WO2021230047A1 - 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- This technology relates to a heat conductive sheet and a method for manufacturing a heat conductive sheet.
- This application is based on Japanese Application No. 2020-86074 filed in Japan on May 15, 2020 and Japanese Application No. Japanese Patent Application No. 2020-149489 filed in Japan on September 4, 2020. These applications are incorporated by reference in this application.
- heat conductive sheet for example, a silicone resin containing (dispersed) a filler such as an inorganic filler is widely used.
- a heat radiating member such as this heat conductive sheet is required to further improve the heat conductivity.
- the inorganic filler examples include alumina, aluminum nitride, aluminum hydroxide and the like.
- the matrix may be filled with scaly particles such as boron nitride and graphite, carbon fibers and the like. This is due to the anisotropy of the thermal conductivity of the scaly particles and the like.
- carbon fiber is known to have a thermal conductivity of about 600 to 1200 W / m ⁇ K in the fiber direction.
- boron nitride in the case of boron nitride, it may have a thermal conductivity of about 110 W / m ⁇ K in the plane direction and a thermal conductivity of about 2 W / m ⁇ K in the direction perpendicular to the plane direction.
- the fiber direction of the carbon fibers and the plane direction of the scaly particles are made the same as the thickness direction of the sheet, which is the heat transfer direction, that is, the carbon fibers and the scaly particles are oriented in the thickness direction of the sheet. It can be expected that the thermal conductivity will be dramatically improved.
- This technology has been proposed in view of such conventional circumstances, and provides a method for manufacturing a heat conductive sheet and a heat conductive sheet having different relative permittivity and thermal conductivity in the thickness direction and the surface direction. do.
- the heat conductive sheet according to the present technology includes a first heat conductive filler composed of a binder resin, a scaly heat conductive filler and / or a fibrous heat conductive filler, and a non-scaly and non-fibrous. It contains a second heat conductive filler made of a heat conductive filler, and the first heat conductive filler and the second heat conductive filler are dispersed in the binder resin in the thickness direction of the heat conductive sheet.
- the specific dielectric constant and the thermal conductivity are different between and the plane direction.
- the method for producing a heat conductive sheet according to the present technology is a first heat conductive filler composed of a scaly heat conductive filler and / or a fibrous heat conductive filler, and a non-scaly and non-fibrous heat.
- step B of forming a molded body block from the above, and a step C of slicing the molded body block into a sheet to obtain a thermally conductive sheet having different specific dielectric constants and thermal conductivitys in the thickness direction and the surface direction. ..
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a heat conductive sheet according to the present technology.
- FIG. 2 is a perspective view schematically showing scaly boron nitride having a hexagonal crystal shape.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device to which the heat conductive sheet according to the present technology is applied.
- the average particle size (D50) of the heat conductive filler is an area length ( ⁇ m) of 50% cumulative from the small particle size side of the particle size distribution of the heat conductive filler, and is the heat conductive filler.
- D50 is an area fiber length ( ⁇ m) of 50% cumulative from the short fiber length side in the fiber length distribution of the fibrous heat conductive filler.
- the particle size distribution (particle size distribution) in the present specification is obtained by the volume standard. As a method for measuring the particle size distribution, for example, a method using a laser diffraction type particle size distribution measuring machine can be mentioned.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a heat conductive sheet 1 according to the present technology.
- the heat conductive sheet 1 includes a binder resin 2, a first heat conductive filler 3 composed of a scaly heat conductive filler and / or a fibrous heat conductive filler, and a non-scaly and non-fibrous heat. It contains a second heat conductive filler 4 made of a conductive filler, and the first heat conductive filler 3 and the second heat conductive filler 4 are dispersed in the binder resin 2.
- the heat conductive sheet 1 has different specific dielectric constants and thermal conductivitys in the thickness direction B and the surface direction A of the heat conductive sheet 1, that is, the heat conductive sheet 1 has a thickness direction B and a surface direction.
- the specific dielectric constant and thermal conductivity are anisotropic with A.
- the thermal conductivity sheet 1 has a controlled relative dielectric constant as well as a thermal conductivity, new applications can be expected in the field of shields and antennas, for example.
- the components of the heat conductive sheet 1 will be described.
- the binder resin 2 is for holding the first heat conductive filler 3 and the second heat conductive filler 4 in the heat conductive sheet 1.
- the binder resin 2 is selected according to the characteristics such as mechanical strength, heat resistance, and electrical properties required for the heat conductive sheet 1.
- the binder resin 2 can be selected from a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and a thermosetting resin.
- thermoplastic resin examples include ethylene- ⁇ -olefin copolymers such as polyethylene, polypropylene, and ethylene-propylene copolymers, polymethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, and ethylene-vinyl acetate copolymers.
- Fluoropolymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polyacrylonitrile, styrene-acrylonitrile copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene
- Polymethacryl such as polymer (ABS) resin, polyphenylene-ether copolymer (PPE) resin, modified PPE resin, aliphatic polyamides, aromatic polyamides, polyimide, polyamideimide, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid methyl ester, etc.
- Examples thereof include acid esters, polyacrylic acids, polycarbonates, polyphenylene sulfides, polysulfones, polyether sulfones, polyether nitriles, polyether ketones, polyketones, liquid crystal polymers, silicone resins, ionomers and the like.
- thermoplastic elastomer examples include a styrene-butadiene block copolymer or a hydrogenated product thereof, a styrene-isoprene block copolymer or a hydrogenated product thereof, a styrene-based thermoplastic elastomer, an olefin-based thermoplastic elastomer, and a vinyl chloride-based thermoplastic elastomer.
- thermosetting resin examples include crosslinked rubber, epoxy resin, phenol resin, polyimide resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin and the like.
- crosslinked rubber examples include natural rubber, acrylic rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, and chlorinated polyethylene rubber. Examples thereof include chlorosulfonated polyethylene rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, fluororubber, urethane rubber, and silicone rubber.
- a silicone resin is preferable in consideration of the adhesion between the heat generating surface and the heat sink surface of the electronic component.
- the silicone resin is, for example, a two-component addition reaction type silicone resin containing a silicone having an alkenyl group as a main component, a main agent containing a curing catalyst, and a curing agent having a hydrosilyl group (Si—H group). Can be used.
- a silicone having an alkenyl group for example, a polyorganosiloxane having a vinyl group can be used.
- the curing catalyst is a catalyst for accelerating the addition reaction between the alkenyl group in the silicone having an alkenyl group and the hydrosilyl group in the curing agent having a hydrosilyl group.
- the curing catalyst include well-known catalysts as catalysts used in the hydrosilylation reaction, and for example, platinum group curing catalysts such as platinum group metal alone such as platinum, rhodium and palladium, platinum chloride and the like can be used.
- platinum group curing catalysts such as platinum group metal alone such as platinum, rhodium and palladium, platinum chloride and the like can be used.
- the curing agent having a hydrosilyl group for example, a polyorganosiloxane having a hydrosilyl group can be used.
- the binder resin 2 may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the binder resin 2 in the heat conductive sheet 1 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- the lower limit of the content of the binder resin 2 in the heat conductive sheet 1 can be 20% by volume or more, 25% by volume or more, or 30% by volume or more.
- the upper limit of the content of the binder resin 2 in the heat conductive sheet 1 can be 70% by volume or less, 60% by volume or less, or 50% by volume or less.
- the content of the binder resin 2 in the heat conductive sheet 1 is preferably 25 to 60% by volume.
- the first heat conductive filler 3 may be a scaly heat conductive filler or a fibrous heat conductive filler, and may be a scaly heat conductive filler and a fibrous heat conductive filler. It may be used in combination with a filler.
- the scaly heat conductive filler has a high aspect ratio and has an isotropic heat conductivity in the plane direction.
- the scaly heat conductive filler is not particularly limited as long as it is scaly, and for example, boron nitride (BN), mica, alumina, aluminum nitride, silicon carbide, silica, zinc oxide, molybdenum disulfide and the like are used. be able to.
- the fibrous heat conductive filler is not particularly limited as long as it is fibrous and has the required heat conductivity.
- aluminum nitride fiber, Ultra high molecular weight polyethylene fibers, polyparaphenylene bisoxazole fibers and the like are preferable.
- the fibrous thermally conductive filler may be conductive as long as the characteristics of the relative permittivity in the thermally conductive sheet 1 are not impaired, and may be carbon fibers or metals (for example, copper, stainless steel, etc.). Fibers made of nickel, etc.) can be mentioned.
