JPH1121388A - 高分子材料成形体とその用途 - Google Patents
高分子材料成形体とその用途Info
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Abstract
優れた熱伝導性を有し、特に発熱性電子部品の装着に好
適な高分子材料成形体を提供すること。 【解決手段】熱伝導性フイラーを含有してなるゴム成形
体からなるものであって、荷重3kg/cm2 をかけた
ときの圧縮変形率(%)をX軸、熱伝導率(W/mK)
をY軸とするX−Y座標において、圧縮変形率(%)と
熱伝導率(W/mK)との関係が、A(30,11)、
B(30,4)、C(80,0.5)及びD(80,1
1)の各点で結ばれた範囲内にあることを特徴とする高
分子材料成形体。上記高分子材料成形体で構成された電
子部品用放熱部材。
Description
に優れた高分子材料成形体とその用途に関するものであ
り、特に電子部品用放熱部材として使用した際に、トラ
ンジスタ、サイリスタ等の発熱性電子部品を損傷させる
ことなく、電子機器に組み込むことができる高分子材料
成形体に関するものである。
子部品においては、使用時に発生する熱を如何に除去す
るが重要な問題となっている。従来、このような除熱方
法としては、発熱性電子部品を電気絶縁性の放熱シート
を介して放熱フィンや金属板に取り付け、熱を逃がすこ
とが一般的に行われており、その放熱シートとしてはシ
リコーンゴムに熱伝導性フィラーを分散させたものが使
用されている。
その発熱量も大きくなっており、従来にも増して高い熱
伝導性を有する放熱シートが求められると共に、電子部
品の損傷防止の点から強い装着負荷をかけることは忌避
されており、このような場合には、極めて優れた熱伝導
性と柔軟性を有するシート状の放熱部材が要求されてい
た。
術としては、(1)熱伝導性の高いフィラーを選択す
る、(2)フィラーを高充填するなどがあるが、熱伝導
性の高いフィラーを用いた場合でも、材料全体としての
熱伝導特性への寄与は小さく、またフィラーを高充填す
ると著しく柔軟性が失われた。
ィラーの充填量を減量する、(4)マトリックスとなる
高分子材料として柔軟性の高いものを採用するなどの手
法が考えられるが、フィラーの減量は熱伝導性の低下を
伴う。また、マトリックスに柔軟性の高い高分子材料を
使用する場合は(特開昭57-191902 号公報参照)、フィ
ラーを高充填する必要があり、柔軟性が損なわれる問題
があった。
てなされたものであり、少量の熱伝導性フィラーの使用
で高い熱伝導性と柔軟性を発現させることができ、特に
電子部品用放熱部材として好適な高分子材料成形体を提
供することを目的とするものである。
伝導性フイラーを含有してなるゴム成形体からなるもの
であって、荷重3kg/cm2 をかけたときの圧縮変形
率(%)をX軸、熱伝導率(W/mK)をY軸とするX
−Y座標において、圧縮変形率(%)と熱伝導率(W/
mK)との関係が、A(30,11)、B(30,
4)、C(80,0.5)及びD(80,11)の各点
で結ばれた範囲内にあることを特徴とする高分子材料成
形体であり、特にゴムが付加反応型液状シリコーンゴム
の固化物であり、熱伝導性フィラーが窒化ホウ素粉末で
あることを特徴とする高分子材料成形体である。更に、
本発明は、上記高分子材料成形体で構成されてなる電子
部品用放熱部材である。
説明する。
ては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ
素、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素等をあげる
ことができる。これらのうち、窒化ホウ素は鱗片状粒子
の長さ方向の熱伝導性が極めて高く、その特徴をうまく
利用すれば高熱伝導性を付与することができるので、本
発明には特に好適なものである。また、その窒化ホウ素
としては、粉末X線解析法による黒鉛指数(GI)が
1.5以下の高結晶性のものが望ましい。
せない範囲で、アルミニウム、銅、銀等の金属粉末を併
用することもできる。
性フィラーの含有率は、全体積中の20〜45体積%、
特に25〜40体積%であることが望ましい。熱伝導性
フィラーの含有率が20体積%未満では高分子材料成形
体の熱伝導性が不十分となり、また45体積%を越える
と、成形体の柔軟性、機械的強度が損なわれる。
ムとしては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリル
ゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレン共重合体、エチ
レン酢酸ビニル共重合体等をあげることができる。これ
らのうち、特にシリコーンゴムは成形体としたときの柔
軟性、形状追随性、電子部品に接触させる際の発熱面へ
の密着性、更には耐熱性が優れているので最適である。
型シリコーンが代表的なものであるが、総じて所要の柔
軟性を発現させることが難しい場合が多いので、高い柔
軟性を発現させるためには付加反応型液状シリコーンが
好適である。付加反応型液状シリコーンの具体例として
は、一分子中にビニル基とH−Si基の両方を有する一
液反応型のオルガノポリシロキサン、または末端あるい
