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KR20130050909A - 열전도성 점착 시트의 제조 방법 - Google Patents

열전도성 점착 시트의 제조 방법 Download PDF

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KR20130050909A
KR20130050909A KR1020127023714A KR20127023714A KR20130050909A KR 20130050909 A KR20130050909 A KR 20130050909A KR 1020127023714 A KR1020127023714 A KR 1020127023714A KR 20127023714 A KR20127023714 A KR 20127023714A KR 20130050909 A KR20130050909 A KR 20130050909A
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KR
South Korea
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conductive adhesive
thermally conductive
heat conductive
group
adhesive layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020127023714A
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English (en)
Inventor
겐지 후루따
준이찌 나까야마
요시오 데라다
다까시 와노
Original Assignee
닛토덴코 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 비교적 낮은 탄성률을 가지면서 열전도율이 우수한 열전도성 점착제층을 형성할 수 있는 열전도성 점착 시트의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 열전도성 입자와 아크릴 중합체 성분을 포함하는 열전도성 점착제 조성물을 제조하는 조성물 제조 공정과, 상기 열전도성 점착제 조성물로 시트 형상의 열전도성 점착제층을 형성하는 점착제층 형성 공정을 실시함으로써 상기 열전도성 점착제층을 갖는 점착 시트를 제조하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법이며, 상기 조성물 제조 공정에서는, 상기 열전도성 점착제 조성물의 구성 성분으로서, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 배합하는 것을 특징으로 하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법을 제공한다.

Description

열전도성 점착 시트의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING THERMALLY CONDUCTIVE ADHESIVE SHEET}
본 발명은, 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 열전도성 및 점착성이 있고, 시트 형상으로 성형된 열전도성 점착제층을 갖는 열전도성 점착 시트가 알려져 있다. 이러한 열전도성 점착 시트는, 열전도성 점착제층이 전자 기기 등의 발열원과 하우징이나 히트 싱크 등과의 사이에 배치되어 사용된다. 또한, 열전도성 점착제층의 점착성에 의해, 예를 들어 전자 기기 등의 발열원을 히트 싱크에 고정하도록 사용되고, 발열원으로부터의 열을 히트 싱크에 효율적으로 전달하는 역할을 담당한다.
이러한 열전도성 점착 시트의 제조 방법으로서는, 예를 들어 무기 질화물 입자 등의 열전도성 입자와 아크릴 중합체 성분을 포함하는 열전도성 점착제 조성물을 사용하여 시트 형상의 열전도성 점착제층을 형성하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1).
이러한 종류의 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 의해 얻어지는 열전도성 점착제층은, 열전도성 점착제 조성물에 비교적 다량의 열전도성 입자를 포함하기 때문에, 열전도성이 충분한 것이 될 수 있지만, 그만큼 탄성률이 높아져 점착성이 낮아진다는 문제가 있다.
즉, 이러한 종류의 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 의해 얻어지는 열전도성 점착제층은, 탄성률을 비교적 낮은 것으로 함으로써 점착성을 충분히 유지하는 것과, 열전도율을 충분히 유지하는 것을 양립하는 것이 비교적 곤란하다는 문제가 있다.
일본 특허 공개 평 10-292157호 공보
본 발명은 상기 문제점 등을 감안하여 이루어진 것이며, 비교적 낮은 탄성률을 가지면서 열전도율이 우수한 열전도성 점착제층을 갖는 열전도성 점착 시트를 제조할 수 있는 열전도성 점착 시트의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 열전도성 점착 시트의 제조 방법은, 열전도성 입자와 아크릴 중합체 성분을 포함하는 열전도성 점착제 조성물을 제조하는 조성물 제조 공정과, 상기 열전도성 점착제 조성물로 시트 형상의 열전도성 점착제층을 형성하는 점착제층 형성 공정을 실시함으로써 상기 열전도성 점착제층을 갖는 점착 시트를 제조하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법이며, 상기 조성물 제조 공정에서는, 상기 열전도성 점착제 조성물의 구성 성분으로서, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 배합하는 것을 특징으로 한다.
이러한 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 의하면, 상기 열전도성 점착제 조성물의 구성 성분으로서, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 배합함으로써, 이들 유기 화합물을 포함하지 않는 열전도성 점착제 조성물로 형성된 열전도성 점착제층보다 열전도성 점착제층의 탄성률을 낮게 할 수 있으며, 나아가 열전도성을 높게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 있어서는, 바람직하게는 상기 조성물 제조 공정에서, 상기 열전도성 입자 100중량부에 대하여 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 10 내지 40중량부 사용한다.
이러한 수치 범위를 채용함으로써, 보다 낮은 탄성률을 가지면서 열전도율이 보다 우수한 열전도성 점착제층을 형성할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 있어서는, 바람직하게는 상기 조성물 제조 공정에서, 상기 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 상기 열전도성 입자를 10 내지 1000중량부 사용한다.
상기 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 상기 열전도성 입자를 10중량부 이상 사용함으로써, 열전도성 점착제층의 열전도성이 보다 높아진다는 이점이 있고, 상기 열전도성 입자를 1000중량부 이하 사용함으로써 열전도성 점착제층의 가요성이 높아지고, 점착력이 보다 우수해질 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 있어서는, 바람직하게는 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 포함하는 상기 열전도성 점착제 조성물로 열전도성 점착제층을 형성함으로써, 상기 유기 화합물을 포함하지 않는 열전도성 점착제 조성물로 형성한 열전도성 점착제층의 탄성률에 대하여, 상기 열전도성 점착제층의 탄성률을 90％ 이하로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 있어서는, 바람직하게는 상기 조성물 제조 공정에서, 상기 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물로서의 톨루엔 및 헥산, 및 상기 히드록시기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물로서의 메탄올 및 에탄올로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 상기 열전도성 점착제 조성물의 구성 성분으로서 배합한다.
이러한 유기 화합물을 사용함으로써, 보다 낮은 탄성률을 가지면서 열전도율이 보다 우수한 열전도성 점착제층을 형성할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 있어서는, 바람직하게는 상기 조성물 제조 공정에서, 상기 열전도성 점착제 조성물의 구성 성분으로서 아세트산 에틸 또는 아세트산 부틸을 더 배합한다.
또한, 본 발명에 따른 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 있어서는, 바람직하게는 상기 조성물 제조 공정에서, 상기 열전도성 입자로서 적어도 질화붕소 입자를 사용한다.
