熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
【課題】熱伝導特性、厚さの均一性、柔軟性に優れた熱伝導性シートを提供する。
【解決手段】シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有し、上記炭素繊維が厚み方向に配向されている熱伝導性シートにおいて、熱伝導性フィラが、４０〜５５体積％の範囲で含有され、炭素繊維が、１０〜２５体積％の範囲で含有されている。
【解決手段】シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有し、上記炭素繊維が厚み方向に配向されている熱伝導性シートにおいて、熱伝導性フィラが、４０〜５５体積％の範囲で含有され、炭素繊維が、１０〜２５体積％の範囲で含有されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱性電子部品等の放熱を促す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】
近年の電子機器においては、高性能化、小型化及び軽量化に伴う半導体パッケージの高密度実装化、ＬＳＩの高集積化及び高速化などによって、各種の電子部品にて発生する熱を効果的に外部へ放散させる熱対策が非常に重要な課題になっている。そのため、電気機器の各種電子部品、例えばトランジスタやサイリスタなどの発熱性電子部品等に、熱伝導性の良好なシート材料（以下、「熱伝導性シート」という）を介してヒートシンク等の放熱部材を取り付けるという対策が一般的に採られている。
【０００３】
この種の熱伝導性シートは、一般に、発熱源となる発熱性電子部品等の被装着部位の凹凸に対して柔軟に追従させて、発熱性電子部品等に密着した状態で取り付けられる。そして、かかる熱伝導性シートは、発熱性電子部品等と放熱部材との接触熱抵抗を低減させ、発熱性電子部品等にて発生する熱を効率良く放熱部材に伝導させる機能を果たす。
【０００４】
また、熱伝導性シートは、放熱部材を発熱性電子部品等に圧着させる際において、放熱部材と発熱性電子部品とを密着させるとともに、これらの変形や損傷を防ぐ保護材としての機能をも果たす。そのため、この熱伝導性シートにおいては、高い熱伝導性のみならず、柔軟性及び形状追従性に優れることが要求される。さらに、熱伝導性シートは、発熱性電子部品や電子機器筐体の小型化に応じて、薄型に形成されることが要求されている。このような要求に対して、高い熱伝導率を有する炭素繊維を熱伝導材として配合した熱伝導性シートも提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
この種の熱伝導性シートは、シリコーンゴムなどの高分子材料中に、炭素繊維や酸化アルミニウム等の熱伝導材料を配合したシート母材を形成し、所定の厚さにスライスすることにより製造される。ここで、熱伝導性シートは、シートのスライス厚さが個々の製品の熱伝導率に大きく影響することから、厚さを均一にスライスすることが重要となる。また、熱伝導性シートは、炭素繊維がシートの厚さ方向に配向されることで、高い熱伝導特性を発揮することから、スライス工程において炭素繊維がシートの厚さ方向に配向されている状態を保つことが重要となる。
【０００６】
従来のシリコーン系ゴムブロックのスライス方法としては、切断刃の刃先角度や表面粗さを規定するとともに非回転のまま直線的に移動させる方法（特許文献２）や、切断刃とゴムブロックの相対的な移動方向及び刃先の角度を規定する方法（特許文献３）が提案されている。
【０００７】
しかし、熱伝導性シートは、上述したように高い柔軟性、形状追従性が求められることから、従来のスライス方法ではシート母材が変形しやすく、薄く均一な厚さにスライスすることが困難であった。また、従来の熱伝導性シートは、スライスされた表面が切断刃との摩擦抵抗によって擦られることにより、炭素繊維の配向が乱れてしまい、熱伝導特性の低下を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−４６１３７号公報
【特許文献２】特開平９−２２５８９０号公報
【特許文献３】特開２００２−１８７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、熱伝導特性、厚さの均一性、柔軟性及び形状追従性に優れた熱伝導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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明に係る熱伝導性シートは、シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有し、上記炭素繊維が厚み方向に配向されている熱伝導性シートにおいて、上記熱伝導性フィラが、４０〜５５体積％の範囲で含有され、上記炭素繊維が、１０〜２５体積％の範囲で含有されてなるものである。
【００１１】
また、本発明に係る熱伝導性シートの製造方法は、シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有する混合組成物を作成する工程と、上記混合組成物を柱状に形成するとともに、上記炭素繊維を該柱状の長手方向に配向させる工程と、上記柱状の混合組成物を、スライス方向に超音波振動が付与されたカッターによって該柱状の長手方向と直交する方向にスライスする工程とを有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る熱伝導性シートによれば、熱伝導特性及び圧縮性に優れた熱伝導性シートを得ることができる。また、本発明に係る熱伝導性シートの製造方法によれば、熱伝導特性及び圧縮性に優れた熱伝導性シートを、均一な厚さで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との配合割合に応じた圧縮率を示す表である。
【図２】燃焼試験及びシート母材の押出しやすさの評価を示す表である。
【図３】熱伝導性シートにおける炭素繊維の配合量と熱抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】熱伝導性シートを構成する材料の配合量を示す表である。
【図５】シート母材をスライスすることにより熱伝導性シートを製造する工程を示す斜視図である。
【図６】スライス装置を示す外観図である。
【図７】超音波振動の有無に応じたスライス方法と熱伝導性シートの熱抵抗値との関係を示すグラフである。
【図８】超音波カッターのスライス速度と熱伝導性シートの厚さに応じた形状を示す図である。
【図９】シート母材のスライス速度と熱伝導性シートの厚みの相違に応じた熱伝導性シートの特性を示す表である。
【図１０】カッターに付与する超音波振動の振幅を変えてスライスした熱伝導性シートの各特性を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明が適用された熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
＜熱伝導性シート＞
