放熱シート及びその製造方法
【課題】高熱伝導性と高絶縁性を有する放熱シート及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基材層とダイヤモンド層とが交互に積層された放熱シートであって、上記基材層が柔軟性材料によって形成され、上記ダイヤモンド層が上記放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されているので、柔軟性に優れたシート層におけるダイヤモンド層を発熱体及び放熱体に良好に接触させられるため、発熱体から発生する熱をダイヤモンド層を介して良好に放熱体方向に伝熱させることができる。
【解決手段】基材層とダイヤモンド層とが交互に積層された放熱シートであって、上記基材層が柔軟性材料によって形成され、上記ダイヤモンド層が上記放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されているので、柔軟性に優れたシート層におけるダイヤモンド層を発熱体及び放熱体に良好に接触させられるため、発熱体から発生する熱をダイヤモンド層を介して良好に放熱体方向に伝熱させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱シート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマディスプレイ、トランジスター、コンデンサー、パーソナルコンピュータ等の電気機器や電子部品に用いられるＩＣ及びＣＰＵ等から発生する熱によって部品の動作が不安定になる等の問題が生じている。このため、電子部品等の発熱体とヒートシンクやヒートパイプ等の放熱体の間に放熱シートを設けることで、熱の拡散が行われている。
【０００３】
このような放熱シートとして、マトリックス樹脂に熱伝導性フィラーを添加したものが従来から提案され、マトリックス樹脂に熱伝導性の球状マグネシアを適宜、粒状アルミナと組み合わせた組成物からなる放熱シート、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の熱伝導性フィラーを用いた放熱シート、酸化アルミニウムや酸化チタン等の酸化物粒子、窒化ホウ素等の窒化物粒子、炭化珪素等の炭化物粒子、銅、アルミニウム等の金属粒子を用いた熱伝導性シート等が開示されている。しかし、熱伝導率が低いため、高い放熱効果を望むことはできない。
【０００４】
また、特許文献１には、グラファイトシートが複数枚積層され、グラファイト結晶のａ−ｂ面が放熱シートのシート面に対して垂直である放熱シートが開示されている。このシートはグラファイトシートがシート厚さ方向に連続しているため、高い熱伝導率を発現するものである。しかし、放熱シートに要求される電気絶縁性については、グラファイトシートが高導電体であるため、別途、電気絶縁性層を設ける必要があり、これが実質的に熱伝導率の低下や製造上の工数増大につながるという問題が生じていた。
【特許文献１】特開２００６−３０３２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑み、高熱伝導性と高絶縁性を有する放熱シート及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基材層とダイヤモンド層とが交互に積層された放熱シートであって、上記基材層が柔軟性材料によって形成され、上記ダイヤモンド層が上記放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されることを特徴とする放熱シートである。
【０００７】
上記ダイヤモンド層が、放熱シートのシート面に対して６０〜９０°の方向に形成されるものであることが好ましい。
上記放熱シートのシート面において、上記シート面全面に対して、上記ダイヤモンド層の占める面積比率が４〜１０％であり、上記シートの厚みが０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【０００８】
上記ダイヤモンド層は、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いて得られるものであることが好ましい。
【０００９】
本発明はまた、上述の放熱シートの製造方法であって、柔軟性材料によって形成された基材層上に、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いてダイヤモンド層を形成する工程（Ｉ）と、上記工程（Ｉ）で得られた各２層積層体を、基材層及びダイヤモンド層が交互に積層されるように積層する工程（ＩＩ）と、上記工程（ＩＩ）で得られた多層体を、ダイヤモンド層が放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されるように切断する工程（ＩＩＩ）とを含むことを特徴とする放熱シートの製造方法でもある。
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の放熱シートは、基材層と、使用時に発熱体及び放熱体に接するように配置されたダイヤモンド層（放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成された層）とが交互に積層されている。このような構成であるため、高い熱伝導性を有すると同時に、高い絶縁性をも有している。
【００１１】
アルミナ等のフィラーを分散した放熱シートは高い絶縁性を有しているが、熱伝導性が充分ではない。また、上述したように、基材シートとグラファイトシートとを交互に積層した放熱シートは高い熱伝導性を有しているが、絶縁性が低い。このように、高熱伝導性と高絶縁性を両立することは一般的に困難であるが、本発明では両立が可能である。
【００１２】
即ち、本発明の放熱シートを発熱体と放熱体の間に載置して使用すると、柔軟性に優れたシート面におけるダイヤモンド層を発熱体及び放熱体に良好に接触させられるため、発熱体から発生する熱をダイヤモンド層を介して放熱体の方向に伝熱させることができ、良好な放熱性を得ることが可能となる。従って、放熱シートにおいて、高い熱伝導性、放熱性が発揮される。また、シート中にダイヤモンド層を有していることから、ダイヤモンドが有する絶縁性に起因して、極めて高い絶縁性も発揮させることが可能である。
【００１３】
本発明の放熱シートは、柔軟性材料によって形成される基材層と、放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されるダイヤモンド層とが交互に積層されたものである。
【００１４】
以下、図１〜２を用い、本発明の放熱シートを具体的に説明する。
図１は、本発明の放熱シートのシート面に対する垂直方向の断面図の一例であり、シート中のダイヤモンド層及び柔軟性材料の積層状態を示したものである。また、図２は、本発明の放熱シートのシート面の概略図の一例であり、図１におけるシート面４の一例を示したものである。
【００１５】
本発明の放熱シート１は、図１〜２に示されるように、基材層２とダイヤモンド層３とが交互に積層されている。
本発明におけるダイヤモンド層３は、ダイヤモンドによって形成され、放熱シート１において所望の熱伝導性を発現させられる層であれば特に限定されない。また、ダイヤモンド粒子が基材層２の表面の全面を覆う層であっても、基材層２の表面の一部を覆う層であってもよい。
