JP5815292B2 - 熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート及びそれを用いた放熱構造 - Google Patents

Description

本発明は、発熱体と放熱体との間に介在させて使用する熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートに関し、更に詳しくは、発熱体と放熱体の対向面に対する密接性に優れ、かつ、剥離して再使用できるリワーク性をも備えた熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートに関する。

近年、電子機器の放熱対策として、ＬＥＤ、ＩＣチップ、ＬＳＩパッケージ、その他の発熱部品（発熱体）から発生する熱を、アルミニウム板や銅板などの熱伝導率の高い放熱体を用いて外部に逃がすようにしている。その際、発熱体と放熱体との間に、熱伝導率が高い電気絶縁性の材料を介在させることによって、発熱体から放熱体への熱の移動がスムーズに行われるようにしている。

発熱体と放熱体との間に介在させる上記材料としては、エポキシ系の材料が良く知られている。例えば、特許文献１には、エポキシ樹脂と硬化剤と熱伝導性粒子とを含んだペースト状のエポキシ樹脂組成物が開示されており、特許文献２には、エポキシ樹脂と硬化剤とフィラー（アルミナ）と表面処理剤と溶剤とを含んだ組成物をキャリア材の表面に塗布し、半硬化状態に乾燥して形成した熱伝導性エポキシ樹脂シートが開示されている。
また、上記材料としてシリコーン系の材料も良く知られており、硬質のシリコーン樹脂シートから軟質のシリコーン樹脂シートまで開発されている。

特開２００８−４５１２３号公報 特開２０１０−２２９２６９号公報

しかしながら、前記特許文献１のペースト状のエポキシ樹脂組成物は、これを発熱体と放熱体との間に介在させて硬化させると、発熱体と放熱体が接着固定されるため、例えば、位置ずれ等の不具合が発生した場合に発熱体から放熱体を剥離しようとすると、発熱体（発熱部品）が破損したり、エポキシ樹脂組成物の硬化物が発熱体と放熱体の接着面に残るという問題があった。

また、前記特許文献２の熱伝導性エポキシ樹脂シートも、これを発熱体と放熱体との間に介在させて加熱加圧すると、半硬化状態のシートが一旦溶融した後に硬化して、発熱体と放熱体が接着固定されるため、上記と同様の問題があった。

一方、前述のシリコーン樹脂シートは、これを発熱体と放熱体との間に介在させて使用すると、低分子シロキサンが経時的に浸出するため、周囲にリレーなどが存在すると、低分子シロキサンによって電気接点障害を引き起こすという恐れがあった。

本発明は上記事情の下になされたもので、その解決しようとする課題は、発熱体と放熱体の対向面に密接して発熱体から放熱体に効率良く熱を伝導し、かつ、発熱体と放熱体との位置決めの不具合等が発生した場合でも、発熱体及び放熱体から容易に剥離して再使用できるリワーク性を兼ね備えた熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートを提供すること、並びに、この熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートを用いた放熱構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートは、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じてアスカーゴム硬度計Ｃ２型で測定した硬度が９４以下であり、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて行ったピーリング試験による粘着力が０．１〜２．０Ｎ／２５ｍｍである熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートであって、グリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステル、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、アルキレングリコールジグリシジルエーテルのいずれか一つ以上のエポキシ化合物と、硬化剤と、熱伝導フィラーを含んだ組成物を反応させて得られるシートであり、組成物中のエポキシ化合物のエポキシ基数と硬化剤の活性水素数との比（エポキシ基数／活性水素数）が１より大きく３未満であることを特徴とするものである。

そして、上記硬化剤は脂環式アミンであることが好ましく、また、組成物中にはカップリング剤が含まれていることが好ましい。

また、本発明に係る放熱構造は、上記の熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートを発熱体と放熱体との間に介在させたことを特徴とするものである。

