熱伝導性構造体
【課題】機械強度に優れるとともに、良好な熱伝導性を確保することのできる熱伝導性構造体を提供すること。
【解決手段】無機粒子およびオルガノシロキサンのゾル４を、第１離型材５の凹部６に注入して、これを加熱してゲル化を経て、硬化体７を形成した後、これを第１離型材５から剥離して、第２離型材８に載置する。通過方向両端部９が樹脂マトリックス２から露出するように、かつ、硬化体７が樹脂マトリックス２に充填されるように、樹脂溶液を第２離型材８に流し入れ、これらを加熱して、硬化させる。
【解決手段】無機粒子およびオルガノシロキサンのゾル４を、第１離型材５の凹部６に注入して、これを加熱してゲル化を経て、硬化体７を形成した後、これを第１離型材５から剥離して、第２離型材８に載置する。通過方向両端部９が樹脂マトリックス２から露出するように、かつ、硬化体７が樹脂マトリックス２に充填されるように、樹脂溶液を第２離型材８に流し入れ、これらを加熱して、硬化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性構造体、詳しくは、パワーエレクトロニクス技術分野などに好適に用いられる熱伝導性構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドデバイス、高輝度ＬＥＤデバイス、電磁誘導加熱デバイスなどでは、半導体素子により電力を変換・制御するパワーエレクトロニクス技術が採用されている。パワーエレクトロニクス技術では、大電流を運動・光・熱に変換するため、半導体素子を封止保護する封止材には、高い放熱性（熱伝導性）が要求されている。
【０００３】
例えば、高い熱伝導性を確保すべく、金属アルコキシドの溶液と有機ケイ素化合物の溶液とを混合したゾル液に、熱伝導性フィラーを配合し、このゾル液をシート状に成形して、加熱ゲル化させることにより得られる、熱伝導性シートが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−８１６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載される熱伝導性シートでは、単に、熱伝導性フィラーが配合されたゾルをゲル化させてシート状に成形されている。そのため、熱伝導性フィラーの配合割合を多くして熱伝導性を高めようとすると、機械強度が低下する一方、熱伝導性フィラーの配合割合を少なくして機械強度を高めようとすると、熱伝導性が低下するという不具合がある。
【０００５】
本発明の目的は、機械強度に優れるとともに、良好な熱伝導性を確保することのできる熱伝導性構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の熱伝導性構造体は、樹脂マトリックスと、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成され、通過方向両端部が前記樹脂マトリックスから露出するように、前記樹脂マトリックスに充填される熱伝導パスとを含むことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の熱伝導性構造体では、前記樹脂マトリックスは、シート形状に形成され、前記熱伝導パスは、互いに間隔を隔てて整列配置され、前記通過方向が前記樹脂マトリックスの厚み方向に沿うように、形成されていることが好適である。
【０００８】
また、本発明の熱伝導性構造体では、前記無機粒子が、炭化物、窒化物、酸化物、金属および炭素系材料からなる群から選択される少なくとも１種の無機材料からなることが好適である。
【０００９】
また、本発明の熱伝導性構造体では、前記樹脂マトリックスの厚みが、３〜３００μｍであることが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の熱伝導性構造体は、熱伝導パスが、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成され、通過方向両端部が樹脂マトリックスから露出している。そのため、熱伝導パスの通過方向一端部を発熱部材と接触させることができ、発熱部材の熱を熱伝導パスに通過させて、熱伝導パスの通過方向他端部から効率的に放熱することができる。そのため、本発明の熱伝導性構造体は、良好な熱伝導性を確保することができる。その結果、パワーエレクトロニクス技術における熱伝導性構造体に好適に用いられ、大電流により発生する熱を迅速に放熱することができる。
【００１１】
しかも、本発明の熱伝導性構造体では、熱伝導パスが樹脂マトリックスに充填されているので、優れた機械強度を維持することができる。そのため、長期信頼性を向上させることができる。
【００１２】
その結果、本発明の熱伝導性構造体は、優れた熱伝導性と優れた機械強度との両方を確保することができる。
【００１３】
さらに、熱伝導パスは、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成されているので、かかる熱伝導パスでは、無機粒子がオルガノシロキサン中に高充填されながら、これらすべてが化学的に結合した成形体となる。そのため、優れた熱伝導性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の熱伝導性構造体の一実施形態としての熱伝導性シートの平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、熱伝導性シートの製造方法の工程図を示す。なお、図１において、紙面上下方向を縦方向、紙面左右方向を横方向という。
【００１５】
図１において、この熱伝導性シート１は、樹脂マトリックス２と、熱伝導パス３とを含んでいる。具体的には、樹脂マトリックス２において、熱伝導パス３が、整列配置されながら、樹脂マトリックス２に充填されている。
【００１６】
樹脂マトリックス２は、シート形状に形成され、より具体的には、平面視略矩形シート形状に形成されている。樹脂マトリックス２の厚みは、例えば、３μｍ以上、好ましくは、３〜５００μｍ、さらに好ましくは、３〜３００μｍ、とりわけ好ましくは、２０〜３００μｍである。樹脂マトリックス２の厚みが上記範囲に満たない場合には、樹脂マトリックス２の厚みが、熱伝導パス３が含む後述する無機粒子の平均粒子径と同等かまたはそれより小さくなり、熱伝導性シート１を成形しにくくなる場合がある。
【００１７】
また、樹脂マトリックス２は、熱伝導パス３を充填でき、熱伝導性シート１に優れた機械特性（靭性や柔軟性など）を付与できれば、特に限定されず、樹脂マトリックス２を形成する樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂などの樹脂が挙げられる。
【００１８】
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、イミド（熱硬化性イミド）樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂（熱硬化性ウレタン樹脂）などが挙げられる。さらに好ましくは、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００１９】
