KR20130091683A

KR20130091683A - 열전도성 시트

Info

Publication number: KR20130091683A
Application number: KR1020130013852A
Authority: KR
Inventors: 세이지 이즈타니; 미호 야마구치; 게이스케 히라노
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2013-08-19
Also published as: JP2013159759A; US20130200298A1; CN103242510A; TW201333179A

Abstract

열전도성 시트는 질화붕소 입자와, 에폭시 수지와, 경화제를 함유한다. 에폭시 수지가 결정성 비스페놀형 에폭시 수지를 함유한다. 경화제가 하기 화학식 1로 표시되는 부분 구조를 포함하는 페놀 수지를 함유한다.
<화학식 1>

Description

열전도성 시트{THERMAL CONDUCTIVE SHEET}

본 발명은 열전도성 시트, 상세하게는 파워 일렉트로닉스 기술에 사용되는 열전도성 시트에 관한 것이다.

최근, 하이브리드 디바이스, 고휘도 LED 디바이스, 전자 유도 가열 디바이스 등에서는, 반도체 소자에 의해 전력을 변환ㆍ제어하는 파워 일렉트로닉스 기술이 채용되고 있다. 파워 일렉트로닉스 기술에서는, 대전류를 열 등으로 변환하기 위해 반도체 소자의 근방에 배치되는 재료에는 높은 방열성(고열 전도성)이 요구되고 있다.

예를 들어, 액상의 에폭시 수지, 경화제 성분, 고무 성분 및 무기 충전제를 함유하는 접착제 조성물을 포함하여 이루어지는 열경화성 접착 시트가 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2000-178517호 공보 참조).

일본 특허 공개 제2000-178517호 공보의 열경화성 접착 시트를 얻기 위해서는, 우선 접착제 조성물을 제조하고, 그것을 기재 필름에 도포하고, 그 후 반경화 상태가 되도록 가열하여, 시트 형상으로 성형하고 있다.

그런데, 일본 특허 공개 제2000-178517호 공보의 열경화성 접착 시트는 내열성이 낮고, 그로 인해 고온 조건하에 사용하면 열화되어, 열전도성을 포함하는 다양한 물성이 저하된다는 문제가 있다.

한편, 일본 특허 공개 제2000-178517호 공보의 접착제 조성물의 제조에 있어서, 고무 성분을 제외한 각 성분을 배합하여 내열성을 개량하는 것이 개시되어 있지만, 이 경우에는 에폭시 수지가 액상이기 때문에 시트 형상으로 성형하는 것이 곤란해진다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 내열성, 성형성 및 열전도성이 우수한 열전도성 시트를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 열전도성 시트는 질화붕소 입자와, 에폭시 수지와, 경화제를 함유하고, 상기 에폭시 수지가 결정성 비스페놀형 에폭시 수지를 함유하고, 상기 경화제가 하기 화학식 1로 표시되는 부분 구조를 포함하는 페놀 수지를 함유하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 열전도성 시트에서는, 상기 결정성 비스페놀형 에폭시 수지가 하기 화학식 2로 표시되는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 열전도성 시트에서는, 상기 에폭시 수지는 중량 평균 분자량이 1000 이상인 고분자량 에폭시 수지를 더 함유하는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 열전도성 시트에서는, 상기 페놀 수지가 페놀ㆍ아르알킬 수지를 함유하는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 열전도성 시트에서는, 상기 질화붕소 입자가 판 형상을 이루고, 상기 열전도성 시트의 두께 방향에 대한 직교 방향의 열전도율이 4W/mㆍK 이상인 것이 적합하다.

본 발명의 열전도성 시트는 에폭시 수지와, 경화제를 함유하고, 에폭시 수지가 결정성 비스페놀형 수지를 함유하고, 경화제가 상기 화학식 1로 표시되는 부분 구조를 포함하는 페놀 수지를 함유하기 때문에, 성형성 및 내열성이 우수하다. 그로 인해 열전도성 시트는 시트 형상으로 확실하게 성형되면서, 고온 조건하에 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 열전도성 시트는 질화붕소 입자를 함유하고 있기 때문에, 질화붕소 입자가 열전도성이 우수하다는 점에서 열전도성 시트의 열전도성을 향상시킬 수 있다.

그 결과, 내열성, 성형성 및 열전도성이 우수한 열전도성 시트로서 다양한 방열 용도에 사용할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 열전도성 시트의 한 실시 형태의 사시도를 도시한다.
도 2는, 도 1에 도시한 열전도성 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이며,
(a)는, 열전도성 조성물 또는 적층 시트를 열 프레스하는 공정,
(b)는, 프레스 시트를 복수개로 분할하는 공정,
(c)는, 분할 시트를 적층하는 공정을 도시한다.
도 3은, 내굴곡성 시험 타입 I의 시험 장치(내굴곡성 시험 전)의 사시도를 도시한다.
도 4는, 내굴곡성 시험 타입 I의 시험 장치(내굴곡성 시험 도중)의 사시도를 도시한다.

본 발명의 열전도성 시트는 질화붕소(BN) 입자와, 에폭시 수지와, 경화제를 함유하고 있다.

질화붕소 입자는, 예를 들어 판 형상(또는 비늘 조각 형상)으로 형성되어 있다. 또한, 판 형상은, 판의 두께 방향으로부터 보아서 육각 형상을 포함하고 있다. 또한, 판 형상은, 판의 두께 방향과 직교하는 방향(면 방향)으로부터 보아서 직선 형상(도 1 참조), 나아가서는 직선 형상의 도중이 약간 굴곡된 형상을 포함하고 있다.

질화붕소 입자는, 길이 방향 길이(판의 두께 방향에 대한 직교 방향에 있어서의 최대 길이)의 평균이 예를 들어 5㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 20㎛ 이상, 특히 바람직하게는 30㎛ 이상, 가장 바람직하게는 40㎛ 이상이고, 통상 예를 들어 100㎛ 이하, 바람직하게는 90㎛ 이하이다.

또한, 질화붕소 입자의 두께(판의 두께 방향 길이, 즉 입자의 짧은 방향 길이)의 평균은 예를 들어 0.01 내지 20㎛, 바람직하게는 0.1 내지 15㎛이다.

또한, 질화붕소 입자의 종횡비(길이 방향 길이/두께)는 예를 들어 2 내지 10000, 바람직하게는 10 내지 5000이다.

또한, 질화붕소 입자의 광산란법에 의해 측정되는 평균 입자 직경은 예를 들어 5㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 20㎛ 이상, 특히 바람직하게는 30㎛ 이상, 가장 바람직하게는 40㎛ 이상이고, 통상 100㎛ 이하이다.

또한, 광산란법에 의해 측정되는 평균 입자 직경은, 동적 광산란식 입도 분포 측정 장치로 측정되는 체적 평균 입자 직경이다.

질화붕소 입자의 광산란법에 의해 측정되는 평균 입자 직경이 상기 범위에 들지 않으면, 열전도성 시트가 약해지고, 취급성이 저하되는 경우가 있다.

