WO2014208408A1 - 熱伝導性シート、及びその製造方法、並びに半導体装置 - Google Patents

熱伝導性シート、及びその製造方法、並びに半導体装置 Download PDF

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heat conductive
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inorganic filler
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荒巻　慶輔
篤哉 芳成
拓洋 石井
信一 内田
雅彦 伊東
俊介 内田
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    • B29K2995/0012—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular thermal properties
    • B29K2995/0013—Conductive

Definitions

  • the present invention relates to a heat conductive sheet, a manufacturing method thereof, and a semiconductor device.
  • the semiconductor element is attached to a heat sink such as a heat radiating fin or a heat radiating plate via a heat conductive sheet in order to efficiently dissipate heat.
  • a thermally conductive sheet a material in which a filler (thermally conductive filler) such as an inorganic filler is dispersed in silicone is widely used.
  • the inorganic filler include alumina, aluminum nitride, and aluminum hydroxide.
  • carbon fiber has a thermal conductivity of about 600 W / m ⁇ K to 1,200 W / m ⁇ K in the fiber direction.
  • Boron nitride is known to have anisotropy in the plane direction of about 110 W / m ⁇ K and in the direction perpendicular to the plane direction of about 2 W / m ⁇ K.
  • thermal conductivity is required to be obtained with a thin sheet.
  • a heat conductive sheet having both excellent high heat conductivity and flexibility can be obtained (for example, see Patent Document 3).
  • a thermal conductive sheet having a small thickness for example, an average thickness of 500 ⁇ m or less
  • a thermal conductive sheet capable of achieving both excellent high thermal conductivity and excellent flexibility required in recent years is obtained. It is not done.
  • thermally conductive sheet that can achieve both excellent high thermal conductivity and excellent flexibility even when the thickness is thin, a manufacturing method thereof, and a semiconductor device using the thermal conductive sheet.
  • the current situation is.
  • the present invention provides a thermally conductive sheet that can achieve both excellent high thermal conductivity and excellent flexibility even when the thickness is thin, a manufacturing method thereof, and a semiconductor device using the thermally conductive sheet.
  • the purpose is to do.
  • a heat conductive sheet sandwiched between a heat source of a semiconductor device and a heat dissipation member Contains a binder, carbon fiber, and inorganic filler,
  • the carbon fiber has an average fiber length of 50 ⁇ m to 250 ⁇ m;
  • the thermal resistance under a load of 7.5 kgf / cm 2 measured in accordance with ASTM-D5470 is less than 0.17 K ⁇ cm 2 / W,
  • the heat conductive sheet is characterized in that an average thickness of the heat conductive sheet is 500 ⁇ m or less.
  • the thermal resistance is less than or equal to 0.20K ⁇ cm 2 / W ⁇ 1>.
  • a part of the carbon fiber is arranged on the surface of the heat conductive sheet, and the long axis of the carbon fiber is arranged along the surface direction of the heat conductive sheet. It is a heat conductive sheet in any one.
  • ⁇ 5> The thermal conductive sheet according to ⁇ 4>, wherein the average particle diameter of alumina is 1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • ⁇ 6> The thermal conductive sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the inorganic filler contains aluminum nitride.
  • ⁇ 7> The heat conductive sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the carbon fiber content is 20% by volume to 40% by volume.
  • ⁇ 8> The heat conductive sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the content of the inorganic filler is 30% by volume to 55% by volume.
  • thermo conductive sheet according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein an average thickness ( ⁇ m) of the thermal conductive sheet is larger than an average fiber length ( ⁇ m) of the carbon fiber.
  • the conventional problems can be solved, the object can be achieved, and even if the thickness is thin, a thermal conductive sheet that can achieve both excellent high thermal conductivity and excellent flexibility, And the manufacturing method of the same, and the semiconductor device using the said heat conductive sheet can be provided.
  • FIG. 1A is a schematic diagram showing the orientation of carbon fibers during extrusion molding.
  • FIG. 1B is a schematic diagram showing the orientation of carbon fibers during extrusion molding.
  • FIG. 2 is a schematic view for explaining an example of a method for producing a thermally conductive sheet of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the semiconductor device of the present invention.
  • 4 is an SEM photograph of the surface of the thermally conductive sheet of Example 1.
  • FIG. 1A is a schematic diagram showing the orientation of carbon fibers during extrusion molding.
  • FIG. 1B is a schematic diagram showing the orientation of carbon fibers during extrusion molding.
  • FIG. 2 is a schematic view for explaining an example of a method for producing a thermally conductive sheet of the present invention.
  • FIG. 3 is
  • the heat conductive sheet of this invention contains a binder, carbon fiber, and an inorganic filler at least, and also contains another component as needed.
  • the thermally conductive sheet is used by being sandwiched between a heat source of a semiconductor device and a heat radiating member.
  • binder resin examples include thermoplastic polymers and cured products of thermosetting polymers.
  • thermoplastic polymer examples include thermoplastic resins, thermoplastic elastomers, and polymer alloys thereof.
  • thermoplastic resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
  • thermoplastic elastomer examples include styrene-based thermoplastic elastomers, olefin-based thermoplastic elastomers, vinyl chloride-based thermoplastic elastomers, polyester-based thermoplastic elastomers, polyurethane-based thermoplastic elastomers, and polyamide-based thermoplastic elastomers. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
  • thermosetting polymer examples include crosslinked rubber, epoxy resin, polyimide resin, bismaleimide resin, benzocyclobutene resin, phenol resin, unsaturated polyester, diallyl phthalate resin, silicone resin, polyurethane, polyimide silicone, thermosetting type.
  • examples thereof include polyphenylene ether and thermosetting modified polyphenylene ether. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
  • crosslinked rubber examples include natural rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene, butyl rubber, halogenated butyl rubber, fluorine rubber, Examples thereof include urethane rubber, acrylic rubber, polyisobutylene rubber, and silicone rubber. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
  • thermosetting polymer is a silicone resin from the viewpoints of excellent moldability and weather resistance, and adhesion and followability to electronic components.
  • the silicone resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include addition reaction type liquid silicone resin, heat vulcanization type millable type silicone resin using peroxide for vulcanization, and the like. Can be mentioned. Among these, an addition reaction type liquid silicone resin is particularly preferable as a heat radiating member of an electronic device because adhesion between a heat generating surface of an electronic component and a heat sink surface is required.
  • the addition reaction type liquid silicone resin is preferably a two-component addition reaction type silicone resin in which a polyorganosiloxane having a vinyl group is liquid A and a polyorganosiloxane having a Si—H group is liquid B.
  • the mixing ratio of the liquid A and the liquid B is appropriately selected depending on the desired flexibility of the heat conductive sheet.
  • the content of the binder in the thermally conductive sheet is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 25% by volume to 50% by volume.
  • the carbon fiber is not particularly limited as long as the average fiber length (average major axis length) is 50 ⁇ m to 250 ⁇ m, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the average fiber length (average major axis length) is 50 ⁇ m to 250 ⁇ m, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • pitch PAN, arc
  • Those synthesized by a discharge method, a laser evaporation method, a CVD method (chemical vapor deposition method), a CCVD method (catalytic chemical vapor deposition method), or the like can be used.
  • pitch-based carbon fibers are particularly preferable from the viewpoint of thermal conductivity.
  • the carbon fiber can be used by partially or entirely treating the carbon fiber.
  • Examples of the surface treatment include oxidation treatment, nitriding treatment, nitration, sulfonation, or attaching a metal, a metal compound, an organic compound, or the like to the surface of a functional group or carbon fiber introduced to the surface by these treatments.
  • the process etc. which are combined are mentioned.
  • Examples of the functional group include a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, a nitro group, and an amino group.
  • a part of the carbon fiber is arranged on the surface of the heat conductive sheet and the long axis of the carbon fiber is arranged along the surface direction of the heat conductive sheet from the viewpoint of reducing the heat resistance.
  • the average fiber length (average major axis length) of the carbon fiber is 50 ⁇ m to 250 ⁇ m, preferably 75 ⁇ m to 200 ⁇ m, and more preferably 100 ⁇ m to 150 ⁇ m. If the average fiber length is less than 50 ⁇ m, sufficient anisotropic thermal conductivity cannot be obtained, resulting in high thermal resistance. When the average fiber length exceeds 250 ⁇ m, the compressibility of the heat conductive sheet is lowered, and a sufficiently low heat resistance cannot be obtained during use.
