WO2015060090A1 - 熱伝導性積層シート、熱伝導性積層シートの製造方法、及び電子機器 - Google Patents

熱伝導性積層シート、熱伝導性積層シートの製造方法、及び電子機器 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a thermally conductive laminate sheet, a method for producing the thermally conductive laminate sheet, and an electronic device including the thermally conductive laminate sheet.
  • thermal conductive sheet as described above may be used by laminating a plurality of layers in order to further provide functions such as electrical insulation depending on the application.
  • a laminated sheet hereinafter referred to as “thermal conductivity” having a function such as electrical insulation in addition to thermal conductivity by laminating a plurality of layers having different functions.
  • thermal conductivity a laminated sheet having a function such as electrical insulation in addition to thermal conductivity by laminating a plurality of layers having different functions.
  • thermoly conductive laminated sheet having functions such as electrical insulation in addition to thermal conductivity can be obtained.
  • thermally conductive laminated sheets undergo a monomer polymerization reaction when the layers constituting the thermally conductive laminated sheet are molded, and production requires a certain amount of time and labor.
  • an object of the present invention is to provide a thermally conductive laminated sheet that has thermal conductivity and electrical insulation and is easy to produce. Moreover, the manufacturing method of the said heat conductive laminated sheet and the electronic device provided with this heat conductive laminated sheet are provided.
  • a first aspect of the present invention is a thermally conductive laminated sheet (F) comprising a thermally conductive layer having thermal conductivity and an insulating layer having electrical insulation, wherein the thermally conductive layer is ( 100 parts by mass of the (meth) acrylic acid ester polymer (A1), 1 to 15 parts by mass of a polyfunctional epoxy compound (B) having 2 to 10,000 functional groups, and an expansion having an average particle size of 100 ⁇ m or more It is a heat conductive laminated sheet (F) which is a layer containing 90 mass parts or more and 450 mass parts or less of graphite powder (C).
  • (meth) acryl means “acryl and / or methacryl”.
  • thermal conductivity means having a thermal conductivity of 0.2 W / m ⁇ K or more.
  • electrical insulation means having a dielectric breakdown strength of 1 kV / mm or more.
  • a second aspect of the present invention is a method for producing a thermally conductive laminated sheet (F) comprising a thermally conductive layer having thermal conductivity and an insulating layer having electrical insulation, wherein (Meta) Expanded graphite having 100 parts by mass of acrylic ester polymer (A1), 1 to 15 parts by mass of a polyfunctional epoxy compound (B) having 2 to 10,000 functional groups, and an average particle size of 100 ⁇ m or more It is a manufacturing method of a heat conductive laminated sheet (F) including the process of shape
  • the third aspect of the present invention is an electronic device including the heating element and the heat conductive laminated sheet (F) of the first aspect of the present invention bonded to the heating element.
  • thermoly conductive laminated sheet that has thermal conductivity and electrical insulation and is easy to manufacture. Moreover, the manufacturing method of the said heat conductive laminated sheet and the electronic device provided with the said heat conductive laminated sheet can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the layer configuration of the heat conductive laminated sheet 40.
  • the thermally conductive laminated sheet (F) 40 of the present invention includes a thermally conductive layer 41 having thermal conductivity and an insulating layer 42 having electrical insulation. Hereinafter, these layers will be described in detail.
  • the heat conductive layer 41 is a layer having adhesiveness and heat conductivity. Although the thickness of the heat conductive layer 41 is not particularly limited, the heat resistance in the thickness direction of the heat conductive laminated sheet (F) 40 can be lowered by forming the heat conductive layer 41 thin. On the other hand, by giving the heat conductive layer 41 a certain thickness, the heat conductive laminated sheet (F) 40 can be easily handled. From these viewpoints, the thickness of the heat conductive layer 41 can be 0.1 mm or more and 5 mm or less, preferably 0.15 mm or more and 4.5 mm or less, and more preferably 0.15 mm or more and 4 mm or less. preferable.
  • the heat conductive layer 41 includes a (meth) acrylic acid ester polymer (A1) and a polyfunctional epoxy compound (B) having a functional group of 2 or more and 10,000 or less (hereinafter simply referred to as “polyfunctional epoxy compound (B)”). And an expanded graphite powder (C) having an average particle size of 100 ⁇ m or more (hereinafter sometimes simply referred to as “expanded graphite powder (C)”). It is a layer obtained by doing this.
  • a polymerization reaction is not used.
  • the adhesive force of the heat conductive layer 41 can be kept strong by not using a monomer or a polymerization initiator.
  • the adhesive strength of the heat conductive layer 41 depends on the adhesive strength of the (meth) acrylic acid ester polymer (A1). Therefore, the adhesive force of the heat conductive layer 41 becomes stronger when the heat conductive layer 41 is not formed than when the polymerization reaction is performed. Moreover, since it shape
  • the substance constituting the heat conductive layer 41 will be described in detail below.
  • the (meth) acrylate monomer (a1m) that gives the unit (a1) of the (meth) acrylate monomer is not particularly limited.
  • ethyl acrylate the glass transition temperature of the homopolymer is -24 ° C
  • n-propyl acrylate (-37 ° C)
  • n-butyl acrylate (-54 ° C)
  • sec-butyl acrylate (-22 ° C)
  • n-octyl acrylate -65 ° C
  • 2-ethylhexyl acrylate -50 ° C
  • n-octyl methacrylate (-25 ° C)
  • a (meth) acrylic acid alkyl ester that forms a homopolymer having a glass transition temperature of ⁇ 20 ° C.
  • n-decyl methacrylate (-49 ° C.); 2-methoxyethyl acrylate
  • the glass transition temperature is ⁇ 50 ° C.), 3-methoxypropyl acrylate (-75 ° C.), 3-methoxybutyl acrylate (-56 ° C.), ethoxymethyl acrylate ( ⁇ 50 ° C.), etc.
  • (meth) acrylic acid alkoxyalkyl esters that form a homopolymer of 20 ° C. or lower. Among them, (meth) acrylic acid alkyl ester forming a homopolymer having a glass transition temperature of ⁇ 20 ° C.
  • acrylic acid ester monomers (a1m) may be used alone or in combination of two or more.
  • the monomer (a2m) that gives the monomer unit (a2) having an organic acid group is not particularly limited, but representative examples thereof include organic acid groups such as a carboxyl group, an acid anhydride group, and a sulfonic acid group.
  • monomers containing sulfenic acid groups, sulfinic acid groups, phosphoric acid groups, and the like can also be used.
  • the monomer having a carboxyl group include, for example, ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid, and ⁇ , ⁇ such as itaconic acid, maleic acid, and fumaric acid.
  • ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated polyvalent carboxylic acid partial esters such as monomethyl itaconate, monobutyl maleate and monopropyl fumarate can be exemplified.
  • the (meth) acrylic acid ester polymer (A1) may contain a monomer unit (a3) derived from a monomer (a3m) having a functional group other than an organic acid group.
  • the functional group other than the organic acid group include a hydroxyl group, an amino group, an amide group, an epoxy group, and a mercapto group.
