JP6806330B2 - Thermally conductive adhesive sheet, its manufacturing method and electronic devices using it - Google Patents
Thermally conductive adhesive sheet, its manufacturing method and electronic devices using it Download PDFInfo
- Publication number
- JP6806330B2 JP6806330B2 JP2016565952A JP2016565952A JP6806330B2 JP 6806330 B2 JP6806330 B2 JP 6806330B2 JP 2016565952 A JP2016565952 A JP 2016565952A JP 2016565952 A JP2016565952 A JP 2016565952A JP 6806330 B2 JP6806330 B2 JP 6806330B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adhesive sheet
- heat conductive
- conductive portion
- conductive adhesive
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
- C09J7/10—Adhesives in the form of films or foils without carriers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
- B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
- C09J11/02—Non-macromolecular additives
- C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
- C09J11/02—Non-macromolecular additives
- C09J11/06—Non-macromolecular additives organic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J175/00—Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
- C09J175/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J183/00—Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on derivatives of such polymers
- C09J183/04—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J201/00—Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N3/00—Generators in which thermal or kinetic energy is converted into electrical energy by ionisation of a fluid and removal of the charge therefrom
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/10—Arrangements for heating
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/20—Arrangements for cooling
- H10W40/25—Arrangements for cooling characterised by their materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Adhesive Tapes (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Description
本発明は、熱伝導性接着シートに関し、特に電子デバイスに用いられる熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスに関する。 The present invention relates to a thermally conductive adhesive sheet, and more particularly to a thermally conductive adhesive sheet used for an electronic device, a method for producing the same, and an electronic device using the same.
従来から、電子デバイス等の内部において、熱を逃がす又は熱の流れを特定の方向に制御するために、高熱伝導性を有するシート状の放熱部材が用いられている。電子デバイスとしては、例えば、熱電変換デバイス、光電変換デバイス、大規模集積回路等の半導体デバイス等が挙げられる。 Conventionally, a sheet-shaped heat radiating member having high thermal conductivity has been used inside an electronic device or the like in order to release heat or control the flow of heat in a specific direction. Examples of electronic devices include thermoelectric conversion devices, photoelectric conversion devices, semiconductor devices such as large-scale integrated circuits, and the like.
近年、半導体デバイスにおいては、該半導体デバイスの小型化かつ高密度化等にともない、動作時に内部から発生する熱がより高温となり、放熱が十分ではない場合には、該半導体デバイス自体の特性が低下し、時には誤動作を引き起こし、最終的には半導体デバイスの破壊又は寿命の低下に繋がることがある。このような場合、半導体デバイスから発生する熱を効率良く外部に放熱するための方法として、半導体デバイスとヒートシンク(金属部材)の間に、熱伝導性に優れる放熱シートを設けることが行われている。
また、このような電子デバイスの中で、熱電変換デバイスにおいては、上述した放熱の制御にかかるものではあるが、熱電素子の片面に付与された熱を、熱電素子の内部の厚み方向に温度差が大きくなるように制御すると、得られる電力が大きくなることから、シート状の放熱部材を用いて特定の方向に選択的に放熱を制御する(熱電素子の内部に温度差を効率良く付与する)検討がなされている。特許文献1では、図7に示すような構造を有する熱電変換素子が開示されている。すなわち、P型熱電素子41とN型熱電素子42とを直列に接続し、その両端部に熱起電力取り出し電極43を配置し、熱電変換モジュール46を構成し、該熱電変換モジュール46の両面に2種類の熱伝導率の異なる材料で構成された柔軟性を有するフィルム状基板44、45を設けたものである。該フィルム状基板44、45には、前記熱電変換モジュール46との接合面側に熱伝導率の低い材料(ポリイミド)47、48が設けられ、前記熱電変換モジュール46の接合面と反対側に、熱伝導率の高い材料(銅)49、50が基板44、45の外面の一部分に位置するように設けられている。In recent years, in semiconductor devices, with the miniaturization and high density of the semiconductor devices, the heat generated from the inside during operation becomes higher, and when heat dissipation is insufficient, the characteristics of the semiconductor device itself deteriorate. However, it sometimes causes a malfunction, which may eventually lead to the destruction or shortening of the life of the semiconductor device. In such a case, as a method for efficiently dissipating the heat generated from the semiconductor device to the outside, a heat radiating sheet having excellent thermal conductivity is provided between the semiconductor device and the heat sink (metal member). ..
Further, among such electronic devices, in the thermoelectric conversion device, although it is related to the control of heat dissipation described above, the heat applied to one side of the thermoelectric element is subjected to a temperature difference in the thickness direction inside the thermoelectric element. If the power is controlled to be large, the power obtained will be large. Therefore, heat dissipation is selectively controlled in a specific direction by using a sheet-shaped heat radiating member (a temperature difference is efficiently applied to the inside of the thermoelectric element). It is being considered.
また、特許文献2では、図8に示す構造を有する熱電変換モジュールが開示されており、低熱伝導率の部材51、52に高熱伝導率部材を兼ねる電極54が埋め込まれ、それらが、熱電素子53に対し、導電性接着剤層55及び絶縁性接着剤層56を介し配置されている。
さらに、特許文献3には、図9に熱電変換素子の断面構成図(熱電素子61の奥行方向の配置、かつ内部電極配置は略してある。)に示したように、熱電素子61の一方の面には、接着剤層67を介し、また他方の面には直接、絶縁性基層層65が配置され、該基層層65上には、金属層63と樹脂層64とからなるパターン層とを有するフレキシブル基板62、66が開示されている。Further,
Further, in Patent Document 3, as shown in FIG. 9 in a cross-sectional configuration diagram of the thermoelectric conversion element (arrangement of the
上記のように、特に、半導体デバイスを主とする電子デバイスにおいて、熱を外部へより効率良く放熱させることのできる放熱シートや、熱伝導性に優れていることに加えて熱を特定の方向に選択的に放熱し、該電子デバイスの内部に温度勾配を生じさせる機能を有する熱伝導性シートが要求されている。しかしながら、本発明者等が、上述したような熱電変換デバイスの熱電素子に、高熱伝導部と低熱伝導部とから構成される熱伝導性接着シートを適用し検討を行ったところ、熱伝導性接着シートの高熱伝導部や低熱伝導部のパターンに係る寸法精度が悪く、所定の温度差が得られないという新たな問題を見出した。寸法精度が悪くなる理由としては、熱伝導性接着シートを構成する高熱伝導部と低熱伝導部における、硬化収縮等を含む内部応力差等が挙げられる。 As described above, especially in electronic devices mainly for semiconductor devices, a heat radiating sheet that can dissipate heat to the outside more efficiently, and in addition to being excellent in thermal conductivity, heat is directed in a specific direction. There is a demand for a thermally conductive sheet having a function of selectively dissipating heat and generating a temperature gradient inside the electronic device. However, when the present inventors have applied a heat conductive adhesive sheet composed of a high heat conductive part and a low heat conductive part to the thermoelectric element of the thermoelectric conversion device as described above and examined it, the heat conductive adhesion We have found a new problem that the dimensional accuracy of the pattern of the high heat conductive part and the low heat conductive part of the sheet is poor and a predetermined temperature difference cannot be obtained. The reason why the dimensional accuracy deteriorates is the difference in internal stress including curing shrinkage between the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion constituting the heat conductive adhesive sheet.
本発明は、上記問題を鑑み、熱伝導性接着シートの高熱伝導部及び低熱伝導部の寸法精度の向上、かつ低熱伝導部の低熱伝導率化を図り、さらに電子デバイスに、接着剤層を介することなく容易に積層され、該電子デバイスの内部に十分な温度差が付与できる、熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスを提供することを課題とする。 In view of the above problems, the present invention aims to improve the dimensional accuracy of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion of the thermally conductive adhesive sheet, and to reduce the thermal conductivity of the low thermal conductive portion, and further, the electronic device is provided with an adhesive layer. It is an object of the present invention to provide a thermally conductive adhesive sheet, a method for producing the same, and an electronic device using the same, which can be easily laminated without any problem and can impart a sufficient temperature difference to the inside of the electronic device.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、熱伝導性接着シートを、接着性を付与した高熱伝導部と低熱伝導部とから構成し、該低熱伝導部に特定量(体積%)の中空フィラーを含有させ、さらに高熱伝導部及び低熱伝導部が独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらの少なくともどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成する熱伝導性接着シートとすることにより、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の(1)〜(12)を提供するものである。
(1)高熱伝導部と低熱伝導部とを有する熱伝導性接着シートであって、該高熱伝導部と該低熱伝導部とが接着性を有し、かつ中空フィラーが、該低熱伝導部に、低熱伝導部全体積中20〜90体積%含有され、また該高熱伝導部、該低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらの少なくともどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成してなる、熱伝導性接着シート。
(2)前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部が接着性樹脂組成物から形成される、上記(1)に記載の熱伝導性接着シート。
(3)前記接着性樹脂組成物が、熱硬化性樹脂及びエネルギー線硬化性樹脂の少なくともいずれか1種を含む、上記(2)に記載の熱伝導性接着シート。
(4)前記熱硬化性樹脂が、シリコーン樹脂又はウレタン樹脂である上記(3)に記載の熱伝導性接着シート。
(5)前記高熱伝導部の接着性樹脂組成物に熱伝導性フィラー及び/又は導電性炭素化合物を含む、上記(2)に記載の熱伝導性接着シート。
(6)前記熱伝導性フィラーが、金属酸化物、金属窒化物、及び金属からなる群より選択される少なくとも1種を含む、上記(5)に記載の熱伝導性接着シート。
(7)前記中空フィラーが、ガラス中空フィラー、又はシリカ中空フィラーである、上記(1)に記載の熱伝導性接着シート。
(8)前記ガラス中空フィラー、及びシリカ中空フィラーの真密度が、0.1〜0.6g/cm3である、上記(7)に記載の熱伝導性接着シート。
(9)前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部の接着性樹脂組成物の複合硬化収縮率が、2%以下である上記(2)〜(6)のいずれか1項に記載の熱伝導性接着シート。
(10)前記熱伝導性接着シートの高熱伝導部の熱伝導率が0.5(W/m・K)以上、かつ低熱伝導部の熱伝導率が0.5(W/m・K)未満である、上記(1)〜(9)のいずれか1項に記載の熱伝導性接着シート。
(11)上記(1)〜(10)のいずれか1項に記載の熱伝導性接着シートを用いた電子デバイス。
(12)上記(1)〜(10)のいずれか1項に記載の熱伝導性接着シートの製造方法であって、剥離シート上に、接着性樹脂組成物から形成される高熱伝導部と、接着性樹脂組成物から形成される低熱伝導部とを形成する工程を含む、熱伝導性接着シートの製造方法。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have composed a heat conductive adhesive sheet from a high heat conductive part and a low heat conductive part to which adhesiveness is imparted, and a specific amount of the low heat conductive part. It contains a (% by volume) hollow filler, and the high and low thermal conductivity parts independently constitute all the thickness of the thermal conductive adhesive sheet, or at least one of them is a part of the thickness of the thermal conductive adhesive sheet. The present invention has been completed by finding that the above-mentioned problems can be solved by using a heat conductive adhesive sheet constituting the above.
That is, the present invention provides the following (1) to (12).
(1) A thermally conductive adhesive sheet having a high thermal conductive portion and a low thermal conductive portion, wherein the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion have adhesiveness, and a hollow filler is applied to the low thermal conductive portion. It is contained in an amount of 20 to 90% by volume in the total volume of the low heat conductive part, and the high heat conductive part and the low heat conductive part independently constitute all the thicknesses of the heat conductive adhesive sheet, or at least one of them is heat conductive. A thermally conductive adhesive sheet that forms part of the thickness of the adhesive sheet.
(2) The heat conductive adhesive sheet according to (1) above, wherein the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion are formed from an adhesive resin composition.
(3) The heat conductive adhesive sheet according to (2) above, wherein the adhesive resin composition contains at least one of a thermosetting resin and an energy ray curable resin.
(4) The heat conductive adhesive sheet according to (3) above, wherein the thermosetting resin is a silicone resin or a urethane resin.
(5) The thermally conductive adhesive sheet according to (2) above, wherein the adhesive resin composition of the high thermal conductive portion contains a thermally conductive filler and / or a conductive carbon compound.
(6) The thermally conductive adhesive sheet according to (5) above, wherein the thermally conductive filler contains at least one selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides, and metals.
(7) The heat conductive adhesive sheet according to (1) above, wherein the hollow filler is a glass hollow filler or a silica hollow filler.
(8) The thermally conductive adhesive sheet according to (7) above, wherein the true density of the hollow glass filler and the hollow silica filler is 0.1 to 0.6 g / cm 3 .
