JP2002030212A

JP2002030212A - 熱伝導性シート

Info

Publication number: JP2002030212A
Application number: JP2000201480A
Authority: JP
Inventors: Maya Igarashi; 麻ヤ五十嵐; Michihiko Okada; 充彦岡田; Tomoaki Uchiya; 智昭打矢
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-31
Also published as: WO2003002644A1

Abstract

(57)【要約】【課題】柔軟性及び凹凸追従性があり、かつ優れた熱
伝導性とバランスのとれた粘着性能を有する熱伝導性シ
ートを提供すること。【解決手段】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む熱伝導性シート
であって、前記バインダ樹脂がアクリル系ポリウレタン
樹脂であるように構成する。

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、優れた熱伝導性とバランス
のとれた粘着性能を有し、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。

【０００２】

【従来の技術】近年、発熱体から熱を取り除くというこ
とが、様々な分野において問題となっている。特に、例
えば電子デバイス、パーソナルコンピュータ等の各種の
デバイスにおいて、それらに内蔵される発熱性の電子部
品（例えば、ＩＣチップ）やその他の部品（以下、総称
して「発熱性部品」と呼ぶ）から熱を取り除くことが重
要な問題となっている。なぜなら、各種の発熱性部品に
おいて、部品の温度が上昇するにつれてその部品が誤動
作する確率が指数関数的に高くなる傾向にあるからであ
る。最近では、発熱性部品がますます小型化し、また処
理速度も高速化しているので、放熱特性についての要求
も一段と高くなってきている。

【０００３】現在のところ、発熱性部品から、その部品
で発生し、蓄積した熱を逃出させるため、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、伝熱媒体として作用させるた
め、各種の熱伝導性シートが発熱性部品と放熱体との間
で、伝熱スペーサとして用いられている。熱伝導性シー
トは、高い熱伝導性を有するとともに、種々の形状を有
するＩＣチップ等の発熱性部品の表面に十分に追従でき
ることが必要である。また、電気絶縁性であることも、
熱伝導性シートには必要である。このような要求を満足
させるために、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材を配合している。充
填材としては、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号公報に
は、１μｍ以上の厚みを有するボロンナイトライド粉末
をシリコーンゴムに存在させてなることを特徴とする絶
縁放熱シートが開示されている。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材を
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。

【０００４】さらに、従来のシリコーンゴムシートは、
シート自体が硬くて、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それらの形状にシー
トが追従できず、生じた空隙に原因して熱抵抗が増加し
てしまうという問題がある。また、この空隙をなくする
ためにゴムシートを強く押しつけたような場合には、繊
細な電子部品等を過度に圧迫してしまい、機能上のトラ
ブルを引き起こすというような問題が発生する。

【０００５】最近では、複雑な形状を有する部品等にも
追従できるような高い密着性を得るため、シリコーンゴ
ムシートをより柔らかくすることも試みられている。例
えば、特開平１０−１８９８３８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、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化マグネシ
ウム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。しかし、この放熱シー
トの場合、２液硬化型のシリコーンゲル中には官能基を
有せず架橋されない分子も含まれており、これらのなか
でも特に低分子量のものは揮発しやすいために電子機器
中に拡散し、他の電子部品の動作に悪影響を及ぼす可能
性が指摘されている。

【０００６】近年高容量化しているハードディスクで
は、微量のシリコーンがハードディスク内部のヘッドに
酸化固着すると故障をひきおこすため、かかるデバイス
は、電子部品のなかでも特にシリコーンを嫌う部品とし
て知られている。このため、シリコーンを全く含まない
熱伝導性シートの開発が望まれていた。さらに、シリコ
ーンゲルをバインダとして用いた放熱シートはその表面
にタック感を有しているが、接合用の粘着シートとして
十分な接着強度を出すのが困難であり、発熱性部品や放
熱体に強固に固定できないという重要な問題がある。

