JP7384560B2 - 熱伝導シート、熱伝導シートの実装方法、電子機器の製造方法 - Google Patents

Description

本技術は、電子部品等に貼り付け、その放熱性を向上させる熱伝導シート、熱伝導シートの実装方法及び電子機器の製造方法に関する。

従来、パーソナルコンビュータ等の各種電気機器やその他の機器に搭載されている半導体素子においては、駆動により熱が発生し、発生した熱が蓄積されると半導体素子の駆動や周辺機器へ悪影響が生じることから、各種冷却手段が用いられている。半導体素子等の電子部品の冷却方法としては、当該機器にファンを取り付け、機器筐体内の空気を冷却する方式や、その冷却すべき半導体素子に放熱フィンや放熱板等のヒートシンクを取り付ける方法等が知られている。

半導体素子にヒートシシクを取り付けて冷却する場合、半導体素子の熱を効率よく放出させるために、半導体素子とヒートシンクとの間に熱伝導シートが設けられている。熱伝導シートとしては、シリコーン樹脂に炭素繊維等の熱伝導性フィラー等の充填剤を分散含有させたものが広く用いられている（特許文献１参照）。これら熱伝導性フィラーは、熱伝導の異方性を有しており、例えは熱伝導性フィラーとして炭素繊維を用いた場合、繊維方向には約６００Ｗ／ｍ・Ｋ～１２００Ｗ/ｍ・Ｋの熱伝導率を有し、窒化ホウ素を用いた場合には、面方向では約１１０Ｗ/ｍ・Ｋ、面方向に垂直な方向では約２Ｗ/ｍ・Ｋの熱伝導率を有し、異方性を有することが知られている。

特開２０１４－０３１５０１号公報 特開２０１７－１７５０８０号公報

ここで、パーソナルコンビュータのＣＰＵなどの電子部品はその高速化、高性能化に伴って、その放熱量は年々増大する傾向にある。しかしながら、反対にプロセッサ等のチップサイズは微細シリコン回路技術の進歩によって、従来と同等サイズかより小さいサイズとなり、単位面積あたりの熱流速は高くなっている。したがって、その温度上昇による不具合などを回避するために、ＣＰＵなどの電子部品をより効率的に放熱、冷却することが求められている。

熱伝導シートの放熱特性を向上するためには、熱の伝わりにくさを示す指標である熱抵抗を下げることが求められる。熱抵抗を下げるためには、発熱体である電子部品や、ヒートシシク等の放熱部品に対する密着性の向上や、熱伝導シートを薄くして熱抵抗を下げさせることが有効となる。

熱伝導性成形体を薄くスライスし熱伝導シートとした場合、スライスしたシート表面は凹凸があり、電子部品との密着性が乏しい。密着性が乏しいと実装工程において部品に対して密着しないことによって部品から落下する等の不具合が生じ、また、発熱体である電子部品やヒートシシク等の放熱体と密着性が悪いことにより空気を含んでしまい、熱抵抗を十分に下げることができないといった問題がある。

このような問題に対して、熱伝導性成形体をスライスして作製した熱伝導シートを剥離フィルムで挟持しプレスすることで、シート表面を平滑化させるとともに、シート本体を構成する高分子マトリックス成分の未硬化成分を表面に滲み出させて熱伝導シートと電子部品の密着性を改善する技術も提案されている（特許文献２）。

一方で、薄くて柔らかいシート本体において、シート表面に高分子マトリックス成分の未硬化成分が滲み出ると、熱伝導シートを半導体装置等の電子部品に実装する際に、シート本体から剥離フィルムを剥離することが困難となり、作業性を損なってしまう。すなわち、熱伝導シートを使用する際には、シート本体から剥離フィルムを剥離する必要があるが、一方の剥離フィルムを剥離する際に、この一方の剥離フィルムにシート本体が付着した状態で他方の剥離フィルムから剥離してしまうと、作業性を損なうこととなる。

そこで、本技術は、シート表面にタック性を有するシート本体から剥離フィルムを容易に剥離でき、作業性が向上された熱伝導シート、この熱伝導シートの実装方法、及び電子機器の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本技術に係る熱伝導シートは、シリコーンゲルからなる高分子マトリックス成分と繊維状の熱伝導性充填剤とを含む熱伝導性樹脂組成物の硬化物であって、表面に樹脂被覆層が設けられ、タックを有するシート本体と、前記シート本体の一方の面に貼付された第１の剥離フィルム、及び前記シート本体の前記一方の面と反対側の他方の面に貼付された第２の剥離フィルムを有し、前記第１の剥離フィルムと前記第２の剥離フィルムは、前記シート本体からの剥離強度が異なるものである。

また、本技術に係る熱伝導シートの実装方法は、シート本体の一方の面に第１の剥離フィルムが貼付され、前記シート本体の前記一方の面と反対側の他方の面に第２の剥離フィルムが貼付された熱伝導シートを用意する工程と、前記シート本体の前記他方の面側から磁力を印加し、前記第１の剥離フィルムを剥離する工程と、前記シート本体の前記一方の面を電子部品に貼付する工程と、前記第２の剥離フィルムを剥離する工程を有するものである。

また、本技術に係る電子機器の製造方法は、熱伝導シートが貼付された電子部品を有する電子機器の製造方法において、シート本体の一方の面に第１の剥離フィルムが貼付され、前記シート本体の前記一方の面と反対側の他方の面に第２の剥離フィルムが貼付された熱伝導シートを用意する工程と、前記シート本体の前記他方の面から磁力を印加し、前記第１の剥離フィルムを剥離する工程と、前記シート本体の前記一方の面を電子部品に貼付する工程と、前記第２の剥離フィルムを剥離する工程を有するものである。

