KR20150113092A - 열전도 시트 및 구조체 - Google Patents

열전도 시트 및 구조체 Download PDF

Info

Publication number
KR20150113092A
KR20150113092A KR1020157023279A KR20157023279A KR20150113092A KR 20150113092 A KR20150113092 A KR 20150113092A KR 1020157023279 A KR1020157023279 A KR 1020157023279A KR 20157023279 A KR20157023279 A KR 20157023279A KR 20150113092 A KR20150113092 A KR 20150113092A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermally conductive
heat
conductive filler
particle diameter
conductive sheet
Prior art date
Application number
KR1020157023279A
Other languages
English (en)
Inventor
도시오 고미야타니
쇼교 나카노
다츠미 가와구치
Original Assignee
스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 filed Critical 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤
Publication of KR20150113092A publication Critical patent/KR20150113092A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737Organic materials with or without a thermoconductive filler
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H05K7/20445Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
    • H05K7/20472Sheet interfaces
    • H05K7/20481Sheet interfaces characterised by the material composition exhibiting specific thermal properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06Polystyrene
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

경화 상태의 유기 수지 중에 열전도성 필러를 포함하여 이루어지는 열전도 시트로서, 열전도성 필러는, 플라스틱 입자의 표면을, 열전도성 재료에 의해 코팅되어 이루어지는 복수의 입자로 이루어지고, 하기 식 (1) 에 의해 산출되는 입자의 입자경의 CV 값 (변동 계수) 이 10 % 이하인 열전도 시트.
입자경의 CV 값 (%) = 입자경의 표준 편차/산술 평균 입자경 (dn) × 100 (1)

Description

열전도 시트 및 구조체{HEAT CONDUCTING SHEET AND STRUCTURE}
본 발명은, 열전도 시트 및 구조체에 관한 것이다.
반도체 칩 등의 발열체와, 히트 싱크 등의 방열체 사이 등과 같이, 높은 열전도성이 요구되는 접합 계면에 형성되는 열전도 시트가 알려져 있다 (특허문헌 1 내지 6).
특허문헌 1 및 2 에 기재된 열전도 시트의 제조 방법에서는, 먼저, 열전도성 필러의 장축 방향이 1 차 시트의 면 방향으로 배향된 수지제의 1 차 시트를 제조한다. 다음으로, 1 차 시트를 적층하여 성형체를 얻고, 그 후, 성형체를 가열하여 경화시킨다. 그리고, 1 차 시트의 적층 방향으로 성형체를 슬라이스함으로써, 열전도성 필러의 장축 방향이 열전도 시트의 두께 방향으로 배향된 열전도 시트를 얻는다.
또, 특허문헌 3 에도 특허문헌 1, 2 와 동일한 제조 방법이 기재되어 있다. 단, 특허문헌 3 에 기재된 열전도 시트의 제조 방법은, 성형체를 가열하여 경화시키는 공정을 포함하지 않는다.
또한, 특허문헌 4 및 5 에는, 양면 또는 편면에 점착층이 형성된 열전도 시트가 기재되어 있고, 특허문헌 6 에는, 양면 또는 편면에 절연층이 형성된 열전도 시트가 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2012-38763호 일본 공개특허공보 2011-162642호 일본 공개특허공보 2012-15273호 일본 공개특허공보 2012-109313호 일본 공개특허공보 2012-109312호 일본 공개특허공보 2011-230472호
상기 제조 방법에서는, 수지가 미경화 상태인 1 차 시트를 적층하여 성형체를 얻기 때문에, 1 차 시트의 상호 간에 수지가 유동하고, 수지의 유동에 끌려 열전도성 필러의 배향이 흐트러진다. 그 결과, 상기 제조 방법에 의해 얻어지는 열전도 시트는, 그 두께 방향에 있어서의 열전도성이 불충분해질 가능성이 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 열전도성 필러의 배향성이 양호하고 두께 방향에 있어서 충분한 열전도성을 갖는 열전도 시트를 제공한다.
본 발명에 의하면, 경화 상태의 유기 수지 중에 열전도성 필러를 포함하여 이루어지는 열전도 시트로서,
상기 열전도성 필러는, 플라스틱 입자의 표면을, 열전도성 재료에 의해 코팅되어 이루어지는 복수의 입자로 이루어지고,
하기 식 (1) 에 의해 산출되는 상기 입자의 입자경의 CV 값 (변동 계수) 이 10 % 이하인 열전도 시트가 제공된다.
입자경의 CV 값 (%) = 입자경의 표준 편차/산술 평균 입자경 (dn) × 100 (1)
또, 본원발명에 의하면, 1 쌍의 대향되는 평판과,
상기 1 쌍의 대향되는 평판 사이에 배치된 상기 열전도 시트를 갖는 구조체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 열전도성 필러의 배향성이 양호하고 두께 방향에 있어서 충분한 열전도성을 갖는 열전도 시트가 얻어진다.
상기 서술한 목적 및 그 밖의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 서술하는 바람직한 실시형태, 및 그것에 부수되는 이하의 도면에 의해 더욱 분명해진다.
도 1 은 본 실시형태에 관련된 열전도 시트의 단면도이다.
도 2 는 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러 제조 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러 제조 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러 제조 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러 제조 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러 제조 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 실시형태에 관련된 구조체의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 적절히 설명을 생략한다.
<<열전도 시트>>
본 실시형태에 관련된 열전도 시트는, 경화 상태의 유기 수지 중에, 열전도성 필러를 포함하여 이루어지는 것이다. 상기 열전도성 필러는, 플라스틱 입자의 표면을, 열전도성 재료에 의해 코팅되어 이루어지는 복수의 입자로 이루어지고, 이들 입자에 대해서 하기 식 (1) 에 의해 산출되는 CV 값 (변동 계수) 이, 특정한 조건을 만족하는 구성으로 되어 있다.
