(57)【要約】【課題】  低熱抵抗かつ作業性に優れた、電子部品の放熱材料に適したフェーズチェンジ型放熱部材を提供すること。【解決手段】３０〜１２０℃で軟化する樹脂を含む有機成分が１５〜３５質量％、平均粒径０．３〜０．８μｍの粉末aと、平均粒径０．９〜１．９μｍの粉末bとが、a/b＝７／３〜３／７の体積比の割合である無機充填材６５〜９０質量％を含有してなる熱伝導性樹脂組成物からなる層の少なくとも一面に、ビッカース硬さが２４Ｈv以下である金属層が積層されてなることを特徴とするフェ−ズチェンジ型放熱部材であり、また、粉末a、粉末bが窒化アルミニウム及び／又はアルミナ粉及び／又は酸化亜鉛粉であることを特徴とする前記のフェーズチェンジ型放熱部材であり、さらには、金属層が錫またはインジウムまたはそれらの少なくとも１を含む合金であることを特徴とする前述のフェーズチェンジ型放熱部材である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０〜１２０℃で軟化する樹脂を含む有機成分が１０〜３５質量％、平均粒径０．３〜０．８μｍの粉末aと、平均粒径０．９〜１．９μｍの粉末bとが、a/b
＝７／３〜３／７の体積比の割合である無機充填材６５〜９０質量％を含有してなる熱伝導性樹脂組成物からなる層の少なくとも一面に、ビッカース硬さが２４Ｈv以下である金属層が積層されてなることを特徴とするフェ−ズチェンジ型放熱部材。
【請求項２】
粉末aがアルミナ粉及び／又は酸化亜鉛粉であることを特徴とする請求項１に記載のフェーズチェンジ型放熱部材。
【請求項３】
粉末bが窒化アルミニウム粉であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェーズチェンジ型放熱部材。
【請求項４】
金属層が、錫またはインジウムまたはそれらの少なくとも１を含む合金であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフェーズチェンジ型放熱部材。
【請求項５】
金属層の厚さが０．００５〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフェーズチェンジ型放熱部材。
【請求項６】
熱伝導性樹脂組成物からなる層の厚さが０．０1〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフェーズチェンジ型放熱部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の放熱材料として適したフェーズチェンジ型放熱部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子回路の高集積化に伴い、回路から発生する熱をいかに外部へ逃がすかという放熱の問題が深刻となっている。その対策として、シリコーンゴムに熱伝導性無機粉末が充填された硬化物からなる放熱シート、シリコーンゲルに熱伝導性無機粉末が充填され、柔軟性を有する硬化物からなる放熱スペーサー、液状シリコーンに熱伝導性無機粉末が充填された流動性のある放熱グリース、樹脂の相変化を利用したフェーズチェンジ型放熱部材等が例示される。これらのうち、薄化が容易なものはグリース及びフェーズチェンジ型放熱部材であるが、作業性の点でフェーズチェンジが好まれる。
【０００３】
但し、更なる作業性の向上が求められる場合や、繰り返し再使用する場合には、その少なくとも一面に熱伝導率が高く粘着性の無い層、具体的には金属箔が積層された形で用いられることがある。その場合は熱伝導性率の観点からアルミニウムや銅が用いられることが多いが（特許文献１）、フェーズチェンジ層と金属箔層との層間の接触抵抗により、積層体としての放熱特性が低下してしまう問題があった。 
【特許文献１】特開２００４−７５７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記に鑑み、高熱伝導性かつ作業性に優れ、更に繰り返し再使用した場合にも特性劣化のない、電子部品の放熱材料に適したフェーズチェンジ型放熱部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、３０〜１２０℃で軟化する樹脂を含む有機成分が１５〜３５質量％、平均粒径０．３〜０．８μｍの粉末aと、平均粒径０．９〜１．９μｍの粉末bとが、a/b＝７／３〜３／７の体積比の割合である無機充填材６５〜９０質量％を含有してなる熱伝導性樹脂組成物からなる層の少なくとも一面に、ビッカース硬さが２４Ｈv以下である金属層が積層されてなることを特徴とするフェ−ズチェンジ型放熱部材である。また、本発明は、粉末aがアルミナ粉及び／又は酸化亜鉛、粉末bが窒化アルミニウム粉であることを特徴とする前記のフェーズチェンジ型放熱部材である。更に、本発明は、金属層が、錫またはインジウムまたはそれらの少なくとも１を含む合金であることを特徴とする前述のフェーズチェンジ型放熱部材である。 