또한, 본 발명에 따른 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 있어서는, 바람직하게는 상기 열전도성 점착제층을 열전도율이 0.5W/mㆍK 이상이 되도록 형성한다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 비교적 낮은 탄성률을 가지면서 열전도율이 우수한 열전도성 점착제층을 갖는 열전도성 점착 시트를 제조할 수 있다.
도 1은 열전도성 점착제층의 인장 탄성률의 상대값과 열전도율의 상대값을 플롯한 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 열전도성 점착 시트의 제조 방법의 실시 형태에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 열전도성 점착 시트의 제조 방법은, 열전도성 입자와 아크릴 중합체 성분을 포함하는 열전도성 점착제 조성물을 제조하는 조성물 제조 공정과, 상기 열전도성 점착제 조성물로 시트 형상의 열전도성 점착제층을 형성하는 점착제층 형성 공정을 실시함으로써 상기 열전도성 점착제층을 갖는 점착 시트를 제조하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법이며, 상기 조성물 제조 공정에서는, 상기 열전도성 점착제 조성물의 구성 성분으로서, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 배합하는 것이다.
또한, 점착제층 형성 공정 후에, 필요에 따라 지지체로서의 필름을 열전도성 점착제층의 표면에 부착시킴으로써 열전도성 점착 시트를 완성시키는 마무리 공정을 실시한다.
상기 조성물 제조 공정에서는, 열전도성 입자와, 아크릴 중합체 성분과, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물이 배합된 페이스트상 내지 액상의 열전도성 점착제 조성물을 제조한다.
상기 열전도성 입자는, 열전도성 점착제층의 구성 성분으로서 배합됨으로써, 배합되지 않는 경우보다 열전도성 점착제층의 열전도성을 높이는 것이다.
상기 열전도성 입자로서는, 무기 질화물 입자, 금속 수산화물 입자, 금속 산화물 입자 등을 사용할 수 있다.
상기 무기 질화물 입자로서는, 예를 들어 질화붕소 입자, 질화알루미늄 입자, 질화규소 입자, 질화갈륨 입자 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 보다 열전도성이 우수하고 전기 절연성이 우수하다는 점에서, 질화붕소 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 무기 질화물 입자로서는, 적어도 질화붕소 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 금속 수산화물 입자로서는, 예를 들어 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등의 각 입자를 사용할 수 있다.
그 중에서도, 금속 수산화물 입자로서는, 열전도성이 보다 높고, 전기 절연성이 우수하다는 점에서, 수산화알루미늄 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 금속 산화물 입자로서는, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화구리, 산화니켈, 안티몬 도프 산화주석 등의 각 입자를 사용할 수 있다.
그 중에서도, 금속 산화물 입자로서는, 열전도성이 보다 높고, 전기 절연성이 우수하다는 점에서, 산화알루미늄 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 열전도성 입자로서는, 그 이외에도 탄화규소, 이산화규소, 탄산칼슘, 티타늄산바륨, 티타늄산칼륨, 구리, 은, 금, 니켈, 알루미늄, 백금, 카본 블랙, 카본 튜브(카본 나노 튜브), 탄소 섬유, 다이아몬드 등의 각 입자를 사용할 수 있다.
상기 열전도성 입자로서는, 상기의 각종 입자의 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 열전도성 입자의 형상으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 구 형상, 바늘 형상 또는 판 형상 등을 들 수 있다.
상기 열전도성 입자의 크기는, 형상이 구 형상인 경우에는, 일차 평균 입자 직경이 바람직하게는 0.1 내지 1000㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 100㎛, 더욱 바람직하게는 2 내지 20㎛이다. 일차 평균 입자 직경이 1000㎛ 이하이면, 열전도성 점착제층의 두께에 대한 열전도성 입자의 크기의 비가 작아질 수 있다는 점에서, 열전도성 점착제층의 두께의 편차가 발생하기 어렵다.
또한, 상기 열전도성 입자의 크기는, 형상이 바늘 형상 또는 판 형상인 경우에는, 최대 길이가 바람직하게는 0.1 내지 1000㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 100㎛, 더욱 바람직하게는 2 내지 20㎛이다. 상기 최대 길이가 1000㎛ 이하이면, 열전도성 입자끼리의 응집이 일어나기 어려워져, 취급이 용이해진다는 이점이 있다.
또한, 열전도성 입자의 형상이 바늘 형상인 경우, 장축 길이/단축 길이 또는 장축 길이/두께로 표시되는 종횡비, 또는 형상이 판 형상인 경우, 대각 길이/두께 또는 장변 길이/두께로 표시되는 종횡비는 1 내지 10000인 것이 바람직하고, 10 내지 1000인 것이 보다 바람직하다.
상기 열전도성 입자로서는, 일반적인 시판품을 사용할 수 있다. 질화붕소의 입자로서는, 상품명 「HP-40」(미즈시마 고킨테츠사제), 상품명 「PT620」(모멘티브사제) 등을, 수산화알루미늄의 입자로서는, 상품명 「하이디라이트 H-32」, 상품명 「하이디라이트 H-42」(쇼와 덴꼬사제) 등을, 산화알루미늄의 입자로서는, 상품명 「AS-50」(쇼와 덴꼬사제) 등을, 수산화마그네슘의 입자로서는, 상품명 「KISUMA 5A」(교와 가가꾸 고교사제) 등을, 안티몬 도프 산화주석의 입자로서는, 상품명 「SN-100S」, 「SN-100P」, 「SN-100D (수분산품)」(이시하라 산교사제) 등을, 산화티타늄의 입자로서는, 상품명 「TTO 시리즈」(이시하라 산교사제) 등을, 산화아연의 입자로서는, 상품명 「SnO-310」, 「SnO-350」, 「SnO-410」(스미또모 오사카 시멘트사제) 등을 예를 들어 사용할 수 있다.
상기 열전도성 입자는, 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 바람직하게는 10 내지 1000중량부, 보다 바람직하게는 50 내지 500중량부, 더욱 바람직하게는 100 내지 400중량부를 사용한다. 중합체 성분 100중량부에 대하여 열전도성 입자를 10중량부 이상 사용함으로써, 열전도성 점착제층의 열전도성이 보다 높아진다는 이점이 있고, 열전도성 입자를 1000 중량부 이하 사용함으로써, 열전도성 점착제층의 가요성이 보다 높아지고, 점착력이 보다 우수해질 수 있다는 이점이 있다.
상기 아크릴 중합체 성분으로서는, 일반적으로 사용되고 있는 아크릴 중합체를 사용할 수 있다.