本発明が適用された熱伝導性シート１は、ＩＣ等の発熱性電子部品とヒートシンク等の放熱部品との間に配設され、発熱性電子部品の熱をヒートシンク側に伝達させるものである。この熱伝導性シート１を介在させることにより、ヒートシンクに効率よく熱を伝えることができる。
【００１６】
熱伝導性シート１は、シリコーン樹脂に熱伝導材料としてピッチ系の炭素繊維と熱伝導性フィラとして球状の酸化アルミニウム（以下、単にアルミナという）とが配合されたシート状物であり、炭素繊維がシートの厚さ方向に配向されることにより、該厚さ方向に熱を効率よく伝達する。この熱伝導性シート１は、シリコーン樹脂、炭素繊維及びアルミナを混合した混合組成物を、柱状に成形するとともに炭素繊維をその長手方向に配向させることによりシート母材２を形成し、このシート母材２を長手方向と直交する方向にシート状にスライスすることにより形成される。また、熱伝導性シート１は、炭素繊維が１０〜２５体積％、アルミナが４０〜５５体積％で配合されていることを特徴としている。
【００１７】
シリコーン樹脂は、柔軟性、形状追従性、耐熱性等に優れた物性を有するもので、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂とが混合されて構成される。第１のシリコーン樹脂としては、ポリアルケニルアルキルシロキサンであり、第２のシリコーン樹脂は当該ポリアルケニルアルキルシロキサンの硬化剤として働くポリアルキル水素シロキサンである。
【００１８】
なお、商業的には、第１のシリコーン樹脂は、上記反応の触媒として働く白金触媒を混合した状態で入手することが可能である。また、商業的には、第２のシリコーン樹脂は、ポリアルキル水素シロキサンに加え、上記のポリアルケニルアルキルシロキサンや反応調整剤を混合した状態で入手することが可能である。
【００１９】
第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂が上記のように混合物である場合は、これら両樹脂を重量比により等量配合するだけで、相対的に第１のシリコーン樹脂の配合比率を高く、硬化剤としての第２のシリコーン樹脂の配合比率を下げることができる。
【００２０】
その結果、熱伝導性シート１を過度に硬化させることがなく、これにより一定の圧縮率を発生させることができるようになる。熱伝導性シート１は、発熱性電子部品とヒートシンクとの間に介在されることから、これらを密着させるために厚さ方向に所定の圧縮率を備えることが必要となり、少なくとも３％以上の圧縮率、好ましくは６％以上、より好ましくは１０％以上の圧縮率を備えることが好ましい。
【００２１】
そして、図１に示すように、熱伝導性シート１は、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との配合比を５５：４５〜５０：５０とする。これにより、熱伝導性シート１は、初期厚みが０．５ｍｍと薄くスライスした場合にも３％以上（３．８２％）の圧縮率を有する。さらに熱伝導性シート１は、５２：４８では初期厚み１．０ｍｍで１０．４９％の圧縮率を有し、さらにまた５５：４５〜５２：４８の間では初期厚み１．０ｍｍで１３．２１％と、いずれも１０％以上の圧縮率を有する。
【００２２】
このように、熱伝導性シート１は、厚さ方向に炭素繊維が配向されているにもかかわらず、厚さ方向へ３％以上の圧縮率を有するため、柔軟性、形状追従性に優れ、発熱性電子部品とヒートシンクとをより密着させ、効率よく放熱させることができる。
【００２３】
ピッチ系の炭素繊維は、ピッチを主原料とし、溶融紡糸、不融化及び炭化などの各処理工程後に２０００〜３０００℃或いは３０００℃を超える高温で熱処理して黒鉛化させたものである。原料ピッチは、光学的に無秩序で偏向を示さない等方性ピッチと、構成分子が液晶状に配列し、光学的異方性を示す異方性ピッチ（メソフェーズピッチ）に分けられるが、異方性ピッチから製造された炭素繊維は等方性ピッチから製造された炭素繊維より、機械特性に優れ、電気および熱の伝導性が高くなることから、このメソフェーズピッチ系の黒鉛化炭素繊維を用いることが好ましい。
【００２４】
なお、アルミナは炭素繊維よりも小さく、かつ熱伝導性材料として十分に機能しうる粒径を有し、炭素繊維と相互に緊密に充填される。これにより熱伝導性シートは、十分な熱伝導の経路を得ることができる。アルミナとしてはＤＡＷ０３（電気化学工業株式会社製）を用いることができる。
【００２５】
＜アルミナと炭素繊維との配合比＞
熱伝導性シート１は、炭素繊維及びアルミナの配合割合に応じて、燃焼試験における評価、及び熱伝導性シート１が切り出されるシート母材２の製造時において第１、第２のシリコーン樹脂、炭素繊維、アルミナを混合した混合組成物をシリンジより角柱状に押し出す際の押出しやすさの評価が変化する。なお、シート母材２は、シリンジ内部に設けられたスリットを通過することにより炭素繊維が長手方向に配向され、スリットを通過した後、再度角柱状に成形される。
【００２６】
図２にアルミナ５０ｇに対する炭素繊維の配合割合を変化させたときの、熱伝導性シート１の燃焼試験（ＵＬ９４Ｖ）における評価、及びシート母材２を角柱状に押し出す際の押出しやすさの評価を示す。なお、熱伝導性シート１は、シリコーン樹脂として、第１のシリコーン樹脂（ポリアルケニルアルキルシロキサンと白金触媒との混合物）を５．４ｇ、第２のシリコーン樹脂（ポリアルキル水素シロキサン、ポリアルケニルアルキルシロキサン及び反応調整剤の混合物）を５．４ｇ配合している。
【００２７】
図２に示すように、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を１４ｇ以上配合することにより、厚さ１ｍｍ及び２ｍｍの熱伝導性シート１のいずれも、燃焼試験（ＵＬ９４Ｖ）におけるＶ０相当の評価を得た。また、厚さ２ｍｍの熱伝導性シート１によれば、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を８ｇ以上配合することにより燃焼試験（ＵＬ９４Ｖ）におけるＶ０相当の評価を得た。このとき、熱伝導性シート１におけるアルミナ５０ｇの体積比は４５．８体積％であり、炭素繊維８ｇの体積比は１３．３体積％である。
【００２８】
また、熱伝導性シート１は、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を８ｇ、１０ｇ配合することにより、シート母材２の製造工程において押し出しやすさを良好に維持することができる。すなわち、シート母材２は、シリンジ内に設けられたスリットをスムーズに通過し、且つ角柱状を維持することができる。
【００２９】
同様に、熱伝導性シート１は、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を１２ｇ、１４ｇ配合することによっても、シート母材２の製造工程において押し出しやすさを維持することができる。すなわち、シート母材２は、シリンジ内に設けられたスリットをスムーズに通過し、且つ角柱状を維持することができる。なお、このシート母材２の硬度は上記炭素繊維８ｇ、１０ｇ配合したものよりも硬い。
【００３０】
