(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）重量平均分子量が２０万〜２００万で、Ｔｇ（ガラス転移温度）が２０℃以下のアクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリルゴムまたはこれらにカルボキシル基若しくはエポキシ基を付加したゴム１００重量部および（２）重量平均分子量が５００〜１０万でＴｇが２０℃以下のシリコーンオイル２０重量部〜１００重量部、（３）カップリング剤０．１重量部〜５重量部を含みかつ（４）無機フィラーを、樹脂１００体積部に対して５０〜２５０体積部配合してなる放熱シート。
【請求項２】
請求項１記載の放熱シートを金属箔または金属板に設けた放熱板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等の発熱部材からの放熱や熱伝導に優れた放熱シート及び放熱板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の発達に伴い、多層配線板及び半導体パッケージ用配線板に対する配線の高密度化、電子部品の搭載密度の向上の要求が著しく、また半導体素子の単位面積あたりの発熱量の増大が著しい。このため、電子装置、半導体パッケージからの熱放散性の向上が望まれている。そこで、放熱性を向上させる目的で銅やアルミニウム等の放熱板を設置することが行われている。
電子装置と放熱板の間にこれらの接触性を向上させる目的で放熱シリコーンゲルシート、熱伝導性粘接着材が使用されている。このようなものとして特開昭５２−１１８３００号公報及び米国特許第４０７１６５２号公報があり、エチレンプロピレン弾性体及びイソブチレン系弾性体の混合物に熱伝導フィラーを添加した粘着テープが提案されている。また、特開平６−８８０６１号公報に熱伝導性電気絶縁テープがあり、アクリル系接着剤１００重量部に対して熱伝導粒子を２０〜４００重量部添加している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の放熱シリコーンゲルシート、熱伝導性粘接着材では無機フィラーの添加量を増大させた場合、弾性率が大きくなり、追従性、クッション性が低下するという問題があった。また、これらは膜厚が厚いため熱抵抗が大きいという問題点もある。さらに膜厚を薄くさせた場合、表面にタック性がありフィルム同士が張り付き作業性が悪化するという問題が生じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、これらの問題について鋭意検討の結果、これらの問題を解決する放熱シートを得ることができた。すなわち、本発明は、（１）重量平均分子量が２０万〜２００万で、Ｔｇ（ガラス転移温度）が２０℃以下のアクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリルゴムまたはこれらにカルボキシル基若しくはエポキシ基を付加したゴム１００重量部および
（２）重量平均分子量が５００〜１０万でＴｇが２０℃以下のシリコーンオイル２０重量部〜１００重量部、
（３）カップリング剤０．１重量部〜５重量部を含みかつ（４）無機フィラーを、樹脂１００体積部に対して５０〜２５０体積部配合してなる放熱シートである。また、本発明は、上記の放熱シートを金属箔または金属板に設けた放熱板である。
【０００５】
本発明の放熱シートは表面にしみ出たシリコーンオイルが表面の凹凸に追随するため、適度な流動性を有し、充填性、クッション性に優れ、さらに接触熱抵抗の低減を図ることができる。また、表面にしみ出たシリコーンオイルの重量平均分子量が５００〜１０万であるため、表面にシリコーンオイルが析出した場合でもタック性が小さく、フィルム同士が張り付くことがなく、薄いフィルムを扱う場合でも作業しやすくなる。また、溶剤に溶解したワニスを塗工、乾燥するため、膜厚精度が良く、熱抵抗のばらつきが少なくなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では分子量が５００〜１０万のシリコーンオイルが使用される。分子量が５００未満の場合、塗工、乾燥工程において、シリコーン成分が相分離し、過剰に表面にしみ出てきて、タック性が大きくなるので好ましくない。分子量が１０万を超えた場合、シリコーン成分の流動性が小さく、無機フィラーの充填性が低下するので好ましくない。このようなシリコーンオイルとして、例えばジメチルシリコーンオイルであるＳＨ２００（東レダウコーニングシリコーン株式会社製商品名）がある。本発明で用いるシリコーンオイルの添加量は、２０重量部〜１００重量部であるが、２０重量部未満であると、無機フィラーの充填性、可とう性が少なくなるため好ましくない。また、１００重量部を超えると、放熱シートの強度が小さくなるため好ましくない。
【０００７】
本発明で使用する無機フィラーとしては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、アルミナ粉末、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、炭化ケイ素などが挙げられる。
特に、熱伝導性をよくするためには、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、炭化ケイ素が好ましい。
