JP4938466B2 - Electronic mounting board, light reflective heat conductive coverlay film - Google Patents
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Description
本発明は、高い光反射性と熱伝導性を有し、各種基板へのコーティングにも適する機能複合フィラーとその樹脂組成物に関し、例えば液晶ディスプレイのバックライトに用いられる光反射フィルムや、LED、レーザーダイオード等が実装される実装基板の用途等に好適に応用される。 The present invention relates to a functional composite filler having high light reflectivity and thermal conductivity and suitable for coating on various substrates and a resin composition thereof, for example, a light reflection film used for a backlight of a liquid crystal display, an LED, It is preferably applied to the use of a mounting substrate on which a laser diode or the like is mounted.
昨今の液晶ディスプレイの大型化等に伴い、バックライトの輝度向上のニーズが高まっているが、これに伴いバックライト部分で従来よりも多くの熱が発生するようになってきており、この放熱対策が急務になっている。例えば直下型バックライトの背面側に設けられる光反射フィルムとしては、内部に多数の空孔を有するプラスチックフィルム(例えば参考文献1)が多く用いられているが、冷陰極管の直下の当る部分では特に大きな温度上昇が観られ、この放熱対策が重要になりつつある。 With the recent increase in the size of liquid crystal displays, etc., there is a growing need for improving the brightness of the backlight, but as a result, more heat is generated in the backlight part than before, and this heat dissipation measure Is an urgent need. For example, as a light reflecting film provided on the back side of a direct type backlight, a plastic film having a large number of holes (for example, Reference 1) is often used, but in a portion directly under a cold cathode tube, In particular, a large temperature rise is observed, and this heat dissipation measure is becoming important.
またLED、レーザーダイオード等の発光素子を実装する配線基板においても、発光素子で発生する熱を効果的に放熱できるパスの形成が必要になっている。 In addition, in a wiring board on which a light emitting element such as an LED or a laser diode is mounted, it is necessary to form a path that can effectively dissipate heat generated by the light emitting element.
一方、フィラー表面への機能複合化技術に関しては、例えばバレルめっき装置を用いた電解めっき法により、微粒子表面にめっき層を形成する技術が提案されている。(例えば参考文献2)
前記光反射フィルムの放熱対策に関しては、例えばフィルムの光源に相対する面と反対側の面に熱伝導率の高い層(以下、熱伝導層と記す)を積層する事によって、フィルム内部に溜まった熱を熱伝導層に移動させ、更に熱伝導層の面内もしくは厚み方向に輸送する事によって実現する事ができると考えられる。
On the other hand, with respect to the functional compounding technique on the filler surface, a technique for forming a plating layer on the surface of fine particles by, for example, an electrolytic plating method using a barrel plating apparatus has been proposed. (For example, Reference 2)
Regarding heat dissipation measures for the light reflecting film, for example, by laminating a layer having high thermal conductivity (hereinafter referred to as a heat conducting layer) on the surface opposite to the surface facing the light source of the film, the film was accumulated inside the film. It is considered that this can be realized by transferring heat to the heat conductive layer and further transporting it in the plane or in the thickness direction of the heat conductive layer.
熱伝導層は、輸送熱量確保の点から少なくとも数μm以上の厚みで積層する事が好ましく、高熱伝導率の金属箔を粘着層を介して積層する方法や、高熱伝導率のフィラーを分散した高熱伝導性の樹脂層を積層する方法が好ましく挙げられる。 The heat conductive layer is preferably laminated with a thickness of at least several μm from the viewpoint of securing the amount of transport heat, and a method of laminating a metal foil having a high thermal conductivity via an adhesive layer or a high heat in which a filler having a high thermal conductivity is dispersed. A method of laminating a conductive resin layer is preferable.
しかしながら、金属箔を積層する方法では光反射フィルムの熱膨張率との相違による反りの発生や粘着層を介する事による熱伝導阻害等の問題があり、また熱伝導性の樹脂層を積層する方法では層の光反射率が十分高い値を有していない場合には、光反射フィルムの光源と相対する側の面の光反射率が著しく低下してしまうとの問題点があった。 However, the method of laminating the metal foil has problems such as the occurrence of warpage due to the difference from the thermal expansion coefficient of the light reflecting film and the inhibition of heat conduction through the adhesive layer, and the method of laminating the heat conductive resin layer However, when the light reflectance of the layer does not have a sufficiently high value, there has been a problem that the light reflectance of the surface of the light reflecting film facing the light source is remarkably lowered.
また発光素子実装用の配線基板の放熱対策に関して、その一つの方法として、発光素子実装面側の配線基板表面に熱伝導パスとして機能する熱伝導樹脂層をパターン積層する方法が考えられる。しかしながら、これら配線基板では光利用効率向上の観点から、発光素子が実装される側の基板表面の光反射性を高める必要が生ずる場合が多く、熱伝導樹脂層の積層と高い光反射率の実現を両立する事が困難であった。
本発明の目的は上記従来技術が有していた問題点を解消し、高い光反射性と熱伝導性を有し、各種基板へのコーティングにも適する機能複合フィラーおよびそれよりなる樹脂組成物を用いた光反射性熱伝導カバーレイフィルム及び電子実装基板を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and to provide a functional composite filler having high light reflectivity and thermal conductivity and suitable for coating on various substrates, and a resin composition comprising the same. It is an object of the present invention to provide a light-reflective heat-conductive coverlay film and an electronic mounting substrate used .
本発明は以下の通りである。
1.平均繊維径0.1〜30μm、アスペクト比2〜100、平均繊維長0.2〜1000μm、真密度2.0〜2.5g/ccのピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーの少なくとも側面表面が、厚み0.01〜10μmの光反射性の層で被覆されている光反射性熱伝導性フィラーとバインダ樹脂とを含み、該光反射性熱伝導性フィラーの混合割合が全固形成分中の5〜80重量%である光反射性熱伝導性樹脂組成物からなる、厚み5〜1000μmの光反射性熱伝導樹脂層を、厚み1〜100μmの電気絶縁性のプラスチックフィルムの片面に積層し、他方の面に電気絶縁性の接着層を積層してなる光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
2.電気絶縁性のプラスチックフィルムが、ポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)による厚み2〜20μmのフィルムである前記1の光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
3.前記1または前記2の光反射性熱伝導性カバーレイフィルムと、該カバーレイフィルムの電気絶縁性の接着層面に実装基板の配線パターンが積層されてなる電子実装基板。
4.平均繊維径0.1〜30μm、アスペクト比2〜100、平均繊維長0.2〜1000μm、真密度2.0〜2.5g/ccのピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーの少なくとも側面表面が、厚み0.01〜10μmの光反射性の層で被覆されている光反射性熱伝導性フィラーとバインダ樹脂とを含み、該光反射性熱伝導性フィラーの混合割合が全固形成分中の5〜80重量%である光反射性熱伝導性樹脂組成物からなる、厚み5〜1000μmの光反射性熱伝導樹脂層を、電気絶縁層およびまたは電気絶縁性接着層を介して、実装基板の配線パターン上に積層してなる電子実装基板。
5.電気絶縁層およびまたは電気絶縁性接着層が、厚み1〜100μmの電気絶縁性のプラスチックフィルムの一方の面に電気絶縁性の接着層が積層されてなる、前記4の電子実装基板。
The present invention is as follows.
1. At least the side surface of the pitch-based graphitized carbon fiber filler having an average fiber diameter of 0.1 to 30 μm, an aspect ratio of 2 to 100, an average fiber length of 0.2 to 1000 μm, and a true density of 2.0 to 2.5 g / cc is a thickness. A light-reflective heat-conductive filler coated with a light-reflective layer of 0.01 to 10 μm and a binder resin, and the mixing ratio of the light-reflective heat-conductive filler is 5 to 80 in the total solid component A light-reflective heat-conductive resin layer having a thickness of 5 to 1000 μm, which is made of a light-reflective heat-conductive resin composition, is laminated on one side of an electrically insulating plastic film having a thickness of 1 to 100 μm and the other side A light-reflective heat-conductive coverlay film obtained by laminating an electrically insulating adhesive layer on the substrate.
2. 2. The light-reflective heat-conductive coverlay film according to 1 above, wherein the electrically insulating plastic film is a film having a thickness of 2 to 20 μm made of polyparaphenylene terephthalamide (PPTA).
3. An electronic mounting board comprising the light reflective heat conductive coverlay film of 1 or 2 and a wiring pattern of a mounting board laminated on an electrically insulating adhesive layer surface of the coverlay film.
4). At least the side surface of the pitch-based graphitized carbon fiber filler having an average fiber diameter of 0.1 to 30 μm, an aspect ratio of 2 to 100, an average fiber length of 0.2 to 1000 μm, and a true density of 2.0 to 2.5 g / cc is a thickness. A light-reflective heat-conductive filler coated with a light-reflective layer of 0.01 to 10 μm and a binder resin, and the mixing ratio of the light-reflective heat-conductive filler is 5 to 80 in the total solid component A light-reflective heat-conductive resin layer having a thickness of 5 to 1000 μm made of a light-reflective heat-conductive resin composition in weight% is placed on a wiring pattern of a mounting substrate via an electric insulating layer and / or an electric insulating adhesive layer. Electronic mounting board laminated on
5). 4. The electronic mounting board as described in 4 above , wherein the electrically insulating adhesive layer and / or electrically insulating adhesive layer is formed by laminating an electrically insulating adhesive layer on one surface of an electrically insulating plastic film having a thickness of 1 to 100 μm .
次に、本発明の実施の形態について詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明に用いる光反射性熱伝導性フィラーは、非常に高い熱伝導率を有するピッチ系黒鉛性炭素繊維の表面に光反射性の層を積層したものである。 The light reflective thermally conductive filler used in the present invention is obtained by laminating a light reflective layer on the surface of a pitch-based graphitic carbon fiber having a very high thermal conductivity.
