JP6068733B2 - 熱伝導性樹脂成形品 - Google Patents

Description

本発明は熱伝導性樹脂成形品に関し、より具体的には、安価に大量生産が可能な、厚さ方向への優れた熱伝導性を有する熱伝導性樹脂成形品に関する。

電子機器の高密度化・薄型化が急速に進み、ＩＣやパワー部品、高輝度ＬＥＤから発生する熱の影響が重大な問題となっている。これに対し、発熱体と放熱体の間に熱を効率よく伝達する部材として、熱伝導性樹脂成形品の利用が進んでいる。

樹脂に高い熱伝導性を付与する手段として、効率よく熱伝導パスを形成するために、熱伝導性フィラーを樹脂中に配向分散させることが知られている。また、電子部品と放熱板との間に装着して両者の熱伝導を良好にし、放熱効果を増加することを目的とし、厚さ方向の熱伝導性を向上させた熱伝導性樹脂シートが提案されている。

例えば、特許文献１（特開平０５−１０２３５５号公報）においては、マトリックス成分中に、表面がカップリング剤で被覆処理された熱伝導性フィラーを含有してなる熱伝導シートであって、熱伝導フィラーが厚み方向に配向して分布している異方性熱伝導シートが開示されている。

上記特許文献１に記載の異方性熱伝導シートにおいては、熱伝導性フィラーの表面にカップリング剤に結合したマトリックス成分の絶縁性被膜が形成されるため、異方性熱伝導シートの製造工程において熱伝導性フィラーが配向するように直流電流をかけた場合に、熱伝導性フィラー同士がショートして発火するようなことがなく、従来よりも低印加電圧で熱伝導及びフレキシブル性に優れた異方性熱伝導シートが得られるとされている。

また、例えば、特許文献２（特開２００３−１７４１２７号公報）においては、導電性熱伝導性繊維の表面に電気絶縁性材料をコーティングした熱伝導性繊維が、有機高分子からなるシートの厚み方向に静電植毛によって配向されてなることを特徴とする異方性伝熱シートが開示されている。

上記特許文献２に記載の異方性伝熱シートにおいては、静電植毛により熱伝導性繊維をシートの厚み方向に配向することができるため、厚み方向に高い熱伝導性を有する異方性伝熱シートが得られ、繊維長により伝熱シートの厚みが調節できるとされている。

特開平０５−１０２３５５号公報 特開２００３−１７４１２７号公報

しかしながら、上記特許文献に記載されている熱伝導性樹脂成形品においては、その製造工程に電圧の印加や静電植毛等の電気的な相互作用を利用しており、大量生産して安価に供給することが必要な用途には適していない。また、用いることができる熱伝導性フィラーの種類やその体積充填率等が制限されるため、得られる熱伝導率が十分なではなく、各種電子機器等で求められる放熱特性を完全には満たしていないという問題があった。

更に、熱電導性樹脂成形品をＣＰＵチップやパワーデバイス用の放熱材として用いる場合、熱収縮に起因する当該ＣＰＵチップやパワーデバイスの反りや歪が問題となる。具体的には、当該変形によって熱伝導性樹脂シートとＣＰＵチップやパワーデバイスの間に隙間（空気層）が生じ、熱伝導性樹脂成形品による放熱効果が著しく低下してしまう。

以上のような従来技術における問題点に鑑み、本発明の目的は、安価に大量生産が可能な、厚さ方向への優れた熱伝導性を有する熱伝導性樹脂成形品であって、変形を伴う部材や複雑な表面形状を有する部材に対しても優れた放熱効果を発揮する熱伝導性樹脂成形品を提供することにある。

本発明者は上記課題を解決すべく、熱伝導性樹脂成形品の構造及び用いる熱伝導フィラー等について鋭意研究を重ねた結果、厚み方向に熱伝導フィラーが配向することにより厚み方向に高い熱伝導率を有する熱伝導性樹脂成形品において、オイル成分を含ませることが極めて効果的であることを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明は、
樹脂と熱伝導性フィラーとを有する熱伝導性樹脂成形品であって、
前記熱伝導性フィラーは前記熱伝導性樹脂成形品の略厚さ方向に配向し、
前記熱伝導性樹脂成形品における前記熱伝導性フィラーの体積充填率が２０〜８０体積％であり、
前記樹脂のウェルドラインが前記熱伝導性樹脂成形品の略厚さ方向のみに形成されており、
前記熱伝導性樹脂成形品にオイル成分が含まれており、
前記熱伝導性フィラーが面方向に配向した前記樹脂のシート状前駆体を、前記面方向に略垂直な方向に折り畳みながら融着させることにより得られること、
を特徴とする熱伝導性樹脂成形品、を提供する。

