JPS6364285B2

JPS6364285B2 -

Info

Publication number: JPS6364285B2
Application number: JP6500580A
Authority: JP
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1988-12-12
Also published as: JPS56161140A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は絶縁放熱シート、特に、無機充填材を
多量に充填したシリコーンゴムシートの中間部に
ガラス繊維クロス層を設けた絶縁放熱シートの製
造法に関する。一般的に、発熱性電子部品（以下電子部品とい
う）例えばパワートランジエスタ、サイリスタ等
は温度100℃をこえないような条件で使用してい
る。しかし電子部品は熱に弱く、しばしば熱によ
り破壊するので、その発生する熱を速やかに除去
するため電子部品と放熱フイン（以下放熱体とい
う）との間に絶縁性と熱伝導性の良好な放熱シー
トを介在させている。このような用途に使用する放熱シートとして
は、(1)雲母やポリエステルフイルムにグリースを
塗布したもの、(2)合成ゴムに無機充填材、例えば
雲母、アルミナ、シリカ等を充填したもの、(3)シ
リコーンゴムに無機充填材を充填し、その中間部
にガラス繊維クロスを設けたものなどがある。しかしながら(1)は安価であるが熱伝導性が不十
分であり、また、グリースを塗布する必要がある
と共に短時間で劣化する。 (2)は、長期の安定性にすぐれ、かつグリースを
使用しないという利点があるが熱伝導性に劣る。 (3)は電子部品を取換る際に放熱シートが電子部
品または放熱体に付着し、放熱シートが破損する
などの欠点がある。電子部品を放熱体に取り付ける場合どのように
配置するかについて分解断面図により説明する
と、第１図に示すように、トランジエスタ１と放
熱フイン３との間に放熱シート２を配置し、ボル
ト４及びナツト６で絶縁ブツシユ５を介して取付
けている。トランジエスタ１が故障すると、通常は放熱シ
ート２を新しいものと取換えずにトランジエスタ
１だけ交換するようにすることが好ましいが、放
熱シートはトランジエスタ１を取りはずすときに
破損するので再使用することはできない。通常放熱シートの破損は第２図に示すように、
放熱フイン３またはトランジエスタ１との付着力
F₁、F₂が放熱シート２の強度、すなわち無機充
填材を含有したシリコーンゴムの強度F₃、ガラ
ス繊維クロスと放熱シートとの接着力F₄より大
となつた場合に発生し、その放熱シート内部及び
放熱シートとガラス繊維クロス界面において起
る。また、中間部にガラス繊維クロス層を設けた放
熱シートはその使用限界温度に近い温度150℃で
使用すると、72時間で20％の確率でシートの付着
破壊を生ずることが本発明者の実験の結果明かと
なつた。本発明はこれらの欠点を解決することを目的と
するもので、シリコーンゴム、有機溶剤の存在下
シランカツプリング処理した電気絶縁性及び熱伝
導性にすぐれた無機充填材及びガラス繊維クロス
を用いることにより放熱シートの破損を防止し、
トランジエスタ交換時においても放熱シートの再
利用することができる絶縁放熱シートを提供しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、中間部にガラス繊維クロ
ス層を設けた電気絶縁性及び熱伝導性にすぐれた
無機充填材70〜90重量％、シリコーンゴム30〜10
重量％の割合からなるシリコーンゴムシートを製
造する方法において、無機充填材、シリコーンゴ
ム、有機溶剤および無機充填材に対し、0.1〜５
重量％のシランカツプリング剤を配合してスラリ
ーとした後これをドクターブレード法により基材
上に塗布してシートとし、次いでそのシート中に
含まれる有機溶剤を除去して得られたシートを２
枚重ね、その中間にシランカツプリング剤１〜５
重量％含有するガラス繊維クロスを配置しプレス
加硫することを特徴とする。以下さらに本発明について詳しく説明する。まず本発明は無機充填材を多量に含有させたシ
リコーンゴムシートの中間部にガラス繊維クロス
層を設けた絶縁放熱シートの製法に関するもので
あるが、シランカツプリング処理した無機充填材
及びガラス繊維クロスを使用するので、従来のも
のに比べて、電子部品を150℃の温度で使用して
もそのシートの付着による破壊は72時間において
も全くないすぐれたものであり、又本発明品は離
型効果が大きいものであり前記したF₃、F₄がF₁、
F₂より大となるので、放熱シートが電子部品や
放熱体に付着しないという効果を有する。本発明は無機充填材、シリコーンゴム、有機溶
剤およびシランカツプリング剤を配合したスラリ
ーをドクターブレード法により基材上に塗布しシ
ートとし、次いでそのシート中に含まれる有機溶
剤を除去して得られたシートを２枚重ねてその中
間にシランカツプリング剤処理したガラス繊維ク
ロス層を配置しプレス加硫することを特徴とする
ものである。本発明に用いる無機充填材は、雲母、アルミ
ナ、シリカ、窒化硼素など公知の電気絶縁性及び
熱伝導性の良好なものが用いられるが窒化硼素が
好ましい。シリコーンゴムは市販のものが用いられるが、
シリコーンゴムは加熱加硫型のものが用いる。シリコーンゴムと無機充填材の割合はシリコー
ンゴム30〜10重量％、無機充填材粉末70〜90重量
％であるが、70重量％未満であると熱伝導性が低
下する。また90重量％をこえると充填量が多くな
り強度的に問題がある。シランカツプリング剤の種類としてはビニルシ
ラン、エポキシシランなどが好適である。なおアミノシラン系のものは変色等を生ずるの
で適当ではない。またチタネートなどの表面処理
剤によつても前記のシランカツプリング剤と同様
の効果があるが、シリコーンゴムの加硫を阻害し
たり変色したりするので適当ではない。シランカ
ツプリング剤の配合割合は無機充填材に対して
