JP4511858B2 - 相変化熱伝導性成形体 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器内における発熱電子部品と放熱器等の冷却部材との間に介在されて、発熱電子部品から冷却部材への熱伝導を促進する相変化熱伝導性成形体に関するものである。

近年、コンピュータのＣＰＵ（中央処理装置）を代表とする電子部品の高性能化に伴い、電子部品の消費電力及び発熱量は増大している。電子部品は熱により処理能力が低下する。よって、電子部品の性能を維持するために電子部品の蓄熱を回避する必要があり、電子部品の冷却が重要な課題となっている。このため、電子部品と冷却部材との間に介在される相変化熱伝導性成形体には、優れた熱伝導性能が求められている。

従来、この種の相変化熱伝導性成形体としては、ポリオレフィンと、金属粉末等の熱伝導性充填材とを含有する組成物からなるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この相変化熱伝導性成形体は、ポリオレフィンの分子構造を適宜変更することにより、相変化温度が電子部品の使用温度範囲と一致するように設定されている。この相変化熱伝導性成形体は、前記電子部品の使用温度範囲内で相変化（可塑化）して電子部品と冷却部材との両方に密着し、それらの界面における接触熱抵抗値（界面接触熱抵抗値）を低下させて熱伝導性能を高める。

また、相変化熱伝導性成形体として、スチレン系エラストマーと、パラフィンオイルと、熱伝導性充填材とを含有する組成物から成形されているものもある（例えば、特許文献２〜６参照。）。パラフィンオイルは、配合量の増加に伴い相変化熱伝導性成形体の相変化温度を低下させる。このため、パラフィンオイルの配合量を増加させることにより、相変化温度が前記電子部品の使用温度範囲と一致するように設定されている。この相変化熱伝導性成形体は、パラフィンオイルの配合量を調節することにより相変化温度を調整できるため、分子構造の変更を必要とする特許文献１に記載の相変化熱伝導性成形体に比べて相変化温度の調整が容易である。
特開２００２−１２１３３２号公報 特開２００３−１１３３１８号公報 特開２００３−１１３２７２号公報 特開２００３−８２２４５号公報 特開２００３−８２２４４号公報 特開２００３−４９０４６号公報

ところが、特許文献２〜６に記載の相変化熱伝導性成形体では、相変化温度が前記電子部品の使用温度範囲と一致するまでパラフィンオイルを増量すると、強度が低下して千切れ易くなるとともに硬度が低下して潰れ易くなり、さらに粘着性が過剰に高くなる。よって、この相変化熱伝導性成形体は、低強度で千切れ易いために、取扱い性（ハンドリング性）が低く、かつ低硬度で電子部品への取付け時（転写時）に加えられる荷重により潰れ易く、さらには粘着性が過剰に高いために電子部品への転写が困難であるという問題があった。

本発明は、こ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、熱伝導性能に優れるとともにハンドリング性及び転写性を高めることが容易な相変化熱伝導性成形体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に記載の発明の相変化熱伝導性成形体は、スチレン系エラストマー１００重量部に対して、パラフィンオイル３００〜７００重量部と、熱伝導性充填材１０００〜６０００重量部と、トリフェニルホスフェートからなる可塑剤５０〜４００重量部とを含有する相変化熱伝導性組成物により成形されているものである。

請求項２に記載の発明の相変化熱伝導性成形体は、請求項１に記載の発明において、前記スチレン系エラストマーは、数平均分子量の下限が６００００であり、数平均分子量の上限が４０００００のものであることを要旨とする。
請求項３に記載の発明の相変化熱伝導性成形体は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記パラフィンオイルの２５℃における粘度は、０．１５Ｐａ・ｓ以下であることを要旨とする。