本発明に係る熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートのように、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じてアスカーゴム硬度計Ｃ２型で測定した硬度が９４以下の柔軟なシートであると、発熱体と放熱体との間に介在させたときに、該軟質エポキシ樹脂シートが発熱体と放熱体の対向面の凹凸に追従して変形しながら隙間なく密接するため、発熱体から放熱体に熱を効率良く伝導して放熱体から外部へ熱を放出させることができる。硬度が９４以上であると、エポキシ樹脂シートが発熱体と放熱体の対向面の凹凸に追従して変形し難くなり、隙間（空気層）が生じて発熱体から放熱体への熱の伝導効率が低下するので好ましくない。
そして、本発明に係る熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートのように、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて行ったピーリング試験による粘着力が０．１〜２．０Ｎ／２５ｍｍであると、粘着力が適度であり、発熱体と放熱体の間に介在させたときに、該エポキシ樹脂シートが発熱体と放熱体の対向面に粘着して隙間なく密接するので、優れた熱伝導性を発揮し、かつ、剥離も容易である。
また、本発明のように、グリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステル、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、アルキレングリコールジグリシジルエーテルのいずれか一つ以上のエポキシ化合物と、硬化剤と、熱伝導フィラーを含んだ組成物を反応させて得られる熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートは、エポキシ化合物が分子運動を立体障害で抑制するベンゼン環や炭素環を有しないため、適度な柔軟性を備え、且つ、熱伝導フィラーによって良好な熱伝導性を発現する。従って、この熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートを発熱体と放熱体の間に介在させると、発熱体と放熱体の凹凸を有する対向面に密接して優れた熱伝導性を発揮することができる。上記のようにエポキシ化合物と硬化剤との反応が終了した熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートは、前記特許文献１のペースト状のエポキシ樹脂組成物や前記特許文献２の熱伝導性エポキシ樹脂シートのように、硬化反応によって発熱体や放熱体に接着固定されるものではなく、発熱体や放熱体に粘着状態又は非粘着状態で密接するだけであるから、発熱体や放熱体から容易に剥離させることができる。従って、発熱体と放熱体の位置ずれ等の不具合が生じた場合でも、発熱体（発熱部品）を破損させたり、シート片（残痕）を発熱体や放熱体の対向面に残したりすることなく、熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートを剥離して再使用し、発熱体と放熱体を正確に位置決めできるので、リワーク性に優れている。
更に、前記組成物中のエポキシ化合物のエポキシ基数と硬化剤の活性水素数との比（エポキシ基数／活性水素数）が１より大きく３未満であるため、エポキシ化合物と硬化剤が適度に架橋反応し、架橋密度が高過ぎることも低過ぎることもないので、適度な柔軟性と粘着性と保形性（形状保持性）を発揮する。

熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートの硬度の下限は特にないが、後述するように硬度が２０以上であると、該エポキシ樹脂シートを介在させて発熱体と放熱体を例えば止具で締付け固定する場合に、その締付け力で該エポキシ樹脂シートが発熱体と放熱体の隙間から外側へはみ出して周囲の電子部品と干渉する恐れがなくなるので、はみ出した部分を切取る作業が不要となり、このように切取っていないエポキシ樹脂シートは発熱体及び放熱体から剥離して再使用が可能である。また、片締めによって発熱体と放熱体の対向面に対し該エポキシ樹脂シートの締付けの弱い反対側部分が密接不良となる心配も解消される。

そして、硬化剤として脂環式アミンを用いた本発明の熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートは、良好な柔軟性と適度な粘着性を発揮し、また、前記組成物中にカップリング剤が含まれている本発明の熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートは、エポキシ化合物又は硬化後のエポキシ樹脂と熱伝導フィラーとの相溶性が良好で熱伝導フィラーの分散状態が均一となるため優れた熱伝導性を発揮できる。

また、本発明に係る放熱構造は、上述した本発明の熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートを発熱体と放熱体との間に介在させたものであるから、熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートが発熱体と放熱体の対向面に密接して発熱体から放熱体に効率良く熱を伝導し、放熱体から外部へ速やかに熱を放出することができる。そして、発熱体と放熱体との位置決めの不具合等が発生した場合でも、発熱体及び放熱体から熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートを容易に剥離して再使用し、正確に位置決め等を行うことができる。

本発明に係る放熱構造の一実施形態を示す断面図である。 図１の円で囲んだ部分の拡大図である。 本発明に係る放熱構造の他の実施形態の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に係る放熱構造の一実施形態を示す断面図、図２は図１の円で囲んだ部分の拡大図である。

