JPH0612643B2 - 熱伝導性絶縁シ−ト - Google Patents

熱伝導性絶縁シ−ト

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JPH0612643B2
JPH0612643B2 JP60294773A JP29477385A JPH0612643B2 JP H0612643 B2 JPH0612643 B2 JP H0612643B2 JP 60294773 A JP60294773 A JP 60294773A JP 29477385 A JP29477385 A JP 29477385A JP H0612643 B2 JPH0612643 B2 JP H0612643B2
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sheet
plane
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boron nitride
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融 高村
富義 土田
芳宏 久保田
利美 小林
登喜男 関矢
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は熱伝導性絶縁シート、特にはトランジスタなど
の発熱性電子機器あるいは放熱ファンなどに密接させて
その熱を外部に放出させるために有用とされる、熱伝導
性と絶縁性のすぐれたゴム弾性を有する熱伝導性絶縁シ
ートに関するものである。
(従来の技術) 絶縁性放熱シートとしては、従来グリースを塗布した雲
母板やポリエステルフィルムが使用されてきたが、これ
らは熱伝導性に欠けるものであることから、合成ゴムに
シリカ、アルミナ、窒化ほう素や熱伝導性でしかも電気
絶縁性のすぐれた各種の無機物質が添加された放熱シー
トが使用されるようになってきた。
しかし、この種の熱伝導性放熱シートはその熱伝導性を
よくするためにはこれらを大量に添加配合する必要があ
り、この大量配合はゴムの特性を失なわせ、目的とする
発熱性電気部品や放熱フィンとの密着性もわるくすると
いう不利を与える。
(発明の構成) 本発明はこのような不利を解決した熱伝導性絶縁シート
に関するものであり、これはオルガノポリシロキサンと
ボロンナイトライドとからなる、そのシートの厚み方向
にX線を照射して得られるX線回折図における〈00
2〉面と〈100〉面とのピーク比が30以下であるこ
とを特徴とするものである。
すなわち、本発明者らは熱伝導性のすぐれた絶縁性のゴ
ム状放熱シートの製造について種々検討した結果、オル
ガノポリシロキサンとボロンナイトライドとの混合物は
主材としてのゴム成分がオルガノポリシロキサンとされ
るので電気絶縁性のすぐれたものとなり、ボロンナイト
ライドが優れた熱伝導性物質であることから良好な熱伝
導性ももつものとされるが、この組成物をシート状に成
形するとボロンナイトライドはシートの放熱面に対して
a軸方向に平行となるように配向され易く、この配向度
が進むとシートの放熱性が著しく低下するが、このボロ
ンナイトライドをそのX線回折図の〈002〉面のピー
クと〈100〉面のピークとの比αの小さいものとする
と、このボロンナイトライドの配向度がαの大きい程大
きくなることから、このボロンナイトライド粒子がシー
ト面に対してランダムにならび、シート面のa軸方向と
直角となる粒子が増加して熱伝導性がよくなることを見
出し、これについての研究を進めてこのαについては3
0以下とすることがよいということを確認して本発明を
完成させた。
本発明の熱伝導性絶縁シートを形成する主材としてのオ
ルガノポリシロキサンは平均組成式が で示され、Rはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基などのアルキル基、ビニル基、アリル基などのアル
ケニル基、フェニル基、トリル基などのアリール基、シ
クロヘキシル基などのシクロアルキル基、またはこれら
の基の炭素原子に結合した水素原子の一部または全部を
ハロゲン原子、シアノ基などで置換したクロロメチル
基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基などから
選択される、好ましくはその50モル%以上がメチル基
とされる同一または異種の非置換または置換1価炭化水
素基、aは1.85〜2.10とされる実質的には線状
構造のジオルガノポリシロキサンとすればよいが、この
ものは25゜Cにおける粘度が25cS以上、特には5,0
00cS以上となる重合度を有するシリコーンゴムとする
ことがよい。
また、このシートの熱伝導性をよくするためにこのシー
ト中に存在させるボロンナイトライドはその厚み方向に
X線を照射したときのX線回折図の〈002〉面と〈1
00〉面とのピーク比が大きいと上記したオルガノポリ
シロキサンとの配合物からなるシートにおいてこのもの
がシートのa軸方向と平行に配向され易く、それによっ
てシートの放熱性のわるいものとなるので、このX線回
折図における〈002〉面と〈100〉とのピーク比α
が30以下のものとすることが必要とされる。こゝに使
用されるボロンナイトライドは通常市販されているヘキ
サゴナル構造のものとすればよいが、特に好ましくはほ
う素酸化物をカーボンなどのような適当な還元剤の存在
下に窒素ガスと反応させることによって得られるものと
することがよく、またこのボロンナイトライドの配合量
は上記したオルガノポリシロキサン100重量部に対し
50重量部以下ではその熱伝導性の向上が十分でなく、
500重量部以上とするとゴム弾性が、著しくわるくな
り、かえって熱伝導性がわるくなるので50〜500重
量部の範囲とすることが必要とされるが、この好ましい
範囲は100〜400重量部とされる。
本発明の熱伝導性絶縁シートは上記した所定量のオルガ
ノポリシロキサンとボロンナイトライドとの混合物をシ
ート状に加硫硬化させることによって得られるが、これ
は加圧成形法、押出成形法、カレンダー成形法、キャス
ティング成形法などで所望の形状に成形するか、あるい
はこの組成物を溶剤などに溶解してガラスクロスなどに
塗布してから乾燥し成形するようにしてもよい。また、
この成形品の硬化はオルガノポリシロキサンに予め有機
過酸化物を配合し、この成形品を例えば100kg/cm2
×170゜Cの条件下で加圧加熱すればよい。
なお、このようにして得られたシートはすぐれた電気絶
縁性と熱伝導性を有するけれども、このものはその厚み
方向にX線を照射して得られるX線回折図における〈0
02〉面と〈100〉面とのピーク比αが30以下のも
のとする必要がある。このシートのピーク比を30以下
とするには例えばほう酸とカーボンブラックとを混合
し、窒化炉中で窒化して得たボロンナイトライドを使用
する方法、硬化前に組成物を溶剤などに溶解して塗布す
るときに超音波振盪しながら塗布する方法、結晶化度の
低いボロンナイトライドを使用する方法があげられる。
このようにして得られた本発明の熱伝導性絶縁シートは
すぐれた電気絶縁性と熱伝導性を有しており、これは例
えば体積抵抗率1×1015Ω・cmのような絶縁性と1
0×10−3Cal/sec・cm・Cのような熱伝導率を示す
ので、トランジスタ、サイリスターなどの発熱素子の放
熱絶縁用などに有用とされる。
つぎに本発明の実施例をあげるが、例中の部は重量部を
示したものであり、例中における各測定値はつぎの方法
による測定結果を示したのものである。
〔熱抵抗〕
トランジスタTO−3型の打ち抜きサンプルをトランジ
スタ・2SD113〔(株)東芝製商品名〕とフィン・
FBA−150−PS〔(株)オーエス社製商品名〕の
間にはさんでトルクインバーターに取りつけ、トランジ
スタ過度熱抵抗測定器・TH−156〔桑野電機(株)
製商品〕によってDC10V、3Aの電力を印加し、1
分後のΔVEB(mV)から次式によって算出した。
ΔVEBS…サンプルをはさんだものΔVEB ΔVEBG…放熱グリース・G746〔信越化学工業
(株)社製商品名〕をトランジスタに塗布したときのΔ
EB C…………トランジスタのΔVEBの温度係数(ΔV
EB/ΔT≒2.2mV/゜C) α…………ベース電流による補正項 (α=0.9W) 〔熱伝導率〕 6×15cmのサンプルシートをショーサーモQTM−D
II迅速熱伝導率計〔昭和電工(株)製商品名〕を用いて
測定した。
〔配向性〕
放熱シートを2×2cmに切り出してX線回折用治具にセ
ロファンテープで貼りつけ、X線回折装置・RAD−2
〔理学電機(株)製商品名〕を使用してCuKα線で3
0KV、15mAの条件で2θ、20°〜60°をスキ
ャニングし、26.9°〈002〉面と41.6°〈1
00〉面のピーク比を求めて配向性αとした。
実施例1〜2、比較例1〜2 分子鎖両末端がビニルジメチルシリル基で封鎖されたビ
ニル基を0.2モル%含有する、1%トルエン溶液の2
0゜Cにおける相対粘度が2.0であるジメチルポリキシ
ロキサン生ゴム100部に、市販のヘキサゴナルボロン
ナイトライド・UHP−EX(昭和電工社製商品名)2
00部、オクタメチルシクロテトラシロキサン50部、
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン1.5部およびパークロロエチレン800
部を添加し、ホモジナイザーを用いて均一に溶解混合し
て塗工液を作った ついでこの塗工液を0.45mmの深さに型を掘り込んだ
金型にキャスティングし、超音波振盪機上で10分間振
盪後乾燥し、プレスしてシートIを、また厚さが0.0
5mmのガラスクロスの両面にこのものをワイヤーバーコ
ートで塗布し、超音波振盪機上で10分間振盪してから
乾燥し、プレスしてシートIIを作ると共に、比較のため
に上記において超音波振盪機による振盪を行なわないほ
かは同様に処理してシートIIIとIVを作り、このように
して得たシートI〜IVについての熱抵抗およびX線回
折図における〈002〉面と〈100〉とのピーク比α
を測定したところ、第1表に示したとおりの結果が得ら
れた。なお、これらのシートのX線回折図はそれぞれ第
1図a、b、第2図a、bに示したとおりである。
実施例3〜6、比較例3〜5 ほう酸(試薬1級)4.47kgとアセチレンブラック
(電気化学社製)1.0kgとをリボンブレーダーで混合
してから還元窒化炉中で窒素ガスを10kg流しながら
1,800゜Cで4時間窒化反応をさせたのち、得られた
反応生成物を解砕機で解砕し、塩酸で酸洗いしてから水
洗し、乾燥をして篩分機で整粒し、平均粒径が11.1
μmのボロンナイトライド粉末1kgを得た。
ついで前記した実施例1で使用したオルガノポリシロキ
サン生ゴム100部に上記で得たボロンナイトライド2
00部、オクタメチルシクロテトラシロキサン50部、
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン1.5部およびパークロロエチレン800
部を配合し、ホモミキサーで溶解混合して塗工液をつく
り、これを厚さ0.05mmのガラスクロスの両面にワイ
ヤーバーコートを用いて塗布し、乾燥後にプレス生成機
で加硫成形して厚みが0.2〜0.8mmの熱伝導性絶縁
シートV〜VIIIを作った。
つぎにこの熱伝導性絶縁シートV〜VIIIおよび市販の放
熱シートBFG30、45、80(電気化学社製商品
名)を試料IX〜XIとしてこれらの熱抵抗、熱伝導率およ
びX線回折図における〈002〉面と〈100〉面との
ピーク比αを測定したところ、第2表に示したとおりの
結果が得られ、これらのシートのX線回折図は第3図a
〜d、第4図a〜cに示したとおりであった。
実施例7〜8 前記した実施例3〜6におけるボロンナイトライドの添
加量を300部としたほかは実施例3〜6と同様に処理
して厚さ0.2mm、0.8mmの熱伝導性絶縁シートXI
I、XIIIを作り、これらについての熱抵抗、熱伝導率、
ピーク比αを測定したところ、つぎの第3表に示したと
おりの結果が得られた。
【図面の簡単な説明】 図はいずれも熱伝導性絶縁シートのX線回折図における
〈002〉面と〈100〉面とのピークを図示したもの
であり、第1図a,bは実施例1、2、第2図a、bは
比較例1、2、第3図a、b、c、dは実施例3、4、
5、6、第4図a、b、cは比較例3、4、5、第5図
a、bは実施例7、8のそれぞれの〈002〉面と〈1
00〉面のピークを図示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 芳宏 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社シリコーン電子材料技術研 究所内 (72)発明者 小林 利美 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社シリコーン電子材料技術研 究所内 (72)発明者 関矢 登喜男 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社シリコーン電子材料技術研 究所内 (56)参考文献 特公 昭57−42921(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オルガノポリシロキサンとボロンナイトラ
    イドとからなる、そのシートの厚み方向にX線を照射し
    て得られるX線回折図における〈002〉面と〈10
    0〉面とのピーク比が30以下であることを特徴とする
    熱伝導性絶縁シート。
JP60294773A 1985-12-25 1985-12-25 熱伝導性絶縁シ−ト Expired - Lifetime JPH0612643B2 (ja)

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