熱伝導性シート及びその製造方法
【課題】切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高いので、各種熱源と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられる熱導電性シート及び熱伝導性シートの製造方法の提供。
【解決手段】ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出すことにより、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、前記押出成形物を硬化させて硬化物を得る硬化工程と、前記硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断する切断工程と、を少なくとも含む熱伝導性シートの製造方法である。
【解決手段】ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出すことにより、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、前記押出成形物を硬化させて硬化物を得る硬化工程と、前記硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断する切断工程と、を少なくとも含む熱伝導性シートの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の更なる高性能化に伴って、半導体素子の高密度化、及び高実装化が進んでいる。これに伴い、電子機器を構成する電子部品から発熱する熱を更に効率よく放熱することが重要となっている。半導体は効率よく放熱させるために、熱伝導性シートを介して放熱フィン、放熱板等のヒートシンクに取り付けられている。熱伝導性シートとしては、シリコーンに無機物フィラー等の充填剤（熱伝導性フィラー）を分散含有させたものが広く使用されている。
【０００３】
このような放熱部材においては、更なる熱伝導性の向上が要求されており、一般的には高熱伝導性を目的としてマトリックス内に配合されている無機物フィラーの充填率を高めることにより対応している。しかし、無機物フィラーの充填率を高めると柔軟性が損なわれたり、無機物フィラーの充填率が高いことから粉落ちが発生するおそれがあるため、無機物フィラーの充填率を高める方法には限界がある。
【０００４】
前記無機物フィラーとしては、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。更に高熱伝導率を目的として窒化ホウ素（ＢＮ）、黒鉛等の鱗片状粒子、炭素繊維などをマトリックス内に充填させる場合がある。これは、鱗片状粒子などの有する熱伝導率の異方性によるものである。例えば、炭素繊維の場合、繊維方向には約６００Ｗ／ｍ・Ｋ〜１，２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有している。窒化ホウ素の場合には、面方向では約１１０Ｗ／ｍ・Ｋ、面方向に対して垂直な方向では約２Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、異方性を有することが知られている。
【０００５】
このように、炭素繊維、鱗片状粒子の面方向を熱の伝達方向であるシートの厚み方向と同じにする。即ち、炭素繊維、鱗片状粒子をシートの厚み方向に配向させることによって、熱伝導性を飛躍的に向上させることができる。しかし、成形後、硬化させた硬化物を所望の厚みにスライスする際に、柔軟性のある硬化物を変形させながらスライスするため、シート表面の凹凸部が大きくなり、該凹凸部にエアーを巻き込んでしまい、優れた熱伝導性が活かされないという課題があった。
前記課題を解決するため、例えば特許文献１には、シートの縦方向に対して垂直な方向に等間隔に並べた刃によって打ち抜き、スライスしてなる熱伝導性ゴムシートについて提案されている。また、特許文献２には、塗布と硬化を繰り返して積層させてなる積層体を、円形回転刃を有する切断装置でスライスすることにより、所定の厚さの熱伝導性シートが得られることが提案されている。また、特許文献３には、異方性黒鉛粒子を含む黒鉛層を２層以上積層した積層体を、メタルソーを用いて、膨張黒鉛シートが得られるシートの厚み方向に対して０°で配向するように（積層された面に対して９０°の角度で）切断することが提案されている。
しかしながら、これらの提案の切断方法では、切断面の表面粗さが大きくなってしまい、界面での熱抵抗が大きくなり、厚み方向の熱伝導性が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
したがって、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高く、各種熱源（例えばＣＰＵ、トランジスタ、ＬＥＤ等の各種デバイス）と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられる熱導電性シート及び熱伝導性シートの製造方法の提供が望まれているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−５６２９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−５０２４０号公報
【特許文献３】特開２００９−５５０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高いので、各種熱源と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられる熱導電性シート及び熱伝導性シートの製造方法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】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。即ち、異方性熱伝導性フィラー及び充填剤を含有してなる熱伝導性組成物を、複数のスリットを通過させることで熱伝導性組成物内に配合された異方性熱伝導性フィラーを熱伝導性シートの厚み方向に配向させ、異方性熱伝導性フィラーの配向状態を乱すことなく成形させた後、型出口よりブロック体として押出し成形する。そして、得られた成形体を硬化させた後、硬化物を押出し方向に対し垂直方向に超音波カッターで所定の厚みに切断することにより、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高くなり、各種熱源（例えばＣＰＵ、トランジスタ、ＬＥＤ等の各種デバイス）と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられる熱伝導性シートが得られることを知見した。
また、前記熱伝導性組成物の硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物（熱伝導性シート）の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断することで、半導体素子とヒートシンクの間に貼り付けて荷重を加えた時に、角度を付けたことによって異方性熱伝導性フィラーが倒れ易くなり（熱伝導性シート内で異方性熱伝導性フィラーがスライドし易くなり）、熱抵抗の上昇を抑えながら圧縮率の向上を図れることを知見した。
【００１０】
本発明は、本発明者による前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、
前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
前記硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断する切断工程と、を少なくとも含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法である。
＜２＞ ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、
前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
前記硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断する切断工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法である。
＜３＞ 異方性熱伝導性フィラーの平均繊維長が１００μｍ以上である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜４＞ 異方性熱伝導性フィラーが、炭素繊維である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜５＞ 異方性熱伝導性フィラーの熱伝導性組成物中の含有量が、１６体積％〜２５体積％である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜６＞ 充填剤の平均粒子径が１μｍ〜４０μｍである前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜７＞ 充填剤が、球形状のアルミナ粒子である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜８＞ ポリマーがシリコーン樹脂である前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜９＞ 前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法により製造されたことを特徴とする熱伝導性シートである。
＜１０＞ 熱伝導性シートにおける外周部の微粘着性が、熱伝導性シートにおける内部の微粘着性よりも高い前記＜９＞に記載の熱伝導性シートである。
＜１１＞ 熱伝導性シートの切断面の表面粗さＲａが９．９μｍ以下である前記＜９＞から＜１０＞のいずれかに記載の熱伝導性シートである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高く、各種熱源と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられる熱導電性シート及び熱伝導性シートの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の熱伝導性シートの製造方法の流れ示す模式図である。
【図２】図２は、押出成形工程における異方性熱伝導性フィラーの配向状態を説明するための説明図である。
【図３】図３は、実施例１のシリコーン硬化物を超音波カッターで切断した状態を示す写真である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施例１の熱伝導性シートを超音波カッターで切断した切断面における表面の電子顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施例１の熱伝導性シートを超音波カッターで切断した切断面の電子顕微鏡写真である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実施例１の熱伝導性シートを超音波カッターで切断した切断面における三次元グラフィック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例１の熱伝導性シートを市販のカッターナイフで切断した切断面における表面の電子顕微鏡写真である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、比較例１の熱伝導性シートを市販のカッターナイフで切断した切断面の電子顕微鏡写真である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、比較例１の熱伝導性シートを市販のカッターナイフで切断した切断面における三次元グラフィック図である。
【図６】図６は、市販のカッターナイフと超音波カッターで厚みを変えて切断した時の熱抵抗との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例１の熱伝導性シートの厚み方向の断面写真である。
【図８】図８は、特開２００３−２００４３７号公報に記載の実施例１に準拠した熱伝導性シートの厚み方向の断面写真である。
【図９】図９は、硬化物の押出し方向（長さ方向）と超音波カッターの刃とのなす角度を説明するための図である。
【図１０】図１０は、実施例１６における荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２での熱伝導性シートの厚み方向に対する炭素繊維の角度と熱抵抗及び圧縮率との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例１６における荷重２ｋｇｆ／ｃｍ２での熱伝導性シートの厚み方向に対する炭素繊維の角度と熱抵抗及び圧縮率との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、実施例１６における荷重３ｋｇｆ／ｃｍ２での熱伝導性シートの厚み方向に対する炭素繊維の角度と熱抵抗及び圧縮率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法）
本発明の熱伝導性シートの製造方法は、押出成形工程と、硬化工程と、切断工程とを少なくとも含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の熱伝導性シートは、本発明の前記熱伝導性シートの製造方法により製造される。
以下、本発明の熱伝導性シートの製造方法の説明を通じて、本発明の熱伝導性シートの詳細についても明らかにする。
【００１４】
