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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024006085
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】複合シート
(51)【国際特許分類】
   C08J 5/18 20060101AFI20240110BHJP
【FI】
C08J5/18 CER
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022106651
(22)【出願日】2022-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000229117
【氏名又は名称】日本ゼオン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100150360
【弁理士】
【氏名又は名称】寺嶋 勇太
(74)【代理人】
【識別番号】100174001
【弁理士】
【氏名又は名称】結城 仁美
(72)【発明者】
【氏名】村上 康之
【テーマコード(参考)】
4F071
【Fターム(参考)】
4F071AA12
4F071AA12X
4F071AA20X
4F071AA21
4F071AA27
4F071AB27
4F071AD05
4F071AF40
4F071AF44
4F071AH12
4F071BB03
4F071BB04
4F071BB13
4F071BC01
4F071BC12
(57)【要約】
【課題】柔軟性及び熱伝導性に優れるとともに、誘電損失が低い、複合シートを提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む複合シートにおいて、窒化ホウ素を複合シートの主面に対し60°以上90°以下の確度で配向させるとともに、熱可塑性樹脂として、所定の性状を満たすか、或いは所定の種類の樹脂を用いる。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む複合シートであって、
前記複合シートの主面に対する前記窒化ホウ素の配向角度が60°以上90°以下であり、
前記熱可塑性樹脂が、下記条件(1)及び(2)の少なくとも一方を満たす、
(1)前記熱可塑性樹脂のSP値が18.45(MPa)1/2以下である
(2)前記熱可塑性樹脂がポリブテン、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、及びエチレンプロピレンゴムを含む
複合シート。
【請求項2】
前記熱可塑性樹脂が、前記条件(2)を満たす、請求項1に記載の複合シート。
【請求項3】
フィラーとして、ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項1に記載の複合シート。
【請求項4】
前記熱可塑性樹脂が、固体の熱可塑性樹脂及び液体の熱可塑性樹脂を含む、請求項1に記載の複合シート。
【請求項5】
前記窒化ホウ素の体積割合が65体積%以上である、請求項1に記載の複合シート。
【請求項6】
前記窒化ホウ素が板状窒化ホウ素である、請求項1~5の何れかに記載の複合シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複合シートに関するものである。具体的には、本発明は熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む複合シートに関するものである。
【背景技術】
【0002】
樹脂中に窒化ホウ素粒子を充填したシートは、半導体素子等の電子部品の回路基板に用いられている。
【0003】
例えば、特許文献1には、六方晶窒化ホウ素、酸化アルミニウム、タルク、及び雲母からなる群から選定された板状の無機粒子が樹脂中に分散されてなる誘電体用樹脂組成物が開示されている。そして、特許文献1の実施例には、板状の六方晶窒化ホウ素粒子を種々の含有量で含む誘電体用樹脂組成物を射出成形又はプレス成形して、50mmΦ×厚さ1mmの板状試験片を作製したことが開示されている。また、特許文献2には、回路基板等に用いられるシートとして、エポキシ樹脂と、硬化剤と、50体積%~85体積%の六方晶窒化ホウ素粒子と含む樹脂組成物の硬化物からなり、且つ六方晶窒化ホウ素粒子が厚さ方向に配向した縦配向シートを備える熱伝導性絶縁シートが開示されている。また、特許文献2には、熱伝導性絶縁シートの製造方法として、エポキシ樹脂と、硬化剤と、50体積%~85体積%の六方晶窒化ホウ素粒子を含む樹脂組成物を押し出し成形して得られたシートを半硬化させることによって形成され且つ六方晶窒化ホウ素粒子が横方向に配向した横配向シートを積層して積層体を形成し、この積層体に対して等方圧プロセスによって20MPa以上の圧力を加え、その後、積層体を積層方向に切断して縦配向シートを形成する工程を含む方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2015-40296号公報
