JP2001139833A

JP2001139833A - 高熱伝導性シート用組成物、高熱伝導性シート、高熱伝導性シートの製造方法および高熱伝導性シートを用いた放熱構造

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Publication number: JP2001139833A
Application number: JP32575799A
Authority: JP
Inventors: Takeo Hara; 武生原; Shinichiro Iwanaga; 永伸一郎岩; Hozumi Sato; 藤穂積佐
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【解決手段】本発明に係る高熱伝導性シート用組成物
は、バインダー、磁性体粒子および炭素繊維を含有する
ことを特徴としている。本発明に係る高熱伝導性シート
は、硬化または半硬化状態のバインダー中に、磁性体粒
子と炭素繊維とが、それぞれ該高熱伝導性シートの厚み
方向に配列または配向していることを特徴としている。【効果】本発明に係る高熱伝導性シートは、厚み方向
の異方熱伝導性が高く、半導体素子または半導体パッケ
ージなどの発熱体から効率よく除熱することができ、し
かも耐熱性、耐久性、機械的強度に優れ、その上発熱体
との密着性にも優れている。このような高熱伝導性シー
トを用いれば、半導体素子または半導体パッケージと、
放熱部材または回路基板との間を高熱伝導性を有する放
熱構造とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、高熱伝導性シート用組成
物、高熱伝導性シート、高熱伝導性シートの製造方法お
よび高熱伝導性シートを用いた放熱構造に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】電気機器あるいは電子機器のさら
なる高性能化に伴い、半導体素子の電極数が増加し、半
導体素子が高消費電力化する傾向にあり、電子部品から
発熱する熱をさらに効率よく放熱することが重要となっ
ている。従来より、半導体パッケージあるいは半導体か
らの放熱を効率よく行うため、半導体パッケージなどに
放熱機構を設けて放熱するか、あるいは半導体素子を搭
載する配線基板から放熱を行う試みがなされていた。た
とえば、半導体パッケージの放熱は、一般に、発熱体の
本体表面から自然対流やユニット内に設けたファンによ
る強制対流によって行われていたが、この方式では半導
体パッケージの機能が向上するに伴って発熱量が増加す
ると放熱作用が不十分となり、半導体パッケージの性能
低下などを確実に防止することはできないという問題が
あった。また、半導体パッケージの表面に放熱体を圧接
し、対流による放熱性を向上させる方式も提供されてい
るが、この方式では半導体パッケージと放熱体との圧接
面における接触面積が隙間の発生によって小さくなり、
放熱作用を設計通りに発揮するには問題があった。この
ため、たとえば、半導体パッケージに放熱体を接合する
場合では、半導体パッケージと放熱体との間に熱伝導性
を有する樹脂シートなどを挟み込み、半導体パッケージ
と放熱体とを密着させながら、放熱を有効に行うことが
行われている。また、たとえば半導体素子とこれに接触
するヒートスプレッダとの接合においては、高熱伝導性
の接着剤を間に介在させて、半導体素子とヒートスプレ
ッダとの接着を維持しながら、半導体素子からの放熱を
図ることが行われている。

【０００３】このような、半導体素子または半導体パッ
ケージと放熱体との間に介在させる高熱伝導化のための
樹脂組成物等として、たとえば、特開平５−３２６９１
６号公報では、粘土状熱硬化接着型のシリコーンゴムシ
ートが用いられているが、このシリコーンゴムシートは
半導体素子の高消費電力化に対応するには熱伝導率の点
で充分ではないという問題点があった。また、高熱伝導
率化のため、シリコーンゴムなどの樹脂シート中に熱伝
導率の高い金属粒子をランダムに分散させることも行わ
れ、さらに高熱伝導率を向上させるため、金属粒子を樹
脂シート中に高分散・高充填化する試みもなされてい
る。しかしながら、金属粒子を高分散化・高充填化して
も、熱がランダム方向に拡散するため、半導体素子と放
熱体との間の熱伝導率は充分に向上しないという問題点
があるほか、金属粒子を高充填化するため樹脂シートの
引張強さ、弾力性が低下したり、成形加工性も低下して
しまうなどの問題があった。

