JP4614593B2

JP4614593B2 - 熱伝導シート

Info

Publication number: JP4614593B2
Application number: JP2001237846A
Authority: JP
Inventors: 慎也鎌田; 敬司高野; 正己山下
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-08-06
Also published as: JP2003048285A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰという）の表示パネルと放熱板を固定すると共に、表示パネルに発生した熱を放熱板へ伝導するための熱伝導シートに係り、特に、大型のＰＤＰであっても、表示パネルと放熱板を安定的に固定できる熱伝導シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰにあっては、画像を表示する際に表示パネルが発熱する。この熱によって、表示する画像に色斑が発生したり、ＰＤＰ自体に破損が発生してしまうため、表示パネルの背面へ、熱伝導シートを介して放熱板が固定されている。
【０００３】
この熱伝導シートとは、シート状の熱伝導層と、熱伝導層の両面に積層された粘着剤層を有するものであり、例えば、特開２０００−２８１９８２号の手段が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
表示パネルと放熱板では、材質の違いにより熱伸縮率に差があり、熱伝導シートで両者を固定すると伸縮歪みが発生する。このため、従来の熱伝導シートを、熱伸縮量が大きい大型のＰＤＰに採用すると、伸縮歪みを吸収しきれず、熱伝導シートから表示パネルや放熱板が剥離してしまうという課題があった。
【０００５】
ここで、熱伝導シートに、伸縮歪みを吸収させる伸縮緩和層を設けて、伸縮歪みによる剥離を防止する手段が考えられるが、単に伸縮緩和層を設けただけでは、伸縮緩和層自体が断熱材となり、表示パネルで発生した熱が放熱板へ伝わらなくなるという新たな課題が発生した。
【０００６】
したがって本発明の目的は、熱伸縮量が大きい大型のＰＤＰであっても、熱伝導性を維持しつつ、伸縮歪みを吸収して、表示パネルと放熱板を安定的に固定できる熱伝導シートを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記に鑑み鋭意検討を行った結果、アクリル系共重合体に熱伝導フィラーを配合した熱伝導性組成物をシート状に成形して得られた熱伝導層と、アクリル系共重合体を熱伝導層の両面へ積層して得られた粘着剤層を有する熱伝導シートにおいて、熱伝導層が、総厚６００〜２０００μｍの複数層からなり、熱伝導層の層間へ、デュロメータ硬さ４〜１２且つ厚さ２０〜１２０μｍのアクリル系共重合体と無機フィラーの伸縮緩和層を有することにより、上記課題を解決できることを見出だし本発明を完成した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明における熱伝導層は、表示パネルで発生した熱を粘着剤層を介して放熱板へ伝導させるものであり、アクリル系共重合体に熱伝導フィラーを配合させた熱伝導性組成物をシート状に成形し、複数積層させて総厚６００〜２０００μｍにしたものである。
【０００９】
熱伝導層の厚さは、あまりに厚いと熱伝導層自体が断熱材となってしまい、表示パネルで発生した熱を放熱板へ伝導できなくなってしまう。また、厚さがあまりに薄いと、表示パネルや放熱板の表面粗さを吸収できず、それぞれの界面において貼り付かない部分が発生して、これらの部材を安定的に固定できなくなってしまう。このため、熱伝導層の厚さにあっては、総厚６００〜２０００μｍがよい。
【００１０】
熱伝導層のベースポリマとしてのアクリル系共重合体は、一般的なものを適宜選択して採用でき、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソオクチル基、イソノニル基、イソデシル基、ドデシル基、ラウリル基、トリデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコキシル基などの、炭素数が２０以下のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸、イタコン酸、アクリル酸ヒドロキエチル基、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドリキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、Ｎ―メチロールアクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、スチレン、イソプレン、ブタジエン、イソブチレン、ビニルエーテルなどがある。
【００１１】
また、熱伝導層に配合する熱伝導フィラーとしては、上記効果を有するものであれば適宜選択して採用でき、具体的には、アルミナ、ボロンナイトライド、酸化珪素、水酸化アルミニウムなどがある。
【００１２】
本発明における伸縮緩和層は、デュロメータ硬さ（ＪＩＳＫ６２５３）が４〜１２且つ厚さが２０〜１２０μｍであり、熱伝導層の層間に配置されて、表示パネルと放熱板の熱伸縮率の違いにより発生する伸縮歪みを吸収させるためのものである。
