JP6683563B2 - Adhesive sheet - Google Patents
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Description
本発明は、熱伝導性フィラーを含む接着シートに関する。 The present invention relates to an adhesive sheet containing a heat conductive filler.
発光ダイオード(LED)装置やパワー半導体等の発熱デバイスにおいては、並びに、該発熱デバイスを含むモジュールにおいては、使用時の温度上昇を抑えるために、熱伝導性フィラーを含む接着シートが用いられている。具体的には、半導体チップなどの発熱体と、ヒートシンクなどの放熱体とを接着するために、接着シートが用いられることがある。 In heat-generating devices such as light-emitting diode (LED) devices and power semiconductors, and in modules including the heat-generating devices, an adhesive sheet containing a thermally conductive filler is used to suppress a temperature rise during use. . Specifically, an adhesive sheet may be used to bond a heating element such as a semiconductor chip and a radiator such as a heat sink.
下記の特許文献1には、硬化状態の有機樹脂と、該有機樹脂中に熱伝導性フィラーとを含む熱伝導シートが開示されている。上記熱伝導性フィラーは、プラスチック粒子の表面が、熱伝導性材料によりコーティングされた粒子である。上記熱伝導性フィラーのCV値は、10%以下である。
The following
特許文献1に記載のような従来の熱伝導シートでは、高い熱伝導性と高い接着性とを両立することが困難である。
With the conventional heat conductive sheet as described in
本発明の目的は、高い熱伝導性と高い接着性とを両立することができる接着シートを提供することである。 An object of the present invention is to provide an adhesive sheet that can achieve both high thermal conductivity and high adhesiveness.
本発明の広い局面によれば、熱伝導性フィラーと、バインダー樹脂とを含み、前記熱伝導性フィラーは、コア粒子と、前記コア粒子の表面を被覆しているシェル部とを有し、前記コア粒子の材料が、樹脂であり、前記シェル部の材料が、熱伝導性材料であり、前記熱伝導性フィラーは、接着シートの厚みの0.5倍以上、0.8倍以下の粒子径を有する第1の熱伝導性フィラーと、接着シートの厚みの0.1倍以上、0.3倍以下の粒子径を有する第2の熱伝導性フィラーとを含み、前記第1の熱伝導性フィラーの全体でのCV値が10%以下であり、前記第2の熱伝導性フィラーの全体でのCV値が10%以下である、接着シートが提供される。 According to a wide aspect of the present invention, a thermally conductive filler and a binder resin are included, and the thermally conductive filler has a core particle and a shell portion coating the surface of the core particle, and The material of the core particles is a resin, the material of the shell portion is a heat conductive material, and the heat conductive filler has a particle diameter of 0.5 times or more and 0.8 times or less the thickness of the adhesive sheet. And a second heat conductive filler having a particle diameter of 0.1 times or more and 0.3 times or less of the thickness of the adhesive sheet. There is provided an adhesive sheet in which the total CV value of the filler is 10% or less and the total CV value of the second heat conductive filler is 10% or less.
本発明に係る接着シートのある特定の局面では、前記第1の熱伝導性フィラーの全体での平均粒子径の、前記第2の熱伝導性フィラーの全体での平均粒子径に対する比が、1.7以上、8以下である。 In a particular aspect of the adhesive sheet according to the present invention, the ratio of the average particle size of the first heat conductive filler as a whole to the average particle size of the second heat conductive filler as a whole is 1 7 or more and 8 or less.
本発明に係る接着シートのある特定の局面では、接着シートの厚み1/3の一方の表面側の領域と、接着シートの厚み1/3の他方の表面側の領域と、接着シートの厚み1/3の中央の領域とに関して、前記一方の表面側の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、前記中央の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多いか、又は、前記他方の表面側の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、前記中央の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多く、他の特定の局面では、前記一方の表面側の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、前記中央の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多く、かつ、前記他方の表面側の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、前記中央の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多い。
In one specific aspect of the adhesive sheet according to the present invention, one surface side region of the
本発明に係る接着シートは、熱伝導性フィラーと、バインダー樹脂とを含み、上記熱伝導性フィラーは、コア粒子と、上記コア粒子の表面を被覆しているシェル部とを有し、上記コア粒子の材料が、樹脂であり、上記シェル部の材料が、熱伝導性材料であり、上記熱伝導性フィラーは、接着シートの厚みの0.5倍以上、0.8倍以下の粒子径を有する第1の熱伝導性フィラーと、接着シートの厚みの0.1倍以上、0.3倍以下の粒子径を有する第2の熱伝導性フィラーとを含み、上記第1の熱伝導性フィラーの全体でのCV値が10%以下であり、上記第2の熱伝導性フィラーの全体でのCV値が10%以下であるので、高い熱伝導性と高い接着性とを両立することができる。 The adhesive sheet according to the present invention includes a heat conductive filler and a binder resin, the heat conductive filler has a core particle, and a shell portion coating the surface of the core particle, the core The material of the particles is a resin, the material of the shell portion is a heat conductive material, and the heat conductive filler has a particle diameter of 0.5 times or more and 0.8 times or less the thickness of the adhesive sheet. The first heat conductive filler, which comprises a first heat conductive filler having and a second heat conductive filler having a particle diameter of 0.1 times or more and 0.3 times or less of a thickness of the adhesive sheet. Has a CV value of 10% or less and a CV value of the second thermally conductive filler as a whole of 10% or less, so that it is possible to achieve both high thermal conductivity and high adhesiveness. .
