JP2000228471A - 熱伝導性シート - Google Patents
熱伝導性シートInfo
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Abstract
な熱伝導性シート。 【解決手段】 ピッチ系炭素繊維からなる基布にシリコ
ーンゴムを含浸させ、熱伝導性シート表面をシリコーン
ゴム、あるいは炭素繊維の一部を表出させた。
Description
部品からの熱を冷却部材等に放散させる熱伝導性シート
に関するものである。
放熱体の間に熱伝導性シリコーングリースや柔軟性のあ
る熱伝導性シリコーンゴムを介在させることにより接触
熱抵抗を下げる構造となっている。超低硬度の熱伝導性
シリコーンゴムを用いると、発熱素子と放熱体の圧着に
伴う変形や損傷を防ぎ、大きさ、高さの異なる発熱素子
を高密度で実装する際の凹凸を吸収することができる。
上げるためにマトリックスに熱伝導率の大きな金属やセ
ラミックス、炭素短繊維などを充填する方法がとられて
おり、公知となっている。例えば、特開平2−1667
55号公報は金属酸化物や窒化ホウ素をシリコーンゲル
に混入した伝熱シートに溝を設けたものであり、圧着時
に撓んで熱膨張を吸収する構造となっている。
特開平2−196453号公報には熱伝導性フィラーを
混入したシリコーンゴムを強度保持層とし、熱伝導性フ
ィラーを混入した柔軟性シリコーンゲルを変形層として
複合化した熱伝導性シートが提案されている。
平7−14950号公報には、網目状物、樹脂製のフィ
ルムあるいは不織布から選ばれる補強材を有した低硬度
シリコーンゴムシートが提案されている。
特開平5−209157号公報および特開平6−299
129号公報には炭素繊維等の無機繊維または有機繊維
または金属繊維の織物等を充填し、あるいは糸まり状で
充填した電子デバイス用接着剤が提案されている。ま
た、特開平6−212137は三次元構造の炭素繊維を
充填した接着性材料である。
化物や窒化ホウ素をシリコーンゲルに混入した伝熱シー
トは、比重の大きい金属やセラミックスをシリコーンゲ
ルに高充填するため、シートの比重が大きくなってしま
い、電子機器の軽量化を妨げる要因となっていた。ま
た、非常に軟らかく強度がないため、実装時の作業性が
悪いという問題があった。
の熱伝導性フィラーを混入したシリコーンゴムを強度保
持層とする複合化した熱伝導性シートは、強度保持層を
複合化することで接触熱抵抗が上がってしまうという問
題があった。さらに、特開平6−155517号公報お
よび特開平7−14950号公報記載の網目状物、樹脂
製のフィルムあるいは不織布から選ばれる補強材を有し
た低硬度シリコーンゴムシートは、従来使用されている
補強材を用いると熱伝導率を低下させてしまうことがあ
り、さらにまた、製造時に補強層を複合化する工程が増
えてしまい生産性が悪いという問題があった。その他炭
素繊維からなる接着性材料は、未硬化または半硬化状で
あって取扱い性が非常に悪く、染み出しによる汚染が問
題となっていた。さらに、リサイクルできないという問
題があった。
解決するものであり、高い熱伝導性を有し軽量で取り扱
い性が良好な熱伝導性シートを提供することを目的とす
る。
は、ピッチ系炭素繊維からなる基布にシリコーンゴムを
含浸させてなる熱伝導性シートである。シート表面が、
シリコーンゴムとなっている熱伝導性シートである。シ
ート表面に、基布の少なくとも一部、すなわち炭素繊維
が表出してなる熱伝導性シートである。熱伝導率をさら
に向上させるために、前記熱伝導性シート中に熱伝導性
充填剤が分散配合されてなる熱伝導性シートである。熱
伝導性シートに電気絶縁性を必要とされる場合には、熱
伝導性シートの少なくとも片面に電気絶縁層を積層され
てなる熱伝導性シートである。
いは石炭系に限らず光学的異方性ピッチと光学的等方性
ピッチに区別されるうち、高強度、高弾性率であり、か