本技術によれば、熱伝導シートは、シート本体からの剥離強度が小さい剥離フィルムから剥離することで、当該剥離フィルムにシート本体が付着して剥がれることがなく、作業性を損なうことがない。

図１は、本技術が適用された熱伝導シートを示す断面図である。 図２は、熱伝導性成形体をスライスする工程の一例を示す斜視図である。 図３は、熱伝導シートの一方の表面から第１の剥離フィルムを除去する工程を示す断面図である。 図４は、半導体装置の一例を示す断面図である。

以下、本技術が適用された熱伝導シート、熱伝導シートの実装方法、及び電子機器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。なお、本技術は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

本技術が適用された熱伝導シートは、表面にタックを有するシート本体と、前記シート本体の一方の面に貼付された第１の剥離フィルム、及び前記シート本体の前記一方の面と反対側の他方の面に貼付された第２の剥離フィルムを有し、前記第１の剥離フィルムと第２の剥離フィルムは、前記シート本体からの剥離強度が異なることを特徴とする。

これにより、熱伝導シートは、シート本体からの剥離強度が小さい剥離フィルムから剥離することで、当該剥離フィルムにシート本体が付着して剥がれることがなく、作業性を損なうことがない。

また、剥離フィルムのシート本体からの剥離強度は、剥離フィルムの厚みや材質に応じても異なる。したがって、シート本体に貼付される第１、第２の剥離フィルムは、それぞれ厚み及び／又は材質を異ならせることにより、シート本体からの剥離強度を異ならせることができる。

第１、第２の剥離フィルムの材質としては、プラスチックフィルムを好適に用いることができ、ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエチレンフィルム等を例示できる。第１、第２の剥離フィルムは、同じ材質で異なる厚みで形成されてもよく、異なる材質で同じ又は異なる厚みで形成されてもよい。また、第１、第２の剥離フィルムは、シート本体からの剥離を容易に行うために剥離処理やエンボス加工のいずれか又は両方を施してもよい。かかる処理や加工によってもシート本体からの剥離強度を調整することができる。このような第１、第２の剥離フィルムとしては、例えばエンボス加工されたポリエチレンフィルム、ワックス処理されたＰＥＴフィルム、又はフッ素処理されたＰＥＴフィルム等を例示できる。

なお、第１、第２の剥離フィルムのシート本体からの剥離強度は、シート本体に発現するタックとの関係で適宜設定することができるが、１８０度剥離した時の剥離強度が０．０１～０．１Ｎとすることが好ましい。また、第１、第２の剥離フィルムの１８０度剥離した時の屈曲半径（Ｒ）は、フィルムの厚さや材質に応じて適宜設定されるが、例えば１０ｍｍ以下とすることが好ましい。

シート本体としては、少なくとも高分子マトリックス成分と繊維状の熱伝導性充填剤とを含む熱伝導性樹脂組成物が硬化されてなるものを好適に用いることができ、また、高分子マトリックス成分としてはシリコーンゲルであるものを好適に用いることができる。

さらに、シート本体は、磁性粉を含むことが好ましい。後述するように、磁性粉を含有することにより、熱伝導シートは、磁力を印加させながら剥離フィルムだけを剥離することができ、シート本体からの剥離強度の大きい剥離フィルムから剥離することもできる。

また、シート本体は、ショアＯＯ硬度が５０以下、かつ厚みが０．５ｍｍ以下であることが好ましい。熱伝導シートは、ショアＯＯ硬度が５０以下の柔軟性を有することで、電子部品やヒートシンク等の放熱部材との密着性を高め、また、厚さを０．５ｍｍ以下と薄くすることで、熱伝導率を高めることができる。

本技術が適用された熱伝導シートの実装工程は、シート本体からの剥離強度が小さい方の剥離フィルム、例えば第２の剥離フィルムから剥離する。これにより、第２の剥離フィルムに付着してシート本体の全部が第１の剥離フィルムから剥離することがなく、第１の剥離フィルムに支持された状態でシート本体の他方の面を露出させることができる。熱伝導シートは、露出したシート本体の他方の面を半導体装置等の電子部品又はヒートシンク等の放熱部材に貼り付け、その後、第１の剥離フィルムをシート本体の一方の面から剥離する。

ここで、本技術が適用された熱伝導シートの実装工程は、シート本体の他方の面側から磁力を印加し、剥離強度が第２の剥離フィルム以上である第１の剥離フィルムから剥離してもよい。第２の剥離フィルムが貼付されているシート本体の他方の面側から磁力を印加することにより、シート本体が第２の剥離フィルム側に引き寄せられる。したがって、シート本体からの剥離強度が第２の剥離フィルム以上である第１の剥離フィルムを剥離する場合にも、シート本体の全部が第１の剥離フィルムに付着して第２の剥離フィルムから剥離することがなく、第２の剥離フィルムに支持された状態でシート本体の一方の面を露出させることができる。

熱伝導シートは、露出したシート本体の一方の面を半導体装置等の電子部品又はヒートシンク等の放熱部材に貼り付け、その後、第２の剥離フィルムをシート本体の他方の面から剥離する。

また、熱伝導シートは、シート本体に磁性粉が含有されていることが好ましい。シート本体に磁性粉が含有されることにより、シート本体の他方の面側から第２の剥離フィルムを介して磁界を印加したときに、より確実にシート本体が第２の剥離フィルム側に引き寄せられ、第１の剥離フィルムのみをシート本体から剥離することができる。