【特許文献2】特開2013-254880号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来から提案されてきた技術に従って形成されるシートには、柔軟性及び熱伝導性を高めることと、誘電損失を低減することとのバランスの点で改善の余地があった。
【0006】
そこで、本発明は、柔軟性及び熱伝導性に優れるとともに、誘電損失が低い、複合シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、前記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む複合シートにおいて、窒化ホウ素を複合シートの主面に対し60°以上90°以下の確度で配向させるとともに、熱可塑性樹脂として、所定の性状を満たすか、或いは所定の種類の樹脂を用いることで、上記課題を解決できることを新たに見出し、本発明を完成させた。
【0008】
即ち、この発明は、前記課題を解決することを目的とするものである。
〔1〕本発明の複合シートは、熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む複合シートであって、前記複合シートの主面に対する前記窒化ホウ素の配向角度が60°以上90°以下であり、前記熱可塑性樹脂が、下記条件(1)及び(2)の少なくとも一方を満たす、
(1)前記熱可塑性樹脂のSP値が18.45(MPa)1/2以下である
(2)前記熱可塑性樹脂がポリブテン、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、及びエチレンプロピレンゴムを含むことを特徴とする。このような複合シートは、柔軟性及び熱伝導性に優れるとともに、誘電損失が低い。
なお、本明細書において、複合シートの主面に対する窒化ホウ素の配向角度は、実施例に記載の方法により測定することができる。なお、複合シートの「主面」は、当該複合シートにおける最大面積を有する面及び当該面に対向する面を意味する。また、熱可塑性樹脂のSP値は、実施例に記載の方法により算出することができる。
【0009】
〔2〕本発明の複合シート〔1〕において、前記熱可塑性樹脂が、前記条件(2)を満たすことが好ましい。このような複合シートは柔軟性に一層優れるとともに、誘電損失が一層低い。
【0010】
〔3〕本発明の複合シート〔1〕又は〔2〕において、フィラーとして、ポリテトラフルオロエチレンを含むことが好ましい。このような複合シートは、柔軟性に一層優れる。
【0011】
〔4〕本発明の複合シート〔1〕~〔3〕の何れかにおいて、前記熱可塑性樹脂が、固体の熱可塑性樹脂及び液体の熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。このような複合シートは、柔軟性に一層優れる。
【0012】
〔5〕本発明の複合シート〔1〕~〔4〕の何れかにおいて、前記窒化ホウ素の体積割合が65体積%であることが好ましい。このような複合シートは、熱伝導性に一層優れる。
【0013】
〔6〕本発明の複合シート〔1〕~〔5〕の何れかにおいて、前記窒化ホウ素が板状窒化ホウ素であることが好ましい。このような複合シートは、柔軟性及び熱伝導性に一層優れる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、柔軟性及び熱伝導性に優れるとともに、誘電損失が低い、複合シートを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の複合シートは、柔軟性及び熱伝導性に優れるとともに、誘電損失が低いため、プリント基板や熱伝導シートとして好適に使用することができる。
【0016】
(複合シート)
本発明の複合シートは、熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む。複合シートの主面に対する窒化ホウ素の配向角度は60°以上90°以下である。さらに、複合シートを構成する熱可塑性樹脂は、下記条件(1)及び(2)の少なくとも一方を満たす。
(1)熱可塑性樹脂のSP値が18.45(MPa)1/2以下である。
(2)熱可塑性樹脂がポリブテン、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、及びエチレンプロピレンゴムを含む。
【0017】
本発明の複合シートは上記条件(1)及び(2)の少なくとも一方を満たす熱可塑性樹脂よりなるマトリクス中に、所定の配向角度で窒化ホウ素が配向してなる構造を有する。このため、配向窒化ホウ素に起因する良好な熱伝導性と、所定の熱可塑性樹脂による柔軟性及び低誘電損失といった特性を併せ持つ。
【0018】
<熱可塑性樹脂>
熱可塑性樹脂としては、上記条件(1)及び(2)の少なくとも一方を満たす熱可塑性樹脂を用いることができる。中でも、上記条件(2)を少なくとも満たす熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。上記条件(2)を少なくとも満たす熱可塑性樹脂を含む複合シートは、柔軟性に一層優れるとともに、誘電損失が一層低い。
