熱伝導性シートの製造方法及び熱伝導性シート
【課題】シート状の高分子基材中に熱伝導性充填材が分散する熱伝導性シートの製造方法について、効率良く、容易に製造すること。
【解決手段】高分子基材に熱伝導性充填材を配合した熱伝導性組成物でなる塊状成形体１６の表面に、皮膜形成剤を付着させて、該皮膜形成剤による非粘着性の弾性皮膜１６ａを形成する工程と、塊状成形体１６をスライス加工して、弾性皮膜１６ａが外縁を形成するシート１２に分割する工程と、を実行し、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜１２ａでなる熱伝導性シート１１を形成した。
【解決手段】高分子基材に熱伝導性充填材を配合した熱伝導性組成物でなる塊状成形体１６の表面に、皮膜形成剤を付着させて、該皮膜形成剤による非粘着性の弾性皮膜１６ａを形成する工程と、塊状成形体１６をスライス加工して、弾性皮膜１６ａが外縁を形成するシート１２に分割する工程と、を実行し、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜１２ａでなる熱伝導性シート１１を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱する電子部品に固着し、その電子部品の放熱や冷却という熱対策部材として用いられる熱伝導性シートの製造方法及び熱伝導性シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に実装されるＩＣやＣＰＵなどは使用中（実行中）に発熱する電子部品であって、このような発熱体の電子部品を冷却するために、電子機器の内部にはヒートシンクやヒートパイプなどの放熱体が装備されている。そして発熱体から放熱体へ熱を効率よく伝えるために、発熱体と放熱体との間には熱伝導性シートが介装されている。この熱伝導性シートの利用により、発熱体と放熱体との間の伝熱面積が増大し、発熱体の熱を放熱体へ効率良く逃がすことができる。
【０００３】
熱伝導性シートは、発熱体や放熱体などの被着体に対する追従性や密着性を高めて熱を伝え易くしている。このため熱伝導性シートには柔軟性が要求されるが、柔軟性が高くなると粘着性も高くなってしまう。そして粘着性が高まると、熱伝導性シートどうしが粘着したり、被着体への取付作業が困難になることがある。また、熱伝導性シートは肉厚を薄くすれば熱伝導性を高めることができるが、薄肉にすると破れ易くなって取扱い難くなってしまう。
【０００４】
上記のような問題の対策として、例えば、特開平０２−１９６４５３号公報（特許文献１）には、柔らかく変形し易い第１のシリコーン樹脂層（ゲル層）と、取扱いに必要な強度を有する第２のシリコーン樹脂層（ゴム層）と、を積層した熱伝導性シート複合体が開示されている。また、特開平１０−１８３１１０号公報（特許文献２）には、熱伝導性充填材を配合したシリコーンゲル層と、ゴム状の薄膜補強層と、を積層した熱伝導性シリコーンゲル成形シートが開示されている。このような熱伝導性シートによれば、シートの厚み方向にはゲル層で柔らかく、シートの面方向にはゴム層で強度があり、熱を伝え易くて実装作業時の取扱い性が良いというメリットが得られる。
これら熱伝導性シートは、被着体の間に介装して実装する熱伝導性シートに比べて大きい寸法の大判熱伝導性シートを樹脂フィルム上に成形した後、被着体の大きさに合わせて裁断するという製造方法が多く採用されている。この製造方法により、熱伝導性シートを効率良く製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０２−１９６４５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１８３１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１、特許文献２に開示される熱伝導性シートは、被着体への装着作業を容易にすことができるが、少なくとも片面にゴム層を積層しているため、少なくとも一方の被着体にゴム層が接触することになり、ゲル層の柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を最大限に発揮できなくなるという問題がある。
【０００７】
以上のような従来技術を背景としてなされたのが本発明である。すなわち、本発明の目的は、柔軟性に起因した熱伝導性能を発揮することができ、さらに取扱い性に優れる技術を提供することにある。また、このような熱伝導性シートを効率良く、容易に製造することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく本発明は以下のように構成される。
すなわち、シート状の高分子基材中に熱伝導性充填材が分散する熱伝導性シートの製造方法について、高分子基材に熱伝導性充填材を配合した熱伝導性組成物から形成される塊状成形体の表面に、皮膜形成剤を付着させて、該皮膜形成剤による非粘着性の弾性皮膜を形成する工程と、塊状成形体をスライス加工して、弾性皮膜が外縁を形成するシートに分割する工程と、を実行し、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを形成することを特徴とする熱伝導性シートの製造方法を提供する。
【０００９】
本発明では、塊状成形体の表面に非粘着性の弾性皮膜を形成した後に、その塊状成形体を外縁が弾性皮膜でなるようスライス加工してシートを形成する。このため厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを容易に形成することができる。そして塊状成形体をスライス加工して製造するため、側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを複数得ることができ、効率よく製造することができる。そして厚さの異なる熱伝導性シートも金型を起工せずに製造することができる。さらに弾性皮膜が外縁を形成するようにスライス加工するため、塊状成形体を弾性皮膜の剛性によって変形し難くすることができ、スライス加工の精度を高めることができる。このように形成した熱伝導性シートは、側面の弾性皮膜によってシートの剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、弾性皮膜はシートの外縁に形成されているため、シートの面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
なお、スライス加工とは、塊状成形体をかんな削りの要領で平板に分割する加工を意味する。また、高分子基材には、高分子材料の主剤と硬化剤の他に、耐候性、耐熱性などの性質や生産性を考慮して、可塑剤、補強材、着色剤、耐熱向上剤、カップリング剤、難燃剤、粘着剤、触媒、硬化遅延剤、劣化防止剤などを適量含有することができる。
【００１０】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程を、熱伝導性組成物を充填する成形金型のキャビティ内に皮膜形成剤を塗布する工程と、この成形金型のキャビティに熱伝導性組成物を充填する工程と、キャビティ内で熱伝導性組成物から塊状成形体を成形すると同時に、皮膜形成剤により弾性皮膜を形成する工程と、を順次実行するものとすることもできる。このように塊状成形体の成形と同時に弾性皮膜を形成すれば、製造効率を高めることができる。
なお、本発明の「金型のキャビティ内に皮膜形成剤を塗布する」とは、金型のキャビティ壁面に直接皮膜形成剤を塗布すること、皮膜形成剤を塗布した部材を金型のキャビティ内にインサートすること、を意味する。このうち皮膜形成剤を塗布する部材には、例えば、シート物、筒物などが挙げられる。特にフィルムや金属箔などのシート物は、シート状態で皮膜形成剤を塗布した後に、折り曲げて金型にインサートすることができる。このようにシート物に皮膜形成剤を塗布する場合は、塊状成形体に皮膜形成剤を塗布する場合、金型のキャビティ壁面に皮膜形成剤を塗布する場合、金型にインサートする筒物の内側に皮膜形成剤を塗布する場合などに比べて、皮膜形成剤を容易にムラ無く塗布できるため、塊状成形体に対してムラ無く均一に皮膜形成剤を付着させることができ、安定した物性の弾性皮膜を形成することができる。
【００１１】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程を、熱伝導性組成物を成形金型のキャビティに充填する工程と、キャビティ内で熱伝導性組成物から塊状成形体を成形する工程と、塊状成形体の表面に皮膜形成剤を付着させる工程と、該皮膜形成剤による弾性皮膜を形成する工程と、を順次実行するものとすることができる。このよう塊状成形体を成形した後に皮膜形成剤を付着させれば、塊状成形体に対して皮膜形成剤を確実に付着させることができ、弾性皮膜を正確に形成することができる。
【００１２】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程にて、塊状成形体を柱体形状に成形し、該柱体形状の側面に弾性皮膜が形成され、塊状成形体をシートに分割する工程にて、柱体形状の塊状成形体を柱軸と交差方向にスライス加工することができる。このように塊状成形体を柱体形状とすれば、この柱体形状の側面に弾性皮膜を形成するため、皮膜形成剤を付着させ易くすることができ、弾性皮膜を正確に形成することができる。そして柱体形状の塊状成形体を柱軸と交差方向にスライス加工するため、各シートのスライスカット面を略同形状とすることができ、加工精度を高めることができる。
【００１３】
皮膜形成剤が前記高分子基材の主剤と反応する硬化剤とすることができる。このようにすれば、高分子基材の主剤と硬化剤である皮膜形成剤によって塊状成形体の表面に非粘着性の弾性皮膜を形成することができる。このため塊状成形体の表面に形成された非粘着性の弾性皮膜と塊状成形体内部の粘着性のある部位との間で明確な界面を形成することなく、表面から内部にかけて漸次性質が変わる塊状成形体とすることができる。よって弾性皮膜の剥離を起こり難くすることができる。また、表面と内部との間での柔軟性、熱伝導性、その他の性質の急激な変化を抑えることができる。
【００１４】
皮膜形成剤が前記高分子基材と固着する高分子材料とすることができる。このようにすれば、高分子基材でなる塊状成形体の表面に皮膜形成剤による弾性皮膜を容易に固着形成することができる。
【００１５】
また、本発明は、高分子基材中に熱伝導性充填材が分散する熱伝導性シートであって、シートの厚さ方向に沿う側面が非粘着性の弾性皮膜でなる熱伝導性シートを提供する。
【００１６】
本発明の熱伝導性シートでは、側面の弾性皮膜によってシートの剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、弾性皮膜はシートの外縁に形成されているため、シートの面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
【００１７】
本発明の前記熱伝導性シートについては、シートの面方向に沿う表面又は裏面のうち少なくとも一方がスライスカット面でなるものとすることができる。金型成形による成形体のキャビティとの接触面（いわゆる表面）は、ある程度の深さまで高分子基材の主剤によって覆われ熱伝導性充填材は表出し難い。これに対しスライスカット面は、熱伝導性充填材が均一分散している成形体の内部を露出させた面であるため、スライスカット面には熱伝導性充填材が表出し易い。このようにスライスカット面は金型成形におけるキャビティとの接触面と異なり、面際や面上に熱伝導性充填材が分散しているため、金型との接触面と比べて熱伝導性を高めることができる。よってシートの表面又は裏面のうち少なくとも一方をスライスカット面とすれば、高熱伝導性の熱伝導性シートを実現することができる。なお、スライスカット面とは、スライス加工により削られて表出した面を意味する。
【００１８】
本発明の前記熱伝導性シートについては、弾性皮膜を形成する高分子基材の引張弾性率が、シート面の略中央部分を形成する高分子基材の引張弾性率より高い値であるものとすることができる。このようにすれば、シートの外縁側からシートの剛性を高めることができる。
【００１９】
本発明の前記熱伝導性シートについては、弾性皮膜を、シートの厚さ方向に沿う側面に付着した皮膜形成剤における硬化剤と高分子基材の主剤との反応皮膜とすることができる。このようにすれば、熱伝導性シートの側面に形成された非粘着性の弾性皮膜と熱伝導性シート内部の粘着性のある部位との間で明確な界面を形成することなく、側面から内部にかけて漸次性質が変わる熱伝導性シートとすることができる。よって弾性皮膜の剥離を起こり難くすることができる。また、側面と内部との間での柔軟性、熱伝導性、その他の性質の急激な変化を抑えることができる。
