KR20230052897A - 중공부를 갖는 질화 붕소 입자를 함유하는 시트 - Google Patents

중공부를 갖는 질화 붕소 입자를 함유하는 시트 Download PDF

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Abstract

수지와, 중공부를 갖는 질화 붕소 입자를 함유하고, 질화 붕소 입자의 중공부에는 수지가 충전되어 있는, 시트.

Description

중공부를 갖는 질화 붕소 입자를 함유하는 시트
본 개시는 중공부를 갖는 질화 붕소 입자를 함유하는 시트에 관한 것이다.
파워 디바이스, 트랜지스터, 사이리스터, CPU 등의 전자 부품에 있어서는, 사용 시에 발생하는 열을 효율적으로 방열(放熱)하는 것이 과제가 되고 있다. 이 과제에 대해서, 열전도율이 높은 세라믹스 분말을 함유하는 방열 부재가 이용된다.
세라믹스 분말로서는, 고열전도율, 고절연성, 저비유전율 등의 특성을 갖고 있는 질화 붕소 분말이 주목받고 있다. 질화 붕소 분말은, 일반적으로, 질화 붕소의 1차 입자가 응집하여 이루어지는 응집 입자(괴상 입자)로 구성되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 응집 입자의 형상을 한층 구상화하여 충전성을 높임과 함께, 분말 강도의 향상을 도모하고, 나아가서는 고순도화에 의해, 당해 분말을 충전한 전열 시트 등의 절연성의 향상 및 내전압의 안정화를 달성했다고 여겨지는 육방정 질화 붕소 분말이 개시되어 있다.
일본 특허공개 2011-98882호 공보
본 발명자들의 검토에 의하면, 전술한 바와 같은 전열 시트에 있어서 질화 붕소 분말의 충전량을 높일수록 전열 시트가 무거워지기 때문에, 경량화를 도모하는 것이 바람직한 경우가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 경량화가 가능한 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 수지와, 중공부를 갖는 질화 붕소 입자를 함유하고, 질화 붕소 입자의 중공부에는 수지가 충전되어 있는, 시트이다.
이 시트에서는, 질화 붕소 입자가 중공부를 갖고 있고, 그 중공부에 질화 붕소보다 가벼운 수지가 충전되어 있는 것에 의해, 예를 들면 종래의 질화 붕소의 1차 입자가 응집하여 이루어지는 응집 입자(괴상 입자)를 이용한 경우에 비해, 시트의 경량화가 가능해진다. 게다가, 놀랍게도, 중공부의 질화 붕소 입자를 함유하는 시트가, 예를 들면 종래의 질화 붕소의 응집 입자(괴상 입자)를 함유하는 시트에 비해, 동등 이상의 열전도율을 가질 수 있는 것도 판명되었다.
시트의 단면에 있어서, 질화 붕소 입자에서 차지하는 중공부의 면적 비율이 40% 이상이어도 된다.
질화 붕소 입자가, 1.5 이상의 어스펙트비를 갖는 질화 붕소 입자를 포함해도 된다. 이 1.5 이상의 어스펙트비를 갖는 질화 붕소 입자가, 80μm 이상의 최대 길이를 가져도 된다.
본 발명에 의하면, 경량화가 가능한 시트를 제공할 수 있다.
[도 1] 실시예 1의 질화 붕소 입자의 X선 회절 측정 결과의 그래프이다.
[도 2] 실시예 1의 시트의 단면의 SEM 화상이다.
[도 3] 실시예 2의 시트의 단면의 SEM 화상이다.
[도 4] 실시예 3의 시트의 단면의 SEM 화상이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 일 실시형태는, 수지와 질화 붕소 입자를 함유하는 시트이다. 이 시트는, 예를 들면 방열 시트로서 이용할 수 있다.
