(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ホウ素を含む樹脂シートからなる熱伝導性シートにおいて、シートの厚み方向にＸ線を照射して得られたＸ線回折図の＜１００＞面に対する＜００２＞面のピーク比（＜００２＞／＜１００＞）が１０以下であることを特徴とする高熱伝導性シート。
【請求項２】
樹脂がシリコーンであることを特徴とする請求項１記載の高熱伝導性シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高熱伝導性シートに関する。詳しくは、電子機器の放熱を行う際に、発熱電子部品とヒートシンクの間に介在される放熱部材として好適な高熱伝導性シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器において、使用時に発生する熱をどのように除去するかが重要な課題となっており、従来よりトランジスタやサイリスタ等の発熱電子部品を、放熱フインや放熱板等のヒートシンクに、熱伝導性シートを介して取り付けることによって行われている。この熱伝導性シートは、樹脂に窒化ホウ素等の熱伝導性フイラーを分散含有させたものが用いられており、熱伝導性が良好であることから発熱電子部品の実装に広く賞用されている。
【０００３】
熱伝導性シートの熱伝導性を高めるには、熱伝導性フイラーの充填量を多くすれば良いが、シートの機械的強度が低下するので高充填には限度があった。
【０００４】
また、窒化ホウ素（ＢＮ）は鱗片状粒子であり、その粒子自身の熱伝導性は鱗片状の面方向では約１１０Ｗ／ｍＫであるのに対し、その面に対して垂直な方向では約２Ｗ／ｍＫ程度しかなく、ＢＮ粒子の熱伝導性は面方向が数十倍優れていることが知られている。すなわち、ＢＮ粒子の面方向を放熱シートの厚み方向と同じにする（ＢＮ粒子をシート厚み方向に立てる）ことによってシート厚み方向の熱伝導性が飛躍的に向上することが知られているが、従来のシート製造方法（カレンダーロール法、ドクターブレード法、押し出し法）では、シート成型時にＢＮ粒子の配向が起こり、鱗片状粒子の面方向がシート面の方向と同一となってしまい、ＢＮ粒子の面方向の優れた熱伝導性を活かされないままとなっていた。
【０００５】
このような問題点を解決するため、特公平６−１２６４３号公報には、ＢＮ粒子をランダムに配向させた凝集粉が提案されているが、横に配向したＢＮ粒子をも依然として多く存在しているので、ＢＮ粒子の面方向の優れた熱伝導性が十分に活かされているとは言い難い。
【０００６】
そこで、シート厚み方向に配向しているＢＮ粒子の割合を、シート面方向に配向している割合よりも多くする方法として、ＢＮ粒子の充填されたシリコーン固化物を成型機でブロック化し、それを垂直方向にスライスしてシート化する方法（特公平６−３８４６０号公報）があるが、この方法では断面積の広いブッロクを成形せざるを得ないので、ブロック中心部のＢＮ粒子は所期したようには配向せず、熱伝導性の十分な向上は望めない。
【０００７】
更には、特開平８−２４４０９４号公報には、ＢＮ含有の未硬化樹脂シートを金型内の狭いスリットを通過させてＢＮ粒子をシート厚み方向に立たせることが提案されているが、この方法においても中心部付近のＢＮ粒子はその立ち度合いが不十分であるので、本発明が目的としている熱伝導性までには達し得ないものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、直立に近い状態で配向させたＢＮ粒子の割合が、シート面の方向よりも厚み方向に極めて多く存在させたシートを提供することであり、これによって、より少ないＢＮ粒子の充填量（すなわち、より柔軟性の高いもの）にして熱伝導性の極めて高いシートを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、窒化ホウ素を含む樹脂シートからなる熱伝導性シートにおいて、シートの厚み方向にＸ線を照射して得られたＸ線回折図の＜１００＞面に対する＜００２＞面のピーク比（＜００２＞／＜１００＞）が１０以下であることを特徴とする高熱伝導性シートであり、特に樹脂がシリコーン樹脂であることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、更に詳しく本発明について説明する。