입자경의 CV 값 (%) = 입자경의 표준 편차/산술 평균 입자경 (dn) × 100 (1)
구체적으로는, 열전도성 필러를 형성하는 입자경의 CV 값이 10 % 이하이다. 입자경의 CV 값이 상기 특정한 범위에 있으면, 열전도성 필러의 배향성이 양호하고 두께 방향에 있어서 충분한 열전도성을 얻을 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 열전도성 필러를 형성하는 입자에 대해서, 당해 입자경의 CV 값이 상기 특정한 범위에 있다. 이것에 의해, 열전도성 필러를 형성하는 입자의 입자경을 고도로 균일해지도록 제어할 수 있다. 그리고, 입자경의 CV 값이 상기 특정한 범위에 있는 경우, 열전도 시트를 피착체에 붙일 때에 가해지는 성형 압력에 의해 그 열전도성 필러가 갭재와 같은 기능을 하기 때문에, 열전도 시트의 두께 방향에 있어서 최단 경로로 열전도시킬 수 있고, 수지 성분에 대한 입자의 배합량을 계산해 둠으로써, 열전도 시트 중에 인접하는 입자끼리의 접촉이 최소한으로 억제된 상태로 복수의 입자가 배치된다. 또, 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러와 같이, 고도로 균일한 입자경을 가짐으로써, 당해 열전도 시트의 두께를 종래와 비교하여 균일하게 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러에 의하면, 열전도성 필러를 구성하는 입자의 입자경이 고도로 제어되어 있기 때문에, 갭 제어 효과에 의해, 열전도성 필러를 구성하는 입자끼리의 접촉에 의한 열전도 저항을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트에 있어서 열전도성 필러는, 상기에서 서술한 바와 같이 당해 시트 중에, 인접하는 입자끼리가 접촉하도록 배치되어도 되고, 이간되도록 배치되어도 된다. 이 이유에 대해서는 후술한다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러는, 예를 들어, 당해 열전도성 필러를 사용하여 형성한 열전도 시트의 두께 방향에 대해서 9.8 ㎫ 정도의 압력을 인가한 경우, 변형되는 (눌러 찌부러지는) 정도의 유연성을 갖는 것이다. 본 실시형태에 관련된 열전도 시트 (120) 를 도체 (제 1 기재 (110) 및 제 2 기재 (130)) 에 대해서 압착시킬 때, 성형 압력에 의해, 플라스틱 입자 (140) 의 표면을 열전도성 재료 (150) 에 의해 코팅하여 이루어지는 열전도성 필러 (160) 는, 눌러 찌부러진다. 이 때문에, 도체와의 접촉 면적이 넓어진다 (도 1). 즉, 열전도 시트의 두께 방향에 있어서 광면적에서의 열전도가 가능해져, 보다 더 양호한 열전도성을 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러에 의하면, 균일한 입자경을 갖는 입자이기 때문에, 필러끼리의 응집을 억제할 수 있다. 또, 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러는, 플라스틱 입자의 표면을, 열전도성 재료에 의해 코팅하는 양태로 하고 있기 때문에, 열전도성 재료의 사용량을 억제할 수 있다. 이렇게 함으로써, 산화알루미늄이나 질화붕소에 의한 바니시 조정시의 용제나 수분의 흡수를 억제할 수 있다. 이 때문에, 가열 가압 성형시에 열전도 시트 중에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트에서는, 열전도성 필러로서, 플라스틱 입자의 표면을, 열전도성 재료에 의해 코팅되어 이루어지는 것을 사용하고 있다. 본 실시형태에 관련된 열전도성 재료로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 질화알루미늄, 질화붕소, 산화알루미늄, 알루미늄, 질화규소, 지르코니아, 금, 산화마그네슘 및 결정성 실리카로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 들 수 있다. 이들 중에서도, 산화알루미늄 및 질화붕소로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 본 실시형태에 관련된 열전도성 재료에 대해서는, 산화알루미늄 및/질화붕소로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명한다.
산화알루미늄이나 질화붕소는, 열전도성이 우수한 것이다. 이 산화알루미늄 및/또는 질화붕소를 사용하여, 내열성 및 내약품성이 우수하고, 또한 균일한 입자경 분포를 갖고 있다는 이유에서 반도체 실장 분야에서 널리 사용되고 있는 플라스틱 입자를 코팅함으로써, 열전도성이 우수한 열전도 시트를 얻을 수 있다. 또, 본 실시형태에 의하면, 상기에서 설명한 열전도성 필러를 사용하고 있기 때문에, 두께가 균일한 열전도 시트를 실현할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 플라스틱 입자는, 가교 플라스틱 재료 (예를 들어, 세키스이 화학 공업사 제조, 마이크로펄 등) 에 의해 형성되어 있다. 이 가교 플라스틱 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 폴리스티렌, 아크릴 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지 및 합성 고무 중에서 선택되는 적어도 1 종이다. 이들 중에서도, 폴리스티렌이나 합성 고무인 것이 바람직하다. 또, 가교 플라스틱 재료의 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 구상 (球狀) 인 것이 바람직하다. 또, 가교 플라스틱 재료는, 중공 구조이어도 된다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러를 구성하는 복수의 입자에 대해서, 당해 입자경의 CV 값은 10 % 이하이고, 5 % 이하이면 더욱 바람직하다. 이러한 범위의 입자경을 갖고 있는 것에 의해, 두께 방향에 있어서 양호한 열전도성을 갖는 열전도 시트를 실현할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러를 구성하는 복수의 입자에 대해서, 당해 입자의 산술 평균 입자경 (dn) 은, 20 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 30 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하이면 더욱 바람직하다. 이렇게 함으로써, 두께 방향에 있어서 보다 더 양호한 열전도성과 절연성 (내전압) 을 갖는 열전도 시트를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러를 형성하는 입자는, 구상인 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 상기에서 설명한 바와 같이 당해 입자는 압력의 인가에 의해 변형됐다고 해도, 당해 입자끼리의 접촉면이 서로 볼록 곡면을 유지할 수 있기 때문에, 입자끼리의 접촉 면적을 최소한으로 억제할 수 있다. 이 때문에, 입자끼리의 접촉에 의한 열전도의 로스를 저감시킬 수 있고, 나아가서는, 도체와의 접촉 면적을 증대시키는 것이 가능함과 함께, 열전도 시트의 두께 방향에 있어서 보다 더 짧은 경로로 열전도시킬 수 있는 것이라고 생각된다.
또, 상기에서 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트에 있어서 열전도성 필러는, 당해 시트 중에, 인접하는 입자끼리가 접촉하도록 배치되어도 되고, 이간되도록 배치되어도 된다. 인접하는 입자끼리가 이간되도록 배치되는 경우, 열전도성 필러는, 열전도 시트의 총량당, 50 체적% 이상 75 체적% 이하가 되도록 배합하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 두께 방향에 대해서 충분한 열전도성이 얻어진다. 또, 산화알루미늄이나 질화붕소의 사용량을 억제할 수 있다. 이 때문에, 산화알루미늄이나 질화붕소에 의한 용제의 흡수를 억제할 수 있고, 열전도 시트 중에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 본 실시형태에 의하면 산화알루미늄이나 질화붕소의 사용량을 억제할 수 있기 때문에, 질화붕소의 가수 분해에 수반하여 발생하는 암모니아량을 저감시킬 수 있고, 열전도 시트 중의 보이드가 억제되어, 얻어지는 열전도 시트의 신뢰성이 향상된다.
이하, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트에 대해서 상세하게 설명한다.
본 실시형태에 관련된 열전도성 필러의 재질은, 열전도성이 양호하고, 유기 수지의 경화 처리를 거쳐도 소정의 형상을 유지할 수 있는 것이면 된다.
