JP2001139733A

JP2001139733A - 熱伝導シート及びその製造方法

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Publication number: JP2001139733A
Application number: JP2000265377A
Authority: JP
Inventors: Akio Yamaguchi; 晃生山口; Yasuhiro Kawaguchi; 康弘川口
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2001-05-22
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP3474839B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱伝導フィラーを多量に充填することによっ
て熱伝導性を良好に向上させた熱伝導シート、及びその
熱伝導シートの製造方法の提供。【解決手段】本願出願人は、液状のシリコーンゴムに
各種粒径の熱伝導フィラー（例えば炭化ケイ素）を充填
し、混練・成形する実験を行った。その結果、大小２種
類の平均粒径を有する熱伝導フィラーを混合して充填す
ると、極めて高い充填性が得られた。この理由について
は、おおよそ次のように考えられる。熱伝導フィラーが
大きな粒子１のみから構成される場合、粒子間に隙間が
空いてしまう（Ｂ）。これに対して、大きな粒子１と小
さな粒子２とを混合して用いる場合、大きな粒子１の隙
間を小さな粒子２が埋め、充填性が向上する（Ａ）。そ
こで、熱伝導フィラーとして大小２種類の平均粒径を有
するものを混合して用いることによって多量の熱伝導フ
ィラーを充填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等の発熱
体からの放熱を促すため、その発熱体に対して接触する
ように配置して使用される熱伝導シート、及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シリコーンゴムやＥＰＤＭ等
のゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる
熱伝導シートが考えられている。この種の熱伝導シート
は、電気・電子装置の内部において、例えば、発熱源と
なる電子部品と、放熱板や筐体パネル等といったヒート
シンクとなる部品（以下、単にヒートシンクという）と
の間に介在させるように配置して使用される。このよう
に熱伝導シートを配置した場合、電子部品等が発生する
熱をヒートシンク側へ良好に逃がすことができる。この
ため、この種の熱伝導シートは、例えばＣＰＵの高速化
等のために不可欠な素材として注目を集めている。ま
た、白金材料等のように難燃性を付与する機能を有する
ものを熱伝導フィラーとして使用した場合、熱伝導シー
トに難燃性を付与して、上記電気・電子装置の安全性を
向上させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の熱伝導シート
では、熱伝導性を向上させるために一層多量の熱伝導フ
ィラーを充填することが望まれる。しかしながら、一定
量のゴムに充填可能な熱伝導フィラーの量には限界があ
り、同じ物質を用いている限りは熱伝導シートの熱伝導
性をある一定値以上に向上させることができなかった。
そこで、本発明は、熱伝導フィラーを多量に充填するこ
とによって熱伝導性を良好に向上させた熱伝導シート、
及びその熱伝導シートの製造方法を提供することを目的
としてなされた。特に、請求項１〜９記載の発明は、熱
伝導フィラー自身の充填性を向上させることを、請求項
１０〜１２記載の発明は、熱伝導フィラーを高度に充填
してもシートの機械的強度（特に引き裂き強度）を良好
に確保することを、それぞれ目的としてなされた。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達するためになされた請求項１記載の発明は、流動性
を有するゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形し
てなる熱伝導シートであって、上記熱伝導フィラーとし
て、平均粒径５０〜１００μｍのものと平均粒径１０μ
ｍ以下のものとを、重量比１：１〜３：１の割合で混合
して用いたことを特徴とする。

【０００５】本願出願人は、液状のシリコーンゴムに各
種粒径の熱伝導フィラーを充填し、混練・成形する実験
を行った。その結果、大小２種類の平均粒径を有する熱
伝導フィラーを混合してシリコーンゴムに充填したとこ
ろ、極めて高い充填性が得られることを発見した。ま
た、この特性は、ＥＰＤＭ等の他のゴムに対しても同様
に観察された。この理由は、おおよそ次のように考えら
れる。図１（Ｂ）に示すように、熱伝導フィラーが大き
な粒子１のみから構成される場合、どうしても粒子間に
隙間が空いてしまう。これに対して、大きな粒子１と小
さな粒子２とを混合して用いる場合、図１（Ａ）に示す
ように、大きな粒子１の隙間を小さな粒子２が埋め、充
填性が向上する。

【０００６】しかも、本発明では、熱伝導フィラーとし
て、平均粒径５０〜１００μｍのもの（大きな粒子１）
と平均粒径１０μｍ以下のもの（小さな粒子２）とを、
重量比１：１〜３：１の割合で混合して用いている。こ
のため、次のように、熱伝導フィラーの充填性が一層向
上する。

【０００７】すなわち、熱伝導フィラーを球状と仮定し
た場合、図２に示すように四つの大きな粒子１を正四面
体状に緊密充填したときにその中に一つの小さな粒子２
が配設できるためには、小さな粒子２の直径が大きな粒
子１の直径の６^1/2／２−１（≒０．２２５）倍以下で
あることが必要となる。本発明では、大きな粒子１の平
均粒径を５０〜１００μｍ、小さな粒子２の平均粒径を
１０μｍ（＜５０μｍ×０．２２５）以下としているの
で、緊密充填された大きな粒子１の隙間にも小さな粒子
２を良好に充填することができる。よって、熱伝導フィ
ラーの充填性を一層良好に向上させることができる。

