JP5421451B2 - 熱拡散シート - Google Patents
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Description
熱伝導性粘着層は以下のように用意した。
シリコーンポリマー(XE14−C2068:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ)100重量部に対してアルミナ(AS20:昭和電工社)を200重量部、酸化鉄を5重量部添加し、プラネタリーミキサーで10分間脱泡しながら撹拌し、コンパウンド(混合物)とした。
ポリイソブチレンポリマ−(EP200A:カネカ社)100重量部に対してアルミナ(AS20:昭和電工社)を200重量部、架橋剤(CR300:カネカ社)を1.2重量部、白金触媒:PT−VTSC−3.0IPA(ユミコアプレシャスメタルズ・ジャパン社)を0.3重量部、遅延剤:サーフィノール61(日信化学工業)を0.1重量部、酸化鉄を5重量部添加し、プラネタリーミキサーで10分間脱泡しながら撹拌し、コンパウンドとした。
シリコーン粘着材(TSR1510:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)110重量部に対して、アルミナ(AS20:昭和電工社)を100重量部、酸化鉄を5重量部、キシレン80重量部添加しプラネタリーミキサーで10分間撹拌し、塗工液とした。
シリコーンポリマー(XE14−C2068:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ)100重量部に対して、アルミナ(AS20:昭和電工社)を100重量部、架橋剤(TSF484:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ)を0.1重量部、酸化鉄を5重量部添加し、プラネタリーミキサーで10分間脱泡しながら撹拌し、コンパウンドとした。
シリコーン粘着材(TSR1510:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)110重量部に対してキシレン50重量部添加し、塗工液とした。
熱伝導率:ASTM D5470
粘着力 :JIS Z0237(被接着体 アルミ板)
粘着力測定のための試験サンプルは以下のように作成した。
(材料AとB)
フッ素離型処理をしたポリエステルフィルムと、厚み100μmの無処理のポリエステルフィルムに熱伝導性粘着材料を挟み、無処理のポリエステルフィルム面にプレスで120℃、60分間加熱した。冷却後、フッ素離型処理をしたポリエステルフィルムを剥がすことにより、0.1mmの厚さで熱伝導性粘着層を貼り合わせた。
(材料CとD)
塗工液をナイフコートで厚み100μmの無処理のポリエステルフィルムに塗工した。これを30分間風乾し、さらに120℃、10分間硬化させた。なお粘着厚みは50μmとした。
(1)グラファイトシート(TYKグラファイトシート:明智セラミックス社)厚み80μm、250μm、熱伝導率400W/m・K、放射率0.40
(2)両面テープ(厚み30μm:日東電工社)
(3)片面粘着付きフィルム(厚み30μm:日東電工社)
(実施例1〜4)
フッ素離型処理をしたポリエステルフィルム(3a,3b)を使用して、各厚みのグラファイトシート(1)及び熱伝導性粘着材層A又はB(2)を上下から挟み、グラファイトシート(1)の片面のみプレスで120℃、60分間加熱することにより0.1mmの厚さで熱伝導性粘着材層(2)を一体化した(図1)。次に、グラファイトシート(1)面側のポリエステルフィルム(3a)を除去し、図2に示す打ち抜き型(9)で熱伝導性粘着材料側のポリエステルフィルムを離型台紙にして打ち抜いた。続いてバリの部分は除去した(図3)。
