(57)【要約】  とりわけ高い熱伝導度と同時に高い耐機械的負荷性のある、少なくとも１種のポリマー、および熱伝導性補助剤を含有する熱伝導性組成物を提案する。このために、前記熱伝導性補助剤は、自身も一次粒子から構成され、また質量規準の比表面積が１．３ｍ２／ｇ以下である粒子からなる。さらに、この熱伝導性組成物から製造される熱伝導性シート状要素ならびに、その応用可能性についても記述する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種のポリマー、および熱伝導性補助剤を含有する熱伝導性組成物において、
前記熱伝導性補助剤が、一次粒子から構成され、かつ質量規準の比表面積が１．３ｍ２／ｇ以下である粒子を含有することを特徴とする、熱伝導性組成物。
【請求項２】
前記一次粒子の平均直径が少なくとも１μｍ、特に、少なくとも２μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導性組成物。
【請求項３】
前記熱伝導性補助剤の粒子の質量規準の比表面積が、１．０ｍ２／ｇ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱伝導性組成物。
【請求項４】
前記熱伝導性補助剤の粒子が、少なくとも実質的に酸化アルミニウム粒子および／または窒化ホウ素粒子を含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱伝導性組成物。
【請求項５】
前記酸化アルミニウム粒子の９５重量％超の割合が、特に９７重量％以上の割合が、α−酸化アルミニウムでなることを特徴とする、請求項４に記載の熱伝導性組成物。
【請求項６】
前記熱伝導性補助剤の材料の熱伝導度が、１Ｗ／ｍＫ超、特に１０Ｗ／ｍＫ超、あるいはさらに２５Ｗ／ｍＫ超であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の熱伝導性組成物。
【請求項７】
前記熱伝導性補助剤が、前記熱伝導性組成物中に、それぞれ熱伝導性組成物中の熱伝導性補助剤の体積を基準として、少なくとも５体積％で最高７０体積％、特に少なくとも１５体積％で最高５０体積％であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の熱伝導性組成物。
【請求項８】
前記粒子の平均直径が２μｍ〜５００μｍの範囲、特に２μｍ〜２００μｍの範囲、とりわけ４０μｍ〜１５０μｍの範囲にあるのを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の熱伝導化合物。
【請求項９】
前記熱伝導性組成物が接着材料として、特に感圧接着剤、ホットメルト、および液体接着剤でなる群から選ばれた接着材料として構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の熱伝導性組成物。
【請求項１０】
前記少なくとも１種のポリマーが、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、および／またはそれらの誘導体であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の熱伝導性組成物。
【請求項１１】
熱伝導性組成物が、相変化物質を有する別の補助剤をさらに含有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の熱伝導性組成物。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の熱伝導化合物の熱伝導性シート状要素の製造への使用。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の熱伝導化合物を含む熱伝導性シート状要素。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか一つに記載の熱伝導化合物の電子機器内での熱輸送への使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１種のポリマーおよび熱伝導性補助剤を含有する熱伝導性組成物、およびこの熱伝導性組成物の熱伝導性シート状要素の製造への使用に関する。さらに本発明は、かかる熱伝導性組成物を有する熱伝導性シート状要素、ならびに、電子機器内部での熱輸送へのその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの技術分野において、制御された熱伝達は重要な役割を果たしている。これに関わる問題としては、熱的エネルギー（熱）の、高温部（熱源）から低温部（放熱器）への温度差（温度勾配）による輸送である。熱伝達の可能性の一つは、熱伝導であり、さらなる熱伝達は対流過程の枠内でも、あるいはまた熱放射の形でも可能である。
【０００３】
典型的な熱源としては、例えばその作動に伴い熱が発生する電子部品、さらに多様な種類の加熱素子、および内部で発熱化学反応が行われる容器がある。
【０００４】
典型的な放熱器としては、冷却素子（例えば受動放熱器、冷却器・ブロワ複合装置、水冷冷却器またはペルチエ素子）ならびに加温される全ての物体（例えば、雨樋等の氷で覆われ溶解する面や、自動車工業や航空・宇宙飛行技術分野での表面）。
【０００５】
典型的な問題は、電子回路の要素の電気抵抗により発生する熱エネルギー、すなわちいわゆるジュール熱の排熱に関する。効率的な熱エネルギーの放出は、特に集積回路といった、過熱により部品の非可逆的破壊を引き起こし得る半導体部品にとって重要であり、そのため上述の冷却素子がしばしば部品（熱源）と熱伝導可能に結合されて、放熱器として使用される。そうした熱伝導可能な結合は、例えば熱源と放熱器の間に配置される中間層によって実現され、熱源と放熱器の間の熱伝導を改善することで、とりわけ大きな熱流を放出することができる。
【０００６】
中間層には通常熱伝導ペーストが用いられ、部品や冷却素子の表面に塗工される。この熱伝導ペーストの大部分は、例えば低分子量のポリマー樹脂またはワックスといった流動性マトリックス材でなる。熱伝導度を向上させるため、これらのマトリックス材に十分に多くの量の熱伝導性補助剤を加える。こうした系は、通常変形し易くて、熱源の表面にも放熱器の表面にも適合し、これらとの大面積での熱的接触が確実に実現する。しかしながら熱伝導ペーストは、作用する機械的力を補償することはできず、そのため放熱器の熱源への機械的固定が別途に必要となる。
【０００７】
