JP2004134604A - 電磁波吸収性熱伝導性シート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電磁波吸収層１と、電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電気絶縁性の熱伝導層２とを積層した電磁波吸収性熱伝導性シートであって、シートの厚さ方向での絶縁破壊電圧が１ｋＶ以上である電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シート。
【効果】本発明の電磁波吸収性熱伝導性シートは、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能を兼ね備え、かつ電気絶縁性であるため、電子機器内部に装着する場合、プリント配線回路をはじめとする各部分の電気的な短絡に対してあまり配慮する必要がなく、最適な個所に装着することが可能である。このことにより、従来にも増して電子機器内部の電磁波ノイズを抑制できると共に、外部への電磁波漏洩も抑制できる。更に、電子機器要素から発生した熱の機器外部への放熱も可能となる。
【選択図】 図１
【効果】本発明の電磁波吸収性熱伝導性シートは、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能を兼ね備え、かつ電気絶縁性であるため、電子機器内部に装着する場合、プリント配線回路をはじめとする各部分の電気的な短絡に対してあまり配慮する必要がなく、最適な個所に装着することが可能である。このことにより、従来にも増して電子機器内部の電磁波ノイズを抑制できると共に、外部への電磁波漏洩も抑制できる。更に、電子機器要素から発生した熱の機器外部への放熱も可能となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波吸収層と電気絶縁性の熱伝導層との積層体からなる、柔軟性を有する電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、放送、移動体通信、レーダー、携帯電話、無線ＬＡＮなどの電磁波利用が進むに伴い、生活空間に電磁波が散乱し、電磁波障害、電子機器の誤動作などの問題が頻発している。
【０００３】
また、パーソナルコンピューター、携帯電話等の内部に配置されたＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩ等の電子機器要素の高密度化、高集積化、及びプリント配線基板への電子機器要素の高密度実装化が進み、電磁波が機器内部に放射されることに伴い、その電磁波が機器内部で反射、充満して、機器自身から発生した電磁波による内部電磁干渉の問題も起きている。
【０００４】
従来、これらの電磁干渉障害対策を行う場合にはノイズ対策の専門知識と経験が必要であり、その対策には多くの時間が必要とされる上、対策部品の実装スペースを事前に確保することなど難点があった。こうした問題点を解決するため、電磁波を吸収することにより反射波及び透過波を低減する電磁波吸収体が使用され始めている。
【０００５】
更に、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩ等の電子機器要素の高密度化、高集積化に伴い発熱量が大きくなり、冷却を効率良く行わなければ、熱暴走により誤動作してしまうという問題も同時にある。従来、発熱を外部に効率良く放出する手段として、熱伝導性粉体を充填したシリコーングリースやシリコーンゴムをＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩ等とヒートシンクの間に設置して、接触熱抵抗を小さくする方法があった。しかし、この方式では前記機器内部の電磁干渉の問題を回避することは不可能である。
【０００６】
従って、電子機器内部の、特にＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩ等の電子機器要素の高密度化、高集積化された部位に対しては、電磁波吸収性能、熱伝導性能を有した部材が必要となる。シート部材としては、必要に応じて、（１）磁性粉末がベースポリマー中に分散された電磁波吸収性シート、（２）アルミナをはじめとする熱伝導性粉末がベースポリマー中に分散された熱伝導性シート、（３）両粉末を共充填するなどして電磁波吸収性能と熱伝導性能を兼ね備えたシートの３種類が使い分けられている。
【０００７】
昨今、パーソナルコンピューターをはじめとする電子機器の信号処理速度は非常に高速化してきており、各素子の動作周波数も数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚのものが多くなってきている。従って、電子機器内部で発生する電磁波ノイズの周波数もＧＨｚ帯域のものが多くなってきている。これらの電磁波ノイズを抑制するために、マンガン亜鉛系フェライト、ニッケル亜鉛系フェライトを代表とするスピネル型立方晶フェライトの粉末をベースポリマー中に均一分散させたシートを適応することも考えられるが、このフェライトシートで効果が見られるのは、主にＭＨｚ帯であり、ＧＨｚ帯に対しては効果が薄い。そのため現在では、ＭＨｚ帯からＧＨｚ帯まで効果の大きい金属系の軟磁性粉をベースポリマー中に均一分散させたシートが主流になってきている。
【０００８】
一般に軟磁性金属は、導電性であるため、その粉末をベースポリマー中に均一分散させたシートの絶縁破壊電圧は小さい。従って、電子機器内に、このシートを装着する場合には、電子機器内部の各部分が電気的に短絡してしまわないように注意を要する。
【０００９】
また、電磁波吸収性能と熱伝導性能を兼ね備えたシートでは、素子と放熱部材間で挟み込んで使用する場合が多く、素子と放熱部材の間で電気的に接続することが問題となる場合には、このシートは使用できない。このような場合には、電気的に絶縁である熱伝導性能のみを持つシートを素子と放熱部材間で挟み込んで使用して素子から熱を放散させると共に、その周囲の電気的に問題とならないような個所に電磁波吸収性のみを持つシートを配置して電磁波ノイズの抑制を行うという、煩雑な方法がとられている。
【００１０】
電子機器内部での電磁波ノイズ発生個所は高速駆動のＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩなどの素子が多いが、素子とプリント配線基板のパターンを接続する、いわゆる素子の足や、プリント配線パターンがアンテナとなり電磁波ノイズが発生する場合もある。このような場合には、直接その個所を電磁波吸収性シートで覆うことが好ましいが、軟磁性金属粉をベースポリマー中に均一分散させたシートでは、シートに絶縁性がないため、回路短絡の問題により使用することはできなかった。
【００１１】
基本的に、軟磁性金属粉を絶縁性のベースポリマー中に均一分散させたシートにおいては、導電性の軟磁性金属粉同士は、ベースポリマーにより相互に絶縁されることになるが、電磁波吸収性能を高めるためには、軟磁性金属粉を高充填することが必要となり、金属粉同士の距離が近くなったり、接触したりするため、そのシートの絶縁破壊電圧は小さくなる。
【００１２】
特開平１１−４５８０４号公報（特許文献１）においては、シラン系カップリング剤で金属軟磁性粉表面に絶縁性皮膜を設けた電波吸収体が、特開２００１−３０８５８４号公報（特許文献２）には、長鎖アルキルシランにて金属軟磁性粉表面に絶縁性皮膜を設けた電波吸収体が示されているが、これらの有機基を有する分子の皮膜では、十分な絶縁破壊電圧をもった電磁波吸収性シートを得ることは難しい。
【００１３】
特開平１１−１９５８９３号公報（特許文献３）においては、軟磁性粉末と有機結合剤からなる複合磁性体層の少なくとも一方の面に絶縁層を設けた電磁波干渉抑制体が、特開２０００−２３２２９７号公報（特許文献４）においては、可撓性高分子材料に金属磁性粉体を分散した電磁波吸収層の外表面を誘電率が１０以下の可撓性高分子材料で被覆した電磁波吸収体が示されており、これらの構成で、電気絶縁性のシートの作製は可能であるが、熱伝導性能に関しては不十分である。
【００１４】
特開２００２−７６６８３号公報（特許文献５）においては、電磁波吸収層と放熱層とが積層された積層体からなる電磁波吸収性放熱シートが示されているが、この構成においては、電気絶縁性については不明確であるし、電磁波吸収性についても不十分である。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−４５８０４号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０８５８４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１９５８９３号公報
【特許文献４】
特開２０００−２３２２９７号公報
【特許文献５】
特開２００２−７６６８３号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであって、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能を兼ね備え、かつ電気絶縁性である電磁波吸収性熱伝導性シートを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電磁波吸収層と、電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電気絶縁性の熱伝導層とを積層し、シートの厚さ方向での絶縁破壊電圧を１ｋＶ以上とすることで、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能と高い電気絶縁性能とを兼ね備え、各種電子機器等に応用可能な電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートが得られることを見出した。
【００１８】
更には、上記シートの電磁波吸収層に軟磁性金属粉とともに電気絶縁性の熱伝導性充填剤を充填することで、更に、熱伝導率を高めた電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１９】
従って、本発明は、軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電磁波吸収層と、電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電気絶縁性の熱伝導層とを積層した電磁波吸収性熱伝導性シートであって、シートの厚さ方向での絶縁破壊電圧が１ｋＶ以上である電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートを提供する。
【００２０】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートは、軟磁性金属粉と、必要により電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電磁波吸収層と、電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電気絶縁性の熱伝導層とを積層して得られる。
【００２１】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートに含まれる電気絶縁性の熱伝導性充填剤としては、電気絶縁性物質である酸化アルミニウム、酸化ケイ素、フェライト、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムの粉末が好ましい。
【００２２】