【００２０】
弾性皮膜を皮膜形成剤における硬化剤と高分子基材の主剤との反応皮膜とする熱伝導性シートについては、高分子基材の引張弾性率が、外縁を最大値にして内方に向けて徐々に低くなるものとすることができる。即ち、高分子基材の引張弾性率を外縁から内方に向かって傾斜的に小さくすることができる。このようにすれば、引張弾性率の差による偏った変形や破損を防ぐことができ、耐久性の高い熱伝導性シートを実現することができる。
【００２１】
本発明の前記熱伝導性シートについては、弾性皮膜がシートにおける側面の周方向に対し断続的に形成されているものとすることができる。つまり、側面の全面に連続する弾性皮膜を形成したものと異なり、側面に断続的に弾性皮膜を形成することができる。このようにすれば、シートを圧縮した際に、弾性皮膜を形成していない側面部分が外方へ膨出し易くなるため、連続する弾性皮膜を形成したシートと比べてシートを潰れ易くすることができ、圧縮荷重を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の熱伝導性シートの製造方法によれば、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを容易に形成することができる。そして側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを複数得ることができ、効率よく製造することができる。さらに塊状成形体を弾性皮膜の剛性によって変形し難くすることができ、スライス加工の精度を高めることができる。
このように製造した熱伝導性シートは、側面の弾性皮膜によってシートの剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、シートの面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の熱伝導性シートを示す平面図。
【図２】図１のＳＡ−ＳＡ線断面図。
【図３】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体を成形する金型を示す斜視図。
【図４】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であってフィルムを金型にインサートする際の説明図。
【図５】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図６】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって熱伝導性組成物の金型への注入を終えた際の説明図。
【図７】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって金型で塊状成形体を成形した際の説明図。
【図８】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体をフィルムから取り出す際の説明図。
【図９】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体をスライス加工する際の説明図。
【図１０】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法の変形例であってフィルムをインサートせずに熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図１１】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図１２】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって金型で塊状成形体を成形した際の説明図。
【図１３】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって塊状成形体に硬化剤を塗布する際の説明図。
【図１４】第２実施形態の熱伝導性シートを示す図２相当断面図。
【図１５】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であってフィルムを金型にインサートする際の説明図。
【図１６】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図１７】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって熱伝導性組成物の金型への注入を終えた際の説明図。
【図１８】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって金型で塊状成形体を成形した際の説明図。
【図１９】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体をフィルムから取り出す際の説明図。
【図２０】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体をスライス加工する際の説明図。
【図２１】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって弾性皮膜を金型にインサートする際の説明図。
【図２２】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図２３】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって熱伝導性組成物の金型への注入を終えた際の説明図。
【図２４】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって金型で塊状成形体を成形した際の説明図。
【図２５】各実施形態の熱伝導性シートにおける変形例を示す平面図。
【図２６】塊状成形体をスライス加工して試験用熱伝導性シートを作製する際の説明図であり、分図（Ａ）は塊状成形体をスライス加工する際の説明図、分図（Ｂ）はスライス加工した試験用熱伝導性シートの説明図。
【図２７】塊状成形体をスライス加工して引張弾性率を測定する各試料を作製する際の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態で共通する構成については、同一の符号を付して重複説明を省略する。さらに、共通する材質、作用、効果についても同様に省略する。
【００２５】
第１実施形態〔図１〜図１３〕：
第１実施形態の熱伝導性シート１１とその製造方法を図１〜図１３に示す。図１は熱伝導性シート１１の平面図であり、図２は熱伝導性シート１１のＳＡ−ＳＡ線断面図、図３〜図９は熱伝導性シート１１における第１の製造方法を示す説明図、図１０は熱伝導性シート１１における第１の製造方法の変形例を示す説明図、図１１〜図１３は熱伝導性シート１１における第２の製造方法を示す説明図である。本実施形態の熱伝導性シート１１は、平板状のシート１２で構成されている。
【００２６】
シート１２はＩＣやＣＰＵなどの発熱体やヒートシンクやヒートパイプなどの放熱体と良好な密着性を有する「熱伝導性層」の単層構造である。そしてシート１２の形状は、平面視で矩形状であり、均一な厚みに形成されている。「熱伝導性層」は熱伝導性充填材が分散した高分子基材で形成されている。この高分子基材は柔軟で粘着性を有するためシート１２の面内は粘着性を発現するが、シート１２の厚さ方向に沿う四方の全側面には非粘着性の弾性皮膜１２ａが形成されている。
「非粘着性」とは弾性皮膜１２ａどうしを加圧することなく接触させた場合にそれらが付着し難い性質をいう。また作業者の手に触れた際にも粘着し難い性質をいう。これに対し「粘着性」とは、シート１２どうしを加圧することなく接触させた場合にそれらが付着し合う性質をいう。また作業者の手に触れた際にも粘着する性質をいう。シート１２の「面内」とは、シート１２における一対の表面（表裏面）における外縁を除く部分を意味する。
【００２７】
シート１２が発熱体や放熱体などの被着体と良好な密着性を確保するために、高分子基材は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するタイプＥ硬度（以下、単に「Ｅ硬度」という。）で６０以下であることが好ましい。Ｅ硬度が６０を超えるとシート１２が柔軟性を失って硬くなり、被着体との密着性が悪く、装着時に圧縮され難くなって熱伝導性が悪くなるおそれがある。一方で、高分子基材のＥ硬度が０に近似するような、低硬度ゲル状、粘土質状、ペースト状のものは、被着体との密着性が高まり、熱伝導性能を高めることができる。即ち、高分子基材のＥ硬度が０に近似するようなものであれば、その柔軟性、粘着性などから被着体に対して良好に密着することができるとともに、装着時に圧縮されて熱伝導性を高めることができる。なお、Ｅ硬度が０に近似するものについて、別の性質を用いて表すと、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に従って１／４円錐を用いて測定される不混和ちょう度で表すことができ、その不混和ちょう度が１〜１００のものを用いることができる。
【００２８】
そうした高分子基材は、熱伝導性充填材を成形体内に保持できるもので、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマーなどの高分子材料が使用できる。例えば、熱可塑性エラストマーとしては、スチレン−ブタジエンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン−イソプレンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。熱硬化性エラストマーとしては、天然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。
こうした高分子基材は、混合した後に硬化して前記高分子材料となる主剤と硬化剤のような混合系から生じるものとすることができる。例えば、未架橋ゴムと架橋剤であったり、架橋剤を含む未架橋ゴムと架橋促進剤であったりすることができ、また、その硬化反応も常温硬化であっても熱硬化であっても良い。シリコーンゴムであればシリコーンゴム主剤と硬化剤であってビニル基含有シリコーン生ゴムと過酸化物などが例示できる。また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーやポリアミド系熱可塑性エラストマーであれば、ジオールとジカルボン酸とすることができ、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーであれば、ジイソシアネートとジオールとすることができる。
これら高分子基材には、高分子材料となる主剤や硬化剤の他に、生産性、耐候性、耐熱性などの諸特性を高めるために、例えば、可塑剤、補強材、着色剤、耐熱向上剤、カップリング剤、難燃剤、粘着剤、触媒、硬化遅延剤、劣化防止剤などを適量含有することができる。
【００２９】
また高分子基材中に分散する熱伝導性充填材としては、熱伝導性の高い充填材が使用できる。例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭素繊維などが挙げられる。具体例としては、金属酸化物では、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、石英が挙げられる。金属窒化物では、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどが挙げられる。金属炭化物では、炭化ケイ素が挙げられる。金属水酸化物では、水酸化アルミニウムが挙げられる。炭素繊維では、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、樹脂繊維を炭化処理した繊維、樹脂繊維を黒鉛化処理した繊維などが挙げられる。なお、炭素繊維などの繊維状の熱伝導性充填材は、従来技術に見られるようにシート１２に対して一定方向に配向する技術を採用することもできる。
【００３０】
弾性皮膜１２ａは高分子基材となる主剤とその主剤と反応する硬化剤１５からなる「皮膜形成剤」との反応で形成されたものであり、シート１２の面内よりも硬質である。製造方法の詳細については後述するが、本発明の弾性皮膜１２ａは高分子基材の主剤とその高分子基材に付着し浸透した硬化剤１５との反応で形成されたものであるから、シート１２の面内と弾性皮膜１２ａとの間で明確な境界ができず、シート１２は内部から側面に向かって徐々に硬くなる。換言すれば、シート１２は外縁から内方へ徐々に粘着性を発現する傾斜材料であり、弾性皮膜１２ａもシート１２の一部となる。したがって、図面の記載を補足すれば、図１や図２において弾性皮膜１２ａと面内との間に界面があるように実線で表示しているが、こうした明確な界面は実際には存在しない。
