WO2016063540A1 - Ｌｅｄランプヒートシンク - Google Patents

Abstract

熱伝導性、成形加工性に優れ、軽量、且つ安価に製造可能なＬＥＤランプヒートシンクを提供する。一部または全部が熱伝導性樹脂組成物より形成された、ＬＥＤモジュールを冷却するためのヒートシンクであって、前記熱伝導性樹脂組成物が、（Ａ）数平均分子量が１２，０００～７０，０００である熱可塑性ポリエステル樹脂１０～５０重量％、（Ｂ）ポリエステル－ポリエーテル共重合体１０～５０重量％、および（Ｃ）固定炭素量が９８重量％以上、且つアスペクト比が２１以上である鱗片状黒鉛４０～７０重量％を少なくとも含有し、前記熱伝導性樹脂組成物の比重が１．７～２．０であり、且つ前記熱伝導性樹脂組成物の面方向の熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とするＬＥＤランプヒートシンク。

Description

ＬＥＤランプヒートシンク

　本発明は、熱伝導性樹脂組成物を用いたＬＥＤランプヒートシンクに関するものである。さらに詳しくは、金属製ヒートシンクに比べて低比重であり、軽量化及び省エネルギーに貢献し得る、ＬＥＤランプヒートシンクに関する。

　電気・電子機器の小型化、高集積化に伴い、実装部品の発熱や使用環境の高温化が顕著となり、構成部材の放熱性向上に対する要求が高くなっている。特に自動車部材やハイパワーＬＥＤの放熱部材には現在熱伝導率の高い金属やセラミックスが用いられている。

　従来の自動車用ＬＥＤランプヒートシンクには、汎用樹脂、またはアルミニウム等の高熱伝導性を有する金属等が用いられていた。しかし、汎用樹脂の場合、熱伝導性が低く、ＬＥＤモジュールを十分に冷却できない問題があった。また、アルミニウム等の金属の場合、高比重であり、放熱性を高めるための後処理工程も必要となる。また、ダイキャストによって製造されるため、形状の自由度が低い、製造コストが高い、金型の耐久性が悪い、等という課題があった。そのため、高熱伝導性、軽量化、優れた成形加工性を有し、安価に製造できる樹脂材料が求められている。

　樹脂に熱伝導性を付与させる方法として、黒鉛等の高熱伝導性フィラーを添加させる方法が開示されている。

　特許文献１には、特定の黒鉛粒子を樹脂に添加することで熱伝導性に優れた樹脂組成物について開示されている。

　特許文献２には、熱可塑性樹脂と、７０％以上の粒子のアスペクト比が３以下である黒鉛粉末とを含む導電性樹脂組成物が開示されている。

　特許文献３には、熱伝導性樹脂と高熱伝導率の金属を組み合わせたＬＥＤランプヒートシンクについて開示されている。しかしながら、上記技術では熱伝導性を付与させるためにフィラーを高充填させる必要があり、流動性が極度に低下し、場合によっては成形が困難となる課題があった。

特許第５２２５５５８号 特開２００１－６０４１３号公報 特開２０１１－６１１５７号公報

　本発明の目的は、熱伝導性、成形加工性に優れ、軽量、且つ入手が容易な原料を用いて安価に製造可能なＬＥＤランプヒートシンクを提供することにある。

　本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の熱可塑性ポリエステル樹脂とポリエステル－ポリエーテル共重合体に特定の形状を有する黒鉛を含有する熱伝導性樹脂組成物が、熱伝導性、成形加工性に優れ、ＬＥＤランプヒートシンクに適していることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、下記１）～２０）である。

　１）一部または全部が熱伝導性樹脂組成物より形成された、ＬＥＤモジュールを冷却するためのヒートシンクであって、
前記熱伝導性樹脂組成物が、（Ａ）数平均分子量が１２，０００～７０，０００である熱可塑性ポリエステル樹脂１０～５０重量％、（Ｂ）ポリエステル－ポリエーテル共重合体１０～５０重量％、および（Ｃ）固定炭素量が９８重量％以上、且つアスペクト比が２１以上である鱗片状黒鉛４０～７０重量％を少なくとも含有し、前記熱伝導性樹脂組成物の比重が１．７～２．０であり、且つ前記熱伝導性樹脂組成物の面方向の熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とするＬＥＤランプヒートシンク。

　２）前記ＬＥＤランプヒートシンク中に含まれる鱗片状黒鉛（Ｃ）の体積平均粒子径が１～５００μｍであることを特徴とする、１）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　３）前記ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）が、芳香族ポリエステル単位９５～４５重量％と変性ポリエーテル単位５～５５重量％からなる、１）又は２）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　４）前記変性ポリエーテル単位が、下記一般式１で表される変性ポリエーテル単位である、３）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

 

（式中、－Ａ－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＳＯ－、－ＳＯ_２－、－ＣＯ－、炭素数１～２０のアルキレン基、または炭素数６～２０のアルキリデン基であり、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ⁷、およびＲ^８は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数１～５の１価の炭化水素基であり、Ｒ^９、およびＲ^１０は、それぞれ独立して、炭素数１～５の２価の炭化水素基である。ｍおよびｎはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、それぞれ独立して、１以上の整数である。ｍ＋ｎの数平均は２～５０である。）
　５）前記芳香族ポリエステル単位が、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート単位、及びポリプロピレンテレフタレート単位からなる群から選ばれる１種以上である、３）、又は４）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　６）前記熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）が、ポリブチレンテレフタレート、及びポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される１種以上のものであることを特徴とする、１）～５）の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　７）前記熱伝導性樹脂組成物の厚み方向の熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする、１）～６）の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　８）良熱伝導体金属又は炭素材料の何れか一方から形成された部材をさらに含む、１）～７）の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　９）前記良熱伝導体金属は、アルミニウム、銅、マグネシウム及びこれらの合金からなる群より選ばれる金属であり、熱伝導率が４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、８）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１０）前記炭素材料は、グラファイトシートであって、面方向の熱伝導率が５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、８）又は９）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１１）前記良熱伝導体金属又は炭素材料の何れか一方から形成された部材が、前記ＬＥＤランプヒートシンクの受熱面側に配置され、前記熱伝導性樹脂組成物から形成された部材と、インサート成形、超音波溶着、熱融着、または振動溶着によって接合されている、８）～１０）の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１２）熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のサーマルインターフェイスマテリアルをさらに含み、前記サーマルインターフェイスマテリアルは、前記良熱伝導体金属又は炭素材料の何れか一方から形成された部材と、前記熱伝導性樹脂組成物から形成された部材のあいだに配置される、８）～１１）の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１３）絶縁性を有する樹脂、又は樹脂組成物から形成された部材をさらに含むことを特徴とする、１）～１２）の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１４）前記ヒートシンクがゲート痕および基盤部を有するものであって、前記ゲート痕の厚みに対して、該ヒートシンクの基盤部の厚み比が２以上であることを特徴とする、１）～１３）の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１５）前記ゲート痕が、２つ以上であることを特徴とする、１４）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１６）自動車用ＬＥＤランプヒートシンクである１）～１５）の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１７）自動車用ＬＥＤリアランプヒートシンクである１６）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１８）自動車用ＬＥＤフロントランプヒートシンクである１６）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　１９）自動車用ＬＥＤヘッドランプヒートシンクである１６）に記載のＬＥＤランプヒートシンク。

　２０）１）～１９）のいずれか１項に記載のヒートシンクを製造する方法であって、
前記熱伝導性樹脂組成物を射出成形することで前記ヒートシンクを形成する工程を含む、方法。

　２１）前記熱伝導性樹脂組成物を溶融混練により製造する工程をさらに含み、
当該溶融混練前の鱗片状黒鉛（Ｃ）の体積平均粒子径が１～７００μｍ、固定炭素量が９８質量％以上、アスペクト比が２１以上であることを特徴とする、２０）に記載の方法。