これらの内、アルミナは、熱伝導性が良く、耐熱性、絶縁性が良好であり特に好適である。フィラーの形状としては、球形フィラーが好ましく、このようなものとして、ＡＳ−５０、ＡＳ−４０、ＡＳ−３０（昭和電工株式会社製商品名）が挙げられる。
【０００８】
本発明で使用するゴムは、放熱シートとしての強度を付与するため、重量平均分子量が２０万以上であることが必要である。また、重量平均分子量が、２００万を超えると、溶解性に劣り、濃度を低くしないと溶解しにくくなるので、使用する溶剤の量が多くなり経済的に好ましくない。本発明で使用するゴムは、取扱性とシリコーンオイルとの混合性からＴｇ（ガラス転移温度）が２０℃以下である必要がある。このようなゴムとしては、アクリロニトリルーブタジエンゴムやアクリルゴムおよびこれらにカルボキシル基若しくはエポキシ基を付加したゴムが挙げられる。耐熱性に優れる点からアクリルゴムおよびこれにエポキシ基を付加したゴムが好ましい。アクリルゴムは、ＨＴＲ−６００ＬＢ（重量平均分子量１５０万、Ｔｇ−４２℃）、ＳＧ−７９０（重量平均分子量４８万、Ｔｇ−３８℃）、ＨＴＲ−８１１（重量平均分子量４２万、Ｔｇ−４３℃）という商品名で帝国化学産業株式会社から市販されており、使用することが出来る。また、エポキシ基含有アクリルゴムはＨＴＲ−８６０Ｐ−３（重量平均分子量８０万、Ｔｇ−７℃）という商品名で帝国化学産業株式会社から市販され、使用することが出来る。
【０００９】
本発明では、異種材料間の界面結合を向上させ、分散性、塗膜の均一性を向上させるために、カップリング剤を配合することが必要である。カップリング剤としては、（アルキルアセトアセタト）アルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系カップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルピロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルフォスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２、２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジ−トリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルピロホスフェート）オキシアセテートチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリロイルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート等のチタネート系カップリング剤、シランカップリング剤が挙げられ、この中でシランカップリング剤が好ましい。  シランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
前記したシランカップリング剤は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランがＮＵＣ  Ａ−１８７、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランがＮＵＣ  Ａ−１８９、γ−アミノプロピルトリエトキシシランがＮＵＣ  Ａ−１１００、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシランがＮＵＣ  Ａ−１１６０、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランがＮＵＣ  Ａ−１１２０という商品名で、いずれも日本ユニカ−株式会社から市販され使用することが出来る。
カップリング剤は、０．１重量部〜５重量部を使用する。０．１重量部未満では、効果が少なく、５重量部を超えると耐熱性に劣るので好ましくない。
【００１０】
本発明の放熱シートの原料は、各成分を溶剤に溶解・分散してワニスとし、ベースフィルム上に塗布し、加熱して溶剤を除去してベースフィルムから剥がして使用する。得られる放熱シートの膜厚は、４０〜３００μｍが好ましい。  ベースフィルムとしては、テフロンフィルム、ポリエチレンフィフィルム、ポリプロピレンフィルム、ルミラー（東レ、デュポン社製商品名）やピューレックス（帝人株式会社製商品名）等のポリエチレンテレフタレートフィルムもしくは離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルムなどを使用することができる。
【００１１】
