JP7651902B2 - Thermally conductive sheet and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、熱伝導シート及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a thermally conductive sheet and a method for manufacturing the same.
近年、パワー半導体(IGBTモジュールなど)や集積回路(IC)チップ等の電子部品は、高性能化に伴って発熱量が増大している。その結果、電子部品を用いた電子機器では、電子部品の温度上昇による機能障害対策を講じる必要が生じている。 In recent years, the amount of heat generated by electronic components such as power semiconductors (e.g., IGBT modules) and integrated circuit (IC) chips has increased as their performance has improved. As a result, electronic devices that use electronic components need to take measures to prevent malfunctions caused by temperature increases in the electronic components.
電子部品の温度上昇による機能障害対策としては、一般に、電子部品等の発熱体に対し、金属製のヒートシンク、放熱板、放熱フィン等の放熱体を取り付けることによって、放熱を促進させる方法が採られている。そして、放熱体を使用する際には、発熱体から放熱体へと熱を効率的に伝えるために、熱伝導性が高いシート状の部材を介し、このシート状の部材に対して所定の圧力をかけることで発熱体と放熱体(以下、併せて「被着体」とも称することがある。)とを密着させている。 To prevent functional failures caused by temperature rises in electronic components, a common method is to promote heat dissipation by attaching a heat sink, heat sink plate, heat dissipation fin or other heat sink made of metal to the heat generating body of the electronic component. When using the heat sink, in order to efficiently transfer heat from the heat generating body to the heat sink, a sheet-like member with high thermal conductivity is used, and a certain pressure is applied to this sheet-like member to bring the heat generating body and the heat sink (hereinafter sometimes collectively referred to as "adherend") into close contact.
ここで、熱伝導シートによる熱伝導効率を高める観点から、比較的低い圧力をかけられた状態で優れた熱伝導性を発揮し得ることが好ましい。そこで、特許文献1では、常温液体の熱可塑性樹脂と粒子状炭素材料とを含み、0.05MPa加圧下での熱抵抗の値が0.20℃/W以下である熱伝導シートが提案されている。 Here, from the viewpoint of increasing the thermal conduction efficiency of the thermal conductive sheet, it is preferable that the sheet exhibits excellent thermal conductivity even under a relatively low pressure. Therefore, Patent Document 1 proposes a thermal conductive sheet that contains a thermoplastic resin that is liquid at room temperature and a particulate carbon material, and has a thermal resistance value of 0.20°C/W or less under a pressure of 0.05 MPa.
特許文献1のように、常温液体の熱可塑性樹脂を配合することで、熱伝導シートの柔軟性は高まるが、被着体の間に挟み込んで使用した際に、挟持圧力および発熱体からの熱に起因して、熱伝導シートの成分が被着体の外に液垂れ(ポンプアウト)してしまう問題が生じることがあった。そこで従来、かかる不具合に対する対処方法も検討されてきた。例えば特許文献2では、常温常圧下で液体の樹脂と、常温常圧下で固体の樹脂と、粒子状炭素材料とを含み、0.05MPa加圧下での熱抵抗値が0.30℃/W以下である熱伝導シートであって、常温常圧下で液体の樹脂の含有割合が、常温常圧下で液体の樹脂及び常温常圧下で固体の樹脂の合計含有量の60質量%以上75質量%以下である熱伝導シートが提案されている。特許文献2では、常温常圧下で液体の樹脂の含有割合を所定の範囲内に制御することで、ポンプアウトの抑制と熱伝導性との両立を試みている。 As in Patent Document 1, the flexibility of the thermally conductive sheet is increased by blending a thermoplastic resin that is liquid at room temperature, but when the sheet is sandwiched between adherends, the components of the thermally conductive sheet may drip (pump out) from the adherend due to the clamping pressure and heat from the heating element. Therefore, methods to deal with such problems have been considered in the past. For example, Patent Document 2 proposes a thermally conductive sheet that contains a resin that is liquid at room temperature and normal pressure, a resin that is solid at room temperature and normal pressure, and a particulate carbon material, and has a thermal resistance value of 0.30°C/W or less under a pressure of 0.05 MPa, and the content of the resin that is liquid at room temperature and normal pressure is 60% by mass or more and 75% by mass or less of the total content of the resin that is liquid at room temperature and normal pressure and the resin that is solid at room temperature and normal pressure. Patent Document 2 attempts to achieve both pump out suppression and thermal conductivity by controlling the content of the resin that is liquid at room temperature and normal pressure within a predetermined range.
上記従来の複合シートは、ポンプアウトを抑制することと、熱伝導性に優れることとを、高いレベルで両立するという点で改善の余地があった。 The conventional composite sheets described above had room for improvement in terms of achieving a high level of both pump-out suppression and excellent thermal conductivity.
そこで、本発明は、ポンプアウトを抑制することと、熱伝導性に優れることとを、高いレベルで両立することができる、熱伝導シート及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a thermally conductive sheet and a method for manufacturing the same that can suppress pump-out and provide excellent thermal conductivity at a high level.
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者は、液状樹脂と粒子状炭素材料とを含有する熱伝導シートであって、粒子状炭素材料の長軸方向のシート表面に対する角度が60°以上90°以下であるとともに、熱伝導シートの分子量分布を測定した際に、分子量1,000以下の成分の割合が1.0%以下である、熱伝導シートが、ポンプアウトを抑制することと、熱伝導性に優れることとを、高いレベルで両立することができることを新たに見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have conducted extensive research to achieve the above object. The present inventors have newly discovered that a thermally conductive sheet containing a liquid resin and a particulate carbon material, in which the angle of the major axis direction of the particulate carbon material with respect to the sheet surface is 60° to 90°, and in which the proportion of components with a molecular weight of 1,000 or less is 1.0% or less when the molecular weight distribution of the thermally conductive sheet is measured, can suppress pump-out and have excellent thermal conductivity at a high level, and have completed the present invention.
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の熱伝導シートは、樹脂及び粒子状炭素材料を含む熱伝導シートであって、前記樹脂が液状樹脂を含み、前記粒子状炭素材料の長軸方向の前記熱伝導シート表面に対する角度が60°以上90°以下であり、前記熱伝導シートの分子量分布を測定した際に、分子量1,000以下の成分の割合が1.0%以下である、ことを特徴とする。液状樹脂及び粒子状炭素材料を含み、粒子状炭素材料の長軸方向の熱伝導シート表面に対する角度が60°以上90°以下であり、熱伝導シートの分子量分布を測定した際に、分子量1,000以下の成分の割合が1.0%以下である熱伝導シートは、ポンプアウトを抑制することと、熱伝導性に優れることとを、高いレベルで両立することができる。
なお、「粒子状炭素材料の長軸方向の熱伝導シート表面に対する角度」及び「熱伝導シートの分子量分布」は本明細書の実施例に記載の方法に従って測定することができる。
That is, the present invention aims to advantageously solve the above problems, and the thermally conductive sheet of the present invention is a thermally conductive sheet containing a resin and a particulate carbon material, characterized in that the resin contains a liquid resin, the angle of the major axis direction of the particulate carbon material with respect to the surface of the thermally conductive sheet is 60° or more and 90° or less, and when the molecular weight distribution of the thermally conductive sheet is measured, the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less is 1.0% or less. A thermally conductive sheet containing a liquid resin and a particulate carbon material, in which the angle of the major axis direction of the particulate carbon material with respect to the surface of the thermally conductive sheet is 60° or more and 90° or less, and in which the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less is 1.0% or less when the molecular weight distribution of the thermally conductive sheet is measured, can suppress pump-out and have excellent thermal conductivity at a high level.
The "angle of the major axis direction of the particulate carbon material relative to the surface of the thermally conductive sheet" and the "molecular weight distribution of the thermally conductive sheet" can be measured according to the method described in the Examples of this specification.
ここで、本発明の熱伝導シートにおいて、前記樹脂における前記液状樹脂の割合が50質量%以上100質量%以下であることが好ましい。粒子状炭素材料が含有する樹脂成分のうちの液状樹脂の割合が50質量%以上100質量%以下であれば、熱伝導シートの熱伝導性を一層高めることができる。 Here, in the thermally conductive sheet of the present invention, it is preferable that the ratio of the liquid resin in the resin is 50% by mass or more and 100% by mass or less. If the ratio of the liquid resin in the resin components contained in the particulate carbon material is 50% by mass or more and 100% by mass or less, the thermal conductivity of the thermally conductive sheet can be further improved.
ここで、本発明の熱伝導シートにおいて、前記熱伝導シートの中の前記粒子状炭素材料の体積分率が25体積%以上55体積%以下であることが好ましい。熱伝導シートの中の粒子状炭素材料の体積分率が25体積%以上55体積%以下であれば、熱伝導シートの熱伝導性及び引張強度を高めることができる。
なお、熱伝導シート中の粒子状炭素材料の体積分率は、樹脂及び粒子状炭素材料の合計体積を100体積%とした場合の分率である。
In the thermally conductive sheet of the present invention, the volume fraction of the particulate carbon material in the thermally conductive sheet is preferably 25% by volume or more and 55% by volume or less. If the volume fraction of the particulate carbon material in the thermally conductive sheet is 25% by volume or more and 55% by volume or less, the thermal conductivity and tensile strength of the thermally conductive sheet can be improved.
The volume fraction of the particulate carbon material in the thermally conductive sheet is a fraction when the total volume of the resin and the particulate carbon material is taken as 100 volume %.
また、本発明の熱伝導シートにおいて、前記液状樹脂の分子量分布において、分子量100,000以上の成分の割合が、7.0%以下であることが好ましい。液状樹脂の分子量分布において、分子量100,000以上の成分の割合が、7.0%以下であればシート全体が柔らかく構成されることから、圧力に対して変形しやすく被着体との馴染みが良くなり、熱抵抗を下げることができる。なお、液状樹脂の分子量分布は、実施例に記載の方法に従って測定することができる。 In the thermally conductive sheet of the present invention, it is preferable that the proportion of components with a molecular weight of 100,000 or more in the molecular weight distribution of the liquid resin is 7.0% or less. If the proportion of components with a molecular weight of 100,000 or more in the molecular weight distribution of the liquid resin is 7.0% or less, the entire sheet is soft, so it is easily deformed under pressure, has good compatibility with the adherend, and can reduce thermal resistance. The molecular weight distribution of the liquid resin can be measured according to the method described in the examples.
