JP2007283509A - 熱伝導性シート及び熱伝導性シート包装体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱伝導性シート包装体11は、熱伝導性シート21(シート21)と、袋状をなし、シート21を包装する包装体31とを備えている。シート21は、発熱体と放熱体との間に介在して用いられるシート本体22と、該シート本体22の外面22a上に設けられる粘着層23とを備えている。シート本体22の静摩擦係数は1.0以下であり、粘着層23は、シート本体22に比べて高い粘着性を有するとともにシート本体22の外面22aの一部に設けられている。包装体31は、開口32と、該開口32から延びる切り欠き33とを有しており、粘着層23は切り欠き33から露出している。
【選択図】図1
Description
請求項3に記載の発明は、前記粘着層が前記シート本体の周縁部に設けられている請求項1又は請求項2に記載の熱伝導性シートを提供する。
請求項7に記載の発明は、前記シート本体の静摩擦係数が0.3以下である請求項5又は請求項6に記載の熱伝導性シート包装体を提供する。
図1(a)及び(b)に示すように、本実施形態の熱伝導性シート包装体11は、熱伝導性シート21(以下、単にシート21という。)と、該シート21を包装する包装体31とを備えている。シート21は、熱伝導性高分子組成物(以下、単に組成物という)から成形されるシート本体22と、該シート本体22の対向する一対の外面22aにおける一方の外面22a上に積層される粘着層23とを備えている。シート21は発熱体と放熱体との間に介在して用いられ、発熱体から放熱体への熱伝導を促進する。
シート21は、組成物を調製する調製工程と、繊維状充填材を一定方向に配向させる配向工程と、シート本体22を成形する成形工程と、繊維状充填材26を露出させる露出工程と、シート本体22に粘着層23を積層する積層工程とを経て製造される。
・ 本実施形態の熱伝導性シート包装体11は、シート21と、該シート21を包装する包装体31とを備えている。包装体31は切り欠き33を有し、シート21の粘着層23は切り欠き33から露出している。そのため、本実施形態の熱伝導性シート包装体11は、該熱伝導性シート包装体11の運搬時などのシート21の使用時以外のときには包装体31によってシート21を保護することができる。更に、シート21の使用時には、露出した粘着層23の粘着性に起因してシート21の位置ずれの発生を容易に防止するとともに、シート本体22の粘着性(静摩擦係数)に起因して包装体31からのシート21の脱離を容易に行うことができる。
・ 図6(a)〜(c)及び図7に示すように、粘着層23の形状が帯状に変更されてもよいし、楕円板状に変更されてもよいし、円板状に変更されてもよい。更に、シート本体22の外面22aにおいて複数の粘着層23が積層されてもよい。図8(a)に示すように、複数の粘着層23が積層される場合、包装体31には各粘着層23に対応する個所に切り欠き33が形成される。また、図6(a)及び(b)に示すように、複数の粘着層23がシート本体22の四隅または各側縁に沿って形成されている場合、シート21の包装体31への収納および該包装体31からの取り出しが困難であることから、シート21は、好ましくは包装体31とともに熱伝導性シート包装体11を構成することなく単独で用いられる。
(実施例1−a)
実施例1−aにおいては、調整工程として、高分子マトリックス24としての付加型の液状シリコーン(以下、液状シリコーンゲルという。)に、繊維状充填材26としての炭素繊維と、粒子状充填材27としての球状アルミナとを混合して組成物を調製した。液状シリコーンゲルは、硬化後にゲル状となる。各成分の配合量を表1に示す。各成分の配合量の単位は重量部である。液状シリコーンゲルの25℃における粘度は400mPa・sであり、液状シリコーンゲルの比重は1.0であった。炭素繊維の平均繊維径は10μmであり、炭素繊維の平均繊維長は160μmであった。球状アルミナの平均粒径は3.2μmであった。次に、炭素繊維及び球状アルミナが均一に分散されるまで組成物を攪拌した後、組成物の脱泡を行った。
図10(b)及び表2に示すように、粘着層23の横の長さを30mmに変更して粘着層23を長方形状に形成した以外は、実施例1−aと同様にしてシート21を得た。
図10(c)に示すように、シート本体22の四隅に粘着層23(厚さ:50μm、縦および横の長さ:10mm)を形成した以外は、実施例1−aと同様にしてシート21を得た。
積層工程として、図10(d)に示すように、PETフィルムにアクリルシリコーン系粘着剤が塗布されている粘着テープ(厚さ:20mm、幅:2mm、長さ:20mm)をシート本体22の周縁部の外面22aに貼付した。その工程を付加して、粘着層23を形成した以外は、実施例1−aと同様にしてシート21を得た。