  • Examples of the monomer having a hydroxyl group include (meth) acrylic acid hydroxyalkyl esters such as (meth) acrylic acid 2-hydroxyethyl and (meth) acrylic acid 3-hydroxypropyl.
  • Examples of the monomer having an epoxy group include glycidyl (meth) acrylate and allyl glycidyl ether.
  • the monomer (a3m) having a functional group other than the organic acid group one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the monomer unit (a3) derived therefrom is 10% by mass or less in the (meth) acrylate polymer (A1). It is preferable to use it for polymerization in such an amount.
  • the monomer (a3m) of 10% by mass or less it becomes easy to keep the viscosity of the polymerization system during polymerization in an appropriate range.
  • the (meth) acrylic acid ester polymer (A1) has a (meth) acrylic acid ester monomer unit (a1) that forms a homopolymer having a glass transition temperature of ⁇ 20 ° C. or lower, and an organic acid group.
  • a monomer derived from the monomer (a4m) copolymerizable with the above-described monomer may be contained.
  • the monomer (a4m) is not particularly limited, and specific examples thereof include (meth) acrylate monomers other than the (meth) acrylate monomer (a1m), ⁇ , ⁇ -ethylenic monomers. Saturated polyvalent carboxylic acid complete ester, alkenyl aromatic monomer, vinyl cyanide monomer, carboxylic acid unsaturated alcohol ester, olefin monomer and the like can be mentioned.
  • the (meth) acrylate monomer other than the (meth) acrylate monomer (a1m) include methyl acrylate (homopolymer having a glass transition temperature of 10 ° C.), methyl methacrylate. (105 ° C.), ethyl methacrylate (63 ° C.), n-propyl methacrylate (25 ° C.), n-butyl methacrylate (20 ° C.), and the like.
  • ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated polyvalent carboxylic acid complete ester examples include dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl itaconate and the like.
  • alkenyl aromatic monomer examples include styrene, ⁇ -methylstyrene, methyl ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene and the like.
  • vinyl cyanide monomer examples include acrylonitrile, methacrylonitrile, ⁇ -chloroacrylonitrile, ⁇ -ethylacrylonitrile and the like.
  • carboxylic acid unsaturated alcohol ester monomer examples include vinyl acetate.
  • the monomer (a4m) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the polymerization method for obtaining the (meth) acrylic acid ester polymer (A1) is not particularly limited, and may be any of solution polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, and the like, or any other method. .
  • solution polymerization is preferable, and among them, solution polymerization using a carboxylic acid ester such as ethyl acetate or ethyl lactate or an aromatic solvent such as benzene, toluene or xylene is more preferable.
  • the monomer may be added in portions to the polymerization reaction vessel, but it is preferable to add the whole amount at once.
  • the method for initiating the polymerization is not particularly limited, but it is preferable to use a thermal polymerization initiator as the polymerization initiator.
  • the thermal polymerization initiator is not particularly limited, and for example, a peroxide polymerization initiator or an azo compound polymerization initiator can be used.
  • Peroxide polymerization initiators include hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide, peroxides such as benzoyl peroxide and cyclohexanone peroxide, and persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate and ammonium persulfate. Can be mentioned. These peroxides can also be used as a redox catalyst in appropriate combination with a reducing agent.
  • the usage-amount of a polymerization initiator is not specifically limited, It is preferable that it is the range of 0.01 to 50 mass parts with respect to 100 mass parts of monomers.
  • polymerization conditions (polymerization temperature, pressure, stirring conditions, etc.) of these monomers are not particularly limited.
  • the obtained polymer is separated from the polymerization medium if necessary.
  • the separation method is not particularly limited.
  • the (meth) acrylic acid ester polymer (A1) can be obtained by placing the polymerization solution under reduced pressure and distilling off the polymerization solvent.
  • the content of the polyfunctional epoxy compound (B) is 1 part by mass or more and 15 parts by mass or less, and 2 parts by mass or more and 12 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the (meth) acrylic ester polymer (A1). It is preferably 2 parts by mass or more and 10 parts by mass or less.
  • the material constituting the insulating layer 42 satisfying the above conditions is polyimide; polyester such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate; fluorine resin such as polytetrafluoroethylene; polyether ketone; polyether sulfone; polymethylpentene; Polysulfone; polyphenylene sulfide; polyamideimide; polyesterimide; polyamide; Among these, polyester is preferable and polyethylene terephthalate is more preferable from the viewpoint of availability at low cost.
  • the insulating layer 42 may be made of one kind of material or may be made by combining a plurality of kinds of materials.
  • the heat conductive laminated sheet (F) of the present invention includes a heat conductive layer having heat conductivity, so that the material disposed on one surface side of the heat conductive laminated sheet (F) is the other side.
  • the heat can be efficiently transferred to the object arranged on the surface side.
  • the heat conductive laminated sheet (F) of this invention can be used also for the use as which electrical insulation is requested
  • the heat conductive laminated sheet (F) of the present invention since the heat conductive layer can be formed without using a polymerization reaction in the step of forming the mixed composition into a sheet, it is easy to form the heat conductive layer. In addition, the adhesive strength of the heat conductive layer can be kept strong.
  • the heat conductive layer has high heat conductivity and the heat conductive layer has pressure-sensitive adhesiveness. It can be used for applications such as efficiently conducting heat conduction from the heating element to the radiator.
  • the heat conductive laminated sheet (F) of this invention can be attached to the electronic component which is a heat generating body with which an electronic device is equipped, and can be used as a part of this electronic component.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of use of the heat conductive laminated sheet (F).
  • LED light source examples include the following. That is, PDP panel; IC heating part; Cold cathode tube (CCFL); Organic EL light source; Inorganic EL light source; High luminance light emitting LED light source; High luminance light emitting organic EL light source; And so on.
  • the heat conductive laminated sheet (F) of the present invention can be attached to the housing of the apparatus.
  • a device provided in an automobile or the like it is affixed inside a casing provided in the automobile; affixed outside the casing provided in the automobile; a heat generating part (inside the casing provided in the automobile) Connecting the car navigation / fuel cell / heat exchanger) and the housing; affixing to a heat sink connected to the heat generating part (car navigation / fuel cell / heat exchanger) in the housing of the automobile; Etc.
  • heat conductivity was evaluated as follows. As will be described later, a laminated sheet having a heat conductive layer sandwiched between two release PET films was prepared, and a test piece was prepared by cutting it into a size of 25 mm ⁇ 120 mm. The release PET film on the upper surface side was peeled from the test piece, and a micro ceramic heater (manufactured by Sakaguchi Electric Heat Co., Ltd., trade name: MS-5, 25 mm ⁇ 25 mm) was attached to one end in the longitudinal direction. A double-sided tape having a thickness of 0.05 mm was used between the test piece and the micro ceramic heater.