フェライトを熱伝導性充填剤とする場合、電気絶縁性の高いＮｉ−Ｚｎ系やＭｇ−Ｚｎ系などのスピネル型立方晶フェライト粉末を用いることが好ましい。これらの軟磁性フェライトは、電磁波吸収性能をも併せ持つため、本発明の軟磁性金属粉による電磁波吸収性能を補うことが可能となるため、好適である。
【００２３】
熱伝導性粉末は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２４】
熱伝導性粉末の平均粒子径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、特には１μｍ以上５０μｍ以下のものを用いるのが好ましい。粒子径が０．１μｍ未満の場合には、粒子の比表面積が大きくなりすぎて高充填化が困難となるおそれがあるし、充填率が同じ場合、シートの熱伝導率が小さくなる。また、粒子径が１００μｍを越える場合には、シート表面に微小な凹凸が現れ、接触熱抵抗が大きくなってしまうおそれがある。
【００２５】
熱伝導層における熱伝導性粉末の含有量は、熱伝導層全量の３０〜８５ｖｏｌ％（容量％、以下同様）、特には４０〜８０ｖｏｌ％であることが好ましい。３０ｖｏｌ％未満では十分な熱伝導性能が得られない場合があり、８５ｖｏｌ％を越えた場合には熱伝導層が脆くなってしまうおそれがある。
【００２６】
本発明の電磁波吸収層に用いられる軟磁性金属粉末としては、供給安定性、価格などの面から鉄元素を含むものが好ましい。例えば、カルボニル鉄、電解鉄、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。この場合、価格などの面から鉄元素を１５重量％以上含むものが好ましい。
【００２７】
これらの軟磁性金属粉末は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。粉末の形状は、扁平状、粒子状のどちらかを単独で用いてもよいし、両者を併用してもよい。
【００２８】
軟磁性金属粉末の平均粒子径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、特には１μｍ以上５０μｍ以下のものを用いるのが好ましい。平均粒子径が０．１μｍ未満の場合には、粒子の比表面積が大きくなりすぎて高充填化が困難となるおそれがある。また、平均粒子径が１００μｍを越える場合には、シート表面に微小な凹凸が現れ、接触熱抵抗が大きくなってしまうおそれがある。
【００２９】
電磁波吸収層における軟磁性金属粉末の含有量は、電磁波吸収層全体の１０〜８０ｖｏｌ％、特には１５〜７０ｖｏｌ％であることが好ましい。１０ｖｏｌ％未満では、十分な電磁波吸収性能が得られない場合があり、８０ｖｏｌ％を越えた場合には電磁波吸収層が脆くなってしまうおそれがある。
【００３０】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートにおいては、電磁波吸収層に軟磁性金属粉とともに電気絶縁性の熱伝導性充填剤を充填することで、更に、熱伝導率を高めることができ、シートの熱伝導率を高めることで、適応範囲が大きく広がる。この場合、電磁波吸収層に充填する熱伝導性充填剤としては、上述した熱伝導性充填剤を例示することができ、熱伝導層に使用する熱伝導性充填剤とは、同じものでも異なったものでもよい。
【００３１】
電磁波吸収層に軟磁性金属粉とともに熱伝導性粉末を充填する場合、所定の電磁波吸収性能を得るために、軟磁性金属粉の充填率との兼ね合いを考えて、熱伝導性粉末の配合割合は、電磁波吸収層全体の１０〜７０ｖｏｌ％、特には２０〜５０ｖｏｌ％であることが好ましい。１０ｖｏｌ％未満では十分な熱伝導性能が得られない場合があり、７０ｖｏｌ％を越えた場合には、相対的に軟磁性金属粉の含有率が低下して、十分な電磁波吸収性能が得られない可能性がある。
【００３２】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートに用いられる電磁波吸収層と熱伝導層のベースポリマーとしては、オルガノポリシロキサン、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられるが、目的とする用途に応じて選択することができる。これらベースポリマーは１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３３】
本発明において、電磁波吸収層と熱伝導層のベースポリマーは、異なる種類のものを用いてもよいが、層間の接着を強固にするには、同じ種類のものを用いるほうが有利である。
【００３４】
本発明においては、組成物の硬さを調節し易く、耐熱性もあるオルガノポリシロキサンをベースポリマーとして用いることが好適である。この場合、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとする組成物としては、未加硫のパテ状シリコーン樹脂組成物や硬化性オルガノポリシロキサンをベースポリマーとするシリコーンゲル組成物、付加反応型シリコーンゴム組成物又は過酸化物架橋タイプのシリコーンゴム組成物などとして構成することができるが、特に限定されるものではない。
【００３５】
ここで、上記未加硫のパテ状シリコーン、シリコーンゴム、又はシリコーンゲル組成物のベースポリマーとしては、公知のオルガノポリシロキサンを用いることができ、このオルガノポリシロキサンとしては下記平均組成式（１）で示されるものを用いることができる。
【００３６】
Ｒ１ ａＳｉＯ（４−ａ）／２ （１）
（式中、Ｒ１は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、ａは１．９８〜２．０２の正数である。）
【００３７】
ここで、Ｒ１は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基、好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは炭素数１〜８のものであり、例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などの非置換の一価炭化水素基、更にはこれらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、シアノ基等で置換したクロロメチル基、ブロモエチル基、シアノエチル基等のハロゲン置換アルキル基、シアノ置換アルキル基等の置換の一価炭化水素基から選択することができる。中でもメチル基、フェニル基、ビニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、更にはメチル基が５０モル％以上、特には８０モル％以上であることが好ましい。また、ａは１．９８〜２．０２の正数である。このオルガノポリシロキサンとしては、一分子中にアルケニル基を２個以上有するものが好ましく、特にＲ１の０．００１〜５モル％がアルケニル基であることが好ましい。
【００３８】
上記式（１）のオルガノポリシロキサンとしては、その分子構造は別に限定されるものではないが、特にその分子鎖末端がトリオルガノシリル基等で封鎖されたものが好ましく、特にジメチルビニルシリル基等のジオルガノビニルシリル基で封鎖されたものが好ましい。また、基本的には直鎖状であることが好ましいが、分子構造の異なる１種又は２種以上の混合物であってもよい。
【００３９】
上記オルガノポリシロキサンは、平均重合度が１００〜１００，０００、特に１００〜２，０００であることが好ましく、また、２５℃における粘度が１００〜１００，０００，０００ｃｓ（センチストークス）、特に１００〜１００，０００ｃｓであることが好ましい。
【００４０】
上記オルガノポリシロキサンを用いて付加反応硬化型シリコーンゴム組成物として調製する場合は、上記オルガノポリシロキサンとしてビニル基等のアルケニル基を一分子中に２個以上有するものを使用すると共に、硬化剤としてオルガノハイドロジェンポリシロキサンと付加反応触媒を使用する。
【００４１】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式（２）
Ｒ２ ｂＨｃＳｉＯ（４−ｂ−ｃ）／２ （２）
（式中、Ｒ２は炭素数１〜１０の非置換又は置換の一価炭化水素基である。また、ｂは０≦ｂ≦３、特に０．７≦ｂ≦２．１、ｃは０＜ｃ≦３、特に０．００１≦ｃ≦１で、かつｂ＋ｃは０＜ｂ＋ｃ≦３、特に０．８≦ｂ＋ｃ≦３を満足する数である。）
で示される常温で液体のものであることが好ましい。
【００４２】
ここで、Ｒ２は炭素数１〜１０、特に１〜８の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、上記Ｒ１で例示した基と同様の基、好ましくは脂肪族不飽和結合を含まないものを挙げることができ、特にアルキル基、アリール基、アラルキル基、置換アルキル基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基などが好ましいものとして挙げられる。分子構造としては直鎖状、環状、分岐状、三次元網状のいずれの状態であってもよく、ＳｉＨ基は分子鎖の末端に存在しても分子鎖途中に存在してもよく、この両方に存在していてもよい。分子量に特に限定はないが、２５℃での粘度が１〜１，０００ｃｓ、特に３〜５００ｃｓの範囲であることが好ましい。
【００４３】
上記のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして具体的には、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、メチルハイドロジェン環状ポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位とからなる共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位と（ＣＨ３）３ＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位とからなる共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位と（Ｃ６Ｈ５）３ＳｉＯ１／２単位とからなる共重合体などが挙げられる。
【００４４】
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンのケイ素原子結合水素原子（即ち、ＳｉＨ基）の数と、ベースポリマー中のケイ素原子結合アルケニル基の数との比率が０．１：１〜３：１となるような量が好ましく、より好ましくは０．２：１〜２：１となるような量である。
【００４５】
付加反応触媒としては、白金族金属系触媒が用いられ、白金族金属を触媒金属として含有する単体、化合物、及びそれらの錯体などを用いることができる。具体的には、白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテートなどの白金系触媒、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム等のパラジウム系触媒、クロロトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム、テトラキス（トリフェニルホスフィン）ロジウム等のロジウム系触媒などが挙げられる。なおこの付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、上記アルケニル基含有オルガノポリシロキサンに対して、好ましくは白金族金属として０．１〜１，０００ｐｐｍ、より好ましくは１〜２００ｐｐｍである。０．１ｐｐｍ未満であると組成物の硬化が十分に進行しない場合が多く、１，０００ｐｐｍを超えるとコスト高になることがある。
【００４６】