このように弾性皮膜１２ａはシート１２の面内よりも硬質であるが、シート１２の厚さ方向に沿う側面という僅かな部分に形成され、しかもシート１２の側面自体に形成されているため、前記Ｅ硬度のような厳密な測定は困難である。よって弾性皮膜１２ａの硬さを数値によって示すことができず、シート１２の面内と弾性皮膜１２ａとを硬度の数値で比較することができない。そこで硬度以外の指標を用いると、弾性皮膜１２ａとシート１２の面内との硬さについては、引張弾性率の数値で比較することができる。弾性皮膜１２ａの引張弾性率がシート１２の面内の引張弾性率に比べて高い数値を示す。具体的な数値については後述の実施例で示すが、ここでの引張弾性率の数値は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１の規定に厳密に準拠して測定されるものではなく、弾性皮膜１２ａ部分とシート１２の面内部分との相対比較が行えるように測定したものである。この引張弾性率の数値は、シート１２の側面部分が最大値で、面内の中央（内方）に向けて徐々に低くなる。
【００３１】
熱伝導性シート１１の製造方法について代表的な３例を説明する。
第１の製造方法は、先ず、高分子基材と熱伝導性充填材を攪拌機で混合して熱伝導性組成物１３を用意する。なお、混合では空気の混入を防ぐために真空下により攪拌、混練することが好ましい。
次に図３で示すように、矩形柱体形状の塊状成形体を成形する金型１を用意する。この金型１は、矩形筒形状の筒金型１ａとこの金型１ａの両端部をそれぞれ塞ぐ２つの矩形板状の板金型１ｂから構成されている。
そして、筒金型１ａの内壁面（キャビティ面）に沿って矩形筒形になるフィルム１４を用意し、矩形筒形とした際に内側となる表面１４ａに対してシート状態で高分子基材の主剤と反応する「皮膜形成剤」としての硬化剤１５を塗布する。このフィルム１４を矩形筒形にして、図４で示すように、金型１にインサートする。その後図５で示すように、熱伝導性組成物１３を金型１内に充填する。この充填の際は、フィルム１４の表面１４ａに塗布した硬化剤１５を流れ落とさないように、筒金型１ａの略軸心に沿って熱伝導性組成物１３を充填することが好ましい。このように熱伝導性組成物１３を金型１内に充填すると、図６で示すように、フィルム１４の表面１４ａに塗布した硬化剤１５は熱伝導性組成物１３に浸透してしまう。このような硬化剤１５の浸透によってキャビティ内の熱伝導性組成物１３では、筒金型１ａの内壁面に近づくにつれて硬化剤１５の含有割合が徐々に多くなっている。
次に、金型１のキャビティ内で熱伝導性組成物１３から熱伝導性で矩形柱体形状の塊状成形体１６を成形すると同時に、熱伝導性組成物１３に浸透した硬化剤１５と高分子基材の主剤とを反応させて弾性皮膜１６ａを形成する。そして塊状成形体１６をフィルム１４ごと金型１から取り出した後、図８で示すように、塊状成形体１６をフィルム１４から外す。
最後に図９で示すように、側面に弾性皮膜１６ａを形成した矩形柱体形状の塊状成形体１６をその側面に交差する方向で刃物２を用いてスライス加工し、シート化する。このようにして、シート１２の厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜１２ａでなる熱伝導性シート１１を得ることができる。なお、スライス加工は、自動切断機を用いることにより容易に行うことができる。
【００３２】
第１の製造方法の変形例として、金型１にフィルム１４をインサートせず、図１０で示すように、筒金型１ａの内壁面に硬化剤１５を直接塗布することもできる。このようにすれば、フィルムを無くすことができ、製造中に用いる部材を削減することができる。
【００３３】
第２の製造方法は、先ず第１の製造方法と同様に、熱伝導性組成物１３と金型１を用意する。
次に図１１で示すように、金型１内に熱伝導性組成物１３を充填する。そして図１２で示すように、金型１のキャビティ内に充填された熱伝導性組成物１３から熱伝導性で矩形柱体形状の塊状成形体１６を成形する。この塊状成形体１６を金型１から脱型し、図１３で示すように、塗装機３を用いて矩形柱体形状の塊状成形体１６の側面に「皮膜形成剤」としての硬化剤１５を塗布し、塊状成形体１６に硬化剤１５を浸透させる。なお、塗布方法には、刷毛塗りや印刷などの方法も用いることができる。その後塊状成形体１６に浸透した硬化剤１５と高分子基材の主剤とを反応させて弾性皮膜１６ａを形成する。
最後に、側面に弾性皮膜１６ａを形成した矩形柱体形状の塊状成形体１６をその側面に交差する方向で刃物２を用いてスライス加工し（図９参照）、シート化する。このようにして、シート１２の厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜１２ａでなる熱伝導性シート１１を得ることができる。
【００３４】
第３の製造方法は、塊状成形体１６を成形せずに、金型で１枚物のシート１２を成形することができる。この製造方法でも、第１の製造方法のように金型のキャビティ内に硬化剤を塗布する製法で熱伝導性シート１１を製造でき、また第２の製造方法のように脱型した１枚物のシート１２に硬化剤を塗布する製法で熱伝導性シート１１を製造することもできる。このような製造方法でも、シート１２の成形ごとにその側面を弾性皮膜１２ａとした熱伝導性シート１１を得ることができる。そして第３の製造方法による熱伝導性シート１１では、シートの面方向に沿う表裏面が金型接触面であるため、これら表裏面に熱伝導性充填材を露出し難くすることができ、熱伝導性充填材を脱落し難くすることができる。
【００３５】
熱伝導性シート１１と熱伝導性シート１１の第１，第２の製造方法の作用、効果について説明する。
熱伝導性シート１１によれば、側面の弾性皮膜１２ａによってシート１２の剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、弾性皮膜１２ａはシート１２の外縁に形成されているため、シート１２の面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
【００３６】
第１，第２の製造方法によるシート１２は塊状成形体１６をスライス加工して製造されたため、シート１２の面方向に沿う表面又は裏面のうち少なくとも一方がスライスカット面となり、面際や面上に熱伝導性充填材が露出している。即ち、スライス加工を施さなければ、シート１２の表面では熱伝導性充填材が高分子基材中に埋もれてしまっているのに対し、スライス加工を施すためスライスカット面に熱伝導性充填材が表出するのである。よって、表面に表出した熱伝導性充填材が発熱体や放熱体に直接接触するため、第３の製造方法による金型接触面と比べて熱伝導性を高めることができ、高熱伝導性の熱伝導性シート１１を実現することができる。
【００３７】
熱伝導性シート１１の第１，第２の製造方法によれば、塊状成形体１６の表面に非粘着性の弾性皮膜１６ａを形成した後に、その塊状成形体１６を外縁が弾性皮膜１６ａでなるようスライス加工してシート１２を形成するため、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜１２ａでなる熱伝導性シート１１を容易に形成することができる。そして塊状成形体１６をスライス加工して製造するため、このような熱伝導性シート１１を複数得ることができ、効率よく製造することができる。さらに弾性皮膜１６ａが外縁を形成するようにスライス加工するため、塊状成形体１６を弾性皮膜１６ａの剛性によって変形し難くすることができ、スライス加工の精度を高めることができる。
【００３８】
塊状成形体１６を矩形柱体形状としてこの塊状成形体１６の側面に弾性皮膜１６ａを形成するため、硬化剤１５を付着させ易くすることができ、弾性皮膜１６ａを正確に形成することができる。そして矩形柱体形状の塊状成形体１６を柱軸と交差方向にスライス加工するため、各シート１２のスライスカット面を略同形状とすることができ、加工精度を高めることができる。
【００３９】
第１の製造方法では、塊状成形体１６の成形と同時に弾性皮膜１６ａを形成するため、製造効率を高めることができる。さらに硬化剤１５を塗布したフィルム１４を金型１のキャビティ内にインサートするため、塊状成形体１６に対してムラ無く均一に硬化剤１５を付着させることができ、安定した物性の弾性皮膜１６ａを形成することができる。
【００４０】
第２の製造方法では、塊状成形体１６を成形した後に硬化剤１５を付着させるため、塊状成形体１６に対して硬化剤１５を確実に付着させることができ、弾性皮膜１６ａを正確に形成することができる。
【００４１】
以上説明した熱伝導性シート１１の取扱いについて説明する。
熱伝導性シート１１は、シート１２の側面を弾性皮膜１２ａとしているため、製造時、梱包時、運搬時、使用時などにおいて、弾性皮膜の無いシートのみの熱伝導性シートに比べ、取扱い性に優れている。例えば、装着時においては、被着体に容易に取付けることができる。そして発熱体と放熱体との間に介装され、発熱体から発生する熱を放熱体へ効率良く伝導することができる。そして弾性皮膜１２ａはシート１２の側面であるため、弾性皮膜１２ａの形成によって熱伝導性能を損なうことはない。また、熱伝導性シート１１を被着体よりもわずかに大きい外形を有する寸法に形成して、弾性皮膜１２ａをそれら被着体に接触させないように載置して使用することも可能である。
【００４２】
第２実施形態〔図１４〜図２４〕：
第２実施形態の熱伝導性シート２１とその製造方法を図１４〜図２４に示す。図１４は熱伝導性シート２１の断面図であり、図１５〜図２０は熱伝導性シート２１における第１の製造方法を示す説明図、図２１〜図２４は熱伝導性シート２１における第２の製造方法を示す説明図である。第２実施形態の熱伝導性シート２１は第１実施形態の熱伝導性シート１１と異なり、シート２２と弾性皮膜２７とが別部材で形成されている。
【００４３】
シート２２はシート１２と同様に「熱伝導性層」の単層構造であり、平面視で矩形状の均一な厚みに形成されている。このシート２２も高分子基材で形成されており、内部には熱伝導性充填材が分散している。そしてこの高分子基材も柔軟で粘着性を有し、面内は粘着性を発現している。シート１２と異なるのは、厚さ方向に沿う全側面に、高分子基材の主剤と「皮膜形成剤」として付着した硬化剤との反応で形成される弾性皮膜が形成されていない点である。
【００４４】
弾性皮膜２７は先の実施形態で示した弾性皮膜１２ａと異なり、高分子基材と固着する皮膜形成剤２５によって形成されており、この皮膜形成剤２５は、基剤と硬化剤との硬化反応で形成されるものである。このためシート２２の厚さ方向に沿う側面と弾性皮膜２７との間には明確な境界が在り、平面視で矩形の環形状に形成されている。
弾性皮膜２７における基剤の材質は、高分子基材と固着する熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマーなどの高分子材料が使用できる。弾性皮膜２７の高分子材料とシート２２の高分子基材とを同材質にすれば、固着性を高めることができる。
【００４５】
熱伝導性シート２１の製造方法について代表的な２例を説明する。
第１の製造方法は、熱伝導性シート１１における第１の製造方法と略同様である。先ず、高分子基材と熱伝導性充填材を攪拌機で混合して熱伝導性組成物１３を用意する。
次に、矩形柱体形状の塊状成形体を成形する金型１を用意する（図３参照）。
そしてフィルム１４を用意し、矩形筒形とした際に内側となる表面１４ａに対して、高分子基材の主剤と固着する基剤と硬化剤とを含む皮膜形成剤２５を塗布する。このフィルム１４を矩形筒形にして、図１５で示すように、金型１にインサートする。その後図１６で示すように、熱伝導性組成物１３を金型１内に充填する。このように熱伝導性組成物１３を金型１内に充填すると、図１７で示すように、フィルム１４の表面１４ａに塗布した皮膜形成剤２５と熱伝導性組成物１３との間には界面が存在する。
次に、金型１のキャビティ内で熱伝導性組成物１３から熱伝導性で矩形柱体形状の塊状成形体２６を成形すると同時に、皮膜形成剤２５の硬化による弾性皮膜２７を一体形成する。そして塊状成形体２６をフィルム１４ごと金型１から取り出した後、図１９で示すように、塊状成形体２６と弾性皮膜２７をフィルム１４から外す。
最後に図２０で示すように、側面に弾性皮膜２７を形成した矩形柱体形状の塊状成形体２６をその側面に交差する方向で刃物２を用いてスライス加工し、シート化する。このようにして、シート２２の厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜２７でなる熱伝導性シート２１を得ることができる。