【００１６】
本発明の放熱シート１におけるダイヤモンド層３は、放熱シート１のシート面４に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されている。即ち、図１の放熱シート１（シート面４に対する垂直方向の断面図）において、シート面方向５とダイヤモンド層方向６とがなす角度７が０°より大きく９０°以下のものである。
【００１７】
本発明において、放熱シート１のシート面４とは、放熱シート１の表面及び裏面を意味する。放熱シート１では、使用時において、一方のシート面が発熱体に接して発熱体から熱を受け取る受熱面として機能し、他方のシート面が放熱体に接して放熱体へ熱を渡す放熱面として機能する。本発明では、上記角度７が０°より大きく９０°以下であることから、放熱シート１はシート面４において、ダイヤモンド層３が表面に露出した形態を有している（図２）。更に、基材層２は柔軟性材料により形成されている。
【００１８】
従って、放熱シート１を発熱体及び放熱体の間に使用した場合、露出したダイヤモンド層３を発熱体及び放熱体に良好に接触させることができる。よって、このようにダイヤモンド層３を接触させて使用することにより、極めて高い熱伝導性を得ることができる。また、ダイヤモンド層３の性質から、シートに高い絶縁性を付与することもできる。
【００１９】
ダイヤモンド層３は、放熱シート１のシート面４に対して６０〜９０°の方向に形成されることが好ましい。即ち、図１における角度７が６０〜９０°であることが好ましい。この場合、硬いダイヤモンドを使用したシート厚さ方向の弾性率を低減し、発熱体及び放熱体間の介在物としての密着性を高め、接触熱抵抗を低減して、伝熱効果を高めることができる。その結果、高熱伝導性を得ることができる。また、高絶縁性も発揮させることが可能である。
【００２０】
本発明の放熱シート１において、ダイヤモンド層３は、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いて得られるものであることが好ましい。これにより、上記効果を良好に得ることができる。
【００２１】
上記ダイヤモンドの分散液の製造方法としては、上記分散液が得られる方法であれば特に限定されず、従来公知の方法により製造することができ、例えば、以下の方法により製造できる。
一次粒子径１〜１５ｎｍで平均粒径１００〜３００ｎｍに二次凝集した原料ダイヤモンドをアルカリ並びに酸で洗浄することでアルミニウム、鉄、マンガン等の不純物金属を除去した後、中和する。中和した後のダイヤモンドを平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドに解砕する。解砕した平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを公知の方法で水中で再凝集させ、平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドの分散液を得る。上記アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等の公知の塩基性化合物を使用することができる。また、上記酸としては、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸、各種有機酸等の公知の酸化合物を使用することができる。更に、上記解砕方法としては、特に限定されず、公知の気流式粉砕機や機械式粉砕機等を用いることにより解砕することができる。
【００２２】
上記において、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドが使用されるが、このダイヤモンドの平均粒径が１ｎｍ未満であると、ダイヤモンドの規則正しい結晶構造が得られず、結欠陥構造が多くなるおそれがある。３０ｎｍを超えると、再凝集のコントロールが出来なくなるおそれがある。上記平均粒径は、１〜１５ｎｍであることが好ましく、５〜１５ｎｍであることがより好ましい。
【００２３】
更に、上記においては、上記平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液が使用される。分散液における平均粒径が１０ｎｍ未満であると、徐々に凝集が進み平均粒径が大きくなるおそれがある。５００ｎｍを超えると、それ以上凝集しなくなるおそれがある。上記分散液における平均粒径は、３０〜３００ｎｍであることが好ましい。
【００２４】
本明細書において、平均粒径とは、正規分布関数から求められる体積基準の中央累積値（５０％粒径、ｄ５０）をいい、上記分散液におけるダイヤモンドの平均粒径は、例えば、レーザー回析式粒度分布測定装置（堀場製作所製、ＬＡ−９２０）で測定することができる。
【００２５】
本発明の放熱シート１のシート面４において、シート面４全面に対して、ダイヤモンド層３の占める面積比率が４〜２０％であることが好ましい。即ち、図２のシート面４において、基材層２及びダイヤモンド層３を合わせたシート面４の全体面積１００％に対するダイヤモンド層３が占める面積（図２中のダイヤモンド層３の合計面積）比率が４〜２０％であることが好ましい。この場合、上記効果を良好に得ることができる。２０％を超えると、放熱シートの柔軟性が低下し、発熱体への密着性が低下するので、熱伝導率が低下する恐れがある。５〜１５％であることがより好ましい。
【００２６】
本発明の放熱シート１における基材層２は、柔軟性材料によって形成される層であり、例えば、柔軟性を有するシートを使用することができる。
上記柔軟性材料としては特に限定されず、放熱シート１の熱伝導性や絶縁性を妨げるものでなければ、従来から使用されているものを使用できる。例えば、ポリウレタン、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド等のエラストマーを用いることができる。なかでも、軟質化が容易で機械強度が優れ、高い熱伝導性及び絶縁性を得ることができる点から、ポリウレタンが好ましい。
【００２７】
上記ポリウレタンとしては、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることにより得られるものを挙げることができ、例えば、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られたプレポリマーに対して、更に架橋剤を反応させる方法等によって得ることができる。
【００２８】
上記ポリオールとしては特に限定されず、例えば、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテルポリオール；ポリカーボネートジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレンアジペートエステル、ポリエチレンブチレンアジペートエステル、ポリブチレンアジペートエステル、カプロラクトンエステルジオール等のポリエステルポリオール等を挙げることができる。
【００２９】
