JP2005325177A - 熱伝導シート用基材の処理方法およびそれによって得られた熱伝導シート - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム材で被覆することなく、熱伝導シートによる基板等の汚染を防止することができる、熱伝導シート用基材の処理方法およびそれによって得られた熱伝導シートを提供する。
【解決手段】液状物質の染み出し性を有する熱伝導シート用基材に、フッ素ガスを含有する処理ガスを接触させることにより、上記染み出し性が減少ないし除去された熱伝導シートを得る。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱伝導シート用基材の液状物質の染み出し性を減少ないし除去する、熱伝導シート用基材の処理方法およびそれによって得られた熱伝導シートに関するものである。

一般に、パソコン等の電子機器では、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等の熱源の熱が誤作動や製品寿命の低下等につながるため、放熱対策がなされている。この放熱対策の一つに、熱伝導シートを用いて熱源の熱をパソコンの筐体やキーボード等の大面積部分に伝熱し、その筐体等において熱を拡散させる方法がある。

そして、上記熱伝導シートの材料としては、熱伝導性に優れるとともに、柔軟性を有し様々な形状への追従性に優れることから、シリコーン等の軟質プラスチックが賞用されている。

しかしながら、上記シリコーン等の軟質プラスチックには、未反応性の物質が含まれており、それが液状になって染み出ることがある。そのような材料をそのまま上記ＣＰＵ等の熱伝導シートとして用いると、上記染み出た液状物質が基板等を汚染し、電子機器の誤作動等を引き起こす。

そこで、上記熱伝導シートは、通常、上記シリコーン等の軟質プラスチックの表面を、フィルム材で被覆したものとなっており、そのフィルム材により、上記染み出る液状物質を通過させないようにし、上記基板等の汚染を防止している。上記フィルム材は、形成材料として、ポリプロピレン，ポリエチレンまたはポリスチレン等が用いられ、それ自体から液状物質を染み出さないものとなっている。

しかしながら、上記フィルム材は、内部のシリコーン等から染み出る液状物質を通過させないようにする必要があるため、その厚みが０．０１〜０．１ｍｍ程度もあり、その厚みが内部のシリコーン等の高熱伝導性を損ねている。しかも、上記フィルム材は、上記形成材料からなるため、熱伝導率が内部のシリコーン等よりも小さく、熱伝導シート全体の熱伝導率を低下させている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、フィルム材で被覆することなく、熱伝導シートによる基板等の汚染を防止することができる、熱伝導シート用基材の処理方法およびそれによって得られた熱伝導シートの提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、液状物質の染み出し性を有する熱伝導シート用基材に、フッ素ガスを含有する処理ガスを接触させることにより、上記染み出し性を減少ないし除去する熱伝導シート用基材の処理方法を第１の要旨とし、それによって得られた熱伝導シートを第２の要旨とする。

本発明者らは、熱伝導シートによる基板等の汚染を防止すべく、液状物質の染み出し性を減少ないし除去する方法について、鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、上記染み出し性を有する熱伝導シート用基材に、フッ素ガスを接触させると、その染み出し性が減少ないし除去され、基板等の汚染を防止することができることを見出し、本発明に到達した。

液状物質の染み出し性が減少ないし除去される理由は、明らかではないが、つぎの（１），（２）の各理由またはそれらが複合した理由であると推測される。
（１）熱伝導シート用基材とフッ素ガスとが接触すると、熱伝導シート用基材の材料を示す構造式の水素原子や官能基の一部がフッ素に置換され、この置換により、熱伝導シート用基材の表面層が改質する。そして、その改質した層がバリア層として働き、液状物質の染み出しを阻止していると推測される。
（２）熱伝導シート用基材とフッ素ガスとが接触すると、染み出る液状物質の元である縮合未反応分子が促進して重合（架橋）し（−ＯＨ基比率が低下し）、液状物質が形成され難くなると推測される。

また、フッ素ガスは、反応性に富み、しかも、他の原子と結合することにより安定化（低エネルギー化）する。このため、熱伝導シート用基材とフッ素ガスとが接触するだけで、上記置換および重合（架橋）が進み、これら置換等にエネルギーの注入を必要としない。また、フッ素は、常温常圧で気体（フッ素ガス）であるため、熱伝導シート用基材と接触させる際に、ガス化する必要がなく、そのガス化のためのエネルギーも不要である。

本発明の熱伝導シート用基材の処理方法によれば、液状物質の染み出し性を有する熱伝導シート用基材に、フッ素ガスを含有する処理ガスを接触させることにより、熱伝導シート用基材の材料を示す構造式の構造を変化させて、上記染み出し性を減少ないし除去することができる。しかも、フッ素ガスは、反応性に富むため、上記構造変化は、熱伝導シート用基材とフッ素ガスとが接触するだけで進む。

