JP6999054B1 - 熱伝導シートの供給形態及び熱伝導シート - Google Patents

Abstract

【課題】表面にタック性を有する熱伝導シートの提供。【解決手段】熱伝導シート１は、バインダ樹脂２と、鱗片状の窒化ホウ素３とを含み、鱗片状の窒化ホウ素３が熱伝導シート１の厚み方向Ｂに配向しており、熱伝導シート１の両面がタック性を有する。熱伝導シートの製造方法は、バインダ樹脂２と鱗片状の窒化ホウ素３とを含む熱伝導組成物を調製する工程Ａと、熱伝導組成物から成形体ブロックを形成する工程Ｂと、成形体ブロックをシート状にスライスして熱伝導シート前駆体７を得る工程Ｃと、熱伝導シート前駆体７をプレスして熱伝導シート１を得る工程Ｄとを有する。【選択図】図１

Description

本技術は、熱伝導シートの供給形態及び熱伝導シートに関する。

電子機器の高性能化に伴って、半導体素子の高密度化、高実装化が進んでいる。これに伴って、電子機器を構成する電子部品からの発熱をさらに効率的に放熱することが重要である。例えば、半導体装置は、効率的に放熱するために、電子部品が、熱伝導シートを介して、放熱ファン、放熱板等のヒートシンクに取り付けられている。熱伝導シートとしては、例えば、シリコーン樹脂に、無機フィラーなどの充填剤を含有（分散）させたものが広く使用されている。この熱伝導シートのような放熱部材は、更なる熱伝導率の向上が要求されている。例えば、熱伝導シートの高熱伝導性を目的として、バインダ樹脂などのマトリックス内に配合されている無機フィラーの充填率を高めることが検討されている。しかし、無機フィラーの充填率を高めると、熱伝導シートの柔軟性が損なわれたり、粉落ちが発生したりするため、無機フィラーの充填率を高めることには限界がある。

無機フィラーとしては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム等が挙げられる。また、高熱伝導率を目的として、窒化ホウ素、黒鉛等の鱗片状粒子、炭素繊維などをマトリクス内に充填させることもある。これは、鱗片状粒子等の有する熱伝導率の異方性によるものである。例えば、炭素繊維の場合は、繊維方向に約６００～１２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有することが知られている。また、窒化ホウ素の場合は、面方向に約１１０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率を有し、面方向に対して垂直な方向に約２Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率を有することが知られている。

特許文献１には、窒化ホウ素を含む熱伝導シートが記載されている。このような熱伝導シートは、例えば、熱伝導シート形成用の樹脂組成物から成形体ブロックを作製し、スライスすることで得られる。しかし、このように成形体ブロックをスライスして熱伝導シートを作製すると、熱伝導シートの表面にタック性がないという問題がある。このように、熱伝導シートの表面にタック性がないと、熱伝導シートを被着体に貼り付けることができず、熱伝導シートの実装時に位置ずれが起こるおそれがある。

国際公開ＷＯ２０１９／０２６７４５号公報

本技術は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、表面にタック性を有する熱伝導シートを提供する。

本技術に係る熱伝導シートは、バインダ樹脂と、鱗片状の窒化ホウ素とを含み、鱗片状の窒化ホウ素が熱伝導シートの厚み方向に配向しており、熱伝導シートの両面がタック性を有する。

本技術に係る熱伝導シートの製造方法は、バインダ樹脂と鱗片状の窒化ホウ素とを含む熱伝導組成物を調製する工程Ａと、熱伝導組成物から成形体ブロックを形成する工程Ｂと、成形体ブロックをシート状にスライスして熱伝導シート前駆体を得る工程Ｃと、熱伝導シート前駆体をプレスして熱伝導シートを得る工程Ｄとを有する。

本技術によれば、表面にタック性を有する熱伝導シートを提供することができる。

図１は、熱伝導シートの一例を示す断面図である。 図２は、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素を模式的に示す斜視図である。 図３は、熱伝導シートの供給形態の一例を示す断面図である。 図４は、熱伝導シートの製造方法における、熱伝導シート前駆体をプレスして熱伝導シートを得る工程Ｄの一例を説明するための断面図である。 図５は、熱伝導シートの製造方法における、熱伝導シート前駆体をプレスして熱伝導シートを得る工程Ｄの一例を説明するための断面図である。 図６は、熱伝導シートを適用した半導体装置の一例を示す断面図である。 図７は、熱伝導シートをアルミ板の上に載せ、９０°ずらしたときに、アルミ板がずり落ちるかどうかの評価方法を説明するための図である。

本明細書において、鱗片状の窒化ホウ素や熱伝導材料の平均粒径（Ｄ５０）とは、例えば、鱗片状の窒化ホウ素や熱伝導材料の粒子径分布全体を１００％とした場合に、粒子径分布の小粒子径側から粒子径の値の累積カーブを求めたとき、その累積値が５０％となるときの粒子径をいう。なお、本明細書における粒度分布（粒子径分布）は、体積基準によって求められたものである。粒度分布の測定方法としては、例えば、レーザー回折型粒度分布測定機を用いる方法が挙げられる。

本技術に係る熱伝導シートは、バインダ樹脂と、鱗片状の窒化ホウ素とを含み、鱗片状の窒化ホウ素が熱伝導シートの厚み方向に配向しており、熱伝導シートの両面がタック性を有する。このように、本技術に係る熱伝導シートは、熱伝導シートの表面がタック性を有するため、熱伝導シートを被着体に貼り付けることができ、熱伝導シートの実装時の位置ずれを抑制できる。