(9) The heat conductive adhesion according to any one of (2) to (6) above, wherein the composite curing shrinkage rate of the adhesive resin composition of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is 2% or less. Sheet.
(10) The thermal conductivity of the high thermal conductivity portion of the heat conductive adhesive sheet is 0.5 (W / m · K) or more, and the thermal conductivity of the low thermal conductivity portion is less than 0.5 (W / m · K). The thermally conductive adhesive sheet according to any one of (1) to (9) above.
(11) An electronic device using the heat conductive adhesive sheet according to any one of (1) to (10) above.
(12) The method for producing a thermally conductive adhesive sheet according to any one of (1) to (10) above, wherein a highly thermally conductive portion formed from the adhesive resin composition is formed on the release sheet. A method for producing a thermally conductive adhesive sheet, which comprises a step of forming a low thermal conductive portion formed from an adhesive resin composition.
本発明の熱伝導性接着シートによれば、熱伝導性接着シートの高熱伝導部及び低熱伝導部の寸法精度の向上、かつ低熱伝導部の低熱伝導率化を図り、さらに電子デバイスに、接着剤層を介することなく容易に積層され、該電子デバイスの内部に十分な温度差が付与できる、熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスを提供することができる。また、接着剤層を必要としないため、電子デバイスの生産性が高く、低コストに繋がる。 According to the heat conductive adhesive sheet of the present invention, the dimensional accuracy of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion of the thermally conductive adhesive sheet is improved, the thermal conductivity of the low thermal conductive portion is lowered, and the adhesive is applied to the electronic device. It is possible to provide a thermally conductive adhesive sheet, a method for producing the same, and an electronic device using the same, which can be easily laminated without interposing a layer and can impart a sufficient temperature difference to the inside of the electronic device. In addition, since no adhesive layer is required, the productivity of the electronic device is high, leading to low cost.
[熱伝導性接着シート]
本発明の熱伝導性接着シートは、高熱伝導部と低熱伝導部とを有する熱伝導性接着シートであって、該高熱伝導部と該低熱伝導部とが接着性を有し、かつ中空フィラーが、該低熱伝導部に、低熱伝導部全体積中20〜90体積%含有され、また該高熱伝導部、該低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらの少なくともどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成してなる、熱伝導性接着シートである。[Thermal conductive adhesive sheet]
The thermally conductive adhesive sheet of the present invention is a thermally conductive adhesive sheet having a high thermal conductive portion and a low thermal conductive portion, and the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion have adhesiveness and a hollow filler is provided. , The low thermal conductive portion contains 20 to 90% by volume in the total volume of the low thermal conductive portion, and the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion independently constitute all the thicknesses of the thermally conductive adhesive sheet, or their At least one of them is a heat conductive adhesive sheet which constitutes a part of the thickness of the heat conductive adhesive sheet.
本発明の熱伝導性接着シートの構成等を、図面を使用して説明する。 The configuration of the heat conductive adhesive sheet of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の熱伝導性接着シートの一例を示す斜視図である。熱伝導性接着シート1は、高熱伝導部4a、4bと低熱伝導部5a、5bとから構成され、それらが交互に配置されている。熱伝導性接着シートを構成する高熱伝導部と低熱伝導部の配置(以下、「厚みの構成」ということがある。)は、以下に述べるように、特に制限されない。
図2に本発明の熱伝導性接着シートの断面図(配置を含む)の種々の例を示す。図2の(a)は、図1の断面図であり、高熱伝導部4と低熱伝導部5とがそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成している。また、図2の(b)、(d)は、低熱伝導部5が熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成している。さらに、図2の(c)、(e)は、高熱伝導部4が熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成している。熱伝導性接着シートの厚みの構成は、適用する電子デバイスの仕様に合わせ、適宜選択することができる。例えば、熱を特定の方向に選択的に放熱するという観点から、例えば、図2の(a)〜(e)の厚みの構成を選択することが好ましく、図2の(a)の厚みの構成がさらに好ましい。
また、電子デバイスの内部から発生する熱を外部に効率的に放熱する観点から、例えば、図2の(a)〜(e)の厚みの構成を電子デバイスの仕様に合わせ選択することが好ましい。この際、高熱伝導部の体積を大きく、かつ適用するデバイス面に対する接触面積を大きくする構成にすれば、放熱を効率的に制御できる。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a heat conductive adhesive sheet of the present invention. The heat conductive
FIG. 2 shows various examples of cross-sectional views (including arrangement) of the heat conductive adhesive sheet of the present invention. FIG. 2A is a cross-sectional view of FIG. 1, in which the high thermal
Further, from the viewpoint of efficiently dissipating the heat generated from the inside of the electronic device to the outside, for example, it is preferable to select the thickness configuration of FIGS. 2 (a) to 2 (e) according to the specifications of the electronic device. At this time, if the volume of the high thermal conductive portion is large and the contact area with respect to the device surface to be applied is large, heat dissipation can be efficiently controlled.
<低熱伝導部>
本願発明の低熱伝導部は、中空フィラーと後述する接着性樹脂とを含む樹脂組成物から形成される。中空フィラーを含有させることにより、低熱伝導部の硬化収縮率を抑制し、かつ高熱伝導部の硬化収縮率との差を小さくすることにより、後述する複合硬化収縮率が低減され、結果的に高熱伝導部と低熱伝導部のそれぞれのパターンの寸法精度の悪化を抑制することができる。
前記低熱伝導部の形状は、特に制限はなく、後述する電子デバイス等の仕様に応じて、適宜変更することができる。ここで、本発明の低熱伝導部は、前記高熱伝導部よりも熱伝導率が低いほうをいう。<Low heat conduction part>
The low thermal conductive portion of the present invention is formed from a resin composition containing a hollow filler and an adhesive resin described later. By containing the hollow filler, the curing shrinkage rate of the low heat conductive part is suppressed, and by reducing the difference from the curing shrinkage rate of the high heat conductive part, the composite curing shrinkage rate described later is reduced, resulting in high heat. It is possible to suppress deterioration of the dimensional accuracy of each pattern of the conductive portion and the low thermal conductive portion.
The shape of the low thermal conductive portion is not particularly limited and can be appropriately changed according to the specifications of the electronic device and the like described later. Here, the low thermal conductivity portion of the present invention refers to one having a lower thermal conductivity than the high thermal conductivity portion.
中空フィラーとしては、特に制限されず、公知のものを用いることができ、例えば、ガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、金属ケイ酸塩等のバルーン(中空体)である無機物系中空フィラー、また、アクリロニトリル、塩化ビニリデン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂等のバルーン(中空体)である有機樹脂物系中空フィラーが挙げられる。中空フィラーは1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。このなかで、物質自身の熱伝導率が金属酸化物の中で比較的低く、さらに体積抵抗率、コストの観点から、無機物系中空フィラーであるガラス中空フィラー、又はシリカ中空フィラーが好ましい。具体的には、ガラス中空フィラーとしては、例えば、住友スリーエム社製のグラスバブルズ(ソーダ石灰硼珪酸ガラス)等が、シリカ中空フィラーとしては、例えば、日鉄鉱業株式会社製のシリナックス(登録商標)等が挙げられる。
なお、本発明における、「中空フィラー」とは、フィラーを構成材料とする外殻を有し、内部が中空構造(内部は空気以外に、不活性気体等の気体で満たされていてもよく、真空であってもよい)となっているフィラーをいい、該中空構造としては、特に制限されず、例えば、中空構造が球体であっても楕円体等であってもよく、中空構造が複数あってもよい。The hollow filler is not particularly limited, and known ones can be used. For example, an inorganic hollow body which is a balloon (hollow body) such as a glass balloon, a silica balloon, a silas balloon, a fly ash balloon, or a metal silicate. Examples of the filler include organic resin-based hollow fillers that are balloons (hollow bodies) such as acrylonitrile, vinylidene chloride, phenol resin, epoxy resin, and urea resin. The hollow filler may be used alone or in combination of two or more. Among these, a glass hollow filler or a silica hollow filler, which is an inorganic hollow filler, is preferable because the thermal conductivity of the substance itself is relatively low among the metal oxides, and from the viewpoint of volume resistivity and cost. Specifically, the hollow glass filler is, for example, Glass Bubbles (soda lime borosilicate glass) manufactured by Sumitomo 3M Ltd., and the hollow silica filler is, for example, Sirinax (registered) manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd. Trademark) and the like.
The "hollow filler" in the present invention has an outer shell having a filler as a constituent material, and has a hollow structure inside (the inside may be filled with a gas such as an inert gas in addition to air. A filler that is (may be vacuum), and the hollow structure is not particularly limited. For example, the hollow structure may be a sphere or an ellipsoid, and there are a plurality of hollow structures. You may.
中空フィラーの形状は、特に制限されるものではないが、適用する電子デバイス、素子等に貼付した際に、それらの接触又は機械的損傷により、電子デバイス、素子等の電気特性等が損なわれない形状であればよく、例えば、板状(鱗片状を含む)、球状、針状、棒状、繊維状のいずれでもよい。 The shape of the hollow filler is not particularly limited, but when it is attached to the electronic device, element, etc. to which it is applied, the electrical characteristics of the electronic device, element, etc. are not impaired by their contact or mechanical damage. It may be in any shape, for example, plate-shaped (including scaly), spherical, needle-shaped, rod-shaped, or fibrous.
中空フィラーのサイズは、低熱伝導部の厚み方向に中空フィラーを均一に分散させ、熱伝導性を低下させる観点から、例えば、平均粒子径が0.1〜200μmが好ましく、1〜100μmがより好ましく、10〜80μmがさらに好ましく、20〜50μmが特に好ましい。中空フィラーの平均粒子径がこの範囲にあれば、粒子同士の凝集が起こりにくく、均一に分散させることができる。さらに、低熱伝導部への充填密度が十分となり、物質界面において低熱伝導部が脆くなることもない。なお、平均粒子径は、例えば、コールターカウンター法により測定することができる。 The size of the hollow filler is preferably 0.1 to 200 μm, more preferably 1 to 100 μm, for example, from the viewpoint of uniformly dispersing the hollow filler in the thickness direction of the low thermal conductive portion and lowering the thermal conductivity. , 10 to 80 μm is more preferable, and 20 to 50 μm is particularly preferable. If the average particle size of the hollow filler is within this range, the particles are less likely to agglomerate and can be uniformly dispersed. Further, the filling density of the low thermal conductive portion becomes sufficient, and the low thermal conductive portion does not become brittle at the material interface. The average particle size can be measured by, for example, the Coulter counter method.
中空フィラーの含有量は、その粒子形状に応じて適宜調整され、接着性樹脂組成物中、20〜90体積%であり、40〜80体積%が好ましく、50〜70体積%がさらに好ましい。中空フィラーの含有量が20体積%未満であると、硬化収縮が大きくなり高熱伝導部及び低熱伝導部のパターン寸法精度が低下してしまう。また、中空フィラーの含有量が90体積%を超えると、低熱伝導部の機械的強度が維持できなくなる。中空フィラーの含有量がこの範囲にあれば、硬化収縮が効果的に抑制され、かつ放熱特性、耐折性、耐屈曲性が優れ、低熱伝導部の機械的強度が維持される。 The content of the hollow filler is appropriately adjusted according to the particle shape thereof, and is 20 to 90% by volume, preferably 40 to 80% by volume, and more preferably 50 to 70% by volume in the adhesive resin composition. If the content of the hollow filler is less than 20% by volume, the curing shrinkage becomes large and the pattern dimensional accuracy of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion deteriorates. Further, if the content of the hollow filler exceeds 90% by volume, the mechanical strength of the low thermal conductive portion cannot be maintained. When the content of the hollow filler is within this range, curing shrinkage is effectively suppressed, heat dissipation characteristics, folding resistance, and bending resistance are excellent, and the mechanical strength of the low thermal conductive portion is maintained.
中空フィラーの真密度は、0.1〜0.6g/cm3が好ましく、0.2〜0.5g/cm3がより好ましく、0.3〜0.4g/cm3がさらに好ましい。中空フィラーの真密度がこの範囲にあれば、断熱特性、耐圧性に優れ、低熱伝導部形成時に中空フィラーが砕けることもなく、また、低熱伝導部の低熱伝導性を損なうこともない。
ここで、「真密度」とは、ピクノメーター法(アルキメデスの原理に基づく気相法)により測定された密度のことである。例えば、ピクノメーター(気相置換式真密度計、例えば、Micromeritics社製のAccuPycII 1340)を用いて測定することができる。True density of the hollow filler is preferably from 0.1 to 0.6 g / cm 3, more preferably 0.2-0.5 g / cm 3, more preferably 0.3~0.4g / cm 3. When the true density of the hollow filler is within this range, the heat insulating property and the pressure resistance are excellent, the hollow filler does not break when the low thermal conductive portion is formed, and the low thermal conductivity of the low thermal conductive portion is not impaired.
