JP2005146057A - 高熱伝導性成形体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い熱伝導性を発揮することができる高熱伝導性成形体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合したものである。熱伝導性繊維の平均繊維径は５〜１５μｍ、かつ平均繊維長は７０〜１３０μｍである。さらに、熱伝導性繊維の全量中には、繊維長が２５μｍ以下の微細繊維が２０％以下の個数割合で含有されている。加えて、熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに一定方向に配向されている。この高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス又はその原料に、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散した高熱伝導性組成物から成形される。熱伝導性繊維は、高熱伝導性組成物に磁力線を印加することにより一定方向に配向されている。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子機器の内部における電子部品と放熱器の間、電子部品と金属製伝熱板の間等に介在され、電子部品から発生する熱を伝導するための高熱伝導性成形体及びその製造方法に関するものである。

近年、コンピュータのＣＰＵを代表とする電子素子の高性能化に伴い、電子素子の消費電力が増大するとともに電子素子の発熱量も増大している。この電子素子は、熱によって処理能力が低下することから、電子素子の蓄熱を回避する必要がある。従って、電子素子の性能を維持するためには、電子素子の冷却が重要な課題となっている。

そこで、電子素子と冷却部材（放熱器等）との間に介在される熱伝導性成形体に対して、高い熱伝導性が求められている。その熱伝導性成形体は、高分子マトリックス中に熱伝導性充填材を配合した組成物から成形され、通常、熱伝導性成形体中における熱伝導性充填材の含有量が多いものほど、熱伝導性成形体は高い熱伝導性を発揮することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、炭素繊維を熱伝導性充填材として配合した組成物及び成形体が知られている（例えば、特許文献２〜５参照）。
特開昭６３−２０３４０号公報 特開平９−２８３９５５号公報 特開平１１−２７９４０６号公報 特開２００２−９７３７２号公報 特開平１１−３０２５４５号公報

上記特許文献１に記載の組成物では、熱伝導性充填材の増量に伴って、組成物が高粘度となり、作業性、成形性等の加工性が悪化する。そのため、組成物中における熱伝導性充填剤の含有量を一定量以下に設定する必要がある。従って、高い熱伝導性が得られないという問題があった。特許文献２〜５に記載の組成物及び成形体では、組成物が高粘度となるとともに流動性が低下する。そのため、組成物におけるエアの混入等により、加工性が悪化する。また、炭素繊維を配向させて一定方向の熱伝導性を高めようとしても、組成物が高粘度であり、流動性が低下しているため、炭素繊維の配向性を高めることが困難である。従って、得られる成形体の熱伝導性が十分に発揮されないという問題があった。

本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、高い熱伝導性を発揮することができる高熱伝導性成形体及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明の高熱伝導性成形体では、高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体において、前記熱伝導性繊維の平均繊維径は５〜１５μｍ、かつ平均繊維長は７０〜１３０μｍであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長２５μｍ以下の微細繊維が２０％以下の個数割合で含有され、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維が一定方向に配向されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明の高熱伝導性成形体では、請求項１に記載の発明において、前記熱伝導性繊維は炭素繊維であり、該炭素繊維における少なくとも一方向の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを要旨とする。

請求項３に記載の発明の高熱伝導性成形体では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記高分子マトリックス１００重量部に対し、前記熱伝導性繊維が５０〜１５０重量部配合されるとともに前記非繊維状熱伝導性充填剤が３００〜６００重量部配合されることを要旨とする。

請求項４に記載の発明の高熱伝導性成形体の製造方法では、高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体の製造方法であって、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維の平均繊維径は５〜１５μｍ、かつ平均繊維長は７０〜１３０μｍであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長２５μｍ以下の微細繊維が２０％以下の個数割合で含有され、前記高分子マトリックス中又はその原料中に前記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散させた高熱伝導性組成物を調製した後、該高熱伝導性組成物に磁力線を印加し、前記高分子マトリックス又はその原料を固化又は硬化することを要旨とする。

本発明によれば、高い熱伝導性を発揮することができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態における高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填材を配合したものである。熱伝導性繊維の平均繊維径は５〜１５μｍ、かつ平均繊維長は７０〜１３０μｍである。さらに、熱伝導性繊維の全量中において、繊維長２５μｍ以下の微細繊維が２０％以下の個数割合で含有されている。加えて、熱伝導性繊維は反磁性を有し、高熱伝導性成形体中における熱伝導性繊維は一定方向に配向されている。この高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス又はその原料中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散した高熱伝導性組成物から成形される。