【0019】
ここで、条件(1)である「熱可塑性樹脂のSP値」は、18.25(MPa)1/2以下であることが好ましく、18.04(MPa)1/2以下であることがより好ましく、12.30(MPa)1/2以上であることが好ましく、16.40(MPa)1/2以上であることがより好ましい。熱可塑性樹脂のSP値が上記上限値以下であれば、得られる複合シートの柔軟性及び低誘電損失を一層高めることができる。また、熱可塑性樹脂のSP値が上記下限値以上であれば、十分な強度を確保することができる。なお、複合シートが熱可塑性樹脂として複数種を含有する場合には、含有するすべての樹脂のSP値がそれぞれ条件を満たすことを必要とする。熱可塑性樹脂のSP値が上記上限値以下である場合に、得られる複合シートの柔軟性が向上する理由は明らかではないが、所定のSP値を満たす熱可塑性樹脂を用いた場合、熱可塑性樹脂と窒化ホウ素との相互作用を抑制することが可能となり、全体的に柔軟性に優れた複合シートが得られると推察される。
【0020】
また、上記条件(2)に列挙した、ポリブテンとしては、イソブテンのホモポリマー、イソブテンとn-ブテンとのコポリマー等を用いることができる。ブチルゴムとしては、イソブチレンとイソプレンとのコポリマーを用いることができる。スチレンブタジエンゴムとしては、スチレンとブタジエンとのコポリマーを用いることができる。イソプレンのホモポリマーを用いることができる。エチレンプロピレンゴムとしては、エチレンとプロピレンとのコポリマーを用いることができる。これらのポリマーとしては、本発明の目的を阻害しない限りにおいて任意の分子量のもの選択することができる。また、ポリマーは、無置換であっても置換基を有していてもよい。さらにポリマーがコポリマーである場合には、本発明の目的を阻害しない限りにおいてその比率は任意に選択することができる。これらのポリマーは1種を単独で使用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0021】
さらに、熱可塑性樹脂としては、固体の熱可塑性樹脂及び液体の熱可塑性樹脂のいずれも用いることができる。中でも、複合シートが固体の熱可塑性樹脂及び液体の熱可塑性樹脂の双方を含むことが好ましい。このような複合シートは、強度及び柔軟性に一層優れる。熱可塑性樹脂として固体の熱可塑性樹脂及び液体の熱可塑性樹脂を併用する場合、これらの間の質量比は、本発明の所望の効果が得られる範囲内で調整できる。
【0022】
液体の熱可塑性樹脂としては、常温常圧下で液体である熱可塑性樹脂を用いることができる。なお、本明細書において、「常温」とは23℃を指し、「常圧」とは、1atm(絶対圧)を指す。
【0023】
複合シートが液体の熱可塑性樹脂を含む場合、熱可塑性樹脂における液体の熱可塑性樹脂の含有割合は、複合シートの柔軟性及び熱伝導性を向上させる観点から、30質量%以上であることが好ましい。一方、熱可塑性樹脂における液体の熱可塑性樹脂の含有割合は、例えば90質量%以下であり、80質量%以下でもよく、70質量%以下でもよい。
【0024】
固体の熱可塑性樹脂としては、常温常圧下で固体の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【0025】
複合シートにおける熱可塑性樹脂の含有割合は、20体積%以上であることが好ましく、30体積%以下であることが好ましい。複合シートにおける熱可塑性樹脂の含有割合が上記範囲内であれば、複合シートの熱伝導性及び柔軟性を一層向上できる。
【0026】
<窒化ホウ素>
窒化ホウ素としては、特に限定されず、例えば、板状窒化ホウ素、及び球状窒化ホウ素等を用いることが出来る。これらは、1種を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、複合シートの熱伝導性及び柔軟性(特に、曲げ強度の観点)を向上させる観点から、板状窒化ホウ素を用いることが好ましい。なお、板状窒化ホウ素としては、鱗片状窒化ホウ素を好適に用いることができる。なお、本明細書において、板状窒化ホウ素と球状窒化ホウ素とは、アスペクト比により区別することができる。具体的には、アスペクト比が1.4以上の窒化ホウ素を板状窒化ホウ素と称し、アスペクト比が1.4未満の窒化ホウ素を球状窒化ホウ素と称する。なお、窒化ホウ素のアスペクト比は、窒化ホウ素の断面積が最大となる平面における短軸長に対する長軸長の比(すなわち、最大長軸長/最大短軸長)をいう。測定が容易であり測定誤差を低減する観点からは、窒化ホウ素のアスペクト比は、窒化ホウ素の最大長軸長および最大短軸長を用いて求めることが好ましい。窒化ホウ素の寸法を測定する装置は特に限定されず、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)で好適に測定することができる。この場合、観察視野内からランダムに選択した20個の窒化ホウ素につき、それぞれ測定を実施して得たアスペクト比の算術平均値を測定対象とした窒化ホウ素のアスペクト比とすることができる。
【0027】