は側鎖にビニル基を有するオルガノポリシロキサンと末
端あるいは側鎖に2個以上のH−Si基を有するオルガ
ノポリシロキサンとの二液性のシリコーンなどである。
このような付加反応型液状シリコーンの市販品として
は、例えば東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、商
品名「SE−1885A/B」がある。
シリコーンは、アセチルアルコール類、マレイン酸エス
テル類などの反応遅延剤、十〜数百μmのアエロジルや
シリコーンパウダーなどの増粘剤、難燃剤、顔料などと
併用することもできる。
ラー含有の高分子材料成形体において、荷重3kg/c
m2 をかけたときの圧縮変形率(%)をX軸、熱伝導率
(W/mK)をY軸とするX−Y座標において、圧縮変
形率(%)と熱伝導率(W/mK)との関係が、A(3
0,11)、B(30,4)、C(80,0.5)及び
D(80,11)の範囲内にあることである。
ものは、普通に知られているものであり、市販品はこの
領域にあって圧縮変形率と熱伝導率の両特性が十分でな
い。また、A点とB点を結ぶ線分よりも左側の領域で
は、 圧縮変形率が不十分であり、電子部品に圧装した場
合に損傷を受ける可能性が高い。更には、C点とDを結
ぶ線分よりも右側の領域では、熱伝導性を高めることが
難しい。
(厚さ1mm)の試料を圧縮時の変位と荷重表示可能な
試験機(例えば島津製作所社製・商品名「オートグラ
フ」)を用い、圧縮速度(ヘッド移動速度)0.5cm
/分で荷重3kg/cm2 をかけたときの試料の変形量
と初期厚みとの比より、 次の(1)式から算出される値
である。なお、試料厚みが1mmに満たないときは試料
を単純積層することにより1mmとし、また面積が10
mm角に満たないときには複数個の試料の面積総和が1
00mm2 となるようにセットして圧縮変形率を測定す
るものとする。
(1mm)をトランジスタの内蔵されたTO−3型銅製
ヒーターケース(有効面積6.0cm2 )と銅板との間
に挟み、初期厚みの10%が圧縮されるように荷重をか
けてセットした後、トランジスタに電力5Wをかけて4
分間保持し、ヒーターケースと放熱フィンとの温度差
(℃)から、次の(2)式で算出される熱抵抗(℃/
W)を(3)式で換算したものである。
例を示すならば、付加反応型液状シリコーンに窒化ホウ
素を室温下で混合してスラリーを調製し、それをピスト
ン式又はスクリュー式の押し出し機で押し出してグリー
ンシートに仮成形した後、それを積層し加熱硬化させた
後、積層方向から所望の幅に切断する方法、あるいは同
様にして調製されたスラリーを、深さと幅の比が1:2
00以上である断面凹状の型に流し込み、プレス機で加
圧・加熱してグリーンシートに仮成形した後、型から取
り出して積層し、それを更に加熱硬化させた後、積層方
向から所望の幅に切断する方法などがあげられる。これ
らのうち、押し出し機を用いたものが特に好ましい。
2〜10mm、好ましくは0.5〜2mmである。ま
た、その形状には特に制限はなく、シート状に切断した
高分子材料成形体を任意の形状に打ち抜いて使用しても
良い。
粘着性を制御するために必要に応じて表面処理を施すこ
とができる。具体的な表面処理方法としては、(1)窒
化ホウ素粉末を打紛する、(2)過酸化物架橋剤などを
表面塗布し表面のみを硬化させる、(3)紫外線を照射
するなどである。
い柔軟性とわずかの粘着性を有しているので、輸送時・
保存時のハンドリング性の補助及びゴミ付着防止の点か
ら、包装材に配列して取り扱うことが好ましい。包装材
としては、例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレ
ンフィルム、PETフィルム、テフロンフィルム、ガラ
スクロス補強テフロンフィルムなどが使用される。
部品又は発熱性電子部品の搭載された回路基盤と冷却装
置との間に挟み込んで使用されるものであるが、冷却装
置にあらかじめ貼付け一体化するなどして電子部品用放
熱部材として供給することも可能である。冷却装置とし
ては、例えばヒートシンク、放熱フィン、金属又はセラ
ミックスのケース等があげられ、またそのセラミックス
としては、AlN、BN、SiC、Al2 O3 等があげ
られる。
る電子機器としては、コンピューター、CD−ROMド
ライブ、DVDドライブ、CD−Rドライブ等をあげる
ことができる。
本発明を説明する。
液(H−Si基を有するオルガノポリシロキサン)の二
液性の付加反応型シリコーン(東レダウコーニング社
製、商品名「SE−1885」)をA液対B液の混合比
を表1に示す配合(体積%)で混合し、これにジメチル
マレイン酸メチルを主剤とした反応遅延剤と窒化ホウ素
粉末(電気化学工業社製商品名「デンカボロンナイトラ
イドGP」平均粒径=7μm)を表1に示す割合(体積
%)で室温下にて混合してスラリーを調製した。
5mm)付きダイスの固定されたシリンダー構造金型内
に充填し、ピストンで圧力をかけながらスリットから押
し出してグリーンシートを得た。
るまで積層した後、乾燥機で150℃×22時間加熱硬
化させて積層固化物を得、それをカッターで積層方向に
垂直に切断し、本発明のシート状高分子材料成形体
(1.1mm厚)を製造した。
イスを用いたこと以外は、実施例1と同様にして本発明
のシート状高分子材料成形体(1.1mm厚)を製造し
