JP2007091804A - 絶縁性高熱伝導樹脂及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気ノイズの発生を抑制し、加工性や放熱性を向上させることのできる効率的で安価な絶縁性高熱伝導樹脂及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 高分子マトリクス中に無機充填剤を分散させることにより、成形体のプレス成形に使用される絶縁性高熱伝導樹脂を製造する製造方法であって、高分子マトリクスを粉砕してその粒度を１５〜１００メッシュの範囲とし、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合する。１５〜１００メッシュに粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合して絶縁性高熱伝導樹脂を調製するので、高い放熱効果を得ることができる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電気・電子装置等がその動作時に発生させる熱や電気ノイズを効率良く放熱したり、防ぐことのできる絶縁性高熱伝導樹脂及びその製造方法に関するものである。

コンピュータ等からなる電子装置は、その動作時に熱を発生させるが、この熱の放熱には、図示しないシートが少なからず使用されている。この種のシートとしては、例えば金属板に熱伝導性の材料を接着剤で接着するタイプ、金属系酸化物からなるセラミックタイプ、あるいはシリコーンゴム等に金属系酸化物を充填したタイプ等があげられる（特許文献１参照）。
特開２００５‐２５１９９４号公報

しかしながら、シートが金属板に熱伝導性の材料を接着剤で接着するタイプの場合には、昨今問題化している電気ノイズの発生に留意して設計しなければならず、しかも、効率が悪いという大きな問題がある。また、シートが金属系酸化物からなるセラミックタイプの場合には、加工に高熱を利用する焼結工程が必要となるので、加工性の低下を招き、コスト削減を図ることができないおそれがある。さらに、シートがシリコーンゴム等に金属系酸化物を充填したタイプの場合には、１〜３Ｗ／ｍＫと放熱効果が低く、使用に適さないという問題がある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、電気ノイズの発生を抑制し、加工性や放熱性を向上させることのできる効率的で安価な絶縁性高熱伝導樹脂及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、高分子マトリクス中に無機充填剤を分散させ、成形体の成形に使用されるものであって、
高分子マトリクスを粒度が１５〜１００メッシュの範囲となるよう粉砕し、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合したことを特徴としている。

なお、高分子マトリクスに対して無機充填剤を５０〜９８ｖｏｌ％配合することが好ましい。
また、高分子マトリクスを、液晶ポリマー、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネートのいずれかとし、
無機充填剤を、金属分子を含む酸化物あるいは窒化物とすることが好ましい。

また、本発明においては上記課題を解決するため、高分子マトリクス中に無機充填剤を分散させることにより、成形体の成形に使用される絶縁性高熱伝導樹脂を製造するものの製造方法であって、
高分子マトリクスを粒度が１５〜１００メッシュの範囲となるよう粉砕し、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合することを特徴としている。

なお、高分子マトリクスに対して無機充填剤を５０〜９８ｖｏｌ％配合することが好ましい。
また、高分子マトリクスを、液晶ポリマー、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネートのいずれかとし、
無機充填剤を、金属分子を含む酸化物あるいは窒化物とすることが好ましい。

また、高分子マトリクス中に無機充填剤を分散させることにより、シート体のプレス成形に使用される絶縁性高熱伝導樹脂を製造する製造方法であって、高分子マトリクスを粒度が１５〜１００メッシュの範囲となるよう粉砕し、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合することを特徴としても良い。
さらに、高分子マトリクスを粉砕してその粒度を１５〜１００メッシュの範囲に調整し、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合して絶縁性高熱伝導樹脂を調製し、この絶縁性高熱伝導樹脂を用いた成形により、成形体を製造することを特徴としても良い。

ここで、特許請求の範囲における成形体には、少なくとも電気・電子装置、携帯電話等からなる通信装置、精密機械、ＦＰＣ等からなる回路基板等に使用される各種形状のシート、フィルム、板体、ブロック等が含まれる。この成形体の成形には、少なくともプレス成形と押出成形が含まれる。

本発明によれば、粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合するので、電気ノイズの発生を抑制し、加工性や放熱性を向上させることができるという効果がある。また、効率的な成形体を安価に提供することができるという効果がある。
また、高分子マトリクスを液晶ポリマー、ポリフェニルサルファイド、ポリカーボネートのいずれかとし、無機充填剤を金属分子を含む酸化物あるいは窒化物とすれば、給電等に伴う電気ノイズの発生を抑制し、成形体の熱伝導性に資することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における絶縁性高熱伝導樹脂の製造方法は、高分子マトリクス中に無機充填剤を分散させることにより、熱伝導シートからなる成形体のプレス成形に使用される絶縁性高熱伝導樹脂の製造方法であり、高分子マトリクスを粉砕してその粒度（粉度）を１５〜１００メッシュの範囲に調整し、その後、粉砕・調整した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合するようにしている。

高分子マトリクスと無機充填剤とは、高分子マトリクスに対して無機充填剤が５０〜９８ｖｏｌ％、好ましくは７０ｖｏｌ％前後配合され、例えばスーパーミキサにより粉状の状態で攪拌・混合された後、ニーディングされる。