ここで、本発明の熱伝導性シートの製造方法は、図１に示すように、押出し、成形、硬化、切断（スライス）などの一連の工程を経て製造される。
図１に示すように、まず、ポリマー、異方性熱伝導性フィラー及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を調製する。次に、調製した熱伝導性組成物を押し出し成形する際に、複数のスリットを通過させることで熱伝導性組成物中に配合された異方性熱伝導性フィラーを熱伝導性シートの厚み方向に配向させる。次に、得られた成形体を硬化させた後、硬化物を前記押出し方向に対し垂直方向に超音波カッターで所定の厚みに切断することにより、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、シートの厚み方向の熱伝導性が高い熱伝導性シートが作製できる。
また、得られた成形体を硬化させた硬化物を、図９に示すように、前記硬化物の押出し方向が超音波カッターの刃に対して所定の角度となるように配置（図９では０°、４５°、９０°に配置）し、所定の厚みに切断することにより、半導体素子とヒートシンクの間に貼り付けて荷重を加えた時に、角度を付けたことで異方性熱伝導性フィラーが倒れ易くなり（熱伝導性シート内で異方性熱伝導性フィラーがスライドし易くなり）、熱抵抗の上昇を抑えながら圧縮率が向上した熱伝導性シートが作製できる。なお、硬化物の押出し方向（長さ方向）と超音波カッターの刃とのなす角度は、熱伝導性シートの厚み方向に対する異方性熱伝導性フィラーの配向角度と同じになる。
【００１５】
＜押出成形工程＞
前記押出成形工程は、ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する工程である。
【００１６】
−ポリマー−
前記ポリマーとしては、特に制限はなく、熱伝導性シートに要求される性能に応じて適宜選択することができ、例えば熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーが挙げられる。
【００１７】
前記熱可塑性ポリマーとしては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はこれらのポリマーアロイなどが挙げられる。
前記熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体；ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸又はそのエステル、ポリアクリル酸又はそのエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
前記熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン−ブタジエン共重合体又はその水添ポリマー、スチレン−イソプレンブロック共重合体又はその水添ポリマー等の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。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１９】
前記熱硬化性ポリマーとしては、例えば架橋ゴム、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリイミドシリコーン、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテルなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
前記架橋ゴムとしては、例えば天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、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ゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ポリイソブチレンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
これらの中でも、成形加工性、耐候性に優れると共に、電子部品に対する密着性及び追従性の点から、シリコーン樹脂が特に好ましい。
【００２２】
前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば付加反応型液状シリコーンゴム、過酸化物を加硫に用いる熱加硫型ミラブルタイプのシリコーンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、電子機器の放熱部材としては、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性が要求されるため、付加反応型液状シリコーンゴムが特に好ましい。
【００２３】
−異方性熱伝導性フィラー−
前記異方性熱伝導性フィラーの形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば鱗片状、板状、円柱状、角柱状、楕円状、扁平形状などが挙げられる。これらの中でも、異方性熱伝導性の点で扁平形状が特に好ましい。
前記異方性を有するフィラーとしては、例えば窒化ホウ素（ＢＮ）粉末、黒鉛、炭素繊維などが挙げられる。これらの中でも、異方性熱伝導性の点で炭素繊維が特に好ましい。
前記炭素繊維としては、例えばピッチ系、ＰＡＮ系、アーク放電法、レーザー蒸発法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）、ＣＣＶＤ法（触媒化学気相成長法）等で合成されたものを用いることができる。これらの中でも、熱伝導性の点からピッチ系炭素繊維が特に好ましい。
前記炭素繊維は、必要に応じて、その一部又は全部を表面処理して用いることができる。前記表面処理としては、例えば、酸化処理、窒化処理、ニトロ化、スルホン化、あるいはこれらの処理によって表面に導入された官能基若しくは炭素繊維の表面に、金属、金属化合物、有機化合物等を付着あるいは結合させる処理などが挙げられる。前記官能基としては、例えば水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基などが挙げられる。
【００２４】
前記炭素繊維の平均長軸長さ（平均繊維長）は１００μｍ以上が好ましく、１２０μｍ〜６ｍｍがより好ましい。前記平均長軸長さが、１００μｍ未満であると、異方性熱伝導性が十分に得られないことがあり、熱抵抗が高くなってしまうことがある。
前記炭素繊維の平均短軸長さは、６μｍ〜１５μｍが好ましく、８μｍ〜１３μｍがより好ましい。
前記炭素繊維は、アスペクト比（平均長軸長さ／平均短軸長さ）が８以上が好ましく、１２〜３０がより好ましい。前記アスペクト比が、８未満であると、炭素繊維の繊維長（長軸長さ）が短いため、熱伝導率が低下してしまうことがある。
ここで、前記炭素繊維の平均長軸長さ、及び平均短軸長さは、例えばマイクロスコープ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などにより測定することができる。
【００２５】
前記異方性熱伝導性フィラーの前記熱伝導性組成物中の含有量は、１５体積％〜２６体積％が好ましい。前記含有量が、１５体積％未満であると、成形体に十分な熱伝導性を付与することができないことがあり、２６体積％を超えると、成形性及び配向性に影響を与えてしまうことがある。
【００２６】
−充填剤−
前記充填剤としては、その形状、材質、平均粒径などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば球状、楕円球状、塊状、粒状、扁平状、針状などが挙げられる。これらの中でも、球状、楕円形状が充填性の点から好ましく、球状が特に好ましい。
前記充填剤の材質としては、例えば窒化アルミニウム、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化亜鉛、炭化ケイ素、ケイ素（シリコン）、酸化珪素、酸化アルミニウム、金属粒子などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカが好ましく、熱伝導率の点からアルミナ、窒化アルミニウムが特に好ましい。
なお、前記充填剤は、表面処理を施してもよい。前記表面処理としてカップリング剤で処理すると分散性が向上し、熱伝導性シートの柔軟性が向上する。また、スライスにより得られた表面粗さをより小さくできる。
前記充填剤の平均粒子径は、１μｍ〜４０μｍが好ましく、１μｍ〜２０μｍがより好ましい。前記平均粒子径が、１μｍ未満であると、硬化不良の原因となることがあり、４０μｍを超えると、炭素繊維の配向を阻害して硬化物の熱伝導率が低くなる場合がある。
前記充填剤の平均粒子径は、例えば粒度分布計、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定することができる。
【００２７】
前記充填剤の前記熱伝導性組成物中の含有量は、４０体積％〜６０体積％が好ましい。
【００２８】
前記熱伝導性組成物には、更に必要に応じて、例えば溶剤、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化剤、硬化促進剤、遅延剤、微粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤等のその他の成分を配合することができる。
【００２９】
前記熱伝導性組成物は、前記ポリマー、前記異方性熱伝導性フィラー、及び前記充填剤、更に必要に応じて前記その他の成分を、ミキサー等を用いて混合することにより調製することができる。
【００３０】
次に、前記熱伝導性組成物をポンプ、押出機等を用いて、型内に押出し成形する。押出機の押出口には複数のスリットが設けられており、これにより、異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に配向される。
前記スリットの形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記スリットの形状としては、例えば平板状、格子状、ハニカム状などが挙げられる。前記スリットの大きさ（幅）としては、０．５ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
前記熱伝導性組成物の押出し速度は、０．００１Ｌ／ｍｉｎ以上が好ましい。
前記型としては、形状、大きさ、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、中空円柱状、中空角柱状などが挙げられる。前記大きさとしては、作製する熱伝導性シートの大きさに応じて適宜選定することができる。前記材質としては、例えばステンレスなどが挙げられる。
【００３１】
前記熱伝導性組成物が押出機等を通過する過程において、異方性熱伝導性フィラー、充填剤などは熱伝導性組成物の中心方向に集められ、表面及び中心とでは異方性熱伝導性フィラー、充填剤の密度が異なる。即ち、押出機を通過した熱伝導性組成物（成形体）の表面には、熱伝導性フィラー、異方性熱伝導性フィラーが表面に突出していないので、熱伝導性組成物（成形体）を硬化した硬化物の表面部（熱伝導性シートにおける外周部）が良好な微粘着性を備え、被着体（半導体装置等）への接着性が良好となる。一方、熱源又は放熱側と接する面は、異方性熱伝導性フィラーが突出しているので微粘着性が低下する。
また、図２に示すように、異方性熱伝導性フィラー、及び球状の充填剤を含む熱伝導性組成物を押出し成形することで、繊維状の異方性熱伝導性フィラーを押出し方向に配向させることができる。
ここで、前記微粘着性とは、経時及び湿熱による接着力上昇が少ない再剥離性を持ち、被着体に貼った場合に簡単に位置がずれない程度の粘着性を有することを意味する。
【００３２】
＜硬化工程＞
前記硬化工程は、前記押出成形物を硬化させて硬化物とする工程である。
前記押出成形工程で成形された成形体は、用いる樹脂に応じて適切な硬化反応により完成された硬化物を得ることができる。
前記押出成形物の硬化方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリマーとしてシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いた場合には、加熱により硬化させることが好ましい。
前記加熱に用いる装置としては、例えば遠赤外炉、熱風炉などが挙げられる。
前記加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば４０℃〜１５０℃で行うことが好ましい
前記シリコーン樹脂が硬化したシリコーン硬化物の柔軟性は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばシリコーンの架橋密度、熱伝導性フィラーの充填量などによって調整することができる。
【００３３】
＜切断工程＞
前記切断工程は、第１の形態では、前記硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断する工程である。
前記切断工程は、第２の形態では、前記硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断する工程である。
なお、超音波カッターは固定されており、超音波カッターの刃の位置は不変である。
【００３４】
前記超音波カッターによって所定の厚みに切断される硬化物（熱伝導性シート）の厚み方向と異方性熱伝導性フィラーとのなす角度は、５°〜４５°であり、５°〜３０°が好ましい。前記なす角度が、５°未満であると、圧縮率が０°の場合と変わらず、４５°を超えると、熱抵抗値が上昇することがある。
前記なす角度は、例えば電子顕微鏡により、測定することができる。
【００３５】