- FIG. 2 is a perspective view schematically showing scaly boron nitride 3A having a hexagonal crystal shape.
- scaly heat conductive filler scaly boron nitride 3A having a hexagonal crystal shape as shown in FIG. 2 is used from the viewpoint of the relative permittivity and the thermal conductivity of the heat conductive sheet 1. Is preferable.
- the scaly heat conductive filler may be used alone or in combination of two or more.
- the heat conductive sheet 1 according to the present technology is a scaly heat conductive filler (for example, scaly) which is cheaper than a spherical heat conductive filler (for example, spherical boron nitride).
- the boron nitride 3A can be used to exhibit excellent thermal and dielectric properties.
- the average particle size (D50) of the scaly heat conductive filler is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
- the lower limit of the average particle size of the scaly heat conductive filler can be 10 ⁇ m or more, may be 20 ⁇ m or more, may be 30 ⁇ m or more, or may be 35 ⁇ m or more.
- the upper limit of the average particle size of the scaly heat conductive filler can be 150 ⁇ m or less, may be 100 ⁇ m or less, 90 ⁇ m or less, or 80 ⁇ m or less. It may be 70 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, or 45 ⁇ m or less.
- the average particle size of the scaly thermally conductive filler is preferably 20 to 100 ⁇ m.
- the fibrous heat conductive filler D50 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and may be, for example, 20 to 250 ⁇ m.
- the aspect ratio (average major axis / average minor axis) of the first thermally conductive filler 3 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
- the aspect ratio of the scaly heat conductive filler can be in the range of 10 to 100.
- the average major axis and the average minor axis of the first heat conductive filler 3 can be measured by, for example, a microscope, a scanning electron microscope (SEM), a particle size distribution meter, or the like.
- SEM scanning electron microscope
- a particle size distribution meter or the like.
- scaly boron nitride 3A having a hexagonal crystal shape as shown in FIG. 2 is used as the scaly heat conductive filler
- 200 or more boron nitrides are taken from the image taken by SEM.
- 3A may be arbitrarily selected, the ratio (a / b) of each major axis a and minor axis b may be obtained, and the average value may
- the content of the first heat conductive filler 3 in the heat conductive sheet 1 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
- the lower limit of the content of the first heat conductive filler 3 in the heat conductive sheet 1 can be 15% by volume or more, 20% by volume or more, or 25% by volume or more. There may be.
- the upper limit of the content of the first heat conductive filler 3 in the heat conductive sheet 1 can be 45% by volume or less, 40% by volume or less, and 35% by volume or less. It may be present, and may be 30% by volume or less. From the viewpoint of thermal conductivity and flexibility of the heat conductive sheet 1, the content of the first heat conductive filler 3 in the heat conductive sheet 1 is preferably 20 to 35% by volume.
- the content of the first heat conductive filler 3 in the heat conductive sheet 1 is preferably 20% by volume or more and less than 40% by volume. It is more preferably 20 to 27% by volume.
- the second heat conductive filler 4 is a heat conductive filler other than the above-mentioned first heat conductive filler 3.
- the second heat conductive filler 4 is non-scaly and non-fibrous, and examples thereof include spherical, powder, granular, flat and the like heat conductive fillers.
- the material of the second heat conductive filler 4 is preferably a material capable of ensuring the insulating property of the heat conductive sheet 1 in consideration of the effect of the present technology, for example, aluminum oxide (alumina, sapphire), aluminum nitride, and nitride. Examples include boron, zirconia, and silicon carbide.
- the second heat conductive filler 4 may be used alone or in combination of two or more.
- the second heat conductive filler 4 it is preferable to use aluminum nitride particles and spherical alumina particles in combination from the viewpoint of the relative permittivity and the heat conductivity of the heat conductive sheet 1.
- the average particle size of the aluminum nitride particles is preferably 1 to 5 ⁇ m, preferably 1 to 3 ⁇ m, or 1 to 2 ⁇ m, from the viewpoint of reducing the viscosity of the heat conductive sheet 1 before thermosetting. good.
- the average particle size of the spherical alumina particles is preferably 1 to 3 ⁇ m, and may be 1.5 to 2.5 ⁇ m, from the viewpoint of reducing the viscosity of the heat conductive sheet 1 before thermosetting.
- the content of the second heat conductive filler 4 in the heat conductive sheet 1 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
- the lower limit of the content of the second heat conductive filler 4 in the heat conductive sheet 1 can be 10% by volume or more, may be 15% by volume or more, and may be 20% by volume or more. May be good.
- the upper limit of the content of the second heat conductive filler 4 in the heat conductive sheet 1 can be 50% by volume or less, 40% by volume or less, and 30% by volume or less. It may be present, and may be 25% by volume or less.
- the total content of the second heat conductive filler 4 in the heat conductive sheet 1 can be, for example, 30 to 60% by volume.
- the content of the spherical alumina particles in the heat conductive sheet 1 is determined from the viewpoint of reducing the viscosity of the heat conductive sheet 1 before heat curing. Is preferably 10 to 45% by volume. Further, as described above, when aluminum nitride particles and spherical alumina particles are used in combination as the second heat conductive filler 4, heat conduction is obtained from the viewpoint of reducing the viscosity of the heat conductive sheet 1 before heat curing.
- the content of the spherical alumina particles in the sex sheet 1 is preferably 10 to 25% by volume, and the content of the aluminum nitride particles is preferably 10 to 25% by volume.
- the heat conductive sheet 1 may further contain components other than the above-mentioned components as long as the effects of the present technology are not impaired.
- components include dispersants, curing accelerators, retarders, tackifiers, plasticizers, flame retardants, antioxidants, stabilizers, colorants and the like.
- the heat conductive sheet 1 in which the first heat conductive filler 3 and the second heat conductive filler 4 are dispersed in the binder resin 2 has the thickness direction B and the surface direction A shown in FIG.
- the specific dielectric constant and the thermal conductivity are different.
- the second heat conductive filler 4 supports the orientation of the first heat conductive filler 3, and the first.
- the heat conductive filler 3 can be oriented in the thickness direction B of the heat conductive sheet 1 as much as possible.
- the first heat conductive filler 3 is oriented in the thickness direction B of the heat conductive sheet 1, and the thermal conductivity in the thickness direction B is larger than the heat conductivity in the surface direction A. Moreover, it is preferable that the relative dielectric constant in the thickness direction B is larger than the relative dielectric constant in the plane direction A.
- the heat conductivity in the orientation direction of the first heat conductive filler 3 (for example, the thickness direction B of the heat conductive sheet 1) is the non-orientation of the first heat conductive filler 3. It may be at least twice the thermal conductivity in the direction (for example, the plane direction A of the thermally conductive sheet 1).
- the thermal conductivity of the heat conductive sheet 1 in the thickness direction B can be, for example, 1 W / m ⁇ K or more, 4 W / m ⁇ K or more, and 7 W / m ⁇ K or more. It can also be 9 W / m ⁇ K or more.
- the thermal conductivity of the surface direction A of the thermal conductivity sheet 1 can be, for example, 1 W / m ⁇ K or more, 3 W / m ⁇ K or more, and 3.5 W / m ⁇ K or more. You can also do it.
- the relative permittivity (30 GHz) of the heat conductive sheet 1 in the thickness direction B can be, for example, 4.0 or more, 5.0 or more, 30 or more, and 60 or more. It can also be.
- the relative permittivity (30 GHz) in the plane direction A of the heat conductive sheet 1 can be, for example, 3.0 or more, 4.0 or more, or 4.5 or more. It can be 10 or more, or 20 or more.
- the thermal conductivity and the relative permittivity of the heat conductive sheet can be measured by the method described in Examples described later.
- the average thickness of the heat conductive sheet 1 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- the lower limit of the average thickness of the heat conductive sheet can be 0.05 mm or more, or 0.1 mm or more.
- the upper limit of the average thickness of the heat conductive sheet can be 5 mm or less, may be 4 mm or less, or may be 3 mm or less.
- the average thickness of the heat conductive sheet 1 is preferably 0.1 to 4 mm.
- the average thickness of the heat conductive sheet 1 can be obtained from, for example, the thickness of the heat conductive sheet measured at any five points and the arithmetic mean value thereof.
- the method for manufacturing a heat conductive sheet according to the present technology includes the following steps A, B, and C.
- a resin composition for forming a heat conductive sheet is prepared by dispersing the first heat conductive filler 3 and the second heat conductive filler 4 in the binder resin 2.