高分子マトリクスは、例えば液晶ポリマー、ポリフェニルサルファイド（ポリフェニレンスルフィドともいう）、ポリカーボネートのいずれかからなり、液晶化点あるいは軟化点が１６０℃以上の温度であるものが一種又は複数種使用される。これらの材料の中では、液晶ポリマーが高分子マトリクスとして最適である。この高分子マトリクスの粒度は１５〜１００メッシュの範囲となるよう使用の容易なジェットミル等により粉砕・調整されるが、これは、粒度が１５〜１００メッシュの範囲であれば、一般的に４０μｍ程度の大きさである無機充填剤と適度な大きさで混合・接触し、熱伝導性が向上するからである。

無機充填剤は、例えば４０μｍ程度の大きさであるアルミニウム、マグネシウム、ニッケル、金、銀、銅、鉄等からなる金属分子のいずれかを含む酸化物あるいは窒化物とされる。

上記において、成形体である熱伝導シートを製造する場合には、先ず、高分子マトリクスを粉砕してその粒度を１５〜１００メッシュの範囲とし、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合分散するとともに、所定の温度に調整された加圧ニーダにより混練して絶縁性高熱伝導樹脂を調製し、その後、調製した絶縁性高熱伝導樹脂を用いてプレス成形すれば、熱伝導シートを製造することができる。

上記によれば、高分子マトリクスと無機充填剤とを単に混合して絶縁性高熱伝導樹脂を調製するのではなく、１５〜１００メッシュに粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合して絶縁性高熱伝導樹脂を調製するので、高い放熱効果を得ることができる。また、無機充填剤が金属分子を含む酸化物あるいは窒化物なので、成形体の熱伝導性に大いに寄与することができる。

また、高熱伝導樹脂が金属板のような導電性ではなく、絶縁性であるから、給電に伴う電気ノイズの発生に留意する必要がなく、しかも、効率化が大いに期待できる。また、熱伝導シート等からなる成形体の製造に焼結工程を要しないので、加工性の低下を何ら招くことがなく、著しいコスト削減を図ることが可能になる。さらに、プレス成形の加圧により無機充填剤同士が圧接して接触面積を拡大させるので、高い熱伝導性と放熱性を得ることが可能になる。

以下、本発明に係る絶縁性高熱伝導樹脂及びその製造方法の実施例を比較例と共に説明する。
実施例１
先ず、ペレット状態の高分子マトリクスをジェットミルにより粉砕してその粒度を１５〜１００メッシュの範囲とし、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とをスーパーミキサ〔カワタ製〕により混合分散し、この混合分散した高分子マトリクスと無機充填剤とを２５０℃に温度調整された加圧ニーダにより混練して絶縁性高熱伝導樹脂を調製した。

高分子マトリクスは液晶ポリマー〔上野製薬製：商品名８１００Ａ〕１０ｗｔ％を採用し、無機充填剤は酸化アルミニウム〔昭和電工製：商品名ＡＳ４０〕９０ｗｔ％を採用した。

次いで、絶縁性高熱伝導樹脂を加熱プレス成形機にセットして加熱加圧し、シーティングして厚さ２．０ｍｍの熱伝導シートを製造した。プレス成形は、２５０℃で加熱し、１０ｋｇｆ／ｃｍ²の条件で加圧した。

実施例２
基本的には実施例１と同様であるが、高分子マトリクスとして液晶ポリマー〔上野製薬製：商品名８１００Ａ〕２０ｗｔ％を採用し、無機充填剤として酸化アルミニウム〔昭和電工製：商品名ＡＳ４０〕８０ｗｔ％を採用した。

実施例３
基本的には実施例１と同様であるが、高分子マトリクスとして液晶ポリマー〔上野製薬製：商品名８１００Ａ〕３０ｗｔ％を採用し、無機充填剤として酸化アルミニウム〔昭和電工製：商品名ＡＳ４０〕７０ｗｔ％を採用した。

比較例１
先ず、ペレット状態の高分子マトリクスをジェットミルにより粉砕してその粒度を５〜１０メッシュの範囲とし、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とをスーパーミキサ〔カワタ製〕により混合分散し、この混合分散した高分子マトリクスと無機充填剤とを２５０℃に温度調整された加圧ニーダにより混練して絶縁性高熱伝導樹脂を調製した。高分子マトリクスは液晶ポリマー〔上野製薬製：商品名８１００Ａ〕１０ｗｔ％とし、無機充填剤は酸化アルミニウム〔昭和電工製：商品名ＡＳ４０〕９０ｗｔ％とした。

次いで、絶縁性高熱伝導樹脂を加熱プレス成形機にセットして加熱加圧し、シーティングして厚さ２．０ｍｍの熱伝導シートを製造した。プレス成形は、２５０℃で加熱し、１０ｋｇｆ／ｃｍ²の条件で加圧した。

