KR20230019413A

KR20230019413A - 열전도성 시트 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20230019413A
Application number: KR1020227035229A
Authority: KR
Inventors: 히로키 구도; 미호 이시하라
Original assignee: 세키수이 폴리머텍 가부시키가이샤
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2023-02-08
Also published as: US20230144307A1; EP4159432A1; WO2021241714A1; JPWO2021241714A1; TW202204493A; JP6978148B1; JP2022019761A; CN115398620A; EP4159432A4

Abstract

본 발명은, 각각이 실리콘 수지와 열전도성 충전재를 포함하는 복수의 단위층을 구비하고, 또한 상기 복수의 단위층이 서로 접착하도록 적층되는 열전도성 시트로서, 상기 실리콘 수지의 체적 함유율이 32체적% 이하이며, 상기 복수의 단위층이 서로 접착하는 접착면에 대해 수직 방향으로부터 30% 압축했을 때의, 시트 면적 25.4mm×25.4mm에 있어서의 압축 하중이 7.0kgf 이하인 열전도성 시트이다. 본 발명에 의하면, 실리콘 수지를 매트릭스 성분으로서 사용하고, 또한 단위층이 다수 적층되어 구성되는 열전도성 시트에 있어서, 종래보다 열전도율을 향상시키면서, 유연성을 높게 할 수 있다.

Description

열전도성 시트 및 그 제조 방법

본 발명은, 열전도성 시트, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

컴퓨터, 자동차 부품, 휴대 전화 등의 전자 기기에서는, 반도체 소자나 기계 부품 등의 발열체로부터 생기는 열을 방열하기 위해 히트 싱크 등의 방열체가 일반적으로 이용된다. 방열체로의 열의 전열 효율을 높일 목적으로, 발열체와 방열체 사이에는, 열전도성 시트가 배치되는 것이 알려져 있다. 열전도성 시트는, 전자 기기 내부에 배치시킬 때 압축하여 이용되는 것이 일반적이고, 높은 유연성이 필요해진다.

열전도성 시트는, 일반적으로는, 고분자 매트릭스와, 고분자 매트릭스 중에 분산된 열전도성 충전재를 함유한다. 또, 열전도성 시트는, 특정 방향의 열전도성을 높이기 위해, 형상에 이방성을 갖는 이방성 충전재를 일 방향으로 배향하는 경우가 있다.

이방성 충전재가 일 방향으로 배향된 열전도성 시트는, 예를 들면, 연신 등에 의해 이방성 충전재를 시트면 방향을 따라 배향시킨 1차 시트를 복수 제작하고, 그 1차 시트를 복수 적층하여 일체화한 것을 수직으로 슬라이스함으로써 제조된다. 이 제조 방법(이하, 「유동 배향법」이라고도 한다)에 의하면, 소정 두께의 단위층이 다수 적층되어 구성되는 열전도성 시트를 얻을 수 있다. 또, 이방성 충전재는, 시트의 두께 방향으로 배향시키는 것이 가능하다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또, 열전도성 시트는, 고분자 매트릭스로서, 열전도성, 내열성 등의 관점에서, 실리콘 수지가 널리 사용되며, 그 실리콘 수지에 이방성 충전재 등의 열전도성 충전재가 분산되고, 이방성 충전재를 시트의 두께 방향으로 배향시킴으로써, 열전도율을 향상시키고 있다.

일본 특허공개 2014-27144호 공보

그러나, 최근, 전자 기기의 고도화에 따라 발열량이 증대하고 있으며, 우수한 방열성을 필요로 하는 관점에서, 종래보다 보다 열전도율이 높은 열전도성 시트가 요구되고 있다. 열전도율을 향상시키는 관점에서, 열전도성 시트 중의 열전도성 충전재의 함유량을 증가시키는(즉, 매트릭스가 되는 수지의 함유량을 감소시키는) 것이 생각된다. 또, 수지로서 실리콘 수지를 이용함으로써, 유연한 열전도성 시트로 할 수 있다. 그런데, 수지로서 실리콘 수지를 채용하면, 용제를 첨가한 실리콘 수지에 열전도성 충전재를 고충전한 조성물(컴파운드)로부터 열전도성 시트를 제조하는 것이 곤란하고, 결과적으로 고열 전도율의 열전도성 시트를 얻을 수 없다는 문제가 있다.

또, 휘발성 용매 등을 사용하여, 실리콘 수지에 열전도성 충전재를 고충전시킨 조성물을 얻는 것도 생각되나, 휘발성 용매의 영향에 의해, 1차 시트의 적층이 곤란하거나, 혹은 시트가 단단해져, 유연성이 손상되는 등의 문제가 생기는 경우가 있었다.

그래서, 본 발명은, 실리콘 수지를 매트릭스 성분으로서 사용하고, 또한 단위층이 다수 적층되어 구성되는 열전도성 시트에 있어서, 종래보다 열전도율을 향상시키면서, 유연성을 높게 하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 예의 검토한 결과, 이하의 구성을 가짐으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은, 이하의 [1]~[11]을 제공한다.

[1] 각각이 실리콘 수지와 열전도성 충전재를 포함하는 복수의 단위층을 구비하고, 또한 상기 복수의 단위층이 서로 접착하도록 적층되는 열전도성 시트로서, 상기 실리콘 수지의 체적 함유율이 32체적% 이하이며, 상기 복수의 단위층이 서로 접착하는 접착면에 대해 수직 방향으로부터 30% 압축했을 때의, 시트 면적 25.4mm×25.4mm에 있어서의 압축 하중이 7.0kgf 이하인, 열전도성 시트.

[2] 상기 복수의 단위층이, 시트의 면 방향을 따르는 일 방향을 따라 적층되는, 상기 [1]에 기재된 열전도성 시트.

[3] 상기 열전도성 충전재가, 이방성 충전재를 함유하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 열전도성 시트.

[4] 상기 열전도성 충전재가, 추가로 비(非)이방성 충전재를 함유하는 상기 [3]에 기재된 열전도성 시트.

[5] 상기 이방성 충전재가, 시트의 두께 방향으로 배향되는 상기 [3] 또는 [4]에 기재된 열전도성 시트.

[6] 상기 이방성 충전재가, 섬유상 재료, 및 인편상 재료로부터 선택되는 적어도 1종인 상기 [3]~[5] 중 어느 하나에 기재된 열전도성 시트.

[7] 상기 인편상 재료의 인편면의 법선 방향이 상기 복수의 단위층의 적층 방향을 향하는 상기 [6]에 기재된 열전도성 시트.

[8] 상기 인접하는 단위층들이, 직접 고착되어 있는 상기 [1]~[7] 중 어느 하나에 기재된 열전도성 시트.

[9] 경화성 실리콘 조성물, 열전도성 충전재, 및 휘발성 화합물을 포함하는 액상 조성물을, 시트상으로 성형하여, 시트상 성형체를 얻는 공정 (1)과, 상기 시트상 성형체를, 적어도 한쪽이 가스 투과성 필름인 2장의 필름의 사이에 배치한 상태에서, 상기 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 상기 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜, 1차 시트를 얻는 공정 (2)와, 상기 1차 시트를 복수 준비하여, 복수의 1차 시트를 적층함으로써, 복수의 1차 시트를 접착시켜 적층 블록을 형성하는 공정 (4)와, 상기 적층 블록을 적층 방향을 따라 시트상이 되도록 절단하여 열전도성 시트를 얻는 공정 (5)를 구비하는 열전도성 시트의 제조 방법.

[10] 경화성 실리콘 조성물, 열전도성 충전재, 및 휘발성 화합물을 포함하는 액상 조성물을, 시트상으로 성형하여, 시트상 성형체를 얻는 공정 (1)과, 상기 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 상기 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜, 1차 시트를 얻는 공정 (2')와, 상기 1차 시트를 복수 준비하여, 각각의 1차 시트의 적어도 한쪽의 면에 진공 자외선을 조사하는 공정 (3)과, 상기 복수의 1차 시트를, 진공 자외선이 조사된 상기 한쪽의 면을 다른 1차 시트에 접촉시키도록 하여 적층함으로써, 복수의 1차 시트를 접착시켜 적층 블록을 형성하는 공정 (4')와, 상기 적층 블록을 적층 방향을 따라 시트상이 되도록 절단하여 열전도성 시트를 얻는 공정 (5)를 구비하는 열전도성 시트의 제조 방법.

[11] 상기 열전도성 충전재가, 이방성 충전재를 포함하며, 상기 1차 시트에서는 그 면 방향을 따라 이방성 충전재가 배향되고, 상기 적층 블록은, 상기 이방성 충전재가 배향하는 방향에 직교하는 방향으로 절단되는, 상기 [9] 또는 [10]에 기재된 열전도성 시트의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 실리콘 수지를 매트릭스 성분으로서 사용하고, 또한 단위층이 복수 적층되어 구성되는 열전도성 시트에 있어서, 종래보다 열전도율을 향상시키면서, 유연성을 높게 할 수 있다.

도 1은 제1의 실시 형태의 열전도성 시트를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2는 열전도성 시트의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식적인 사시도이다.
도 3은 제2의 실시 형태의 열전도성 시트를 나타내는 모식적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 열전도성 시트에 대해서 상세하게 설명한다.

[제1의 실시 형태]

도 1은, 제1의 실시 형태의 열전도성 시트를 나타낸다. 제1의 실시 형태에 따른 열전도성 시트(10)는, 각각이 실리콘 수지(11)와, 열전도성 충전재를 함유하는 복수의 단위층(13)을 구비한다. 복수의 단위층(13)은, 면 방향을 따르는 일 방향(즉, 두께 방향 z에 수직인 일 방향이며, 「적층 방향 x」라고도 한다)을 따라 적층되어 있으며, 인접하는 단위층(13)들이 서로 접착되어 있다. 각 단위층(13)에 있어서, 실리콘 수지(11)는, 열전도성 충전재를 유지하는 매트릭스 성분이 되는 것이며, 실리콘 수지(11)에는, 열전도성 충전재가 분산되도록 배합된다.

열전도성 시트(10)는, 열전도성 충전재로서, 이방성 충전재(14)와, 비이방성 충전재(15)를 함유한다. 이방성 충전재(14)는, 시트(10)의 두께 방향 z로 배향하고 있다. 열전도성 시트(10)는, 시트의 두께 방향 z로 배향하는 이방성 충전재(14)를 함유함으로써, 두께 방향 z의 열전도성이 향상된다. 또, 열전도성 시트(10)는, 추가로 비이방성 충전재(15)도 함유함으로써 열전도성이 더 향상된다.

본 발명의 열전도성 시트(10)는, 복수의 단위층이 서로 접착하는 접착면에 대해 수직 방향으로부터 30% 압축했을 때의, 시트 면적 25.4mm×25.4mm에 있어서의 압축 하중이 7.0kgf 이하가 되는 것이다. 상기 압축 하중이 7.0kgf를 초과하면, 유연성이 불충분하여, 전자 기기 내부 등에 있어서, 압축하여 사용하는 것이 곤란해진다.