図10(e)に示すように、粘着層23をシート本体22の中央部に形成した以外は、実施例1−aと同様にしてシート21を得た。
図10(f)及び表2に示すように、粘着層23の縦および横の長さを10mmに変更した以外は、実施例1−eと同様にしてシート21を得た。
図10(g)及び表2に示すように、粘着層23の縦および横の長さを12mmに変更した以外は、実施例1−cと同様にしてシート21を得た。
表2に示すように、粘着層23の厚さを70μmに変更した以外は、実施例1−dと同様にしてシート21を得た。
実施例2−a〜2−hにおいては、繊維状充填材26としてポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール前駆体炭素繊維(PBO炭素繊維)を用いるとともに、各成分の配合量を表1に示すように変更し、更に、露出工程において金属製のメッシュを用いた研磨によってシリコーンを除去した。それ以外は、実施例1−a〜1−hと同様にしてシート本体22を得た。露出工程後のシート本体22の外面22aを電子顕微鏡で観察したところ、PBO炭素繊維の露出を確認することができ、露出したPBO炭素繊維において、外面22aに交差した状態で露出しているPBO炭素繊維の割合は70%であった。このようにして得られたシート本体22を、四角板状(縦および横の長さ:40mm)に切断した。そして、表3に示すように、実施例1−a〜1−hと同様にして粘着層23を形成してシート21を得た。
実施例3−a〜3−hにおいては、厚さが0.1mmであるとともに厚さ方向の熱伝導率が15W/m・Kであるグラファイトシート(パナソニック エレクトロニックデバイス株式会社製のPGS(登録商標)を用いてシート本体22を得た。そして、表4に示すように、実施例1−a〜1−hと同様にして粘着層23を形成してシート21を得た。
比較例1においては、粘着層23を省略した以外は実施例1−aと同様にしてシートを得た。比較例2においては、粘着層23を省略した以外は実施例2−aと同様にしてシートを得た。比較例3においては、粘着層23を省略した以外は実施例3−aと同様にしてシートを得た。
各実施例のシート本体22について、それらの粘着性に基づいてハンドリング性を評価した。表1の“ハンドリング性”欄において、“○”は、シート本体22の粘着性が適度に低く、シート本体22の取扱いが容易であること示す。
各実施例のシート本体22から円板状の試験片(直径:10mm、厚さ:0.3mm)を得た後、レーザーフラッシュ法により試験片の熱伝導率を測定した。
図11に示すように、基板12上に形成された発熱体13上に各例のシート21及び金属製の放熱体16を順に載置した後、放熱体16上に10kgの重り41を載置してシート21に6.1×104Paの荷重を加えた。そして、発熱体13が発熱した状態で10分間放置した後、シート21における発熱体13側の外面の温度T1と放熱体16側の外面の温度T2とを測定機により測定した。そして、下記式(1)によりシート21の熱抵抗値を算出した。発熱体13は通常、CPUに代表される電子部品であるが、シート21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13として発熱量が100Wであるヒータを用いた。前記荷重の値は、シート21が電子部品に取り付けられる際に、シート21に通常加わる荷重の大きさを示す。
<位置決め>
前記<熱抵抗値>において、シート21を発熱体13に取り付ける際のシート21の位置決めの容易性を評価した。表2〜4中の“位置決め”欄において、“○”は、シート21が取り付けられた発熱体13が斜めに傾けられてもシート21の位置ずれが起きなかったことを示し、“×”は、シート21が取り付けられた発熱体13が斜めに傾けられた際にシート21がずれ落ちたりしてシート21の位置ずれが起きたことを示す。
(実施例4)
実施例4においては、実施例1−aと同様にしてシート本体22(厚さ:0.3mm)を得た。
実施例5においては、実施例2−aと同様にしてシート本体22(厚さ:0.3mm)を得た。
実施例6においては、実施例3−aと同様にしてシート本体22(厚さ:0.13mm)を得た。
実施例7においては、繊維状充填材26を省略するとともに粒子状充填材27として球状水酸化アルミニウムおよび球状アルミナを用い、配向工程における磁場および振動の印加と、露出工程とを省略した以外は実施例1−aと同様にしてシート本体22(厚さ:0.3mm)を得た。各成分の配合量を表5に示す。
実施例8においては、露出工程を省略した以外は実施例1−aと同様にしてシート本体22を得た。
比較例4においては、繊維状充填材26を省略するとともに粒子状充填材27として球状水酸化アルミニウムおよび球状アルミナを用い、配向工程における磁場および振動の印加と、露出工程とを省略した以外は実施例1−aと同様にしてシート本体(厚さ:0.3mm)を得た。各成分の種類および配合量を表5に示す。比較例4のシート本体は、その一方の外面が粘着性を有しており、他方の外面が粘着性を有していなかった。