前記切断は、超音波カッターを用いて行われる。前記超音波カッターでは、発信周波数と振幅を調節することができ、発信周波数は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、振幅は１０μｍ〜１００μｍの範囲で調節することが好ましい。前記切断を超音波カッターではなく、カッターナイフ、ミートスライサー（回転刃）で行うと、切断面の表面粗さＲａが大きくなり、熱抵抗が大きくなってしまう。
【００３６】
前記第１の形態の切断工程によると、硬化反応が完了した硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断することにより、異方性熱導電性フィラー（例えば炭素繊維、鱗片状粒子）が熱伝導性シートの厚み方向に配向（垂直配向）した熱伝導性シートを得ることができる。
前記第２の形態の切断工程によると、前記硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物（熱伝導性シート）の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断することにより、熱伝導性シート内の異方性熱伝導性フィラーが倒れ易くなり（熱伝導性シート内で異方性熱伝導性フィラーがスライドし易くなり）、熱抵抗の上昇を抑えながら圧縮率の向上が図れる。
【００３７】
前記熱伝導性シートの厚みは、０．１ｍｍ以上が好ましい。前記厚みが、０．１ｍｍ未満であると、硬化物の硬さによってはスライス時に形状を維持できなくなることがある。厚みが厚いシートに磁場をかけて異方性熱導電性フィラーを配向させることには限界があるが、本発明の熱伝導性シートの製造方法ではシート厚みに制限がないという利点がある。
本発明の熱伝導性シートは、前記異方性熱導電性フィラー（例えば炭素繊維、鱗片状粒子）の前記熱伝導性シートの厚み方向に対する配向角度は、０°〜４５°が好ましく、０°〜３０°がより好ましい。
前記炭素繊維の配向角度は、例えば熱伝導性シートの断面をマイクロスコープにより観察することで測定することができる。
【００３８】
本発明の熱伝導性シートの製造方法により製造された熱伝導性シートは、切断後の切断面の表面粗さＲａは９．９μｍ以下が好ましく、９．５μｍ以下がより好ましい。前記表面粗さＲａが、９．９μｍを超えると、表面粗さが増して熱抵抗が大きくなることがある。
前記表面粗さＲａは、例えばレーザー顕微鏡により測定することができる。
【００３９】
本発明の熱伝導性シートは、各種熱源（例えばＣＰＵ、トランジスタ、ＬＥＤ等の各種デバイス）と放熱部材との間に挟持させて用いられるので、安全上難燃性を有していることが好ましく、ＵＬ−９４規格で「Ｖ−０」以上の難燃性を有することが好ましい。
【００４０】
−用途−
本発明の熱伝導性シートは、切断面の表面粗さが小さく、界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高いので、各種熱源（例えばＣＰＵ、トランジスタ、ＬＥＤ等の各種デバイス）と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられ、例えば温度によって素子動作の効率、寿命等に悪影響が出るＣＰＵ、ＭＰＵ、パワートランジスタ、ＬＥＤ、レーザーダイオード、各種電池（リチウムイオン電池等の各種二次電池、各種燃料電池、キャパシタ、アモルファスシリコン、結晶シリコン、化合物半導体、湿式太陽電池等の各種太陽電池など）等の各種の電気デバイス周り、熱の有効利用が求められる暖房機器の熱源周り、熱交換器、床暖房装置の熱配管周りなどに好適に用いられる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例において、アルミナ粒子及び窒化アルミニウムの平均粒子径は粒度分布計により測定した値である。また、ピッチ系炭素繊維の平均長軸長さ及び平均短軸長さは、マイクロスコープ（ＨｉＲＯＸ Ｃｏ Ｌｔｄ製、ＫＨ７７００）で測定した値である。
【００４２】
（実施例１）
−熱伝導性シートの作製−
シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１８．８体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１８．８体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４２．３体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）２０．１体積％とを分散させて、シリコーン樹脂組成物を調製した。
得られたシリコーン樹脂組成物を押出機で型（中空円柱状）の中に押出成形し、シリコーン成形体を作製した。押出機の押出口にはスリット（吐出口形状：平板）が形成されている。
得られたシリコーン成形体をオーブンにて１００℃で１時間加熱して、シリコーン硬化物とした。
得られたシリコーン硬化物を、厚みが０．５ｍｍとなるように超音波カッターでスライス切断した（図３参照、発信周波数２０．５ｋＨｚ、振幅５０〜７０μｍ）。以上により、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートは、その断面をマイクロスコープ（ＨｉＲＯＸ Ｃｏ Ｌｔｄ製、ＫＨ７７００）で観察したところ、ピッチ系炭素繊維が熱伝導性シートの厚み方向に対し０度〜５度に配向していた。
【００４３】
（実施例２）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）を、アルミナ粒子（平均粒子径５μｍ、アルミナＤＡＷ０５、球状、電気化学工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例２の熱伝導性シートを作製した。
【００４４】
（実施例３）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）を、アルミナ粒子（平均粒子径１０μｍ、アルミナＤＡＷ１０、球状、電気化学工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例３の熱伝導性シートを作製した。
【００４５】
（実施例４）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１７．８体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１７．８体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４１．０体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）２３．４体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例４の熱伝導性シートを作製した。
【００４６】
（実施例５）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１７．６体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１７．６体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、電気化学工業株式会社製）４０．５体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）２４．３体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例５の熱伝導性シートを作製した。
【００４７】
（実施例６）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１９．５体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１９．５体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４５．０体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）１６．０体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例６の熱伝導性シートを作製した。
【００４８】
（実施例７）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１８．９体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１８．９体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４３．６体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）１８．６体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例７の熱伝導性シートを作製した。
【００４９】
（実施例８）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、作製した熱伝導性シートの外周部を市販のカッターナイフによりカットした以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１４ｍｍ、横１４ｍｍの正方形状の実施例８の熱伝導性シートを作製した。
【００５０】
（実施例９）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）を、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１００μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ４０１、帝人株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例９の熱伝導性シートを作製した。
【００５１】
（実施例１０）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）を、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ２０１、帝人株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１０の熱伝導性シートを作製した。
【００５２】
（実施例１１）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１７．３体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１７．３体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）３９．９体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）２５．５体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１１の熱伝導性シートを作製した。
【００５３】
（実施例１２）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）を、アルミナ粒子（平均粒子径４５μｍ、アルミナＤＡＷ４５、球状、電気化学工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１２の熱伝導性シートを作製した。
【００５４】
（実施例１３）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４２．３質量部を、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）２５質量部と、窒化アルミニウム（トクヤマ社製、平均粒子径１μｍ）１７．３質量部に変えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１３の熱伝導性シートを作製した。
【００５５】
（比較例１）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、作製したシリコーン硬化物を、厚みが０．５ｍｍとなるように市販のカッターナイフでスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例１の熱伝導性シートを作製した。
【００５６】
ここで、実施例１の熱伝導性シートの切断面の表面の電子顕微鏡写真を図４Ａ、断面の電子顕微鏡写真を図４Ｂ、三次元グラフィック図を図４Ｃにそれぞれ示す。
また、比較例１の熱伝導性シートの切断面の表面の電子顕微鏡写真を図５Ａ、断面の電子顕微鏡写真を図５Ｂ、三次元グラフィック図を図５Ｃにそれぞれ示す。
実施例１のように超音波カッターでスライス切断すると、比較例１のように市販のカッターナイフでスライス切断した場合よりも、表面粗さが小さくなり、熱抵抗が小さくなることが分かった。
【００５７】
（比較例２）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、作製したシリコーン硬化物を、厚みが０．５ｍｍとなるようにミートスライサー（回転刃）（レマコム電動式スライサーＲＳＬ−Ａ１９）でスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例２の熱伝導性シートを作製した。
【００５８】
（比較例３）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、得られたシリコーン樹脂組成物を積層塗布して、シリコーン積層物を作製し、このシリコーン積層物をオーブンにて１００℃で１時間加熱して、シリコーン硬化物を作製し、得られたシリコーン硬化物を、厚みが０．５ｍｍとなるように超音波カッターでスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例３の熱伝導性シートを作製した。