유연성을 향상시키는 관점에서, 상기 압축 하중은, 5.0kgf 이하인 것이 바람직하고, 3.0kgf 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 열전도성 시트(10)의 제조 시에, 단위층(13)을 적층할 때의 압력으로 각 단위층(13)이 퍼지는 것을 방지하고, 적절히 열전도성 시트(10)를 제조하는 관점에서, 상기 압축 하중은 0.5kgf 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 압축 하중은, 복수의 단위층이 서로 접착하는 접착면에 대해 수직 방향으로부터 30% 압축했을 때에 측정되는 것이며, 구체적으로는 열전도성 시트(10)의 두께 방향으로 압축하면 된다. 또, 30% 압축이란, 열전도성 시트(10)의 압축 전의 초기 두께의 30%에 상당하는 두께분만큼 압축하는 것을 의미한다.

(실리콘 수지)

실리콘 수지(11)는, 오르가노폴리실록산이면 특별히 한정되지 않으나, 경화형 실리콘 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘 수지(11)는, 경화형인 경우에는, 경화성 실리콘 조성물을 경화함으로써 얻어지는 것이다. 실리콘 수지(11)는, 부가 반응형의 것을 사용해도 되고, 그 이외의 것을 사용해도 된다. 부가 반응형의 경우, 경화성 실리콘 조성물은, 주제(主劑)가 되는 실리콘 화합물과, 주제를 경화시키는 경화제로 이루어지는 것이 바람직하다.

주제로서 사용되는 실리콘 화합물은, 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산이 바람직하고, 구체적으로는, 비닐 양말단 폴리디메틸실록산, 비닐 양말단 폴리페닐메틸실록산, 비닐 양말단 디메틸실록산-디페닐실록산 코폴리머, 비닐 양말단 디메틸실록산-페닐메틸실록산 코폴리머, 비닐 양말단 디메틸실록산-디에틸실록산 코폴리머 등의 비닐 양말단 오르가노폴리실록산 등을 들 수 있다.

경화제로는, 상기한 주제인 실리콘 화합물을 경화할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않으나, 히드로실릴기(SiH)를 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산인, 하이드로젠오르가노폴리실록산이 바람직하다.

경화제는, 주제에 대한 배합량비를 적절히 조정함으로써, 후술하는 1차 시트의 경도를 조정할 수 있다. 구체적으로는, 주제에 대한 경화제의 배합량비를 줄임으로써, 1차 시트의 경도를 낮게 할 수 있다.

실리콘 수지의 함유량은, 열전도성 시트 전량에 대해, 체적 함유율(체적 기준의 함유율)이 32체적% 이하이다. 실리콘 수지의 체적 함유율이 32체적%를 초과하면, 열전도성 충전재의 체적 함유율이 저하되어, 열전도성 시트의 열전도율이 낮아진다. 열전도성 시트의 열전도율을 보다 향상시키는 관점에서, 실리콘 수지의 체적 함유율은 31체적% 이하인 것이 바람직하다. 실리콘 수지의 체적 함유율을 상기와 같이 낮게 한 경우에는, 실리콘 수지와 열전도성 충전재의 컴파운드를 적절히 얻지 못하여, 열전도성 시트의 제조가 곤란해지나, 본 발명에 있어서는, 후술하는 특정의 제조 방법을 채용함으로써, 실리콘 수지의 체적 함유율을 낮게 할 수 있다.

또, 실리콘 수지의 체적 함유율은, 열전도성 시트를 제조 가능하게 하는 관점에서, 18체적% 이상인 것이 바람직하다.

한편, 열전도성 충전재의 함유량은, 열전도율을 향상시키는 관점에서, 열전도성 시트 전량에 대해, 체적 함유율이 68체적% 이상인 것이 바람직하고, 69체적% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 열전도성 충전재의 함유량은, 이방성 충전재와 비이방성 충전재의 합계량이다.

본 발명에 있어서, 인접하는 단위층(13, 13)들은, 서로 접착되는 것이나, 각 단위층(13)은, 인접하는 단위층(13)에, 직접 고착되는 것이 바람직하다. 즉, 인접하는 단위층(13, 13)은, 접착제 등의 단위층 이외의 재료를 개재하지 않고 직접 접착되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 각 단위층(13)은, 상기와 같이 매트릭스 성분으로서 실리콘 수지(11)가 사용되므로, 실리콘 수지(11)들이 접착되게 된다.

실리콘 수지(11)들은, 일반적으로 높은 접착력으로 접착하는 것은 곤란하나, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 특정의 제조 방법을 거쳐 열전도성 시트가 제조되기 때문에, 인접하는 단위층(13)들이 접착된다. 따라서, 단위층(13) 간의 계면에서 박리가 발생하거나 하는 일은 없다. 또, 다른 부재를 개재하지 않고, 단위층(13, 13)들이 접착되므로, 열전도성 시트(10)는, 높은 유연성을 구비한다.

(이방성 충전재)

이방성 충전재(14)는, 형상에 이방성을 갖는 충전재이며, 배향이 가능한 충전재이다. 이방성 충전재(14)로는, 섬유상 재료, 및 인편상 재료로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 이방성 충전재(14)는, 일반적으로 애스펙트비가 높은 것이며, 애스펙트비가 2를 초과하는 것이며, 5 이상인 것이 보다 바람직하다. 애스펙트비를 2보다 크게 함으로써, 이방성 충전재(14)를 두께 방향 z로 배향시키기 쉬워져, 열전도성 시트(10)의 열전도성을 높이기 쉽다.

또, 애스펙트비의 상한은, 특별히 한정되지 않으나, 실용적으로는 100이다.

또한, 애스펙트비란, 이방성 충전재(14)의 단축 방향의 길이에 대한 장축 방향의 길이의 비이며, 섬유상 재료에 있어서는, 섬유 길이/섬유의 직경을 의미하고, 인편상 재료에 있어서는 인편상 재료의 장축 방향의 길이/두께를 의미한다.

열전도성 시트에 있어서의 이방성 충전재(14)의 함유량은, 실리콘 수지 100질량부에 대해 10~500질량부인 것이 바람직하고, 50~350질량부인 것이 보다 바람직하다. 또, 이방성 충전재(14)의 함유량은, 체적 함유율로 나타내면, 열전도성 시트 전량에 대해, 바람직하게는 2~50체적%, 보다 바람직하게는 10~40체적%이다.

이방성 충전재(14)의 함유량을 10질량부 이상으로 함으로써, 열전도성을 높이기 쉬워지고, 500질량부 이하로 함으로써, 후술하는 액상 조성물의 점도가 적절해지기 쉬워, 이방성 충전재(14)의 배향성이 양호해진다.

이방성 충전재(14)는, 섬유상 재료인 경우, 그 평균 섬유 길이가, 바람직하게는 10~500μm, 보다 바람직하게는 20~350μm이다. 평균 섬유 길이를 10μm 이상으로 하면, 각 열전도성 시트(10)에 있어서 이방성 충전재들이 적절히 접촉하여, 열의 전달 경로가 확보되어, 열전도성 시트(10)의 열전도성이 양호해진다.

한편, 평균 섬유 길이를 500μm 이하로 하면, 이방성 충전재의 부피가 작아져, 실리콘 수지 중에 고충전할 수 있게 된다. 또, 이방성 충전재(14)에 도전성을 갖는 것을 사용해도, 열전도성 시트(10)의 도전성이 필요 이상으로 높아지는 것이 방지된다.

또한, 상기의 평균 섬유 길이는, 이방성 충전재를 현미경으로 관찰하여 산출할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 열전도성 시트(10)의 매트릭스 성분을 녹여 분리한 이방성 충전재(14)에 대해서, 전자 현미경이나 광학 현미경을 이용하여, 임의의 이방성 충전재 50개의 섬유 길이를 측정하고, 그 평균값(상가평균값)을 평균 섬유 길이로 할 수 있다. 이 때, 섬유를 분쇄하지 않도록 큰 전단력이 걸리지 않도록 한다. 또, 열전도성 시트(10)로부터 이방성 충전재(14)를 분리하는 것이 어려운 경우는, X선 CT 장치를 이용하여, 이방성 충전재(40)의 섬유 길이를 측정하고, 평균 섬유 길이를 산출해도 된다.

또, 이방성 충전재(14)의 직경에 대해서도 마찬가지로 전자 현미경이나 광학 현미경, X선 CT 장치를 이용하여 측정할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 임의의 것이란 무작위로 선택한 것을 말한다.

또, 이방성 충전재(14)가 인편상 재료인 경우, 그 평균 입경은, 10~400μm가 바람직하고, 15~300μm가 보다 바람직하다. 또, 20~200μm가 특히 바람직하다. 평균 입경을 10μm 이상으로 함으로써, 열전도성 시트(10)에 있어서 이방성 충전재(14)들이 접촉하기 쉬워져, 열의 전달 경로가 확보되어 열전도성 시트(10)의 열전도성이 양호해진다. 한편, 평균 입경을 400μm 이하로 하면, 이방성 충전재(14)의 부피가 작아져, 실리콘 수지(11) 중의 이방성 충전재(14)를 고충전으로 하는 것이 가능해진다.

또한, 인편상 재료의 평균 입경은, 이방성 충전재를 현미경으로 관찰하여 장경을 직경으로서 산출할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 평균 섬유 길이와 마찬가지로 전자 현미경이나 광학 현미경, X선 CT 장치를 이용하여, 임의의 이방성 충전재 50개의 장경을 측정하고, 그 평균값(상가평균값)을 평균 입경으로 할 수 있다.

또, 상기 이방성 충전재(14)의 두께에 대해서도 마찬가지로 전자 현미경이나 광학 현미경, X선 CT 장치를 이용하여 측정할 수 있다.

이방성 충전재(14)는, 열전도성을 갖는 공지의 재료를 사용하면 된다. 또, 이방성 충전재(14)는, 도전성을 갖고 있어도 되고, 절연성을 갖고 있어도 된다. 이방성 충전재(14)가 절연성을 가지면, 열전도성 시트(10)의 두께 방향 z의 절연성을 높일 수 있기 때문에, 전기 기기에 있어서 적합하게 사용하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 있어서 도전성을 갖는다는 것은 예를 들면 체적 저항율이 1×10⁹Ω·cm 이하인 경우를 말하는 것으로 한다. 또, 절연성을 갖는다는 것은 예를 들면 체적 저항율이 1×10⁹Ω·cm를 초과하는 경우를 말하는 것으로 한다.

이방성 충전재(14)로는, 구체적으로는, 탄소 섬유, 인편상 탄소 분말로 대표되는 탄소계 재료, 금속 섬유로 대표되는 금속 재료나 금속 산화물, 질화 붕소나 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 수산화물, 폴리파라페닐렌벤조옥사졸 섬유 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 탄소계 재료는, 비중이 작고, 실리콘 수지(11) 중으로의 분산성이 양호하기 때문에 바람직하고, 그 중에서도 열전도율이 높은, 흑연화 탄소 재료가 보다 바람직하다. 또, 질화 붕소, 폴리파라페닐렌벤조옥사졸 섬유는 절연성을 갖는 관점에서 바람직하고, 그 중에서도 질화 붕소가 보다 바람직하다. 질화 붕소는, 특별히 한정되지 않으나, 인편상 재료로서 사용되는 것이 바람직하다. 인편상의 질화 붕소는, 응집되어도 되고, 응집되어 있지 않아도 되나, 적어도 일부에 응집되어 있지 않은 질화 붕소를 포함하는 것이 바람직하다.

