放熱構造体
【課題】 電子機器の設計変更することなく、効率よく発熱体の熱を拡散して外部に逃がすことが可能な放熱構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】 優れた耐熱性、耐久性、を有するとともに、従来技術で問題視されている環状シロキサン等による接点障害の可能性が低く、低粘度であるため塗布などの操作が容易である、室温硬化型熱伝導性組成物を液状物のまま利用すること、並びにその組成物を利用する際に熱伝導性ブロックを含むことで、硬化時間の短縮や未硬化時の流動を抑制する。
【解決手段】 優れた耐熱性、耐久性、を有するとともに、従来技術で問題視されている環状シロキサン等による接点障害の可能性が低く、低粘度であるため塗布などの操作が容易である、室温硬化型熱伝導性組成物を液状物のまま利用すること、並びにその組成物を利用する際に熱伝導性ブロックを含むことで、硬化時間の短縮や未硬化時の流動を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、精密機器などに用いられる発熱体から放熱を行なうための放熱構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコン、携帯電話、ＰＤＡなどの電子機器の性能向上は著しく、性能向上に伴い集積度も増し、体積あたりの発熱量が著しく増加している。そのため電子機器設計において、熱対策をどの様に行うかが機器の性能や長期信頼性への重要な課題になっている。放熱は通常は大気へ、水冷式の場合は水へ熱を伝えることで行われる。そのため発熱体の熱をヒートシンクやヒートスプレッダを用いて素早く広げ、大気や水との接触面を増やすことが好ましい。このような熱伝導材料としては炭素材料や金属、セラミック、及びそれらをフィラーとして含む樹脂等が用いられている。
【０００３】
発熱体からの熱の伝わりにくさを示す熱抵抗を低減させるには放熱材の熱伝導率を大きくすることと、熱源と密着してより熱を伝えることが求められる。炭素材料や金属、セラミックは高熱伝導率であるが硬いため接触熱抵抗が大きい。そこで、接触熱抵抗を低減させる目的で、熱伝導性のグリスやフェイズチェンジシートが用いられることがある（たとえば特許文献１を参照）。しかし、電子部品の動作時にその発熱により低粘度化、軟化または溶解して流れ出してしまう問題がある。
【０００４】
また、電子機器内には大小様々なサイズの発熱体が搭載されており、各電子部品の高さの違いや組み付け加工による公差があるために全ての発熱素子と放熱部材を接続させることが困難な場合がある。この問題に対して以下のような対応策が実施されている。発熱体の高さを揃える対応は、設計が困難でコストが大きくなる。放熱部材を折り曲げ、空間を埋めて接続する対応（たとえば特許文献２を参照）は、放熱部材の取付けが困難であり放熱部材の加工費が大きくなる。また、未硬化シリコーンゴムなどで接続する対応（たとえば特許文献３を参照）は、低分子シロキサン成分や環状シロキサン成分の揮発による電子機器内汚染の問題がある。
【０００５】
これらの問題のない非シリコーン硬化型伝導性組成物が開発された（たとえば特許文献４、５、６を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５８３９３号公報
【特許文献２】特開平７−２０２０８３号公報
【特許文献３】特開２００４−３５２９４７号公報
【特許文献４】特開２００１−３０２９３６号公報
【特許文献５】特開２００６−２７４０９４号公報
【特許文献６】特開２００６−２７８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の小型電子機器の発熱がますます深刻化しつつあることから、放熱部材による放熱効率をよりいっそう高めたいというニーズが強まっている。発熱体周辺に空気が存在すると、空気が断熱層として働き熱抵抗が増大することから、できるだけ発熱体を断熱層に接しないよう放熱構造体を設計することが望ましいが、熱対策の為に構造を変更することは容易ではなく、汎用的な電子基板に広く対応しうる放熱構造体が望まれている。
【０００８】
本発明は、優れた耐熱性、耐久性、を有するとともに、従来技術で問題視されている環状シロキサン等による接点障害の可能性が低く、低粘度であるため塗布などの操作が容易である、室温硬化型熱伝導性組成物を液状物のまま利用する方法、並びにその組成物を利用する際に硬化時間の短縮や未硬化時の流動を抑制する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記課題に基づき鋭意検討を行った結果、室温硬化型熱伝導性組成物を液状物のまま利用すること、並びにその組成物を利用する際に熱伝導性ブロックを含むことで、硬化時間の短縮や未硬化時の流動を抑制することを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は、以下の［１］〜［６］に関する。
【００１０】
［１］ 発熱体、放熱体、熱伝導性ブロック、及び硬化型熱伝導性組成物の硬化物を備え、前記硬化物が、前記発熱体、前記放熱体、及び前記熱伝導性ブロックに接するように硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させたものであることを特徴とする、放熱構造体。
［２］ 前記硬化型熱伝導性組成物が、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）と、熱伝導性充填材（ＩＩ）とを少なくとも含有するものである、［１］に記載の放熱構造体。
［３］ 前記硬化型熱伝導性組成物の硬化物が、架橋性シリル基を平均して少なくとも一個有する硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）、熱伝導性充填材（ＩＩ）、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）の硬化触媒（ＩＩＩ）、を少なくとも含有する組成物の硬化物であって、熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ以上のものである、［１］または［２］に記載の放熱構造体。
［４］ 前記熱伝導性ブロックが熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ以上のものである、［１］から［３］のいずれかに記載の放熱構造体。
［５］ 前記熱伝導性ブロックの体積が１ｍｍ3以上である、［１］から［４］のいずれかに記載の放熱構造体。
［６］ 以下の工程からなる、放熱構造体の製造方法。
（１）硬化型熱伝導性組成物を、発熱体、放熱体、及び熱伝導性ブロックに接するように配置する工程
（２）前記硬化型熱伝導性組成物を硬化させる工程
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、優れた耐熱性、耐久性、を有するとともに、従来技術で問題視されている環状シロキサン等による接点障害の可能性が低く、低粘度であるため塗布などの操作が容易であり、さらに室温にて硬化させることが可能な、室温硬化型熱伝導性組成物、並びにその組成物を利用する際に硬化に時間がかかる点や未硬化時に流動する点を改善し、汎用的な電子基板に広く対応しうる放熱構造体を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる放熱構造体の一例を示す概略図である。図は放熱構造体の概略断面図であり、発熱体、基板、放熱体、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層、および熱伝導性ブロックを示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の放熱構造体の一実施形態は、図１を参照して、発熱体１１a及び発熱体１１b、発熱体１１a、１１bを固定する基板１２、放熱体１３、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層１４、及び熱伝導性ブロック１５を備え、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層１４は、発熱体１１、放熱体１３と熱伝導性ブロック１５に接するように硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させたものであることを特徴とする。本発明において、「発熱体、放熱体、熱伝導性ブロックと接するように」とは、発熱体と放熱体が、同一の硬化型熱伝導性組成物と接する場合も、それぞれ異なる硬化型熱伝導性組成物と接する場合も含むものとする。また、本発明において、「配置」とは発熱体、放熱体間の硬化型熱伝導性材料をスパチュラなどで塗布または押し付けて広げる場合も、放熱体を固定し硬化型熱伝導性組成物を隙間へ流し込む場合も含むものとする。