【００１１】
本発明で使用される樹脂は、シリコーン樹脂（付加反応により加硫する液状シリコーンゴム、過酸化物を加硫に用いる熱加硫型ミラブルタイプのシリコーンゴム）、エポキシ樹脂、オレフィン系樹脂等の一般的に電子材料用途として用いられているものである。
【００１２】
中でも、電子機器の放熱部材では、発熱電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性が要求されるため、柔軟性を有する樹脂や、ゴム弾性を有する樹脂が望ましい。柔軟性樹脂としては、付加反応型液状シリコーンの固化物が好適であり、その具体例としては、一分子中にビニル基とＨ−Ｓｉ基の両方を有する一液性のシリコーンや、末端又は側鎖にビニル基を有するオルガノポリシロキサンと末端又は側鎖に２個以上のＨ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサンとの二液性のシリコーンなどがある。
【００１３】
このような付加反応型液状シリコーンの市販品としては、東レダウコーニング社製、商品名「ＳＥ−１８８５」等を例示することができる。樹脂の柔軟性は、シリコーンの架橋密度や熱伝導性フイラーの充填量によって調整することができる。
【００１４】
本発明で使用されるＢＮ粒子は、その厚み（ｃ軸方向）が０．１μｍ以上であることが好ましい。０．１μｍ未満では、樹脂に分散させる際に粒子が破壊される恐れがある。また、ＢＮ粒子のアスペクト比（縦／横比）はできるだけ大きい方が熱伝導性を向上させる点で好ましく、アスペクト比としては２０以上が好ましい。
【００１５】
このようなＢＮ粒子は、例えば粗製ＢＮ粉末をアルカリ金属又はアルカリ土類金属のほう酸塩の存在下、窒素雰囲気中、２０００℃×３〜７時間加熱処理して結晶を発達させ、それを粉砕した後、必要に応じて硝酸等の強酸で精製することによって製造することができる。
【００１６】
本発明の高熱伝導性シートにおいて、ＢＮ粒子の含有量は、２０〜７０体積％特に３５〜５５体積％であることが好ましい。２０体積％未満では、十分な熱伝導性を付与することができず、また７０体積％をこえると、シートの機械的強度が低下し、用途に制約を受ける。高熱伝導性シートの熱抵抗は、０．５℃／Ｗ・ｍｍ以下が好ましい。
【００１７】
本発明の高熱伝導性シートの形状については全く任意であり、用途に応じて適切な形状が選択される。厚みは、０．１〜５．０ｍｍ程度が一般的である。
【００１８】
本発明の高熱伝導性シートにおいては、シートの厚み方向に直立に近い状態で配向しているＢＮ粒子の割合が、シートの面方向よりも厚み方向に著しく大きくなっていることが特徴である。具体的には、シートの厚み方向にＸ線を照射して得られたＸ線回折図において、＜１００＞面（ａ軸）に対する＜００２＞面（ｃ軸）のピーク比（＜００２＞／＜１００＞）が１０以下、より望ましくは６以下である。
【００１９】
次に、本発明の高熱伝導性シートの製造方法について説明する。
【００２０】
先ず、樹脂とＢＮ粒子を混合する。両者の割合は、樹脂３０〜８０体積％、ＢＮ７０〜２０体積％であることが好ましい。混合は、ロールミル、ニーダー、バンバリーミキサー等を用いて行われる。
【００２１】
次いで、この混合物をダイス内の途中路に設けられた複数の小さい穴に通過させて複数の棒状物を押出成形し、それらを収集平型を通過させて未硬化シート状物に成形する。ここで、小さい穴の断面積は０．０１〜１０ｍｍ２  、押出成形時のせん断速度は１０Ｓ−１以上、また未硬化シート状物の寸法は、幅５０〜１０００ｍｍ、厚み０．１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００２２】
ここまでの操作によって、混合物のＢＮ粒子は、狭い穴の流路を通過する際にせん断力を受け、シートの厚み方向に直立に近い状態で配向している割合が、シートの面方向よりも厚み方向に著しく大きくなっている。
【００２３】
