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公開番号2022112713
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-03
出願番号2021008616
出願日2021-01-22
発明の名称熱伝導性シート
出願人三菱製紙株式会社
代理人
主分類H01L 23/373 20060101AFI20220727BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】厚みが薄く、かつ熱抵抗が低く、さらにリワーク性の高い熱伝導性シートを提供する。
【解決手段】少なくともアクリル粘着剤、熱伝導性フィラー、および可塑剤を含有する熱伝導層を有する熱伝導性シートであり、該熱伝導性シートの厚みが7.5~25μmであり、熱伝導性フィラーとしてメジアン径が6.9μm以下の水酸化アルミニウムとメジアン径が6.3μm以下のアルミナを少なくとも含有し、水酸化アルミニウムとアルミナの体積比が1.5/98.5~60/40の範囲にあり、可塑剤を全有機成分に対し7~15質量%含有する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項1】
少なくともアクリル粘着剤、熱伝導性フィラー、および可塑剤を含有する熱伝導層を有する熱伝導性シートであり、該熱伝導性シートの厚みが7.5~25μmであり、熱伝導性フィラーとしてメジアン径が6.9μm以下の水酸化アルミニウムとメジアン径が6.3μm以下のアルミナを少なくとも含有し、水酸化アルミニウムとアルミナの体積比が1.5/98.5~60/40の範囲にあり、可塑剤を全有機成分に対し7~15質量%含有することを特徴とする熱伝導性シート。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、パソコン、携帯電話、PDAなどの電子機器や、LED、ELなどの照明及び表示機器など、種々の装置の放熱に利用される熱伝導性シートに関する。
続きを表示(約 2,600 文字)【背景技術】
【0002】
近年、演算素子や発光素子の著しい性能向上に伴い、パソコン、携帯電話、PDAなどの電子機器や、LED、ELなどの照明及び表示機器などの性能向上は著しい。一方、演算素子や発光素子の性能向上に伴いこれらの発熱量も著しく増加していることから、電子機器、照明及び表示機器などにおける放熱をどのように行うかは重要な課題となっている。熱対策として、演算素子や発光素子の発生する熱をできるだけ迅速に広い面積に拡散させて放熱する方法は冷却効率を上げることを目的としたもので、積極的に冷却をするものではないが、携帯電話やパソコンなどの小型電子機器や照明等における冷却方法としては最も現実的なものである。特にバインダーとして、アクリル粘着剤を含有する熱伝導性シートは簡易に貼るだけで、冷却効果を得ることでき、かつ同時に発熱材料と放熱材料を接着できる簡便性を有している。
【0003】
上記アクリル粘着剤を含有する熱伝導性シートを用いる方法以外にも、発生した熱を限られた狭い空間内において効率的に拡散させるために、グラファイトシートを用いる方法が知られている(例えば特許文献1や特許文献2)。グラファイトシートは表面に平行な方向に対し300W/m・K、あるいはそれ以上の熱伝導率を有し、熱を拡散させるには極めて有用である。しかしながら、グラファイトシートは粘着性を有しないことから、グラファイトシートを発熱体に取り付けるために粘着剤が用いる必要がある。そのため、グラファイトシートの発熱体への取り付けが煩雑になるとともに、発熱体とグラファイトシートとの間に設けられた粘着層の厚さ及び熱伝導性に起因して、グラファイトシートの放熱効果が低下したり不安定になったりする。さらに、粘着剤を用いてグラファイトシートが発熱体に取り付けられた後、取り付け位置の修正等の理由でグラファイトシートが発熱体から取り外されて再び取り付けられる際に、グラファイトシート内で積層された黒鉛層間に層間剥離が発生してグラファイトシートが破損し易い。そのため、グラファイトシートのリワーク性(再取り付け性)は低い。
【0004】
一般的にグラファイトシートを発熱体に取り付けるためには上述の問題点を解決するため、数μmの厚みを有する基材の両面に粘着層が設けられた総厚み5μmほどの粘着テープが用いられる。このような極薄のテープを使うことで、熱抵抗をある程度低くすることができるが、熱伝導性フィラーを含有していないため、その効果は限定的であった。これに対し例えば特許文献3のように、熱伝導性フィラーを含有する熱伝導性シートを用いることも提案されているが、リワーク性も含めた全ての性能を満たすことは困難であった。
【0005】
熱伝導性シートは一般的に、粘着性を有するバインダー成分中に熱伝導性フィラーを含有する複合材料であって、熱伝導性フィラーとしてはシリカやアルミナが多く用いられている(例えば特許文献4や特許文献5)。また、水酸化アルミニウムは熱伝導率が1.5W/m・Kしかないが、安価であり、またその高い難燃性を活かして、難燃剤として、他の熱伝導性フィラーと併用して用いられる。例えば特許文献6ではリン酸トリエステル体を含有するリン酸エステル分散剤、水酸化アルミニウム及びアルミナから選ばれる熱伝導粒子、およびアクリル系粘着剤を有する熱伝導性シートが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2007-12913号公報
国際公開第2016/163537号パンフレット
特開2015-19059号公報
特開2012-11555号公報
特開2009-102542号公報
特開2014-167093号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前述の通り、グラファイトシートの取り付けには数μmの厚みを有する基材の両面に粘着層が設けられた、総厚みが5μmほどの粘着テープが用いられるが、その基材の熱伝導率は0.2W/m・K程度のプラスチックであり、また粘着層の熱伝導率も0.2W/m・K程度である。粘着層は薄くなると粘着力が低下することが多く、さらに熱伝導性フィラーを粘着層に混ぜるとその傾向は一層大きくなるため、熱伝導率の高い薄い粘着テープを作ることは困難であった。それに加え、薄い粘着層を例えばグラファイトシートなどの被着物に接着した場合の熱抵抗は粘着層の熱抵抗よりはむしろ粘着層と被着物との間に発生する接触熱抵抗が支配的になり、厚みを変えても熱抵抗が下がらない場合があり、あるいは粘着層に高い熱伝導率を有する熱伝導性フィラーを混合させても熱抵抗が下がらない場合があり、これを解決するのも困難であった。従って、グラファイトシートの取り付けに好適な熱伝導性シート、具体的には厚みが薄く、かつ熱抵抗が低く、さらにリワーク性も高い熱伝導性シートが求められていた。
【0008】
本発明の目的は、厚みが薄く、かつ熱抵抗が低く、さらにリワーク性の高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】
【0009】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の構成の熱伝導性シートによって解決できることを見出した。
【0010】
(1)少なくともアクリル粘着剤、熱伝導性フィラー、および可塑剤を含有する熱伝導層を有する熱伝導性シートであり、該熱伝導性シートの厚みが7.5~25μmであり、熱伝導性フィラーとしてメジアン径が6.9μm以下の水酸化アルミニウムとメジアン径が6.3μm以下のアルミナを少なくとも含有し、水酸化アルミニウムとアルミナの体積比が1.5/98.5~60/40の範囲にあり、可塑剤を全有機成分に対し7~15質量%含有することを特徴とする熱伝導性シート。
(2)熱伝導性フィラーとして、上記した水酸化アルミニウムとアルミナに加え、更に酸化亜鉛を全熱伝導性フィラーに対して2~30体積%含有することを特徴とする上記(1)記載の熱伝導性シート。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

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