KR101453352B1 - 세라믹스 혼합물, 및 그것을 사용한 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트 - Google Patents

세라믹스 혼합물, 및 그것을 사용한 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 체적 기준의 D50이 10∼55㎛인 구상 알루미나 입자와 체적 기준의 D50이 30㎛ 이하인 인편상 육방정 질화붕소 입자의 혼합물로서, 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율은 5∼30질량%인 세라믹스 혼합물 및 유기 매트릭스 10∼70체적%와 상술한 세라믹스 혼합물 30∼90체적%를 함유하는 수지 조성물로 이루어진 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트를 제공한다.

Description

세라믹스 혼합물, 및 그것을 사용한 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트{CERAMIC MIXTURE, AND CERAMIC-CONTAINING THERMALLY-CONDUCTIVE RESIN SHEET USING SAME}
본 발명은 세라믹스 혼합물 및 그것을 사용한 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 고열전도성 수지 시트를 부여하는 세라믹스 혼합물 및 상기 세라믹스 혼합물을 사용하여 이루어진 발열체로부터 방열 부재에 열을 전달시키기 위해서 사용하는 열전도성 수지 시트, 특히 반도체 소자 등의 발열체로부터 열을 방열 부재에 전달시키고, 또는 절연층으로서도 기능하는 열전도성 수지층을 형성하기 위한 열전도성 수지 시트에 관한 것이다.
최근, 각종 전자기기 등에 사용되고 있는 IC 등의 전자부품은 그 집적도가 향상되고 있다. 또한, 전자기기 등의 소형화의 요구에 대응하기 위해서, IC 등의 전자부품을 작은 스페이스에 고밀도로 배치함으로써 케이스내에서의 발열에 대한 방열 대책이 큰 문제가 되고 있다. 즉, IC 등의 전자부품은 온도가 상승하면 전자부품의 특성이 변동하여 기기의 오작동의 원인이 되거나 전자부품 자체가 고장난다.
한편으로, 고속화가 진행되는 CPU를 비롯한 반도체 디바이스 등으로부터 발생하는 발열량이 증가하는 것에 대하여, 각종 전자기기 등은 그 장치의 소형 경량화 및 박형화가 진행되고 있다. 그 때문에, 그 성능 및 기능을 유지하기 위해서는 발생한 열을 충분히 제거할 필요가 있고, 효율이 좋은 방열 시스템이 요구되고 있다.
전기·전자기기의 발열부에서 방열 부재로 열을 전달시키는 열전도성 수지층에는 고열전도성, 절연성, 접착성의 요구로부터 열경화성 수지에 무기 충전재를 첨가한 열전도성 수지 조성물이 사용되고 있다.
예를 들면, 파워 모듈에 있어서는 전력 반도체 소자를 탑재한 리드 프레임의 이면과 방열부가 되는 금속판 사이에 설치하는 열전도성 수지층으로서 무기 충전재를 함유한 열경화성 수지 시트나 도포막을 사용하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, CPU 등의 발열성 전자부품과 방열핀 사이에 개재시키는 열전도성 수지층으로서 고열전도성의 무기 분체를 충전한 열경화성 수지 시트가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 무기 분체로서 구상 알루미나 입자는 분산시키기 쉽고 고충전할 수 있어 열전도성 시트에 사용하는 열전도성 충전재로서 대단히 유용하다. 그 때문에, 기타 열전도성 충전재와 조합시킨 것이나 유기 매트릭스를 변경하여 열전도성 충전재를 보다 고충전시켜 고열전도로 하는 것이 검토되고 있다 (예를 들면, 특허문헌 3 및 4 참조).
특허문헌 5에서는 높은 방열 특성을 발휘할 수 있는 무기 분말로서 소정의 구상 무기질 분말과 이 구상 무기질 분말 보다 평균 입자경이 작은 비구상 무기질 분말을 포함하는 혼합 분말로 이루어지고, 평균 입자경이 5∼50㎛인 무기 분말이 개시되어 있다. 그러나, 실제로 평가를 행하고 있는 것은 실리카, 알루미나, 탄화규소 및 질화알루미늄으로부터 선택된 조합으로 기타 무기 분말과 같은 효과를 얻을 수 있는지는 불분명하다.
또한, 알루미나와 같이 비중이 높은 필러를 고충전하면 열전도성 수지 시트 자체가 무거워져 전자기기 등의 소형화·경량화에 대응이 곤란해지는 문제가 있다.
또한, 전자기기 등의 소형화에 따라서, 열전도성 수지 시트 박막화가 진행하면 절연파괴 특성이 저하할 가능성이 있다. 또한, 고열전도성을 갖는다고 생각되는 질화 알루미늄은 대기중의 수분에 대하여 불안정하여 취급이 어려운 동시에 고가이고, 같은 열전도성이 우수한 탄화규소는 절연파괴 특성이 열악해지는 것이 문제이었다.
예를 들면, 특허문헌 6에는 입경 5㎛의 질화규소와 입경 7㎛의 질화붕소의 병용계의 열전도성 수지 시트가 개시되어 있지만, 질화규소의 입경이 매우 작기 때문에 균일한 분산이 곤란한 경우가 있고, 반드시 병용의 효과를 초래한다고 할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 상기 문헌에는 탄화규소와 질화붕소의 병용계의 열전도성 수지 시트도 개시되어 있지만, 탄화규소를 사용하는 계는 절연파괴 특성이 열악해지는 경우가 있다.
특허문헌 1: 일본특허공개 2001-196495호 공보
특허문헌 2: 일본특허공개 2003-253136호 공보
특허문헌 3: 일본특허공개 평11-87958호 공보
특허문헌 4: 일본특허공개 2000-1616호 공보
특허문헌 5: 일본특허공개 2007-70474호 공보
특허문헌 6: 일본특허 제4089636호 공보
본 발명은 이러한 상황 하에서 이루어진 것이고, 종래 이상의 우수한 열전도율을 갖는 동시에 시트 중량의 경량화를 도모할 수 있고, 가공성도 우수하고 또한 절연파괴 특성이 양호한 열전도성 수지 시트를 부여하는 세라믹스 혼합물, 및 상기 세라믹스 혼합물을 사용한 상기 성상을 갖는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의연구를 거듭한 결과, 하기의 지견을 얻었다.