- the resin composition for forming the heat conductive sheet includes the first heat conductive filler 3, the second heat conductive filler 4, the binder resin 2, and various additives and volatile substances as needed. It can be prepared by uniformly mixing the solvent with a known method.
- a molded body block is formed from the prepared resin composition for forming a heat conductive sheet.
- the method for forming the molded body block include an extrusion molding method and a mold molding method.
- the extrusion molding method and the mold molding method are not particularly limited, and the viscosity of the resin composition for forming the heat conductive sheet and the heat conductive sheet are required from among various known extrusion molding methods and mold molding methods. It can be appropriately adopted depending on the characteristics to be applied.
- the resin composition for forming a heat conductive sheet when the resin composition for forming a heat conductive sheet is extruded from a die, or in the mold molding method, when the resin composition for forming a heat conductive sheet is press-fitted into a mold, a binder resin is used. Flows, and the first heat conductive filler 3 is oriented along the flow direction.
- an uncured sheet (green sheet) is produced from the resin composition for forming a thermally conductive sheet by using a bar coater, and the molded body block is formed by laminating the green sheet.
- a sheet having a thickness of 50 to 500 ⁇ m is prepared using a bar coater and dried in an oven at 80 to 120 ° C. for 5 to 20 minutes to obtain a green sheet.
- a laminated body is formed by laminating the uncured green sheet at a desired height. Then, by further curing this laminated body, a molded body block can be obtained.
- the size and shape of the molded body block can be determined according to the required size of the heat conductive sheet 1. For example, a rectangular parallelepiped having a vertical size of 0.5 to 15 cm and a horizontal size of 0.5 to 15 cm can be mentioned. The length of the rectangular parallelepiped may be determined as needed.
- step C the molded body block is sliced into a sheet to obtain a thermally conductive sheet having different relative permittivity and thermal conductivity in the thickness direction and the surface direction.
- the first heat conductive filler 3 is exposed on the surface (sliced surface) of the sheet obtained by slicing.
- the slicing method is not particularly limited, and can be appropriately selected from known slicing devices (preferably ultrasonic cutters) depending on the size and mechanical strength of the molded block.
- the slice direction of the molded body block may be 60 to 120 degrees with respect to the extrusion direction because the first heat conductive filler 3 may be oriented in the extrusion direction.
- the direction is preferably 70 to 100 degrees, more preferably 90 degrees (vertical), and even more preferably 90 degrees (vertical).
- the slicing direction of the molded block is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose of use of the heat conductive sheet 1 and the like.
- the binder resin 2, the first heat conductive filler 3, and the second heat conductive filler 4 are used.
- the first heat conductive filler 3 and the second heat conductive filler 4 are dispersed in the binder resin 2, and the relative dielectric constant and the heat conductivity are different in the thickness direction B and the surface direction A. Different thermal conductivity sheets 1 can be obtained.
- the method for producing a heat conductive sheet according to the present technology is not limited to the above-mentioned example, and may further include, for example, a step D for pressing the sliced surface after the step C.
- a step D for pressing the sliced surface after the step C By having the step D in which the method for manufacturing the heat conductive sheet is pressed, the surface of the sheet obtained in the step C is further smoothed, and the adhesion with other members can be further improved.
- a pressing method a pair of press devices including a flat plate and a press head having a flat surface can be used. Alternatively, it may be pressed with a pinch roll.
- the pressure at the time of pressing can be, for example, 0.1 to 100 MPa.
- the pressing is performed at the glass transition temperature (Tg) or higher of the binder resin 2.
- Tg glass transition temperature
- the press temperature can be 0 to 180 ° C., may be in the temperature range of room temperature (for example, 25 ° C.) to 100 ° C., or may be 30 to 100 ° C.
- the heat conductive sheet according to the present technology is an electronic device having a structure arranged between the heating element and the heat radiating element so that the heat generated by the heating element can be dissipated to the heat radiating element, for example.
- the electronic device has at least a heating element, a heat radiating element, and a heat conductive sheet, and may further have other members, if necessary.
- the heating element is not particularly limited, and for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a DRAM (Dynamic Random Access Memory), an integrated circuit element such as a flash memory, a transistor, a resistor, or an electric circuit. Examples include electronic components that generate heat in.
- the heating element also includes a component that receives an optical signal such as an optical transceiver in a communication device.
- the radiator is not particularly limited, and examples thereof include those used in combination with integrated circuit elements, transistors, optical transceiver housings, etc. such as heat sinks and heat spreaders.
- the radiator may be any one that conducts heat generated from a heat source and dissipates it to the outside. Examples include heat pipes, metal covers, and housings.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device 50 to which the heat conductive sheet 1 according to the present technology is applied.
- the heat conductive sheet 1 is mounted on a semiconductor device 50 built in various electronic devices and is sandwiched between a heating element and a heat radiating element.
- the semiconductor device 50 shown in FIG. 3 includes an electronic component 51, a heat spreader 52, and a heat conductive sheet 1, and the heat conductive sheet 1 is sandwiched between the heat spreader 52 and the electronic component 51.
- the heat conductive sheet 1 is sandwiched between the heat spreader 52 and the heat sink 53 to form a heat radiating member that dissipates heat from the electronic component 51 together with the heat spreader 52.
- the mounting location of the heat conductive sheet 1 is not limited to between the heat spreader 52 and the electronic component 51 and between the heat spreader 52 and the heat sink 53, and can be appropriately selected depending on the configuration of the electronic device or the semiconductor device.
- Example 1 33% by volume of silicone resin, 27% by volume of scaly boron nitride (D50 is 40 ⁇ m) having a hexagonal crystal shape, 20% by volume of aluminum nitride (1.2 ⁇ m of D50), and spherical alumina particles (D50).
- a resin composition for forming a heat conductive sheet was prepared by uniformly mixing 2 ⁇ m) with 20% by volume.
- the resin composition for forming a thermally conductive sheet is poured into a mold (opening: 50 mm ⁇ 50 mm) having a rectangular internal space, and heated in an oven at 60 ° C. for 4 hours to form a molded product. Formed a block.
- a peeled polyethylene terephthalate film was attached to the inner surface of the mold so that the peeled surface was on the inside.
- slicing the molded body block into a sheet having a thickness of 1 mm with an ultrasonic cutter in a direction orthogonal to the length direction of the obtained molded body block scaly boron nitride is oriented in the thickness direction of the sheet. I got a sex sheet.
- Example 2 > 37% by volume of silicone resin, 23% by volume of scaly boron nitride (D50 is 40 ⁇ m) having a hexagonal crystal shape, 20% by volume of aluminum nitride (1.2 ⁇ m of D50), and spherical alumina particles (D50).
- a heat conductive sheet was obtained by the same method as in Example 1 except that a resin composition for forming a heat conductive sheet was prepared by uniformly mixing 2 ⁇ m) with 20% by volume.
- Example 3 60% by volume of silicone resin, 20% by volume of scaly boron nitride (D50 is 40 ⁇ m) having a hexagonal crystal shape, 10% by volume of aluminum nitride (1.2 ⁇ m of D50), and spherical alumina particles (D50).
- a heat conductive sheet was obtained by the same method as in Example 1 except that a resin composition for forming a heat conductive sheet was prepared by uniformly mixing 2 ⁇ m) with 10% by volume.
- Example 4 By uniformly mixing 35% by volume of silicone resin, 23% by volume of carbon fiber (D50 is 150 ⁇ m), and 42% by volume of spherical alumina particles (3 ⁇ m of D50), a resin composition for forming a thermally conductive sheet can be obtained.
- a thermally conductive sheet in which carbon fibers were oriented in the thickness direction of the sheet was obtained by the same method as in Example 1 except that the molded body block was formed by heating in an oven at 100 ° C. for 6 hours. ..
- Example 5 33% by volume of silicone resin, 27% by volume of scaly boron nitride (D50 is 40 ⁇ m) having a hexagonal crystal shape, 20% by volume of aluminum nitride (1.2 ⁇ m of D50), and spherical alumina particles (D50).
- a resin composition for forming a heat conductive sheet was prepared by uniformly mixing 2 ⁇ m) with 20% by volume.
- a 1 mm thick sheet was prepared using a bar coater and cured in an oven at 60 ° C. for 30 minutes to obtain an uncured green sheet, and the sheets were laminated to form a 50 mm ⁇ 50 mm laminate.
