(57)【要約】【課題】優れたタック性を有する熱伝導性シートの製造方法を提供する。【解決手段】剥離フィルム１０上に熱伝導性フィラー２１と、バインダー２２とを含有する熱伝導性樹脂組成物を塗布し、塗布層２０を形成する第１の工程と、塗布層２０同士を貼り合わせ、所定厚みの熱伝導性樹脂層３０を有する熱伝導性シートを得る第２の工程とを有する。熱伝導性フィラー２１の平均粒径が、１μｍ以上１５μｍ以下であり、熱伝導性フィラー２１の最大粒径が、熱伝導性樹脂層３０の所定厚みの８０％以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
剥離フィルム上に熱伝導性フィラーとバインダーとを含有する熱伝導性樹脂組成物を塗布し、塗布層を形成する第１の工程と、
前記塗布層同士を貼り合わせ、所定厚みの熱伝導性樹脂層を有する熱伝導性シートを得る第２の工程とを有し、
前記熱伝導性フィラーの平均粒径が、１μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記熱伝導性フィラーの最大粒径が、前記所定厚みの８０％以下であり、
前記熱伝導性フィラー含有量が、前記熱伝導性樹脂組成物全量に対して２０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下である熱伝導性シートの製造方法。
【請求項２】
前記熱伝導性フィラーの平均粒径が、前記熱伝導性樹脂層の所定厚みの２０％以下である請求項１記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項３】
前記熱伝導性フィラーの最大粒径が、前記所定厚みの６０％以上８０％以下である請求項１又は２記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項４】
前記熱伝導性樹脂層の所定厚みが、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項５】
前記熱伝導性フィラー含有量が、５０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱伝導性シートの製造方法により得られる熱伝導性シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の放熱対策に用いられる熱伝導性シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ照明、熱伝導性基板などの放熱用途に熱伝導性シートが使用されている。熱伝導性シートの熱伝導率を向上させるためには、熱伝導率の高い熱伝導性フィラーを高充填しなければならない。また、熱伝導性フィラーは、製品厚みに対して、できるだけ大きな粒径であることが必要である。
【０００３】
しかしながら、熱伝導性フィラーを多量に充填させると、フィルムの強度低下、表面の凹凸による接着不良などが生じ、フィルム状接着シートとして機能させることが困難となる。また、大きな粒径の熱伝導性フィラーも、フィルムの表面性を悪化させ、接着不良を起こしてしまう。
【０００４】
接着不良を改善するため、熱伝導性フィラーの充填層上にタック層を形成し、タック性を付与する方法が考えられる（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法では、熱伝導性を有しないタック層が介在することで、シートの熱伝導性が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９１０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、優れたタック性を有する熱伝導性シートの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するために、本発明に係る熱伝導性シートの製造方法は、剥離フィルム上に熱伝導性フィラーとバインダーとを含有する熱伝導性樹脂組成物を塗布し、塗布層を形成する第１の工程と、前記塗布層同士を貼り合わせ、所定厚みの熱伝導性樹脂層を有する熱伝導性シートを得る第２の工程とを有し、前記熱伝導性フィラーの平均粒径が、１μｍ以上１５μｍ以下であり、前記熱伝導性フィラーの最大粒径が、前記所定厚みの８０％以下であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る熱伝導性シートは、前記熱伝導性シートの製造方法により得られることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、平均粒径が１μｍ以上１５μｍ以下であり、最大粒径が熱伝導性シートの熱伝導性樹脂層の厚みの８０％以下である熱伝導性フィラーを含有する塗布層同士を貼り合わせることにより、表面の平滑性が向上し、優れたタック性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の工程における塗布層を示す概略断面図である。