請求項１から請求項３に記載の発明の相変化熱伝導性成形体は、相変化熱伝導性組成物中に凝固点が４０〜６０℃の範囲内である可塑剤が含有されているために、４０℃未満の常温での強度が高められるとともに取扱いや転写に適した硬度及び粘着性を有する。さらに、相変化熱伝導性成形体の温度が可塑剤の凝固点を超える温度に達すると、相変化熱伝導性成形体の可塑化が引き起こされて界面接触熱抵抗値が低下する。このため、相変化熱伝導性成形体は、熱伝導性能に優れるとともにハンドリング性及び転写性を高めることが容易である。

請求項４に記載の発明の相変化熱伝導性成形体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、シート状をなし、４０℃未満のときの厚みが５０〜３００μｍに設定されているものである。

従って、請求項４に記載の発明の相変化熱伝導性成形体は、４０℃未満のときの厚みを前記範囲に設定することにより、４０℃未満の常温での強度を高めてハンドリング性を高めるとともに、熱抵抗値を低下させて熱伝導性能を高めることができる。

請求項５に記載の発明の相変化熱伝導性成形体は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、４０〜８０℃の温度範囲内で相変化を引き起こすものである。
従って、請求項５に記載の発明の相変化熱伝導性成形体は、電子部品の使用温度範囲内で電子部品に密着するように相変化し、界面接触熱抵抗値を低下させて熱伝導性能を高めることができる。

本発明の相変化熱伝導性成形体によれば、熱伝導性能に優れるとともにハンドリング性及び転写性を高めることが容易である。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の相変化熱伝導性成形体（以下、単に成形体という。）は、スチレン系エラストマーと、パラフィンオイルと、熱伝導性充填材と、可塑剤とを含有する相変化熱伝導性組成物（以下、単に組成物という。）から成形される。この成形体は電子部品と冷却部材との間に介在され、通電により発熱している電子部品から冷却部材への熱伝導を促進する。

成形体には、熱伝導性能、ハンドリング性及び転写性が具備されている。熱伝導性能は電子部品から冷却部材への熱伝導のし易さを表す指標であり、成形体の熱抵抗値や界面接触熱抵抗値に起因している。成形体の熱抵抗値は下記式により求められ、例えば成形体の熱伝導率が高いほど小さい。一方、界面接触熱抵抗値は、成形体と、電子部品及び冷却部材との界面に形成される空隙が小さいほど、即ち成形体と電子部品及び冷却部材との密着性が高いほど小さい。成形体は、これら熱抵抗値及び界面接触熱抵抗値が小さいほど電子部品から冷却部材への熱伝導を促進し、熱伝導性能に優れたものとなる。

熱抵抗値［℃／Ｗ］＝成形体の厚み［ｍ］／（成形体表面の面積［ｍ²］×成形体の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）
ハンドリング性は成形体の取扱い易さを表す指標であり、成形体の取扱い時の強度（引裂き強度等）及び硬度に起因しており、通常は常温で取扱われることから常温での強度及び硬度に起因している。一方、転写性は成形体の電子部品への取付け易さ（転写し易さ）を表す指標であり、通常は常温で転写されることから成形体の常温での硬度及び粘着性に起因している。ここで、常温とは成形体が運搬や転写に際して通常取扱われるときの温度を示し、４０℃未満、例えば２５℃である。

成形体は、常温での強度が高いほど運搬時の取扱いが容易であることからハンドリング性が高められ、逆に常温での強度の低下に伴って千切れ易くなることからハンドリング性が低下する。さらに、成形体は、常温での柔軟性の低下に伴って硬度が高くなり、割れ易くなってハンドリング性が低下する。逆に、成形体は常温での柔軟性の向上に伴って硬度が低下し、転写時に加えられる荷重により潰れ易くなって転写性が低下する。このため、成形体は、硬度を適宜に調整することによりハンドリング性及び転写性が高められる。加えて、成形体は、常温での粘着性が過剰に高いと電子部品への取付け（転写）が困難になって転写性が低下し、常温での粘着性が過剰に低いと電子部品から剥がれ易くなって転写性が低下する。このため、成形体は、粘着性を適宜に調整することにより転写性が高められる。この成形体は、スチレン系エラストマー等の各成分を配合及び溶融混練して組成物を調製し、その組成物を所定の形状に成形した後に冷却して固化させることにより製造される。