図１は、熱伝導シートの一例を示す断面図である。熱伝導シート１は、バインダ樹脂２と、鱗片状の窒化ホウ素３とを含み、鱗片状の窒化ホウ素３が、熱伝導シート１の厚み方向Ｂに配向している。換言すると、熱伝導シート１は、鱗片状の窒化ホウ素３の面方向（例えば窒化ホウ素３の長軸）が、熱伝導シート１の厚み方向Ｂに配向していてもよい。また、熱伝導シート１は、鱗片状の窒化ホウ素３以外の他の熱伝導材料４をさらに含んでもよい。以下、熱伝導シート１の構成要素の具体例について説明する。

＜バインダ樹脂＞
バインダ樹脂２は、鱗片状の窒化ホウ素３と他の熱伝導材料４とを熱伝導シート１内に保持するためのものである。バインダ樹脂２は、熱伝導シート１に要求される機械的強度、耐熱性、電気的性質等の特性に応じて選択される。バインダ樹脂２としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂の中から選択することができる。

熱可塑性樹脂としては、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、ポリビニルアセタール、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系重合体、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－エーテル共重合体（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル等のポリメタクリル酸エステル類、ポリアクリル酸類、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、アイオノマー等が挙げられる。

熱可塑性エラストマーとしては、スチレン－ ブタジエンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン－イソプレンブロック共重合体又はその水添化物、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等が挙げられる。

熱硬化性樹脂としては、架橋ゴム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。架橋ゴムの具体例としては、天然ゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン－ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、及びシリコーンゴムが挙げられる。

バインダ樹脂２としては、例えば、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性を考慮するとシリコーン樹脂が好ましい。シリコーン樹脂としては、例えば、アルケニル基を有するシリコーンを主成分とし、硬化触媒を含有する主剤と、ヒドロシリル基（Ｓｉ－Ｈ基）を有する硬化剤とからなる、２液型の付加反応型シリコーン樹脂を用いることができる。アルケニル基を有するシリコーンとしては、例えば、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンを用いることができる。硬化触媒は、アルケニル基を有するシリコーン中のアルケニル基と、ヒドロシリル基を有する硬化剤中のヒドロシリル基との付加反応を促進するための触媒である。硬化触媒としては、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の触媒が挙げられ、例えば、白金族系硬化触媒、例えば白金、ロジウム、パラジウムなどの白金族金属単体や塩化白金などを用いることができる。ヒドロシリル基を有する硬化剤としては、例えば、ヒドロシリル基を有するポリオルガノシロキサンを用いることができる。バインダ樹脂２は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

熱伝導シート１中のバインダ樹脂２の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、熱伝導シート１中のバインダ樹脂２の含有量は、熱伝導シート１の柔軟性の観点では、２０体積％以上とすることができ、２５体積％以上であってもよく、３０体積％以上であってもよく、３３体積％以上であってもよい。また、熱伝導シート１中のバインダ樹脂２の含有量は、熱伝導シート１の熱伝導率の観点では、７０体積％以下とすることができ、６０体積％以下であってもよく、５０体積％以下であってもよく、４０体積％以下であってもよく、３７体積％以下であってもよい。熱伝導シート１中のバインダ樹脂２の含有量は、例えば、熱伝導シート１の柔軟性の観点では、２５～６０体積％とすることが好ましく、３０～４０体積％とすることもでき、３３～３７体積％とすることもできる。

＜鱗片状の窒化ホウ素＞
熱伝導シート１は、鱗片状の窒化ホウ素３を含む。鱗片状の窒化ホウ素３とは、長軸と短軸と厚みとを有する窒化ホウ素であって、高アスペクト比（長軸／厚み）であり、長軸を含む面方向に等方的な熱伝導率を有する窒化ホウ素である。短軸とは、鱗片状の窒化ホウ素３の長軸を含む面において、鱗片状の窒化ホウ素３の粒子の略中央部で長軸に交差する方向であって、鱗片状の窒化ホウ素３の最も短い部分の長さをいう。厚みとは、鱗片状の窒化ホウ素３の長軸を含む面の厚みを１０点測定して平均した値をいう。鱗片状の窒化ホウ素３は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

図２は、鱗片状の窒化ホウ素の一例である、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素３Ａを模式的に示す斜視図である。図２中、ａは鱗片状の窒化ホウ素３Ａの長軸を表し、ｂは鱗片状の窒化ホウ素３Ａの厚みを表し、ｃは鱗片状の窒化ホウ素３Ａの短軸を表す。鱗片状の窒化ホウ素３としては、熱伝導シート１の熱伝導率の観点から、図２に示すように結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素３Ａを用いることが好ましい。

鱗片状の窒化ホウ素３の平均粒径（Ｄ５０）は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、鱗片状の窒化ホウ素３の平均粒径は、１０μｍ以上とすることができ、２０μｍ以上であってもよく、３０μｍ以上であってもよく、３５μｍ以上であってもよい。また、鱗片状の窒化ホウ素３の平均粒径の上限値は、１５０μｍ以下とすることができ、１００μｍ以下であってもよく、９０μｍ以下であってもよく、８０μｍ以下であってもよく、７０μｍ以下であってもよく、５０μｍ以下であってもよく、４５μｍ以下であってもよい。熱伝導シート１の熱伝導率の観点から、鱗片状の窒化ホウ素３の平均粒径は、２０～１００μｍとすることが好ましい。鱗片状の窒化ホウ素３のアスペクト比は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、鱗片状の窒化ホウ素３のアスペクト比は、１０～１００の範囲とすることができる。鱗片状の窒化ホウ素３の長軸と短軸との比（長軸／短軸）の平均値は、例えば、０．５～１０の範囲とすることができ、１～５の範囲とすることもでき、１～３の範囲とすることもできる。