高分子マトリックスは、機械的強度、耐熱性、耐久性等、要求される性能に応じて選択すればよく、組成、硬化方法等は特に限定されない。高分子マトリックスの具体例としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴム等のゴム材料、各種熱可塑性エラストマー等が挙げられる。高分子マトリックス原料とは、硬化反応を伴って生成する高分子マトリックスのうち、硬化反応前の高分子マトリックスをいう。これらの高分子マトリックスは、単独で配合してもよく、二種以上を組み合わせて配合してもよい。

高分子マトリックスの中でも、耐熱性に優れるとともに電子部品に対する密着性や追従性の点から、シリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムはその原料であるポリオルガノシロキサンを硬化することによって得られるものであって、シリコーンゴムの性状にはエラストマー状の他にゲル状及びフォーム状も含まれる。その硬化方法は、特に限定されるものではなく、有機過酸化物によるラジカル反応、ビニル基を含有するポリジメチルシロキサンとケイ素原子に結合した水素原子を有するポリオルガノシロキサンとを白金系触媒下で反応させる付加反応、硬化時に縮合生成物を生成する縮合反応等を利用することができる。また、シリコーンゴムの剤型としては一液型、二液型等が挙げられる。

シリコーンゴムの中でも、その原料としての液状の付加反応型ポリオルガノシロキサンから硬化されるシリコーンゴムが好ましい。液状の付加反応型ポリオルガノシロキサンを使用すると、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤の充填性に優れるため、それらの配合量を増加させることができる。また、液状の付加反応型ポリオルガノシロキサンは、ポリオルガノシロキサンの重合度が１００〜２０００程度であって低粘度であることから、成形性に優れるとともに、得られる高熱伝導性成形体に優れた柔軟性を付与することができる。

シリコーンゴム原料の粘度（２５℃）は、成形加工性が良好である点から、好ましくは１０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以下である。この粘度が１０００ｍＰａ・ｓを超えると、高熱伝導性組成物に気泡が混入しやすいとともに、脱泡が困難となるおそれがある。

熱伝導性繊維は反磁性を有するものであって、磁力線を印加した場合、その磁力線に対して平行方向又は垂直方向に配向可能なものである。熱伝導性繊維の具体例としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリアリレーンサルファイド繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、炭素繊維等が挙げられる。ここで、熱伝導性繊維の繊維形状には、ウイスカー状、コイル状、チューブ状等も含まれる。これらの熱伝導性繊維は、単独で配合してもよく、二種以上を組み合わせて配合してもよい。熱伝導性繊維の中でも、熱伝導性に優れることから、炭素繊維が好ましく、少なくとも一方向（好ましくは繊維軸方向）の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である炭素繊維がさらに好ましい。炭素繊維の具体例としては、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等が挙げられる。炭素繊維は、溶融紡糸した繊維状ピッチを炭素化又は黒鉛化処理して製造される。炭素繊維の中でも、繊維長方向の熱伝導率を高めることができる点から、メソフェーズピッチを原料とする炭素繊維が好ましい。また、より高い熱伝導率を有することから、好ましくは１０００℃以上の炭化処理が施された炭素繊維、より好ましくは２０００℃以上の黒鉛化処理が施された炭素繊維が好ましい。

熱伝導性繊維の平均繊維径は、５〜１５μｍ、好ましくは７〜１２μｍである。この平均繊維径が５μｍ未満であると、熱伝導性繊維の強度が不足する。従って、高分子マトリックス又はその原料に熱伝導性繊維を分散させる際、熱伝導性繊維が微粉化しやすいため、高熱伝導性組成物が高粘度となる。一方、１５μｍを超えると、熱伝導性繊維を配向させることが困難となる。熱伝導性繊維の平均繊維長は、７０〜１３０μｍ、好ましくは８０〜１２０μｍである。この平均繊維長が７０μｍ未満であると、高熱伝導性組成物が高粘度となる。一方、１３０μｍを超えると、繊維同士の絡み合い等を要因として、高熱伝導性組成物の粘度が高粘度となるとともに、熱伝導性繊維を配向させることが困難となる。

