(57)【要約】  熱伝導性接着シートの高熱伝導部及び低熱伝導部の寸法精度の向上、かつ低熱伝導部の低熱伝導率化を図り、さらに電子デバイスに、接着剤層を介することなく容易に積層され、電子デバイスの内部に十分な温度差が付与できる、熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスを提供するものであり、高熱伝導部と低熱伝導部とを有する熱伝導性接着シートであって、該高熱伝導部と該低熱伝導部とが接着性を有し、かつ中空フィラーが、該低熱伝導部に、低熱伝導部全体積中２０〜９０体積％含有され、また該高熱伝導部、該低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらの少なくともどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成してなる、熱伝導性接着シート、及び該熱伝導性接着シートの製造方法並びに該熱伝導性接着シートを用いた電子デバイスである。
2016103783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱伝導部と低熱伝導部とを有する熱伝導性接着シートであって、該高熱伝導部と該低熱伝導部とが接着性を有し、かつ中空フィラーが、該低熱伝導部に、低熱伝導部全体積中２０〜９０体積％含有され、また該高熱伝導部、該低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらの少なくともどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成してなる、熱伝導性接着シート。
【請求項２】
前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部が接着性樹脂組成物から形成される、請求項１に記載の熱伝導性接着シート。
【請求項３】
前記接着性樹脂組成物が、熱硬化性樹脂及びエネルギー線硬化性樹脂の少なくともいずれか１種を含む、請求項２に記載の熱伝導性接着シート。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂が、シリコーン樹脂又はウレタン樹脂である請求項３に記載の熱伝導性接着シート。
【請求項５】
前記高熱伝導部の接着性樹脂組成物に熱伝導性フィラー及び／又は導電性炭素化合物を含む、請求項２に記載の熱伝導性接着シート。
【請求項６】
前記熱伝導性フィラーが、金属酸化物、金属窒化物、及び金属からなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項５に記載の熱伝導性接着シート。
【請求項７】
前記中空フィラーが、ガラス中空フィラー、又はシリカ中空フィラーである、請求項１に記載の熱伝導性接着シート。
【請求項８】
前記ガラス中空フィラー、及びシリカ中空フィラーの真密度が、０．１〜０．６ｇ／ｃｍ３である、請求項７に記載の熱伝導性接着シート。
【請求項９】
前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部の接着性樹脂組成物の複合硬化収縮率が、２％以下である、請求項２〜６のいずれか１項に記載の熱伝導性接着シート。
【請求項１０】
前記熱伝導性接着シートの高熱伝導部の熱伝導率が０．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上、かつ低熱伝導部の熱伝導率が０．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱伝導性接着シート。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱伝導性接着シートを用いた電子デバイス。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱伝導性接着シートの製造方法であって、剥離シート上に、接着性樹脂組成物から形成される高熱伝導部と、接着性樹脂組成物から形成される低熱伝導部とを形成する工程を含む、熱伝導性接着シートの製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性接着シートに関し、特に電子デバイスに用いられる熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子デバイス等の内部において、熱を逃がす又は熱の流れを特定の方向に制御するために、高熱伝導性を有するシート状の放熱部材が用いられている。電子デバイスとしては、例えば、熱電変換デバイス、光電変換デバイス、大規模集積回路等の半導体デバイス等が挙げられる。【０００３】
近年、半導体デバイスにおいては、該半導体デバイスの小型化かつ高密度化等にともない、動作時に内部から発生する熱がより高温となり、放熱が十分ではない場合には、該半導体デバイス自体の特性が低下し、時には誤動作を引き起こし、最終的には半導体デバイスの破壊又は寿命の低下に繋がることがある。このような場合、半導体デバイスから発生する熱を効率良く外部に放熱するための方法として、半導体デバイスとヒートシンク（金属部材）の間に、熱伝導性に優れる放熱シートを設けることが行われている。
また、このような電子デバイスの中で、熱電変換デバイスにおいては、上述した放熱の制御にかかるものではあるが、熱電素子の片面に付与された熱を、熱電素子の内部の厚み方向に温度差が大きくなるように制御すると、得られる電力が大きくなることから、シート状の放熱部材を用いて特定の方向に選択的に放熱を制御する（熱電素子の内部に温度差を効率良く付与する）検討がなされている。特許文献１では、図７に示すような構造を有する熱電変換素子が開示されている。すなわち、Ｐ型熱電素子４１とＮ型熱電素子４２とを直列に接続し、その両端部に熱起電力取り出し電極４３を配置し、熱電変換モジュール４６を構成し、該熱電変換モジュール４６の両面に２種類の熱伝導率の異なる材料で構成された柔軟性を有するフィルム状基板４４、４５を設けたものである。該フィルム状基板４４、４５には、前記熱電変換モジュール４６との接合面側に熱伝導率の低い材料（ポリイミド）４７、４８が設けられ、前記熱電変換モジュール４６の接合面と反対側に、熱伝導率の高い材料（銅）４９、５０が基板４４、４５の外面の一部分に位置するように設けられている。【０００４】
また、特許文献２では、図８に示す構造を有する熱電変換モジュールが開示されており、低熱伝導率の部材５１、５２に高熱伝導率部材を兼ねる電極５４が埋め込まれ、それらが、熱電素子５３に対し、導電性接着剤層５５及び絶縁性接着剤層５６を介し配置されている。
さらに、特許文献３には、図９に熱電変換素子の断面構成図（熱電素子６１の奥行方向の配置、かつ内部電極配置は略してある。）に示したように、熱電素子６１の一方の面には、接着剤層６７を介し、また他方の面には直接、絶縁性基層層６５が配置され、該基層層６５上には、金属層６３と樹脂層６４とからなるパターン層とを有するフレキシブル基板６２、６６が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９８１７３８号公報
【特許文献２】特開２０１１−３５２０３号公報
【特許文献３】特開２００８−１８２１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、特に、半導体デバイスを主とする電子デバイスにおいて、熱を外部へより効率良く放熱させることのできる放熱シートや、熱伝導性に優れていることに加えて熱を特定の方向に選択的に放熱し、該電子デバイスの内部に温度勾配を生じさせる機能を有する熱伝導性シートが要求されている。しかしながら、本発明者等が、上述したような熱電変換デバイスの熱電素子に、高熱伝導部と低熱伝導部とから構成される熱伝導性接着シートを適用し検討を行ったところ、熱伝導性接着シートの高熱伝導部や低熱伝導部のパターンに係る寸法精度が悪く、所定の温度差が得られないという新たな問題を見出した。寸法精度が悪くなる理由としては、熱伝導性接着シートを構成する高熱伝導部と低熱伝導部における、硬化収縮等を含む内部応力差等が挙げられる。【０００７】