つ耐薬品性、耐高温酸化性に優れた光学的異方性ピッチ
を用いることが好ましい。本発明の基布は、織布や不織
布、クロス、抄紙、フェルト等が挙げられる。炭素繊維
の直径、長さ、断面形状および基布の開口率、目付量、
厚み等については特定するものではない。
な形態に関してさらに詳しく説明する。本発明は、図1
に示すように、シリコーンゴム1をピッチ系炭素繊維か
らなる基布2に含浸した熱伝導性シート3である。図1
は熱伝導性シートの表面がシリコーンゴムであるが、図
2に示すように、基布の少なくとも一部、すなわち炭素
繊維が熱伝導性シートの表面に露出4していてもかまわ
ない。
トの中に熱伝導性充填剤5を分散配合して熱伝導性の向
上を図ることができる。さらにまた、熱伝導性シートに
電気絶縁性が必要な場合、図4または図5に示すよう
に、熱伝導性シートの少なくとも片面に電気絶縁層6を
積層する。図4は、熱伝導性充填剤5を分散配合してあ
る。
基布としては、織布や不織布、クロス、抄紙、フェルト
等と称されるものが挙げられる。炭素繊維の直径、長
さ、断面形状および基布の開口率、目付量、厚み等につ
いては特定するものではないが、目付量としては50〜
1000g/m2が好ましく、さらに好ましくは100
〜600g/m2が用いられる。50g/m2よりも少
ないと熱伝導率が小さく、1000g/m2よりも多い
とシート成形性が悪くなるため適さない。
は、石油系あるいは石炭系に限らず、光学的異方性ピッ
チと光学的等方性ピッチに区別されるうち、高強度、高
弾性率であり、かつ耐薬品性、耐高温酸化性に優れた光
学的異方性ピッチを用いることが好ましい。さらには、
光学的異方性ピッチを原料として1500〜3000℃
程で熱処理を行った黒鉛化ピッチが繊維長方向に高い熱
伝導率を有するため好ましい。ただし、熱処理は基布状
にする前の繊維に行っても基布状にした後で行っても構
わない。また、シリコーンゴムとのぬれ性を向上させる
ため、ピッチ系炭素繊維からなる基布に、UV改質、コ
ロナ改質、カップリング剤塗布等の表面処理を施しても
構わない。
ルガノシロキサンを硬化することによって得られる。
硬化方法については限定するものではなく、有機過酸化
物によるラジカル反応、ビニル基を含むポリオルガノシ
ロキサンとケイ素原子に結合した水素原子を有するオル
ガノハイドロジェンと白金系触媒とからなる付加反応、
縮合反応等が挙げられる。その中でも、液状の付加反応
型ポリオルガノシロキサンが基布に染み込みやすく好ま
しい。また、補強性シリカや難燃剤、着色剤、耐熱性向
上剤、接着助剤、粘着剤、可塑剤、オイル等を添加して
も良い。
れる酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ
素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭化ケイ
素等の金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸
化物や、銀、金、銅、アルミニウム、マグネシウム等の
金属や合金、並びにダイヤモンド、炭素繊維から選ばれ
る少なくとも一種の球状、粉体状、繊維状、針状、鱗片
状、ペレット状の充填剤が挙げられる。その中でも、電
気絶縁性に優れ安価な酸化アルミニウム、酸化マグネシ
ウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水
酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも一種の熱伝導
性充填剤が好ましい。このような熱伝導性充填剤を熱伝
導性シート中に分散配合することにより、熱伝導率をさ
らに向上させることができる。
エチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン
等の耐熱樹脂製フィルム、アラミド、ポリエステル等の