熱伝導シート１中の鱗片状の窒化ホウ素３の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、熱伝導シート１中の鱗片状の窒化ホウ素３の含有量は、熱伝導シート１の熱伝導率の観点では、１５体積％以上とすることができ、２０体積％以上であってもよく、２３体積％以上であってもよい。また、熱伝導シート１中の鱗片状の窒化ホウ素３の含有量の上限値は、熱伝導シート１の柔軟性の観点では、例えば、４５体積％以下とすることができ、４０体積％以下であってもよく、３５体積％以下であってもよく、３０体積％以下であってもよい。熱伝導シート１の熱伝導率の観点から、熱伝導シート１中の鱗片状の窒化ホウ素３の含有量は、２０～３５体積％とすることが好ましく、２０～３０体積％とすることがより好ましく、２３～２７体積％とすることがさらに好ましい。

＜他の熱伝導材料＞
他の熱伝導材料４は、上述した鱗片状の窒化ホウ素３以外の熱伝導材料である。他の熱伝導材料４の形状は、例えば、球状、粉末状、顆粒状、扁平状、繊維状等が挙げられる。他の熱伝導材料４は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

他の熱伝導材料４の材質は、例えば、熱伝導シート１の絶縁性を確保する観点では、酸化アルミニウム（アルミナ、サファイア）、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウムなどを用いることができる。また、他の熱伝導材料４は、熱伝導シート１の熱伝導率の観点では、窒化アルミニウム粒子とアルミナ粒子とを併用する態様や、窒化アルミニウム粒子とアルミナ粒子と酸化亜鉛と水酸化アルミニウムとを併用する態様が好ましい。窒化アルミニウム粒子の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、１～５μｍとすることができ、１～３μｍであってもよく、１～２μｍであってもよい。また、アルミナ粒子の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、０．１～１０μｍとすることができ、０．１～８μｍであってもよく、０．１～７μｍであってもよく、０．１～２μｍであってもよい。酸化亜鉛粒子の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、０．１～５μｍとすることができ、０．５～３μｍであってもよく、０．５～２μｍであってもよい。水酸化アルミニウム粒子の平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、１～１０μｍとすることができ、２～９μｍであってもよく、６～８μｍであってもよい。

熱伝導シート１中の他の熱伝導材料４の含有量は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択できる。熱伝導シート１中の他の熱伝導材料４の含有量は、熱伝導性シート１の熱伝導率の観点では、１０体積％以上とすることができ、１５体積％以上であってもよく、２０体積％以上であってもよく、２５体積％以上であってもよく、３０体積％以上であってもよく、３５体積％以上であってもよい。また、熱伝導シート１中の他の熱伝導材料４の含有量は、熱伝導シート１の柔軟性の観点では、５０体積％以下とすることができ、４５体積％以下であってもよく、４０体積％以下であってもよい。

他の熱伝導材料４として、窒化アルミニウム粒子とアルミナ粒子とを併用する場合、熱伝導シート１中、アルミナ粒子の含有量は１０～２５体積％とすることが好ましく、窒化アルミニウム粒子の含有量は１０～２５体積％とすることが好ましい。また、他の熱伝導材料４として、窒化アルミニウム粒子とアルミナ粒子と酸化亜鉛粒子と水酸化アルミニウム粒子とを併用する場合、熱伝導シート１中、アルミナ粒子の含有量は１０～２５体積％とすることが好ましく、窒化アルミニウム粒子の含有量は１０～２５体積％とすることが好ましく、酸化亜鉛粒子の含有量は０．１～３体積％とすることが好ましく、水酸化アルミニウム粒子の含有量は０．１～３体積％とすることが好ましい。

熱伝導シート１は、本技術の効果を損なわない範囲で、上述した成分以外の他の成分をさらに含有してもよい。他の成分としては、例えば、シランカップリング剤（カップリング剤）、分散剤、硬化促進剤、遅延剤、粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤などが挙げられる。例えば、熱伝導シート１は、鱗片状の窒化ホウ素３及び他の熱伝導材料４の分散性をより向上させて、熱伝導シート１の柔軟性をより向上させる観点で、シランカップリング剤で処理した鱗片状の窒化ホウ素３及び／又はシランカップリング剤で処理した他の熱伝導材料４を用いてもよい。

熱伝導シート１の厚みは、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、熱伝導シート３の厚みは、０．０５ｍｍ以上とすることができ、０．１ｍｍ以上とすることもできる。また、熱伝導シート１の厚みの上限値は、５ｍｍ以下とすることができ、４ｍｍ以下であってもよく、３ｍｍ以下であってもよい。熱伝導シート１は、取り扱い性の観点では、厚みが０．１～４ｍｍであることが好ましい。熱伝導シート３の厚みは、例えば、熱伝導シート１の厚みを任意の５箇所で測定し、その算術平均値から求めることができる。

熱伝導シート１は、電子部品の軽量化の観点では比重が小さいほど好ましい。例えば、熱伝導シート１は、比重が２．７以下であってもよく、２．６以下であってもよく、２．５以下であってもよく、２．４以下であってもよく、２．３以下であってもよい。また、熱伝導シート１は、比重が２．０以上であってもよく、２．１以上であってもよく、２．２以上であってもよい。熱伝導シート１の比重は、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。

熱伝導シート１は、表面に規則性を有するパターンを有していてもよい。熱伝導シート１は、表面に規則性を有するパターンを有することにより、外観上、他の熱伝導シートと容易に区別できる。また、熱伝導シート１は、表面に規則性を有するパターンを有することにより、例えば、被着体に貼り付けられた際に、熱伝導シートと被着体との間に空気が内包されることを抑制でき、熱伝導シートを被着体により確実に貼り付けることができる。そのため、熱伝導シートの実装時の密着性をより良好にすることができる。規則性を有するパターンは、目視可能な模様であり、例えば、互いに直交しない辺を有する多角形状等の幾何学模様や、複数の円形、楕円形が連続する模様、あるいはこれら幾何学模様と円形、楕円形の模様が混在する模様が挙げられる。