우선, 인편상 육방정 질화붕소 입자는 높은 열전도성을 갖고 있지만, 유기 매트릭스 중에 분산시키기 어렵고 가공성이 열악하다는 결점이 있다. 여기서, 유동성이 양호한 구상 알루미나 입자와 혼합함으로써, 인편상 육방정 질화붕소 입자를 분산시키기 쉬워져 가공성이 향상되는 것을 발견했다. 또한, 인편상 육방정 질화붕소 입자가 면 방향으로 높은 열전도율을 갖는 특징을 이용하여 구상 알루미나 입자에 골재로서의 역할을 담당하게 함으로써, 열전도성 시트의 두께 방향으로 배향시켜 높은 열전도율을 얻을 수 있는 것을 발견했다. 또한, 절연파괴 특성이 열악한 탄화규소가 아닌 알루미나를 사용함으로써, 우수한 절연파괴 특성을 얻을 수 있는 것을 알았다.
상기와 같은 지견으로부터, 특정 입경을 갖는 인편상 육방정 질화붕소 입자와 특정 입경을 갖는 구상 알루미나 입자를 소정의 비율로 포함하는 세라믹스 혼합물을 열전도성 충전재로서 사용함으로써 알루미나 입자나 질화붕소 입자를 단독으로 사용했을 때보다도, 종래 이상의 우수한 열전도율을 갖는 동시에 시트 중량의 경량화를 도모할 수 있고, 또한 가공성도 우수한 열전도성 수지 시트를 얻을 수 있는 것을 발견했다.
즉, 본 발명은 하기와 같다.
[1] 체적 기준의 D50(50체적% 입경)이 10∼55㎛인 구상 알루미나 입자와 체적 기준의 D50이 30㎛ 이하인 인편상 육방정 질화붕소 입자의 혼합물로서, 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율은 5∼30질량%인 것을 특징으로 하는 세라믹스 혼합물.
[2] 상기 [1]에 있어서, 인편상 육방정 질화붕소 입자의 체적 기준의 D50은 5∼30㎛인 것을 특징으로 하는 세라믹스 혼합물.
[3] 유기 매트릭스 10∼70체적%와 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 세라믹스 혼합물 30∼90체적%를 함유하는 수지 조성물을 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
[4] 상기 [3]에 있어서, 상기 구상 알루미나의 체적 기준의 D50은 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 체적 기준의 D50에 대하여 3∼7배인 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
[5] 상기 [3]에 있어서, 상기 세라믹스 혼합물에 있어서의 상기 구상 알루미나 입자의 체적 기준의 D50은 45∼55㎛이고, 상기 세라믹스 혼합물은 상기 수지 조성물 중에 70∼80체적%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
[6] 상기 [5]에 있어서, 상기 세라믹스 혼합물에 있어서의 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율은 6∼25질량%이고, 상기 세라믹스 혼합물은 상기 수지 조성물 중에 75∼80체적%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
[7] 상기 [6]에 있어서, 열전도율이 7W/m·K 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
[8] 상기 [5]에 있어서, 상기 세라믹스 혼합물에 있어서의 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율은 15∼25질량%이고, 상기 세라믹스 혼합물은 상기 수지 조성물 중에 70∼80체적%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
[9] 상기 [8]에 있어서, 열전도율이 9W/m·K 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
[10] 상기 [4] 내지 [9] 중 어느 하나에 있어서, 상기 유기 매트릭스는 경화성 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
[11] 상기 [4] 내지 [9] 중 어느 하나에 있어서, 상기 유기 매트릭스는 경화성 실리콘 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 종래 이상의 우수한 열전도율을 갖는 동시에 시트 중량의 경량화를 도모할 수 있고, 가공성도 우수하고 또한 절연파괴 특성이 양호한 열전도성 수지 시트를 부여하는 세라믹스 혼합물, 및 상기 세라믹스 혼합물을 사용하여 이루어진 상기 성상을 갖는 열전도성 수지 시트를 제공할 수 있다.
도 1은 인편상 육방정 질화붕소 입자의 「인편상」의 형태를 설명하는 도이고, 도 1(A)은 평면도를 나타내고, 도 1(B)은 도 1(A)에 있어서의 X-X 단면도를 나타낸다.
우선, 본 발명의 세라믹스 혼합물에 대해서 설명한다.
[세라믹스 혼합물]
본 발명의 세라믹스 혼합물은 종래 이상의 우수한 열전도율을 갖는 동시에 시트 중량의 경량화를 도모할 수 있고, 또한 가공성도 우수한 열전도성 수지 시트를 제공하기 위한 열전도성 충전재이고, 체적 기준의 D50이 10∼55㎛인 구상 알루미나 입자와 체적 기준의 D50이 30㎛ 이하인 인편상 육방정 질화붕소 입자의 혼합물로서, 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율은 5∼30질량%인 것을 특징으로 한다.
(구상 알루미나 입자)
본 발명의 세라믹스 혼합물을 구성하는 2개의 성분 중 한 성분인 알루미나 입자는 열전도성이 양호하고 구상이나 비구상의 것이다. 본 발명의 세라믹스 혼합물에 있어서는 이미 한 성분인 후술의 인편상 육방정 질화붕소 입자가 유기 매트릭스 중에 분산시키기 어려운 점을 고려하여 이 알루미나 입자로서 유동성이 양호한 구상 알루미나 입자를 사용한다. 여기서, 구상 알루미나 입자란 알루미나 분말 중 입자 형상이 구상 또는 구상에 가까운 형상을 형성하는 분말을 말한다.