排熱に加えて、熱源と放熱器の機械的結合を実現できるようにするには、熱伝導性接着系の使用が極めて有利であることが判明している。これは、通常ポリマーと添加剤の混合体（いわゆる、「ポリマー・コンパウンド」）であり、特にその熱伝導性に着目して調整されている。このポリマー混合体は、通常流動性接着剤系または感圧接着剤系として作られる。こうしたポリマー混合体によって、多くの用途、とりわけ電子工業分野で、追加的に要求される熱源と放熱器間の電気絶縁も極めて容易に達成できる。
【０００８】
流動性接着剤系には、例えば熱伝導性の液体接着材料または接着ペースト剤が知られている。液体接着材料とは、接着下地面（接着面、接着基材）にまず液状で塗布され、その場で（ｉｎ  ｓｉｔｕ）硬化する接着剤である。熱伝導性液体接着材料を製造するには、化学的に（例えば架橋反応により）または物理的に硬化する従来のポリマー・マトリックス系に、高熱伝導性補助剤を混合する。
【０００９】
しかしそうした熱伝導性液体接着材料には、あまり正確に使用量を規定できないうえ、熱源と放熱器の組み付けに際し、十分に正確に制御できない流動挙動が生じるといった欠点がある。このため、生成した中間層が均一な厚さとならず、さらに過剰の剤が接着部の側部から流出することが起き得る。さらに、中間層の熱伝導度を十分良くするには、熱伝導性液体接着材料中の熱伝導性補助剤の割合をかなり高く選ばねばならず、これがまた液体接着材料の接着強度を著しく低下させてしまう欠点がある。
【００１０】
感圧接着剤系は、例えば、接着パッドまたは接着テープといった両面接着性の接着ラベルとして知られている。これは少なくとも１つの感圧接着剤でなるシート状要素であり、恒久的支持体付き、または支持体無しで構成できる。
【００１１】
感圧接着剤系のポリマー・マトリックス系としては（すなわちその高分子量成分としては）、欧州公開第０５６６０９３号（Ａ１）（特許文献１）、欧州特許第０９４２０５９号（Ｂ１）（特許文献２）、および欧州特許第０９４２０６０号（Ｂ１）（特許文献３）により、とりわけアクリル酸またはメタクリル酸のエステルに基づく感圧接着剤が知られている。これらの感圧接着剤は、特に高い耐熱性と耐老化性を特徴とする。高い接着強度（とりわけ高い剪断強度）を実現するために、これら感圧接着剤には、遊離酸基を有するコモノマー、例えばアクリル酸、またはメタクリル酸を含む。
【００１２】
そうしたポリマー・マトリックス系から熱伝導性混合体を製造するには、感圧接着剤系のポリマーに熱伝導性補助剤を混合（コンパウンド）し、続いて、場合により基材に、または恒久的あるいは一時的に支持体に塗工する。その場合、混合および塗工は、基本的に融液、溶液、または分散液により行える。
【００１３】
溶液での混合においては、ポリマー・マトリックス系は完全にまたは少なくとも部分的に適切な液体媒体、すなわち「溶媒」中に溶解する。続いて、そのようにして得られた溶液中に撹拌下で補助剤を添加する。最後に、溶媒を混合体から、通常はできるだけ完全に除去し、溶媒の気化により発生しかねない気泡が最終製品中に生成しないようにする。これは分散液への混合でも同様であり、この分散液ではポリマー・マトリックス系が、分散剤としての溶媒中に溶解せず、ただ懸濁している。
【００１４】
融液中での混合のため、ポリマー・マトリックス系はまず高温で軟化するが、このとき混合温度は、ポリマー・マトリックス系の少なくとも一部の軟化温度の近く、またはそれより高温に選ばれる。そうした条件下では、前記ポリマー・マトリックス系の一部は、室温におけるより格段に低い粘度を有し、添加された補助剤と、溶媒を添加しなくても、例えば混練機や押出機中で、機械的に混合することが可能である。
【００１５】
感圧接着剤系を用いることで、規定された中間層が得られ、それぞれの接着下地に対する中間層の接着力により、作用する機械的力を、損傷を受けずに、伝達しそらすことができる。しかしながら、感圧接着剤系においても、熱伝導度を特に高くするためには、感圧接着剤系中の熱伝導性補助剤の割合を高く選ばねばならないので、やはり接着力および感圧接着剤系内部の結合力の低下が起きてしまう。
【００１６】
しかしながら、より問題なのは、感圧接着剤系を、熱伝導度を良くするのに加えて、電気絶縁性にしなければならないときのこの接着力の低下である。この場合には、非常に優れた熱伝導性補助剤として、銀、金、アルミニウムあるいは銅といった金属性のものだけを一貫して使うことができず、非金属性の熱伝導性材料を使わざるを得ない。しかしながら、非金属性材料は通常熱伝導度が金属性材料に比べて著しく低いので、非金属性材料を使用する場合、感圧接着剤系の熱伝導度を全体として、金属性材料での熱伝導度と同等の熱伝導度にするには、補助剤の割合をさらに高くしないとならない。
【００１７】
非金属性熱伝導性補助剤としては、特に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および窒化ホウ素（ＢＮ）が使用される。特に前者は、可用性が良く、またコスト対達成可能熱伝導度比が良好なことから好まれる。典型的な非金属性補助剤としては、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、ホウ化チタン（ＶＩ）（ＴｉＢ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）および酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）が使用される。その他にもさらに多くの非金属性材料が伝熱補助剤として使用され、ＺｒＯ２（ＭｇＯ）、ＺｒＯ２（Ｙ２Ｏ３）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、コージエライト、ケイ素含浸反応焼結炭化ケイ素（ＳｉＳｉＣ）、非加圧焼結炭化ケイ素（ＳＳｉＣ）、熱間プレス炭化ケイ素（ＨＰＳｉＣ）、熱間静水圧プレス炭化ケイ素（ＨＩＰＳｉＣ）、反応焼結窒化ケイ素（ＲＢＳＮ）、非加圧焼結窒化ケイ素（ＳＳＮ）、熱間プレス窒化ケイ素（ＨＰＳＮ）、あるいは熱間静水圧プレス窒化ケイ素（ＨＩＰＳＮ）が例に挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】欧州公開第０５６６０９３号（Ａ１）
【特許文献２】欧州特許第０９４２０５９号（Ｂ１）
【特許文献３】欧州特許第０９４２０６０号（Ｂ１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