【０００４】そこで、本発明者らは、上記問題を解決す
べく鋭意研究し、硬化または半硬化状態にあるバインダ
ー中に、磁性体粒子と炭素繊維とが、それぞれ高熱伝導
性シートの厚み方向に配列または配向している高熱伝導
性シートを用いれば、該高熱伝導性シートの厚み方向の
異方熱伝導性が大幅に向上することを見出すとともに、
該高熱伝導性シートは、耐熱性、耐久性および機械的強
度に優れ、しかも発熱体との密着性にも優れていること
を見出し、本願発明を完成するに至った。

【０００５】また、本発明者らは、上記のような厚み方
向の高熱伝導率を与える高熱伝導性シート用組成物を見
出すとともに、高熱伝導性シートの簡便な製造方法を見
出した。さらに本発明者らは、高熱伝導性シートを用い
た放熱構造を見出し、本願発明を完成するに至った。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記のような従来技術に伴う
問題点を解決しようとするものであって、高熱伝導性シ
ートの厚み方向の異方熱伝導性が高く、耐熱性、耐久
性、機械的強度および発熱体との密着性に優れた高熱伝
導性シートおよびその製造方法を提供することを目的と
している。また、本発明は、このような高熱伝導性シー
トを製造しうるような高熱伝導性シート用組成物を提供
することを目的としている。さらに本発明は、このよう
な高熱伝導性シートを用いた放熱構造を提供することを
目的としている。

【０００７】

【発明の概要】本発明に係る高熱伝導性シート用組成物
は、バインダー、磁性体粒子および炭素繊維を含有する
ことを特徴としている。本発明に係る高熱伝導性シート
は、バインダー中に、磁性体粒子と炭素繊維とが、それ
ぞれ高熱伝導性シートの厚み方向に配列または配向して
いることを特徴としている。この炭素繊維は、アスペク
ト比が１．５以上であることが好ましく、さらに、この
炭素繊維のアスペクト比は、５〜１００であることが好
ましい。さらに、前記磁性体粒子は、前記高熱伝導性シ
ートの全体積中に１０〜５０容量％の量で含まれ、前記
炭素繊維は、前記高熱伝導性シートの全体積中に１０〜
７０容量％の量で含まれることが好ましく、前記磁性体
粒子と前記炭素繊維が、高熱伝導性シートの全体積中に
合計２０〜８０容量％の量で含まれることが好ましい。
また、前記バインダーは、シリコーンゴムまたはエポキ
シ樹脂であることが好ましい。

【０００８】本発明に係る硬化または半硬化状態のバイ
ンダーに磁性体粒子と炭素繊維とが、それぞれ高熱伝導
性シートの厚み方向に配列または配向してなる高熱伝導
性シートの製造方法は、前記高熱伝導性シート用組成物
をシート状に形成し、該シート状組成物に、該シート状
組成物の厚み方向に磁場を作用させて、該シート状組成
物の厚み方向に磁性体粒子および炭素繊維を配列または
配向させつつ、該シート状組成物を硬化または半硬化さ
せることを特徴としている。

【０００９】本発明に係る高熱伝導性シートを用いた放
熱構造は、発熱体と、放熱部材または回路基板とを、前
記高熱伝導性シートを介して接合することを特徴として
いる。また、前記発熱体は、半導体素子または半導体パ
ッケージであることが好ましい。

【００１０】

【発明の具体的説明】以下本発明に係る高熱伝導性シー
ト用組成物、高熱伝導性シート、高熱伝導性シートの製
造方法および高熱伝導性シートを用いた放熱構造につい
てより具体的に説明する。バインダー本発明に係るバインダーとしては、熱可塑性または熱硬
化性のゴム状重合体あるいは樹脂状重合体のいずれでも
使用可能で、また、必要に応じて不飽和二重結合を有す
る反応性モノマーが添加されていてもよい。