【０００８】更に、図３に示すようにパチンコ球Ｐを大
きな粒子１に見立てた実験では、（Ａ）に示すようにパ
チンコ球Ｐを整列配置した後、そのパチンコ球Ｐを挟む
割り箸Ｑを近接させると、（Ｂ）に示すようにパチンコ
球Ｐの間に隙間が生じることが分かる。このことから、
熱伝導フィラーとして大きな粒子１のみを使用した場合
は、熱伝導シートに圧力が加わると粒子間に隙間が生じ
る可能性があることが分かる。ところが、本発明では、
小さな粒子２を混合して用いることにより上記隙間を良
好に埋めて一層熱伝導性を向上させることができる。

【０００９】また、大きな粒子１のみを使用すると、混
練時に粒子間には摩擦抵抗が作用するため、これによっ
ても粒子間の間隙が大きくなる。これに対して、大きな
粒子１と小さな粒子２とを混合して用いる場合、小さな
粒子２が大きな粒子１の間に挟まれるため、この粒子２
がコロとして作用して摩擦抵抗を低減する。このため、
粒子間の間隙が小さくなり、充填性が向上する。更に、
小さな粒子２のみを用いても返って充填性が低下する。
また更に、図１（Ａ）のように大小２種類の粒子１，２
を用いた場合、１種類の粒子を用いる場合に比べて充填
後のゴムが低粘度となり、粒子が逃げる隙間があるた
め、混練時における撹拌機羽等の摩耗量も低減すること
ができる。

【００１０】このため、本発明では、前述のように多量
の熱伝導フィラーを良好に充填することができ、こうし
て得られた熱伝導シートも良好な熱伝導性を有する。ま
た、本発明では、熱伝導フィラー充填後のゴムが低粘度
となって、しかも、混練時における撹拌機羽等の摩耗量
も低減することができるので、製造を容易にすると共に
製造コストを低減することができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、上記熱伝導フィラーが、多面体状の粒形を有
する粉砕型の研磨用セラミックスであることを特徴とす
る。研磨用のセラミックスは、焼結用等の一般的なセラ
ミックスに比べて、極めてシャープな粒度分布を有す
る。このため、大小２種類の粒子を混合することによっ
て生じる上記効果が、一層顕著に表れる。また、粉砕型
の研磨用セラミックスは極めて安価であるが、多面体状
の粒形を有するため、熱伝導フィラー同士の接触点が少
なくなって従来は充分な熱伝導性が得られなかった。こ
のため、従来は、比較的高価な造粒型の熱伝導フィラー
を使用せざるを得なかった。これに対して、本発明で
は、大きな粒子の隙間を小さな粒子が埋めるので、多面
体状の粉砕型セラミックスを熱伝導フィラーとして用い
てもその熱伝導フィラー同士の接触点を良好に確保する
ことができる。

【００１２】このように、本発明では、大小２種類の粒
子を混合することによって生じる上記効果を一層顕著に
すると共に、熱伝導フィラーにかかるコストも低減する
ことができる。従って、本発明では、請求項１記載の発
明の効果に加えて、多量の熱伝導フィラーを一層良好に
充填することができ、こうして得られた本発明の熱伝導
シートは一層良好な熱伝導性を有すると共に、安価な熱
伝導フィラーを利用しかつその製造を一層容易にし、製
造コストを一層良好に低減することができるといった効
果が生じる。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の構成に加え、上記熱伝導フィラーが、難燃性を付
与する機能を有することを特徴とする。本発明では、熱
伝導フィラーが難燃性を付与する機能を有しているの
で、熱伝導シートの難燃性を良好に向上させることがで
きる。しかも、本発明では、請求項１または２記載の発
明と同様に多量の熱伝導フィラーを良好に充填すること
ができるので、こうして得られた熱伝導シートは極めて
良好な難燃性を有する。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項３記載の構
成に加え、上記熱伝導フィラーが、平均粒径５０〜１０
０μｍのものも平均粒径１０μｍ以下のものもいずれも
炭化ケイ素であることを特徴とする。炭化ケイ素は、白
金材料等に比べて極めて安価であるが、多量に充填しな
ければ充分な難燃性が得られない。これに対して、本発
明では、請求項３記載の発明と同様に多量の熱伝導フィ
ラー（炭化ケイ素）を良好に充填することができるの
で、充分な難燃性が得られる。また、本発明では大きな
熱伝導フィラーも小さな熱伝導フィラーも同一物質を使
用しているので、類似粒形の粒子を得ることができ、粒
径の大小の選択が一層容易になる。そして、上記２種類
の平均粒径を有する熱伝導フィラーを混合して用いたこ
とによる作用・効果が一層顕著に現れる。