一方、シリコーンゴム組成物を有機過酸化物硬化型とする場合には、硬化剤として有機過酸化物を用いる。なお、有機過酸化物硬化は、ベースポリマーのオルガノポリシロキサンの重合度が３，０００以上のガム状の場合に有用である。有機過酸化物としては、従来公知のものを使用することができ、例えばベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−ビス（２，５−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカルボキシ）ヘキサン等が挙げられる。
【００４７】
有機過酸化物の配合量は、上記ベースポリマーのオルガノポリシロキサン１００重量部に対して０．０１〜１０重量部とすることが好ましい。
【００４８】
また、本発明においては、電磁波吸収層、熱伝導層ともに、必要に応じてシランカップリング剤などの粉末表面処理剤、難燃剤、架橋剤、制御剤、架橋促進剤などを適宜、適量配合してもよい。
【００４９】
本発明において、電磁波吸収層及び熱伝導層を構成する組成物は、それぞれ軟磁性金属粉末及び／又は熱伝導性粉末とベースポリマーと必要に応じてその他の成分とを混合することにより製造することができる。ここで、軟磁性金属粉末及び／又は熱伝導性粉末とベースポリマーとその他の成分との混合は、ホモミキサー、ニーダー、２本ロール、プラネタリーミキサー等の混合機により均一になるまで行うが、特にこれらに限定されるものではない。
【００５０】
電磁波吸収層と熱伝導層の積層方法としては、上記組成物を用いて電磁波吸収層又は熱伝導層をコーティング成型やプレス成型等で予め成型した後、他の層をプレス成型やコーティング成型等で積層する方法や、電磁波吸収層と熱伝導層の両層を共押し出しやコーティングなどによりシート形状の未硬化物とした後、これらを重ねてプレス成型する方法、電磁波吸収層と熱伝導層の両層をコーティング成型やプレス成型等で予め成型した後、粘着層を介してプレス接着する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、各層間の接着を強固にするため、積層前のシートの接合面をプライマー処理してもよい。なお、上記電磁波吸収層と熱伝導層は、必要に応じて加熱硬化させることができる。
【００５１】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの積層構造としては、例えば図１（ａ）に示すような一層の電磁波吸収層１と一層の熱伝導層２とを積層してなる二層積層構造や、図１（ｂ）に示すような一層の電磁波吸収層１の両側面に各一層の熱伝導層２を積層した三層構造などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００５２】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シート全体の厚さは、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、一層の熱伝導層の厚さが０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。また、電磁波吸収層の厚さは、全シートの厚さの５０％を超えるものとすることが好ましく、より好ましくは全シート厚さの５５〜９８％である。本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの電磁波吸収層は、導電性の軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた構造であるため、絶縁破壊電圧は小さい。従って、シートの電気絶縁性は、熱伝導層の電気絶縁性に負うところが大きく、熱伝導層の厚さが０．０５ｍｍ未満では、電子機器等で余裕を持って使用できるレベルの絶縁破壊電圧１ｋＶを安定して得ることが難しい。また、成型によるピンホールの発生確率も高くなり、このピンホールからのリーク電流により、絶縁破壊電圧１ｋＶを確保できなくなる場合がある。また、熱伝導層の厚さが１ｍｍを超えたり、電磁波吸収層の厚さが、全シートの厚さの５０％以下では、十分な電磁波吸収性能が得られない可能性がある。
【００５３】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートのシート厚さ方向での絶縁破壊電圧は、１ｋＶ以上、好ましくは１．５ｋＶ以上、更に好ましくは２ｋＶ以上である。本発明のシート中の電磁波吸収層は、軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた構造であるため、その絶縁破壊電圧は小さい。そのため電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた電気絶縁性の熱伝導層を積層することにより、シート厚さ方向での絶縁破壊電圧を確保することができる。絶縁破壊電圧が１ｋＶ未満では、電子機器内で回路短絡の危険性が増加し、適応範囲が狭まる。
【００５４】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの熱伝導層の体積抵抗率は、１×１０６Ωｍ以上、特に１×１０８Ωｍ以上であることが好ましく、また１×１０１４Ωｍ以下であることが好ましい。体積抵抗率が１×１０６Ωｍより小さいと、シートがプリント配線回路や各種電極端子に接触したとき、電気的な短絡を引き起こすおそれがある。
【００５５】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの熱伝導率は、０．７Ｗ／ｍＫ以上、特に１Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、また１０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫ未満では熱伝導性能が十分でなくなる場合があり、用途も限定されてしまう。
なお、電磁波吸収層に熱伝導性充填剤を充填した場合は、シート全体の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、更には３Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。
【００５６】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの表面層のうち、少なくとも片方の発熱物及び／又は放熱部材の表面に配置される層の硬度が、アスカーＣ硬度計で測定したとき７０以下、特に６０以下であることが好ましい。シート表面を軟らかくすることで、シート表面が発熱物及び／又は放熱部材の表面の微細な凹凸に追従、変形して、ミクロに見ると両者の接触面積が大きくなる。結果として、シートと発熱物及び／又は放熱部材との接触熱抵抗を小さくすることができる。アスカーＣ硬度が７０より大きいと、シートと発熱物及び／又は放熱部材との接触熱抵抗が大きくなり、放熱特性が十分でない可能性がある。なお、電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの硬度の下限値としては、アスカーＣ硬度計で測定したとき１以上であることが好ましい。
【００５７】
本発明の電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートは、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能を兼ね備え、かつ電気絶縁性であるため、電子機器内部に装着する場合、プリント配線回路をはじめとする各部分の電気的な短絡に対してあまり配慮する必要がなく、最適な個所に装着することが可能である。このことにより、従来にも増して電子機器内部の電磁波ノイズを抑制できると共に、外部への電磁波漏洩量も抑制できる。更に、電子機器要素から発生した熱の機器外部への放熱も可能となる。
【００５８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００５９】
［実施例１］
ベースポリマーとして、有機過酸化物硬化型タイプのシリコーンゴム組成物を使用して、熱伝導層を厚さ１００μｍのＰＥＴ上にコーティング成型した。
【００６０】
平均重合度７０００のジメチルビニル生ゴム８８重量部、ケイ素原子結合アルコキシ基を含有するオルガノポリシロキサンを熱伝導性充填粉末の表面処理剤として１２重量部、更に熱伝導性充填剤として平均粒径１８μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＳ−３０）８００重量部と平均粒径４μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＬ−２４）４００重量部をニーダーにて均一なるまで混合し、熱伝導層のベース組成物を作製した。
【００６１】
このベース組成物１００重量部に対して、有機過酸化物であるジ（４−メチルベンゾイル）パーオキサイド０．８重量部とトルエン４０重量部をホモミキサーにて攪拌混合した後、厚さ１００μｍのＰＥＴ上にコーティングした。更に、トルエンを除去するため４０℃・５分間、８０℃・５分間と段階的に加熱工程を設けた後、１５０℃・５分間の条件で、コーティングシートを架橋・硬化させ、ＰＥＴ基材上に厚さ０．１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シート中の熱伝導層を得た。
【００６２】
次に、ベースポリマーとして、液状付加反応タイプのシリコーンゴム組成物を使用して、電磁波吸収層を上記、熱伝導層上にプレス成型した。
【００６３】
室温での粘度が３０Ｐａ・ｓであり、ジメチルビニルシロキシ基で両末端を封止したビニル基含有ジメチルポリシロキサンをベースオイルとし、ケイ素原子結合アルコキシ基を含有するオルガノポリシロキサンを各種充填粉末の表面処理剤として、該充填粉末の合計量１００重量部に対して１重量部添加し、更に平均粒径１０μｍの球状のＦｅ−１２％Ｃｒ−３％Ｓｉ軟磁性金属粉末と熱伝導性粉末である平均粒径１μｍの粒状アルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＬ−４７−１）を加えて、プラネタリーミキサーで室温にて攪拌混合後、更に攪拌しながら１２０℃、１時間の熱処理を行って、本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シート中の電磁波吸収層のベース組成物を作製した。
【００６４】
次に、１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上含有したオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金族金属系触媒、アセチレンアルコール系反応制御剤を添加混合した。オルガノハイドロジェンポリシロキサンの添加量は、その水素原子のモル数と電磁波吸収層のベース組成物中のジメチルシロキシ基のモル数の比が０．７となるようにした。最終的な配合組成は、シリコーン成分１００重量部に対して、軟磁性金属粉末１０００重量部、熱伝導性粉末であるアルミナ粉末４００重量部となるよう調整した。この電磁波吸収層となる組成物を、熱伝導層上に、プレス成形にて１２０℃、１０分間加熱硬化させ、０．９ｍｍの電磁波吸収層を積層した後、熱伝導層側のＰＥＴ基材から離型して、合計シート厚１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６５】
［実施例２］
電磁波吸収層の軟磁性金属粉を平均粒径３０μｍの扁平形状のＦｅ−５．５％Ｓｉとし、電磁波吸収層の最終的な配合組成が、シリコーン成分１００重量部に対して、軟磁性金属粉末９００重量部、熱伝導性粉末であるアルミナ粉末５００重量部となるよう調整した以外は実施例１と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６６】
