JP2002030217A

JP2002030217A - 熱伝導性シリコーン組成物

Info

Publication number: JP2002030217A
Application number: JP2000215334A
Authority: JP
Inventors: Eiji Tokuhira; 英士徳平; Hitoaki Date; 仁昭伊達; Makoto Sasaki; 真佐々木; Nobuhiro Imaizumi; 延弘今泉; Tomohisa Yagi; 友久八木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電子部品の発熱を効率良く放熱板に伝導して
放熱させることにより電子部品を冷却し、電子部品の誤
動作を防止することができる熱伝導性コンパウンドを提
供する。【解決手段】シリコーン樹脂と、第１のフィラーのダ
イヤモンドと、第２のフィラーの酸化亜鉛と、分散剤と
を有することを特長とする熱伝導性シリコーン組成物。
該組成物はさらに、１次フィラーと２次フィラーの配合
比［２次フィラー／（１次フィラー＋２次フィラー）］
が重量比で０．２〜０．６であり、１次フィラーと２次
フィラーとを合計したフィラー充填率が全シリコーン組
成物の６５体積％以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱伝導性シリコーン組成
物に係り、特にダイヤモンドを添加して熱伝導性を向上
させる熱伝導性シリコーン組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板または装置に搭載された
電子部品は稼働中に発熱する。このため放熱して電子部
品の性能を保証している。具体的には電子部品の発熱を
放熱板に熱伝導し放熱している。詳細には電子部品と放
熱板との間に熱伝導率の良い熱伝導用シリコーン組成物
を介して放熱効果を向上している。これらの技術として
特公昭５９−５２１９５号公報、特公平６−１９０２７
号公報が有る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし最近のＭＰＵ等
の電子部品では性能の向上に伴って、発熱量が増大する
傾向にあり、これまでの放熱材料や構成では充分に温度
上昇を抑え切れずに電子部品が誤動作するという問題が
ある。

【０００４】本発明は、電子部品の発熱を効率良く放熱
板に伝導して放熱させる。そして電子部品を冷却し、電
子部品の誤動作を防止する新しい熱伝導性コンパウンド
の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、シリコーン樹脂と、第１のフィラーのダイヤモンド
と、第２のフィラーの酸化亜鉛と、分散剤とを有するこ
とを特徴とする熱伝導性シリコーン組成物である。この
結果、電子部品の発熱を効率良く放熱板に伝導して放熱
させる。そして電子部品を冷却し、電子部品の誤動作を
防止することが可能となる。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
１次フィラーと２次フィラーの配合比［２次フィラー／
（１次フィラー＋２次フィラー）］が重量比で０．２〜
０．６であることを特徴とする樹脂組成物である。従っ
て電子部品の発熱を効率良く放熱板に伝導して放熱させ
る。そして電子部品を冷却し、電子部品の誤動作を防止
することが可能となる。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
１次フィラーと２次フィラーとを合計した充填率が全シ
リコーン組成物の６５体積％以上であることを特徴とす
る熱伝導性シリコーン組成物である。結果として電子部
品の発熱を効率良く放熱板に伝導して放熱させる。そし
て電子部品を冷却し、電子部品の誤動作を防止すること
が可能となる。

【０００８】更に、具体的に述べると熱伝導性樹脂組成
物のフィラーとして本発明ではダイヤモンド粒を用い
る。ダイヤモンドは熱伝導率が９００〜２０００Ｗ／ｍ
・Ｋと高い。熱伝導率の高いフィラーとされている窒化
アルミ（ＡｌＮ）の７０〜２７０Ｗ／ｍ・Ｋよりもフィ
ラー単体で１０倍以上の熱伝導率を有する。

【０００９】しかし、ダイヤモンドのフィラーは粒度分
布幅が狭いためフィラー充填率を高めるのが困難であ
る。一般に、フィラー粒度分布幅が広い方が高密度に充
填し易い。本発明では異なる平均粒径を持つフィラーを
組み合わせる。具体的には、１次フィラーとして平均粒
径が３〜５０μｍ、望ましくは３〜３０μｍのダイヤモ
ンドのフィラーを使用し、２次フィラーに平均粒径が
０．１〜３μの酸化亜鉛のフィラーを使用する。

