JP2011218504A - 樹脂スライス装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来に比して、より均一な厚みの樹脂シートを得る。
【解決手段】本発明の樹脂スライス装置１０は、樹脂成形体５０をスライド可能に支持するスライド面１２Ａを有する支持台１２と、スライド面１２Ａから先端部が突出された刃２２を一つのみ有するスライス工具１４と、樹脂成形体５０をスライド面１２Ａに押圧しながら刃２２によって樹脂成形体５０がスライスされるように樹脂成形体５０をスライドさせるスライド機構１６と、スライド面１２Ａを挟んだスライド機構１６と反対側から刃２２を支持する刃支持台１８と、を備えている。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の樹脂スライス装置１０は、樹脂成形体５０をスライド可能に支持するスライド面１２Ａを有する支持台１２と、スライド面１２Ａから先端部が突出された刃２２を一つのみ有するスライス工具１４と、樹脂成形体５０をスライド面１２Ａに押圧しながら刃２２によって樹脂成形体５０がスライスされるように樹脂成形体５０をスライドさせるスライド機構１６と、スライド面１２Ａを挟んだスライド機構１６と反対側から刃２２を支持する刃支持台１８と、を備えている。
【選択図】図１
Description
本発明は、樹脂スライス装置及びその方法に関する。
特許文献１には、熱伝導材の製造方法が開示されている。この方法では、熱伝導性を有するゲル状物質に炭素繊維が分散して混合されたシート材を、炭素繊維の配向方向を軸にして巻回して樹脂成形体を形成し、この樹脂成形体を軸と垂直な方向にスライスして、炭素繊維が厚さ方向に配向された板状の熱伝導材を得ている。
この熱伝導材は、電気・電子装置の内部において、発熱源となる電子部品と放熱部品との間に介在されて伝熱するものであるため、熱伝導率を確保するためには、厚みが均一とされて両者に密着されることが望ましい。
ここで、特許文献２には、樹脂成形体であるゴムブロックをスライスする方法が開示されている。この方法では、ゴムブロックを静置した状態で、このゴムブロックに対して刃を水平移動させるか、又は、刃を静置した状態で、この刃に対してゴムブロックを水平移動させることにより、ゴムブロックをスライスして小片を得ている。
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、刃によってゴムブロックがスライスされる際にゴムブロック又は刃が浮き上がり、均一な厚みの小片を得ることができない虞がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、従来に比して、より均一な厚みの樹脂シートを得ることができる樹脂スライス装置及びその方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項１に記載の樹脂スライス装置は、樹脂成形体をスライド可能に支持するスライド面を有するスライド支持部と、前記スライド面から先端部が突出された刃を一つのみ有するスライス部と、前記樹脂成形体を前記スライド面に押圧しながら前記刃によって前記樹脂成形体がスライスされるように前記樹脂成形体をスライドさせるスライド部と、前記スライド面を挟んだ前記スライド部と反対側から前記刃を支持する刃支持部と、を備えている。
この樹脂スライス装置によれば、樹脂成形体がスライド面にスライド可能に支持された状態で、この樹脂成形体がスライド部によってスライドされると、樹脂成形体が刃によってスライスされ、この樹脂成形体から樹脂シートが得られる。
ここで、刃は、スライド面を挟んだスライド部と反対側から刃支持部によって支持されており、また、樹脂成形体が刃によってスライスされるときには、樹脂成形体がスライド部によってスライド面に押圧された状態とされる。従って、樹脂成形体が刃によってスライスされる際には、刃が沈んだり、樹脂成形体が浮き上がったりすることを抑制することができる。
しかも、樹脂成形体をスライスするためのスライス部は、一つの刃のみを有する構成とされているので、例えば、一対の刃によって樹脂成形体がスライスされる場合のように、一方の刃によってスライスされた樹脂シートが他方の刃に接触することも回避できる。これにより、スライス後の樹脂シートの表面に傷が付いたり、樹脂シートがカールしたりすることを抑制することができる。
以上より、従来に比して、より均一な厚みの樹脂シートを得ることが可能となる。
請求項２に記載の樹脂スライス装置は、請求項１に記載の樹脂スライス装置において、前記刃は、刃先角度が１５〜４５°とされ、すくい角が３５〜７５°とされ、逃げ角が０〜１０°とされた構成とされている。
刃の刃先角度が１５°未満とされていると、刃先強度が弱くなり、刃が破損したり、刃先が加工時に変動したりし、シート形状を得ることができない。一方、刃の刃先角度が４５°を超えていると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じる。
また、刃のすくい角が３５°未満とされていると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じ、刃のすくい角が７５°を超えていると、刃先強度が弱くなり、刃が破損したり、刃先が加工時に変動したりし、シート形状を得ることができない。
