JP2021034539A - 放熱シート及び放熱シートの製造方法 - Google Patents

放熱シート及び放熱シートの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】絶縁不良を抑制できる放熱シート及びその製造方法を提供する。
【解決手段】放熱シート３０は、６０Ｈｚの周波数を有する２．０ｋＶの交流電圧を印加した、３ｍｍの高さ及び０．７５ｍｍの底面の直径を有する円錐を先端部分２３２に有する針状電極２３を１０μｍ毎に段階的に侵入させるとともに、侵入前および各段階で６０秒間保持した場合、放熱シート３０が絶縁破壊したときの針状電極２３の先端とアルミニウム板２５との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または放熱シート３０が絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡する。放熱シート３０の製造方法は、放熱シート用組成物シートを加圧しながら硬化開始温度よりも低い予備加熱温度で予備加熱する予備加熱工程及び予備加熱した放熱シート用組成物シートを加圧しながら硬化開始温度以上の温度で放熱シート用組成物シートを加熱する硬化工程を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は放熱シート及び放熱シートの製造方法に関する。
パワーデバイス、トランジスタ、サイリスタ、ＣＰＵなどの発熱性電子部品においては、使用時に発生する熱を如何に効率的に放熱するかが重要な課題となっている。従来から、このような放熱対策としては、発熱性電子部品から発生した熱をヒートシンクなどの放熱部品へ伝導させ放熱することが一般的に行われてきた。発熱性電子部品から発生した熱を放熱部品へ効率よく熱伝導させるために、発熱性電子部品と放熱部品との間に接触界面におけるエアーギャップを放熱材料で埋めることが望ましい。取り扱いが容易であることから、そのような放熱材料として、従来から放熱シートが用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−３９０６０号公報
放熱シートには優れた熱伝導性の他に、優れた絶縁性を要求される場合がある。そのような場合、放熱シートに絶縁不良が生じると、発熱性電子部品に過大な電流が流れ、発熱性電子部品に対するダメージが大きくなる場合がある。このため、放熱シートの絶縁不良の発生を可能な限り起きないようにする必要がある。
そこで、本発明は、絶縁不良の発生を抑えることができる放熱シート及びその放熱シートの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を進めたところ、放熱シート自体に欠陥がなくても放熱部品に発生するバリや発熱性電子部品と放熱部品との間に放熱シートを配置する際の異物を挟み込みにより、放熱シートの絶縁不良が発生することを見出した。しかし、成形時もしくは加工時に放熱部品に発生するバリを完全に防ぐことは難しく、発熱性電子部品と放熱部品との間に放熱シートを配置する際、異物を挟み込むことを完全に防ぐことも難しい。このため、放熱部品にバリが発生しても、発熱性電子部品と放熱部品との間に放熱シートを配置する際に異物を挟み込んでも、放熱シートに絶縁不良が発生しないようにすることが望ましい。
本発明者らは、上記の目的を達成すべくさらに鋭意研究を進めたところ、上部電極として針状電極を使用し、下部電極としてアルミニウム板を使用して、放熱シートに針状電極を侵入させることにより絶縁破壊試験を実施した場合、放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が所定範囲となる放熱シート、または放熱シートが絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡する放熱シートが、放熱部品に発生するバリや発熱性電子部品と放熱部品との間に放熱シートを配置する際の異物を挟み込みによる放熱シートの絶縁不良の発生を抑制できることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づくものであり、以下を要旨とする。
［１］厚さが１０μｍ超であり、６０Ｈｚの周波数を有する２．０ｋＶの交流電圧を印加した、３ｍｍの高さ及び０．７５ｍｍの底面の直径を有する円錐を先端部分に有する針状電極を、アルミニウム板に直接載置した放熱シートに対して、放熱シートのアルミニウム板に接している面の反対側の面から、放熱シートの厚さ方向に、１０μｍ毎に段階的に侵入させるとともに、該侵入前および各段階で６０秒間保持した場合、放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または放熱シートが絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡する放熱シート。
［２］放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が５０μｍ以下である上記［１］に記載の放熱シート。
［３］樹脂バインダー及び無機充填材を含有する上記［１］または［２］に記載の放熱シート。
［４］樹脂バインダーがシリコーン樹脂である上記［３］に記載の放熱シート。
［５］無機充填材が六方晶窒化ホウ素の凝集粒子である上記［３］または［４］に記載の放熱シート。
［６］ガラスクロスを含有する上記［３］〜［５］のいずれか１つに記載の放熱シート。
［７］ガラス転移点が２００℃以上である樹脂を含む基材樹脂層を含有する上記［３］〜［６］のいずれか１つに記載の放熱シート。
［８］液状樹脂組成物、無機充填材及び溶媒を混合して放熱シート用組成物を作製する組成物作製工程、放熱シート用組成物をシート状に成形して放熱シート用組成物シートを作製するシート成形工程、放熱シート用組成物シートを加圧しながら硬化開始温度よりも低い予備加熱温度で放熱シート用組成物シートを予備加熱する予備加熱工程、及び予備加熱した放熱シート用組成物シートを加圧しながら硬化開始温度以上の温度で放熱シート用組成物シートを加熱する硬化工程を含む放熱シートの製造方法。
［９］液状樹脂組成物が液状シリコーン樹脂組成物であり、無機充填材が六方晶窒化ホウ素の凝集粒子であり、予備加熱工程では、放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力が５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、予備加熱温度が５０〜８０℃であり、硬化工程では、放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力が５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、硬化開始温度以上の温度が１３０〜２００℃である上記［８］に記載の放熱シートの製造方法。