［実施例３］
電磁波吸収層の最終的な配合組成が、シリコーン成分１００重量部に対して、軟磁性金属粉末９００重量部、熱伝導性粉末であるアルミナ粉末２００重量部となるよう調整した以外は実施例２と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６７】
［実施例４］
熱伝導性粉末を平均粒径０．９μｍの窒化アルミ粉末（三井化学株式会社製商品名：ＭＡＮ−２）とした以外は実施例３と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６８】
［実施例５］
電磁波吸収層のアルミナを平均粒径５μｍの粒状のＮｉ−Ｚｎフェライト粉末（戸田工業株式会社製商品名：ＢＳＮ−７１４）に代えた以外は実施例３と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６９】
［実施例６］
電磁波吸収層の軟磁性金属粉を平均粒径３０μｍのＦｅ−５．５％Ｓｉとし、熱伝導性粉末を添加せずに、電磁波吸収層の最終的な配合組成が、シリコーン成分１００重量部に対して、軟磁性金属粉末７００重量部となるよう調整した以外は実施例１と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７０】
［実施例７］
電磁波吸収層の組成を実施例２と同じとし、プレス成型にて１２０℃、１０分間加熱硬化させ、０．６ｍｍの電磁波吸収層を得た。
【００７１】
次に、ベースポリマーとして、実施例１で電磁波吸収層に用いたシリコーン組成物１００重量部に対して、熱伝導性充填剤に平均粒径１８μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＳ−３０）６００重量部と平均粒径４μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＬ−２４）３００重量部を充填し、熱伝導層組成物とした。これを電磁波吸収層上に０．４ｍｍの厚さで無溶剤コーティングした後、１２０℃・１０分間の条件で架橋・硬化させ、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７２】
［実施例８］
熱伝導層中の熱伝導性充填剤に、アルミナに代えて平均粒径５μｍの粒状のＮｉ−Ｚｎフェライト粉末（戸田工業株式会社製商品名：ＢＳＮ−７１４）を使用し、ベースポリマー１００重量部に対して、１０００重量部充填したこと以外は実施例７と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７３】
［実施例９］
実施例１の熱伝導層と同じ組成のベースポリマー１００重量部、平均粒径１．５μｍの窒化ホウ素粉末（三井化学株式会社製商品名：ＭＢＮ−０１０）２００重量部、トルエン３００重量部をホモミキサーにて均一に攪拌混合した後、厚さ５０μｍのガラスクロスを補強材として、まず、その片面にコーティングし、４０℃・５分間、８０℃・５分間と段階的に加熱工程を設けた後、１５０℃・５分間の条件で、架橋・硬化させた。次にガラスクロスの反対の面にもコーティングし、同様に架橋・硬化させ、０．４ｍｍ厚の熱伝導層を得た。
【００７４】
この熱伝導層上に、実施例２と同じ組成の電磁波吸収層を、実施例１と同じ条件でプレス成型し、０．６ｍｍ厚の電磁波吸収層とし、合計の厚さが１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７５】
［実施例１０］
実施例１の熱伝導層と同じ組成、同じ方法で０．１ｍｍ厚の熱伝導層を作製し、この熱伝導層で両側から挟みこんで、実施例２の電磁波吸収層と同じ組成の０．８ｍｍ厚の電磁波吸収層をプレス成型にて積層し、両側を熱伝導層とした３層構造の合計の厚さが１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７６】
［実施例１１］
実施例１の熱伝導層と同じ組成、同じ方法で０．１ｍｍ厚の熱伝導層を作製し、この熱伝導層上に、実施例２の電磁波吸収層と同じ組成の０．６ｍｍ厚の電磁波吸収層をプレス成型にて積層した。更に、電磁波吸収層上に実施例７の熱伝導層と同じ０．３ｍｍ厚の熱伝導層を積層して３層構造の積層シートとし、合計の厚さが１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７７】
［実施例１２］
電磁波吸収層のベースポリマーとして日信化学工業株式会社製のアクリルゴムＲＶ−２５２０を使用し、このアクリルゴム１００重量部に対して、平均粒径３０μｍの扁平形状のＦｅ−５．５％Ｓｉ軟磁性金属粉末１２００重量部、平均粒径１μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＬ−４７−１）３００重量部をニーダーにて均一混合し、電磁波吸収層のベース組成物とした。このベース組成物１００重量部に対して、有機過酸化物であるジ（４−メチルベンゾイル）パーオキサイド０．８重量部を２本ロールにて混合した後、１５０℃、１０分間の条件でプレス成型し、０．６ｍｍ厚の電磁波吸収層を得た。
【００７８】
この電磁波吸収層上に、実施例７の熱伝導層と同じ組成、同じ条件で０．４ｍｍ厚の熱伝導層を積層し、合計の厚さが１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７９】
［比較例１］
熱伝導層中の熱伝導性充填剤として、アルミナの代わりに平均粒径２０μｍの球状銅粉（三井金属鉱業株式会社製商品名：ＭＡ−ＣＤ−Ｓ）を使用した以外は、実施例１と同じとして、合計厚さ１ｍｍの電磁波吸収層と熱伝導層とからなる２層構造の電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００８０】
［比較例２］
熱伝導層の厚さを０．０３ｍｍ、電磁波吸収層の厚さを０．９７ｍｍとした以外は、実施例１と同じとして、合計厚さ１ｍｍの電磁波吸収層と熱伝導層とからなる２層構造の電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００８１】
［比較例３］
０．９５ｍｍの電磁波吸収層を実施例６と同じ組成、同じ方法で厚さ０．０５ｍｍのＰＥＴフィルム上に成型・接着し、合計厚さ１ｍｍの電気絶縁性の電磁波吸収性シートを得た。
【００８２】
実施例１〜１２、比較例１〜３にて得られたシートのシート厚さ方向での絶縁破壊電圧、シート厚さ方向での熱伝導率、シート表面層のアスカーＣ硬度及び電磁波吸収特性として放射電磁波減衰量を、また熱伝導層の体積抵抗率を下記に示す方法にて評価し、結果を表１〜３に示した。
【００８３】
《絶縁破壊電圧》
絶縁破壊電圧の測定はＪＩＳ Ｃ ２１１０に基づき測定を行った。
【００８４】
《体積抵抗率》
熱伝導層の体積抵抗率の測定はＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づき測定を行った。
【００８５】
《熱伝導率》
熱伝導率はＡＳＴＭ Ｅ １５３０に基づき測定を行った。
【００８６】
《アスカーＣ硬度》
シート表面層単独の６ｍｍ厚シートを作製し、このシートをシート間に気泡が入らないように２枚重ね合わせて、合計１２ｍｍ厚の被測定サンプルとした。高分子計器株式会社製アスカーＣ硬度計を用いて、荷重１ｋｇでの１０秒後の読みを測定値とした。
【００８７】
《放射電磁波減衰量》
放射電磁波減衰量を評価する方法を図２に示す。まず、電波暗室３内において、被測定シートを、周波数２ＧＨｚの電磁波を発生するダイポールアンテナ５に巻きつけ、そのダイポールアンテナ５より３ｍ離れた位置に受信アンテナ７を設置した。すなわち、これはＦＣＣ準拠の３ｍ法に合致するものである。次いで、発生した電磁波を受信アンテナ７と接続したシールドルーム４内のＥＭＩレシーバー（スペクトラムアナライザ）８により測定した。なお、図２中６はシグナルジェネレーターである。この測定結果と本発明の電磁波吸収性組成物を設置しない場合の電磁波発生量との差を放射電磁波減衰量とした。
【００８８】
【表１】
【００８９】
【表２】
【００９０】
【表３】
【００９１】
表１から、本発明による実施例１〜１２は、絶縁破壊電圧が１ｋＶ以上と高く、熱伝導率も０．７Ｗ／ｍＫ以上と高く、電磁波吸収性能も本評価方法において２ｄＢ以上の値が得られており、十分に電磁波吸収性能があると認められる。
【００９２】
実施例１〜５、７〜１２と実施例６を比較すると、電磁波吸収層に軟磁性金属粉と熱伝導性充填剤を共充填することにより、１．５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率が得られ、熱伝導率が更に高められることがわかる。
【００９３】
実施例１と比較例１を比較すると、熱伝導層に導電性の熱伝導性充填剤を充填した場合は、１ｋＶ以上の絶縁破壊電圧は得られず、適応個所が制限されることがわかる。
【００９４】
実施例１と比較例２を比較すると、熱伝導層を０．０５ｍｍ未満とした場合は、１ｋＶ以上の絶縁破壊電圧は得られず、適応個所が制限されることがわかる。
【００９５】
比較例３から、電磁波吸収層に絶縁であるＰＥＴフィルムを積層することで、電磁波吸収性能を阻害することなく絶縁破壊電圧を大きくできることがわかるが、実施例６と比較してみると、熱伝導率の悪い樹脂フィルムを積層することで熱伝導率が大きく損なわれることがわかる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明の電磁波吸収性熱伝導性シートは、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能を兼ね備え、かつ電気絶縁性であるため、電子機器内部に装着する場合、プリント配線回路をはじめとする各部分の電気的な短絡に対してあまり配慮する必要がなく、最適な個所に装着することが可能である。このことにより、従来にも増して電子機器内部の電磁波ノイズを抑制できると共に、外部への電磁波漏洩も抑制できる。更に、電子機器要素から発生した熱の機器外部への放熱も可能となる。
従って、従来電磁波吸収性シートと熱伝導性シートの２種類のシートが必要だった個所に対して、１種類のシートで簡単に対応が可能となる。小さなスペースで電磁波ノイズ対策と発熱対策が同時に可能となり、電子機器の小型化をも可能にする。
【００９７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における電磁波吸収性熱伝導性シートの構造を示す概略断面図であって、（ａ）は二層構造の電磁波吸収性熱伝導性シート、（ｂ）は三層構造の電磁波吸収性熱伝導性シートである。
【図２】放射電磁波減衰量測定方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 電磁波吸収層
２ 熱伝導層
３ 電波暗室
４ シールドルーム
５ ダイポールアンテナ
６ シグナルジェネレーター
７ 受信アンテナ
８ ＥＭＩレシーバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波吸収層と電気絶縁性の熱伝導層との積層体からなる、柔軟性を有する電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、放送、移動体通信、レーダー、携帯電話、無線ＬＡＮなどの電磁波利用が進むに伴い、生活空間に電磁波が散乱し、電磁波障害、電子機器の誤動作などの問題が頻発している。
【０００３】