熱伝導性樹脂成形品にオイル成分を含ませる方法は特に限定されず、例えば、含浸や混合によって熱伝導性樹脂成形品にオイル成分を含ませることができる。また、オイル成分としては、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々のオイル成分を用いることができるが、特にシリコーンオイルを用いることが好ましい。
オイル成分を含浸させる領域は特に限定されず、樹脂、熱伝導性フィラー、及び樹脂／熱伝導性フィラー界面等に含浸していればよい。また、熱伝導性樹脂成形品にオイル成分を含浸させる場合、熱伝導性樹脂成形品に含まれるオイル成分の抜けを防止する観点から、オイル成分の動粘度は１０〜５０００ｍｍ²ｓ（２５℃）であることが好ましく、１０００〜３０００ｍｍ²ｓ（２５℃）であることがより好ましい。
熱伝導性樹脂成形品にオイル成分を混合させる場合、難燃性の担保や混錬工程の作業性等の観点から、オイル成分の動粘度は１０〜１００００ｍｍ²ｓ（２５℃）であることが好ましく、２０００〜５０００ｍｍ²ｓ（２５℃）であることがより好ましい。
なお、オイル成分の含有量は特に限定されないが、熱伝導性樹脂成形品の難燃性を担保する観点から、樹脂成型品の総体積に対し４０体積％未満とすることが好ましい。４０体積％以上のオイル成分を用いる場合についても、難燃剤の添加量を増やすことで、熱伝導性樹脂成形品の難燃性を担保することが可能である。

ウェルドラインが熱伝導性樹脂成形品の略厚さ方向に形成されているとは、当該熱伝導性樹脂シートが、垂直方向に折り畳んで溶着された多数の樹脂シートで形成されていることを意味している。ウェルドラインは完全な直線とは限らず、円弧状に湾曲していてもよい。

本発明の熱伝導性樹脂成形品においては、前記熱伝導性樹脂成形品中に分散した前記熱伝導性フィラーの平均長さが３０μｍ以上であることが好ましく、前記熱伝導性樹脂成形品の厚さと略同一の長さを有する前記熱伝導性フィラーを含むこと、がより好ましい。

熱伝導性フィラーの平均長さは、例えば、架橋前の樹脂シートを溶剤（トルエン等）で樹脂成分を溶解させ、残存した熱伝導性フィラーをデジタルマイクロスコープで観察し、任意で抽出した１００本（但し、１０μｍ以下のものは除く）のフィラーについて実測することで算出することができる。実測する方法は特に限定されず、光学顕微鏡、レーザ変位顕微鏡、走査電子顕微鏡等を用いて得られる観察像から実測すればよい。熱伝導性樹脂成形品の厚さと略同一の長さを有する熱伝導性フィラーを含むとは、例えば、熱伝導性樹脂成形品の厚さが１００μｍの場合、長さが約１００μｍの熱伝導性フィラーを少なくとも一本は含んでいることを意味している。なお、熱伝導性フィラーの平均長さは、レーザ回折散乱法、遠心沈降法、及び電気的検知体法等を用いて測定することも可能である。

また、本発明の熱伝導性樹脂成形品においては、前記熱伝導性フィラーがピッチ系の炭素繊維又は窒化ホウ素であることが好ましく、前記樹脂が有機過酸化物又は付加反応により架橋するゴムであることが好ましい。ピッチ系の炭素繊維ならびに窒化ホウ素はアルミナ等の球状熱伝導性粒子と比し材料自体の熱伝導性に優れることに加えてフィラー長手方向の熱伝導率が非常に優れる、パーオキサイド架橋系並びに付加架橋系の架橋ゴムは金属硫化物による短絡が発生しない。

本発明の熱伝導性樹脂成形品においては、外部応力の印加によって前記オイル成分が前記熱伝導性樹脂成形品の内部から前記熱伝導性樹脂成形品の表面に排出され、前記外部応力の除去によって前記表面に排出された前記オイル成分が前記熱伝導性樹脂成形品に再含浸されること、が好ましい。被抜熱材が変形する場合や複雑な表面形状を有している場合、当接させる熱伝導性樹脂成形品との間に空隙（空気層）が生じてしまい、熱伝導性樹脂成形品による放熱効果が著しく低下してしまう。これに対し、熱伝導性樹脂成形品に外部応力を印加することによってオイル成分を排出させると、当該オイル成分が上記空隙に充填され、放熱効果の低下を効果的に抑制することができる。また、オイル成分をゴム成分に混合し、均質化させることで、樹脂成型品自体の硬度を低減し、上記問題を解決することができる。