【００１１】このようなゴム状重合体としては、具体的
には、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、Ｓ
ＢＲ，ＮＢＲなどの共役ジエン系ゴムおよびこれらの水
素添加物、スチレンブタジエンジエンブロック共重合
体、スチレンイソプレンブロック共重合体などのブロッ
ク共重合体およびこれらの水素添加物、クロロプレン、
ウレタンゴム、ポリエステル系ゴム、エピクロルヒドリ
ンゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレン共重合
体、エチレンプロピレンジエン共重合体などが挙げられ
る。これらのうち、成形加工性、耐候性、耐熱性などの
点から、特にシリコーンゴムが好ましい。

【００１２】ここでシリコーンゴムについてさらに詳細
に説明する。シリコーンゴムとしては、液状シリコーン
ゴムを用いることが好ましい。液状シリコーンゴムは、
縮合型、付加型などのいずれであってもよい。具体的に
はジメチルシリコーン生ゴム、メチルフェニルビニルシ
リコーン生ゴムあるいはそれらがビニル基やヒドロキシ
ル基などの官能基を含有したものなどを挙げることがで
きる。

【００１３】本発明に係る樹脂状重合体としては、具体
的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂などが使用可能である。こ
のうち、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。エポキ
シ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有
するものが好ましく、たとえば、フェノールノボラック
型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、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、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹
脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの樹
脂状重合体は単独で、あるいは混合して用いられる。

【００１４】不飽和二重結合を有する反応性モノマーと
しては、ヒドロキシスチレン、イソプロペニルフェノー
ル、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレ
ン、クロロスチレン、ｐ−メトキシスチレンなどの芳香
族ビニル化合物、ビニルピロリドン、ビニルカプロラク
タムなどのヘテロ原子含有脂環式ビニル化合物、アクリ
ロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアノ基含有ビ
ニル化合物が挙げられ、これらは単独であるいは混合し
て用いられる。

【００１５】（メタ）アクリルアミド化合物としては、
アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル
アクリルアミドなどが挙げられ、これらは単独であるい
は混合して用いられる。（メタ）アクリル酸エステル類
としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メ
タ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−
エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチ
ル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレー
ト、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル
（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリ
レート、イソボルニル（メタ）アクリレート、トリシク
ロデカニル（メタ）アクリレートなどが挙げられ、これ
らは単独であるいは混合して用いられる。磁性体粒子本発明にかかる磁性体粒子は、後述する方法により、磁
場を印加した場合に磁場方向に配列または配向しうる程
度の磁性を示せば、特に限定されない。また、該磁性体
粒子は、バインダーよりも高い熱伝導性を有していれば
よい。

【００１６】このような磁性体粒子としては、たとえ
ば、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す金属の
粒子もしくは該金属からなる合金粒子が挙げられ、さら
に、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す金属を
含有する粒子、たとえば、該金属を含有する金属間化合
物あるいは該金属の金属酸化物などの金属化合物が挙げ
られる。

【００１７】さらに、鉄、ニッケル、コバルトなどの金
属の粒子を芯粒子とし、該芯粒子の表面に、他の金属た
とえば熱伝導性の高い金属をメッキした粒子、あるい
は、非磁性金属粒子もしくはガラスビーズなどの無機物
質粒子またはポリマー粒子を芯粒子とし、該芯粒子の表
面に、鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性を示す金属
のメッキを少なくとも施した粒子などが挙げられる。芯
粒子の表面への金属の被覆方法については特に制限はな
いが、たとえば化学メッキ、無電解メッキなどにより行
うことができる。

【００１８】前記磁性体の被覆量は、芯粒子に対して
０．５〜５０重量％が好ましく、より好ましくは１〜３
０重量％、さらに好ましくは２〜２５重量％、特に好ま
しくは４〜２０重量％である。本発明に係る磁性体粒子
の粒子径は、１〜１０００μｍであることが好ましく、
より好ましくは２〜５００μｍ、さらに好ましくは５〜
３００μｍ、特に好ましくは１０〜２００μｍである。

