JP2001291807A

JP2001291807A - 熱伝導性シート

Info

Publication number: JP2001291807A
Application number: JP2000113260A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Uchiya; 智昭打矢; Yoshinao Yamazaki; 好直山崎; Michihiko Okada; 充彦岡田
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2001-10-19
Also published as: EP1274561A1; AU2001247438A1; WO2001076855A1

Abstract

(57)【要約】【課題】柔軟性があり、凹凸や曲面等の特殊な形状に
も追従可能であり、しかも熱伝導性充填材の添加に原因
した欠陥を伴うことなく高い熱伝導率を保証することが
できる熱伝導性シートを提供すること。【解決手段】熱伝導性樹脂層を含む熱伝導性シートに
おいて、前記熱伝導性樹脂層が、ワックスを含むバイン
ダ樹脂と、該バインダ樹脂中に分散せしめられた熱伝導
性充填材とを含んでなるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱伝導性シートに関
し、さらに詳しく述べると、電子部品等の伝熱媒体とし
て有用な熱伝導性シートに関する。本発明の熱伝導性シ
ートは、例えば電子デバイス、パーソナルコンピュー
タ、プリント回路基板等の各種の電子機器等において、
それらに内蔵される発熱性の電子部品やその他の部品
（以下、総称して「発熱性部品」と呼ぶ）から熱を取り
除くための伝熱媒体として有利に使用することができ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、発熱性部品で発生した熱を外部に
逃出させるため、例えばヒートシンク、放熱フィン、金
属放熱板等の放熱体が発熱性部品に取り付けられ、ま
た、これに関連して、各種の熱伝導性シートが発熱性部
品と放熱体との間で、伝熱スペーサ（伝熱媒体）として
用いられている。

【０００３】従来の熱伝導性シートの多くは、シリコー
ンゴムに熱伝導性を高める充填剤（フィラーとも呼ばれ
る）を配合したものであり、充填剤としては、例えば、
アルミナ、シリカ（石英）、窒化硼素、酸化マグネシウ
ムなどが用いられている。具体例を示すと、特開昭５６
−８３７号公報には、無機充填材とシリコーンゴム等の
合成ゴムとを主成分とする放熱シートであって、無機充
填材が、（Ａ）窒化硼素ならびに（Ｂ）アルミナ、シリ
カ、マグネシア、亜鉛華及び雲母の２成分からなること
を特徴とする放熱シートが開示されている。また、特開
平７−１１１３００号公報、特開平７−１５７６６４号
公報、特開平１０−２０４２９５号公報などにも、同様
な熱伝導性シートが開示されている。

【０００４】このような熱伝導性シリコーンゴムシート
は、それぞれ、高い熱伝導性を示すことができるけれど
も、いくつかの解決されるべき問題点を有している。例
えば、シリコーンゴムは、それ自体が高価であるので、
その価格が放熱シートの価格に反映するという問題があ
る。また、硬化速度が遅いシリコーンゴムを使用してい
るので、シートの加工に時間がかかるばかりでなく、熱
伝導性を向上させるために充填剤を多量に添加するの
で、薄いシートを精度よく作れなくなるという問題もあ
る。さらに、このようなシートの場合、製造工程が複雑
であり、製造装置も、熱風炉やプレス機等を包含する大
掛かりなものになるという問題もある。

【０００５】最近では、上述のようなシリコーンゴムシ
ートの問題を解決し、さらにはシート自体を柔らかくし
て、発熱性部品もしくは放熱体に凹凸や曲面等の特殊な
形状がある場合にもそれらの形状にシートが追従できる
ようにするため、シリコーンゲルを主体とした熱伝導性
シートが提案されている。例えば、特開平１０−１８９
８３８号公報には、例えば縮合硬化型の液状シリコーン
ゲルのような縮合型ゲルをバインダとして使用して、こ
れに、シリコーンオイルと、窒化硼素（ＢＮ）、窒化珪
素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化マグ
ネシウム（ＭｇＯ）等の熱伝導性フィラーとを添加し、
常温でゲル状に硬化していることを特徴とする、放熱シ
ートとして有用な熱伝導ゲルが開示されている。実際、
熱伝導性シートが柔らかくなると、凹凸追従性等が改善
され、シートの下に空隙などができなくなるので、熱抵
抗の増加を防止し、良好な放熱特性をもたらすことがで
きる。また、シートに柔軟性があると、加圧などに原因
して電子部品等が破損するのも防止できる。しかし、シ
リコーンゲルにＢＮ、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ等の熱伝
導性フィラーを添加すると、柔軟性を有すべきシートが
硬くなり、上述の凹凸追従性やシートの加工性及び強度
に悪影響がでてくる。これらの悪影響は、熱伝導率を高
めるために熱伝導性フィラーを増量すればするほど顕著
になる。さらに、フィラーの添加に原因するシート硬化
現象を抑えるために上述のようにシリコーンオイルやそ
の他の添加剤をシリコーンゲルに添加することも考えら
れるが、シリコーンオイルは、シートの表面にブリード
し、熱伝導性シートの外観及び特性を低下させるという
問題を引き起こす。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
したような従来の熱伝導性シートの問題点を解決して、
柔軟性があり、凹凸や曲面等の特殊な形状にも追従可能
であり、しかも熱伝導性充填材の添加に原因した欠陥を
伴うことなく高い熱伝導率をもたらすことができる熱伝
導性シートを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的は、本発明
によれば、熱伝導性樹脂層を含む熱伝導性シートであっ
て、前記熱伝導性樹脂層が、ワックスを含むバインダ樹
脂と、該バインダ樹脂中に分散せしめられた熱伝導性充
填材とを含んでなることを特徴とする熱伝導性シートに
よって達成することができる。