【００４６】
第１の製造方法の変形例として、金型１にフィルム１４をインサートせずに、筒金型１ａの内壁面に皮膜形成剤２５を直接塗布することもできる。このようにすれば、フィルムを無くすことができ、製造中に用いる部材を削減することができる。
【００４７】
第２の製造方法は、先ず、熱伝導性組成物１３と金型１を用意する。
次に図２１で示すように、高分子基材の主剤と固着する基剤と硬化剤とを含む皮膜形成剤２５でなる矩形の筒形状の弾性皮膜２７を金型１にインサートする。
次に図２２で示すように、金型１内に熱伝導性組成物１３を充填する。このように熱伝導性組成物１３を金型１内に充填すると、図２３で示すように、弾性皮膜２７と熱伝導性組成物１３との間には界面が存在する。そして金型１のキャビティ内に充填された熱伝導性組成物１３から熱伝導性で矩形柱体形状の塊状成形体２６を成形し、弾性皮膜２７と一体化する。その後、この塊状成形体２６と弾性皮膜２７を金型１から脱型する。
最後に、側面に弾性皮膜２７を形成した矩形柱体形状の塊状成形体２６をその側面に交差する方向で刃物２を用いてスライス加工し（図２０参照）、シート化する。このようにして、シート２２の厚さ方向に沿う側面に弾性皮膜２７が一体化する熱伝導性シート２１を得ることができる。
【００４８】
熱伝導性シート２１によれば、熱伝導性シート１１と同様に、側面の弾性皮膜２７によってシート２２の剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、弾性皮膜２７はシート２２の外縁に形成されているため、シート２２の面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
また、第１，第２の製造方法によるシート２２は塊状成形体２６をスライス加工して製造されたため、シート２２の面方向に沿う表面又は裏面のうち少なくとも一方がスライスカット面となり、面際や面上に熱伝導性充填材が分散している。よって高熱伝導性の熱伝導性シート２１を実現することができる。
【００４９】
弾性皮膜２７を高分子基材の主剤と固着する基剤と硬化剤との硬化反応で形成するため、シート２２と弾性皮膜２７との固着力を高めることができ、弾性皮膜２７が剥離し難い熱伝導性シート２１を実現することができる。
【００５０】
各実施形態の変形例〔図２５〕：
各実施形態の熱伝導性シート１１，２１ではシート１２，２２における側面の全面に連続する弾性皮膜１２ａ，２７を形成したが、弾性皮膜を側面に対し断続的に形成することができる。
例えば、熱伝導性シート１１で例示すると、図２５（Ａ）で示す変形例１の熱伝導性シート１１１では、シート１２における外縁の一方の対辺に弾性皮膜１２ａを形成している。図２５（Ｂ）で示す変形例２の熱伝導性シート１１２では、シート１２における外縁の各辺の中央付近を除いて弾性皮膜１２ａを形成している。図２５（Ｃ）で示す変形例３の熱伝導性シート１１３では、シート１２における外縁の一方の対辺に対し中央付近に弾性皮膜１２ａを形成しもう一方の対辺に中央付近を除いて弾性皮膜１２ａを形成している。
このようにすれば、熱伝導性シート１１１，１１２，１１３を圧縮した際に、弾性皮膜１２ａを形成していない側面部分が外方へ膨出し易くなるため、シート１２を潰れ易くすることができ、圧縮荷重を小さくすることができる。
【００５１】
前記実施形態においては、熱伝導性シート１１，２１，１１１，１１２，１１３のうち、弾性皮膜１２ａ，１６ａ，２７の形成されていないシート１２，２２の表面は粘着性であるとして説明したが、こうした熱伝導性層の表面を非粘着性の表面に形成することができる。
高分子基材を構成する高分子材料は柔軟で粘着性を有するが、熱伝導性充填材の種類や添加量、配向の程度等によっては、熱伝導性充填材が含まれる高分子基材が粘着性ではなく非粘着性となる場合もあり得るからである。例えば、炭素繊維を配向させて含む高分子基材はシート１２の表面が非粘着性となりやすい。したがって、シート１２，２２の表面は原則として粘着性であるが、非粘着性である場合を排除するものではない。
【実施例】
【００５２】
以下に、第１実施形態の熱伝導性シート１１に関する実施例を挙げて「引張弾性率」を説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
１．試料の製造：
高分子基材として熱硬化性の液状シリコーンゴム、粉末状熱伝導性充填材として酸化アルミニウム、繊維状熱伝導性充填材としてポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維を前駆体とする炭素繊維（以下、単に「炭素繊維」という。）を用いた。
液状シリコーン組成物１００重量部に対して、酸化アルミニウム４８０重量部、炭素繊維１２０重量部を配合し、攪拌及び真空脱泡の工程を経て熱伝導性組成物(13)を調整した。
次に、耐熱性を有するポリイミドフィルム(14)の表面(14a)に前記液状シリコーン組成物の主剤と反応するＳｉ−Ｈ基を有する硬化剤(15)のみを「皮膜形成剤」として塗布し、このフィルム(14)を筒金型(1a)の軸心方向（高さ方向）に沿う内壁面に沿うようにインサートする。そして、金型(1)に熱伝導性組成物(13)を充填した後、筒金型(1a)の軸心方向に平行な磁場を印加して、その方向に炭素繊維を配向させる。その後金型(1)を加熱して液状シリコーン組成物の主剤と硬化剤(15)を反応させた。これにより、高さ方向に炭素繊維が配向し、高さ方向に沿う側面を弾性皮膜(16a)とした縦横高さ１００ｍｍの塊状成形体(16)を製造した。
【００５４】
その後、図２６（Ａ）で示すように、塊状成形体(16)の高さ方向に沿う側面と垂直方向のカットライン(CL)に沿って刃物(2)で厚さ１ｍｍにスライス加工し、試験用熱伝導性シート(11)を得た。この試験用熱伝導性シート(11)を、図２７で示すように、さらに刃物(2)で幅１ｍｍにカットして、試料サイズが厚さ１ｍｍ×幅１ｍｍ×長さ１００ｍｍの試料１〜試料５を製造した。
試料１は、試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ１）。
試料２は試料１をカットした後さらに１ｍｍ幅にカットして、つまり試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面より１ｍｍ内側から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ２）。
試料３は試料２をカットした後さらに１ｍｍ幅にカットして、つまり試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面より２ｍｍ内側から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ３）。
試料４は試料３をカットした後に、試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面より９ｍｍ内側から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ４）。
試料５は試料４をカットした後に、試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面より５４ｍｍ内側から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ５）。
【００５５】
２．試験方法：
試料１〜試料５を引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎ（２４℃空気下）にて引張試験し、得られた荷重値を各試料の断面積の値で除して、本試験下の引張弾性率を算出した。その結果を表１に示す。なお、全ての試料の両端（上端及び下端）には弾性皮膜(12a)が存在するが、両端からそれぞれ２０ｍｍまでをチャッキング代として試験を行うため、測定した荷重値には両端の弾性皮膜(12a)の影響をほとんど受けない。
【００５６】
３．試験結果：
試料１は試料２〜試料５に比べて引張弾性率が最も高く、試料１から試料４や試料５に向けて徐々に弾性率が低下していくことが確認された。すなわち、試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面が硬質に形成され、試験用熱伝導性シート(11)の側面側から剛性を高めていることが確認された。また、試験用熱伝導性シート(11)の引張弾性率が、側面側の引張弾性率を最大として徐々に低下していくものであることが確認された。
【００５７】
【表１】
【符号の説明】
【００５８】
１ 金型
１ａ 筒金型
１ｂ 板金型
２ 刃物
３ 塗装機
１１ 熱伝導性シート（第１実施形態）
１２ シート（熱伝導性層）
１２ａ 弾性皮膜
１３ 熱伝導性組成物
１４ フィルム
１５ 硬化剤（皮膜形成剤）
１６ 塊状成形体
１６ａ 弾性皮膜
２１ 熱伝導性シート（第２実施形態）
２２ シート（熱伝導性層）
２５ 皮膜形成剤
２６ 塊状成形体
２７ 弾性皮膜
１１１ 熱伝導性シート（第１実施形態の変形例１）
１１２ 熱伝導性シート（第１実施形態の変形例２）
１１３ 熱伝導性シート（第１実施形態の変形例３）
ＣＬ カットライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱する電子部品に固着し、その電子部品の放熱や冷却という熱対策部材として用いられる熱伝導性シートの製造方法及び熱伝導性シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に実装されるＩＣやＣＰＵなどは使用中（実行中）に発熱する電子部品であって、このような発熱体の電子部品を冷却するために、電子機器の内部にはヒートシンクやヒートパイプなどの放熱体が装備されている。そして発熱体から放熱体へ熱を効率よく伝えるために、発熱体と放熱体との間には熱伝導性シートが介装されている。この熱伝導性シートの利用により、発熱体と放熱体との間の伝熱面積が増大し、発熱体の熱を放熱体へ効率良く逃がすことができる。
【０００３】
熱伝導性シートは、発熱体や放熱体などの被着体に対する追従性や密着性を高めて熱を伝え易くしている。このため熱伝導性シートには柔軟性が要求されるが、柔軟性が高くなると粘着性も高くなってしまう。そして粘着性が高まると、熱伝導性シートどうしが粘着したり、被着体への取付作業が困難になることがある。また、熱伝導性シートは肉厚を薄くすれば熱伝導性を高めることができるが、薄肉にすると破れ易くなって取扱い難くなってしまう。
【０００４】
上記のような問題の対策として、例えば、特開平０２−１９６４５３号公報（特許文献１）には、柔らかく変形し易い第１のシリコーン樹脂層（ゲル層）と、取扱いに必要な強度を有する第２のシリコーン樹脂層（ゴム層）と、を積層した熱伝導性シート複合体が開示されている。また、特開平１０−１８３１１０号公報（特許文献２）には、熱伝導性充填材を配合したシリコーンゲル層と、ゴム状の薄膜補強層と、を積層した熱伝導性シリコーンゲル成形シートが開示されている。このような熱伝導性シートによれば、シートの厚み方向にはゲル層で柔らかく、シートの面方向にはゴム層で強度があり、熱を伝え易くて実装作業時の取扱い性が良いというメリットが得られる。
これら熱伝導性シートは、被着体の間に介装して実装する熱伝導性シートに比べて大きい寸法の大判熱伝導性シートを樹脂フィルム上に成形した後、被着体の大きさに合わせて裁断するという製造方法が多く採用されている。この製造方法により、熱伝導性シートを効率良く製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０２−１９６４５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１８３１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１、特許文献２に開示される熱伝導性シートは、被着体への装着作業を容易にすことができるが、少なくとも片面にゴム層を積層しているため、少なくとも一方の被着体にゴム層が接触することになり、ゲル層の柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を最大限に発揮できなくなるという問題がある。
【０００７】
以上のような従来技術を背景としてなされたのが本発明である。すなわち、本発明の目的は、柔軟性に起因した熱伝導性能を発揮することができ、さらに取扱い性に優れる技術を提供することにある。また、このような熱伝導性シートを効率良く、容易に製造することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく本発明は以下のように構成される。
