放熱性複合シート及びその製造方法
【課題】放熱性、熱伝導性、信頼性が供に向上すると供に、可撓性を有し、かつ簡便に製造することができる放熱性複合シート及びその製造方法の提供。
【解決手段】（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる放熱性複合シート。前記（ａ）層が、発熱体から前記（ｂ）層を通して伝導された熱を吸収・拡散し、表面から赤外線を放熱する放熱性シート層であると共に、前記（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする。
【解決手段】（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる放熱性複合シート。前記（ａ）層が、発熱体から前記（ｂ）層を通して伝導された熱を吸収・拡散し、表面から赤外線を放熱する放熱性シート層であると共に、前記（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱性電子部品等の放熱性シートとして用いられる放熱性複合シート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ、コンピュータ、通信装置等の電子機器の小型化により、これらに搭載される回路の集積度が増大している。そして、この集積回路に実装される電子部品、特にＣＰＵ等のＩＣパッケージは発熱によって性能が低下するため、放熱対策として、ＩＣパッケージ等の熱を伝導して外部に放出すため、金属板等からなるヒートシンクが用いられている。
【０００３】
更に、熱伝導効率を高めるために、従来、ヒートシンクとＩＣパッケージとの間に、熱伝導性の良いグリース、シリコーンゴムシート等を介在させる。
しかしながら、従来、放熱効果を高めるためには、ヒートシンクの表面積を増やすことが必要となるので、ヒートシンクが大容量又は大質量となる傾向がある。このような傾向は、電子機器のさらなる小型化を考慮した場合、大きな弊害となる。
【０００４】
このようなことから、熱伝導率の高いアルミニウム板や銅板の表面に、遠赤外線の放熱性に優れた皮膜を形成し、熱を系外に放熱して熱対策を行う放熱性シートが開示されている。
例えば、赤外線の放熱率が高いコージライト粉粒体を焼成して得られたセラミック板を放熱層とし、この放熱層の一方の面に無電解メッキまたは蒸着によって銅薄膜の導電層を形成した放熱板の導電層の側を、熱伝導性接着剤を介して電子部品を取付けた基板に接着して、電子部品から発生する熱を放出するシートが開示されている（特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、この技術においては、粉粒体を焼成したセラミック板を放熱層として用いているため、シートの剛性が高く、貼付する発熱部品の表面が平面でなく湾曲しているような場合等には、貼付が困難であるという問題があった。
また、放熱層がセラミック板であるため、切断等が困難である上、放熱性シートとして必要な形状を得るためには成形用の金型が必要である。そのため、即応性を持たないだけでなく、放熱性シートの製作が困難であり、製作には多大な労力を要するという問題があった。
【０００６】
このような問題を解決するために、可撓性を有する放熱性シートとして、熱伝導性を有する可撓性の吸熱層の表面に、赤外線放熱効果を有する可撓性の放熱膜を形成し、前記吸熱層の裏面に熱伝導性接着剤からなる接着層を形成することを特徴とする放熱性シートが開示されている（特許文献２）。
【０００７】
しかしながら、上記放熱性シートの場合、発熱体と放熱性シートは、熱伝導率の極めて小さい粘着テープを介して一体化されるため、発熱体から放熱性シートへの熱伝達が効率的に行われず、期待通りの放熱効果が得られない場合があった。
【０００８】
また、熱伝導性の粘着テープを用いる場合においても、その樹脂マトリクスがアクリル樹脂であるために、高温下での信頼性に問題があった。
また、熱伝導性グリースや接着剤により、発熱体と放熱性シートを、密着又は接着させる方法もあるが、グリースを使用して密着させた場合、グリースからのオイルの滲み出しや、グリース自身が温度サイクルにより系外に流出するポンピングアウト現象を避けることができず、周辺環境の汚染や、熱伝導性能の低下という問題がある。また、接着する場合であっても、接着剤を硬化するプロセスが必要となり、コストの面で不利である。
このように、単純に従来の放熱材料と放熱性シートを組み合わせて使用する場合では、放熱性能、高信頼性、低コストをともに満足するものは得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１１６９４４号公報