上記ポリイソシアネートとしては特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート等を挙げることができる。上記脂肪族イソシアネートとしては、例えば、炭素数６〜１０の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。また、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビウレット体、アダクト体の変性体等を挙げることができる。上記脂環族イソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート（ＮＢＤＩ）等の脂環族ジイソシアネート等を挙げることができる。上記芳香族イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、フェニレンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、カルボジイミド変性のＭＤＩ等を挙げることができる。
【００３０】
上記架橋剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の低分子ジオール；エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン等のジアミン等を挙げることができる。
【００３１】
上記ポリウレタンとして、ひまし油変性ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることにより得られるものを使用した場合、低硬度で柔軟性に富み、機械強度に優れるとともに、高熱伝導性、高絶縁性を得ることが可能となる。
【００３２】
上記ひまし油変性ポリオールは、ひまし油又はひまし油誘導体からなる広義のものを意味する。
上記ひまし油変性ポリオールとしては、例えば、ひまし油、脱水ひまし油、これらの変性物；ひまし油脂肪酸であるリシノール酸と、低分子ポリオール（分子量６０〜５００）、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールとのエステル交換又はエステル化により得られるポリオール等を挙げることができる。上記ひまし油変性ポリオールとしては、他に、部分脱水ひまし油、部分アシル化ひまし油（部分アセチル化ひまし油等）、ひまし油のアルキレンオキシド付加物、ひまし油のエポキシ化物、ひまし油のハロゲン化物、ビスフェノール類アルキレンオキサイド付加物のひまし油脂肪酸モノ又はジエステル、ダイマー酸とひまし油変性ポリオールとのエステル化物、重合ひまし油のエステル交換反応物とカプロラクトンとの反応物、ひまし油脂肪酸の２量体以上の縮合体又はその縮合体と多価アルコールとのエステル等も挙げることができる。また、水添ひまし油等のひまし油又はひまし油誘導体の水素添加物も用いることができる。
上記ひまし油変性ポリオールと反応させるポリイソシアネートとしては特に限定されず、例えば、上述したものと同様のものを使用することができる。
【００３３】
上記基材層２の製造方法としては特に限定されず、従来公知のシート成形方法を用いて製造することができる。例えば、ゴム（マトリックスエラストマー）が液状材料を混合し反応硬化させて得られる場合（ポリウレタン等）は、液状材料に必要に応じて添加剤を添加し、撹拌混合して分散させ、混合液をシート形成型に注入し、加熱硬化させ、硬化後脱型することにより好適に製造できる。
また、上記方法以外に、押出成形、ロール、カレンダー加工等の方法を用いて製造することもできる。
上記基材層２は、コロナ処理を施したものであってもよい。また、上記製造方法で成形してシートを必要に応じて切断してもよい。
【００３４】
本発明の放熱シート１は、高熱伝導性フィラーを含むものであってもよい。
上記高熱伝導性フィラーとしては、従来から用いられている各種の材料を用いることができ、例えば、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、二酸化珪素、二酸化チタン、マイカ、チタン酸カリウム、酸化鉄、タルク等の酸化物粒子、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム等の窒化物粒子、炭化珪素等の炭化物粒子、銅、アルミニウム等の金属粒子等を挙げることができる。また、硬化剤、加工助剤、特性改良剤等、従来から用いられている添加剤を適宜配合してもよい。
【００３５】
本発明の放熱シート１は、シートの厚みが０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。即ち、図１の放熱シート１における厚み８が上記範囲であることが好ましい。これにより、放熱部材の実用的な強度を確保し、妥当な熱伝導距離となるため、良好な伝熱効果を発現させることができる。０．１ｍｍ未満であると、強度が低下し、破断のおそれがある。１ｍｍを超えると、伝熱の効果が低下するおそれがある。上記厚みは０．１〜０．５ｍｍであることがより好ましい。
【００３６】
本発明の放熱シート１の製造方法は、基材層２とダイヤモンド層３とが交互に積層されたものが得られる方法であれば特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。なかでも、柔軟性材料によって形成された基材層上に、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いてダイヤモンド層を形成する工程（Ｉ）と、上記工程（Ｉ）で得られた各２層積層体を、基材層及びダイヤモンド層が交互となるように積層する工程（ＩＩ）と、上記工程（ＩＩ）で得られた多層体を、ダイヤモンド層が放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されるように切断する工程（ＩＩＩ）とを含む方法を挙げることができる。
【００３７】
上記工程（Ｉ）において、ダイヤモンドの分散液を用いてダイヤモンド層を形成する方法としては、例えば、印刷法、スプレー法、スピンコーティング法、ディップ法等、従来公知の塗布方法により行うことができる。上記基材層、分散液は上述したものと同様である。塗布後は、公知の方法で乾燥することによってダイヤモンド層を得ることができる。
【００３８】
上記工程（ＩＩ）は、上記工程（Ｉ）で得られた多数の２層積層体（基材層及びダイヤモンド層からなる積層体）を、それぞれ基材層及びダイヤモンド層が交互に積層されるように積層し、目的とする多層体（両層が交互に多数積層された積層体）が得られる方法であれば特に限定されず、従来公知の積層方法を採用できる。例えば、各２層積層体を接着剤を使用し、両層が交互となるように積層（接着）し、目的とする多層体を製造することができる。
【００３９】
上記接着剤としては特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ゴム系接着剤、オレフィン系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリサルファイド系接着剤、ポリイソブチレン系接着剤、酢酸ビニル系接着剤、ラテックス系接着剤、ＰＶＡ系接着剤、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）系接着剤、塩化ビニル系接着剤、フェノール系接着剤、ポリウレタン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、メラミン系接着剤等を挙げることができる。