상기 아크릴 중합체는, 단량체 단위로서 하기 화학식 1로 표시되는 (메트)아크릴계 단량체를 함유하고 있다.
Figure pct00001
(단, R1은 수소 또는 메틸기이고, R2는 탄소수 1 내지 18의 알킬기임)
상기 화학식 1에 있어서, R2의 알킬기는 바람직하게는 탄소수 3 내지 12이고, 보다 바람직하게는 4 내지 8이다. 또한, R2의 알킬기는 직쇄상 알킬기 또는 분지쇄상 알킬기 중 어느 것이어도 좋지만, 유리 전이점이 보다 낮다는 점에서 분지쇄상 알킬기가 바람직하다.
상기 화학식 1로 표시되는 (메트)아크릴계 단량체로서는, 구체적으로 예를 들어 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, s-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, n-펜틸(메트)아크릴레이트, 이소펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 헵틸(메트)아크릴레이트, 이소아밀(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, n-노닐(메트)아크릴레이트, 이소노닐(메트)아크릴레이트, n-데실(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, n-도데실(메트)아크릴레이트, 이소미리스틸(메트)아크릴레이트, n-트리데실(메트)아크릴레이트, n-테트라데실(메트)아크릴레이트, 펜타데실(메트)아크릴레이트, 헥사데실(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 이소스테아릴(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 (메트)아크릴계 단량체는 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 (메트)아크릴계 단량체는, 아크릴 중합체에 있어서의 함유량이 50 내지 98중량％인 것이 바람직하고, 60 내지 98중량％인 것이 보다 바람직하고, 70 내지 98중량％인 것이 더욱 바람직하다. 상기 (메트)아크릴계 단량체가 아크릴 중합체 중에 50중량％ 이상 포함됨으로써, 열전도성 점착제층의 점착성이 보다 우수해질 수 있다는 이점이 있다.
상기 아크릴 중합체는, 히드록시기 함유 단량체, 카르복실기 함유 단량체 등의 극성기 함유 단량체를 사용하여 중합된 것이 바람직하다.
또한, 상기 아크릴 중합체는, 전체 단량체에 대하여 상기 극성기 함유 단량체를 0.1 내지 20중량％ 사용하여 중합된 것이 바람직하고, 0.2 내지 10중량％ 사용하여 중합된 것이 보다 바람직하고, 0.2 내지 7중량％ 사용하여 중합된 것이 더욱 바람직하다. 전체 단량체에 대하여 상기 극성기 함유 단량체를 0.1 내지 20중량％ 사용하여 중합함으로써, 얻어지는 아크릴 중합체의 점착성이 보다 우수해질 수 있다는 이점이 있다.
상기 히드록시기 함유 단량체는, 분자 중에 1 이상의 히드록시기를 갖는 중합성 단량체이다. 상기 히드록시기 함유 단량체로서는, 예를 들어 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 5-히드록시펜틸(메트)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메트)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸(메트)아크릴레이트, 10-히드록시데실(메트)아크릴레이트, 12-히드록시라우릴(메트)아크릴레이트, (4-히드록시메틸시클로헥실)메틸아크릴레이트, N-메틸올(메트)아크릴아미드, N-히드록시(메트)아크릴아미드, 비닐알코올, 알릴알코올, 2-히드록시에틸비닐에테르, 4-히드록시부틸비닐에테르, 디에틸렌글리콜모노비닐에테르 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메트)아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 카르복실기 함유 단량체는, 분자 중에 1 이상의 카르복실기를 갖는 중합성 단량체이다. 상기 카르복실기 함유 단량체로서는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시에틸(메트)아크릴레이트, 카르복시펜틸(메트)아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 아크릴산 또는 메타크릴산을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴 중합체의 합성에 있어서는, 아크릴 중합체의 유리 전이점이나 열전도성 점착제층의 박리성을 조정하기 위해, 상술한 (메트)아크릴계 단량체, 히드록시기 함유 단량체 및 카르복실기 함유 단량체 이외의 다른 중합성 단량체를 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 사용할 수 있다.
상기 다른 중합성 단량체로서는, 예를 들어 아크릴 중합체의 응집력 또는 내열성을 향상시키기 위해, 술폰산기 함유 단량체, 인산기 함유 단량체, 니트릴기 함유 단량체, 비닐에스테르 단량체, 방향족 비닐 단량체 등을 사용할 수 있다. 또한, 아크릴 중합체 중에서 가교화 기점으로서 작용시켜 아크릴 중합체의 점착력을 향상시키기 위해, 아미드기 함유 단량체, 아미노기 함유 단량체, 이미드기 함유 단량체, 에폭시기 함유 단량체 또는 비닐에테르 단량체 등의 가교성 관능기를 갖는 단량체 등을 적절히 사용할 수 있다.
상기 다른 중합성 단량체는 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.
상기 술폰산기 함유 단량체로서는, 예를 들어 스티렌술폰산, 알릴술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, (메트)아크릴아미드프로판술폰산, 술포프로필(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로일옥시나프탈렌술폰산 등을 사용할 수 있다.
상기 인산기 함유 단량체로서는, 예를 들어 2-히드록시에틸아크릴로일포스페이트 등을 사용할 수 있다.
상기 니트릴기 함유 단량체로서는, 예를 들어 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등을 사용할 수 있다.
상기 비닐에스테르 단량체로서는, 예를 들어 아세트산 비닐, 프로피온산 비닐, 라우르산 비닐, 비닐피롤리돈 등을 사용할 수 있다.
상기 방향족 비닐 단량체로서는, 예를 들어 스티렌, 클로로스티렌, 클로로 메틸스티렌, α-메틸스티렌 등을 사용할 수 있다.
상기 아미드기 함유 단량체로서는, 예를 들어 (메트)아크릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, N,N-디에틸(메트)아크릴아미드, N,N-디에틸메타크릴아미드, N-이소프로필(메트)아크릴아미드, N-메틸올(메트)아크릴아미드, N-메톡시메틸(메트)아크릴아미드, N-부톡시메틸(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴산디메틸아미노에틸, (메트)아크릴산 t-부틸아미노에틸, 다이아세톤(메트)아크릴아미드, N-비닐아세트아미드, N,N'-메틸렌비스(메트)아크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필(메트)아크릴아미드, N-비닐카프로락탐, N-비닐-2-피롤리돈 등을 사용할 수 있다.