また、熱伝導性樹脂成形品においては、熱伝導性フィラーと樹脂との隙間に空気層が形成されやすく、当該空気層は断熱効果があり熱抵抗が低下し難い傾向がある。これに対し、本発明の熱伝導性樹脂成形品ではオイル含浸した軟質な樹脂成分が上記隙間に充填された状態となり、空気層が排除されて熱抵抗を低下させることができる。

前記オイル成分には熱伝導性フィラーが分散していること、が好ましい。オイル成分に熱伝導性フィラーが分散していることで、熱伝導性樹脂成形品の熱伝導特性をより向上させることができる。当該熱伝導性フィラーとしては、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の熱伝導性フィラーを用いることができるが、カーボンナノチューブを用いることが好ましい。

本発明によれば、安価に大量生産が可能な、厚さ方向への優れた熱伝導性を有する熱伝導性樹脂成形品であって、変形を伴う部材や複雑な表面形状を有する部材に対しても優れた放熱効果を発揮する熱伝導性樹脂成形品を提供することができる。

本発明の熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向に平行な概略断面図である。 本発明の熱伝導性樹脂成形品及びオイル成分を含有しない熱伝導性樹脂成形品をヒートシンクに当接させた場合の模式図である。 本発明の熱伝導性樹脂成形品の製造方法の一例を示す概念図である。 実施例１で製造した熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向に平行な断面のＳＥＭ写真である。 図４で示した領域の高倍率写真である。 実施例１で製造した熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向に垂直な断面のＳＥＭ写真である。 シリコーンオイルを含浸させる前の熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向に垂直な断面のＳＥＭ写真である。 実施例２で製造した熱伝導性樹脂成形品に対して外部応力を印加・除去した際の外観写真である。

以下、図面を参照しながら本発明の熱伝導性樹脂成形品の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、表された各構成要素の寸法やそれらの比は実際のものとは異なる場合もある。

（１）熱伝導性樹脂成形品
図１は、本発明の熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向に平行な概略断面図である。熱伝導性樹脂成形品１は、樹脂２、熱伝導性フィラー４、及びオイル成分６を有しており、熱伝導性フィラー４が熱伝導性樹脂成形品１の略厚さ方向に配向している。なお、オイル成分６は、樹脂２、熱伝導性フィラー４、及び樹脂２／熱伝導性フィラー４界面等、熱伝導性樹脂成形品１のどの領域に含浸されていてもよい。

オイル成分６は、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々のオイル成分を用いることができ、例えば、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アロマ系オイル、フタル酸誘導体、アジピン酸、セバシン酸誘導体、アゼライン酸誘導体、リン酸誘導体、エポキシ誘導体、ポリエステル誘導体、塩素化パラフィン、トリメリット誘導体等を例示することができるが、シリコーンオイルを用いることが好ましい。なお、オイル成分６の含浸量は特に限定されないが、熱伝導性樹脂成形品の難燃性を担保する観点から、含浸前の樹脂成形品の重量に対して３０ｗｔ％未満とすることが好ましい。

また、上述の通り、熱伝導性樹脂成形品１中に分散した熱伝導性フィラー４の平均長さは３０μｍ以上であることが好ましく、熱伝導性樹脂成形品１の厚さと略同一の長さを有する熱伝導性フィラー４を含むことがより好ましい。なお、熱伝導性フィラー４の長さが熱伝導性樹脂成形品１の厚さよりも短い場合、熱伝導性樹脂成形品１を熱伝導性フィラー４の長さよりも薄い厚さでスライスすることで、本発明の熱伝導性樹脂成形品１を得ることができる。また、熱伝導性樹脂成形品１の厚さより短い熱伝導性フィラー４同士が接触し、熱伝導性樹脂成形品１の略厚さ方向に熱伝導パスを形成することが好ましい。

熱伝導性樹脂成形品１は、樹脂２に熱伝導性フィラー４が配向分散した薄い樹脂シートが垂直方向に折り畳んで溶着されたものであり、熱伝導性樹脂成形品１には略厚さ方向に多数のウェルドライン８が形成されている。ここで、ウェルドライン８は完全な直線とは限らず、円弧状に湾曲していてもよい。