  • the average short axis length of the carbon fiber is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 6 ⁇ m to 15 ⁇ m, and more preferably 8 ⁇ m to 13 ⁇ m.
  • the aspect ratio (average major axis length / average minor axis length) of the carbon fiber is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 8 or more, more preferably 12 to 30. . When the aspect ratio is less than 8, since the fiber length (major axis length) of the carbon fiber is short, the thermal conductivity may be lowered.
  • the average major axis length and the average minor axis length of the carbon fiber can be measured, for example, with a microscope, a scanning electron microscope (SEM), or the like.
  • the content of the carbon fiber in the thermally conductive sheet is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 20% by volume to 40% by volume, and 22% by volume to 36% by volume. More preferred is 28 to 36% by volume.
  • the content is less than 20% by volume, it may be difficult to obtain a sufficiently low thermal resistance.
  • the content exceeds 40% by volume, the moldability of the thermally conductive sheet and the orientation of the carbon fibers may be obtained. May affect sex.
  • ⁇ Inorganic filler> There is no restriction
  • the inorganic filler is different from the carbon fiber.
  • the inorganic filler examples include aluminum nitride (aluminum nitride: AlN), silica, alumina (aluminum oxide), boron nitride, titania, glass, zinc oxide, silicon carbide, silicon (silicon), silicon oxide, aluminum oxide, and metal. And particles. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, alumina, boron nitride, aluminum nitride, zinc oxide, and silica are preferable, and alumina and aluminum nitride are particularly preferable from the viewpoint of thermal conductivity.
  • the inorganic filler may be subjected to a surface treatment.
  • the inorganic filler is treated with a coupling agent as the surface treatment, the dispersibility of the inorganic filler is improved, and the flexibility of the heat conductive sheet is improved.
  • the average particle size of the said inorganic filler is preferably 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 5 ⁇ m, and particularly preferably 4 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the average particle size is less than 1 ⁇ m, the viscosity increases and mixing may be difficult.
  • the average particle size exceeds 10 ⁇ m, the thermal resistance of the thermally conductive sheet may increase.
  • the average particle size is preferably 0.3 ⁇ m to 6.0 ⁇ m, more preferably 0.3 ⁇ m to 2.0 ⁇ m, and particularly preferably 0.5 ⁇ m to 1.5 ⁇ m. If the average particle size is less than 0.3 ⁇ m, the viscosity may increase and mixing may be difficult, and if it exceeds 6.0 ⁇ m, the thermal resistance of the thermally conductive sheet may increase.
  • the average particle diameter of the inorganic filler can be measured by, for example, a particle size distribution meter or a scanning electron microscope (SEM).
  • the inorganic filler is alumina, its specific surface area, 0.3m 2 /g ⁇ 0.9m 2 / g are preferred.
  • the specific surface area is preferably 1 m 2 / g to 3 m 2 / g.
  • the specific surface area of the inorganic filler can be measured by, for example, the BET method.
  • the content of the inorganic filler in the thermally conductive sheet is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 30% by volume to 55% by volume, and 35% by volume to 50% by volume. More preferred. When the content is less than 30% by volume, the thermal resistance of the thermally conductive sheet may increase, and when it exceeds 55% by volume, the flexibility of the thermally conductive sheet may be reduced.
  • the other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include thixotropic agents, dispersants, curing accelerators, retarders, slightly tackifiers, plasticizers, and flame retardants. , Antioxidants, stabilizers, colorants and the like.
  • the average thickness of the heat conductive sheet is 500 ⁇ m or less, preferably 100 ⁇ m to 400 ⁇ m, and more preferably 200 ⁇ m to 350 ⁇ m.
  • the average thickness is an average thickness when no load is applied.
  • the average thickness ( ⁇ m) of the thermal conductive sheet is preferably larger than the average fiber length ( ⁇ m) of the carbon fiber. By doing so, it is easy to compress during use and a sufficiently low thermal resistance is obtained.
  • the heat conductive sheet preferably has a compressibility of 5% or more, more preferably 10% to 70%, when a load of 7.5 kgf / cm 2 is applied. If the compression ratio is less than 5%, the thermal resistance may not be reduced during compression.
  • the thermal conductive sheet has a thermal resistance of less than 0.17 K ⁇ cm 2 / W measured under a load of 7.5 kgf / cm 2 as measured according to ASTM-D5470.
  • a load 7.5 kgf / cm 2 as measured according to ASTM-D5470.
  • 0.04K * cm ⁇ 2 > / W is preferable.
  • the reason why the thermal resistance is measured by applying a load is that, in use, the thermal conductive sheet is usually loaded by being sandwiched between the heat source of the semiconductor device and the heat radiating member.
  • the thermal resistance changes.
  • the thermally conductive sheet is in a range of load 2.0 kgf / cm 2 ⁇ load 7.5 kgf / cm 2 when measuring thermal resistance according to ASTM-D5470, thermal resistance, 0.20K ⁇ cm 2 / W or less It is preferable that By doing so, it is advantageous in that a thermally conductive sheet having a very excellent thermal resistance can be obtained regardless of the use environment.
  • thermally conductive sheet having a very excellent thermal resistance can be obtained regardless of the use environment.
  • limiting in particular as a lower limit of the said heat resistance Although it can select suitably according to the objective, 0.04K * cm ⁇ 2 > / W is preferable.
  • the method for producing the heat conductive sheet is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, the method for producing a heat conductive sheet of the present invention described below is preferable.
  • the manufacturing method of a heat conductive sheet of this invention includes an extrusion process, a hardening process, and a cutting process at least, and also includes another process as needed.
  • the extrusion molding step is not particularly limited as long as it is a step of extruding the thermally conductive composition with an extruder to obtain an extrusion molded product, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the said heat conductive composition contains a binder precursor, carbon fiber, and an inorganic filler, and also contains another component as needed.
  • the binder precursor is a precursor of the binder that is cured by a curing process to be described later to become a binder of the thermally conductive sheet.
  • examples thereof include curable polymers.
  • the carbon fiber is the carbon fiber exemplified in the description of the thermally conductive sheet of the present invention.
  • the said inorganic filler is the said inorganic filler illustrated in description of the said heat conductive sheet of this invention.
  • the heat conductive composition can be prepared by mixing the binder precursor, the carbon fiber, the inorganic filler, and, if necessary, other components using a mixer or the like.
  • An extruded product can be obtained by extruding the thermally conductive composition into a mold using an extruder.
  • the extrusion port of the extruder is usually provided with a plurality of slits, whereby the carbon fibers are oriented in the extrusion direction.
  • the shape and size of the slit are not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. Examples of the shape of the slit include a flat plate shape, a lattice shape, and a honeycomb shape.
  • the size (width) of the slit is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.5 mm to 10 mm.
  • rate of the said heat conductive composition Although it can select suitably according to the objective, 0.001 L / min or more is preferable.
  • the shape, size, material, and the like of the mold are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
  • Examples of the shape include a hollow columnar shape and a hollow prismatic shape.
  • size it can select suitably according to the magnitude
  • Examples of the material include stainless steel.
  • the carbon fiber, the inorganic filler, and the like are collected in the center direction of the thermally conductive composition, and the carbon fiber is formed between the surface and the center of the extruded product.
  • the density of the inorganic filler is different. That is, since the carbon fiber and the inorganic filler do not protrude from the surface of the thermally conductive composition (molded body) that has passed through the extruder, the cured thermal conductive composition (molded body) is cured.
  • the surface portion of the object (the outer peripheral portion of the heat conductive sheet) has good fine tackiness, and the adhesion to an adherend (semiconductor device or the like) is good.
  • carbon fiber can be orientated in an extrusion direction by extruding the heat conductive composition containing the carbon fiber 11 and the inorganic filler 12.
  • the slightly sticky means that it has removability with little increase in adhesive force due to aging and wet heat, and has a stickiness that does not easily shift when it is attached to an adherend.
  • the curing step is a step of curing the extrusion-molded product to obtain a cured product.
  • the extrusion-molded product molded in the extrusion molding step becomes a cured product by an appropriate curing reaction according to the binder precursor to be used.
