(57)【要約】【課題】インクジェットプリンターのヒーターベースや次世代ＤＶＤドライブの半導体レーザーピックアップベース材として使用可能な、耐熱性及び熱伝導性に優れた熱伝導性樹脂組成物の提供。【解決手段】ポリエーテルサルホンと黒鉛微粉とを含むことを特徴とする熱伝導性樹脂組成物。黒鉛微粉としては、平均粒径（Ｄ５０）が１〜３００μｍであることが好ましく、黒鉛微粉の含有量はポリエーテルサルホンと黒鉛微粉との総量に対して６０質量％以上が好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエーテルサルホンと黒鉛微粉とを含むことを特徴とする熱伝導性樹脂組成物。
【請求項２】
ポリエーテルサルホンと黒鉛微粉からなる請求項１に記載の熱伝導性樹脂組成物。
【請求項３】
ポリエーテルサルホンと黒鉛微粉との総量に対して黒鉛微粉の含有量が６０質量％以上である請求項１または２に記載の熱伝導性組成物。
【請求項４】
黒鉛微粉の平均粒径（Ｄ５０）が１〜３００μｍの範囲内にある請求項１から３のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
【請求項５】
黒鉛微粉がＢＥＴ比表面積２０ｍ2／ｇ以下である請求項１から４のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
【請求項６】
熱伝導率が３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項１から５のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物を成形してなる構造体。
【請求項８】
請求項７に記載の構造体を備えたコンパクトディスクドライブ。
【請求項９】
請求項８に記載のコンパクトディスクドライブを備えた電子機器。
【請求項１０】
請求項７に記載の構造体を備えたデジタルバーサタイルディスクドライブ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のデジタルバーサタイルディスクドライブを備えた電子機器。
【請求項１２】
請求項７に記載の構造体を備えたインクジェットプリンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気電子機器の各種半導体素子や電源、光源、ヒーター、部品などにて発生する熱を効果的に放散させるために熱源に接して用いられる構造体あるいは放熱性構造体と、それらの材料となる熱伝導性樹脂組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器においては、高性能化、小型化及び軽量化に伴い、様々な部品の集積度が高まっている。電子機器に用いられる半導体、半導体レーザー等は高性能化、高出力化に伴い大量の熱を発生するが、この熱は電子機器の故障や誤動作の原因となる。従って、これらの電子部品にて発生する熱を効果的に外部へ放散させる熱対策が非常に重要な課題になっている。
【０００３】
近年、電気電子機器の小型化、軽量化、低コスト化が進められており、従来、板金、アルミダイキャスト、セラミックス等が用いられていた部品の樹脂化が検討されている。
【０００４】
例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブやデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）ドライブには半導体レーザーを利用したピックアップが使用されているが、記録用のピックアップでは半導体レーザーの出力が１００ｍＷを超えているため、ピックアップの温度が高くなる。半導体レーザーは、その改良や光学系部品の集積化等により耐熱温度が約８０℃に向上したが、約８０℃を維持するためにピックアップベースの基材として放熱性の高い金属材料を使用してきた。金属材料は、亜鉛ダイキャスト、アルミダイキャストなどであるが、機械加工が必要なためコストや量産性に課題があった。また、比較的コストの安い亜鉛ダイキャストは、比重が重いため、アクチュエータなどの駆動機構に余分な強度アップや駆動出力アップが必要となる。そこで、近年、比重が軽い黒鉛含有樹脂組成物が使用されるようになった。
【０００５】
また、インクジェットプリンターに用いられるサーマル式プリンタヘッドには、ノズル中のヒーターを加熱しインク貯蔵室を膨張させ、その内圧によりインクを噴出させるためのヒーターベースが使用される。ヒーターベースは、ヒーターからの良熱伝導性が必要であり、また構成部品の撓みによる圧損失をなくすため高剛性かつ寸法安定性、更にインクへの低汚染性が必要であるので、これまでセラミックスが材料として使用されてきた。しかし、セラミックス製ヒーターベースは、部品の焼結、機械加工にコストがかかり、非常に重い。そこで、近年、低コスト化、軽量化の為に、黒鉛含有樹脂組成物が検討されている。
