(57)【要約】      （修正有）【課題】  電子部品等から発生する熱を効率良く外部に導き、更にその熱を熱放射により放熱するための、各種電子機器の小型軽量化及び薄型化に対応した放熱シートを提供する。【解決手段】  粘着剤層１と、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る層上に熱放射層を設けた熱放射シートを積層した、除熱用放熱シートである。粘着剤層１の厚さは５〜５０００μｍであることが好ましい。又、粘着剤層１のアスカーＣ硬度が、５〜６０であることが好ましい。粘着剤層１が、マトリックス有機成分中に熱伝導性フィラーを含有することが好ましい。更に、粘着剤層１が、ハロゲンを含まない難燃剤で難燃化されていることが好ましい。熱放射シートの熱放射層は、アルミナゾルを塗装・焼き付けすることにより形成された厚さが５μｍ以上のアルミナ皮膜であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘着剤層（１）と、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る層上に熱放射層を設けた熱放射シート（２）を積層した、除熱用放熱シート。
【請求項２】
粘着剤層（１）の厚さが５〜５０００μｍである請求項１に記載の放熱シート。
【請求項３】
粘着剤層（１）のアスカーＣ硬度が、５〜６０である請求項１または請求項２に記載の放熱シート。
【請求項４】
粘着剤層（１）が、マトリックス有機成分中に熱伝導性フィラーを含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の放熱シート。
【請求項５】
粘着剤層（１）が、ハロゲンを含まない難燃剤で難燃化されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の放熱シート。
【請求項６】
熱放射シート（２）の熱放射層が、アルミナゾルを塗装・焼き付けすることにより形成された厚さが５μｍ以上のアルミナ皮膜である請求項１〜５のいずれか１項に記載の放熱シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般電子機器の発熱部位からの放熱又は、プラズマディスプレイパネルや、液晶バックライト、有機ＥＬパネル、インバーター等の発熱部位からの除熱を目的とした放熱シートに関する。尚、本発明において粘着剤層（１）および熱放射シート（２）の組成比を示す「部」等の単位は、特に断らない限り質量規準で表示する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器等に使用されているＩＣ等の電子部品はその集積度が向上し、更に電子機器等の小型化の要求に対応するため、ＩＣ等の電子部品を小さなスペースに高密度に配置することにより、筐体内での発熱に対する放熱対策が大きな問題となっている。すなわち、ＩＣ等の電子部品は、温度が上昇すると電子部品の特性が変動して機器の誤作動の原因になったり電子部品自体が故障したりする。
【０００３】
一方で、高速化が進むＣＰＵをはじめとする半導体ディバイス等から発生する発熱量が増大しているのに対し、各種電子機器等は、その装置の小型軽量化および薄型化が進展している為、その性能および機能を維持するには、発生した熱を十分除去する必要が有り、効率の良い放熱システムが要求されている。
【０００４】
この目的のために従来より、電子機器等の使用中に電子部品の温度上昇を抑える為に放熱板が使用されることがある。この放熱板は、発熱部位に接触させ発生する熱を放熱板へ伝導させることにより電子部品の放熱を行うものであり、一般的には銅またはアルミニウム等の熱伝導率の大きい材料により構成させる。しかしながらＩＣ等の電子部品から発生した熱を、単に熱伝導により外部に逃がす方法では、発熱量が大きくなったときには放熱板を強制的に冷却する必要があり、その手段としては例えば放熱板の表面積を大きくさせるヒートシンク型や、ファンモータを用いて発熱部分を強制的に冷却する方法がある。このような方法では前記のような装置の小型軽量化および薄肉化は困難であった。
【０００５】