【００１５】従って、本発明では、請求項３記載の発明
の効果が一層顕著に表れると共に、良好な難燃性を確保
しつつ製造コストを一層良好に低減することができると
いった効果が生じる。また、本発明において上記ゴムと
してシリコーンゴムを適用した場合、廃棄処理する材に
シリコーン成分が少なく、焼却処分がし易くなる。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項４記載の構
成に加え、上記熱伝導フィラーが８０ｗｔ％以上充填さ
れたことを特徴とする。本発明では、熱伝導フィラーと
しての炭化ケイ素を８０ｗｔ％以上充填しているので極
めて良好な難燃性が得られ、難燃助剤を必要としない。
また、このような高度な充填量も、請求項１に関して説
明した効果によって容易に達成される。

【００１７】従って、本発明では、請求項４記載の発明
の効果に加えて、難燃助剤を必要とせず、製造コストを
一層良好に低減することができるといった効果が生じ
る。請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに
記載の構成に加え、上記熱伝導フィラーとして、平均粒
径５０〜１００μｍのものと平均粒径５〜１０μｍのも
のとを、重量比１：１〜３：１の割合で混合して用いた
ことを特徴とする。

【００１８】すなわち、本発明では、平均粒径１０μｍ
以下の熱伝導フィラーとして、平均粒径５〜１０μｍの
ものを使用している。平均粒径１０μｍ以下の熱伝導フ
ィラーとしてこのような平均粒径を有するものを使用し
た場合、最も良好な熱伝導性及び成形性が得られること
が実験により判明した。

【００１９】このように、本発明では、平均粒径１０μ
ｍ以下の熱伝導フィラーとして平均粒径５〜１０μｍの
ものを使用しているので、請求項１〜５のいずれかに記
載の発明の効果に加えて、熱伝導シートの熱伝導性及び
成形性を一層良好に向上させることができるといった効
果が生じる。

【００２０】請求項７記載の発明は、請求項１〜６のい
ずれかに記載の構成に加え、成形後の上記ゴムが、３０
℃〜６５℃において可塑化して、接触する相手の表面形
状に追随して柔軟に変形することを特徴とする。本発明
では、成形後の上記ゴムが３０℃〜６５℃において可塑
化して、接触する相手の表面形状に追随して柔軟に変形
する。このため、常温（２０℃前後）で使用する場合に
は、本発明の熱伝導シートは適度な硬さを有し、手等に
くっつくことがないので熱伝導シートを電子部品等の近
傍に配置する作業が容易である。

【００２１】一方、電子部品等の温度が上昇して例えば
３０℃〜６０℃になった場合には、熱伝導シートが可塑
化し、接触する相手の電子部品の表面形状に追従して柔
軟に変形する。このため、電子部品から効率よく熱を奪
い、その電子部品の温度上昇を良好に抑制することがで
きる。また、電子部品のＯＦＦによりその電子部品の温
度が常温に低下すれば、本発明の熱伝導シートは前述の
ように適度な硬さを有するので、電子部品から本発明を
矧がす作業も容易となる。

【００２２】従って、本発明では、請求項１〜６のいず
れかに記載の発明の効果に加えて、電子部品等への着脱
を一層容易にすると共にその電子部品等から一層効率よ
く熱を奪うことができるといった効果が生じる。なお、
ここで可塑化するとは、熱により（接触する相手の表面
形状に追随できる程度に）柔軟化することをいう。

【００２３】請求項８記載の発明は、流動性を有するゴ
ムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形して熱伝導シ
ートを製造する熱伝導シートの製造方法であって、上記
熱伝導フィラーとして、平均粒径５０〜１００μｍのも
のと平均粒径１０μｍ以下のものとを、重量比１：１〜
３：１の割合で混合して用いることを特徴とする。

【００２４】本発明では、流動性を有するゴムに熱伝導
フィラーを充填し、混練・成形して熱伝導シートを製造
するに当たって、熱伝導フィラーとして、平均粒径５０
〜１００μｍのものと平均粒径１０μｍ以下のものと
を、重量比１：１〜３：１の割合で混合して用いてい
る。このため、前述のように多量の熱伝導フィラーを良
好に充填することができ、こうして得られた熱伝導シー
トも良好な熱伝導性を有する。また、本発明では、熱伝
導フィラー充填後のゴムが低粘度となって、しかも、混
練時における撹拌機羽等の摩耗量も低減することができ
るので、製造を容易にすると共に製造コストを低減する
ことができる。従って、本発明では、良好な熱伝導性を
有する熱伝導シートを容易に製造することができ、その
製造コストも良好に低減することができるといった効果
が生じる。

【００２５】請求項９記載の発明は、請求項８記載の構
成に加え、上記熱伝導フィラーとして、平均粒径５０〜
１００μｍのものと平均粒径５〜１０μｍのものとを、
重量比１：１〜３：１の割合で混合して用いることを特
徴とする。すなわち、本発明では、平均粒径１０μｍ以
下の熱伝導フィラーとして、平均粒径５〜１０μｍのも
のを使用している。このため、請求項６に関連して説明
したように、本発明では、請求項８記載の発明の効果に
加えて、熱伝導シートの熱伝導性及び成形性を一層良好
に向上させることができるといった効果が生じる。

