JP2003192913A - 熱伝導性樹脂組成物およびそれを使用した電子部品装置 - Google Patents
熱伝導性樹脂組成物およびそれを使用した電子部品装置Info
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子部品は熱伝導性樹脂組成物を介して放熱
体、例えばヒートシンクと接合固定されている。そして
電子部品の稼働による発熱を熱伝導性樹脂組成物を介し
てヒートシンクに熱伝搬し、続いてヒートシンクから大
気に放熱している。これら電子部品装置は高性能、高機
能、高出力を要求されている。このために電子部品の発
熱量が増えている。そして電子部品の高温が誤動作の原
因に指摘されている。従って電子部品の稼働による発熱
をヒートシンクに効率良く熱伝搬し放熱する必要があ
る。 【解決手段】 本発明は、長径と短径とのアスペクト比
が２以上の第１の繊維状熱伝導性粉末と、第１の繊維状
粉末の短径より小さい粒径の第２の熱伝導性粉末とをマ
トリックス材に７０〜７５体積％の割合で充填された熱
伝導性樹脂が粘度１０００〜２５００Pa・s であること
を特徴とする熱伝導性樹脂である。
体、例えばヒートシンクと接合固定されている。そして
電子部品の稼働による発熱を熱伝導性樹脂組成物を介し
てヒートシンクに熱伝搬し、続いてヒートシンクから大
気に放熱している。これら電子部品装置は高性能、高機
能、高出力を要求されている。このために電子部品の発
熱量が増えている。そして電子部品の高温が誤動作の原
因に指摘されている。従って電子部品の稼働による発熱
をヒートシンクに効率良く熱伝搬し放熱する必要があ
る。 【解決手段】 本発明は、長径と短径とのアスペクト比
が２以上の第１の繊維状熱伝導性粉末と、第１の繊維状
粉末の短径より小さい粒径の第２の熱伝導性粉末とをマ
トリックス材に７０〜７５体積％の割合で充填された熱
伝導性樹脂が粘度１０００〜２５００Pa・s であること
を特徴とする熱伝導性樹脂である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発熱する電子部品と
放熱体との間に介在する熱伝導性樹脂組成物に係り、特
に熱伝導率を向上した熱伝導性樹脂組成物に関するもの
である。
放熱体との間に介在する熱伝導性樹脂組成物に係り、特
に熱伝導率を向上した熱伝導性樹脂組成物に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来から慣用的に使用される電子
部品装置の概略図である。具体的には熱伝導性樹脂組成
物を介して電子部品の発熱を放熱体に熱伝導する電子部
品装置の概略図である。
部品装置の概略図である。具体的には熱伝導性樹脂組成
物を介して電子部品の発熱を放熱体に熱伝導する電子部
品装置の概略図である。
【０００３】１は電子部品装置、２は熱伝導性樹脂組成
物、３は放熱体、４は電子部品、４１はバンプ、５は電
子部品搭載基板、５１は電極、６はベース樹脂（マトリ
ックス材）、７はフィラーである。
物、３は放熱体、４は電子部品、４１はバンプ、５は電
子部品搭載基板、５１は電極、６はベース樹脂（マトリ
ックス材）、７はフィラーである。
【０００４】電子部品装置１は大略放熱体３と電子部品
４と熱伝導性樹脂組成物２とから構成されている。この
電子部品４は熱伝導性樹脂組成物２を介して放熱体３例
えばヒートシンク３と接合されている。そして熱伝導性
樹脂組成物２は大略ベース樹脂（マトリックス材）６に
フィラー７を混合したものである。
４と熱伝導性樹脂組成物２とから構成されている。この
電子部品４は熱伝導性樹脂組成物２を介して放熱体３例
えばヒートシンク３と接合されている。そして熱伝導性
樹脂組成物２は大略ベース樹脂（マトリックス材）６に
フィラー７を混合したものである。
【０００５】そして電子部品４の稼働による発熱を熱伝
導性樹脂組成物２内のフィラー７を熱伝導してヒートシ
ンク３に熱伝搬し、続いてヒートシンク３から大気に放
熱している。この電子部品装置１は具体的には電子部品
４のバンプ４１と電子部品搭載基板５の電極５１とを導
電接続している。
導性樹脂組成物２内のフィラー７を熱伝導してヒートシ
ンク３に熱伝搬し、続いてヒートシンク３から大気に放
熱している。この電子部品装置１は具体的には電子部品
４のバンプ４１と電子部品搭載基板５の電極５１とを導
電接続している。
【０００６】これら電子部品装置１は高性能、高機能を
要求されている。このために電子部品４の発熱量が増え
ている。この発熱に起因する高温が電子部品４の誤動作
の原因になっている。従って電子部品４の稼働による発
熱をヒートシンク３に効率良く熱伝搬し放熱する必要が
ある。
要求されている。このために電子部品４の発熱量が増え
ている。この発熱に起因する高温が電子部品４の誤動作
の原因になっている。従って電子部品４の稼働による発
熱をヒートシンク３に効率良く熱伝搬し放熱する必要が
ある。
【０００７】この課題を解決する技術として熱伝導性樹
脂組成物２にフィラー７を含有して放熱効率を向上させ
ている。このフィラー７としてアルミナ粉末等を使用し
た特公昭５９−５２１９５号公報、さらにフィラー７と
して窒化アルミ・窒化ケイ素等の窒化物を使用した特公
平６−１９０２７号公報がある。
脂組成物２にフィラー７を含有して放熱効率を向上させ
ている。このフィラー７としてアルミナ粉末等を使用し
た特公昭５９−５２１９５号公報、さらにフィラー７と
して窒化アルミ・窒化ケイ素等の窒化物を使用した特公
平６−１９０２７号公報がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記公報の技術
は希望する放熱効率が得られない。これは図６に図示す
るように熱伝導性樹脂組成物２内のフィラー７は大別し
