JPWO2018225468A1 - Method for producing sheet containing anisotropic filler - Google Patents

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Abstract

支持体上に、異方性フィラーと樹脂を含むインクの膜を形成する工程、及び 前記膜が流動可能である間に、前記膜に5kHz以上の周波数を有する振動を与える工程、を含む、異方性フィラー含有シートの製造方法。A step of forming a film of ink containing an anisotropic filler and a resin on a support, and a step of applying vibration having a frequency of 5 kHz or more to the film while the film is flowable, A method for producing a sheet containing an anisotropic filler.

Description

本発明は、異方性フィラー含有シート、すなわち、粒子形状に異方性のある(方向によって径の異なる)異方性フィラーと樹脂を含むシートの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an anisotropic filler-containing sheet, that is, a sheet containing an anisotropic filler having an anisotropic particle shape (having a diameter different depending on the direction) and a resin.

粒子形状に異方性のある異方性フィラーは、その物性にも異方性を有することが多く、その性質を利用して、各種用途において異方性フィラーと樹脂を含むシートが利用されている。
代表的な例として、鱗片状六方晶窒化ホウ素のように、ある方向(具体的には、長径方向(面方向))の方が他の方向(具体的には、短径方向(厚み方向))よりも熱伝導率が高い異方性フィラーを用いた熱伝導シートが知られている。このような熱伝導シートにおいては、異方性フィラーが、長径方向が熱伝導性の求められる方向(すなわち、シートの厚み方向)に対して平行となるように配向(以下、「縦配向」ということがある。)していることが好ましい。
しかし、異方性フィラーとバインダとなる樹脂を含む組成物をドクターブレード等で単純にシート状に塗工したのでは、各粒子の長径方向はシートの面方向に平行に配向(以下、「横配向」ということがある。)してしまうため、熱伝導率の高いシートが得られない。
Anisotropic fillers having anisotropic particle shape often have anisotropy in their physical properties, and utilizing such properties, sheets containing anisotropic filler and resin are used in various applications. I have.
As a typical example, one direction (specifically, the major axis direction (plane direction)) is the other direction (specifically, the minor axis direction (thickness direction)), such as flaky hexagonal boron nitride. A heat conductive sheet using an anisotropic filler having a higher heat conductivity than that of (a) is known. In such a heat conductive sheet, the anisotropic filler is oriented such that the major axis direction is parallel to the direction in which thermal conductivity is required (that is, the thickness direction of the sheet) (hereinafter, referred to as “vertical orientation”). In some cases.).
However, when a composition containing an anisotropic filler and a resin serving as a binder is simply applied in a sheet shape using a doctor blade or the like, the major axis direction of each particle is oriented parallel to the surface direction of the sheet (hereinafter, “horizontal direction”). Orientation).), A sheet having high thermal conductivity cannot be obtained.

この点、特許文献1には、窒化ホウ素粒子を凝集させて、熱伝導性に関し疑似的に等方性な粒子(凝集粒子)とし、これを利用して熱伝導シートを製造することが開示されている。
しかしながら、この方法では、凝集粒子の調製が必要となる。加えて、凝集粒子中には空隙が混入することが避けられないところ、シート中に空隙が存在するとその熱伝導率は低下してしまうため、異方性フィラーの横配列が防げたとしても熱伝導率が十分に高い熱伝導シートは得られない。
In this regard, Patent Document 1 discloses that a boron nitride particle is agglomerated into particles that are quasi-isotropic with respect to thermal conductivity (agglomerated particles), and a thermal conductive sheet is manufactured using the particles. ing.
However, this method requires the preparation of aggregated particles. In addition, voids cannot be avoided in the aggregated particles, but if voids are present in the sheet, their thermal conductivity will be reduced. A heat conductive sheet having a sufficiently high conductivity cannot be obtained.

また、非特許文献1には、六方晶窒化ホウ素粒子と樹脂を含むペーストを吐出ノズルを用いて滴下することにより1点のポッティングを成形し、このポッティングを繰り返し多数形成して集合体にすることで、六方晶窒化ホウ素粒子が縦配向したシートを作成することが開示されている。さらに、特許文献2には、六方晶窒化ホウ素粒子の長径方向が面方向に対して平行に配向した一次シートを積層して積層体を得た後、一次シート面から出る法線に対して0〜30度で積層体をスライスすることによって、六方晶窒化ホウ素粒子が縦配向したシートを作成することが開示されている。
しかしながら、これらの方法はシートの製造方法が複雑で、量産性に課題がある。
In addition, Non-Patent Document 1 discloses that a paste containing hexagonal boron nitride particles and a resin is dropped using a discharge nozzle to form one-point potting, and this potting is repeatedly formed to form an aggregate. Discloses that a sheet in which hexagonal boron nitride particles are longitudinally oriented is prepared. Further, Patent Document 2 discloses that after stacking primary sheets in which the major axis direction of the hexagonal boron nitride particles is oriented in parallel to the plane direction to obtain a laminate, 0 to the normal line emerging from the primary sheet surface. It is disclosed that a sheet in which hexagonal boron nitride particles are longitudinally oriented is prepared by slicing the laminate at 3030 degrees.
However, these methods have complicated sheet manufacturing methods and have problems in mass productivity.

特開2015−6980号公報JP 2015-6980 A 特開2012−38763号公報JP 2012-38763 A

「2)セラミックス粒子を配向制御したヒートシンク材料の開発」、佐賀県窯業技術センター平成25年度報告書、第9頁〜第13頁"2) Development of heat sink material with controlled orientation of ceramic particles", Saga Ceramic Technology Center 2013 report, pp. 9-13

本発明は、上記のような問題に鑑み、異方性フィラーがなるべく縦配向している異方性フィラー含有シートを、簡易な方法で効率よく製造することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to efficiently produce an anisotropic filler-containing sheet in which anisotropic fillers are vertically oriented as much as possible by a simple method.

本発明者らは、異方性フィラーと樹脂を含む膜(層)が流動性を有している間に(すなわち、流動可能である間に)、該膜に高周波数の振動を与えると、異方性フィラー(一次粒子)がランダムに再配列し、その結果、縦配向したものの割合が高まることを見出し、このような知見を利用して本発明を完成させた。   The present inventors apply high-frequency vibration to a film (layer) containing an anisotropic filler and a resin while the film (layer) containing the anisotropic filler has fluidity (that is, while the film (flowable) can flow). It has been found that the anisotropic filler (primary particles) rearranges randomly, and as a result, the ratio of those vertically oriented increases, and the present invention has been completed using such knowledge.