この問題に対して、熱放射率が大きい材料からなるシートと、熱伝導率の大きい材料からなるシートの積層品を発熱部位に取りつけ除熱を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法においては、強制的に冷却する代わりに、熱放射率が大きい材料からなるシートの側から、いくぶんかの熱が放射されるために、装置の小型化を計る上において有効である。しかしながら、前記のようにＣＰＵ等の高速化およびＩＣ等の電子部品の高集積化の要求、及び装置の小型軽量化や薄肉化が一層進んで来ている状況において、その除熱性能は十分とは言えず更に効率の良い放熱システムが求められていた。
【特許文献１】特開平８−１６７６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記の問題を解決して、電子部品から発生する熱を効率良く外部に導き、更にその熱を熱放射により放熱するための、各種電子機器の小型軽量化及び薄型化に対応した放熱シート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】
【０００７】
本発明者等は、前記課題を達成するために鋭意検討した結果、粘着性を有する粘着剤層と特定の熱放射シートを積層した放熱シートを、該粘着剤層側の面を電子機器部品等に貼付して設置することにより、該電子機器部品等から発生した熱を、該放熱シートによって熱伝導及び熱放射することにより、著しい除熱効果が得られることを見出し本発明に至った。即ち本発明は、粘着剤層（１）と、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る層上に熱放射層を設けた熱放射シート（２）を積層した、除熱用放熱シートである。粘着剤層（１）の厚さは５〜５０００μｍであることが好ましい。そして、粘着剤層（１）のアスカーＣ硬度は、５〜６０であることが好ましい。又、粘着剤層（１）が、マトリックス有機成分中に熱伝導性フィラーを含有することが好ましい。更に、粘着剤層（１）が、ハロゲンを含まない難燃剤で難燃化されていることが好ましい。一方で、熱放射シート（２）の熱放射層は、アルミナゾルを塗装・焼き付けすることにより形成された厚さが５μｍ以上のアルミナ皮膜であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱放射シート部材は、粘着性能を有する層とアルミニウムまたは、アルミニウム合金から成る層上に熱放射層を設けた層を複合化したことにより、電子部品に高密着で貼りつけることで、従来にない小スペースで、電子部品から発生する熱を飛躍的に効率良く外部に逃がすことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の除熱用熱放熱シートは、基本的には図１に示したように粘着性を有する粘着剤層（１）とアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属層（２１）上に熱放射層（２２）を設けた熱放射シート（２）が積層された構成である。
【００１０】
粘着剤層（１）のマトリックス有機成分としては、一般的に熱伝導シートの素材として用いられていて粘着性を有するものであれば特に限定されるものではなく、具体的には、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、ニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、アクリル系樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、或いはそれらの共重合体などを適宜用いることが出来るが、モノマーの状態で後述するフィラー等との混合が容易にできることや、その分子構成の調整が容易であるといったような点で、アクリル系樹脂が好ましい。
【００１１】
本発明でいうアクリル系樹脂とは、アクリル酸、メタクリル酸、及びそれらの誘導体の２種以上からなる共重合体であり、一般的なものを適宜選択して採用できる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソオクチル基、イソノニル基、イソデシル基、ドデシル基、ラウリル基、トリデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、及びエイコキシル基などの、炭素数が２０以下のアルキル基を有する（メタ）アクリル酸エステルの１種以上からなる重合体もしくは共重合体が挙げられる。
【００１２】