ピッチ系黒鉛化炭素繊維は、環状炭化水素からなる石油・石炭等のピッチ類を原料とし、紡糸、不融化、炭化焼成、更には非常に高温の黒鉛化処理等を経た上で、黒鉛化炭素繊維としての諸性能が発現する。黒鉛化炭素繊維は単結晶ではないものの、多数の網面構造を有した黒鉛結晶を含んでおり、これら結晶由来の特性として、PAN系炭素繊維等よりも高い電気伝導率、熱伝導率、弾性率を有し、またセラミック並みの低熱膨張率を有する。 Pitch-based graphitized carbon fibers are made of pitch hydrocarbons made of cyclic hydrocarbons such as petroleum and coal, and after undergoing spinning, infusibilization, carbonization firing, and extremely high temperature graphitization treatment, graphitized carbon Various performances as a fiber appear. Although graphitized carbon fiber is not a single crystal, it contains graphite crystals with a number of network structures. The characteristics derived from these crystals include higher electrical conductivity, thermal conductivity, and elasticity than PAN-based carbon fibers. And has a low thermal expansion coefficient comparable to that of ceramics.
黒鉛結晶の熱伝導性はダイアモンドほどではないが、銀や銅の如き金属よりも優れるものである。六方晶形であるため異方性を持ち、特に黒鉛結晶の六角網面方向には600W/m・Kを超える値を発現する事ができる。 The thermal conductivity of graphite crystals is not as good as that of diamond, but is superior to metals such as silver and copper. Since it is a hexagonal crystal, it has anisotropy, and in particular, a value exceeding 600 W / m · K can be expressed in the hexagonal network direction of the graphite crystal.
したがって、これらピッチ系黒鉛化繊維は樹脂材料その他の他種材料と複合化することでその熱伝導性や導電性を高め、熱的な寸法安定性、機械的剛性も高める事ができる。 Therefore, these pitch-based graphitized fibers can be combined with resin materials and other types of materials to increase their thermal conductivity and conductivity, and to improve thermal dimensional stability and mechanical rigidity.
本発明に用いるピッチ系黒鉛化炭素繊維は、その繊維軸方向の熱伝導率として、少なくとも200W/(m・K)以上である事が好ましく、より好ましくは300W/(m・K)以上、更に好ましくは400W/(m・K)以上、最も好ましくは500W/(m・K)以上である。 The pitch-based graphitized carbon fiber used in the present invention preferably has a thermal conductivity in the fiber axis direction of at least 200 W / (m · K) or more, more preferably 300 W / (m · K) or more, and more It is preferably 400 W / (m · K) or more, and most preferably 500 W / (m · K) or more.
このような高い熱伝導率を炭素繊維に発現させる上では、炭素繊維中の黒鉛結晶の含有率(以下、黒鉛化率と記す)が高い事が好ましく、また結晶子のサイズが大きい事が高熱伝導実現に好ましい。これは炭素繊維における熱伝導が主にフォノンの伝導によって担われている事に起因する。 In order to develop such a high thermal conductivity in the carbon fiber, it is preferable that the content of graphite crystals in the carbon fiber (hereinafter referred to as graphitization rate) is high, and that the crystallite size is large. It is preferable to realize conduction. This is due to the fact that the heat conduction in the carbon fiber is mainly carried by the phonon conduction.
黒鉛化率に関しては、その反映値としてピッチ系黒鉛化炭素繊維の真密度が2.0〜2.5g/ccの範囲にあることが好ましい。 Regarding the graphitization rate, it is preferable that the true density of the pitch-based graphitized carbon fiber is in the range of 2.0 to 2.5 g / cc as a reflection value.
また結晶子サイズに関しては、炭素材料中の黒鉛結晶(六角網面)のc軸方向の結晶子サイズ(Lc)が20〜100nmの範囲にある事が好ましい。 Regarding the crystallite size, the crystallite size (Lc) in the c-axis direction of the graphite crystal (hexagonal network surface) in the carbon material is preferably in the range of 20 to 100 nm.
また更に好ましくは、炭素材料中の黒鉛結晶(六角網面)のab軸方向の結晶子サイズ(La)はが30〜200nmの範囲にある事が好ましい。
尚、これらの結晶子サイズは、X線回折法で求めることができ、解析手法としては学振法を用い、黒鉛結晶の(002)面、(110)面からの回折線を用いて求める事ができる。
More preferably, the crystallite size (La) in the ab axis direction of the graphite crystal (hexagonal network surface) in the carbon material is preferably in the range of 30 to 200 nm.
These crystallite sizes can be obtained by the X-ray diffraction method. The Gakushin method is used as an analysis method, and the crystallite size is obtained by using diffraction lines from the (002) plane and the (110) plane of the graphite crystal. Can do.
このように黒鉛化率が非常に高い炭素材料を得る上では、前述のように、PAN、レイヨン等の原料はあまり好ましくなく、縮合され複素環を有する環状炭化水素、すなわちピッチ系の原料を用いた方が好ましく、更にそれらの中でも特に液晶性メソフェーズピッチを用いる事が好ましい。 Thus, in order to obtain a carbon material with a very high graphitization rate, raw materials such as PAN and rayon are not so preferable as described above, and cyclic hydrocarbons having condensed heterocyclic rings, that is, pitch-based raw materials are used. It is preferable to use a liquid crystal mesophase pitch among them.
また炭素材料の形態に関しては、球状もしくは不定形のものも利用可能であるが、特にメソフェーズピッチを用いた場合に黒鉛結晶の成長面がほぼ一方向に配向して極めて高い熱伝導性を得る事が可能となる繊維状の形状である事がより好ましい。 As for the form of the carbon material, a spherical or indefinite shape can be used. Especially when a mesophase pitch is used, the growth surface of the graphite crystal is oriented almost in one direction to obtain extremely high thermal conductivity. It is more preferable that it is a fibrous shape that enables the above.
これらの事から、本発明で用いる炭素材料としては前記ピッチを原料としたピッチ系黒鉛化炭素繊維が最適である。 From these things, the pitch-based graphitized carbon fiber using the pitch as a raw material is optimal as the carbon material used in the present invention.
このようなピッチ系炭素繊維の原料としては、例えば、ナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物、石油系ピッチや石炭系ピッチといった縮合複素環化合物等が挙げられる。なかんずくナフタレンやフェナントレンの如き縮合多環炭化水素化合物が好ましい。 Examples of raw materials for such pitch-based carbon fibers include condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene and phenanthrene, condensed heterocyclic compounds such as petroleum-based pitch and coal-based pitch, and the like. In particular, condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene and phenanthrene are preferred.
殊に光学的異方性ピッチ、即ちメソフェーズピッチが好ましい。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を適宜組み合わせて用いてもよいが、メソフェーズピッチを単独で用いることが黒鉛化処理において黒鉛化率を高めることができるため、結果的に炭素繊維の熱伝導性を向上でき、好ましい態様となる。 In particular, an optically anisotropic pitch, that is, a mesophase pitch is preferable. These may be used singly or in appropriate combination of two or more, but the use of mesophase pitch alone can increase the graphitization rate in the graphitization treatment, and consequently The thermal conductivity of the carbon fiber can be improved, which is a preferred embodiment.
原料ピッチの軟化点はメトラー法により求めることができ、230℃以上340℃以下の範囲のものが好ましい。軟化点が230℃より低いと、不融化の際に繊維同士の融着や大きな熱収縮が発生する。また、340℃より高いものでは、紡糸工程において、ピッチの熱分解が生じ紡糸成形が困難になる傾向がある。さらに、高温度の紡糸条件では、ガス成分が発生し、紡出繊維内部に気泡が発生し強度劣化を招くほか断糸も起き易い。 The softening point of the raw material pitch can be determined by the Mettler method, and is preferably in the range of 230 ° C. or higher and 340 ° C. or lower. If the softening point is lower than 230 ° C., fusion between fibers or large heat shrinkage occurs during infusibilization. If the temperature is higher than 340 ° C., the pitch is thermally decomposed in the spinning process, which tends to make the spinning molding difficult. Furthermore, under high temperature spinning conditions, gas components are generated, bubbles are generated inside the spun fibers, leading to strength deterioration, and yarn breakage is likely to occur.
原料ピッチは公知の溶融紡糸法もしくはメルトブロー法により紡糸され、その後、不融化、炭化焼成、ミリング、篩い分け、黒鉛化の諸工程によって繊維長の比較的短く、フィラーとして最適なピッチ系黒鉛化炭素繊維となる。 The raw material pitch is spun by a known melt spinning method or melt blowing method, and then the pitch-based graphitized carbon, which has a relatively short fiber length by various processes of infusibilization, carbonization firing, milling, sieving, and graphitization, and is optimal as a filler Become fiber.
以下においては、一例としてメルトブロー法を用いたピッチ系黒鉛化炭素繊維製造に関する諸工程について説明する。 Below, the process regarding pitch-type graphitized carbon fiber manufacture using a melt blow method is demonstrated as an example.
まず紡糸ノズルの形状については特に制約はないが、ノズル孔の長さと孔径の比が3よりも小さいものが好ましく用いられ、更に好ましくは1.5程度のものが用いられる。 First, the shape of the spinning nozzle is not particularly limited, but those having a ratio of the nozzle hole length to the hole diameter of less than 3 are preferably used, and more preferably about 1.5.
紡糸時のノズルの温度についても特に制約はなく、安定した紡糸状態が維持できる温度であれば問題がない。原料ピッチの粘度が適切な範囲であれば、紡糸状態が安定する、即ち、紡糸時のピッチ粘度が0.1〜20Pa・S、好ましくは8〜16Pa・Sに、さらに好ましくは10〜14Pa・Sなる温度であればよい。 There are no particular restrictions on the nozzle temperature during spinning, and there is no problem as long as the temperature can maintain a stable spinning state. If the viscosity of the raw material pitch is in an appropriate range, the spinning state is stabilized, that is, the pitch viscosity during spinning is 0.1 to 20 Pa · S, preferably 8 to 16 Pa · S, more preferably 10 to 14 Pa · S. The temperature may be S.
ノズル孔から出糸されたピッチ繊維は、100〜370℃に加温された毎分100〜10000mの線速度のガスを細化点近傍に吹き付けることによって短繊維化される。吹き付けるガスとしては空気、窒素、アルゴン等々を用いることができるが、コストパフォーマンスの点から空気が望ましい。 The pitch fibers drawn out from the nozzle holes are shortened by blowing a gas having a linear velocity of 100 to 10000 m per minute heated to 100 to 370 ° C. in the vicinity of the thinning point. As the gas to be blown, air, nitrogen, argon or the like can be used, but air is preferable from the viewpoint of cost performance.
