(57)【要約】【課題】  高い熱伝導性を有しつつ、絶縁性にも優れる熱伝導シート熱伝導シートなどの提供。【解決手段】  バインダ樹脂と、導電性を有する繊維状フィラーとを含有する熱伝導シートであって、  前記導電性を有する繊維状フィラーと、前記熱伝導シートとが、以下の関係式（１）を満たす熱伝導シートである。    Ｄ９０−Ｄ５０  ≦  Ａ×０．０３５    ・・・関係式（１）  ここで、Ｄ９０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積９０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ｄ５０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積５０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ａは、前記熱伝導シートの平均厚み（μｍ）である。【選択図】図１
2018046073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダ樹脂と、導電性を有する繊維状フィラーとを含有する熱伝導シートであって、
前記導電性を有する繊維状フィラーと、前記熱伝導シートとが、以下の関係式（１）を満たすことを特徴とする熱伝導シート。
Ｄ９０−Ｄ５０  ≦  Ａ×０．０３５    ・・・関係式（１）
ここで、Ｄ９０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積９０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ｄ５０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積５０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ａは、前記熱伝導シートの平均厚み（μｍ）である。
【請求項２】
前記導電性を有する繊維状フィラーと、前記熱伝導シートとが、以下の関係式（２）を満たす請求項１に記載の熱伝導シート。
Ｄ９０−Ｄ５０  ≦  Ａ×０．０１８    ・・・関係式（２）
【請求項３】
前記導電性を有する繊維状フィラーが、炭素繊維である請求項１から２のいずれかに記載の熱伝導シート。
【請求項４】
更に、前記導電性を有する繊維状フィラー以外の熱伝導性フィラーを含有する請求項１から３のいずれかに記載の熱伝導シート。
【請求項５】
前記バインダ樹脂が、シリコーンである請求項１から４のいずれかに記載の熱伝導シート。
【請求項６】
熱源と、放熱部材と、前記熱源と前記放熱部材との間に挟持される熱伝導シートとを有し、
前記熱伝導シートが、請求項１から５のいずれかに記載の熱伝導シートであることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の熱源とヒートシンク等の放熱部材との間に配置される熱伝導シート、及び前記熱伝導シートを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パーソナルコンピュータ等の各種電気機器やその他の機器に搭載されている半導体素子においては、駆動により熱が発生し、発生した熱が蓄積されると半導体素子の駆動や周辺機器へ悪影響が生じることから、各種冷却手段が用いられている。半導体素子等の電子部品の冷却方法としては、当該機器にファンを取り付け、機器筐体内の空気を冷却する方式や、その冷却すべき半導体素子に放熱フィンや放熱板等のヒートシンクを取り付ける方法等が知られている。
【０００３】
上述の半導体素子にヒートシンクを取り付けて冷却を行う場合、半導体素子の熱を効率よく放出させるために、半導体素子とヒートシンクとの間に熱伝導シートが設けられている。この熱伝導シートとしては、シリコーンに熱伝導性フィラー〔鱗片状粒子（窒化ホウ素（ＢＮ）、黒鉛等）、炭素繊維等〕等の充填剤を分散含有させたものが広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
これら熱伝導性フィラーは、熱伝導の異方性を有しており、例えば熱伝導性フィラーとして炭素繊維を用いた場合、繊維方向には約６００Ｗ／ｍ・Ｋ〜１２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し、窒化ホウ素を用いた場合には、面方向では約１１０Ｗ／ｍ・Ｋ、面方向に垂直な方向では約２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し、異方性を有することが知られている。
【０００５】
ここで、パーソナルコンピュータのＣＰＵなどの電子部品は、その高速化、高性能化に伴って、その放熱量は年々増大する傾向にある。しかしながら、反対にプロセッサ等のチップサイズは微細シリコン回路技術の進歩によって、従来と同等サイズかより小さいサイズとなり、単位面積あたりの熱流速は高くなっている。したがって、その温度上昇による不具合などを回避するために、ＣＰＵなどの電子部品をより効率的に放熱、冷却することが求められている。
【０００６】
そのためには熱伝導シートの熱伝導性を向上する必要が有り、その手法として、一般的には熱伝導性フィラーを多量に配合することが考えられる。しかし、炭素繊維や黒鉛繊維、金属繊維等の熱伝導性に優れる熱伝導性フィラーは、導電性を有している。そのため、配合量を増やすと電子機器部品の導通箇所との接触により接点不良（ショート）を引き起こす可能性が大きくなる。
【０００７】
このように、熱伝導シートには更なる熱伝導率の向上と共に絶縁性の確保も求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３２２１３９号公報