複合シートにおける窒化ホウ素の配向角度は、複合シートの主面に対して60°以上90°以下である必要があり、70°以上であることが好ましく、75°以上であることがより好ましく、80°以上であることが更に好ましい。窒化ホウ素の配向角度が上記下限値以上であれば、複合シートの熱伝導性を一層高めることができる。
【0028】
また、複合シートについて、X線回折プロファイルを得て(004)面の回折強度に対する(100)面の回折強度の比I(100)/I(004)の値を算出した場合に、その値が350以上450以下であることが好ましい。なお、上記比の値は、実施例に記載の方法に従って取得することができる。
【0029】
窒化ホウ素の体積平均粒子径は、10μm以上であることが好ましく、70μm以下であることが好ましい。窒化ホウ素の体積平均粒子径が上記下限値以上であれば、窒化ホウ素の間の接触抵抗を低減することが可能となり、結果的に複合シートの熱伝導性を向上できる。一方、窒化ホウ素の体積平均粒子径が上記上限値以下であれば、複合シート中に窒化ホウ素を適度に充填することが可能となり、複合シートの熱伝導性向上できる。なお、本明細書において「体積平均粒子径」は、JISZ8825に準拠して測定でき、レーザー回折法で測定された粒度分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を表す。
【0030】
複合シート中の窒化ホウ素の含有割合は、65体積%以上であることが好ましく、70体積%以上であることがより好ましく、90体積%以下であることが好ましく、85体積%以下であることがより好ましい。複合シート中の窒化ホウ素の含有割合が上記下限値以上であれば、複合シートの熱伝導性を一層高めることができる。複合シート中の窒化ホウ素の含有割合が上記上限値以下であれば、複合シートの柔軟性を一層高めることができる。
【0031】
<フィラー>
本発明の複合シートは、フィラーとして、ポリテトラフルオロエチレンを含むことが好ましい。ポリテトラフルオロエチレンの含有により、複合シートの誘電率を低くすることができる。誘電率の低い複合シートは、プリント基板としての適用性に優れている。ここで、フィラーとしてのポリテトラフルオロエチレンは、複合シート中における形状が繊維状であることが好ましい。フィラーとして繊維状のポリテトラフルオロエチレンを含有する複合シートは、誘電率が低いのみならず、複合シートの曲げ強度を効果的に高めることができ、その結果として、複合シートの柔軟性を高めることができる。なお、複合シートの製造工程において、フィラーとして導入した非繊維状のポリテトラフルオロエチレンに対して、混錬シェア等をかけることで非繊維状のポリテトラフルオロエチレンが容易に解砕し繊維状になる。
【0032】
複合シートにおけるフィラーとしてのポリテトラフルオロエチレンの配合量は、複合シートに含有される窒化ホウ素の含有量の0.03倍以上であることが好ましく、0.04倍以上であることがより好ましく、0.20倍以下であることが好ましく、0.10倍以下であることがより好ましく、0.08倍以下であることが更に好ましい。
【0033】
<複合シートの性状>
複合シートは、熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む条片が、任意の接着層を介して並列接合されてなることが好ましい。このような複合シートであれば、複合シートの厚み方向に窒化ホウ素の長軸を配向させやすいので、複合シートの熱伝導性を向上できる。
【0034】
また、複合シートは、熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む条片が複合シートの厚み方向に対して一方の略垂直な方向(厚み方向に対する角度が略90°の方向)に並列結合された構造を有してもよい。この略垂直な方向における条片の幅は、1mm以上であることが好ましく、1.2mm以上であることがより好ましく、1.5mm以上であることが更に好ましく、3mm以下であることが好ましく、2.8mm以下であることがより好ましく、2.5mm以下であることが更に好ましい。上記条片の幅は後述する製造方法における一次シートの厚みに依存し得る。そのため、条片の幅が上記下限以上の複合シートは、一次シートの積層数、折畳数又は捲回数がより削減されている。その結果、このような複合シートは、後述する積層体形成速度が向上され、生産性が向上されている。一方、条片の幅が上記上限以下の複合シートは、複合シート中において窒化ホウ素が厚み方向に良好に配向しているため、熱伝導性が向上されている。
【0035】
複合シートの厚みは、0.05mm以上であることが好ましく、0.10mm以上であることがより好ましく、0.50mm以下であることが好ましく、0.40mm以下であることがより好ましく、0.35mm以下であることが更に好ましい。複合シートの厚みが上記下限以上であれば、複合シートの強度を向上できる。一方、複合シートの厚みが上記上限以下であれば、複合シートの柔軟性を向上できる。
【0036】
(複合シートの製造方法)