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の熱伝導シートの製造方法は、前記樹脂及び前記粒子状炭素材料を含む組成物を加圧してシート状に成形し、一次シートを得る一次シート成形工程と、前記一次シートを厚み方向に複数枚積層して、或いは、前記一次シートを折畳または捲回して、積層体を得る積層体形成工程と、前記積層体を積層方向に45°以下の角度でスライスし、二次シートを得るスライス工程と、前記二次シートを120℃以上の減圧条件下にて3時間以上乾燥する、乾燥工程とを含むことを特徴とする。本発明の熱伝導シートの製造方法によれば、ポンプアウトを抑制することと、熱伝導性に優れることとを、高いレベルで両立することができる熱伝導シートを効率的に製造することができる。 The present invention also aims to advantageously solve the above problems, and the method for producing a thermally conductive sheet of the present invention includes a primary sheet forming step of pressurizing a composition containing the resin and the particulate carbon material to form it into a sheet to obtain a primary sheet, a laminate forming step of stacking a plurality of the primary sheets in the thickness direction or folding or rolling the primary sheets to obtain a laminate, a slicing step of slicing the laminate at an angle of 45° or less in the stacking direction to obtain a secondary sheet, and a drying step of drying the secondary sheet under reduced pressure conditions of 120°C or higher for 3 hours or more. According to the method for producing a thermally conductive sheet of the present invention, it is possible to efficiently produce a thermally conductive sheet that can suppress pump-out and have excellent thermal conductivity at a high level.
ここで、本発明の熱伝導シートの製造方法において、前記乾燥工程における乾燥時間を12時間以下とすることが好ましい。二次シートの乾燥時間を12時間以下とすることで、得られる熱伝導シートの熱伝導性を一層高めることができる。 Here, in the method for producing a thermally conductive sheet of the present invention, it is preferable that the drying time in the drying step is 12 hours or less. By setting the drying time of the secondary sheet to 12 hours or less, the thermal conductivity of the obtained thermally conductive sheet can be further improved.
本発明によれば、ポンプアウトを抑制することと、熱伝導性に優れることとを、高いレベルで両立することができる、熱伝導シート及びその製造方法を提供することができる。 The present invention provides a thermally conductive sheet and a method for manufacturing the same that can achieve high levels of both pump-out suppression and excellent thermal conductivity.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の熱伝導シートは、発熱体と放熱体との間に挟み込んで使用することができる。即ち、本発明の熱伝導シートは、放熱部材として機能しうるものであり、ヒートシンク、放熱板、放熱フィン等の放熱体と共に放熱装置を構成することができる。また、本発明の熱伝導シートは、本発明の熱伝導シートの製造方法を用いて効率的に製造することができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
The thermally conductive sheet of the present invention can be used by being sandwiched between a heat generating body and a heat dissipating body. That is, the thermally conductive sheet of the present invention can function as a heat dissipating member, and can constitute a heat dissipating device together with a heat dissipating body such as a heat sink, a heat dissipating plate, or a heat dissipating fin. In addition, the thermally conductive sheet of the present invention can be efficiently manufactured using the manufacturing method of the thermally conductive sheet of the present invention.
(熱伝導シート)
本発明の熱伝導シートは、樹脂及び粒子状炭素材料を含む熱伝導シートである。熱伝導シートを構成する樹脂は、液状樹脂を含む。さらに、熱伝導シートを構成する粒子状炭素材料の長軸方向の熱伝導シート表面に対する角度が60°以上90°以下である。さらに、熱伝導シートの分子量分布を測定した際に、分子量1,000以下の成分の割合が1.0%以下である。本発明の熱伝導シートは、液状樹脂を含むとともに所定の方向に配向した粒子状炭素材料を含むために、被着体との密着性が高く熱伝導性を効率的に発揮することができる。さらに、分子量1,000以下の成分の割合が1.0%以下であるために、ポンプアウトの発生を抑制することができると考えられる。
(Thermal Conduction Sheet)
The thermally conductive sheet of the present invention is a thermally conductive sheet containing a resin and a particulate carbon material. The resin constituting the thermally conductive sheet contains a liquid resin. Furthermore, the angle of the major axis direction of the particulate carbon material constituting the thermally conductive sheet with respect to the surface of the thermally conductive sheet is 60° or more and 90° or less. Furthermore, when the molecular weight distribution of the thermally conductive sheet is measured, the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less is 1.0% or less. Since the thermally conductive sheet of the present invention contains a liquid resin and a particulate carbon material oriented in a predetermined direction, it has high adhesion to the adherend and can efficiently exhibit thermal conductivity. Furthermore, since the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less is 1.0% or less, it is considered that the occurrence of pump-out can be suppressed.
<熱伝導シートの分子量分布>
熱伝導シートの分子量分布において、分子量1,000以下の成分の割合が1.0%以下であることが必要であり、分子量1,000以下の成分の割合が0.7%以下であることが好ましく、0.5%以下であることがより好ましく、0.3%以下であることがさらに好ましく、熱伝導シートが分子量1,000以下の成分を含有しないことが特に好ましい。熱伝導シートの分子量分布において分子量1,000以下の成分の割合が上記上限値以下であれば、ポンプアウトの発生を良好に抑制することができる。熱伝導シートに含有される分子量1,000以下の成分を含有量の制御方法としては、例えば、後述するように、熱伝導シートの製造工程における所定のタイミングに、所定の条件に従う減圧乾燥を実施することが挙げられる。
<Molecular weight distribution of thermal conductive sheet>
In the molecular weight distribution of the thermal conductive sheet, the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less must be 1.0% or less, and the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less is preferably 0.7% or less, more preferably 0.5% or less, and even more preferably 0.3% or less, and it is particularly preferable that the thermal conductive sheet does not contain components having a molecular weight of 1,000 or less. If the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less in the molecular weight distribution of the thermal conductive sheet is equal to or less than the upper limit, the occurrence of pump-out can be suppressed well. As a method for controlling the content of components having a molecular weight of 1,000 or less contained in the thermal conductive sheet, for example, as described below, reduced pressure drying according to predetermined conditions can be performed at a predetermined timing in the manufacturing process of the thermal conductive sheet.
<樹脂>
熱伝導シートを構成する樹脂は、液状樹脂を含むことを必要とする。熱伝導シートが樹脂として液状樹脂を含有していれば、熱伝導シートにおける粒子状炭素材料の充填率が高まる、及び、被着体との密着性が高まるなどの理由により、熱伝導性が高まる。
<Resin>
The resin constituting the thermal conductive sheet needs to contain a liquid resin. If the thermal conductive sheet contains a liquid resin as the resin, the thermal conductivity is increased due to the reasons such as an increased filling rate of the particulate carbon material in the thermal conductive sheet and an increased adhesion to the adherend.
<<液状樹脂>>
液状樹脂としては、常温常圧下で液体である限り、特に限定されることなく、例えば、常温常圧下で液体の熱可塑性樹脂を用いることができる。
なお、本発明において、「常温」とは23℃を指し、「常圧」とは、1atm(絶対圧)を指す。
<<Liquid resin>>
The liquid resin is not particularly limited as long as it is liquid at room temperature and normal pressure, and for example, a thermoplastic resin that is liquid at room temperature and normal pressure can be used.
In the present invention, "normal temperature" refers to 23° C., and "normal pressure" refers to 1 atm (absolute pressure).
液状樹脂としては、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体(ニトリルゴム)が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of liquid resins include fluororesins, silicone resins, acrylic resins, epoxy resins, and acrylonitrile-butadiene copolymers (nitrile rubber). These may be used alone or in combination of two or more types.
液状樹脂は、分子量分布を測定した場合に、分子量100,000以上の成分の割合が、7.0%以下であることが好ましい。熱伝導シートに配合する液状樹脂における分子量100,000以上の成分の割合が7.0%以下であれば、シート全体が柔らかく構成されることから、圧力に対して変形しやすく被着体との馴染みが良くなり、熱抵抗を下げることができる。なお、液状樹脂における分子量100,000以上の成分の割合の下限値は特に限定されず、例えば、0.0%であってもよい。 When the molecular weight distribution of the liquid resin is measured, it is preferable that the proportion of components with a molecular weight of 100,000 or more is 7.0% or less. If the proportion of components with a molecular weight of 100,000 or more in the liquid resin blended into the thermal conductive sheet is 7.0% or less, the entire sheet is soft, so it is easily deformed under pressure and fits well with the adherend, thereby reducing the thermal resistance. The lower limit of the proportion of components with a molecular weight of 100,000 or more in the liquid resin is not particularly limited, and may be, for example, 0.0%.
さらに、熱伝導シートを構成する樹脂は、液状樹脂に加えて、その他の樹脂を含有していてもよい。その他の樹脂としては、例えば、固体樹脂を挙げることができる。 Furthermore, the resin constituting the thermally conductive sheet may contain other resins in addition to the liquid resin. Examples of other resins include solid resins.
<<固体樹脂>>
固体樹脂としては、常温常圧下で液体でない限り、特に限定されることなく、例えば、常温常圧下で固体の熱可塑性樹脂、常温常圧下で固体の熱硬化性樹脂等を用いることができる。
<<Solid resin>>
The solid resin is not particularly limited as long as it is not liquid at room temperature and normal pressure. For example, a thermoplastic resin that is solid at room temperature and normal pressure, or a thermosetting resin that is solid at room temperature and normal pressure can be used.
