熱伝導性シート
【課題】 網目状補強材を備えた取扱い性の良い熱伝導性シートについて、熱伝導性組成物が網目状補強材を確実に貫通するようにした熱伝導性シートを提供する。
【解決手段】 熱伝導性シート１１は、発熱体と放熱体との間に介在して用いられ、熱伝導性組成物から成形される熱伝導層１２と、該熱伝導層１２中に埋設されたメッシュシート１３とを備える。メッシュシート１３にはメッシュシート１３の開口より大きい孔部１４が形成され、該孔部１４に熱伝導層１２が貫通している。メッシュシート１３に孔部１４を形成したため、該孔部１４に熱伝導性組成物が容易に貫通し、熱伝導層１２が当該孔部１４を通じてメッシュシート１３を確実に貫通して形成される。したがって、当該孔部１４を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、熱伝導性能を向上させることができるともに、補強効果を有し、熱伝導性シートの取扱い性を良好にする。
【解決手段】 熱伝導性シート１１は、発熱体と放熱体との間に介在して用いられ、熱伝導性組成物から成形される熱伝導層１２と、該熱伝導層１２中に埋設されたメッシュシート１３とを備える。メッシュシート１３にはメッシュシート１３の開口より大きい孔部１４が形成され、該孔部１４に熱伝導層１２が貫通している。メッシュシート１３に孔部１４を形成したため、該孔部１４に熱伝導性組成物が容易に貫通し、熱伝導層１２が当該孔部１４を通じてメッシュシート１３を確実に貫通して形成される。したがって、当該孔部１４を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、熱伝導性能を向上させることができるともに、補強効果を有し、熱伝導性シートの取扱い性を良好にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、各種ディスプレイ、電池、その他の機器・装置等に備わる電子部品の放熱や冷却といった熱対策に用いられる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ＣＰＵ等の電子部品は発熱体であり、その冷却のためにヒートシンク等の放熱体が装着されている。そして、発熱体と放熱体との間には、発熱体から放熱体への熱伝導を促進するため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を増大させて、発熱体から放熱体へと熱を効率良く逃がすことができる。
【０００３】
熱伝導性シートにおいて、熱の伝わり難さを示す指標である熱抵抗値を下げるには、発熱体や放熱体に対する追従性や密着性が良いことが求められる。この観点からは柔軟な熱伝導性シートを用いることが好ましい。ところが、熱伝導性シートの柔軟性が高くなるとその粘着性も高くなり、発熱体への取付作業が困難になることがある。また、出荷前に複数のシートを重ねて保管するとシート同士がくっついて離しにくくなることがある。
【０００４】
また、熱伝導性シートの形状が薄いほど熱伝導性が向上する。この観点からは、より薄い熱伝導性シートを用いることが好ましい。ところが、薄すぎると取付作業時に伸びや、破れ、しわの発生等の不都合が生じるおそれがあり、その取扱い性が低下する。
【０００５】
取扱い性への対策としては、例えば、特開平７−２６６３５６号公報（特許文献１）に、樹脂組成物と熱伝導性フィラーとを含む熱伝導性組成物から成形される、軟らかいゴムまたはゲル状の熱伝導性シートの中やその表面にガラス製や金属製、樹脂製の織物といった網目状補強材を設けることが開示されている。こうした熱伝導性シートによれば、シートの厚み方向ではゴムまたはゲル層によって柔らかく追随性や密着性に優れており、シートの面方向では網目状補強材によって強度を有することから、実装作業時の取扱い性が良いことに加えて、熱を伝え易いというメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２６６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術では、網目状補強材に網目が形成されていることにより、熱伝導性を有するゴムやゲル層が、その開口を通じて網目状補強材を貫通させて熱伝導性を良好にしようという意図を有している。そして、単に貫通孔が形成されているフィルム状やシート状物と比較して、網目状補強材で繊維が織り込まれた構成をとっていることから補強効果が発揮され、熱伝導性能の向上のために更に薄く形成しても、好適に用いられるものと考えられる。
【０００８】
しかしながら、上記従来技術における網目状補強材を用いた熱伝導性シートは、熱伝導性組成物の粘度が高い場合に、網目状補強材の開口を貫通しないおそれがある。そのため、高粘度の熱伝導性組成物を用いた場合、熱伝導性を有するゴムやゲル層が網目状補強材の開口を貫通せず、熱伝導性組成物の本来有する熱伝導性能が発揮され難くなる。また、網目状補強材の開口を貫通させるために低粘度、すなわち、低分子量の材料や可塑剤を多量に配合した熱伝導性組成物を用いた場合、成形後の熱伝導性シートの物性が著しく低下するおそれがある。
【０００９】
上記のような課題を解決するためになされたのが本発明であり、その目的は、網目状補強材を備えて取扱い性を良好にした熱伝導性シートについて、熱伝導層を形成する熱伝導性組成物が網目状補強材を確実に貫通し、熱伝導層が本来有する熱伝導性能を発揮し易い熱伝導性シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を提供する。
樹脂組成物と熱伝導性フィラーとを含む熱伝導性組成物が、メッシュシートの両面を被覆して熱伝導層を形成する熱伝導性シートについて、メッシュシートにメッシュシートの開口よりも大きい孔部を備え、該孔部に前記熱伝導層が貫通している熱伝導性シートである。熱伝導性組成物がメッシュシートの両面を被覆して熱伝導層を形成する熱伝導性シートについて、前記メッシュシートにメッシュシートの開口よりも大きい孔部を形成したため、該孔部に前記熱伝導性組成物が容易に貫通し、熱伝導層が孔部を通じてメッシュシートを確実に貫通して形成される。よって、開口よりも大きい孔部を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、熱伝導層が確実にメッシュシートを貫通して、メッシュシートの両面に形成されることから、熱伝導性能を向上させることができる。
【００１１】
前記孔部については、前記メッシュシートにおける交点の複数分を貫いて形成することができる。したがって、既存・市販のメッシュシートを孔設することで簡易に孔部を形成することができる。
【００１２】
さらに本発明は、前記孔部を複数備える熱伝導性シートである。前記孔部を複数備えるため、前記熱伝導層が複数の孔部に貫通して形成される熱伝導性シートを得ることができる。そのため、メッシュシートによる熱伝導性シートの補強効果を発揮して取扱い性を高めつつ、熱伝導性能を高めることができる。
【００１３】
前記孔部については、前記メッシュシートの面内を貫通する貫通孔として形成することができる。前記孔部が、前記メッシュシートの面内を貫通する貫通孔として形成されるため、メッシュシートの少なくとも外縁はフレーム状に残る構成となる。よって、メッシュシートによる補強効果が高まり、熱伝導性シートの取扱い性をさらに高めることができる。
【００１４】
また、前記孔部については、前記メッシュシートの外縁から面内にかけて切り欠きとして形成することもできる。前記孔部が、前記メッシュシートの外縁から面内にかけて切り欠きとして形成されるため、使用時において熱伝導性シートが圧縮された際に、切り欠きとして形成された孔部から熱伝導層が逃げるように変形する部位を有する構成となる。よって、より圧縮され易い熱伝導性シートとすることができるため、発熱部品や放熱部品との密着性が高まり、低い熱抵抗値を実現することができる。
【００１５】