本発明の放熱構造体は、熱伝導性ブロック１５を用いることで硬化時間の短縮が可能である。また熱伝導性ブロック１５を支持体とする事で、未硬化の硬化型熱伝導性組成物が流動することを抑制できる。この際に硬化型熱伝導性組成物を未硬化の状態で配置するので、各々の寸法のバラツキがある場合も密着可能であり、他構成物との間の熱抵抗を小さくすることが可能である。
【００１４】
なお放熱体１３の形態には特に制限はなく、図１に示すように基板１２が発熱体、熱伝導性組成物の硬化物の硬化物層１４を覆うような形態に限定されず、基板１２が支柱により放熱体１３と接続されているような形態であっても、発熱体及び基板１２全体を放熱体１３が覆うような構造、即ち放熱体が筐体を兼ねるような構造であっても良い。
【００１５】
＜熱伝導性ブロック＞ 図１を参照して、熱伝導性ブロック１５は一つだけであってもよいし、異なるサイズのブロックを複数個用いても良い。形状は特に制限はなく、ブロック状でも球状でも板状でも良い。ただし板状のものの場合は、組成物の未硬化時の流動を抑制するという効果を奏するために必要な厚みを持つものである。硬化型熱伝導性材料の硬化時間の短縮という点から、熱伝導性ブロックの体積は好ましくは１ｍｍ3以上、より好ましくは２ｍｍ3以上、更に好ましくは５ｍｍ3以上である。また熱伝導性ブロックの体積は、好ましくは１０００００ｍｍ3以下である。ただし、熱伝導性ブロックの体積が大きい場合は放熱体と発熱体の距離を離すこともあり、その場合は熱抵抗が大きくなるので体積を減らすべきである。また、未硬化時の硬化型熱伝導性材料の流動抑制という点からは上記の体積を一つのブロックで満たす必要はない。材質は高熱伝導率を有するものが好ましい。例えば、下記＜熱伝導性充填材＞として用いられる材料、及びそれらをフィラーとして含む樹脂等を用いることができるし、もちろん硬化型熱伝導性材料を硬化させたブロックを用いることができる。
【００１６】
＜硬化型熱伝導性材料層＞ 図１を参照して、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層１４は、発熱体１１a、１１b、放熱体１３、熱伝導性ブロック１５と接する。これらの接触面は、熱抵抗ができる限り小さくなるよう密着している必要がある。これにより、発熱体から生じる熱を効率よく放熱体に伝えることが可能となる。未硬化の硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させることにより、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層と、他構成物との間の熱抵抗を非常に小さくすることが可能である。
【００１７】
＜硬化型熱伝導性組成物＞ 硬化型熱伝導性組成物は、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）と、熱伝導性フィラー（ＩＩ）とを少なくとも含有する硬化型熱伝導性組成物が用いられる。これらの他に必要に応じて、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）を硬化させるための硬化触媒（ＩＩＩ）、硬化型熱伝導性組成物の熱老化防止剤、可塑剤、増量剤、チクソ性付与剤、接着性付与剤、脱水剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、難燃剤、電磁波吸収材、充填剤、溶剤、等が添加されていても良い。
【００１８】
＜硬化性ビニル系樹脂＞ 硬化性ビニル系樹脂は、分子内に反応性基を有し硬化性があるビニル系樹脂が用いられる。硬化性ビニル系樹脂の具体例としては、硬化性アクリル系樹脂、硬化性メタクリル系樹脂、などが挙げられる。反応性基としては、エポキシ基、加水分解性シリル基、ビニル基、アクリロイル基、ＳｉＨ基、ウレタン基、カルボジイミド基、無水カルボン酸基とアミノ基との組合せ、など各種の反応性官能基を用いることができる。これらが２種類の反応性基の組合せ、あるいは反応性基と硬化触媒との反応、により硬化する場合には、２液型組成物として準備した後、基板や発熱体へ塗布する際に２液を混合することにより、硬化性を得ることができる。あるいは加水分解性シリル基を有する硬化性樹脂の場合には、空気中の湿気と反応して硬化できることから、一液型室温硬化性組成物とすることも可能である。ビニル基とＳｉＨ基とＰｔ触媒との組合せの場合や、ラジカル開始剤とアクリロイル基の組み合わせ、などの場合には、一液型硬化性組成物あるいは二液型硬化性組成物とした後、架橋温度にまで加熱させたり、紫外線や電子線などの架橋エネルギーを付与したりすることにより、硬化させることもできる。一般的には、放熱構造体全体をある程度加熱するのが容易である場合には、加熱硬化型組成物を用いるのが好ましく、放熱構造体の加熱が困難である場合には、二液型硬化性組成物とするか、湿気硬化型組成物とするのが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
硬化性ビニル系樹脂の中でも、低分子量シロキサンによる電子機器内汚染の問題が少ないこと、耐熱性に優れていること、等から、硬化性アクリル系樹脂を用いるのが好ましい。硬化性アクリル系樹脂としては、公知のさまざまな反応性アクリル樹脂を用いることができる。これらの中でも、分子末端に反応性基を有するアクリル系オリゴマーを用いるのが好ましい。これら硬化性アクリル系樹脂としては、リビングラジカル重合、中でも特に原子移動ラジカル重合にて製造された硬化性アクリル系樹脂と、硬化触媒との組合せを最も好ましく用いることができる。このような樹脂の例として、（株）カネカ製カネカＸＭＡＰが良く知られている。
【００２０】
＜架橋性シリル基を有する硬化性ビニル系樹脂及び硬化触媒＞ 硬化性ビニル系樹脂の中でも、架橋性シリル基を平均して少なくとも１個有する硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）と、硬化触媒（ＩＩＩ）とを用いることにより、室温でも湿分で硬化可能な一液型硬化性組成物を得ることができ、容易に硬化反応を進行させることが可能となるため好ましい。硬化性ビニル系樹脂の架橋性シリル基の数は特に限定されないが、組成物の硬化性、及び硬化物の物性の観点から、分子中に平均して１個以上有することが好ましく、より好ましくは１．１個以上４．０以下、さらに好ましくは１．２個以上３．５個以下である。硬化触媒（ＩＩＩ）としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジエチルヘキサノエート、等の有機錫化合物、テトラブチルチタネート等の有機チタン化合物、アルミニウムトリスアセチルアセトナート等の有機アルミニウム化合物、金属キレート化合物類、アミン化合物、等公知のシラノール縮合触媒が例示できる。
【００２１】
＜熱伝導性充填材＞ 硬化型熱伝導性組成物に用いられる熱伝導性充填材（ＩＩ）としては、市販されている一般的な良熱伝導性充填材を用いることが出来る。なかでも、熱伝導率、入手性、絶縁性や電磁波シールド性や電磁波吸収性などの電気特性を付与可能、充填性、毒性、等種々の観点から、グラファイト、ダイヤモンド、等の炭素化合物；酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物；窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の金属窒化物；炭化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化ケイ素等の金属炭化物；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物；炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属炭酸塩；結晶性シリカ：アクリロニトリル系ポリマー焼成物、フラン樹脂焼成物、クレゾール樹脂焼成物、ポリ塩化ビニル焼成物、砂糖の焼成物、木炭の焼成物等の有機性ポリマー焼成物；Ｚｎフェライトとの複合フェライト；Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系三元合金；金属粉末、等が好ましく挙げられる。