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂（例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水添加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ダイマー酸変性ビスフェノール型エポキシ樹脂など）、ノボラック型エポキシ樹脂（例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂など）、ナフタレン型エポキシ樹脂などの芳香族系エポキシ樹脂、例えば、トリエポキシプロピルイソシアヌレート（トリグリシジルイソシアヌレート）、ヒダントインエポキシ樹脂などの含窒素環エポキシ樹脂、例えば、脂肪族系エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂（例えば、ジシクロ環型エポキシ樹脂など）、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂などが挙げられる。
【００２０】
これら樹脂は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００２１】
熱伝導パス３は、図１および図２に示すように、厚み方向に直交する方向において互いに間隔を隔てて整列配置されている。より具体的には、各熱伝導パス３は、縦方向および横方向に沿って整列配置されている。また、各熱伝導パス３は、略円柱形状に形成されている。
【００２２】
熱伝導パス３の直径Ｄ１は、例えば、１００〜２０００μｍ、好ましくは、２００〜１０００μｍであり、縦方向における各熱伝導パス３間の間隔Ｓ１および横方向における各熱伝導パス３間の間隔Ｓ２は、同一または相異なっていてよく、例えば、例えば、１０〜１０００μｍ、好ましくは、５０〜３００μｍである。
【００２３】
これにより、熱伝導パス３は、熱伝導性シート１において、体積割合が、例えば、１〜８０体積％、好ましくは、１０〜７５体積％に設定される。換言すれば、樹脂マトリックス２の体積割合が、熱伝導性シート１において、例えば、２０〜９９体積％、好ましくは、２５〜９０体積％に設定される。
【００２４】
また、熱伝導パス３は、厚み方向両端部９が樹脂マトリックス２から露出するように、樹脂マトリックス２に充填されている。すなわち、熱伝導パス３は、上端部（厚み方向一端部）９Ａが樹脂マトリックス２の上面から露出し、かつ、下端部（厚み方向他端部）９Ｂから樹脂マトリックス２の下面から露出するとともに、側面が樹脂マトリックス２と接触している。これにより、熱伝導パス３は、熱を伝導させるためのパスの通過方向が、樹脂マトリックス２の厚み方向と沿うように、形成されている。
【００２５】
熱伝導パス３の厚み（通過方向長さ）Ｔ１は、例えば、樹脂マトリックス２の厚みと同一またはそれより厚く、好ましくは、樹脂マトリックス２の厚みと同一である。この場合には、熱伝導パス３の上面および樹脂マトリックス２の上面が、厚み方向に直交する方向において面一に形成されるとともに、熱伝導パス３の下面および樹脂マトリックス２の下面が、厚み方向に直交する方向において面一に形成される。
【００２６】
また、この熱伝導パス３は、例えば、有機・無機ハイブリッド化合物（有機・無機コンポジット化合物）であって、より具体的には、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法（後述）により形成されている。
【００２７】
次に、この熱伝導性シート１の製造方法について、図３を参照して説明する。
【００２８】
まず、この方法では、図３（ａ）に示すように、第１離型材５を用意する。
【００２９】
第１離型材５は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂、例えば、銅、鉄、ステンレスなどの金属からなる。また、第１離型材５の表面には、熱伝導パス３の剥離性を高めるため、必要に応じて、剥離処理がなされていてもよい。また、第１離型材５には、熱伝導パス３に対応する凹部６が形成されている。
【００３０】
次いで、この方法では、図３（ｂ）〜図３（ｅ）に示すように、熱伝導パス３を、ゾル・ゲル法により形成する。
【００３１】
すなわち、まず、図３（ｂ）に示すように、無機粒子およびオルガノシロキサンのゾル４を、第１離型材５の凹部６に注入する。
【００３２】
無機粒子は、例えば、熱伝導性（放熱性）に優れる無機粉末であって、その熱伝導率が、例えば、３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、通常、２０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
【００３３】
無機粒子を形成する無機材料としては、例えば、炭化物、窒化物、酸化物、金属、炭素系材料などが挙げられる。
【００３４】
炭化物としては、例えば、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化チタン、炭化タングステンなどが挙げられる。
【００３５】
窒化物としては、例えば、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化クロム、窒化タングステン、窒化マグネシウム、窒化モリブデン、窒化リチウムなどが挙げられる。
【００３６】
酸化物としては、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化チタン、酸化セリウムなどが挙げられる。さらに、酸化物として、金属イオンがドーピングされている、例えば、酸化インジウムスズ、酸化アンチモンスズなどが挙げられる。
【００３７】
金属としては、例えば、銅、金、ニッケル、錫、鉄、または、それらの合金が挙げられる。
【００３８】
炭素系材料としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、ダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、ナノホーン、カーボンマイクロコイル、ナノコイルなどが挙げられる。
【００３９】
無機材料は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００４０】
これら無機材料のうち、好ましくは、炭化物、窒化物、酸化物が挙げられる。
【００４１】
無機粒子は、上記無機材料からなる粒子としてそのまま得ることができ、あるいは、上記無機材料を、粉砕法などの公知の方法で、粒子に成形することにより、得ることもできる。粒子の形状としては、特に制限されず、例えば、球状（アルミナ、炭化ケイ素など）、板状（窒化ホウ素など）が挙げられる。
【００４２】
粒子の最大長さは、例えば、３〜５００００ｎｍであり、とりわけ、球状粒子である場合には、その平均粒子径が、例えば、１００〜５００００ｎｍ、好ましくは、５００〜２００００ｎｍであり、板状粒子である場合には、その最大長さが、例えば、２００〜５００００ｎｍ、好ましくは、５００〜４５０００ｎｍである。
【００４３】