［熱伝導シートの構成例］
図１に本技術が適用された熱伝導シートの構成例を示す。図１に示す熱伝導シート１は、少なくとも高分子マトリックス成分と繊維状の熱伝導性充填剤とを含むバインダ樹脂が硬化されてなるシート本体２を有する。シート本体２の一方の面２ａは、第１の剥離フィルム３が貼着され、シート本体２の他方の面２ｂは、第２の剥離フィルム４が貼着されている。また、シート本体２は、第１、第２の剥離フィルム３，４とシート本体２との間に、シート本体２から滲み出た高分子マトリックス成分の未硬化成分によって樹脂被覆層５が形成されている。

熱伝導シート１は、一方の面２ａ及び他方の面２ｂに樹脂被覆層５が形成されることによりタック（粘着性）を有し、使用の際に第１、第２の剥離フィルム３，４を剥離することによりシート本体２を所定の位置に貼付可能とされている。このとき、上述したように、熱伝導シート１は、第１、第２の剥離フィルム３，４の剥離性が向上され作業性、取り扱い性に優れる。また、熱伝導シート１は、電子部品と放熱部材との組み立て時の位置ズレを修正したり、一旦組み立てた後に何らかの事情で解体し、再度組み立てることを可能としたりするなどのリワーク性にも優れる。

［高分子マトリックス成分］
シート本体２を構成する高分子マトリックス成分は、熱伝導シート１の基材となる高分子成分のことである。その種類については、特に限定されず、公知の高分子マトリックス成分を適宜選択することができる。例えば、高分子マトリックス成分の一つとして、熱硬化性ポリマーが挙げられる。

前記熱硬化性ポリマーとしては、例えば、架橋ゴム、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリイミドシリコーン、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

なお、前記架橋ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ポリイソブチレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

また、これら熱硬化性ポリマーの中でも、成形加工性及び耐候性に優れるとともに、電子部品に対する密着性及び追従性の点から、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じてシリコーン樹脂の種類を適宜選択することができる。

上述した成形加工性、耐候性、密着性等を得る観点からは、前記シリコーン樹脂として、液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤とから構成されるシリコーン樹脂であることが好ましい。そのようなシリコーン樹脂としては、例えば、付加反応型液状シリコーン樹脂、過酸化物を加硫に用いる熱加硫型ミラブルタイプのシリコーン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、電子機器の放熱部材としては、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性が要求されるため、付加反応型液状シリコーン樹脂が特に好ましい。

前記付加反応型液状シリコーン樹脂としては、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンを主剤、Ｓｉ－Ｈ基を有するポリオルガノシロキサンを硬化剤とした、２液性の付加反応型シリコーン樹脂等を用いることが好ましい。

ここで、液状シリコーン成分は、主剤となるシリコーンＡ液成分と硬化剤が含まれるシリコーンＢ液成分を有し、シリコーンＡ液成分とシリコーンＢ液成分とが所定の割合で配合されている。シリコーンＡ液成分とシリコーンＢ液成分との配合割合は適宜調整できるが、シート本体２に柔軟性を付与するとともに、シート本体２の両面２ａ，２ｂと第１、第２の剥離フィルムとの間に高分子マトリックス成分の未硬化成分をブリードさせ、樹脂被覆層５を形成できる配合割合とすることが好ましい。

また、熱伝導シート１における前記高分子マトリックス成分の含有量は、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、シートの成形加工性や、シートの密着性等を確保する観点からは、１５体積％～５０体積％程度であることが好ましく、２０体積％～４５体積％であることがより好ましい。

［繊維状熱伝導性充填剤］
熱伝導シート１に含まれる繊維状の熱伝導性充填剤は、シートの熱伝導性を向上させるための成分である。熱伝導性充填剤の種類については、熱伝導性の高い繊維状の材料であれば特に限定はされないが、より高い熱伝導性を得られる点からは、炭素繊維を用いることが好ましい。

なお、熱伝導性充填剤については、一種単独でもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。また、二種以上の熱伝導性充填剤を用いる場合には、いずれも繊維状の熱伝導性充填剤であってもよいし、繊維状の熱伝導性充填剤と別の形状の熱伝導性充填剤とを混合して用いてもよい。別の形状の熱伝導性充填剤としては、銀、銅、アルミニウム等の金属、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラファイト等のセラミックス等が挙げられる。

前記炭素繊維の種類について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ピッチ系、ＰＡＮ系、ＰＢＯ繊維を黒鉛化したもの、アーク放電法、レーザー蒸発法、ＣＶＤ法（化学気相成長法）、ＣＣＶＤ法（触媒化学気相成長法）等で合成されたものを用いることができる。これらの中でも、高い熱伝導性が得られる点から、ＰＢＯ繊維を黒鉛化した炭素繊維、ピッチ系炭素繊維がより好ましい。

また、前記炭素繊維は、必要に応じて、その一部又は全部を表面処理して用いることができる。前記表面処理としては、例えば、酸化処理、窒化処理、ニトロ化、スルホン化、あるいはこれらの処理によって表面に導入された官能基若しくは炭素繊維の表面に、金属、金属化合物、有機化合物等を付着あるいは結合させる処理等が挙げられる。前記官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基等が挙げられる。

さらに、前記炭素繊維の平均繊維長（平均長軸長さ）についても、特に制限はなく適宜選択することができるが、確実に高い熱伝導性を得る点から、５０μｍ～３００μｍの範囲であることが好ましく、７５μｍ～２７５μｍの範囲であることがより好ましく、９０μｍ～２５０μｍの範囲であることが特に好ましい。

さらにまた、前記炭素繊維の平均繊維径（平均短軸長さ）についても、特に制限はなく適宜選択することができるが、確実に高い熱伝導性を得る点から、４μｍ～２０μｍの範囲であることが好ましく、５μｍ～１４μｍの範囲であることがより好ましい。