또, 열전도 시트는, 그 두께 방향으로 전기 전도성을 갖지 않아도 되는 용도에 사용하는 경우에는, 절연성의 것이어도 된다. 두께 방향으로 전기 전도성을 갖는 열전도 시트를 제조하는 경우, 열전도성 필러로는, 도전성의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 절연성의 열전도 시트를 제조하는 경우, 열전도성 필러로는, 절연성의 것을 사용한다. 또한, 열전도 시트의 두께 방향에 있어서의 전기 전도성은, 예를 들어, 플래시·어닐법을 사용하여 측정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 유기 수지로는, 에폭시 수지, 폴리이미드 또는 벤조옥사진으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종 이상인 것을 들 수 있다. 에폭시 수지는, 비스페놀 A 형 또는 비스페놀 F 형 중 어느 것이어도 된다. 에폭시 수지를 사용하는 경우, 유기 수지 중에는, 예를 들어, 이미다졸, 아민 또는 페놀 화합물 등의 경화제가 함유되어 있어도 된다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트의 두께는, 예를 들어, 30 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하로 할 수 있고, 바람직하게는 80 ㎛ 정도이다. 이렇게 함으로써, 두께 방향에 있어서 보다 더 양호한 열전도성과 절연성 (내전압) 을 갖는 열전도 시트를 얻을 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트의 두께 방향에 있어서의 열전도율은, 10 W/m·K 이상인 것이 바람직하고, 30 W/m·K 이상이면 더욱 바람직하다. 이렇게 함으로써, 보다 더 우수한 열전도 시트를 실현할 수 있다. 그리고, 열전도 시트의 두께 방향에 있어서의 열전도율의 상한값에 대해서는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 50 W/m·K 이하 정도이면 충분하다. 또한, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트의 두께 방향에 있어서의 열전도율은, 예를 들어, 이하의 방법을 사용하면 측정할 수 있다. 먼저, 열전도 시트의 밀도를 수중 치환법에 의해 측정하고, 비열을 DSC (시차 주사 열량 측정) 에 의해 측정하고, 또한 레이저 플래시법에 의해 열확산율을 측정한다. 그리고, 얻어진 각 측정값을 사용하여, 식 (2) 로부터 열전도 시트의 두께 방향에 있어서의 열전도율을 산출한다.
열전도율 (W/m·K) = 밀도 (㎏/㎥) × 비열 (kJ/㎏·K) × 열확산율 (㎡/s) × 1000 (2)
본 실시형태에 관련된 열전도 시트는, 예를 들어, 발열체 (반도체 칩 등) 와 방열체 (히트 싱크 등) 사이 등과 같이, 높은 열전도성이 요구되는 접합 계면에 형성되어, 발열체로부터 방열체로의 열전도를 촉진한다. 또한, 열전도 시트를 갖는 구체적인 반도체 장치 구조의 일례로는, 예를 들어, 반도체 칩이 배선 기판 (인터포저) 상에 탑재되고, 또한 이 배선 기판이 히트 싱크 상에 탑재되어 있고, 반도체 칩과 배선 기판의 접합 계면, 그리고 배선 기판과 히트 싱크의 접합 계면에, 각각 열전도 시트를 형성한 구조를 들 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트를, 상기 서술한 바와 같이, 발열체와 방열체 사이에 형성하고, 당해 열전도 시트의 두께 방향에 대해서, 예를 들어 압력 9.8 ㎫ 로 히트 프레스한 경우, 도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 열전도성 필러는, 열전도 시트의 두께 방향에 대해서 눌러 찌부러지는 정도의 유연성을 갖고 있다.
다음으로, 본 실시형태에 있어서의 열전도 시트의 제조 방법을 설명한다.
본 실시형태에 관련된 열전도 시트를 얻기 위해서는, 고도로 크기를 제어한 열전도성 필러를 얻을 필요가 있다. 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러는, 상기에서 설명한 바와 같이, 플라스틱 입자의 표면을, 열전도성 재료에 의해 코팅되어 이루어지는 복수의 입자로 이루어지는 것을 사용하고 있다. 그러나, 본 실시형태에 관련된 상기 입자경의 CV 값이 특정한 조건을 만족하는 열전도 시트를, 배경기술의 항에서 전술한 종래의 기술에 기재된 방법으로 얻는 것은 곤란하다. 구체적으로, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트는, 플라스틱 입자의 표면을 코팅할 때에 사용하는 장치의 선택, 단위시간당의 열전도성 재료 공급량, 플라스틱 입자와 열전도성 재료의 입경비, 플라스틱 입자의 회전 속도 등의 각 인자를 고도로 제어하여 조합함으로써 비로소 제조할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 관련된 열전도성 필러의 배향성이 양호하고 두께 방향에 있어서 충분한 열전도성을 갖는 열전도 시트를 얻기 위해서는, 상기 각 인자를 고도로 제어하는 것이 특히 중요해진다.
또한, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트의 제조 방법의 일례로는, 분체 처리 장치를 사용하는 것이 있다. 단, 본 실시형태의 열전도 시트의 제조 방법은, 이것에 한정되지 않는다.
이하, 열전도 시트의 제조에 사용하는 분체 처리 장치에 대해서 설명한다.
도 2 및 도 3 에 나타내는 분체 처리 장치 (100) 는, 피처리 분체를 수용하는 가로형 원통상의 케이싱 (1) 과, 케이싱 (1) 의 가로축심 (X1) 둘레에서 회전 가능하게 지지된 로터 (2) 와, 로터 (2) 를 회전 구동시키는 모터 (M1) 를 구비하고 있다. 이 모터 (M1) 의 회전수는, 인버터 (10) 를 개재하여 제어된다.
이 분체 처리 장치 (100) 에 있어서 케이싱 (1) 의 상부에는 피처리 분체를 공급하는 개구부 (1h) 가 형성되어 있고, 개구부 (1h) 에 설치된 공급 장치 (14) 로부터 케이싱 (1) 내에 피처리 분체를 공급할 수 있다. 또한, 분체 처리 장치 (100) 는, 배치식으로 분체 처리를 실시하는 것을 전제로 하여 구성되어 있다.
<로터>
도 4 에 나타내는 바와 같이, 로터 (2) 는 대체로 원주상의 샤프트부 (3) 를 구비하는데, 이 샤프트부 (3) 는 가로축심 (X1) 에 관해서 거의 중앙 부근에 위치하는 하나의 소직경부 (3a) 와, 소직경부 (3a) 로부터 전후로 연장된 1 쌍의 대직경부 (3b) 로 이루어진다. 개구부 (1h) 는 소직경부 (3a) 와 대향하는 위치에 형성되어 있다.
각 대직경부 (3b) 의 외주면에는, 모터 (M1) 에 근접한 위치 (이하,「모터 (M1) 측」이라고 나타낸다.) 및 모터 (M1) 와 이간된 위치 (이하,「반 (反) 모터 (M1) 측」이라고 나타낸다.) 의 각각에 형성한 영역을 제외하고, 볼록상의 복수 장의 우근부 (羽根部) (5) 가 가로축심 (X1) 방향을 향해 연장 형성되어 있다. 또, 우근부 (5) 의 형상은, 대직경부 (3b) 보다 직경이 작은 원주 또는 타원 기둥의 일부로 구성되어 있고, 모터 (M1) 에 의한 로터 (2) 의 회전 구동에 따라, 우근부 (5) 의 외주와 케이싱 (1) 의 내면 사이에서 피처리 분체에 강한 압축 전단력을 가할 수 있다. 우근부 (5) 는 샤프트부 (3) 와 일체 성형할 수 있지만, 별체의 우근부 (5) 를 샤프트부 (3) 의 외주에 용접 등에 의해 접합해도 된다.
