JP2011222862A - 放熱性複合シート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)可撓性を有する放熱性シート層及び(b)熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる放熱性複合シート。前記(a)層が、発熱体から前記(b)層を通して伝導された熱を吸収・拡散し、表面から赤外線を放熱する放熱性シート層であると共に、前記(b)熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
しかしながら、従来、放熱効果を高めるためには、ヒートシンクの表面積を増やすことが必要となるので、ヒートシンクが大容量又は大質量となる傾向がある。このような傾向は、電子機器のさらなる小型化を考慮した場合、大きな弊害となる。
例えば、赤外線の放熱率が高いコージライト粉粒体を焼成して得られたセラミック板を放熱層とし、この放熱層の一方の面に無電解メッキまたは蒸着によって銅薄膜の導電層を形成した放熱板の導電層の側を、熱伝導性接着剤を介して電子部品を取付けた基板に接着して、電子部品から発生する熱を放出するシートが開示されている(特許文献1)。
また、放熱層がセラミック板であるため、切断等が困難である上、放熱性シートとして必要な形状を得るためには成形用の金型が必要である。そのため、即応性を持たないだけでなく、放熱性シートの製作が困難であり、製作には多大な労力を要するという問題があった。
また、熱伝導性グリースや接着剤により、発熱体と放熱性シートを、密着又は接着させる方法もあるが、グリースを使用して密着させた場合、グリースからのオイルの滲み出しや、グリース自身が温度サイクルにより系外に流出するポンピングアウト現象を避けることができず、周辺環境の汚染や、熱伝導性能の低下という問題がある。また、接着する場合であっても、接着剤を硬化するプロセスが必要となり、コストの面で不利である。
このように、単純に従来の放熱材料と放熱性シートを組み合わせて使用する場合では、放熱性能、高信頼性、低コストをともに満足するものは得られない。
従って、本発明の第1の目的は、放熱性、熱伝導性及び信頼性が供に向上されると供に、可撓性を有し、成形が容易である放熱性複合シートを提供することにある。
本発明の第2の目的は、放熱性、熱伝導性及び信頼性が供に向上されると供に、可撓性を有する放熱性複合シートの簡便な製造方法を提供することにある。
本発明の放熱性複合シートは、(a)可撓性を有する放熱性シート層及び(b)熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる。ここで、前記(a)放熱性シート層は、発熱体から(b)層を通して伝導された熱を、吸熱・拡散し、これを表面から赤外線として系外へ放散する。
前記(a)層の放熱性は、300℃における、波長2.5〜20μmの分光放熱率が80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。
尚、分光放熱率は、JIR-5500(日本電子製の商品名)等のフーリエ変換赤外分光光度計で測定することができる。
(a)層としては、「スーパーレイ」(古河スカイ株式会社製の商品名)等の市販のものを使用することができる。
上記吸熱・熱拡散層は、アルミニウムまたはその合金、銅またはその合金、ステンレス鋼等の金属材を用いた熱伝導性を有する薄板であって、比較的小さな力で撓ませることができるように、可撓性を有しているものであることが必要である。
放熱層の放熱性については、300℃における、波長2.5〜20μmの分光放熱率が80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。
尚、分光放熱率は、JIR-5500(日本電子製の商品名)等のフーリエ変換赤外分光光度計で測定することができる。
このような液状体の例としては、セラックα(商標登録第4577163号:セラック(株)製の商品名)が挙げられる。
(b)層の例としては、両面に粘着性を有する熱伝導性シリコーン両面粘着テープ、又は熱軟化性を有する熱伝導性シリコーンシートが挙げられる。ここで「熱軟化性」とは、熱により軟化する性質の他、低粘度化又は融解する性質、若しくは融解して表面が流動化する性質も含む。
これにより、放熱性複合シート全体の熱伝導性能が向上する。
これらは1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
0.1μm未満であるとシリコーン樹脂への充填性が著しく悪化するため、熱伝導性を向上させることが困難である。100μmを超える場合には、熱伝導性シリコーン樹脂層の厚さを100μm以下に低減することができないので、十分な熱伝導性能を発現することが難しくなることがある。
本発明においては、熱伝導性充填剤として体積平均粒径が異なる粒子を2種以上用いてもよい。
熱伝導性シート層が30μmより薄いと、(a)層と(b)層、及び、発熱体と(b)層との密着性や接着性が弱くなり、これらが剥離する場合がある。また、300μmより厚いと、放熱性複合シートの熱伝導性が悪化する場合がある。
熱軟化性を有する熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層する場合は、プレス治具上でシリコーン樹脂シートを熱軟化温度以上(例えば80〜120℃)に加熱し、(a)放熱性シートを同様に圧着する。
圧着はプレス圧着の他、ロール圧着等を用いてもよい。
放熱性シート層(a)及び粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂層(b)として下記の材料を使用した。
(a)放熱性シート層
a−1:高放熱性アルミ機能材「スーパーレイ」(厚さ0.4mm;古河スカイ株式会社製の商品名;300℃分光放熱率:80%以上)
(b)粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂層
b−1:TC-10SAS(シリコーン両面粘着テープ;信越化学工業株式会社製の商品名;厚さ100μm、熱伝導率1.0W/m−K)
b−2:PCS−TC−10(熱軟化性シリコーン熱伝導性シート;信越化学工業株式会社製の商品名;厚さ60μm、熱伝導率3.8W/m−K)
b−3(比較用):F−9460PC(アクリル両面粘着テープ;住友スリーエム株式会社製の商品名;厚さ50μm、熱伝導率0.2W/m−K)
b−4(比較用):G747(熱伝導性グリース;信越化学工業株式会社製の商品名;熱伝導率0.9W/m−K)
表1に記載された組み合わせで、上述した(a)、(b)を圧着した。圧着は、室温圧着(23℃)又は熱圧着(100℃)とした。
b−4を使用した場合は、b−4を放熱性シート上に、厚さが100μmとなるようにスクリーン塗布した。
得られた各放熱性複合シートを、1cm×1cmに裁断し、この試験片について下記の特性を評価した。
(1)シート厚さ
マイクロメーター(株式会社ミツトヨ製、型式;M820−25VA)を用いて測定した。
(2)熱伝導性
熱伝導率測定器LFA447 NanoFlash(キセノンフラッシュアナライザー;ネッチ社製の商品名)により、複合シートの厚さ方向の熱伝導率を測定した。
(3)信頼性
二枚の標準アルミニウムプレートの間に各試験片を挟み、圧縮加重410kPaで荷重した後、オーブンに入れ、0℃/30分⇔150℃/30分の温度サイクルを1000サイクル繰り返した後、(b)層の状態を目視観察した。
Claims (4)
- (a)可撓性を有する放熱性シート層及び(b)熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる放熱性複合シートであって、前記(a)層が、発熱体から前記(b)層を通して伝導された熱を吸収・拡散し、表面から赤外線を放熱する放熱性シート層であると共に、前記(b)熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする放熱性複合シート。
- 前記(a)層の、300℃における、波長2.5〜20μmの分光放熱率が80%以上であると供に、前記(b)層の熱伝導率が0.5W/m・K以上である、請求項1に記載された放熱性複合シート。
- 前記熱伝導性充填剤の体積平均粒径が、レーザー回折・散乱法による測定値で、0.1〜100μmである、請求項1又は2に記載された放熱性複合シート。
- (a)可撓性を有する放熱性シート層及び(b)熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層して、室温圧着又は熱圧着する工程を含む放熱性複合シートの製造方法であって、前記(b)熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする、放熱性複合シートの製造方法。
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