【０００８】バインダ樹脂と、熱伝導性充填材とを含む
熱伝導性シートにおいて、本発明に従いバインダ樹脂の
一部をワックスに置き換えると、シートの柔軟性が増加
して凹凸追従性や放熱特性が向上し、また、塑性変形し
やすくなるため、加圧後の残留応力が減少し、よって、
電子部品等の加圧による損傷を軽減することができる。
バインダ樹脂としては、好ましくはオルガノポリシロキ
サンを使用することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明による熱伝導性シートは、
熱伝導性樹脂層を有している。熱伝導性樹脂層は、必要
に応じて基材によって支承してもよい。この熱伝導性シ
ートにおいて基材を使用する場合に、熱伝導性樹脂層
は、基材の片面のみに形成されていてもよく、基材の両
面に形成されていてもよい。熱伝導性樹脂層を基材の片
面に形成するか、両面に形成するかは、熱伝導性シート
の用途やその他のファクターに応じて任意に決定するこ
とができる。取扱い性などを考慮した場合、熱伝導性樹
脂層は、通常、基材の片面のみに形成することが好まし
く、また、その際、両者の厚さはできる限り薄くするの
が好ましい。また、本発明の熱伝導性シートに組み込ま
れる熱伝導性樹脂層は、少なくとも、ワックスを含むバ
インダ樹脂と、このバインダ樹脂中に分散せしめられた
熱伝導性充填材とを含むようにして構成される。

【００１０】本発明の実施において、熱伝導性樹脂層
は、熱伝導性シートの製造においてバインダ樹脂（結着
樹脂とも呼ばれる）として常用の各種のバインダ樹脂を
主剤として使用して形成することができる。熱伝導性樹
脂層の形成において主剤として好適なバインダ樹脂は、
以下に列挙するものに限定されるわけではないけれど
も、シリコーン系樹脂（ポリジメチルシロキサン等を主
成分としたオルガノポリシロキサンのこと。以下、「オ
ルガノポリシロキサン」と記す）、ウレタン系樹脂、合
成ゴム系樹脂、アクリル系樹脂などである。これらの中
でも、無溶剤化が可能で、熱伝導性充填材を高濃度で充
填することができる二液硬化型のオルガノポリシロキサ
ンやウレタン系樹脂を有利に使用することができる。更
にこれらの中でも、シリコーンゲルは架橋密度が低く、
広い温度範囲で柔軟性があるため最も有利に使用するこ
とができる。

【００１１】二液硬化型のシリコーンゲルは、様々な樹
脂を包含するけれども、揮発分を含まず、二液混合後の
ポットライフが製造に支障をきたさない程度に十分に長
く、硬化時間が実用的な範囲内、具体的には数分間から
数時間の範囲であり、しかも硬化後の樹脂が十分な柔ら
かさを示すことができるという要件が満たされる限り、
いずれの二液硬化型の樹脂も使用可能である。

【００１２】さらに具体的に説明すると、シリコーンゲ
ルは、一般的に、アルケニル基を有するオルガノポリシ
ロキサン及び珪素結合水素原子を有するオルガノポリシ
ロキサンを主成分として構成されるもので、付加反応硬
化型シリコーン組成物として、例えば東レ・ダウコーニ
ング・シリコーン社、信越化学工業、ＧＥ東芝シリコー
ン社などから商業的に入手可能である。また、このよう
なシリコーン組成物には一液硬化型と二液硬化型の２つ
のタイプが用意されており、一液硬化型のシリコーン組
成物は加熱することで、二液硬化型のそれは二液混合後
に加熱することで、それぞれ柔軟なゲルを提供すること
ができる。二液硬化型のシリコーン組成物を特に有利に
使用することができる。