또한, 질화붕소 입자의 벌크 밀도(JIS K 5101, 겉보기 밀도)는 예를 들어 0.3 내지 1.5g/cm³, 바람직하게는 0.5 내지 1.0g/cm³이다.

또한, 질화붕소 입자는, 시판품 또는 그것을 가공한 가공품을 사용할 수 있다. 질화붕소 입자의 시판품으로서는, 예를 들어 모멘티브ㆍ퍼포먼스ㆍ머티리얼즈ㆍ재팬사제의 「PT」 시리즈(예를 들어, 「PT-110」 등), 쇼와 덴꼬사제의 「쇼비엔 UHP」 시리즈(예를 들어, 「쇼비엔 UHP-1」 등) 등을 들 수 있다.

에폭시 수지는, 예를 들어 결정성 비스페놀형 에폭시 수지를 포함하고 있다.

결정성 비스페놀형 에폭시 수지는, 중량 평균 분자량이 예를 들어 1000 미만이고, 또한 상온(25℃) 고형이며, 대칭성의 비스페놀 구조를 갖고 있다.

결정성 비스페놀형 에폭시 수지로서는, 구체적으로는 결정성 비스페놀 F형 에폭시 수지를 들 수 있으며, 메틸렌기에 대하여 대칭이 되는 분자 구조를 갖고 있다.

또한, 결정성 비스페놀형 에폭시 수지의 에폭시 당량은 예를 들어 100 내지 500g/eq., 바람직하게는 150 내지 400g/eq.이다.

또한, 결정성 비스페놀형 에폭시 수지의 융점은 예를 들어 50 내지 110℃, 바람직하게는 60 내지 100℃이다.

이러한 결정성 비스페놀형 에폭시 수지로서는, 상세하게는 하기 화학식 2로 표시되는 비스페놀 F 글리시딜에테르 화합물을 들 수 있다.

<화학식 2>

상기 화학식 2로 표시되는 비스페놀 F 글리시딜에테르 화합물이면, 한층 더 높은 결정성을 나타낼 수 있다.

결정성 비스페놀형 에폭시 수지는 시판품을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 YSLV-80XY(신닛데쯔 가가꾸사제) 등이 사용된다.

결정성 비스페놀형 에폭시 수지의 배합 비율은, 에폭시 수지에 대하여 예를 들어 100질량％ 이하, 바람직하게는 90질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 80질량％ 이하이고, 또한 예를 들어 10질량％ 이상, 바람직하게는 50질량％ 이상이기도 하다.

또한, 에폭시 수지에 필요에 따라 고분자량 에폭시 수지를 함유시킬 수도 있다.

고분자량 에폭시 수지는 중량 평균 분자량이 1000 이상이며, 상온 액체, 상온 반고형 및 상온 고형 중 어느 한 형태이다.

고분자량 에폭시 수지로서 구체적으로는, 결정성 비스페놀형 에폭시 수지를 제외한 비스페놀형 에폭시 수지(예를 들어, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 다이머산 변성 비스페놀형 에폭시 수지 등), 노볼락형 에폭시 수지(예를 들어, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지 등), 나프탈렌형 에폭시 수지, 플루오렌형 에폭시 수지(예를 들어, 비스아릴플루오렌형 에폭시 수지 등), 트리페닐메탄형 에폭시 수지(예를 들어, 트리스히드록시페닐메탄형 에폭시 수지 등) 등의 방향족계 에폭시 수지, 예를 들어 트리에폭시프로필이소시아누레이트(트리글리시딜이소시아누레이트), 예를 들어 히단토인에폭시 수지 등의 질소 함유 환 에폭시 수지, 예를 들어 지방족계 에폭시 수지, 예를 들어 지환식 에폭시 수지(예를 들어, 디시클로 환형 에폭시 수지 등), 예를 들어 글리시딜아민형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

바람직하게는 방향족계 에폭시 수지, 더욱 바람직하게는 비스페놀형 에폭시 수지를 들 수 있다.

고분자량 에폭시 수지의 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 1000 내지 100000이다.

또한, 고분자량 에폭시 수지의 형태는 바람직하게는 상온 고형이다. 이 경우에는, 고분자량 에폭시 수지의 연화점(환구법)이 예를 들어 20 내지 200℃, 바람직하게는 35 내지 150℃이다.

또한, 고분자량 에폭시 수지의 에폭시 당량은 예를 들어 100 내지 100000g/eq., 바람직하게는 180 내지 10000g/eq.이다.

고분자량 에폭시 수지는, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.

고분자량 에폭시 수지를 에폭시 수지에 함유시킴으로써, 열전도성 시트의 성형성을 한층 더 향상시킬 수 있다.

고분자량 에폭시 수지의 배합 비율은, 결정성 비스페놀형 에폭시 수지 100질량부에 대하여 예를 들어 10 내지 1000질량부, 바람직하게는 20 내지 200질량부이다.

그리고, 에폭시 수지의 배합 비율은, 질화붕소 입자 100질량부에 대하여 예를 들어 10질량부 이상, 바람직하게는 20질량부 이상이고, 또한 예를 들어 200질량부 이하, 바람직하게는 100질량부 이하이기도 하다.

에폭시 수지의 배합 비율이 상기 범위를 초과하는 경우에는, 성형성이 저하되는 경우가 있다. 또한, 에폭시 수지의 배합이 상기 범위에 들지 않는 경우에는, 열전도성이 저하되는 경우가 있다.

경화제는, 가열에 의해 에폭시 수지를 경화시킬 수 있는 잠재성 경화제(에폭시 수지 경화제)이며, 구체적으로는 하기 화학식 1로 표시되는 부분 구조를 포함하는 페놀 수지를 들 수 있다.

<화학식 1>

이러한 페놀 수지로서, 예를 들어 페놀과 포름알데히드를 산성 촉매하에 축합시켜 얻어지는 노볼락형 페놀 수지, 예를 들어 페놀과 디메톡시파라크실렌 또는 비스(메톡시메틸)비페닐로부터 합성되는 페놀ㆍ아르알킬 수지 등을 들 수 있다.

페놀 수지의 수산기 당량은 예를 들어 90 내지 500g/eq., 바람직하게는 100 내지 300g/eq.이다. 또한, 수산기 당량은, 염화 아세틸화ㆍ수산화칼륨 적하법으로 산출된다.

바람직하게는, 경화 후의 에폭시 수지를 강인화하는 이점을 얻는 관점에서, 페놀ㆍ아르알킬 수지를 들 수 있다.

페놀ㆍ아르알킬 수지는, 구체적으로는 하기 화학식 3으로 표시된다.

(R¹ 내지 R⁴는 동일 또는 상이하며, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 10의 1가의 탄화수소기를 나타내고, n은 0 내지 10의 정수를 나타냄)

R¹ 내지 R⁴로 표시되는 1가의 탄화수소기로서, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필 등의 탄소수 1 내지 3의 알킬기를 들 수 있다.