すなわち、本発明は、以下のとおりである。
[1]支持体上に、異方性フィラーと樹脂を含むインクの膜を形成する工程、及び
前記膜が流動可能である間に、前記膜に5kHz以上の周波数を有する振動を与える工程、
を含む、異方性フィラー含有シートの製造方法。
[2]前記振動の周波数が、10〜1000kHzである、[1]に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。
[3]前記異方性フィラーの平均最長径が、0.5μm〜200μmである、[1]又は[2]に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。
[4]前記異方性フィラーのアスペクト比が、2以上である、[1]〜[3]のいずれかに記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。
[5]前記異方性フィラーが、鱗片状の窒化ホウ素粒子を含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。
[6]前記異方性フィラーが、六方晶窒化ホウ素粒子を含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。
[7]前記膜中の前記異方性フィラーの体積率が、10〜90体積%である、[1]〜[6]のいずれかに記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。
[8]前記樹脂が熱硬化性樹脂を含む、[1]〜[7]のいずれかに記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。
[9]さらに、前記膜をプレスする工程を含む、[1]〜[8]のいずれかに記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] forming a film of an ink containing an anisotropic filler and a resin on a support, and applying a vibration having a frequency of 5 kHz or more to the film while the film is flowable;
A method for producing a sheet containing an anisotropic filler.
[2] The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to [1], wherein the frequency of the vibration is 10 to 1000 kHz.
[3] The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to [1] or [2], wherein the average longest diameter of the anisotropic filler is 0.5 μm to 200 μm.
[4] The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of [1] to [3], wherein the aspect ratio of the anisotropic filler is 2 or more.
[5] The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of [1] to [4], wherein the anisotropic filler includes scaly boron nitride particles.
[6] The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of [1] to [5], wherein the anisotropic filler includes hexagonal boron nitride particles.
[7] The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of [1] to [6], wherein a volume ratio of the anisotropic filler in the film is 10 to 90% by volume.
[8] The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of [1] to [7], wherein the resin contains a thermosetting resin.
[9] The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of [1] to [8], further comprising a step of pressing the film.

本発明によれば、異方性フィラーと樹脂を含むインクの塗膜を形成し、これに高周波の振動を付与するだけで、異方性フィラーの横配向を防ぎ、異方性フィラーがランダムに配向、或は、縦配向したシートを簡易な方法で効率よく製造することができる。
したがって、本発明によれば、熱伝導率の高い熱伝導シートを簡易な方法で効率よく製造することができる。
According to the present invention, a coating film of an ink containing an anisotropic filler and a resin is formed, and only by applying high-frequency vibration to the coating film, the lateral orientation of the anisotropic filler is prevented, and the anisotropic filler is randomly dispersed. Oriented or longitudinally oriented sheets can be efficiently produced by a simple method.
Therefore, according to the present invention, a heat conductive sheet having high heat conductivity can be efficiently manufactured by a simple method.

実施例2で得られた異方性フィラー含有シート(Cシート)の断面のFE−SEM画像である。4 is an FE-SEM image of a cross section of the anisotropic filler-containing sheet (C sheet) obtained in Example 2. 比較例1で得られた異方性フィラー含有シート(Cシート)の断面のFE−SEM画像である。4 is an FE-SEM image of a cross section of the anisotropic filler-containing sheet (C sheet) obtained in Comparative Example 1.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in more detail. However, the present invention is not limited to these, and various modifications may be made without departing from the gist thereof. Deformation is possible.

本実施形態の方法は、支持体上に、異方性フィラーと樹脂を含むインクの塗膜を形成する工程を含む。
本実施形態において、異方性フィラーとは、異方性形状を有する(方向によって径が異なる)粒子であり、例えば、カーボン、無機酸化物、無機窒化物、無機炭化物等の無機化合物や樹脂等からなり、具体例としては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムなどの金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物;金属や合金;グラファイト、黒鉛、ダイヤモンドなどの炭素材料;高熱伝導性樹脂等からなる、繊維状、針状、鱗片状、ウィスカー状などの粒子が挙げられる。
中でも、熱伝導性の観点から六方晶窒化ホウ素粒子が好ましく、その形状としては、例えば、偏平状、鱗片状、板状、線状、平板状、顆粒状、繊維状、ウィスカー状などが挙げられ、好ましくは、鱗片状、板状又は線状であり、より好ましくは鱗片状又は板状であり、とりわけ好ましくは、鱗片状である。
本実施形態においては、異方性フィラーは1種類のみを用いてもよいし、本発明の効果を損なわない範囲で、2種以上の異方性フィラーを含有してもよい。例えば、窒化ホウ素粒子と、それ以外の異方性フィラーとを組み合わせて用いることもできる。
The method of the present embodiment includes a step of forming a coating film of an ink containing an anisotropic filler and a resin on a support.
In the present embodiment, the anisotropic filler is a particle having an anisotropic shape (different in diameter depending on the direction), for example, an inorganic compound such as carbon, an inorganic oxide, an inorganic nitride, an inorganic carbide, a resin, or the like. And specific examples thereof include metal oxides such as boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, zinc oxide, silicon carbide, and aluminum hydroxide, metal nitrides, metal carbides, metal hydroxides; metals and alloys; graphite, Carbon materials such as graphite and diamond; fibrous, acicular, scaly, whisker-like particles made of high thermal conductive resin and the like.
Among them, hexagonal boron nitride particles are preferable from the viewpoint of thermal conductivity, and examples of the shape include flat, scale-like, plate-like, linear, flat, granular, fibrous, and whisker-like shapes. It is preferably in the form of a scale, a plate or a line, more preferably in the form of a scale or a plate, and particularly preferably in the form of a scale.
In the present embodiment, only one type of anisotropic filler may be used, or two or more types of anisotropic filler may be contained as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, boron nitride particles and other anisotropic fillers can be used in combination.

異方性フィラーが鱗片状や平板状である場合、そのアスペクト比(厚さに対する最長径の比)に限定はないが、2以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、10以上であることがさらに好ましい。アスペクト比に上限はないが、通常、1000以下である。   When the anisotropic filler is in the form of a flake or a plate, the aspect ratio (the ratio of the longest diameter to the thickness) is not limited, but is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and 10 or more. More preferably, it is the above. Although there is no upper limit on the aspect ratio, it is usually 1,000 or less.

また、異方性フィラー含有シートが熱伝導シートとして使用される場合、特に発熱性電子部品等に組み込まれる場合などには、180℃以上の高温下で使用されることがある。このような180℃以上の高温下での使用でも、周辺部材の寿命を延ばし、高熱伝導性および耐電圧特性などの信頼性を確保するためには、異方性フィラーの平均最長径は、シートの厚みの1/2以下であることが好ましく、1/3以下であることがより好ましい。
平均最長径がシートの厚みの1/2を超えると、シートの表面に異方性フィラーが突出して、シートの表面形状が悪化し、他部材との張り合わせシートを作製する際の密着性が低下し、耐電圧特性が低下することがある。
一方で、異方性フィラーの平均最長径が小さ過ぎると、熱伝導パスが熱伝導シートの厚み方向に上から下まで繋がる確率が小さくなり、熱伝導シートの厚み方向の熱伝導率が不十分となることがある。
以上のような観点から、異方性フィラーの粒径に限定はないものの、平均最長径は0.1〜500μmであることが好ましく、0.5〜200μmであることがより好ましく、1〜100μmであることが特に好ましい。
なお、上記のような平均最長径を有する場合であっても、平均最長径には影響を与えない程度の個数で非常に大きいものが原料中に存在していることもある。そこで、本実施形態においては、異方性フィラーは、予め、ふるいなどで所定以上の粒径のものを原料から除去してから用いることが好ましい。
Further, when the sheet containing an anisotropic filler is used as a heat conductive sheet, particularly when it is incorporated in a heat-generating electronic component or the like, it may be used at a high temperature of 180 ° C or higher. Even in the use under such a high temperature of 180 ° C. or higher, the average longest diameter of the anisotropic filler is set to be longer than that of the sheet in order to extend the life of the peripheral members and secure reliability such as high thermal conductivity and withstand voltage characteristics. Is preferably or less, more preferably or less.
If the average longest diameter exceeds half the thickness of the sheet, anisotropic fillers protrude from the sheet surface, deteriorating the surface shape of the sheet, and deteriorating the adhesion when producing a laminated sheet with other members. However, the withstand voltage characteristics may be reduced.
On the other hand, when the average longest diameter of the anisotropic filler is too small, the probability that the heat conduction path is connected from the top to the bottom in the thickness direction of the heat conduction sheet decreases, and the heat conductivity in the thickness direction of the heat conduction sheet is insufficient. It may be.
From the above viewpoints, although there is no limitation on the particle size of the anisotropic filler, the average longest diameter is preferably 0.1 to 500 μm, more preferably 0.5 to 200 μm, and 1 to 100 μm Is particularly preferred.
Even in the case where the material has the above-described average longest diameter, there may be a case where the number is so large that it does not affect the average longest diameter in the raw material. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to use the anisotropic filler after previously removing a material having a particle size equal to or larger than a predetermined value from a raw material using a sieve or the like.