したがって、本発明の目的は、熱伝導性が良く、同時に電気絶縁性のある熱伝導性組成物であって、しかも上に記述したこれらの欠点が無く、また、とりわけ熱源および／または放熱器の表面に力もかけられる良好な熱的接触がなされるものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的は、驚くべきことには、前記熱伝導性補助剤が、一次粒子で構成され、かつ質量基準の比表面積が１．３ｍ２／ｇ以下である粒子を含有する、冒頭に記載の種類の熱伝導性組成物により達成される。特に、そうした、比表面積が１．３ｍ２／ｇ以下である粒子状補助剤は、同じ材質であるが、比表面積がより大きい粒子状補助剤よりも、格段に高い熱伝導性組成物の熱伝導度をもたらすことが観測された。
【００２１】
この解決策は、当業者にとって予見できないものであった、というのも、通常は逆の作用、すなわち組成物の熱伝導度は、熱伝導性補助剤の比表面積と共に増加することが期待されるからである。なぜなら、より大きい表面積は、より大きい熱伝達表面積をもたらすはずであり、マトリックス・ポリマーから伝熱補助剤へのより良い熱伝達が想定されるからである。
【００２２】
しかしながらそうした熱伝導性の高い熱伝導性組成物は、個々の補助剤粒子がさらに個別の一次粒子の固まりとして形成され、そのため不規則な形状の、平滑でない表面をなすときに、はじめて十分に高い内部凝集力を持つことを実験が示している。粒子はこうした空間的構造によりはじめて、構造的にポリマー・マトリックス中にしっかりと固定され、生成する熱伝導性組成物が全体として高い凝集力を示し、高温において機械的負荷がかかってもこの凝縮力を失わない。
【００２３】
このとき特に、一次粒子の平均直径が少なくとも１μｍ、あるいは２μｍ超でさえあることが、ポリマー・マトリックスの粘度が減少する高温においても凝集力が十分高く、全体で安定した凝集力が保証される、熱伝導性の良い熱伝導性組成物をこのようにして得られるので、有利であるのが判明している。
【００２４】
このとき、熱伝導性補助剤粒子の質量基準の比表面積がさらに小さく最高でも１．０ｍ２／ｇであると、熱伝導性組成物の特に高い熱伝導度が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
有利な実施形態において、熱伝導性補助剤粒子は、少なくとも実質的に酸化アルミニウム粒子および／または窒化ホウ素粒子である。こうした不活性な補助剤を用いることで、化学的に安定性の高い熱伝導性組成物が得られ、さらに、これらの材料は入手し易く、毒性が無く、他の使用可能補助剤と比べて熱伝導性が高く、同時に低コストでもあってバランスが良く、経済性と共に生態学的視点からも有利である。
【００２６】
前記補助剤が、酸化アルミニウムを含む場合、酸化アルミニウム粒子の９５重量％超が、特に９７重量％以上がα−酸化アルミニウムでなることがとりわけ有利であることが明らかとなっている。これにより、熱伝導性組成物中のアクリル酸またはメタクリル酸またはそれらのエステル系のポリマー成分の尚早な架橋またはゲル化が、混合装置内ですでに生じることとなり、激しい粘度上昇をもたらすことが回避できる。高いα−酸化アルミニウム割合を考慮することで、生成する混合物は優れた加工性をさらに持続できる。これに対し、γ−酸化アルミニウムまたはβ−酸化アルミニウムの割合が少なくとも５重量％に増加すると、アクリル酸またはメタクリル酸のエステル系のポリマーにおいて、ポリマーのゲル化または架橋がすでに補助剤の融液中への混入時に発生し、生成した熱伝導性組成物がもはや成形不能、または均一な層としての塗工が不可能となることが見出された。
【００２７】
さらに、熱伝導性補助剤の材料の熱伝導度が１Ｗ／ｍＫ超であると、特に１０Ｗ／ｍＫ超であると、好ましくは２５Ｗ／ｍＫ超であると、あるいは１００Ｗ／ｍＫ超でさえあると、熱伝導性組成物はとりわけ好適である。こうすることで、補助剤含量がまだ少なくても、熱伝導性組成物の熱伝達が大にできることが保証される。このため、熱伝導性組成物における熱伝導性補助剤の含量を低くできるので、高凝集性の熱伝導性組成物を実現することが可能となる。
【００２８】
このとき、熱伝導性組成物中の前記熱伝導性補助剤の含量がそれぞれ、熱伝導性組成物中の前記熱伝導性補助剤の体積基準で、少なくとも５体積％で多くとも７０体積％、特に少なくとも１５体積％で多くとも５０体積％であるのが、特に適切である。こうして、前記熱伝導性組成物が全体として熱源から放熱器へ迅速な熱輸送を確実に行えるようになる。これは、一方でそうした熱伝導性組成物の高い熱伝導度に帰せられると共に、他方、ポリマー・マトリックスのこうした条件下での十分高い内部凝集力に負っており、機械的負荷がかかっていても熱源と放熱器の表面の信頼性のある熱的接触が達成される。
【００２９】
さらに、粒子の平均直径が２μｍ〜５００μｍの領域、特に２μｍ〜２００μｍの領域、あるいはさらに４０μｍ〜１５０μｍの領域にあることが有利である。こうした補助剤の構造により、一面で、粒子が熱源および放熱器の表面の形状に正確に適合するのに十分なだけ小さく、他面で、熱伝導性組成物の内部結合力が全体として弱められることなしに熱伝導度が十分高くなるように大きいので、熱源および放熱器への熱的接触がさらに良くなる。
【００３０】
前記熱伝導性組成物のさらに優れた応用可能性のためには、熱伝導性組成物を接着剤として形成する。特に感圧接着剤、ホットメルトおよび液体接着剤でなる群から選ばれる接着剤として形成するのが特に有益である。これにより、通例は放熱器を熱源に対して固定するのに使用する必要がある追加的固定手段を省くことが可能となる。
【００３１】
さらに、熱伝導性組成物の少なくとも１種のポリマーが、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルおよび／またはそれらの誘導体の、とりわけ酸基を有するコモノマーを含有する系のポリマーであるのが望ましいことが判明している。これにより、熱伝導性組成物の性質、特に凝集性および／または接着性といった特性を、非常に簡単な方法で広い範囲で意図的に調整することができる。これは、さらなる適当なコモノマーを用いることで、特性を追加的に適合させることができる手段によりさらに改良される。さらにこうしたポリマーは、非常に簡単に融液で混合でき、続いて融液で塗工できるので、これらの系を用いることで、追加の加工が極めて簡単になるという利点をもたらす。
【００３２】
さらに、熱伝導性組成物が追加的に、相変化物質からなる別の補助剤を含むのが有益であり得る。そうした相変化物質を用いることで、散発的に生じる熱ピークを吸収できる熱伝導性組成物が実現でき、その際に熱伝導性組成物ならびにその周囲に過熱が生じることなく、それにより一様な熱輸送が可能となる。
【００３３】
