JPWO2014080931A1

JPWO2014080931A1 - 放熱構造体

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Publication number: JPWO2014080931A1
Application number: JP2014548591A
Authority: JP
Inventors: 亜希鴻上; 一男萩原; 敬介大熊
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2017-01-05
Also published as: WO2014080931A1; TW201434383A; CN104813758A; US20150351217A1; CN104813758B

Abstract

（Ａ）プリント基板、（Ｂ）発熱体、（Ｃ）電磁シールドケース、（Ｄ）引張弾性率が５０ＭＰａ以下で、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であるゴム状の熱伝導性樹脂層、及び、（Ｅ）熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ未満の熱非伝導性層を有する放熱構造体であって、プリント基板（Ａ）に発熱体（Ｂ）が配置され、発熱体（Ｂ）と熱伝導性樹脂層（Ｄ）が接触し、さらに発熱体（Ｂ）と電磁シールドケース（Ｃ）との間に熱非伝導性層（Ｅ）が設けられていることを特徴とする放熱構造体。

Description

本発明は、電子機器、精密機器などに用いられる放熱構造体に関する。

近年、パソコン、携帯電話、ＰＤＡ等の電子機器や、ＬＥＤ、ＥＬ等の照明及び表示機器等の性能向上は著しく、それは演算素子や発光素子の著しい性能向上によっている。この様に演算素子や発光素子の性能向上に伴い発熱量も著しく増加し、電子機器、照明、表示機器における放熱をどの様に行うかが重要な課題になっている。また、発熱量の大きな電子部品については、電子部品に入出力される信号に外部からの電磁波がノイズとして重畳したり、電子部品自身が発生する電磁波が他の信号にノイズとして重畳したりするのを防止するため、その電子部品に出入りする電磁波をシールドすることが考えられている。このような電磁波シールド構造としては、プリント基板上に搭載された単一または複数の電子部品を上方から金属ケースで覆うものが知られている。

ところが、上記構成の場合、電子部品は密閉状態となり、電磁波シールド特性に支障は無いが、電子部品は熱の不良導体である空気に覆われているために他の部品に比べて温度が上昇しやすく、高熱雰囲気下に長時間さらされた場合、劣化が早い或いは特性が出にくいなどの問題があった。

このような系における熱対策の方法として、特許文献１、２には、電磁シールドケースのための板金製ケースにより形成される密閉空間を樹脂で充填し、ケース内部に実装された電子部品の発熱をケース外表面に逃がす技術が開示されている。しかしながら、開示されている熱伝導性樹脂はシリコーン系樹脂であることから、低分子シロキサン成分や環状シロキサン成分の揮発による電子部品の接点障害が懸念されるものであった。

特許文献３では電気・電子部品等の発熱体と放熱体の間に介在させ、発熱体から発生する熱を放熱させる目的で熱伝導性グリースが用いられている。しかしながら、電気・電子部品等は発熱体由来の熱により熱収縮・熱膨張することにより、発熱体と放熱体との距離にギャップ変動が生じる。熱伝導性グリースは硬化性でないため、発熱体と放熱体間のギャップが狭くなると押し出されてしまい、逆にギャップが広くなるとギャップ間に隙間ができてしまう。そのため、発熱体と放熱体の間に十分な量のグリースを保持することが困難であり、放熱性能が安定しない。

特許文献４では、同様にして放熱シート等の放熱用部材が利用されている。しかし、電子・電子部品に限らず、多くの発熱体や放熱体の表面は平滑でないため放熱用部材が発熱体および放熱体に密着できず、発熱体や放熱体との間の接触面積が減少してしまう。上記のような電磁波シールド内においても小さな発熱体と大きな発熱体が使用されており、放熱シート等の放熱部材では微細な凹凸に追従させることができず、接触面積の減少により発熱体から放熱体への熱伝達効率が低下し、放熱用部材が有する放熱性能が十分に発揮できない。

特許文献５では熱伝導性樹脂としてエポキシ樹脂を用い、機器ケースと発熱体の間に塗布する方法が記載されている。しかし、エポキシ樹脂は一般的に硬化反応時に体積収縮を起こすため、硬化後に材料内部に残留応力や残留ひずみが生じ、これが半導体プラスチックパッケージの強度低下や反り変形などの不良の原因となることが知られている。また特許文献５では、エポキシ樹脂と樹脂ケースの間に空間を設けるようにして、発熱体をエポキシ樹脂で覆った例が図示されているが、これは熱伝導が不十分な構造体の例示にすぎない。実際、特許文献５では、エポキシ樹脂をケースに結合させないと放熱が不十分になると主張している。この用途についてはエポキシ樹脂の熱伝導率は十分とはいえず、十分な熱を外部に逃がすことは困難である。エポキシ樹脂を用いて発熱体の熱を効率的に外部に逃がしヒートスポットを解消させるためには、一般的には、発熱体を覆ったエポキシ樹脂を更に樹脂ケースや筐体に接触させ、熱拡散する必要があるが、その結果、発熱体の熱が筐体まで伝熱し、使用者が火傷する等の問題が発生する。