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、熱伝導性樹脂組成物層（以下フェーズチェンジ層とする）中の無機充填材を所定量とし、更にフェーズチェンジ層に積層する金属箔の硬さを制御することによって、高放熱性、作業性良好、繰り返し使用時の特性劣化防止などの効果を奏することができる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、フェーズチェンジ層に積層される金属箔として、ビッカース硬度で２４以下のもの、具体的に例を挙げれば錫、インジウムを用いることにより、高い放熱特性を得ることができる。これは軟らかいことにより、荷重負荷時に有機結合層内にある無機系材料との間の接触が強化され、有機無機混合層と金属箔との界面の熱抵抗を小さくすることができるためと考えられる。金属箔の硬度が高いとこの部分の抵抗が大きくなり、例えば銅のように熱伝導率の高い材料を用いても放熱特性は低下する。
【０００８】
本発明において、粉末ａ、粉末ｂは窒化アルミニウム粉及び／又はアルミナ粉及び／又は酸化亜鉛粉及び／又は金属アルミニウム粉であることが好ましい。さらに好ましくは粉末aに酸化亜鉛粉及び窒化アルミニウム粉、粉末ｂに窒化アルミニウム粉を用いることである。これにより高熱伝導と高充填性、流動性を並立させることができる。またその他炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素などから選ばれた一種又は2種以上の粉末を、粉末ａ、ｂあわせた無機系充填材の合計中、１０質量％まで含有していても良い。
【０００９】
充填材は、平均粒径の異なる2種類又はそれ以上の粉末が使用される。すなわち、平均粒径０．３〜０．８μmの粉末ａと、平均粒径０．９〜１．９μｍの粉末ｂとが、ａ／ｂ＝７／３〜３／７の体積比となるように使用される。この時、粉末ａ、粉末ｂはそれぞれ複数の粉末からなっていても良い。これにより本発明のフェーズチェンジ層の流動性が向上するとともに、荷重印加時の金属層への接触も向上する。粉末ａの平均粒径が０．３μｍ以下だと充填が困難になり、また流動性が低下してフェーズチェンジ層の薄化が困難になる。一方粉末ｂの平均粒径が１．９μｍを超える場合は、繰り返し使用した場合にフェーズチェンジ層が何らかの変質を起こし、放熱特性が低下する場合がある。なお本明細書内において、平均粒径とはレーザー回折式粒度分布測定装置にて、センサで検出した粒子による回折／散乱光の光強度分布のデータから粒度分布を計算したものであり、測定される粒子径の値に相対粒子量（差分％）を掛けて、相対粒子量の合計（１００％）で割って求められた体積平均粒径を表す。
【００１０】
充填材の含有率は、フェーズチェンジ層構成物中、６５〜９０質量％とする。６５質量％未満では熱伝導率が低く、いくら薄化しても低熱抵抗化は困難となる。また、９０質量％を超えると、フェーズチェンジ層の流動性が低くなり、薄化しにくくなる。
【００１１】
粉末ａ、ｂとしては高熱伝導性を有するものが好ましく、その意味では各種金属粉やセラミックス粉が好ましいが、コストと熱伝導特性、安全性などを考慮すると、粉末ａとしては耐湿信頼性が高いアルミナ粉及び／又は酸化亜鉛が、粉末ｂとしては熱伝導性の高い窒化アルミニウム粉が特に好ましい。それ以外の場合、例えば金属アルミニウム等の金属粉も使用できるが、その場合熱伝導率は高いものの、金属微粉となることから粉の活性が非常に高くなり、爆発の危険性が高くなるなど取り扱いにくくなる。
【００１２】
本発明のフェーズチェンジ層の有機成分においては、温度３０〜１２０℃で軟化する有機成分を含有していることが好ましい。軟化温度が３０℃未満では室温状態でも軟化しやすくなって取扱に支障を来し、一方１２０℃を超えて軟化させるためには非常に高温にする必要があり好ましくない。このような樹脂を例示すれば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンーαオレフィン共重合体、エチレンー酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂や、その他常温では固体であり加熱により低粘度の流体になるもの、例えばマイクロクリスタリンワックス、モンタン酸ワックス、モンタン酸エステルワックス等のワックス類、また室温で固体であるパラフィンワックス等が挙げられる。これらの一種又は二種以上、またこれらに適宜流動パラフィンを加える。マトリックスをこのような有機成分で構成することにより、加熱時の流動性を極めて高くすることができ薄化が容易となるため、熱抵抗を減少させることができる。
【００１３】
また本発明のフェーズチェンジ層においては、有機成分として上記のほかに、例えば粘着性を付与するための粘着剤や無機充填材分散性向上のための分散剤、界面活性剤、カップリング剤など、各種添加剤などを適宜用いても良い。
【００１４】