本発明の複合シートは、(A)熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む組成物をロール成形してシート状に成形し、一次シートを得る一次シート成形工程と、(B)一次シートを厚み方向に複数枚積層して、或いは、一次シートを折畳又は捲回して、積層体を得る積層体形成工程と、(C)積層体を積層方向に対して45°以下の角度でスライスし、二次シートを得るスライス工程と、を含む複合シートの製造方法により、効率的に製造することができる。
【0037】
複合シートの製造方法において、ロール成形では、組成物を、第一ロールと、第一ロールよりも外周速度が速い第二ロール(以下、「第一ロールよりも外周速度が速い第二ロール」を、単に「第二ロール」と称することがある。)との間を通過させる。このような複合シートの製造方法によれば、熱伝導性に優れる複合シートを製造できる。また、このような複合の製造方法によれば、窒化ホウ素の配向性を制御し、上述した本発明の複合シートを効率的に製造できる。
【0038】
なお、複合シートの製造方法は、任意で、上記(A)~(C)以外の工程を更に含んでいてもよい。
【0039】
<(A)一次シート成形工程>
一次シート成形工程では、熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含み、任意でフィラーとしてのポリテトラフルオロエチレンを更に含む組成物をロール成形してシート状に成形し、一次シートを得る。
【0040】
〔組成物〕
組成物は、熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む。熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素としては、「複合シート」の項で上述した熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を、上述した比率で用いることができる。
【0041】
〔組成物の調製〕
組成物は、特に限定されず、上述した成分を混合することにより調製できる。なお、上述した成分の混合は、特に制限されず、ニーダー;ヘンシェルミキサー、ホバートミキサー、ハイスピードミキサー等のミキサー;二軸混練機;ロール;等の既知の混合装置を用いて行うことができる。
【0042】
混合は、酢酸エチル等の溶媒の存在下で行ってもよい。溶媒に予め熱可塑性樹脂を溶解又は分散させて樹脂溶液として、窒化ホウ素、及び任意で添加されるその他の成分と混合してもよい。
【0043】
混合時間は、例えば、5分以上60分以下である。
【0044】
混合温度は、例えば、5℃以上160℃以下である。
【0045】
〔組成物の成形〕
調製した組成物は、任意に脱泡及び解砕した後に、ロール成形してシート状に成形できる。このように組成物をロール成形したシート状のものを、一次シートとすることができる。
なお、混合時に溶媒を用いている場合には、溶媒を除去してからシート状に成形することが好ましく、例えば、真空脱泡を用いて脱泡を行えば、脱泡時に溶媒の除去も同時に行うことができる。
【0046】
ロール成形では、組成物を、第一ロールと、第一ロールよりも外周速度が速い第二ロールとの間を通過させる。このようなロール成形によれば、高い剪断応力を加えて組成物を成形でき、この結果、一次シート中の窒化ホウ素が良好に配向し、これを用いて得られた複合シートは熱伝導性に優れる。
【0047】
第一ロールに対する第二ロールの外周速度比(「第二ロールの外周速度」/「第一ロールの外周速度」)は、1.03/1以上であることが好ましく、1.05/1以上であることがより好ましく、1.1/1以上であることが更に好ましく、2/1以下であることが好ましく、1.3/1以下であることがより好ましく、1.2/1以下であることが更に好ましい。第一ロールに対する第二ロールの外周速度比が上記下限以上であれば、より高い剪断応力を加えて組成物を成形できるため、複合シートの熱伝導性を向上できる。一方、第一ロールに対する第二ロールの外周速度比が上記上限以下であれば、複合シートの柔軟性を向上できる。また、第一ロールに対する第二ロールの外周速度比が上記上限以下であれば、一次シートの表面に発生するシワを抑制して一次シートの平滑性を向上できる。即ち、一次シートの製品不良の発生を抑制し、これを用いて得られる複合シートの生産性を向上できる。なお、外周速度比は、ロールの径及び/又は回転速度を変更することで調整できる。
【0048】
第一ロールと第二ロールとの間隔は、1mm以上であることが好ましく、1.2mm以上であることより好ましく、1.5mm以上であることが更に好ましく、3mm以下であることが好ましく、2.8mm以下であることがより好ましく、2.5mm以下であることが更に好ましい。第一ロールと第二ロールとの間隔が上記下限以上であれば、組成物に剪断応力が過度に加わることを抑制して一次シートの柔軟性を向上し、その結果、複合シートの柔軟性を向上できる。また、第一ロールと第二ロールとの間隔が上記下限以上であれば、一次シートの積層数、折畳数又は捲回数を削減できる。即ち、積層体形成速度を向上し、複合シートの生産性を向上できる。なお、本発明においては、高い剪断応力を加えて組成物を成形しているため、第一ロールと第二ロールとの間隔が上記下限以上であっても、一次シート中の窒化ホウ素が良好に配向し得る。一方、第一ロールと第二ロールとの間隔が上記上限以下であれば、より高い剪断応力を加えて組成物を成形できるため、複合シートの熱伝導性を向上できる。
