(57)【要約】【課題】熱抵抗が小さく、発熱性電子部品と放熱フィンとの間に容易に密着する自己粘着性を有し、しかも適正な温度で容易に薄化する相変化型の放熱部材を提供する。【解決手段】樹脂とホットメルト接着剤と熱伝導性フィラーを含有してなり、軟化温度５０℃以上１００℃未満、熱伝導率２Ｗ／ｍＫ以上、ＪＩＳ−Ｚ０２３７による９０度引きはがし法による粘着力が０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であることを特徴とする自己粘着性相変化型放熱部材。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂とホットメルト接着剤と熱伝導性フィラーを含有してなり、軟化温度５０℃以上１００℃未満、熱伝導率２Ｗ／ｍＫ以上、ＪＩＳ−Ｚ０２３７による９０度引きはがし法による粘着力が０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であることを特徴とする自己粘着性相変化型放熱部材。
【請求項２】
樹脂がエチレン−酢酸ビニル共重合体、ホットメルト接着剤が合成ゴム系ホットメルト接着剤、熱伝導性フィラーが窒化アルミニウム粉末及び／又はアルミナ粉末であり、熱伝導性フィラー１００体積部に対し樹脂とホットメルト接着剤とが合計で３０〜１００体積部、樹脂とホットメルト接着剤の構成比率が樹脂１体積部に対しホットメルト接着剤０．３〜０．９体積部であることを特徴とする請求項１記載の自己粘着性相変化型放熱部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己粘着性相変化型放熱部材に関する。詳しくは、コンピューター、ワードプロセッサーなどの情報処理機器におけるＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の半導体素子より発生する熱を効率よく放出するのに用いられるものであり、自己粘着性を持ち、相変化する放熱部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発熱性電子部品の高密度化に伴い、それに用いられる放熱部材には低熱抵抗化の要求が高まっている。また、情報処理機器は携帯用の薄型サイズのものが好まれていることも相俟って、放熱部材の低熱抵抗化には拍車がかかっている。
【０００３】
従来、放熱部材としては、高熱伝導性フィラーを含有する放熱グリースや、シリコーンゴムなどの柔軟なマトリックスと高熱伝導性フィラーからなる柔軟性放熱部材（「放熱スペーサー」ともいわれている。）などがある。
【０００４】
しかしながら、放熱グリースは、塗布作業性の煩雑さ、周囲部位の汚れなどの問題から敬遠される傾向にある。柔軟性放熱部材は、薄物ではハンドリング性が悪いので、比較的厚くする必要があり、発熱性電子部品と放熱フィンの間に装着した場合、放熱部材自身の熱抵抗が低くても、熱抵抗を著しく低下させることは困難である。
【０００５】
そこで、今日、効率よく放熱を行うには、放熱部材自身の熱抵抗を下げること、放熱部材と発熱性電子部品及び放熱フィンとの密着性を高めて隙間発生による熱抵抗の増大を和らげること、放熱部材の厚みが装着された状態で薄化されること、が理想的であることの観点にたち、発熱性電子部品の発熱による加温によって薄くなる相変化型の放熱部材が提案（特許文献１）され、実用化されている。
【０００６】
しかしながら、相変化型の放熱部材は自己粘着性を有していないので、装着時の位置ずれを防ぎ装着作業を向上させるには、放熱部材に糊等の粘着剤を塗布する必要がある。このため、作業工程が増えるなどして生産性に悪影響を及ぼし、また放熱性も損なわれた。
【０００７】
【特許文献１】
日本特許第３０３２５０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記に鑑み、それ自体の熱抵抗が小さく、発熱性電子部品と放熱フィンとの間に容易に密着する自己粘着性を有し、しかも発熱性電子部品の発熱による加温によって薄化する相変化型の放熱部材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、樹脂とホットメルト接着剤と熱伝導性フィラーを含有してなり、軟化温度５０℃以上１００℃未満、熱伝導率２Ｗ／ｍＫ以上、ＪＩＳ−Ｚ０２３７による９０度引きはがし法による粘着力が０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であることを特徴とする自己粘着性相変化型放熱部材である。この場合において、樹脂がエチレン−酢酸ビニル共重合体、ホットメルト接着剤が合成ゴム系ホットメルト接着剤、熱伝導性フィラーが窒化アルミニウム粉末及び／又はアルミナ粉末であり、熱伝導性フィラー１００体積部に対し樹脂とホットメルト接着剤とが合計で３０〜１００体積部、樹脂とホットメルト接着剤の構成比率が樹脂１体積部に対しホットメルト接着剤０．３〜０．９体積部であることが好ましい。