  • a slidac was connected to the microceramic heater, a voltage of 20 V was applied to the microceramic heater and heated for 60 minutes, and then the surface of the microceramic heater was photographed by thermography. Compare the surface temperature of the micro ceramic heater with and without the test piece, and the difference between them (the surface temperature of the micro ceramic heater without the paste-the micro with the test piece attached) The surface temperature of the ceramic heater) [° C.] was evaluated and the thermal diffusion effect [° C.] was used. The larger the numerical value of the thermal diffusion effect [° C.], the higher the thermal diffusion effect and the higher the thermal conductivity. The measurement was performed in an atmosphere at 23 ° C. The results are shown in Tables 2 and 3.

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Abstract

 熱伝導性を有する熱伝導層と、電気的絶縁性を有する絶縁層と、を備えた熱伝導性積層シート(F)であって、熱伝導層が、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)を100質量部と、官能基を2以上10000以下有する多官能エポキシ化合物(B)を1質量部以上15質量部以下と、平均粒径が100μm以上の膨張化黒鉛粉(C)を90質量部以上450質量部以下と、を含む層である、熱伝導性積層シート(F)とする。

Description

熱伝導性積層シート、熱伝導性積層シートの製造方法、及び電子機器
 本発明は、熱伝導性積層シート、該熱伝導性積層シートの製造方法、及び、該熱伝導性積層シートを備えた電子機器に関する。
 近年、プラズマディスプレイパネル(PDP)、集積回路(IC)チップ等のような電子部品は、その高性能化に伴って発熱量が増大している。その結果、温度上昇による機能障害対策を講じる必要が生じている。一般的には、金属製のヒートシンク、放熱板、放熱フィン等の放熱体を電子部品等に備えられる発熱体に取り付けることによって放熱させる方法が採られている。発熱体から放熱体への熱伝導を効率よく行うためには、熱伝導性が高いシート状の部材(熱伝導シート)を発熱体と放熱体との間に挟むことが行われている。
 上記のような熱伝導性シートは、用途に応じてさらに電気的絶縁性などの機能も備えさせるために、複数の層を積層させて用いることがあった。例えば、下記特許文献1及び特許文献2には、異なる機能を有する層を複数積層することによって、熱伝導性に加えて電気的絶縁性などの機能も兼ね備えた積層シート(以下、「熱伝導性積層シート」という。)に関する技術が開示されている。
特開2011-068720号公報 特開2011-068721号公報
 上記特許文献1及び特許文献2に開示されている技術によれば、熱伝導性に加えて電気的絶縁性などの機能を備えた熱伝導性積層シートを得ることができる。ただし、これらの熱伝導性積層シートは、その熱伝導性積層シートを構成する層を成形する際に単量体の重合反応を行っており、生産にある程度の時間と手間を要した。
 そこで本発明は、熱伝導性及び電気的絶縁性を有し、且つ作製が容易な熱伝導性積層シートを提供することを課題とする。また、当該熱伝導性積層シートの製造方法、及び該熱伝導性積層シートを備えた電子機器を提供する。
 本発明の第1の態様は、熱伝導性を有する熱伝導層と、電気的絶縁性を有する絶縁層と、を備えた熱伝導性積層シート(F)であって、熱伝導層が、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)を100質量部と、官能基を2以上10000以下有する多官能エポキシ化合物(B)を1質量部以上15質量部以下と、平均粒径が100μm以上の膨張化黒鉛粉(C)を90質量部以上450質量部以下と、を含む層である、熱伝導性積層シート(F)である。
 本明細書中において「(メタ)アクリル」とは、「アクリル、及び/又は、メタクリル」を意味する。また、「熱伝導性を有する」とは、0.2W/m・K以上の熱伝導率を有することを意味する。さらに、「電気的絶縁性を有する」とは、1kV/mm以上の絶縁破壊強さを有することを意味する。
 本発明の第2の態様は、熱伝導性を有する熱伝導層と、電気的絶縁性を有する絶縁層と、を備えた熱伝導性積層シート(F)の製造方法であって、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)を100質量部と、官能基を2以上10000以下有する多官能エポキシ化合物(B)を1質量部以上15質量部以下と、平均粒径が100μm以上の膨張化黒鉛粉(C)を90質量部以上450質量部以下と、を含む混合組成物をシート状に成形して熱伝導層を製造する工程を含む、熱伝導性積層シート(F)の製造方法である。
 本発明の第3の態様は、発熱体及び該発熱体に貼合された上記本発明の第1の態様の熱伝導性積層シート(F)を備えた電子機器である。
 本発明によれば、熱伝導性及び電気的絶縁性を有し、且つ作製が容易な熱伝導性積層シートを提供することができまる。また、当該熱伝導性積層シートの製造方法、及び当該熱伝導性積層シートを備えた電子機器を提供することができる。
熱伝導性積層シートの層構成を概略的に示した図である。 熱伝導性積層シートの使用例を概略的に示した図である。
 1.熱伝導性積層シート(F)
  図1は、熱伝導性積層シート40の層構成を概略的に示した図である。本発明の熱伝導性積層シート(F)40は、熱伝導性を有する熱伝導層41と、電気的絶縁性を有する絶縁層42と、を備えている。以下、これらの層について詳細に説明する。
 1.1.熱伝導層41
  熱伝導層41は粘着性及び熱伝導性を有する層である。熱伝導層41の厚さは特に限定されないが、熱伝導層41を薄く成形することによって、熱伝導性積層シート(F)40の厚み方向の熱抵抗を低くすることができる。一方、熱伝導層41にある程度の厚さをもたせることによって、熱伝導性積層シート(F)40の取り扱いが容易になる。これらの観点から、熱伝導層41の厚さは0.1mm以上5mm以下にすることができ、0.15mm以上4.5mm以下であることが好ましく、0.15mm以上4mm以下であることがより好ましい。
 熱伝導層41は、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)と、官能基を2以上10000以下有する多官能エポキシ化合物(B)(以下、単に「多官能エポキシ化合物(B)」ということがある。)と、平均粒径が100μm以上の膨張化黒鉛粉(C)(以下、単に「膨張化黒鉛粉(C)」ということがある。)と、を含む混合組成物をシート状に成形して得られる層である。(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)、多官能エポキシ化合物(B)および膨張化黒鉛粉(C)を混合してシート状に成形する際に重合反応を用いない。すなわち、単量体や重合開始剤を用いないことによって、熱伝導層41の粘着力を強く保つことができる。熱伝導層41の粘着力は(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)の粘着力に依存する。従って、熱伝導層41を成形する際に重合反応を行う場合より行わない場合の方が、熱伝導層41の粘着力が強くなる。また、重合反応を利用せずにシート状に成形するため、製造が容易になる。
  このような熱伝導層41を構成する物質について以下により詳細に説明する。