ウェルドライン８が熱伝導性樹脂成形品１の面方向に形成される場合は、熱伝導性樹脂成形品１の厚さ方向への熱伝導を阻害することとなる。これに対し、本発明の熱伝導性樹脂成形品１では、ウェルドライン８が熱伝導性樹脂成形品１の略厚さ方向に形成されているため、厚さ方向への熱伝導を阻害することがない。更に、本発明の熱伝導性樹脂成形品１は、垂直方向に折り畳んで溶着されるように形成されるため、熱伝導性樹脂成形品１に形成されるウェルドライン８が樹脂シートの面方向に近接する。それに伴い、熱伝導性樹脂成形品１の厚さより短い熱伝導性フィラー４同士が接触して、熱伝導性樹脂成形品１の略厚さ方向に熱伝導パスが形成されるので、略厚さ方向に熱伝導率が向上する。

樹脂２としては、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はこれらのポリマーアロイ等を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体；ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸又はそのエステル、ポリアクリル酸又はそのエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン−ブタジエン共重合体又はその水添ポリマー、スチレン−イソプレンブロック共重合体又はその水添ポリマー等のスチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどが挙げられるが、硫黄架橋を用いない架橋ゴムを用いることが好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。なお、硫黄架橋以外の架橋としては、例えば有機過酸化物架橋又は付加架橋がある。

また、上述の樹脂に加え、補強剤、充填剤、軟化剤、難燃剤、架橋剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、老化防止剤、粘着付与剤、帯電防止剤、練り込み接着剤等の一般的な配合・添加剤は任意に選択することができるが、架橋剤としては硫黄系の架橋剤を用いないことが好ましい。

熱伝導性フィラー４としては、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の材料を用いることができ、例えば、窒化ホウ素（ＢＮ）、黒鉛、炭素繊維、雲母、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素、シリカ、酸化亜鉛、二硫化モリブデン、銅、アルミニウムなどが挙げられるが、窒化ホウ素（ＢＮ）、黒鉛、炭素繊維を用いることが好ましく、ピッチ系の炭素繊維を用いることがより好ましい。ここで、窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ：鱗片状）はピッチ系の炭素繊維と同様にフィラー長手方向の熱伝導性に優れる（面方向熱伝導率：数Ｗ／ｍＫ、長手方向熱伝導率：１００Ｗ／ｍＫ〜２００Ｗ／ｍＫ）ため、シート厚み方向へのフィラー長軸配向により、当該方向に高い熱伝導率を付与することができる。

熱伝導性フィラー４の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば鱗片状、板状、膜状、円柱状、角柱状、楕円状、扁平形状などが挙げられるが、熱伝導パスを形成する観点及び樹脂２中で配向しやすいという観点から、アスペクト比が２以上であることが好ましい。

図２に熱伝導性樹脂成形品１及びオイル成分６を含浸させていない熱伝導性樹脂成形品をヒートシンクに当接させた場合の模式図を示す。熱伝導性樹脂成形品１に外部応力が印加された場合、オイル成分６が熱伝導性樹脂成形品１の内部から熱伝導性樹脂成形品１の表面に排出される。ヒートシンクが変形する場合や複雑な表面形状を有している場合、当接させる熱伝導性樹脂成形品１との間に空隙（空気層）が生じてしまい、熱伝導性樹脂成形品１による放熱効果が著しく低下してしまう。これに対し、熱伝導性樹脂成形品１に外部応力を印加することによってオイル成分６を排出させると、オイル成分６が上記空隙に充填され、放熱効果の低下を効果的に抑制することができる。あるいはオイル成分を十分に含有させ、樹脂成型品を軟化させることで空隙を埋めてもよく、この場合も放熱効果の低下を効果的に抑制することができる。

ここで、本発明の熱伝導性樹脂成形品１は熱伝導性フィラー４が膜厚方向に高配向しているため、熱伝導性フィラー４と樹脂２との界面が熱伝導性樹脂成形品１の表面に多く存在する。その結果、熱伝導性フィラー４が膜厚方向に垂直に配向している場合と比較して、含浸させたオイル成分６の排出及び再含浸が容易となる。

オイル成分６には熱伝導性フィラーが分散していること、が好ましい。オイル成分６に熱伝導性フィラーが分散していることで、熱伝導性樹脂成形品１の熱伝導特性をより向上させることができる。当該熱伝導性フィラーとしては、本発明の効果を損なわない範囲で従来公知の種々の熱伝導性フィラーを用いることができ、例えば、窒化ホウ素（ＢＮ）、黒鉛、炭素繊維、カーボンナノチューブ、雲母、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素、シリカ、酸化亜鉛、二硫化モリブデン、銅、アルミニウムなどが挙げられるが、カーボンナノチューブを用いることが好ましい。