さらに、刃の逃げ角が大きくなることは、刃先角度を一定とした場合、すくい角が小さくなることを意味する。刃先角度が１５〜４５°の範囲で、すくい角を３５〜７５°にするには、逃げ角は１０°以内にする必要がある。
これに対し、この樹脂スライス装置のように、刃の刃先角度が１５〜４５°とされ、すくい角が４５〜７５°とされ、逃げ角が０〜１０°とされていると、刃先強度を充分に確保することができ、容易にシート形状に加工することが可能となり、膜厚のバラつきを２０％未満に抑えることができる。
請求項３に記載の樹脂スライス装置は、請求項１又は請求項２に記載の樹脂スライス装置において、前記スライド部が０．１〜１．０ＭＰａの押圧力で前記樹脂成形体を前記スライド面に押圧する構成とされている。
スライド部の押圧力が０．１ＭＰａ未満とされていると、樹脂成形体をスライドさせづらい傾向がある。一方、スライド部の押圧力が１．０ＭＰａを超えていると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じる。
これに対し、この樹脂スライス装置のように、スライド部の押圧力が０．１〜１．０ＭＰａとされていると、膜厚のバラつきを２０％未満に抑えることができる。
請求項４に記載の樹脂スライス装置は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の樹脂スライス装置において、前記スライド面の法線方向から見た場合における前記刃の刃先辺と前記樹脂成形体のスライド方向先端側の端面との成す角度が１５°以下に設定された構成とされている。
スライド面の法線方向から見た場合における刃の刃先辺と樹脂成形体のスライド方向先端側の端面との成す角度が１５°を超えている状態で樹脂成形体をスライスすると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じる。
これに対し、この樹脂スライス装置のように、上記角度が１５°以下の状態で樹脂成形体をスライスすると、膜厚のバラつきを２０％未満に抑えることができる。
請求項５に記載の樹脂スライス装置は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の樹脂スライス装置において、前記スライド部が、前記スライド面の法線方向に前記スライド面と対向して設けられたベルトと、前記スライド面に沿って前記ベルトを移動させる駆動機構とを有するベルト駆動装置と、前記スライド支持部に対して前記ベルト駆動装置を前記スライド面の法線方向に位置調節可能に支持する支持機構とを有する構成とされている。
この樹脂スライス装置によれば、駆動機構によってベルトをスライド面に沿って移動させることにより、樹脂成形体をスライドさせることができる。また、支持機構によってスライド面の法線方向におけるベルト駆動装置の位置を調節することにより、ベルトから樹脂成形体に作用する押圧力を調節することができる。
また、前記課題を解決するために、請求項６に記載の樹脂スライス方法は、樹脂成形体をスライド面によってスライド可能に支持すると共に、前記スライド面から先端部が突出された一つの刃を前記スライド面を挟んだ前記樹脂成形体と反対側から支持した状態で、前記樹脂成形体を前記スライド面に押圧しながらスライドさせて、前記樹脂成形体を前記一つの刃のみによってスライスする方法である。
この樹脂スライス方法によれば、樹脂成形体を刃によってスライスするときには、刃を、スライド面を挟んだ樹脂成形体と反対側から支持すると共に、樹脂成形体をスライド面に押圧した状態とする。従って、樹脂成形体が刃によってスライスされる際には、刃が沈んだり、樹脂成形体が浮き上がったりすることを抑制することができる。
しかも、樹脂成形体を一つの刃のみによってスライスするので、例えば、一対の刃によって樹脂成形体をスライスする場合のように、一方の刃によってスライスされた樹脂シートが他方の刃に接触することも回避できる。これにより、スライス後の樹脂シートの表面に傷が付いたり、樹脂シートがカールしたりすることを抑制することができる。
以上より、従来に比して、より均一な厚みの樹脂シートを得ることが可能となる。
請求項７に記載の樹脂スライス方法は、請求項６に記載の樹脂スライス方法において、前記刃として、刃先角度が１５〜４５°のものを用いると共に、この刃について、すくい角を３５〜７５°、逃げ角を０〜１０°に設定して、前記樹脂成形体をスライスする方法である。
刃の刃先角度が１５°未満とされていると、刃先強度が弱くなり、刃が破損したり、刃先が加工時に変動したりし、シート形状を得ることができない。一方、刃の刃先角度が４５°を超えていると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じる。
また、刃のすくい角が３５°未満とされていると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じ、刃のすくい角が７５°を超えていると、刃先強度が弱くなり、刃が破損したり、刃先が加工時に変動したりし、シート形状を得ることができない。
さらに、刃の逃げ角が大きくなることは、刃先角度を一定とした場合、すくい角が小さくなることを意味する。刃先角度が１５〜４５°の範囲で、すくい角を３５〜７５°にするには、逃げ角は１０°以内にする必要がある。
これに対し、この樹脂スライス方法のように、刃の刃先角度が１５〜４５°とされ、すくい角が４５〜７５°とされ、逃げ角が０〜１０°とされていると、刃先強度を充分に確保することができ、容易にシート形状に加工することが可能となり、膜厚のバラつきを２０％未満に抑えることができる。