【0049】
<(B)積層体形成工程>
積層体形成工程では、一次シート成形工程で得られた一次シートを厚み方向に複数枚積層して、或いは、一次シートを折畳又は捲回して、熱可塑性樹脂及び窒化ホウ素を含む一次シートが厚み方向に複数形成された積層体を得る。積層体を得るにあたり、一次シートの表面に接着層を配置して、一次シートの間に接着層が介在してなる構造を有する積層体を形成することができる。
【0050】
ここで、一次シートの折畳による積層体の形成は、特に制限されることなく、折畳機を用いて一次シートを一定幅で折り畳むことにより行うことができる。また、一次シートの捲回による積層体の形成は、特に制限されることなく、一次シートの短手方向又は長手方向に平行な軸の回りに一次シートを捲き回すことにより行うことができる。また、一次シートの積層による積層体の形成は、特に制限されることなく、積層装置を用いて行うことができる。例えば、シート積層装置(日機装社製、製品名「ハイスタッカー」)を用いれば、層間に空気が入り込むことを抑えることができるため、良好な積層体を効率的に得ることができる。
【0051】
なお、積層工程では、得られた積層体を、加熱しながら、積層方向に加圧(二次加圧)することが好ましい。積層体を加熱しながら積層方向に加圧する二次加圧を行うことにより、積層された一次シート相互間の融着を促進することができる。
【0052】
ここで、積層体を積層方向に加圧する際の圧力は、0.05MPa以上0.90MPa以下とすることができる。また、積層体の加熱温度は、特に限定されないが、50℃以上170℃以下であることが好ましい。更に、積層体の加熱時間は、例えば、10秒間以上30分間以下とすることができる。
【0053】
なお、一次シートを積層、折畳又は捲回して得られる積層体では窒化ホウ素が積層方向に略直交する方向に配向していると推察される。
【0054】
<(C)スライス工程>
スライス工程では、積層体を、積層方向に対して45°以下の角度でスライスして、積層体のスライス片よりなる二次シートを得る。本工程にて得られた二次シートは本発明の複合シートとしてもよい。
【0055】
積層体をスライスする方法としては、特に限定されず、例えば、マルチブレード法、レーザー加工法、ウォータージェット法、ナイフ加工法等が挙げられる。中でも、二次シートの厚みを均一にし易い点で、ナイフ加工法が好ましい。
【0056】
積層体をスライスする際の切断具としては、特に限定されず、スリットを有する平滑な盤面と、このスリット部より突出した刃部とを有するスライス部材(例えば、鋭利な刃を備えたカンナ及びスライサー)を用いることができる。
【0057】
積層体をスライスする角度は、複合シートの熱伝導性を高める観点からは、積層方向に対して30°以下であることが好ましく、積層方向に対して15°以下であることがより好ましく、積層方向に対して略0°である(即ち、積層方向に沿う方向である)ことが好ましい。
【実施例0058】
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。また、体積分率等の算出に際して、各配合成分の体積として、各配合成分の質量をそれらの理論比重で除した値を採用した。なお、実施例における各種の測定及び評価は以下の方法に従って行った。
【0059】
<窒化ホウ素の配向角度>
各実施例及び比較例で得られた複合シート中の窒化ホウ素の配向角度は、複合シートを正八角形に切断した断面を走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテクノロジーズ製、「SU-3500」)にて当該シートの上端から下端までが収まる倍率で観察した。なお、このときの倍率は700倍であった。この断面における窒化ホウ素の長軸に50本線を引き、プリント基板用シートの表面に対する長軸の角度の平均を算出した。なお、角度が90°以上であった場合には補角を採用した。これを8面に対して実施し、8面の中で最も値の大きなものを複合シート中の窒化ホウ素の配向角度とした。
【0060】
<熱可塑性樹脂のSP値>
実施例、比較例にて用いた熱可塑性樹脂のSP値((MPa)1/2)は濁度滴定法により求めた。測定に際して、良溶媒としてはトルエンを用い、貧溶媒としてはヘキサンを用いた。
【0061】
<X線回折>
各実施例及び比較例で得られた複合シートの表面のX線回折は、PANalytical製「X’ Pert PRO MPD」を用いて行った。得られたピークの中から、(100)面に相当する2θ=41.6度のピーク高さ(回折強度)、及び、(004)面に相当する2θ=55度のピーク高さ(回折強度)を用いて、(004)面の回折強度に対する(100)面の回折強度の比I(100)/I(004)の値を算出した。
尚、この回折強度の比が大きいほど窒化ホウ素の結晶面がシート表面に対して配向していることを意味し、換言するとシート表面方向に対する熱伝導率が高くなる傾向にある。