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明に係る接着シートは、熱伝導性フィラーと、バインダー樹脂とを含む。上記熱伝導性フィラーは、コア粒子と、上記コア粒子の表面を被覆しているシェル部とを有する。上記コア粒子の材料は、樹脂である。上記シェル部の材料は、熱伝導性材料である。上記熱伝導性フィラーは、接着シートの厚みの0.5倍以上、0.8倍以下の粒子径を有する第1の熱伝導性フィラーと、接着シートの厚みの0.1倍以上、0.3倍以下の粒子径を有する第2の熱伝導性フィラーとを含む。本明細書では、接着シートの厚みの0.5倍以上、0.8倍以下の粒子径を有する熱伝導性フィラーを、第1の熱伝導性フィラーと呼ぶ。本明細書では、接着シートの厚みの0.1倍以上、0.3倍以下の粒子径を有する熱伝導性フィラーを、第2の熱伝導性フィラーと呼ぶ。上記第1の熱伝導性フィラーの全体でのCV値が10%以下である。上記第2の熱伝導性フィラーの全体でのCV値が10%以下である。 The adhesive sheet according to the present invention contains a heat conductive filler and a binder resin. The heat conductive filler has a core particle and a shell portion coating the surface of the core particle. The material of the core particles is resin. The material of the shell portion is a heat conductive material. The heat conductive filler includes a first heat conductive filler having a particle diameter of 0.5 times or more and 0.8 times or less of the thickness of the adhesive sheet, and 0.1 times or more of the thickness of the adhesive sheet, or 0. A second thermally conductive filler having a particle size of 3 times or less is included. In the present specification, the heat conductive filler having a particle diameter of 0.5 times or more and 0.8 times or less the thickness of the adhesive sheet is referred to as a first heat conductive filler. In the present specification, a heat conductive filler having a particle diameter of 0.1 times or more and 0.3 times or less the thickness of the adhesive sheet is referred to as a second heat conductive filler. The total CV value of the first thermally conductive filler is 10% or less. The total CV value of the second thermally conductive filler is 10% or less.
本発明では、上述した構成が備えられているので、高い熱伝導性と高い接着性とを両立することができる。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to achieve both high thermal conductivity and high adhesiveness.
例えば、異なる粒子径を有する熱伝導性フィラーを用いずに、単に熱伝導性フィラーの含有量を多くしただけでは、熱伝導性を高めることができたとしても、接着性をかなり高くすることは困難である。本発明では、異なる粒子径を有する特定の熱伝導性フィラーを用いているために、高い熱伝導性と高い接着性とを両立することができる。 For example, even if the thermal conductivity can be improved by simply increasing the content of the thermally conductive filler without using the thermally conductive fillers having different particle sizes, it is not possible to significantly increase the adhesiveness. Have difficulty. In the present invention, since specific heat conductive fillers having different particle sizes are used, both high heat conductivity and high adhesiveness can be achieved.
高い熱伝導性と高い接着性とをバランスよく高める観点からは、上記第1の熱伝導性フィラーの全体での平均粒子径の、上記第2の熱伝導性フィラーの全体での平均粒子径に対する比は、好ましくは1.7以上、好ましくは8以下、より好ましくは7以下である。上記比が上記上限以下であると、熱伝導性がより一層高くなる。 From the viewpoint of enhancing the high thermal conductivity and the high adhesiveness in a well-balanced manner, the average particle size of the entire first thermal conductive filler with respect to the average particle size of the entire second thermal conductive filler is The ratio is preferably 1.7 or more, preferably 8 or less, more preferably 7 or less. When the above ratio is at most the above upper limit, the thermal conductivity will be even higher.
上記熱伝導性フィラーの粒子径は、最大径を意味する。上記熱伝導性フィラーの平均粒子径は、体積平均粒子径を意味する。 The particle diameter of the heat conductive filler means the maximum diameter. The average particle diameter of the heat conductive filler means a volume average particle diameter.
以下、本発明の具体的な実施形態を説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る接着シートを模式的に示す断面図である。 FIG. 1 is a sectional view schematically showing an adhesive sheet according to the first embodiment of the present invention.
図1に示す接着シート1は、第1の熱伝導性フィラー2と、第2の熱伝導性フィラー3と、バインダー樹脂4とを含む。接着シート1は、単層のシートである。
The
図2は、本発明の第2の実施形態に係る接着シートを模式的に示す断面図である。 FIG. 2 is a sectional view schematically showing an adhesive sheet according to the second embodiment of the present invention.