【０００７】また、上記したようなシリコーンゴムやシ
リコーンゲルに代えてウレタン系樹脂をバインダとして
使用した熱伝導性シートも用いられている（例えば、特
開平２−７４５４５号公報、特開平５−１６２２９６号
公報、特開平１１−１１１８９９号公報などを参照され
たい）。しかし、これらの公開特許公報に開示されてい
る熱伝導性シートはすべて、熱伝導性を向上させること
が目的となっていて接合シートとしての機能を意図して
いないので、シリコーンゴムやシリコーンゲルを使用し
た熱伝導性シートと同様、粘着シートとして十分な性能
を有していない。

【０００８】一方、アクリル系粘着剤をバインダとして
使用して、熱伝導性と粘着特性を有する熱伝導性シート
も知られている。例えば、本願出願人は、特開平６−８
８０６１号公報において、（ａ）（ｉ）アルキルアクリ
レート又はメタクリレート及び（ii）アルキルアクリレ
ート又はメタクリレートと共重合可能な極性モノマーを
含有するモノマー混合物から調製されたポリマー、及び
（ｂ）該ポリマー中にランダムに分散された熱伝導性電
気絶縁粒子、を含有する熱伝導性電気絶縁感圧接着剤を
提案している。この感圧接着剤を使用すると、製造工程
が比較的に簡単であり、熱抵抗が低く、高エネルギー表
面に対する接着性が優れている、などの効果を得ること
ができる。しかし、このような感圧接着剤を使用した熱
伝導性シートでは、シート化後にモノマー混合物に紫外
線を照射して硬化させることが必要であるので、ポリマ
ー中に分散させる熱伝導性電気絶縁粒子が、紫外線の透
過しにくい黒色系のものだとポリマー（樹脂）が硬化し
ないという問題がある。また、かかる熱伝導性粒子の添
加量は、多くても約２０〜３０体積％であり、より多量
を混合して熱伝導性のさらなる向上を図ることが難し
い。さらに、例えば酸化アルミニウムのような白色の熱
伝導性粒子を用いた場合、シートの厚みが増加すると、
そのシートの中央部が十分に硬化しないおそれがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
したような従来の技術の多く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、よって、高い密着性及び放熱性を保証することがで
き、熱伝導性電気絶縁粒子を多量にバインダ中に混入し
て熱伝導性を向上させることができ、かつバランスのと
れた粘着性能を得ることができる熱伝導性シートを提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を解決すべく鋭意研究した結果、熱伝導性シートの
バインダ樹脂としてアクリル系ポリウレタン樹脂を使用
した場合には、熱伝導性充填材を高い含有率で充填する
ことができ、高い熱伝導率を有する熱伝導性シートを提
供できるという知見を得、本発明を完成した。

【００１１】すなわち、本発明は、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
含む熱伝導性シートであって、前記バインダ樹脂がアク
リル系ポリウレタン樹脂であることを特徴とする熱伝導
性シートにある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による熱伝導性シートは、
上記したように、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熱伝導性シ
ートであり、アクリル系ポリウレタン樹脂をバインダ樹
脂として使用したことを特徴としている。ここで使用す
るアクリル系ポリウレタン樹脂は、１分子中に２個の水
酸基を有するアクリルオリゴマーと、１分子中に少なく
とも２個のイソシアネート基を有する多官能性のイソシ
アネートとを適当な触媒の存在下において重付加反応さ
せて得たものである。

【００１３】本発明のアクリル系ポリウレタン樹脂で
は、そのポリオール成分としてアクリルオリゴマーが使
用される。アクリルオリゴマーは、ポリウレタン樹脂に
対して高い粘着性能を付与する機能を有しているばかり
でなく、それがアクリル系であるために、硬化後の樹脂
は、それに老化防止剤を添加しなくても、十分に高い耐
熱性、耐候性を示すことができる。

【００１４】アクリルオリゴマーは、アクリル系粘着剤
において一般的に用いられているようなアクリルオリゴ
マーを有利に使用することができる。このようなアクリ
ルオリゴマーは、典型的には、１分子中に２個の水酸基
を有するが、１個や３個以上有するものとの混合体であ
ってもよい。なお、本願明細書において「アクリルオリ
ゴマー」なる語を用いた場合、それに包含されるもの
は、アクリル系のオリゴマーとメタクリル系のオリゴマ
ーの両者である。