【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】
本発明の放熱部材の軟化温度は、５０℃以上１００℃未満である。軟化温度が５０℃未満であると、取り付け時に軟化したりして作業性が低下する。マトリックスの融点が５０℃未満、例えば４０℃である場合、熱伝導性フィラーの充填量を高めると、軟化開始温度に降伏値が発生し、放熱部材全体の軟化温度を５０℃以上にすることができる。軟化温度は、樹脂、ホットメルト接着剤、熱伝導性フィラーの種類と構成比率によって調整することができる。これについては後述する。
【００１２】
本発明の放熱部材の熱伝導率は２Ｗ／ｍＫ以上である。熱伝導率が２Ｗ／ｍＫ未満では、加温によって密着性が高められても効率的な放熱を行うことができない。熱伝導率は熱伝導性フィラーの混入量によって調整することができる。本発明の放熱部材においては、熱伝導性フィラーの混入率は５０〜８０体積％であることが好ましい。
【００１３】
本発明の放熱部材のＪＩＳ−Ｚ０２３７による９０度引きはがし法による粘着力は、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上である。粘着力が０．１Ｎ／２５ｍｍ未満では、放熱部材を装着する際、仮止めが困難となる。粘着力はホットメルト接着剤の混入量によって調整することができる。本発明においては、樹脂１体積部に対し、ホットメルト接着剤０．３〜０．９体積部とすることが好ましい。
【００１４】
放熱部材の厚みは、０．１５〜６ｍｍ、特に０．１５〜０．５ｍｍが一般的である。放熱部材の平面形状は、発熱性電子部品や放熱フィンと密着できる形状ないしは発熱性電子部品を埋没できる形状であれば制限はない。また、形状は、電子部品、ヒートシンクの形状に合わせ、種々の形状に切断して使用することができる。
【００１５】
加温によって相変化する樹脂とホットメルト接着剤との混合物（以下、「マトリックス」ともいう。）と、熱伝導性フィラーとの構成比率は、熱伝導性フィラー１００体積部に対し、マトリックス３０〜１００体積部、特に３５〜５０体積部であることが好ましい。マトリックスが３０体積部未満であると、加温されても放熱部材の軟化性を損ない、発熱性電子部品と放熱フィンとの間に容易に密着させることが困難となる。また、放熱フィンへの貼り付き性も悪くなる。一方、１００体積部を超えると、熱伝導性フィラーが相対的に少なくなるため、放熱部材自身の熱抵抗を低めることが困難となる。
【００１６】
マトリックスの融点は、４０〜１００℃であることが望ましい。融点が１００℃を超えると、半導体素子に大きな熱的負荷がかかり、それが組み込まれた情報処理機器が誤作動する原因となる。また、融点が４０℃未満では、放熱部材の取り付け作業時に、夏場など外気温の影響で軟化する恐れがあり不便である。マトリックスの融点は、樹脂とホットメルト接着剤の構成比率によって調整することができる。本発明においては、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂１体積部に対し、合成ゴム系ホットメルト接着剤０．３〜０．９体積部とすることが好ましい。
【００１７】
本発明で使用される樹脂は、融点が４０〜１００℃であるものが好ましく、それを例示すれば、エチレン系樹脂、プロピレン系樹脂、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂や、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタムワックス等のワックスである。なかでも、エチレン−酢酸ビニル共重合体は最も低熱抵抗性であるので好ましい。
【００１８】
本発明使用されるホットメルト接着剤とは、ゴム又は樹脂を主成分とする常温で固形状の接着性物質である。それを例示すれば、オレフィン系ホットメルト接着剤、合成ゴム系ホットメルト接着剤がある。中でも、融点が１００℃超である合成ゴム系のホットメルト接着剤が好ましく、その市販品には、松村石油社製商品名「モレスコメルトＴＮ」シリーズがある。
【００１９】
本発明で使用される熱伝導性フィラーを例示すれば、アルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、銀、銅、アルミニウム等である。これらの中でも、窒化アルミニウム、銀、銅、アルミニウムが熱伝導率が大きいので好ましく、特に放熱部材には絶縁性が好まれるので、窒化アルミニウムが最適である。
