JP7725967B2 - Thermally conductive adhesive sheet, thermally conductive sheet-like substrate, and method for manufacturing a thermally conductive adhesive sheet - Google Patents
Thermally conductive adhesive sheet, thermally conductive sheet-like substrate, and method for manufacturing a thermally conductive adhesive sheetInfo
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Description
本発明は、熱伝導性粘着シート、熱伝導性シート状基材、および熱伝導性粘着シートの製造方法に関する。 The present invention relates to a thermally conductive adhesive sheet, a thermally conductive sheet-like substrate, and a method for producing a thermally conductive adhesive sheet.
近年、電子機器や半導体の小型化、高密度化、高出力化、高性能化に伴って、それを構成する部材の高集積化が進んでいる。高集積化された機器の内部は、限られたスペースに様々な部材が隙間なく配置されるため、電子機器等の内部が高温となりやすく、電子機器等に誤作動を引き起こす場合があった。 In recent years, as electronic devices and semiconductors have become smaller, more dense, more powerful, and more powerful, the components that make them up have become increasingly highly integrated. Inside highly integrated devices, various components are tightly packed into a limited space, which can easily cause the inside of electronic devices to become very hot, which can lead to malfunctions.
そこで、電子機器等の内部からの熱を放散させるために、放熱板やヒートシンク等の放熱部材が利用されている。熱の発生源となる部材に放熱部材を接合するためには、ビス止めや接着剤や接着シートが使用されてきたが、電子機器等の小型化、高密度化の観点から接着剤や接着シートの利用が好適である。接着シートの中でも、貼付に際し、特段の加熱や加圧を必要としない感圧性接着シート、即ち粘着シートの利用が多くなってきている。そして、粘着シートとしては、部材から発生した熱を効率的に放熱部材に伝えるべく、熱伝導性に優れる熱伝導性粒子を含む熱伝導性粘着剤を利用したさまざまな熱伝導性粘着シートが提案されている。
例えば、特許文献1~5には、熱伝導性粒子を含む熱伝導性粘着剤層を熱伝導性粘着シートとする、いわゆる基材レスタイプの熱伝導性粘着シートが開示されている。また、特許文献6~9には、基材を有する熱伝導性粘着シートが開示されている。さらに、特許文献10~11には、基材についての工夫が開示されている。
Therefore, heat dissipation components such as heat sinks and heat sinks are used to dissipate heat from inside electronic devices and the like. Screws, adhesives, and adhesive sheets have been used to join heat dissipation components to components that generate heat. However, the use of adhesives and adhesive sheets is preferable in terms of miniaturization and high density of electronic devices and the like. Among adhesive sheets, pressure-sensitive adhesive sheets, i.e., pressure-sensitive adhesive sheets that do not require special heating or pressure application for application, have become increasingly popular. Furthermore, various heat-conductive adhesive sheets have been proposed that utilize heat-conductive adhesives containing thermally conductive particles with excellent thermal conductivity to efficiently transfer heat generated from components to heat dissipation components.
For example, Patent Documents 1 to 5 disclose so-called substrate-less thermally conductive adhesive sheets in which a thermally conductive adhesive layer containing thermally conductive particles is used as the thermally conductive adhesive sheet. Patent Documents 6 to 9 disclose thermally conductive adhesive sheets having a substrate. Patent Documents 10 and 11 disclose innovations regarding the substrate.
特許文献1~5に開示されるような基材レスの熱伝導性粘着シートは、基材を含まないので理論上は熱伝導性粘着シートの厚みを薄くすることができ、熱発生源部材から発生した熱を効率的に放熱部材に伝えることができる。
しかし、基材を含まない、粘着層のみからなる粘着シートは、実際にはいわゆるコシがないので、打ち抜き加工性が著しく悪い。工業的に用いられる粘着シートの多くは、使用時、即ち貼付時を想定し、被着体の大きさ・形状に適合する大きさ・形状の小片に打ち抜き加工されて提供される。打ち抜き加工性が著しく悪い粘着シートは、小片の生産性が悪いという難点がある。さらに、このような基材レスの粘着シートは、電気絶縁性(破壊電圧等)が著しく悪く、電気絶縁材料としての信頼性が強く要求される部位には使用できないという難点もある。
The substrate-less thermally conductive adhesive sheets disclosed in Patent Documents 1 to 5 do not contain a substrate, and therefore, in theory, the thickness of the thermally conductive adhesive sheet can be made thin, and the heat generated from the heat-generating component can be efficiently transferred to the heat-dissipating component.
However, adhesive sheets consisting only of an adhesive layer without a substrate actually lack stiffness, and therefore have extremely poor punching processability. Many industrially used adhesive sheets are punched into small pieces of a size and shape that match the size and shape of the adherend, assuming the time of use, i.e., application. Adhesive sheets with extremely poor punching processability have the drawback of poor productivity of the small pieces. Furthermore, such substrate-less adhesive sheets have the drawback of extremely poor electrical insulation (breakdown voltage, etc.), making them unusable in areas where reliability as an electrical insulating material is highly required.
一方、特許文献6~9に開示されるような基材を有する熱伝導性粘着シートは、基材レスのものに比して、打ち抜き加工性や電気絶縁性の点で優れる。しかし、その反面、基材を有するが故に熱発生源部材から発生した熱を効率的に放熱部材に伝え難い。 On the other hand, thermally conductive adhesive sheets with a substrate, such as those disclosed in Patent Documents 6 to 9, are superior to substrate-less ones in terms of punching processability and electrical insulation. However, because they have a substrate, it is difficult to efficiently transfer heat generated from the heat-generating component to the heat-dissipating component.
特許文献10に開示されるような熱伝導性粒子を含む基材を用いることによって、熱伝導性粘着シート全体の熱伝導性を向上させる(熱抵抗を低下させる)ことが理論上期待される。
しかし、熱伝導性粒子を含む基材を十分に薄くすることができなかったので、熱伝導性粒子を含む基材を用いて熱伝導性粘着シート全体の熱伝導率を向上させても、熱伝導性粘着シート全体の熱伝導性を十分には向上させることはできなかった。熱伝導性粒子を含む基材は、溶融混練等や各種混合装置(1軸又は2軸押出機、ロール、バンバリーミキサー、各種ニーダー等)を使用して、熱伝導性粒子が均一に分散するように溶融状態の樹脂に混合し、T台成形機、カレンダー成形機等の成型機を用い、前記混合物をシート状に成形して製造する。このような製造方法では、熱伝導性粒子を含む基材を十分には薄くすることができなったからである。
By using a substrate containing thermally conductive particles as disclosed in Patent Document 10, it is theoretically expected that the thermal conductivity of the entire thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet will be improved (thermal resistance will be reduced).
However, since the substrate containing thermally conductive particles could not be made sufficiently thin, even if the thermal conductivity of the entire thermally conductive adhesive sheet was improved using a substrate containing thermally conductive particles, the thermal conductivity of the entire thermally conductive adhesive sheet could not be sufficiently improved. The substrate containing thermally conductive particles is produced by mixing the thermally conductive particles into a molten resin using melt kneading or various mixing devices (single- or twin-screw extruders, rolls, Banbury mixers, various kneaders, etc.) so that the thermally conductive particles are uniformly dispersed, and then molding the mixture into a sheet using a molding machine such as a T-shaped molding machine or a calendar molding machine. This is because, with such a manufacturing method, the substrate containing thermally conductive particles could not be made sufficiently thin.
特許文献11には、樹脂と鱗片状のフィラーとを含むフィルム形成用材料を、支持体上に塗布し、塗布膜を形成した後、磁場を利用して鱗片状のフィラーをフィルムの厚さ方向に配向させ、前記塗布膜を固化させる、熱伝導性フィルムの製造方法が開示されている(請求項7、[0044]~[0047]等)。
鱗片状のフィラーを含む組成物を支持体に塗布・乾燥した場合、鱗片状のフィラーは、面方向に層を成すように配向・沈降しつつ塗布膜を形成するので、塗布膜やその固化膜は面方向の熱伝導性には優れるが、厚さ方向の熱伝導性は劣る。これに対し磁場を利用して鱗片状のフィラーをフィルムの厚さ方向に平行になるように配向させることによって、厚さ方向の熱伝導性は向上する。
しかし、鱗片状のフィラーを用いた場合、面方向であれ、厚さ方向であれ、鱗片状のフィラーが配向するので、塗布膜やその固化膜は脆く伸張性に劣るものとなる。伸張性の乏しい基材を用いた粘着シートは、基材を有するにも関わらず打ち抜き加工性に劣り、貼付の際の張力にも耐えられない。殊に塗布膜やその固化膜が薄い場合、その傾向は顕著である。
Patent Document 11 discloses a method for producing a thermally conductive film, in which a film-forming material containing a resin and a scaly filler is applied to a support to form a coating film, and then a magnetic field is used to orient the scaly filler in the thickness direction of the film, and the coating film is solidified (claim 7, [0044] to [0047], etc.).
When a composition containing scaly fillers is applied to a support and dried, the scaly fillers form a coating film while being oriented and settling to form layers in the plane direction, so the coating film and its solidified film have excellent thermal conductivity in the plane direction but poor thermal conductivity in the thickness direction.In contrast, by using a magnetic field to orient the scaly fillers so that they are parallel to the thickness direction of the film, thermal conductivity in the thickness direction can be improved.
However, when a scaly filler is used, the scaly filler is oriented in both the surface direction and the thickness direction, resulting in a coating film and its solidified film that are brittle and have poor extensibility. Pressure-sensitive adhesive sheets using a substrate with poor extensibility have poor punching processability despite having a substrate, and cannot withstand the tension during application. This tendency is particularly pronounced when the coating film and its solidified film are thin.
本発明は、薄くて、打ち抜き加工性に優れ、貼付し易く、厚さ方向の熱伝導性に優れ、耐電圧に優れる熱伝導性両面粘着シートを提供することを目的とする。 The object of the present invention is to provide a thermally conductive double-sided pressure-sensitive adhesive sheet that is thin, has excellent punching processability, is easy to apply, has excellent thermal conductivity in the thickness direction, and has excellent voltage resistance.
即ち、本発明は、シート状基材βの両面に熱伝導性粘着層α1、α2を有する熱伝導性粘着シートであって、
前記シート状基材βは、絶縁性の無機フィラーを含み、厚みが1~10μmであり、
前記シート状基材βの断面に観察される前記絶縁性の無機フィラーのうち、アスペクト比:長径aβ/短径bβが1~2の無機フィラーの割合が80%以上であり、
前記熱伝導性粘着層α1、α2が、それぞれ独立に絶縁性の無機フィラーを含み、熱伝導性粘着層α1およびα2の合計の厚みが1~45μmであり、
前記シート状基材βと前記熱伝導性粘着層α1、α2との合計の厚みが50μm以下であり、
0℃~150℃の温度領域における貯蔵弾性率の変曲点のうち最も高温側の変曲点の温度T0よりも30℃高い温度T1おける貯蔵弾性率E’1と、前記変曲点の温度T0よりも50℃高い温度T2おける貯蔵弾性率E’2との比:E’1 / E’2が1~3である、
熱伝導性粘着シートに関する。
That is, the present invention provides a thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet having thermally conductive pressure-sensitive adhesive layers α1 and α2 on both sides of a sheet-like substrate β,
the sheet-like substrate β contains an insulating inorganic filler and has a thickness of 1 to 10 μm;
Among the insulating inorganic fillers observed in a cross section of the sheet-like base material β, a ratio of inorganic fillers having an aspect ratio: major axis a β / minor axis b β of 1 to 2 is 80% or more,
the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 each independently contain an insulating inorganic filler, and the total thickness of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is 1 to 45 μm;
The total thickness of the sheet-like substrate β and the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is 50 μm or less,
the ratio E'1/ E'2 of the storage elastic modulus E'1 at a temperature T1 that is 30°C higher than the temperature T0 of the highest inflection point of the storage elastic modulus in the temperature range of 0°C to 150° C to the storage elastic modulus E'2 at a temperature T2 that is 50°C higher than the temperature T0 of the inflection point is 1 to 3;
The present invention relates to a thermally conductive adhesive sheet.
また、本発明は、絶縁性の無機フィラーを含み、厚みが1~10μmであり、断面に観察される前記絶縁性の無機フィラー100%のうち、80%以上の無機フィラーのアスペクト比:長径aβ/短径bβが1~2であり、200℃における貯蔵弾性率が103Pa以上のシート状基材βに関する。 The present invention also relates to a sheet-like substrate β that contains an insulating inorganic filler, has a thickness of 1 to 10 μm, has an aspect ratio (long diameter a β /short diameter b β) of 1 to 2 for 80% or more of the insulating inorganic filler (100%) observed in a cross section, and has a storage modulus at 200°C of 10 3 Pa or more.
さらに、本発明は、シート状基材βの両面に熱伝導性粘着層α1、α2を有する熱伝導性粘着シートの製造方法であって、下記工程[1]~[3]を含む、
0~150℃の温度領域における貯蔵弾性率の変曲点のうち最も高温側の変曲点の温度T0よりも30℃高い温度T1おける貯蔵弾性率E’1と、前記変曲点の温度T0よりも50℃高い温度T2おける貯蔵弾性率E’2との比:E’1 /E’2が1~3である、
熱伝導性粘着シートの製造方法に関する。
[1] 架橋可能なポリマーの溶液または分散液と、絶縁性の無機フィラーと、架橋剤とを含むシート状基材β形成用の分散液を用いて、200℃における貯蔵弾性率が103Pa以上であり、厚みが1~10μmであり、シート状基材βの断面に観察される前記絶縁性の無機フィラー100%のうち、80%以上の無機フィラーのアスペクト比:長径aβ/短径bβが1~2である、シート状基材βを製造する工程。
[2] 架橋可能なポリマーの溶液または分散液と、絶縁性の無機フィラーと、架橋剤とを含む熱伝導性粘着層α1、α2形成用の分散液を用いて、2つの熱伝導性粘着層α1、α2を製造する工程。
[3] 前記シート状基材βの両面にそれぞれ前記熱伝導性粘着層α1、α2を、前記熱伝導性粘着層α1およびα2の合計の厚みが1~45μmであって、前記シート状基材βと前記熱伝導性粘着層α1、α2との合計の厚みが50μm以下となるように積層する工程。
Furthermore, the present invention provides a method for producing a thermally conductive adhesive sheet having thermally conductive adhesive layers α1 and α2 on both sides of a sheet-like substrate β, the method comprising the following steps [1] to [3]:
the ratio E'1/E'2 of the storage modulus E'1 at a temperature T1 that is 30°C higher than the temperature T0 of the highest inflection point of the storage modulus in the temperature range of 0 to 150° C to the storage modulus E'2 at a temperature T2 that is 50° C higher than the temperature T0 of the inflection point is 1 to 3 ;
The present invention relates to a method for producing a thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet.
[1] A process for producing a sheet-like substrate β using a dispersion for forming the sheet-like substrate β, the dispersion containing a solution or dispersion of a crosslinkable polymer, an insulating inorganic filler, and a crosslinking agent, the sheet-like substrate β having a storage modulus at 200°C of 10 3 Pa or more, a thickness of 1 to 10 μm, and an aspect ratio (long diameter a β /short diameter b β) of 1 to 2 for 80% or more of the insulating inorganic filler of 100% observed in the cross section of the sheet-like substrate β.
[2] A process for producing two thermally conductive adhesive layers α1 and α2 using a dispersion for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2, the dispersion containing a solution or dispersion of a crosslinkable polymer, an insulating inorganic filler, and a crosslinking agent.
[3] A step of laminating the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 on both sides of the sheet-like substrate β so that the total thickness of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is 1 to 45 μm and the total thickness of the sheet-like substrate β and the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is 50 μm or less.
本発明により、薄くて、打ち抜き加工性に優れ、貼付し易く、厚さ方向の熱伝導性に優れ、耐電圧に優れる熱伝導性両面粘着シートを提供することができるようになった。 The present invention makes it possible to provide a thermally conductive double-sided pressure-sensitive adhesive sheet that is thin, has excellent punching processability, is easy to apply, has excellent thermal conductivity in the thickness direction, and has excellent voltage resistance.
本発明は、簡略化すると絶縁性の無機フィラーを含み、薄くて耐熱性に優れるシート状基材βの両面に薄い熱伝導性粘着層α1、α2を有する熱伝導性粘着シートに関する。 Simply put, the present invention relates to a thermally conductive adhesive sheet that contains an insulating inorganic filler and has thin thermally conductive adhesive layers α1 and α2 on both sides of a thin, heat-resistant sheet-like substrate β.
<<シート状基材β>>
本発明の熱伝導性粘着シートを構成するシート状基材βについて説明する。
シート状基材βは、絶縁性の無機フィラーを含み、厚みが1~10μmであり、断面に観察される前記絶縁性の無機フィラー100%のうち、80%以上の無機フィラーのアスペクト比:長径aβ/短径bβが1~2であり、200℃における貯蔵弾性率が103MPa以上であることが好ましい。
貯蔵弾性率は一般に高温になるに従って低下する傾向にあり、103MPa未満のものは軟化し液状に近しい。シート状基材βは、成膜性成分として機能する、架橋可能なポリマーの硬化物を含むことによって、200℃における貯蔵弾性率が103MPa以上となり、厚みが1~10μmであっても、熱伝導性粘着シートにおいて熱伝導性粘着層α1、α2を支える支持体として機能する。
<<Sheet-like substrate β>>
The sheet-like substrate β constituting the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention will be described.
The sheet-like substrate β preferably contains an insulating inorganic filler, has a thickness of 1 to 10 μm, and of 100% of the insulating inorganic filler observed in a cross section, 80% or more of the inorganic filler have an aspect ratio (major axis a β /minor axis b β) of 1 to 2, and has a storage modulus at 200°C of 10 3 MPa or more.
Generally, the storage modulus tends to decrease with increasing temperature, and those with a storage modulus of less than 10 3 MPa soften and become almost liquid. By including a cured product of a crosslinkable polymer that functions as a film-forming component, the sheet-like substrate β has a storage modulus of 10 3 MPa or more at 200°C, and functions as a support for the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 in the thermally conductive adhesive sheet, even if the thickness is 1 to 10 μm.
<絶縁性の無機フィラー>
シート状基材βに含まれる絶縁性の無機フィラー(以下、無機フィラーと略すこともある)としては、例えば、金属水酸化物、金属酸化物、セラミックス等を使用できる。具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ケイ素、ホウ素化チタン等が挙げられ、大きさや形状の点から窒化アルミニウム、酸化アルミニウムが好ましい。
これら無機フィラーには、耐湿性や耐熱性の向上、紫外線等による表面活性を抑える点から、あるいは後述する架橋可能なポリマーへの分散性向上、樹脂との界面を小さくする(熱伝導性向上)の点から、酸化処理や、シランカップリング処理・ステアリン酸処理などの表面処理を施してもよい。
<Insulating inorganic filler>
Examples of the insulating inorganic filler (hereinafter sometimes simply referred to as inorganic filler) contained in the sheet-like substrate β include metal hydroxides, metal oxides, ceramics, etc. Specific examples include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide, zirconium oxide, iron oxide, silicon carbide, boron nitride, aluminum nitride, titanium nitride, silicon nitride, and titanium boride, with aluminum nitride and aluminum oxide being preferred in terms of size and shape.
These inorganic fillers may be subjected to a surface treatment such as oxidation treatment, silane coupling treatment, or stearic acid treatment in order to improve moisture resistance and heat resistance, suppress surface activity due to ultraviolet rays, etc., or to improve dispersibility in a crosslinkable polymer described below, and reduce the interface with the resin (improving thermal conductivity).