請求項８に記載の樹脂スライス方法は、請求項６又は請求項７に記載の樹脂スライス方法において、０．１〜１．０ＭＰａの押圧力で前記樹脂成形体を前記スライド面に押圧しながら前記樹脂成形体をスライスする方法である。
スライド部の押圧力が０．１ＭＰａ未満とされていると、樹脂成形体をスライドさせづらい傾向がある。一方、スライド部の押圧力が１．０ＭＰａを超えていると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じる。
これに対し、この樹脂スライス方法のように、スライド部の押圧力を０．１〜１．０ＭＰａとすると、膜厚のバラつきを２０％未満に抑えることができる。
請求項９に記載の樹脂スライス方法は、請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の樹脂スライス方法において、前記スライド面の法線方向から見た場合における前記刃の刃先辺と前記樹脂成形体のスライド方向先端側の端面との成す角度を１５°以下として、前記樹脂成形体をスライスする方法である。
スライド面の法線方向から見た場合における刃の刃先辺と樹脂成形体のスライド方向先端側の端面との成す角度が１５°を超えている状態で樹脂成形体をスライスすると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じる。
これに対し、この樹脂スライス方法のように、上記角度が１５°以下の状態で樹脂成形体をスライスすると、膜厚のバラつきを２０％未満に抑えることができる。
また、前記課題を解決するために、請求項１０に記載の樹脂シートの製造方法は、前記樹脂成形体を形成した後に、前記樹脂成形体を請求項６〜請求項９のいずれか一項に記載の樹脂スライス方法を用いてスライスして樹脂シートを得る方法である。
この樹脂シートの製造方法によれば、上述の請求項６〜請求項９のいずれか一項に記載の樹脂スライス方法を用いるので、従来に比して、より均一な厚みの樹脂シートを得ることができる。
以上詳述したように、本発明によれば、従来に比して、より均一な厚みの樹脂シートを得ることができる。
はじめに、本発明の樹脂スライス装置の一実施形態について説明する。
図１に示される本発明の一実施形態に係る樹脂スライス装置１０は、後述する熱伝導シートとして用いられる樹脂シート４０（図４参照）を製造するのに好適に用いられるものであり、スライド支持部としての支持台１２と、スライス部としてのスライス工具１４と、スライド部としてのスライド機構１６と、刃支持部としての刃支持台１８とを備えている。
支持台１２は、樹脂シート４０の基となる樹脂成形体５０をスライド可能に支持するスライド面１２Ａを有しており、水平方向と平行な方向に延びる平板状に形成されている。また、この支持台１２の所定の位置には、板厚方向に貫通する開口部２０が形成されている。
スライス工具１４は、刃２２を一つのみ有して構成されている。この刃２２は、開口部２０を通じて支持台１２を貫通しており、その先端部は、スライド面１２Ａから所定の高さだけ突出されている。また、この刃２２は、スライド面１２Ａの法線方向から見た場合に、図２に示されるように、樹脂成形体５０のスライド方向（矢印Ｓの方向）と交差する方向に延びる短冊状に形成されている。
図１に示されるスライド機構１６は、樹脂成形体５０をスライド面１２Ａに押圧しながらスライドさせるためのものであり、ベルト駆動機構２４と、支持機構２６とを備えている。
ベルト駆動機構２４は、無端状のベルト２８と、このベルト２８を回転させる駆動機構３０とを有して構成されている。ベルト２８は、スライド面１２Ａの法線方向にスライド面１２Ａと対向して設けられており、後述する複数のローラ３４Ａ〜３４Ｆに巻き掛けられている。駆動機構３０は、本体部３２と、複数のローラ３４Ａ〜３４Ｆと、ローラ３４Ａを回転させるモータ駆動装置３６とを備えている。
支持機構２６は、上述の本体部３２と支持台１２との間に配置された複数の油圧ジャッキ３８を有して構成されている。各油圧ジャッキ３８の両端部は、本体部３２と支持台１２とにそれぞれ固定されている。この支持機構２６は、支持台１２に対してベルト駆動機構２４をスライド面１２Ａの法線方向（矢印Ｈ方向）に位置（高さ）調節可能に支持している。
そして、この樹脂スライス装置１０では、この支持機構２６によってスライド面１２Ａの法線方向におけるベルト駆動機構２４の位置が調節されることにより、ベルト２８から樹脂成形体５０に作用する押圧力Ｆが調節されるようになっている。
刃支持台１８は、支持台１２の裏側に設けられており、この支持台１２を挟んだスライド機構１６と反対側から刃２２を支持している。また、この刃支持台１８は、支持台１２に対してスライド面１２Ａの法線方向周りに回動可能とされると共に、刃２２と一体回動可能に固定されている。
なお、より具体的には、この刃支持台１８は、図２に示されるように、スライド面１２Ａの法線方向から見た場合における刃２２の刃先辺２２Ａと樹脂成形体５０のスライド方向先端側の端面５０Ａとの成す角度θを０°〜６０°の範囲で調節できるように、スライド支持部に対してスライド面１２Ａの法線方向周りに回動可能とされている。また、この刃支持台１８は、図１に示される支持台１２と分離可能とされており、これにより、刃２２の高さ調節や刃２２の交換作業を行えるようになっている。