상기 아미노기 함유 단량체로서는, 예를 들어 아미노에틸(메트)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필(메트)아크릴레이트, N-(메트)아크릴로일모르폴린 등을 사용할 수 있다.
상기 이미드기 함유 단량체로서는, 예를 들어 N-시클로헥실말레이미드, N-페닐말레이미드, N-메틸말레이미드, N-에틸말레이미드, N-프로필말레이미드, N-이소프로필말레이미드, N-부틸말레이미드, 이타콘이미드 등을 사용할 수 있다.
상기 에폭시기 함유 단량체로서는, 예를 들어 글리시딜(메트)아크릴레이트, 알릴글리시딜에테르 등을 사용할 수 있다.
상기 비닐에테르 단량체로서는, 예를 들어 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 이소부틸비닐에테르 등을 사용할 수 있다.
상기 다른 중합성 단량체로서는, 더욱 필요에 따라 예를 들어 시클로펜틸디(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트 등의 환식 알코올의 (메트)아크릴산 에스테르류; 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 헥산디올디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트 등의 다가 알코올의 (메트)아크릴산에스테르류; 페녹시에틸(메트)아크릴레이트 등의 벤젠환 함유 (메트)아크릴산에스테르류 등을 사용할 수도 있다.
상기 다른 중합성 단량체는, 전체 단량체에 대하여 0 내지 50중량％ 사용하여 중합된 것이 바람직하고, 0 내지 35중량％ 사용하여 중합된 것이 보다 바람직하고, 0 내지 25중량％ 사용하여 중합된 것이 더욱 바람직하다.
상기 아크릴 중합체는 중량 평균 분자량이 60만 이상인 것이 바람직하고, 70만 내지 300만인 것이 보다 바람직하고, 80만 내지 250만인 것이 더욱 바람직하다. 중량 평균 분자량이 60만 이상이면, 아크릴 중합체를 포함하는 열전도성 점착제층의 내구성이 보다 우수해질 수 있다는 이점이 있고, 300만 이하이면, 열전도성 점착제 조성물의 점도가 충분히 낮아질 수 있다는 점에서, 작업성이 우수하다는 이점이 있다.
또한, 중량 평균 분자량은 GPC(겔ㆍ투과ㆍ크로마토그래피)에 의해 측정하고, 폴리스티렌 환산에 의해 산출된 값을 말한다.
상기 아크릴 중합체의 유리 전이 온도(Tg)는, 열전도성 점착제층의 점착성이 적당해질 수 있다는 점에서 -5℃ 이하인 것이 바람직하고, -10℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 아크릴 중합체의 유리 전이 온도가 -5℃ 이하이면, 아크릴 중합체의 유동성이 높아지고, 열전도성 점착제층과 접하는 피착체(하우징이나 히트 싱크, 전자 기기 등의 발열원)로의 젖음이 충분해질 수 있다. 따라서, 열전도성 점착제층의 점착력이 보다 높아질 수 있다. 또한, 아크릴 중합체의 유리 전이 온도(Tg)는, 사용하는 단량체의 종류나 단량체의 조성비를 적절히 변경함으로써 상기 범위 내로 조정할 수 있다.
상기 아크릴 중합체는, 종래 공지된 각종 라디칼 중합에 의해 제조할 수 있다. 각종 라디칼 중합으로서는, 용액 중합, 괴상 중합, 유화 중합 등을 적절히 선택할 수 있다. 또한, 아크릴 중합체는 단독 중합체(호모폴리머)여도 공중합체(코폴리머)여도 좋고, 공중합체인 경우에는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 그래프트 공중합체 등 어느 것이어도 좋다.
상기 아크릴 중합체를 용액 중합에 의해 제조하는 경우에는, 중합 용매로서 예를 들어 아세트산 에틸, 톨루엔 등을 사용할 수 있다. 상기 중합 용매는 아크릴 중합체가 제조된 후, 통상 가열에 의한 휘발 등에 의해 제거된다.
상기 아크릴 중합체의 구체적인 용액 중합 방법으로서는, 질소 등의 불활성 가스 기류하에 전체 단량체 100중량부에 대하여 중합 개시제로서 아조비스이소부티로니트릴을 0.01 내지 0.2중량부 사용하고, 중합 용매로서의 아세트산 에틸 중에서 50 내지 90℃ 정도의 온도에 의해 2 내지 30시간 정도의 중합 반응을 행하는 방법이 예시된다.
또한, 상기 아크릴 중합체의 중합에 있어서는, 중합 개시제, 연쇄 이동제, 유화제를 사용할 수도 있다. 이들 중합 개시제, 연쇄 이동제, 유화제로서는 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지된 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 연쇄 이동제를 사용함으로써, 아크릴 중합체의 분자량을 적절히 조정할 수 있다.
상기 중합 개시제로서는, 예를 들어 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2-2'-아조비스(2-아미디노프로판)디히드로클로라이드, 2,2'-아조비스[2-(5-메틸-2-이미다졸린-2-일)프로판]디히드로클로라이드, 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)이황산염, 2,2'-아조비스(N,N'-디메틸렌이소부틸아미딘), 2,2'-아조비스[N-(2-카르복시에틸)-2-메틸프로피온아미딘]하이드레이트(상품명 「VA-057」 와꼬 쥰야꾸사제) 등의 아조계 개시제; 과황산칼륨, 과황산암모늄 등의 과황산염; 디(2-에틸헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디-sec-부틸퍼옥시디카르보네이트, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 디라우로일퍼옥시드, 디-n-옥타노일퍼옥시드, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 디(4-메틸벤조일)퍼옥시드, 디벤조일퍼옥시드, t-부틸퍼옥시이소부티레이트, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, t-부틸히드로퍼옥시드, 과산화수소 등의 과산화물계 개시제; 과황산염과 아황산수소나트륨의 조합, 과산화물과 아스코르브산나트륨의 조합 등의 과산화물과 환원제를 조합한 산화 환원계 개시제; 등을 사용할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 중합 개시제는 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 상기 중합 개시제는 전체 단량체 100중량부에 대하여 0.005 내지 1중량부 사용하는 것이 바람직하고, 0.02 내지 0.5중량부 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 연쇄 이동제로서는, 예를 들어 라우릴머캅탄, 글리시딜머캅탄, 머캅토아세트산, 2-머캅토에탄올, 티오글리콜산, 티오글리콜산 2-에틸헥실, 2,3-디머캅토-1-프로판올 등을 사용할 수 있다.
상기 연쇄 이동제는 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 상기 연쇄 이동제는, 전체 단량체 100중량부에 대하여 통상 0.01 내지 0.1중량부 사용한다.