ピッチ繊維は、金網ベルト上に捕集され、連続的なマット状になり、さらにクロスラップされることで所定の目付(単位面積あたりの重量)のウェブとなる。 The pitch fibers are collected on a wire mesh belt, become a continuous mat, and are further cross-wrapped to form a web having a predetermined basis weight (weight per unit area).
このようにして得られたピッチ繊維よりなるウェブは、繊維同士が交絡することで3次元的なランダム性を有している。これらウェブは公知の方法で不融化できる。 The web made of pitch fibers thus obtained has a three-dimensional randomness due to the interlace of the fibers. These webs can be infusibilized by known methods.
不融化は、空気又はオゾン、二酸化窒素、窒素、酸素、ヨウ素若しくは臭素を空気に添加した混合ガスを用いて、例えば200〜300℃前後の温度において一定時間の熱処理を付与することで達成される。安全性、利便性を考慮すると空気中で実施することが望ましい。 Infusibilization is achieved by applying heat treatment for a certain time at a temperature of about 200 to 300 ° C., for example, using air or a mixed gas obtained by adding ozone, nitrogen dioxide, nitrogen, oxygen, iodine or bromine to air. . Considering safety and convenience, it is desirable to carry out in air.
不融化したピッチ繊維は、次いで真空中又は窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガス中において、700〜900℃の温度範囲で焼成される。通常、焼成は常圧において、コストの安い窒素を用いて実施される。 The infusible pitch fiber is then fired in a temperature range of 700 to 900 ° C. in a vacuum or in an inert gas such as nitrogen, argon or krypton. Usually, the calcination is performed at low pressure using nitrogen at low cost.
不融化・焼成されたピッチ繊維よりなるウェブは、さらに短繊維化を進め、所定の繊維長にするために、ミリング、篩分けを実施する。ミリングには、ビクトリーミル、ジェットミル、高速回転ミル等の粉砕機又は切断機等が使用される。ミリングを効率よく行うためには、ブレードを取付けたロータを高速に回転させることにより、繊維軸に対して直角方向に繊維を寸断する方法が適切である。 The web made of infusibilized and fired pitch fibers is further milled and sieved in order to further shorten the fibers and to obtain a predetermined fiber length. For milling, a pulverizer or cutting machine such as a Victory mill, a jet mill, or a high-speed rotary mill is used. In order to perform milling efficiently, a method of cutting fibers in a direction perpendicular to the fiber axis by rotating a rotor to which blades are attached at high speed is appropriate.
ミリングによって生じる繊維の平均繊維長は、ロータの回転数、ブレードの角度等を調整することにより制御され、さらに篩を通し、篩の目の粗さの組み合わせにより分級できる。 The average fiber length of the fibers generated by milling is controlled by adjusting the number of rotations of the rotor, the angle of the blade, and the like, and can be classified by a combination of the coarseness of the sieve through a sieve.
上記のミリング処理、篩分けを終えた繊維を2300〜3500℃に加熱して黒鉛化し、最終的なピッチ系炭素短繊維とする。黒鉛化は、アチソン炉等にて非酸化性雰囲気下で実施される。 The fiber after the milling and sieving is heated to 2300-3500 ° C. and graphitized to obtain a final pitch-based carbon short fiber. Graphitization is performed in a non-oxidizing atmosphere in an Atchison furnace or the like.
尚、本発明に用いるピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーは、透過型電子顕微鏡でフィラー端面の形状を観察して、グラフェンシートが閉じた構造になっている事が好ましい。フィラーの端面がグラフェンシートとして閉じている場合には、余分な官能基の発生や、形状に起因する電子の局在化が起こらないので、水のような不純物の濃度を低減することができる。 The pitch-based graphitized carbon fiber filler used in the present invention preferably has a structure in which the graphene sheet is closed by observing the shape of the filler end face with a transmission electron microscope. When the end surface of the filler is closed as a graphene sheet, generation of extra functional groups and localization of electrons due to the shape do not occur, so that the concentration of impurities such as water can be reduced.
なお、グラフェンシートが閉じているとは、炭素繊維を構成するグラフェンシートそのものの端部が炭素繊維端部に露出することなく、グラファイト層が略U字上に湾曲し、湾曲部分が炭素繊維端部に露出している状態である。 Note that the graphene sheet is closed means that the end of the graphene sheet itself constituting the carbon fiber is not exposed at the end of the carbon fiber, the graphite layer is curved in a substantially U shape, and the curved portion is the end of the carbon fiber. It is in the state exposed to the part.
また、本発明に供するピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーは走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平坦である。ここで、実質的に平坦であるとは、フィブリル構造のような激しい凹凸を表面に有しないことを云い、フィラーの表面に激しい凹凸が存在する場合には、マトリクス樹脂との混練に際して表面積の増大に伴う粘度の増大を惹起し、成形性を低下させることから、表面凹凸はできるだけ小さい状態が望ましい。 The pitch-based graphitized carbon fiber filler used in the present invention has a substantially flat observation surface with a scanning electron microscope. Here, “substantially flat” means that the surface does not have severe unevenness like a fibril structure, and when there is intense unevenness on the surface of the filler, the surface area increases upon kneading with the matrix resin. It is desirable that the surface irregularities be as small as possible, since this causes an increase in the viscosity accompanying this and lowers the moldability.
上述のピッチ系炭素繊維フィラーは、ミリングを行った後に黒鉛化処理を実施することによって、容易に得ることができる。 The pitch-based carbon fiber filler described above can be easily obtained by performing graphitization after milling.
こうして得られるピッチ系黒鉛化炭素繊維の繊維径は、光学顕微鏡で観測した平均繊維径(D1)として1〜30μmであり、より望ましくは3〜20μm、更に好ましくは5〜15μmである。繊維径が30μmより大きい場合は、不融化工程で近接する繊維同士の融着が起きやすく、1μm未満の場合は、ピッチ系炭素繊維フィラーの重量当たりの表面積が増大し、繊維表面が実質的に平坦であっても、表面に凹凸を有する繊維と同様に成形性を低下させてしまい、実際面で不適切となる場合がある。また、光学顕微鏡で観測した平均繊維径(D1)に対する繊維径の分散である繊維径分散(S1)の百分率は5〜18%の範囲が好ましい。より好ましくは5〜15%の範囲である。 The fiber diameter of the pitch-based graphitized carbon fiber thus obtained is 1 to 30 μm as an average fiber diameter (D1) observed with an optical microscope, more preferably 3 to 20 μm, and further preferably 5 to 15 μm. When the fiber diameter is larger than 30 μm, adjacent fibers are likely to be fused in the infusibilization step. When the fiber diameter is less than 1 μm, the surface area per weight of the pitch-based carbon fiber filler is increased, and the fiber surface is substantially Even if it is flat, the formability may be lowered in the same manner as a fiber having irregularities on the surface, which may be inappropriate in practice. The percentage of the fiber diameter dispersion (S1), which is the dispersion of the fiber diameter with respect to the average fiber diameter (D1) observed with an optical microscope, is preferably in the range of 5 to 18%. More preferably, it is 5 to 15% of range.
尚、これまでに述べたメルトブロー紡糸法を用いたピッチ系黒鉛化炭素繊維の他にも、本発明に利用できるピッチ系黒鉛化炭素繊維としては溶融紡糸法によるピッチ系黒鉛化炭素繊維が挙げられる。ただしピッチ系黒鉛化炭素繊維の生産性や品質(表面性、外観等)においてはメルトブロー紡糸法がより優れている事から、本法によるピッチ系黒鉛化炭素繊維を用いる事がより好ましい。 In addition to pitch-based graphitized carbon fibers using the melt blow spinning method described so far, pitch-based graphitized carbon fibers usable in the present invention include pitch-based graphitized carbon fibers obtained by melt spinning. . However, it is more preferable to use the pitch-based graphitized carbon fiber of this method because the melt blow spinning method is more excellent in the productivity and quality (surface properties, appearance, etc.) of the pitch-based graphitized carbon fiber.
さて一方、これまでに述べたピッチ系黒鉛化炭素繊維よりも、繊維径が更に小さく微細なピッチ系黒鉛化炭素繊維として、例えば国際公開第04/031461号パンフレット等に、芯材として炭素材料、マトリクス材としてオレフィン系材料等を用いたブレンド紡糸法(もしくはコンジュゲート紡糸法)により複合繊維を作成し、後処理としてマトリクス材を溶解除去する事により、最終的に0.1〜1μm前後の繊維径を有する微細な黒鉛化ピッチ系炭素繊維を高い生産性で得る手法が開示されており、これらも好適に用いる事ができる。 On the other hand, as a pitch-based graphitized carbon fiber whose fiber diameter is smaller and finer than the pitch-based graphitized carbon fiber described so far, for example, in WO 04/031461 pamphlet, a carbon material as a core material, A composite fiber is prepared by a blend spinning method (or conjugate spinning method) using an olefin-based material or the like as a matrix material, and the matrix material is dissolved and removed as a post-treatment, so that a final fiber of about 0.1 to 1 μm is obtained. A technique for obtaining fine graphitized pitch-based carbon fibers having a diameter with high productivity is disclosed, and these can also be suitably used.
これらの事を総合して、本発明で好ましく用いられるピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維径としては、およそ0.1〜30μmの範囲である。 Overall, the average fiber diameter of the pitch-based graphitized carbon fibers preferably used in the present invention is in the range of about 0.1 to 30 μm.
また平均繊維長/平均繊維径の比で表わされるアスペクト比はおよそ2〜100の範囲にある事が好ましい。アスペクト比が2未満であると、繊維形状の特徴を活かしにくくなり、100を超えると嵩密度が下がり、高密度充填が困難になるからである。 The aspect ratio represented by the ratio of average fiber length / average fiber diameter is preferably in the range of about 2-100. This is because when the aspect ratio is less than 2, it is difficult to utilize the characteristics of the fiber shape, and when it exceeds 100, the bulk density is lowered, and high-density filling becomes difficult.
尚、アスペクト比はより好ましくは2〜60の範囲、更に好ましくは3〜30の範囲、最も好ましくは3〜15の範囲である。 The aspect ratio is more preferably in the range of 2 to 60, still more preferably in the range of 3 to 30, and most preferably in the range of 3 to 15.