 <(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)>
  本発明に用いることができる(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)は特に限定されないが、ガラス転移温度が-20℃以下となる単独重合体を形成する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a1)、及び、有機酸基を有する単量体単位(a2)を含有することが好ましい。
 上記(メタ)アクリル酸エステル単量体の単位(a1)を与える(メタ)アクリル酸エステル単量体(a1m)は特に限定されないが、例えば、アクリル酸エチル(単独重合体のガラス転移温度は、-24℃)、アクリル酸n-プロピル(同-37℃)、アクリル酸n-ブチル(同-54℃)、アクリル酸sec-ブチル(同-22℃)、アクリル酸n-ヘプチル(同-60℃)、アクリル酸n-ヘキシル(同-61℃)、アクリル酸n-オクチル(同-65℃)、アクリル酸2-エチルヘキシル(同-50℃)、メタクリル酸n-オクチル(同-25℃)、メタクリル酸n-デシル(同-49℃)などの、ガラス転移温度が-20℃以下となる単独重合体を形成する(メタ)アクリル酸アルキルエステル;アクリル酸2-メトキシエチル(同-50℃)、アクリル酸3-メトキシプロピル(同-75℃)、アクリル酸3-メトキシブチル(同-56℃)、アクリル酸エトキシメチル(同-50℃)などの、ガラス転移温度が-20℃以下となる単独重合体を形成する(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル;などを挙げることができる。中でも、ガラス転移温度が-20℃以下となる単独重合体を形成する(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ガラス転移温度が-20℃以下となる単独重合体を形成する(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルが好ましく、ガラス転移温度が-20℃以下となる単独重合体を形成する(メタ)アクリル酸アルキルエステルがより好ましく、アクリル酸2-エチルヘキシルがさらに好ましい。
 これらの(メタ)アクリル酸エステル単量体(a1m)は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
 (メタ)アクリル酸エステル単量体(a1m)は、それから導かれる単量体単位(a1)が、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)中、好ましくは80質量%以上99.9質量%以下、より好ましくは85質量%以上99.5質量%以下となるような量で重合に供する。(メタ)アクリル酸エステル単量体(a1m)の使用量が上記範囲内であると、重合時の重合系の粘度を適正な範囲に保つことが容易になる。
 次に、有機酸基を有する単量体単位(a2)について説明する。有機酸基を有する単量体単位(a2)を与える単量体(a2m)は特に限定されないが、その代表的なものとして、カルボキシル基、酸無水物基、スルホン酸基などの有機酸基を有する単量体を挙げることができる。また、これらのほか、スルフェン酸基、スルフィン酸基、燐酸基などを含有する単量体も使用することができる。
 カルボキシル基を有する単量体の具体例としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのα,β-エチレン性不飽和モノカルボン酸や、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などのα,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸の他、イタコン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、フマル酸モノプロピルなどのα,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸部分エステルなどを挙げることができる。また、無水マレイン酸、無水イタコン酸などの、加水分解などによりカルボキシル基に誘導することができる基を有するものも同様に使用することができる。
 スルホン酸基を有する単量体の具体例としては、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸などのα,β-不飽和スルホン酸、及び、これらの塩を挙げることができる。
 単量体(a2m)としては、上に例示した有機酸基を有する単量体のうち、カルボキシル基を有する単量体がより好ましく、α,β-エチレン性不飽和モノカルボン酸がさらに好ましく、(メタ)アクリル酸が特に好ましい。これらの単量体は工業的に安価で容易に入手することができ、他の単量体成分との共重合性も良く、生産性の点でも好ましい。なお、単量体(a2m)は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
 有機酸基を有する単量体(a2m)は、それから導かれる単量体単位(a2)が(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)中、好ましくは0.1質量%以上20質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上15質量%以下となるような量で重合に供する。有機酸基を有する単量体(a2m)の使用量が上記範囲内であると、重合時の重合系の粘度を適正な範囲に保つことが容易になる。
 なお、有機酸基を有する単量体単位(a2)は、前述のように、有機酸基を有する単量体(a2m)の重合によって、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)中に導入するのが簡便であり好ましいが、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)生成後に、公知の高分子反応により、有機酸基を導入してもよい。
 また、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)は、有機酸基以外の官能基を有する単量体(a3m)から誘導される単量体単位(a3)を含有していてもよい。上記有機酸基以外の官能基としては、水酸基、アミノ基、アミド基、エポキシ基、メルカプト基などを挙げることができる。
 水酸基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピルなどの、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルなどを挙げることができる。
 アミノ基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミノメチル、(メタ)アクリル酸N,N-ジメチルアミノエチル、アミノスチレンなどを挙げることができる。
 アミド基を有する単量体としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、N-メチロールメタクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミドなどのα,β-エチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体などを挙げることができる。
 エポキシ基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテルなどを挙げることができる。
 有機酸基以外の官能基を有する単量体(a3m)は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
 これらの有機酸基以外の官能基を有する単量体(a3m)は、それから導かれる単量体単位(a3)が、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)中、10質量%以下となるような量で重合に使用することが好ましい。10質量%以下の単量体(a3m)を使用することにより、重合時の重合系の粘度を適正な範囲に保つことが容易になる。
 (メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)は、上述したガラス転移温度が-20℃以下となる単独重合体を形成する(メタ)アクリル酸エステル単量体単位(a1)、有機酸基を有する単量体単位(a2)、及び、有機酸基以外の官能基を有する単量体単位(a3)以外に、上述した単量体と共重合可能な単量体(a4m)から誘導される単量体単位(a4)を含有していてもよい。