도 4 의 예에서는, 모터 (M1) 측에 배치된 우근부 (5) 와 반모터 (M1) 측에 배치된 우근부 (5) 가 동일한 각도 위상으로 배치되어 있지만, 모터 (M1) 측의 우근부 (5) 와 반모터 (M1) 측의 우근부 (5) 를 상이한 각도 위상으로 배치해도 된다.
또한, 분체 처리 장치 (100) 에 의하면, 우근부 (5) 를 가로축심 (X1) 에 대해서 경사진 배치로 함으로써 피처리 분체를 가로축심 (X1) 을 따라 적극적으로 이동시키는 이동력을 부여시킬 수 있다. 또, 각각의 우근부 (5) 를 가로축심 (X1) 을 따라 2 개 이상으로 분할해도 된다. 분할함으로써, 각 우근부 (5) 에 가해지는 힘을 분산시켜 우근부 (5) 및 로터 (2) 등에 대한 부하를 경감시킬 수 있다.
또, 우근부 (5) 는 로터 (2) 의 회전에 기초하는 진동의 발생을 억제하기 위해서, 가로축심 (X1) 에 관해서 회전 대칭상으로, 바꿔 말하면 인접하는 우근부 (5) 끼리가 모두 등간격이 되도록 배치되어 있다. 그 결과, 우근부 (5) 의 장 수를 N 으로 하고, 서로 둘레 방향에서 인접하는 우근부 (5) 끼리가 이루는 각도를θ 로 하면, θ = 360/N (단 N ≥ 2) 이 성립한다. 도 2 에서는 4 장의 우근부 (5) 가 90˚간격으로 형성되어 있지만, 2 장, 3 장, 5 장 등 임의의 장수의 우근부 (5) 로 구성할 수도 있다. 또한, 우근부 (5) 의 장수는, 처리의 목적, 피처리 분체의 입경 그 밖의 특성, 분체 처리 장치의 전체적인 규모, 우근부 (5) 를 구성하는 소재 등에 따라 적절히 결정된다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 우근부 (5) 의 단면 형상을 구성하는 원호의 반경을 r, 대직경부 (3b) 에서 우근부 (5) 의 선단까지의 높이를 h, 샤프트부 (3) 의 대직경부 (3b) 의 외경을 R 로 하면, r 은 (2r/R) < 1 인 수식을 만족하도록, h 는 (h/R) < 0.5 인 수식을 만족하도록 결정된다. 도 2 에 나타내는 장치 (100) 는, (R : r : h = 5 : 1 : 0.7) 의 관계가 되도록 구성되어 있다. 우근부 (5) 의 직경 방향에 있어서의 선단과 케이싱 (1) 의 원호상의 내면 사이의 간극은 약 0.5 ∼ 5.0 ㎜ 로 설정되어 있다.
중앙의 소직경부 (3a) 의 외주면, 및 대직경부 (3b) 의 가장 모터 (M1) 측 및 가장 반모터 (M1) 측의 양단부 영역에는, 우근부 (5) 대신에 복수 장의 편향 패들 (6) (편향 수단의 일례) 이 직경 방향 외측을 향해 연장 형성되어 있다. 소직경부 (3a) 의 편향 패들 (6) 은, 가로축심 (X1) 에 관해서 중심 부근에 위치하는 피처리 분체를 좌우의 우근부 (5) 를 향해 내보내도록, 가로축심 (X1) 에 대해서 경사진 이송 패들 (6a) 과, 좌우의 우근부 (5) 부근에 위치하는 피처리 분체를 중심 부근으로 유도하도록 경사진 반환 패들 (6b) 을 구비한다. 단부 영역의 경사진 비교적 짧은 편향 패들 (6c) 은, 로터 (2) 를 도 4 의 좌측에서 보아 시계 방향 (화살표 A 로 나타낸다) 으로 회전시켰을 때에, 샤프트부 (3) 의 양단에 위치하는 피처리 분체를 좌우의 우근부 (5) 를 향해 내보내도록 구성되어 있다.
각 영역에 배치하는 패들 (6a, 6b, 6c) 의 각 장수나 패들 (6) 을 구성하는 소재 등은, 분체 처리 장치의 크기나, 처리의 목적, 피처리 분체의 재료와 그 입경, 그 밖의 특성 등에 따라 적절히 결정된다.
로터 (2) 의 양단면에는 직선상의 핀 (8) (반환 부재의 일례) 이 연장 형성되어 있다. 로터 (2) 의 양단면과 케이싱 (1) 의 간극에 피처리 분체가 진입해도, 핀 (8) 에 의해 로터 (2) 의 외주부로 되밀리기 때문에, 미처리 또는 처리가 불충분한 피처리 분체가 동 간극에 체류되는 경우가 없어진다. 가로축심 (X1) 을 따른 방향에 있어서, 핀 (8) 의 선단과 케이싱 (1) 의 측면의 간극은 약 0.5 ㎜ 로 설정되어 있다.
<공급 장치>
공급 장치 (14) 는, 분체 처리 장치 (100) 를 운전 개시하기 전에 피처리 분체를 케이싱 (1) 에 공급하는 (공급 공정의 일례) 기능과, 로터의 회전 구동에 의해 피처리 분체에 발생하는 혼합, 분쇄, 합성, 피복, 표면 개질 (모두 처리 공정의 일례) 등의 작용에 의해 피처리 분체의 외관 체적이 감소되었을 때에, 그 감소된 체적에 알맞는 양의 피처리 분체를 케이싱 (1) 에 보충하는 (분체 보충 공정의 일례) 보충 수단의 기능을 한다.
공급 장치 (14) 는, 피처리 분체를 저류 가능한 호퍼 (15) (원료 챔버의 일례) 와, 호퍼 (15) 의 하부로부터 개구부 (1h) 로 연장된 스크루 (16) (압입 수단의 일례) 를 갖는다. 스크루 (16) 는, 스크루 (16) 를 구성하는 원통상의 샤프트 (16a) 에 고정된 스크루 우근 (16b) 과, 샤프트 (16a) 의 상단에 장착된 풀리 (16c) 와, 풀리 (16c) 에 감겨진 무단 벨트 (16d) 를 회전 구동시키는 모터 (M2) 에 의해 적절히 구동된다.