　本発明のＬＥＤランプヒートシンクは、特定の熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）、ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）、および特定の黒鉛粒子（Ｃ）を含有することにより、熱伝導性、成形加工性（流動性）に優れ、軽量化、且つ入手が容易な原料を用いて安価に製造できる。

本発明のＬＥＤランプヒートシンクの代表的な形態の斜視図 本発明のＬＥＤランプヒートシンクの代表的な形態の断面図 本発明のＬＥＤランプヒートシンクの他の代表的な形態の斜視図 本発明のＬＥＤランプヒートシンクの他の代表的な形態の断面図 本発明のＬＥＤランプヒートシンクの更に別の代表的な形態の斜視図 本発明のＬＥＤランプヒートシンクの更に別の代表的な形態の断面図 本発明のＬＥＤランプヒートシンクの更に別の代表的な形態の上面図

　本発明のＬＥＤランプヒートシンクは、後述する熱伝導性樹脂組成物により一部または全部が形成され、ＬＥＤ（発光ダイオード）モジュールを冷却するために使用するヒートシンクであり、基盤とフィンを有する構造であれば全て該当する。本発明のＬＥＤランプヒートシンクは特に自動車用ＬＥＤランプヒートシンクとして好適に使用できる。自動車用ＬＥＤランプは大別すると内装用ランプ、外装用ランプがあり、例えば、内装用ランプとしてルームランプ、マップランプ、外装ランプとしてリアランプ、フロントランプ、ヘッドランプが挙げられる。具体的には、リアランプとしては、テールランプ、ストップランプ、リアターンシグナルランプ、リアフォグランプ、ハイマウントストップランプ、バックランプ、ナンバープレートランプ等が挙げられ、フロントランプとしては、フロントフォグランプ、フロントターンシグナルランプ、フロントポジショニングランプ、サイドターンシグナルランプ、デイランプ、ファッションランプ等が挙げられる。これら自動車用ＬＥＤランプの中でも高輝度のＬＥＤモジュールが用いられ、放熱性が求められる観点より、リアランプ、フロントランプ、ヘッドランプが好適であり、好ましくはテールランプ、ストップランプ、フォグランプ、ポジショニングランプ、ターンシグナルランプ、デイランプ、ヘッドランプである。

　自動車用ＬＥＤランプのＬＥＤ１つ当りの消費電力は、用途によって異なっており、また、ＬＥＤモジュールは複数用いられる場合がある。一般的にリアランプやフロントランプには０．１～１５ＷのＬＥＤモジュールが用いられ、好ましくは０．１～１０Ｗ、より好ましくは、０．１～８Ｗ、さらに好ましくは０．１～５Ｗ、とくに好ましくは０．１～３Ｗである。また、ヘッドランプには１Ｗ以上のＬＥＤモジュールが用いられ、好ましくは５～４０Ｗであり、より好ましくは１０～３０Ｗであり、さらに好ましくは１０～２５Ｗであり、とくに好ましくは１０～２０Ｗである。

　なお本発明の主目的は優れた自動車用ＬＥＤランプヒートシンクを提供することであるが、本発明のＬＥＤランプヒートシンクの用途は自動車に限定されるものではない。例えば、飛行機、オートバイなどの他の乗り物用のＬＥＤランプヒートシンクとしても有用である。また、携帯したり持ち運んだりすることが可能な電子機器にも用いることができる。

　〔熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）〕
　本発明の熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）として、非晶性半芳香族ポリエステルや非晶性全芳香族ポリエステルなどの非晶性ポリエステル系樹脂、結晶性半芳香族ポリエステルや結晶性全芳香族ポリエステルなどの結晶性ポリエステル系樹脂等が挙げられ、これら熱可塑性ポリエステル樹脂は、１種類以上組み合わせて用いてもよい。

　さらに熱可塑性ポリエステル樹脂の中でも、樹脂の一部あるいは全部が結晶性あるいは液晶性を有する熱可塑性樹脂であることが、得られた樹脂組成物の熱伝導率が高くなる傾向がある点や、鱗片状黒鉛を樹脂中に含有させることが容易である点から好ましい。これら結晶性あるいは液晶性を有する熱可塑性樹脂は、樹脂全体が結晶性であっても、ブロックあるいはグラフト共重合体樹脂の分子中における特定ブロックのみが結晶性や液晶性であるなど樹脂の一部のみが結晶性あるいは液晶性であってもよい。樹脂の結晶化度には特に制限はない。また熱可塑性樹脂として、非晶性樹脂と結晶性あるいは液晶性樹脂とのポリマーアロイを用いることもできる。樹脂の結晶化度には特に制限はない。

　樹脂の一部あるいは全部が結晶性あるいは液晶性を有する熱可塑性樹脂の中には、結晶化させることが可能であっても、単独で用いたり特性の成形加工条件で成形したりすることにより場合によっては非晶性を示す樹脂もある。このような樹脂を用いる場合には、延伸処理や後結晶化処理をするなど成形加工方法を工夫したりすることにより、樹脂の一部あるいは全体を結晶化させることができる場合もある。

　結晶性ポリエステル系樹脂の具体例としてはポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン－２，６－ナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリ１，４－シクロヘキシレンジメチレンテレフタレートおよびポリエチレン－１，２－ビス（フェノキシ）エタン－４，４’－ジカルボキシレートなどのほか、ポリエチレンイソフタレート／テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート／イソフタレート、ポリブチレンテレフタレート／デカンジカルボキシレートおよびポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート／イソフタレートなどの結晶性共重合ポリエステル等が挙げられる。

　これら結晶性ポリエステル系樹脂の中でも、成形加工性や機械的特性などの観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン－２，６－ナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリ１，４－シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート等を用いることが好ましく、安価且つ容易に入手できるという観点より、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートがより好ましい。

　本発明における数平均分子量とは、ポリスチレンを標準とし、ｐ－クロロフェノールとトルエンの体積比３：８混合溶媒に２．５重量％濃度となるように溶解して調製した溶液を用いて、高温ＧＰＣ（Ｖｉｓｃｏｔｅｋ：３５０　ＨＴ－ＧＰＣ　Ｓｙｓｔｅｍ）にてカラム温度８０℃、検出器を示差屈折計（ＲＩ）として測定した値である。なお、この測定方法は、熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）の数平均分子量、ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）の数平均分子量、および、熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）とポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）からなる樹脂成分全体の数平均分子量を測定する際に適用できる。

　前記熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）の数平均分子量は１２，０００～７０，０００であることが好ましく、１５，０００～６０，０００であることがより好ましく、１８，０００～５５，０００であることがさらに好ましく、２０，０００～４０，０００であることがとくに好ましい。１２，０００未満の場合、機械強度が低くなる場合があり、７０，０００より大きい場合は成形が困難となる場合がある。本発明のＬＥＤランプヒートシンクは、熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）、ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）、鱗片状黒鉛（Ｃ）、および必要に応じてその他成分を溶融混練することで熱伝導性樹脂組成物を製造した後、当該組成物を射出成形することで作製され得る。本発明でいう数平均分子量は、溶融混練または射出成形前後のいずれでもよいが、射出成形後に測定することが好ましい。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物１００重量％とした場合に、本発明に用いる熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）の含有量は１０～５０重量％で、好ましくは１５～４５重量％であり、さらに好ましくは１５～４０重量％である。熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）が１０重量％未満の場合、強度が低下する場合があり、５０重量％を超える場合、優れた熱伝導性を発現できない場合がある。