また、熱伝導性シート１は、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を１６ｇ配合することにより、シート母材２の製造工程において押出しやすさが若干損なわれた。すなわち、シート母材２が硬いため、シリンジ内に設けられたスリットを固定する治具から一部の母材が漏れ出すケースがあった。しかし、スリットを通過した母材は角柱状を維持することができる。このとき、熱伝導性シート１におけるアルミナ５０ｇの体積比は４０．４体積％であり、炭素繊維１６ｇの体積比は、２３．５体積％である。
【００３１】
さらに、熱伝導性シート１は、炭素繊維を１７ｇ配合した場合には、シート母材２の製造工程において押し出すことができなかった。すなわち、シート母材２が硬いため、シリンジ内に設けられたスリットを固定する治具から一部の母材が漏れ出すケースがあった。そして、スリットを通過した母材同士が結合せず角柱状を維持できなかった。
【００３２】
以上より、アルミナ５０ｇに対する炭素繊維の配合量は、特に、燃焼試験ＵＬ９４ＶにおいてＶ０相当という高い難燃性が要求される場合には、シート厚さ１ｍｍで１４ｇ、シート厚さ２ｍｍで８ｇ〜１６ｇが好ましいことがわかる。
【００３３】
また、図３に示すように、炭素繊維の配合量と熱抵抗値とは相関がある。図３に示すように、炭素繊維の配合量を増やすほど熱抵抗（Ｋ／Ｗ）は下がるが、約１０ｇ以上で熱抵抗値は安定することがわかる。一方、炭素繊維を１７ｇ以上配合すると、上述したようにシート母材２の押出しが困難となることから、熱伝導性シート１は、炭素繊維の配合量を、１０ｇ以上、１６ｇ以下とすることが好ましい。ここで、厚さ１ｍｍの熱伝導性シート１では、熱伝導性シート１の難燃性、及びシート母材２の押し出しやすさの観点から炭素繊維の配合量をアルミナ５０ｇに対して１４ｇとしたが、この配合量においては、図３に示すように、熱抵抗の値が低く安定している。
【００３４】
以上より、実施例として、図４に、最適な配合比率（重量比）によって製造された厚さ１ｍｍの熱伝導性シート１の配合を示す。図４に示すように、第１のシリコーン樹脂としてポリアルケニルアルキルシロキサンと白金触媒との混合物を５．４ｇ（７．２１９重量％）、第２のシリコーン樹脂としてポリアルキル水素シロキサン、ポリアルケニルアルキルシロキサン及び反応調整剤の混合物を５．４ｇ（７．２１９重量％）、アルミナとして商品名ＤＡＷ０３を５０ｇ（６６．８４４９重量％）、ピッチ系炭素繊維として商品名Ｒ−Ａ３０１（帝人株式会社製）を１４ｇ（１８．７１６６重量％）用いた。
【００３５】
＜スライス装置＞
次いで、図４に示す配合からなる熱伝導性シート１を得るためにシート母材２を個々の熱伝導性シート１にスライスするスライス装置１０の構成について説明する。図５に示すように、スライス装置１０は、シート母材２を超音波カッターによってスライスすることにより、炭素繊維の配向を保った状態で熱伝導性シート１を形成することができる。したがって、スライス装置１０によれば、炭素繊維の配向が厚さ方向に維持された熱伝導特性が良好な熱伝導性シート１を得ることができる。
【００３６】
ここで、シート母材２は、第１、第２のシリコーン樹脂、アルミナ及び炭素繊維をミキサーに投入、混合した後、ミキサーに設けられたシリンジより、所定寸法の角柱状に押し出されることにより形成される。このとき、シート母材２は、シリンジ内に設けられたスリットを通過することで炭素繊維が長手方向に配向される。シート母材２は、角柱状に押し出された後、型ごとオーブンに入れて熱硬化され、完成する。
【００３７】
スライス装置１０は、図６に示すように、角柱状のシート母材が載置されるワークテーブル１１と、ワークテーブル１１上のシート母材２を超音波振動を加えながらスライスする超音波カッター１２とを備える。
【００３８】
ワークテーブル１１は、金属製の移動台２０上にシリコーンラバー２１が配設されている。移動台２０は、移動機構２２によって所定の方向に移動可能とされ、シート母材２を超音波カッター１２の下部へ、順次、送り操作する。シリコーンラバー２１は、超音波カッター１２の刃先を受けるに足りる厚さを有する。ワークテーブル１１は、シリコーンラバー２１上にシート母材２が載置されると、超音波カッター１２のスライス操作に応じて移動台２０が所定方向へ移動され、順次シート母材２を超音波カッター１２の下部へ送る。
【００３９】
超音波カッター１２は、シート母材２をスライスするナイフ３０と、ナイフ３０に超音波振動を付与する超音波発振機構３１と、ナイフ３０を昇降操作する昇降機構３２とを有する。ナイフ３０はワークテーブル１１に対して刃先が向けられ、昇降機構３２によって昇降操作されることによりワークテーブル１１上に載置されたシート母材２をスライスしていく。ナイフ３０の寸法や材質は、シート母材２の大きさや組成等に応じて決定されるものであり、例えば幅４０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ、刃先角度１０°の鋼からなる。
【００４０】
超音波発振機構３１は、ナイフ３０に対してシート母材２のスライス方向に超音波振動を付与するものであり、例えば、発信周波数が２０．５ｋＨｚで、振幅を５０μｍ、６０μｍ、７０μｍの３段階に調整可能とされている。
【００４１】
このようなスライス装置１０は、超音波カッター１２に超音波振動を付与しながらシート母材２をスライスしていくことにより、熱伝導性シート１の炭素繊維の配向を厚さ方向に保つことができる。
【００４２】
図７に、超音波振動を付与せずにスライスした熱伝導性シートと、スライス装置１０によって超音波振動を付与しながらスライスした熱伝導性シート１との、熱抵抗値（Ｋ／Ｗ）を示す。図７に示すように、超音波振動を付与せずにスライスした熱伝導性シートに比べて、スライス装置１０によって超音波振動を付与しながらスライスした熱伝導性シート１は、熱抵抗（Ｋ／Ｗ）が低く抑えられていることがわかる。
【００４３】
これは、スライス装置１０は、超音波カッター１２にスライス方向への超音波振動を付与していることから、界面熱抵抗が低く、熱伝導性シート１の厚さ方向に配向されている炭素繊維がナイフ３０によって横倒しされ難いことによる。一方、超音波振動を付与せずにスライスした熱伝導性シートでは、ナイフの摩擦抵抗によって熱伝導性材料である炭素繊維の配向が乱れ、切断面への露出が減少してしまい、そのため、熱抵抗が上昇してしまう。したがって、スライス装置１０によれば、熱伝導特性に優れる熱伝導性シート１を得ることができる。
【００４４】
＜スライス速度とスライス厚みによる均一性＞
次いで、スライス装置１０によるシート母材２のスライス速度とスライスされる熱伝導性シート１の厚さとの関係について検討した。上述した実施例に示す配合割合で、一辺が２０ｍｍの角柱状のシート母材２を形成し、このシート母材２を０．０５ｍｍ〜０．５０ｍｍまで０．０５ｍｍ毎に厚さの異なる熱伝導性シート１を、超音波カッター１２のスライス速度を毎秒５ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍに変更してスライスすることにより形成し、各熱伝導性シート１の外観を観察した。なお、超音波カッター１２に付与する超音波振動は、発信周波数を２０．５ｋＨｚとし、振幅を６０μｍとした。
【００４５】
観察結果を図８に示す。図８に示すように、０．１５ｍｍ以下の厚さでは、スライス速度に拘わらず変形が生じた。一方、０．２０ｍｍ以上の厚さでは、スライス速度を速めても熱伝導性シート１に変形は見られなかった。すなわち、スライス装置１０によれば、上記図４に示す配合割合のシート母材２を、厚さ０．２０ｍｍ以上の厚さで均一的にスライスすることができる。