【００１０】組成物のベースとなる液状樹脂としては、
種々の高分子材料を用いることが可能であるが、化学的
に安定で、耐熱性や電気特性に優れ、更に流動性が高い
などの観点からシリコーンオイルやシリコーンゲルが良
い。粘度が低いということからシリコーンオイルが、よ
り好ましい。シリコーンオイルは、分子量の違いにより
粘度・揮発性等が変わるため、使用条件等を満足できる
ものであれば、分子量が小さいものほど粘度が低く好ま
しい。

【００１１】樹脂へのフィラー配合時には、フィラー表
面処理を行うと分散性・充填率の向上に効果がある。こ
れに使用する分散剤としては公知のものを使用できる
が、チタネート系カップリング剤が特に有効である。

【００１２】１次フィラーと２次フィラーの配合比は、
［２次フィラー／（１次フィラー＋２次フィラー）］が
重量比で０．２〜０．６の範囲にあるのが良い。小粒径
の２次フィラーは大きい１次フィラーの隙間に存在す
る。このため、０．１未満の配合では１次フィラー間の
隙間を埋めきれず、隙間には樹脂または空気が存在する
ことになり、熱伝導の妨げとなる。一方、２次フィラー
の配合が０．７以上になると熱伝導率の高いダイヤモン
ドの配合量が少なくなるため、熱伝導率の向上が困難と
なる。

【００１３】また、１次フィラーと２次フィラーとを合
計したフィラー充填率が全シリコーン組成物の６５体積
％以上でなければ熱伝導率の低い樹脂成分の割合が多い
ため、高い熱伝導率が期待できない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する。＜実施例１＞以下に示す材料を用いて熱伝導性シリコー
ン組成物を製造した。

【００１５】・液状樹脂はシリコーンオイルを使用す
る。

【００１６】このシリコーンオイルは例えば東芝シリコ
ーン株式製の製品名ＴＳＦ４５１−３０である。その他
ＴＳＦ４５１−５０、ＴＳＦ４５１−１００、ＴＳＦ４
５１−１０００等を使用できる・１次フィラーは平均粒径１２μｍのダイヤモンドを使
用する。

【００１７】・２次フィラーは平均粒径０．８μｍの酸
化亜鉛を使用する。

【００１８】・分散剤：チタネート系カップリング剤を
使用する。＜製造方法＞（１）最初に容器に１次フィラー１６．１５ｇと２次
フィラー０．８５ｇと分散剤０．２ｇと有機溶剤１０ｇ
とを入れた。有機溶剤は市販のキシレンである。（２）そして超音波攪拌を約１０分間行い、フィラー
の分散とカップリング処理する。（３）次にシリコーンオイルを２．１５ｇ添加した。
そして超音波攪拌を約１０分間行う。（４）更に１次乾燥を行う。

【００１９】この場合の乾燥条件は約６０度Ｃで約５時
間である。この１次乾燥にて大部分の有機溶剤の除去が
行われる。（５）続いて２次乾燥を行う。

【００２０】この場合の乾燥条件は減圧下で約１２０度
Ｃで約１２時間である。この２次乾燥にて完全に有機溶
剤の除去と脱泡が行われる。（６）次に各フィラーと分散剤とシリコーンオイルを
１０分間、混練脱泡する。この時の混練機は回転式混練
脱泡機でジャパンユニックス株式製の製品名ＵＭ−１０
２Ｓである。

【００２１】上記組成で、１次フィラーと２次フィラー
との合計量をシリコーンと１次フィラーと２次フィラー
と分散剤との全体量で除算した割合を６５体積％とし、
且つ１次フィラーと２次フィラーの配合比、具体的には
［２次フィラー／（１次フィラー＋２次フィラー）］の
配合比が０．０５の試料１を製造した。

【００２２】また試料１の他に、配合比を変えた７種類
の試料２〜８を製造した。各試料の詳細は次の通りであ
る。試料２は配合比が０．１で１次フィラー１５．３ｇ
と２次フィラー１．７ｇとから成る。試料３は配合比が
０．２で１次フィラー１４ｇと２次フィラー３．５ｇと
から成る。試料４は配合比が０．３で１次フィラー１
２．６ｇと２次フィラー５．４ｇとから成る。試料５は
配合比が０．４で１次フィラー１１．４ｇと２次フィラ
ー７．６ｇとから成る。試料６は配合比が０．５で１次
フィラー１０ｇと２次フィラー１０ｇとから成る。試料
７は配合比が０．６で１次フィラー８．４ｇと２次フィ
ラー１２．６ｇとから成る。試料８は配合比が０．７で
１次フィラー６．６ｇと２次フィラー１５．４ｇとから
成る。