　〔ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）〕
　本発明に係るポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）は、ポリエステル単位とポリエーテル単位からなるブロックまたはランダム共重合体である。ポリエーテル単位としては、例えば、ポリエチレンオキサイド単位、ポリブチレンオキサイド単位等のポリアルキレンオキサイド単位、変性ポリエーテル単位等が挙げられる。変性ポリエーテル単位は下記一般式（１）で表されることが好ましい。成形性、及び耐熱性の観点から、ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）は、芳香族ポリエステル単位９５～４５重量％、及び変性ポリエーテル単位５～５５重量％からなる重合体であることが好ましく、より好ましくは芳香族ポリエステル単位８０～５０重量％、及び変性ポリエーテル単位２０～５０重量％からなる重合体であり、さらに好ましくは芳香族ポリエステル単位８０～６０重量％、及び変性ポリエーテル単位２０～４０重量％からなる重合体である。

 

　前記ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）の数平均分子量にはとくに限定はないが、１０，０００～５０，０００であることが好ましく、１２，０００～４０，０００であることがさらに好ましく、１５，０００～３０，０００であることが特に好ましい。１０，０００未満の場合、機械強度が低くなる場合があり、５０，０００より大きい場合は成形の改善が見られない場合がある。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物１００重量％とした場合に、本発明に用いるポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）の含有量は１０～５０重量％で、好ましくは１５～４５重量％であり、さらに好ましくは１５～３０重量％である。ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）が１０重量％未満の場合、優れた成形加工性を発現できない場合があり、５０重量％を超える場合、強度が低下する場合がある。

　ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）の製造方法は、アンチモン化合物、場合によってゲルマニウム化合物を含む触媒を用いて、（１）芳香族ジカルボン酸、ジオール、変性ポリエーテルの三者の直接エステル化法、（２）芳香族ジカルボン酸ジアルキル、ジオール、変性ポリエーテル、及び／又は、変性ポリエーテルのエステルの三者のエステル交換法、（３）芳香族ジカルボン酸ジアルキル、ジオールのエステル交換中、又は、エステル交換後に変性ポリエーテルを加えて、重縮合する方法、（４）高分子の芳香族ポリエステルを用い、変性ポリエーテルと混合後、溶融減圧下でエステル交換する方法等が挙げられ、これらに限定されるものではないが、組成コントロール性の観点から、前記（４）の製造法が好ましい。

　前記触媒として用いられるアンチモン化合物としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酢酸アンチモン、アンチモングリコキサイド等が挙げられ、これらは単独又は２種以上組み合わせて用いられる。これらのアンチモン化合物の中では、三酸化アンチモンが特に好ましい。重合時に投入するアンチモン化合物触媒量は、反応速度の観点、及び経済的観点から、樹脂量の５０～２０００重量ｐｐｍとするのが好ましく、より好ましくは１００～１０００重量ｐｐｍとすることである。

　前記触媒として用いられるゲルマニウム化合物としては、二酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム酸化物、ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウムテトライソプロポキシド等のゲルマニウムアルコキシド、水酸化ゲルマニウム及びそのアルカリ金属塩、ゲルマニウムグリコレート、塩化ゲルマニウム、酢酸ゲルマニウム等が挙げられ、これらは単独又は２種以上組み合わせて用いられる。これらのゲルマニウム化合物の中では、二酸化ゲルマニウムが特に好ましい。重合時に投入する二酸化ゲルマニウム触媒量は、反応速度の観点、及び経済的観点から、樹脂量の５０～２０００重量ｐｐｍとするのが好ましく、より好ましくは１００～１０００重量ｐｐｍとすることである。

　前記芳香族ジカルボン酸は、特にテレフタル酸が好ましく、その他イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸等が例示される。これら芳香族ジカルボン酸と共に、少ない割合（１５％以下）のオキシ安息香酸等の芳香族オキシカルボン酸、あるいは、アジピン酸、セバチン酸、シクロヘキサン１，４－ジカルボン酸等の脂肪族、又は肪環族ジカルボン酸を併用してもよい。

　前記ジオールは、エステル単位を形成する低分子量グリコール成分であり、炭素数２～１０の低分子量グリコール、例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサンジオール、デカンジオール、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。特にエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールが、入手のし易さの点から好ましい。

　前記芳香族ジカルボン酸ジアルキルのアルキル基としては、メチル基がエステル交換反応性の観点から好ましい。

　前記高分子の芳香族ポリエステルの溶液粘度としては、得られる成形品の耐衝撃性、耐薬品性や成形加工性の観点から、フェノール／テトラクロロエタン＝１／１（重量比）混合溶媒中、２５℃で濃度０．５ｇ／ｄｌにおける対数粘度（ＩＶ）が０．３～２．０、さらには０．５～１．５の範囲のものが好ましい。

　（芳香族ポリエステル単位）
　本発明に用いる芳香族ポリエステル単位は、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体とジオールまたはそのエステル形成性誘導体とから得られる重合体ないし共重合体であって、通常、交互重縮合体であり、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート単位、及びポリプロピレンテレフタレート単位からなる群から選ばれる１種以上である。

　前記芳香族ポリエステル単位の好ましい具体例としては、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリエチレンテレフタレート共重合体単位、ポリブチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート共重合体単位、ポリプロピレンテレフタレート単位、あるいはポリプロピレンテレフタレート共重合体単位が挙げられ、より好ましくは、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート単位、及びポリプロピレンテレフタレート単位よりなる群から選ばれる１種以上である。

　（変性ポリエーテル単位）
　本発明に係る変性ポリエーテル単位は、前記一般式（１）で表される単位であり、一般式（１）中のオキシアルキレン単位の繰り返し単位数ｍ、ｎは、それぞれ独立して、１以上の整数である。（ｍ＋ｎ）の数平均は、好ましくは２～５０であり、より好ましくは１０～５０であり、さらに好ましくは１８～５０である。

 

（式中、－Ａ－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＳＯ－、－ＳＯ_２－、－ＣＯ－、炭素数１～２０のアルキレン基、または炭素数６～２０のアルキリデン基であり、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、およびＲ^８は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数１～５の１価の炭化水素基であり、Ｒ^９、およびＲ^１０は、それぞれ独立して、炭素数１～５の２価の炭化水素基である。ｍおよびｎはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、それぞれ独立して、１以上の整数である。ｍ＋ｎの数平均は２～５０である。）
　前記変性ポリエーテル単位は、入手のし易さの観点から、好ましくは下記一般式（２）で表される化合物から２個の末端水素を除いた単位であり、（ｍ＋ｎ）が２の場合の当該単位の式量は３１４、（ｍ＋ｎ）が５０の場合の当該単位の式量は２４２６である。従って、一般式（２）で表される化合物の好ましい分子量は３１６～２４３０であり、より好ましくは６７０～２４３０であり、さらに好ましくは１０２０～２４３０であり、さらに好ましくは、１３３０～２０００である。

 

　〔鱗片状黒鉛（Ｃ）〕
　本発明に用いる鱗片状黒鉛（Ｃ）は、特定の物性を有する黒鉛粒子である。鱗片状黒鉛とは、外観が薄い鱗片状を有する黒鉛粒子である。鱗片状黒鉛（Ｃ）の固定炭素量は９８質量％以上、好ましくは９８．５質量％、より好ましくは９９質量％以上である。固定炭素量が９８質量％未満の場合、熱伝導率が低下する。上記固定炭素量は、ＪＩＳ　Ｍ８５１１に準じて測定することができる。上記固定炭素量は、溶融混練または射出成形前後で変化しないものとする。

　鱗片状黒鉛（Ｃ）のアスペクト比は、本発明のＬＥＤランプヒートシンク中において２１以上である。アスペクト比の上限については、高ければ高い程よく、特に限定されないが、好ましい範囲は１，００００以下であり、より好ましい範囲は５,０００以下であり、さらに好ましくは３,０００以下である。上記アスペクト比は、電子顕微鏡等により縦横の各長さを測定し、算出することができる。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物１００重量％とした場合、鱗片状黒鉛（Ｃ）の含有量は、４０～７０重量％であり、好ましく４０～６５重量％であり、さらに好ましくは４５～６０重量％である。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物の比重は、１．７～２．０であり、より好ましくは１．７～１．９である。比重が１．７未満の場合、熱伝導性が十分発現されず、放熱性が不十分になる場合がある。