本発明の別の態様によれば、上述の組成を備えた熱伝導性組成物を有する熱伝導性シート状要素が提供される。この熱伝導性シート状要素により、熱源と放熱器の間に中間層が極めて簡単な方法で設けられ、この中間層が、熱源で発生した熱を効率的に排出し、信頼性高く処理する。これに対応して、本発明はさらに前記熱伝導性組成物の熱伝導性シート状要素の製造への使用も提供し、これにより、問題なく熱源と放熱器の表面に結合することができ、そこで安定した接着を提供する熱伝導性シート状要素を、極めて容易な方法で実現できる。
【００３４】
最後に、上記熱伝導性組成物の電子機器内部の熱輸送への使用が提案され、これにより前記熱伝導性組成物の高い信頼性、ならびに、それにより達成できる熱源と放熱器の間の優れた熱的接触により、局所的過熱による電子機器の構成部品の損傷に効率的に対処できる。
【００３５】
本発明の趣旨において、熱伝導性組成物とは、少なくとも２つの異なる成分でなり、熱伝導度が高い、任意のあらゆる適切な組成物を意味する。物質の熱伝導度は、物質の局所的昇温が該物質を通して伝播していく速度によって決定され、したがって熱的エネルギーを熱伝達により熱の形で輸送する物質の能力に相当する。熱伝導度は、通常、温度に依存する物質定数として、すなわち、（比）熱伝導度または熱伝導係数として、式での記号では、λ、ｌ、ｋ、またはκが、単位はＷ／（Ｋ・ｍ）が割り当てられ、数量化される。高い熱伝導度とは、特にエネルギー工学でしばしば熱媒体（熱輸送材）として用いられる水／エチレングリコール混合物（６０／４０）の熱伝導度よりも高い熱伝導度、すなわち２５℃で０．４４Ｗ／ｍＫ超とされる。
【００３６】
さらに、「熱伝導性組成物」なる概念は、この組成物が熱伝導性組成物として使用している間は、時間的に一定の性質を示し、したがって、特定の使用条件下では（特に使用する温度範囲においては）、不活性であり、このため組成物中に意図しない化学的分解過程が相当な範囲で生じないことを意味している。しかしながら、既知の流体熱輸送系で生じるような、熱伝導性組成物中において通常の使用に伴い長期間で徐々に生じる組成物の分解までを排除しているものではない。さらに本発明による熱伝導化合物においては、意図した化学変化、例えば凝集性向上のために、熱伝導化合物を、熱源または放熱器の表面に塗工した後に実施する後架橋、あるいは熱伝導化合物内部においての熱貯蔵のための意図した相転移を生じさせることもできる。
【００３７】
本発明によれば、熱伝導性組成物は少なくとも１種のポリマーと、少なくとも１種の熱伝導性補助剤を含有する。ポリマーとしては、例外なく全ての適当なかつ当業者に知られた、それぞれの使用領域で化学的に安定であり、また使用に際し形態安定的または少なくとも実質的に形状維持的であるポリマーが使用できる。これには、低分子量ワックスおよび樹脂のみでなく、高分子量のポリマー組成物および工業用樹脂も含まれる。これらには天然ゴム、合成ゴムおよび／またはシリコーンに基づくポリマー、特にアクリラートおよび／またはメタクリラートに基づくポリマーが例示される。
【００３８】
ここでは、「〜系の」は、ポリマー混合体の特性が、そのポリマー（いわゆる「主体ポリマー」）の基本特性に少なくとも強く規定されることを意味するが、もちろん、変性用補助剤または添加剤、あるいは別のポリマーを組成物中で使用することによって、特性を追加的に改質することを排除するものではない。特にこれは、主体ポリマーの割合が、ポリマー相の全質量の５０重量％を超えることを意味してもよい。
【００３９】
本発明の趣旨では、例えばアクリル酸および／またはメタクリル酸系のポリマー、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、および／またはそれらの誘導体に基づくポリマーが使用される。これらは特に耐老化性があり、かつこのため繰り返される熱輸送過程に長期にわたり耐える能力があるからである。このとき、特に、ポリマーが酸基を有するコモノマーを追加的に含むことが有利であることが判明している。
【００４０】
特にアクリラート系ポリマーが適しているが、これらは例えばラジカル重合で得られ、少なくとも一部が一般式ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）（ＣＯＯＲ２）の少なくとも１種のアクリルモノマーに基づき、ここでＲ１は、ＨまたはＣＨ３−残基であり、Ｒ２は、飽和、非分岐または分岐、置換または非置換のＣ１〜Ｃ３０アルキル残基の群から選ばれるか（有利にはＣ２〜Ｃ２０アルキル残基、Ｃ４〜Ｃ１４アルキル残基あるいはまたＣ４〜Ｃ９アルキル残基）、場合によってはＨでもよい。
【００４１】
具体例としては、メチルアクリラート、メチルメタクリラート、エチルアクリラート、ｎ−ブチルアクリラート、ｎ−ブチルメタクリラート、ｎ−ペンチルアクリラート、ｎ−ヘキシルアクリラート、ｎ−ヘプチルアクリラート、ｎ−オクチルアクリラート、ｎ−オクチルメタクリラート、ｎ−ノニルアクリラート、ラウリルアクリラート、ステアリルアクリラート、ベヘニルアクリラート、およびそれらの分岐異性体、例えばイソブチルアクリラート、２−エチルヘキシルアクリラート、２−エチルヘキシルメタクリラート、イソオクチルアクリラート、イソオクチルメタクリラート、シクロヘキシルメタクリラート、イソボルニルアクリラート、イソボルニルメタクリラートおよび３，５−ジメチルアダマンチルアクリラートが挙げられるが、この列挙により制限を加えようとするものではない。
【００４２】
これらポリマーは、少なくとも１種のアクリルモノマーに加えて、有利には少なくとも１種のアクリルモノマーと重合できる別のコモノマーを含有できる。例えば、官能基を有するビニル化合物、無水マレイン酸、スチレン、スチレン化合物、酢酸ビニル、アクリルアミド、二重結合で官能化した光開始剤その他同等物である。
【００４３】
本発明によれば、前記少なくとも１種のポリマーは、熱伝導性補助剤のためのマトリックスとして働く。補助剤（添加物質、添加剤）とは、基本的に、熱伝導性組成物の性質および機能を意図して変化させるために、熱伝導性組成物のポリマー成分（ポリマー相、ポリマー・マトリックス）に添加する全ての物質を意味する。
【００４４】
本発明の趣旨において、熱伝導性補助剤は、それ自身高い熱伝導度を示し、ポリマー・マトリックス中に混入され、熱伝導性組成物全体の熱伝導度を高める全ての補助剤である。とりわけ、このとき、熱伝導性補助剤の材料の熱伝導度は、１Ｗ／ｍＫ超、特に１０Ｗ／ｍＫ超、あるいはさらに２５Ｗ／ｍＫ超であるのが有利である。熱伝導性組成物中での熱伝導性補助剤の体積含量は有利には、少なくとも５体積％で最高７０体積％、特に少なくとも１５体積％で最高５０体積％であり得る。前記熱伝導性補助剤は、多孔性に構成できるので、熱伝導性補助剤の体積割合は、熱伝導性補助剤を熱伝導性組成物に加えたときに生じる熱伝導性組成物の体積増加であるとされる。これは熱伝導性組成物のそれぞれ添加後の最終体積を基準とする（したがって体積割合は、熱伝導性組成物中にあるとされる熱伝導性補助剤の体積を基準にする）。前記体積割合は、熱伝導性補助剤の圧粉体密度（すなわち嵩密度でない）、およびポリマー密度を考慮して、対応する質量組成に換算できる。