수지로서는, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 유레아 수지, 불포화 폴리에스터, 불소 수지, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리에터이미드, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 에터, 폴리페닐렌 설파이드, 전방향족 폴리에스터, 폴리설폰, 액정 폴리머, 폴리에터설폰, 폴리카보네이트, 말레이미드 변성 수지, ABS(아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌) 수지, AAS(아크릴로나이트릴-아크릴 고무·스타이렌) 수지, AES(아크릴로나이트릴·에틸렌·프로필렌·다이엔 고무-스타이렌) 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는, 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 수지는, 미경화 상태여도 되고, 반경화된 상태(경화된 수지와 미경화된 수지가 존재하는 상태)여도 되고, 완전 경화(실질적으로 경화된 수지만이 존재하는 상태)여도 된다.
시트에서 차지하는 수지의 비율은, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 또는 40% 이상이어도 되고, 90% 이하, 85% 이하, 또는 80% 이하여도 된다.
시트에서 차지하는 수지의 비율은, 시트의 임의의 10개의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 배율 300배로 관찰한 단면 화상(SEM 화상)을 화상 해석 소프트웨어(예를 들면, 주식회사 마운테크제의 「Mac-view」)에 도입하여, 각 단면 화상 내의 임의의 300μm×300μm의 영역에 있어서 수지(질화 붕소 입자의 중공부에 충전된 수지를 포함한다)가 차지하는 면적 비율을 산출하고, 산출된 10개의 단면에 있어서의 면적 비율의 평균치로서 정의된다.
질화 붕소 입자는, 중공부를 갖는 질화 붕소 입자이다. 질화 붕소 입자는, 예를 들면, 질화 붕소에 의해 형성되는 외각(外殼)부와, 외각부에 둘러싸인 중공부를 가져도 된다. 바꾸어 말하면, 질화 붕소 입자는, 중공 형상을 갖고 있다. 외각부는, 중공부와 연통하는 개구를 갖고 있어도 된다. 중공부는, 질화 붕소 입자의 외관 형상을 따라 형성되어 있어도 되고, 질화 붕소 입자의 외관 형상과 대략 상사형의 형상이어도 된다.
질화 붕소 입자가 상기와 같은 중공 형상을 갖는 것은, 시트의 단면을 SEM으로 관찰하여, 당해 시트의 단면의 SEM 화상에 있어서 확인할 수 있다. 시트의 단면 화상(SEM 화상)에 있어서, 질화 붕소 입자의 외각부가 개구를 갖지 않는(폐공간을 형성하고 있는) 경우, 질화 붕소 입자의 중공부는 당해 폐공간을 의미한다. 또한, 시트의 단면 화상(SEM 화상)에 있어서, 질화 붕소 입자의 외각부가 개구를 갖는 경우, 질화 붕소 입자의 중공부는, 당해 개구에 있어서의 질화 붕소 입자의 단끼리를 잇는 직선과, 질화 붕소 입자의 외각부로 둘러싸이는 부분을 의미한다. 한편, 개구에 있어서의 질화 붕소 입자의 단끼리를 잇는 직선은, 중공부의 면적이 최대가 되도록 잇는 것으로 한다.
질화 붕소 입자는, 중공부를 갖는 것에 의해, 중실의 질화 붕소 입자(예를 들면, 질화 붕소의 1차 입자가 응집하여 이루어지는 종래의 질화 붕소 입자)에 비해, 질화 붕소보다도 가벼운 수지가 중공부에 충전될 수 있기 때문에, 시트의 경량화를 기대할 수 있다.
질화 붕소 입자는, 시트의 더한층의 경량화의 관점에서, 시트의 단면에 있어서, 질화 붕소 입자에서 차지하는 중공부의 면적 비율이, 40% 이상, 50% 이상, 또는 60% 이상인 질화 붕소 입자를 포함해도 된다. 당해 질화 붕소 입자에서 차지하는 중공부의 면적 비율은, 90% 이하 또는 80% 이하여도 된다.
질화 붕소 입자의 중공부의 면적 비율은, 시트의 단면 화상(SEM 화상)을 화상 해석 소프트웨어(예를 들면, 주식회사 마운테크제의 「Mac-view」)에 도입하여, 당해 단면 화상에 있어서의 질화 붕소 입자의 단면 화상으로부터 계산하는 것에 의해 구할 수 있다.