【００２０】
熱伝導性フィラーは、平均粒子径２μｍ超４０μｍ以下の粗紛と、平均粒子径０．１〜２μｍの微紛との混合粉末であることが好ましい。平均粒子径２μｍ超４０μｍ未満の粗粉は、炭化珪素、窒化アルミニウム、炭化ホウ素、銀、銅、アルミニウム等のように、高熱伝導率を有するものが好ましく、その構成比率は４０〜６０体積％が好ましい。平均粒子径０．１〜２μｍの微紛は、粗粉ほどの高熱伝導率は必ずしも必要ではなく、粗紛の空隙を埋める機能を有するものであればよい。例示すれば、上記粗紛のほかに、アルミナ、酸化亜鉛、シリカ、ジルコニアである。熱伝導性フィラーの微紛の構成比率は６０〜４０体積％が好ましい。
【００２１】
本発明の放熱部材は、原料の混合工程、成形工程を経て製造される。混合は、万能混合機等を用い、有機溶剤などで希釈して行われる。成形方法は、ドクターブレードによるシート化法が望ましく、シート化に際しては離型処理の施されたフィルムを用いることが好ましい。そのフィルムの一例として、シリコーンを塗布やフッ素処理したポリエチレンテレフタレートフィルムがある。また、樹脂をマトリックスの構成成分としているのでカレンダーロール等でも問題なく製造することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例を、比較例をあげて更に具体的に本発明を説明する。
【００２３】
実施例１〜７　比較例１〜６
樹脂（エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂：三井・デュポンポリケミカル社製商品名「エバフレックス２１０」）、流動パラフィン（松村石油社製商品名「モレスコホワイトＰ−３５０Ｐ」）、ホットメルト接着剤（合成ゴム系ホットメルト接着剤：松村石油社製商品名「モレスコメルトＴＮ−５３０Ｓ」）、熱伝導性フィラー（平均粒子径３０μｍの窒化アルミニウム粉末、平均粒子径３０μｍのアルミナ粉末、平均粒子径０．５μｍのアルミナ粉末）を用意し、それらを表１に示す体積百分率で混合してから、更にトルエン媒体中で混合し、粘度８Ｎ・ｓ／ｍ２のスラリーを調整した。
【００２４】
これをドクターブレード法にてシート成形（厚み０．２５ｍｍ）して相変化型放熱部材を製造し、その熱伝導率、粘着性、ヒートシンクへの貼り付き性、パソコン実装時の温度、相変化温度を以下に従って測定した。それらの結果を表１、表２に示す。
【００２５】
（１）熱伝導率
放熱部材をＴＯ−３型銅製ヒーターケースと銅板の間に０．０３５Ｎ・ｍの力がかかるようにネジ止めした後、ヒーターケースと銅板が６０℃になるまで加温後室温まで冷却する。ついで、ヒーターケースに電力１５Ｗをかけて４分間保持したときに、銅製ヒーターケースと銅板の温度差を測定し、以下の式で熱伝導率を算出した。
熱抵抗（℃／Ｗ）＝温度差（℃）／印加電力（Ｗ）
熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）＝厚み（ｍ）／伝熱面積（ｍ２　）／熱抵抗（℃／Ｗ）
【００２６】
（２）粘着性
ＪＩＳ−Ｚ０２３７（粘着テープ・粘着シートの試験方法）の粘着力９０度引きはがし法に準じて粘着力を測定した。
【００２７】
（３）ヒートシンクへの貼り付き性
デスクトップパソコン（ＤＥＬＬ社製商品名「Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ４５００」）のヒートシンクに貼り付ける際に以下の評価を行った。
貼り付かない　　　　　　　　　　　　・・・×
貼り付くが、振動等を与えると落下する・・・△
貼り付く（振動を加えても落下しない）・・・○
【００２８】
（４）パソコン実装時の温度
上記デスクトップパソコンのＣＰＵ（インテル社製登録商標Ｐｅｎｔｉｕｍ４プロセッサ、２．５３ＧＨｚ）とヒートシンクの間に放熱部材（サイズ：３５ｍｍ×３５ｍｍ）を装着し、ＣＰＵフルパワー、３０分経過後のＣＰＵ温度を熱電対で計測した。
【００２９】
（５）相変化温度
上記試験において、ＣＰＵ温度をモニタリングし、ＣＰＵ温度上昇の変曲点を相変化温度として計測した。
【００３０】
【表１】
2004115596.tif 000002
【００３１】
【表２】
2004115596.tif 000003
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、熱抵抗が小さく、発熱性電子部品と放熱フィンとの間に容易に密着する自己粘着性を有し、しかも発熱性電子部品の発熱による加温によって薄化する相変化型の放熱部材を提供することができる。本発明の放熱部材は、実装時にも電子部品温度が上昇しないため、安定的に情報処理機器に使用することができる。