そして、本発明の熱伝導シートは、上記熱伝導シート用基材の処理方法により得られるため、液状物質の染み出し性が減少ないし除去されたものとなっている。このため、本発明の熱伝導シートは、上記液状物質による基板等の汚染を防止するために、フィルム材で被覆する必要がなく、熱伝導率を低下させることなく使用することができる。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明の熱伝導シート用基材の処理方法は、熱伝導シート用基材の液状物質の染み出し性の減少ないし除去を、フッ素ガスを含有する処理ガスに接触させることにより行っている。

より詳しく説明すると、上記熱伝導シート用基材は、シリコーン等からなる軟質のものであり、上記処理により得られる熱伝導シートと同形状に形成されている。すなわち、上記熱伝導シート用基材は、熱伝導シートに染み出し性が充分にある状態のものである。

上記シリコーンは、特に限定されるものではないが、例えば、下記の一般式〔α−ω−ジヒドロキシオルガノポリシロキサン：（Ｉ）〕で表されるモノマーが共重合の材料として用いられる。

そして、熱伝導シート用基材とフッ素ガスとを接触させると、熱伝導シート用基材の表面層は、上記一般式（Ｉ）における水素原子や官能基がフッ素に置換され、改質する。そして、その改質した層がバリア層として働き、液状物質の染み出しを阻止していると推測される。もしくは、熱伝導シート用基材とフッ素ガスとを接触させると、染み出る液状物質の元である縮合未反応分子が促進して重合（架橋）し、液状物質が形成され難くなると推測される。または、これら推測が複合していると推測される。

また、本発明の熱伝導シート用基材の処理方法を行う処理装置としては、熱伝導シート用基材とフッ素ガスを含有する処理ガスとを接触させることができれば、特に限定されるものではなく、例えば、つぎのようなものが用いられる。すなわち、熱伝導シート用基材と処理ガスとを接触させる処理室と、この処理室に処理ガスを供給するガス供給設備と、上記処理室から排気される処理済みガスを除害する除害設備と、上記処理室内を真空排気しその排気したガスを上記除害設備に送る真空ポンプとを備えたものが用いられる。

より詳しく説明すると、上記処理装置において、処理室は、開閉扉を備えた圧力容器であり、その開閉扉を閉めることにより、処理室を密閉できるようになっている。さらに、上記処理室の内部には、処理対象となる熱伝導シート用基材を載置するための載置台が設置できるようになっている。熱伝導シート用基材の載置台への載置方法は、特に限定されないが、処理ガスとの接触が可能な限り熱伝導シート用基材の全面に近くなるように、載置台は網目状であることが好ましい。

上記ガス供給設備には、処理ガスの成分であるフッ素ガス，不活性ガス等がそれぞれ充填された各ボンベが備えられている。

上記除害設備は、上記処理室から排気される処理済みガスを除害するための設備であるが、その除害設備が設けられている理由は、処理に用いたフッ素や塩素等のフッ素ガスが有害であり、そのフッ素ガスが上記処理済みガスに残存した状態のまま大気放出すると、人体等に悪影響を及ぼすからである。

上記真空ポンプは、上記処理室内を真空排気するための設備であり、その真空排気により、その後に上記処理室に供給される上記処理ガスのフッ素ガス等の各成分濃度を明確に設定することができるようになっている。

このような処理装置を用いて、上記熱伝導シート用基材は、例えば、つぎのようにして処理することができる。すなわち、まず、処理対象となる熱伝導シート用基材を載置台に載置し、その載置台を処理室に入れる。ついで、処理室を密閉し、真空ポンプにより処理室内を真空排気する。つぎに、ガス供給設備から窒素ガス等の不活性ガスを処理室に供給し、処理室内をその不活性ガスの雰囲気にする。つづいて、再度、真空ポンプにより処理室内を真空排気した後、処理室内が所定の成分濃度の処理ガスとなるように、ガス供給設備からフッ素ガスや不活性ガス等を処理室に供給する。これにより、処理室内で、熱伝導シート用基材に、処理ガス中のフッ素ガスを接触させ、熱伝導シート用基材の液状物質の染み出し性を減少ないし除去する。そして、所定の処理時間が経過した後、処理室から処理済みガスを除害設備に排気しながら、ガス供給設備から処理室に窒素ガス等の不活性ガスを供給することにより、処理室内をその不活性ガスの雰囲気にする。その後、処理室を開放し、載置台を取り出す。その載置台には、上記染み出し性が減少ないし除去された熱伝導シートが載置されている。

上記処理において、フッ素は、常温常圧で気体であるためガス化のためのエネルギーが不要であり、しかも、反応性に富み、他の原子と結合することにより、安定化（低エネルギー化）する。また、上記処理ガスおいて、フッ素ガス以外のガスとしては、窒素，ヘリウム，アルゴン等の不活性ガスがあげられ、必要に応じて酸素，二酸化炭素等のガスを添加してもよい。