図３は、熱伝導シートの供給形態の一例を示す断面図である。熱伝導シート１は、図３に示すように、剥離フィルム６で挟持された熱伝導シートの供給形態５とすることもできる。熱伝導シートの供給形態５は、例えば、剥離フィルム６Ａと熱伝導シート１と剥離フィルム６Ｂとをこの順に備える積層体である。換言すると、熱伝導シートの供給形態５は、剥離フィルム６が、１枚の熱伝導シート１の両面に設けられている。また、熱伝導シートの供給形態５は、縦横に所定の間隔で配置された複数の熱伝導シート１の両面に、剥離フィルム６が設けられていてもよい。

熱伝導シートの供給形態５は、以下の条件で測定したタック力が２０ｇｆ以上であることが好ましく、７５ｇｆ以上であってもよく、８０ｇｆ以上であってもよい。
測定方法：剥離フィルム６で挟んだ熱伝導シート１（熱伝導シートの供給形態５）を０．５ＭＰａで３０秒プレス処理し、熱伝導シート１から剥離フィルム６を剥離してから３分以内に、直径５．１ｍｍのプローブにより２ｍｍ／秒で熱伝導シート１を５０μｍ押し込み、１０ｍｍ／秒で引き抜く。

剥離フィルム６は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリオレフィン、ポリメチルペンテン、グラシン紙等が挙げられる。剥離フィルム６の厚みは、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、５～２００μｍとすることができる。また、剥離フィルム６は、厚みが薄い方が、熱伝導シート１に対する追従性（密着性）がより良好となり、熱伝導シート１のタック力をより効果的に発現できる。例えば、熱伝導シート１のタック力をより効果的に発現させる観点では、剥離フィルム６は、厚みが薄いＰＥＴフィルムが好ましい。剥離フィルム６Ａと剥離フィルム６Ｂは、材質が同じであってもよいし、材質が異なっていてもよい。また、剥離フィルム６Ａと剥離フィルム６Ｂは、厚みが同じであってもよいし、厚みが異なっていてもよい。

次に、熱伝導シート１の製造方法について説明する。熱伝導シート１の製造方法は、熱伝導組成物を調製する工程Ａと、熱伝導組成物から成形体ブロックを形成する工程Ｂと、成形体ブロックをシート状にスライスして熱伝導シート前駆体を得る工程Ｃと、熱伝導シート前駆体をプレスして熱伝導シートを得る工程Ｄとを有する。

工程Ａでは、バインダ樹脂２と、鱗片状の窒化ホウ素３とを含む熱伝導組成物を調製する。熱伝導組成物は、バインダ樹脂２と、鱗片状の窒化ホウ素３の他に、他の熱伝導材料４をさらに含んでもよい。熱伝導組成物は、各種添加剤や揮発性溶剤ととともに公知の手法で均一に混合してもよい。工程Ａの一態様としては、鱗片状の窒化ホウ素３と、他の熱伝導材料４とをバインダ樹脂２に分散させた熱伝導組成物を調製する。

工程Ｂでは、工程Ａで調製した熱伝導組成物から成形体ブロックを形成する。成形体ブロックの形成方法としては、押出成形法、金型成形法などが挙げられる。押出成形法、金型成形法としては、特に制限されず、公知の各種押出成形法、金型成形法の中から、熱伝導組成物の粘度や熱伝導シートに要求される特性等に応じて適宜採用することができる。

例えば、押出成形法において、熱伝導組成物をダイより押し出す際、あるいは金型成形法において、熱伝導組成物を金型へ圧入する際、バインダ樹脂２が流動し、その流動方向に沿って鱗片状の窒化ホウ素３が配向する。

成形体ブロックの大きさ・形状は、求められる熱伝導シート１の大きさに応じて決めることができる。例えば、断面の縦の大きさが０．５～１５ｃｍで横の大きさが０．５～１５ｃｍの直方体が挙げられる。直方体の長さは必要に応じて決定すればよい。押出成形法では、熱伝導組成物の硬化物からなり、押出方向に鱗片状の窒化ホウ素３の面方向（鱗片状の窒化ホウ素３の長軸ａ）が配向した、柱状の成形体ブロックを形成しやすい。

工程Ｃでは、成形体ブロックをシート状にスライスして、熱伝導シート前駆体７を得る。スライスにより得られる熱伝導シート前駆体の表面（スライス面）には、鱗片状の窒化ホウ素３が露出する。スライスする方法としては特に制限はなく、成形体ブロックの大きさや機械的強度により公知のスライス装置（好ましくは超音波カッタ）の中から適宜選択することができる。成形体ブロックのスライス方向としては、成形方法が押出成形法である場合、押出し方向に配向しているものもあるため、押出し方向に対して６０～１２０度であることが好ましく、７０～１００度の方向であることがより好ましく、９０度（垂直）の方向であることがさらに好ましい。工程Ｂで押出成形法により柱状の成形体ブロックを形成した場合、工程Ｃでは、成形体ブロックの長さ方向に対して略垂直方向にスライスすることが好ましい。