R¹ 내지 R⁴로서는, 바람직하게는 수소 원자를 들 수 있다.

페놀ㆍ아르알킬 수지는 시판품을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 MEH-7800-S, MEH-7800-SS(메이와 가세이사제) 등이 사용된다.

경화제는, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.

또한, 경화제의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 상온 액체, 상온 반고형 및 상온 고형 중 어느 것이어도 좋고, 바람직하게는 상온 고형이다. 이 경우에는, 경화제의 연화점이 예를 들어 50 내지 140℃이고, 150℃에 있어서의 용융 점도가 예를 들어 0.01 내지 3.0Paㆍs이다.

경화제의 배합 비율은, 에폭시기 당량/페놀성 수산기 당량의 비가 예를 들어 1.0/0.3 내지 1.0/1.8, 바람직하게는 1/0.5 내지 1/1.5가 되도록 조정된다.

또한, 경화제는 경화 촉진제와 병용할 수 있다.

경화 촉진제로서는, 예를 들어 2-페닐이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물, 예를 들어 트리에틸렌디아민, 트리-2,4,6-디메틸아미노메틸페놀 등의 3급 아민 화합물, 예를 들어 트리페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트, 테트라-n-부틸포스포늄-o,o-디에틸포스포로디티오에이트 등의 인 화합물, 예를 들어 4급 암모늄염 화합물, 예를 들어 유기 금속염 화합물, 예를 들어 그들의 유도체 등을 들 수 있다.

경화 촉진제로서, 바람직하게는 이미다졸 화합물을 들 수 있다.

이들 경화 촉진제는, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.

경화 촉진제의 배합 비율은, 에폭시 수지 100질량부에 대하여 예를 들어 0.01 내지 15질량부, 바람직하게는 0.1 내지 10질량부이다.

또한, 경화 촉진제는, 필요에 따라 용매에 의해 용해 및/또는 분산된 용매 용액 및/또는 용매 분산액으로서 제조하여 사용할 수 있다.

용매로서는, 예를 들어 아세톤, 메틸에틸케톤 등 케톤, 예를 들어 아세트산에틸 등의 에스테르, 예를 들어 N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드 등의 유기 용매 등을 들 수 있다. 또한, 용매로서, 예를 들어 물, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 등의 알코올 등의 수계 용매도 들 수 있다. 용매로서, 바람직하게는 유기 용매, 더욱 바람직하게는 케톤을 들 수 있다.

이하, 에폭시 수지, 경화제 및 경화 촉진제를 함유하는 조성물을 에폭시 수지 조성물이라고 하는 경우가 있다.

그리고, 본 발명의 열전도성 시트는, 상기한 질화 붕소 입자와 에폭시 수지 조성물을 배합하여 교반 혼합하여, 열전도성 조성물을 제조하고, 그 후 열전도성 조성물을 시트 형상으로 성형함으로써 얻을 수 있다.

열전도성 조성물에는, 예를 들어 분산제, 요변성 부여제 등의 첨가제를 배합할 수도 있다.

분산제는 질화붕소 입자의 응집 또는 침강을 방지하여, 분산성을 향상시키기 위해, 열전도성 조성물에 필요에 따라 배합된다.

분산제로서는, 예를 들어 폴리아미노아마이드염, 폴리에스테르 등을 들 수 있다.

분산제는 단독 사용 또는 병용할 수 있으며, 그의 배합 비율은 질화붕소 입자와 에폭시 수지 조성물과의 총량 100질량부에 대하여 예를 들어 0.1 내지 20질량부, 바람직하게는 0.2 내지 10질량부이다.

요변성 부여제는 열전도성 조성물의 취급성을 향상시켜, 가공성(도포성 등)을 향상시키기 위해 필요에 따라 배합된다.

요변성 부여제로서는, 예를 들어 점토 광물, 유기 벤토나이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 알긴산나트륨, 스테아르산알루미늄 등을 들 수 있다.

바람직하게는 점토 광물, 구체적으로는 층상 구조를 갖는 필로규산염 광물(스멕타이트, 즉 몬모릴론석군 광물)을 들 수 있다. 몬모릴론석군 광물로서는, 예를 들어 몬모릴론석, 마그네시안몬모릴론석, 철몬모릴론석, 철마그네시안몬모릴론석, 바이델라이트, 알루미니안바이델라이트, 논트론석, 알루미니안논트로나이트, 사포석(사포나이트), 알루미니안사포석, 헥토라이트, 사우코나이트, 스티븐사이트 등을 들 수 있다.

또한, 점토 광물은, 그 표면이 양이온계 분산제 및/또는 비이온계 분산제 등에 의해 표면 처리되어 있어도 좋다.

요변성 부여제는 단독 사용 또는 병용할 수 있으며, 그 배합 비율은 질화붕소 입자와 에폭시 수지 조성물과의 총량 100질량부에 대하여 예를 들어 0.1 내지 20질량부, 바람직하게는 0.5 내지 10질량부이다.

에폭시 수지 조성물 및 첨가제는, 질화붕소 입자가 분산되는 매트릭스(분산 매체)가 된다.

도 1은, 본 발명의 열전도성 시트의 한 실시 형태의 사시도, 도 2는, 도 1에 도시하는 열전도성 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도를 도시한다.

이어서, 본 발명의 열전도성 시트의 한 실시 형태를 제조하는 방법에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

이 방법에서는, 우선 질화붕소 입자 및 매트릭스(에폭시 수지 조성물 및 첨가제)를 상기한 배합 비율로 배합하여 교반 혼합함으로써, 열전도성 조성물을 제조한다.

교반 혼합에서는, 각 성분을 효율적으로 혼합하기 위해 예를 들어 용매를 질화붕소 입자 및 매트릭스와 함께 배합한다.

용매로서는, 상기와 마찬가지의 용매를 들 수 있다. 또한, 상기한 경화제 및/또는 경화 촉진제가 용매 용액 및/또는 용매 분산액으로서 제조되어 있는 경우에는, 교반 혼합에 있어서 용매를 추가하지 않고, 용매 용액 및/또는 용매 분산액의 용매를 그대로 교반 혼합을 위한 혼합 용매로서 사용할 수 있다. 또는, 교반 혼합에 있어서 용매를 혼합 용매로서 더 추가할 수도 있다.

용매의 배합 비율은, 질화붕소 입자 및 매트릭스의 총량 100질량부에 대하여 예를 들어 1 내지 1000질량부, 바람직하게는 5 내지 500질량부이다.

용매를 사용하여 교반 혼합하는 경우에는, 교반 혼합 후, 용매를 제거한다.

용매를 제거하기 위해서는, 예를 들어 실온에서 1 내지 48시간 방치하거나, 예를 들어 40 내지 100℃에서 0.5 내지 3시간 가열하거나, 또는 예를 들어 0.001 내지 50kPa의 감압 분위기하에 20 내지 60℃에서 0.5 내지 3시간 가열한다.

이어서, 이 방법에서는 제조한 열전도성 조성물을 열 프레스한다.