【００４６】
＜スライス速度とスライス厚みによる熱伝導率・圧縮率＞
次いで、スライス装置１０によるシート母材２のスライス速度と熱伝導率及び厚さ方向への圧縮率との関係について検討した。上記スライス速度及びシート厚さの検討において変形が見られなかった厚さ０．２０ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．５０ｍｍでスライス速度が毎秒５ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍの各熱伝導性シート１につき、それぞれ熱伝導率及び圧縮率を測定した。測定結果を図９に示す。
【００４７】
図９に示すように、各熱伝導性シート１のうち、０．５０ｍｍのシート厚さのサンプルを除いた熱伝導性シート１は、超音波カッター１２の速度が毎秒５ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍのいずれの速度でスライスされた場合でも、良好な熱伝導特性を備えるとともに、１０％以上の圧縮率を有し、柔軟性、形状追従性に優れる。また、超音波カッター１２の速度が毎秒１００ｍｍでスライスされた場合でも、シート厚さが０．２５ｍｍ及び０．２０ｍｍの熱伝導性シート１は、良好な熱伝導特性を備えるとともに、１０％以上の圧縮率を有し、柔軟性、形状追従性に優れる。
【００４８】
一方、シート厚さが０．３０ｍｍの熱伝導性シート１は、超音波カッター１２の速度が毎秒１００ｍｍでスライスされた場合には、熱伝導特性に優れるものの、圧縮率が３．７２％とやや落ちた。
【００４９】
また、シート厚さが０．５０ｍｍの熱伝導性シート１は、超音波カッター１２の速度が毎秒５ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍのいずれの速度でスライスされた場合には、良好な熱伝導特性を備えるとともに、５％以上の圧縮率を有し良好な柔軟性、形状追従性を有する。一方、シート厚さが０．５０ｍｍの熱伝導性シート１は、超音波カッター１２の速度が毎秒１００ｍｍでスライスされた場合には、良好な熱伝導特性を備えるものの、圧縮率が２．１８％と３％より低く、柔軟性、形状追従性が落ちる。
【００５０】
＜振幅と圧縮率＞
なお、図１０に超音波カッター１２に付与する超音波振動の振幅を５０μｍ、６０μｍ、７０μｍの３段階に変えてスライスした熱伝導性シート１の各特性を示す。熱伝導性シート１は、図４に示す配合割合で形成し、測定荷重を１ｋｇｆ／ｃｍ２とした。図１０に示すように、振幅を７０μｍとした場合には、熱伝導性シート１は、圧縮率が２．１８％と、従来と同様３％より低く、柔軟性、形状追従性に劣る。一方、振幅を５０μｍ、６０μｍとした場合には、熱伝導性シート１は、３％以上の圧縮率を有し、良好な柔軟性、形状追従性を備える。
【００５１】
＜その他＞
なお、シート母材２は、角柱状に限定されず、円柱状など、熱伝導性シート１の形状に応じた各種断面形状を有する柱状に形成することができる。また、熱伝導性フィラとして球状アルミナを用いたが、本発明はこれ以外にも球状の窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコーン粉、金属粉末のいずれか、あるいはこれらの混合物を用いることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 熱伝導性シート、２ シート母材、１０ スライス装置、１１ ワークテーブル、１２ 超音波カッター、２０ 移動台、２１ シリコーンラバー、３０ ナイフ、３１ 超音波発振機構、３２ 昇降機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱性電子部品等の放熱を促す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】
近年の電子機器においては、高性能化、小型化及び軽量化に伴う半導体パッケージの高密度実装化、ＬＳＩの高集積化及び高速化などによって、各種の電子部品にて発生する熱を効果的に外部へ放散させる熱対策が非常に重要な課題になっている。そのため、電気機器の各種電子部品、例えばトランジスタやサイリスタなどの発熱性電子部品等に、熱伝導性の良好なシート材料（以下、「熱伝導性シート」という）を介してヒートシンク等の放熱部材を取り付けるという対策が一般的に採られている。
【０００３】
この種の熱伝導性シートは、一般に、発熱源となる発熱性電子部品等の被装着部位の凹凸に対して柔軟に追従させて、発熱性電子部品等に密着した状態で取り付けられる。そして、かかる熱伝導性シートは、発熱性電子部品等と放熱部材との接触熱抵抗を低減させ、発熱性電子部品等にて発生する熱を効率良く放熱部材に伝導させる機能を果たす。
【０００４】
また、熱伝導性シートは、放熱部材を発熱性電子部品等に圧着させる際において、放熱部材と発熱性電子部品とを密着させるとともに、これらの変形や損傷を防ぐ保護材としての機能をも果たす。そのため、この熱伝導性シートにおいては、高い熱伝導性のみならず、柔軟性及び形状追従性に優れることが要求される。さらに、熱伝導性シートは、発熱性電子部品や電子機器筐体の小型化に応じて、薄型に形成されることが要求されている。このような要求に対して、高い熱伝導率を有する炭素繊維を熱伝導材として配合した熱伝導性シートも提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
この種の熱伝導性シートは、シリコーンゴムなどの高分子材料中に、炭素繊維や酸化アルミニウム等の熱伝導材料を配合したシート母材を形成し、所定の厚さにスライスすることにより製造される。ここで、熱伝導性シートは、シートのスライス厚さが個々の製品の熱伝導率に大きく影響することから、厚さを均一にスライスすることが重要となる。また、熱伝導性シートは、炭素繊維がシートの厚さ方向に配向されることで、高い熱伝導特性を発揮することから、スライス工程において炭素繊維がシートの厚さ方向に配向されている状態を保つことが重要となる。
【０００６】
従来のシリコーン系ゴムブロックのスライス方法としては、切断刃の刃先角度や表面粗さを規定するとともに非回転のまま直線的に移動させる方法（特許文献２）や、切断刃とゴムブロックの相対的な移動方向及び刃先の角度を規定する方法（特許文献３）が提案されている。
【０００７】
しかし、熱伝導性シートは、上述したように高い柔軟性、形状追従性が求められることから、従来のスライス方法ではシート母材が変形しやすく、薄く均一な厚さにスライスすることが困難であった。また、従来の熱伝導性シートは、スライスされた表面が切断刃との摩擦抵抗によって擦られることにより、炭素繊維の配向が乱れてしまい、熱伝導特性の低下を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−４６１３７号公報
【特許文献２】特開平９−２２５８９０号公報