図2に示す接着シート1Aは、第1の熱伝導性フィラー2と、第2の熱伝導性フィラー3と、バインダー樹脂4とを含む。
The
接着シート1Aは、多層のシートであり、具体的には3層のシートである。接着シート1Aは、第1の表面1a側に第1の層1Aaと、第2の表面1b側に第2の層1Abと、中央に第3の層1Acとを有する。
The
第1の層1Aaは、第2の熱伝導性フィラー3を含む。第2の層1Abは、第2の熱伝導性フィラー3を含む。第3の層1Acは、第1の熱伝導性フィラー2を含む。
The first layer 1Aa includes the second heat
図3は、本発明の第3の実施形態に係る接着シートを模式的に示す断面図である。 FIG. 3 is a sectional view schematically showing an adhesive sheet according to the third embodiment of the present invention.
図3に示す接着シート1Bは、第1の熱伝導性フィラー2と、第2の熱伝導性フィラー3と、バインダー樹脂4とを含む。接着シート1Bは、単層のシートである。
The
接着シート1,1A,1Bの厚み1/3の一方の表面1a(第1の表面)側の領域を領域Raとし、接着シート1,1A,1Bの厚み1/3の他方の表面1b(第1の表面とは反対の第2の表面)側の領域を領域Rbとし、接着シート1,1A,1Bの厚み1/3の中央の領域を領域Rcとする。
A region Ra on one
接着シート1では、領域Raにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量は、領域Rcにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量よりも多く、かつ、領域Rbにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量は、領域Rcにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量よりも多い。接着シート1では、領域Raにおける第1の熱伝導性フィラー2の含有量は、領域Rcにおける第1の熱伝導性フィラー2の含有量よりも少なく、かつ、領域Rbにおける第1の熱伝導性フィラー2の含有量は、領域Rcにおける第1の熱伝導性フィラー2の含有量よりも少ない。
In the
接着シート1Aでは、領域Raにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量は、領域Rcにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量よりも多く、かつ、領域Rbにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量は、領域Rcにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量よりも多い。接着シート1Aでは、領域Raにおける第1の熱伝導性フィラー2の含有量は、領域Rcにおける第1の熱伝導性フィラー2の含有量よりも少なく、かつ、領域Rbにおける第1の熱伝導性フィラー2の含有量は、領域Rcにおける第1の熱伝導性フィラー2の含有量よりも少ない。
In the
接着シート1Bでは、領域Raにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量は、領域Rcにおける第2の熱伝導性フィラー3の含有量よりも多い。
In the
接着シート1,1A,1Bのような状態が好ましく、接着シートの表面近傍において、第2の熱伝導性フィラーが多く存在しているように、第2の熱伝導性フィラーが偏在していることが好ましい。第2の熱伝導性フィラーが表面近傍に多く存在すると、第2の熱伝導性フィラーを多く含む表面において、熱伝導性が高くなる。比較的粒子径が小さい第2の熱伝導性フィラーが表面近傍に多く存在すると、接着シートと接着対象部材との界面において、熱伝導部位の数が多くなりやすい。なお、接着シート1Bのように、接着シートの片側の表面近傍においてのみ、第2の熱伝導性フィラーが多く存在しているように、第2の熱伝導性フィラーが偏在していてもよい。この場合に、より高い接着性が求められる方に、第2の熱伝導性フィラーを多く含む表面側から接着シートを接着させることができる。
The
従って、接着性を効果的に高める観点からは、接着シートの厚み1/3の一方の表面側の領域と、接着シートの厚み1/3の他方の表面側の領域と、接着シートの厚み1/3の中央の領域とに関して、上記一方の表面側の領域における上記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、上記中央の領域における上記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多いか、又は、上記他方の表面側の領域における上記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、上記中央の領域における上記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多いことが好ましく、上記一方の表面側の領域における上記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、上記中央の領域における上記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多く、かつ、上記他方の表面側の領域における上記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、上記中央の領域における上記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多いことがより好ましい。
Therefore, from the viewpoint of effectively increasing the adhesiveness, one surface side region of the
なお、熱伝導性フィラーの存在位置(例えば、領域Ra,Rb,Rcの内のいずれに存在するか)は、熱伝導性フィラーの中心点を基準として判断される。 The position where the thermally conductive filler is present (for example, in which of the regions Ra, Rb, and Rc it is present) is determined based on the center point of the thermally conductive filler.
以下、接着シートに含まれる成分、並びに、接着シートの他の詳細を説明する。 Hereinafter, the components included in the adhesive sheet and other details of the adhesive sheet will be described.