【００１３】
伸縮緩和層の硬さは、一般的な弾性ゴムシートの測定方法であるデュロメータ硬さにて評価した。デュロメータ硬さは、あまりに高いと、伸縮歪みを吸収しきれなくなり熱伝導シートから表示パネルや放熱板が剥離してしまう。また、デュロメータ硬さがあまりに低いと、ＰＤＰの表示パネルと放熱板を安定的に固定できなくなってしまう。このため、伸縮緩和層のデュロメータ硬さにあっては、４〜１２が良い。なお、デュロメータ硬さは、伸縮緩和層のベースポリマに、アルミナ、ボロンナイトライド、酸化珪素、水酸化アルミニウムなどのフィラーを配合して調整すればよい。
【００１４】
さらに、伸縮緩和層の厚さがあまりに厚いと、伸縮緩和層自体が断熱層になり表示パネルで発生した熱を放熱板へ伝導できなくなってしまう。また、厚さがあまりに薄いと、伸縮歪みを吸収できずに熱伝導シートから表示パネルや放熱板が剥離してしまう。このため、伸縮緩和層の厚みにあっては、２０〜１２０μｍが良い。
【００１５】
伸縮緩和層のベースポリマとしては、上記効果を有するアクリル系共重合体であれば適宜選択して採用でき、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソオクチル基、イソノニル基、イソデシル基、ドデシル基、ラウリル基、トリデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコキシル基などの、炭素数が２０以下のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸、イタコン酸、アクリル酸ヒドロキエチル基、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドリキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、Ｎ―メチロールアクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、スチレン、イソプレン、ブタジエン、イソブチレン、ビニルエーテルなどがある。
【００１６】
本発明における粘着剤層は、従来公知のものでよく、伸縮緩和層及び熱伝導層を介して表示パネルと放熱板を安定的に固定するためのものである。なお、粘着剤層の厚さは、一般的な１０〜６０μｍから選択して採用すれば良い。
【００１７】
粘着剤層の材料としては、従来公知のアクリル系共重合体を適宜選択して採用でき、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソオクチル基、イソノニル基、イソデシル基、ドデシル基、ラウリル基、トリデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコキシル基などの、炭素数が２０以下のアルキル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸、イタコン酸、アクリル酸ヒドロキエチル基、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドリキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、Ｎ―メチロールアクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、スチレン、イソプレン、ブタジエン、イソブチレン、ビニルエーテルなどがある。
【００１８】
なお本発明伝導シートにおける粘着剤層、熱伝導層及び伸縮緩和層にあっては、上記効果を阻害しない範囲で、改質剤、老化防止剤、熱安定剤、着色剤、難燃剤などを添加しても良い。
【００１９】
本発明の熱伝導シートは、以下の製法によって製造される。まず、剥離紙上に粘着剤層が積層され、粘着剤層上に熱伝導層が積層される。さらに、伸縮緩和層、熱伝導層、粘着剤層が順に積層されて完成する。
【００２０】
また、次の製法によって製造しても良い。まず、剥離紙上に粘着剤層が積層され、粘着剤層上に熱伝導層が積層される。さらに、熱伝導層上に伸縮緩和層が積層された積層体を２つ準備し、伸縮緩和層同士を対峙した状態で貼り合わされて完成する。
【００２１】
なお、本発明の熱伝導シートを製造する際に積層されるそれぞれの材料にあっては、カレンダーロールによって調整したものだけでなく、材料を有機溶剤や水に分散させたエマルジョンであっても良い。
【００２２】
本発明にあっては、アクリル系共重合体に熱伝導フィラーを配合した熱伝導性組成物をシート状に成形して得られた熱伝導層と、アクリル系共重合体を熱伝導層の両面へ積層して得られた粘着剤層を有する熱伝導シートにおいて、熱伝導層が、総厚６００〜２０００μｍの複数層からなり、熱伝導層の層間へ、デュロメータ硬さ４〜１２且つ厚さ２０〜１２０μｍの伸縮緩和層を有することにより、熱伸縮量が大きい大型のＰＤＰであっても、伸縮歪みを吸収し、表示パネルと放熱板を安定的に固定できる熱伝導シートが得られた。
【００２３】
【実施例】
本発明における熱伝導シートの一実施例を、図１及び表１を参照しつつ説明する。
【００２４】
本実施例の熱伝導シートは、図１及び表1に示したように、シート状に成形した厚さ９２０μｍの熱伝導層１と、熱伝導層１の両面にそれぞれ積層された厚さ厚さ４０μｍの粘着剤層２を有するものであり、熱伝導層１の層間に、厚さ８０μｍの伸縮緩和層が設けられたものである。
