(57)【要約】  【課題】発熱性電子部品又は放熱体の少なくとも一方に仮固定した後でも、発熱性電子部品又は放熱体から簡単にはがれ、熱伝導性シートの貼り直しが可能であり、電子機器を動作させ、発熱性電子部品の発熱により熱伝導性シートが軟化した後でも、双方が固着せず発熱性電子部品と放熱体の分離が容易にできる熱伝導性シートを提供する。  【解決手段】本発明の熱伝導性シートは、金属箔(4)の少なくとも一方の面に熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層(3a,3b)を一体化した熱伝導性シートであって、熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の主面(3a,3b)は非粘着面であり、熱伝導性シートの一部に粘着層(2)を含む。使用前は、粘着層(2)の表面に離型紙(1)を貼り付けておく。【選択図】  図１
2005324519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の少なくとも一方の面に熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層を一体化した熱伝導性シートであって、
前記熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の主面は非粘着面であり、
前記熱伝導性シートの一部に粘着層を含むことを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項２】
前記熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の厚みは、１０μｍ以上３０μｍ以下の範囲である請求項１に記載の熱伝導性シート。
【請求項３】
前記金属箔の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲である請求項１に記載の熱伝導性シート。
【請求項４】
前記熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の面積に対して、前記粘着層の面積が５％以上３０％以下である請求項１に記載の熱伝導性シート。
【請求項５】
前記熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層は、加熱軟化した後、発熱性電子部品及び放熱体に粘着せず分離できる請求項１に記載の熱伝導性シート
【請求項６】
前記熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層は、シリコーンオイルと脂肪族不飽和炭化水素化合物を含んで形成されている請求項１に記載の熱伝導性シート
【請求項７】
前記熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層は、４０℃以上１００℃以下の範囲の温度で軟化する請求項１に記載の熱伝導性シート
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路に使用する発熱性電子部品と放熱体の間に介在され発熱性電子部品の冷却構造の一部に用いられる熱伝導性シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発熱体から熱を取り除くことがさまざまな分野で問題になっている。とくに電子機器やパソコンなどの電子デバイスにおいて、発熱性電子部品から熱を取り除くことが重要な課題となっている。これらの発熱性電子部品は動作時において発熱し著しく温度が上昇する。温度が上昇するにしたがって発熱性電子部品から発生する熱で誤動作を引き起こしたり、発熱性電子部品の特性が低下し機器の故障原因にもなっている。
【０００３】
従来これら発熱性電子部品の放熱には、発熱性電子部品に放熱器やサーマルブロックなどを取り付け、熱を伝達し逃す方法が多くとられている。発熱性電子部品と放熱器やサーマルブロックの接触面は金属同士の接触又はプラスチックと金属の接触である為、接触面同士の密着性を補う目的で発熱性電子部品と放熱器やサーマルブロックの間にはシリコーンゴムやシリコーンオイルに熱伝導性充填材を配合した放熱シートや放熱グリースや相変化型シートがさまざまな分野で使用されている（例えば下記特許文献１）。また、近年では、発熱性電子部品から発生する熱量が非常に大きくなったため、かなり熱伝導率の高い熱伝導性シートが要求されており、熱伝導性シートや、熱伝導性ゲルシートでは充分に熱伝導性が得られない、最近ではフェイズチェンジとよばれる相変化型の熱伝導性シートや熱伝導性グリース、熱伝導性コンパウンドが多く使用されている