工程Ｄでは、熱伝導シート前駆体７をプレスして熱伝導シート１を得る。具体的に、工程Ｄでは、熱伝導シート前駆体７のスライス面をプレスする。このように、工程Ｃで得られた熱伝導シート前駆体７をプレスすることにより、バインダ樹脂２と、鱗片状の窒化ホウ素３とを含み、鱗片状の窒化ホウ素３が熱伝導シート１の厚み方向Ｂに配向しており、両面がタック性を有する熱伝導シート１が得られる。このように、工程Ｄで得られる熱伝導シート１は、両面がタック性を有するため、熱伝導シート１の実装時の位置ずれを抑制できる。

工程Ｄでは、工程Ｃで得られた熱伝導シート前駆体７をプレスすることにより、熱伝導シート前駆体７を構成するバインダ樹脂２が熱伝導シート１（プレス後の熱伝導シート前駆体７）の表面に染み出し、熱伝導シート１がタック性を有するようになる。熱伝導シート１の表面に染み出すバインダ樹脂２は、未硬化の状態であってもよく、数％程度硬化が進んだ状態であってもよい。

また、工程Ｄで得られる熱伝導シート１は、表面がより平滑化され、他の部材と熱伝導シート１との密着性をより向上させることができる。

熱伝導シート前駆体７のプレスには、平盤と表面が平坦なプレスヘッドとからなる一対のプレス装置を使用できる。また、ピンチロールで熱伝導シート前駆体７をプレスしてもよい。プレスの際の圧力は、例えば、０．１～１００ＭＰａの範囲とすることができ、０．１～１ＭＰａの範囲であってもよく、０．１～０．５ＭＰａの範囲であってもよい。プレスの効果をより高め、プレス時間を短縮するために、熱伝導シート前駆体７を構成するバインダ樹脂２のガラス転移温度（Ｔｇ）以上でプレスを行ってもよい。プレス温度は、例えば、０～１８０℃の範囲とすることができ、室温（例えば２５℃）～１００℃の範囲であってもよく、３０～１００℃の範囲であってもよい。プレス時間は、例えば、１０秒～５分の範囲とすることができ、３０秒～３分の範囲であってもよい。熱伝導シート１のタック性をより効果的に発現させる観点では、例えば、プレスの際の圧力は０．３～０．６ＭＰａの範囲が好ましく、プレス温度は６０～１００℃の範囲が好ましい。

図４，５は、熱伝導シートの製造方法における、熱伝導シート前駆体をプレスして熱伝導シートを得る工程Ｄの一例を説明するための断面図である。図４，５中の矢印は、プレスの方向を表す。工程Ｄでは、図４に示すように、熱伝導シート前駆体７を剥離フィルム６で挟持した状態、すなわち、剥離フィルム６Ａと熱伝導シート前駆体７と剥離フィルム６Ｂとの積層体をプレスしてもよい。これにより、熱伝導シート前駆体７をプレスする際に、熱伝導シート前駆体７がプレス装置に付着してしまうことを防止できる。

工程Ｄでは、図４に示す剥離フィルム６として、表面に規則性の凹凸を有するフィルムを用いてもよい。これにより、上述のような表面に規則性を有するパターンが形成された熱伝導シート１が得られるとともに、熱伝導シート１に対する剥離フィルム６の追従性（密着性）がより良好となり、熱伝導シート１のタック力をより効果的に発現できる。また、熱伝導シート前駆体７をプレスする際に熱伝導シート前駆体７がプレス装置に付着してしまうことを防止できる。規則性の凹凸とは、熱伝導性シート１に上述した規則性を有するパターンを形成可能な形状、例えば、平面視における凹部または凸部の形状が、互いに直交しない辺を有する多角形状等の幾何学模様や、複数の円形、楕円形が連続する模様、あるいはこれら幾何学模様と円形、楕円形の模様が混在する模様であることが挙げられる。また、規則性の凹凸は、平面視における凹部または凸部の形状が、ライン状や波状であってもよい。表面に規則性の凹凸を有する剥離フィルム６の具体例としては、石島化学工業社製の製品名ＮＥＦ（表面にダイヤ形状の凹凸を有するエンボスフィルム）が挙げられる。

また、工程Ｄでは、図５に示すように、熱伝導シート前駆体７を剥離フィルム６Ａ，６Ｂで挟持し、さらにこの剥離フィルム６Ａ，６Ｂの外側に、規則性の模様を有するラバークッション８を配置した状態、すなわち、ラバークッション８Ａ、剥離フィルム６Ａ、熱伝導シート前駆体７、剥離フィルム６Ｂ及びラバークッション８Ｂをこの順に有する積層体をプレスしてもよい。このような態様でも、上述した、表面に規則性を有するパターンが形成された熱伝導シート１が得られるとともに、熱伝導シート１に対する剥離フィルム６の追従性（密着性）がより良好となり、熱伝導シート１のタック力をより効果的に発現できる。また、熱伝導シート前駆体７をプレスする際に熱伝導シート前駆体７がプレス装置に付着してしまうことを防止できる。規則性の模様を有するラバークッション８とは、例えば、平面視におけるラバークッション８の模様が、上述した規則性の凹凸と同様であることが挙げられる。規則性の模様を有するラバークッション８の具体例としては、ヤマウチ社製の製品名ＹＯＭ－Ｆ０１ ＦＤＲＲ（表面にダイヤ形状の模様を有するラバークッション）が挙げられる。

工程Ｄでは、図４，５に示すように、熱伝導シート前駆体７を剥離フィルム６で挟持した状態でプレスすることで、図３に示す剥離フィルム６で熱伝導シート１が挟持された熱伝導シートの供給形態５が得られる。この熱伝導シートの供給形態５から剥離フィルム６が剥離された熱伝導シート１は、両面がタック性を有するため、被着体に貼り付けることができ、実装時の位置ずれを抑制できる。なお、工程Ｄにおける熱伝導シート前駆体７をプレスする方法は、図４，５に示す方法に限定されず、例えば、熱伝導シート前駆体７をステージに置いて、熱伝導シート前駆体７の上側からのみプレスする態様であってもよい。このような方法でも、図４，５に示す方法と同様に熱伝導シート１を得ることができる。