前記炭素繊維のアスペクト比（平均長軸長さ／平均短軸長さ）については、確実に高い熱伝導性を得る点から、８以上であることが好ましく、９～３０であることがより好ましい。前記アスペクト比が８未満であると、炭素繊維の繊維長（長軸長さ）が短いため、熱伝導率が低下してしまうおそれがあり、一方、３０を超えると、熱伝導シート１中での分散性が低下するため、十分な熱伝導率を得られないおそれがある。

ここで、前記炭素繊維の平均長軸長さ、及び平均短軸長さは、例えばマイクロスコープ、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等によって測定し、複数のサンプルから平均を算出することができる。

また、熱伝導シート１における前記繊維状の熱伝導性充填剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４体積％～４０体積％であることが好ましく、５体積％～３５体積％であることがより好ましい。前記含有量が、４体積％未満であると、十分に低い熱抵抗を得ることが困難になるおそれがあり、４０体積％を超えると、熱伝導シート１の成型性及び前記繊維状の熱伝導性充填剤の配向性に影響を与えてしまうおそれがある。また、熱伝導シート１における繊維状の熱伝導性充填剤を含む熱伝導性充填剤の含有量は、１５体積％～７５体積％であることが好ましい。

なお、繊維状の熱伝導性充填剤は、シート本体２の両面２ａ，２ｂに露出し、電子部品等の熱源やヒートシンク等の放熱部材と熱的に接触する。熱伝導シート１は、シート本体２の両面２ａ，２ｂに露出する繊維状熱伝導性充填剤が高分子マトリックス成分の未硬化成分で被覆される場合、電子部品等に搭載した際に繊維状熱伝導性充填剤と電子部品等との接触熱抵抗を下げることができる。

［無機物フィラー］
熱伝導シート１は、熱伝導性充填剤として、無機物フィラーをさらに含有させてもよい。無機物フィラーを含有させることにより、熱伝導シート１の熱伝導性をより高め、シートの強度を向上できる。前記無機物フィラーとしては、形状、材質、平均粒径等については特に制限がされず、目的に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、例えば、球状、楕円球状、塊状、粒状、扁平状、針状等が挙げられる。これらの中でも、球状、楕円形状が充填性の点から好ましく、球状が特に好ましい。

前記無機物フィラーの材料としては、例えば、窒化アルミニウム（窒化アルミ：ＡｌＮ）、シリカ、アルミナ（酸化アルミニウム）、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化亜鉛、炭化ケイ素、ケイ素（シリコン）、酸化珪素、金属粒子等が挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカが好ましく、熱伝導率の点から、アルミナ、窒化アルミニウムが特に好ましい。

また、前記無機物フィラーは、表面処理が施されたものを用いることができる。前記表面処理としてカップリング剤で前記無機物フィラーを処理すると、前記無機物フィラーの分散性が向上し、熱伝導シート１の柔軟性が向上する。

前記無機物フィラーの平均粒径については、無機物の種類等に応じて適宜選択することができる。前記無機物フィラーがアルミナの場合、その平均粒径は、１μｍ～１０μｍであることが好ましく、１μｍ～５μｍであることがより好ましく、４μｍ～５μｍであることが特に好ましい。前記平均粒径が１μｍ未満であると、粘度が大きくなり、混合しにくくなるおそれがある。一方、前記平均粒径が１０μｍを超えると、熱伝導シート１の熱抵抗が大きくなるおそれがある。

さらに、前記無機物フィラーが窒化アルミニウムの場合、その平均粒径は、０．３μｍ～６．０μｍであることが好ましく、０．３μｍ～２．０μｍであることがより好ましく、０．５μｍ～１．５μｍであることが特に好ましい。前記平均粒径が、０．３μｍ未満であると、粘度が大きくなり、混合しにくくなるおそれがあり、６．０μｍを超えると、熱伝導シート１の熱抵抗が大きくなるおそれがある。

なお、前記無機物フィラーの平均粒径は、例えば、粒度分布計、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定することができる。

［その他の成分］
熱伝導シート１は、上述した、高分子マトリックス成分及び繊維状熱伝導性充填剤、適宜含有される無機物フィラーに加えて、目的に応じてその他の成分を適宜含むこともできる。その他の成分としては、例えば、磁性粉、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化促進剤、遅延剤、微粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤等が挙げられる。

［磁性粉］
熱伝導シート１は、磁性粉を含有することにより、後述するように、シート本体２の他方の面２ｂ側から磁界を印加したときに、より確実にシート本体２が第２の剥離フィルム４側に引き寄せられ、第１の剥離フィルム３のみをシート本体２から剥離することができる。また、熱伝導シート１は、磁性粉の含有量を調整することにより、熱伝導シート１に電磁波吸収性能を付与してもよい。

前記磁性粉の種類については、磁性性を有すること以外は、特に限定されず、公知の磁性粉を適宜選択することができる。例えば、アモルファス金属粉や、結晶質の金属粉末を用いることができる。アモルファス金属粉としては、例えば、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ－Ｃｒ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｃｏ－Ｓｉ－Ｂ系、Ｃｏ－Ｚｒ系、Ｃｏ－Ｎｂ系、Ｃｏ－Ｔａ系のもの等が挙げられ、結晶質の金属粉としては、例えば、純鉄、Ｆｅ系、Ｃｏ系、Ｎｉ系、Ｆｅ－Ｎｉ系、Ｆｅ－Ｃｏ系、Ｆｅ－Ａｌ系、Ｆｅ－Ｓｉ系、Ｆｅ－Ｓｉ－Ａｌ系、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ａｌ系のもの等が挙げられる。さらに、前記結晶質の金属粉としては、結晶質の金属粉に、Ｎ（窒素）、Ｃ（炭素）、Ｏ（酸素）、Ｂ（ホウ素）等を微量加えて微細化させた微結晶質金属粉を用いてもよい。