【特許文献１】特開２００２−２３４９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の相変化型の熱伝導性シートは、組み立て工程において、発熱性電子部品又は放熱体の少なくとも一方に相変化型の熱伝導性シートを仮固定する必要があるが、相変化型の熱伝導性シートが発熱性電子部品又は放熱体に粘着してしまい、はがれなくなり、貼り直しできず、リペアーも再使用もできない場合が多い。さらに電子回路を動作させた時、発熱性電子部品の発熱により相変化型熱伝導性シートが軟化して、発熱性電子部品又は放熱体に相変化型の熱伝導性シートが強固に固着してしまい、発熱性電子部品と放熱体が再組み立て時に分離できないなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、前記の従来の問題を解決する熱伝導性シートであって、発熱性電子部品又は放熱体の少なくとも一方に仮固定した後でも、発熱性電子部品又は放熱体から簡単にはがれ、熱伝導性シートの貼り直しが可能な熱伝導性シートを提供する。又、電子機器を動作させ、発熱性電子部品の発熱により熱伝導性シートが軟化した後でも、双方が固着せず発熱性電子部品と放熱体の分離が容易にできる熱伝導性シートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の熱伝導性シートは、金属箔の少なくとも一方の面に熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層を一体化した熱伝導性シートであって、前記熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の主面は非粘着面であり、前記熱伝導性シートの一部に粘着層を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱伝導性シートは、常温（０〜３０℃）では粘着性を持たず、熱によって軟化する熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層と金属箔を一体化したことにより、発熱性電子部品又は放熱体の少なくとも一方に仮固定した後でも、発熱性電子部品又は放熱体から簡単にはがれ、熱伝導性シートの貼り直しが可能な熱伝導性シートを提供できる。又、電子機器を動作させ、発熱性電子部品の発熱により熱伝導性シートが軟化した後でも、双方が固着せず発熱性電子部品と放熱体の分離が容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明において、金属箔は金属及びその合金であり、展性・延性をもち、各種の機械加工ができる材料である。代表的には鉄、銅及び銅合金、アルミニウム、ニッケル及びニッケル合金、ステンレス、銀及び銀合金、金及び金合金などで、厚み１０〜１００μｍの箔状のものが好ましい。より好ましくは銅，アルミニウムなどの展性・延性で軟質の金属箔が好ましい。
【０００９】
金属箔上の熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の厚みは、１０〜３０μｍであって、金属箔の両面又は片面に配置されていることが好ましい。熱伝導性シートの厚み（金属箔と熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の合計厚さ）は、３０〜１６０μｍであることが好ましい。前記において、金属箔上の熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の厚みが１０μｍ未満であると、発熱性電子部品及び放熱体の表面の凹凸の空隙を埋めるのに必要な熱軟化熱伝導性シリコーン組成物の量が充分でない傾向となる。これは熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層が熱軟化した時に凹凸に流れ込まないため、熱移動が低下する傾向となるからである。熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の厚みが３０μｍを超える場合も、熱移動が低下する傾向となるうえ、双方の部品の分離が困難になる。
【００１０】
金属箔に載せる熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の熱軟化温度は、高いことが好ましいが、高すぎると発熱性電子部品を動作させた時の熱によって適度に軟化しなくなる。適度に軟化しないと、発熱性電子部品及び放熱体間の空隙を埋めることができず充分な熱抵抗値が得られない。好ましい軟化温度は４０℃以上１００℃以下である。より好ましい軟化温度は、４０℃以上５０℃以下の温度である。
【００１１】
熱伝導性シートの熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層は、シリコーンオイル、脂肪族不飽和炭化水素、熱伝導性フィラー及び添加剤で構成される。
【００１２】
熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層に使用するシリコーンオイルは、軟化点を有するアルキル変性シリコーンオイルを使用することが好ましい。その他にもジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイルなどを必要に応じて１種又は２種以上を混合して使用してもよい。
【００１３】
脂肪族不飽和炭化水素は、下記式（化１）のエチレン低圧重合法による高純度直鎖状オレフィンで公知のものを使用することができる。
【００１４】
Ｒ−ＣＨ＝ＣＨ2      ・・・（１）