【００１９】磁性体粒子の形状は、特に限定されるもの
ではないが、球状のもの、星形状のものあるいはこれら
が凝集した２次粒子による塊状のもの、細長い棒状のも
のを用いることができる。なお、本明細書においては、
「配列」とは粒子がほぼ一定の方向に並んでいる場合を
意味し、「配向」とは棒状の磁性体粒子あるいは後述す
る炭素繊維がほぼ一定の方向を向いている場合を意味す
る。

【００２０】前記磁性体粒子の含水率は、５％以下であ
ることが好ましく、より好ましくは３％以下、さらに好
ましくは２％以下、とくに好ましくは１％以下である。
このような条件を満足する磁性体粒子を用いることによ
り、後述する製造方法において、高熱伝導性シート用組
成物を硬化または半硬化処理して高熱伝導性シートを得
る際に、高熱伝導性シート内に気泡が生ずることが防止
または抑制される。

【００２１】また、磁性体粒子の表面がシランカップリ
ング剤などのカップリング剤で処理されたものも適宜用
いることができる。磁性体粒子の表面がカップリング剤
で処理されていると、該磁性体粒子と前記バインダーと
の接着性が高くなり、その結果、得られる高熱伝導性シ
ートは、耐久性が高いものとなる。カップリング剤の使
用量は、磁性体粒子の熱伝導性および配列または配向に
影響を与えない範囲で適宜選択されるが、磁性体粒子表
面におけるカップリング剤の被覆率（熱伝導性磁性体の
芯粒子の表面積に対するカップリング剤の被覆面積の割
合）が５％以上となる量であることが好ましく、より好
ましくは上記被覆率が７〜１００％、さらに好ましくは
１０〜１００％、特に好ましくは２０〜１００％となる
量である。

【００２２】このような磁性体粒子は、高熱伝導性シー
ト用組成物に対して体積分率で１０〜５０容量％、好ま
しくは１５〜４０容量％となる割合で用いられることが
好ましい。この割合が１０％未満であると、磁性体粒子
とともに高熱伝導性シートに配合される炭素繊維を磁場
方向へ配向せしめることが困難になることがある。一
方、この割合が５０％を超えると、得られる高熱伝導性
シートは脆弱なものとなりやすく、高熱伝導性シートと
して必要な弾性が得られないことがある。

【００２３】このような磁性体粒子と後述する炭素繊維
は、高熱伝導性シート用組成物の全体積中に合計で２０
〜８０容量％の量で含まれることが好ましく、さらに好
ましくは３０〜６０容量％の量である。炭素繊維本発明で用いられる炭素繊維は、バインダーよりも高い
熱伝導性を示す炭素繊維であれば特に限定されない。

【００２４】このような炭素繊維としては、たとえば、
原料の種類によって、セルロース系、ＰＡＮ系、ピッチ
系などの炭素繊維のうちから選択することができるが、
本発明においては、良好な熱伝導性の観点からピッチ系
の炭素繊維を用いることが好ましい。ピッチ系の炭素繊
維のうち、高い熱伝導性を示すものであれば異方性炭素
繊維または等方性炭素繊維のいずれも使用することがで
きる。

【００２５】本発明に係る炭素繊維は、一般に知られて
いる方法によって調製することができ、また、市販の炭
素繊維を用いることができる。このような炭素繊維の直
径は、好ましくは１０〜５００μｍ、さらに好ましくは
５〜２００μｍである。また、本発明で用いる炭素繊維
の長さは特に限定されないが、高熱伝導性シート中で厚
み方向に配向して、高熱伝導性シートの伝熱性を高める
ことができるような長さであることが好ましい。