- a molded block was formed by heating in an oven at 60 ° C. for 4 hours. The obtained molded block was sliced into a sheet having a thickness of 1 mm with an ultrasonic cutter to obtain a thermally conductive sheet in which scaly boron nitride was oriented in the thickness direction of the sheet.
- Example 6 33% by volume of silicone resin, 27% by volume of scaly boron nitride (D50 is 40 ⁇ m) having a hexagonal crystal shape, 20% by volume of aluminum nitride (1.2 ⁇ m of D50), and spherical alumina particles (D50).
- D50 scaly boron nitride
- D50 aluminum nitride
- D50 spherical alumina particles
- ⁇ Comparative Example 1> Uniformly contains 60% by volume of silicone resin, 20% by volume of spherical boron nitride (D50 is 25 ⁇ m), 10% by volume of aluminum nitride (1.2 ⁇ m of D50), and 10% by volume of spherical alumina particles (2 ⁇ m of D50).
- a heat conductive sheet was obtained by the same method as in Example 1 except that a resin composition for forming a heat conductive sheet was prepared by mixing.
- ⁇ Comparative Example 2> Uniformly contains 60% by volume of silicone resin, 20% by volume of spherical boron nitride (D50 is 50 ⁇ m), 10% by volume of aluminum nitride (1.2 ⁇ m of D50), and 10% by volume of spherical alumina particles (2 ⁇ m of D50).
- a heat conductive sheet was obtained by the same method as in Example 1 except that a resin composition for forming a heat conductive sheet was prepared by mixing.
- a resin composition for forming a thermally conductive sheet was prepared by uniformly mixing 60% by volume of a silicone resin and 40% by volume of scaly boron nitride (D50 is 40 ⁇ m) having a hexagonal crystal shape.
- a heat conductive sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.
- the binder resin, the first heat conductive filler, and the second heat conductive filler are contained, and the first scaly heat conductive filler and the second heat conductive filler are contained. It was found that the above was dispersed in the binder resin, and a thermally conductive sheet having different relative dielectric constants and thermal conductivitys in the thickness direction and the surface direction could be obtained. That is, it was found that the thermally conductive sheets obtained in Examples 1 to 6 had anisotropy of relative permittivity and thermal conductivity in the thickness direction and the plane direction.
- the thermal conductivity in the orientation direction (thickness direction) of the first heat conductive filler is the non-orientation direction (plane) of the first heat conductive filler. It was found that it was more than twice the thermal conductivity in the direction).
- Comparative Example 3 since the resin composition containing no second heat conductive filler was used, it was found that a heat conductive sheet having different relative permittivity and heat conductivity in the thickness direction and the surface direction could not be obtained. .. Specifically, it was found that the thermally conductive sheet obtained in Comparative Example 3 did not have the anisotropy of the relative permittivity in the thickness direction and the plane direction.
- thermal conductivity sheet according to this technology has different relative permittivity and thermal conductivity in the thickness direction and the surface direction, new applications can be expected in the field of shields and antennas, for example.
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Abstract
厚み方向と面方向とで比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートの提供。 熱伝導性シート1は、バインダ樹脂2と、第1の熱伝導性フィラー3と、第2の熱伝導性フィラー4とを含有し、第1の熱伝導性フィラー3と、第2の熱伝導性フィラー4とがバインダ樹脂2に分散しており、熱伝導性シート1の厚み方向Bと面方向Aとで、比誘電率及び熱伝導率が異なる。また、熱伝導性シートの製造方法は、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とを、バインダ樹脂2に分散させることにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製する工程Aと、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から成形体ブロックを形成する工程Bと、成形体ブロックをシート状にスライスして、厚み方向と面方向とで、比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートを得る工程Cとを有する。
Description
本技術は、熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法に関する。本出願は、日本国において2020年5月15日に出願された日本出願番号特願2020-86074、及び日本国において2020年9月4日に出願された日本出願番号特願2020-149489を基礎として優先権を主張するものであり、これらの出願は参照されることにより、本出願に援用される。
電子機器の高性能化に伴って、半導体素子の高密度化、高実装化が進んでいる。これに伴って、電子機器を構成する電子部品からの発熱をさらに効率的に放熱することが重要である。例えば、半導体装置は、効率的に放熱するために、電子部品が、熱伝導性シートを介して、放熱ファン、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、例えば、シリコーン樹脂に、無機フィラーなどの充填剤を含有(分散)させたものが広く使用されている。この熱伝導性シートのような放熱部材は、更なる熱伝導率の向上が要求されている。例えば、熱伝導性シートの高熱伝導性を目的として、バインダ樹脂などのマトリックス内に配合されている無機フィラーの充填率を高めることが検討されている。しかし、無機フィラーの充填率を高めると、熱伝導性シートの柔軟性が損なわれたり、粉落ちが発生したりするため、無機フィラーの充填率を高めることには限界がある。
無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム等が挙げられる。また、高熱伝導率を目的として、窒化ホウ素、黒鉛等の鱗片状粒子、炭素繊維などをマトリクス内に充填させることもある。これは、鱗片状粒子等の有する熱伝導率の異方性によるものである。例えば、炭素繊維の場合は、繊維方向に約600~1200W/m・Kの熱伝導率を有することが知られている。また、窒化ホウ素の場合は、面方向に約110W/m・K程度の熱伝導率を有し、面方向に対して垂直な方向に約2W/m・K程度の熱伝導率を有することが知られている。このように、炭素繊維の繊維方向や鱗片状粒子の面方向を、熱の伝達方向であるシートの厚み方向と同じにする、すなわち、炭素繊維や鱗片状粒子をシートの厚み方向に配向させることによって、熱伝導率が飛躍的に向上することが期待できる。
ところで、近年の携帯電話などの通信機器における電磁波コントロールの観点から、熱伝導率とともに比誘電率がコントロールされた放熱材料が求められている。
本技術は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、厚み方向と面方向とで比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法を提供する。
本技術に係る熱伝導性シートは、バインダ樹脂と、鱗片状の熱伝導性フィラー及び/又は繊維状の熱伝導性フィラーからなる第1の熱伝導性フィラーと、非鱗片状かつ非繊維状の熱伝導性フィラーからなる第2の熱伝導性フィラーとを含有し、第1の熱伝導性フィラーと第2の熱伝導性フィラーとがバインダ樹脂に分散しており、熱伝導性シートの厚み方向と面方向とで、比誘電率及び熱伝導率が異なる。