【００４０】
上記工程（ＩＩＩ）は、上記工程（ＩＩ）で得られた多層体を、製造される放熱シートにおいて、ダイヤモンド層が放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されたものとなるように切断することによって行うことができる。即ち、製造された多層体を、図１で示した角度７が目的の角度（０°より大きく９０°以下の角度）となるように、従来公知の切断方法を用いて行うことができる。例えば、角度７が９０°の放熱シートを製造する場合は、工程（ＩＩ）で得られた多層体を、その多層体を構成する基材層のシート面に対して略垂直方向に切断することにより得ることができる。角度７が９０°の放熱シートは、生産性に優れている。
【００４１】
上記切断方法としては、例えば、ワイヤ、レーザー切断機、ウォータージェット切断機、等を使用する方法を挙げることができる。なかでも、ウォータージェット切断機が好ましい。この場合、高熱伝導性及び高絶縁性を有する放熱シートを良好に得ることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の放熱シートは、高熱伝導率及び高絶縁性を示すダイヤモンド層により、発熱体から放熱体へと効率良く伝熱することができる。このため、高い熱伝導性、放熱性を得ることができる。また、高い電気絶縁性を得ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。また実施例中、「部」、「％」は特に断りのない限り「質量部」、「質量％」を意味する。
【００４４】
製造例１ ダイヤモンド分散液の製造
一次粒子径１〜１５ｎｍで平均粒径１００〜３００ｎｍに二次凝集した原料ダイヤモンドを水酸化カリウム、並びに、硝酸で洗浄することでアルミニウム、鉄、マンガン等の不純物金属を除去した後、中和した。中和した後のダイヤモンドを平均粒径５〜１５ｎｍのダイヤモンドに解砕した。解砕した平均粒径５〜１５ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させ、平均粒径１５０〜２００ｎｍのダイヤモンドの分散液を得た。なお、上記解砕は、ビーズミルにより行った。
【００４５】
実施例１ 放熱シートの製造
縦横５０ｍｍ、厚さ５００μｍのゴムシート（ＥＰＤＭからなるシート）を用意し、スプレーコート装置により、シート上へダイヤモンド分散液を塗布後、乾燥させて成膜した。ダイヤモンド膜の厚さが５０μｍになるまでこの作業を繰返した。成膜したダイヤモンド膜上にシリコーン系接着剤を厚さ１０μｍで塗布し、このシートを１６枚、上下方向から加圧しながら接着させて厚さ約１０ｍｍの積層体を得た。次に、ダイヤモンド膜に対し垂直に１ｍｍ厚に切断し積層体断面シート（放熱シート：図１の角度７が９０°のシート）を得た。
なお、切断はウォータージェット切断機を使用して行った。また、得られた放熱シートのシート面に対して、ダイヤモンド層の占める面積比率は８．３％であった。
【００４６】
比較例１ 従来品の製造（ゴム＋アルミナ）
１液型室温硬化シリコーンゴム（信越シリコーン製：ＫＥ３４２３）と、熱酸化アルミニウム（昭和電工製：ＡＳ−４０：平均粒径１２μｍ）を混合した。
この混合液を２枚の剥離紙（シート成形用型として使用）で挟み、カレンダー成形を行い、厚さ１．０ｍｍの放熱シートを得た（酸化アルミニウムの含有量２０容積％）。
【００４７】
比較例２ 従来品の製造（グラファイト積層品）
縦横約５０ｍｍ、厚さ約１００μｍのグラファイトシートを用意し、グラファイトシートの片面に約１０μｍ厚になるようにエポキシ系接着剤を塗布した。次いで、接着剤塗布済グラファイトシートを重ね合わせて５００枚積層し、上下方向から加圧して強固に接着させて、厚さ約５５ｍｍのグラファイトシート積層体を得た。
次に、グラファイトシートに対して垂直に１．０ｍｍ厚に切断して、積層体断面シート（放熱シート）を得た。
【００４８】
評価
〔熱伝導率〕
実施例、比較例で得られた放熱シートの熱伝導率について、熱伝導度測定機（カトーテック社製サーモラボ２）による定常熱伝導測定法で測定した。結果を表１に示した。
（測定条件）
ウォーターボックス中に室温下の水を流し、ボックス上に５×５ｃｍのサンプルを乗せ、更に試料上の、ＢＴボックスの熱板を試料にあてて載せる。定常に達した後、ＢＴボックスの熱流損失（Ｗ）をパネルメーターで読みとる。
定常状態における熱流損失（Ｗ）は、以下の式で表すことができることから、熱伝導率が求められる。
Ｗ＝Ｋ×（Ａ・ΔＴ／Ｄ）
Ｗ：定常状態における熱流損失
Ｄ：試料厚み
ΔＴ：試料温度差
Ａ：ＢＴ熱板面積
Ｋ：熱伝導率
【００４９】
〔電気絶縁性〕
試料の上下に電極を置き、断面積Ｓに一定電流（Ｉ）を流し、距離Ｌだけ離れた電極間の電位差（Ｖ）を測ることにより求めた。
ρｖ＝（Ｖ／Ｉ）・（Ｓ／Ｌ）
ρｖ：体積電気抵抗率
【００５０】
【表１】
【００５１】
表１から、実施例１では、高い熱伝導率を示すとともに、高い絶縁性も有していた。一方、比較例１では熱伝導率が低く、比較例２では、絶縁性が低かった。即ち、従来品では、高熱伝導率及び高絶縁性を両立することはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の放熱シートは、電気機器や電子部品に用いられるＩＣ及びＣＰＵ等の発熱体の放熱のために好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の放熱シートのシート面に対する垂直方向の断面図である。
【図２】本発明の放熱シートにおけるシート面の概略図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 放熱シート
２ 基材層
３ ダイヤモンド層
４ 放熱シートのシート面
５ 放熱シートのシート面方向
６ 放熱シート中のダイヤモンド層方向
７ 放熱シートのシート面方向５とダイヤモンド層方向６とがなす角度
８ 放熱シートの厚み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱シート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマディスプレイ、トランジスター、コンデンサー、パーソナルコンピュータ等の電気機器や電子部品に用いられるＩＣ及びＣＰＵ等から発生する熱によって部品の動作が不安定になる等の問題が生じている。このため、電子部品等の発熱体とヒートシンクやヒートパイプ等の放熱体の間に放熱シートを設けることで、熱の拡散が行われている。
【０００３】
このような放熱シートとして、マトリックス樹脂に熱伝導性フィラーを添加したものが従来から提案され、マトリックス樹脂に熱伝導性の球状マグネシアを適宜、粒状アルミナと組み合わせた組成物からなる放熱シート、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の熱伝導性フィラーを用いた放熱シート、酸化アルミニウムや酸化チタン等の酸化物粒子、窒化ホウ素等の窒化物粒子、炭化珪素等の炭化物粒子、銅、アルミニウム等の金属粒子を用いた熱伝導性シート等が開示されている。しかし、熱伝導率が低いため、高い放熱効果を望むことはできない。
【０００４】
