JP2006210437A - 高熱伝導性コンパウンド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (A)熱伝導率が200W/m・K以上で平均粒径5〜50μmの金属粉末、(B)新モース硬度が6以上で平均粒径5〜50μmの粗粒無機充填剤、(C)平均粒径0.15〜2μmの細粒無機充填剤、(D)基油、及び(E)(ポリ)グリセリルエーテル、並びにアルケニルコハク酸イミド及びそのホウ素誘導体から選ばれる1種以上の表面改質剤を含有し、(A)、(B)及び(C)の合計含有量がコンパウンド全量中88〜97質量%の範囲であり、かつ(A)と(B)の合計含有量と(C)の含有量の質量比が20:80〜85:15の範囲であり、(D)の含有量がコンパウンド全量中12質量%未満であり、さらに(E)の含有量がコンパウンド全量中それぞれ0.08〜4質量%である高熱伝導性コンパウンド。
【選択図】 なし
Description
本発明の目的は、高熱伝導性でありながら、ちょう度が高く、塗布性が良好な熱伝導性コンパウンドを提供することである。
また、本発明は、上記高熱伝導性コンパウンドにおいて、金属粉末(A)がアルミニウム粉末であり、粗粒無機充填剤(B)が酸化亜鉛粉末であり、金属粉末(A)と粗粒無機充填剤(B)の含有量の質量比が95:5〜5:95の範囲であり、細粒無機充填剤(C)が酸化亜鉛粉末である高熱伝導性コンパウンドを提供するものである。
また、本発明は、上記高熱伝導性コンパウンドにおいて、基油がジエステル及びポリオールエステルから選ばれる1種以上を含有し、その含有量が基油中に2〜90質量%である高熱伝導性コンパウンドを提供するものである。
金属粉末(A)は、熱伝導率が200W/m・K以上で、平均粒径が5〜50μmである。熱伝導率が200W/m・K以上の金属粉末としては、アルミニウムや銅や銀などの金属粉末が例示されるが、特にアルミニウム粉末が好ましい。金属粉末(A)の平均粒径は、5〜40μmが好ましく、8〜30μmが特に好ましい。
合成炭化水素油としては、例えば、エチレンやプロピレン、ブテン、及びこれらの誘導体などを原料として製造されたアルファオレフィンを、単独または2種以上混合して重合したものが挙げられる。具体的には、1−デセンのオリゴマーであるポリアルファオレフィン(PAO)や、1−ブテンやイソブチレンのオリゴマーであるポリブテン、エチレンとアルファオレフィンのコオリゴマー等が挙げられる。また、アルキルベンゼンやアルキルナフタレン等を用いることもできる。
ジエステルとしては、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の二塩基酸のエステルが挙げられる。
ポリオールエステルとしては、β位の炭素上に水素原子が存在していないネオペンチルポリオールのエステルで、具体的にはネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のカルボン酸エステルなどが挙げられる。また、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、2−ブチル−2−エチルプロパンジオール、2,4−ジエチル−ペンタンジオールなどの脂肪族2価アルコールと、直鎖または分岐の飽和脂肪酸とのエステルも用いることができる。
ポリグリコールとしては、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール、及びこれらの誘導体などが挙げられる。
フェニルエーテルとしては、下記一般式(1)のアルキル化ジフェニルエーテル等が挙げられる。
リン酸エステルとしては、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート等が挙げられる。
高熱伝導性コンパウンドは発熱部に塗布されるため、長時間高温にさらされる。このため、基油としては熱酸化安定性に優れることが望ましい。
ジエステルやポリオールエステルは、他の基油成分と組み合わせて用いることでちょう度を高くすることができる。その際、組み合わせるジエステルやポリオールエステルは、1種であってもよいし、2種以上組み合わせてもよい。また、ジエステルやポリオールエステルの割合は、ジエステルやポリオールエステルを含む全ての基油成分100質量%に対して2〜90質量%が好ましく、より好ましくは2〜50質量%であり、さらに好ましくは4〜30質量%である。上記範囲でジエステルやポリオールエステルを配合することで、より高いちょう度とすることができる。
本発明に用いられる表面改質剤(E)は、無機充填剤粉末の表面に吸着して基油との親和性を向上させることにより、無機充填剤の充填量を増加させ熱伝導性を向上させたり、ちょう度を高めて塗布性を向上させる働きがある。なお、表面改質剤(E)を用いることで、塗膜をより一層薄くすることができ、発熱部品から放熱部品への熱伝導を効率よく行うことができる。
(ポリ)グリセリルエーテルは、一般式(2)で表わされる化合物である。
一般式(2)において、R11は炭素数8以上の炭化水素基を表わし、例えば、炭素数8以上のアルキル基、アルケニル基、アリール基が挙げられ、炭素数8以上のアルキル基、アルケニル基が好ましい。R11の炭素数は、8〜30が好ましく、10〜26がより好ましく、12〜22が特に好ましい。また、一般式(2)において、pはグリセリンの重合度を表わす係数であって、1以上の数であり、好ましくは1〜5の数である。なお、pが1以上の場合は、pは平均値である。pが5を越えると基油への溶解性が悪くなる。