本技術に係る熱伝導性シートの製造方法は、鱗片状の熱伝導性フィラー及び/又は繊維状の熱伝導性フィラーからなる第1の熱伝導性フィラーと、非鱗片状かつ非繊維状の熱伝導性フィラーからなる第2の熱伝導性フィラーとを、バインダ樹脂に分散させることにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製する工程Aと、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から成形体ブロックを形成する工程Bと、成形体ブロックをシート状にスライスして、厚み方向と面方向とで、比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートを得る工程Cとを有する。
本技術によれば、厚み方向と面方向とで比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートを提供することができる。
本明細書において、熱伝導性フィラーの平均粒径(D50)とは、熱伝導性フィラーの粒径分布の小粒径側から累積50%の面積長(μm)であり、熱伝導性フィラーの集団の全面積を100%として、熱伝導性フィラーの粒径分布の小粒径側から累積カーブを求めたとき、その累積値が50%となるときの面積長をいう。なお、熱伝導性フィラーが繊維状の熱伝導性フィラーである場合のD50とは、繊維状の熱伝導性フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積50%の面積繊維長(μm)であり、繊維状の熱伝導性フィラーの集団の全面積を100%として累積カーブを求めたとき、その累積値が50%となるときの面積繊維長をいう。本明細書における粒度分布(粒子径分布)は、体積基準によって求められたものである。粒度分布の測定方法としては、例えば、レーザー回折型粒度分布測定機を用いる方法が挙げられる。
<熱伝導性シート>
図1は、本技術に係る熱伝導性シート1の一例を示す断面図である。熱伝導性シート1は、バインダ樹脂2と、鱗片状の熱伝導性フィラー及び/又は繊維状の熱伝導性フィラーからなる第1の熱伝導性フィラー3と、非鱗片状かつ非繊維状の熱伝導性フィラーからなる第2の熱伝導性フィラー4とを含有し、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とがバインダ樹脂2に分散している。また、熱伝導性シート1は、熱伝導性シート1の厚み方向Bと面方向Aとで、比誘電率及び熱伝導率が異なる、すなわち、熱伝導性シート1は、厚み方向Bと面方向Aとで比誘電率及び熱伝導率が異方性を有する。このように、熱伝導性シート1は、熱伝導率とともに比誘電率がコントロールされているため、例えばシールドやアンテナの分野において新たな応用が期待できる。以下、熱伝導性シート1の構成要素について説明する。
図1は、本技術に係る熱伝導性シート1の一例を示す断面図である。熱伝導性シート1は、バインダ樹脂2と、鱗片状の熱伝導性フィラー及び/又は繊維状の熱伝導性フィラーからなる第1の熱伝導性フィラー3と、非鱗片状かつ非繊維状の熱伝導性フィラーからなる第2の熱伝導性フィラー4とを含有し、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とがバインダ樹脂2に分散している。また、熱伝導性シート1は、熱伝導性シート1の厚み方向Bと面方向Aとで、比誘電率及び熱伝導率が異なる、すなわち、熱伝導性シート1は、厚み方向Bと面方向Aとで比誘電率及び熱伝導率が異方性を有する。このように、熱伝導性シート1は、熱伝導率とともに比誘電率がコントロールされているため、例えばシールドやアンテナの分野において新たな応用が期待できる。以下、熱伝導性シート1の構成要素について説明する。
<バインダ樹脂>
バインダ樹脂2は、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とを熱伝導性シート1内に保持するためのものである。バインダ樹脂2は、熱伝導性シート1に要求される機械的強度、耐熱性、電気的性質等の特性に応じて選択される。バインダ樹脂2としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂の中から選択することができる。
バインダ樹脂2は、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とを熱伝導性シート1内に保持するためのものである。バインダ樹脂2は、熱伝導性シート1に要求される機械的強度、耐熱性、電気的性質等の特性に応じて選択される。バインダ樹脂2としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂の中から選択することができる。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体等のエチレン-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、ポリビニルアセタール、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系重合体、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-エーテル共重合体(PPE)樹脂、変性PPE樹脂、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル等のポリメタクリル酸エステル類、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、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、アイオノマー等が挙げられる。
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン- ブタジエンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン-イソプレンブロック共重合体又はその水添化物、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等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、架橋ゴム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。架橋ゴムの具体例としては、天然ゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン-ブタジエン共重合ゴム、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-プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、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、及びシリコーンゴムが挙げられる。
バインダ樹脂2としては、例えば、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性を考慮するとシリコーン樹脂が好ましい。シリコーン樹脂としては、例えば、アルケニル基を有するシリコーンを主成分とし、硬化触媒を含有する主剤と、ヒドロシリル基(Si-H基)を有する硬化剤とからなる、2液型の付加反応型シリコーン樹脂を用いることができる。アルケニル基を有するシリコーンとしては、例えば、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンを用いることができる。硬化触媒は、アルケニル基を有するシリコーン中のアルケニル基と、ヒドロシリル基を有する硬化剤中のヒドロシリル基との付加反応を促進するための触媒である。硬化触媒としては、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の触媒が挙げられ、例えば、白金族系硬化触媒、例えば白金、ロジウム、パラジウムなどの白金族金属単体や塩化白金などを用いることができる。ヒドロシリル基を有する硬化剤としては、例えば、ヒドロシリル基を有するポリオルガノシロキサンを用いることができる。バインダ樹脂2は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
熱伝導性シート1中のバインダ樹脂2の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、熱伝導性シート1中のバインダ樹脂2の含有量の下限値は、20体積%以上とすることができ、25体積%以上であってもよく、30体積%以上であってもよい。また、熱伝導性シート1中のバインダ樹脂2の含有量の上限値は、70体積%以下とすることができ、60体積%以下であってもよく、50体積%以下であってもよい。熱伝導性シート1の柔軟性の観点から、熱伝導性シート1中のバインダ樹脂2の含有量は、25~60体積%とすることが好ましい。
<第1の熱伝導性フィラー>
第1の熱伝導性フィラー3は、鱗片状の熱伝導性フィラーであってもよく、繊維状の熱伝導性フィラーであってもよく、鱗片状の熱伝導性フィラーと繊維状の熱伝導性フィラーとを併用してもよい。
第1の熱伝導性フィラー3は、鱗片状の熱伝導性フィラーであってもよく、繊維状の熱伝導性フィラーであってもよく、鱗片状の熱伝導性フィラーと繊維状の熱伝導性フィラーとを併用してもよい。
鱗片状の熱伝導性フィラーは、高アスペクト比で、かつ面方向に等方的な熱伝導率を有する。鱗片状の熱伝導性フィラーは、鱗片状のものであれば特に限定されず、例えば、窒化ホウ素(BN)、雲母、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素、シリカ、酸化亜鉛、二硫化モリブデン等を用いることができる。
また、繊維状の熱伝導性フィラーは、繊維状であって必要な熱伝導性を有するものであれば特に限定されず、例えば、高い熱伝導性と絶縁性の観点からは、窒化アルミニウム繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンビスオキサゾール繊維などが好ましい。また、熱伝導性シート1における比誘電率の特性を損なわない限り、繊維状の熱伝導性フィラーは、導電性を有するものであってもよく、炭素繊維や、金属(例えば、銅、ステンレス、ニッケルなど)からなる繊維などが挙げられる。
図2は、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素3Aを模式的に示す斜視図である。鱗片状の熱伝導性フィラーとしては、熱伝導性シート1の比誘電率及び熱伝導率の観点から、図2に示すように結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素3Aを用いることが好ましい。鱗片状の熱伝導性フィラーは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。本技術に係る熱伝導性シート1は、第1の熱伝導性フィラー3として、球状の熱伝導性フィラー(例えば球状の窒化ホウ素)よりも安価な鱗片状の熱伝導性フィラー(例えば、鱗片状の窒化ホウ素3A)を用いて、優れた熱特性と誘電特性を発揮させることができる。
鱗片状の熱伝導性フィラーの平均粒径(D50)は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、鱗片状の熱伝導性フィラーの平均粒径の下限値は、10μm以上とすることができ、20μm以上であってもよく、30μm以上であってもよく、35μm以上であってもよい。また、鱗片状の熱伝導性フィラーの平均粒径の上限値は、150μm以下とすることができ、100μm以下であってもよく、90μm以下であってもよく、80μm以下であってもよく、70μm以下であってもよく、50μm以下であってもよく、45μm以下であってもよい。熱伝導性シート1の熱伝導率の観点から、鱗片状の熱伝導性フィラーの平均粒径は、20~100μmとすることが好ましい。また、繊維状の熱伝導性フィラーのD50は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、20~250μmとすることができる。
第1の熱伝導性フィラー3のアスペクト比(平均長径/平均短径)は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、鱗片状の熱伝導性フィラーのアスペクト比は、10~100の範囲とすることができる。第1の熱伝導性フィラー3の平均長径及び平均短径は、例えば、マイクロスコープ、走査型電子顕微鏡(SEM)、粒度分布計などにより測定することができる。一例として、鱗片状の熱伝導性フィラーとして、図2に示すような結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素3Aを用いた場合、SEMで撮影された画像から200個以上の窒化ホウ素3Aを任意に選択し、それぞれの長径aと短径bの比(a/b)を求めて平均値を算出すればよい。
