JP2000063670A

JP2000063670A - 熱伝導性シリコーンゴム組成物およびその成形体

Info

Publication number: JP2000063670A
Application number: JP23694498A
Authority: JP
Inventors: Motoyasu Nakanishi; 幹育中西
Original assignee: Suzuki Sogyo Co Ltd
Current assignee: Suzuki Sogyo Co Ltd
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2000-02-29

Abstract

(57)【要約】【課題】熱伝導性に優れ、かつ表面平滑性の優れた成
形体に成形することができ、また容易に薄いシート状に
も成形できる熱伝導性シリコーンゴム組成物を、比較的
安価に提供すること。【解決手段】シリコーンゴムに、熱伝導性充填材とし
て金属シリコンを配合して熱伝導性組成物とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放熱材料として各
種電気および電子機器の構成材料等に好ましく適用する
ことができる熱伝導性シリコーンゴム組成物に関する。
また本発明は、この熱伝導性シリコーンゴム組成物を成
形し、硬化させた熱伝導性シリコーンゴム組成物成形体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の電気および電子機器においては、
発熱性部品から発生される熱を効率よく放熱すること
が、誤作動を防止したり、製品寿命を延ばしたりする上
で重要となる。このような放熱材料としては、熱伝導性
に優れているものが望ましく、基材となる高分子エラス
トマーに熱伝導性充填材を配合したものが使用される。
そして、従来から、基材の高分子エラストマーとしてシ
リコーンゴムを用い、このシリコーンゴムに熱伝導性充
填材を配合したものが多数提案されている（特公平６−
５５８９１号、特公平６−３８４６０号、特公平７−９
１４６８号等）。

【０００３】しかし、上記のような従来のシリコーンゴ
ム組成物においては、当該組成物の熱伝導性を高めるた
めに熱伝導性充填材の配合量を増加させると、当該組成
物を成形体としたとき、その成形体が、水気がなく乾い
たような状態となり、表面の平滑性が失われてしまうと
いう問題、および用いられている熱伝導性充填材は比較
的高価であるため、配合量の増加がコストアップの要因
となってしまうという問題があった。

【０００４】また、電子機器等の小型化、薄肉化の要請
に応えるためには、上記シリコーンゴム組成物の成形体
もより薄い成形体にする必要がある。しかし、十分な放
熱性を付与できる量の熱伝導性充填材を配合した場合、
例えば薄いシート状のような成形体を製造することはな
かなか難しいという問題もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
のような従来の状況に鑑み、熱伝導性に優れており、か
つ表面平滑性の優れた成形体に成形することができ、ま
た容易に薄いシート状にも成形できる熱伝導性シリコー
ンゴム組成物を、比較的安価に提供することを目的と
し、さらには、かかる熱伝導性シリコーンゴム組成物を
成形、硬化させた成形体を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次の熱伝導性シリコーンゴム組成物およ
びその成形体を提供する。

【０００７】（１）シリコーンゴムに、熱伝導性充填材
として金属シリコンが配合されていることを特徴とする
熱伝導性シリコーンゴム組成物。

【０００８】（２）熱伝導性充填材として、金属シリコ
ンに加えて、金属シリコン以外の充填材が配合されてい
る上記（１）記載の熱伝導性シリコーンゴム組成物。

【０００９】（３）金属シリコン以外の充填材が、フェ
ライト、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニ
ウムおよび酸化ケイ素から選ばれた少なくとも一種であ
る上記（２）に記載の熱伝導性シリコーンゴム組成物。

【００１０】（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つ
に記載の熱伝導性シリコーンゴム組成物を成形、硬化さ
せてなる熱伝導性シリコーンゴム組成物成形体。

【００１１】上記本発明の組成物では、金属シリコン
が、優れた熱伝導性を有しており、組成物の成形性を阻
害することもなく、かつ比較的安価であるから、上記目
的を達成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明で用いるシリコーンゴムと
しては、従来から知られ、市販されている種々のシリコ
ーンゴムを適宜選択して用いることができる。例えば、
縮合型または付加型、加熱硬化型または常温硬化型のも
のを用いることができる。また、ケイ素原子に結合する
基も特に限定されるものではなく、例えば、メチル基、
エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル
基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル
基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基
等のアリール基のほか、これらの基の水素原子が部分的
に他の原子または結合基で置換されたものを用いること
ができる。

【００１３】本発明で用いるシリコーンゴムは、ゴム状
態のほかにゲル状態を含む。ゲル状態とは、硬化後にお
けるＪＩＳＫ２２０７−１９８０（５０ｇ荷重）の針入
度が５〜２００程度のものをいう。

【００１４】また、一般に、市販のシリコーンゴムに
は、充填材、可塑剤、その他の添加剤等を含んだ形で市
場に出荷されるものもあるが、本発明では、かかる充填
材、可塑剤、その他の添加剤等を含んだ形で出荷された
シリコーンゴムも、本発明の目的を損なわない範囲にお
いて適宜選択して用いることができる。