すなわち、シート状の高分子基材中に熱伝導性充填材が分散する熱伝導性シートの製造方法について、高分子基材に熱伝導性充填材を配合した熱伝導性組成物から形成される塊状成形体の表面に、皮膜形成剤を付着させて、該皮膜形成剤による非粘着性の弾性皮膜を形成する工程と、塊状成形体をスライス加工して、弾性皮膜が外縁を形成するシートに分割する工程と、を実行し、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを形成することを特徴とする熱伝導性シートの製造方法を提供する。
【０００９】
本発明では、塊状成形体の表面に非粘着性の弾性皮膜を形成した後に、その塊状成形体を外縁が弾性皮膜でなるようスライス加工してシートを形成する。このため厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを容易に形成することができる。そして塊状成形体をスライス加工して製造するため、側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを複数得ることができ、効率よく製造することができる。そして厚さの異なる熱伝導性シートも金型を起工せずに製造することができる。さらに弾性皮膜が外縁を形成するようにスライス加工するため、塊状成形体を弾性皮膜の剛性によって変形し難くすることができ、スライス加工の精度を高めることができる。このように形成した熱伝導性シートは、側面の弾性皮膜によってシートの剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、弾性皮膜はシートの外縁に形成されているため、シートの面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
なお、スライス加工とは、塊状成形体をかんな削りの要領で平板に分割する加工を意味する。また、高分子基材には、高分子材料の主剤と硬化剤の他に、耐候性、耐熱性などの性質や生産性を考慮して、可塑剤、補強材、着色剤、耐熱向上剤、カップリング剤、難燃剤、粘着剤、触媒、硬化遅延剤、劣化防止剤などを適量含有することができる。
【００１０】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程を、熱伝導性組成物を充填する成形金型のキャビティ内に皮膜形成剤を塗布する工程と、この成形金型のキャビティに熱伝導性組成物を充填する工程と、キャビティ内で熱伝導性組成物から塊状成形体を成形すると同時に、皮膜形成剤により弾性皮膜を形成する工程と、を順次実行するものとすることもできる。このように塊状成形体の成形と同時に弾性皮膜を形成すれば、製造効率を高めることができる。
なお、本発明の「金型のキャビティ内に皮膜形成剤を塗布する」とは、金型のキャビティ壁面に直接皮膜形成剤を塗布すること、皮膜形成剤を塗布した部材を金型のキャビティ内にインサートすること、を意味する。このうち皮膜形成剤を塗布する部材には、例えば、シート物、筒物などが挙げられる。特にフィルムや金属箔などのシート物は、シート状態で皮膜形成剤を塗布した後に、折り曲げて金型にインサートすることができる。このようにシート物に皮膜形成剤を塗布する場合は、塊状成形体に皮膜形成剤を塗布する場合、金型のキャビティ壁面に皮膜形成剤を塗布する場合、金型にインサートする筒物の内側に皮膜形成剤を塗布する場合などに比べて、皮膜形成剤を容易にムラ無く塗布できるため、塊状成形体に対してムラ無く均一に皮膜形成剤を付着させることができ、安定した物性の弾性皮膜を形成することができる。
【００１１】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程を、熱伝導性組成物を成形金型のキャビティに充填する工程と、キャビティ内で熱伝導性組成物から塊状成形体を成形する工程と、塊状成形体の表面に皮膜形成剤を付着させる工程と、該皮膜形成剤による弾性皮膜を形成する工程と、を順次実行するものとすることができる。このよう塊状成形体を成形した後に皮膜形成剤を付着させれば、塊状成形体に対して皮膜形成剤を確実に付着させることができ、弾性皮膜を正確に形成することができる。
【００１２】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程にて、塊状成形体を柱体形状に成形し、該柱体形状の側面に弾性皮膜が形成され、塊状成形体をシートに分割する工程にて、柱体形状の塊状成形体を柱軸と交差方向にスライス加工することができる。このように塊状成形体を柱体形状とすれば、この柱体形状の側面に弾性皮膜を形成するため、皮膜形成剤を付着させ易くすることができ、弾性皮膜を正確に形成することができる。そして柱体形状の塊状成形体を柱軸と交差方向にスライス加工するため、各シートのスライスカット面を略同形状とすることができ、加工精度を高めることができる。
【００１３】
皮膜形成剤が前記高分子基材の主剤と反応する硬化剤とすることができる。このようにすれば、高分子基材の主剤と硬化剤である皮膜形成剤によって塊状成形体の表面に非粘着性の弾性皮膜を形成することができる。このため塊状成形体の表面に形成された非粘着性の弾性皮膜と塊状成形体内部の粘着性のある部位との間で明確な界面を形成することなく、表面から内部にかけて漸次性質が変わる塊状成形体とすることができる。よって弾性皮膜の剥離を起こり難くすることができる。また、表面と内部との間での柔軟性、熱伝導性、その他の性質の急激な変化を抑えることができる。
【００１４】
皮膜形成剤が前記高分子基材と固着する高分子材料とすることができる。このようにすれば、高分子基材でなる塊状成形体の表面に皮膜形成剤による弾性皮膜を容易に固着形成することができる。
【００１５】
また、本発明は、高分子基材中に熱伝導性充填材が分散する熱伝導性シートであって、シートの厚さ方向に沿う側面が非粘着性の弾性皮膜でなる熱伝導性シートを提供する。
【００１６】
本発明の熱伝導性シートでは、側面の弾性皮膜によってシートの剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、弾性皮膜はシートの外縁に形成されているため、シートの面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
【００１７】
本発明の前記熱伝導性シートについては、シートの面方向に沿う表面又は裏面のうち少なくとも一方がスライスカット面でなるものとすることができる。金型成形による成形体のキャビティとの接触面（いわゆる表面）は、ある程度の深さまで高分子基材の主剤によって覆われ熱伝導性充填材は表出し難い。これに対しスライスカット面は、熱伝導性充填材が均一分散している成形体の内部を露出させた面であるため、スライスカット面には熱伝導性充填材が表出し易い。このようにスライスカット面は金型成形におけるキャビティとの接触面と異なり、面際や面上に熱伝導性充填材が分散しているため、金型との接触面と比べて熱伝導性を高めることができる。よってシートの表面又は裏面のうち少なくとも一方をスライスカット面とすれば、高熱伝導性の熱伝導性シートを実現することができる。なお、スライスカット面とは、スライス加工により削られて表出した面を意味する。
【００１８】
本発明の前記熱伝導性シートについては、弾性皮膜を形成する高分子基材の引張弾性率が、シート面の略中央部分を形成する高分子基材の引張弾性率より高い値であるものとすることができる。このようにすれば、シートの外縁側からシートの剛性を高めることができる。
【００１９】
本発明の前記熱伝導性シートについては、弾性皮膜を、シートの厚さ方向に沿う側面に付着した皮膜形成剤における硬化剤と高分子基材の主剤との反応皮膜とすることができる。このようにすれば、熱伝導性シートの側面に形成された非粘着性の弾性皮膜と熱伝導性シート内部の粘着性のある部位との間で明確な界面を形成することなく、側面から内部にかけて漸次性質が変わる熱伝導性シートとすることができる。よって弾性皮膜の剥離を起こり難くすることができる。また、側面と内部との間での柔軟性、熱伝導性、その他の性質の急激な変化を抑えることができる。
【００２０】
弾性皮膜を皮膜形成剤における硬化剤と高分子基材の主剤との反応皮膜とする熱伝導性シートについては、高分子基材の引張弾性率が、外縁を最大値にして内方に向けて徐々に低くなるものとすることができる。即ち、高分子基材の引張弾性率を外縁から内方に向かって傾斜的に小さくすることができる。このようにすれば、引張弾性率の差による偏った変形や破損を防ぐことができ、耐久性の高い熱伝導性シートを実現することができる。
【００２１】
本発明の前記熱伝導性シートについては、弾性皮膜がシートにおける側面の周方向に対し断続的に形成されているものとすることができる。つまり、側面の全面に連続する弾性皮膜を形成したものと異なり、側面に断続的に弾性皮膜を形成することができる。このようにすれば、シートを圧縮した際に、弾性皮膜を形成していない側面部分が外方へ膨出し易くなるため、連続する弾性皮膜を形成したシートと比べてシートを潰れ易くすることができ、圧縮荷重を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の熱伝導性シートの製造方法によれば、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを容易に形成することができる。そして側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを複数得ることができ、効率よく製造することができる。さらに塊状成形体を弾性皮膜の剛性によって変形し難くすることができ、スライス加工の精度を高めることができる。
このように製造した熱伝導性シートは、側面の弾性皮膜によってシートの剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、シートの面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の熱伝導性シートを示す平面図。
【図２】図１のＳＡ−ＳＡ線断面図。
【図３】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体を成形する金型を示す斜視図。
【図４】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であってフィルムを金型にインサートする際の説明図。
【図５】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図６】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって熱伝導性組成物の金型への注入を終えた際の説明図。
【図７】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって金型で塊状成形体を成形した際の説明図。
【図８】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体をフィルムから取り出す際の説明図。
【図９】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体をスライス加工する際の説明図。
【図１０】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法の変形例であってフィルムをインサートせずに熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図１１】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図１２】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって金型で塊状成形体を成形した際の説明図。
【図１３】第１実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって塊状成形体に硬化剤を塗布する際の説明図。
【図１４】第２実施形態の熱伝導性シートを示す図２相当断面図。
【図１５】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であってフィルムを金型にインサートする際の説明図。
【図１６】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図１７】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって熱伝導性組成物の金型への注入を終えた際の説明図。
