JP2002184916A - 多機能シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱伝導性及びノイズ吸収性のいずれにも優れ
た多機能シート及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 多機能シート１０は、シリコーンゴムか
らなる基材１２に、気相成長炭素繊維からなる熱伝導フ
ィラー１４を８体積％以上、且つフェライト粉からなる
磁性フィラー１６を４０体積％以上、但し両フィラー１
４，１６の合計充填量が６０体積％以下となるよう充填
することにより構成されている。熱伝導フィラー１４と
して気相成長炭素繊維を用いたことにより、その充填量
が低減され、更に、最初に基材１２と熱伝導フィラー１
４とを混練してから、磁性フィラー１６を加えて加圧混
練する製造方法を用いることにより、シートとしての強
度、熱伝導材としての放熱対象との密着性（弾力性）が
保持されるフィラーの合計充填量の上限が、従来の５０
体積％から６０体積％まで増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等の放熱
及びＥＭＣ対策をいずれも可能な多機能シート及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子部品等から放射された電
磁波が、他の電子部品や外部の電子機器に影響を与えた
り、他の電子部品や外部の電子機器から放射された外部
からの電磁波によって電子部品が誤動作することを防止
する、いわゆる電子機器のＥＭＣ対策用品の一つとして
ノイズ吸収シートが知られている。

【０００３】一方、発熱源となる電子部品と、放熱性に
優れたヒートシンク（放熱板や筐体パネル等）との間に
介在させ、電子部品等にて発生した熱をヒートシンクに
逃がすことにより電子部品の過熱を防止する熱伝導シー
トも知られている。これらのシートは、いずれもシリコ
ーンゴムに所望の機能を付与するためのフィラー（例え
ば、ノイズ吸収シートであればフェライト粉等の磁性フ
ィラー、熱伝導シートであればアルミナや窒化ホウ素等
の熱伝導フィラー）を混練して、成形することにより作
製される。

【０００４】ところで、同じ電子部品に対してＥＭＣ対
策と熱対策とを行わなければならない場合があり、取付
作業性の向上，省スペース化のため、これらノイズ吸収
シートと熱伝導シートとを一体化した多機能シートが望
まれている。これに対して、熱伝導シートの表面に金属
製の電磁波吸収層を形成したり、また、シリコーンゴム
に、熱伝導フィラー及び磁性フィラーのいずれもを充填
することで、熱伝導性，ノイズ吸収性のいずれにも優れ
た多機能シートを作製することが考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、熱伝導シート
の表面に金属製の電磁波吸収層を形成する前者の場合、
電磁波吸収層によってシートとしての柔軟性が劣化し、
電子部品との密着性が十分に得られず、電子部品から熱
伝導シートへの熱伝導の効率が低下してしまうという問
題があった。

【０００６】一方、熱伝導フィラー及び磁性フィラーの
いずれもを充填する後者の場合、熱伝導シート及びノイ
ズ吸収シートとして必要な最低限の性能を得ようとする
と、シリコーンゴムに対する熱伝導フィラー及び磁性フ
ィラーの合計充填量が過剰となり、その結果、十分な弾
性（電子部品との密着性）や強度が得られず、使用に耐
えるものを作製することができなかった。

【０００７】即ち、熱伝導シートでは、一般に、熱伝導
率が２［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上であることが望ましく、その
ために最低限必要な熱伝導フィラーの充填量は、アルミ
ナの場合で約７０体積％、窒化ホウ素の場合で約３０体
積％である。一方、ノイズ吸収シートでは、最低限必要
なノイズ吸収性能を得るためには磁性フィラーの充填量
を４０体積％以上とする必要がある。つまり、両フィラ
ーの合計充填量は、熱伝導フィラーとして窒化ホウ素を
用いたとしても、７０体積％を越えてしまう。ところ
が、シートの母材となるシリコーンゴムは、フィラーの
充填量が約５０体積％を越えると、熱伝導性シートとし
て電子部品との密着性を得るために必要な柔軟性やシー
ト状に成形した際の強度が十分に得られない。従って、
熱伝導性とノイズ吸収性とをいずれも両立させることが
できず、結局、シリコーンゴムにフィラーを充填する方
法では、いずれか単一の機能を有するシートしか作製で
きなかったのである。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するために、
熱伝導性及びノイズ吸収性のいずれにも優れた多機能シ
ート及びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の発明である請求項１記載の多機能シートは、シリコー
ンゴムに、気相成長炭素繊維とフェライト粉との合計が
７０体積％以下となる範囲で、気相成長炭素繊維を５体
積％以上、且つフェライト粉を３０体積％以上充填した
ことを特徴とする。