구체적으로는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 열전도성 조성물을 예를 들어 필요에 따라 2매의 이형 필름(4)을 통해 열 프레스함으로써, 프레스 시트(1A)를 얻는다. 열 프레스의 조건은, 온도가 예를 들어 40 내지 150℃, 바람직하게는 50 내지 140℃이고, 압력이 예를 들어 1 내지 100MPa, 바람직하게는 5 내지 50MPa이고, 시간이 예를 들어 0.1 내지 100분간, 바람직하게는 1 내지 30분간이다.

더욱 바람직하게는, 열전도성 조성물을 진공 열 프레스한다. 진공 열 프레스에 있어서의 진공도는 예를 들어 1 내지 100Pa, 바람직하게는 5 내지 50Pa이고, 온도, 압력 및 시간은 상기한 열 프레스의 그것들과 마찬가지이다.

열 프레스에 있어서의 온도, 압력 및/또는 시간이 상기한 범위 이외에 있는 경우에는, 열전도성 시트(1)의 공극률 P(후술)을 원하는 값으로 조정할 수 없는 경우가 있다.

열 프레스에 의해 얻어지는 프레스 시트(1A)의 두께는, 예를 들어 50 내지 1000㎛, 바람직하게는 100 내지 800㎛이다.

이어서, 이 방법에서는 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 프레스 시트(1A)를 복수개(예를 들어, 4개)로 분할하여, 분할 시트(1B)를 얻는다(분할 공정). 프레스 시트(1A)의 분할에서는, 두께 방향으로 투영했을 때에 복수개로 분단되도록, 프레스 시트(1A)를 그 두께 방향에 따라 절단한다. 또한, 프레스 시트(1A)는, 각 분할 시트(1B)가 두께 방향으로 투영되었을 때에 동일 형상이 되도록 절단한다.

이어서, 이 방법에서는 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 각 분할 시트(1B)를 두께 방향으로 적층하여, 적층 시트(1C)를 얻는다(적층 공정).

그 후, 이 방법에서는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 적층 시트(1C)를 열 프레스(바람직하게는, 진공 열 프레스)한다(열 프레스 공정). 열 프레스의 조건은, 상기한 열전도성 조성물의 열 프레스의 조건과 마찬가지이다.

열 프레스후의 적층 시트(1C)의 두께는, 예를 들어 1mm 이하, 바람직하게는 0.8mm 이하, 통상 예를 들어 0.05mm 이상, 바람직하게는 0.1mm 이상이다.

그 후, 열전도성 시트(1)에 있어서 질화붕소 입자(2)를 매트릭스(3) 중에 면 방향 PD로 효율적으로 배향시키기 위해, 상기한 분할 공정(도 2의 (b)), 적층 공정(도 2의 (c)) 및 열 프레스 공정(도 2의 (a))의 일련의 공정을 반복하여 실시한다. 반복 횟수는 특별히 한정되지 않으며, 질화붕소 입자의 분산 상태에 따라 적절히 설정할 수 있고, 예를 들어 1 내지 10회, 바람직하게는 2 내지 7회이다.

이에 의해, 열전도성 시트(1)를 얻을 수 있다.

열전도성 시트(1)는, 반경화 상태(B 스테이지 상태)의 시트로서 얻어진다.

열전도성 시트(1)의 두께는 예를 들어 1mm 이하, 바람직하게는 0.8mm 이하, 통상 예를 들어 0.05mm 이상, 바람직하게는 0.1mm 이상이다.

또한, 열전도성 시트(1)에 있어서의 질화붕소 입자의 체적 기준의 함유 비율은, 예를 들어 35 체적％ 이상, 바람직하게는 60 체적％ 이상, 더욱 바람직하게는 75 체적％ 이상, 통상 95 체적％ 이하, 바람직하게는 90 체적％ 이하이다.

질화붕소 입자의 함유 비율이 상기한 범위에 들지 않는 경우에는, 질화붕소 입자를 열전도성 시트에 있어서 면 방향(후술)으로 배향시킬 수 없는 경우가 있다. 또한, 질화붕소 입자의 함유 비율이 상기한 범위를 초과하는 경우에는, 열전도성 시트의 성형성이 저하되는 경우가 있다.

그리고, 이와 같이 하여 얻어진 열전도성 시트(1)에 있어서, 도 1 및 그 부분 확대 모식도에 도시한 바와 같이, 질화붕소 입자(2)의 길이 방향 LD가 열전도성 시트(1)의 두께 방향 TD에 교차(직교)하는 면 방향 PD에 따라 배향되어 있다.

또한, 질화붕소 입자(2)의 길이 방향 LD가 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD에 이루는 각도의 산술 평균(질화붕소 입자(2)의 열전도성 시트(1)에 대한 배향 각도 α)은, 예를 들어 25도 이하, 바람직하게는 20도 이하이고, 통상 0도 이상이다.

또한, 질화붕소 입자(2)의 열전도성 시트(1)에 대한 배향 각도 α는, 열전도성 시트(1)를 두께 방향에 따라 크로스 섹션 폴리셔(CP)에 의해 절단 가공하여, 그에 의해 표시되는 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 200개 이상의 질화붕소 입자(2)를 관찰할 수 있는 시야의 배율로 사진 촬영하고, 얻어진 SEM 사진으로부터 질화붕소 입자(2)의 길이 방향 LD의 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD(두께 방향 TD에 직교하는 방향)에 대한 경사각 α를 취득하고, 그 평균값으로서 산출된다.

이에 의해, 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD의 열전도율은, 예를 들어 4W/mㆍK 이상, 바람직하게는 5W/mㆍK 이상, 바람직하게는 10W/mㆍK 이상, 더욱 바람직하게는 15W/mㆍK 이상, 특히 바람직하게는 25W/mㆍK 이상이고, 통상 200W/mㆍK 이하이다.

또한, 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD의 열전도율은, 후술하는 열경화(완전 경화)의 전후에 있어서 실질적으로 동일하다.

열전도성 시트(1)의 면 방향 PD의 열전도율이 상기 범위에 들지 않으면, 면 방향 PD의 열전도성이 충분하지 않기 때문에, 이러한 면 방향 PD의 열전도성이 요구되는 방열 용도에 사용할 수 없는 경우가 있다.

또한, 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD의 열전도율은, 펄스 가열법에 의해 측정한다. 펄스 가열법에서는, 크세논 플래쉬 애널라이저 「LFA-447형」(NETZSCH사제)이 사용된다.

또한, 열전도성 시트(1)의 두께 방향 TD의 열전도율은, 예를 들어 0.5 내지 15W/mㆍK, 바람직하게는 1 내지 10W/mㆍK이다.

또한, 열전도성 시트(1)의 두께 방향 TD의 열전도율은, 펄스 가열법, 레이저 플래시법 또는 TWA법에 의해 측정한다. 펄스 가열법에서는 상기와 마찬가지의 것이 사용되고, 레이저 플래시법에서는 「TC-9000」(알박 리꼬사제)이 사용되고, TWA법에서는 「ai-Phase mobile」(아이 페이즈사제)이 사용된다.