【特許文献２】特開２００４−２００１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、上記した従来の欠点を改善するために鋭意検討を重ねた結果、放熱性シートと、シリコーン樹脂及び熱伝導性充填剤を含有し、粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂シートを、室温圧着又は熱圧着して積層させることにより、放熱性、熱伝導性及び信頼性が供に向上されるだけでなく、比較的小さな力で撓ませることができる放熱性複合シートを、簡便に製造することができることを見出し、本発明を達成するに至った。
従って、本発明の第１の目的は、放熱性、熱伝導性及び信頼性が供に向上されると供に、可撓性を有し、成形が容易である放熱性複合シートを提供することにある。
本発明の第２の目的は、放熱性、熱伝導性及び信頼性が供に向上されると供に、可撓性を有する放熱性複合シートの簡便な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
即ち本発明は、（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる放熱性複合シートであって、前記（ａ）層が、発熱体から前記（ｂ）層を通して伝導された熱を吸収・拡散し、表面から赤外線を放熱する放熱性シート層であると共に、前記（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする放熱性複合シート、及び、その製造方法である。
【００１２】
本発明においては、前記（ａ）層の３００℃における、波長２．５〜２０μｍの分光放熱率が８０％以上であると供に、前記（ｂ）層の熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、前記熱伝導性充填剤の体積平均粒径は、レーザー回折・散乱法による測定値で、０．１〜１００μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、熱伝導性、放熱性及び信頼性に優れていると供に、成形が容易な放熱性複合シートが得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の放熱性複合シートは、（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる。ここで、前記（ａ）放熱性シート層は、発熱体から（ｂ）層を通して伝導された熱を、吸熱・拡散し、これを表面から赤外線として系外へ放散する。
【００１５】
前記（ａ）層の厚さは、０．０５〜５ｍｍの範囲であることが好ましく、０．１〜３ｍｍであることがより好ましい。厚さが０．０５ｍｍ未満では強度が不足する場合があり、５ｍｍを超えると複合シートの柔軟性が損なわれるおそれがある上、複合シート全体の厚さが増し、厚さ方向の熱伝導性が損なわれるおそれがある。
前記（ａ）層の放熱性は、３００℃における、波長２．５〜２０μｍの分光放熱率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。
尚、分光放熱率は、JIR-5500（日本電子製の商品名）等のフーリエ変換赤外分光光度計で測定することができる。
（ａ）層としては、「スーパーレイ」（古河スカイ株式会社製の商品名）等の市販のものを使用することができる。
【００１６】
本発明で使用する（ａ）放熱性シート層は、吸熱・熱拡散層及び放熱層の２層としてもよい。２層にする場合には、熱伝導性を有する可撓性の吸熱・熱拡散層の表面に、赤外線放熱効果を有する可撓性の放熱層が形成される。
上記吸熱・熱拡散層は、アルミニウムまたはその合金、銅またはその合金、ステンレス鋼等の金属材を用いた熱伝導性を有する薄板であって、比較的小さな力で撓ませることができるように、可撓性を有しているものであることが必要である。
【００１７】
放熱層は、吸熱・熱拡散層上に形成された塗膜であり、伝導された熱を赤外線及び／又は遠赤外線に変換して放熱する赤外線放熱効果を有すると共に、比較的小さな力で撓ませることができるように可撓性を有していることが必要である。
放熱層の放熱性については、３００℃における、波長２．５〜２０μｍの分光放熱率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。
尚、分光放熱率は、JIR-5500（日本電子製の商品名）等のフーリエ変換赤外分光光度計で測定することができる。
【００１８】
このような放熱層は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等から選択された少なくとも１種の粉体を、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂などのバインダ樹脂に配合し、得られた液状体を、吸熱・熱拡散層表面にスプレー等で直接吹付けた後、乾燥させることによって形成される。
【００１９】