【００１５】アクリルオリゴマーは、通常、その分子中
に粘着成分及び凝集成分を有している。粘着成分として
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、例えば、イソオクチルアクリレート（ＩＯＡ）、
２−エチルヘキシルアクリレート（２ＥＨＡ）、ｎ−ブ
チルアクリレート（ｎ−ＢＡ）、メトキシエチル（メ
タ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレー
ト、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アク
リレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール
モノ（メタ）アクリレート、エトキシポリブチレングリ
コールモノ（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシポ
リエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートなどの
モノマーを挙げることができる。また、凝集成分として
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、例えば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、エチ
ルメタクリレート（ＥＭＡ）、メチルアクリレート（Ｍ
Ａ）、エチルアクリレート（ＥＡ）、酢酸ビニル（ＶＡ
ｃ）、アクリル酸アミド（ＡＡｍ）などのモノマーを挙
げることができる。また、ポリイソシアネートとの重付
加反応に関与する水酸基をアクリルオリゴマーの分子に
導入する方法としては、水酸基を有する重合連鎖移動剤
を用いる方法、水酸基を有する重合開始剤を用いる方
法、水酸基を有するモノマーを共重合する方法などを挙
げることができる。

【００１６】本発明の実施において有利に使用すること
のできるアクリルオリゴマーは、上記したようなモノマ
ーを任意に組み合わせて含むオリゴマーである。これら
のアクリルオリゴマーは、単独で使用してもよく、２種
以上を混合して使用してもよい。また、これらのアクリ
ルオリゴマーに、通常のポリウレタン樹脂の原料となる
ポリエーテル系やポリエステル系のポリオールを添加し
てもよい。

【００１７】上記したようなアクリルオリゴマーは、そ
れから誘導されるべきアクリル系ポリウレタン樹脂に求
められている特性などに応じていろいろな粘度を有する
ことができるが、通常、約５００〜１０，０００ｃｐｓ
の範囲の粘度を有することが好ましい。アクリルオリゴ
マーの粘度が５００ｃｐｓを下回ると、オリゴマーの分
子量が小さすぎ、硬化後のポリウレタン樹脂の粘着性能
が十分でなくなる。反対に、アクリルオリゴマーの粘度
が１０，０００ｃｐｓを上回ると、オリゴマーに熱伝導
性充填材を混合した時に、得られるコンパウンドの流動
性が低下し、ポリウレタン樹脂の製造が困難になる。な
お、かかるアクリルオリゴマーの粘度は、それを構成す
るモノマーの組成とその分子量によって変動するので、
これらのファクタの調整を通じて最適な粘度を得ること
ができる。

【００１８】アクリル系ポリウレタン樹脂の形成のため
に上記したアクリルオリゴマーと重付加反応させる多官
能性のイソシアネートは、その分子（１分子）中に最低
２個のイソシアネート基（−ＮＣＯ）に追加して所定数
の水酸基を有する限りにおいて特に限定されるものでは
なく、ポリウレタン樹脂の製造に一般的に使用されてい
る芳香族系及び脂肪族系のポリイソシアネート化合物を
使用することができる。適当な多官能性イソシアネート
としては、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、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート
（ＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジ
フェニレンメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、イソホ
ロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、トリジンジイソシ
アネート（ＴＯＤＩ）、ナフタリンジイソシアネート
（ＮＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）な
どを挙げることができる。これらの多官能性イソシアネ
ートは、単独で使用してもよく、２種以上を混合して使
用してもよい。また、それぞれの熱伝導性シートの製造
において多官能性イソシアネートを選択する際には、硬
化前の熱伝導性コンパウンドのポットライフと硬化速度
を勘案して最適なものを選ぶことが推奨される。

【００１９】上記したアクリルオリゴマーに対する多官
能性イソシアネートの添加量は、所望とする効果や適用
する重付加反応の条件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、アクリルオリゴマーの水酸
基と多官能性イソシアネートのイソシアネート基とがほ
ぼ当量となるような量で、多官能性イソシアネートを添
加するのが好ましい。特に、多官能性イソシアネートを
その添加量を若干多くなるように調整して添加すると、
反応効率を高めることができるであろう。反対に、イソ
シアネート基の量が水酸基に比較して少なくなると、硬
化状態に悪影響がでるおそれがある。