이방성 충전재(14)는, 특별히 한정되지 않으나, 이방성을 갖는 방향(즉, 장축 방향)을 따르는 열전도율이, 일반적으로 30W/m·K 이상이며, 바람직하게는 100W/m·K 이상이다. 이방성 충전재(14)의 열전도율은, 그 상한이 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 2000W/m·K 이하이다. 열전도율의 측정 방법은, 레이저 플래시법이다.

이방성 충전재(14)는, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 예를 들면, 이방성 충전재(14)로서, 적어도 2개의 서로 상이한 평균 입경 또는 평균 섬유 길이를 갖는 이방성 충전재(14)를 사용해도 된다. 크기가 상이한 이방성 충전재를 사용하면, 상대적으로 큰 이방성 충전재의 사이에 작은 이방성 충전재가 들어감으로써, 이방성 충전재를 실리콘 수지 중에 고밀도로 충전할 수 있음과 함께, 열의 전도 효율을 높일 수 있다고 생각된다.

이방성 충전재(14)로서 이용하는 탄소 섬유는, 흑연화 탄소 섬유가 바람직하다. 또, 인편상 탄소 분말로는, 인편상 흑연 분말이 바람직하다. 이방성 충전재(14)는, 이들 중에서도, 흑연화 탄소 섬유가 보다 바람직하다.

흑연화 탄소 섬유는, 그래파이트의 결정면이 섬유축 방향으로 늘어서 있으며, 그 섬유축 방향으로 높은 열전도율을 구비한다. 그 때문에, 그 섬유축 방향을 소정의 방향으로 맞춤으로써, 특정 방향의 열전도율을 높일 수 있다. 또, 인편상 흑연 분말은, 그래파이트의 결정면이 인편면의 면내 방향으로 늘어서 있으며, 그 면내 방향으로 높은 열전도율을 구비한다. 그 때문에, 그 인편면을 소정의 방향으로 맞춤으로써, 특정 방향의 열전도율을 높일 수 있다. 흑연화 탄소 섬유 및 인편 흑연 분말은, 높은 흑연화도를 갖는 것이 바람직하다.

상기한 흑연화 탄소 섬유 등의 흑연화 탄소 재료로는, 이하의 원료를 흑연화한 것을 이용할 수 있다. 예를 들면, 나프탈렌 등의 축합 다환 탄화수소 화합물, PAN(폴리아크릴로니트릴), 피치 등의 축합 복소환 화합물 등을 들 수 있으나, 특히 흑연화도가 높은 흑연화 페소페이즈 피치나 폴리이미드, 폴리벤자졸을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 페소페이즈 피치를 이용함으로써, 후술하는 방사 공정에 있어서, 피치가 그 이방성에 의해 섬유축 방향으로 배향되고, 그 섬유축 방향으로 우수한 열전도성을 갖는 흑연화 탄소 섬유를 얻을 수 있다.

흑연화 탄소 섬유에 있어서의 페소페이즈 피치의 사용 양태는, 방사 가능하면 특별히 한정되지 않으며, 페소페이즈 피치를 단독으로 이용해도 되고, 다른 원료와 조합하여 이용해도 된다. 단, 페소페이즈 피치를 단독으로 이용하는 것, 즉, 페소페이즈 피치 함유량 100%의 흑연화 탄소 섬유가, 고열 전도화, 방사성 및 품질의 안정성의 면에서 가장 바람직하다.

흑연화 탄소 섬유는, 방사, 불융화 및 탄화의 각 처리를 순차로 행하여, 소정의 입경으로 분쇄 또는 절단한 후에 흑연화한 것이나, 탄화 후에 분쇄 또는 절단한 후에 흑연화한 것을 이용할 수 있다. 흑연화 전에 분쇄 또는 절단하는 경우에는, 분쇄로 새롭게 표면으로 노출된 표면에 있어서 흑연화 처리 시에 중축합 반응, 환화 반응이 진행되기 쉬워지기 때문에, 흑연화도를 높이고, 보다 한층 열전도성을 향상시킨 흑연화 탄소 섬유를 얻을 수 있다. 한편, 방사된 탄소 섬유를 흑연화한 후에 분쇄하는 경우는, 흑연화 후의 탄소 섬유가 딱딱하기 때문에 분쇄하기 쉬워, 단시간의 분쇄로 비교적 섬유 길이 분포가 좁은 탄소 섬유 분말을 얻을 수 있다.

흑연화 탄소 섬유의 평균 섬유 길이는, 바람직하게는 50~500μm, 보다 바람직하게는 70~350μm이다. 또, 흑연화 탄소 섬유의 애스펙트비는 상기했던 대로 2를 초과하고 있으며, 바람직하게는 5 이상이다. 흑연화 탄소 섬유의 열전도율은, 특별히 한정되지 않으나, 섬유축 방향에 있어서의 열전도율이, 바람직하게는 400W/m·K 이상, 보다 바람직하게는 800W/m·K 이상이다.

이방성 충전재(14)는, 각 단위층에 있어서 열전도성 시트의 두께 방향 z로 배향하고 있다. 이방성 충전재(14)의 두께 방향 z의 배향을 보다 구체적으로 설명하면, 이방성 충전재(14)가 섬유상 충전재일 때는, 열전도성 시트(10)의 두께 방향 z에 대해 섬유상 충전재의 장축이 이루는 각도가 30° 미만인 이방성 충전재의 수의 비율이, 이방성 충전재 전량에 대해, 50%를 초과하는 상태에 있는 것을 말하고, 그 비율은, 바람직하게는 80%를 초과한다.

또, 이방성 충전재(14)가 인편상 충전재일 때는, 열전도성 시트(10)의 두께 방향 z에 대해 인편상 충전재의 인편면이 이루는 각도가 30° 미만인 이방성 충전재의 수의 비율이, 이방성 충전재 전량에 대해, 50%를 초과하는 상태에 있는 것을 말하고, 그 비율은, 바람직하게는 80%를 초과하는 것으로 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 열전도성 시트의 시트면(x-y면)에 대해, 인편면의 법선 방향이 이루는 각도가 30° 미만인 이방성 충전재의 수의 비율이, 이방성 충전재 전량에 대해, 50%를 초과하는 상태에 있는 것을 말하고, 그 비율은, 바람직하게는 80%를 초과한다.

또한, 이방성 충전재(14)의 배향 방향은, 열전도율을 높이는 관점에서는 두께 방향 z에 대한 장축이 이루는 각도 또는 인편면이 이루는 각도를 0° 이상 5° 미만으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 열전도성 시트(10)를 압축했을 때의 하중을 낮게 할 수 있다는 점에서, 5° 이상 30° 미만의 범위에서 경사시킬 수도 있다. 또한, 이들 각도는, 일정수(예를 들면, 임의의 이방성 충전재(14)를 50개)의 이방성 충전재(14)의 배향 각도의 평균값이다.

또한 이방성 충전재(14)는, 이방성 충전재(14)가 섬유상 또는 인편상 중 어느 것도 아닐 때는, 열전도성 시트(10)의 두께 방향 z에 대해 이방성 충전재(14)의 장축이 이루는 각도가 30° 미만인 이방성 충전재의 수의 비율이, 이방성 충전재 전량에 대해, 50%를 초과하는 상태에 있는 것을 말하고, 그 비율은, 바람직하게는 80%를 초과하는 것으로 한다.

또, 이방성 충전재(14)가 인편상 재료인 경우, 이방성 충전재(14)는, 또한, 인편면의 법선 방향이 소정 방향을 향하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 복수의 단위층(13)의 적층 방향 x를 향하는 것이 바람직하다. 이와 같이 법선 방향이 적층 방향 x를 향함으로써, 열전도성 시트(10)의 두께 방향 z의 열전도성이 향상된다. 또, 열전도성 시트(10)의 면 방향을 따라, 또한 적층 방향 x에 직교하는 방향의 열전도성도 향상된다.

또한, 인편면의 법선 방향이 적층 방향 x를 향한다는 것은, 적층 방향 x에 대해 법선 방향이 이루는 각도가 30° 미만인 탄소 섬유 분말의 수의 비율이 50%를 초과하는 상태에 있는 것을 말하고, 그 비율은, 바람직하게는 80%를 초과한다.

또한, 이방성 충전재(14)는, 인편상 재료인 경우에는, 후술하는 제조 방법에서 서술하는 바와 같이, 전단력을 부여하면서 시트상으로 성형함으로써, 인편면의 법선 방향이 적층 방향 x를 향하게 된다.

＜비이방성 충전재＞

비이방성 충전재(15)는, 이방성 충전재(14)와는 별도로 열전도성 시트(10)에 함유되는 열전도성 충전재이며, 이방성 충전재(14)와 함께 열전도성 시트(10)에 열전도성을 부여하는 재료이다. 본 실시 형태에서는, 비이방성 충전재(15)가 함유됨으로써, 배향된 이방성 충전재(14) 사이의 극간에 충전재가 개재되어, 열전도율이 높은 열전도성 시트(10)를 얻을 수 있다.

비이방성 충전재(15)는, 형상에 이방성을 실질적으로 갖지 않는 충전재이며, 후술하는 전단력 작용 하 등, 이방성 충전재(14)가 소정의 방향으로 배향하는 환경 하에 있어서도, 그 소정의 방향으로 배향하지 않는 충전재이다.

비이방성 충전재(15)는, 그 애스펙트비가 2 이하이며, 1.5 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 이와 같이 애스펙트비가 낮은 비이방성 충전재(15)가 함유됨으로써, 이방성 충전재(14)의 극간에 열전도성을 갖는 충전재가 적절히 개재되고, 열전도율이 높은 열전도성 시트(10)를 얻을 수 있다. 또, 애스펙트비를 2 이하로 함으로써, 후술하는 액상 조성물의 점도가 상승하는 것을 방지하여, 고충전으로 하는 것이 가능해진다.

비이방성 충전재(15)는, 도전성을 가져도 되나, 절연성을 갖는 것이 바람직하고, 열전도성 시트(10)에 있어서는, 이방성 충전재(14) 및 비이방성 충전재(15)의 양쪽이 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 이방성 충전재(14) 및 비이방성 충전재(15)의 양쪽이 절연성이면, 열전도성 시트(10)의 두께 방향 z의 절연성을 보다 한층 높이기 쉬워진다.

비이방성 충전재(15)의 구체예는, 예를 들면, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 수산화물, 탄소 재료, 금속 이외의 산화물, 질화물, 탄화물 등을 들 수 있다. 또, 비이방성 충전재(14)의 형상은, 구상, 부정형의 분말 등을 들 수 있다.