  • the method for curing the extruded product is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, when a thermosetting polymer such as a silicone resin is used as the binder precursor, it is cured by heating. It is preferable. Examples of the apparatus used for the heating include a far infrared furnace and a hot air furnace. The heating temperature is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably performed at 40 ° C. to 150 ° C.
  • the flexibility of the silicone cured product obtained by curing the silicone resin is not particularly limited. However, it can be appropriately selected according to the purpose, and can be adjusted by, for example, the crosslinking density of the silicone cured product, the filling amount of the carbon fiber, the filling amount of the inorganic filler, and the like.
  • the cutting step is not particularly limited as long as it is a step of cutting the cured product to an average thickness of 500 ⁇ m or less in a direction perpendicular to the direction of extrusion, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the cutting is performed using, for example, an ultrasonic cutter or a planer.
  • the transmission frequency and amplitude can be adjusted, and it is preferable to adjust the transmission frequency in the range of 10 kHz to 100 kHz and the amplitude in the range of 10 ⁇ m to 100 ⁇ m. If the cutting is performed with a cutter knife or meat slicer (rotating blade) instead of an ultrasonic cutter, the surface roughness Ra of the cut surface increases and the thermal resistance increases.
  • the carbon fiber is oriented in the thickness direction of the thermally conductive sheet (vertical orientation) by cutting the cured product having undergone the curing reaction into a predetermined thickness in a direction perpendicular to the direction of extrusion.
  • a thermally conductive sheet thus obtained can be obtained.
  • a part of the carbon fiber adheres to the surface of the heat conductive sheet, and the long axis of the carbon fiber adheres along the surface direction of the heat conductive sheet, thereby along the surface direction of the heat conductive sheet.
  • a thermally conductive sheet having the arranged carbon fibers on the surface of the thermally conductive sheet can be obtained.
  • a heat conductive sheet is manufactured through a series of processes such as extrusion, molding, curing, and cutting (slicing).
  • a heat conductive composition is prepared by blending and stirring a binder precursor, carbon fiber, and an inorganic filler.
  • the carbon fibers blended in the thermally conductive composition are oriented in the thickness direction of the thermally conductive sheet by passing through a plurality of slits.
  • the cured product is cut (sliced) to a predetermined thickness with an ultrasonic cutter in a direction perpendicular to the extrusion direction, whereby a heat conductive sheet can be produced.
  • the semiconductor device of the present invention includes a heat dissipation member, a heat source, and a heat conductive sheet, and further includes other members as necessary.
  • the thermally conductive sheet is sandwiched between the heat source and the heat radiating member.
  • Heat source> There is no restriction
  • the heat radiating member is not particularly limited as long as heat generated from the semiconductor element is conducted and dissipated to the outside, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • a heat radiating device a cooler, a heat sink , Heat spreader, die pad, printed circuit board, cooling fan, Peltier element, heat pipe, housing, and the like.
  • the heat conductive sheet is the heat conductive sheet of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an example of the semiconductor device 10, in which the semiconductor element 2 is disposed on the substrate 1, and the heat conductive sheet 3 is sandwiched between the heat radiating member 4. Yes.
  • the average particle diameters of alumina particles and aluminum nitride are values measured by a particle size distribution meter.
  • the average major axis length and the average minor axis length of the pitch-based carbon fibers are values measured with a microscope (manufactured by HiROX Co Ltd, KH7700).
  • Example 1 -Production of thermal conductive sheet- Silicone A liquid (organopolysiloxane having vinyl group) and Silicone B liquid (organopolysiloxane having H-Si group) mixed at a mass ratio of 3: 7 (A liquid: B liquid) Alumina (average particle size 4 ⁇ m, spherical, specific surface area 0.3 m 2 / g, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd., Micron), 18% by volume, classified into addition reaction type liquid silicone resin to adjust specific surface area, nitriding 21% by volume of aluminum (average particle size 1 ⁇ m, spherical, specific surface area 3 m 2 / g, H grade, manufactured by Tokuyama Corporation), pitch-based carbon fiber (average fiber length 100 ⁇ m, average minor axis length 9.2 ⁇ m, XN100- 10M, manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd.) was dispersed to prepare a silicone resin composition.
  • a liquid organ
  • blending is the volume% in the heat conductive sheet obtained.
  • Alumina and aluminum nitride used were subjected to coupling treatment with a silane coupling agent.
  • the obtained silicone resin composition was extruded into a mold (hollow cylindrical shape) with an extruder to produce a silicone molded body.
  • a slit discharge port shape: flat plate) is formed in the extrusion port of the extruder.
  • the obtained silicone molded body was heated in an oven at 100 ° C. for 6 hours to obtain a cured silicone product.
  • the obtained silicone cured product was sliced and cut perpendicularly to the direction of extrusion with an ultrasonic cutter so that the average thickness was 100 ⁇ m (transmitting frequency 20.5 kHz, amplitude 50 ⁇ m to 70 ⁇ m).
  • a square-shaped thermally conductive sheet of Example 1 having an average thickness of 100 ⁇ m, a length of 30 mm, and a width of 30 mm was produced.
  • the pitch-based carbon fibers were oriented at 0 to 5 degrees with respect to the thickness direction of the heat conductive sheet. It was.
  • FIG. 4 the SEM photograph of the surface of a heat conductive sheet was shown.
  • the compression rate of the obtained heat conductive sheet was measured. The results are shown in Table 5-1.
  • Example 1 (Examples 2 to 15, Comparative Examples 1 to 4)
  • Example 1 the types and amounts of carbon fibers (volume%), the types and amounts of alumina (volume%), the types and amounts of aluminum nitride (volume%), and the average thickness of the heat conductive sheet are shown in Table 1 to 3 except that the carbon fiber type and amount (% by volume), the type and amount of alumina (volume%), the type and amount of aluminum nitride (% by volume), and the average thickness of the heat conductive sheet are changed.
  • a heat conductive sheet was produced in the same manner as in Example 1.
  • the obtained heat conductive sheet was evaluated in the same manner as in Example 1.
  • the results are shown in Tables 1 to 4 and FIG.
  • Example 16 In Example 1, the heat conductive sheet was produced like Example 1 except having changed the compounding ratio (mass ratio) of silicone A liquid and silicone B liquid into 5: 5. The obtained heat conductive sheet was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3 and FIG. Moreover, the compression rate in each load was measured. The measurement results are shown in Table 5-1. Furthermore, the SEM photograph of the heat conductive sheet is shown in FIG. Here, the part above the arrow on the SEM photograph shows the surface of the heat conductive sheet, and the lower part shows the cross section of the heat conductive sheet.
  • Example 17 A heat conductive sheet was produced in the same manner as in Example 7 except that the blending ratio (mass ratio) of the silicone A liquid and the silicone B liquid was changed to 5: 5 in Example 7.
  • the obtained heat conductive sheet was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3. Moreover, the compression rate in each load was measured. The measurement results are shown in Table 5-2.
  • Comparative Examples X, Y, Z The relationship between the load and the thermal resistance of the commercially available thermal conductive sheet was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4 and FIG.
  • the heat conductive sheet of Comparative Example X is SS-HCT ⁇ 50-302 (thickness 0.2 mm) manufactured by Affine Industries Co., Ltd.
  • the heat conductive sheet of Comparative Example Y is an indium sheet manufactured by Axis
  • the heat conductive sheet of Comparative Example Z is an indium sheet manufactured by Nilaco.
  • the heat conductive sheets of Examples 1 to 15 have an average thickness as thin as 500 ⁇ m or less, the thermal resistance under a load of 7.5 kgf / cm 2 measured according to ASTM-D5470 is 0.17 K ⁇ cm. It was less than 2 / W, had excellent thermal resistance, and was excellent in flexibility.
  • thermal conductive sheet of the present invention has high thermal conductivity, for example, CPU, MPU, power transistor, LED, laser diode, various batteries (lithium ion battery, etc.) that adversely affect the efficiency and life of element operation depending on temperature.
  • various secondary devices various fuel cells, capacitors, amorphous silicon, crystalline silicon, compound semiconductors, various solar cells such as wet solar cells), and other heating devices that require effective use of heat It is preferably used around a heat source, around a heat exchanger and a heat pipe of a floor heating device, and the like.