【００２２】
さらに、入手性や熱伝導性の観点から、グラファイト、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、結晶化シリカがより好ましく、グラファイト、α―アルミナ、六方晶窒化ホウ素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、Ｍｎ−Ｚｎ系ソフトフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系ソフトフェライト、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系三元合金（センダスト）、カルボニル鉄、鉄ニッケル合金（パーマロイ）がより好ましく、球状化グラファイト、丸み状あるいは球状のα―アルミナ、球状化六方晶窒化ホウ素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、Ｍｎ−Ｚｎ系ソフトフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系ソフトフェライト、球状Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系三元合金（センダスト）、カルボニル鉄、が特に好ましい。本発明でカルボニル鉄を用いる場合には、還元カルボニル鉄粉であることが望ましい。還元カルボニル鉄粉とは、標準グレードではなく、還元グレードに分類されるカルボニル鉄粉であり、標準グレードに比べ、カーボンと窒素の含有量が低いことが特徴である。
【００２３】
また、これらの熱伝導性充填材は、樹脂に対する分散性が向上する点から、シランカップリング剤（ビニルシラン、エポキシシラン、（メタ）アクリルシラン、イソシアナートシラン、クロロシラン、アミノシラン等）やチタネートカップリング剤（アルコキシチタネート、アミノチタネート等）、又は、脂肪酸（カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸等の飽和脂肪酸、ソルビン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸等の不飽和脂肪酸等）や樹脂酸（アビエチン酸、ピマル酸、レボピマール酸、ネオアピチン酸、パラストリン酸、デヒドロアビエチン酸、イソピマール酸、サンダラコピマール酸、コルム酸、セコデヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸等）等により、表面が処理されたものであることが好ましい。
【００２４】
このような熱伝導性充填材の使用量としては、本発明の組成物から得られる熱伝導性材料の熱伝導率を高くすることができる点から、熱伝導性充填材の容積率（％）が全組成物中の２５容量％以上となることが好ましい。２５容量％よりも少ない場合は、熱伝導性が十分でなくなる傾向がある。さらに高い熱伝導率を望む場合は、熱伝導性充填材の使用量を、全組成物中の４０容量％以上とすることがより好ましい。熱伝導性充填材の容積率（％）は、好ましくは９８容量％以下である。
【００２５】
ここで熱伝導性充填材の容積率（％）とは、樹脂分及び熱伝導性充填材のそれぞれの重量分率と比重から算出されるものであり、次式により求められる。なお、次式においては、熱伝導性充填材を単に「充填材」と記載した。
充填材容積率（容量％）＝（充填材重量比率／充填材比重）÷[（樹脂分重量比率／樹脂分比重）＋（充填材重量比率／充填材比重）]×１００
ここで、樹脂分とは、熱伝導性充填材を除いた全成分を指す。
【００２６】
また、樹脂に対する熱伝導性充填材の充填率を高める１手法として、粒子径の異なる熱伝導性充填材を２種類以上併用することが好適である。この場合、粒子径の大きい熱伝導性充填材と、粒子径の小さい熱伝導性充填材との粒径比を１０／１程度とすることが好ましい。
【００２７】
またこれら熱伝導性充填材は、同一種類の熱伝導性充填材だけでなく、種類の異なる２種以上を併用することもできる。また本発明の効果を妨げない程度に、熱伝導性充填材以外の各種充填材を必要に応じて用いても良い。熱伝導性充填材以外の各種充填材としては、特に限定されないが、木粉、パルプ、木綿チップ、アスベスト、ガラス繊維、炭素繊維、マイカ、クルミ殻粉、もみ殻粉、ケイソウ土、白土、シリカ（ヒュームドシリカ、沈降性シリカ、溶融シリカ、ドロマイト、無水ケイ酸、含水ケイ酸、非晶質球形シリカ等）、カーボンブラックのような補強性充填材；ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、アルミニウム微粉末、フリント粉末、活性亜鉛華、亜鉛末、炭酸亜鉛およびシラスバルーン、ガラスミクロバルーン、フェノール樹脂や塩化ビニリデン樹脂の有機ミクロバルーン、ＰＶＣ粉末、ＰＭＭＡ粉末など樹脂粉末などの充填材；石綿、ガラス繊維およびガラスフィラメント、炭素繊維、ケブラー繊維、ポリエチレンファイバー等の繊維状充填材等が挙げられる。 これら充填材のうちでは沈降性シリカ、ヒュームドシリカ、溶融シリカ、ドロマイト、カーボンブラック、酸化チタン、タルクなどが好ましい。なおこれら充填材の中には、わずかに熱伝導性充填材としての機能を有しているものもあり、また炭素繊維、各種金属粉、各種金属酸化物、各種有機繊維のように、組成、合成方法、結晶化度、結晶構造によっては優れた熱伝導性充填材として使用可能となるものもある。
【００２８】
＜熱伝導性ブロック及び硬化型熱伝導性組成物の硬化物の熱伝導率＞ 熱伝導性ブロック及び硬化型熱伝導性組成物の硬化物は、熱を効率的に外部に伝える必要があることから、高熱伝導性の材料を用いる必要がある。熱伝導率は具体的には０．９Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは１．０Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは１．２Ｗ／ｍＫ以上であるとよい。このような高熱伝導性組成物の硬化物を用いることにより、発熱体が空気と接している場合と比較して、発熱体の熱を効率よく逃がすことが可能となる。熱伝導率は、好ましくは１００００Ｗ／ｍＫ以下である。
【００２９】
熱伝導性ブロックの熱伝導率は京都電子工業（株）製ホットディスク法熱伝導率測定装置ＴＰＡ−５０１を用い、４φサイズのセンサーを厚み３ｍｍ、直径２０ｍｍの円盤状サンプル２枚で挟む方法にて２３℃で測定した。硬化型熱伝導性材料層の熱伝導率測定は、材料を十分硬化させた後に測定した。
【００３０】
＜発熱体の温度＞ 発熱体の温度は、発熱体から発生する熱を効率よく放熱体に伝えるほど、低くなる。発熱体の温度はその耐熱温度以下とする観点から、好ましくは１３０℃以下、より好ましくは１２０℃、さらに好ましくは１１１℃以下である。１３０℃以上になると、発熱体を形成する半導体素子の働きが鈍くなったり故障したりする場合がある。なお、電子機器によっては、発熱体の耐熱温度が、１２０℃以下に制限される場合もある。また、耐熱温度が発熱体温度以上である硬化型熱伝導性材料層を用いることが好ましい。発熱体の温度は、好ましくは０℃以上である。
【００３１】
＜発熱体と放熱体との距離＞ 発熱体と放熱体との距離が離れる程、熱抵抗が大きくなり、発熱体の温度が高くなる。したがって、発熱体の温度が高くなりすぎないように、発熱体と放熱体との距離はなるべく薄いことが望ましい。
【００３２】
＜発熱体の数＞ 図１を参照して、本発明の発熱体は、基板１２上に一つだけあってもよいし、複数個が基板上に取り付けられていても良い。複数個の発熱体が基板上に取り付けられている場合、発熱体の基板からの高さが一致している必要は無い。未硬化の硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させることにより、発熱体の高さが一致していない場合にも密着し、発熱体から発生する熱を効率よく放熱体１３に伝えることが可能となる。
【００３３】