なお、前記磁性金属粉については、材料が異なるものや、平均粒径が異なるものを二種以上混合したものを用いてもよい。

また、前記磁性金属粉については、球状、扁平状等の形状を調整することが好ましい。例えば、充填性を高くする場合には、粒径が数μｍ～数十μｍであって、球状である磁性金属粉を用いることが好ましい。このような磁性金属粉末は、例えばアトマイズ法や、金属カルボニルを熱分解する方法により製造することができる。アトマイズ法とは、球状の粉末が作りやすい利点を有し、溶融金属をノズルから流出させ、流出させた溶融金属に空気、水、不活性ガス等のジェット流を吹き付けて液滴として凝固させて粉末を作る方法である。アトマイズ法によりアモルファス磁性金属粉末を製造する際には、溶融金属が結晶化しないようにするために、冷却速度を１×１０^６（Ｋ／ｓ）程度にすることが好ましい。

上述したアトマイズ法により、アモルファス合金粉を製造した場合には、アモルファス合金粉の表面を滑らかな状態とすることができる。このように表面凹凸が少なく、比表面積が小さいアモルファス合金粉を磁性金属粉として用いると、高分子マトリックス成分に対して充填性を高めることができる。さらに、カップリング処理を行うことで充填性をより向上できる。

［熱伝導シートの製造方法］
次いで、熱伝導シート１の製造工程について説明する。本技術が適用された熱伝導シート１の製造工程は、高分子マトリックス成分に繊維状の熱伝導性充填剤等が含有された熱伝導性樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化させ、熱伝導性成形体を形成する工程（工程Ａ）と、前記熱伝導性成形体をシート状にスライスし、成形体シートを形成する工程（工程Ｂ）と、成形体シートを第１、第２の剥離フィルムで挟持しプレスすることにより、成形体シート表面を平滑化するとともに樹脂被覆層５を形成する工程（工程Ｃ）とを有する。

［工程Ａ］
この工程Ａでは、上述した高分子マトリックス成分及び繊維状熱伝導性充填剤、適宜含有される無機物フィラー、磁性粉その他の成分を配合し、熱伝導性樹脂組成物を調製する。なお、各成分を配合、調製する手順については特に限定はされず、例えば、高分子マトリックス成分に、繊維状熱伝導性充填剤、適宜、無機物フィラー、磁性粉、その他成分を添加し、混合することにより、熱伝導性樹脂組成物の調製が行われる。

次いで、炭素繊維等の繊維状の熱伝導性充填剤を一方向に配向させる。この充填剤の配向方法は、一方向に配向させることができる手段であれば特に限定はされない。例えば、中空状の型内に前記熱伝導性樹脂組成物を高剪断力下で押し出すこと又は圧入することによって、比較的容易に繊維状の熱伝導性充填剤を一方向に配向させることができ、前記繊維状の熱伝導性充填剤の配向は同一（±１０°以内）となる。

上述した、中空状の型内に前記熱伝導性樹脂組成物を高剪断力下で押し出すこと又は圧入する方法として、具体的には、押出し成型法又は金型成型法が挙げられる。前記押出し成型法において、前記熱伝導性樹脂組成物をダイより押し出す際、あるいは前記金型成型法において、前記熱伝導性樹脂組成物を金型へ圧入する際、前記熱伝導性樹脂組成物が流動し、その流動方向に沿って繊維状熱伝導性充填剤が配向する。この際、ダイの先端にスリットを取り付けると繊維状熱伝導性充填剤がより配向されやすくなる。

中空状の型内に押出し又は圧入された前記熱伝導性樹脂組成物は、当該型の形状、大きさに応じたブロック形状に成型され、繊維状の熱伝導性充填剤の配向状態を維持したまま前記高分子マトリックス成分を硬化させることによって、熱伝導性成形体が形成される。熱伝導性成形体とは、所定のサイズに切断して得られる熱伝導シート１の元となるシート切り出し用の母材（成形体）のことをいう。

中空状の型及び熱伝導性成形体の大きさ及び形状は、求められる熱伝導シート１の大きさ、形状に応じて決めることができ、例えば、断面の縦の大きさが０．５ｃｍ～１５ｃｍで横の大きさが０．５ｃｍ～１５ｃｍの直方体が挙げられる。直方体の長さは必要に応じて決定すればよい。

前記高分子マトリックス成分を硬化させる方法や条件については、高分子マトリックス成分の種類に応じて変えることができる。例えば、前記高分子マトリックス成分が熱硬化樹脂の場合、熱硬化における硬化温度を調整することができる。さらに、該熱硬化性樹脂が、液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤とを含有するものである場合、８０℃～１２０℃の硬化温度で硬化を行うことが好ましい。また、熱硬化における硬化時間としては、特に制限はないが、１時間～１０時間とすることができる。

［工程Ｂ］
図２に示すように、熱伝導性成形体６をシート状にスライスし、成形体シート７を形成する工程Ｂでは、配向した繊維状の熱伝導性充填剤の長軸方向に対して、０°～９０°の角度となるように、熱伝導性成形体６をシート状に切断する。これにより、繊維状熱伝導性充填剤は、シート本体２の厚み方向に配向される。

また、熱伝導性成形体６の切断については、スライス装置を用いて行われる。スライス装置については、前記熱伝導性成形体６を切断できる手段であれば特に限定はされず、公知のスライス装置を適宜用いることができる。例えば、超音波カッター、かんな（鉋）等を用いることができる。

熱伝導性成形体６のスライス厚みは、熱伝導シート１のシート本体２の厚みとなり、熱伝導シート１の用途に応じて適宜設定することができ、例えば０．５～３．０ｍｍである。

なお、工程Ｂでは、熱伝導性成形体６から切り出された成形体シート７に切れ込みを入れることにより、複数の成形体シート７に小片化してもよい。

［工程Ｃ］
工程Ｃでは、成形体シート７の一方の面に第１の剥離フィルム３を貼付し、成形体シート７の他方の面に第２の剥離フィルム４を貼付してプレスすることにより、シート表面を平滑化するとともに高分子マトリックス成分の未硬化成分をブリードさせることによってシート表面と第１、第２の剥離フィルム３，４との間に樹脂被覆層５を形成する。これにより、熱伝導シート１は、シート表面の凹凸を低減させるとともに、露出する繊維状の熱伝導性充填剤を被覆させ、熱源や放熱部材との密着性を向上し、軽荷重時の界面接触抵抗を軽減させ、熱伝導効率を向上させることができる。

前記プレスについては、例えば、平盤と表面が平坦なプレスヘッドとからなる一対のプレス装置を使用して行うことができる。また、ピンチロールを使用してプレスを行ってもよい。

前記プレスの際の圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、低すぎるとプレスをしない場合と熱抵抗が変わらない傾向があり、高すぎるとシートが延伸する傾向があるため、０．１ＭＰａ～１００ＭＰａの圧力範囲とすることが好ましく、０．５ＭＰａ～９５ＭＰａの圧力範囲とすることがより好ましい。

成形体シート７の両面に貼付される第１、第２の剥離フィルム３，４としては、例えばＰＥＴフィルムやポリエチレンフィルム等のプラスチックフィルムを用いることができる。この場合、第１、第２の剥離フィルム３，４は、成形体シート７の表面への貼付面にワックス処理やフッ素処理等の剥離処理を施してもよい。また、第１、第２の剥離フィルム３，４は、エンボス加工が施されていてもよい。

また、第１、第２の剥離フィルム３，４は、厚さ及び／又は材質を異ならせることにより、シート本体２からの剥離強度（Ｎ）が異なるように形成される。例えば、３０ｍｍ×３０ｍｍの熱伝導シート１において、第１の剥離フィルム３としてワックス処理が施された厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムを使用し、第２の剥離フィルム４としてエンボス処理された厚さ８０μｍのポリエチレンフィルムを使用した場合、引張・圧縮試験機において、ロードセル：５０（Ｎ）、速度：３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で１８０度剥離試験を行うと、シート本体２からの剥離強度（Ｎ）は、第１の剥離フィルム３が０．０３（Ｎ）（屈曲半径３ｍｍ）、第２の剥離フィルム４が０．０５（Ｎ）（屈曲半径０．５ｍｍ以下）となる。

［熱伝導シートの実装工程］
実使用時においては、熱伝導シート１は、例えば、半導体装置等の電子部品や、ヒートシンク等の各種放熱部材に実装される。このとき、熱伝導シート１は、シート本体２からの剥離強度が小さい方の剥離フィルム、例えば上述した例で言えば、第１の剥離フィルム３から剥離する。これにより、第１の剥離フィルム３に付着してシート本体２の全部が第２の剥離フィルム４から剥離することがなく、第２の剥離フィルム４に支持された状態でシート本体２の一方の面２ａを露出させることができる。熱伝導シート１は、樹脂被覆層５が露出したシート本体２の一方の面２ａを半導体装置等の電子部品又はヒートシンク等の放熱部材に貼り付け、その後、第２の剥離フィルム４をシート本体２の他方の面２ｂから剥離する。

ここで、本技術が適用された熱伝導シート１の実装工程は、上述した例とは逆に、第１の剥離フィルム３の剥離強度（Ｎ）が第２の剥離フィルム４の剥離強度（Ｎ）以上である場合において、シート本体２の他方の面側２ｂから磁力を印加し、第１の剥離フィルム３から剥離してもよい。第２の剥離フィルム３が貼付されているシート本体２の他方の面２ｂ側から磁力を印加することにより、シート本体２が第２の剥離フィルム４側に引き寄せられる。したがって、熱伝導シート１は、剥離強度が第２の剥離フィルム４以上である第１の剥離フィルム３を剥離する場合にも、第１の剥離フィルム３に付着してシート本体２の全部が第２の剥離フィルム４から剥離することがなく、第２の剥離フィルム４に支持された状態でシート本体２の一方の面２ａを露出させることができる。

シート本体２の他方の面２ｂ側から磁力を印加する方法としては、例えば図３に示すように第２の剥離フィルム４にマグネット８を密着する方法や、熱伝導シート１を磁界が発生するコイルが内蔵された支持台に第２の剥離フィルム４側を向けて載置する等の方法が挙げられる。

このとき、熱伝導シート１は、シート本体２に磁性粉が含有されていることが好ましい。シート本体２に磁性粉が含有されることにより、シート本体２の他方の面２ｂ側から磁界を印加したときに、より確実にシート本体２が第２の剥離フィルム４側に磁気吸着され、第１の剥離フィルム３のみをシート本体２から剥離することができる。

熱伝導シート１は、樹脂被覆層５が露出したシート本体２の一方の面２ａを半導体装置等の電子部品又はヒートシンク等の放熱部材に貼り付け、その後、第２の剥離フィルム４をシート本体２の他方の面２ｂから剥離する。

