(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱性電子部品と放熱器やサーマルブロックを装着後、容易に発熱性電子部品から放熱器やサーマルブロックを取り外すことができ、且つ効率良く発熱性電子部品から発生する熱を放熱器やサーマルブロックに伝達することができる熱伝導性複合シートを提供する。【解決手段】粘着剤付き樹脂フィルム1の粘着面に金属箔2が粘着固定され、その表面にベースポリマーに熱伝導性フィラーを添加した熱伝導性配合物3が薄膜状に成形されている熱伝導性複合シートである。機械的強度が弱く薄い金属箔を粘着剤付き樹脂フィルムに粘着固定した後、熱伝導性配合物を成形することにより、取り外しの容易な放熱シートができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘着剤付き樹脂フィルムの粘着面に金属箔が粘着固定され、その表面にベースポリマーに熱伝導性フィラーを添加した熱伝導性配合物が薄膜状に成形されている熱伝導性複合シート。
【請求項２】
前記熱伝導性配合物の熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【請求項３】
前記熱伝導性配合物が、ベースポリマー１００質量部に対して、熱伝導性フィラーが１００質量部以上３０００質量部以下の範囲で配合されている請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【請求項４】
前記熱伝導性配合物の薄膜の厚みが、０．０５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【請求項５】
前記金属箔の厚みが、８μｍ以上８０μｍ以下である請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【請求項６】
前記熱伝導性複合シートが、発熱性電子部品の放熱用である請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱性電子部品の放熱用として好適な熱伝導性複合シートに関する。
【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、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）。
【特許文献１】特開２００２−３２９９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発熱性電子部品の発熱量は近年ますます大きくなり、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従来の放熱シートや放熱グリースや相変化型シートなどには、より熱伝導率の高い物が求められている。さらに放熱シートや放熱グリースや相変化型シートなどを発熱性電子部品と放熱器やサーマルブロックの間に装着した後、通電し発生した熱が原因で相互が強固に密着してしまい、発熱性電子部品から放熱器やサーマルブロックを取り外す場合、大きな力で取り外すことが必要でありしばしば発熱性電子部品が基板から外れたり、変形したり、破損したりする問題がある。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するため、発熱性電子部品と放熱器やサーマルブロックを装着後、容易に発熱性電子部品から放熱器やサーマルブロック取り外すことができ、且つ効率良く発熱性電子部品から発生する熱を放熱器やサーマルブロックに伝達することができる熱伝導性複合シートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、粘着剤付き樹脂フィルムの粘着面に金属箔が粘着固定され、その表面にベースポリマーに熱伝導性フィラーを添加した熱伝導性配合物が薄膜状に成形されている熱伝導性複合シートである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱伝導性複合シートは、熱伝導性フィラーが含まれているので熱抵抗値が低く、そのうえ、金属箔の部分で界面破壊するので、実装後、発熱性電子部品から放熱器やサーマルブロックの取り外しが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