この図１に示す放熱構造は、発熱体であるＬＥＤ（発光ダイオード）２を実装したフェノール樹脂製の配線基板３と、放熱体であるアルミニウム製のヒートシンク４との間に、本発明の熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート１を介在させ、ネジ５，５で配線基板３と熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート１とヒートシンク４を一体的に締付け固定したものであって、熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート１は適度な柔軟性を有するシートであるため、図２に示すように配線基板３とヒートシンク４の対向面３ａ，４ａの凹凸に追従して変形しながら隙間なく対向面３ａ，４ａに密接している。そのため、ＬＥＤ２の点灯時に発生した熱は、配線基板３から熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート１を通じて効率良くヒートシンク４に伝導し、ヒートシンク４から速やかに放熱されるようになっている。このヒートシンク４は、放熱効率を向上させるために、その下面に複数のフィン４ｂを設けて放熱面積を拡大したものであるが、フィンがない板状のヒートシンクでも勿論よい。

上記の放熱構造に用いる本発明の熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート１（以下、熱伝導性シート１と記す）は、配線基板３とヒートシンク４の対向面３ａ，４ａに対する密接性を高めるために、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じてアスカーゴム硬度計Ｃ２型で測定した硬度（以下、アスカーゴムＣ２硬度と記す）が９４以下となるように柔軟性を付与したシートである。アスカーゴムＣ２硬度が９４を超える熱伝導性シート１は柔軟性に劣り、対向面３ａ，４ａの凹凸に追従して変形し難いため、対向面３ａ，４ａと熱伝導性シート１との間に部分的な隙間（空隙）が生じるようになり、この隙間によって配線基板３からヒートシンク４への熱伝導が阻害されて十分な放熱性が発揮されなくなるので、本発明の目的を達成することはできない。

熱伝導性シート１のアスカーゴムＣ２硬度の下限は特にないが、２０以上であることが好ましい。アスカーゴムＣ２硬度が２０未満の熱伝導性シート１は、柔軟過ぎるため、配線基板３とヒートシンク４の間に挟んでネジ５，５で締付け固定するときに、その締付け力によって熱伝導性シート１が配線基板３とヒートシンク４の間から外側へはみ出し易くなる。このように熱伝導性シート１がはみ出すと、周囲の電子部品等と干渉する恐れが生じるので、はみ出した部分を切取る作業が必要になるが、一度切取った熱伝導性シート１は、配線基板３及びヒートシンク４から剥離して再使用できないので、不経済である。また、熱伝導性シート１が柔軟過ぎると、片締めの状態（一方のネジ５を強く締め、他方のネジ５を緩く締めた状態）になり易いため、熱伝導性シート１の締付けの弱い反対側部分が、配線基板３とヒートシンク４の対向面３ａ，４ａに対して密接不良になる恐れも生じる。
これに対し、アスカーゴムＣ２硬度が２０以上の熱伝導性シート１は柔軟過ぎることがないので、上記の不都合を全て解消することができる。熱伝導性シート１のより望ましいアスカーゴムＣ２硬度の下限値は５０であり、更に望ましい下限値は６０である。

上記の熱伝導性シート１は、離型処理されたベースフィルム上に、エポキシ化合物と硬化剤と熱伝導フィラーを必須成分として含み且つカップリング剤や硬化促進剤を適宜配合して調製した液状の組成物を塗布し、加熱により上記組成物を反応、硬化させた後、ベースフィルムから剥離して得られる軟質エポキシ樹脂シートである。硬化反応は、エポキシ化合物の一般的な反応条件を採用して行えばよく、例えば、１３０℃程度の温度で１時間程度加熱すればよい。

柔軟な熱伝導性シート１を得るためには、上記組成物の主成分のエポキシ化合物として、グリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステル、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、アルキレングリコールジグリシジルエーテルのいずれか一種以上を使用することが好ましい。これらのエポキシ化合物は、化合物中に分子運動を立体障害で抑制する構造（例えば芳香族エポキシ化合物におけるベンゼン環や脂環族エポキシ化合物における炭素環など）がないため、硬化反応により柔軟なエポキシ樹脂シートを形成できるのである。これらのエポキシ化合物は、熱伝導フィラーを配合することから、常温で液状のものが好ましく使用されるが、常温で固体のものも他の液状のエポキシ化合物と併用することが可能である。

グリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステルの好ましい例としては、下記［化１］に示す１２−（グリシジルオキシ）−９−オクタデセン酸グリシジルエステルや、下記［化２］に示す１２−（グリシジルオキシ）−オクタデカン酸グリシジルエステルなどが挙げられる。前者の１２−（グリシジルオキシ）−９−オクタデセン酸グリシジルエステルは、１２−ヒドロシキ−９−オクタデセン酸（リシノール酸）をエピクロロヒドリンと反応させて得られるエポキシ化合物であり、後者の１２−（グリシジルオキシ）−オクタデカン酸グリシジルエステルは、１２−ヒドロシキ−９−オクタデセン酸（リシノール酸）を水添し、エピクロロヒドリンと反応させて得られるエポキシ化合物である。

また、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルの好ましい例としては、下記［化３］に示すポリエチレングリコールジグリシジルエーテルや、下記［化４］に示すポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルなどが挙げられ、更に、アルキレングリコールジグリシジルエーテルの好ましい例としては、下記［化５］に示す１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルなどが挙げられる。

前記の組成物中には、主成分の上記エポキシ化合物の他に、以下に例示するエポキシ化合物の一種以上を配合することもできる。即ち、ビスフェノールＡ型エポキシ化合物、ビスフェノールＦ型エポキシ化合物、ビスフェノールＳ型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、アルキルフェノールノボラック型エポキシ化合物、アラルキル型エポキシ化合物、ビフェノール型エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化合物、トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ化合物などを配合することもできる。これらのエポキシ化合物は、分子運動を抑制するベンゼン環や炭素環を有し、得られる熱伝導性シート１の柔軟性を低下させる傾向があるので、主成分のエポキシ化合物として使用することはできない。

柔軟な熱伝導性シート１を得るためには、前記組成物中のエポキシ化合物の総量１００質量部に対し、前記主成分のエポキシ化合物が６１質量部以上を占めるように、前記主成分のエポキシ化合物を配合することが好ましい。前記主成分のエポキシ化合物の配合量が６１質量部より少ない場合は、得られる熱伝導性シート１のアスカーゴムＣ２硬度が９４を上回り、本発明の目的を達成することが困難になる。

前記組成物に配合する硬化剤としては、アミン類、酸無水物、ポリフェノール、ポリメルカプタンなどが挙げられ、これらは単独で使用してもよいし、２種以上併用してもよい。これらの硬化剤の中では、脂環式アミンや脂肪族アミンなどのアミン類が好適であり、脂環式アミンとしては、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサンなどが、また、脂肪族アミンとしては、エチルトリス｛アミノプロピルオキシ（ｎ＝１〜３）メチル｝メタンなどが好ましく使用される。特に、前者の脂環式アミンは、良好な柔軟性と適度な粘着性を兼ね備えた熱伝導性シート１を得ることができるので、極めて好ましい。

熱伝導性シート１に適度な柔軟性を付与するためには、前記組成物中のエポキシ化合物のエポキシ基数と硬化剤の活性水素数との比（エポキシ基数／活性水素数）が１より大きく３未満となるように、エポキシ化合物と硬化剤の配合比率を調節することが好ましい。エポキシ基数／活性水素数が１以下では、エポキシ化合物と硬化剤の多くが架橋反応し、架橋密度が高くなるため、柔軟な熱伝導性シート１を得ることができず、また、エポキシ基数／活性水素数が３以上では、大部分のエポキシ化合物が硬化反応しないため、保形性（形状保持性）を有する熱伝導性シート１を得ることが困難になる。けれども、上記のようにエポキシ基数／活性水素数が１より大きく３未満の範囲内に調節されていると、エポキシ化合物と硬化剤が適度に架橋反応をし、柔軟性と粘着性と保形性（形状保持性）を兼ね備えた熱伝導性シート１を得ることが可能となる。好ましくは、エポキシ基数／活性水素数が１．１以上２．８以下、さらに好ましくは、１．３以上２．６以下がよい。