さらに本発明は、前記メッシュシートが熱可塑性樹脂製であり、前記孔部の口縁にメッシュシートの溶融部を備える熱伝導性シートである。前記メッシュシートが熱可塑性樹脂製であり、孔部の口縁にメッシュシートの溶融部を備えるため、溶融部によりメッシュシートを構成する経糸と緯糸が目止めされ、メッシュシートが孔部からほつれることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の熱伝導性シートは、メッシュシートの開口よりも大きい孔部を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、取扱い性を維持しつつ、熱伝導性能を高めることができる。通常のメッシュシートを用いた場合では、メッシュシートの開口のみでは、熱伝導性組成物がその開口に貫通しないおそれがあったが、メッシュシートの開口よりも大きい孔部を設けたため、熱伝導性組成物が容易に貫通し、孔部に貫通した熱伝導層を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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実施形態で用いたメッシュシートの平面図の部分拡大図。
【図４】熱伝導性シートの製造方法の一例であって、フィルムシートの上方にメッシュシートを配置する際の説明図。
【図５】熱伝導性シートの製造方法の一例であって、フィルムシートの上方にメッシュシートが浸るように熱伝導性組成物を塗工する際の説明図。
【図６】第２実施形態の熱伝導性シートを示す平面図。
【図７】図６のＳＢ−ＳＢ線断面図。
【図８】第３実施形態の熱伝導性シートを示す平面図。
【図９】図８のＳＣ−ＳＣ線断面図。
【図１０】第３実施形態の熱伝導性シートにおける製造方法の説明図。
【図１１】実施形態の変更例を説明するメッシュシートの図３相当の平面図。
【図１２】熱伝導性シートについて熱抵抗を測定する装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明について以下に示す実施形態に基づきさらに詳細に説明する。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。また、共通する材質、作用、効果等についても重複説明を省略する。
【００１９】
〔第１実施形態（図１〜５）〕
図１には熱伝導性シート１１の平面図を示す。熱伝導性シート１１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電子機器用部品であり、図２の断面図に示すように、シート状の熱伝導層１２の内部にメッシュシート１３が埋設されている。図３は、本実施形態で用いたメッシュシート１３の平面図における部分拡大図を表す。図３に示すように、メッシュシート１３にはその開口１３ｄよりも大きい孔部１４が複数形成されており、その孔部１４内にも熱伝導層１２が貫通して形成されている。
【００２０】
熱伝導層１２は、熱を伝導しやすいように、樹脂組成物からなる基材中に熱伝導性フィラーが分散された熱伝導性組成物で形成されている。
【００２１】
熱伝導層１２を形成する材料となる樹脂組成物には、混合後に硬化してゴム状またはゲル状の高分子基材となる、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、ポリオールとポリイソシアネートとすることができる。なお、ここでは混合前の少なくとも２成分の一方を主剤とし他方を硬化剤と呼ぶものであって、どちらを主剤と定義しても硬化剤と定義しても良いものとする。従って、例えば、混合割合の少ない方、粘度の低い方を主剤としても良い。
【００２２】
更に、前記高分子基材は、こうした主剤と硬化剤のうち、硬化剤を含まない主剤だけであっても良い。したがって、本発明において、樹脂組成物または高分子基材といっても、一般的に樹脂や高分子と称される程度の高分子量であることを必ずしも要しない。
これらの高分子基材、あるいは主剤と硬化剤には、熱伝導性シート１１の生産性、耐候性、耐熱性など種々の性質を高める目的で種々の添加材を含んだものを用いることができる。そうした添加材を例示すれば、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、種々の機能性向上剤が挙げられる。
【００２３】
熱伝導性フィラーには、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物などの球状、鱗片状等の粉末、炭素繊維などが挙げられる。金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、石英などが挙げられ、金属窒化物としては、窒化ホウ素、及び窒化アルミニウムなどが挙げられる。また、金属炭化物としては、炭化ケイ素が挙げられ、金属水酸化物としては、水酸化アルミニウムが挙げられる。さらに炭素繊維としては、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。こうした熱伝導性フィラーは、熱伝導層１２に対して一定方向に配向させることもでき、配向させた場合、配向方向に熱伝導性が高まる点で好ましい。配向手段としては、例えば、磁場を用いることができる。
【００２４】
熱伝導層１２の硬度は、日本工業規格であるＪＩＳ Ｋ ６２５３のタイプＥの硬度計によって測定される値（以下「Ｅ硬度」という。）で６０以下が好ましい。熱伝導層１２のＥ硬度が６０を超える場合、発熱体や放熱体の形状への追従性が十分に得られず、発熱体や放熱体と熱伝導層１２との密着性が低下して熱伝導性シート１１の熱伝導性が低下するおそれがあるからである。熱伝導層１２のＥ硬度が６０以下の場合には、発熱体や放熱体の表面が凹凸形状を有する場合にも、発熱体や放熱体の形状に沿って熱伝導層１２が良好に追従し、発熱体や放熱体と熱伝導性シート１１との密着性を十分に確保することができる。更に、６０以下のＥ硬度を有する熱伝導層１２によって熱伝導性シート１１の柔軟性が確保される。そのため、例えば熱伝導性シート１１が取り付けられた発熱体に加わる衝撃を熱伝導性シート１１が吸収することにより、発熱体を好適に保護することができる。
【００２５】
熱伝導層１２の厚さは、メッシュシート１３の厚さと同等以上であり、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましい。５ｍｍを超えると熱伝導性能が低下する（熱抵抗が高まる）おそれがあり、また、０．１ｍｍ未満であると、メッシュシート１３を用いても取扱い難いものとなるためである。
【００２６】
上記のように熱伝導層１２は柔らかい程、また、厚さが薄い程、良好な熱伝導性能、すなわち、低い熱抵抗を実現することができるが、その一方、取扱い性が低下する。こうした熱伝導層１２の取扱い性を改善するための部材が、熱伝導層１２に埋設したメッシュシート１３である。
【００２７】
メッシュシート１３は、メッシュを構成する線材を平織、綾織、畳織、紋畳等によって織ってシート状に形成した網目状物である。網目の形状は限定せず、網目はメッシュシート１３の表側から裏側に至るものであれば良いが、網目となる開口１３ｄがメッシュシート１３の面直方向に沿って形成されたものが好ましく、その点で畳織よりは平織が好ましい。
【００２８】
メッシュシート１３の線材の材質には、ガラスや、鉄、銅、黄銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂等を挙げることができる。メッシュシート１３の交点を熱融着する場合や圧着する場合は、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
【００２９】
メッシュシート１３の大きさは、熱伝導層１２の熱伝導性能の維持及び、熱伝導層１２と一体となった際における熱伝導性シート１１の取扱い性の観点から、その厚さは１０μｍ〜５００μｍ程度、開口は２００μｍ〜１２００μｍ、開口率は４０〜９０％、線径は２０μｍ〜３００μｍ程度のものを用いることが好ましい。
【００３０】
メッシュシート１３には複数（図１では９個）の正方形状の孔部１４が等間隔に形成されている。孔部１４が等間隔に形成されているため、熱伝導性シート１１における熱伝導性能を均一にすることができる。
孔部１４はメッシュシート１３の面内を貫通する貫通孔として形成されている。この孔部１４は、メッシュシート１３の開口１３ｄよりも大きく、メッシュシート１３の交点１３ｃ（メッシュを構成する経糸１３ａと緯糸１３ｂとが交差する点）を複数分貫いた程度の大きさで形成される。なお、孔部１４の形状は、長方形状や円形状、楕円形状など他の形状であっても良い。
【００３１】