【００１３】本発明の熱伝導性シートでは、そのバイン
ダ樹脂中にワックス、好ましくは低融点のワックスが含
まれることが必要である。低融点のワックスは、通常、
約４０〜１２０℃の融点を有しているものが好ましい。
ワックスは、天然もしくは合成のワックスのいずれであ
ってもよく、また、これらのワックスは、単独で使用し
ても、混合又は組み合わせて使用してもよい。このワッ
クスの融点が４０℃を下回ると、夏場にはワックスが軟
化して流動性が増し、熱伝動性シートが柔らかくなりす
ぎて取り扱いにくくなるばかりか、ワックスがシート表
面にブリードしやすくなる。反対に、ワックスの融点が
１２０℃を上回り、かつ、ワックスの添加量が多い場合
には、シートが硬くなり、発熱性部品表面への追従性が
低下する。

【００１４】本発明に従いワックスでバインダ樹脂の一
部を置き換えると、熱伝導性シートが柔らかくなり、実
使用の際の熱抵抗が減少する。さらに説明すると、かか
る熱伝導性シートでは、ワックスが、シリコーンゲルな
どの硬化の段階で、あるいは熱伝導性シートを電子機器
に組み込んで実際に使用する時に溶融するため、熱伝導
性シートが塑性変形を引き起こす。このため、熱伝導性
シートが電子機器等の最終製品に組み込まれる際に加え
られる応力は、この塑性変形によって軽減される。加圧
などで損傷しやすい部品に使用する場合に、この柔軟性
は特に重要である。

【００１５】融点が４０〜１２０℃程度のワックスを選
択するにあたって、その化学的組成は限定されるもので
はないが、シリコーンゲルの付加反応を阻害する不純物
を含まないものを好適に用いることができる。また、シ
リコーンゲルとの相溶性が良いものが好ましい。相溶性
が悪いと、シートに成形後にシート表面にブリードして
タック性能を低下させるからである。

【００１６】また、ワックスは、通常、約２００〜１，
０００の重量平均分子量（Ｍｗ）を有しているのが好ま
しい。使用するワックスがこのように低分子量で極性も
低いと、シリコーンゲルとの相溶性が比較的に良好であ
り、その上に、室温では固体であるため、通常の保存状
態では、シート表面にブリードすることもないからであ
る。ワックスの分子量が上述の好ましい範囲を外れる
と、バインダ樹脂にかかるワックスを添加する効果が十
分に発現されなくなるおそれがある。

【００１７】本発明の実施において有用なワックスとし
ては、天然のワックス、例えば動植物のワックス（カル
ナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス
など）、鉱物ワックス、石油ワックス（例えば、パラフ
ィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなど）
等、そして合成のワックス、例えばフィッシャー・トロ
プシュワックス、ポリエチレンワックス、ペトロラクタ
ム等を挙げることができる。これらのワックスは、単独
で使用しても、あるいは２種以上を混合もしくは組み合
わせて使用してもよい。

【００１８】このようなワックスの形状は、任意である
けれども、微細な粒子や粉末の状態であることが好まし
い。また、このようなワックスは、均一な分散のため、
粒径ができる限り小さいことが好ましい。ワックスの好
ましい粒径は、通常、約１〜１，０００μm の範囲であ
る。ワックスは、そのワックスの種類や所望とする添加
効果などに応じていろいろな量でバインダ樹脂に添加す
ることができるけれども、通常、１００重量部にバイン
ダ樹脂に対して、０．０１〜５５重量部の範囲で添加す
るのが好ましい。ワックスの添加量が０．０１重量部よ
りも少ないと、シートの柔軟性を増す効果が少なくな
る。一方、ワックスの添加量が５５重量部よりも多い
と、シートの十分な内部凝集力がかえって得られなくな
るおそれがある。

【００１９】ワックスを含有するバインダ樹脂と組み合
わせて熱伝導性樹脂層の形成に用いられる熱伝導性充填
材は、それをバインダ樹脂中に均一に分散させて所望と
するレベルの熱伝導性を具えた熱伝導性樹脂層を提供す
ることができる限り、特に限定されるものではない。熱
伝導性シートの製造に充填材として一般的に使用されて
いる各種の材料を本発明の実施においても使用すること
ができる。適当な充填材としては、例えば、無機材料、
好ましくはセラミック材料、例えば炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）、窒化硼素（ＢＮ）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などを挙げるこ
とができる。これらの充填材は、単独で使用しても、２
種以上を混合もしくは組み合わせて使用してもよい。