又、一部の共重合成分として、アクリル酸ヒドロキエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドリキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、Ｎ―メチロールアクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸グリシジル、酢酸ビニル、スチレン、イソプレン、ブタジエン、イソブチレン、及びビニルエーテル等の１種以上を含有したものであっても良い。
【００１３】
本発明の放熱シートの粘着剤層（１）は、熱伝導性を高める目的で、前記の有機マトリックスに熱伝導フィラーを配合することが好ましい。熱伝導フィラーとしては、一般的な無機フィラーを用いることが出来でき、アルミナ、ボロンナイトライド、酸化珪素、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムが挙げられる。一方で長波長の放射率が高い遠赤外線放射体、又は全赤外線域で放射率が高い放射体をフィラーとして配合すると、粘着剤層（１）に熱放射性も付与することができ、本発明の放熱シートの除熱効果を高めることができる。前記遠赤外放射体としては、例えばコージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3・Ｔｉ2Ｏ3）またはβ-スポジューメン（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2）等が挙げられ、全赤外線域で放射率が高い放射体としては、例えば遷移元素酸化物系のセラミックス（ＭｎＯ2：６０％、Ｆｅ2Ｏ3：２０％ＣｕＯ：１０％）カーボンブラック黒鉛、炭素繊維等が上げられる。これらの各種フィラーのうち、熱伝導性と熱放射性を有し更には、難燃性も有している点で水酸化アルミニウムがより好ましい。
【００１４】
本発明の放熱シートを難燃性が要求される用途に使用する場合、粘着剤層（１）に、要求される難燃性に応じて適量の難燃剤を添加することができる。難燃剤としては一般的にハロゲン元素を含まない難燃剤を添加することが要求されている。その要求に対応するものとしては、前記の水酸化アルミニウムのように、難燃性付与の効果を有する熱伝導フィラーを用いることが好ましい。更に、その難燃助剤としての赤りんを配合することがより好ましい。その際の赤りんの配合量は、前記有機マトリックス成分１００部に対して１〜２０部が好ましく、２〜８部がより好ましい。１部未満では難燃性の改善効果が不十分となることが有り、２０部を越えてもそれ以上の難燃性の改善が認められないばかりか、後述する粘着剤層（１）の製膜性が低下する恐れがある。
【００１５】
また、本発明の粘着剤層（１）は、上記効果を阻害しない範囲で、改質剤、老化防止剤、熱安定剤、着色剤、分散剤、増粘剤、消泡剤などを添加しても良い。
【００１６】
本発明の粘着剤層（１）用のシートは、一般的な方法で製造することがでる。例えば前記の原料混合物を、溶剤等を用いて適度の粘度に調整し、剥離処理されたＰＥＴフィルム（支持体）上にドクターブレードにより塗工し乾燥させて得ることができる。この粘着剤層（１）の厚さは、必要とする放熱特性に合わせて適宜設定すれば良いが、通常５〜５０００μｍが好ましく、より好ましくは５〜３０００μｍである。５μｍ未満だと、本発明の放熱シートを電子機器部品の発熱部位に貼付して長期使用したときに、放熱シートが剥がれてしまうことがある。５０００μｍを超えると、電子機器部品の発熱部位からの除熱が十分でなくなる恐れがあり、放熱シートを貼付する電子機器の薄肉化という観点からも好ましくない。又、熱伝導性フィラーを添加しない場合は、粘着剤層（１）の熱抵抗が大きいため、その厚さとしては５〜１００μｍが好ましい。厚さが１００μｍを超えると除熱が十分でなくなる恐れがある。言い換えると、本発明において粘着剤層（１）に熱伝導性フィラーを添加することにより、その使用目的に合わせて粘着剤層（１）を１００μｍを大きく越える厚さとしても十分な放熱性を得ることができる。
【００１７】
粘着剤層（１）の硬度は、電子機器部品との密着性を考慮すると、アスカーＣ硬度５〜６０が好ましい。この硬度が５未満だと高密着性は期待できるが、粘着剤層（１）が流れてしまうことがあり、６０を超えると硬度が大きく発熱部位との密着性が低下し熱伝達が速やかに行われない恐れがある。
【００１８】