特開平５−６７８９３号公報特開２００１−２５１０８８号公報特開２０００−３３２１６９号公報特開２０１１−２３６３６５号公報実開平３−１０９３９３号公報

本発明は、プリント基板上の電磁波シールド内に設置された電子部品の熱対策として、低分子シロキサン成分等による電子部品の接点障害や長期使用時の系外への流出の懸念がない熱伝導性樹脂組成物を用いた放熱構造体を提供することを目的とする。また、本発明は電子機器に用いた場合に電子機器等の電磁シールドケースが高温になり、電子機器使用者が火傷することを防止するような放熱構造体を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するため、以下の手段を採用する。
１）（Ａ）プリント基板、（Ｂ）発熱体、（Ｃ）電磁シールドケース、（Ｄ）引張弾性率が５０ＭＰａ以下で、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であるゴム状の熱伝導性樹脂層、及び、（Ｅ）熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ未満の熱非伝導性層を有する放熱構造体であって、
プリント基板（Ａ）に発熱体（Ｂ）が配置され、発熱体（Ｂ）と熱伝導性樹脂層（Ｄ）が接触し、さらに発熱体（Ｂ）と電磁シールドケース（Ｃ）との間に熱非伝導性層（Ｅ）が設けられていることを特徴とする放熱構造体。
２）熱非伝導性層（Ｅ）が空間層であることを特徴とする１）記載の放熱構造体。
３）熱伝導性樹脂層（Ｄ）が、（Ｉ）硬化性アクリル系樹脂又は硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂と（ＩＩ）熱伝導性充填材からなる熱伝導性樹脂組成物であって、粘度が３０Ｐａ・ｓ以上３０００Ｐａ・ｓ以下であって、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導性樹脂組成物を、湿気または加熱によって硬化して得られたものである１）又は２）に記載の放熱構造体。

本発明の放熱構造体は、電磁シールドケースと発熱体との間に熱非伝導性層を設けることで電磁シールドケース表面が高温になることが抑制されることにより、放熱構造体を使用した電子機器表面への伝熱が抑制され、電子機器使用者の火傷の防止に多いに寄与することができる。

電子機器、精密機器などに用いられるプリント基板上の電磁シールドケースと電子部品の一例を示す概略断面図である。本発明の実施例に係る概略断面図である。本発明の実施例に係る概略上面図である。本発明の実施例に係る概略断面図である。本発明の実施例に係る概略断面図である。本発明の実施例に係る概略断面図である。本発明の比較例に係る概略断面図である。本発明の放熱構造体の一例を示す概略断面図である。本発明の放熱構造体の一例を示す概略断面図である。本発明の放熱構造体の一例を示す概略断面図である。本発明の放熱構造体の一例を示す概略断面図である。

本発明にかかる放熱構造体は、（Ａ）プリント基板、（Ｂ）発熱体、（Ｃ）電磁シールドケース、（Ｄ）引張弾性率が５０ＭＰａ以下で、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であるゴム状の熱伝導性樹脂層、及び、（Ｅ）熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ未満の熱非伝導性層を有し、プリント基板（Ａ）に発熱体（Ｂ）が配置され、発熱体（Ｂ）と熱伝導性樹脂層（Ｄ）が接触し、さらに発熱体（Ｂ）と電磁シールドケース（Ｃ）との間に熱非伝導性層（Ｅ）が設けられていることを特徴とする。

＜プリント基板（Ａ）＞
本発明で使用されるプリント基板は、電子機器や精密機器に使用される電子部品を固定して配線するための電気製品の部品であり、集積回路、抵抗器、コンデンサー等多数の電子部品を固定し、その部品間を配線で接続することで電子回路を構成するものであれば特に限定するものではない。例えば、柔軟性のない絶縁体機材を用いたリジット基板、絶縁体基板に薄く柔軟性のある材料を用いたフレキシブル基板、硬質な材料と薄く柔軟性のある材料とを複合したリジットフレキシブル基板等を挙げることができる。

また、プリント基板の材質としては、紙フェノール、紙エポキシ、ガラス・エポキシ、グラスファイバ・エポキシ、ガラス・コンポジット、テフロン（登録商標）、セラミックス、低温同時焼成セラミックス、ポリイミド、ポリエステル、金属、フッ素等を挙げることができる。

また、プリント基板の構造としては、片面にのみパターンがある片面基板や両面にパターンがある両面基板、ウエハース状に絶縁体とパターンを組み合わせた多層基板や一層ずつ層をくみ上げたビルドアップ基板等の構造が存在するが、これも特に限定するものではない。

本発明の放熱構造体では、プリント基板の少なくとも一つの面に発熱体が配置されており、発熱体が配置されている面は、後述する熱伝導性樹脂層と接していてもよい。また、発熱体が配置されている面とは反対側の面上には、配線、発熱体、発熱体以外の電子部品等が配置されていてもよい。

＜発熱体（Ｂ）＞
本発明で使用される発熱体としては、電子部品が挙げられ、電子機器や精密機器の駆動時に発熱するものであれば特に限定されない。例えば、トランジスタ、集積回路（ＩＣ）、ＣＰＵ、ダイオード、ＬＥＤ等の半導体素子、電子管、電気モーター、抵抗器、コンデンサー（キャパシタ）、コイル、リレー、圧電素子、振動子、スピーカー、ヒーター、各種電池、各種チップ部品等の電子部品が挙げられる。

本発明で使用される発熱体は、発熱密度が０．５Ｗ／ｃｍ^２以上のものを指す。発熱密度は０．７Ｗ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。また、１０００Ｗ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、８００Ｗ／ｃｍ^２以下であることがより好ましい。なお、発熱密度とは、単位時間に単位面積から放出される熱エネルギーのことをいう。