【図２】第２の工程における塗布層の貼り合わせを示す概略断面図である。
【図３】熱伝導性シートを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
１．熱伝導性シートの製造方法
２．実施例
【００１２】
＜１．熱伝導性シートの製造方法＞
本発明の一実施形態として示す熱伝導性シートの製造方法は、剥離フィルム上に熱伝導性フィラーとバインダーとを含有する熱伝導性樹脂組成物を塗布し、塗布層を形成する第１の工程と、塗布層同士を貼り合わせ、所定厚みの熱伝導性樹脂層を有する熱伝導性シートを得る第２の工程とを有する。
【００１３】
［第１の工程］
図１は、第１の工程における塗布層を示す概略断面図である。第１の工程では、剥離フィルム１０上に熱伝導性フィラー２１とバインダー２２とを含有する熱伝導性樹脂組成物を塗布し、塗布層２０を形成する。このときの塗布層２０の厚みは、熱伝導性樹脂層の所定厚みと略同一である。また、熱伝導性樹脂組成物のバインダー２２の厚みｔは、塗布層２０の厚みの２０％以上６０％以下であることが好ましい。バインダーの厚みｔが小さすぎると空隙が生じてしまい、バインダーの厚みｔが大きすぎると熱伝導性フィラーを噛み合わせることが困難となり、熱伝導性が低下してしまう。
【００１４】
剥離フィルム１０としては、例えば、シリコーンなどの剥離剤をＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methylpentene−1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などに塗布したものを用いることができる。
【００１５】
熱伝導性樹脂組成物は、熱伝導性フィラー２１がバインダー２２中に分散されて構成される。熱伝導性フィラーとしては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、シリカ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化亜鉛、炭化ケイ素、ケイ素（シリコン）、酸化珪素、酸化アルミニウム、金属粒子などを用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルミナ、窒化アルミニウム、及び水酸化アルミニウムから選択される２種以上を用いることが好ましい。
【００１６】
熱伝導性フィラーの平均粒径は、１μｍ以上１５μｍ以下である。また、熱伝導性樹脂層の所定厚みの２０％以下であることが好ましい。これにより、最大粒子径の熱伝導性フィラーと平均粒径の熱伝導性フィラーとが、熱伝導性シートの厚み方向に噛み合うようになるため、優れた熱伝導性を得ることができる。
【００１７】
また、熱伝導性フィラーは、平均粒径の異なる２種以上を用いることが好ましい。これにより、バインダーの流れ性が向上し、貼り合わせ時の気泡の混入を抑制することができる。
【００１８】
また、熱伝導性フィラーの最大粒径は、熱伝導性樹脂層の所望の厚みの８０％以下であり、より好ましくは６０％以上８０％以下である。最大粒径が熱伝導性樹脂層の所望の厚みの８０％超の場合、熱伝導性樹脂層表面の凹凸の発生が増加し、優れたタック性を得ることが困難となり、最大粒径が熱伝導性樹脂層の所望の厚みの６０％未満の場合、高い熱伝導率を得ることが困難となる。
【００１９】
なお、熱伝導性フィラーの平均粒径及び最大粒径は、例えば粒度分布計、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定することができる。
【００２０】
また、熱伝導性フィラー含有量は、熱伝導性樹脂組成物全量に対して２０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であり、好ましくは５０ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下である。熱伝導性フィラー含有量が、熱伝導性樹脂組成物全量に対して２０ｖｏｌ％未満であると、優れた熱伝導性を得ることが困難となり、熱伝導性樹脂組成物全量に対して８０ｖｏｌ％超であると、表面の平滑性が悪化し、優れたタック性を得ることが困難となる。
