(57)【要約】【課題】熱伝導性及び絶縁性を有し、さらに屈曲性に優れた放熱絶縁フィルムを提供すること。【解決手段】本発明の放熱絶縁フィルムは、自立膜としての放熱絶縁フィルムであって、ポリビニルアルコール樹脂中に無機フィラーを分散状態で含有することを特徴とする。また、前記ポリビニルアルコール樹脂の重合度が、７００〜３０００の範囲内にあってもよい。さらに、前記ポリビニルアルコール樹脂のケン化度が９８〜９９モル％の範囲内にあるものであってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルアルコール樹脂中に無機フィラーを分散状態で含有して成ることを特徴とする放熱絶縁フィルム。
【請求項２】
前記ポリビニルアルコール樹脂の重合度が、７００〜３０００の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の放熱絶縁フィルム。
【請求項３】
前記ポリビニルアルコール樹脂のケン化度が９８〜９９モル％の範囲内にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載の放熱絶縁フィルム。
【請求項４】
前記無機フィラーは前記放熱絶縁フィルムの厚み方向全体に均一に分布していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の放熱絶縁フィルム。
【請求項５】
膜厚が１０〜３００μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の放熱絶縁フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性及び絶縁性を有し、電気・電子機器などに利用される放熱絶縁フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子機器などに用いられる電子デバイスの発熱部材から発生する熱を逃すため、前記発熱部材と筐体などとの間に、放熱部材として熱伝導性フィルムを介在させている。この熱伝導性フィルムは、一般的にバインダー樹脂と熱伝導性無機フィラーとからなるが、バインダー樹脂は金属材料などの無機物に比べて熱伝導性が低い。このため、熱伝導性無機フィラーをバインダー樹脂に対して高い割合で配合することにより、熱伝導性フィルムの熱伝導性を向上させる試みがなされている。
【０００３】
さらに、電子デバイスは、電気回路などに対する障害を防止する観点から、絶縁性を有することが好ましく、前記無機フィラーとしては絶縁性無機フィラーが利用されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、バインダー樹脂にエポキシ樹脂を用い、無機フィラーを樹脂組成物全体の７０〜８５体積％含む絶縁シートが記載されている。しかし、このように無機フィラーの割合が多いシートでは、屈曲性が低く、近年の高性能化や小型化により微小な凹凸形状を有する発熱部材の形状に追従して接着することができないといった問題がある。
【０００５】
また特許文献２には、無機フィラーの含有量を多くしても優れた放熱絶縁性能を有するシートが記載されている。しかし、特許文献２のバインダー樹脂の組成では、電子デバイスのさらなる小型化に対して、屈曲性が不十分となり発熱部材の形状に追従して接着することが困難となる可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４８８８５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４１１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の問題点を鑑み、本発明者は、従来技術に係る放熱絶縁フィルムには、その屈曲性について未だ改善の余地があることを見出した。
そこで本発明は、屈曲性に優れた放熱絶縁フィルム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】
【０００８】
上記の課題を解決するべく鋭意検討した結果、所定のポリビニルアルコール樹脂をバインダー樹脂としたフィルムに無機フィラーを含ませることによって上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の目的は、以下のフィルムにより達成される。
【０００９】
＜１＞ポリビニルアルコール樹脂中に無機フィラーを分散状態で含有して成ることを特徴とする放熱絶縁フィルム。
【００１０】
＜２＞前記ポリビニルアルコール樹脂の重合度が、７００〜３０００の範囲内にあることを特徴とする＜１＞に記載の放熱絶縁フィルム。
【００１１】
＜３＞前記ポリビニルアルコール樹脂のケン化度が９８〜９９モル％の範囲内にあることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の放熱絶縁フィルム。
【００１２】
＜４＞前記無機フィラーは前記放熱絶縁フィルムの厚み方向全体に均一に分布していることを特徴とする＜１＞〜＜３＞の何れかに記載の放熱絶縁フィルム。
【００１３】