本発明のフェーズチェンジ層組成物は、上記諸材料を加温しながら万能混合撹拌機、ニーダー等で混練し、厚み０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍにシート成形することによって製造することができる。厚みが０．５ｍｍを超えると、低熱抵抗化が困難になる。また０．０１ｍｍ未満では、発熱性電子部品の凹凸への追従が困難になるため、接触が不十分となり、熱抵抗が増加する。
【００１５】
シート成形は、上記フェーズチェンジ層を、金属錫や金属インジウム等の箔に乗せ、所定厚さの金型で加熱プレスするか、加熱しながらロールコーター等で所定の空間を通過させるか、又はフェーズチェンジ層をトルエン等の溶剤で溶解させ、ドクターブレード法などで塗工した後ラミネーターで調整する等によって行うことができる。箔の厚みは０．００５〜０．２ｍｍが好ましい。０．００５ｍｍ未満では取り扱いが難しくシワが入りやすく、０．２ｍｍを超えると柔軟性が低下する。
【００１６】
本発明のフェーズチェンジ型放熱部材は、ＭＰＵやパワートランジスタ、トランス等の発熱性電子部品からの熱を放熱フィンや放熱ファン等の放熱部品に伝熱させるために使用され、発熱性電子部品と放熱部品の間に挟みこまれて使用される。これによって、発熱性電子部品と放熱部品間の伝熱が良好となり、発熱性電子部品の誤作動を著しく軽減させることができる。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例及び比較例を挙げて更に具体的に本発明を説明する。
【００１８】
実施例１〜７
粉末ａとして、市販のアルミナ（住友化学社製AA-05  平均粒径０．５μ）、酸化亜鉛粉（堺化学社製「第一種」平均粒径０．６μｍ）を、また粉末ｂとして、市販の窒化アルミニウム粉（トクヤマ社製「Ｈグレード」；平均粒径１．６μｍ）を用い、これらを表１に示す割合で混合して無機充填材を調整した。なお、平均粒径はレーザー回折式粒度分布測定装置（日機装社製マイクロトラックＭＴ３２００）で評価した。
【００１９】
【表１】
2010021165.tif 000002
【００２０】
一方、有機成分として、流動パラフィン（松村石油社製「モレスコホワイトＰ−３５０Ｐ」）、エチレンー酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）（東ソー社製「ウルトラセン７２５」）、ホットメルト接着剤（松村石油社製「モレスコメルトＴＮ−５３０Ｓ」）を準備し、無機充填材と共に表１の割合で配合し、１５０℃に過熱した万能混合撹拌機の容器に入れ、１５分間混合しながら真空脱泡し、冷却してから取り出してフェーズチェンジ層組成物とした。
【００２１】
このフェーズチェンジ層組成物を、厚さ０．０２ｍｍ、幅１６０ｍｍの金属錫箔（日本製箔社製、ビッカース硬さ２０Ｈv）もしくはインジウム箔（日本製箔社製、ビッカース硬さ１６Ｈv）に乗せ、１２０℃に設定された遠赤外加熱炉を通して加熱を行い、流動性樹脂を溶融させた状態にしてから、その上面に、厚さ０．１ｍｍ、幅１６０ｍｍの片面シリコーン処理ＰＥＴフィルムのシリコーン処理面を接面させて配置し、０．２ｍｍのギャップを設けたコンマコーターの間を通した。これを長さ４００ｍｍに切断した後冷却し、ＰＥＴフィルムをはがして、厚み０．１ｍｍ、幅１５０ｍｍ、長さ４００ｍｍのフェーズチェンジ型放熱部材を得た。
【００２２】
得られたフェーズチェンジ型放熱部材の熱抵抗は、１０ｍｍ角の試料装着部分を持つ、ヒーターを埋め込んだ銅製治具と銅製冷却治具との間にはさみ、４．２ｋｇの荷重をかけてセットした後、ヒーターに電力２０Ｗをかけて３０分間保持し、挟まれた放熱部材部分に発生する温度差（℃）を測定した。これを室温まで放冷してフェーズチェンジ型放熱部材を一旦取り外した後、再度セットして同様に荷重、電力をかけて測定を行った。この操作を繰り返し、計5回の測定を行った。熱抵抗値は式：熱抵抗（℃／Ｗ）＝温度差（℃）／電力（Ｗ）、により算出した。それぞれ1回目と5回目の測定結果を表１に示す。
【００２３】
比較例１〜２
金属箔としてアルミニウム（ビッカース硬度２５Ｈv）及び銅（ビッカース硬度４６Ｈv）を用いた以外は、実施例１に準じてフェーズチェンジ型放熱部材を作製した。得られたものの熱抵抗値は表１の通りとなり、実施例に比べて高い熱抵抗値を示した。
【００２４】
比較例３
粉末ａとして、市販のアルミナ（住友化学社製AA-05  平均粒径０．５μ）を、粉末ｂとして、市販の金属アルミニウム粉（ミネルコ社製＃８００、平均粒径２．５μｍ）を用いたこと以外は、実施例１に準じてフェーズチェンジ型放熱部材を製造した。得られたものは実施例１〜７に比べて、繰り返し5回目の測定結果で高い熱抵抗値を示した。
【００２５】
比較例４、５
有機成分の割合を、本発明の範囲を逸脱した表１の組成とした以外は、実施例１と同様にフェーズチェンジ型放熱部材を製造した。得られたものは実施例に比べて高い熱抵抗値を示す（比較例４）か、流動性が悪すぎてシート化できないもの（比較例５）であった。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のフェーズチェンジ型放熱部材は、各種電子部品など、熱を発生するもの全ての放熱用途に適用できる。