発熱体は、プリント基板上に一つだけあってもよいし、複数個がプリント基板上に取り付けられていても良い。また、電磁シールドケース内のみにあってもよいし、電磁シールドケースの外部にも配置されていてもよい。電磁シールドケース内の発熱体についても、基板上に一つだけあってもよいし、複数個がプリント基板上に取り付けられていても良い。電磁シールドケース内において複数個の発熱体がプリント基板上に取り付けられている場合、発熱体のプリント基板からの高さが一致している必要はない。

＜電磁シールドケース（Ｃ）＞
本発明で使用される電磁シールドケースの材料としては、電磁波を反射、伝導又は吸収することにより電磁波シールド性能を発揮する材料であれば特に限定されるものでない。例えば、金属材料やプラスチック材料、炭素材料、各種磁性材料などを用いることができ、中でも、金属材料を好適に用いることができる。

金属材料としては、金属元素のみからなる金属材料が好適である。金属元素単体よりなる金属材料における金属元素としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の周期表１族元素；マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の周期表２族元素；スカンジウム、イットリウム、ランタノイド元素（ランタン、セリウムなど）、アクチノイド元素（アクチニウムなど）等の周期表３族元素；チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の周期表４族元素；バナジウム、ニオブ、タンタル等の周期表５族元素；クロム、モリブデン、タングステン等の周期表６族元素；マンガン、テクネチウム、レニウム等の周期表７族元素；鉄、ルテニウム、オスミウム等の周期表８族元素；コバルト、ロジウム、イリジウム等の周期表９族元素；ニッケル、パラジウム、白金等の周期表１０族元素；銅、銀、金等の周期表１１族元素；亜鉛、カドミウム、水銀等の周期表１２族元素；アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等の周期表１３族元素；スズ、鉛等の周期表１４族元素；アンチモン、ビスマス等の周期表１５族元素などが挙げられる。

一方、合金としては、例えば、ステンレス、銅−ニッケル合金、真ちゅう、ニッケル−クロム合金、鉄−ニッケル合金、亜鉛−ニッケル合金、金−銅合金、スズ−鉛合金、銀−スズ−鉛合金、ニッケル−クロム−鉄合金、銅−マンガン−ニッケル合金、ニッケル−マンガン−鉄合金などが挙げられる。

また、金属元素とともに非金属元素を含む各種金属系化合物としては、前記に例示の金属元素や合金を含む電磁波シールド性能を発揮できる金属系化合物であれば特に制限されず、例えば、硫化銅等の金属硫化物；酸化鉄、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化カドミウムスズ等の金属酸化物や金属複合酸化物などが挙げられる。

上記金属材料の中でも、金、銀、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、銅−ニッケル合金を好適に用いることができる。

プラスチック材料としては、例えば、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアセン、ポリフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性プラスチックが挙げられる。

さらに、グラファイト等の炭素材料が挙げられる。

磁性材料としては、例えば、軟磁性粉、各種フェライト、酸化亜鉛ウイスカーなどが挙げられ、フェロ磁性やフェリ磁性を示す強磁性体が好適である。具体的には、例えば、高透磁率フェライト、純鉄、ケイ素原子含有鉄、ニッケル−鉄系合金、鉄−コバルト系合金、アモルファス金属高透磁率材料、鉄−アルミニウム−ケイ素合金、鉄−アルミニウム−ケイ素−ニッケル合金、鉄−クロム−コバルト合金などが挙げられる。

電磁シールドケースの構造は、電磁波シールド性能を発揮できる構造であれば特に限定するものではない。一般に、電磁シールドケースは、図２のように基板上のグランド層に設置され、電磁波発生源となる電子部品を包囲している。一般的に電磁波シールドケースと基板上のグランド層は、半田または導電性材料等で接合されている。電磁シールドケースは、その電磁波シールド性能が損なわれない範囲で、穴や隙間が空いていてもよい。また、電磁シールドケースは一体物である必要はなく、蓋のように上部が分離できるタイプや、２つ以上に分離できるタイプであってもよい。

電磁シールドケースは、高熱伝導性を有しているほど温度分布が均一になり、電磁シールドケース内の発熱体の発熱を外部に有効に伝えることができるため好ましい。電磁シールドケースの熱伝導率は、放熱性向上の観点から、好ましくは１Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは３Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは５Ｗ／ｍＫ以上、最も好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上である。電磁シールドケースの熱伝導率は、好ましくは１００００Ｗ／ｍＫ以下である。

＜熱伝導性樹脂層（Ｄ）＞
本発明で使用される熱伝導性樹脂層は、熱伝導率０．５Ｗ／ｍＫ以上かつ引張弾性率が５０ＭＰａ以下のゴム状の樹脂層である。熱伝導性樹脂層の熱伝導率は、０．７Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、０．８Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましい。熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であるため発熱体の熱を効果的に逃がすことができ、結果として電子機器の性能向上につながる。熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ未満であれば好適に放熱することができずに発熱体周辺の電子部品の性能劣化、寿命が短くなる等の諸問題が発生する可能性がある。
なお、熱伝導率は、２３℃で測定した値である。また、熱伝導性樹脂層の熱伝導率は、熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率とほぼ同一である。