(熱伝導性フィラー)
上記熱伝導性フィラーは、コア粒子と、上記コア粒子の表面を被覆しているシェル部とを有する。上記熱伝導性フィラーは、コアシェル粒子であり、被覆熱伝導性粒子である。
(Thermally conductive filler)
The heat conductive filler has a core particle and a shell portion coating the surface of the core particle. The heat conductive filler is a core-shell particle and a coated heat conductive particle.
上記コア粒子の材料は、樹脂である。樹脂により形成されたコア粒子は、樹脂粒子である。上記シェル部の材料は、熱伝導性材料である。上記コア粒子の材料は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。上記シェル部の材料は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The material of the core particles is resin. The core particles formed of resin are resin particles. The material of the shell portion is a heat conductive material. As the material of the core particles, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination. As the material of the shell portion, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.
上記コア粒子の材料として、種々の有機物が好適に用いられる。上記樹脂粒子を形成するための樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン等のポリオレフィン樹脂;ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート等のアクリル樹脂;ポリアルキレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン及び、エチレン性不飽和基を有する種々の重合性単量体を1種もしくは2種以上重合させて得られる重合体等が用いられる。エチレン性不飽和基を有する種々の重合性単量体を1種もしくは2種以上重合させることにより、接合に適した任意の圧縮時の物性を有する樹脂粒子を設計及び合成することができる。 Various organic substances are preferably used as the material of the core particles. Examples of the resin for forming the resin particles include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyisobutylene, and polybutadiene; acrylic resins such as polymethyl methacrylate and polymethyl acrylate; Alkylene terephthalate, polycarbonate, polyamide, phenol formaldehyde resin, melamine formaldehyde resin, benzoguanamine formaldehyde resin, urea formaldehyde resin, phenol resin, melamine resin, benzoguanamine resin, urea resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, saturated polyester resin, silicone resin, Polysulfone, polyphenylene oxide, polyacetal, polyimide, polyamideimide, poly Chromatography ether ether ketone, polyether sulfone and, polymers and the like obtained by a variety of polymerizable monomer is polymerized with one or more having an ethylenically unsaturated group is used. By polymerizing one or more kinds of various polymerizable monomers having an ethylenically unsaturated group, it is possible to design and synthesize resin particles having arbitrary physical properties at the time of compression suitable for bonding.
上記樹脂粒子を、エチレン性不飽和基を有する単量体を重合させて得る場合には、上記エチレン性不飽和基を有する単量体としては、非架橋性の単量体と架橋性の単量体とが挙げられる。 When the resin particles are obtained by polymerizing a monomer having an ethylenically unsaturated group, examples of the monomer having an ethylenically unsaturated group include a non-crosslinkable monomer and a crosslinkable monomer. And a polymer.
上記非架橋性の単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート化合物;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレン(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の酸素原子含有(メタ)アクリレート化合物;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル含有単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル等のビニルエーテル化合物;酢酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等の酸ビニルエステル化合物;エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン等の不飽和炭化水素;トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロエチル(メタ)アクリレート、塩化ビニル、フッ化ビニル、クロルスチレン等のハロゲン含有単量体等が挙げられる。 Examples of the non-crosslinkable monomer include styrene-based monomers such as styrene and α-methylstyrene; carboxyl group-containing monomers such as (meth) acrylic acid, maleic acid, and maleic anhydride; methyl ( (Meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, cetyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, cyclohexyl ( Alkyl (meth) acrylate compounds such as (meth) acrylate and isobornyl (meth) acrylate; such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, polyoxyethylene (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate Elementary atom-containing (meth) acrylate compounds; Nitrile-containing monomers such as (meth) acrylonitrile; Vinyl ether compounds such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether; Acids such as vinyl acetate, vinyl butyrate, vinyl laurate, vinyl stearate Vinyl ester compounds; unsaturated hydrocarbons such as ethylene, propylene, isoprene and butadiene; halogen-containing monomers such as trifluoromethyl (meth) acrylate, pentafluoroethyl (meth) acrylate, vinyl chloride, vinyl fluoride and chlorostyrene Etc.
上記架橋性の単量体としては、例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート化合物;トリアリル(イソ)シアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ジアリルアクリルアミド、ジアリルエーテル、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシシリルスチレン、ビニルトリメトキシシラン等のシラン含有単量体等が挙げられる。 Examples of the crosslinkable monomer include tetramethylolmethane tetra (meth) acrylate, tetramethylolmethane tri (meth) acrylate, tetramethylolmethane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dipenta Erythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) Polyfunctional (meth) acrylate compounds such as acrylate, (poly) tetramethylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate; triallyl (iso) cyanu Silane-containing monomers such as tritate, triallyl trimellitate, divinylbenzene, diallyl phthalate, diallyl acrylamide, diallyl ether, γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, trimethoxysilylstyrene, vinyltrimethoxysilane, etc. Is mentioned.