熱伝導性シート1中の第1の熱伝導性フィラー3の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、熱伝導性シート1中の第1の熱伝導性フィラー3の含有量の下限値は、15体積%以上とすることができ、20体積%以上であってもよく、25体積%以上であってもよい。また、熱伝導性シート1中の第1の熱伝導性フィラー3の含有量の上限値は、45体積%以下とすることができ、40体積%以下であってもよく、35体積%以下であってもよく、30体積%以下であってもよい。熱伝導性シート1の熱伝導率及び柔軟性の観点から、熱伝導性シート1中の第1の熱伝導性フィラー3の含有量を20~35体積%とすることが好ましい。熱伝導性シート1の比誘電率の異方性の観点では、熱伝導性シート1中の第1の熱伝導性フィラー3の含有量を20体積%以上40体積%未満とすることが好ましく、20~27体積%とすることがより好ましい。
<第2の熱伝導性フィラー>
第2の熱伝導性フィラー4は、上述した第1の熱伝導性フィラー3以外の熱伝導性フィラーである。第2の熱伝導性フィラー4は、非鱗片状かつ非繊維状であり、例えば、球状、粉末状、顆粒状、扁平状等の熱伝導性フィラーが挙げられる。第2の熱伝導性フィラー4の材質は、本技術の効果を考慮して、熱伝導性シート1の絶縁性を確保できる材料が好ましく、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ、サファイア)、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ジルコニア、炭化ケイ素などが挙げられる。第2の熱伝導性フィラー4は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
第2の熱伝導性フィラー4は、上述した第1の熱伝導性フィラー3以外の熱伝導性フィラーである。第2の熱伝導性フィラー4は、非鱗片状かつ非繊維状であり、例えば、球状、粉末状、顆粒状、扁平状等の熱伝導性フィラーが挙げられる。第2の熱伝導性フィラー4の材質は、本技術の効果を考慮して、熱伝導性シート1の絶縁性を確保できる材料が好ましく、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ、サファイア)、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ジルコニア、炭化ケイ素などが挙げられる。第2の熱伝導性フィラー4は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
特に、第2の熱伝導性フィラー4としては、熱伝導性シート1の比誘電率及び熱伝導率の観点から、窒化アルミニウム粒子と、球状のアルミナ粒子とを併用することが好ましい。窒化アルミニウム粒子の平均粒径は、熱硬化前の熱伝導性シート1の粘度低下の観点から、1~5μmとすることが好ましく、1~3μmであってもよく、1~2μmであってもよい。また、球状のアルミナ粒子の平均粒径は、熱硬化前の熱伝導性シート1の粘度低下の観点から、1~3μmとすることが好ましく、1.5~2.5μmであってもよい。
熱伝導性シート1中の第2の熱伝導性フィラー4の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。熱伝導性シート1中の第2の熱伝導性フィラー4の含有量の下限値は、10体積%以上とすることができ、15体積%以上であってもよく、20体積%以上であってもよい。また、熱伝導性シート1中の第2の熱伝導性フィラー4の含有量の上限値は、50体積%以下とすることができ、40体積%以下であってもよく、30体積%以下であってもよく、25体積%以下であってもよい。熱伝導性シート1中の第2の熱伝導性フィラー4の含有量の合計は、例えば、30~60体積%とすることができる。
第2の熱伝導性フィラー4として、球状のアルミナ粒子を単独で用いる場合、熱硬化前の熱伝導性シート1の粘度低下の観点から、熱伝導性シート1中、球状のアルミナ粒子の含有量は10~45体積%とすることが好ましい。また、上述のように、第2の熱伝導性フィラー4として、窒化アルミニウム粒子と、球状のアルミナ粒子とを併用する場合、熱硬化前の熱伝導性シート1の粘度低下の観点から、熱伝導性シート1中、球状のアルミナ粒子の含有量は10~25体積%とすることが好ましく、窒化アルミニウム粒子の含有量は10~25体積%とすることが好ましい。
熱伝導性シート1は、本技術の効果を損なわない範囲で、上述した成分以外の他の成分をさらに含有してもよい。他の成分としては、例えば、分散剤、硬化促進剤、遅延剤、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。
以上のように、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とがバインダ樹脂2に分散している熱伝導性シート1は、図1に示す厚み方向Bと面方向Aとで、比誘電率及び熱伝導率が異なる。特に、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とを併用することにより、第2の熱伝導性フィラー4で第1の熱伝導性フィラー3の配向を支え、第1の熱伝導性フィラー3を可能な限り熱伝導性シート1の厚み方向Bに配向させることができる。
熱伝導性シート1は、第1の熱伝導性フィラー3が、熱伝導性シート1の厚み方向Bに配向しており、厚み方向Bの熱伝導率が面方向Aの熱伝導率よりも大きく、かつ、厚み方向Bの比誘電率が面方向Aの比誘電率よりも大きいことが好ましい。例えば、熱伝導性シート1は、第1の熱伝導性フィラー3の配向方向(例えば、熱伝導性シート1の厚み方向B)における熱伝導率が、第1の熱伝導性フィラー3の非配向方向(例えば、熱伝導性シート1の面方向A)における熱伝導率の2倍以上であってもよい。熱伝導性シート1の厚み方向Bの熱伝導率は、例えば、1W/m・K以上とすることができ、4W/m・K以上とすることもでき、7W/m・K以上とすることもでき、9W/m・K以上とすることもできる。熱伝導性シート1の面方向Aの熱伝導率は、例えば、1W/m・K以上とすることができ、3W/m・K以上とすることもでき、3.5W/m・K以上とすることもできる。
熱伝導性シート1の厚み方向Bの比誘電率(30GHz)は、例えば、4.0以上とすることができ、5.0以上とすることもでき、30以上とすることもでき、60以上とすることもできる。熱伝導性シート1の面方向Aの比誘電率(30GHz)は、例えば、3.0以上とすることができ、4.0以上とすることもでき、4.5以上とすることもでき、10以上とすることもでき、20以上とすることもできる。熱伝導性シートの熱伝導率及び比誘電率は、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
熱伝導性シート1の平均厚みは、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、熱伝導性シートの平均厚みの下限値は、0.05mm以上とすることができ、0.1mm以上とすることもできる。また、熱伝導性シートの平均厚みの上限値は、5mm以下とすることができ、4mm以下であってもよく、3mm以下であってもよい。熱伝導性シート1の取り扱い性の観点から、熱伝導性シート1の平均厚みは、0.1~4mmとすることが好ましい。熱伝導性シート1の平均厚みは、例えば、熱伝導性シートの厚みを任意の5箇所で測定し、その算術平均値から求めることができる。
<熱伝導性シートの製造方法>
本技術に係る熱伝導性シートの製造方法は、下記工程Aと、工程Bと、工程Cとを有する。
本技術に係る熱伝導性シートの製造方法は、下記工程Aと、工程Bと、工程Cとを有する。
<工程A>
工程Aでは、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とをバインダ樹脂2に分散させることにより熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製する。熱伝導性シート形成用の樹脂組成物は、第1の熱伝導性フィラー3と、第2の熱伝導性フィラー4と、バインダ樹脂2との他に、必要に応じて各種添加剤や揮発性溶剤とを公知の手法により均一に混合することにより調製することができる。
工程Aでは、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とをバインダ樹脂2に分散させることにより熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製する。熱伝導性シート形成用の樹脂組成物は、第1の熱伝導性フィラー3と、第2の熱伝導性フィラー4と、バインダ樹脂2との他に、必要に応じて各種添加剤や揮発性溶剤とを公知の手法により均一に混合することにより調製することができる。
<工程B>
工程Bでは、調製された熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から成形体ブロックを形成する。成形体ブロックの形成方法としては、押出成形法、金型成形法などが挙げられる。押出成形法、金型成形法としては、特に制限されず、公知の各種押出成形法、金型成形法の中から、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物の粘度や熱伝導性シートに要求される特性等に応じて適宜採用することができる。
工程Bでは、調製された熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から成形体ブロックを形成する。成形体ブロックの形成方法としては、押出成形法、金型成形法などが挙げられる。押出成形法、金型成形法としては、特に制限されず、公知の各種押出成形法、金型成形法の中から、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物の粘度や熱伝導性シートに要求される特性等に応じて適宜採用することができる。
例えば、押出成形法において、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物をダイより押し出す際、あるいは金型成形法において、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を金型へ圧入する際、バインダ樹脂が流動し、その流動方向に沿って第1の熱伝導性フィラー3が配向する。
工程Bでは、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から、バーコーターを用いて未硬化状態のシート(グリーンシート)を作製し、このグリーンシートを積層させることで成形体ブロックを形成してもよい。例えば、この方法では、バーコーターを用いて50~500μm厚のシートを作製し、80~120℃のオーブンで5~20分間乾燥することで、グリーンシートを得る。次に、未硬化状態のグリーンシートを所望の高さに積層させた積層体を形成する。そして、この積層体をさらに硬化させることで成形体ブロックが得られる。
成形体ブロックの大きさ・形状は、求められる熱伝導性シート1の大きさに応じて決めることができる。例えば、断面の縦の大きさが0.5~15cmで横の大きさが0.5~15cmの直方体が挙げられる。直方体の長さは必要に応じて決定すればよい。
<工程C>
工程Cでは、成形体ブロックをシート状にスライスして、厚み方向と面方向とで、比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートを得る。スライスにより得られるシートの表面(スライス面)には、第1の熱伝導性フィラー3が露出する。スライスする方法としては特に制限はなく、成形体ブロックの大きさや機械的強度により公知のスライス装置(好ましくは超音波カッタ)の中から適宜選択することができる。成形体ブロックのスライス方向としては、成形方法が押出成形法である場合、押出し方向に第1の熱伝導性フィラー3が配向しているものもあるため、押出し方向に対して60~120度であることが好ましく、70~100度の方向であることがより好ましく、90度(垂直)の方向であることがさらに好ましい。成形体ブロックのスライス方向は、特に制限はなく、熱伝導性シート1の使用目的等に応じて適宜選択することができる。