질화 붕소 입자는, 시트의 더한층의 경량화의 관점에서, 외각부의 두께가, 바람직하게는 50μm 이하, 보다 바람직하게는 30μm 이하, 더 바람직하게는 15μm 이하인 질화 붕소 입자를 포함해도 된다. 당해 질화 붕소 입자의 외각부의 두께는, 질화 붕소 입자의 형상을 유지하기 쉬워지는 관점에서, 1μm 이상 또는 3μm 이상이어도 된다. 외각부의 두께는, 시트의 단면 화상(SEM 화상)에 있어서, 중공부를 갖는 1개의 질화 붕소 입자에 있어서의 임의의 10개소의 외각부의 두께의 평균치로 정의된다.
질화 붕소 입자는, 1.5 이상, 1.7 이상, 2.0 이상, 3.0 이상, 5.0 이상, 또는 7.0 이상의 어스펙트비를 갖는 질화 붕소 입자를 포함해도 된다. 당해 질화 붕소 입자의 어스펙트비는, 12.0 이하, 10.0 이하, 9.0 이하, 또는 8.0 이하여도 된다.
질화 붕소 입자의 어스펙트비는, 질화 붕소 입자의 최대 길이(긴 방향의 최대 길이) L1과, 최대 길이를 갖는 방향(긴 방향)에 수직한 방향(짧은 방향)에 있어서의 질화 붕소 입자의 최대 길이(짧은 방향의 최대 길이) L2의 비(L1/L2)로서 정의된다. 질화 붕소 입자의 최대 길이란, 시트의 단면을 SEM으로 관찰했을 때에, 1개의 질화 붕소 입자 상의 임의의 2점간의 직선 거리 중 최대가 되는 길이를 의미한다. 질화 붕소 입자의 긴 방향의 최대 길이 L1 및 짧은 방향의 최대 길이 L2는, 시트의 SEM 화상을 화상 해석 소프트웨어(예를 들면, 주식회사 마운테크제의 「Mac-view」)에 도입하여 측정할 수 있다.
시트는, 질화 붕소 입자의 평균 어스펙트비가 1.3 이상이 되는 단면을 갖고 있어도 된다. 당해 평균 어스펙트비는, 1.5 이상 또는 1.7 이상이어도 되고, 10.0 이하, 9.0 이하, 또는 8.0 이하여도 된다.
질화 붕소 입자의 평균 어스펙트비는, 이하와 같이 정의된다. 즉, 우선, 시트의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 배율 300배로 3시야에 있어서 관찰하고, 각 시야의 단면 화상(SEM 화상)을 화상 해석 소프트웨어(예를 들면, 주식회사 마운테크제의 「Mac-view」)에 도입하여, 각 시야의 단면 화상 내의 임의의 300μm×300μm의 영역에 있어서, 3시야에서 합계 5개의 질화 붕소 입자를 관찰한다. 이때, 질화 붕소 입자의 평균 어스펙트비는, 3시야에 있어서 관찰한 5개의 질화 붕소 입자의 어스펙트비의 평균치로서 정의된다.
질화 붕소 입자의 어스펙트비 또는 평균 어스펙트비가 클수록, 질화 붕소 입자는 보다 가늘고 긴 형상을 갖기 때문에, 질화 붕소 입자의 긴 방향의 열전도율을 향상시킬 수 있다. 특히, 질화 붕소 입자의 긴 방향이 시트의 두께 방향을 따르도록 질화 붕소 입자가 배치되면, 질화 붕소 입자간에서의 전열 로스가 적어지기 때문에, 시트의 열전도성이 보다 우수하다고 생각된다.
전술한 어스펙트비를 갖는 질화 붕소 입자의 긴 방향의 최대 길이 L1은, 시트의 열전도율을 보다 향상시키는 관점에서, 80μm 이상, 100μm 이상, 또는 150μm 이상이어도 된다. 질화 붕소 입자의 긴 방향의 최대 길이 L1은, 500μm 이하 또는 400μm 이하여도 된다.
시트는, 질화 붕소 입자의 평균 최대 길이가 50μm 이상인 단면을 갖고 있어도 된다. 당해 평균 최대 길이는, 70μm 이상 또는 80μm 이상이어도 되고, 500μm 이하 또는 400μm 이하여도 된다.