次に、上述の樹脂スライス装置１０を用いて製造される樹脂シートの組成について説明する。
図３に示される樹脂シート４０は、上述の樹脂スライス装置１０を用いて製造されるものであり、例えば、熱伝導シートとして好適に使用されるものである。この樹脂シート４０は、次の組成とされている。
すなわち、樹脂シート４０は、鱗片状、楕球状又は棒状である熱伝導性の無機材料４２４２と有機高分子化合物４４とを含有する組成物を含んでなる。鱗片状、楕球状又は棒状である熱伝導性の無機材料４２は以下に列挙するものに限定されるわけではないが、窒化ホウ素、黒鉛、炭素繊維を挙げることができる。
なお、この場合の「鱗片状」とは、魚の鱗のように、薄く平たい形状を示す。「楕球状」とは、ラグビーボールのように、楕円を回転した楕円体形状を示す。「棒状」とは、細長い（径に対する長さの割合が大きいもの、具体的には、径に対する長さの割合が１００〜５００程度）円柱形状や角柱状形状を示す。いずれの形状も異方性を有する形状となる。
また、無機材料４２の含有量は特に制限されないが、組成物全体積の１０〜５０体積％であることが好ましく、３０〜４５体積％であることがより好ましい。なお、本実施形態における無機材料４２の含有量（体積％）は次式により求めた値である。
無機材料の含有量（体積％）＝（Ａｗ／Ａｄ）／（（Ａｗ／Ａｄ）＋（Ｂｗ／Ｂｄ）＋（Ｃｗ／Ｃｄ）＋（Ｄｗ／Ｄｄ）＋・・・）×１００
Ａｗ：無機材料の質量組成（質量％）
Ｂｗ：有機高分子化合物の質量組成（質量％）
Ｃｗ：その他の任意成分の質量組成（質量％）
Ａｄ：無機材料の比重（Ａｄは黒鉛の場合：２．１、窒化ほう素の場合：２．２、炭素繊維の場合：１．８で計算した。）
Ｂｄ：有機高分子化合物の比重
Ｃｄ：その他の任意成分の比重
Ａｗ：無機材料の質量組成（質量％）
Ｂｗ：有機高分子化合物の質量組成（質量％）
Ｃｗ：その他の任意成分の質量組成（質量％）
Ａｄ：無機材料の比重（Ａｄは黒鉛の場合：２．１、窒化ほう素の場合：２．２、炭素繊維の場合：１．８で計算した。）
Ｂｄ：有機高分子化合物の比重
Ｃｄ：その他の任意成分の比重
また、有機高分子化合物４４は、Ｔｇ（ガラス転移温度）が５０℃以下、好ましくは−７０〜２０℃、より好ましくは−６０〜０℃である。前記Ｔｇが５０℃を超える場合は、柔軟性に劣り、発熱体及び放熱体に対する密着性が不良となる傾向がある。
ガラス転移温度の測定は、熱機械測定（ＴＭＡ）を用いて行う。
この有機高分子化合物４４としては、例えば、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル等を主要な原料成分としたポリ（メタ）アクリル酸エステル系高分子化合物（所謂アクリルゴム）、ポリジメチルシロキサン構造を主構造に有する高分子化合物（所謂シリコーン樹脂）、ポリイソプレン構造を主構造に有する高分子化合物（所謂イソプレンゴム、天然ゴム）、クロロプレンを主要な原料成分とした高分子化合物（所謂クロロプレンゴム）、ポリブタジエン構造を主構造に有する高分子化合物（所謂ブタジエンゴム）等、一般に「ゴム」と総称される柔軟な有機高分子化合物４４が挙げられる。
これらの中でも、ポリ（メタ）アクリル酸エステル系高分子化合物、特にアクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシルのいずれか又は両方を共重合成分として含み、その共重合組成中の５０質量％以上であるポリ（メタ）アクリル酸エステル系高分子化合物が、高い柔軟性を得易く、化学的安定性、加工性に優れ、粘着性をコントロールし易く、かつ比較的廉価であるため好ましい。
また、柔軟性を損なわない範囲で架橋構造を含ませると長期間の密着保持性と膜強度の点で好ましい。例えば、−ＯＨ基を有するポリマに複数のイソシアネート基を持つ化合物を反応させることで架橋構造を含ませることができる。有機高分子化合物４４の含有量は特に制限されないが、組成物全体積に対して好ましくは１０〜７０体積％、より好ましくは２０〜５０体積％である。
また、樹脂シート４０は、難燃剤を含有することができる。難燃剤としては特に限定されず、例えば、赤りん系難燃剤やりん酸エステル系難燃剤を含有することができる。
赤りん系難燃剤としては、純粋な赤りん粉末の他に、安全性や安定性を高める目的で種々のコーティングを施したもの、マスターバッチになっているもの等が挙げられ、具体的には、例えば、燐化学工業株式会社製、商品名：ノーバレッド、ノーバエクセル、ノーバクエル、ノーバペレット等が挙げられる。
りん酸エステル系難燃剤としては、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート等の脂肪族リン酸エステル；
トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジル−２，６−キシレニルホスフェート、トリス（ｔ-ブチル化フェニル）ホスフェート、トリス（イソプロピル化フェニル）ホスフェート、リン酸トリアリールイソプロピル化物等の芳香族リン酸エステル；
レゾルシノールビスジフェニルホスフェート、ビスフェノールＡビス（ジフェニルホスフェート）、レゾルシノールビスジキシレニルホスフェート等の芳香族縮合リン酸エステル；等が挙げられる。
トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジル−２，６−キシレニルホスフェート、トリス（ｔ-ブチル化フェニル）ホスフェート、トリス（イソプロピル化フェニル）ホスフェート、リン酸トリアリールイソプロピル化物等の芳香族リン酸エステル；