Here, the "true density" is the density measured by the pycnometer method (the gas phase method based on Archimedes' principle). For example, it can be measured using a pycnometer (gas phase substitution type true densitometer, for example, AccuPycII 1340 manufactured by Micromeritics).
(接着性樹脂)
本発明に用いる接着性樹脂は、特に限定されないが、電子部品分野等で使用されているものの中から任意の樹脂を適宜選択することができ、例えば、熱硬化性樹脂、エネルギー線硬化性樹脂等が挙げられる。(Adhesive resin)
The adhesive resin used in the present invention is not particularly limited, but any resin can be appropriately selected from those used in the field of electronic components and the like, for example, a thermosetting resin, an energy ray curable resin and the like. Can be mentioned.
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの中で、耐熱性に優れ、高い接着力を有するという観点からウレタン樹脂、シリコーン樹脂が好ましい。
ウレタン樹脂としては、水酸基含有化合物とポリイソシアナート化合物の反応物、例えば、ハードセグメントとして短鎖グリコールや短鎖エーテルとイソシアナート化合物との反応で得られるポリウレタンと、ソフトセグメントとして長鎖グリコールや長鎖エーテルとイソシアナート化合物の反応で得られるポリウレタンの直鎖状のマルチブロックコポリマーを挙げることができる。また、ウレタンプレポリマーとポリイソシアナート化合物の反応物(硬化物)などが挙げられる。
シリコーン樹脂としては、熱硬化付加反応型シリコーン樹脂を用いることができる。この付加反応型シリコーン樹脂としては、例えば分子中に官能基としてアルケニル基を有するポリオルガノシロキサンの中から選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。上記の分子中に官能基としてアルケニル基を有するポリオルガノシロキサンの好ましいものとしては、ビニル基を官能基とするポリジメチルシロキサン、ヘキセニル基を官能基とするポリジメチルシロキサン及びこれらの混合物などが挙げられる。Examples of the thermosetting resin include epoxy resin, melamine resin, urea resin, phenol resin, silicone resin, urethane resin, polyimide resin, benzoxazine resin, thermosetting acrylic resin, unsaturated polyester resin and the like. Among these, urethane resin and silicone resin are preferable from the viewpoint of excellent heat resistance and high adhesive strength.
As the urethane resin, a reaction product of a hydroxyl group-containing compound and a polyisocyanate compound, for example, a polyurethane obtained by reacting a short-chain glycol or a short-chain ether with an isocyanate compound as a hard segment, and a long-chain glycol or a long segment as a soft segment. Examples thereof include a linear multi-block copolymer of polyurethane obtained by the reaction of a chain ether and an isocyanate compound. Examples thereof include a reaction product (cured product) of a urethane prepolymer and a polyisocyanate compound.
As the silicone resin, a thermosetting addition reaction type silicone resin can be used. Examples of the addition reaction type silicone resin include at least one selected from polyorganosiloxane having an alkenyl group as a functional group in the molecule. Preferred polyorganosiloxane having an alkenyl group as a functional group in the above molecule includes polydimethylsiloxane having a vinyl group as a functional group, polydimethylsiloxane having a hexenyl group as a functional group, and a mixture thereof. ..
前記熱硬化性樹脂を用いる場合には、助剤として、硬化剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、硬化触媒等を併用することが好ましい。
硬化剤として、1分子中に熱硬化型樹脂成分の官能基と反応し得る官能基を2個以上有する化合物が挙げられる。エポキシ系樹脂に対する硬化剤としては、フェノール系硬化剤、アルコール系硬化剤、アミン系硬化剤、アルミニウムキレート系硬化剤等が挙げられる。また、シリコーン系樹脂に対する硬化剤としては、ヒドロシリル系硬化剤等が挙げられる。
硬化促進剤として、例えば、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン等の3級アミン類;2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類;トリブリツフォスフィン、ジフェニルフォスフィン等の有機フォスフィン類;テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルフォスフィンテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩等が挙げられる。
硬化遅延剤としては、ヒドロシリル化反応制御剤等が挙げられる。硬化触媒等としては、白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。
上記の助剤の含有量は、熱硬化性樹脂の種類に応じて異なるが、該熱硬化性樹脂100質量部に対して、10〜90質量部、好ましくは20〜80質量部、より好ましくは30〜70質量部である。When the thermosetting resin is used, it is preferable to use a curing agent, a curing accelerator, a curing retarder, a curing catalyst, or the like in combination as an auxiliary agent.
Examples of the curing agent include compounds having two or more functional groups in one molecule that can react with the functional groups of the thermosetting resin component. Examples of the curing agent for the epoxy resin include a phenol-based curing agent, an alcohol-based curing agent, an amine-based curing agent, and an aluminum chelate-based curing agent. Moreover, as a curing agent for a silicone resin, a hydrosilyl type curing agent and the like can be mentioned.
As the curing accelerator, for example, tertiary amines such as triethylenediamine and benzyldimethylamine; imidazoles such as 2-methylimidazole and 2-phenylimidazole; organic phosphines such as tribritzphosphin and diphenylphosphine; tetraphenyl. Examples thereof include tetraphenylborone salts such as phosphonium tetraphenylborate and triphenylphosphine tetraphenylborate.
Examples of the curing retarder include a hydrosilylation reaction controller and the like. Examples of the curing catalyst include platinum-based catalysts, palladium-based catalysts, rhodium-based catalysts and the like.
The content of the above-mentioned auxiliary agent varies depending on the type of the thermosetting resin, but is 10 to 90 parts by mass, preferably 20 to 80 parts by mass, more preferably 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermosetting resin. It is 30 to 70 parts by mass.
エネルギー線硬化性樹脂としては、例えば、アクリレート系の官能基を有する化合物等の1つ又は2つ以上の重合性不飽和結合を有する化合物を挙げることができる。1つの重合性不飽和結合を有する化合物としては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等が挙げられる。また、2つ以上の重合性不飽和結合を有する化合物としては、例えば、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(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、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の多官能化合物や、その変成物、及び、これらの多官能化合物と(メタ)アクリレート等との反応生成物(例えば、多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートエステル)、等を挙げることができる。なお、本明細書において、(メタ)アクリレートは、メタクリレート及びアクリレートを意味するものである。 Examples of the energy ray-curable resin include compounds having one or more polymerizable unsaturated bonds, such as compounds having an acrylate-based functional group. Examples of the compound having one polymerizable unsaturated bond include ethyl (meth) acrylate, ethylhexyl (meth) acrylate, styrene, methylstyrene, N-vinylpyrrolidone and the like. Examples of the compound having two or more polymerizable unsaturated bonds include polymethylol propantri (meth) acrylate, hexanediol (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, and diethylene glycol di (meth) acrylate. , Pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate and other polyfunctional compounds, variants thereof, and , Reaction products of these polyfunctional compounds and (meth) acrylate and the like (for example, poly (meth) acrylate ester of polyhydric alcohol) and the like. In addition, in this specification, (meth) acrylate means methacrylate and acrylate.
前記化合物のほかに、重合性不飽和結合を有する比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリブタジエン樹脂等も前記エネルギー線硬化性樹脂として使用することができる。 In addition to the above compounds, relatively low molecular weight polyester resins, polyether resins, acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, silicone resins, polybutadiene resins and the like having a polymerizable unsaturated bond are also used as the energy ray curable resin. be able to.
前記エネルギー線硬化性樹脂には、光重合開始剤を併用することが好ましい。本発明に用いる光重合開始剤は、前記エネルギー線硬化性樹脂を含む接着性樹脂組成物に含まれるものであり、紫外線下で前記エネルギー線硬化性樹脂を硬化させることができる。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアミノアセトフェノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−アミノアントラキノン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジメチルケタール、p−ジメチルアミン安息香酸エステルなどを用いることができる。
光重合開始剤は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、前記エネルギー線硬化性樹脂100質量部に対して、通常0.2〜10質量部の範囲で選ばれる。
なお、本発明に用いる接着性樹脂の質量平均分子量は、通常、数百から数百万である。It is preferable to use a photopolymerization initiator in combination with the energy ray-curable resin. The photopolymerization initiator used in the present invention is contained in the adhesive resin composition containing the energy ray-curable resin, and can cure the energy ray-curable resin under ultraviolet rays. Examples of the photopolymerization initiator include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin-n-butyl ether, benzoin isobutyl ether, acetophenone, dimethylaminoacetophenone, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenylketone, 2, 2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxy-2-phenylacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2-aminoanthraquinone, 2-methylthioxanthone, 2-ethyl Thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, benzyldimethylketal, acetophenonedimethylketal, p-dimethylamine benzoic acid ester and the like can be used.
One type of photopolymerization initiator may be used alone, or two or more types may be used in combination. The blending amount is usually selected in the range of 0.2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the energy ray-curable resin.
The mass average molecular weight of the adhesive resin used in the present invention is usually several hundred to several million.
<その他の成分>
接着性樹脂組成物には、必要に応じて適宜な範囲内で、例えば、架橋剤、充填剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料や染料等の着色剤、粘着付与剤、帯電防止剤、カップリング剤等の添加剤や、非接着性樹脂が含まれていてもよい。<Other ingredients>
The adhesive resin composition may be used, if necessary, within an appropriate range, for example, a cross-linking agent, a filler, a plasticizer, an antioxidant, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a colorant such as a pigment or a dye, and adhesion. Additives such as an imparting agent, an antistatic agent, and a coupling agent, and a non-adhesive resin may be contained.
非接着性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ゴム系ポリマー、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂、アミド樹脂、環状オレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂等が挙げられる。 Examples of the non-adhesive resin include polyester resin, urethane resin, silicone resin, rubber polymer, polyolefin resin, styrene resin, amide resin, cyclic olefin resin, vinyl chloride resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polysulfone resin and the like. Be done.
<高熱伝導部>
前記高熱伝導部の形状は、前記低熱伝導部の形状と同様、特に制限はなく、後述する電子デバイス等の仕様に応じて、適宜変更することができる。ここで、本発明の高熱伝導部は、前記低熱伝導部よりも熱伝導率が高いほうをいう。
高熱伝導部は、接着性樹脂組成物から形成され、前記低熱伝導部よりも熱伝導率が高い材料であれば特に限定されない。<High heat conduction part>
The shape of the high thermal conductive portion is not particularly limited as in the shape of the low thermal conductive portion, and can be appropriately changed according to the specifications of the electronic device and the like described later. Here, the high thermal conductivity portion of the present invention refers to one having a higher thermal conductivity than the low thermal conductivity portion.
The high thermal conductivity portion is not particularly limited as long as it is formed of an adhesive resin composition and has a higher thermal conductivity than the low thermal conductivity portion.
接着性樹脂としては、前述した低熱伝導部に用いた熱硬化性樹脂及びエネルギー硬化性樹脂等、同様の樹脂が挙げられる。通常、機械的特性、密着性等の観点から低熱伝導部と同一樹脂を用いる。 Examples of the adhesive resin include similar resins such as the thermosetting resin and the energy curable resin used for the low heat conductive portion described above. Usually, the same resin as the low thermal conductive part is used from the viewpoint of mechanical properties, adhesion, etc.
高熱伝導部は、後述する所望の熱伝導率に調整するために、上記接着性樹脂と熱伝導性フィラー及び/又は導電性炭素化合物とを含む樹脂組成物から形成されることが好ましい。
以下、熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物を「熱伝導率調整用物質」ということがある。The high thermal conductivity portion is preferably formed from a resin composition containing the adhesive resin and a thermally conductive filler and / or a conductive carbon compound in order to adjust to a desired thermal conductivity described later.
Hereinafter, the thermally conductive filler and the conductive carbon compound may be referred to as "material for adjusting thermal conductivity".
(熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物)
前記熱伝導性フィラーとしては、特に制限はないが、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化マグネシウム、窒化ホウ素等の金属窒化物、銅、アルミニウム等の金属から選ばれる少なくとも1種類、また、導電性炭素化合物としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)、グラフェン、カーボンナノファイバー等から選ばれる少なくとも1種類が好ましい。これらの熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、後述の体積抵抗率の範囲になり易いという点から、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化マグネシウム、窒化ホウ素等の金属窒化物等の熱伝導性フィラーが好ましい。また、熱伝導性フィラーとしては、金属酸化物と金属窒化物とを含むことがより好ましい。さらに、熱伝導性フィラーとして金属酸化物と金属窒化物とを含む場合、金属酸化物と金属窒化物との質量比率は、10:90〜90:10が好ましく、20:80〜80:20がより好ましく、50:50〜75:25がさらに好ましい。
熱伝導率調整用物質の形状は、特に制限されるものではないが、適用する電子デバイス、素子等に貼付した際に、それらの接触又は機械的損傷により、電子デバイス、素子等の電気特性等が損なわれない形状であればよく、例えば、板状(鱗片状を含む)、球状、針状、棒状、繊維状のいずれでもよい。なお、高熱伝導部に用いる前記熱伝導性フィラーには、前述した「中空フィラー」は含まれない。(Thermal conductive filler and conductive carbon compound)
The thermally conductive filler is not particularly limited, but may be derived from metal oxides such as silica, alumina and magnesium oxide, metal nitrides such as silicon nitride, aluminum nitride, magnesium nitride and boron nitride, and metals such as copper and aluminum. At least one selected, and as the conductive carbon compound, at least one selected from carbon black, carbon nanotubes (CNT), graphene, carbon nanofibers and the like is preferable. These thermally conductive fillers and conductive carbon compounds can be used alone or in combination of two or more. Among these, the heat of metal oxides such as silica, alumina and magnesium oxide, and metal nitrides such as silicon nitride, aluminum nitride, magnesium nitride and boron nitride is likely to fall within the range of volumetric resistance described later. Conductive fillers are preferred. Further, it is more preferable that the thermally conductive filler contains a metal oxide and a metal nitride. Further, when the metal oxide and the metal nitride are contained as the heat conductive filler, the mass ratio of the metal oxide and the metal nitride is preferably 10:90 to 90:10, preferably 20:80 to 80:20. More preferably, 50:50 to 75:25 is even more preferable.
The shape of the substance for adjusting the thermal conductivity is not particularly limited, but when it is attached to the electronic device, element, etc. to which it is applied, due to contact or mechanical damage to them, the electrical characteristics of the electronic device, element, etc. Any shape may be used as long as the shape is not impaired, and may be plate-shaped (including scale-shaped), spherical, needle-shaped, rod-shaped, or fibrous. The above-mentioned "hollow filler" is not included in the heat conductive filler used for the high heat conductive portion.
熱伝導率調整用物質のサイズは、高熱伝導部の厚み方向に熱伝導率調整用物質を均一に分散させて熱伝導性を向上させる観点から、例えば、平均粒子径が0.1〜200μmが好ましく、1〜100μmがより好ましく、5〜50μmがさらに好ましく、10〜30μmが特に好ましい。なお、平均粒子径は、例えば、コールターカウンター法により測定することができる。熱伝導率調整用物質の平均粒子径がこの範囲にあれば、個々の物質内部での熱伝導が小さくなることもなく、結果として高熱伝導部の熱伝導率が向上する。また、粒子同士の凝集が起こりにくく、均一に分散させることができ、さらに、高熱伝導部への充填密度が十分となり、物質界面において高熱伝導部が脆くなることもない。 The size of the thermal conductivity adjusting substance is, for example, an average particle diameter of 0.1 to 200 μm from the viewpoint of uniformly dispersing the thermal conductivity adjusting substance in the thickness direction of the high thermal conductivity portion to improve the thermal conductivity. Preferably, 1 to 100 μm is more preferable, 5 to 50 μm is further preferable, and 10 to 30 μm is particularly preferable. The average particle size can be measured by, for example, the Coulter counter method. If the average particle size of the substance for adjusting the thermal conductivity is within this range, the thermal conductivity inside each substance will not be reduced, and as a result, the thermal conductivity of the high thermal conductivity portion will be improved. In addition, the particles are less likely to agglomerate and can be uniformly dispersed, the filling density of the high thermal conductive portion is sufficient, and the high thermal conductive portion does not become brittle at the material interface.
熱伝導率調整用物質の含有量は、所望の熱伝導率に応じて適宜調整され、接着性樹脂組成物中、40〜99質量%が好ましく、50〜95質量%がより好ましく、50〜80質量%が特に好ましい。熱伝導率調整用物質の含有量がこの範囲にあれば、放熱特性、耐折性、耐屈曲性が優れ、高熱伝導部の強度が維持される。 The content of the substance for adjusting the thermal conductivity is appropriately adjusted according to the desired thermal conductivity, and is preferably 40 to 99% by mass, more preferably 50 to 95% by mass, and 50 to 80% in the adhesive resin composition. Mass% is particularly preferred. When the content of the substance for adjusting the thermal conductivity is within this range, the heat dissipation characteristics, the folding resistance, and the bending resistance are excellent, and the strength of the high thermal conductivity portion is maintained.
<その他の成分>
高熱伝導部には、さらに前記低熱伝導部と同様、必要に応じて適宜な範囲内で、同種類の添加剤が含まれていてもよい。<Other ingredients>
Similar to the low thermal conductive portion, the high thermal conductive portion may further contain the same type of additive within an appropriate range, if necessary.
高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の厚みは、1〜200μmが好ましく、3〜100μmがさらに好ましい。この範囲であれば、熱を特定の方向に選択的に放熱することができる。また、高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の厚みは、同じであっても異なっていてもよい。
高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の幅は、適用する電子デバイスの仕様により適宜調整して用いるが、通常、0.01〜3mm、好ましくは0.1〜2mm、さらに好ましくは0.5〜1.5mmである。この範囲であれば、熱を特定の方向に選択的に放熱することができる。また、高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の幅は、同じであっても異なっていてもよい。The thickness of each layer of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is preferably 1 to 200 μm, more preferably 3 to 100 μm. Within this range, heat can be selectively dissipated in a specific direction. Further, the thickness of each layer of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion may be the same or different.
The width of each layer of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is appropriately adjusted and used according to the specifications of the electronic device to be applied, but is usually 0.01 to 3 mm, preferably 0.1 to 2 mm, and more preferably 0. It is 5 to 1.5 mm. Within this range, heat can be selectively dissipated in a specific direction. Further, the widths of the respective layers of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion may be the same or different.
高熱伝導部の熱伝導率は、低熱伝導部に比べて十分に高ければよく、熱伝導率が0.5(W/m・K)以上が好ましく、1.0(W/m・K)以上がより好ましく、1.3(W/m・K)以上がさらに好ましい。高熱伝導部の熱伝導率の上限は、特に制限はないが、通常2000(W/m・K)以下が好ましく、500(W/m・K)以下がより好ましい。 The thermal conductivity of the high thermal conductivity portion may be sufficiently higher than that of the low thermal conductivity portion, and the thermal conductivity is preferably 0.5 (W / m · K) or more, preferably 1.0 (W / m · K) or more. Is more preferable, and 1.3 (W / m · K) or more is further preferable. The upper limit of the thermal conductivity of the high thermal conductivity portion is not particularly limited, but is usually preferably 2000 (W / m · K) or less, and more preferably 500 (W / m · K) or less.
低熱伝導部の熱伝導率は、0.5(W/m・K)未満が好ましく、0.3(W/m・K)以下がより好ましく、0.25(W/m・K)以下がさらに好ましい。高熱伝導部及び低熱伝導部の伝導率が上記のような範囲にあれば、熱を特定の方向に選択的に放熱することができる。 The thermal conductivity of the low thermal conductivity portion is preferably less than 0.5 (W / m · K), more preferably 0.3 (W / m · K) or less, and 0.25 (W / m · K) or less. More preferred. When the conductivity of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is within the above range, heat can be selectively dissipated in a specific direction.
前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部のそれぞれの接着性樹脂組成物の複合硬化収縮率が、2%以下であることが好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。複合硬化収縮率がこの範囲にあれば、高熱伝導部及び低熱伝導部のパターン寸法精度が向上し、熱を特定の方向に選択的に放熱し、前記電子デバイス等の内部に十分な温度差が付与できる。
なお、本発明における、上述した「複合硬化収縮率」は、前記高熱伝導部を構成する接着性樹脂組成物から形成される、例えばストライプパターンと前記低熱伝導部を構成する接着性樹脂組成物から形成される、例えばストライプパターンとからなる複合パターン(例えば、図1、図2(a)参照)の、硬化前後の寸法変化を測定し、以下の式より定義し、算出した。
複合硬化収縮率(%)=[(硬化前ストライプパターンピッチ方向全幅−硬化後ストライプパターンピッチ方向全幅)/硬化前ストライプパターンピッチ方向全幅]×100
具体的には、下記に示す仕様のストライプパターン(接着性樹脂組成物)群において、高熱伝導部形成用接着性樹脂組成物から形成される高熱伝導部ストライプパターンのピッチ方向の幅と低熱伝導部形成用接着性樹脂組成物から形成される低熱伝導部ストライプパターンのピッチ方向の幅との合計幅(すなわち、ストライプパターンのピッチ方向全幅)を、硬化前後で、デジタルマルチメーター(日本光器社製、NRM−S3−XY型)を用いて測定することにより行った。
寸法測定用サンプルの仕様は以下のようである。
・ストライプパターン(接着性樹脂組成物)群:100mm×100mm、厚み100μm
・高熱伝導部:ストライプ幅1mm、長さ100mm、厚み100μm
・低熱伝導部:ストライプ幅1mm、長さ100mm、厚み100μm
・高熱伝導部(ストライプ)と低熱伝導部(ストライプ)とをピッチ方向に交互に配置(但し、ストライプ間のスペースをゼロとする)
また、例えば、図2(b)〜図2(e)のように、熱伝導性接着シートの厚みの構成が異なる(図1、図2(a)において高熱伝導部、低熱伝導部の厚みが互いに異なる場合を含む;但し、高熱伝導部、低熱伝導部の少なくともいずれかはストライプパターンである)場合の寸法測定用サンプルの仕様としては、熱伝導性接着シートの厚みの構成は維持し、高熱伝導部、低熱伝導部の各層の厚みのみをそれぞれ等倍の厚みに増加又は減少させ、層全体の総厚みを100μmとなるようにした。The composite curing shrinkage of the adhesive resin composition of each of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is preferably 2% or less, and more preferably 1% or less. When the composite curing shrinkage rate is within this range, the pattern dimensional accuracy of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is improved, heat is selectively dissipated in a specific direction, and a sufficient temperature difference is generated inside the electronic device or the like. Can be granted.
The above-mentioned "composite curing shrinkage rate" in the present invention is derived from, for example, a stripe pattern and an adhesive resin composition constituting the low thermosetting portion, which is formed from the adhesive resin composition constituting the high thermal conductive portion. The dimensional change of the formed composite pattern consisting of, for example, a stripe pattern (see, for example, FIGS. 1 and 2 (a)) was measured before and after curing, and was defined and calculated from the following formula.
Composite curing shrinkage rate (%) = [(total width in stripe pattern pitch direction before curing-total width in stripe pattern pitch direction after curing) / total width in stripe pattern pitch direction before curing] x 100
Specifically, in the stripe pattern (adhesive resin composition) group having the specifications shown below, the width of the high thermal conductive portion stripe pattern formed from the adhesive resin composition for forming the high thermal conductive portion and the width of the low thermal conductive portion in the pitch direction. The total width (that is, the entire width of the stripe pattern in the pitch direction) with the width in the pitch direction of the low thermal conductivity part stripe pattern formed from the adhesive resin composition for forming is measured by a digital multimeter (manufactured by Nippon Kogaku Co., Ltd.) before and after curing. , NRM-S3-XY type) was used for measurement.
The specifications of the dimensional measurement sample are as follows.
-Striped pattern (adhesive resin composition) group: 100 mm x 100 mm, thickness 100 μm
-High thermal conductivity part:
-Low thermal conductivity part:
-High thermal conductivity (stripes) and low thermal conductivity (stripes) are arranged alternately in the pitch direction (however, the space between the stripes is zero).
Further, for example, as shown in FIGS. 2 (b) to 2 (e), the thickness configurations of the heat conductive adhesive sheets are different (in FIGS. 1 and 2 (a), the thicknesses of the high heat conductive portion and the low heat conductive portion are different. Including cases where they are different from each other; however, at least one of the high heat conductive part and the low heat conductive part has a stripe pattern), the specifications of the sample for dimensional measurement are that the thickness composition of the heat conductive adhesive sheet is maintained and the heat is high. Only the thickness of each layer of the conductive portion and the low thermal conductive portion was increased or decreased to the same thickness, respectively, so that the total thickness of the entire layer was 100 μm.