無機フィラーの形状は、シート状基材βにできるだけ無機フィラーの配向や偏向が生じないように、球状、立方体状、多角形状のものを選択することが好ましい。つまり、いわゆるアスペクト比(「縦/横」比、「長径/短径」比ともいう)が極端に大きくなく、できるだけ1に近い形状のものを選択することが好ましい。
シート状基材β中にできるだけ均一に含まれるように無機フィラーを選択することによって、無機フィラー含有に起因するシート状基材βの脆化や伸張性の低下を抑制できる。シート状基材βは、厚みが1~10μmと薄い状態で、両面粘着シートのいわゆる芯材として機能し、両面粘着シート全体の形態の安定化を担う。従って、シート状基材βに用いる無機フィラーは、アスペクト比ができるだけ1に近い形状のものを選択することが好ましい。
走査型電子顕微鏡を用い、一視野において50個程度の粒子が観察できる倍率にて無機フィラーを観察し、視野のほぼ中央の任意の一点から外部に向かってらせん状に順番に30個の粒子を選択し、それぞれの粒子の長径aβと短径bβとをそれぞれ求め、個々の粒子の長径aβ、短径bβをそれぞれ求め、30個の粒子のアスペクト比=長径aβ/短径bβの平均値を無機フィラーの平均アスペクト比とする。無機フィラーとしては、30個のうち80%以上の粒子のアスペクト比:長径aβ/短径bβが1~2であるものを選択することが重要であり、80%以上の粒子のアスペクト比が1~1.5であるものを選択することが好ましく、80%以上の粒子のアスペクト比が1~1.3であるものを選択することがより好ましい。
無機フィラーとしては、平均粒子径が、0.1~3μmであるものを選択することが好ましく、0.3~2μmであるものを選択することがより好ましい。平均粒子径とは、30個の粒子の粒子径の平均値の意であり、個々の粒子の粒子径とは、個々の粒子の長径aβと短径bβとの和の1/2の意である。
The shape of the inorganic filler is preferably selected to be spherical, cubic, or polygonal so as to minimize the occurrence of orientation or deflection of the inorganic filler in the sheet-like substrate β. In other words, it is preferable to select a shape whose so-called aspect ratio (also called the "length/width" ratio or "long diameter/short diameter" ratio) is not extremely large and is as close to 1 as possible.
By selecting an inorganic filler so that it is contained as uniformly as possible in the sheet-like substrate β, it is possible to suppress embrittlement and reduced extensibility of the sheet-like substrate β due to the inclusion of the inorganic filler. The sheet-like substrate β, when thin, having a thickness of 1 to 10 μm, functions as a so-called core material of the double-sided PSA sheet and is responsible for stabilizing the shape of the entire double-sided PSA sheet. Therefore, it is preferable to select an inorganic filler used in the sheet-like substrate β that has an aspect ratio as close to 1 as possible.
Using a scanning electron microscope, the inorganic filler is observed at a magnification that allows observation of approximately 50 particles in one field of view, and 30 particles are selected in a spiral pattern from an arbitrary point approximately in the center of the field of view toward the outside, and the major axis aβ and minor axis bβ of each particle are determined. The major axis aβ and minor axis bβ of each particle are determined, and the average value of the aspect ratio of the 30 particles = major axis aβ / minor axis bβ is taken as the average aspect ratio of the inorganic filler. It is important to select inorganic fillers in which 80% or more of the 30 particles have an aspect ratio (major axis aβ / minor axis bβ ) of 1 to 2, and it is preferable to select inorganic fillers in which 80% or more of the particles have an aspect ratio of 1 to 1.5, and it is more preferable to select inorganic fillers in which 80% or more of the particles have an aspect ratio of 1 to 1.3.
The inorganic filler is preferably selected to have an average particle size of 0.1 to 3 μm, more preferably 0.3 to 2 μm. The average particle size refers to the average value of particle sizes of 30 particles, and the particle size of each particle refers to half the sum of the major axis a β and the minor axis b β of each particle.
また、無機フィラーとしては、形成するシート状基材βの厚みを100とした場合に、D90粒子径が50以下である無機フィラーを選択することが好ましい。
熱伝導性を向上するためには、熱伝導性粘着シート全体をできるだけ薄くすることが効果的ではある。しかし、粘着性能を発現するためには後述する熱伝導性粘着層α1、α2をある程度厚くする必要がある。従って、熱伝導性粘着シート全体をできるだけ薄くするためにはシート状基材βをできるだけ薄くすることが大事である。一方、シート状基材βの生産安定性や取扱いのし易さという点からはある程度の厚みが求められる。そこで、シート状基材βの厚みは1~10μmであり、2~9μmであることが好ましく、3~8μmであることがより好ましい。
Furthermore, it is preferable to select an inorganic filler having a D90 particle size of 50 or less when the thickness of the sheet-like substrate β to be formed is taken as 100.
To improve thermal conductivity, it is effective to make the entire thermally conductive adhesive sheet as thin as possible. However, in order to achieve adhesive performance, the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 described below must be made thick to a certain extent. Therefore, in order to make the entire thermally conductive adhesive sheet as thin as possible, it is important to make the sheet-like substrate β as thin as possible. On the other hand, a certain thickness is required for the production stability and ease of handling of the sheet-like substrate β. Therefore, the thickness of the sheet-like substrate β is 1 to 10 μm, preferably 2 to 9 μm, and more preferably 3 to 8 μm.
シート状基材βの厚みが1~10μmであるので、シート状基材βに含まれる無機フィラーとしては、前記厚みに収まるように、形成するシート状基材βの厚みを100とした場合に、D90粒子径が50以下である無機フィラーを選択することが好ましい。
D90粒子径とは、粒度分布の累積体積百分率が90%のときの粒径である。D90粒子径は、動的光散乱式粒径分布測定装置(日機装(株)製「ナノトラックUPA」や堀場製作所(株)製「LB-550」等)を用いて測定することができる。測定に際しては、希釈液としてメチルエチルケトン、酢酸エチル等を用いることができる。具体的には、D90粒子径が0.5~5μmの無機フィラーを選択することが好ましく、1~3μmの無機フィラーを選択することがより好ましい。
Since the thickness of the sheet-like substrate β is 1 to 10 μm, it is preferable to select an inorganic filler contained in the sheet-like substrate β having a D90 particle size of 50 or less when the thickness of the sheet-like substrate β to be formed is 100 so that the thickness falls within the above range.
The D90 particle size is the particle size when the cumulative volume percentage of the particle size distribution is 90%. The D90 particle size can be measured using a dynamic light scattering particle size distribution measuring device (such as the "Nanotrack UPA" manufactured by Nikkiso Co., Ltd. or the "LB-550" manufactured by Horiba, Ltd.). Methyl ethyl ketone, ethyl acetate, or the like can be used as a diluent during the measurement. Specifically, it is preferable to select an inorganic filler having a D90 particle size of 0.5 to 5 μm, and more preferably an inorganic filler having a D90 particle size of 1 to 3 μm.
選択した無機フィラーは、シート状基材βの断面にも観察されることとなるので、このような無機フィラーを選択することによって、シート状基材βの断面に観察される絶縁性の無機フィラーのうち、80%以上の粒子のアスペクト比:長径aβ/短径bβを1~2とすることができ、好ましくはアスペクト比を1~1.5とすることができ、より好ましくはアスペクト比を1~1.3とすることができる。
また、シート状基材βの断面に観察される絶縁性の無機フィラーの平均粒子径は、シート状基材βの厚みの60%以下とすることが好ましく、絶縁性の無機フィラーの最大径aβ
maxはシート状基材βの厚み未満とすることが好ましい。
シート状基材βの断面に観察される絶縁性の無機フィラーのアスペクト比や平均粒子径や最大径aβ
maxは、絶縁性の無機フィラーの観察の場合と同様に、走査型電子顕微鏡を用い、一視野において50個程度の粒子が観察できる倍率にてシート状基材βの断面を観察し、30個の粒子を選択し、それぞれの粒子の長径aβと短径bβとをそれぞれ測ることとによって求めることができる。
The selected inorganic filler will also be observed in the cross section of the sheet-like substrate β, so by selecting such an inorganic filler, the aspect ratio (long diameter a β /short diameter b β ) of 80% or more of the insulating inorganic filler particles observed in the cross section of the sheet-like substrate β can be set to 1 to 2, preferably 1 to 1.5, and more preferably 1 to 1.3.
Furthermore, the average particle diameter of the insulating inorganic filler observed in the cross section of the sheet-like substrate β is preferably 60% or less of the thickness of the sheet-like substrate β, and the maximum diameter a β max of the insulating inorganic filler is preferably less than the thickness of the sheet-like substrate β.
The aspect ratio, average particle diameter, and maximum diameter aβmax of the insulating inorganic filler observed in the cross section of the sheet-like substrate β can be determined, as in the case of observing the insulating inorganic filler, by using a scanning electron microscope to observe the cross section of the sheet-like substrate β at a magnification that allows approximately 50 particles to be observed in one field of view, selecting 30 particles, and measuring the major axis aβ and minor axis bβ of each particle.
<架橋可能なポリマー>
前述の通り、シート状基材βは、成膜性成分として機能する、架橋可能なポリマーの硬化物を含むことが好ましい。架橋可能なポリマーについて説明する。
架橋可能なポリマーとしては、架橋剤(硬化剤ともいう)と反応して硬化物を形成し得るものの他、自己架橋性を有するポリマーも挙げられる。
架橋剤と反応して硬化物を形成し得るポリマーとしては、ポリビニルアセタール樹脂、スチレン系エラストマー、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレタンウレア樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、ポリビニルアセタール樹脂、スチレン系エラストマーが好ましい。
架橋可能なポリマーが有し得る官能基としては、アルコール性水酸基(以下、単に水酸基ともいう)、フェノール性水酸基、酸無水物基、カルボキシ基、アミノ基、シアネート基、イソシアノ基、シアナト基、イソシアナト基、イミダゾール基、ピロール基、アセタール基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アルデヒド基、ヒドラジド基、ヒドラゾン基、リン酸基等が挙げられ、アルコール性水酸基、カルボキシ基、および酸無水物基からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
<Crosslinkable polymer>
As described above, the sheet-like substrate β preferably contains a cured product of a crosslinkable polymer that functions as a film-forming component. The crosslinkable polymer will now be described.
Examples of crosslinkable polymers include those that can react with a crosslinking agent (also called a curing agent) to form a cured product, as well as polymers that have self-crosslinking properties.
Examples of polymers that can react with a crosslinking agent to form a cured product include polyvinyl acetal resins, styrene-based elastomers, polyester resins, epoxy resins, urethane resins, urethane urea resins, phenolic resins, amino resins, and acrylic resins, with polyvinyl acetal resins and styrene-based elastomers being preferred.
Examples of functional groups that the crosslinkable polymer may have include alcoholic hydroxyl groups (hereinafter simply referred to as hydroxyl groups), phenolic hydroxyl groups, acid anhydride groups, carboxy groups, amino groups, cyanate groups, isocyano groups, cyanato groups, isocyanato groups, imidazole groups, pyrrole groups, acetal groups, acryloyl groups, methacryloyl groups, aldehyde groups, hydrazide groups, hydrazone groups, and phosphate groups, and the functional group is preferably at least one selected from the group consisting of alcoholic hydroxyl groups, carboxy groups, and acid anhydride groups.
<ポリビニルアセタール樹脂>
ポリビニルアセタール樹脂としては、ポリビニルアルコールにアルデヒド化合物を反応させることによりアセタール化した樹脂であり、例えば、ホルムアルデヒドに由来するポリビニルホルマール樹脂(狭義のポリビニルアセタール樹脂ともいう)、ブチルアルデヒドに由来するポリビニルブチラール樹脂等が挙げられる。
<Polyvinyl acetal resin>
The polyvinyl acetal resin is a resin obtained by reacting polyvinyl alcohol with an aldehyde compound to form an acetal, and examples thereof include polyvinyl formal resin (also referred to as polyvinyl acetal resin in the narrow sense) derived from formaldehyde and polyvinyl butyral resin derived from butylaldehyde.
ポリビニルアセタール樹脂の製造方法としては、例えば、酢酸ビニルをラジカル重合してポリ酢酸ビニルを製造し、得られたポリ酢酸ビニルをアルカリ溶液中で加水分解(ケン化)した後、分離、精製、及び乾燥工程を経ることによりポリビニルアルコールを得る第1工程、前記第1工程で得られたポリビニルアルコールを溶解し、これに酸触媒とホルムアルデヒドやブチルアルデヒドを添加し、これを縮合させることによりポリビニルアセタール樹脂を製造する第2工程を有する製造方法を挙げることができる。生成されるポリビニルアセタール樹脂には、酢酸ビニル由来のアセチル基とポリビニルアルコール由来の水酸基とアセタール化由来の六員環構造とを有する。
ポリビニルアセタール樹脂としては、樹脂単体の伸張性が高く、フィラーを配合しても伸張性が大きくは損なわれにくいことからポリビニルブチラール樹脂が好ましい。
Examples of methods for producing polyvinyl acetal resins include a first step in which polyvinyl acetate is produced by radical polymerization of vinyl acetate, and the resulting polyvinyl acetate is hydrolyzed (saponified) in an alkaline solution, followed by separation, purification, and drying to obtain polyvinyl alcohol, and a second step in which the polyvinyl alcohol obtained in the first step is dissolved, to which an acid catalyst and formaldehyde or butylaldehyde are added, and the resulting mixture is condensed to produce a polyvinyl acetal resin. The resulting polyvinyl acetal resin has an acetyl group derived from vinyl acetate, a hydroxyl group derived from polyvinyl alcohol, and a six-membered ring structure derived from acetalization.
As the polyvinyl acetal resin, polyvinyl butyral resin is preferred because the resin itself has high extensibility and the extensibility is not significantly impaired even when a filler is blended.
成膜性の観点からポリビニルブチラール樹脂の重量平均分子量(Mw)は10,000以上であることが好ましく、20,000以上であることがより好ましく、30,000以上であることが好ましい。また、シート状基材β形成用の分散液の剥離性シートへの塗工適性の点からポリビニルブチラール樹脂の重量平均分子量(Mw)は1,000,000万以下であることが好ましく、500,000以下であることがより好ましく、250,000以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of film-forming properties, the weight-average molecular weight (Mw) of the polyvinyl butyral resin is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, and preferably 30,000 or more. Furthermore, from the viewpoint of the suitability of the dispersion for forming the sheet-like substrate β to be applied to a release sheet, the weight-average molecular weight (Mw) of the polyvinyl butyral resin is preferably 1,000,000 or less, more preferably 500,000 or less, and even more preferably 250,000 or less.
ポリビニルブチラール樹脂中の水酸基は、後述する架橋剤と反応して硬化物を形成する機能を担う。適度な架橋を生成し、200℃における貯蔵弾性率が103MPa以上のシート状基材βを形成するという観点から、ポリビニルブチラール樹脂の水酸基を有するユニット、即ち、アセチル化していないポリビニルアルコール由来のユニットの含有率は10~30wt%であることが好ましく、15~25wt%であることがより好ましい。
また、ポリビニルブチラール樹脂の水酸基価は、150~350mgKOH/gであることが好ましく、200~300mgKOH/gであることがより好ましい。ポリビニルブチラール樹脂の水酸基価は、以下のようにして求めることができる。
The hydroxyl groups in the polyvinyl butyral resin react with a crosslinking agent described later to form a cured product. From the viewpoint of generating appropriate crosslinking and forming a sheet-like substrate β having a storage modulus of 10 MPa or more at 200°C, the content of units having hydroxyl groups in the polyvinyl butyral resin, i.e., units derived from unacetylated polyvinyl alcohol, is preferably 10 to 30 wt%, more preferably 15 to 25 wt%.
The hydroxyl value of the polyvinyl butyral resin is preferably 150 to 350 mgKOH/g, and more preferably 200 to 300 mgKOH/g. The hydroxyl value of the polyvinyl butyral resin can be determined as follows.
即ち、JIS K 0070-1992(アセチル化法)に準じて水酸基価を測定する。
無水酢酸約25gを取り、ピリジンを加え、全量を100 mLにして充分に撹拌し、アセチル化試薬を作製する。フラスコに試料約2gを精秤採取し、アセチル化試薬5mL及びピリジン10mLを加え、空気冷却管を装着し、100℃で70分間加熱後、放冷した後、冷却管上部から溶剤としてトルエン35mLを加え撹拌後、水1mLを加え撹拌し、無水酢酸を分解する。分解を完全にするため再度10分間加熱し放冷した後、エタノール5mLで冷却管を洗い、洗浄後のエタノールを試料溶液に加え、さらに溶剤としてピリジン50mLを試料溶液に加え撹拌する。
この試料溶液に対し0.5mol/L水酸化カリウムエタノール溶液で電位差滴定を行う。 同様の操作を次は試料を除いた状態で作製、電位差滴定をおこない、以下の式より水酸基価を算出する
(式)水酸基価(mgKOH/g) = ((α-γ)×Δ×28.5)/ε + η
α:空試験に用いた0.5mol/L水酸化カリウムエタノール溶液の量(mL)
γ:試料に用いた0.5mol/L水酸化カリウムエタノール溶液の量(mL)
Δ:0.5mol/L水酸化カリウムエタノール溶液のファクター
ε:試料の採取量(g)
η:酸価
That is, the hydroxyl value is measured in accordance with JIS K 0070-1992 (acetylation method).
Approximately 25 g of acetic anhydride is taken, pyridine is added, and the total volume is brought to 100 mL. Stir thoroughly to prepare the acetylation reagent. Approximately 2 g of sample is accurately weighed into a flask, and 5 mL of acetylation reagent and 10 mL of pyridine are added. An air condenser is attached, and the mixture is heated at 100°C for 70 minutes. After cooling, 35 mL of toluene is added as a solvent from the top of the condenser, and the mixture is stirred. Then, 1 mL of water is added and stirred to decompose the acetic anhydride. To complete the decomposition, the mixture is heated again for 10 minutes and allowed to cool. After this, the condenser is washed with 5 mL of ethanol, and the washed ethanol is added to the sample solution. 50 mL of pyridine is then added as a solvent to the sample solution and stirred.
This sample solution is titrated potentiometrically with a 0.5 mol/L potassium hydroxide ethanol solution. The same procedure is repeated next time, but without the sample. Potentiometric titration is performed, and the hydroxyl value is calculated using the following formula:
(Formula) Hydroxyl value (mg KOH/g) = ((α - γ) × Δ × 28.5) / ε + η
α: Amount (mL) of 0.5 mol/L potassium hydroxide ethanol solution used in the blank test
γ: Amount (mL) of 0.5 mol/L potassium hydroxide ethanol solution used for the sample
Δ: Factor of 0.5 mol/L potassium hydroxide ethanol solution ε: Amount of sample collected (g)
η: Acid number
酸価はJIS K 0070-1992(電位差滴定方法)に準じて測定する。
トルエンとエタノールを体積比で4:1に混合した溶剤にフェノールフタレイン溶液を指示薬として加え、0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液で中和する。ビーカーに試料約5gを精秤採取し、溶剤50mLを加え、パネルヒーター(80℃)上で6時間撹拌し、0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液で、電位差滴定を行い、酸価は以下の式より求める。
(式)酸価(mgKOH/g) = (γ×Δ×5.611)/ε
γ:試料に用いた0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液の量(mL)
Δ:0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液のファクター
ε:試料(g)
The acid value is measured in accordance with JIS K 0070-1992 (potentiometric titration method).
Phenolphthalein solution is added as an indicator to a solvent made by mixing toluene and ethanol in a volume ratio of 4:1, and the mixture is neutralized with 0.1 mol/L potassium hydroxide ethanol solution. Approximately 5 g of sample is accurately weighed into a beaker, 50 mL of solvent is added, and the mixture is stirred on a panel heater (80°C) for 6 hours. Potentiometric titration is then performed with 0.1 mol/L potassium hydroxide ethanol solution, and the acid value is calculated using the following formula.
(Formula) Acid value (mgKOH/g) = (γ×Δ×5.611)/ε
γ: Amount (mL) of 0.1 mol/L potassium hydroxide ethanol solution used for the sample
Δ: Factor of 0.1 mol/L potassium hydroxide ethanol solution ε: Sample (g)
また、ポリビニルブチラール樹脂のガラス転移温度は(Tg)は、50~150℃であることが好ましく、60~130℃であることがより好ましい。Tgが前記範囲のポリビニルブチラール樹脂を用いることによって、200℃における貯蔵弾性率がより大きいシート状基材βを形成し易くなる。 The glass transition temperature (Tg) of the polyvinyl butyral resin is preferably 50 to 150°C, and more preferably 60 to 130°C. Using a polyvinyl butyral resin with a Tg within this range makes it easier to form a sheet-like substrate β with a higher storage modulus at 200°C.