スチレン系エラストマーは、パラフィンオイル等の成形体中の他の成分を成形体内に保持して成形体からブリーディング（浸み出し）することを抑制する。スチレン系エラストマーは熱可塑性を有しており、電子部品の使用温度範囲よりも高い軟化点を備えている。ここで、前記電子部品の使用温度範囲とは、電子部品が通電及び放熱されているときの温度範囲、即ち電子部品の処理能力にほとんど悪影響を及ぼさない温度範囲を指す。この使用温度範囲は電子部品の種類によって異なるが、常温よりも高く例えば４０〜８０℃である。

スチレン系エラストマーの具体例としては、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン共重合体やポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン共重合体等のブロック共重合体が挙げられる。さらに、スチレン系エラストマーとしては、前記各ブロック共重合体の水素添加物、即ち水添スチレン系エラストマーであるスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）やスチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）等のトリブロック共重合体が挙げられる。これらの中でも、機械的強度、耐熱性及び耐久性が優れているために水添スチレン系エラストマーが好ましく、ＳＥＢＳがより好ましい。

スチレン系エラストマーの硬度Ｈｓは７０以下が好ましい。硬度Ｈｓが７０を超えると、成形体は常温での柔軟性が低下して硬度が過剰に高くなりハンドリング性が低下するおそれがある。ここで、硬度ＨｓはＪＩＳ Ｋ ６２５３に従いタイプＡデュロメータを用いて測定される。スチレン系エラストマーの数平均分子量の下限は６００００が好ましい。数平均分子量が６００００未満では、パラフィンオイル等のブリーディングが発生するおそれがある。スチレン系エラストマーの数平均分子量の上限は特に限定されないが、通常は４０００００程度である。

パラフィンオイルは常温雰囲気下において液状をなし、スチレン系エラストマーの外部可塑剤として作用する。このため、パラフィンオイルは、スチレン系エラストマーを含有する成形体を前記電子部品の使用温度範囲内で可塑化させ易くし、成形体を電子部品及び冷却部材の両方に密着させて界面接触熱抵抗値を低下させる。さらに、パラフィンオイルは柔軟性及び粘着性を有し、成形体に柔軟性及び粘着性を付与する。加えて、パラフィンオイル及び前記スチレン系エラストマーはリサイクル可能であり、成形体をリサイクル可能にしてその廃棄による環境に対する影響を低減することができる。パラフィンオイルの２５℃における粘度は０．１５Ｐａ・ｓ（１５０ｃＰ）以下が好ましい。粘度が０．１５Ｐａ・ｓを超えると組成物が高粘度となり、成形体の成形が困難になるおそれがある。

パラフィンオイルの配合量はスチレン系エラストマー１００重量部に対し３００〜７００重量部の割合が好ましく、４００〜６００重量部の割合がより好ましい。パラフィンオイルの配合量が３００重量部未満では、成形体の常温での柔軟性が低くなり、硬度が過剰に高くなる。このため、成形体のハンドリング性が低下するおそれがある。さらにこのとき、成形体の常温での粘着性が過剰に低くなり、転写時に電子部品から容易に剥がれて転写性が低下するおそれがある。一方、パラフィンオイルの配合量が７００重量部を超えると、成形体の常温での強度及び硬度が過剰に低くなる。このため、成形体のハンドリング性及び転写性が低下するおそれがある。さらにこのとき、成形体の常温での粘着性が過剰に高くなり、電子部品への転写が困難になって転写性が低下するおそれがある。このため、パラフィンオイルは、その配合量を前記範囲に調整することにより、成形体の常温での強度を高めるとともに硬度及び粘着性を調整してハンドリング性及び転写性を高めることができる。