【特許文献２】特開２００９−１３２８１０号公報
【特許文献３】特開２０１２−２３３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高い熱伝導性を有しつつ、絶縁性にも優れる熱伝導シート、及び前記熱伝導シートを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  バインダ樹脂と、導電性を有する繊維状フィラーとを含有する熱伝導シートであって、
前記導電性を有する繊維状フィラーと、前記熱伝導シートとが、以下の関係式（１）を満たすことを特徴とする熱伝導シートである。
Ｄ９０−Ｄ５０  ≦  Ａ×０．０３５    ・・・関係式（１）
ここで、Ｄ９０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積９０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ｄ５０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積５０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ａは、前記熱伝導シートの平均厚み（μｍ）である。
＜２＞  前記導電性を有する繊維状フィラーと、前記熱伝導シートとが、以下の関係式（２）を満たす前記＜１＞に記載の熱伝導シートである。
Ｄ９０−Ｄ５０  ≦  Ａ×０．０１８    ・・・関係式（２）
＜３＞  前記導電性を有する繊維状フィラーが、炭素繊維である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の熱伝導シートである。
＜４＞  更に、前記導電性を有する繊維状フィラー以外の熱伝導性フィラーを含有する前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の熱伝導シートである。
＜５＞  前記バインダ樹脂が、シリコーンである前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の熱伝導シートである。
＜６＞  熱源と、放熱部材と、前記熱源と前記放熱部材との間に挟持される熱伝導シートとを有し、
前記熱伝導シートが、前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の熱伝導シートであることを特徴とする半導体装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、高い熱伝導性を有しつつ、絶縁性にも優れる熱伝導シート、及び前記熱伝導シートを用いた半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明が適用された半導体装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（熱伝導シート）
本発明の熱伝導シートは、バインダ樹脂と、導電性を有する繊維状フィラーとを少なくとも含有し、好ましくは熱伝導性フィラーを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
【００１４】
本発明者らは、熱伝導シートにおける熱伝導性の向上と絶縁性の確保という、二律背反の目的を達成するために、鋭意検討を行った。
本発明者らは、使用される導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布に着目した。該繊維状フィラーの繊維長が揃っており、繊維長分布がある程度狭ければ、該繊維状フィラー中には平均的な繊維長よりも長い繊維状フィラーが少ない。そのため、長い繊維状フィラーが熱伝導シートの厚み方向に導通を生じさせることを防止できる。
即ち、熱伝導シートにおける熱伝導性の向上と絶縁性の確保には、繊維状フィラーの繊維長分布と、熱伝導シートの厚みとが重要であることを、本発明者らは見出した。
【００１５】
そして、更に検討を重ねた結果、前記導電性を有する繊維状フィラーと、前記熱伝導シートとが、以下の関係式（１）を満たすことにより、熱伝導性の向上と絶縁性の確保という、二律背反の目的を達成することを見出し、本発明の完成に至った。
Ｄ９０−Ｄ５０  ≦  Ａ×０．０３５    ・・・関係式（１）
ここで、Ｄ９０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積９０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ｄ５０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積５０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ａは、前記熱伝導シートの平均厚み（μｍ）である。
【００１６】
＜バインダ樹脂＞
前記バインダ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱硬化性ポリマーなどが挙げられる。
【００１７】
前記熱硬化性ポリマーとしては、例えば、架橋ゴム、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン、ポリウレタン、ポリイミドシリコーン、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテルなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