一方、ピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維長は1000μm以下である事が好ましい。1000μmを超えた場合には、嵩密度が大きく低下し、バインダ樹脂中への分散割合を高める事が困難になる。平均繊維長はより好ましくは500μm以下、更に好ましくは300μm以下である。一方、平均繊維長の下限としてはおよそ0.2μmである。 On the other hand, the average fiber length of the pitch-based graphitized carbon fiber is preferably 1000 μm or less. When it exceeds 1000 μm, the bulk density is greatly lowered, and it becomes difficult to increase the dispersion ratio in the binder resin. The average fiber length is more preferably 500 μm or less, and still more preferably 300 μm or less. On the other hand, the lower limit of the average fiber length is about 0.2 μm.
さて本発明においては、これらピッチ系黒鉛化炭素繊維の少なくとも側面を含む表面に高い光反射性を有する層(以下、光反射層と記す)を形成する事が大きな特徴である。 In the present invention, it is a great feature that a layer having high light reflectivity (hereinafter referred to as a light reflection layer) is formed on the surface including at least the side surfaces of these pitch-based graphitized carbon fibers.
本発明においては、長繊維状の炭素繊維に対して光反射層を積層(長繊維状の炭素繊維に対する被覆形成方法については例えば特開平2005−082876号広報に例示されている)した後に、カッティング、ミリング(粉砕)等の工程を行って、光反射性熱伝導性フィラーを得る方法も用いる事ができるが、本発明においては特に、短繊維状の炭素繊維に対して、光反射層を形成する方法が好ましく用いられ、この場合には炭素繊維の側面のみならず、端面部分にも光反射層が形成できる。このように炭素繊維の端面を含む全表面に光反射層が積層される事は炭素繊維の光反射率をより高める観点において非常に好ましいと言える。 In the present invention, the light reflecting layer is laminated on the long-fiber carbon fiber (the coating forming method for the long-fiber carbon fiber is exemplified in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-082876), and then cutting. A method of obtaining a light-reflective heat-conductive filler by performing a process such as milling (pulverization) can also be used, but in the present invention, a light-reflective layer is formed particularly on short fiber-like carbon fibers. In this case, the light reflecting layer can be formed not only on the side surface of the carbon fiber but also on the end surface portion. Thus, it can be said that it is very preferable that the light reflecting layer is laminated on the entire surface including the end face of the carbon fiber from the viewpoint of further increasing the light reflectance of the carbon fiber.
光反射層の厚みはおよそ0.01〜10μmである事が好ましい。厚み0.01μm未満では光反射性が不十分であり、10μmを超えると炭素繊維への密着性が低下したり、熱抵抗成分として熱伝導の妨げになる場合があり、好ましくない。尚、光反射層の厚みは、より好ましくは0.03〜5μmであり、更に好ましくは0.05〜3μmである。 The thickness of the light reflecting layer is preferably about 0.01 to 10 μm. If the thickness is less than 0.01 μm, the light reflectivity is insufficient, and if it exceeds 10 μm, the adhesion to the carbon fiber may be lowered, or heat conduction may be hindered as a heat resistance component, which is not preferable. In addition, the thickness of the light reflection layer is more preferably 0.03 to 5 μm, and further preferably 0.05 to 3 μm.
光反射層は例えば、金属およびまたはセラミクスの皮膜、およびまたは金属およびまたはセラミクスの微粒子からなる層である事が好ましい。 The light reflecting layer is preferably, for example, a layer made of a metal and / or ceramic film and / or metal and / or ceramic fine particles.
これら皮膜およびまたは微粒子として用いられる金属種としては、銀、ニッケル、コバルト、白金、チタン、鉛、錫、タングステン、アルミニウム、亜鉛、金、銅、鉄、クロム等の金属やそれらの合金および2種以上の複合微粒子(例えば銀コート銅粉等)が好ましく用いられ、その中でも特に銀が好ましく用いられる。 As metal species used as these films and / or fine particles, metals such as silver, nickel, cobalt, platinum, titanium, lead, tin, tungsten, aluminum, zinc, gold, copper, iron, chromium, and alloys thereof and two kinds thereof The above composite fine particles (for example, silver-coated copper powder) are preferably used, and silver is particularly preferably used among them.
またセラミクスとしては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ケイ素、チタン酸バリウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等のセラミクスそれらの混合組成からなるセラミクスが用いる事ができ、その中でも特に酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウムが好ましく用いられる。
微粒子としては、後述のメカノケミカル法等による炭素繊維への複合化を効率的に行う観点において、できるだけ球状に近いものを用いる事が好ましい。粒径としてはおよそ0.01〜10μm程度のものが好ましく、より好ましくは0.3〜3μmである。また同様の観点から、これら金属やセラミクスの微粒子が高割合(およそ70重量%以上)で分散された樹脂材料を微粒子化したものもほぼ同義に用いる事ができる。
As ceramics, ceramics composed of ceramics, such as titanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, aluminum oxynitride, silicon oxide, barium titanate, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, etc. can be used. Of these, titanium oxide, barium titanate, and aluminum oxide are particularly preferably used.
As the fine particles, it is preferable to use particles that are as spherical as possible from the viewpoint of efficiently performing compounding to carbon fibers by the mechanochemical method described later. The particle size is preferably about 0.01 to 10 μm, more preferably 0.3 to 3 μm. From the same point of view, a resin material in which fine particles of these metals and ceramics are dispersed in a high proportion (approximately 70% by weight or more) can be used almost synonymously.
これら皮膜およびまたは微粒子からなる光反射層を、炭素繊維表面に積層する方法としては、先の特許文献2のバレルめっき装置に例示されるように、回転場やその他流動場を利用した流体中での微粒子への電解めっき手法や、無電解めっき等の湿式めっき法、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、レーザーアブレーション法などの物理的蒸着法、プラズマCVD等の化学的蒸着法等による皮膜形成方法や、微粒子を機械的衝撃に基づき複合固着させるメカノケミカル法、回転流動装置(例えば奈良機械産業社製「オミニテックス」)を用いた手法等が挙げられ、これらの中でも流動場を用いた湿式めっき、メカニケミカル法等の方法が特に好ましく用いられる。 As a method of laminating the light reflecting layer composed of these films and / or fine particles on the surface of the carbon fiber, as exemplified by the barrel plating apparatus of the above-mentioned Patent Document 2, in a fluid using a rotating field or other flow field. Film formation method by electrolytic plating method on fine particles of particles, wet plating method such as electroless plating, physical vapor deposition method such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, laser ablation method, chemical vapor deposition method such as plasma CVD, etc. And a mechanochemical method in which fine particles are bonded together based on mechanical impact, a method using a rotary flow device (for example, “Ominitex” manufactured by Nara Machinery Industry Co., Ltd.), etc. A method such as plating or a mechanochemical method is particularly preferably used.
流動場を用いた湿式めっき方法の代表例はバレルめっき法である。バレルめっき法は、例えば、回転可能な多角形の筒状の容器(バレル)内にめっき液および被処理材料を入れ、バレル内に設けた電極と被処理材料がバレルの回転に伴い接触した際に被処理材料にめっき皮膜が形成されるようにする方法であり、微粒子のめっき処理では比較的一般に用いられている。ただし微粒子への電解めっきに適する液体流動場の形成については、前記のバレルの回転による方法のみならず、他の方法でも実現が可能であり、例えば特殊な高速攪拌機等を用いた強制乱流発生等の手法も利用可能である。 A typical example of a wet plating method using a flow field is a barrel plating method. In barrel plating, for example, a plating solution and a material to be processed are placed in a rotatable polygonal cylindrical container (barrel), and the electrode provided in the barrel and the material to be processed come into contact with the rotation of the barrel. In this method, a plating film is formed on the material to be treated. However, the formation of a liquid flow field suitable for electrolytic plating on fine particles can be realized not only by the above-described method of rotating the barrel but also by other methods, for example, forced turbulence generation using a special high-speed stirrer, etc. Etc. can also be used.
めっき浴の組成については、銀の場合の一例として、銀の原料となる一価の銀化合物として、酸化銀、硫酸銀、クエン酸銀、硝酸銀、塩化銀、ヨウ化銀、メタンスルフォン酸銀等を用い、これらは必要に応じ、希薄な酸溶液等に溶解した後、PH値を適当な範囲に調整したものを用いる。また皮膜の表面光沢を高める目的の表面調整剤として、ポリエチレングリコール、ポリオキシアルキルエーテル、ポリオキシエチレン等を添加しても良い。 As for the composition of the plating bath, as an example of silver, as a monovalent silver compound as a raw material of silver, silver oxide, silver sulfate, silver citrate, silver nitrate, silver chloride, silver iodide, silver methanesulfonate, etc. These are used after being dissolved in a dilute acid solution or the like, if necessary, and then adjusting the PH value to an appropriate range. Further, polyethylene glycol, polyoxyalkyl ether, polyoxyethylene or the like may be added as a surface conditioner for the purpose of increasing the surface gloss of the film.
さて光反射層の積層に当たっては、炭素繊維表面との密着性向上等の目的で、必要に応じ、炭素繊維表面に表面処理を施しても良い。こうした表面処理としては各種コーティング処理(浸せきコーティング、噴霧コーティング、電着コーティング、各種メッキ、プラズマCVD等)、オゾン処理、プラズマ処理、コロナ処理、イオン打ち込み処理、電解酸化処理、酸・アルカリその他の薬液処理等が挙げられ、炭素繊維表面への樹脂、無機物、金属酸化物、金属、およびそれらの微粒子等のコーティング、親水性官能基や金属元素等の導入による表面活性化、疎水性基の導入による表面不活性化、エッチングによる表面粗度のコントロール等が可能になる。 When laminating the light reflecting layer, surface treatment may be applied to the carbon fiber surface as necessary for the purpose of improving the adhesion to the carbon fiber surface. Such surface treatment includes various coating treatments (dipping coating, spray coating, electrodeposition coating, various plating, plasma CVD, etc.), ozone treatment, plasma treatment, corona treatment, ion implantation treatment, electrolytic oxidation treatment, acid / alkali and other chemicals. Treatment, etc., coating of resin, inorganic substance, metal oxide, metal and their fine particles on the surface of carbon fiber, surface activation by introduction of hydrophilic functional groups and metal elements, and introduction of hydrophobic groups It is possible to control surface roughness by surface inactivation and etching.