メッシュシート１３の交点１３ｃは、溶融や加熱圧着による目止め処理されている場合、その交点１３ｃが目止め処理されていない通常のメッシュシートに比べて、交点部分が扁平化するとともに、交点１３ｃ部分での隙間がほとんどなくなる。そのため、熱伝導性シート１１の製造時に交点１３ｃで気泡が発生し難くなり、空気の混入を抑制することができる。
【００３２】
一方、交点１３ｃが目止め処理されていない場合、交点１３ｃで経糸１３ａ及び緯糸１３ｂが拘束されないことから、メッシュが動き易く、製造過程において、孔部１４との相乗効果から熱伝導性組成物がメッシュシート１３を貫通し易くすることができる。
【００３３】
次に熱伝導性シート１１の製造方法の例を説明する。
（製造方法Ａ）
まず樹脂組成物と熱伝導性フィラーを攪拌機で混合して熱伝導性組成物１５を用意する。また、市販のメッシュシートを用意し、穴開け機により、メッシュシート１３に複数の孔部１４を形成する。
次に図４で示すように、コンベアー１に載置するフィルムシート２の上方に僅かに浮いた状態で孔部１４を形成したメッシュシート１３を配置する。そして図５で示すように、そのメッシュシート１３が浸るように、熱伝導性組成物１５をフィルムシート２上にブレード３を介して均一厚さとなるように塗布してシーティングする。
【００３４】
こうした過程において、熱伝導性組成物１５の粘度を厳密に調整したり、適当な開口率を有するメッシュシート１３を厳密に選択したりすることなく、熱伝導性組成物１５がメッシュシート１３の孔部１４に確実に挿通される。
その後、熱伝導性組成物１５を硬化させて成形することで、熱伝導性組成物１５からなる熱伝導層１２中にメッシュシート１３が埋設し、メッシュシート１３の孔部１４内に熱伝導層１２が貫通した熱伝導性シート１１を得ることができる。
なお、熱伝導性組成物１５に熱伝導性フィラーとして炭素繊維を含む場合、熱伝導性組成物１５を硬化させる前に、磁場を垂直方向に印加することが好ましい。磁場を垂直方向にかけることで炭素繊維が厚さ方向に配向し、厚さ方向の熱伝導性に優れた熱伝導性シートを得ることができる。磁場を印加する手段としては、永久磁石や電磁石、超伝導磁石を用いることができる。
【００３５】
（製造方法Ｂ）
別の製造方法としては、金型を用いて成形する方法（図示せず）が挙げられる。
調整した熱伝導性組成物を金型のキャビティに充填し、その中に孔部が形成されたメッシュシートを埋設し、プレス成形により熱と圧力をかけて熱伝導性組成物を硬化させ、熱伝導性シートを成形する。なお、メッシュシートを予め金型のキャビティに配置した後、当該キャビティに熱伝導性組成物を充填する方法を用いても良い。また、こうした製造方法Ｂにおいても、熱伝導性組成物に炭素繊維を含む場合、熱伝導性組成物を硬化させる前に、磁場を印加することが好ましい。
【００３６】
製造方法Ａ及びＢにおいて、磁場により炭素繊維等の熱伝導性フィラーを厚さ方向に配向させる際、本発明ではメッシュシート１３にその開口１３ｄよりも大きい孔部１４を有するため、炭素繊維がその孔部１４を通じて配向し易い。孔部１４を備えていない通常のメッシュシートを用いた場合には、炭素繊維がメッシュシートにひっかかり、配向され難いが、孔部１４を備えたメッシュシート１３を用いれば、炭素繊維を立ち上がり易くすることができる。
【００３７】
最後に第１実施形態の熱伝導性シート１１が有する作用、効果について説明する。
熱伝導性組成物１５がメッシュシート１３の両面を被覆して熱伝導層１２を形成する熱伝導性シート１１について、メッシュシート１３にメッシュシート１３の開口よりも大きい孔部１４を形成したため、熱伝導性組成物１５が孔部１４内に容易に挿通され、熱伝導層１２がメッシュシート１３の孔部１４に貫通して形成される。そのため、開口１３ｄよりも大きい孔部１４を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、熱伝導性能を向上させることができる。
【００３８】
また、孔部１４がメッシュシート１３の面内を貫通する貫通孔として形成されているため、メッシュシート１３の少なくとも外縁はフレーム状に残る構成となる。よって、メッシュシート１３による補強効果が高まり、熱伝導性シートの取扱い性を高めることができる。
【００３９】
さらに既存・市販のメッシュシートにおける交点１３ｃの複数分を貫いて孔部１４を形成することができるため、容易に熱伝導性シート１１を製造することができる。
メッシュシート１３には孔部１４を複数備えるため、熱伝導層１２が複数の孔部１４に貫通して形成される熱伝導性シート１１を得ることができる。そのため、メッシュシート１３による熱伝導性シート１１の補強効果を発揮して取扱い性を高めつつ、熱伝導性能を高めることができる。
【００４０】
〔第２実施形態（図６，図７）〕
第１実施形態の熱伝導性シート１１では、メッシュシート１３に複数の孔部１４を形成した例を示したが、本実施形態の熱伝導性シート２１では、図６及び図７に示すように、一つの孔部２４を備えたメッシュシート２３を用いた。図６は熱伝導性シート２１の平面図であり、図６における破線部はメッシュシート２３の孔部２４の位置を表す。図７は図６のＳＢ−ＳＢ線断面図である。図６に示すように、熱伝導性シート２１に含まれるメッシュシート２３は、その面内に貫通孔として形成される一つの正方形状の孔部２４を備えている。換言すれば、このメッシュシート２３はフレーム形状をなしている。
【００４１】
本実施形態の熱伝導性シート２１によれば、熱伝導性組成物１５がメッシュシート２３の両面を被覆して熱伝導層１２を形成する熱伝導性シート２１について、メッシュシート２３にメッシュシート２３の開口よりも大きい孔部２４を形成したため、熱伝導性組成物１５が孔部２４内に容易に挿通され、熱伝導層１２がメッシュシート２３の孔部２４に貫通して形成される。そのため、開口よりも大きい孔部２４を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、熱伝導性能を向上させることができる。なおかつ、メッシュシート２３の補強効果により、熱伝導性シート２１の取扱い性を良好にすることができる。
さらに既存・市販のメッシュシートにおける交点の複数分を貫いて孔部２４を形成することができるため、容易に熱伝導性シート２１を製造することができる。
【００４２】
熱伝導性シート２１に含まれるメッシュシート２３は、一つの正方形状の孔部２４を有するフレーム形状をなしているため、熱伝導性シート２１の中央部はメッシュシート２３が存在せず、熱伝導層１２のみで構成されることから、さらに熱伝導性能を高めることができる。ＩＣやＣＰＵなどの発熱電子部品は中央部分で特に熱が発生し易いが、本実施形態の熱伝導性シート２１は、その中央部を熱伝導層１２のみで構成しているため、熱伝導層１２が有する熱伝導性能を発揮し易い。また、メッシュシート２３はフレーム形状をなしているため、熱伝導性シート２１の外周縁部分で補強効果が高まり、取扱い性を高めることができる。
【００４３】
〔第３実施形態（図８〜図１０）〕
図８に第３実施形態の熱伝導性シート３１の平面図を示す。図９は図８のＳＣ−ＳＣ線断面である。図８及び図９に示すように、熱伝導性シート３１には、メッシュシート３３が埋設され、そのメッシュシート３３には、外縁から面内にかけて切り欠きとして形成された孔部３４を備えている。換言すれば、メッシュシート３３は、十字状に形成されている。
【００４４】
熱伝導性シート３１によれば、上記実施形態と同様、メッシュシート３３に孔部３４を備えるため、熱伝導性シート３１の製造時において熱伝導性組成物が容易にメッシュシート３３を貫通する。そのため、熱伝導層１２がメッシュシート３３を確実に貫通した熱伝導性シート３１とすることができる。
【００４５】
また、熱伝導性シート３１によれば、メッシュシート３３に切り欠きとして形成された孔部３４を有するため、使用時において熱伝導性シート３１が圧縮された際に、切り欠きとして形成された孔部３４から熱伝導層１２が逃げるように変形する部位を有する構成となる。よって、熱伝導性シート１１，２１よりも圧縮され易い熱伝導性シート３１とすることができる。そのため、発熱部品や放熱部品との密着性が高まり、低い熱抵抗値を実現することができる。
【００４６】
次に本実施形態の熱伝導性シート３１の製造方法を説明する。
まず、図１０で示すように、大判の熱伝導性シート３１１を製造する。図１０は熱伝導性シート３１１の図１相当の平面図である。この大判の熱伝導性シート３１１は、第１実施形態で説明したのと同様の製造方法（Ａ，Ｂ）により製造される。大判の熱伝導性シート３１１に埋設されたメッシュシートには、貫通孔として形成された孔部３４１が多数形成されている。