소직경부 (3a) 가 위치하는 부근은, 우근부 (5) 가 없고, 케이싱 (1) 의 내면에 큰 공간을 형성하기 때문에, 압축 전단력의 효과는 그다지 발휘되지 않지만, 개구부 (1h) 로부터의 피처리 분체를 원활히 수용하고, 저류하기 위한 버퍼 영역 (7) (저류 영역의 일례) 을 구성하고 있다. 버퍼 영역 (7) 에 수용된 피처리 분체는 이송 패들 (6a) 에 의해 좌우의 우근부 (5) 가 있는 분체 처리 영역으로 내보내지며, 그 때에, 분체 처리 영역에 있는 피처리 분체가 대신에 버퍼 영역 (7) 에 진입하기 때문에, 압축 전단 처리에 의한 분체 처리에 있어서, 처리의 진행 레벨이 상이한 피처리 분체끼리가 버퍼 영역 (7) 에서 혼합되고, 그 일부가 다시 우근부 (5) 측으로 이동된다는 일련의 조작이 연속적으로 실시된다.
<제어 유닛>
분체 처리 장치 (100) 의 각 부의 구동을 제어하는 제어 유닛 (50) 을 도 6 에 나타낸다. 제어 유닛 (50) 은, 피처리 분체의 처리 목적이나 분체 처리 장치 (100) 의 운전 상황 등에 기초하여 로터 (2) 의 회전 속도를 제어하는 회전 속도 제어부 (51) 와, 케이싱 (1) 내에서 피처리 분체가 차지하는 체적 비율을 설정하는 목표 체적 설정부 (52) 와, 실제로 케이싱 (1) 내에서 피처리 분체가 차지하고 있는 체적 비율을 판정하는 체적 비율 판정부 (53) 등을 구비한다.
분체 처리 장치 (100) 에 접속된 컴퓨터에 키보드 등으로부터 피처리 분체의 처리 목적이 입력되면, 회전 속도 제어부 (51) 가 처리 목적에 적합한 로터 (2) 의 기본적인 회전 속도를 설정하고, 인버터 (10) 를 개재하여 모터 (M1) 가 회전 구동된다. 동시에, 이 때, 목표 체적 설정부 (52) 에는 처리 목적에 적합한 체적 비율을 설정해 둔다. 다음으로 모터 (M1) 의 회전 구동시의 체적 비율 판정부 (53) 에 의한 판정 결과가, 목표 체적 설정부 (52) 에 의해 설정된 체적 비율 (체적 비율의 소정값의 일례) 을 밑돌 때에는, 모터 (M2) 에 의해 스크루 (16) 가 구동되어, 부족분의 피처리 분체가 버퍼 영역 (7) 에 보충된다.
체적 비율 판정부 (53) (판정 수단의 일례) 는, 로터 (2) 를 회전 구동시키고 있는 모터 (M1) 의 부하 동력을 검출하는 부하 동력 검출기 (12) (판정 수단의 일례) 의 검출 결과로부터 체적 비율을 판정한다. 판정은 미리 측정된 여러 가지 실험 결과에 기초하여 작성된 LUT54 를 참조하여 실시된다. 원칙적으로는 부하 동력의 저하 경향은 체적 비율의 저하에 대응한다.
피처리 분체의 보충은, 로터 (2) 를 정지한 상태로 실시되어도 되지만, 로터 (2) 의 회전 구동에 의한 처리를 계속하면서 실시해도 된다. 어느 경우에도, 피처리 분체의 보충 후에도 로터 (2) 의 회전 구동에 의한 처리가 계속되고, 통상은, 1 배치의 처리량으로서 사전에 설정된 양의 피처리 분체의 처리가 종료될 때까지, 분체 보충 공정과 보충 후의 처리 공정으로 이루어지는 일련의 조작이 복수 회에 걸쳐서 반복된다.
또, 제어 유닛 (50) 이, 체적 비율 판정부 (53) 의 판정 결과에 기초하여, 피처리 분체에 대해서 목적으로 하는 처리가 완료되었는지의 여부를 판정하고, 동 판정에 기초하여 로터 (2) 의 구동을 정지하는 구성으로 해도 된다.
케이싱 (1) 의 일부에, 케이싱 (1) 의 내면 부근의 온도를 측정하는 온도 센서 (18) 를 형성하고, 이 온도 센서 (18) 에 의한 측정 온도값에 의해, 케이싱 (1) 이나 로터 (2) 가 과열에 의해 손상되는 경우가 없도록 로터 (2) 의 회전수를 제어해도 된다.
또, 회전 속도 제어부 (51) 가, 부하 동력의 변동에만 기초하여 로터 (2) 의 회전수를 제어할 수 있다. 즉, 회전 속도 제어부 (51) 가, 로터 (2) 를 구동하는 모터 (M1) 에 대한 부하 동력이 일정값 (예를 들어 8 kW) 에 근사하도록 로터 (2) 의 회전수를 제어하는 동력 제어법으로 실시할 수도 있다.
또한, 케이싱 (1) 의 외주에는 물 등의 유체를 온도 조절용으로서 순환시키는 재킷 (1c) 을 형성하고, 여기에 냉각수 등을 유입시킨다. 순환 경로에는 냉각수를 내보내는 펌프 (20) 와, 냉각수의 유량을 제어하는 조작 밸브 (21) 와, 냉각수를 식히는 열교환기 (22) 가 개재 장착된다. 제어 유닛 (50) 이 온도 센서 (18) 에 의한 측정 온도값에 기초하여 조작 밸브 (21) 의 개도를 조절함으로써 케이싱 (1) 의 온도를 어느 정도 자동적으로 제어할 수 있도록 구성해도 된다.
<밸브>
개구부 (1h) 에는, 개구부 (1h) 를 개폐 조작할 수 있는 밸브 (30) 를 형성해도 된다. 도면에 예시한 밸브 (30) 는, 스크루 (16) 의 샤프트 (16a) 내를 관통하고, 동 샤프트 (16a) 에 의해 축 지지된 로드 (30b) 와, 동 로드 (30b) 의 하단에 고정된 밸브체 (30a) 와, 로드 (30b) 를 개재하여 밸브체 (30a) 를 상하로 이동 조작하기 위한 액추에이터 (30c) 를 구비한다. 밸브체 (30a) 는 액추에이터 (30c) 에 의해 하방의 폐쇄 위치와 상방의 개방 위치 사이에서 전환 가능하도록 되어 있다. 로터 (2) 에 의한 피처리 분체의 처리 중에는 기본적으로 밸브체 (30a) 를 폐쇄 위치에 유지하고, 분체 보충시에만 밸브체 (30a) 를 개방 위치로 전환한다. 밸브체 (30a) 가 폐쇄 위치에 있을 때에 개구부 (1h) 가 밀폐되도록, 밸브체 (30a) 의 하면은 케이싱 (1) 의 내면과 일치된 형상을 나타내고 있다. 또, 밸브체 (30a) 가 개방 위치에 있을 때에 개구부 (1h) 로부터 피처리 분체를 보충할 수 있도록, 피처리 분체의 보충을 원활히 할 수 있도록 밸브체 (30a) 의 상면은 테이퍼 형상을 구비하고 있다. 액추에이터 (30c) 는 에어 실린더에 의해 구성할 수 있지만, 전동 실린더 또는 유압 실린더 등으로 구성해도 된다.