て大形と小形の２種類が多数存在している。この内の大
形フィラー７の粒径が球形を成し、更に電子部品と放熱
体との隙間が大球形フィラーまたは小形フィラーの粒径
以上であることが熱伝導の効率向上を抑止している。
は希望する放熱効率が得られない。これは図６に図示す
るように熱伝導性樹脂組成物２内のフィラー７は大別し
て大形と小形の２種類が多数存在している。この内の大
形フィラー７の粒径が球形を成し、更に電子部品と放熱
体との隙間が大球形フィラーまたは小形フィラーの粒径
以上であることが熱伝導の効率向上を抑止している。
【０００９】具体的には電子部品４と放熱体３との間の
充填厚み方向のフィラー７の数が増えるとフィラー相互
間の接触点が多くなって、その間の熱伝導抵抗が大きく
なり、電子部品装置の放熱効率が悪くなる。結果として
電子部品４を所望する温度に冷却できない。従って本発
明の目的は電子部品と放熱体との接続間隙を充填するた
めに用いられる熱伝導性樹脂の熱伝導効率を改善するこ
とであり、更に具体的には高性能半導体電子部品と放熱
フィンとの間に介在する熱伝導性樹脂のフィラーを改良
して放熱効果を向上させようとするものである。
充填厚み方向のフィラー７の数が増えるとフィラー相互
間の接触点が多くなって、その間の熱伝導抵抗が大きく
なり、電子部品装置の放熱効率が悪くなる。結果として
電子部品４を所望する温度に冷却できない。従って本発
明の目的は電子部品と放熱体との接続間隙を充填するた
めに用いられる熱伝導性樹脂の熱伝導効率を改善するこ
とであり、更に具体的には高性能半導体電子部品と放熱
フィンとの間に介在する熱伝導性樹脂のフィラーを改良
して放熱効果を向上させようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は最良な熱伝導率
を呈するフィラーの在り方として、個々のフィラーの一
端が電子部品４に接する一方、他端がヒートシンク３に
接した状態が望ましいとの知見から電子部品４とヒート
シンク３との縦方向の熱伝導を個々のフィラー単体で直
接に繋いで熱伝導を行うようなフィラー７を含む熱伝導
性樹脂組成物２を提供するものである。
を呈するフィラーの在り方として、個々のフィラーの一
端が電子部品４に接する一方、他端がヒートシンク３に
接した状態が望ましいとの知見から電子部品４とヒート
シンク３との縦方向の熱伝導を個々のフィラー単体で直
接に繋いで熱伝導を行うようなフィラー７を含む熱伝導
性樹脂組成物２を提供するものである。
【００１１】そして請求項１に記載の発明は長径と短径
とのアスペクト比が２以上の第１の繊維状熱伝導性粉末
と、第１の繊維状粉末の短径より小さい粒径の第２の熱
伝導性粉末とをマトリックス材に７０〜７５体積％の割
合で充填された熱伝導性樹脂が粘度１０００〜２５００
Pa・s であることを特徴とする熱伝導性樹脂を提供す
る。従って電子部品と放熱体とに介在する熱伝導性樹脂
組成物のフィラー相互間の接触点の数を減少でき、電子
部品の熱を放熱体に効率良く熱伝導する。従って電子部
品の熱を放熱体に効率良く熱伝導して冷却する。結果と
して電子部品の誤動作を防止でき、且つ電子部品装置の
信頼性を向上できる。 更に、請求項２に記載の発明
は、請求項１に記載の第１の繊維状熱伝導性粉末の長径
が６０〜３００μm 、短径が５０〜１００μm であるこ
とを特徴とする熱伝導性樹脂を提供する。結果として熱
伝導性樹脂組成物の熱伝導率を向上させて、従って電子
部品の熱を放熱体に効率良く熱伝導して冷却する。
とのアスペクト比が２以上の第１の繊維状熱伝導性粉末
と、第１の繊維状粉末の短径より小さい粒径の第２の熱
伝導性粉末とをマトリックス材に７０〜７５体積％の割
合で充填された熱伝導性樹脂が粘度１０００〜２５００
Pa・s であることを特徴とする熱伝導性樹脂を提供す
る。従って電子部品と放熱体とに介在する熱伝導性樹脂
組成物のフィラー相互間の接触点の数を減少でき、電子
部品の熱を放熱体に効率良く熱伝導する。従って電子部
品の熱を放熱体に効率良く熱伝導して冷却する。結果と
して電子部品の誤動作を防止でき、且つ電子部品装置の
信頼性を向上できる。 更に、請求項２に記載の発明
は、請求項１に記載の第１の繊維状熱伝導性粉末の長径
が６０〜３００μm 、短径が５０〜１００μm であるこ
とを特徴とする熱伝導性樹脂を提供する。結果として熱
伝導性樹脂組成物の熱伝導率を向上させて、従って電子
部品の熱を放熱体に効率良く熱伝導して冷却する。
【００１２】続いて請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の第１の繊維状熱伝導性粉末がインジウム、アル
ミニウム、錫、ダイヤモンドの少なくとも１つを充填さ
れることを特徴とする熱伝導性樹脂を提供する。従って
熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率を向上させる。結果とし
て電子部品の熱を放熱体に効率良く熱伝導して冷却す
る。
に記載の第１の繊維状熱伝導性粉末がインジウム、アル
ミニウム、錫、ダイヤモンドの少なくとも１つを充填さ
れることを特徴とする熱伝導性樹脂を提供する。従って
熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率を向上させる。結果とし
て電子部品の熱を放熱体に効率良く熱伝導して冷却す
る。
【００１３】更に請求項４に記載の発明は、請求項１記
載の第１の繊維状熱伝導性粉末と第２の熱伝導性粉末と
の配合比率が、第１の繊維状熱伝導性粉末：第２の熱伝
導性粉末＝２：１〜１：３の体積比率であることを特徴
とする熱伝導性樹脂組成物を提供する。従って熱伝導性
樹脂組成物の熱伝導率を向上させる。結果として電子部
品の熱を放熱体に効率良く熱伝導して冷却する。