【００２０】無機の充填材は、通常、粒子の形態で有利
に使用することができる。かかる充填材の粒子の粒径
は、広い範囲で変更することができるけれども、通常、
約１〜２００μm の範囲であるのが好ましい。充填材粒
子の粒径が１μm を下回ると、粒子表面積が大きくなる
ため、粒子の充填量が下がり、十分な放熱特性が得られ
なくなるおそれがあり、反対に２００μm を上回ると、
得られるシートを硬くするおそれがある。

【００２１】無機の充填材の粒子は、単独で使用して
も、２種類もしくはそれ以上を混合して使用してもよ
い。２種類もしくはそれ以上の、互いに粒径を異にする
無機の同一もしくは異なる充填材の粒子を混合等で組み
合わせて使用するのがさらに有利である。とりわけ、一
方の充填材粒子が、両者を比較した場合に比表面積が小
さく、すなわち、比較的に大きな粒径を有する炭化珪素
の粒子であり、他方の充填材粒子が、炭化珪素の粒子に
比較してより小さな粒径を有する窒化硼素の粒子である
場合の組み合わせが、熱伝導性と経済性の優れた両立が
可能であるので、最も有利である。もちろん、必要に応
じて、互いに粒径を異にする炭化珪素の粒子を使用して
もよく、さもなければ、互いに粒径を異にする窒化硼素
の粒子だけを使用してもよい。なお、「粒子」とは、そ
れを本願明細書において使用した場合、広義で使用され
ており、したがって、一般に粒子と呼ばれるもののほ
か、粉末、粉体などと呼ばれるものも包含する。

【００２２】以下の説明に限定されるものではないけれ
ども、本発明のさらなる理解のために説明すると、バイ
ンダ樹脂がシリコーンゲルであり、それに分散せしめら
れる無機の充填材が大粒径の炭化珪素粒子と小粒径の窒
化硼素粒子の組み合わせである場合、次のような顕著な
作用効果を得ることができる。上記したような２種類の
充填材粒子を組み合わせて使用しかつそれらの粒子の配
合比率を制御することにより、それぞれの粒子の特性を
十分に発現させることができ、よって、シリコーンゲル
の柔らかさを損なうことなく、熱伝導率を高め、かつシ
ート成形時の加工性を向上させることができる。実際、
このようにして得られる熱伝導性シートは、従来のシリ
コーンゴム製の熱伝導性シートと比較して格段に優れた
柔軟性を示すことができる。また、これらの２種類の粒
子をシリコーンゲル中に分散させる時に、大きな炭化珪
素の粒子の分布によって粒子間に生じた間隙に小さな窒
化硼素の粒子を埋め込むようにして緊密に充填すること
ができるので、このような面からも、熱伝導性の向上や
その他の効果に大きく寄与することができる。

【００２３】第１の充填材である炭化珪素の粒子は、従
来のシリコーンゴム製の熱伝導性シートにおいても充填
材として使用されていたものである。一般的には、工業
分野において研磨材として用いられているタイプの炭化
珪素の粒子を本発明の実施において有利に使用すること
ができる。炭化珪素粒子の形状は特に限定されるもので
はなく、例えば、球状粒子などの粒子であることができ
る。また、かかる炭化珪素粒子の粒径は、所望とする効
果や同時に使用する窒化硼素粒子の粒径などに応じて広
く変更することができるというものの、通常、１〜２０
０μｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましく
は、１０〜１００μｍの範囲である。炭化珪素粒子は、
その他の充填材粒子に比較して比表面積が非常に小さい
ので、これを窒化硼素粒子と組み合わせて使用した場
合、先にも説明したように充填材粒子の充填密度を最高
レベルに高め、かつ熱伝導率の顕著な向上も図ることが
できる。

【００２４】第２の充填材である窒化硼素の粒子も、従
来のシリコーンゴム製の熱伝導性シートにおいても充填
材として使用されていたものである。窒化硼素の粒子は
いろいろなタイプの粒子を包含するけれども、一般的に
は、その優れた熱伝導性の面から、六方晶の窒化硼素の
粒子を使用することが好ましい。窒化硼素粒子の形状は
特に限定されるものではなく、例えば、球状粒子、プレ
ート状粒子などの粒子であることができる。一例を示す
と、炭化珪素粒子の粒径が例えば５０μｍであるある場
合、同時に使用する窒化硼素粒子の粒径は、５０μｍを
下回っており、例えば１０μｍ以上５０μｍ未満である
ことが好ましい。なお、ここでいう「粒径」は、いずれ
も平均値であり、粒径にはばらつきがあるという粒子の
性格上、本発明の実施において、一部には予め規定され
る寸法を外れる粒子が使用されてもよい。