また、パーソナルコンピューター、携帯電話等の内部に配置されたＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩ等の電子機器要素の高密度化、高集積化、及びプリント配線基板への電子機器要素の高密度実装化が進み、電磁波が機器内部に放射されることに伴い、その電磁波が機器内部で反射、充満して、機器自身から発生した電磁波による内部電磁干渉の問題も起きている。
【０００４】
従来、これらの電磁干渉障害対策を行う場合にはノイズ対策の専門知識と経験が必要であり、その対策には多くの時間が必要とされる上、対策部品の実装スペースを事前に確保することなど難点があった。こうした問題点を解決するため、電磁波を吸収することにより反射波及び透過波を低減する電磁波吸収体が使用され始めている。
【０００５】
更に、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩ等の電子機器要素の高密度化、高集積化に伴い発熱量が大きくなり、冷却を効率良く行わなければ、熱暴走により誤動作してしまうという問題も同時にある。従来、発熱を外部に効率良く放出する手段として、熱伝導性粉体を充填したシリコーングリースやシリコーンゴムをＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩ等とヒートシンクの間に設置して、接触熱抵抗を小さくする方法があった。しかし、この方式では前記機器内部の電磁干渉の問題を回避することは不可能である。
【０００６】
従って、電子機器内部の、特にＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩ等の電子機器要素の高密度化、高集積化された部位に対しては、電磁波吸収性能、熱伝導性能を有した部材が必要となる。シート部材としては、必要に応じて、（１）磁性粉末がベースポリマー中に分散された電磁波吸収性シート、（２）アルミナをはじめとする熱伝導性粉末がベースポリマー中に分散された熱伝導性シート、（３）両粉末を共充填するなどして電磁波吸収性能と熱伝導性能を兼ね備えたシートの３種類が使い分けられている。
【０００７】
昨今、パーソナルコンピューターをはじめとする電子機器の信号処理速度は非常に高速化してきており、各素子の動作周波数も数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚのものが多くなってきている。従って、電子機器内部で発生する電磁波ノイズの周波数もＧＨｚ帯域のものが多くなってきている。これらの電磁波ノイズを抑制するために、マンガン亜鉛系フェライト、ニッケル亜鉛系フェライトを代表とするスピネル型立方晶フェライトの粉末をベースポリマー中に均一分散させたシートを適応することも考えられるが、このフェライトシートで効果が見られるのは、主にＭＨｚ帯であり、ＧＨｚ帯に対しては効果が薄い。そのため現在では、ＭＨｚ帯からＧＨｚ帯まで効果の大きい金属系の軟磁性粉をベースポリマー中に均一分散させたシートが主流になってきている。
【０００８】
一般に軟磁性金属は、導電性であるため、その粉末をベースポリマー中に均一分散させたシートの絶縁破壊電圧は小さい。従って、電子機器内に、このシートを装着する場合には、電子機器内部の各部分が電気的に短絡してしまわないように注意を要する。
【０００９】
また、電磁波吸収性能と熱伝導性能を兼ね備えたシートでは、素子と放熱部材間で挟み込んで使用する場合が多く、素子と放熱部材の間で電気的に接続することが問題となる場合には、このシートは使用できない。このような場合には、電気的に絶縁である熱伝導性能のみを持つシートを素子と放熱部材間で挟み込んで使用して素子から熱を放散させると共に、その周囲の電気的に問題とならないような個所に電磁波吸収性のみを持つシートを配置して電磁波ノイズの抑制を行うという、煩雑な方法がとられている。
【００１０】
電子機器内部での電磁波ノイズ発生個所は高速駆動のＣＰＵ、ＭＰＵ、ＬＳＩなどの素子が多いが、素子とプリント配線基板のパターンを接続する、いわゆる素子の足や、プリント配線パターンがアンテナとなり電磁波ノイズが発生する場合もある。このような場合には、直接その個所を電磁波吸収性シートで覆うことが好ましいが、軟磁性金属粉をベースポリマー中に均一分散させたシートでは、シートに絶縁性がないため、回路短絡の問題により使用することはできなかった。
【００１１】
基本的に、軟磁性金属粉を絶縁性のベースポリマー中に均一分散させたシートにおいては、導電性の軟磁性金属粉同士は、ベースポリマーにより相互に絶縁されることになるが、電磁波吸収性能を高めるためには、軟磁性金属粉を高充填することが必要となり、金属粉同士の距離が近くなったり、接触したりするため、そのシートの絶縁破壊電圧は小さくなる。
【００１２】
特開平１１−４５８０４号公報（特許文献１）においては、シラン系カップリング剤で金属軟磁性粉表面に絶縁性皮膜を設けた電波吸収体が、特開２００１−３０８５８４号公報（特許文献２）には、長鎖アルキルシランにて金属軟磁性粉表面に絶縁性皮膜を設けた電波吸収体が示されているが、これらの有機基を有する分子の皮膜では、十分な絶縁破壊電圧をもった電磁波吸収性シートを得ることは難しい。
【００１３】
特開平１１−１９５８９３号公報（特許文献３）においては、軟磁性粉末と有機結合剤からなる複合磁性体層の少なくとも一方の面に絶縁層を設けた電磁波干渉抑制体が、特開２０００−２３２２９７号公報（特許文献４）においては、可撓性高分子材料に金属磁性粉体を分散した電磁波吸収層の外表面を誘電率が１０以下の可撓性高分子材料で被覆した電磁波吸収体が示されており、これらの構成で、電気絶縁性のシートの作製は可能であるが、熱伝導性能に関しては不十分である。
【００１４】
特開２００２−７６６８３号公報（特許文献５）においては、電磁波吸収層と放熱層とが積層された積層体からなる電磁波吸収性放熱シートが示されているが、この構成においては、電気絶縁性については不明確であるし、電磁波吸収性についても不十分である。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−４５８０４号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０８５８４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１９５８９３号公報
【特許文献４】
特開２０００−２３２２９７号公報
【特許文献５】
特開２００２−７６６８３号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであって、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能を兼ね備え、かつ電気絶縁性である電磁波吸収性熱伝導性シートを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電磁波吸収層と、電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電気絶縁性の熱伝導層とを積層し、シートの厚さ方向での絶縁破壊電圧を１ｋＶ以上とすることで、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能と高い電気絶縁性能とを兼ね備え、各種電子機器等に応用可能な電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートが得られることを見出した。
【００１８】
更には、上記シートの電磁波吸収層に軟磁性金属粉とともに電気絶縁性の熱伝導性充填剤を充填することで、更に、熱伝導率を高めた電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートが得られることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１９】
従って、本発明は、軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電磁波吸収層と、電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電気絶縁性の熱伝導層とを積層した電磁波吸収性熱伝導性シートであって、シートの厚さ方向での絶縁破壊電圧が１ｋＶ以上である電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートを提供する。
【００２０】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートは、軟磁性金属粉と、必要により電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電磁波吸収層と、電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電気絶縁性の熱伝導層とを積層して得られる。
【００２１】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートに含まれる電気絶縁性の熱伝導性充填剤としては、電気絶縁性物質である酸化アルミニウム、酸化ケイ素、フェライト、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムの粉末が好ましい。
【００２２】
フェライトを熱伝導性充填剤とする場合、電気絶縁性の高いＮｉ−Ｚｎ系やＭｇ−Ｚｎ系などのスピネル型立方晶フェライト粉末を用いることが好ましい。これらの軟磁性フェライトは、電磁波吸収性能をも併せ持つため、本発明の軟磁性金属粉による電磁波吸収性能を補うことが可能となるため、好適である。
【００２３】
熱伝導性粉末は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２４】
熱伝導性粉末の平均粒子径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、特には１μｍ以上５０μｍ以下のものを用いるのが好ましい。粒子径が０．１μｍ未満の場合には、粒子の比表面積が大きくなりすぎて高充填化が困難となるおそれがあるし、充填率が同じ場合、シートの熱伝導率が小さくなる。また、粒子径が１００μｍを越える場合には、シート表面に微小な凹凸が現れ、接触熱抵抗が大きくなってしまうおそれがある。
【００２５】
熱伝導層における熱伝導性粉末の含有量は、熱伝導層全量の３０〜８５ｖｏｌ％（容量％、以下同様）、特には４０〜８０ｖｏｌ％であることが好ましい。３０ｖｏｌ％未満では十分な熱伝導性能が得られない場合があり、８５ｖｏｌ％を越えた場合には熱伝導層が脆くなってしまうおそれがある。
【００２６】
本発明の電磁波吸収層に用いられる軟磁性金属粉末としては、供給安定性、価格などの面から鉄元素を含むものが好ましい。例えば、カルボニル鉄、電解鉄、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。この場合、価格などの面から鉄元素を１５重量％以上含むものが好ましい。
【００２７】
これらの軟磁性金属粉末は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。粉末の形状は、扁平状、粒子状のどちらかを単独で用いてもよいし、両者を併用してもよい。
【００２８】
軟磁性金属粉末の平均粒子径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、特には１μｍ以上５０μｍ以下のものを用いるのが好ましい。平均粒子径が０．１μｍ未満の場合には、粒子の比表面積が大きくなりすぎて高充填化が困難となるおそれがある。また、平均粒子径が１００μｍを越える場合には、シート表面に微小な凹凸が現れ、接触熱抵抗が大きくなってしまうおそれがある。
【００２９】