載の第１の繊維状熱伝導性粉末と第２の熱伝導性粉末と
の配合比率が、第１の繊維状熱伝導性粉末：第２の熱伝
導性粉末＝２：１〜１：３の体積比率であることを特徴
とする熱伝導性樹脂組成物を提供する。従って熱伝導性
樹脂組成物の熱伝導率を向上させる。結果として電子部
品の熱を放熱体に効率良く熱伝導して冷却する。
【００１４】次に請求項５に記載の発明は、請求項１乃
至４に記載の熱伝導性樹脂組成物がフィルム状であり、
該熱伝導性樹脂組成物の厚みが第１の繊維状熱伝導性粉
末の長径以下で、且つ短径以上であることを特徴とする
熱伝導性樹脂組成物を提供する。従って熱伝導性樹脂組
成物の取り扱いを容易にできる。
至４に記載の熱伝導性樹脂組成物がフィルム状であり、
該熱伝導性樹脂組成物の厚みが第１の繊維状熱伝導性粉
末の長径以下で、且つ短径以上であることを特徴とする
熱伝導性樹脂組成物を提供する。従って熱伝導性樹脂組
成物の取り扱いを容易にできる。
【００１５】続いて請求項６に記載の発明は、請求項１
乃至５に記載の熱伝導性樹脂組成物を介して電子部品と
放熱体とを設けた電子部品装置であることを特徴とする
電子部品装置を提供する。従って電子部品の熱を放熱体
に効率良く熱伝導して冷却する。結果として電子部品の
誤動作を防止できる。
乃至５に記載の熱伝導性樹脂組成物を介して電子部品と
放熱体とを設けた電子部品装置であることを特徴とする
電子部品装置を提供する。従って電子部品の熱を放熱体
に効率良く熱伝導して冷却する。結果として電子部品の
誤動作を防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の好適な電子部品装
置の概略図である。６はベース樹脂（マトリックス
材）、７１は第１のフィラー（第１の繊維状熱伝導性粉
末）、７２は第２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）で
ある。各図面において、同一の構成要素には共通の参照
符号を付して説明を省略する。
置の概略図である。６はベース樹脂（マトリックス
材）、７１は第１のフィラー（第１の繊維状熱伝導性粉
末）、７２は第２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）で
ある。各図面において、同一の構成要素には共通の参照
符号を付して説明を省略する。
【００１７】以下、特徴となる本発明の好適な熱伝導性
樹脂組成物２の形態を説明する。熱伝導性樹脂組成物２
は大略ベース樹脂（マトリックス材）６に第１のフィラ
ー（第１の繊維状熱伝導性粉末）７１と第２のフィラー
（第２の熱伝導性粉末）７２を混合したものである。更
に分散剤を添加している。 ＜実施例１＞ １］ベース樹脂（マトリックス材）６ 液状シリコーンオイルは例えば東芝シリコーン株式会社
の製品名ＴＳＦ４５１−５０である。
樹脂組成物２の形態を説明する。熱伝導性樹脂組成物２
は大略ベース樹脂（マトリックス材）６に第１のフィラ
ー（第１の繊維状熱伝導性粉末）７１と第２のフィラー
（第２の熱伝導性粉末）７２を混合したものである。更
に分散剤を添加している。 ＜実施例１＞ １］ベース樹脂（マトリックス材）６ 液状シリコーンオイルは例えば東芝シリコーン株式会社
の製品名ＴＳＦ４５１−５０である。
【００１８】２］第１のフィラー（第１の繊維状熱伝導
性粉末）７１ インジウムは長径約１００μm と短径５０μm とのアス
ペクト比が約２であり具体的には高純度化学株式会社の
製品名ＩＮＥ０７ＰＢである。
性粉末）７１ インジウムは長径約１００μm と短径５０μm とのアス
ペクト比が約２であり具体的には高純度化学株式会社の
製品名ＩＮＥ０７ＰＢである。
【００１９】３］第２のフィラー（第２の熱伝導性粉
末）７２ 平均粒径３μｍのアルミニウムと平均粒径０．８μｍの
酸化亜鉛とを１：１の割合で混合する。このアルミニウ
ムは例えば高純度化学株式会社の製品名ＡＬＥ１１ＰＢ
である。そして酸化亜鉛は具体的には高純度化学株式会
社の製品名ＺＮＯ０４ＰＡである。
末）７２ 平均粒径３μｍのアルミニウムと平均粒径０．８μｍの
酸化亜鉛とを１：１の割合で混合する。このアルミニウ
ムは例えば高純度化学株式会社の製品名ＡＬＥ１１ＰＢ
である。そして酸化亜鉛は具体的には高純度化学株式会
社の製品名ＺＮＯ０４ＰＡである。
【００２０】４］分散剤
チタネート系カップリング剤は味の素ファインテクノ株
式会社の製品名ＫＲ−ＴＴＳである。
式会社の製品名ＫＲ−ＴＴＳである。
【００２１】上記材料を用いて、第１のフィラー７１と
第２のフィラー７２との配合比率を３：１から１：４の
６種類に分類し、更にこの６種類をフィラー７１、７２
の充填量が６０から７５体積％の４種類を作り、結果と
して表１に示すように２４種類のサンプルを作製した。
第２のフィラー７２との配合比率を３：１から１：４の
６種類に分類し、更にこの６種類をフィラー７１、７２
の充填量が６０から７５体積％の４種類を作り、結果と
して表１に示すように２４種類のサンプルを作製した。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１−ａに上記２４種類のサンプルの熱伝
導率の測定結果を示す。配合比率が第１のフィラー：第
２のフィラー＝３：１の樹脂は粘度が低く過ぎてシリコ
ーンオイルとフィラーが分離して所定厚みのペースト状
にならなかった。また配合比率が第１のフィラー：第２
のフィラー＝１：４のサンプルの内で、フィラーの充填
量が６５体積％以上は粘度が高過ぎてペースト状になら
なかった。従って熱伝導性樹脂組成物２としては使用不
可能である。
導率の測定結果を示す。配合比率が第１のフィラー：第
２のフィラー＝３：１の樹脂は粘度が低く過ぎてシリコ
ーンオイルとフィラーが分離して所定厚みのペースト状
にならなかった。また配合比率が第１のフィラー：第２