また、特許文献１には、グラファイトシートが複数枚積層され、グラファイト結晶のａ−ｂ面が放熱シートのシート面に対して垂直である放熱シートが開示されている。このシートはグラファイトシートがシート厚さ方向に連続しているため、高い熱伝導率を発現するものである。しかし、放熱シートに要求される電気絶縁性については、グラファイトシートが高導電体であるため、別途、電気絶縁性層を設ける必要があり、これが実質的に熱伝導率の低下や製造上の工数増大につながるという問題が生じていた。
【特許文献１】特開２００６−３０３２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑み、高熱伝導性と高絶縁性を有する放熱シート及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、基材層とダイヤモンド層とが交互に積層された放熱シートであって、上記基材層が柔軟性材料によって形成され、上記ダイヤモンド層が上記放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されることを特徴とする放熱シートである。
【０００７】
上記ダイヤモンド層が、放熱シートのシート面に対して６０〜９０°の方向に形成されるものであることが好ましい。
上記放熱シートのシート面において、上記シート面全面に対して、上記ダイヤモンド層の占める面積比率が４〜１０％であり、上記シートの厚みが０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【０００８】
上記ダイヤモンド層は、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いて得られるものであることが好ましい。
【０００９】
本発明はまた、上述の放熱シートの製造方法であって、柔軟性材料によって形成された基材層上に、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いてダイヤモンド層を形成する工程（Ｉ）と、上記工程（Ｉ）で得られた各２層積層体を、基材層及びダイヤモンド層が交互に積層されるように積層する工程（ＩＩ）と、上記工程（ＩＩ）で得られた多層体を、ダイヤモンド層が放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されるように切断する工程（ＩＩＩ）とを含むことを特徴とする放熱シートの製造方法でもある。
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の放熱シートは、基材層と、使用時に発熱体及び放熱体に接するように配置されたダイヤモンド層（放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成された層）とが交互に積層されている。このような構成であるため、高い熱伝導性を有すると同時に、高い絶縁性をも有している。
【００１１】
アルミナ等のフィラーを分散した放熱シートは高い絶縁性を有しているが、熱伝導性が充分ではない。また、上述したように、基材シートとグラファイトシートとを交互に積層した放熱シートは高い熱伝導性を有しているが、絶縁性が低い。このように、高熱伝導性と高絶縁性を両立することは一般的に困難であるが、本発明では両立が可能である。
【００１２】
即ち、本発明の放熱シートを発熱体と放熱体の間に載置して使用すると、柔軟性に優れたシート面におけるダイヤモンド層を発熱体及び放熱体に良好に接触させられるため、発熱体から発生する熱をダイヤモンド層を介して放熱体の方向に伝熱させることができ、良好な放熱性を得ることが可能となる。従って、放熱シートにおいて、高い熱伝導性、放熱性が発揮される。また、シート中にダイヤモンド層を有していることから、ダイヤモンドが有する絶縁性に起因して、極めて高い絶縁性も発揮させることが可能である。
【００１３】
本発明の放熱シートは、柔軟性材料によって形成される基材層と、放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されるダイヤモンド層とが交互に積層されたものである。
【００１４】
以下、図１〜２を用い、本発明の放熱シートを具体的に説明する。
図１は、本発明の放熱シートのシート面に対する垂直方向の断面図の一例であり、シート中のダイヤモンド層及び柔軟性材料の積層状態を示したものである。また、図２は、本発明の放熱シートのシート面の概略図の一例であり、図１におけるシート面４の一例を示したものである。
【００１５】
本発明の放熱シート１は、図１〜２に示されるように、基材層２とダイヤモンド層３とが交互に積層されている。
本発明におけるダイヤモンド層３は、ダイヤモンドによって形成され、放熱シート１において所望の熱伝導性を発現させられる層であれば特に限定されない。また、ダイヤモンド粒子が基材層２の表面の全面を覆う層であっても、基材層２の表面の一部を覆う層であってもよい。
【００１６】
本発明の放熱シート１におけるダイヤモンド層３は、放熱シート１のシート面４に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されている。即ち、図１の放熱シート１（シート面４に対する垂直方向の断面図）において、シート面方向５とダイヤモンド層方向６とがなす角度７が０°より大きく９０°以下のものである。
【００１７】
本発明において、放熱シート１のシート面４とは、放熱シート１の表面及び裏面を意味する。放熱シート１では、使用時において、一方のシート面が発熱体に接して発熱体から熱を受け取る受熱面として機能し、他方のシート面が放熱体に接して放熱体へ熱を渡す放熱面として機能する。本発明では、上記角度７が０°より大きく９０°以下であることから、放熱シート１はシート面４において、ダイヤモンド層３が表面に露出した形態を有している（図２）。更に、基材層２は柔軟性材料により形成されている。
【００１８】
従って、放熱シート１を発熱体及び放熱体の間に使用した場合、露出したダイヤモンド層３を発熱体及び放熱体に良好に接触させることができる。よって、このようにダイヤモンド層３を接触させて使用することにより、極めて高い熱伝導性を得ることができる。また、ダイヤモンド層３の性質から、シートに高い絶縁性を付与することもできる。
【００１９】
ダイヤモンド層３は、放熱シート１のシート面４に対して６０〜９０°の方向に形成されることが好ましい。即ち、図１における角度７が６０〜９０°であることが好ましい。この場合、硬いダイヤモンドを使用したシート厚さ方向の弾性率を低減し、発熱体及び放熱体間の介在物としての密着性を高め、接触熱抵抗を低減して、伝熱効果を高めることができる。その結果、高熱伝導性を得ることができる。また、高絶縁性も発揮させることが可能である。
【００２０】
本発明の放熱シート１において、ダイヤモンド層３は、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いて得られるものであることが好ましい。これにより、上記効果を良好に得ることができる。
【００２１】
上記ダイヤモンドの分散液の製造方法としては、上記分散液が得られる方法であれば特に限定されず、従来公知の方法により製造することができ、例えば、以下の方法により製造できる。