＜放熱体の材質＞ 放熱体の材質は、高熱伝導性を有しているほど温度分布が均一になり、放熱効率が高まるため好ましい。放熱体として好ましい素材は、アルミニウム、銅、マグネシウムをはじめとする高熱伝導性金属、グラファイト、ダイヤモンド等の高熱伝導性炭素材料、アルミナ、窒化アルミ、窒化ケイ素、等の高熱伝導性セラミックス、等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。放熱体の熱伝導率は、好ましくは１５Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは２０Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは３０Ｗ／ｍＫ以上、最も好ましくは１００Ｗ／ｍＫ以上であることが、放熱性向上のために好ましい。放熱体の熱伝導率は、好ましくは１００００Ｗ／ｍＫ以下である。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例により発明の実施態様、効果を示すが、本発明はこれに限られるものではない。
【００３５】
［硬化性アクリル系樹脂の合成例１］ 架橋性シリル基を有するポリ（アクリル酸−ｎ−ブチル）樹脂Ａの合成例：
窒素雰囲気下、２５０Ｌ反応機にＣｕＢｒ（１．０９ｋｇ）、アセトニトリル（１１．４ｋｇ）、アクリル酸ブチル（２６．０ｋｇ）及び２，５−ジブロモアジピン酸ジエチル（２．２８ｋｇ）を加え、７０〜８０℃で３０分程度撹拌した。これにペンタメチルジエチレントリアミンを加え、反応を開始した。反応開始３０分後から２時間かけて、アクリル酸ブチル（１０４ｋｇ）を連続的に追加した。反応途中ペンタメチルジエチレントリアミンを適宜添加し、内温７０℃〜９０℃となるようにした。ここまでで使用したペンタメチルジエチレントリアミン総量は２２０ｇであった。反応開始から４時間後、８０℃で減圧下、加熱攪拌することにより揮発分を除去した。これにアセトニトリル（４５．７ｋｇ）、１，７−オクタジエン（１４．０ｋｇ）、ペンタメチルジエチレントリアミン（４３９ｇ）を添加して８時間撹拌を続けた。混合物を８０℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。
【００３６】
この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、ろ過助剤として珪藻土、吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下（酸素濃度６％）、内温１００℃で加熱攪拌した。混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を内温１００℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。
【００３７】
更にこの濃縮物に吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイト、熱劣化防止剤を加え、減圧下、加熱攪拌した（平均温度約１７５℃、減圧度１０Ｔｏｒｒ以下）。
更に吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを追加し、酸化防止剤を加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下（酸素濃度６％）、内温１５０℃で加熱攪拌した。
【００３８】
この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を減圧下加熱攪拌して揮発分を除去し、アルケニル基を有する重合体を得た。
【００３９】
このアルケニル基を有する重合体、ジメトキシメチルシラン（アルケニル基に対して２．０モル当量）、オルトギ酸メチル（アルケニル基に対して１．０モル当量）、白金触媒［ビス（１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン）白金錯体触媒のキシレン溶液：以下白金触媒という］（白金として重合体１ｋｇに対して１０ｍｇ）を混合し、窒素雰囲気下、１００℃で加熱攪拌した。アルケニル基が消失したことを確認し、反応混合物を濃縮して末端にジメトキシシリル基を有するポリ（アクリル酸−ｎ−ブチル）樹脂Ａを得た。得られた樹脂の数平均分子量は約２６０００、分子量分布は１．３であった。樹脂１分子当たりに導入された平均のシリル基の数を1Ｈ ＮＭＲ分析により求めたところ、約１．８個であった。
【００４０】
［硬化型熱伝導性組成物の製造例１］ 硬化性アクリル系樹脂の合成例１で得られた樹脂Ａ１００重量部、可塑剤：ＵＰ−１０２０（アクリル系可塑剤、東亞合成製）１００重量部、酸化防止剤：アデカスタブＡＯ−６０（アデカ製）１重量部、熱伝導性充填剤：ＡＳ−４０（丸み状アルミナ、昭和電工製）１１３０重量部、脱水剤：Ａ１７１（ビニルトリメトキシシラン、東レダウコーニングシリコーン製）１重量部、を手混ぜで充分撹拌混合した後に３本ペイントロールに３回通して各種硬化性組成物を得た。これらの硬化性組成物を真空脱泡装置にて脱泡処理した後、硬化触媒：ネオスタンＵ−２２０Ｈ（ジブチル錫ジアセチルアセトナート、日東化成製）２重量部と混合し、硬化型熱伝導性組成物Ａを得た。硬化後の熱伝導率は２．１Ｗ／ｍＫ、硬化前の粘度は１１４０Ｐａ・ｓであった。
【００４１】
（実施例１） 図１を参照して、幅５ｍｍ×５ｍｍ×厚さ１ｍｍのシリコン製の出力１．５Ｗの発熱体１１ａ、及び幅５ｍｍ×５ｍｍ×厚さ１．２ｍｍのシリコン製の出力１．０Ｗの発熱体１１ｂ、幅３０ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍのエポキシ樹脂製で容器状の形状をした基板１２に固定される。発熱体１１a，１１bに対向して距離Ｄaが１．００ｍｍ、距離Ｄbが０．８０ｍｍ、の間隔を有する位置に支持されるように、厚さ１．２ｍｍ、幅３５ｍｍ×２５ｍｍ×高さ１０ｍｍ、のアルミニウムＡ６０６１製で熱伝導率１８０Ｗ／ｍＫの放熱体１３が取り付けられている。発熱体１１ａと１１ｂの間に、４ｍｍＸ４ｍｍＸ厚さ１ｍｍの硬化型熱伝導性組成物Ａを硬化させた熱伝導性ブロック１５を設置し、発熱体１１a、１１b、放熱体１３、及び熱伝導性ブロック１５に接するように硬化型熱伝導性組成物Ａを、空気層を含まないよう注意しながら配置した後一晩硬化させ、熱伝導性組成物の硬化物層１４を設けた。硬化型熱伝導性組成物Ａは深部まで硬化しており、形状もほぼ初期の状態を維持した。
【００４２】
（比較例１） 図１から熱伝導性ブロック１５を除いた以外は実施例１と同様の構成にて硬化型熱伝導性組成物Ａを配置した後一晩硬化させ、熱伝導性組成物の硬化物層１４を設けた。硬化型熱伝導性組成物Ａの表面は硬化していたが深部は未硬化で、未硬化時の流動は抑制されず、一晩後には放熱体１３は初期位置からずれていた。
【００４３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４４】
１１a：発熱体a、１１b：発熱体b、１２：基板、１３：放熱体、１４：硬化型熱伝導性組成物の硬化物層、１５：熱伝導性ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、精密機器などに用いられる発熱体から放熱を行なうための放熱構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パソコン、携帯電話、ＰＤＡなどの電子機器の性能向上は著しく、性能向上に伴い集積度も増し、体積あたりの発熱量が著しく増加している。そのため電子機器設計において、熱対策をどの様に行うかが機器の性能や長期信頼性への重要な課題になっている。放熱は通常は大気へ、水冷式の場合は水へ熱を伝えることで行われる。そのため発熱体の熱をヒートシンクやヒートスプレッダを用いて素早く広げ、大気や水との接触面を増やすことが好ましい。このような熱伝導材料としては炭素材料や金属、セラミック、及びそれらをフィラーとして含む樹脂等が用いられている。
【０００３】
発熱体からの熱の伝わりにくさを示す熱抵抗を低減させるには放熱材の熱伝導率を大きくすることと、熱源と密着してより熱を伝えることが求められる。炭素材料や金属、セラミックは高熱伝導率であるが硬いため接触熱抵抗が大きい。そこで、接触熱抵抗を低減させる目的で、熱伝導性のグリスやフェイズチェンジシートが用いられることがある（たとえば特許文献１を参照）。しかし、電子部品の動作時にその発熱により低粘度化、軟化または溶解して流れ出してしまう問題がある。
【０００４】