のフィラー＝１：４のサンプルの内で、フィラーの充填
量が６５体積％以上は粘度が高過ぎてペースト状になら
なかった。従って熱伝導性樹脂組成物２としては使用不
可能である。
【００２４】次にペースト状の１７種類の熱伝導率を測
定した。図２は熱伝導率を測定する測定装置概略図であ
る。
定した。図２は熱伝導率を測定する測定装置概略図であ
る。
【００２５】熱伝導率測定装置は大略、ヒータブロック
ＨＢ、２個の熱電対ＮＥ１、ＮＥ２を設けた上下２枚の
銅板Ｃｕ１、銅板Ｃｕ２、冷却水を充満させたベローズ
とから構成されている。そして下側の銅板Ｃｕ１はヒー
タブロックＨＢに密着して設置されている。そして上側
の銅板Ｃｕ２を冷却水を充満させたベローズに密着して
設置されている。このヒータブロックＨＢは電源に接続
され図示しない電流計、電圧計を設けている。
ＨＢ、２個の熱電対ＮＥ１、ＮＥ２を設けた上下２枚の
銅板Ｃｕ１、銅板Ｃｕ２、冷却水を充満させたベローズ
とから構成されている。そして下側の銅板Ｃｕ１はヒー
タブロックＨＢに密着して設置されている。そして上側
の銅板Ｃｕ２を冷却水を充満させたベローズに密着して
設置されている。このヒータブロックＨＢは電源に接続
され図示しない電流計、電圧計を設けている。
【００２６】各サンプルの熱伝導率の測定は下記の方法
で行われる。最初に被測定用の熱伝導性樹脂組成物２を
上下に設置された銅板Ｃｕ２と銅板Ｃｕ１とで挟恃す
る。続いてヒータブロックＨＢで加熱する。次に加熱開
始から数分経過して上下２枚の銅板Ｃｕ１、銅板Ｃｕ１
に設けられた熱電対で計測した温度の変化が一定した際
の各熱電対の温度差と印可した電流値と電圧値を読み取
る。そして下記の式によりコンパウンドの熱抵抗及び熱
伝導率を算出した。
で行われる。最初に被測定用の熱伝導性樹脂組成物２を
上下に設置された銅板Ｃｕ２と銅板Ｃｕ１とで挟恃す
る。続いてヒータブロックＨＢで加熱する。次に加熱開
始から数分経過して上下２枚の銅板Ｃｕ１、銅板Ｃｕ１
に設けられた熱電対で計測した温度の変化が一定した際
の各熱電対の温度差と印可した電流値と電圧値を読み取
る。そして下記の式によりコンパウンドの熱抵抗及び熱
伝導率を算出した。
【００２７】ΔＲ＝ΔＴ／（Ｉ・Ｖ）
ΔＲ：サンプルの熱抵抗（℃／Ｗ）
ΔＴ：加熱側と冷却側の温度差（℃）
Ｉ：印可電流（Ａ）
Ｖ：印可電圧（Ｖ）
λ＝Δｔ／（ΔＲ・ΔＳ）
λ：サンプルの熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
Δｔ：サンプル厚さ（ｍ）
ΔＳ：サンプル面積（ｍ2)
＜考察＞表１−ａの結果のとおり、第１のフィラー７１
の割合と第２のフィラー７２の割合とは第１のフィラー
７１の割合が第２のフィラー７２割合より多くなる程に
熱伝導率が良い。
の割合と第２のフィラー７２の割合とは第１のフィラー
７１の割合が第２のフィラー７２割合より多くなる程に
熱伝導率が良い。
【００２８】次に図１に図示する電子部品装置の作り方
を説明する。熱伝導性樹脂組成物２はペースト状の薄板
体である。この熱伝導性樹脂組成物２の厚みが第１の繊
維状熱伝導性粉末７１の長径以下で、且つ短径以上であ
る。
を説明する。熱伝導性樹脂組成物２はペースト状の薄板
体である。この熱伝導性樹脂組成物２の厚みが第１の繊
維状熱伝導性粉末７１の長径以下で、且つ短径以上であ
る。
【００２９】最初にこの熱伝導性樹脂組成物２をヒート
シンク３と電子部品４とで挟持する。この熱伝導性樹脂
組成物２内に設けられた第１のフィラー７１と第２のフ
ィラー７２とはランダムに配置されている。従って、第
１のフィラー７１が１固のみで電子部品４とヒートシン
ク３とを直接に橋絡状に架設されている物と、橋絡状に
架設されていないものとが混在する。詳細には繊維状熱
伝導性粉末７１の長径方向の一端がヒートシンク３と繋
がり、他端が電子部品が繋がっているものと、繋がって
いないないものとが混在する。
シンク３と電子部品４とで挟持する。この熱伝導性樹脂
組成物２内に設けられた第１のフィラー７１と第２のフ
ィラー７２とはランダムに配置されている。従って、第
１のフィラー７１が１固のみで電子部品４とヒートシン
ク３とを直接に橋絡状に架設されている物と、橋絡状に
架設されていないものとが混在する。詳細には繊維状熱
伝導性粉末７１の長径方向の一端がヒートシンク３と繋
がり、他端が電子部品が繋がっているものと、繋がって
いないないものとが混在する。
【００３０】続いて熱伝導性樹脂組成物２を加圧した。
加圧され熱伝導性樹脂組成物２の厚みが薄くなる。従っ
て既に電子部品４とヒートシンク３とに橋絡状に架設さ
れている第１のフィラー７１が橋絡状態で傾斜、又は変
形し、橋絡状態でない第１のフィラー７１が橋絡状態に
なる。従って電子部品４とヒートシンク３とを直接に１
個のフィラーで橋絡状に架設され熱伝導するフィラーの
数量が増える。結果として複数個のフィラー７１、７２
を介して熱伝導するより１個のフィラーで熱伝導する方
が接触抵抗が低く熱伝導率が良い。
加圧され熱伝導性樹脂組成物２の厚みが薄くなる。従っ
て既に電子部品４とヒートシンク３とに橋絡状に架設さ
れている第１のフィラー７１が橋絡状態で傾斜、又は変
形し、橋絡状態でない第１のフィラー７１が橋絡状態に
なる。従って電子部品４とヒートシンク３とを直接に１
個のフィラーで橋絡状に架設され熱伝導するフィラーの
数量が増える。結果として複数個のフィラー７１、７２
を介して熱伝導するより１個のフィラーで熱伝導する方
が接触抵抗が低く熱伝導率が良い。
【００３１】この第１のフィラーの傾斜は熱伝導性樹脂
組成物２の粘度の値により調節可能である。表１−ｂに
記載のとおり、マトリックス材に７０体積％の割合で充
填された熱伝導性樹脂の粘度１０００〜１５００Pa・s