【００２６】請求項１０記載の発明は、流動性を有する
シリコーンゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形
してなる熱伝導シートであって、上記シリコーンゴムに
対して３〜２０ｗｔ％のＬＴＶを配合したことを特徴と
する。本願出願人は、流動性を有するシリコーンゴムに
熱伝導フィラーを充填し、混練・成形して熱伝導シート
を製造するに当たり、硬化遅延剤としてのＬＴＶを３〜
２０ｗｔ％（通常のシリコーンゴムで一般に使用される
量の約１００倍）使用することによりハンドリング性，
タック性，及び折れに対する特性が向上することを発見
した。また、このように多量のＬＴＶを使用した場合、
シートの引き裂き強度も良好に向上することが分かっ
た。

【００２７】本発明の熱伝導シートは、シリコーンゴム
に対して３〜２０ｗｔ％のＬＴＶが配合されているの
で、ハンドリング性，タック性，及び折れに対する特性
が良好であると共に、良好な引き裂き強度を有してい
る。従って、本発明の熱伝導シートを電子部品等に配設
したり電子部品等から引き剥がしたりする作業も極めて
容易となり、従来０．５ｍｍのシートには必要であった
がガラスクロス等も必要ではない。

【００２８】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の構成に加え、上記ＬＴＶを上記熱伝導フィラーと共に
上記シリコーンゴムに配合して、混練してシート状に成
形した後、特定の面を下方に向けて硬化させることによ
って上記熱伝導フィラーを上記特定の面側に沈殿させ粘
着力を低下させたことを特徴とする。

【００２９】ＬＴＶを前述のように多量に使用すると熱
伝導シートの硬化が大幅に遅延される。このため、上記
ＬＴＶを熱伝導フィラーと共にシリコーンゴムに配合し
て混練してシート状に成形した後、特定の面を下方に向
けて硬化させれば、熱伝導フィラーは上記特定の面側に
沈殿する。すると、上記特定の面はその反対面に比べて
粘着力が低下する。

【００３０】この場合、上記特定の面またはその反対面
を電子部品等に被着することにより電子部品等とヒート
シンクとの間に熱伝導シートを配設した後、上記電子部
品等をヒートシンクから引き剥がしたとき、熱伝導シー
トが電子部品またはヒートシンクの所望の側に必ず付着
するようにすることができる。また、熱伝導シートの両
面にＰＥＴフィルム等を被着して使用時に矧がすように
した場合、ＰＥＴフィルム等は必ず上記特定の面の側か
ら矧がすことができる。

【００３１】従って、本発明では、請求項１０記載の発
明の効果に加えて、電子部品等への着脱やＰＥＴフィル
ム等の剥離を一層容易とすることができるといった効果
が生じる。なお、本発明及び次の請求項１２記載の発明
でいう硬化とは、ある程度の弾性を有するゴム状態とな
る場合も含む。

【００３２】請求項１２記載の発明は、流動性を有する
シリコーンゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形
して熱伝導シートを製造する熱伝導シートの製造方法で
あって、上記熱伝導フィラーと共に３〜２０ｗｔ％のＬ
ＴＶをシリコーンゴムに配合して混練してシート状に成
形した後、特定の面を下方に向けて硬化させることを特
徴とする。

【００３３】このように、本発明では、流動性を有する
シリコーンゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形
して熱伝導シートを製造するに当たって、熱伝導フィラ
ーと共に３〜２０ｗｔ％のＬＴＶをシリコーンゴムに配
合して混練してシート状に成形した後、特定の面を下方
に向けて硬化させている。このため、熱伝導フィラーは
上記特定の面側に沈殿し、その特定の面の粘着力が低下
する。従って、本発明では、面によって粘着力が異なる
熱伝導シートを容易に製造することができるといった効
果が生じる。このため、請求項１０及び請求項１１に関
連して説明したように、本発明の方法で製造された熱伝
導シートは電子部品等への着脱やＰＥＴフィルム等の剥
離が容易で、引き裂き強度にも優れている。

【００３４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。本実施の形態では、以下の製造方法により熱伝導
シートを製造した。すなわち、液状シリコーンゴム１０
０重量部と、熱伝導フィラーとしての炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）４００重量部とを混合することにより、シリコーン
ゴムに熱伝導フィラーを充填した。上記混合の方法とし
ては、真空脱泡ミキサー等の機械を用いて混練する方法
の他、押し出し，２本ロール，ニーダ，バンバリーミキ
サー等の種々の方法を適用することができる。この内、
ミキサーを使用して混練する場合、作業性が向上する点
で望ましい。また、上記炭化ケイ素としては、大小２種
類の平均粒径を有するもの（例えば、平均粒径５０〜１
００μｍのものと平均粒径１０μｍ以下のもの）を混合
して用いた。