また、電子機器内には大小様々なサイズの発熱体が搭載されており、各電子部品の高さの違いや組み付け加工による公差があるために全ての発熱素子と放熱部材を接続させることが困難な場合がある。この問題に対して以下のような対応策が実施されている。発熱体の高さを揃える対応は、設計が困難でコストが大きくなる。放熱部材を折り曲げ、空間を埋めて接続する対応（たとえば特許文献２を参照）は、放熱部材の取付けが困難であり放熱部材の加工費が大きくなる。また、未硬化シリコーンゴムなどで接続する対応（たとえば特許文献３を参照）は、低分子シロキサン成分や環状シロキサン成分の揮発による電子機器内汚染の問題がある。
【０００５】
これらの問題のない非シリコーン硬化型伝導性組成物が開発された（たとえば特許文献４、５、６を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５８３９３号公報
【特許文献２】特開平７−２０２０８３号公報
【特許文献３】特開２００４−３５２９４７号公報
【特許文献４】特開２００１−３０２９３６号公報
【特許文献５】特開２００６−２７４０９４号公報
【特許文献６】特開２００６−２７８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の小型電子機器の発熱がますます深刻化しつつあることから、放熱部材による放熱効率をよりいっそう高めたいというニーズが強まっている。発熱体周辺に空気が存在すると、空気が断熱層として働き熱抵抗が増大することから、できるだけ発熱体を断熱層に接しないよう放熱構造体を設計することが望ましいが、熱対策の為に構造を変更することは容易ではなく、汎用的な電子基板に広く対応しうる放熱構造体が望まれている。
【０００８】
本発明は、優れた耐熱性、耐久性、を有するとともに、従来技術で問題視されている環状シロキサン等による接点障害の可能性が低く、低粘度であるため塗布などの操作が容易である、室温硬化型熱伝導性組成物を液状物のまま利用する方法、並びにその組成物を利用する際に硬化時間の短縮や未硬化時の流動を抑制する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記課題に基づき鋭意検討を行った結果、室温硬化型熱伝導性組成物を液状物のまま利用すること、並びにその組成物を利用する際に熱伝導性ブロックを含むことで、硬化時間の短縮や未硬化時の流動を抑制することを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は、以下の［１］〜［６］に関する。
【００１０】
［１］ 発熱体、放熱体、熱伝導性ブロック、及び硬化型熱伝導性組成物の硬化物を備え、前記硬化物が、前記発熱体、前記放熱体、及び前記熱伝導性ブロックに接するように硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させたものであることを特徴とする、放熱構造体。
［２］ 前記硬化型熱伝導性組成物が、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）と、熱伝導性充填材（ＩＩ）とを少なくとも含有するものである、［１］に記載の放熱構造体。
［３］ 前記硬化型熱伝導性組成物の硬化物が、架橋性シリル基を平均して少なくとも一個有する硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）、熱伝導性充填材（ＩＩ）、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）の硬化触媒（ＩＩＩ）、を少なくとも含有する組成物の硬化物であって、熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ以上のものである、［１］または［２］に記載の放熱構造体。
［４］ 前記熱伝導性ブロックが熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ以上のものである、［１］から［３］のいずれかに記載の放熱構造体。
［５］ 前記熱伝導性ブロックの体積が１ｍｍ3以上である、［１］から［４］のいずれかに記載の放熱構造体。
［６］ 以下の工程からなる、放熱構造体の製造方法。
（１）硬化型熱伝導性組成物を、発熱体、放熱体、及び熱伝導性ブロックに接するように配置する工程
（２）前記硬化型熱伝導性組成物を硬化させる工程
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、優れた耐熱性、耐久性、を有するとともに、従来技術で問題視されている環状シロキサン等による接点障害の可能性が低く、低粘度であるため塗布などの操作が容易であり、さらに室温にて硬化させることが可能な、室温硬化型熱伝導性組成物、並びにその組成物を利用する際に硬化に時間がかかる点や未硬化時に流動する点を改善し、汎用的な電子基板に広く対応しうる放熱構造体を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる放熱構造体の一例を示す概略図である。図は放熱構造体の概略断面図であり、発熱体、基板、放熱体、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層、および熱伝導性ブロックを示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の放熱構造体の一実施形態は、図１を参照して、発熱体１１a及び発熱体１１b、発熱体１１a、１１bを固定する基板１２、放熱体１３、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層１４、及び熱伝導性ブロック１５を備え、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層１４は、発熱体１１、放熱体１３と熱伝導性ブロック１５に接するように硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させたものであることを特徴とする。本発明において、「発熱体、放熱体、熱伝導性ブロックと接するように」とは、発熱体と放熱体が、同一の硬化型熱伝導性組成物と接する場合も、それぞれ異なる硬化型熱伝導性組成物と接する場合も含むものとする。また、本発明において、「配置」とは発熱体、放熱体間の硬化型熱伝導性材料をスパチュラなどで塗布または押し付けて広げる場合も、放熱体を固定し硬化型熱伝導性組成物を隙間へ流し込む場合も含むものとする。
本発明の放熱構造体は、熱伝導性ブロック１５を用いることで硬化時間の短縮が可能である。また熱伝導性ブロック１５を支持体とする事で、未硬化の硬化型熱伝導性組成物が流動することを抑制できる。この際に硬化型熱伝導性組成物を未硬化の状態で配置するので、各々の寸法のバラツキがある場合も密着可能であり、他構成物との間の熱抵抗を小さくすることが可能である。
【００１４】
なお放熱体１３の形態には特に制限はなく、図１に示すように基板１２が発熱体、熱伝導性組成物の硬化物の硬化物層１４を覆うような形態に限定されず、基板１２が支柱により放熱体１３と接続されているような形態であっても、発熱体及び基板１２全体を放熱体１３が覆うような構造、即ち放熱体が筐体を兼ねるような構造であっても良い。
【００１５】
＜熱伝導性ブロック＞ 図１を参照して、熱伝導性ブロック１５は一つだけであってもよいし、異なるサイズのブロックを複数個用いても良い。形状は特に制限はなく、ブロック状でも球状でも板状でも良い。ただし板状のものの場合は、組成物の未硬化時の流動を抑制するという効果を奏するために必要な厚みを持つものである。硬化型熱伝導性材料の硬化時間の短縮という点から、熱伝導性ブロックの体積は好ましくは１ｍｍ3以上、より好ましくは２ｍｍ3以上、更に好ましくは５ｍｍ3以上である。また熱伝導性ブロックの体積は、好ましくは１０００００ｍｍ3以下である。ただし、熱伝導性ブロックの体積が大きい場合は放熱体と発熱体の距離を離すこともあり、その場合は熱抵抗が大きくなるので体積を減らすべきである。また、未硬化時の硬化型熱伝導性材料の流動抑制という点からは上記の体積を一つのブロックで満たす必要はない。材質は高熱伝導率を有するものが好ましい。例えば、下記＜熱伝導性充填材＞として用いられる材料、及びそれらをフィラーとして含む樹脂等を用いることができるし、もちろん硬化型熱伝導性材料を硬化させたブロックを用いることができる。