【０００６】
特許文献１には、ポリアリーレンスルフィド樹脂に黒鉛と炭素繊維を充填した熱伝導性ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が開示されている。この文献の実施例では、鱗片状黒鉛が使用されている。また、特許文献２には、ポリアリーレンスルフィド樹脂に板状、薄片状あるいは鱗片状の黒鉛を充填した熱伝導性ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２９０１５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９２９０号公報
【０００８】
ポリアリーレンスルフィド樹脂の中でも、その代表例であるポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂が良く用いられるが、ＰＰＳ樹脂のガラス転移温度はおおよそ８８℃である。インクジェットプリンターのヒーターベースは一時的に１３０℃程度に加熱される。従って、ＰＰＳ樹脂をバインダー樹脂に用いたヒーターベースの場合、ガラス転移温度を挟んだ温度変化による膨張収縮により部品の寸法が大きく変化してしまう。従って、１３０℃以上のガラス転移温度を有するヒーターベースが求められている。
【０００９】
一方、次世代ＤＶＤ（ブルーレイディスク、ＨＤ  ＤＶＤ）では、ディスクの高密度、高容量化に伴い、読取り用、記録用を問わず半導体レーザーの出力が高くなる。それに伴いピックアップベースの温度が現状よりも高くなる。従って、現状のＰＰＳ樹脂を用いた熱伝導性樹脂組成物からなるピックアップベースは使用できなくなり、ＰＰＳ樹脂よりも耐熱性が高い樹脂を用いた熱伝導性樹脂組成物が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の従来の問題点を解決し、インクジェットプリンターのヒーターベースや次世代ＤＶＤドライブの半導体レーザーピックアップベース材として使用可能な熱伝導性樹脂組成物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、このような事情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ガラス転移温度が２００℃を超えるポリエーテルサルホン樹脂に黒鉛微粉を添加することにより、耐熱性が高い熱伝導性樹脂組成物が得られることを見出し、本発明に至った。
【００１２】
［１］ポリエーテルサルホンと黒鉛微粉とを含むことを特徴とする熱伝導性樹脂組成物。
［２］ポリエーテルサルホンと黒鉛微粉からなる前記１に記載の熱伝導性樹脂組成物。
［３］ポリエーテルサルホンと黒鉛微粉との総量に対して黒鉛微粉の含有量が６０質量％以上である前記１または２に記載の熱伝導性組成物。
［４］黒鉛微粉の平均粒径（Ｄ５０）が１〜３００μｍの範囲内にある前記１から３のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
［５］黒鉛微粉がＢＥＴ比表面積２０ｍ2／ｇ以下である前記１から４のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
［６］熱伝導率が３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である前記１から５のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
［７］前記１から６のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物を成形してなる構造体。
［８］前記７に記載の構造体を備えたコンパクトディスクドライブ。
［９］前記８に記載のコンパクトディスクドライブを備えた電子機器。
［１０］前記７に記載の構造体を備えたデジタルバーサタイルディスクドライブ。
［１１］前記１０に記載のデジタルバーサタイルディスクドライブを備えた電子機器。
［１２］前記７に記載の構造体を備えたインクジェットプリンター。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、耐熱性が高く、高い熱伝導性を有する熱伝導性樹脂組成物を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
［ポリエーテルサルホン樹脂］