さて次に、これら光反射性熱伝導性フィラーを分散してなる光反射性熱伝導性組成物について説明を行う。 Now, a light reflective heat conductive composition obtained by dispersing these light reflective heat conductive fillers will be described.
光反射性熱伝導製組成物は、少なくとも光反射性熱伝導性フィラーと樹脂バインダを含んで構成され、さらに組成物の全固形成分中に光反射性熱伝導性フィラーを5〜80重量%の範囲で混合してなるものである。混合割合が5重量%未満であると、熱伝導性を高める効果が不十分であり、80重量%以上では分散性や組成物としての流動性に問題を生じる場合があり、好ましくない。尚、混合割合はより好ましくは10〜60重量%、更に好ましくは15〜40重量%である。 The light-reflective heat-conducting composition comprises at least a light-reflective heat-conductive filler and a resin binder, and further contains 5 to 80% by weight of the light-reflective heat-conductive filler in the total solid component of the composition. It is made by mixing in the range. If the mixing ratio is less than 5% by weight, the effect of increasing the thermal conductivity is insufficient, and if it is 80% by weight or more, problems may occur in dispersibility and fluidity as a composition, which is not preferable. The mixing ratio is more preferably 10 to 60% by weight, still more preferably 15 to 40% by weight.
樹脂バインダとしては、熱可塑性樹脂でも硬化性樹脂でも使用可能である。また用途に応じて、粘着性(接着性)を有する樹脂材料も用いる事ができる。 As the resin binder, either a thermoplastic resin or a curable resin can be used. In addition, a resin material having tackiness (adhesiveness) can also be used depending on the application.
具体的には、アクリル樹脂(メタクリレート、アクリレート)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂(不飽和ポリエステルを含む)、ポリエステルアクリレート樹脂、シリコーンポリイミド樹脂、エポキシシリコーン樹脂、アクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂等が好適に挙げられるが、特に大きな限定はない。尚、硬化性樹脂の場合には、必要に応じて反応開始剤や硬化剤等を添加した上で、空気中の水分、熱、紫外線等によって樹脂の架橋、硬化が可能である。 Specifically, acrylic resin (methacrylate, acrylate), epoxy resin, silicone resin, polyimide resin, urethane resin, melamine resin, polyester resin (including unsaturated polyester), polyester acrylate resin, silicone polyimide resin, epoxy silicone resin, Acrylic rubber fine particle-dispersed epoxy resin and the like are preferable, but there is no particular limitation. In the case of a curable resin, it is possible to crosslink and cure the resin with moisture, heat, ultraviolet rays, etc. in the air after adding a reaction initiator, a curing agent or the like as necessary.
組成物には必要に応じ、この他の成分として、他種のフィラー、分散剤、界面活性剤、溶剤等を混合する事ができる。 If necessary, other kinds of fillers, dispersants, surfactants, solvents and the like can be mixed in the composition as necessary.
他種のフィラーとしては、前記例示の金属やセラミクスの微粒子が好ましく挙げられ、必要に応じ2種以上を混合してもよい。 As other types of fillers, the fine metals of the above exemplified metals and ceramics are preferably mentioned, and two or more types may be mixed as necessary.
さて、これらの光反射性熱伝導性樹脂組成物は、例えば適当な基体上にコーティングする事により、光反射性の熱伝導樹脂層を為す事ができる。尚、光反射性熱伝導樹脂層は、後で剥離可能な基体上、もしくは2つの基体間に挟み込む形でコーティングを行い、層を為した後に、基体を剥離する事によって、自立性の光反射性熱伝導シートとして作成する事もできる。尚、こうした自立性の光反射性熱伝導シートは、粘着性を有するシートであるような場合等、必要に応じ、基体を剥離しない状態で製造を行い、実際の使用の際に基体を剥離する等の方法も好ましく用いられる。 Now, these light-reflective heat conductive resin compositions can form a light-reflective heat conductive resin layer by coating on a suitable base | substrate, for example. The light-reflective heat-conductive resin layer is coated on a substrate that can be peeled later or sandwiched between two substrates, and after forming the layer, the substrate is peeled off to provide a self-supporting light reflecting layer. It can also be made as a heat conductive sheet. In addition, such a self-supporting light-reflective heat-conducting sheet is manufactured without peeling the substrate as necessary, such as when it is an adhesive sheet, and the substrate is peeled off during actual use. Such a method is also preferably used.
コーティングは公知の諸手法によって可能であり、例えばグラビヤコーティング、ナイフコーティング、ダイコーティング、スリットダイコーティング、バーコーティング、スクリーン印刷、インクジェット法等の手法が挙げられる。尚、スクリーン印刷やインクジェット等の手法によれば、基体上の必要箇所のみにパターン形成する事もできる。 The coating can be performed by various known techniques, and examples thereof include gravure coating, knife coating, die coating, slit die coating, bar coating, screen printing, and ink jet method. In addition, according to a technique such as screen printing or ink jet, a pattern can be formed only at a necessary portion on the substrate.
尚、光反射性熱伝導性樹脂組成物は、微粒子の分散性を高める目的での分散剤添加、コーティングに適する粘度に調整する目的での各種有機溶剤その他の溶剤添加、光反射性熱伝導樹脂層の表面平滑性を高める目的でのシリコーンオイルその他のレベリング剤、界面活性剤等の添加を行っても良い。 The light-reflective heat-conductive resin composition includes a dispersant for the purpose of enhancing the dispersibility of fine particles, various organic solvents and other solvents for the purpose of adjusting the viscosity to be suitable for coating, and a light-reflective heat-conductive resin. Silicone oil and other leveling agents, surfactants and the like may be added for the purpose of enhancing the surface smoothness of the layer.
光反射性熱伝導樹脂層の厚みはおよそ5〜1000μmである事が好ましい。5μm未満では熱伝導樹脂層の熱の輸送能力が不十分となる場合が多く、また1000μmを超えると層の均一形成や密着性が低下したり、層のフレキシビリティ、柔軟性が低下したりする場合が多くなるので好ましくない。 The thickness of the light reflective heat conductive resin layer is preferably about 5 to 1000 μm. If the thickness is less than 5 μm, the heat transfer capacity of the heat conductive resin layer is often insufficient, and if it exceeds 1000 μm, the uniform formation and adhesion of the layer are reduced, and the flexibility and flexibility of the layer are reduced. This is not preferable because the number of cases increases.
尚、樹脂層の厚みは、より好ましくは20〜700μm、更に好ましくは30〜500μm、最も好ましくは40〜300μmである。 The thickness of the resin layer is more preferably 20 to 700 μm, still more preferably 30 to 500 μm, and most preferably 40 to 300 μm.
また光反射性熱伝導樹脂層の光反射率の値は高い程好ましいが、本発明においては、400〜700nmの可視領域における平均反射率として、少なくとも20%以上である事が好ましい。光反射率は、より好ましくは50%以上、更に好ましくは65%以上、最も好ましくは80%以上である。 Moreover, although the value of the light reflectance of a light-reflective heat conductive resin layer is so preferable that it is high, in this invention, it is preferable that it is at least 20% or more as an average reflectance in a 400-700 nm visible region. The light reflectance is more preferably 50% or more, still more preferably 65% or more, and most preferably 80% or more.
また、これら光反射性熱伝導層の熱伝導率は公知の方法によって測定することができるが、その中でも、プローブ法、ホットディスク法、レーザーフラッシュ法が好ましく、特にプローブ法が簡易的で好ましい。光反射性熱伝導層の熱伝導率の値は高いほど好ましいが、本発明においては、少なくとも1W/(m・K)以上である事が好ましい。熱伝導率は、より好ましくは2W/(m・K)以上、更に好ましくは3W/(m・K)以上、最も好ましくは5W/(m・K)以上である。 The thermal conductivity of these light reflective heat conductive layers can be measured by a known method. Among them, the probe method, the hot disk method, and the laser flash method are preferable, and the probe method is particularly simple and preferable. The higher the thermal conductivity value of the light-reflective heat conductive layer, the better. However, in the present invention, it is preferably at least 1 W / (m · K) or more. The thermal conductivity is more preferably 2 W / (m · K) or more, further preferably 3 W / (m · K) or more, and most preferably 5 W / (m · K) or more.
さて、これら本発明の光反射性熱伝導層は適当な基体上に積層形成する事により、基体上に熱伝導経路(放熱パス)を形成するとともに、形成した部分の光反射性を高める事ができる。 These light-reflective heat conductive layers of the present invention can be laminated on an appropriate substrate to form a heat conduction path (heat radiation path) on the substrate and improve the light reflectivity of the formed portion. it can.
例えば、液晶ディスプレイの直下型バックライトユニットの光反射フィルムの冷陰極管と相対する面と反対側の面にコーティング、積層する事により、冷陰極管の発熱に伴い光反射フィルム内に溜まった熱を効率的に放散する事が可能になる。尚、前記光反射フィルムとしては現在、多孔性フィルム、すなわち内部に多数の空孔を有し、それら空孔部での光散乱に基づいて高い光反射性を呈するプラスチックフィルムが多く用いられている。より具体的には、ポリエステル系(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)やオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン等)の多孔質フィルムが好ましく用いられ、本発明においてもこれらのフィルムを基板として用いる事が特に好ましい。 For example, by coating and laminating the surface opposite to the surface facing the cold cathode tube of the light reflecting film of the direct-type backlight unit of the liquid crystal display, the heat accumulated in the light reflecting film due to the heat generation of the cold cathode tube Can be efficiently dissipated. As the light reflecting film, a porous film, that is, a plastic film having a large number of pores inside and exhibiting high light reflectivity based on light scattering in the pores is currently used. . More specifically, polyester-based (polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, etc.) or olefin-based (polyethylene, polypropylene, etc.) porous films are preferably used, and it is particularly preferable to use these films as substrates in the present invention. .
また前記光反射フィルムと光反射性熱伝導層との密着性を向上する目的で、光反射フィルムの表面処理も好ましく行われる。これら表面処理としては、プラズマ処理、オゾン処理、各種カップリング剤処理、エポキシ系樹脂等の各種樹脂材料の薄葉コーティング等が例示される。 Further, for the purpose of improving the adhesion between the light reflection film and the light reflective heat conductive layer, the surface treatment of the light reflection film is also preferably performed. Examples of these surface treatments include plasma treatment, ozone treatment, various coupling agent treatments, and thin-film coating of various resin materials such as epoxy resins.