【００２６】このような炭素繊維のアスペクト比は、
１．５以上であることが好ましく、さらに好ましくは５
〜１００、特に好ましくは１０〜５０である。このよう
な炭素繊維は、高熱伝導性シート用組成物に対して体積
分率で１０〜７０％、好ましくは１５〜５０％となる割
合で用いられることが好ましい。この割合が１０％未満
であると、高熱伝導性シートの熱伝導性を充分には高め
ることができないことがあり、一方、この割合が７０％
を超えると、得られる高熱伝導性シートは脆弱なものと
なりやすく、高熱伝導性シートとして必要な弾性が得ら
れないことがある。

【００２７】本発明に係る炭素繊維と磁性体粒子とが、
高熱伝導性シート用組成物の全体積中に含有される合計
量は前述したとおり、高熱伝導性シート組成物の全体積
中に合計で２０〜８０容量％の量で含まれることが好ま
しく、さらに好ましくは３０〜６０容量％の量である。その他の添加剤本発明においては、高熱伝導性シート用組成物には、必
要に応じて、通常のシリカ粉、コロイダルシリカ、エア
ロゲルシリカ、アルミナなどの無機充填材を含有させる
ことができる。このような無機充填材を含有させること
により、未硬化時におけるチクソ性が確保され、粘度が
高くなり、しかも磁性体粒子の組成物中での分散安定性
が向上するとともに、硬化または半硬化後における高熱
伝導性シートの強度を向上させることができる。

【００２８】この無機充填材の使用量は特に限定される
ものではないが、あまり多量に使用すると、磁性体粒子
の磁場による配向を十分に達成できなくなるので好まし
くない。なお、本発明の高熱伝導性シート用組成物の粘
度は、温度25℃において100,000〜1,000,000 ｃｐの範
囲内であることが好ましい。本発明の高熱伝導性シート
用組成物は、架橋もしくは縮合反応が行われて弾性の大
きい高熱伝導性シートが形成され、しかも特定な磁性体
粒子および炭素繊維が含有されていることにより高熱伝
導性シートとしての機能を有するものとなる。

【００２９】本発明の高熱伝導性シート用組成物は、バ
インダーを硬化させるために硬化触媒を用いることが好
ましい。このような硬化触媒としては、有機過酸化物、
脂肪酸アゾ化合物、ヒドロキシル化触媒などが挙げられ
る。有機過酸化物としては、過酸化ベンゾイル、過酸化
ビスジシクロベンゾイル、過酸化ジクミル、過酸化ジタ
ーシャリーブチルなどが挙げられる。また、脂肪酸アゾ
化合物としてはアゾビスイソブチロニトリルなどが挙げ
られる。ヒドロシリル化反応の触媒として使用し得るも
のとしては、具体的には、塩化白金酸およびその塩、白
金−不飽和基含有シロキサンコンプレックス、ビニルシ
ロキサンと白金とのコンプレックス、白金と１,3−ジビ
ニルテトラメチルジシロキサンとのコンプレックス、ト
リオルガノホスフィンあるいはホスファイトと白金との
コンプレックス、アセチルアセトネート白金キレート、
環状ジエンと白金とのコンプレックスなどの公知のもの
を挙げることができる。

【００３０】なお、高熱伝導性シートの硬化を、放射線
照射により行うこともできる。硬化触媒の添加方法も特
に限定されるものではないが、保存安定性、成分混合時
の触媒の偏在防止などの観点から、バインダーに予め混
合しておくことが好ましい。硬化触媒の使用量は、実際
の硬化速度、可使時間とのバランスなどを考慮して適量
使用することが好ましい。また、硬化速度、可使時間を
制御するために通常用いられる、アミノ基含有シロキサ
ン、ヒドロキシ基含有シロキサンなどのヒドロシリル化
反応制御剤を併用することもできる。