또한, 본 발명에 있어서 「구상」이란 평균 구형도로 평가된다. 평균 구형도는, 예를 들면 Sysmex Corporation 제작의 상품명 「FPIA-1000」등의 플로우식 입자상 분석 장치를 사용하여 다음과 같이 측정할 수 있다. 우선, 입자상으로부터 입자의 투영 면적(A)과 주위장(PM)을 측정한다. 주위장(PM)에 대응하는 진원의 면적을 (B)라고 하면, 그 입자의 구형도는 A/B로 표시할 수 있다. 거기서, 시료 입자의 주위장(PM)과 동일한 주위장을 가지는 진원을 상정하면 PM=2πr, B=πr2이기 때문에 B=π×(PM/2π)2이 되고, 각각의 입자의 구형도는 구형도=A/B=A×4π/(PM)2으로 산출할 수 있다. 이것을 임의로 선택된 100개 이상의 입자에 대해서 측정하고, 그 평균치를 평균 구형도라고 한다. 본 발명에 있어서의 「구상」이란 상기 구형도가 0.93∼1.00의 범위에 있는 것을 말하고, 통상의 시판품으로 구상 또는 구상이라 명시되어 있는 것이면 이 범위를 만족시킨다.
상기 구상 알루미나 입자의 체적 기준의 D50은 세라믹스 혼합물의 유기 매트릭스에 대한 분산성이나 얻어지는 열전도성 수지 시트의 성능 등의 관점에서, 10∼55㎛인 것이 필요하고, 25∼55㎛인 것이 바람직하고, 45∼55㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 관점에서 입도 분포가 샤프한 구상 알루미나 입자가 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서 체적 기준의 D50은 콜터·카운터(Coulter counter)법이나 레이저 회절 산란법 등에 의해 측정할 수 있다. 예를 들면, 구상 알루미나 입자의 경우는 콜터·카운터법에 의해 측정하고, 인편상 육방정 질화붕소 입자의 경우는 레이저 회절 산란법에 의해 측정하는 것이 바람직하다.
(인편상 육방정 질화붕소 입자)
본 발명의 세라믹스 혼합물을 구성하는 다른 한 성분인 인편상 육방정 질화붕소 입자로서는 체적 기준의 D50이 30㎛ 이하인 것을 사용할 수 있다. 체적 기준의 D50이 30㎛를 초과하면, 유기 매트릭스 중으로 인편상 입자가 두께 방향에 대하여 평행하게 배향되기 쉬워져 얻어지는 열전도성 수지 시트는 소망의 열전도성을 얻기 어렵다.
상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 체적 기준의 D50은 5∼30㎛인 것이 바람직하고, 5∼15㎛인 것이 보다 바람직하다. 체적 기준의 D50이 5㎛ 미만이면, 유기 매트릭스 및 세라믹스 혼합물을 포함하는 수지 조성물의 점도가 상승해버려 가공성이 저하할 경우가 있다.
체적 기준의 D50이 30㎛를 초과하지 않는 범위로 보다 큰 체적 기준의 D50을 가진 인편상 육방정 질화붕소 입자를 사용함으로써, 입자간의 계면이 적어져 열을 보다 전하기 쉬워지는 효과를 나타낸다.
여기서, 「인편상」이란 도 1(A)의 평면도에 나타낸 바와 같이 인편상 육방정 질화붕소 입자(10)의 장경(L)과 도 1(A)의 X-X 단면도(도 1(B))에 나타낸 바와 같이 상기 입자(10)의 두께(r)(평균 두께)의 비(애스펙트비(L:r))가 5:1∼20:1인 형태를 의미한다.
상기 인편상 육방정 질화붕소 중에 불순물(예를 들면, B2O3)이 많이 포함되어 있으면, 경화를 필요로 하는 유기 매트릭스를 사용할 때에 경화 저해의 요인이 된다. 또한, 얻어지는 열전도성 수지 시트의 열전도성이 저하하는 요인이 된다. 이러한 관점에서, 상기 인편상 육방정 질화붕소 중에 불가피하게 혼입되는 불순물 B2O3의 함유량은 0.01∼0.1질량%인 것이 바람직하고, 0.01∼0.05질량%인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 세라믹스 혼합물에 있어서의 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유량은 5∼30질량%인 것을 필요로 한다. 이 함유량이 30질량%를 초과하면, 유기 매트릭스 및 세라믹스 혼합물을 포함하는 수지 조성물의 점도가 증가하여 가공성을 저하시키는 요인이 된다. 또한, 인편상 육방정 질화붕소 입자는 고가이기 때문에, 이 함유량이 30질량%를 초과하면 상업적으로도 불리하게 된다. 이러한 관점에서, 세라믹스 혼합물에 있어서의 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유량은 30질량% 이하가 바람직하다. 또한, 5질량% 미만에서는 우수한 열전도성을 부여할 수 없다. 함유량은 6∼25질량%가 바람직하고, 10∼25질량%가 보다 바람직하고, 15∼25질량%가 더욱 바람직하고, 18∼25질량%가 특히 바람직하다.
구상 알루미나 입자의 체적 기준의 D50이 인편상 육방정 질화붕소 입자의 체적 기준의 D50에 대하여 3∼7배인 것이 바람직하고, 4∼6배인 것이 보다 바람직하다. 3∼7배이면, 구상 알루미나 입자의 단독 사용이나 인편상 육방정 질화붕소 입자의 단독 사용의 경우와 비교하여 현저하게 높은 열전도율을 얻을 수 있다.
상술한 구상 알루미나 입자나 인편상 육방정 질화붕소 입자는 유기 매트릭스에 대한 분산성을 향상시키고 가공성을 향상시키는 등의 목적으로, 필요에 따라서 각종 커플링제 등을 사용하여 표면 처리를 실시해도 좋다.
(커플링제)
커플링제로서는 실란계, 티타네이트계, 알루미늄계 등을 들 수 있지만, 이들 중 효과의 점에서 실란계 커플링제가 바람직하다. 실란계 커플링제로서는 특히 γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란, γ-(2-아미노에틸)아미노프로필트리에톡시실란, γ-아닐리노프로필트리메톡시실란, γ-아닐리노프로필트리에톡시실란, N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란 및 N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트리에톡시실란 등의 아미노실란 화합물이 바람직하게 사용된다.
이어서, 본 발명의 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트에 대해서 설명한다.