질화 붕소 입자의 평균 최대 길이는, 이하와 같이 정의된다. 즉, 우선, 시트의 단면을 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 배율 300배로 3시야에 있어서 관찰하고, 각 시야의 단면 화상(SEM 화상)을 화상 해석 소프트웨어(예를 들면, 주식회사 마운테크제의 「Mac-view」)에 도입하여, 각 시야의 단면 화상 내의 임의의 300μm×300μm의 영역에 있어서, 3시야에서 합계 5개의 질화 붕소 입자를 관찰한다. 이때, 질화 붕소 입자의 평균 최대 길이는, 3시야에 있어서 관찰한 5개의 질화 붕소 입자의 최대 길이의 평균치로서 정의된다.
질화 붕소 입자의 최대 길이 또는 평균 최대 길이가 큼으로써, 시트의 두께 방향으로 나열되는 입자수가 적어져, 질화 붕소 입자간에서의 전열 로스가 적어지기 때문에, 시트의 열전도성이 보다 우수하다고 생각된다.
전술한 어스펙트비를 갖는 질화 붕소 입자에 있어서는, 긴 방향의 양단 중 적어도 한쪽이 개구단이어도 되고, 양쪽이 개구단이어도 된다. 당해 개구단은, 중공부와 연통하고 있어도 된다. 질화 붕소 입자가 이와 같은 개구단을 갖는 경우, 시트의 제조 시에, 수지가 질화 붕소 입자의 중공부에 충전되기 쉬워진다.
시트에서 차지하는 질화 붕소 입자의 비율은, 시트의 열전도율을 향상시키는 관점에서, 10% 이상, 15% 이상, 또는 20% 이상이어도 된다. 시트에서 차지하는 질화 붕소 입자의 비율은, 90% 이하, 80% 이하, 70% 이하, 또는 60% 이하여도 된다. 시트에서 차지하는 질화 붕소 입자의 비율은, 시트의 임의의 10개의 단면을 SEM에 의해 배율 300배로 관찰한 단면 화상을 화상 해석 소프트웨어(예를 들면, 주식회사 마운테크제의 「Mac-view」)에 도입하여, 각 단면 화상 내의 임의의 300μm×300μm의 영역에 있어서 질화 붕소 입자(질화 붕소 입자의 중공부는 제외한다)가 차지하는 면적 비율을 산출하고, 산출된 10개의 단면에 있어서의 면적 비율의 평균치로서 정의된다.
시트는, 그 밖의 성분을 추가로 함유해도 된다. 수지가 미경화 상태 또는 일부 경화된 상태인 경우, 시트는, 경화제를 추가로 함유해도 되고, 경화 촉진제(경화 촉매)를 추가로 함유해도 된다. 경화제는, 수지의 종류에 따라 적절히 선택된다. 수지가 에폭시 수지인 경우, 경화제로서는, 페놀 노볼락 화합물, 산 무수물, 아미노 화합물, 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다. 경화제의 함유량은, 수지 100질량부에 대해서, 0.5질량부 이상 또는 1질량부 이상이어도 되고, 15질량부 이하 또는 10질량부 이하여도 된다.
경화 촉진제(경화 촉매)로서는, 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트, 트라이페닐포스페이트 등의 인계 경화 촉진제, 2-페닐-4,5-다이하이드록시메틸이미다졸 등의 이미다졸계 경화 촉진제, 삼불화 붕소 모노에틸아민 등의 아민계 경화 촉진제 등을 들 수 있다.
그 밖의 성분은, 커플링제, 습윤 분산제, 표면 조정제 등이어도 된다. 커플링제로서는, 실레인계 커플링제, 타이타네이트계 커플링제, 및 알루미네이트계 커플링제 등을 들 수 있다. 이들 커플링제에 포함되는 화학 결합기로서는, 바이닐기, 에폭시기, 아미노기, 메타크릴기, 머캅토기 등을 들 수 있다.
습윤 분산제로서는, 인산 에스터염, 카복실산 에스터, 폴리에스터, 아크릴 공중합물, 블록 공중합물 등을 들 수 있다.