【００１０】このように、シリコーンゴムに充填する熱
伝導フィラーとして、アルミナや窒化ホウ素等の他の熱
伝導フィラーと比較して、より低い充填量で高い熱伝導
性が得られる気相成長炭素繊維を用いたことにより、熱
伝導シートとしての使用に最低限必要な熱伝導性を得る
ための熱伝導フィラーの充填量を５体積％にまで減少さ
せることができ、その分、ノイズ吸収性を得るためのフ
ェライト粉の充填量を増加させることが可能となる。

【００１１】その結果、本発明の多機能シートでは、熱
伝導フィラー（気相成長炭素繊維）及び磁性フィラー
（フェライト粉）を、いずれも十分な量だけ充填するこ
とが可能となり、熱伝導シートとしての最低限必要な熱
伝導性及びノイズ吸収シートとして最低限必要なノイズ
吸収性を両立させることができる。

【００１２】しかも、気相成長炭素繊維を用いた場合、
後述（請求項４）の製造方法にて製造することにより、
シートとしての強度、熱伝導材として放熱対象との密着
性（弾力性）を保持可能なフィラーの充填量の上限が７
０体積％まで増加するため、その分だけフィラーを増加
させれば、熱伝導性及びノイズ吸収性をより向上させる
ことができ、逆に、フィラーの充填量を必要最小限に抑
えれば、シートの弾力性（放熱対象との密着性）を向上
させることができる。

【００１３】また、気相成長炭素繊維は、導電性を有し
ているため、ノイズを遮蔽する効果もあり、ＥＭＣ対策
品としての性能が向上するだけでなく、当該多機能シー
トを、電子部品の帯電防止にも使用することが可能とな
る。なお、気相成長炭素繊維及びフェライト粉の合計充
填量は、多機能シートとして、十分な強度を得るために
は、請求項２記載のように、６０体積％以下とすること
が望ましく、更に、放熱対象（電子部品等）とのより良
好な密着性を得るためには、請求項３記載のように、５
０体積％以下とすることが望ましい。

【００１４】また更に、より良好な熱伝導性を得るに
は、請求項４記載のように、気相成長炭素繊維の充填量
を、８体積％以上とし、また、より良好なノイズ吸収性
を得るには、請求項５記載のように、フェライト粉の充
填量を４０体積％以上とすることが望ましい。但し、気
相成長炭素繊維は、請求項６記載のように、嵩密度が
０．０２〜０．０８ｇ／ｃｍ³ であることが望ましい。

【００１５】ところで、本発明の多機能シートが吸収す
べきノイズの周波数が数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの場合に
は、請求項７記載のように、フェライト粉はソフトフェ
ライトからなることが望ましいが、吸収すべきノイズの
周波数がより高い（ＧＨｚオーダ）場合にはハードフェ
ライトや金属磁性体を用いてもよい。

【００１６】次に、請求項８記載の高熱伝導性ノイズ吸
収シートの製造方法では、液状シリコーンに、気相成長
炭素繊維を攪拌，混練する第１工程と、該第１工程によ
って得られた材料にフェライト粉を投入して加圧混練す
る第２工程と、該第２工程によって得られた材料をシー
ト状に成形し、加熱硬化させる第３工程とを備えること
を特徴とする。

【００１７】このように、気相成長炭素繊維とフェライ
ト粉とを一緒に液状シリコーンに混入するのではなく、
最初に、液状シリコーンに気相成長炭素繊維のみを攪
拌，混練する第１工程を行うことにより、液状シリコー
ンと気相成長炭素繊維とは均一に混ざり合い、しかも２
本ロール等の機器を用いての混練が可能な程度に粘着性
のある材料となる。

【００１８】そして、この第１工程にて得られた材料
に、フェライト粉を投入して加圧混練する第２工程を行
うことにより、気相成長炭素繊維と共に最初から一緒に
混ぜた場合より多くのフェライト粉を、材料を分離させ
てしまうことなく混入することが可能となる。なお、第
１工程にて、液状シリコーンに気相成長炭素繊維を攪
拌，混練したものが、まとまりのある状態を保つことが
でき、第２工程以降の作業が可能となるフィラーの合計
充填量の上限が７０体積％である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面と
共に説明する。図１は、本発明が適用された多機能シー
トの構成を表す説明図である。図１に示すように、本実
施形態の多機能シート１０は、シリコーンゴムからなる
基材１２に、気相成長炭素繊維からなる熱伝導フィラー
１４と、フェライト粉からなる磁性フィラー１６とをほ
ぼ均一に混合した構成を有している。

【００２０】このうち、シリコーンゴムは、２液を混合
することにより硬化する付加反応型の液状シリコーンが
用いられている。また、気相成長炭素繊維とは、炭化水
素化合物の熱分解による気相法によって生成されたウイ
スカ状の炭素繊維であり、繊維径が０．２μｍ、繊維長
が１０〜２０μｍ、嵩密度が０．０２〜０．０８ｇ／ｃ
ｍ³ のものが用いられている。なお、気相法での製造方
法については、例えば、特許公報第２７０３６９１号等
に、詳述されているので、ここでは説明を省略する。