[세라믹스 함유 열전도성 수지 시트]
본 발명의 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트는 유기 매트릭스 10∼70체적%와 상술한 본 발명의 세라믹스 혼합물 30∼90체적%를 함유하는 수지 조성물을 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
세라믹스 혼합물이 90체적% 초과(유기 매트릭스가 10체적% 미만)에서는 유기 매트릭스가 매우 적기 때문에 수지 조성물의 성형이 곤란하게 되어 버리고, 세라믹스 혼합물이 30체적% 미만(유기 매트릭스가 90체적%를 초과)에서는 필러끼리 유기 매트릭스내에서 접촉하기 어려워 열전도 특성이 저하하고, 방열에 필요로 하는 열전도율이 얻을 수 없게 되어버린다.
본 발명의 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트에 있어서는 하기 제 1 형태 및 제 2 형태 중 어느 하나인 것이 우수한 열전도율, 시트 중량의 경량화, 양호한 가공성 및 절연파괴 특성의 점에서 바람직하다.
즉, 제 1 형태는 세라믹스 혼합물에 있어서의 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율이 6∼25질량%이고, 상기 세라믹스 혼합물이 상기 수지 조성물 중에 75∼80체적%의 비율로 포함되는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트이다. 이러한 형태로함으로써, 열전도율을 7W/m·K 이상으로 할 수 있다.
또한, 제 2 형태는 세라믹스 혼합물에 있어서의 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율이 15∼25질량%이고, 상기 세라믹스 혼합물이 상기 수지 조성물 중에 70∼80체적%의 비율로 포함되는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트이다. 이러한 형태로함으로써, 열전도율을 9W/m·K 이상으로 할 수 있다.
(유기 매트릭스)
본 발명의 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트(이하, 「열전도성 수지 시트」라고 하는 것이 있음)에 사용할 수 있는 유기 매트릭스는 열전도성 수지 시트의 기계적 강도, 내열성, 내구성, 유연성, 가요성 등의 요구 특성에 따라서 종래의 열전도성 수지 시트의 유기 매트릭스로서 사용되고 있는 각종 열경화성 수지, 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머 등 중에서 적당히 선택하여 사용할 수 있다. 이들 유기 매트릭스는 1종을 사용해도 좋고 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋지만, 본 발명에 있어서는 특히 경화성 에폭시 수지나 경화성 실리콘 수지가 바람직하게 사용할 수 있다.
<경화성 에폭시 수지>
본 발명의 열전도성 수지 시트에 있어서 유기 매트릭스로서 사용되는 경화성 에폭시 수지로서는 세라믹스 혼합물의 유기 매트릭스에 대한 분산성의 관점에서 상온에서 액상인 에폭시 수지나 상온에서 고체상인 저연화점 에폭시 수지가 바람직하다.
이 경화성 에폭시 수지로서는 1분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물이면 특별히 제한되지 않고, 종래의 에폭시 수지로서 사용되고 있는 공지의 화합물 중에서 임의인 것을 적당히 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 에폭시 수지로서는, 예를 들면 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 폴리카르복실산의 글리시딜에테르, 시클로헥산 유도체의 에폭시화에 의해 얻어지는 에폭시 수지 등이 열거된다. 이들은 1종을 단독으로 사용해도 좋고 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다. 상기 에폭시 수지 중에서는 내열성 및 작업성 등의 관점에서 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 시클로헥산 유도체의 에폭시화에 의해 얻어지는 에폭시 수지가 바람직하다.
<에폭시 수지용 경화제>
경화성 에폭시 수지를 경화시키기 위해서, 통상 에폭시 수지용 경화제를 사용할 수 있다.
이 에폭시 수지용 경화제로서는 특별히 제한은 없고, 종래의 에폭시 수지의 경화제로서 사용되고 있는 것 중에서 임의의 것을 적당히 선택하여 사용할 수 있고, 예를 들면 아민계, 페놀계, 산무수물계 등이 열거된다.
아민계 경화제로서는, 예를 들면 디시안디아미드나 m-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노페닐술폰, m-크실릴렌디아민 등의 방향족 디아민 등이 바람직하게 열거된다.
페놀계 경화제로서는, 예를 들면 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀A형 노볼락 수지, 트리아진 변성 페놀노볼락 수지 등이 바람직하게 열거된다. 또한, 산무수물계 경화제로서는, 예를 들면 메틸헥사히드로 무수 프탈산 등의 지환식 산무수물, 무수 프탈산 등의 방향족 산무수물, 지방족 이염기 산무수물 등의 지방족 산무수물, 클로렌드 산무수물 등의 할로겐계 산무수물 등이 열거된다.
이들 경화제는 1종을 단독으로 사용해도 좋고 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다. 이 에폭시 수지용 경화제의 사용량은 경화성 및 경화 수지 물성의 발란스 등의 점에서, 상기 경화성 에폭시 수지에 대한 당량비로 통상 0.5∼1.5당량비 정도, 바람직하게는 0.7∼1.3당량비의 범위에서 선정된다.
<에폭시 수지용 경화 촉진제>
본 발명에 있어서, 에폭시 수지용 경화제와 함께 필요에 따라서 에폭시 수지용 경화 촉진제를 병용할 수 있다.
이 에폭시 수지용 경화 촉진제로서는 특별히 제한은 없고, 종래의 에폭시 수지의 경화 촉진제로서 사용되고 있는 것 중에서 임의의 것을 적당히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 삼불화 붕소아민 착체, 트리페닐포스핀 등이 열거된다.
이들 경화 촉진제는 1종을 단독으로 사용해도 좋고 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다. 이 에폭시 수지용 경화 촉진제의 사용량은 경화 촉진성 및 경화 수지 물성의 발란스 등의 점에서, 상기 경화성의 에폭시 수지 100질량부에 대하여 통상 0.1∼10질량부 정도, 바람직하게는 0.4∼5질량부의 범위에서 선정된다.