ポリビニルブチラール樹脂の市販品としては、積水化学工業(株)製のエスレック「BL-1」、「BL-2」、「BL-2H」、「BL-5」、「BL-10」、「BM-1」、「BM-2」、「BM-S」、「BH-3」、「BH-S」等を挙げることができる。
これらのポリビニルアセタール樹脂は1種を単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
Commercially available polyvinyl butyral resins include S-LEC "BL-1", "BL-2", "BL-2H", "BL-5", "BL-10", "BM-1", "BM-2", "BM-S", "BH-3", and "BH-S" manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
These polyvinyl acetal resins may be used singly or in combination of two or more.
<スチレン系エラストマー>
本明細書において「エラストマー」とは、加硫処理を行わなくても、常温でゴム弾性を有するポリマーを指す。化学構造的にはABA型のブロックまたは(A-B)n型のマルチブロック構造を有するものが一般的である。また、スチレン系エラストマーとは、ポリスチレンを有するブロック(以下、ポリスチレンブロックともいう)を有する共重合体をいう。
<Styrene-based elastomer>
In this specification, "elastomer" refers to a polymer that has rubber elasticity at room temperature without undergoing vulcanization. In terms of chemical structure, elastomers generally have an ABA type block or an (A-B)n type multiblock structure. Furthermore, styrene-based elastomers refer to copolymers that have a block containing polystyrene (hereinafter also referred to as a polystyrene block).
200℃における貯蔵弾性率がより大きいシート状基材βを形成し得るという点から、エラストマーとしてはポリスチレン構造を分子中に有しているスチレン系エラストマーが好ましい。具体例としては、スチレン-ブタジエンブロック共重合体、スチレン-エチレン-プロピレンブロック共重合体、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(以下、SBSともいう)、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(以下、SISともいう)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体(以下、SEBSともいう)等が挙げられる。
なお、これらスチレン系エラストマーにおいて、ポリスチレンブロック以外の部分は、まとめて1つのブロックと捉える。また、ポリスチレンブロック以外の部分のうち、2つ以上のモノマー由来の単位(残基)から形成されるブロックとして、上記の例では、エチレンとプロピレンとからなる共重合体や、エチレンとブチレンとからなる共重合体が例示できる。このようなポリスチレンブロック以外の2つ以上のモノマー由来の単位から形成されるブロックは、ランダム共重合体でもブロック共重合でもよい。
A styrene-based elastomer having a polystyrene structure in the molecule is preferred as the elastomer, since it can form a sheet-like substrate β having a larger storage modulus at 200° C. Specific examples include styrene-butadiene block copolymer, styrene-ethylene-propylene block copolymer, styrene-butadiene-styrene block copolymer (hereinafter also referred to as SBS), styrene-isoprene-styrene block copolymer (hereinafter also referred to as SIS), and styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (hereinafter also referred to as SEBS).
In these styrene-based elastomers, the portions other than the polystyrene blocks are collectively considered to be one block. Furthermore, among the portions other than the polystyrene blocks, examples of blocks formed from units (residues) derived from two or more monomers include, in the above examples, copolymers of ethylene and propylene and copolymers of ethylene and butylene. Such blocks formed from units derived from two or more monomers other than the polystyrene blocks may be random copolymers or block copolymers.
スチレン系エラストマーは、重量平均分子量が30,000~400,000程度のものが好ましく、50,000~300,000のものがより好ましく、80,000~25,000のものがより好ましい。無機フィラーの配合による脆化を抑制するという点からは、反応性に優れる重量平均分子量が10万程度のエラストマーを主とし、重量平均分子量が20万程度のエラストマーを組み合わせることができる。 The styrene-based elastomer preferably has a weight-average molecular weight of approximately 30,000 to 400,000, more preferably 50,000 to 300,000, and even more preferably 80,000 to 25,000. To prevent embrittlement caused by the addition of inorganic fillers, a highly reactive elastomer with a weight-average molecular weight of approximately 100,000 is used as the main component, and an elastomer with a weight-average molecular weight of approximately 200,000 can be used in combination.
スチレン系エラストマーは、後述する架橋剤と反応し得る官能基として、カルボキシ基やカルボン酸の無水物基等を有することが重要であり、カルボン酸の無水物基を有することが好ましい。 It is important that the styrene-based elastomer has a functional group such as a carboxyl group or a carboxylic acid anhydride group that can react with the crosslinking agent described below, and a carboxylic acid anhydride group is preferred.
スチレン系エラストマーへの酸無水物基の導入方法は、スチレン系エラストマーを製造するための原料の1つとして酸無水物基を有するモノマーを他の原料と重合する方法、ポリマー合成後に側鎖に酸無水物基を導入する方法、グラフト化反応させる方法が例示できる。例えば、適量の無水マレイン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸の無水物を共重合させる方法、スチレン系エラストマーを合成した後に、適量の無水マレイン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸の無水物と過酸化物を用いてグラフト化反応させる方法が挙げられる。酸無水物基を導入した後、水やアルコールやアミンなどを利用して酸無水物基の一部または全部を開環することによって、カルボキシ基を導入することができる。
また、酸無水物の代わりに、適量のマレイン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸を用いることもできる。この場合は、カルボキシ基導入後にカルボキシ基の一部または全部が無水物基となるようにすれば、酸無水物基を導入できる。
Examples of methods for introducing acid anhydride groups into styrene-based elastomers include polymerizing a monomer having an acid anhydride group as one of the raw materials for producing the styrene-based elastomer with other raw materials, introducing acid anhydride groups into side chains after polymer synthesis, and grafting. Examples include copolymerizing an appropriate amount of an ethylenically unsaturated carboxylic acid anhydride such as maleic anhydride, and synthesizing a styrene-based elastomer and then grafting the resulting polymer using an appropriate amount of an ethylenically unsaturated carboxylic acid anhydride such as maleic anhydride and a peroxide. After introducing the acid anhydride groups, carboxy groups can be introduced by ring-opening some or all of the acid anhydride groups using water, alcohol, amine, or the like.
Instead of acid anhydrides, an appropriate amount of ethylenically unsaturated carboxylic acid such as maleic acid can be used. In this case, acid anhydride groups can be introduced by converting some or all of the carboxy groups into anhydride groups after the introduction of carboxy groups.
カルボキシ基や酸無水物基を有するスチレン系エラストマーは、エチレン性不飽和カルボン酸の無水物を除く100質量%中に、ポリスチレンブロックが5~60質量%含まれることが好ましく、より好ましくは10~50質量%、更に好ましくは20~40質量%である。
ポリスチレンブロックが5質量%以上であることにより、溶剤への溶解性が良くなりシート状基材β形成用組成物の溶液安定性が優れ、60質量%以下であることにより、伸張性にも優れ、200℃での貯蔵弾性率のより大きなシート状基材βを形成できる。
The styrene-based elastomer having a carboxy group or an acid anhydride group preferably contains 5 to 60% by mass of polystyrene blocks, more preferably 10 to 50% by mass, and even more preferably 20 to 40% by mass, based on 100% by mass excluding the anhydride of the ethylenically unsaturated carboxylic acid.
When the polystyrene block content is 5% by mass or more, the solubility in solvents is improved and the solution stability of the composition for forming the sheet-like substrate β is excellent, and when the content is 60% by mass or less, the extensibility is also excellent, and a sheet-like substrate β with a larger storage modulus at 200°C can be formed.
酸無水物基を有するスチレン系エラストマーの酸無水物基価は、0.1~40mgCH3ONa/gであることが好ましく、より好ましくは1~30mgCH3ONa/g、更に好ましくは5~20mgCH3ONa/gである。酸無水物基価が0.1mgCH3ONa/g以上の酸無水物基を有するスチレン系エラストマーを用いることにより、200℃における貯蔵弾性率の十分に大きな硬化物を形成することができ、打ち抜き加工性に優れ、耐電圧に優れる熱伝導性粘着シートを形成することができる。酸無水物基価が40mgCH3ONa/g以下の酸無水物基を有するスチレン系エラストマーを用いることにより、シート状基材β形成用組成物の溶液安定性が優れる。 The acid anhydride group value of the styrene-based elastomer having an acid anhydride group is preferably 0.1 to 40 mg CH 3 ONa/g, more preferably 1 to 30 mg CH 3 ONa/g, and even more preferably 5 to 20 mg CH 3 ONa/g. By using a styrene-based elastomer having an acid anhydride group with an acid anhydride group value of 0.1 mg CH 3 ONa/g or more, a cured product with a sufficiently high storage modulus at 200°C can be formed, and a thermally conductive adhesive sheet with excellent punching processability and voltage resistance can be formed. By using a styrene-based elastomer having an acid anhydride group with an acid anhydride group value of 40 mg CH 3 ONa/g or less, the solution stability of the composition for forming the sheet-like substrate β can be excellent.
シート状基材βの形成に用いられる他の樹脂としては、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレタンウレア樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。 Other resins that can be used to form the sheet-like substrate β include polyester resin, epoxy resin, urethane resin, urethane urea resin, phenol resin, amino resin, acrylic resin, etc.
<架橋剤>
架橋剤は、架橋可能なポリマーの有する官能基と反応し、硬化物であるシート状基材βを形成し得るものを適宜用いることができる。
架橋可能なポリマーがアルコール性水酸基を有する場合、架橋剤としてはイソシアネート基を有する化合物、酸無水物基を有する化合物等が挙げられる。架橋可能なポリマーがカルボキシ基や酸無水物基を有する場合、架橋剤としてはイソシアネート基を有する化合物、アジリジニル基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、アミノ基を有する化合物等が挙げられる。
<Crosslinking agent>
The crosslinking agent can be appropriately selected from those capable of reacting with the functional groups of the crosslinkable polymer to form the sheet-like substrate β, which is a cured product.
When the crosslinkable polymer has an alcoholic hydroxyl group, examples of the crosslinking agent include a compound having an isocyanate group, a compound having an acid anhydride group, etc. When the crosslinkable polymer has a carboxy group or an acid anhydride group, examples of the crosslinking agent include a compound having an isocyanate group, a compound having an aziridinyl group, a compound having an epoxy group, a compound having an amino group, etc.
<イソシアネート基を有する化合物>
イソシアネート基を有する化合物は、2個以上のイソシアネートを有する化合物であり、この成分と前述のポリビニルアセタール樹脂やスチレン系エラストマーとの反応により、貯蔵弾性率が200℃でも103MPa以上の硬化物を形成することができ、打ち抜き加工性に優れ、耐電圧に優れる熱伝導性粘着シートを形成することができる。
<Compounds Having Isocyanate Groups>
The compound having an isocyanate group is a compound having two or more isocyanates, and by reacting this component with the aforementioned polyvinyl acetal resin or styrene-based elastomer, a cured product can be formed having a storage modulus of 10 3 MPa or more even at 200°C, making it possible to form a thermally conductive adhesive sheet that has excellent punching processability and voltage resistance.
イソシアネート基を有する化合物としては、芳香族系、脂肪族系、芳香脂肪族系、脂環族系が挙げられ、硬化物の200℃における貯蔵弾性率や、熱伝導性粘着シートの打ち抜き加工性、耐電圧の観点から、芳香族系が好ましい。
イソシアネート基を有する芳香族系の化合物のうち、イソシアネート基を2個有する有化合物としては、具体的には、1,3-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-トルイジンジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネートが挙げられる。
イソシアネート基を有する芳香族系の化合物のうち、イソシアネート基を3個以上有する有化合物としては、、具体的には、2,4,6-トリイソシアネートトルエン、1,3,5-トリイソシアネートベンゼン等の芳香族ポリイソシアネート等が挙げられ、さらに前記で説明したジイソシアネートの、トリメチロールプロパンアダクト体、水と反応したビュウレット体、イソシアヌレート環を有する3量体が挙げられる。
Compounds having an isocyanate group include aromatic, aliphatic, araliphatic, and alicyclic compounds, and aromatic compounds are preferred from the viewpoints of the storage modulus of the cured product at 200°C, the punching processability of the thermally conductive adhesive sheet, and the withstand voltage.
Among aromatic compounds having an isocyanate group, specific examples of compounds having two isocyanate groups include 1,3-phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenyl diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-toluidine diisocyanate, dianisidine diisocyanate, and 4,4'-diphenyl ether diisocyanate.
Among aromatic compounds having an isocyanate group, specific examples of compounds having three or more isocyanate groups include aromatic polyisocyanates such as 2,4,6-triisocyanate toluene and 1,3,5-triisocyanate benzene, and further examples include trimethylolpropane adducts of the diisocyanates described above, biuret products obtained by reaction with water, and trimers having an isocyanurate ring.
架橋可能なポリマーとしてポリビニルアセタール樹脂を用い、架橋剤としてイソシアネート基を有する化合物を用いる場合、イソシアネート基を有する化合物は、ポリビニルアセタール樹脂中の水酸基1molに対し、イソシアネート基が0.01~1molとなる範囲で配合することが好ましく、0.05~0.5molの範囲がより好ましい。 When using polyvinyl acetal resin as the crosslinkable polymer and a compound having an isocyanate group as the crosslinking agent, the compound having an isocyanate group is preferably blended in such a way that 0.01 to 1 mol of isocyanate groups are present per 1 mol of hydroxyl groups in the polyvinyl acetal resin, and a range of 0.05 to 0.5 mol is more preferable.
架橋可能なポリマーとしてスチレン系エラストマー樹脂を用い、架橋剤としてイソシアネート基を有する化合物を用いる場合、イソシアネート基を有する化合物は、スチレン系エラストマー樹脂中の官能基(即ち、カルボキシ基や酸無水物基)1molに対し、イソシアネート基が0.5~20molとなる範囲で配合することが好ましく、1~10molの範囲がより好ましい。 When a styrene-based elastomer resin is used as the crosslinkable polymer and a compound having an isocyanate group is used as the crosslinking agent, the compound having an isocyanate group is preferably blended in such a range that 0.5 to 20 mol of isocyanate groups are present per 1 mol of functional groups (i.e., carboxy groups or acid anhydride groups) in the styrene-based elastomer resin, and a range of 1 to 10 mol is more preferred.
ポリビニルアセタール樹脂中の水酸基に対し、イソシアネート基の含有量を0.01mol以上としたり、スチレン系エラストマー樹脂中の官能基に対し、イソシアネート基の含有量を0.5mol以上としたりすることにより、架橋密度を増加させ、200℃環境下であっても貯蔵弾性率の十分に大きな硬化物を形成することができ、打ち抜き加工性に優れ、耐電圧に優れる熱伝導性粘着シートを形成することができる。
ポリビニルアセタール樹脂中の水酸基に対し、イソシアネート基の含有量を1mol以下としたり、スチレン系エラストマー樹脂中の官能基に対し、イソシアネート基の含有量を20mol以下としたりすることにより、架橋可能なポリマー本来の柔軟性を損なわず無機フィラーを配合しても脆化しない強靭な物性を保つことが出来る。さらに好ましい範囲にあることでより、脆化しないまま加工性に優れる熱伝導性粘着シートが作製できる。
By making the content of isocyanate groups 0.01 mol or more relative to the hydroxyl groups in the polyvinyl acetal resin, or by making the content of isocyanate groups 0.5 mol or more relative to the functional groups in the styrene-based elastomer resin, the crosslinking density can be increased, making it possible to form a cured product with a sufficiently large storage modulus even in an environment of 200°C, and to form a thermally conductive adhesive sheet that has excellent punching processability and voltage resistance.
By setting the isocyanate group content to 1 mol or less relative to the hydroxyl groups in the polyvinyl acetal resin, or by setting the isocyanate group content to 20 mol or less relative to the functional groups in the styrene-based elastomer resin, it is possible to maintain the inherent flexibility of the crosslinkable polymer and maintain tough physical properties that do not become embrittled even when inorganic fillers are blended.Furthermore, by setting the content within the preferred range, it is possible to produce a thermally conductive adhesive sheet that is excellent in processability without becoming embrittled.
<アジリジニル基を有する化合物>
架橋可能なポリマーとしてスチレン系エラストマー樹脂を用い、架橋剤としてアジリジニル基を有する化合物を用いる場合、アジリジニル基を有する化合物は、スチレン系エラストマー樹脂中の官能基1molに対し、アジリジニル基が0.05~1molとなる範囲で配合することが好ましく、0.1~0.5molの範囲がより好ましい。アジリジニル基を0.05mol以上とすることが好ましい理由、1mol以下とすることが好ましい理由は、架橋剤としてイソシアネート基を有する化合物を用いる場合と同様である。
<Compounds Having an Aziridinyl Group>
When a styrene-based elastomer resin is used as the crosslinkable polymer and a compound having an aziridinyl group is used as the crosslinking agent, the compound having an aziridinyl group is preferably blended in such a range that the amount of aziridinyl groups is 0.05 to 1 mol, more preferably 0.1 to 0.5 mol, per 1 mol of functional groups in the styrene-based elastomer resin. The reasons why the amount of aziridinyl groups is preferably 0.05 mol or more and 1 mol or less are the same as when a compound having an isocyanate group is used as the crosslinking agent.
<酸無水物基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、アミノ基を有する化合物>
架橋剤として酸無水物基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、アミノ基を有する化合物を用いる場合、それぞれ選択する架橋可能なポリマー中の官能基1molに対して、酸無水物基等が0.05~1molとなる範囲で配合することが好ましく、0.1~0.5molの範囲で配合することがさらに好ましい。好ましい範囲にあることで、高温環境下であっても貯蔵弾性率の十分に大きな硬化物を形成することができ、打ち抜き加工性に優れ、耐電圧に優れながら、脆化しない熱伝導性粘着シートの基材として使用できる。
<Compounds Having an Acid Anhydride Group, Compounds Having an Epoxy Group, and Compounds Having an Amino Group>
When a compound having an acid anhydride group, a compound having an epoxy group, or a compound having an amino group is used as a crosslinking agent, it is preferable to blend the acid anhydride group, etc., in a range of 0.05 to 1 mol per 1 mol of functional group in the selected crosslinkable polymer, and more preferably in a range of 0.1 to 0.5 mol. By blending within the preferred range, a cured product with a sufficiently large storage modulus can be formed even in a high-temperature environment, and it can be used as a substrate for a thermally conductive adhesive sheet that has excellent punching workability, excellent voltage resistance, and is not embrittled.
シート状基材βは、架橋可能なポリマーの溶液または分散液と、絶縁性の無機フィラーと、架橋剤とを含むシート状基材β形成用の分散液を用いて形成することができる。
即ち、シート状基材β形成用の分散液を剥離性シート上に塗布し、加熱することによって、液状媒体を除去し、架橋可能なポリマーと架橋剤とを反応させ、反応生成物である硬化物中に絶縁性の無機フィラーを含むシート状基材βを剥離性シート上に形成することができる。
シート状基材β形成用の分散液は、架橋可能なポリマー100質量部に対し、絶縁性の無機フィラーを100~500質量部含むことが好ましく、150~450質量部含むことがより好ましく、200~400質量部含むことがさらに好ましい。形成されるシート状基材βの熱伝導性の点から絶縁性の無機フィラーの含有量は多い方が好ましい。シート状基材β形成用の分散液の塗工適性の点、そして空隙・クラック等の発生を抑制しできるだけ緻密なシート状基材βを形成し、耐電圧に優れる粘着シートを形成するという点から絶縁性の無機フィラーの含有量は多過ぎないことが好ましい。
The sheet-like substrate β can be formed using a dispersion for forming the sheet-like substrate β, which contains a solution or dispersion of a crosslinkable polymer, an insulating inorganic filler, and a crosslinking agent.
That is, by applying the dispersion liquid for forming the sheet-like substrate β onto a release sheet and heating it, the liquid medium is removed, the crosslinkable polymer and the crosslinking agent are reacted, and a sheet-like substrate β containing an insulating inorganic filler in the cured product, which is the reaction product, can be formed on the release sheet.
The dispersion for forming the sheet-like substrate β preferably contains 100 to 500 parts by mass of insulating inorganic filler per 100 parts by mass of the crosslinkable polymer, more preferably 150 to 450 parts by mass, and even more preferably 200 to 400 parts by mass. From the viewpoint of the thermal conductivity of the sheet-like substrate β to be formed, the content of the insulating inorganic filler is preferably high. From the viewpoint of the coating suitability of the dispersion for forming the sheet-like substrate β, and from the viewpoint of suppressing the occurrence of voids, cracks, etc., forming a sheet-like substrate β as dense as possible, and forming a pressure-sensitive adhesive sheet with excellent voltage resistance, it is preferable that the content of the insulating inorganic filler is not too high.