実施例1で使用したのと同一のグラファイトシートに粘着材料あるいは熱伝導性粘着材料Cをナイフコートで塗工した。これを30分間風乾し、さらに120℃、10分間硬化させた。なお粘着厚みは50μmである。その粘着面にフッ素離型フィルムを貼った(図9)。これ以外は実施例1〜4と同様に熱拡散シートを作成した。これらの方法で得た熱拡散シートの実験結果を表2に示す。
(熱抵抗値)
ASTM D5470に準じた。
(LEDの温度)
5Wの出力のあるLEDと電源(電流0.6A 電圧10V)で回路を作った。厚さ5mmのステンレス板の上に熱拡散シートを幅25mm、長さ100mmに切り出して置いた。LED1個を熱拡散シートの粘着を利用して固定した。固定場所は幅25mm、長さ100mmの先端とした。電源を入れて2時間後にLEDの発熱温度をサーモグラフ(アピステ社製)で測定した。
(絶縁性)
オームメータにて熱拡散シートの端面に端子をあてそのときの電気抵抗値を測定した。
(粘着力)
測定方法はJIS Z0237に準じた。被接着体はアルミ板とした。暴露は熱拡散シートを幅25mm、長さ100mmに切り出して粘着面を剥き出し、かつ上面にして100℃、168時間、熱風循環式オーブンで暴露した。
フッ素離型処理をしたポリエステルフィルム(13)に、所定厚みのグラファイトシート(11)と熱伝導性粘着材層(12)を上下に挟み、グラファイトシート(11)面の片面のみプレスで120℃、60分間加熱することにより0.1mmの厚さで熱伝導性粘着材層(12)を設けた。これのグラファイトシート(11)面側のポリエステルフィルムを除去し、図2に示す打ち抜き型(9)で熱伝導性粘着材料側のポリエステルフィルム13を離型台紙にして打ち抜いた。続いてバリの部分は除去した。次にグラファイトシート面に熱伝導性粘着材料を流し込み、フッ素離型処理をしたポリエステルフィルムを被せ、プレスで120℃、60分間加熱することにより、0.1mmの厚さで熱伝導性材料Dの熱伝導性粘着材層(14)を設けた。このとき、熱伝導性粘着材層(14)により、グラファイトシート(11)の端面を封止した。次に熱伝導性粘着層(14)側のフッ素離型処理をしたポリエステルフィルムを剥がした(図10A)。図10Bは図10AのIII−III線断面図である。
比較例7〜8は、グラファイトシート片面のみ両面テープで貼った熱拡散シートの例である。フッ素離型処理をしたポリエステルフィルムに、所定厚みのグラファイトシートを載せ、厚さ30μmの両面テープを貼り、もう一枚の両面テープの離型紙を剥がし、その面にフッ素離型処理をしたポリエステルフィルムを貼り、離型台紙にしてカットした。
(1)比較例1と2は、市販のシリコーン粘着材を直接グラファイトシートに貼り合わせたため、グラファイトシートがシリコーン粘着材に含有される可塑剤を吸収するため粘着力が経時的に低下することがわかる。
(2)比較例3、4のようにシリコーン粘着材にフィラーを添加すると顕著に粘着力が経時的に低下する。
(3)比較例1と2の熱抵抗値は、熱伝導率が低い粘着層があるため熱抵抗値は高くなった。それに伴いLEDの温度も実施例1〜6と比較すると高く、好ましくなかった。
(4)比較例3、4は熱伝導性を有する粘着材料であることと、厚みが薄いことから熱抵抗値は実施例1、2と変わらなく、LEDの温度も実施例1、2と同じ程度になった。
(5)比較例5、6はグラファイトシートの片面には熱伝導性粘着材料1が載っておりその反対面はグラファイトシート面が剥き出しになっている。グラファイトシート端面も封止していない。実施例1、2との違いはグラファイトシート端面も封止していないことと、片面に30μmの片面粘着付きフィルムがないことである。そのため、熱伝達の邪魔になる30μmの片面粘着付きフィルムがないことがグラファイトシートのとの接触熱抵抗値が増大しているにもかかわらず熱抵抗値増大を帳消しにしている。そのため実施例1、2よりもLEDの温度が低い。しかし、端面を封止していないため電気が流れる問題と、グラファイトシートカット面からグラファイト粉が発生し触ると落ちる問題があった。