 単量体(a4m)は、特に限定されないが、その具体例として、上記(メタ)アクリル酸エステル単量体(a1m)以外の(メタ)アクリル酸エステル単量体、α,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸完全エステル、アルケニル芳香族単量体、シアン化ビニル単量体、カルボン酸不飽和アルコールエステル、オレフィン系単量体などを挙げることができる。
 上記(メタ)アクリル酸エステル単量体(a1m)以外の(メタ)アクリル酸エステル単量体の具体例としては、アクリル酸メチル(単独重合体のガラス転移温度は、10℃)、メタクリル酸メチル(同105℃)、メタクリル酸エチル(同63℃)、メタクリル酸n-プロピル(同25℃)、メタクリル酸n-ブチル(同20℃)などを挙げることができる。
 α,β-エチレン性不飽和多価カルボン酸完全エステルの具体例としては、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、イタコン酸ジメチルなどを挙げることができる。
 アルケニル芳香族単量体の具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン、メチルα-メチルスチレン、及びビニルトルエンなどを挙げることができる。
 シアン化ビニル単量体の具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α-クロロアクリロニトリル、α-エチルアクリロニトリルなどを挙げることができる。
 カルボン酸不飽和アルコールエステル単量体の具体例としては、酢酸ビニルなどを挙げることができる。
 オレフィン系単量体の具体例としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテンなどを挙げることができる。
 単量体(a4m)は、一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。
 単量体(a4m)は、それから導かれる単量体単位(a4)の量が、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)中、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下となるような量で重合に供する。
 (メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)は、上述した、ガラス転移温度が-20℃以下となる単独重合体を形成する(メタ)アクリル酸エステル単量体(a1m)、有機酸基を有する単量体(a2m)、必要に応じて使用する、有機酸基以外の官能基を含有する単量体(a3m)、及び、必要に応じて使用するこれらの単量体と共重合可能な単量体(a4m)を共重合することによって特に好適に得ることができる。
 (メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)を得る際の重合方法は特に限定されず、溶液重合、乳化重合、懸濁重合、塊状重合などのいずれであってもよく、これら以外の方法でもよい。ただしこれらの重合方法の中で溶液重合が好ましく、中でも重合溶媒として、酢酸エチル、乳酸エチルなどのカルボン酸エステルやベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族溶媒を用いた溶液重合がより好ましい。重合に際して、単量体は、重合反応容器に分割添加してもよいが、全量を一括添加するのが好ましい。重合開始の方法は、特に限定されないが、重合開始剤として熱重合開始剤を用いるのが好ましい。当該熱重合開始剤は特に限定されず、例えば過酸化物重合開始剤やアゾ化合物重合開始剤を用いることができる。
 過酸化物重合開始剤としては、t-ブチルヒドロペルオキシドのようなヒドロペルオキシドや、ベンゾイルペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシドのようなペルオキシドの他、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩などを挙げることができる。これらの過酸化物は、還元剤と適宜組み合わせて、レドックス系触媒として使用することもできる。
 アゾ化合物重合開始剤としては、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)などを挙げることができる。
 重合開始剤の使用量は特に限定されないが、単量体100質量部に対して0.01質量部以上50質量部以下の範囲であることが好ましい。
 これらの単量体のその他の重合条件(重合温度、圧力、撹拌条件など)は、特に制限がない。
 重合反応終了後、必要により、得られた重合体を重合媒体から分離する。分離の方法は特に限定されない。例えば、溶液重合の場合、重合溶液を減圧下に置き、重合溶媒を留去することによって、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)を得ることができる。
 (メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)で測定して、標準ポリスチレン換算で1000以上100万以下の範囲にあることが好ましく、10万以上50万以下の範囲にあることが、より好ましく、20万以上50万以下の範囲にあることが、更に好ましい。(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)の重量平均分子量は、重合の際に使用する重合開始剤の量や、連鎖移動剤の量を適宜調整することによって制御することができる。
 <多官能エポキシ化合物(B)>
  次に、多官能エポキシ化合物(B)について説明する。多官能エポキシ化合物(B)は、官能基を2以上10000以下有する多官能エポキシ化合物である。多官能エポキシ化合物(B)は、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)中の有機酸基と反応して架橋構造を形成し得る。多官能エポキシ化合物(B)を適量用いることによって、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)に分子内及び/又は分子間架橋を導入し、熱伝導層41を成形することができる。
 本発明に用いることができる多官能エポキシ化合物(B)は、25℃における粘度が600mPa・s以下であることが好ましく、500mPa・s以下であることがより好ましく、400mPa・s以下であることがさらに好ましい。多官能エポキシ化合物(B)の粘度を上記範囲とすることによって、熱伝導層41を構成する(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)中に多官能エポキシ化合物(B)が均一に分散されやすくなり、多官能エポキシ化合物(B)による上記架橋構造が均一に形成されやすくなると考えられる。なお、多官能エポキシ化合物(B)の粘度は、以下に説明するようにして測定したものを意味する。
 (粘度測定方法)
  B型粘度計(東京計器株式会社製)を用いて、以下に示す手順で行う。
(1)常温の環境で測定対象を300ml計量し、500mlの容器に入れる。
(2)攪拌用ロータNo.1、2、3、4、5、6、7から、いずれかを選択し、粘度計に取り付ける。
(3)測定対象が入った容器を粘度計の上に置き、ロータを該容器内の測定対象に沈める。このとき、ロータの目印となる凹みが丁度、測定対象の液状界面にくるように沈める。
(4)回転数を20、10、4、2の中から選択する。
(5)攪拌スイッチを入れ、1分後の数値を読み取る。
(6)読み取った数値に、係数Aを掛け算した値が粘度[mPa・s]となる。
なお、係数Aは、下記表1に示すように、選択したロータNo.と回転数とから決まる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 また、本発明に用いることができる多官能エポキシ化合物(B)は、官能基を2以上10000以下有しており、官能基の数は2以上1000以下であることが好ましく、2以上10以下であることがより好ましく、2以上6以下であることが更に好ましい。多官能エポキシ化合物(B)の官能基の数が上記範囲であることで、熱伝導層41に適切な引張強度を備えさせやすくなる。