熱伝導性樹脂層は、発熱体、特に電磁シールドケース内の発熱体と接触している。熱伝導性樹脂層は、発熱体を完全に覆ってもよいし、発熱体の一部が露出していてもよい。電磁シールドケース内に複数の発熱体が配置されている場合、熱伝導性樹脂層は図９に示すようにすべての発熱体を完全に覆ってもよいし、図８や図１１に示すようにいくつかの発熱体が露出していてもよく、図１０に示すようにすべての発熱体が露出していてもよい。熱伝導性樹脂層と発熱体とが接触する部分において、熱伝導性樹脂層と発熱体とは密着していることが好ましい。接触面積を増やして良好な放熱性を実現するためである。材質や熱伝導率が異なる複数の熱伝導性樹脂層が設けられていてもよい。
本発明の放熱構造体は、電磁シールドケース内に熱伝導性樹脂層を設けることで、電子部品の発熱を電磁シールドケースや基板に伝達することができるため、電子部品の発熱を抑制することができ、電子部品の性能劣化の防止に大いに寄与することができる。

熱伝導性樹脂層は、さらにプリント基板と接触していてもよい。発熱体の熱をプリント基板にも逃がすことができ、電磁シールドケースの温度上昇を抑えることができるためである。

熱伝導性樹脂層は、電磁シールドケースの天井壁（プリント基板と対向する部分）と接触していてもよい。接触する面積は小さい方が好ましく、全く接触しないことがより好ましい。通常、電磁シールドケースの天井壁は、電磁シールドケースが有する壁部の中で最も面積が広く、この部分に熱伝導性樹脂層を介して熱が伝わり温度が上昇すると、使用者が火傷をおこすおそれがあるためである。
熱伝導性樹脂層は、電磁シールドケースの側壁（天井壁以外の部分）と接触していてもよい。

引張弾性率とは、ＪＩＳＫ６２５１に基づいて測定した引張弾性率をいう。
熱伝導性樹脂層の引張弾性率は、５０ＭＰａ以下であり、３０ＭＰａ以下であることが好ましい。５０ＭＰａを超えると、基板の膨張・収縮および外部からの圧力による圧縮・変形が発生した際に、それらの動きに追従することができず、樹脂にクラックが発生したり、部品が損傷したりするという問題がある。
熱伝導性樹脂層の引張弾性率が低いため、塗布後の材料内部の残留ひずみがほとんど生じず、基板や発熱体に対するストレスが非常に少ない。

引張弾性率が５０ＭＰａ以下の熱伝導性樹脂層を構成する樹脂としては、例えば、以下で説明する、硬化性アクリル系樹脂や硬化性メタクリル系樹脂、硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂に代表される硬化性ポリエーテル系樹脂、硬化性ポリイソブチレン系樹脂に代表される硬化性ポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。

熱伝導性樹脂層の形状は特に限定されず、シート状、テープ状、短冊状、円盤状、円環状、ブロック状、不定形が例示される。

＜熱伝導性樹脂組成物＞
本発明では、熱伝導性樹脂層は、熱伝導性樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。
電磁シールドケース内に未硬化の熱伝導性樹脂組成物を充填した後硬化させることにより、発熱体の高さが一致していない場合にも密着し、発熱体から発生する熱を効率よく電磁シールドケースやプリント基板に伝えることが可能となる。
熱伝導性樹脂組成物は、湿気又は加熱によって硬化可能であることが好ましい。

熱伝導性樹脂組成物としては、硬化性樹脂（Ｉ）と、熱伝導性充填材（ＩＩ）とを少なくとも含有する組成物が挙げられる。これらの他に必要に応じて、硬化性樹脂を硬化させるための硬化触媒、熱老化防止剤、可塑剤、増量剤、チクソ性付与剤、貯蔵安定剤、脱水剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、難燃剤、電磁波吸収剤、充填剤、溶剤等が添加されていても良い。

熱伝導性樹脂組成物は、硬化前の粘度が３０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましく、流動性を有するが比較的高粘度な樹脂組成物であることが好ましい。硬化前の粘度は、２３℃５０％ＲＨ雰囲気下でＢＨ型粘度計を用いて２ｒｐｍの条件で測定した値を用いる。硬化前の粘度はより好ましくは４０Ｐａ・ｓ以上、さらにより好ましくは５０Ｐａ・ｓ以上である。粘度の上限値に特に制限はないが、５０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、４０００Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、３０００Ｐａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。硬化前の粘度が３０Ｐａ・ｓ未満であると、塗布後に流失してしまう等の、作業性の低下という課題が生じる場合がある。５０００Ｐａ・ｓを超えると、塗布が困難となったり、塗布時に空気を巻き込んでしまい熱伝導性を低下させる一因となったりする場合がある。

熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、０．７Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましく、０．８Ｗ／ｍＫ以上であることがさらに好ましい。

＜硬化性樹脂（Ｉ）＞
硬化性樹脂としては、分子内に反応性基を有し硬化性がある液状樹脂が好ましい。樹脂の具体例としては、硬化性アクリル系樹脂や硬化性メタクリル系樹脂に代表される硬化性ビニル系樹脂、硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂に代表される硬化性ポリエーテル系樹脂、硬化性ポリイソブチレン系樹脂に代表される硬化性ポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。
該熱伝導性樹脂層が液状の熱伝導性樹脂組成物の硬化物である場合は、電磁シールドケース内を隙間なく充填することができるだけでなく、硬化することによって継時的な系外への流失の懸念がない。

反応性基としては、エポキシ基、加水分解性シリル基、ビニル基、アクリロイル基、ＳｉＨ基、ウレタン基、カルボジイミド基、無水カルボン酸基とアミノ基との組合せ、等各種の反応性官能基を用いることができる。