이에 의해, 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD의 열전도율의 열전도성 시트(1)의 두께 방향 TD의 열전도율에 대한 비(면 방향 PD의 열전도율/ 두께 방향 TD의 열전도율)는 예를 들어 1.5 이상, 바람직하게는 3 이상, 더욱 바람직하게는 4 이상이고, 통상 50 이하이다.

또한, 열전도성 시트(1)에는, 도 1에 있어서 도시하지 않았지만 예를 들어 공극(간극)이 형성되어 있다.

열전도성 시트(1)에 있어서의 공극의 비율, 즉 공극률 P는 질화붕소 입자(2)의 함유 비율(체적 기준), 나아가서는 열전도성 조성물의 열 프레스(도 2의 (a))의 온도, 압력 및/또는 시간에 따라 조정할 수 있으며, 구체적으로는 상기한 열 프레스(도 2의 (a))의 온도, 압력 및/또는 시간을 상기 범위 내로 설정함으로써 조정할 수 있다.

열전도성 시트(1)에 있어서의 공극률 P는 예를 들어 30 체적％ 이하이고, 바람직하게는 10 체적％ 이하이다.

상기한 공극률 P는, 예를 들어 우선, 열전도성 시트(1)를 두께 방향에 따라 크로스 섹션 폴리셔(CP)에 의해 절단 가공하여, 그에 의해 표시되는 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 200배로 관찰하여 상을 얻고, 얻어진 상으로부터 공극 부분과, 그 이외의 부분을 2치화 처리하고, 이어서 열전도성 시트(1) 전체의 단면적에 대한 공극 부분의 면적비를 산출함으로써 측정된다.

공극률 P의 측정에는, B 스테이지 상태의 열전도성 시트(1)가 사용된다.

열전도성 시트(1)의 공극률 P가 상기한 범위 내에 있으면, 열전도성 시트(1)의 단차 추종성(후술)을 향상시킬 수 있다.

또한, 열전도성 시트(1)는, JIS K 5600-5-1의 원통형 맨드릴법에 준거한 내굴곡성 시험에 있어서, 하기의 시험 조건으로 평가했을 때에 예를 들어 파단이 관찰되지 않는다.

시험 조건

시험 장치: 타입 I

맨드릴: 직경 10mm

굴곡 각도: 90도 이상

열전도성 시트(1)의 두께: 0.3mm

도 3은, 내굴곡성 시험 타입 I의 시험 장치(내굴곡성 시험 전)의 사시도, 도 4는, 내굴곡성 시험 타입 I의 시험 장치(내굴곡성 시험 도중)의 사시도를 도시한다.

또한, 타입 I의 시험 장치의 사시도를 도 3 및 도 4에 도시하고, 이하에 타입 I의 시험 장치를 설명한다.

도 3 및 도 4에 있어서, 타입 I의 시험 장치(10)는 제1 평판(11)과, 제1 평판(11)과 병렬 배치되는 제2 평판(12)과, 제1 평판(11) 및 제2 평판(12)을 상대 회동시키기 위해 설치되는 맨드릴(회전축)(13)을 구비하고 있다.

제1 평판(11)은, 대략 직사각형 평판 형상으로 형성되어 있다. 또한, 제1 평판(11)의 일단부(자유 단부)에는, 스토퍼(14)가 설치되어 있다. 스토퍼(14)는, 제1 평판(11)의 표면에 제1 평판(11)의 일단부에 따라 연장되도록 형성되어 있다.

제2 평판(12)은 대략 직사각형 평판 형상을 이루고, 그 한 변이 제1 평판(11)의 한 변(스토퍼(14)가 설치되는 일단부와 반대측의 타단부(기단부)의 한 변)과 인접하도록 배치되어 있다.

맨드릴(13)은, 서로 인접하는 제1 평판(11) 및 제2 평판(12)의 한 변에 따라 연장되도록 형성되어 있다.

이 타입 I의 시험 장치(10)는 도 3에 도시한 바와 같이, 내굴곡성 시험을 개시하기 전에는 제1 평판(11)의 표면과 제2 평판(12)의 표면이 평평해진다.

그리고, 내굴곡성 시험을 실시하기 위해서는, 열전도성 시트(1)를 제1 평판(11)의 표면과 제2 평판(12)의 표면에 적재한다. 또한, 열전도성 시트(1)를 그 한 변이 스토퍼(14)에 접촉하도록 적재한다.

이어서, 도 4에 도시한 바와 같이 제1 평판(11) 및 제2 평판(12)을 상대적으로 회동시킨다. 구체적으로는, 제1 평판(11)의 자유 단부와 제2 평판(12)의 자유 단부를 맨드릴(13)을 중심으로 하여 소정의 각도만큼 회동시킨다. 상세하게는, 제1 평판(11) 및 제2 평판(12)을 그들의 자유 단부의 표면이 근접(대향)하도록 회동시킨다.

이에 의해, 열전도성 시트(1)는 제1 평판(11) 및 제2 평판(12)의 회동에 추종하면서 맨드릴(13)을 중심으로 굴곡한다.

바람직하게는, 열전도성 시트(1)는 상기한 시험 조건에 있어서 굴곡 각도를 180도로 설정했을 때에도 파단이 관찰되지 않는다.

상기한 굴곡 각도에서의 내굴곡성 시험에 있어서 열전도성 시트(1)에 파단이 관찰되는 경우에는, 열전도성 시트(1)에 우수한 유연성을 부여할 수 없는 경우가 있다.

또한, 내굴곡성 시험에는 반경화 상태의 열전도성 시트(1)가 사용된다.

또한, 이 열전도성 시트(1)는, JIS K 7171(2008년)에 준거한 3점 굽힘 시험에 있어서, 하기의 시험 조건으로 평가했을 때에 예를 들어 파단이 관찰되지 않는다.

시험 조건

시험편: 크기 20mm×15mm

지지점간 거리: 5mm

시험 속도: 20mm/분(압자의 누름 속도)

굽힘 각도: 120도

평가 방법: 상기 시험 조건에서 시험했을 때의 시험편의 중앙부에 있어서의 균열 등의 파단의 유무를 육안으로 관찰한다.

또한, 3점 굽힘 시험에는, 반경화 상태의 열전도성 시트(1)가 사용된다.

따라서, 이 열전도성 시트(1)는, 상기한 3점 굽힘 시험에 있어서 파단이 관찰되지 않는다는 점에서 단차 추종성이 우수하다. 또한, 단차 추종성이란, 열전도성 시트(1)를 단차가 있는 설치 대상에 설치할 때, 그 단차에 따라 밀착되도록 추종하는 특성이다.

또한, 열전도성 시트(1)는, 이하의 초기 접착력 시험에 있어서 예를 들어 피착체로부터 탈락하지 않는다. 즉, 열전도성 시트(1)와 피착체와의 임시 고정 상태가 유지된다.