溶剤としてはシリコーンオイル、ゴムともに溶解するトルエン等の芳香族炭化水素が使用できる。また、本発明では、銅箔やアルミニウム箔をベースフィルムとして、本発明の放熱シートのワニスを塗布することにより、放熱シート付き金属箔である放熱板、さらに、アルミニウム板、銅板、鋼板等の金属板の上にスクリーン印刷または塗布し加熱して放熱板とする。放熱シートを作製し、これを金属箔や金属板に貼り付け放熱板とすることもできる。これらに使用する金属箔は、マット面処理等の粗化処理を行っていることが好ましい。このような放熱シート付き金属箔または放熱シート付き金属板は、放熱シートと放熱金属板を一括して加工、積層作業ができるという利点がある。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）ゴムとして、エポキシ基含有アクリルゴム（重量平均分子量１００万、Ｔｇ、-７℃、ＨＴＲ−８６０Ｐ−３、帝国化学産業株式会社製商品名）１００重量部、シリコーンオイルとして、ジメチルシリコーン（重量平均分子量１万、Ｔｇ、−５０℃、ＳＨ２００、東レダウコーニングシリコーン株式会社製商品名）３０重量部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＮＵＣ Ａ−１８７、日本ユニカー株式会社製商品名）からなる組成物にトルエンを加え、さらに無機フィラーとして平均粒径５μｍの球形アルミナフィラー（ＡＳ−５０、昭和電工株式会社製商品名）を樹脂（ゴム、シリコーンオイルとシランカップリング剤を合計したもの）１００体積部に対して１００体積部になるように加えた。これをビーズミルで混合し、さらにトルエンを加えて粘度を調整し、真空脱気した。得られたワニスを、厚さ７０μｍの離型処理ポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１１０℃で１５分間加熱乾燥して、膜厚が０．０７ｍｍの塗膜を形成しこれを離型処理ポリエチレンテレフタレートフィルムから剥離して放熱シートを作製した。
【００１３】
（実施例２）
ゴムとしてエポキシ基含有アクリルゴム（重量平均分子量１００万、Ｔｇ、-７℃、ＨＴＲ−８６０Ｐ−３、帝国化学産業株式会社製商品名）のかわりにアクリルゴム（重量平均分子量１５０万、Ｔｇ−４２℃、ＨＴＲ−６００ＬＢ、帝国化学産業株式会社製商品名）を用いたほかは実施例１と同様にして放熱シートを作製した。
【００１４】
（実施例３）
厚さ７０μｍの離型処理ポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し膜厚が０．０７ｍｍの塗膜を形成しこれを離型処理ポリエチレンテレフタレートフィルムから剥離して放熱シートを作製するかわりに、厚さ７０μｍの銅箔の上に塗布し、１１０℃で１５分間加熱乾燥して膜厚が０．０７ｍｍの塗膜が形成された放熱シート付き銅箔である放熱板を作製した。
【００１５】
（比較例１）
シリコーンゴムとしてＳＥ４４４０（フィラー入り放熱用シリコーンペースト、東レダウコーニングシリコーン株式会社製商品名）を用い、１２０℃で１時間硬化させ、厚さ２ｍｍのシリコーンゴム製放熱シートを作製した。
【００１６】
（比較例２）
比較例１と同様にして厚さ０．０７ｍｍのシリコーンゴム製放熱シートを作製した。
【００１７】
実施例及び比較例で得られた放熱シートや放熱板を用いて、熱抵抗、充填性、タック性を下記のようにして測定し、その結果を表１に示した。
熱抵抗：放熱シート（膜厚０．０７ｍｍ）を、厚さ３５μｍ、１０ｍｍ×１４ｍｍの銅箔と厚さ２ｍｍ、３０ｍｍ×３０ｍｍのアルミニウム板との間に積層し、温度１００℃、圧力１．９６ＭＰａで３０分間加熱加圧して試験片を得た。この試験片の銅はくにトランジスタ（２ＳＣ２２３３）をはんだで固着し、アルミニウム板側が放熱ブロックと接するようにして放熱ブロックの上において、トランジスタに電流を通じた。そして、トランジスタの温度（Ｔ１）と、放熱ブロックの温度（Ｔ２）を測定し、測定値と印加電力（Ｗ）から、次の数１によって熱抵抗（Ｘ）を算出した。
【００１８】
【数１】
Ｘ＝（Ｔ１―Ｔ２）／Ｗ      ……………………（数１）
【００１９】
熱伝導率：迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００（京都電子工業株式会社製商品名）を用いて測定した。
充填性：ガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張積層板（基材厚さ２００μｍ、銅箔厚さ１８μｍ）をもちい、積層板の両面に常法によりパターン幅０．５ｍｍでパターン間距離０．５ｍｍのパターンをエッチングにより形成し、このパターンの上に、それぞれ１００ｍｍ×１００ｍｍの放熱シート（膜厚０．０７ｍｍ）を重ね、さらにその上に厚さ２ｍｍで１００ｍｍ×１００ｍｍのアルミニウム板とを重ね、温度１００℃、圧力１．９６ＭＰａで３０分間加熱加圧して成形し、積層板を得た。この積層板をダイヤモンドカッターで切断し、断面を光学顕微鏡で観察し、ガラス布基材エポキシ樹脂両銅張積層板のパターン、放熱シート、アルミニウム板間にボイドが発生していないものを良好と判定しボイドが発生しているものを不良と判定した。
タック性：放熱シート同士を温度２０℃、圧力１．９６ＭＰａで張り付けた後、５０ｍｍ／秒の速さで剥離した際、放熱シートに亀裂が生じないものを良好、亀裂が生じるものを不良と判定した。
【００２０】
【表１】
0003780603.tif 000002
【００２１】
【発明の効果】
本発明の放熱シートは、表面にしみ出たシリコーンオイルが表面の凹凸の追随するため、適度な流動性を有し、充填性、クッション性に優れ、さらに接触熱抵抗の低減を図ることができる。また、表面にしみ出たシリコーンオイルの重量平均分子量が５００〜１０万であるため、表面にシリコーンオイルが析出した場合でもタック性が小さく、フィルム同士が張り付くことがないため、薄いフィルムを扱う場合でも作業しやすい。