本発明に用いるポリエーテルサルホン樹脂は、特に限定されない。高い熱伝導性を得るために黒鉛微粉の高充填が必要なときは（例えば樹脂と黒鉛微粉の総量に対して黒鉛微粉が５０体積％以上）、熱伝導性樹脂組成物の粘度を下げるために、ポリエーテルサルホン樹脂はメルトフロー（３８０℃、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に準拠）２０ｇ／１０ｍｉｎ以上であることが好ましい。特に好ましいのは、３０ｇ／１０ｍｉｎ以上である。ポリエーテルサルホン樹脂のメルトフローが２０ｇ／１０ｍｉｎ未満になると、黒鉛微粉を高充填したときの樹脂組成物の流動性が低くなり、成形加工性に問題が生じる傾向がある。
【００１５】
さらに、熱伝導性樹脂組成物の耐熱性を損なわない範囲で、熱可塑性樹脂組成物の成形加工性や機械物性を改良するために、ポリエーテルサルホン樹脂に１種類以上の他の熱可塑性樹脂を混合することが出来る。そのような熱可塑性樹脂組成物としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、α−オレフィンコポリマー、ポリブテン−１、ポリメチルペンテン、環状オレフィン系重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン樹脂、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリビニルアルコール、スチレン系ブロックコポリマー樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリサルホン、非晶ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、シンジオ型ポリスチレン、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマーなどを用いることが出来る。この中で好ましいのは、耐熱性が高いという理由で、フッ素樹脂である。
【００１６】
［黒鉛微粉］
本発明に用いる黒鉛微粉は特に限定されない。黒鉛微粉としては、例えば、土状黒鉛や鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛等の天然黒鉛、石油系や石炭系のピッチやコークスを黒鉛化して得られる人造黒鉛、球状に硬化させた熱硬化性樹脂の粉末を黒鉛化した人造黒鉛、人造黒鉛電極を切削する際に生じる黒鉛粉を粉砕や分級により粒径分布を整えた黒鉛微粉等が挙げられる。また、これらの混合物も用いることが出来る。これらの中で、黒鉛化度が高いので熱伝導率が高いという理由で、人造黒鉛が好ましい。更に、樹脂への充填性が高いという理由で、塊状コークスを黒鉛化した人造黒鉛が特に好ましい。
【００１７】
本発明では、鱗片状黒鉛などの非球状の黒鉛微粉を球状化処理して得られた球状化黒鉛微粉も用いることが出来る。球状化処理の方法としては、例えば、ハイブリダイゼーションシステムを用いた高速気流中衝撃法が挙げられる。さらに、本発明の熱伝導性樹脂組成物には、性状や形状が異なる２種類以上の黒鉛微粉の混合物を添加することが出来る。その混合物における黒鉛微粉の組成は特に限定されない。
【００１８】
本発明に用いる黒鉛微粉の平均粒子径（Ｄ５０）は、１〜３００μｍの範囲にある。より好ましいのは１０〜２００μｍの範囲である。さらに、黒鉛微粉の充填性が高く、得られた成形体の外観が美しいという理由で、２０〜１５０μｍの範囲が特に好ましい。Ｄ５０が１μｍ未満になると、黒鉛微粉の樹脂への充填性は低くなる傾向がある。また、Ｄ５０が３００μｍを超えると、得られた成形体の外観が悪くなる傾向がある。
【００１９】
本発明に用いる黒鉛微粉の粒径分布は、特に限定されない。無機充填材の樹脂への充填性を高めるために広い粒径分布を有する無機充填材を樹脂に添加する技術に関して多くの特許が出願されている。例えば特開２００４−１４６２５８号公報には、高い流動性を維持しつつ、優れた導電性及び耐久性を有する導電性樹脂組成物を達成するために、平均粒子径が異なる二種以上の導電性粒子の混合物で、最小の平均粒子径を有する導電性粒子とそれ以外の導電性粒子との平均粒子径比が、２〜１０である導電性粒子の混合物を熱可塑性樹脂へ添加する技術が開示されている。また、特開２００５−１４６１２４号公報には、累積粒度分布曲線より得られる累積度９０％粒度（Ｄ９０）と累積度１０％粒度（Ｄ１０）の比（Ｄ９０／Ｄ１０）が１０以上である無機フィラーを熱可塑性樹脂に添加する技術が開示されている。本発明においても、樹脂への充填性を高めるために粒径分布が広い塊状または球状の黒鉛微粉を用いることが出来る。
【００２０】