異方性フィラーは、インク中において一次粒子であってもよいし、一次粒子が凝集した凝集粒子(二次粒子)の状態であってもよい。もっとも、凝集粒子である場合には、高周波振動付与工程における振動付与条件(周波数、付与時間等)によっては、フィラーの再配列が十分に達成されないことや、最終的に得られるシート中に空隙が残存することがある。そのため、異方性フィラーとしては、一次粒子の状態で存在しているものを用いることが好ましい。   The anisotropic filler may be primary particles in the ink, or may be in a state of aggregated particles (secondary particles) in which the primary particles are aggregated. However, in the case of aggregated particles, depending on the vibration application conditions (frequency, application time, etc.) in the high-frequency vibration application step, the rearrangement of the filler may not be sufficiently achieved, or voids may be formed in the finally obtained sheet. May remain. Therefore, as the anisotropic filler, it is preferable to use those existing in the state of primary particles.

異方性フィラーの形状、粒径及びアスペクト比は、電子顕微鏡により粒子を観察することによって決定できる。
具体的には、走査型電子顕微鏡(SEM)(例えば、FE−SEM−EDX(SU8220):株式会社日立ハイテクノロジー社製)で撮影された画像から、粒子を200個以上無作為に選択し、その形状から判断する。
最長径は、粒子に外接する面積が最小の長方形の長辺の長さとする。なお、鱗片状又は平板状の異方性フィラーの場合は、面方向が写っている粒子200個以上ずつ無作為に選択し、最長径を求める。
また、アスペクト比は、画像の中から、面方向が写っている粒子及び厚さが写っている粒子を、各々、200個以上ずつ無作為に選択し、最長径と厚さ各々の平均値を算出し、その比を求めることにより決定できる。
The shape, particle size and aspect ratio of the anisotropic filler can be determined by observing the particles with an electron microscope.
Specifically, 200 or more particles are randomly selected from an image taken by a scanning electron microscope (SEM) (for example, FE-SEM-EDX (SU8220): manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), Judge from the shape.
The longest diameter is the length of the long side of the rectangle having the smallest area circumscribing the particles. In the case of a scaly or plate-like anisotropic filler, the longest diameter is determined by randomly selecting at least 200 particles whose plane direction is reflected.
In addition, the aspect ratio, from the image, randomly select the particles in which the plane direction is captured and the particles in which the thickness is captured, respectively, by 200 or more, and calculate the average value of the longest diameter and the thickness. It can be determined by calculating and calculating the ratio.

本実施形態において、膜中(インク)の異方性フィラーの体積率(固形分中の異方性フィラーの含有量)は、用途に応じて適宜設定することができ、たとえば10〜90体積%以上とすることができる。
異方性フィラーが10体積%未満であると、異方性フィラーが少なすぎて所望の特性(例えば、熱伝導性)が得られないこともある。
逆に、異方性フィラーの含有量が90体積%を超えると、異方性フィラーが多すぎてシートが脆くなったり、シートの電気絶縁性が低下したりすることがある。加えて、インクの粘度が高くなり、薄く且つ平坦なシートを得にくくなることがある。
ここで、異方性フィラーの体積は、異方性フィラーを構成する材料(化合物)の比重とインクに含まれる異方性フィラーの質量とから求められる値とする。
In the present embodiment, the volume ratio of the anisotropic filler in the film (ink) (the content of the anisotropic filler in the solid content) can be appropriately set depending on the application, for example, 10 to 90% by volume. The above can be considered.
If the content of the anisotropic filler is less than 10% by volume, desired properties (for example, thermal conductivity) may not be obtained due to too little anisotropic filler.
Conversely, if the content of the anisotropic filler exceeds 90% by volume, the sheet may be too brittle due to too much anisotropic filler, or the electrical insulation of the sheet may be reduced. In addition, the viscosity of the ink is increased, and it may be difficult to obtain a thin and flat sheet.
Here, the volume of the anisotropic filler is a value determined from the specific gravity of the material (compound) constituting the anisotropic filler and the mass of the anisotropic filler contained in the ink.

本実施形態において、インクに含まれる樹脂に限定はないが、例えば、熱可塑性樹脂(例えば、ポリオレフィン、塩化ビニル樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、ナイロン、フッ素樹脂等)、硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂等)、合成ゴムなどが挙げられる。中でも硬化性樹脂が好ましく、熱硬化性樹脂が特に好ましい。
また、本実施形態において硬化性樹脂は、硬化剤や硬化触媒と混合した樹脂組成物の形で凹凸膜中に添加してもよいし、さらに、対応する原料(モノマー、ダイマー、オリゴマー等の前駆体)の形で添加してもよい。
In the present embodiment, the resin contained in the ink is not limited. For example, a thermoplastic resin (eg, polyolefin, vinyl chloride resin, methyl methacrylate resin, nylon, fluororesin, etc.), a curable resin (eg, epoxy resin) Phenolic resins, urea resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, silicon resins, etc.), synthetic rubbers and the like. Among them, a curable resin is preferable, and a thermosetting resin is particularly preferable.
In the present embodiment, the curable resin may be added to the uneven film in the form of a resin composition mixed with a curing agent or a curing catalyst, or may be added to a corresponding raw material (a precursor of a monomer, a dimer, an oligomer, or the like). ) May be added.

熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミノビスマレイミド(ポリビスマレイミド)樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等のポリイミド系樹脂;ポリベンゾオキサゾール系樹脂;ポリエーテル樹脂;ベンゾシクロブテン樹脂;シリコーン系樹脂;フェノール系エポキシ樹脂、アルコール系エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂等が挙げられる。
中でも、高熱伝導性で、有機溶剤への溶解性も良好であることから、エポキシ樹脂やポリエーテル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、シリコーン樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂が好ましい。
これらの樹脂は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組合せ及び比率で併用してもよい。
Examples of the thermosetting resin include polyimide resins such as polyimide resin, polyaminobismaleimide (polybismaleimide) resin, bismaleimide / triazine resin, polyamideimide resin, and polyetherimide resin; polybenzoxazole-based resin; polyether Resins; benzocyclobutene resins; silicone resins; epoxy resins such as phenolic epoxy resins and alcoholic epoxy resins.
Among them, epoxy resins, polyether resins, benzocyclobutene resins, and silicone resins are preferable because of their high thermal conductivity and good solubility in organic solvents, and epoxy resins are particularly preferable.
One of these resins may be used alone, or two or more thereof may be used in an optional combination and ratio.