표면 조정제로서는, 아크릴계 표면 조정제, 실리콘계 표면 조정제, 바이닐계 표면 조정제, 불소계 표면 조정제 등을 들 수 있다.
시트의 두께는, 50μm 이상, 80μm 이상, 또는 100μm 이상이어도 되고, 500μm 이하, 400μm 이하, 또는 300μm 이하여도 된다.
이상 설명한 시트는, 예를 들면, 전술한 질화 붕소 입자를 준비하는 공정(준비 공정)과, 질화 붕소 입자와 수지를 함유하는 수지 조성물을 조제하는 공정(조제 공정)과, 수지 조성물을 시트상으로 성형하는 공정(성형 공정)을 구비하는, 시트의 제조 방법에 의해 제조된다. 즉, 본 발명의 다른 일 실시형태는, 이와 같은 시트의 제조 방법이다.
준비 공정은, 예를 들면, 탄소 재료로 형성된 용기 내에, 탄화 붕소 및 붕산을 함유하는 혼합물과, 탄소 재료로 형성된 기재를 배치하는 공정(배치 공정)과, 용기 내를 질소 분위기로 한 상태에서 가열 및 가압하는 것에 의해, 기재 상에 질화 붕소 입자를 생성시키는 공정(생성 공정)을 갖는다. 이에 의해, 중공부를 갖는 질화 붕소 입자를 제조할 수 있다.
탄소 재료로 형성된 용기는, 상기 혼합물 및 기재를 수용할 수 있는 용기이다. 당해 용기는, 예를 들면 카본 도가니여도 된다. 용기는, 바람직하게는, 개구부에 덮개를 하는 것에 의해, 기밀성을 높일 수 있는 용기이다. 배치 공정에서는, 예를 들면, 혼합물을 용기 내의 저부에 배치하고, 기재를 용기 내의 측벽면이나 덮개의 내측에 고정하도록 배치해도 된다. 탄소 재료로 형성된 기재는, 예를 들면, 시트상, 판상, 또는 봉상이어도 된다. 탄소 재료로 형성된 기재는, 예를 들면, 카본 시트(그래파이트 시트), 카본판, 또는 카본봉이어도 된다.
혼합물 중의 탄화 붕소는, 예를 들면 분말상(탄화 붕소 분말)이어도 된다. 혼합물 중의 붕산은, 예를 들면 분말상(붕산 분말)이어도 된다. 혼합물은, 예를 들면, 탄화 붕소 분말과 붕산 분말을 공지된 방법으로 혼합하는 것에 의해 얻어진다.
탄화 붕소 분말은, 공지된 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 탄화 붕소 분말의 제조 방법으로서는, 예를 들면, 붕산과 아세틸렌 블랙을 혼합한 후, 불활성 가스(예를 들면 질소 가스) 분위기 중에서, 1800∼2400℃에서, 1∼10시간 가열하여, 괴상의 탄화 붕소 입자를 얻는 방법을 들 수 있다. 이 방법에 의해 얻어진 괴상의 탄화 붕소 입자를, 분쇄, 체분리, 세정, 불순물 제거, 건조 등을 적절히 행함으로써 탄화 붕소 분말을 얻을 수 있다.
괴상의 탄소 붕소 입자의 분쇄 시간을 조정하는 것에 의해, 탄화 붕소 분말의 평균 입자경을 조정할 수 있다. 탄화 붕소 분말의 평균 입자경은, 5μm 이상, 7μm 이상, 또는 10μm 이상이어도 되고, 100μm 이하, 90μm 이하, 80μm 이하, 또는 70μm 이하여도 된다. 탄화 붕소 분말의 평균 입자경은, 레이저 회절 산란법에 의해 측정할 수 있다.
탄화 붕소와 붕산의 혼합 비율은, 적절히 선택할 수 있다. 혼합물 중의 붕산의 함유량은, 질화 붕소 입자가 커지기 쉬운 관점에서, 탄화 붕소 100질량부에 대해서, 바람직하게는 2질량부 이상이고, 보다 바람직하게는 5질량부 이상이고, 더 바람직하게는 8질량부 이상이며, 100질량부 이하, 90질량부 이하, 또는 80질량부 이하여도 된다.
