JP2002167511A - 熱伝導性組成物及びその製造方法並びに放熱シート - Google Patents

熱伝導性組成物及びその製造方法並びに放熱シート

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JP2002167511A
JP2002167511A JP2000365521A JP2000365521A JP2002167511A JP 2002167511 A JP2002167511 A JP 2002167511A JP 2000365521 A JP2000365521 A JP 2000365521A JP 2000365521 A JP2000365521 A JP 2000365521A JP 2002167511 A JP2002167511 A JP 2002167511A
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heat conductive
heat
conductive composition
preparing
siloxane units
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Soichiro Izawa
宗一郎 井澤
Hiroshi Makino
浩 牧野
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Inoac Corp
Inoac Elastomer Co Ltd
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Inoue MTP KK
Inoac Corp
Inoac Elastomer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱伝導性充填材が熱伝導性組成物内に高密度
に充填され、高い熱伝導性を発揮し、更に加えて高い電
気絶縁性をも発揮する熱伝導性組成物及びこれを用いた
放熱シートを提供し、更に、製造において工程数が少な
く製造効率に優れた熱伝導性組成物の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 熱導電性充填材粉末中に、三官能シロキ
サン単位を含有し、硬化後に三次元構造を呈することが
できるシリコーンワニスを添加・混合し、硬化させる。
その後、得られた硬化物を破砕してシリコーンゴム原料
中に混合し、混練して混練物を得、この混練物を樹脂フ
ィルムで挟んでカレンダーロールにより圧延し、加熱炉
(炉内温度100℃以上)を通過させて固化させて放熱
シートを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱伝導性組成物及び
その製造方法並びに放熱シートに関する。更に、詳しく
は熱伝導性充填材が熱伝導性組成物内に高密度に充填さ
れ、高い熱伝導性を発揮し、更には加えて高い電気絶縁
性をも発揮する熱伝導性組成物及びその製造方法並びに
これを用いた放熱シートに関する。本発明の熱伝導性組
成物及び放熱シートは各種の放熱材用原料として好適で
あり、特に、高い電気絶縁性を有するため電子機器内の
放熱部材として好適である。また、本発明の熱伝導性組
成物の製造方法は工程数が少なく製造効率に優れる。
【0002】
【従来の技術】これまで熱伝導性充填材をシリコーンゴ
ム中に含有させることで高熱伝導性を発揮する成形体及
び組成物等が特開平9−321191号公報、特開20
00−233907号公報等に開示されている。これら
はいずれも高い熱伝導性を有する充填材の表面をカップ
リング処理することでシリコーンゴム中での分散性を向
上させ、充填材をシリコーンゴム中に高密度に充填でき
る技術である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、カップリング
処理においては、カップリング剤を溶剤に溶解させ、得
られた溶液と各種充填材を混合し、その後、乾燥させる
という工程を経るゾル・ゲル法と称される方法を用いる
ことが通常である。また、電気電子分野では更に高い熱
伝導性及び更に高い絶縁性が両立された材料が求められ
ている。本発明は、上記技術に鑑みてなされたのもので
あり、高い熱導電性を備える熱伝導性組成物及びその製
造方法並びに放熱シート、更には高い熱伝導性と高い絶
縁性との両方の特性を兼ね備える熱伝導性組成物及びそ
の製造方法並びに放熱シートを提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定のオ
ルガノポリシロキサンをバインダとして用いて予め各種
充填材を固めることにより、充填材が極めて近い距離に
近接しながらも高い電気絶縁性を発揮できる材料が得ら
れることを見出した。更に、この材料をシリコーンゴム
中に含有させることにより高い熱伝導性を発揮する組成
物、更には充填する充填材により高い熱伝導率に加えて
高い電気絶縁性を両立する組成物が得られることを見出
し本発明を完成させた。
【0005】請求項1記載の熱伝導性組成物は、ケイ素
原子に結合した酸素原子を3つ有する三官能シロキサン
単位を含有する三次元構造を呈するオルガノポリシロキ
サンにより結合された熱伝導性充填材がシリコーンゴム