そして、一般に、上記処理（液状物質の染み出し性の減少ないし除去）は、その処理圧力（処理室の圧力）が同じであれば、フッ素ガス濃度が高いほど、短時間で完了し、逆に、フッ素ガス濃度が低いほど、時間を要する。また、上記染み出し性を同程度に減少ないし除去させる条件は、１つではなく、例えば、処理時間を同じにし、フッ素ガス濃度を高めても、それら処理条件によっては、上記染み出し性の減少ないし除去を同程度にすることができる。

上記フッ素ガスは、処理ガスに含有されていれば、その濃度は特に限定されるものではなく、また、上記処理圧力および処理時間は、そのフッ素ガス濃度に対応して適宜設定される。通常は、実用的な処理（処理時間，処理圧力，フッ素ガス濃度等が実用的な値をとる処理）となる観点から、フッ素ガス濃度を０．５〜５体積％の範囲に設定し、処理圧力を−０．１〜０．５ＭＰａ（ゲージ圧）の範囲に設定する。

上記熱伝導シート用基材と処理ガスとを接触させるときの処理温度（処理室内の温度）は、処理対象となる熱伝導シート用基材の材料の耐熱温度（８０℃程度）以下であれば、特に限定されないが、加熱も冷却も不要にできる観点から、室温であることが好ましい。

上記処理に要する時間は、上記処理ガスのフッ素ガス濃度や処理対象となる熱伝導シート用基材の材料等によって適宜設定され、特に限定されないが、通常、２秒〜３分間程度に設定される。上述したように、この処理に要する時間は、上記処理ガスのフッ素ガス濃度を高くすることにより、簡単に、短縮することができる。

なお、上記実施の形態では、熱伝導シート用基材の処理方法として、バッチ式の方法について説明したが、連続式でもよい。連続式の場合は、熱伝導シート用基材をベルトコンベアに載置するようにし、そのベルトコンベアが処理室を通過するようにする。そして、処理室内は、処理ガスの各成分濃度が一定となるようにする。しかも、その処理室において、ベルトコンベアの入口および出口から、処理ガスが外部に漏れないように、例えば、処理室内の圧力を外部の圧力よりも低く設定する等する。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〕
上記処理装置を用いて、シリコーン製の熱伝導シート用基材（スリーボンド社製、２９５０Ｃ）を処理した。このとき、処理したもの（試験片）は、上記熱伝導シート用基材から切り取った１０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍ（厚み）のシート片とした。また、処理ガスとして、フッ素ガスの濃度が０．５体積％、残りが窒素ガスのものを用いた。また、処理時間は６００秒間、処理温度は３０℃、処理圧力は０．１ＭＰａ（ゲージ圧）とした。

〔実施例２〕
上記実施例１において、フッ素ガスの濃度を１体積％とし、処理時間を６００秒間とした。それ以外は上記実施例１と同様とした。

〔実施例３〕
上記実施例１において、フッ素ガスの濃度を１体積％とし、処理時間を６０秒間とした。それ以外は上記実施例１と同様とした。

〔実施例４〕
上記実施例１において、フッ素ガスの濃度を５体積％とし、処理時間を３０秒間とした。それ以外は上記実施例１と同様とした。

〔実施例５〕
上記実施例３において、処理ガスに酸素ガスを含有させ、その濃度を１５体積％とした。それ以外は上記実施例３と同様とした。

〔実施例６〕
上記実施例３において、処理ガスに二酸化炭素ガスを含有させ、その濃度を１５体積％とした。それ以外は上記実施例３と同様とした。

〔比較例１〕
上記実施例１における熱伝導シート用基材（試験片）を未処理のままとしたものを比較例１とした。

上記実施例１〜６の処理により得られた熱伝導シート（試験片）および比較例１の熱伝導シート用基材（試験片）の液状物質の染み出し性について、下記の基準に従い、評価した。そして、その結果を下記の表１に表記した。

〔液状物質の染み出し性〕
液状物質の染み出し性についての評価は、つぎのようにして行った。すなわち、得られた熱伝導シート（実施例１〜６）および未処理の熱伝導シート用基材（比較例１）の試験片を薬包紙上に６０分間放置し、液状物質が染み出なかったものを○、染み出たものを×として評価した。

表１の結果から、実施例１〜６の処理により得られた熱伝導シートは、染み出し性が除去されていることがわかる。

Claims (3)

1. 液状物質の染み出し性を有する熱伝導シート用基材に、フッ素ガスを含有する処理ガスを接触させることにより、上記染み出し性を減少ないし除去することを特徴とする熱伝導シート用基材の処理方法。
2. 上記熱伝導シート用基材が、シリコーンからなるものである請求項１記載の熱伝導シート用基材の処理方法。
3. 上記請求項１または２記載の熱伝導シート用基材の処理方法によって得られることを特徴とする熱伝導シート。