【００２５】また、このような複合充填材粒子におい
て、炭化珪素粒子と窒化硼素粒子の混合比は、所望とす
る効果などに応じて広く変更することができる。一般的
には、１００体積部の窒化硼素粒子に対して炭化珪素粒
子が１００〜８００体積部の量で混合されるような範囲
であることが好ましく、さらに好ましくは、１００体積
部の窒化硼素粒子に対して炭化珪素粒子が１５０〜７０
０体積部の量で混合されるような範囲である。炭化珪素
粒子の混合量が１００体積部を下回るようになると、混
合された充填材粒子の比表面積が増大するために、シリ
コーンゲルに対する充填材の最高充填率が低くなり、十
分な熱伝導率が得られなくなるおそれがある。反対に、
炭化珪素粒子の混合量が８００体積部を上回るようにな
ると、熱伝導率の高い窒化硼素粒子の混合比率が小さく
なるため、十分な熱伝導率が得られなくなるおそれがあ
る。

【００２６】必要に応じて、上記した第１及び第２の熱
伝導性充填材に追加して、第３の熱伝導性充填材を添加
してもよい。適当な充填材として、これまでに例示した
粒子状の充填材の他にも、ウィスカーや繊維状充填材を
挙げることができる。本発明の実施において、シリコー
ンゲルやその他のバインダ樹脂に対する熱伝導性充填材
の混合は、所望とする効果などに応じて充填材の量をい
ろいろに変更して実施することができる。一般的には、
バインダ樹脂と充填材の混合比は、１００体積部のバイ
ンダ樹脂に対して充填材が９０〜１５０体積部の量で混
合されるような範囲であることが好ましく、さらに好ま
しくは、１００体積部のバインダ樹脂に対して充填材が
１００〜１４０体積部の量で混合されるような範囲であ
る。充填材の混合量が９０体積部を下回るようになる
と、熱伝導率が低くなりすぎ、また、反対に１４０体積
部を上回るようになると、バインダ樹脂と充填材の混合
及び熱伝導性シートの成形が極めて困難になるばかり
か、得られるシートも非常に脆くなり、実使用に耐えら
れなくなるおそれがある。

【００２７】熱伝導性樹脂層は、上記したワックス含有
バインダ樹脂及び熱伝導性充填材に追加して、任意の添
加剤を必要に応じて含有していてもよい。適当な添加剤
として、例えば、界面活性剤、老化防止剤、難燃剤など
を挙げることができる。例えば、老化防止剤は、ワック
スの経時劣化を防止するのに有効であり、また、難燃剤
は、熱伝導性シートに対して難燃性を付与することがで
きる。

【００２８】熱伝導性樹脂層は、コーティング法等の常
用の成膜法あるいは常用のシート成形法を使用して、所
定の厚さで形成することができる。とりわけ、以下に具
体的に説明するように、シート成形法を有利に使用する
ことができる。すなわち、上記したような各種の層構成
成分を同時にあるいは任意の順序で段階的に混練し、得
られた混練物、すなわち、成膜用樹脂組成物、好ましく
は熱伝導性のコンパウンドをシート成形機などでライナ
ー上にシートの形状で成形することができる。

【００２９】上記のようにして形成される熱伝導性樹脂
層は、熱伝導性シートの使用目的や適用部位などに応じ
ていろいろな厚さを有することができるというものの、
なるべく薄いことが好ましく、通常、０．０５〜４．０
mmの範囲の厚みを有しており、好適には、０．１０〜
２．５mmの範囲である。熱伝導性樹脂層の厚みが０．０
５mmを下回ると、発熱性部品と放熱体部品に取り付ける
際の作業性が低下し、シートが破れたり、発熱性部品と
放熱体の間に空気を巻き込んで、十分な放熱特性を得る
ことができないおそれがある。また、反対に４．０mmを
上回ると、シートの熱抵抗が大きくなり、放熱性が損な
われる結果となるおそれがある。

【００３０】本発明の熱伝導性シートでは、そのシート
を発熱性部品に取り付ける際の作業性をより向上するた
めには、熱伝導性樹脂層を基材によって支承することが
有効である。この場合に使用する基材は、本発明の目的
にかなうものであるならば特に限定されないというもの
の、好ましくは、プラスチックフィルム、金属箔、片面
粘着フィルムなどであり、熱伝導性シートの形成方法や
その使用目的及び適用部位などに応じて最適な基材を選
択し、使用することができる。このような基材は、通
常、単層で使用されるけれども、必要に応じて、２層も
しくはそれ以上の積層又はその他の多層基材として使用
してもよい。