상기 아크릴 중합체를 유화 중합에 의해 제조하는 경우에는, 유화제로서는 예를 들어 라우릴황산나트륨, 라우릴황산암모늄, 도데실벤젠술폰산나트륨, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산암모늄, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르황산나트륨 등의 음이온계 유화제; 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 블록 중합체 등의 비이온계 유화제 등을 사용할 수 있다. 이들 유화제는 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 또는 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.
상기 유화제로서는, 프로페닐기, 알릴에테르기 등의 라디칼 중합성 관능기가 도입된 반응성 유화제를 사용할 수도 있다. 상기 반응성 유화제로서는, 구체적으로 예를 들어 상품명 「아쿠아론 HS-10」, 「아쿠아론 HS-20」, 「아쿠아론 KH-10」, 「아쿠아론 BC-05」, 「아쿠아론 BC-10」, 「아쿠아론 BC-20」(모두 다이이찌 고교 세야꾸사제), 「아데카리아솝 SE10N」(아데카(ADEKA)사제) 등을 사용할 수 있다.
상기 유화제는, 단량체 100중량부에 대하여, 안정적인 유화 중합을 행한다는 점에서, 0.3 내지 5중량부 사용하는 것이 바람직하고, 0.5 내지 1중량부 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 반응성 유화제는 중합 후에 중합체 중에 도입되기 때문에, 친수성기를 갖는 반응성 유화제가 단독으로 반응 후에 잔존하기 어렵고, 열전도성 점착제층의 내수성이 우수해질 수 있다는 점에서 바람직하다.
상술한 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물로서는, 예를 들어 이하의 것을 사용할 수 있다.
상기 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물은, 바람직하게는 탄소수 8 이하의 6원환 유기 화합물이며, 보다 바람직하게는 탄소수 8 이하이면서 탄소가 환을 구성하여 이루어지는 6원환 유기 화합물이고, 상기 화합물로서는 예를 들어 페놀, 크레졸, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 헥산 등을 사용할 수 있다.
상기 히드록시기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물로서는, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜 등을 사용할 수 있다.
상기 케톤기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물로서는, 예를 들어 아세톤 등을 사용할 수 있다.
상기 알데히드기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물로서는, 예를 들어 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 디메틸포름아미드 등을 사용할 수 있다.
상기 카르복실기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물로서는, 예를 들어 아세트산, 포름산 등을 사용할 수 있다.
상기 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물로서는, 예를 들어 아세토니트릴 등을 사용할 수 있다.
이들 중에서도, 특히 메탄올, 에탄올, 톨루엔 또는 헥산이 바람직하다. 즉, 메탄올, 에탄올, 톨루엔 및 헥산으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 바람직하다.
상술한 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물은, 상기 열전도성 입자 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부 사용하는 것이 바람직하고, 20 내지 35중량부 사용하는 것이 보다 바람직하다.
이러한 유기 화합물을 상기 열전도성 입자 100중량부에 대하여 10중량부 이상 사용함으로써, 상기 열전도성 점착제층의 탄성률을 보다 낮게 할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 상기 열전도성 입자 100중량부에 대하여 40중량부를 초과하여 사용하면, 후술하는 아크릴 중합체 성분 용해용 용제에 용해되는 아크릴 중합체의 용해성이 열전도성 점착제 조성물에 있어서 낮아지는 경우가 있을 수 있다.
상기 조성물 제조 공정에서는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 상기 열전도성 점착제 조성물에 상술한 열전도성 입자, 아크릴 중합체 성분, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물 이외에, 아크릴 중합체 성분 용해용 용제, 가교제, 실란 커플링제, 점착 부여제, 분산제, 노화 방지제, 산화 방지제, 가공 보조제, 안정제, 소포제, 난연제, 증점제, 안료 등과 같은, 고무, 플라스틱 배합 약품으로서 일반적으로 사용되는 것을 적절히 첨가할 수 있다.
상기 조성물 제조 공정에서는, 열전도성 점착제 조성물에 있어서의 아크릴 중합체 성분의 용해성을 보다 충분한 것으로 한다는 점, 또는 열전도성 점착제 조성물의 점도를 적절히 낮게 하여 열전도성 점착제 조성물을 취급하기 쉽게 한다는 점에서, 열전도성 점착제 조성물에 아크릴 중합체 성분 용해용 용제를 더 배합하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴 중합체 성분 용해용 용제는, 아크릴 중합체 성분을 용해시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
상기 아크릴 중합체 성분 용해용 용제로서는, 예를 들어 아세트산과 알코올의 에스테르 화합물인 아세트산 에스테르를 사용할 수 있으며, 상기 아세트산 에스테르로서는 아세트산 에틸 또는 아세트산 부틸이 바람직하다.
상기 조성물 제조 공정에서는, 열전도성 점착제층의 접착력, 내구력을 보다 우수하게 한다는 점에서, 열전도성 점착제 조성물에 상기 가교제를 함유시키는 것이 바람직하다.
상기 가교제로서는, 이소시아네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 멜라민계 가교제, 옥사졸린계 가교제, 카르보디이미드계 가교제, 아지리딘계 가교제, 금속 킬레이트계 가교제 등 종래 공지된 가교제를 사용할 수 있으며, 그 중에서도 이소시아네이트계 가교제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가교제는 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.
상기 가교제는, 상기 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 0.02 내지 5중량부 사용하는 것이 바람직하고, 0.04 내지 3중량부 사용하는 것이 보다 바람직하고, 0.05 내지 2중량부 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 가교제를 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 0.02중량부 이상 사용함으로써, 열전도성 점착제층의 응집력이나 내구성을 보다 확실하게 충분한 것으로 할 수 있고, 5중량부 이하 사용함으로써, 아크릴 중합체 성분의 과잉의 가교 형성이 억제되어, 열전도성 점착제층의 점착성이 보다 우수해질 수 있다는 이점이 있다.