【0062】
<折り曲げ試験>
各実施例及び比較例で得られた複合シートの片面を、直径1.0mmのピンゲージに押し付けて20回折り曲げ動作を繰り返した後、複合シートをひっくり返して反対側の面を同じピンゲージに対して押し付けて20回折り曲げ動作を繰り返した。複合シートの両面において、ピンゲージが当たっていた部分のクラック等を目視で評価した。尚、ピンゲージは複合シートを形成する条片に対して垂直方向にセッティングすることで試験を実施した。かかる折り曲げ試験の評価が良好であることは、複合シートが曲げ強度に優れており、柔軟性に富むことを意味する。
A:クラックが一切なく、良好な状態であった。
B:条片のつなぎ目のところでクラックが発生した。
C:条片以外の部分でもクラックが発生した。
D:条片以外の部分でもクラックが入りさらに粉落ちが生じた。
【0063】
<熱伝導率>
各実施例及び比較例で得られた複合シートの主面内について、それぞれ、熱拡散率α(m2/s)、定圧比熱Cp(J/g・K)及び比重ρ(g/m)を以下の方法で測定した。
[熱拡散率α(m/s)]
熱物性測定装置(株式会社ベテル製、製品名「サーモウェーブアナライザTA35」)を使用して、プリント基板用シートの主面方向に対して垂直な方向(プリント基板用シートの厚み方向)の熱拡散率を測定した。
[定圧比熱Cp(J/g・K)]
示差走査熱量計(Rigaku製、製品名「DSC8230」)を使用し、10℃/分の昇温条件下における比熱を測定した。
[比重ρ(g/m)]
自動比重計(東洋精機社製、商品名「DENSIMETER-H」)を用いて比重(密度)(g/m)を測定した。
そして、得られた測定値を用いて下記式(4):
λ=α×Cp×ρ・・・(4)
に代入し、プリント基板用シートの熱伝導率λ(W/m・K)を算出した。
【0064】
<誘電率及び誘電損失>
各実施例及び比較例で得られた複合シートの誘電率(F/m)及び誘電損失(無単位量)は、ネットワークアナライザ(キーサイト・テクノロジー製:製品名「N5227A」)を用いて測定した。具体的には平衡型円盤共振器法(BCDR法)によって測定を行い、10GHzにおける誘電率及び誘電損失を算出した。
【0065】
(実施例1)
<組成物の調製>
熱可塑性樹脂として、常温常圧下で固体のブチルゴム(エクソンモービル製、商品名「IRM-241G」、比重:0.9、SP値:16.61(MPa)1/2)100部を準備し、窒化ホウ素粒子として板状(鱗片状)窒化ホウ素である、六方晶窒化ホウ素(h-BN)粒子(Dandong Chemical Engineering製、商品名「HSL」、体積平均粒子径:30μm、アスペクト比:1.5)600部とを加圧ニーダー(日本スピンドル製)を用いて、温度120℃にて20分間撹拌し、組成物を得た。
【0066】
<プレシート成形工程>
次いで、得られた組成物500gを、第一ロール及び第二ロールを用いて、第一ロールと第二ロールとの間隔2mm、ロール温度25℃、シート搬出速度(第一ロールの外周速度)2m/分、第一ロールに対する第二ロールの外周速度比(第二ロール/第一ロール):1.15/1の条件にて圧延加工してシート状にした。シートの搬送方向を同一にして、圧延加工を繰り返した。合計で圧延加工を10回行い、厚み2mmのプレシートを得た。
【0067】
<第一積層体形成工程>
次いで、得られたプレシートを縦50mm×横50mmに裁断した。また、接着層としてのアクリル樹脂からなる両面テープ(日栄化工製、製品名「NeoFix10」、厚さ:10μm)を縦50mm×横50mmに裁断した。裁断したプレシート上に接着シートを載せ、接着シートを介してプレシートを厚み方向に25枚(接着シートは24枚使用)積層して、接着シートがプレシート間に位置する高さ約50mmの第一積層体を得た。
【0068】
<第二積層体形成工程>
得られた第一積層体を離型PET(polyethylene terephthalate)でキャラメル包装し、テープ止めを行い、PETレトルト包装で真空包装した。これをオートクレーブ(羽生田鉄工所社製、小型オートクレーブ「DANDELION」)中にて、150℃の温度で、且つ、全方位から0.8MPaの圧力(絶対圧)で、30分間加熱加圧処理し 、第二積層体を得た。
【0069】
<スライス工程>
次いで、第二積層体の積層面を0.3MPaの圧力で押し付けながら、木工用スライサー(株式会社丸仲鐵工所製、商品名「超仕上げかんな盤スーパーメカS」)を用いて、積層方向に対して0度の角度で(換言すれば、積層されたプレシートの主面の法線方向に)スライスすることにより、縦約50mm×横50mm×厚み0.30mmの平らな複合シートを得た。複合シートは、複合シートの厚み方向に対して垂直な方向(厚み方向に対する角度が90°の方向)に並列接合された第一条片と第二条片とからなる。なお、第一条片はプレシートに由来し、第二条片は接着シートに由来する。この垂直な方向における第一条片の幅は、プレシートの厚みとほぼ同じである。なお、得られた複合シートはプリント基板用シートとして好適なものである。
得られた複合シートについて、上記に従って各種測定及び評価を実施した。結果を表1に示す。