レゾルシノールビスジフェニルホスフェート、ビスフェノールＡビス（ジフェニルホスフェート）、レゾルシノールビスジキシレニルホスフェート等の芳香族縮合リン酸エステル；等が挙げられる。
これらは一種類を用いても、二種類以上を併用してもよい。また、難燃剤がりん酸エステル系化合物であり、かつ凝固点が１５℃以下、沸点が１２０℃以上の液状物であると、難燃性と柔軟性やタック性を両立するのが容易となり、好ましい。凝固点が１５℃以下、沸点が１２０℃以上の液状物のリン酸エステル系難燃剤としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、クレジル−２，６−キシレニルホスフェート、レゾルシノールビスジフェニルホスフェート、ビスフェノールＡビス（ジフェニルホスフェート）等が挙げられる。
難燃剤の含有量は特に制限されないが、組成物全体積に対して好ましくは５〜５０体積％、より好ましくは１０〜４０体積％である。難燃剤の含有量が前記範囲であれば、充分な難燃性が発現され、かつ柔軟性の点で有利となるので好ましい。前記難燃剤の含有量が５体積％未満である場合は、充分な難燃性が得難く、５０体積％を超える場合は、シート強度が低下する傾向がある。
また、樹脂シート４０は、さらに必要に応じてウレタンアクリレート等の靭性改良剤；酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の吸湿剤；シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸無水物等の接着力向上剤；ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤；シリコーン油等の消泡剤；無機イオン交換体等のイオントラップ剤；等を適宜添加することができる。
次に、上述の樹脂シート４０を製造する方法について説明する。
上述の樹脂シート４０を製造する方法は、下記（１）〜（４）の工程を含む。
すなわち、
（１）鱗片状、楕球状又は棒状である熱伝導性の無機材料と有機高分子化合物とを含有する組成物を混練し、混練物を得る混練工程、
（２）前記混練物をシート状にして一次シートを得る一次シート作製工程、
（３）前記一次シートを積層するか、又は捲回して樹脂成形体を得る積層工程、
（４）前記樹脂成形体を、スライスして、樹脂シートを得るスライス工程である。
（１）鱗片状、楕球状又は棒状である熱伝導性の無機材料と有機高分子化合物とを含有する組成物を混練し、混練物を得る混練工程、
（２）前記混練物をシート状にして一次シートを得る一次シート作製工程、
（３）前記一次シートを積層するか、又は捲回して樹脂成形体を得る積層工程、
（４）前記樹脂成形体を、スライスして、樹脂シートを得るスライス工程である。
本実施形態の樹脂シートの製造方法は、工程中、樹脂シート表面に新たに異なる組成の膜や層を形成するプロセスは不要である。また、上述の樹脂スライス装置は工程（４）のスライス工程に使用する。
以下に、各工程について説明する。
（１）混練工程
鱗片状、楕球状又は棒状である熱伝導性の無機材料と有機高分子化合物とを含有する組成物を混練し、混練物を得る混練工程で用いる無機材料の大きさは、スライス工程で加工するスライス厚みに準じて選定するのが好ましく、鱗片、楕球、棒状の最も長い箇所の大きさが平均で２５０μｍの材料や、５００〜１０００μｍや１５００〜２０００μｍ等の条件で投入してよい。
鱗片状、楕球状又は棒状である熱伝導性の無機材料と有機高分子化合物とを含有する組成物を混練し、混練物を得る混練工程で用いる無機材料の大きさは、スライス工程で加工するスライス厚みに準じて選定するのが好ましく、鱗片、楕球、棒状の最も長い箇所の大きさが平均で２５０μｍの材料や、５００〜１０００μｍや１５００〜２０００μｍ等の条件で投入してよい。
より熱伝導率を上げるためにはスライス後のシート断面で貫通する無機材料が多くする必要があるため、スライス厚みよりも大きな無機材料を通常は選定する。無機材料の平均粒径の測定は、レーザー回折・散乱法により測定したときのＤ５０の値とする。混練手段としては２本ロール、ニーダー等の装置を利用する。
（２）一次シート作製工程
一次シート作製工程では、混練して得られた混練物を平板プレスやメタルロールを使用して押しつぶして作製する。温度条件は高温すぎると樹脂が脆性化し、低温すぎると軟化しないため２５〜１５０℃の範囲が好ましい。一次シート厚みは薄い方が好ましく０．２〜２．０ｍｍの厚みが最も好ましい。
一次シート作製工程では、混練して得られた混練物を平板プレスやメタルロールを使用して押しつぶして作製する。温度条件は高温すぎると樹脂が脆性化し、低温すぎると軟化しないため２５〜１５０℃の範囲が好ましい。一次シート厚みは薄い方が好ましく０．２〜２．０ｍｍの厚みが最も好ましい。
（３）積層工程
続いての積層工程では１次シートを所定の大きさに切り抜き積層して樹脂成形体を得る。その際、１次シート間の密着を上げるためプレス等によって圧力をかけると良い。プレスでの圧縮量は３〜２０％の範囲が好ましい。プレス以外にもメタルロールでも問題なく作製できる。なお、圧縮量はプレス前後の変化量とする。
続いての積層工程では１次シートを所定の大きさに切り抜き積層して樹脂成形体を得る。その際、１次シート間の密着を上げるためプレス等によって圧力をかけると良い。プレスでの圧縮量は３〜２０％の範囲が好ましい。プレス以外にもメタルロールでも問題なく作製できる。なお、圧縮量はプレス前後の変化量とする。
