(57)【要約】【課題】  高い熱伝導率、高い耐熱性、低コストな熱伝導性シートを提供する。【解決手段】  熱伝導性フィラーと熱可塑性樹脂との体積基準での配合割合が熱伝導性フィラー：熱可塑性樹脂＝１０〜９０：９０〜１０からなる熱伝導性樹脂層からなり、前記熱伝導性樹脂層が熱可塑性架橋型樹脂であり、かつ、電子線の照射で架橋させてなることを特徴とし、上記熱可塑性架橋型樹脂がエチレン−アクリレート−無水マレイン酸共重合体であり、また、加熱収縮率が５％以下であることも特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性フィラーと熱可塑性樹脂との体積基準での配合割合が熱伝導性フィラー：熱可塑性樹脂＝１０〜９０：９０〜１０からなる熱伝導性樹脂層からなり、前記熱伝導性樹脂層が熱可塑性架橋型樹脂であり、かつ、電子線の照射で架橋させてなることを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項２】
上記熱可塑性架橋型樹脂がエチレン−アクリレート−無水マレイン酸共重合体であることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導性シート。
【請求項３】
２５０℃下に３分間静置後の加熱収縮率が５％以下であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の熱伝導性シート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法であって、（１）上記熱伝導性樹脂層を押出法で成膜する工程と、（２）電子線を照射して前記熱伝導性樹脂層を架橋する架橋工程と、からなることを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性シートに関し、さらに詳しくは、電気電子機器の各種半導体素子や電源、光源、ヒーター、部品などの熱源にて発生する熱を外部に放散又は拡散させる熱伝導性、耐熱性及び低コスト性を兼ね備えた熱伝導性シートに関するものである。
【０００２】
本明細書において、配合を示す「比」、「部」、「％」などは特に断わらない限り質量基準であり、「／」印は一体的に積層されていることを示す。また、「ＥＢ」は「電子線」、「ＬＬ」は「直鎖状低密度ポリエチレン」、及び「ＳＢＲ」は「スチレン−ブタジエンラバー」の略語、機能的表現、通称、又は業界用語である。また、「表面抵抗値の単位Ωは当業界では通常Ω／□とも表示される。
【背景技術】
【０００３】
（背景技術）近年、電気電子機器の高性能化、小型化及び軽量化に伴い、電気電子機器及び部品の集積度が高まっている。電子機器や部品の集積度が高まると、より小さい区域により多くの部品や集積回路が組み込まれるので、熱が逃げきれずに高温になってしまい、電子機器の故障や誤動作を生じることがある。従って、これらの電子機器や電子部品等から発生する熱を効果的に拡散させ、外部へ放散させる放熱対策が課題になっている。
電気電子機器や部品の放熱対策としては、機器や個々の集積回路にもホットスポットの形成を防ぐために放熱体を設ける。発熱源となる発熱性電子部品等の被装着部位の凹凸に柔軟に追従させて、発熱性電子部品等に密着した状態で取り付けられる。例えば、トランジスタやサイリスタ等の発熱性電子部品等にはヒートシンク等の放熱部材を、熱伝導性の良好な熱伝導性シート（放熱シートともいう）を介して取り付ける。しかしながら、発熱性電子部品から発生する熱を効率良く放熱部材へ伝導させて放熱させる熱伝導性シートには、高い熱伝導率が求められ、かつ、高い耐熱性も求められている。また、電気を使用する電気電子機器及び部品用なので、効率よく大量に製造することができる低コスト性も求められている。
即ち、熱伝導性シートは、高い熱伝導率、高い耐熱性、低コストが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−３２１１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（従来技術）従来、熱伝導性シートの構成材料としては、マトリックス成分としてシリコーンが多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、マトリックス成分としてシリコーンを用いると、熱伝導性、柔軟性、耐熱性に優れた熱伝導性シートを得ることができる。しかし、シリコーンは他の高分子材料と比べて高価であり、さらには、シロキサンによる電子機器の接点不良などの不具合が生じ得るという問題点があり、また、価格及びシロキサン対策から、シリコーンの代わりにポリオレフィン系樹脂等を用い場合には、熱伝導性シートとして必要な耐熱性が不足するという欠点がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記のような問題点を解消するために、本発明者らは鋭意研究を進め、本発明の完成に至ったものである。