【００２０】アクリルオリゴマーと多官能性イソシアネ
ートの重付加反応は、適当な触媒の存在において実施す
る。この触媒は、ポリウレタンの反応を制御することが
できる。ここで使用する触媒は、ポリウレタン樹脂の製
造に一般的に使用されている触媒であってよく、特に限
定されるものではない。適当な触媒には、例えばスタナ
スオクトエート、ジブチルチンジアセテート、オクテン
酸鉛などの有機金属系の触媒と、例えばトリエチレンジ
アミンなどのアミン系の触媒とがある。これらの触媒
は、単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用し
てもよい。また、それぞれの熱伝導性シートの製造にお
いて触媒を選択する際には、上記した多官能性イソシア
ネートの選択の場合と同様、硬化前の熱伝導性コンパウ
ンドのポットライフと硬化速度を勘案して最適なものを
選ぶことが推奨される。このような触媒の添加量は、触
媒の種類や重合条件などによっていろいろに変えること
ができるが、通常、硬化前の熱伝導性コンパウンド（重
合性組成物）中のバインダ成分の量を基準にして約０．
０１〜０．５重量％の量で使用するのが好ましい。

【００２１】上述のアクリルオリゴマー及び多官能性イ
ソシアネートを出発物質として使用して、上記の触媒の
存在下において、いろいろな反応条件下で重付加反応を
実施することができる。この重合プロセスは、ポリウレ
タン樹脂の製造に一般的に使用されている重合方法に準
じて、但し、上記のような出発物質等を考慮に入れて、
加熱下に実施する。加熱は、通常、出発物質等をオーブ
ンに入れて加熱するか、場合によっては、赤外線ヒータ
等で加熱することによって、行うことができる。加熱温
度は、出発物質の種類などによって変動するけれども、
通常、約２５〜１５０℃である。

【００２２】本発明では、上記したような重合プロセス
は、得られるアクリル系ポリウレタン樹脂中に熱伝導性
充填材が均一に分散せしめられたシートを容易に得るた
め、出発物質等を含む重合性組成物中に熱伝導性充填材
を予め含ませておき、その状態で重合前に成形してシー
ト化を行い、引き続き加熱して硬化させるのが好まし
い。

【００２３】本発明の熱伝導性シートにおいて、熱伝導
性充填材は、熱伝導性シートの分野で一般的に使用され
ている各種の充填材を使用することができるが、好適に
は、粒子状の無機充填材である。かかる無機充填材の粒
子は、熱伝導性に優れ、得られた熱伝導性シートの貯蔵
中にもその重力により沈降し難く、また、上記したよう
なアクリルオリゴマーと多官能性イソシアネートの重合
時、その重合性組成物中に均一に分散可能である限りに
おいて特に限定されるものではない。好適な無機充填材
の粒子としては、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、酸化アルミニウム、二酸化珪素、二
酸化チタンなどの酸化物粒子、窒化ホウ素、窒化珪素、
窒化アルミニウムなどの窒化物粒子、炭化珪素などの炭
化物粒子、銅、アルミニウムなどの金属粒子を挙げるこ
とができる。これらの無機充填材の粒子は、単独で使用
してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

【００２４】本発明の熱伝導性シートでは、バインダ樹
脂中にかかる熱伝導性充填材を分散せしめて使用する場
合に、従来の熱伝導性シートの場合のように白色の充填
材を使用できることに加えて、特開平６−８８０６１号
公報（前出）で開示しているような技術を用いては使用
できなかった黒色あるいはその他の色に彩色された充填
材も使用できるという点で注目に値する。すなわち、従
来の熱伝導性シートの場合にはバインダ樹脂の硬化が光
重合に依存していたために、光の照射に対して悪影響を
及ぼさない白色の充填材をもっぱら用いていたが、本発
明では、熱重合によるためにそのような限定がないの
で、充填材の選択やその他の面での自由度が大幅に増す
ばかりでなく、熱伝導性の向上に大きく寄与し得るよう
な充填材を何らの制限もなく容易に使用することができ
る。