本発明は、上記問題を鑑み、熱伝導性接着シートの高熱伝導部及び低熱伝導部の寸法精度の向上、かつ低熱伝導部の低熱伝導率化を図り、さらに電子デバイスに、接着剤層を介することなく容易に積層され、該電子デバイスの内部に十分な温度差が付与できる、熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、熱伝導性接着シートを、接着性を付与した高熱伝導部と低熱伝導部とから構成し、該低熱伝導部に特定量（体積％）の中空フィラーを含有させ、さらに高熱伝導部及び低熱伝導部が独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらの少なくともどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成する熱伝導性接着シートとすることにより、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の（１）〜（１２）を提供するものである。
（１）高熱伝導部と低熱伝導部とを有する熱伝導性接着シートであって、該高熱伝導部と該低熱伝導部とが接着性を有し、かつ中空フィラーが、該低熱伝導部に、低熱伝導部全体積中２０〜９０体積％含有され、また該高熱伝導部、該低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらの少なくともどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成してなる、熱伝導性接着シート。
（２）前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部が接着性樹脂組成物から形成される、上記（１）に記載の熱伝導性接着シート。
（３）前記接着性樹脂組成物が、熱硬化性樹脂及びエネルギー線硬化性樹脂の少なくともいずれか１種を含む、上記（２）に記載の熱伝導性接着シート。
（４）前記熱硬化性樹脂が、シリコーン樹脂又はウレタン樹脂である上記（３）に記載の熱伝導性接着シート。
（５）前記高熱伝導部の接着性樹脂組成物に熱伝導性フィラー及び／又は導電性炭素化合物を含む、上記（２）に記載の熱伝導性接着シート。
（６）前記熱伝導性フィラーが、金属酸化物、金属窒化物、及び金属からなる群より選択される少なくとも１種を含む、上記（５）に記載の熱伝導性接着シート。
（７）前記中空フィラーが、ガラス中空フィラー、又はシリカ中空フィラーである、上記（１）に記載の熱伝導性接着シート。
（８）前記ガラス中空フィラー、及びシリカ中空フィラーの真密度が、０．１〜０．６ｇ／ｃｍ３である、上記（７）に記載の熱伝導性接着シート。
（９）前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部の接着性樹脂組成物の複合硬化収縮率が、２％以下である上記（２）〜（６）のいずれか１項に記載の熱伝導性接着シート。
（１０）前記熱伝導性接着シートの高熱伝導部の熱伝導率が０．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上、かつ低熱伝導部の熱伝導率が０．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満である、上記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の熱伝導性接着シート。
（１１）上記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の熱伝導性接着シートを用いた電子デバイス。
（１２）上記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の熱伝導性接着シートの製造方法であって、剥離シート上に、接着性樹脂組成物から形成される高熱伝導部と、接着性樹脂組成物から形成される低熱伝導部とを形成する工程を含む、熱伝導性接着シートの製造方法。 
【発明の効果】
【０００９】
本発明の熱伝導性接着シートによれば、熱伝導性接着シートの高熱伝導部及び低熱伝導部の寸法精度の向上、かつ低熱伝導部の低熱伝導率化を図り、さらに電子デバイスに、接着剤層を介することなく容易に積層され、該電子デバイスの内部に十分な温度差が付与できる、熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイスを提供することができる。また、接着剤層を必要としないため、電子デバイスの生産性が高く、低コストに繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の熱伝導性接着シートの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の熱伝導性接着シートの種々の例を示す断面図である。
【図３】本発明の熱伝導性接着シートを熱電変換モジュールに貼付した際の熱電変換デバイスの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の熱伝導性接着シートと熱電変換モジュールを構成要素ごとに分解した斜視図の一例を示し、（ａ）が熱電変換モジュールの支持体表面側の熱電素子に直接設けられる熱伝導性接着シートの斜視図であり、（ｂ）が熱電変換モジュールの斜視図であり、（ｃ）が熱電変換モジュールの支持体裏面側に設けられる熱伝導性接着シートの斜視図である。
【図５】本発明の熱伝導性接着シートの高熱伝導部と低熱伝導部の温度差を測定するための構成の説明図であり、（ａ）が熱伝導性接着シートであり、（ｂ）が被着体として使用したガラス基板の斜視図である。
【図６】本発明の実施例に用いた熱電変換モジュールの斜視図である。
【図７】従来の熱電変換デバイスの構成の一例を示す断面図である。
【図８】従来の熱電変換デバイスの構成の他の一例を示す断面図である。
【図９】従来の熱電変換デバイスの構成のさらに他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［熱伝導性接着シート］
本発明の熱伝導性接着シートは、高熱伝導部と低熱伝導部とを有する熱伝導性接着シートであって、該高熱伝導部と該低熱伝導部とが接着性を有し、かつ中空フィラーが、該低熱伝導部に、低熱伝導部全体積中２０〜９０体積％含有され、また該高熱伝導部、該低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらの少なくともどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成してなる、熱伝導性接着シートである。
【００１２】
本発明の熱伝導性接着シートの構成等を、図面を使用して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の熱伝導性接着シートの一例を示す斜視図である。熱伝導性接着シート１は、高熱伝導部４ａ、４ｂと低熱伝導部５ａ、５ｂとから構成され、それらが交互に配置されている。熱伝導性接着シートを構成する高熱伝導部と低熱伝導部の配置（以下、「厚みの構成」ということがある。）は、以下に述べるように、特に制限されない。
図２に本発明の熱伝導性接着シートの断面図（配置を含む）の種々の例を示す。図２の（ａ）は、図１の断面図であり、高熱伝導部４と低熱伝導部５とがそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成している。また、図２の（ｂ）、（ｄ）は、低熱伝導部５が熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成している。さらに、図２の（ｃ）、（ｅ）は、高熱伝導部４が熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成している。熱伝導性接着シートの厚みの構成は、適用する電子デバイスの仕様に合わせ、適宜選択することができる。例えば、熱を特定の方向に選択的に放熱するという観点から、例えば、図２の（ａ）〜（ｅ）の厚みの構成を選択することが好ましく、図２の（ａ）の厚みの構成がさらに好ましい。