尚、光反射性熱伝導層は例えば、粘着テープ、接着テープ等の形状で作成する事により、バックライトユニットで光反射フィルムの背面側に配置されるフレーム(金属製もしくは樹脂製)と光反射フィルムとの粘着、接着固定を兼ねさせる事もできる。この場合には、光反射フィルムとフレームとの間に空気層が介在しなくなり、更に効率的な放熱パスを形成する事ができる。 The light-reflective heat conductive layer is formed in the shape of, for example, an adhesive tape, an adhesive tape, etc., so that the frame (made of metal or resin) placed on the back side of the light-reflective film in the backlight unit and the light reflection It can also be used for adhesion to film and adhesive fixation. In this case, an air layer is not interposed between the light reflecting film and the frame, and a more efficient heat dissipation path can be formed.
また更に、光反射性熱伝導層は光反射フィルムの全面に一様に積層しても良いが、例えば冷陰極管の直下に相当し、高温になる部分のみにパターン状に積層形成されても良い。こうしたパターン状に積層形成する方法としては例えば、所定のパターンに基づいてスクリーン印刷を行う方法、光感応型のレジスト樹脂をバインダ樹脂として用い、層形成後に光照射パターンに応じたエッチングを行う方法、前記の粘着テープ、接着テープ等の形状に作成して、所定の部分に局所的に貼り付ける等の方法が挙げられる。 Furthermore, the light-reflective heat conductive layer may be uniformly laminated on the entire surface of the light-reflective film. For example, the light-reflective heat conductive layer may correspond to a region directly below the cold cathode tube, and may be laminated in a pattern only on a portion where the temperature is high. good. Examples of a method for forming a laminate in such a pattern include, for example, a method for performing screen printing based on a predetermined pattern, a method for performing etching according to a light irradiation pattern after forming a layer, using a photosensitive resist resin as a binder resin, Examples of the method include creating the shape of the above-mentioned pressure-sensitive adhesive tape, adhesive tape, and the like, and locally sticking to a predetermined portion.
さて本発明の光反射性熱伝導層は、例えば実装基板、特にLED、レーザーダイオード等の発光素子用の実装基板において、デバイス実装面の金属配線パターン上に電気絶縁層を介して積層する事により、デバイス実装面内にデバイスの発熱を効率的に放熱する放熱パス(熱拡散、熱輸送)を形成し、また同時にヒートシンク(気相への熱放出機構)としても機能させる事もできる。更には、実装基板表面の光反射性を高める事ができるので、発光素子の出射光をより効率的に外部空間に取り出す事が可能になる。 Well light reflective heat conductive layer of the present invention, even if the implementation substrate, in particular LED, the mounting substrate for the light emitting elements such as laser diodes, are laminated through an electrically insulating layer on the metal wiring pattern of the device mounting surface As a result, a heat radiation path (heat diffusion, heat transport) for efficiently radiating the heat generated from the device can be formed in the device mounting surface, and at the same time, it can also function as a heat sink (heat release mechanism to the gas phase). Furthermore, since the light reflectivity of the surface of the mounting substrate can be improved, the light emitted from the light emitting element can be extracted to the external space more efficiently.
電気絶縁層は、必要レベルの電気絶縁性(例えば体積抵抗として10E9Ω・m以上、より好ましくは10E12Ω・m以上、更に好ましくは10E15Ω・m以上)を有する事が好ましい。また各種デバイス実装工程に耐え得る耐熱性、化学的安定性、薄葉性を有する事が好ましい。 The electrical insulating layer preferably has a necessary level of electrical insulation (for example, a volume resistance of 10E9 Ω · m or more, more preferably 10E12 Ω · m or more, and further preferably 10E15 Ω · m or more). Moreover, it is preferable to have heat resistance, chemical stability, and thin leaf property that can withstand various device mounting processes.
こうした電気絶縁層としては、各種のソルダーレジスト、各種エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂等による電気絶縁性樹脂、およびそれらによる接着層、および電気絶縁性のプラスチックフィルム等が好ましく用いられる。 As such an electrical insulation layer, various solder resists, various epoxy resins, electrical insulation resins such as polyester resins, adhesive layers made of them, and electrical insulation plastic films are preferably used.
尚、より好ましくは電気絶縁層は熱伝導率が高い層である事が好ましく、熱伝導性を高める目的で、酸化アルミニウム、酸化珪素その他のセラミクス等からなる電気絶縁性のフィラーを添加する事も好ましく行われる。 More preferably, the electrical insulating layer is preferably a layer having a high thermal conductivity, and an electrical insulating filler made of aluminum oxide, silicon oxide or other ceramics may be added for the purpose of improving thermal conductivity. Preferably done.
電気絶縁層の薄葉性、すなわち厚みについては、およそ1〜100μmの範囲にある事が好ましい。1μm未満では電気絶縁性の確保が難しくなり、100μmを超えると熱抵抗が大きくなり、放熱性を阻害するので好ましくない。尚、電気絶縁層の厚みは、より好ましくは2〜40μm、更に好ましくは2〜20μm、最も好ましくは2〜10μmである。 The thinness of the electrical insulating layer, that is, the thickness is preferably in the range of about 1 to 100 μm. If it is less than 1 μm, it is difficult to ensure electrical insulation, and if it exceeds 100 μm, the thermal resistance increases and heat dissipation is hindered. The thickness of the electrical insulating layer is more preferably 2 to 40 μm, still more preferably 2 to 20 μm, and most preferably 2 to 10 μm.
尚、電気絶縁層にプラスチックフィルムを用いる場合には、前記の要求特性に加え、例えば数μmの薄葉フィルムでも十分な剛性や強度が確保できるものが好ましく、例えばポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)からなるフィルムが好ましく用いられる。このフィルムではわずか数μmの厚みでも、十分な電気絶縁性と機械的剛性が得られるので、本発明に用いる電気絶縁層として非常に好ましい。 In the case of using a plastic film for the electrical insulating layer, in addition to the above required characteristics, for example, a thin film having a thickness of several μm is preferable because sufficient rigidity and strength can be ensured, for example, from polyparaphenylene terephthalamide (PPTA). The film is preferably used. This film is very preferable as an electrical insulating layer used in the present invention because sufficient electrical insulation and mechanical rigidity can be obtained even with a thickness of only a few μm.
さて光反射性熱伝導層を実装基板上に積層する方法については、例えば実装基板上に所定のパターンで積層されたソルダーレジスト層やカバーレイ層の上に、スクリーン印刷その他の手法によりパターン印刷する方法が挙げられる。形成パターンはソルダーレジスト層もしくはカバーレイ層と同一であっても良いし、更に細かいパターンで形成しても良い。 Now the method for laminating the light reflective heat conductive layer on the implementation substrate, on the example, if implemented solder resist layer are layered in a predetermined pattern on a substrate and coverlay layer, by screen printing or other techniques A pattern printing method can be mentioned. The formation pattern may be the same as the solder resist layer or the coverlay layer, or may be a finer pattern.
またこの他の方法として、例えば光反射性熱伝導層として自立シート状のものを用い、シートの片面に電気絶縁性の接着層をコーティング積層した後に、必要に応じ、所定の形状パターンに切り取ったり、打ち抜いたりした後に、実装基板上に積層し、接着固定を行う方法が利用できる。 As another method, for example, a self-supporting sheet-like material is used as the light-reflective heat conductive layer, and after coating and laminating an electrically insulating adhesive layer on one side of the sheet, it can be cut into a predetermined shape pattern as necessary. After punching out, a method of stacking on a mounting substrate and performing adhesive fixing can be used.
またプラスチックフィルムを用いる場合には、フィルムの片面に光反射性熱伝導層を積層し、他方の面に電気絶縁性の接着層を形成したものをあらかじめ作成しておき、これを前記同様に実装基板上に積層し、接着固定を行う方法が好ましく用いられる。 If a plastic film is used, a light-reflective heat conductive layer is laminated on one side of the film and an electrically insulating adhesive layer is formed on the other side in advance. A method of laminating on a substrate and performing adhesive fixation is preferably used.
実装基板としては公知のものを用いる事ができ、例えば、銅等の配線が為されたガラス繊維/エポキシ複合材料によるリジッドな配線基板、ポリイミド等の耐熱フィルムを用いたフレキシブル配線基板、金属層と樹脂層を交互に積層してなる複合基板(メタルコア基板等)が例示される。 The implementation substrate can be used known ones, for example, a rigid wiring board according to fiberglass / epoxy composite wires is made of such as copper, a flexible wiring board using the heat resistant film of polyimide or the like, a metal layer And a composite substrate (metal core substrate or the like) formed by alternately laminating and resin layers.
以下に実施例を示すが、本発明はこれら技術に制限されるものではない。
(1)ピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維径:
黒鉛化を経たピッチ系炭素繊維を光学顕微鏡下400倍において任意の10視野を写真撮影し拡大写真像から寸法を求めた。
(2)ピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維長:
黒鉛化を経たピッチ系炭素繊維を光学顕微鏡下で任意の10視野撮影し求めた。倍率は繊維長に応じて適宜調整した。
(3)ピッチ系黒鉛化炭素繊維の真密度:
比重法を用いて求めた。
(4)結晶サイズ:
X線回折にて求め、六角網面の厚み方向の結晶サイズは(002)面からの回折線を用いて求め、六角網面の成長方向の結晶サイズは(110)面からの回折線を用いて求めた。また求め方は学振法に準拠して実施した。
(5)ピッチ系黒鉛化炭素繊維の熱伝導率:
粉砕工程以外を同じ条件で作製した黒鉛化処理後の繊維の抵抗率を測定し、特開平11−117143号公報に開示されている熱伝導率と電気比抵抗との関係を表す下記式(1)より求めた。
[数1]
C=1272.4/ER−49.4 (1)
ここで、Cは黒鉛化後の繊維の熱伝導率(W/m・K)、ERは同じ繊維の電気比抵抗μΩmを表す。
(6)光反射性熱伝導性組成物、光反射性熱伝導層の熱伝導率:
京都電子製の熱伝導率測定装置「QTM−500」を用いてプローブ法で測定を行った。尚、組成物についてはリファレンスプレート上に約300μmの厚みにコーティングし、所定条件で乾燥もしくは固化を行ったものをサンプルとした。
(7)光反射性熱伝導性組成物、光反射性熱伝導層、光反射性フィルムの光反射率:
積分球を取り付けた分光光度計(島津製作所製UV−3101PC)を用いて、400〜700nmの波長範囲での平均反射率を求めた。尚、反射率の測定は5nmの波長間隔で行い、標準BaSO4白板の反射率を100%とした場合の値を用いた。
尚、組成物については100μm厚みのポリカーボネートフィルム上に約300μmの厚みにコーティングし、所定条件で乾燥もしくは固化を行ったものをサンプルとした。
[実験例1](ピッチ系黒鉛化炭素繊維の作成)
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。光学的異方性割合は100%、軟化点が283℃であった。直径0.2mmの孔径の紡糸口金を使用し、スリットから加熱空気を毎分5000mの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して平均繊維径が15μmのピッチ系炭素繊維を製糸した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングにより目付320g/m2のピッチ系炭素繊維からなるウェブとした。
Examples are shown below, but the present invention is not limited to these techniques.