【００１６】
＜硬化型熱伝導性材料層＞ 図１を参照して、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層１４は、発熱体１１a、１１b、放熱体１３、熱伝導性ブロック１５と接する。これらの接触面は、熱抵抗ができる限り小さくなるよう密着している必要がある。これにより、発熱体から生じる熱を効率よく放熱体に伝えることが可能となる。未硬化の硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させることにより、硬化型熱伝導性組成物の硬化物層と、他構成物との間の熱抵抗を非常に小さくすることが可能である。
【００１７】
＜硬化型熱伝導性組成物＞ 硬化型熱伝導性組成物は、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）と、熱伝導性フィラー（ＩＩ）とを少なくとも含有する硬化型熱伝導性組成物が用いられる。これらの他に必要に応じて、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）を硬化させるための硬化触媒（ＩＩＩ）、硬化型熱伝導性組成物の熱老化防止剤、可塑剤、増量剤、チクソ性付与剤、接着性付与剤、脱水剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、難燃剤、電磁波吸収材、充填剤、溶剤、等が添加されていても良い。
【００１８】
＜硬化性ビニル系樹脂＞ 硬化性ビニル系樹脂は、分子内に反応性基を有し硬化性があるビニル系樹脂が用いられる。硬化性ビニル系樹脂の具体例としては、硬化性アクリル系樹脂、硬化性メタクリル系樹脂、などが挙げられる。反応性基としては、エポキシ基、加水分解性シリル基、ビニル基、アクリロイル基、ＳｉＨ基、ウレタン基、カルボジイミド基、無水カルボン酸基とアミノ基との組合せ、など各種の反応性官能基を用いることができる。これらが２種類の反応性基の組合せ、あるいは反応性基と硬化触媒との反応、により硬化する場合には、２液型組成物として準備した後、基板や発熱体へ塗布する際に２液を混合することにより、硬化性を得ることができる。あるいは加水分解性シリル基を有する硬化性樹脂の場合には、空気中の湿気と反応して硬化できることから、一液型室温硬化性組成物とすることも可能である。ビニル基とＳｉＨ基とＰｔ触媒との組合せの場合や、ラジカル開始剤とアクリロイル基の組み合わせ、などの場合には、一液型硬化性組成物あるいは二液型硬化性組成物とした後、架橋温度にまで加熱させたり、紫外線や電子線などの架橋エネルギーを付与したりすることにより、硬化させることもできる。一般的には、放熱構造体全体をある程度加熱するのが容易である場合には、加熱硬化型組成物を用いるのが好ましく、放熱構造体の加熱が困難である場合には、二液型硬化性組成物とするか、湿気硬化型組成物とするのが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
硬化性ビニル系樹脂の中でも、低分子量シロキサンによる電子機器内汚染の問題が少ないこと、耐熱性に優れていること、等から、硬化性アクリル系樹脂を用いるのが好ましい。硬化性アクリル系樹脂としては、公知のさまざまな反応性アクリル樹脂を用いることができる。これらの中でも、分子末端に反応性基を有するアクリル系オリゴマーを用いるのが好ましい。これら硬化性アクリル系樹脂としては、リビングラジカル重合、中でも特に原子移動ラジカル重合にて製造された硬化性アクリル系樹脂と、硬化触媒との組合せを最も好ましく用いることができる。このような樹脂の例として、（株）カネカ製カネカＸＭＡＰが良く知られている。
【００２０】
＜架橋性シリル基を有する硬化性ビニル系樹脂及び硬化触媒＞ 硬化性ビニル系樹脂の中でも、架橋性シリル基を平均して少なくとも１個有する硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）と、硬化触媒（ＩＩＩ）とを用いることにより、室温でも湿分で硬化可能な一液型硬化性組成物を得ることができ、容易に硬化反応を進行させることが可能となるため好ましい。硬化性ビニル系樹脂の架橋性シリル基の数は特に限定されないが、組成物の硬化性、及び硬化物の物性の観点から、分子中に平均して１個以上有することが好ましく、より好ましくは１．１個以上４．０以下、さらに好ましくは１．２個以上３．５個以下である。硬化触媒（ＩＩＩ）としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジエチルヘキサノエート、等の有機錫化合物、テトラブチルチタネート等の有機チタン化合物、アルミニウムトリスアセチルアセトナート等の有機アルミニウム化合物、金属キレート化合物類、アミン化合物、等公知のシラノール縮合触媒が例示できる。
【００２１】
＜熱伝導性充填材＞ 硬化型熱伝導性組成物に用いられる熱伝導性充填材（ＩＩ）としては、市販されている一般的な良熱伝導性充填材を用いることが出来る。なかでも、熱伝導率、入手性、絶縁性や電磁波シールド性や電磁波吸収性などの電気特性を付与可能、充填性、毒性、等種々の観点から、グラファイト、ダイヤモンド、等の炭素化合物；酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物；窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の金属窒化物；炭化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化ケイ素等の金属炭化物；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物；炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属炭酸塩；結晶性シリカ：アクリロニトリル系ポリマー焼成物、フラン樹脂焼成物、クレゾール樹脂焼成物、ポリ塩化ビニル焼成物、砂糖の焼成物、木炭の焼成物等の有機性ポリマー焼成物；Ｚｎフェライトとの複合フェライト；Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系三元合金；金属粉末、等が好ましく挙げられる。
【００２２】
さらに、入手性や熱伝導性の観点から、グラファイト、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、結晶化シリカがより好ましく、グラファイト、α―アルミナ、六方晶窒化ホウ素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、Ｍｎ−Ｚｎ系ソフトフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系ソフトフェライト、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系三元合金（センダスト）、カルボニル鉄、鉄ニッケル合金（パーマロイ）がより好ましく、球状化グラファイト、丸み状あるいは球状のα―アルミナ、球状化六方晶窒化ホウ素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、Ｍｎ−Ｚｎ系ソフトフェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系ソフトフェライト、球状Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系三元合金（センダスト）、カルボニル鉄、が特に好ましい。本発明でカルボニル鉄を用いる場合には、還元カルボニル鉄粉であることが望ましい。還元カルボニル鉄粉とは、標準グレードではなく、還元グレードに分類されるカルボニル鉄粉であり、標準グレードに比べ、カーボンと窒素の含有量が低いことが特徴である。
【００２３】
また、これらの熱伝導性充填材は、樹脂に対する分散性が向上する点から、シランカップリング剤（ビニルシラン、エポキシシラン、（メタ）アクリルシラン、イソシアナートシラン、クロロシラン、アミノシラン等）やチタネートカップリング剤（アルコキシチタネート、アミノチタネート等）、又は、脂肪酸（カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸等の飽和脂肪酸、ソルビン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸等の不飽和脂肪酸等）や樹脂酸（アビエチン酸、ピマル酸、レボピマール酸、ネオアピチン酸、パラストリン酸、デヒドロアビエチン酸、イソピマール酸、サンダラコピマール酸、コルム酸、セコデヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸等）等により、表面が処理されたものであることが好ましい。