オルガノシロキサンとしては、例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシランなどのテトラアルコキシシランや、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどの反応性基（エポキシ基）含有トリアルコキシシランなどが挙げられる。
【００４４】
これらオルガノシロキサンは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００４５】
そして、ゾルを調製するには、まず、上記したオルガノシロキサンに、水およびｐＨ調整剤（例えば、酢酸などの酸や、例えば、アンモニア水などのアルカリなど）を配合して、オルガノシロキサンを加水分解して、水溶液を調製し、これに、無機粒子を配合して、ゾルを調製する。なお、水溶液には、均一な水溶液を調製するために、必要により、アルコールを添加することができる。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの炭素数１〜４の低級アルコールが挙げられる。また、ゾルは、ｐＨが、例えば、２〜６、好ましくは、３〜５に調整される。
【００４６】
ゾル４を、凹部６に充填して、続いて、その凹部６内において、例えば、２０〜９０℃、好ましくは、２０〜５０℃で、さらに好ましくは、２０〜４０℃、例えば、１〜５０時間、好ましくは、５〜３０時間放置することにより、脱水縮合反応させることにより、ゲルを得る。ゾルにおける各成分の配合割合は、オルガノシロキサン１００重量部に対して、水が、例えば、１０〜１００重量部、好ましくは、１０〜８０重量部であり、ｐＨ調整剤が、例えば、１〜２０重量部であり、無機粒子が、例えば、１０〜５０００重量部、好ましくは、１００〜２０００重量部であり、必要により添加されるアルコールは、例えば、５０重量部以下、例えば、２０重量部以下である。
【００４７】
次いで、この方法では、図３（ｃ）に示すように、ゲルを加熱および乾燥させることにより、硬化体７を形成する。より具体的には、まず、ゲルを、例えば、５０〜９０℃、好ましくは、６０〜８０℃に加熱して、脱水縮合反応により生じたアルコールを揮発させて除去する。アルコールの除去後、ゲルを、例えば、１００〜１８０℃、好ましくは、１３０〜１６０℃に加熱して、残存する水を乾燥させる。これにより、ゲルから硬化体７を得る。
【００４８】
次いで、この方法では、図３（ｄ）に示すように、第１離型材５を上下反転させて、硬化体７を第１離型材５から剥離して、これを第２離型材８の上に載置する。
【００４９】
第２離型材８を形成する材料は、第１離型材と同様の材料が挙げられる。第２離型材８は、熱伝導性シート１の形状に対応して形成されている。
【００５０】
次に、この方法では、図３（ｅ）が参照されるように、上記した樹脂マトリックス２を形成するための樹脂溶液を、第２離型材８に流し入れる。
【００５１】
樹脂溶液は、上記した樹脂および溶媒を均一に含んでいる。
【００５２】
溶媒は、樹脂を分散および／または溶解させることができれば、特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノールなどのアルコール溶媒、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）などのケトン溶媒、例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ノナンなどの脂肪族炭化水素溶媒、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒などが挙げられる。溶媒は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００５３】
さらに、樹脂溶液には、上記した成分の他に、例えば、必要により、硬化剤および硬化促進剤などの添加剤を適宜の割合で添加することができる。
【００５４】
樹脂溶液における各成分の配合割合は、樹脂１００重量部に対して、溶媒が、例えば、２０〜１０００重量部、好ましくは、４０〜９００重量部である。
【００５５】
これにより、樹脂溶液が硬化体７の隙間に充填され、かつ、硬化体７の上端部が露出されるように、樹脂溶液を第２離型材８に流し入れることができる。
【００５６】
次いで、この方法では、まず、これらを、例えば、５０〜１５０℃、好ましくは、６０〜１２０℃で加熱して、溶媒を揮発させて除去する。次いで、図示しないシート前駆体（溶媒の除去後の硬化前樹脂）および硬化体７を、例えば、７０〜２５０℃、好ましくは、１００〜２００℃に加熱して、これを乾燥させる。これにより、図３（ｅ）に示すように、シート前駆体を硬化させて樹脂マトリックス２を得るとともに、熱伝導パス３を樹脂マトリックス２中に固定化する。
【００５７】
これにより、熱伝導パス３を、ゾル・ゲル法により形成することができる。
【００５８】
その後、図３（ｆ）に示すように、熱伝導性シート１を第２離型材８から剥離して、熱伝導性シート１を取り出す。
【００５９】
そして、この熱伝導性シート１は、熱伝導パス３が、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成され、通過方向両端部９が樹脂マトリックス２から露出している。そのため、熱伝導パス３の通過方向一端部９Ａを図示しない発熱部材と接触させれば、発熱部材の熱を熱伝導パス３に通過させて、熱伝導パス３の通過方向他端部９Ｂから効率的に放熱することができる。そのため、この熱伝導性シート１は、良好な熱伝導性を確保することができる。その結果、パワーエレクトロニクス技術における熱伝導性シート１として好適に用いられ、大電流により発生する熱を迅速に放熱することができる。
【００６０】
しかも、この熱伝導性シート１では、熱伝導パス３が樹脂マトリックス２に充填されているので、優れた機械強度を維持することができる。そのため、長期信頼性を向上させることができる。
【００６１】
さらに、熱伝導パス３は、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成されているので、かかる熱伝導パス３では、無機粒子がオルガノシロキサン中に高充填されながら、これらすべてが化学的に結合した成形体となる。そのため、優れた熱伝導性を得ることができる。
【００６２】
なお、上記した熱伝導性シート１の製造方法の説明では、図３（ｅ）の実線で示すように、樹脂溶液を、硬化体７の上端部を露出するように第２離型材８に流し入れたが、これに限定されず、例えば、図３（ｅ）の仮想線で示すように、樹脂溶液を、硬化体７の上端部を被覆するように第２離型材８に流し入れることもできる。この場合には、樹脂マトリックス２および熱伝導パス３の形成後、樹脂マトリックス２における熱伝導パス３の上端部９Ａより上側の部分を、例えば、エッチング、研磨などで除去することにより、熱伝導パス３の上端部９Ａを露出させる。
【００６３】
また、上記した説明では、図１において、樹脂マトリックス２の平面視形状を略矩形状に形成したが、これに限定されず、例えば、図示しないが、その目的および用途に応じて、平面視略円形状などの適宜の形状に形成することができる。
【００６４】
また、上記した説明では、熱伝導パス３を略円柱形状に形成したが、これに限定されず、例えば、図示しないが、例えば、略３角柱形状、略４角柱形状などの多角柱形状など、厚み方向に延びる柱形状に形成することができる。