【００３５】続いて、このように炭化ケイ素を混練した
液状シリコーンゴムを成形した。この成形の方法として
は、コーター，カレンダロール，押し出し，プレス等の
機械を用いて成形する方法等、種々の方法を適用するこ
とができる。この内、コーターを用いて成形する場合、
薄いフィルムの作製が簡単にできる、生産性がよいため
大量生産に向いている、フィルムの厚み精度が出し易
い、といった点で望ましい。

【００３６】このようにして製造された熱伝導シートで
は、前述のように炭化ケイ素を８０ｗｔ％以上も混合し
ているにも拘わらず、その炭化ケイ素を液状シリコーン
ゴムに良好に充填することができた。この理由は未だ不
明な点もあるが、本願出願人は、大小２種類の平均粒径
を有する熱伝導フィラーを混合してシリコーンゴムに充
填すると、極めて高い充填性が得られることを発見して
おり、本実施の形態でも大小２種類の炭化ケイ素を混合
して用いたためと考えられる。

【００３７】本実施の形態では、このように、炭化ケイ
素を８０ｗｔ％以上充填しているので、その炭化ケイ素
によって熱伝導シートに極めて良好な熱伝導性及び難燃
性が与えられ、難燃助剤を添加する必要がない。しか
も、炭化ケイ素は、同じく難燃性を付与する機能を有す
る白金材料等の熱伝導性フィラーに比べて安価である。
従って、上記実施の形態では、熱伝導シートの熱伝導性
及び難燃性を良好に向上させると共に、その製造コスト
を極めて良好に低減することができる。

【００３８】また、本実施の形態では、大小２種類の炭
化ケイ素を用いているので、１種類の粒子を用いる場合
に比べて充填後のシリコーンゴムが低粘度となり、粒子
が逃げる隙間があるため、混練時における撹拌機羽等の
摩耗量も低減することができた。従って、製造を容易に
すると共に製造コストを一層低減することができた。な
お、上記大小２種類の炭化ケイ素の組み合わせとして
は、平均粒径５０〜１００μｍのものと平均粒径１０μ
ｍ以下のものとを、重量比１：１〜３：１の割合で混合
し、熱伝導フィラーとすることが望ましい。

【００３９】更に、炭化ケイ素は研磨用のセラミックス
であり、焼結用等の一般的なセラミックスに比べて、極
めてシャープな粒度分布を有する。例えば、焼結用セラ
ミックス（商品名：ウルトラデンシックＤＵ、製造元：
昭和電工、主成分：ＳｉＣ、平均粒径：３．２μｍ）
は、図５に示すように幅広い粒度分布を有するのに対し
て、研磨用セラミックス（商品名：デンシックＧＣ、製
造元：昭和電工、主成分：ＳｉＣ、平均粒径：５μｍ）
は、図４に示すように極めてシャープな粒度分布を有し
ている。なお、研磨用セラミックスとしては、ＧＣ＃２
５００（商品名、製造元：太平洋ランダム）やＥＴ＃２
５００（商品名、製造元：ワッカーケミカルＥＳアジ
ア）も同様の特性を示す。

【００４０】このため、大小２種類の粒子を混合するこ
とによって生じる上記効果が、一層顕著に表れる。すな
わち、多量の熱伝導フィラーを一層良好に充填すること
ができ、こうして得られた熱伝導シートが一層良好な熱
伝導性を有すると共に、その製造を一層容易にし、製造
コストを一層良好に低減することができる。しかも、本
実施の形態では、シリコーンゴムと炭化ケイ素とを組み
合わせて用いているので、廃棄処理する材にシリコーン
成分が少なく、焼却処分がし易くなる。

【００４１】更に、上記研磨用セラミックスは粉砕型で
あるため造粒型のものに比べて極めて安価である。従っ
て、熱伝導シートの製造コストを一層低減することがで
きる。ここで、粉砕型の研磨用セラミックスは、図６
（Ａ），（Ｂ）の顕微鏡写真に示すように多面体状の粒
形を有するため、これを熱伝導フィラーとして用いた場
合には熱伝導フィラー同士の接触点が少なくなって従来
は充分な熱伝導性が得られなかった。このため、従来
は、比較的高価な造粒型の熱伝導フィラーを使用せざる
を得なかった。これに対して、本実施の形態では前述の
ように大小２種類の粒子を混合しているので、大きな粒
子の隙間を小さな粒子が埋め、多面体状の粉砕型セラミ
ックスを熱伝導フィラーとして用いてもその熱伝導フィ
ラー同士の接触点を良好に確保することができる。この
ため、安価な粉砕型の研磨用セラミックスを熱伝導フィ
ラーとして用いても良好な熱伝導性を得ることができ
る。

【００４２】

【実施例】次に、上記実施の形態の熱伝導シートを、炭
化ケイ素の平均粒径や、大粒径と小粒径との混合比等を
種々に変更して製造し、その特性を調査した。なお、液
状シリコーンゴムとしては、「ＣＹ５２−２７６」（商
品名、製造元：東レ・ダウ）を使用し、炭化ケイ素とし
ては「デンシックＧＣ」（商品名、製造元：昭和電工）
を使用した。また、前述のように混練した液状シリコー
ンゴムには、１２０℃，１２分，ｔ＝２ｍｍの加硫条件
で加硫を施して成形した。各種粒径及び混合比等に対応
する実施例の特性を、以下の表１〜表４に示す。