熱伝導性充填材は、成形体の熱伝導率を高めることにより、成形体の熱伝導性能を高める。熱伝導性充填材としてはスチレン系エラストマー等の成形体中の他の成分よりも熱伝導率が高いものであれば特に限定されない。ただし、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が、熱伝導率が特に高いために好ましい。熱伝導性充填材の形状としては、球状、楕円球状、多角柱状等が挙げられる。多角柱状をなす熱伝導性充填材は、例えば熱伝導性繊維の粉砕により得られる。これらの中でも、組成物の調製時における分散性が高いとともに成形体の表面に凹凸が形成されて表面形状が悪化するのを防止するために球状又は楕円球状が好ましく、球状がより好ましい。

ここで、成形体の熱伝導率は、熱伝導性充填材の配合量の増加に伴って高くなる。また、組成物の粘性は、配合された熱伝導性充填材の比表面積が大きくなるに伴って高くなる。このため、熱伝導性充填材は、成形体の熱伝導率を高めるとともに組成物を低粘度にするために、大径粒子と小径粒子とが組み合わされて配合されるのが好ましい。熱伝導性充填材は、大径粒子と小径粒子とが組み合わされて配合されることにより、大径粒子間に小径粒子が配合され、大径粒子のみから構成されているときに比べて配合量を高めることができる。さらに、熱伝導性充填材は、大径粒子と小径粒子とが組み合わされて配合されることにより、小径粒子のみから構成されているときに比べて比表面積を小さくすることができる。ここで、大径粒子とはＣＩＬＡＳ ９２０Ｌ（ＣＩＬＡＳ社製のレーザー回折式粒度分布測定装置）等を用いたレーザー回折散乱法により求められる平均粒径が小径粒子に比べて大きい粒子のことであり、小径粒子は同レーザー回折散乱法により求められる平均粒径が大径粒子に比べて小さい粒子のことである。

大径粒子の形状は、球状又は楕円球状が成形体の表面形状の悪化を防止することができるために好ましい。大径粒子のレーザー回折散乱法により求められる平均粒径は１０〜２０μｍが好ましい。大径粒子の平均粒径が１０μｍ未満では、熱伝導性充填材の配合量が過剰に高くなり、熱伝導性充填材の比表面積が大きくなって組成物が高粘度になるおそれがある。一方、２０μｍを超えると、成形体の表面形状が悪化するおそれがある。小径粒子のレーザー回折散乱法により求められる平均粒径は１〜５μｍが好ましい。小径粒子の平均粒径が１μｍ未満では、大径粒子間に小径粒子が過剰に配合され、熱伝導性充填材の配合量が高く組成物が高粘度になるおそれがある。一方、５μｍを超えると、大径粒子間に小径粒子が十分配合されず、熱伝導性充填材の配合量が低下するおそれがある。

熱伝導性充填材の配合量は、スチレン系エラストマー１００重量部に対し１０００〜６０００重量部の割合が好ましく、２５００〜５０００重量部の割合がより好ましい。熱伝導性充填材は、１０００重量部以上配合されることにより成形体の熱伝導率を１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上にまで高めることができる。しかし、熱伝導性充填材の配合量が６０００重量部を超えると、組成物が高粘度となるおそれがある。このため、熱伝導性充填材は、その配合量を前記範囲にすることにより、成形体の熱伝導率を高めるとともに組成物を低粘度にすることができる。ここで、熱伝導性充填材が大径粒子と小径粒子とを組み合わされて配合されるときは、前記配合量は大径粒子及び小径粒子の各配合量の合計を示す。