【００１５】本発明で熱伝導性充填材として用いる金属
シリコンとしては、従来から知られ、販売されている金
属シリコンを用いることができる。一般に、金属シリコ
ンは、ケイ砂を炭素等で還元する方法などで製造され、
純度９９．５％以上のものが化学工業用として多用され
ている。また、かかる化学工業用金属シリコンをさらに
精製するための精製方法も種々提案されている。例え
ば、化学工業用金属シリコンを溶融して再結晶化させ、
さらに粉砕して酸処理する精製方法（特開昭６０−１９
５０１５号公報等）、化学工業用金属シリコンを微細に
粉砕し、ＨＦ水溶液で処理する精製方法（特開平６−１
０７４０６号公報）などが提案されている。本発明にお
いては、上記のような化学工業用金属シリコンも、それ
をさらに精製した精製品も、本発明の目的を損なわない
範囲において適宜選択して用いることができる。

【００１６】金属シリコンの形状は特に限定されるもの
ではなく、球状、ウィスカー状、不定形状等の形状を適
宜選択して用いることができる。本発明においては、高
い充填密度で充填することができ、より高い熱伝導性を
得ることができるため、球状であることが好ましい。金
属シリコンが球状の場合の粒径は、高い充填密度での充
填を可能にすると共に、粒子の凝集を防止して配合作業
を容易にするため、約数百ｎｍ〜数μｍが好ましい。

【００１７】また、本発明の組成物における金属シリコ
ンの配合量は、必要に応じて適宜設定することができる
が、一般に、十分な熱伝導性を付与し、良好な成形性を
確保するため、組成物総重量の２０〜８５重量％が好ま
しく、５０〜８０重量％がさらに好ましい。

【００１８】本発明においては、上記金属シリコンに加
えて、金属シリコン以外の熱伝導性充填材を配合するこ
とができる。金属シリコン以外の熱伝導性充填材として
は、フェライト、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化
ホウ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム等の酸化物、窒
化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタ
ン、窒化ジルコニウムの等の窒化物、カーボンナノチュ
ーブ、カーボンマイクロコイル、純鉄、珪藻土、炭酸カ
ルシウム、タルク、クレー、ベンガラ、雲母等が挙げら
れる。これらの中でも、フェライト、窒化アルミニウ
ム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等が好
ましく用いられる。これらの金属シリコン以外の熱伝導
性充填材は、必要に応じて、一種用いることもできる
し、複数種用いることもできる。

【００１９】上記金属シリコン以外の熱伝導性充填材の
内、フェライトとしては、必要に応じて、軟磁性フェラ
イトあるいは硬磁性フェライトのいずれも用いることが
できるが、軟磁性フェライトがより好ましい。軟磁性フ
ェライトは、微弱な励磁電流でも磁気的機能を発揮し、
励磁電流を遮断すれば磁気的機能が消失するという特性
を有するため、熱伝導性の電磁制御器具に使用すること
ができるためである。硬磁性フェライトは、一旦磁化さ
れるとそのままの磁気的機能を保ち続けて磁石として作
用するものであるから、この特性の相違を考慮して使い
分けることができる。また、フェライトを用いた場合に
は、目的の組成物に、上記のような磁性と共に電磁波シ
ールドないし吸収性も付与される。さらには、フェライ
トは比較的安価である。

【００２０】軟磁性フェライトとしては、特に限定され
るものではなく、Ｚｎフェライトとの複合フェライト、
例えば、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライ
ト、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト等を挙げることができ
る。また、硬磁性フェライトとしても、特に限定される
ものではなく、ＣｏフェライトとＦｅ₃Ｏ₄との固溶体
であるＯＰ磁石、ＢａＯ・６Ｆｅ₂Ｏ₃付近の組成で、
マグネトプラムバイト構造を有するバリウムフェライト
磁石、フェロックスプレーナ、希土類元素の鉄ガーネッ
ト（ＹＧＩ、ＴＡＧ、ＧＧＧ等）等を挙げることができ
る。

【００２１】また、上記金属シリコン以外の熱伝導性充
填材の内、窒化アルミニウムを初めとする窒化物、酸化
アルミニウム初めとする酸化物等としては、従来から樹
脂組成物等の熱伝導性充填材として知られた種々の金属
窒化物、金属酸化物等を、本発明の目的を損なわない範
囲において、適宜選択して用いることができる。

【００２２】上記各金属シリコン以外の熱伝導性充填材
の形状は、上記金属シリコンの場合と同様であり、種々
の形状のものを用いることができるが、球状であること
が好ましく、球状の場合の粒径は、約数百ｎｍ〜数μｍ
が好ましい。