織布あるいは不織布およびシリコーンゴム、フッ素ゴム
等が挙げられる。電気絶縁層の厚みは特に限定するもの
ではなく、熱伝導性シートの少なくとも片面に積層され
る。また、熱伝導性シートの熱伝導率の低下を抑えるた
めに、これらの電気絶縁層に電気絶縁性および熱伝導性
を有する充填剤を配合させてもよい。
トを具体的に説明する。
維状炭素繊維不織布の黒鉛化グレード2(株式会社ペト
カ製 メルブロンフェルト 400g/m2)に液状の
付加反応型シリコーンゴム1(東レ・ダウコーニング・
シリコーン株式会社製)を含浸し、金型にてプレス成形
により図2と同様の構成の厚さ1mmの熱伝導性シート
3を得た。
シリコーン株式会社製)に熱伝導性充填剤として酸化ア
ルミニウム粉末5(昭和電工株式会社製 球状アルミナ
AS−20)を含有したシリコーンコンパウンドを、実
施例1で用いたピッチ系炭素繊維からなる基布2に含浸
し、実施例1と同様にして成形し、図3と同様の構成の
厚さ1mmの熱伝導性シート3を得た。
面に、実施例2で調整したシリコーンコンパウンドをド
クターブレード法により厚さ0.2mmの電気絶縁層6
として積層し、図4と同様の構成の厚さ1.2mmの熱
伝導性シートを得た。
のポリテトラフルオロエチレンフィルムを敷き、実施例
1と同様の材料にてプレス成形を行い、両面に電気絶縁
層6を積層した図5と同様の構成の厚さ1.2mmの熱
伝導性シートを得た。
リコーン株式会社製)に熱伝導性充填剤として酸化アル
ミニウム粉末(昭和電工株式会社製 球状アルミナAS
−20)を含有したシリコーンコンパウンドを、ドクタ
ーブレード法により厚さ1mmのシート状にし、加熱硬
化により熱伝導性シートを得た。
実施例と比較例の熱伝導率は、迅速熱伝導率計(京都電
子工業株式会社製 QTM−500)で測定した。表面
抵抗は抵抗率計(三菱油化製 MCP−T300 ロレ
スタCP)で測定した。測定の結果を、比重、作業性と
共に表1に示す。作業性とは形状保持性が悪く実装時に
取り扱い性の悪いものを×、取扱い性良好なものを○と
した。
れるけれども熱伝導性が低く、含有する熱伝導性充填剤
の比重が大きいために得られた熱伝導性シートの比重も
大きくなり、電子機器の軽量化を妨げる要因となってし
まう。また、マトリックスにシリコーンゲルを用いてい
るため作業性が悪く、形状保持性も劣っている。
繊維からなる基布を使用したことにより高い熱伝導率を
有し、また、ピッチ系炭素繊維の比重が小さいために得
られた熱伝導性シートの比重も小さくなっている。さら
に、基布が使用されているため、作業性と形状保持性に
優れたものとなっている。さらにまた、電気絶縁層を積
層した場合では表面抵抗が高く、絶縁性を求められる用
途においても熱伝導率の高い熱伝導性シートとして使用
することができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 ピッチ系炭素繊維からなる基布にシリコ
ーンゴムを含浸させてなる熱伝導性シート。 - 【請求項2】 シート表面が、シリコーンゴムとなって
いる請求項1に記載の熱伝導性シート。 - 【請求項3】 シート表面に、基布の少なくとも一部が
表出してなる請求項1に記載の熱伝導性シート。 - 【請求項4】 熱伝導性充填剤が、分散配合されてなる
請求項1、2あるいは3に記載の熱伝導性シート。 - 【請求項5】 少なくとも片面に電気絶縁層が積層され
てなる請求項1、2、3あるいは4に記載の熱伝導性シ
ート。
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- 1999-02-05 JP JP02818599A patent/JP4489861B2/ja not_active Expired - Fee Related
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