【００４７】
次に、この大判の熱伝導性シート３１１を図１０で示す領域Ｒで裁断し、熱伝導性シート３１を得る。なお、図１０においては一つの領域Ｒを示しているが、大判の熱伝導性シート３１１から複数の熱伝導性シート３１を得ることができる。裁断後の熱伝導性シート３１における一つの孔部３４が、裁断前の大判の熱伝導性シート３１１における孔部３４１の１／４の大きさとなるように裁断すれば、大判の熱伝導性シート３１１から無駄を少なくして熱伝導性シート３１を得ることができる。
【００４８】
〔各実施形態に共通の変更例（図１１）〕
上記実施形態の熱伝導性シート１１，２１，３１（３１１）について、次のように構成することができる。
すなわち、メッシュシート４３を熱可塑性樹脂製とし、図１１に示すように、そのメッシュシート４３に形成した孔部４４の口縁にメッシュシート４３の溶融部４３ｅを備えて構成することができる。図１１は、このメッシュシート４３の平面図を模式的に表した図３相当の図である。溶融部４３ｅは、孔部４４に隣接し、孔部４４に最も近接するメッシュシート４３の交点４３ｃまでが溶融された部分であり、当該交点４３ｃが溶融されたことで目止めされる。溶融部４３ｅは、孔部４４の口縁を加熱溶融した後、冷却して形成されたものである。したがって、この溶融部４３ｅは、孔部４４の口縁が溶融後に冷え固まった後の部分を意味する。
【００４９】
メッシュシート４３が熱可塑性樹脂製であり、孔部４４の口縁にメッシュシート４３の溶融部４３ｅを備えるため、溶融部４３ｅによりメッシュシート４３を構成する経糸４３ａと緯糸４３ｂが目止めされ、メッシュシート４３が孔部４４からほつれることを防止することができる。
【００５０】
さらに上記実施形態については以下のように変更することができる。
・第１実施形態では、メッシュシート１３に正方形状の孔部１４を９個形成した例を示したが、孔部１４の数は特に限定されず、それ以外の個数形成しても良い。第３実施形態では、メッシュシート３３の４つの角に切り欠きとして形成された孔部３４を形成した例を示したが、この孔部３４の数も限定されない。
・熱伝導層１２を２層以上の積層構造とすることができる。例えば、ゲル状の熱伝導層と、ゴム状の熱伝導層とを積層し、ゲル状の熱伝導層により熱伝導性能を高めつつ、ゴム状の熱伝導層により、メッシュシートに加えて取扱い性を高めることができる。この場合において、ゲル状の熱伝導層は例えば、Ｅ硬度０〜５として形成し、ゴム状の熱伝導層は例えば、Ｅ硬度２０〜６０として形成することができる。メッシュシートは取扱い性を高めるためにゲル状の熱伝導層側に埋設することが好ましい。また、例えば、粘着性を有する熱伝導層（粘着性熱伝導層）と、粘着性を殆ど有しない熱伝導層（非粘着性熱伝導層）とを積層することもできる。
【実施例】
【００５１】
実施例及び参考例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
【００５２】
〔実施例１〜４〕
図８及び図９に示す、第３実施形態で説明した熱伝導性シート３１を以下の工程に従って製造した。
まず、表１記載の線径、厚さ、開口及び開口率を有する各ポリエステル製メッシュシートを用意した。そして、穴開け機を用いて、各メッシュシートに１０ｍｍ四方の孔部３４１を５ｍｍの等間隔で多数個開けた（図１０参照）。なお、表１において、実施例１〜４の開口率は孔部３４を形成した後の値を示す。
【００５３】
メッシュシートの準備とは別途、樹脂組成物としての液状のシリコーンポリマー１００質量部に、熱伝導性フィラーとしての酸化アルミニウム粒子（平均粒径３μｍ）４５０質量部と炭素繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１００μｍ）８０質量部とを混合し、プラネタリーミキサーによって脱泡を行いつつ３０分間混練し、熱伝導性組成物１５を調製した。
【００５４】
次に、第１実施形態で説明した製造方法Ｂ及び第３実施形態で説明した製造方法と同様に、図１０に示す大判の熱伝導性シート３１１を製造した。そして、大判の熱伝導性シート３１１を図１０で示す領域Ｒでカッターにより切断した。こうして、４つの角が切り欠きとして形成された孔部３４（２．５ｍｍ四方）を備えるメッシュシート３３が埋設された１０ｍｍ四方の熱伝導性シート３１を製造した。なお、熱伝導性組成物１５は、超伝導磁石にて垂直方向に磁束密度８Ｔの磁場を１０分間印加した後、硬化炉で１２０℃、３０分間熱処理を行って、硬化させた。
【００５５】
〔参考例１〜４〕
参考例１〜４の熱伝導性シートは、それぞれ実施例１〜４で用いたメッシュシートをそのまま用いた。すなわち、メッシュシートに孔部を形成せず、実施例と同様の製造方法にて熱伝導性シートを製造した。なお、実施例と参考例とは、各例の番号同士を比較できるようにしている。
【００５６】
〔比較例１〕
メッシュシートを用いず、熱伝導層のみからなる熱伝導性シートを作製した。
【００５７】
各実施例、参考例及び比較例について、以下の項目について評価した。結果を表１に示す。
【表１】
【００５８】
〔圧縮率〕
各例の熱伝導性シートについて、初期の厚さと、一定荷重（４０Ｎ）を加えた際の厚さとを測定し、圧縮率を算出した。圧縮率が高いほど、熱伝導性シートが圧縮され易いことを表し、発熱体や放熱体に対して優れた密着性を有することを意味する。
【００５９】
〔熱抵抗〕
各例の熱伝導性シートについて熱抵抗を測定した。図１２で示すように、基板４上の発熱体７と放熱体６の間に各例の熱伝導性シートの試験片５を置き、放熱体６上に重り８を載置して一定荷重（４０Ｎ）を加えた。そして、発熱体７が発熱した状態で１０分間放置した後、試験片５における発熱体７側の外面の温度Ｔ１と放熱体６側の外面の温度Ｔ２とを測定機９で測定した。そして、下記式（１）により試験片５の熱抵抗値を算出した。発熱体７は通常、ＣＰＵに代表される電子部品であるが、シートの性能評価の簡素化および迅速化のため、本試験では発熱体７として発熱量が２５Ｗであるヒータを用いた。
熱抵抗値（℃／Ｗ）＝（Ｔ１（℃）−Ｔ２（℃））／発熱量（Ｗ）…（１）
【００６０】
〔取扱い性〕
取扱い性は、作業者による取扱い易さの観点から評価し、“○”は熱伝導性シートをＰＥＴフィルム２から剥離する際に熱伝導性シートが伸びたり、千切れたりすることが無かったことを意味し、“×”は熱伝導性シートをＰＥＴフィルム２から剥離する際に伸びたり、千切れたりしたことを意味する。
【００６１】
各番号の実施例と参考例とを比較すると、各実施例の熱伝導性シート１１は、それぞれ比較対象となる各参考例の熱伝導性シートに比べて圧縮率が高くなり、低い熱抵抗値を示した。したがって、メッシュシート１３に孔部１４を設けたことにより、取扱い性は維持したまま、圧縮され易くなり、熱伝導性能を高めることができた。比較例１の熱伝導性シートは、熱伝導層中にメッシュシートが埋設されていないため、取扱い性が悪く、熱伝導性シートの製造時において、ＰＥＴフィルムから剥離する際に、熱伝導性シートが伸びたり、千切れたりする問題が生じた。一方、各実施例の熱伝導性シートは、そうした問題が起きず、取扱い性に優れていた。
【符号の説明】
【００６２】
１ コンベアー
２ フィルムシート
３ ブレード
４ 基板
５ 試験片
６ 放熱体
７ 発熱体
８ 重り
９ 測定機
１１，２１，３１ 熱伝導性シート
１２ 熱伝導層
１３，２３，３３，４３ メッシュシート
１３ａ，４３ａ 経糸
１３ｂ，４３ｂ 緯糸
１３ｃ，４３ｃ 交点
１３ｄ，４３ｄ 開口
４３ｅ 溶融部
１４，２４，３４，４４ 孔部
１５ 熱伝導性組成物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器、各種ディスプレイ、電池、その他の機器・装置等に備わる電子部品の放熱や冷却といった熱対策に用いられる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ＣＰＵ等の電子部品は発熱体であり、その冷却のためにヒートシンク等の放熱体が装着されている。そして、発熱体と放熱体との間には、発熱体から放熱体への熱伝導を促進するため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を増大させて、発熱体から放熱体へと熱を効率良く逃がすことができる。
【０００３】