비이방성 충전재(15)에 있어서, 금속으로는, 알루미늄, 구리, 니켈 등, 금속 산화물로는, 산화 알류미늄, 산화 마그네슘, 산화 아연 등, 금속 질화물로는 질화 알루미늄 등을 예시할 수 있다. 금속 수산화물로는, 수산화 알루미늄을 들 수 있다. 또한, 탄소 재료로는 구상 흑연 등을 들 수 있다. 금속 이외의 산화물, 질화물, 탄화물로는, 석영, 질화 붕소, 탄화 규소 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 산화 알류미늄이나 알루미늄은, 열전도율이 높고, 구상인 것이 입수하기 쉬운 점에서 바람직하며, 수산화 알루미늄은 입수하기 쉽고 열전도성 시트의 난연성을 높일 수 있는 점에서 바람직하다.

절연성을 갖는 비이방성 충전재(15)로는, 상기한 중에서도, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 수산화물, 금속 탄화물을 들 수 있으나, 특히 산화 알류미늄, 수산화 알루미늄이 바람직하다.

비이방성 충전재(15)는, 상기한 것을 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.

비이방성 충전재(15)의 평균 입경은 0.1~50μm인 것이 바람직하고, 0.3~35μm인 것이 보다 바람직하다. 평균 입경을 50μm 이하로 함으로써, 이방성 충전재(14)의 배향을 흐트리는 등의 문제가 발생하기 어려워진다. 또, 평균 입경을 0.1μm 이상으로 함으로써, 비이방성 충전재(15)의 비표면적이 필요 이상으로 커지지 않고, 다량으로 배합해도 액상 조성물의 점도는 상승되기 어려워, 비이방성 충전재(15)를 고충전하기 쉬워진다.

또, 비이방성 충전재의 충전량을 높이는 관점에서, 2종류 이상의 입경이 상이한 충전재를 병용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 평균 입경이 0.1μm 이상 2μm 이하인 소립경의 비이방성 충전재와, 평균 입경이 2μm 초과 50μm 이하의 대립경의 비이방성 충전재를 병용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 2종류의 평균 입경이 상이한 비이방성 충전재를 병용하는 경우는, 대립경의 비이방성 충전재에 대한 소립경의 비이방성 충전재의 양(소립경의 비이방성 충전재의 양/대립경의 비이방성 충전재의 양)은, 0.05~5인 것이 바람직하고, 0.2~1.0인 것이 바람직하다.

이와 같이 소립경의 비이방성 충전재를 일정량 이용하면, 일반적으로는 열전도성 시트를 제작하기 위한 1차 시트가 성형되기 어려워지나, 본 발명의 열전도성 시트에 있어서의 후술하는 제조 방법에 의하면, 이와 같이 소립경의 비이방성 충전재를 일정량 이용한 경우에서도, 열전도성 시트를 적절히 제조할 수 있다.

또한, 비이방성 충전재(15)의 평균 입경은, 전자 현미경 등으로 관찰하여 측정할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 이방성 충전재에 있어서의 측정과 마찬가지로 전자 현미경이나 광학 현미경, X선 CT 장치를 이용하여, 임의의 비이방성 충전재 50개의 입경을 측정하고, 그 평균값(상가평균값)을 평균 입경으로 할 수 있다.

열전도성 시트(10)에 있어서의 비이방성 충전재(15)의 함유량은, 실리콘 수지 100질량부에 대해, 50~1500질량부의 범위인 것이 바람직하고, 200~800질량부의 범위인 것이 보다 바람직하다. 50질량부 이상으로 함으로써, 이방성 충전재(14)들의 극간에 개재하는 비이방성 충전재(15)의 양이 일정량 이상이 되어, 열전도성이 양호해진다. 한편, 1500질량부 이하로 함으로써, 함유량에 따른 열전도성을 높이는 효과를 얻을 수 있으며, 또, 비이방성 충전재(15)에 의해 이방성 충전재(14)에 의한 열전도를 저해하거나 하는 일도 없다. 또, 200~800질량부의 범위 내로 함으로써, 열전도성 시트(10)의 열전도성이 우수하고, 액상 조성물의 점도도 적합해진다.

또한, 비이방성 충전재(15)의 함유량은, 체적%로 나타내면, 열전도성 시트 전량에 대해, 20~75체적%가 바람직하고, 30~60체적%가 보다 바람직하다.

또, 상기 비이방성 충전재(15)로서 사용되는 평균 입경이 0.1μm 이상 2μm 이하인 소립경의 비이방성 충전재의 함유량은, 실리콘 수지 100질량부에 대해 180~500질량부인 것이 바람직하고, 200~420질량부인 것이 특히 바람직하다. 이 범위이면, 액상 조성물의 찌름 하중을 작게 할 수 있기 때문이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서 각 단위층(13)은, 실질적으로 동일한 조성을 갖는다. 따라서, 각 단위층에 있어서의 이방성 충전재, 비이방성 충전재, 및 실리콘 수지의 함유량은, 열전도성 시트에 있어서의 함유량과 동일하고, 각 단위층에 있어서의 이방성 충전재, 비이방성 충전재 및 실리콘 수지의 함유량도, 상기에서 서술한 대로 된다.

(첨가 성분)

열전도성 시트(10)에 있어서, 실리콘 수지(11)에는, 추가로 열전도성 시트(10)로서의 기능을 해치지 않는 범위에서 다양한 첨가제를 배합시켜도 된다. 첨가제로는, 예를 들면, 분산제, 커플링제, 점착제, 난연제, 산화 방지제, 착색제, 침강 방지제 등에서 선택되는 적어도 1종 이상을 들 수 있다. 또, 상기한 바와 같이 경화성 실리콘 조성물을 경화시키는 경우에는, 첨가제로서 경화를 촉진시키는 경화 촉매 등이 배합되어도 된다. 경화 촉매로는, 백금계 촉매를 들 수 있다. 또한, 실리콘 수지(11)에는, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 범위 내에서, 첨가 성분으로서 실리콘 수지 이외의 수지 성분이 혼합되어도 된다.

(열전도성 시트)

열전도성 시트(10)의 두께 방향 z의 열전도율은, 예를 들면 4.5W/(m·K) 이상이며, 8.0W/(m·K) 이상으로 하는 것이 바람직하고, 12.0W/(m·K) 이상이 보다 바람직하다. 이들 하한값 이상으로 함으로써, 열전도성 시트(10)의 두께 방향 z에 있어서의 열전도성을 우수한 것으로 할 수 있다. 상한은 특별히 없지만, 열전도성 시트(10)의 두께 방향 z의 열전도율은, 예를 들면 50W/(m·K) 이하이다. 또한, 열전도율은 ASTM D5470-06에 준거한 방법으로 측정하는 것으로 한다.

열전도성 시트(10)의 타입 OO 경도는, 예를 들면 62 이하이다. 열전도성 시트(10)는, 타입 OO 경도가 62 이하가 됨으로써, 유연성이 담보되고, 예를 들면, 발열체와 방열체 등에 대한 추종성이 양호해져, 방열성이 양호해지기 쉽다. 또, 유연성을 향상시키고, 추종성 등을 우수한 것으로 하는 관점에서, 열전도성 시트(10)의 타입 OO 경도는, 바람직하게는 50 이하, 보다 바람직하게는 45 이하이다.

또, 열전도성 시트(10)의 타입 OO 경도는, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 15 이상, 바람직하게는 18 이상, 보다 바람직하게는 25 이상이다.

본 실시 형태에서는, 열전도 시트(10)의 양면(10A, 10B)에 있어서, 이방성 충전재(14)가 노출된다. 또, 노출된 이방성 충전재(14)는, 양면(10A, 10B) 각각으로부터 돌출되어 있어도 된다. 열전도성 시트(10)는, 양면(10A, 10B)에 이방성 충전재(14)가 노출됨으로써, 양면(10A, 10B)이 비점착면이 된다. 또한, 열전도성 시트(10)는, 후술하는 칼날에 의한 절단에 의해, 양면(10A, 10B)이 절단면이 되므로, 양면(10A, 10B)에 있어서 이방성 충전재(14)가 노출된다.

단, 양면(10A, 10B) 중 어느 한쪽 또는 양쪽은, 이방성 충전재(14)가 노출되지 않고 점착면이 되어도 된다.

열전도성 시트(10)의 두께는, 열전도성 시트(10)가 탑재되는 전자 기기의 형상이나 용도에 따라 적절히 변경된다. 열전도성 시트(10)의 두께는, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 0.1~50mm의 범위에서 사용되면 된다.

또, 각 단위층(13)의 두께는, 특별히 한정되지 않으나, 0.1~10mm가 바람직하고, 0.3~5.0mm가 보다 바람직하다. 또한, 단위층(13)의 두께는, 단위층(13)의 적층 방향 x를 따른 단위층(13)의 길이이다.

열전도성 시트(10)는, 전자 기기 내부 등에 있어서 사용된다. 구체적으로는, 열전도성 시트(10)는, 발열체와 방열체 사이에 개재되어, 발열체에서 발한 열을 열 전도시켜 방열체에 이동시키고, 방열체로부터 방열시킨다. 여기서, 발열체로는, 전자 기기 내부에서 사용되는 CPU, 파워 업, 전원 등의 각종의 전자 부품을 들 수 있다. 또, 방열체는, 히트 싱크, 히트 파이프, 전자 기기의 금속 하우징 등을 들 수 있다. 열전도성 시트(10)는, 양면(10A, 10B) 각각이, 발열체 및 방열체 각각에 밀착되고, 또한 압축되어 사용된다.

＜열전도성 시트의 제조 방법＞

(제1의 제조 방법)

본 발명의 열전도성 시트의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으나, 이하의 공정 (1), 공정 (2), 공정 (4), 및 공정 (5)의 각 공정을 포함하는 제1의 제조 방법이 바람직하다.

즉, 본 발명의 열전도성 시트의 제1의 제조 방법은,

경화성 실리콘 조성물, 열전도성 충전재, 및 휘발성 화합물을 포함하는 액상 조성물을, 시트상으로 성형하여, 시트상 성형체를 얻는 공정 (1)과,

상기 시트상 성형체를, 적어도 한쪽이 가스 투과성 필름인 2장의 필름의 사이에 배치한 상태에서, 상기 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 상기 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜, 1차 시트를 얻는 공정 (2)와,

상기 1차 시트를 복수 준비하여, 복수의 1차 시트를 적층함으로써, 복수의 1차 시트를 접착시켜 적층 블록을 형성하는 공정 (4)와,

상기 적층 블록을 적층 방향을 따라 시트상이 되도록 절단하여 열전도성 시트를 얻는 공정 (5)를 구비하는 열전도성 시트의 제조 방법이다.

＜공정 (1)＞

공정 (1)은, 경화성 실리콘 조성물, 열전도성 충전재, 및 휘발성 화합물을 포함하는 액상 조성물을, 시트상으로 성형하여, 시트상 성형체를 얻는 공정이다. 여기서, 경화성 실리콘 조성물은, 상기한 대로, 실리콘 수지의 원료가 되는 것이다.