本発明の放熱シートを構成する熱放射シート（２）は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属層（２１）及びその上に形成された熱放射層（２２）からなる。この熱放射層（２２）としては、熱を遠赤外線として放射するアルミナ等のセラッミックス皮膜を用いることができる。アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属層（２１）上に、熱放射層（２２）であるセラミックス皮膜を形成する方法としては、アルミナ等のセラミック粉末を溶着焼成する方法（特開昭６３−７８４７５）、陽極酸化被膜を形成する方法（特開昭６３−１４５７９７）、及び化成処理等の下地処理を施された前記金属層（２１）上に、アルミナゾルを塗装・焼き付けする方法（特開平１０−１１０２７８）等があり、いずれの方法で形成したセラミックス皮膜でも良いが、遠赤外線の放射特性、熱放射層（２２）の耐屈曲性及び生産性等の点で、アルミナゾルを塗装・焼き付けする方法のものが好ましい。又、熱放射層（２２）の厚さは、形成された熱放射層（２２）自体の熱放射特性によっても異なるが、十分な特性を得るためには５μｍ以上であることが好ましい。これは、この層厚が５μｍより薄いと、遠赤外放射特性が著しく小さくなることによる。又この層厚は通常２０μｍ程度までで、それを越えると耐屈曲性が不十分となる恐れがある。又、これらの熱放射シート（２）は、市販されているシートを用いることができる。
【００１９】
熱放射シート（２）の金属層（２１）の側の面に、粘着剤層（１）を積層することにより、本発明の放熱シートが得られる。この積層方法については、特に限定されるものではなく、一般的に行われているラミネート法等で行うことができる。
【００２０】
この放熱シートの粘着剤層（１）側の面を、電子機器部品等に貼り付けて使用する。粘着剤層（１）が粘着性を有しているので、電子機器部品の発熱部位に密着させる事ができ、その間の熱抵抗が著しく低減でき、熱伝導が速やかになされることが、本発明の第一の要点である。更に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属層（２１）に移行した熱は、速やかに前記熱放射層（２２）に伝導され、そこで効率良く遠赤外線として放出されることが第二の要点である。
【００２１】
一方で、図２に示したように、金属層（２１）の両面にそれぞれ熱放射層（２２）及び（２３）が形成されたシートを凹凸形状に加工して、その片面の複数の凸部（２３ａ）に粘着剤層（１）のシートの片側の面（１ａ）を貼付して、複数の空孔部（3）を有する放熱シートとして、粘着剤層（１）のシートの反対側の面（１ｂ）を電子機器部品の発熱部に貼付して用いる事もできる。このような構造とすると、粘着剤層（１）の厚さは多少大きくなるが、熱放射層（２２）からの熱放射の効果はより大きくなる。
【実施例】
【００２２】
本発明を実施例により、更に具体的に説明する。尚、これらの実施例は、本発明の効果を示す為の一例を示すものであり、本発明はこれ等の例のみに限定されるものではない。
（実施例1）  アクリル系溶剤粘着材（綜研化学株式会社  ＳＫ１７１７固形分４５％）をトルエンで希釈し、剥離処理されたＰＥＴフィルム上にドクターブレードにより塗工し乾燥させて厚さ１０μｍの粘着剤層用シートを得た。熱放射シートとして、神戸製鋼所社製の「コーベホーネツ・アルミＫＳ７５０」（片面熱放射塗装材（0.1ｍｍｔ））を用い、ラミネーターロールにより、前記の粘着剤層用シートと該熱放射シートのアルミニウム面を積層し放熱シートを作製した。
【００２３】
（実施例２）
アクリル系共重合体を水に分散させたエマルジョン（高圧ガス工業株式会社製  ぺガールＦＸ１００；樹脂成分５５％）の樹脂成分１００部に対して、水酸化アルミニウム（昭和電工株式会社製  Ｈ−３２）を１２０部配合し更に、難燃剤として、赤りん（燐化学工業社製ノーバクエル１２０ＵＦ）をエマルジョン樹脂成分１００部に対して５部配合した熱伝導性組成物を、ドクターブレードによりＰＥＴセパレータ上に塗工し乾燥させて４００μｍの粘着剤層用シートとした以外は、実施例１と同様にして放熱シートを作製した。尚、前記粘着剤層用シートのアスカーＣ硬度は３０であった。
【００２４】
（実施例３）
神戸製鋼所社製コーベホーネツ・アルミＫＳ７５０両面熱放射塗装材（0.1ｍｍｔ）を波板型加工し表面積を拡大したものを熱放射シートとして用い、図２の構成とした以外は、実施例１と同様にして放熱シートを作製した。
【００２５】
（比較例1）
熱放射シート神戸製鋼所社製コーベホーネツ・アルミＫＳ７５０片面熱放射塗装材（0.1ｍｍｔ）のみを放熱シートとして用いた。
【００２６】
（比較例２）