【００３１】例えば、基材として有用なプラスチックフ
ィルムは、以下のものに限定されないけれども、ポリオ
レフィンフィルムやポリエステルフィルムであり、熱伝
導率、耐候性がよく、基材強度が比較的に高いフィルム
を有利に使用することができる。適当なポリオレフィン
フィルムは、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフ
ィルム、ＥＶＡフィルム、ＥＡＡフィルム、アイオノマ
ーフィルムなどを挙げることができる。このようなポリ
オレフィンフィルムのなかでも、高密度ポリエチレン、
超高分子量ポリエチレンなどが、薄くても強度に優れ、
熱伝導性も比較的に高いため、最も好適に使用すること
ができる。また、このようなポリオレフィンフィルムの
厚みは、いろいろなファクターに応じて広く変更するこ
とができるというものの、なるべく薄いことが好まし
く、通常、１〜２５μｍの範囲であるのが好適である。
ポリオレフィンフィルムの厚みが１μｍを下回ると、た
とえ成膜用の樹脂組成物を支持体によって支承された基
材上に塗布して積層する場合でも、欠陥のない薄膜を作
製することが困難となる。反対に、フィルムの厚みが２
５μｍを上回ると、シートの厚み方向への熱抵抗が大き
くなり、放熱特性が悪化する。なお、通常のフィルム形
成のように、成膜用の樹脂組成物を２枚の離型フィルム
でサンドイッチした後、得られた積層体を２本ロールを
通して、あるいはプレス機により圧延する場合には、上
述のように薄いポリオレフィンフィルムでは、皺が入っ
たり、破れたり、あるいは伸びたりしてしまう可能性が
あるが、本発明では、樹脂組成物をシート成形する前
に、支持体で支承した基材に予め積層してから使用する
ことによって、この可能性を取り除くことができる。こ
のことは、基材として、プラスチックフィルムに代え
て、以下で具体的に説明する金属箔、片面粘着フィルム
などを使用する場合にも同様である。

【００３２】基材として有用な金属箔は、アルミニウ
ム、銅、金、銀、鉛、ステンレス鋼等の各種の金属材料
の箔である。ここで、「箔」とは、その厚みが薄いもの
一般を指し、したがって、金属シート、金属フォイルな
どと呼ばれているものも包含する。このような金属箔の
厚みは、いろいろなファクターに応じて広く変更するこ
とができるというものの、上述のプラスチックフィルム
と同様にできるかぎり薄いことが好ましく、通常、１〜
２０μｍの範囲であるのが好適である。金属箔の厚みが
１μｍを下回ると、それを支持体に貼り合わせる際に貼
り合わせの作業が難しくなり、反対に、金属箔の厚みが
２０μｍを上回ると、基材の柔軟性が低くなり、追従性
が低下する。

【００３３】片面粘着フィルムも基材として使用するこ
とができる。このフィルムは、その片面に粘着層を有し
ているので、支持体に対して基材を貼り合わせる作業を
効率よく行うことができる。片面粘着フィルムとして
は、商業的に入手可能なフィルムのなかから、最適なも
のを適宜に選択して使用することができる。片面粘着フ
ィルムの厚みは、上記したポリオレフィンフィルムと同
様、通常、１〜２５μｍの範囲であるのが好適である。

【００３４】基材付きの熱伝導性シートは、予め基材を
適当な支持体の上に載置して固定しておいて、その状態
のまま基材の表面に熱伝導性樹脂層を形成することによ
って、製造することができる。ここで採用する製造方法
は、本発明の範囲内においていろいろに変更することが
できるけれども、基本的には次のような工程を包含す
る。

【００３５】（１）基材を支持体によって支承するこ
と。（２）基材の支持体によって支承されている面とは反対
側の面に、バインダ樹脂、ワックス、熱伝導性充填材等
を含む成膜用樹脂組成物を施して熱伝導性樹脂層を形成
すること。（３）得られた熱伝導性シートを支持体から分離するこ
と。

【００３６】ここで、基材の支承のために使用する支持
体は、特に制限されないというものの、耐熱性、強度、
寸法安定性などの特性に優れた材料からなるフィルムが
好適である。かかる支持体フィルムとしては、特に、熱
伝導性シートの形成のための圧延の際に組み合わせて用
いられる離型フィルム（カバーフィルム）とほぼ同じ材
質及びほぼ同じ厚さのフィルムが好適である。このよう
な好適な支持体フィルムの一例を示すと、二軸延伸ポリ
エステルフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、
エンジニアリングプラスチックフィルムなどを挙げるこ
とができる。