熱伝導シート１は、例えば、図４に示すように、各種電子機器に内蔵される半導体装置５０に実装され、熱源と放熱部材との間に挟持される。図４に示す半導体装置５０は、電子部品５１と、ヒートスプレッダ５２と、熱伝導シート１とを少なくとも有し、熱伝導シート１がヒートスプレッダ５２と電子部品５１との間に挟持される。熱伝導シート１を用いることによって、半導体装置５０は、高い放熱性を有し、またシート本体２中の磁性粉の含有量に応じて電磁波抑制効果にも優れる。

電子部品５１としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、グラフィック演算素子、イメージセンサ等の各種半導体素子、アンテナ素子、バッテリーなどが挙げられる。ヒートスプレッダ５２は、電子部品５１の発する熱を放熱する部材であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。熱伝導シート１は、ヒートスプレッダ５２と電子部品５１との間に挟持される。また熱伝導シート１は、ヒートスプレッダ５２とヒートシンク５３との間に挟持されることにより、ヒートスプレッダ５２とともに、電子部品５１の熱を放熱する放熱部材を構成する。

熱伝導シート１の実装場所は、ヒートスプレッダ５２と電子部品５１との間や、ヒートスプレッダ５２とヒートシンク５３との間に限らず、電子機器や半導体装置の構成に応じて、適宜選択できることは勿論である。また、放熱部材としては、ヒートスプレッダ５２やヒートシンク５３以外にも、熱源から発生する熱を伝導して外部に放散させるものであればよく、例えば、放熱器、冷却器、ダイパッド、プリント基板、冷却ファン、ペルチェ素子、ヒートパイプ、金属カバー、筐体等が挙げられる。

［第１の実施例］

次いで、本技術の第１の実施例について説明する。第１の実施例では、２液性の付加反応型液状シリコーンに、磁性粉４７ｖｏｌ%、繊維状フィラーとして平均繊維長２００μｍのピッチ系炭素繊維１８．５ｖｏｌ％を混合し、シリコーン組成物を調製した。２液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、主剤となるシリコーンＡ剤と硬化剤が含まれるＢ剤との配合比が、１８．７ｖｏｌ％：１５．３ｖｏｌ％となるように配合する。得られたシリコーン組成物を、中空四角柱状の金型（５０ｍｍ×５０ｍｍ）の内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中に押出成形し、５０ｍｍ□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて１００℃で６時間加熱してシリコーン硬化物とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物（熱伝導性成形体）を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが０．５ｍｍとなるようにスライサーでシート状に切断した。スライスして得られた成形体シートを１５枚並べて厚さ５０μｍの第１、第２の剥離フィルムに挟んで圧力０．５ＭＰａ、温度８７℃、時間３分の条件でプレスし、樹脂被覆層が形成された熱伝導シートを得た。得られた熱伝導シートは、シート本体のショア硬度(ｓｈｏｒｅＯＯ)が４５であった。シート本体の両面の剥離フィルムを剥離したところ、オイルブリードによるタックを有することを確認した。

第１の実施例では、得られた熱伝導シートのシート本体から第１の剥離フィルムを剥離し、作業性を確認、評価した。なお、その後、アルミ板にシート本体を密着させたのち、第２の剥離フィルムを剥がした際の作業性も確認した。評価は、シート本体から剥離フィルムのみが剥がれた場合を良好（〇）、剥離した剥離フィルムにシート本体の一部が付着した場合を普通（△）、剥離した剥離フィルムにシート本体の全部が付着した場合を不良（×）とした。

表１に示す剥離フィルムを貼付した熱伝導シートに対して、引張・圧縮試験機（（株）島津製作所製精密万能試験機ＡＧＳ－５０ＮＸ）において、ロードセル：５０（Ｎ）、速度：３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で剥離フィルムの１８０度剥離試験を行い、剥離強度（Ｎ）及び屈曲半径（Ｒ）を測定した。

［実施例１］
実施例１では、第１の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０３Ｎ）を使用し、第２の剥離フィルムとしてエンボス処理された厚さ８０μｍポリエチレンフィルム（剥離強度：０．０５Ｎ）を使用した。

［実施例２］
実施例２では、第１の剥離フィルムとしてエンボス処理された厚さ３００μｍポリエチレンフィルム（剥離強度：０．０１５Ｎ）を使用し、第２の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０３Ｎ）を使用した。

［実施例３］
実施例３では、第１の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０３Ｎ）を使用し、第２の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０６Ｎ）を使用した。

［実施例４］
実施例４では、第１の剥離フィルムとしてエンボス処理された厚さ３００μｍのポリエチレンフィルム（剥離強度：０．０１５Ｎ）を使用し、第２の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０６Ｎ）を使用した。

［比較例１］
比較例１では、第１の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０６Ｎ）を使用し、第２の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０６Ｎ）を使用した。

［比較例２］
比較例２では、第１の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０６Ｎ）を使用し、第２の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０３Ｎ）を使用した。

表２に示すように、実施例１～実施例４では、第１の剥離フィルムのシート本体からの剥離強度が、第２の剥離フィルムのシート本体からの剥離強度よりも小さいため、第１の剥離フィルムにシート本体が付着してシート本体が第２の剥離フィルムから剥離することがなかった。すなわち、第１の剥離フィルムのみを剥離することができ、良好な作業性を実現できた。

なお、アルミ板に貼付したシート本体から第２の剥離フィルムを剥離する際にシート本体がアルミ板から剥離した実施例もあったが、これらも第１の剥離フィルムの剥離性に問題は無く、また、第２の剥離フィルムの剥離性はアルミ板に対するシート本体のタックと第２の剥離フィルムの剥離強度との関係によるものであり、熱伝導シートのアルミ板への貼付作業における作業性は良好であった。