 本発明に用いることができる多官能エポキシ化合物(B)の具体例としては、レゾルシノールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールトリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ジグリセロールテトラグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。中でも、少量でも効果的に架橋構造ができることから、4官能エポキシ化合物が好ましく、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテルがより好ましい。多官能エポキシ化合物(B)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 多官能エポキシ化合物(B)の含有量は、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)を100質量部として、1質量部以上15質量部以下であり、2質量部以上12質量部以下であることが好ましく、2質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。多官能エポキシ化合物(B)の含有量を上記範囲とすることによって、熱伝導層41に感圧接着剤としての適正な引張強度及び凝集力を付与しやすくなる。
 <膨張化黒鉛粉(C)>
  次に膨張化黒鉛粉(C)について説明する。膨張化黒鉛粉(C)は高い熱伝導性を有しており、膨張化黒鉛粉(C)を添加することによって、熱伝導層41の熱伝導性を向上させることができる。
 なお、膨張化黒鉛粉とは、黒鉛を膨張させた後に粉砕して得られものである。本発明に用いる膨張化黒鉛粉(C)の例としては、酸処理した黒鉛を500℃以上1200℃以下にて熱処理して100ml/g以上300ml/g以下に膨張させ、次いでそれを粉砕する工程を含む方法によって得られたものを挙げることができる。より好ましくは、黒鉛を強酸で処理した後にアルカリ中で焼結し、その後再度強酸で処理したものを500℃以上1200℃以下にて熱処理して酸を除去すると共に100ml/g以上300ml/g以下に膨張させ、次いで粉砕する工程を含む方法によって得られたものを挙げることができる。上記熱処理の温度は、特に好ましくは800℃以上1000℃以下である。
 膨張化黒鉛粉(C)の平均粒径は100μm以上500μm以下であり、120μm以上400μm以下であることが好ましく、150μm以上350μm以下であることがより好ましく、200μm以上300μm以下であることが更に好ましい。膨張化黒鉛粉(C)の平均粒径が上記の範囲内にあることにより、熱伝導層41は熱伝導性に優れ、且つ、熱伝導層41の表面に凹凸が発生したりピンホールが発生したりすることを防止し易くなる。
 なお、本発明において「平均粒径」とは、以下に説明する方法で測定したものを意味する。すなわち、レーザー式粒度測定機(株式会社セイシン企業製)を用い、マイクロソーティング制御方式(測定領域内にのみ測定対象粒子を通過させ、測定の信頼性を向上させる方式)により測定する。この測定方法によれば、セル中に測定対象粒子0.01g~0.02gが流されることで、測定領域内に流れてくる測定対象粒子に波長670nmの半導体レーザー光が照射され、その際のレーザー光の散乱と回折が測定機にて測定されることにより、フランホーファの回折原理から、平均粒径及び粒径分布が算出される。
 膨張化黒鉛粉(C)の量は、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)100質量部に対して90質量部以上450質量部以下であり、100質量部以上400質量部以下であることが好ましく、300質量部以上400質量部以下であることがより好ましい。膨張化黒鉛粉(C)の添加量を上記範囲の下限以上とすることによって、熱伝導層41の熱伝導性を向上させやすくなる。また、膨張化黒鉛粉(C)の添加量を上記範囲の上限以下とすることによって、熱伝導層41にひび割れが生じるなどの不具合を防止しやすくなる。
 <その他の添加剤>
  熱伝導層41には、粘着性や熱伝導性等の求められる性能を満足できる範囲で、これまでに説明した物質以外にも公知の各種添加剤を添加することができる。
  公知の添加剤としては、発泡剤(発泡助剤を含む。);金属の水酸化物や金属塩水和物などの難燃性熱伝導無機化合物;ガラス繊維;金属酸化物やPITCH系炭素繊維などの、難燃性熱伝導無機化合物以外の熱伝導性無機化合物;カーボンブラック、二酸化チタンなどの顔料;クレーなどのその他の充填材;フラーレン、カーボンナノチューブなどのナノ粒子;ポリフェノール系、ハイドロキノン系、ヒンダードアミン系などの酸化防止剤;リン酸エステルなどの、難燃性熱伝導無機化合物以外の難燃剤;アクリル系ポリマー粒子などの増粘剤;などを挙げることができる。
 1.2.絶縁層42
  次に、絶縁層42について説明する。絶縁層42は上述した熱伝導層41に積層される層である。絶縁層42と熱伝導層41との間には、本発明が意図する効果を妨げないような他の層を介在させてもよい。以下、絶縁層42についてより詳細に説明する。
 絶縁層42は、電気的絶縁性を有する材料によって構成されている。このような絶縁層42を熱伝導層41に積層することによって、熱伝導性積層シート(F)に電気的絶縁性を備えさせることができる。また、絶縁層42を備えさせることによって、熱伝導性積層シート(F)を補強することができる。
 また、絶縁層42は、粘着性を有しない材料によって構成されていることが好ましい。熱伝導性積層シート(F)によれば、粘着性を有しない絶縁層42を備えていることによって、絶縁層42に接するように配置された発熱体または放熱体などを取り外す際、熱伝導性積層シート(F)の表面が放熱体または発熱体に固着することを防止できる。したがって、放熱体または発熱体などを固定しなおす場合でも熱伝導性積層シート(F)をそのまま再利用することが可能となる。ただし、絶縁層42は粘着性を有していないので、熱伝導性積層シート(F)を放熱体や発熱体などに固定する際には、ネジなどの固定部材を用いることが好ましい。
 上記条件を満たす絶縁層42を構成する材料としては、ポリイミド;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂;ポリエーテルケトン;ポリエーテルスルホン;ポリメチルペンテン;ポリエーテルイミド;ポリスルホン;ポリフェニレンスルフィド;ポリアミドイミド;ポリエステルイミド;ポリアミド;などを挙げることができる。これらの中でも安価で入手できるなどの観点からは、ポリエステルが好ましく、ポリエチレンテレフタレートがより好ましい。なお、絶縁層42は一種の材料で構成されていてもよく複数種の材料を組み合わせて構成されていてもよい。
 また、絶縁層42の最適厚さは、絶縁層42を構成する材料による。絶縁層42の厚さは熱伝導性積層シート(F)の用途に応じた電気的絶縁性を確保できる厚さであればよい。ただし、熱伝導性積層シート(F)の熱伝導性を高くするなどの観点からは、絶縁層42は薄い方がよい。従って、絶縁層42の厚さは100μm以下であり、5μm以上100μm以下が好ましく、10μm以上80μm以下がより好ましく、30μm以上80μm以下が更に好ましい。絶縁層42の厚さが上記の範囲内にあることにより、熱伝導性積層シート(F)は絶縁性に優れ、且つ、熱伝導性にも優れたものとすることができる。
 1.3.諸性能
  本発明の熱伝導性積層シート(F)は、熱伝導性を有する熱伝導層を備えていることによって、熱伝導性積層シート(F)の一方の面側に配置された物から他方の面側に配置された物へと熱を効率良く伝えることができる。また、電気的絶縁性を有する絶縁層を備えていることによって、電気的絶縁性が要求される用途にも本発明の熱伝導性積層シート(F)を使用することがでる。さらに、本発明の熱伝導性積層シート(F)によれば、混合組成物をシート状に成形する段階で重合反応を用いずに熱伝導層を成形できるため、熱伝導層の成形が容易であり、且つ、熱伝導層の粘着力を強く保つことができる。
 2.製造方法
  次に、熱伝導性積層シート(F)の製造方法について説明する。
 本発明の熱伝導性積層シート(F)の製造方法は、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)と、多官能エポキシ化合物(B)と、膨張化黒鉛粉(C)と、を含む混合組成物をシート状に成形して熱伝導層41を成形する工程を含む。