［１０］予備加熱工程では、予備加熱温度で放熱シート用組成物シートを予備加熱する加熱時間が５〜１０分であり、硬化工程では、硬化開始温度以上の温度で放熱シート用組成物シートを加熱する加熱時間が１０〜６０分である上記［９］に記載の放熱シートの製造方法。
［１１］硬化開始温度以上の温度で加熱した放熱シート用組成物シートを１３０〜２００℃の加熱温度で、２〜３０時間加熱する低分子シロキサン除去工程をさらに含む上記［９］または［１０］に記載の放熱シートの製造方法。
本発明によれば、放熱部品のバリにより、または発熱性電子部品及び放熱シートの間もしくは放熱部品及び放熱シートの間に混入した異物により発生する絶縁不良を抑制できる放熱シート及びその放熱シートの製造方法を提供することができる。
図１は、絶縁破壊試験に用いる耐電圧試験機の一例を示す模式図である。 図２は、耐電圧試験機に設置された放熱シートを説明するための模式図である。 図３は、絶縁破壊試験における放熱シートに対する針状電極の侵入距離と経過時間との関係を示すグラフである。 図４は、耐異物評価試験の試験方法を説明するための模式図である。
［放熱シート］
以下、本発明の放熱シートを説明する。
（放熱シートの絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離）
本発明の放熱シートは、厚さが１０μｍ超である。さらに、本発明の放熱シートは、６０Ｈｚの周波数を有する２．０ｋＶの交流電圧を印加した、３ｍｍの高さ及び０．７５ｍｍの底面の直径を有する円錐を先端部分に有する針状電極を、アルミニウム板に直接載置した放熱シートに対して、放熱シートのアルミニウム板に接している面の反対側の面から、放熱シートの厚さ方向に、１０μｍ毎に段階的に侵入させるとともに、侵入前および各段階で６０秒間保持した場合、放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または放熱シートが絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡する。上記絶縁破壊試験において放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が８０μｍよりも大きいと、放熱部品のバリにより、または発熱性電子部品及び放熱シートの間もしくは放熱部品及び放熱シートの間に混入した異物により、発熱性電子部品及び放熱部品との間の電気絶縁性が確保できない場合がある。また、針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が０μｍであると、針状電極はアルミニウム板と短絡するので、放熱シートは絶縁破壊しない。このような観点から、上記絶縁破壊試験において放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離は、好ましくは５０μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以下であり、さらに好ましくは２０μｍ以下である。
また、放熱部品のバリにより、または発熱性電子部品及び放熱シートの間もしくは放熱部品及び放熱シートの間に混入した異物により発生する絶縁不良を抑制できない放熱シートの中には、針状電極を侵入させる前に絶縁破壊を起こすものがある。そして、この放熱シートの厚さが８０μｍ以下であると、上記絶縁破壊試験において放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が８０μｍ以下となる。このため、本発明の放熱シートは、上記絶縁破壊試験において１回目の放熱シートに対する針状電極の１０μｍの侵入では絶縁破壊が起こらず、２回目以降の放熱シートに対する針状電極の１０μｍの侵入で絶縁破壊が起こるような放熱シートであることが好ましい。そして、２回目以降の放熱シートに対する針状電極の１０μｍの侵入で放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または放熱シートが絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡することが好ましい。
２回目以降の放熱シートに対する針状電極の１０μｍの侵入で放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離は、０μｍよりも大きく５０μｍ以下であることが好ましく、０μｍよりも大きく３０μｍ以下であることがより好ましく、０μｍよりも大きく２０μｍ以下であることがさらに好ましい。
なお、本発明の放熱シートの厚さを１０μｍ超であるのは、針状電極がアルミニウム板と短絡することなく、放熱シートに対して少なくとも１０μｍ侵入できるようにするためである。放熱シートの厚みの上限は特に限定されず、適宜、用途に応じて設定すればよい。
上述の絶縁破壊試験は、例えば、図１に示す耐電圧試験機を使用して実施することができる。耐電圧試験機１は、土台板１１と、土台板１１上に垂設した２本の支柱１２，１３と、２本の支柱１２，１３に固定して２本の支柱１２，１３の間に架設された固定板１４と、固定板１４の下方に設けられ、２本の支柱１２，１３の間に、上下可動に架設された昇降板１５と、ステムが固定板１４に固定され、スピンドルの先端が昇降板１５に固定されたマイクロメータヘッド１６と、一方の端が固定板１４に固定され、他方の端が昇降板１５に固定され、マイクロメータヘッド１６のスピンドルの先端が昇降板１５から外れないようにするために設けられたバネ１７，１８と、昇降板１５から懸垂させて設けられた、絶縁性を有する２本の吊り下げ棒１９，２１と、吊り下げ棒１９，２１を介して、昇降板１５の下方に設けられたアルミニウム板２２と、アルミニウム板２２に垂下して設けられたアルミニウム製の針状電極２３と、土台板１１に載置された絶縁性を有するテーブル２４と、テーブル２４の上に載置されたアルミニウム板２５と、昇降板１５の下方に設けられたアルミニウム板２２及びテーブル２４の上に載置されたアルミニウム板２５の間に６０Ｈｚの周波数を有する２．０ｋＶの交流電圧を印加するとともに放熱シートの絶縁破壊を計測する耐電圧測定器２６とを備える。耐電圧測定器２６には、例えば、菊水電子工業株式会社製の耐電圧試験器（型番：ＴＯＳ ５１０１）を使用することができる。
マイクロメータヘッド１６のシンブルを回転させると、マイクロメータヘッド１６のスピンドルが動き、これにより、スピンドルの先端が固定された昇降板１５が上下方向に移動する。これに伴い、アルミニウム板２２も上下方向に移動し、アルミニウム板２２に垂下して設けられた針状電極２３も上下方向に移動する。したがって、マイクロメータヘッド１６のシンブルを回転させることにより、針状電極２３を上下方向に移動させることができる。また、針状電極２３の上下方向の移動距離は、マイクロメータヘッド１６の目盛りから読み取ることができる。さらに、アルミニウム板２２と針状電極２３との間には導電性があるので、２枚のアルミニウム板２２，２５の間に交流電圧を印加すると、針状電極２３とアルミニウム板２５との間にも同様の交流電圧が印加されることになる。