の熱伝導率が好ましい。更にマトリックス材に７５体積
％の割合で充填された熱伝導性樹脂の粘度１５００〜２
５００Pa・s の熱伝導率が最適である。
組成物２の粘度の値により調節可能である。表１−ｂに
記載のとおり、マトリックス材に７０体積％の割合で充
填された熱伝導性樹脂の粘度１０００〜１５００Pa・s
の熱伝導率が好ましい。更にマトリックス材に７５体積
％の割合で充填された熱伝導性樹脂の粘度１５００〜２
５００Pa・s の熱伝導率が最適である。
【００３２】上記熱伝導率の向上は長径と短径とを有す
る第１のフィラー７１と第１のフィラー７１の短径より
小さい粒径の第２のフィラー７２とをマトリックス材６
に７０〜７５体積％の割合で充填した熱伝導性樹脂組成
物２を電子部品４と放熱体３との隙間に第１のフィラー
７１の長径以下で、且つ短径以上である電子部品装置１
に適用したことで創出できるものである。
る第１のフィラー７１と第１のフィラー７１の短径より
小さい粒径の第２のフィラー７２とをマトリックス材６
に７０〜７５体積％の割合で充填した熱伝導性樹脂組成
物２を電子部品４と放熱体３との隙間に第１のフィラー
７１の長径以下で、且つ短径以上である電子部品装置１
に適用したことで創出できるものである。
【００３３】図３、図４は熱伝導性樹脂組成物２を介し
て電子部品４とヒートシンク３とを設けた側断面であ
る。図３に図示する電子部品４とヒートシンク３との隙
間Ｇ１は図４に図示する隙間Ｇ２よりひろい。上述した
ように、これらの隙間Ｇ１、Ｇ２を所望する隙間にする
ために押圧して調節したものである。本発明に係る熱伝
導性樹脂を使用し、加圧することで繊維状熱伝導性粉末
を傾斜又は変形させることで熱伝導性樹脂組成物２の厚
みを容易に調整できる。結果として電子部品４とヒート
シンク３との隙間Ｇを所望する厚みに容易に製造でき
る。
て電子部品４とヒートシンク３とを設けた側断面であ
る。図３に図示する電子部品４とヒートシンク３との隙
間Ｇ１は図４に図示する隙間Ｇ２よりひろい。上述した
ように、これらの隙間Ｇ１、Ｇ２を所望する隙間にする
ために押圧して調節したものである。本発明に係る熱伝
導性樹脂を使用し、加圧することで繊維状熱伝導性粉末
を傾斜又は変形させることで熱伝導性樹脂組成物２の厚
みを容易に調整できる。結果として電子部品４とヒート
シンク３との隙間Ｇを所望する厚みに容易に製造でき
る。
【００３４】図５は隙間Ｇと抵抗率との関係を示す図で
ある。電子部品４とヒートシンク３との隙間Ｇは第１の
フィラー７１の長径以下で短径以上に設けると、本発明
に係る熱伝導性樹脂の熱抵抗は従来の熱伝導性樹脂の熱
抵抗よりも変化量が小さい。従って製造過程で隙間Ｇの
誤差が生じても製品の品質を均一に保つことができる。 ＜実施例２＞実施例１の第１のフィラー７１のみを変更
した。詳細にはインジウムをアルミニウムに変えた以外
は実施例１と同じ材料である。
ある。電子部品４とヒートシンク３との隙間Ｇは第１の
フィラー７１の長径以下で短径以上に設けると、本発明
に係る熱伝導性樹脂の熱抵抗は従来の熱伝導性樹脂の熱
抵抗よりも変化量が小さい。従って製造過程で隙間Ｇの
誤差が生じても製品の品質を均一に保つことができる。 ＜実施例２＞実施例１の第１のフィラー７１のみを変更
した。詳細にはインジウムをアルミニウムに変えた以外
は実施例１と同じ材料である。
【００３５】１］第１のフィラー（第１の繊維状熱伝導
性粉末）７１ アルミニウムは長径約１００μm と短径約５０μm との
アスペクト比が約２であり具体的には高純度化学株式会
社の製品名ＡＬＥ０６ＰＢである。
性粉末）７１ アルミニウムは長径約１００μm と短径約５０μm との
アスペクト比が約２であり具体的には高純度化学株式会
社の製品名ＡＬＥ０６ＰＢである。
【００３６】２］ベース樹脂（マトリックス材）６、第
２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）７２、分散剤は実
施例１と同じ材料である。
２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）７２、分散剤は実
施例１と同じ材料である。
【００３７】上記材料を用いて、配合比率を第１のフィ
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の充填量を６０〜７５体積％に変化させたサンプルを作
製し、そして実施例１と同様の方法にて熱伝導率を測定
した。
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の充填量を６０〜７５体積％に変化させたサンプルを作
製し、そして実施例１と同様の方法にて熱伝導率を測定
した。
【００３８】
【表２】
【００３９】表２に熱伝導率の測定結果を示す。フィラ
ー充填量が６０〜６５体積％のものは熱伝導率が２〜４
Ｗ／ｍ・Ｋ程度であった。これに対して、７０〜７５体
積％のものは５〜６Ｗ／ｍ・Ｋと高い熱伝導率を示し
た。実施例１と同様にフィラーの充填量が６０から７５
体積％に多くなるほど熱伝導率は良くなる。 ＜実施例３＞実施例１のインジウムを錫に変えた以外は
実施例１と同じ材料を用いた。
ー充填量が６０〜６５体積％のものは熱伝導率が２〜４
Ｗ／ｍ・Ｋ程度であった。これに対して、７０〜７５体
積％のものは５〜６Ｗ／ｍ・Ｋと高い熱伝導率を示し
た。実施例１と同様にフィラーの充填量が６０から７５
体積％に多くなるほど熱伝導率は良くなる。 ＜実施例３＞実施例１のインジウムを錫に変えた以外は
実施例１と同じ材料を用いた。
【００４０】１］第１のフィラー（第１の繊維状熱伝導
性粉末）７１ 錫は長径約１００μm と短径約５０とのアスペクト比が
約２であり具体的には高純度化学株式会社の製品名ＳＮ
Ｅ０６ＰＢである。
性粉末）７１ 錫は長径約１００μm と短径約５０とのアスペクト比が