熱伝導性繊維中に粉状の微細繊維が存在する場合、高熱伝導性組成物が高粘度化する原因になる。熱伝導性繊維の全量中には、繊維長が２５μｍ以下の微細繊維が２０％以下の個数割合で含有されている。この微細繊維は１５％以下であることが好ましく、１２％以下であることがより好ましい。この微細繊維が２０％を超えると、高熱伝導性組成物が高粘度となり、高い熱伝導性が発揮されない。この繊維長及び微細繊維の個数割合は、例えば画像処理解析装置（ルーゼックス（登録商標）、（株）ニレコ製）を用いて、計測することが可能である。

熱伝導性繊維は、その製造工程中又は製造後において、各種方法によって繊維を粉砕することにより得ることができる。粉砕方法としては、ハンマーミル、ボールミル、振動ボールミル、ブレードミル、ジェットミル、トルネードミル、ミルミキサー、ヘンシェルミキサー等が挙げられる。熱伝導性繊維の製造工程中又は製造後において、切断機にてチョップドファイバーに一次粉砕した後、上記粉砕方法にて二次粉砕を行うことによって、容易に製造することができることからも、炭素繊維が好ましい。

熱伝導性繊維の配合量は、高分子マトリックス１００重量部に対して、好ましくは５０〜１５０重量部、より好ましくは６０〜１４０重量部である。この配合量が５０重量部未満であると、優れた熱伝導性が発揮されにくくなる。一方、１５０重量部を超えると、高熱伝導性組成物が高粘度となるおそれがある。

非繊維状熱伝導性充填剤は、この非繊維状熱伝導性充填剤は繊維を粉砕したものではなく、球状、粒状等の塊状をなすものである。非繊維状熱伝導性充填剤の形状は、二次凝集が発生しにくく、高熱伝導性成形体の表面に凹凸が形成される等の不具合が発生しにくいことから、球状であることが好ましい。非繊維状熱伝導性充填剤の材質としては、熱伝導性に優れることから、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素及び二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。非繊維状熱伝導性充填剤の平均粒径は、好ましくは０．１〜１００μｍ、より好ましくは１〜５０μｍである。この平均粒径が０．１μｍ未満であると、比表面積が大きくなり、高熱伝導性組成物が高粘度となるおそれがある。一方、１００μｍを超えると、高熱伝導性成形体の表面に凹凸が形成される等、高熱伝導性成形体の表面形状が悪化するおそれがある。

非繊維状熱伝導性充填剤の配合量は、高分子マトリックス１００重量部に対して、好ましくは３００〜６００重量部、より好ましくは４００〜６００重量部である。この配合量が３００重量部未満であると、優れた熱伝導性が発揮されにくくなる。一方、６００重量部を超えると、高熱伝導性組成物が高粘度となるおそれがある。上記の理由から、高分子マトリックス１００重量部に対して、熱伝導性繊維を５０〜１５０重量部配合するとともに非繊維状熱伝導性充填剤を３００〜６００重量部配合することが好ましい。

高熱伝導性組成物及び高熱伝導性成形体には、その他の添加剤として、可塑剤、粘着剤、補強剤、着色剤、耐熱向上剤等を配合することも可能である。
高熱伝導性組成物の粘度（２５℃）は、好ましくは８００００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは７５０００ｍＰａ・ｓ以下である。この粘度が８００００ｍＰａ・ｓを超えると、熱伝導性繊維を一定方向に配向させることが困難となるおそれがある。上記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤の配合により、粘度を８００００ｍＰａ・ｓ以下とすることにより、高熱伝導性組成物における気泡の混入が一層抑制されるとともに、熱伝導性繊維を一層高度に配向させることができる。