<경화성 실리콘 수지>
경화성 실리콘 수지로서는 부가 반응형 실리콘 수지와 실리콘계 가교제의 혼합물을 사용할 수 있다. 부가 반응형 실리콘 수지로서는, 예를 들면 분자 중에 관능기로서 알케닐기를 갖는 폴리오르가노실록산 중에서 선택된 적어도 1종을 들 수 있다. 상기 분자 중에 관능기로서 알케닐기를 갖는 폴리오르가노실록산의 바람직한 것으로서는 비닐기를 관능기로 하는 폴리메틸실록산, 헥세닐기를 관능기로 하는 폴리디메틸실록산 및 이들의 혼합물 등이 열거된다.
실리콘계 가교제로서는, 예를 들면 한 분자 중에 적어도 2개의 규소와 수소가 결합한 구조를 갖는 폴리오르가노실록산이 열거된다. 이 구체예로서는 디메틸하이드로겐실록산기 말단 봉쇄 디메틸실록산-메틸하이드로겐실록산 공중합체, 트리메틸실록산기 말단 봉쇄 디메틸실록산-메틸하이드로겐실록산 공중합체, 트리메틸실록산기 말단 봉쇄 폴리(메틸하이드로겐실록산), 폴리(하이드로겐실세스퀴옥산) 등이 열거된다.
또한, 경화 촉매로서는 통상 백금계 화합물이 사용된다. 이 백금계 화합물의 예로서는 미립자상 백금, 탄소 분말 담체 상에 흡착된 미립자상 백금, 염화 백금산, 알콜 변성 염화 백금산, 염화 백금산의 올레핀 착체, 팔라듐 촉매, 로듐 촉매 등이 열거된다.
(열전도성 수지 시트의 제작)
본 발명의 열전도성 수지 시트는 유기 매트릭스와 본 발명의 세라믹스 혼합물을 사용하여, 예를 들면 하기와 같이 제작할 수 있다.
우선, 소정 비율의 구상 알루미나 입자와 인편상 육방정 질화붕소 입자의 혼합물로 이루어진 본 발명의 세라믹스 혼합물을 적당한 용매 중에 분산시켜 이루어지는 농도 59∼80질량% 정도의 세라믹스 혼합물의 현탁액을 조제한다.
이어서, 이 현탁액에 유기 매트릭스를 상기 유기 매트릭스와 세라믹스 혼합물의 합계에 대하여 상기 세라믹스 혼합물이 30∼90체적%의 비율로 포함되도록 첨가하여 수지 조성물을 조제한다.
유기 매트릭스의 주성분으로서 경화성 에폭시 수지를 사용하는 경우에는 이 경화성 에폭시 수지와, 에폭시 수지용 경화제와, 필요에 따라서 사용되는 에폭시 수지용 경화 촉진제의 혼합물이 유기 매트릭스가 된다.
또한, 유기 매트릭스의 주성분으로서 경화성 실리콘 수지를 사용하는 경우에는 부가 반응형 실리콘 수지와, 실리콘계 가교제와, 경화 촉매의 혼합물이 유기 매트릭스가 된다.
열전도성 충전재로서 구상 알루미나 입자를 단독으로 사용하는 경우, 소망의 열전도성을 갖는 수지 시트를 얻기 위해서는 유기 매트릭스 중에 적어도 50체적%, 바람직하게는 80체적% 이상의 고충전을 필요로 한다. 그러나, 본 발명의 세라믹스 혼합물은 구상 알루미나 입자와 인편상 육방정 질화붕소 입자의 혼합물이기 때문에 구상 알루미나 입자를 사용하는 경우보다 저충전으로 양호한 열전도성을 발휘할 수 있다.
보다 양호한 열전도성을 얻기 위해서, 세라믹스 혼합물을 유기 매트릭스와 세라믹스 혼합물의 합계에 대하여 30∼90체적% 함유하지만, 70∼80체적% 또는 75∼80체적%의 비율로 함유함으로써 더욱 우수한 열전도율을 갖는 열전도성 수지 시트를 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 있어서, 세라믹스 혼합물, 구상 알루미나 입자 및 인편상 육방정 질화붕소 입자의 체적 기준의 함유 비율(체적%, 체적분률)은 구상 알루미나 입자의 비중(3.98), 인편상 육방정 질화붕소 입자의 비중(2.27) 및 사용하는 각종 수지의 비중으로부터 구할 수 있다.
상기한 바와 같이 하여 조제된 수지 조성물에는 유기 매트릭스 및 세라믹스 혼합물 이외에, 필요에 따라서 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 기타 첨가제로서는, 예를 들면 가소제, 점착제, 보강제, 착색제, 내열 향상제 등이 열거된다.
수지 조성물은 통상의 코팅기 등으로 이형층 부착 수지 필름 등의 이형성 필름 등 상에 도포되어 원적외선 복사 히터, 온풍 분무 등에 의해 건조됨으로써 시트화된다.
이형층으로서는 멜라민 수지 등이 사용된다. 또한, 수지 필름으로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지 등이 사용된다.
한편, 유기 매트릭스가 경화성 매트릭스인 경우에는 상기에서 얻어지는 수지 시트를 필요에 따라서 가압 하에서 또는 가열 처리하여 경화시킴으로써 본 발명의 열전도성 수지 시트를 얻을 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 열전도성 수지 시트의 두께는 0.1∼10mm의 범위인 것이 바람직하고, 0.1∼0.3mm의 범위인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 열전도성 수지 시트에 있어서 바람직하게는 열전도율이 3W/m·K 이상, 보다 바람직하게는 7W/m·K 이상, 더욱 바람직하게는 9W/m·K 이상이다.
또한, 절연파괴 특성의 지표인 절연파괴 전압은 1.0kV 이상인 것이 바람직하고, 1.5kV 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 열전도성 수지 시트는 그 한 면 또는 양면 및 시트내에 작업성 향상이나 보강 목적으로 시트상, 섬유상, 망목상의 부재를 적층하거나 매몰시켜 사용해도 좋다.
이와 같이 얻어진 열전도성 수지 시트는 이형성 필름으로부터 박리되고, 또는 이형성 필름을 보호 필름으로 한 상태로 열전도성 수지 시트로서의 사용에 제공하기 위한 제품의 형태로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 열전도성 수지 시트는 점착성층을 열전도성 수지 시트의 표면 또는 하면에 더욱 설치된 구성이어도 좋고, 이로써 제품사용시의 편리성이 향상된다.