　本発明でいう「面方向の熱伝導率」とは、成形体を作製する際に溶融樹脂が流動する方向に対する熱伝導率のことを示す。また、樹脂流動方向に対して垂直方向の熱伝導率を「厚み方向の熱伝導率」という。本発明の熱伝導性樹脂組成物の面方向の熱伝導率は１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、好ましくは、１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。上限値は特に限定されず、高ければ高い程よいが、一般的には１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物の厚み方向の熱伝導率は特に限定されず、高ければ高い程よい。好ましくは１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、さらに好ましくは２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。

　本発明のＬＥＤランプヒートシンク中に含まれる鱗片状黒鉛（Ｃ）の体積平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは１～５００μｍ、より好ましくは１０～４００μｍ、さらに好ましくは２０～３５０μｍ、とくに好ましくは４０～３００μｍである。体積平均粒子径が１μｍ未満である場合、樹脂組成物の熱伝導性が低下する場合がある。また、粒子径は大きい程、熱伝導率、成形加工性は向上する傾向にあるが、５００μｍを超える場合、樹脂組成物の強度が低下する場合がある。体積平均粒子径は、レーザー回折法、光散乱法等により測定することができる。

　鱗片状黒鉛（Ｃ）の粒度分布については特に限定されないが、粒度分布を測定して得られた累積体積がそれぞれ２０％または８０％であるときの粒子径Ｄ_２０及びＤ_８０の比Ｄ_８０／Ｄ_２０の比が好ましくは１～２０であり、より好ましくは１～１０、さらに好ましくは１～５である。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物において、溶融混練前の鱗片状黒鉛（Ｃ）の体積平均粒子径は、大きければ大きい程よく、好ましくは１～７００μｍであり、より好ましくは１０～６５０μｍであり、さらに好ましくは４０～５００μｍであり、とくに好ましくは２０１～４０μｍである。また、アスペクト比は、好ましくは２１以上である。アスペクト比の上限については、高ければ高い程よく、特に限定されないが、好ましい範囲は３,０００以下であり、より好ましい範囲は１,０００以下であり、さらに好ましくは５００以下である。一般的に、溶融混練や成形加工の際に黒鉛は破砕される傾向にあるため、溶融混練前の鱗片状黒鉛（Ｃ）の体積平均粒子径が大きい程、溶融混練や射出成形後の鱗片状黒鉛（Ｃ）の体積平均粒子径は大きく保持され、熱伝導率や成形加工性が向上する。

　本発明のＬＥＤランプヒートシンクは、全体が、前記熱伝導性樹脂組成物によって形成されていてよく、また、本発明の熱伝導性樹脂組成物以外の熱伝導性材料より形成された部材をさらに含むものであってもよい。後者の場合、放熱性を高めるために、良熱伝導体金属又は炭素材料から形成された部材と複合化することが好ましい。良熱伝導体金属又は炭素材料から形成された部材を配置する箇所は特に限定されないが、ＬＥＤモジュールの熱を良熱伝導体金属又は炭素材料の部材で拡散させた後、前記熱伝導性樹脂組成物の部材によって放熱させることで効率よく放熱できるという観点で、図５～７で示すように、良熱伝導体金属又は炭素材料から形成された部材を、ＬＥＤランプヒートシンクの受熱面部に配置することが好ましい。

　良熱伝導体金属としては特に制限されないが、アルミニウム及びこれを含む合金（アルミニウム合金）、銅及びこれを含む合金（黄銅、青銅、アルミ黄銅等）、ニッケル、クロム、チタン、鉄、コバルト、スズ、亜鉛、パラジウム、銀、ステンレス、マグネシウム及びこれを含む合金（マグネシウム合金）、マンガン等が挙げられる。これら金属の中でも、４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有し、容易に入手できるという観点より、アルミニウム、銅、マグネシウム及びこれらの合金が好ましい。

　炭素材料としては、グラファイトシート、炭素繊維複合材料等が挙げられるが、高熱伝導性を有するという点で、グラファイトシートが好ましい。グラファイトシートの面方向の熱伝導率は特に限定されないが、高ければ高い程よい。好ましくは５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、より好ましくは１,０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、さらに好ましくは１,３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有するグラファイトシートである。

　上記良熱伝導体金属又は炭素材料より形成される部材の厚みは、特に限定されないが、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下である。炭素材料の中でも、グラファイトシートの場合、好ましくは５００μｍ以下であり、より好ましくは２００μｍ以下であり、さらに好ましくは１００μｍ以下である。厚みが薄い程、軽量化できるため好ましい。

　上記良熱伝導体金属又は炭素材料より形成される部材の形状は、特に限定されないが、平板状、曲板状、棒状、筒状、塊状等が挙げられ、これらの組み合わせからなる構造体であってもよい。また、貫通穴、折り曲げ部等を有してもよい。

　上記良熱伝導体金属又は炭素材料より形成される部材の表面形状は、特に限定されないが、平面、曲面、凹凸面、尖状部を有する面等が挙げられる。

　上記良熱伝導体金属より形成される部材の表面は、当該金属製部材と樹脂部材との接着強度、密着性の観点から、表面処理がなされたものであってもよい。表面処理方法は、特に限定されないが、例えば、特殊薬液や物理的研磨による微細粗化、陽極酸化や有機化合物による皮膜の形成、接着剤等によるプライマーコート等が挙げられる。金属表面処理の例としては、特許第４５２７１９６号や特許第５３０２３１５号に記載の金属表面処理技術等が挙げられる。

　上記良熱伝導体金属又は炭素材料より形成される部材と、上記熱伝導性樹脂組成物から形成された部材を接合固定する方法としては、インサート成形、接着剤、振動溶着、超音波溶着、熱融着等によって接合させる方法が挙げられる。これらの接合方法の中で、安定生産性や安価に製造できるという観点で、インサート成形、超音波溶着、熱融着、振動溶着による接合方法が好ましく、容易に生産できるという点で、インサート成形が好ましい。

　振動溶着を行う場合の振動数は１００～３００Ｈｚ程度が好ましく、超音波溶着を行う場合の振動数は１０～５０ｋＨｚが好ましい。また総振動回数は振動溶着の場合３００～１００００回が好ましく、超音波振動の場合は１万～１５万回が好ましい。

　本発明でいうサーマルインターフェイスマテリアルとは、２つの材料間の空隙を埋める、もしくは密着させるために用いる材料で、熱伝導性を有した材料のことを示す。上記良熱伝導体金属又は炭素材料より形成される部材と、上記熱伝導性樹脂組成物から形成された部材を複合させる際、サーマルインターフェイスマテリアルを用いて両部材間の空隙を埋めることで放熱性を向上させることができる。サーマルインターフェイスマテリアルは、特に限定されず、熱伝導率についても限定されないが、放熱性の観点より０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性を有するサーマルインターフェイスマテリアルが好ましい。具体的には、放熱シート、熱伝導性グリース、熱伝導性接着剤等が挙げられる。

　本発明の自動車用ＬＥＤランプヒートシンクは、絶縁性を付与するために、セラミックスより形成された部材、または、絶縁性を有する樹脂もしくは樹脂組成物より形成された部材をさらに含むものであってもよい。安価に絶縁性を付与できるという点で、絶縁性を有する樹脂もしくは、樹脂組成物より形成された部材と複合化することが好ましい。複合化する方法としては、特に限定されないが、インサート成形や二色成形等の一体成形による方法や、絶縁部材のみを別途作製した後、接着剤、振動溶着、超音波溶着、熱融着等によって複合化する方法等が挙げられる。