高熱伝導部の硬化後の150℃における貯蔵弾性率は、0.1MPa以上が好ましく、0.15MPa以上がより好ましく、1MPa以上がさらに好ましい。また、低熱伝導部の硬化後の150℃における貯蔵弾性率は、0.1MPa以上が好ましく、0.15MPa以上がより好ましく、1MPa以上がさらに好ましい。高熱伝導部及び低熱伝導部の硬化後の150℃における貯蔵弾性率が0.1MPa以上である場合には、熱伝導性接着シートが過度に変形することが抑制され、安定的に放熱することができる。150℃における貯蔵弾性率の上限は特に限定されないが、500MPa以下であることが好ましく、100MPa以下であることがより好ましく、50MPa以下であることがさらに好ましい。
前述した樹脂組成物中の接着性樹脂の選択並びに組み合わせや、熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物の種類、及びそれらの量を調整することで、高熱伝導部、低熱伝導部の硬化後の150℃における貯蔵弾性率を調節することができる。
なお、150℃における貯蔵弾性率は、動的弾性率測定装置(TAインスツルメント社製、機種名「DMAQ800」)により、初期温度を15℃、昇温速度3℃/minで150℃まで昇温させ、周波数11Hzにて測定された値である。
また、熱伝導性接着シートは、接着剤層を介することなく、電子デバイスに貼付されるため、電気的接続を防止する機能を有することが好ましい。したがって、高熱伝導部及び低熱伝導部の体積抵抗率は、1×1010Ω・cm以上が好ましく、1.0×1013Ω・cm以上がより好ましい。
なお、体積抵抗率は、抵抗率計(三菱化学アナリテック社製、MCP−HT450)により、熱伝導性接着シートを23℃50%RHの環境に一日放置後に測定した値である。The storage elastic modulus at 150 ° C. after curing of the high thermal conductive portion is preferably 0.1 MPa or more, more preferably 0.15 MPa or more, still more preferably 1 MPa or more. Further, the storage elastic modulus at 150 ° C. after curing of the low thermal conductive portion is preferably 0.1 MPa or more, more preferably 0.15 MPa or more, still more preferably 1 MPa or more. When the storage elastic modulus at 150 ° C. after curing of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is 0.1 MPa or more, the heat conductive adhesive sheet is suppressed from being excessively deformed, and stable heat dissipation can be achieved. it can. The upper limit of the storage elastic modulus at 150 ° C. is not particularly limited, but is preferably 500 MPa or less, more preferably 100 MPa or less, and even more preferably 50 MPa or less.
By adjusting the selection and combination of the adhesive resin in the resin composition described above, the types of the thermally conductive filler and the conductive carbon compound, and the amount thereof, 150 after curing of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion. The storage elastic modulus at ° C can be adjusted.
The storage elastic modulus at 150 ° C. is raised to 150 ° C. at an initial temperature of 15 ° C. and a heating rate of 3 ° C./min by a dynamic elastic modulus measuring device (manufactured by TA Instruments, model name “DMAQ800”). It is a value measured at a frequency of 11 Hz after warming.
Further, since the heat conductive adhesive sheet is attached to the electronic device without passing through the adhesive layer, it is preferable that the heat conductive adhesive sheet has a function of preventing electrical connection. Therefore, the volume resistivity of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is preferably 1 × 10 10 Ω · cm or more, and more preferably 1.0 × 10 13 Ω · cm or more.
The volume resistivity is a value measured by a resistivity meter (MCP-HT450, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.) after leaving the thermally conductive adhesive sheet in an environment of 23 ° C. and 50% RH for one day.
熱伝導性接着シートにおいて、例えば、図1、図2(a)のように、高熱伝導部、低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成している場合、該熱伝導性接着シートの外面において、高熱伝導部と低熱伝導部との段差は、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、実質的に存在しないことがさらに好ましい。 In the heat conductive adhesive sheet, for example, as shown in FIGS. 1 and 2 (a), when the high heat conductive portion and the low heat conductive portion independently constitute all the thicknesses of the heat conductive adhesive sheet, the heat is said. On the outer surface of the conductive adhesive sheet, the step between the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and further preferably substantially nonexistent.
高熱伝導部と低熱伝導部の少なくともどちらかが該基材の厚みの一部分を構成している、例えば、図2(b)、(c)の場合、高熱伝導部と低熱伝導部との段差は、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、実質的に存在しないことがさらに好ましい。さらに、高熱伝導部と低熱伝導部とで所定の段差が設けられている、図2(d)、(e)の場合、基材の厚みを、高熱伝導部と低熱伝導部とでなる厚みとした時の、高熱伝導部と低熱伝導部との段差は、該厚みに対し、10〜90%が好ましい。また、熱伝導性接着シートにおいて、高熱伝導部と低熱伝導部との体積比率は、10:90〜90:10であることが好ましく、20:80〜80:20であることがより好ましく、30:70〜70:30であることがさらに好ましい。 At least one of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion constitutes a part of the thickness of the base material. For example, in the case of FIGS. 2B and 2C, the step between the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is It is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and further preferably substantially nonexistent. Further, in the case of FIGS. 2 (d) and 2 (e) in which a predetermined step is provided between the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion, the thickness of the base material is set to the thickness of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion. The step between the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion at that time is preferably 10 to 90% with respect to the thickness. Further, in the heat conductive adhesive sheet, the volume ratio of the high heat conductive part and the low heat conductive part is preferably 10:90 to 90:10, more preferably 20:80 to 80:20, and 30 : 70 to 70:30 is more preferable.
〈剥離シート〉
熱伝導性接着シートは片側、もしくは両側に剥離シートを有していてもよい。剥離シートとしては、例えば、グラシン紙、コート紙、ラミネート紙などの紙及び各種プラスチックフィルムに、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの剥離剤を塗付したもの等が挙げられる。該剥離シートの厚みについては特に制限はないが、通常10〜200μmである。本発明に用いる剥離シートに用いる支持基材としては、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。<Release sheet>
The thermally conductive adhesive sheet may have a release sheet on one side or both sides. Examples of the release sheet include paper such as glassin paper, coated paper, and laminated paper, and various plastic films coated with a release agent such as silicone resin and fluororesin. The thickness of the release sheet is not particularly limited, but is usually 10 to 200 μm. It is preferable to use a plastic film as the supporting base material used for the release sheet used in the present invention.
〈電子デバイス〉
本発明の熱伝導性接着シートを用いる電子デバイスは、特に制限されないが、放熱等の熱制御の観点から、熱電変換デバイス、光電変換デバイス、大規模集積回路等の半導体デバイス等が挙げられる。特に、熱伝導性接着シートは、熱電変換デバイスの熱電変換モジュールに貼付することで、熱を特定の方向へ選択的に放熱することができ、さらなる熱電性能の向上に繋がるため、熱電変換デバイスに好ましく用いられる。
なお、熱伝導性接着シートは、電子デバイスの片面に積層してもよく、両面に積層してあってもよい。電子デバイスの仕様にあわせて、適宜選択する。
以下、電子デバイスとして、熱電変換デバイスの場合を例にとって、説明する。<Electronic device>
The electronic device using the heat conductive adhesive sheet of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a thermoelectric conversion device, a photoelectric conversion device, and a semiconductor device such as a large-scale integrated circuit from the viewpoint of heat control such as heat dissipation. In particular, the heat conductive adhesive sheet can be attached to the thermoelectric conversion module of the thermoelectric conversion device to selectively dissipate heat in a specific direction, which leads to further improvement of thermoelectric performance. It is preferably used.
The heat conductive adhesive sheet may be laminated on one side of the electronic device, or may be laminated on both sides. Select as appropriate according to the specifications of the electronic device.
Hereinafter, the case of a thermoelectric conversion device as an electronic device will be described as an example.
(熱電変換デバイス)
熱電変換デバイスとは、熱と電気との相互エネルギー変換を行う熱電変換素子の内部に温度差を付与することにより容易に電力が得られる電子デバイスである。
図3は、図2(a)の構成の本発明の熱伝導性接着シートを熱電変換モジュールに貼付した際の熱電変換デバイスの一例を示す断面図である。図3に示した熱電変換デバイス10は、支持体上(図示せず)上に、P型材料からなる薄膜のP型熱電素子11、N型材料からなる薄膜のN型熱電素子12から構成される熱電変換素子を有し、さらに電極13を設けてなる熱電変換モジュール16と、該熱電変換モジュール16の第1面17に貼付された熱伝導性接着シート1A、さらに前記第1面17とは反対側の第2面18に貼付された熱伝導性接着シート1Bから構成される。(Thermoelectric conversion device)
A thermoelectric conversion device is an electronic device that can easily obtain electric power by applying a temperature difference inside a thermoelectric conversion element that performs mutual energy conversion between heat and electricity.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a thermoelectric conversion device when the heat conductive adhesive sheet of the present invention having the configuration of FIG. 2A is attached to a thermoelectric conversion module. The
熱伝導性接着シート1Aは、高熱伝導部14a、14bと低熱伝導部15a、15b、15cとを有し、該高熱伝導部14a、14bと該低熱伝導部15a、15b、15cとが接着性を有し、かつそれらが該熱伝導性接着シートの外面を構成している。また、熱伝導性接着シート1Bは、高熱伝導部14’a、14’b、14’cと低熱伝導部15’a、15’bとを有し、該高熱伝導部14’a、14’b、14’cと該低熱伝導部15’a、15’bとが接着性を有し、かつそれらが該熱伝導性接着シートの外面を構成している。
The heat conductive
図4に本発明の熱伝導性接着シートと熱電変換モジュールを構成要素ごとに分解した斜視図の一例を示す。図4において、(a)が熱電変換モジュール16の支持体19の表面側の熱電素子11、12に直接設けられる熱伝導性接着シート1Aの斜視図であり、(b)が熱電変換モジュール16の斜視図であり、(c)が熱電変換モジュール16の支持体19の裏面側に設けられる熱伝導性接着シート1Bの斜視図である。
上記のような構成をとることにより、熱伝導性接着シート1A及び熱伝導性接着シート1Bから、効率良く熱を拡散することができる。また、熱伝導性接着シート1Aの高熱伝導部14a、14bと、熱伝導性接着シート1Bの高熱伝導部14’a、14’b、14’cとが対向しないように、位置をずらして積層することで、熱を特定の方向に選択的に放熱させることができる。これにより、熱電変換モジュールに効率良く温度差を付与でき、発電効率の高い熱電変換デバイスが得られる。FIG. 4 shows an example of a perspective view of the heat conductive adhesive sheet and the thermoelectric conversion module of the present invention disassembled for each component. 4A and 4B are perspective views of a heat
By adopting the above configuration, heat can be efficiently diffused from the heat conductive
本発明に使用される熱電変換モジュール16は、例えば、図4(b)に示されるように、P型熱電素子11とN型熱電素子12と電極13とから構成される。P型熱電素子11とN型熱電素子12は直列接続となるように薄膜状に形成され、それぞれの端部で、電極13を介して接合して電気的に接続されている。なお、熱電変換モジュール16におけるP型熱電素子11とN型熱電素子12は、図3に示すように、「電極13、P型熱電素子11、電極13、N型熱電素子12、電極13、・・・・・」のように配置してもよく、「電極13、P型熱電素子11、N型熱電素子12、電極13、P型熱電素子11、N型熱電素子12、電極13、・・・・・」のように配置してもよく、さらに「電極13、P型熱電素子11、N型熱電素子12、P型熱電素子11、N型熱電素子12、・・・電極13」のように配置してもよい。
また、熱電変換モジュールは、高熱伝導部及び低熱伝導部上に直接形成されていてもよく、その他の層を介して形成されていてもよいが、熱電素子に温度差を効率的に付与できるという点から、熱電変換モジュールは、高熱伝導部及び低熱伝導部上に直接形成されていることが好ましい。
前記熱電素子には、特に制限されないが、熱電変換モジュールにより電気エネルギーに変換される熱源の温度域において、ゼーベック係数の絶対値が大きく、熱伝導率が低く、電気伝導率が高い、いわゆる熱電性能指数の高い材料を使用することが好ましい。The
Further, the thermoelectric conversion module may be formed directly on the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion, or may be formed via other layers, but it is said that a temperature difference can be efficiently applied to the thermoelectric element. From the point of view, it is preferable that the thermoelectric conversion module is formed directly on the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion.
The thermoelectric element is not particularly limited, but in the temperature range of the heat source converted into electric energy by the thermoelectric conversion module, the absolute value of the Seebeck coefficient is large, the thermal conductivity is low, and the electric conductivity is high, so-called thermoelectric performance. It is preferable to use a material with a high index.