액상 조성물은, 경화성 실리콘 조성물, 열전도성 충전재 이외에, 휘발성 화합물을 함유한다. 휘발성 화합물을 함유하는 액상 조성물을 이용함으로써, 종래보다 열전도성 충전재의 함유량이 많은 액상 조성물을 제작할 수 있고, 또한 후술하는 특정의 공정을 거침으로써, 열전도성 충전재의 함유량이 많은(즉, 실리콘 수지의 함유량이 적은) 열전도성 시트를 얻을 수 있다.

본 명세서에 있어서, 휘발성 화합물은 열중량 분석으로 2℃／분의 조건에서 승온시켰을 때의 중량 감소가 90%가 되는 온도 T1이 70~300℃의 범위에 있는 것, 및 비점(1기압)이 60~200℃의 범위에 있는 것 중 적어도 어느 하나의 성질을 구비하는 화합물을 의미한다. 여기서, 중량 감소가 90%가 되는 온도 T1이란, 열중량 분석 전의 시료의 중량을 100%로 하고, 그 중 90%의 중량이 감소하는 온도(즉, 측정전의 중량의 10%가 되는 온도)를 의미한다.

휘발성 화합물로는, 예를 들면, 휘발성 실란 화합물, 휘발성 용매 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 휘발성 실란 화합물이 바람직하다.

상기 휘발성 실란 화합물로는, 예를 들면 알콕시실란 화합물을 들 수 있다. 알콕시실란 화합물은, 규소 원자(Si)가 갖는 4개의 결합 중, 1~3개가 알콕시기와 결합하여, 잔여의 결합이 유기 치환기와 결합한 구조를 갖는 화합물이다. 알콕시실란 화합물이 갖는 알콕시기로는, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로톡시기, 부톡시기, 펜톡시기, 및 헥사톡시기를 들 수 있다. 알콕시실란 화합물은, 2량체로서 함유되어 있어도 된다.

알콕시실란 화합물 중에서도, 입수 용이성의 관점에서, 메톡시기 또는 에톡시기를 갖는 알콕시실란 화합물이 바람직하다. 알콕시실란 화합물이 갖는 알콕시기의 수는, 무기물로서의 열전도성 충전재와의 친화성을 높인다는 관점에서, 3인 것이 바람직하다. 알콕시실란 화합물은, 트리메톡시실란 화합물 및 트리에톡시실란 화합물로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 보다 바람직하다.

알콕시실란 화합물이 갖는 유기 치환기에 포함되는 관능기로는, 예를 들면, 아크릴로일기, 알킬기, 카르복실기, 비닐기, 메타크릴기, 방향족기, 아미노기, 이소시아네이트기, 이소시아누레이트기, 에폭시기, 히드록실기, 및 메르캅토기를 들 수 있다. 여기서, 상기 매트릭스의 전구체로서, 백금 촉매를 포함하는 부가 반응형의 오르가노폴리실록산을 이용하는 경우, 매트릭스를 형성하는 오르가노폴리실록산의 경화 반응에 영향을 주기 어려운 알콕시실란 화합물을 선택하여 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 백금 촉매를 포함하는 부가 반응형의 오르가노폴리실록산을 이용하는 경우, 알콕시실란 화합물의 유기 치환기는, 아미노기, 이소시아네이트기, 이소시아누레이트기, 히드록실기, 또는 메르캅토기를 포함하지 않는 것이 바람직하다.

알콕시실란 화합물은, 열전도성 충전재의 분산성을 높임으로써, 열전도성 충전재를 고충전하기 쉬워지기 때문에, 규소 원자에 결합한 알킬기를 갖는 알킬 알콕시실란 화합물, 즉, 유기 치환기로서 알킬기를 갖는 알콕시실란 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 규소 원자에 결합한 알킬기의 탄소수는, 4 이상인 것이 바람직하다. 또, 규소 원자에 결합한 알킬기의 탄소수는, 알콕시실란 화합물 자체의 점도가 비교적 낮고, 열전도성 조성물의 점도를 낮게 억제한다는 관점에서, 16 이하인 것이 바람직하다.

알콕시실란 화합물은, 1종류 또는 2종류 이상을 사용할 수 있다. 알콕시실란 화합물의 구체예로는, 알킬기 함유 알콕시실란 화합물, 비닐기 함유 알콕시실란 화합물, 아크릴로일기 함유 알콕시실란 화합물, 메타크릴기 함유 알콕시실란 화합물, 방향족기 함유 알콕시실란 화합물, 아미노기 함유 알콕시실란 화합물, 이소시아네이트기 함유 알콕시실란 화합물, 이소시아누레이트기 함유 알콕시실란 화합물, 에폭시기 함유 알콕시실란 화합물, 및 메르캅토기 함유 알콕시실란 화합물을 들 수 있다.

알킬기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, n-헥실트리에톡시실란, 시클로헥실메틸디메톡시실란, n-옥틸트리에톡시실란, 및 n-데실트리메톡시실란을 들 수 있다. 알킬기 함유 알콕시실란 화합물 중에서도, 이소부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, n-헥실트리에톡시실란, 시클로헥실메틸디메톡시실란, n-옥틸트리에톡시실란, 및 n-데실트리메톡시실란으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, n-옥틸트리에톡시실란 및 n-데실트리메톡시실란으로부터 선택되는 적어도 1종이 보다 바람직하고, n-데실트리메톡시실란이 특히 바람직하다.

비닐기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, 비닐트리메톡시실란, 및 비닐트리에톡시실란을 들 수 있다. 아크릴로일기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란을 들 수 있다. 메타크릴기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 및 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란을 들 수 있다. 방향족기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, 페닐트리메톡시실란, 및 페닐트리에톡시실란을 들 수 있다. 아미노기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 및 N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란을 들 수 있다. 이소시아네이트기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란을 들 수 있다. 이소시아누레이트기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, 트리스-(트리메톡시실릴프로필)이소시아누레이트를 들 수 있다. 에폭시기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 및 3-글리시독시프로필트리에톡시실란을 들 수 있다. 메르캅토기 함유 알콕시실란 화합물로는, 예를 들면, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란을 들 수 있다.

또한, 상기 알콕시실란 화합물의 구체예는 일례이며, 이것에 한정되는 것은 아니다.

상기 휘발성 용매로는, 비점(1기압)이 60~200℃, 바람직하게는 비점이 100~130℃의 용매를 사용할 수 있다. 또, 휘발성 용매는, 오르가노폴리실록산의 경화 온도보다 10℃ 이상 높은 비점을 갖는 것이 바람직하고, 20℃ 이상 높은 비점을 갖는 것이 보다 바람직하다.

휘발성 용매의 종류는, 상기 요건을 만족하는 용매를 적절히 선택할 수 있으나, 예를 들면 톨루엔 등의 방향족 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

액상 조성물에 있어서의 휘발성 화합물의 함유량은, 실리콘 수지의 원료인 경화성 실리콘 조성물 100질량부에 대해, 바람직하게는 5~100질량부이며, 보다 바람직하게는 15~70질량부이다.

액상 조성물 중의 경화성 실리콘 조성물 및 열전도성 충전재의 함유량은, 액상 조성물에 의해 형성되는 열전도성 시트 중의 실리콘 수지 및 열전도성 충전재의 함유량이 상기한 범위가 되도록 조정하면 된다.

구체적으로는, 액상 조성물에 있어서 휘발성 화합물을 제외한 전성분의 합계를 100체적%로 한 경우에 있어서, 경화성 실리콘 조성물은, 바람직하게는 32체적% 이하이며, 보다 바람직하게는 31체적% 이하이다. 또, 액상 조성물에 있어서 휘발성 화합물을 제외한 전 성분의 합계를 100체적%로 한 경우에 있어서, 열전도성 충전재는, 바람직하게는 68체적% 이상이며, 보다 바람직하게는 69체적% 이상이다.

액상 조성물은, 경화성 실리콘 조성물과, 열전도성 충전재(즉, 이방성 충전재(14), 비이방성 충전재(15))와, 휘발성 화합물을 혼합하여 조제한다. 액상 조성물은, 통상 슬러리가 된다. 액상 조성물에는 필요에 따라 적절히 첨가 성분이 추가로 혼합되어도 된다. 여기서, 액상 조성물을 구성하는 각 성분의 혼합은, 예를 들면 공지의 니더, 혼련 롤, 믹서, 진동 교반기 등을 사용하면 된다.

공정 (1)에 있어서는, 상기와 같이 조제된 액상 조성물을 시트상으로 성형하여, 시트상 성형체로 한다.

액상 조성물의 점도는, 시트 성형의 수단 및 원하는 시트의 두께에 따라 결정할 수 있다. 액상 조성물을 기재에 도공함으로써 시트상으로 성형하는 경우, 액상 조성물의 점도는 50~10000Pa·s인 것이 바람직하다. 점도를 50Pa·s 이상으로 함으로써, 전단력을 부여함으로써, 이방성 충전재를 1차 시트의 면 방향으로 배향하기 쉬워진다. 또, 10000Pa·s 이하로 함으로써 도공성이 양호해진다.

또한, 점도란, 회전 점토계(브룩필드 점토계 DV-E, 스핀들 SC4-14)를 이용하여, 회전 속도 1rpm로 측정된 점도이며, 측정 온도는 액상 조성물의 도공 시의 온도이다.

액상 조성물의 찌름 하중은, 바람직하게는 0.1~120gf이며, 보다 바람직하게는 5.0~60gf이며, 추가로 바람직하게는, 10~40gf이다. 찌름 하중이 상기 범위이면, 액상 조성물을 기재 상에 적절히 도공할 수 있어, 시트상으로 성형할 수 있다. 액상 조성물의 찌름 하중은, 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.

경화성 실리콘 조성물은, 통상, 액체가 되는 것이며, 경화성 실리콘 조성물을 구성하는 각 성분(알케닐기 함유 오르가노폴리실록산, 오르가노하이드로젠폴리실록산 등)의 분자량 등을 적절히 조정함으로써, 상기 점도로 하면 된다.

다음으로, 액상 조성물을, 전단력을 부여하면서 시트상으로 성형하여, 시트상 성형체로 함으로써, 이방성 충전재(14)를 시트면과 평행한 방향(즉, 면 방향)으로 배향시킨다. 여기서, 액상 조성물은, 예를 들면, 바 코터 또는 닥터 블레이드 등의 도포용 어플리케이터, 혹은, 압출 성형이나 노즐로부터의 토출 등에 의해, 기재 필름 상에 도공하면 되고, 이와 같은 방법에 의해, 액상 조성물의 도공 방향을 따른 전단력을 부여할 수 있다. 이 전단력을 받아, 액상 조성물 중의 이방성 충전재(14)는 도공 방향으로 배향된다. 또한, 상기 기재 필름은, 후술하는 가스 투과성 필름이어도 된다.

또, 시트상 성형체를 얻는 다른 방법으로서, 액상 조성물을 예를 들면 2장의 필름 사이에 끼우고, 연신 롤에 의해 연신시키는 방법 등도 적용할 수 있다.

＜공정 (2)＞

공정 (2)는, 상기한 공정 (1)에 의해 얻어진 시트상 성형체를, 적어도 한쪽이 가스 투과성 필름인 2장의 필름의 사이에 배치한 상태에서, 상기 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜, 1차 시트를 얻는 공정이다.