上記シェル部の材料である上記熱伝導性材料の熱伝導率は、20W/m・K以上であることが好ましい。本発明の効果が効果的に発揮されるので、上記熱伝導性材料は、アルミナ、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、グラフェン又はグラファイトであることが好ましく、アルミナ、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ又はグラフェンであってもよい。 The thermal conductivity of the thermally conductive material that is the material of the shell portion is preferably 20 W / m · K or more. Since the effect of the present invention is effectively exhibited, the heat conductive material is preferably alumina, zinc oxide, aluminum nitride, boron nitride, diamond, carbon nanotubes, graphene or graphite, alumina, zinc oxide, It may be aluminum nitride, boron nitride, diamond, carbon nanotubes or graphene.
熱伝導性を効果的に高める観点からは、上記熱伝導性材料が、アルミナ、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、又は結晶性シリカであることが好ましい。 From the viewpoint of effectively increasing the thermal conductivity, the thermal conductive material is preferably alumina, zinc oxide, aluminum nitride, boron nitride, magnesium oxide, or crystalline silica.
上記シェル部の厚みが厚くなると、熱伝導性フィラーの熱伝導性を効果的に高めることができ、シェル部の過度のひび割れを抑制できる。シェル部の割れを抑制できる結果、シェル部の厚みをより一層均一にできるので、シェル部の熱伝導性が部分的に低くなるのを抑制することもできる。上記シェル部の厚みが薄くなると、コア粒子とシェル部との熱膨張率の差による界面の応力が緩和され、コア粒子からシェル部が剥離し難くなる。なお、上記シェル部の厚みは、1つの熱伝導性フィラーあたりのシェル部の平均厚みである。 When the thickness of the shell portion is large, the thermal conductivity of the thermally conductive filler can be effectively enhanced, and excessive cracking of the shell portion can be suppressed. As a result of being able to suppress cracking of the shell portion, the thickness of the shell portion can be made more uniform, so that it is also possible to prevent partial reduction in thermal conductivity of the shell portion. When the thickness of the shell portion is reduced, the stress at the interface due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the core particle and the shell portion is relaxed, and the shell portion is less likely to be peeled from the core particle. The thickness of the shell part is the average thickness of the shell part per one thermally conductive filler.
上記熱伝導性フィラーの表面及び上記シェル部の外表面は、450℃で溶融しないことが好ましく、400℃で溶融しないことがより好ましい。上記シェル部は、接着シートを用いた接着時に溶融しないことが好ましい。この場合には、接着シートを用いた接着時に、上記熱伝導性フィラーが過度に変形するのを抑制できる。 The surface of the heat conductive filler and the outer surface of the shell portion preferably do not melt at 450 ° C, and more preferably do not melt at 400 ° C. It is preferable that the shell portion does not melt at the time of bonding using the adhesive sheet. In this case, it is possible to prevent the heat conductive filler from excessively deforming at the time of bonding using the adhesive sheet.
(バインダー樹脂)
上記バインダー樹脂は特に限定されない。上記バインダー樹脂としては、一般的には絶縁性の樹脂が用いられる。上記バインダー樹脂としては、例えば、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体及びエラストマー等が挙げられる。上記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であることが好ましい。上記バインダー樹脂は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(Binder resin)
The binder resin is not particularly limited. An insulating resin is generally used as the binder resin. Examples of the binder resin include vinyl resins, thermoplastic resins, curable resins, thermoplastic block copolymers and elastomers. The binder resin is preferably a thermosetting resin or a thermoplastic resin. The binder resin may be used alone or in combination of two or more.
上記ビニル樹脂としては、例えば、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びスチレン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリアミド樹脂等が挙げられる。上記硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂又は湿気硬化型樹脂であってもよい。上記硬化性樹脂は、硬化剤と併用されてもよい。上記熱可塑性ブロック共重合体としては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。上記エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、及びアクリロニトリル−スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。 Examples of the vinyl resin include vinyl acetate resin, acrylic resin and styrene resin. Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resin, ethylene-vinyl acetate copolymer, and polyamide resin. Examples of the curable resin include epoxy resin, urethane resin, polyimide resin and unsaturated polyester resin. The curable resin may be a room temperature curable resin, a thermosetting resin, a photocurable resin or a moisture curable resin. The curable resin may be used in combination with a curing agent. Examples of the thermoplastic block copolymer include styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, hydrogenated product of styrene-butadiene-styrene block copolymer, and styrene-isoprene. -Styrene block copolymer hydrogenated products and the like can be mentioned. Examples of the elastomer include styrene-butadiene copolymer rubber and acrylonitrile-styrene block copolymer rubber.
接着シート100体積%中、上記バインダー樹脂の含有量は、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上、好ましくは70体積%以下、より好ましくは65体積%以下である。 The content of the binder resin in 100% by volume of the adhesive sheet is preferably 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more, preferably 70% by volume or less, more preferably 65% by volume or less.