また、電子デバイスの内部から発生する熱を外部に効率的に放熱する観点から、例えば、図２の（ａ）〜（ｅ）の厚みの構成を電子デバイスの仕様に合わせ選択することが好ましい。この際、高熱伝導部の体積を大きく、かつ適用するデバイス面に対する接触面積を大きくする構成にすれば、放熱を効率的に制御できる。
【００１４】
＜低熱伝導部＞
本願発明の低熱伝導部は、中空フィラーと後述する接着性樹脂とを含む樹脂組成物から形成される。中空フィラーを含有させることにより、低熱伝導部の硬化収縮率を抑制し、かつ高熱伝導部の硬化収縮率との差を小さくすることにより、後述する複合硬化収縮率が低減され、結果的に高熱伝導部と低熱伝導部のそれぞれのパターンの寸法精度の悪化を抑制することができる。
前記低熱伝導部の形状は、特に制限はなく、後述する電子デバイス等の仕様に応じて、適宜変更することができる。ここで、本発明の低熱伝導部は、前記高熱伝導部よりも熱伝導率が低いほうをいう。
【００１５】
中空フィラーとしては、特に制限されず、公知のものを用いることができ、例えば、ガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、金属ケイ酸塩等のバルーン（中空体）である無機物系中空フィラー、また、アクリロニトリル、塩化ビニリデン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂等のバルーン（中空体）である有機樹脂物系中空フィラーが挙げられる。中空フィラーは１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。このなかで、物質自身の熱伝導率が金属酸化物の中で比較的低く、さらに体積抵抗率、コストの観点から、無機物系中空フィラーであるガラス中空フィラー、又はシリカ中空フィラーが好ましい。具体的には、ガラス中空フィラーとしては、例えば、住友スリーエム社製のグラスバブルズ（ソーダ石灰硼珪酸ガラス）等が、シリカ中空フィラーとしては、例えば、日鉄鉱業株式会社製のシリナックス（登録商標）等が挙げられる。
なお、本発明における、「中空フィラー」とは、フィラーを構成材料とする外殻を有し、内部が中空構造（内部は空気以外に、不活性気体等の気体で満たされていてもよく、真空であってもよい）となっているフィラーをいい、該中空構造としては、特に制限されず、例えば、中空構造が球体であっても楕円体等であってもよく、中空構造が複数あってもよい。
【００１６】
中空フィラーの形状は、特に制限されるものではないが、適用する電子デバイス、素子等に貼付した際に、それらの接触又は機械的損傷により、電子デバイス、素子等の電気特性等が損なわれない形状であればよく、例えば、板状（鱗片状を含む）、球状、針状、棒状、繊維状のいずれでもよい。
【００１７】
中空フィラーのサイズは、低熱伝導部の厚み方向に中空フィラーを均一に分散させ、熱伝導性を低下させる観点から、例えば、平均粒子径が０．１〜２００μｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましく、１０〜８０μｍがさらに好ましく、２０〜５０μｍが特に好ましい。中空フィラーの平均粒子径がこの範囲にあれば、粒子同士の凝集が起こりにくく、均一に分散させることができる。さらに、低熱伝導部への充填密度が十分となり、物質界面において低熱伝導部が脆くなることもない。なお、平均粒子径は、例えば、コールターカウンター法により測定することができる。
【００１８】
中空フィラーの含有量は、その粒子形状に応じて適宜調整され、接着性樹脂組成物中、２０〜９０体積％であり、４０〜８０体積％が好ましく、５０〜７０体積％がさらに好ましい。中空フィラーの含有量が２０体積％未満であると、硬化収縮が大きくなり高熱伝導部及び低熱伝導部のパターン寸法精度が低下してしまう。また、中空フィラーの含有量が９０体積％を超えると、低熱伝導部の機械的強度が維持できなくなる。中空フィラーの含有量がこの範囲にあれば、硬化収縮が効果的に抑制され、かつ放熱特性、耐折性、耐屈曲性が優れ、低熱伝導部の機械的強度が維持される。
【００１９】
中空フィラーの真密度は、０．１〜０．６ｇ／ｃｍ３が好ましく、０．２〜０．５ｇ／ｃｍ３がより好ましく、０．３〜０．４ｇ／ｃｍ３がさらに好ましい。中空フィラーの真密度がこの範囲にあれば、断熱特性、耐圧性に優れ、低熱伝導部形成時に中空フィラーが砕けることもなく、また、低熱伝導部の低熱伝導性を損なうこともない。
ここで、「真密度」とは、ピクノメーター法（アルキメデスの原理に基づく気相法）により測定された密度のことである。例えば、ピクノメーター（気相置換式真密度計、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のＡｃｃｕＰｙｃＩＩ  １３４０）を用いて測定することができる。
【００２０】
（接着性樹脂）
本発明に用いる接着性樹脂は、特に限定されないが、電子部品分野等で使用されているものの中から任意の樹脂を適宜選択することができ、例えば、熱硬化性樹脂、エネルギー線硬化性樹脂等が挙げられる。
【００２１】
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの中で、耐熱性に優れ、高い接着力を有するという観点からウレタン樹脂、シリコーン樹脂が好ましい。
ウレタン樹脂としては、水酸基含有化合物とポリイソシアナート化合物の反応物、例えば、ハードセグメントとして短鎖グリコールや短鎖エーテルとイソシアナート化合物との反応で得られるポリウレタンと、ソフトセグメントとして長鎖グリコールや長鎖エーテルとイソシアナート化合物の反応で得られるポリウレタンの直鎖状のマルチブロックコポリマーを挙げることができる。また、ウレタンプレポリマーとポリイソシアナート化合物の反応物（硬化物）などが挙げられる。
シリコーン樹脂としては、熱硬化付加反応型シリコーン樹脂を用いることができる。この付加反応型シリコーン樹脂としては、例えば分子中に官能基としてアルケニル基を有するポリオルガノシロキサンの中から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。上記の分子中に官能基としてアルケニル基を有するポリオルガノシロキサンの好ましいものとしては、ビニル基を官能基とするポリジメチルシロキサン、ヘキセニル基を官能基とするポリジメチルシロキサン及びこれらの混合物などが挙げられる。
【００２２】
前記熱硬化性樹脂を用いる場合には、助剤として、硬化剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、硬化触媒等を併用することが好ましい。
硬化剤として、１分子中に熱硬化型樹脂成分の官能基と反応し得る官能基を２個以上有する化合物が挙げられる。エポキシ系樹脂に対する硬化剤としては、フェノール系硬化剤、アルコール系硬化剤、アミン系硬化剤、アルミニウムキレート系硬化剤等が挙げられる。また、シリコーン系樹脂に対する硬化剤としては、ヒドロシリル系硬化剤等が挙げられる。
硬化促進剤として、例えば、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン等の３級アミン類；２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類；トリブリツフォスフィン、ジフェニルフォスフィン等の有機フォスフィン類；テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルフォスフィンテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩等が挙げられる。
硬化遅延剤としては、ヒドロシリル化反応制御剤等が挙げられる。硬化触媒等としては、白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。
上記の助剤の含有量は、熱硬化性樹脂の種類に応じて異なるが、該熱硬化性樹脂１００質量部に対して、１０〜９０質量部、好ましくは２０〜８０質量部、より好ましくは３０〜７０質量部である。
【００２３】