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Abstract

　半導体装置の熱源と放熱部材との間に挟持される熱伝導性シートであって、バインダーと、炭素繊維と、無機物フィラーとを含有し、前記炭素繊維の平均繊維長が、５０μｍ～２５０μｍであり、ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に従って測定される、荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２条件下での熱抵抗が、０．１７Ｋ・ｃｍ２／Ｗ未満であり、平均厚みが、５００μｍ以下である熱伝導性シートである。

Description

熱伝導性シート、及びその製造方法、並びに半導体装置
　本発明は、熱伝導性シート、及びその製造方法、並びに半導体装置に関する。
　電子機器の更なる高性能化に伴って、半導体素子の高密度化、及び高実装化が進んでいる。これに伴い、電子機器を構成する電子部品から発熱する熱を更に効率よく放熱することが重要となっている。半導体素子は、効率よく放熱させるために、熱伝導性シートを介して放熱フィン、放熱板等のヒートシンクに取り付けられている。熱伝導性シートとしては、シリコーンに無機物フィラー等の充填剤（熱伝導性フィラー）を分散含有させたものが広く使用されている。前記無機物フィラーとしては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。
　このような熱伝導性シートにおいては、高熱伝導性を目的として種々の検討が行われている。
　例えば、マトリックス内に配合されている無機物フィラーの充填率を高めることが行われている。しかし、無機物フィラーの充填率を高めると柔軟性が損なわれたり、無機物フィラーの充填率が高いことから粉落ちが発生するおそれがあるため、無機物フィラーの充填率を高める方法には限界がある。
　また、窒化ホウ素（ＢＮ）、黒鉛等の鱗片状粒子、炭素繊維などをマトリックス内に充填させる技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。これらの提案の技術は、鱗片状粒子などが有する熱伝導率の異方性を利用する技術である。例えば、炭素繊維の場合、繊維方向には約６００Ｗ／ｍ・Ｋ～１，２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有している。窒化ホウ素の場合には、面方向では約１１０Ｗ／ｍ・Ｋ、面方向に対して垂直な方向では約２Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、異方性を有することが知られている。
　近年は、半導体素子の高密度化、及び高実装化が著しく進み、熱伝導性シートには、更なる高熱伝導性が要求されている。また、高熱伝導性は、厚みが薄いシートで得られることが求められている。
　前記炭素繊維を用いると、優れた高熱伝導性と柔軟性とを両立した熱伝導性シートが得られる（例えば、特許文献３参照）。しかし、厚みが薄いシート（例えば、平均厚みが５００μｍ以下）では、界面の熱抵抗が大きくなるため、近年求められる優れた高熱伝導性と、優れた柔軟性とを両立できる熱伝導性シートが得られていない。
　したがって、厚みが薄くても、優れた高熱伝導性と、優れた柔軟性とを両立できる熱伝導性シート、及びその製造方法、並びに前記熱伝導性シートを用いた半導体装置の提供が求められているのが現状である。
特開２００６－３３５９５７号公報 特開２０１２－１５２７３号公報 特開２０１１－２４１４０３号公報
　本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、厚みが薄くても、優れた高熱伝導性と、優れた柔軟性とを両立できる熱伝導性シート、及びその製造方法、並びに前記熱伝導性シートを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
　＜１＞　半導体装置の熱源と放熱部材との間に挟持される熱伝導性シートであって、
　バインダーと、炭素繊維と、無機物フィラーとを含有し、
　前記炭素繊維の平均繊維長が、５０μｍ～２５０μｍであり、
　ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に従って測定される、荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２条件下での熱抵抗が、０．１７Ｋ・ｃｍ２／Ｗ未満であり、
　前記熱伝導性シートの平均厚みが、５００μｍ以下であることを特徴とする熱伝導性シートである。
　＜２＞　ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に従って熱抵抗を測定する際の荷重２．０ｋｇｆ／ｃｍ２～荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲において、熱抵抗が、０．２０Ｋ・ｃｍ２／Ｗ以下である前記＜１＞に記載の熱伝導性シートである。
　＜３＞　炭素繊維の一部が、熱伝導性シートの表面に、前記炭素繊維の長軸が前記熱伝導性シートの面方向に沿って、配されている前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の熱伝導性シートである。
　＜４＞　無機物フィラーが、アルミナを含有する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の熱伝導性シートである。
　＜５＞　アルミナの平均粒径が、１μｍ～５μｍである前記＜４＞に記載の熱伝導性シートである。
　＜６＞　無機物フィラーが、窒化アルミニウムを含有する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の熱伝導性シートである。
　＜７＞　炭素繊維の含有量が、２０体積％～４０体積％である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の熱伝導性シートである。
　＜８＞　無機物フィラーの含有量が、３０体積％～５５体積％である前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の熱伝導性シートである。
　＜９＞　熱伝導性シートの平均厚み（μｍ）が、炭素繊維の平均繊維長（μｍ）よりも大きい前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の熱伝導性シートである。
　＜１０＞　前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法であって、
　バインダー前駆体と、炭素繊維と、無機物フィラーとを含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、押出成形物を得る押出成形工程と、
　前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
　前記硬化物を、前記押出しの方向に対し垂直方向に平均厚み５００μｍ以下に切断する切断工程とを含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法である。
　＜１１＞　熱源と、放熱部材と、前記熱源と前記放熱部材との間に挟持される熱伝導性シートとを有し、
　前記熱伝導性シートが、前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の熱伝導性シートであることを特徴とする半導体装置である。
　本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、厚みが薄くても、優れた高熱伝導性と、優れた柔軟性とを両立できる熱伝導性シート、及びその製造方法、並びに前記熱伝導性シートを用いた半導体装置を提供することができる。
図１Ａは、押出成形の際の炭素繊維の配向の様子を示す模式図である。 図１Ｂは、押出成形の際の炭素繊維の配向の様子を示す模式図である。 図２は、本発明の熱伝導性シートの製造方法の一例を説明するための概略図である。 図３は、本発明の半導体装置の一例を示す概略断面図である。 図４は、実施例１の熱伝導性シートの表面のＳＥＭ写真である。 図５は、荷重と熱抵抗との関係を示したグラフである。 図６は、実施例１６の熱伝導性シートの表面及び断面のＳＥＭ写真である。
（熱伝導性シート）
　本発明の熱伝導性シートは、バインダーと、炭素繊維と、無機物フィラーとを少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
　前記熱伝導性シートは、半導体装置の熱源と放熱部材との間に挟持され使用される。
＜バインダー＞
　前記バインダーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、バインダー樹脂などが挙げられる。前記バインダー樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーの硬化物などが挙げられる。
　前記熱可塑性ポリマーとしては、例えば、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はこれらのポリマーアロイなどが挙げられる。
　前記熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－α－オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン－アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸又はそのエステル、ポリアクリル酸又はそのエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　前記熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　前記熱硬化性ポリマーとしては、例えば、架橋ゴム、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリイミドシリコーン、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテルなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　前記架橋ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ポリイソブチレンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　これらの中でも、成形加工性、耐候性に優れると共に、電子部品に対する密着性及び追従性の点から、前記熱硬化性ポリマーは、シリコーン樹脂であることが特に好ましい。