一次粒子径１〜１５ｎｍで平均粒径１００〜３００ｎｍに二次凝集した原料ダイヤモンドをアルカリ並びに酸で洗浄することでアルミニウム、鉄、マンガン等の不純物金属を除去した後、中和する。中和した後のダイヤモンドを平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドに解砕する。解砕した平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを公知の方法で水中で再凝集させ、平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドの分散液を得る。上記アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等の公知の塩基性化合物を使用することができる。また、上記酸としては、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸、各種有機酸等の公知の酸化合物を使用することができる。更に、上記解砕方法としては、特に限定されず、公知の気流式粉砕機や機械式粉砕機等を用いることにより解砕することができる。
【００２２】
上記において、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドが使用されるが、このダイヤモンドの平均粒径が１ｎｍ未満であると、ダイヤモンドの規則正しい結晶構造が得られず、結欠陥構造が多くなるおそれがある。３０ｎｍを超えると、再凝集のコントロールが出来なくなるおそれがある。上記平均粒径は、１〜１５ｎｍであることが好ましく、５〜１５ｎｍであることがより好ましい。
【００２３】
更に、上記においては、上記平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液が使用される。分散液における平均粒径が１０ｎｍ未満であると、徐々に凝集が進み平均粒径が大きくなるおそれがある。５００ｎｍを超えると、それ以上凝集しなくなるおそれがある。上記分散液における平均粒径は、３０〜３００ｎｍであることが好ましい。
【００２４】
本明細書において、平均粒径とは、正規分布関数から求められる体積基準の中央累積値（５０％粒径、ｄ５０）をいい、上記分散液におけるダイヤモンドの平均粒径は、例えば、レーザー回析式粒度分布測定装置（堀場製作所製、ＬＡ−９２０）で測定することができる。
【００２５】
本発明の放熱シート１のシート面４において、シート面４全面に対して、ダイヤモンド層３の占める面積比率が４〜２０％であることが好ましい。即ち、図２のシート面４において、基材層２及びダイヤモンド層３を合わせたシート面４の全体面積１００％に対するダイヤモンド層３が占める面積（図２中のダイヤモンド層３の合計面積）比率が４〜２０％であることが好ましい。この場合、上記効果を良好に得ることができる。２０％を超えると、放熱シートの柔軟性が低下し、発熱体への密着性が低下するので、熱伝導率が低下する恐れがある。５〜１５％であることがより好ましい。
【００２６】
本発明の放熱シート１における基材層２は、柔軟性材料によって形成される層であり、例えば、柔軟性を有するシートを使用することができる。
上記柔軟性材料としては特に限定されず、放熱シート１の熱伝導性や絶縁性を妨げるものでなければ、従来から使用されているものを使用できる。例えば、ポリウレタン、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド等のエラストマーを用いることができる。なかでも、軟質化が容易で機械強度が優れ、高い熱伝導性及び絶縁性を得ることができる点から、ポリウレタンが好ましい。
【００２７】
上記ポリウレタンとしては、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることにより得られるものを挙げることができ、例えば、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られたプレポリマーに対して、更に架橋剤を反応させる方法等によって得ることができる。
【００２８】
上記ポリオールとしては特に限定されず、例えば、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテルポリオール；ポリカーボネートジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレンアジペートエステル、ポリエチレンブチレンアジペートエステル、ポリブチレンアジペートエステル、カプロラクトンエステルジオール等のポリエステルポリオール等を挙げることができる。
【００２９】
上記ポリイソシアネートとしては特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート等を挙げることができる。上記脂肪族イソシアネートとしては、例えば、炭素数６〜１０の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。また、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビウレット体、アダクト体の変性体等を挙げることができる。上記脂環族イソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート（ＮＢＤＩ）等の脂環族ジイソシアネート等を挙げることができる。上記芳香族イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、フェニレンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、カルボジイミド変性のＭＤＩ等を挙げることができる。
【００３０】
上記架橋剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の低分子ジオール；エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン等のジアミン等を挙げることができる。
【００３１】
上記ポリウレタンとして、ひまし油変性ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることにより得られるものを使用した場合、低硬度で柔軟性に富み、機械強度に優れるとともに、高熱伝導性、高絶縁性を得ることが可能となる。
【００３２】
上記ひまし油変性ポリオールは、ひまし油又はひまし油誘導体からなる広義のものを意味する。
上記ひまし油変性ポリオールとしては、例えば、ひまし油、脱水ひまし油、これらの変性物；ひまし油脂肪酸であるリシノール酸と、低分子ポリオール（分子量６０〜５００）、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールとのエステル交換又はエステル化により得られるポリオール等を挙げることができる。上記ひまし油変性ポリオールとしては、他に、部分脱水ひまし油、部分アシル化ひまし油（部分アセチル化ひまし油等）、ひまし油のアルキレンオキシド付加物、ひまし油のエポキシ化物、ひまし油のハロゲン化物、ビスフェノール類アルキレンオキサイド付加物のひまし油脂肪酸モノ又はジエステル、ダイマー酸とひまし油変性ポリオールとのエステル化物、重合ひまし油のエステル交換反応物とカプロラクトンとの反応物、ひまし油脂肪酸の２量体以上の縮合体又はその縮合体と多価アルコールとのエステル等も挙げることができる。また、水添ひまし油等のひまし油又はひまし油誘導体の水素添加物も用いることができる。