高熱伝導性成形体の製造方法は、まず高分子マトリックス中又はその原料中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散させて高熱伝導性組成物を調製する。次に、各種成形法によって熱伝導性組成物を成形し、この熱伝導性組成物に磁力線を印加することにより、熱伝導性繊維を一定方向に配向させる。続いて、高分子マトリックス又はその原料を固化又は硬化させることにより、高熱伝導性成形体が得られる。磁力線を印加するための磁力線発生源としては、超電導磁石、永久磁石、電磁石、コイル等が挙げられる。これらの磁力線発生源の中でも、高い磁束密度の磁場を発生することができる点から、超電導磁石が好ましい。これらの磁力線発生源から発生する磁場の磁束密度は、好ましくは１〜３０テスラである。この磁束密度が１テスラ未満であると、熱伝導性繊維を硬度に配向することが困難となるおそれがある。一方、３０テスラを超える磁束密度は、実用上得られにくい。熱伝導性組成物の成形方法としては、バーコータ法、ドクターブレード法、押出成形法（Ｔダイ法等）、カレンダー成形法、プレス成形法、注型法等が挙げられる。

高熱伝導性成形体の形状は、ブロック状、シート状等が挙げられる。その形状は、電子部品と冷却部材との間に介在して使用されることにより、電子部品から発生する熱を効率的に伝導することができる点からシート状であることが好ましい。シート状の高熱伝導性成形体の場合、その厚さは０．１〜５ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍ未満であると、生産性や取り付け時の作業性が悪化するおそれがある。一方、５ｍｍを超えると、熱抵抗が高くなるおそれがあるとともに、コストアップとなる。

高熱伝導性成形体の熱伝導率は、好ましくは１４Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。この熱伝導率が１４Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると、優れた熱伝導性が発揮されないおそれがある。高熱伝導性成形体の硬度は、タイプＥデュロメータ（ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠）で５０以下であることが好ましい。この硬度が５０を超える場合、電子部品に対する形状追従性が悪化するとともに電子部品を保護する機能が発揮されないおそれがある。

高熱伝導性成形体中の熱伝導性繊維は一定方向に配向されることによって、その方向の熱伝導性が向上されている。例えば、シート状の高熱伝導性成形体の場合、その面内方向、厚さ方向等の一定方向に熱伝導性繊維が配向されることにより、面内方向や厚さ方向における熱伝導性を向上することができる。

さて、高熱伝導性組成物を製造するには、高分子マトリックス又はその原料に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合し、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤がほぼ均一に分散するまで攪拌又は混練する。このとき、熱伝導性繊維中の微細繊維の割合は上記の範囲であるため、微細繊維による高熱伝導性組成物の粘度上昇が抑制される。従って、高分子マトリックスに対する熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤の配合量を増加させることができる。

次に、高熱伝導性成形体を製造するには、高熱伝導性組成物を各種成形法によって所定の形状に成形し、高熱伝導性組成物に磁力線を印加する。ここで、高熱伝導性組成物が高粘度化すると、熱伝導性繊維の動きが阻害されることにより、熱伝導性繊維を高度に配向することが困難となる。このとき、高熱伝導性組成物には、上記の熱伝導性繊維及び非熱伝導性繊維が配合されているため、高熱伝導性組成物の粘度上昇は抑制されている。従って、高熱伝導性組成物中において熱伝導繊維の動きが阻害されにくくなっている。また、熱伝導性繊維の平均繊維径及び平均繊維長は上記の範囲に設定されているため、高熱伝導性組成物中において、熱伝導性繊維同士の絡み合いが発生しにくくなっている。よって、組成物の粘度上昇や熱伝導性繊維の絡み合いを要因として熱伝導性繊維の配向性が低下することが抑制される。

次に、高分子マトリックス又はその原料を固化又は硬化することにより、熱伝導繊維が配向した状態で固定された高熱伝導性成形体が得られる。この高熱伝導性成形体は電子部品と放熱部材の間に介在されて使用される。このとき、高熱伝導性成形体には、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤が配合されている。さらに、熱伝導性繊維は一定方向に配向されている。従って、高熱伝導性成形体における熱伝導性繊維の配向方向に沿った向きの熱伝導性が向上される。また、熱伝導性繊維の間には、非繊維状熱伝導性充填剤が存在するため、熱伝導性繊維間における熱伝導性は非繊維状熱伝導性充填剤によって向上される。