上記の塗膜を形成するために使用される液状体としては、カオリン、酸化珪素、酸化アルミニウム等の粉体を、シリコーン樹脂を含むエマルジョンに含有させた組成物等も使用することができるが、本発明はこれらの例に限られるものではなく、赤外線放熱効果および可撓性を有する塗膜を形成することができるものであればよい。
このような液状体の例としては、セラックα（商標登録第４５７７１６３号：セラック（株）製の商品名）が挙げられる。
【００２０】
本発明の放熱性複合シートにおける（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層は、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなり、（ａ）層と発熱体とを密着させる機能を有するとともに、良好な熱伝導性を確保してシート全体の熱伝導性も向上させるものである。
【００２１】
シリコーン樹脂は、粘着性を有するものであれば、特にその種類は制限されるものではない。
（ｂ）層の例としては、両面に粘着性を有する熱伝導性シリコーン両面粘着テープ、又は熱軟化性を有する熱伝導性シリコーンシートが挙げられる。ここで「熱軟化性」とは、熱により軟化する性質の他、低粘度化又は融解する性質、若しくは融解して表面が流動化する性質も含む。
【００２２】
熱伝導性シリコーンシート層（ｂ）として熱軟化性を有する熱伝導性シリコーンシートを用いた場合には、電子部品の動作等による発熱により、熱伝導性シリコーンシートが固体から液体若しくは流動体や半流動体へと相変化し、又は熱軟化することにより、発熱体が（ａ）層と良好に密着し、若しくは、（ｂ）層が有する粘着性によって発熱体と（ａ）層とを良好に接着する。
これにより、放熱性複合シート全体の熱伝導性能が向上する。
【００２３】
熱伝導性シリコーンシート層（ｂ）内に充填される熱伝導性充填剤としては、一般に熱伝導性充填剤とされる物質であれば如何なる充填剤でもよく、通常、金属粉末、金属酸化物粉末、セラミック粉末等が用いられる。具体的には、アルミニウム粉末、銅粉末、銀粉末、ニッケル粉末、金粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、酸化マグネシウム粉末、酸化鉄粉末、酸化チタン粉末、酸化ジルコニウム粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、窒化珪素粉末、ダイヤモンド粉末、カーボン粉末、フラーレン粉末、カーボングラファイト粉末などが挙げられる。
これらは１種類を単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。
【００２４】
熱伝導性充填剤の体積平均粒径は、マイクロトラック粒度分布測定装置ＭＴ３３００ＥＸ（日機装株式会社製の商品名）によるレーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）による測定値で、０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜５０μｍであることが更に好ましい。
０．１μｍ未満であるとシリコーン樹脂への充填性が著しく悪化するため、熱伝導性を向上させることが困難である。１００μｍを超える場合には、熱伝導性シリコーン樹脂層の厚さを１００μｍ以下に低減することができないので、十分な熱伝導性能を発現することが難しくなることがある。
本発明においては、熱伝導性充填剤として体積平均粒径が異なる粒子を２種以上用いてもよい。
【００２５】
熱伝導性充填剤の含有率は、熱伝導性シリコーン樹脂シート層（ｂ）の全質量に対して、３０〜９７質量％であることが好ましく、４０〜９５質量％であることがより好ましい。熱伝導性充填剤の含有量が３０質量％より少ないと、熱伝導性シリコーン樹脂シート層の熱伝導性が低下する場合があり、含有量が９７質量％より多いと、均一な熱伝導性シート層が得られないことがある。
【００２６】
粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂シート層（ｂ）として用いることができる市販品の熱伝導性シリコーン加工品としては、熱伝導性両面粘着テープとして、ＴＣ−ＳＡＳシリーズが挙げられ、熱軟化性を有する熱伝導性シート層として、ＰＣＳシリーズ（いずれも信越化学工業株式会社製の商品名）が挙げられる。
【００２７】
熱伝導性シリコーン樹脂シート層（ｂ）の厚さは、３０〜３００μｍであることが好ましく、６０〜２００μｍであることがより好ましい。
熱伝導性シート層が３０μｍより薄いと、（ａ）層と（ｂ）層、及び、発熱体と（ｂ）層との密着性や接着性が弱くなり、これらが剥離する場合がある。また、３００μｍより厚いと、放熱性複合シートの熱伝導性が悪化する場合がある。
【００２８】
本発明の放熱性複合シートは、（ａ）放熱性を有する放熱性シート層と、（ｂ）粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂シート層とを、室温圧着もしくは熱圧着して製造される。