あるいは、積層する代わりに、１次シートを捲回して樹脂成形体を得ることも可能である。１次シートを捲回する方法も特に限定されず、１次シートを無機材料の配向方向を軸にして捲回すればよい。捲回の形状は、特に限定されず、例えば円筒形でも角筒形でもよい。
なお、上記（１）〜（３）の工程については、上述の特許文献１（特許第３２８８０２９号公報）に記載の方法を用いることができる。
（４）スライス工程
次に、上述の図１に示される樹脂スライス装置１０を用いて樹脂成形体５０をスライスする。先ず、樹脂スライス装置１０の各設定を行う。つまり、刃支持台１８を支持台１２に対してスライド面１２Ａの法線方向周りに回動させて、図２に示されるように、スライド面１２Ａの法線方向から見た場合における刃２２の刃先辺２２Ａと樹脂成形体５０のスライド方向先端側の端面との成す角度θを１５°以下に設定する。
次に、上述の図１に示される樹脂スライス装置１０を用いて樹脂成形体５０をスライスする。先ず、樹脂スライス装置１０の各設定を行う。つまり、刃支持台１８を支持台１２に対してスライド面１２Ａの法線方向周りに回動させて、図２に示されるように、スライド面１２Ａの法線方向から見た場合における刃２２の刃先辺２２Ａと樹脂成形体５０のスライド方向先端側の端面との成す角度θを１５°以下に設定する。
また、刃２２としては、刃先角度αが１５〜４５°のものを用いる。また、このとき、この刃２２については、すくい角βを３５〜７５°に設定し、逃げ角γを０〜１０°に設定する。
次いで、樹脂成形体５０をスライド面１２Ａの上にスライド可能な状態で載置する。そして、支持機構２６によってベルト駆動機構２４の高さを調節し、樹脂成形体５０にベルト２８を密着させる。また、このとき、スライド面１２Ａの法線方向におけるベルト駆動機構２４の位置を支持機構２６によって調節し、樹脂成形体５０に０．１〜１．０ＭＰａの押圧力Ｆが作用するようにする。
そして、モータ駆動装置３６を作動させてローラ３４Ａを回転させ、ベルト２８を回転させる。このとき、樹脂成形体５０の送り速度は、３０〜６０ｍｍ／ｓとする。
これにより、樹脂成形体５０がスライド面１２Ａに押圧されながらスライドされてスライスされ、上述の樹脂シート４０（図４参照）が形成される。
また、このようにして樹脂シート４０が形成された後、モータ駆動装置３６によってローラ３４Ａを逆転させて、ベルト２８を上記と反対方向に回転させ、樹脂成形体５０を元の位置に復帰させる。また、これに伴い、支持機構２６によってベルト駆動機構２４の高さを調節し、再度、樹脂成形体５０に０．１〜１．０ＭＰａの押圧力Ｆが作用するようにする。
そして、以上の作業が繰り繰り返されることで、樹脂成形体５０から複数の樹脂シート４０が得られる。
なお、本実施形態において、スライド機構１６は、ベルト駆動機構２４を備えていたが、このベルト駆動機構２４の代わりに、図５に示されるように、樹脂成形体５０を把持した状態で押圧しながらスライドするスライダ機構５２が用いられても良い。このスライダ機構５２は、スライダ５４と、このスライダ５４をスライド可能に支持するレール５６とを有して構成されている。また、この場合に、上述の支持機構２６の油圧ジャッキ３８は、レール５６と支持台１２の間に配置されていても良い。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
先ず、本実施形態の作用及び効果を明確にするために、比較例について説明する。図１０に示される比較例に係る樹脂スライス装置９０では、一対の刃９２Ａ，９２Ｂを有するスライス工具９４を用いて樹脂成形体５０をスライスする構成とされている。また、樹脂スライス装置９０では、スライド面１０２Ａと平行な方向に荷重Ｆ１を加えて樹脂成形体５０をスライドさせる構成とされている。
しかしながら、この樹脂スライス装置９０では、一方の刃９２Ａによってスライスされた樹脂シート４０が他方の刃９２Ｂに接触し、スライス後の樹脂シートの表面に傷が付いたり、樹脂シートがカールしたりする虞がある。
さらに、樹脂成形体５０を支持台１０２のスライド面１０２Ａに押圧していないため、一対の刃９２Ａ，９２Ｂによって樹脂成形体５０がスライスされる際に樹脂成形体５０が浮き上がり、均一な厚みの樹脂シートを得ることができない虞がある。
これに対し、本実施形態では、図１に示されるように、樹脂成形体５０が刃２２によってスライスされるときには、樹脂成形体５０がスライド部によってスライド面１２Ａに押圧された状態とされる。従って、樹脂成形体５０が刃２２によってスライスされる際には、樹脂成形体５０が浮き上がることを抑制することができる。また、刃２２は、スライド面１２Ａを挟んだスライド部と反対側から刃支持台１８によって支持されているので、刃２２が沈むことも抑制することができる。
しかも、樹脂成形体５０をスライスするためのスライス工具１４は、一つの刃２２のみを有する構成とされているので、例えば、上述の比較例のように、一対の刃９２Ａ，９２Ｂを有するスライス工具９４によって樹脂成形体５０がスライスされる場合のように、一方の刃９２Ａによってスライスされた樹脂シートが他方の刃９２Ｂに接触することも回避できる。これにより、スライス後の樹脂シートの表面に傷が付いたり、樹脂シートがカールしたりすることを抑制することができる。
以上より、従来（上述の比較例）に比して、より均一な厚みの樹脂シート４０を得ることが可能となる。