　本発明の自動車用ＬＥＤランプヒートシンクの形状は、特に限定されず、代表的な形態を図１及び２に示す。図１は斜視図、図２は断面図である。図１および図２のヒートシンクは、ヒートシンクの基盤３と、ヒートシンクのフィン４から構成され、基盤３の上面には回路基板２とＬＥＤモジュール１が配置される。ヒートシンクのフィン４は、互いに平行に配置された複数の平板状部材からなり、各々がヒートシンクの基盤３の下面から垂直方向に伸長している。このヒートシンクでは、ヒートシンクの基盤部の厚み方向の熱伝導率を高めることで、ＬＥＤモジュールの熱をフィン部に効率よく伝え、放熱性を向上できる。そのため、以下に示す形状にヒートシンクを設計することが好ましい。ヒートシンクの厚みに対して狭いゲート（流入口）から金型キャビティ内に樹脂を流入させること、即ち、ヒートシンクに形成されたゲート痕（図３中の符号５）の厚みに対する該ヒートシンクの厚み比（ヒートシンクの厚み／ゲート痕の厚み比）が２以上となる条件で設計することが好ましく、より好ましくは３以上であり、さらに好ましくは５以上である。ここでいうゲート痕の厚みとは、ゲート痕の径も含む。また、ここでいうヒートシンクの厚みとは、フィン部以外の厚みを示し、特に限定されないが、好ましくはヒートシンクの基盤部の厚みである。ヒートシンクの厚み／ゲート痕の厚み比が２以上であることで、鱗片状黒鉛（Ｃ）を含む熱伝導性フィラーをヒートシンクの厚み方向に配向させることができ、ヒートシンクの厚み方向の熱伝導率がより効率的に高められる。

　ゲートの種類は特に限定されず、例えばダイレクトゲート、サイドゲート、ピンポイントゲート、フィルムゲート、ディスクゲート、リングゲート、ファンゲート、タブゲート、サブマリンゲート、ホットランナーゲートが挙げられるが、鱗片状黒鉛（Ｃ）を含む熱伝導性フィラーの配向をヒートシンクの厚み方向により配向させやすいという観点で、ピンポイントゲート、フィルムゲートなどが好ましい。

　ゲート痕の設置箇所は特に限定されないが、放熱性、成形性の観点よりフィン部以外の箇所にゲート痕を設置することが好ましい。

　ゲート痕の数は特に限定されないが、放熱性、成形性の観点より２つ以上が好ましい。ゲート痕の数が二つ以上の場合、樹脂が充填される際に発生するウェルド部の厚み方向の熱伝導率を高めることができ、ＬＥＤモジュールの熱をフィンに効率よく伝えることができる。２つ以上設置する場合、成形性の観点よりヒートシンクに対してできるだけ対称的な箇所に設置することが好ましい。

　本発明のＬＥＤランプヒートシンクの大きさは、特に限定されないが、使用するランプ用途の種類によって、ＬＥＤの消費電力が異なり、放熱させるために必要なヒートシンクの大きさは異なる。リアランプ用ヒートシンクにおける最長の辺の長さは１００ｍｍ以下であり、好ましくは７０ｍｍ以下であり、より好ましくは５０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは４０ｍｍ以下である。フロントランプ用ヒートシンクにおける最長の辺の長さは４００ｍｍ以下であり、好ましくは２００ｍｍ以下であり、より好ましくは１００ｍｍ以下であり、さらに好ましくは５０ｍｍ以下である。ヘッドランプ用ヒートシンクにおける最長の辺の長さは４００ｍｍ以下であり、好ましくは２００ｍｍ以下であり、より好ましくは１００ｍｍ以下であり、さらに好ましくは８０ｍｍ以下である。

　ヒートシンクのフィン部の高さは、特に限定されないが、放熱性を向上できるという観点で、高さは高い程好ましい。その場合、フィン部の面方向の熱伝導率は基盤部の面方向の熱伝導率より高い程好ましく、それを実施するための形状として、ヒートシンクの基盤部の厚みに対するヒートシンクのフィン部の厚み比は、１以下が好ましい。フィンの厚みが均一でない場合、フィンの根元部の厚みを採用して、上記厚み比を算出する。

　本発明に用いられる鱗片状黒鉛は、天然黒鉛及び人造黒鉛のいずれでもよく、組み合わせて併用してもよいが、安価に入手できるという観点で天然黒鉛が好ましい。さらに、α－黒鉛及びβ－黒鉛のいずれでもよく、これらを組み合わせてもよい。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物には、本発明の物性を著しく損なわない範囲で、鱗片状黒鉛（Ｃ）とともに、その他の粒子径、形状、特性を有する黒鉛を配合してもよい。具体的な形状としては、繊維状、塊状、土状、球状黒鉛等が挙げられる。

　本発明のＬＥＤランプヒートシンクは、耐熱性に優れており、１．８２ＭＰａの荷重下での荷重撓み温度（ＨＤＴ）は１２０℃以上であり、好ましくは１３０℃以上であり、より好ましくは１５０℃以上である。ＬＥＤの輝度が上がるにつれて、ＬＥＤ自体の温度は上昇傾向にあり、ＨＤＴは１２０℃以上が必要となる。

　本発明のＬＥＤランプヒートシンクは、長期耐熱性に優れている。ＬＥＤランプヒートシンクは、高温下で長期的に使用される場合があるため、長期耐熱性が高い程好ましい。ここでいう長期耐熱性は、大気中、１５０℃雰囲気下、２０００時間放置させた場合の曲げ強度保持率（２０００時間放置後の曲げ強度／初期の曲げ強度）をいい、曲げ強度保持率は、好ましくは６０％以上であり、より好ましくは７０％以上であり、さらに好ましくは７５％以上である。

　本発明の自動車用ＬＥＤランプヒートシンクは、放射率に優れる。本発明でいう放射率は、放射率測定器を用いて成形体の放射率を測定して得られ、０．６０以上であり、好ましくは０．６５以上であり、より好ましくは０．７０以上であり、さらに好ましくは０．７５以上である。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物は、電磁波シールド性にも優れており、１００ＭＨｚの周波数における電磁波シールド効果は、好ましくは５ｄＢ以上であり、より好ましくは１０ｄＢ以上であり、さらに好ましくは１５～６０ｄＢである。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物には、鱗片状黒鉛（Ｃ）とともに、黒鉛以外の熱伝導性フィラーを配合してもよい。熱伝導性フィラーの形状については、特に限定されず、例えば鱗片状、繊維状、フレーク状、板状、球状、粒子状、微粒子状、ナノ粒子、凝集粒子状、チューブ状、ナノチューブ状、ワイヤ状、ロッド状、不定形、ラグビーボール状、六面体状、大粒子と微小粒子とが複合化した複合粒子状、液体等種々の形状が挙げられる。具体的には、アルミニウム、ニッケル等の金属フィラー、液相線温度３００℃以上、かつ固相線温度１５０℃以上２５０℃以下の低融点合金、 酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化銅、亜酸化銅等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の金属窒化物、炭化ケイ素等の金属炭化物、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩、ダイヤモンド等の絶縁性炭素材料、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、アルミナ、窒化ホウ素、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウイスカー、窒化珪素繊維、カーボンナノチューブ、タルク、ウォラストナイト等が挙げられる。添加量としては特に限定されないが、添加量が増加するにつれて、熱伝導性を向上させることができる。上記無機フィラーは天然物であってもよいし、合成されたものであってもよい。天然物の場合、産地等には特に限定はなく、適宜選択することができる。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物には、前記の熱伝導性フィラー以外にも、その目的に応じて公知の充填剤を配合することができる。熱伝導性フィラー以外の充填剤としては、例えばケイソウ土粉、塩基性ケイ酸マグネシウム、焼成クレイ、微粉末シリカ、石英粉末、結晶シリカ、カオリン、三酸化アンチモン、微粉末マイカ、二硫化モリブデン、ロックウール、セラミック繊維、アスベスト等の無機質繊維、及び、ガラス繊維、ガラスパウダー、ガラスクロス、溶融シリカ等のガラス製充填剤が挙げられる。これら充填剤を用いることで、例えば熱伝導性、機械強度、または耐摩耗性など樹脂組成物を応用する上で好ましい特性を向上させることが可能となる。さらに必要に応じて紙、パルプ、木材、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ボロン繊維等の合成繊維、ポリオレフィン粉末等の樹脂粉末、等の有機充填剤を併用して配合することができる。