【００４３】表１は、大粒径の炭化ケイ素と小粒径の炭
化ケイ素との混合比を３：２に固定すると共に、それら
炭化ケイ素を合計したシリコーンゴムに対する充填量
（フィラー充填量）を８１．４ｗｔ％に固定した上で、
大粒径の炭化ケイ素及び小粒径の炭化ケイ素のそれぞれ
の平均粒径の比を種々に変更してその特性を調査したも
のである。表１に示すように、上記平均粒径の比を１
０：１程度に設定した場合に極めて良好な成形性が得ら
れ、特に、１００μｍまたは９０μｍのものと５〜１０
μｍのものとを混合した場合、最も優れた熱伝導性及び
成形性が得られた。

【００４４】

【表１】

【００４５】なお、表１における熱伝導率（括弧内の数
値：単位Ｗ／ｍ・Ｋ）は、熱線法を応用して測定する機
械ＱＴＭ−５００（商品名：京都電子製）によって測定
した。測定に当たっては、シートサイズが１００×５０
×２ｍｍの試料に一定電力を与え続けると共に、ヒータ
線の温度上昇を記録し、その温度勾配から試料の熱伝導
率を測定した。また、後述の他の表についても同様に熱
伝導率を測定した。

【００４６】また、混合される炭化ケイ素の平均粒径に
よって上記のような特性の相違が生じる理由は、次のよ
うに考えられる。先ず、熱伝導性については、粒径が大
きな粒子を使用した方が、熱的に絶縁物に属する樹脂と
の接触数が少なくなるためと考えられる。成形性につい
ては、粒径が大きなものほど、比表面積が小さいため粒
子を覆う樹脂量が少なくて済み、コンポジットが低粘度
なためと考えられる。

【００４７】表２は、平均粒径９０μｍの炭化ケイ素と
平均粒径５μｍ炭化ケイ素とに対し、その混合比を種々
に変更してその特性を調査したものである。表２に示す
ように、大粒径：小粒径の混合比を３：２に設定した場
合、最も優れた熱伝導性，柔軟性，及び成形性が得られ
た。なお、表２以降における熱伝導性及び硬度の単位は
表１と同様である。

【００４８】

【表２】

【００４９】炭化ケイ素の混合比によってこのような特
性の相違が生じる理由は、次のように考えられる。先
ず、熱伝導性については、大きな粒子の隙間を埋める粒
子の数が減ると熱伝導率が低下するためと考えられる。
柔軟性については、大きな粒子に対して小さな粒子が多
すぎても少なすぎても、柔軟性を損なうためと考えられ
る。更に、成形性については、大きな粒子に対して小さ
な粒子が多すぎても少なすぎても、コンポジットの粘度
が大きくなり成形性が悪くなってしまうためと考えられ
る。

【００５０】表３は、平均粒径９０μｍの炭化ケイ素と
平均粒径５μｍの炭化ケイ素とを３：２で混合した熱伝
導性フィラーを、その充填量を種々に変更して充填し
（２粒子系）、平均粒径３０〜６０μｍの炭化ケイ素の
みを用いた１粒子系とで充填性を比較したものである。
表３に示すように、前述のように大小２種類の平均粒径
を有するものを混合して使用したことにより、２粒子系
では極めて良好に充填性が向上している。そして、１粒
子系では、上記表１，表２に示したような８０％以上の
充填量を達成することは困難であった。

【００５１】

【表３】

【００５２】また、表３に示すように、炭化ケイ素の充
填量が増加するに伴って熱伝導シートの熱伝導率が向上
している。ここで、炭化ケイ素の充填量が同じであって
も、２粒子系の方が１粒子系よりも優れた熱伝導率を呈
しているが、これは、次のような理由によるものと考え
られる。すなわち、１粒子系では、大きな粒子のみの充
填となり、どうしても隙間が空いてしまう。一方、２粒
子系では、大きな粒子の隙間を小さな粒子が埋めるため
に、熱伝導率が向上するのである。

【００５３】表４は、平均粒径９０μｍの炭化ケイ素と
平均粒径５μｍの炭化ケイ素とを３：２で混合した熱伝
導性フィラーを、８１．５ｗｔ％の充填量で充填した試
料に対し、シリコーンゴムへのＬＴＶ（アセチルアルコ
ール類、マレイン酸エステル類）の配合を種々に変更し
てその特性を比較したものである。表４に示すように、
ＬＴＶの量が多くなるにつれて、ハンドリング性は良好
になるがタック性や折れに対する特性が悪化する。本実
施例では、ＬＴＶを３〜２０ｗｔ％とした配合が最適で
あることが判る。これは、通常のシリコーンゴムで一般
的に採用される約０．０２５ｗｔ％の配合に比べて多く
なっている。