초기 접착력 시험: 열전도성 시트(1)를 수평 방향에 따른 피착체 위에 가열 압착하여 임시 고정하고, 10분간 방치한 후, 피착체를 상하 반전시킨다.

피착체로서는, 예를 들어 스테인리스(예를 들어, SUS304 등)를 포함하여 이루어지는 기판, 또는 IC(집적 회로) 칩, 콘덴서, 코일, 저항기 등의 전자 부품이 복수 실장된 노트북용 실장 기판 등을 들 수 있다. 또한, 노트북용 실장 기판에 있어서, 전자 부품은 통상 상면(한쪽면)에 있어서 면 방향(노트북용 실장 기판의 면 방향)으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다.

압착은, 예를 들어 실리콘 수지 등의 수지를 포함하여 이루어지는 스펀지 롤을 80℃에서 열전도성 시트(1)에 대하여 가압시키면서, 열전도성 시트(1)의 표면을 구름 이동시킨다.

상기한 초기 접착력 시험에는, B 스테이지 상태의 열전도성 시트(1)가 사용된다.

그리고, 이 열전도성 시트(1)는 피착체가 되는 방열 대상에 접착되고, 그 후, 가열에 의해 열경화시킴으로써(C 스테이지 상태로 함으로써) 방열 대상에 접착된다.

열전도성 시트(1)를 열경화시키기 위해서는, 예를 들어 60 내지 250℃, 바람직하게는 80 내지 200℃에서 예를 들어 5 내지 300분간, 바람직하게는 10 내지 200분간 열전도성 시트(1)를 가열한다.

C 스테이지 상태의 열전도성 시트(1)의 유리 전이점은 예를 들어 100℃ 이상, 바람직하게는 110℃ 이상, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상이고, 또한 예를 들어 300℃ 이하이기도 하다.

유리 전이점이 상기 하한 이상이면, 열전도성 시트(1)의 우수한 내열성을 확보할 수 있기 때문에 고온하에 있어서의 변형이나 열화를 저감할 수 있다.

또한, 유리 전이점은, 10헤르츠의 진동수로 동적 점탄성 측정을 행했을 때에 얻어지는 tanδ(손실 정접)의 피크값으로서 구해진다.

또한, C 스테이지 상태의 열전도성 시트(1)의 5％ 질량 감소 온도는, 예를 들어 250℃ 이상, 바람직하게는 300℃ 이상이고, 또한 예를 들어 450℃ 이하이기도 하다.

5％ 질량 감소 온도가 상기 하한 이상이면, 고온에 노출시켜도 분해를 억제할 수 있고, 각종 디바이스로부터 발생하는 열을 효율적으로 전도할 수 있다.

또한, 5％ 질량 감소 온도는, 열질 중량 분석(승온 속도 10℃/분, 질소 분위기하)에 의해 JIS K 7120에 준거하여 측정할 수 있다.

그리고, 이 열전도성 시트(1)는 에폭시 수지와, 경화제를 함유하고, 에폭시 수지가 결정성 비스페놀형 수지를 함유하고, 경화제가 상기 화학식 1로 표시되는 부분 구조를 포함하는 페놀 수지를 함유하기 때문에, 성형성 및 내열성이 우수하다.

그로 인해, 열전도성 시트는 시트 형상으로 확실하게 성형되면서, 고온 조건하에 사용할 수 있다.

또한, 이 열전도성 시트(1)는 질화붕소 입자(2)를 함유하고 있기 때문에, 질화붕소 입자(2)가 열전도성이 우수하다는 점에서 열전도성 시트(1)의 열전도성을 향상시킬 수 있다.

특히, 판 형상의 질화붕소 입자(2)를 면 방향 PD로 배향시키면, 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD에 있어서의 열전도성을 향상시킬 수 있다.

그 결과, 내열성, 성형성 및 면 방향 PD의 열전도성이 우수한 열전도성 시트(1)로서 다양한 방열 용도에 사용할 수 있다.

구체적으로는, 열전도성 시트(1)에 의해 전자 소자를 피복하면, 이러한 전자 소자를 보호할 수 있으면서 전자 소자의 열을 효율적으로 열전도시킬 수 있다.

또한, 열전도성 시트(1)에 피복되는 전자 소자로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 IC(집적 회로) 칩, 콘덴서, 코일, 저항기, 발광 다이오드 등을 들 수 있다. 이들 전자 소자는 통상 기판 위에 설치되고, 면 방향(기판의 면 방향)에 서로 간격을 두고 배치되어 있다.

특히, 열전도성 시트(1)에 의해 파워 일렉트로닉스에 채용되는 전자 부품 및/또는 그것이 실장되는 실장 기판을 피복하면, 열전도성 시트(1)의 열에 의한 열화를 방지할 수 있으면서, 열전도성 시트(1)에 의해 전자 부품 및/또는 실장 기판의 열을 면 방향 PD에 따라 방열시킬 수 있다.

파워 일렉트로닉스에 채용되는 전자 부품으로서는, 예를 들어 IC(집적 회로) 칩(특히, IC 칩에 있어서의 폭이 좁은 전극 단자 부분), 사이리스터(정류기), 모터 부품, 인버터, 송전용 부품, 콘덴서, 코일, 저항기, 발광 다이오드 등을 들 수 있다.

또한, 실장 기판에는 상기한 전자 부품이 표면(한쪽면)에 실장되어 있으며, 이러한 실장 기판에서는, 전자 부품이 면 방향(실장 기판의 면 방향)으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다.

또한, 내열성이 우수한 열전도성 시트(1)를 예를 들어 LED 방열 기판, 전지용 방열재에 설치할 수도 있다.

또한, 상기한 도 2의 (a)의 실시 형태에서는, 열전도성 조성물을 열 프레스하여, 프레스 시트(1A)를 얻고 있지만, 예를 들어 압출 성형 등에 의해 시트(1A)를 제작할 수도 있다.

이 경우에는, 질화붕소 입자(2)의 길이 방향 LD의 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD에 대한 배향이 흐트러져 있어도 좋다. 이 경우에는, 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD의 열전도율/두께 방향 TD의 열전도율이 예를 들어 1 내지 2, 바람직하게는 1 내지 1.5이다.

바람직하게는, 열전도성 조성물을 열 프레스에 의해 프레스 시트(1A)를 얻는다. 이에 의해, 질화붕소 입자(2)를 열전도성 시트(1)에 있어서 면 방향에 PD에 따라 확실하게 배향시킬 수 있고, 그에 의해 열전도성 시트(1)의 면 방향 PD의 열전도성을 향상시킬 수 있다.

또는, 열전도성 조성물의 바니시를 제조한 후, 그것을 도포 및 건조함으로써 시트(1A)를 제작할 수도 있다.

열전도성 조성물의 바니시는, 상기한 각 성분과 용매를 배합함으로써 액체로서 제조한다.