可塑剤の凝固点は常温よりも高い４０〜６０℃の範囲内である。このため、可塑剤は常温雰囲気下において固体状をなし、成形体の常温での強度及び硬度を高める。さらに、可塑剤は、常温よりも高い温度の雰囲気下において液状をなし、パラフィンオイルと同様にスチレン系エラストマーの外部可塑剤として作用する。このため、液状をなす可塑剤は、パラフィンオイルとともに成形体を前記電子部品の使用温度範囲内で可塑化させ易くして界面接触熱抵抗値を低下させる。加えて、可塑剤は柔軟性を有し、かつパラフィンオイルに比べて低い粘着性を有しており、成形体に柔軟性及び粘着性を付与する。可塑剤の凝固点が４０℃未満の場合、その可塑剤は常温雰囲気下において液状をなす。このため、成形体は常温雰囲気下で可塑化し、柔軟性が高められて硬度が過剰に低下する。よって、成形体の転写性は低下する。一方、可塑剤の凝固点が６０℃を超えると、その可塑剤は前記電子部品の使用温度範囲内の低温側で固体状をなす。このため、成形体は、電子部品の使用温度範囲内の低温側雰囲気下では可塑化せず、界面接触熱抵抗値を低下させることができない。よって、成形体は熱伝導性能を高めることができない。

可塑剤の具体例としては、ステアリン酸（凝固点：５８〜６０℃）、フェノールホルムアルデヒド樹脂、トリフェニルホスフェート（リン酸エステル、凝固点：４８〜５０℃）等が挙げられる。これらは単独で使用されてもよいし、二種以上が組み合わされて使用されてもよい。これらの中でも、トリフェニルホスフェートが好ましい。このトリフェニルホスフェートは、スチレン系エラストマーに対する非相溶性を有するとともに非粘着性を有し、凝固点よりも高い温度のときには溶解して水のように非常に低粘度の液体となる。このため、トリフェニルホスフェートは、常温雰囲気下における成形体の強度及び硬度を高め、かつ前記電子部品の使用温度範囲内の雰囲気下において成形体を可塑化させ易くする。さらに、トリフェニルホスフェートは、成形体の常温での粘着性を低下させて転写性を高め、しかも不燃性を有するために成形体に難燃性を付与することができる。

可塑剤の配合量はスチレン系エラストマー１００重量部に対し５０〜４００重量部の割合が好ましい。可塑剤の配合量が５０重量部未満では、成形体の常温での強度が過剰に低くなる。このため、成形体のハンドリング性が低下するおそれがある。さらにこのとき、成形体の常温での硬度が過剰に低くなるとともに常温での粘着性が過剰に高くなる。このため、成形体の転写性が低下するおそれがある。一方、可塑剤の配合量が４００重量部を超えると、成形体の常温での硬度が過剰に高くなる。このため、成形体のハンドリング性が低下するおそれがある。さらにこのとき、成形体の常温での粘着性が過剰に低くなる。このため、成形体の転写性が低下するおそれがある。よって、可塑剤の配合量を前記範囲に調整することにより、成形体の常温での強度を高めてハンドリング性を高めるとともに硬度及び粘着性を調整してハンドリング性及び転写性を高めることができる。組成物中には、前記各成分以外のその他の成分として粘着剤、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。

成形体は、前記電子部品の使用温度範囲よりも高い温度で軟化するスチレン系エラストマー、スチレン系エラストマーの外部可塑剤として作用するパラフィンオイル及び凝固点が４０〜６０℃の範囲内である可塑剤を含有している。それにより、可塑化温度（相変化温度）がスチレン系エラストマーの軟化点よりも低く、前記電子部品の使用温度範囲と一致している。成形体の形状としてはブロック状、シート状等が挙げられ、発熱電子部品から冷却部材への熱伝導の促進効果が高いためにシート状が好ましい。シート状をなす成形体、即ち熱伝導性シートは、前記式に示すように、厚みを薄くすることにより熱抵抗値を低下させ熱伝導性能を高めることができる。