常温常圧下で固体の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ(アクリル酸2-エチルヘキシル)、アクリル酸とアクリル酸2-エチルヘキシルとの共重合体、ポリメタクリル酸又はそのエステル、ポリアクリル酸又はそのエステルなどのアクリル樹脂;シリコーン樹脂;フッ素樹脂;ポリエチレン;ポリプロピレン;エチレン-プロピレン共重合体;ポリメチルペンテン;ポリ塩化ビニル;ポリ塩化ビニリデン;ポリ酢酸ビニル;エチレン-酢酸ビニル共重合体;ポリビニルアルコール;ポリアセタール;ポリエチレンテレフタレート;ポリブチレンテレフタレート;ポリエチレンナフタレート;ポリスチレン;ポリアクリロニトリル;スチレン-アクリロニトリル共重合体;アクリロニトリル-ブタジエン共重合体(ニトリルゴム);アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂);スチレン-ブタジエンブロック共重合体又はその水素添加物;スチレン-イソプレンブロック共重合体又はその水素添加物;ポリフェニレンエーテル;変性ポリフェニレンエーテル;脂肪族ポリアミド類;芳香族ポリアミド類;ポリアミドイミド;ポリカーボネート;ポリフェニレンスルフィド;ポリサルホン;ポリエーテルサルホン;ポリエーテルニトリル;ポリエーテルケトン;ポリケトン;ポリウレタン;液晶ポリマー;アイオノマー;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、本発明において、ゴムは、「樹脂」に含まれるものとする。
Examples of thermoplastic resins that are solid at room temperature and normal pressure include acrylic resins such as poly(2-ethylhexyl acrylate), a copolymer of acrylic acid and 2-ethylhexyl acrylate, polymethacrylic acid or its ester, and polyacrylic acid or its ester; silicone resins; fluororesins; polyethylene; polypropylene; ethylene-propylene copolymers; polymethylpentene; polyvinyl chloride; polyvinylidene chloride; polyvinyl acetate; ethylene-vinyl acetate copolymers; polyvinyl alcohol; polyacetal; polyethylene terephthalate; polybutylene terephthalate; polyethylene naphthalate; polystyrene; and polyacrylonitrile. Examples of such copolymers include styrene-acrylonitrile copolymers, acrylonitrile-butadiene copolymers (nitrile rubbers), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS resins), styrene-butadiene block copolymers or hydrogenated products thereof, styrene-isoprene block copolymers or hydrogenated products thereof, polyphenylene ethers, modified polyphenylene ethers, aliphatic polyamides, aromatic polyamides, polyamideimides, polycarbonates, polyphenylene sulfides, polysulfones, polyethersulfones, polyethernitriles, polyetherketones, polyketones, polyurethanes, liquid crystal polymers, and ionomers. These may be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, rubber is included in the "resin".
常温常圧下で固体の熱硬化性樹脂としては、例えば、天然ゴム;ブタジエンゴム;イソプレンゴム;ニトリルゴム;水素化ニトリルゴム;クロロプレンゴム;エチレンプロピレンゴム;塩素化ポリエチレン;クロロスルホン化ポリエチレン;ブチルゴム;ハロゲン化ブチルゴム;ポリイソブチレンゴム;エポキシ樹脂;ポリイミド樹脂;ビスマレイミド樹脂;ベンゾシクロブテン樹脂;フェノール樹脂;不飽和ポリエステル;ジアリルフタレート樹脂;ポリイミドシリコーン樹脂;ポリウレタン;熱硬化型ポリフェニレンエーテル;熱硬化型変性ポリフェニレンエーテル;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of thermosetting resins that are solid at room temperature and pressure include natural rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene, butyl rubber, halogenated butyl rubber, polyisobutylene rubber, epoxy resin, polyimide resin, bismaleimide resin, benzocyclobutene resin, phenolic resin, unsaturated polyester, diallyl phthalate resin, polyimide silicone resin, polyurethane, thermosetting polyphenylene ether, and thermosetting modified polyphenylene ether. These may be used alone or in combination of two or more.
<<樹脂における液体樹脂の含有割合>>
なお、熱伝導シートを構成する樹脂は液状樹脂のみを含むものであってもよいし、液状樹脂に加えて上記した固体樹脂などのその他の樹脂を含んでいてもよい。樹脂が液状樹脂以外の樹脂を含む場合、樹脂における液状樹脂の割合が50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましい。液状樹脂の含有割合が上記下限値以上であれば、得られる熱伝導シートの圧縮性を高めることができる。熱伝導シートの圧縮性が高ければ、加圧した際につぶれやすく、被着体と良好に密着するとともに、つぶれた際にシート内における粒子状炭素材料の密度が高まり、熱伝導性も高まりうる。
<<Liquid resin content in resin>>
The resin constituting the thermal conductive sheet may contain only liquid resin, or may contain other resins such as the solid resin described above in addition to the liquid resin. When the resin contains a resin other than the liquid resin, the proportion of the liquid resin in the resin is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more. If the content of the liquid resin is equal to or more than the above lower limit, the compressibility of the obtained thermal conductive sheet can be increased. If the compressibility of the thermal conductive sheet is high, it is easy to be crushed when pressurized, and it adheres well to the adherend, and when it is crushed, the density of the particulate carbon material in the sheet increases, and the thermal conductivity can also be increased.
<樹脂の含有割合>
熱伝導シート中の樹脂の含有割合は、45体積%以上であることが好ましく、50体積%以上であることがより好ましく、75体積%以下であることが好ましく、70体積%以下であることがより好ましく、60体積%以下であることがさらに好ましい。熱伝導シート中の樹脂の含有割合が上記下限以上であれば、熱伝導シートの引張強度及び圧縮性を高めることができる。熱伝導シート中の樹脂の含有割合が上記上限以下であれば、熱伝導シートの熱伝導性を一層高めることができる。
<Resin content>
The content of the resin in the thermal conductive sheet is preferably 45% by volume or more, more preferably 50% by volume or more, and preferably 75% by volume or less, more preferably 70% by volume or less, and even more preferably 60% by volume or less. If the content of the resin in the thermal conductive sheet is equal to or greater than the lower limit, the tensile strength and compressibility of the thermal conductive sheet can be increased. If the content of the resin in the thermal conductive sheet is equal to or less than the upper limit, the thermal conductivity of the thermal conductive sheet can be further increased.
<粒子状炭素材料>
ここで、粒子状炭素材料としては、特に限定されることなく、例えば、人造黒鉛及び天然黒鉛などが挙げられる。人造黒鉛には、カーボンブラック及び熱分解グラファイト等が含まれる。そして、天然黒鉛には、膨張化黒鉛及び球状黒鉛などの鱗片状黒鉛、並びに、鱗状黒鉛が含まれる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、「粒子炭素材料」とは、アスペクト比が20以下の炭素材料を意味する。
<Carbon material particles>
Here, the particulate carbon material is not particularly limited, and examples thereof include artificial graphite and natural graphite. Artificial graphite includes carbon black and pyrolytic graphite. Natural graphite includes flake graphite such as expanded graphite and spheroidal graphite, as well as flake graphite. These may be used alone or in combination of two or more. The term "particulate carbon material" refers to a carbon material having an aspect ratio of 20 or less.
上述した中でも、粒子状炭素材料としては、鱗片状黒鉛を用いることが好ましく、鱗片状黒鉛の中でも、膨張化黒鉛を用いることがより好ましい。粒子状炭素材料として鱗片状黒鉛を用いれば、粒子状炭素材料同士が適度に重点することで、加圧状態における千切れにくさ及び圧縮性を一層高いレベルで両立できる。さらに、鱗片状黒鉛の中でも膨張化黒鉛を用いれば、熱伝導シートの熱伝導率を一層高めることができる。 Among the above, it is preferable to use flake graphite as the particulate carbon material, and among flake graphite, it is more preferable to use expanded graphite. If flake graphite is used as the particulate carbon material, the particulate carbon material can be appropriately concentrated with each other, achieving both resistance to tearing and compressibility under pressure at a higher level. Furthermore, if expanded graphite is used among the flake graphite, the thermal conductivity of the heat conductive sheet can be further increased.
<粒子状炭素材料の配向>
熱伝導シート中の粒子状炭素材料の配向は、粒子状炭素材料の長軸方向の熱伝導シート表面に対する角度(以下、「粒子状炭素材料の配向角度」と称することがある。)が60°以上90°以下であることを満たす必要がある。さらに、粒子状炭素材料の配向角度が、65°以上であることがより好ましく、70°以上であることが更に好ましく、90°以下であることが好ましい。粒子状炭素材料の配向角度が上記所定の範囲内であれば、熱伝導シートの熱抵抗を低減させて熱伝導性を高めることができる。
<Orientation of particulate carbon material>
The orientation of the particulate carbon material in the thermally conductive sheet must satisfy the requirement that the angle of the major axis direction of the particulate carbon material with respect to the surface of the thermally conductive sheet (hereinafter sometimes referred to as the "orientation angle of the particulate carbon material") is 60° or more and 90° or less. Furthermore, the orientation angle of the particulate carbon material is more preferably 65° or more, even more preferably 70° or more, and preferably 90° or less. If the orientation angle of the particulate carbon material is within the above specified range, the thermal resistance of the thermally conductive sheet can be reduced and thermal conductivity can be increased.