金属箔に熱伝導性配合物を膜状に成形する際に使用する粘着固定する粘着付き樹脂フィルムの粘着力は、６ｇｆ／２５ｍｍ以下であることが好ましい。粘着付き樹脂フィルムの粘着力が強すぎると、熱伝導性複合シートを粘着付き樹脂フィルムから剥がす際に、金属箔にシワやヤブレが入り、綺麗に剥がすことができない。また粘着付き樹脂フィルムの粘着力が弱すぎると、製品を切断加工した後に、熱伝導性複合シートと粘着付き樹脂フィルムがばらばらの単品状態になってしまうので、粘着力の管理は重要である。
【０００９】
粘着付き樹脂フィルムの基材となる樹脂フィルムの材質はポリプロピレン，ポリエステルなど有り、市販されているものを使用することができるが、耐熱性を考慮するとポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルが好ましい。
【００１０】
樹脂フィルムの表面に金属箔を粘着固定する為に塗布する粘着剤は、市販のアクリル系，シリコーン系のどれを用いてもよい。より好ましくはシリコーン系である。
【００１１】
金属箔の厚みは８μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい、より好ましくは１０〜４０μｍである。金属箔の材質は銅，アルミニウムなどの比較的軟質の金属が好ましい。金属箔の厚みが８μｍ未満では、圧延加工時に熱伝導性配合物が金属箔上を流動するときの力によって金属箔がヤブレたり、表面に大きなシワが入ることがあるなど取り扱い性が悪い。また金属箔が厚過ぎると、発熱性電子部品や放熱器やサーマルブロック表面の凹凸に対して柔軟性・追従性に欠けるため発熱性電子部品と放熱器やサーマルブロックとの接触状態が悪化し熱伝導性能が低下する。
【００１２】
粘着付き樹脂フィルムに金属箔を貼り合わせる場合には、樹脂フィルムと金属箔の互いの層間に空気だまりやシワが入らないように充分注意して貼り合わせることが必要であり、ラミネート法による双方の貼り合わせが好ましい。
【００１３】
粘着付き樹脂フィルムに粘着固定した金属箔の片面に熱伝導性配合物を載せる方法としては、カレンダーロールによる圧延法，コーティング法，ラミネート法，プレス法などさまざまな方法がある。量産性を考慮するとコーティング法又はラミネート法で熱伝導性配合物を金属箔上に薄膜上に成形することが好ましい。
【００１４】
熱伝導性配合物は、樹脂，ゴム，オイルなどの高分子ベース材料に熱伝導性フィラーを添加したものが好ましい。高分子ベース材料１００質量部に対して熱伝導性フィラーを１００質量部添加すると、熱伝導率が約０．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度になる。熱伝導性フィラーの好ましい上限は３０００質量部である。
【００１５】
熱伝導性配合物は未加硫状態のパテ状配合物であることが好ましい。未加硫状態とは途中で意識的に加硫をとめたものも含まれる。金属箔上の熱伝導性配合物の厚みは０．０５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
高分子ベース材料はエチレン−酢酸ビニル共重合体，エチレン−エチルアクリレート共重合体，エチレン−メタクリレート共重合体，エポキシなどの合成樹脂、ゴムにはシリコーンゴム，ブチルゴム，スチレン−イソプレン共重合体，スチレン−ブタジエン共重合体、オイルにはシリコーンオイルなどがある。
【００１７】
しかし、耐熱性の観点から考慮するとシリコーン系化合物を高分子ベース材料とすることが好ましい。
【００１８】
熱伝導性配合物に添加する熱伝導性フィラーは金属酸化物，窒化物，炭化物，フェライトなどがあり、一種類またはそれらを二種類以上、混合して使用できる。さらに熱伝導性フィラーの表面を公知の技術で表面処理を行っても良い。
【００１９】
熱伝導性配合物に添加する酸化防止剤，難燃剤も公知のものを使用することができる。
熱伝導性配合物の粘着付与剤は公知のものを使用することができる。
【００２０】
金属箔の表面には熱伝導性配合物と金属箔どうしの接着性を高める目的でプライマー処理をしてもよい。金属箔に載せる熱伝導性配合物によっては適宜プライマー処理を選択して使用することができる。