硬化性樹脂が２種類の反応性基の組合せ、あるいは反応性基と硬化触媒との反応により硬化する場合には、二液型組成物として準備した後、基板や発熱体へ塗布する際に二液を混合することにより、硬化性を得ることができる。加水分解性シリル基を有する硬化性樹脂の場合には、空気中の湿気と反応して硬化できることから、一液型室温硬化性組成物とすることも可能である。ビニル基とＳｉＨ基とＰｔ触媒との組合せの場合や、ラジカル開始剤とアクリロイル基の組み合わせ等の場合には、一液型硬化性組成物あるいは二液型硬化性組成物とした後、架橋温度にまで加熱させたり、紫外線や電子線等の架橋エネルギーを付与したりすることにより、硬化させることもできる。一般的には、放熱構造体全体をある程度加熱するのが容易である場合には、加熱硬化型組成物を用いるのが好ましく、放熱構造体の加熱が困難である場合には、二液型硬化性組成物とするか、湿気硬化型組成物とするのが好ましいが、これらに限定されるものではない。

硬化性樹脂の中でも、低分子量シロキサンによる電子機器内汚染の問題が少ないこと、耐熱性に優れていること等から、硬化性アクリル系樹脂または硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂を用いるのが好ましい。硬化性アクリル系樹脂としては、公知のさまざまな反応性アクリル樹脂を用いることができる。これらの中でも、分子末端に反応性基を有するアクリル系オリゴマーを用いるのが好ましい。これら硬化性アクリル系樹脂としては、リビングラジカル重合、特に原子移動ラジカル重合にて製造された硬化性アクリル系樹脂と、硬化触媒との組合せを最も好ましく用いることができる。このような樹脂の例として、（株）カネカ製カネカＸＭＡＰが知られている。また、硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂としては、公知の様々な反応性ポリプロピレンオキサイド樹脂を用いることができ、例えば、（株）カネカ製カネカＭＳポリマーを挙げることができる。これら硬化性樹脂は、単独で使用してもよく、２種類以上併用して使用してもよい。硬化性樹脂を２種類以上併用すると、硬化物の弾性率や剥離性の向上が期待できる。

＜熱伝導性充填材（ＩＩ）＞
熱伝導性充填材としては、熱伝導率、入手性、絶縁性や電磁波吸収性等の電気特性を付与可能、充填性、毒性等種々の観点から、グラファイト、ダイヤモンド等の炭素化合物；酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物；窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の金属窒化物；炭化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化ケイ素等の金属炭化物；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物；炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属炭酸塩；結晶性シリカ：アクリロニトリル系ポリマー焼成物、フラン樹脂焼成物、クレゾール樹脂焼成物、ポリ塩化ビニル焼成物、砂糖の焼成物、木炭の焼成物等の有機性ポリマー焼成物；Ｚｎフェライトとの複合フェライト；Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系三元合金；金属粉末等が好ましく挙げられる。

また、これらの熱伝導性充填材は、樹脂に対する分散性が向上する点から、シランカップリング剤（ビニルシラン、エポキシシラン、（メタ）アクリルシラン、イソシアナートシラン、クロロシラン、アミノシラン等）やチタネートカップリング剤（アルコキシチタネート、アミノチタネート等）、又は、脂肪酸（カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸等の飽和脂肪酸、ソルビン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸等の不飽和脂肪酸等）や樹脂酸（アビエチン酸、ピマル酸、レボピマール酸、ネオアピチン酸、パラストリン酸、デヒドロアビエチン酸、イソピマール酸、サンダラコピマール酸、コルム酸、セコデヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸等）等により、表面が処理されたものであることが好ましい。

このような熱伝導性充填材の使用量としては、熱伝導性樹脂組成物から得られる硬化物の熱伝導率を高くすることができる点から、熱伝導性充填材の容積率（％）が全組成物中の２５容量％以上となることが好ましい。２５容量％よりも少ない場合は、熱伝導性が十分でなくなる傾向がある。さらに高い熱伝導率を望む場合は、熱伝導性充填材の使用量を、全組成物中の３０容量％以上とすることがより好ましく、４０容量％以上とすることがさらに好ましく、５０容量％以上とすることが特に好ましい。また熱伝導性充填材の容積率（％）が全組成物中の９０容量％以下となることが好ましい。９０容量％よりも多い場合は、硬化前の熱伝導性樹脂組成物の粘度が高くなりすぎることがある。

ここで熱伝導性充填材の容積率（％）とは、樹脂分及び熱伝導性充填材のそれぞれの重量分率と比重から算出されるものであり、次式により求められる。なお、次式においては、熱伝導性充填材を単に「充填材」と記載した。
充填材容積率（容量％）＝（充填材重量比率／充填材比重）÷［（樹脂分重量比率／樹脂分比重）＋（充填材重量比率／充填材比重）］×１００
ここで、樹脂分とは、熱伝導性充填材を除いた全成分を指す。

また、樹脂に対する熱伝導性充填材の充填率を高める１手法として、粒子径の異なる熱伝導性充填材を２種類以上併用することが好適である。この場合、粒子径の大きい熱伝導性充填材の粒子径を１０μｍを超えるものとし、粒子径の小さい熱伝導性充填材の粒子径を１０μｍ以下とすることが好ましい。