【００５９】
（比較例４）
−熱伝導性シートの作製−
比較例３において、得られたシリコーン積層物を、超音波カッターの代わりに市販のカッターナイフを用いてスライス切断した以外は、比較例３と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例４の熱伝導性シートを作製した。
【００６０】
（比較例５）
−熱伝導性シートの作製−
比較例３において、得られたシリコーン積層物を、超音波カッターの代わりにミートスライサー（回転刃）（レマコム電動式スライサーＲＳＬ−Ａ１９）を用いてスライス切断した以外は、比較例３と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例５の熱伝導性シートを作製した。
【００６１】
次に、実施例１〜１３及び比較例１〜５の熱伝導性シートについて、以下のようにして、諸特性を評価した。結果を表１に示す。
【００６２】
＜難燃性＞
各熱伝導性シートについて、ＵＬ−９４規格に準拠した難燃試験を行い、難燃性を評価した。
即ち、ＵＬ９４で示される試験片を作製し、得られた試験片について、ＵＬ９４Ｖの垂直燃焼試験方法に基づき、燃焼試験を行った。なお、燃焼時間は２回着火の和で、試験片５片の平均である。得られた結果を、以下の基準に従って、ＵＬ９４ 「Ｖ−０」、「Ｖ−１」、及び「Ｖ−２」のいずれかの等級に評価した。なお、これらのいずれも満たさないものは、「不合格」とした。
得られた試験片について、ＵＬ９４Ｖの垂直燃焼試験方法に基づき、燃焼試験を行った。なお、燃焼時間は２回着火の和で、試験片５片の平均である。得られた結果を、以下の基準に従って、ＵＬ９４ 「Ｖ−０」、「Ｖ−１」、及び「Ｖ−２」のいずれかの等級に評価した。なお、これらのいずれも満たさないものは、「不合格」とした。
〔評価基準〕
「Ｖ−０」：点火炎を取り除いた後の平均燃焼時間が１０秒間以下、かつ全試料とも脱脂綿に着火する微粒炎を落下しない。
「Ｖ−１」：点火炎を取り除いた後の平均燃焼時間が３０秒間以下、かつ全試料とも脱脂綿に着火する微粒炎を落下しない。
「Ｖ−２」：点火炎を取り除いた後の平均燃焼時間が３０秒間以下、かつ脱脂綿に着火する微粒炎を落下する。
【００６３】
＜表面粗さＲａ＞
各熱伝導性シートの表面粗さＲａをレーザー顕微鏡にて測定した。
【００６４】
＜外周部の微粘着性＞
プラスチック板上に炭素繊維の配向方向と垂直に各熱伝導性シートを置き、外周部の微粘着性を確認した。
【００６５】
＜初期の厚み（切断直後の厚み）＞
各熱伝導性シートの初期の厚みは、熱伝導測定装置（ソニー株式会社製）を用いて測定した。
【００６６】
＜熱抵抗＞
各熱伝導性シートの熱抵抗は、ＡＳＴＭ Ｄ ５４７０に準拠して、熱伝導率測定装置（ソニー株式会社製）を用い、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した。
【００６７】
＜スリット間又は積層面での剥離＞
各熱伝導性シートについて、スリット間又は積層面での剥離の有無を目視により確認した。
【００６８】
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
【表１−４】
【００６９】
表１の結果から、実施例１〜１３のように超音波カッターを用いてスライス切断した場合には、比較例１のように市販のカッターナイフを用いてスライス切断した場合に比べて熱抵抗が低くなり、良好な熱伝導性を示すことが分かった。
実施例９は、実施例１に比べて、ピッチ系炭素繊維の繊維長が短いので熱抵抗がやや大きくなった。
実施例１０は、実施例１に比べて、ピッチ系炭素繊維の繊維長が短いので熱抵抗がやや大きくなった。
実施例１１は、実施例１に比べて、ピッチ系炭素繊維の充填量が多く、ピッチ系炭素繊維の分散がやや悪いためスリット通過後も界面がやや剥離したままであった。
実施例１２は、実施例１に比べて、アルミナの平均粒子径が大きく、ピッチ系炭素繊維の配向が乱れたため、熱抵抗がやや大きくなった。
比較例１は、実施例１に比べて、市販のカッターナイフでスライス切断したため、表面の凹凸が大きくなり熱抵抗が大きくなった。
比較例２は、実施例１に比べて、ミートスライサー（回転刃）でスライス切断したため、表面の凹凸が大きくなり熱抵抗が大きくなった。
比較例３は、実施例１に比べて、積層塗布物であったため荷重をかけた際に界面での剥離が起こった。また、積層塗布物は型に押出さないので外周は微粘着性を有しなかった。
比較例４は、実施例１に比べて、積層塗布物であったため荷重をかけた際に界面での剥離が起こった。また、積層塗布物は型に押出さないので外周は微粘着性を有しなかった。更に、市販のカッターナイフでスライス切断したため、表面の凹凸が大きくなり熱抵抗が大きくなった。
比較例５は、実施例１に比べて、積層塗布物であったため荷重をかけた際に界面での剥離が起こった。また、積層塗布物は型に押出さないので外周は微粘着性を有しなかった。更に、ミートスライサー（回転刃）でスライス切断したため、表面の凹凸が大きくなり熱抵抗が大きくなった。
【００７０】
（実施例１４）
実施例１において、シリコーン硬化物を、厚みが１．０ｍｍとなるように超音波カッターでスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、実施例１４の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートに荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは０．９ｍｍとなった。
【００７１】
（実施例１５）
実施例１において、シリコーン硬化物を、厚みが１．５ｍｍとなるように超音波カッターでスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、実施例１５の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートに荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは１．４ｍｍとなった。
【００７２】
（比較例６）
比較例１において、シリコーン硬化物を、厚みが１．０ｍｍとなるように市販のカッターナイフでスライス切断した以外は、比較例１と同様にして、比較例６の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートに荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは０．９ｍｍとなった。
【００７３】
（比較例７）
比較例１において、シリコーン硬化物を、厚みが１．５ｍｍとなるように市販のカッターナイフでスライス切断した以外は、比較例１と同様にして、比較例７の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートに荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは１．４ｍｍとなった。
【００７４】
次に、実施例１、実施例１４〜１５、比較例１、及び比較例６〜７について、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて、実施例１及び比較例１と同様にして、熱伝導性シートの熱抵抗を測定した。なお、実施例１及び比較例１の熱伝導性シート（切断直後の厚み０．５ｍｍ）に荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは０．４ｍｍとなった。結果を図６に示す。
図６の結果から、超音波カッターを使用した実施例１、実施例１４〜１５は、市販のカッターナイフを使用した比較例１、比較例６〜７に比べて、シートの厚みにかかわらず熱抵抗が低くなり、良好な熱伝導性を示すことが分かった。
【００７５】
（比較例８）
特開２００３−２００４３７号公報に記載の実施例１と同様にして、常温で磁場を印加して、シランカップリング剤で表面処理を施した黒鉛化炭素繊維を一定方向に磁場配向させた後、熱硬化して厚み２ｍｍの比較例８の熱伝導性シートを作製した。
【００７６】
得られた比較例８の熱伝導性シートの厚み方向の断面の顕微鏡写真（２００倍）を図８に示す。また、実施例１の熱伝導性シートの厚み方向の断面の顕微鏡写真（２００倍）を図７に示す。
図７及び図８の結果から、比較例８では、図８に示すように、炭素繊維がすべてシートの厚み方向（垂直方向）に配向しているので、シートを曲げると折れやすい（割れやすい）という問題があった。これに対し、実施例１では、図７に示すように、押出し法でシートを製造すると、炭素繊維がシートの厚み方向（垂直方向）に配向していない部分もあるので、シートを曲げても折れにくかった（割れにくかった）。
【００７７】
（実施例１６）
実施例１と同じシリコーン樹脂組成物で作製したシリコーン硬化物を、厚みが０．８ｍｍとなるように超音波カッターでスライス（発信周波数２０．５ｋＨｚ、振幅５０〜７０μｍ）して、熱伝導性シートを作製した。このとき、表２に示すように、超音波カッターによって切断されたシリコーン硬化物（熱伝導性シート）の厚み方向と異方性熱伝導性フィラー（炭素繊維）とのなす角度を０°〜９０°まで段階的に変えてシリコーン硬化物を配置して、超音波スライスし、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９の熱伝導性シートを作製した。
得られた試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９の熱伝導性シートについて、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２、荷重２ｋｇｆ／ｃｍ２、及び荷重３ｋｇｆ／ｃｍ２を加えたときの諸特性をそれぞれ測定した。結果を表２及び図１０〜図１２に示す。
熱抵抗は、上記実施例と同様にして測定した。また、圧縮率については、以下のようにして測定した。また、その他の物性については、上記実施例と同様にして測定した。
【００７８】
＜圧縮率＞
圧縮率とは、荷重をかけた時の熱伝導性シートの厚みが、測定前の熱伝導性シートの厚みに対してどれだけ圧縮されたのかを示す値（％）である。
【００７９】
【表２−１】
【表２−２】
【００８０】
表２及び図１０〜図１２の結果から、熱伝導性シートの厚み方向と異方性熱伝導性フィラー（炭素繊維）とのなす角度が４５°までは荷重に応じて圧縮率が増加するが、熱伝導性シートの厚み方向と炭素繊維とのなす角度が４５°を超えると、逆に下がる傾向が認められた。また、熱抵抗値も熱伝導性シートの厚み方向と炭素繊維とのなす角度が４５°を超えると急激に悪化することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の熱伝導性シートの製造方法により製造された熱伝導性シートは、例えば、温度によって素子動作の効率、寿命等に悪影響が出るＣＰＵ、ＭＰＵ、パワートランジスタ、ＬＥＤ、レーザーダイオード、各種電池（リチウムイオン電池等の各種二次次電池、各種燃料電池、キャパシタ、アモルファスシリコン、結晶シリコン、化合物半導体、湿式太陽電池等の各種太陽電池など）等の各種の電気デバイス周り、熱の有効利用が求められる暖房機器の熱源周り、熱交換器、床暖房装置の熱配管周りなどに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 異方性熱伝導性フィラー
２ 充填剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の更なる高性能化に伴って、半導体素子の高密度化、及び高実装化が進んでいる。これに伴い、電子機器を構成する電子部品から発熱する熱を更に効率よく放熱することが重要となっている。半導体は効率よく放熱させるために、熱伝導性シートを介して放熱フィン、放熱板等のヒートシンクに取り付けられている。熱伝導性シートとしては、シリコーンに無機物フィラー等の充填剤（熱伝導性フィラー）を分散含有させたものが広く使用されている。
【０００３】
このような放熱部材においては、更なる熱伝導性の向上が要求されており、一般的には高熱伝導性を目的としてマトリックス内に配合されている無機物フィラーの充填率を高めることにより対応している。しかし、無機物フィラーの充填率を高めると柔軟性が損なわれたり、無機物フィラーの充填率が高いことから粉落ちが発生するおそれがあるため、無機物フィラーの充填率を高める方法には限界がある。
【０００４】
前記無機物フィラーとしては、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。更に高熱伝導率を目的として窒化ホウ素（ＢＮ）、黒鉛等の鱗片状粒子、炭素繊維などをマトリックス内に充填させる場合がある。これは、鱗片状粒子などの有する熱伝導率の異方性によるものである。例えば、炭素繊維の場合、繊維方向には約６００Ｗ／ｍ・Ｋ〜１，２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有している。窒化ホウ素の場合には、面方向では約１１０Ｗ／ｍ・Ｋ、面方向に対して垂直な方向では約２Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、異方性を有することが知られている。
【０００５】
このように、炭素繊維、鱗片状粒子の面方向を熱の伝達方向であるシートの厚み方向と同じにする。即ち、炭素繊維、鱗片状粒子をシートの厚み方向に配向させることによって、熱伝導性を飛躍的に向上させることができる。しかし、成形後、硬化させた硬化物を所望の厚みにスライスする際に、柔軟性のある硬化物を変形させながらスライスするため、シート表面の凹凸部が大きくなり、該凹凸部にエアーを巻き込んでしまい、優れた熱伝導性が活かされないという課題があった。