【００３１】また、本発明の高熱伝導性シート用組成物
には、シランカップリング剤、チタンカップリング剤が
含有されていてもよい。本発明の高熱伝導性シート用組
成物の調整方法は、従来公知の方法をいずれも採用する
ことができ、たとえば、前記バインダー、磁性体粒子、
炭素繊維および／または無機充填剤あるいは硬化触媒な
どを混合し、加熱溶融混練する方法などがある。高熱伝導性シート本発明に係る高熱伝導性シートについて、図１を参照し
ながら説明する。この高熱伝導性シート１は、硬化また
は半硬化状態の前記バインダー２中に、前記磁性体粒子
３と前記炭素繊維４とが、それぞれ厚みの方向に配列ま
たは配向している。なおこの図１は、本発明の高熱伝導
性シートの模式図面である。

【００３２】本発明の前記高熱伝導性シート用組成物
は、ペースト状であることが好ましく、これをシート状
に成形し、該シート状組成物の厚み方向に磁場を作用さ
せて磁性体粒子と炭素繊維とを配列または配向させると
ともに、バインダーを硬化または半硬化させることによ
り、本発明の高熱伝導性シートを形成することができ
る。特に本発明では、未硬化のシート状組成物に磁場を
作用させて磁性体粒子と炭素繊維とを配向させた後に、
加熱して該シート状組成物を硬化させることが好まし
い。なお、前記高熱伝導性シート用組成物をシート状に
成形するには、従来公知の方法が採用できるが、ロール
圧延法、流延法あるいは塗布法などを採用しうる。

【００３３】このような高熱伝導性シートにおける、バ
インダー、磁性体粒子および炭素繊維の量は、前述した
高熱伝導性シート用組成物と同様である。このような高
熱伝導性シート中の磁性体粒子および炭素繊維を配列お
よび配向させるために印可される磁場の強さは５００〜
５００００ガウス程度、好ましくは２０００〜２０００
０ガウス程度であり、磁場印加時間は１〜１２０分程
度、好ましくは５〜３０分程度である。磁場印加は、室
温下で行ってもよいし、必要に応じ加熱して行ってもよ
い。

【００３４】高熱伝導性シート用組成物の硬化または半
硬化は、室温下で行ってもよいし、必要に応じ加熱して
行ってもよい。本発明では、磁性体粒子と炭素繊維とを
含む高熱伝導性シートの厚み方向に磁場を付与しなが
ら、硬化または半硬化させることによって、磁性体粒子
が厚み方向に配列し、その際、該粒子の配列に伴って炭
素繊維が厚み方向に配向するのであろうと推定される。
（図１参照）このように、本発明の高熱伝導性シートでは、磁性体粒
子および炭素繊維が、該高熱伝導性シートの厚み方向に
配列または配向されているので、高熱伝導性シートの厚
み方向に、優れた異方熱伝導性を付与することができ
る。高熱伝導性シートを用いた放熱構造本発明に係る放熱構造は、発熱体と、放熱部材または回
路基板とを、前記高熱伝導性シートを介して接合されて
いる。このような発熱体としては、半導体素子または半
導体パッケージなどが挙げられる。

【００３５】このような放熱構造は、たとえば、半導体
素子あるいは半導体パッケージと、放熱部材または回路
基板とを、前記硬化した高熱伝導性シートを介して接合
して形成することができ、半導体素子または半導体パッ
ケージと、放熱部材あるいは回路基板との間に、半硬化
状態の高熱伝導性シートを挟み込んで、半導体素子また
は半導体パッケージからの発熱によってさらに硬化させ
ることにより形成することもできる。

【００３６】また、半導体素子または半導体パッケージ
と、放熱部材または回路基板とが接合する領域のいずれ
かの表面に、直接、本発明の高熱伝導性シート用組成物
を塗布して高熱伝導性シートを形成し、厚み方向に磁場
を作用させるとともにゴム重合体を硬化させることによ
り、放熱構造を形成することもできる。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係る高熱伝導性シートは、硬化
または半硬化状態のバインダー中に、磁性体粒子と炭素
繊維とが、それぞれ高熱伝導性シートの厚みの方向に配
列または配向されているため、厚み方向の異方熱伝導性
が高く、半導体素子または半導体パッケージなどの発熱
体から効率よく除熱することができ、しかも耐熱性、耐
久性、機械的強度に優れ、その上発熱体との密着性にも
優れている。