【００２１】
バインダーとしては、例えば、熱カチオン硬化型、熱ラジカル硬化型などの熱硬化型のものを用いることができる。本実施の形態では、硬化条件が簡便な熱カチオン硬化型バインダーを好ましく用いることができる。
【００２２】
熱カチオン硬化型のバインダーは、カチオン硬化性樹脂と、熱カチオン重合開始剤とを含有する。カチオン硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、脂環式エポキシ樹脂それらの変性エポキシ樹脂などが挙げられ、これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。熱カチオン重合開始剤としては、例えば、ベンジルスルホニウム塩、チオフェニウム塩、チオラニウム塩、ベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、ヒドラジニウム塩、カルボン酸エステル、スルホン酸エステル、アミンイミドなどが挙げられる。
【００２３】
また、バインダーには、その他の成分として、アクリルゴム、無機フィラー、カーボンブラックなどを、目的に応じて適宜配合するようにしてもよい。
【００２４】
［第２の工程］
図２は、第２の工程における塗布層の貼り合わせを示す概略断面図であり、図３は、熱伝導性シートを示す概略断面図である。第２の工程では、塗布層２０同士を貼り合わせ、所定厚みの熱伝導性樹脂層３０を有する熱伝導性シートを得る。塗布層２０同士の貼り合わせは、第１の工程で形成した塗布層２０を２つ貼り合わせればよく、第１の工程を２回行って２つの塗布層２０を貼り合わせても、第１の工程で形成した１つの塗布層２０を折り曲げて貼り合わせてもよい。
【００２５】
また、塗布層２０同士の貼り合わせは、１００℃程度の熱ラミネートや熱プレスを用いることができる。これにより、塗布層２０面の凹凸が埋め込み合うように貼り合わされ、所定厚みの熱伝導性樹脂３０を形成することができる。この貼り合わせでは、熱伝導性フィラーが埋め込み合うため、塗布層２０の厚みと熱伝導性樹脂３０の所定厚みＴとは略同一となる。
【００２６】
また、熱伝導性樹脂層３０の所定厚みは、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。所定厚みが小さすぎると、熱伝導性シートが脆くなることがあり、所定厚みが大きすぎると、放熱特性が低下することがある。
【００２７】
前述した熱伝導性シートの製造方法によれば、平均粒径が１μｍ以上１５μｍ以下であり、最大粒径が熱伝導性シートの熱伝導性樹脂層の厚みＴの８０％以下である熱伝導性フィラーを含有する塗布層同士を貼り合わせることにより、表面の平滑性が向上し、優れたタック性を得ることができる。また、熱伝導性フィラーを高充填しても、優れたタック性を得ることができるため、被着体へのラミネートが可能となり、生産性の向上を図ることができる。また、熱伝導性樹脂層の厚みＴに対して、大きな熱伝導性フィラーを導入することができるため、熱伝導率が低くても高熱伝導性を有する熱伝導性シートを得ることができる。
【００２８】
熱伝導性シートを使用する際は、一方の剥離フィルムを剥がして、第１の被着体に例えば１００℃程度でラミネートして貼り合わせ、次に、他方の剥離フィルムを剥がして、第２の被着体に貼り合わせる。第１の被着体と第２の被着体を熱伝導性シートで貼り合わせた後、熱プレスを用いて本圧着を行い、必要に応じてオーブンキュアを行うことが好ましい。熱プレス及びオーブンキュアの条件としては、例えば、熱プレス１８０℃−１ｍｉｎ、オーブンキュア１５０℃−１ｈである。
【００２９】
このような熱伝導性シートによれば、熱伝導性樹脂層の表面が平滑であるため、第１の被着体と第２の被着体との接着性を向上させることができる。また、熱伝導性フィラーを高充填することができるため、優れた放熱特性を得ることができる。
【実施例】
【００３０】
＜２．実施例＞
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、剥離フィルム上に熱伝導性フィラーとバインダーとを含有する熱伝導性樹脂組成物を塗布し、熱伝導性シートを作製した。そして、各熱伝導性シートについて、ピール強度の測定、熱伝導率の測定、粘着性の評価を行った。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