【００２５】使用する熱伝導性充填材の粒子の形状は、
特に限定されるものではなく、例えば、球状、鱗片状な
どの粒子であることができ、また、かかる粒子の寸法
（平均粒径）は、通常、約１〜２００μｍの範囲であ
り、好ましくは約１０〜１００μｍの範囲である。充填
材粒子の粒径が１μｍを下回ると、シートの製造が煩雑
になったり、バインダ樹脂中に充填材粒子を均一に分散
させることが困難になったりする。反対に、充填材粒子
の粒径が２００μｍを上回ると、なるべく薄くしたいと
いう要求とはうらはらに、熱伝導性シートの厚膜化を避
けることができなくなる。なお、かかる熱伝導性充填材
の粒子を使用する際に、もしも好適であるならば、同一
種類の充填材粒子を異なる粒径で使用してもよく、さも
なければ、異なる種類の充填材粒子を同一もしくは異な
る粒径で使用してもよい。

【００２６】また、バインダ樹脂に対する熱伝導性充填
材の配合量は、その充填材に求められている添加の効果
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、体積分率で、約１０〜７０％の範囲であるのが好
ましい。充填材の配合量が１０％より少ないと、熱伝導
性が十分でなくなり、反対に７０％を越えた場合には、
未硬化の熱伝導性コンパウンドの流動性が低下し、シー
ト化が困難になる。

【００２７】本発明の熱伝導性シートの製造において、
その重合性組成物には、必要に応じて、ポリマー化学に
おいて常用の添加剤を添加してもよい。例えば、シート
の粘着性能を調節する目的で、粘着付与剤、可塑剤など
を添加してもよく、また、耐熱性を向上させる目的で老
化防止剤を添加してもよい。なお、本発明では特にポリ
オール成分がアクリル系であるので、硬化後の樹脂は、
老化防止剤を添加しないでも、十分に高い耐熱性、耐候
性をもたらすことができる。その他の添加剤としては、
例えば、改質剤、熱安定剤、着色剤、例えば顔料や染料
がある。

【００２８】さらに具体的に説明すると、本発明の熱伝
導性シートは、好ましくは、アクリルオリゴマー、多官
能性イソシアネート、触媒及び任意の添加剤をそれぞれ
所定量で混合して液状混合物（バインダ成分）を得た
後、そのバインダ成分に粒子状の熱伝導性充填材を所定
量で添加することによって製造することができる。ま
た、熱伝導性充填材は、必要に応じて、液状混合物を調
製する段階で添加してもよい。添加の完了後、混合物を
プラネタリーミキサーなどの混和装置で攪拌下に均一に
混合する。次いで、得られたコンパウンドを２枚の離型
処理したライナー（例えば、シリコーン処理したポリエ
ステルフィルム）の間に挟み、所定の厚みとなるように
ギャップを調整したプレス機でプレスし、シート化す
る。シート状の未硬化のコンパウンドをオーブンに入れ
て、所定の温度で加熱し、硬化させる。所望とする熱伝
導性シートが得られる。

【００２９】また、別法によれば、ギャップを調整した
２本の圧延ロールの間にコンパウンドを通過させること
によって、連続的にシート化を行うことも可能である。
さらに、コンパウンドで芯材をサンドイッチするように
して圧延ロールの間を通過させることによって、積層構
造の熱伝導性シートを製造することも可能である。上記
のようにして製造した熱伝導性シートにおいて、熱伝導
性充填材の粒子は、バインダ成分中に均一に分散せしめ
られおり、貯蔵中に沈降して不均一の分散を生じること
がない。また、この熱伝導性シートは、バインダが溶剤
を含まない二液硬化型のアクリル系ポリウレタン樹脂で
あり、熱伝導性充填材を高い充填率で配合できるため、
優れた熱伝導率、通常、０．５Ｗ／ｍ・ｋもしくはそれ
以上の熱伝導率を示すことができる。