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ この実施形態の高熱伝導性成形体では、高分子マトリックス中に上記の熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤が配合されている。また、熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに一定方向に配向されている。このように構成した場合、高熱伝導性組成物の粘度上昇が抑制される。そのため、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤の配合量を増加させることが可能であるとともに、熱伝導性繊維を高度に配向させることが可能となる。また、高熱伝導性組成物の粘度上昇が抑制されるため、高熱伝導性組成物中における気泡の混入が抑制されるとともに、気泡が混入した場合でもその気泡は容易に脱泡される。そのため、気泡によって熱伝導性が低下することを極力抑えることができる。よって、高い熱伝導性を発揮することができる高熱伝導性成形体を得ることができる。

さらに、熱伝導性繊維自体及び非繊維状熱伝導性充填剤自体は、特殊な材質のものを使用する必要性がない。従って、高い実用性を有する高熱伝導性成形体を提供することができる。さらに、高熱伝導性組成物の粘度上昇は抑制されているため、高熱伝導性組成物の成形性は良好となり、高熱伝導性成形体を容易に製造することができる。加えて、熱伝導性繊維は反磁性を有しているため、高熱伝導性組成物に対する磁力線の印加によって、熱伝導性繊維を容易に配向させることができる。

・ この実施形態の高熱伝導性成形体では、熱伝導性繊維として少なくとも一方向の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の炭素繊維を配合することが好ましい。このように構成した場合、より高い熱伝導性を発揮させることができる。

・ この実施形態の高熱伝導性成形体では、高分子マトリックス１００重量部に対し、熱伝導性繊維が５０〜１５０重量部配合されるとともに非繊維状熱伝導性充填剤が３００〜６００重量部配合されることが好ましい。このように構成した場合、高熱伝導性組成物の粘度上昇を抑制しつつ、得られる高熱伝導性成形体の熱伝導性を十分に発揮させることができる。

・ この実施形態の高熱伝導性成形体の製造方法では、高熱伝導性組成物に対して磁力線を印加して熱伝導性繊維を一定方向に配向させている。この製造方法の場合、熱伝導性繊維の反磁性を利用して、熱伝導性繊維を高度に配向させることができる。

なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・ 前記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤は、各種表面処理が施されたものでもよい。この表面処理として、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等のカップリング剤による表面処理を施した場合、高分子マトリックスとの密着性を向上させることができる。また、絶縁コーティングを施した場合、高熱伝導性成形体と電子部品との絶縁性を確保することができる。

・ 前記高熱伝導性成形体の表面や内部にフィルム、シート、不織布、織布等を積層又は埋設させてもよい。この場合、取り付け時の作業性を向上したり、高熱伝導性成形体を補強したりすることができる。また、高熱伝導性成形体の表面に絶縁性のフィルムを積層させることにより、高熱伝導性成形体と電子部品との絶縁性を確保することができる。さらに、高熱伝導性成形体の表面に粘着層や接着層を積層することにより、電子部品や放熱部材に対する粘着性や接着性を付与することができる。

次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ シリコーンゴム中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体の製造方法であって、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維の平均繊維径は５〜１５μｍ、かつ平均繊維長は７０〜１３０μｍであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長２５μｍ以下の微細繊維が２０％以下の個数割合で含有され、付加反応型ポリオルガノシロキサン中に前記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散させた高熱伝導性組成物を調製した後、該高熱伝導性組成物に磁力線を印加し、前記付加反応型ポリオルガノシロキサンを硬化反応させることを特徴とする高熱伝導性成形体の製造方法。この場合、付加反応型ポリオルガノシロキサンが低粘度であることから、熱伝導性繊維を磁場によって高度に配向させることができる。

次に、製造例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（製造例１）
高分子マトリックス原料として付加反応型のポリオルガノシロキサン（液状シリコーン、粘度［２５℃］：４００ｍＰａ・ｓ、比重：１．０）に熱伝導性繊維として炭素繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１１０μｍ、微細繊維の個数割合９．３％）及び非繊維状熱伝導性充填剤として球状アルミナ（平均粒径３．２μｍ）を表１に示す割合で配合した。この組成物をほぼ均一になるまで混合攪拌した後に脱泡し、高熱伝導性組成物を調製した。続いて、この高熱伝導性組成物をシート状に成形し、超電導磁石による８テスラの磁場中に１０分間静置した。このとき、磁力線を高熱伝導性組成物の厚さ方向に印加した。次に、高熱伝導性組成物を１２０℃で３０分間加熱し、シート状の高熱伝導性成形体（厚さ０．５ｍｍ）を得た。この高熱伝導性成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維が厚さ方向に配向していた。