0.1〜５重量％程度で十分である。有機溶剤はシリコーンゴムを溶解し、しかも容
易に除去することができるものであればよい。具
体例としてはクロロセンがあげられるがこれに限
られるものではない。有機溶剤の配合量は余に多
いと除去に手数がかかり、一方少ないとスラリー
とすることはできずドクターブレード法によりシ
ートとすることはできない。実施例３の第３図に示すように、シリコーンゴ
ムと無機充填材の合計量に対して有機溶剤を２倍
程度の配合量とすればシランカツプリング剤が粘
度をすみやかに低下させシート化することができ
る。通常、スラリーの粘度が10000cps以下であれ
ばドクターブレード法で基材に塗布できるので、
このようなスラリーを塗布後有機溶剤を除去すれ
ばシートが得られる。さらに、実施例３の第４図
に示すように、シランカツプリング剤はスラリー
の粘度が経時的に変化することを抑制する効果を
有する。従つてシリコーンカツプリング剤を配合してス
ラリーとすれば有機溶剤の使用量は少なくなり、
加硫後のシートの気孔率が低下し絶縁耐圧が向上
する。又シート化する場合の塗布厚みの変化が押
えられ均一な厚さのシートが得られる。次いでこのようにして得られたシートを重ねて
その中間にシランカツプリング剤処理したガラス
繊維クロスを配置しプレス加硫をすれば中間層に
ガラス繊維クロスを設けた絶縁放熱シートが得ら
れる。本発明に用いられるガラス繊維クロスとして
は、その厚み0.03〜0.15mm、格子間隔50〜5000μ
のものが熱伝導性及び強度の点から好ましい。また、ガラス繊維クロスは市販のシランカツプ
リング剤処理したものを用いることができるが、
その含有量は１〜５重量％のものが好ましい。以上説明したように、本発明は中間部にガラス
繊維クロスを設けた無機充填材を多量に充填した
シリコーンゴムシートを製造する際シリコーンゴ
ム、無機充填材、シランカツプリング剤及び溶剤
をスラリーとしこれをドクターブレード法により
シート化し、次いでそのシートに含まれる有機溶
剤を除去して得られたシートを重ねその中間にガ
ラス繊維クロスを載置しプレス加硫する絶縁放熱
シートの製法であつて、本発明によれば、有機溶
剤の使用量が少ないためシートの気孔率の少ない
ものが得られ絶縁耐圧が向上すると共にドクター
ブレード法によつてシート化することができ、均
一な厚さのシートが得られるという効果を有す
る。又絶縁放熱シートとして使用した場合、シー
トを取り外しても破壊などすることがなく、再使
用が可能なものである。以下本発明を実施例を用いて説明する。実施例１電気化学工業(株)商品名「デンカボロンナイトラ
イド粉末GP（以下GPという）」及びジメチルタイ
プシリコーンゴムを表１に示した数量をクロロセ
ン200ｇに添加した後、日本ユニカ(株)シランカツ
プリング剤商品名「Ａ−172」をGPの重量に対し
１％添加、最後に所定量の触媒を添加しスラリー
とした。しかる後ガラス基板上にセツトされたポ
リエチレンテレフタレートフイルム上にドクター
ナイフで均一な厚みにスラリーを塗布し、更に常
温下で３時間乾燥し、グリーンシートを作成し
た。このようにして出来たグリーンシート２枚を
ポリエチレンテレフタレートフイルムを外側にし
て向い合せ、その中間に２％の前記シランカツプ
リング剤水溶液で処理された格子間隔200μ、厚
み0.05mmのガラス繊維クロス（カネボウスチーブ
ンス社商品名「KS1090」）をはさんだ後、温度
170℃で30分100Kg／cm²でプレス加硫を行つた。比
較のために、同様な過程でシランカツプリング剤
を使用しないシートを作成した。各々のシートを
30×30mmの大きさに切断し、中央に直径３mmφの
穴をポンチであけ供試シートとした。このシート
を板厚３mm、直径５mmの穴のあいた表面が研磨さ
れたアルミニウム板上に配置し、上部にTO−
220型トランジスタをのせＭ−３のネジにて８Kg
ｆcmで締めつけたものをセツトとし、温度150℃
の送風乾燥器に入れエージングを行つた。エージ
ングを72時間行つた後、セツトのネジをはずしシ
ートを取出した。取出す際、シートが破壊するか
否かをチエツクした。その結果を表１に示した。実施例２日本ユニカ(株)シランカツプリング剤商品名「Ａ
−172」を用い、処理濃度及び処理量を変化させ、
その他は実施例１と同様の方法でシートを作成し
エージングを実施シートの破壊状態を調べた、結
果を表２に示す。表２のNo.５、８は比較例、他は
本発明例である。実施例３シリコーンゴム25ｇとボロンナイトライド粉
GP75ｇにシランカツプリング剤日本ユニカ(株)商
品名「Ａ−172」1.0ｇｒ添加した場合と添加しな
い場合について、有機溶剤（クロロセン）をシリ
コーンゴムとボロンナイトライド粉の合計重量に
対し1.5〜2.5倍量配合してスラリーとし、２時間
撹拌後の粘度をＢ型粘度計にて測定した。その結
果を第３図に示す。第３図の左の曲線はシランカ
ツプリング剤を添加した場合で右の曲線はそれを
添加しなかつた場合であるが、本発明のように、
シランカツプリング剤を添加することによつて、
２倍程度という少ない有機溶剤の使用量でドクタ
ーブレード法でシート化可能な10000cps以下のス
ラリーを調合することができた。また、第４図は、有機溶剤を２倍量配合したス
ラリーについて、粘度の経時変化を測定した結果
を示したものである。第４図の下の曲線はシラン
カツプリング剤を添加した場合で上の曲線はそれ
を添加しなかつた場合であるが、本発明のよう
に、シランカツプリング剤を添加することによつ
て、粘度の経時変化がほとんどないスラリーを調
合することができた。更に同一粘度になる様第３図△印のスラリーを
調整し、そのスラリーを用いドクターブレードに
てグリーンシートを作成し、その後ガラス繊維ク
ロスのないシートを温度170℃30分加硫すること
によつて得た。シートの厚みは0.4mmであつた。
その時得られたシートの気孔率はシランカツプリ
ング剤がある時0.5％、ない時が2.5％であつた。
絶縁破壊電圧を調べた所前者が35KV／mm後者が
29KV／mmであつた。