熱放射シートとして熱放射層を有していないアルミニウム板（0.1ｍｍｔ）を用いた以外は、実施例１と同様にして放熱シートを作製した。（従来の放熱板に相当する）
（比較例３）
図３に示したヒートシンク型に加工したアルミニウム部材のフィン（高さ10ｍｍ）と反対側の面に、粘着剤層用シートを積層した以外は、実施例2と同様にして放熱部材を得た。
（評価方法）
本発明の各実施例及び比較例の放熱シート又は放熱部材の特性を以下の方法で評価し、その結果を表1に纏めて示した。
１．熱放射特性
熱放射特性は、熱放射シート部材の電子部品からの除熱能力を確認する評価方法である。実施例１〜３及び比較例１〜３に示した放熱シート又は放熱部材を３０ｍｍ□にカットし、図４に示したように支持体で直立させたＴ０-２型のパワートランジスタに貼付け、該電子部品に印加電力３．８５Ｗを負荷して発熱させ、一定印加電力での１０分後の温度上昇ｔ−1（℃）を熱電対（5ａ）で測定した。一方で、放熱シート又は放熱部材から５ｍｍの位置に熱伝対（5ｃ）をセットし、１０分後の該熱伝対の温度上昇ｔ−２（℃）を測定した。
２．接着割合の評価
接着割合は、熱放射シート部材をガラスパネルや放熱板へ貼り付けた際の気泡の巻き込み度合いを表すものである。試験サンプルは、縦２１０ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ５ｍｍのガラス板空気が入らないように曲折しながら熱伝導層を貼り付け、２kgのローラで１往復させ圧着させた後、２３℃で７２時間養生させて作製した。但し、比較例３のサンプルは、曲折しながら貼付することはできなかった。この試験サンプルのガラス面の上部分から、貼り付け面のデジタル写真を撮影し、画像処理して得られた画像ドット数から接着割合を算出した。また、比較例１に付いては、粘着性能を持たない為に貼りつかない、よってネジ止めを施した際の接着割合を同様にして算出した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
本発明の実施例の放熱シートは、いずれも被着体との接着割合が良好であり、１０分後のパワートランジスタ温度上昇が比較例と比べ飛躍的に除熱され、熱放射性能が良好であった。さらに薄膜小スペースで熱放射能力を十分に発揮している。また実施例の放熱シートは、ｔ-2の温度上昇が良好でパワートランジスタからの発熱を速やかに外部に除熱している。
【００２９】
一方で、粘着性能を持たない比較例1の熱放射シート部材はパワートランジスタからの発熱を速やかに吸収することが出来ず、接着割合が低いことから、パワートランジスタの温度上昇につながり除熱が不十分なものであり、また、熱放射層を設けない比較例２熱放射シート部材は、パワートランジスタからの発熱を速やかに吸収するが、熱放射能力におとり、結果パワートランジスタの温度上昇につながった。さらに、アルミニウム部材をヒートシンク型に加工し表面積を拡大した比較例３は、十分なパワートランジスタの温度低下を得るためには、表１に示したように１００００μｍを越える厚さとなり、目的とする小スペース化が図れるものではなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の放熱シートは、プラズマディスプレイパネルや、液晶バックライト、有機ＥＬパネル、インバーター等の発熱部位からの除熱を、極めて狭いスペースで可能とするので、これらの電子部品の小型化や薄肉化に有効な放熱手段となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の放熱シートの断面図の一例である。
【図２】本発明の放熱シートの断面図の他の例である。
【図３】比較例３の放熱部材の断面図である。
【図４】実施例及び比較例の除熱特性の評価の概念図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  粘着剤層
１ａ  粘着剤層の表面
１ｂ  粘着剤層の表面（１ａと反対側の面）
２  熱放射シート
２１  金属層
２２  熱放射層
２３  熱放射層（反対側の層）
３  空孔
４  ヒートシンク型の放熱部材
４ａ  ヒートシンクのフィン
5  ＴＯ-2トランジスタ
５ａ  熱電対
５ｂ  熱電対
６  評価サンプル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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