【００３８】このような高熱伝導性シートを用いれば、
半導体素子または半導体パッケージと、放熱部材または
回路基板との間を高熱伝導性を有する放熱構造とするこ
とができる。

【００３９】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に
説明するが、これらの実施例により本発明は限定される
ものではない。

【００４０】

【実施例１】［高熱伝導性シートの製造］２液タイプの
付加型熱硬化性液状シリコーンゴム（粘度２５００Ｐ）
に対し、平均粒子径４０μｍの球状のニッケル粒子を２
０体積分率（％）、平均直径２０μｍ、平均長さ２００
μｍのピッチ系炭素繊維（繊維軸方向の熱伝導率１４０
０Ｗ／ｍ・Ｋ）を２０体積分率（％）加え、真空中で３
０分間混合し、高熱伝導性シート用組成物を得た。

【００４１】この組成物を、成形品の厚さ方向に磁力線
が通る電磁石の上で磁性体の金型（深さ 2mmの溝を有し
てなる平板状金型）内に流し込んでシート成型品を得
た。次いで、真空下で充分に脱泡したのち、磁性体金型
上板で蓋をし、成形品の厚さ方向に磁力線が通るように
電磁石により、室温にて約４０００ガウスの磁場強度で
２０分間処理した。つぎに温度を約１００℃に上げて時
間架橋を行い、厚さ２ｍｍの高熱伝導性シートを得た。＜熱伝導率試験＞キセノンフラッシュ法によって、得ら
れた高熱伝導性シートの熱伝導率を測定した。すなわ
ち、図２（イ）に示すように熱伝対を取り付けた試料
（シート：厚さＬ）にキセノンフラッシュをあて、図２
（ロ）に示すようにキセノンフラッシュをあてた試料面
の裏面の最高上昇温度幅（△Ｔmax）および△Ｔmaxの１
／２の温度に達する時間（ｔ_1/2）などから、試料の熱
伝導率を下記式によって算出した。

【００４２】熱伝導率λ（cal/cm・sec・Ｋ）＝０．１３
９（Ｌ×Ｑ）／（△Ｔmax×ｔ_1/2）Ｌ：試料の厚さ（ｃｍ）Ｑ：試料の吸収エネルギー（cal/cm²） △Ｔmax：試料裏面の最高上昇温度幅（Ｋ）ｔ_1/2：１／２△Ｔmaxに達する時間（sec）

【００４３】

【実施例２】エポキシ樹脂（ＥＰ１５４、油化シェルエ
ポキシ製）の酢酸ブチルセロソルブ６０重量％溶液の固
形分に対し、平均粒子径４０μｍの球状のニッケル粒子
を２０体積分率（％）、平均直径２０μｍ、平均長さ２
００μｍのピッチ系炭素繊維（繊維軸方向の熱伝導率１
４００Ｗ／ｍ・Ｋ）を２０体積分率（％）加え、イミダ
ゾール系硬化剤（２Ｐ４ＭＨＺ、四国化成製）を所定量
加え、３本ロールを用いて均一に分散させ、高熱伝導性
シート用組成物を得た。

【００４４】この組成物を、成形品の厚さ方向に磁力線
が通る電磁石の上で磁性体の金型（深さ 2mmの溝を有し
てなる平板状金型）内に流し込み、溶剤の揮発により粘
土状になったところで、磁性体金型状板で蓋をして、実
施例１と同様にして、磁場の下で成形を行い、厚さ２ｍ
ｍの高熱伝導性シートを得た。実施例１と同様の方法に
よって熱伝導率を測定した。

【００４５】

【比較例１】前記実施例１において、ニッケル粒子およ
び炭素繊維を配合しなかった他は、実施例１と同様にし
て熱伝導性シートを得た。実施例１と同様の方法によっ
て熱伝導率を測定した。