(1) Average fiber diameter of pitch-based graphitized carbon fiber:
The graphitized pitch-based carbon fiber was photographed with 10 fields of view at 400 times under an optical microscope, and the dimensions were determined from the enlarged photographic image.
(2) Average fiber length of pitch-based graphitized carbon fiber:
The pitch-based carbon fiber that had undergone graphitization was obtained by photographing 10 arbitrary views under an optical microscope. The magnification was appropriately adjusted according to the fiber length.
(3) True density of pitch-based graphitized carbon fiber:
It calculated | required using the specific gravity method.
(4) Crystal size:
Obtained by X-ray diffraction, the crystal size in the thickness direction of the hexagonal mesh surface is obtained using diffraction lines from the (002) plane, and the crystal size in the growth direction of the hexagonal mesh surface is obtained by using diffraction lines from the (110) plane. Asked. In addition, the request was made in accordance with the Gakushin Law.
(5) Thermal conductivity of pitch-based graphitized carbon fiber:
The resistivity of the fiber after graphitization treatment prepared under the same conditions except for the pulverization step was measured, and the relationship between the thermal conductivity and the electrical resistivity disclosed in JP-A-11-117143 is represented by the following formula (1 )
[Equation 1]
C = 1272.4 / ER-49.4 (1)
Here, C represents the thermal conductivity (W / m · K) of the fiber after graphitization, and ER represents the electrical specific resistance μΩm of the same fiber.
(6) Thermal conductivity of light reflective heat conductive composition and light reflective heat conductive layer:
Measurement was performed by a probe method using a thermal conductivity measuring device “QTM-500” manufactured by Kyoto Electronics. The composition was coated on a reference plate to a thickness of about 300 μm and dried or solidified under predetermined conditions as a sample.
(7) Light reflectivity of light reflective heat conductive composition, light reflective heat conductive layer, light reflective film:
Using a spectrophotometer (UV-3101PC manufactured by Shimadzu Corporation) equipped with an integrating sphere, the average reflectance in the wavelength range of 400 to 700 nm was determined. The reflectance was measured at a wavelength interval of 5 nm, and the value when the reflectance of a standard BaSO 4 white plate was 100% was used.
In addition, about the composition, what coated to about 300 micrometers thickness on the 100-micrometer-thick polycarbonate film, and dried or solidified on predetermined conditions was made into the sample.
[Experimental Example 1] (Preparation of pitch-based graphitized carbon fiber)
A pitch made of a condensed polycyclic hydrocarbon compound was used as a main raw material. The optical anisotropy ratio was 100%, and the softening point was 283 ° C. Using a spinneret having a diameter of 0.2 mm, heated air was ejected from the slit at a linear velocity of 5000 m / min, and the pitch pitch carbon fibers having an average fiber diameter of 15 μm were drawn by pulling the melt pitch. The spun fibers were collected on a belt to form a mat, and a web made of pitch-based carbon fibers having a basis weight of 320 g / m 2 by cross-wrapping.
このウェブを空気中で175℃から280℃まで平均昇温速度7℃/分で昇温して不融化を行った。不融化したウェブを窒素雰囲気中800℃で焼成した後、ミリング等を行って、平均繊維長が約50μmの繊維(以下、炭素繊維Aとする)、平均繊維長が約200μmの繊維(以下、炭素繊維Bとする)に篩い分けを行った。その後、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理して黒鉛化した。平均繊維径は9.7μmであった。繊維径分散の平均繊維径に対する百分率は14%であった。真密度は2.18g/ccであった。 The web was infusibilized by increasing the temperature from 175 ° C. to 280 ° C. in air at an average temperature increase rate of 7 ° C./min. After firing the infusible web at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere, milling or the like is performed, fibers having an average fiber length of about 50 μm (hereinafter referred to as carbon fiber A), fibers having an average fiber length of about 200 μm (hereinafter referred to as “fiber”). Sieve into carbon fiber B). Thereafter, it was graphitized by heat treatment at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere. The average fiber diameter was 9.7 μm. The percentage of the fiber diameter dispersion to the average fiber diameter was 14%. The true density was 2.18 g / cc.
透過型電子顕微鏡を用い、100万倍の倍率でこのピッチ系黒鉛化炭素繊維を観察し、400万倍に写真上で拡大した。ピッチ系黒鉛化炭素繊維の端面はグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、走査型電子顕微鏡で4000倍の倍率で観察したピッチ系黒鉛化炭素繊維の表面には、大きな凹凸はなく、平滑であった。 Using a transmission electron microscope, the pitch-based graphitized carbon fiber was observed at a magnification of 1,000,000 times and magnified on a photograph at 4 million times. It was confirmed that the graphene sheet was closed on the end face of the pitch-based graphitized carbon fiber. Further, the surface of the pitch-based graphitized carbon fiber observed with a scanning electron microscope at a magnification of 4000 times was smooth with no large irregularities.
本ピッチ系黒鉛化炭素繊維の、X線回折法によって求めた黒鉛結晶のc軸方向の結晶子サイズは33nmであった。またab軸方向の結晶子サイズは57nmであった。 The crystallite size in the c-axis direction of the graphite crystal obtained by the X-ray diffraction method of the pitch-based graphitized carbon fiber was 33 nm. The crystallite size in the ab axis direction was 57 nm.
また焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて3000℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、2.2μΩ・mであった。下記式(1)を用いて求めた熱伝導度は530W/m・Kであった。
[数2]
C=1272.4/ER−49.4 (1)
(ERは電気比抵抗を示し、ここでの単位はμΩ・mである)
[実験例2](炭素繊維表面への光反射層形成)
実験例1で作成したピッチ系黒鉛化炭素繊維(炭素繊維A、炭素繊維B)の表面にそれぞれ光反射性の層として銀の被覆を行った。銀の被覆には液体流動場を利用した電解めっき法を用いた。
Moreover, the single yarn was extracted from the graphitized web heat-treated at 3000 ° C. in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere, and the electrical specific resistance was measured. However, it was 2.2 μΩ · m. The thermal conductivity obtained using the following formula (1) was 530 W / m · K.
[Equation 2]
C = 1272.4 / ER-49.4 (1)
(ER indicates the electrical resistivity, and the unit here is μΩ · m)
[Experimental example 2] (Formation of light reflecting layer on carbon fiber surface)
The surface of the pitch-based graphitized carbon fiber (carbon fiber A, carbon fiber B) prepared in Experimental Example 1 was coated with silver as a light reflective layer. Electrolytic plating using a liquid flow field was used for the silver coating.
尚、電解めっきの実施に先立ち、炭素繊維表面には岩崎電気株式会社製のオゾン処理装置を用いてオゾンによる表面処理を施した。 Prior to the electrolytic plating, the carbon fiber surface was subjected to a surface treatment with ozone using an ozone treatment apparatus manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.
めっき液の組成は、酸化銀3g/L、分子量5000のポリエチレングリコール1g/L等からなるものを用いた。日本テクノ株式会社製卓上型超振動α−1型攪拌試験機内に前記めっき液9Lと炭素繊維50gを入れ、カソードとして5枚の銅箔をめっき液中に等間隔で浸せきした。アノードとしては錫板をめっき液を入れた容器内に浸せきし、前記攪拌試験機の振動モーターを駆動させて、カソード周辺に激しい乱流状の流動場を発生させながら、所定の投入電流下の電解めっき法により、炭素繊維A、炭素繊維Bそれぞれの表面に銀の皮膜を形成した。尚、銀の皮膜の厚みは平均して2μm前後であり、皮膜は炭素繊維の端面部分を含む全表面に一様に形成されていた。 The plating solution used was composed of 3 g / L silver oxide, 1 g / L polyethylene glycol having a molecular weight of 5000, and the like. The plating solution 9L and carbon fiber 50 g were put in a tabletop super vibration α-1 type stirring tester manufactured by Nippon Techno Co., Ltd., and five copper foils were immersed in the plating solution at regular intervals as a cathode. As an anode, a tin plate is immersed in a container containing a plating solution, and the vibration motor of the stirring tester is driven to generate a violent turbulent flow field around the cathode, while maintaining a predetermined input current. A silver film was formed on the surface of each of the carbon fibers A and B by electrolytic plating. The silver film had an average thickness of about 2 μm, and the film was uniformly formed on the entire surface including the end face portion of the carbon fiber.
[参考例12]
実験例2で作成した炭素繊維A30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)15重量%、ポリエステルアクリレート系樹脂によるソルダーレジスト剤(東洋紡績株式会社製商品名「SR−610C」)53重量%、光増感剤2重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、1.7W/(m・K)であり、光反射率は58%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は紫外線を用いて所定の硬化を行う事により、高耐熱性の層とする事が可能であった。
[ Reference Example 12]
30% by weight of carbon fiber A prepared in Experimental Example 2, 15% by weight of silver fine particles having an average particle diameter of about 3 μm (“SPN-20J” manufactured by Micron Co., Ltd.), a solder resist agent made of polyester acrylate resin (product of Toyobo Co., Ltd.) Name “SR-610C”) 53 wt% and photosensitizer 2 wt% were vacuum degassed while mixing for 30 minutes using a planetary mixer to produce a light reflective heat conductive composition.