【特許文献３】特開２００２−１８７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、熱伝導特性、厚さの均一性、柔軟性及び形状追従性に優れた熱伝導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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明に係る熱伝導性シートは、シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有し、上記炭素繊維が厚み方向に配向されている熱伝導性シートにおいて、上記熱伝導性フィラが、４０〜５５体積％の範囲で含有され、上記炭素繊維が、１０〜２５体積％の範囲で含有されてなるものである。
【００１１】
また、本発明に係る熱伝導性シートの製造方法は、シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有する混合組成物を作成する工程と、上記混合組成物を柱状に形成するとともに、上記炭素繊維を該柱状の長手方向に配向させる工程と、上記柱状の混合組成物を、スライス方向に超音波振動が付与されたカッターによって該柱状の長手方向と直交する方向にスライスする工程とを有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る熱伝導性シートによれば、熱伝導特性及び圧縮性に優れた熱伝導性シートを得ることができる。また、本発明に係る熱伝導性シートの製造方法によれば、熱伝導特性及び圧縮性に優れた熱伝導性シートを、均一な厚さで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との配合割合に応じた圧縮率を示す表である。
【図２】燃焼試験及びシート母材の押出しやすさの評価を示す表である。
【図３】熱伝導性シートにおける炭素繊維の配合量と熱抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】熱伝導性シートを構成する材料の配合量を示す表である。
【図５】シート母材をスライスすることにより熱伝導性シートを製造する工程を示す斜視図である。
【図６】スライス装置を示す外観図である。
【図７】超音波振動の有無に応じたスライス方法と熱伝導性シートの熱抵抗値との関係を示すグラフである。
【図８】超音波カッターのスライス速度と熱伝導性シートの厚さに応じた形状を示す図である。
【図９】シート母材のスライス速度と熱伝導性シートの厚みの相違に応じた熱伝導性シートの特性を示す表である。
【図１０】カッターに付与する超音波振動の振幅を変えてスライスした熱伝導性シートの各特性を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明が適用された熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
＜熱伝導性シート＞
本発明が適用された熱伝導性シート１は、ＩＣ等の発熱性電子部品とヒートシンク等の放熱部品との間に配設され、発熱性電子部品の熱をヒートシンク側に伝達させるものである。この熱伝導性シート１を介在させることにより、ヒートシンクに効率よく熱を伝えることができる。
【００１６】
熱伝導性シート１は、シリコーン樹脂に熱伝導材料としてピッチ系の炭素繊維と熱伝導性フィラとして球状の酸化アルミニウム（以下、単にアルミナという）とが配合されたシート状物であり、炭素繊維がシートの厚さ方向に配向されることにより、該厚さ方向に熱を効率よく伝達する。この熱伝導性シート１は、シリコーン樹脂、炭素繊維及びアルミナを混合した混合組成物を、柱状に成形するとともに炭素繊維をその長手方向に配向させることによりシート母材２を形成し、このシート母材２を長手方向と直交する方向にシート状にスライスすることにより形成される。また、熱伝導性シート１は、炭素繊維が１０〜２５体積％、アルミナが４０〜５５体積％で配合されていることを特徴としている。
【００１７】
シリコーン樹脂は、柔軟性、形状追従性、耐熱性等に優れた物性を有するもので、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂とが混合されて構成される。第１のシリコーン樹脂としては、ポリアルケニルアルキルシロキサンであり、第２のシリコーン樹脂は当該ポリアルケニルアルキルシロキサンの硬化剤として働くポリアルキル水素シロキサンである。
【００１８】
なお、商業的には、第１のシリコーン樹脂は、上記反応の触媒として働く白金触媒を混合した状態で入手することが可能である。また、商業的には、第２のシリコーン樹脂は、ポリアルキル水素シロキサンに加え、上記のポリアルケニルアルキルシロキサンや反応調整剤を混合した状態で入手することが可能である。
【００１９】
第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂が上記のように混合物である場合は、これら両樹脂を重量比により等量配合するだけで、相対的に第１のシリコーン樹脂の配合比率を高く、硬化剤としての第２のシリコーン樹脂の配合比率を下げることができる。
【００２０】
その結果、熱伝導性シート１を過度に硬化させることがなく、これにより一定の圧縮率を発生させることができるようになる。熱伝導性シート１は、発熱性電子部品とヒートシンクとの間に介在されることから、これらを密着させるために厚さ方向に所定の圧縮率を備えることが必要となり、少なくとも３％以上の圧縮率、好ましくは６％以上、より好ましくは１０％以上の圧縮率を備えることが好ましい。
【００２１】
そして、図１に示すように、熱伝導性シート１は、第１のシリコーン樹脂と第２のシリコーン樹脂との配合比を５５：４５〜５０：５０とする。これにより、熱伝導性シート１は、初期厚みが０．５ｍｍと薄くスライスした場合にも３％以上（３．８２％）の圧縮率を有する。さらに熱伝導性シート１は、５２：４８では初期厚み１．０ｍｍで１０．４９％の圧縮率を有し、さらにまた５５：４５〜５２：４８の間では初期厚み１．０ｍｍで１３．２１％と、いずれも１０％以上の圧縮率を有する。
【００２２】
このように、熱伝導性シート１は、厚さ方向に炭素繊維が配向されているにもかかわらず、厚さ方向へ３％以上の圧縮率を有するため、柔軟性、形状追従性に優れ、発熱性電子部品とヒートシンクとをより密着させ、効率よく放熱させることができる。
【００２３】
ピッチ系の炭素繊維は、ピッチを主原料とし、溶融紡糸、不融化及び炭化などの各処理工程後に２０００〜３０００℃或いは３０００℃を超える高温で熱処理して黒鉛化させたものである。原料ピッチは、光学的に無秩序で偏向を示さない等方性ピッチと、構成分子が液晶状に配列し、光学的異方性を示す異方性ピッチ（メソフェーズピッチ）に分けられるが、異方性ピッチから製造された炭素繊維は等方性ピッチから製造された炭素繊維より、機械特性に優れ、電気および熱の伝導性が高くなることから、このメソフェーズピッチ系の黒鉛化炭素繊維を用いることが好ましい。
【００２４】
なお、アルミナは炭素繊維よりも小さく、かつ熱伝導性材料として十分に機能しうる粒径を有し、炭素繊維と相互に緊密に充填される。これにより熱伝導性シートは、十分な熱伝導の経路を得ることができる。アルミナとしてはＤＡＷ０３（電気化学工業株式会社製）を用いることができる。
【００２５】
＜アルミナと炭素繊維との配合比＞
熱伝導性シート１は、炭素繊維及びアルミナの配合割合に応じて、燃焼試験における評価、及び熱伝導性シート１が切り出されるシート母材２の製造時において第１、第２のシリコーン樹脂、炭素繊維、アルミナを混合した混合組成物をシリンジより角柱状に押し出す際の押出しやすさの評価が変化する。なお、シート母材２は、シリンジ内部に設けられたスリットを通過することにより炭素繊維が長手方向に配向され、スリットを通過した後、再度角柱状に成形される。