로터 (2) 의 정지 후에 개구부 (1h) 를 밸브 (30) 로 폐쇄한 후에, 처리가 끝난 분체를 케이싱 (1) 으로부터 회수함으로써, 스크루 (16) 내의 미처리의 피처리 분체 등이 낙하하여 처리가 끝난 분체에 혼입될 우려가 없어진다. 또한, 로터 (2) 의 회전 중에도, 피처리 분체를 보충할 필요가 없는 동안은 밸브 (30) 를 폐쇄해 둠으로써, 스크루 (16) 내의 미처리의 피처리 분체가 부주의하게 처리가 끝난 분체에 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
케이싱 (1) 의 하면에는, 처리 중에는 항상 밀폐 덮개 (17) 에 의해 밀폐상으로 닫힌 원형의 하부 개구 (1g) 가 형성되어 있다. 하부 개구 (1g) 는 버퍼 영역 (7) 에 형성되어 있고, 처리가 끝난 분체를 배출·회수할 때에는, 밀폐 덮개 (17) 를 떼어낸 상태로 로터 (2) 를 정전 (正轉) 또는 역전시킴으로써 대부분의 처리가 끝난 분체는 하부 개구 (1g) 를 개재하여 회수할 수 있다. 하부 개구 (1g) 와 밀폐 덮개 (17) 사이의 밀폐성을 확보하기 위해서, 밀폐 덮개 (17) 의 측면부를 위를 향해 축경되는 테이퍼상으로 하거나, 밀폐 덮개 (17) 의 상면에 가압 기체로 팽창시킨 패킹을 형성해도 된다.
또한, 케이싱 (1) 은 로터 (2) 의 외주와 대향하는 내면을 구비한 원통상의 케이싱 본체 (1a) 와, 케이싱 본체 (1a) 의 반모터 (M1) 측의 개방부를 폐쇄하는 커버부 (1b) 로 이루어지며, 케이싱 본체 (1a) 를 밀폐하고 있는 커버부 (1b) 를 떼어내고, 로터 (2) 를 모터 (M1) 의 축으로부터 분리하여, 케이싱 본체 (1a) 로부터 도 2 의 좌측으로 인발하면, 로터 (2) 나 케이싱 (1) 의 내면에 부착된 분체를 제거할 수 있다.
이렇게 함으로써, 플라스틱 입자를 회전시키고 있는 동안에, 열전도성 재료를 당해 플라스틱 입자의 표면에 문지를 수 있다. 이 때문에, 열전도성 필러를 형성하는 입자의 입자경을, 고도로 균일해지도록 제어할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 열전도 시트의 제조 방법은, 이하의 (A) ∼ (C) 의 공정을 갖는다.
(A) 플라스틱 입자의 표면을, 열전도성 재료에 의해 코팅되어 이루어지는 복수의 입자로 이루어지는 열전도성 필러를 제조하는 공정.
(B) (A) 에서 얻어진 열전도성 필러를 유기 수지와 혼련하여, 혼련물을 얻는 공정.
(C) (B) 에서 얻어진 혼련물을, 기판 상에 박막상으로 도포, B 스테이지화하고, 그 후, 열 프레스 성형을 함으로써 열전도 시트를 얻는 공정.
먼저, 상기에서 설명한 방법에 의해, 고도로 입자경이 균일해지도록 제어하여 얻어진 열전도성 필러를 준비한다 (상기 공정 (A)).
다음으로, 경화 전, 또한 반경화 전의 유기 수지와 다수의 입자로 이루어지는 열전도성 필러를 혼합하고, 유기 수지 중에 열전도성 필러가 균일하게 존재하도록 혼련한다. 이하, 유기 수지와 다수의 입자로 이루어지는 열전도성 필러를 혼련함으로써 얻어진 것을 혼련물 (또는 수지 조성물) 로 칭한다 (상기 공정 (B)).
그리고, 얻어진 혼련물을 기판 상에 도포하고, 그 후, 열 프레스 성형을 함으로써 열전도 시트를 얻는다. 이 때, 혼련물을 도포하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 스핀 코트법, 스크린 인쇄법, 다이 코터법, 바 코터법, 그라비어 코터법 등의 방법을 사용한다. 이렇게 함으로써, 두께가 균일한 열전도 시트를 얻을 수 있다 (상기 공정 (C)).
<<구조체>>
도 7 은, 본 실시형태에 관련된 구조체의 단면도이다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 구조체는, 1 쌍의 대향되는 평판과, 1 쌍의 대향되는 평판 사이에 배치되는 상기 서술한 본 실시형태에 관련된 열전도 시트를 갖는 것이다.
본 실시형태에 관련된 구조체 중의 열전도 시트 중에 함유되는 복수의 입자는, 입자경의 CV 값이 상기 특정한 범위에 있다. 이와 같이 본 실시형태에 관련된 입자는, 입자경이 균일해지도록 제어된 것이다. 그러므로, 당해 입자는, 1 쌍의 대향되는 평판 사이의 스페이스를 메우는 스페이서로서도 기능시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태에 관련된 구조체에 있어서 열전도 필러는, 방열 스페이서로서 기능시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 구조체에 있어서의 1 쌍의 대향되는 평판은, 각각 발열체 (반도체 칩 등) 와 방열체 (히트 싱크 등) 인 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 서술했지만, 이것들은 본 발명의 예시로서, 상기 이외의 여러 가지 구성을 채용할 수도 있다.
실시예
이하, 본 실시형태를 실시예·비교예를 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이들 실시예의 기재에 조금도 한정되는 것은 아니다.
(제조예 1)
<열전도성 필러의 제조>
먼저, 플라스틱 입자 (세키스이 화학 공업사 제조, 마이크로펄) 의 표면을, 분체 처리 장치 (호소카와 미크론사 제조, 노빌타) 를 사용하여, 육방정 질화붕소 (쇼와 전공사 제조 UHP-1K, 평균 입자경 8 ㎛) 로 코팅함으로써, 열전도성 필러를 얻었다. 또한, 상기 분체 처리 장치는, 피처리 분체를 수용하는 케이싱과, 케이싱에 대해서 상대 회전되고, 그 외주에 케이싱의 내면과의 사이에서 피처리 분체에 압축 전단력을 가하는 우근부를 형성한 로터와, 상대 회전의 개시 후, 피처리 분체가 케이싱 내에서 차지하는 체적 비율이 소정값 이상으로 유지되도록, 케이싱 내에 피처리 분체를 보충하는 보충 수단을 구비하는 것이다.
구체적으로는, 먼저, 분체 처리 장치의 케이싱에, 플라스틱 입자를 세트하였다. 다음으로, 케이싱에, 분말상의 질화붕소를 공급함과 함께, 로터를 회전 구동시켰다. 이렇게 함으로써, 플라스틱 입자의 표면에 질화붕소를 코팅하고, 구상의 열전도성 필러를 얻었다. 또한, 로터는, 케이싱의 내면 부근 온도가 50 ℃ 이상이 되지 않게 수랭 제어한 다음, 5000 rpm 으로 15 분간 구동시켰다.