　本発明に用いるフィラーは、樹脂とフィラーとの界面の接着性を高めたり、作業性を容易にしたりするため、シラン処理剤やステアリン酸やアクリル系モノマー等の各種表面処理剤で表面処理がなされたものであってもよい。表面処理剤としては特に限定されず、例えばシランカップリング剤、チタネートカップリング剤等従来公知のものを使用することができる。中でも、エポキシシラン等のエポキシ基含有シランカップリング剤、及び、アミノシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤、ポリオキシエチレンシラン等が樹脂の物性を低下させることが少ないため好ましい。フィラーの表面処理方法としては特に限定されず、通常の処理方法を利用できる。

　本発明の熱伝導性樹脂組成物には、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ウレタン樹脂等いかなる公知の樹脂とアロイ化させてもよい。本発明の熱伝導性樹脂組成物には、上記樹脂やフィラー以外の添加剤として、さらに目的に応じて他のいかなる成分、例えば、補強剤、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、増粘剤、離型剤、可塑剤、カップリング剤、難燃剤、耐炎剤、抗菌剤、着色剤、その他の助剤等を本発明の効果を失わない範囲で、添加することができる。これらの添加剤の使用量は、熱可塑性樹脂の合計１００重量部に対し、合計で０～２０重量部の範囲であることが好ましい。

　上記熱安定剤としては、ホスファイト類、ヒンダードフェノール類、チオエーテル類等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　上記酸化防止剤としては、ホスファイト類、ヒンダードアミン類、ハイドロキノン類、ヒンダードフェノール類、硫黄含有化合物等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　上記紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、サリチル酸エステル類、金属錯塩類等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　上記難燃剤としては、有機系難燃剤、無機系難燃剤、反応系難燃剤等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　有機系難燃剤としては、臭素化エポキシ系化合物、臭素化アルキルトリアジン化合物、臭素化ビスフェノール系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノール系フェノキシ樹脂、臭素化ビスフェノール系ポリカーボネート樹脂、臭素化ポリスチレン樹脂、臭素化架橋ポリスチレン樹脂、臭素化ビスフェノールシアヌレート樹脂、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ビスマレイミド、デカブロモジフェニルオキサイド、テトラブロモビスフェノールＡ及びそのオリゴマー等のハロゲン系難燃剤；トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリプロピルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トキヘキシルホスフェート、トリシクロヘキシルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート、メチルジブチルホスフェート、エチルジプロピルホスフェート、ヒドロキシフェニルジフェニルホスフェート等のリン酸エステルやこれらを各種置換基で変性した化合物、各種の縮合型のリン酸エステル化合物、リン元素及び窒素元素を含むホスファゼン誘導体等のリン系難燃剤；ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　無機系難燃剤としては、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、ジルコニウム系、モリブデン系、スズ酸亜鉛、グアニジン塩、シリコーン系、ホスファゼン系化合物等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　反応系難燃剤としては、テトラブロモビスフェノールＡ、ジブロモフェノールグリシジルエーテル、臭素化芳香族トリアジン、トリブロモフェノール、テトラブロモフタレート、テトラクロロ無水フタル酸、ジブロモネオペンチルグリコール、ポリ（ペンタブロモベンジルポリアクリレート）、クロレンド酸（ヘット酸）、無水クロレンド酸（無水ヘット酸）、臭素化フェノールグリシジルエーテル、ジブロモクレジルグリシジルエーテル、下記一般式（３）（式中、ｎは２～２０の整数である）で表される有機りん系難燃剤等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

 

　尚、本発明の組成物に難燃剤を含有させる場合には、難燃助剤を配合することが好ましい。この難燃助剤としては、三酸化二アンチモン、四酸化二アンチモン、五酸化二アンチモン、アンチモン酸ナトリウム、酒石酸アンチモン等のアンチモン化合物や、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、水和アルミナ、酸化ジルコニウム、ポリリン酸アンモニウム、酸化スズ、酸化鉄等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、難燃性を改良するために、シリコーンオイルを配合することができる。

　上記老化防止剤としては、例えば、ナフチルアミン系化合物、ジフェニルアミン系化合物、ｐ－フェニレンジアミン系化合物、キノリン系化合物、ヒドロキノン誘導体系化合物、モノフェノール系化合物、ビスフェノール系化合物、トリスフェノール系化合物、ポリフェノール系化合物、チオビスフェノール系化合物、ヒンダードフェノール系化合物、亜リン酸エステル系化合物、イミダゾール系化合物、ジチオカルバミン酸ニッケル塩系化合物、リン酸系化合物等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　上記可塑剤としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルオクチルフタレート、ジ－（２－エチルヘキシル）フタレート、ジイソオクチルフタレート、ジイソデシルフタレート等のフタル酸エステル類；ジメチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジ－（２－エチルヘキシル）アジペート、ジイソオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、オクチルデシルアジペート、ジ－（２－エチルヘキシル）アゼレート、ジイソオクチルアゼレート、ジイソブチルアゼレート、ジブチルセバケート、ジ－（２－エチルヘキシル）セバケート、ジイソオクチルセバケート等の脂肪酸エステル類；トリメリット酸イソデシルエステル、トリメリット酸オクチルエステル、トリメリット酸ｎ－オクチルエステル、トリメリット酸系イソノニルエステル等のトリメリット酸エステル類；ジ－（２－エチルヘキシル）フマレート、ジエチレングリコールモノオレート、グリセリルモノリシノレート、トリラウリルホスフェート、トリステアリルホスフェート、トリ－（２－エチルヘキシル）ホスフェート、エポキシ化大豆油、ポリエーテルエステル等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　上記抗菌剤としては、銀系ゼオライト、銀－亜鉛系ゼオライト等のゼオライト系抗菌剤、錯体化銀－シリカゲル等のシリカゲル系抗菌剤、ガラス系抗菌剤、リン酸カルシウム系抗菌剤、リン酸ジルコニウム系抗菌剤、銀－ケイ酸アルミン酸マグネシウム等のケイ酸塩系抗菌剤、酸化チタン系抗菌剤、セラミック系抗菌剤、ウィスカー系抗菌剤等の無機系抗菌剤；ホルムアルデヒド放出剤、ハロゲン化芳香族化合物、ロードプロパルギル誘導体、チオシアナト化合物、イソチアゾリノン誘導体、トリハロメチルチオ化合物、第四アンモニウム塩、ビグアニド化合物、アルデヒド類、フェノール類、ピリジンオキシド、カルバニリド、ジフェニルエーテル、カルボン酸、有機金属化合物等の有機系抗菌剤；無機・有機ハイブリッド抗菌剤；天然抗菌剤等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　上記着色剤としては、有機染料、無機顔料、有機顔料等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

　本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法としては特に限定されるものではない。例えば、上述した成分や添加剤等を乾燥させた後、単軸、２軸等の押出機のような溶融混練機にて溶融混練することにより製造することができる。混練温度は、熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）の種類に選択される。また、配合成分が液体である場合は、液体供給ポンプ等を用いて溶融混練機に途中添加して製造することもできる。

　次に、本発明について、製造例、実施例及び比較例を挙げさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに制限されるものではない。

　樹脂組成物の調製に用いる原料成分を以下に示す。
熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）：
ポリエチレンテレフタレート（Ａ－１）：三菱化学社製　ノバペックス　ＰＢＫII（商品名）、数平均分子量２８,０００
ポリエチレンテレフタレート（Ａ－２）：三菱化学社製　ＧＳ－１００（商品名）、数平均分子量２２,５００
ポリブチレンテレフタレート（Ａ－３）：三菱エンジニアリングプラスチックス社製　ＮＯＶＡＤＵＲＡＮ５００８Ｌ、数平均分子量１８，９００
ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）：
　ポリエステル－ポリエーテル共重合体としては、以下の方法で製造したものを使用した。