（２）熱伝導性樹脂成形品の製造方法
図３は、本発明の熱伝導性樹脂成形品の製造方法の一例を示す概念図であり、押出機の先端部分及びＴダイの断面概略図が示されている。熱伝導性フィラー４を含む熱伝導性樹脂成形品の樹脂組成物は、スクリュー１０によって撹拌・混練され、流路１２に沿って第一ギャップ１４に導入される。

樹脂組成物の流れは第一ギャップ１４によって上下方向（厚さ方向）にしぼり込まれ、薄い帯状となる。第一ギャップ１４を通過する際、樹脂組成物にせん断力が作用し、樹脂２中に混合されている熱伝導性フィラー４が樹脂組成物の流れ方向に配向することとなる。この場合、熱伝導性フィラー４は樹脂シート前駆体の面方向に配向する。

ここで、第一ギャップ１４の隙間は０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましい。第一ギャップ１４の隙間が０．１ｍｍよりも小さいと、押出し圧力が不必要に上昇するだけでなく、樹脂詰まりが発生してしまう。一方、第一ギャップ１２の隙間が５．０ｍｍよりも大きいと、樹脂シート前駆体の面方向に対する熱伝導性フィラー４の配向度が減少する結果となる。

樹脂組成物の流れ方向に熱伝導性フィラー４が配向された厚さの薄い樹脂シート前駆体が、第一ギャップ１４を完全に通過すると、流路１２の断面積が拡大し、上下方向の長さが長くなるため、樹脂シート前駆体の流れは上下方向に変化する。その後、当該樹脂シート前駆体は、第二ギャップ１６を通過する際に、第一ギャップ１４における流れの方向に対して略垂直な方向に折り畳まれながら融着し、熱伝導性樹脂成形品１が成型される。

ここで、第二ギャップ１６の隙間は第一ギャップ１４の隙間の２倍以上２０倍以下であることが好ましい。第二ギャップ１６の隙間が第一ギャップ１４の隙間の２倍よりも小さい場合は、樹脂シート前駆体が折り畳まれないために、熱伝導性フィラー４が樹脂シートの厚さ方向に配向しない。これに対し、第二ギャップ１６の隙間が第一ギャップ１４の隙間の１０倍よりも大きな場合も、樹脂シート前駆体がきれいに折り畳まれず、部分的に乱流した状況となり、樹脂シートの厚さ方向に配向する熱伝導性フィラー４の割合が減少してしまう。なお、前記樹脂シート前駆体を厚さ方向に均等に折り畳みやすくする観点から、第一ギャップ１４の隙間Ｘの厚さ方向中心と、第二ギャップ１６の隙間Ｙの厚さ方向中心とを略同一の位置にすることが好ましい。

第一ギャップ１４における開口部の形状は、特に規定されないが、上流側側面は圧力損失が少ないように傾斜面とすることが好ましく、下流側側面については最も効率よく熱伝導性フィラーを樹脂シートの厚さ方向に配向させるために、傾斜角度を調整することが望ましい。当該傾斜角度としては、例えば、１０°〜５０°とすることができ、更には、２０°〜２５°であるのが好ましい。また、上下共に傾斜を有している必要はなく、どちらか一方のみが傾斜を有していてもよい。なお、第一ギャップ１４及び第二ギャップ１６の開口部の奥行（即ち、図１において紙面に略垂直な方向における第一ギャップ１４及び第二ギャップ１６の隙間）は、Ｔダイの全体にわたって略同一である。また、第一ギャップ１４及び第二ギャップ１６における開口部の隙間は特に規定されず、樹脂シートの製品幅に応じて種々の設計変更が可能である。

樹脂２に対する熱伝導性フィラー４の割合は２０〜８０体積％とすることができ、必要とされる熱伝導率等に応じて、適宜決定することができる。熱伝導性フィラーの割合が２０体積％未満の場合は、熱伝導効果が小さくなる。また、熱伝導性フィラーの割合が８０体積％を超えると、樹脂シート前駆体が第一ギャップを通過する際に、第一ギャップにおける流れの方向に対して略垂直方向に折り畳まれるものの、樹脂間が融着しづらくなるという不具合が生じる。熱伝導性フィラーの割合が２０体積％未満の場合は、熱伝導効果が小さくなる。また、熱伝導性フィラーの割合が８０体積％を超えると、樹脂シート前駆体が第一ギャップを通過する際に、第一ギャップにおける流れの方向に対して略垂直方向に折り畳まれるものの、樹脂間が融着しづらくなるという不具合が生じる。したがって、樹脂シートの熱伝導効果を高めて、かつ押出成形を容易にするために、樹脂基材に対する熱伝導性フィラーの割合は３０〜７０体積％とすることが好ましく、５０〜６５体積％とすることがより好ましい。また、加工時の融着促進や成型品の柔軟化を目的とし、０体積％超〜５０体積％のオイル成分を含有してもよい。なお、より好ましいオイル成分の含有量は１０体積％〜４０体積％である。