接着シート100体積%中、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の合計の含有量は、好ましくは30体積%以上、より好ましくは35体積%以上、好ましくは90体積%以下、より好ましくは85体積%以下である。 The total content of the first thermally conductive filler and the second thermally conductive filler in 100% by volume of the adhesive sheet is preferably 30% by volume or more, more preferably 35% by volume or more, preferably 90% by volume or more. It is at most vol%, more preferably at most 85 vol%.
(接着シートの他の詳細)
上記接着シートは、上記熱伝導性フィラー及び上記バインダー樹脂の他に、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤及び難燃剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
(Other details of adhesive sheet)
The adhesive sheet, in addition to the thermally conductive filler and the binder resin, for example, a filler, a filler, a softening agent, a plasticizer, a polymerization catalyst, a curing catalyst, a colorant, an antioxidant, a heat stabilizer, a light stabilizer. It may contain various additives such as stabilizers, ultraviolet absorbers, lubricants, antistatic agents and flame retardants.
上記接着シートの作製方法としては、離型フィルム上に、組成物を塗工し、乾燥する方法等が挙げられる。例えば、離型フィルム上に、第2の熱伝導性フィラーを含む組成物を塗工し、乾燥させ、次に第1の熱伝導性フィラーを含む組成物を塗工し、乾燥させた後、第2の熱伝導性フィラーを含む組成物を塗工し、乾燥させて、多層の接着シートを得てもよい。また、塗工工程又は乾燥工程において、接着シート中で熱伝導性フィラーを偏在させてもよい。また、複数の層を別々に形成した後、複数の層を貼り合わせて、接着シートを得てもよい。接着シート内にフィラーを良好に存在させることが容易であることから、上記接着シートは、多層の接着シートであることが好ましい。接着シート内にフィラーを良好に存在させることが容易であることから、上記多層の接着シートは、2層以上の接着シートであることが好ましく、3層以上の接着シートであることがより好ましく、3層の接着シートであることが特に好ましい。 Examples of the method for producing the adhesive sheet include a method of coating the composition on a release film and drying the composition. For example, on the release film, the composition containing the second thermally conductive filler is applied and dried, then the composition containing the first thermally conductive filler is applied, and after drying, You may obtain a multilayer adhesive sheet by apply | coating the composition containing a 2nd heat conductive filler, and making it dry. Further, in the coating process or the drying process, the heat conductive filler may be unevenly distributed in the adhesive sheet. In addition, after forming a plurality of layers separately, the plurality of layers may be bonded together to obtain an adhesive sheet. The adhesive sheet is preferably a multilayer adhesive sheet because it is easy to allow the filler to be favorably present in the adhesive sheet. Since it is easy to favorably include the filler in the adhesive sheet, the multilayer adhesive sheet is preferably an adhesive sheet having two or more layers, more preferably an adhesive sheet having three or more layers, A three-layer adhesive sheet is particularly preferable.
上記接着シートは、発光ダイオード(LED)装置やパワー半導体等の発熱デバイス、並びに、該発熱デバイスを含むモジュール等において、部材の接着に用いることができる。 The adhesive sheet can be used for bonding members in a heat-generating device such as a light emitting diode (LED) device or a power semiconductor, and a module including the heat-generating device.
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. The invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
熱伝導電性フィラーの作製:
(フィラー1の作製)
ジビニルベンゼン(DVB)樹脂粒子(粒子径50μm、CV値4%)15重量部と窒化ホウ素粉末(三井化学社製「MBN−010T」、平均粒子径0.8μm)5重量部とを、4重量%濃度のアルミナコロイド(日産化学社製「アルミナコロイド520」)溶液100重量部に加え、撹拌し、さらにアセトンを20重量部加え、ロータリーエバポレーターで撹拌しながら溶媒を留去し、コアシェル粒子を得た。得られたコアシェル粒子を空気雰囲気下150℃で3時間、さらに窒素雰囲気下30℃で1時間ロータリーキルンを使用して加熱し、さらにふるいにかけて、微粒と粗粒とを除去した。表面に窒化ホウ素とアルミナの複合物であるシェル部を有する熱伝導性フィラー1を作製した。フィラー1の平均粒子径は65.6μm、CV値は6%であった。
(Example 1)
Preparation of thermally conductive filler:
(Preparation of filler 1)