The heat conductivity of this light reflective heat conductive composition was 1.7 W / (m · K), and the light reflectivity was 58%. It should be noted that the layer made of the present light-reflective heat-conducting composition could be made a high heat-resistant layer by performing predetermined curing using ultraviolet rays.
[参考例13]
実験例2で作成した炭素繊維B30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)20重量%、ポリエステルアクリレート系樹脂によるソルダーレジスト剤(東洋紡績株式会社製商品名「FR−200C」)48重量%、光増感剤2重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、5.4W/(m・K)であり、光反射率は73%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は紫外線を用いて所定の硬化を行う事により、高耐熱性の層とする事が可能であった。
[ Reference Example 13]
30% by weight of carbon fiber B prepared in Experimental Example 2, 20% by weight of silver fine particles having an average particle diameter of about 3 μm (“SPN-20J” manufactured by Micron Co., Ltd.), a solder resist agent made of polyester acrylate resin (product of Toyobo Co., Ltd.) The name “FR-200C”) 48 wt% and photosensitizer 2 wt% were vacuum degassed while mixing for 30 minutes using a planetary mixer to produce a light-reflective thermally conductive composition.
The heat conductivity of this light reflective heat conductive composition was 5.4 W / (m · K), and the light reflectivity was 73%. It should be noted that the layer made of the present light-reflective heat-conducting composition could be made a high heat-resistant layer by performing predetermined curing using ultraviolet rays.
[参考例14](光反射性フィルムの作成)
ポリエチレンテフタレートをベースとした厚み100μmの白色反射フィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、光反射率97%)の片面に、アミノプロピルトリメトキシシランの加水分解・縮合物を1メトキシ2プロパノールとエタノールの混合溶剤で希釈してなる前駆液を用いてマイヤーバーにより、乾燥厚み約50nmでコーティングを行い、120℃で3分間乾燥、熱硬化を行った。
次に、参考例12で作成した光反射性熱伝導性組成物を、メチルイソブチルケトンと1メトキシ2プロパノールの混合溶媒で希釈した後、シラン縮合層の形成されたフィルム面にマイヤーバーにより、乾燥厚み50μmでコーティングを行い、120℃で1分間溶剤乾燥を行った後、積算光量2000mJ/cm2の紫外線を照射して層を硬化させ、白色反射フィルムの片面に光反射性熱伝導層が積層形成された光反射性フィルムを得た。
この光反射性フィルムの、光反射性熱伝導層が積層された面と反対側のフィルム面の光反射率は97%であり、未積層の白色反射フィルムの光反射率と同等であった。
[ Reference Example 14] (Preparation of light reflective film)
On one side of a 100 μm thick white reflective film based on polyethylene terephthalate (Teijin DuPont Films Co., Ltd., light reflectivity 97%), hydrolysis / condensation product of aminopropyltrimethoxysilane is composed of 1 methoxy 2-propanol and ethanol. Using a precursor solution diluted with a mixed solvent, coating was performed with a Meyer bar at a dry thickness of about 50 nm, followed by drying at 120 ° C. for 3 minutes and thermosetting.
Next, after diluting the light-reflective thermally conductive composition prepared in Reference Example 12 with a mixed solvent of methyl isobutyl ketone and 1 methoxy 2-propanol, the film surface on which the silane condensation layer was formed was dried with a Meyer bar. After coating with a thickness of 50 μm and solvent drying at 120 ° C. for 1 minute, the layer is cured by irradiating UV light with an integrated light quantity of 2000 mJ / cm 2 , and a light reflective heat conductive layer is laminated on one side of the white reflective film A formed light reflective film was obtained.
The light reflectance of the film surface opposite to the surface on which the light-reflective heat conductive layer of this light-reflective film was laminated was 97%, which was equivalent to the light reflectance of the non-laminated white reflective film.
[参考比較例1]
実験例2に例示したピッチ系黒鉛化炭素繊維に銀の皮膜を形成する工程を省き、実験例1で作成したピッチ系黒鉛化炭素繊維をそのまま用いた事以外は、参考例12および参考例14と全く同様にして、熱伝導性樹脂組成物、ならびに熱伝導性樹脂層を形成した光反射性フィルムを得た。
この熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は1.6W/(m・K)であり、参考例12と大きな相違は無かったが、光反射率については8%と極めて低い値になった。
更に、光反射性フィルムの熱伝導樹脂層が積層された面と反対側の表面(冷陰極管に相対する側の面)の光反射率は95%となり、未積層の白色反射フィルムよりも光反射率が2%減少した。
[ Reference Comparative Example 1]
Reference Example 12 and Reference Example 14 except that the step of forming a silver film on the pitch-based graphitized carbon fiber exemplified in Experimental Example 2 was omitted and the pitch-based graphitized carbon fiber prepared in Experimental Example 1 was used as it was. In exactly the same manner, a heat conductive resin composition and a light reflective film on which a heat conductive resin layer was formed were obtained.
The thermal conductivity of this thermally conductive resin composition was 1.6 W / (m · K), which was not significantly different from Reference Example 12, but the light reflectance was an extremely low value of 8%.
Furthermore, the light reflectance of the surface opposite to the surface on which the heat conductive resin layer of the light reflective film is laminated (the surface opposite to the cold cathode tube) is 95%, which is lighter than that of the non-laminated white reflective film. The reflectivity decreased by 2%.
[実施例15](光反射性カバーレイフィルムの作成ならびに電子実装基板の作成)
厚さ約9μmのポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルム(帝人アドバンストフィルム株式会社製商品名「アラミカ」、光反射率9%)の片面に、参考例13で作成した光反射性熱伝導性組成物をナイフコーターにより、約200μmの厚みでコーティングを行った後、積算光量2000mJ/cm2の紫外線を照射して層を硬化させ、光反射性熱伝導樹脂層を積層形成した。
続いて、ポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルムの他方の面にはエポキシ樹脂−シリカハイブリッド接着剤(荒川化学工業株式会社製製品名「コンポセランAD10」をメチルエチルケトンで希釈後、マイヤーバーで乾燥厚み8μmにコーティングを行い、60℃で1時間乾燥を行い、未完全硬化状態の接着層を積層形成して、光反射性熱伝導性カバーレイフィルムを得た。
尚、本カバーレイフィルムの光反射性熱伝導樹脂層を形成した側の表面の光反射率は67%であり、未形成のポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルムに比べて、光反射率が58%増加した。
実装基板としては、白色LEDチップアレー実装用に最表面に銅配線のパターニングが為されたガラス/エポキシ積層基板を用いた。
前記の光反射性熱伝導性カバーレイフィルムを、白色LEDチップおよびその他部品の実装パターンに対応した形で打ち抜き加工を行い、フィルムの接着層形成面が銅配線が為された実装基板表面と相対する向きで、パターン合わせを行った上で積層を行い、120℃2時間のプレス圧着加工を行い、目的とする電子実装基板を得た。
[Example 15] (Creation of light-reflective coverlay film and creation of electronic mounting substrate)
On one side of a polyparaphenylene terephthalamide film (trade name “Aramika” manufactured by Teijin Advanced Film Co., Ltd., light reflectance 9%) having a thickness of about 9 μm, the light reflective heat conductive composition prepared in Reference Example 13 is knife After coating with a coater with a thickness of about 200 μm, the layer was cured by irradiating with an ultraviolet ray with an integrated light quantity of 2000 mJ / cm 2 to form a light reflective heat conductive resin layer.
Subsequently, on the other side of the polyparaphenylene terephthalamide film, an epoxy resin-silica hybrid adhesive (product name “COMPOSELLAN AD10” manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd.) was diluted with methyl ethyl ketone and then coated with a Meyer bar to a dry thickness of 8 μm. And dried at 60 ° C. for 1 hour to laminate and form an incompletely cured adhesive layer to obtain a light-reflective thermally conductive coverlay film.
The light reflectance of the surface of the coverlay film on which the light-reflective heat-conductive resin layer is formed is 67%, and the light reflectance is increased by 58% compared to the unformed polyparaphenylene terephthalamide film. did.
The implementation substrate, patterning the copper wiring using glass / epoxy laminate board was made in the outermost surface for white LED chip array implementation.
The light-reflective thermally conductive coverlay film is punched out in a shape corresponding to the mounting pattern of the white LED chip and other components, and the adhesive layer forming surface of the film is relative to the mounting substrate surface on which the copper wiring is made. In this direction, after pattern matching, lamination was performed, and press bonding at 120 ° C. for 2 hours was performed to obtain a target electronic mounting substrate.
[比較例2]
実験例2に例示したピッチ系黒鉛化炭素繊維に銀の皮膜を形成する工程を省き、実験例1で作成したピッチ系黒鉛化炭素繊維をそのまま用いた事以外は、参考例13および実施例15と全く同様にして、熱伝導性樹脂組成物、ならびに熱伝導性樹脂層を形成した熱伝導性カバーレイフィルムを得た。
この熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は5.2W/(m・K)と参考例13と大きな相違はなかったが、光反射率は11%と極めて低い値であった。
[Comparative Example 2]
Reference Example 13 and Example 15 except that the step of forming a silver film on the pitch-based graphitized carbon fiber exemplified in Experimental Example 2 was omitted and the pitch-based graphitized carbon fiber prepared in Experimental Example 1 was used as it was. The heat conductive resin composition and the heat conductive coverlay film in which the heat conductive resin layer was formed were obtained in exactly the same manner.
The thermal conductivity of this thermal conductive resin composition was 5.2 W / (m · K), which was not significantly different from Reference Example 13, but the light reflectance was an extremely low value of 11%.
本発明の光反射性熱伝導性フィラーを用いて作成した光反射性熱伝導性樹脂組成物および光反射性熱伝導層は、液晶ディスプレイのバックライトユニットで用いられる光反射フィルムの放熱対策や、発光素子等を実装した電子実装基板表面の放熱パス形成等、高度な放熱対策が必要とされる用途に広く利用する事ができる。 The light-reflective heat-conductive resin composition and light-reflective heat-conductive layer created using the light-reflective heat-conductive filler of the present invention are heat dissipation measures for light-reflective films used in backlight units of liquid crystal displays, It can be widely used in applications that require advanced heat dissipation measures, such as the formation of heat dissipation paths on the surface of electronic mounting boards on which light emitting elements are mounted.
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