ピール強度の測定、熱伝導率の測定、粘着性の評価は、次のように行った。
【００３２】
［ピール強度の測定］
厚み２５μｍの熱伝導性シートについて、一方の剥離フィルムを剥がしてステンレス板（ＳＵＳ３０４）上に貼り合わせ、約１００℃で熱ラミネートした。ラミネート貼り合せ後、熱プレス機１８０℃-１ｍｉｎ、オーブンキュア１５０℃−１ｈにて貼り合せた。そして、引張試験機（品番：ＲＴＣ１２０１、ＡＮＤ（株）製）を用い、測定速度５０ｍｍ／ｍｉｎの条件で、熱伝導性シートを９０度方向に引き剥がし、ピール強度を測定した。
【００３３】
［熱伝導率の測定］
各熱伝導性シートの熱伝導率は、ピール強度の測定と同じ方法で作製したサンプルを、レーザーフラッシュ熱伝導率測定装置を用いて測定した。
【００３４】
［タック性の評価］
タック性試験機として、ＲＨＥＳＣＡ社製タッキング試験機ＴＡＣ−IIを使用し、熱伝導性樹脂層に、直径１０ｍｍのアルミニウム製円柱状プローブを、押しつけ速度３０ｍｍ／ｍｉｎ、引き剥がし速度１２０ｍｍ/ｍｉｎ、荷重１９６ｇ、押しつけ時間５．０秒、引っ張り距離５ｍｍ、プローブ加熱４０℃、シートステージ加熱４０℃の条件で押しつけて引き剥がしたときプローブタックを測定した。熱伝導性樹脂層のタックが１５ｋＮ／ｍ２以上のものを「Ａ」、１０ｋＮ／ｍ２以上１５ｋＮ／ｍ２未満のものを「Ｂ」、５ｋＮ／ｍ２以上１０ｋＮ／ｍ２未満のものを「Ｃ」、及び５ｋＮ／ｍ２未満のものを「Ｄ」と評価した。
【００３５】
＜実施例１＞
表１に示すように、アクリルゴム（テイサンレジンシリーズ、ナガセケムテックス（株））を４０質量部、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂（ｊＥＲ８０６、三菱化学（株））を６０質量部、潜在性硬化剤Ａ（アミキュアＵＤＨ、味の素ファインテクノ（株））を１５質量部、及び水酸化アルミニウム粒子（最大粒径２０μｍ、平均粒径２〜３μｍ）を１５０質量部配合し、フィラー含有量が２７ｖｏｌ％の熱伝導性樹脂組成物を得た。
【００３６】
この熱伝導性樹脂組成物を剥離フィルム上に塗布して塗布層を形成した。また、前述の塗布層をもう１つ用意し、塗布層同士を貼り合わせ、１００℃程度の熱ロールにてラミネートした。ラミネートにより熱伝導性フィラーを埋め込み合わせ、厚み２５μｍの熱伝導性樹脂層を有する熱伝導性シートを作製した。
【００３７】
実施例１の熱伝導性樹脂層のピール強度は１０Ｎ／ｃｍであり、熱伝導率は０．５Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、タック性は、熱伝導性樹脂層の両面とも「Ａ」であった。
【００３８】
＜実施例２＞
表１に示すように、実施例１の熱伝導性樹脂組成物に、窒化アルミニウムＡ（最大粒径２０μｍ、平均粒径２μｍ）を１５０質量部さらに配合し、フィラー含有量を５３ｖｏｌ％とした。これ以外は、実施例１と同様にして熱伝導性シートを作製した。
【００３９】
実施例２の熱伝導性樹脂層のピール強度は１０Ｎ／ｃｍであり、熱伝導率は２．０Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、タック性は、熱伝導性樹脂層の両面とも「Ｂ」であった。
【００４０】
＜比較例１＞
表１に示すように、実施例１と同様にして熱伝導性樹脂組成物を得た。この熱伝導性樹脂組成物を剥離フィルム上に塗布して熱伝導性樹脂層を形成し、熱伝導シートを作製した。
【００４１】
比較例１の熱伝導性樹脂層の剥離フィルムの反対面のピール強度、及び熱伝導率は表面の凹凸のため測定できなかった。また、タック性は、剥離フィルム面は「Ａ」、その反対面は「Ｄ」であった。
【００４２】
＜比較例２＞
表１に示すように、実施例１の熱伝導性樹脂組成物に、窒化アルミニウムＢ（最大粒径２０μｍ、平均粒径８μｍ）を１５０質量部さらに配合し、フィラー含有量を５３ｖｏｌ％とした。これ以外は、実施例１と同様にして熱伝導性シートを作製した。
【００４３】
比較例２の熱伝導性樹脂層のピール強度は６Ｎ／ｃｍであり、熱伝導率は２．０Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、タック性は、熱伝導性樹脂層の両面とも「Ｃ」であった。
【００４４】
＜比較例３＞
表１に示すように、実施例１の熱伝導性樹脂組成物に、窒化アルミニウム粒子Ｃ（最大粒径２３μｍ、平均粒径２μｍ）を１５０質量部さらに配合し、フィラー含有量を５３ｖｏｌ％とした。これ以外は、実施例１と同様にして熱伝導性シートを作製した。