　前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、付加反応型液状シリコーン樹脂、過酸化物を加硫に用いる熱加硫型ミラブルタイプのシリコーン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、電子機器の放熱部材としては、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性が要求されるため、付加反応型液状シリコーン樹脂が特に好ましい。
　前記付加反応型液状シリコーン樹脂としては、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンをＡ液、Ｓｉ－Ｈ基を有するポリオルガノシロキサンをＢ液とした、２液性の付加反応型シリコーン樹脂が好ましい。Ａ液とＢ液との混合比率は所望とする熱伝導性シートの柔軟性によって適宜選択される。
　前記熱伝導性シートにおける前記バインダーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２５体積％～５０体積％が好ましい。
＜炭素繊維＞
　前記炭素繊維としては、平均繊維長（平均長軸長さ）が、５０μｍ～２５０μｍであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ピッチ系、ＰＡＮ系、アーク放電法、レーザー蒸発法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）、ＣＣＶＤ法（触媒化学気相成長法）等で合成されたものを用いることができる。これらの中でも、熱伝導性の点からピッチ系炭素繊維が特に好ましい。
　前記炭素繊維は、必要に応じて、その一部又は全部を表面処理して用いることができる。前記表面処理としては、例えば、酸化処理、窒化処理、ニトロ化、スルホン化、あるいはこれらの処理によって表面に導入された官能基若しくは炭素繊維の表面に、金属、金属化合物、有機化合物等を付着あるいは結合させる処理などが挙げられる。前記官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基などが挙げられる。
　炭素繊維の一部が、熱伝導性シートの表面に、前記炭素繊維の長軸が前記熱伝導性シートの面方向に沿って、配されていることが、熱抵抗を低下させる点で好ましい。
　前記炭素繊維の平均繊維長（平均長軸長さ）は、５０μｍ～２５０μｍであり、７５μｍ～２００μｍが好ましく、１００μｍ～１５０μｍがより好ましい。前記平均繊維長が、５０μｍ未満であると、異方性熱伝導性が十分に得られず、熱抵抗が高くなってしまう。前記平均繊維長が、２５０μｍを超えると、前記熱伝導性シートの圧縮性が低下して、使用時に十分に低い熱抵抗が得られなくなる。
　前記炭素繊維の平均短軸長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、６μｍ～１５μｍが好ましく、８μｍ～１３μｍがより好ましい。
　前記炭素繊維のアスペクト比（平均長軸長さ／平均短軸長さ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、８以上が好ましく、１２～３０がより好ましい。前記アスペクト比が、８未満であると、炭素繊維の繊維長（長軸長さ）が短いため、熱伝導率が低下してしまうことがある。
　ここで、前記炭素繊維の平均長軸長さ、及び平均短軸長さは、例えばマイクロスコープ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などにより測定することができる。
　前記熱伝導性シートにおける前記炭素繊維の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２０体積％～４０体積％が好ましく、２２体積％～３６体積％がより好ましく、２８体積％～３６体積％が特に好ましい。前記含有量が、２０体積％未満であると、十分に低い熱抵抗を得ることが困難になることがあり、４０体積％を超えると、前記熱伝導性シートの成形性及び前記炭素繊維の配向性に影響を与えてしまうことがある。
＜無機物フィラー＞
　前記無機物フィラーとしては、その形状、材質、平均粒径などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球状、楕円球状、塊状、粒状、扁平状、針状などが挙げられる。これらの中でも、球状、楕円形状が充填性の点から好ましく、球状が特に好ましい。
　なお、本明細書において、前記無機物フィラーは、前記炭素繊維とは異なる。
　前記無機物フィラーとしては、例えば、窒化アルミニウム（窒化アルミ：ＡｌＮ）、シリカ、アルミナ（酸化アルミニウム）、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化亜鉛、炭化ケイ素、ケイ素（シリコン）、酸化珪素、酸化アルミニウム、金属粒子などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカが好ましく、熱伝導率の点から、アルミナ、窒化アルミニウムが特に好ましい。
　なお、前記無機物フィラーは、表面処理が施されていてもよい。前記表面処理としてカップリング剤で前記無機物フィラーを処理すると、前記無機物フィラーの分散性が向上し、熱伝導性シートの柔軟性が向上する。
　前記無機物フィラーの平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
　前記無機物フィラーがアルミナの場合、その平均粒径は、１μｍ～１０μｍが好ましく、１μｍ～５μｍがより好ましく、４μｍ～５μｍが特に好ましい。前記平均粒径が、１μｍ未満であると、粘度が大きくなり、混合しにくくなることがあり、１０μｍを超えると、前記熱伝導性シートの熱抵抗が大きくなることがある。
　前記無機物フィラーが窒化アルミニウムの場合、その平均粒径は、０．３μｍ～６．０μｍが好ましく、０．３μｍ～２．０μｍがより好ましく、０．５μｍ～１．５μｍが特に好ましい。前記平均粒径が、０．３μｍ未満であると、粘度が大きくなり、混合しにくくなることがあり、６．０μｍを超えると、前記熱伝導性シートの熱抵抗が大きくなることがある。
　前記無機物フィラーの平均粒径は、例えば、粒度分布計、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定することができる。
　前記無機物フィラーの比表面積としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
　前記無機物フィラーがアルミナの場合、その比表面積は、０．３ｍ２／ｇ～０．９ｍ２／ｇが好ましい。
　前記無機物フィラーが窒化アルミニウムの場合、その比表面積は、１ｍ２／ｇ～３ｍ２／ｇが好ましい。
　前記無機物フィラーの比表面積は、例えば、ＢＥＴ法により測定できる。
　前記熱伝導性シートにおける前記無機物フィラーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３０体積％～５５体積％が好ましく、３５体積％～５０体積％がより好ましい。前記含有量が、３０体積％未満であると、前記熱伝導性シートの熱抵抗が大きくなることがあり、５５体積％を超えると、前記熱伝導性シートの柔軟性が低下することがある。
＜その他の成分＞
　前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化促進剤、遅延剤、微粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤などが挙げられる。
　前記熱伝導性シートの平均厚みは、５００μｍ以下であり、１００μｍ～４００μｍが好ましく、２００μｍ～３５０μｍがより好ましい。前記平均厚みは、荷重をかけていない時の平均厚みである。
　前記熱伝導性シートの平均厚み（μｍ）は、前記炭素繊維の平均繊維長（μｍ）よりも大きいことが好ましい。そうすることにより、使用時に、圧縮しやすく、十分に低い熱抵抗が得られる。
　前記熱伝導性シートは、荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２をかけた時の圧縮率が、５％以上であることが好ましく、１０％～７０％であることがより好ましい。前記圧縮率が、５％未満であると、圧縮時に熱抵抗が小さくならないことがある。
　前記圧縮率は、以下の式により求めることができる。
　圧縮率（％）＝１００×（Ｘ－Ｙ）／Ｘ
　　Ｘ：荷重をかける前の熱伝導性シートの平均厚み（μｍ）
　　Ｙ：荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２をかけた後の熱伝導性シートの平均厚み（μｍ）
　前記熱伝導性シートは、ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に従って測定される、荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２条件下での熱抵抗が、０．１７Ｋ・ｃｍ２／Ｗ未満である。前記熱抵抗の下限値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０４Ｋ・ｃｍ２／Ｗが好ましい。
　ここで、荷重をかけて熱抵抗を測定するのは、使用時には、通常、半導体装置の熱源と放熱部材との間に挟持されることで熱伝導性シートに荷重がかかるためである。そして、熱伝導性シートに荷重がかかっている場合と、荷重がかかっていない場合とでは、前記熱伝導性シートの厚み、前記熱伝導性シート内の前記炭素繊維の密度、及び配向、並びに前記熱伝導性シート内の前記無機物フィラーの密度などが異なるため、熱抵抗が変化する。
　前記熱伝導性シートは、ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に従って熱抵抗を測定する際の荷重２．０ｋｇｆ／ｃｍ２～荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲において、熱抵抗が、０．２０Ｋ・ｃｍ２／Ｗ以下であることが好ましい。そうすることにより、使用環境に左右されず、非常に優れた熱抵抗を有する熱伝導性シートが得られる点で有利である。前記熱抵抗の下限値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０４Ｋ・ｃｍ２／Ｗが好ましい。
　前記熱伝導性シートの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下で説明する本発明の熱伝導性シートの製造方法が好ましい。