【００６５】
また、上記した説明では、本発明の熱伝導性構造体を、シート形状の樹脂マトリックス２を含む熱伝導性シート１として説明したが、これに限定されず、図示しないが、例えば、厚肉箱形状（ブロック形状）の樹脂マトリックス２を含む、熱伝導性ブロックとして形成することもできる。
【実施例】
【００６６】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。
【００６７】
実施例１
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３、信越化学工業社製）５．０ｇに、エタノール１．０ｇ、水３．０ｇおよび酢酸０．１ｇを配合して、これらを攪拌して混合することにより、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを加水分解して、水溶液を得た。次いで、４０℃、１日間、予め乾燥させたアルミナ（ＡＳ−５０、昭和電工社製）５．０ｇに、水溶液０．９ｇを配合して混合してゾルを調製した。
【００６８】
別途、凹部が円柱形状であり、その直径が０.５ｍｍ、深さが０．２ｍｍ、各凹部間の間隔が０．２５ｍｍである、ステンレスからなる第１離型材を用意した（図３（ａ）参照）。
【００６９】
次いで、得られたゾルを、第１離型材の凹部に流し入れた（図３（ｂ）参照）。続いて、これを、２５℃、５０％ＲＨ、１２時間放置して、十分に反応（脱水縮合反応）させることにより、ゲルを得た。その後、ゲルを、８０℃で、２時間加熱して、アルコールを揮発させて除去し、さらに、１３０℃で、２時間加熱して、水を除去して硬化体を調製した（図３（ｃ）参照）。
【００７０】
次いで、第１離型材を上下反転させて、硬化体を第１離型材から剥離して、これをシリコーン系粘着シートからなる第２離型材の上に載置した（図３（ｄ）参照）。
【００７１】
別途、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート１０１０、ジャパンエポキシレジン社製）４５ｇ、ビフェニル型エポキシ樹脂（ＮＣ３０００Ｈ、日本化薬社製）５５ｇおよび硬化剤（酸無水物、ＭＨ７００、新日本理化社製）３３ｇに、メチルエチルケトン２０４ｇを加えてエポキシ樹脂を溶解させることにより、エポキシ樹脂溶液（固形分濃度：４０重量％）を調製した。
【００７２】
そして、エポキシ樹脂溶液を、第２離型材に、エポキシ樹脂溶液が硬化体の上面が露出するように、それらの隙間に充填されるように、流し入れた。
【００７３】
その後、これらを、７５℃で、１時間加熱して、メチルエチルケトンを乾燥させて、その後、１６０℃で、３０分間、加熱してエポキシ樹脂を硬化させることにより、厚み０．２ｍｍの熱伝導パスおよび厚み０．２ｍｍの樹脂マトリックスを含む熱伝導性シートを形成した（図３（ｅ）参照）。その後、熱伝導性シートを、第２離型材から剥離して、熱伝導性シートを取り出した（図３（ｆ）参照）。
【００７４】
なお、得られた熱伝導性シートにおいて、樹脂マトリックスの体積割合は、約５０体積％であった。
【００７５】
比較例１
硬化剤（酸無水物、ＭＨ７００、新日本理化社製）３３ｇと、硬化促進剤（２−フェニルイミダゾール、四国化成工業社製）３ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート１０１０、ジャパンエポキシレジン社製）４５ｇおよびビフェニル型エポキシ樹脂（ＮＣ３０００Ｈ、日本化薬社製）５５ｇに、メチルエチルケトン１０３ｇを加えて、各成分を溶解させて、エポキシ樹脂溶液（固形分濃度：５７重量％）を調製した。
【００７６】
そして、エポキシ樹脂溶液およびアルミナ（ＡＳ−５０、昭和電工社製）２８６ｇをＴ．Ｋハイビスミックス（プライミクス社製）に入れ、減圧下で２０分間攪拌して、アルミナ含有エポキシ樹脂溶液を得た。次いで、常圧に戻し、アルミナ含有エポキシ樹脂溶液を、銅箔上に塗布して乾燥し、シート形状に形成した。
【００７７】
次いで、ホットプレスにて６．０ＭＰａで加圧しながら、１５０℃で、２０分間加熱し、さらに、１６０℃で、２０分間加熱して硬化させて、厚み０．１ｍｍの熱伝導性シートを得た。
【００７８】
なお、得られた熱伝導性シートにおいて、アルミナの体積割合は、約５０体積％であった。
【００７９】
比較例２
アルミナを添加しなった以外は実施例１と同様にしてゾルを調製し、このゾルを、大きな１つの凹部を有する離型材に流し入れた。その後、２５℃、５０％ＲＨで、１２時間放置してゲルを得、得られたゲルを、８０℃で、２時間加熱して、アルコールを揮発させて除去し、さらに、１３０℃で、２時間加熱して、水を除去して、厚み０．２ｍｍの平面視矩形シート形状の硬化体を調製した。
【００８０】
その後、硬化体を、離型材から剥離して、硬化体を熱伝導性シートとして取り出した。
【００８１】
（評価）
熱伝導率（放熱性の評価）
実施例１、比較例１および２により得られた熱伝導性シートについて、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。その結果を表１に示す。
【００８２】
また、実施例１において調製した熱伝導パスのみの成形体を、比較例２と同様の方法で調製し、上記と同様にして熱伝導率を測定したところ、１３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００８３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の熱伝導性構造体の一実施形態としての熱伝導性シートの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】熱伝導性シートの製造方法の工程図を示し、（ａ）は、凹部を有する第１離型材を用意する工程、（ｂ）は、ゾルを第１離型材の凹部に注入する工程、（ｃ）は、硬化体を形成する工程、（ｄ）は、硬化体を第２離型材の上に載置する工程、（ｅ）は、樹脂溶液を、第２離型材に流し入れる工程、（ｆ）は、熱伝導性シートを第２離型材から剥離して、熱伝導性シートを取り出す工程を示す。
【符号の説明】
【００８５】
１ 熱伝導性シート
２ 樹脂マトリックス
３ 熱伝導パス
９ 通過方向両端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性構造体、詳しくは、パワーエレクトロニクス技術分野などに好適に用いられる熱伝導性構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドデバイス、高輝度ＬＥＤデバイス、電磁誘導加熱デバイスなどでは、半導体素子により電力を変換・制御するパワーエレクトロニクス技術が採用されている。パワーエレクトロニクス技術では、大電流を運動・光・熱に変換するため、半導体素子を封止保護する封止材には、高い放熱性（熱伝導性）が要求されている。
【０００３】