約２であり具体的には高純度化学株式会社の製品名ＳＮ
Ｅ０６ＰＢである。
【００４１】２］ベース樹脂（マトリックス材）６、第
２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）７２、分散剤は実
施例１と同じ材料である。
２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）７２、分散剤は実
施例１と同じ材料である。
【００４２】上記材料を用いて、配合比率を第１のフィ
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の充填量を６０〜７５体積％と変えたサンプルを作製
し、そして実施例１と同様の方法にて熱伝導率を測定し
た。
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の充填量を６０〜７５体積％と変えたサンプルを作製
し、そして実施例１と同様の方法にて熱伝導率を測定し
た。
【００４３】
【表３】
【００４４】表３に熱伝導率の測定結果を示す。フィラ
ー充填量が６０〜６５体積％のものは熱伝導率が２〜４
Ｗ／ｍ・Ｋ程度であった。これに対して７０〜７５体積
％のものは５〜６Ｗ／ｍ・Ｋと高い熱伝導率を示した。 ＜実施例４＞実施例１のベース樹脂である液状シリコー
ンオイルを液状シリコーンゲルに変えた以外は実施例１
と同じ材料を用いた。
ー充填量が６０〜６５体積％のものは熱伝導率が２〜４
Ｗ／ｍ・Ｋ程度であった。これに対して７０〜７５体積
％のものは５〜６Ｗ／ｍ・Ｋと高い熱伝導率を示した。 ＜実施例４＞実施例１のベース樹脂である液状シリコー
ンオイルを液状シリコーンゲルに変えた以外は実施例１
と同じ材料を用いた。
【００４５】１］ベース樹脂（マトリックス材）６
液状シリコーンゲルは例えば東レ・ダウコーニング・シ
リコ−ン株式会社の製品名ＳＥ１８８５である。
リコ−ン株式会社の製品名ＳＥ１８８５である。
【００４６】２］第１のフィラー（第１の繊維状熱伝導
性粉末）７１、第２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）
７２、分散剤は実施例１と同じ材料である。
性粉末）７１、第２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）
７２、分散剤は実施例１と同じ材料である。
【００４７】上記材料を用いて、配合比率を第１のフィ
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の充填量を６０〜７５体積％と変えたサンプルを作製
し、そして実施例１と同様の方法にて熱伝導率を測定し
た。
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の充填量を６０〜７５体積％と変えたサンプルを作製
し、そして実施例１と同様の方法にて熱伝導率を測定し
た。
【００４８】
【表４】
【００４９】表４に熱伝導率の測定結果を示す。フィラ
ー充填量が６０〜６５体積％のものは熱伝導率が２〜５
Ｗ／ｍ・Ｋ程度であった。これに対して７０〜７５体積
％のものは６Ｗ／ｍ・Ｋと高い熱伝導率を示した。 ＜実施例５＞実施例１のベース樹脂である液状シリコー
ンオイルをエポキシ樹脂に変えた以外は実施例１と同じ
材料を用いた。
ー充填量が６０〜６５体積％のものは熱伝導率が２〜５
Ｗ／ｍ・Ｋ程度であった。これに対して７０〜７５体積
％のものは６Ｗ／ｍ・Ｋと高い熱伝導率を示した。 ＜実施例５＞実施例１のベース樹脂である液状シリコー
ンオイルをエポキシ樹脂に変えた以外は実施例１と同じ
材料を用いた。
【００５０】１］ベース樹脂（マトリックス材）６
エポキシ樹脂は例えば主剤が大日本インキ株式会社の製
品名８３０ＬＶＰであり、硬化剤は旭チバ株式会社の製
品名ＨＸ−３９２１である。
品名８３０ＬＶＰであり、硬化剤は旭チバ株式会社の製
品名ＨＸ−３９２１である。
【００５１】２］第１のフィラー（第１の繊維状熱伝導
性粉末）７１、第２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）
７２、分散剤は実施例１と同じ材料である。
性粉末）７１、第２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）
７２、分散剤は実施例１と同じ材料である。
【００５２】上記材料を用いて、配合比率を第１のフィ
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の充填量を６０〜７５体積％と変えたサンプルを作製
し、そして実施例１と同様の方法にて熱伝導率を測定し
た。
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の充填量を６０〜７５体積％と変えたサンプルを作製
し、そして実施例１と同様の方法にて熱伝導率を測定し
た。
【００５３】
【表５】
【００５４】表５に熱伝導率の測定結果を示す。フィラ
ー充填量が６０体積％のものは熱伝導率が２〜３Ｗ／ｍ
・Ｋであったが、６５体積％のものは５Ｗ／ｍ・Ｋ以上
の熱伝導率を示した。 ＜実施例６＞実施例１のベース樹脂である液状樹脂にシ
リコーンゴムを用いた以外は実施例１と同じ材料を用い
た。
ー充填量が６０体積％のものは熱伝導率が２〜３Ｗ／ｍ
・Ｋであったが、６５体積％のものは５Ｗ／ｍ・Ｋ以上
の熱伝導率を示した。 ＜実施例６＞実施例１のベース樹脂である液状樹脂にシ
リコーンゴムを用いた以外は実施例１と同じ材料を用い
た。
【００５５】熱伝導性樹脂組成物の材料
１］ベース樹脂（マトリックス材）６
液状シリコーンゴムは例えば東芝シリコーン株式会社の
製品名ＴＳＥ３０３３である。