ところで、刃２２の刃先角度が１５°未満とされていると、刃先強度が弱くなり、刃２２が破損したり、刃先が加工時に変動したりし、シート形状を得ることができない。一方、刃２２の刃先角度が４５°を超えていると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じる。
また、刃２２のすくい角が３５°未満とされていると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じ、刃２２のすくい角が７５°を超えていると、刃先強度が弱くなり、刃２２が破損したり、刃先が加工時に変動したりし、シート形状を得ることができない。
さらに、刃２２の逃げ角が大きくなることは、刃先角度を一定とした場合、すくい角が小さくなることを意味する。刃先角度が１５〜４５°の範囲で、すくい角を３５〜７５°にするには、逃げ角は１０°以内にする必要がある。
また、スライド機構１６の押圧力が０．１ＭＰａ未満とされていると、樹脂成形体５０をスライドさせづらい傾向がある。一方、スライド機構１６の押圧力が１．０ＭＰａを超えていると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じる。
また、スライド面１２Ａの法線方向から見た場合における刃２２の刃先辺２２Ａと樹脂成形体５０のスライド方向先端側の端面との成す角度が１５°を超えている状態で樹脂成形体をスライスすると、膜厚に２０％以上のバラつきが生じる。
これに対し、本実施形態のように、刃２２の刃先角度が１５〜４５°とされ、すくい角が４５〜７５°とされ、逃げ角が０〜１０°とされていると、刃先強度を充分に確保することができ、容易にシート形状に加工することが可能となり、膜厚のバラつきを２０％未満に抑えることができる。
また、本実施形態のように、スライド機構１６の押圧力が０．１〜１．０ＭＰａとされていると、膜厚のバラつきを２０％未満に抑えることができる。
さらに、本実施形態のように、スライド面１２Ａの法線方向から見た場合における刃２２の刃先辺２２Ａと樹脂成形体５０のスライド方向先端側の端面との成す角度が１５°以下の状態で樹脂成形体５０をスライスすると、膜厚のバラつきを２０％未満に抑えることができる。
次に、上述の樹脂シートを製造方法によって製造された樹脂シートを用いたサーマルモジュールについて説明する。
図６に示されるサーマルモジュール６０では、半導体チップ６２とヒートスプレッダ６４との間、及び、ヒートスプレッダ６４と放熱フィン６６の間に樹脂シート４０がそれぞれ介在させされている。なお、放熱フィン６６の代わりにヒートパイプが用いられても良い。
なお、樹脂シート４０は、被着体に充分に密着させた状態で固定できる方法であれば、接触させる方法に制限はないが、手動で押し当てて密着させる、ロボット等を用いて自動で密着させる等の手段による接触方法が好ましい。
次に、上述の樹脂シートを製造した実施例について説明する。
＜実施例１＞
前述した工程に従って樹脂シートを作製した例を説明する。熱伝導性の無機材料には鱗片状で粒子長さが５００〜１０００μｍの黒鉛を使用した。黒鉛の含有量は組成物全体積の４５体積％とした。有機高分子化合物は、アクリル酸ブチルがその共重合組成中の７６質量％であるポリ（メタ）アクリル酸エステル系高分子化合物を使用した。その含有量は組成物全体積に対して３０体積％とした。
前述した工程に従って樹脂シートを作製した例を説明する。熱伝導性の無機材料には鱗片状で粒子長さが５００〜１０００μｍの黒鉛を使用した。黒鉛の含有量は組成物全体積の４５体積％とした。有機高分子化合物は、アクリル酸ブチルがその共重合組成中の７６質量％であるポリ（メタ）アクリル酸エステル系高分子化合物を使用した。その含有量は組成物全体積に対して３０体積％とした。
難燃剤はりん酸エステル系であるビスフェノールＡビス（ジフェニルホスフェート）を使用し含有量は組成物全体積に対して２５体積％とした。
以上の材料を配合し、まず始めに加圧ニーダーを用いて混錬した。条件を組成物質量３．５ｋｇあたり温度１００℃で４０分間として混錬し、混練物を得た。混練物を油圧プレスを用いて数十ｍｍ厚まで圧縮し、さらに８０℃のメタルロールを数回通して１．０ｍｍ厚の１次シートを作製した。
次に１次シートを５０ｍｍ×２５０ｍｍの形状に切り出し、高さが５０ｍｍになるまで積層し、樹脂成形体を得た。樹脂成形体をさらに油圧プレスを用いて０．１ＭＰａ以下の圧力で加圧した。そして樹脂成形体をスライスした。
スライスシートの厚みが０．２５ｍｍになるようにナイフの突出量を調整し、積層体温度を１０℃、加工速度を５４ｍｍ／分、刃先角度を３２２２°、逃げ角３°とした条件で加工した。ナイフを固定し樹脂成形体に垂直方向から０．３ＭＰａの圧縮力をかけて水平方向に移動させた。
以上の条件で作製した樹脂シートの厚みを測定した。測定装置は、ダイヤルゲージを使用した。測定箇所は、スライスシートの中央と周囲とを合わせた１２点とした。シート全体の厚み状況を把握するため、それぞれの測定点は均等の間隔で設けた。結果を図７に示す。
この図から連続スライスを行っても膜厚は±１０％以内のばらつきに収まっているのがわかる。このように、上述の樹脂スライス装置を使用することにより、厚みのばらつきの少ない樹脂シートを作製することが可能である。
＜実施例２＞