（但し、Ｒ：ＣnＨ2n+1、ｎは１８以下の整数を示す。）
熱導性フィラーは金属酸化物、窒化物、炭化物、フェライトなど公知のものを一種又は二種以上を混合して使用できる。またこれらの熱伝導性フェラーは必要に応じてシランカップリング剤などで表面処理をしてもよい。
【００１５】
さらに添加剤として、酸化防止剤であるナフチルアミン類、ジフェニルアミン類、キノリン類、ヒドロキノン類、ヒンダードフェノール類、亜燐酸エステル類などがある。難燃剤としてはカーボン類、金属水酸化物、酸化鉄類など公知のものを添加することができる。
【００１６】
熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層を構成する原材料は、上記の様なシリコーンオイル及び脂肪族不飽和炭化水素が使われる、熱伝導性シートの熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の面に一体化する粘着層はシリコーン系両面テープ又はシリコーン系粘着剤を既存の方法で配置できる。
【００１７】
熱伝導性シートの熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の面に取り付けるシリコーン系両面テープ又はシリコーン系粘着剤の層は、発熱性電子部品又は放熱体のいずれかに仮固定する目的で取り付けられる。この粘着層の表面には簡単に剥ぎ取ることができるタブ部分を持った離型シートが取り付けられている。
【００１８】
仮固定された後に再度、貼り直しなどで熱伝導性シートを剥ぎ取ることを可能にするためには、熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層と金属箔の粘着力が強固である必要がある。熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層と金属箔の接着力が強固でないと、貼り直しなどで熱伝導性シートを剥がそうとした場合、放熱体側に粘着層が残ってしまい熱伝導性シートを再度使用できなくなる。シリコーン系両面テープ又はシリコーン系粘着剤の粘着力は、その幅、又は面積で調節する。その幅は１〜５ｍｍの範囲であることが好ましい。その配置は粘着層が熱伝導性シートの熱伝導に影響のない部分ならどこでもよい。面積でいうと、シリコーン系両面テープ又はシリコーン系粘着剤層の面積（Ａ）は、熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層と金属箔の粘着面積（Ｂ）の５〜３０％の範囲にあることが好ましい。すなわち、［粘着面／（非粘着面＋粘着面）］×１００で表示したときの範囲が５〜３０％が好ましい。
【００１９】
シリコーン系両面テープの貼り付け又は、シリコーン系粘着剤をスクリーン印刷，転写などで塗布する方法で粘着部分を形成する、ただし金属箔上の熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層は熱で溶ける配合のため粘着剤は高温で硬化させることは困難である、好ましくは室温で硬化する粘着剤を使用することがより好ましい。又粘着層の表面には簡単に剥ぎ取ることができるタブ部分を持った離型シートが取り付けられている
シリコーン系粘着テープによる粘着面は、その全面を放熱体に粘着させた後、粘着テープの離型フィルムを剥がす場合、取りにくい場合がある。それを解決する為に、粘着面に部分的に粘着力を落とした部分を設けて離型フィルムを剥がしやすくすることも可能である。この場合、面粘着力を落とした部分が掴みしろとなるため離型フィルムを剥がしやすくなる。離型フィルムはシリコーン系粘着剤に対して有効な離型フィルムであればどのようなものでもよい。
【００２０】
次に図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態における熱伝導性シートの斜視図である。金属箔４の表面に熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層３ａ，３ｂが一体化され、さらに、熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層３ａ，３ｂの外側であって、両端部にシリコーン系粘着剤層２が貼り付けられ、その表面に離型紙１が被覆されている。離型紙１の面積は端部にシリコーン系両面テープ又はシリコーン系粘着剤層２より外側にはみ出しており、このはみ出し部（タグ）を掴んで剥がし易いようにしてある。熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層３ａ，３ｂの主面は非粘着性である。
【００２１】
次に図２は、図１におけるシリコーン系粘着剤層２に変えて、シリコーン系両面テープ５を配置し、その一部に非粘着部６を形成した例の斜視図である。
【００２２】
図３は、図２のシリコーン系両面テープ５を両端部に配置した例に変え、周囲全体に配置した例を示す。図４は図３のＩ−Ｉ線断面図である。
【実施例】
【００２３】
以下実施例及び比較例により具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００２４】