＜５＞膜厚が１０〜３００μｍの範囲内にあることを特徴とする＜１＞〜＜４＞の何れかに記載の放熱絶縁フィルム。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、特に屈曲性に優れた放熱絶縁フィルムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る放熱絶縁フィルムを概略的に示す断面図。
【図２】本発明の放熱絶縁フィルムを製造するフィルム製造装置の一例を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
＜放熱絶縁フィルム＞
図１は、本発明の一実施形態に係る放熱絶縁フィルム１を概略的に示す断面図である。この放熱絶縁フィルム１は、単層構造を有している自立膜である。ここで使用する用語「自立膜」とは、基板などの支持体によって支持されなくとも、それ自体を単独で取り扱うことができるフィルムを意味している。また、ここで使用する用語「フィルム」は、薄層形状及び可撓性を有している物品を意味し、厚さは特に限定されない。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係る放熱絶縁フィルム１は、後述するバインダー樹脂３と、バインダー樹脂３中に分散した無機フィラー２とを含んだ混合物からなる。
【００１９】
＜バインダー樹脂＞
バインダー樹脂３は、ポリビニルアルコール樹脂であり、公知または慣用のものの中から任意に選択して使用することができる。ポリビニルアルコール水溶液の状態で用い、乾燥させることでフィルムを得る。
【００２０】
前記ポリビニルアルコール樹脂の重合度は７００〜３０００の範囲内にあることが好ましく、１５００〜２５００の範囲内であることがより好ましい。重合度が７００より低いと、フィルムとしての強度が弱く、製造時のハンドリング性が悪くなる。また耐水性も低くなるため、製造時や保管時に吸水してしまいフィルムが変質する恐れがある。重合度が３０００より高いと、粘度が高くなり、無機フィラーとの混合が困難になる。
【００２１】
ポリビニルアルコール樹脂は、一般にポリ酢酸ビニルをケン化して得られるもので、酢酸基が数十％残存している、いわゆる部分ケン化ポリビニルアルコール樹脂から、酢酸基が数％しか残存していない完全ケン化ポリビニルアルコール樹脂までを含む。
前記ポリビニルアルコール樹脂のケン化度は、９８〜９９モル％の範囲内であることが好ましい。ケン化度が９８モル％より低いと、重合度の場合と同様にフィルムとしての強度が弱く、また吸水しやすくなるため製造に適していない。ケン化度が９９モル％より高いと、重合度の場合と同様に粘度が高くなり、無機フィラーとの混合が困難になる。
【００２２】
＜無機フィラー＞
図１に示す無機フィラー２は、上述のバインダー樹脂３中に均一に分散している。無機フィラー２の材質としては、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、炭化珪素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム及び炭酸マグネシウムのいずれかが好ましいが、特に限定しない。
【００２３】
無機フィラー２の平均粒径は、好ましくは１〜１５０μｍの範囲内であり、より好ましくは１０〜１００μｍの範囲内である。平均粒径が小さすぎると無機フィラー２が凝集しやすく、均一な放熱性能及び絶縁性能が得られない。また、平均粒径が大きすぎると、放熱絶縁フィルム１の表面に無機フィラーが露出し、表面粗さが大きくなり、電子デバイスに接着する際に不適である。なおここで平均粒径とは、レーザー回折・散乱法によって測定した体積平均径のことである。
【００２４】
無機フィラー２の材質および粒径は、要求される放熱性能及び絶縁性能によって適切に選定される。この際、無機フィラー２の粒径は、平均粒径の−１０％〜＋１０％の範囲内にあることが好ましく、−５％〜＋５％の範囲内にあることがより好ましい。即ち均一な粒径の無機フィラー２を用いることで、均一な放熱性能及び絶縁性能を有する放熱絶縁フィルムを作製できる。
【００２５】
また、放熱絶縁フィルム１中の無機フィラー２の含有率は、好ましくは５〜５０体積％の範囲内であり、より好ましくは１０〜３０体積％の範囲内である。無機フィラー２は、その平均粒径および放熱絶縁フィルム１の厚みに応じて適切な含有率に調整して使用される。
【００２６】
＜バインダー樹脂と無機フィラーとの混合物の調製＞
上述したバインダー樹脂３に、無機フィラー２を分散させて均一に混合する。この混合には、例えば、ディスパーミキサー、ウルトラミキサー、ホモジナイザー、及び遊星攪拌脱泡機等の攪拌機を用いることができるが、均一に混合することが充分可能なものであれば混合手段は特に限定しない。
【００２７】
＜フィルムの製造＞
図１に示す放熱絶縁フィルム１は、例えば、上記のバインダー樹脂３であるポリビニルアルコールの水溶液と無機フィラー２との混合物からなる塗膜を支持体上に形成し、この塗膜に含まれる水分を加熱乾燥等により蒸発させ、その後、膜を支持体から剥離することにより得られる。本発明の放熱絶縁フィルム１の製造には、例えば、図２に示す装置を利用することができる。