エネルギー線硬化性樹脂としては、例えば、アクリレート系の官能基を有する化合物等の１つ又は２つ以上の重合性不飽和結合を有する化合物を挙げることができる。１つの重合性不飽和結合を有する化合物としては、例えば、エチル（メタ）アクリレート、エチルヘキシル（メタ）アクリレート、スチレン、メチルスチレン、Ｎ−ビニルピロリドン等が挙げられる。また、２つ以上の重合性不飽和結合を有する化合物としては、例えば、ポリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート等の多官能化合物や、その変成物、及び、これらの多官能化合物と（メタ）アクリレート等との反応生成物（例えば、多価アルコールのポリ（メタ）アクリレートエステル）、等を挙げることができる。なお、本明細書において、（メタ）アクリレートは、メタクリレート及びアクリレートを意味するものである。
【００２４】
前記化合物のほかに、重合性不飽和結合を有する比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリブタジエン樹脂等も前記エネルギー線硬化性樹脂として使用することができる。
【００２５】
前記エネルギー線硬化性樹脂には、光重合開始剤を併用することが好ましい。本発明に用いる光重合開始剤は、前記エネルギー線硬化性樹脂を含む接着性樹脂組成物に含まれるものであり、紫外線下で前記エネルギー線硬化性樹脂を硬化させることができる。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアミノアセトフェノン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、２,２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２,２−ジエトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２−アミノアントラキノン、２−メチルチオキサントン、２−エチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２,４−ジメチルチオキサントン、２,４−ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジメチルケタール、ｐ−ジメチルアミン安息香酸エステルなどを用いることができる。
光重合開始剤は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、前記エネルギー線硬化性樹脂１００質量部に対して、通常０.２〜１０質量部の範囲で選ばれる。
なお、本発明に用いる接着性樹脂の質量平均分子量は、通常、数百から数百万である。
【００２６】
＜その他の成分＞
接着性樹脂組成物には、必要に応じて適宜な範囲内で、例えば、架橋剤、充填剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料や染料等の着色剤、粘着付与剤、帯電防止剤、カップリング剤等の添加剤や、非接着性樹脂が含まれていてもよい。
【００２７】
非接着性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ゴム系ポリマー、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂、アミド樹脂、環状オレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂等が挙げられる。
【００２８】
＜高熱伝導部＞
前記高熱伝導部の形状は、前記低熱伝導部の形状と同様、特に制限はなく、後述する電子デバイス等の仕様に応じて、適宜変更することができる。ここで、本発明の高熱伝導部は、前記低熱伝導部よりも熱伝導率が高いほうをいう。
高熱伝導部は、接着性樹脂組成物から形成され、前記低熱伝導部よりも熱伝導率が高い材料であれば特に限定されない。
【００２９】
接着性樹脂としては、前述した低熱伝導部に用いた熱硬化性樹脂及びエネルギー硬化性樹脂等、同様の樹脂が挙げられる。通常、機械的特性、密着性等の観点から低熱伝導部と同一樹脂を用いる。
【００３０】
高熱伝導部は、後述する所望の熱伝導率に調整するために、上記接着性樹脂と熱伝導性フィラー及び／又は導電性炭素化合物とを含む樹脂組成物から形成されることが好ましい。
以下、熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物を「熱伝導率調整用物質」ということがある。
【００３１】
（熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物）
前記熱伝導性フィラーとしては、特に制限はないが、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化マグネシウム、窒化ホウ素等の金属窒化物、銅、アルミニウム等の金属から選ばれる少なくとも１種類、また、導電性炭素化合物としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン、カーボンナノファイバー等から選ばれる少なくとも１種類が好ましい。これらの熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物は、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、後述の体積抵抗率の範囲になり易いという点から、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化マグネシウム、窒化ホウ素等の金属窒化物等の熱伝導性フィラーが好ましい。また、熱伝導性フィラーとしては、金属酸化物と金属窒化物とを含むことがより好ましい。さらに、熱伝導性フィラーとして金属酸化物と金属窒化物とを含む場合、金属酸化物と金属窒化物との質量比率は、１０：９０〜９０：１０が好ましく、２０：８０〜８０：２０がより好ましく、５０：５０〜７５：２５がさらに好ましい。
熱伝導率調整用物質の形状は、特に制限されるものではないが、適用する電子デバイス、素子等に貼付した際に、それらの接触又は機械的損傷により、電子デバイス、素子等の電気特性等が損なわれない形状であればよく、例えば、板状（鱗片状を含む）、球状、針状、棒状、繊維状のいずれでもよい。なお、高熱伝導部に用いる前記熱伝導性フィラーには、前述した「中空フィラー」は含まれない。
【００３２】
熱伝導率調整用物質のサイズは、高熱伝導部の厚み方向に熱伝導率調整用物質を均一に分散させて熱伝導性を向上させる観点から、例えば、平均粒子径が０．１〜２００μｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましく、５〜５０μｍがさらに好ましく、１０〜３０μｍが特に好ましい。なお、平均粒子径は、例えば、コールターカウンター法により測定することができる。熱伝導率調整用物質の平均粒子径がこの範囲にあれば、個々の物質内部での熱伝導が小さくなることもなく、結果として高熱伝導部の熱伝導率が向上する。また、粒子同士の凝集が起こりにくく、均一に分散させることができ、さらに、高熱伝導部への充填密度が十分となり、物質界面において高熱伝導部が脆くなることもない。
【００３３】
熱伝導率調整用物質の含有量は、所望の熱伝導率に応じて適宜調整され、接着性樹脂組成物中、４０〜９９質量％が好ましく、５０〜９５質量％がより好ましく、５０〜８０質量％が特に好ましい。熱伝導率調整用物質の含有量がこの範囲にあれば、放熱特性、耐折性、耐屈曲性が優れ、高熱伝導部の強度が維持される。
【００３４】
＜その他の成分＞
高熱伝導部には、さらに前記低熱伝導部と同様、必要に応じて適宜な範囲内で、同種類の添加剤が含まれていてもよい。
【００３５】
高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の厚みは、１〜２００μｍが好ましく、３〜１００μｍがさらに好ましい。この範囲であれば、熱を特定の方向に選択的に放熱することができる。また、高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の厚みは、同じであっても異なっていてもよい。