前記架橋ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、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ゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、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、アクリルゴム、ポリイソブチレンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１９】
これらの中でも、成形加工性、耐候性に優れると共に、電子部品に対する密着性及び追従性の点から、前記熱硬化性ポリマーは、シリコーンであることが特に好ましい。
【００２０】
前記シリコーンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤とを含有することが好ましい。そのようなシリコーンとしては、例えば、付加反応型シリコーン、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などが挙げられる。これらの中でも、電子機器の放熱部材としては、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、付加反応型シリコーンが特に好ましい。
【００２１】
前記付加反応型シリコーンとしては、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンを主剤、Ｓｉ−Ｈ基を有するポリオルガノシロキサンを硬化剤とした、２液性の付加反応型シリコーンが好ましい。
【００２２】
前記液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤との組合せにおいて、前記主剤と前記硬化剤との配合割合としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、質量比で主剤：硬化剤＝３５：６５〜６５：３５であることが好ましい。
【００２３】
前記熱伝導シートにおける前記バインダ樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２０体積％〜５０体積％が好ましく、３０体積％〜４０体積％がより好ましく、３０体積％〜４０体積％が特に好ましい。
なお、本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
【００２４】
＜導電性を有する繊維状フィラー＞
前記導電性を有する繊維状フィラー（以下、「繊維状フィラー」と称することがある）としては、導電性を有する繊維であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属繊維、炭素繊維などが挙げられる。これらの中でも、炭素繊維が好ましい。
【００２５】
前記炭素繊維としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、ＰＢＯ繊維を黒鉛化した炭素繊維、アーク放電法、レーザー蒸発法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）、ＣＣＶＤ法（触媒化学気相成長法）等で合成された炭素繊維を用いることができる。これらの中でも、熱伝導性の点から、ＰＢＯ繊維を黒鉛化した炭素繊維、ピッチ系炭素繊維が特に好ましい。
【００２６】
前記炭素繊維は、必要に応じて、その一部又は全部を表面処理して用いることができる。前記表面処理としては、例えば、酸化処理、窒化処理、ニトロ化、スルホン化、あるいはこれらの処理によって表面に導入された官能基若しくは炭素繊維の表面に、金属、金属化合物、有機化合物等を付着あるいは結合させる処理などが挙げられる。前記官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基などが挙げられる。
【００２７】
前記炭素繊維の比重としては、例えば、２．１０ｇ／ｃｍ３〜２．２６ｇ／ｃｍ３などが挙げられる。
【００２８】
前記繊維状フィラーには、前記バインダ樹脂と異なる有機材料が付着していてもよい。前記有機材料は、絶縁性を有することが好ましく、そうすることで、前記熱伝導シートの絶縁性をより優れたものとすることができる。
【００２９】
前記繊維状フィラーの平均繊維長（平均長軸長さ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５０μｍ〜２５０μｍが好ましく、７５μｍ〜２２０μｍがより好ましい。
【００３０】
前記繊維状フィラーの平均繊維長（μｍ）は、前記熱伝導シートの平均厚み（μｍ）の０．００１倍〜１．００倍が好ましく、０．０１倍〜０．５０倍がより好ましく、０．０１倍〜０．３０倍が更により好ましく、０．０５倍〜０．２０倍が特に好ましい。
前記平均繊維長が前記熱伝導シートの平均厚みの０．００１倍未満であると、熱伝導率が低下することがあり、１．００倍以上であると、高電圧の場合に体積抵抗が低下することがある。
【００３１】
前記繊維状フィラーの平均繊維径（平均短軸長さ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４μｍ〜２０μｍが好ましく、５μｍ〜１４μｍがより好ましい。
【００３２】
前記繊維状フィラーのアスペクト比（平均長軸長さ／平均短軸長さ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、８以上が好ましく、９〜３０がより好ましい。前記アスペクト比が、８未満であると、繊維状フィラーの繊維長（長軸長さ）が短いため、熱伝導率が低下してしまうことがある。