図２に示すように、放熱シート３０は、アルミニウム板２５の上に直接載置される。そして、針状電極２３は、矢印４０の方向に移動して、放熱シート３０のアルミニウム板２５に接している面３１の反対側の面３２から、放熱シート３０の厚さ方向に侵入する。なお、針状電極２３は、本体部分２３１及び先端部分２３２を有する。そして、先端部分２３２は、３ｍｍの高さ（ｈ）及び０．７５ｍｍの底面の直径（ｄ）を有する円錐である。
図３は、絶縁破壊試験における放熱シートに対する針状電極の侵入距離と経過時間との関係を示すグラフである。図３に示すように、針状電極を放熱シートに侵入させる前に、針状電極及びアルミニウム電極の間に交流電圧を印加した後、６０秒間保持する。そして、針状電極を放熱シートに１０μｍ侵入させて６０秒間保持する。放熱シートの絶縁破壊が起こらない場合は、針状電極を放熱シートに、さらに１０μｍ侵入させて６０秒間保持する。絶縁破壊試験では、針状電極を放熱シートに１０μｍ侵入させて６０秒間保持するというプロセスを放熱シートの絶縁破壊が起こるまで、または針状電極がアルミニウム板と短絡するまで行う。
上述の絶縁破壊試験において、本発明の放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または本発明の放熱シートが絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡するのは、低い温度から徐々に温度を上げながら後述の放熱シート用組成物シートを加熱加圧することによって、放熱シート中の空隙を低減したためであると考えられる。より具体的には、以下の理由によるものと考えられる。しかし、この理由は本発明を限定しない。
本発明の放熱シートは、例えば、樹脂と、無機充填材と、ガラスクロスとを含有する放熱シート用組成物を成形して放熱シート用組成物シートを作製した後、所定の温度で放熱シート用組成物シートを加熱加圧して硬化させることにより作製することができる。さらに、本発明の放熱シートは、上記所定の温度で放熱シート用組成物シートを加熱加圧して硬化させる前に、放熱シート用組成物シートの硬化開始温度よりも低い予備加熱温度で、放熱シート用組成物シートを加熱加圧する。予備加熱温度で加熱する段階では、放熱シート用組成物シートは硬化していないので、加熱加圧することで樹脂中の気泡を十分に除去することができると考えられる。また、ガラスクロスの繊維の隙間の一部が、加熱加圧により、無機充填材に埋められたり、上記隙間が無機充填材に潰されたりする等と考えら得る。そして、これらにより、放熱シートの絶縁性が改善すると考えられる。
また、無機充填材として塊状の凝集粒子を用いた場合、次の理由でさらに放熱シートの絶縁性を改善できると考えられる。この場合、本発明の放熱シートは、樹脂と、塊状の凝集粒子と、ガラスクロスとを含有する放熱シート用組成物を成形して放熱シート用組成物シートを作製した後、所定の温度で放熱シート用組成物シートを加熱加圧して硬化させることにより作製することができる。さらに、本発明の放熱シートは、上記温度で放熱シート用組成物シートを加熱加圧して硬化させる前に、放熱シート用組成物シートの硬化開始温度よりも低い予備加熱温度で、放熱シート用組成物シートを加熱加圧する。この段階では、放熱シート用組成物シートは硬化していないので、加熱加圧することで樹脂中の気泡を十分に除去することができる。また、塊状の凝集粒子中の空隙にも樹脂を十分充填することができる。さらに、ガラスクロス中の空隙にも樹脂を十分充填することができる。このようにして、絶縁破壊の原因となる気泡や空隙が十分に除去されるので、上述の絶縁破壊試験において、本発明の放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または本発明の放熱シートが絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡すると考えられる。
また、予備加熱温度で、放熱シート用組成物シートを加熱加圧する段階では、放熱シート用組成物シートは硬化していないので、加圧により凝集粒子はほぐされる。放熱シートが絶縁破壊するとき電流は樹脂の中を通過する。したがって、加圧により凝集粒子はほぐされると、絶縁破壊試験において、絶縁破壊が起こるとき、電流は塊状一次粒子集合体の空隙を充填している樹脂を通って流れるので、針状電極とアルミニウム板との間を複雑な経路を経て電流は流れることになる。
以上の通り、本発明の放熱シートは絶縁破壊しにくくなり、上述の絶縁破壊試験において、本発明の放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または本発明の放熱シートが絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡すると考えられる。
（放熱シートの厚さ）
本発明の放熱シートの厚さは１０μｍ超である。本発明の放熱シートの厚さが１０μｍ以下であると、針状電極がアルミニウム板と短絡することなく、針状電極を放熱シートに対して、１０μｍ侵入させることができない。また、本発明の放熱シートの厚さは２０μｍよりも大きいことが好ましい。本発明の放熱シートの厚さが２０μｍよりも大きいと、放熱シートは、発熱性電子部品の実装面の凹凸に対して、より追従することができる。このような観点から、本発明の放熱シートの厚さは、より好ましくは２５μｍ以上であり、さらに好ましくは５０μｍ以上であり、よりさらに好ましくは１００μｍ以上であり、特に好ましくは１５０μｍ以上である。また、放熱シートの熱抵抗を低減することができるという観点から、本発明の放熱シートの厚さは、１０００μｍ以下であることが好ましく、６５０μｍ以下であることがより好ましい。
（放熱シートの成分）
本発明の放熱シートは、樹脂バインダー及び無機充填材を含有することが好ましい。これにより、上述の絶縁破壊試験を行った場合、放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または放熱シートが絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡する放熱シートを作製することが容易になる。
＜樹脂バインダー＞
本発明の放熱シートに使用する樹脂バインダーは、放熱シートに通常用いられる樹脂バインダーであれば、とくに限定されない。本発明の放熱シートに使用する樹脂バインダーには、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリアミド（例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等）、ポリエステル（例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等）、ポリフェニレンエーテル、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、マレイミド変性樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ（アクリロニトリル−アクリルゴム・スチレン）樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム−スチレン）樹脂等が挙げられる。これらは、１種を単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。放熱シートの取り扱いを容易にするという観点及び放熱シートの柔軟性により放熱シートの密着性をより高めるという観点から、樹脂バインダーはゴムまたはエラストマーであることが好ましい。これらの中で、耐熱性、耐候性、電気絶縁性及び化学的安定性の観点からシリコーン樹脂が好ましい。