製品名ＴＳＥ３０３３である。
【００５６】２］第１のフィラー（第１の繊維状熱伝導
性粉末）７１、第２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）
７２、は実施例１と同じ材料である。
性粉末）７１、第２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）
７２、は実施例１と同じ材料である。
【００５７】上記材料を用いて、配合比率を第１のフィ
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の量が６５体積％、厚さが１００μｍ，２００μｍのフ
ィルム状のサンプルを作製し、そして実施例１と同様の
方法にて熱伝導率を測定した。
ラー７１：第２のフィラー７２＝１：３とし、フィラー
の量が６５体積％、厚さが１００μｍ，２００μｍのフ
ィルム状のサンプルを作製し、そして実施例１と同様の
方法にて熱伝導率を測定した。
【００５８】
【表６】
【００５９】表６に熱伝導率の測定結果を示す。液状シ
リコーンゴムのフィルム厚さが１００μｍのものはフィ
ルムは表面に１５０〜２５０μｍの凹凸が発生した。こ
の凹凸が熱伝導率を１〜２Ｗ／ｍ・Ｋに低下させた原因
と思われる。しかしフィルムの厚さが２００μｍでは５
Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を示した。厚さ１００μｍの
フィルム表面の凹凸が大きかったのは、１００〜２００
μｍ径のインジウムのフィラーを含んでいたためであ
り、フィルム厚さよりも小粒径のフィラーを使用するこ
とによりフィルム状態は良くなり、高い熱伝導率が得ら
れるようになる。
リコーンゴムのフィルム厚さが１００μｍのものはフィ
ルムは表面に１５０〜２５０μｍの凹凸が発生した。こ
の凹凸が熱伝導率を１〜２Ｗ／ｍ・Ｋに低下させた原因
と思われる。しかしフィルムの厚さが２００μｍでは５
Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を示した。厚さ１００μｍの
フィルム表面の凹凸が大きかったのは、１００〜２００
μｍ径のインジウムのフィラーを含んでいたためであ
り、フィルム厚さよりも小粒径のフィラーを使用するこ
とによりフィルム状態は良くなり、高い熱伝導率が得ら
れるようになる。
【００６０】また、第１のフィラー７１の長径と短径の
比であるアスペクト比は、電子部品４とヒートシンク３
との隙間Ｇの値に関係する。実際の製品組み立て時の隙
間Ｇの誤差を考慮すると、アスペクト比は１．１〜３．
０程度が望ましい。
比であるアスペクト比は、電子部品４とヒートシンク３
との隙間Ｇの値に関係する。実際の製品組み立て時の隙
間Ｇの誤差を考慮すると、アスペクト比は１．１〜３．
０程度が望ましい。
【００６１】ベース樹脂６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。対化学的な
安定と耐熱性と電気特性とに優れ、さらに流動性が高い
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。特に粘度が低い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。また、耐
熱性が要求され、リペア性が必要でない用途ではエポキ
シ系などの熱硬化性樹脂を使用することが可能である。
更に、マトリックス材に熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、
シリコーンゴムを使用してフィルム状とすることにより
取扱性が向上する。
々の高分子材料を用いることが可能である。対化学的な
安定と耐熱性と電気特性とに優れ、さらに流動性が高い
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。特に粘度が低い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。また、耐
熱性が要求され、リペア性が必要でない用途ではエポキ
シ系などの熱硬化性樹脂を使用することが可能である。
更に、マトリックス材に熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、
シリコーンゴムを使用してフィルム状とすることにより
取扱性が向上する。
【００６２】フィラー７１、７２の表面処理を行うとベ
ース樹脂６とフィラーとの分散性・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。
ース樹脂６とフィラーとの分散性・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。
【００６３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の熱伝導性樹脂組成物を採用すれば熱伝導性樹脂組成物
の熱伝導率が向上して、電子部品の熱を放熱体に効率良
く熱伝導冷却する。結果として電子部品の高温に起因す
る誤動作を防止でき、且つ電子部品装置１の信頼性を向
上できる。
の熱伝導性樹脂組成物を採用すれば熱伝導性樹脂組成物
の熱伝導率が向上して、電子部品の熱を放熱体に効率良
く熱伝導冷却する。結果として電子部品の高温に起因す
る誤動作を防止でき、且つ電子部品装置１の信頼性を向
上できる。
【図１】 本発明の好適な電子部品装置の概略図、
【図２】 熱伝導率を測定する測定装置概略図、
【図３】 熱伝導性樹脂組成物を介して電子部品とヒー
トシンクとを設けた側断面、
トシンクとを設けた側断面、
【図４】 熱伝導性樹脂組成物を介して電子部品とヒー
トシンクとを設けた側断面、