ここで、前記繊維状フィラーの平均長軸長さ、及び平均短軸長さは、例えばマイクロスコープ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、粒度分布計などにより測定することができる。
前記繊維状フィラーの平均長軸長さは、測定対象の繊維状フィラーの繊維長の算術平均値である。
【００３３】
前記熱伝導シートにおける前記繊維状フィラーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４体積％〜４０体積％が好ましく、５体積％〜３５体積％がより好ましく、６体積％〜３０体積％が特に好ましい。前記含有量が、４体積％未満であると、十分に低い熱抵抗を得ることが困難になることがあり、４０体積％を超えると、前記熱伝導シートの成型性に影響を与えてしまうことがある。
【００３４】
＜＜Ｄ５０、Ｄ９０＞＞
前記熱伝導シートにおいて、前記繊維状フィラーと、前記熱伝導シートとは、以下の関係式（１）を満たし、以下の関係式（２）を満たすことが好ましい。
Ｄ９０−Ｄ５０  ≦  Ａ×０．０３５    ・・・関係式（１）
Ｄ９０−Ｄ５０  ≦  Ａ×０．０１８    ・・・関係式（２）
ここで、Ｄ９０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積９０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ｄ５０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積５０％の面積繊維長（μｍ）であり、Ａは、前記熱伝導シートの平均厚み（μｍ）である。
前記関係式（２）を満たすことで、絶縁性をより優れたものとできる。
ここで、「面積繊維長」とは、繊維状フィラーの面積によって重み付けられた繊維長である。
そして、繊維状フィラーの集団の全面積を１００％として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが１０％、５０％、９０％となる点の面積繊維長が、それぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０である。
【００３５】
Ｄ９０−Ｄ５０は、５０μｍ以下が好ましく、３５μｍ以下がより好ましい。Ｄ９０−Ｄ５０の下限値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５μｍなどが挙げられる。
【００３６】
前記繊維状フィラーのＤ９０−Ｄ５０を調整する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、以下の方法などが挙げられる。
・市販されている繊維状フィラーを分級して、所定の繊維長分布に調整する。
・塊状もしくは糸状のフィラーを一定長の長さになるように切断する。
【００３７】
Ｄ５０、Ｄ９０は、繊維状フィラーの繊維長を測定し、測定結果を面積分布で表すことで求めることができ、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ社製モフォロギＧ３、Ｍａｌｖｅｒｎ社製ＦＰＩＡ−３０００、により求めることができる。
【００３８】
＜熱伝導性フィラー＞
前記熱伝導性フィラーとしては、前記繊維状フィラー以外の熱伝導性フィラーであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無機物フィラーなどが挙げられる。
【００３９】
前記無機物フィラーとしては、その形状、材質、平均粒径などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球状、楕円球状、塊状、粒状、扁平状、針状などが挙げられる。これらの中でも、球状、楕円形状が充填性の点から好ましく、球状が特に好ましい。
なお、本明細書において、前記無機物フィラーは、前記繊維状フィラーとは異なる。
【００４０】
前記無機物フィラーとしては、例えば、窒化アルミニウム（窒化アルミ：ＡｌＮ）、シリカ、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化亜鉛、炭化ケイ素、ケイ素（シリコン）、酸化珪素、酸化アルミニウム、金属粒子などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカが好ましく、熱伝導率の点から、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムが特に好ましい。
【００４１】
なお、前記無機物フィラーは、表面処理が施されていてもよい。前記表面処理としてカップリング剤で前記無機物フィラーを処理すると、前記無機物フィラーの分散性が向上し、熱伝導シートの柔軟性が向上する。
【００４２】
前記無機物フィラーの平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記無機物フィラーがアルミナの場合、その平均粒径は、１μｍ〜１０μｍが好ましく、１μｍ〜５μｍがより好ましく、３μｍ〜５μｍが特に好ましい。前記平均粒径が、１μｍ未満であると、粘度が大きくなり、混合しにくくなることがあり、１０μｍを超えると、前記熱伝導シートの熱抵抗が大きくなることがある。
前記無機物フィラーが窒化アルミニウムの場合、その平均粒径は、０．３μｍ〜６．０μｍが好ましく、０．３μｍ〜２．０μｍがより好ましく、０．５μｍ〜１．５μｍが特に好ましい。前記平均粒径が、０．３μｍ未満であると、粘度が大きくなり、混合しにくくなることがあり、６．０μｍを超えると、前記熱伝導シートの熱抵抗が大きくなることがある。