熱伝導性シートにおいて、熱の伝わり難さを示す指標である熱抵抗値を下げるには、発熱体や放熱体に対する追従性や密着性が良いことが求められる。この観点からは柔軟な熱伝導性シートを用いることが好ましい。ところが、熱伝導性シートの柔軟性が高くなるとその粘着性も高くなり、発熱体への取付作業が困難になることがある。また、出荷前に複数のシートを重ねて保管するとシート同士がくっついて離しにくくなることがある。
【０００４】
また、熱伝導性シートの形状が薄いほど熱伝導性が向上する。この観点からは、より薄い熱伝導性シートを用いることが好ましい。ところが、薄すぎると取付作業時に伸びや、破れ、しわの発生等の不都合が生じるおそれがあり、その取扱い性が低下する。
【０００５】
取扱い性への対策としては、例えば、特開平７−２６６３５６号公報（特許文献１）に、樹脂組成物と熱伝導性フィラーとを含む熱伝導性組成物から成形される、軟らかいゴムまたはゲル状の熱伝導性シートの中やその表面にガラス製や金属製、樹脂製の織物といった網目状補強材を設けることが開示されている。こうした熱伝導性シートによれば、シートの厚み方向ではゴムまたはゲル層によって柔らかく追随性や密着性に優れており、シートの面方向では網目状補強材によって強度を有することから、実装作業時の取扱い性が良いことに加えて、熱を伝え易いというメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２６６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術では、網目状補強材に網目が形成されていることにより、熱伝導性を有するゴムやゲル層が、その開口を通じて網目状補強材を貫通させて熱伝導性を良好にしようという意図を有している。そして、単に貫通孔が形成されているフィルム状やシート状物と比較して、網目状補強材で繊維が織り込まれた構成をとっていることから補強効果が発揮され、熱伝導性能の向上のために更に薄く形成しても、好適に用いられるものと考えられる。
【０００８】
しかしながら、上記従来技術における網目状補強材を用いた熱伝導性シートは、熱伝導性組成物の粘度が高い場合に、網目状補強材の開口を貫通しないおそれがある。そのため、高粘度の熱伝導性組成物を用いた場合、熱伝導性を有するゴムやゲル層が網目状補強材の開口を貫通せず、熱伝導性組成物の本来有する熱伝導性能が発揮され難くなる。また、網目状補強材の開口を貫通させるために低粘度、すなわち、低分子量の材料や可塑剤を多量に配合した熱伝導性組成物を用いた場合、成形後の熱伝導性シートの物性が著しく低下するおそれがある。
【０００９】
上記のような課題を解決するためになされたのが本発明であり、その目的は、網目状補強材を備えて取扱い性を良好にした熱伝導性シートについて、熱伝導層を形成する熱伝導性組成物が網目状補強材を確実に貫通し、熱伝導層が本来有する熱伝導性能を発揮し易い熱伝導性シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を提供する。
樹脂組成物と熱伝導性フィラーとを含む熱伝導性組成物が、メッシュシートの両面を被覆して熱伝導層を形成する熱伝導性シートについて、メッシュシートにメッシュシートの開口よりも大きい孔部を備え、該孔部に前記熱伝導層が貫通している熱伝導性シートである。熱伝導性組成物がメッシュシートの両面を被覆して熱伝導層を形成する熱伝導性シートについて、前記メッシュシートにメッシュシートの開口よりも大きい孔部を形成したため、該孔部に前記熱伝導性組成物が容易に貫通し、熱伝導層が孔部を通じてメッシュシートを確実に貫通して形成される。よって、開口よりも大きい孔部を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、熱伝導層が確実にメッシュシートを貫通して、メッシュシートの両面に形成されることから、熱伝導性能を向上させることができる。
【００１１】
前記孔部については、前記メッシュシートにおける交点の複数分を貫いて形成することができる。したがって、既存・市販のメッシュシートを孔設することで簡易に孔部を形成することができる。
【００１２】
さらに本発明は、前記孔部を複数備える熱伝導性シートである。前記孔部を複数備えるため、前記熱伝導層が複数の孔部に貫通して形成される熱伝導性シートを得ることができる。そのため、メッシュシートによる熱伝導性シートの補強効果を発揮して取扱い性を高めつつ、熱伝導性能を高めることができる。
【００１３】
前記孔部については、前記メッシュシートの面内を貫通する貫通孔として形成することができる。前記孔部が、前記メッシュシートの面内を貫通する貫通孔として形成されるため、メッシュシートの少なくとも外縁はフレーム状に残る構成となる。よって、メッシュシートによる補強効果が高まり、熱伝導性シートの取扱い性をさらに高めることができる。
【００１４】
また、前記孔部については、前記メッシュシートの外縁から面内にかけて切り欠きとして形成することもできる。前記孔部が、前記メッシュシートの外縁から面内にかけて切り欠きとして形成されるため、使用時において熱伝導性シートが圧縮された際に、切り欠きとして形成された孔部から熱伝導層が逃げるように変形する部位を有する構成となる。よって、より圧縮され易い熱伝導性シートとすることができるため、発熱部品や放熱部品との密着性が高まり、低い熱抵抗値を実現することができる。
【００１５】
さらに本発明は、前記メッシュシートが熱可塑性樹脂製であり、前記孔部の口縁にメッシュシートの溶融部を備える熱伝導性シートである。前記メッシュシートが熱可塑性樹脂製であり、孔部の口縁にメッシュシートの溶融部を備えるため、溶融部によりメッシュシートを構成する経糸と緯糸が目止めされ、メッシュシートが孔部からほつれることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の熱伝導性シートは、メッシュシートの開口よりも大きい孔部を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、取扱い性を維持しつつ、熱伝導性能を高めることができる。通常のメッシュシートを用いた場合では、メッシュシートの開口のみでは、熱伝導性組成物がその開口に貫通しないおそれがあったが、メッシュシートの開口よりも大きい孔部を設けたため、熱伝導性組成物が容易に貫通し、孔部に貫通した熱伝導層を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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実施形態で用いたメッシュシートの平面図の部分拡大図。
【図４】熱伝導性シートの製造方法の一例であって、フィルムシートの上方にメッシュシートを配置する際の説明図。
【図５】熱伝導性シートの製造方法の一例であって、フィルムシートの上方にメッシュシートが浸るように熱伝導性組成物を塗工する際の説明図。
【図６】第２実施形態の熱伝導性シートを示す平面図。
【図７】図６のＳＢ−ＳＢ線断面図。
【図８】第３実施形態の熱伝導性シートを示す平面図。
【図９】図８のＳＣ−ＳＣ線断面図。
【図１０】第３実施形態の熱伝導性シートにおける製造方法の説明図。
【図１１】実施形態の変更例を説明するメッシュシートの図３相当の平面図。
【図１２】熱伝導性シートについて熱抵抗を測定する装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明について以下に示す実施形態に基づきさらに詳細に説明する。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。また、共通する材質、作用、効果等についても重複説明を省略する。
【００１９】
〔第１実施形態（図１〜５）〕
図１には熱伝導性シート１１の平面図を示す。熱伝導性シート１１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電子機器用部品であり、図２の断面図に示すように、シート状の熱伝導層１２の内部にメッシュシート１３が埋設されている。図３は、本実施形態で用いたメッシュシート１３の平面図における部分拡大図を表す。図３に示すように、メッシュシート１３にはその開口１３ｄよりも大きい孔部１４が複数形成されており、その孔部１４内にも熱伝導層１２が貫通して形成されている。
【００２０】
熱伝導層１２は、熱を伝導しやすいように、樹脂組成物からなる基材中に熱伝導性フィラーが分散された熱伝導性組成物で形成されている。