金属腐食の原因となるイオン性の不純物を含まず、反応後に副生成物を発生しないという観点から、本発明の放熱シートに使用するシリコーン樹脂は、付加反応型シリコーン樹脂であることが好ましい。付加反応型シリコーン樹脂は、白金化合物を触媒として用いて、アルケニル基とケイ素原子に結合した水素原子との間のヒドロシリル化反応により硬化したものである。付加反応型シリコーン樹脂には、例えば旭化成ワッカーシリコーン株式会社製の商品名「ＬＲ３３０３−２０Ａ／Ｂ」のシリコーンがある。
＜無機充填材＞
本発明の放熱シートに使用する無機充填材（本明細書において「充填材」と表記する場合がある）は、放熱シートに通常用いられる無機充填材であれば、とくに限定されない。本発明の放熱シートに使用する無機充填材には、例えば、酸化亜鉛、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。これらは、１種を単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中で、塊状に凝集している無機充填材がより好ましい。また、無機充填材の中で、熱伝導率及び化学的安定性の観点から窒化ホウ素がより好ましい。窒化ホウ素は熱伝導性に異方性を有するので、この熱伝導性の異方性を抑制した塊状窒化ホウ素粒子がさらに好ましい。なお、塊状窒化ホウ素粒子は、六方晶窒化ホウ素の鱗片状粒子を塊状に凝集させた粒子である。
（ａ）無機充填材の平均粒子径
無機充填材の平均粒子径は、好ましくは５〜９０μｍである。無機充填材の平均粒子径が５μｍ以上であると、無機充填材の含有量を高くすることができる。一方、無機充填材の平均粒子径が９０μｍ以下であると、放熱シートを薄くすることができる。このような観点から、無機充填材の平均粒子径は、より好ましくは１０〜７０μｍであり、さらに好ましくは１５〜５０μｍであり、とくに好ましくは１５〜４５μｍである。なお、無機充填材の平均粒子径は、例えば、ベックマンコールター社製レーザー回折散乱法粒度分布測定装置（ＬＳ−１３ ３２０）を用いて測定することができる。無機充填材の平均粒子径には、測定処理の前にホモジナイザーをかけずに測定したものを採用することができる。したがって、無機充填材が凝集粒子の場合、無機充填材の平均粒径は凝集粒子の平均粒子径である。なお、得られた平均粒子径は、例えば体積統計値による平均粒子径である。
（ｂ）無機充填材の含有量
樹脂バインダー及び無機充填材の合計１００体積％に対する無機充填材の含有量は、好ましくは３０〜８５体積％である。無機充填材の含有量が３０体積％以上の場合、放熱シートの熱伝導率が向上し、十分な放熱性能が得られやすい。また、無機充填材の含有量が８５体積％以下の場合、放熱シートの成形時に空隙が生じやすくなることを抑制でき、放熱シートの絶縁性や機械強度を高めることができる。このような観点から、樹脂バインダー及び無機充填材の合計１００体積％に対する無機充填材の含有量は、より好ましくは４０〜８０体積％であり、さらに好ましくは４５〜７０体積％である。
＜補強層＞
本発明の放熱シートは、補強層を備えていてもよい。補強層は、放熱シートの機械的強度をさらに向上させる役目を担い、さらには放熱シートが厚さ方向に圧縮されたとき、放熱シートの平面方向への延伸を抑制し、絶縁性を確保する効果も奏する。補強層には、例えば、ガラスクロス、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂などの樹脂フィルム、木綿、麻、アラミド繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ポリオレフィン繊維などの布繊維メッシュクロス、アラミド繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ポリオレフィン繊維などの不織布、ステンレス、銅、アルミニウムなどの金属繊維メッシュクロス、銅、ニッケル、アルミニウムなど金属箔などが挙げられる。これらは、１種を単独で、または２種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中で、熱伝導性及び絶縁性の観点から、ガラスクロスが好ましい。
補強層としてガラスクロスを用いる場合、一般に市販されているような開口部を有するガラスクロスを使用できる。ガラスクロスの厚さは、好ましくは１０μｍ〜１５０μｍである。ガラスクロスの厚さが１０μｍ以上の場合、ハンドリング時にガラスクロスが壊れるのを抑制することができる。一方、ガラスクロスの厚さが１５０μｍ以下の場合、ガラスクロスによる放熱シートの熱伝導率の低下を抑制することができる。このような観点から、ガラスクロスの厚さは、より好ましくは２０〜９０μｍであり、さらに好ましくは３０〜６０μｍである。市販されているガラスクロスでは繊維径が４〜９μmのものがあり、これらを放熱シートに使用することができる。またガラスクロスの引張強度は、例えば、１００〜１０００Ｎ／２５ｍｍである。またガラスクロスの開口部の一辺の長さは、熱伝導性及び強度のバランスを取るという観点から、好ましくは０．１〜１．０ｍｍである。放熱シートに使用できるガラスクロスには、例えば株式会社ユニチカ製、商品名「Ｈ２５ Ｆ１０４」がある。なお、補強層は、放熱シートの厚み方向中央付近に配置されてよい。中央付近とは、厚み方向中央±１／４厚みの範囲である。
放熱シートは、樹脂バインダー、無機充填材及び補強層以外のその他の成分を含んでもよい。その他の成分は、例えば、添加剤、不純物などである。放熱シートの体積１００体積％中のその他の成分の含有量は、例えば５体積％以下であり、好ましくは３体積％以下であり、より好ましくは１体積％以下であってよい。
添加剤には、例えば、補強剤、増量剤、耐熱向上剤、難燃剤、接着助剤、導電剤、表面処理剤、顔料などが挙げられる。
＜基材樹脂層＞
本発明の放熱シートは基材樹脂層を含有することが好ましい。基材樹脂層は、放熱シートの耐熱性、絶縁性をさらに向上させる役目を担う。この場合、本発明の放熱シートは、上述の樹脂バインダー及び無機充填材を含有する樹脂組成物層と、この樹脂組成物層に隣接する基材樹脂層とを含む。樹脂組成物層は上述の補強層を備えていてもよい。なお、樹脂組成物層は樹脂バインダー及び無機充填材を主成分とすることが好ましく、その他の成分は、１０体積％以下であってよく、５体積％以下であってよく、３体積％以下であってよく、１体積％以下であってよい。