電磁波吸収層における軟磁性金属粉末の含有量は、電磁波吸収層全体の１０〜８０ｖｏｌ％、特には１５〜７０ｖｏｌ％であることが好ましい。１０ｖｏｌ％未満では、十分な電磁波吸収性能が得られない場合があり、８０ｖｏｌ％を越えた場合には電磁波吸収層が脆くなってしまうおそれがある。
【００３０】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートにおいては、電磁波吸収層に軟磁性金属粉とともに電気絶縁性の熱伝導性充填剤を充填することで、更に、熱伝導率を高めることができ、シートの熱伝導率を高めることで、適応範囲が大きく広がる。この場合、電磁波吸収層に充填する熱伝導性充填剤としては、上述した熱伝導性充填剤を例示することができ、熱伝導層に使用する熱伝導性充填剤とは、同じものでも異なったものでもよい。
【００３１】
電磁波吸収層に軟磁性金属粉とともに熱伝導性粉末を充填する場合、所定の電磁波吸収性能を得るために、軟磁性金属粉の充填率との兼ね合いを考えて、熱伝導性粉末の配合割合は、電磁波吸収層全体の１０〜７０ｖｏｌ％、特には２０〜５０ｖｏｌ％であることが好ましい。１０ｖｏｌ％未満では十分な熱伝導性能が得られない場合があり、７０ｖｏｌ％を越えた場合には、相対的に軟磁性金属粉の含有率が低下して、十分な電磁波吸収性能が得られない可能性がある。
【００３２】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートに用いられる電磁波吸収層と熱伝導層のベースポリマーとしては、オルガノポリシロキサン、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられるが、目的とする用途に応じて選択することができる。これらベースポリマーは１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３３】
本発明において、電磁波吸収層と熱伝導層のベースポリマーは、異なる種類のものを用いてもよいが、層間の接着を強固にするには、同じ種類のものを用いるほうが有利である。
【００３４】
本発明においては、組成物の硬さを調節し易く、耐熱性もあるオルガノポリシロキサンをベースポリマーとして用いることが好適である。この場合、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとする組成物としては、未加硫のパテ状シリコーン樹脂組成物や硬化性オルガノポリシロキサンをベースポリマーとするシリコーンゲル組成物、付加反応型シリコーンゴム組成物又は過酸化物架橋タイプのシリコーンゴム組成物などとして構成することができるが、特に限定されるものではない。
【００３５】
ここで、上記未加硫のパテ状シリコーン、シリコーンゴム、又はシリコーンゲル組成物のベースポリマーとしては、公知のオルガノポリシロキサンを用いることができ、このオルガノポリシロキサンとしては下記平均組成式（１）で示されるものを用いることができる。
【００３６】
Ｒ１ ａＳｉＯ（４−ａ）／２ （１）
（式中、Ｒ１は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、ａは１．９８〜２．０２の正数である。）
【００３７】
ここで、Ｒ１は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基、好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは炭素数１〜８のものであり、例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などの非置換の一価炭化水素基、更にはこれらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、シアノ基等で置換したクロロメチル基、ブロモエチル基、シアノエチル基等のハロゲン置換アルキル基、シアノ置換アルキル基等の置換の一価炭化水素基から選択することができる。中でもメチル基、フェニル基、ビニル基、トリフルオロプロピル基が好ましく、更にはメチル基が５０モル％以上、特には８０モル％以上であることが好ましい。また、ａは１．９８〜２．０２の正数である。このオルガノポリシロキサンとしては、一分子中にアルケニル基を２個以上有するものが好ましく、特にＲ１の０．００１〜５モル％がアルケニル基であることが好ましい。
【００３８】
上記式（１）のオルガノポリシロキサンとしては、その分子構造は別に限定されるものではないが、特にその分子鎖末端がトリオルガノシリル基等で封鎖されたものが好ましく、特にジメチルビニルシリル基等のジオルガノビニルシリル基で封鎖されたものが好ましい。また、基本的には直鎖状であることが好ましいが、分子構造の異なる１種又は２種以上の混合物であってもよい。
【００３９】
上記オルガノポリシロキサンは、平均重合度が１００〜１００，０００、特に１００〜２，０００であることが好ましく、また、２５℃における粘度が１００〜１００，０００，０００ｃｓ（センチストークス）、特に１００〜１００，０００ｃｓであることが好ましい。
【００４０】
上記オルガノポリシロキサンを用いて付加反応硬化型シリコーンゴム組成物として調製する場合は、上記オルガノポリシロキサンとしてビニル基等のアルケニル基を一分子中に２個以上有するものを使用すると共に、硬化剤としてオルガノハイドロジェンポリシロキサンと付加反応触媒を使用する。
【００４１】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式（２）
Ｒ２ ｂＨｃＳｉＯ（４−ｂ−ｃ）／２ （２）
（式中、Ｒ２は炭素数１〜１０の非置換又は置換の一価炭化水素基である。また、ｂは０≦ｂ≦３、特に０．７≦ｂ≦２．１、ｃは０＜ｃ≦３、特に０．００１≦ｃ≦１で、かつｂ＋ｃは０＜ｂ＋ｃ≦３、特に０．８≦ｂ＋ｃ≦３を満足する数である。）
で示される常温で液体のものであることが好ましい。
【００４２】
ここで、Ｒ２は炭素数１〜１０、特に１〜８の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、上記Ｒ１で例示した基と同様の基、好ましくは脂肪族不飽和結合を含まないものを挙げることができ、特にアルキル基、アリール基、アラルキル基、置換アルキル基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基などが好ましいものとして挙げられる。分子構造としては直鎖状、環状、分岐状、三次元網状のいずれの状態であってもよく、ＳｉＨ基は分子鎖の末端に存在しても分子鎖途中に存在してもよく、この両方に存在していてもよい。分子量に特に限定はないが、２５℃での粘度が１〜１，０００ｃｓ、特に３〜５００ｃｓの範囲であることが好ましい。
【００４３】
上記のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして具体的には、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、メチルハイドロジェン環状ポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位とからなる共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位と（ＣＨ３）３ＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位とからなる共重合体、（ＣＨ３）２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位と（Ｃ６Ｈ５）３ＳｉＯ１／２単位とからなる共重合体などが挙げられる。
【００４４】
このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンのケイ素原子結合水素原子（即ち、ＳｉＨ基）の数と、ベースポリマー中のケイ素原子結合アルケニル基の数との比率が０．１：１〜３：１となるような量が好ましく、より好ましくは０．２：１〜２：１となるような量である。
【００４５】
付加反応触媒としては、白金族金属系触媒が用いられ、白金族金属を触媒金属として含有する単体、化合物、及びそれらの錯体などを用いることができる。具体的には、白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテートなどの白金系触媒、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム等のパラジウム系触媒、クロロトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム、テトラキス（トリフェニルホスフィン）ロジウム等のロジウム系触媒などが挙げられる。なおこの付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、上記アルケニル基含有オルガノポリシロキサンに対して、好ましくは白金族金属として０．１〜１，０００ｐｐｍ、より好ましくは１〜２００ｐｐｍである。０．１ｐｐｍ未満であると組成物の硬化が十分に進行しない場合が多く、１，０００ｐｐｍを超えるとコスト高になることがある。
【００４６】
一方、シリコーンゴム組成物を有機過酸化物硬化型とする場合には、硬化剤として有機過酸化物を用いる。なお、有機過酸化物硬化は、ベースポリマーのオルガノポリシロキサンの重合度が３，０００以上のガム状の場合に有用である。有機過酸化物としては、従来公知のものを使用することができ、例えばベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−ビス（２，５−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカルボキシ）ヘキサン等が挙げられる。
【００４７】
有機過酸化物の配合量は、上記ベースポリマーのオルガノポリシロキサン１００重量部に対して０．０１〜１０重量部とすることが好ましい。
【００４８】
また、本発明においては、電磁波吸収層、熱伝導層ともに、必要に応じてシランカップリング剤などの粉末表面処理剤、難燃剤、架橋剤、制御剤、架橋促進剤などを適宜、適量配合してもよい。
【００４９】
本発明において、電磁波吸収層及び熱伝導層を構成する組成物は、それぞれ軟磁性金属粉末及び／又は熱伝導性粉末とベースポリマーと必要に応じてその他の成分とを混合することにより製造することができる。ここで、軟磁性金属粉末及び／又は熱伝導性粉末とベースポリマーとその他の成分との混合は、ホモミキサー、ニーダー、２本ロール、プラネタリーミキサー等の混合機により均一になるまで行うが、特にこれらに限定されるものではない。
【００５０】
電磁波吸収層と熱伝導層の積層方法としては、上記組成物を用いて電磁波吸収層又は熱伝導層をコーティング成型やプレス成型等で予め成型した後、他の層をプレス成型やコーティング成型等で積層する方法や、電磁波吸収層と熱伝導層の両層を共押し出しやコーティングなどによりシート形状の未硬化物とした後、これらを重ねてプレス成型する方法、電磁波吸収層と熱伝導層の両層をコーティング成型やプレス成型等で予め成型した後、粘着層を介してプレス接着する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、各層間の接着を強固にするため、積層前のシートの接合面をプライマー処理してもよい。なお、上記電磁波吸収層と熱伝導層は、必要に応じて加熱硬化させることができる。