그 후, 바니시를, 예를 들어 애플리케이터, 롤 코터 등의 도포 시공기에 의해 기재의 표면에 도포하고, 이어서 건조시킨다. 건조 조건은, 예를 들어 40 내지 90℃, 바람직하게는 50 내지 85℃에서 예를 들어 0.1 내지 60분간, 바람직하게는 1 내지 30분간 가열한다. 또한, 건조는 복수회로 분할하여 실시할 수도 있다.

이에 의해, 시트(1A)를 얻는다. 그 후, 열전도성 시트(1)에 있어서 질화붕소 입자(2)를 매트릭스(3) 중에 면 방향 PD로 효율적으로 배향시키기 위해, 분할 공정(도 2의 (b)), 적층 공정(도 2의 (c)) 및 열 프레스 공정(도 2의 (a))의 일련의 공정의 공정을 반복하여, 열전도성 시트(1)를 얻는다.

바니시의 도포에 의해 시트(1A)를 제작하여 얻어지는 열전도성 시트(1)는, 열전도성 조성물의 열 프레스에 의해 프레스 시트(1A)를 제작(도 2의 (a))하여 얻어지는 열전도성 시트(1)와 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다.

[실시예]

이하에 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예 및 비교예로 한정되지 않는다.

실시예 1 내지 6

표 1 및 표 2의 배합 처방에 준거하여, 질화붕소 입자, 에폭시 수지 조성물 및 용매를 배합하여 교반하고, 실온(23℃)에서 하룻밤 방치하여, 메틸에틸케톤(용매)를 휘발시켜 상온 고형의 열전도성 조성물을 제조하였다.

이어서, 얻어진 열전도성 조성물을 실리콘 처리한 2매의 이형 필름에서 끼워 넣고, 이들을 진공 가열 프레스기에 의해 80℃, 10Pa의 분위기(진공 분위기)하에 5톤의 하중(20MPa)으로 2분간 열 프레스함으로써, 두께 0.3mm의 프레스 시트를 얻었다(도 2의 (a) 참조).

그 후, 얻어진 프레스 시트를 프레스 시트의 두께 방향으로 투영했을 때에, 복수개로 분할되도록 절단함으로써 분할 시트를 얻고(도 2의 (b) 참조), 이어서 분할 시트를 두께 방향으로 적층하여 적층 시트를 얻었다(도 2의 (c) 참조).

이어서, 얻어진 적층 시트를 상기와 마찬가지의 진공 가열 프레스기에 의해 상기와 마찬가지의 조건으로 열 프레스하였다(도 2의 (a) 참조).

이어서, 상기한 절단, 적층 및 열 프레스의 일련의 조작(도 2 참조)을 4회 반복하여, 두께 0.3mm의 B 스테이지 상태의 열전도성 시트를 얻었다.

그 후, 얻어진 열전도성 시트를 건조기에 투입하고, 150℃에서 120분간 가열함으로써 열경화시켰다.

이에 의해, C 스테이지 상태의 열전도성 시트를 얻었다.

실시예 7 내지 9

표 2의 배합 처방에 준거하여, 질화붕소 입자, 에폭시 수지 조성물, 첨가제 및 용매를 배합하여 교반함으로써 바니시를 제조하였다.

이어서, 바니시를 애플리케이터로 표 2에 기재된 갭으로 기재에 도포하고, 그 후, 실온(23℃)에서 하룻밤 방치하여, 메틸에틸케톤(용매)을 휘발시킴으로써 두께 200㎛의 시트를 제작하였다.

그 후, 얻어진 시트를 시트의 두께 방향으로 투영했을 때에 복수개로 분할되도록 절단함으로써 분할 시트를 얻고(도 2의 (b) 참조), 이어서 분할 시트를 두께 방향으로 적층하여 적층 시트를 얻었다(도 2의 (c) 참조).

이어서, 상기한 절단, 적층 및 열 프레스의 일련의 조작(도 2 참조)을 4회 반복하여, 두께 400 내지 500㎛의 B 스테이지 상태의 열전도성 시트를 얻었다.

이에 의해, C 스테이지 상태의 열전도성 시트를 얻었다.

(평가)

[시트 성형시의 평가]

(1) 성형성

B 스테이지 상태의 열전도성 시트를 성형했을 때의 성형성을 하기의 기준으로 평가하였다.

<기준>

○: 시트화할 수 있었음.

×: 시트화할 수 없거나, 또는 취약하여 시트 형상을 유지할 수 없었음.

[열경화 전의 열전도성 시트의 평가]

(2) 열전도율

B 스테이지 상태의 열전도성 시트에 대하여 열전도율을 측정하였다.

즉, 면 방향(PD)에 있어서의 열전도율을 크세논 플래쉬 애널라이저 「LFA-447형」(NETZSCH사제)을 사용하는 펄스 가열법에 의해 측정하였다. 또한, 두께 방향(TD)에 있어서의 열전도율을 「ai-Phase mobile」(아이 페이즈사제)을 사용하는 TWA법에 의해 측정하였다.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(3) 인장 시험

B 스테이지 상태의 열전도성 시트를 1×4cm의 직사각편으로 잘라내어, 이것을 인장 시험기에 세팅하고, 이 직사각편을 속도 1mm/분으로 직사각편의 길이 방향으로 인장했을 때의 인장 탄성률, 최대 인장 강도 및 최대 신도를 각각 측정하였다.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(4) 내굴곡성(유연성)

B 스테이지 상태의 열전도성 시트에 대하여 JIS K 5600-5-1 내굴곡성(원통형 맨드릴법)에 준거한 내굴곡성 시험을 실시하였다.

구체적으로는, 하기의 시험 조건으로 각 열전도성 시트의 내굴곡성(유연성)을 평가하였다.

시험 조건

시험 장치: 타입 I

맨드릴: 직경 10mm

그리고, B 스테이지 상태의 각 열전도성 시트를 0도 초과 180도 이하의 굴곡 각도로 굴곡시켜, 열전도성 시트에 파단(손상)을 발생시키는 각도로부터 이하와 같이 평가하였다.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

◎: 180도, 굴곡하여도 파단을 발생시키지 않았음.

○: 90도 이상 180도 미만, 굴곡하면 파단을 발생시킴.

△: 10도 이상 90도 미만, 굴곡하면 파단을 발생시킴.

×: 0도 초과 10도 미만, 굴곡하면 파단을 발생시킴.

(5) 공극률(P)

B 스테이지 상태의 열전도성 시트의 공극률(P1)을 하기의 측정 방법에 의해 측정하였다.

공극률의 측정 방법: 우선, 열전도성 시트를 두께 방향에 따라 크로스 섹션 폴리셔(CP)에 의해 절단 가공하고, 그에 의해 표시되는 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 200배로 관찰하여 상을 얻었다. 그 후, 얻어진 상으로부터 공극 부분과, 그 이외의 부분을 2치화 처리하고, 이어서 열전도성 시트 전체의 단면적에 대한 공극 부분의 면적비를 산출하였다.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(6) 단차 추종성(3점 굽힘 시험)

B 스테이지 상태의 열전도성 시트에 대하여, 하기 시험 조건에 있어서의 3점 굽힘 시험을 JIS K7171(2008년)에 준거하여 실시함으로써, 단차 추종성을 하기의 평가 기준에 따라 평가하였다.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

시험 조건

시험편: 크기 20mm×15mm

지지점간 거리: 5mm

시험 속도: 20mm/분(압자의 누름 속도)

굽힘 각도: 120도

(평가 기준)

◎: 파단이 전혀 관찰되지 않았음.