トシンクとを設けた側断面、
【図５】 隙間と熱伝導率との関係を示す図、
【図６】 従来の電子部品装置の概略図である。
１ 電子部品装置、
２ 熱伝導性樹脂組成物、
３ 放熱体、
４ 電子部品、
４１ バンプ、
５ 電子部品搭載基板、
５１ 電極、
６ ベース樹脂（マトリックス材）、
７ フィラー、
７１ 第１のフィラー（第１の繊維状熱伝導性粉末）、
７２ 第２のフィラー（第２の熱伝導性粉末）、
Claims (6)
- 【請求項１】 長径と短径とのアスペクト比が２以上の
第１の繊維状熱伝導性粉末と、 第１の繊維状粉末の短径より小さい粒径の第２の熱伝導
性粉末とをマトリックス材に７０〜７５体積％の割合で
充填して成り、粘度が１０００〜２５００Pa・s である
ことを特徴とする熱伝導性樹脂組成物。 - 【請求項２】 請求項１に記載の第１の繊維状熱伝導性
粉末の長径が６０〜３００μm 、短径が５０〜１００μ
m であることを特徴とする熱伝導性樹脂組成物。 - 【請求項３】 請求項１に記載の第１の繊維状熱伝導性
粉末がインジウム、アルミニウム、錫、ダイヤモンドの
少なくとも１つから成ることを特徴とする熱伝導性樹脂
組成物。 - 【請求項４】 請求項１に記載の第１の繊維状熱伝導性
粉末と第２の熱伝導性粉末との配合比率が、第１の繊維
状熱伝導性粉末：第２の熱伝導性粉末＝２：１〜１：３
の体積比率であることを特徴とする熱伝導性樹脂組成
物。 - 【請求項５】 請求項１乃至４に記載の熱伝導性樹脂組
成物がフィルム状であり、該熱伝導性樹脂組成物の厚み
が第１の繊維状熱伝導性粉末の長径以下で、且つ短径以
上であることを特徴とする熱伝導性樹脂組成物。 - 【請求項６】 請求項１乃至５に記載の熱伝導性樹脂組
成物を介して電子部品に放熱体を設けたことを特徴とす
る電子部品装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001399526A JP3744420B2 (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 熱伝導性樹脂組成物およびそれを使用した電子部品装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001399526A JP3744420B2 (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 熱伝導性樹脂組成物およびそれを使用した電子部品装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003192913A true JP2003192913A (ja) | 2003-07-09 |
| JP3744420B2 JP3744420B2 (ja) | 2006-02-08 |
Family
ID=27604512
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005159346A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Lg Electronics Inc | 放熱装置を有する携帯端末機 |
| JP2015216387A (ja) * | 2010-06-17 | 2015-12-03 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導性シート及びその製造方法 |
| TWI610407B (zh) * | 2010-06-17 | 2018-01-01 | Dexerials Corp | 導熱片及其製造方法 |
| WO2023157829A1 (ja) * | 2022-02-16 | 2023-08-24 | デンカ株式会社 | 放熱シートの製造方法及び放熱シート |
-
2001
- 2001-12-28 JP JP2001399526A patent/JP3744420B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005159346A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Lg Electronics Inc | 放熱装置を有する携帯端末機 |
| US7286360B2 (en) | 2003-11-21 | 2007-10-23 | Lg Electronics Inc. | Heat radiating system and method for a mobile communication terminal |
| JP2015216387A (ja) * | 2010-06-17 | 2015-12-03 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導性シート及びその製造方法 |
| TWI610407B (zh) * | 2010-06-17 | 2018-01-01 | Dexerials Corp | 導熱片及其製造方法 |
| WO2023157829A1 (ja) * | 2022-02-16 | 2023-08-24 | デンカ株式会社 | 放熱シートの製造方法及び放熱シート |
| JP7399359B1 (ja) * | 2022-02-16 | 2023-12-15 | デンカ株式会社 | 放熱シートの製造方法及び放熱シート |
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|---|---|
| JP3744420B2 (ja) | 2006-02-08 |
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