本発明に用いる黒鉛微粉のＢＥＴ比表面積は特に限定されるものではないが、２０ｍ2／ｇ以下が好ましく、１０ｍ2／ｇ以下がより好ましく、５ｍ2／ｇ以下がさらに好ましい。ＢＥＴ比表面積が２０ｍ2／ｇ以下の黒鉛微粉は、樹脂に添加しても樹脂組成物の粘度は大きく増加しない。
【００２１】
［熱伝導性樹脂組成物］
本発明の熱伝導性樹脂組成物は、ポリエーテルサルホンと黒鉛微粉が含有されてなる。黒鉛微粉の含有比率は、樹脂と黒鉛微粉の合計１００質量％を基準として６０〜９０質量％の範囲が好ましく、７０〜８５質量％がさらに好ましい。黒鉛微粉の含有量が６０質量％以上であれば高い熱伝導率が得られる。また、黒鉛微粉の含有量が９０質量％以下であれば樹脂組成物の成形加工が容易となる。
【００２２】
本発明の熱伝導性樹脂組成物には、必要に応じて、硬度、強度、導電性、成形性、耐久性、耐候性、耐水性等を改良する目的で、更にガラスファイバー、ウィスカー、金属酸化物、有機繊維、紫外線安定剤、酸化防止剤、離型剤、滑剤、撥水剤、増粘剤、低収縮剤、親水性付与剤等の添加剤を添加することができる。
【００２３】
本発明の熱伝導性樹脂組成物の製造方法は特に制限されない。上記した各成分をロール、押出機、ニーダー、バンバリーミキサー（登録商標）、ヘンシェルミキサー（登録商標）、プラネタリーミキサー等の樹脂分野で一般的に用いられている混合機、混練機を使用し、なるべく均一に混合させるのが好ましい。
【００２４】
［構造体］
本発明の構造体は、上記の熱伝導性樹脂組成物を成形してなる。成形方法は、特に限定されない。例えば、射出成形、射出圧縮成形、プレス成形、押出成形等の樹脂成形の分野で一般的に用いられている方法を使用する事が出来る。成形法の選択に当たっては、用いる樹脂、黒鉛微粉の含有量、成形品の形などを総合的に判断して最適な成形法を用いる必要がある。
本発明の構造体は、熱伝導性及び耐熱性に優れているため、例えばＣＤやＤＶＤさらには次世代ＤＶＤにおける記録用のピックアップベースとして、インクジェットプリンターのヒーターベースとして有用である。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明について代表的な例を示し、さらに具体的に説明する。なお、これらは説明のための単なる例示であって、本発明はこれらに何等制限されるものでない。
【００２６】
実施例１
ポリエーテルサルホン（レーデルＡ−３００Ａ：ソルベイアドバンストポリマーズ株式会社製）１５質量％と人造黒鉛微粉（ＳＣＭＧ−Ａ：昭和電工株式会社製、塊状黒鉛、平均粒径２８μｍ、ＢＥＴ比表面積２．２ｍ2／ｇ）８５質量％の混合物をラボプラストミル（東洋精機工業株式会社製）にて３２０℃、４０回転／分で１０分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、５０ｔ圧縮成形機（ＮＩＰＰＯ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ社製  Ｅ−３０１３）を用いて、温度３２０℃、圧力１５ＭＰａで２分間加圧し１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍ厚の平板状構造体に成形した。この構造体の熱伝導率を下記のレーザーフラッシュ法により測定した。また、熱伝導性樹脂組成物のガラス転移温度を示差走査熱量計（ＤＳＣ）で測定した。
【００２７】
実施例２
ポリエーテルサルホン（レーデルＡ−３００Ａ）２０質量％と人造黒鉛微粉（ＵＦＧ３０：昭和電工株式会社製、鱗片状黒鉛、平均粒径１１μｍ、ＢＥＴ比表面積１７ｍ2／ｇ）８０質量％の混合物をラボプラストミルにて３２０℃、４０回転／分、１０分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を５０ｔ圧縮成形機を用いて、温度３２０℃、圧力１５ＭＰａで２分間加圧し１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍ厚の平板状構造体に成形した。この構造体の熱伝導率を下記のレーザーフラッシュ法により測定した。また、熱伝導性樹脂組成物のガラス転移温度をＤＳＣで測定した。
【００２８】
実施例３
ポリエーテルサルホン（レーデルＡ−３００Ａ）２０質量％と天然黒鉛微粉（ＳＧ：ＢＴＲＥｎｅｒｇｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製、球状黒鉛、平均粒径２０μｍ、比表面積２．４ｍ2／ｇ）８０質量％の混合物をラボプラストミルにて３２０℃、４０回転／分、１０分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を５０ｔ圧縮成形機を用いて、温度３２０℃、圧力１５ＭＰａで２分間加圧し１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍ厚の平板状構造体に成形した。この構造体の熱伝導率を下記のレーザーフラッシュ法により測定した。また、熱伝導性樹脂組成物のガラス転移温度をＤＳＣで測定した。