熱伝導性シート１は、硬化剤として前記脂環式アミンを使用したり、エポキシ基数／活性水素数をコントロールすることによって、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じたピーリング試験による粘着力が０．１〜２．０Ｎ／２５ｍｍとなるように調節することが好ましい。この範囲の適度な粘着力を備えた熱伝導シート１は、発熱体であるＬＥＤ２を保持している配線基板３と、放熱体であるヒートシンク４の間に介在させたときに、配線基板３とヒートシンク４の対向面３ａ，４ａに粘着して隙間なく密接するため、優れた熱伝導性を発揮し、かつ、剥離も容易である。また、熱伝導シート１の位置決め作業もし易くなる。粘着力が２．０Ｎ／２５ｍｍより強くなると、熱伝導性シート１が他の部材や貼付け治具にくっつきやすくなるので、ハンドリング性（取扱い性）が低下する。

上記粘着力は、後述の実施例で記載するように長さ１００ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚み２００μｍの熱伝導性シートのサンプルを作製し、室温でＪＩＳ Ｚ０２３７に準じてサンプルをアルミ板にロール圧着し、３０分後、剥離角度１８０°、剥離速度３００ｍｍ／ｓｅｃの条件下に行ったピーリング試験で測定された剥離強度である。

なお、前記組成物中には、硬化剤と共に硬化促進剤を適量配合してもよい。硬化促進剤としては、例えば、第三級アミン、イミダゾール類、ルイス酸、ルイス塩基、有機金属化合物、有機酸金属塩などが挙げられ、これらは単独で使用してもよいし、２種以上併用してもよい。これらの硬化促進剤の中では第三級アミンが最適であり、例えば２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなどが好ましく使用される。

前記組成物に配合される熱伝導フィラーとしては、例えば、（１）アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物粉末、（２）窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などの無機粉末、（３）銅、銀、鉄、アルミニウム、ニッケルなどの金属粉末、（４）チタンなどの金属合金系粉末、（５）ダイアモンド、カーボンブラック、炭素繊維などの炭素系粉末または繊維、（６）石英、石炭ガラスなどのシリカ粉末、などが挙げられ、これらは単独で使用してもよいし、２種以上併用してもよい。
配線基板３とヒートシンク４の間に挟み込む熱伝導性シート１には電気絶縁性が要求されるので、上記熱伝導フィラーの中では、電気絶縁性の窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、アルミナ、ダイアモンドなどの粉末が特に好ましく使用される。なお、これらの熱伝導フィラーは均一な粒径を有するものでもよいし、異なる粒径を有するものを混合したものでもよい。

熱伝導フィラーの配合量は、熱伝導性シート１に要求される熱伝導率に対応して、前記組成物総量の９０質量％（換言すれば熱伝導性シート１全体の９０質量％）まで可能である。９０質量％を超えると、前記組成物の流動性が低下してベースフィルムへの塗工、製膜が困難になり、また、硬化させて得られる熱伝導性シート１のアスカーゴムＣ２硬度が９４を超えて柔軟性に欠けるシートとなるので、本発明の目的を達成することが困難になる。熱伝導フィラーの配合量の下限は特にないが、あまり少なすぎると、熱伝導性シート１の熱伝導率が低下して放熱性能が悪くなるので、下限値は５０質量％、好ましくは７０質量％とするのが良い。熱伝導フィラーの極めて好ましい配合量は、８０〜８７質量％の範囲である。

前記組成物には、エポキシシラン系、アルミニウム系、チタネート系などのカップリング剤を適宜配合してもよい。これらのカップリング剤は、前記組成物中に直接配合してもよいし、熱伝導フィラーに表面被覆して配合してもよい。これらのカップリング剤の中では、ケイ素を含まないアルミニウム系やチタネート系のカップリング剤が好ましく使用され、具体的には、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートなどが極めて好ましく使用される。このようなカップリング剤を配合すると、前記エポキシ化合物又は硬化後のエポキシ樹脂と前記熱伝導フィラーとの相溶性が向上して熱伝導フィラーの分散状態が均一になるため、優れた熱伝導性を有する熱伝導性シート１を得ることができる。

カップリング剤の配合量は特に限定されないが、熱伝導フィラーに表面被覆して配合する場合は、カップリング剤を熱伝導フィラー量に対し０．０１〜１質量％の範囲内で添加することが好ましい。カップリング剤の更に好ましい配合量は０．０１〜０．５質量％である。