前記課題を解決するため、例えば特許文献１には、シートの縦方向に対して垂直な方向に等間隔に並べた刃によって打ち抜き、スライスしてなる熱伝導性ゴムシートについて提案されている。また、特許文献２には、塗布と硬化を繰り返して積層させてなる積層体を、円形回転刃を有する切断装置でスライスすることにより、所定の厚さの熱伝導性シートが得られることが提案されている。また、特許文献３には、異方性黒鉛粒子を含む黒鉛層を２層以上積層した積層体を、メタルソーを用いて、膨張黒鉛シートが得られるシートの厚み方向に対して０°で配向するように（積層された面に対して９０°の角度で）切断することが提案されている。
しかしながら、これらの提案の切断方法では、切断面の表面粗さが大きくなってしまい、界面での熱抵抗が大きくなり、厚み方向の熱伝導性が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
したがって、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高く、各種熱源（例えばＣＰＵ、トランジスタ、ＬＥＤ等の各種デバイス）と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられる熱導電性シート及び熱伝導性シートの製造方法の提供が望まれているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−５６２９９号公報
【特許文献２】特開２０１０−５０２４０号公報
【特許文献３】特開２００９−５５０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高いので、各種熱源と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられる熱導電性シート及び熱伝導性シートの製造方法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】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。即ち、異方性熱伝導性フィラー及び充填剤を含有してなる熱伝導性組成物を、複数のスリットを通過させることで熱伝導性組成物内に配合された異方性熱伝導性フィラーを熱伝導性シートの厚み方向に配向させ、異方性熱伝導性フィラーの配向状態を乱すことなく成形させた後、型出口よりブロック体として押出し成形する。そして、得られた成形体を硬化させた後、硬化物を押出し方向に対し垂直方向に超音波カッターで所定の厚みに切断することにより、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高くなり、各種熱源（例えばＣＰＵ、トランジスタ、ＬＥＤ等の各種デバイス）と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられる熱伝導性シートが得られることを知見した。
また、前記熱伝導性組成物の硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物（熱伝導性シート）の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断することで、半導体素子とヒートシンクの間に貼り付けて荷重を加えた時に、角度を付けたことによって異方性熱伝導性フィラーが倒れ易くなり（熱伝導性シート内で異方性熱伝導性フィラーがスライドし易くなり）、熱抵抗の上昇を抑えながら圧縮率の向上を図れることを知見した。
【００１０】
本発明は、本発明者による前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、
前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
前記硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断する切断工程と、を少なくとも含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法である。
＜２＞ ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、
前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
前記硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断する切断工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法である。
＜３＞ 異方性熱伝導性フィラーの平均繊維長が１００μｍ以上である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜４＞ 異方性熱伝導性フィラーが、炭素繊維である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜５＞ 異方性熱伝導性フィラーの熱伝導性組成物中の含有量が、１６体積％〜２５体積％である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜６＞ 充填剤の平均粒子径が１μｍ〜４０μｍである前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜７＞ 充填剤が、球形状のアルミナ粒子である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜８＞ ポリマーがシリコーン樹脂である前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法である。
＜９＞ 前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法により製造されたことを特徴とする熱伝導性シートである。
＜１０＞ 熱伝導性シートにおける外周部の微粘着性が、熱伝導性シートにおける内部の微粘着性よりも高い前記＜９＞に記載の熱伝導性シートである。
＜１１＞ 熱伝導性シートの切断面の表面粗さＲａが９．９μｍ以下である前記＜９＞から＜１０＞のいずれかに記載の熱伝導性シートである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高く、各種熱源と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられる熱導電性シート及び熱伝導性シートの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の熱伝導性シートの製造方法の流れ示す模式図である。
【図２】図２は、押出成形工程における異方性熱伝導性フィラーの配向状態を説明するための説明図である。
【図３】図３は、実施例１のシリコーン硬化物を超音波カッターで切断した状態を示す写真である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施例１の熱伝導性シートを超音波カッターで切断した切断面における表面の電子顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施例１の熱伝導性シートを超音波カッターで切断した切断面の電子顕微鏡写真である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実施例１の熱伝導性シートを超音波カッターで切断した切断面における三次元グラフィック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例１の熱伝導性シートを市販のカッターナイフで切断した切断面における表面の電子顕微鏡写真である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、比較例１の熱伝導性シートを市販のカッターナイフで切断した切断面の電子顕微鏡写真である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、比較例１の熱伝導性シートを市販のカッターナイフで切断した切断面における三次元グラフィック図である。
【図６】図６は、市販のカッターナイフと超音波カッターで厚みを変えて切断した時の熱抵抗との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例１の熱伝導性シートの厚み方向の断面写真である。
【図８】図８は、特開２００３−２００４３７号公報に記載の実施例１に準拠した熱伝導性シートの厚み方向の断面写真である。
【図９】図９は、硬化物の押出し方向（長さ方向）と超音波カッターの刃とのなす角度を説明するための図である。
【図１０】図１０は、実施例１６における荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２での熱伝導性シートの厚み方向に対する炭素繊維の角度と熱抵抗及び圧縮率との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例１６における荷重２ｋｇｆ／ｃｍ２での熱伝導性シートの厚み方向に対する炭素繊維の角度と熱抵抗及び圧縮率との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、実施例１６における荷重３ｋｇｆ／ｃｍ２での熱伝導性シートの厚み方向に対する炭素繊維の角度と熱抵抗及び圧縮率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法）
本発明の熱伝導性シートの製造方法は、押出成形工程と、硬化工程と、切断工程とを少なくとも含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の熱伝導性シートは、本発明の前記熱伝導性シートの製造方法により製造される。
以下、本発明の熱伝導性シートの製造方法の説明を通じて、本発明の熱伝導性シートの詳細についても明らかにする。
【００１４】
ここで、本発明の熱伝導性シートの製造方法は、図１に示すように、押出し、成形、硬化、切断（スライス）などの一連の工程を経て製造される。
図１に示すように、まず、ポリマー、異方性熱伝導性フィラー及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を調製する。次に、調製した熱伝導性組成物を押し出し成形する際に、複数のスリットを通過させることで熱伝導性組成物中に配合された異方性熱伝導性フィラーを熱伝導性シートの厚み方向に配向させる。次に、得られた成形体を硬化させた後、硬化物を前記押出し方向に対し垂直方向に超音波カッターで所定の厚みに切断することにより、切断面の表面粗さが小さいので界面での熱抵抗が低くなり、シートの厚み方向の熱伝導性が高い熱伝導性シートが作製できる。
また、得られた成形体を硬化させた硬化物を、図９に示すように、前記硬化物の押出し方向が超音波カッターの刃に対して所定の角度となるように配置（図９では０°、４５°、９０°に配置）し、所定の厚みに切断することにより、半導体素子とヒートシンクの間に貼り付けて荷重を加えた時に、角度を付けたことで異方性熱伝導性フィラーが倒れ易くなり（熱伝導性シート内で異方性熱伝導性フィラーがスライドし易くなり）、熱抵抗の上昇を抑えながら圧縮率が向上した熱伝導性シートが作製できる。なお、硬化物の押出し方向（長さ方向）と超音波カッターの刃とのなす角度は、熱伝導性シートの厚み方向に対する異方性熱伝導性フィラーの配向角度と同じになる。
【００１５】
＜押出成形工程＞
前記押出成形工程は、ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する工程である。
【００１６】
−ポリマー−
前記ポリマーとしては、特に制限はなく、熱伝導性シートに要求される性能に応じて適宜選択することができ、例えば熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーが挙げられる。
【００１７】
前記熱可塑性ポリマーとしては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、又はこれらのポリマーアロイなどが挙げられる。
前記熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のエチレン−α−オレフィン共重合体；ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、脂肪族ポリアミド類、芳香族ポリアミド類、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸又はそのエステル、ポリアクリル酸又はそのエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
前記熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン−ブタジエン共重合体又はその水添ポリマー、スチレン−イソプレンブロック共重合体又はその水添ポリマー等の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。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１９】
前記熱硬化性ポリマーとしては、例えば架橋ゴム、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリイミドシリコーン、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテルなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