本実施形態において、インクには必要に応じて溶剤や分散媒を含有させることができる。特に、樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合には、溶剤や分散媒を含有させることが好ましい。
溶剤(分散媒)の種類には、特に限定はなく、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルセルソルブ、シクロペンタノンなどのケトン類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;シクロヘキサン、シクロペンタンなどのシクロアルカン類;メタノール、エタノール、n―ブチルアルコールなどのアルコール類;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル類;ジメチルホルムアミドなどのアミド類;プロピレングリコールモノメチルエーテル及びそのアセテートなどの有機溶剤が挙げられる。溶剤は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
膜形成中及び高周波振動付与中にはインクの粘度を一定に調整し、高周波振動付与後にはインクを迅速に乾燥させる観点から、その蒸発速度が、酢酸ブチルの4.5倍以下である溶剤を用いることが好ましい。蒸発速度が速すぎると膜形成中や高周波振動付与中に溶剤が多く揮発し、インクの粘度が変化してしまう。一方、蒸発速度が遅すぎると溶剤の乾燥が困難になり高温長時間の乾燥が必要となるところ、そのような乾燥を行うと、樹脂として熱硬化性樹脂を使用した場合にその硬化が進んでしまう。このような観点から、酢酸ブチルの蒸発速度の0.05倍〜4.5倍の溶剤を用いることがより好ましい。
溶剤(分散媒)の含有量に限定はなく、例えば、インクの粘度等を考慮して適宜決定することができ、通常、インクの10〜50質量%程度である。溶剤量が不足すると、均一の厚さを有する膜の形成が難しく、膜表面にムラが生じることもある。逆に溶剤量が過剰になると、高周波振動付与後の膜中の異方性フィラーの配向保持性が劣ることがある。
In the present embodiment, the ink may contain a solvent or a dispersion medium as necessary. In particular, when a thermosetting resin is used as the resin, it is preferable to include a solvent or a dispersion medium.
The type of the solvent (dispersion medium) is not particularly limited, and examples thereof include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl cellosolve, and cyclopentanone; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; and cyclohexane and cyclopentane. Cycloalkanes; alcohols such as methanol, ethanol and n-butyl alcohol; esters such as ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate; amides such as dimethylformamide; and organic solvents such as propylene glycol monomethyl ether and acetate thereof. Can be One kind of the solvent may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
During the film formation and during the application of the high-frequency vibration, the viscosity of the ink is adjusted to be constant, and after the application of the high-frequency vibration, from the viewpoint of quickly drying the ink, a solvent whose evaporation rate is 4.5 times or less that of butyl acetate is used. Preferably, it is used. If the evaporation rate is too high, a large amount of the solvent evaporates during film formation or high-frequency vibration application, and the viscosity of the ink changes. On the other hand, if the evaporation rate is too slow, drying of the solvent becomes difficult and drying at a high temperature for a long time is required.When such drying is performed, the curing proceeds when a thermosetting resin is used as the resin. I will. From such a viewpoint, it is more preferable to use a solvent 0.05 to 4.5 times the evaporation rate of butyl acetate.
The content of the solvent (dispersion medium) is not limited, and can be appropriately determined in consideration of, for example, the viscosity of the ink, and is usually about 10 to 50% by mass of the ink. When the amount of the solvent is insufficient, it is difficult to form a film having a uniform thickness, and the film surface may be uneven. Conversely, when the amount of the solvent is excessive, the orientation retention of the anisotropic filler in the film after the application of high-frequency vibration may be poor.

本実施形態において、インクには、異方性フィラー、樹脂及び溶剤/分散媒に加えて、さらに、用途等に応じて従来使用される各種添加剤等を含有させることもできる。
このような添加剤としては、例えば、異方性フィラーと樹脂との間の接着性を改良するためのカップリング剤や、上述の硬化剤及び硬化触媒、樹脂硬化促進剤、粘度調整剤、分散安定剤、界面活性剤、乳化剤、低弾性化剤、希釈剤、消泡剤、イオントラップ剤等が挙げられる。これらは、いずれも1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
In the present embodiment, in addition to the anisotropic filler, the resin, and the solvent / dispersion medium, the ink may further contain various additives conventionally used depending on the application and the like.
Examples of such additives include, for example, a coupling agent for improving the adhesiveness between the anisotropic filler and the resin, the above-described curing agent and curing catalyst, a resin curing accelerator, a viscosity modifier, and a dispersing agent. Examples include a stabilizer, a surfactant, an emulsifier, a low-elasticity agent, a diluent, an antifoaming agent, and an ion trapping agent. Each of these may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

前記カップリング剤としては、一般に異方性フィラーの表面処理に使用されているものを好適に用いることができ、その種類は特に限定されない。具体的には、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシランなどのアミノシラン系;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシシラン系;γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルートリ(β−メトキシエトキシ)シランなどのビニルシラン系;N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩などのカチオニックシラン系;フェニルシラン系などのシランカップリング剤が挙げられる。
これらのシランカップリング剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記カップリング剤は、異方性フィラーの表面積にもよるが、異方性フィラーに対して、0.01〜10質量%添加することが好ましく、1〜2質量%添加することがより好ましい。
カップリング剤は、予め異方性フィラーに付加しておくことができ、その方法に限定はないが、例えば、攪拌機によって高速攪拌している異方性フィラーにカップリング剤原液を均一に分散させて処理する乾式法やカップリング剤希薄溶液に異方性フィラーを浸漬し攪拌する湿式法等が挙げられる。
As the coupling agent, those generally used for surface treatment of an anisotropic filler can be suitably used, and the type thereof is not particularly limited. Specifically, aminosilanes such as γ-aminopropyltriethoxysilane and N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane; γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β- (3,4 -Epoxysilanes such as epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane; vinylsilanes such as γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane and vinyl-tri (β-methoxyethoxy) silane; N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl)- Cationic silanes such as γ-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride; and silane coupling agents such as phenylsilane.
These silane coupling agents can be used alone or in combination of two or more.
Although depending on the surface area of the anisotropic filler, the coupling agent is preferably added in an amount of 0.01 to 10% by mass, more preferably 1 to 2% by mass, based on the anisotropic filler.
The coupling agent can be added to the anisotropic filler in advance, and the method is not limited.For example, the coupling agent stock solution is uniformly dispersed in the anisotropic filler that is rapidly stirred by a stirrer. And a wet method in which an anisotropic filler is immersed in a dilute solution of a coupling agent and stirred.

インクの粘度に限定はなく、例えば、0.1〜100Pa・sとすることができ、5〜20Pa・sとしてもよい。
なお、インクの調製方法に特に限定はなく、各成分を混合すればよい。その際、各成分を均一に混合させるため、攪拌、混合、混練処理などの公知の処理を行うことができる。
The viscosity of the ink is not limited, and may be, for example, 0.1 to 100 Pa · s, and may be 5 to 20 Pa · s.
The method of preparing the ink is not particularly limited, and the components may be mixed. At that time, in order to uniformly mix the components, known processes such as stirring, mixing, and kneading can be performed.

本実施形態において、膜は支持体上に形成される。支持体としては、膜を保持し、高周波振動に耐える強度を有し、後に剥離する場合には離型性のよいものが好ましい。具体例としては、銅やアルミニウム等の金属箔や金属板、プラスチックフィルムやプラスチック板等が挙げられる。
支持体は、シート形成後に剥離してもよい。特に、支持体がシートの用途にふさわしくない特性を有している場合(例えば、シートが、電子回路の絶縁層用の熱伝導シートであるような場合において、支持体として金属箔等の導電性のものを利用した場合)には、支持体をシートから剥離することが好ましい。一方、上述のような事情がない場合には、支持体は必ずしも剥離する必要はなく、最終的に支持体を残したままの積層体をシートとして利用することもできる。
支持体をシートから剥離する場合、その剥離工程のタイミングに限定はないが、膜がある程度硬化して、自立できるようになった後であることが好ましい。
In this embodiment, the film is formed on a support. The support preferably has a strength that holds the film and withstands high-frequency vibration, and has good releasability when peeled off later. Specific examples include a metal foil or a metal plate of copper or aluminum, a plastic film or a plastic plate, and the like.
The support may be peeled off after forming the sheet. In particular, when the support has characteristics that are not suitable for the use of the sheet (for example, when the sheet is a heat conductive sheet for an insulating layer of an electronic circuit, a conductive material such as a metal foil is used as the support. ), It is preferable to peel the support from the sheet. On the other hand, in the absence of the above-mentioned circumstances, the support does not necessarily have to be peeled off, and a laminate in which the support is finally left can be used as a sheet.
When the support is peeled from the sheet, there is no limitation on the timing of the peeling step, but it is preferable that the film be cured to some extent and become self-supporting.