例えば、高い熱伝導性を確保すべく、金属アルコキシドの溶液と有機ケイ素化合物の溶液とを混合したゾル液に、熱伝導性フィラーを配合し、このゾル液をシート状に成形して、加熱ゲル化させることにより得られる、熱伝導性シートが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−８１６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載される熱伝導性シートでは、単に、熱伝導性フィラーが配合されたゾルをゲル化させてシート状に成形されている。そのため、熱伝導性フィラーの配合割合を多くして熱伝導性を高めようとすると、機械強度が低下する一方、熱伝導性フィラーの配合割合を少なくして機械強度を高めようとすると、熱伝導性が低下するという不具合がある。
【０００５】
本発明の目的は、機械強度に優れるとともに、良好な熱伝導性を確保することのできる熱伝導性構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の熱伝導性構造体は、樹脂マトリックスと、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成され、通過方向両端部が前記樹脂マトリックスから露出するように、前記樹脂マトリックスに充填される熱伝導パスとを含むことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の熱伝導性構造体では、前記樹脂マトリックスは、シート形状に形成され、前記熱伝導パスは、互いに間隔を隔てて整列配置され、前記通過方向が前記樹脂マトリックスの厚み方向に沿うように、形成されていることが好適である。
【０００８】
また、本発明の熱伝導性構造体では、前記無機粒子が、炭化物、窒化物、酸化物、金属および炭素系材料からなる群から選択される少なくとも１種の無機材料からなることが好適である。
【０００９】
また、本発明の熱伝導性構造体では、前記樹脂マトリックスの厚みが、３〜３００μｍであることが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の熱伝導性構造体は、熱伝導パスが、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成され、通過方向両端部が樹脂マトリックスから露出している。そのため、熱伝導パスの通過方向一端部を発熱部材と接触させることができ、発熱部材の熱を熱伝導パスに通過させて、熱伝導パスの通過方向他端部から効率的に放熱することができる。そのため、本発明の熱伝導性構造体は、良好な熱伝導性を確保することができる。その結果、パワーエレクトロニクス技術における熱伝導性構造体に好適に用いられ、大電流により発生する熱を迅速に放熱することができる。
【００１１】
しかも、本発明の熱伝導性構造体では、熱伝導パスが樹脂マトリックスに充填されているので、優れた機械強度を維持することができる。そのため、長期信頼性を向上させることができる。
【００１２】
その結果、本発明の熱伝導性構造体は、優れた熱伝導性と優れた機械強度との両方を確保することができる。
【００１３】
さらに、熱伝導パスは、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成されているので、かかる熱伝導パスでは、無機粒子がオルガノシロキサン中に高充填されながら、これらすべてが化学的に結合した成形体となる。そのため、優れた熱伝導性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の熱伝導性構造体の一実施形態としての熱伝導性シートの平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、熱伝導性シートの製造方法の工程図を示す。なお、図１において、紙面上下方向を縦方向、紙面左右方向を横方向という。
【００１５】
図１において、この熱伝導性シート１は、樹脂マトリックス２と、熱伝導パス３とを含んでいる。具体的には、樹脂マトリックス２において、熱伝導パス３が、整列配置されながら、樹脂マトリックス２に充填されている。
【００１６】
樹脂マトリックス２は、シート形状に形成され、より具体的には、平面視略矩形シート形状に形成されている。樹脂マトリックス２の厚みは、例えば、３μｍ以上、好ましくは、３〜５００μｍ、さらに好ましくは、３〜３００μｍ、とりわけ好ましくは、２０〜３００μｍである。樹脂マトリックス２の厚みが上記範囲に満たない場合には、樹脂マトリックス２の厚みが、熱伝導パス３が含む後述する無機粒子の平均粒子径と同等かまたはそれより小さくなり、熱伝導性シート１を成形しにくくなる場合がある。
【００１７】
また、樹脂マトリックス２は、熱伝導パス３を充填でき、熱伝導性シート１に優れた機械特性（靭性や柔軟性など）を付与できれば、特に限定されず、樹脂マトリックス２を形成する樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂などの樹脂が挙げられる。
【００１８】
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、イミド（熱硬化性イミド）樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂（熱硬化性ウレタン樹脂）などが挙げられる。さらに好ましくは、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００１９】
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂（例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水添加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ダイマー酸変性ビスフェノール型エポキシ樹脂など）、ノボラック型エポキシ樹脂（例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂など）、ナフタレン型エポキシ樹脂などの芳香族系エポキシ樹脂、例えば、トリエポキシプロピルイソシアヌレート（トリグリシジルイソシアヌレート）、ヒダントインエポキシ樹脂などの含窒素環エポキシ樹脂、例えば、脂肪族系エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂（例えば、ジシクロ環型エポキシ樹脂など）、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂などが挙げられる。
【００２０】
これら樹脂は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００２１】
熱伝導パス３は、図１および図２に示すように、厚み方向に直交する方向において互いに間隔を隔てて整列配置されている。より具体的には、各熱伝導パス３は、縦方向および横方向に沿って整列配置されている。また、各熱伝導パス３は、略円柱形状に形成されている。
【００２２】
熱伝導パス３の直径Ｄ１は、例えば、１００〜２０００μｍ、好ましくは、２００〜１０００μｍであり、縦方向における各熱伝導パス３間の間隔Ｓ１および横方向における各熱伝導パス３間の間隔Ｓ２は、同一または相異なっていてよく、例えば、例えば、１０〜１０００μｍ、好ましくは、５０〜３００μｍである。
【００２３】