【００２１】
次に図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の金属箔付き熱伝導性配合物シートの製造方法を示す断面図である。粘着付き樹脂フィルム１の上に金属箔２を貼り付け、その上にシリコーンオイルなどのベース樹脂に熱伝導性フィラーを混合した熱伝導性配合物コンパウンド３’を載せ、ナイフ４によりコーティングする（図１Ａ−Ｂ）。このようにして得られた複合シート１０が図１Ｃである。すなわち、粘着付き樹脂フィルム１の上に金属箔２を貼り付けられ、その上に熱伝導性配合物シート３が積層されている。
【００２２】
図２は、使用状態を示す断面図である。ＣＰＵのダイ部分５の表面に熱伝導性接着剤６を介して金属箔２と熱伝導性配合物シート３が貼り付けられ、その上に放熱器７が一体化されている。放熱器７を除去するときは、矢印８の方向に引っ張ると、金属箔２の部分で容易に界面破壊を起こし、除去できる。
【００２３】
以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。下記の実施例における測定方法は次のとおりである。
（１）熱抵抗値：ＡＳＴＭ  Ｄ５４７０に準じて荷重５Ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）で測定した。
（２）実装後の取り外し試験：３１ｍｍ×３１ｍｍの表面サイズのＣＰＵをソケットに差込み通電後ヒートシンクを引き上げてＣＰＵとの分離性を測定した。
【００２４】
以下の実施例で使用する熱伝導シートに使用する材料は下記のとおりである。
（１）粘着付き樹脂フィルム
粘着付き樹脂フィルムは以下のようにして作製した。ＳＤ４５６０（東レ・ダウコーニングシリコーン社）１００質量部にＳＲＸ２１２（東レ・ダウコーニングシリコーン社）０．９質量部，キシレン１００質量部を加え撹拌して粘着剤溶液を得た。
（２）粘着剤
次に粘着剤溶液をナイフコーティング法によって厚さ１００μｍのポリエステルフィルムに均一に塗工し加熱炉で１２０℃で１５分間加熱硬化させ、粘着剤層の厚みが３μｍの粘着付き樹脂フィルムを得た。
【００２５】
粘着剤層の厚みが３μｍの粘着付き樹脂フィルムの粘着力はＪＩＳ−Ｚ−０２３８に準じて測定したところ、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４板の表面に対して３ｇｆ／２５ｍｍの粘着力であった。
（３）金属箔
金属箔はアルミ箔の厚み３０μｍ硬質材（住友軽金属工業社製）で、銅箔は厚み３５μｍ硬質材（日本製箔社製）である、いずれの金属箔も表面に熱伝導性配合物を均一に薄膜状に成形しやすくする為にイソプロパノールで脱脂・洗浄したものを使用した。
（４）金属箔と粘着付き樹脂フィルムの貼り合わせ
金属箔と粘着付き樹脂フィルムを相互に貼り合わせる方法はラミネート法で行った。
（５）熱伝導性配合物の表面処理
次に熱伝導性配合物は次のように作製した。実施例で使用する酸化アルミニウムは、ヘキサメチルジシラザン（ＴＳＬ８８０２  ＧＥ・東芝シリコーン社）１質量％を付与して表面処理した。
（６）熱伝導性配合物Ａ
シリコーンオイル１００質量部（ＳＨ２００ＣＶ  ３００ｃｓ  東レ・ダウコーニングシリコーン社製）に酸化アルミニウム、９００質量部（ＡＳ３０  昭和電工社製），鉄黒、４質量部を均一に混練りし熱伝導性配合物Aとした。
【００２６】
（実施例１）
粘着剤付き樹脂フィルムの粘着面に厚み３０μｍのアルミ箔を粘着固定した後、アルミ箔面に熱伝導性配合物Ａを圧延法で厚み１７０μｍのシートに形成し、アルミ箔と熱伝導性配合物Ａの総厚みが０．２ｍｍの熱伝導性複合シートを得た。
【００２７】
（実施例２）
粘着付き樹脂フィルムの粘着面に厚み３５μｍの銅箔を粘着固定した後、銅箔面に熱伝導性配合物Ａを圧延法で厚み１６５μｍを載せ、銅箔と熱伝導性配合物Ａの総厚みが０．２ｍｍの熱伝導性複合シートを得た。
【００２８】
（比較例１）
厚み３０μｍのアルミ箔に熱伝導性配合物Ａを圧延法でアルミ箔の片面表面に直接載せ、アルミ箔と熱伝導性配合物Ａの総厚みが０．２ｍｍの熱伝導性複合シートを得た。この場合粘着付き樹脂フィルムは使用しなかった。
【００２９】
（比較例２）