【００４５】
熱伝導性補助剤としては、基本的には前記ポリマーと混和する全ての適切な材料が使用できる。本発明によれば、特にセラミック材料、すなわち結晶性が３０体積％より高い、無機の、主として非金属化合物および／または元素で構成される材料、例えば、ケイ酸塩、酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、ホウ化物あるいは同様物の使用が良い。
【００４６】
熱伝導性補助剤としては、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、ホウ化チタン（ＶＩ）（ＴｉＢ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）および酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）ならびに他の非金属材料が使用される。例えば、ＺｒＯ２（ＭｇＯ）、ＺｒＯ２（Ｙ２Ｏ３）、チタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、コージエライト、ケイ素含浸反応焼結炭化ケイ素（ＳｉＳｉＣ）、非加圧焼結炭化ケイ素（ＳＳｉＣ）、熱間プレス炭化ケイ素（ＨＰＳｉＣ）、熱間静水圧プレス炭化ケイ素（ＨＩＰＳｉＣ）、反応焼結窒化ケイ素（ＲＢＳＮ）、非加圧焼結窒化ケイ素（ＳＳＮ）、熱間プレス窒化ケイ素（ＨＰＳＮ）、あるいは熱間静水圧プレス窒化ケイ素（ＨＩＰＳＮ）。
【００４７】
本発明によれば、熱伝導性補助剤は粒子の形で存在している。ここに粒子というのは、各個が相互に区画された立体物でなり、それらの外寸法が非常に小さい、すなわち例えば粉末、微粉を含む塵、ゾルを含むコロイド、エアロゾル、その他同等物である、全ての質集合体を意味する。この粒子の定義において、特定の内部構造、特定の結晶性、特定の形状因子、あるいは特別な規則的ないし不規則的外形を有することは基本的には重要でない。
【００４８】
粒子状熱伝導性補助剤の中で、少なくとも部分的に酸化アルミニウム粒子および／または窒化ホウ素粒子でなる、すなわち任意の酸化アルミニウムまたは任意の窒化ホウ素の粒子でなるものが、特に適していることが明らかとなっている。
【００４９】
酸化アルミニウム粒子としては、より良い加工性の観点から、特にアクリラート系のポリマーの使用の際に、酸化アルミニウム粒子の９５重量％超の割合が、とりわけ９７重量％以上の割合が、α−酸化アルミニウム（菱面体または三方晶系酸化アルミニウム、例えばコランダムの形）でなり、わずかな割合のみが、例えば、立方晶系のγ−酸化アルミニウム、あるいは単に「β−酸化アルミニウム」（Ｎａ２Ｏ・１１Ａｌ２Ｏ３）と呼ばれるものである他の形態でなるのが有意義である。
【００５０】
これら粒子の外形寸法の限定に関しては、平均直径が２μｍ〜５００μｍの範囲、特に２μｍ〜２００μｍ、あるいはさらに４０μｍ〜１５０μｍの範囲である粒子のみを使用するのは有意義である。平均直径とは、粒径分布にわたって質量平均または数平均で平均された粒子直径であり、この粒子直径は、粒子の大きさがただ１種（すなわち単分散物質）の場合、単一の粒子の大きさに等しくなり得る。これに代わり平均粒子直径をＤ５０値として、すなわちそれを上回る粒子とこれを下回る粒子とが、粒径分布内でそれぞれ５０重量％で存在する粒子直径として求めることができる。ここで粒子直径としては、粒子ごとに平均された平均直径が用いられ、不規則な形状の粒子では、その粒子の最大径と最小径の間にある。
【００５１】
粒径ならびにその分布は、通常の方法のいずれかを用いて求められ、例えば顕微鏡画像（例えば、限外顕微鏡法を含む光学顕微鏡法、電子顕微鏡法、または原子間力顕微鏡法で得られる画像）の画像解析、電磁線の屈折または散乱（レーザー屈折あるいは散乱、または小角散乱を含むＸ線屈折あるいは散乱）、例えば超遠心による沈降測定、その他の方法による。
【００５２】
本発明を実現するには、粒子の質量規準の比表面積が１．３ｍ２／ｇ以下とする必要がある、好ましくはさらに１．０ｍ２／ｇ以下であることが必要である。粒子の比表面積としては、試料体積中に含まれる表面全体を意味し、粒子の外部境界（すなわち外から見ることができる外部表面または幾何学的表面）のみでなく、粒子の内部の表面、例えば内部の空洞や孔、細孔等の境界面もまた算入する。ここでは、粒子の質量当たりの比表面積、すなわち、１ｇの質量の試料中に存在する表面積である。通常そうした比表面積は、吸着法（ＢＥＴ算法）によって求められ、到達可能な試料の表面での試験ガス（通常、窒素、ヘリウムまたは水銀）の吸着および脱離が検査される。窒化ホウ素を使用する場合、許容できる熱伝導度が、すでに比表面積５ｍ２／ｇで観察されており、さらに比表面積を１．３ｍ２／ｇより小さい値に下げると、熱伝導度がさらに著しく上昇した。
【００５３】
さらに、本発明の趣旨において、熱伝導性粒子それ自身も一次粒子で構成されていることが必要である。一次粒子は、例えばほぼ一貫して結晶性（クリスタリット）または非晶性の非常に小さな直径の微粒子であり、これからさらに大きな構造、ここでは粒子が構築される。この粒子は非晶性または多結晶性でもよく（例えば、一次粒子が個々の結晶領域として異なる空間配向を示すとき）、または、粒子の全体が密に形成されていない場合には、上位の結晶構造を持つこともできる。
【００５４】
一次粒子で構築される粒子は、互いに密集し、外側で結合した多数の小さな個体の任意の空間的集積体であり、例えば、全体の表面積が個々の表面積の合計にほぼ等しく、角や稜で互い支え合う一次粒子の非融合の集合体として、あるいはその面積が一次粒子の個々の表面積の合計より小さく、側面部を介して互いに支え合う融合した集合体として、すなわち集塊、凝集体、連合体、コアセルベート、凝結体、集合体等として存在することができる。
【００５５】
本発明によればこれら一次粒子は、平均直径を少なくとも１μｍ、特に少なくとも２μｍとすることができる。粒子直径に対応して、平均直径は、一次粒子粒径分布にわたって質量平均または数平均として平均された一次粒子直径を意味する。一次粒子直径としては、個々の一次粒子について平均された平均直径が用いられ、形状の不規則な一次粒子では、その一次粒子の最大径と最小径の間にある。
【００５６】