【図１８】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって金型で塊状成形体を成形した際の説明図。
【図１９】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体をフィルムから取り出す際の説明図。
【図２０】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第１の製造方法であって塊状成形体をスライス加工する際の説明図。
【図２１】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって弾性皮膜を金型にインサートする際の説明図。
【図２２】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって熱伝導性組成物を金型に注入する際の説明図。
【図２３】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって熱伝導性組成物の金型への注入を終えた際の説明図。
【図２４】第２実施形態の熱伝導性シートにおける第２の製造方法であって金型で塊状成形体を成形した際の説明図。
【図２５】各実施形態の熱伝導性シートにおける変形例を示す平面図。
【図２６】塊状成形体をスライス加工して試験用熱伝導性シートを作製する際の説明図であり、分図（Ａ）は塊状成形体をスライス加工する際の説明図、分図（Ｂ）はスライス加工した試験用熱伝導性シートの説明図。
【図２７】塊状成形体をスライス加工して引張弾性率を測定する各試料を作製する際の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態で共通する構成については、同一の符号を付して重複説明を省略する。さらに、共通する材質、作用、効果についても同様に省略する。
【００２５】
第１実施形態〔図１〜図１３〕：
第１実施形態の熱伝導性シート１１とその製造方法を図１〜図１３に示す。図１は熱伝導性シート１１の平面図であり、図２は熱伝導性シート１１のＳＡ−ＳＡ線断面図、図３〜図９は熱伝導性シート１１における第１の製造方法を示す説明図、図１０は熱伝導性シート１１における第１の製造方法の変形例を示す説明図、図１１〜図１３は熱伝導性シート１１における第２の製造方法を示す説明図である。本実施形態の熱伝導性シート１１は、平板状のシート１２で構成されている。
【００２６】
シート１２はＩＣやＣＰＵなどの発熱体やヒートシンクやヒートパイプなどの放熱体と良好な密着性を有する「熱伝導性層」の単層構造である。そしてシート１２の形状は、平面視で矩形状であり、均一な厚みに形成されている。「熱伝導性層」は熱伝導性充填材が分散した高分子基材で形成されている。この高分子基材は柔軟で粘着性を有するためシート１２の面内は粘着性を発現するが、シート１２の厚さ方向に沿う四方の全側面には非粘着性の弾性皮膜１２ａが形成されている。
「非粘着性」とは弾性皮膜１２ａどうしを加圧することなく接触させた場合にそれらが付着し難い性質をいう。また作業者の手に触れた際にも粘着し難い性質をいう。これに対し「粘着性」とは、シート１２どうしを加圧することなく接触させた場合にそれらが付着し合う性質をいう。また作業者の手に触れた際にも粘着する性質をいう。シート１２の「面内」とは、シート１２における一対の表面（表裏面）における外縁を除く部分を意味する。
【００２７】
シート１２が発熱体や放熱体などの被着体と良好な密着性を確保するために、高分子基材は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するタイプＥ硬度（以下、単に「Ｅ硬度」という。）で６０以下であることが好ましい。Ｅ硬度が６０を超えるとシート１２が柔軟性を失って硬くなり、被着体との密着性が悪く、装着時に圧縮され難くなって熱伝導性が悪くなるおそれがある。一方で、高分子基材のＥ硬度が０に近似するような、低硬度ゲル状、粘土質状、ペースト状のものは、被着体との密着性が高まり、熱伝導性能を高めることができる。即ち、高分子基材のＥ硬度が０に近似するようなものであれば、その柔軟性、粘着性などから被着体に対して良好に密着することができるとともに、装着時に圧縮されて熱伝導性を高めることができる。なお、Ｅ硬度が０に近似するものについて、別の性質を用いて表すと、ＪＩＳ Ｋ ２２２０に従って１／４円錐を用いて測定される不混和ちょう度で表すことができ、その不混和ちょう度が１〜１００のものを用いることができる。
【００２８】
そうした高分子基材は、熱伝導性充填材を成形体内に保持できるもので、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマーなどの高分子材料が使用できる。例えば、熱可塑性エラストマーとしては、スチレン−ブタジエンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン−イソプレンブロック共重合体及びその水添ポリマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。熱硬化性エラストマーとしては、天然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。
こうした高分子基材は、混合した後に硬化して前記高分子材料となる主剤と硬化剤のような混合系から生じるものとすることができる。例えば、未架橋ゴムと架橋剤であったり、架橋剤を含む未架橋ゴムと架橋促進剤であったりすることができ、また、その硬化反応も常温硬化であっても熱硬化であっても良い。シリコーンゴムであればシリコーンゴム主剤と硬化剤であってビニル基含有シリコーン生ゴムと過酸化物などが例示できる。また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーやポリアミド系熱可塑性エラストマーであれば、ジオールとジカルボン酸とすることができ、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーであれば、ジイソシアネートとジオールとすることができる。
これら高分子基材には、高分子材料となる主剤や硬化剤の他に、生産性、耐候性、耐熱性などの諸特性を高めるために、例えば、可塑剤、補強材、着色剤、耐熱向上剤、カップリング剤、難燃剤、粘着剤、触媒、硬化遅延剤、劣化防止剤などを適量含有することができる。
【００２９】
また高分子基材中に分散する熱伝導性充填材としては、熱伝導性の高い充填材が使用できる。例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭素繊維などが挙げられる。具体例としては、金属酸化物では、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、石英が挙げられる。金属窒化物では、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどが挙げられる。金属炭化物では、炭化ケイ素が挙げられる。金属水酸化物では、水酸化アルミニウムが挙げられる。炭素繊維では、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、樹脂繊維を炭化処理した繊維、樹脂繊維を黒鉛化処理した繊維などが挙げられる。なお、炭素繊維などの繊維状の熱伝導性充填材は、従来技術に見られるようにシート１２に対して一定方向に配向する技術を採用することもできる。
【００３０】
弾性皮膜１２ａは高分子基材となる主剤とその主剤と反応する硬化剤１５からなる「皮膜形成剤」との反応で形成されたものであり、シート１２の面内よりも硬質である。製造方法の詳細については後述するが、本発明の弾性皮膜１２ａは高分子基材の主剤とその高分子基材に付着し浸透した硬化剤１５との反応で形成されたものであるから、シート１２の面内と弾性皮膜１２ａとの間で明確な境界ができず、シート１２は内部から側面に向かって徐々に硬くなる。換言すれば、シート１２は外縁から内方へ徐々に粘着性を発現する傾斜材料であり、弾性皮膜１２ａもシート１２の一部となる。したがって、図面の記載を補足すれば、図１や図２において弾性皮膜１２ａと面内との間に界面があるように実線で表示しているが、こうした明確な界面は実際には存在しない。
このように弾性皮膜１２ａはシート１２の面内よりも硬質であるが、シート１２の厚さ方向に沿う側面という僅かな部分に形成され、しかもシート１２の側面自体に形成されているため、前記Ｅ硬度のような厳密な測定は困難である。よって弾性皮膜１２ａの硬さを数値によって示すことができず、シート１２の面内と弾性皮膜１２ａとを硬度の数値で比較することができない。そこで硬度以外の指標を用いると、弾性皮膜１２ａとシート１２の面内との硬さについては、引張弾性率の数値で比較することができる。弾性皮膜１２ａの引張弾性率がシート１２の面内の引張弾性率に比べて高い数値を示す。具体的な数値については後述の実施例で示すが、ここでの引張弾性率の数値は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１の規定に厳密に準拠して測定されるものではなく、弾性皮膜１２ａ部分とシート１２の面内部分との相対比較が行えるように測定したものである。この引張弾性率の数値は、シート１２の側面部分が最大値で、面内の中央（内方）に向けて徐々に低くなる。
【００３１】
熱伝導性シート１１の製造方法について代表的な３例を説明する。
第１の製造方法は、先ず、高分子基材と熱伝導性充填材を攪拌機で混合して熱伝導性組成物１３を用意する。なお、混合では空気の混入を防ぐために真空下により攪拌、混練することが好ましい。
次に図３で示すように、矩形柱体形状の塊状成形体を成形する金型１を用意する。この金型１は、矩形筒形状の筒金型１ａとこの金型１ａの両端部をそれぞれ塞ぐ２つの矩形板状の板金型１ｂから構成されている。
そして、筒金型１ａの内壁面（キャビティ面）に沿って矩形筒形になるフィルム１４を用意し、矩形筒形とした際に内側となる表面１４ａに対してシート状態で高分子基材の主剤と反応する「皮膜形成剤」としての硬化剤１５を塗布する。このフィルム１４を矩形筒形にして、図４で示すように、金型１にインサートする。その後図５で示すように、熱伝導性組成物１３を金型１内に充填する。この充填の際は、フィルム１４の表面１４ａに塗布した硬化剤１５を流れ落とさないように、筒金型１ａの略軸心に沿って熱伝導性組成物１３を充填することが好ましい。このように熱伝導性組成物１３を金型１内に充填すると、図６で示すように、フィルム１４の表面１４ａに塗布した硬化剤１５は熱伝導性組成物１３に浸透してしまう。このような硬化剤１５の浸透によってキャビティ内の熱伝導性組成物１３では、筒金型１ａの内壁面に近づくにつれて硬化剤１５の含有割合が徐々に多くなっている。
次に、金型１のキャビティ内で熱伝導性組成物１３から熱伝導性で矩形柱体形状の塊状成形体１６を成形すると同時に、熱伝導性組成物１３に浸透した硬化剤１５と高分子基材の主剤とを反応させて弾性皮膜１６ａを形成する。そして塊状成形体１６をフィルム１４ごと金型１から取り出した後、図８で示すように、塊状成形体１６をフィルム１４から外す。
最後に図９で示すように、側面に弾性皮膜１６ａを形成した矩形柱体形状の塊状成形体１６をその側面に交差する方向で刃物２を用いてスライス加工し、シート化する。このようにして、シート１２の厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜１２ａでなる熱伝導性シート１１を得ることができる。なお、スライス加工は、自動切断機を用いることにより容易に行うことができる。
【００３２】
第１の製造方法の変形例として、金型１にフィルム１４をインサートせず、図１０で示すように、筒金型１ａの内壁面に硬化剤１５を直接塗布することもできる。このようにすれば、フィルムを無くすことができ、製造中に用いる部材を削減することができる。
【００３３】
第２の製造方法は、先ず第１の製造方法と同様に、熱伝導性組成物１３と金型１を用意する。
次に図１１で示すように、金型１内に熱伝導性組成物１３を充填する。そして図１２で示すように、金型１のキャビティ内に充填された熱伝導性組成物１３から熱伝導性で矩形柱体形状の塊状成形体１６を成形する。この塊状成形体１６を金型１から脱型し、図１３で示すように、塗装機３を用いて矩形柱体形状の塊状成形体１６の側面に「皮膜形成剤」としての硬化剤１５を塗布し、塊状成形体１６に硬化剤１５を浸透させる。なお、塗布方法には、刷毛塗りや印刷などの方法も用いることができる。その後塊状成形体１６に浸透した硬化剤１５と高分子基材の主剤とを反応させて弾性皮膜１６ａを形成する。