これにより、熱伝導パス３は、熱伝導性シート１において、体積割合が、例えば、１〜８０体積％、好ましくは、１０〜７５体積％に設定される。換言すれば、樹脂マトリックス２の体積割合が、熱伝導性シート１において、例えば、２０〜９９体積％、好ましくは、２５〜９０体積％に設定される。
【００２４】
また、熱伝導パス３は、厚み方向両端部９が樹脂マトリックス２から露出するように、樹脂マトリックス２に充填されている。すなわち、熱伝導パス３は、上端部（厚み方向一端部）９Ａが樹脂マトリックス２の上面から露出し、かつ、下端部（厚み方向他端部）９Ｂから樹脂マトリックス２の下面から露出するとともに、側面が樹脂マトリックス２と接触している。これにより、熱伝導パス３は、熱を伝導させるためのパスの通過方向が、樹脂マトリックス２の厚み方向と沿うように、形成されている。
【００２５】
熱伝導パス３の厚み（通過方向長さ）Ｔ１は、例えば、樹脂マトリックス２の厚みと同一またはそれより厚く、好ましくは、樹脂マトリックス２の厚みと同一である。この場合には、熱伝導パス３の上面および樹脂マトリックス２の上面が、厚み方向に直交する方向において面一に形成されるとともに、熱伝導パス３の下面および樹脂マトリックス２の下面が、厚み方向に直交する方向において面一に形成される。
【００２６】
また、この熱伝導パス３は、例えば、有機・無機ハイブリッド化合物（有機・無機コンポジット化合物）であって、より具体的には、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法（後述）により形成されている。
【００２７】
次に、この熱伝導性シート１の製造方法について、図３を参照して説明する。
【００２８】
まず、この方法では、図３（ａ）に示すように、第１離型材５を用意する。
【００２９】
第１離型材５は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂、例えば、銅、鉄、ステンレスなどの金属からなる。また、第１離型材５の表面には、熱伝導パス３の剥離性を高めるため、必要に応じて、剥離処理がなされていてもよい。また、第１離型材５には、熱伝導パス３に対応する凹部６が形成されている。
【００３０】
次いで、この方法では、図３（ｂ）〜図３（ｅ）に示すように、熱伝導パス３を、ゾル・ゲル法により形成する。
【００３１】
すなわち、まず、図３（ｂ）に示すように、無機粒子およびオルガノシロキサンのゾル４を、第１離型材５の凹部６に注入する。
【００３２】
無機粒子は、例えば、熱伝導性（放熱性）に優れる無機粉末であって、その熱伝導率が、例えば、３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、通常、２０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
【００３３】
無機粒子を形成する無機材料としては、例えば、炭化物、窒化物、酸化物、金属、炭素系材料などが挙げられる。
【００３４】
炭化物としては、例えば、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化チタン、炭化タングステンなどが挙げられる。
【００３５】
窒化物としては、例えば、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化クロム、窒化タングステン、窒化マグネシウム、窒化モリブデン、窒化リチウムなどが挙げられる。
【００３６】
酸化物としては、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化チタン、酸化セリウムなどが挙げられる。さらに、酸化物として、金属イオンがドーピングされている、例えば、酸化インジウムスズ、酸化アンチモンスズなどが挙げられる。
【００３７】
金属としては、例えば、銅、金、ニッケル、錫、鉄、または、それらの合金が挙げられる。
【００３８】
炭素系材料としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、ダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、ナノホーン、カーボンマイクロコイル、ナノコイルなどが挙げられる。
【００３９】
無機材料は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００４０】
これら無機材料のうち、好ましくは、炭化物、窒化物、酸化物が挙げられる。
【００４１】
無機粒子は、上記無機材料からなる粒子としてそのまま得ることができ、あるいは、上記無機材料を、粉砕法などの公知の方法で、粒子に成形することにより、得ることもできる。粒子の形状としては、特に制限されず、例えば、球状（アルミナ、炭化ケイ素など）、板状（窒化ホウ素など）が挙げられる。
【００４２】
粒子の最大長さは、例えば、３〜５００００ｎｍであり、とりわけ、球状粒子である場合には、その平均粒子径が、例えば、１００〜５００００ｎｍ、好ましくは、５００〜２００００ｎｍであり、板状粒子である場合には、その最大長さが、例えば、２００〜５００００ｎｍ、好ましくは、５００〜４５０００ｎｍである。
【００４３】
オルガノシロキサンとしては、例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシランなどのテトラアルコキシシランや、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどの反応性基（エポキシ基）含有トリアルコキシシランなどが挙げられる。
【００４４】
これらオルガノシロキサンは、単独使用または２種以上併用することができる。
【００４５】
そして、ゾルを調製するには、まず、上記したオルガノシロキサンに、水およびｐＨ調整剤（例えば、酢酸などの酸や、例えば、アンモニア水などのアルカリなど）を配合して、オルガノシロキサンを加水分解して、水溶液を調製し、これに、無機粒子を配合して、ゾルを調製する。なお、水溶液には、均一な水溶液を調製するために、必要により、アルコールを添加することができる。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの炭素数１〜４の低級アルコールが挙げられる。また、ゾルは、ｐＨが、例えば、２〜６、好ましくは、３〜５に調整される。
【００４６】
ゾル４を、凹部６に充填して、続いて、その凹部６内において、例えば、２０〜９０℃、好ましくは、２０〜５０℃で、さらに好ましくは、２０〜４０℃、例えば、１〜５０時間、好ましくは、５〜３０時間放置することにより、脱水縮合反応させることにより、ゲルを得る。ゾルにおける各成分の配合割合は、オルガノシロキサン１００重量部に対して、水が、例えば、１０〜１００重量部、好ましくは、１０〜８０重量部であり、ｐＨ調整剤が、例えば、１〜２０重量部であり、無機粒子が、例えば、１０〜５０００重量部、好ましくは、１００〜２０００重量部であり、必要により添加されるアルコールは、例えば、５０重量部以下、例えば、２０重量部以下である。
【００４７】