（熱伝導性シートの製造方法）
　本発明の熱伝導性シートの製造方法は、押出成形工程と、硬化工程と、切断工程とを少なくとも含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
＜押出成形工程＞
　前記押出成形工程は、熱伝導性組成物を押出機で押出して、押出成形物を得る工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
－熱伝導性組成物－
　前記熱伝導性組成物は、バインダー前駆体と、炭素繊維と、無機物フィラーとを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
　前記バインダー前駆体は、後述する硬化工程によって硬化して前記熱伝導性シートのバインダーになる、前記バインダーの前駆体であって、例えば、本発明の前記熱伝導性シートの説明において例示した前記熱硬化性ポリマーなどが挙げられる。
　前記炭素繊維は、本発明の前記熱伝導性シートの説明において例示した前記炭素繊維である。
　前記無機物フィラーは、本発明の前記熱伝導性シートの説明において例示した前記無機物フィラーである。
　前記熱伝導性組成物は、前記バインダー前駆体、前記炭素繊維、前記無機物フィラー、及び更に必要に応じてその他の成分を、ミキサー等を用いて混合することにより調製することができる。
　押出機を用いて、前記熱伝導性組成物を型内に押出成形することにより、押出成形物を得ることができる。
　前記押出機としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
　前記押出機の押出口には、通常、複数のスリットが設けられており、これにより、炭素繊維が押出し方向に配向される。
　前記スリットの形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記スリットの形状としては、例えば、平板状、格子状、ハニカム状などが挙げられる。前記スリットの大きさ（幅）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．５ｍｍ～１０ｍｍが好ましい。
　前記熱伝導性組成物の押出し速度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．００１Ｌ／ｍｉｎ以上が好ましい。
　前記型の形状、大きさ、材質などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、中空円柱状、中空角柱状などが挙げられる。前記大きさとしては、作製する熱伝導性シートの大きさに応じて適宜選定することができる。前記材質としては、例えば、ステンレスなどが挙げられる。
　前記熱伝導性組成物が押出機等を通過する過程において、前記炭素繊維、前記無機物フィラーなどは熱伝導性組成物の中心方向に集められ、押出成形物の表面と中心とでは、前記炭素繊維、及び前記無機物フィラーの密度が異なる。即ち、押出機を通過した熱伝導性組成物（成形体）の表面には、前記炭素繊維、及び前記無機物フィラーが表面に突出していないので、熱伝導性組成物（成形体）を硬化した硬化物の表面部（熱伝導性シートにおける外周部）が良好な微粘着性を備え、被着体（半導体装置等）への接着性が良好となる。
　また、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、炭素繊維１１、及び無機物フィラー１２を含む熱伝導性組成物を押出成形することで、炭素繊維を押出し方向に配向させることができる。
　ここで、前記微粘着性とは、経時及び湿熱による接着力上昇が少ない再剥離性を持ち、被着体に貼った場合に簡単に位置がずれない程度の粘着性を有することを意味する。
＜硬化工程＞
　前記硬化工程は、前記押出成形物を硬化させて硬化物とする工程である。
　前記押出成形工程で成形された押出成形物は、用いるバインダー前駆体に応じた適切な硬化反応により硬化物となる。
　前記押出成形物の硬化方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記バインダー前駆体としてシリコーン樹脂等の熱硬化性ポリマーを用いる場合には、加熱により硬化させることが好ましい。
　前記加熱に用いる装置としては、例えば、遠赤外炉、熱風炉などが挙げられる。
　前記加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４０℃～１５０℃で行うことが好ましい
　前記シリコーン樹脂が硬化したシリコーン硬化物の柔軟性は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリコーン硬化物の架橋密度、炭素繊維の充填量、無機物フィラーの充填量などによって調整することができる。
＜切断工程＞
　前記切断工程としては、前記硬化物を、前記押出しの方向に対し垂直方向に平均厚み５００μｍ以下に切断する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
　前記切断は、例えば、超音波カッター、かんな（鉋）などを用いて行われる。前記超音波カッターでは、発信周波数と振幅を調節することができ、発信周波数は１０ｋＨｚ～１００ｋＨｚ、振幅は１０μｍ～１００μｍの範囲で調節することが好ましい。前記切断を超音波カッターではなく、カッターナイフ、ミートスライサー（回転刃）で行うと、切断面の表面粗さＲａが大きくなり、熱抵抗が大きくなってしまう。
　前記切断工程によると、硬化反応が完了した硬化物を、前記押出しの方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断することにより、前記炭素繊維が熱伝導性シートの厚み方向に配向（垂直配向）した熱伝導性シートを得ることができる。
　また、前記付加反応型液状シリコーン樹脂における、前記Ａ液と前記Ｂ液との混合比率（質量比）がＡ液：Ｂ液＝５：５～６：４の範囲にある場合には、切断時に炭素繊維の一部が、熱伝導性シートの表面に、前記炭素繊維の長軸が前記熱伝導性シートの面方向に沿って、付着することで、前記熱伝導性シートの面方向に沿って配された炭素繊維を熱伝導性シートの表面に有する熱伝導性シートを得ることができる。
　また、前記熱伝導性シートの面方向に沿って配された炭素繊維を熱伝導性シートの表面に有する熱伝導性シートを得るには、前記付加反応型液状シリコーン樹脂における、前記Ａ液と前記Ｂ液との混合比率（質量比）は、Ａ液：Ｂ液＝５：５～６：４が特に好ましい。混合比率において、Ａ液が少なくなると炭素繊維は熱伝導性シート表面に付着せず、多くなると熱伝導性シートの柔軟性が高くなり過ぎ、製造が困難となることがある。
　ここで、本発明の熱伝導性シートの製造方法の一例を図を用いて説明する。
　図２に示すように、押出し、成形、硬化、切断（スライス）などの一連の工程を経て熱伝導性シートが製造される。
　図２に示すように、まず、バインダー前駆体、炭素繊維、及び無機物フィラーを配合及び撹拌して熱伝導性組成物を調製する。次に、調製した熱伝導性組成物を押出成形する際に、複数のスリットを通過させることで熱伝導性組成物中に配合された炭素繊維を熱伝導性シートの厚み方向に配向させる。次に、得られた成形体を硬化させた後、硬化物を前記押出し方向に対し垂直方向に超音波カッターで所定の厚みに切断（スライス）することにより、熱伝導性シートが作製できる。
（半導体装置）
　本発明の半導体装置は、放熱部材と、熱源と、熱伝導性シートとを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
　前記熱伝導性シートは、前記熱源と前記放熱部材との間に挟持されている。
＜熱源＞
　前記熱源としての半導体素子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、グラフィック演算素子などが挙げられる。
＜放熱部材＞
　前記放熱部材としては、半導体素子から発生する熱を伝導して外部に放散させるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、放熱器、冷却器、ヒートシンク、ヒートスプレッダー、ダイパッド、プリント基板、冷却ファン、ペルチェ素子、ヒートパイプ、筐体などが挙げられる。
＜熱伝導性シート＞
　前記熱伝導性シートは、本発明の前記熱伝導性シートである。
　ここで、図３は、半導体装置１０の一例を示す概略図であり、基板１上に半導体素子２が配設されており、放熱部材４との間に、熱伝導性シート３が挟持されている。
　以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
　以下の実施例及び比較例において、アルミナ粒子及び窒化アルミニウムの平均粒径は粒度分布計により測定した値である。また、ピッチ系炭素繊維の平均長軸長さ及び平均短軸長さは、マイクロスコープ（ＨｉＲＯＸ　Ｃｏ　Ｌｔｄ製、ＫＨ７７００）で測定した値である。
（実施例１）
－熱伝導性シートの作製－
　シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）と、シリコーンＢ液（Ｈ－Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）とを３：７（Ａ液：Ｂ液）の質量比で混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、分級して比表面積を調整したアルミナ（平均粒径４μｍ、球状、比表面積０．３ｍ２／ｇ、新日鉄住金マテリアルズ株式会社マイクロン社製）１８体積％と、窒化アルミニウム（平均粒径１μｍ、球状、比表面積３ｍ２／ｇ、Ｈグレード、株式会社トクヤマ製）２１体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均繊維長１００μｍ、平均短軸長さ９．２μｍ、ＸＮ１００－１０Ｍ、日本グラファイトファイバー株式会社製）３１体積％とを分散させて、シリコーン樹脂組成物を調製した。なお、上記配合における体積％は、得られる熱伝導性シートにおける体積％である。
　また、アルミナ及び窒化アルミニウムは、シランカップリング剤でカップリング処理したものを用いた。
　得られたシリコーン樹脂組成物を押出機で型（中空円柱状）の中に押出成形し、シリコーン成形体を作製した。押出機の押出口にはスリット（吐出口形状：平板）が形成されている。
　得られたシリコーン成形体をオーブンにて１００℃で６時間加熱して、シリコーン硬化物とした。
　得られたシリコーン硬化物を、平均厚みが１００μｍとなるように超音波カッターで押出しの方向に対し垂直方向にスライス切断した（発信周波数２０．５ｋＨｚ、振幅５０μｍ～７０μｍ）。以上により、平均厚み１００μｍ、縦３０ｍｍ、横３０ｍｍの正方形状の実施例１の熱伝導性シートを作製した。