【００４５】
比較例３の熱伝導性樹脂層のピール強度は８Ｎ／ｃｍであり、熱伝導率は２．０Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、タック性は、熱伝導性樹脂層の両面とも「Ｃ」であった。
【００４６】
＜比較例４＞
表１に示すように、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ：Ｎｉｐｏｌ １０７２、日本ゼオン（株））とエポキシ樹脂（ｊＥＲ１００１、三菱化学（株））との混合物
を１００質量部、潜在性硬化剤Ｂ（ノバキュアＨＸ３７４８−１、旭化成ケミカルズ（株））を２．５質量部、及び窒化アルミニウムからなる熱伝導性フィラー（最大粒径２０μｍ、平均粒径２〜３μｍ）を１００質量部配合し、フィラー含有量が２３ｖｏｌ％の熱伝導性樹脂組成物を得た。
【００４７】
この熱伝導性樹脂組成物を剥離フィルム上に塗布して熱伝導性樹脂層を形成し、熱伝導シートを作製した。
【００４８】
比較例４の熱伝導性樹脂層の剥離フィルムの反対面のピール強度は１０．８Ｎ／ｃｍであり、熱伝導率は１．０Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、タック性は、剥離フィルム面は「Ａ」、その反対面は「Ｂ」であった。
【００４９】
＜比較例５＞
表１に示すように、窒化アルミニウム粒子Ａ（最大粒径２０μｍ、平均粒径２〜３μｍ）を２００質量部配合し、フィラー含有量を３７ｖｏｌ％とした以外は、比較例４と同様に熱伝導性シートを作製した。
【００５０】
比較例５の熱伝導性樹脂層の剥離フィルムの反対面のピール強度は７．８Ｎ／ｃｍであり、熱伝導率は２．０Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、タック性は、剥離フィルム面は「Ａ」、その反対面は「Ｃ」であった。
【００５１】
＜比較例６＞
表１に示すように、窒化アルミニウム粒子Ａ（最大粒径２０μｍ、平均粒径２〜３μｍ）を３００質量部配合し、フィラー含有量を４７ｖｏｌ％とした以外は、比較例４と同様に熱伝導性シートを作製した。
【００５２】
比較例６の熱伝導性樹脂層の剥離フィルムの反対面のピール強度、及び熱伝導率は表面の凹凸のため測定できなかった。また、タック性は、剥離フィルム面は「Ａ」、その反対面は「Ｃ」であった。
【００５３】
【表１】
2015191979.tif 000003
アクリルゴム：テイサンレジンシリーズ、ナガセケムテックス（株）
エポキシ樹脂：ｊＥＲ８０６、三菱化学（株）
ＮＢＲ／エポキシ樹脂：Ｎｉｐｏｌ １０７２、日本ゼオン（株）／ｊＥＲ１００１、三菱化学（株）
硬化剤Ａ：アミキュアＵＤＨ、味の素ファインテクノ（株）
硬化剤Ｂ：ノバキュアＨＸ３７４８−１、旭化成ケミカルズ（株）
水酸化アルミニウム粒子：最大粒径２０μｍ、平均粒径２〜３μｍ
窒化アルミニウム粒子Ａ：最大粒径２０μｍ、平均粒径２μｍ
窒化アルミニウム粒子Ｂ：最大粒径２０μｍ、平均粒径８μｍ
窒化アルミニウム粒子Ｃ：最大粒径２３μｍ、平均粒径２μｍ
【００５４】
比較例１のように、熱伝導性樹脂組成物を塗布した塗布層のみの場合、熱伝導性樹脂層の剥離フィルムの反対面には大きい凹凸が形成され、タック性が得られなかった。また、比較例２，３のように、熱伝導性フィラーの平均粒径が熱伝導性樹脂層の所定厚みの２０％超である場合、及び熱伝導性フィラーの最大粒径が熱伝導性樹脂層の所定厚みの８０％超である場合、熱伝導性樹脂層の両面のタック性が低下した。
【００５５】
また、比較例４〜６のように、熱伝導性フィラーの含有量を２３ｖｏｌ％から４７ｖｏｌ％に増加させた場合、熱伝導率は向上するもののピール強度及びタック性が低下し、比較例３では、ピール強度及び熱伝導性が測定できないほど、表面に凹凸が発生した。
【００５６】
一方、実施例１，２では、熱伝導性樹脂層の両面とも優れたタック性が得られた。また、実施例２では、熱伝導性フィラーの含有量を５３ｖｏｌ％と高充填しても優れたタック性が得られ、さらに高い熱伝導率を得ることができた。
【符号の説明】
【００５７】
１０  剥離フィルム、  ２０  塗布層、  ２１  熱伝導性フィラー、  ２２  バインダー、  ３０  熱伝導性樹脂層
【図１】
2015191979.tif 000004
【図２】
2015191979.tif 000005
【図３】
2015191979.tif 000006