例えば、工程Ｄで図３に示す熱伝導シートの供給形態５を、９０℃、０．５ＭＰａで３分間プレスする場合、プレス前後の熱伝導シート前駆体７のタック力の差を４倍以上とすることができる。すなわち、熱伝導シートの供給形態５を、９０℃、０．５ＭＰａで３分間プレスする場合、熱伝導シート１（プレス後の熱伝導シート前駆体７）のタック力をプレス前の熱伝導シート前駆体７のタック力の４倍以上とすることができる。このように、熱伝導シート１のタック力が、プレス前の熱伝導シート前駆体７のタック力の４倍以上であることにより、例えば、熱伝導シート１と被着体（例えばＩＣ）との密着性がより向上し、熱伝導シート１と被着体との位置ずれをより効果的に抑制できる。また、熱伝導シート１のタック力が、プレス前の熱伝導シート前駆体７のタック力の４倍以上であることにより、一度貼り付けた熱伝導シート１に対してある程度の振動が加えられても、熱伝導シート１の位置ずれが起こりにくくなるため、作業性や生産性の向上、歩留まりの改善などの観点で好ましい。

＜電子機器＞
熱伝導シート１は、例えば、発熱体と放熱体との間に配置させることにより、発熱体で生じた熱を放熱体に逃がすためにそれらの間に配された構造の電子機器（サーマルデバイス）とすることができる。電子機器は、発熱体と放熱体と熱伝導シート１とを少なくとも有し、必要に応じて、その他の部材をさらに有していてもよい。

発熱体としては、特に限定されず、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの集積回路素子、トランジスタ、抵抗器など、電気回路において発熱する電子部品等が挙げられる。また、発熱体には、通信機器における光トランシーバ等の光信号を受信する部品も含まれる。

放熱体としては、特に限定されず、例えば、ヒートシンクやヒートスプレッダなど、集積回路素子やトランジスタ、光トランシーバ筐体などと組み合わされて用いられるものが挙げられる。放熱体としては、ヒートスプレッダやヒートシンク以外にも、熱源から発生する熱を伝導して外部に放散させるものであればよく、例えば、放熱器、冷却器、ダイパッド、プリント基板、冷却ファン、ペルチェ素子、ヒートパイプ、金属カバー、筐体等が挙げられる。

図６は、本技術に係る熱伝導シートを適用した半導体装置の一例を示す断面図である。例えば、熱伝導シート１は、図６に示すように、各種電子機器に内蔵される半導体装置５０に実装され、発熱体と放熱体との間に挟持される。図６に示す半導体装置５０は、電子部品５１と、ヒートスプレッダ５２と、熱伝導シート１とを備え、熱伝導シート１がヒートスプレッダ５２と電子部品５１との間に挟持される。熱伝導シート１が、ヒートスプレッダ５２とヒートシンク５３との間に挟持されることにより、ヒートスプレッダ５２とともに、電子部品５１の熱を放熱する放熱部材を構成する。熱伝導シート１の実装場所は、ヒートスプレッダ５２と電子部品５１との間や、ヒートスプレッダ５２とヒートシンク５３との間に限らず、電子機器や半導体装置の構成に応じて、適宜選択できる。

以下、本技術の実施例について説明する。本技術は、これらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
実施例１では、シリコーン樹脂３３体積％と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素（Ｄ５０が４０μｍ）２７体積％と、窒化アルミニウム（Ｄ５０が１．２μｍ）２０体積％と、アルミナ粒子（Ｄ５０が１μｍ）１９体積％と、シランカップリング剤１体積％とを均一に混合することにより、熱伝導シート形成用の樹脂組成物を調製した。押出成形法により、熱伝導シート形成用の樹脂組成物を、直方体状の内部空間を有する金型（開口部：５０ｍｍ×５０ｍｍ）中に流し込み、６０℃のオーブンで４時間加熱させて成形体ブロックを形成した。なお、金型の内面には、剥離処理面が内側となるように剥離ＰＥＴフィルムを貼り付けておいた。得られた成形体ブロックをスライサーで１ｍｍ厚のシート状にスライスすることにより、鱗片状の窒化ホウ素がシートの厚み方向に配向した熱伝導シート前駆体を得た。得られた熱伝導シート前駆体を剥離処理したＰＥＴフィルムの間に挟み、９０℃、０．５ＭＰａ、３分の条件でプレスした。これにより、実施例１の熱伝導シート（熱伝導シートがＰＥＴフィルムで挟持された熱伝導シートの供給形態）を得た。

＜実施例２＞
実施例２では、シリコーン樹脂３７体積％と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素（Ｄ５０が４０μｍ）２３体積％と、窒化アルミニウム（Ｄ５０が１．５μｍ）２０体積％と、アルミナ粒子（Ｄ５０が１μｍ）１７体積％と、水酸化アルミニウム（Ｄ５０が８μｍ）１体積％と、シランカップリング剤１体積％とを均一に混合することにより、熱伝導シート形成用の樹脂組成物を調製したこと以外は、実施例１と同様の方法で熱伝導シート前駆体を得た。得られた熱伝導シート前駆体を剥離処理したＰＥＴフィルムの間に挟み、９０℃、０．５ＭＰａ、３分の条件でプレスした。これにより、実施例２の熱伝導シート（熱伝導シートがＰＥＴフィルムで挟持された熱伝導シートの供給形態）を得た。