공정 (2)에서는, 시트상 성형체를 2장의 필름의 사이에 배치한다. 구체적으로는, 시트상 성형체의 양면에 접촉시키도록 2장의 필름을 설치한다. 그 2장의 필름 중, 적어도 한쪽은 가스 투과성 필름이다.

가스 투과성 필름을 이용함으로써, 시트상 성형체에 포함되는 경화성 실리콘 조성물을 경화시킬 때에, 휘발성 화합물을 적절히 휘발시킬 수 있어, 시트상 성형체로 형성되는 1차 시트에 기포 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또, 1차 시트의 표면도 요철이 적어, 공정 (4)에 있어서 적층 블록을 형성하기 쉬워진다.

여기서, 가스 투과성이란, 액체는 투과할 수 없지만 기체는 투과할 수 있는 성질을 의미하고, 가스 투과성 필름의 산소 투과도가, 예를 들면, 1×10^-16mol·m/(m²·s·Pa) 이상인 것이 바람직하다. 또, 상기 가스 투과성 필름의 투습도는, 1×10^-15mol·m/(m²·s·Pa) 이상인 것이 더 바람직하다. 여기서 투습도는, JIS K 7126-2： 2006의 가스 투과도 시험 방법에 준거하여 측정되는 값이다.

가스 투과성 필름은, 폴리머와 필러의 혼합물이나, 폴리머들의 혼합물 등에 의해 다공질화한 필름 등을 들 수 있으며, 또 다공질화하지 않아도 가스 투과성을 갖는 필름이면 된다.

가스 투과성 필름을 구성하는 폴리머로는, 특별히 제한되지 않으나, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌, 폴리4메틸펜텐-1, 에틸셀룰로오스, 폴리테트라플루오로에틸렌이나 불소 변성 수지 등의 불소계 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리4메틸펜텐-1로 형성된 무공(無孔) 가스 투과성 필름 및 불소계 수지로 형성된 다공 가스 투과성 필름이 바람직하다. 폴리4메틸펜텐-1 및 불소계 수지로 형성된 가스 투과성 필름을 이용함으로써, 경화성 실리콘 조성물을 경화시킬 때에, 휘발성 화합물을 적절히 휘발시킬 수 있고, 또한 가스 투과성 필름을 1차 시트로부터 박리할 때에, 이형성이 우수하다. 또, 폴리4메틸펜텐-1로 형성된 무공 가스 투과성 필름을 이용하는 것이 특히 바람직하다. 폴리4메틸펜텐-1로 형성된 무공 가스 투과성 필름을 이용하면, 액상 조성물을 도포했을 때 구멍 중에 액상 수지가 침입되지 않기 때문에 특히 이형성이 우수하고, 또한 필름 표면에 구멍이 없기 때문에 구멍에 기인하는 요철이 형성되지 않기 때문에, 요철이 적은 표면 상태가 좋은 1차 시트를 얻을 수 있다.

공정 (2)에 있어서 사용하는 2장의 필름은, 적어도 그 한쪽이 가스 투과성 필름이면 되고, 양쪽이 가스 투과성 필름이어도 된다. 또, 2장의 필름 중, 한쪽이 가스 투과성 필름이고, 다른 쪽이 폴리에스테르계 필름, 폴리올레핀계 필름 등 가스 투과성을 갖지 않는 필름이어도 된다.

공정 (2)에 있어서, 공정 (1)에 의해 얻어진 시트상 성형체를, 2장의 필름의 사이에 배치한 상태로 하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 공정 (1)에 있어서, 기재 필름 상에 액상 조성물을 도공하여 시트상 성형체를 제작한 경우는, 그 기재 필름을 2장의 필름 중 한쪽의 필름으로 하고, 다른 쪽의 필름을 시트상 성형체에 접촉하도록 배치하면 된다. 또, 공정 (1)에 의해, 시트상 성형체를 단체로 얻은 경우는, 2장의 필름을 준비하여, 그 2장의 필름의 사이에 시트상 성형체를 배치하면 된다.

공정 (2)에 있어서는, 2장의 필름의 사이에, 시트상 성형체를 배치한 상태에서, 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜, 1차 시트를 얻는다. 여기서, 경화성 실리콘 조성물의 경화는, 가열에 의해 행하고, 그 가열에 의해 휘발성 화합물의 일부를 휘발시킬 수 있다.

휘발성 화합물을 휘발시키지 않고 제조한 1차 시트는, 유연성이 너무 높아 복원성이 없어져, 공정 (4)에 있어서 1차 시트를 적층할 때에, 1차 시트가 찌부러져 버려, 열전도성 시트의 제조가 곤란해진다.

한편, 휘발성 화합물을 완전하게 휘발시켜 제조한 1차 시트는, 공정 (4)에 있어서 그 1차 시트를 적층할 때에, 시트들의 접착성이 나빠, 그 결과 열전도성 시트의 제조가 곤란해진다.

공정 (2)에 있어서, 휘발성 화합물의 휘발량은, 휘발 전의 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물을 100질량%로 한 경우, 10~80질량%인 것이 바람직하고, 30~80질량%인 것이 바람직하다. 휘발성 화합물의 휘발량을 상기 범위로 함으로써, 1차 시트가 적절한 유연성을 가지며, 또한 1차 시트들의 접착성도 양호해져, 적절한 열전도성 시트를 얻기 쉬워진다.

휘발량의 조정은, 경화를 행할 때의 가열 온도 및 가열 시간을 조정함으로써 행할 수 있다. 가열 온도는, 예를 들면 65~100℃ 정도의 온도에서 행하면 된다. 또, 가열 시간은, 예를 들면 2~24시간 정도이다.

상기한 대로, 시트상 성형체에 포함되는 경화성 실리콘 조성물을 경화시킴으로써, 1차 시트를 얻을 수 있다. 1차 시트에서는, 상기한 대로, 면 방향을 따라 이방성 충전재가 배향된다. 1차 시트를 얻은 후에, 그 표면에 설치된 2장의 필름을 박리하면 된다.

경화에 의해 얻어진 1차 시트의 두께는, 0.1~10mm의 범위인 것이 바람직하다. 1차 시트의 두께를 상기 범위 내로 함으로써, 이방성 충전재(14)를 전단력에 의해 면 방향으로 적절히 배향할 수 있게 된다. 또, 1차 시트의 두께를 0.1mm 이상으로 함으로써, 필름으로부터 용이하게 박리할 수 있다. 또한, 1차 시트의 두께를 10mm 이하로 함으로써, 1차 시트가 자기 무게에 의해 변형되거나 하는 것을 방지한다. 이들 관점에서 1차 시트의 두께는, 보다 바람직하게는 0.3~5.0mm이다.

1차 시트의 타입 OO 경도는, 6 이상인 것이 바람직하다. 6 이상으로 함으로써, 1차 시트를 적층할 때에 가압해도 1차 시트가 그다지 퍼지지 않고, 충분한 두께를 갖는 적층 블록을 제작할 수 있다. 그와 같은 관점에서, 1차 시트의 타입 OO 경도는, 10 이상이 보다 바람직하고, 15 이상이 더 바람직하다.

또, 얻어지는 열전도성 시트의 유연성을 확보하는 관점에서, 1차 시트의 타입 OO 경도는, 55 이하가 바람직하고, 50 이하가 보다 바람직하고, 40 이하가 더 바람직하다.

＜공정 (4)＞

공정 (4)는, 상기 공정 (2)에서 얻어진 1차 시트를 복수 준비하여, 복수의 1차 시트를 적층함으로써, 복수의 1차 시트를 접착시켜 적층 블록을 형성하는 공정이다.

도 2(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 복수의 1차 시트(21)를, 이방성 충전재(14)의 배향 방향이 같아지도록 적층한다. 여기서, 열전도성 충전재가 고충전된 1차 시트로부터 휘발성 화합물을 완전하게 휘발시키면, 열전도성 충전재의 노출에 의해 표면이 보송보송해지는 경향이 있으며, 그와 같은 표면에서는 접착성이 떨어지는 것을 알고 있다. 그 1차 시트는, 휘발성 화합물이 일정 정도 포함되어 있기 때문에, 표면이 보송보송해지는 일이 없도록 복수의 1차 시트는 적층함으로써 접착된다. 그 때문에, 1차 시트들을 접착하기 위해, 접착제나 프라이머 등을 이용할 필요가 없다. 만일, 접착제나 프라이머 등을 이용한 경우는, 1차 시트 중에 일정한 깊이까지 침투하여, 이에 의해 열전도성 시트의 유연성이 저하되는 것이 염려되나, 본 발명의 열전도성 시트는, 그 제조 과정에 있어서, 접착제나 프라이머를 이용할 필요가 없기 때문에, 유연성이 양호해진다.

1차 시트(21)는, 상기와 같이 겹치는 것 만으로 접착 가능하나, 보다 강고하게 접착시키기 위해, 1차 시트(21)의 적층 방향 x로 가압해도 된다. 가압은, 1차 시트(21)가 크게 변형되지 않을 정도의 압력으로 행하면 되고, 예를 들면 롤러나 프레스를 이용하여 가압할 수 있다. 일례로서, 롤러를 이용할 때는, 압력을 0.3~3kgf/50mm로 하는 것이 바람직하다.

적층된 1차 시트(21)는, 예를 들면 가압할 때 등에 적절히 가열되어도 되나, 가열하지 않아도 접착할 수 있으므로, 적층된 1차 시트(21)는, 가열하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 프레스 시의 온도는, 예를 들면 0~50℃, 바람직하게는 10~40℃ 정도이다.

＜공정 (5)＞

공정 (5)는, 공정 (4)에 의해 얻어진 적층 블록을 적층 방향을 따라 시트상이 되도록 절단하여 열전도성 시트를 얻는 공정이다.

도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 칼날(18)에 의해, 적층 블록(22)을 1차 시트(21)의 적층 방향 x를 따라 절단하여, 열전도성 시트(10)를 얻는다. 이 때, 적층 블록(22)은, 이방성 충전재(14)의 배향 방향과 직교하는 방향으로 절단하면 된다. 칼날(18)로는, 예를 들면, 면도기날이나 커터 나이프 등의 양날이나 외날, 원형 날, 와이어 날, 톱날 등을 이용할 수 있다. 적층 블록(22)은, 칼날(18)을 이용하여, 예를 들면, 눌러 자름, 전단, 회전, 슬라이드 이동 등의 방법에 의해 절단된다.

잔존하는 휘발성 화합물을 휘발시키는 관점에서, 절단 후에 얻어진 열전도성 시트를 가열 처리하는 것이 바람직하고, 가열 처리는, 가열 온도 100~150℃ 및 가열 시간 2~48시간의 조건에서 행하면 된다.