　即ち、攪拌機、ガス排出出口を備えた反応器に、アンチモン系触媒で製造されたアンチモン金属濃度２００重量ｐｐｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（ＩＶ＝０．６５のもの）７０重量部、ＰＥＴ及びポリエーテルに対して１６０ｐｐｍとなる三酸化アンチモン、及び酸化防止剤（チバ・スペシャリティーケミカルズ製のイルガノックス１０１０）０．２重量部、以下で説明するビスオール１８ＥＮであるポリエーテル３０重量部を仕込んだ後、２７０℃で２時間保持した後、真空ポンプで減圧し、１ｔｏｒｒ、３時間保持後とりだし、ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ－１）を得た。得られたポリエステル－ポリエーテル共重合体の数平均分子量は、２５,４００であった。

　前記ビスオール１８ＥＮは、前記一般式（２）の構造における（ｍ＋ｎ）の数平均が１８のものである。
黒鉛（Ｃ）：
鱗片状黒鉛（Ｃ－１）：中越黒鉛工業所社製　ＣＰＢ－８０（商品名）、体積平均粒子径３００μｍ、固定炭素量９９．９重量％、アスペクト比１００
鱗片状黒鉛（Ｃ－２）：中越黒鉛工業所社製　ＢＦ－４０ＡＫ（商品名）、体積平均粒子径５０μｍ、固定炭素量９９．９重量％、アスペクト比３０
鱗片状黒鉛（Ｃ－３）：中越黒鉛工業所社製　ＭＤ－１００Ｃ（商品名）、体積平均粒子径１７０μｍ、固定炭素量９３．６重量％、アスペクト比８０
フィラー（Ｄ）：
ガラス繊維：日本電気硝子株式会社製Ｔ１８７Ｈ／ＰＬ（商品名）、単体での熱伝導率１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、繊維直径１３μｍ、数平均繊維長３．０ｍｍ
　［評価方法］
　成形加工条件：
評価するために使用する成形体の成形加工温度は、使用する熱可塑性ポリエステル樹脂によって異なり、表１に示す成形加工温度で射出成形を行った。また、射出速度１５０ｍｍ／ｓ、射出圧力１５０ＭＰａに固定して成形を行った。

　黒鉛の体積平均粒子径：
マイクロトラック粒度分布測定装置（日機装社製　ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ　ＭＴ３３００ＥＸII）を用いて、水溶媒中に黒鉛粒子を投入した後、６０秒間超音波振動させた後、測定を行った。成形加工後の黒鉛粒子の体積平均粒子径については、得られた熱伝導性樹脂組成物のペレットから、射出成形機［東洋機械金属（株）製、Ｓｉ－３０ＩＶ］を用いて、図３及び４に示すヒートシンク（ゲート径：φ１ｍｍ、円柱状ゲート）を作製し、６２０℃で１時間焼成させた後、ヒートシンク中に含まれる黒鉛粒子のみを取り出し、測定を行った。

　黒鉛のアスペクト比：
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子社製　ＪＳＭ－６０６０ＬＡ）を用いて、黒鉛粒子１００個の最長径及び最短径の各平均値を用いて算出した。成形加工後の黒鉛粒子のアスペクト比については、図３及び４に示すヒートシンクを用いて同様の方法で算出した。

　数平均分子量：
射出成形によって作成した図３及び４及びヒートシンクの一部をｐ－クロロフェノール（東京化成工業製）とトルエンの体積比３：８混合溶媒に０．２５重量％濃度となるように溶解させた後、熱可塑性樹脂のみを抽出し、試料を調製した。標準物質はポリスチレンとし、同様の試料溶液を調製した。高温ＧＰＣ（Ｖｉｓｃｏｔｅｋ社製　３５０　ＨＴ－ＧＰＣ　Ｓｙｓｔｅｍ）にてカラム温度：８０℃、流速１．００ｍＬ／ｍｉｎの条件で測定した。検出器としては、示差屈折計（ＲＩ）を使用した。これにより、熱伝導性樹脂組成物に含まれる熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）とポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）からなる樹脂成分全体の数平均分子量を測定した。

　押出混練温度：
熱伝導性樹脂組成物は、押出溶融混練によって作製されるが、その際の押出混練温度は熱可塑性ポリエステル樹脂によって異なり、表１に示す押出バレル温度で押出混練を行った。

　熱伝導率：
得られた熱伝導性樹脂組成物のペレットを用いて、射出成形機[東洋機械金属（株）製、Ｓｉ－１５ＩＶ]にて、φ２６ｍｍ×１ｍｍ厚の成形体を作製し、ＡＳＴＭ　Ｅ１４６１規格に準拠して、レーザーフラッシュ法熱伝導率測定装置（ＮＥＴＺＳＣＨ社製　ＬＦＡ４４７）により、室温大気中における面方向と厚み方向の熱伝導率を測定した。

　ヒートシンクの熱伝導率：
射出成形によって、図３及び４に示すゲート径及びゲート形状のみが異なる２種類のヒートシンクを作製した。得られたヒートシンクの基盤部の厚み方向の熱伝導率を測定した。
ヒートシンク１のゲート径：φ１ｍｍ、円柱状ゲート
ヒートシンク２のゲート径：２ｍｍ×２ｍｍ、四角柱状ゲート
　比重：
図３及び４に示すヒートシンクを用いて、ＩＳＯ１１８３規格に準拠して、水中置換法にて比重を測定した。

　成形加工性：
得られた熱伝導性樹脂組成物のペレットを、射出成形機［東洋機械金属（株）製、Ｓｉ－３０ＩＶ］を用いて、熱可塑性樹脂に合わせて、表１に示す成形温度、金型温度にし、射出圧力１５０ＭＰａ、射出速度１５０ｍｍ／ｓで、１０ｍｍ幅×１ｍｍ厚（ピッチ５ｍｍ）で中心からスパイラル状に樹脂充填する成形体における溶融樹脂の流動長を測定し、次のように成形性を判断した。○：流動長が１００ｍｍ以上、△：流動長が５０～１００ｍｍ、×：流動長が５０ｍｍ未満。

　耐熱性：ＨＤＴ（高荷重）
射出成形機[東洋機械金属（株）製、Ｓｉ－３０ＩＶ]にて、８０ｍｍ×４０ｍｍ×４ｍｍ厚みの試験片を作製し、ＩＳＯ７５規格に準拠して測定した。

　長期耐熱性：
小型高温チャンバー（ＥＳＰＥＣ社製、ＳＴ－１２０）を用いて、試験片を大気中、１５０℃雰囲気下で２０００ｈ放置した。試験前後の試験片の曲げ強度をＩＳＯ１７８に準拠して測定し、曲げ強度保持率（２０００時間放置後の曲げ強度／初期の曲げ強度）を算出した。

　放射率：
放射率測定器（ジャパンセンサー社製　ＴＳＳ－５Ｘ）を用いて、８０ｍｍ×４０ｍｍ×４ｍｍ厚みの成形体の放射率を測定した。

　ヒートシンクの放熱性：
得られた熱伝導性樹脂組成物のペレットから、射出成形機[東洋機械金属（株）製、Ｓｉ－１００]を用いて、図５～７に記載のヒートシンクを作成した。図５に記載のヒートシンクの上面部に設けた凹部全面に、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）を有するサーマルインターフェイスマテリアルを厚み０．１ｍｍ以下になるように均一に塗布した後、その上面に、２０ｍｍ×２０ｍｍ×厚み１ｍｍのアルミ板を設置した。設置後、ヒートシンクのリブ部を超音波溶着し、アルミ板を固定した後、アルミ板の中心に５ｍｍ×５ｍｍ×厚み２ｍｍの発熱体を設置した。ヒートシンクのフィンが下になるように固定し、２０℃雰囲気下、発熱体に１０Ｗ印加した。２時間放置後、発熱体の温度を測定した。