【００２１】
熱伝導層１２を形成する材料となる樹脂組成物には、混合後に硬化してゴム状またはゲル状の高分子基材となる、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、ポリオールとポリイソシアネートとすることができる。なお、ここでは混合前の少なくとも２成分の一方を主剤とし他方を硬化剤と呼ぶものであって、どちらを主剤と定義しても硬化剤と定義しても良いものとする。従って、例えば、混合割合の少ない方、粘度の低い方を主剤としても良い。
【００２２】
更に、前記高分子基材は、こうした主剤と硬化剤のうち、硬化剤を含まない主剤だけであっても良い。したがって、本発明において、樹脂組成物または高分子基材といっても、一般的に樹脂や高分子と称される程度の高分子量であることを必ずしも要しない。
これらの高分子基材、あるいは主剤と硬化剤には、熱伝導性シート１１の生産性、耐候性、耐熱性など種々の性質を高める目的で種々の添加材を含んだものを用いることができる。そうした添加材を例示すれば、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、種々の機能性向上剤が挙げられる。
【００２３】
熱伝導性フィラーには、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物などの球状、鱗片状等の粉末、炭素繊維などが挙げられる。金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、石英などが挙げられ、金属窒化物としては、窒化ホウ素、及び窒化アルミニウムなどが挙げられる。また、金属炭化物としては、炭化ケイ素が挙げられ、金属水酸化物としては、水酸化アルミニウムが挙げられる。さらに炭素繊維としては、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。こうした熱伝導性フィラーは、熱伝導層１２に対して一定方向に配向させることもでき、配向させた場合、配向方向に熱伝導性が高まる点で好ましい。配向手段としては、例えば、磁場を用いることができる。
【００２４】
熱伝導層１２の硬度は、日本工業規格であるＪＩＳ Ｋ ６２５３のタイプＥの硬度計によって測定される値（以下「Ｅ硬度」という。）で６０以下が好ましい。熱伝導層１２のＥ硬度が６０を超える場合、発熱体や放熱体の形状への追従性が十分に得られず、発熱体や放熱体と熱伝導層１２との密着性が低下して熱伝導性シート１１の熱伝導性が低下するおそれがあるからである。熱伝導層１２のＥ硬度が６０以下の場合には、発熱体や放熱体の表面が凹凸形状を有する場合にも、発熱体や放熱体の形状に沿って熱伝導層１２が良好に追従し、発熱体や放熱体と熱伝導性シート１１との密着性を十分に確保することができる。更に、６０以下のＥ硬度を有する熱伝導層１２によって熱伝導性シート１１の柔軟性が確保される。そのため、例えば熱伝導性シート１１が取り付けられた発熱体に加わる衝撃を熱伝導性シート１１が吸収することにより、発熱体を好適に保護することができる。
【００２５】
熱伝導層１２の厚さは、メッシュシート１３の厚さと同等以上であり、０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましい。５ｍｍを超えると熱伝導性能が低下する（熱抵抗が高まる）おそれがあり、また、０．１ｍｍ未満であると、メッシュシート１３を用いても取扱い難いものとなるためである。
【００２６】
上記のように熱伝導層１２は柔らかい程、また、厚さが薄い程、良好な熱伝導性能、すなわち、低い熱抵抗を実現することができるが、その一方、取扱い性が低下する。こうした熱伝導層１２の取扱い性を改善するための部材が、熱伝導層１２に埋設したメッシュシート１３である。
【００２７】
メッシュシート１３は、メッシュを構成する線材を平織、綾織、畳織、紋畳等によって織ってシート状に形成した網目状物である。網目の形状は限定せず、網目はメッシュシート１３の表側から裏側に至るものであれば良いが、網目となる開口１３ｄがメッシュシート１３の面直方向に沿って形成されたものが好ましく、その点で畳織よりは平織が好ましい。
【００２８】
メッシュシート１３の線材の材質には、ガラスや、鉄、銅、黄銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）等の熱可塑性樹脂等を挙げることができる。メッシュシート１３の交点を熱融着する場合や圧着する場合は、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
【００２９】
メッシュシート１３の大きさは、熱伝導層１２の熱伝導性能の維持及び、熱伝導層１２と一体となった際における熱伝導性シート１１の取扱い性の観点から、その厚さは１０μｍ〜５００μｍ程度、開口は２００μｍ〜１２００μｍ、開口率は４０〜９０％、線径は２０μｍ〜３００μｍ程度のものを用いることが好ましい。
【００３０】
メッシュシート１３には複数（図１では９個）の正方形状の孔部１４が等間隔に形成されている。孔部１４が等間隔に形成されているため、熱伝導性シート１１における熱伝導性能を均一にすることができる。
孔部１４はメッシュシート１３の面内を貫通する貫通孔として形成されている。この孔部１４は、メッシュシート１３の開口１３ｄよりも大きく、メッシュシート１３の交点１３ｃ（メッシュを構成する経糸１３ａと緯糸１３ｂとが交差する点）を複数分貫いた程度の大きさで形成される。なお、孔部１４の形状は、長方形状や円形状、楕円形状など他の形状であっても良い。
【００３１】
メッシュシート１３の交点１３ｃは、溶融や加熱圧着による目止め処理されている場合、その交点１３ｃが目止め処理されていない通常のメッシュシートに比べて、交点部分が扁平化するとともに、交点１３ｃ部分での隙間がほとんどなくなる。そのため、熱伝導性シート１１の製造時に交点１３ｃで気泡が発生し難くなり、空気の混入を抑制することができる。
【００３２】
一方、交点１３ｃが目止め処理されていない場合、交点１３ｃで経糸１３ａ及び緯糸１３ｂが拘束されないことから、メッシュが動き易く、製造過程において、孔部１４との相乗効果から熱伝導性組成物がメッシュシート１３を貫通し易くすることができる。
【００３３】
次に熱伝導性シート１１の製造方法の例を説明する。
（製造方法Ａ）
まず樹脂組成物と熱伝導性フィラーを攪拌機で混合して熱伝導性組成物１５を用意する。また、市販のメッシュシートを用意し、穴開け機により、メッシュシート１３に複数の孔部１４を形成する。
次に図４で示すように、コンベアー１に載置するフィルムシート２の上方に僅かに浮いた状態で孔部１４を形成したメッシュシート１３を配置する。そして図５で示すように、そのメッシュシート１３が浸るように、熱伝導性組成物１５をフィルムシート２上にブレード３を介して均一厚さとなるように塗布してシーティングする。
【００３４】
こうした過程において、熱伝導性組成物１５の粘度を厳密に調整したり、適当な開口率を有するメッシュシート１３を厳密に選択したりすることなく、熱伝導性組成物１５がメッシュシート１３の孔部１４に確実に挿通される。
その後、熱伝導性組成物１５を硬化させて成形することで、熱伝導性組成物１５からなる熱伝導層１２中にメッシュシート１３が埋設し、メッシュシート１３の孔部１４内に熱伝導層１２が貫通した熱伝導性シート１１を得ることができる。
なお、熱伝導性組成物１５に熱伝導性フィラーとして炭素繊維を含む場合、熱伝導性組成物１５を硬化させる前に、磁場を垂直方向に印加することが好ましい。磁場を垂直方向にかけることで炭素繊維が厚さ方向に配向し、厚さ方向の熱伝導性に優れた熱伝導性シートを得ることができる。磁場を印加する手段としては、永久磁石や電磁石、超伝導磁石を用いることができる。
【００３５】
（製造方法Ｂ）
別の製造方法としては、金型を用いて成形する方法（図示せず）が挙げられる。
調整した熱伝導性組成物を金型のキャビティに充填し、その中に孔部が形成されたメッシュシートを埋設し、プレス成形により熱と圧力をかけて熱伝導性組成物を硬化させ、熱伝導性シートを成形する。なお、メッシュシートを予め金型のキャビティに配置した後、当該キャビティに熱伝導性組成物を充填する方法を用いても良い。また、こうした製造方法Ｂにおいても、熱伝導性組成物に炭素繊維を含む場合、熱伝導性組成物を硬化させる前に、磁場を印加することが好ましい。