또, 플라스틱 입자로는, 입자경의 CV 값이 3 % 이고, 또한 산술 평균 입자경 (dn) 이 30 ㎛ 인 것을 사용하였다.
(제조예 2)
플라스틱 입자로서, 입자경의 CV 값이 3 % 이고, 또한 산술 평균 입자경 (dn) 이 60 ㎛ 인 입자를 사용한 점 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 열처리 필러를 제조하였다.
(제조예 3)
플라스틱 입자로서, 입자경의 CV 값이 10 % 이고, 또한 산술 평균 입자경 (dn) 이 90 ㎛ 인 입자를 사용한 점 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 열처리 필러를 제조하였다.
(비교 제조예 1)
열전도성 필러로서, 플라스틱 입자를 사용하지 않고, 산술 평균 입자경 (dn) 이 12 ㎛ 인 육방정 질화붕소 (쇼와 전공사 제조 UHP-2) 를 단독으로 60 v% 배합하여 사용하였다.
(비교 제조예 2)
열전도성 필러로서, 플라스틱 입자를 사용하지 않고, 산술 평균 입자경 (dn) 이 2.2 ㎛ 인 알루미나 (닛폰 경금속사 제조 LS-130) 를 단독으로 60 v% 배합하여 사용하였다.
<열전도 시트의 제조>
먼저, 상기 제조예 1 의 열전도성 필러와, B 스테이지상의 에폭시 수지를 혼련하였다. 또한, 혼련에는 디스퍼저를 사용하였다.
다음으로, 얻어진 혼련물을 기판 상에, 스핀 코터를 사용하여 도포하고, 건조기에서 120 ℃ 15 분간 처리하여 B 스테이지화하였다. 그 후, 프레스기를 사용하여, 툴 압력 8 ㎫, 툴 온도 180 ℃ 의 조건하에서, 당해 기판을 사이에 끼우듯이 하여 30 분간에 걸쳐서 프레스함으로써, 실시예 1 의 열전도 시트를 얻었다.
또한, 제조예 2 ∼ 3 및 비교 제조예 1 ∼ 2 의 열전도성 필러에 대해서도, 동일한 방법을 사용하여 열전도 시트를 제조하였다. 여기서, 제조예 2 의 열전도성 필러를 사용하여 얻어진 열전도 시트를, 실시예 2 의 열전도 시트로 하고, 제조예 3 의 열전도성 필러를 사용하여 얻어진 열전도 시트를, 실시예 3 의 열전도 시트로 하였다. 또, 비교 제조예 1 의 열전도성 필러를 사용하여 얻어진 열전도 시트를, 비교예 1 의 열전도 시트로 하고, 비교 제조예 2 의 열전도성 필러를 사용하여 얻어진 열전도 시트를, 비교예 2 의 열전도 시트로 하였다.
또, 얻어진 실시예 및 비교예의 각 열전도 시트를, 반도체 칩과 히트 싱크 사이에 형성하고, 당해 열전도 시트의 두께 방향에 대해서 압력 9.8 ㎫ 로 히트 프레스하였다. 이것에 의해, 열전도성 필러가, 열전도 시트의 두께 방향으로 눌러 찌부러지는 정도의 유연성을 갖고 있는 것을 확인하였다.
<평가 방법>
입자경 분포 : 레이저 해절식 입도 분포계 (시마즈 제작소사 제조, SALD-7000) 를 사용하여, 얻어진 열전도성 필러의 입자경 분포를 측정하였다. 또한, 단위는 ㎛ 이다.
입자경의 CV 값 : 입자경 분포의 측정 결과로부터, 하기 식 (1) 에 의해 산출하였다. 또한, 단위는 % 이다.
입자경의 CV 값 (%) = 입자경의 표준 편차/산술 평균 입자경 (dn) × 100 (1)
열전도율 : 실시예 및 비교예에서 얻어진 열전도 시트 각각에 대해서, 밀도를 수중 치환법에 의해 측정하고, 비열을 DSC (시차 주사 열량 측정) 에 의해 측정하고, 또한 레이저 플래시법에 의해 열확산율을 측정하였다. 그리고, 실시예 및 비교예에서 얻어진 열전도 시트의 각각에 대해서, 두께 방향에 있어서의 열전도율을 이하의 식 (2) 로부터 산출하였다.
열전도율 (W/m·K) = 밀도 (㎏/㎥) × 비열 (kJ/㎏·K) × 열확산율 (㎡/s) × 1000 (2)
상기 평가 항목에 관한 평가 결과를, 이하의 표 1 에 나타낸다.
Figure pct00001
실시예의 열전도성 필러를 형성하는 입자의 입자경의 CV 값은, 모두 비교예의 값과 비교하여 작다. 실제로, 실시예에 기재된 입자를 사용하여 열전도 시트를 제조한 경우, 열전도성 필러의 배향성이 양호하고 두께 방향에 있어서 충분한 열전도성을 갖는 열전도 시트가 얻어졌다.
본 출원은, 2013년 2월 1일에 출원된 일본 특허출원 2013-018727호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시 전부를 여기에 포함한다.

Claims (15)

  1. 경화 상태의 유기 수지 중에 열전도성 필러를 포함하여 이루어지는 열전도 시트로서,
    상기 열전도성 필러는, 플라스틱 입자의 표면을, 열전도성 재료에 의해 코팅되어 이루어지는 복수의 입자로 이루어지고,
    하기 식 (1) 에 의해 산출되는 상기 입자의 입자경의 CV 값 (변동 계수) 이 10 % 이하인 열전도 시트.
    입자경의 CV 값 (%) = 입자경의 표준 편차/산술 평균 입자경 (dn) × 100 (1)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자의 상기 산술 평균 입자경 (dn) 이 20 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하인 열전도 시트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열전도성 필러가 구상인 열전도 시트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도성 재료가, 질화알루미늄, 질화붕소, 산화알루미늄, 알루미늄, 질화규소, 지르코니아, 금, 산화마그네슘 및 결정성 실리카로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종에 의해 형성되어 있는 열전도 시트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 입자가, 가교 플라스틱 재료에 의해 형성되어 있는 열전도 시트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가교 플라스틱 재료가, 폴리스티렌, 아크릴 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지 및 합성 고무 중에서 선택되는 적어도 1 종인 열전도 시트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    두께 방향에 있어서의 열전도율이 10 W/m·K 이상 50 W/m·K 이하인 열전도 시트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 수지는, 에폭시 수지, 폴리이미드 또는 벤조옥사진으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 열전도 시트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발열체와 방열체 사이에 형성되는 열전도 시트로서,
    상기 발열체와 상기 방열체 사이에 형성하여, 당해 열전도 시트의 두께 방향에 대해서, 압력 9.8 ㎫ 로 히트 프레스한 경우, 상기 열전도성 필러가 상기 두께 방향으로 눌러 찌부러지는 정도의 유연성을 갖는 열전도 시트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 발열체가 반도체 칩인 열전도 시트.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 방열체가 히트 싱크인 열전도 시트.