【００２９】
室温圧着して製造する方法としては、例えば、放熱性シートに、離型処理したポリマーフィルムが表面に貼着された熱伝導性シリコーン樹脂シート層を転写し、（ａ）放熱性シートをプレス圧着する方法が挙げられる。
熱軟化性を有する熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層する場合は、プレス治具上でシリコーン樹脂シートを熱軟化温度以上（例えば８０〜１２０℃）に加熱し、（ａ）放熱性シートを同様に圧着する。
圧着はプレス圧着の他、ロール圧着等を用いてもよい。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
［実施例１〜２、比較例１〜２］
放熱性シート層（ａ）及び粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂層（ｂ）として下記の材料を使用した。
（ａ）放熱性シート層
ａ−１：高放熱性アルミ機能材「スーパーレイ」（厚さ０．４ｍｍ；古河スカイ株式会社製の商品名；３００℃分光放熱率：８０％以上）
（ｂ）粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂層
ｂ−１：ＴＣ-１０ＳＡＳ（シリコーン両面粘着テープ；信越化学工業株式会社製の商品名；厚さ１００μｍ、熱伝導率１．０Ｗ／ｍ−Ｋ）
ｂ−２：ＰＣＳ−ＴＣ−１０（熱軟化性シリコーン熱伝導性シート；信越化学工業株式会社製の商品名；厚さ６０μｍ、熱伝導率３．８Ｗ／ｍ−Ｋ）
ｂ−３（比較用）：Ｆ−９４６０ＰＣ（アクリル両面粘着テープ；住友スリーエム株式会社製の商品名；厚さ５０μｍ、熱伝導率０．２Ｗ／ｍ−Ｋ）
ｂ−４（比較用）：Ｇ７４７（熱伝導性グリース；信越化学工業株式会社製の商品名；熱伝導率０．９Ｗ／ｍ−Ｋ）
【００３２】
１．放熱性複合シートの製造
表１に記載された組み合わせで、上述した（ａ）、（ｂ）を圧着した。圧着は、室温圧着（２３℃）又は熱圧着（１００℃）とした。
ｂ−４を使用した場合は、ｂ−４を放熱性シート上に、厚さが１００μｍとなるようにスクリーン塗布した。
【００３３】
２．評価
得られた各放熱性複合シートを、１ｃｍ×１ｃｍに裁断し、この試験片について下記の特性を評価した。
（１）シート厚さ
マイクロメーター（株式会社ミツトヨ製、型式；Ｍ８２０−２５ＶＡ）を用いて測定した。
（２）熱伝導性
熱伝導率測定器ＬＦＡ４４７ ＮａｎｏＦｌａｓｈ（キセノンフラッシュアナライザー；ネッチ社製の商品名）により、複合シートの厚さ方向の熱伝導率を測定した。
（３）信頼性
二枚の標準アルミニウムプレートの間に各試験片を挟み、圧縮加重４１０ｋＰａで荷重した後、オーブンに入れ、０℃／３０分⇔１５０℃／３０分の温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後、（ｂ）層の状態を目視観察した。
【００３４】
各試験で得られた結果を表１に示す。
【表１】
表１の結果から明らかなように、熱伝導性の低いアクリル両面粘着テープを用いた比較例１は、複合体の熱伝導率が顕著に低く、また、ヒートサイクル後に粘着層の劣化が確認され、熱伝導性、信頼性供に劣るものであることが確認された。
また、放熱グリースを用いた比較例２の場合は、熱伝導率が高いものの、圧着時にグリースが流出して周囲を汚染した上、ヒートサイクル後には、グリースの流出が確認された。
一方、各実施例は、何れも熱伝導率が高く、放熱性に優れることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の放熱性複合シートは可撓性に優れるので、特に小型電子機器のＣＰＵ等のヒートシンクとして有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱性電子部品等の放熱性シートとして用いられる放熱性複合シート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ、コンピュータ、通信装置等の電子機器の小型化により、これらに搭載される回路の集積度が増大している。そして、この集積回路に実装される電子部品、特にＣＰＵ等のＩＣパッケージは発熱によって性能が低下するため、放熱対策として、ＩＣパッケージ等の熱を伝導して外部に放出すため、金属板等からなるヒートシンクが用いられている。
【０００３】
更に、熱伝導効率を高めるために、従来、ヒートシンクとＩＣパッケージとの間に、熱伝導性の良いグリース、シリコーンゴムシート等を介在させる。
しかしながら、従来、放熱効果を高めるためには、ヒートシンクの表面積を増やすことが必要となるので、ヒートシンクが大容量又は大質量となる傾向がある。このような傾向は、電子機器のさらなる小型化を考慮した場合、大きな弊害となる。
【０００４】