基材樹脂層は、ガラス転移点が２００℃以上である樹脂を含むことが好ましい。ガラス転移点が２００℃以上であれば、十分な耐熱性が得られ、積層体の絶縁性や熱伝導性を良好に維持することができる。基材樹脂層は、塗膜から形成される層でも、フィルムから形成される層でもよい。
基材樹脂層を構成する樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド（特に芳香族ポリアミド）、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられ、なかでもポリイミドが好ましい。また、単独あるいは数種類を組み合わせて使用することができる。
基材樹脂層中の樹脂の含有量は特に限定されないが、下限については、７８体積％以上が好ましく、より好ましくは８０体積％以上、さらに好ましくは８２体積％以上である。上限については９２体積％以下が好ましく、より好ましくは９０体積％以下、さらに好ましくは８８体積％以下である。
基材樹脂層は無機充填材を含有することが好ましい。基材樹脂層が無機充填材を含有することで、絶縁性、熱伝導性、ピール強度等を向上させることができる。特に、ピール強度が上がるのは、無機充填材により基材樹脂層と樹脂組成物層との界面に凹凸が形成され、アンカー効果が生じるためと推察される。無機充填材としては、上述の無機充填材と同様なものを使用することができる。
基材樹脂層中の無機充填材の含有量は特に限定されないが、下限については８体積％以上が好ましく、より好ましくは１０体積％以上、さらに好ましくは１２体積％以上である。上限については２２体積％以下が好ましく、より好ましくは２０体積％以下、さらに好ましくは１８体積％以下である。
また、基材樹脂層中には、上述の添加剤が少量含まれてもよいし、不純物が少量含まれてもよい。なお、基材樹脂層中において、上記樹脂と無機フィラーの合計含有量は９０体積％以上が好ましく、より好ましくは９５体積％以上、さらに好ましくは９７体積％以上である。
基材樹脂層の厚みは、絶縁性、熱伝導性、加工性の観点から以下の範囲が好ましい。下限については０．０１０ｍｍ以上が好ましい。０．０１０ｍｍ以上とすることで、絶縁性をさらに改善できるとともに、加工性も改善できる。より好ましくは０．０１２ｍｍ以上、さらに好ましくは０．０１５ｍｍ以上である。上限については０．１００ｍｍ以下が好ましい。より好ましくは０．０７０ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０５０ｍｍ以下である。
基材樹脂層となるフィルムとしては、公知のフィルム作製方法に準じて作製できる。また、市場に販売されている製品を入手して用いてもよい。
＜放熱シートの形態＞
本発明の放熱シートの形態は特に限定されない。枚葉品でもロール品でもよい。
［放熱シートの製造方法］
本発明の放熱シートの製造方法は、液状樹脂組成物、無機充填材及び溶媒を混合して放熱シート用組成物を作製する組成物作製工程、放熱シート用組成物をシート状に成形して放熱シート用組成物シートを作製するシート成形工程、放熱シート用組成物シートを加圧しながら硬化開始温度よりも低い予備加熱温度で放熱シート用組成物シートを予備加熱する予備加熱工程、及び予備加熱した放熱シート用組成物シートを加圧しながら硬化開始温度以上の温度で放熱シート用組成物シートを加熱する硬化工程を含む。これにより、本発明の放熱シートを製造することができる。以下、各工程について詳細に説明する。
（組成物作製工程）
組成物作製工程では、液状樹脂組成物、無機充填材及び溶媒を混合して放熱シート用組成物を作製する。液状樹脂組成物は、室温（２５℃）で液体の状態である樹脂組成物である。液体樹脂組成物は、硬化させると本発明の放熱シートの樹脂バインダーになる液体樹脂組成物である。好ましい樹脂バインダーであるシリコーン樹脂が得られるという観点から、好ましい液状樹脂組成物は、液状シリコーンゴムである。無機充填材として、本発明の放熱シートに用いられる充填材について説明したものと同じものを使用することができる。無機充填材は、好ましくは塊状に凝集した粒子であり、より好ましくは塊状窒化ホウ素粒子である。溶媒は、例えば粘度調整剤として用いられる。溶媒は、液状樹脂組成物を溶解することができるものであれば、特に限定されない。溶媒には、例えばヘキサン、トルエン、ヘプタンなどの炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒などが挙げられる。好ましい溶媒は炭化水素系溶媒であり、より好ましい溶媒はトルエンである。
（シート成形工程）
シート成形工程では、放熱シート用組成物をシート状に成形して放熱シート用組成物シートを作製する。例えば、離型性を有するフィルム上に放熱シート用組成物を塗布し、６０〜８０℃で４〜７分乾燥させることにより、放熱シート用組成物をシート状に成形することができる。塗布方法は特に限定されず、均一に塗布できるドクターブレード法、コンマコーター法、スクリーン印刷法、ロールコーター法などの公知の塗布方法を採用することができる。しかし、塗布した放熱シート用組成物の厚さを高い精度で制御できるという観点からドクターブレード法及びコンマコーター法が好ましい。なお、放熱シートが補強層を備える場合、離型性を有するフィルムの上に補強層を載置した後に、放熱シート用組成物を塗布し、乾燥することが好ましい。この場合、放熱シートの厚み方向中央に補強層が配置されるように、補強層の両面に放熱シート用組成物を塗布し乾燥させてもよい。
また、基材樹脂層を備える放熱シートの場合には、基材樹脂層となる基材シート上に、樹脂組成物を塗布する。基材シートへの塗布方法としては、従来公知の方法、例えば、コーター法、ドクターブレード法、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等を用いることができる。基材樹脂層を備える放熱シートの場合にも、放熱シートの厚み方向中央に基材樹脂層が配置されるように、基材樹脂層の両面に放熱シート用組成物を塗布し乾燥させてもよい。
（予備加熱工程）
予備加熱工程では、放熱シート用組成物シートを加圧しながら硬化開始温度よりも低い予備加熱温度で放熱シート用組成物シートを予備加熱する。予備加熱温度では、放熱シート用組成物シートは硬化していないので、この工程により、放熱シートの絶縁破壊の原因となる気泡や空隙が十分に除去され、放熱部品のバリにより、または発熱性電子部品及び放熱シートの間もしくは放熱部品及び放熱シートの間に混入した異物により発生する放熱シートの絶縁不良を抑制することができる。なお、硬化開始温度は、放熱シートの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において放熱シートの硬化に起因する発熱ピークが立ち上がる温度を意味する。したがって、硬化開始温度よりも低い温度では、放熱シート用組成物シートは硬化を開始しない。なお、実施例で用いた旭化成ワッカー社製シリコーンＬＲ３３０３−２０ＡとＬＲ３３０３−２０Ｂとを１：１の割合で混合し、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定した際の発熱ピークの温度は９０℃であった。また、硬化開始温度を高くするために硬化遅延剤等を適宜添加してもよい。