탄화 붕소 및 붕산을 함유하는 혼합물은, 다른 성분을 추가로 함유해도 된다. 다른 성분으로서는, 탄화 규소, 탄소, 산화 철 등을 들 수 있다. 탄화 붕소 및 붕산을 함유하는 혼합물이 탄화 규소를 추가로 포함함으로써, 개구단을 갖지 않는 질화 붕소 입자를 얻기 쉬워진다.
용기 내는, 예를 들면 95체적% 이상의 질소 가스를 포함하는 질소 분위기로 되어 있다. 질소 분위기 중의 질소 가스의 함유량은, 바람직하게는 95체적% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.9체적% 이상이며, 실질적으로 100체적%여도 된다. 질소 분위기 중에, 질소 가스에 더하여, 암모니아 가스 등이 포함되어도 된다.
가열 온도는, 질화 붕소 입자가 커지기 쉬운 관점에서, 바람직하게는 1450℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 1600℃ 이상이며, 더 바람직하게는 1800℃ 이상이다. 가열 온도는, 2400℃ 이하, 2300℃ 이하, 또는 2200℃ 이하여도 된다.
가압할 때의 압력은, 질화 붕소 입자가 커지기 쉬운 관점에서, 바람직하게는 0.3MPa 이상이고, 보다 바람직하게는 0.6MPa 이상이다. 가압할 때의 압력은, 1.0MPa 이하, 또는 0.9MPa 이하여도 된다.
가열 및 가압을 행하는 시간은, 질화 붕소 입자가 커지기 쉬운 관점에서, 바람직하게는 3시간 이상이고, 보다 바람직하게는 5시간 이상이다. 가열 및 가압을 행하는 시간은, 40시간 이하, 또는 30시간 이하여도 된다.
생성 공정에서는, 중공부를 갖는 질화 붕소 입자가, 탄소 재료로 형성된 기재 상에 생성된다. 따라서, 기재 상의 질화 붕소 입자를 회수하는 것에 의해, 질화 붕소 입자가 얻어진다. 기재 상에 생성된 입자가 질화 붕소 입자인 것은, 기재 상에 생성된 입자의 일부를 기재로부터 회수하고, 회수한 입자에 대하여 X선 회절 측정을 행하여, 질화 붕소에서 유래하는 피크가 검출되는 것에 의해 확인할 수 있다.
이상과 같이 해서 얻어지는 질화 붕소 입자에 대해서, 특정 범위의 최대 길이를 갖는 질화 붕소 입자만이 얻어지도록 분급하는 공정(분급 공정)을 실시해도 된다.
조제 공정에서는, 예를 들면, 공지된 방법(예를 들면 헨셸 믹서에 의한 혼합)으로, 질화 붕소 입자와 수지를 혼합하는 것에 의해, 수지 조성물을 조제한다. 조제 공정에서 조제되는 수지 조성물은, 필요에 따라서 용매(예를 들면 수지를 용해시키는 용매)를 추가로 포함해도 되고, 전술한 그 밖의 성분을 추가로 포함해도 된다.
조제 공정에 있어서, 질화 붕소 입자의 첨가량은, 수지 100질량부에 대해서, 10질량부 이상, 30질량부 이상, 또는 50질량부 이상이어도 되고, 600질량부 이하, 400질량부 이하, 또는 300질량부 이하여도 된다.
용매로서는, 알코올계 용매, 글라이콜 에터계 용매, 방향족계 용매, 케톤계 용매 등을 들 수 있다. 알코올계 용매로서는, 아이소프로필 알코올, 다이아세톤 알코올 등을 들 수 있다. 글라이콜 에터계 용매로서는, 에틸 셀로솔브, 뷰틸 셀로솔브 등을 들 수 있다. 방향족계 용매로서는, 톨루엔, 자일렌 등을 들 수 있다. 케톤계 용매로서는, 메틸 에틸 케톤, 메틸 아이소뷰틸 케톤 등을 들 수 있다.