【００２６】
図２にアルミナ５０ｇに対する炭素繊維の配合割合を変化させたときの、熱伝導性シート１の燃焼試験（ＵＬ９４Ｖ）における評価、及びシート母材２を角柱状に押し出す際の押出しやすさの評価を示す。なお、熱伝導性シート１は、シリコーン樹脂として、第１のシリコーン樹脂（ポリアルケニルアルキルシロキサンと白金触媒との混合物）を５．４ｇ、第２のシリコーン樹脂（ポリアルキル水素シロキサン、ポリアルケニルアルキルシロキサン及び反応調整剤の混合物）を５．４ｇ配合している。
【００２７】
図２に示すように、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を１４ｇ以上配合することにより、厚さ１ｍｍ及び２ｍｍの熱伝導性シート１のいずれも、燃焼試験（ＵＬ９４Ｖ）におけるＶ０相当の評価を得た。また、厚さ２ｍｍの熱伝導性シート１によれば、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を８ｇ以上配合することにより燃焼試験（ＵＬ９４Ｖ）におけるＶ０相当の評価を得た。このとき、熱伝導性シート１におけるアルミナ５０ｇの体積比は４５．８体積％であり、炭素繊維８ｇの体積比は１３．３体積％である。
【００２８】
また、熱伝導性シート１は、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を８ｇ、１０ｇ配合することにより、シート母材２の製造工程において押し出しやすさを良好に維持することができる。すなわち、シート母材２は、シリンジ内に設けられたスリットをスムーズに通過し、且つ角柱状を維持することができる。
【００２９】
同様に、熱伝導性シート１は、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を１２ｇ、１４ｇ配合することによっても、シート母材２の製造工程において押し出しやすさを維持することができる。すなわち、シート母材２は、シリンジ内に設けられたスリットをスムーズに通過し、且つ角柱状を維持することができる。なお、このシート母材２の硬度は上記炭素繊維８ｇ、１０ｇ配合したものよりも硬い。
【００３０】
また、熱伝導性シート１は、アルミナ５０ｇに対して炭素繊維を１６ｇ配合することにより、シート母材２の製造工程において押出しやすさが若干損なわれた。すなわち、シート母材２が硬いため、シリンジ内に設けられたスリットを固定する治具から一部の母材が漏れ出すケースがあった。しかし、スリットを通過した母材は角柱状を維持することができる。このとき、熱伝導性シート１におけるアルミナ５０ｇの体積比は４０．４体積％であり、炭素繊維１６ｇの体積比は、２３．５体積％である。
【００３１】
さらに、熱伝導性シート１は、炭素繊維を１７ｇ配合した場合には、シート母材２の製造工程において押し出すことができなかった。すなわち、シート母材２が硬いため、シリンジ内に設けられたスリットを固定する治具から一部の母材が漏れ出すケースがあった。そして、スリットを通過した母材同士が結合せず角柱状を維持できなかった。
【００３２】
以上より、アルミナ５０ｇに対する炭素繊維の配合量は、特に、燃焼試験ＵＬ９４ＶにおいてＶ０相当という高い難燃性が要求される場合には、シート厚さ１ｍｍで１４ｇ、シート厚さ２ｍｍで８ｇ〜１６ｇが好ましいことがわかる。
【００３３】
また、図３に示すように、炭素繊維の配合量と熱抵抗値とは相関がある。図３に示すように、炭素繊維の配合量を増やすほど熱抵抗（Ｋ／Ｗ）は下がるが、約１０ｇ以上で熱抵抗値は安定することがわかる。一方、炭素繊維を１７ｇ以上配合すると、上述したようにシート母材２の押出しが困難となることから、熱伝導性シート１は、炭素繊維の配合量を、１０ｇ以上、１６ｇ以下とすることが好ましい。ここで、厚さ１ｍｍの熱伝導性シート１では、熱伝導性シート１の難燃性、及びシート母材２の押し出しやすさの観点から炭素繊維の配合量をアルミナ５０ｇに対して１４ｇとしたが、この配合量においては、図３に示すように、熱抵抗の値が低く安定している。
【００３４】
以上より、実施例として、図４に、最適な配合比率（重量比）によって製造された厚さ１ｍｍの熱伝導性シート１の配合を示す。図４に示すように、第１のシリコーン樹脂としてポリアルケニルアルキルシロキサンと白金触媒との混合物を５．４ｇ（７．２１９重量％）、第２のシリコーン樹脂としてポリアルキル水素シロキサン、ポリアルケニルアルキルシロキサン及び反応調整剤の混合物を５．４ｇ（７．２１９重量％）、アルミナとして商品名ＤＡＷ０３を５０ｇ（６６．８４４９重量％）、ピッチ系炭素繊維として商品名Ｒ−Ａ３０１（帝人株式会社製）を１４ｇ（１８．７１６６重量％）用いた。
【００３５】
＜スライス装置＞
次いで、図４に示す配合からなる熱伝導性シート１を得るためにシート母材２を個々の熱伝導性シート１にスライスするスライス装置１０の構成について説明する。図５に示すように、スライス装置１０は、シート母材２を超音波カッターによってスライスすることにより、炭素繊維の配向を保った状態で熱伝導性シート１を形成することができる。したがって、スライス装置１０によれば、炭素繊維の配向が厚さ方向に維持された熱伝導特性が良好な熱伝導性シート１を得ることができる。
【００３６】
ここで、シート母材２は、第１、第２のシリコーン樹脂、アルミナ及び炭素繊維をミキサーに投入、混合した後、ミキサーに設けられたシリンジより、所定寸法の角柱状に押し出されることにより形成される。このとき、シート母材２は、シリンジ内に設けられたスリットを通過することで炭素繊維が長手方向に配向される。シート母材２は、角柱状に押し出された後、型ごとオーブンに入れて熱硬化され、完成する。
【００３７】
スライス装置１０は、図６に示すように、角柱状のシート母材が載置されるワークテーブル１１と、ワークテーブル１１上のシート母材２を超音波振動を加えながらスライスする超音波カッター１２とを備える。
【００３８】
ワークテーブル１１は、金属製の移動台２０上にシリコーンラバー２１が配設されている。移動台２０は、移動機構２２によって所定の方向に移動可能とされ、シート母材２を超音波カッター１２の下部へ、順次、送り操作する。シリコーンラバー２１は、超音波カッター１２の刃先を受けるに足りる厚さを有する。ワークテーブル１１は、シリコーンラバー２１上にシート母材２が載置されると、超音波カッター１２のスライス操作に応じて移動台２０が所定方向へ移動され、順次シート母材２を超音波カッター１２の下部へ送る。
【００３９】
超音波カッター１２は、シート母材２をスライスするナイフ３０と、ナイフ３０に超音波振動を付与する超音波発振機構３１と、ナイフ３０を昇降操作する昇降機構３２とを有する。ナイフ３０はワークテーブル１１に対して刃先が向けられ、昇降機構３２によって昇降操作されることによりワークテーブル１１上に載置されたシート母材２をスライスしていく。ナイフ３０の寸法や材質は、シート母材２の大きさや組成等に応じて決定されるものであり、例えば幅４０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ、刃先角度１０°の鋼からなる。