粒子が一次粒子で構成される結果、粒子の外部表面は平滑でなく、むしろ不規則であり、多くの個別の凸部と凹部がある。これら微粒子の立体構造をフラクタル幾何学の枠内で記述するべき場合、例えば、常に２より大きく、かつ３より小さいフラクタル次元の使用によりこれが可能となる。規則的幾何学的（非フラクタル）表面を有する粒子、すなわち例えば、正四面体、円錐、球、回転楕円体、直方体、角柱においては、そうした畳み込まれた立体構造は存在しない。
【００５７】
さらに、一次粒子が前述の大きさであると、一次粒子が互いに集積したとき一次粒子間に空洞構造（細孔）を形成する。これらは非常に大きくて、ポリマー・マトリックスが少なくとも部分的に粒子内に侵入可能で、隣同士の２つの一次粒子の間の空間の一部を充たす。しかし、こうした条件下においても、特に小径の細孔では細孔中での毛細管圧が非常に大となり得るので、粒子内部に存在する表面を完全に被覆することは期待できず、粒子の内部では、ポリマー組成物による被覆もなされず露出した粒子表面部分が存在し得る。
【００５８】
前述の構造の結果、熱伝導性組成物は、単に大きな機械的耐負荷性を得るだけでなく、同時に大きな熱伝導度も確保される。
【００５９】
上述の材料のために、本発明に従い使用される粒子は、多様な方法、例えば、湿式化学的沈降反応で、か焼または高温反応法金属酸化物またはアエロジルとして、ならびに一次粒子でなる巨視的材料を、例えばボールミル中で機械的に粉砕することにより得ることができる。
【００６０】
熱伝導性組成物は、さらにその成分の特定な選択により、例えば感圧接着剤、ホットメルト、および液体接着剤でなる群から選定される接着剤に対応した接着挙動となるよう、適合できる。これは、例えば、両方の接着基材（熱源および放熱器）の間での機械的力の伝達に同時に作用する接着性ポリマーを使用することで達成できる。
【００６１】
感圧接着剤とは、室温においても比較的弱く押しつけることで基材に対して持続的接着ができる接着剤を意味する。これに対し、ホットメルト（またはホットメルト接着剤）とは、温度を上げることではじめて基材に対して持続的接着をなし、そうして得られた接着が引き続いての室温への冷却によっても持続する接着剤を意味する。感圧接着剤の接着可能性、さらにホットメルトの接着可能性も、なかんずくそれぞれの接着剤の接着特性によっている。
【００６２】
接着性とは、通常、２つの互いに接触する相の境界面に、そこに生じる分子間相互作用により働く結合力である物理的作用を意味する。したがって接着性は、接着剤の基材表面へのくっ付きを規定し、接触粘着性（いわゆる「タック」）または接着力として規定される。接着剤の接着性を意図的に調整するために、しばしば接着剤に可塑剤および／または接着力強化樹脂（いわゆる「タッキファイヤー」）が添加される。
【００６３】
凝集性とは、通常、物質または物質混合物の、分子間および／または分子内相互作用によりもたらされる内部結合力である物理的作用を意味する。したがって凝集力は接着剤の半流動性および流動性を規定し、これらは例えば粘度および剪断耐久時間として規定される。接着剤の凝集性を意図的に高めるには、しばしばこれを追加的に架橋する。このために接着剤に反応性（したがって架橋性の）成分あるいは他の化学的架橋剤を添加する、および／または、後処理で接着剤を化学作用性の（高エネルギーの）幅射線、例えば紫外線、電子線で照射する。
【００６４】
感圧接着剤の接着特性は、まず第一に接着性と凝集性の比で決まる。例えば、幾つかの用途においては、使用される接着剤が、高凝集性であること、すなわち特に強い内部結合力を有することが重要であり、他の用途においては、特に強い接着性が要求される。熱溶融接着材のような感圧接着剤は、さらに、化学的または物理的硬化ないしは架橋機構を備えることができる。
【００６５】
液体接着材料（例えば溶媒含有湿式接着剤、または水性分散接着剤）においては、ポリマー相の低粘度溶液または分散液が接着基材上に塗工される。溶媒（有機溶媒または水）の散失と共に、溶液または分散液の粘度が上昇し、接着基材同士がそのとき生成するポリマー・フィルムにより相互に結合される。液体接着材料としては、例えば１成分系の、または多成分系の、化学的または物理的に硬化する接着剤が挙げられる。
【００６６】
熱伝導化合物は、もちろんさらなる処方成分および／または添加物質、例えば補助剤、顔料、レオロジー添加剤、粘着性改良材、可塑剤、樹脂、エラストマー、老化防止剤（酸化防止剤）、光安定剤、ＵＶ吸収剤、ならびにその他の助材−添加剤、例えば、乾燥剤（モレキュラーシーブ−ゼオライトまたは酸化カルシウム等）、流動化剤あるいは流動性改良剤、界面活性剤のような濡れ改良剤または触媒、熱伝導性フィラーならびに熱貯蔵フィラーを含むことができる。
【００６７】
補助剤としては、全ての細かく粉砕された固体添加物質が使用でき、例えば白亜、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、カオリン、硫酸バリウム、二酸化チタンまたは酸化カルシウムがある。さらなる例としては、タルク、雲母、ケイ酸、ケイ酸塩または酸化亜鉛があり、もちろん前述の物質の混合物も使用できる。
【００６８】
使用顔料は、有機性でも無機性でも構わない。全ての有機または無機の着色顔料が対象になり、例えば二酸化チタンのような（光またはＵＶ安定性改良のための）白色顔料あるいは金属顔料がある。しかしながら、金属顔料または他の金属製補助剤または支持体材料を用いるときは、これらの金属製成分を、電気絶縁耐力が高い、全体として電気絶縁性の熱伝導性シート状要素に用いるに際し、シート状要素の全厚を通して存在させてはならず、このシート状要素は少なくともある層状の部分領域で電気的に完全に絶縁されるよう構成することに注意しなければならない。
【００６９】
レオロジー添加剤の例としては、ヒュームドシリカ、層状ケイ酸塩（例えば、ベントナイト）、高分子量のポリアミド粉末、またはヒマシ油誘導体系の粉末がある。
【００７０】
粘着性改良用添加剤は、例えばポリアミド、エポキシド、シランの群からの物質である。ここで意図する粘着性の改良は、感圧接着剤の接着基材または支持体への粘着、さらには内部でのポリマー・マトリックスの熱伝導性補助剤の粒子への粘着に関する。
【００７１】
接着性改良のための可塑剤の例には、フタル酸エステル、トリメリト酸エステル、リン酸エステル、アジピン酸エステル、ならびに他の非環状ジカルボン酸のエステル、脂肪族酸エステル、ヒドロキシカルボン酸エステル、フェノールのアルキルスルホン酸エステル、脂肪族、脂環式および芳香族ミネラル油、炭化水素、流動性または半流動性ゴム（例えば、ニトリルゴムまたはポリイソプレンゴム）、ブテンおよび／またはイソブテンの流動性または半流動性重合体、アクリル酸エステル、ポリビニルエーテル、接着性付与樹脂のベースともなる原料をベースとした流動性および軟質樹脂、羊毛ワックスおよび他のワックス、シリコーン、ならびに、ポリエステルまたはポリウレタン等といったポリマー可塑剤がある。