【００４６】

【比較例２】前記実施例１において、ニッケル粒子を配
合しなかった他は、実施例１と同様にして熱伝導性シー
トを得た。実施例１と同様の方法によって熱伝導率を測
定した。

【００４７】

【比較例３】前記実施例１において、炭素繊維を配合し
なかった他は、実施例１と同様にして熱伝導性シートを
得た。実施例１と同様の方法によって熱伝導率を測定し
た。

【００４８】

【比較例４】前記実施例１において、炭素繊維の代わり
に、炭素粉を用いた以外は、実施例１と同様にして熱伝
導性シートを得た。実施例１と同様の方法によって熱伝
導率を測定した。実施例１、２、比較例２〜４のシート
の熱伝導率を、比較例１で得られたシートの熱伝導率に
対して、５倍未満の熱伝導率のものを×、５倍以上２０
倍未満のものを△、２０倍以上のものを○として評価し
た。結果を表１に示す。

【００４９】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、高熱伝導性シートの模式図である。

【図２】図２（イ）、（ロ）は、キセノンフラッシュ法
による熱伝導率の測定方法を示した図である。

【符号の説明】

１高熱伝導性シート２硬化または半硬化のバインダー３磁性体粒子４炭素繊維

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 23/373 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｍ (72)発明者佐藤穂積東京都中央区築地二丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内Ｆターム(参考） 4J002 AC011 AC031 AC061 AC071 AC081 AC091 AC111 BB151 CC031 CC181 CD001 CF001 CH041 CK021 CP031 DA017 DA086 DC006 DE096 DE116 FA047 FA086 GQ00 4L047 AA03 AB10 CB10 DA00 5E041 AA17 BB01 BB05 BB08 CA10 HB06 HB11 NN04 5F036 AA01 BB21 BD11 BD21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バインダー、磁性体粒子および炭素繊維を
含有することを特徴とする高熱伝導性シート用組成物。
【請求項２】バインダー中に、磁性体粒子と炭素繊維と
が、それぞれ高熱伝導性シートの厚み方向に配列または
配向していることを特徴とする高熱伝導性シート。
【請求項３】前記炭素繊維が、アスペクト比が１．５以
上であることを特徴とする請求項２に記載の高熱伝導性
シート。
【請求項４】前記炭素繊維のアスペクト比が、５〜１０
０であることを特徴とする請求項２または３に記載の高
熱伝導性シート。
【請求項５】前記磁性体粒子が、前記高熱伝導性シート
の全体積中に１０〜５０容量％の量で含まれ、前記炭素
繊維が、前記高熱伝導性シートの全体積中に１０〜７０
容量％の量で含まれることを特徴とする請求項２〜４の
いずれかに記載の高熱伝導性シート。
【請求項６】前記磁性体粒子と前記炭素繊維が、高熱伝
導性シートの全体積中に合計２０〜８０容量％の量で含
まれることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載
の高熱伝導性シート。
【請求項７】前記バインダーが、シリコーンゴムまたは
エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項２〜６のい
ずれかに記載の高熱伝導性シート。
【請求項８】請求項１に記載の高熱伝導性シート用組成
物をシート状に形成し、該シート状組成物に、該シート状組成物の厚み方向に磁
場を作用させて、該シート状組成物の厚み方向に磁性体
粒子および炭素繊維を配列または配向させつつ、該シー
ト状組成物を硬化または半硬化させることを特徴とす
る、硬化または半硬化状態のバインダーに磁性体粒子と
炭素繊維とが、それぞれ高熱伝導性シートの厚み方向に
配列または配向してなる高熱伝導性シートの製造方法。
【請求項９】発熱体と、放熱部材または回路基板とを、
請求項２〜７のいずれかに記載の高熱伝導性シートを介
して接合することを特徴とする高熱伝導性シートを用い
た放熱構造。
【請求項１０】前記発熱体が、半導体素子または半導体
パッケージであることを特徴とする請求項９に記載の高
熱伝導性シートを用いた放熱構造。