【００２４】
このような熱伝導性充填材の使用量としては、本発明の組成物から得られる熱伝導性材料の熱伝導率を高くすることができる点から、熱伝導性充填材の容積率（％）が全組成物中の２５容量％以上となることが好ましい。２５容量％よりも少ない場合は、熱伝導性が十分でなくなる傾向がある。さらに高い熱伝導率を望む場合は、熱伝導性充填材の使用量を、全組成物中の４０容量％以上とすることがより好ましい。熱伝導性充填材の容積率（％）は、好ましくは９８容量％以下である。
【００２５】
ここで熱伝導性充填材の容積率（％）とは、樹脂分及び熱伝導性充填材のそれぞれの重量分率と比重から算出されるものであり、次式により求められる。なお、次式においては、熱伝導性充填材を単に「充填材」と記載した。
充填材容積率（容量％）＝（充填材重量比率／充填材比重）÷[（樹脂分重量比率／樹脂分比重）＋（充填材重量比率／充填材比重）]×１００
ここで、樹脂分とは、熱伝導性充填材を除いた全成分を指す。
【００２６】
また、樹脂に対する熱伝導性充填材の充填率を高める１手法として、粒子径の異なる熱伝導性充填材を２種類以上併用することが好適である。この場合、粒子径の大きい熱伝導性充填材と、粒子径の小さい熱伝導性充填材との粒径比を１０／１程度とすることが好ましい。
【００２７】
またこれら熱伝導性充填材は、同一種類の熱伝導性充填材だけでなく、種類の異なる２種以上を併用することもできる。また本発明の効果を妨げない程度に、熱伝導性充填材以外の各種充填材を必要に応じて用いても良い。熱伝導性充填材以外の各種充填材としては、特に限定されないが、木粉、パルプ、木綿チップ、アスベスト、ガラス繊維、炭素繊維、マイカ、クルミ殻粉、もみ殻粉、ケイソウ土、白土、シリカ（ヒュームドシリカ、沈降性シリカ、溶融シリカ、ドロマイト、無水ケイ酸、含水ケイ酸、非晶質球形シリカ等）、カーボンブラックのような補強性充填材；ケイソウ土、焼成クレー、クレー、タルク、酸化チタン、ベントナイト、有機ベントナイト、酸化第二鉄、アルミニウム微粉末、フリント粉末、活性亜鉛華、亜鉛末、炭酸亜鉛およびシラスバルーン、ガラスミクロバルーン、フェノール樹脂や塩化ビニリデン樹脂の有機ミクロバルーン、ＰＶＣ粉末、ＰＭＭＡ粉末など樹脂粉末などの充填材；石綿、ガラス繊維およびガラスフィラメント、炭素繊維、ケブラー繊維、ポリエチレンファイバー等の繊維状充填材等が挙げられる。 これら充填材のうちでは沈降性シリカ、ヒュームドシリカ、溶融シリカ、ドロマイト、カーボンブラック、酸化チタン、タルクなどが好ましい。なおこれら充填材の中には、わずかに熱伝導性充填材としての機能を有しているものもあり、また炭素繊維、各種金属粉、各種金属酸化物、各種有機繊維のように、組成、合成方法、結晶化度、結晶構造によっては優れた熱伝導性充填材として使用可能となるものもある。
【００２８】
＜熱伝導性ブロック及び硬化型熱伝導性組成物の硬化物の熱伝導率＞ 熱伝導性ブロック及び硬化型熱伝導性組成物の硬化物は、熱を効率的に外部に伝える必要があることから、高熱伝導性の材料を用いる必要がある。熱伝導率は具体的には０．９Ｗ／ｍＫ以上、好ましくは１．０Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは１．２Ｗ／ｍＫ以上であるとよい。このような高熱伝導性組成物の硬化物を用いることにより、発熱体が空気と接している場合と比較して、発熱体の熱を効率よく逃がすことが可能となる。熱伝導率は、好ましくは１００００Ｗ／ｍＫ以下である。
【００２９】
熱伝導性ブロックの熱伝導率は京都電子工業（株）製ホットディスク法熱伝導率測定装置ＴＰＡ−５０１を用い、４φサイズのセンサーを厚み３ｍｍ、直径２０ｍｍの円盤状サンプル２枚で挟む方法にて２３℃で測定した。硬化型熱伝導性材料層の熱伝導率測定は、材料を十分硬化させた後に測定した。
【００３０】
＜発熱体の温度＞ 発熱体の温度は、発熱体から発生する熱を効率よく放熱体に伝えるほど、低くなる。発熱体の温度はその耐熱温度以下とする観点から、好ましくは１３０℃以下、より好ましくは１２０℃、さらに好ましくは１１１℃以下である。１３０℃以上になると、発熱体を形成する半導体素子の働きが鈍くなったり故障したりする場合がある。なお、電子機器によっては、発熱体の耐熱温度が、１２０℃以下に制限される場合もある。また、耐熱温度が発熱体温度以上である硬化型熱伝導性材料層を用いることが好ましい。発熱体の温度は、好ましくは０℃以上である。
【００３１】
＜発熱体と放熱体との距離＞ 発熱体と放熱体との距離が離れる程、熱抵抗が大きくなり、発熱体の温度が高くなる。したがって、発熱体の温度が高くなりすぎないように、発熱体と放熱体との距離はなるべく薄いことが望ましい。
【００３２】
＜発熱体の数＞ 図１を参照して、本発明の発熱体は、基板１２上に一つだけあってもよいし、複数個が基板上に取り付けられていても良い。複数個の発熱体が基板上に取り付けられている場合、発熱体の基板からの高さが一致している必要は無い。未硬化の硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させることにより、発熱体の高さが一致していない場合にも密着し、発熱体から発生する熱を効率よく放熱体１３に伝えることが可能となる。
【００３３】
＜放熱体の材質＞ 放熱体の材質は、高熱伝導性を有しているほど温度分布が均一になり、放熱効率が高まるため好ましい。放熱体として好ましい素材は、アルミニウム、銅、マグネシウムをはじめとする高熱伝導性金属、グラファイト、ダイヤモンド等の高熱伝導性炭素材料、アルミナ、窒化アルミ、窒化ケイ素、等の高熱伝導性セラミックス、等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。放熱体の熱伝導率は、好ましくは１５Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは２０Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは３０Ｗ／ｍＫ以上、最も好ましくは１００Ｗ／ｍＫ以上であることが、放熱性向上のために好ましい。放熱体の熱伝導率は、好ましくは１００００Ｗ／ｍＫ以下である。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例により発明の実施態様、効果を示すが、本発明はこれに限られるものではない。
【００３５】
［硬化性アクリル系樹脂の合成例１］ 架橋性シリル基を有するポリ（アクリル酸−ｎ−ブチル）樹脂Ａの合成例：
窒素雰囲気下、２５０Ｌ反応機にＣｕＢｒ（１．０９ｋｇ）、アセトニトリル（１１．４ｋｇ）、アクリル酸ブチル（２６．０ｋｇ）及び２，５−ジブロモアジピン酸ジエチル（２．２８ｋｇ）を加え、７０〜８０℃で３０分程度撹拌した。これにペンタメチルジエチレントリアミンを加え、反応を開始した。反応開始３０分後から２時間かけて、アクリル酸ブチル（１０４ｋｇ）を連続的に追加した。反応途中ペンタメチルジエチレントリアミンを適宜添加し、内温７０℃〜９０℃となるようにした。ここまでで使用したペンタメチルジエチレントリアミン総量は２２０ｇであった。反応開始から４時間後、８０℃で減圧下、加熱攪拌することにより揮発分を除去した。これにアセトニトリル（４５．７ｋｇ）、１，７−オクタジエン（１４．０ｋｇ）、ペンタメチルジエチレントリアミン（４３９ｇ）を添加して８時間撹拌を続けた。混合物を８０℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。
【００３６】
この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、ろ過助剤として珪藻土、吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下（酸素濃度６％）、内温１００℃で加熱攪拌した。混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を内温１００℃で減圧下、加熱攪拌して揮発分を除去した。