【００７２】
熱伝導化合物に、補助剤や可塑剤等のさらなる成分を処方するのは従来技術と同様である。
【００７３】
接着特性を最適化するために、本発明による熱伝導化合物には樹脂を混合できる。添加する接着性付与樹脂（接着力を増加する樹脂）としては、既知で文献に記載の接着性樹脂が例外なく全て使用できる。代表的なものとして、ピネン樹脂、インデン樹脂およびコロホニウム樹脂、それらの不均化、水素化、重合化、エステル化誘導体および塩、脂肪族および芳香族炭化水素樹脂、テルペン樹脂およびテルペンフェノール樹脂、ならびにＣ５〜Ｃ９および他の炭化水素樹脂が挙げられる。これら、および、さらなる樹脂の任意の組合せが、生成する熱伝導化合物の特性を希望するように調節するために使用できる。一般的に対応する主体ポリマーと親和性の（溶け合う）樹脂が全て使用でき、とりわけ全ての脂肪族、芳香族、アルキル芳香族炭化水素樹脂、純粋モノマーによる炭化水素樹脂、水素化炭化水素樹脂、官能性炭化水素樹脂ならびに天然樹脂が留意される。
【００７４】
シート状要素のさらに有利な形態は、熱貯蔵フィラーを少なくとも１層に添加して、達成される。熱貯蔵フィラーとは、ここでは熱容量の大きい全てのフィラーを意味し、特に熱容量が０．７Ｊ／ｇＫ超のものである。そうした物質の熱的緩衝作用により、均一な熱輸送が達成できる。有利に使用できる熱容量の大きいフィラーの例には、アルミニウム、ホウ素、カルシウム、鉄、黒鉛、銅、マグネシウム、または前述の物質の化合物、特に塩化アルミニウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、硫酸銅、磁鉄鉱、赤鉄鉱、炭酸マグネシウム、および塩化マグネシウムがある。
【００７５】
熱貯蔵フィラーとしては、好ましくは相変化物質（いわゆる「Ｐｈａｓｅ  Ｃｈａｎｇｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ」）が使用される。この材料の使用により、熱流の短期のピークを緩衝することができる。そうした潜熱蓄熱材としては当業者に公知の全ての相変化物質、例えば低融点の塩またはパラフィンワックスが使用できる。
【００７６】
本発明による熱伝導化合物は、熱伝導性シート状要素の製造への使用に傑出して向いている。本明細書の趣旨においてシート状要素には、特に全ての通常かつ適切な実質的に面状に拡がる構造体が当てはまる。これは、さまざまな形態をとることができ、特に柔軟で、フィルム、テープ、ラベル、または型抜き品とされる。
【００７７】
そうして得られたシート状要素は任意の性状を持てる、すなわち例えば永続的支持体付き、または支持体無しで構成される。前記シート状要素が接着性に作られていると、すなわち、例えば接着性ポリマー組成物が熱伝導性組成物として使用されると、特に有利であることが判明している。例えば接着性のある熱伝導性組成物を用いると、熱伝導性組成物の適量使用、および熱源の放熱器との結合が全体的に非常に容易になる。
【００７８】
本発明による熱伝導化合物の製造には、全ての既知の適当な方法が例外なしに使用できる。例えば少なくとも１種のポリマーと１種または複数のフィラーを、通常の混合装置内で固体で、または、例えば混練機や二軸押出し機内で融液で混合する。
【００７９】
本発明によるシート状要素の製造にも、全ての既知の適当な方法が、例外なしに使用できる。したがって、本発明によるシート状要素での熱伝導化合物の面状構造体は、従来技術により周知のポリマーシート状要素製造方法で製造できる。これには、例えばフラットフィルム押出成形、インフレーションフィルム成形、カレンダー成形法、融液、溶液、分散液の塗工、またはモノマーまたはプレポリマーであるポリマー前駆体の塗工が含まれる。
【００８０】
シート状要素の製造には、例えば熱伝導化合物を、例えば恒久的支持体上の上に、または、工程中にまたは遅くとも工程の最後にシート状要素から再び分離される一時的製造用支持体（いわゆる「プロセス・ライナー」）の上に、まず層状に拡げる。恒久的支持体が用いられる場合は、これも、例えば同じく熱伝導性フィラーを含むことにより大きい熱伝導度を有するのが有利である。その代わりに、または追加で、熱伝導性支持体としてのシート状要素が、例えば、フィルム、格子体、不織布、織布、または延伸網目材といった面状金属構造体を含有することも可能であり、これによりシート状要素の全面にわたって迅速な熱輸送を実現する。このようなシート状要素は、本発明に従い、とりわけ電子機器内の、熱源と放熱器の結合に用いられる。
【００８１】
さらなる利点および応用可能性が、添付された測定値グラフを用いた、以下の詳細に記載される例示的実施形態により明らかとされる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】熱伝導性補助剤として填入された酸化アルミニウム粒子の比表面積に対する関数として描かれた、熱伝導性組成物の熱伝導度のグラフである。
【図２】図１に示された試料に対して、酸化アルミニウム粒子の平均粒径に対する関数としてプロットされた熱伝導性組成物の熱伝導度のグラフである。
【実施例】
【００８３】
典型例として作られたこれらの熱伝導化合物の特性を以下の方法で検査した。
【００８４】
種々異なる熱伝導性補助剤の比表面積を測定するために、窒素の吸着を任意の試料に対しＤＩＮ  ６６１３２（ハウル、デュムゲンによる１点、差圧法）、セラミック粉体に対しＩＳＯ  １８７５７：２００３（ドイツ版：ＥＮ  ＩＳＯ  １８７５７：２００５）、および／または酸化アルミニウムに対しＩＳＯ８００８に従い測定するＢＥＴ法の１形態を実施した。
【００８５】
熱伝導性補助剤の平均粒径を求めるため、静的レーザー光回折を、超音波を用いて水中に分散させた試料に対して実施したが（装置：Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ  ２０００、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．）、このとき解析はフラウンホーファー・モデルに従い行った。
【００８６】
熱伝導性補助剤を含む熱伝導化合物の熱伝導度の測定は、ＩＳＯ２２００７−２（規格案）による方法で実施した（試料体厚さ：面状加熱要素の両面に１０ｍｍ）。
【００８７】
前記熱伝導化合物を用いて製作した感圧接着性シート状要素の電気絶縁耐力の測定は、ＶＤＥ０１００によった。