本実施形態において、このような支持体上に、上述のインクの膜を形成する方法に限定はなく、例えば、グラビアコーティング、ロールコーティング、バーコーティング、ダイコーティング、ディッピング、ナイフコーティング等のロールを利用した各種コーティング;スプレーコーティング;ブレードコーティング;スピンコーティング;スクリーン印刷等の各種印刷等の各種アプリケーターによる塗工が挙げられる。また、樹脂が熱可塑性樹脂である場合には、ホットメルトコーティング等の溶融塗工することもできる。
本実施形態の製造方法においては、後に続く高周波振動付与工程において膜中の異方性フィラーを再配列させるので、膜形成の際に決まる異方性フィラーの配向状態を考慮する必要はなく、自由に塗膜形成方法を選択することができる。
塗膜の厚さは、用途、目的等に応じて適宜決定することができ、例えば、10〜5000μmとすることができる。
In the present embodiment, the method of forming the above-described ink film on such a support is not limited, and for example, rolls such as gravure coating, roll coating, bar coating, die coating, dipping, and knife coating are used. Coating by various applicators such as various coatings, spray coating, blade coating, spin coating, and various printings such as screen printing. When the resin is a thermoplastic resin, it can be applied by melt coating such as hot melt coating.
In the manufacturing method of the present embodiment, since the anisotropic filler in the film is rearranged in the subsequent high-frequency vibration applying step, it is not necessary to consider the orientation state of the anisotropic filler determined at the time of film formation. The method for forming a coating film can be selected.
The thickness of the coating film can be appropriately determined according to the use and purpose, and can be, for example, 10 to 5000 μm.

本実施形態の製造方法においては、膜形成工程に続いて、膜に5kHz以上の周波数を有する振動を与える工程を有する。本発明者らの研究によれば、膜に高周波振動を与えると、異方性フィラーが再配列し、仮に横配向していたような場合でも、ランダム配向、さらには、縦配向に近づくことが判明した。このような再配列は、高周波振動付与により発生するキャビテーション現象で生じる泡が弾けるときの衝撃波の作用によると推測されるが、機序はこれによらない。
この際、振動を付与する対象である膜は、異方性フィラーの再配列を許すよう、流動可能、すなわち、液状(液体(ゾル状及びゲル状を含む))、であることが必要である。
インクが溶剤や分散媒を含まず、樹脂が熱可塑性樹脂である場合(インクが熱溶融インクである場合)には、膜の形成方法は溶融塗工となるが、その場合、膜形成後に膜が冷却されて硬化(固化)してしまうことがある。したがって、そのような場合には、膜を加熱し続けて流動可能状態を維持したり、いったん硬化した硬化膜を加熱して再び液状に戻すなどして、高周波振動付与工程において膜が流動可能状態にあるようにする。
The manufacturing method according to the present embodiment includes a step of applying vibration having a frequency of 5 kHz or more to the film, following the film forming step. According to the study of the present inventors, when high-frequency vibration is applied to the film, the anisotropic filler rearranges, even if it is supposed to be horizontally oriented, random orientation, furthermore, it may approach vertical orientation. found. Such rearrangement is presumed to be due to the action of a shock wave when a bubble generated by the cavitation phenomenon generated by the application of the high-frequency vibration pops, but the mechanism does not depend on this.
At this time, the film to be subjected to the vibration needs to be flowable, that is, liquid (liquid (including sol and gel)) so as to allow rearrangement of the anisotropic filler. .
When the ink does not contain a solvent or a dispersion medium and the resin is a thermoplastic resin (when the ink is a hot melt ink), the film is formed by melt coating. In this case, the film is formed after the film is formed. May be cooled and hardened (solidified). Therefore, in such a case, the film is kept in a flowable state in the high-frequency vibration applying step, for example, by heating the film to maintain a flowable state or by heating the cured film to return to a liquid state again. As in

塗膜に高周波振動を付与する方法に限定はなく、例えば、超音波発生装置を利用して、塗膜を保持する支持体を介して塗膜に振動を付与することができる。
振動の周波数は、5kHz以上であり、上限はないが、例えば、10〜1000kHz或いは15〜1000kHzとしてもよい。
また、用いる周波数の種類に限定はなく、単一の周波数を有する振動を付与してもよいし、経時的に周波数が変わる振動を用いてもよいし、さらに、異なる周波数を有する複数の振動を組み合わせて用いること(スイープ振動)も効果的である。
適切な周波数は、異方性フィラーの形状、大きさに応じて変わり、一般に、フィラーの粒径が大きいほど低い周波数が、粒径が小さいほど高い周波数が適している。すなわち、高周波振動(超音波)の衝撃力は周波数が低いほど大きいため、周波数を高くすると、大きな異方性フィラーがランダムに配向する傾向がある。一方、定常波間隔は周波数が高いほど狭いため、周波数を低くすると、小さな異方性フィラーをランダムに配向させるのに効果的である。
高周波振動を付与する時間に限定はなく、振動の周波数、膜厚に応じて適宜決定することができ、例えば、1秒〜300秒とすることができる。
There is no limitation on the method of applying high-frequency vibration to the coating film. For example, an ultrasonic generator can be used to apply vibration to the coating film via a support that holds the coating film.
The frequency of the vibration is 5 kHz or more, and there is no upper limit. For example, the frequency may be 10 to 1000 kHz or 15 to 1000 kHz.
The type of frequency used is not limited, and a vibration having a single frequency may be given, a vibration whose frequency changes over time may be used, and a plurality of vibrations having different frequencies may be used. Use in combination (sweep vibration) is also effective.
An appropriate frequency varies depending on the shape and size of the anisotropic filler. Generally, a lower frequency is suitable as the particle size of the filler is larger, and a higher frequency is suitable as the particle size is smaller. In other words, since the impact force of high-frequency vibration (ultrasonic waves) increases as the frequency decreases, when the frequency is increased, large anisotropic fillers tend to be randomly oriented. On the other hand, since the standing wave interval is narrower as the frequency is higher, lowering the frequency is effective for randomly aligning small anisotropic fillers.
The time for applying the high-frequency vibration is not limited, and can be appropriately determined depending on the frequency of the vibration and the film thickness, and can be, for example, 1 second to 300 seconds.

