JP2004199900A

JP2004199900A - 導電性熱伝導シート

Info

Publication number: JP2004199900A
Application number: JP2002364130A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kawaguchi; 康弘川口; Yoshimichi Ukawa; 善道右川
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP3751280B2

Abstract

【課題】良好な導電性を有する導電性熱伝導シートの提供。
【解決手段】低融点基材としての未加硫ＥＰＤＭに添加剤としてのパラフィンを添加し（合わせて２０ｗｔ％）、導電性を有する熱伝導熱伝導フィラーとしてのニッケルグラファイト８０ｗｔ％と共に混練してシート状に成形した。得られたシートにおける導電性を図２に示す。未加硫ＥＰＤＭに対するパラフィンの重量比を７〜１３ｗｔ％とすると、１Ω・ｃｍオーダーの導電性が得られることが分かった。この場合、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と共に、接地して使用することにより電磁波シールドを良好に行うことができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材に導電性を有する熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる導電性熱伝導シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコーン等の基材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。
【０００３】
また、上記熱伝導フィラーとして導電性を有するものを使用して、熱伝導シートに導電性を付与することも考えられている（例えば、特許文献１，２参照。）。この場合、その熱伝導シートを接地すれば、電磁波ノイズを反射することによって電磁波シールドを良好に行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】
実公平７−１１５１９号公報
【特許文献２】
特開平５−２９１７７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような導電性熱伝導シートでは、熱伝導性と導電性とを両立させることが困難であった。特に、導電性に関しては、表面に膜ができるなどの理由によってなかなか充分な導電性が得られず、１０⁶Ω・ｃｍ程度が一般的であった。そこで、本発明は、良好な導電性を有する導電性熱伝導シートの提供を目的としてなされた。
【０００６】
【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、低融点の基材に、導電性を有する熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる導電性熱伝導シートであって、上記基材に、その基材に熱軟化性を付与する上記基材とは別種の添加剤を７〜１３ｗｔ％添加したことを特徴としている。
【０００７】
本願出願人は、低融点の基材に導電性を有する熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる導電性熱伝導シートにおいて、基材の構成を種々に改良することによって熱伝導性及び導電性の向上を図った。その結果、基材に、その基材に熱軟化性を付与するその基材とは別種の添加剤を７〜１３ｗｔ％添加すると、良好な熱伝導性を確保したままで導電性を極めて良好に向上させられることを発見した。本発明の導電性熱伝導シートは、基材に、その基材に熱軟化性を付与する上記基材とは別種の添加剤が７〜１３ｗｔ％（より好ましくは１０〜１３ｗｔ％）添加されているので、熱伝導性と導電性とを両立させることができ、特に、極めて優れた導電性を有する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、上記基材が未加硫ＥＰＤＭであり、上記添加剤がパラフィンであることを特徴としている。
請求項１における基材及び添加剤としては種々のものが使用できるが、基材が未加硫ＥＰＤＭで、添加剤がパラフィンである場合、１Ω・ｃｍオーダーの導電性が容易に得られることが実験で判明した。従って、本発明では、請求項１記載の発明の効果に加えて、一層良好な導電性を有するといった効果が生じる。
【０００９】
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ニッケルコーティンググラファイトまたはニッケルであることを特徴としている。
ニッケルコーティンググラファイトやニッケルは、熱伝導性及び導電性に極めて優れたフィラーである。また、ニッケルコーティンググラファイトまたはニッケルをフィラーとして混練した場合、電磁波ノイズを吸収することも可能となる。従って、本発明では、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、熱伝導性及び導電性を一層良好に両立させると共に、電磁波ノイズを吸収することができるといった効果が生じる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、表面に導電性フィルムが被着されたことを特徴としている。
本発明では、表面に導電性フィルムが被着されているので、基材が軟化した場合にも、その基材を導電性フィルムと一体に剥して再使用することができる。また、導電性フィルムはそれ自体が導電性を有しているので、上記導電性を損なうこともない。従って、本発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、導電性を損なうことなく再利用を容易にすることができるといった効果が生じる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された導電性熱伝導シートの構成を模式的に表す説明図である。図１に示すように、本実施の形態の導電性熱伝導シートは、基材１に導電性を有する熱伝導フィラー２を充填し、混練・成形してなるものであって、かつ、基材１にはその基材１に熱軟化性を付与する添加剤３が添加されている。
【００１２】
ここで、基材１としては、未加硫ＥＰＤＭを始め、ＰＥ（ポリエチレン）系の樹脂，ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等、各種有機材料が使用できる。また、添加剤３としても、パラフィンを始め、ＰＥ系，ＥＶＡ等各種の添加剤が使用できる。更に、熱伝導フィラー２としては、ニッケルコーティンググラファイト，ニッケルを始め、銅，アルミニウム，グラファイト等、導電性及び熱伝導性を有する各種のフィラーが使用できる。
【００１３】
【実施例】
次に、熱伝導フィラー２，基材１，添加剤３として表１に示す材料を使用して、実際に導電性熱伝導シートを作成した。試料としては、熱伝導フィラー２，基材１，添加剤３を８０ｗｔ％，１８．６ｗｔ％，１．４ｗｔ％の割合で使用した実施例と、８０ｗｔ％，２０ｗｔ％，０ｗｔ％の割合で使用した比較例とを作成し、添加剤３を添加する効果を調べた。
【００１４】
【表１】