中に含有されてなることを特徴とする。
【0006】上記「三官能シロキサン単位」は、ケイ素
原子に直接結合している酸素原子(以下では、ケイ素原
子に直接結合している酸素原子の数が1つであるものを
「一官能」、2つ結合しているものを「二官能」ともい
う)を3つ有し、上記オルガノポリシロキサンを構成す
る。この三官能シロキサン単位を含有するオルガノポリ
シロキサンを用いることにより充填材(熱伝導性充填
材、絶縁性充填材等の各種充填材)を高密度に近接させ
ることができる。また、充填材のシリコーンゴム中にお
けるなじみを良くし、シリコーンゴム中に含有できる充
填材量を大きくすることができる。
【0007】上記「熱伝導性充填材」としては、各種の
熱導電性の高い材料を用いることができ、特に限定され
ない。例えば、ベリリア、マグネシア、アルミナ、チタ
ニア、酸化鉄、酸化亜鉛、ジルコニア、窒化ホウ素、窒
化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ホウ
素、グラファイト及びマイカ等の非金属粉末や、アルミ
ニウム、鉄、銅、銀及び金等の金属粉末などを用いるこ
とができる。これらは1種のみを用いても、2種以上を
混合して用いてもよい。
【0008】上記「シリコーンゴム」としては特に限定
されず種々のものを用いることができる。例えば、GE
東芝シリコーン株式会社製の品名TSE3070及びT
SE3453T等を使用することができる。
【0009】この熱伝導性組成物は、請求項2に示すよ
うにシリコーンゴムを100質量部とした場合に、三官
能シロキサン単位を含有するオルガノポリシロキサンは
0.1〜20質量部(より好ましくは0.5〜10質量
部)とすることができる。また、熱伝導性充填材は50
〜2400質量部(特に300〜2400質量部)とす
ることができる。上記オルガノポリシロキサンが0.1
質量部未満であると、熱導電性充填材を十分に被覆でき
難くなる傾向にある。一方、20質量部を超えると熱伝
導性が十分に発揮されなくなる傾向にある。また、熱伝
導性充填材の含有量が50質量部未満であると、十分な
熱伝導性が得られ難くなる傾向にある。一方、2400
質量部を超えて含有させることは困難となる傾向にあ
る。
【0010】上記オルガノポリシロキサンは、請求項3
に示すように、二官能シロキサン単位数と、三官能シロ
キサン単位数との合計に対する、該三官能シロキサン単
位数の比(以下、単に「官能基比」という)が0.5〜
1であることが好ましい。尚、一官能シロキサン単位及
び四官能シロキサン単位が含有されてもよい。
【0011】請求項4に記載の熱伝導性組成物の製造方
法は、熱伝導性充填材と三官能シロキサン単位を含有す
るシリコーンワニスとを混合した後硬化させて粒子状硬
化物を得、次いで、該粒子状硬化物をシリコーンゴム原
料に加えて固化させることを特徴とする。即ち、シリコ
ーンワニス(通常、混練に適した性状として供給されて
いる)と熱伝導性充填材とを混合した後、硬化させるだ
けでよいため、カップリング剤を使用してゾル・ゲル法
を用いる場合に比べると工程数が少なくてすみ、生産効
率が高い。
【0012】上記「三官能シロキサン単位」及び上記
「シリコーンゴム」は前記請求項1に示すと同様であ
る。上記「シリコーンワニス」は、三官能シロキサン単
位を含有する。このシリコーンワニスには溶剤が含有さ
れていても含有されていなくてもよい。このシリコーン
ワニスの性状により適宜添加することができる。但し、
シリコーンワニス100質量部に対して、90質量部を
超えて含有させる必要は通常ない。
【0013】このシリコーンワニスとしては、例えば、
GE東芝シリコーン株式会社製の製品名TSR112
2、YR3270、TSR102、TSR116、TS
RS117、YR47、TSR108、TSR180、
TSR144、TSR125A、YR3224、YR3
232、TSR127B、TSR117、YR3187
及びYR3370等を用いることができる。
【0014】また、このシリコーンワニスは、請求項5
に示すように、二官能シロキサン単位数と、三官能シロ
キサン単位数との合計に対する、三官能シロキサン単位
数の比が0.5〜1であることが好ましい。但し、ここ
でいう三官能シロキサン単位はモノマー及び硬化後のレ
ジン中における構成単位のいずれをも意味する。
【0015】請求項6記載の放熱シートは、請求項1乃
至5のうちのいずれかに記載の熱伝導性組成物からなる
放熱層を備えることを特徴とする。この放熱シートはそ
の全体が請求項1乃至5のうちのいずれかに記載の熱伝
導性組成物から形成されていてもよく、その一部(例え
ば、一層のみ)が熱伝導性組成物から形成されていても
よい。また、本発明の放熱シートによると、定常法(温
度60℃)で測定する体積固有抵抗値は1×1014〜1
×1015以上を達することができる。また、熱伝導率は
1.5〜5.5W/m・k(特に、3〜5W/m・k)
を達することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明する。表1及び表2に示す割合となるように、
窒化ホウ素粉末、アルミニウム粉末(ミナルコ社製、品
名「AL−AT250」)、窒化アルミニウム粉末及び
アルミナ粉末(昭和電工社製、品名「アルミナAS−3