シート状基材β形成用の分散液に含まれる液状媒体は、架橋可能なポリマーおよび架橋剤を溶解または分散し得るものであればよく、メチルエチルケトン、酢酸エチル、イソプロピルアルコール等が例示できる。
シート状基材β形成用の分散液は、架橋可能なポリマーの溶液または分散液に、絶縁性の無機フィラーを加え、分散した後、架橋剤や架橋剤を含む溶液を加えることによって得ることができる。シート状基材β形成用の分散液には、分散剤、レベリング剤等の添加剤を適宜加えることもできる。分散には、攪拌モーター、らいかい機、三本ロール、ボールミル、自転・公転ミル、遊星ミル、ビーズミル等の機器を用いることができる。
The liquid medium contained in the dispersion for forming the sheet-like substrate β may be any medium capable of dissolving or dispersing the crosslinkable polymer and the crosslinking agent, and examples thereof include methyl ethyl ketone, ethyl acetate, and isopropyl alcohol.
The dispersion for forming the sheet-like substrate β can be obtained by adding an insulating inorganic filler to a solution or dispersion of a crosslinkable polymer, dispersing the filler, and then adding a crosslinking agent or a solution containing the crosslinking agent. Additives such as dispersants and leveling agents can also be added to the dispersion for forming the sheet-like substrate β. For dispersion, equipment such as a stirring motor, a grinding machine, a three-roll mill, a ball mill, a rotation/revolution mill, a planetary mill, or a bead mill can be used.
<<熱伝導性粘着層α1、α2>>
本発明の熱伝導性粘着シートを構成する熱伝導性粘着層α1、α2について説明する。
粘着層は、粘着性発現のためにガラス転移点が0℃以下であることが好ましい。シート状基材βの両面に位置する熱伝導性粘着層α1、α2は、いずれの層も絶縁性の無機フィラーを含む。熱伝導性粘着層α1、およびα2の厚みの合計は1~45μmであり、熱伝導性粘着層α1、α2の厚みは同程度であってもよいし、異なっていてもよい。
熱伝導性を向上するためには、熱伝導性粘着シート全体をできるだけ薄くすることが効果的である。そのため、熱伝導性粘着層α1、α2の厚みは、それぞれ独立に30μm以下であることが好ましく、25μm以下であることがより好ましい。
一方、粘着性能を発現するためには後述する熱伝導性粘着層α1、α2をある程度厚くする必要がある。従って、熱伝導性粘着層α1、α2の厚みは、それぞれ独立に5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、15μm以上であることがより好ましい。すなわち、15~25μmの範囲で設定することが好ましい。
<<Thermal conductive adhesive layers α1, α2>>
The thermally conductive adhesive layers α1 and α2 constituting the thermally conductive adhesive sheet of the present invention will be described.
The adhesive layer preferably has a glass transition point of 0°C or lower to exhibit adhesiveness. Both of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 located on both sides of the sheet-like substrate β contain an insulating inorganic filler. The total thickness of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is 1 to 45 μm, and the thicknesses of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 may be approximately the same or different.
In order to improve thermal conductivity, it is effective to make the entire thermally conductive adhesive sheet as thin as possible. Therefore, the thickness of each of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is preferably 30 μm or less, and more preferably 25 μm or less.
On the other hand, in order to achieve adhesive performance, the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 described below need to be thick to a certain extent. Therefore, the thickness of each of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and even more preferably 15 μm or more. In other words, it is preferable to set the thickness in the range of 15 to 25 μm.
<絶縁性の無機フィラー>
熱伝導性粘着層α1、α2に含まれる絶縁性の無機フィラー(以下、無機フィラーと略すこともある)としては、例えば、金属水酸化物、金属酸化物、セラミックス等を使用できる。具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ケイ素、ホウ素化チタン等が挙げられ、大きさや形状の点から窒化アルミニウム、酸化アルミニウムが好ましい。
これら無機フィラーには、フィラーの耐湿熱性の向上あるいは後述する架橋可能なポリマーへの分散性向上の点から、酸化処理や、シランカップリング処理・ステアリン酸処理などの表面処理を施してもよい。
<Insulating inorganic filler>
The insulating inorganic filler (hereinafter sometimes abbreviated as inorganic filler) contained in the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 may be, for example, a metal hydroxide, a metal oxide, a ceramic, etc. Specific examples include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide, zirconium oxide, iron oxide, silicon carbide, boron nitride, aluminum nitride, titanium nitride, silicon nitride, titanium boride, etc., with aluminum nitride and aluminum oxide being preferred in terms of size and shape.
These inorganic fillers may be subjected to a surface treatment such as oxidation treatment, silane coupling treatment or stearic acid treatment in order to improve the moist heat resistance of the filler or to improve dispersibility in the crosslinkable polymer described below.
無機フィラーの形状は、例えば、球状、立方体状、多角形状、楕円状、針状、鱗片状又はこれらを組み合わせた形状等が挙げられる。
熱伝導性粘着層α1、α2をできるだけ薄くすることによって熱抵抗を低下させ、熱伝導性を向上させるという点からは、球状、立方体状、多角形状のものが好ましく、アスペクト比ができるだけ1に近い形状のものが好ましい。
一方、無機フィラー同士の接点を増やしたり、熱の伝搬に方向性・流れを形成したりすることによって熱伝導性の向上を狙うという点からは、鱗片状や楕円状のものやこれらの凝集体を使用することができる。先に述べたようにシート状基材βの場合は、厚みが1~10μmと薄い状態で、両面粘着シートのいわゆる芯材として機能し、両面粘着シート全体の安定化を担うという点から、シート状基材βに含まれる無機フィラーは、アスペクト比ができるだけ1に近い形状のものが好ましい。しかし、熱伝導性粘着層α1、α2の場合は、そもそも粘着層であるが故に柔らかく、シート状基材βほどは脆化の影響が大きくはないので、無機フィラーとして窒化ホウ素のように鱗片状のものや、その凝集体も使用し得る。
The shape of the inorganic filler may be, for example, spherical, cubic, polygonal, elliptical, needle-like, scale-like, or a combination thereof.
From the viewpoint of reducing thermal resistance and improving thermal conductivity by making the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 as thin as possible, spherical, cubic, or polygonal shapes are preferred, and shapes with an aspect ratio as close to 1 as possible are preferred.
On the other hand, from the viewpoint of improving thermal conductivity by increasing the number of contact points between inorganic fillers and creating a directionality or flow in heat propagation, scale-like or elliptical fillers or aggregates thereof can be used. As mentioned above, in the case of the sheet-like substrate β, it functions as a so-called core material of the double-sided pressure-sensitive adhesive sheet when it is thin, at 1 to 10 μm, and is responsible for stabilizing the entire double-sided pressure-sensitive adhesive sheet. Therefore, it is preferable that the inorganic filler contained in the sheet-like substrate β has an aspect ratio as close to 1 as possible. However, in the case of the thermally conductive pressure-sensitive adhesive layers α1 and α2, since they are originally adhesive layers and are soft, the impact of embrittlement is not as great as in the case of the sheet-like substrate β, so scale-like inorganic fillers such as boron nitride or aggregates thereof can also be used as the inorganic filler.
熱伝導性粘着層α1、α2の厚みは合計で1~45μmであるので、熱伝導性粘着層α1、α2に含まれる無機フィラーとしては、前記厚みに収まるような大きさのものを選択することが好ましい。即ち、形成する熱伝導性粘着層α1の厚みを100とした場合に、D90粒子径が50以下である無機フィラーを選択することが好ましい。熱伝導性粘着層α2の場合も同様である。
D90粒子径とは、粒度分布の累積体積百分率が90%のときの粒径であり、シート状基材βにおける無機フィラーの場合と同様にして求めることができる。熱伝導性粘着層α1、α2の場合、具体的には、D90粒子径が1~10μmの無機フィラーを選択することが好ましく、1~8μmの無機フィラーを選択することがより好ましい。
このような無機フィラーを選択することによって、熱伝導性粘着層α1の断面に観察される絶縁性の無機フィラーの平均粒子径、即ち長径aα1と短径bα1との和の1/2である粒子径の平均値が、熱伝導性粘着層α1の厚みの60%以下であり、絶縁性の無機フィラーの最大径aα1
maxが熱伝導性粘着層α1の厚み未満となる、熱伝導性粘着層α1を得ることができる。熱伝導性粘着層α2の場合も同様である。
Since the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 have a total thickness of 1 to 45 μm, it is preferable to select an inorganic filler contained in the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 that is large enough to fit within this thickness. That is, when the thickness of the thermally conductive adhesive layer α1 to be formed is taken as 100, it is preferable to select an inorganic filler with a D90 particle size of 50 or less. The same applies to the thermally conductive adhesive layer α2.
The D90 particle size is the particle size when the cumulative volume percentage of the particle size distribution is 90%, and can be determined in the same manner as in the case of the inorganic filler in the sheet-like substrate β. In the case of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2, specifically, it is preferable to select an inorganic filler having a D90 particle size of 1 to 10 μm, and more preferably an inorganic filler having a D90 particle size of 1 to 8 μm.
By selecting such an inorganic filler, it is possible to obtain a thermally conductive adhesive layer α1 in which the average particle diameter of the insulating inorganic filler observed in the cross section of the thermally conductive adhesive layer α1, i.e., the average value of the particle diameter which is ½ of the sum of the major axis aα1 and the minor axis bα1 , is 60% or less of the thickness of the thermally conductive adhesive layer α1, and the maximum diameter aα1max of the insulating inorganic filler is less than the thickness of the thermally conductive adhesive layer α1. The same applies to the thermally conductive adhesive layer α2.
<架橋可能なポリマー>
前述の通り、熱伝導性粘着層α1、α2は、成膜性成分として機能する、架橋可能なポリマーの硬化物を含む。架橋可能なポリマーについて説明する。なお、シート状基材β形成用の場合と区別するために、熱伝導性粘着層α1、α2形成用の架橋可能なポリマーを粘着樹脂ということがある。
架橋可能なポリマーとしては、架橋剤(硬化剤ともいう)と反応して硬化物を形成し得るものの他、自己架橋性を有するポリマーも挙げられる。
架橋剤と反応して硬化物を形成し得るポリマーとしては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられ、これらの中でも、耐候性、耐熱性、機能、コストや使用目的に応じた粘着剤設計のしやすさの点より、アクリル樹脂が好ましい。熱伝導性粘着層α1、α2の形成には、異なる種類の架橋可能なポリマーを用いることもできるし、同じ種類の架橋可能なポリマーを用いることもできる。また、同じ種類の架橋可能なポリマーを用いる場合、同一のポリマーを用いることもできるし、異なるポリマーを用いることもできる。
<Crosslinkable polymer>
As described above, the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 contain a cured product of a crosslinkable polymer that functions as a film-forming component. The crosslinkable polymer will now be described. Note that, to distinguish it from the case of the crosslinkable polymer for forming the sheet-like substrate β, the crosslinkable polymer for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is sometimes referred to as an adhesive resin.
Examples of crosslinkable polymers include those that can react with a crosslinking agent (also called a curing agent) to form a cured product, as well as polymers that have self-crosslinking properties.
Examples of polymers that can react with a crosslinking agent to form a cured product include acrylic resins, polyester resins, urethane resins, and silicone resins. Among these, acrylic resins are preferred in terms of weather resistance, heat resistance, functionality, cost, and ease of adhesive design depending on the intended use. Different types of crosslinkable polymers or the same type of crosslinkable polymers can be used to form the thermally conductive adhesive layers α1 and α2. Furthermore, when the same type of crosslinkable polymer is used, the same polymer or different polymers can be used.
架橋可能なポリマーが有し得る官能基としては、アルコール性水酸基(以下、単に水酸基ともいう)、フェノール性水酸基、酸無水物基、カルボキシ基、アミノ基、シアネート基、イソシアノ基、シアナト基、イソシアナト基、イミダゾール基、ピロール基、アセタール基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アルデヒド基、ヒドラジド基、ヒドラゾン基、リン酸基等が挙げられ、アルコール性水酸基、カルボキシ基が好ましい。 Functional groups that crosslinkable polymers may have include alcoholic hydroxyl groups (hereinafter simply referred to as hydroxyl groups), phenolic hydroxyl groups, acid anhydride groups, carboxy groups, amino groups, cyanate groups, isocyano groups, cyanato groups, isocyanato groups, imidazole groups, pyrrole groups, acetal groups, acryloyl groups, methacryloyl groups, aldehyde groups, hydrazide groups, hydrazone groups, and phosphate groups, with alcoholic hydroxyl groups and carboxy groups being preferred.
アクリル樹脂は、アクリル系モノマー(分子中に(メタ)アクリロイル基を有するモノマー成分)を重合してなる重合体、即ちポリマーであり、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを重合してなるポリマーであることが好ましい。なお、アクリル樹脂は、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 Acrylic resins are polymers obtained by polymerizing acrylic monomers (monomer components having a (meth)acryloyl group in the molecule), and are preferably polymers obtained by polymerizing alkyl (meth)acrylate esters. Acrylic resins can be used alone or in combination of two or more types.
上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、などの炭素数が1~20であるアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルを挙げることができる。中でも、粘着特性のバランスを取りやすいという観点から、炭素数が1~12(特に、2~12)のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましく、より好ましくは炭素数が4~9のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルである。上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。 The above-mentioned (meth)acrylic acid alkyl esters are not particularly limited, but examples thereof include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, s-butyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, isopentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, ( Examples of (meth)acrylic acid alkyl esters having an alkyl group containing 1 to 20 carbon atoms include nonyl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, undecyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, tetradecyl (meth)acrylate, pentadecyl (meth)acrylate, hexadecyl (meth)acrylate, heptadecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate, nonadecyl (meth)acrylate, and eicosyl (meth)acrylate. Among these, (meth)acrylic acid alkyl esters having an alkyl group containing 1 to 12 carbon atoms (particularly 2 to 12 carbon atoms) are preferred, and (meth)acrylic acid alkyl esters having an alkyl group containing 4 to 9 carbon atoms are more preferred, from the perspective of easily balancing adhesive properties. The above (meth)acrylic acid alkyl esters can be used alone or in combination of two or more.
アクリル樹脂を構成する全モノマー成分(100質量%)中、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルの割合は、特に限定されないが、60質量%以上(例えば60~99質量%)であることが好ましく、より好ましくは70質量%以上(例えば70~98質量%)、さらに好ましくは80質量以上(例えば80~98質量%)である。 Of all the monomer components (100% by mass) that make up the acrylic resin, the proportion of the (meth)acrylic acid alkyl ester is not particularly limited, but is preferably 60% by mass or more (e.g., 60 to 99% by mass), more preferably 70% by mass or more (e.g., 70 to 98% by mass), and even more preferably 80% by mass or more (e.g., 80 to 98% by mass).
アクリル樹脂は、構成するモノマー成分として、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルのみを含むポリマーであってもよいが、架橋点として機能するアルコール性水酸基やカルボキシ基を有するモノマーを共重合したものが好ましい。 The acrylic resin may be a polymer containing only the above-mentioned (meth)acrylic acid alkyl ester as a constituent monomer component, but is preferably a copolymer containing a monomer having an alcoholic hydroxyl group or a carboxyl group that functions as a crosslinking point.
共重合性モノマーとして水酸基を有するモノマーを含んでいると、無機フィラーの分散性が良好となり、また、貼付の際、被着体への濡れ性が向上し、その結果、熱伝導性の向上が期待できる。
上記水酸基を有するモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8-ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10-ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12-ヒドロキシラウリル、(4-ヒドロキシメチルシクロへキシル)メチルメタクリレートなどが挙げられる。中でも、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチルが好ましい。なお、水酸基含有モノマーは、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
水酸基を有するモノマーは、全モノマー成分(100質量%)中、0.1~10質量%であることが好ましく、1~5質量%であることがより好ましい。
When a copolymerizable monomer contains a monomer having a hydroxyl group, the dispersibility of the inorganic filler is improved, and the wettability to the adherend is improved when the adhesive is applied, which is expected to result in improved thermal conductivity.
Examples of the monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth)acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth)acrylate, 10-hydroxydecyl (meth)acrylate, 12-hydroxylauryl (meth)acrylate, and (4-hydroxymethylcyclohexyl)methyl methacrylate. Of these, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate are preferred. The hydroxyl group-containing monomers can be used alone or in combination of two or more.
The amount of the monomer having a hydroxyl group is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass, of the total monomer components (100% by mass).
上記カルボキシ基を有するモノマーは、1分子中にカルボキシ基を1つ以上有するモノマーであるが、無水物の形態であってもよい。上記カルボキシ基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが挙げられる。なお、カルボキル基含有モノマーは、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
カルボキシ基を有するモノマーは、全モノマー成分(100質量%)中、0.1~15質量%であることが好ましく、1~10質量%であることがより好ましい。
The carboxyl group-containing monomer is a monomer having one or more carboxyl groups in one molecule, and may be in the form of an anhydride. The carboxyl group-containing monomer is not particularly limited, but examples thereof include (meth)acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic anhydride, and itaconic anhydride. The carboxyl group-containing monomer may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the monomer having a carboxy group is preferably 0.1 to 15% by mass, and more preferably 1 to 10% by mass, of the total monomer components (100% by mass).
アクリル樹脂を構成する全モノマー成分として、他に窒素を有するモノマー、スルホン酸基を有するモノマー、リン酸基を有するモノマーなどの極性官能基を有するモノマーや、スチレンなども用いることができる。 Other monomer components that make up acrylic resin can also include monomers with polar functional groups, such as nitrogen-containing monomers, sulfonic acid group-containing monomers, and phosphate group-containing monomers, as well as styrene.
成膜性の観点からアクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、100,000以上であることが好ましく、300,000以上であることがより好ましく、500,000以上であることが好ましい。また、シート状基材β形成用の分散液の剥離性シートへの塗工適性の点からアクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は2,000,000万以下であることが好ましく、1300,000以下であることがより好ましい。100,000以上であることで耐久性が十分に発揮し、2,000,000以下であることで膜の作製(塗工)に適した流動性や乾燥性を得ることができる。 From the viewpoint of film-forming properties, the weight-average molecular weight (Mw) of the acrylic resin is preferably 100,000 or more, more preferably 300,000 or more, and preferably 500,000 or more. Furthermore, from the viewpoint of the suitability of the dispersion for forming the sheet-like substrate β to be applied to a release sheet, the weight-average molecular weight (Mw) of the acrylic resin is preferably 2,000,000 or less, and more preferably 1,300,000 or less. A weight-average molecular weight (Mw) of 100,000 or more ensures sufficient durability, while a weight-average molecular weight of 2,000,000 or less provides fluidity and drying properties suitable for film production (coating).
また、アクリル樹脂のガラス転移温度は(Tg)は、0℃~―70℃であることが好ましく、-20~―70℃であることがより好ましく、-40~-70℃であることがさらに好ましい。アクリル樹脂のガラス転移温度は、「Polymer Handbook」(J.Brandrup及びE.H.Immergut編、Interscience Publishers)に記載の各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度を引用し、使用するアクリル樹脂のモノマー構成からFox式により計算された値を指す。 The glass transition temperature (Tg) of the acrylic resin is preferably 0°C to -70°C, more preferably -20°C to -70°C, and even more preferably -40°C to -70°C. The glass transition temperature of the acrylic resin refers to the value calculated using the Fox equation from the monomer composition of the acrylic resin used, citing the glass transition temperatures of the homopolymers of each monomer listed in "Polymer Handbook" (edited by J. Brandrup and E.H. Immergut, Interscience Publishers).
<架橋剤>
熱伝導性粘着層α1、α2の形成に用いられる架橋剤としては、シート状基材βの形成用に例示したものが同様に例示できる。
架橋可能なポリマーとして水酸基を有するアクリル樹脂を用い、架橋剤としてイソシアネート基を有する化合物を用いる場合、イソシアネート基を有する化合物は、アクリル樹脂中の水酸基1molに対し、イソシアネート基が0.01~1molとなる範囲で配合することが好ましく、0.05~0.5molの範囲がより好ましい。
架橋可能なポリマーとしてカルボキシ基を有するアクリル樹脂を用い、架橋剤としてエポキシ基を有する化合物を用いる場合、エポキシ基を有する化合物は、アクリル樹脂中のカルボキシ基1molに対し、エポキシ基が0.01~1molとなる範囲で配合することが好ましく、0.05~0.5molの範囲がより好ましい。
上記範囲にすることによって、ポリマー間の架橋が十分に形成され、加熱環境下でも粘着層が完全には溶融せず、粘着テープとして剥離しない。特にイソシアネート硬化剤を選択する場合は、幅広い被着体で良好な表面親和性を示し、安定した粘着物性が発現できる。
なお、架橋剤として用いられるエポキシ基を有する化合物としては、ポリマー間で強固な架橋を作りやすく、より高温かつ高湿環境下で粘着物性の安定のために好ましく選択できる。
<Crosslinking agent>
Examples of the crosslinking agent used in forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 include the same crosslinking agents as those exemplified for forming the sheet-like substrate β.