工程Cでは、成形体ブロックをシート状にスライスして、厚み方向と面方向とで、比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートを得る。スライスにより得られるシートの表面(スライス面)には、第1の熱伝導性フィラー3が露出する。スライスする方法としては特に制限はなく、成形体ブロックの大きさや機械的強度により公知のスライス装置(好ましくは超音波カッタ)の中から適宜選択することができる。成形体ブロックのスライス方向としては、成形方法が押出成形法である場合、押出し方向に第1の熱伝導性フィラー3が配向しているものもあるため、押出し方向に対して60~120度であることが好ましく、70~100度の方向であることがより好ましく、90度(垂直)の方向であることがさらに好ましい。成形体ブロックのスライス方向は、特に制限はなく、熱伝導性シート1の使用目的等に応じて適宜選択することができる。
このように、工程Aと、工程Bと、工程Cとを有する熱伝導性シートの製造方法では、バインダ樹脂2と、第1の熱伝導性フィラー3と、第2の熱伝導性フィラー4とを含有し、第1の熱伝導性フィラー3と第2の熱伝導性フィラー4とがバインダ樹脂2に分散しており、厚み方向Bと面方向Aとで、比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シート1を得ることができる。
本技術に係る熱伝導性シートの製造方法は、上述した例に限定されず、例えば、工程Cの後に、スライス面をプレスする工程Dをさらに有していてもよい。熱伝導性シートの製造方法がプレスする工程Dを有することで、工程Cで得られるシートの表面がより平滑化され、他の部材との密着性をより向上させることができる。プレスの方法としては、平盤と表面が平坦なプレスヘッドとからなる一対のプレス装置を使用することができる。また、ピンチロールでプレスしてもよい。プレスの際の圧力としては、例えば、0.1~100MPaとすることができる。プレスの効果をより高め、プレス時間を短縮するために、プレスは、バインダ樹脂2のガラス転移温度(Tg)以上で行うことが好ましい。例えば、プレス温度は、0~180℃とすることができ、室温(例えば25℃)~100℃の温度範囲内であってもよく、30~100℃であってもよい。
<電子機器>
本技術に係る熱伝導性シートは、例えば、発熱体と放熱体との間に配置させることにより、発熱体で生じた熱を放熱体に逃がすためにそれらの間に配された構造の電子機器(サーマルデバイス)とすることができる。電子機器は、発熱体と放熱体と熱伝導性シートとを少なくとも有し、必要に応じて、その他の部材をさらに有していてもよい。
本技術に係る熱伝導性シートは、例えば、発熱体と放熱体との間に配置させることにより、発熱体で生じた熱を放熱体に逃がすためにそれらの間に配された構造の電子機器(サーマルデバイス)とすることができる。電子機器は、発熱体と放熱体と熱伝導性シートとを少なくとも有し、必要に応じて、その他の部材をさらに有していてもよい。
発熱体としては、特に限定されず、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、フラッシュメモリなどの集積回路素子、トランジスタ、抵抗器など、電気回路において発熱する電子部品等が挙げられる。また、発熱体には、通信機器における光トランシーバ等の光信号を受信する部品も含まれる。
放熱体としては、特に限定されず、例えば、ヒートシンクやヒートスプレッダなど、集積回路素子やトランジスタ、光トランシーバ筐体などと組み合わされて用いられるものが挙げられる。放熱体としては、ヒートスプレッダやヒートシンク以外にも、熱源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よく、例えば、放熱器、冷却器、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、金属カバー、筐体等が挙げられる。
図3は、本技術に係る熱伝導性シート1を適用した半導体装置50の一例を示す断面図である。例えば、熱伝導性シート1は、図3に示すように、各種電子機器に内蔵される半導体装置50に実装され、発熱体と放熱体との間に挟持される。図3に示す半導体装置50は、電子部品51と、ヒートスプレッダ52と、熱伝導性シート1とを備え、熱伝導性シート1がヒートスプレッダ52と電子部品51との間に挟持される。熱伝導性シート1が、ヒートスプレッダ52とヒートシンク53との間に挟持されることにより、ヒートスプレッダ52とともに、電子部品51の熱を放熱する放熱部材を構成する。熱伝導性シート1の実装場所は、ヒートスプレッダ52と電子部品51との間や、ヒートスプレッダ52とヒートシンク53との間に限らず、電子機器や半導体装置の構成に応じて、適宜選択できる。
以下、本技術の実施例について説明する。実施例では、熱伝導性シートを作製し、熱伝導性シートの厚み方向と面方向の比誘電率及び熱伝導率を測定した。なお、本技術は、これらの実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
シリコーン樹脂33体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)27体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)20体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)20体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製した。押出成形法により、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を、直方体状の内部空間を有する金型(開口部:50mm×50mm)中に流し込み、60℃のオーブンで4時間加熱させて成形体ブロックを形成した。なお、金型の内面には、剥離処理面が内側となるように剥離ポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り付けておいた。得られた成形体ブロックの長さ方向に直交する方向に、成形体ブロックを超音波カッターで1mm厚のシート状にスライスすることにより、鱗片状の窒化ホウ素がシートの厚み方向に配向した熱伝導性シートを得た。
シリコーン樹脂33体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)27体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)20体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)20体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製した。押出成形法により、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を、直方体状の内部空間を有する金型(開口部:50mm×50mm)中に流し込み、60℃のオーブンで4時間加熱させて成形体ブロックを形成した。なお、金型の内面には、剥離処理面が内側となるように剥離ポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り付けておいた。得られた成形体ブロックの長さ方向に直交する方向に、成形体ブロックを超音波カッターで1mm厚のシート状にスライスすることにより、鱗片状の窒化ホウ素がシートの厚み方向に配向した熱伝導性シートを得た。
<実施例2>
シリコーン樹脂37体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)23体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)20体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)20体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
シリコーン樹脂37体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)23体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)20体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)20体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
<実施例3>
シリコーン樹脂60体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)20体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)10体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)10体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
シリコーン樹脂60体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)20体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)10体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)10体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
<実施例4>
シリコーン樹脂35体積%と、炭素繊維(D50が150μm)23体積%と、球状アルミナ粒子(D50が3μm)42体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと、100℃のオーブンで6時間加熱させて成形体ブロックを形成したこと以外は、実施例1と同様の方法で、炭素繊維がシートの厚み方向に配向した熱伝導性シートを得た。
シリコーン樹脂35体積%と、炭素繊維(D50が150μm)23体積%と、球状アルミナ粒子(D50が3μm)42体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと、100℃のオーブンで6時間加熱させて成形体ブロックを形成したこと以外は、実施例1と同様の方法で、炭素繊維がシートの厚み方向に配向した熱伝導性シートを得た。
<実施例5>
シリコーン樹脂33体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)27体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)20体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)20体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製した。バーコーターを用いて1mm厚のシートを作製し、60℃のオーブンで30分硬化することで、未硬化状のグリーンシートを得て、当該シートを積層させ50mm×50mmの積層体を形成させ、60℃のオーブンで4時間加熱させて成形体ブロックを形成した。得られた成形体ブロックを超音波カッターで1mm厚のシート状にスライスすることにより、鱗片状の窒化ホウ素がシートの厚み方向に配向した熱伝導性シートを得た。
シリコーン樹脂33体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)27体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)20体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)20体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製した。バーコーターを用いて1mm厚のシートを作製し、60℃のオーブンで30分硬化することで、未硬化状のグリーンシートを得て、当該シートを積層させ50mm×50mmの積層体を形成させ、60℃のオーブンで4時間加熱させて成形体ブロックを形成した。得られた成形体ブロックを超音波カッターで1mm厚のシート状にスライスすることにより、鱗片状の窒化ホウ素がシートの厚み方向に配向した熱伝導性シートを得た。