前記架橋ゴムとしては、例えば天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、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ゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ポリイソブチレンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
これらの中でも、成形加工性、耐候性に優れると共に、電子部品に対する密着性及び追従性の点から、シリコーン樹脂が特に好ましい。
【００２２】
前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば付加反応型液状シリコーンゴム、過酸化物を加硫に用いる熱加硫型ミラブルタイプのシリコーンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、電子機器の放熱部材としては、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性が要求されるため、付加反応型液状シリコーンゴムが特に好ましい。
【００２３】
−異方性熱伝導性フィラー−
前記異方性熱伝導性フィラーの形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば鱗片状、板状、円柱状、角柱状、楕円状、扁平形状などが挙げられる。これらの中でも、異方性熱伝導性の点で扁平形状が特に好ましい。
前記異方性を有するフィラーとしては、例えば窒化ホウ素（ＢＮ）粉末、黒鉛、炭素繊維などが挙げられる。これらの中でも、異方性熱伝導性の点で炭素繊維が特に好ましい。
前記炭素繊維としては、例えばピッチ系、ＰＡＮ系、アーク放電法、レーザー蒸発法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）、ＣＣＶＤ法（触媒化学気相成長法）等で合成されたものを用いることができる。これらの中でも、熱伝導性の点からピッチ系炭素繊維が特に好ましい。
前記炭素繊維は、必要に応じて、その一部又は全部を表面処理して用いることができる。前記表面処理としては、例えば、酸化処理、窒化処理、ニトロ化、スルホン化、あるいはこれらの処理によって表面に導入された官能基若しくは炭素繊維の表面に、金属、金属化合物、有機化合物等を付着あるいは結合させる処理などが挙げられる。前記官能基としては、例えば水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基などが挙げられる。
【００２４】
前記炭素繊維の平均長軸長さ（平均繊維長）は１００μｍ以上が好ましく、１２０μｍ〜６ｍｍがより好ましい。前記平均長軸長さが、１００μｍ未満であると、異方性熱伝導性が十分に得られないことがあり、熱抵抗が高くなってしまうことがある。
前記炭素繊維の平均短軸長さは、６μｍ〜１５μｍが好ましく、８μｍ〜１３μｍがより好ましい。
前記炭素繊維は、アスペクト比（平均長軸長さ／平均短軸長さ）が８以上が好ましく、１２〜３０がより好ましい。前記アスペクト比が、８未満であると、炭素繊維の繊維長（長軸長さ）が短いため、熱伝導率が低下してしまうことがある。
ここで、前記炭素繊維の平均長軸長さ、及び平均短軸長さは、例えばマイクロスコープ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などにより測定することができる。
【００２５】
前記異方性熱伝導性フィラーの前記熱伝導性組成物中の含有量は、１５体積％〜２６体積％が好ましい。前記含有量が、１５体積％未満であると、成形体に十分な熱伝導性を付与することができないことがあり、２６体積％を超えると、成形性及び配向性に影響を与えてしまうことがある。
【００２６】
−充填剤−
前記充填剤としては、その形状、材質、平均粒径などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば球状、楕円球状、塊状、粒状、扁平状、針状などが挙げられる。これらの中でも、球状、楕円形状が充填性の点から好ましく、球状が特に好ましい。
前記充填剤の材質としては、例えば窒化アルミニウム、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化亜鉛、炭化ケイ素、ケイ素（シリコン）、酸化珪素、酸化アルミニウム、金属粒子などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカが好ましく、熱伝導率の点からアルミナ、窒化アルミニウムが特に好ましい。
なお、前記充填剤は、表面処理を施してもよい。前記表面処理としてカップリング剤で処理すると分散性が向上し、熱伝導性シートの柔軟性が向上する。また、スライスにより得られた表面粗さをより小さくできる。
前記充填剤の平均粒子径は、１μｍ〜４０μｍが好ましく、１μｍ〜２０μｍがより好ましい。前記平均粒子径が、１μｍ未満であると、硬化不良の原因となることがあり、４０μｍを超えると、炭素繊維の配向を阻害して硬化物の熱伝導率が低くなる場合がある。
前記充填剤の平均粒子径は、例えば粒度分布計、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定することができる。
【００２７】
前記充填剤の前記熱伝導性組成物中の含有量は、４０体積％〜６０体積％が好ましい。
【００２８】
前記熱伝導性組成物には、更に必要に応じて、例えば溶剤、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化剤、硬化促進剤、遅延剤、微粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤等のその他の成分を配合することができる。
【００２９】
前記熱伝導性組成物は、前記ポリマー、前記異方性熱伝導性フィラー、及び前記充填剤、更に必要に応じて前記その他の成分を、ミキサー等を用いて混合することにより調製することができる。
【００３０】
次に、前記熱伝導性組成物をポンプ、押出機等を用いて、型内に押出し成形する。押出機の押出口には複数のスリットが設けられており、これにより、異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に配向される。
前記スリットの形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記スリットの形状としては、例えば平板状、格子状、ハニカム状などが挙げられる。前記スリットの大きさ（幅）としては、０．５ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
前記熱伝導性組成物の押出し速度は、０．００１Ｌ／ｍｉｎ以上が好ましい。
前記型としては、形状、大きさ、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、中空円柱状、中空角柱状などが挙げられる。前記大きさとしては、作製する熱伝導性シートの大きさに応じて適宜選定することができる。前記材質としては、例えばステンレスなどが挙げられる。
【００３１】
前記熱伝導性組成物が押出機等を通過する過程において、異方性熱伝導性フィラー、充填剤などは熱伝導性組成物の中心方向に集められ、表面及び中心とでは異方性熱伝導性フィラー、充填剤の密度が異なる。即ち、押出機を通過した熱伝導性組成物（成形体）の表面には、熱伝導性フィラー、異方性熱伝導性フィラーが表面に突出していないので、熱伝導性組成物（成形体）を硬化した硬化物の表面部（熱伝導性シートにおける外周部）が良好な微粘着性を備え、被着体（半導体装置等）への接着性が良好となる。一方、熱源又は放熱側と接する面は、異方性熱伝導性フィラーが突出しているので微粘着性が低下する。
また、図２に示すように、異方性熱伝導性フィラー、及び球状の充填剤を含む熱伝導性組成物を押出し成形することで、繊維状の異方性熱伝導性フィラーを押出し方向に配向させることができる。
ここで、前記微粘着性とは、経時及び湿熱による接着力上昇が少ない再剥離性を持ち、被着体に貼った場合に簡単に位置がずれない程度の粘着性を有することを意味する。
【００３２】
＜硬化工程＞
前記硬化工程は、前記押出成形物を硬化させて硬化物とする工程である。
前記押出成形工程で成形された成形体は、用いる樹脂に応じて適切な硬化反応により完成された硬化物を得ることができる。
前記押出成形物の硬化方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリマーとしてシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いた場合には、加熱により硬化させることが好ましい。
前記加熱に用いる装置としては、例えば遠赤外炉、熱風炉などが挙げられる。
前記加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば４０℃〜１５０℃で行うことが好ましい
前記シリコーン樹脂が硬化したシリコーン硬化物の柔軟性は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばシリコーンの架橋密度、熱伝導性フィラーの充填量などによって調整することができる。
【００３３】
＜切断工程＞
前記切断工程は、第１の形態では、前記硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断する工程である。
前記切断工程は、第２の形態では、前記硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断する工程である。
なお、超音波カッターは固定されており、超音波カッターの刃の位置は不変である。
【００３４】
前記超音波カッターによって所定の厚みに切断される硬化物（熱伝導性シート）の厚み方向と異方性熱伝導性フィラーとのなす角度は、５°〜４５°であり、５°〜３０°が好ましい。前記なす角度が、５°未満であると、圧縮率が０°の場合と変わらず、４５°を超えると、熱抵抗値が上昇することがある。
前記なす角度は、例えば電子顕微鏡により、測定することができる。
【００３５】
前記切断は、超音波カッターを用いて行われる。前記超音波カッターでは、発信周波数と振幅を調節することができ、発信周波数は１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、振幅は１０μｍ〜１００μｍの範囲で調節することが好ましい。前記切断を超音波カッターではなく、カッターナイフ、ミートスライサー（回転刃）で行うと、切断面の表面粗さＲａが大きくなり、熱抵抗が大きくなってしまう。
【００３６】
前記第１の形態の切断工程によると、硬化反応が完了した硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断することにより、異方性熱導電性フィラー（例えば炭素繊維、鱗片状粒子）が熱伝導性シートの厚み方向に配向（垂直配向）した熱伝導性シートを得ることができる。
前記第２の形態の切断工程によると、前記硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物（熱伝導性シート）の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断することにより、熱伝導性シート内の異方性熱伝導性フィラーが倒れ易くなり（熱伝導性シート内で異方性熱伝導性フィラーがスライドし易くなり）、熱抵抗の上昇を抑えながら圧縮率の向上が図れる。
【００３７】
前記熱伝導性シートの厚みは、０．１ｍｍ以上が好ましい。前記厚みが、０．１ｍｍ未満であると、硬化物の硬さによってはスライス時に形状を維持できなくなることがある。厚みが厚いシートに磁場をかけて異方性熱導電性フィラーを配向させることには限界があるが、本発明の熱伝導性シートの製造方法ではシート厚みに制限がないという利点がある。
本発明の熱伝導性シートは、前記異方性熱導電性フィラー（例えば炭素繊維、鱗片状粒子）の前記熱伝導性シートの厚み方向に対する配向角度は、０°〜４５°が好ましく、０°〜３０°がより好ましい。
前記炭素繊維の配向角度は、例えば熱伝導性シートの断面をマイクロスコープにより観察することで測定することができる。
【００３８】
本発明の熱伝導性シートの製造方法により製造された熱伝導性シートは、切断後の切断面の表面粗さＲａは９．９μｍ以下が好ましく、９．５μｍ以下がより好ましい。前記表面粗さＲａが、９．９μｍを超えると、表面粗さが増して熱抵抗が大きくなることがある。
前記表面粗さＲａは、例えばレーザー顕微鏡により測定することができる。
【００３９】
本発明の熱伝導性シートは、各種熱源（例えばＣＰＵ、トランジスタ、ＬＥＤ等の各種デバイス）と放熱部材との間に挟持させて用いられるので、安全上難燃性を有していることが好ましく、ＵＬ−９４規格で「Ｖ−０」以上の難燃性を有することが好ましい。
【００４０】
−用途−
本発明の熱伝導性シートは、切断面の表面粗さが小さく、界面での熱抵抗が低くなり、厚み方向の熱伝導性が高いので、各種熱源（例えばＣＰＵ、トランジスタ、ＬＥＤ等の各種デバイス）と放熱部材との間に挟持させて好適に用いられ、例えば温度によって素子動作の効率、寿命等に悪影響が出るＣＰＵ、ＭＰＵ、パワートランジスタ、ＬＥＤ、レーザーダイオード、各種電池（リチウムイオン電池等の各種二次電池、各種燃料電池、キャパシタ、アモルファスシリコン、結晶シリコン、化合物半導体、湿式太陽電池等の各種太陽電池など）等の各種の電気デバイス周り、熱の有効利用が求められる暖房機器の熱源周り、熱交換器、床暖房装置の熱配管周りなどに好適に用いられる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例において、アルミナ粒子及び窒化アルミニウムの平均粒子径は粒度分布計により測定した値である。また、ピッチ系炭素繊維の平均長軸長さ及び平均短軸長さは、マイクロスコープ（ＨｉＲＯＸ Ｃｏ Ｌｔｄ製、ＫＨ７７００）で測定した値である。
【００４２】
（実施例１）
−熱伝導性シートの作製−
シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１８．８体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１８．８体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４２．３体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）２０．１体積％とを分散させて、シリコーン樹脂組成物を調製した。
得られたシリコーン樹脂組成物を押出機で型（中空円柱状）の中に押出成形し、シリコーン成形体を作製した。押出機の押出口にはスリット（吐出口形状：平板）が形成されている。
得られたシリコーン成形体をオーブンにて１００℃で１時間加熱して、シリコーン硬化物とした。
得られたシリコーン硬化物を、厚みが０．５ｍｍとなるように超音波カッターでスライス切断した（図３参照、発信周波数２０．５ｋＨｚ、振幅５０〜７０μｍ）。以上により、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートは、その断面をマイクロスコープ（ＨｉＲＯＸ Ｃｏ Ｌｔｄ製、ＫＨ７７００）で観察したところ、ピッチ系炭素繊維が熱伝導性シートの厚み方向に対し０度〜５度に配向していた。
【００４３】
（実施例２）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）を、アルミナ粒子（平均粒子径５μｍ、アルミナＤＡＷ０５、球状、電気化学工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例２の熱伝導性シートを作製した。
【００４４】
（実施例３）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）を、アルミナ粒子（平均粒子径１０μｍ、アルミナＤＡＷ１０、球状、電気化学工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例３の熱伝導性シートを作製した。
【００４５】
（実施例４）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１７．８体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１７．８体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４１．０体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）２３．４体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例４の熱伝導性シートを作製した。
【００４６】
（実施例５）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１７．６体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１７．６体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、電気化学工業株式会社製）４０．５体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）２４．３体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例５の熱伝導性シートを作製した。
【００４７】
（実施例６）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１９．５体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１９．５体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４５．０体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）１６．０体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例６の熱伝導性シートを作製した。
【００４８】
（実施例７）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１８．９体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１８．９体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４３．６体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）１８．６体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例７の熱伝導性シートを作製した。
【００４９】
（実施例８）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、作製した熱伝導性シートの外周部を市販のカッターナイフによりカットした以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１４ｍｍ、横１４ｍｍの正方形状の実施例８の熱伝導性シートを作製した。
【００５０】
（実施例９）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）を、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１００μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ４０１、帝人株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例９の熱伝導性シートを作製した。
【００５１】
（実施例１０）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）を、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ２０１、帝人株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１０の熱伝導性シートを作製した。
【００５２】
（実施例１１）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）１７．３体積％と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサン）１７．３体積％とを混合した二液性の付加反応型液状シリコーン樹脂に、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）３９．９体積％と、ピッチ系炭素繊維（平均長軸長さ１５０μｍ、平均短軸長さ８μｍ、ラヒーマＲ−Ａ３０１、帝人株式会社製）２５．５体積％とを分散して、シリコーン樹脂組成物を調製した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１１の熱伝導性シートを作製した。
【００５３】
（実施例１２）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）を、アルミナ粒子（平均粒子径４５μｍ、アルミナＤＡＷ４５、球状、電気化学工業株式会社製）に代えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１２の熱伝導性シートを作製した。
【００５４】
（実施例１３）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）４２．３質量部を、アルミナ粒子（平均粒子径３μｍ、アルミナＤＡＷ０３、球状、電気化学工業株式会社製）２５質量部と、窒化アルミニウム（トクヤマ社製、平均粒子径１μｍ）１７．３質量部に変えた以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の実施例１３の熱伝導性シートを作製した。
【００５５】
（比較例１）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、作製したシリコーン硬化物を、厚みが０．５ｍｍとなるように市販のカッターナイフでスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例１の熱伝導性シートを作製した。
【００５６】
ここで、実施例１の熱伝導性シートの切断面の表面の電子顕微鏡写真を図４Ａ、断面の電子顕微鏡写真を図４Ｂ、三次元グラフィック図を図４Ｃにそれぞれ示す。
また、比較例１の熱伝導性シートの切断面の表面の電子顕微鏡写真を図５Ａ、断面の電子顕微鏡写真を図５Ｂ、三次元グラフィック図を図５Ｃにそれぞれ示す。
実施例１のように超音波カッターでスライス切断すると、比較例１のように市販のカッターナイフでスライス切断した場合よりも、表面粗さが小さくなり、熱抵抗が小さくなることが分かった。
【００５７】
（比較例２）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、作製したシリコーン硬化物を、厚みが０．５ｍｍとなるようにミートスライサー（回転刃）（レマコム電動式スライサーＲＳＬ−Ａ１９）でスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例２の熱伝導性シートを作製した。
【００５８】
（比較例３）
−熱伝導性シートの作製−
実施例１において、得られたシリコーン樹脂組成物を積層塗布して、シリコーン積層物を作製し、このシリコーン積層物をオーブンにて１００℃で１時間加熱して、シリコーン硬化物を作製し、得られたシリコーン硬化物を、厚みが０．５ｍｍとなるように超音波カッターでスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例３の熱伝導性シートを作製した。
【００５９】
（比較例４）
−熱伝導性シートの作製−
比較例３において、得られたシリコーン積層物を、超音波カッターの代わりに市販のカッターナイフを用いてスライス切断した以外は、比較例３と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例４の熱伝導性シートを作製した。
【００６０】
（比較例５）
−熱伝導性シートの作製−
比較例３において、得られたシリコーン積層物を、超音波カッターの代わりにミートスライサー（回転刃）（レマコム電動式スライサーＲＳＬ−Ａ１９）を用いてスライス切断した以外は、比較例３と同様にして、厚み０．５ｍｍ、縦１５ｍｍ、横１５ｍｍの正方形状の比較例５の熱伝導性シートを作製した。
【００６１】
次に、実施例１〜１３及び比較例１〜５の熱伝導性シートについて、以下のようにして、諸特性を評価した。結果を表１に示す。
【００６２】
＜難燃性＞
各熱伝導性シートについて、ＵＬ−９４規格に準拠した難燃試験を行い、難燃性を評価した。
即ち、ＵＬ９４で示される試験片を作製し、得られた試験片について、ＵＬ９４Ｖの垂直燃焼試験方法に基づき、燃焼試験を行った。なお、燃焼時間は２回着火の和で、試験片５片の平均である。得られた結果を、以下の基準に従って、ＵＬ９４ 「Ｖ−０」、「Ｖ−１」、及び「Ｖ−２」のいずれかの等級に評価した。なお、これらのいずれも満たさないものは、「不合格」とした。
得られた試験片について、ＵＬ９４Ｖの垂直燃焼試験方法に基づき、燃焼試験を行った。なお、燃焼時間は２回着火の和で、試験片５片の平均である。得られた結果を、以下の基準に従って、ＵＬ９４ 「Ｖ−０」、「Ｖ−１」、及び「Ｖ−２」のいずれかの等級に評価した。なお、これらのいずれも満たさないものは、「不合格」とした。
〔評価基準〕
「Ｖ−０」：点火炎を取り除いた後の平均燃焼時間が１０秒間以下、かつ全試料とも脱脂綿に着火する微粒炎を落下しない。
「Ｖ−１」：点火炎を取り除いた後の平均燃焼時間が３０秒間以下、かつ全試料とも脱脂綿に着火する微粒炎を落下しない。
「Ｖ−２」：点火炎を取り除いた後の平均燃焼時間が３０秒間以下、かつ脱脂綿に着火する微粒炎を落下する。
【００６３】
＜表面粗さＲａ＞
各熱伝導性シートの表面粗さＲａをレーザー顕微鏡にて測定した。
【００６４】
＜外周部の微粘着性＞
プラスチック板上に炭素繊維の配向方向と垂直に各熱伝導性シートを置き、外周部の微粘着性を確認した。
【００６５】
＜初期の厚み（切断直後の厚み）＞
各熱伝導性シートの初期の厚みは、熱伝導測定装置（ソニー株式会社製）を用いて測定した。
【００６６】
＜熱抵抗＞
各熱伝導性シートの熱抵抗は、ＡＳＴＭ Ｄ ５４７０に準拠して、熱伝導率測定装置（ソニー株式会社製）を用い、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した。
【００６７】
＜スリット間又は積層面での剥離＞
各熱伝導性シートについて、スリット間又は積層面での剥離の有無を目視により確認した。
【００６８】
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
【表１−４】
【００６９】
表１の結果から、実施例１〜１３のように超音波カッターを用いてスライス切断した場合には、比較例１のように市販のカッターナイフを用いてスライス切断した場合に比べて熱抵抗が低くなり、良好な熱伝導性を示すことが分かった。
実施例９は、実施例１に比べて、ピッチ系炭素繊維の繊維長が短いので熱抵抗がやや大きくなった。
実施例１０は、実施例１に比べて、ピッチ系炭素繊維の繊維長が短いので熱抵抗がやや大きくなった。
実施例１１は、実施例１に比べて、ピッチ系炭素繊維の充填量が多く、ピッチ系炭素繊維の分散がやや悪いためスリット通過後も界面がやや剥離したままであった。