【0070】
(実施例2)
実施例1における樹脂を、常温常圧下で固体のスチレンブタジエンゴム(日本ゼオン株式会社製、商品名「Nipole1502」、比重:0.94、SP値:17.84(MPa)1/2)に変更した。それ以外は実施例1と同様に、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
【0071】
(実施例3)
実施例1における樹脂を常温常圧下で固体のブチルゴム(エクソンモービル製、商品名「IRM-241G」、比重:0.9、SP値:16.61(MPa)1/2)50部と常温常圧下で液体のポリブテン(日本曹達製、商品名「NISSO-PB B-3000」、比重:0.9、SP値:17.63(MPa)1/2)50部とに変更した。それ以外は実施例1と同様に、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
【0072】
(実施例4)
実施例1における窒化ホウ素の部数を850部とした。それ以外は実施例1と同様に、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
【0073】
(実施例5)
実施例1における窒化ホウ素粒子の部数を520部とした。またフィラーとしてポリテトラフルオロエチレンパウダー(3M製「ダイニオンTM PTFEマイクロパウダー」)52部加えた。それ以外は実施例1と同様に、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた複合粒子SEMで観察したところ、ポリテトラフルオロエチレンが繊維状であることを確認した。尚、SEM測定時に反射電子で測定を行うと、ふっ素の持つ重電子に由来して繊維が白く見え、これもポリテトラフルオロエチレンが繊維化している証左と言える。
【0074】
(実施例6)
実施例1における熱可塑性樹脂を、常温常圧下で固体のスチレンブタジエンゴム(日本ゼオン株式会社製、商品名「Nipole1502」、比重:0.94、SP値:17.84(MPa)1/2)50部と常温常圧下で液体のポリブテン(日本曹達製、商品名「NISSO-PB B-3000」、比重:0.9、SP値:17.63(MPa)1/2)50部とに変更した。また窒化ホウ素粒子の部数を500部とし、フィラーとしてポリテトラフルオロエチレンパウダー50部を追加した。それ以外は実施例1と同様に、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた複合粒子SEMで観察したところ、ポリテトラフルオロエチレンが繊維状であることを確認した。
【0075】
(実施例7)
実施例6において、窒化ホウ素の配合量とフィラーとしてポリテトラフルオロエチレンパウダーの配合量とを、表1に示す通りに変更した。それ以外は実施例6と同様に、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた複合粒子SEMで観察したところ、ポリテトラフルオロエチレンが繊維状であることを確認した。
【0076】
(実施例8)
実施例1における窒化ホウ素粒子を球状窒化ホウ素(3M製、商品名「窒化ホウ素 クーリングフィラーFlakes」、アスペクト比:1.3、体積平均粒子径:50μm)部数を600部とした。
【0077】
(比較例1)
熱可塑性樹脂として、所定の属性を満たす樹脂に代えて、常温常圧下で液体のニトリルゴム(NBR)(日本ゼオン株式会社製、商品名「Nipol(登録商標) 1312」、SP値:21.53(MPa)1/2)70部と、常温常圧下で固体のニトリルゴム(NBR)(日本ゼオン株式会社製、商品名「Nipol(登録商標) 3350」、SP値:21.53(MPa)1/2)30部とを配合し、さらに、窒化ホウ素の配合部数を540部とした。それ以外は実施例1と同様に、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
【0078】
(比較例2)
熱可塑性樹脂として、所定の属性を満たす樹脂に代えて、常温常圧下で液体のフッ素ゴム(ダイキン工業製、商品名「DAI_EL(登録商標)G‐101」、SP値:18.66(MPa)1/2)70部、常温常圧下で固体のフッ素ゴム(スリーエムジャパン社製、商品名「Dyneon(登録商標)FC‐2211」、SP値:18.66(MPa)1/2)30部を配合し、さらに、窒化ホウ素の配合部数を300部とした。それ以外は実施例1と同様に、各種操作、測定、及び評価を行った。結果を表1に示す。
【0079】
(比較例3)
実施例1の製造過程にて得られた一次シートをそのまま、各種測定及び評価に供した。結果を表1に示す。
【0080】
【表1】
【0081】
表1より、実施例1~8によれば、柔軟性及び熱伝導性に優れるとともに、誘電損失が低い複合シートが得られたことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0082】
本発明によれば、柔軟性及び熱伝導性に優れるとともに、誘電損失が低い、複合シートを提供することができる。