熱伝導性シート１の厚みは制限されるものではなく、発熱体と放熱体との間隔を考慮して適宜決定すればよいが、図１に示す放熱構造のように、配線基板３とヒートシンク４との間に熱伝導性シート１を介在させる場合は、熱伝導性シート１の厚みを５０μｍ〜２ｍｍ程度に設定することが好ましい。

図１，図２に示す放熱構造は、上記熱伝導性シート１をＬＥＤ２が実装された配線基板３とヒートシンク４との間に介在させてネジ５，５で締付け、熱伝導性シート１を配線基板３とヒートシンク４の凹凸のある対向面３ａ，４ａに密接させたものであるから、ＬＥＤ２の点灯時に発生する熱が配線基板３から熱伝導性シート１を通じてヒートシンク４へ効率良く伝導し、ヒートシンク４から外部へ速やかに放熱することができる。そして、配線基板３とヒートシンク４との位置決めの不具合や熱伝導性シート１の位置決めの不具合などが発生した場合には、ネジ５，５を外して配線基板３及びヒートシンク４から熱伝導性シート１を簡単に剥離し、再使用して正確に位置決め等を行うことができるので、リワーク性にも優れている。

図３は本発明に係る放熱構造の他の実施形態の説明図である。

この放熱構造は、フェノール樹脂製の配線基板３０に実装されたＩＣチップやＬＳＩパッケージなどの電子部品２０（発熱体）の上に、前述した本発明の熱伝導性シート１を介在させてアルミニウム放熱板４０（放熱体）を載置し、これらをネジ５，５で一体的に締付け固定したものであって、柔軟な熱伝導性シート１が電子部品２０とアルミニウム放熱板４０の対向面の凹凸（不図示）に追従して変形しながら隙間なく対向面に密接しており、電子部品２０の駆動時に発生する熱が熱伝導性シート１を通じて効率良くアルミニウム放熱板４０に伝導し、アルミニウム放熱板４０から速やかに放熱されるようになっている。

この放熱構造も、前述した本発明の熱伝導性シート１を発熱体と放熱体の間に介在させたものであるから、図１，図２に示す実施形態の放熱構造と同様の優れた作用効果（既述した熱伝導性シート１に起因する作用効果）が得られることは言うまでもない。

次に、本発明に係る熱伝導性シートの更に具体的な実施例について説明する。

［実施例１，２，４，５，７，９，１０及び実験例３，６，８］
下記の表１，表２に記載されたエポキシ化合物と硬化剤と硬化促進剤とカップリング剤を、表１，表２の実施例１，２，４，５，７，９，１０及び実験例３，６，８に記載された添加量（配合量）で混合することにより、組成が異なる１０種類の混合液を得た。そして、これらの混合液に、表１，表２に記載された熱伝導フィラーを表１，表２の実施例１，２，４，５，７，９，１０及び実験例３，６，８に記載された添加量で添加し、攪拌・脱泡して、組成が異なる実施例１，２，４，５，７，９，１０及び実験例３，６，８の塗液状組成物を調製した。
以下、実施例１，２，４，５，７，９，１０及び実験例３，６，８をまとめて実施例１〜１０と記す。

これらの塗液状組成物を、離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）の表面にコンマコーターでそれぞれ塗工し、１３０℃で１時間加熱、硬化させた後、ＰＥＴフィルムから剥離することによって、実施例１〜１０の熱伝導性シートのサンプルを作製した。
なお、サンプルの厚さは、後述するように、熱伝導率測定用サンプルの場合には１ｍｍとし、ピーリング試験用サンプルの場合には２００μｍとし、アスカーゴムＣ２硬度測定用サンプルの場合には複数枚のサンプルを重ねて８ｍｍとした。

作製した実施例１〜１０の熱伝導性シートのサンプルについて、以下の方法で熱伝導率、粘着力（剥離強度）、アスカーゴムＣ２硬度を測定した。
１）熱伝導率の測定
レーザーフラッシュ測定機（アルバック理工（株）製、ＴＣ−７０００）を使用し、ＪＩＳ Ｒ１６１１−１９９１に準拠して、厚さ１ｍｍのサンプルの熱伝導率を測定した。
２）粘着力の測定
室温において、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて、長さ１００ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚さ２００μｍのサンプルをアルミ板（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．５ｍｍ）にロール圧着し、３０分後、剥離角度１８０°、剥離速度３００ｍｍ／ｓｅｃでピーリング試験を行って、サンプルの粘着力（剥離強度）を測定した。
３）アスカーゴムＣ２硬度の測定
複数枚のサンプルを重ねて厚さ８ｍｍのサンプルを作製し、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて、アスカーゴム硬度計Ｃ２型（高分子計器（株）製）でサンプルの硬度を測定した。
これらの測定結果を表１，表２に示す。

