JP2007146189A - 高熱伝導性材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高電圧導体の絶縁に用いられる高熱伝導性材料であって、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムおよびマイカからなる群より選択される1種または2種以上の第一の成分と、カーボン粒子および酸化アルミニウム粒子のうち少なくとも一方からなる第二の成分と、前記第一の成分および第二の成分と混練された樹脂とを含有し、前記第一の成分は少なくとも1W/mK以上の熱伝導率を持つ粉末であり、前記第二の成分は少なくとも0.5W/mK以上の熱伝導率を有し、かつ前記第一の成分の粒径より小さい粉末である。
【選択図】 図1
Description
本発明の実施形態1は、少なくとも1W/mK以上の熱伝導率を持つ第一の成分と樹脂を含む複合材料と、該第一の成分とは異なる種類あるいは異なる粒子径を持つ第二の成分を複合化した高熱伝導性材料である。
図2において本発明の高熱伝導性材料は、実施形態1の第二の成分が、少なくとも0.5W/mK以上の熱伝導率を有することを特徴としてなるものである。実施形態1において、熱伝導率を大幅に向上させることができた要因は、第一成分を充填した状態でできた隙間を第二成分によって穴埋めできたためであると考えられる。この原理を考えれば、第二成分として樹脂より熱伝導率が高いものを用いた方が好ましいことは明らかである。
本発明の実施形態3の高熱伝導性材料は、第一成分として窒化ホウ素を用い、バインダー樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合であって、第二成分としてカーボン粒子(例えば旭サーマル製)を使用しかつこの含有量が1vol%以上となるようにものである。
図4において本発明の高熱伝導材料は、実施形態3のカーボン粒子の含有量が、樹脂とカーボン粒子の総和に対して33.3vol%以下となるように構成したものである。
実施形態5の高熱伝導材料は、図5に示す第二の成分例えば窒化アルミニウム4の粒径(1ミクロン未満〜ナノメータ)が、第一の成分例えば窒化ホウ素2の粒径(1ミクロン〜100ミクロン)より小さくなるようにしたものである。
図6は、本発明の高熱伝導性材料の製造方法を説明するためのフローチャートであり、概略原料投入工程S1と、攪拌・乾燥工程S2と、混練工程S3、S4と、ホットプレス硬化工程S5と、製品を得る工程S6とからなっている。
図7は、ガラスクロス5中に、前述の各実施形態で得られた高熱伝導性材料6のいずれかを分散配置するように構成したものである。具体的には、ガラスクロス5に樹脂を含浸して、フィルムあるいはテープ材料を作る際、高熱伝導性の充填材を含有することにより、高熱伝導性のフィルムやテープを作製することができる。さらに、このようにして作ったテープ或いはフィルムをマイカテープの材料として用いることにより、熱伝導性の高いマイカテープを作製できる。
図8は、前述した実施形態1乃至6のいずれかを用いて積層構成としたものである。すなわち、積層部材の樹脂分に高熱伝導性の材料を使用することによって、高い熱伝導率を持つ、積層部材を作製できることは明らかである。この樹脂として、実施形態1乃至6のいずれかに記載の樹脂を使用することにより高い熱伝導率を持つ積層部材を作製することができる。
図9は、前述した実施形態1〜6のいずれかによって得られる高熱伝導性部材を、用いてテープあるいはフィルム状にすることを特徴としてなるものである。実施形態1乃至6のいずれかに記したように、本発明の高熱伝導性樹脂は、物理的な充填材の分散状態によって高熱伝導性を発現するものであり、極めて汎用性の高い発明である。
図10は、モールドトランスに使用するコイル導体9を、前述した実施形態1〜6のいずれかの高熱伝導性材料6で被覆したものである。ブロックコイルからなるモールドトランスにおいて、その注型樹脂にエポキシ系熱硬化性樹脂に窒化ホウ素を40vol%、カーボンブラックを1vol%混練したものを用いた。その結果、樹脂層の熱伝導性を1.5倍程度上昇させることができた。そのため、冷却効率が向上し、コイルを流れる電流の密度を2割程度上昇させることができる。これにより、コイル寸法を小さくすることができる。この結果、本発明により、小型化されたモールドトランスを構成することが可能となる。
2…窒化ホウ素
3…カーボンブラック
4…窒化アルミ
5…ガラスクロス
6…高熱伝導樹脂
7…ポリエチレン
8…押し板
9…コイル導体
Claims (4)
- 高電圧導体の絶縁に用いられる高熱伝導性材料であって、
窒化ホウ素、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムおよびマイカからなる群より選択される1種または2種以上の第一の成分と、カーボン粒子および酸化アルミニウム粒子のうち少なくとも一方からなる第二の成分と、前記第一の成分および第二の成分と混練された樹脂とを含有し、
前記第一の成分は少なくとも1W/mK以上の熱伝導率を持つ粉末であり、
前記第二の成分は少なくとも0.5W/mK以上の熱伝導率を有し、かつ前記第一の成分の粒径より小さい粉末であることを特徴とする高熱伝導性材料。 - 前記第二の成分の含有量が1vol%以上であることを特徴とする請求項1記載の高熱伝導性材料。
- 前記第二の成分の含有量が、前記樹脂と前記第二の成分の総和に対して33.3vol%以下であることを特徴とする請求項1記載の高熱伝導性材料。
- モールドトランスのコイル導体を絶縁するために用いられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の高熱伝導性材料。
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