○: 파단이 거의 관찰되지 않았음.

×: 파단이 명확하게 관찰되었음.

(7) 스테인리스 기판에 대한 초기 접착력 시험

B 스테이지 상태의 열전도성 시트에 대하여, 스테인리스 기판(SUS304제)에 대한 초기 접착력 시험을 실시하였다.

즉, 열전도성 시트를 수평 방향에 따른 스테인리스 기판(SUS304제)에 실리콘 수지를 포함하여 이루어지는 스펀지 롤을 사용하여, 80℃에서 가열 압착하여 임시 고정하고, 10분간 방치한 후, 스테인리스 기판을 상하 반전시켰다.

그 후, 열전도성 시트를 하기의 기준에 따라 평가하였다.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

<기준>

○: 열전도성 시트가 스테인리스 기판으로부터 탈락하지 않은 것을 확인함.

×: 열전도성 시트가 스테인리스 기판으로부터 탈락한 것을 확인함.

[열경화 후의 열전도성 시트의 평가]

(8) 유리 전이점

C 스테이지 상태의 열전도성 시트에 대하여 유리 전이점을 측정하였다.

즉, 열전도성 시트를 동적 점탄성 측정 장치(형식 번호: TMASS6100, 세이꼬 덴시 고교사제)로 승온 속도 5℃/분, 진동수 1헤르츠로 분석하였다.

얻어진 데이터로부터, tanδ의 피크값으로서 유리 전이점을 구하였다.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(9) 5％ 질량 감소 온도

C 스테이지 상태의 열전도성 시트의 5％ 질량 감소 온도를 열 질량 분석 장치를 사용한 열 질량 분석(승온 속도 10℃/분, 질소 분위기하)에 의해 JIS K 7120에 준거하여 측정하였다.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(10) 내열성

C 스테이지 상태의 열전도성 시트를 150℃의 건조기에 1000시간 투입하고, 그 후의 열전도성 시트의 내열성을 이하의 기준에 따라 평가하였다.

<기준>

○: 열전도성 시트에 변화가 없었음을 확인함.

×: 열전도성 시트에 균열이나 변색이 있었음을 확인함.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(11) 질화붕소 입자의 배향 각도(α)

C 스테이지 상태의 열전도성 시트를 두께 방향에 따라 크로스 섹션 폴리셔(CP)에 의해 절단 가공하고, 그에 의해 표시되는 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 100 내지 2000배로 사진 촬영하고, 얻어진 SEM 사진으로부터 질화붕소 입자의 길이 방향(LD)의 열전도성 시트의 면 방향(PD)에 대한 경사각(α)을 취득하고, 그 평균값으로서 질화붕소 입자의 배향 각도(α)를 산출하였다.

그 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

표 1 및 표 2에 있어서의 각 성분 중의 수치는, 특별한 기재가 없는 경우에는 g수를 나타낸다.

또한, 표 1 및 표 2의 질화붕소 입자의 란에 있어서, 상단의 수치는 질화붕소 입자의 배합 질량(g)이고, 하단의 괄호 내의 수치는 열전도성 시트에 대한 질화붕소 입자의 체적 백분율(체적％)이다.

또한, 표 1 및 표 2 중, 각 성분의 약칭에 대하여 이하에 그 상세를 기재한다.

PT-110: 상품명, 판 형상의 질화붕소 입자, 평균 입자 직경(광산란법) 45㎛, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 재팬사제

YSLV-80XY: 상품명, 결정성 비스페놀 F형 에폭시 수지, 에폭시 당량 180 내지 210g/eq., 상온 고형, 융점 75 내지 85℃, 신닛데쯔 가가꾸사제

JER1002: 상품명, 고분자량 비스페놀 A형 에폭시 수지, 중량 평균 분자량 1200, 에폭시 당량 600 내지 700g/eq., 상온 고형, 연화점 78℃, 미쯔비시 가가꾸사제

JER4010P: 상품명, 고분자량 비스페놀 F형 에폭시 수지, 중량 평균 분자량 42000, 에폭시 당량 4400g/eq., 상온 고형, 연화점 135℃, 미쯔비시 가가꾸사제

JER1256: 상품명, 고분자량 비스페놀 A형 에폭시 수지, 중량 평균 분자량 56000, 에폭시 당량 7500 내지 8500g/eq., 상온 고형, 연화점 85℃, 미쯔비시 가가꾸사제

YP-70: 상품명, 고분자량 비스페놀형 에폭시 수지, 중량 평균 분자량 60000 내지 80000, 상온 고형, 연화점 70℃, 신닛데쯔 가가꾸사제

MEH-7800-S: 상품명, 페놀ㆍ아르알킬 수지, 경화제, 수산기 당량 175g/eq., 상온 고형, 연화점 73 내지 78℃, 용융 점도(150℃) 0.23Paㆍs, 메이와 가세이사제

MEH-7800-SS: 상품명, 페놀ㆍ아르알킬 수지, 경화제, 수산기 당량 175g/eq., 상온 고형, 연화점 63 내지 67℃, 용융 점도(150℃) 0.10Paㆍs, 메이와 가세이사제

2P4MHZ-PW: 상품명, 큐어졸 2P4MHZ-PW, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 이미다졸 화합물, 시꼬꾸 가세사제

DISPERBYK-2095: 상품명, 폴리아미노아마이드염 및 폴리에스테르의 혼합물, 분산제, 빅 케미 재팬사제

루센타이트 STN: 상품명, 양이온계 분산제에 의해 표면 처리된 스멕타이트, 코프 케미컬사제

또한, 상기 설명은 본 발명의 예시의 실시 형태로서 제공했지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 당해 기술 분야의 당업자에 의해 명확한 본 발명의 변형예는, 후술하는 특허 청구 범위에 포함되는 것이다.

Claims

질화붕소 입자와, 에폭시 수지와, 경화제를 함유하고,
상기 에폭시 수지가 결정성 비스페놀형 에폭시 수지를 함유하고,
상기 경화제가 하기 화학식 1로 표시되는 부분 구조를 포함하는 페놀 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
<화학식 1>
제1항에 있어서, 상기 결정성 비스페놀형 에폭시 수지가 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
<화학식 2>
제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 중량 평균 분자량이 1000 이상인 고분자량 에폭시 수지를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
제1항에 있어서, 상기 페놀 수지가 페놀ㆍ아르알킬 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
제1항에 있어서, 상기 질화붕소 입자가 판 형상을 이루고,
상기 열전도성 시트의 두께 방향에 대한 직교 방향의 열전도율이 4W/mㆍK 이상인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.