【００２３】そして各試料の熱伝導率を測定した。

【００２４】表１は試料１〜８の熱伝導率の測定結果で
ある。結果として、試料３、試料４、試料５、試料６、
試料７の熱伝導率が希望する熱伝導率３Ｗ／ｍ・Ｋより
高い熱伝導率となる。しかし、試料２と試料８とは希望
する熱伝導率３Ｗ／ｍ・Ｋより低い熱伝導率となる。次
に試料１はペースト状にならないために熱伝導性シリコ
ーン組成物として使用不可能であった。このように２次
フィラーの割合が少ない場合は、粒径の大きい（平均粒
径１２μｍ）１次フィラーの隙間を、粒径の小さい（平
均粒径０．８μｍ）２次フィラーで充満できず、この隙
間に樹脂（シリコーンオイル）が多く存在することによ
り熱伝導率の向上を妨げると考えられる。また２次フィ
ラーが多い場合は、熱伝導率が高く、粒径の大きい１次
フィラーの割合が少なくなり、熱伝導率の向上が困難で
あると考えられる。＜実施例２＞実施例１と同様なシリコーンオイル、１次
フィラー、２次フィラー、分散剤を使用して、１次フィ
ラーと２次フィラーの配合比、つまり［２次フィラー／
（１次フィラー＋２次フィラー）］が重量比で０．３と
し、且つフィラー充填率（％）つまり１次フィラーと２
次フィラーの合計をシリコーンオイルと１次フィラーと
２次フィラーと分散剤との合計で除算したフィラー充填
率（％）が下記の各仕様の試料１１〜１５を製造した。
各試料の仕様詳細は次の通りである。

【００２５】試料１１は１次フィラーと２次フィラーと
の合計量を２０ｇ、シリコーンオイル４．６ｇとで構成
されたフィラー充填率５０（％）の熱伝導性シリコーン
組成物である。試料１２は１次フィラーと２次フィラー
との合計量を２０ｇ、シリコーンオイル３．７ｇとで構
成されたフィラー充填率５５（％）の組成物である。試
料１３は１次フィラーと２次フィラーとの合計量を２０
ｇ、シリコーンオイル３．０ｇとで構成されたフィラー
充填率６０（％）の組成物である。試料１４は１次フィ
ラーと２次フィラーとの合計量を２０ｇ、シリコーンオ
イル２．５ｇとで構成されたフィラー充填率６５（％）
の組成物である。試料１５は１次フィラーと２次フィラ
ーとの合計量を２０ｇ、シリコーンオイル１．９ｇとで
構成されたフィラー充填率７０（％）の組成物である。

【００２６】そしてこれら各試料の熱伝導率を測定し
た。表２は試料１１〜１５の熱伝導率の測定結果であ
る。試料１４、１５の体積６５％以上のものは希望する
熱伝導率３Ｗ／ｍ・ｋより高い熱伝導率が得られた。し
かし、試料１１、１２、１３の体積６０％以下のものは
希望する熱伝導率３Ｗ／ｍ・ｋより低かった。これはフ
ィラー間の樹脂（シリコーンオイル）の割合が多いため
と考えられる。

【００２７】上記実施例では液状樹脂はシリコーンオイ
ルを使用したがシリコーンゲルでも同様の効果を得られ
る。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明のような熱伝
導性シリコーン組成物を採用することにより、電子部品
の発熱を効率良く放熱板に伝導して放熱させる。そして
電子部品を冷却し、電子部品の誤動作を防止することが
できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木真神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者今泉延弘神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者八木友久神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 4J002 CP031 DA016 DE107 FD016 FD017 GQ05 GR00 5F036 AA01 BA23 BD21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコーン樹脂と、第１のフィラーのダ
イヤモンドと、第２のフィラーの酸化亜鉛と、分散剤と
を有することを特徴とする熱伝導性シリコーン組成物。
【請求項２】請求項１記載の１次フィラーと２次フィ
ラーの配合比［２次フィラー／（１次フィラー＋２次フ
ィラー）］が重量比で０．２〜０．６であることを特徴
とする熱伝導性シリコーン組成物。
【請求項３】請求項１記載の１次フィラーと２次フィ
ラーとを合計したフィラー充填率が全シリコーン組成物
の６５体積％以上であることを特徴とする熱伝導性シリ
コーン組成物。