このようなことから、熱伝導率の高いアルミニウム板や銅板の表面に、遠赤外線の放熱性に優れた皮膜を形成し、熱を系外に放熱して熱対策を行う放熱性シートが開示されている。
例えば、赤外線の放熱率が高いコージライト粉粒体を焼成して得られたセラミック板を放熱層とし、この放熱層の一方の面に無電解メッキまたは蒸着によって銅薄膜の導電層を形成した放熱板の導電層の側を、熱伝導性接着剤を介して電子部品を取付けた基板に接着して、電子部品から発生する熱を放出するシートが開示されている（特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、この技術においては、粉粒体を焼成したセラミック板を放熱層として用いているため、シートの剛性が高く、貼付する発熱部品の表面が平面でなく湾曲しているような場合等には、貼付が困難であるという問題があった。
また、放熱層がセラミック板であるため、切断等が困難である上、放熱性シートとして必要な形状を得るためには成形用の金型が必要である。そのため、即応性を持たないだけでなく、放熱性シートの製作が困難であり、製作には多大な労力を要するという問題があった。
【０００６】
このような問題を解決するために、可撓性を有する放熱性シートとして、熱伝導性を有する可撓性の吸熱層の表面に、赤外線放熱効果を有する可撓性の放熱膜を形成し、前記吸熱層の裏面に熱伝導性接着剤からなる接着層を形成することを特徴とする放熱性シートが開示されている（特許文献２）。
【０００７】
しかしながら、上記放熱性シートの場合、発熱体と放熱性シートは、熱伝導率の極めて小さい粘着テープを介して一体化されるため、発熱体から放熱性シートへの熱伝達が効率的に行われず、期待通りの放熱効果が得られない場合があった。
【０００８】
また、熱伝導性の粘着テープを用いる場合においても、その樹脂マトリクスがアクリル樹脂であるために、高温下での信頼性に問題があった。
また、熱伝導性グリースや接着剤により、発熱体と放熱性シートを、密着又は接着させる方法もあるが、グリースを使用して密着させた場合、グリースからのオイルの滲み出しや、グリース自身が温度サイクルにより系外に流出するポンピングアウト現象を避けることができず、周辺環境の汚染や、熱伝導性能の低下という問題がある。また、接着する場合であっても、接着剤を硬化するプロセスが必要となり、コストの面で不利である。
このように、単純に従来の放熱材料と放熱性シートを組み合わせて使用する場合では、放熱性能、高信頼性、低コストをともに満足するものは得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１１６９４４号公報
【特許文献２】特開２００４−２００１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、上記した従来の欠点を改善するために鋭意検討を重ねた結果、放熱性シートと、シリコーン樹脂及び熱伝導性充填剤を含有し、粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂シートを、室温圧着又は熱圧着して積層させることにより、放熱性、熱伝導性及び信頼性が供に向上されるだけでなく、比較的小さな力で撓ませることができる放熱性複合シートを、簡便に製造することができることを見出し、本発明を達成するに至った。
従って、本発明の第１の目的は、放熱性、熱伝導性及び信頼性が供に向上されると供に、可撓性を有し、成形が容易である放熱性複合シートを提供することにある。
本発明の第２の目的は、放熱性、熱伝導性及び信頼性が供に向上されると供に、可撓性を有する放熱性複合シートの簡便な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
即ち本発明は、（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる放熱性複合シートであって、前記（ａ）層が、発熱体から前記（ｂ）層を通して伝導された熱を吸収・拡散し、表面から赤外線を放熱する放熱性シート層であると共に、前記（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする放熱性複合シート、及び、その製造方法である。
【００１２】
本発明においては、前記（ａ）層の３００℃における、波長２．５〜２０μｍの分光放熱率が８０％以上であると供に、前記（ｂ）層の熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、前記熱伝導性充填剤の体積平均粒径は、レーザー回折・散乱法による測定値で、０．１〜１００μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、熱伝導性、放熱性及び信頼性に優れていると供に、成形が容易な放熱性複合シートが得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の放熱性複合シートは、（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる。ここで、前記（ａ）放熱性シート層は、発熱体から（ｂ）層を通して伝導された熱を、吸熱・拡散し、これを表面から赤外線として系外へ放散する。