前記無機物フィラーの平均粒径は、例えば、粒度分布計、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定することができる。
【００４３】
また、前記無機物フィラーは、磁性金属粉末であってもよい。前記磁性金属粉末としては、例えば、アモルファス金属粉末や、結晶質の金属粉末を用いることができる。
前記アモルファス金属粉末としては、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｚｒ系、Ｃｏ−Ｎｂ系、Ｃｏ−Ｔａ系のもの等が挙げられる。
前記結晶質の金属粉末としては、例えば、純鉄、Ｆｅ系、Ｃｏ系、Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ａｌ系のもの等が挙げられる。また、結晶質の金属粉末としては、結晶質の金属粉末に、Ｎ（窒素）、Ｃ（炭素）、Ｏ（酸素）、Ｂ（ホウ素）等を微量加えて微細化させた微結晶質金属粉末を用いてもよい。
また、前記磁性金属粉末としては、材料が異なるものや、平均粒径が異なるものを２種以上混合したものを用いてもよい。
【００４４】
前記磁性金属粉末としては、球状、扁平状等どのような形状であってもよいが、充填性を高くする観点から、粒径が数μｍ〜数十μｍであって、球状であるものが好ましい。このような磁性金属粉末は、例えば、アトマイズ法により製造することができる。前記アトマイズ法とは、球状の粉末が作りやすい利点を有し、溶融金属をノズルから流出させ、流出させた溶融金属に空気、水、不活性ガス等のジェット流を吹き付けて液滴として凝固させて粉末を作る方法である。前記アトマイズ法により磁性金属粉末を製造する際には、溶融金属が結晶化しないようにするために、冷却速度を１０―６（Ｋ／ｓ）程度にすることが好ましい。上述したアトマイズ法により、アモルファス金属粉末を製造した場合には、例えば、アモルファス金属粉末の表面を滑らかな状態とすることができる。このように表面凹凸が少なく、比表面積が小さいアモルファス金属粉末を磁性金属粉末として用いると、バインダ樹脂に対して充填性を高めることができる。また、カップリング処理を行うことで更に充填性を向上できる。
【００４５】
前記熱伝導シートにおける前記熱伝導性フィラーの含有量は、３０体積％〜７０体積％が好ましく、４０体積％〜６０体積％がより好ましい。
【００４６】
＜その他の成分＞
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化促進剤、遅延剤、微粘着付与剤、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。
【００４７】
前記熱伝導シートの平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０５ｍｍ〜５．００ｍｍが好ましく、０．０７ｍｍ〜４．００ｍｍがより好ましく、０．１０ｍｍ〜３．００ｍｍが特に好ましい。
前記熱伝導シートの平均厚みは、例えば、熱伝導シートの厚みを任意の５箇所で測定し、その算術平均値から算出することができる。
【００４８】
（熱伝導シートの製造方法）
本発明の熱伝導シートの製造方法は、成型体作製工程と、成型体シート作製工程とを少なくとも含み、その他の工程を含む。
前記熱伝導シートの製造方法は、本発明の前記熱伝導シートを製造する方法である。
【００４９】
＜成型体作製工程＞
前記成型体作製工程としては、バインダ樹脂、及び導電性を有する繊維状フィラーを含有する熱伝導性樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化することにより、前記熱伝導性樹脂組成物の成型体を得る工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５０】
−熱伝導性樹脂組成物−
前記熱伝導性樹脂組成物は、バインダ樹脂と、導電性を有する繊維状フィラーとを少なくとも含有し、好ましくは熱伝導性フィラーを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記バインダ樹脂としては、前記熱伝導シートの説明において例示した前記バインダ樹脂が挙げられる。
前記導電性を有する繊維状フィラーとしては、前記熱伝導シートの説明において例示した前記導電性を有する繊維状フィラーが挙げられる。
前記熱伝導性フィラーとしては、前記熱伝導シートの説明において例示した前記熱伝導性フィラーが挙げられる。
【００５１】
前記成型体作製工程において、前記熱伝導性樹脂組成物を所定の形状に成型する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、押出し成型法、金型成型法などが挙げられる。
【００５２】
前記押出し成型法、及び前記金型成型法としては、特に制限されず、公知の各種押出し成型法、及び金型成型法の中から、前記熱伝導性樹脂組成物の粘度や、得られる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。
【００５３】
前記押出し成型法において、前記熱伝導性樹脂組成物をダイより押し出す際、あるいは前記金型成型法において、前記熱伝導性樹脂組成物を金型へ圧入する際、例えば、前記バインダ樹脂が流動し、その流動方向に沿って一部の前記導電性を有する繊維状フィラーが配向するが、多くは配向がランダムになっている。
【００５４】
なお、前記押出し成型法において、前記熱伝導性樹脂組成物をダイより押し出す際、ダイの先端にスリットを取り付けた場合、押し出された成型体ブロックの幅方向に対して中央部は、導電性を有する繊維状フィラーが配向しやすい傾向がある。その一方、成型体ブロックの幅方向に対して周辺部は、スリット壁の影響を受けて導電性を有する繊維状フィラーがランダムに配向されやすい。