<粒子状炭素材料の性状>
粒子状炭素材料の体積平均粒子径は、3μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがより好ましく、8μm以上であることが更に好ましく、12μm以上であることが一層好ましく、16μm以上であることがより一層好ましく、200μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることが好ましく、60μm以下であることがさらに好ましい。粒子状炭素材料の体積平均粒子径が上記下限値以上であれば、粒子状炭素材料間の接触抵抗を低減することが可能となり、結果的に熱伝導シートの熱伝導率が向上する。一方、粒子状炭素材料の体積平均粒子径が上記上限値以下であれば、熱伝導シート中にて粒子状炭素材料を適度に充填することが可能となり、熱伝導シートの熱伝導性を一層高めることができる。
なお、本発明において「体積平均粒子径」は、JIS Z8825に準拠して測定することができ、レーザー回折法で測定された粒度分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を表す。
<Properties of particulate carbon material>
The volume average particle diameter of the particulate carbon material is preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, even more preferably 8 μm or more, even more preferably 12 μm or more, even more preferably 16 μm or more, preferably 200 μm or less, more preferably 150 μm or less, preferably 100 μm or less, and even more preferably 60 μm or less. If the volume average particle diameter of the particulate carbon material is equal to or greater than the lower limit, the contact resistance between the particulate carbon material can be reduced, and the thermal conductivity of the thermal conductive sheet is improved. On the other hand, if the volume average particle diameter of the particulate carbon material is equal to or less than the upper limit, the particulate carbon material can be appropriately filled in the thermal conductive sheet, and the thermal conductivity of the thermal conductive sheet can be further improved.
In the present invention, the "volume average particle size" can be measured in accordance with JIS Z8825, and represents a particle size at which the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50% in a particle size distribution (volume basis) measured by a laser diffraction method.
また、粒子状炭素材料は、アスペクト比(長径/短径)が、1.2超であることが好ましく、2超であることがより好ましく、4超であることが更に好ましく、6超であることが一層好ましく、20以下であることが好ましく、15以下であることがより好ましく、10以下であることが更に好ましい。粒子状炭素材料のアスペクト比が上記所定の範囲内であれば、熱伝導シートの表面に対する粒子状炭素材料の配向角度が後述する所望の範囲に容易に収まることから、熱伝導性を更に向上させることができる。 The particulate carbon material preferably has an aspect ratio (major axis/minor axis) of more than 1.2, more preferably more than 2, even more preferably more than 4, even more preferably more than 6, and preferably 20 or less, more preferably 15 or less, and even more preferably 10 or less. If the aspect ratio of the particulate carbon material is within the above-mentioned range, the orientation angle of the particulate carbon material with respect to the surface of the thermally conductive sheet can easily fall within the desired range described below, thereby further improving the thermal conductivity.
<粒子状炭素材料の含有割合>
熱伝導シート中の粒子状炭素材料の含有割合は、樹脂及び粒子状炭素材料の合計体積を100体積%として、25体積%以上であることが好ましく、30体積%以上であることがより好ましく、40体積%以上であることがさらに好ましく、55体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。熱伝導シート中の粒子状炭素材料の含有割合が上記下限以上であれば、熱伝導シートの熱伝導性を一層高めることができる。熱伝導シート中の粒子状炭素材料の含有割合が上記上限以下であれば、熱伝導シートの引張強度及び圧縮性を高めることができる。
<Content of particulate carbon material>
The content of the particulate carbon material in the thermal conductive sheet is preferably 25% by volume or more, more preferably 30% by volume or more, even more preferably 40% by volume or more, and preferably 55% by volume or less, and more preferably 50% by volume or less, based on 100% by volume of the total volume of the resin and the particulate carbon material. If the content of the particulate carbon material in the thermal conductive sheet is equal to or more than the lower limit, the thermal conductivity of the thermal conductive sheet can be further improved. If the content of the particulate carbon material in the thermal conductive sheet is equal to or less than the upper limit, the tensile strength and compressibility of the thermal conductive sheet can be improved.
<その他の成分>
本発明の熱伝導シートは、上述した成分以外の成分を更に含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、繊維状炭素材料などを用いることができる。繊維状炭素材料としては、特に限定されることなく、アスペクト比が20以上の炭素材料を用いることができる。より具体的には、繊維状炭素材料としては、カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、有機繊維を炭化して得られる炭素繊維、及び、それらの切断物などを用いることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Other ingredients>
The thermally conductive sheet of the present invention may further contain components other than the above-mentioned components. For example, fibrous carbon materials can be used as the other components. The fibrous carbon materials are not particularly limited, and carbon materials having an aspect ratio of 20 or more can be used. More specifically, the fibrous carbon materials can be carbon nanotubes, vapor-grown carbon fibers, carbon fibers obtained by carbonizing organic fibers, and cut products thereof. These may be used alone or in combination of two or more.
<<熱伝導シートの熱抵抗>>
熱伝導シートは、熱抵抗が0.100℃/W以下であることが好ましく、0.080℃/W以下であることがより好ましく、0.060℃/W以下であることがさらに好ましく、0.050以下であることが特に好ましい。熱抵抗が上記上限値以下であれば、熱伝導シートは熱伝導性に優れる。なお、熱伝導シートの熱抵抗の値は、例えば、0.9MPaの圧力を加えた時の熱抵抗値であり、本明細書の実施例に記載の方法に従って測定することができる。
<<Thermal resistance of thermal conductive sheet>>
The thermal resistance of the thermal conductive sheet is preferably 0.100°C/W or less, more preferably 0.080°C/W or less, even more preferably 0.060°C/W or less, and particularly preferably 0.050 or less. If the thermal resistance is equal to or less than the upper limit, the thermal conductive sheet has excellent thermal conductivity. The thermal resistance value of the thermal conductive sheet is, for example, the thermal resistance value when a pressure of 0.9 MPa is applied, and can be measured according to the method described in the examples of this specification.
<厚み>
熱伝導シートの厚みは、50μm以上であることが好ましく、80μm以上であることが好ましく、90μm以上であることがより好ましく、100μm以上であることが更に好ましく、500μm以下であることが好ましく、300μm以下であることがより好ましく、200μm以下であることが更に好ましい。熱伝導シートの厚みが上記下限以上であれば、熱伝導シートの強度及び熱伝導性を高めることができる。一方、熱伝導シートの厚みが上記上限以下であれば、熱抵抗の値を適度に下げることが出来る。
<Thickness>
The thickness of the thermal conductive sheet is preferably 50 μm or more, more preferably 80 μm or more, more preferably 90 μm or more, even more preferably 100 μm or more, and preferably 500 μm or less, more preferably 300 μm or less, and even more preferably 200 μm or less. If the thickness of the thermal conductive sheet is equal to or greater than the lower limit, the strength and thermal conductivity of the thermal conductive sheet can be increased. On the other hand, if the thickness of the thermal conductive sheet is equal to or less than the upper limit, the thermal resistance value can be appropriately reduced.
(熱伝導シートの製造方法)
本発明の熱伝導シートの製造方法は、(A)樹脂と粒子状炭素材料とを含む組成物を加圧してシート状に成形し、一次シートを得る一次シート成形工程と、(B)一次シートを厚み方向に複数枚積層して、或いは、前記一次シートを折畳又は捲回して、積層体を得る積層体形成工程と、(C)積層体を積層方向に対して45°以下の角度でスライスして、二次シートを得るスライス工程と、(D)二次シートを120℃以上の減圧条件下にて3時間以上乾燥する乾燥工程と、を含む。
なお、本発明の熱伝導シートの製造方法は、任意で、上記(A)~(D)以外の工程を更に含んでいてもよい。
(Method of manufacturing thermally conductive sheet)
The method for producing a thermally conductive sheet of the present invention includes: (A) a primary sheet forming step of pressurizing a composition containing a resin and a particulate carbon material to form it into a sheet to obtain a primary sheet; (B) a laminate forming step of stacking a plurality of primary sheets in the thickness direction or folding or rolling the primary sheet to obtain a laminate; (C) a slicing step of slicing the laminate at an angle of 45° or less to the stacking direction to obtain a secondary sheet; and (D) a drying step of drying the secondary sheet under reduced pressure conditions at 120° C. or higher for 3 hours or more.
The method for producing a thermally conductive sheet of the present invention may optionally include further steps other than the above steps (A) to (D).
本発明の熱伝導シートの製造方法によれば、ポンプアウトを抑制しつつ優れた熱伝導性を発揮し得る熱伝導シートを効率的に製造することができる。 The method for manufacturing a thermally conductive sheet of the present invention makes it possible to efficiently manufacture a thermally conductive sheet that exhibits excellent thermal conductivity while suppressing pump-out.
<(A)一次シート成形工程>
一次シート成形工程では、樹脂と炭素材料とを含む組成物を加圧してシート状に成形し、一次シートを得る。
<(A) Primary sheet molding step>
In the primary sheet forming step, a composition containing a resin and a carbon material is pressed into a sheet to obtain a primary sheet.
<<組成物>>
上記組成物は、樹脂と粒子状炭素材料とを含む。なお、上記組成物は、樹脂及び粒子状炭素材料以外のその他の成分を更に含んでいてもよい。
<<Composition>>
The composition includes a resin and a carbon material particle. The composition may further include other components in addition to the resin and the carbon material particle.
粒子状炭素材料としては、「熱伝導シート」の項で上述した粒子状炭素材料を、上述した比率で用いることができる。 As the particulate carbon material, the particulate carbon material described above in the "Thermal Conductive Sheet" section can be used in the ratio described above.
-その他の成分-
上記組成物は、上述した樹脂及び粒子状炭素材料以外のその他の成分を更に含んでいてもよい。その他の成分としては、例えば、「熱伝導シート」の項で上述した繊維状炭素材料、及び分散剤を用いることができる。分散剤としては、特に限定されることはなく、既知のものを用いることができる。なお、組成物中の分散剤の含有量は、本発明の所望の効果が得られる範囲内で調整することができる。
-Other ingredients-
The composition may further contain other components in addition to the above-mentioned resin and particulate carbon material. As the other components, for example, the fibrous carbon material and dispersant described in the section "Thermal Conductive Sheet" can be used. The dispersant is not particularly limited, and any known dispersant can be used. The content of the dispersant in the composition can be adjusted within a range in which the desired effect of the present invention can be obtained.