【００１５】
前記（ａ）層の厚さは、０．０５〜５ｍｍの範囲であることが好ましく、０．１〜３ｍｍであることがより好ましい。厚さが０．０５ｍｍ未満では強度が不足する場合があり、５ｍｍを超えると複合シートの柔軟性が損なわれるおそれがある上、複合シート全体の厚さが増し、厚さ方向の熱伝導性が損なわれるおそれがある。
前記（ａ）層の放熱性は、３００℃における、波長２．５〜２０μｍの分光放熱率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。
尚、分光放熱率は、JIR-5500（日本電子製の商品名）等のフーリエ変換赤外分光光度計で測定することができる。
（ａ）層としては、「スーパーレイ」（古河スカイ株式会社製の商品名）等の市販のものを使用することができる。
【００１６】
本発明で使用する（ａ）放熱性シート層は、吸熱・熱拡散層及び放熱層の２層としてもよい。２層にする場合には、熱伝導性を有する可撓性の吸熱・熱拡散層の表面に、赤外線放熱効果を有する可撓性の放熱層が形成される。
上記吸熱・熱拡散層は、アルミニウムまたはその合金、銅またはその合金、ステンレス鋼等の金属材を用いた熱伝導性を有する薄板であって、比較的小さな力で撓ませることができるように、可撓性を有しているものであることが必要である。
【００１７】
放熱層は、吸熱・熱拡散層上に形成された塗膜であり、伝導された熱を赤外線及び／又は遠赤外線に変換して放熱する赤外線放熱効果を有すると共に、比較的小さな力で撓ませることができるように可撓性を有していることが必要である。
放熱層の放熱性については、３００℃における、波長２．５〜２０μｍの分光放熱率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。
尚、分光放熱率は、JIR-5500（日本電子製の商品名）等のフーリエ変換赤外分光光度計で測定することができる。
【００１８】
このような放熱層は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維等から選択された少なくとも１種の粉体を、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂などのバインダ樹脂に配合し、得られた液状体を、吸熱・熱拡散層表面にスプレー等で直接吹付けた後、乾燥させることによって形成される。
【００１９】
上記の塗膜を形成するために使用される液状体としては、カオリン、酸化珪素、酸化アルミニウム等の粉体を、シリコーン樹脂を含むエマルジョンに含有させた組成物等も使用することができるが、本発明はこれらの例に限られるものではなく、赤外線放熱効果および可撓性を有する塗膜を形成することができるものであればよい。
このような液状体の例としては、セラックα（商標登録第４５７７１６３号：セラック（株）製の商品名）が挙げられる。
【００２０】
本発明の放熱性複合シートにおける（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層は、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなり、（ａ）層と発熱体とを密着させる機能を有するとともに、良好な熱伝導性を確保してシート全体の熱伝導性も向上させるものである。
【００２１】
シリコーン樹脂は、粘着性を有するものであれば、特にその種類は制限されるものではない。
（ｂ）層の例としては、両面に粘着性を有する熱伝導性シリコーン両面粘着テープ、又は熱軟化性を有する熱伝導性シリコーンシートが挙げられる。ここで「熱軟化性」とは、熱により軟化する性質の他、低粘度化又は融解する性質、若しくは融解して表面が流動化する性質も含む。
【００２２】
熱伝導性シリコーンシート層（ｂ）として熱軟化性を有する熱伝導性シリコーンシートを用いた場合には、電子部品の動作等による発熱により、熱伝導性シリコーンシートが固体から液体若しくは流動体や半流動体へと相変化し、又は熱軟化することにより、発熱体が（ａ）層と良好に密着し、若しくは、（ｂ）層が有する粘着性によって発熱体と（ａ）層とを良好に接着する。
これにより、放熱性複合シート全体の熱伝導性能が向上する。
【００２３】