【００２５】
ここで、粘着剤層２は、アクリル系共重合体を水に分散させたエマルジョン（一方社油脂工業株式会社製ＡＥ−１５０；樹脂成分５０％）を、乾燥させて得られたものである。また、熱伝導層１は、アクリル系共重合体を水に分散させたエマルジョン（高圧ガス工業株式会社製ぺガール８５１；樹脂成分５５％）の樹脂成分１００重量部に対して、熱伝導フィラーとしての水酸化アルミニウム（昭和電工株式会社製Ｈ−３２）を１３５重量部配合した熱伝導性組成物を、乾燥させて得られたものである。さらに、伸縮緩和層３は、アクリル系共重合体を水に分散させたエマルジョン（高圧ガス工業株式会社製Ｈｐ−６２４５；樹脂製分６０％）の樹脂成分１００重量部に対して、フィラーとしての水酸化アルミニウム（昭和電工株式会社製Ｈ−３２）を１６重量部配合した組成物を、乾燥させて得られたものである。なお、以下の比較例は、特に説明しない限り本実施例と同様なものである。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１中、伸縮歪み吸収性は、伸縮歪みによって熱伝導シートが剥離するか否かを特定する評価方法として採用したものである。伸縮歪み吸収性は、縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、厚さ１ｍｍに調整した熱伝導シートの一方の面全体を覆うように、縦１００ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミ板を貼り付け、さらに、熱伝導シートの他方の面全体を覆うように、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ５ｍｍのフローガラス板を貼り付け、７２時間養生して測定サンプルを得た。次に、得られたサンプルを、下限温度−２０℃、上限温度１００℃、昇温２０℃／分、降温２０℃／分に設定したヒートサイクル試験機にて、上限及び下限温度で各６時間保持するサイクル試験を行ない、熱伝導シートからアルミ板やフローガラスが剥離するまでの時間を測定した。伸縮歪み吸収性にあっては、２０００時間を超えても剥離しなかったものを合格、２０００時間以内に剥離したものを不合格とした。
【００２８】
また表１中、熱伝導性は、縦３０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ１ｍｍに調整した熱伝導シートを、ヒーターブロックと放熱ブロックとの間に挟み、厚さが元の熱伝導シートの９０％になるように圧縮して固定する。次に、ヒーターブロックに５Ｗ、４分間の電力を印加後、ヒーターブロックと放熱ブロックとの温度差を測定し、次式より熱伝導度を算出した。熱伝導性にあっては、熱伝導シートに求められる０．５Ｗ／ｍＫを超えたものを合格、０．５Ｗ／ｍＫ以下の値を示したものを不合格とした。
熱伝導度（Ｗ／ｍＫ）＝Ｗ×ｔ／（Ｓ×（Ｔ１−Ｔ２））
ここで、Ｗ（Ｗ）：印加電力（５Ｗ）
ｔ（ｍｍ）：試料厚さ（圧縮時）
Ｓ（ｍ²）：試料面積
Ｔ１（Ｋ）：ヒーターブロック温度
Ｔ２（Ｋ）：放熱ブロック温度
【００２９】
本実施例にあっては、伸縮歪み吸収性、熱伝導性とも合格となり、目標とする熱伝導シートが得られた。
【００３０】
実施例の熱伝導層１を、総厚２３００μｍに変更した比較例１では、熱伝導性が悪くなった。また、総厚４００に変更した比較例２では、伸縮歪み吸収性が悪くなった。
【００３１】
実施例の伸縮緩和層３を、厚さ１５０μｍに変更した比較例３では、熱伝導性が悪くなった。また、厚さ１０μｍに変更した比較例４では、伸縮歪み吸収性が悪くなった。
【００３２】
実施例の伸縮緩和層３に配合するフィラーの配合量を、８０重量部に変更してデュロメータ硬さを１５に調整した比較例５では、伸縮歪み吸収性が悪くなった。また、フィラーの配合量を５重量部に変更してデュロメータ硬さを２に調整した比較例６では、伸縮緩和層３自体が破損して剥離してしまった。
【００３３】
なお、表１中には記載しなかったが、伸縮緩和層３を設けないものは伸縮歪み吸収性が悪く、０．１時間以内にサンプルの剥離が確認された。
【００３４】
【発明の効果】
本発明にあっては、アクリル系共重合体に熱伝導フィラーを配合した熱伝導性組成物をシート状に成形して得られた熱伝導層と、アクリル系共重合体を熱伝導層の両面へ積層して得られた粘着剤層を有する熱伝導シートにおいて、熱伝導層が、総厚６００〜２０００μｍの複数層からなり、熱伝導層の層間へ、デュロメータ硬さ４〜１２且つ厚さ２０〜１２０μｍの伸縮緩和層を有することにより、熱伸縮量が大きい大型のＰＤＰであっても、伸縮歪みを吸収し、表示パネルと放熱板を安定的に固定できる熱伝導シートが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の熱伝導シートを模式的に示した端面図である。
【符号の説明】
１熱伝導層
２粘着剤層
３伸縮緩和層

Claims

アクリル系共重合体に熱伝導フィラーを配合した熱伝導性組成物をシート状に成形して得られた熱伝導層（１）と、アクリル系共重合体を該熱伝導層（１）の両面へ積層して得られた粘着剤層（２）を有する熱伝導シートにおいて、上記熱伝導層（１）が、総厚６００〜２０００μｍの複数層からなり、該熱伝導層（１）の層間に、デュロメータ硬さ４〜１２且つ厚さ２０〜１２０μｍのアクリル系共重合体と無機フィラーの伸縮緩和層（３）を有することを特徴とする熱伝導シート。