  上記混合組成物を作製する際に各成分を混合する温度は、60℃以下が好ましく、10℃以上60℃以下がより好ましく、20℃以上50℃以下が更に好ましい。上記の温度で混合することにより、混合中に、多官能性エポキシ化合物(B)による架橋反応を抑えることができる。
  なお、その他に使用できる物質や、各物質の好ましい含有比率等は上述した通りであり、ここでは詳細な説明を省略する。
 本発明の熱伝導性積層シート(F)の製造方法において、上記混合組成物をシート状に成形して熱伝導層41を製造する方法は特に限定されない。好適な方法としては、例えば、絶縁層42を構成するシートの上に上記混合組成物を乗せて成形し、熱伝導層41を製造する方法、二枚の工程紙(一方の工程紙を絶縁層42とする)の間に上記混合組成物を挟んで2つのロールの間を通して押圧することで熱伝導層41を製造する方法、及び、押出機を用いて上記混合組成物を押出し、その際にダイスを通して厚さを制御することで熱伝導層41を製造する方法などが挙げられる。このようにして上記混合組成物を成形しながら、もしくは成形後に、上記混合組成物を所定の温度で加熱してもよい。加熱により、多官能エポキシ化合物(B)による架橋反応を促進することができる。上記加熱する際の温度は、200℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましい。上記加熱は、上記混合組成物を成形後に行うことがより好ましい。上記混合組成物を加熱する方法としては、上記のようにして2つのロールの間に混合組成物を通す際に該ロールを加熱しておく方法、上記混合組成物を成形した後にオーブン等にて加熱する方法、などが挙げられる。
 3.使用例
  本発明の熱伝導性積層シート(F)は、熱伝導層の熱伝導性が高く、且つ熱伝導層が感圧接着性を有しているため、発熱体と放熱体との間に介在させて、発熱体から放熱体への熱伝導を効率よく行うなどの用途に使用できる。また、本発明の熱伝導性積層シート(F)は、電子機器に備えられる発熱体である電子部品に取り付け、該電子部品の一部として用いることができる。本発明の熱伝導性積層シート(F)の使用例について、図2を参照しつつ説明する。図2は、熱伝導性積層シート(F)の使用例を説明する図である。
 図2(A)は、パーソナルコンピュータ等の電子機器の一部を概略的に示す斜視図である。図2(A)には、基板1、基板1上に設置した発熱体である電子部品2、放熱体であるヒートシンク3、及び電子部品2とヒートシンク3との間に配置した熱伝導性積層シート(F)4と、を示している。
  図2(A)に示したように、電子部品2とヒートシンク3とで熱伝導性積層シート(F)4を挟んで、必要に応じてビスなどの任意の固定手段により固定することによって、熱伝導性積層シート(F)4(熱伝導層)は高い熱伝導性を有しているので、電子部品2で発した熱は熱伝導性積層シート(F)4を介してヒートシンク3へと効率よく伝えられ、ヒートシンク3から放熱される。
 図2(B)は、放熱体であるヒートシンク13に熱伝導性積層シート(F)14、14を介して発熱体であるNPNトランジスタ12a及びPNPトランジスタ12bを取り付けた様子を概略的に示す斜視図である。
  図2(B)に示したように、1つのヒートシンク13に熱伝導性積層シート(F)14、14を介してNPNトランジスタ12a及びPNPトランジスタ12bを、必要に応じて任意の固定手段により取り付けることによって、熱伝導性積層シート(F)14(熱伝導層)は高い熱伝導性を有しているので、NPNトランジスタ12a及びPNPトランジスタ12bで発した熱は熱伝導性積層シート(F)14、14を介してヒートシンク13へと効率よく伝えられ、ヒートシンク13から放熱される。このとき、NPNトランジスタ12a及びPNPトランジスタ12bが、共に、高い熱伝導性を有する熱伝導性積層シート(F)14、14を介して一つのヒートシンク13に取り付けられていることによって、NPNトランジスタ12aとPNPトランジスタ12bとで温度差が生じることを抑制できる。
 図2(C)は、発熱体である2つのトランジスタ22、22が熱伝導性積層シート(F)24を介して、必要に応じて任意の固定手段により固定された様子を概略的に示す断面図である。
  図2(C)に示したように、2つの発熱体22、22が熱伝導性積層シート(F)24を介して固定されることによって、熱伝導性積層シート(F)24(熱伝導層)は高い熱伝導性を有しているので、2つの発熱体22、22の一方の温度が他方に比べて高くなれば、一方から他方へと速やかに熱を伝えられるので、2つの発熱体22、22の間で温度差が生じることを抑制できる。
 なお、上記例では放熱体としてヒートシンクを用いたが、電子部品の筐体などを放熱体とすることもできる。以下、熱伝導性積層シート(F)の他の使用例について説明する。
 本発明の熱伝導性積層シート(F)は、電子機器に備えられる電子部品の一部として用いることができる。当該電子機器及び電子部品の具体例としては、エレクトロルミネッセンス(EL)、発光ダイオード(LED)光源を有する機器における発熱部周囲の部品、自動車等のパワーデバイス周囲の部品、燃料電池、太陽電池、バッテリー、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、ノートパソコン、液晶パネル、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ(SED)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、又は集積回路(IC)などの発熱部を有する機器や部品を挙げることができる。
 なお、本発明の熱伝導性積層シート(F)の電子機器への使用方法の一例としては、LED光源を例にすると下記に記述するような使用方法を挙げることができる。すなわちLED光源に直接貼り付ける;LED光源と放熱材料(ヒートシンク、ファン、ペルチェ素子、ヒートパイプ、グラファイトシート等)との間に挟みこむ;LED光源に接続された放熱材料(ヒートシンク、ファン、ペルチェ素子、ヒートパイプ、グラファイトシート等)に貼り付ける;LED光源を取り囲む筐体として使用する;LED光源を取り囲む筐体に貼り付ける;LED光源と筐体との隙間を埋める;等の方法である。LED光源の用途例としては、透過型の液晶パネルを有する表示装置のバックライト装置(テレビ、携帯、PC、ノートPC、PDA等);車両用灯具;工業用照明;商業用照明;一般住宅用照明;等が挙げられる。
 また、LED光源以外の具体例としては、以下のものが挙げられる。すなわち、PDPパネル;IC発熱部;冷陰極管(CCFL);有機EL光源;無機EL光源;高輝度発光LED光源;高輝度発光有機EL光源;高輝度発光無機EL光源;CPU;MPU;半導体素子;等である。
 更に本発明の熱伝導性積層シート(F)の使用方法としては、装置の筐体に貼り付けること等を挙げることができる。例えば、自動車等に備えられる装置に使用する場合、自動車に備えられる筐体の内部に貼り付ける;自動車に備えられる筐体の外側に貼り付ける;自動車に備えられる筐体の内部にある発熱部(カーナビ/燃料電池/熱交換器)と該筐体とを接続する;自動車に備えられる筐体の内部にある発熱部(カーナビ/燃料電池/熱交換器)に接続した放熱板に貼り付ける;こと等が挙げられる。
 なお、自動車以外にも、同様の方法で本発明の熱伝導性積層シート(F)を使用することができる。その対象としては、例えばパソコン;住宅;テレビ;携帯電話機;自動販売機;冷蔵庫;太陽電池;表面伝導型電子放出素子ディスプレイ(SED);有機ELディスプレイ;無機ELディスプレイ;有機EL照明;無機EL照明;有機ELディスプレイ;ノートパソコン;PDA;燃料電池;半導体装置;炊飯器;洗濯機;洗濯乾燥機;光半導体素子と蛍光体とを組み合わせた光半導体装置;各種パワーデバイス;ゲーム機;キャパシタ;等が挙げられる。