【００２３】また、上記各金属シリコン以外の熱伝導性
充填材の配合量は、本発明の目的を損なわない範囲にお
いて、かつ好ましくは金属シリコンと上記各金属シリコ
ン以外の熱伝導性充填材の合計量が目的の組成物の総重
量の２０〜８５重量％、さらに好ましくは５０〜８０重
量％であって、金属シリコンと金属シリコン以外の熱伝
導性充填材との配合割合は、重量比率で３：７〜７：３
とするのが好ましい。

【００２４】さらに、以上の金属シリコンあるいは金属
シリコン以外の熱伝導性充填材は、シリコーンゴムとの
親和性を高めるために、表面をシランカップリング剤で
処理することができる。このシランカップリング剤とし
ては、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニル
トリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル
トリメトキシシラン、ビニル・トリス（β−メトキシエ
トキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）
エチルトリメトキシシラン、γ−クリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメト
キシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−ユレイドプロピルトリエトキシシラ
ン等を挙げることができる。シランカップリング剤の使
用量は、上記充填材に対して約０．２〜１０重量％が好
ましい。

【００２５】本発明の熱伝導性シリコーンゴム組成物に
は、本発明の目的を損なわない範囲において、従来から
シリコーンゴム組成物に用いられているような硬化剤、
硬化促進剤、着色剤、難燃剤等の添加剤を適量配合する
ことができる。

【００２６】また、本発明の熱伝導性シリコーンゴム組
成物は、通常のゴム成形法を適用して成形し、通常のシ
リコーンゴム硬化法を適用して硬化させて本発明の成形
体にすることができる。この成形法としては、プレス成
形、トランスファー成形、押出成形、射出成形、カレン
ダー成形等を挙げることができる。

【００２７】本発明の成形体の形状は、特に限定される
ものではなく、用途に応じた所望の形状にすることがで
きる。例えば、シート状あるいはテープ状にする場合に
は、厚みが２００μｍ〜２ｍｍであることが好ましい。
このシート状あるいはテープ状に成形した本発明の成形
体は、熱伝導性粘着シートあるいはテープのベースシー
トあるいはテープとして好適に用いることができる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。

【００２９】実施例１〜４表１に示すシリコーンゴムに、表１に示す金属シリコン
または金属シリコン以外の熱伝導性充填材を、表１に示
す組成物中の含有率となる量混合し、真空脱泡の後、空
気を巻き込まないようガラス板間に流し込み、６０℃で
３０分間加熱プレス成形して、厚さが１ｍｍの表面が平
滑なシート状成形体を得た。この成型体の熱伝導率およ
び体積抵抗値を測定し、その結果を表１に示した。熱伝
導率はいずれも高い値であり、熱伝導性組成物として優
れた物性を有することが明らかとなった。なお、体積抵
抗値が示すように、電子機器等に使用する場合に当然要
求される電気絶縁性も十分有していた。

【００３０】

【表１】

【００３１】＊１製品名：ＣＦ５１０６（東レ・ダウ
コーニング・シリコーン（株）製、付加反応型シリコー
ンゲル）＊２製品名：アドマファインシリコン（（株）アドマ
テックス製、型番ＨＳ−ＳＮ）＊３戸山工業（株）製の軟磁性フェライト粉末、型番
ＫＮＳ−４１５＊４（株）熱研製の窒化アルミニウム粉末＊５京都電子工業（株）製の迅速熱伝導率計ＱＴＭ−
５００（製品名）にて測定＊６三菱化学（株）製の高抵抗率計ＭＣＰ−ＨＴ４５
０（製品名）にて測定（測定限界は、９．９９×１０¹³
まで。それ以上はＲＡＮＧＥＯＶＥＲ）

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、熱伝導性に優れ、かつ
表面平滑性の優れた成形体に成形することができ、また
容易に薄いシート状にも成形できる熱伝導性シリコーン
ゴム組成物およびその成形体が、比較的安価に提供され
る。また、配合する熱伝導性充填材として、金属シリコ
ンに加えてフェライトを用いた場合には、熱伝導性の
他、磁性、電磁波シールドないし吸収性をも有する組成
物およびその成形体が、比較的安価に提供される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコーンゴムに、熱伝導性充填材とし
て金属シリコンが配合されていることを特徴とする熱伝
導性シリコーンゴム組成物。
【請求項２】熱伝導性充填材として、金属シリコンに
加えて、金属シリコン以外の充填材が配合されている請
求項１に記載の熱伝導性シリコーンゴム組成物。
【請求項３】金属シリコン以外の充填材が、フェライ
ト、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム
および酸化ケイ素から選ばれた少なくとも一種である請
求項２に記載の熱伝導性シリコーンゴム組成物。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱
伝導性シリコーンゴム組成物を成形し、硬化させてなる
熱伝導性シリコーンゴム組成物成形体。