図８に示されるサーマルモジュール７０では、樹脂シート４０がヒートスプレッダ７４と放熱フィン７６との間に介在されている。このようにヒートシンク同士の接合にも樹脂シート４０は利用することができる。
図８に示されるサーマルモジュール７０では、樹脂シート４０がヒートスプレッダ７４と放熱フィン７６との間に介在されている。このようにヒートシンク同士の接合にも樹脂シート４０は利用することができる。
この場合、樹脂シート４０には適度な粘着力があるので、高圧力や温度を負荷して固定する必要はないが、より十分に固定したい場合は次の条件で樹脂シートを挟むことが好ましい。
なお、ヒートスプレッダ７４と放熱フィン７６の間には、温度５０〜２００℃、圧力０．１〜２．０ＭＰａを負荷している。
＜実施例３＞
図９に示されるサーマルモジュール８０では、樹脂シート４０が半導体チップ８２とヒートシンク８４との間に介在されている。ヒートシンク８４の種類にはヒートスプレッダや放熱フィン、ヒートパイプが含まれる。それらは熱を拡散する機能がある。粘着力のある表面をヒートシンク８４に接触させ、粘着力が小さい面を半導体チップ８２に接触するように実装する。この構造によって、樹脂シート４０はヒートシンク８４には容易に密着することができ、半導体チップ８２とは一度接触しても容易に剥離することができる。
図９に示されるサーマルモジュール８０では、樹脂シート４０が半導体チップ８２とヒートシンク８４との間に介在されている。ヒートシンク８４の種類にはヒートスプレッダや放熱フィン、ヒートパイプが含まれる。それらは熱を拡散する機能がある。粘着力のある表面をヒートシンク８４に接触させ、粘着力が小さい面を半導体チップ８２に接触するように実装する。この構造によって、樹脂シート４０はヒートシンク８４には容易に密着することができ、半導体チップ８２とは一度接触しても容易に剥離することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
１０ 樹脂スライス装置
１２ 支持台（スライド支持部）
１２Ａ スライド面
１４ スライス工具（スライス部）
１６ スライド機構（スライド部）
１８ 刃支持台（刃支持部）
２２ 刃
２４ ベルト駆動装置
２６ 支持機構
４０ 樹脂シート
５０ 樹脂成形体
１２ 支持台（スライド支持部）
１２Ａ スライド面
１４ スライス工具（スライス部）
１６ スライド機構（スライド部）
１８ 刃支持台（刃支持部）
２２ 刃
２４ ベルト駆動装置
２６ 支持機構
４０ 樹脂シート
５０ 樹脂成形体
Claims (10)
- 樹脂成形体をスライド可能に支持するスライド面を有するスライド支持部と、
前記スライド面から先端部が突出された刃を一つのみ有するスライス部と、
前記樹脂成形体を前記スライド面に押圧しながら前記刃によって前記樹脂成形体がスライスされるように前記樹脂成形体をスライドさせるスライド部と、
前記スライド面を挟んだ前記スライド部と反対側から前記刃を支持する刃支持部と、
を備えた樹脂スライス装置。 - 前記刃は、
刃先角度が１５〜４５°とされ、
すくい角が３５〜７５°とされ、
逃げ角が０〜１０°とされている、
請求項１に記載の樹脂スライス装置。 - 前記スライド部は、０．１〜１．０ＭＰａの押圧力で前記樹脂成形体を前記スライド面に押圧する、
請求項１又は請求項２に記載の樹脂スライス装置。 - 前記スライド面の法線方向から見た場合における前記刃の刃先辺と前記樹脂成形体のスライド方向先端側の端面との成す角度は、１５°以下に設定されている。
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の樹脂スライス装置。 - 前記スライド部は、
前記スライド面の法線方向に前記スライド面と対向して設けられたベルトと、前記スライド面に沿って前記ベルトを移動させる駆動機構とを有するベルト駆動装置と、
前記スライド支持部に対して前記ベルト駆動装置を前記スライド面の法線方向に位置調節可能に支持する支持機構と、
を有している、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の樹脂スライス装置。 - 樹脂成形体をスライド面によってスライド可能に支持すると共に、前記スライド面から先端部が突出された一つの刃を前記スライド面を挟んだ前記樹脂成形体と反対側から支持した状態で、前記樹脂成形体を前記スライド面に押圧しながらスライドさせて、前記樹脂成形体を前記一つの刃のみによってスライスする樹脂スライス方法。
- 前記刃として、刃先角度が１５〜４５°のものを用いると共に、この刃について、すくい角を３５〜７５°、逃げ角を０〜１０°に設定して、前記樹脂成形体をスライスする、
請求項６に記載の樹脂スライス方法。 - ０．１〜１．０ＭＰａの押圧力で前記樹脂成形体を前記スライド面に押圧しながら前記樹脂成形体をスライスする、
請求項６又は請求項７に記載の樹脂スライス方法。 - 前記スライド面の法線方向から見た場合における前記刃の刃先辺と前記樹脂成形体のスライド方向先端側の端面との成す角度を１５°以下として、前記樹脂成形体をスライスする、
請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の樹脂スライス方法。 - 前記樹脂成形体を形成した後に、前記樹脂成形体を請求項６〜請求項９のいずれか一項に記載の樹脂スライス方法を用いてスライスして樹脂シートを得る樹脂シートの製造方法。
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