When an acrylic resin having a hydroxyl group is used as the crosslinkable polymer and a compound having an isocyanate group is used as the crosslinking agent, the compound having an isocyanate group is preferably blended in an amount of 0.01 to 1 mol, more preferably 0.05 to 0.5 mol, of isocyanate groups per 1 mol of hydroxyl groups in the acrylic resin.
When an acrylic resin having a carboxy group is used as the crosslinkable polymer and a compound having an epoxy group is used as the crosslinking agent, the compound having an epoxy group is preferably blended in such a range that the epoxy group is present in an amount of 0.01 to 1 mol, more preferably 0.05 to 0.5 mol, per 1 mol of carboxy group in the acrylic resin.
By setting the content within the above range, sufficient crosslinking between polymers is formed, and the adhesive layer does not completely melt even in a heated environment, and the adhesive tape does not peel off. In particular, when an isocyanate curing agent is selected, good surface affinity is exhibited on a wide range of adherends, and stable adhesive properties can be achieved.
The compound having an epoxy group used as the crosslinking agent is preferably selected because it easily forms strong crosslinks between polymers and stabilizes adhesive properties under high temperature and high humidity conditions.
熱伝導性粘着層α1、α2は、架橋可能なポリマーの溶液または分散液と、絶縁性の無機フィラーと、架橋剤とを含む熱伝導性粘着層α1、α2形成用の分散液を用いて形成することができる。
熱伝導性粘着層α1、α2形成用の分散液は、架橋可能なポリマー100質量部に対し、絶縁性の無機フィラーを100~500質量部含むことが好ましく、150~450質量部含むことがより好ましく、200~400質量部含むことがさらに好ましい。形成される熱伝導性粘着層α1、α2の熱伝導性の点から絶縁性の無機フィラーの含有量は多い方が好ましい。熱伝導性粘着層α1、α2形成用の分散液の塗工適性の点から絶縁性の無機フィラーの含有量は多過ぎないことが好ましい。
The thermally conductive adhesive layers α1 and α2 can be formed using a dispersion for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2, which contains a solution or dispersion of a crosslinkable polymer, an insulating inorganic filler, and a crosslinking agent.
The dispersion for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 preferably contains 100 to 500 parts by mass, more preferably 150 to 450 parts by mass, and even more preferably 200 to 400 parts by mass of insulating inorganic filler per 100 parts by mass of crosslinkable polymer. From the viewpoint of the thermal conductivity of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 to be formed, the content of the insulating inorganic filler is preferably high. From the viewpoint of the coatability of the dispersion for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2, it is preferable that the content of the insulating inorganic filler is not too high.
熱伝導性粘着層α1、α2形成用の分散液に含まれる液状媒体は、架橋可能なポリマーおよび架橋剤を溶解または分散し得るものであればよく、メチルエチルケトン、酢酸エチル、イソプロピルアルコール等が例示できる。
熱伝導性粘着層α1、α2形成用の分散液は、架橋可能なポリマーの溶液または分散液に、絶縁性の無機フィラーを加え、分散した後、架橋剤や架橋剤を含む溶液を加えることによって得ることができる。熱伝導性粘着層α1、α2形成用の分散液には、分散剤、レベリング剤等の添加剤を適宜加えることもできる。分散には、攪拌モーター、らいかい機、三本ロール、ボールミル、自転・公転ミル、遊星ミル、ビーズミル等の機器を用いることができる。
The liquid medium contained in the dispersion liquid for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 may be any medium that can dissolve or disperse the crosslinkable polymer and crosslinking agent, and examples thereof include methyl ethyl ketone, ethyl acetate, and isopropyl alcohol.
The dispersion for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 can be obtained by adding an insulating inorganic filler to a solution or dispersion of a crosslinkable polymer, dispersing the filler, and then adding a crosslinking agent or a solution containing the crosslinking agent. Additives such as dispersants and leveling agents can also be added to the dispersion for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 as appropriate. Equipment such as a stirring motor, a grinding machine, a three-roll mill, a ball mill, a rotation/revolution mill, a planetary mill, or a bead mill can be used for dispersion.
熱伝導性粘着層α1、α2には、タックや被着体への密着性、粘着力の増強を目的として、タッキファイヤー(粘着付与剤)を含有させてもよい。タッキファイヤーとしては、例えば、ポリブテン類、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、石油系樹脂(例えば、石油系脂肪族炭化水素樹脂、石油系芳香族炭化水素樹脂、石油系脂肪族・芳香族共重合炭化水素樹脂、石油系脂環族炭化水素樹脂(芳香族炭化水素樹脂を水素添加したもの)等)、クマロン系樹脂等が挙げられる。相溶性の点において、石油系樹脂、ロジン系樹脂が好ましい。タッキファイヤーは、1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The thermally conductive adhesive layers α1 and α2 may contain a tackifier (adhesive imparting agent) to enhance tack, adhesion to the adherend, and adhesive strength. Examples of tackifiers include polybutenes, rosin-based resins, terpene-based resins, petroleum-based resins (e.g., petroleum-based aliphatic hydrocarbon resins, petroleum-based aromatic hydrocarbon resins, petroleum-based aliphatic-aromatic copolymer hydrocarbon resins, petroleum-based alicyclic hydrocarbon resins (hydrogenated aromatic hydrocarbon resins), etc.), coumarone-based resins, etc. In terms of compatibility, petroleum-based resins and rosin-based resins are preferred. Tackifiers may be used singly or in combination of two or more types.
熱伝導性粘着層α1、α2中のタッキファイヤーの含有量は、主となる架橋可能なポリマーの固形分100質量部に対して1質量部以上であることが好ましく、30質量部%以下であることがより好ましい。1質量部以上配合することでタックや被着体への密着性、粘着力の増強の性質が発現しやすく、30質量部以下とすることで主となる粘着層を形成するための架橋反応を阻害したり、製品の加熱使用時の低分子成分のブリードや端部のタレを抑制や打ち抜き加工等で使用する刃の汚染を少なくすることができる。 The content of tackifier in the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is preferably 1 part by mass or more per 100 parts by mass of the solids content of the main crosslinkable polymer, and more preferably 30 parts by mass or less. Incorporating 1 part by mass or more makes it easier to achieve properties such as tack, adhesion to the adherend, and enhanced adhesive strength, while using 30 parts by mass or less inhibits the crosslinking reaction that forms the main adhesive layer, suppresses bleeding of low molecular weight components and sagging at the edges when the product is heated, and reduces contamination of blades used in punching processes, etc.
<<熱伝導性粘着シート>>
本発明の熱伝導性粘着シートは、シート状基材βの両面に熱伝導性粘着層α1、α2を有する熱伝導性粘着シートであって、シート状基材βと熱伝導性粘着層α1、α2との合計の厚みが50μm以下である。シート状基材βと熱伝導性粘着層α1、α2との合計の厚みは、より薄いことが好ましいが、厚みの安定性や取り扱いのし易さ等の点から30~49μmが好ましい。
シート状基材βの厚みや熱伝導性粘着層α1、α2の厚みについては前述した通りである。
<<Thermal conductive adhesive sheet>>
The thermally conductive adhesive sheet of the present invention is a thermally conductive adhesive sheet having thermally conductive adhesive layers α1 and α2 on both sides of a sheet-like substrate β, and the total thickness of the sheet-like substrate β and the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is 50 μm or less. Although a thinner total thickness of the sheet-like substrate β and the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is preferable, a thickness of 30 to 49 μm is preferred from the viewpoints of thickness stability, ease of handling, etc.
The thickness of the sheet-like substrate β and the thickness of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 are as described above.
本発明の熱伝導性粘着シートは、0℃~150℃の温度領域における貯蔵弾性率の変曲点のうち最も高温側の変曲点の温度T0よりも30℃高い温度T1おける貯蔵弾性率E’1と、前記変曲点の温度T0よりも50℃高い温度T2ける貯蔵弾性率E’2 との比:E’1/E’2が1~3である。なお、明確な変曲点が観察されない場合、温度T0は150℃とする。
温度T1おける貯蔵弾性率E’1とは、高分子同士離れて動き始め、半液状化した状態となる温度である。また、温度T2おける貯蔵弾性率E’2は、液状化が進みさらに大きく弾性率が下がった状態E’1≫E’2となる。従って、本発明において、温度T1おける貯蔵弾性率E’1と温度T2おける貯蔵弾性率E’2との比:E’1/E’2は1~3であることが重要であり、T1からT2への温度上昇において液状化が進んでいない事を示し、すなわち高分子同士が十分に架橋していることを示す。そのため、高温環境で本発明の熱伝導性粘着シートを使用しても基材がテープ全体を十分に支持し、性能を保つ事が出来る。E’1/E’2は1~1.5の範囲であることがさらに好ましい。
In the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention, the ratio E'1/E'2 of the storage modulus E'1 at a temperature T1 that is 30°C higher than the temperature T0 of the highest inflection point of the storage modulus in the temperature range of 0 ° C to 150°C to the storage modulus E'2 at a temperature T2 that is 50°C higher than the temperature T0 of the inflection point is 1 to 3. If no clear inflection point is observed, the temperature T0 is set to 150°C.
The storage modulus E'1 at temperature T1 is the temperature at which the polymers begin to separate and move, resulting in a semi-liquid state. Furthermore, the storage modulus E'2 at temperature T2 is a state in which liquefaction progresses and the modulus drops significantly, with E'1 >>E'2 . Therefore, in the present invention, it is important that the ratio of the storage modulus E'1 at temperature T1 to the storage modulus E'2 at temperature T2 , E'1 / E'2 , is 1 to 3. This indicates that liquefaction does not progress as the temperature rises from T1 to T2 , i.e., that the polymers are sufficiently crosslinked. Therefore, even when the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention is used in a high-temperature environment, the substrate can adequately support the entire tape and maintain its performance. It is even more preferable that E'1 / E'2 is in the range of 1 to 1.5.
本発明の熱伝導性粘着シートにおける、絶縁性の無機フィラーを含むシート状基材βの厚みは1~10μmであり、3~10μmであることが好ましく、3~8μmであることがより好ましい。
本発明の熱伝導性粘着シートにおけるシート状基材βは、その断面に観察される絶縁性の無機フィラーのうち、80%以上の粒子のアスペクト比:長径aβ/短径bβが1~2であり、アスペクト比が1~1.5であることが好ましく、アスペクト比が1~1.3であることがより好ましい。シート状基材β中の無機フィラーのアスペクト比が1~2であることによって、薄いシート状基材βの伸張性を良好なものとすることができ、熱伝導性粘着シートとしての貼付性能を向上できる。
シート状基材βの断面に観察される絶縁性の無機フィラーのアスペクト比は、走査型電子顕微鏡を用い、一視野において50個程度の粒子が観察できる倍率にて熱伝導性粘着シートにおけるシート状基材βの断面を観察し、視野のほぼ中央の任意の一点から外部に向かってらせん状に順番に30個の粒子を選択し、それぞれの粒子の長径aβと短径bβとをそれぞれ求め、個々の粒子のアスペクト比:長径aβ/短径bβを求める。
In the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention, the thickness of the sheet-like substrate β containing an insulating inorganic filler is 1 to 10 μm, preferably 3 to 10 μm, and more preferably 3 to 8 μm.
In the sheet-like substrate β of the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention, 80% or more of the insulating inorganic filler particles observed in a cross section thereof have an aspect ratio (major axis a β /minor axis b β) of 1 to 2, preferably 1 to 1.5, and more preferably 1 to 1.3. By making the aspect ratio of the inorganic filler in the sheet-like substrate β 1 to 2, the extensibility of the thin sheet-like substrate β can be improved, and the application performance as a thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet can be improved.
The aspect ratio of the insulating inorganic filler observed in the cross section of the sheet-like substrate β is determined by observing the cross section of the sheet-like substrate β in the thermally conductive adhesive sheet using a scanning electron microscope at a magnification that allows approximately 50 particles to be observed in one field of view, selecting 30 particles in a spiral pattern from an arbitrary point approximately in the center of the field of view toward the outside, determining the major axis aβ and minor axis bβ of each particle, and calculating the aspect ratio of each particle: major axis aβ /minor axis bβ .
また、シート状基材βの薄さと伸張性、熱伝導性粘着シートとしての貼付性能の点から、本発明の熱伝導性粘着シートにおけるシート状基材βは、シート状基材βの断面に観察される絶縁性の無機フィラーの平均粒子径、即ち長径aβと短径bβとの和の1/2である粒子径の平均値がシート状基材βの厚みの60%以下であり、前記絶縁性の無機フィラーの最大径aβ maxがシート状基材βの厚み未満であることが好ましい。 Furthermore, in terms of the thinness and extensibility of the sheet-like substrate β and the application performance as a thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet, it is preferable that the sheet-like substrate β in the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention has an average particle diameter of the insulating inorganic filler observed in the cross section of the sheet-like substrate β , i.e., an average value of the particle diameter which is 1/2 of the sum of the major axis a β and the minor axis b β , is 60% or less of the thickness of the sheet-like substrate β, and the maximum diameter a β max of the insulating inorganic filler is less than the thickness of the sheet-like substrate β.
本発明の熱伝導性粘着シートは、例えば以下のようにして形成することができる。
即ち、熱伝導性粘着層α1、α2形成用の分散液をそれぞれ剥離性シート上に塗布し、加熱することによって、液状媒体を除去し、架橋可能なポリマーと架橋剤とを反応させ、反応生成物である硬化物中に絶縁性の無機フィラーを含む熱伝導性粘着層α1、α2を剥離性シート上にそれぞれ形成する。別途、剥離性シート上に形成しておいたシート状基材βに、熱伝導性粘着層α1を重ね合わせ、剥離性シート/シート状基材β/熱伝導性粘着層α1/剥離性シートという積層構成の中間体を得、次いで、シート状基材βを覆っていた剥離性シートを剥がし、露出したシート状基材βに熱伝導性粘着層α2を重ね合わせ、剥離性シート/熱伝導性粘着層α2/シート状基材β/熱伝導性粘着層α1/剥離性シートという積層構成の積層体を得ることができる。つまり、本発明の熱伝導性粘着シートの両面が剥離性シートで覆われた積層体を得ることができる。
The thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention can be formed, for example, as follows.
That is, the dispersions for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 are applied to the release sheet, respectively, and heated to remove the liquid medium, react the crosslinkable polymer with the crosslinking agent, and form the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 on the release sheet, respectively, containing an insulating inorganic filler in the cured product, which is the reaction product. Separately, the thermally conductive adhesive layer α1 is superimposed on the sheet-like substrate β formed on the release sheet, to obtain an intermediate having a laminated structure of release sheet / sheet-like substrate β / thermally conductive adhesive layer α1 / release sheet, and then peel off the release sheet covering the sheet-like substrate β, and superimpose the thermally conductive adhesive layer α2 on the exposed sheet-like substrate β, to obtain a laminate having a laminated structure of release sheet / thermally conductive adhesive layer α2 / sheet-like substrate β / thermally conductive adhesive layer α1 / release sheet. In other words, a laminate can be obtained in which both sides of the thermally conductive adhesive sheet of the present invention are covered with a release sheet.
あるいは、本発明の熱伝導性粘着シートは、以下のような方法で得ることもできる。
即ち、まず、上述の場合と同様にして、熱伝導性粘着層α2形成用の分散液を、剥離性シート上に塗布し、加熱し、剥離性シート上に熱伝導性粘着層α2を形成する。別途、熱伝導性粘着層α1形成用の分散液を、シート状基材β上に塗布し、加熱することによって、液状媒体を除去し、架橋可能なポリマーと架橋剤とを反応させ、熱伝導性粘着層α1をシート状基材β上に形成し、形成された熱伝導性粘着層α1の表面を剥離性シートで覆い、剥離性シート/シート状基材β/熱伝導性粘着層α1/剥離性シートという積層構成の中間体を得る。次いで、シート状基材βを覆っていた剥離性シートを剥がし、露出したシート状基材βに熱伝導性粘着層α2を重ね合わせ、剥離性シート/熱伝導性粘着層α2/シート状基材β/熱伝導性粘着層α1/剥離性シートという積層構成の積層体を得ることができる。つまり、本発明の熱伝導性粘着シートの両面が剥離性シートで覆われた積層体を得ることができる。
Alternatively, the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention can also be obtained by the following method.
That is, first, in the same manner as described above, a dispersion for forming the thermally conductive adhesive layer α2 is applied to a release sheet and heated to form a thermally conductive adhesive layer α2 on the release sheet. Separately, a dispersion for forming the thermally conductive adhesive layer α1 is applied to a sheet-like substrate β and heated to remove the liquid medium, react the crosslinkable polymer with the crosslinking agent, and form a thermally conductive adhesive layer α1 on the sheet-like substrate β. The surface of the formed thermally conductive adhesive layer α1 is covered with a release sheet to obtain an intermediate having a laminate structure of release sheet / sheet-like substrate β / thermally conductive adhesive layer α1 / release sheet. Next, the release sheet covering the sheet-like substrate β is peeled off, and the thermally conductive adhesive layer α2 is superimposed on the exposed sheet-like substrate β to obtain a laminate having a laminate structure of release sheet / thermally conductive adhesive layer α2 / sheet-like substrate β / thermally conductive adhesive layer α1 / release sheet. In other words, a laminate can be obtained in which both sides of the thermally conductive adhesive sheet of the present invention are covered with a release sheet.
前記積層体から両面を覆っていた剥離性シートを剥がし、本発明の熱伝導性粘着シートを用いて、発熱部材と放熱部材とを貼付することによって、発熱部材から生じた熱を効率的に放熱部材に伝えることができる。 By peeling off the release sheets covering both sides of the laminate and using the thermally conductive adhesive sheet of the present invention to attach a heat-generating component and a heat-dissipating component, the heat generated by the heat-generating component can be efficiently transferred to the heat-dissipating component.
以下、実施例および比較例により、本発明の実施の形態を詳しく説明する。尚、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。以下、特にことわらない限り「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を示す。また、表に示す各材料の配合量は全て溶剤を抜いた固形分での値とする。 The following examples and comparative examples will explain the present invention in detail. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass." Furthermore, the blending amounts of each material shown in the tables are all values based on the solid content, excluding the solvent.
(シート状基材βの作製)
〈シート状基材β-1の作製〉
450mL容量のガラス瓶にて、無水マレイン酸変性スチレン系エラストマー樹脂(クレイトン(株)製FG1901、表1ではSEBSと略記)のペレット10gをトルエン:メチルエチルケトン(以下、MEKという)=9:1(質量比)の溶媒で溶解させ固形分約10%の溶液とした。次いで、前記溶液100gに対し、アドマテックス社アルミナ粉末AO-502(平均粒子径:0.3μm)15.1g、および直径5mmサイズのガラスビーズを100g加え、湿式メディア分散機スキャンデックスで60分間振盪させ、アルミナ粉末を分散させ、ガラスビーズを除去し、分散液を作った。
前記分散液に対し、アジリジン系硬化剤(ケミタイトPZ-33)0.06g、および希釈用のトルエン:MEK=9:1(質量比)の溶媒を加え、ミックスローターで20分間混合し、固形分約20%のシート状基材β-1形成用塗液を作製した。
シート状基材β-1形成用塗液を東レ(株)製剥離フィルム(セラピールMF、厚み50μm)の剥離処理面に、ドクターブレードで塗工し、100℃のオーブンで2分間乾燥させた後、40℃で3日間養生させ、剥離フィルム上に厚みが約5μmのシート状基材β-1を作製した。
(Preparation of sheet-like substrate β)
<Preparation of Sheet-Like Substrate β-1>
In a 450 mL glass bottle, 10 g of pellets of maleic anhydride-modified styrene-based elastomer resin (FG1901 manufactured by Kraton Corporation, abbreviated as SEBS in Table 1) were dissolved in a solvent of toluene:methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as MEK) = 9:1 (mass ratio) to prepare a solution with a solids content of approximately 10%. Next, 15.1 g of alumina powder AO-502 (average particle size: 0.3 μm) manufactured by Admatechs and 100 g of glass beads with a diameter of 5 mm were added to 100 g of the above solution, and the mixture was shaken for 60 minutes using a Scandex wet media disperser to disperse the alumina powder, and the glass beads were removed to prepare a dispersion.