-組成物の調製-
組成物は、特に限定されることはなく、上述した成分を混合することにより調製することができる。
なお、上述した成分の混合は、特に制限されることなく、ニーダー;ヘンシェルミキサー、ホバートミキサー、ハイスピードミキサー等のミキサー;二軸混練機;ロール;などの既知の混合装置を用いて行うことができる。また、混合は、酢酸エチル等の溶媒の存在下で行ってもよい。溶媒に予め樹脂を溶解又は分散させて樹脂溶液として、粒子状炭素材料、及び任意で添加されるその他の成分と混合してもよい。そして、混合時間は、例えば、5分以上60分以下とすることができる。また、混合温度は、例えば、5℃以上160℃以下とすることができる。
-Preparation of composition-
The composition is not particularly limited and can be prepared by mixing the above-mentioned components.
The mixing of the above-mentioned components is not particularly limited, and can be performed using a known mixing device such as a kneader; a mixer such as a Henschel mixer, a Hobart mixer, or a high-speed mixer; a twin-screw kneader; or a roll. The mixing may be performed in the presence of a solvent such as ethyl acetate. The resin may be dissolved or dispersed in advance in a solvent to form a resin solution, which may then be mixed with the particulate carbon material and other components that are optionally added. The mixing time may be, for example, 5 minutes or more and 60 minutes or less. The mixing temperature may be, for example, 5° C. or more and 160° C. or less.
<<組成物の成形>>
そして、上述のようにして調製した組成物は、任意に脱泡及び解砕した後に、加圧してシート状に成形することができる。このように組成物を加圧成形したシート状のものを、一次シートとすることができる。なお、混合時に溶媒を用いている場合には、溶媒を除去してからシート状に成形することが好ましく、例えば、真空脱泡を用いて脱泡を行えば、脱泡時に溶媒の除去も同時に行うことができる。
<<Molding of the composition>>
The composition prepared as described above can be optionally degassed and crushed, and then pressed to form into a sheet. The sheet-like product obtained by pressing the composition in this manner can be used as a primary sheet. If a solvent is used during mixing, it is preferable to remove the solvent before forming into a sheet. For example, if degassing is performed using vacuum degassing, the solvent can be removed at the same time as degassing.
ここで、組成物は、圧力が負荷される成形方法であれば、特に制限されることなく、プレス成形、圧延成形又は押し出し成形などの既知の成形方法を用いてシート状に成形することができる。中でも、組成物は、圧延成形(一次加工)によりシート状に成形することが好ましく、保護フィルムに挟んだ状態でロール間を通過させてシート状に成形することがより好ましい。なお、保護フィルムとしては、特に制限されることなく、サンドブラスト処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等を用いることができる。また、ロール温度は5℃以上150℃以下、ロール間隙は50μm以上2500μm以下、ロール線圧は1kg/cm以上3000kg/cm以下、ロール速度は0.1m/分以上20m/分以下とすることができる。 Here, the composition can be molded into a sheet using a known molding method such as press molding, rolling molding, or extrusion molding, without any particular limitation, as long as the molding method is one in which pressure is applied. Among them, the composition is preferably molded into a sheet by rolling molding (primary processing), and more preferably molded into a sheet by passing the composition between rolls while sandwiched between protective films. The protective film is not particularly limited, and may be a polyethylene terephthalate (PET) film that has been subjected to sandblasting treatment. The roll temperature may be 5°C or higher and 150°C or lower, the roll gap may be 50 μm or higher and 2500 μm or lower, the roll linear pressure may be 1 kg/cm or higher and 3000 kg/cm or lower, and the roll speed may be 0.1 m/min or higher and 20 m/min or lower.
<(B)積層体形成工程>
積層体形成工程では、一次シート成形工程で得られた一次シートを厚み方向に複数枚積層して、或いは、一次シートを折畳又は捲回して、樹脂及び粒子状炭素材料を含む一次シートが厚み方向に複数形成された積層体を得る。ここで、一次シートの折畳による積層体の形成は、特に制限されることなく、折畳機を用いて一次シートを一定幅で折り畳むことにより行うことができる。また、一次シートの捲回による積層体の形成は、特に制限されることなく、一次シートの短手方向又は長手方向に平行な軸の回りに一次シートを捲き回すことにより行うことができる。また、一次シートの積層による積層体の形成は、特に制限されることなく、積層装置を用いて行うことができる。例えば、シート積層装置(日機装社製、製品名「ハイスタッカー」)を用いれば、層間に空気が入り込むことを抑えることができるため、良好な積層体を効率的に得ることができる。
<(B) Laminate formation process>
In the laminate formation step, a laminate is obtained in which a plurality of primary sheets containing a resin and a particulate carbon material are formed in the thickness direction by stacking a plurality of primary sheets obtained in the primary sheet molding step in the thickness direction, or by folding or rolling the primary sheets. Here, the formation of the laminate by folding the primary sheets is not particularly limited, and can be performed by folding the primary sheets at a constant width using a folding machine. In addition, the formation of the laminate by rolling the primary sheets is not particularly limited, and can be performed by rolling the primary sheets around an axis parallel to the short side direction or long side direction of the primary sheets. In addition, the formation of the laminate by stacking the primary sheets is not particularly limited, and can be performed using a lamination device. For example, if a sheet lamination device (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., product name "Hi-Stacker") is used, it is possible to suppress the intrusion of air between the layers, and therefore a good laminate can be efficiently obtained.
なお、積層工程では、得られた積層体を、加熱しながら、積層方向に加圧(二次加圧)することが好ましい。積層体を加熱しながら積層方向に加圧する二次加圧を行うことにより、積層された一次シート相互間の融着を促進することができる。 In the lamination process, it is preferable to apply pressure (secondary pressure) to the obtained laminate in the lamination direction while heating it. By applying secondary pressure to the laminate in the lamination direction while heating it, it is possible to promote fusion between the laminated primary sheets.
ここで、積層体を積層方向に加圧する際の圧力は、0.05MPa以上0.50MPa以下とすることができる。
また、積層体の加熱温度は、特に限定されないが、50℃以上170℃以下であることが好ましい。
さらに、積層体の加熱時間は、例えば、10秒間以上30分間以下とすることができる。
Here, the pressure applied to the laminate in the lamination direction may be 0.05 MPa or more and 0.50 MPa or less.
The heating temperature of the laminate is not particularly limited, but is preferably 50° C. or higher and 170° C. or lower.
Furthermore, the heating time for the laminate can be, for example, from 10 seconds to 30 minutes.
なお、一次シートを積層、折畳又は捲回して得られる積層体では、粒子状炭素材料が積層方向に略直交する方向に配向していると推察される。例えば、粒子状炭素材料の形状が鱗片形状である場合、当該鱗片形状が有する主面の長軸の方向は、積層方向に略直交していると推察される。 In the laminate obtained by stacking, folding, or rolling the primary sheet, the particulate carbon material is presumably oriented in a direction approximately perpendicular to the stacking direction. For example, if the particulate carbon material has a scale-like shape, the direction of the long axis of the main surface of the scale-like shape is presumably approximately perpendicular to the stacking direction.
<(C)スライス工程>
スライス工程では、積層体を、積層方向に対して45°以下の角度でスライスして、積層体のスライス片よりなる二次シートを得る。ここで、積層体をスライスする方法としては、特に限定されることなく、例えば、マルチブレード法、レーザー加工法、ウォータージェット法、ナイフ加工法等が挙げられる。中でも、二次シートの厚みを均一にし易い点で、ナイフ加工法が好ましい。また、積層体をスライスする際の切断具としては、特に限定されることなく、スリットを有する平滑な盤面と、このスリット部より突出した刃部とを有するスライス部材(例えば、鋭利な刃を備えたカンナやスライサー)を用いることができる。
<(C) Slicing step>
In the slicing step, the laminate is sliced at an angle of 45° or less with respect to the lamination direction to obtain a secondary sheet consisting of slices of the laminate. Here, the method for slicing the laminate is not particularly limited, and examples thereof include a multi-blade method, a laser processing method, a water jet method, and a knife processing method. Among them, the knife processing method is preferred because it is easy to make the thickness of the secondary sheet uniform. In addition, the cutting tool used for slicing the laminate is not particularly limited, and a slicing member having a smooth plate surface with a slit and a blade portion protruding from the slit portion (for example, a plane or slicer with a sharp blade) can be used.
なお、積層体をスライスする角度は、積層方向に対して30°以下であることが好ましく、積層方向に対して15°以下であることがより好ましく、積層方向に対して略0°である(即ち、積層方向に沿う方向である)ことが好ましい。
そして、このようにして得られた二次シートでは、厚み方向に粒子状炭素材料が良好に配向しており、粒子状炭素材料の長軸方向のシート表面に対する角度は、60°以上90°以下である。より具体的には、粒子状炭素材料が鱗片形状である場合、当該鱗片形状が有する主面の長軸の方向の、シート表面に対して60°以上90°以下である。
The angle at which the laminate is sliced is preferably 30° or less with respect to the stacking direction, more preferably 15° or less with respect to the stacking direction, and preferably approximately 0° with respect to the stacking direction (i.e., in the direction along the stacking direction).
In the secondary sheet thus obtained, the particulate carbon material is well oriented in the thickness direction, and the angle of the major axis direction of the particulate carbon material with respect to the sheet surface is 60° to 90°. More specifically, when the particulate carbon material is scaly, the angle of the major axis direction of the main surface of the scaly shape with respect to the sheet surface is 60° to 90°.
<(D)乾燥工程>
乾燥工程では、二次シートを120℃以上の減圧条件下にて3時間以上乾燥することにより、熱伝導シートを得る。乾燥工程では、上記工程を上記条件下にて乾燥することにより、得られる熱伝導シートにおける分子量1,000以下の成分の割合を、効率的に1.0%以下とすることができる。乾燥工程は、特に限定されることなく、例えば、真空オーブンなどを用いて好適に実施することができる。
<(D) Drying step>
In the drying step, the secondary sheet is dried under reduced pressure at 120° C. or higher for 3 hours or more to obtain a thermally conductive sheet. In the drying step, the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less in the obtained thermally conductive sheet can be efficiently reduced to 1.0% or less by performing the drying step under the above conditions. The drying step is not particularly limited, and can be suitably performed, for example, using a vacuum oven or the like.