実施例１２は、実施例１に比べて、アルミナの平均粒子径が大きく、ピッチ系炭素繊維の配向が乱れたため、熱抵抗がやや大きくなった。
比較例１は、実施例１に比べて、市販のカッターナイフでスライス切断したため、表面の凹凸が大きくなり熱抵抗が大きくなった。
比較例２は、実施例１に比べて、ミートスライサー（回転刃）でスライス切断したため、表面の凹凸が大きくなり熱抵抗が大きくなった。
比較例３は、実施例１に比べて、積層塗布物であったため荷重をかけた際に界面での剥離が起こった。また、積層塗布物は型に押出さないので外周は微粘着性を有しなかった。
比較例４は、実施例１に比べて、積層塗布物であったため荷重をかけた際に界面での剥離が起こった。また、積層塗布物は型に押出さないので外周は微粘着性を有しなかった。更に、市販のカッターナイフでスライス切断したため、表面の凹凸が大きくなり熱抵抗が大きくなった。
比較例５は、実施例１に比べて、積層塗布物であったため荷重をかけた際に界面での剥離が起こった。また、積層塗布物は型に押出さないので外周は微粘着性を有しなかった。更に、ミートスライサー（回転刃）でスライス切断したため、表面の凹凸が大きくなり熱抵抗が大きくなった。
【００７０】
（実施例１４）
実施例１において、シリコーン硬化物を、厚みが１．０ｍｍとなるように超音波カッターでスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、実施例１４の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートに荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは０．９ｍｍとなった。
【００７１】
（実施例１５）
実施例１において、シリコーン硬化物を、厚みが１．５ｍｍとなるように超音波カッターでスライス切断した以外は、実施例１と同様にして、実施例１５の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートに荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは１．４ｍｍとなった。
【００７２】
（比較例６）
比較例１において、シリコーン硬化物を、厚みが１．０ｍｍとなるように市販のカッターナイフでスライス切断した以外は、比較例１と同様にして、比較例６の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートに荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは０．９ｍｍとなった。
【００７３】
（比較例７）
比較例１において、シリコーン硬化物を、厚みが１．５ｍｍとなるように市販のカッターナイフでスライス切断した以外は、比較例１と同様にして、比較例７の熱伝導性シートを作製した。
得られた熱伝導性シートに荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは１．４ｍｍとなった。
【００７４】
次に、実施例１、実施例１４〜１５、比較例１、及び比較例６〜７について、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて、実施例１及び比較例１と同様にして、熱伝導性シートの熱抵抗を測定した。なお、実施例１及び比較例１の熱伝導性シート（切断直後の厚み０．５ｍｍ）に荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて測定した時の厚みは０．４ｍｍとなった。結果を図６に示す。
図６の結果から、超音波カッターを使用した実施例１、実施例１４〜１５は、市販のカッターナイフを使用した比較例１、比較例６〜７に比べて、シートの厚みにかかわらず熱抵抗が低くなり、良好な熱伝導性を示すことが分かった。
【００７５】
（比較例８）
特開２００３−２００４３７号公報に記載の実施例１と同様にして、常温で磁場を印加して、シランカップリング剤で表面処理を施した黒鉛化炭素繊維を一定方向に磁場配向させた後、熱硬化して厚み２ｍｍの比較例８の熱伝導性シートを作製した。
【００７６】
得られた比較例８の熱伝導性シートの厚み方向の断面の顕微鏡写真（２００倍）を図８に示す。また、実施例１の熱伝導性シートの厚み方向の断面の顕微鏡写真（２００倍）を図７に示す。
図７及び図８の結果から、比較例８では、図８に示すように、炭素繊維がすべてシートの厚み方向（垂直方向）に配向しているので、シートを曲げると折れやすい（割れやすい）という問題があった。これに対し、実施例１では、図７に示すように、押出し法でシートを製造すると、炭素繊維がシートの厚み方向（垂直方向）に配向していない部分もあるので、シートを曲げても折れにくかった（割れにくかった）。
【００７７】
（実施例１６）
実施例１と同じシリコーン樹脂組成物で作製したシリコーン硬化物を、厚みが０．８ｍｍとなるように超音波カッターでスライス（発信周波数２０．５ｋＨｚ、振幅５０〜７０μｍ）して、熱伝導性シートを作製した。このとき、表２に示すように、超音波カッターによって切断されたシリコーン硬化物（熱伝導性シート）の厚み方向と異方性熱伝導性フィラー（炭素繊維）とのなす角度を０°〜９０°まで段階的に変えてシリコーン硬化物を配置して、超音波スライスし、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９の熱伝導性シートを作製した。
得られた試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９の熱伝導性シートについて、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２、荷重２ｋｇｆ／ｃｍ２、及び荷重３ｋｇｆ／ｃｍ２を加えたときの諸特性をそれぞれ測定した。結果を表２及び図１０〜図１２に示す。
熱抵抗は、上記実施例と同様にして測定した。また、圧縮率については、以下のようにして測定した。また、その他の物性については、上記実施例と同様にして測定した。
【００７８】
＜圧縮率＞
圧縮率とは、荷重をかけた時の熱伝導性シートの厚みが、測定前の熱伝導性シートの厚みに対してどれだけ圧縮されたのかを示す値（％）である。
【００７９】
【表２−１】
【表２−２】
【００８０】
表２及び図１０〜図１２の結果から、熱伝導性シートの厚み方向と異方性熱伝導性フィラー（炭素繊維）とのなす角度が４５°までは荷重に応じて圧縮率が増加するが、熱伝導性シートの厚み方向と炭素繊維とのなす角度が４５°を超えると、逆に下がる傾向が認められた。また、熱抵抗値も熱伝導性シートの厚み方向と炭素繊維とのなす角度が４５°を超えると急激に悪化することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の熱伝導性シートの製造方法により製造された熱伝導性シートは、例えば、温度によって素子動作の効率、寿命等に悪影響が出るＣＰＵ、ＭＰＵ、パワートランジスタ、ＬＥＤ、レーザーダイオード、各種電池（リチウムイオン電池等の各種二次次電池、各種燃料電池、キャパシタ、アモルファスシリコン、結晶シリコン、化合物半導体、湿式太陽電池等の各種太陽電池など）等の各種の電気デバイス周り、熱の有効利用が求められる暖房機器の熱源周り、熱交換器、床暖房装置の熱配管周りなどに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 異方性熱伝導性フィラー
２ 充填剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、
前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
前記硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断する切断工程と、を少なくとも含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。
【請求項２】
ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、
前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
前記硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断する切断工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。
【請求項３】
異方性熱伝導性フィラーの平均繊維長が１００μｍ以上である請求項１から２のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項４】
異方性熱伝導性フィラーが、炭素繊維である請求項１から３のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項５】
異方性熱伝導性フィラーの熱伝導性組成物中の含有量が、１６体積％〜２５体積％である請求項１から４のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項６】
充填剤の平均粒子径が１μｍ〜４０μｍである請求項１から５のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項７】
充填剤が、球形状のアルミナ粒子である請求項１から６のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項８】
ポリマーがシリコーン樹脂である請求項１から７のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法により製造されたことを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項１０】
熱伝導性シートにおける外周部の微粘着性が、熱伝導性シートにおける内部の微粘着性よりも高い請求項９に記載の熱伝導性シート。
【請求項１１】
熱伝導性シートの切断面の表面粗さＲａが９．９μｍ以下である請求項９から１０のいずれかに記載の熱伝導性シート。
【請求項１】
ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、
前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
前記硬化物を、超音波カッターを用いて前記押出し方向に対し垂直方向に所定の厚みに切断する切断工程と、を少なくとも含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。
【請求項２】
ポリマー、異方性熱伝導性フィラー、及び充填剤を含有する熱伝導性組成物を押出機で押出して、前記異方性熱伝導性フィラーが押出し方向に沿って配向した押出成形物を成形する押出成形工程と、
前記押出成形物を硬化させて硬化物とする硬化工程と、
前記硬化物を超音波カッターで所定の厚みに切断する際に、前記超音波カッターで切断される前記硬化物の厚み方向に対して前記異方性熱伝導性フィラーが５°〜４５°の角度に配向するように前記硬化物を配置して切断する切断工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。
【請求項３】
異方性熱伝導性フィラーの平均繊維長が１００μｍ以上である請求項１から２のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項４】
異方性熱伝導性フィラーが、炭素繊維である請求項１から３のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項５】
異方性熱伝導性フィラーの熱伝導性組成物中の含有量が、１６体積％〜２５体積％である請求項１から４のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項６】
充填剤の平均粒子径が１μｍ〜４０μｍである請求項１から５のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項７】
充填剤が、球形状のアルミナ粒子である請求項１から６のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項８】
ポリマーがシリコーン樹脂である請求項１から７のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の熱伝導性シートの製造方法により製造されたことを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項１０】
熱伝導性シートにおける外周部の微粘着性が、熱伝導性シートにおける内部の微粘着性よりも高い請求項９に記載の熱伝導性シート。
【請求項１１】
熱伝導性シートの切断面の表面粗さＲａが９．９μｍ以下である請求項９から１０のいずれかに記載の熱伝導性シート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２３３３５（Ｐ２０１２−２３３３５Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７９９７６（Ｐ２０１１−７９９７６）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１０８４１０）ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 (595)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１０８４１０）ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 (595)
【Ｆターム（参考）】
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