(6)比較例7、8はグラファイトシートの片面には30μmの両面テープが貼ってあり、その反対面はグラファイトシート面が剥き出しになっている。グラファイトシート端面も封止していない。実施例1、2との違いはグラファイトシート端面も封止していないことと、片面に30μmの片面粘着付きフィルムがないことである。熱伝導性粘着材料の代わりに単なる両面テープが貼ってある。そのため熱伝達の邪魔になる30μmの片面粘着付きフィルムがないことがグラファイトシートのとの接触熱抵抗値が増大しているにもかかわらず熱抵抗値増大を帳消しにしている。そのため実施例1、2よりも低い。しかし、端面も封止していないため電気が流れる。グラファイトシートカット面からグラファイト粉が発生し触ると落ちてくる。これは比較例3、4と同様である。
(7)それに対して実施例1〜6は、端面封止しており電気が流れなかった。しかも、グラファイト粉は発生しなかった。そのうえ、目的であるLEDの発熱温度も低い傾向にあった。
実施例5〜6で得られた熱拡散シート製品(20)を放熱装置(30)に応用した例を図13A−Bを使用して説明する。図13AはLEDからなるライトバー(31)と放熱器(32)との間に熱拡散シート部分(21)を介在させたときの平面図で、図13Bは同断面図である。熱拡散シート部分(21)は、図12Bに示す熱拡散シート製品(20)から離型紙(13)と保護カバー(16)を取り除いたものである。ライトバー(31)から発生する熱は、熱拡散シート部分(21)を通過して放熱器(32)に効率よく移動した。とくに熱拡散シート部分(21)は均熱化に優れていた。
2,12,14 熱伝導性粘着材層
3a,3b フッ素離型処理をしたポリエステルフィルム
4 両面テープあるいは片面粘着フィルム
5 片面粘着フィルム
6,16 保護カバー
8,15 カット線
9 打ち抜き型
10,20 熱拡散シート製品
13 離型紙
21 熱拡散シート部分
30 放熱装置
31 ライトバー(LED)
32 放熱器
Claims (10)
- グラファイトシートと熱伝導性粘着層が積層されている熱拡散シートであって、
前記グラファイトシートの主表面の両面に直接前記熱伝導性粘着層が貼り合わされており、
前記両面の熱伝導性粘着層の硬度は、ASTM D2240 タイプCの測定で60以下であり、
前記熱伝導性粘着層のタック力が40℃で168時間以上暴露した後でもタック減少率が20%以下であり、
前記グラファイトシートの端面は封止されていることを特徴とする熱拡散シート。 - 前記グラファイトシートの主表面の両面に直接貼り合わされた熱伝導性粘着層のいずれか一方の面積は他方に比べて広く、前記広い面積の熱伝導性粘着層で前記グラファイトシートの端面は覆われて封止されている請求項1に記載の熱拡散シート。
- 前記一方の面の熱伝導性粘着層の粘着力と、他方の面の熱伝導性粘着層の粘着力とは、JIS Z0237(被接着体アルミ板)の測定により15%以上の差がある請求項1又は2に記載の熱拡散シート。
- 前記一方の面の熱伝導性粘着層の硬度と、他方の面の熱伝導性粘着層の硬度とは差がある請求項1〜3のいずれかに記載の熱拡散シート。
- 前記グラファイトシートの少なくとも端面を含む面に非粘着フィルム又は粘着フィルムを貼り付けることにより、前記グラファイトシートの端面を封止している請求項1に記載の熱拡散シート。
- 前記熱伝導性粘着層を構成するポリマーが、ポリシロキサン、ポリアクリル、又はポリオレフィンであり、前記ポリマーに熱伝導性フィラーが分散されている請求項1に記載の熱拡散シート。
- 前記熱伝導性粘着層の熱伝導率が、0.7W/m・K以上20W/m・K以下である請求項1又は6に記載の熱拡散シート。
- 前記グラファイトシートの横方向の熱伝導率が120W/m・K以上1200W/m・K以下である請求項1に記載の熱拡散シート。
- 前記グラファイトシートの熱放射率が0.3〜0.95であり、前記グラファイトシート以外の部分の熱放射率が0.50以上である請求項1に記載の熱拡散シート。
- 前記熱拡散シートは、リール巻きされている請求項1に記載の熱拡散シート。
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