上記ひまし油変性ポリオールと反応させるポリイソシアネートとしては特に限定されず、例えば、上述したものと同様のものを使用することができる。
【００３３】
上記基材層２の製造方法としては特に限定されず、従来公知のシート成形方法を用いて製造することができる。例えば、ゴム（マトリックスエラストマー）が液状材料を混合し反応硬化させて得られる場合（ポリウレタン等）は、液状材料に必要に応じて添加剤を添加し、撹拌混合して分散させ、混合液をシート形成型に注入し、加熱硬化させ、硬化後脱型することにより好適に製造できる。
また、上記方法以外に、押出成形、ロール、カレンダー加工等の方法を用いて製造することもできる。
上記基材層２は、コロナ処理を施したものであってもよい。また、上記製造方法で成形してシートを必要に応じて切断してもよい。
【００３４】
本発明の放熱シート１は、高熱伝導性フィラーを含むものであってもよい。
上記高熱伝導性フィラーとしては、従来から用いられている各種の材料を用いることができ、例えば、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、二酸化珪素、二酸化チタン、マイカ、チタン酸カリウム、酸化鉄、タルク等の酸化物粒子、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム等の窒化物粒子、炭化珪素等の炭化物粒子、銅、アルミニウム等の金属粒子等を挙げることができる。また、硬化剤、加工助剤、特性改良剤等、従来から用いられている添加剤を適宜配合してもよい。
【００３５】
本発明の放熱シート１は、シートの厚みが０．１〜１．０ｍｍであることが好ましい。即ち、図１の放熱シート１における厚み８が上記範囲であることが好ましい。これにより、放熱部材の実用的な強度を確保し、妥当な熱伝導距離となるため、良好な伝熱効果を発現させることができる。０．１ｍｍ未満であると、強度が低下し、破断のおそれがある。１ｍｍを超えると、伝熱の効果が低下するおそれがある。上記厚みは０．１〜０．５ｍｍであることがより好ましい。
【００３６】
本発明の放熱シート１の製造方法は、基材層２とダイヤモンド層３とが交互に積層されたものが得られる方法であれば特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。なかでも、柔軟性材料によって形成された基材層上に、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いてダイヤモンド層を形成する工程（Ｉ）と、上記工程（Ｉ）で得られた各２層積層体を、基材層及びダイヤモンド層が交互となるように積層する工程（ＩＩ）と、上記工程（ＩＩ）で得られた多層体を、ダイヤモンド層が放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されるように切断する工程（ＩＩＩ）とを含む方法を挙げることができる。
【００３７】
上記工程（Ｉ）において、ダイヤモンドの分散液を用いてダイヤモンド層を形成する方法としては、例えば、印刷法、スプレー法、スピンコーティング法、ディップ法等、従来公知の塗布方法により行うことができる。上記基材層、分散液は上述したものと同様である。塗布後は、公知の方法で乾燥することによってダイヤモンド層を得ることができる。
【００３８】
上記工程（ＩＩ）は、上記工程（Ｉ）で得られた多数の２層積層体（基材層及びダイヤモンド層からなる積層体）を、それぞれ基材層及びダイヤモンド層が交互に積層されるように積層し、目的とする多層体（両層が交互に多数積層された積層体）が得られる方法であれば特に限定されず、従来公知の積層方法を採用できる。例えば、各２層積層体を接着剤を使用し、両層が交互となるように積層（接着）し、目的とする多層体を製造することができる。
【００３９】
上記接着剤としては特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ゴム系接着剤、オレフィン系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリサルファイド系接着剤、ポリイソブチレン系接着剤、酢酸ビニル系接着剤、ラテックス系接着剤、ＰＶＡ系接着剤、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）系接着剤、塩化ビニル系接着剤、フェノール系接着剤、ポリウレタン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、メラミン系接着剤等を挙げることができる。
【００４０】
上記工程（ＩＩＩ）は、上記工程（ＩＩ）で得られた多層体を、製造される放熱シートにおいて、ダイヤモンド層が放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されたものとなるように切断することによって行うことができる。即ち、製造された多層体を、図１で示した角度７が目的の角度（０°より大きく９０°以下の角度）となるように、従来公知の切断方法を用いて行うことができる。例えば、角度７が９０°の放熱シートを製造する場合は、工程（ＩＩ）で得られた多層体を、その多層体を構成する基材層のシート面に対して略垂直方向に切断することにより得ることができる。角度７が９０°の放熱シートは、生産性に優れている。
【００４１】
上記切断方法としては、例えば、ワイヤ、レーザー切断機、ウォータージェット切断機、等を使用する方法を挙げることができる。なかでも、ウォータージェット切断機が好ましい。この場合、高熱伝導性及び高絶縁性を有する放熱シートを良好に得ることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の放熱シートは、高熱伝導率及び高絶縁性を示すダイヤモンド層により、発熱体から放熱体へと効率良く伝熱することができる。このため、高い熱伝導性、放熱性を得ることができる。また、高い電気絶縁性を得ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。また実施例中、「部」、「％」は特に断りのない限り「質量部」、「質量％」を意味する。
【００４４】
製造例１ ダイヤモンド分散液の製造
一次粒子径１〜１５ｎｍで平均粒径１００〜３００ｎｍに二次凝集した原料ダイヤモンドを水酸化カリウム、並びに、硝酸で洗浄することでアルミニウム、鉄、マンガン等の不純物金属を除去した後、中和した。中和した後のダイヤモンドを平均粒径５〜１５ｎｍのダイヤモンドに解砕した。解砕した平均粒径５〜１５ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させ、平均粒径１５０〜２００ｎｍのダイヤモンドの分散液を得た。なお、上記解砕は、ビーズミルにより行った。
【００４５】
実施例１ 放熱シートの製造
縦横５０ｍｍ、厚さ５００μｍのゴムシート（ＥＰＤＭからなるシート）を用意し、スプレーコート装置により、シート上へダイヤモンド分散液を塗布後、乾燥させて成膜した。ダイヤモンド膜の厚さが５０μｍになるまでこの作業を繰返した。成膜したダイヤモンド膜上にシリコーン系接着剤を厚さ１０μｍで塗布し、このシートを１６枚、上下方向から加圧しながら接着させて厚さ約１０ｍｍの積層体を得た。次に、ダイヤモンド膜に対し垂直に１ｍｍ厚に切断し積層体断面シート（放熱シート：図１の角度７が９０°のシート）を得た。