例えば、熱伝導率が高く、粒子径の小さな充填材として六方晶窒化ホウ素を用い、粒子径の大きな熱伝導性充填材として球状熱伝導性充填材を併用することで高熱伝導性を実現することができる。この場合、例えば六方晶窒化ホウ素微粉末の粒子径を好ましくは１０μｍ以上６０μｍ未満、より好ましくは１０μｍ以上５０μｍ未満とし、粒子径の小さい球状熱伝導性充填材の粒子径を好ましくは１μｍ以上２０μｍ未満、より好ましくは２μｍ以上１０μｍ未満とする。また、六方晶窒化ホウ素微粉末と球状熱伝導性充填材との体積比は１０：９０〜５０：５０であることが好ましい。球状熱伝導性充填材に対して六方晶窒化ホウ素微粉末の含有量が増加すると粘比が上昇し、作業性が良好となる。

熱伝導性充填材は、単独の熱伝導性充填材だけでなく、種類の異なる２種以上を併用することもできる。

＜熱非伝導性層（Ｅ）＞
本発明で使用される熱非伝導性層とは、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ未満の層であり、熱伝導率が低いため周囲に熱を伝えにくい層である。熱伝導率は０．４Ｗ／ｍＫ未満であることが好ましく、０．３Ｗ／ｍＫ未満であることがより好ましい。
なお、熱伝導率は、２３℃で測定した値である。

熱非伝導性層としては、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ未満であれば特に限定されず、樹脂層、樹脂以外の充填物の層、空間層（空気等の気体層、真空等）等が挙げられる。また、その状態も限定されず、気体、液体、固体、真空等が挙げられる。
熱非伝導性層の例としては、空気、ガスケット、発泡体等が挙げられる。中でも、別途工程や材料を必要としないという観点から、空間層であることが好ましい。

熱非伝導性層は、発熱体と電磁シールドケースとで形成される空間の少なくとも一部に設けられている。熱非伝導性層は、発熱体から発せられた熱の流れを遮るために、発熱体と電磁シールドケースとの間の空間に存在していればよく、熱非伝導性層と発熱体との間には、熱伝導性樹脂層等の他の部材がさらに存在していてもよい。
また、異なる熱非伝導性層が複数設けられていてもよい。

熱非伝導性層は、電磁シールドケースの天井壁に接触していることが好ましく、天井壁の全面に接触していることがより好ましい。発熱体から発せられた熱を遮り、天井壁の温度上昇を抑えることができるためである。
熱非伝導性層の厚みは０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．１ｍｍ以上である。

＜放熱構造体＞
本発明の放熱構造体は、（Ａ）プリント基板、（Ｂ）発熱体、（Ｃ）電磁シールドケース、（Ｄ）ゴム状の熱伝導性樹脂層、及び、（Ｅ）熱非伝導性層からなる。具体的な構造としては、プリント基板上の電磁シールドケースに覆われた電子部品を有する電子機器が挙げられ、電磁シールドケース内部に熱伝導性樹脂硬化物が充填されたものであり、これらを有する電子機器であればその用途は特に限定するものではない。
本発明の放熱構造体において、プリント基板と電磁シールドケースによって形成される空間の容積が０．０５ｍｍ^３以上であることが好ましく、０．０８ｍｍ^３以上であることがより好ましい。また、上限は３００００ｍｍ^３以下であることが好ましく、２００００ｍｍ^３以下であることがより好ましい。

本発明の放熱構造体において、発熱体から発生する熱は、主としてプリント基板方向に流れた後、構造体の周囲に放熱されることが好ましい。構造体の周囲に放熱するために、プリント基板において、図６に示すように発熱体が配置されている面とは反対側の面上に放熱体（すなわち放熱可能な部材）を配置してもよい。放熱体としては、例えばヒートシンク、金属板、放熱板等を挙げることができる。また、上述の熱伝導性樹脂組成物の硬化物でもよい。放熱体は、さらに別の放熱体に接続されていてもよい。

＜電子機器・精密機器＞
本発明の放熱構造体を用いて、電子機器や精密機器を製造することができる。電子機器・精密機器としては、基板上に電磁シールドケースに覆われた電子部品を内部に有する機器であれば特に限定されるものではない。例えば、サーバー、サーバー用パソコン、デスクトップパソコン等の機器、ゲーム機器、ノートパソコン、電子辞書、ＰＤＡ、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、ポータブル音楽プレイヤー等の携帯機器、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（ＳＥＤ）、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ、液晶プロジェクタ、時計等の表示機器、インクジェットプリンタ（インクヘッド）、電子写真装置（現像装置、定着装置、ヒートローラ、ヒートベルト）等の画像形成装置、半導体素子、半導体パッケージ、半導体封止ケース、半導体ダイボンディング、ＣＰＵ、メモリ、パワートランジスタ、パワートランジスタケース等の半導体関連部品、リジッド配線板、フレキシブル配線板、セラミック配線板、ビルドアップ配線板、多層基板等の配線基板（以上左記の配線板とは、プリント配線板なども含む）、真空処理装置、半導体製造装置、表示機器製造装置等の製造装置、断熱材、真空断熱材、輻射断熱材等の断熱装置、ＤＶＤ（光ピックアップ、レーザー発生装置、レーザー受光装置）、ハードディスクドライブ等のデータ記録機器、カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、顕微鏡、ＣＣＤ等の画像記録装置、充電装置、リチウムイオン電池、燃料電池、太陽電池等のバッテリー機器等が挙げられる。

以下に実施例により発明の実施態様、効果を示すが、本発明はこれに限られるものではない。

＜評価＞
（熱伝導性樹脂組成物の粘度）
２３℃５０％ＲＨ条件下でＢＨ型粘度計を用いて２ｒｐｍにて熱伝導性樹脂組成物の粘度を測定した。

（熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率）
熱伝導性樹脂組成物をサランラップ（登録商標）内に包み、ホットディスク法熱伝導率測定装置ＴＰＡ−５０１（京都電子工業（株）製）を用い、４φサイズのセンサーを２個の試料で挟む方法にて、２３℃で熱伝導率を測定した。