また、無機充填材が凝集粒子の場合には、この工程により、凝集粒子はほぐされ、一次粒子が弱い粒子間相互作用力で塊状に集まった塊状一次粒子集合体となる。電流は放熱シートの中を塊状一次粒子集合体中の空隙を充填した樹脂を通って流れ、その結果、複雑な経路を経て流れることになる。これにより、放熱シートに絶縁不良が起こりにくくなり、放熱部品のバリにより、または発熱性電子部品及び放熱シートの間もしくは放熱部品及び放熱シートの間に混入した異物により発生する放熱シートの絶縁不良を抑制することができる。
予備加熱工程で放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力は、好ましくは５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２である。放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力を５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上とすることにより、樹脂中の気泡をさらに十分に除去して放熱シートの密度を増加させ、放熱シートの絶縁性を向上させることができる。また、放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力を２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることにより、放熱シートの生産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減できる。
また、無機充填材が凝集粒子の場合には、凝集粒子の形状を保持しつつ凝集粒子をほぐすことができるので、熱先導性を低下させずに絶縁不良を抑制できる。このような観点から、放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力は、より好ましくは７０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ２である。
予備加熱温度は、好ましくは５０〜８０℃である。予備加熱温度を５０℃以上とすることにより、放熱シート用組成物シート中の塊状に凝集した粒子の凝集が崩れ過ぎて、粒子が配向し、これにより放熱シートの熱伝導率が低下してしまうことを抑制することができる。また、加熱温度を８０℃以下とすることにより、樹脂を硬化させずに樹脂中の気泡を十分に除去して放熱シートの密度を増加させ、放熱シートの絶縁性を向上させることができる。このような観点から、予備加熱温度は、より好ましくは５５〜７５℃である。
予備加熱温度で放熱シート用組成物シートを予備加熱する加熱時間は、好ましくは５〜１０分である。加熱時間を５分以上とすることにより、樹脂中の気泡をさらに十分に除去して放熱シートの密度を増加させ、放熱シートの絶縁性を向上させることができる。また、加熱時間を１０分以下とすることにより、放熱シートの生産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減できる。このような観点から、加熱時間は、より好ましくは６〜９分である。
（硬化工程）
硬化工程では、予備加熱した放熱シート用組成物シートを加圧しながら硬化開始温度以上の温度で放熱シート用組成物シートを加熱する。これにより、放熱シート用組成物シートは硬化して放熱シートとなる。
硬化工程で放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力は、好ましくは１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２である。放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力を１００ｋｇｆ／ｃｍ２以上とすることにより、樹脂中の気泡をさらに除去して放熱シートの密度を増加させ、放熱シートの絶縁性をさらに向上させることができる。また、放熱シートが補強層を有する場合、樹脂と補強層との間の接合性を向上させることができる。また、放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力を２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることにより、放熱シートの生産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減できる。このような観点から、放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力は、より好ましくは１３０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ２である。また、上記の通り、本発明では徐々に加熱加圧して、放熱シート中における空隙量を低減するために、硬化工程での加圧力は予備加熱での加圧力よりも大きい。
硬化工程で、予備加熱した放熱シート用組成物シートを加熱する温度は、硬化開始温度以上の温度であれば、特に限定されないが、好ましくは１３０〜２００℃である。放熱シート用組成物シートの加熱温度を１３０℃以上とすることにより、放熱シート用組成物シートをさらに十分に硬化させることができる。また、放熱シート用組成物シートの加熱温度を２００℃以下とすることにより、放熱シートの生産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減できる。このような観点から、放熱シート用組成物シートの加熱温度は、より好ましくは１４０〜１８０℃である。
硬化工程で放熱シート用組成物シートを加熱する加熱時間は、好ましくは１０〜６０分である。加熱時間を１０分以上とすることにより、放熱シート用組成物シートをさらに十分に硬化させることができる。また、加熱時間を６０分以下とすることにより、放熱シートの生産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減できる。
（低分子シロキサン除去工程）
本発明の放熱シートの製造方法は、硬化開始温度以上の温度で加熱した放熱シート用組成物シートを１３０〜２００℃の加熱温度で、２〜３０時間加熱する低分子シロキサン除去工程をさらに含むことが好ましい。これにより、樹脂中の低分子シロキサンを除去することができる。なお、樹脂中の低分子シロキサンの濃度が高いと、シロキサンガスが発生し、電気接点の摺動やスパークなどによるエネルギーで電気接点上にケイ素酸化物による絶縁被膜が生成して接点障害が起こる場合がある。
加熱温度を１３０℃以上とすることにより、樹脂中の低分子シロキサンを十分に除去することができる。加熱温度を２００℃以下とすることにより、放熱シートの柔軟性を確保できる。また、放熱シートの生産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減できる。このような観点から、加熱温度は、より好ましくは１４０〜１９０℃である。