To the dispersion, 0.06 g of an aziridine-based curing agent (Chemitaite PZ-33) and a solvent for dilution of toluene:MEK=9:1 (mass ratio) were added, and the mixture was mixed for 20 minutes with a mix rotor to prepare a coating liquid for forming a sheet-like substrate β-1 with a solid content of approximately 20%.
The coating liquid for forming the sheet-like substrate β-1 was applied to the release-treated surface of a release film manufactured by Toray Industries, Inc. (Cerapeel MF, thickness 50 μm) using a doctor blade, dried in an oven at 100°C for 2 minutes, and then aged at 40°C for 3 days to produce a sheet-like substrate β-1 with a thickness of approximately 5 μm on the release film.
〈シート状基材β-2、β-3の作製〉
表1に示すフィラー配合量となるようアルミナ粉末AO-502フィラーを加えたこと以外は、β-1と同様の方法で作製した。
<Preparation of Sheet-Like Substrates β-2 and β-3>
It was prepared in the same manner as in β-1, except that alumina powder AO-502 filler was added so as to obtain the filler blending amount shown in Table 1.
〈シート状基材β-4の作製〉
β-2と同じシート状基材β-2形成用塗液を用い、その塗液を#500メッシュの金網で自然ろ過により粗粒を除去した以外は、表1に示す厚みとなるようにドクターブレードのクリアランスを調整した以外はβ-1と同様の方法でβ-4を作製した。
<Preparation of Sheet-Like Substrate β-4>
β-4 was produced in the same manner as β-1, except that the same coating liquid for forming the sheet-like substrate β-2 as β-2 was used, and the coating liquid was naturally filtered through a #500 mesh wire mesh to remove coarse particles, and the doctor blade clearance was adjusted to obtain the thickness shown in Table 1.
〈シート状基材β-5~β-7の作製〉
β-2と同じシート状基材β-2形成用塗液を用い、表1に示す厚みとなるようにドクターブレードのクリアランスを調整した以外はβ-1と同様の方法でβ-5~β-7を作製した。
<Preparation of Sheet-Like Substrates β-5 to β-7>
β-5 to β-7 were prepared in the same manner as β-1, except that the same coating liquid for forming the sheet substrate β-2 as in β-2 was used and the doctor blade clearance was adjusted to obtain the thickness shown in Table 1.
〈シート状基材β-8~β-10の作製〉
β-8はフィラーの種類をデンカ(株)製の球状アルミナDAM-03(平均粒子径:6.8μm)に、
β-9はフィラーの種類をThrutek(株)製の窒化アルミニウムAlN020AF(平均粒子径:2.7μm)に、
β-10はフィラーの種類を協和化学(株)製の酸化マグネシウム パイロキスマ5301K(平均粒子径:3μm)に、
それぞれ変更し、表1に示す厚みに調整した以外はβ-1と同様の方法で作製した。
<Preparation of Sheet-Like Substrates β-8 to β-10>
The filler type of β-8 is spherical alumina DAM-03 (average particle size: 6.8 μm) manufactured by Denka Co., Ltd.
The filler type of β-9 is aluminum nitride AlN020AF (average particle size: 2.7 μm) manufactured by Thrutek Corporation.
The filler type for β-10 is magnesium oxide PyroXima 5301K (average particle size: 3 μm) manufactured by Kyowa Chemical Co., Ltd.
Each was changed and the thickness was adjusted to the values shown in Table 1, but the same method as for β-1 was used to prepare the film.
〈シート状基材β-11~β-14の作製〉
450mL容量のガラス瓶にポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業(株)製エスレックBHS、表1ではPVBと略記)の粉末10gを、トルエン:イソプロピルアルコール(以下、IPAという)=3:7(質量比)の溶媒で溶解させ固形分約10%の溶液とした。次いで、アドマテックス社アルミナ粉末AO-502(平均粒子径:0.3μm)25.3g、および直径5mmサイズのガラスビーズを100g加え、湿式メディア分散機スキャンデックスで30分間振盪させ、アルミナ粉末を分散させ、ガラスビーズを除去し、分散液を作った。
前記分散液に対し、イソシアネート硬化剤(スミジュールN3900、HDIヌレート体)0.81g、および希釈用のトルエン:IPA=3:7の溶媒を加え、ミックスローターで20分混合し、固形分約20%のシート状基材β-11形成用塗液を作製した。
得られたシート状基材β-11形成用塗液を用い、形成されるシート状基材の厚みが表1に示す厚みとなるようにドクターブレードのクリアランスを調整した以外はβ-1と同様の方法でβ-11~β-14を作製した。
<Preparation of Sheet-Like Substrates β-11 to β-14>
In a 450 mL glass bottle, 10 g of polyvinyl butyral resin powder (S-LEC BHS manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., abbreviated as PVB in Table 1) was dissolved in a solvent with a toluene:isopropyl alcohol (hereinafter referred to as IPA) ratio of 3:7 (by mass) to prepare a solution with a solids content of approximately 10%. Next, 25.3 g of alumina powder AO-502 (average particle size: 0.3 μm) manufactured by Admatechs and 100 g of glass beads with a diameter of 5 mm were added, and the mixture was shaken for 30 minutes using a Scandex wet media disperser to disperse the alumina powder. The glass beads were then removed to prepare a dispersion.
To the dispersion, 0.81 g of an isocyanate curing agent (Sumidur N3900, HDI nurate) and a dilution solvent of toluene:IPA=3:7 were added, and the mixture was mixed with a mix rotor for 20 minutes to prepare a coating liquid for forming a sheet-like substrate β-11 with a solid content of approximately 20%.
Using the obtained coating liquid for forming the sheet-like substrate β-11, β-11 to β-14 were produced in the same manner as β-1, except that the doctor blade clearance was adjusted so that the thickness of the formed sheet-like substrate would be the thickness shown in Table 1.
〈シート状基材β-15の作製〉
ポリビニルブチラール樹脂の粉末10gの代わりに、ポリエステル樹脂(東洋紡(株)製バイロン200)10gを用いてトルエン:IPA=9:1の溶媒で溶解させ固形分約10%の溶液とし、アドマテックス社アルミナ粉末AO-502(平均粒子径:0.3μm)を15.1gとした以外は、シート状基材β-11の場合と同様にして、固形分約20%のシート状基材β-15形成用塗液を作製し、約5μmの厚みのシート状基材β-15を作製した。
<Preparation of Sheet-Like Substrate β-15>
Instead of 10 g of polyvinyl butyral resin powder, 10 g of polyester resin (Vylon 200 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was used and dissolved in a solvent of toluene:IPA = 9:1 to obtain a solution with a solids content of approximately 10%, and a coating liquid for forming a sheet-like substrate β-15 with a solids content of approximately 20% was prepared in the same manner as in the case of sheet-like substrate β-11, except that 15.1 g of Admatechs alumina powder AO-502 (average particle size: 0.3 μm) was used, and a sheet-like substrate β-15 with a thickness of approximately 5 μm was produced.
〈シート状基材β-16の作製〉
トルエン中で、ポリエステル系ジオール「クラレ株式会(株)製、P-2011」195g、ジメチロールブタン酸7g、およびイソホロンジイソシアネート40gを反応させてなる、末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーの溶液を得、次に、イソホロンジアミン6部、ジ-n-ブチルアミン0.6g、および2-プロパノール113gを反応させ、トルエン、2-プロパノールを加えて、固形分約25%のポリエステル系ポリウレタン樹脂の溶液を得た。ポリエステル系ポリウレタン樹脂のMwは100,000、Tgは-5℃、酸価は10mgKOH/gであった。
固形分約10%のスチレン系エラストマー樹脂の代わりに、前記の固形分約10%のポリエステル系ポリウレタン樹脂の溶液を用いた以外は、シート状基材β-1の場合と同様にして、固形分約20%のシート状基材β-16形成用塗液を作製し、約5μmの厚みのシート状基材β-16を作製した。
<Preparation of Sheet-Like Substrate β-16>
A solution of a urethane prepolymer having an isocyanate group at its terminal was obtained by reacting 195 g of a polyester diol (P-2011, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), 7 g of dimethylolbutanoic acid, and 40 g of isophorone diisocyanate in toluene. This was then reacted with 6 parts of isophorone diamine, 0.6 g of di-n-butylamine, and 113 g of 2-propanol, and toluene and 2-propanol were added to obtain a solution of a polyester polyurethane resin with a solids content of approximately 25%. The polyester polyurethane resin had an Mw of 100,000, a Tg of -5°C, and an acid value of 10 mgKOH/g.
A coating liquid for forming a sheet-like substrate β-16 having a solids content of about 20% was prepared in the same manner as in the case of the sheet-like substrate β-1, except that a solution of a polyester-based polyurethane resin having a solids content of about 10% was used instead of the styrene-based elastomer resin having a solids content of about 10%. A sheet-like substrate β-16 having a thickness of about 5 μm was prepared.
〈比較例用シート状基材β-101の作製〉
イソシアネート硬化剤(スミジュールN3900、HDIヌレート体)を配合しない以外は、シート状基材β-11形成用塗液の場合と同様にして固形分約20%の比較例用シート状基材β-101形成用塗液を作製し、厚み約5μmの比較例用シート状基材β-101を作成した。
<Preparation of Comparative Sheet-Like Substrate β-101>
A comparative sheet-like substrate β-101 having a thickness of approximately 5 μm was prepared by preparing a coating liquid for forming a comparative sheet-like substrate β-101 having a solids content of approximately 20% in the same manner as in the case of the coating liquid for forming the sheet-like substrate β-11, except that an isocyanate curing agent (Sumidur N3900, HDI nurate) was not added.
〈比較例用シート状基材β-102の作製〉
アドマテックス社アルミナ粉末AO-502(平均粒子径:0.3μm)を配合しない以外は、シート状基材β-11形成用塗液の場合と同様にして固形分約20%の比較例用シート状基材β-102形成用塗液を作製し、厚み約5μmの比較例用シート状基材β-102を作成した。
<Preparation of Comparative Sheet-Like Substrate β-102>
A coating liquid for forming a comparative sheet-like substrate β-102 having a solids content of approximately 20% was prepared in the same manner as in the case of the coating liquid for forming the sheet-like substrate β-11, except that Admatechs alumina powder AO-502 (average particle size: 0.3 μm) was not added, and a comparative sheet-like substrate β-102 having a thickness of approximately 5 μm was prepared.
〈比較例用シート状基材β-103の作製〉
アドマテックス社アルミナ粉末AO-502(平均粒子径:0.3μm)25.3gの代わりに昭和電工(株)製の窒化ホウ素UHP-1K(平均粒子径:4μm)11gを使用した以外は、シート状基材β-11形成用塗液の場合と同様にして固形分約20%の比較例用シート状基材β-103形成用塗液を作製し、厚み約15μmの比較例用シート状基材β-103を作成した。
<Preparation of Comparative Sheet-Like Substrate β-103>
A comparative sheet-like substrate β-103 forming coating liquid with a solids content of about 20% was prepared in the same manner as in the case of the sheet-like substrate β-11 forming coating liquid, except that 11 g of Showa Denko K.K. boron nitride UHP-1K (average particle size: 4 μm) was used instead of 25.3 g of Admatechs' alumina powder AO-502 (average particle size: 0.3 μm), and a comparative sheet-like substrate β-103 with a thickness of about 15 μm was prepared.
[シート状基材β-1等の断面観察]
積層された剥離フィルムとともにシート状基材β-1等を液体窒素に1分間浸漬し、液体窒素内でピンセットを用いてカミソリをシート面に垂直なるよう当てて、カミソリの反対側(背側)をハンマーで叩き、厚み方向にシート状基材β-1等を割り、観察用の断面を得た。室温に戻し、断面をキーエンス(株)製デジタル顕微鏡VHX-7000で観察した。
[Cross-section observation of sheet-like substrate β-1 etc.]
The sheet-like substrate β-1 etc. together with the laminated release film was immersed in liquid nitrogen for 1 minute, and a razor was placed perpendicular to the sheet surface using tweezers in the liquid nitrogen, and the opposite side of the razor (the back side) was struck with a hammer to split the sheet-like substrate β-1 etc. in the thickness direction, thereby obtaining a cross section for observation. After returning to room temperature, the cross section was observed using a digital microscope VHX-7000 manufactured by Keyence Corporation.
[シート状基材β-1等の貯蔵弾性率(E’)の測定]
剥離フィルム上に形成したシート状基材β-1等を長さ15mm、幅5mmの試験片に打ち抜き、剥離フィルムを剥がし、シート状基材β-1等について動的粘弾性測定装置DVA-200(アイティー計測制御株式会(株)製)を用いて、ロードセル:600gf、昇温速度:1℃/分、チャック間:5mm、周波数:5Hz条件下引張り時の、―50℃~250℃の温度範囲における貯蔵弾性率(E’)の変化を測定し、0~150℃の領域における貯蔵弾性率(E’)の変曲点、即ちtanδの極大点の温度のうち、最も高温側にある温度T0を求め、T0から30℃高い温度T1におけるE’1、T0から50℃高い温度T2におけるE’2を求め、E’1/E’2を導いた。
[Measurement of storage modulus (E′) of sheet-like substrate β-1, etc.]
The sheet-like substrate β-1 etc. formed on the release film was punched out into test pieces 15 mm long and 5 mm wide, the release film was peeled off, and the sheet-like substrate β-1 etc. was measured for change in storage modulus (E') in the temperature range of -50°C to 250°C when tensile under conditions of load cell: 600 gf, heating rate: 1°C/min, chuck distance: 5 mm, and frequency: 5 Hz using a dynamic viscoelasticity measuring device DVA-200 (manufactured by IT Measurement Control Co., Ltd.). Of the temperatures at the inflection point of the storage modulus (E') in the range of 0 to 150°C, i.e., the maximum point of tan δ, the temperature T0 on the highest temperature side was determined, and E'1 at temperature T1 30°C higher than T0 and E'2 at temperature T2 50°C higher than T0 were determined, to derive E'1 / E'2 .
(粘着樹脂 Pの作製)
〈粘着樹脂 P-1〉
アセトン/酢酸エチル/トルエン=1/1/0.5(質量比)からなる溶剤中で、2-エチルヘキシルアクリレート/2-ヒドロキシエチルアクリレート/アクリル酸=96.5/3/0.5(質量比)を重合し、重量平均分子量90万、FOXの式によるガラス転移温度:-67℃のアクリル樹脂P-1の溶液(不揮発分濃度約50%)を得た。
(Preparation of adhesive resin P)
<Adhesive resin P-1>
2-Ethylhexyl acrylate/2-hydroxyethyl acrylate/acrylic acid = 96.5/3/0.5 (mass ratio) was polymerized in a solvent consisting of acetone/ethyl acetate/toluene = 1/1/0.5 (mass ratio) to obtain a solution of acrylic resin P-1 (non-volatile content concentration: approximately 50%) having a weight average molecular weight of 900,000 and a glass transition temperature according to the FOX formula of -67°C.
〈粘着樹脂 P-2〉
重合開始剤の量を変え、粘着樹脂 P-1と同じモノマー組成の、重量平均分子量30万のアクリル樹脂P-2の溶液(不揮発分濃度約50%)を得た。
<Adhesive resin P-2>
By changing the amount of polymerization initiator, a solution of acrylic resin P-2 (non-volatile content of about 50%) having a weight average molecular weight of 300,000 and the same monomer composition as adhesive resin P-1 was obtained.
〈粘着樹脂 P-3〉
トルエン/酢酸エチル=1/1(質量比)からなる溶剤中で、ブチルアクリレート(BA)/アクリル酸/2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)=96.5/3/0.5(質量比)を重合し、重量平均分子量30万、FOXの式によるガラス転移温度:-51℃のアクリル樹脂P-3の溶液(不揮発分濃度約50%)を得た。
<Adhesive resin P-3>
Butyl acrylate (BA)/acrylic acid/2-hydroxyethyl acrylate (HEA) = 96.5/3/0.5 (mass ratio) was polymerized in a solvent consisting of toluene/ethyl acetate = 1/1 (mass ratio) to obtain a solution of acrylic resin P-3 (non-volatile concentration: approximately 50%) having a weight average molecular weight of 300,000 and a glass transition temperature according to the FOX formula of -51°C.
[粘着樹脂Pの重量平均分子量(Mw)]
昭和電工(株)製ShodexGPC-104/101システムを用いて測定した。
カラムShodexKF-805L+KF-803L+KF-802
検出器 示差屈折率計(RI)
カラム温度: 40℃
溶離液: テトラヒドロフラン
流速: 1.0mL/分
試料濃度: 0.2%
検量線用標準試料: TSK標準ポリスチレン
[Weight average molecular weight (Mw) of adhesive resin P]
Measurement was carried out using a Shodex GPC-104/101 system manufactured by Showa Denko KK
Column Shodex KF-805L + KF-803L + KF-802
Detector: Differential Refractometer (RI)
Column temperature: 40°C
Eluent: tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL/min Sample concentration: 0.2%
Standard sample for calibration curve: TSK standard polystyrene
<熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-1>
450mL容量のガラス瓶に、固形分換算で50gの粘着樹脂(P-1)を含む溶液100gと後述する無機フィラー(T-1)75g、および固形分が約60%となるように希釈用のMEKを入れ、次いで、直径5mmサイズのガラスビーズを100g加え、湿式メディア分散機スキャンデックスで60分間振盪させ、無機フィラー(T-1)を分散させ、ガラスビーズを除去し、分散液を作った。
前記分散液に対し、#500メッシュの金網で自然ろ過を実施して粗粒を除去した後、後述する硬化剤(S-1)を0.1gと希釈用のMEKを加え、ミックスローターで混合し、固形分50%の熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-1を作製した。
なお、前記分散液αS-1における硬化剤(S-1)中のイソシアネート基と粘着樹脂(P-1)中の水酸基との比、NCO/OHは0.3である。
<Dispersion liquid αS-1 for forming thermally conductive adhesive layer>
In a 450 mL glass bottle, 100 g of a solution containing 50 g of adhesive resin (P-1) in terms of solid content, 75 g of inorganic filler (T-1) described below, and MEK for dilution so that the solid content was approximately 60% were placed, and then 100 g of glass beads with a diameter of 5 mm were added, and the mixture was shaken for 60 minutes using a wet media disperser Scandex to disperse the inorganic filler (T-1), and the glass beads were removed to prepare a dispersion.
The dispersion was subjected to natural filtration through a #500 mesh wire netting to remove coarse particles, and then 0.1 g of the curing agent (S-1) described below and MEK for dilution were added and mixed with a mix rotor to prepare a dispersion αS-1 for forming a thermally conductive adhesive layer with a solid content of 50%.
The ratio of the isocyanate groups in the curing agent (S-1) to the hydroxyl groups in the adhesive resin (P-1), NCO/OH, in the dispersion αS-1 was 0.3.
<熱伝導性粘着層形成用の分散液 αS-2、αS-3>
表3に示す無機フィラー配合量となるよう無機フィラー(T-1)を用いたこと以外は、αS-1と同様にして、熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-2、αS-3を作製した。
<Dispersion liquid for forming thermally conductive adhesive layer αS-2, αS-3>
Dispersions αS-2 and αS-3 for forming a thermally conductive adhesive layer were prepared in the same manner as αS-1, except that inorganic filler (T-1) was used so that the inorganic filler content shown in Table 3 was obtained.
<熱伝導性粘着層形成用の分散液 αS-4~αS-5>
無機フィラー(T-1)の代わりに、無機フィラー(T-2)~(T-4)を用いたこと以外は、αS-2と同様にして、熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-3~αS-6を作製した。
<Dispersion liquid for forming thermally conductive adhesive layer αS-4 to αS-5>
Dispersions αS-3 to αS-6 for forming a thermally conductive adhesive layer were prepared in the same manner as αS-2, except that inorganic fillers (T-2) to (T-4) were used instead of inorganic filler (T-1).