본 발명의 열전도성 수지 시트는, 예를 들면 MPU나 파워 트랜지스터, 트랜스 등의 발열성 전자부품으로부터 열을 방열핀이나 방열팬 등의 방열부품에 전열시키기 위해서 사용되고, 발열성 전자부품과 방열부품 사이에 개재되어 사용된다. 이로써, 발열성 전자부품과 방열부품 사이의 전열은 양호해지고, 발열성 전자부품의 오작동을 현저하게 경감시킬 수 있다.
(실시예)
이어서, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들의 예에 의해서 어떠한 제한도 없다.
또한, 구상 알루미나 입자 및 인편상 육방정 질화붕소 입자의 체적 기준의 D50 및 각 예에서 얻어진 열전도성 수지 시트의 열전도율은 하기 방법에 의해 측정했다.
(1) 구상 알루미나 입자 및 인편상 육방정 질화붕소 입자의 체적 기준의 D50의 측정은 입도 분포계를 사용하여 행했다. 인편상 육방정 질화붕소 입자의 경우는 Cilas 제작의 기종명「Granulometer 715」를 사용하여 측정하고, 알루미나 입자의 경우는 Beckman Coulter, Inc. 제작의 기종명「Multisizer」를 사용하여 체적 기준의 D50을 측정했다.
(2) 열전도성 수지 시트의 열전도율
Ai-Phase Co., Ltd. 제작의 기종명「ai-Phase·mobile」에 의해 열확산율을 측정하고, 거기에 각각의 수지 시트의 비열과 밀도의 이론값을 곱함으로써 산출한 값이다.
실시예 1∼3
(1) 유기 매트릭스와 세라믹스 혼합물을 포함하는 수지 조성물의 조제
유기 매트릭스로서 액상 경화성 에폭시 수지[Japan Epoxy Resins Co., Ltd. 제작, 상품명 「jER828」, 비스페놀A형, 에폭시 당량 184-194g/eq, 25℃에 있어서의 비중 1.17] 100질량부와 경화제로서 이미다졸[Shikoku Chemicals Corporation 제작, 상품명 「2E4MZ-CN」] 5질량부의 병용물을 사용했다. 또한, 세라믹스 혼합물로서 구상 알루미나 입자[Showa Denko K.K. 제작, 상품명 「CB」]와 인편상 육방정 질화붕소 입자[Showa Denko K.K. 제작, 상품명 「UHP-1」, 체적 기준의 D50이 9㎛, 애스펙트비(L:r)가 8:1(n=30)]의 질량비 79:21의 혼합물을 사용했다.
또한, 구상 알루미나 입자로서는 체적 기준의 D50이 11㎛(「A10S」라고 하는 경우가 있음), 28㎛ 및 51㎛(「A50S」라고 하는 것이 있음)의 3종의 것을 각각 사용했다. 또한, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 D50이 11㎛인 구상 알루미나 입자를 사용한 예를 실시예 1, D50이 28㎛인 구상 알루미나 입자를 사용한 예를 실시예 2, D50이 51㎛인 구상 알루미나 입자를 사용한 예를 실시예 3이라고 했다.
호모지나이저용 스테인레스제 용기에 상기 세라믹스 혼합물 100질량부와 메틸에틸케톤(MEK) 45질량부를 첨가하고(A50S를 사용하는 경우), 호모지나이저에서 회전수 5000rpm의 조건으로 2분간 교반·혼합하여 세라믹스 혼합물의 현탁액을 조제했다.(MEK은 어플리케이터로 도포가능한 점도로 조정하기 위해서 사용하기 때문에, 각각의 계에 의해 양은 다르다. 따라서, 이후에 MEK의 양에 관한 기재를 할애한다.)
이어서, 이 세라믹스 혼합물의 현탁액에 상기 유기 매트릭스를 상기 유기 매트릭스 중 세라믹스 혼합물의 함유량이 70체적%가 되도록 첨가하고, 다시 호모지나이저에서 회전수 5000rpm의 조건으로 10분간 교반 혼합하여 수지 조성물을 조제했다.
(2) 열전도성 수지 시트의 제작
횡 10.5cm, 종 13cm로 절단한 이형 필름 상에 상기 수지 조성물을 어플리케이터에 의해 경화막 두께가 500㎛ 이하가 되도록 도포한 후, 40℃로 설정한 건조기 안에서 30분간 정치하고 용매 MEK를 증발시켜 건조하여 3종의 시트상 수지 조성물을 얻었다.
이어서, 이 3종의 시트상 수지 조성물을 각각 개별적으로 이형 필름을 개재하고 120℃, 1MPa의 조건으로 15분간 압착함으로써 시트상 수지 조성물을 경화시켜 3종의 열전도성 수지 시트를 제작했다.
얻어진 3종의 열전도성 수지 시트의 열전도율을 측정했다(30점의 평균치). 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
실시예 4, 5
실시예 1(1)에 있어서, 세라믹스 혼합물로서 구상 알루미나 입자(전출)[체적 기준의 D50이 28㎛(실시예 4), 51㎛(실시예 5)의 2종]와 인편상 육방정 질화붕소 입자(전출)의 질량비 94:6의 혼합물을 사용하고, 세라믹스 혼합물의 함유량이 전체의 80체적%가 되도록 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 2종의 열전도성 수지 시트를 제작했다.
얻어진 2종의 열전도성 수지 시트의 열전도율을 측정했다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
실시예 6
실시예 1(1)에 있어서, 세라믹스 혼합물로서 구상 알루미나 입자(전출)[체적 기준의 D50이 51㎛]와 인편상 육방정 질화붕소 입자(전출)의 질량비 94:6의 혼합물을 사용하고, 세라믹스 혼합물의 함유량이 전체의 70체적%가 되도록 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 열전도성 수지 시트를 제작했다.