高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の幅は、適用する電子デバイスの仕様により適宜調整して用いるが、通常、０．０１〜３ｍｍ、好ましくは０．１〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。この範囲であれば、熱を特定の方向に選択的に放熱することができる。また、高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の幅は、同じであっても異なっていてもよい。
【００３６】
高熱伝導部の熱伝導率は、低熱伝導部に比べて十分に高ければよく、熱伝導率が０．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上が好ましく、１．０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上がより好ましく、１．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上がさらに好ましい。高熱伝導部の熱伝導率の上限は、特に制限はないが、通常２０００（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下が好ましく、５００（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下がより好ましい。
【００３７】
低熱伝導部の熱伝導率は、０．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満が好ましく、０．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下がより好ましく、０．２５（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下がさらに好ましい。高熱伝導部及び低熱伝導部の伝導率が上記のような範囲にあれば、熱を特定の方向に選択的に放熱することができる。
【００３８】
前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部のそれぞれの接着性樹脂組成物の複合硬化収縮率が、２％以下であることが好ましく、１％以下であることがさらに好ましい。複合硬化収縮率がこの範囲にあれば、高熱伝導部及び低熱伝導部のパターン寸法精度が向上し、熱を特定の方向に選択的に放熱し、前記電子デバイス等の内部に十分な温度差が付与できる。
なお、本発明における、上述した「複合硬化収縮率」は、前記高熱伝導部を構成する接着性樹脂組成物から形成される、例えばストライプパターンと前記低熱伝導部を構成する接着性樹脂組成物から形成される、例えばストライプパターンとからなる複合パターン（例えば、図１、図２（ａ）参照）の、硬化前後の寸法変化を測定し、以下の式より定義し、算出した。
複合硬化収縮率（％）＝［（硬化前ストライプパターンピッチ方向全幅−硬化後ストライプパターンピッチ方向全幅）／硬化前ストライプパターンピッチ方向全幅］×１００
具体的には、下記に示す仕様のストライプパターン（接着性樹脂組成物）群において、高熱伝導部形成用接着性樹脂組成物から形成される高熱伝導部ストライプパターンのピッチ方向の幅と低熱伝導部形成用接着性樹脂組成物から形成される低熱伝導部ストライプパターンのピッチ方向の幅との合計幅（すなわち、ストライプパターンのピッチ方向全幅）を、硬化前後で、デジタルマルチメーター（日本光器社製、ＮＲＭ−Ｓ３−ＸＹ型）を用いて測定することにより行った。
寸法測定用サンプルの仕様は以下のようである。
・ストライプパターン（接着性樹脂組成物）群：１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み１００μｍ
・高熱伝導部：ストライプ幅１ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み１００μｍ
・低熱伝導部：ストライプ幅１ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み１００μｍ
・高熱伝導部（ストライプ）と低熱伝導部（ストライプ）とをピッチ方向に交互に配置（但し、ストライプ間のスペースをゼロとする）
また、例えば、図２（ｂ）〜図２（ｅ）のように、熱伝導性接着シートの厚みの構成が異なる（図１、図２（ａ）において高熱伝導部、低熱伝導部の厚みが互いに異なる場合を含む；但し、高熱伝導部、低熱伝導部の少なくともいずれかはストライプパターンである）場合の寸法測定用サンプルの仕様としては、熱伝導性接着シートの厚みの構成は維持し、高熱伝導部、低熱伝導部の各層の厚みのみをそれぞれ等倍の厚みに増加又は減少させ、層全体の総厚みを１００μｍとなるようにした。
【００３９】
高熱伝導部の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率は、０．１ＭＰａ以上が好ましく、０．１５ＭＰａ以上がより好ましく、１ＭＰａ以上がさらに好ましい。また、低熱伝導部の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率は、０．１ＭＰａ以上が好ましく、０．１５ＭＰａ以上がより好ましく、１ＭＰａ以上がさらに好ましい。高熱伝導部及び低熱伝導部の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上である場合には、熱伝導性接着シートが過度に変形することが抑制され、安定的に放熱することができる。１５０℃における貯蔵弾性率の上限は特に限定されないが、５００ＭＰａ以下であることが好ましく、１００ＭＰａ以下であることがより好ましく、５０ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。
前述した樹脂組成物中の接着性樹脂の選択並びに組み合わせや、熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物の種類、及びそれらの量を調整することで、高熱伝導部、低熱伝導部の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率を調節することができる。
なお、１５０℃における貯蔵弾性率は、動的弾性率測定装置（ＴＡインスツルメント社製、機種名「ＤＭＡＱ８００」）により、初期温度を１５℃、昇温速度３℃／ｍｉｎで１５０℃まで昇温させ、周波数１１Ｈｚにて測定された値である。
また、熱伝導性接着シートは、接着剤層を介することなく、電子デバイスに貼付されるため、電気的接続を防止する機能を有することが好ましい。したがって、高熱伝導部及び低熱伝導部の体積抵抗率は、１×１０１０Ω・ｃｍ以上が好ましく、１．０×１０１３Ω・ｃｍ以上がより好ましい。
なお、体積抵抗率は、抵抗率計（三菱化学アナリテック社製、ＭＣＰ−ＨＴ４５０）により、熱伝導性接着シートを２３℃５０％ＲＨの環境に一日放置後に測定した値である。
【００４０】
熱伝導性接着シートにおいて、例えば、図１、図２（ａ）のように、高熱伝導部、低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成している場合、該熱伝導性接着シートの外面において、高熱伝導部と低熱伝導部との段差は、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、実質的に存在しないことがさらに好ましい。
【００４１】
高熱伝導部と低熱伝導部の少なくともどちらかが該基材の厚みの一部分を構成している、例えば、図２（ｂ）、（ｃ）の場合、高熱伝導部と低熱伝導部との段差は、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、実質的に存在しないことがさらに好ましい。さらに、高熱伝導部と低熱伝導部とで所定の段差が設けられている、図２（ｄ）、（ｅ）の場合、基材の厚みを、高熱伝導部と低熱伝導部とでなる厚みとした時の、高熱伝導部と低熱伝導部との段差は、該厚みに対し、１０〜９０％が好ましい。また、熱伝導性接着シートにおいて、高熱伝導部と低熱伝導部との体積比率は、１０：９０〜９０：１０であることが好ましく、２０：８０〜８０：２０であることがより好ましく、３０：７０〜７０：３０であることがさらに好ましい。