＜実施例３＞
実施例３では、実施例１と同様の熱伝導シート形成用の樹脂組成物を用いて熱伝導性シート前駆体を得た。得られた熱伝導シート前駆体を剥離処理した規則性の凹凸があるＰＥＴのエンボスフィルムの間に挟み、９０℃、０．５ＭＰａ、３分の条件でプレスした。これにより、実施例３の熱伝導シート（熱伝導シートがＰＥＴフィルムで挟持された熱伝導シートの供給形態）を得た。

＜実施例４＞
実施例４では、実施例１と同様の熱伝導シート形成用の樹脂組成物を用いて熱伝導性シート前駆体を得た。得られた熱伝導シート前駆体を剥離処理したＰＥＴフィルムの間に挟み、さらに、このＰＥＴフィルムの外側に規則性の模様があるラバークッションを配置し、９０℃、０．５ＭＰａ、３分の条件でプレスした。これにより、実施例４の熱伝導シート（熱伝導シートがＰＥＴフィルムで挟持された熱伝導シートの供給形態）を得た。

＜比較例１＞
比較例１では、実施例１と同様の方法で熱伝導シート前駆体を得た。そして、比較例１では、得られた熱伝導シート前駆体を剥離処理したＰＥＴフィルムの間に挟んだ。しかし、比較例１では、実施例１のように、得られた熱伝導シート前駆体をプレスしなかった。

＜比較例２＞
比較例２では、シリコーン樹脂３７体積％と、結晶形状が六方晶型である鱗片状の窒化ホウ素（Ｄ５０が４０μｍ）２３体積％と、窒化アルミニウム（Ｄ５０が１．５μｍ）２０体積％と、アルミナ粒子（Ｄ５０が１μｍ）１９体積％と、シランカップリング剤１体積％とを均一に混合することにより、熱伝導シート形成用の樹脂組成物を調製した。この熱伝導シート形成用の樹脂組成物を用いて、実施例１と同様の方法で熱伝導シート前駆体を得た。そして、比較例２では、得られた熱伝導シート前駆体を剥離処理したＰＥＴフィルムの間に挟んだ。しかし、比較例２では、実施例１のように、得られた熱伝導シート前駆体をプレスしなかった。

＜熱伝導率＞
熱伝導シートの厚み方向の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）をそれぞれ測定した。具体的には、ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に準拠した熱抵抗測定装置を用いて、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけて、プレス前およびプレス後（プレス直後）の熱伝導シートの熱伝導率を測定した。実施例１～４では、プレス前の熱伝導シートの供給形態（熱伝導シート前駆体）の熱伝導率と、プレス後の熱伝導シートの供給形態からＰＥＴフィルムを剥がした熱伝導シートの熱伝導率を測定した。比較例１，２では、プレス前の熱伝導シート前駆体の熱伝導率を測定した。結果を表１に示す。表１中、プレス直後の熱伝導率が「－」とは、プレスを行わなかったため測定しなかったことを意味する。

＜比重＞
実施例１～４で得られた熱伝導シート及び比較例１，２で得られた熱伝導シート前駆体について、シートの縦、横の長さと厚みから求めた体積と熱伝導シートの重量を測定することにより、熱伝導シート又は熱伝導シート前駆体の比重を求めた。結果を表１に示す。

＜アルミ板への固定＞
図７は、熱伝導シートをアルミ板の上に載せ、９０°ずらしたときに、アルミ板がずり落ちるかどうかの評価方法を説明するための図である。図７（Ａ）に示すように、水平に置いたアルミ板９の上に熱伝導シート１を載せた後、図７（Ｂ）に示すように、熱伝導性シート１を保持しながらアルミ板９を９０°傾けたときに、アルミ板９がずり落ちるかどうかを評価した。結果を表１に示す。表１中、「置くだけで固定」とはアルミ板９がずり落ちなかったことを表し、「固定されない」とはアルミ板９がずり落ちたことを表す。なお、図７中の熱伝導性シート１として、実施例１～４では、熱伝導シートの供給形態からＰＥＴフィルムを剥がした熱伝導シートを使用し、比較例１，２では、熱伝導シート前駆体を使用した。

＜シートを剥がした後の転着＞
実施例１～４で得られたプレス後の熱伝導シートの供給形態を、０．５ＭＰａで３０秒プレス処理し、この熱伝導シートの供給形態からＰＥＴフィルムを剥がした際に、このＰＥＴフィルムに、熱伝導シートの跡（白色）が付着したかどうかを目視で確認した。また、比較例１，２で得られたＰＥＴフィルムで挟持された熱伝導シート前駆体を、０．５ＭＰａで３０秒プレス処理し、このＰＥＴフィルムで挟持された熱伝導シート前駆体からＰＥＴフィルムを剥がした際に、このＰＥＴフィルムに、熱伝導シート前駆体の跡（白色）が付着したかどうかを目視で確認した。結果を表１に示す。

＜シート表面＞
実施例１～４で得られた熱伝導シートの表面を目視により評価した。結果を表１に示す。表１中、シート表面が「－」とは、プレスを行わなかったため評価しなかったことを意味する。

＜シート化直後のタック力＞
得られた熱伝導シート前駆体について、直径５．１ｍｍのプローブにより熱伝導シート前駆体を２ｍｍ／秒で５０μｍ押し込み、１０ｍｍ／秒で引き抜いた際の熱伝導シート前駆体の表面のタック力（ｇｆ）を求めた。なお、実施例１～４では、スライス後プレス前の熱伝導シート前駆体を対象とした。結果を表１に示す。