熱伝導性シリコーンシート層（ｂ）内に充填される熱伝導性充填剤としては、一般に熱伝導性充填剤とされる物質であれば如何なる充填剤でもよく、通常、金属粉末、金属酸化物粉末、セラミック粉末等が用いられる。具体的には、アルミニウム粉末、銅粉末、銀粉末、ニッケル粉末、金粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、酸化マグネシウム粉末、酸化鉄粉末、酸化チタン粉末、酸化ジルコニウム粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、窒化珪素粉末、ダイヤモンド粉末、カーボン粉末、フラーレン粉末、カーボングラファイト粉末などが挙げられる。
これらは１種類を単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。
【００２４】
熱伝導性充填剤の体積平均粒径は、マイクロトラック粒度分布測定装置ＭＴ３３００ＥＸ（日機装株式会社製の商品名）によるレーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）による測定値で、０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜５０μｍであることが更に好ましい。
０．１μｍ未満であるとシリコーン樹脂への充填性が著しく悪化するため、熱伝導性を向上させることが困難である。１００μｍを超える場合には、熱伝導性シリコーン樹脂層の厚さを１００μｍ以下に低減することができないので、十分な熱伝導性能を発現することが難しくなることがある。
本発明においては、熱伝導性充填剤として体積平均粒径が異なる粒子を２種以上用いてもよい。
【００２５】
熱伝導性充填剤の含有率は、熱伝導性シリコーン樹脂シート層（ｂ）の全質量に対して、３０〜９７質量％であることが好ましく、４０〜９５質量％であることがより好ましい。熱伝導性充填剤の含有量が３０質量％より少ないと、熱伝導性シリコーン樹脂シート層の熱伝導性が低下する場合があり、含有量が９７質量％より多いと、均一な熱伝導性シート層が得られないことがある。
【００２６】
粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂シート層（ｂ）として用いることができる市販品の熱伝導性シリコーン加工品としては、熱伝導性両面粘着テープとして、ＴＣ−ＳＡＳシリーズが挙げられ、熱軟化性を有する熱伝導性シート層として、ＰＣＳシリーズ（いずれも信越化学工業株式会社製の商品名）が挙げられる。
【００２７】
熱伝導性シリコーン樹脂シート層（ｂ）の厚さは、３０〜３００μｍであることが好ましく、６０〜２００μｍであることがより好ましい。
熱伝導性シート層が３０μｍより薄いと、（ａ）層と（ｂ）層、及び、発熱体と（ｂ）層との密着性や接着性が弱くなり、これらが剥離する場合がある。また、３００μｍより厚いと、放熱性複合シートの熱伝導性が悪化する場合がある。
【００２８】
本発明の放熱性複合シートは、（ａ）放熱性を有する放熱性シート層と、（ｂ）粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂シート層とを、室温圧着もしくは熱圧着して製造される。
【００２９】
室温圧着して製造する方法としては、例えば、放熱性シートに、離型処理したポリマーフィルムが表面に貼着された熱伝導性シリコーン樹脂シート層を転写し、（ａ）放熱性シートをプレス圧着する方法が挙げられる。
熱軟化性を有する熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層する場合は、プレス治具上でシリコーン樹脂シートを熱軟化温度以上（例えば８０〜１２０℃）に加熱し、（ａ）放熱性シートを同様に圧着する。
圧着はプレス圧着の他、ロール圧着等を用いてもよい。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
［実施例１〜２、比較例１〜２］
放熱性シート層（ａ）及び粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂層（ｂ）として下記の材料を使用した。
（ａ）放熱性シート層
ａ−１：高放熱性アルミ機能材「スーパーレイ」（厚さ０．４ｍｍ；古河スカイ株式会社製の商品名；３００℃分光放熱率：８０％以上）
（ｂ）粘着性を有する熱伝導性シリコーン樹脂層
ｂ−１：ＴＣ-１０ＳＡＳ（シリコーン両面粘着テープ；信越化学工業株式会社製の商品名；厚さ１００μｍ、熱伝導率１．０Ｗ／ｍ−Ｋ）
ｂ−２：ＰＣＳ−ＴＣ−１０（熱軟化性シリコーン熱伝導性シート；信越化学工業株式会社製の商品名；厚さ６０μｍ、熱伝導率３．８Ｗ／ｍ−Ｋ）
ｂ−３（比較用）：Ｆ−９４６０ＰＣ（アクリル両面粘着テープ；住友スリーエム株式会社製の商品名；厚さ５０μｍ、熱伝導率０．２Ｗ／ｍ−Ｋ）
ｂ−４（比較用）：Ｇ７４７（熱伝導性グリース；信越化学工業株式会社製の商品名；熱伝導率０．９Ｗ／ｍ−Ｋ）
【００３２】
１．放熱性複合シートの製造
表１に記載された組み合わせで、上述した（ａ）、（ｂ）を圧着した。圧着は、室温圧着（２３℃）又は熱圧着（１００℃）とした。