（熱伝導性樹脂組成物の硬化物の引張弾性率）
熱伝導性樹脂組成物を２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で硬化させ、ミニダンベルを作製しＪＩＳＫ６２５１に基づいて引張弾性率を測定した。

（電子部品、基板、電磁シールドケースの温度測定）
図２〜７に示す簡易モデルを作製し、電子部品、基板、電磁シールドケースの各モデルの温度をテフロン（登録商標）被覆極細熱電対ダブル線ＴＴ−Ｄ−４０−ＳＬＥ（オメガエンジニアリング社製）を用いて測定した。尚、温度は電子部品モデルを１時間発熱させた後の値である。
図２、４〜７のモデルにおいて、発熱体１３及び電磁シールドケース１１は、図３に示すようにそれぞれ基板１２の中央に配置した。熱電対は、発熱体上面及び電磁シールドケース上面のそれぞれ中央、及び、発熱体側面と電磁シールドケース側面の中間地点（基板上）に取り付けた。
１１：電磁シールドケース・・・ＳＵＳ（０．３ｍｍ厚み）、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１．４０ｍｍ
１２：基板・・・ガラスエポキシ製、６０ｍｍ×６０ｍｍ×０．７５ｍｍ
１３：電子部品（発熱体）・・・アルミナ発熱体（発熱量１Ｗ、発熱密度１Ｗ／ｃｍ^２）、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１．０５ｍｍ
１４：熱伝導性樹脂組成物（又は硬化物）
○印：熱電対取付位置

（電磁シールドケースからの樹脂流出）
熱伝導性樹脂組成物を電磁シールドケースに充填後、系外への流出有無を目視で評価した。

（合成例１）
窒素雰囲気下、２５０Ｌ反応機にＣｕＢｒ（１．０９ｋｇ）、アセトニトリル（１１．４ｋｇ）、アクリル酸ブチル（２６．０ｋｇ）及び２，５−ジブロモアジピン酸ジエチル（２．２８ｋｇ）を加え、７０〜８０℃で３０分程度撹拌した。これにペンタメチルジエチレントリアミンを加え、反応を開始した。反応開始３０分後から２時間かけて、アクリル酸ブチル（１０４ｋｇ）を連続的に追加した。反応途中ペンタメチルジエチレントリアミンを適宜添加し、内温７０℃〜９０℃となるようにした。ここまでで使用したペンタメチルジエチレントリアミン総量は２２０ｇであった。反応開始から４時間後、８０℃で減圧下、加熱攪拌することにより揮発分を除去した。これにアセトニトリル（４５．７ｋｇ）、１，７−オクタジエン（１４．０ｋｇ）及びペンタメチルジエチレントリアミン（４３９ｇ）を添加して８時間撹拌を続けた。混合物を８０℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。
この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、ろ過助剤として珪藻土、吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下（酸素濃度６％）、内温１００℃で加熱攪拌した。混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を内温１００℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。
更にこの濃縮物に吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイト、熱劣化防止剤を加え、減圧下、加熱攪拌した（平均温度約１７５℃、減圧度１０Ｔｏｒｒ以下）。
更に吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを追加し、酸化防止剤を加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下（酸素濃度６％）、内温１５０℃で加熱攪拌した。
この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を減圧下加熱攪拌して揮発分を除去し、アルケニル基を有する重合体を得た。
このアルケニル基を有する重合体、ジメトキシメチルシラン（アルケニル基に対して２．０モル当量）、オルトギ酸メチル（アルケニル基に対して１．０モル当量）、白金触媒［ビス（１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン）白金錯体触媒のキシレン溶液：以下白金触媒という］（白金として重合体１ｋｇに対して１０ｍｇ）を混合し、窒素雰囲気下、１００℃で加熱攪拌した。アルケニル基が消失したことを確認し、反応混合物を濃縮して末端にジメトキシシリル基を有するポリ（アクリル酸−ｎ−ブチル）樹脂（Ｉ−１）を得た。得られた樹脂の数平均分子量は約２６０００、分子量分布は１．３であった。樹脂１分子当たりに導入された平均のシリル基の数を^１ＨＮＭＲ分析により求めたところ、約１．８個であった。

（合成例２）
数平均分子量約２，０００のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテートグライム錯体触媒にてプロピレンオキシドの重合を行い、数平均分子量２５，５００（送液システムとして東ソー社製ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣを用い、カラムは東ソー社製ＴＳＫ−ＧＥＬＨタイプを用い、溶媒はＴＨＦを用いて測定したポリスチレン換算値）のポリプロピレンオキシドを得た。続いて、この水酸基末端ポリプロピレンオキシドの水酸基に対して１．２倍当量のＮａＯＭｅメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。未反応の塩化アリルを減圧脱揮により除去した。得られた未精製のアリル基末端ポリプロピレンオキシド１００重量部に対し、ｎ−ヘキサン３００重量部と、水３００重量部を混合攪拌した後、遠心分離により水を除去し、得られたヘキサン溶液に更に水３００重量部を混合攪拌し、再度遠心分離により水を除去した後、ヘキサンを減圧脱揮により除去した。以上により、末端がアリル基である数平均分子量約２５，５００の２官能ポリプロピレンオキシドを得た。
得られたアリル末端ポリプロピレンオキシド１００重量部に対し、触媒として白金含量３ｗｔ％の白金ビニルシロキサン錯体イソプロパノール溶液１５０ｐｐｍを添加して、トリメトキシシラン０．９５重量部と９０℃で５時間反応させ、トリメトキシシリル基末端ポリオキシプロピレン系重合体（Ｉ−２）を得た。上記と同様、^１ＨＮＭＲの測定の結果、末端のトリメトキシシリル基は１分子あたり平均して１．３個であった。