상기 이소시아네이트계 가교제로서는, 톨릴렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트 등의 방향족 이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등의 지환족 이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 지방족 이소시아네이트 등을 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 이소시아네이트계 가교제로서는, 예를 들어 부틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 저급 지방족 폴리이소시아네이트류; 시클로펜틸렌디이소시아네이트, 시클로헥실렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등의 지환족 이소시아네이트류; 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 크실릴렌디이소시아네이트, 폴리메틸렌폴리페닐이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트류; 트리메틸올프로판/톨릴렌디이소시아네이트 삼량체 부가물(상품명 「코로네이트 L」 닛본 폴리우레탄 고교사제), 트리메틸올프로판/헥사메틸렌디이소시아네이트 삼량체 부가물(상품명 「코로네이트 HL」 닛본 폴리우레탄 고교사제), 헥사메틸렌디이소시아네이트의 이소시아누레이트체(상품명 「코로네이트 HX」 닛본 폴리우레탄 고교사제) 등의 이소시아네이트 부가물; 폴리에테르폴리이소시아네이트, 폴리에스테르폴리이소시아네이트, 및 이들과 각종 폴리올과의 부가물; 이소시아누레이트 결합, 뷰레트 결합, 알로파네이트 결합 등으로 다관능화시킨 폴리이소시아네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 조성물 제조 공정에서는, 가교된 열전도성 점착제층의 겔 분율이 40 내지 90중량％가 되도록 가교제의 양을 조정하는 것이 바람직하고, 50 내지 85중량％가 되도록 가교제의 양을 조정하는 것이 보다 바람직하고, 55 내지 80중량％가 되도록 가교제의 양을 조정하는 것이 더욱 바람직하다. 겔 분율이 40중량％ 이상이면, 응집력이 보다 충분해져 열전도성 점착제층의 내구성이 보다 우수해질 수 있다는 이점이 있고, 겔 분율이 90중량％ 이하이면, 열전도성 점착제층의 점착성이 보다 우수해질 수 있다는 이점이 있다.
또한, 열전도성 점착제층의 겔 분율(중량％)은 열전도성 점착제층으로부터 건조 중량 W1(g)의 시료를 채취하고, 이것을 아세트산 에틸에 침지시킨 후, 상기 시료의 불용분을 아세트산 에틸 중으로부터 취출하고, 건조 후의 중량 W2(g)를 측정하고, (W2/W1)×100을 계산하여 구한 값이다.
상기 조성물 제조 공정에서는, 열전도성 점착제층의 접착력, 내구력을 보다 우수하게 하고, 열전도성 입자와 아크릴 중합체 성분의 친화성을 보다 향상시키는 목적으로, 열전도성 점착제 조성물에 상기 실란 커플링제를 함유시킬 수 있다.
상기 실란 커플링제로서는 종래 공지된 것을 적절히 사용할 수 있으며, 구체적으로는 예를 들어 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 에폭시기 함유 실란 커플링제; 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸부틸리덴)프로필아민 등의 아미노기 함유 실란 커플링제; 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 등의 (메트)아크릴기 함유 실란 커플링제; 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등의 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제 등을 사용할 수 있다.
상기 실란 커플링제는 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 상기 실란 커플링제는, 상기 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 0.01 내지 10중량부 사용하는 것이 바람직하고, 0.02 내지 5중량부 사용하는 것이 보다 바람직하고, 0.05 내지 2중량부 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 실란 커플링제를 상기 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 0.01중량부 이상 사용함으로써, 열전도성 입자의 표면이 보다 확실하게 실란 커플링제에 의해 피복되고, 열전도성 입자와 아크릴 중합체 성분의 친화성이 보다 높아질 수 있다는 이점이 있고, 상기 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 10중량부 이하 사용함으로써, 열전도성 점착제층의 열전도성이 보다 높아질 수 있다.
상기 조성물 제조 공정에서는, 열전도성 점착제층의 접착력, 내구력을 보다 향상시키는 목적으로 열전도성 점착제 조성물에 점착 부여제를 함유시킬 수 있다.
상기 점착 부여제로서는, 종래 공지된 것을 적절히 사용할 수 있다. 상기 점착 부여제로서는, 구체적으로 예를 들어 로진계 수지, 테르펜계 수지, 지방족계 석유 수지, 방향족계 석유 수지, 공중합계 석유 수지, 지환족계 석유 수지, 크실렌 수지 및 엘라스토머 등을 사용할 수 있다.
상기 점착 부여제는, 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 10 내지 100중량부의 양으로 열전도성 점착제 조성물에 함유시키는 것이 바람직하고, 20 내지 80중량부 함유시키는 것이 보다 바람직하고, 30 내지 50중량부 함유시키는 것이 더욱 바람직하다.
상기 열전도성 점착제 조성물에 포함되는 각 성분을 혼합하는 방법으로서는, 종래 공지된 믹서 등을 사용하여 균일하게 혼합하는 방법 등을 채용할 수 있다.
이어서, 상기 점착제층 형성 공정에 대하여 상세하게 설명한다.
상기 점착제층 형성 공정에서는, 지지체 부착 열전도성 점착 시트를 제조하기 위해, 예를 들어 상기 열전도성 점착제 조성물을 필름 등의 지지체 위에 코팅하고, 열전도성 점착제 조성물에 포함되는 휘발성 성분을 휘발시켜 제거함으로써, 시트 형상의 열전도성 점착제층을 지지체 위에 형성할 수 있다.
또한, 열전도성 점착제 조성물에 포함되는 휘발성 성분으로서는, 상술한 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물 등을 들 수 있고, 아크릴 중합체 성분 용해용 용제를 사용한 경우에는 이러한 용제도 들 수 있다.
상기 지지체로서는, 시트 형상의 열전도성 점착제층으로부터 용이하게 박리될 수 있는 것을 적절하게 사용할 수 있으며, 구체적으로는 종이, 천, 부직포 등의 다공질 재료, 플라스틱 필름 또는 금속박 등을 사용할 수 있다.
상기 지지체의 형상으로서는, 시트 형상, 네트 형상, 발포체 형상, 또는 이들의 라미네이트체 등을 들 수 있다. 상기 지지체로서는, 표면 평활성이 우수하다는 점으로부터, 시트 형상의 플라스틱 필름이 적절하게 사용된다.
상기 지지체로서 사용되는 플라스틱 필름으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리염화비닐 필름, 염화비닐 공중합체 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리우레탄 필름, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 필름 등을 들 수 있다.
상기 필름에는, 필요에 따라 실리콘계 이형제, 불소계 이형제, 장쇄 알킬계 이형제 또는 지방산 아미드계 이형제, 또는 실리카 분말 등을 사용한 이형 처리 또는 오염 방지 처리를 행할 수 있다. 또한, 상기 필름에는, 필요에 따라 일반적인 대전 방지제를 도포하는 것, 혼련투입하는 것, 증착하는 것 등에 의한 대전 방지 처리를 행할 수도 있다.