【００５１】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの積層構造としては、例えば図１（ａ）に示すような一層の電磁波吸収層１と一層の熱伝導層２とを積層してなる二層積層構造や、図１（ｂ）に示すような一層の電磁波吸収層１の両側面に各一層の熱伝導層２を積層した三層構造などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００５２】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シート全体の厚さは、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、特に０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、一層の熱伝導層の厚さが０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下、特に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。また、電磁波吸収層の厚さは、全シートの厚さの５０％を超えるものとすることが好ましく、より好ましくは全シート厚さの５５〜９８％である。本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの電磁波吸収層は、導電性の軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた構造であるため、絶縁破壊電圧は小さい。従って、シートの電気絶縁性は、熱伝導層の電気絶縁性に負うところが大きく、熱伝導層の厚さが０．０５ｍｍ未満では、電子機器等で余裕を持って使用できるレベルの絶縁破壊電圧１ｋＶを安定して得ることが難しい。また、成型によるピンホールの発生確率も高くなり、このピンホールからのリーク電流により、絶縁破壊電圧１ｋＶを確保できなくなる場合がある。また、熱伝導層の厚さが１ｍｍを超えたり、電磁波吸収層の厚さが、全シートの厚さの５０％以下では、十分な電磁波吸収性能が得られない可能性がある。
【００５３】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートのシート厚さ方向での絶縁破壊電圧は、１ｋＶ以上、好ましくは１．５ｋＶ以上、更に好ましくは２ｋＶ以上である。本発明のシート中の電磁波吸収層は、軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた構造であるため、その絶縁破壊電圧は小さい。そのため電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた電気絶縁性の熱伝導層を積層することにより、シート厚さ方向での絶縁破壊電圧を確保することができる。絶縁破壊電圧が１ｋＶ未満では、電子機器内で回路短絡の危険性が増加し、適応範囲が狭まる。
【００５４】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの熱伝導層の体積抵抗率は、１×１０６Ωｍ以上、特に１×１０８Ωｍ以上であることが好ましく、また１×１０１４Ωｍ以下であることが好ましい。体積抵抗率が１×１０６Ωｍより小さいと、シートがプリント配線回路や各種電極端子に接触したとき、電気的な短絡を引き起こすおそれがある。
【００５５】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの熱伝導率は、０．７Ｗ／ｍＫ以上、特に１Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、また１０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫ未満では熱伝導性能が十分でなくなる場合があり、用途も限定されてしまう。
なお、電磁波吸収層に熱伝導性充填剤を充填した場合は、シート全体の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、更には３Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。
【００５６】
本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの表面層のうち、少なくとも片方の発熱物及び／又は放熱部材の表面に配置される層の硬度が、アスカーＣ硬度計で測定したとき７０以下、特に６０以下であることが好ましい。シート表面を軟らかくすることで、シート表面が発熱物及び／又は放熱部材の表面の微細な凹凸に追従、変形して、ミクロに見ると両者の接触面積が大きくなる。結果として、シートと発熱物及び／又は放熱部材との接触熱抵抗を小さくすることができる。アスカーＣ硬度が７０より大きいと、シートと発熱物及び／又は放熱部材との接触熱抵抗が大きくなり、放熱特性が十分でない可能性がある。なお、電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートの硬度の下限値としては、アスカーＣ硬度計で測定したとき１以上であることが好ましい。
【００５７】
本発明の電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シートは、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能を兼ね備え、かつ電気絶縁性であるため、電子機器内部に装着する場合、プリント配線回路をはじめとする各部分の電気的な短絡に対してあまり配慮する必要がなく、最適な個所に装着することが可能である。このことにより、従来にも増して電子機器内部の電磁波ノイズを抑制できると共に、外部への電磁波漏洩量も抑制できる。更に、電子機器要素から発生した熱の機器外部への放熱も可能となる。
【００５８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００５９】
［実施例１］
ベースポリマーとして、有機過酸化物硬化型タイプのシリコーンゴム組成物を使用して、熱伝導層を厚さ１００μｍのＰＥＴ上にコーティング成型した。
【００６０】
平均重合度７０００のジメチルビニル生ゴム８８重量部、ケイ素原子結合アルコキシ基を含有するオルガノポリシロキサンを熱伝導性充填粉末の表面処理剤として１２重量部、更に熱伝導性充填剤として平均粒径１８μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＳ−３０）８００重量部と平均粒径４μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＬ−２４）４００重量部をニーダーにて均一なるまで混合し、熱伝導層のベース組成物を作製した。
【００６１】
このベース組成物１００重量部に対して、有機過酸化物であるジ（４−メチルベンゾイル）パーオキサイド０．８重量部とトルエン４０重量部をホモミキサーにて攪拌混合した後、厚さ１００μｍのＰＥＴ上にコーティングした。更に、トルエンを除去するため４０℃・５分間、８０℃・５分間と段階的に加熱工程を設けた後、１５０℃・５分間の条件で、コーティングシートを架橋・硬化させ、ＰＥＴ基材上に厚さ０．１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シート中の熱伝導層を得た。
【００６２】
次に、ベースポリマーとして、液状付加反応タイプのシリコーンゴム組成物を使用して、電磁波吸収層を上記、熱伝導層上にプレス成型した。
【００６３】
室温での粘度が３０Ｐａ・ｓであり、ジメチルビニルシロキシ基で両末端を封止したビニル基含有ジメチルポリシロキサンをベースオイルとし、ケイ素原子結合アルコキシ基を含有するオルガノポリシロキサンを各種充填粉末の表面処理剤として、該充填粉末の合計量１００重量部に対して１重量部添加し、更に平均粒径１０μｍの球状のＦｅ−１２％Ｃｒ−３％Ｓｉ軟磁性金属粉末と熱伝導性粉末である平均粒径１μｍの粒状アルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＬ−４７−１）を加えて、プラネタリーミキサーで室温にて攪拌混合後、更に攪拌しながら１２０℃、１時間の熱処理を行って、本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シート中の電磁波吸収層のベース組成物を作製した。
【００６４】
次に、１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上含有したオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金族金属系触媒、アセチレンアルコール系反応制御剤を添加混合した。オルガノハイドロジェンポリシロキサンの添加量は、その水素原子のモル数と電磁波吸収層のベース組成物中のジメチルシロキシ基のモル数の比が０．７となるようにした。最終的な配合組成は、シリコーン成分１００重量部に対して、軟磁性金属粉末１０００重量部、熱伝導性粉末であるアルミナ粉末４００重量部となるよう調整した。この電磁波吸収層となる組成物を、熱伝導層上に、プレス成形にて１２０℃、１０分間加熱硬化させ、０．９ｍｍの電磁波吸収層を積層した後、熱伝導層側のＰＥＴ基材から離型して、合計シート厚１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６５】
［実施例２］
電磁波吸収層の軟磁性金属粉を平均粒径３０μｍの扁平形状のＦｅ−５．５％Ｓｉとし、電磁波吸収層の最終的な配合組成が、シリコーン成分１００重量部に対して、軟磁性金属粉末９００重量部、熱伝導性粉末であるアルミナ粉末５００重量部となるよう調整した以外は実施例１と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６６】
［実施例３］
電磁波吸収層の最終的な配合組成が、シリコーン成分１００重量部に対して、軟磁性金属粉末９００重量部、熱伝導性粉末であるアルミナ粉末２００重量部となるよう調整した以外は実施例２と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６７】
［実施例４］
熱伝導性粉末を平均粒径０．９μｍの窒化アルミ粉末（三井化学株式会社製商品名：ＭＡＮ−２）とした以外は実施例３と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６８】
［実施例５］
電磁波吸収層のアルミナを平均粒径５μｍの粒状のＮｉ−Ｚｎフェライト粉末（戸田工業株式会社製商品名：ＢＳＮ−７１４）に代えた以外は実施例３と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００６９】
［実施例６］
電磁波吸収層の軟磁性金属粉を平均粒径３０μｍのＦｅ−５．５％Ｓｉとし、熱伝導性粉末を添加せずに、電磁波吸収層の最終的な配合組成が、シリコーン成分１００重量部に対して、軟磁性金属粉末７００重量部となるよう調整した以外は実施例１と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７０】
［実施例７］
電磁波吸収層の組成を実施例２と同じとし、プレス成型にて１２０℃、１０分間加熱硬化させ、０．６ｍｍの電磁波吸収層を得た。
【００７１】
次に、ベースポリマーとして、実施例１で電磁波吸収層に用いたシリコーン組成物１００重量部に対して、熱伝導性充填剤に平均粒径１８μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＳ−３０）６００重量部と平均粒径４μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＬ−２４）３００重量部を充填し、熱伝導層組成物とした。これを電磁波吸収層上に０．４ｍｍの厚さで無溶剤コーティングした後、１２０℃・１０分間の条件で架橋・硬化させ、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７２】