【００２１】また、フェライト粉は、ソフトフェライト
（例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系，Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト）
を、粒径が数〜数百μｍの粉体にしたものである。な
お、シートの用途によっては、ソフトフェライトの代わ
りに、ハードフェライト（例えば、Ｂａフェライト，Ｓ
ｔフェライト等）や金属磁性体（パーマロイ，Ｆｅ−Ａ
ｌ−Ｓｉ系アモルファス合金，マグネタイト等）を使用
してもよく、この場合、ＧＨｚ帯の高周波領域でノイズ
吸収特性が得られる。

【００２２】以下、本実施形態の多機能シートの製造方
法について説明する。なお、製造工程に入る前に、基材
１２の元となる液状シリコーン，熱伝導フィラー（気相
成長炭素繊維）１４，磁性フィラー（フェライト粉）１
６の計量を行う。但し、各フィラー１４，１６の充填量
が、次の条件をすべて満たすように設定される。

【００２３】 熱伝導フィラー１４が８体積％以上 磁性フィラーが４０体積％以上 両フィラー１４，１６の合計充填量が６０体積％以
下 ［第１工程］このようにして計量された各材料のうち、
まず、基材１２と熱伝導フィラー１４とを混合して攪拌
・混練する。この時、作業中における液状シリコーンの
硬化を防ぐための硬化遅延剤を添加する。 ［第２工程］次に、第１工程により得られた混合材料
（液状シリコーン，熱伝導フィラー１４）を、２本ロー
ル，加圧ニーダを用いて、磁性フィラー１６を投入しな
がら２０分間加圧混練する。 ［第３工程］第３工程により得られた混合材料（液状シ
リコーン，熱伝導フィラー１４，磁性フィラー１６）
を、プレス機を用いてシート状（厚さ５０μｍ〜５ｍ
ｍ）に成形し、１２０℃，３０分の条件で硬化させる。

【００２４】このように製造された本実施形態の多機能
シート１０では、基材（シリコーンゴム）１２に充填す
る熱伝導フィラー１４として、熱伝導性の高い気相成長
炭素繊維を用いたことにより、熱伝導シートとしての使
用に必要な熱伝導性を得るために最低限必要となる熱伝
導フィラー１４の充填量を８体積％にまで減少させるこ
とができ、その分、磁性フィラー１６の充填量を増大さ
せることができる。

【００２５】その結果、本実施形態の多機能シートで
は、熱伝導フィラー１２及び磁性フィラー１６を、いず
れも十分な量だけ充填することが可能となり、熱伝導シ
ートとしての使用の際に最低限必要な熱伝導性及びノイ
ズ吸収シートとして使用の際に最低限必要なノイズ吸収
性を、いずれも良好なものとして両立させることができ
る。

【００２６】しかも、本実施形態の多機能シート１０は
１枚のシートからなるため、取り扱いが容易で、軽薄短
小化されたパソコン，ＯＡ機器等の限られたスペースで
も簡単に取り付けることができ、従って、少ない手間と
省スペースにて、電子部品の放熱及びＥＭＣ対策を一度
に施すことができる。

【００２７】また、本実施形態の多機能シート１０を、
上述の製造方法、即ち最初に基材１２と熱伝導フィラー
１４と十分に混練した後に、磁性フィラー１６を混練す
る方法にて製造することにより、シートとしての強度、
熱伝導材として放熱対象との密着性（弾力性）を保持可
能なフィラーの充填量の上限を、従来の５０体積％から
６０体積％まで増加させることができる。

【００２８】従って、その分だけフィラーを増加させれ
ば、熱伝導性及びノイズ吸収性をより向上させることが
でき、また、フィラーの充填量を必要最小限に抑えれ
ば、シートの弾力性（放熱対象との密着性）を向上させ
ることができる。また、熱伝導フィラー１４として充填
される気相成長炭素繊維は、導電性を有しているため、
ノイズを遮蔽する効果もあり、ＥＭＣ対策品としての性
能が向上するだけでなく、当該多機能シート１０を、電
子部品の帯電防止にも使用することができる。

【００２９】また更に、磁性フィラー１６として充填さ
れるフェライト粉は、基材１２であるシリコーンゴム
を、熱放射性の優れた黒体に近づけることになるため、
当該多機能シート１０は、それ自体の熱放射も増加する
ため、放熱対象からの放熱をより効率良く行うことがで
きる。

【００３０】

【実施例】次に、上述の第１〜第３工程を用い、熱伝導
フィラー（気相成長炭素繊維）１４，磁性フィラー（Ｍ
ｎ−Ｚｎ系フェライト粉）１６の充填量を変えて製造し
た多機能シート（実施例１，２）、及び磁性フィラー１
６を省略して熱伝導フィラー１４のみを充填し、しかも
熱伝導フィラーとして、気相成長炭素繊維，ピッチ系炭
素繊維（繊維長１００μｍ），樹枝状銅粉，アルミニウ
ム粉を用いた熱伝導シート（比較例１〜４）について、
特性の測定を行ったので、以下に、その結果を示す。

【００３１】なお、実施例１，２及び比較例１〜４にお
ける各フィラーの材質及び充填量は、［表１］に示す通
りである。

【００３２】

【表１】 これら実施例１，２及び比較例１〜４について、熱伝導
率，体積抵抗率，表面抵抗率についての測定結果を［表
２］に、透磁率の周波数特性についての測定結果を［表
２］に、またシールド効果の周波数特性についての測定
結果を［表４］に示す。

【００３３】但し、熱伝導率は、熱伝導率測定器（京都
電子工業製／ＱＴＭ−５００）を使用して測定し、ま
た、体積抵抗率及び表面抵抗率は、ＪＩＳ Ｋ６９１１
に準じて高抵抗率計ＭＣＰ−ＨＴ４５０及び低抵抗率計
ＭＣＰ−Ｔ６００（いずれも三菱化学製）を使用し測定
した。

【００３４】また、透磁率の周波数特性は、透磁率測定
器ＨＰ４２９１Ａ（ヒューレットパッカード製）を使用
し、シールド効果の周波数特性は、電磁波シールド特性
試験器ＭＡ８６０２Ｂ（アンリツ製）を使用し、ＫＥＣ
法に準じて測定を行った。

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】 ［表２］〜［表４］に示すように、実施例１，２では、
熱伝導率が２．０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上、また、１ＭＨｚ
〜１００ＭＨｚの範囲においてノイズ吸収効果に関係す
る透磁率μ’が３以上となり、熱伝導性及びノイズ吸収
性のいずれについても、十分な特性が得られている。

【００３８】更に、実施例１，２では、導電性と関連の
ある体積抵抗率，表面抵抗率も、十分に小さなものとな
り帯電防止にも使用できること、また、０．１ＭＨｚ〜
１０００ＭＨｚの範囲においてシールド効果が１０ｄＢ
以上となり、ノイズ吸収だけでなくノイズ遮蔽の効果も
加わるため、ＥＭＣ対策に好適であることが示されてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の多機能シートの構成を表す説明図
である。

【符号の説明】

１０…多機能シート １２…基材 １４…熱伝
導フィラー １６…磁性フィラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川合 秀治 愛知県名古屋市中区千代田２丁目24番15号 北川工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F204 AA33 AA45 AB13 AB18 AD03 AD16 AG01 FA01 FB01 FB21 FF21 FN11 FQ15 5E321 AA23 BB32 BB34 BB44 BB51 BB60 GG01 GG05 GH03 5F036 AA01 BA23 BD11 BD21

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコーンゴムに、気相成長炭素繊維及
   びフェライト粉の合計充填量が７０体積％以下となる範
   囲で、気相成長炭素繊維を５体積％以上、且つフェライ
   ト粉を３０体積％以上充填したことを特徴とする多機能
   シート。
2. 【請求項２】 前記気相成長炭素繊維及びフェライト粉
   の合計充填量を６０体積％以下としたことを特徴とする
   請求項１記載の多機能シート。
3. 【請求項３】 前記気相成長炭素繊維及びフェライト粉
   の合計充填量を５０体積％以下としたことを特徴とする
   請求項１記載の多機能シート。
4. 【請求項４】 前記気相成長炭素繊維の充填量を８体積
   ％以上としたことを特徴とする請求項１ないし請求項３
   いずれか記載の多機能シート。
5. 【請求項５】 前記フェライト粉の充填量を４０体積％
   以上としたことを特徴とする請求項１ないし請求項４い
   ずれか記載の多機能シート。
6. 【請求項６】 前記気相成長炭素繊維は、嵩密度が０．
   ０２〜０．０８ｇ／ｃｍ³ であることを特徴とする請求
   項１ないし請求項５いずれか記載の多機能シート。
7. 【請求項７】 前記フェライト粉は、ソフトフェライト
   からなることを特徴とする請求項１ないし請求項６いず
   れか記載の多機能シート。
8. 【請求項８】 加圧或いは加熱の少なくとも一方によっ
   て固化が促進される液状シリコーンに、気相成長炭素繊
   維を攪拌，混練する第１工程と、 該第１工程によって得られた材料にフェライト粉を投入
   して加圧混練する第２工程と、 該第２工程によって得られた材料をシート状に成形し、
   加熱して固化させる第３工程と、 を備えることを特徴とする多機能シートの製造方法。