（測定方法）
（１）熱抵抗値測定試験
擬似ＣＰＵ法を用いて熱特性を測定した。すなわち、ＣＰＵを想定して４０〜７０℃の発熱体（銅プレート製で縦：９ｍｍ、横：１１ｍｍの上に、本発明の実施例及び比較例出得られた熱伝導性シートと、ヒートシンクと、ＤＣファンをこの順番に載せ、発熱体と熱伝導性シートとヒートシンクとをクリップで挟みつけた。発熱体の熱伝導性シート側の表面には熱電対（Ｔｃ）、ヒートシンクの熱伝導性シート側の表面には熱電対（Ｔｆ）が取り付けてある。発熱体に一定の電力を供給し、１５分後の発熱体側の熱電対（Ｔｃ）と、ヒートシンク側の熱電対（Ｔｆ）の温度を読み取り、次の式により熱抵抗値を算出した。
θ＝［（Ｔｃ−Ｔｆ）／ＰＣ］／６．４５
（但し、θ：熱抵抗値（℃・ｃｍ2／Ｗ）、Ｔｃ：発熱体の温度（℃）、Ｔｆ：ヒートシンクの温度（℃）、ＰＣ：発熱体への供給電力（Ｗ）を表わす。）
（２）貼り直し性試験
貼り直し性は、発熱性電子部品及び放熱体の間に熱伝導性シートを挟みこみばねクリップによって加圧し５分経過後、取り外しと挟み込みを繰り返し、貼り直しが何回できるか測定した。
（３）発熱性電子部品と放熱体の分離性試験
発熱性電子部品と放熱体の間に実施例の熱伝導性シートを挟みこみ、ばねクリップによって加圧し発熱性電子部品を通電動作（４０〜７０℃の発熱状態）にさせ、のち放熱体が発熱性電子部品を簡単に取り外すことができるか実験した。放熱体が発熱性電子部品から簡単に外れるとは放熱体をまっすぐ上に引っ張るだけで放熱体が発熱性電子部品から分離できるかを測定した。ここで、困難とは放熱体が発熱性電子部品放熱体にとけた熱伝導性シートにより強く密着していることを指し放熱体を強い力で引っ張り取らないと両者が分離しない状況をいう。
【００２５】
（実施例１）
アルキル変性シリコーンオイル８０質量部（製品名：ＡＬＴ−２９２/アズマックス株式会社製）と、α−オレフィン２０質量部（製品名：ダイアレン３０/三菱化学株式会社製）の混合物に、酸化アルミニウム粉３００質量部（製品名：ＡＬ４３Ｌ/昭和電工株式会社製）を混練りして、組成物層Ａを作成した。さらに組成物層Ａ１００質量部に対して、キシレン１００質量部を加えて溶解し塗液を作成した。
【００２６】
前記塗液をナイフコート法で、フッ素離型処理をした厚さ５０μｍのポリエステルフィルムに塗工し、常温（２５℃）で１日乾燥し、塗工厚み２０μｍの塗工シートを得た。その塗工シートを厚さ４０μｍのアルミ箔（東洋アルミニウム株式会社製）に気泡を層間に含まないように貼り合わせた後、熱転写することによって、金属箔と組成物層Ａを一体化したシートを作成した。
【００２７】
さらに、シートの左右端部にシリコーン粘着剤（製品名：ＸＲ３７−Ｂ９２０４/ＧＥ・東芝シリコーン株式会社製）をスクリーン印刷によって幅２ｍｍ，厚み２０μｍで塗布し、３５℃、５分間熱処理した後、離型紙を貼り付け、図１に示す熱伝導性シートを作成した。
【００２８】
（実施例２）
アルキル変性シリコーンオイル８０質量部（製品名：ＡＬＴ−２９２/アズマックス株式会社製）と、α−オレフィン２０質量部（製品名：ダイアレン３０/三菱化学株式会社製）の混合物に、酸化アルミニウム粉３００質量部（製品名：ＡＬ４３Ｌ/昭和電工株式会社製）を混練りして組成物層Ｂを作成した。さらに組成物層Ｂ１００質量部に対して、キシレン１００質量部を加えて溶解し塗液を作成した。
【００２９】
前記塗液をナイフコート法で弗素離型処理をした厚さ５０μｍのポリエステルフィルムに塗工し、常温（２５℃）で１日乾燥し、塗工厚み２０μｍの塗工シートを得た。その塗工シートを厚さ４０μｍのアルミ箔（東洋アルミニウム株式会社製）に気泡を層間に含まないように貼り合わせた後、熱転写することによって金属箔と組成物層Ｂを一体化したシートを作成した。
【００３０】
さらに幅５ｍｍの両面粘着シリコーンテープ（株式会社  スリオンテック製）の端部を幅３ｍｍで粘着性をころした（粘着しないようにする）後、幅２ｍｍの部分を粘着面としシートの左右短部の二辺に貼り合わせ、図２に示す熱伝導性シートを作成した。
【００３１】
（実施例３）
アルキル変性シリコーンオイル８０質量部（製品名：ＡＬＴ−２９２/アズマックス株式会社製）と、α−オレフィン２０質量部（製品名：ダイアレン３０/三菱化学株式会社製）の混合物に、酸化アルミニウム粉３００質量部（製品名：ＡＬ４３Ｌ/昭和電工株式会社製）を混練りして組成物層Ｃを作成した。さらに組成物層Ｃ１００質量部に対して、キシレン１００質量部を加えて溶解し塗液を作成した。
【００３２】
前記塗液をナイフコート法で弗素離型処理をした厚さ５０μｍのポリエステルフィルムに塗工し、常温（２５℃）で１日乾燥し、塗工厚み２０μｍの塗工シートを得た。その塗工シートを厚さ４０μｍのアルミ箔（東洋アルミニウム株式会社製）に気泡を層間に含まないように貼り合わせた後、熱転写することによって金属箔と組成物層Ｃを一体化したシートを作成した。
【００３３】
さらに熱伝導性シートの形状と同じ方形に切断した両面粘着シリコーンテープを外周に接する部分から５ｍｍ残し端部を幅３ｍｍで粘着性をころした後（幅２ｍｍを粘着面として残す）、シート上に貼り合わせ、図３〜４に示す熱伝導性シートを作成した。
【００３４】
（比較例１）