4 parts by weight of 15 parts by weight of divinylbenzene (DVB) resin particles (particle size 50 μm, CV value 4%) and 5 parts by weight of boron nitride powder (“MBN-010T” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., average particle size 0.8 μm). % Alumina colloid (Nissan Chemical Co., Ltd. "Alumina colloid 520") solution was added to 100 parts by weight and stirred, and further 20 parts by weight of acetone was added, and the solvent was distilled off while stirring with a rotary evaporator to obtain core shell particles. It was The obtained core-shell particles were heated in an air atmosphere at 150 ° C. for 3 hours and further in a nitrogen atmosphere at 30 ° C. for 1 hour using a rotary kiln, and further sieved to remove fine particles and coarse particles. A heat
(フィラー2の作製)
樹脂粒子としてジビニルベンゼン(DVB)樹脂粒子(粒子径18μm、CV値4%)を使用したこと以外は上記フィラー1と同様にして、表面に窒化ホウ素とアルミナの複合物であるシェル部を有するフィラー2を作製した。熱伝導性フィラー2の平均粒子径は24.8μm、CV値は7%であった。
(Preparation of filler 2)
A filler having a shell portion, which is a composite of boron nitride and alumina, on the surface in the same manner as the
接着シートの作製:
<シート配合>
硬化性化合物であるビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(三菱化学社製「エピコート828US」)7重量部と、硬化性化合物であるビスフェノールA型フェノキシ樹脂(三菱化学社製「E1256」)1.5重量部と、硬化剤であるジシアンジアミド0.5重量部と、イソシアヌル変性固体分散型イミダゾール(四国化成工業社製「2MZA−PW」)0.5重量部と、溶剤であるメチルエチルケトン20重量部とを配合し、シート作製用の組成物を得た。
Production of adhesive sheet:
<Sheet formulation>
7 parts by weight of bisphenol A type liquid epoxy resin (“Epicote 828US” manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) which is a curable compound, and 1.5 parts by weight of bisphenol A type phenoxy resin (“E1256” manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) which is a curable compound. And 0.5 parts by weight of dicyandiamide which is a curing agent, 0.5 parts by weight of isocyanuric modified solid dispersion type imidazole ("2MZA-PW" manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.), and 20 parts by weight of methyl ethyl ketone which is a solvent. A composition for producing a sheet was obtained.
<塗工>
上記組成物70重量部に対し、熱伝導性フィラー2を30重量部添加し、混合し、混合物2を得た。この混合物2を離型PETシート(厚み50μm)上に塗工し、80℃オーブン内で20分乾燥して、PETシート上に1層目を形成した。
<Coating>
30 parts by weight of the heat
次に、上記組成物55重量部に熱伝導性フィラー1を45重量部添加し、混合し、混合物1を得た。1層目上に混合物1を同様に塗工し、2層目を形成した。さらに2層目上に混合物2を塗工し、90℃オーブン内で30分乾燥して、PETシート上に3層目を形成し、3層構成の接着シートを作製した。
Next, 45 parts by weight of the heat
(実施例2)
フィラー2を得る際に、樹脂粒子をポリシロキサン粒子(粒子径18μm、CV値8%)に変更したこと以外は同様にして、フィラー2を得た。フィラー2を変更したこと以外は実施例1と同様にして、3層構成の接着シートを得た。なお、コア粒子の圧縮弾性率に関しては、DVB樹脂粒子では5610N/mm2、ポリシロキサン粒子では3420N/mm2であった。
(Example 2)
When obtaining the
(実施例3〜6及び比較例2〜6)
配合する熱伝導性フィラー1,2の組み合わせを下記の表1に示すように設定したこと以外は実施例1と同様にして、接着シートを得た。
(Examples 3 to 6 and Comparative Examples 2 to 6)
An adhesive sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the combination of the thermally
(実施例7)
1層目の塗工工程を省略したこと、並びに接着シートの厚みを下記の表1に示すように設定したこと以外は実施例1と同様にして、2層構成の接着シートを得た。
(Example 7)
A two-layer adhesive sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the first layer coating step was omitted and the thickness of the adhesive sheet was set as shown in Table 1 below.
(実施例8)
実施例1で得られたシート作製用の組成物を用意した。シート作製用の組成物62.5重量部に熱伝導性フィラー1を22.5重量部添加し、さらに熱伝導性フィラー2を15重量部添加し、混合物3を得た。この混合物3を離型PETシート(厚み50μm)上に塗工し、80℃オーブン内で20分乾燥して、1層構成の接着シートを得た。
(Example 8)
The composition for sheet preparation obtained in Example 1 was prepared. 22.5 parts by weight of the heat
(比較例1)
1層目及び3層目の塗工工程を省略したこと、並びに接着シートの厚みを下記の表1に示すように設定したこと以外は実施例1と同様にして、1層構成の接着シートを得た。
(Comparative Example 1)
A single-layer adhesive sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the coating steps of the first and third layers were omitted and the thickness of the adhesive sheet was set as shown in Table 1 below. Obtained.
(評価)
(1)熱伝導性
キセノンフラッシュ熱分析装置(ネッチLFA447ナノフラッシュ)により熱拡散率を測定し、密度、比重を代入して、熱伝導率を算出した。
(Evaluation)
(1) Thermal conductivity The thermal diffusivity was measured with a xenon flash thermal analyzer (Netti LFA447 nanoflash), and the thermal conductivity was calculated by substituting the density and specific gravity.