上述の方法で製造された樹脂成形品にオイル成分６を含有させることで、本発明の熱伝導性樹脂成形品１を得ることができる。オイル成分６を当該樹脂成形品に含浸させることができればその方法は限定されないが、例えば、オイル含浸させるために、ディップ（浸漬）処理、スプレー塗工、コーターによる塗工、グラビアロール等による転写塗工等とすることが好ましい。また、必要十分なオイル成分を上述の製造過程で投入した場合は、当項記載の含浸を行わなくても、本発明の熱伝導樹脂成型品１を得ることができる。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、かかる設計変更も本発明に含まれる。以下において、実施例及び比較例を用いて本発明をより具体的に説明する。

≪実施例１≫
表１に記載の配合にて、シリコーン樹脂成分に架橋剤ならびに熱伝導性フィラーを２本ロールで練り込み、リボンシートを得た。シリコーン樹脂成分として、東レダウコーニング（株）製シリコーンゴムＤＹ３２ １００５Ｕ並びに難燃剤成分を、熱伝導性フィラーとして、日本グラファイトファイバー（株）製グラノックＸＮ１００（ピッチ系炭素繊維、繊維長３ｍｍ）を用いた。架橋剤としては、東レダウコーング（株）製ＲＣ−４、同社製ＭＲ−５３、Ｍｏｍｅｎｎｔｉｖｅ社製ＭＥ４００‐ＦＲを用いた。難燃剤成分としては，酸化鉄などの金属化合物を含有したものが好ましく、Ｍｏｍｅｎｎｔｉｖｅ社製ＭＥ−４１Ｆ並びに同社製ＸＣ−８７を用いた。

次に、当該リボンシートをゴム用短軸押出機にて、１ｍｍの第一ギャップ及び１０ｍｍの第二ギャップを有する垂直配向金型（口金）を用いて、ピッチ系炭素繊維が厚さ方向に配向した厚さ１０ｍｍのシートを作製し、１８０℃で３０分間の架橋処理を施した。当該シートをスライス加工し、厚さ２００μｍの熱伝導性樹脂成形品を作製した。更に、シリコーンオイル（信越化学工業（株）製、信越シリコーン、ＫＦ−９６−１００ＣＳ）をシリコーン樹脂とピッチ系炭素繊維並びにシリコーンオイルから構成される樹脂成形品に対し８．０体積％となるようにディップ（浸漬）処理にて含浸・吸収させた。

得られた熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向の熱抵抗をＴＩＭ ＴＥＳＴＥＲ１３００を用いて測定し、計測された値を表１に示した。なお、当該測定は定常法にて米国規格ＡＳＴＭ Ｄ５４７０に準拠した。また難燃性に関しては、ＵＬ９４難燃性試験２０ｍｍ垂直燃焼試験（ＩＥＣ６０６９５−１１−１０ Ｂ法、ＡＳＴＭ Ｄ３８０１）に準じて評価を行い、得られた熱伝導性樹脂成形品の長手方向の難燃性を評価した。難燃性の評価結果を表１に示す。

得られた熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向に平行な断面写真を図４に示す。また、図４に示す熱伝導性樹脂成形品を、厚さ２００μｍにスライス加工した後の断面写真を図５に示す。図４及び図５において観察される黒い円弧状の縞がウェルドラインであり、多数のウェルドラインが熱伝導性樹脂成形品の略厚さ方向に形成されていることが確認できる。また、熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向（ＳＥＭ写真の上下方向）にピッチ系炭素繊維フィラーが配向しており、厚さ方向にフィラーが高配向した熱伝導性樹脂成形品が得られていることが確認できる。加えて、熱伝導性樹脂成形品の厚さと略同一の長さを有するピッチ系炭素繊維フィラーが存在していることが確認できる。なお、ＳＥＭ観察にはＨＩＴＡＣＨＩ製の走査型電子顕微鏡（Ｓ−４８００）を用いた。

得られた熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向に垂直な断面写真（低倍率及び高倍率）を図６に、シリコーンオイルを含浸させる前の熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向に垂直な断面写真（低倍率及び高倍率）を図７に、それぞれ示す。シリコーンオイルを含浸させることでピッチ系炭素繊維フィラー間の空隙が無くなり、豊潤して膨らんだ表面となっており、熱抵抗を低減させる空気層を排除した表面構造となっている。また、厚さ方向にフィラーが高配向した熱伝導性樹脂成形品が得られていることが確認できる。なお、ＳＥＭ観察にはＨＩＴＡＣＨＩ製の走査型電子顕微鏡（Ｓ−４８００）を用いた。