성형 공정에서는, 예를 들면, 필름 어플리케이터를 이용하여, 수지 조성물을 기판 상에 도공하는 것에 의해, 수지 조성물을 시트상으로 성형할 수 있다. 성형 공정에 있어서는, 성형과 동시 또는 성형 후에, 수지 조성물 중의 수지를 일부 또는 전부를 경화시키는 공정(경화 공정)이 행해져도 된다.
수지를 경화시키는 방법은, 수지(및 필요에 따라서 이용되는 경화제)의 종류에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들면, 수지가 에폭시 수지이고, 전술한 경화제가 함께 이용되는 경우, 경화 공정에서는, 가열에 의해 수지를 경화시킬 수 있고, 가열과 함께 가압이 행해져도 된다. 이 경우, 가열 온도 및 가열 시간(가압이 행해지는 경우는 압력 및 가압 시간)을 조정하는 것에 의해, 얻어지는 시트에 있어서의 수지의 경화 상태를 조정할 수 있다. 수지 조성물이 용매를 포함하는 경우는, 경화 공정에 있어서, 수지를 경화시킴과 함께, 당해 용매를 휘발시켜도 된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
괴상의 탄화 붕소 입자를 분쇄기에 의해 분쇄하여, 평균 입자경이 10μm인 탄화 붕소 분말을 얻었다. 얻어진 탄화 붕소 분말 100질량부와, 붕산 9질량부를 혼합하여, 카본 도가니에 충전하고, 카본 도가니의 개구부를 카본 시트(NeoGraf사제)로 덮고, 카본 도가니의 덮개와 카본 도가니로 카본 시트를 협지함으로써, 카본 시트를 고정했다. 덮개를 한 카본 도가니를 저항 가열로 내에서, 질소 가스 분위기하에서, 2000℃, 0.85MPa의 조건에서 20시간 가열함으로써, 카본 시트 상에 입자가 생성되었다. 카본 시트 상에 생성된 입자를 회수하고, X선 회절 장치(주식회사 리가쿠제, 「ULTIMA-IV」)를 이용하여 X선 회절 측정했다. 이 X선 회절 측정 결과, 및 비교 대상으로서 덴카 주식회사제의 질화 붕소 분말(GP 그레이드)의 X선 회절 측정 결과를 각각 도 1에 나타낸다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 질화 붕소에서 유래하는 피크만이 검출되어, 질화 붕소 입자가 생성된 것을 확인할 수 있었다.
나프탈렌형 에폭시 수지(DIC사제, HP4032) 100질량부와, 경화제로서 이미다졸 화합물(시코쿠 화성사제, 2E4MZ-CN) 10질량부를 혼합하고, 이어서, 얻어진 질화 붕소 입자 81질량부를 추가로 혼합하여 수지 조성물을 얻었다. 이 수지 조성물을, 500Pa의 감압 탈포를 10분간 행하여, PET제 기판 상에 두께가 1.0mm가 되도록 도포했다. 그 후, 온도 150℃, 압력 160kg/cm2의 조건에서 60분간의 가열 및 가압을 행하여, 두께 0.5mm의 시트를 제작했다.
제작한 시트의 단면의 SEM 화상을 도 2에 나타낸다. 시트의 단면에 있어서, 질화 붕소 입자 중 하나(도 2에 있어서 화살표 1로 나타낸 질화 붕소 입자)에서는, 질화 붕소 입자에서 차지하는 중공부의 면적 비율이 68%, 외각부의 두께가 7.0μm, 어스펙트비가 2.5, 최대 길이가 168μm였다. 또한, 시트의 단면에 있어서, 다른 질화 붕소 입자 중 하나(도 2에 있어서 화살표 2로 나타낸 질화 붕소 입자)에서는, 질화 붕소 입자에서 차지하는 중공부의 면적 비율이 62%, 외각부의 두께가 6.2μm, 어스펙트비가 2.9, 최대 길이가 140μm였다. 시트에서 차지하는 수지의 비율은 64%, 질화 붕소 입자의 비율은 36%였다.