加熱時間を２時間以上とすることにより、樹脂中の低分子シロキサンを十分に除去することができる。加熱時間を３０時間以下とすることにより、放熱シートの生産性を向上させることができるとともに、製造コストを低減できる。このような観点から、加熱時間は、より好ましくは３〜１０時間である。
以下、本発明について、実施例及び比較例により、詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例の放熱シートに対して以下の評価を行った。
（放熱シートの厚さ）
マイクロメータを用いて放熱シートの厚さを任意に１０箇所測定し、その平均値を実施例もしくは比較例の放熱シートの厚さとした。
（絶縁破壊試験）
図１に示す耐電圧試験機を用いて絶縁破壊試験を行い、放熱シートの絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離を測定した。なお、耐電圧測定器として、菊水電子工業株式会社製の耐電圧試験器（型番：ＴＯＳ ５１０１）を使用した。この耐電圧試験器を用いて、針状電極及びアルミニウム板の間に、６０Ｈｚの周波数を有する２．０ｋＶの交流電圧を印加した。また、上述したように、３ｍｍの高さ及び０．７５ｍｍの底面の直径を有する円錐を先端部分に有する針状電極を用いて絶縁破壊試験を行った。
テーブル上のアルミニウム板の上に放熱シートを載置した後、マイクロメータヘッドのシンブルを回転して、針状電極の先端が放熱シートに侵入することなく接するまで針状電極を降下させた。そして、針状電極及びアルミニウム板の間に交流電圧を印加した後、この状態を６０秒間保持した。放熱シートの絶縁破壊が起きなかった場合は、マイクロメータヘッドのシンブルを回転して針状電極を１０μｍ降下させ、放熱シートに対して針状電極を１０μｍ侵入させた。そして、この状態を６０秒間保持した。
放熱シートの絶縁破壊が起きなかった場合は、マイクロメータヘッドのシンブルを回転して針状電極をさらに１０μｍ降下させて、放熱シートに対して針状電極をさらに１０μｍ侵入させた。そして、針状電極がアルミニウム板に接触して針状電極がアルミニウム板に短絡していない場合は、この状態を６０秒間保持した。放熱シートの絶縁破壊が起きなかった場合、マイクロメータヘッドのシンブルを回転して針状電極をさらに１０μｍ降下させて、放熱シートに対して針状電極をさらに１０μｍ侵入させた。そして、針状電極がアルミニウム板に接触して針状電極がアルミニウム板に短絡していない場合は、この状態を６０秒間保持した。このような針状電極の降下及び保持の操作を、放熱シートの絶縁破壊が起こるまで、または針状電極がアルミニウム板に短絡するまで行った。
そして、放熱シートの厚さから放熱シートの絶縁破壊が起きたときの放熱シートに対する針状電極の侵入距離を引き算することにより、放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離を算出した。５枚の放熱シートについて、放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離を算出し、その平均値を実施例もしくは比較例における放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離とした。
（耐異物評価試験）
図４に示すように、直径２５ｍｍの可動電極５１（不図示の昇降板に固定され、昇降板と通電可能）と、直径２５ｍｍの固定電極５２とで、放熱シート５３と異物５４（直径１００μｍ、アルミニウム）を挟み、ＪＩＳ Ｃ２１１０に準拠して絶縁破壊試験を行った。一定の電圧を２０秒間印加し、絶縁破壊を起こすまで段階的に電圧を上昇させ、異物５４に対する放熱シート５３の耐性を以下の基準で評価した。
Ａ；絶縁破壊電圧が６ｋＶ以上
Ｂ：絶縁破壊電圧が４ｋＶ以上６ｋＶ未満
Ｃ：絶縁破壊電圧が４ｋＶ未満
実施例及び比較例の放熱シートは以下のようにして作製した。
［実施例１］
（六方晶窒化ホウ素の作製）
ホウ酸、メラミン、及び炭酸カルシウム（いずれも試薬特級）を、質量比７０：５０：５の割合で混合し、窒素ガス雰囲気中、室温から１４００℃までを１時間で昇温し、１４００℃で３時間保持してから１９００℃までを４時間で昇温し、１９００℃で２時間保持した後、室温まで冷却して六方晶窒化ホウ素を製造した。これを解砕した後、粉砕し、篩い分けして、塊状窒化ホウ素粒子を作製した。作製した塊状窒化ホウ素粒子の平均粒子径は２０μｍであった。
（放熱シート用組成物の作製）
２２ｇのシリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン株式会社製、型番：ＬＲ３３０３−２０Ａ）および２２ｇのシリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン株式会社製、型番：ＬＲ３３０３−２０Ｂ）に、１３７ｇの作製した塊状窒化ホウ素粒子を添加した後、固形分濃度が６０ｗｔ％となるように粘度調整剤としてトルエンを添加し、タービン型撹拌翼を用いて攪拌機（ＨＥＩＤＯＮ社製、商品名：スリーワンモーター）で１５時間混合し、放熱シート用組成物を作製した。
（放熱シートの作製）
テフロン（登録商標）シート上に補強層としてのガラスクロス（ユニチカ株式会社製、商品名：Ｈ２５ Ｆ１０４）を配置した後、上記の放熱シート用組成物を、ガラスクロス上にコンマコーターで厚さ０．２ｍｍに塗工し、７５℃で５分乾燥させた。次に、ガラスクロスが上側になるように乾燥させた放熱シート用組成物をひっくり返して、ガラスクロス上にコンマコーターで厚さ０．２ｍｍに塗工し、７５℃で５分乾燥させ、ガラスクロスの両面に放熱シート用組成物を塗工した放熱シート用組成物のシートを作製した。その後、平板プレス機（株式会社柳瀬製作所製）を用いて、予備加熱温度７０℃、圧力１２０ｋｇｆ／ｃｍ２の条件下で８分間のプレスを行った。その後、圧力１５０ｋｇｆ／ｃｍ２のプレスを行いながら、１０℃／分の昇温速度で温度を１５０℃まで上昇させた。そして、加熱温度（硬化開始温度以上の温度）１５０℃、圧力１５０ｋｇｆ／ｃｍ２の条件下で４５分間のプレスを行い、厚さ０．３０ｍｍの放熱シートを作製した。次いでそれを常圧、１５０℃の温度で４時間の加熱を行って低分子シロキサンを除去して、実施例１の放熱シートを作製した。なお、放熱シートにおける樹脂バインダー及び無機充填材の合計１００体積％に対する無機充填材の含有量は６０体積％であった。
［実施例２］
実施例１と同様の原料を用いて作製した放熱シート用組成物をガラスクロス上にコンマコーターで塗工する際の厚さを０．２ｍｍから０．１５ｍｍに変更した。次に、ガラスクロスが上側になるように乾燥させた放熱シート用組成物をひっくり返して、ガラスクロス上にコンマコーターで厚さ０．２ｍｍを０．１５ｍｍに塗工することに変更した。それ以外は実施例１と同様の方法で、厚さ０．２０ｍｍの実施例２の放熱シートを作製した。
［実施例３］