本実施形態においては、さらに、以上のようにして異方性フィラーを再配列させた膜をプレスする工程を含んでもよく、これにより膜中に含まれる空隙を除去することができる。膜中に空隙が存在しているとその熱伝導率が低下することがある。そのため、シートを熱伝導シートとして利用する場合には、このようなプレスは特に有効である。
その際のプレス条件(圧力、温度、時間、雰囲気等)に限定はなく、異方性フィラーや樹脂の種類、膜中のフィラーの含有量等を考慮して膜中の異方性フィラーの配列に影響を与えることなく空隙を除去できるような条件を適宜決定すればよい。プレス圧は、例えば、0.01〜20MPaとすることができ、10Mpa以下でもよく、通常は5MPa以下でも十分である。
なお、膜を構成するインクの粘度が低く、そのままではプレスするのが難しい場合などには、プレス工程に先立ち、膜から溶剤の一部又は全てを除去して、膜を半硬化させてもよい。その際の溶剤の除去方法に限定はなく、例えば、真空乾燥、加熱乾燥等の方法を適宜採用することができる。
The present embodiment may further include a step of pressing the film in which the anisotropic filler has been rearranged as described above, whereby the voids contained in the film can be removed. If there are voids in the film, its thermal conductivity may decrease. Therefore, when the sheet is used as a heat conductive sheet, such a press is particularly effective.
The pressing conditions (pressure, temperature, time, atmosphere, etc.) at that time are not limited, and the arrangement of the anisotropic filler in the film is determined in consideration of the type of the anisotropic filler and the resin, the content of the filler in the film, and the like. Conditions may be appropriately determined so that the voids can be removed without affecting the air gap. The pressing pressure may be, for example, 0.01 to 20 MPa, and may be 10 Mpa or less, and usually 5 MPa or less is sufficient.
In addition, when the viscosity of the ink constituting the film is low and it is difficult to press as it is, prior to the pressing step, some or all of the solvent may be removed from the film, and the film may be semi-cured. . The method of removing the solvent at this time is not limited, and for example, a method such as vacuum drying and heat drying can be appropriately employed.

以上のようにして形成した膜は、必要に応じて適宜乾燥及び/又は硬化させることができる。硬化させる場合、硬化方法に限定はなく、樹脂の種類に応じて加熱や光照射を行うなどして硬化させることができる。   The film formed as described above can be appropriately dried and / or cured as needed. In the case of curing, there is no limitation on the curing method, and the resin can be cured by heating or light irradiation depending on the type of the resin.

本実施形態において、異方性フィラー含有シートの厚さは用途に応じて適宜決定すればよく、例えば、10〜1000μmとすることができる。
また、異方性フィラー含有シートが熱伝導シートである場合、シートの厚み方向の熱伝導率は.0W/m・K以上であることが好ましく、7.0W/m・K以上であることがより好ましく、10.0W/m・K以上であることがさらに好ましい。熱伝導率に上限はなく、大きいほど好ましい。本実施形態の製造方法によれば、このような高熱伝導率の熱伝導シートの製造も可能である。
In the present embodiment, the thickness of the anisotropic filler-containing sheet may be appropriately determined according to the application, and may be, for example, 10 to 1000 μm.
When the anisotropic filler-containing sheet is a heat conductive sheet, the heat conductivity in the thickness direction of the sheet is. It is preferably at least 0 W / m · K, more preferably at least 7.0 W / m · K, even more preferably at least 10.0 W / m · K. There is no upper limit for the thermal conductivity, and a larger value is more preferable. According to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture such a heat conductive sheet having a high heat conductivity.

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例及び比較例において作製した異方性フィラー含有シートの特性の測定方法を以下に示す。
<各特性の評価方法>
(1)熱伝導率
実施例及び比較例で得られたシート(後述のCシート)から試験片(10mm×10mm×厚さ1mm)を切り出し、この試験片についてNETZSCH製キセノンフラッシュアナライザーLFA447型熱伝導率計を用いてレーザーフラシュで試験片の熱拡散率を測定した。
以上のようにして得られた熱拡散率;密度測定器(メトラー・トレド株式会社製 MS−DNY−43)を用いて測定したシートの密度;及び;窒化ホウ素と樹脂(硬化物)各々の比熱(窒化ホウ素:0.81J/g・K、樹脂:0.80J/g・K)とのこれらのシート中での質量比ら算出(質量比に応じて按分した平均値)されるシートの比熱の積から熱伝導率(W/m・K)を算出した。
(2)配向強度比
シート中の窒化ホウ素一次粒子の配向性は、X線回折法によるI(002)回析線(2θ=26.5°)の強度とI(100)回析線(2θ=41.5°)の強度との比(I(002)/I(100))により評価した。ただし、X線回折法により評価されるのは、シートの表面付近の範囲に存在する粒子の配向性である。
六方晶である窒化ホウ素一次粒子の厚み方向は結晶学的なI(002)回析線すなわちc軸方向、面内方向はI(100)回析線すなわちa軸方向にそれぞれ一致している。窒化ホウ素粒子凝集体を構成する窒化ホウ素一次粒子が、完全にランダムな配向(無配向)で有る場合、(I(002)/I(100))≒6.7になる(「JCPDS[粉末X線回折データベース]」No.34−0421[BN]の結晶密度値[Dx])。(I(002)/I(100))が小さいほど、六方晶の窒化ホウ素粒子のa軸方向が厚さ方向に配向していることを意味する。
具体的には、実施例及び比較例で得られたシートから試験片(5mm×5mm×厚さ0.2mm)を切り出し、「全自動水平型多目的X線回折装置 SmartLab」(リガク社製、X線源:CuKα線、管電圧:45kV、管電流:360mA)を用いて、X線を試験片の厚み方向に照射して、I(002)回析線とI(100)回析線の強度を測定した。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Methods for measuring the properties of the anisotropic filler-containing sheets produced in the examples and comparative examples are described below.
<Evaluation method for each characteristic>
(1) Thermal conductivity A test piece (10 mm × 10 mm × 1 mm thick) was cut out from the sheet (C sheet described later) obtained in each of the examples and comparative examples, and this test piece was subjected to heat conduction with a xenon flash analyzer LFA447 manufactured by NETZSCH. The thermal diffusivity of the test piece was measured with a laser flash using a rate meter.
Thermal diffusivity obtained as described above; density of sheet measured using a density measuring device (MS-DNY-43 manufactured by METTLER TOLEDO); and specific heat of each of boron nitride and resin (cured product) Specific heat of the sheet calculated from the mass ratio in these sheets (boron nitride: 0.81 J / g · K, resin: 0.80 J / g · K) (average value proportionally divided according to the mass ratio) From the product, the thermal conductivity (W / m · K) was calculated.
(2) Orientation intensity ratio The orientation of the boron nitride primary particles in the sheet is determined by the intensity of the I (002) diffraction line (2θ = 26.5 °) and the I (100) diffraction line (2θ) = 41.5 °) (I (002) / I (100)). However, what is evaluated by the X-ray diffraction method is the orientation of particles existing in a range near the surface of the sheet.
The thickness direction of the hexagonal boron nitride primary particles coincides with the crystallographic I (002) diffraction line, ie, the c-axis direction, and the in-plane direction coincides with the I (100) diffraction line, ie, the a-axis direction. When the boron nitride primary particles constituting the boron nitride particle aggregate have completely random orientation (non-oriented), (I (002) / I (100)) ≒ 6.7 (“JCPDS [powder X Line Diffraction Database] ", Crystal density value [Dx] of No. 34-0421 [BN]). The smaller (I (002) / I (100)) means that the a-axis direction of the hexagonal boron nitride particles is oriented in the thickness direction.
Specifically, a test piece (5 mm × 5 mm × 0.2 mm thick) was cut out from the sheets obtained in the examples and comparative examples, and a “fully automatic horizontal multipurpose X-ray diffractometer SmartLab” (manufactured by Rigaku Corporation, X X-rays are irradiated in the thickness direction of the test piece using a source: CuKα ray, tube voltage: 45 kV, tube current: 360 mA), and the intensity of I (002) diffraction line and I (100) diffraction line Was measured.