<実施例6>
シリコーン樹脂33体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)27体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)20体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)20体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を形成した。ダイヘッド(開口部:高さ1mm×スリット幅0.5mm)を用いて50mm×50mmの積層体を調整し、60℃のオーブンで4時間加熱させて成形体ブロックを形成した。得られた成形体ブロックを超音波カッターで1mm厚のシート状にスライスすることにより、鱗片状の窒化ホウ素がシートの厚み方向に配向した熱伝導性シートを得た。
シリコーン樹脂33体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)27体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)20体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)20体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を形成した。ダイヘッド(開口部:高さ1mm×スリット幅0.5mm)を用いて50mm×50mmの積層体を調整し、60℃のオーブンで4時間加熱させて成形体ブロックを形成した。得られた成形体ブロックを超音波カッターで1mm厚のシート状にスライスすることにより、鱗片状の窒化ホウ素がシートの厚み方向に配向した熱伝導性シートを得た。
<比較例1>
シリコーン樹脂60体積%と、球状の窒化ホウ素(D50が25μm)20体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)10体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)10体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
シリコーン樹脂60体積%と、球状の窒化ホウ素(D50が25μm)20体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)10体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)10体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
<比較例2>
シリコーン樹脂60体積%と、球状の窒化ホウ素(D50が50μm)20体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)10体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)10体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
シリコーン樹脂60体積%と、球状の窒化ホウ素(D50が50μm)20体積%と、窒化アルミニウム(D50が1.2μm)10体積%と、球状アルミナ粒子(D50が2μm)10体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
<比較例3>
シリコーン樹脂60体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)40体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
シリコーン樹脂60体積%と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素(D50が40μm)40体積%とを均一に混合することにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様の方法で熱伝導性シートを得た。
<熱伝導率>
ASTM-D5470に準拠した熱抵抗測定装置を用いて、荷重1kgf/cm2をかけて熱伝導性シートの厚み方向及び面方向の実効熱伝導率(W/m・K)をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。表1中、「厚み方向」及び「面方向」とは、熱伝導性シートにおける実効熱伝導率の測定方向を表す。また、シートにおいて炭素繊維や鱗片状の窒化ホウ素が配向させられている方向が「厚み方向」であり、厚み方向の角度を90度変えた方向が「面方向」であるとも換言できる。
ASTM-D5470に準拠した熱抵抗測定装置を用いて、荷重1kgf/cm2をかけて熱伝導性シートの厚み方向及び面方向の実効熱伝導率(W/m・K)をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。表1中、「厚み方向」及び「面方向」とは、熱伝導性シートにおける実効熱伝導率の測定方向を表す。また、シートにおいて炭素繊維や鱗片状の窒化ホウ素が配向させられている方向が「厚み方向」であり、厚み方向の角度を90度変えた方向が「面方向」であるとも換言できる。
<比誘電率>
JIS K6911に準じた方法で、熱伝導性シートの厚み方向及び面方向の比誘電率(30GHz)を測定した。結果を表1に示す。
JIS K6911に準じた方法で、熱伝導性シートの厚み方向及び面方向の比誘電率(30GHz)を測定した。結果を表1に示す。
実施例1~6では、バインダ樹脂と、第1の熱伝導性フィラーと、第2の熱伝導性フィラーとを含有し、第1の鱗片状の熱伝導性フィラーと第2の熱伝導性フィラーとがバインダ樹脂に分散しており、厚み方向と面方向とで比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートが得られることが分かった。すなわち、実施例1~6で得られた熱伝導性シートは、厚み方向と面方向とで比誘電率及び熱伝導率の異方性を有することが分かった。
また、実施例1~6で得られた熱伝導性シートは、第1の熱伝導性フィラーの配向方向(厚み方向)における熱伝導率が、第1の熱伝導性フィラーの非配向方向(面方向)における熱伝導率の2倍以上であることが分かった。
比較例1,2では、第1の熱伝導性フィラーを含有しない樹脂組成物を用いたため、厚み方向と面方向とで比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートが得られないことが分かった。すなわち、比較例1,2で得られた熱伝導性シートは、厚み方向と面方向とで比誘電率及び熱伝導率の異方性を有しないことが分かった。
比較例3では、第2の熱伝導性フィラーを含有しない樹脂組成物を用いたため、厚み方向と面方向とで比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートが得られないことが分かった。具体的には、比較例3で得られた熱伝導性シートは、厚み方向と面方向とで比誘電率の異方性を有しないことが分かった。
本技術に係る熱伝導性シートは、厚み方向と面方向とで、比誘電率及び熱伝導率が異なるため、例えばシールドやアンテナの分野において新たな応用が期待できる。
1 熱伝導性シート、2 バインダ樹脂、3 第1の熱伝導性フィラー、3A 鱗片状の窒化ホウ素、4 第2の熱伝導性フィラー、50 半導体装置、51 電子部品、52 ヒートスプレッダ、53 ヒートシンク
Claims (19)
- バインダ樹脂と、鱗片状の熱伝導性フィラー及び/又は繊維状の熱伝導性フィラーからなる第1の熱伝導性フィラーと、非鱗片状かつ非繊維状の熱伝導性フィラーからなる第2の熱伝導性フィラーとを含有し、上記第1の熱伝導性フィラーと上記第2の熱伝導性フィラーとが上記バインダ樹脂に分散しており、
当該熱伝導性シートの厚み方向と面方向とで、比誘電率及び熱伝導率が異なる、熱伝導性シート。 - 上記第1の熱伝導性フィラーが、鱗片状の窒化ホウ素を含有する、請求項1に記載の熱伝導性シート。
- 上記第2の熱伝導性フィラーが、窒化アルミニウム粒子と、球状のアルミナ粒子とを含有する、請求項1又は2記載の熱伝導性シート。
- 上記第1の熱伝導性フィラーの平均粒径が20~100μmである、請求項2又は3に記載の熱伝導性シート。
- 上記第1の熱伝導性フィラーの含有量が20~35体積%である、請求項1~4のいずれか1項に記載の熱伝導性シート。
- 上記球状のアルミナ粒子の平均粒径が1~3μmである、請求項3に記載の熱伝導性シート。
- 上記球状のアルミナ粒子の含有量が10~25体積%である、請求項3又は6に記載の熱伝導性シート。
- 上記窒化アルミニウム粒子の平均粒径が1~5μmである、請求項3、6又は7に記載の熱伝導性シート。
- 上記窒化アルミニウム粒子の含有量が10~25体積%である、請求項3、6~8のいずれか1項に記載の熱伝導性シート。
- 上記第1の熱伝導性フィラーが、炭素繊維を含有し、
上記第2の熱伝導性フィラーが、球状のアルミナ粒子を含有する、請求項1に記載の熱伝導性シート。 - 上記第1の熱伝導性フィラーの配向方向における熱伝導率が、上記第1の熱伝導性フィラーの非配向方向における熱伝導率の2倍以上である、請求項1~10のいずれか1項に記載の熱伝導性シート。
- 鱗片状の熱伝導性フィラー及び/又は繊維状の熱伝導性フィラーからなる第1の熱伝導性フィラーと、非鱗片状かつ非繊維状の熱伝導性フィラーからなる第2の熱伝導性フィラーとを、バインダ樹脂に分散させることにより、熱伝導性シート形成用の樹脂組成物を調製する工程Aと、
上記熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から成形体ブロックを形成する工程Bと、
上記成形体ブロックをシート状にスライスして、厚み方向と面方向とで、比誘電率及び熱伝導率が異なる熱伝導性シートを得る工程Cとを有する、熱伝導性シートの製造方法。 - 上記工程Bでは、上記熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から、押出成形法又は金型成形法により成形体ブロックを形成する、請求項12に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 上記工程Bでは、上記熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から、押出成形法により成形体ブロックを形成し、
上記工程Cでは、上記成形体ブロックをシート状にスライスする際のスライス方向が、上記押出形成法の押出し方向に対して60~120度である、請求項12又は13に記載の熱伝導性シートの製造方法。 - 上記工程Bでは、上記熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から未硬化状態のグリーンシートを作製し、該グリーンシートを積層させることで上記成形体ブロックを形成する、請求項12に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 上記工程Bでは、上記熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から、バーコーターを用いて上記グリーンシートを作製する、請求項15に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 上記工程Bでは、上記記熱伝導性シート形成用の樹脂組成物から、ダイヘッドを用いて得られたシートを積層させることで上記成形体ブロックを形成する、請求項12に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 上記工程Cでは、上記成形体ブロックをシート状にスライスする際のスライス方向が、上記押出形成法の押出し方向に対して60~120度である、請求項15~17のいずれか1項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 発熱体と、
放熱体と、
発熱体と放熱体との間に配置された請求項1~11のいずれか1項に記載の熱伝導性シートとを備える、電子機器。
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