 

　［実施例１～６］
　熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａー１）～（Ａ－３）、ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ－１）を、熱風乾燥機を用いて１４０℃で４時間乾燥し、表２に示された重量比率となるように表２記載の各成分を混合したものを準備した。これに、フェノール系安定剤（株式会社ＡＤＥＫＡ製ＡＯ－６０）およびリン系酸化防止剤（株式会社ＡＤＥＫＡ製アデカスタブＰＥＰ－３６）を樹脂１００重量部に対してそれぞれ０．３重量部加えた。この混合物を、株式会社テクノベル製２５ｍｍ同方向回転完全噛合型二軸押出機ＭＦＵ２５ＴＷ－６０ＨＧ－ＮＨ－１３００を用いて、吐出量２０ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数１５０ｒｐｍ、押出バレル温度を表１に示す温度に設定して溶融混練することで、樹脂組成物のペレットを得た。

　得られた樹脂組成物のペレットを射出成形によって、各成形体を作製し、各種評価した。ヒートシンク中に含まれる黒鉛粒子の体積平均粒子径とアスペクト比、及び各種物性値を表２に示す。

　［比較例１、２］
　表３に示す配合処方に変更した以外は、実施例１と同様にした。ヒートシンク中に含まれる黒鉛粒子の体積平均粒子径とアスペクト比、及び各種物性値を表３に示す。

 

 

　実施例２と比較例１の結果より、ポリエステルーポリエーテル共重合体を添加することで、熱伝導率、長期耐熱性を保持させたまま、成形加工性を高められていることが分かる。

　実施例２と比較例２の結果より、同量の黒鉛を含有させた場合、実施例で使用した鱗片状黒鉛の固定炭素量９８重量％以上であることで、熱伝導率、成形加工性が高くなっていることが分かる。

　実施例２と実施例５の結果より、ヒートシンク厚み／ゲート厚み比が２以上であることで、ヒートシンクの基盤部の厚み方向の熱伝導率が向上していることが言える。このことより、ＬＥＤモジュールの熱を効率よくフィン部に伝えられるため、ＬＥＤモジュールの温度をより効果的に低減させることができる。

　実施例２と実施例６より、溶融混練前の黒鉛の体積平均粒子径が大きい程、ヒートシンク中に含まれる黒鉛粒子の体積平均粒子径が大きくなり、熱伝導性、成形加工性が向上していることが言える。

　本発明のＬＥＤランプヒートシンクは、優れた熱伝導性、成形加工性、低比重を有するため、熱伝導性が高い金属等の代替にすることができ、軽量化や形状の自由度が高く、容易、且つ安価に製造することができる。また、本発明のＬＥＤランプヒートシンクは、電磁シールド性にも優れており、電磁遮蔽性が要求される用途にも好適である。以上のことから、自動車用ＬＥＤランプヒートシンク用途に好適である。

１　ＬＥＤモジュール
２　回路基板
３　ヒートシンクの基盤
４　ヒートシンクのフィン
５　ゲート
６　ヒートシンク上面部
７　リブ
 

Claims (21)

1. 一部または全部が熱伝導性樹脂組成物より形成された、ＬＥＤモジュールを冷却するためのヒートシンクであって、
   前記熱伝導性樹脂組成物が、（Ａ）数平均分子量が１２，０００～７０，０００である熱可塑性ポリエステル樹脂１０～５０重量％、（Ｂ）ポリエステル－ポリエーテル共重合体１０～５０重量％、および（Ｃ）固定炭素量が９８重量％以上、且つアスペクト比が２１以上である鱗片状黒鉛４０～７０重量％を少なくとも含有し、前記熱伝導性樹脂組成物の比重が１．７～２．０であり、且つ前記熱伝導性樹脂組成物の面方向の熱伝導率が１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とするＬＥＤランプヒートシンク。
2. 前記ＬＥＤランプヒートシンク中に含まれる鱗片状黒鉛（Ｃ）の体積平均粒子径が１～５００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
3. 前記ポリエステル－ポリエーテル共重合体（Ｂ）が、芳香族ポリエステル単位９５～４５重量％と変性ポリエーテル単位５～５５重量％からなる、請求項１又は２に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
4. 前記変性ポリエーテル単位が、下記一般式１で表される変性ポリエーテル単位である、請求項３に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
   

   

    
   （式中、－Ａ－は、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＳＯ－、－ＳＯ_２－、－ＣＯ－、炭素数１～２０のアルキレン基、または炭素数６～２０のアルキリデン基であり、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ⁷、およびＲ^８は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数１～５の１価の炭化水素基であり、Ｒ^９、およびＲ^１０は、それぞれ独立して、炭素数１～５の２価の炭化水素基である。ｍおよびｎはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、それぞれ独立して、１以上の整数である。ｍ＋ｎの数平均は２～５０である。）
5. 前記芳香族ポリエステル単位が、ポリエチレンテレフタレート単位、ポリブチレンテレフタレート単位、及びポリプロピレンテレフタレート単位からなる群から選ばれる１種以上である、請求項３、又は４に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
6. 前記熱可塑性ポリエステル樹脂（Ａ）が、ポリブチレンテレフタレート、及びポリエチレンテレフタレートからなる群より選択される１種以上のものであることを特徴とする、請求項１～５の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。
7. 前記熱伝導性樹脂組成物の厚み方向の熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする、請求項１～６の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。
8. 良熱伝導体金属又は炭素材料の何れか一方から形成された部材をさらに含む、請求項１～７の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。
9. 前記良熱伝導体金属は、アルミニウム、銅、マグネシウム及びこれらの合金からなる群より選ばれる金属であり、熱伝導率が４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、請求項８に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
10. 前記炭素材料は、グラファイトシートであって、面方向の熱伝導率が５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、請求項８又は９に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
11. 前記良熱伝導体金属又は炭素材料の何れか一方から形成された部材が、前記ＬＥＤランプヒートシンクの受熱面側に配置され、前記熱伝導性樹脂組成物から形成された部材と、インサート成形、超音波溶着、熱融着、または振動溶着によって接合されている、請求項８～１０の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。
12. 熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のサーマルインターフェイスマテリアルをさらに含み、前記サーマルインターフェイスマテリアルは、前記良熱伝導体金属又は炭素材料の何れか一方から形成された部材と、前記熱伝導性樹脂組成物から形成された部材のあいだに配置される、請求項８～１１の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。
13. 絶縁性を有する樹脂、又は樹脂組成物から形成された部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１～１２の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。
14. 前記ヒートシンクがゲート痕および基盤部を有するものであって、前記ゲート痕の厚みに対して、該ヒートシンクの基盤部の厚み比が２以上であることを特徴とする、請求項１～１３の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。
15. 前記ゲート痕が、２つ以上であることを特徴とする、請求項１４に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
16. 自動車用ＬＥＤランプヒートシンクである請求項１～１５の何れかに記載のＬＥＤランプヒートシンク。
17. 自動車用ＬＥＤリアランプヒートシンクである請求項１６に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
18. 自動車用ＬＥＤフロントランプヒートシンクである請求項１６に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
19. 自動車用ＬＥＤヘッドランプヒートシンクである請求項１６に記載のＬＥＤランプヒートシンク。
20. 請求項１～１９のいずれか１項に記載のヒートシンクを製造する方法であって、
    前記熱伝導性樹脂組成物を射出成形することで前記ヒートシンクを形成する工程を含む、方法。
21. 前記熱伝導性樹脂組成物を溶融混練により製造する工程をさらに含み、
    当該溶融混練前の鱗片状黒鉛（Ｃ）の体積平均粒子径が１～７００μｍ、固定炭素量が９８質量％以上、アスペクト比が２１以上であることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
     
     

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