次いで、この方法では、図３（ｃ）に示すように、ゲルを加熱および乾燥させることにより、硬化体７を形成する。より具体的には、まず、ゲルを、例えば、５０〜９０℃、好ましくは、６０〜８０℃に加熱して、脱水縮合反応により生じたアルコールを揮発させて除去する。アルコールの除去後、ゲルを、例えば、１００〜１８０℃、好ましくは、１３０〜１６０℃に加熱して、残存する水を乾燥させる。これにより、ゲルから硬化体７を得る。
【００４８】
次いで、この方法では、図３（ｄ）に示すように、第１離型材５を上下反転させて、硬化体７を第１離型材５から剥離して、これを第２離型材８の上に載置する。
【００４９】
第２離型材８を形成する材料は、第１離型材と同様の材料が挙げられる。第２離型材８は、熱伝導性シート１の形状に対応して形成されている。
【００５０】
次に、この方法では、図３（ｅ）が参照されるように、上記した樹脂マトリックス２を形成するための樹脂溶液を、第２離型材８に流し入れる。
【００５１】
樹脂溶液は、上記した樹脂および溶媒を均一に含んでいる。
【００５２】
溶媒は、樹脂を分散および／または溶解させることができれば、特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノールなどのアルコール溶媒、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）などのケトン溶媒、例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ノナンなどの脂肪族炭化水素溶媒、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒などが挙げられる。溶媒は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００５３】
さらに、樹脂溶液には、上記した成分の他に、例えば、必要により、硬化剤および硬化促進剤などの添加剤を適宜の割合で添加することができる。
【００５４】
樹脂溶液における各成分の配合割合は、樹脂１００重量部に対して、溶媒が、例えば、２０〜１０００重量部、好ましくは、４０〜９００重量部である。
【００５５】
これにより、樹脂溶液が硬化体７の隙間に充填され、かつ、硬化体７の上端部が露出されるように、樹脂溶液を第２離型材８に流し入れることができる。
【００５６】
次いで、この方法では、まず、これらを、例えば、５０〜１５０℃、好ましくは、６０〜１２０℃で加熱して、溶媒を揮発させて除去する。次いで、図示しないシート前駆体（溶媒の除去後の硬化前樹脂）および硬化体７を、例えば、７０〜２５０℃、好ましくは、１００〜２００℃に加熱して、これを乾燥させる。これにより、図３（ｅ）に示すように、シート前駆体を硬化させて樹脂マトリックス２を得るとともに、熱伝導パス３を樹脂マトリックス２中に固定化する。
【００５７】
これにより、熱伝導パス３を、ゾル・ゲル法により形成することができる。
【００５８】
その後、図３（ｆ）に示すように、熱伝導性シート１を第２離型材８から剥離して、熱伝導性シート１を取り出す。
【００５９】
そして、この熱伝導性シート１は、熱伝導パス３が、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成され、通過方向両端部９が樹脂マトリックス２から露出している。そのため、熱伝導パス３の通過方向一端部９Ａを図示しない発熱部材と接触させれば、発熱部材の熱を熱伝導パス３に通過させて、熱伝導パス３の通過方向他端部９Ｂから効率的に放熱することができる。そのため、この熱伝導性シート１は、良好な熱伝導性を確保することができる。その結果、パワーエレクトロニクス技術における熱伝導性シート１として好適に用いられ、大電流により発生する熱を迅速に放熱することができる。
【００６０】
しかも、この熱伝導性シート１では、熱伝導パス３が樹脂マトリックス２に充填されているので、優れた機械強度を維持することができる。そのため、長期信頼性を向上させることができる。
【００６１】
さらに、熱伝導パス３は、無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成されているので、かかる熱伝導パス３では、無機粒子がオルガノシロキサン中に高充填されながら、これらすべてが化学的に結合した成形体となる。そのため、優れた熱伝導性を得ることができる。
【００６２】
なお、上記した熱伝導性シート１の製造方法の説明では、図３（ｅ）の実線で示すように、樹脂溶液を、硬化体７の上端部を露出するように第２離型材８に流し入れたが、これに限定されず、例えば、図３（ｅ）の仮想線で示すように、樹脂溶液を、硬化体７の上端部を被覆するように第２離型材８に流し入れることもできる。この場合には、樹脂マトリックス２および熱伝導パス３の形成後、樹脂マトリックス２における熱伝導パス３の上端部９Ａより上側の部分を、例えば、エッチング、研磨などで除去することにより、熱伝導パス３の上端部９Ａを露出させる。
【００６３】
また、上記した説明では、図１において、樹脂マトリックス２の平面視形状を略矩形状に形成したが、これに限定されず、例えば、図示しないが、その目的および用途に応じて、平面視略円形状などの適宜の形状に形成することができる。
【００６４】
また、上記した説明では、熱伝導パス３を略円柱形状に形成したが、これに限定されず、例えば、図示しないが、例えば、略３角柱形状、略４角柱形状などの多角柱形状など、厚み方向に延びる柱形状に形成することができる。
【００６５】
また、上記した説明では、本発明の熱伝導性構造体を、シート形状の樹脂マトリックス２を含む熱伝導性シート１として説明したが、これに限定されず、図示しないが、例えば、厚肉箱形状（ブロック形状）の樹脂マトリックス２を含む、熱伝導性ブロックとして形成することもできる。
【実施例】
【００６６】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。
【００６７】
実施例１
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３、信越化学工業社製）５．０ｇに、エタノール１．０ｇ、水３．０ｇおよび酢酸０．１ｇを配合して、これらを攪拌して混合することにより、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを加水分解して、水溶液を得た。次いで、４０℃、１日間、予め乾燥させたアルミナ（ＡＳ−５０、昭和電工社製）５．０ｇに、水溶液０．９ｇを配合して混合してゾルを調製した。
【００６８】
別途、凹部が円柱形状であり、その直径が０.５ｍｍ、深さが０．２ｍｍ、各凹部間の間隔が０．２５ｍｍである、ステンレスからなる第１離型材を用意した（図３（ａ）参照）。
【００６９】
次いで、得られたゾルを、第１離型材の凹部に流し入れた（図３（ｂ）参照）。続いて、これを、２５℃、５０％ＲＨ、１２時間放置して、十分に反応（脱水縮合反応）させることにより、ゲルを得た。その後、ゲルを、８０℃で、２時間加熱して、アルコールを揮発させて除去し、さらに、１３０℃で、２時間加熱して、水を除去して硬化体を調製した（図３（ｃ）参照）。
【００７０】
次いで、第１離型材を上下反転させて、硬化体を第１離型材から剥離して、これをシリコーン系粘着シートからなる第２離型材の上に載置した（図３（ｄ）参照）。
【００７１】