【００３７】
更にこの濃縮物に吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイト、熱劣化防止剤を加え、減圧下、加熱攪拌した（平均温度約１７５℃、減圧度１０Ｔｏｒｒ以下）。
更に吸着剤として珪酸アルミ、ハイドロタルサイトを追加し、酸化防止剤を加え、酸素窒素混合ガス雰囲気下（酸素濃度６％）、内温１５０℃で加熱攪拌した。
【００３８】
この濃縮物にトルエンを加え、重合体を溶解させた後、混合液中の固形分をろ過で除去し、ろ液を減圧下加熱攪拌して揮発分を除去し、アルケニル基を有する重合体を得た。
【００３９】
このアルケニル基を有する重合体、ジメトキシメチルシラン（アルケニル基に対して２．０モル当量）、オルトギ酸メチル（アルケニル基に対して１．０モル当量）、白金触媒［ビス（１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン）白金錯体触媒のキシレン溶液：以下白金触媒という］（白金として重合体１ｋｇに対して１０ｍｇ）を混合し、窒素雰囲気下、１００℃で加熱攪拌した。アルケニル基が消失したことを確認し、反応混合物を濃縮して末端にジメトキシシリル基を有するポリ（アクリル酸−ｎ−ブチル）樹脂Ａを得た。得られた樹脂の数平均分子量は約２６０００、分子量分布は１．３であった。樹脂１分子当たりに導入された平均のシリル基の数を1Ｈ ＮＭＲ分析により求めたところ、約１．８個であった。
【００４０】
［硬化型熱伝導性組成物の製造例１］ 硬化性アクリル系樹脂の合成例１で得られた樹脂Ａ１００重量部、可塑剤：ＵＰ−１０２０（アクリル系可塑剤、東亞合成製）１００重量部、酸化防止剤：アデカスタブＡＯ−６０（アデカ製）１重量部、熱伝導性充填剤：ＡＳ−４０（丸み状アルミナ、昭和電工製）１１３０重量部、脱水剤：Ａ１７１（ビニルトリメトキシシラン、東レダウコーニングシリコーン製）１重量部、を手混ぜで充分撹拌混合した後に３本ペイントロールに３回通して各種硬化性組成物を得た。これらの硬化性組成物を真空脱泡装置にて脱泡処理した後、硬化触媒：ネオスタンＵ−２２０Ｈ（ジブチル錫ジアセチルアセトナート、日東化成製）２重量部と混合し、硬化型熱伝導性組成物Ａを得た。硬化後の熱伝導率は２．１Ｗ／ｍＫ、硬化前の粘度は１１４０Ｐａ・ｓであった。
【００４１】
（実施例１） 図１を参照して、幅５ｍｍ×５ｍｍ×厚さ１ｍｍのシリコン製の出力１．５Ｗの発熱体１１ａ、及び幅５ｍｍ×５ｍｍ×厚さ１．２ｍｍのシリコン製の出力１．０Ｗの発熱体１１ｂ、幅３０ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍのエポキシ樹脂製で容器状の形状をした基板１２に固定される。発熱体１１a，１１bに対向して距離Ｄaが１．００ｍｍ、距離Ｄbが０．８０ｍｍ、の間隔を有する位置に支持されるように、厚さ１．２ｍｍ、幅３５ｍｍ×２５ｍｍ×高さ１０ｍｍ、のアルミニウムＡ６０６１製で熱伝導率１８０Ｗ／ｍＫの放熱体１３が取り付けられている。発熱体１１ａと１１ｂの間に、４ｍｍＸ４ｍｍＸ厚さ１ｍｍの硬化型熱伝導性組成物Ａを硬化させた熱伝導性ブロック１５を設置し、発熱体１１a、１１b、放熱体１３、及び熱伝導性ブロック１５に接するように硬化型熱伝導性組成物Ａを、空気層を含まないよう注意しながら配置した後一晩硬化させ、熱伝導性組成物の硬化物層１４を設けた。硬化型熱伝導性組成物Ａは深部まで硬化しており、形状もほぼ初期の状態を維持した。
【００４２】
（比較例１） 図１から熱伝導性ブロック１５を除いた以外は実施例１と同様の構成にて硬化型熱伝導性組成物Ａを配置した後一晩硬化させ、熱伝導性組成物の硬化物層１４を設けた。硬化型熱伝導性組成物Ａの表面は硬化していたが深部は未硬化で、未硬化時の流動は抑制されず、一晩後には放熱体１３は初期位置からずれていた。
【００４３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４４】
１１a：発熱体a、１１b：発熱体b、１２：基板、１３：放熱体、１４：硬化型熱伝導性組成物の硬化物層、１５：熱伝導性ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体、放熱体、熱伝導性ブロック、及び硬化型熱伝導性組成物の硬化物を備え、前記硬化物が、前記発熱体、前記放熱体、及び前記熱伝導性ブロックに接するように硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させたものであることを特徴とする、放熱構造体。
【請求項２】
前記硬化型熱伝導性組成物が、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）と、熱伝導性充填材（ＩＩ）とを少なくとも含有するものである、請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項３】
前記硬化型熱伝導性組成物の硬化物が、架橋性シリル基を平均して少なくとも一個有する硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）、熱伝導性充填材（ＩＩ）、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）の硬化触媒（ＩＩＩ）、を少なくとも含有する組成物の硬化物であって、熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ以上のものである、請求項１または２に記載の放熱構造体。
【請求項４】
前記熱伝導性ブロックが熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ以上のものである、請求項１から３のいずれかに記載の放熱構造体。
【請求項５】
前記熱伝導性ブロックの体積が１ｍｍ3以上である、請求項１から４のいずれかに記載の放熱構造体。
【請求項６】
以下の工程からなる、放熱構造体の製造方法。
（１）硬化型熱伝導性組成物を、発熱体、放熱体、及び熱伝導性ブロックに接するように配置する工程
（２）前記硬化型熱伝導性組成物を硬化させる工程
【請求項１】
発熱体、放熱体、熱伝導性ブロック、及び硬化型熱伝導性組成物の硬化物を備え、前記硬化物が、前記発熱体、前記放熱体、及び前記熱伝導性ブロックに接するように硬化型熱伝導性組成物を配置した後硬化させたものであることを特徴とする、放熱構造体。
【請求項２】
前記硬化型熱伝導性組成物が、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）と、熱伝導性充填材（ＩＩ）とを少なくとも含有するものである、請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項３】
前記硬化型熱伝導性組成物の硬化物が、架橋性シリル基を平均して少なくとも一個有する硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）、熱伝導性充填材（ＩＩ）、硬化性ビニル系樹脂（Ｉ）の硬化触媒（ＩＩＩ）、を少なくとも含有する組成物の硬化物であって、熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ以上のものである、請求項１または２に記載の放熱構造体。
【請求項４】
前記熱伝導性ブロックが熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ以上のものである、請求項１から３のいずれかに記載の放熱構造体。
【請求項５】
前記熱伝導性ブロックの体積が１ｍｍ3以上である、請求項１から４のいずれかに記載の放熱構造体。
【請求項６】
以下の工程からなる、放熱構造体の製造方法。
（１）硬化型熱伝導性組成物を、発熱体、放熱体、及び熱伝導性ブロックに接するように配置する工程
（２）前記硬化型熱伝導性組成物を硬化させる工程
【図１】
【公開番号】特開２０１１−４４４４８（Ｐ２０１１−４４４４８Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９７１８（Ｐ２００９−１８９７１８）
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
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