厚み３５μｍの銅箔に熱伝導性配合物Ａを圧延法で銅箔の片面表面に直接載せ、銅箔と熱伝導性配合物Ａの総厚みが０．２ｍｍの熱伝導性複合シートを得た。この場合粘着付き樹脂フィルムは使用しなかった。
【００３０】
実施例１から実施例２及び比較例１から比較例２で作成した各熱伝導性複合シートを３０×３０ｍｍに切断し、熱抵抗値を測定した。その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2005203735.tif 000003
【００３２】
本発明の実施例１〜２においては、アルミ及び銅箔をそれぞれ粘着付き樹脂フィルムに粘着固定した後、熱伝導性配合物を圧延法やナイフコート法を用いて金属箔上に薄膜状に成形することによって金属箔表面に熱伝導性配合物を均一に載せ且つシワやヤブレが入らずに熱伝導性複合シートを得ることができた。
【００３３】
これに対して比較例１〜２では、アルミ箔及び銅箔をそれぞれ粘着付き樹脂フィルムに粘着固定せずに、熱伝導性配合物を圧延法やナイフコート法を用いて金属箔上に薄膜状に成形した場合、金属箔にシワやヤブレが入り所望の熱伝導性複合シートを得ることができなかった。
【００３４】
次に金属箔の両面に熱伝導性配合物を薄膜状に形成されて成る熱伝導性複合シートについて検討をした。実施例３から実施例４で本発明をさらに具体的に説明する。
【００３５】
粘着付き樹脂フィルムは以下のようにして作製した。ＳＤ４５６０（東レ・ダウコーニングシリコーン社）１００質量部にＳＲＸ２１２（東レ・ダウコーニングシリコーン社）０．９質量部，キシレン１００質量部を加え撹拌し粘着剤溶液を得た。
【００３６】
次に粘着剤溶液をナイフコーティング法によって厚さ１００μｍのポリエステルフィルムに均一に塗工し加熱炉で１２０℃で１５分間加熱硬化させ粘着剤層の厚みが３μｍの粘着付き樹脂フィルムを得た。
【００３７】
粘着剤層の厚みが３μｍの粘着付き樹脂フィルムの粘着力はJIS-Z-０２３８に準じて測定したところ、ＳＵＳ３０４板の表面に対して３ｇｆ／２５ｍｍの粘着力であった。
【００３８】
金属箔はアルミ箔の厚み３０μｍ硬質材（住友軽金属工業社製）で、銅箔は厚み３５μｍ硬質材（日本製箔社製）である、いずれの金属箔も表面に熱伝導性配合物を均一に薄膜状に成形しやすくする為にイソプロパノールで脱脂・洗浄したものを使用した。
【００３９】
金属箔と粘着付き樹脂フィルムを相互に貼り合わせる方法はラミネート法で行った。
【００４０】
次に熱伝導性配合物は次のように作製した。実施例で使用する酸化アルミニウムは、ヘキサメチルジシラザン（ＴＳＬ８８０２  ＧＥ・東芝シリコーン社）１質量％を付与して表面処理した。
【００４１】
（熱伝導性配合物Ａ）
シリコーンオイル１００質量部（ＳＨ２００ＣＶ  ３００ｃｓ  東レ・ダウコーニングシリコーン社）に酸化アルミニウム９００質量部（ＡＳ３０  昭和電工社），鉄黒４質量部を均一に混練りし熱伝導性配合物Aとした。
【００４２】
（熱伝導性配合物Ｃ）
シリコーンゴム１００質量部（ＴＳＥ３０３３  ＧＥ・東芝シリコーン社）に酸化アルミニウム４５０質量部（ＡＬ４３Ｌ  昭和電工社）を添加し混合した物にキシレン１００質量部を添加して熱伝導性配合物Cのディスパージョンとした。
【００４３】
（実施例３）
粘着付き樹脂フィルムの粘着面に厚み３０μｍのアルミ箔を粘着固定したアルミ箔面に熱伝導性配合物Ａを圧延法で載せ、アルミ箔と熱伝導性配合物Ａの総厚み０．２ｍｍのシートを得た。
【００４４】
次に熱伝導性配合物Ａを薄膜状に形成した面をエンボスフィルム上に仮に固定した後、粘着付き樹脂フィルムを剥ぎ取りアルミ箔面を露出させた。
【００４５】
次に露出させたアルミ箔面へ熱伝導性配合物Cのディスパージョンをナイフコート法で載せた後、乾燥加硫してアルミ箔の片面に厚さ１０μｍの熱伝導性配合物Cを載せ０．２１ｍｍの熱伝導性複合シートを得た。
【００４６】
アルミ箔を挟んで片面には熱伝導性配合物Ａ、もう片面には加硫された熱伝導性配合物Cが載った熱伝導性複合シートを得た。
【００４７】
（実施例４）
粘着付き樹脂フィルムの粘着面に３５μｍの銅箔を粘着固定した銅箔面に熱伝導性配合物Ａを圧延法で載せ、銅箔と熱伝導性配合物Ａの総厚み０．２ｍｍのシートを得た。
【００４８】
次に熱伝導性配合物Ａを薄膜状に形成した面をエンボスフィルム上に仮に固定した後、粘着付き樹脂フィルムを剥ぎ取り銅箔面を露出させた。