　得られた熱伝導性シートは、その断面をマイクロスコープ（ＨｉＲＯＸ　Ｃｏ　Ｌｔｄ製、ＫＨ７７００）で観察したところ、ピッチ系炭素繊維が熱伝導性シートの厚み方向に対し０度～５度に配向していた。図４に、熱伝導性シートの表面のＳＥＭ写真を示した。
　また、得られた熱伝導性シートの圧縮率を測定した。その結果を表５－１に示した。
〔評価〕
＜熱抵抗＞
　ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に従って熱抵抗を測定した。結果を表１、表４、及び図５に示した。
　熱抵抗は、荷重０．５ｋｇｆ／ｃｍ２、１．０ｋｇｆ／ｃｍ２、１．５ｋｇｆ／ｃｍ２、２．０ｋｇｆ／ｃｍ２、３．０ｋｇｆ／ｃｍ２、４．０ｋｇｆ／ｃｍ２、５．３ｋｇｆ／ｃｍ２、６．０ｋｇｆ／ｃｍ２、７．５ｋｇｆ／ｃｍ２の条件下でそれぞれ測定した。
＜柔軟性＞
　柔軟性は熱伝導性シートの圧縮率で評価した。具体的には、熱伝導性シートに荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２をかけた時の圧縮率を測定し、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
　○：圧縮率が５％以上
　×：圧縮率が５％未満
＜炭素繊維の一部が、熱伝導性シートの表面に、前記炭素繊維の長軸が前記熱伝導性シートの面方向に沿って、配されているか（熱伝導性シートの表面における炭素繊維の有無）＞
　炭素繊維の一部が、熱伝導性シートの表面に、前記炭素繊維の長軸が前記熱伝導性シートの面方向に沿って、配されているか否かを図４のようなＳＥＭ写真により確認した。以下の評価基準で評価した。結果を表１に示した。
〔評価基準〕
　Ａ：配されている
　Ｂ：配されていない
（実施例２～１５、比較例１～４）
　実施例１において、炭素繊維の種類及び量（体積％）、アルミナの種類及び量（体積％）、窒化アルミニウムの種類及び量（体積％）、並びに熱伝導性シートの平均厚みを、表１～３に記載の炭素繊維の種類及び量（体積％）、アルミナの種類及び量（体積％）、窒化アルミニウムの種類及び量（体積％）、並びに熱伝導性シートの平均厚みに変更した以外は、実施例１と同様にして、熱伝導性シートを作製した。
　得られた熱伝導性シートについて、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１～４及び図５に示した。
（実施例１６）
　実施例１において、シリコーンＡ液とシリコーンＢ液との配合比率（質量比）を５：５に変更した以外は、実施例１と同様にして、熱伝導性シートを作製した。
　得られた熱伝導性シートについて、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表３及び図５に示した。また、各荷重における圧縮率を測定した。測定結果を表５－１に示した。更に、熱伝導性シートのＳＥＭ写真を図６に示した。ここで、ＳＥＭ写真上の矢印よりも上の部分は熱伝導性シートの表面を示し、下の部分は熱伝導性シートの断面を示す。
（実施例１７）
　実施例７において、シリコーンＡ液とシリコーンＢ液との配合比率（質量比）を５：５に変更した以外は、実施例７と同様にして、熱伝導性シートを作製した。
　得られた熱伝導性シートについて、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表３に示した。また、各荷重における圧縮率を測定した。測定結果を表５－２に示した。
（比較例Ｘ、Ｙ、Ｚ）
　市販品の熱伝導性シートについて、荷重と熱抵抗との関係を実施例１と同様にして測定した。結果を表４及び図５に示した。
　なお、比較例Ｘの熱伝導性シートは、親和産業株式会社製ＳＳ－ＨＣＴα５０－３０２（厚み０．２ｍｍ）であり、比較例Ｙの熱伝導性シートは、アクシス社製のインジウムシートであり、比較例Ｚの熱伝導性シートは、Ｎｉｌａｃｏ社製のインジウムシートである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 ＊炭素繊維（平均繊維長：５０μｍ）：ＸＮ１００－０５Ｍ（日本グラファイトファイバー株式会社製）
＊炭素繊維（平均繊維長：１００μｍ）：ＸＮ１００－１０Ｍ（日本グラファイトファイバー株式会社製）
＊炭素繊維（平均繊維長：１５０μｍ）：ＸＮ１００－１５Ｍ（日本グラファイトファイバー株式会社製）
＊炭素繊維（平均繊維長：２５０μｍ）：ＸＮ１００－２５Ｍ（日本グラファイトファイバー株式会社製）
＊アルミナ：新日鉄住金マテリアルズ株式会社製
＊ＡｌＮ（比表面積：１ｍ２／ｇ）：ＪＣ（東洋アルミ株式会社製）
＊ＡｌＮ（比表面積：３ｍ２／ｇ）：Ｈグレード（トクヤマ株式会社製）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　実施例１～１５の熱伝導性シートは、平均厚みが５００μｍ以下と薄くても、ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に従って測定される、荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２条件下での熱抵抗が、０．１７Ｋ・ｃｍ２／Ｗ未満であり、優れた熱抵抗を有しており、かつ柔軟性にも優れていた。
　実施例１において、シリコーンＡ液とシリコーンＢ液との配合比率（質量比）をＡ液：Ｂ液＝５：５に変えた実施例１６の熱伝導性シートは、炭素繊維の一部が、熱伝導性シートの表面に、前記炭素繊維の長軸が前記熱伝導性シートの面方向に沿って、配されることで、発熱体もしくは放熱部材と炭素繊維の接触面積が増加して、熱抵抗の低下をもたらした。また、シリコーンＡ液とシリコーンＢ液の配合比率（質量比）をＡ液：Ｂ液＝５：５とすることで柔軟性が向上し、炭素繊維の一部が熱伝導性シート表面方向に沿って付着し、低荷重の場合における熱抵抗の低下につながった。
　実施例７において、シリコーンＡ液とシリコーンＢ液との配合比率（質量比）をＡ液：Ｂ液＝５：５に変えた実施例１７の熱伝導性シートも上記と同様の傾向が得られた。
　一方、比較例１～３では、優れた熱抵抗と、優れた柔軟性とを両立できていなかった。比較例４では、シート形成性が悪く、評価ができなかった。
　本発明の熱伝導性シートは、熱伝導性が高いので、例えば、温度によって素子動作の効率や寿命等に悪影響が出るＣＰＵ、ＭＰＵ、パワートランジスタ、ＬＥＤ、レーザーダイオード、各種電池（リチウムイオン電池などの各種二次電池、各種燃料電池、キャパシタ、アモルファスシリコン、結晶シリコン、化合物半導体、湿式太陽電池等の各種太陽電池など）等の各種の電気デバイス周りや、熱の有効利用が求められる暖房機器の熱源周り、熱交換器や床暖房装置の熱配管周りなどに好適用いられる。
　　　１　　　基板
　　　２　　　半導体素子
　　　３　　　熱伝導性シート
　　　４　　　放熱部材
　　１０　　　半導体装置
　　１１　　　炭素繊維
　　１２　　　無機物フィラー

Claims (11)

  1. 　半導体装置の熱源と放熱部材との間に挟持される熱伝導性シートであって、
    　バインダーと、炭素繊維と、無機物フィラーとを含有し、
    　前記炭素繊維の平均繊維長が、５０μｍ～２５０μｍであり、
    　ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に従って測定される、荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２条件下での熱抵抗が、０．１７Ｋ・ｃｍ２／Ｗ未満であり、
    　前記熱伝導性シートの平均厚みが、５００μｍ以下であることを特徴とする熱伝導性シート。
  2. 　ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に従って熱抵抗を測定する際の荷重２．０ｋｇｆ／ｃｍ２～荷重７．５ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲において、熱抵抗が、０．２０Ｋ・ｃｍ２／Ｗ以下である請求項１に記載の熱伝導性シート。
  3. 　炭素繊維の一部が、熱伝導性シートの表面に、前記炭素繊維の長軸が前記熱伝導性シートの面方向に沿って、配されている請求項１から２のいずれかに記載の熱伝導性シート。
  4. 　無機物フィラーが、アルミナを含有する請求項１から３のいずれかに記載の熱伝導性シート。
  5. 　アルミナの平均粒径が、１μｍ～５μｍである請求項４に記載の熱伝導性シート。
  6. 　無機物フィラーが、窒化アルミニウムを含有する請求項１から５のいずれかに記載の熱伝導性シート。
  7. 　炭素繊維の含有量が、２０体積％～４０体積％である請求項１から６のいずれかに記載の熱伝導性シート。
  8. 　無機物フィラーの含有量が、３０体積％～５５体積％である請求項１から７のいずれかに記載の熱伝導性シート。
  9. 　熱伝導性シートの平均厚み（μｍ）が、炭素繊維の平均繊維長（μｍ）よりも大きい請求項１から８のいずれかに記載の熱伝導性シート。
  10. 　請求項１から９のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法であって、
    　バインダー前駆体と、炭素繊維と、無機物フィラーとを含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、押出成形物を得る押出成形工程と、
    　前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
    　前記硬化物を、前記押出しの方向に対し垂直方向に平均厚み５００μｍ以下に切断する切断工程とを含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。
  11. 　熱源と、放熱部材と、前記熱源と前記放熱部材との間に挟持される熱伝導性シートとを有し、
    　前記熱伝導性シートが、請求項１から９のいずれかに記載の熱伝導性シートであることを特徴とする半導体装置。
     
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022068136A (ja) * 2020-10-21 2022-05-09 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015118245B4 (de) * 2015-10-26 2024-10-10 Infineon Technologies Austria Ag Elektronische Komponente mit einem thermischen Schnittstellenmaterial, Herstellungsverfahren für eine elektronische Komponente, Wärmeabfuhrkörper mit einem thermischen Schnittstellenmaterial und thermisches Schnittstellenmaterial