【００８８】
組成物の厚さが２００μｍの熱伝導化合物を用いた感圧接着性シート状要素の接着力の測定は、角度９０°の引き剥がし試験を、ＰＳＴＣ  １（ＡＳＴＭ  Ｄ  ３３３０−０４／ＩＳＯ  ２９８６２：２００７に対応）に準拠し、引張り速度３００ｍｍ／ｍｉｎで行った。全ての測定は、室温（２３℃）で、環境調節した条件下（相対空気湿度５０％）で実施した。引き剥がし試験は、１つの試料のみに代表させて実施し、接着力の測定は２週間の接着期間／老化期間の後に行った。
【００８９】
熱伝導化合物は、アクリラート・ポリマー組成物と熱伝導性補助剤により製造された。感圧接着剤として、コモノマーとして４５重量％のエチルヘキシルアクリラート、４５重量％のブチルアクリラート、８重量％のメチルアクリラート、１重量％のヒドロキシエチルメタクリラート、ならびに１重量％のアクリル酸を含むアクリラート・ポリマー組成物を用いた感圧接着剤が使用された。
【００９０】
熱伝導性補助剤として、種々異なる酸化アルミニウム粒子が、さまざまなメーカーから調達され、測定結果が粒子のそれぞれの製造方法によって左右されないよう保証されるようにした。
【００９１】
アクリラート・ポリマー組成物の製造のため、当業者に公知の方法で、ベンジンとアセトンの混合物中で各コモノマーを重合させた。続いて前記の溶媒を、ベント押出機を用いて生成したアクリラート・ポリマー組成物から除去した。
【００９２】
熱伝導性組成物の製造には、前もって得られたアクリラート・ポリマー組成物を溶融して、各熱伝導性補助剤を実験室用混練機（Ｈａａｋｅ社製）により１００℃の温度で融液中に混入した。熱伝導性補助剤の量は、混合された熱伝導性組成物の４０体積％が熱伝導性補助剤となるように選ばれた。
【００９３】
熱伝導性の感圧接着性シート状要素の製造には、先に得られた熱伝導化合物を、真空プレス中で温度１５０℃において厚さ２００μｍのフィルムにプレスした。熱伝導度の測定に必要な試料厚１０ｍｍを達成するため、この支持体を有さないシート状要素を５０枚互いにラミネートした。
【００９４】
本発明の熱伝導性組成物を使用することにより得られる効果を明示するために、単なる例として、酸化アルミニウム粒子を熱伝導性補助剤として含む熱伝導性組成物の、酸化アルミニウム粒子の特定の構造と形態に関してのみ異なっている１つの実験系列を示した。なお、他の補助剤系を用いたとき、ならびに他のポリマーにおいても、同様な結果が得られたということを念のため述べておく。
【００９５】
【表１】
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【００９６】
この表には、試料を特定する試料番号（試料１〜３が本発明による例、試料４〜１１が比較例）の他に、補助剤の体積基準でのα−酸化アルミニウム含量（α−含量）、補助剤の質量基準での比表面積（ＢＥＴ）、一次粒子の平均粒径および補助剤の平均粒径（後者はＤ５０値として）、ならびに得られた熱伝導性組成物の熱伝導度が列挙されている。
【００９７】
図１には、表１からの結果として、熱伝導性組成物の熱伝導度λと、補助剤の質量基準の比表面積（ＢＥＴ）との相関関係について示されている。図１中の直線は、単に視覚的理解の補助のためである。
【００９８】
図１から明らかなように、熱伝導性組成物の熱伝導度λは、比表面積が１．５ｍ２／ｇを超えるとほぼ一定であり（約０．５６Ｗ／ｍＫ）、したがって比表面積の大きさと無関係になる。しかしながら比表面積が１．３ｍ２／ｇより小さいと（試料１〜３）、熱伝導度は比表面積が小さくなるにつれて増加し、１Ｗ／ｍＫあるいはそれ以上の値となる。
【００９９】
図２には、表１からの結果が、熱伝導性組成物の熱伝導度λと、補助剤の平均粒径（Ｄ５０）との相関関係について示されている。図２から分かるように、比表面積が最小の試料（試料１、２、３）は、表面積別だと大きい比表面積の試料（例えば、試料４および５）より格段に高い熱伝導度を示すが、熱伝導度は平均粒径とは体系的な相関関係はない。
【０１００】
比表面積は、ある程度は平均粒径に依存する（大きな粒子径は、より小さな質量基準比表面積につながる傾向がある）。しかしながらこの傾向は、試料１〜４に対して得られた結果には反映されておらず、試料２および３は、試料４の粒子直径の方が著しく大きいにもかかわらず、試料４より著しく大きい熱伝導度を有する。それゆえ熱伝導度の増加は、実際は比表面積の効果であって粒径の効果ではない。これは、他の試料に対する追加の実験系列においても確認された。
【０１０１】
さらに表１から読み取れるのは、アクリラート系ポリマーを熱伝導性組成物として使用するとき、α−酸化アルミニウムの含量が非常に高かった場合だけ、実際的に使用できる系を得ることができたことである。したがって、補助剤中のα−酸化アルミニウムの含量が９５％を超えていた試料１〜８の熱伝導性組成物は、問題なく混練機中で混ぜられ、続いて接着性フィルムにプレスすることができた。これに対し試料９、１０および１１では、γ−および／またはβ−酸化アルミニウムも存在するので、すでに混練機中で熱伝導性組成物の激しい架橋が生じてしまい、それら試料はもはやプレスにより熱伝導性シート状要素に成形できず、したがってこれらの系の熱伝導度の測定は実施できなかった。このことは、特にアクリラート系熱伝導性組成物において、９５重量％超がα−結晶構造である酸化アルミニウムを含む補助剤の実際的利点を裏付ける。
【０１０２】
異なる接着基材に対する接着力の測定を、非架橋熱伝導化合物に対し接着期間１４日後に、すなわち試料２に対し実施した。極性のある鋼基材に対してはそうして測定した接着力は１８．１Ｎ／ｃｍ、ポリイミド基材に対しては８．５Ｎ／ｃｍ、また非極性のポリエチレン基材に対してはそれでも０．７５Ｎ／ｃｍであった。前記接着力の測定結果は、例として選ばれた熱伝導化合物が十分に良好な接着性能を示し、したがって感圧接着性の熱伝導性シート状要素の製造に好適であることを実証している。
【０１０３】
全ての本発明による試料は、ＶＤＥ０１００による電気絶縁耐力の試験にも合格した。これから明らかなように、本発明による熱伝導化合物は、導電性でなく、したがって、例えば電子機器におけるように、熱伝達するように結合した部品間の電気的絶縁が要求される場所において使用可能である。
【０１０４】
これにより、前記実験は、本発明による熱伝導化合物、ならびにそれを用いて製造した熱伝導性シート状要素の、熱伝達系としての優れた適性を実証している。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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