P型熱電素子及びN型熱電素子を構成する材料としては、熱電変換特性を有するものであれば特に制限はないが、ビスマステルライド、Bi2Te3等のビスマス−テルル系熱電半導体材料、GeTe、PbTe等のテルライド系熱電半導体材料、アンチモン−テルル系熱電半導体材料、ZnSb、Zn3Sb2、Zn4Sb3等の亜鉛−アンチモン系熱電半導体材料、SiGe等のシリコン−ゲルマニウム系熱電半導体材料、Bi2Se3等のビスマスセレナイド系熱電半導体材料、β―FeSi2、CrSi2、MnSi1.73、Mg2Si等のシリサイド系熱電半導体材料、酸化物系熱電半導体材料、FeVAl、FeVAlSi、FeVTiAl等のホイスラー材料などが用いられる。
P型熱電素子11及びN型熱電素子12の厚みは、0.1〜100μmが好ましく、1〜50μmがさらに好ましい。
なお、P型熱電素子11とN型熱電素子12の厚みは、特に限定されるものではなく、同じ厚みでも、異なる厚みでもよい。The materials constituting the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element are not particularly limited as long as they have thermoelectric conversion characteristics, but bismuth-tellude-based thermoelectric semiconductor materials such as bismuth sterlide and Bi 2 Te 3 , GeTe, Telluride thermoelectric semiconductor materials such as PbTe, antimony-tellu thermoelectric semiconductor materials, zinc-antimon thermoelectric semiconductor materials such as ZnSb, Zn 3 Sb 2 , Zn 4 Sb 3 , silicon-germanium thermoelectric semiconductor materials such as SiGe, Bi. Bismuth selenide-based thermoelectric semiconductor materials such as 2 Se 3 , VDD-based thermoelectric semiconductor materials such as β-FeSi 2 , CrSi 2 , MnSi 1.73 , Mg 2 Si, oxide-based thermoelectric semiconductor materials, FeVAL, FeVALSi, FeVTiAl, etc. Bismuth material is used.
The thickness of the P-type
The thicknesses of the P-type
[熱伝導性接着シートの製造方法]
本発明の熱伝導性接着シートの製造方法は、高熱伝導部と低熱伝導部とから構成され、かつ該高熱伝導部、該低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらのどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成している熱伝導性接着シートの製造方法であって、剥離シート上に、接着性樹脂組成物から形成される高熱伝導部と、接着性樹脂組成物から形成される低熱伝導部とを形成する工程を含むことを特徴としている。[Manufacturing method of thermally conductive adhesive sheet]
The method for producing a heat conductive adhesive sheet of the present invention is composed of a high heat conductive part and a low heat conductive part, and the high heat conductive part and the low heat conductive part independently constitute all the thicknesses of the heat conductive adhesive sheet. , Or either of them is a method for producing a heat conductive adhesive sheet which constitutes a part of the thickness of the heat conductive adhesive sheet, and is a high thermal conductive portion formed from the adhesive resin composition on the release sheet. It is characterized by including a step of forming a low thermal conductive portion formed from the adhesive resin composition.
〈高熱伝導部形成工程〉
高熱伝導部を形成する工程である。高熱伝導部は、接着性樹脂と熱伝導性フィラー及び/又は導電性炭素化合物とを含む前記接着性樹脂組成物を用いて剥離シート上、又は剥離シート上及び低熱伝導部上に形成される。接着性樹脂組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ステンシル印刷法、ディスペンサー、スクリーン印刷法、ロールコート法、スロットダイ等の公知の方法により形成すればよい。
本発明に用いる接着性樹脂組成物において、熱硬化型の接着性樹脂を使用した場合の硬化条件としては、使用する組成物により適宜調整されるが、80℃〜150℃が好ましく、より好ましくは90℃〜120℃である。また、必要に応じて、硬化は加圧しながら行うこともできる。
また、エネルギー線硬化型の接着性樹脂を使用した場合は、エネルギー放射線としては、紫外線の他、例えば、電子線、X線、放射線、可視光線等が挙げられる。この中で、紫外線が好ましく用いられ、光源として、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。光量として、通常100〜1500mJ/cm2である。また、電子線を用いる場合は、電子線加速器等を用い、照射量は、通常150〜350kVである。なお、紫外線を使用する場合は、前述した光重合開始剤を接着性樹脂組成物に添加しておく必要がある。また、電子線を使用する場合は、光重合開始剤を添加することなく、硬化膜を得ることができる。<High thermal conductivity part forming process>
This is a step of forming a high thermal conductive portion. The high thermal conductive portion is formed on the release sheet, or on the release sheet and on the low thermal conductive portion by using the adhesive resin composition containing the adhesive resin and the heat conductive filler and / or the conductive carbon compound. The method for applying the adhesive resin composition is not particularly limited, and for example, the adhesive resin composition may be formed by a known method such as a stencil printing method, a dispenser, a screen printing method, a roll coating method, or a slot die.
In the adhesive resin composition used in the present invention, the curing conditions when a thermosetting adhesive resin is used are appropriately adjusted depending on the composition used, but are preferably 80 ° C. to 150 ° C., more preferably. It is 90 ° C to 120 ° C. Further, if necessary, curing can be performed while pressurizing.
When an energy ray-curable adhesive resin is used, examples of the energy radiation include ultraviolet rays, electron beams, X-rays, radiation, visible rays, and the like. Among these, ultraviolet rays are preferably used, and as the light source, for example, a low pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a carbon arc lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp and the like can be used. The amount of light is usually 100 to 1500 mJ / cm 2 . When an electron beam is used, an electron beam accelerator or the like is used, and the irradiation amount is usually 150 to 350 kV. When ultraviolet rays are used, it is necessary to add the above-mentioned photopolymerization initiator to the adhesive resin composition. Further, when an electron beam is used, a cured film can be obtained without adding a photopolymerization initiator.
〈低熱伝導部形成工程〉
低熱伝導部を形成する工程である。低熱伝導部は、接着性樹脂と中空フィラーとを含む前記接着性樹脂組成物を用いて、前記高熱伝導部の形成と同様に、剥離シート上、又は剥離シート上及び高熱伝導部上に形成される。接着性樹脂組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、高熱伝導部と同様、例えば、ステンシル印刷法、ディスペンサー、スクリーン印刷法、ロールコート法、スロットダイ等の公知の方法により形成すればよい。また、硬化方法に関しても、高熱伝導部の硬化方法と同様である。
なお、高熱伝導部及び低熱伝導部の形成順序は、特に制限されない。電子デバイスの仕様により、適宜選択すればよい。<Low thermal conductivity part forming process>
This is a step of forming a low thermal conductive portion. The low heat conductive portion is formed on the release sheet, or on the release sheet and on the high heat conductive portion in the same manner as the formation of the high heat conductive portion by using the adhesive resin composition containing the adhesive resin and the hollow filler. To. The method for applying the adhesive resin composition is not particularly limited, and is formed by a known method such as a stencil printing method, a dispenser, a screen printing method, a roll coating method, or a slot die, as in the case of a high thermal conductive portion. do it. Further, the curing method is the same as the curing method of the high thermal conductive portion.
The order of formation of the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion is not particularly limited. It may be appropriately selected according to the specifications of the electronic device.
本発明の製造方法によれば、簡便な方法で電子デバイス等の内部において、熱を逃がす又は熱の流れを特定の方向に制御でき、かつ硬化収縮が抑制された寸法精度の高い熱伝導性接着シートを製造することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, heat is released or the flow of heat can be controlled in a specific direction inside an electronic device or the like by a simple method, and heat conductive adhesion having high dimensional accuracy in which curing shrinkage is suppressed. Sheets can be manufactured.
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例、比較例で作製した熱伝導性シートの硬化収縮率、熱伝導率測定、温度差の評価及び電子デバイスの評価は、以下の方法で行った。
(a)熱伝導性接着シートの複合硬化収縮率測定
複合硬化収縮率は、剥離シート付きの、高熱伝導部形成用接着性樹脂組成物から形成されるストライプパターン及び低熱伝導部形成用接着性樹脂組成物から形成されるストライプパターンとから複合してなるストライプパターン群(100mm×100mm、厚み100μm;但し、熱伝導性接着シートの厚みの構成が異なり、ストライプパターンが高熱伝導部、又は低熱伝導部の少なくともいずれか一方のみとなる場合を含む)のピッチ方向の全幅の、硬化(硬化条件:使用した樹脂組成物により異なるが最適硬化条件で行うものとする)前後の寸法変化を、デジタルマルチメーター(日本光器社製、NRM−S3−XY型)で測定し、下記式から算出した。
複合硬化収縮率(%)=[(硬化前ストライプパターンピッチ方向全幅−硬化後ストライプパターンピッチ方向全幅)/硬化前ストライプパターンピッチ方向全幅]×100
なお、ストライプパターンの仕様は、前述したとおりであり、硬化後の寸法測定は、剥離シートが硬化物の収縮を抑制することを避けるために、剥離シートなし、すなわち、硬化後の応力緩和が剥離シートから剥がした状態(但し、硬化物は、例えば、応力緩和が阻害されないガラス基板等の平面上に静置)でなされた硬化物に対して行った。The curing shrinkage rate, thermal conductivity measurement, temperature difference evaluation, and electronic device evaluation of the heat conductive sheets produced in Examples and Comparative Examples were carried out by the following methods.
(A) Measurement of Composite Curing Shrinkage Rate of Thermally Conductive Adhesive Sheet The composite curing shrinkage rate is a stripe pattern formed from an adhesive resin composition for forming a high thermal conductive portion and an adhesive resin for forming a low thermal conductive portion with a release sheet. A group of stripe patterns (100 mm × 100 mm, thickness 100 μm; however, the composition of the thickness of the heat conductive adhesive sheet is different, and the stripe pattern is a high heat conductive part or a low heat conductive part, which is a composite of the strip pattern formed from the composition. Digital multimeter for the dimensional change before and after curing (curing condition: it depends on the resin composition used, but it shall be performed under the optimum curing condition) of the entire width in the pitch direction (including the case where only one of the above is used). It was measured by (NRM-S3-XY type manufactured by Nippon Kogaku Co., Ltd.) and calculated from the following formula.
Composite curing shrinkage rate (%) = [(total width in stripe pattern pitch direction before curing-total width in stripe pattern pitch direction after curing) / total width in stripe pattern pitch direction before curing] x 100
The specifications of the stripe pattern are as described above, and the dimension measurement after curing is performed without the release sheet, that is, the stress relaxation after curing is removed in order to prevent the release sheet from suppressing the shrinkage of the cured product. This was applied to a cured product that had been peeled off from the sheet (however, the cured product was allowed to stand on a flat surface such as a glass substrate on which stress relaxation was not hindered).
(b)熱伝導性接着シートの熱伝導率測定
熱伝導率測定装置(EKO社製、HC−110)を用いて、熱伝導率を測定した。(B) Thermal Conductivity Measurement of Thermal Conductivity Adhesive Sheet The thermal conductivity was measured using a thermal conductivity measuring device (HC-110, manufactured by EKO).
(c)高熱伝導部及び低熱伝導部の温度測定
得られた熱伝導性接着シートを、図5に示したように、ソーダガラス(大きさ50mm×50mm、厚み0.5mm)からなる被着体2の上面に貼付した後、剥離シートを剥離した。次いで、被着体2の下面を75℃で1時間加熱し温度を安定させた後、被着体2の上面に付けたK熱電対(クロメルアルメル)により被着体の温度を測定した。なお、熱電対は、高熱伝導部及び低熱伝導部に対応する部分の被着体上(測定箇所:図5において、温度差測定部6;A、B、C、D)に設けられており、1秒毎に5分間熱電対の温度を測定し、得られた各点での平均値を算出した。(C) Temperature measurement of high thermal conductive part and low thermal conductive part As shown in FIG. 5, the obtained heat conductive adhesive sheet is an adherend made of soda glass (
(熱電変換モジュールの作製)
図6の一部に示すように、支持体26上に、P型熱電素子21(P型のビスマス−テルル系熱電半導体材料)とN型熱電素子22(N型のビスマス−テルル系熱電半導体材料)とを、それぞれ同一サイズ(幅1.7mm×長さ100mm、厚み0.5mm)となるように配置するとともに、両方の熱電素子、及び熱電素子間に銅電極(銅電極23a:幅0.15mm×長さ100mm、厚み0.5mm;銅電極23b:幅0.3mm×長さ100mm、厚み0.5mm;銅電極23c:幅0.15mm×長さ100mm、厚み0.5mm)を設け、熱電変換モジュール27を作製した。(Manufacturing of thermoelectric conversion module)
As shown in a part of FIG. 6, a P-type thermoelectric element 21 (P-type bismuth-tellu-based thermoelectric semiconductor material) and an N-type thermoelectric element 22 (N-type bismuth-tellu-based thermoelectric semiconductor material) are placed on the support 26. ) Are arranged so as to have the same size (width 1.7 mm × length 100 mm, thickness 0.5 mm), and a copper electrode (
(電子デバイス評価)
実施例、比較例で得られた熱電変換デバイスの下面28(図6参照)をホットプレートで75℃に加熱し、反対側の上面29(図6参照)を25℃に冷却した状態で、そのまま1時間保持し、温度を安定させた後、熱起電力V(V)、電気抵抗R(Ω)を測定した。出力P(W)は、測定した熱起電力Vと電気抵抗Rを用い、P=V2/Rにより算出した。(Electronic device evaluation)
The lower surface 28 (see FIG. 6) of the thermoelectric conversion device obtained in Examples and Comparative Examples was heated to 75 ° C. on a hot plate, and the upper surface 29 (see FIG. 6) on the opposite side was cooled to 25 ° C. After holding for 1 hour and stabilizing the temperature, the thermoelectromotive force V (V) and the electric resistance R (Ω) were measured. The output P (W) was calculated by P = V 2 / R using the measured thermoelectromotive force V and electric resistance R.