≪実施例２≫
シリコーンオイル（信越化学工業（株）製、信越シリコーン、ＫＦ−９６−１００ＣＳ）をシリコーン樹脂とピッチ系炭素繊維並びにシリコーンオイルから構成される樹脂成形品に対し１４．８体積％となるように含浸・吸収させた以外は実施例１と同様にして、熱伝導性樹脂成形品を得た。実施例１と同様に、熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向の熱抵抗及び長手方向の難燃性を評価し、結果を表１に示した。

実施例２で得られた熱伝導性樹脂成形品に外部応力（２０％圧縮）を印加・除去した際の光学顕微鏡写真を図８に示す。圧縮によりシリコーンオイルが排出（ブリードアウト）され、ステンレス（ＳＵＳ）板と熱伝導性樹脂成形品の密着性が向上している。また、当該応力を除去するとシリコーンオイルが熱伝導性樹脂成形品に再吸収され、ブリードアウトが消失している。この結果より、本発明の熱伝導性樹脂成形品は、ＣＰＵチップ及びパワーデバイス等のオンオフによる熱収縮に起因する基板の反り及び歪が発生しても、相手基材との密着性を安定的に確保できることが分かる。また、ブリードアウトによってオイル成分が流出喪失することなく、熱伝導性樹脂成形品の特性を長期間維持することができる。

≪実施例３≫
シリコーンオイル（信越化学工業（株）製、信越シリコーン、ＫＦ−９６−１００ＣＳ）をシリコーン樹脂とピッチ系炭素繊維並びにシリコーンオイルから構成される樹脂成形品に対し２５．８体積％となるように含浸・吸収させた以外は実施例１と同様にして、熱伝導性樹脂成形品を得た。実施例１と同様に、熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向の熱抵抗及び長手方向の難燃性を評価し、結果を表１に示した。

≪実施例４≫
シリコーンオイル（信越化学工業（株）製、信越シリコーン、ＫＦ−９６−１００ＣＳ）をシリコーン樹脂とピッチ系炭素繊維並びにシリコーンオイルから構成される樹脂成形品に対し１４．２体積％（シリコーンオイル：１３．５体積％，カーボンナノチューブ：０．７体積％）となるように含浸・吸収させた以外は実施例１と同様にして、熱伝導性樹脂成形品を得た。実施例１と同様に、熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向の熱抵抗及び長手方向の難燃性を評価し、結果を表１に示した。

≪実施例５≫
シリコーンオイル（信越化学工業（株）製、信越シリコーン、ＫＦ−９６−１００ＣＳ）をシリコーン樹脂とピッチ系炭素繊維並びにシリコーンオイルから構成される樹脂成形品に対し３４．３体積％となるように含浸・吸収させた以外は実施例１と同様にして、熱伝導性樹脂成形品を得た。実施例１と同様に、熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向の熱抵抗及び長手方向の難燃性を評価し、結果を表１に示した。

≪実施例６≫
表１に記載の配合にて、シリコーン樹脂成分に架橋剤並びに熱伝導性フィラー、シリコーンオイル（信越化学工業（株）製、信越シリコーン、ＫＦ−９６−３０００ＣＳ）を２本ロールで練り込み、リボンシートを得た。次に、当該リボンシートをゴム用短軸押出機にて、１ｍｍの第一ギャップ及び１０ｍｍの第二ギャップを有する垂直配向金型（口金）を用いて、ピッチ系炭素繊維が厚さ方向に配向した厚さ１０ｍｍのシートを作製し、１８０℃で３０分間の架橋処理を施した。当該シートをスライス加工し、厚さ２００μｍの熱伝導性樹脂成形品を作製した。実施例１と同様に、熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向の熱抵抗及び長手方向の難燃性を評価し、結果を表１に示した。

≪実施例７≫
表１に記載の配合にて、シリコーン樹脂成分に架橋剤並びに熱伝導性フィラー、シリコーンオイル（信越化学工業（株）製、信越シリコーン、ＫＦ−９６−３０００ＣＳ）を２本ロールで練り込み、リボンシートを得た。熱伝導性フィラーとして、電気化学工業（株）製窒化ホウ素（ＸＧＰ、Ｄ５０ ３０μｍ）を用いた。次に、当該リボンシートをゴム用短軸押出機にて、１ｍｍの第一ギャップ及び１０ｍｍの第二ギャップを有する垂直配向金型（口金）を用いて、ピッチ系炭素繊維が厚さ方向に配向した厚さ１０ｍｍのシートを作製し、１８０℃で３０分間の架橋処理を施した。当該シートをスライス加工し、厚さ３００μｍの熱伝導性樹脂成形品を作製した。実施例１と同様に、熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向の熱抵抗及び長手方向の難燃性を評価し、結果を表１に示した。