その目的は、高い熱伝導率、高い耐熱性、低コストな熱伝導性シートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１の発明に係わる熱伝導性シートは、熱伝導性フィラーと熱可塑性樹脂との体積基準での配合割合が熱伝導性フィラー：熱可塑性樹脂＝１０〜９０：９０〜１０からなる熱伝導性樹脂層からなり、前記熱伝導性樹脂層が熱可塑性架橋型樹脂であり、かつ、電子線の照射で架橋させてなるように、したものである。
請求項２の発明に係わる熱伝導性シートは、上記熱可塑性架橋型樹脂がエチレン−アクリレート−無水マレイン酸共重合体であるように、したものである。
請求項３の発明に係わる熱伝導性シートは、２５０℃下に３分間静置後の加熱収縮率が５％以下であるように、したものである。
請求項４の発明に係わる熱伝導性シートの製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法であって、（１）上記熱伝導性樹脂層を押出法で成膜する工程と、（２）電子線を照射して前記熱伝導性樹脂層を架橋する架橋工程と、からなるように、したものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の本発明によれば、高い熱伝導率、高い耐熱性の効果を奏する。
請求項２の本発明によれば、電子線の照射で架橋しより高い耐熱性の効果を奏する。
請求項３の本発明によれば、より安定して架橋し、高くかつ安定した耐熱性の効果を奏する。
請求項４の本発明によれば、加熱収縮率が少ないので、微細で高精度な電子機器や部品にも使用できる効果を奏する。
請求項５の本発明によれば、公知で安定した加工工程である押出成形、及び電子線架橋技術を用いれるので、低コストで製造できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本願発明の１実施例を示す熱伝導性シートの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。
【００１１】
（熱伝導性シート）本願発明の熱伝導性シート１は図１に示すように、熱伝導性フィラー１３と熱可塑性樹脂１１とを含む熱伝導性樹脂層１０からなり、該熱伝導性樹脂層１０を電子線の照射で架橋させている。
【００１２】
（熱可塑性樹脂）熱可塑性樹脂１１は熱可塑性を有するということで、通常耐熱性が低いという欠点がある。そこで電子線（ＥＢ）を照射することで、架橋構造を構成させて、耐熱寸法安定性、耐溶融性などの耐熱物性の向上を発現させるために、熱可塑性架橋型樹脂を用いる。
【００１３】
（熱可塑性架橋樹脂）熱可塑性架橋樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、イソプレンラバー、スチレン−ブタジエンラバー、クロロプレンラバーなどがあげられる。なかでも、熱伝導性フィラーをコンパウンド化などの混練化しやすさや、樹脂自身が柔軟性な材料であることから、直鎖状低密度ポリエチレンが好ましく、特に本願発明では、熱可塑性樹脂１１としては、熱可塑性架橋型樹脂であるエチレン−アクリレート−無水マレイン酸共重合体を用いる。
【００１４】
また、熱可塑性架橋型樹脂としては、１００ｅＶの吸収エネルギーにより架橋結合される分子の数として数値化されたＧ（ｘ）値があり、Ｇ（ｘ）値が高いほど架橋性が高く、逆に分解性の指標としてはＧ（ｓ）値などがあるが、ポリマー材料固有のＧ（ｘ）値が１．０以上のものが好ましく、電子線（ＥＢ）を照射して架橋構造とすることで、耐熱物性を向上させることができる。
【００１５】
（エチレン−アクリレート−無水マレイン酸共重合体）本発明の導電熱伝導性樹脂層に用いる樹脂は、熱可塑性架橋型樹脂であり、エチレン−アクリレート−無水マレイン酸共重合体を用いる。エチレン−アクリレート−無水マレイン酸共重合体の具体的な市販例としては、日本ポリエチレン社のレクスパールＥＳ０３０Ｙ等が挙げられる。
【００１６】
エチレン−アクリレート−無水マレイン酸共重合体のメルトインデックスは１〜４０ｇ／１０分であることが好ましい。メルトインデックスが高過ぎると樹脂の流動性が過剰になり、低過ぎると流動性が不足し、安定した押出成形が困難になるため好ましくない。
【００１７】