【００４２】
〈剥離シート〉
熱伝導性接着シートは片側、もしくは両側に剥離シートを有していてもよい。剥離シートとしては、例えば、グラシン紙、コート紙、ラミネート紙などの紙及び各種プラスチックフィルムに、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの剥離剤を塗付したもの等が挙げられる。該剥離シートの厚みについては特に制限はないが、通常１０〜２００μｍである。本発明に用いる剥離シートに用いる支持基材としては、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。
【００４３】
〈電子デバイス〉
本発明の熱伝導性接着シートを用いる電子デバイスは、特に制限されないが、放熱等の熱制御の観点から、熱電変換デバイス、光電変換デバイス、大規模集積回路等の半導体デバイス等が挙げられる。特に、熱伝導性接着シートは、熱電変換デバイスの熱電変換モジュールに貼付することで、熱を特定の方向へ選択的に放熱することができ、さらなる熱電性能の向上に繋がるため、熱電変換デバイスに好ましく用いられる。
なお、熱伝導性接着シートは、電子デバイスの片面に積層してもよく、両面に積層してあってもよい。電子デバイスの仕様にあわせて、適宜選択する。
以下、電子デバイスとして、熱電変換デバイスの場合を例にとって、説明する。
【００４４】
（熱電変換デバイス）
熱電変換デバイスとは、熱と電気との相互エネルギー変換を行う熱電変換素子の内部に温度差を付与することにより容易に電力が得られる電子デバイスである。
図３は、図２（ａ）の構成の本発明の熱伝導性接着シートを熱電変換モジュールに貼付した際の熱電変換デバイスの一例を示す断面図である。図３に示した熱電変換デバイス１０は、支持体上（図示せず）上に、Ｐ型材料からなる薄膜のＰ型熱電素子１１、Ｎ型材料からなる薄膜のＮ型熱電素子１２から構成される熱電変換素子を有し、さらに電極１３を設けてなる熱電変換モジュール１６と、該熱電変換モジュール１６の第１面１７に貼付された熱伝導性接着シート１Ａ、さらに前記第１面１７とは反対側の第２面１８に貼付された熱伝導性接着シート１Ｂから構成される。
【００４５】
熱伝導性接着シート１Ａは、高熱伝導部１４ａ、１４ｂと低熱伝導部１５ａ、１５ｂ、１５ｃとを有し、該高熱伝導部１４ａ、１４ｂと該低熱伝導部１５ａ、１５ｂ、１５ｃとが接着性を有し、かつそれらが該熱伝導性接着シートの外面を構成している。また、熱伝導性接着シート１Ｂは、高熱伝導部１４’ａ、１４’ｂ、１４’ｃと低熱伝導部１５’ａ、１５’ｂとを有し、該高熱伝導部１４’ａ、１４’ｂ、１４’ｃと該低熱伝導部１５’ａ、１５’ｂとが接着性を有し、かつそれらが該熱伝導性接着シートの外面を構成している。
【００４６】
図４に本発明の熱伝導性接着シートと熱電変換モジュールを構成要素ごとに分解した斜視図の一例を示す。図４において、（ａ）が熱電変換モジュール１６の支持体１９の表面側の熱電素子１１、１２に直接設けられる熱伝導性接着シート１Ａの斜視図であり、（ｂ）が熱電変換モジュール１６の斜視図であり、（ｃ）が熱電変換モジュール１６の支持体１９の裏面側に設けられる熱伝導性接着シート１Ｂの斜視図である。
上記のような構成をとることにより、熱伝導性接着シート１Ａ及び熱伝導性接着シート１Ｂから、効率良く熱を拡散することができる。また、熱伝導性接着シート１Ａの高熱伝導部１４ａ、１４ｂと、熱伝導性接着シート１Ｂの高熱伝導部１４’ａ、１４’ｂ、１４’ｃとが対向しないように、位置をずらして積層することで、熱を特定の方向に選択的に放熱させることができる。これにより、熱電変換モジュールに効率良く温度差を付与でき、発電効率の高い熱電変換デバイスが得られる。
【００４７】
本発明に使用される熱電変換モジュール１６は、例えば、図４（ｂ）に示されるように、Ｐ型熱電素子１１とＮ型熱電素子１２と電極１３とから構成される。Ｐ型熱電素子１１とＮ型熱電素子１２は直列接続となるように薄膜状に形成され、それぞれの端部で、電極１３を介して接合して電気的に接続されている。なお、熱電変換モジュール１６におけるＰ型熱電素子１１とＮ型熱電素子１２は、図３に示すように、「電極１３、Ｐ型熱電素子１１、電極１３、Ｎ型熱電素子１２、電極１３、・・・・・」のように配置してもよく、「電極１３、Ｐ型熱電素子１１、Ｎ型熱電素子１２、電極１３、Ｐ型熱電素子１１、Ｎ型熱電素子１２、電極１３、・・・・・」のように配置してもよく、さらに「電極１３、Ｐ型熱電素子１１、Ｎ型熱電素子１２、Ｐ型熱電素子１１、Ｎ型熱電素子１２、・・・電極１３」のように配置してもよい。
また、熱電変換モジュールは、高熱伝導部及び低熱伝導部上に直接形成されていてもよく、その他の層を介して形成されていてもよいが、熱電素子に温度差を効率的に付与できるという点から、熱電変換モジュールは、高熱伝導部及び低熱伝導部上に直接形成されていることが好ましい。
前記熱電素子には、特に制限されないが、熱電変換モジュールにより電気エネルギーに変換される熱源の温度域において、ゼーベック係数の絶対値が大きく、熱伝導率が低く、電気伝導率が高い、いわゆる熱電性能指数の高い材料を使用することが好ましい。
【００４８】
Ｐ型熱電素子及びＮ型熱電素子を構成する材料としては、熱電変換特性を有するものであれば特に制限はないが、ビスマステルライド、Ｂｉ２Ｔｅ３等のビスマス−テルル系熱電半導体材料、ＧｅＴｅ、ＰｂＴｅ等のテルライド系熱電半導体材料、アンチモン−テルル系熱電半導体材料、ＺｎＳｂ、Ｚｎ３Ｓｂ２、Ｚｎ４Ｓｂ３等の亜鉛−アンチモン系熱電半導体材料、ＳｉＧｅ等のシリコン−ゲルマニウム系熱電半導体材料、Ｂｉ２Ｓｅ３等のビスマスセレナイド系熱電半導体材料、β―ＦｅＳｉ２、ＣｒＳｉ２、ＭｎＳｉ１．７３、Ｍｇ２Ｓｉ等のシリサイド系熱電半導体材料、酸化物系熱電半導体材料、ＦｅＶＡｌ、ＦｅＶＡｌＳｉ、ＦｅＶＴｉＡｌ等のホイスラー材料などが用いられる。
Ｐ型熱電素子１１及びＮ型熱電素子１２の厚みは、０．１〜１００μｍが好ましく、１〜５０μｍがさらに好ましい。
なお、Ｐ型熱電素子１１とＮ型熱電素子１２の厚みは、特に限定されるものではなく、同じ厚みでも、異なる厚みでもよい。
【００４９】
［熱伝導性接着シートの製造方法］
本発明の熱伝導性接着シートの製造方法は、高熱伝導部と低熱伝導部とから構成され、かつ該高熱伝導部、該低熱伝導部がそれぞれ独立に熱伝導性接着シートのすべての厚みを構成、もしくはそれらのどちらかが熱伝導性接着シートの厚みの一部分を構成している熱伝導性接着シートの製造方法であって、剥離シート上に、接着性樹脂組成物から形成される高熱伝導部と、接着性樹脂組成物から形成される低熱伝導部とを形成する工程を含むことを特徴としている。
【００５０】
〈高熱伝導部形成工程〉
高熱伝導部を形成する工程である。高熱伝導部は、接着性樹脂と熱伝導性フィラー及び／又は導電性炭素化合物とを含む前記接着性樹脂組成物を用いて剥離シート上、又は剥離シート上及び低熱伝導部上に形成される。接着性樹脂組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ステンシル印刷法、ディスペンサー、スクリーン印刷法、ロールコート法、スロットダイ等の公知の方法により形成すればよい。
本発明に用いる接着性樹脂組成物において、熱硬化型の接着性樹脂を使用した場合の硬化条件としては、使用する組成物により適宜調整されるが、８０℃〜１５０℃が好ましく、より好ましくは９０℃〜１２０℃である。また、必要に応じて、硬化は加圧しながら行うこともできる。
また、エネルギー線硬化型の接着性樹脂を使用した場合は、エネルギー放射線としては、紫外線の他、例えば、電子線、Ｘ線、放射線、可視光線等が挙げられる。この中で、紫外線が好ましく用いられ、光源として、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。光量として、通常１００〜１５００ｍＪ／ｃｍ２である。また、電子線を用いる場合は、電子線加速器等を用い、照射量は、通常１５０〜３５０ｋＶである。なお、紫外線を使用する場合は、前述した光重合開始剤を接着性樹脂組成物に添加しておく必要がある。また、電子線を使用する場合は、光重合開始剤を添加することなく、硬化膜を得ることができる。
【００５１】
〈低熱伝導部形成工程〉