［比較例１〜４］
比較のために、下記の表２に記載されたエポキシ化合物と硬化剤と硬化促進剤とカップリング剤を、表２の比較例１〜４に記載された添加量（配合量）で混合し、これらの混合液に、表２に記載された熱伝導フィラーを表２の比較例１〜４に記載された添加量で添加して、攪拌・脱泡することにより、組成が異なる比較例１〜４の塗液状組成物を調製した。そして、これらの塗液状組成物を用いて、前記実施例１〜１０と同様にして比較例１〜４の熱伝導性シートのサンプルを作製した。
これらの比較用サンプルについて、前記実施例１〜１０と同様に、熱伝導率、粘着力（剥離強度）、アスカーゴムＣ２硬度を測定し、その結果を下記の表２に併記した。

尚、上記の表１，表２に記載されたエポキシ化合物（１）は阪本薬品工業（株）製のＳＲ−ＣＦ２（エポキシ当量２６０）として市販されているものであり、
エポキシ化合物（２）は三菱化学（株）製のＪＥＲ８１１（エポキシ当量１８６）として市販されているものであり、
エポキシ化合物（３）は阪本薬品工業（株）製のＳＲ−８ＥＧ（エポキシ当量２８５）として市販されているものであり、
エポキシ化合物（４）は阪本薬品工業（株）製のＳＲ−４ＰＧ（エポキシ当量３０５）として市販されているものであり、
エポキシ化合物（５）は（株）アデカ製のＥＰ−４０８８Ｓ（エポキシ当量１７０）として市販されているものであり、
エポキシ化合物（６）は三菱化学（株）製のＹＥＤ２１６Ｍ（エポキシ当量１５０）として市販されているものであり、
硬化剤（１）は大都産業（株）製のＪ−８８２（活性水素当量８０）として市販されているものであり、
硬化剤（２）は大都産業（株）製のＢ−２４１３（活性水素当量４７）として市販されているものであり、
硬化促進剤は大都産業（株）製のＨＤ−Ａｃｃ４３として市販されているものであり、
カップリング剤は味の素ファインテクノ（株）製のプレンアクトＡＬ−Ｍとして市販されているものである。
上記エポキシ化合物（１）〜（６）、硬化剤（１）、（２）、カップリング剤は、液状物である。

上記の表１，表２から、グリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステルを主成分とする実施例１，２，４，５，９，１０及び実験例３の熱伝導性シートのサンプルや、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテルを主成分とする実験例６、実施例７の熱伝導性シートのサンプルや、アルキレングリコールジグリシジルエーテルを主成分とする実験例８の熱伝導性シートのサンプルは、主成分のエポキシ化合物がいずれも分子運動を抑制するベンゼン環や炭素環を持たないものであるため柔軟であり、アスカーゴムＣ２硬度が９４以下である。
これに対し、分子運動を抑制する一対のベンゼン環を備えた芳香族エポキシ化合物（ビスフェノールＡジグリシジルエーテルとビスフェノールＦジグリシジルエーテル）を主成分とする比較例３のサンプルや、炭素環を備えた脂環式エポキシ化合物を主成分とする比較例４のサンプルは、いずれも柔軟性に劣り、アスカーゴムＣ２硬度が９７以上である。
このことから、グリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステル、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、アルキレングリコールジグリシジルエーテルは、柔軟な熱伝導性シートを得るために有効なエポキシ化合物であることが判る。

また、比較例２のサンプルのように、柔軟性の付与に有効なグリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステルを主成分とするものであっても、主成分のグリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステルの配合量が、エポキシ化合物の総量１００質量部に対して６１質量部未満であると、柔軟性が低下してアスカーゴムＣ２硬度が９４を上回るようになる。このことから、アスカーゴムＣ２硬度が９４以下の熱導電性シートを得るためには、柔軟性の付与に有効な前記エポキシ化合物を主成分としてエポキシ化合物の総量１００質量部に対し６１質量部以上配合することが重要であることが判る。