【００４９】
次に露出させた銅箔面へ熱伝導性配合物Cのディスパージョンをナイフコート法で載せた後、乾燥加硫して銅箔の片面に厚さ１０μｍの熱伝導性配合物Cを載せ厚み０．２１ｍｍの熱伝導性複合シートを得た。銅箔を挟んで片面には熱伝導性配合物Ａ、もう片面には加硫された熱伝導性配合物Cが載った熱伝導性複合シートを得た。
【００５０】
（比較例３）
粘着付き樹脂フィルムの粘着面に３０μｍのアルミ箔を粘着固定したものに熱伝導性配合物Ａを圧延法でアルミ箔の片面表面に直接載せ、アルミ箔と熱伝導性配合物Ａの総厚み０．２ｍｍの熱伝導性複合シートを得た。
【００５１】
（比較例４）
粘着付き樹脂フィルムの粘着面に３５μｍの銅箔を粘着固定したものに熱伝導性配合物Ａを圧延法で銅箔の片面表面に直接載せ、銅箔と熱伝導性配合物Ａの総厚み０．２ｍｍの熱伝導性複合シートを得た。
【００５２】
（比較例５）
熱伝導性配合物Aを上下２枚のポリプロピレンフィルムに挟んで圧延法で圧延し厚み０．２ｍｍの熱伝導性配合物Aのシートを得た。
【００５３】
実施例３〜実施例４及び比較例３〜比較例５で作成したすべての熱伝導性複合シートを３０×３０ｍｍに切断したものの熱抵抗値を測定した検討結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
2005203735.tif 000004
【００５５】
上記結果からもわかるように、本発明の実施例においては、金属箔と一体化された熱伝導性複合シートは実装後の取り外しが容易にできた。さらに熱伝導性配合物Ａが載った金属箔の反対面に熱伝導性配合物Ｃを載せた熱伝導性複合シートは発熱性電子部品と放熱器やサーマルブロックとの接触状態が改善され、熱抵抗値をさらに低下させることができた。
【００５６】
これに対して比較例３〜４のシートは、１０μｍの厚さの熱伝導性配合物Ｃがなく、金属箔面が露出しているので接触面の接触熱抵抗が高く好ましくなかった。実施例３及び４には１０μｍの金属箔面に熱伝導性配合物Ｃの層がある事によって接触面の接触熱抵抗が低下する。よって放熱シート全体の熱抵抗を下げる事が出来る。
【００５７】
また比較例５のシートは、発熱性電子部品と放熱器やサーマルブロックの密着性が高く、実装後に発熱性電子部品から放熱器やサーマルブロックの取り外しが容易ではなかった。
【００５８】
以上説明したとおり、本発明の実施例１〜４で得られた熱伝導性複合シートは金属箔を粘着付き樹脂フィルムに貼り合わせ固定することによって、シワやヤブレや凸凹を発生させずに熱伝導性配合物を金属箔上に薄く、均一な厚みで成形することができた。その様にして得られた熱伝導性複合シートは熱抵抗値が低く、そのうえ前記の熱伝導性複合シートは実装後、発熱性電子部品から放熱器やサーマルブロックの取り外しがきわめて容易であり充分に目標を達成できた。また実施例３〜４で得られた熱伝導性複合シートは実施例１〜２に比較して発熱性電子部品と放熱器やサーマルブロックの接触熱抵抗がさらに低く、そのうえ前記の熱伝導性複合シートは放熱器やサーマルブロックの取り外しがきわめて容易であり充分に目標を達成できた。
【００５９】
［産業上の利用可能性］
発熱性電子部品（例えばCPU等）の冷却対策として、従来はグリース、パテを放熱材として使う場合が多く、放熱材を介して密着力や真空効果により発熱性電子部品から放熱器やサーマルブロック取り外すのにかなりの力が必要であるが、本発明は機械的強度が弱く薄い金属箔を粘着付き樹脂フィルムに粘着固定した後、均一に凹凸無く熱伝導性配合物と一体化することにより、取り外しの容易な放熱シートとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施例の金属箔付き熱伝導性配合物シートの製造方法を示す断面図である。
【図２】同、使用状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  粘着付き樹脂フィルム
２  金属箔
３  熱伝導性配合物シート
３’  熱伝導性配合物コンパウンド
４  コーティングナイフ
５  ＣＰＵのダイ部分
６  熱伝導性接着剤
７  放熱器
１０  熱伝導性複合シート
【図１】
2005203735.tif 000005
【図２】
2005203735.tif 000006