すなわち、表１に示す熱伝導フィラー２，基材１，及び添加剤３を２本ロールの混練機を用いて混練した後、成形し、シート状の導電性熱伝導シートを成形した。なお、上記混練の方法としては、２本ロールを用いて混練する方法の他、真空脱泡ミキサー，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。得られた導電性熱伝導シートは、実施例が３．３４×１０⁰Ω・ｃｍという極めて低い体積抵抗値を示したのに対し、４．９８×１０⁶Ω・ｃｍと高い値を示した。但し、熱伝導率は、実施例も比較例も２．０Ｗ／ｍ・Ｋと良好であった。
【００１５】
このため、実施例の導電性熱伝導シートでは、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と共に、接地して使用することにより電磁波シールドを良好に行うことができるが、比較例の導電性熱伝導シートでは、充分に電磁波シールドを行うことは困難である。
【００１６】
次に、未加硫ＥＰＤＭに対するパラフィンの重量比率（上記実施例では約７．５ｗｔ％）を種々に変更して、抵抗値の変化を調べた。結果を表２及び図２に示す。
【００１７】
【表２】

表２及び図２に示すように、未加硫ＥＰＤＭに対するパラフィンの比率を７〜１３ｗｔ％とした場合、体積抵抗値は急に減少して１Ω・ｃｍオーダーの体積抵抗値が得られ、更に、上記比率が１０〜１３ｗｔ％の場合は０．１Ω・ｃｍオーダーの体積抵抗値が得られることが分かった。このため、上記比率を７〜１３ｗｔ％の範囲に設定した本実施例では、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と共に、接地して使用することにより電磁波シールドを良好に行うことができる。
【００１８】
一方、パラフィンの比率が上記範囲未満であっても上記範囲を超えていても、充分な導電性は得られないことが分かった。この理由は、未だ不明であるが、上記範囲外では導電性熱伝導シートの表面に膜が形成されているものと考えられる。なお、表１における実施例（ハ゜ラフィン/EPDM=7.5%）の体積抵抗値と、表２の７％の欄に対応する体積抵抗値とは一致しているが、これは、測定値のバラツキが反映されてたまたま同じ測定値が得られたものと推察される。
【００１９】
また、本実施例では、熱伝導フィラー２としてニッケルグラファイト（すなわちニッケルコーティンググラファイト）を使用しているため、電磁波ノイズを吸収することもできる。更に、本実施例の導電性熱伝導シートは、前述の配合によって熱軟化性が付与されている。このため、本実施例の熱伝導シートは、電子部品等の発熱時には相変化を起こしてその電子部品等の表面に密着し、一層良好に熱を除去することができる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施例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２，基材１，添加剤３としては、前述のように種々のものを適用することができる。また、本発明が適用された導電性熱伝導シートの表面（表裏面でもよい）には、導電性フィルムを被着してもよい。この場合、電子部品等の発熱源に接触して基材１が軟化した場合にも、その基材１を導電性フィルムと一体に剥して容易に再使用することができる。また、導電性フィルムはそれ自体が導電性を有しているので、上記導電性を損なうこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された導電性熱伝導シートの構成を模式的に表す説明図である。
【図２】未加硫ＥＰＤＭに対するパラフィンの比率を変更した場合の抵抗値の変化を表すグラフである。
【符号の説明】
１…基材２…熱伝導フィラー３…添加剤

Claims

低融点の基材に、導電性を有する熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる導電性熱伝導シートであって、
上記基材に、その基材に熱軟化性を付与する上記基材とは別種の添加剤を７〜１３ｗｔ％添加したことを特徴とする導電性熱伝導シート。
上記基材が未加硫ＥＰＤＭであり、上記添加剤がパラフィンであることを特徴とする請求項１記載の導電性熱伝導シート。
上記熱伝導フィラーがニッケルコーティンググラファイトまたはニッケルであることを特徴とする請求項１または２記載の導電性熱伝導シート。
表面に導電性フィルムが被着されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性熱伝導シート。