このため、前記電子部品の使用温度範囲未満の雰囲気下における熱伝導性シートの厚み、即ち４０℃未満のときの熱伝導性シートの厚みは５０〜３００μｍが好ましい。４０℃未満のときの熱伝導性シートの厚みが５０μｍ未満では、熱伝導性シートの常温での強度が低下するおそれがある。一方、厚みが３００μｍを超えると、熱伝導性シートが厚くなり熱抵抗値が高くなるおそれがある。さらに、前記電子部品の使用温度範囲以上の温度の雰囲気下における熱伝導性シートの厚み、即ち４０℃以上のときの熱伝導性シートの厚みは１００μｍ以下が好ましい。４０℃以上のときの厚みが１００μｍを超えると、熱伝導性シートの熱抵抗値が高くなるおそれがある。

成形体を製造するときには、まずスチレン系エラストマーに可塑剤等の各成分を配合し、ヘンシェルミキサー等の密閉型混合機を用いて各成分が均一に分散するまで溶融混練して組成物を調製する。次いで、組成物をバーコータ法、ドクターブレード法、押出成形法（Ｔダイ法）、カレンダー成形法、プレス成形法等によって所定の形状に成形した後、冷却して固化させることにより成形体を得る。続いて、成形体として例えば熱伝導性シートが得られたときには、熱伝導性シートの両面に離型フィルムを貼着する。離型フィルムはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂材料により形成され、熱伝導性シートを保護する。

両面に離型フィルムが貼着された熱伝導性シートを電子部品に取付ける（転写する）ときには、前記電子部品の使用温度範囲よりも低い常温雰囲気下で一方の離型フィルムを熱伝導性シートから剥離した後、露出した熱伝導性シートの表面を電子部品に貼付ける。このとき、熱伝導性シートが電子部品に密着するように、その熱伝導性シートに１９６〜３９２ｋＰａ（２〜４ｋｇｆ／ｃｍ²）の荷重を加え、熱伝導性シートを電子部品に固定する。続いて、他方の離型フィルムを熱伝導性シートから剥離した後、露出した熱伝導性シートの表面に冷却部材を載置する。このとき、冷却部材が熱伝導性シートに密着するように、冷却部材に１９６〜３９２ｋＰａの荷重を加え、熱伝導性シートを冷却部材にも固定する。

さて、電子部品に転写された熱伝導性シートは、電子部品の通電による発熱に伴って加熱される。そして、熱伝導性シートは、電子部品の温度がその使用温度範囲内にまで上昇したときは、相変化温度にまで加熱されて可塑化を引き起こされる。このため、熱伝導性シートは、電子部品及び冷却部材の表面形状に追従して電子部品及び冷却部材に密着する。よって、熱伝導性シートは電子部品及び冷却部材との界面接触熱抵抗値が低下し、電子部品から冷却部材への熱伝導を促進して放熱する。さらに、熱伝導性シートの可塑化に伴ってその厚さが薄くなり、熱抵抗値が低下して熱伝導がより一層促進する。

前記の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。
・ 本実施形態の成形体はスチレン系エラストマー、パラフィンオイル及び可塑剤を含有する組成物により成形されている。可塑剤は４０〜６０℃の範囲内の凝固点を有し、常温雰囲気下において固体状をなし、成形体の強度及び硬度を高める。このため、成形体は、その運搬等の取扱いに際して千切れ難いとともに潰れ難い。

さらに、可塑剤は、常温よりも高い温度の雰囲気下において液状をなし、パラフィンオイルとともに成形体を前記電子部品の使用温度範囲内で可塑化させ易くする。このため、パラフィンオイルの含有量を低減させることができる。よって、パラフィンオイルの増量に起因する常温での強度及び硬度の低下や粘着性の増加を未然に防止でき、電子部品への転写が容易な成形体が得られる。

・ 成形体は熱伝導性充填材を含有し、その相変化温度が前記電子部品の使用温度範囲と一致している。このため、成形体の熱伝導率が高められ、電子部品が発熱してその温度が４０〜８０℃の温度範囲内にまで上昇したときには、成形体の可塑化が引き起こされて電子部品及び冷却部材に密着する。よって、成形体は優れた熱伝導性能を発揮することができる。