＜プレス後のタック力＞
実施例１～４で得られた熱伝導シート（プレス直後の熱伝導シート前駆体）表面のタック力（ｇｆ）を、次の方法で測定した。実施例１～４で得られた熱伝導シートの供給形態を上述した条件でプレス処理した後、さらに、この熱伝導シートの供給形態を、０．５ＭＰａで３０秒プレス処理し、熱伝導シートの供給形態からＰＥＴフィルムを剥離して３分以内に、直径５．１ｍｍのプローブにより２ｍｍ／秒で熱伝導シートを５０μｍ押し込み、１０ｍｍ／秒で引き抜いた際の熱伝導シート表面のタック力を測定した。結果を表１に示す。表１中、プレス後のタック力が「－」とは、プレスを行わなかったため測定しなかったことを意味する。

実施例１～４で得られた熱伝導シートは、バインダ樹脂と、鱗片状の窒化ホウ素とを含み、鱗片状の窒化ホウ素が熱伝導シートの厚み方向に配向していた。また、実施例１～４で得られた熱伝導シートは、熱伝導シートの両面がタック性を有することが分かった。また、実施例１～４で得られた熱伝導シートをアルミ板の上に置いたときに固定されることが分かった。このことから、実施例１～４における熱伝導シートは、熱伝導シートの実装時の位置ずれを抑制できることが示唆された。

一方、比較例１，２では、熱伝導シート（熱伝導シート前駆体）の両面がタック性を有しないことが分かった。比較例１，２では、実施例１～４のように、熱伝導シート前駆体をプレスしなかったためと考えられる。

１ 熱伝導シート、２ バインダ樹脂、３ 鱗片状の窒化ホウ素、３Ａ 鱗片状の窒化ホウ素、ａ 長軸、ｂ 厚み、ｃ 短軸、４ 他の熱伝導材料、５ 熱伝導シートの供給形態、６ 剥離フィルム、７ 熱伝導シート前駆体、８ ラバークッション、９ アルミ板、５０ 半導体装置、５１ 電子部品、５２ ヒートスプレッダ、５３ ヒートシンク

Claims (15)

1. バインダ樹脂と、鱗片状の窒化ホウ素と、他の熱伝導材料とを含み、
   上記バインダ樹脂がシリコーン樹脂であり、
   上記鱗片状の窒化ホウ素が当該熱伝導シートの厚み方向に配向しており、
   当該熱伝導シートの両面が以下の条件で測定したタック力が８０ｇｆ以上である単層の熱伝導シート。
   測定方法：剥離フィルムで挟持された当該熱伝導シートを０．５ＭＰａで３０秒プレス処理し、当該熱伝導シートから上記剥離フィルムを剥離してから３分以内に、直径５．１ｍｍのプローブにより２ｍｍ／秒で当該熱伝導シートを５０μｍ押し込み、１０ｍｍ／秒で引き抜く。
2. 当該熱伝導シートの表面に、規則性を有するパターンを有する、請求項１に記載の熱伝導シート。
3. 上記他の熱伝導材料が、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化亜鉛および水酸化アルミニウムの少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の熱伝導シート。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の熱伝導シートが剥離フィルムで挟持された、熱伝導シートの供給形態。
5. 上記剥離フィルムを上記熱伝導シートから剥離した際に、上記熱伝導シートを構成する上記バインダ樹脂及び上記鱗片状の窒化ホウ素の一部が上記剥離フィルムに転着する、請求項４に記載の熱伝導シートの供給形態。
6. 上記剥離フィルムが、１枚の熱伝導シートの両面に設けられている、請求項４又は５に記載の熱伝導シートの供給形態。
7. 上記剥離フィルムが、縦横に所定の間隔で配置された複数の上記熱伝導シートの両面に設けられている、請求項４～６のいずれか１項に記載の熱伝導シートの供給形態。
8. 請求項４～７のいずれか１項に記載の熱伝導シートの供給形態から、上記剥離フィルムが剥離された、熱伝導シート。
9. 荷重１ｋｇｆ／ｃｍ^２をかけたときの厚み方向の熱伝導率が８．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１～８のいずれか１項に記載の熱伝導シート。
10. 請求項１～３、８、９のいずれか１項に記載の熱伝導シートを備える、電子機器。
11. 請求項１～３、８、９のいずれか１項に記載の熱伝導シートに用いられる、熱伝導シートの前駆体であって、
    ９０℃、０．５ＭＰａで３分間プレスする前後のタック力の差が４倍以上である、熱伝導シートの前駆体。
12. 請求項４～７のいずれか１項に記載の熱伝導シートの供給形態における熱伝導シートに用いられる、熱伝導シートの前駆体であって、
    ９０℃、０．５ＭＰａで３分間プレスする前後のタック力の差が４倍以上である、熱伝導シートの前駆体。
13. バインダ樹脂としてのシリコーン樹脂と、鱗片状の窒化ホウ素とを含む熱伝導組成物を調製する工程Ａと、
    上記熱伝導組成物から成形体ブロックを形成する工程Ｂと、
    上記成形体ブロックをシート状にスライスして熱伝導シート前駆体を得る工程Ｃと、
    上記熱伝導シート前駆体を、２５～１００℃の範囲、０．１～１ＭＰａの範囲、１０秒～５分の範囲の条件でプレスすることで、プレス前の上記熱伝導シート前駆体と比べて４倍以上のタック力を有する熱伝導シートを得る工程Ｄと
    を有する熱伝導シートの製造方法。
14. 上記工程Ｂでは、押出形成法により、上記熱伝導組成物から成形体ブロックを形成する、請求項１３に記載の熱伝導シートの製造方法。
15. 上記工程Ｄでは、剥離フィルムで挟持された上記熱伝導シート前駆体をプレスすることで、上記剥離フィルムで熱伝導シートが挟持された熱伝導シートの供給形態を得る、請求項１３又は１４に記載の熱伝導シートの製造方法。

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