【００３６】
製造方法Ａ及びＢにおいて、磁場により炭素繊維等の熱伝導性フィラーを厚さ方向に配向させる際、本発明ではメッシュシート１３にその開口１３ｄよりも大きい孔部１４を有するため、炭素繊維がその孔部１４を通じて配向し易い。孔部１４を備えていない通常のメッシュシートを用いた場合には、炭素繊維がメッシュシートにひっかかり、配向され難いが、孔部１４を備えたメッシュシート１３を用いれば、炭素繊維を立ち上がり易くすることができる。
【００３７】
最後に第１実施形態の熱伝導性シート１１が有する作用、効果について説明する。
熱伝導性組成物１５がメッシュシート１３の両面を被覆して熱伝導層１２を形成する熱伝導性シート１１について、メッシュシート１３にメッシュシート１３の開口よりも大きい孔部１４を形成したため、熱伝導性組成物１５が孔部１４内に容易に挿通され、熱伝導層１２がメッシュシート１３の孔部１４に貫通して形成される。そのため、開口１３ｄよりも大きい孔部１４を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、熱伝導性能を向上させることができる。
【００３８】
また、孔部１４がメッシュシート１３の面内を貫通する貫通孔として形成されているため、メッシュシート１３の少なくとも外縁はフレーム状に残る構成となる。よって、メッシュシート１３による補強効果が高まり、熱伝導性シートの取扱い性を高めることができる。
【００３９】
さらに既存・市販のメッシュシートにおける交点１３ｃの複数分を貫いて孔部１４を形成することができるため、容易に熱伝導性シート１１を製造することができる。
メッシュシート１３には孔部１４を複数備えるため、熱伝導層１２が複数の孔部１４に貫通して形成される熱伝導性シート１１を得ることができる。そのため、メッシュシート１３による熱伝導性シート１１の補強効果を発揮して取扱い性を高めつつ、熱伝導性能を高めることができる。
【００４０】
〔第２実施形態（図６，図７）〕
第１実施形態の熱伝導性シート１１では、メッシュシート１３に複数の孔部１４を形成した例を示したが、本実施形態の熱伝導性シート２１では、図６及び図７に示すように、一つの孔部２４を備えたメッシュシート２３を用いた。図６は熱伝導性シート２１の平面図であり、図６における破線部はメッシュシート２３の孔部２４の位置を表す。図７は図６のＳＢ−ＳＢ線断面図である。図６に示すように、熱伝導性シート２１に含まれるメッシュシート２３は、その面内に貫通孔として形成される一つの正方形状の孔部２４を備えている。換言すれば、このメッシュシート２３はフレーム形状をなしている。
【００４１】
本実施形態の熱伝導性シート２１によれば、熱伝導性組成物１５がメッシュシート２３の両面を被覆して熱伝導層１２を形成する熱伝導性シート２１について、メッシュシート２３にメッシュシート２３の開口よりも大きい孔部２４を形成したため、熱伝導性組成物１５が孔部２４内に容易に挿通され、熱伝導層１２がメッシュシート２３の孔部２４に貫通して形成される。そのため、開口よりも大きい孔部２４を設けない通常のメッシュシートを用いた場合に比べて、熱伝導性能を向上させることができる。なおかつ、メッシュシート２３の補強効果により、熱伝導性シート２１の取扱い性を良好にすることができる。
さらに既存・市販のメッシュシートにおける交点の複数分を貫いて孔部２４を形成することができるため、容易に熱伝導性シート２１を製造することができる。
【００４２】
熱伝導性シート２１に含まれるメッシュシート２３は、一つの正方形状の孔部２４を有するフレーム形状をなしているため、熱伝導性シート２１の中央部はメッシュシート２３が存在せず、熱伝導層１２のみで構成されることから、さらに熱伝導性能を高めることができる。ＩＣやＣＰＵなどの発熱電子部品は中央部分で特に熱が発生し易いが、本実施形態の熱伝導性シート２１は、その中央部を熱伝導層１２のみで構成しているため、熱伝導層１２が有する熱伝導性能を発揮し易い。また、メッシュシート２３はフレーム形状をなしているため、熱伝導性シート２１の外周縁部分で補強効果が高まり、取扱い性を高めることができる。
【００４３】
〔第３実施形態（図８〜図１０）〕
図８に第３実施形態の熱伝導性シート３１の平面図を示す。図９は図８のＳＣ−ＳＣ線断面である。図８及び図９に示すように、熱伝導性シート３１には、メッシュシート３３が埋設され、そのメッシュシート３３には、外縁から面内にかけて切り欠きとして形成された孔部３４を備えている。換言すれば、メッシュシート３３は、十字状に形成されている。
【００４４】
熱伝導性シート３１によれば、上記実施形態と同様、メッシュシート３３に孔部３４を備えるため、熱伝導性シート３１の製造時において熱伝導性組成物が容易にメッシュシート３３を貫通する。そのため、熱伝導層１２がメッシュシート３３を確実に貫通した熱伝導性シート３１とすることができる。
【００４５】
また、熱伝導性シート３１によれば、メッシュシート３３に切り欠きとして形成された孔部３４を有するため、使用時において熱伝導性シート３１が圧縮された際に、切り欠きとして形成された孔部３４から熱伝導層１２が逃げるように変形する部位を有する構成となる。よって、熱伝導性シート１１，２１よりも圧縮され易い熱伝導性シート３１とすることができる。そのため、発熱部品や放熱部品との密着性が高まり、低い熱抵抗値を実現することができる。
【００４６】
次に本実施形態の熱伝導性シート３１の製造方法を説明する。
まず、図１０で示すように、大判の熱伝導性シート３１１を製造する。図１０は熱伝導性シート３１１の図１相当の平面図である。この大判の熱伝導性シート３１１は、第１実施形態で説明したのと同様の製造方法（Ａ，Ｂ）により製造される。大判の熱伝導性シート３１１に埋設されたメッシュシートには、貫通孔として形成された孔部３４１が多数形成されている。
【００４７】
次に、この大判の熱伝導性シート３１１を図１０で示す領域Ｒで裁断し、熱伝導性シート３１を得る。なお、図１０においては一つの領域Ｒを示しているが、大判の熱伝導性シート３１１から複数の熱伝導性シート３１を得ることができる。裁断後の熱伝導性シート３１における一つの孔部３４が、裁断前の大判の熱伝導性シート３１１における孔部３４１の１／４の大きさとなるように裁断すれば、大判の熱伝導性シート３１１から無駄を少なくして熱伝導性シート３１を得ることができる。
【００４８】
〔各実施形態に共通の変更例（図１１）〕
上記実施形態の熱伝導性シート１１，２１，３１（３１１）について、次のように構成することができる。
すなわち、メッシュシート４３を熱可塑性樹脂製とし、図１１に示すように、そのメッシュシート４３に形成した孔部４４の口縁にメッシュシート４３の溶融部４３ｅを備えて構成することができる。図１１は、このメッシュシート４３の平面図を模式的に表した図３相当の図である。溶融部４３ｅは、孔部４４に隣接し、孔部４４に最も近接するメッシュシート４３の交点４３ｃまでが溶融された部分であり、当該交点４３ｃが溶融されたことで目止めされる。溶融部４３ｅは、孔部４４の口縁を加熱溶融した後、冷却して形成されたものである。したがって、この溶融部４３ｅは、孔部４４の口縁が溶融後に冷え固まった後の部分を意味する。
【００４９】
メッシュシート４３が熱可塑性樹脂製であり、孔部４４の口縁にメッシュシート４３の溶融部４３ｅを備えるため、溶融部４３ｅによりメッシュシート４３を構成する経糸４３ａと緯糸４３ｂが目止めされ、メッシュシート４３が孔部４４からほつれることを防止することができる。
【００５０】
さらに上記実施形態については以下のように変更することができる。
・第１実施形態では、メッシュシート１３に正方形状の孔部１４を９個形成した例を示したが、孔部１４の数は特に限定されず、それ以外の個数形成しても良い。第３実施形態では、メッシュシート３３の４つの角に切り欠きとして形成された孔部３４を形成した例を示したが、この孔部３４の数も限定されない。
・熱伝導層１２を２層以上の積層構造とすることができる。例えば、ゲル状の熱伝導層と、ゴム状の熱伝導層とを積層し、ゲル状の熱伝導層により熱伝導性能を高めつつ、ゴム状の熱伝導層により、メッシュシートに加えて取扱い性を高めることができる。この場合において、ゲル状の熱伝導層は例えば、Ｅ硬度０〜５として形成し、ゴム状の熱伝導層は例えば、Ｅ硬度２０〜６０として形成することができる。メッシュシートは取扱い性を高めるためにゲル状の熱伝導層側に埋設することが好ましい。また、例えば、粘着性を有する熱伝導層（粘着性熱伝導層）と、粘着性を殆ど有しない熱伝導層（非粘着性熱伝導層）とを積層することもできる。