図12に示すように、水平台43上に各例のシート本体22を載置した後、該シート本体22上に滑り片44及び120gの重り41(直径:28mm、高さ:25mmの円柱形)を順に載置した。次いで、重り41に牽引用のテープ45の一端を貼付し、該テープ45の他端をプッシュプルゲージ46(アイコーエンジニアリング(株)製のCPUゲージ M−9500)に固定した。続いて、図12に矢印で示すように、プッシュプルゲージ46を、シート本体22の外面に平行な方向に100mm/minの速度で牽引した。次に、プッシュプルゲージ46の牽引時におけるシート本体22と滑り片44との静摩擦力Fs(N)を測定した。そして、下記式(2)により静摩擦係数を算出した。ここで、各例のシート本体22について静摩擦力Fsの測定および静摩擦係数の算出を5回行い、それらの静摩擦係数の値の平均値をシート本体22の静摩擦係数とした。また、滑り片44として、PETフィルム(東レ株式会社製のルミラーS10 75μm)及びアルミニウム箔テープ(3M社製のScotch Brand Tape 433HD)の2種類を用いた。アルミニウム箔テープについては、該テープのアルミニウム箔面がシート本体22に対向するように、アルミニウム箔テープをシート本体22上に載置した。また、比較例3のシート本体については、粘着性を有する外面と、粘着性を有していない外面との両方について測定および算出を行った。
上記式(2)において、Fpは、滑り片44の質量(重量)によって生じる垂直抗力を示し、Fpの値は0.12kg(重り41の重量)×9.8m/s2(重力加速度)=0.1176Nで表される。
日本工業規格のJISZ0237に従って各例のシート本体22の粘着力を測定した。具体的には、図13に示すように、水平台43の表面にフィルム47を固定した後、各例のシート本体22を載置した。そして、シート本体22の一端を引張り試験機のロードセル49に取り付けた。そして、シート本体22を300mm/minの速度で水平台43に対する垂線に沿って引き剥がす際の荷重を測定した。ここで、各例のシート本体22について荷重の測定を5回行い、それらの測定値の平均値をシート本体22の粘着力とした。フィルム47として、PETフィルム(東レ株式会社製のルミラーS10 75μm)及びアルミニウム箔テープ(3M社製のScotch Brand Tape 433HD)の2種類を用いた。アルミニウム箔テープについては、該テープのアルミニウム箔面がシート本体22に対向するように、アルミニウム箔テープを水平台43に固定した。また、比較例4のシート本体については、粘着性を有する外面と、粘着性を有していない外面との両方について測定を行った。表6の“粘着力(対アルミ)(N/25mm)”欄は、アルミニウム箔テープを用いた場合の粘着力の測定結果を示し、“粘着力(対PET)(N/25mm)”欄は、PETフィルムを用いた場合の粘着力の測定結果を示す。これらの欄において、“−”は、上述の方法で粘着力を測定することができないほど粘着力が小さかったことを示す。
Claims (8)
- 発熱体と放熱体との間に介在して用いられるシート本体と、該シート本体の外面上に設けられる粘着層とを備える熱伝導性シートであって、
前記シート本体の静摩擦係数が1.0以下であり、
前記粘着層は、前記シート本体に比べて高い粘着性を有するとともに、シート本体よりも小さい外形を有することを特徴とする熱伝導性シート。 - 前記粘着層の厚さが50μm以下である請求項1に記載の熱伝導性シート。
- 前記粘着層が前記シート本体の周縁部に設けられている請求項1又は請求項2に記載の熱伝導性シート。
- 前記シート本体の粘着層が設けられた外面において、該外面全体の面積に対して粘着層が占める面積の割合が30%以下である請求項1から3のいずれか一項に記載の熱伝導性シート。
- 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の熱伝導性シートと、袋状をなし、前記熱伝導性シートを包装する包装体とを備える熱伝導性シート包装体であって、
前記包装体は、開口と、該開口に連通する切り欠きとを有し、
前記熱伝導性シートが包装体に収容された状態で、熱伝導性シートの粘着層が前記切り欠きから露出していることを特徴とする熱伝導性シート包装体。 - 前記包装体が透光性を有する請求項5に記載の熱伝導性シート包装体。
- 前記シート本体の静摩擦係数が0.3以下である請求項5又は請求項6に記載の熱伝導性シート包装体。
- 前記粘着層を覆う離型シートを更に備える請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の熱伝導性シート包装体。
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