얻어진 열전도성 수지 시트의 열전도율을 측정했다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
실시예 7
실시예 1(1)에 있어서, 세라믹스 혼합물로서 구상 알루미나 입자(전출)[체적 기준의 D50이 51㎛]와 인편상 육방정 질화붕소 입자(전출)의 질량비 79:21의 혼합물을 사용하고, 세라믹스 혼합물의 함유량이 전체의 80체적%가 되도록 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 열전도성 수지 시트를 제작했다.
얻어진 열전도성 수지 시트의 열전도율을 측정했다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
Figure 112012106303538-pct00001
비교예 1∼4
(1) 유기 매트릭스와 구상 알루미나 입자를 포함하는 수지 조성물의 조제
실시예 1(1)에 있어서, 세라믹스 혼합물 대신에 구상 알루미나 입자(전출)[체적 기준의 D50이 11㎛, 21㎛(「A20S」라고 하는 경우가 있음), 28㎛, 51㎛의 4종]만을 사용한 것 이외에는 실시예 1(1)과 동일하게 하여 구상 알루미나 입자의 현탁액을 조제했다.
또한, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, D50이 11㎛인 구상 알루미나 입자를 사용한 예를 비교예 1, D50이 21㎛인 구상 알루미나 입자를 사용한 예를 비교예 2, D50이 28㎛인 구상 알루미나 입자를 사용한 예를 비교예 3, D50이 51㎛인 구상 알루미나 입자를 사용한 예를 비교예 4라고 했다.
이어서, 이 구상 알루미나 입자의 현탁액에 유기 매트릭스를 상기 유기 매트릭스 중 구상 알루미나 입자의 함유량이 80체적%가 되도록 첨가한 것 이외에는 실시예 1(1)과 동일한 조작을 행하여 4종의 수지 조성물을 조제했다.
(2) 열전도성 수지 시트의 제작
상기(1)에서 얻은 4종의 수지 조성물을 사용하고 실시예 1(2)와 동일한 조작을 행하여 4종의 열전도성 수지 시트를 제작했다.
얻어진 4종의 열전도성 수지 시트의 열전도율을 측정했다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
Figure 112012106303538-pct00002
표 1 및 표 2로부터 명백한 바와 같이, 열전도성 충전재로서 세라믹스 혼합물을 사용하여 얻어진 실시예 1∼7의 본 발명의 열전도성 수지 시트에 있어서의 열전도율은 세라믹스 혼합물의 충전량이 각각 70체적%, 80체적%에 있어서 3.4∼10.2W/m·K의 범위에 있다.
이것에 대하여, 열전도성 충전재로서 구상 알루미나 입자만을 80체적% 충전하여 이루어진 비교예의 열전도성 수지 시트는 열전도율이 3.8∼4.7W/m·K의 범위이다.
구상 알루미나 입자의 체적 기준의 D50이 28㎛ 및 51㎛인 경우에 실시예와 비교예의 열전도성 수지 시트의 열전도율을 비교하면, 구상 알루미나 입자의 체적 기준의 D50이 28㎛인 경우에 열전도율은 실시예 2 및 4에서는 각각 5.9W/m·K 및 5.3W/m·K인 것에 대해, 비교예 3에서는 3.3W/m·K이고 실시예와 비교하여 상당히 낮다.
또한, 구상 알루미나 입자의 체적 기준의 D50이 51㎛인 경우에, 열전도율은 실시예 3 및 7에서는 각각 9.1W/m·K 및 10.2W/m·K인 것에 대해, 비교예 4에서는 4.7W/m·K이고 실시예와 비교하여 현저하게 낮다.
이로부터, 구상 알루미나 입자와 인편상 육방정 질화붕소 입자의 혼합물인 본 발명의 세라믹스 혼합물은 구상 알루미나 입자 단독의 것과 비교하여 열전도성 충전재로서 우수하다는 것을 알았다.
비교예 5
(1) 유기 매트릭스와 구상 알루미나 입자를 포함하는 수지 조성물의 조제
비교예 2(1)와 동일하게 하여 구상 알루미나 입자의 현탁액을 조제했다.
이어서, 이 구상 알루미나 입자의 현탁액에 유기 매트릭스를 상기 유기 매트릭스 중 구상 알루미나 입자의 함유량이 70체적%가 되도록 첨가한 것 이외에는 비교예 2(1)와 동일한 조작을 행하여 수지 조성물을 조제했다.
(2) 열전도성 수지 시트의 제작
상기 (1)에서 얻은 수지 조성물을 사용하고 비교예 2(2)와 동일한 조작을 행하여 열전도성 수지 시트를 제작했다. 얻어진 열전도성 수지 시트의 열전도율을 측정했다. 그 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
Figure 112012106303538-pct00003
비교예 6
(1) 유기 매트릭스와 인편상 육방정 질화붕소 입자를 포함하는 수지 조성물의 조제
실시예 1(1)에 있어서, 세라믹스 혼합물 대신에 인편상 육방정 질화붕소 입자(전출)[체적 기준의 D50이 9㎛]만을 사용한 것 이외에는 실시예 1(1)과 동일하게 하여 구상 알루미나 입자의 현탁액을 조제했다.
이어서, 이 구상 알루미나 입자의 현탁액에 유기 매트릭스를 상기 유기 매트릭스 중 구상 알루미나 입자의 함유량이 70체적%가 되도록 첨가한 것 이외에는 실시예 1(1)과 동일한 조작을 행하여 수지 조성물을 조제했다.
(2) 열전도성 수지 시트의 제작
상기 (1)에서 얻은 수지 조성물을 사용하고 실시예 1(2)과 동일한 조작을 행하여 열전도성 수지 시트를 제작했다. 얻어진 열전도성 수지 시트의 열전도율을 측정했다. 그 결과를 하기 표 4에 나타낸다.
Figure 112012106303538-pct00004
표 3 및 표 4로부터 명백한 바와 같이, 질화붕소의 대신에 소입자경의 구상 알루미나를 조합시킨 것이나 질화붕소만으로 필러로 한 것은 대부분 열전전도성의 개선이 나타나지 않는 것을 알았다.