（熱伝導性フィラー）熱伝導性フィラー１３としては、特に限定されず、導電性のフィラー、絶縁性のフィラー等を用いることができる。導電性のフィラーとしては、銅、銀、鉄、アルミニウム、ニッケル等の金属充填材；チタン等の金属合金充填材；カーボン等の炭素系充填材等が挙げられる。また無機充填材粒子に銀や銅等の金属材料を表面被覆したもの；金属充填材粒子に無機材料や炭素材料を表面被覆したもの等も挙げられる。絶縁性のフィラーとしては、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化チタン等の酸化物類；窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の窒化物類；炭化ケイ素等の炭化物類；ダイヤモンド等の絶縁性炭素系充填材；石英、石英ガラス等のシリカ粉類が挙げられる。熱伝導性フィラー１３は単独、又は２種類以上を併用しても良い。
【００１８】
導電性熱伝導性フィラー１３の配合量は、熱伝導性のフィラーと熱可塑性樹脂との体積基準での配合割合が熱伝導性のフィラー：熱可塑性樹脂＝１０〜９０：９０〜１０とする。導電性熱伝導性フィラー１３の含有量が１０体積％未満であると効率的な熱伝導性を得にくくなり、９０体積％を超えると樹脂組成物の柔軟性が低下し、発熱体や放熱体の表面の凹凸への密着追従性が悪く接触熱抵抗が増大し効率的な熱伝導性が得られなくなる。より好ましくは１５〜６０体積％である。
【００１９】
（添加剤）熱伝導性樹脂層１０の熱伝導性樹脂組成物には、必要に応じて物性調整剤、可塑剤等が加えられても良い。上記物性調整剤としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン等の各種シランカップリング剤が挙げられる。上記可塑剤としては、例えば、リン酸トリブチル、リン酸トリクレジル等のリン酸エステル類；フタル酸ジオクチル等のフタル酸エステル類；グリセリンモノオレイル酸エステル等の脂肪酸一塩基酸エステル類；アジピン酸ジオクチル等の脂肪酸二塩基酸エステル類；ポリプロピレングリコール類やポリエチレングリコール類等のポリエーテル類；ポリα−オレフィン等の液状炭化水素類；クロロフルオロカーボン類；シリコンオイル等の従来公知の可塑剤が挙げられ、これらは単独、又は２種以上を併用してもよい。さらに、難燃剤、タレ防止剤、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、溶剤、香料、顔料、染料等が添加されても良い。
【００２０】
（厚さ）本願発明の熱伝導性シート１の厚みは、１０〜８００μｍが好ましい。より好ましくは、５０〜６００μｍが好ましい。１０μｍ未満では、成形安定性が低くなり、厚み精度が低下する。８００μｍを超えると、押出成形による製造が難しくなる。
【００２１】
（製造方法）本願発明の熱伝導性シート１の製造方法は、（１）上記熱伝導性樹脂層を押出法で成膜する工程と、（２）電子線を照射して前記熱伝導性樹脂層を架橋する架橋工程と、からなる。押出成形、及び電子線照射工程は公知で安定した加工工程であり、高品質な熱伝導性シート１を低コストで製造することができる。
【００２２】
（押出法）熱伝導性樹脂層１０の層を押出法で成膜する。押出法による熱伝導性シート１（架橋前）の製造には、Ｔダイ共押出機、カレンダー成形機、インフレ−ション共押出機等を使用して押出成形することができる。好ましくはＴダイ共押出機である。
【００２３】
熱伝導性シート１の製造にあたっては、事前に、エチレン−アクリレート−無水マレイン酸共重合体である熱可塑性樹脂１１と熱伝導性フィラー１３とを混合・混練した導電性熱伝導性樹脂層１０組成物とする。熱伝導性樹脂層１０組成物を製造するために、必要に応じてその他成分を混練・混合させてもよい。混練・混合させる方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、混練機、押出機、ミキサー、ロール、ニーダー、攪拌機等の一般的な装置を用いることが出来る。また、必要に応じて混練・混合時に装置内を減圧、脱気しても良い。
【００２４】
（厚さ）熱伝導性シート１の総厚みは、１０〜８００μｍが好ましい。より好ましくは、５０〜６００μｍが好ましい。１０μｍ未満では、成形安定性が低くなり、厚み精度が低下する。８００μｍを超えると、押出成形による製造が難しくなる。
【００２５】
（電子線照射）共押出法で成膜した熱伝導性シート１（架橋前）は、電子線を照射して架橋処理を行い熱可塑性樹脂１１を架橋させる。架橋処理を行うことで、熱伝導シートの耐熱性を高めることができる。電子線源としては、コックロフトワルトン型、パンデグラフ型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器を用いることができる。
【００２６】