【００２８】
図２は、フィルム製造装置の一例を概略的に示す図である。  
このフィルム製造装置１００は、ロール・トゥー・ロール式のダイコータである。このフィルム製造装置は、巻出ロール１１０と、キャリアフィルム１２０と、ガイドロール１３０ａ〜１３０ｅと、バックアップロール１４０と、ダイヘッド１５０と、乾燥炉１６０と、熱風発生装置１７０と、剥離ロール１８０と、巻取ロール１９０ａ及び１９０ｂとを含んでいる。
【００２９】
巻出ロール１１０には、放熱絶縁フィルム１の支持体となるキャリアフィルム１２０が巻かれている。巻出ロール１１０から、キャリアフィルム１２０を巻き出す。
【００３０】
キャリアフィルム１２０は、帯形状を有している。キャリアフィルム１２０上には、上述したバインダー樹脂３と無機フィラー２との混合物をダイヘッド１５０から吐出することによって塗布し、キャリアフィルム１２０上でこの混合物からなる塗膜の乾燥を行う。
【００３１】
キャリアフィルム１２０は、バインダー樹脂３を剥離可能に支持し得るものである。そのようなキャリアフィルム１２０の材質としては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、セロファン、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートフタレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム（ＣＡＰフィルム）、セルローストリアセテート及びセルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体からなるフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコールフィルム、シンジオタクティックポリスチレン系フィルム、ポリカーボネートフィルム、ノルボルネン樹脂系フィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホン系フィルム、ポリエーテルケトンイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、アクリルフィルム、及びポリアリレート系フィルムを挙げることができる。
【００３２】
キャリアフィルム１２０の厚さは、特に制限を設けるわけではないが、６〜５００μｍの範囲内にあることが好ましく、２５〜２５０μｍの範囲内にあることがより好ましい。
【００３３】
ガイドロール１３０ａ〜１３０ｅにより、巻出ロール１１０から巻き出されたキャリアフィルム１２０を、ダイヘッド１５０とバックアップロール１４０との間の領域、乾燥炉１６０の領域、及び巻取ロール１９０ａへと順次案内する。
【００３４】
バックアップロール１４０は、ダイヘッド１５０と向き合うように設置されている。バックアップロール１４０は、ダイヘッド１５０とバックアップロール１４０との間を通過するキャリアフィルム１２０の裏面上を転動して、キャリアフィルム１２０とダイヘッド１５０との距離を一定に保つ役割を果たす。
【００３５】
ダイヘッド１５０は、ダイヘッド１５０とバックアップロール１４０との間を通過するキャリアフィルム１２０の表面上に、バインダー樹脂３と無機フィラー２との混合物を供給する。これにより、キャリアフィルム１２０の表面上に、この混合物からなる塗膜を形成する。
【００３６】
ここでは、バインダー樹脂３であるポリビニルアルコールの水溶液と無機フィラー２との混合物の塗工にダイヘッド１５０を利用するダイコート法について説明しているが、この混合物の塗工には他の方法を利用してもよい。ポリビニルアルコール水溶液と無機フィラー２との混合物の塗工には、例えば、ディッピング法、ワイヤーバーを使用する方法、ロールコート法、グラビアコート法、リバースコート法、エアナイフコート法、コンマコート法、カーテン法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、及びグラビアオフセット法等の周知の方法を用いることができる。
【００３７】
ポリビニルアルコール水溶液と無機フィラー２との混合物からなる塗膜の乾燥後の厚さ、即ち、放熱絶縁フィルム１の厚さは、１０〜３００μｍの範囲内にあることが好ましい。厚さがこの範囲より薄すぎる場合、放熱絶縁フィルム１の強度が低く、放熱絶縁フィルム１をキャリアフィルム１２０から剥離する際に破断してしまう可能性が高い。厚すぎる場合、発熱部材の微小な凹凸に追従して接着することが困難になる。
【００３８】
乾燥炉１６０では塗膜の乾燥を行う。熱風発生装置１７０から送り込まれた熱風を塗膜表面に当てることにより、ポリビニルアルコール水溶液に含まれる水分を蒸発させる。熱風温度は１００〜１４０℃の範囲内とすることが望ましく、乾燥時間は塗膜の厚さによって適宜調整する。
【００３９】
剥離ロール１８０は、キャリアフィルム１２０に支持された放熱絶縁フィルム１上を転動するように設置されている。剥離ロール１８０は、キャリアフィルム１２０の移動方向に対して、放熱絶縁フィルム１の移動方向を急激に且つ大きく異ならしめ、これにより、放熱絶縁フィルム１をキャリアフィルム１２０から剥離する。