乾燥工程における乾燥温度は、120℃以上である必要があり、130℃以上であることが好ましく、140℃以上であることがより好ましく、200℃以下であることが好ましく、180℃以下であることがより好ましい。乾燥工程における乾燥温度が上記下限値以上であれば、得られる熱伝導シートにおける分子量1,000以下の成分の割合を効率的に低減することができる。また、乾燥工程における乾燥温度が上記上限値以下であれば、分子量が1,000超の成分まで熱伝導シートから除去されることを良好に予防することができる。 The drying temperature in the drying process must be 120°C or higher, preferably 130°C or higher, more preferably 140°C or higher, and preferably 200°C or lower, more preferably 180°C or lower. If the drying temperature in the drying process is equal to or higher than the lower limit, the proportion of components with a molecular weight of 1,000 or less in the obtained thermal conductive sheet can be efficiently reduced. Furthermore, if the drying temperature in the drying process is equal to or lower than the upper limit, it is possible to effectively prevent components with a molecular weight of more than 1,000 from being removed from the thermal conductive sheet.
乾燥工程における乾燥時間は、3時間以上である必要があり、5時間以上であることが好ましく、12時間以下であることが好ましく、10時間以下であることがより好ましい。乾燥工程における乾燥時間が上記下限値以上であれば、得られる熱伝導シートにおける分子量1,000以下の成分の割合を良好に低減することができる。乾燥工程における乾燥時間が上記上限値以下であれば、必要以上に低分子量成分を除去することがなく、得られる熱伝導シートに適度な柔軟性を付与することができ、これにより、熱伝導シートの熱伝導性を一層高めることができる。 The drying time in the drying step must be 3 hours or more, preferably 5 hours or more, preferably 12 hours or less, and more preferably 10 hours or less. If the drying time in the drying step is equal to or greater than the above lower limit, the proportion of components with a molecular weight of 1,000 or less in the obtained thermal conductive sheet can be effectively reduced. If the drying time in the drying step is equal to or less than the above upper limit, low molecular weight components are not removed more than necessary, and the obtained thermal conductive sheet can be given appropriate flexibility, thereby further increasing the thermal conductivity of the thermal conductive sheet.
乾燥工程における雰囲気は、減圧条件であれば、特に限定されない。ここで、減圧条件は、大気圧(1atm)を基準とした減圧度が-0.1MPaであることが好ましい。 The atmosphere in the drying process is not particularly limited as long as it is a reduced pressure condition. Here, the reduced pressure condition is preferably a reduced pressure of -0.1 MPa based on atmospheric pressure (1 atm).
乾燥工程の前後における二次シートの質量減少率は、0.5%以上であることが好ましく、1.0%以上であることがより好ましく、1.5%以上であることがより好ましく、3.0%以下であることが好ましく、2.0%以下であることがより好ましい。質量減少率が上記範囲内となるような条件(減圧度、乾燥温度、及び乾燥時間の組み合わせ)を選択して乾燥条件を実施することで、得られる熱伝導シートにおける分子量1,000以下の成分の割合を効率的に低減しつつ、分子量1,000超の成分が揮発することを効果的に抑制することができる。 The mass reduction rate of the secondary sheet before and after the drying process is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, more preferably 1.5% or more, and preferably 3.0% or less, and more preferably 2.0% or less. By selecting the conditions (combination of vacuum pressure, drying temperature, and drying time) that result in a mass reduction rate within the above range and carrying out the drying conditions, it is possible to efficiently reduce the proportion of components with a molecular weight of 1,000 or less in the obtained thermal conductive sheet while effectively suppressing the volatilization of components with a molecular weight of more than 1,000.
そして、上記条件に従う乾燥工程に続いて、冷却工程を実施することができる。冷却工程の条件は特に限定されないが、例えば、常温常圧条件下にて、3時間以上熱伝導シートを冷却することが挙げられる。 Then, following the drying process according to the above conditions, a cooling process can be carried out. The conditions for the cooling process are not particularly limited, but for example, the thermally conductive sheet can be cooled for 3 hours or more under normal temperature and pressure conditions.
以上説明した各種の工程を経て得られた熱伝導シートでは、厚み方向に粒子状炭素材料が良好に配向している。例えば、粒子状炭素材料の形状が鱗片形状である場合、当該鱗片形状が有する主面の長軸の方向は、二次シートの厚み方向と略一致している。 In the thermally conductive sheet obtained through the various processes described above, the particulate carbon material is well oriented in the thickness direction. For example, when the particulate carbon material has a scale shape, the direction of the long axis of the main surface of the scale shape is approximately the same as the thickness direction of the secondary sheet.
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。また、体積分率などの算出に際して、各配合成分の体積として、各配合成分の質量をそれらの理論比重で除した値を採用した。
なお、実施例における各種の測定及び評価は以下の方法に従って行った。
The present invention will be specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following description, "%" and "parts" expressing amounts are based on mass unless otherwise specified. In addition, when calculating the volume fraction, the volume of each blended component was calculated by dividing the mass of each blended component by its theoretical specific gravity.
In the examples, various measurements and evaluations were carried out according to the following methods.
<粒子状炭素材料の配向角度>
熱伝導シート中の粒子状炭素材料の配向角度は、熱伝導シートを正八角形に切断した断面を走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテクノロジーズ製「SU-3500」)にて当該シートの上端から下端までが収まる倍率で観察した。なお、このときの倍率は700倍であった。この断面における粒子状炭素材料の長軸に50本線を引き、熱伝導シートの表面に対する長軸の角度の平均を算出した。なお、角度が90°以上であった場合には補角を採用した。これを8面に対して実施し、8面の中で最も値の大きなものを熱伝導シート中の粒子状炭素材料の配向角度とした。
<Orientation angle of particulate carbon material>
The orientation angle of the particulate carbon material in the thermally conductive sheet was determined by observing a cross section of a thermally conductive sheet cut into a regular octagon with a scanning electron microscope (SEM, Hitachi High-Technologies Corporation's "SU-3500") at a magnification that covered the entire sheet from top to bottom. The magnification was 700x. Fifty lines were drawn along the major axis of the particulate carbon material in this cross section, and the average angle of the major axis with respect to the surface of the thermally conductive sheet was calculated. If the angle was 90° or more, the supplementary angle was used. This was performed for eight surfaces, and the largest value among the eight surfaces was taken as the orientation angle of the particulate carbon material in the thermally conductive sheet.
<質量減少率>
スライス工程直後の二次シートの質量α1と、乾燥工程及び冷却工程を経て得られた熱伝導シートの質量α2を各々秤量し、下記の式に従って質量減少率を算出した。
(質量減少率)=1-(熱伝導シートの質量α2)÷(二次シートの質量α1)
<Mass reduction rate>
The mass α1 of the secondary sheet immediately after the slicing process and the mass α2 of the thermally conductive sheet obtained after the drying process and the cooling process were each weighed, and the mass reduction rate was calculated according to the following formula.
(Mass reduction rate) = 1 - (mass of thermal conductive sheet α2) ÷ (mass of secondary sheet α1)
<分子量分布>
原材料としての液状樹脂については、下記条件に従うゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により分子量分布を測定した。GPCによる測定は、GPCシステム(東ソー社製、HLC-8220)により、Hタイプカラム(東ソー社製、HZ-M)2本を直列に連結して用い、テトラヒドロフランを溶媒として、カラム温度40℃で行った。また、検出器には、示差屈折計(東ソー社製、RI-8320)を用いた。
また、熱伝導シートの分子量分布を測定する際には、熱伝導シートを有機溶媒等に溶解させ、固形成分を濾過により取り除き抽出した樹脂成分の分子量を、上記に従って測定した。
<Molecular weight distribution>
The molecular weight distribution of the liquid resin as a raw material was measured by gel permeation chromatography (GPC) according to the following conditions. The GPC measurement was performed using a GPC system (Tosoh Corporation, HLC-8220) with two H-type columns (Tosoh Corporation, HZ-M) connected in series, tetrahydrofuran as a solvent, and a column temperature of 40° C. A differential refractometer (Tosoh Corporation, RI-8320) was used as a detector.
When measuring the molecular weight distribution of the thermally conductive sheet, the thermally conductive sheet was dissolved in an organic solvent or the like, and the solid components were removed by filtration, and the molecular weight of the extracted resin component was measured in the manner described above.
実施例、比較例で得られた熱伝導シートの耐ポンプアウト性は、以下の通り測定した。
即ち、50mm角の銅板および片面が粗面になっている銅箔(粗銅箔)を2枚ずつ準備した。一方の銅板の上に粗銅箔を粗面が上になるように配置し、さらに、粗銅箔の粗面側の略中心部分に、10mm×10mm角のサイズに裁断した熱伝導シートを配置した。続けて、配置された熱伝導シートの上に他方の粗銅箔を粗面が下になるように配置し、さらに、粗銅箔の上から他方の銅板を配置することにより、熱伝導シートが粗銅箔の粗面側、更には銅板で挟まれた、銅板/粗銅箔/熱伝導シート/粗銅箔/銅板からなる積層体を、試験片として得た。次に、得られた試験片の上に1500gの重りを乗せ、温度150℃の恒温槽内に置き72時間保管した。このとき、銅板および粗銅箔に挟まれた熱伝導シートにかかる圧力は0.15MPaであった。そして、72時間保管後に、試験片の銅板および粗銅箔を熱伝導シートから剥がし、2枚の粗銅箔の粗面上に広がった「しみ」を目視で観察し、「しみ」の輪郭の最大径の平均値(mm)を測定した。なお、「しみ」は略同心円状に広がって形成されており、円形又は楕円形に近似することが可能であった。そして、以下の基準に従って評価した。
最大径の平均値が小さいほど、熱伝導シートが耐ポンプアウト性に優れることを示す。以下の熱伝導シートの評価がA又はBならば、耐ポンプアウト性が比較的良好であると言える。
A:最大径の平均値が15mm未満
B:最大径の平均値が15mm以上20mm未満
C:最大径の平均値が20mm以上
The pump-out resistance of the thermally conductive sheets obtained in the examples and comparative examples was measured as follows.