  12. 1 쌍의 대향되는 평판과,
    상기 1 쌍의 대향되는 평판 사이에 배치된 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 열전도 시트를 갖는 구조체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 1 쌍의 대향되는 평판이 각각 발열체와 방열체인 구조체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 발열체가 반도체 칩인 구조체.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 방열체가 히트 싱크인 구조체.
KR1020157023279A 2013-02-01 2014-01-17 열전도 시트 및 구조체 KR20150113092A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-018727 2013-02-01
JP2013018727 2013-02-01
PCT/JP2014/050757 WO2014119384A1 (ja) 2013-02-01 2014-01-17 熱伝導シートおよび構造体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150113092A true KR20150113092A (ko) 2015-10-07

Family

ID=51262098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157023279A KR20150113092A (ko) 2013-02-01 2014-01-17 열전도 시트 및 구조체

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150371923A1 (ko)
EP (1) EP2953164A1 (ko)
JP (1) JPWO2014119384A1 (ko)
KR (1) KR20150113092A (ko)
CN (1) CN104969344A (ko)
TW (1) TW201441357A (ko)
WO (1) WO2014119384A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6718761B2 (ja) * 2015-07-21 2020-07-08 積水化学工業株式会社 接着シート
JP6683563B2 (ja) * 2015-07-21 2020-04-22 積水化学工業株式会社 接着シート
JP2017037833A (ja) * 2015-08-06 2017-02-16 国立大学法人豊橋技術科学大学 複合絶縁板および複合絶縁板の製造方法
US10568544B2 (en) * 2015-10-09 2020-02-25 Xg Sciences, Inc. 2-dimensional thermal conductive materials and their use
JP6693199B2 (ja) * 2016-03-18 2020-05-13 東洋インキScホールディングス株式会社 熱伝導性部材及びデバイス
JP7257384B2 (ja) * 2018-03-30 2023-04-13 株式会社トクヤマ 有機無機複合粒子からなる粉末
JP7358883B2 (ja) * 2019-09-26 2023-10-11 日本ゼオン株式会社 熱伝導シート
FR3121621B1 (fr) * 2021-04-09 2023-04-07 Mitsui Chemicals Inc Système de contrôle de la température d’un robot

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5223473A (en) * 1990-11-21 1993-06-29 Xerox Corporation Self-cleaning carbonless paper
DE19628341C2 (de) * 1996-07-13 1998-09-17 Sihl Gmbh Aufzeichnungsmaterial für Tintenstrahlverfahren mit wäßriger Tinte und Verwendung zum Herstellen wasserfester und lichtbeständiger Aufzeichnungen auf diesem Material
JP2001274302A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Jsr Corp 伝熱シートおよび伝熱シートの製造方法
US7072115B2 (en) * 2002-03-26 2006-07-04 Keiwa Inc. Light diffusion sheet and backlight unit using the same
JP4074847B2 (ja) * 2003-09-30 2008-04-16 恵和株式会社 光学シート及びこれを用いたバックライトユニット
JP5365861B2 (ja) * 2009-08-04 2013-12-11 Jsr株式会社 伝熱シートおよびその製造方法
JP5423455B2 (ja) 2010-02-09 2014-02-19 日立化成株式会社 熱伝導シート、その製造方法及び熱伝導シートを用いた放熱装置
JP5516034B2 (ja) 2010-04-30 2014-06-11 日立化成株式会社 絶縁性の高い熱伝導シート及びこれを用いた放熱装置
JP2012015273A (ja) 2010-06-30 2012-01-19 Hitachi Chem Co Ltd 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、及び熱伝導シートを用いた放熱装置
JP5740864B2 (ja) 2010-08-03 2015-07-01 日立化成株式会社 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、及び熱伝導シートを用いた放熱装置
JP5760397B2 (ja) 2010-11-15 2015-08-12 日立化成株式会社 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、及び放熱装置
JP5699556B2 (ja) 2010-11-15 2015-04-15 日立化成株式会社 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、及び放熱装置
JP2012140625A (ja) * 2012-01-23 2012-07-26 Nitto Denko Corp 接着性熱伝導部材およびその製造方法
US10384423B2 (en) * 2012-06-11 2019-08-20 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Heat shielding lamination structure

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014119384A1 (ja) 2014-08-07
EP2953164A1 (en) 2015-12-09
JPWO2014119384A1 (ja) 2017-01-26
US20150371923A1 (en) 2015-12-24
CN104969344A (zh) 2015-10-07
TW201441357A (zh) 2014-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150113092A (ko) 열전도 시트 및 구조체
JP7207384B2 (ja) 窒化ホウ素凝集粒子、窒化ホウ素凝集粒子の製造方法、該窒化ホウ素凝集粒子含有樹脂組成物、成形体、及びシート
JP7096921B2 (ja) 六方晶窒化ホウ素粉末及びその製造方法、並びにそれを用いた組成物及び放熱材
JP7069485B2 (ja) 六方晶窒化ホウ素粉末及びその製造方法、並びにそれを用いた組成物及び放熱材
US6831031B2 (en) Thermally conductive sheet
US6620497B2 (en) Polymer composition with boron nitride coated carbon flakes
KR101493781B1 (ko) 열전도성 세라믹-폴리머 복합체 및 그 제조방법
KR102408879B1 (ko) 열전도성 시트
Anithambigai et al. Potential thermally conductive alumina filled epoxy composite for thermal management of high power LEDs
CN1893803A (zh) 散热部件及其制造方法
TW201634547A (zh) 樹脂組成物及其製備方法
JP7175586B2 (ja) 窒化ホウ素粒子凝集体、その製造方法、組成物及び樹脂シート
Pan et al. Fabrication and characterization of micro-nano AlN co-filled PTFE composites with enhanced thermal conductivity: a morphology-promoted synergistic effect
JP2014105297A (ja) シート状成形体
JP6413478B2 (ja) 造粒粉、放熱用樹脂組成物、放熱シート、半導体装置、および放熱部材
Jiao et al. Pie-rolling-inspired construction of vertical carbon fiber high thermal conductivity hybrid networks
JP6025966B2 (ja) 熱伝導性絶縁シート、パワーモジュール及びその製造方法
TWI642711B (zh) 熱硬化性樹脂組成物及導熱性薄片
CN113227238A (zh) 散热性树脂组合物用无机粉体、使用了该散热性树脂组合物用无机粉体的散热性树脂组合物以及它们的制造方法
Zhang et al. Improved through-plane thermal conductivity and mechanical properties of low-dielectric FEP/HBN composites by adding PTFE nanoparticles
JP2004075760A (ja) 熱伝導性樹脂組成物及びフェーズチェンジ型放熱部材
JP2022059896A (ja) 熱伝導性樹脂組成物、放熱部材、および電子機器、並びに熱伝導性樹脂組成物の製造方法
WO2019138300A1 (en) Thermally conductive sheet precursor, thermally conductive sheet obtained from the precursor, and production method thereof
WO2022191238A1 (ja) 熱伝導性樹脂組成物及び熱伝導性樹脂材料
CN114133744A (zh) 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid