JP4938466B2

JP4938466B2 - 電子実装基板、光反射性熱伝導カバーレイフィルム

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Publication number: JP4938466B2
Application number: JP2007004309A
Authority: JP
Inventors: 辰一郎金
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: JP2008169513A

Description

本発明は、高い光反射性と熱伝導性を有し、各種基板へのコーティングにも適する機能複合フィラーとその樹脂組成物に関し、例えば液晶ディスプレイのバックライトに用いられる光反射フィルムや、ＬＥＤ、レーザーダイオード等が実装される実装基板の用途等に好適に応用される。

昨今の液晶ディスプレイの大型化等に伴い、バックライトの輝度向上のニーズが高まっているが、これに伴いバックライト部分で従来よりも多くの熱が発生するようになってきており、この放熱対策が急務になっている。例えば直下型バックライトの背面側に設けられる光反射フィルムとしては、内部に多数の空孔を有するプラスチックフィルム（例えば参考文献１）が多く用いられているが、冷陰極管の直下の当る部分では特に大きな温度上昇が観られ、この放熱対策が重要になりつつある。

またＬＥＤ、レーザーダイオード等の発光素子を実装する配線基板においても、発光素子で発生する熱を効果的に放熱できるパスの形成が必要になっている。

一方、フィラー表面への機能複合化技術に関しては、例えばバレルめっき装置を用いた電解めっき法により、微粒子表面にめっき層を形成する技術が提案されている。（例えば参考文献２）
前記光反射フィルムの放熱対策に関しては、例えばフィルムの光源に相対する面と反対側の面に熱伝導率の高い層（以下、熱伝導層と記す）を積層する事によって、フィルム内部に溜まった熱を熱伝導層に移動させ、更に熱伝導層の面内もしくは厚み方向に輸送する事によって実現する事ができると考えられる。

熱伝導層は、輸送熱量確保の点から少なくとも数μｍ以上の厚みで積層する事が好ましく、高熱伝導率の金属箔を粘着層を介して積層する方法や、高熱伝導率のフィラーを分散した高熱伝導性の樹脂層を積層する方法が好ましく挙げられる。

しかしながら、金属箔を積層する方法では光反射フィルムの熱膨張率との相違による反りの発生や粘着層を介する事による熱伝導阻害等の問題があり、また熱伝導性の樹脂層を積層する方法では層の光反射率が十分高い値を有していない場合には、光反射フィルムの光源と相対する側の面の光反射率が著しく低下してしまうとの問題点があった。

また発光素子実装用の配線基板の放熱対策に関して、その一つの方法として、発光素子実装面側の配線基板表面に熱伝導パスとして機能する熱伝導樹脂層をパターン積層する方法が考えられる。しかしながら、これら配線基板では光利用効率向上の観点から、発光素子が実装される側の基板表面の光反射性を高める必要が生ずる場合が多く、熱伝導樹脂層の積層と高い光反射率の実現を両立する事が困難であった。
特開２００２−１３７３５０号公報特開２００６−０３７２２８号公報

本発明の目的は上記従来技術が有していた問題点を解消し、高い光反射性と熱伝導性を有し、各種基板へのコーティングにも適する機能複合フィラーおよびそれよりなる樹脂組成物を用いた光反射性熱伝導カバーレイフィルム及び電子実装基板を提供することにある。

本発明は以下の通りである。
１．平均繊維径０．１〜３０μｍ、アスペクト比２〜１００、平均繊維長０．２〜１０００μｍ、真密度２．０〜２．５ｇ／ｃｃのピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーの少なくとも側面表面が、厚み０．０１〜１０μｍの光反射性の層で被覆されている光反射性熱伝導性フィラーとバインダ樹脂とを含み、該光反射性熱伝導性フィラーの混合割合が全固形成分中の５〜８０重量％である光反射性熱伝導性樹脂組成物からなる、厚み５〜１０００μｍの光反射性熱伝導樹脂層を、厚み１〜１００μｍの電気絶縁性のプラスチックフィルムの片面に積層し、他方の面に電気絶縁性の接着層を積層してなる光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
２．電気絶縁性のプラスチックフィルムが、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）による厚み２〜２０μｍのフィルムである前記１の光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
３．前記１または前記２の光反射性熱伝導性カバーレイフィルムと、該カバーレイフィルムの電気絶縁性の接着層面に実装基板の配線パターンが積層されてなる電子実装基板。
４．平均繊維径０．１〜３０μｍ、アスペクト比２〜１００、平均繊維長０．２〜１０００μｍ、真密度２．０〜２．５ｇ／ｃｃのピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーの少なくとも側面表面が、厚み０．０１〜１０μｍの光反射性の層で被覆されている光反射性熱伝導性フィラーとバインダ樹脂とを含み、該光反射性熱伝導性フィラーの混合割合が全固形成分中の５〜８０重量％である光反射性熱伝導性樹脂組成物からなる、厚み５〜１０００μｍの光反射性熱伝導樹脂層を、電気絶縁層およびまたは電気絶縁性接着層を介して、実装基板の配線パターン上に積層してなる電子実装基板。
５．電気絶縁層およびまたは電気絶縁性接着層が、厚み１〜１００μｍの電気絶縁性のプラスチックフィルムの一方の面に電気絶縁性の接着層が積層されてなる、前記４の電子実装基板。

次に、本発明の実施の形態について詳しく説明する。

本発明に用いる光反射性熱伝導性フィラーは、非常に高い熱伝導率を有するピッチ系黒鉛性炭素繊維の表面に光反射性の層を積層したものである。

ピッチ系黒鉛化炭素繊維は、環状炭化水素からなる石油・石炭等のピッチ類を原料とし、紡糸、不融化、炭化焼成、更には非常に高温の黒鉛化処理等を経た上で、黒鉛化炭素繊維としての諸性能が発現する。黒鉛化炭素繊維は単結晶ではないものの、多数の網面構造を有した黒鉛結晶を含んでおり、これら結晶由来の特性として、ＰＡＮ系炭素繊維等よりも高い電気伝導率、熱伝導率、弾性率を有し、またセラミック並みの低熱膨張率を有する。

黒鉛結晶の熱伝導性はダイアモンドほどではないが、銀や銅の如き金属よりも優れるものである。六方晶形であるため異方性を持ち、特に黒鉛結晶の六角網面方向には６００Ｗ／ｍ・Ｋを超える値を発現する事ができる。

したがって、これらピッチ系黒鉛化繊維は樹脂材料その他の他種材料と複合化することでその熱伝導性や導電性を高め、熱的な寸法安定性、機械的剛性も高める事ができる。

本発明に用いるピッチ系黒鉛化炭素繊維は、その繊維軸方向の熱伝導率として、少なくとも２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である事が好ましく、より好ましくは３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、更に好ましくは４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、最も好ましくは５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。

このような高い熱伝導率を炭素繊維に発現させる上では、炭素繊維中の黒鉛結晶の含有率（以下、黒鉛化率と記す）が高い事が好ましく、また結晶子のサイズが大きい事が高熱伝導実現に好ましい。これは炭素繊維における熱伝導が主にフォノンの伝導によって担われている事に起因する。

黒鉛化率に関しては、その反映値としてピッチ系黒鉛化炭素繊維の真密度が２．０〜２．５ｇ／ｃｃの範囲にあることが好ましい。

また結晶子サイズに関しては、炭素材料中の黒鉛結晶（六角網面）のｃ軸方向の結晶子サイズ（Ｌｃ）が２０〜１００ｎｍの範囲にある事が好ましい。

また更に好ましくは、炭素材料中の黒鉛結晶（六角網面）のａｂ軸方向の結晶子サイズ（Ｌａ）はが３０〜２００ｎｍの範囲にある事が好ましい。
尚、これらの結晶子サイズは、Ｘ線回折法で求めることができ、解析手法としては学振法を用い、黒鉛結晶の（００２）面、（１１０）面からの回折線を用いて求める事ができる。

このように黒鉛化率が非常に高い炭素材料を得る上では、前述のように、ＰＡＮ、レイヨン等の原料はあまり好ましくなく、縮合され複素環を有する環状炭化水素、すなわちピッチ系の原料を用いた方が好ましく、更にそれらの中でも特に液晶性メソフェーズピッチを用いる事が好ましい。

また炭素材料の形態に関しては、球状もしくは不定形のものも利用可能であるが、特にメソフェーズピッチを用いた場合に黒鉛結晶の成長面がほぼ一方向に配向して極めて高い熱伝導性を得る事が可能となる繊維状の形状である事がより好ましい。

これらの事から、本発明で用いる炭素材料としては前記ピッチを原料としたピッチ系黒鉛化炭素繊維が最適である。

このようなピッチ系炭素繊維の原料としては、例えば、ナフタレンやフェナントレンといった縮合多環炭化水素化合物、石油系ピッチや石炭系ピッチといった縮合複素環化合物等が挙げられる。なかんずくナフタレンやフェナントレンの如き縮合多環炭化水素化合物が好ましい。

殊に光学的異方性ピッチ、即ちメソフェーズピッチが好ましい。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよいが、メソフェーズピッチを単独で用いることが黒鉛化処理において黒鉛化率を高めることができるため、結果的に炭素繊維の熱伝導性を向上でき、好ましい態様となる。

原料ピッチの軟化点はメトラー法により求めることができ、２３０℃以上３４０℃以下の範囲のものが好ましい。軟化点が２３０℃より低いと、不融化の際に繊維同士の融着や大きな熱収縮が発生する。また、３４０℃より高いものでは、紡糸工程において、ピッチの熱分解が生じ紡糸成形が困難になる傾向がある。さらに、高温度の紡糸条件では、ガス成分が発生し、紡出繊維内部に気泡が発生し強度劣化を招くほか断糸も起き易い。

原料ピッチは公知の溶融紡糸法もしくはメルトブロー法により紡糸され、その後、不融化、炭化焼成、ミリング、篩い分け、黒鉛化の諸工程によって繊維長の比較的短く、フィラーとして最適なピッチ系黒鉛化炭素繊維となる。

以下においては、一例としてメルトブロー法を用いたピッチ系黒鉛化炭素繊維製造に関する諸工程について説明する。

まず紡糸ノズルの形状については特に制約はないが、ノズル孔の長さと孔径の比が３よりも小さいものが好ましく用いられ、更に好ましくは１．５程度のものが用いられる。

紡糸時のノズルの温度についても特に制約はなく、安定した紡糸状態が維持できる温度であれば問題がない。原料ピッチの粘度が適切な範囲であれば、紡糸状態が安定する、即ち、紡糸時のピッチ粘度が０．１〜２０Ｐａ・Ｓ、好ましくは８〜１６Ｐａ・Ｓに、さらに好ましくは１０〜１４Ｐａ・Ｓなる温度であればよい。

ノズル孔から出糸されたピッチ繊維は、１００〜３７０℃に加温された毎分１００〜１００００ｍの線速度のガスを細化点近傍に吹き付けることによって短繊維化される。吹き付けるガスとしては空気、窒素、アルゴン等々を用いることができるが、コストパフォーマンスの点から空気が望ましい。

ピッチ繊維は、金網ベルト上に捕集され、連続的なマット状になり、さらにクロスラップされることで所定の目付（単位面積あたりの重量）のウェブとなる。

このようにして得られたピッチ繊維よりなるウェブは、繊維同士が交絡することで３次元的なランダム性を有している。これらウェブは公知の方法で不融化できる。

不融化は、空気又はオゾン、二酸化窒素、窒素、酸素、ヨウ素若しくは臭素を空気に添加した混合ガスを用いて、例えば２００〜３００℃前後の温度において一定時間の熱処理を付与することで達成される。安全性、利便性を考慮すると空気中で実施することが望ましい。

不融化したピッチ繊維は、次いで真空中又は窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガス中において、７００〜９００℃の温度範囲で焼成される。通常、焼成は常圧において、コストの安い窒素を用いて実施される。

不融化・焼成されたピッチ繊維よりなるウェブは、さらに短繊維化を進め、所定の繊維長にするために、ミリング、篩分けを実施する。ミリングには、ビクトリーミル、ジェットミル、高速回転ミル等の粉砕機又は切断機等が使用される。ミリングを効率よく行うためには、ブレードを取付けたロータを高速に回転させることにより、繊維軸に対して直角方向に繊維を寸断する方法が適切である。

ミリングによって生じる繊維の平均繊維長は、ロータの回転数、ブレードの角度等を調整することにより制御され、さらに篩を通し、篩の目の粗さの組み合わせにより分級できる。

上記のミリング処理、篩分けを終えた繊維を２３００〜３５００℃に加熱して黒鉛化し、最終的なピッチ系炭素短繊維とする。黒鉛化は、アチソン炉等にて非酸化性雰囲気下で実施される。

尚、本発明に用いるピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーは、透過型電子顕微鏡でフィラー端面の形状を観察して、グラフェンシートが閉じた構造になっている事が好ましい。フィラーの端面がグラフェンシートとして閉じている場合には、余分な官能基の発生や、形状に起因する電子の局在化が起こらないので、水のような不純物の濃度を低減することができる。

なお、グラフェンシートが閉じているとは、炭素繊維を構成するグラフェンシートそのものの端部が炭素繊維端部に露出することなく、グラファイト層が略Ｕ字上に湾曲し、湾曲部分が炭素繊維端部に露出している状態である。

また、本発明に供するピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーは走査型電子顕微鏡での観察表面が実質的に平坦である。ここで、実質的に平坦であるとは、フィブリル構造のような激しい凹凸を表面に有しないことを云い、フィラーの表面に激しい凹凸が存在する場合には、マトリクス樹脂との混練に際して表面積の増大に伴う粘度の増大を惹起し、成形性を低下させることから、表面凹凸はできるだけ小さい状態が望ましい。

上述のピッチ系炭素繊維フィラーは、ミリングを行った後に黒鉛化処理を実施することによって、容易に得ることができる。

こうして得られるピッチ系黒鉛化炭素繊維の繊維径は、光学顕微鏡で観測した平均繊維径（Ｄ１）として１〜３０μｍであり、より望ましくは３〜２０μｍ、更に好ましくは５〜１５μｍである。繊維径が３０μｍより大きい場合は、不融化工程で近接する繊維同士の融着が起きやすく、１μｍ未満の場合は、ピッチ系炭素繊維フィラーの重量当たりの表面積が増大し、繊維表面が実質的に平坦であっても、表面に凹凸を有する繊維と同様に成形性を低下させてしまい、実際面で不適切となる場合がある。また、光学顕微鏡で観測した平均繊維径（Ｄ１）に対する繊維径の分散である繊維径分散（Ｓ１）の百分率は５〜１８％の範囲が好ましい。より好ましくは５〜１５％の範囲である。

尚、これまでに述べたメルトブロー紡糸法を用いたピッチ系黒鉛化炭素繊維の他にも、本発明に利用できるピッチ系黒鉛化炭素繊維としては溶融紡糸法によるピッチ系黒鉛化炭素繊維が挙げられる。ただしピッチ系黒鉛化炭素繊維の生産性や品質（表面性、外観等）においてはメルトブロー紡糸法がより優れている事から、本法によるピッチ系黒鉛化炭素繊維を用いる事がより好ましい。

さて一方、これまでに述べたピッチ系黒鉛化炭素繊維よりも、繊維径が更に小さく微細なピッチ系黒鉛化炭素繊維として、例えば国際公開第０４／０３１４６１号パンフレット等に、芯材として炭素材料、マトリクス材としてオレフィン系材料等を用いたブレンド紡糸法（もしくはコンジュゲート紡糸法）により複合繊維を作成し、後処理としてマトリクス材を溶解除去する事により、最終的に０．１〜１μｍ前後の繊維径を有する微細な黒鉛化ピッチ系炭素繊維を高い生産性で得る手法が開示されており、これらも好適に用いる事ができる。

これらの事を総合して、本発明で好ましく用いられるピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維径としては、およそ０．１〜３０μｍの範囲である。

また平均繊維長／平均繊維径の比で表わされるアスペクト比はおよそ２〜１００の範囲にある事が好ましい。アスペクト比が２未満であると、繊維形状の特徴を活かしにくくなり、１００を超えると嵩密度が下がり、高密度充填が困難になるからである。

尚、アスペクト比はより好ましくは２〜６０の範囲、更に好ましくは３〜３０の範囲、最も好ましくは３〜１５の範囲である。

一方、ピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維長は１０００μｍ以下である事が好ましい。１０００μｍを超えた場合には、嵩密度が大きく低下し、バインダ樹脂中への分散割合を高める事が困難になる。平均繊維長はより好ましくは５００μｍ以下、更に好ましくは３００μｍ以下である。一方、平均繊維長の下限としてはおよそ０．２μｍである。

さて本発明においては、これらピッチ系黒鉛化炭素繊維の少なくとも側面を含む表面に高い光反射性を有する層（以下、光反射層と記す）を形成する事が大きな特徴である。

本発明においては、長繊維状の炭素繊維に対して光反射層を積層（長繊維状の炭素繊維に対する被覆形成方法については例えば特開平２００５−０８２８７６号広報に例示されている）した後に、カッティング、ミリング（粉砕）等の工程を行って、光反射性熱伝導性フィラーを得る方法も用いる事ができるが、本発明においては特に、短繊維状の炭素繊維に対して、光反射層を形成する方法が好ましく用いられ、この場合には炭素繊維の側面のみならず、端面部分にも光反射層が形成できる。このように炭素繊維の端面を含む全表面に光反射層が積層される事は炭素繊維の光反射率をより高める観点において非常に好ましいと言える。

光反射層の厚みはおよそ０．０１〜１０μｍである事が好ましい。厚み０．０１μｍ未満では光反射性が不十分であり、１０μｍを超えると炭素繊維への密着性が低下したり、熱抵抗成分として熱伝導の妨げになる場合があり、好ましくない。尚、光反射層の厚みは、より好ましくは０．０３〜５μｍであり、更に好ましくは０．０５〜３μｍである。

光反射層は例えば、金属およびまたはセラミクスの皮膜、およびまたは金属およびまたはセラミクスの微粒子からなる層である事が好ましい。

これら皮膜およびまたは微粒子として用いられる金属種としては、銀、ニッケル、コバルト、白金、チタン、鉛、錫、タングステン、アルミニウム、亜鉛、金、銅、鉄、クロム等の金属やそれらの合金および２種以上の複合微粒子（例えば銀コート銅粉等）が好ましく用いられ、その中でも特に銀が好ましく用いられる。

またセラミクスとしては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ケイ素、チタン酸バリウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等のセラミクスそれらの混合組成からなるセラミクスが用いる事ができ、その中でも特に酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウムが好ましく用いられる。
微粒子としては、後述のメカノケミカル法等による炭素繊維への複合化を効率的に行う観点において、できるだけ球状に近いものを用いる事が好ましい。粒径としてはおよそ０．０１〜１０μｍ程度のものが好ましく、より好ましくは０．３〜３μｍである。また同様の観点から、これら金属やセラミクスの微粒子が高割合（およそ７０重量％以上）で分散された樹脂材料を微粒子化したものもほぼ同義に用いる事ができる。

これら皮膜およびまたは微粒子からなる光反射層を、炭素繊維表面に積層する方法としては、先の特許文献２のバレルめっき装置に例示されるように、回転場やその他流動場を利用した流体中での微粒子への電解めっき手法や、無電解めっき等の湿式めっき法、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、レーザーアブレーション法などの物理的蒸着法、プラズマＣＶＤ等の化学的蒸着法等による皮膜形成方法や、微粒子を機械的衝撃に基づき複合固着させるメカノケミカル法、回転流動装置（例えば奈良機械産業社製「オミニテックス」）を用いた手法等が挙げられ、これらの中でも流動場を用いた湿式めっき、メカニケミカル法等の方法が特に好ましく用いられる。

流動場を用いた湿式めっき方法の代表例はバレルめっき法である。バレルめっき法は、例えば、回転可能な多角形の筒状の容器（バレル）内にめっき液および被処理材料を入れ、バレル内に設けた電極と被処理材料がバレルの回転に伴い接触した際に被処理材料にめっき皮膜が形成されるようにする方法であり、微粒子のめっき処理では比較的一般に用いられている。ただし微粒子への電解めっきに適する液体流動場の形成については、前記のバレルの回転による方法のみならず、他の方法でも実現が可能であり、例えば特殊な高速攪拌機等を用いた強制乱流発生等の手法も利用可能である。

めっき浴の組成については、銀の場合の一例として、銀の原料となる一価の銀化合物として、酸化銀、硫酸銀、クエン酸銀、硝酸銀、塩化銀、ヨウ化銀、メタンスルフォン酸銀等を用い、これらは必要に応じ、希薄な酸溶液等に溶解した後、ＰＨ値を適当な範囲に調整したものを用いる。また皮膜の表面光沢を高める目的の表面調整剤として、ポリエチレングリコール、ポリオキシアルキルエーテル、ポリオキシエチレン等を添加しても良い。

さて光反射層の積層に当たっては、炭素繊維表面との密着性向上等の目的で、必要に応じ、炭素繊維表面に表面処理を施しても良い。こうした表面処理としては各種コーティング処理（浸せきコーティング、噴霧コーティング、電着コーティング、各種メッキ、プラズマＣＶＤ等）、オゾン処理、プラズマ処理、コロナ処理、イオン打ち込み処理、電解酸化処理、酸・アルカリその他の薬液処理等が挙げられ、炭素繊維表面への樹脂、無機物、金属酸化物、金属、およびそれらの微粒子等のコーティング、親水性官能基や金属元素等の導入による表面活性化、疎水性基の導入による表面不活性化、エッチングによる表面粗度のコントロール等が可能になる。

さて次に、これら光反射性熱伝導性フィラーを分散してなる光反射性熱伝導性組成物について説明を行う。

光反射性熱伝導製組成物は、少なくとも光反射性熱伝導性フィラーと樹脂バインダを含んで構成され、さらに組成物の全固形成分中に光反射性熱伝導性フィラーを５〜８０重量％の範囲で混合してなるものである。混合割合が５重量％未満であると、熱伝導性を高める効果が不十分であり、８０重量％以上では分散性や組成物としての流動性に問題を生じる場合があり、好ましくない。尚、混合割合はより好ましくは１０〜６０重量％、更に好ましくは１５〜４０重量％である。

樹脂バインダとしては、熱可塑性樹脂でも硬化性樹脂でも使用可能である。また用途に応じて、粘着性（接着性）を有する樹脂材料も用いる事ができる。

具体的には、アクリル樹脂（メタクリレート、アクリレート）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂（不飽和ポリエステルを含む）、ポリエステルアクリレート樹脂、シリコーンポリイミド樹脂、エポキシシリコーン樹脂、アクリルゴム微粒子分散エポキシ樹脂等が好適に挙げられるが、特に大きな限定はない。尚、硬化性樹脂の場合には、必要に応じて反応開始剤や硬化剤等を添加した上で、空気中の水分、熱、紫外線等によって樹脂の架橋、硬化が可能である。

組成物には必要に応じ、この他の成分として、他種のフィラー、分散剤、界面活性剤、溶剤等を混合する事ができる。

他種のフィラーとしては、前記例示の金属やセラミクスの微粒子が好ましく挙げられ、必要に応じ２種以上を混合してもよい。

さて、これらの光反射性熱伝導性樹脂組成物は、例えば適当な基体上にコーティングする事により、光反射性の熱伝導樹脂層を為す事ができる。尚、光反射性熱伝導樹脂層は、後で剥離可能な基体上、もしくは２つの基体間に挟み込む形でコーティングを行い、層を為した後に、基体を剥離する事によって、自立性の光反射性熱伝導シートとして作成する事もできる。尚、こうした自立性の光反射性熱伝導シートは、粘着性を有するシートであるような場合等、必要に応じ、基体を剥離しない状態で製造を行い、実際の使用の際に基体を剥離する等の方法も好ましく用いられる。

コーティングは公知の諸手法によって可能であり、例えばグラビヤコーティング、ナイフコーティング、ダイコーティング、スリットダイコーティング、バーコーティング、スクリーン印刷、インクジェット法等の手法が挙げられる。尚、スクリーン印刷やインクジェット等の手法によれば、基体上の必要箇所のみにパターン形成する事もできる。

尚、光反射性熱伝導性樹脂組成物は、微粒子の分散性を高める目的での分散剤添加、コーティングに適する粘度に調整する目的での各種有機溶剤その他の溶剤添加、光反射性熱伝導樹脂層の表面平滑性を高める目的でのシリコーンオイルその他のレベリング剤、界面活性剤等の添加を行っても良い。

光反射性熱伝導樹脂層の厚みはおよそ５〜１０００μｍである事が好ましい。５μｍ未満では熱伝導樹脂層の熱の輸送能力が不十分となる場合が多く、また１０００μｍを超えると層の均一形成や密着性が低下したり、層のフレキシビリティ、柔軟性が低下したりする場合が多くなるので好ましくない。

尚、樹脂層の厚みは、より好ましくは２０〜７００μｍ、更に好ましくは３０〜５００μｍ、最も好ましくは４０〜３００μｍである。

また光反射性熱伝導樹脂層の光反射率の値は高い程好ましいが、本発明においては、４００〜７００ｎｍの可視領域における平均反射率として、少なくとも２０％以上である事が好ましい。光反射率は、より好ましくは５０％以上、更に好ましくは６５％以上、最も好ましくは８０％以上である。

また、これら光反射性熱伝導層の熱伝導率は公知の方法によって測定することができるが、その中でも、プローブ法、ホットディスク法、レーザーフラッシュ法が好ましく、特にプローブ法が簡易的で好ましい。光反射性熱伝導層の熱伝導率の値は高いほど好ましいが、本発明においては、少なくとも１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である事が好ましい。熱伝導率は、より好ましくは２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、更に好ましくは３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、最も好ましくは５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。

さて、これら本発明の光反射性熱伝導層は適当な基体上に積層形成する事により、基体上に熱伝導経路（放熱パス）を形成するとともに、形成した部分の光反射性を高める事ができる。

例えば、液晶ディスプレイの直下型バックライトユニットの光反射フィルムの冷陰極管と相対する面と反対側の面にコーティング、積層する事により、冷陰極管の発熱に伴い光反射フィルム内に溜まった熱を効率的に放散する事が可能になる。尚、前記光反射フィルムとしては現在、多孔性フィルム、すなわち内部に多数の空孔を有し、それら空孔部での光散乱に基づいて高い光反射性を呈するプラスチックフィルムが多く用いられている。より具体的には、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）やオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン等）の多孔質フィルムが好ましく用いられ、本発明においてもこれらのフィルムを基板として用いる事が特に好ましい。

また前記光反射フィルムと光反射性熱伝導層との密着性を向上する目的で、光反射フィルムの表面処理も好ましく行われる。これら表面処理としては、プラズマ処理、オゾン処理、各種カップリング剤処理、エポキシ系樹脂等の各種樹脂材料の薄葉コーティング等が例示される。

尚、光反射性熱伝導層は例えば、粘着テープ、接着テープ等の形状で作成する事により、バックライトユニットで光反射フィルムの背面側に配置されるフレーム（金属製もしくは樹脂製）と光反射フィルムとの粘着、接着固定を兼ねさせる事もできる。この場合には、光反射フィルムとフレームとの間に空気層が介在しなくなり、更に効率的な放熱パスを形成する事ができる。

また更に、光反射性熱伝導層は光反射フィルムの全面に一様に積層しても良いが、例えば冷陰極管の直下に相当し、高温になる部分のみにパターン状に積層形成されても良い。こうしたパターン状に積層形成する方法としては例えば、所定のパターンに基づいてスクリーン印刷を行う方法、光感応型のレジスト樹脂をバインダ樹脂として用い、層形成後に光照射パターンに応じたエッチングを行う方法、前記の粘着テープ、接着テープ等の形状に作成して、所定の部分に局所的に貼り付ける等の方法が挙げられる。

さて本発明の光反射性熱伝導層は、例えば実装基板、特にＬＥＤ、レーザーダイオード等の発光素子用の実装基板において、デバイス実装面の金属配線パターン上に電気絶縁層を介して積層する事により、デバイス実装面内にデバイスの発熱を効率的に放熱する放熱パス（熱拡散、熱輸送）を形成し、また同時にヒートシンク（気相への熱放出機構）としても機能させる事もできる。更には、実装基板表面の光反射性を高める事ができるので、発光素子の出射光をより効率的に外部空間に取り出す事が可能になる。

電気絶縁層は、必要レベルの電気絶縁性（例えば体積抵抗として１０Ｅ９Ω・ｍ以上、より好ましくは１０Ｅ１２Ω・ｍ以上、更に好ましくは１０Ｅ１５Ω・ｍ以上）を有する事が好ましい。また各種デバイス実装工程に耐え得る耐熱性、化学的安定性、薄葉性を有する事が好ましい。

こうした電気絶縁層としては、各種のソルダーレジスト、各種エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂等による電気絶縁性樹脂、およびそれらによる接着層、および電気絶縁性のプラスチックフィルム等が好ましく用いられる。

尚、より好ましくは電気絶縁層は熱伝導率が高い層である事が好ましく、熱伝導性を高める目的で、酸化アルミニウム、酸化珪素その他のセラミクス等からなる電気絶縁性のフィラーを添加する事も好ましく行われる。

電気絶縁層の薄葉性、すなわち厚みについては、およそ１〜１００μｍの範囲にある事が好ましい。１μｍ未満では電気絶縁性の確保が難しくなり、１００μｍを超えると熱抵抗が大きくなり、放熱性を阻害するので好ましくない。尚、電気絶縁層の厚みは、より好ましくは２〜４０μｍ、更に好ましくは２〜２０μｍ、最も好ましくは２〜１０μｍである。

尚、電気絶縁層にプラスチックフィルムを用いる場合には、前記の要求特性に加え、例えば数μｍの薄葉フィルムでも十分な剛性や強度が確保できるものが好ましく、例えばポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）からなるフィルムが好ましく用いられる。このフィルムではわずか数μｍの厚みでも、十分な電気絶縁性と機械的剛性が得られるので、本発明に用いる電気絶縁層として非常に好ましい。

さて光反射性熱伝導層を実装基板上に積層する方法については、例えば実装基板上に所定のパターンで積層されたソルダーレジスト層やカバーレイ層の上に、スクリーン印刷その他の手法によりパターン印刷する方法が挙げられる。形成パターンはソルダーレジスト層もしくはカバーレイ層と同一であっても良いし、更に細かいパターンで形成しても良い。

またこの他の方法として、例えば光反射性熱伝導層として自立シート状のものを用い、シートの片面に電気絶縁性の接着層をコーティング積層した後に、必要に応じ、所定の形状パターンに切り取ったり、打ち抜いたりした後に、実装基板上に積層し、接着固定を行う方法が利用できる。

またプラスチックフィルムを用いる場合には、フィルムの片面に光反射性熱伝導層を積層し、他方の面に電気絶縁性の接着層を形成したものをあらかじめ作成しておき、これを前記同様に実装基板上に積層し、接着固定を行う方法が好ましく用いられる。

実装基板としては公知のものを用いる事ができ、例えば、銅等の配線が為されたガラス繊維／エポキシ複合材料によるリジッドな配線基板、ポリイミド等の耐熱フィルムを用いたフレキシブル配線基板、金属層と樹脂層を交互に積層してなる複合基板（メタルコア基板等）が例示される。

以下に実施例を示すが、本発明はこれら技術に制限されるものではない。
（１）ピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維径：
黒鉛化を経たピッチ系炭素繊維を光学顕微鏡下４００倍において任意の１０視野を写真撮影し拡大写真像から寸法を求めた。
（２）ピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維長：
黒鉛化を経たピッチ系炭素繊維を光学顕微鏡下で任意の１０視野撮影し求めた。倍率は繊維長に応じて適宜調整した。
（３）ピッチ系黒鉛化炭素繊維の真密度：
比重法を用いて求めた。
（４）結晶サイズ：
Ｘ線回折にて求め、六角網面の厚み方向の結晶サイズは（００２）面からの回折線を用いて求め、六角網面の成長方向の結晶サイズは（１１０）面からの回折線を用いて求めた。また求め方は学振法に準拠して実施した。
（５）ピッチ系黒鉛化炭素繊維の熱伝導率：
粉砕工程以外を同じ条件で作製した黒鉛化処理後の繊維の抵抗率を測定し、特開平１１−１１７１４３号公報に開示されている熱伝導率と電気比抵抗との関係を表す下記式（１）より求めた。
［数１］
Ｃ＝１２７２．４／ＥＲ−４９．４（１）
ここで、Ｃは黒鉛化後の繊維の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、ＥＲは同じ繊維の電気比抵抗μΩｍを表す。
（６）光反射性熱伝導性組成物、光反射性熱伝導層の熱伝導率：
京都電子製の熱伝導率測定装置「ＱＴＭ−５００」を用いてプローブ法で測定を行った。尚、組成物についてはリファレンスプレート上に約３００μｍの厚みにコーティングし、所定条件で乾燥もしくは固化を行ったものをサンプルとした。
（７）光反射性熱伝導性組成物、光反射性熱伝導層、光反射性フィルムの光反射率：
積分球を取り付けた分光光度計（島津製作所製ＵＶ−３１０１ＰＣ）を用いて、４００〜７００ｎｍの波長範囲での平均反射率を求めた。尚、反射率の測定は５ｎｍの波長間隔で行い、標準ＢａＳＯ_４白板の反射率を１００％とした場合の値を用いた。
尚、組成物については１００μｍ厚みのポリカーボネートフィルム上に約３００μｍの厚みにコーティングし、所定条件で乾燥もしくは固化を行ったものをサンプルとした。
［実験例１］（ピッチ系黒鉛化炭素繊維の作成）
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。光学的異方性割合は１００％、軟化点が２８３℃であった。直径０．２ｍｍの孔径の紡糸口金を使用し、スリットから加熱空気を毎分５０００ｍの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して平均繊維径が１５μｍのピッチ系炭素繊維を製糸した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングにより目付３２０ｇ／ｍ^２のピッチ系炭素繊維からなるウェブとした。

このウェブを空気中で１７５℃から２８０℃まで平均昇温速度７℃／分で昇温して不融化を行った。不融化したウェブを窒素雰囲気中８００℃で焼成した後、ミリング等を行って、平均繊維長が約５０μｍの繊維（以下、炭素繊維Ａとする）、平均繊維長が約２００μｍの繊維（以下、炭素繊維Ｂとする）に篩い分けを行った。その後、非酸化性雰囲気とした電気炉にて３０００℃で熱処理して黒鉛化した。平均繊維径は９．７μｍであった。繊維径分散の平均繊維径に対する百分率は１４％であった。真密度は２．１８ｇ／ｃｃであった。

透過型電子顕微鏡を用い、１００万倍の倍率でこのピッチ系黒鉛化炭素繊維を観察し、４００万倍に写真上で拡大した。ピッチ系黒鉛化炭素繊維の端面はグラフェンシートが閉じていることを確認した。また、走査型電子顕微鏡で４０００倍の倍率で観察したピッチ系黒鉛化炭素繊維の表面には、大きな凹凸はなく、平滑であった。

本ピッチ系黒鉛化炭素繊維の、Ｘ線回折法によって求めた黒鉛結晶のｃ軸方向の結晶子サイズは３３ｎｍであった。またａｂ軸方向の結晶子サイズは５７ｎｍであった。

また焼成までを同じ工程で作製し、ミリングを実施しなかったウェブを、非酸化性雰囲気とした電気炉にて３０００℃で熱処理した黒鉛化ウェブより、単糸を抜き取り、電気比抵抗を測定したところ、２．２μΩ・ｍであった。下記式（１）を用いて求めた熱伝導度は５３０Ｗ／ｍ・Ｋであった。
［数２］
Ｃ＝１２７２．４／ＥＲ−４９．４（１）
（ＥＲは電気比抵抗を示し、ここでの単位はμΩ・ｍである）
［実験例２］（炭素繊維表面への光反射層形成）
実験例１で作成したピッチ系黒鉛化炭素繊維（炭素繊維Ａ、炭素繊維Ｂ）の表面にそれぞれ光反射性の層として銀の被覆を行った。銀の被覆には液体流動場を利用した電解めっき法を用いた。

尚、電解めっきの実施に先立ち、炭素繊維表面には岩崎電気株式会社製のオゾン処理装置を用いてオゾンによる表面処理を施した。

めっき液の組成は、酸化銀３ｇ／Ｌ、分子量５０００のポリエチレングリコール１ｇ／Ｌ等からなるものを用いた。日本テクノ株式会社製卓上型超振動α−１型攪拌試験機内に前記めっき液９Ｌと炭素繊維５０ｇを入れ、カソードとして５枚の銅箔をめっき液中に等間隔で浸せきした。アノードとしては錫板をめっき液を入れた容器内に浸せきし、前記攪拌試験機の振動モーターを駆動させて、カソード周辺に激しい乱流状の流動場を発生させながら、所定の投入電流下の電解めっき法により、炭素繊維Ａ、炭素繊維Ｂそれぞれの表面に銀の皮膜を形成した。尚、銀の皮膜の厚みは平均して２μｍ前後であり、皮膜は炭素繊維の端面部分を含む全表面に一様に形成されていた。

［参考例１２］
実験例２で作成した炭素繊維Ａ３０重量％、平均粒径約３μｍの銀微粒子（株式会社マイクロン製「ＳＰＮ−２０Ｊ」）１５重量％、ポリエステルアクリレート系樹脂によるソルダーレジスト剤（東洋紡績株式会社製商品名「ＳＲ−６１０Ｃ」）５３重量％、光増感剤２重量％とをプラネタリーミキサーを用いて３０分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、１．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、光反射率は５８％であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は紫外線を用いて所定の硬化を行う事により、高耐熱性の層とする事が可能であった。

［参考例１３］
実験例２で作成した炭素繊維Ｂ３０重量％、平均粒径約３μｍの銀微粒子（株式会社マイクロン製「ＳＰＮ−２０Ｊ」）２０重量％、ポリエステルアクリレート系樹脂によるソルダーレジスト剤（東洋紡績株式会社製商品名「ＦＲ−２００Ｃ」）４８重量％、光増感剤２重量％とをプラネタリーミキサーを用いて３０分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、５．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、光反射率は７３％であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は紫外線を用いて所定の硬化を行う事により、高耐熱性の層とする事が可能であった。

［参考例１４］（光反射性フィルムの作成）
ポリエチレンテフタレートをベースとした厚み１００μｍの白色反射フィルム（帝人デュポンフィルム株式会社製、光反射率９７％）の片面に、アミノプロピルトリメトキシシランの加水分解・縮合物を１メトキシ２プロパノールとエタノールの混合溶剤で希釈してなる前駆液を用いてマイヤーバーにより、乾燥厚み約５０ｎｍでコーティングを行い、１２０℃で３分間乾燥、熱硬化を行った。
次に、参考例１２で作成した光反射性熱伝導性組成物を、メチルイソブチルケトンと１メトキシ２プロパノールの混合溶媒で希釈した後、シラン縮合層の形成されたフィルム面にマイヤーバーにより、乾燥厚み５０μｍでコーティングを行い、１２０℃で１分間溶剤乾燥を行った後、積算光量２０００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射して層を硬化させ、白色反射フィルムの片面に光反射性熱伝導層が積層形成された光反射性フィルムを得た。
この光反射性フィルムの、光反射性熱伝導層が積層された面と反対側のフィルム面の光反射率は９７％であり、未積層の白色反射フィルムの光反射率と同等であった。