【００３０】また、本発明の熱伝導性シートでは、アク
リル系ポリウレタン樹脂を紫外線照射による硬化によっ
て得ていないので、可視光線、紫外線などを吸収可能な
粘着付与剤を併用することが可能であり、よって、高め
られた粘着性能を得ることができる。また、粘着付与剤
の種類及び添加量を選択することによって粘着性能を自
由にコントロールするができるばかりでなく、多官能性
イソシアネートの選択、可塑剤の添加などをあわせて、
バランスのとれた粘着性能を実現できる。

【００３１】本発明による熱伝導性シートは、硬化反応
による厚みの制約がないので、その使用部位などに応じ
ていろいろな厚さで形成することができるという点でも
注目に値する。加えて、本発明の熱伝導性シートは、好
ましいことに、通常、０．０１〜４．０mmの範囲の薄膜
状態で形成することができる。シートの厚さが０．０１
mmを下回ると、十分な接着強度を得ることが困難にな
り、結果として十分な放熱性を得ることができない。ま
た、反対に４．０mmを上回ると、熱伝導性シートの熱抵
抗が大きくなり、放熱性が損なわれる結果となる。

【００３２】本発明の熱伝導性シートは、自立のシート
であり、したがって、そのままの状態で伝熱手段として
有利に使用することができる。しかし、もしも所望であ
るならば、このシートを適当な基材と組み合わせて、特
にそのような基材に支承させて、使用してもよい。適当
な基材としては、例えば、プラスチックフィルム、織
布、不織布、金属箔などを挙げることができる。

【００３３】例えば、基材として有用なプラスチックフ
ィルムは、ポリオレフィンフィルムであり、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、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、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、高結晶性の高密度ポリエチ
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、約１〜２５μｍの範囲であるのが好適で
ある。

【００３４】また、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。

【００３５】

【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、下記の実施例中、特に断りのある場合を
除いて、「部」は「重量部」を意味する。実施例１熱伝導性シートの作製下記の第１表に記載のように、アクリルオリゴマー（綜研化学製、品番ＵＴ−１００）１００部、多官能性イソシアネート１３部、（二量化したＨＤＩ、綜研化学製、品番ＨＶ−０１）多官能性イソシアネート１２部、及び（３個の官能基を有するＨＤＩ、綜研化学製、品番ＨＮ−０１）触媒（綜研化学製、品番ＵＴ−１００）０．１部を混合してバインダを調製した。このバインダは、粘稠
な液体であった。

【００３６】次いで、１００部のバインダに１５０部の
熱伝導性充填材の粒子を添加した。ここで使用した熱伝
導性充填材の粒子は、下記の第１表に記載のように、Ｓ
ｉＣ（平均粒径７５μm 、南興セラミック社製）とＳｉ
Ｃ（平均粒径１０μm 、南興セラミック社製）を重量比
１：３で混合したものである。バインダと充填材の粒子
を減圧脱泡しつつ均一に混合した。

【００３７】得られた混合液を２枚の表面をシリコーン
処理したポリエステルフィルム（厚さ５０μｍ）で挟
み、成形後に得られるシートの厚みが１mmとなるような
条件の下で、プレス機でシートに成形した。得られたシ
ートを１２０℃のオーブンに入れて３分間加熱した。１
mmの厚みをもった熱伝導性シートが得られた。熱伝導性シートの特性評価上記のようにして作製した熱伝導性シートを、（１）硬
化状態、（２）熱抵抗、（３）剪断力、及び（４）対ア
ルミニウム（Ａｌ）接着力に関して、下記の手順に従っ
て評価した。得られた評価結果を下記の第２表に記載す
る。（１）硬化状態熱伝導性シートを手に取り、取り扱い可能なシート強度
を有しているか否かを引っ張り及び目視により判断し
た。判断基準は、次の通りである。