(実施例1)
(1)熱伝導性接着シートの作製
シリコーン樹脂A(旭化成ワッカー社製、「SilGel612−A」)19.8質量部、シリコーン樹脂B(旭化成ワッカー社製、「SilGel612−B」)19.8質量部、硬化遅延剤(旭化成ワッカー社製、「PT88」)0.4質量部、熱伝導性フィラーとして、アルミナ(昭和電工社製、「アルナビーズCB−A20S」、平均粒子径20μm)40質量部、窒化ホウ素(昭和電工社製、「ショウビーエヌ UHP−2」、平均粒子径12μm)20質量部を添加し、自転・公転ミキサー(THINKY社製、「ARE−250」)を用いて混合分散し、高熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を調製した。
一方、シリコーン樹脂A(旭化成ワッカー社製、「SilGel612−A」)31.7質量部、シリコーン樹脂B(旭化成ワッカー社製、「SilGel612−B」)31.7質量部、硬化遅延剤(旭化成ワッカー社製、「PT88」)0.6質量部、中空フィラーとして、ガラス中空フィラー(住友スリーエム社製、「グラスバブルズS38」、平均粒子径40μm、真密度0.38g/cm3)36質量部を添加(低熱伝導部全体積中、ガラス中空フィラーが60体積%含有)し、自転・公転ミキサー(THINKY社製、「ARE−250」)を用いて混合分散し、低熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を調製した。
次に、剥離シート(リンテック社製、「PET50FD」)の剥離処理された面に、前記高熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を、ディスペンサー(武蔵エンジニアリング社製、「ML−808FXcom−CE」)を用いて塗布し、ストライプ状パターン(幅1mm×長さ100mm、厚さ50μm、パターン中心間距離2mm)からなる高熱伝導部24(図6参照)を形成した。さらに、その上からアプリケータを用いて、低熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を塗布し、150℃で5分間乾燥後、150℃で30分加熱し、熱伝導性接着シートを硬化させ、該高熱伝導部のストライプ状パターン間に、高熱伝導部と同じ厚さの低熱伝導部25(図6参照)が形成された熱伝導性接着シートを得た。なお、高熱伝導部上には、低熱伝導部が形成されていないことを確認した。(Example 1)
(1) Preparation of thermally conductive adhesive sheet Silicone resin A (manufactured by Asahi Kasei Wacker, "SilGel612-A") 19.8 parts by mass, silicone resin B (manufactured by Asahi Kasei Wacker, "SilGel612-B") 19.8 parts by mass Parts, 0.4 parts by mass of curing retardant (manufactured by Asahi Kasei Wacker Co., Ltd., "PT88"), 40 parts by mass of alumina (manufactured by Showa Denko Co., Ltd., "Arna beads CB-A20S",
On the other hand, silicone resin A (manufactured by Asahi Kasei Wacker, "SilGel612-A") 31.7 parts by mass, silicone resin B (manufactured by Asahi Kasei Wacker, "SilGel612-B") 31.7 parts by mass, curing retarder (Asahi Kasei Wacker) 0.6 parts by mass of "PT88" manufactured by Sumitomo, 36 parts by mass of hollow glass filler ("Glass Bubbles S38" manufactured by Sumitomo 3M, average particle diameter 40 μm, true density 0.38 g / cm 3 ) (60% by mass of hollow glass filler is contained in the entire volume of the low heat conductive part), mixed and dispersed using a rotation / revolution mixer (manufactured by THINKY, "ARE-250"), and adhered for forming the low heat conductive part. A sex resin composition was prepared.
Next, the adhesive resin composition for forming the high thermal conductive portion is applied to the peeled surface of the peeling sheet (Lintec Corporation, "PET50FD") with a dispenser (Musashi Engineering Co., Ltd., "ML-808FXcom-CE"). ) Was applied to form a high thermal conductive portion 24 (see FIG. 6) composed of a striped pattern (
(2)熱電変換デバイスの作製
得られた熱伝導性接着シートを2枚用意し、図6に示すように、熱伝導性接着シートを熱電変換モジュール27の熱電素子が形成された側の面と支持体側の面にそれぞれ積層し、両面に熱伝導性接着シートが積層された熱電変換デバイスを作製した。
なお、高熱伝導部24の硬化後の150℃における貯蔵弾性率は2.3MPa、低熱伝導部25の硬化後の150℃における貯蔵弾性率は1.6MPaであった。高熱伝導部24の体積抵抗率は、7.2×1014Ω・cm、低熱伝導部25の体積抵抗率は、2.4×1015Ω・cmであった。(2) Preparation of Thermoelectric Conversion Device Two obtained heat conductive adhesive sheets were prepared, and as shown in FIG. 6, the heat conductive adhesive sheet was attached to the surface of the
The storage elastic modulus of the high thermal
(実施例2)
低熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物をシリコーン樹脂A(旭化成ワッカー社製、「SilGel612−A」)42.6質量部、シリコーン樹脂B(旭化成ワッカー社製、「SilGel612−B」)42.6質量部、硬化遅延剤(旭化成ワッカー社製、「PT88」)0.8質量部、中空フィラーとして、ガラス中空フィラー(住友スリーエム社製、「グラスバブルズS38」、平均粒子径40μm、真密度0.38g/cm3)14質量部(低熱伝導部全体積中、ガラス中空フィラーが30体積%含有)とした以外は、実施例1と同様にして熱伝導性接着シート、及び熱電変換デバイスを作製した。
なお、高熱伝導部の硬化後の150℃における貯蔵弾性率は2.3MPa、低熱伝導部の硬化後の150℃における貯蔵弾性率は0.2MPaであった。高熱伝導部の体積抵抗率は、7.2×1014Ω・cm、低熱伝導部の体積抵抗率は、2.4×1015Ω・cmであった。(Example 2)
42.6 parts by mass of silicone resin A (manufactured by Asahi Kasei Wacker, "SilGel612-A") and silicone resin B (manufactured by Asahi Kasei Wacker, "SilGel612-B") 42. 6 parts by mass, curing retardant (manufactured by Asahi Kasei Wacker, "PT88") 0.8 parts by mass, as a hollow filler, glass hollow filler (manufactured by Sumitomo 3M, "Glass Bubbles S38", average particle diameter 40 μm, true density 0.38 g / cm 3 ) The heat conductive adhesive sheet and the thermoelectric conversion device were used in the same manner as in Example 1 except that 14 parts by mass (30% by mass of hollow glass filler was contained in the total volume of the low heat conductive part). Made.
The storage elastic modulus at 150 ° C. after curing of the high thermal conductive portion was 2.3 MPa, and the storage elastic modulus at 150 ° C. after curing of the low thermal conductive portion was 0.2 MPa. The volume resistivity of the high thermal conductivity part was 7.2 × 10 14 Ω · cm, and the volume resistivity of the low thermal conductive part was 2.4 × 10 15 Ω · cm.
(実施例3)
実施例1で用いた高熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を用いて、実施例1と同様に、剥離シートの剥離処理された面に、ストライプ状パターン(幅1mm×長さ100mm、厚さ50μm、パターン中心間距離2mm)からなる高熱伝導部を形成した。
次いで、その上に実施例1で用いた低熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を塗布し、150℃で5分乾燥後、150℃で30分加熱し、熱伝導性接着シートを硬化させ、75μmの厚さの低熱伝導部を形成し、熱伝導性接着シートを作製した。該高熱伝導部のストライプ状パターン間及び該高熱伝導部上に低熱伝導部が形成され、該高熱伝導層部上には厚さ25μmの低熱伝導部が形成される構成であった。得られた熱伝導性接着シートを2枚用意し、実施例1と同様にして、熱電変換モジュール27の熱電素子が形成された側の面と支持体側の面に、図2(c)の下面側のように、低熱伝導部のみで構成される側の面をそれぞれに貼付することにより積層させ、両面に熱伝導性接着シートが積層された熱電変換デバイスを作製した。(Example 3)
Using the adhesive resin composition for forming the high thermal conductive portion used in Example 1, a striped pattern (
Next, the adhesive resin composition for forming the low thermal conductive portion used in Example 1 was applied thereto, dried at 150 ° C. for 5 minutes, and then heated at 150 ° C. for 30 minutes to cure the thermally conductive adhesive sheet. , A low thermal conductive portion having a thickness of 75 μm was formed to prepare a thermally conductive adhesive sheet. A low thermal conductive portion was formed between the striped patterns of the high thermal conductive portion and on the high thermal conductive portion, and a low thermal conductive portion having a thickness of 25 μm was formed on the high thermal conductive layer portion. Two obtained thermally conductive adhesive sheets were prepared, and in the same manner as in Example 1, the lower surface of FIG. 2C was formed on the surface of the
(実施例4)
実施例3で得られた熱伝導性接着シートを2枚用意し、熱伝導性接着シートを熱電変換モジュール27の熱電素子が形成された側の面と支持体側の面に、図2(c)の上面側のように、高熱伝導部と低熱伝導部とで構成される側の面をそれぞれに貼付することにより積層させ、両面に熱伝導性接着シートが積層された熱電変換デバイスを作製した。(Example 4)
Two heat conductive adhesive sheets obtained in Example 3 were prepared, and the heat conductive adhesive sheets were placed on the surface of the
(実施例5)
中空フィラーとしてシリカ中空フィラーである中空ナノシリカ(日鉄鉱業株式会社製、「シリナックス」(登録商標)、平均粒子径105nm、真密度0.57g/cm3)を用いた以外は、実施例1と同様に熱電変換デバイスを作製した。(Example 5)
Example 1 except that hollow nanosilica (manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd., "Sirinax" (registered trademark), average particle diameter 105 nm, true density 0.57 g / cm 3 ) was used as the hollow filler. A thermoelectric conversion device was produced in the same manner as in the above.
(比較例1)
低熱伝導部にガラス中空フィラーを添加しない以外は、実施例1と同様にして熱伝導性接着シート、及びそれを用いた熱電変換デバイスを作製した。
なお、高熱伝導部の硬化後の150℃における貯蔵弾性率は2.3MPa、低熱伝導部の硬化後の150℃における貯蔵弾性率は0.2MPaであった。高熱伝導部の体積抵抗率は、7.2×1014Ω・cm、低熱伝導部の体積抵抗率は、2.6×1015Ω・cmであった。(Comparative Example 1)
A heat conductive adhesive sheet and a thermoelectric conversion device using the same were produced in the same manner as in Example 1 except that the hollow glass filler was not added to the low heat conductive part.
The storage elastic modulus at 150 ° C. after curing of the high thermal conductive portion was 2.3 MPa, and the storage elastic modulus at 150 ° C. after curing of the low thermal conductive portion was 0.2 MPa. The volume resistivity of the high thermal conductivity part was 7.2 × 10 14 Ω · cm, and the volume resistivity of the low thermal conductive part was 2.6 × 10 15 Ω · cm.