【００３７】熱伝導性シートの製造において、まず、充
填材粒子を予め定められた量で用意し、別に用意した低
融点のワックスやシリコーンゲルの原液と混合する。こ
の混合に際しては、シリコーンゲル中に充填材粒子及び
低融点のワックスが均一に分散し、練り込まれた状態と
なるまで、十分に混練する。なお、混合物の粘度が非常
に高くなるため、混合装置としては、ニーダー、プラネ
タリーミキサー等の混練装置を使用するのが好適であ
る。

【００３８】次いで、得られた混合物を適当な基材に適
用して、その基材の上でシートに成形加工する。この成
形加工に先がけて基材を支持体によって支承しておくこ
とが好ましい。基材を支持体によって支承する工程は、
通常、支持体に基材を積層することによって行うことが
できる。このような積層方法としては、グラビアロール
コーターで粘着剤を支持体の表面に塗布した後にその支
持体の上に基材を貼り合わせる方法、すでに粘着剤を塗
布してある表面保護粘着テープのような低粘着力で再剥
離性の粘着テープに基材を貼り合わせる方法、支持体の
表面に基材形成性組成物、例えばポリオレフィン樹脂を
直接に塗布して成膜する方法、その他を挙げることがで
きる。

【００３９】支持体に基材を積層するに際して、例え
ば、支持体として二軸延伸ポリエステルフィルムを使用
し、かつ基材として高密度ポリエチレンフィルムを使用
するような場合には、両者の貼り合わせ用の接着剤とし
て、ポリエステルフィルムに対して密着性のよい再剥離
性のアクリル系粘着剤を好適に使用することができる。
また、最終製品として粘着力の大きな熱伝導性シートを
得たい場合には、支持体として離型処理（好ましくはシ
リコーン処理）した離型フィルムを使用し、かつ貼り合
わせ用の接着剤として特に強接着力の粘着剤を選択して
使用することが好ましい。

【００４０】さらに、必要に応じて、支持体に貼り合わ
せた後の基材の表面に、熱伝導性樹脂層の密着性を向上
する目的でプライマ処理を施してもよく、また、使用す
る基材が例えばポリオレフィンフィルムのようなプラス
チックフィルムである場合には、コロナ放電処理などの
表面処理を施してもよい。また、バインダ樹脂としてシ
リコーンゲルを使用するような場合には、基材の表面に
シリコーン系粘着剤用のプライマなどを施してもよい。

【００４１】支持体に基材を積層した後、支持体、基
材、そしてシート形成性混合物の積層体をシートに成形
加工する。また、この積層体の表面には離型フィルム
（カバーフィルム）を施しておくことが好ましい。混合
物のシート化は、好ましくは、圧延によって行うことが
できる。圧延方法としては、いろいろな方法を採用する
ことができるけれども、例えば、積層体を２本の圧延ロ
ールの間に案内してカレンダー成形する方法、あるいは
プレス機で圧延する方法などを有利に使用することがで
きる。最後に、得られたシートを適当な加熱装置で加熱
する。

【００４２】上記の製造プロセスで得られる熱伝導性シ
ートは、通常、２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）もしくはそれ以上
の高い熱伝導率を示すことがでる。これは、上記したよ
うな本発明に特有の熱伝導性樹脂層の組成に由来するも
のである。また、基材付きの熱伝導性シートは、電子部
品等の発熱性部品への貼り付けのためにライナーから剥
がしたり、一旦貼り付けた後に位置の修正のために部品
から剥がしたりする際にシートが伸びたりせずに作業が
でき、基材なしの熱伝導性シートに比べて取扱い性を改
善できるため、発熱性部品の組み込みの作業性を向上す
ることができる。

【００４３】

【実施例】引き続いて、本発明をその実施例について説
明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるもの
ではないことを理解されたい。また、以下において記載
する「部」は、特に断りのある場合を除いて、「重量
部」を意味する。実施例１シリコーンゲル原料（東レ・ダウコーニング・シリコー
ン社製、商品名「ＣＹ５２−２７６」）を用意し、その
Ａ液及びＢ液をそれぞれ２６．２５部で混合して室温硬
化型シリコーンゲルを調製した。このシリコーンゲル
を、下記の第１表に示すように、４５部の炭化珪素粒子
（平均粒径＝７５μｍ、南鉱セラミックス製、商品名
「Ｐ−２４０」）及び２．５部の粉状天然ワックス（融
点８２．７℃、東亜化成製、商品名「精製微粉状カルナ
バＳ」）と一緒にプラネタリーミキサーに入れ、減圧条
件下で３０分間にわたって混練した。スラリー状のシリ
コーンゲルコンパウンドが得られた。