なお、切断はウォータージェット切断機を使用して行った。また、得られた放熱シートのシート面に対して、ダイヤモンド層の占める面積比率は８．３％であった。
【００４６】
比較例１ 従来品の製造（ゴム＋アルミナ）
１液型室温硬化シリコーンゴム（信越シリコーン製：ＫＥ３４２３）と、熱酸化アルミニウム（昭和電工製：ＡＳ−４０：平均粒径１２μｍ）を混合した。
この混合液を２枚の剥離紙（シート成形用型として使用）で挟み、カレンダー成形を行い、厚さ１．０ｍｍの放熱シートを得た（酸化アルミニウムの含有量２０容積％）。
【００４７】
比較例２ 従来品の製造（グラファイト積層品）
縦横約５０ｍｍ、厚さ約１００μｍのグラファイトシートを用意し、グラファイトシートの片面に約１０μｍ厚になるようにエポキシ系接着剤を塗布した。次いで、接着剤塗布済グラファイトシートを重ね合わせて５００枚積層し、上下方向から加圧して強固に接着させて、厚さ約５５ｍｍのグラファイトシート積層体を得た。
次に、グラファイトシートに対して垂直に１．０ｍｍ厚に切断して、積層体断面シート（放熱シート）を得た。
【００４８】
評価
〔熱伝導率〕
実施例、比較例で得られた放熱シートの熱伝導率について、熱伝導度測定機（カトーテック社製サーモラボ２）による定常熱伝導測定法で測定した。結果を表１に示した。
（測定条件）
ウォーターボックス中に室温下の水を流し、ボックス上に５×５ｃｍのサンプルを乗せ、更に試料上の、ＢＴボックスの熱板を試料にあてて載せる。定常に達した後、ＢＴボックスの熱流損失（Ｗ）をパネルメーターで読みとる。
定常状態における熱流損失（Ｗ）は、以下の式で表すことができることから、熱伝導率が求められる。
Ｗ＝Ｋ×（Ａ・ΔＴ／Ｄ）
Ｗ：定常状態における熱流損失
Ｄ：試料厚み
ΔＴ：試料温度差
Ａ：ＢＴ熱板面積
Ｋ：熱伝導率
【００４９】
〔電気絶縁性〕
試料の上下に電極を置き、断面積Ｓに一定電流（Ｉ）を流し、距離Ｌだけ離れた電極間の電位差（Ｖ）を測ることにより求めた。
ρｖ＝（Ｖ／Ｉ）・（Ｓ／Ｌ）
ρｖ：体積電気抵抗率
【００５０】
【表１】
【００５１】
表１から、実施例１では、高い熱伝導率を示すとともに、高い絶縁性も有していた。一方、比較例１では熱伝導率が低く、比較例２では、絶縁性が低かった。即ち、従来品では、高熱伝導率及び高絶縁性を両立することはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の放熱シートは、電気機器や電子部品に用いられるＩＣ及びＣＰＵ等の発熱体の放熱のために好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の放熱シートのシート面に対する垂直方向の断面図である。
【図２】本発明の放熱シートにおけるシート面の概略図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 放熱シート
２ 基材層
３ ダイヤモンド層
４ 放熱シートのシート面
５ 放熱シートのシート面方向
６ 放熱シート中のダイヤモンド層方向
７ 放熱シートのシート面方向５とダイヤモンド層方向６とがなす角度
８ 放熱シートの厚み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層とダイヤモンド層とが交互に積層された放熱シートであって、
前記基材層が、柔軟性材料によって形成され、
前記ダイヤモンド層が、前記放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成される
ことを特徴とする放熱シート。
【請求項２】
ダイヤモンド層が、放熱シートのシート面に対して６０〜９０°の方向に形成される請求項１記載の放熱シート。
【請求項３】
放熱シートのシート面において、シート面全面に対して、ダイヤモンド層の占める面積比率が４〜１０％であり、シートの厚みが０．１〜１．０ｍｍである請求項１又は２記載の放熱シート。
【請求項４】
ダイヤモンド層は、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いて得られるものである請求項１、２又は３記載の放熱シート。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の放熱シートの製造方法であって、
柔軟性材料によって形成された基材層上に、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いてダイヤモンド層を形成する工程（Ｉ）と、
前記工程（Ｉ）で得られた各２層積層体を、基材層及びダイヤモンド層が交互に積層されるように積層する工程（ＩＩ）と、
前記工程（ＩＩ）で得られた多層体を、ダイヤモンド層が放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されるように切断する工程（ＩＩＩ）とを含む
ことを特徴とする放熱シートの製造方法。
【請求項１】
基材層とダイヤモンド層とが交互に積層された放熱シートであって、
前記基材層が、柔軟性材料によって形成され、
前記ダイヤモンド層が、前記放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成される
ことを特徴とする放熱シート。
【請求項２】
ダイヤモンド層が、放熱シートのシート面に対して６０〜９０°の方向に形成される請求項１記載の放熱シート。
【請求項３】
放熱シートのシート面において、シート面全面に対して、ダイヤモンド層の占める面積比率が４〜１０％であり、シートの厚みが０．１〜１．０ｍｍである請求項１又は２記載の放熱シート。
【請求項４】
ダイヤモンド層は、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いて得られるものである請求項１、２又は３記載の放熱シート。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の放熱シートの製造方法であって、
柔軟性材料によって形成された基材層上に、平均粒径１〜３０ｎｍのダイヤモンドを水中で再凝集させて得られる平均粒径１０〜５００ｎｍのダイヤモンドを水中に分散した分散液を用いてダイヤモンド層を形成する工程（Ｉ）と、
前記工程（Ｉ）で得られた各２層積層体を、基材層及びダイヤモンド層が交互に積層されるように積層する工程（ＩＩ）と、
前記工程（ＩＩ）で得られた多層体を、ダイヤモンド層が放熱シートのシート面に対して０°より大きく９０°以下の方向に形成されるように切断する工程（ＩＩＩ）とを含む
ことを特徴とする放熱シートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−３００７３９（Ｐ２００８−３００７３９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４７０６７（Ｐ２００７−１４７０６７）
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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