(比較例2)
粘着加工されたPGSグラファイトシート(パナソニック社製、品番:EYGA091201M、PGSグラファイトシート厚み:10μm、粘着剤厚み10μm、熱伝導率:1950(W/m・K))を熱伝導性接着シートとした。
熱伝導性接着シートを2枚用意し、熱伝導性接着シートを熱電変換モジュール27の熱電素子が形成された側の面と支持体側の面にそれぞれ積層し、両面に熱伝導性接着シートが積層された熱電変換デバイスを作製した。(Comparative Example 2)
An adhesively processed PGS graphite sheet (manufactured by Panasonic Corporation, product number: EYGA091201M, PGS graphite sheet thickness: 10 μm,
Two heat conductive adhesive sheets are prepared, and the heat conductive adhesive sheets are laminated on the surface of the
(比較例3)
被着体に熱伝導性接着シートを貼付せず、温度差の測定を行った。また、熱電変換モジュール27に熱伝導性接着シートを積層せず、電子デバイス評価を行った。(Comparative Example 3)
The temperature difference was measured without attaching the heat conductive adhesive sheet to the adherend. Further, the electronic device was evaluated without laminating the heat conductive adhesive sheet on the
実施例1〜5及び比較例1〜3で得られた熱伝導性接着シート等の複合硬化収縮率、熱伝導率、温度差及び/又は電子(熱電変換)デバイスの評価結果を表1に示す。なお、比較例1の電子デバイス評価の結果が0となったのは、熱伝導性接着シートと熱電変換素子との貼り付け時の位置ずれが大きく(複合硬化収縮由来)、熱電変換素子に適切に温度差を付与することができなかったものと考えられる。 Table 1 shows the evaluation results of the composite curing shrinkage rate, thermal conductivity, temperature difference and / or electron (thermoelectric conversion) device of the heat conductive adhesive sheets and the like obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3. .. The result of the electronic device evaluation of Comparative Example 1 was 0 because the positional deviation between the heat conductive adhesive sheet and the thermoelectric conversion element was large (derived from composite curing shrinkage), which is suitable for the thermoelectric conversion element. It is probable that the temperature difference could not be given to.
実施例1、2及び5で用いた本発明の熱伝導性接着シートにおいては、シート構成が同じで低熱伝導部に中空フィラーを含有しない比較例1に比べ、複合硬化収縮率が抑制され、寸法精度が向上し、かつ熱伝導率の低熱伝導率化が図られていることがわかった。また、高熱伝導部と隣接する低熱伝導部間の温度差が大きくとれることがわかった。さらに、電子デバイス評価において、高い出力が得られた。 In the heat conductive adhesive sheet of the present invention used in Examples 1, 2 and 5, the composite curing shrinkage rate is suppressed and the dimensions are smaller than those of Comparative Example 1 which has the same sheet structure and does not contain a hollow filler in the low heat conductive portion. It was found that the accuracy was improved and the thermal conductivity was lowered. It was also found that a large temperature difference between the high heat conductive part and the adjacent low heat conductive part can be obtained. Furthermore, high output was obtained in the evaluation of electronic devices.
本発明の熱伝導性接着シートは、特に電子デバイスの一つである熱電変換デバイスの熱電変換モジュールに適用した場合、熱電素子等に対し寸法精度良く貼付でき、かつ高熱伝導部との熱伝導率差をより大きくとることができることから、熱電素子の厚み方向に効率よく温度差を付与することができる。このため、発電効率の高い発電が可能となり、従来型に比べ、熱電変換モジュールの設置数を少なくすることができ、ダウンサイジング及びコストダウンに繋がる。また同時に、本発明の熱伝導性接着シートを用いることにより、フレキシブル型の熱電変換デバイスとして、平坦でない面を有する廃熱源や放熱源へ設置する等、設置場所を制限されることもなく使用できる。 When the heat conductive adhesive sheet of the present invention is applied to a thermoelectric conversion module of a thermoelectric conversion device, which is one of electronic devices, it can be attached to a thermoelectric element or the like with high dimensional accuracy, and has a thermal conductivity with a high thermal conductivity portion. Since the difference can be made larger, the temperature difference can be efficiently applied in the thickness direction of the thermoelectric element. Therefore, power generation with high power generation efficiency becomes possible, the number of thermoelectric conversion modules installed can be reduced as compared with the conventional type, which leads to downsizing and cost reduction. At the same time, by using the heat conductive adhesive sheet of the present invention, it can be used as a flexible thermoelectric conversion device without any limitation on the installation location such as installation on a waste heat source or a heat radiation source having an uneven surface. ..
1,1A,1B:熱伝導性接着シート
2:被着体
4,4a,4b:高熱伝導部
5,5a,5b:低熱伝導部
6:温度差測定部
10:熱電変換デバイス
11:P型熱電素子
12:N型熱電素子
13:電極(銅)
14a,14b,:高熱伝導部
14’a,14’b,14’c:高熱伝導部
15a,15b,15c:低熱伝導部
15’a,15’b:低熱伝導部
16:熱電変換モジュール
17:16の第1面
18:16の第2面
19:支持体
20:熱電変換デバイス
21:P型熱電素子
22:N型熱電素子
23a,23b,23c:電極(銅)
24:高熱伝導部
25:低熱伝導部
26:支持体
27:熱電変換モジュール
28:27の下面
29:27の上面
41:P型熱電素子
42:N型熱電素子
43:電極(銅)
44:フィルム状基板
45:フィルム状基板
46:熱電変換モジュール
47,48:熱伝導率の低い材料(ポリイミド)
49,50:熱伝導率の高い材料(銅)
51,52:低熱伝導率の部材
53:熱電素子
54:電極(銅)
55:導電性接着剤層
56:絶縁性接着剤層
61:熱電素子
62:フレキシブル基板
63:金属層(銅)
64:樹脂層
65:絶縁性基層層
66:フレキシブル基板
67:接着剤層1,1A, 1B: Thermal conductive adhesive sheet 2:
14a, 14b :: High thermal conductivity section 14'a, 14'b, 14'c: High
24: High thermal conductive portion 25: Low thermal conductive portion 26: Support 27: Lower surface of thermoelectric conversion module 28:27 29: 27 Upper surface 41: P-type thermoelectric element 42: N-type thermoelectric element 43: Electrode (copper)
44: Film-like substrate 45: Film-like substrate 46:
49,50: Material with high thermal conductivity (copper)
51, 52: Low thermal conductivity member 53: Thermoelectric element 54: Electrode (copper)
55: Conductive adhesive layer 56: Insulating adhesive layer 61: Thermoelectric element 62: Flexible substrate 63: Metal layer (copper)
64: Resin layer 65: Insulating base layer layer 66: Flexible substrate 67: Adhesive layer
Claims (13)
該高熱伝導部と該低熱伝導部とが前記熱伝導性接着シートの面方向に存在し、それぞれ独立に該高熱伝導部の厚みと該低熱伝導部の厚みとが熱伝導性接着シートの厚みと同じ構成でなる、
該高熱伝導部と該低熱伝導部の両方が前記熱伝導性接着シートの一方の面に存在し、それらの少なくともどちらかが前記熱伝導性接着シートの厚み方向の厚みと同じ構成でなる、
又は
該高熱伝導部又は該低熱伝導部のどちらかが前記熱伝導性接着シートの一方の面に存在し、他方の面が該一方の面に存在しない、離間した前記高熱伝導部又は離間した前記低熱伝導部のどちらかで構成され、それらの厚み方向の和が前記熱伝導性接着シートの厚み方向の厚みと同じ構成でなる、
熱伝導性接着シート。 A thermally conductive adhesive sheet having a high thermal conductive portion and a low thermal conductive portion, wherein the high thermal conductive portion and the low thermal conductive portion have adhesiveness, and a hollow filler is provided on the low thermal conductive portion in the low thermal conductive portion. It contained 20 to 90 vol% in a total volume,
And the high thermal conductivity portion and the low thermal conductive portion is present in the surface direction of the heat conductive adhesive sheet, and independently and thicknesses of the low thermal conductive portion of the high thermal conductive portion of the thermally-conductive adhesive sheet thickness It has the same composition ,
Both of the high thermal conductivity portion and the low thermal conductive portion is present on one surface of the heat conductive adhesive sheet, its either these at least is the same configuration as the thickness direction of the thickness of the thermally conductive adhesive sheet ,
Or
The separated high heat conductive part or the separated low heat, in which either the high heat conductive part or the low heat conductive part is present on one surface of the heat conductive adhesive sheet and the other surface is not present on the one surface. It is composed of either of the conductive portions, and the sum of them in the thickness direction has the same configuration as the thickness in the thickness direction of the heat conductive adhesive sheet.
Thermally conductive adhesive sheet.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014265639 | 2014-12-26 | ||
| JP2014265639 | 2014-12-26 | ||
| PCT/JP2015/073289 WO2016103783A1 (en) | 2014-12-26 | 2015-08-20 | Thermally conductive adhesive sheet, method for manufacturing same, and electronic device using same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2016103783A1 JPWO2016103783A1 (en) | 2017-10-05 |
| JP6806330B2 true JP6806330B2 (en) | 2021-01-06 |
Family
ID=56149825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016565952A Active JP6806330B2 (en) | 2014-12-26 | 2015-08-20 | Thermally conductive adhesive sheet, its manufacturing method and electronic devices using it |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6806330B2 (en) |
| TW (1) | TW201626520A (en) |
| WO (1) | WO2016103783A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108738369B (en) * | 2017-02-13 | 2022-03-29 | 新电元工业株式会社 | Electronic module |
| JP7055870B2 (en) * | 2018-06-27 | 2022-04-18 | 京セラ株式会社 | Substrate for mounting electronic devices, electronic devices and electronic modules |
| CN112352476A (en) * | 2018-07-12 | 2021-02-09 | 迪睿合株式会社 | Pickup apparatus, mounting apparatus, pickup method, and mounting method |
| DE102018213969A1 (en) * | 2018-08-20 | 2020-02-20 | Tesa Se | Adhesive tape for sheathing elongated goods such as, in particular, cable sets and processes for sheathing |
| KR102155811B1 (en) * | 2018-11-12 | 2020-09-15 | 주식회사 대현에스티 | The manufacturing method for heat radiation adhesive and heat radiation tape with excellent in-plane thermal conductivity comprising the same |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2657965B2 (en) * | 1987-10-31 | 1997-09-30 | 日本カーバイド工業 株式会社 | Pressure-sensitive adhesive layer |
| DE3918616A1 (en) * | 1989-06-07 | 1990-12-13 | Minnesota Mining & Mfg | DUCT TAPE |
| JPH0782534A (en) * | 1993-09-09 | 1995-03-28 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Adhesive sheet for thin plate reinforcement |
| WO1997034958A1 (en) * | 1996-03-21 | 1997-09-25 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Pressure sensitive adhesive film comprising tacky microspheres |
| US7744991B2 (en) * | 2003-05-30 | 2010-06-29 | 3M Innovative Properties Company | Thermally conducting foam interface materials |
| WO2005121267A1 (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Lg Chem. Ltd. | Adhesive sheet comprising hollow parts and method for preparing the same |
| KR20080004021A (en) * | 2006-07-04 | 2008-01-09 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 | Conductive adhesive tape with different adhesive strength on both sides and its manufacturing method |
| JP5970950B2 (en) * | 2012-05-15 | 2016-08-17 | セメダイン株式会社 | Moisture curable adhesive composition and laminate using this adhesive composition |
| JP6202958B2 (en) * | 2013-09-13 | 2017-09-27 | 日東電工株式会社 | Adhesive sheet |
-
2015
- 2015-08-20 TW TW104127181A patent/TW201626520A/en unknown
- 2015-08-20 WO PCT/JP2015/073289 patent/WO2016103783A1/en not_active Ceased
- 2015-08-20 JP JP2016565952A patent/JP6806330B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201626520A (en) | 2016-07-16 |
| JPWO2016103783A1 (en) | 2017-10-05 |
| WO2016103783A1 (en) | 2016-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6519086B2 (en) | Thermally conductive adhesive sheet, method of manufacturing the same, and electronic device using the same | |
| KR102389426B1 (en) | Thermally conductive adhesive sheet, production method therefor, and electronic device using same | |
| TWI686967B (en) | Thermally conductive adhesive sheet, manufacturing method thereof, and electronic device using the same | |
| JP6806330B2 (en) | Thermally conductive adhesive sheet, its manufacturing method and electronic devices using it | |
| US10292309B2 (en) | Heat sink | |
| CN104748606B (en) | Cooling structure body | |
| US20160359134A1 (en) | Metal encapsulant having good heat dissipation properties, method of manufacturing same, and flexible electronic device encapsulated in said metal encapsulant | |
| KR20200055189A (en) | The manufacturing method for heat radiation adhesive and heat radiation tape with excellent in-plane thermal conductivity comprising the same | |
| JP2019089957A (en) | Resin composition and laminate | |
| JP2011054609A (en) | Thermally conductive sheet and method of manufacturing the same | |
| CN109207084B (en) | Electromagnetic wave shielding and heat dissipation composite sheet and preparation method thereof | |
| KR102075360B1 (en) | Thermal diffusion sheet and the manufacturing method thereof | |
| TW202309240A (en) | Heat conduction sheet and method for manufacturing heat conduction sheet | |
| KR20160078802A (en) | Metal encapculation with excellent heat emission property, the method for preparing thereof and flexible device packaged by the same | |
| JP2019089958A (en) | Resin composition and laminate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180615 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190723 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190924 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200303 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200501 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200520 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201104 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201126 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6806330 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |