JPH02267810A - 熱伝導性電気絶縁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱伝導性電気絶縁体、特には熱伝導性であり、
かつはその表面に軟化点の低い合成樹脂皮膜が積層され
ており、発熱性電気、電子部品に接触したときに合成樹
脂が溶融してこれら部品に平滑に接触し、発生熱が有効
に除去されるので、発熱性電気、電子部品などの放熱用
被覆材として有用とされる熱伝導性電気絶縁体に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来、パワートランジスタ、サイリスタ、整流器あるい
はトランス等の発熱性電気、電子部品は、使用時に熱を
発生するため、これらの電気。

電子部品については発熱性部品からの熱を放熱フィンや
金属放熱板により放熱することが行われているが、この
場合これらの間に熱伝導性電気絶縁体をシート状に介在
させることが必要とされ、この熱伝導性電気絶縁体とし
ては、シリコーンゴムに石英、アルミナ、窒化硼素等の
熱伝導性無機質充填剤を添加したシリコーンゴム組成物
を硬化したものが主に使われている。

また、この熱伝導性電気絶縁体を用いて発熱性電気、電
子部品から発生する熱を効率的に放熱するには、発熱性
電気、電子部品と熱伝導性電気絶縁体、さらには熱伝導
性電気絶縁体と放熱フィンや金属放熱板との接触面積が
大きい程有利である。このため、発熱性電気、電子部品
と放熱フィンや金属放熱板の間に熱伝導性電気絶縁体を
介在させた後、一定のトルク圧をかけてこれらをねじ締
めして各々の接触性を高め、接触面積を大きくすること
が行われている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この熱伝導性電気絶縁体もこれをねじ締めする
と各々の接触面積は広くなるが、ねじ締めした周辺部分
は十分に接触する反面、ねじ締め部分から離れたところ
の接触性が悪くなって接触性にむらが生じる上、発熱性
電気、電子部品等の表面は肉眼では平坦に見えるがミク
ロ的には凹凸が存在しており、ねじ締めのみではこの凹
凸のある接触面を完全に密着させることは難しい。

そこで、熱伝導性電気絶縁体の両面に粘着層を設け、こ
の粘着層を介して発熱性電子部品等に熱伝導性電気絶縁
体を接着させることが行われており、この場合は接触に
むらが生じることなく発熱性電気、電子部品等の表面と
電気絶縁体の表面が完全に密着するが、この表面に粘着
層を有する熱伝導性電気絶縁体は、使用する際に粘着層
面から保護用セパレーターを剥離しなければならず、生
産性や作業性の点から好ましくなく、さらに粘着層の厚
みを増やすと、粘着力は増大するものの電気絶縁体の熱
伝導性が悪くなるという問題がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明はこのような不利を解決した熱伝導性電気絶縁体
に関するもので、これはオルガノポリシロキサンと熱伝
導性無機質充填剤とを主成分とするシリコーンゴム組成
物を硬化させてなる硬化物表面に、軟化点が４０〜１２
０℃である厚さが１０９ｍ以下の合成樹脂皮膜を積層し
てなることを特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは発熱性電気、電子部品などに放
熱材として使用する熱伝導性電気絶縁材の改良について
種々検討した結果、オルガノポリシロキサンと熱伝導性
無機質充填剤とを主成分とするシリコーンゴム組成物を
硬化させてなる熱伝導性で電気絶縁性のシリコーンゴム
硬化物の表面に、軟化点の低い合成樹脂皮膜を積層する
と、このものは表面の合成樹脂皮膜が柔軟性を有してい
るので電気、電子部品などの表面にこれを接触させたと
きにこの表面に微細な凹凸が存在してもこの凹凸を吸収
して平滑な接触面を成形するし、この電気、電子部品が
その作動開始で発熱するとこの発熱によって合成樹脂皮
膜が軟化流動し、この電気、電子部品と熱伝導性電気絶
縁性成形体との接触がよりよくなるので、この熱伝導性
電気絶縁性成形体を放熱フィンまたは放熱板と接触させ
ておけば電気、電子部品の発熱を効率的に放熱させるこ
とができるということを見出し、ここに使用するオルガ
ノポリシロキサン、熱伝導性無機質充填剤１合成樹脂の
種類、添加量、皮膜厚さなどについての研究を進めて本
発明を完成させた。

以下これをさらに詳述する。

［作　用］ 本発明の熱伝導性電気絶縁体を得るために用いるシリコ
ーンゴム組成物は、上述したようにオルガノポリシロキ
サンと熱伝導性無機質充填剤とを主要成分とするもので
ある。

このオルガノポリシロキサンとしては、硬化可能なもの
であれば特に制限されないが、中でもジメチルポリシロ
キサン又はビニル基含有ジメチルポリシロキサンと有機
過酸化物とを必須成分として含有する熱加硫型オルガノ
ポリシロキサンや、ビニル基含有ジメチルポリシロキサ
ンと＝Ｓｉ）Ｉ基を有するジメチルハイドロジエンポリ
シロキサンと触媒の白金又は白金化合物とを必須成分と
して含有する付加反応硬化型オルガノポリシロキサン又
はこれらの混合物等が好適に用いられるが、特にオルガ
ノポリシロキサンとして生ゴム状で高粘度のものを使用
すると、組成物が速く硬化してゴム弾性に優れた熱伝導
性電気絶縁体を得ることができる。

また、この熱伝導性無機質充填剤としては、例えばアル
ミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素７窒化
アルミニウム、窒化硼素、黒鉛。

石英等を使用し得るが、これらのうちでは、価格や性能
の点からアルミナや窒化硼素を使用することが望ましく
、これら熱伝導性無機質充填剤は一種を単独で用いても
二種以上を混合して用いてもよい。

なお、この熱伝導性無機質充填剤の配合比は別に制限さ
れず、使用する充填剤の種類に応じた配合比とすること
ができるが、通常オルガノポリシロキサン１００部（重
量部、以下同様）に対する各熱伝導性無８１質充填剤の
好ましい配合比はこれが少ないと熱伝導性が不充分にな
るおそれがあり、逆に多すぎると得られるシリコーンゴ
ム成形体の機械的強度及び電気絶縁性が低下すると共に
、ゴム弾性が減少して発熱性電気、電子部品の放熱体と
の接触が不充分となり、その結果熱伝導効率が減少する
場合があるので、石英やアルミナ、窒化アルミニウムの
場合は３００〜１２００部、窒化硼素の場合は１００〜
５００部とすればよい。

なお、このシリコーンゴム組成物には、上記主要成分に
加えてその他の成分として所定量の加硫剤もしくは架橋
剤及び反応触媒が配合されるが、これＣはさらに必要に
応じてシリカ等の補強性フィラー、加工助剤、難燃化剤
、硬化制御剤、密着向上剤１着色防止剤等を添加するこ
とができ、その使用成分や使用量などは公知のシリコー
ンゴム組成物と同様にすればよい。

また、このシリコーンゴム組成物はフィルム。

シート、チューブなどに成形することができるが、この
成形は公知の方法で行えばよく、したがってこれは例え
ばカレンダーロールを用いたシート状成形、押出機によ
るチューブ状又はシート状成形、コーティング法による
シート状成形等とすればよい。しかし、コーティング法
を採用する場合は、トルエン、キシレン、酢酸エチル、
トリクロルエチレン、テトラクロルエチレン等の有機溶
剤を用いてシリコーンゴム組成物を所定濃度で均一に溶
解して塗工用液を調整することが好ましく、さらにシー
ト状成形体に°はその片面又は両面にガラスクロス等を
貼合して強度を向上させることができるが、このガラス
クロス貼合工程は紫外線硬化皮膜形成前に行っても成形
後に行っても差支えない。なお、この成形体の淳さに特
に制限はないが、シート状やチューブ状に形成する場合
は０．１〜２ｍｍ程度が実用的である。

つぎに本発明の熱伝導性電気絶縁体は上記のようにして
得られた熱伝導性シリコーンゴム硬化物の表面に合成樹
脂皮膜を積層するのであるが、この合成樹脂としてはポ
リエチレン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合系樹脂
、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹
脂、フェノール系樹脂などが例示され、これらはその単
独または２種あるいは２　ｆｆｆｉ以上の混合で使用し
てもよい。しかし、この合成樹脂皮膜はこれが軟化して
流動可能となるときの温度である軟化点が４０℃より低
いと夏期などの高温環境下での保存および取扱いが実用
的でなくなるし、１２０℃より高くなると発熱性電気、
電子部品の発熱による軟化が期待できなくなるので、こ
れは軟化点が４０〜１２０℃の範囲のものとする必要が
ある。

この合成樹脂皮膜の熱伝導性シリコーンゴム成形体への
積層はどのような方法で行なってもよいが、これは例え
ば合成樹脂を適宜な有機溶剤に溶解してこれを熱伝導性
シリコーンゴム硬化物の表面に塗布するか、この硬化物
をその有機溶剤液に浸漬し、乾燥させればよく、この皮
膜の厚さは１０μｍより厚くなるとその熱伝導性に悪影
響が生ずるので、これは１０℃１ｍ以下とする必要があ
るが、好ましくは１〜２μｍとすればよい。

［実施例］ つぎに実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない
。なお、以下の例において部はいずれも・重量部であり
、例中における熱抵抗は下記の方法による測定値を示し
たものである。

〈熱抵抗〉 実施例、比較例で作られた熱伝導性電気絶縁体シートを
発熱性電子部品としてＴＯ−３型のパワートランジスタ
２　ｓｃ　２２４５　［富士電機社製コと放熱器・ＦＢ
Ａ−１５０ＰＳ−ＡＮ−０［オーニス社製コとの間に介
装して５ｋｇのトルクで固定した。これに直流電流４Ａ
、電圧７■を２０分間印加し、放熱器とトランジスタと
の温度が平衡状態に達したときの両者の温度差を測定し
て、この値と印加した消費電力から熱抵抗値（’Ｃ：／
Ｗ）を求めた。

実施例１〜８．比較例１〜４ ビニル基を０．０５モル％含有するジメチルポリシロキ
サンゴムコンパウンド１００部にアルミナ３００部と２
．４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド１．５部を添
加したシリコーンゴム組成物を１７０℃で１５分間プレ
ス加硫して厚さ０．５＋ｎ＋ｎの熱伝導性のシリコーン
ゴムシート（以下これヲｓ−１と略記する）を作ると共
に、ビニル基を０．１モル％含有するジメチルポリシロ
キサンゴムコンパウンド１００部に窒化はう素１５０部
と２．４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド１．０部
およびトルエン５００部を添加したシリコーンゴム組成
物溶液を厚さＯ，１５ｍｍのガラスクロス上にバーコー
ターを用いて２０ｃｍＩ、ｌに連続的にコーティングし
、６０℃に保持したのち熱風併用赤外線ドライヤーで溶
剤を除去し、ついで１７０℃で１５分間プレス加硫して
厚さ０．５ｍｍの熱伝導性のゴムシート（以下これをＳ
−２と略記する）を作った。

ついで、このシートＳ−１，Ｓ−２の表面に軟化点が５
５℃であるエポキシフェノール樹脂・ＥＯＣＮ１０２０
−５５　　［日本化薬味製商品名、以下これをＮ−１と
略記する］、軟化点が８０℃であるエポキシフェノール
樹脂・ＥＯＣＮ１０２０−８０　　［日本化薬味製商品
名、以下これをＮ−２と略記するコ、および軟化点が７
０℃であるフェノール樹脂：　ＸＲ５Ｆ４２７０Ｂ［群
宋化学■製商品名、以下これをＮ−３と略記するコの０
．１％トルエン溶液をワイヤーバーを用いてコーティン
グし、７０℃で１０分間乾燥して、ここに塗工膜を作っ
た。この際、この塗工膜の厚さの調整はワイヤーバーの
ワイヤーの太さを調節することにより行ない、この厚み
を予め塗布後の重量変化により算出した検量線で求めた
ところ、第１表に示したとおりの結果が得られた。

つぎにこのようにして得た熱伝導性電気絶縁体の熱抵抗
を測定したところ、第１表に併記したとおりの結果が得
られ、これらはいずれも発熱性電子部品としてのパワー
トランジスタ２５Ｃ２２４５（前出）の表面に接触させ
たとき、この電子部品に密着させることができたし、こ
れは電子部品の作動時における発熱（８０℃〜１００℃
）によって合成樹脂塗膜が軟化流動してさらによ（定着
し、これを放熱フィンと接触させたところ、効率的に放
熱の行なわれることが確認された。

しかし、比較のために上記で得た熱伝導性のゴムシート
Ｓ−１，Ｓ−２に上記したエポキシフェノール樹脂、フ
ェノール樹脂の塗工膜を設けないもの、またエポキシフ
ェノール樹脂Ｎ−１の塗工膜を形成させたがこの厚さを
２０μｍとしたものについてその熱抵抗を測定したとこ
ろ、これらは第１表に併記したとおりの結果を示した。

第　　１　　表 ［発明の効果］ 本発明の熱伝導性電気絶縁体は前記したように、オルガ
ノポリシロキサンと熱伝導性無機質充填剤とを主成分と
するシリコーンゴム組成物から作られた硬化物表面に、
軟化点が４０〜１２０℃である厚さが１０μｍ以下の合
成樹脂皮膜を積層してなるものであるが、このものはそ
の合成樹脂皮膜が柔軟性を有しているので、これを電気
、電子部品に接触させたときにその表面の微細な表面の
凹凸を吸収して平滑な接触面を形成するし、この電気。

電子部品が発熱性であるとこの発熱によって合成樹脂皮
膜が軟化流動するのでこの接触がさらによくなり、これ
が熱伝導性であることから、これに放熱フィンを取りつ
ければ電気、電子部品の発熱を効率的に放熱させること
ができるので、このものはパワートランジスタ、サイリ
スタ、整流器トランスなどの発熱性電気、電子部品の放
熱フィンや放熱板に取りつける絶縁性放熱シートとして
有用とされるという工業的な有利性をもつものとなる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．オルガノポリシロキサンと熱伝導性無機質充填剤と
   を主成分とするシリコーンゴム組成物を硬化させてなる
   硬化物表面に、軟化点が４０〜１２０℃である厚さが１
   ０μｍ以下の合成樹脂皮膜を積層してなることを特徴と
   する熱伝導性電気絶縁体。