비교예 7
실시예 3에 있어서, 세라믹스 혼합물로서 구상 알루미나 입자(전출)[체적 기준의 D50이 51㎛]와 인편상 육방정 질화붕소 입자(전출)의 질량비 97:3의 혼합물을 사용하고, 세라믹스 혼합물의 함유량이 전체의 70체적%가 되도록 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작을 행하여 열전도성 수지 시트를 제작했다.
얻어진 열전도성 수지 시트의 열전도율을 측정했다. 그 결과를 하기 표 5에 나타낸다.
Figure 112012106303538-pct00005
표 5로부터 명백한 바와 같이, 질화붕소의 질량비가 본원의 하한값 미만의 3질량%인 것은 열전도율의 개선이 대부분 나타나지 않는 것을 알았다.
실시예 8∼14 및 비교예 8∼11
(1) 유기 매트릭스와 세라믹스 혼합물을 포함하는 수지 조성물의 조제
유기 매트릭스로서 액상 경화성 에폭시 수지[Japan Epoxy Resins Co., Ltd. 제작, 상품명 「에피코트 828」, 비스페놀A형] 100질량부와 경화제로서 1-시아노에틸-2-메틸 이미다졸[Shikoku Chemicals Corporation 제작, 상품명 「쿠아졸 2PN-CN] 1질량부의 병용물을 사용했다. 또한, 세라믹스 혼합물로서 하기 표 6에 기재된 입자를 사용했다.
호모지나이저용 스테인레스제 용기에 상기 세라믹스 혼합물(하기 표 7에 나타낸 배합)과 메틸에틸케톤(MEK) 101질량부를 첨가하고, 호모지나이저에서 회전수 5000rpm의 조건으로 2분간 교반·혼합하여 세라믹스 혼합물의 현탁액을 조제했다.
이어서, 이 세라믹스 혼합물의 현탁액에 상기 유기 매트릭스를 상기 유기 매트릭스 중 세라믹스 혼합물의 함유량이 하기 표 6에 나타낸 양이 되도록 첨가하고, 다시 호모지나이저에서 회전수 5000rpm의 조건으로 10분간 교반 혼합하여 수지 조성물을 조제했다.
(2) 열전도성 수지 시트의 제작
상기 열경화성 수지 조성물의 용액에 상기 열경화성 수지 조성물과 동 체적의 DR이 5㎛로 입자상의 질화규소 충전제{SN-7: Denki Kagaku Kogyo K. K. 제작}를 첨가하여 예비 혼합했다. 이 예비 혼합물을 삼본롤에서 더 혼련하고, 상기 열경화성 수지 조성물의 용액 중에 상기 충전제를 균일하게 분산시킨 화합물을 얻었다.
이어서, 상기 화합물을 두께 100㎛의 한 면 이형 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트 시트의 이형 처리면 상에 닥터 블레이드법으로 도포하고, 110℃에서 15분간 가열 건조 처리를 하여 두께가 80㎛로 B스테이지 상태의 열전도성 수지 시트를 제작했다.
이어서, 상기 열전도성 수지 시트를 120℃에서 1시간과 160℃에서 3시간 가열을 행하여 열전도성 수지 시트를 제작했다.
얻어진 열전도성 수지 시트의 열전도율을 실시예 1 등과 동일하게 측정했다(30점의 평균치). 그 결과를 하기 표 6에 나타낸다.
Figure 112012106303538-pct00006
열전도성 수지 시트의 절연파괴 특성의 평가
동판(40×40×5㎣)과 알루미늄판(30×30×5㎣) 사이에 30×30㎟의 접착 면적으로 열전도성 수지 시트를 접착한 시험편을 제작했다. 시험편을 JIS C 2110의 내전압시험 방법에 준거하고 규정 전압을 1.5kV, 규정 시간을 60초로 하여 측정했다. 절연파괴하지 않은 경우를 합격(○)이라 하고 절연파괴한 경우를 불합격(×)이라고 했다.
또한, 열전도성 수지 시트는 실시예 1에 비교하여 하기 표 7에 나타낸 배합으로 각종 제작했다. 또한, 실시예 1과 동일하게 하여 열전도성 수지 시트의 열전도율도 측정했다. 결과를 하기 표 7에 나타낸다.
Figure 112012106303538-pct00007
본 발명의 세라믹스 혼합물은 열전도성 충전재로서 유용하다. 그리고, 이 열전도성 충전재를 사용하여 얻어진 본 발명의 열전도성 수지 시트는, 예를 들면 MPU나 파워 트랜지스터, 트랜스 등의 발열성 전자부품으로부터 열을 방열핀이나 방열팬 등의 방열부품에 전열시키기 위해서 사용할 수 있다. 또한, 열전도성 수지 시트의 절연파괴 특성이 양호하기 때문에 전자기기 등의 소형화에 따른 열전도성 수지 시트 박막화에 충분히 대응할 수 있다.
10···인편상 육방정 질화붕소 입자
L···장경
r···두께

Claims (8)

  1. 세라믹스 혼합물 70∼80체적%와 유기 매트릭스 20∼30체적%를 함유하고, 상기 세라믹스 혼합물은 체적 기준의 D50(50체적% 입경)이 45∼55㎛인 구상 알루미나 입자와 체적 기준의 D50이 5∼30㎛인 인편상 육방정 질화붕소 입자의 혼합물이고, 또한 상기 세라믹스 혼합물 중에 있어서의 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율은 10∼25질량%인 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹스 혼합물에 있어서의 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율은 15∼25질량%이고, 상기 세라믹스 혼합물은 75∼80체적%의 비율로 포함되고, 상기 유기 매트릭스는 20∼25체적%의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹스 혼합물에 있어서의 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 함유 비율은 15∼25질량%인 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구상 알루미나의 체적 기준의 D50은 상기 인편상 육방정 질화붕소 입자의 체적 기준의 D50에 대하여 3∼7배인 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    열전도율은 7W/m·K 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    열전도율은 9W/m·K 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 매트릭스는 경화성 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 매트릭스는 경화성 실리콘 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 함유 열전도성 수지 시트.
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