【実施例】
【００５１】
実施例及び参考例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
【００５２】
〔実施例１〜４〕
図８及び図９に示す、第３実施形態で説明した熱伝導性シート３１を以下の工程に従って製造した。
まず、表１記載の線径、厚さ、開口及び開口率を有する各ポリエステル製メッシュシートを用意した。そして、穴開け機を用いて、各メッシュシートに１０ｍｍ四方の孔部３４１を５ｍｍの等間隔で多数個開けた（図１０参照）。なお、表１において、実施例１〜４の開口率は孔部３４を形成した後の値を示す。
【００５３】
メッシュシートの準備とは別途、樹脂組成物としての液状のシリコーンポリマー１００質量部に、熱伝導性フィラーとしての酸化アルミニウム粒子（平均粒径３μｍ）４５０質量部と炭素繊維（平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１００μｍ）８０質量部とを混合し、プラネタリーミキサーによって脱泡を行いつつ３０分間混練し、熱伝導性組成物１５を調製した。
【００５４】
次に、第１実施形態で説明した製造方法Ｂ及び第３実施形態で説明した製造方法と同様に、図１０に示す大判の熱伝導性シート３１１を製造した。そして、大判の熱伝導性シート３１１を図１０で示す領域Ｒでカッターにより切断した。こうして、４つの角が切り欠きとして形成された孔部３４（２．５ｍｍ四方）を備えるメッシュシート３３が埋設された１０ｍｍ四方の熱伝導性シート３１を製造した。なお、熱伝導性組成物１５は、超伝導磁石にて垂直方向に磁束密度８Ｔの磁場を１０分間印加した後、硬化炉で１２０℃、３０分間熱処理を行って、硬化させた。
【００５５】
〔参考例１〜４〕
参考例１〜４の熱伝導性シートは、それぞれ実施例１〜４で用いたメッシュシートをそのまま用いた。すなわち、メッシュシートに孔部を形成せず、実施例と同様の製造方法にて熱伝導性シートを製造した。なお、実施例と参考例とは、各例の番号同士を比較できるようにしている。
【００５６】
〔比較例１〕
メッシュシートを用いず、熱伝導層のみからなる熱伝導性シートを作製した。
【００５７】
各実施例、参考例及び比較例について、以下の項目について評価した。結果を表１に示す。
【表１】
【００５８】
〔圧縮率〕
各例の熱伝導性シートについて、初期の厚さと、一定荷重（４０Ｎ）を加えた際の厚さとを測定し、圧縮率を算出した。圧縮率が高いほど、熱伝導性シートが圧縮され易いことを表し、発熱体や放熱体に対して優れた密着性を有することを意味する。
【００５９】
〔熱抵抗〕
各例の熱伝導性シートについて熱抵抗を測定した。図１２で示すように、基板４上の発熱体７と放熱体６の間に各例の熱伝導性シートの試験片５を置き、放熱体６上に重り８を載置して一定荷重（４０Ｎ）を加えた。そして、発熱体７が発熱した状態で１０分間放置した後、試験片５における発熱体７側の外面の温度Ｔ１と放熱体６側の外面の温度Ｔ２とを測定機９で測定した。そして、下記式（１）により試験片５の熱抵抗値を算出した。発熱体７は通常、ＣＰＵに代表される電子部品であるが、シートの性能評価の簡素化および迅速化のため、本試験では発熱体７として発熱量が２５Ｗであるヒータを用いた。
熱抵抗値（℃／Ｗ）＝（Ｔ１（℃）−Ｔ２（℃））／発熱量（Ｗ）…（１）
【００６０】
〔取扱い性〕
取扱い性は、作業者による取扱い易さの観点から評価し、“○”は熱伝導性シートをＰＥＴフィルム２から剥離する際に熱伝導性シートが伸びたり、千切れたりすることが無かったことを意味し、“×”は熱伝導性シートをＰＥＴフィルム２から剥離する際に伸びたり、千切れたりしたことを意味する。
【００６１】
各番号の実施例と参考例とを比較すると、各実施例の熱伝導性シート１１は、それぞれ比較対象となる各参考例の熱伝導性シートに比べて圧縮率が高くなり、低い熱抵抗値を示した。したがって、メッシュシート１３に孔部１４を設けたことにより、取扱い性は維持したまま、圧縮され易くなり、熱伝導性能を高めることができた。比較例１の熱伝導性シートは、熱伝導層中にメッシュシートが埋設されていないため、取扱い性が悪く、熱伝導性シートの製造時において、ＰＥＴフィルムから剥離する際に、熱伝導性シートが伸びたり、千切れたりする問題が生じた。一方、各実施例の熱伝導性シートは、そうした問題が起きず、取扱い性に優れていた。
【符号の説明】
【００６２】
１ コンベアー
２ フィルムシート
３ ブレード
４ 基板
５ 試験片
６ 放熱体
７ 発熱体
８ 重り
９ 測定機
１１，２１，３１ 熱伝導性シート
１２ 熱伝導層
１３，２３，３３，４３ メッシュシート
１３ａ，４３ａ 経糸
１３ｂ，４３ｂ 緯糸
１３ｃ，４３ｃ 交点
１３ｄ，４３ｄ 開口
４３ｅ 溶融部
１４，２４，３４，４４ 孔部
１５ 熱伝導性組成物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂組成物と熱伝導性フィラーとを含む熱伝導性組成物が、メッシュシートの両面を被覆して熱伝導層を形成する熱伝導性シートにおいて、
メッシュシートにメッシュシートの開口よりも大きい孔部を備え、該孔部に前記熱伝導層が貫通している熱伝導性シート。
【請求項２】
前記孔部は、前記メッシュシートにおける交点の複数分を貫いて形成される請求項１に記載の熱伝導性シート。
【請求項３】
前記孔部を複数備える請求項１又は請求項２に記載の熱伝導性シート。
【請求項４】
前記孔部が、前記メッシュシートの面内を貫通する貫通孔として形成される請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の熱伝導性シート。
【請求項５】
前記孔部が、前記メッシュシートの外縁から面内にかけて切り欠きとして形成される請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の熱伝導性シート。
【請求項６】
前記メッシュシートが熱可塑性樹脂製であり、前記孔部の口縁にメッシュシートの溶融部を備える請求項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１】
樹脂組成物と熱伝導性フィラーとを含む熱伝導性組成物が、メッシュシートの両面を被覆して熱伝導層を形成する熱伝導性シートにおいて、
メッシュシートにメッシュシートの開口よりも大きい孔部を備え、該孔部に前記熱伝導層が貫通している熱伝導性シート。
【請求項２】
前記孔部は、前記メッシュシートにおける交点の複数分を貫いて形成される請求項１に記載の熱伝導性シート。
【請求項３】
前記孔部を複数備える請求項１又は請求項２に記載の熱伝導性シート。
【請求項４】
前記孔部が、前記メッシュシートの面内を貫通する貫通孔として形成される請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の熱伝導性シート。
【請求項５】
前記孔部が、前記メッシュシートの外縁から面内にかけて切り欠きとして形成される請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の熱伝導性シート。
【請求項６】
前記メッシュシートが熱可塑性樹脂製であり、前記孔部の口縁にメッシュシートの溶融部を備える請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の熱伝導性シート。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４５６６４（Ｐ２０１２−２４５６６４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１７７９１（Ｐ２０１１−１１７７９１）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【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２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００２３７０２０）ポリマテック株式会社 (234)
【Ｆターム（参考）】
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