最後に、側面に弾性皮膜１６ａを形成した矩形柱体形状の塊状成形体１６をその側面に交差する方向で刃物２を用いてスライス加工し（図９参照）、シート化する。このようにして、シート１２の厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜１２ａでなる熱伝導性シート１１を得ることができる。
【００３４】
第３の製造方法は、塊状成形体１６を成形せずに、金型で１枚物のシート１２を成形することができる。この製造方法でも、第１の製造方法のように金型のキャビティ内に硬化剤を塗布する製法で熱伝導性シート１１を製造でき、また第２の製造方法のように脱型した１枚物のシート１２に硬化剤を塗布する製法で熱伝導性シート１１を製造することもできる。このような製造方法でも、シート１２の成形ごとにその側面を弾性皮膜１２ａとした熱伝導性シート１１を得ることができる。そして第３の製造方法による熱伝導性シート１１では、シートの面方向に沿う表裏面が金型接触面であるため、これら表裏面に熱伝導性充填材を露出し難くすることができ、熱伝導性充填材を脱落し難くすることができる。
【００３５】
熱伝導性シート１１と熱伝導性シート１１の第１，第２の製造方法の作用、効果について説明する。
熱伝導性シート１１によれば、側面の弾性皮膜１２ａによってシート１２の剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、弾性皮膜１２ａはシート１２の外縁に形成されているため、シート１２の面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
【００３６】
第１，第２の製造方法によるシート１２は塊状成形体１６をスライス加工して製造されたため、シート１２の面方向に沿う表面又は裏面のうち少なくとも一方がスライスカット面となり、面際や面上に熱伝導性充填材が露出している。即ち、スライス加工を施さなければ、シート１２の表面では熱伝導性充填材が高分子基材中に埋もれてしまっているのに対し、スライス加工を施すためスライスカット面に熱伝導性充填材が表出するのである。よって、表面に表出した熱伝導性充填材が発熱体や放熱体に直接接触するため、第３の製造方法による金型接触面と比べて熱伝導性を高めることができ、高熱伝導性の熱伝導性シート１１を実現することができる。
【００３７】
熱伝導性シート１１の第１，第２の製造方法によれば、塊状成形体１６の表面に非粘着性の弾性皮膜１６ａを形成した後に、その塊状成形体１６を外縁が弾性皮膜１６ａでなるようスライス加工してシート１２を形成するため、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜１２ａでなる熱伝導性シート１１を容易に形成することができる。そして塊状成形体１６をスライス加工して製造するため、このような熱伝導性シート１１を複数得ることができ、効率よく製造することができる。さらに弾性皮膜１６ａが外縁を形成するようにスライス加工するため、塊状成形体１６を弾性皮膜１６ａの剛性によって変形し難くすることができ、スライス加工の精度を高めることができる。
【００３８】
塊状成形体１６を矩形柱体形状としてこの塊状成形体１６の側面に弾性皮膜１６ａを形成するため、硬化剤１５を付着させ易くすることができ、弾性皮膜１６ａを正確に形成することができる。そして矩形柱体形状の塊状成形体１６を柱軸と交差方向にスライス加工するため、各シート１２のスライスカット面を略同形状とすることができ、加工精度を高めることができる。
【００３９】
第１の製造方法では、塊状成形体１６の成形と同時に弾性皮膜１６ａを形成するため、製造効率を高めることができる。さらに硬化剤１５を塗布したフィルム１４を金型１のキャビティ内にインサートするため、塊状成形体１６に対してムラ無く均一に硬化剤１５を付着させることができ、安定した物性の弾性皮膜１６ａを形成することができる。
【００４０】
第２の製造方法では、塊状成形体１６を成形した後に硬化剤１５を付着させるため、塊状成形体１６に対して硬化剤１５を確実に付着させることができ、弾性皮膜１６ａを正確に形成することができる。
【００４１】
以上説明した熱伝導性シート１１の取扱いについて説明する。
熱伝導性シート１１は、シート１２の側面を弾性皮膜１２ａとしているため、製造時、梱包時、運搬時、使用時などにおいて、弾性皮膜の無いシートのみの熱伝導性シートに比べ、取扱い性に優れている。例えば、装着時においては、被着体に容易に取付けることができる。そして発熱体と放熱体との間に介装され、発熱体から発生する熱を放熱体へ効率良く伝導することができる。そして弾性皮膜１２ａはシート１２の側面であるため、弾性皮膜１２ａの形成によって熱伝導性能を損なうことはない。また、熱伝導性シート１１を被着体よりもわずかに大きい外形を有する寸法に形成して、弾性皮膜１２ａをそれら被着体に接触させないように載置して使用することも可能である。
【００４２】
第２実施形態〔図１４〜図２４〕：
第２実施形態の熱伝導性シート２１とその製造方法を図１４〜図２４に示す。図１４は熱伝導性シート２１の断面図であり、図１５〜図２０は熱伝導性シート２１における第１の製造方法を示す説明図、図２１〜図２４は熱伝導性シート２１における第２の製造方法を示す説明図である。第２実施形態の熱伝導性シート２１は第１実施形態の熱伝導性シート１１と異なり、シート２２と弾性皮膜２７とが別部材で形成されている。
【００４３】
シート２２はシート１２と同様に「熱伝導性層」の単層構造であり、平面視で矩形状の均一な厚みに形成されている。このシート２２も高分子基材で形成されており、内部には熱伝導性充填材が分散している。そしてこの高分子基材も柔軟で粘着性を有し、面内は粘着性を発現している。シート１２と異なるのは、厚さ方向に沿う全側面に、高分子基材の主剤と「皮膜形成剤」として付着した硬化剤との反応で形成される弾性皮膜が形成されていない点である。
【００４４】
弾性皮膜２７は先の実施形態で示した弾性皮膜１２ａと異なり、高分子基材と固着する皮膜形成剤２５によって形成されており、この皮膜形成剤２５は、基剤と硬化剤との硬化反応で形成されるものである。このためシート２２の厚さ方向に沿う側面と弾性皮膜２７との間には明確な境界が在り、平面視で矩形の環形状に形成されている。
弾性皮膜２７における基剤の材質は、高分子基材と固着する熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマーなどの高分子材料が使用できる。弾性皮膜２７の高分子材料とシート２２の高分子基材とを同材質にすれば、固着性を高めることができる。
【００４５】
熱伝導性シート２１の製造方法について代表的な２例を説明する。
第１の製造方法は、熱伝導性シート１１における第１の製造方法と略同様である。先ず、高分子基材と熱伝導性充填材を攪拌機で混合して熱伝導性組成物１３を用意する。
次に、矩形柱体形状の塊状成形体を成形する金型１を用意する（図３参照）。
そしてフィルム１４を用意し、矩形筒形とした際に内側となる表面１４ａに対して、高分子基材の主剤と固着する基剤と硬化剤とを含む皮膜形成剤２５を塗布する。このフィルム１４を矩形筒形にして、図１５で示すように、金型１にインサートする。その後図１６で示すように、熱伝導性組成物１３を金型１内に充填する。このように熱伝導性組成物１３を金型１内に充填すると、図１７で示すように、フィルム１４の表面１４ａに塗布した皮膜形成剤２５と熱伝導性組成物１３との間には界面が存在する。
次に、金型１のキャビティ内で熱伝導性組成物１３から熱伝導性で矩形柱体形状の塊状成形体２６を成形すると同時に、皮膜形成剤２５の硬化による弾性皮膜２７を一体形成する。そして塊状成形体２６をフィルム１４ごと金型１から取り出した後、図１９で示すように、塊状成形体２６と弾性皮膜２７をフィルム１４から外す。
最後に図２０で示すように、側面に弾性皮膜２７を形成した矩形柱体形状の塊状成形体２６をその側面に交差する方向で刃物２を用いてスライス加工し、シート化する。このようにして、シート２２の厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜２７でなる熱伝導性シート２１を得ることができる。
【００４６】
第１の製造方法の変形例として、金型１にフィルム１４をインサートせずに、筒金型１ａの内壁面に皮膜形成剤２５を直接塗布することもできる。このようにすれば、フィルムを無くすことができ、製造中に用いる部材を削減することができる。
【００４７】
第２の製造方法は、先ず、熱伝導性組成物１３と金型１を用意する。
次に図２１で示すように、高分子基材の主剤と固着する基剤と硬化剤とを含む皮膜形成剤２５でなる矩形の筒形状の弾性皮膜２７を金型１にインサートする。
次に図２２で示すように、金型１内に熱伝導性組成物１３を充填する。このように熱伝導性組成物１３を金型１内に充填すると、図２３で示すように、弾性皮膜２７と熱伝導性組成物１３との間には界面が存在する。そして金型１のキャビティ内に充填された熱伝導性組成物１３から熱伝導性で矩形柱体形状の塊状成形体２６を成形し、弾性皮膜２７と一体化する。その後、この塊状成形体２６と弾性皮膜２７を金型１から脱型する。
最後に、側面に弾性皮膜２７を形成した矩形柱体形状の塊状成形体２６をその側面に交差する方向で刃物２を用いてスライス加工し（図２０参照）、シート化する。このようにして、シート２２の厚さ方向に沿う側面に弾性皮膜２７が一体化する熱伝導性シート２１を得ることができる。
【００４８】
熱伝導性シート２１によれば、熱伝導性シート１１と同様に、側面の弾性皮膜２７によってシート２２の剛性を高めることができ、取扱い性を高めることができる。また、弾性皮膜２７はシート２２の外縁に形成されているため、シート２２の面内は柔軟性を確保することができ、柔軟性に起因した密着力及びそれによって生じる低熱抵抗という熱伝導性能を発揮することができる。
また、第１，第２の製造方法によるシート２２は塊状成形体２６をスライス加工して製造されたため、シート２２の面方向に沿う表面又は裏面のうち少なくとも一方がスライスカット面となり、面際や面上に熱伝導性充填材が分散している。よって高熱伝導性の熱伝導性シート２１を実現することができる。
【００４９】
弾性皮膜２７を高分子基材の主剤と固着する基剤と硬化剤との硬化反応で形成するため、シート２２と弾性皮膜２７との固着力を高めることができ、弾性皮膜２７が剥離し難い熱伝導性シート２１を実現することができる。
【００５０】
各実施形態の変形例〔図２５〕：
各実施形態の熱伝導性シート１１，２１ではシート１２，２２における側面の全面に連続する弾性皮膜１２ａ，２７を形成したが、弾性皮膜を側面に対し断続的に形成することができる。
例えば、熱伝導性シート１１で例示すると、図２５（Ａ）で示す変形例１の熱伝導性シート１１１では、シート１２における外縁の一方の対辺に弾性皮膜１２ａを形成している。図２５（Ｂ）で示す変形例２の熱伝導性シート１１２では、シート１２における外縁の各辺の中央付近を除いて弾性皮膜１２ａを形成している。図２５（Ｃ）で示す変形例３の熱伝導性シート１１３では、シート１２における外縁の一方の対辺に対し中央付近に弾性皮膜１２ａを形成しもう一方の対辺に中央付近を除いて弾性皮膜１２ａを形成している。
このようにすれば、熱伝導性シート１１１，１１２，１１３を圧縮した際に、弾性皮膜１２ａを形成していない側面部分が外方へ膨出し易くなるため、シート１２を潰れ易くすることができ、圧縮荷重を小さくすることができる。
【００５１】
前記実施形態においては、熱伝導性シート１１，２１，１１１，１１２，１１３のうち、弾性皮膜１２ａ，１６ａ，２７の形成されていないシート１２，２２の表面は粘着性であるとして説明したが、こうした熱伝導性層の表面を非粘着性の表面に形成することができる。
高分子基材を構成する高分子材料は柔軟で粘着性を有するが、熱伝導性充填材の種類や添加量、配向の程度等によっては、熱伝導性充填材が含まれる高分子基材が粘着性ではなく非粘着性となる場合もあり得るからである。例えば、炭素繊維を配向させて含む高分子基材はシート１２の表面が非粘着性となりやすい。したがって、シート１２，２２の表面は原則として粘着性であるが、非粘着性である場合を排除するものではない。
【実施例】
【００５２】
以下に、第１実施形態の熱伝導性シート１１に関する実施例を挙げて「引張弾性率」を説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
１．試料の製造：