이상, 공정 (1), 공정 (2), 공정 (4), 및 공정 (5)의 각 공정을 포함하는 제1의 제조 방법을 설명했으나, 제1의 제조 방법에 있어서, 후술하는 제2의 제조 방법에서 설명하는 진공 자외선을 조사하는 공정인 공정 (3)을, 공정 (2)와 공정 (4)의 사이에 설치해도 된다. 공정 (3)을 행함으로써, 공정 (4)에 있어서 1차 시트를 적층할 때의, 1차 시트들의 접착성이 향상되어, 본 발명의 열전도성 시트를 보다 제조하기 쉬워진다.

(제2의 제조 방법)

본 발명의 열전도성 시트의 제조 방법은, 이하의 공정 (1), 공정 (2'), 공정 (3), 공정 (4'), 및 공정 (5)의 각 공정을 포함하는 제2의 제조 방법인 것도 바람직하다.

즉, 본 발명의 열전도성 시트의 제2의 제조 방법은,

상기 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 상기 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜, 1차 시트를 얻는 공정 (2')와,

상기 1차 시트를 복수 준비하여, 각각의 1차 시트의 적어도 한쪽의 면에 진공 자외선을 조사하는 공정 (3)과,

상기 복수의 1차 시트를, 진공 자외선이 조사된 상기 한쪽의 면을 다른 1차 시트에 접촉시키도록 하여 적층함으로써, 복수의 1차 시트를 접착시켜 적층 블록을 형성하는 공정 (4')와,

공정 (1)에 대해서는, 상기한 제1의 제조 방법에 있어서 설명했던 대로이다.

＜공정 (2')＞

공정 (2')는, 공정 (1)에 의해 얻은 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 상기 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜, 1차 시트를 얻는 공정이다.

휘발성 화합물을 휘발시키지 않고 제조한 1차 시트는, 유연성이 너무 높아 복원성이 없어져, 공정 (4')에 있어서 1차 시트를 적층할 때에, 1차 시트가 찌부러져 버려, 열전도성 시트의 제조가 곤란해진다.

한편, 휘발성 화합물을 완전하게 휘발시켜 제조한 1차 시트는, 공정 (4')에 있어서 그 1차 시트를 적층할 때에, 시트들의 접착성이 나빠, 그 결과 열전도성 시트의 제조가 곤란해진다.

시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기한 공정 (2)와 마찬가지로, 적어도 한쪽이 가스 투과성 필름인 2장의 필름의 사이에 시트상 성형체를 배치한 상태에서, 휘발성 화합물을 휘발시켜도 되고, 시트상 성형체의 한쪽의 면을 개방계로 한 상태에서, 휘발성 화합물을 휘발시켜도 된다. 시트상 성형체의 한쪽의 면을 개방계로 한 상태란, 예를 들면, 시트상 성형체의 한쪽의 면에는 필름이 설치되어 있으며, 다른 쪽의 면에 아무것도 설치되어 있지 않은 상태이다. 구체적으로는, 공정 (1)에 있어서, 기재 필름 상에 액상 조성물을 도공하여 시트상 성형체를 제작하고, 그 상태에서 가열하여, 휘발성 화합물을 휘발시켜도 된다.

공정 (2')에 있어서, 휘발성 화합물의 휘발량은, 휘발 전의 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물을 100질량%로 한 경우, 10~80질량%인 것이 바람직하고, 30~80질량%인 것이 바람직하다. 휘발성 화합물의 휘발량을 상기 범위로 함으로써, 1차 시트가 적절한 유연성을 가지며, 또한 1차 시트들의 접착성도 양호해져, 적절한 열전도성 시트를 얻기 쉬워진다.

＜공정 (3)＞

공정 (3)은, 공정 (2')에서 얻어진 1차 시트를 복수 준비하여, 각각의 1차 시트의 적어도 한쪽의 면에 진공 자외선을 조사하는 공정이다. 공정 (3)에서는, 경화된 1차 시트의 적어도 한쪽의 면에 대해, VUV 조사를 행한다. VUV란, 진공 자외선이며, 파장이 10~200nm인 자외선을 의미한다. VUV의 광원으로는, 엑시머 Xe 램프, 엑시머 ArF 램프 등을 들 수 있다.

경화된 1차 시트는, 상기한 바와 같이 실리콘 수지(오르가노폴리실록산)를 포함하는 것이며, VUV를 조사하면, VUV가 조사된 면은 활성화된다. 1차 시트는, 후술하는 바와 같이, 그 활성화된 한쪽의 면이 겹침면이 되도록, 다른 1차 시트와 겹침으로써, 1차 시트 간이 강고하게 접착되게 된다.

그 원리는 확실하지 않으나, 실리콘 수지는, VUV가 조사되면, 오르가노폴리실록산의 C-Si 결합이, Si-OH 등의 Si-O 결합으로 변화되고, 그 Si-O 결합에 의해, 1차 시트 간이 강고하게 접착된다고 추정된다. 즉, 1차 시트와 1차 시트(단위층(13, 13))는, 오르가노폴리실록산의 분자 간에 결합이 발생함으로써 접착된다.

VUV 조사 조건은, 1차 시트의 표면을 활성화할 수 있는 조건이면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 적산 광량이 5~100mJ/cm², 바람직하게는 적산 광량이 10~50mJ/cm²가 되도록 VUV를 조사하면 된다.

＜공정 (4')＞

공정 (4')는, 복수의 1차 시트를, 진공 자외선이 조사된 상기 한쪽의 면을 다른 1차 시트에 접촉시키도록 하여 적층함으로써, 복수의 1차 시트를 접착시켜 적층 블록을 형성하는 공정이다.

복수의 1차 시트(21)를, 도 2(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 이방성 충전재(14)의 배향 방향이 같아지도록 적층한다. 여기서, 각 1차 시트(21)는, 상기했던 대로, 서로 접촉하는 겹침면 중 어느 한쪽의 면이, 미리 VUV 조사되어 있으면 된다. 한쪽의 면이 VUV 조사되어 있음으로써, 그 활성화된 한쪽의 면에 의해 인접하는 1차 시트(21, 21)들이 접착된다. 또, 접착성을 보다 향상시키는 관점에서, 겹침면의 양쪽이 VUV 조사되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 1차 시트(21)는, VUV 조사된 한쪽의 면(21A)을, 다른 1차 시트(21)에 접촉하도록 겹치면 되나, 이 때, 한쪽의 면(21A)에 접촉하는, 다른 1차 시트(21)의 다른 쪽의 면(21B)도 VUV 조사되는 것이 바람직하다.

적층된 1차 시트(21)는, 예를 들면 가압할 때 등에 적절히 가열되어도 되나, VUV 조사에 의해 활성화된 1차 시트(21)는, 가열하지 않아도 접착할 수 있으므로, 적층된 1차 시트(21)는, 가열하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 프레스 시의 온도는, 예를 들면 0~50℃, 바람직하게는 10~40℃ 정도이다.

상기 공정 (4)에 의해 얻어진 적층 블록을 적층 방향을 따라 시트상이 되도록 절단하여 열전도성 시트를 얻는 공정 (5)를 행함으로써, 열전도성 시트를 얻을 수 있다. 또한, 공정 (5)의 상세에 대해서는, 상기한 제1의 제조 방법에 있어서 설명했던 대로이다.

[제2의 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제2의 실시 형태의 열전도성 시트에 대해서, 도 3을 이용하여 설명한다.

제1의 실시 형태에 있어서 열전도성 시트(10)는, 열전도성 충전재로서, 이방성 충전재(14)에 더하여, 비이방성 충전재(15)를 함유하고 있었으나, 본 실시 형태의 열전도성 시트(30)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 비이방성 충전재를 함유하지 않는다. 즉, 제2의 실시 형태의 열전도성 시트의 각 단위층(33)에는, 시트(30)의 두께 방향으로 배향되는 이방성 충전재(34)가 함유되나, 비이방성 충전재는 함유되지 않는다.

제2의 실시 형태의 열전도성 시트(30)의 그 외의 구성은, 비이방성 충전재가 함유되지 않는 점 이외에는, 상기한 제1의 실시 형태의 열전도성 시트(10)와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

본 실시 형태에 있어서도, 제1의 실시 형태와 마찬가지로, 열전도성 시트(20)는, 실리콘 수지의 체적 함유율이 32체적% 이하이며, 수직 방향으로부터 30% 압축했을 때의, 시트 면적 25.4mm×25.4mm에 있어서의 압축 하중이 5.0kgf 이하이다. 그 때문에, 열전도성 충전재의 체적 함유율을 많게 할 수 있기 때문에, 열전도율이 우수하고, 또한 유연성이 양호하여, 전자 기기 내부 등에 있어서, 압축하여 사용할 수 있다. 또, 단위층(33)을 적층할 때의 압력으로 각 단위층(33)이 대부분 퍼지지 않아, 열전도성 시트(20)를 적절히 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 열전도성 시트는, 상기 제1 및 제2의 실시 형태의 구성에 한정되지 않고, 다양한 양태를 갖는 것이 가능하다. 예를 들면, 제1의 실시 형태에 있어서 열전도성 시트는, 열전도성 충전재로서, 이방성 충전재 및 비이방성 충전재의 양쪽을 함유하고 있었으나, 열전도성 시트는, 이방성 충전재를 함유하지 않고, 비이방성 충전재 만을 함유해도 된다.

또한, 이방성 충전재를 함유하지 않는 경우에는, 1차 시트를 성형할 때, 이방성 충전재를 배향시키기 위해 전단력을 부여할 필요는 없고, 액상 조성물을 시트상으로 성형할 수 있는 방법이면 어떠한 방법으로 1차 시트를 성형해도 된다.

이상의 설명에서는, 열전도성 시트에 있어서의 각 단위층은, 모두 실질적으로 동일한 조성을 갖는 양태에 대해서 설명했으나, 각 단위층의 조성은 서로 상이해도 된다.

예를 들면, 제1의 실시 형태에서는, 어느 단위층도, 이방성 충전재와, 비이방성 충전재의 양쪽을 함유하고 있으나, 일부의 단위층이 이방성 충전재와 비이방성 충전재의 양쪽을 함유하고, 일부의 단위층이 이방성 충전재 및 비이방성 충전재 중 어느 한쪽을 함유해도 된다.

또, 예를 들면, 일부의 단위층이 이방성 충전재 만을 갖고, 일부의 단위층이 비이방성 충전재(15) 만을 가져도 된다.

또, 각 단위층은, 열전도성 충전재의 함유량이 서로 동일할 필요는 없고, 일부의 단위층에 있어서의 열전도성 충전재의 함유량을, 다른 단위층에 있어서의 열전도성 충전재의 함유량과 상이하게 해도 된다. 또, 일부의 단위층에 있어서의 열전도성 충전재의 종류를, 다른 단위층에 있어서의 열전도성 충전재의 종류와 상이하게 해도 된다.

이상과 같이, 각 단위층에 있어서, 열전도성 충전재의 함유량의 유무, 함유량, 종류 등을 적절히 조정함으로써, 일부의 단위층의 열전도율이, 다른 단위층의 열전도율보다 높아지도록 해도 된다. 이와 같은 경우, 열전도율이 높은 단위층과, 열전도율이 낮은 단위층은, 번갈아 늘어놓아도 되나, 번갈아 늘어놓을 필요도 없다.