（製造例２）
熱伝導性繊維として炭素繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長８３μｍ、微細繊維の個数割合２０．０％）を使用した以外は、製造例１と同様にしてシート状の高熱伝導性成形体（厚さ０．５ｍｍ）を得た。この高熱伝導性成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維が厚さ方向に配向していた。

（製造例３）
熱伝導性繊維として炭素繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１０３μｍ、微細繊維の個数割合１５．０％）を使用した以外は、製造例１と同様にしてシート状の高熱伝導性成形体（厚さ０．５ｍｍ）を得た。この高熱伝導性成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維が厚さ方向に配向していた。

（比較例１）
製造例１と同じ高熱伝導性組成物を使用し、磁力線を印加せずに１２０℃で３０分間加熱し、シート状の成形体（厚さ０．５ｍｍ）を得た。この成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維は不定方向に分散していた。

（比較例２）
製造例１の熱伝導性繊維を炭素繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長７５μｍ、微細繊維の個数割合２９．３％）とした以外は、製造例１と同様にしてシート状の成形体を得ようとしたが、高粘度となり、成形することができなかった。

（比較例３）
製造例１の熱伝導性繊維を炭素繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１３８μｍ、微細繊維の個数割合１５．０％）とした以外は、製造例１と同様にしてシート状の成形体（厚さ０．５ｍｍ）を得た。この成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維は不定方向に分散していた。

（比較例４）
炭素繊維の配合量を削減した以外は比較例３と同様にしてシート状の成形体（厚さ０．５ｍｍ）を得た。この成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維の配向は一部認められるが、炭素繊維同士が絡み合っていたため、各製造例に比べて配向性が低かった。

（評価方法）
各例の高熱伝導性組成物又は従来の組成物について、回転粘度計によって２５℃における粘度を測定した。また、各例の高熱伝導性成形体又は成形体の熱伝導率を測定した。なお、この熱伝導率は、厚さ方向に５０％圧縮したときの厚さ方向における熱伝導率である。各例の評価結果を表１に併記する。

表１の結果から明らかなように、製造例１〜３では高熱伝導性組成物の粘度は８００００ｍＰａ・ｓ以下の値を示し、熱伝導性繊維の配合による高粘度化が抑制されていることがわかる。また、製造例１〜３の熱伝導率は１４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い値を示しているため、高い熱伝導性を発揮することができる。

これに対し、比較例１では熱伝導繊維が配向されていないため、熱伝導率が製造例１よりも低い値を示している。比較例２では、微細繊維の個数割合が２０％を超えているため、各製造例と比較して組成物の粘度が極めて高くなっている。さらに、比較例２の組成物を加熱した場合、微細繊維によって液状シリコーンの硬化反応が阻害され、実用性が得られない。比較例３及び比較例４では、炭素繊維の平均繊維長が１３０μｍを超えるため、繊維同士が絡み合って炭素繊維の配向性が低下する。従って、比較例３及び比較例４の熱伝導率は製造例３よも低い値を示している。

Claims (4)

1. 高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体において、前記熱伝導性繊維の平均繊維径は５〜１５μｍ、かつ平均繊維長は７０〜１３０μｍであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長２５μｍ以下の微細繊維が２０％以下の個数割合で含有され、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維が一定方向に配向されていることを特徴とする高熱伝導性成形体。
2. 前記熱伝導性繊維は炭素繊維であり、該炭素繊維における少なくとも一方向の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１に記載の高熱伝導性成形体。
3. 前記高分子マトリックス１００重量部に対し、前記熱伝導性繊維が５０〜１５０重量部配合されるとともに前記非繊維状熱伝導性充填剤が３００〜６００重量部配合される請求項１又は請求項２に記載の高熱伝導性成形体。
4. 高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体の製造方法であって、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維の平均繊維径は５〜１５μｍ、かつ平均繊維長は７０〜１３０μｍであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長２５μｍ以下の微細繊維が２０％以下の個数割合で含有され、前記高分子マトリックス中又はその原料中に前記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散させた高熱伝導性組成物を調製した後、該高熱伝導性組成物に磁力線を印加し、前記高分子マトリックス又はその原料を固化又は硬化することを特徴とする高熱伝導性成形体の製造方法。