一方、比較例１は、シート本体からの剥離強度が第１の剥離フィルムと第２の剥離フィルムとで同じであるため、剥離した第１の剥離フィルムにシート本体の一部が付着した。また、比較例２は、第１の剥離フィルムのシート本体からの剥離強度が、第２の剥離フィルムのシート本体からの剥離強度よりも大きいため、剥離した第１の剥離フィルムにシート本体の全部が付着した。

［第２の実施例］
次いで、本技術の第２の実施例について説明する。第２の実施例では、第１の実施例で用いた熱伝導シートにおいて、第２の剥離フィルムにマグネットを密着させることによりシート本体の他方の面側から磁力を印加しながら第１の剥離フィルムを剥離し、作業性を確認、評価した。なお、露出されたシート本体の一方の面をアルミ板に密着させたのち、第２の剥離フィルムを剥がした際の作業性も確認した。評価は、シート本体から剥離フィルムのみが剥がれた場合を良好（〇）、剥離した剥離フィルムにシート本体の一部が付着した場合を普通（△）、剥離した剥離フィルムにシート本体の全部が付着した場合を不良（×）とした。

［実施例５］
実施例５では、第１の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０６Ｎ）を使用し、第２の剥離フィルムとしてエンボス処理された厚さ３００μｍポリエチレンフィルム（剥離強度：０．０１５Ｎ）を使用した。

［比較例３］
比較例３では、第１の剥離フィルムとしてワックスで剥離処理された厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（剥離強度：０．０６Ｎ）を使用し、第２の剥離フィルムとしてエンボス処理された厚さ３００μｍポリエチレンフィルム（剥離強度：０．０１５Ｎ）を使用した。

また、比較例３では、シート本体の他方の面側から磁力を印加することなく第１の剥離フィルムを剥離した。

表３に示すように、実施例５では、第２の剥離フィルムにマグネットを密着させることによりシート本体の他方の面側から磁力を印加しながら第１の剥離フィルムを剥離したため、剥離強度は第２の剥離フィルムよりも第１の剥離フィルムが大きいにも拘わらず、第１の剥離フィルムのみを剥離することができた。

一方、比較例３は、シート本体の他方の面側から磁力を印加せずに第１の剥離フィルムを剥離したため、シート本体が第２の剥離フィルムから剥離し第１の剥離フィルムにシート本体の全部が付着した。

１ 熱伝導シート、２ シート本体、３ 第１の剥離フィルム、４ 第２の剥離フィルム、５ 樹脂被覆層、６ 熱伝導性成形体、７ 成形体シート、８ マグネット

Claims (11)

1. シリコーンゲルからなる高分子マトリックス成分と繊維状の熱伝導性充填剤とを含む熱伝導性樹脂組成物の硬化物であって、表面に樹脂被覆層が設けられ、タックを有するシート本体と、
   前記シート本体の一方の面に貼付された第１の剥離フィルム、及び前記シート本体の前記一方の面と反対側の他方の面に貼付された第２の剥離フィルムを有し、
   前記第１の剥離フィルムと前記第２の剥離フィルムは、前記シート本体からの剥離強度が異なることを特徴とする熱伝導シート。
2. 前記第１の剥離フィルムと前記第２の剥離フィルムの、厚み及び／又は材質が異なることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導シート。
3. 前記第１の剥離フィルム及び前記第２の剥離フィルムは、剥離処理又はエンボス加工されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱伝導シート。
4. 前記シート本体と前記第１、第２の剥離フィルムを１８０度剥離した時の剥離強度が０．０１～０．１Ｎ、又は１８０度剥離した時の屈曲半径（Ｒ）が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の熱伝導シート。
5. 前記シート本体は、磁性粉を含むことを特徴とする請求項１～４に記載の熱伝導シート。
6. 前記シート本体は、ショアＯＯ硬度が５０以下、かつ厚みが０．５ｍｍ以下である請求項１～５のいずれか１項に記載の熱伝導シート。
7. シート本体の一方の面に第１の剥離フィルムが貼付され、前記シート本体の前記一方の面と反対側の他方の面に第２の剥離フィルムが貼付された熱伝導シートを用意する工程と、
   前記シート本体の前記他方の面側から磁力を印加し、前記第１の剥離フィルムを剥離する工程と、
   前記シート本体の前記一方の面を電子部品に貼付する工程と、
   前記第２の剥離フィルムを剥離する工程を有する
   熱伝導シートの実装方法。
8. 前記第１の剥離フィルムの前記シート本体からの剥離強度が、前記第２の剥離フィルムの前記シート本体からの剥離強度以上である請求項７に記載の熱伝導シートの実装方法。
9. 前記シート本体と前記第１、第２の剥離フィルムを１８０度剥離した時の剥離強度が０．０１～０．１Ｎ、又は剥離時の屈曲半径（Ｒ）が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の熱伝導シートの実装方法。
10. 前記シート本体は、磁性粉を含むことを特徴とする請求項７～９に記載の熱伝導シートの実装方法。
11. 熱伝導シートが貼付された電子部品を有する電子機器の製造方法において、
    シート本体の一方の面に第１の剥離フィルムが貼付され、前記シート本体の前記一方の面と反対側の他方の面に第２の剥離フィルムが貼付された熱伝導シートを用意する工程と、
    前記シート本体の前記他方の面から磁力を印加し、前記第１の剥離フィルムを剥離する工程と、
    前記シート本体の前記一方の面を電子部品に貼付する工程と、
    前記第２の剥離フィルムを剥離する工程を有する
    電子機器の製造方法。

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