[熱伝導性の判定基準]
○○:熱伝導率が5W/m・K以上
○:熱伝導率が2W/m・K以上、5W/m・K未満
△:熱伝導率が0.8W/m・K以上、2W/m・K未満
×:熱伝導率が0.8W/m・K未満
[Criteria for thermal conductivity]
◯: Thermal conductivity of 5 W / m · K or more ○: Thermal conductivity of 2 W / m · K or more and less than 5 W / m · K Δ: Thermal conductivity of 0.8 W / m · K or more, 2 W / m・ Less than K ×: Thermal conductivity is less than 0.8 W / m · K
(2)接着性(接着強度)
接着シートに電解銅箔(厚み35μm)を1MPaの圧力で押し付けながら、200℃で1時間加熱して、接合構造体を得た。その後、硬化物である絶縁層と銅箔との剥離強度を、90°剥離試験により測定した。
(2) Adhesiveness (adhesive strength)
An electrolytic copper foil (thickness: 35 μm) was pressed against the adhesive sheet at a pressure of 1 MPa and heated at 200 ° C. for 1 hour to obtain a bonded structure. Then, the peel strength between the insulating layer, which is a cured product, and the copper foil was measured by a 90 ° peel test.
[接着性の判定基準]
○○:剥離強度が16N/cm以上
○:剥離強度が13N/cm以上、16N/cm未満
△:剥離強度が10N/cm以上、13N/cm未満
×:剥離強度が10N/cm未満
[Adhesion criteria]
◯: Peel strength of 16 N / cm or more ◯: Peel strength of 13 N / cm or more and less than 16 N / cm B: Peel strength of 10 N / cm or more and less than 13 N / cm ×: Peel strength of less than 10 N / cm
(3)厚み方向のフィラーの含有量評価
接着シートをアルミニウム板に挟み、加圧加熱し、硬化したシートの断面を電界走査型電子顕微鏡でイオンビームで削りながら観察し、画像を3次元トモグラフィー処理をした。
(3) Evaluation of filler content in the thickness direction An adhesive sheet is sandwiched between aluminum plates, heated under pressure, and the cross section of the cured sheet is observed with an electric field scanning electron microscope while shaving with an ion beam, and the image is subjected to three-dimensional tomography processing. Did.
実施例1〜6の接着シートでは、厚み1/3の中央の領域では、フィラー1の含有量が多く、厚み1/3の一方の表面側の領域及び厚み1/3の他方の表面側の領域では、フィラー2の含有量が多かった。
In the adhesive sheets of Examples 1 to 6, the content of the
接着シートの組成及び評価結果を下記の表1に示す。 The composition of the adhesive sheet and the evaluation results are shown in Table 1 below.
1,1A,1B…接着シート
1Aa…第1の層
1Ab…第2の層
1Ac…第3の層
1a…第1の表面
1b…第2の表面
2…第1の熱伝導性フィラー
3…第2の熱伝導性フィラー
4…バインダー樹脂
Ra…第1の表面側の領域
Rb…第2の表面側の領域
Rc…中央の領域
1, 1A, 1B ... Adhesive sheet 1Aa ... 1st layer 1Ab ... 2nd layer 1Ac ...
Claims (4)
前記熱伝導性フィラーは、コア粒子と、前記コア粒子の表面を被覆しているシェル部とを有し、
前記コア粒子の材料が、樹脂であり、
前記シェル部の材料が、熱伝導性材料であり、
前記熱伝導性フィラーは、接着シートの厚みの0.5倍以上、0.8倍以下の粒子径を有する第1の熱伝導性フィラーと、接着シートの厚みの0.1倍以上、0.3倍以下の粒子径を有する第2の熱伝導性フィラーとを含み、
前記第1の熱伝導性フィラーの全体でのCV値が10%以下であり、
前記第2の熱伝導性フィラーの全体でのCV値が10%以下である、接着シート。 Including a thermally conductive filler and a binder resin,
The heat conductive filler has a core particle, and a shell portion coating the surface of the core particle,
The material of the core particles is a resin,
The material of the shell portion is a heat conductive material,
The heat conductive filler includes a first heat conductive filler having a particle diameter of 0.5 times or more and 0.8 times or less the thickness of the adhesive sheet, and 0.1 times or more of the thickness of the adhesive sheet, and 0.1. A second thermally conductive filler having a particle size of 3 times or less,
The total CV value of the first thermally conductive filler is 10% or less,
An adhesive sheet in which the total CV value of the second thermally conductive filler is 10% or less.
前記一方の表面側の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、前記中央の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多いか、又は、前記他方の表面側の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量が、前記中央の領域における前記第2の熱伝導性フィラーの含有量よりも多い、請求項1又は2に記載の接着シート。 Regarding the region on the one surface side of the thickness 1/3 of the adhesive sheet, the region on the other surface side of the thickness 1/3 of the adhesive sheet, and the central region of the thickness 1/3 of the adhesive sheet,
The content of the second thermally conductive filler in the area on the one surface side is larger than the content of the second thermally conductive filler in the central area, or on the other surface side. The adhesive sheet according to claim 1 or 2, wherein the content of the second thermally conductive filler in the region is higher than the content of the second thermally conductive filler in the central region.
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