・ 熱伝導性充填材は、大径粒子と小径粒子とが組み合わされて配合されるのが好ましい。この場合には、成形体の熱伝導率が高まり、かつ組成物を低粘度にして成形体を容易に製造することができる。このとき、小径粒子の大径粒子間への配合量を高めるために、小径粒子の平均粒径は大径粒子の平均粒径の７分の１程度が好ましい。

尚、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記成形体の表面や内部にフィルム、シート、不織布、織布等を貼着又は埋没させてもよい。この場合には、運搬や転写時等での成形体の作業性を向上させたり成形体を補強したりすることができる。

次に、試験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。
（試験例１〜５及び比較例１）
試験例１においては、スチレン系エラストマーにパラフィンオイルを混合し、さらに可塑剤としてのトリフェニルホスフェート及び熱伝導性充填材としての球状酸化アルミニウム（球状アルミナ）を混合した。ここで、球状アルミナは、大径粒子の球状アルミナ（昭和電工株式会社製のＡＳ−２０、平均粒径：２０μｍ）と小径粒子の球状アルミナ（昭和電工株式会社製のＡ−ＳＡＭＰＬＥ、平均粒径：３μｍ）とをそれぞれ５：２（質量比）の割合で混合したものを用いた。次いで、前記各成分の混合物を溶融混練して組成物を調製した。そして、その組成物から、加熱延伸機によって成形体としての熱伝導性シート（厚さ：０．１ｍｍ）を得た。組成物の調製時における各成分の配合量（重量部）及び得られた成形体中における各成分の含有量（重量％）をそれぞれ表１に示す。

試験例２〜５及び比較例１においては、組成物の調製時における各成分の配合量を表１に示すように変更した以外は、試験例１と同様にして熱伝導性シートを得た。そして、各例の熱伝導性シートについて、下記の各項目に関し評価及び測定を行った。その結果を表１に示す。

＜熱抵抗値＞
各例の熱伝導性シートを、発熱量７５Ｗの電子部品と冷却部材としての冷却フィンとの間に介在させた状態で、加圧機により３９．２Ｎ（４ｋｇｆ）の荷重を５分間加えることによって、電子部品と冷却フィンとの間に貼着した。次いで、５分経過後の電子部品と冷却フィンとの温度差を算出し、該温度差から熱抵抗値を求めた。

＜シート強度＞
各例の熱伝導性シートの両面にＰＥＴ製の離型フィルムをそれぞれ貼着した。ここで、熱伝導性シートと離型フィルムとの貼着は、加圧機により３９．２Ｎの荷重を５分間加えることにより行った。次に、一方の離型フィルムを熱伝導性シートから剥離した。そして、離型フィルム剥離後の熱伝導性シートを目視により観察し、熱伝導性シートのシート強度について評価した。尚、全ての試験は２５℃で行った。

ここで、表１において、「優良」とは、熱伝導性シートに千切れやひび割れが発生していないことを示し、「良」とは熱伝導性シートにひび割れが若干発生しているが実用上問題ないことを示す。また、「千切れ易い」とは、熱伝導性シートに千切れが発生しており離型フィルムの剥離に伴い熱伝導性シートが千切れ易く実用上問題があることを示す。

＜シート硬度＞
硬度計（ＴＹＰＥ−Ａ又はＴＹＰＥ−Ｅ、ＪＩＳ Ｋ ６２５３準拠）を用いて各例の熱伝導性シートのシート硬度を測定した。

＜転写時の硬度及び粘着性＞
前記＜シート強度＞の測定時と同様にして各例の熱伝導性シートの両面に離型フィルムを貼着した後、一方の離型フィルムを熱伝導性シートから剥離した。そして、熱伝導性シートの露出した表面を加圧機により荷重３９．２Ｎで電子部品表面に押し付けた後、熱伝導性シートから加圧機を離間させて熱伝導性シートに加えられていた荷重を取除いた。そして、熱伝導性シートの転写時の硬度及び粘着性について目視により評価した。尚、全ての試験は２５℃で行った。