【００５５】
成型体（ブロック状の成型体）の大きさ及び形状は、求められる熱伝導シート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０．５ｃｍ〜１５ｃｍで横の大きさが０．５ｃｍ〜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。
【００５６】
前記成型体作製工程における前記熱伝導性樹脂組成物の硬化は熱硬化であることが好ましい。前記熱硬化における硬化温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記バインダ樹脂が、液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤とを含有する場合、８０℃〜１２０℃が好ましい。前記熱硬化における硬化時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１時間〜１０時間などが挙げられる。
【００５７】
＜成型体シート作製工程＞
前記成型体シート作製工程としては、前記成型体をシート状に切断し、成型体シートを得る工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スライス装置により行うことができる。
【００５８】
前記スライス装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、超音波カッター、かんな（鉋）などが挙げられる。前記成型体の切断方向としては、成型方法が押出し成型法である場合には、押出し方向に配向しているものもあるために押出し方向に対して６０度〜１２０度が好ましく、７０度〜１１０度がより好ましい。
【００５９】
前記成型体シートの平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる、例えば、０．３ｍｍ〜５．０ｍｍなどが挙げられる。
【００６０】
＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、例えば、プレス工程などが挙げられる。
【００６１】
＜＜プレス工程＞＞
前記プレス工程としては、前記成型体シートをプレスする工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記プレス工程を行うことで、前記成型体シートの表面が平滑化され、他の部材との密着性が増し、軽荷重時の界面接触抵抗を低減させることができる。
【００６２】
前記プレスは、例えば、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して行うことができる。また、ピンチロールを使用して行ってもよい。
【００６３】
前記プレスの際の圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、低すぎるとプレスをしない場合と熱抵抗が変わらない傾向があり、高すぎるとシートが延伸する傾向があるので、０．１ＭＰａ〜１００ＭＰａが好ましく、０．５ＭＰａ〜９５ＭＰａがより好ましい。
【００６４】
（半導体装置）
本発明の半導体装置は、熱源と、放熱部材と、熱伝導シートとを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記熱伝導シートは、前記熱源と前記放熱部材との間に挟持されている。
【００６５】
＜熱源＞
前記熱源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電子部品などが挙げられる。前記電子部品としては、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、グラフィック演算素子などが挙げられる。
【００６６】
＜放熱部材＞
前記放熱部材としては、前記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、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、放熱器、冷却器、ヒートシンク、ヒートスプレッダ、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、筐体などが挙げられる。
【００６７】
＜熱伝導シート＞
前記熱伝導シートは、本発明の前記熱伝導シートである。
【００６８】
本発明の半導体装置の一例を図を用いて説明する。
【００６９】
図１は、本発明の半導体装置の一例を示す断面模式図である。
半導体装置は、熱伝導シート１と、ヒートスプレッダ２と、電子部品３と、ヒートシンク５と、配線基板６とを有する。
【００７０】
熱伝導シート１は、電子部品３の発する熱を放熱するものであり、図１に示すように、ヒートスプレッダ２の電子部品３と対峙する主面２ａに固定され、電子部品３と、ヒートスプレッダ２との間に挟持されるものである。また、熱伝導シート１は、ヒートスプレッダ２とヒートシンク５との間に挟持される。そして、熱伝導シート１は、ヒートスプレッダ２とともに、電子部品３の熱を放熱する。
【００７１】
ヒートスプレッダ２は、例えば、方形板状に形成され、電子部品３と対峙する主面２ａと、主面２ａの外周に沿って立設された側壁２ｂとを有する。ヒートスプレッダ２は、側壁２ｂに囲まれた主面２ａに熱伝導シート１が設けられ、また主面２ａと反対側の他面２ｃに熱伝導シート１を介してヒートシンク５が設けられる。ヒートスプレッダ２は、高い熱伝導率を有するほど、熱抵抗が減少し、効率よく半導体素子等の電子部品３の熱を吸熱することから、例えば、熱伝導性の良い銅やアルミニウムを用いて形成することができる。