【００５４】

【表４】

【００５５】更に、このように多量のＬＴＶを配合した
場合、ロールを用いた成形機によって熱伝導シートを成
形すると一層顕著な効果が生じる。図７は、この種の成
形機５１の構成を概略的に表す説明図である。図７に示
すように、この成形機５１では、装置の上方に巻回保持
されたＰＥＴフィルム９１がロール５３，５５を介して
搬送され、装置の下方に巻回保持されたＰＥＴフィルム
９３がロール５７，５９を介して搬送される。ロール５
５とロール５９とは熱伝導シートの厚さに対応した隙間
を開けて対向配置され、その間に搬送されるＰＥＴフィ
ルム９３の上には材料タンク６１に設けられた材料注入
口６３から熱伝導シートの材料９５（上記シリコーンゴ
ム及び熱伝導フィラーをＬＴＶを配合して混練したも
の）が供給される。

【００５６】すると、この材料９５はロール５５，５９
の間にＰＥＴフィルム９１，９３を介して挟まれること
によってシート状に成形される。続いて、この材料９５
は、材料乾燥を行う常温の第１ゾーン７１，加硫を行う
第２ゾーン７３，同じく加硫を行う第３ゾーン７５，及
び，更に同じく加硫を行う第４ゾーン７７を経て搬送さ
れる。この間、材料９５は特定の面（ＰＥＴフィルム９
３が貼着された面）を下方に向けたまま略水平に搬送さ
れる。

【００５７】なお、成形機５１では、第１ゾーン７１の
長さを２ｍとし、第２ゾーン７３，第３ゾーン７５，及
び第４ゾーン７７を合わせた長さを８ｍとした。材料９
５はＰＥＴフィルム９１，９３と共に第１ゾーン７１〜
第４ゾーン７７を毎分約１ｍの速度で搬送されるので、
材料９５の上記特定面は加硫が終了するまでの間約１０
分間下方に向けられることになる。また、本実施例で
は、ＰＥＴフィルム９１の厚さを１００μｍ、ＰＥＴフ
ィルム９３の厚さを５０μｍとした。

【００５８】本実施例では、硬化遅延剤としてのＬＴＶ
を前述のように多量に使用しているので、このように材
料９５の特定面を下方に向けて加硫による硬化を行う
と、硬化するまでの間に熱伝導フィラーが上記特定面側
に沈殿する。すると、この特定面はその反対面に比べて
粘着力が低下し、次のような種々の効果が生じる。

【００５９】材料９５が硬化して形成された熱伝導シー
トを使用する際、ＰＥＴフィルム９１，９３を矧がす
が、この場合、粘着力の弱い上記特定面側に被着された
ＰＥＴフィルム９３の側から矧がすことができる。ま
た、この傾向はＰＥＴフィルム９３をＰＥＴフィルム９
１よりも薄肉に構成したことによって一層顕著になる。

【００６０】更に、上記特定の面またはその反対面を電
子部品等に被着することにより、電子部品等とヒートシ
ンクとの間に上記熱伝導シートを配置して使用してから
上記電子部品等をヒートシンクから引き剥がすとき、熱
伝導シートが電子部品またはヒートシンクの所望の側に
必ず付着するようにすることができる。従って、電子部
品等への着脱やＰＥＴフィルム等の剥離を一層容易とす
ることができる。また更に、ＬＴＶを多量に使用するこ
とにより、前述のようにハンドリング性，タック性，及
び折れに対する特性が向上するのみならず、引き裂き強
度も向上する。従って、本実施例では、熱伝導シートを
電子部品等に配設したり電子部品等から引き剥がしたり
する作業が一層容易となる。特に、０．５ｍｍなどの薄
膜であってもガラスクロス等を用いる必要がなくなるた
め、低コスト化、低熱抵抗化が図れる。なお、このよう
に熱伝導フィラーを熱伝導シートの片面に沈殿させるた
めには、プレス等の方法を用いてもよい。但し、上記ロ
ーラによる成型法はプレス等に比べてコスト的に有利で
ある。

【００６１】以上説明したように、本実施例の熱伝導シ
ートは、良好な熱伝導率及び成形性を有すると共に、撹
拌機羽等の摩耗量も低減することができる。このため、
上記製造方法によって熱伝導シートを製造すれば、良好
な熱伝導率を有する熱伝導シートを容易に製造すること
ができる。更に、上記熱伝導シートは、炭化ケイ素の特
性により、良好な難燃性を有している。

【００６２】なお、上記実施例において、シリコーンゴ
ムとしてＴＳＥ３０６５（商品名、製造元：東芝シリコ
ーン）を使用しても同様の結果が得られる。また、本発
明は上記実施の形態に何等限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施するこ
とができる。例えば、熱伝導フィラーとしてはＳｉＣ以
外にも種々のものを使用することができ、研磨用のセラ
ミックスでなくてもよい。また、ゴムとしては、ＥＰＤ
Ｍ等の有機合成ゴムを適用することもできる。