（実施例１、２）
合成例１で得られた樹脂（Ｉ−１）：９０重量部、合成例２で得られた樹脂（Ｉ−２）：１０重量部、可塑剤（モノサイザーＷ−７０１０、ＤＩＣ社製）：１００重量部、酸化防止剤（Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０）：１重量部、及び、表１記載の熱伝導性充填材を手混ぜで十分攪拌混練した後に、５Ｌバタフライミキサーを用いて加熱混練しながら真空に引き脱水した。脱水完了後に冷却し、脱水剤（Ａ１７１）：２重量部、硬化触媒（ネオデカン酸スズ、ネオデカン酸）：各４重量部を混合し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた熱伝導性組成物の粘度と熱伝導率とを測定した後、図２の簡易モデル図と同様にして熱伝導性樹脂組成物を充填、硬化し、放熱構造体を作製した。その後に温度と電磁シールドケース内からの樹脂組成物流出有無を評価した。結果を表１に示す。

（実施例３）
熱伝導性樹脂組成物を図４の簡易モデル図と同様にして充填し、実施例１、２と同様に放熱構造体を作製し評価した（熱伝導性樹脂層の厚みは０．６ｍｍ）。評価結果を表１に示す。

（実施例４）
熱伝導性樹脂組成物を図５の簡易モデル図と同様にして充填し、実施例１、２と同様に放熱構造体を作製し評価した（熱伝導性樹脂層の厚みは０．４ｍｍ）。評価結果を表１に示す。

（実施例５）
熱伝導性樹脂組成物を図６の簡易モデル図と同様にして充填し、また、基板の裏面（発熱体が配置されていない面）に熱伝導性樹脂組成物により放熱体（２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．６ｍｍ）を形成した。実施例１、２と同様に放熱構造体を作製し評価した（熱伝導性樹脂層の厚みは０．６ｍｍ）。評価結果を表１に示す。

（比較例１）
熱伝導性樹脂組成物を用いずに実施例１、２と同様に放熱構造体を作製し評価した。評価結果を表１に示す。

（比較例２）
熱伝導性樹脂組成物を図７の簡易モデル図と同様にして充填し、実施例１、２と同様に放熱構造体を作製し評価した。評価結果を表１に示す。

（比較例３）
熱伝導性充填材を含まない樹脂組成物を調製し、粘度と熱伝導率とを測定した後、図２の簡易モデル図と同様にして充填し、実施例１、２と同様に放熱構造体を作製し評価した。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例１と比較して、実施例１−５では電磁シールドケースの温度と発熱体の温度が大きく低下するとともに、基板の温度が上昇している。これは該熱伝導性樹脂層により発熱体の熱がプリント基板に伝達されたことを意味している。熱伝導性樹脂層を電磁シールドケース内に設けることにより、電磁シールドケース内の熱を効率よく放出できることが分かった。
また、比較例２と実施例１−５を比較すると、実施例１−５では電磁シールドケースの温度が大きく低下していることが分かる。これは、電磁シールドケース上面（天井壁）と発熱体の間に空間を設けることにより達成されたものである。更に、プリント基板の裏側に熱伝導性樹脂層を設けることにより好適に電磁シールドケース上面及び電子部品の温度が低減することが確認された（実施例５）。電磁シールドケース上面の温度上昇を抑制することが電子機器表面の温度上昇の抑制につながり、使用者の火傷等の事故防止に大きく寄与する。
樹脂組成物及び硬化物の熱伝導率が低い比較例３では上記効果が小さいのみならず、組成物の粘度が低いため電磁シールドケース外への樹脂組成物流出が確認された。

１１電磁シールドケース
１２プリント基板
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ発熱体
１４熱伝導性樹脂組成物（又は硬化物）
１５熱非伝導性層

Claims

（Ａ）プリント基板、（Ｂ）発熱体、（Ｃ）電磁シールドケース、（Ｄ）引張弾性率が５０ＭＰａ以下で、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であるゴム状の熱伝導性樹脂層、及び、（Ｅ）熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ未満の熱非伝導性層を有する放熱構造体であって、
プリント基板（Ａ）に発熱体（Ｂ）が配置され、発熱体（Ｂ）と熱伝導性樹脂層（Ｄ）が接触し、さらに発熱体（Ｂ）と電磁シールドケース（Ｃ）との間に熱非伝導性層（Ｅ）が設けられていることを特徴とする放熱構造体。
熱非伝導性層（Ｅ）が空間層であることを特徴とする請求項１記載の放熱構造体。
熱伝導性樹脂層（Ｄ）が、（Ｉ）硬化性アクリル系樹脂又は硬化性ポリプロピレンオキサイド系樹脂と（ＩＩ）熱伝導性充填材からなる熱伝導性樹脂組成物であって、粘度が３０Ｐａ・ｓ以上３０００Ｐａ・ｓ以下であって、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上である熱伝導性樹脂組成物を、湿気または加熱によって硬化して得られたものである請求項１又は２に記載の放熱構造体。