一般式(3)においてR12は炭素数1〜50のアルケニル基又はポリアルケニル基であり、2個のR12は同一でも異なっていてもよい。アルケニル基としては、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基などが挙げられ、ポリアルケニル基としては、ポリプロペニル基、ポリブテニル基、ポリペンテニル基などが挙げられる。R13は炭素数2〜5のアルキレン基である。qは1〜10であり、q+1個のR13は同一でも異なっていてもよい。Xはホウ素含有置換基であり、Xとしては、例えば化学式(4)の基が例示できる。
表面改質剤(E)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、ポリグリセリルエーテルと、アルケニルコハク酸イミドやそのホウ素誘導体は、組み合わせて使用することで、さらにちょう度を高めることができる。この組み合わせは、95:5〜20:80、好ましくは90:10〜40:60、さらに好ましくは80:20〜60:40とすることで、ちょう度をより一層高くすることができる。
本発明に用いる表面改質剤(E)は、高熱伝導性コンパウンド全量中0.08〜4.0質量%含有することが好ましい。さらに好ましくは0.1〜2.0質量%であり、特に好ましくは0.1〜1.0質量%であり、最も好ましくは0.1〜0.5質量%である。表面改質剤(E)は、含有量が0.08質量%以上とすることで、効果を得ることができる。一方、含有量は4.0質量%より多くしても、添加量に見合うだけの効果の向上は得られず経済的でない。
本発明の高熱伝導性コンパウンドの不混和ちょう度は概ね200以上であれば使用可能である。本発明の高熱伝導性コンパウンドの不混和ちょう度は、好ましくは230以上であり、より好ましくは250以上であり、特に好ましくは280以上である。
本発明の高熱伝導性コンパウンドは、極めて優れた熱伝導性を発揮することができ、具体的には、好ましくは4.5W/m・K以上の熱伝導性を発揮することができ、より好ましくは4.7W/m・K以上の熱伝導性を発揮することができ、さらに好ましくは5.0W/m・K以上の熱伝導性を発揮することができ、特に好ましくは5.3W/m・K以上の熱伝導性を発揮することができる。
実施例及び比較例に用いた充填剤と基油および表面改質剤を表1〜3に示す。
下記表4に実施例1〜8の組成を示す。なお、表中のその他※は、アミン系酸化防止剤を示す。
表4の組成になるように各成分を配合して、熱伝導性コンパウンドを以下の方法で調製した。
製造方法:基油に表面改質剤、酸化防止剤等の各種添加剤を溶解し、無機充填剤とともにプラネタリーミキサーまたは自動乳鉢に入れた。室温〜60℃で60分混練りを行いよく混合し、グリース状とした。その後、三本ロールによる混練りを2回実施して熱伝導性コンパウンドを調製した。
ちょう度:JIS−K2220に準拠して不混和ちょう度を測定した。ちょう度の値が大きいほどコンパウンドが軟らかくなり、逆に小さいほど硬くなる。
離油度:JIS−K2220に準拠して測定した。
熱伝導率:熱線法により0℃で測定した。
一方、金属粉末(A)を用いない比較例1、2では、熱伝導率が本願実施例に比べ低くなってしまう。粗粒無機充填剤(B)を除いた比較例3は、製造過程で金属粉末(A)の粒子が潰れてしまいグリース状にならない。表面改質剤が少なすぎるとコンパウンドが硬くなるかグリース状にならない(比較例4)。無機充填剤の量が少ない比較例5では、高いちょう度が得られるが、熱伝導率は低下してしまう。シラン系の表面改質剤やノニオン系の界面活性剤を用いた比較例6〜8では、ちょう度が低いか充填率を上げるとグリース状にならない。
<薄膜化測定方法>
熱伝導性コンパウンド0.05mlを表面粗さがRa=0.5μmの2枚のアルミニウム板に挟み、3kgの荷重をかけて押し潰し、300秒後の拡がり面積を測定し、膜厚を算出した。
Claims (4)
- (A)熱伝導率が200W/m・K以上で平均粒径5〜50μmの金属粉末、
(B)新モース硬度が6以上で平均粒径5〜50μmの粗粒無機充填剤、
(C)平均粒径0.15〜2μmの細粒無機充填剤、
(D)基油、及び
(E)(ポリ)グリセリルエーテル、並びにアルケニルコハク酸イミド及びそのホウ素誘導体から選ばれる1種以上の表面改質剤を含有し、
(A)、(B)及び(C)の合計含有量がコンパウンド全量中88〜97質量%の範囲であり、かつ(A)と(B)の合計含有量と(C)の含有量の質量比が20:80〜85:15の範囲であり、(D)の含有量がコンパウンド全量中12質量%未満であり、さらに(E)の含有量がコンパウンド全量中それぞれ0.08〜4質量%であることを特徴とする高熱伝導性コンパウンド。 - 金属粉末(A)がアルミニウム粉末であり、粗粒無機充填剤(B)が酸化亜鉛粉末であり、金属粉末(A)と粗粒無機充填剤(B)の含有量の質量比が95:5〜5:95の範囲であり、細粒無機充填剤(C)が酸化亜鉛粉末である請求項1に記載の高熱伝導性コンパウンド。
- 基油が、鉱油、合成炭化水素油、ジエステル、ポリオールエステル、フェニルエーテルから選ばれる少なくとも1種以上である請求項1または2に記載の高熱伝導性コンパウンド。
- 基油がジエステル及びポリオールエステルから選ばれる1種以上を含有し、その含有量が基油中に2〜90質量%である請求項1〜3のいずれかに記載の高熱伝導性コンパウンド。
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