JP6301978B2 (ja) 2016-01-26 2018-03-28 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置
JP6947158B2 (ja) * 2016-02-25 2021-10-13 日本ゼオン株式会社 熱伝導シートおよびその製造方法、ならびに放熱装置
JP2017199776A (ja) 2016-04-27 2017-11-02 北川工業株式会社 熱伝導シート、および、熱伝導シートの製造方法
JP6753745B2 (ja) * 2016-09-12 2020-09-09 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シート、及び半導体装置
US20190300771A1 (en) 2016-09-28 2019-10-03 Teijin Limited Heat dissipation sheet
EP3608384B1 (en) * 2017-06-27 2022-02-09 Sekisui Polymatech Co., Ltd. Heat-conductive sheet
JP6393816B2 (ja) * 2017-10-13 2018-09-19 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置
JP6965717B2 (ja) * 2017-12-13 2021-11-10 トヨタ自動車株式会社 電池パックの製造方法
US11610829B2 (en) * 2018-02-14 2023-03-21 Sekisui Polymatech Co., Ltd. Heat-conductive sheet
WO2019244889A1 (ja) * 2018-06-22 2019-12-26 積水ポリマテック株式会社 熱伝導性シート
CN112352476A (zh) * 2018-07-12 2021-02-09 迪睿合株式会社 拾取装置、安装装置、拾取方法、安装方法
JP6807355B2 (ja) * 2018-07-18 2021-01-06 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及びその製造方法、熱伝導性シートの実装方法
JP7233564B2 (ja) * 2019-11-07 2023-03-06 帝人株式会社 放熱シート及びその製造方法
CN111253828A (zh) * 2019-11-26 2020-06-09 东莞市美庆电子科技有限公司 一种导热垫片及其制备方法
JP7542317B2 (ja) * 2020-02-06 2024-08-30 積水化学工業株式会社 熱伝導性樹脂シート
KR102282967B1 (ko) 2020-03-24 2021-07-28 실리콘밸리(주) 종방향 배열형 열확산시트 및 그 제조방법
EP3961696A4 (en) * 2020-05-28 2023-07-05 Dexerials Corporation THERMAL CONDUCTING COATING, PROCESS FOR ITS MANUFACTURE, HEAT-DISSIPTING STRUCTURE AND ELECTRONIC DEVICE
KR20230019413A (ko) 2020-05-29 2023-02-08 세키수이 폴리머텍 가부시키가이샤 열전도성 시트 및 그 제조 방법
US11939494B2 (en) 2020-08-19 2024-03-26 Lg Chem, Ltd. Resin composition for bonding semiconductor and adhesive film for semiconductor using the same
JP7613652B2 (ja) * 2020-09-02 2025-01-15 デクセリアルズ株式会社 熱伝導部材及びその製造方法、並びに放熱構造体
CN112938649B (zh) * 2021-01-29 2022-09-13 深圳市鸿富诚新材料股份有限公司 一种化学处理式碳纤维排序工艺及碳纤维切断装置
JP2022127596A (ja) * 2021-02-19 2022-08-31 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
WO2022176748A1 (ja) * 2021-02-19 2022-08-25 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
KR102480164B1 (ko) 2021-02-26 2022-12-23 주식회사 케이비엘러먼트 그래핀 소재를 포함하는 열전도성 시트의 제조 방법 및 이의 제조 방법으로 제조된 열전도성 시트
CN113560146A (zh) * 2021-07-09 2021-10-29 常州富烯科技股份有限公司 纵向高导热垫片、制备方法及应用
CN113829406B (zh) * 2021-11-09 2024-03-01 常州富烯科技股份有限公司 导热片制备方法
CN114228205A (zh) * 2021-12-06 2022-03-25 深圳联腾达科技有限公司 一种实验室简易制备定向排序碳纤维导热复合材料的工艺
WO2023182268A1 (ja) 2022-03-25 2023-09-28 バンドー化学株式会社 熱伝導性シート
KR102622560B1 (ko) 2022-05-25 2024-01-09 실리콘밸리(주) 수평 및 수직방향으로 배열된 방열패드 및 그 제조방법
KR102607186B1 (ko) 2022-08-22 2023-11-29 실리콘밸리(주) 안테나 내장형 방열패드 및 그 제조방법
KR102743483B1 (ko) 2022-08-22 2024-12-16 실리콘밸리(주) 다중 배열 구조의 방열패드 및 그 제조방법
KR20250087140A (ko) 2023-12-07 2025-06-16 (주)씨엠테크 탄소섬유의 배향성이 향상된 열전도성 시트의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11302545A (ja) * 1998-02-18 1999-11-02 Nippon Mitsubishi Oil Corp シリコーンゴム複合物
JP2012023335A (ja) * 2010-06-17 2012-02-02 Sony Chemical & Information Device Corp 熱伝導性シート及びその製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0937744A1 (en) 1998-02-18 1999-08-25 Nippon Oil Co. Ltd. Silicone rubber composite
JP4657816B2 (ja) 2005-06-03 2011-03-23 ポリマテック株式会社 熱伝導性成形体の製造方法及び熱伝導性成形体
JP4814550B2 (ja) * 2005-06-03 2011-11-16 ポリマテック株式会社 熱伝導性成形体の製造方法
CN1979826A (zh) * 2005-12-01 2007-06-13 财团法人工业技术研究院 散热装置及其所使用的高导热复合材料
DE112008002566B4 (de) * 2007-09-26 2014-08-28 Mitsubishi Electric Corp. Wärmeleitfähige Lage und Verfahren zum Herstellen derselben, und Leistungsmodul
WO2011158942A1 (ja) * 2010-06-17 2011-12-22 ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 熱伝導性シート及びその製造方法
JP5671266B2 (ja) * 2010-06-17 2015-02-18 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート
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
JP5696599B2 (ja) * 2011-06-24 2015-04-08 日本ゼオン株式会社 熱伝導性感圧接着剤組成物、熱伝導性感圧接着性シート状成形体、これらの製造方法、及び電子機器
JP5416174B2 (ja) 2011-07-08 2014-02-12 ポリマテック株式会社 熱伝導性成形体
CN102649896B (zh) * 2012-05-29 2015-11-04 安顿雷纳(上海)纤维材料科技有限公司 一种新型高导热散热涂料及其制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11302545A (ja) * 1998-02-18 1999-11-02 Nippon Mitsubishi Oil Corp シリコーンゴム複合物
JP2012023335A (ja) * 2010-06-17 2012-02-02 Sony Chemical & Information Device Corp 熱伝導性シート及びその製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022068136A (ja) * 2020-10-21 2022-05-09 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
JP7681496B2 (ja) 2020-10-21 2025-05-22 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
JP2025085723A (ja) * 2020-10-21 2025-06-05 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
JP7814582B2 (ja) 2020-10-21 2026-02-16 積水化学工業株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法

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