ガラスクロス（ユニチカ株式会社製、商品名：Ｈ２５ Ｆ１０４）の代わりに基材樹脂層としてのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、商品名Ｋａｐｔｏｎ １００Ｈ、厚さ０．０２６ｍｍ）をテフロン（登録商標）シート上に配置した後、上記の放熱シート用組成物を、ポリイミドフィルム上にコンマコーターで厚さ○○ｍｍに塗工し、７５℃で５分乾燥させ、ポリイミドフィルムの片面に放熱シート用組成物を塗工した放熱シート用組成物のシートを作製した。それ以外は、実施例１と同様にして、実施例３の放熱シートを作製した。
［比較例１］
ガラスクロスの両面に放熱シート用組成物を塗工した放熱シート用組成物のシートについて、予備加熱工程を行わずに硬化工程を行った以外は、実施例１と同様にして、比較例１の放熱シートを作製した。
［実施例４］
１７ｇのシリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン株式会社製、型番：ＬＲ３３０３−２０Ａ）および１７ｇのシリコーン樹脂（旭化成ワッカーシリコーン株式会社製、型番：ＬＲ３３０３−２０Ｂ）に、１９１ｇのアルミナ（デンカ株式会社社製、商品面：ＤＡＷ―２０）、８２ｇのアルミナ（球状）（デンカ株式会社社製、商品面：ＤＡＷ―０３）を添加した後、固形分濃度が８０ｗｔ％となるように粘度調整剤としてトルエンを添加し、タービン型撹拌翼を用いて攪拌機（ＨＥＩＤＯＮ社製、商品名：スリーワンモーター）で１５時間混合し、放熱シート用組成物を作製したこと以外は実施例１と同様の方法で、実施例４の放熱シートを作製した。なお、放熱シートにおける樹脂バインダー及び無機充填材の合計１００体積％に対する無機充填材の含有量は７０体積％であった。
［実施例５］
実施例４と同様の原料を用いて作製した放熱シート用組成物をガラスクロス上にコンマコーターで塗工する際の厚さを０．２ｍｍから０．１５ｍｍに変更し、次に、ガラスクロスが上側になるように乾燥させた放熱シート用組成物をひっくり返して、ガラスクロス上にコンマコーターで厚さ０．２ｍｍを０．１５ｍｍに塗工することに変更した以外は、実施例４と同様にして、実施例５の放熱シートを作製した。
［比較例２］
予備加熱工程を行わない以外は実施例４と同様の方法で放熱シートを作製した。
実施例１〜５及び比較例１，２の放熱シートの評価結果を表１に示す。
以上の評価結果から、上記絶縁破壊試験おいて、放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または放熱シートが絶縁破壊することなく針状電極がアルミニウム板と短絡する放熱シートは、異物を挟み込んでも絶縁不良が起きにくいことがわかった。
また、放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が２０μｍである実施例１の放熱シート、及び放熱シートが絶縁破壊したときの針状電極の先端とアルミニウム板との間の距離が１０μｍである実施例３の放熱シートについて、ＪＩＳ Ｃ２１１０に準拠して、室温（２３℃）にて短時間破壊試験をさらに行った。その結果、実施例１の放熱シートに比べて、実施例３の放熱シートの方が、厚さが小さいにもかかわらず、絶縁破壊電圧が３ｋＶだけ高くなった。これより、放熱シートに基材樹脂層を設けることにより、放熱シートは、異物を挟み込んでも絶縁不良がさらに起きにくくなることがわかった。
１ 耐電圧試験機
１１ 土台板
１２，１３ 支柱
１４ 固定板
１５ 昇降板
１６ マイクロメータヘッド
１７，１８ バネ
１９，２１ 吊り下げ棒
２２，２５ アルミニウム板
２３ 針状電極
２４ テーブル
２６ 耐電圧測定器
３０，５３ 放熱シート
５１ 可動電極
５２ 固定電極
５４ 異物

Claims (11)

  1. 厚さが１０μｍ超であり、
    ６０Ｈｚの周波数を有する２．０ｋＶの交流電圧を印加した、３ｍｍの高さ及び０．７５ｍｍの底面の直径を有する円錐を先端部分に有する針状電極を、アルミニウム板に直接載置した放熱シートに対して、前記放熱シートの前記アルミニウム板に接している面の反対側の面から、前記放熱シートの厚さ方向に、１０μｍ毎に段階的に侵入させるとともに、該侵入前および各段階で６０秒間保持した場合、前記放熱シートが絶縁破壊したときの前記針状電極の先端と前記アルミニウム板との間の距離が０μｍよりも大きく８０μｍ以下であるか、または前記放熱シートが絶縁破壊することなく前記針状電極が前記アルミニウム板と短絡する放熱シート。
  2. 前記放熱シートが絶縁破壊したときの前記針状電極の先端と前記アルミニウム板との間の距離が５０μｍ以下である請求項２に記載の放熱シート。
  3. 樹脂バインダー及び無機充填材を含有する請求項１または２に記載の放熱シート。
  4. 前記樹脂バインダーがシリコーン樹脂である請求項３又は５に記載の放熱シート。
  5. 前記無機充填材が六方晶窒化ホウ素の凝集粒子である請求項３または４に記載の放熱シート。
  6. ガラスクロスを含有する請求項３〜５のいずれか１項に記載の放熱シート。
  7. ガラス転移点が２００℃以上である樹脂を含む基材樹脂層を含有する請求項３〜６のいずれか１項に記載の放熱シート。
  8. 液状樹脂組成物、無機充填材及び溶媒を混合して放熱シート用組成物を作製する組成物作製工程、
    前記放熱シート用組成物をシート状に成形して放熱シート用組成物シートを作製するシート成形工程、
    前記放熱シート用組成物シートを加圧しながら硬化開始温度よりも低い予備加熱温度で前記放熱シート用組成物シートを予備加熱する予備加熱工程、及び
    予備加熱した前記放熱シート用組成物シートを加圧しながら前記硬化開始温度以上の温度で前記放熱シート用組成物シートを加熱する硬化工程を含む放熱シートの製造方法。
  9. 前記液状樹脂組成物が液状シリコーン樹脂組成物であり、
    前記無機充填材が六方晶窒化ホウ素の凝集粒子であり、
    前記予備加熱工程では、前記放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力が５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、前記予備加熱温度が５０〜８０℃であり、
    前記硬化工程では、前記放熱シート用組成物シートを加圧するときの圧力が５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２であり、前記硬化開始温度以上の温度が１３０〜２００℃である請求項８に記載の放熱シートの製造方法。
  10. 前記予備加熱工程では、前記予備加熱温度で前記放熱シート用組成物シートを予備加熱する加熱時間が５〜１０分であり、
    前記硬化工程では、前記硬化開始温度以上の温度で前記放熱シート用組成物シートを加熱する加熱時間が１０〜６０分である請求項９に記載の放熱シートの製造方法。
  11. 前記硬化開始温度以上の温度で加熱した前記放熱シート用組成物シートを１３０〜２００℃の加熱温度で、２〜３０時間加熱する低分子シロキサン除去工程をさらに含む請求項９または１０に記載の放熱シートの製造方法。
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