【００４０】
巻取ロール１９０ａは、放熱絶縁フィルム１を剥離したキャリアフィルム１２０を巻き取る。また、巻取ロール１９０ｂは、キャリアフィルム１２０から剥離した放熱絶縁フィルム１を巻き取る。
【００４１】
巻取ロール１９０ａは、キャリアフィルム１２０に張力を与える。巻取ロール１９０ａがキャリアフィルム１２０に与える張力は、キャリアフィルム１２０の厚さや材質によって異なるが、１０〜５００Ｎ／ｍの範囲内とすることが好ましい。  
放熱絶縁フィルム１は、例えば、以上のようにして製造することができる。
【実施例】
【００４２】
以下に、本発明の放熱絶縁フィルム１の製造及び屈曲性評価の実施例を記載する。
【００４３】
（実施例１）
図１に示す放熱絶縁フィルム１を以下の手順で作製した。  
まず、重合度１７００、ケン化度９９．５モル％のポリビニルアルコールを用い、１５重量％のポリビニルアルコール水溶液を調製した。そしてこのポリビニルアルコール水溶液と無機フィラー２とを、遊星攪拌脱泡機を用いて３０分間攪拌し、塗液を調製した。無機フィラー２としては、平均粒径１０μｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用い、放熱絶縁フィルム１中の含有率が３０体積％となる量に調整した。
【００４４】
次に、この塗液を用いて、図２を参照しながら説明した前述の方法により、厚さが４０μｍの放熱絶縁フィルム１を製造した。熱風温度は１４０℃であり、乾燥時間は２分間とした。ここでは、キャリアフィルム１２０として、厚さが１２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用した。なお、キャリアフィルム１２０は、５０Ｎ／ｍの張力で巻き取った。
【００４５】
（実施例２）
無機フィラー２に平均粒径１０μｍのシリカ（ＳｉＯ２）を用い、その放熱絶縁フィルム１における含有率を５０体積％とし、放熱絶縁フィルム１の厚さを６０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で放熱絶縁フィルム１を作製した。
【００４６】
（比較例１）
無機フィラーとして、平均粒径２０μｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用い、放熱絶縁フィルム中の含有率が３０体積％となる量に調整した。バインダー樹脂として、ウレタン系熱可塑性エラストマーを５重量％含有するテトラヒドロフラン溶液を２００重量部と、ポリイソシアネートを５重量部と、溶剤としてのメチルエチルケトンを３０重量部とを混合したものを使用した。これら以外は、実施例１と同様の方法で放熱絶縁フィルム１を作製した。
【００４７】
＜放熱絶縁フィルムの評価＞
実施例１及び２、並びに比較例１で製造した放熱絶縁フィルムの屈曲性を評価するため、それぞれの放熱絶縁フィルムを２０ｍｍ×１５０ｍｍの短冊状に切り出し、直径１６ｍｍ、１４ｍｍ、１２ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍの円筒形のマンドレル試験棒を使用して屈曲性試験を行った。屈曲性試験後、ひび割れ等の外観変化が発生しないか目視にて確認した。その結果を表１に示す。尚、表１では、屈曲性試験後に外観に変化が生じなかった場合は○、外観に変化が生じた場合は×と表記している。
【００４８】
【表１】
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表１に示すように、実施例１に係る放熱絶縁フィルムは、屈曲性試験後に外観の変化が生じなかった。また、実施例２に係る放熱絶縁フィルムも、屈曲性試験後に外観の変化がなかった。一方、比較例１では、直径１２ｍｍ以下のマンドレル試験棒での屈曲性試験後にひび割れが確認された。
【００４９】
上記の結果に示すように、従来の製造方法により製造した比較例１の放熱絶縁フィルムよりも、本発明の実施例１および実施例２に係る放熱絶縁フィルムの方が屈曲性に優れていた。以上から、本発明により屈曲性に優れた放熱絶縁フィルムが提供できた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る放熱絶縁フィルムは、屈曲性が高く、発熱部材の形状に追従して接着することができるため、高性能化や小型化により微小な凹凸形状を有する発熱部材に対しても利用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１…放熱絶縁フィルム、２…無機フィラー、３…バインダー樹脂、
１００…フィルム製造装置、１１０…巻出ロール、１２０…キャリアフィルム、
１３０ａ〜１３０ｅ…ガイドロール、１４０…バックアップロール、１５０…ダイヘッド、
１６０…乾燥炉、１７０…熱風発生装置、１８０…剥離ロール、
１９０ａ及び１９０ｂ…巻取ロール
【図１】
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【図２】
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