低熱伝導部を形成する工程である。低熱伝導部は、接着性樹脂と中空フィラーとを含む前記接着性樹脂組成物を用いて、前記高熱伝導部の形成と同様に、剥離シート上、又は剥離シート上及び高熱伝導部上に形成される。接着性樹脂組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、高熱伝導部と同様、例えば、ステンシル印刷法、ディスペンサー、スクリーン印刷法、ロールコート法、スロットダイ等の公知の方法により形成すればよい。また、硬化方法に関しても、高熱伝導部の硬化方法と同様である。
なお、高熱伝導部及び低熱伝導部の形成順序は、特に制限されない。電子デバイスの仕様により、適宜選択すればよい。
【００５２】
本発明の製造方法によれば、簡便な方法で電子デバイス等の内部において、熱を逃がす又は熱の流れを特定の方向に制御でき、かつ硬化収縮が抑制された寸法精度の高い熱伝導性接着シートを製造することができる。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。【００５４】
実施例、比較例で作製した熱伝導性シートの硬化収縮率、熱伝導率測定、温度差の評価及び電子デバイスの評価は、以下の方法で行った。
（ａ）熱伝導性接着シートの複合硬化収縮率測定
複合硬化収縮率は、剥離シート付きの、高熱伝導部形成用接着性樹脂組成物から形成されるストライプパターン及び低熱伝導部形成用接着性樹脂組成物から形成されるストライプパターンとから複合してなるストライプパターン群（１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み１００μｍ；但し、熱伝導性接着シートの厚みの構成が異なり、ストライプパターンが高熱伝導部、又は低熱伝導部の少なくともいずれか一方のみとなる場合を含む）のピッチ方向の全幅の、硬化（硬化条件：使用した樹脂組成物により異なるが最適硬化条件で行うものとする）前後の寸法変化を、デジタルマルチメーター（日本光器社製、ＮＲＭ−Ｓ３−ＸＹ型）で測定し、下記式から算出した。
複合硬化収縮率（％）＝［（硬化前ストライプパターンピッチ方向全幅−硬化後ストライプパターンピッチ方向全幅）／硬化前ストライプパターンピッチ方向全幅］×１００
なお、ストライプパターンの仕様は、前述したとおりであり、硬化後の寸法測定は、剥離シートが硬化物の収縮を抑制することを避けるために、剥離シートなし、すなわち、硬化後の応力緩和が剥離シートから剥がした状態（但し、硬化物は、例えば、応力緩和が阻害されないガラス基板等の平面上に静置）でなされた硬化物に対して行った。【００５５】
（ｂ）熱伝導性接着シートの熱伝導率測定
熱伝導率測定装置（ＥＫＯ社製、ＨＣ−１１０）を用いて、熱伝導率を測定した。【００５６】
（ｃ）高熱伝導部及び低熱伝導部の温度測定
得られた熱伝導性接着シートを、図５に示したように、ソーダガラス（大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ）からなる被着体２の上面に貼付した後、剥離シートを剥離した。次いで、被着体２の下面を７５℃で１時間加熱し温度を安定させた後、被着体２の上面に付けたＫ熱電対（クロメルアルメル）により被着体の温度を測定した。なお、熱電対は、高熱伝導部及び低熱伝導部に対応する部分の被着体上（測定箇所：図５において、温度差測定部６；Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に設けられており、１秒毎に５分間熱電対の温度を測定し、得られた各点での平均値を算出した。【００５７】
（熱電変換モジュールの作製）
図６の一部に示すように、支持体２６上に、Ｐ型熱電素子２１（Ｐ型のビスマス−テルル系熱電半導体材料）とＮ型熱電素子２２（Ｎ型のビスマス−テルル系熱電半導体材料）とを、それぞれ同一サイズ（幅１．７ｍｍ×長さ１００ｍｍ、厚み０．５ｍｍ）となるように配置するとともに、両方の熱電素子、及び熱電素子間に銅電極（銅電極２３ａ：幅０．１５ｍｍ×長さ１００ｍｍ、厚み０．５ｍｍ；銅電極２３ｂ：幅０．３ｍｍ×長さ１００ｍｍ、厚み０．５ｍｍ；銅電極２３ｃ：幅０．１５ｍｍ×長さ１００ｍｍ、厚み０．５ｍｍ）を設け、熱電変換モジュール２７を作製した。【００５８】
（電子デバイス評価）
実施例、比較例で得られた熱電変換デバイスの下面２８（図６参照）をホットプレートで７５℃に加熱し、反対側の上面２９（図６参照）を２５℃に冷却した状態で、そのまま１時間保持し、温度を安定させた後、熱起電力Ｖ（Ｖ）、電気抵抗Ｒ（Ω）を測定した。出力Ｐ（Ｗ）は、測定した熱起電力Ｖと電気抵抗Ｒを用い、Ｐ＝Ｖ２／Ｒにより算出した。【００５９】
（実施例１）
（１）熱伝導性接着シートの作製
シリコーン樹脂Ａ（旭化成ワッカー社製、「ＳｉｌＧｅｌ６１２−Ａ」）１９．８質量部、シリコーン樹脂Ｂ（旭化成ワッカー社製、「ＳｉｌＧｅｌ６１２−Ｂ」）１９．８質量部、硬化遅延剤（旭化成ワッカー社製、「ＰＴ８８」）０．４質量部、熱伝導性フィラーとして、アルミナ（昭和電工社製、「アルナビーズＣＢ−Ａ２０Ｓ」、平均粒子径２０μｍ）４０質量部、窒化ホウ素（昭和電工社製、「ショウビーエヌ  ＵＨＰ−２」、平均粒子径１２μｍ）２０質量部を添加し、自転・公転ミキサー（ＴＨＩＮＫＹ社製、「ＡＲＥ−２５０」）を用いて混合分散し、高熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を調製した。
一方、シリコーン樹脂Ａ（旭化成ワッカー社製、「ＳｉｌＧｅｌ６１２−Ａ」）３1．７質量部、シリコーン樹脂Ｂ（旭化成ワッカー社製、「ＳｉｌＧｅｌ６１２−Ｂ」）３1．７質量部、硬化遅延剤（旭化成ワッカー社製、「ＰＴ８８」）０．６質量部、中空フィラーとして、ガラス中空フィラー（住友スリーエム社製、「グラスバブルズＳ３８」、平均粒子径４０μｍ、真密度０．３８ｇ/ｃｍ３）３６質量部を添加（低熱伝導部全体積中、ガラス中空フィラーが６０体積％含有）し、自転・公転ミキサー（ＴＨＩＮＫＹ社製、「ＡＲＥ−２５０」）を用いて混合分散し、低熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を調製した。
次に、剥離シート（リンテック社製、「ＰＥＴ５０ＦＤ」）の剥離処理された面に、前記高熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を、ディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製、「ＭＬ−８０８ＦＸｃｏｍ−ＣＥ」）を用いて塗布し、ストライプ状パターン（幅１ｍｍ×長さ１００ｍｍ、厚さ５０μｍ、パターン中心間距離２ｍｍ）からなる高熱伝導部２４（図６参照）を形成した。さらに、その上からアプリケータを用いて、低熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を塗布し、１５０℃で５分間乾燥後、１５０℃で３０分加熱し、熱伝導性接着シートを硬化させ、該高熱伝導部のストライプ状パターン間に、高熱伝導部と同じ厚さの低熱伝導部２５（図６参照）が形成された熱伝導性接着シートを得た。なお、高熱伝導部上には、低熱伝導部が形成されていないことを確認した。【００６０】
（２）熱電変換デバイスの作製
得られた熱伝導性接着シートを２枚用意し、図６に示すように、熱伝導性接着シートを熱電変換モジュール２７の熱電素子が形成された側の面と支持体側の面にそれぞれ積層し、両面に熱伝導性接着シートが積層された熱電変換デバイスを作製した。
なお、高熱伝導部２４の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率は２．３ＭＰａ、低熱伝導部２５の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率は１．６ＭＰａであった。高熱伝導部２４の体積抵抗率は、７．２×１０１４Ω・ｃｍ、低熱伝導部２５の体積抵抗率は、２．４×１０１５Ω・ｃｍであった。【００６１】
（実施例２）
低熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物をシリコーン樹脂Ａ（旭化成ワッカー社製、「ＳｉｌＧｅｌ６１２−Ａ」）４２．６質量部、シリコーン樹脂Ｂ（旭化成ワッカー社製、「ＳｉｌＧｅｌ６１２−Ｂ」）４２．６質量部、硬化遅延剤（旭化成ワッカー社製、「ＰＴ８８」）０．８質量部、中空フィラーとして、ガラス中空フィラー（住友スリーエム社製、「グラスバブルズＳ３８」、平均粒子径４０μｍ、真密度０．３８ｇ/ｃｍ３）１４質量部（低熱伝導部全体積中、ガラス中空フィラーが３０体積％含有）とした以外は、実施例１と同様にして熱伝導性接着シート、及び熱電変換デバイスを作製した。
なお、高熱伝導部の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率は２．３ＭＰａ、低熱伝導部の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率は０．２ＭＰａであった。高熱伝導部の体積抵抗率は、７．２×１０１４Ω・ｃｍ、低熱伝導部の体積抵抗率は、２．４×１０１５Ω・ｃｍであった。【００６２】
（実施例３）
実施例１で用いた高熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を用いて、実施例１と同様に、剥離シートの剥離処理された面に、ストライプ状パターン（幅１ｍｍ×長さ１００ｍｍ、厚さ５０μｍ、パターン中心間距離２ｍｍ）からなる高熱伝導部を形成した。
次いで、その上に実施例１で用いた低熱伝導部形成用の接着性樹脂組成物を塗布し、１５０℃で５分乾燥後、１５０℃で３０分加熱し、熱伝導性接着シートを硬化させ、７５μｍの厚さの低熱伝導部を形成し、熱伝導性接着シートを作製した。該高熱伝導部のストライプ状パターン間及び該高熱伝導部上に低熱伝導部が形成され、該高熱伝導層部上には厚さ２５μｍの低熱伝導部が形成される構成であった。得られた熱伝導性接着シートを２枚用意し、実施例１と同様にして、熱電変換モジュール２７の熱電素子が形成された側の面と支持体側の面に、図２（ｃ）の下面側のように、低熱伝導部のみで構成される側の面をそれぞれに貼付することにより積層させ、両面に熱伝導性接着シートが積層された熱電変換デバイスを作製した。【００６３】
（実施例４）
実施例３で得られた熱伝導性接着シートを２枚用意し、熱伝導性接着シートを熱電変換モジュール２７の熱電素子が形成された側の面と支持体側の面に、図２（ｃ）の上面側のように、高熱伝導部と低熱伝導部とで構成される側の面をそれぞれに貼付することにより積層させ、両面に熱伝導性接着シートが積層された熱電変換デバイスを作製した。【００６４】
（実施例５）
中空フィラーとしてシリカ中空フィラーである中空ナノシリカ（日鉄鉱業株式会社製、「シリナックス」（登録商標）、平均粒子径１０５ｎｍ、真密度０．５７ｇ/ｃｍ３）を用いた以外は、実施例１と同様に熱電変換デバイスを作製した。【００６５】
（比較例１）
低熱伝導部にガラス中空フィラーを添加しない以外は、実施例１と同様にして熱伝導性接着シート、及びそれを用いた熱電変換デバイスを作製した。
なお、高熱伝導部の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率は２．３ＭＰａ、低熱伝導部の硬化後の１５０℃における貯蔵弾性率は０．２ＭＰａであった。高熱伝導部の体積抵抗率は、７．２×１０１４Ω・ｃｍ、低熱伝導部の体積抵抗率は、２．６×１０１５Ω・ｃｍであった。【００６６】
（比較例２）
粘着加工されたＰＧＳグラファイトシート（パナソニック社製、品番：ＥＹＧＡ０９１２０１Ｍ、ＰＧＳグラファイトシート厚み：１０μｍ、粘着剤厚み１０μｍ、熱伝導率：１９５０（Ｗ／ｍ・Ｋ））を熱伝導性接着シートとした。
熱伝導性接着シートを２枚用意し、熱伝導性接着シートを熱電変換モジュール２７の熱電素子が形成された側の面と支持体側の面にそれぞれ積層し、両面に熱伝導性接着シートが積層された熱電変換デバイスを作製した。【００６７】
（比較例３）
被着体に熱伝導性接着シートを貼付せず、温度差の測定を行った。また、熱電変換モジュール２７に熱伝導性接着シートを積層せず、電子デバイス評価を行った。【００６８】
実施例１〜５及び比較例１〜３で得られた熱伝導性接着シート等の複合硬化収縮率、熱伝導率、温度差及び／又は電子（熱電変換）デバイスの評価結果を表１に示す。なお、比較例１の電子デバイス評価の結果が０となったのは、熱伝導性接着シートと熱電変換素子との貼り付け時の位置ずれが大きく（複合硬化収縮由来）、熱電変換素子に適切に温度差を付与することができなかったものと考えられる。【００６９】
【表１】
2016103783.tif 000003
【００７０】
実施例１、２及び５で用いた本発明の熱伝導性接着シートにおいては、シート構成が同じで低熱伝導部に中空フィラーを含有しない比較例１に比べ、複合硬化収縮率が抑制され、寸法精度が向上し、かつ熱伝導率の低熱伝導率化が図られていることがわかった。また、高熱伝導部と隣接する低熱伝導部間の温度差が大きくとれることがわかった。さらに、電子デバイス評価において、高い出力が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の熱伝導性接着シートは、特に電子デバイスの一つである熱電変換デバイスの熱電変換モジュールに適用した場合、熱電素子等に対し寸法精度良く貼付でき、かつ高熱伝導部との熱伝導率差をより大きくとることができることから、熱電素子の厚み方向に効率よく温度差を付与することができる。このため、発電効率の高い発電が可能となり、従来型に比べ、熱電変換モジュールの設置数を少なくすることができ、ダウンサイジング及びコストダウンに繋がる。また同時に、本発明の熱伝導性接着シートを用いることにより、フレキシブル型の熱電変換デバイスとして、平坦でない面を有する廃熱源や放熱源へ設置する等、設置場所を制限されることもなく使用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ａ，１Ｂ：熱伝導性接着シート
２：被着体
４，４ａ，４ｂ：高熱伝導部
５，５ａ，５ｂ：低熱伝導部
６：温度差測定部
１０：熱電変換デバイス
１１：Ｐ型熱電素子
１２：Ｎ型熱電素子
１３：電極（銅）
１４ａ，１４ｂ，：高熱伝導部
１４’ａ，１４’ｂ，１４’ｃ：高熱伝導部
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：低熱伝導部
１５’ａ，１５’ｂ：低熱伝導部
１６：熱電変換モジュール
１７：１６の第１面
１８：１６の第２面
１９：支持体
２０：熱電変換デバイス
２１：Ｐ型熱電素子
２２：Ｎ型熱電素子
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ：電極（銅）
２４：高熱伝導部
２５：低熱伝導部
２６：支持体
２７：熱電変換モジュール
２８：２７の下面
２９：２７の上面
４１：Ｐ型熱電素子
４２：Ｎ型熱電素子
４３：電極（銅）
４４：フィルム状基板
４５：フィルム状基板
４６：熱電変換モジュール
４７，４８：熱伝導率の低い材料（ポリイミド）
４９，５０：熱伝導率の高い材料（銅）
５１，５２：低熱伝導率の部材
５３：熱電素子
５４：電極（銅）
５５：導電性接着剤層
５６：絶縁性接着剤層
６１：熱電素子
６２：フレキシブル基板
６３：金属層（銅）
６４：樹脂層
６５：絶縁性基層層
６６：フレキシブル基板
６７：接着剤層
【図１】
2016103783.tif 000004
【図２】
2016103783.tif 000005
【図３】
2016103783.tif 000006
【図４】
2016103783.tif 000007
【図５】
2016103783.tif 000008
【図６】
2016103783.tif 000009
【図７】
2016103783.tif 000010
【図８】
2016103783.tif 000011
【図９】
2016103783.tif 000012
【国際調査報告】
2016103783.tif 000013
2016103783.tif 000014
2016103783.tif 000015
2016103783.tif 000016
2016103783.tif 000017
2016103783.tif 000018
2016103783.tif 000019
2016103783.tif 000020