【００４０】
超音波発振機構３１は、ナイフ３０に対してシート母材２のスライス方向に超音波振動を付与するものであり、例えば、発信周波数が２０．５ｋＨｚで、振幅を５０μｍ、６０μｍ、７０μｍの３段階に調整可能とされている。
【００４１】
このようなスライス装置１０は、超音波カッター１２に超音波振動を付与しながらシート母材２をスライスしていくことにより、熱伝導性シート１の炭素繊維の配向を厚さ方向に保つことができる。
【００４２】
図７に、超音波振動を付与せずにスライスした熱伝導性シートと、スライス装置１０によって超音波振動を付与しながらスライスした熱伝導性シート１との、熱抵抗値（Ｋ／Ｗ）を示す。図７に示すように、超音波振動を付与せずにスライスした熱伝導性シートに比べて、スライス装置１０によって超音波振動を付与しながらスライスした熱伝導性シート１は、熱抵抗（Ｋ／Ｗ）が低く抑えられていることがわかる。
【００４３】
これは、スライス装置１０は、超音波カッター１２にスライス方向への超音波振動を付与していることから、界面熱抵抗が低く、熱伝導性シート１の厚さ方向に配向されている炭素繊維がナイフ３０によって横倒しされ難いことによる。一方、超音波振動を付与せずにスライスした熱伝導性シートでは、ナイフの摩擦抵抗によって熱伝導性材料である炭素繊維の配向が乱れ、切断面への露出が減少してしまい、そのため、熱抵抗が上昇してしまう。したがって、スライス装置１０によれば、熱伝導特性に優れる熱伝導性シート１を得ることができる。
【００４４】
＜スライス速度とスライス厚みによる均一性＞
次いで、スライス装置１０によるシート母材２のスライス速度とスライスされる熱伝導性シート１の厚さとの関係について検討した。上述した実施例に示す配合割合で、一辺が２０ｍｍの角柱状のシート母材２を形成し、このシート母材２を０．０５ｍｍ〜０．５０ｍｍまで０．０５ｍｍ毎に厚さの異なる熱伝導性シート１を、超音波カッター１２のスライス速度を毎秒５ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍに変更してスライスすることにより形成し、各熱伝導性シート１の外観を観察した。なお、超音波カッター１２に付与する超音波振動は、発信周波数を２０．５ｋＨｚとし、振幅を６０μｍとした。
【００４５】
観察結果を図８に示す。図８に示すように、０．１５ｍｍ以下の厚さでは、スライス速度に拘わらず変形が生じた。一方、０．２０ｍｍ以上の厚さでは、スライス速度を速めても熱伝導性シート１に変形は見られなかった。すなわち、スライス装置１０によれば、上記図４に示す配合割合のシート母材２を、厚さ０．２０ｍｍ以上の厚さで均一的にスライスすることができる。
【００４６】
＜スライス速度とスライス厚みによる熱伝導率・圧縮率＞
次いで、スライス装置１０によるシート母材２のスライス速度と熱伝導率及び厚さ方向への圧縮率との関係について検討した。上記スライス速度及びシート厚さの検討において変形が見られなかった厚さ０．２０ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．５０ｍｍでスライス速度が毎秒５ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍの各熱伝導性シート１につき、それぞれ熱伝導率及び圧縮率を測定した。測定結果を図９に示す。
【００４７】
図９に示すように、各熱伝導性シート１のうち、０．５０ｍｍのシート厚さのサンプルを除いた熱伝導性シート１は、超音波カッター１２の速度が毎秒５ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍのいずれの速度でスライスされた場合でも、良好な熱伝導特性を備えるとともに、１０％以上の圧縮率を有し、柔軟性、形状追従性に優れる。また、超音波カッター１２の速度が毎秒１００ｍｍでスライスされた場合でも、シート厚さが０．２５ｍｍ及び０．２０ｍｍの熱伝導性シート１は、良好な熱伝導特性を備えるとともに、１０％以上の圧縮率を有し、柔軟性、形状追従性に優れる。
【００４８】
一方、シート厚さが０．３０ｍｍの熱伝導性シート１は、超音波カッター１２の速度が毎秒１００ｍｍでスライスされた場合には、熱伝導特性に優れるものの、圧縮率が３．７２％とやや落ちた。
【００４９】
また、シート厚さが０．５０ｍｍの熱伝導性シート１は、超音波カッター１２の速度が毎秒５ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍのいずれの速度でスライスされた場合には、良好な熱伝導特性を備えるとともに、５％以上の圧縮率を有し良好な柔軟性、形状追従性を有する。一方、シート厚さが０．５０ｍｍの熱伝導性シート１は、超音波カッター１２の速度が毎秒１００ｍｍでスライスされた場合には、良好な熱伝導特性を備えるものの、圧縮率が２．１８％と３％より低く、柔軟性、形状追従性が落ちる。
【００５０】
＜振幅と圧縮率＞
なお、図１０に超音波カッター１２に付与する超音波振動の振幅を５０μｍ、６０μｍ、７０μｍの３段階に変えてスライスした熱伝導性シート１の各特性を示す。熱伝導性シート１は、図４に示す配合割合で形成し、測定荷重を１ｋｇｆ／ｃｍ２とした。図１０に示すように、振幅を７０μｍとした場合には、熱伝導性シート１は、圧縮率が２．１８％と、従来と同様３％より低く、柔軟性、形状追従性に劣る。一方、振幅を５０μｍ、６０μｍとした場合には、熱伝導性シート１は、３％以上の圧縮率を有し、良好な柔軟性、形状追従性を備える。
【００５１】
＜その他＞
なお、シート母材２は、角柱状に限定されず、円柱状など、熱伝導性シート１の形状に応じた各種断面形状を有する柱状に形成することができる。また、熱伝導性フィラとして球状アルミナを用いたが、本発明はこれ以外にも球状の窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコーン粉、金属粉末のいずれか、あるいはこれらの混合物を用いることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 熱伝導性シート、２ シート母材、１０ スライス装置、１１ ワークテーブル、１２ 超音波カッター、２０ 移動台、２１ シリコーンラバー、３０ ナイフ、３１ 超音波発振機構、３２ 昇降機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有し、上記炭素繊維が厚み方向に配向されている熱伝導性シートにおいて、
上記熱伝導性フィラが、４０〜５５体積％の範囲で含有され、
上記炭素繊維が、１０〜２５体積％の範囲で含有されてなる熱伝導性シート。
【請求項２】
上記熱伝導性フィラは、４０．４〜４５．８体積％含有され、
上記炭素繊維は、１３．３〜２３．５体積％含有されている請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項３】
上記炭素繊維は、上記熱伝導性フィラ５０ｇに対して１０ｇ以上配合されている請求項２記載の熱伝導性シート。
【請求項４】
上記炭素繊維は、上記熱伝導性フィラ５０ｇに対して１６ｇ以下配合されている請求項３記載の熱伝導性シート。
【請求項５】