【００７２】
電子部品３は、例えば、ＢＧＡ等の半導体パッケージであり、配線基板６へ実装される。また、ヒートスプレッダ２も、側壁２ｂの先端面が配線基板６に実装され、これにより側壁２ｂによって所定の距離を隔てて電子部品３を囲んでいる。
【００７３】
そして、ヒートスプレッダ２の主面２ａに、熱伝導シート１が接着されることにより、電子部品３の発する熱を吸収し、ヒートシンク５より放熱する。ヒートスプレッダ２と熱伝導シート１との接着は、熱伝導シート１自身の粘着力によって行うことができる。
【実施例】
【００７４】
次いで、本発明の実施例について説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００７５】
（実施例１）
実施例１では、２液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径４μｍのアルミナ粒子（熱伝導性粒子：電気化学工業株式会社製）と、平均繊維長１５０μｍ、平均繊維径９μｍのピッチ系炭素繊維（熱伝導性繊維、ＸＮ８０Ｃ−１５Ｆ、サイジング剤あり：日本グラファイトファイバー株式会社製）とを、体積比で、２液性の付加反応型液状シリコーン：アルミナ粒子：ピッチ系炭素繊維＝３３ｖｏｌ％：５３．５ｖｏｌ％：１３．５ｖｏｌ％となるように分散させて、シリコーン組成物（熱伝導性樹脂組成物）を調製した。２液性の付加反応型液状シリコーンは、シリコーンＡ液（主剤）５０質量％、シリコーンＢ液（硬化剤）５０質量％の比率で混合したものである。得られたシリコーン組成物を、内壁に剥離処理したＰＥＴフィルムを貼った直方体状の金型（３０ｍｍ×３０ｍｍ）の中に押し出してシリコーン成型体を成型した。得られたシリコーン成型体をオーブンにて１００℃で６時間硬化してシリコーン硬化物とした。得られたシリコーン硬化物を、オーブンにて１００℃で１時間加熱した後、超音波カッターで切断し、平均厚み２０００μｍの成型体シートを得た。超音波カッターのスライス速度は、毎秒５０ｍｍとした。また、超音波カッターに付与する超音波振動は、発振周波数を２０．５ｋＨｚとし、振幅を６０μｍとした。
【００７６】
（実施例２）
実施例２では、２液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径４μｍのアルミナ粒子（熱伝導性粒子：電気化学工業株式会社製）と、平均繊維長１５０μｍ、平均繊維径９μｍのピッチ系炭素繊維（熱伝導性繊維、ＸＮ８０Ｃ−１５Ｆ、サイジング剤無し：日本グラファイトファイバー株式会社製）とを、体積比で、２液性の付加反応型液状シリコーン：アルミナ粒子：ピッチ系炭素繊維＝３３ｖｏｌ％：５３．５ｖｏｌ％：１３．５ｖｏｌ％となるように分散させて、シリコーン組成物（熱伝導性樹脂組成物）を調製した。２液性の付加反応型液状シリコーンは、シリコーンＡ液（主剤）５０質量％、シリコーンＢ液（硬化剤）５０質量％の比率で混合したものである。得られたシリコーン組成物を、内壁に剥離処理したＰＥＴフィルムを貼った直方体状の金型（３０ｍｍ×３０ｍｍ）の中に押し出してシリコーン成型体を成型した。得られたシリコーン成型体をオーブンにて１００℃で６時間硬化してシリコーン硬化物とした。得られたシリコーン硬化物を、オーブンにて１００℃で１時間加熱した後、超音波カッターで切断し、平均厚み２０００μｍの成型体シートを得た。超音波カッターのスライス速度は、毎秒５０ｍｍとした。また、超音波カッターに付与する超音波振動は、発振周波数を２０．５ｋＨｚとし、振幅を６０μｍとした。
【００７７】
（実施例３）
実施例３では、２液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径４μｍのアルミナ粒子（熱伝導性粒子：電気化学工業株式会社製）と、平均繊維長２００μｍ、平均繊維径９μｍのピッチ系炭素繊維（熱伝導性繊維、ＸＮ８０Ｃ−２０Ｆ、サイジング剤無し：日本グラファイトファイバー株式会社製）とを、体積比で、２液性の付加反応型液状シリコーン：アルミナ粒子：ピッチ系炭素繊維＝３３ｖｏｌ％：５３．５ｖｏｌ％：１３．５ｖｏｌ％となるように分散させて、シリコーン組成物（熱伝導性樹脂組成物）を調製した。２液性の付加反応型液状シリコーンは、シリコーンＡ液（主剤）５０質量％、シリコーンＢ液（硬化剤）５０質量％の比率で混合したものである。得られたシリコーン組成物を、内壁に剥離処理したＰＥＴフィルムを貼った直方体状の金型（３０ｍｍ×３０ｍｍ）の中に押し出してシリコーン成型体を成型した。得られたシリコーン成型体をオーブンにて１００℃で６時間硬化してシリコーン硬化物とした。得られたシリコーン硬化物を、オーブンにて１００℃で１時間加熱した後、超音波カッターで切断し、平均厚み２０００μｍの成型体シートを得た。超音波カッターのスライス速度は、毎秒５０ｍｍとした。また、超音波カッターに付与する超音波振動は、発振周波数を２０．５ｋＨｚとし、振幅を６０μｍとした。
【００７８】
（比較例１）
比較例１では、２液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径４μｍのアルミナ粒子（熱伝導性粒子：電気化学工業株式会社製）と、平均繊維長１５０μｍ、平均繊維径９μｍのピッチ系炭素繊維（熱伝導性繊維、ＸＮ８０Ｃ−１５Ｍ、サイジング剤有り：日本グラファイトファイバー株式会社製）とを、体積比で、２液性の付加反応型液状シリコーン：アルミナ粒子：ピッチ系炭素繊維＝３３ｖｏｌ％：５３．５ｖｏｌ％：１３．５ｖｏｌ％となるように分散させて、シリコーン組成物（熱伝導性樹脂組成物）を調製した。２液性の付加反応型液状シリコーンは、シリコーンＡ液（主剤）５０質量％、シリコーンＢ液（硬化剤）５０質量％の比率で混合したものである。得られたシリコーン組成物を、内壁に剥離処理したＰＥＴフィルムを貼った直方体状の金型（３０ｍｍ×３０ｍｍ）の中に押し出してシリコーン成型体を成型した。得られたシリコーン成型体をオーブンにて１００℃で６時間硬化してシリコーン硬化物とした。得られたシリコーン硬化物を、オーブンにて１００℃で１時間加熱した後、超音波カッターで切断し、平均厚み２０００μｍの成型体シートを得た。超音波カッターのスライス速度は、毎秒５０ｍｍとした。また、超音波カッターに付与する超音波振動は、発振周波数を２０．５ｋＨｚとし、振幅を６０μｍとした。