た。
カボロンナイトライドSGP」平均粒径=20μm)を
用いたこと以外は実施例1と同様にして表1に示す割合
のスラリーを調製し、それを1.0mm深さの断面凹状
の大判金型(30cm角)の中央部に流し込み、上から
平板で蓋をした後、加圧プレスで150℃×10分間加
圧・加熱して1.0mm厚のグリーンシートを得た。
それを乾燥機で150℃×22時間加熱硬化させて積層
固化物を得、それをカッターで積層方向に垂直に切断
し、本発明のシート状高分子材料成形体(1.0mm
厚)を製造した。
層することなくそのまま乾燥機で150℃×22時間加
熱して、1.1mm厚のグリーンシート固化物を得た。
層することなくそのまま乾燥機で150℃×22時間加
熱して、1.0mm厚のグリーンシート固化物を得た。
シート固化物について、TO−3型及び10mm角に裁
断し、熱抵抗、熱伝導率及び圧縮変形率を上記に従い測
定した。それらの結果を表1に示す。
(50mm角×1mm)をアルミニウム製放熱フィンの
平板面に積層してヒートシンクを作製した。高分子材料
成形体はアルミニウム板面に対して粘着を有しており、
容易にアルミニウム板に粘着した。得られたヒートシン
クを発熱性電子部品に装着荷重3kg/cm2 として圧
装したが、発熱性電子部品に損傷は見られず、その動作
時の放熱性も極めて良好であった。
伝導性フイラー含有量で高い柔軟性と優れた熱伝導性を
有するものであるから、発熱性電子部品を損傷させるこ
となく装着することができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 熱伝導性フイラーを含有してなるゴム成
形体からなるものであって、荷重3kg/cm2 をかけ
たときの圧縮変形率(%)をX軸、熱伝導率(W/m
K)をY軸とするX−Y座標において、圧縮変形率
(%)と熱伝導率(W/mK)との関係が、A(30,
11)、B(30,4)、C(80,0.5)及びD
(80,11)の各点で結ばれた範囲内にあることを特
徴とする高分子材料成形体。 - 【請求項2】 ゴムが付加反応型液状シリコーンゴムの
固化物であり、熱伝導性フィラーが窒化ホウ素粉末であ
ることを特徴とする請求項1記載の高分子材料成形体。 - 【請求項3】 請求項2記載の高分子材料成形体からな
ることを特徴とする電子部品用放熱部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17711697A JP3464752B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 高分子材料成形体とその用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP17711697A JP3464752B2 (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 高分子材料成形体とその用途 |
Publications (2)
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| JP3464752B2 JP3464752B2 (ja) | 2003-11-10 |
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ID=16025452
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001339019A (ja) * | 2000-03-23 | 2001-12-07 | Kitagawa Ind Co Ltd | 熱伝導材及びその製造方法 |
| JP2004006981A (ja) * | 1999-09-01 | 2004-01-08 | Kitagawa Ind Co Ltd | 熱伝導シート及びその製造方法 |
| WO2008133211A1 (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | 熱伝導性コンパウンドおよびその製造方法 |
| WO2022176748A1 (ja) * | 2021-02-19 | 2022-08-25 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法 |
| JP2022127596A (ja) * | 2021-02-19 | 2022-08-31 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法 |
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| EP3483212B8 (en) | 2016-07-05 | 2021-04-28 | Denka Company Limited | Acrylic rubber composition |
-
1997
- 1997-07-02 JP JP17711697A patent/JP3464752B2/ja not_active Expired - Lifetime
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