【００４４】得られたシリコーンゲルコンパウンドを２
枚のフルオロシリコーン処理のポリエステルライナー
（厚さ７５μm 、藤森工業製、商品名「フィルムバイナ
ＳＦ−３」）の間にそれらのライナーの離型処理面に接
するように挟み、積層した。得られた積層体を２本ロー
ル間で室温でカレンダー成形し、そして１２０℃のオー
ブン中で３０分間にわたって加熱し、スラリー状物をゲ
ル状に硬化させた。厚さ１．０mmの熱伝導性シートが得
られた。〔評価試験〕得られた熱伝導性シートの熱抵抗及び柔軟
性を評価するため、下記の手順にしたがって評価試験を
実施した。１．熱抵抗の評価熱伝導性シートの熱伝導性を評価するため、シートの熱
抵抗を測定した。熱伝導性シートをＣＰＵとアルミニウ
ム板との間に挟み、一定の圧力をかけてＣＰＵにシート
を押し付けた後、ＣＰＵに７Ｖの電圧を印加した。５分
後、ＣＰＵとアルミニウム板との温度差を測定し、その
値から熱抵抗を算出した。本例の熱伝導性シートの熱抵
抗は、７．２３℃cm²/W であった。２．柔軟性の評価熱伝導性シートの柔軟性を評価するため、１枚のシート
から１０mm×１０mmの大きさの試験片を作製した。テン
シロン型引張試験機（島津製作所製、商品名「オートグ
ラフＡＧＳ１００Ｂ」）を用意して、圧縮モードで０．
５mm／分の速度で試験片を圧縮した時の応力を測定し
た。得られた応力−歪み曲線から、応力が２０Ｎ／cm²
のときの圧縮歪み（％）を読み取った。本例の熱伝導性
シートの圧縮歪みは、３５％であった。実施例２〜６前記実施例１に記載の手法を繰り返したけれども、本例
では、シリコーンゲルコンパウンドの組成を下記の第１
表に記載のように変更した。なお、実施例５及び６で使
用した低融点ワックスは、それぞれ、日本精蝋製の天然
ワックス、商品名「ＬＵＶＡＸ−１１５１」（融点１０
５℃）及び「ＬＵＶＡＸ−０３２１」（融点７５℃）で
あった。得られた評価試験の結果を下記の第１表に示
す。比較例１前記実施例１に記載の手法を繰り返したけれども、本例
では、比較のため、シリコーンゲルコンパウンドの組成
を下記の第１表に記載のように変更した。すなわち、シ
リコーンゲル（商品名「ＣＹ５２−２７６」）のＡ液及
びＢ液をそれぞれ２７．５０部で混合し、また、低融点
ワックス（商品名「Ｐ−２４０」の添加を省略した。得
られた評価試験の結果を下記の第１表に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】上記第１表に記載の評価結果から理解され
るように、本発明の熱伝導性シートのいずれも、満足す
べき熱抵抗及び柔軟性を有し、電子部品等の伝熱シート
として十分な性能を有していることを立証している。ま
た、熱伝導性シートが柔軟であればあるほど、圧縮歪み
が増加していることもわかる。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、柔軟性があり、凹凸や曲面等の特殊な形状にも追従
可能であり、よって、高い密着性を保証することがで
き、かつ熱伝導性充填材の添加に原因した欠陥を伴うこ
となく高い熱伝導率を保証することができる熱伝導性シ
ートを提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｈ０１Ｌ 23/36 ＤＨ０１Ｌ 23/373 Ｍ (72)発明者岡田充彦神奈川県相模原市南橋本３−８−８住友スリーエム株式会社内Ｆターム(参考） 4F100 AA16H AD08H AJ11A AK01A AK41 AK52A AT00B BA02 BA03 CA23A GB43 GB90 JA04A JJ01A JJ01H JK06 JK13 JL01 YY00A 4J002 AC00W AE03X AE04X BB03X CK02W CP03W DE076 DE146 DF016 DJ006 DK006 5F036 AA01 BA23 BB21 BC05 BD21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱伝導性樹脂層を含む熱伝導性シートで
あって、前記熱伝導性樹脂層が、ワックスを含むバインダ樹脂
と、該バインダ樹脂中に分散せしめられた熱伝導性充填
材とを含んでなることを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項２】前記ワックスが、４０〜１２０℃の融点
を有していることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導
性シート。
【請求項３】前記バインダ樹脂が、オルガノポリシロ
キサンからなることを特徴とする請求項１又は２に記載
の熱伝導性シート。