［実施例８］
熱伝導層中の熱伝導性充填剤に、アルミナに代えて平均粒径５μｍの粒状のＮｉ−Ｚｎフェライト粉末（戸田工業株式会社製商品名：ＢＳＮ−７１４）を使用し、ベースポリマー１００重量部に対して、１０００重量部充填したこと以外は実施例７と同じとして、厚さ１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７３】
［実施例９］
実施例１の熱伝導層と同じ組成のベースポリマー１００重量部、平均粒径１．５μｍの窒化ホウ素粉末（三井化学株式会社製商品名：ＭＢＮ−０１０）２００重量部、トルエン３００重量部をホモミキサーにて均一に攪拌混合した後、厚さ５０μｍのガラスクロスを補強材として、まず、その片面にコーティングし、４０℃・５分間、８０℃・５分間と段階的に加熱工程を設けた後、１５０℃・５分間の条件で、架橋・硬化させた。次にガラスクロスの反対の面にもコーティングし、同様に架橋・硬化させ、０．４ｍｍ厚の熱伝導層を得た。
【００７４】
この熱伝導層上に、実施例２と同じ組成の電磁波吸収層を、実施例１と同じ条件でプレス成型し、０．６ｍｍ厚の電磁波吸収層とし、合計の厚さが１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７５】
［実施例１０］
実施例１の熱伝導層と同じ組成、同じ方法で０．１ｍｍ厚の熱伝導層を作製し、この熱伝導層で両側から挟みこんで、実施例２の電磁波吸収層と同じ組成の０．８ｍｍ厚の電磁波吸収層をプレス成型にて積層し、両側を熱伝導層とした３層構造の合計の厚さが１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７６】
［実施例１１］
実施例１の熱伝導層と同じ組成、同じ方法で０．１ｍｍ厚の熱伝導層を作製し、この熱伝導層上に、実施例２の電磁波吸収層と同じ組成の０．６ｍｍ厚の電磁波吸収層をプレス成型にて積層した。更に、電磁波吸収層上に実施例７の熱伝導層と同じ０．３ｍｍ厚の熱伝導層を積層して３層構造の積層シートとし、合計の厚さが１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７７】
［実施例１２］
電磁波吸収層のベースポリマーとして日信化学工業株式会社製のアクリルゴムＲＶ−２５２０を使用し、このアクリルゴム１００重量部に対して、平均粒径３０μｍの扁平形状のＦｅ−５．５％Ｓｉ軟磁性金属粉末１２００重量部、平均粒径１μｍのアルミナ粉末（昭和電工株式会社製商品名：ＡＬ−４７−１）３００重量部をニーダーにて均一混合し、電磁波吸収層のベース組成物とした。このベース組成物１００重量部に対して、有機過酸化物であるジ（４−メチルベンゾイル）パーオキサイド０．８重量部を２本ロールにて混合した後、１５０℃、１０分間の条件でプレス成型し、０．６ｍｍ厚の電磁波吸収層を得た。
【００７８】
この電磁波吸収層上に、実施例７の熱伝導層と同じ組成、同じ条件で０．４ｍｍ厚の熱伝導層を積層し、合計の厚さが１ｍｍの本発明の電気絶縁性電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００７９】
［比較例１］
熱伝導層中の熱伝導性充填剤として、アルミナの代わりに平均粒径２０μｍの球状銅粉（三井金属鉱業株式会社製商品名：ＭＡ−ＣＤ−Ｓ）を使用した以外は、実施例１と同じとして、合計厚さ１ｍｍの電磁波吸収層と熱伝導層とからなる２層構造の電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００８０】
［比較例２］
熱伝導層の厚さを０．０３ｍｍ、電磁波吸収層の厚さを０．９７ｍｍとした以外は、実施例１と同じとして、合計厚さ１ｍｍの電磁波吸収層と熱伝導層とからなる２層構造の電磁波吸収性熱伝導性シートを得た。
【００８１】
［比較例３］
０．９５ｍｍの電磁波吸収層を実施例６と同じ組成、同じ方法で厚さ０．０５ｍｍのＰＥＴフィルム上に成型・接着し、合計厚さ１ｍｍの電気絶縁性の電磁波吸収性シートを得た。
【００８２】
実施例１〜１２、比較例１〜３にて得られたシートのシート厚さ方向での絶縁破壊電圧、シート厚さ方向での熱伝導率、シート表面層のアスカーＣ硬度及び電磁波吸収特性として放射電磁波減衰量を、また熱伝導層の体積抵抗率を下記に示す方法にて評価し、結果を表１〜３に示した。
【００８３】
《絶縁破壊電圧》
絶縁破壊電圧の測定はＪＩＳ Ｃ ２１１０に基づき測定を行った。
【００８４】
《体積抵抗率》
熱伝導層の体積抵抗率の測定はＪＩＳ Ｋ ６２４９に基づき測定を行った。
【００８５】
《熱伝導率》
熱伝導率はＡＳＴＭ Ｅ １５３０に基づき測定を行った。
【００８６】
《アスカーＣ硬度》
シート表面層単独の６ｍｍ厚シートを作製し、このシートをシート間に気泡が入らないように２枚重ね合わせて、合計１２ｍｍ厚の被測定サンプルとした。高分子計器株式会社製アスカーＣ硬度計を用いて、荷重１ｋｇでの１０秒後の読みを測定値とした。
【００８７】
《放射電磁波減衰量》
放射電磁波減衰量を評価する方法を図２に示す。まず、電波暗室３内において、被測定シートを、周波数２ＧＨｚの電磁波を発生するダイポールアンテナ５に巻きつけ、そのダイポールアンテナ５より３ｍ離れた位置に受信アンテナ７を設置した。すなわち、これはＦＣＣ準拠の３ｍ法に合致するものである。次いで、発生した電磁波を受信アンテナ７と接続したシールドルーム４内のＥＭＩレシーバー（スペクトラムアナライザ）８により測定した。なお、図２中６はシグナルジェネレーターである。この測定結果と本発明の電磁波吸収性組成物を設置しない場合の電磁波発生量との差を放射電磁波減衰量とした。
【００８８】
【表１】
【表２】
【表３】
表１から、本発明による実施例１〜１２は、絶縁破壊電圧が１ｋＶ以上と高く、熱伝導率も０．７Ｗ／ｍＫ以上と高く、電磁波吸収性能も本評価方法において２ｄＢ以上の値が得られており、十分に電磁波吸収性能があると認められる。
【００９２】
実施例１〜５、７〜１２と実施例６を比較すると、電磁波吸収層に軟磁性金属粉と熱伝導性充填剤を共充填することにより、１．５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率が得られ、熱伝導率が更に高められることがわかる。
【００９３】
実施例１と比較例１を比較すると、熱伝導層に導電性の熱伝導性充填剤を充填した場合は、１ｋＶ以上の絶縁破壊電圧は得られず、適応個所が制限されることがわかる。
【００９４】
実施例１と比較例２を比較すると、熱伝導層を０．０５ｍｍ未満とした場合は、１ｋＶ以上の絶縁破壊電圧は得られず、適応個所が制限されることがわかる。
【００９５】
比較例３から、電磁波吸収層に絶縁であるＰＥＴフィルムを積層することで、電磁波吸収性能を阻害することなく絶縁破壊電圧を大きくできることがわかるが、実施例６と比較してみると、熱伝導率の悪い樹脂フィルムを積層することで熱伝導率が大きく損なわれることがわかる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明の電磁波吸収性熱伝導性シートは、高い電磁波吸収性能と高い熱伝導性能を兼ね備え、かつ電気絶縁性であるため、電子機器内部に装着する場合、プリント配線回路をはじめとする各部分の電気的な短絡に対してあまり配慮する必要がなく、最適な個所に装着することが可能である。このことにより、従来にも増して電子機器内部の電磁波ノイズを抑制できると共に、外部への電磁波漏洩も抑制できる。更に、電子機器要素から発生した熱の機器外部への放熱も可能となる。
従って、従来電磁波吸収性シートと熱伝導性シートの２種類のシートが必要だった個所に対して、１種類のシートで簡単に対応が可能となる。小さなスペースで電磁波ノイズ対策と発熱対策が同時に可能となり、電子機器の小型化をも可能にする。
【００９７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における電磁波吸収性熱伝導性シートの構造を示す概略断面図であって、（ａ）は二層構造の電磁波吸収性熱伝導性シート、（ｂ）は三層構造の電磁波吸収性熱伝導性シートである。
【図２】放射電磁波減衰量測定方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 電磁波吸収層
２ 熱伝導層
３ 電波暗室
４ シールドルーム
５ ダイポールアンテナ
６ シグナルジェネレーター
７ 受信アンテナ
８ ＥＭＩレシーバー
Claims (10)
- 軟磁性金属粉をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電磁波吸収層と、電気絶縁性の熱伝導性充填剤をベースポリマー中に分散させた少なくとも１層の電気絶縁性の熱伝導層とを積層した電磁波吸収性熱伝導性シートであって、シートの厚さ方向での絶縁破壊電圧が１ｋＶ以上である電気絶縁性の電磁波吸収性熱伝導性シート。
- 熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫ以上である請求項１に記載の電磁波吸収性熱伝導性シート。
- 電磁波吸収層に、軟磁性金属粉とともに電気絶縁性の熱伝導性充填剤が充填されている請求項１又は２に記載の電磁波吸収性熱伝導性シート。
- 熱伝導率が１．５Ｗ／ｍＫ以上である請求項３に記載の電磁波吸収性熱伝導性シート。
- 電気絶縁性の熱伝導性充填剤が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、フェライト、窒化ケイ素、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種類である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電磁波吸収性熱伝導性シート。
- 電磁波吸収層中に含まれる軟磁性金属粉が、鉄元素を１５重量％以上含む金属である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電磁波吸収性熱伝導性シート。
- ベースポリマーが、オルガノポリシロキサン、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム及びフッ素ゴムから選ばれる１種又は２種以上の混合物である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電磁波吸収性熱伝導性シート。
- シート全体の厚さが０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、一層の熱伝導層の厚さが０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下、電磁波吸収層全体の厚さが全シートの厚さの５０％を超えるものである請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電磁波吸収性熱伝導性シート。
- 熱伝導層の体積抵抗率が、１×１０６Ωｍ以上である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電磁波吸収性熱伝導性シート。
- シート表面層の少なくとも片方の装着面に配置された層の硬度が、アスカーＣ硬度計で測定したとき７０以下である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電磁波吸収性熱伝導性シート。
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