比較例２
基本的には比較例１と同様であるが、ペレット状態の高分子マトリクスをジェットミルにより粉砕してその粒度を１５０〜４００メッシュの範囲とした。

比較例３
基本的には比較例１と同様であるが、ペレット状態の高分子マトリクスをジェットミルにより粉砕してその粒度を５〜１０メッシュの範囲とし、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とをスーパーミキサ〔カワタ製〕により混合分散し、この混合分散した高分子マトリクスと無機充填剤とを２５０℃に温度調整された加圧ニーダにより混練して絶縁性高熱伝導樹脂を調製した。

高分子マトリクスは液晶ポリマー〔上野製薬製：商品名８１００Ａ〕２０ｗｔ％とし、無機充填剤は酸化アルミニウム〔昭和電工製：商品名ＡＳ４０〕８０ｗｔ％とした。

比較例４
基本的には比較例３と同様であるが、ペレット状態の高分子マトリクスをジェットミルにより粉砕してその粒度を１５０〜４００メッシュの範囲とした。

比較例５
基本的には比較例１と同様であるが、ペレット状態の高分子マトリクスをジェットミルにより粉砕してその粒度を５〜１５メッシュの範囲とし、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とをスーパーミキサ〔カワタ製〕により混合分散し、この混合分散した高分子マトリクスと無機充填剤とを２５０℃に温度調整された加圧ニーダにより混練して絶縁性高熱伝導樹脂を調製した。

高分子マトリクスは液晶ポリマー〔上野製薬製：商品名８１００Ａ〕３０ｗｔ％を用い、無機充填剤は酸化アルミニウム〔昭和電工製：商品名ＡＳ４０〕７０ｗｔ％を用いた。

比較例６
基本的には比較例１と同様であるが、ペレット状態の高分子マトリクスをジェットミルにより粉砕してその粒度を１５０〜４００メッシュの範囲とし、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とをスーパーミキサ〔カワタ製〕により混合分散し、この混合分散した高分子マトリクスと無機充填剤とを２５０℃に温度調整された加圧ニーダにより混練して絶縁性高熱伝導樹脂を調製した。

高分子マトリクスとしては液晶ポリマー〔上野製薬製：商品名８１００Ａ〕３０ｗｔ％を用い、無機充填剤としては酸化アルミニウム〔昭和電工製：商品名ＡＳ４０〕７０ｗｔ％を用いた。

抵抗値や熱伝導率等の測定
先ず、実施例１〜３と比較例１〜６のシートにつき、抵抗測定器〔三菱化学製：商品名ハイレスタＵＰ：ＭＣＰ−ＨＴ４５０〕と１０¹⁵Ω／１０００Ｖまで測定可能なリングプローブ〔三菱化学製：商品名ハイレスタＵＰ：ＭＣＰ−ＨＴＰ１６〕とを使用して抵抗値を測定した。
測定の結果、実施例１、２と比較例１〜６のシートがそれぞれ絶縁性であることを確認した。

次に、実施例１〜３と比較例１〜６のシートに関し、レーザフラッシュ法により熱伝導率を測定して表１にまとめた。
また、実施例１〜３と比較例１〜６の粒度分布を表２にまとめた。表２において、粒度１は比較例１、３、５で使用した粉砕材料の粒度分布、粒度２は比較例２、４、６で使用した粉砕材料の粒度分布、粒度３は実施例１、２、３で使用した粉砕材料の粒度分布である。

測定の結果、実施例１、２、３のシートにつき、それぞれ良好な熱伝導率を得たのを確認した。

Claims (6)

1. 高分子マトリクス中に無機充填剤を分散させ、成形体の成形に使用される絶縁性高熱伝導樹脂であって、
   高分子マトリクスを粒度が１５〜１００メッシュの範囲となるよう粉砕し、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合したことを特徴とする絶縁性高熱伝導樹脂。
2. 高分子マトリクスに対して無機充填剤を５０〜９８ｖｏｌ％配合した請求項１記載の絶縁性高熱伝導樹脂。
3. 高分子マトリクスを、液晶ポリマー、ポリフェニルサルファイド、ポリカーボネートのいずれかとし、
   無機充填剤を、金属分子を含む酸化物あるいは窒化物とした請求項１又は２記載の絶縁性高熱伝導樹脂。
4. 高分子マトリクス中に無機充填剤を分散させることにより、成形体の成形に使用される絶縁性高熱伝導樹脂を製造する絶縁性高熱伝導樹脂の製造方法であって、
   高分子マトリクスを粒度が１５〜１００メッシュの範囲となるよう粉砕し、この粉砕した高分子マトリクスと無機充填剤とを混合することを特徴とする絶縁性高熱伝導樹脂の製造方法。
5. 高分子マトリクスに対して無機充填剤を５０〜９８ｖｏｌ％配合する請求項４記載の絶縁性高熱伝導樹脂の製造方法。
6. 高分子マトリクスを、液晶ポリマー、ポリフェニルサルファイド、ポリカーボネートのいずれかとし、
   無機充填剤を、金属分子を含む酸化物あるいは窒化物とする請求項４又は５記載の絶縁性高熱伝導樹脂の製造方法。