(실시예 2)
질화 붕소 입자의 첨가량을, 수지 100질량부에 대해서 47질량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 시트를 제작했다. 제작한 시트의 단면의 SEM 화상을 도 3에 나타낸다. 시트의 단면에 있어서, 질화 붕소 입자 중 하나(도 3에 있어서 화살표 3으로 나타낸 질화 붕소 입자)에서는, 질화 붕소 입자에서 차지하는 중공부의 면적 비율이 75%, 외각부의 두께가 5.5μm, 어스펙트비가 3.9, 최대 길이가 211μm였다. 또한, 시트의 단면에 있어서, 다른 질화 붕소 입자 중 하나(도 3에 있어서 화살표 4로 나타낸 질화 붕소 입자)에서는, 질화 붕소 입자에서 차지하는 중공부의 면적 비율이 56%, 외각부의 두께가 8.5μm, 어스펙트비가 3.8, 최대 길이가 156μm였다. 시트에서 차지하는 수지의 비율은 75%, 질화 붕소 입자의 비율은 25%였다.
(실시예 3)
질화 붕소 입자의 첨가량을, 수지 100질량부에 대해서 33질량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 시트를 제작했다. 제작한 시트의 단면의 SEM 화상을 도 4에 나타낸다. 시트의 단면에 있어서, 질화 붕소 입자 중 하나(도 4에 있어서 화살표 5로 나타낸 질화 붕소 입자)에서는, 질화 붕소 입자에서 차지하는 중공부의 면적 비율이 70%, 외각부의 두께가 5.2μm, 어스펙트비가 4.6, 최대 길이가 182μm였다. 또한, 시트의 단면에 있어서, 다른 질화 붕소 입자 중 하나(도 4에 있어서 화살표 6으로 나타낸 질화 붕소 입자)에서는, 질화 붕소 입자에서 차지하는 중공부의 면적 비율이 65%, 외각부의 두께가 5.9μm, 어스펙트비가 2.9, 최대 길이가 111μm였다. 시트에서 차지하는 수지의 비율은 79%, 질화 붕소 입자의 비율은 21%였다.
(비교예 1)
실시예 1에서 얻어진 질화 붕소 입자를, 평균 입자경 85μm의 괴상 질화 붕소 입자로 변경하고, 질화 붕소 입자의 첨가량을 수지 100질량부에 대해서 47질량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 시트를 제작했다.
[열전도율의 측정]
얻어진 시트로부터 10mm×10mm의 크기의 측정용 시료를 잘라내고, 제논 플래시 애널라이저(NETZSCH사제, LFA447 NanoFlash)를 이용한 레이저 플래시법에 의해, 측정용 시료의 열확산율 A(m2/초)를 측정했다. 또한, 측정용 시료의 비중 B(kg/m3)를 아르키메데스법에 의해 측정했다. 또한, 측정용 시료의 비열 용량 C(J/(kg·K))를, 시차 주사 열량계(주식회사 리가쿠제, ThermoPlusEvoDSC8230)를 이용하여 측정했다. 이들 각 물성치를 이용하여, 열전도율 H(W/(m·K))를 H=A×B×C의 식으로부터 구했다. 열전도율의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1로부터, 중공부를 갖는 질화 붕소 입자의 첨가량을 81질량부(실시예 1)로부터 47질량부(실시예 2)로 줄이고, 33질량부(실시예 3)로 더 줄이더라도, 평균 입자경 85μm의 괴상의 질화 붕소 입자의 첨가량이 47질량부인 비교예 1의 시트보다도 열전도율이 우수한 것으로부터, 시트의 우수한 열전도율을 유지하면서, 시트를 경량화할 수 있는 것을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 수지와, 중공부를 갖는 질화 붕소 입자를 함유하고,
    상기 질화 붕소 입자의 상기 중공부에는 상기 수지가 충전되어 있는, 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 질화 붕소 입자는, 상기 시트의 단면에 있어서, 상기 질화 붕소 입자에서 차지하는 상기 중공부의 면적 비율이 40% 이상인 질화 붕소 입자를 포함하는, 시트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 질화 붕소 입자가, 1.5 이상의 어스펙트비를 갖는 질화 붕소 입자를 포함하는, 시트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 1.5 이상의 어스펙트비를 갖는 질화 붕소 입자가, 80μm 이상의 최대 길이를 갖는, 시트.
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