열전도성 충전재 이외의 구성을, 단위층 마다 변경해도 된다. 예를 들면, 일부의 단위층의 실리콘 수지의 종류를, 다른 단위층의 실리콘 수지의 종류와 변경해도 된다. 또, 일부의 단위층에 있어서의 첨가 성분의 함유의 유무, 첨가 성분의 종류, 양 등을, 다른 단위층과 상이하게 해도 된다.

예를 들면, 일부의 단위층의 실리콘 수지의 종류 또는 양, 열전도성 충전재의 종류 또는 양의 적어도 일부를, 다른 단위층과 상이하게 함으로써, 일부의 단위층의 경도(타입 OO 경도)를 다른 단위층의 경도와 상이하게 해도 된다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더 상세하게 설명하나, 본 발명은 이들 예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서는, 이하의 방법에 의해 열전도성 시트의 물성을 평가했다.

[압축 하중]

열전도성 시트의, 시트 면적 25.4mm×25.4mm에 있어서의 압축 하중(kgf)을 측정했다. 압축 하중의 측정은, 복수의 단위층이 서로 접착하는 접착면에 대해 수직 방향으로부터 30% 압축했을 때의 하중을 측정함으로써 행했다.

[열전도율]

열전도성 시트의 열전도율은 ASTM D5470-06에 준거한 방법으로 측정했다.

[찌름 하중]

액상 조성물을 탈포하고, 다음에 30g의 액상 조성물을 직경 25mm의 원통 형상의 용기에 도입했다. 다음에, 선단에 직경 3mm의 원반 형상의 부재를 갖는 찌름 봉을 10mm/분의 속도로, 찌름 봉의 선단측으로부터 용기에 도입된 액상 조성물에 눌러 가며, 찌름 봉의 선단이 액면에서 깊이 12mm에 도달했을 때의 하중(gf)을 측정했다. 측정은 25℃에서 행했다.

본 실시예에서는, 이하의 각 성분을 사용하여 열전도성 시트를 제작했다.

[경화성 실리콘 조성물]

주제로서 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산, 경화제로서 하이드로젠오르가노폴리실록산을 포함하는 부가 반응형 오르가노폴리실록산

[이방성 충전재]

질화붕소··인편상, 평균 입경 30μm, 애스펙트비 10~15

흑연화 탄소 섬유··섬유상, 평균 섬유 길이 100μm, 애스펙트비 10, 열전도율 500W/m·k

인편상 탄소 분말··인편상, 평균 입경 130μm, 애스펙트비 10~15, 열전도율 100W/m·k

[비이방성 충전재]

산화 알류미늄 A··평균 입경 3μm, 구상, 애스펙트비 1.0

산화 알류미늄 B··평균 입경 0.5μm, 구상, 애스펙트비 1.0

[휘발성 화합물]

n-데실트리메톡시실란··열중량 분석으로 2℃／분의 조건에서 승온시켰을 때의 중량 감소가 90%가 되는 온도 T1은 187℃

[실시예 1]

경화성 실리콘 조성물로서, 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산(주제)과 하이드로젠오르가노폴리실록산(경화제)을 합계로 110질량부와, 이방성 충전재로서 질화붕소(인편상, 평균 입경 20μm) 200질량부와, 비이방성 충전재로서 산화 알류미늄 A(구상, 평균 입경 3μm, 애스펙트비 1.0) 430질량부와, 산화 알류미늄 B(구상, 평균 입경 0.5μm, 애스펙트비 1.0) 200질량부와, 휘발성 화합물로서 n-데실트리메톡시실란을 35질량부를 혼합하여, 액상 조성물을 얻었다.

액상 조성물을, 가스 투과성 필름(미츠이 화학 제조 「TPX 필름」)으로 이루어지는 기재 필름 상에, 25℃에서 도포용 어플리케이터로서 바 코터를 이용하여 일 방향으로 도포하여 시트상 성형체를 얻었다. 이방성 충전재는, 도포 방향으로 장축이 향하고, 도포면의 법선 방향으로 단축이 향하고 있었다. 다음에 시트상 성형체의 기재 필름을 갖고 있지 않은 측의 면에 가스 투과성 필름(미츠이 화학 제조 「TPX 필름」)을 배치했다. 그리고, 2장의 필름 사이에 끼워진 상태에서 시트상 성형체를, 80℃에서 16시간 가열함으로써, 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 시트상 성형체에 포함되는 경화성 실리콘 조성물을 경화시킴으로써, 두께 1.5mm의 1차 시트를 얻었다.

얻어진 1차 시트 각각의 양면에 대해, VUV 조사 장치(상품명 엑시머 MINI, 하마마츠 포토닉스사 제조)를 이용하여, 실온(25℃), 대기 중에서 1차 시트의 표면에 적산 광량 20mJ/cm²의 조건에서 VUV를 조사했다. 다음에, VUV를 조사한 1차 시트를, 100장 적층하고, 25℃의 환경 하, 롤러에 의해 1.6kgf/50mm의 압력으로 가압하여, 적층 블록을 얻었다. 얻어진 적층 블록을 커터날에 의해, 적층 방향에 평행하며, 또한 이방성 충전재의 배향 방향에 수직으로 슬라이스하여, 각 단위층의 두께가 1500μm, 두께 2mm인 열전도성 시트를 얻었다.

각 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1 중에 나타낸 액상 조성물의 란에 있어서의 「휘발성 화합물을 제외한 액상 조성물에 있어서의 경화성 실리콘 조성물의 비율」은, 그 조성물을 이용하여 열전도성 시트를 형성시킨 경우의 열전도성 시트 중의 실리콘 수지의 비율(체적%)과 동등하다.

[실시예 2~16]

액상 조성물의 조성을 표 1 또는 표 2 대로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 열전도성 시트를 얻었다.

[실시예 17]

1차 시트의 두께를 9mm로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 열전도성 시트를 얻었다.

[비교예 1, 3, 5]

액상 조성물의 조성을 표 3 대로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 열전도성 시트를 얻었다.

[비교예 2, 4, 6]

액상 조성물의 조성을 표 3 대로 변경했으나, 액상 조성물이 분말상이 되어, 1차 시트를 성형할 수 없었다.

실시예 1~17의 열전도성 시트는, 실리콘 수지의 체적 함유율이 32체적% 이하이며, 그 때문에 열전도성 충전재의 함유량이 많아, 높은 열전도율을 나타냈다. 추가로 30% 압축했을 때의 하중이 5.0kgf 이하이며, 유연성에 대해서도 양호한 결과였다. 이와 같이, 양호한 물성 밸런스를 구비하는 열전도성 시트는, 휘발성 화합물을 포함하는 액상 조성물을 이용하여, 소정의 제조 공정을 거침으로써 얻어진 것이라고 생각된다.

이에 반해, 비교예 1, 3, 5의 열전도성 시트는, 실리콘 수지의 체적 함유율이 32체적%를 초과하고 있으며, 그 때문에 열전도성 충전재의 함유량이 적고, 같은 이방성 충전재를 배합하고 있는 실시예와 비교해 열전도율이 낮았다. 또, 비교예 2, 4, 6은, 1차 시트를 형성하지 못하여, 열전도성 시트를 얻을 수 없었다. 이것은, 실시예와 달리, 액상 조성물에 휘발성 화합물을 이용하지 않았기 때문에, 적절한 컴파운드가 형성되지 않았기 때문이라고 추측된다.

10, 30 열전도성 시트 10A, 21A 한쪽의 면
10B, 21B 다른 쪽의 면 11 실리콘 수지
13, 33 단위층 14, 34 이방성 충전재
15 비이방성 충전재 18 칼날
21 1차 시트 22 적층 블록

Claims

각각이 실리콘 수지와 열전도성 충전재를 포함하는 복수의 단위층을 구비하고, 또한 상기 복수의 단위층이 서로 접착하도록 적층되는 열전도성 시트로서,
상기 실리콘 수지의 체적 함유율이 32체적% 이하이며,
상기 복수의 단위층이 서로 접착하는 접착면에 대해 수직 방향으로부터 30% 압축했을 때의, 시트 면적 25.4mm×25.4mm에 있어서의 압축 하중이 7.0kgf 이하인, 열전도성 시트.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 단위층이 시트의 면 방향을 따르는 일 방향을 따라 적층되는, 열전도성 시트.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 열전도성 충전재가 이방성 충전재를 함유하는, 열전도성 시트.
청구항 3에 있어서,
상기 열전도성 충전재가, 추가로 비(非)이방성 충전재를 함유하는, 열전도성 시트.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 이방성 충전재가, 시트의 두께 방향으로 배향되는, 열전도성 시트.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이방성 충전재가, 섬유상 재료, 및 인편상 재료로부터 선택되는 적어도 1종인, 열전도성 시트.
청구항 6에 있어서,
상기 인편상 재료의 인편면의 법선 방향이 상기 복수의 단위층의 적층 방향을 향하는, 열전도성 시트.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인접하는 단위층들이 직접 고착되어 있는, 열전도성 시트.
경화성 실리콘 조성물, 열전도성 충전재, 및 휘발성 화합물을 포함하는 액상 조성물을, 시트상으로 성형하여, 시트상 성형체를 얻는 공정 (1)과,
상기 시트상 성형체를, 적어도 한쪽이 가스 투과성 필름인 2장의 필름의 사이에 배치한 상태에서, 상기 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 상기 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜, 1차 시트를 얻는 공정 (2)와,
상기 1차 시트를 복수 준비하여, 복수의 1차 시트를 적층함으로써, 복수의 1차 시트를 접착시켜 적층 블록을 형성하는 공정 (4)와,
상기 적층 블록을 적층 방향을 따라 시트상이 되도록 절단하여 열전도성 시트를 얻는 공정 (5)
를 구비하는, 열전도성 시트의 제조 방법.
경화성 실리콘 조성물, 열전도성 충전재, 및 휘발성 화합물을 포함하는 액상 조성물을, 시트상으로 성형하여, 시트상 성형체를 얻는 공정 (1)과,
상기 시트상 성형체에 포함되는 휘발성 화합물의 일부를 휘발시키면서, 상기 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜, 1차 시트를 얻는 공정 (2')와,
상기 1차 시트를 복수 준비하여, 각각의 1차 시트의 적어도 한쪽의 면에 진공 자외선을 조사하는 공정 (3)과,
상기 복수의 1차 시트를, 진공 자외선이 조사된 상기 한쪽의 면을 다른 1차 시트에 접촉시키도록 하여 적층함으로써, 복수의 1차 시트를 접착시켜 적층 블록을 형성하는 공정 (4')와,
상기 적층 블록을 적층 방향을 따라 시트상이 되도록 절단하여 열전도성 시트를 얻는 공정 (5)
를 구비하는, 열전도성 시트의 제조 방법.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 열전도성 충전재가, 이방성 충전재를 포함하며, 상기 1차 시트에서는 그 면 방향을 따라 이방성 충전재가 배향되고,
상기 적층 블록은, 상기 이방성 충전재가 배향하는 방향에 직교하는 방향으로 절단되는, 열전도성 시트의 제조 방법.