ここで、表１中の転写時の硬度について「潰れない」とは荷重による熱伝導性シートの潰れを目視により確認することができなかったことを示し、「潰れる」とは荷重によって熱伝導性シートが潰れていたことを目視により確認したことを示す。一方、粘着性について「優良」とは、熱伝導性シートが転写に適した粘着性を有し、加圧機から容易に剥がれて電子部品に接着したことを示す。「良」とは、熱伝導性シートが「優良」に比べて若干低い粘着性を有しているが、加圧機から剥がれて電子部品に接着し実用上問題ないことを示す。また、「べたつく」とは熱伝導性シートが過剰な粘着性を有して加圧機に接着し、電子部品への転写が困難であり実用上問題があることを示す。

＜転写性＞
前記＜硬度及び粘着性＞の結果から、熱伝導性シートの転写性について評価した。ここで、表１中の転写性について「優良」とは、熱伝導性シートの常温での硬度及び粘着性が転写に非常に適しており、熱伝導性シートを電子部品に容易に転写することができたことを示す。さらに、「良」とは、熱伝導性シートの常温での硬度及び粘着性が「優良」に比べて劣るものの実用上の転写において問題なく、熱伝導性シートを電子部品に転写できたことを示す。また、「転写できず」とは、熱伝導性シートの硬度及び粘着性が転写に適しておらず、熱伝導性シートが潰れたり加圧機に接着して電子部品に転写できなかったことを示す。

Ｅｌ：スチレン系エラストマー（旭化成株式会社製のタフテックＨ１０５２）
ＰＯ：パラフィンオイル（出光興産株式会社製のＰＷ−９０）
Ａｌ：球状アルミナ
ＴＰＰ：トリフェニルホスフェート（大八化学工業株式会社製）
表１に示すように、試験例１〜５においては各項目について優れた評価が得られた。このため、各試験例の熱伝導性シートは優れた熱伝導性能を有し、さらにハンドリング性及び転写性を高めることができた。ちなみに、各試験例の熱伝導性シートは４０〜８０℃内でそれぞれ可塑化したことが確認された。

さらに、表１に示すように、熱伝導性シートは、トリフェニルホスフェートのスチレン系エラストマーに対する割合（ＴＰＰ／Ｅｌ）を０．５〜３．９に設定することにより、シート強度、硬度及び粘着性に非常に優れハンドリング性及び転写性をより高めることができた。ここで、ＴＰＰ／Ｅｌは、熱伝導性シートにおけるトリフェニルホスフェートの含有量をスチレン系エラストマーの含有量で除算することにより求められる。

さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記可塑剤の含有量をスチレン系エラストマーの含有量で除算することにより求められる可塑剤のスチレン系エラストマーに対する割合が０．５〜３．９である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の相変化熱伝導性成形体。この構成によれば、ハンドリング性及び転写性を高めることができる。

Claims (5)

1. スチレン系エラストマー１００重量部に対して、パラフィンオイル３００〜７００重量部と、熱伝導性充填材１０００〜６０００重量部と、トリフェニルホスフェートからなる可塑剤５０〜４００重量部とを含有する相変化熱伝導性組成物により成形されていることを特徴とする相変化熱伝導性成形体。
2. 前記スチレン系エラストマーは、数平均分子量の下限が６００００であり、数平均分子量の上限が４０００００のものであることを特徴とする請求項１に記載の相変化熱伝導性成形体。
3. 前記パラフィンオイルの２５℃における粘度は、０．１５Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の相変化熱伝導性成形体。
4. シート状をなし、４０℃未満のときの厚みが５０〜３００μｍに設定されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の相変化熱伝導性成形体。
5. ４０〜８０℃の温度範囲内で相変化を引き起こす請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の相変化熱伝導性成形体。