<熱伝導性粘着層形成用の分散液 αS-6>
無機フィラー(T-1)の代わりに、無機フィラー(T-4)を用い、分散後の自然ろ過に使用する金網を#300メッシュに変更したこと以外は、αS-2と同様にして、熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-6を作製した。
<Dispersion for forming thermally conductive adhesive layer αS-6>
Dispersion liquid αS-6 for forming a thermally conductive adhesive layer was prepared in the same manner as αS-2, except that inorganic filler (T-4) was used instead of inorganic filler (T-1) and the wire mesh used for natural filtration after dispersion was changed to #300 mesh.
<熱伝導性粘着層形成用の分散液 αS-7~αS-8>
粘着樹脂(P-1)を含む溶液の代わりに、粘着樹脂(P-2)~(P-3)を含む溶液を用いたこと以外は、αS-1と同様にして、熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-7~αS-8を作製した。
<Dispersion liquid for forming thermally conductive adhesive layers αS-7 to αS-8>
Dispersions αS-7 to αS-8 for forming thermally conductive adhesive layers were prepared in the same manner as αS-1, except that solutions containing adhesive resins (P-2) to (P-3) were used instead of the solution containing adhesive resin (P-1).
<熱伝導性粘着層形成用の分散液 αS-9>
硬化剤(S-1)の代わりに、硬化剤(S-2)を0.6部用いたこと以外は、αS-2と同様にして、熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-9を作製した。
なお、前記分散液αS-9における硬化剤(S-2)中のエポキシ基と粘着樹脂(P-1)中のカルボキシ基との比、epoxy/COOHは0.3である。
<Dispersion for forming thermally conductive adhesive layer αS-9>
Dispersion liquid αS-9 for forming a thermally conductive adhesive layer was prepared in the same manner as αS-2, except that 0.6 parts of curing agent (S-2) was used instead of curing agent (S-1).
The ratio of the epoxy group in the curing agent (S-2) to the carboxy group in the adhesive resin (P-1) in the dispersion αS-9, ie, epoxy/COOH, was 0.3.
〈比較例用熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-101の作製〉
硬化剤(S-1)を配合しない以外は、αS-2と同様にして、比較例用熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-101を作製した。
<Preparation of Comparative Example Dispersion αS-101 for Forming Thermally Conductive Adhesive Layer>
A dispersion liquid αS-101 for forming a comparative thermally conductive adhesive layer was prepared in the same manner as αS-2, except that the curing agent (S-1) was not added.
〈比較例用熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-102の作製〉
無機フィラー(T-1)を配合しない以外は、αS-2と同様にして、比較例用熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-102を作製した。
<Preparation of Comparative Example Dispersion αS-102 for Forming Thermally Conductive Adhesive Layer>
A dispersion liquid αS-102 for forming a comparative thermally conductive adhesive layer was prepared in the same manner as αS-2, except that the inorganic filler (T-1) was not blended.
(硬化剤 S)
・S-1:デスモジュールN3900:住化コべストロウレタン(株)製、HDIヌレート体
・S-2:JER630(三菱ケミカル(株)製 エポキシ基を3つ有する化合物)
(hardener S)
S-1: Desmodur N3900: HDI nurate manufactured by Sumika Kobestro Urethane Co., Ltd. S-2: JER630 (a compound having three epoxy groups manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
(無機フィラーT)
・T-1:酸化アルミニウム デンカ(株)製、DAW-03、平均粒子径4μm、平均アスペクト比:1.02、最大粒径8μm
・T-2:酸化アルミニウム 昭和電工(株)製、CBP-02、平均粒子径2μm、平均アスペクト比:1.01、最大粒径4μm
・T-3:窒化アルミニウム、トクヤマ(株)製HF01、平均粒子径3μm、平均アスペクト比:1.2、最大粒径 9μm
・T-4:窒化ホウ素 デンカ(株)製デンカボロンナイト、HGP 平均粒子径6μm、平均アスペクト比>10、最大粒径23μm
(Inorganic filler T)
T-1: Aluminum oxide, manufactured by Denka Co., Ltd., DAW-03, average particle size 4 μm, average aspect ratio: 1.02, maximum particle size 8 μm
T-2: Aluminum oxide, manufactured by Showa Denko K.K., CBP-02, average particle size 2 μm, average aspect ratio: 1.01, maximum particle size 4 μm
T-3: Aluminum nitride, HF01 manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 3 μm, average aspect ratio: 1.2, maximum particle size 9 μm
T-4: Boron nitride, Denka Boronite, HGP, manufactured by Denka Co., Ltd., average particle size 6 μm, average aspect ratio > 10, maximum particle size 23 μm
(実施例1)熱伝導性粘着シート W-1
熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-2を、2枚の東レ(株)製剥離フィルム(セラピールMF、厚み50μm)の剥離処理面に、それぞれドクターブレードで塗工し、100℃のオーブンで2分間乾燥させた後、各剥離フィルム上に厚みが約20μmの熱伝導性粘着層α1-2、α2-2となる前段階の前駆体塗膜を作製した。
別途、剥離フィルム上に作製したスチレン系エラストマーのシート状基材β-1のシート状基材面と熱伝導性粘着層α1-2の前駆体塗膜とが接するように重ね、剥離フィルム上にゴムローラーを押し当てて回転させ、中間積層体を得た。
中間積層体におけるシート基材側の剥離フィルムを剥がし、露出したシート状基材面に、熱伝導性粘着層α2-2の前駆体塗膜が接するように重ね、剥離フィルム上にゴムローラーを押し当てて回転させ、剥離フィルム/熱伝導粘着層α1-2の前駆体塗膜/シート状基材β-1/熱伝導粘着層α2-2の前駆体塗膜/剥離フィルムの積層体を作製し、各前駆体塗膜に内在する未反応の架橋剤の反応を完了させるために40℃7日間養生させ、熱伝導性粘着シートW-1が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Example 1) Thermally conductive adhesive sheet W-1
The dispersion liquid αS-2 for forming the thermally conductive adhesive layer was applied to the release-treated surfaces of two release films (Cerapeel MF, thickness 50 μm) manufactured by Toray Industries, Inc. using a doctor blade, and then dried in an oven at 100°C for 2 minutes. Thereafter, precursor coating films, which were the precursors to the thermally conductive adhesive layers α1-2 and α2-2 and had a thickness of approximately 20 μm, were produced on each release film.
Separately, a sheet-like substrate β-1 of a styrene-based elastomer prepared on a release film was placed on top of the release film so that the sheet-like substrate surface and the precursor coating film of the thermally conductive adhesive layer α1-2 were in contact with each other, and a rubber roller was pressed against the release film and rotated to obtain an intermediate laminate.
The release film on the sheet substrate side of the intermediate laminate was peeled off, and the intermediate laminate was placed on top of the exposed sheet substrate surface so that the precursor coating film of the thermally conductive adhesive layer α2-2 was in contact with the surface. A rubber roller was pressed against the release film and rotated to produce a laminate of release film/precursor coating film of the thermally conductive adhesive layer α1-2/sheet substrate β-1/precursor coating film of the thermally conductive adhesive layer α2-2/release film. This was then aged at 40°C for 7 days to complete the reaction of any unreacted crosslinking agent present in each precursor coating film, yielding a laminate in which the thermally conductive adhesive sheet W-1 was sandwiched between release-treated films.
(実施例2、3)熱伝導性粘着シート W-2、W-3
シート状基材β-1の代わりに、無機フィラーの含有率の異なるシート状基材β-2、β-3を用いた以外は、実施例1と同様にして、剥離フィルム/熱伝導粘着層α1-2/シート状基材β-2(またはβ-3)/熱伝導粘着層α2-2/剥離フィルムの積層体を作製、すなわち熱伝導性粘着シートW-2、W-3が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Examples 2 and 3) Thermally conductive adhesive sheets W-2 and W-3
A laminate of release film/thermally conductive adhesive layer α1-2/sheet-like substrate β-2 (or β-3)/thermally conductive adhesive layer α2-2/release film was produced in the same manner as in Example 1, except that sheet-like substrate β-1 was replaced with sheet-like substrate β-2 or β-3 having a different inorganic filler content. In other words, a laminate in which thermally conductive adhesive sheets W-2 and W-3 were sandwiched between release-treated films was obtained.
(実施例4~7)熱伝導性粘着シート W-4~W-7
シート状基材β-1の代わりに、厚みの異なるシート状基材β-4~β-7を用いた以外は、実施例1と同様にして、剥離フィルム/熱伝導粘着層α1-2/シート状基材β-4~β-7/熱伝導粘着層α2-2/剥離フィルムの積層体を作製、すなわち熱伝導性粘着シートW-4~W-7が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Examples 4 to 7) Thermally conductive adhesive sheets W-4 to W-7
Except for using sheet-like substrates β-4 to β-7 of different thicknesses instead of the sheet-like substrate β-1, laminates of release film/thermally conductive adhesive layer α1-2/sheet-like substrate β-4 to β-7/thermally conductive adhesive layer α2-2/release film were prepared in the same manner as in Example 1, that is, laminates in which thermally conductive adhesive sheets W-4 to W-7 were sandwiched between release-treated films were obtained.
(実施例8~10)熱伝導性粘着シート W-8~W-10
シート状基材β-1の代わりに、無機フィラーの種類の異なるシート状基材β-8~β-10を用いた以外は、実施例1と同様にして、剥離フィルム/熱伝導粘着層α1-2/シート状基材β-8~β-10/熱伝導粘着層α2-2/剥離フィルムの積層体を作製、すなわち熱伝導性粘着シートW-4~W-7が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Examples 8 to 10) Thermally conductive adhesive sheets W-8 to W-10
Except for using sheet-like substrates β-8 to β-10 containing different types of inorganic filler instead of sheet-like substrate β-1, laminates of release film/thermally conductive adhesive layer α1-2/sheet-like substrates β-8 to β-10/thermally conductive adhesive layer α2-2/release film were prepared in the same manner as in Example 1, that is, laminates in which thermally conductive adhesive sheets W-4 to W-7 were sandwiched between release-treated films were obtained.
(実施例11~14)熱伝導性粘着シート W-11~W-14
シート状基材β-1の代わりに、厚みの異なるポリビニルアセタール系のシート状基材β-11~β-14を用いた以外は、実施例1と同様にして、剥離フィルム/熱伝導粘着層α1-2/シート状基材β-11~β-14/熱伝導粘着層α2-2/剥離フィルムの積層体を作製、すなわち熱伝導性粘着シートW-11~W-14が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Examples 11 to 14) Thermally conductive adhesive sheets W-11 to W-14
Except for using polyvinyl acetal-based sheet-like substrates β-11 to β-14 of different thicknesses instead of the sheet-like substrate β-1, laminates of release film/thermal conductive adhesive layer α1-2/sheet-like substrate β-11 to β-14/thermal conductive adhesive layer α2-2/release film were prepared in the same manner as in Example 1, that is, laminates in which thermally conductive adhesive sheets W-11 to W-14 were sandwiched between release-treated films were obtained.
(実施例15~16)熱伝導性粘着シート W-15~W-16
シート状基材β-1の代わりに、架橋可能なポリマーとしてポリエステル系、ポリエステル系ポリウレタンをそれぞれ用いてなるシート状基材β-15~β-16を用いた以外は、実施例1と同様にして、剥離フィルム/熱伝導粘着層α1-2/シート状基材β-15~β-16/熱伝導粘着層α2-2/剥離フィルムの積層体を作製、すなわち熱伝導性粘着シートW-15~W-16が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Examples 15 and 16) Thermally conductive adhesive sheets W-15 to W-16
Except for using sheet-like substrates β-15 to β-16, each of which was made of a polyester or polyester-based polyurethane as a crosslinkable polymer, instead of the sheet-like substrate β-1, in the same manner as in Example 1, a laminate of release film/thermally conductive adhesive layer α1-2/sheet-like substrate β-15 to β-16/thermally conductive adhesive layer α2-2/release film was produced, that is, a laminate in which thermally conductive adhesive sheets W-15 to W-16 were sandwiched between release-treated films was obtained.
(実施例17)熱伝導性粘着シート W-17
熱伝導性粘着層として、厚みが20μmのα1-2、α2-2の代わりに、熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-4を用いてなる、厚みが5μmのα1-4-1、α2-4-1、を用いた以外は、実施例1と同様にして、熱伝導性粘着シートW-17が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Example 17) Thermally conductive adhesive sheet W-17
As the thermally conductive adhesive layer, instead of α1-2 and α2-2 having a thickness of 20 μm, α1-4-1 and α2-4-1 having a thickness of 5 μm, which were formed using the dispersion liquid αS-4 for forming the thermally conductive adhesive layer, were used. A laminate in which the thermally conductive adhesive sheet W-17 was sandwiched between release-treated films was obtained in the same manner as in Example 1.
(実施例18~19)熱伝導性粘着シート W-18~W-19
熱伝導性粘着層として、厚みが20μmのα1-2、α2-2の代わりに、熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-2を用いてなる、厚みが10μmのα1-2-2、α2-2-2、厚みが30μmのα1-2-3、厚みが10μmのα2-2-3を用いた以外は、実施例1と同様にして、熱伝導性粘着シートW-18~W-19が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Examples 18 to 19) Thermally conductive adhesive sheets W-18 to W-19
As the thermally conductive adhesive layer, instead of α1-2 and α2-2 having a thickness of 20 μm, α1-2-2 and α2-2-2 having a thickness of 10 μm, α1-2-3 having a thickness of 30 μm, and α2-2-3 having a thickness of 10 μm, which were formed using dispersion liquid αS-2 for forming thermally conductive adhesive layers, were used. Except for this, a laminate in which thermally conductive adhesive sheets W-18 to W-19 were sandwiched between release-treated films was obtained in the same manner as in Example 1.
(実施例20~27)熱伝導性粘着シート W-20~W-27
熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-2の代わりに、表4に記載するように分散液αS-1、αS-3~αS-9を用いた以外は、実施例1と同様にして、熱伝導性粘着シート20~W-27が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Examples 20 to 27) Thermally conductive adhesive sheets W-20 to W-27
Except for using dispersions αS-1, αS-3 to αS-9 as shown in Table 4 instead of dispersion αS-2 for forming the thermally conductive adhesive layer, laminates in which thermally conductive adhesive sheets 20 to W-27 were sandwiched between release-treated films were obtained in the same manner as in Example 1.
(比較例1~2)比較用熱伝導性粘着シート W-101~W-102
熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-2の代わりに、表4に記載するように分散液αS-101、αS-102を用いた以外は、実施例1と同様にして、比較用熱伝導性粘着シートW-101~W-102が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Comparative Examples 1 and 2) Comparative thermally conductive adhesive sheets W-101 to W-102
Except for using dispersions αS-101 and αS-102 as shown in Table 4 instead of dispersion αS-2 for forming the thermally conductive adhesive layer, a laminate was obtained in the same manner as in Example 1, in which comparative thermally conductive adhesive sheets W-101 to W-102 were sandwiched between release-treated films.
(比較例3)比較用熱伝導性粘着シート W-103
熱伝導性粘着層として、厚みが20μmのα1-2、α2-2の代わりに、熱伝導性粘着層形成用の分散液αS-2を用いてなる、厚みが50μmのα1-2-103、α2-2-103を用いた以外は、実施例1と同様にして、比較用熱伝導性粘着シートW-103が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Comparative Example 3) Comparative thermally conductive adhesive sheet W-103
A laminate in which the comparative thermally conductive adhesive sheet W-103 was sandwiched between release-treated films was obtained in the same manner as in Example 1, except that 50 μm thick α1-2-103 and α2-2-103, which were formed using the dispersion αS-2 for forming the thermally conductive adhesive layer, were used instead of 20 μm thick α1-2 and α2-2.
(比較例4~6)比較用熱伝導性粘着シート W-104~W-106
シート状基材β-1の代わりに、ポリビニルアセタール系のシート状基材β-101~β-103を用いた以外は、実施例1と同様にして、剥離フィルム/熱伝導粘着層α1-2/シート状基材β-101~β-103/熱伝導粘着層α2-2/剥離フィルム の積層体を作製、すなわち比較用熱伝導性粘着シートW-104~W-106が剥離処理フィルムで挟まれた積層体を得た。
(Comparative Examples 4 to 6) Comparative thermally conductive adhesive sheets W-104 to W-106
Except for using polyvinyl acetal-based sheet-like substrates β-101 to β-103 instead of the sheet-like substrate β-1, laminates of release film/thermally conductive adhesive layer α1-2/sheet-like substrates β-101 to β-103/thermally conductive adhesive layer α2-2/release film were prepared in the same manner as in Example 1, that is, laminates in which comparative thermally conductive adhesive sheets W-104 to W-106 were sandwiched between release-treated films were obtained.
[熱伝導性粘着シートW-1等の断面観察による各層の無機フィラーの平均粒子径等の測定]
シート状基材β-1等の断面観察の場合と同様にして、熱伝導性粘着シートW-1等の断面を観察し、各層に含まれる無機フィラーの平均粒子径、最大径等を求めた。
[Measurement of average particle size, etc. of inorganic filler in each layer by cross-sectional observation of thermally conductive adhesive sheet W-1, etc.]
In the same manner as in the observation of the cross section of the sheet-like substrate β-1, etc., the cross section of the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet W-1, etc. was observed, and the average particle size, maximum diameter, etc. of the inorganic filler contained in each layer was determined.
[熱伝導性粘着シートW-1等の貯蔵弾性率(E’)の測定]
剥離処理フィルムで挟まれた積層体を長さ15mm、幅5mmの試験片に打ち抜き、剥離処理フィルムを剥がし、熱伝導性粘着シートW-1等について動的粘弾性測定装置DVA-200(アイティー計測制御株式会(株)製)を用いて、ロードセル:600gf、昇温速度:5℃/分、チャック間:5mm、周波数:10Hz条件下引張り時の、―50℃~250℃の温度範囲における貯蔵弾性率(E’)の変化を測定し、0~150℃の領域における貯蔵弾性率(E’)の変曲点、即ちtanδの極大点の温度のうち、最も高温側にある温度T0を求め、T0から30℃高い温度T1におけるE’1、T0から50℃高い温度T2におけるE’2を求め、E’1/E’2を導いた。
なお、比較例1は粘着層が架橋しておらず溶融してしまうため、熱伝導性粘着シートとしての貯蔵弾性率(E’)は、測定できなかった。
[Measurement of storage modulus (E′) of thermally conductive adhesive sheet W-1, etc.]
The laminate sandwiched between the release-treated films was punched out into test pieces 15 mm long and 5 mm wide, the release-treated films were peeled off, and the thermally conductive adhesive sheet W-1 etc. was measured for change in storage modulus (E') in the temperature range of -50°C to 250°C when tensile under conditions of load cell: 600 gf, heating rate: 5°C/min, chuck distance: 5 mm, frequency: 10 Hz using a dynamic viscoelasticity measuring device DVA- 200 (manufactured by IT Measurement Control Co., Ltd.). Of the temperatures at which the storage modulus (E') inflection point in the range of 0 to 150°C, i.e., the maximum value of tan δ, the temperature T0 on the highest temperature side was determined, and E'1 at temperature T1 30 °C higher than T0 and E'2 at temperature T2 50°C higher than T0 were determined, to derive E'1 / E'2 .
In Comparative Example 1, the adhesive layer was not crosslinked and melted, so the storage modulus (E') of the thermally conductive adhesive sheet could not be measured.
<加工性の評価>
剥離処理フィルムで挟まれた積層体を10mm×30mmの長方形サイズに100ピース抜き加工機にて型抜きし、不良品の発生数によって下記の通り評価した。
なお、不良品とは、型抜き加工によって、打ち抜いた端部の形状が歪でいるもの(シート状基材β-1等の脆化による欠け)、剥離フィルムと熱伝導性粘着シートW-1等とが剥がれたものをいう。
S:不良品0個(最良)
A:1~5個(優良)
B:6~10個(標準)
C:11~20個(使用可能)
D:21~100個(不可)
<Evaluation of processability>
The laminate sandwiched between the release-treated films was cut into 100 rectangular pieces of 10 mm x 30 mm using a die-cutting machine, and the number of defective pieces was evaluated as follows.
Here, defective products are those in which the shape of the punched edge is distorted by the die-cutting process (chipping due to embrittlement of the sheet-like substrate β-1, etc.), or those in which the release film and the thermally conductive adhesive sheet W-1, etc. have peeled off.