 更に、本発明の熱伝導性積層シート(F)は上記の使用方法に留まらず、用途に応じて他の方法で使用することも可能である。例えば、カーペットや温暖マット等の熱の均一化のために使用する;LED光源/熱源の封止剤として使用する;太陽電池セルの封止剤として使用する;太陽電池のバックシ-トとして使用する;太陽電池のバックシ-トと屋根との間に使用する;自動販売機内部の断熱層の内側に使用する;有機EL照明の筐体内部に、乾燥剤や吸湿剤と共に使用する;有機EL照明の筐体内部の熱伝導層及びその上に、乾燥剤や吸湿剤と共に使用する;有機EL照明の筐体内部の熱伝導層、放熱層、及びその上に、乾燥剤や吸湿剤と共に使用する;有機EL照明の筐体内部の熱伝導層、エポキシ系の放熱層、及びその上に、乾燥剤や吸湿剤と共に使用する;人や動物を冷やすための装置、衣類、タオル、シート等の冷却部材に対し、身体と反対の面に使用する;電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像成形装置に搭載する定着装置の加圧部材に使用する;電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像成形装置に搭載する定着装置の加圧部材そのものとして使用する;制膜装置の処理対象体を載せる熱流制御用伝熱部として使用する;制膜装置の処理対象体を載せる熱流制御用伝熱部に使用する;放射性物質格納容器の外層と内装の間に使用する;太陽光線を吸収するソーラパネルを設置したボックス体の中に使用する;CCFLバックライトの反射シートとアルミシャーシの間に使用する;こと等を挙げることができる。
 以下に、実施例にて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。なお、ここで用いる「部」や「%」は、特に断らない限り、質量基準である。
 <シート表面破壊>
  後に説明するようにして2枚の離型PETフィルム(離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム。以下同じ。)で熱伝導層が挟持された積層シートを作製し、その後、上面側の離型PETフィルムを剥がした。このとき、熱伝導層が適正な凝集力を有していれば、熱伝導層を破壊することなく離型PETフィルムを剥がすことができる。熱伝導層を破壊することなく剥がせた場合を「○」、熱伝導層が破壊された場合を「×」として、その結果を表2及び表3に示した。
 <熱拡散効果>
  上記シート表面破壊の評価において良い結果を得られた熱伝導性積層シートについて、下記のようにして熱伝導性を評価した。
   後に説明するようにして2枚の離型PETフィルムで熱伝導層が挟持された積層シートを作製し、それを25mm×120mmの大きさに裁断した試験片を用意した。試験片から上面側の離型PETフィルムを剥離し、長手方向の一方の端部に、マイクロセラミックヒーター(坂口電熱株式会社製、商品名:MS-5、25mm×25mm)を貼り付けた。なお、試験片とマイクロセラミックヒーターとの間には厚さ0.05mmの両面テープを使用した。マイクロセラミックヒーターにスライダックを接続し、マイクロセラミックヒーターに20Vの電圧をかけて60分間加熱した後、マイクロセラミックヒーターの表面をサーモグラフィーで撮影した。試験片を貼り付けた場合と貼り付けなかった場合とのマイクロセラミックヒーターの表面温度を比較し、その差(貼り付けなかった場合のマイクロセラミックヒーターの表面温度-試験片を貼り付けた場合のマイクロセラミックヒーターの表面温度)[℃]を評価し、熱拡散効果[℃]とした。熱拡散効果[℃]の数値が大きいほど、熱拡散の効果が高く熱伝導性が高い。なお、測定は23℃雰囲気下で行った。結果を表2及び表3に示した。
 <熱伝導性積層シートの作製>
  (実施例1)
  反応器に、アクリル酸2-エチルヘキシル94%とアクリル酸6%とからなる単量体混合物100部、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.03部及び酢酸エチル700部を入れて均一に溶解し、窒素置換後、80℃で6時間重合反応を行った。重合転化率は97%であった。得られた重合体を減圧乾燥して酢酸エチルを蒸発させ、粘性のある固体状の(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1-1)を得た。(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1-1)の重量平均分子量(Mw)は270,000、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)は3.1であった。重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、テトラヒドロフランを溶離液とするゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより、標準ポリスチレン換算で求めた。
 次に、多官能エポキシ化合物(B)(ナガセケムテックス株式会社製、DLC-402)2部を電子天秤で計量し、これを25℃にて上記(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1-1)100部と混合した。混合には、恒温槽(東機産業株式会社製、商品名「ビスコメイト 150III」)及びホバートミキサー(株式会社小平製作所製、商品名「ACM-5LVT型」、容量:5L)を用いた。ホバート容器の温調は25℃に設定し、真空(-0.1MPaG)にして、回転数目盛を3にして30分間攪拌した。この工程を第1混合工程という。
 次に、膨張化黒鉛粉(C)(伊藤黒鉛工業株式会社製、商品名「EC-50」、平均粒径:250μm)120部を計量して上記ホバート容器に投入し、ホバート容器の温調を25℃に設定し、真空(-0.1MPaG)にして、回転数目盛を3にして30分間攪拌した。この工程を第2混合工程という。
 次に、上記第1混合工程及び第2混合工程を経て得た混合組成物を、厚さ38μmの絶縁層(離型PETフィルム)上に垂らし、当該混合組成物上にさらに、厚さ38μmの他の離型PETフィルムを被せた。混合組成物が離型PETフィルムに挟持されたこの積層体を、間隔を500μmに調整した2つのロールの間に通し、混合組成物をシート状に成形(熱伝導層を製造)した後、一方(上面側)の離型PETフィルムを剥がして熱伝導性積層シート(以下、単に「シート」と表記する。)(F1)を得た。
 (実施例2乃至5、及び比較例1乃至4)
  熱伝導層に用いる各物質の配合、及び絶縁層に用いるシートを表2及び表3に示したように変更した以外は実施例1と同様にして実施例2乃至5に係るシート(F2乃至F5)、及び比較例1乃至4に係るシート(FC1乃至FC4)を作製した。なお、比較例1では膨張化黒鉛粉(C)(伊藤黒鉛工業株式会社製、商品名「EC-50」、平均粒径:250μm)に代えて、膨張化黒鉛粉(伊藤黒鉛工業株式会社製、商品名「EC-500」、平均粒径:30μm)を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2及び表3に示したように、実施例にかかるシート(F1乃至F5)は、重合反応を用いなくても熱伝導層が適正な凝集力を有しており、容易にシート状に成形することができた。また、実施例にかかるシート(F1乃至F5)は熱伝導性が高かった。
  一方、膨張化黒鉛粉の粒径を小さくした比較例1、膨張化黒鉛粉の添加量が少なかった比較例2、膨張化黒鉛粉の添加量が多かった比較例3、及び多官能エポキシ化合物の添加量が少なかった比較例4はいずれも熱伝導層が適正な凝集力を有していなかった。
 1 基板
 2、12a、12b、22 発熱体
 3、13 放熱体
 4、14、24 熱伝導性積層シート
 40 熱伝導性積層シート
 41 熱伝導層
 42 絶縁層

Claims (3)

  1.  熱伝導性を有する熱伝導層と、電気的絶縁性を有する絶縁層と、を備えた熱伝導性積層シート(F)であって、
     前記熱伝導層が、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)を100質量部と、官能基を2以上10000以下有する多官能エポキシ化合物(B)を1質量部以上15質量部以下と、平均粒径が100μm以上の膨張化黒鉛粉(C)を90質量部以上450質量部以下と、を含む層である、
    熱伝導性積層シート(F)。
  2.  熱伝導性を有する熱伝導層と、電気的絶縁性を有する絶縁層と、を備えた熱伝導性積層シート(F)の製造方法であって、
     (メタ)アクリル酸エステル重合体(A1)を100質量部と、官能基を2以上10000以下有する多官能エポキシ化合物(B)を1質量部以上15質量部以下と、平均粒径が100μm以上の膨張化黒鉛粉(C)を90質量部以上450質量部以下と、を含む混合組成物をシート状に成形して前記熱伝導層を製造する工程を含む、
    熱伝導性積層シート(F)の製造方法。
  3.  発熱体及び該発熱体に固定された請求項1に記載の熱伝導性積層シート(F)を備えた電子機器。
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