ｂ−４を使用した場合は、ｂ−４を放熱性シート上に、厚さが１００μｍとなるようにスクリーン塗布した。
【００３３】
２．評価
得られた各放熱性複合シートを、１ｃｍ×１ｃｍに裁断し、この試験片について下記の特性を評価した。
（１）シート厚さ
マイクロメーター（株式会社ミツトヨ製、型式；Ｍ８２０−２５ＶＡ）を用いて測定した。
（２）熱伝導性
熱伝導率測定器ＬＦＡ４４７ ＮａｎｏＦｌａｓｈ（キセノンフラッシュアナライザー；ネッチ社製の商品名）により、複合シートの厚さ方向の熱伝導率を測定した。
（３）信頼性
二枚の標準アルミニウムプレートの間に各試験片を挟み、圧縮加重４１０ｋＰａで荷重した後、オーブンに入れ、０℃／３０分⇔１５０℃／３０分の温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後、（ｂ）層の状態を目視観察した。
【００３４】
各試験で得られた結果を表１に示す。
【表１】
表１の結果から明らかなように、熱伝導性の低いアクリル両面粘着テープを用いた比較例１は、複合体の熱伝導率が顕著に低く、また、ヒートサイクル後に粘着層の劣化が確認され、熱伝導性、信頼性供に劣るものであることが確認された。
また、放熱グリースを用いた比較例２の場合は、熱伝導率が高いものの、圧着時にグリースが流出して周囲を汚染した上、ヒートサイクル後には、グリースの流出が確認された。
一方、各実施例は、何れも熱伝導率が高く、放熱性に優れることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の放熱性複合シートは可撓性に優れるので、特に小型電子機器のＣＰＵ等のヒートシンクとして有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる放熱性複合シートであって、前記（ａ）層が、発熱体から前記（ｂ）層を通して伝導された熱を吸収・拡散し、表面から赤外線を放熱する放熱性シート層であると共に、前記（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする放熱性複合シート。
【請求項２】
前記（ａ）層の、３００℃における、波長２．５〜２０μｍの分光放熱率が８０％以上であると供に、前記（ｂ）層の熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１に記載された放熱性複合シート。
【請求項３】
前記熱伝導性充填剤の体積平均粒径が、レーザー回折・散乱法による測定値で、０．１〜１００μｍである、請求項１又は２に記載された放熱性複合シート。
【請求項４】
（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層して、室温圧着又は熱圧着する工程を含む放熱性複合シートの製造方法であって、前記（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする、放熱性複合シートの製造方法。
【請求項１】
（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層してなる放熱性複合シートであって、前記（ａ）層が、発熱体から前記（ｂ）層を通して伝導された熱を吸収・拡散し、表面から赤外線を放熱する放熱性シート層であると共に、前記（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする放熱性複合シート。
【請求項２】
前記（ａ）層の、３００℃における、波長２．５〜２０μｍの分光放熱率が８０％以上であると供に、前記（ｂ）層の熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、請求項１に記載された放熱性複合シート。
【請求項３】
前記熱伝導性充填剤の体積平均粒径が、レーザー回折・散乱法による測定値で、０．１〜１００μｍである、請求項１又は２に記載された放熱性複合シート。
【請求項４】
（ａ）可撓性を有する放熱性シート層及び（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層を積層して、室温圧着又は熱圧着する工程を含む放熱性複合シートの製造方法であって、前記（ｂ）熱伝導性シリコーン樹脂シート層が、粘着性を有するシリコーン樹脂マトリックス中に熱伝導性充填剤が分散されてなるシート層であることを特徴とする、放熱性複合シートの製造方法。
【公開番号】特開２０１１−２２２８６２（Ｐ２０１１−２２２８６２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９２３０６（Ｐ２０１０−９２３０６）
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
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