≪比較例１≫
シリコーンオイル（信越化学工業（株）製、信越シリコーン、ＫＦ−９６−１００ＣＳ及びＫＦ−９６−３０００ＣＳ）を含浸・吸収又は混合させなかった以外は実施例１と同様にして、熱伝導性樹脂成形品を得た。実施例１と同様に、熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向の熱抵抗及び長手方向の難燃性を評価し、結果を表１に示した。

≪比較例２≫
シリコーンオイル（信越化学工業（株）製、信越シリコーン、ＫＦ−９６−３０００ＣＳ）を混合させなかった以外は実施例７と同様にして、熱伝導性樹脂成型品を得た。実施例１と同様に、熱伝導性樹脂成形品の厚さ方向の熱抵抗及び長手方向の難燃性を評価し、結果を表１に示した。

本発明の熱伝導性樹脂成形品（実施例１〜７）は全て、低い熱抵抗値を示している。これに対し、オイル成分（シリコーンオイル）を含有（含浸又は混合）させていない比較例１及び２では熱抵抗値が高くなっている。また、実施例１〜４、６、７の熱伝導性樹脂成形品は優れた難燃性（Ｖ０又はＶ１）を有しているが、オイル成分（シリコーンオイル）を多く含有する実施例５の熱伝導性樹脂成形品は難燃性が低下している（Ｖ２）。なお、Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２の順番で、難燃性に優れていることを意味している。

更に、実施例２と実施例４に係る熱伝導性樹脂成形品の比較において、実施例４に係る熱伝導性樹脂成形品の熱抵抗値がより低い値を示している。これは、シリコーンオイル１ｗｔ％をカーボンナノチューブに置き換えた（オイル成分に熱伝導性フィラーを添加した）効果である。

１・・・熱伝導性樹脂成形品、
２・・・樹脂、
４・・・熱伝導性フィラー、
６・・・オイル成分、
８・・・ウェルドライン、
１０・・・スクリュー、
１２・・・流路、
１４・・・第一ギャップ、
１６・・・第二ギャップ。

Claims (8)

1. 樹脂と熱伝導性フィラーとを有する熱伝導性樹脂成形品であって、
   前記熱伝導性フィラーは前記熱伝導性樹脂成形品の略厚さ方向のみに配向し、
   前記熱伝導性樹脂成形品における前記熱伝導性フィラーの体積充填率が２０〜８０体積％であり、
   前記樹脂のウェルドラインが前記熱伝導性樹脂成形品の略厚さ方向に形成されており、
   前記熱伝導性樹脂成形品にオイル成分が含まれており、
   前記熱伝導性フィラーが面方向に配向した前記樹脂のシート状前駆体を、前記面方向に略垂直な方向に折り畳みながら融着させることにより得られること、
   を特徴とする熱伝導性樹脂成形品。
2. 前記熱伝導性樹脂成形品の厚さと略同一の長さを有する前記熱伝導性フィラーを含むこと、
   を特徴とする請求項１に記載の熱伝導性樹脂成形品。
3. 前記熱伝導性フィラーが熱伝導率に異方性を有すること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の熱伝導性樹脂成形品。
4. 前記樹脂が有機過酸化物架橋又は付加架橋により硬化すること、
   を特徴とする請求項１〜３のうちのいずれかに記載の熱伝導性樹脂成形品。
5. 前記オイル成分がシリコーンオイルを含むこと、
   を特徴とする請求項１〜４のうちのいずれかに記載の熱伝導性樹脂成形品。
6. 外部応力の印加によって前記オイル成分が前記熱伝導性樹脂成形品の内部から前記熱伝導性樹脂成形品の表面に排出され、前記外部応力の除去によって前記表面に排出された前記オイル成分が前記熱伝導性樹脂成形品に再含浸されること、
   を特徴とする請求項１〜５のうちのいずれかに記載の熱伝導性樹脂成形品。
7. 前記オイル成分に前記熱伝導性フィラーが分散していること、
   を特徴とする請求項１〜６のうちのいずれかに記載の熱伝導性樹脂成形品。
8. 前記オイル成分に分散した前記熱伝導性フィラーがカーボンナノチューブであること、
   を特徴とする請求項７に記載の熱伝導性樹脂成形品。