0」)をニーダに投入して混合した。その後、官能基比
が約3.0であるシリコーンワニス(GE東芝シリコー
ン株式会社製、品名「TSR127B」)を表1及び表
2に示す割合となるように投入し、混練し、熱導電性充
填材が十分に分散されていることを目視により確認した
後、ニーダから取り出した。次いで、平板開放成形型に
敷きつめた後、アプリケーターで上面を平滑にした後、
加熱炉において硬化させた。その後、得られた粒子状硬
化物を表1の割合となるようにシリコーンゴム原料(G
E東芝シリコーン株式会社製、品名「TSE307
0」)中に混練して分散させた。次いで、PET樹脂製
のフィルムにより混練物を上下から挟み、一対のカレン
ダーロールで圧延し、加熱炉(炉内温度200℃)で加
熱炉内通過速度1.0mm/分で通過させながらシート
状物である実験例1〜5、比較例1及び2を得た。尚、
表3に表1及び表2における各値を体積百分率に換算し
た値を示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】得られた各シート状物の熱伝導率を定常法
(温度60℃)を用いて測定し、表1及び表2に併記し
た。更に、電気伝導度測定器(KEITHLEY社製、
型式「237」)により0.1〜100Vの電圧を印加
して体積固有抵抗値を測定し、表1及び表2に併記し
た。
【0021】表1及び表2の結果より、僅かな量の特定
のシリコーンワニスを用いることにより、多量の粉末を
シリコーンゴム中に充填できることが分かる。更に、実
施例6と比較例2より、同じ熱伝導性充填材1種類のみ
を用いた場合であっても、シリコーンワニスで被覆して
からシリコーンゴム中に充填することにより、ほぼ同じ
組成であるにも係わらず体積固有抵抗値は10倍向上
し、熱伝導性は4.4倍向上することが分かる。
【0022】
【発明の効果】本発明の熱伝導性組成物によると高い熱
導電性を有する放熱シートを得ることができる。更に、
高い熱伝導性と高い絶縁性とが両立された放熱シートを
得ることができる。また、本発明の製造方法によると、
効率よく上記の熱伝導性組成物を得ることができる。更
に、本発明の放熱シートは優れた放熱性と優れた絶縁性
を発揮することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 浩 愛知県西尾市高河原町中川原1番地 株式 会社西尾化成内 Fターム(参考) 4F100 AK52A AK52H AN02A AT00B BA01 BA02 CA23A DE01A EJ08A GB41 JG04 JJ01 JJ01A YY00A 4J002 CP031 CP032 DA026 DA076 DA086 DA096 DE046 DE076 DE096 DE106 DE116 DE136 DE146 DJ006 DJ056 DK006 DM006 FD016 GT00 5F036 AA01 BA23 BB21 BD21

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三官能シロキサン単位を含有して三次元
    構造を呈するオルガノポリシロキサンにより被覆された
    熱伝導性充填材がシリコーンゴム中に含有されてなるこ
    とを特徴とする熱伝導性組成物。
  2. 【請求項2】 上記シリコーンゴムを100質量部とし
    た場合に、上記オルガノポリシロキサンは0.1〜20
    質量部、熱伝導性充填材は50〜2400質量部である
    請求項1記載の熱伝導性組成物。
  3. 【請求項3】 上記オルガノポリシロキサンは、二官能
    シロキサン単位数(ND)と、三官能シロキサン単位数
    (NT)との合計に対する、該三官能シロキサン単位数
    の比{NT/(NT+ND)}が0.5〜1である請求項
    1記載の熱伝導性組成物。
  4. 【請求項4】 熱伝導性充填材と三官能シロキサン単位
    を含有するシリコーンワニスとを混合した後硬化させて
    粒子状硬化物を得、次いで、該粒子状硬化物をシリコー
    ンゴム原料に加えて固化させることを特徴とする熱伝導
    性組成物の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記シリコーンワニスは、二官能シロキ
    サン単位数(ND)と、三官能シロキサン単位数(NT
    との合計に対する、該三官能シロキサン単位数の比{N
    T/(NT+ND)}が0.5〜1である請求項4記載の
    熱伝導性組成物の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至3のうちのいずれか1項に
    記載の熱伝導性組成物からなる放熱層を備えることを特
    徴とする放熱シート。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1324700C (zh) * 2002-09-02 2007-07-04 信越化学工业株式会社 导热复合片材及其制备方法
CN107283882A (zh) * 2017-07-06 2017-10-24 东莞市森捷数控设备有限公司 导热硅胶垫片压延线

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