That is, two copper plates each of 50 mm square and copper foil (coarse copper foil) with one side roughened were prepared. The coarse copper foil was placed on one of the copper plates with the rough surface facing up, and a thermally conductive sheet cut to a size of 10 mm x 10 mm square was placed in the approximate center of the rough surface side of the coarse copper foil. Next, the other coarse copper foil was placed on the placed thermally conductive sheet with the rough surface facing down, and the other copper plate was placed on top of the coarse copper foil, thereby obtaining a laminate consisting of copper plate/coarse copper foil/thermal conductive sheet/coarse copper foil/copper plate, in which the thermally conductive sheet was sandwiched between the rough surface side of the coarse copper foil and the copper plate, as a test piece. Next, a weight of 1500 g was placed on the obtained test piece, and the test piece was stored in a thermostatic chamber at a temperature of 150 ° C. for 72 hours. At this time, the pressure applied to the thermally conductive sheet sandwiched between the copper plate and the coarse copper foil was 0.15 MPa. After 72 hours of storage, the copper plate and the rough copper foil of the test piece were peeled off from the thermal conductive sheet, and the "stains" spreading on the rough surfaces of the two rough copper foils were visually observed, and the average value (mm) of the maximum diameter of the outline of the "stains" was measured. The "stains" were formed spreading in an approximately concentric circular shape, and could be approximated to a circular or elliptical shape. Evaluation was performed according to the following criteria.
A smaller average value of the maximum diameter indicates that the heat conductive sheet has better pump-out resistance. If a heat conductive sheet is rated A or B below, it can be said that the pump-out resistance is relatively good.
A: The average maximum diameter is less than 15 mm. B: The average maximum diameter is 15 mm or more and less than 20 mm. C: The average maximum diameter is 20 mm or more.
<引張強度>
実施例、比較例で製造した熱伝導シートを、下記に従って定義したX方向およびY方向に20mm×50mmのサイズで打ち抜いたものを試験片とした。得られた試験片について、小型卓上試験機(日本電産シンポ社製、「FGS-500TV」、デジタルフォースゲージとしてFGP-50を使用)を用いて、引張速度を20mm/分とした引張試験を行った。なお、チャック間距離は30mmとした。引張試験時における最大強度(N)を試験体の厚み(mm)で除して、熱伝導シートのシート強度(N/mm)を算出した。
なお、「X方向」とは、「熱伝導シートの主面について熱伝導率を測定した場合に熱伝導率が最も高くなる方向(積層体の積層方向に対して垂直な方向)」を意味し、「Y方向」とは、「X方向に対して垂直な方向(積層体の積層方向と一致する方向)」を意味する。
ここで、熱伝導率は、以下の方法により、測定することができる。
<<熱伝導率>>
熱伝導シートの主面内について、それぞれ、熱拡散率α(m2/s)、定圧比熱Cp(J/g・K)および比重ρ(g/m3)を以下の方法で測定した。
[熱拡散率α(m2/s)]
熱物性測定装置(株式会社ベテル製、製品名「サーモウェーブアナライザTA35」)を使用して熱拡散率を測定した。
[定圧比熱Cp(J/g・K)]
示差走査熱量計(Rigaku製、製品名「DSC8230」)を使用し、10℃/分の昇温条件下における比熱を測定した。
[比重ρ(g/m3)]
自動比重計(東洋精機社製、商品名「DENSIMETER-H」)を用いて比重(密度)(g/m3)を測定した。
そして、得られた測定値を用いて下記式(I):
λ=α×Cp×ρ・・・(I)
に代入し、熱伝導シートの熱伝導率λ(W/m・K)を求めた。
<Tensile strength>
The thermally conductive sheets manufactured in the examples and comparative examples were punched out in the X and Y directions defined as follows to obtain test pieces of 20 mm x 50 mm. The obtained test pieces were subjected to a tensile test at a tensile speed of 20 mm/min using a small tabletop testing machine (manufactured by Nidec-Shimpo Corporation, "FGS-500TV", using FGP-50 as a digital force gauge). The distance between the chucks was 30 mm. The sheet strength (N/mm) of the thermally conductive sheet was calculated by dividing the maximum strength (N) during the tensile test by the thickness (mm) of the test piece.
The "X direction" means "the direction in which the thermal conductivity is highest when measured on the main surface of the thermal conductive sheet (the direction perpendicular to the stacking direction of the laminate)" and the "Y direction" means "the direction perpendicular to the X direction (the direction coinciding with the stacking direction of the laminate)."
Here, the thermal conductivity can be measured by the following method.
<<Thermal Conductivity>>
For each of the main surfaces of the thermally conductive sheets, the thermal diffusivity α (m 2 /s), specific heat at constant pressure Cp (J/g·K), and specific gravity ρ (g/m 3 ) were measured by the following methods.
[Thermal diffusivity α (m 2 /s)]
The thermal diffusivity was measured using a thermal property measuring device (manufactured by Bethel Corporation, product name "Thermowave Analyzer TA35").
[Constant pressure specific heat Cp (J/g K)]
The specific heat was measured using a differential scanning calorimeter (manufactured by Rigaku, product name "DSC8230") under a temperature increase condition of 10°C/min.
[Specific gravity ρ (g/m 3 )]
The specific gravity (density) (g/m 3 ) was measured using an automatic specific gravity meter (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, product name "DENSIMETER-H").
The obtained measured values are then used to calculate the following formula (I):
λ=α×Cp×ρ...(I)
The thermal conductivity λ (W/m·K) of the thermal conductive sheet was calculated by substituting the above.
<熱抵抗値および圧縮率>
熱伝導シートの熱抵抗値は、熱抵抗試験器(株式会社日立テクノロジーアンドサービス製、製品名「樹脂材料熱抵抗測定装置」)を用いて測定した。ここで、1cm角の略正方形に切り出した熱伝導シートを試料とし初期の膜厚を測定した。その後、試料温度50℃において、0.9MPaの圧力を加えた時の熱抵抗値(℃/W)およびシート厚み(単位:mm)を測定した。熱抵抗値が小さいほど熱伝導シートが熱伝導性に優れ、例えば、発熱体と放熱体との間に介在させた際の放熱特性に優れていることを示す。
また、0.9MPaで加圧した際のシート厚みを初期のシート厚みで除した値を、1から引いた値を圧縮率とした。得られた結果を表1に示す。圧縮率の値が大きいほど、加圧された場合に圧縮しやすいことを意味する。
<Thermal resistance and compressibility>
The thermal resistance value of the thermal conductive sheet was measured using a thermal resistance tester (Hitachi Technology & Services Co., Ltd., product name "Resin Material Thermal Resistance Measuring Device"). Here, the thermal conductive sheet cut into a roughly 1 cm square was used as a sample, and the initial film thickness was measured. Then, the thermal resistance value (°C/W) and the sheet thickness (unit: mm) were measured when a pressure of 0.9 MPa was applied at a sample temperature of 50°C. The smaller the thermal resistance value, the better the thermal conductivity of the thermal conductive sheet, and for example, the better the heat dissipation characteristics when interposed between a heat generating body and a heat sink.
The compression ratio was calculated by dividing the sheet thickness when pressed at 0.9 MPa by the initial sheet thickness and subtracting the result from 1. The results are shown in Table 1. The larger the compression ratio, the easier it is to compress when pressed.
(実施例1)
<組成物の調製>
液状樹脂としての熱可塑性フッ素樹脂(ダイキン工業株式会社製、商品名「ダイエルG-101」)70部と、固体樹脂としての熱可塑性フッ素樹脂(スリーエムジャパン株式会社製、商品名「ダイニオンFC2211」)30部と、粒子状炭素材料としての膨張化黒鉛(伊藤黒鉛工業株式会社製、商品名「EC300」、体積平均粒子径:50μm)90部(樹脂及び粒子状炭素材料の全体積に対して41体積%)とを、加圧ニーダー(日本スピンドル製)を用いて、温度150℃にて20分間撹拌混合した。次に、得られた混合物を解砕機(大阪ケミカル社製、商品名「ワンダークラッシュミルD3V-10」)に投入して、10秒間解砕することにより、組成物を得た。
<(A)一次シート成形工程>
次いで、得られた組成物50gを、サンドブラスト処理を施した厚み50μmのPETフィルム(保護フィルム)で挟み、ロール間隙550μm、ロール温度50℃、ロール線圧50kg/cm、ロール速度1m/分の条件にて圧延成形(一次加圧)し、厚み0.5mmの一次シートを得た。
<(B)積層体形成工程>
続いて、得られた一次シートを縦150mm×横150mm×厚み0.5mmに裁断し、一次シートの厚み方向に120枚積層し、更に、温度120℃、圧力0.1MPaで3分間、積層方向にプレス(二次加圧)することにより、高さ約60mmの積層体を得た。
<(C)スライス工程>
その後、スライスに必要な長さを残して、得られた積層体の上面の全体を金属板で押え、積層方向に(即ち、上から)0.1MPaの圧力をかけて、積層体を固定した。なお、積層体の側面、背面の固定は行わなかった。このとき、積層体の温度は25℃であった。
次いで、サーボプレス機(放電精密加工研究所製)のプレス部分に、切断刃(両刃、刃角:20°、刃部の最大厚み:3.5mm、材質:超鋼、ロックウェル硬度:91.5、刃面のシリコン加工:なし、全長:200mm)を取り付け、スライス速度200mm/秒、スライス幅100μmの条件で積層体の積層方向(換言すれば、積層されたプレ熱伝導シートの主面の法線に一致する方向に)にスライスして、縦150mm×横60mm×厚み0.10mmの二次シートを得た。
<(D)乾燥工程~冷却工程>
そして、得られた二次シートについて、真空オーブンを用いて減圧度-0.1MPa、150℃の雰囲気下にて5時間乾燥作業を行った。そして、得られた乾燥物を常温常圧下に3時間載置して冷却し、熱伝導シートを得た。
得られた熱伝導シートについて、上記に従って各種評価を実施した。結果を表1に示す。
Example 1
<Preparation of Composition>
70 parts of a thermoplastic fluororesin (manufactured by Daikin Industries, Ltd., trade name "Daiel G-101") as a liquid resin, 30 parts of a thermoplastic fluororesin (manufactured by 3M Japan Ltd., trade name "Dyneon FC2211") as a solid resin, and 90 parts of expanded graphite (manufactured by Ito Graphite Industries Co., Ltd., trade name "EC300", volume average particle size: 50 μm) as a particulate carbon material (41 volume % with respect to the total volume of the resin and particulate carbon material) were mixed and stirred at a temperature of 150 ° C. for 20 minutes using a pressure kneader (manufactured by Nippon Spindle Co., Ltd.). Next, the resulting mixture was put into a crusher (manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd., trade name "Wonder Crush Mill D3V-10") and crushed for 10 seconds to obtain a composition.