(実施例1)
本発明の方法を用いて、鱗片状窒化ホウ素粒子と樹脂とを含むシートを作製した。
トリフェニルメタン型エポキシ樹脂(日本化薬製「EPPN−501H」)100質量部、硬化剤(フェノーノボラック系硬化剤、明和化成製「DL−92」)63質量部、及び硬化触媒(2フェニルイミダゾール、四国化成製)0.01質量部を混合し、樹脂組成物を調製した。なお、エポキシ樹脂と硬化剤の配合比率は、エポキシ樹脂/硬化剤の官能基が当量比で1.0となるようにした。
次に、異方性フィラーとして平均粒径45μmの窒化ホウ素一次粒子(モメンティブパフォーマンス製「PT110」)100質量部に、カップリング剤として3−グリコキシドプロピルトリメトキシラン(東京化成工業株式会社製)1.5質量部を滴下し、自転公転ミキサー(シンキー AR−100)で攪拌した。
続いて、溶剤(メチルエチルケトン)50質量部中で、前記樹脂組成物39体積%と、上記カップリング剤を付加した窒化ホウ素一次粒子61体積%の合計50質量部とを混合し、インクを調製した。
このインクをアプリケーター(株式会社井元製作所製)(ギャップ約1.5mm)で支持体(銅箔)上に塗工し、平らな塗膜を形成した。続いて、これをアルミ板に載せ、超音波発生装置(株式会社日本精機製作所製 超音波ホモジナイザーUS−600T)の振動素子を上記アルミ板にあて、アルミ板、銅箔を介して塗膜に3分間超音波振動を付与し、その後静置した。
次いで、上記塗膜を120℃10分で乾燥させ溶剤を除去して、半硬化シート(Bシート)(約1.5mm厚)を作製した。
これを180℃真空下で、2時間、10MPaの条件で真空プレスし、硬化させ、最後に銅箔を剥して異方性フィラー含有シート(Cシート)を作製した。
(Example 1)
A sheet containing scaly boron nitride particles and a resin was prepared using the method of the present invention.
100 parts by mass of a triphenylmethane-type epoxy resin ("EPPN-501H" manufactured by Nippon Kayaku), 63 parts by mass of a curing agent (phenonovolac-based curing agent, "DL-92" manufactured by Meiwa Kasei), and a curing catalyst (2-phenylimidazole) , Manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.) to prepare a resin composition. The mixing ratio between the epoxy resin and the curing agent was such that the functional group of the epoxy resin / curing agent had an equivalent ratio of 1.0.
Next, 100 parts by mass of boron nitride primary particles having an average particle diameter of 45 μm (“PT110” manufactured by Momentive Performance) as an anisotropic filler, and 3-glycoxide propyltrimethoxylan (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a coupling agent. 1.5 parts by mass was added dropwise, and the mixture was stirred with a rotation revolution mixer (Sinky AR-100).
Subsequently, in 50 parts by mass of a solvent (methyl ethyl ketone), 39 parts by volume of the resin composition and a total of 50 parts by mass of 61% by volume of boron nitride primary particles to which the coupling agent was added were mixed to prepare an ink. .
This ink was applied on a support (copper foil) using an applicator (produced by Imoto Machinery Co., Ltd.) (gap: about 1.5 mm) to form a flat coating film. Subsequently, this was placed on an aluminum plate, and a vibrating element of an ultrasonic generator (Ultrasonic Homogenizer US-600T manufactured by Nippon Seiki Seisaku-sho, Ltd.) was applied to the aluminum plate, and the coating film was applied to the coating film via the aluminum plate and copper foil. Ultrasonic vibration was applied for a minute and then allowed to stand.
Next, the coating film was dried at 120 ° C. for 10 minutes to remove the solvent, thereby producing a semi-cured sheet (B sheet) (about 1.5 mm thick).
This was vacuum-pressed at 180 ° C. for 2 hours under the conditions of 10 MPa and cured, and finally the copper foil was peeled off to produce a sheet (C sheet) containing an anisotropic filler.

(実施例2)
半硬化シートに対する真空プレス時のプレス圧力を5MPaとした以外は実施例1と同様にして異方性フィラー含有シートを得た。
(実施例3)
溶剤(メチルエチルケトン)50質量部中で、前記樹脂組成物30体積%と、前記カップリング剤を付加した窒化ホウ素一次粒子70体積%の合計50質量部とを混合してインクを調製した(インク固形分中の異方性フィラーの割合を変更した)以外は実施例1と同様にして異方性フィラー含有シートを作製した。
(実施例4)
異方性フィラーとして平均粒径12μmの窒化ホウ素一次粒子(トクヤマ製「πBN−S03」)を用いた以外は実施例1と同様にして異方性フィラー含有シートを作製した。
(実施例5)
半硬化シートに対する真空プレス時のプレス圧力を5MPaとした以外は実施例4と同様にして異方性フィラー含有シートを得た。
(実施例6)
溶剤(メチルエチルケトン)50質量部中で、前記樹脂組成物30体積%と、前記カップリング剤を付加した窒化ホウ素一次粒子70体積%の合計50質量部とを混合してインクを調製した(インク固形分中の異方性フィラーの割合を変更した)以外は実施例4と同様にして異方性フィラー含有シートを作製した。
(Example 2)
An anisotropic filler-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the press pressure at the time of vacuum pressing on the semi-cured sheet was changed to 5 MPa.
(Example 3)
In 50 parts by mass of a solvent (methyl ethyl ketone), 30 parts by volume of the resin composition and a total of 50 parts by mass of 70% by volume of the boron nitride primary particles added with the coupling agent were mixed to prepare an ink (ink solid). (A ratio of an anisotropic filler in the mixture was changed), and an anisotropic filler-containing sheet was produced in the same manner as in Example 1.
(Example 4)
An anisotropic filler-containing sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that primary particles of boron nitride having an average particle diameter of 12 μm (“πBN-S03” manufactured by Tokuyama) were used as the anisotropic filler.
(Example 5)
An anisotropic filler-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 4, except that the pressure during the vacuum pressing of the semi-cured sheet was changed to 5 MPa.
(Example 6)
In 50 parts by mass of a solvent (methyl ethyl ketone), 30 parts by volume of the resin composition and a total of 50 parts by mass of 70% by volume of the boron nitride primary particles added with the coupling agent were mixed to prepare an ink (ink solid). (A ratio of an anisotropic filler in the mixture was changed), and an anisotropic filler-containing sheet was produced in the same manner as in Example 4.

(比較例1)
超音波振動の付与を行わなかった以外は実施例1と同様にして異方性フィラー含有シートを得た。
(比較例2)
超音波振動の付与を行わなかった以外は実施例3と同様にして異方性フィラー含有シートを得た。
(比較例3)
超音波振動の付与を行わなかった以外は実施例4と同様にして異方性フィラー含有シートを得た。
(比較例4)
超音波振動の付与を行わなかった以外は実施例6と同様にして異方性フィラー含有シートを得た。
(比較例5)
異方性フィラーとして、凝集窒化ホウ素粒子(デンカ製「SGPS」)を用い、かつ超音波振動の付与を行わなかった以外は実施例1と同様にして異方性フィラー含有シートを作製した。
(比較例6)
異方性フィラーとして、凝集窒化ホウ素粒子(デンカ製「SGPS」)を用い、かつ超音波振動の付与を行わなかった以外は実施例3と同様にして異方性フィラー含有シートを作製した。
(Comparative Example 1)
An anisotropic filler-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that ultrasonic vibration was not applied.
(Comparative Example 2)
An anisotropic filler-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 3 except that ultrasonic vibration was not applied.
(Comparative Example 3)
An anisotropic filler-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 4, except that ultrasonic vibration was not applied.
(Comparative Example 4)
An anisotropic filler-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 6 except that ultrasonic vibration was not applied.
(Comparative Example 5)
An anisotropic filler-containing sheet was produced in the same manner as in Example 1, except that agglomerated boron nitride particles ("SGPS" manufactured by Denka) were used as the anisotropic filler, and that no ultrasonic vibration was applied.
(Comparative Example 6)
An anisotropic filler-containing sheet was produced in the same manner as in Example 3, except that aggregated boron nitride particles ("SGPS" manufactured by Denka) were used as the anisotropic filler, and that no ultrasonic vibration was applied.