【００６３】更に、ゴムとしては、本願出願人が特願２
０００−１６６１７３号で提案したように、成形後にお
いても３０℃〜６５℃で可塑化するオレフィン系樹脂
（例えば、分子量７０００〜５００００の未加硫ＥＰＤ
Ｍ）を使用してもよい。この場合、常温（２０℃前後）
で使用する場合には熱伝導シートが適度な硬さを有し、
手等にくっつくことがないので熱伝導シートを電子部品
等の近傍に配置する作業が容易である。一方、電子部品
等の温度が上昇して例えば３０℃〜６０℃になった場合
には、熱伝導シートが可塑化し、接触する相手の電子部
品の表面形状に追従して柔軟に変形するため、電子部品
から効率よく熱を奪うことができる。また、電子部品の
ＯＦＦによりその電子部品の温度が常温に低下すれば、
熱伝導シートが前述のように適度な硬さを有するので、
電子部品から本発明を矧がす作業も容易となる。従っ
て、この場合、電子部品等への着脱を一層容易にすると
共にその電子部品等から一層効率よく熱を奪うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を概略的に表す説明図である。

【図２】その原理の内、粒径に関して更に詳細に表す
説明図である。

【図３】その原理の内、外圧に関して更に詳細に表す
説明図である。

【図４】研磨用セラミックスの粒度分布を表すグラフ
である。

【図５】焼結用セラミックスの粒度分布を表すグラフ
である。

【図６】研磨用セラミックスの粒形を表す顕微鏡写真
である。

【図７】ロールを用いた成形機の構成を概略的に表す
説明図である。

【符号の説明】

１，２…粒子５１…成形機５３，５
５，５７，５９…ロール９１，９３…ＰＥＴフィルム９５…材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 27/22 Ｈ０１Ｆ 27/22 // Ｃ０９Ｋ 5/08 Ｃ０９Ｋ 5/00 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流動性を有するゴムに熱伝導フィラーを
充填し、混練・成形してなる熱伝導シートであって、上記熱伝導フィラーとして、平均粒径５０〜１００μｍ
のものと平均粒径１０μｍ以下のものとを、重量比１：
１〜３：１の割合で混合して用いたことを特徴とする熱
伝導シート。
【請求項２】上記熱伝導フィラーが、多面体状の粒形
を有する粉砕型の研磨用セラミックスであることを特徴
とする請求項１記載の熱伝導シート。
【請求項３】上記熱伝導フィラーが、難燃性を付与す
る機能を有することを特徴とする請求項１または２記載
の熱伝導シート。
【請求項４】上記熱伝導フィラーが、平均粒径５０〜
１００μｍのものも平均粒径１０μｍ以下のものもいず
れも炭化ケイ素であることを特徴とする請求項３記載の
熱伝導シート。
【請求項５】上記熱伝導フィラーが８０ｗｔ％以上充
填されたことを特徴とする請求項４記載の熱伝導シー
ト。
【請求項６】上記熱伝導フィラーとして、平均粒径５
０〜１００μｍのものと平均粒径５〜１０μｍのものと
を、重量比１：１〜３：１の割合で混合して用いたこと
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱伝導シ
ート。
【請求項７】成形後の上記ゴムが、３０℃〜６５℃に
おいて可塑化して、接触する相手の表面形状に追随して
柔軟に変形することを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かに記載の熱伝導シート。
【請求項８】流動性を有するゴムに熱伝導フィラーを
充填し、混練・成形して熱伝導シートを製造する熱伝導
シートの製造方法であって、上記熱伝導フィラーとして、平均粒径５０〜１００μｍ
のものと平均粒径１０μｍ以下のものとを、重量比１：
１〜３：１の割合で混合して用いることを特徴とする熱
伝導シートの製造方法。
【請求項９】上記熱伝導フィラーとして、平均粒径５
０〜１００μｍのものと平均粒径５〜１０μｍのものと
を、重量比１：１〜３：１の割合で混合して用いること
を特徴とする請求項８記載の熱伝導シートの製造方法。
【請求項１０】流動性を有するシリコーンゴムに熱伝
導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝導シート
であって、上記シリコーンゴムに対して３〜２０ｗｔ％のＬＴＶを
配合したことを特徴とする熱伝導シート。
【請求項１１】上記ＬＴＶを上記熱伝導フィラーと共
に上記シリコーンゴムに配合して、混練してシート状に
成形した後、特定の面を下方に向けて硬化させることに
よって上記熱伝導フィラーを上記特定の面側に沈殿させ
粘着力を低下させたことを特徴とする請求項１０記載の
熱伝導シート。
【請求項１２】流動性を有するシリコーンゴムに熱伝
導フィラーを充填し、混練・成形して熱伝導シートを製
造する熱伝導シートの製造方法であって、上記熱伝導フィラーと共に３〜２０ｗｔ％のＬＴＶをシ
リコーンゴムに配合して混練してシート状に成形した
後、特定の面を下方に向けて硬化させることを特徴とす
る熱伝導シートの製造方法。