また、実施例９、１０のサンプル及び比較例１のサンプルはいずれも、柔軟性の付与に有効なグリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステルを主成分として８０質量部含むものであるが、これらのサンプルは硬化剤の含有量が異なり、実施例９のサンプルでは８．３質量部、実施例１０のサンプルでは１１．０質量部、比較例１のサンプルでは１７．３質量部であるため、エポキシ基数／硬化剤の活性水素数の比が実施例９のサンプルでは２．２、実施例１０のサンプルでは１．６、比較例１のサンプルでは１．０となっている。そして、エポキシ基数／硬化剤の活性水素数の比が１より大きく３未満の範囲にある実施例９，１０のサンプルは、いずれもアスカーゴムＣ２硬度が９４以下で柔軟性を備えており、エポキシ基数／硬化剤の活性水素数の比が大きい実施例９のサンプルの方が、該比の小さい実施例１０のサンプルよりもアスカーゴムＣ２硬度が小さく柔軟性に富んでいる。これに対し、エポキシ基数／硬化剤の活性水素数の比が１である比較例１のサンプルは、アスカーゴムＣ２硬度が９７で柔軟性に欠けており、本発明の目的を達成することが困難なものである。
このことから、熱伝導性シートの柔軟性はエポキシ基数／硬化剤の活性水素数の比が大きくなるほど増大し、アスカーゴムＣ２硬度が９４以下の軟質の熱伝導性シートを得るためには、エポキシ基数／硬化剤の活性水素数の比が１より大きく３以下となるようにエポキシ化合物と硬化剤の配合量を決定する必要があることが判る。

また、硬化剤として脂肪族アミンを配合した実施例１のサンプルは、ピーリング試験による粘着力が０．１Ｎ／２５ｍｍと弱いのに対し、硬化剤として脂環式アミンを配合した実施例２のサンプルは、粘着力が増して０．３Ｎ／２５ｍｍとなっており、更にカップリング剤を配合した実施例９のサンプルは、粘着力が０．５Ｎ／２５ｍｍと大きくなっている。
このことから、粘着力を有する熱伝導性シートを得るためには、硬化剤として脂肪族アミンよりも脂環式アミンを用いる方がより有効であり、カップリング剤を併用すると更に有効であることが判る。

また、実施例１〜１０のサンプル及び比較例１〜４のサンプルはいずれも、熱伝導フィラーとして球状アルミナ（平均粒子径３５μｍと３μｍの二種類を混合したもの、φ３５：φ３＝７：３、又は、φ３５：φ３＝６：４）を８３質量％含有させることによって、２．０Ｗ／ｍ・Ｋの良好な熱伝導率が付与されている。これは、平均粒子径３５μｍの球状アルミナの相互間隙に平均粒子径３μｍの球状アルミナが充填されて、熱伝導フィラー（８０％以上）を高充填することができるとともに、大小の球状アルミナが互いに接触し、熱を効率良く伝導させるためである。

１ 熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート
２ ＬＥＤ（発熱体）
２０ 電子部品（発熱体）
３，３０ 配線基板
４ ヒートシンク（放熱体）
４０ アルミニウム放熱板（放熱体）
５ ネジ

Claims (4)

1. ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じてアスカーゴム硬度計Ｃ２型で測定した硬度が９４以下であり、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて行ったピーリング試験による粘着力が０．１〜２．０Ｎ／２５ｍｍである熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートであって、グリシジルオキシ脂肪酸グリシジルエステル、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、アルキレングリコールジグリシジルエーテルのいずれか一つ以上のエポキシ化合物と、硬化剤と、熱伝導フィラーを含んだ組成物を反応させて得られるシートであり、組成物中のエポキシ化合物のエポキシ基数と硬化剤の活性水素数との比（エポキシ基数／活性水素数）が１より大きく３未満であることを特徴とする熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート。
2. 硬化剤が脂環式アミンであることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート。
3. 組成物中にカップリング剤が更に含まれていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の熱伝導性軟質エポキシ樹脂シート。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載された熱伝導性軟質エポキシ樹脂シートを発熱体と放熱体との間に介在させたことを特徴とする放熱構造。

Images