［参考比較例１］
実験例２に例示したピッチ系黒鉛化炭素繊維に銀の皮膜を形成する工程を省き、実験例１で作成したピッチ系黒鉛化炭素繊維をそのまま用いた事以外は、参考例１２および参考例１４と全く同様にして、熱伝導性樹脂組成物、ならびに熱伝導性樹脂層を形成した光反射性フィルムを得た。
この熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は１．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、参考例１２と大きな相違は無かったが、光反射率については８％と極めて低い値になった。
更に、光反射性フィルムの熱伝導樹脂層が積層された面と反対側の表面（冷陰極管に相対する側の面）の光反射率は９５％となり、未積層の白色反射フィルムよりも光反射率が２％減少した。

［実施例１５］（光反射性カバーレイフィルムの作成ならびに電子実装基板の作成）
厚さ約９μｍのポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルム（帝人アドバンストフィルム株式会社製商品名「アラミカ」、光反射率９％）の片面に、参考例１３で作成した光反射性熱伝導性組成物をナイフコーターにより、約２００μｍの厚みでコーティングを行った後、積算光量２０００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射して層を硬化させ、光反射性熱伝導樹脂層を積層形成した。
続いて、ポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルムの他方の面にはエポキシ樹脂−シリカハイブリッド接着剤（荒川化学工業株式会社製製品名「コンポセランＡＤ１０」をメチルエチルケトンで希釈後、マイヤーバーで乾燥厚み８μｍにコーティングを行い、６０℃で１時間乾燥を行い、未完全硬化状態の接着層を積層形成して、光反射性熱伝導性カバーレイフィルムを得た。
尚、本カバーレイフィルムの光反射性熱伝導樹脂層を形成した側の表面の光反射率は６７％であり、未形成のポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルムに比べて、光反射率が５８％増加した。
実装基板としては、白色ＬＥＤチップアレー実装用に最表面に銅配線のパターニングが為されたガラス／エポキシ積層基板を用いた。
前記の光反射性熱伝導性カバーレイフィルムを、白色ＬＥＤチップおよびその他部品の実装パターンに対応した形で打ち抜き加工を行い、フィルムの接着層形成面が銅配線が為された実装基板表面と相対する向きで、パターン合わせを行った上で積層を行い、１２０℃２時間のプレス圧着加工を行い、目的とする電子実装基板を得た。

［比較例２］
実験例２に例示したピッチ系黒鉛化炭素繊維に銀の皮膜を形成する工程を省き、実験例１で作成したピッチ系黒鉛化炭素繊維をそのまま用いた事以外は、参考例１３および実施例１５と全く同様にして、熱伝導性樹脂組成物、ならびに熱伝導性樹脂層を形成した熱伝導性カバーレイフィルムを得た。
この熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は５．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）と参考例１３と大きな相違はなかったが、光反射率は１１％と極めて低い値であった。

本発明の光反射性熱伝導性フィラーを用いて作成した光反射性熱伝導性樹脂組成物および光反射性熱伝導層は、液晶ディスプレイのバックライトユニットで用いられる光反射フィルムの放熱対策や、発光素子等を実装した電子実装基板表面の放熱パス形成等、高度な放熱対策が必要とされる用途に広く利用する事ができる。

Claims

平均繊維径０．１〜３０μｍ、アスペクト比２〜１００、平均繊維長０．２〜１０００μｍ、真密度２．０〜２．５ｇ／ｃｃのピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーの少なくとも側面表面が、厚み０．０１〜１０μｍの光反射性の層で被覆されている光反射性熱伝導性フィラーとバインダ樹脂とを含み、該光反射性熱伝導性フィラーの混合割合が全固形成分中の５〜８０重量％である光反射性熱伝導性樹脂組成物からなる、厚み５〜１０００μｍの光反射性熱伝導樹脂層を、厚み１〜１００μｍの電気絶縁性のプラスチックフィルムの片面に積層し、他方の面に電気絶縁性の接着層を積層してなる光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
電気絶縁性のプラスチックフィルムが、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）による厚み２〜２０μｍのフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
請求項１または２に記載の光反射性熱伝導性カバーレイフィルムと、該カバーレイフィルムの電気絶縁性の接着層面に実装基板の配線パターンが積層されてなる電子実装基板。
平均繊維径０．１〜３０μｍ、アスペクト比２〜１００、平均繊維長０．２〜１０００μｍ、真密度２．０〜２．５ｇ／ｃｃのピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーの少なくとも側面表面が、厚み０．０１〜１０μｍの光反射性の層で被覆されている光反射性熱伝導性フィラーとバインダ樹脂とを含み、該光反射性熱伝導性フィラーの混合割合が全固形成分中の５〜８０重量％である光反射性熱伝導性樹脂組成物からなる、厚み５〜１０００μｍの光反射性熱伝導樹脂層を、電気絶縁層およびまたは電気絶縁性接着層を介して、実装基板の配線パターン上に積層してなる電子実装基板。
電気絶縁層およびまたは電気絶縁性接着層が、厚み１〜１００μｍの電気絶縁性のプラスチックフィルムの一方の面に電気絶縁性の接着層が積層されてなる、請求項４に記載の電子実装基板。