【００３８】○…十分なシート強度があると認められ、
作業上支障がないと考察される状態。 ×…硬化が完了していない未硬化の状態であるか、さも
なければ、硬化はしているが、シート形状を保持できな
い状態。本例の場合、下記の第２表に記載するように、硬化状態
は良好（○）であると判断された。（２）熱抵抗熱伝導性シートを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７．０Ｖの電圧を印加した。５分間が経過
した後、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、１．０７Ｋ・in²/W であった。（３）剪断力熱伝導性シートを矩形（１０mm×１０mm）に切断した
後、２枚のステンレス板で挟み込み、その剪断力をＪＩ
Ｓ−Ｚ−０２３７に規定される手順に従って測定した。
本例の熱伝導性シートの剪断力は、１１．７Ｎ／cm²で
あった。（４）対Ａｌ接着力熱伝導性シートを片面粘着テープ（住友スリーエム社
製、品番＃８５１Ａ）で裏打ちした後、アルミニウム板
に貼り付け、９０°ピール接着力をＪＩＳ−Ｚ−０２３
７に規定される手順に従って測定した。シートの剥離
は、３００mm／分の引っ張り速度で実施した。本例の熱
伝導性シートの対Ａｌ接着力は、１．６Ｎ／cmであっ
た。実施例２及び３前記実施例１に記載の手法を繰り返した。しかし、本例
では、熱伝導性シートの作製において、下記の第１表に
記載のようにバインダ、充填材、そしてバインダ／充填
材比を変更した。下記の第２表に記載するような満足し
得る評価結果を得ることができた。比較例１〜４前記実施例１に記載の手法を繰り返した。しかし、本例
では、比較のため、下記の第１表に記載のようにバイン
ダ、充填材、そしてバインダ／充填材比を変更し、ま
た、比較例３では、シートの厚みを１mmから３mmに増加
した。下記の第２表に示すように、硬化状態が不良で、
評価試験を続行することができず、たとえ試験を行えた
としても、評価結果は不満足なものであった。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】上記した第１表及び第２表に記載の結果か
ら理解されるように、本発明による熱伝導性シートの場
合、硬化状態、熱抵抗、剪断力、そして対Ａｌ接着力の
すべてにおいて満足し得る結果を得ることができる。こ
れに対して、比較例１〜４において作製した熱伝導性シ
ートの場合、不満足な結果した示さなかった。例えば、
硬化状態が良好なものは、比較例１の熱伝導性シートの
みで、その他の比較例の熱伝導性シートは硬化状態が悪
く、引き続く評価試験を行うことができなかった。

【００４２】

【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、高い密着性及び放熱性を保証する
ことができ、かつ、同時に、優れた熱伝導性とバランス
のとれた粘着性能を有する熱伝導性シートが提供され
る。この熱伝導性シートでは、各種の熱伝導性材料をバ
インダ中に混入できるので、シートの熱伝導性をコント
ロールすることが容易に可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者打矢智昭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） 4F071 AA33 AA53 AA88 AB26 AE17 AH16 BA08 BB12 BC01 4J002 CK051 DE136 DE146 DF016 DJ006 DJ016 DK006 GQ00 4J004 AA10 AA14 AA18 AB01 BA02 FA05 FA10 GA01 4J040 EF181 EF291 EF301 GA08 HA066 HA136 HA206 HA296 HA306 HA326 JA09 JB09 KA03 KA42 KA43 LA01 LA06 LA08 NA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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む熱伝導性シート
であって、前記バインダ樹脂がアクリル系ポリウレタン
樹脂であることを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項２】前記アクリル系ポリウレタン樹脂が、１
分子中に少なくとも２個の水酸基を有するアクリルオリ
ゴマーと多官能性イソシアネートとの重合反応生成物で
あ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】前記アクリルオリゴマーの粘度が、５０
０〜１０，０００ｃｐｓであることを特徴とする請求項
２に記載の熱伝導性シート。
【請求項４】前記熱伝導性充填材が、無機充填材の粒
子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項
に記載の熱伝導性シート。
【請求項５】前記アクリル系ポリウレタン樹脂に対す
る熱伝導性充填材の配合割合が、体積分率で、１０〜７
０％の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか１項に記載の熱伝導性シート。
【請求項６】前記熱伝導性シートが無溶剤プロセスに
よって製造されることを特徴とする請求項１〜５のいず
れか１項に記載の熱伝導性シート。