別途、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート１０１０、ジャパンエポキシレジン社製）４５ｇ、ビフェニル型エポキシ樹脂（ＮＣ３０００Ｈ、日本化薬社製）５５ｇおよび硬化剤（酸無水物、ＭＨ７００、新日本理化社製）３３ｇに、メチルエチルケトン２０４ｇを加えてエポキシ樹脂を溶解させることにより、エポキシ樹脂溶液（固形分濃度：４０重量％）を調製した。
【００７２】
そして、エポキシ樹脂溶液を、第２離型材に、エポキシ樹脂溶液が硬化体の上面が露出するように、それらの隙間に充填されるように、流し入れた。
【００７３】
その後、これらを、７５℃で、１時間加熱して、メチルエチルケトンを乾燥させて、その後、１６０℃で、３０分間、加熱してエポキシ樹脂を硬化させることにより、厚み０．２ｍｍの熱伝導パスおよび厚み０．２ｍｍの樹脂マトリックスを含む熱伝導性シートを形成した（図３（ｅ）参照）。その後、熱伝導性シートを、第２離型材から剥離して、熱伝導性シートを取り出した（図３（ｆ）参照）。
【００７４】
なお、得られた熱伝導性シートにおいて、樹脂マトリックスの体積割合は、約５０体積％であった。
【００７５】
比較例１
硬化剤（酸無水物、ＭＨ７００、新日本理化社製）３３ｇと、硬化促進剤（２−フェニルイミダゾール、四国化成工業社製）３ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート１０１０、ジャパンエポキシレジン社製）４５ｇおよびビフェニル型エポキシ樹脂（ＮＣ３０００Ｈ、日本化薬社製）５５ｇに、メチルエチルケトン１０３ｇを加えて、各成分を溶解させて、エポキシ樹脂溶液（固形分濃度：５７重量％）を調製した。
【００７６】
そして、エポキシ樹脂溶液およびアルミナ（ＡＳ−５０、昭和電工社製）２８６ｇをＴ．Ｋハイビスミックス（プライミクス社製）に入れ、減圧下で２０分間攪拌して、アルミナ含有エポキシ樹脂溶液を得た。次いで、常圧に戻し、アルミナ含有エポキシ樹脂溶液を、銅箔上に塗布して乾燥し、シート形状に形成した。
【００７７】
次いで、ホットプレスにて６．０ＭＰａで加圧しながら、１５０℃で、２０分間加熱し、さらに、１６０℃で、２０分間加熱して硬化させて、厚み０．１ｍｍの熱伝導性シートを得た。
【００７８】
なお、得られた熱伝導性シートにおいて、アルミナの体積割合は、約５０体積％であった。
【００７９】
比較例２
アルミナを添加しなった以外は実施例１と同様にしてゾルを調製し、このゾルを、大きな１つの凹部を有する離型材に流し入れた。その後、２５℃、５０％ＲＨで、１２時間放置してゲルを得、得られたゲルを、８０℃で、２時間加熱して、アルコールを揮発させて除去し、さらに、１３０℃で、２時間加熱して、水を除去して、厚み０．２ｍｍの平面視矩形シート形状の硬化体を調製した。
【００８０】
その後、硬化体を、離型材から剥離して、硬化体を熱伝導性シートとして取り出した。
【００８１】
（評価）
熱伝導率（放熱性の評価）
実施例１、比較例１および２により得られた熱伝導性シートについて、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。その結果を表１に示す。
【００８２】
また、実施例１において調製した熱伝導パスのみの成形体を、比較例２と同様の方法で調製し、上記と同様にして熱伝導率を測定したところ、１３Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００８３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の熱伝導性構造体の一実施形態としての熱伝導性シートの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】熱伝導性シートの製造方法の工程図を示し、（ａ）は、凹部を有する第１離型材を用意する工程、（ｂ）は、ゾルを第１離型材の凹部に注入する工程、（ｃ）は、硬化体を形成する工程、（ｄ）は、硬化体を第２離型材の上に載置する工程、（ｅ）は、樹脂溶液を、第２離型材に流し入れる工程、（ｆ）は、熱伝導性シートを第２離型材から剥離して、熱伝導性シートを取り出す工程を示す。
【符号の説明】
【００８５】
１ 熱伝導性シート
２ 樹脂マトリックス
３ 熱伝導パス
９ 通過方向両端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂マトリックスと、
無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成され、通過方向両端部が前記樹脂マトリックスから露出するように、前記樹脂マトリックスに充填される熱伝導パスと
を含むことを特徴とする、熱伝導性構造体。
【請求項２】
前記樹脂マトリックスは、シート形状に形成され、
前記熱伝導パスは、互いに間隔を隔てて整列配置され、前記通過方向が前記樹脂マトリックスの厚み方向に沿うように、形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導性構造体。
【請求項３】
前記無機粒子が、炭化物、窒化物、酸化物、金属および炭素系材料からなる群から選択される少なくとも１種の無機材料からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱伝導性構造体。
【請求項４】
前記樹脂マトリックスの厚みが、３〜３００μｍであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の熱伝導性構造体。
【請求項１】
樹脂マトリックスと、
無機粒子およびオルガノシロキサンからゾル・ゲル法により形成され、通過方向両端部が前記樹脂マトリックスから露出するように、前記樹脂マトリックスに充填される熱伝導パスと
を含むことを特徴とする、熱伝導性構造体。
【請求項２】
前記樹脂マトリックスは、シート形状に形成され、
前記熱伝導パスは、互いに間隔を隔てて整列配置され、前記通過方向が前記樹脂マトリックスの厚み方向に沿うように、形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導性構造体。
【請求項３】
前記無機粒子が、炭化物、窒化物、酸化物、金属および炭素系材料からなる群から選択される少なくとも１種の無機材料からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱伝導性構造体。
【請求項４】
前記樹脂マトリックスの厚みが、３〜３００μｍであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の熱伝導性構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１４４１５１（Ｐ２０１０−１４４１５１Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２６４１８（Ｐ２００８−３２６４１８）
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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