高分子基材として熱硬化性の液状シリコーンゴム、粉末状熱伝導性充填材として酸化アルミニウム、繊維状熱伝導性充填材としてポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維を前駆体とする炭素繊維（以下、単に「炭素繊維」という。）を用いた。
液状シリコーン組成物１００重量部に対して、酸化アルミニウム４８０重量部、炭素繊維１２０重量部を配合し、攪拌及び真空脱泡の工程を経て熱伝導性組成物(13)を調整した。
次に、耐熱性を有するポリイミドフィルム(14)の表面(14a)に前記液状シリコーン組成物の主剤と反応するＳｉ−Ｈ基を有する硬化剤(15)のみを「皮膜形成剤」として塗布し、このフィルム(14)を筒金型(1a)の軸心方向（高さ方向）に沿う内壁面に沿うようにインサートする。そして、金型(1)に熱伝導性組成物(13)を充填した後、筒金型(1a)の軸心方向に平行な磁場を印加して、その方向に炭素繊維を配向させる。その後金型(1)を加熱して液状シリコーン組成物の主剤と硬化剤(15)を反応させた。これにより、高さ方向に炭素繊維が配向し、高さ方向に沿う側面を弾性皮膜(16a)とした縦横高さ１００ｍｍの塊状成形体(16)を製造した。
【００５４】
その後、図２６（Ａ）で示すように、塊状成形体(16)の高さ方向に沿う側面と垂直方向のカットライン(CL)に沿って刃物(2)で厚さ１ｍｍにスライス加工し、試験用熱伝導性シート(11)を得た。この試験用熱伝導性シート(11)を、図２７で示すように、さらに刃物(2)で幅１ｍｍにカットして、試料サイズが厚さ１ｍｍ×幅１ｍｍ×長さ１００ｍｍの試料１〜試料５を製造した。
試料１は、試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ１）。
試料２は試料１をカットした後さらに１ｍｍ幅にカットして、つまり試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面より１ｍｍ内側から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ２）。
試料３は試料２をカットした後さらに１ｍｍ幅にカットして、つまり試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面より２ｍｍ内側から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ３）。
試料４は試料３をカットした後に、試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面より９ｍｍ内側から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ４）。
試料５は試料４をカットした後に、試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面より５４ｍｍ内側から１ｍｍ幅にカットして得た（ＴＰ５）。
【００５５】
２．試験方法：
試料１〜試料５を引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎ（２４℃空気下）にて引張試験し、得られた荷重値を各試料の断面積の値で除して、本試験下の引張弾性率を算出した。その結果を表１に示す。なお、全ての試料の両端（上端及び下端）には弾性皮膜(12a)が存在するが、両端からそれぞれ２０ｍｍまでをチャッキング代として試験を行うため、測定した荷重値には両端の弾性皮膜(12a)の影響をほとんど受けない。
【００５６】
３．試験結果：
試料１は試料２〜試料５に比べて引張弾性率が最も高く、試料１から試料４や試料５に向けて徐々に弾性率が低下していくことが確認された。すなわち、試験用熱伝導性シート(11)における弾性皮膜(12a)の表面が硬質に形成され、試験用熱伝導性シート(11)の側面側から剛性を高めていることが確認された。また、試験用熱伝導性シート(11)の引張弾性率が、側面側の引張弾性率を最大として徐々に低下していくものであることが確認された。
【００５７】
【表１】
【符号の説明】
【００５８】
１ 金型
１ａ 筒金型
１ｂ 板金型
２ 刃物
３ 塗装機
１１ 熱伝導性シート（第１実施形態）
１２ シート（熱伝導性層）
１２ａ 弾性皮膜
１３ 熱伝導性組成物
１４ フィルム
１５ 硬化剤（皮膜形成剤）
１６ 塊状成形体
１６ａ 弾性皮膜
２１ 熱伝導性シート（第２実施形態）
２２ シート（熱伝導性層）
２５ 皮膜形成剤
２６ 塊状成形体
２７ 弾性皮膜
１１１ 熱伝導性シート（第１実施形態の変形例１）
１１２ 熱伝導性シート（第１実施形態の変形例２）
１１３ 熱伝導性シート（第１実施形態の変形例３）
ＣＬ カットライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の高分子基材中に熱伝導性充填材が分散する熱伝導性シートの製造方法において、
高分子基材に熱伝導性充填材を配合した熱伝導性組成物でなる塊状成形体の表面に、皮膜形成剤を付着させて、該皮膜形成剤による非粘着性の弾性皮膜を形成する工程と、
塊状成形体をスライス加工して、弾性皮膜が外縁を形成するシートに分割する工程と、
を実行し、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを形成することを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。
【請求項２】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程が、
熱伝導性組成物を充填する成形金型のキャビティ内に皮膜形成剤を塗布する工程と、
この成形金型のキャビティに熱伝導性組成物を充填する工程と、
キャビティ内で熱伝導性組成物から塊状成形体を成形すると同時に、皮膜形成剤により弾性皮膜を形成する工程と、
を順次実行する請求項１記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項３】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程が、
熱伝導性組成物を成形金型のキャビティに充填する工程と、
キャビティ内で熱伝導性組成物から塊状成形体を成形する工程と、
塊状成形体の表面に皮膜形成剤を付着させる工程と、
該皮膜形成剤による弾性皮膜を形成する工程と、
を順次実行する請求項１記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項４】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程にて、
塊状成形体を柱体形状に成形し、該柱体形状の側面に弾性皮膜が形成され、
塊状成形体をシートに分割する工程にて、
柱体形状の塊状成形体を柱軸と交差方向にスライス加工する請求項１〜請求項３何れか１項記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項５】
皮膜形成剤が前記高分子基材の主剤と反応する硬化剤である請求項１〜請求項４何れか１項記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項６】
皮膜形成剤が前記高分子基材と固着する高分子材料でなる請求項１〜請求項４何れか１項記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項７】
高分子基材中に熱伝導性充填材が分散する熱伝導性シートであって、
シートの厚さ方向に沿う側面が非粘着性の弾性皮膜でなる熱伝導性シート。
【請求項８】
シートの面方向に沿う表面又は裏面のうち少なくとも一方がスライスカット面でなる請求項７記載の熱伝導性シート。
【請求項９】
弾性皮膜を形成する高分子基材の引張弾性率が、シート面の略中央部分を形成する高分子基材の引張弾性率より高い値である請求項７または請求項８記載の熱伝導性シート。
【請求項１０】
弾性皮膜が、シートの厚さ方向に沿う側面に付着した皮膜形成剤に含まれる硬化剤と高分子基材の主剤との反応皮膜である請求項７〜請求項９何れか１項記載の熱伝導性シート。
【請求項１１】
高分子基材の引張弾性率が、外縁を最大値にして内方に向けて徐々に低くなる請求項１０記載の熱伝導性シート。
【請求項１２】
弾性皮膜がシートにおける側面の周方向に対し断続的に形成されている請求項７〜請求項１１何れか１項記載の熱伝導性シート。
【請求項１】
シート状の高分子基材中に熱伝導性充填材が分散する熱伝導性シートの製造方法において、
高分子基材に熱伝導性充填材を配合した熱伝導性組成物でなる塊状成形体の表面に、皮膜形成剤を付着させて、該皮膜形成剤による非粘着性の弾性皮膜を形成する工程と、
塊状成形体をスライス加工して、弾性皮膜が外縁を形成するシートに分割する工程と、
を実行し、厚さ方向に沿う側面が弾性皮膜でなる熱伝導性シートを形成することを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。
【請求項２】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程が、
熱伝導性組成物を充填する成形金型のキャビティ内に皮膜形成剤を塗布する工程と、
この成形金型のキャビティに熱伝導性組成物を充填する工程と、
キャビティ内で熱伝導性組成物から塊状成形体を成形すると同時に、皮膜形成剤により弾性皮膜を形成する工程と、
を順次実行する請求項１記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項３】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程が、
熱伝導性組成物を成形金型のキャビティに充填する工程と、
キャビティ内で熱伝導性組成物から塊状成形体を成形する工程と、
塊状成形体の表面に皮膜形成剤を付着させる工程と、
該皮膜形成剤による弾性皮膜を形成する工程と、
を順次実行する請求項１記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項４】
塊状成形体の表面に弾性皮膜を形成する工程にて、
塊状成形体を柱体形状に成形し、該柱体形状の側面に弾性皮膜が形成され、
塊状成形体をシートに分割する工程にて、
柱体形状の塊状成形体を柱軸と交差方向にスライス加工する請求項１〜請求項３何れか１項記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項５】
皮膜形成剤が前記高分子基材の主剤と反応する硬化剤である請求項１〜請求項４何れか１項記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項６】
皮膜形成剤が前記高分子基材と固着する高分子材料でなる請求項１〜請求項４何れか１項記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項７】
高分子基材中に熱伝導性充填材が分散する熱伝導性シートであって、
シートの厚さ方向に沿う側面が非粘着性の弾性皮膜でなる熱伝導性シート。
【請求項８】
シートの面方向に沿う表面又は裏面のうち少なくとも一方がスライスカット面でなる請求項７記載の熱伝導性シート。
【請求項９】
弾性皮膜を形成する高分子基材の引張弾性率が、シート面の略中央部分を形成する高分子基材の引張弾性率より高い値である請求項７または請求項８記載の熱伝導性シート。
【請求項１０】
弾性皮膜が、シートの厚さ方向に沿う側面に付着した皮膜形成剤に含まれる硬化剤と高分子基材の主剤との反応皮膜である請求項７〜請求項９何れか１項記載の熱伝導性シート。
【請求項１１】
高分子基材の引張弾性率が、外縁を最大値にして内方に向けて徐々に低くなる請求項１０記載の熱伝導性シート。
【請求項１２】
弾性皮膜がシートにおける側面の周方向に対し断続的に形成されている請求項７〜請求項１１何れか１項記載の熱伝導性シート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１１−１１６８０６（Ｐ２０１１−１１６８０６Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７２９３３（Ｐ２００９−２７２９３３）
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００２３７０２０）ポリマテック株式会社 (234)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００２３７０２０）ポリマテック株式会社 (234)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]