상기 필름의 표면에 실리콘계 이형제 처리, 장쇄 알킬계 이형제 처리, 불소계 이형제 처리 등의 처리를 적절히 행함으로써, 필름이 열전도성 점착제층으로부터 박리되기 쉬워지는 박리성을 보다 높일 수 있다.
상기 필름의 두께는 통상 5 내지 200㎛, 바람직하게는 5 내지 100㎛이다.
상기 열전도성 점착제 조성물을 지지체에 코팅하는 방법으로서는, 종래 공지된 일반적인 방법을 채용할 수 있으며, 예를 들어 롤 코트, 키스 롤 코트, 그라비아 코트, 리버스 코트, 롤 브러시, 스프레이 코트, 딥 롤 코트, 바 코트, 나이프 코트, 에어 나이프 코트, 커튼 코트, 립 코트, 다이 코터 등에 의한 압출 코트 등에 의해 페이스트상 내지 액상의 열전도성 점착제 조성물을 지지체에 코팅할 수 있다.
형성된 상기 열전도성 점착제층의 두께는 20㎛ 내지 5mm인 것이 바람직하고, 50㎛ 내지 2mm인 것이 보다 바람직하고, 100㎛ 내지 1mm인 것이 더욱 바람직하다.
상기 열전도성 점착 시트의 제조 방법에서는, 바람직하게는 상기 열전도성 점착제층을 열전도율이 0.5W /mㆍK 이상이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 열전도율이 0.5W/mㆍK 이상이 되도록 형성함으로써, 열전도성 점착제층이 예를 들어 반도체 모듈의 히트 싱크 등에 접착되어 사용되는 경우에도, 충분한 열전도 성능을 발휘할 수 있다.
상기 열전도성 점착제층을 열전도율이 0.5W /mㆍK 이상이 되도록 형성하는 것은, 예를 들어 상기 아크릴 중합체 성분과 상기 열전도성 입자의 양비를 변화시킴으로써 행할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 상기 아크릴 중합체 성분에 대한 상기 열전도성 입자의 중량비를 높임으로써, 열전도성 점착제층의 열전도율을 높일 수 있다.
상기 열전도성 점착 시트의 제조 방법에서는, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 포함하는 상기 열전도성 점착제 조성물로 열전도성 점착제층을 형성함으로써, 상기 유기 화합물을 포함하지 않는 열전도성 점착제 조성물로 형성된 열전도성 점착제층의 탄성률에 대하여, 상기 열전도성 점착제층의 탄성률을 90％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 유기 화합물을 포함하는 상기 열전도성 점착제 조성물을 사용함으로써, 상기 유기 화합물을 포함하지 않는 열전도성 점착제 조성물로 형성된 열전도성 점착제층의 탄성률에 대하여, 상기 열전도성 점착제층의 탄성률을 90％ 이하로 하도록 열전도성 점착제층을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 열전도성 점착제층의 탄성률을 저하시키는 것은, 예를 들어 열전도성 점착제 조성물에 포함되는 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물의 양을 증가시킴으로써 행할 수 있다.
또한, "열전도성 점착제층의 탄성률을 90％ 이하로 한다"는 것은, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 사용하지 않은 점 이외에는 마찬가지로 하여 제작된 열전도성 점착제층의 탄성률에 대하여, 열전도성 점착제층의 탄성률을 90％ 이하로 하는 것을 의미한다.
상기 열전도성 점착 시트의 제조 방법에서는, 필요에 따라 상기 점착제층 형성 공정을 행한 후, 필름 등의 지지체를 열전도성 점착제층의 표면에 더 부착함으로써 열전도성 점착 시트를 완성시키는 마무리 공정을 실시할 수 있다.
상기 마무리 공정을 실시함으로써 제조된 열전도성 점착 시트는, 시트 형상의 열전도성 점착제층의 양측에 필름 등의 지지체가 배치되어 이루어진다. 그리고, 이러한 열전도성 점착 시트는, 예를 들어 2개의 지지체가 열전도성 점착제층으로부터 박리되어, 열전도성 점착제층이 반도체 모듈의 히트 싱크 등에 접착된 상태로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 발명의 효과가 현저하게 손상되지 않는 범위에서, 종래 공지된 기술 사항을 적절히 채용할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 시트 형상의 열전도성 점착제층의 한쪽측 또는 양측에 지지체가 배치되어 이루어지는 열전도성 점착 시트의 제조 방법에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 실시 형태로 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 시트 형상의 열전도성 점착제층만으로 이루어지는 열전도성 점착 시트의 제조 방법이어도 좋다.
[실시예]
이어서, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
「아크릴 중합체의 합성」
냉각관, 질소 도입관, 온도계 및 교반기를 구비한 반응 용기 중에 하기의 원료를 첨가하고,
아크릴산 부틸((메트)아크릴계 단량체): 70중량부
2-에틸헥실아크릴레이트((메트)아크릴계 단량체): 30중량부
아크릴산(카르복실기 함유 단량체): 3중량부
4-히드록시부틸아크릴레이트(히드록시기 함유 단량체): 0.05중량부
2,2'-아조비스이소부티로니트릴(중합 개시제): 0.1중량부
톨루엔(중합 용매): 155중량부
계 내를 충분히 질소 가스로 치환한 후, 80℃에서 3시간 동안 가열하여 아크릴 중합체 용액을 얻었다. 이 아크릴 중합체 용액으로부터 중합 용매를 증류 제거하여 아크릴 중합체를 얻었다.
「조성물 제조 공정」
ㆍ원료
상기 아크릴 중합체: 100중량부
아세트산 에틸(아크릴 중합체 성분 용해용 용제): 55중량부
메탄올: 30중량부
질화붕소 입자(상품명 「HP-40」미즈시마 고킨테츠사제): 100중량부
이소시아네이트계 가교제(상품명 「코로네이트 L 」 닛본 폴리우레탄사제): 1중량부
합성된 아크릴 중합체 100중량부를 반응 용기 중에서 아세트산 에틸 55중량부에 분산시켰다. 이어서, 메탄올 30중량부를 첨가하여 혼합한 후, 열전도성 입자로서의 상기 질화붕소 입자 100중량부를 첨가하고, 상기 가교제 1중량부를 더 첨가하였다.
이 혼합 분산액을 800rpm으로 3분간 혼련 교반한 후, 1200rpm으로 3분간 탈포 교반하였다. 이와 같이 하여 조성물 제조 공정을 행하여, 액상의 열전도성 점착제 조성물을 제조하였다.