次いで、未硬化のシート状物の複数枚を積層して、望ましくは幅１５０〜５００ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍ、高さ１５０〜５００ｍｍ程度のブロック状となし、それを所望長さに切断してから硬化させるか、又は硬化させてから所望長さに切断することによって、本発明の高熱伝導性シートを製造することができる。その際の硬化は、遠赤外乾燥炉内を通過させる、又は熱風乾燥機に入れて加熱する等によって行われる。なお、本発明の高熱伝導性シートの厚みとしては、０．０５〜５ｍｍ特に０．２〜２ｍｍであることが好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例と比較例をあげて更に具体的に本発明を説明する。
【００２５】
実施例１
ミラブル型シリコーンゴム（東芝シリコーン社製、商品名「ＴＳＥ２９１３Ｕ」）に、平均粒子径１５μｍ、平均粒子厚み１μｍのＢＮ粉末（電気化学工業社製、商品名「デンカボロンナイトライド」）を表１に示す割合で配合し、ミキサで混合し、更にシリコーンゴム用加硫剤（２、４−ジクロロパーオキサイド）、シリコーンゴム用難燃付与剤（白金含有イソプロピルアルコール）、フイラー分散剤（日本ユニカー社製、商品名「Ａ−１７３」）をそれぞれ少量添加してコンパウンドを調製した。
【００２６】
次いで、縦１ｍｍ、横０．２ｍｍ、長さ１０ｍｍの穴が縦に１列、横に５００列を有するノズル板と、その直後に縦１ｍｍ、横５０ｍｍの開口部を有する収集平型とが内部に設けられてなるダイスから、上記コンパウンドを押出成形して未硬化のシート状物を得、それらを巻き取りロールによって５０層巻き取り、厚み５０ｍｍにした。この積層物を１５０℃の熱風乾燥機で２０Ｈｒ加硫硬化させた後、幅（厚み）１ｍｍに切断して、本発明の高熱伝導性シートを製造した。
【００２７】
実施例２
樹脂として、Ａ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）とＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）の二液性の付加反応型液状シリコーン（東レダウコーニング社製、商品名「ＳＥ−１８８５」）を、Ａ液対Ｂ液の混合比を表１に示す配合（体積％）としたこと以外は、実施例１と同様にして高熱伝導性シートを製造した。
【００２８】
比較例１
実施例１において、未硬化のシート状物の一枚を用いたこと以外は、実施例１と同様に加硫硬化させて熱伝導性シートを製造した。
【００２９】
比較例２
実施例１で調製されたコンパウンドを、圧力５０ｋｇ／ｃｍ２  、温度１５０℃、３０分間の加圧プレスを行って熱伝導性シートを製造した。
【００３０】
上記で得られた熱伝導性シートについて、シートの厚み方向にＸ線を照射して得られたＸ線回折図における、＜１００＞面（ａ軸）に対する＜００２＞面（ｃ軸）のピーク比（＜００２＞／＜１００＞）及び熱抵抗を測定した。それらの結果を表２に示す。なお、特公平６−１２６４３公報の実施例６の値を参考例として表２に併記した。
【００３１】
（１）ピーク比
シートを２０×２０ｍｍに切り出し、表１に示す条件でＸ線回折分析（装置：リガク社製商品名「ＧＦ−２０１３］）を行い、＜１００＞面（ａ軸）に対する＜００２＞面（ｃ軸）のピーク比（＜００２＞／＜１００＞）を算出した。
【００３２】
【表１】
0003568401.tif 000002
【００３３】
（２）熱抵抗
熱伝導性シートをＴＯ−３形状に切断してＴＯ−３型の銅製ヒーターケースと銅板との間にはさみ、締付けトルク５ｋｇｆ−ｃｍにてセットした後、銅製ヒーターケースに電力１５Ｗをかけて４分間保持して銅製ヒーターケースと銅板との温度差を測定し、次式により算出した。
【００３４】
熱抵抗（℃／Ｗ・ｍｍ）＝｛温度差（℃）／電力（Ｗ）｝÷シート厚（ｍｍ）
【００３５】
【表２】
0003568401.tif 000003
【００３６】
表２より、実施例の高熱伝導性シートは、比較例のシートに比べて、熱抵抗が小さく熱伝導性が大幅に向上していることがわかる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、高熱伝導性のシートが提供される。本発明の高熱伝導性シートは、電子機器の放熱部材として好適なものである。