実施例1〜6、及び、比較例1〜6で作製した異方性フィラー含有シートの熱伝導率と窒化ホウ素一次粒子の配向強度比(I(002)/I(100))を表1に示す。
実施例1と2のシートは、同じインクを用い、高周波振動の付与なしで作製した比較例1と比較して、配向強度比I(002)/I(100)が小さく(ランダム配向の場合の理論値6.7に近く)、熱伝導率が約2〜3倍高くなった。なお、実施例1及び2、比較例1いずれにおいても、X線回折法で評価されるシート表面付近の粒子の配向強度比が、プレス後(Cシート)においてはプレス前(Bシート)と比べて大きくなったが、これは、シート表面付近に存在する縦配向した粒子の一部が、プレス板に押されて横配向したためと考えられ、シート内部においてはランダム配向性は維持されていると考えられる。実際、実施例2及び比較例1で得られたシート(Cシート)の断面のSEM画像からは、高周波振動を付与せずに得られたシートの内部では粒子が横配向しているのに対し(比較例1、図2)、高周波振動を付与して得られたシートの内部では粒子がランダムに配向していることが確認できた(実施例2、図1)。
同様に、実施例3〜6のシートは、いずれも、同じインクを用い、高周波振動の付与なしで作製した対応するもの(比較例2〜4)と比較して熱伝導率が約2倍高くなった。
また、実施例4のシートは、異方性フィラーとして凝集窒化ホウ素粒子を用い、高周波振動を付与しなかった以外は同様にして作製した比較例5のシートと比較して、配向強度比は大きいものの、空隙率が低く、その結果熱伝導率は高くなった。
同様に、実施例6のシートは、異方性フィラーとして凝集窒化ホウ素粒子を用い、高周波振動の付与しなかった以外は同様にして作製した比較例6のシートと比較して、配向強度比は大きいものの、空隙率が低く、その結果熱伝導率は高くなった。
Table 1 shows the thermal conductivity and the orientation intensity ratio of boron nitride primary particles (I (002) / I (100)) of the anisotropic filler-containing sheets prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6. Show.
In the sheets of Examples 1 and 2, the orientation intensity ratio I (002) / I (100) was smaller (compared to the case of random orientation) as compared with Comparative Example 1 manufactured using the same ink and without applying high-frequency vibration. (Close to theoretical 6.7), the thermal conductivity increased by a factor of about 2-3. In each of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the orientation intensity ratio of the particles near the sheet surface evaluated by the X-ray diffraction method was higher after pressing (C sheet) than before pressing (B sheet). This is considered to be because some of the vertically oriented particles present near the sheet surface were pushed horizontally by the press plate, and the random orientation was maintained inside the sheet. Conceivable. In fact, from the SEM images of the cross sections of the sheet (C sheet) obtained in Example 2 and Comparative Example 1, the particles are horizontally oriented inside the sheet obtained without applying high frequency vibration. (Comparative Example 1, FIG. 2), it was confirmed that the particles were randomly oriented inside the sheet obtained by applying high-frequency vibration (Example 2, FIG. 1).
Similarly, the sheets of Examples 3 to 6 all have the thermal conductivity about twice higher than the corresponding ones (Comparative Examples 2 to 4) manufactured using the same ink and without applying high-frequency vibration. became.
Further, the sheet of Example 4 used aggregated boron nitride particles as an anisotropic filler, and had a higher orientation intensity ratio than the sheet of Comparative Example 5 produced in the same manner except that high frequency vibration was not applied. However, the porosity was low, resulting in high thermal conductivity.
Similarly, the sheet of Example 6 used aggregated boron nitride particles as an anisotropic filler, and had a higher orientation strength ratio than the sheet of Comparative Example 6 produced in the same manner except that high frequency vibration was not applied. Although large, the porosity was low, resulting in high thermal conductivity.

本発明の製造方法により製造される異方性フィラー含有シートは、各種用途に使用できる。
本発明の製造方法により製造される異方性フィラー含有シートは、異方性フィラーとして熱伝導性物質を用いた場合には、熱伝導シートとして利用でき、特に、高い熱伝導性を有すると共に絶縁性も有しているので、熱伝導性と絶縁性を要求される各種用途(例えば、電力機器用回路基板や半導体パワーデバイス等の発熱性電子部品における放熱性絶縁層や接着剤層の材料など)に好適に使用できる。
The anisotropic filler-containing sheet produced by the production method of the present invention can be used for various applications.
The anisotropic filler-containing sheet manufactured by the manufacturing method of the present invention can be used as a heat conductive sheet when a heat conductive substance is used as the anisotropic filler. For applications that require thermal conductivity and insulation (for example, materials for heat-dissipating insulating layers and adhesive layers in heat-generating electronic components such as circuit boards for power equipment and semiconductor power devices) ) Can be suitably used.

本願は、2017年6月9日に日本国特許庁に出願された日本特許出願(特願2017−114377)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

This application is based on Japanese Patent Application (No. 2017-114377) filed with the Japan Patent Office on June 9, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.

Claims (9)

支持体上に、異方性フィラーと樹脂を含むインクの膜を形成する工程、及び
前記膜が流動可能である間に、前記膜に5kHz以上の周波数を有する振動を与える工程、
を含む、異方性フィラー含有シートの製造方法。
Forming a film of an ink containing an anisotropic filler and a resin on a support, and applying a vibration having a frequency of 5 kHz or more to the film while the film is flowable;
A method for producing a sheet containing an anisotropic filler.
前記振動の周波数が、10〜1000kHzである、請求項1に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。   The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to claim 1, wherein the frequency of the vibration is 10 to 1000 kHz. 前記異方性フィラーの平均最長径が、0.5μm〜200μmである、請求項1又は2に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。   The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to claim 1, wherein an average longest diameter of the anisotropic filler is 0.5 μm to 200 μm. 前記異方性フィラーのアスペクト比が、2以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。   The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein an aspect ratio of the anisotropic filler is 2 or more. 前記異方性フィラーが、鱗片状の窒化ホウ素粒子を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。   The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the anisotropic filler includes scaly boron nitride particles. 前記異方性フィラーが、六方晶窒化ホウ素粒子を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。   The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein the anisotropic filler includes hexagonal boron nitride particles. 前記膜中の前記異方性フィラーの体積率が、10〜90体積%である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。   The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein a volume ratio of the anisotropic filler in the film is 10 to 90% by volume. 前記樹脂が熱硬化性樹脂を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。   The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of claims 1 to 7, wherein the resin includes a thermosetting resin. さらに、前記膜をプレスする工程を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の異方性フィラー含有シートの製造方法。
The method for producing an anisotropic filler-containing sheet according to any one of claims 1 to 8, further comprising a step of pressing the film.
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