【００７９】
（比較例２）
比較例２では、２液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径４μｍのアルミナ粒子（熱伝導性粒子：電気化学工業株式会社製）と、平均繊維長１５０μｍ、平均繊維径９μｍのピッチ系炭素繊維（熱伝導性繊維、ＸＮ８０Ｃ−１５Ｍ、サイジング剤無し：日本グラファイトファイバー株式会社製）とを、体積比で、２液性の付加反応型液状シリコーン：アルミナ粒子：ピッチ系炭素繊維＝３３ｖｏｌ％：５３．５ｖｏｌ％：１３．５ｖｏｌ％となるように分散させて、シリコーン組成物（熱伝導性樹脂組成物）を調製した。２液性の付加反応型液状シリコーンは、シリコーンＡ液（主剤）５０質量％、シリコーンＢ液（硬化剤）５０質量％の比率で混合したものである。得られたシリコーン組成物を、内壁に剥離処理したＰＥＴフィルムを貼った直方体状の金型（３０ｍｍ×３０ｍｍ）の中に押し出してシリコーン成型体を成型した。得られたシリコーン成型体をオーブンにて１００℃で６時間硬化してシリコーン硬化物とした。得られたシリコーン硬化物を、オーブンにて１００℃で１時間加熱した後、超音波カッターで切断し、平均厚み２０００μｍの成型体シートを得た。超音波カッターのスライス速度は、毎秒５０ｍｍとした。また、超音波カッターに付与する超音波振動は、発振周波数を２０．５ｋＨｚとし、振幅を６０μｍとした。
【００８０】
（比較例３）
比較例３では、２液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径４μｍのアルミナ粒子（熱伝導性粒子：電気化学工業株式会社製）と、平均繊維長２００μｍ、平均繊維径９μｍのピッチ系炭素繊維（熱伝導性繊維、ＸＮ８０Ｃ−２０Ｍ、サイジング剤無し：日本グラファイトファイバー株式会社製）とを、体積比で、２液性の付加反応型液状シリコーン：アルミナ粒子：ピッチ系炭素繊維＝３３ｖｏｌ％：５３．５ｖｏｌ％：１３．５ｖｏｌ％となるように分散させて、シリコーン組成物（熱伝導性樹脂組成物）を調製した。２液性の付加反応型液状シリコーンは、シリコーンＡ液（主剤）５０質量％、シリコーンＢ液（硬化剤）５０質量％の比率で混合したものである。得られたシリコーン組成物を、内壁に剥離処理したＰＥＴフィルムを貼った直方体状の金型（３０ｍｍ×３０ｍｍ）の中に押し出してシリコーン成型体を成型した。得られたシリコーン成型体をオーブンにて１００℃で６時間硬化してシリコーン硬化物とした。得られたシリコーン硬化物を、オーブンにて１００℃で１時間加熱した後、超音波カッターで切断し、平均厚み２０００μｍの成型体シートを得た。超音波カッターのスライス速度は、毎秒５０ｍｍとした。また、超音波カッターに付与する超音波振動は、発振周波数を２０．５ｋＨｚとし、振幅を６０μｍとした。
【００８１】
［体積抵抗率の測定］
ＪＩＳ  Ｋ−６９１１に準拠した方法で、三菱化学アナリテック社製ハイレスタ（ＭＣＰ−ＨＴ８００）及びＵＲＳプローブを用いて、体積抵抗率を測定した。
【００８２】
［熱伝導率の測定］
ＡＳＴＭ−Ｄ５４７０に準拠した測定方法で、１ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重をかけて熱伝導シート（成型体シート）の熱伝導率を測定した。
【００８３】
［繊維長測定］
使用した炭素繊維の繊維長分布はＭａｌｖｅｒｎ社製モフォロギＧ３で測定した。
ここで、Ｄ９０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積９０％の面積繊維長（μｍ）である。
Ｄ５０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積５０％の面積繊維長（μｍ）である。
Ｄ１０は、前記導電性を有する繊維状フィラーの繊維長分布における短繊維長側から累積１０％の面積繊維長（μｍ）である。
【００８４】
結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
2018046073.tif 000003
【００８６】
体積抵抗率測定時の測定電圧における測定可能範囲を以下に示す。測定可能範囲未満であった場合には、「ＵＲ」と表記し、測定可能範囲を超えた場合には「ＯＲ」と表記した。
【００８７】
【表２】
2018046073.tif 000004
【００８８】
本発明者らによる実験の結果から、前記熱伝導シートにおいて、前記導電性を有する繊維状フィラーと、前記熱伝導シートとが、前記関係式（１）を満たすことにより、熱伝導性の向上と絶縁性の確保という、二律背反の目的を達成することが確認できた。また、前記関係式（２）を満たすことにより、絶縁性がより優れる結果となった。
なお、Ｄ９０−Ｄ５０以外に、Ｄ５０−Ｄ１０やＤ９０−Ｄ１０と、熱伝導性の向上及び絶縁性の確保の両立との関係も検討したが、相関関係は認められなかった。
【符号の説明】
【００８９】
１    熱伝導シート
２    ヒートスプレッダ
２ａ  主面
２ｂ  側壁
２ｃ  他面
３    電子部品
３ａ  上面
５    ヒートシンク
６    配線基板
【図１】
2018046073.tif 000005