【００２９】
比較例１
ポリフェニレンスルフィド（ＤＩＣ−ＰＰＳ  ＦＺ−２１００：大日本インキ化学工業株式会社製）１５質量％と人造黒鉛微粉（ＳＣＭＧ−Ａ）８５質量％の混合物をラボプラストミルにて３２０℃、４０回転／分で１０分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、５０ｔ圧縮成形機を用いて、温度３２０℃、圧力１５ＭＰａで２分間加圧し１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍ厚の平板状構造体に成形した。この構造体の熱伝導率を下記のレーザーフラッシュ法により測定した。また、熱伝導性樹脂組成物のガラス転移温度をＤＳＣで測定した。
【００３０】
比較例２
ポリフェニレンスルフィド（ＤＩＣ−ＰＰＳ  ＦＺ−２１００）２０質量％と人造黒鉛微粉（ＵＦＧ３０）８０質量％の混合物をラボプラストミルにて３２０℃、４０回転／分で１０分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、５０ｔ圧縮成形機を用いて、温度３２０℃、圧力１５ＭＰａで２分間加圧し１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍ厚の平板状構造体に成形した。この構造体の熱伝導率を下記のレーザーフラッシュ法により測定した。また、熱伝導性樹脂組成物のガラス転移温度をＤＳＣで測定した。
【００３１】
比較例３
ポリフェニレンスルフィド（ＤＩＣ−ＰＰＳ  ＦＺ−２１００）２０質量％と天然黒鉛微粉（ＳＧ）８０質量％の混合物をラボプラストミルにて３２０℃、４０回転／分で１０分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、５０ｔ圧縮成形機を用いて、温度３２０℃、圧力１５ＭＰａで２分間加圧し１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍ厚の平板状構造体に成形した。この構造体の熱伝導率を下記のレーザーフラッシュ法により測定した。また、熱伝導性樹脂組成物のガラス転移温度をＤＳＣで測定した。
【００３２】
［熱伝導率の測定］
実施例及び比較例の構造体の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法により以下の式を用いて評価した。
熱伝導率＝熱拡散率×比熱容量×密度
【００３３】
・熱拡散率の測定
熱伝導性樹脂組成物の平板から直径１０ｍｍの円盤を切り出し、その円盤の厚み方向の熱拡散率をＬａｓｅｒ  Ｆｌａｓｈ  ＴＣ−７０００（真空理化株式会社製）で２０℃において測定した。
【００３４】
・比熱容量の測定
熱伝導性樹脂組成物の粉末の比熱容量は、示差走査熱量計ＤＳＣ７（パーキンエルマー社製）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２３に準拠して測定した。具体的には、熱伝導性樹脂組成物およそ１０ｍｇをアルミニウムパンに封入した。サンプルパンと空パンをホールダーにセットした。０℃で１５分間保持した後、１０℃／分の昇温速度で５０℃まで昇温し、熱伝導性樹脂組成物のＤＳＣ曲線を得た。同様の温度プロファイルで、基準物質であるα−アルミナおよそ１０ｍｇのＤＳＣ曲線を得た。熱伝導性樹脂組成物とα−アルミナのＤＳＣ曲線から熱伝導性樹脂組成物の比熱容量を評価した。
【００３５】
・密度の測定
熱伝導性樹脂組成物の平板から、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ厚の試験片を切り出し、ＤＥＮＳＩ  ＭＥＴＥＲ（東洋精機工業株式会社製）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ７１１２に準拠して測定した。
【００３６】
［ガラス転移温度］
熱伝導性樹脂組成物の粉末、およそ１０ｍｇをアルミニウムパンに封入した。サンプルパンと空パンをホールダーにセットした。２５℃で１分間保持した後、１５℃／分の昇温速度で３００℃まで昇温し、熱伝導性樹脂組成物のＤＳＣ曲線を得た。このＤＳＣ曲線から熱伝導性樹脂組成物のガラス転移温度を評価した。
【００３７】
【表１】
2007077299.tif 000002
【００３８】
表１に示す通り、ポリエーテルサルホンを用いた本発明の熱伝導性樹脂組成物は、ポリフェニレンスルフィドを用いたものと同等の熱伝導率を有しながら、ガラス転移温度が高く、耐熱性が高いことが分かる。