「점착제층 형성 공정」
이어서, 제조한 열전도성 점착제 조성물을 편면이 이형 처리된 두께 38㎛의 폴리에스테르 필름(지지체)(실리콘 이형 처리품, 상품명 「루미러 S-10 #38」 도레이사제)의 이형 처리된 면 위에, 경화 후의 두께가 120㎛가 되도록 롤 코터로 도포하였다. 그리고, 실온에서 5분간 수평으로 정치시킨 후, 130℃의 건조 오븐(에스펙사제)에서 10분간의 열풍 건조를 행하였다. 이와 같이 하여 점착제층 형성 공정을 행하여, 시트 형상의 열전도성 점착제층을 형성하였다.
「마무리 공정」
건조되어 경화된 열전도성 점착제층과, 편면이 이형 처리된 두께 38㎛의 폴리에스테르 필름(상기한 폴리에스테르 필름)의 이형 처리면이 접하도록 접합시키고, 마무리 공정을 행하여 열전도성 점착 시트를 제조하였다.
(실시예 2)
메탄올 대신에 톨루엔을 사용한 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 열전도성 점착 시트를 제조하였다.
(실시예 3)
메탄올 대신에 에탄올을 사용한 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 열전도성 점착 시트를 제조하였다.
(실시예 4)
메탄올 대신에 헥산을 사용한 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 열전도성 점착 시트를 제조하였다.
(비교예 1)
메탄올을 사용하는 것 대신에 아무것도 사용하지 않은(첨가하지 않은) 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 열전도성 점착 시트를 제조하였다.
(비교예 2)
메탄올 대신에 물을 사용한 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 열전도성 점착 시트를 제조하였다.
<인장 탄성률의 측정>
각 실시예 및 각 비교예의 열전도성 점착 시트의 열전도성 점착제층으로부터 초기 길이 10mm, 단면적 0.1 내지 0.5mm2가 되도록 측정용 샘플을 채취하고, 측정 온도 23℃, 척간 거리 50mm, 인장 속도 50mm/분으로 인장 시험을 행하여, 샘플의 신장의 변화량(mm)을 측정하였다. 얻어진 응력 변형 곡선(S-S곡선)의 초기 상승의 부분에 접선을 긋고, 그 접선이 100％ 신장에 상당할 때의 인장 강도를 단면적으로 나누어 인장 탄성률로 하였다.
<열전도율의 측정>
열전도율의 측정을 위해, 각 실시예 및 각 비교예의 열전도성 점착 시트에 있어서의 폴리에스테르 필름을 박리시키고, 핸드 롤러를 사용하여 열전도성 점착제층을 두께 2㎛의 PET에 부착한 후, 열전도성 점착제층의 다른 한쪽의 점착면에도 마찬가지로 PET를 부착하여, 측정 샘플을 얻었다. 열전도율의 측정은, 열확산율 측정 장치(ai-phase; 아이 페이즈사제)를 사용하여 행하고, 열확산율에 비열 및 밀도를 곱함으로써 열전도율을 산출하였다. 또한, 비열 및 밀도의 값으로서는, 각각 1.54J/gK, 1.61g/cm3을 사용하였다.
각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 인장 탄성률 및 열전도율을 각각 표 1에 나타낸다. 또한, 비교예 1의 인장 탄성률 및 열전도율을 100으로 했을 때의 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 인장 탄성률 및 열전도율의 비율을 각각 표 1에 나타낸다. 또한, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서 열전도성 점착제 조성물에 첨가된 화합물(메탄올, 톨루엔, 에탄올, 헥산, 물)의 용해도 파라미터를 표 1에 나타낸다. 또한, 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 인장 탄성률의 비율 및 열전도율의 비율을 플롯한 그래프를 도 1에 도시한다.
Figure pct00002
각 실시예, 각 비교예의 결과로부터, 열전도성 점착제 조성물에 특정한 유기 화합물(메탄올 등)을 첨가하고, 이러한 유기 화합물을 사용하지 않은 열전도성 점착제층의 인장 탄성률에 대하여 인장 탄성률을 90％ 이하로 함으로써, 열전도성 점착제층의 열전도율을 향상시킬 수 있다는 것이 확인되었다. 한편, 열전도성 점착제 조성물에 물을 첨가한 비교예에서는, 열전도성 점착제층의 인장 탄성률의 저하가 충분하지 않고(탄성률의 상대값이 90％ 이상), 또한 열전도성 점착제층의 열전도율을 향상시킬 수 없었다.

Claims (8)

  1. 열전도성 입자와 아크릴 중합체 성분을 포함하는 열전도성 점착제 조성물을 제조하는 조성물 제조 공정과, 상기 열전도성 점착제 조성물로 시트 형상의 열전도성 점착제층을 형성하는 점착제층 형성 공정을 실시함으로써 상기 열전도성 점착제층을 갖는 점착 시트를 제조하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법이며,
    상기 조성물 제조 공정에서는, 상기 열전도성 점착제 조성물의 구성 성분으로서, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 배합하는 것을 특징으로 하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물 제조 공정에서는, 상기 열전도성 입자 100중량부에 대하여 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 10 내지 40중량부 사용하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물 제조 공정에서는, 아크릴 중합체 성분 100중량부에 대하여 상기 열전도성 입자를 10 내지 1000중량부 사용하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물, 또는 히드록시기, 케톤기, 알데히드기, 카르복실기 또는 니트릴기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물을 포함하는 상기 열전도성 점착제 조성물로 열전도성 점착제층을 형성함으로써, 상기 유기 화합물을 포함하지 않는 열전도성 점착제 조성물로 형성한 열전도성 점착제층의 탄성률에 대하여, 상기 열전도성 점착제층의 탄성률을 90％ 이하로 하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물 제조 공정에서는, 상기 탄소수 8 이하의 환식 유기 화합물로서의 톨루엔 및 헥산, 및 상기 히드록시기를 갖는 탄소수 3 이하의 유기 화합물로서의 메탄올 및 에탄올로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 상기 열전도성 점착제 조성물의 구성 성분으로서 배합하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물 제조 공정에서는, 상기 열전도성 점착제 조성물의 구성 성분으로서 아세트산 에틸 또는 아세트산 부틸을 더 배합하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물 제조 공정에서는, 상기 열전도성 입자로서 적어도 질화붕소 입자를 사용하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 점착제층을 열전도율이 0.5W /mㆍK 이상이 되도록 형성하는 열전도성 점착 시트의 제조 방법.
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