上記シリコーン樹脂は、第１のシリコーン樹脂であるポリアルケニルアルキルシロキサンと、第２のシリコーン樹脂であるポリアルキル水素シロキサンとを白金触媒により硬反応させて、圧縮率３％となるように上記第１のシリコーン樹脂を上記第２のシリコーン樹脂よりも多く配合してなる請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の熱伝導性シート。
【請求項６】
上記熱伝導性フィラは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコン粉、金属粉のいずれか、又はこれらの２以上の混合物である請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の熱伝導性シート。
【請求項７】
シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有する混合組成物を作成する工程と、
上記混合組成物を柱状に形成するとともに、上記炭素繊維を該柱状の長手方向に配向させる工程と、
上記柱状の混合組成物を、スライス方向に超音波振動が付与されたカッターによって該柱状の長手方向と直交する方向にスライスする工程とを有する熱伝導性シートの製造方法。
【請求項８】
上記超音波振動は、発信周波数が２０．５ｋＨｚで、振幅を６０μｍとする請求項７記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項９】
上記熱伝導性シートの厚さを０．２０ｍｍ以上にスライスする請求項８記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１０】
上記カッターのスライス速度が毎秒１００ｍｍ以下で、かつ上記熱伝導性シート１の厚さを０．３０ｍｍ以下にスライスする請求項９記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１１】
上記カッターのスライス速度が毎秒５０ｍｍ以下である請求項９記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１２】
上記カッターのスライス速度が毎秒５０ｍｍ以下である請求項１０記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１３】
上記熱伝導性シート１の厚さを０．２５ｍｍ以下にスライスする請求項１０記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１４】
混合組成物をスライスすることにより、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載された熱伝導性シートを形成する請求項７〜請求項１３のいずれか１項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１】
シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有し、上記炭素繊維が厚み方向に配向されている熱伝導性シートにおいて、
上記熱伝導性フィラが、４０〜５５体積％の範囲で含有され、
上記炭素繊維が、１０〜２５体積％の範囲で含有されてなる熱伝導性シート。
【請求項２】
上記熱伝導性フィラは、４０．４〜４５．８体積％含有され、
上記炭素繊維は、１３．３〜２３．５体積％含有されている請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項３】
上記炭素繊維は、上記熱伝導性フィラ５０ｇに対して１０ｇ以上配合されている請求項２記載の熱伝導性シート。
【請求項４】
上記炭素繊維は、上記熱伝導性フィラ５０ｇに対して１６ｇ以下配合されている請求項３記載の熱伝導性シート。
【請求項５】
上記シリコーン樹脂は、第１のシリコーン樹脂であるポリアルケニルアルキルシロキサンと、第２のシリコーン樹脂であるポリアルキル水素シロキサンとを白金触媒により硬反応させて、圧縮率３％となるように上記第１のシリコーン樹脂を上記第２のシリコーン樹脂よりも多く配合してなる請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の熱伝導性シート。
【請求項６】
上記熱伝導性フィラは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコン粉、金属粉のいずれか、又はこれらの２以上の混合物である請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の熱伝導性シート。
【請求項７】
シリコーン樹脂と、熱伝導性フィラと、炭素繊維とを含有する混合組成物を作成する工程と、
上記混合組成物を柱状に形成するとともに、上記炭素繊維を該柱状の長手方向に配向させる工程と、
上記柱状の混合組成物を、スライス方向に超音波振動が付与されたカッターによって該柱状の長手方向と直交する方向にスライスする工程とを有する熱伝導性シートの製造方法。
【請求項８】
上記超音波振動は、発信周波数が２０．５ｋＨｚで、振幅を６０μｍとする請求項７記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項９】
上記熱伝導性シートの厚さを０．２０ｍｍ以上にスライスする請求項８記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１０】
上記カッターのスライス速度が毎秒１００ｍｍ以下で、かつ上記熱伝導性シート１の厚さを０．３０ｍｍ以下にスライスする請求項９記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１１】
上記カッターのスライス速度が毎秒５０ｍｍ以下である請求項９記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１２】
上記カッターのスライス速度が毎秒５０ｍｍ以下である請求項１０記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１３】
上記熱伝導性シート１の厚さを０．２５ｍｍ以下にスライスする請求項１０記載の熱伝導性シートの製造方法。
【請求項１４】
混合組成物をスライスすることにより、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載された熱伝導性シートを形成する請求項７〜請求項１３のいずれか１項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６３８（Ｐ２０１２−１６３８Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８３３４（Ｐ２０１０−１３８３３４）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【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１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【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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