<(A) Primary sheet molding step>
Next, 50 g of the obtained composition was sandwiched between 50 μm-thick PET films (protective films) that had been sandblasted, and roll-molded (primary pressing) under conditions of a roll gap of 550 μm, a roll temperature of 50° C., a roll linear pressure of 50 kg/cm, and a roll speed of 1 m/min to obtain a primary sheet with a thickness of 0.5 mm.
<(B) Laminate formation process>
Next, the obtained primary sheet was cut to a size of 150 mm length x 150 mm width x 0.5 mm thickness, and 120 sheets were stacked in the thickness direction of the primary sheet. Further, the sheets were pressed (secondary pressurization) in the stacking direction at a temperature of 120°C and a pressure of 0.1 MPa for 3 minutes to obtain a laminate with a height of approximately 60 mm.
<(C) Slicing step>
Thereafter, the entire upper surface of the obtained laminate was pressed with a metal plate, leaving a length required for slicing, and a pressure of 0.1 MPa was applied in the lamination direction (i.e., from above) to fix the laminate. Note that the side and back of the laminate were not fixed. At this time, the temperature of the laminate was 25°C.
Next, a cutting blade (double-edged, blade angle: 20°, maximum thickness of blade: 3.5 mm, material: carbide, Rockwell hardness: 91.5, silicon processing on blade surface: none, total length: 200 mm) was attached to the press portion of a servo press (manufactured by Electric Discharge Precision Machining Laboratory), and the laminate was sliced in the stacking direction (in other words, in the direction coinciding with the normal to the main surface of the stacked pre-thermal conductive sheets) at a slicing speed of 200 mm/sec and a slice width of 100 μm to obtain a secondary sheet of length 150 mm x width 60 mm x thickness 0.10 mm.
<(D) Drying process ~ cooling process>
The obtained secondary sheet was dried for 5 hours in a vacuum oven at a reduced pressure of -0.1 MPa and an atmosphere of 150°C. The dried product was then placed at room temperature and normal pressure for 3 hours to cool, thereby obtaining a thermally conductive sheet.
The thermally conductive sheet thus obtained was subjected to various evaluations as described above. The results are shown in Table 1.
(実施例2)
組成物の調製に際して、液状樹脂を熱可塑性NBR(日本ゼオン株式会社製、商品名「Nipol 1312」)、固体樹脂をNBR(日本ゼオン株式会社製、商品名「Nipol 3350」)に変更し、粒子状炭素材料の部数を150部(体積換算では実施例1と同等の40体積%)とした。これら以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
Example 2
In preparing the composition, the liquid resin was changed to thermoplastic NBR (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., product name "Nipol 1312"), the solid resin was changed to NBR (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., product name "Nipol 3350"), and the number of parts of the particulate carbon material was changed to 150 parts (40% by volume equivalent to Example 1). Other than these, various operations, measurements and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(実施例3)
乾燥工程における乾燥温度130℃に、乾燥時間を3時間にそれぞれ変更した。これら以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
Example 3
The drying temperature in the drying step was changed to 130° C., and the drying time was changed to 3 hours. Except for this, various operations, measurements, and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(実施例4)
乾燥工程における乾燥時間を12時間に変更した。かかる点以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
Example 4
The drying time in the drying step was changed to 12 hours. Except for this, various operations, measurements and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(実施例5)
組成物の調製に際して、液状樹脂の使用量を100部に変更し、固体樹脂を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
Example 5
In preparing the composition, the amount of the liquid resin was changed to 100 parts, and no solid resin was added, but the same operations, measurements and evaluations were carried out as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(実施例6)
組成物の調製に際して、粒子状炭素材料の配合量を130部(体積換算で51体積%)に変更した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
Example 6
In preparing the composition, the amount of the particulate carbon material was changed to 130 parts (51% by volume), but the various operations, measurements and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(実施例7)
組成物の調製に際して、粒子状炭素材料の配合量を50部(体積換算で28体積%)に変更した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
(Example 7)
In preparing the composition, the amount of the particulate carbon material was changed to 50 parts (28% by volume), but the various operations, measurements and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(比較例1)
(D)乾燥工程~冷却工程を実施しなかった以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Except for not carrying out the drying step to the cooling step (D), various operations, measurements and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(比較例2)
組成物の調製に際して、液体樹脂を配合せず、固体樹脂の配合量を100部に変更した。かかる点以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
In preparing the composition, no liquid resin was used, and the amount of solid resin was changed to 100 parts. Except for this, various operations, measurements, and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(比較例3)
組成物の調製に際して、粒子状炭素材料を体積平均粒子径が250μmのもの(伊藤黒鉛工業株式会社製、商品名「EC50」、体積平均粒子径:250μm)とし、配合量を50部(体積換算で28体積%)に変更した以外は、実施例1と同様にして、各種操作、測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
In preparing the composition, the particulate carbon material was changed to one having a volume average particle diameter of 250 μm (manufactured by Ito Graphite Industries Co., Ltd., product name "EC50", volume average particle diameter: 250 μm) and the blending amount was changed to 50 parts (28 volume % in volume conversion). Except for this, various operations, measurements and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
表1より、液状樹脂及び粒子状炭素材料を含み、粒子状炭素材料の長軸方向の熱伝導シート表面に対する角度が60°以上90°以下であり、熱伝導シートの分子量分布を測定した際に、分子量1,000以下の成分の割合が1.0%以下である、実施例1~7にかかる熱伝導シートでは、ポンプアウトを抑制することと、熱伝導性に優れることとを、高いレベルで両立することができたことが分かる。
一方、分子量1,000以下の成分の割合が1.0%超である比較例1及び3、及び、液状樹脂を配合しなかった比較例2では、ポンプアウト抑制効果と熱伝導性とを高いレベルで両立することができなかったことが分かる。
From Table 1, it can be seen that the thermal conductive sheets of Examples 1 to 7, which contain a liquid resin and a particulate carbon material, in which the angle of the long axis direction of the particulate carbon material with respect to the surface of the thermal conductive sheet is 60° or more and 90° or less, and in which the proportion of components with a molecular weight of 1,000 or less is 1.0% or less when the molecular weight distribution of the thermal conductive sheet is measured, are able to achieve a high level of both suppressing pump-out and having excellent thermal conductivity.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3, in which the proportion of components with a molecular weight of 1,000 or less exceeded 1.0%, and in Comparative Example 2, in which no liquid resin was blended, it was found that it was not possible to achieve both a high level of pump-out suppression effect and high thermal conductivity.
本発明によれば、ポンプアウトを抑制することと、熱伝導性に優れることとを、高いレベルで両立することができる、熱伝導シート及びその製造方法を提供することができる。 The present invention provides a thermally conductive sheet and a method for manufacturing the same that can achieve high levels of both pump-out suppression and excellent thermal conductivity.
Claims (5)
前記樹脂が液状樹脂を含み、
前記粒子状炭素材料の長軸方向の前記熱伝導シート表面に対する角度が60°以上90°以下であり、
前記熱伝導シートの分子量分布を測定した際に、分子量1,000以下の成分の割合が1.0%以下であり、
前記液状樹脂の分子量分布において、分子量100,000以上の成分の割合が、7.0%以下である、熱伝導シート。 A thermally conductive sheet comprising a resin and a particulate carbon material,
the resin comprises a liquid resin,
the angle of the major axis direction of the particulate carbon material with respect to the surface of the thermal conductive sheet is 60° or more and 90° or less;
When the molecular weight distribution of the thermal conductive sheet is measured, the proportion of components having a molecular weight of 1,000 or less is 1.0% or less,
A thermally conductive sheet , wherein in the molecular weight distribution of the liquid resin, the proportion of components having a molecular weight of 100,000 or more is 7.0% or less .
前記樹脂及び前記粒子状炭素材料を含む組成物を加圧してシート状に成形し、一次シートを得る一次シート成形工程と、
前記一次シートを厚み方向に複数枚積層して、或いは、前記一次シートを折畳または捲回して、積層体を得る積層体形成工程と、
前記積層体を積層方向に45°以下の角度でスライスし、二次シートを得るスライス工程と、
前記二次シートを120℃以上の減圧条件下にて3時間以上乾燥する、乾燥工程と、
を含む、熱伝導シートの製造方法。 A method for producing a thermal conductive sheet according to any one of claims 1 to 3 , comprising the steps of:
a primary sheet forming step of pressing a composition containing the resin and the particulate carbon material into a sheet shape to obtain a primary sheet;
a laminate forming step of laminating a plurality of the primary sheets in a thickness direction or folding or rolling the primary sheet to obtain a laminate;
a slicing step of slicing the laminate at an angle of 45° or less in the lamination direction to obtain a secondary sheet;
A drying step of drying the secondary sheet under reduced pressure at 120° C. or higher for 3 hours or more;
A method for producing a thermal conductive sheet comprising the steps of:
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