【表】

【表】実施例４実施例１と同様に、シリコーンゴム25ｇ、ボロ
ンナイトライド75ｇの条件でボロンナイトライド
粉末或いはガラス繊維に対するシランカツプリン
グ剤の添加量を変えシートを作成し、熱伝導率、
シートの破壊状況を調べた。更に、TO−３型トランジスタに５Kgｆcmの締
付トルクでセツト後、トランジスタに15ワツトの
負荷を与えた状態での熱抵抗（単位は℃／Ｗ）を
測定した。この測定はシートの硬さに関係し、硬
いもの程大きい値になり実用性に乏しくなる。そ
の結果を表３に示した。表３のNo.１、５、６及び
９は比較例であり、他は本発明例である。

【表】【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例を示すものであつて、
第１図は絶縁放熱シートの取付模式図、第２図は
トランジエスタの取付断面図、第３図は有機溶剤
量とスラリー粘度との関係図、第４図は時間とス
ラリ粘度との関係図である。符号、１……トランジエスタ、２……絶縁放熱
シート、３……放熱フイン、４……ボルト、５…
…絶縁ブツシユ、６……ナツト、７……トランジ
エスタコレクタ部、８……ガラス繊維クロス、
F₁……絶縁放熱シートと放熱フインとの接着力、
F₂……絶縁放熱シートとコレクタ部との接着力、
F₃……放熱シートの強度、F₄……放熱シートと
ガラス繊維クロスとの接着力。

Claims

【特許請求の範囲】

１中間部にガラス繊維クロス層を設けた電気絶
縁性と熱伝導性にすぐれた無機充填材70〜90重量
％、シリコーンゴム30〜10重量％の割合からなる
シリコーンゴムシートを製造する方法において、
無機充填材、シリコーンゴム、有機溶剤および無
機充填材に対し、0.1〜５重量％のシランカツプ
リング剤を配合してスラリーとした後、これをド
クターブレード法により基材上に塗布してシート
とし、次いでそのシート中に含まれる有機溶剤を
除去して得られたシートを２枚重ね、その中間に
シランカツプリング剤１〜５重量％含有するガラ
ス繊維クロスを配置しプレス加硫することを特徴
とする絶縁放熱シートの製造法。