アルキル変性シリコーンオイル１００質量部（製品名：ＡＬＴ−２９２/アズマックス株式会社製）に酸化アルミニウム粉３００質量部（製品名：ＡＬ４３Ｌ/昭和電工株式会社製）を２本ロールで混練りして組成物層Ｄを作成した。さらに組成物層Ｄ１００質量部に対してキシレン１００質量部を加えて溶解し塗液を作成した。前記、塗液をナイフコート法で厚さ４０μｍのアルミ箔両面に２０μｍ直接ナイフコートして熱伝導性シートを作成した。
【００３５】
（比較例２）
シリコーングリース（商品名：ＳＣ４４７１ＣＶ/東レ・ダウコーニングシリコーン株式会社製）を放熱体にスクリーン印刷で０．１ｍｍの厚みで印刷した。
【００３６】
以上の実施例１〜３及び比較例１〜２の結果を表１にまとめて示す。
【００３７】
【表１】
2005324519.tif 000003
【００３８】
（実施例４）
次に金属箔上の熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層の厚みと熱抵抗の関係を実験した。この実験は図５に示す方形の熱伝導性シートを用いて行った。すなわち、金属箔４の両面に熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層３ａ，３ｂを貼り合わせ、熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層３ａ，３ｂの厚さの異なるものを用いて実験した。
【００３９】
（実験１）
アルキル変性シリコーンオイル８０質量部（製品名：ＡＬＴ−２９２/アズマックス株式会社製）と、α−オレフィン２０質量部（製品名：ダイアレン３０/三菱化学株式会社製）の混合物に、酸化アルミニウム粉３００質量部（製品名：ＡＬ４３Ｌ/昭和電工株式会社製）を混練りして組成物層Ｅを作成した。さらに組成物層Ｅ１００質量部に対してキシレン１００質量部を加えて溶解し塗液を作成した。前記塗液をナイフコート法で厚さ４０μｍのアルミ箔両面に厚み１０μｍをナイフコートして熱伝導性シートを作成した。
【００４０】
（実験２）
アルキル変性シリコーンオイル８０質量部（製品名：ＡＬＴ−２９２/アズマックス株式会社製）と、α−オレフィン２０質量部（製品名：ダイアレン３０/三菱化学株式会社製）の混合物に、酸化アルミニウム粉３００質量部（製品名：ＡＬ４３Ｌ/昭和電工株式会社製）を混練りして組成物層Ｆを作成した。さらに組成物層Ｆ１００質量部に対してキシレン１００質量部を加えて溶解し塗液を作成した。前記塗液をナイフコート法で厚さ４０μｍのアルミ箔両面に厚み２０μｍをナイフコートして熱伝導性シートを作成した。
【００４１】
（実験３）
アルキル変性シリコーンオイル８０質量部（製品名：ＡＬＴ−２９２/アズマックス株式会社製）と、α−オレフィン２０質量部（製品名：ダイアレン３０/三菱化学株式会社製）の混合物に、酸化アルミニウム粉３００質量部（製品名：ＡＬ４３Ｌ/昭和電工株式会社製）を混練りして組成物層Ｇを作成した。さらに組成物層Ｇ１００質量部に対してキシレン１００質量部を加えて溶解し塗液を作成した。前記、塗液をナイフコート法で厚さ４０μｍのアルミ箔両面に厚み３０μｍをナイフコートして熱伝導性シートを作成した。
【００４２】
以上の実験結果を下記の表２にまとめて示す。
【００４３】
【表２】
2005324519.tif 000004
【００４４】
表２中、シートの厚みは、片面の厚みを示す。
【００４５】
以上のとおり、本実施例における熱伝導性シートは、熱伝導性に関与しない部分に取り付けられた粘着層によって発熱性電子部品や放熱体に粘着性の無い熱伝導性シートを仮固定することが簡単にでき、使いやすく、且つ張りなおしが可能な熱伝導性シートである。充分な熱的性能を有し、加熱による熱伝導性シートの溶着があっても、発熱性電子部品と放熱体が密着せず容易に取り外すことができる熱伝導性シートとなった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の熱伝導性シートは、パワーモジュール等の発熱性電子装置に適用できるほか、ゲーム機器、パソコン、携帯端末機、画像表示装置、ＣＰＵ等の電子電気機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態における熱伝導性シートの斜視図である。
【図２】本発明の別の実施形態における熱伝導性シートの斜視図である。
【図３】本発明のさらに別の実施形態における熱伝導性シートの斜視図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ線断面図である。
【図５】本発明の実施例４における熱伝導性シートの斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  離型紙
２  シリコーン系粘着剤層
３ａ，３ｂ  熱軟化熱伝導性シリコーン組成物層
４  金属箔
５  シリコーン系両面テープ
６  非粘着部
【図１】
2005324519.tif 000005
【図２】
2005324519.tif 000006
【図３】
2005324519.tif 000007
【図４】
2005324519.tif 000008
【図５】
2005324519.tif 000009