架橋効率を高めるために、導電性熱伝導性樹脂層１０及び／又は絶縁性熱伝導性樹脂層２０に架橋助剤等を添加しても良い。架橋助剤の種類は特に限定されるものではないが、例えば、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリメタアリルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジアリルフタレート、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、ポリブタジエン等があげられる。これらの架橋助剤は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
熱伝導性シート１には、片側あるいは両面に粘着層を付与してもよい。粘着層としては、特に限定されるものではなく、例えばアクリル樹脂系、シリコーン樹脂系などの公知の粘着剤が例示できる
【実施例】
【００２８】
以下、実施例及び比較例により、本発明を更に詳細に説明するが、これに限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）（１）熱伝導性樹脂層１０組成物として、レクスパールＥＳ０３０Ｙ（日本ポリエチレン株式会社、メルトインデックス＝１．６ｇ／１０分、密度＝０．９５ｇ／ｃｍ3、融点＝８６℃）５０重量部（５２．６体積部）、黒鉛（新越化成株式会社  ＷＦ−０２５  平均粒径＝２５μｍ、密度＝２．２ｇ／ｃｍ3）５０重量部（２２．７体積部）からなる樹脂組成物を調整した。（２）次に、上記で調整した各樹脂組成物を用いて、Ｔダイ共押出製膜機により、熱伝導性樹脂層１０の単層構成の層を、押出成形により総厚２７０μｍの熱伝導性シート１に（架橋前）を製造し、加速電圧１６５ｋＶ、照射線量２００ｋＧｙの電子線を２回照射し、実施例１の熱伝導性シート１を得た。
【００３０】
（実施例２）熱伝導性樹脂層１０組成物にトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）（日本化成株式会社）を５重量部（４．３体積部）添加した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の熱伝導性シート１を得た。
【００３１】
（実施例３）熱伝導性樹脂層１０組成物として、レクスパールＥＳ０３０Ｙ（日本ポリエチレン株式会社、メルトインデックス＝１．６ｇ／１０分、密度＝０．９５ｇ／ｃｍ3、融点＝８６℃）３３重量部（３４．７体積部）、酸化亜鉛（堺化学工業株式会社  ＬＰＺＩＮＣ−１１  平均粒径＝１１μｍ）６７重量部（１２．０体積部）からなる樹脂組成物を調整し、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）（日本化成株式会社）を５重量部（４．３体積部）添加した以外は、実施例１と同様にして、実施例３の熱伝導性シート１を得た。
【００３２】
（比較例１）電子線を照射しない以外は、実施例１と同様にして、比較例１の熱伝導性シート１を得た。
【００３３】
（比較例２）電子線を照射しない以外は、実施例２と同様にして、比較例２の熱伝導性シート１を得た。
【００３４】
（比較例３）電子線を照射しない以外は、実施例３と同様にして、比較例３の熱伝導性シート１を得た。
【００３５】
（評価方法）加熱収縮率、熱伝導率で評価した。
【００３６】
（測定方法）加熱収縮率は２５０℃のタルクバスに３分間放置した後、長さの変化から加熱収縮率を測定した。熱伝導率は、Ｎｅｔｚｓｃｈ  Ｎａｎｏｆｌａｓｈ  ＬＦＡ４４７を用いた。加熱収縮率、熱伝導率を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
（評価結果）本発明の熱伝導性シートである実施例１〜３では、電子線照射の有無で熱伝導率に大きな差異は現れず、熱伝導性シートとして充分な熱伝導率を有し、しかも加熱収縮率は５％以下であり、電子線照射により耐熱性が向上していた。比較例１〜３では、熱伝導性シートとして充分な熱伝導率を有していたが、加熱収縮率は１３％以上と著しく大であり、耐熱性が不足していた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
（産業上の利用可能性）本発明は、熱が発生する電子機器、部品や集積回路に利用することができる。しかしながら、高い熱伝導率を必要とする用途であれば、特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４０】
１：熱伝導性シート
１０：熱伝導性樹脂層
１１：熱可塑性樹脂
１３：熱伝導性フィラー
【図１】
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