S: 0 defective products (best)
A: 1 to 5 (excellent)
B: 6 to 10 pieces (standard)
C: 11 to 20 pieces (usable)
D: 21 to 100 pieces (not allowed)
<熱伝導率測定>
剥離処理フィルムで挟まれた積層体から一方の離型フィルムを剥離し、露出した粘着層面に、真空デバイス(株)製小型高真空蒸着装置VE-2013を用いて、金蒸着メッキを施した。次いで、もう一方の面からも離型フィルムを剥離し、同様に金蒸着メッキを施した。
一方の面に、黒化剤(ファインケミカルジャパン(株)製、ブラックガードスプレー)を塗布し、黒色処理した後、ネッチ・ジャパン (株)製のXeフラッシュアナライザーLFA 447Nanoflashを用い、黒色処理した面にレーザーを当て、厚み方向の熱拡散率を23℃で測定した。
別途、示差走査熱量測定装置(DSC測定装置)を用いて熱容量が既知である単結晶サファイアとの比較で試料(即ち、熱伝導性粘着シート)の比熱を算出し、水上置換法により試料の密度を測定し、次式により厚み方向の熱伝導率[W/(mK)]を算出した。
〔熱伝導率〕= 〔熱拡散率〕×〔密度〕×〔比熱〕
<Thermal conductivity measurement>
One of the release films was peeled off from the laminate sandwiched between the release-treated films, and the exposed adhesive layer surface was subjected to gold vapor deposition plating using a small high-vacuum deposition apparatus VE-2013 manufactured by Vacuum Device Co., Ltd. Next, the release film was peeled off from the other surface as well, and gold vapor deposition plating was similarly performed.
A blackening agent (Black Guard Spray, manufactured by Fine Chemical Japan Co., Ltd.) was applied to one surface to blacken it, and then a laser was applied to the blackened surface using a Xe flash analyzer LFA 447 Nanoflash, manufactured by Netzsch Japan Co., Ltd., to measure the thermal diffusivity in the thickness direction at 23°C.
Separately, the specific heat of the sample (i.e., the thermally conductive adhesive sheet) was calculated by comparing it with single crystal sapphire, whose heat capacity is known, using a differential scanning calorimeter (DSC measuring device), and the density of the sample was measured using the water displacement method, and the thermal conductivity [W/(mK)] in the thickness direction was calculated using the following formula.
[Thermal conductivity] = [Thermal diffusivity] x [Density] x [Specific heat]
<熱抵抗値の評価(加熱前)>
アルミニウム板で挟んだ各実施例、各比較例の熱伝導性粘着シート、およびアルミニウム板で挟んだ下記基準粘着シートについて、熱抵抗値をそれぞれ求め、各実施例、各比較例の熱伝導性粘着シートの熱抵抗値が、基準粘着シートの熱抵抗値よりどの程度小さいかによって、各実施例、各比較例の熱伝導性粘着シートの熱抵抗値を評価した。
具体的には、剥離処理フィルムで挟まれた積層体から順次剥離処理フィルムを剥がし、各実施例、各比較例の導性粘着シートまたは基準粘着シートを縦10mm横12mm厚さ2mmのアルミニウム板で挟み1分間1kg荷重をかけ密着させる。一方のアルミニウム板上にMOSFET(熱源IC、縦15mm、横10mm)とサーミスタA(温度計)を並べてエポキシ接着剤(セメダイン株式会社、ハイスーパー5)で取り付け、もう一方のアルミニウム板の中央にサーミスタB(温度計)をエポキシ接着剤で取り付ける。
東京デバイセズ製熱抵抗測定キットIW7300-KITを用い、23℃の室温下にて、1Wの出力に設定したMOSFETで加熱し続け、温度をプロファイルしていき、サーミスタAとサーミスタBそれぞれの温度が一定となったところで、それぞれのサーミスタが検知した温度の差を読み取り、以下の式で加熱前の熱抵抗値(℃/W)を算出する。
〔熱抵抗値〕=〔温度差〕÷〔MOSFET出力〕
<Evaluation of thermal resistance value (before heating)>
The thermal resistance values were determined for the thermally conductive adhesive sheets of each Example and Comparative Example sandwiched between aluminum plates, and for the standard adhesive sheet described below sandwiched between aluminum plates.The thermal resistance values of the thermally conductive adhesive sheets of each Example and Comparative Example were evaluated based on how much smaller the thermal resistance value of the thermally conductive adhesive sheets of each Example and Comparative Example was than the thermal resistance value of the standard adhesive sheet.
Specifically, the release films were sequentially peeled off from the laminate sandwiched between the release films, and the conductive adhesive sheet of each Example and Comparative Example or the reference adhesive sheet was sandwiched between aluminum plates 10 mm long, 12 mm wide, and 2 mm thick and pressed together under a load of 1 kg for 1 minute. A MOSFET (heat source IC, 15 mm long, 10 mm wide) and thermistor A (thermometer) were attached side by side to one of the aluminum plates with epoxy adhesive (Cemedine Co., Ltd., Hi-Super 5), and thermistor B (thermometer) was attached to the center of the other aluminum plate with epoxy adhesive.
Using the Tokyo Devices IW7300-KIT thermal resistance measurement kit, heating was continued at a room temperature of 23°C with a MOSFET set to an output of 1W, and the temperature was profiled. When the temperatures of thermistor A and thermistor B became constant, the difference in the temperatures detected by the thermistors was read and the thermal resistance value (°C/W) before heating was calculated using the following formula.
[Thermal resistance value] = [Temperature difference] ÷ [MOSFET output]
<熱抵抗値の評価(加熱後)>
アルミニウム板で挟んだ各実施例、各比較例の熱伝導性粘着シートまたは基準粘着シートを、100℃で4時間加熱した後、23℃に戻し、23℃の室温下にて、上記と同様にして、熱抵抗値(℃/W)を算出する。
<Evaluation of thermal resistance value (after heating)>
The thermally conductive adhesive sheet or reference adhesive sheet of each example and comparative example sandwiched between aluminum plates is heated at 100°C for 4 hours, then returned to 23°C, and the thermal resistance value (°C/W) is calculated at room temperature of 23°C in the same manner as above.
基準粘着シートとして、無機フィラーを配合しない一般的な両面粘着テープとして流通する日栄新化株式会(株)製Neoflix6571厚さ50μm(構成:アクリル粘着剤/PETフィルム/アクリル粘着剤)を用いた。基準粘着シートの熱抵抗値は加熱前が9.1(℃/W)、加熱後は10.5(℃/W)であった。 The reference adhesive sheet used was Neoflix 6571, a 50 μm thick adhesive tape (composition: acrylic adhesive/PET film/acrylic adhesive) manufactured by Nichiei Shinka Co., Ltd., which is a common double-sided adhesive tape that does not contain inorganic fillers. The thermal resistance of the reference adhesive sheet was 9.1 (°C/W) before heating and 10.5 (°C/W) after heating.
(評価基準)
前記基準粘着シートの熱抵抗値から、各実施例、各比較例の熱伝導性粘着シートの熱抵抗値を引き、その差に基づき下記の基準で評価した。、
S:差が5℃/W以上。(最良)
A:差が3℃/W以上、5℃/W未満。(優良)
B:差が2℃/W以上、3℃/W未満。(標準)
C:差が1℃/W以上、2℃/W未満。(使用可能)
D:差が1℃/W未満。(不可)
(Evaluation criteria)
The thermal resistance value of the thermally conductive adhesive sheet of each Example and Comparative Example was subtracted from the thermal resistance value of the reference adhesive sheet, and the difference was used to evaluate the sheet according to the following criteria:
S: Difference is 5°C/W or more (best)
A: The difference is 3°C/W or more and less than 5°C/W (excellent).
B: Difference is 2°C/W or more and less than 3°C/W (standard)
C: Difference is 1°C/W or more and less than 2°C/W (usable)
D: Difference is less than 1°C/W (unacceptable)
[耐電圧試験]
剥離処理フィルムで挟まれた各実施例、各比較例の積層体を5cm角に切り取り、順次剥離処理フィルムを剥がし、それぞれの面に厚み5μmの銅箔を貼り付け、荷重2kgfをかけてゴムロールで密着させた。密着させたサンプルについて鶴賀電機株式会(株)製 耐電圧測定機器8504を用い、荷電端子を粘着層α1側と接触させ、通電端子側を粘着層α2側と接触させ、大気下、直流電流で電圧を0.1から10kVまで増加させていき、通電する電圧(破壊電圧)を記録した。
S:印加電圧が7kV時点で通電しない(最良)
A:5kV以上、7kV未満で通電する(優良)
B:3kV以上、5kV未満で通電する(標準)
C:2kV以上、3kV未満で通電する(使用可能)
D:2kV未満で通電する(不可)
[Voltage resistance test]
The laminates of each Example and Comparative Example sandwiched between release-treated films were cut into 5 cm squares, the release-treated films were sequentially peeled off, 5 μm thick copper foil was attached to each side, and a load of 2 kgf was applied and the pieces were adhered with a rubber roll. For the adhered samples, a withstand voltage measuring instrument 8504 manufactured by Tsuruga Electric Co., Ltd. was used, with a charging terminal contacted with the adhesive layer α1 side and an energizing terminal contacted with the adhesive layer α2 side, and a direct current was applied in the atmosphere while increasing the voltage from 0.1 to 10 kV, and the applied voltage (breakdown voltage) was recorded.
S: No current flows when the applied voltage is 7 kV (best)
A: Conducts electricity at 5 kV or more and less than 7 kV (excellent)
B: Energized at 3 kV or more and less than 5 kV (standard)
C: Powered at 2 kV or more and less than 3 kV (usable)
D: Energize at less than 2 kV (not allowed)
<耐熱性評価>
剥離処理フィルムで挟まれた各実施例、各比較例の積層体を20mm×20mmのサイズにカットし、粘着層α1側の剥離フィルムを剥がし、株式会社アイネックス(株)製チップ用マルチヒートシンク(アルミニウム製20mm×20mm×高さ6mm、約100g)にヒートシンクの平滑面と粘着シートとの正方形が綺麗に重なるよう貼付する。
次に30mm×50mm×厚み2mmのアルミニウム板に粘着層α2側の剥離フィルムを剥がして貼付し、30度に傾けた150℃設定のセラミックホットプレート(アズワン(株)製)の上にアルミニウム板が接するように置く。
10分間後にホットプレートからアルミニウム板ごと下ろし、傾けていた方向にヒートシンクと熱伝導性粘着テープ間にズレが無いか、10~20倍の倍率で顕微鏡で観察し、以下の評価基準で評価した。
S:ズレ無し、または0.1mm未満のズレ(最良)
A:0.1mm以上、0.5mm未満のズレ(優良)
B:0.5mm以上、1mm未満のズレ(標準)
C:1mm以上のズレがあり、ズレて露出した粘着層表面に発泡等の外観不良は確認できない(使用可能)
D:1mm以上のズレがあり、ズレて露出した粘着層表面に発泡等の外観不良が確認できる(不可)
<Heat resistance evaluation>
The laminate of each example and each comparative example sandwiched between release-treated films was cut to a size of 20 mm x 20 mm, the release film on the adhesive layer α1 side was peeled off, and the laminate was attached to a multi-heat sink for chips manufactured by Inex Co., Ltd. (made of aluminum, 20 mm x 20 mm x height 6 mm, approximately 100 g) so that the smooth surface of the heat sink and the square of the adhesive sheet were neatly overlapped.
Next, the release film on the adhesive layer α2 side is peeled off and attached to a 30 mm x 50 mm x 2 mm thick aluminum plate, and the aluminum plate is placed on a ceramic hot plate (manufactured by AS ONE Corporation) set to 150°C and tilted at 30 degrees so that the aluminum plate is in contact with it.
After 10 minutes, the aluminum plate was removed from the hot plate, and the heat sink and the thermally conductive adhesive tape were observed under a microscope at 10 to 20 times magnification to see if there was any misalignment in the tilted direction, and the results were evaluated according to the following criteria.
S: No deviation or deviation of less than 0.1 mm (best)
A: Deviation of 0.1 mm or more and less than 0.5 mm (excellent)
B: Deviation of 0.5 mm or more and less than 1 mm (standard)
C: There is a misalignment of 1 mm or more, and no defects in appearance such as foaming can be found on the exposed adhesive layer surface (usable)
D: There is a misalignment of 1 mm or more, and defects such as foaming can be seen on the exposed adhesive layer surface (unacceptable)
Claims (12)
前記シート状基材βは、架橋可能なポリマーと架橋剤との硬化物、および絶縁性の無機フィラーを含み、200℃における貯蔵弾性率が10 3 Pa以上であり、厚みが1~10μmであり、
前記シート状基材βの断面に観察される前記絶縁性の無機フィラーのうち、アスペクト
比:長径aβ/短径bβが1~2の無機フィラーの割合が80%以上であり、
前記熱伝導性粘着層α1、α2が、それぞれ独立に架橋可能なポリマーと架橋剤との硬化物、および絶縁性の無機フィラーを含み、熱伝導性粘着層α1およびα2の合計の厚みが1~45μmであり、
前記シート状基材βと前記熱伝導性粘着層α1、α2との合計の厚みが50μm以下であり、
0℃~150℃の温度領域における貯蔵弾性率の変曲点のうち最も高温側の変曲点の温度T0よりも30℃高い温度T1おける貯蔵弾性率E’1と、前記変曲点の温度T0よりも50℃高い温度T2おける貯蔵弾性率E’2との比:E’1 / E’2が1~3である、
熱伝導性粘着シート。 A thermally conductive adhesive sheet having thermally conductive adhesive layers α1 and α2 on both sides of a sheet-like substrate β,
the sheet-like substrate β contains a cured product of a crosslinkable polymer and a crosslinking agent, and an insulating inorganic filler, has a storage modulus at 200°C of 10 3 Pa or more, and has a thickness of 1 to 10 μm;
Among the insulating inorganic fillers observed in a cross section of the sheet-like base material β, a ratio of inorganic fillers having an aspect ratio: major axis a β / minor axis b β of 1 to 2 is 80% or more,
the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 each independently contain a cured product of a crosslinkable polymer and a crosslinking agent, and an insulating inorganic filler, and the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 have a total thickness of 1 to 45 μm;
The total thickness of the sheet-like substrate β and the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is 50 μm or less,
the ratio E'1/E'2 of the storage elastic modulus E'1 at a temperature T1 that is 30°C higher than the temperature T0 of the highest inflection point of the storage elastic modulus in the temperature range of 0°C to 150° C to the storage elastic modulus E'2 at a temperature T2 that is 50°C higher than the temperature T0 of the inflection point is 1 to 3;
Thermally conductive adhesive sheet.
請求項1記載の熱伝導性粘着シート。 an average particle diameter, which is half the sum of the major axis a β and the minor axis b β of the insulating inorganic filler observed in a cross section of the sheet-like base material β, is 60% or less of the thickness of the sheet-like base material β, and a maximum diameter a β max of the insulating inorganic filler is less than the thickness of the sheet-like base material β;
The thermally conductive adhesive sheet according to claim 1.
前記熱伝導性粘着層α2の断面に観察される前記絶縁性の無機フィラーの長径aα2と短径bα2との和の1/2である粒子径の平均値が熱伝導性粘着層α2の厚みの60%以下であり、前記絶縁性の無機フィラーの最大径aα2 maxが熱伝導性粘着層α2の厚み未満である、
請求項1または2記載の熱伝導性粘着シート。 an average particle diameter, which is half the sum of a major axis aα1 and a minor axis bα1 of the insulating inorganic filler observed in a cross section of the thermally conductive adhesive layer α1, is 60% or less of the thickness of the thermally conductive adhesive layer α1, and a maximum diameter aα1max of the insulating inorganic filler is less than the thickness of the thermally conductive adhesive layer α1;
an average particle diameter of the insulating inorganic filler observed in a cross section of the thermally conductive adhesive layer α2, which is half the sum of a major axis aα2 and a minor axis bα2 , is 60% or less of the thickness of the thermally conductive adhesive layer α2, and a maximum diameter aα2max of the insulating inorganic filler is less than the thickness of the thermally conductive adhesive layer α2;
The thermally conductive adhesive sheet according to claim 1 or 2.
0~150℃の温度領域における貯蔵弾性率の変曲点のうち最も高温側の変曲点の温度T0よりも30℃高い温度T1おける貯蔵弾性率E’1と、前記変曲点の温度T0よりも50℃高い温度T2おける貯蔵弾性率E’2との比:E’1 /E’2が1~3である、
熱伝導性粘着シートの製造方法。
[1] 架橋可能なポリマーの溶液または分散液と、絶縁性の無機フィラーと、架橋剤とを含むシート状基材β形成用の分散液を用いて、200℃における貯蔵弾性率が103Pa以上であり、厚みが1~10μmであり、シート状基材βの断面に観察される前記絶縁性の無機フィラー100%のうち、80%以上の無機フィラーのアスペクト比:長径aβ/短径bβが1~2である、シート状基材βを製造する工程。
[2] 架橋可能なポリマーの溶液または分散液と、絶縁性の無機フィラーと、架橋剤とを含む熱伝導性粘着層α1、α2形成用の分散液を用いて、2つの熱伝導性粘着層α1、α2を製造する工程。
[3] 前記シート状基材βの両面にそれぞれ前記熱伝導性粘着層α1、α2を、前記熱伝導性粘着層α1、およびα2の合計の厚みが1~45μmであって、前記シート状基材βと前記熱伝導性粘着層α1、α2との合計の厚みが50μm以下となるように積層する工程。 A method for producing a thermally conductive adhesive sheet having thermally conductive adhesive layers α1 and α2 on both sides of a sheet-like substrate β, comprising the following steps [1] to [3]:
the ratio E'1/E'2 of the storage modulus E'1 at a temperature T1 that is 30°C higher than the temperature T0 of the highest inflection point of the storage modulus in the temperature range of 0 to 150° C to the storage modulus E'2 at a temperature T2 that is 50° C higher than the temperature T0 of the inflection point is 1 to 3 ;
A method for manufacturing a thermally conductive adhesive sheet.
[1] A process for producing a sheet-like substrate β using a dispersion for forming the sheet-like substrate β, the dispersion containing a solution or dispersion of a crosslinkable polymer, an insulating inorganic filler, and a crosslinking agent, the sheet-like substrate β having a storage modulus at 200°C of 10 3 Pa or more, a thickness of 1 to 10 μm, and an aspect ratio (long diameter a β /short diameter b β) of 1 to 2 for 80% or more of the insulating inorganic filler of 100% observed in the cross section of the sheet-like substrate β.
[2] A process for producing two thermally conductive adhesive layers α1 and α2 using a dispersion for forming the thermally conductive adhesive layers α1 and α2, the dispersion containing a solution or dispersion of a crosslinkable polymer, an insulating inorganic filler, and a crosslinking agent.
[3] A step of laminating the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 on both sides of the sheet-like substrate β so that the total thickness of the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is 1 to 45 μm and the total thickness of the sheet-like substrate β and the thermally conductive adhesive layers α1 and α2 is 50 μm or less.
前記工程[1]における架橋剤が、イソシアネート基を有する化合物、酸無水物基を有する化合物、アジリジニル基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、およびアミノ基を有する化合物からなる群より選ばれる、
請求項8~10いずれか1項に記載の熱伝導性粘着シートの製造方法。 the crosslinkable polymer in the step [1] is selected from the group consisting of polyvinyl acetal resins, styrene-based elastomers, polyester resins, and polyester polyurethane resins;
the crosslinking agent in the step [1] is selected from the group consisting of a compound having an isocyanate group, a compound having an acid anhydride group, a compound having an aziridinyl group, a compound having an epoxy group, and a compound having an amino group;
A method for producing the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet according to any one of claims 8 to 10 .
前記工程[2]における架橋剤が、イソシアネート基を有する化合物、酸無水物基を有する化合物、アジリジニル基を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、およびアミノ基を有する化合物からなる群より選ばれる、
請求項8~11いずれか1項に記載の熱伝導性粘着シートの製造方法。 the crosslinkable polymer in the step [2] is an acrylic resin,
the crosslinking agent in the step [2] is selected from the group consisting of a compound having an isocyanate group, a compound having an acid anhydride group, a compound having an aziridinyl group, a compound having an epoxy group, and a compound having an amino group;
A method for producing the thermally conductive pressure-sensitive adhesive sheet according to any one of claims 8 to 11 .
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