JP2019119752A - 熱伝導エラストマー組成物、及び熱伝導成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導性、絶縁性、低硬度性、成形性等に優れ、かつオイルブリードの発生が抑制された熱伝導エラストマー組成物等の提供。【解決手段】本発明の熱伝導エラストマーは、スチレン系エラストマー１００質量部と、 石油系炭化水素からなるプロセスオイル４００〜５４０質量部と、平均粒径が３μｍ〜２０μｍである水酸化アルミニウム９５０質量部〜１３５０質量部と、平均粒径が３μｍ〜２０μｍである膨張済み黒鉛７０質量部〜８０質量部とが配合されてなり、前記水酸化アルミニウムの前記平均粒径と、前記膨張済み黒鉛の前記平均粒径との差が、５μｍ以内である。【選択図】なし

Description

本発明は、熱伝導エラストマー組成物、及び熱伝導成形体に関する。

パワートランジスタ、ＩＣ等の発熱性の電気・電子部品（以下、発熱性部品）が実装された電気・電子機器用の基板では、軽量短小化等の目的で、発熱性部品等の高密度実装が行われている。そのため、近年、この種の基板の発熱量が増大している。

従来、この種の発熱性部品、及び発熱性部品が実装された基板の熱対策には、例えば、特許文献１に示されるような、スチレン系エラストマーをベースポリマーとしつつ、熱伝導フィラーを含有する熱伝導成形体が利用されていた。この種の熱伝導成形体は、例えば、基板上に実装された発熱性部品と、放熱板等の放熱体との間に介在される形で使用され、発熱性部品から発せられた熱を放熱体へ伝達させている。

熱伝導成形体と発熱性部品との間、又は熱伝導成形体と放熱体との間に隙間が形成されると、放熱効率が低下してしまうため、熱伝導成形体には、実装高さや大きさが異なる様々な発熱性部品に対して適宜、密着する必要がある。そのため、熱伝導成形体には、発熱性部品等に対して追従できるような柔軟性（低硬度性）が求められている。また、熱伝導成形体には、電子部品等の正常な動作の確保等の観点より、絶縁性が求められている。

なお、上記熱伝導成形体では、スチレン系エラストマー１００質量部に対して、熱伝導フィラーが２０００〜６０００質量部の割合で配合されている。また、上記熱伝導フィラーの一部として、膨張黒鉛（未膨張の黒鉛）が利用されている。

特開２０１５−１９３７８５号公報

上記のように、従来の熱伝導成形体には、多量の熱伝導フィラーが配合されるため、柔軟性を確保するために、多量のパラフィン系オイルも配合されていた。そのため、従来の熱伝導成形体の表面からは、オイルが滲み出す虞があった。また、熱伝導フィラーとして、膨張黒鉛が使用されていたため、熱伝導成形体の加工温度によっては、膨張黒鉛が膨張し、熱伝導成形体の形状が変形する虞もあった。

本発明の目的は、熱伝導性、絶縁性、低硬度性、成形性等に優れ、かつオイルブリードの発生が抑制された熱伝導エラストマー組成物、及び熱伝導成形体を提供することである。

本発明者は、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、スチレン系エラストマー１００質量部と、石油系炭化水素からなるプロセスオイル４００〜５４０質量部と、平均粒径が３μｍ〜２０μｍである水酸化アルミニウム９５０質量部〜１３５０質量部と、平均粒径が３μｍ〜２０μｍである膨張済み黒鉛７０質量部〜８０質量部とが配合されてなり、前記水酸化アルミニウムの前記平均粒径と、前記膨張済み黒鉛の前記平均粒径との差が、５μｍ以内である熱伝導エラストマー組成物からなる熱伝導成形体が、熱伝導性、絶縁性、低硬度性、成形性等に優れ、かつオイルブリードの発生が抑制されることを見出し、本発明の完成に至った。

前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞ スチレン系エラストマー１００質量部と、石油系炭化水素からなるプロセスオイル４００〜５４０質量部と、平均粒径が３μｍ〜２０μｍである水酸化アルミニウム９５０質量部〜１３５０質量部と、平均粒径が３μｍ〜２０μｍである膨張済み黒鉛７０質量部〜８０質量部とが配合されてなり、前記水酸化アルミニウムの前記平均粒径と、前記膨張済み黒鉛の前記平均粒径との差が、５μｍ以内である熱伝導エラストマー組成物。

＜２＞ 前記水酸化アルミニウムは、表面処理された表面処理水酸化アルミニウムを有し、前記表面処理水酸化アルミニウムの配合量が、４００質量部以下である前記＜１＞に記載の熱伝導エラストマー組成物。

＜３＞ 前記プロセスオイルの配合量が、４３０〜５３０質量部である前記＜１＞又は＜２＞に記載の熱伝導エラストマー組成物。

＜４＞ 前記膨張済み黒鉛が、鱗片状の黒鉛と、粒状及び／又は塊状の黒鉛とが混在した状態となっている前記＜１＞〜＜３＞の何れか１つに記載の熱伝導エラストマー組成物。なお、本明細書において、「粒状及び／又は塊状の黒鉛」とは、粒状の黒鉛のみであってよいし、塊状の黒鉛のみであってもよいし、塊状の黒鉛及び塊状の黒鉛の双方であってもよい。

＜５＞ 前記＜１＞〜＜４＞の何れか１つに記載の熱伝導エラストマー組成物を成形してなる熱伝導成形体。

本願発明によれば、熱伝導性、絶縁性、低硬度性、成形性等に優れ、かつオイルブリードの発生が抑制された熱伝導エラストマー組成物、及び熱伝導成形体を提供することができる。

膨張化黒鉛を５００倍で観察したＳＥＭ画像 本実施形態の熱伝導エラストマー組成物の構成を模式的に表した説明図 比較例Ｘの熱伝導エラストマー組成物の構成を模式的に表した説明図 比較例Ｙの熱伝導エラストマー組成物の構成を模式的に表した説明図 熱伝導成形体の一例を模式的に表した側面図 熱伝導成形体を放熱対象物に装着した状態を模式的に表した断面図

〔熱伝導エラストマー組成物〕
本実施形態の熱伝導エラストマー組成物は、熱伝導フィラーとして、水酸化アルミニウムと共に、膨張済み黒鉛を含有する。特に、水酸化アルミニウムの粒径と、膨張済み黒鉛の粒径は、後述するように、同程度に設定されている。また、熱伝導エラストマーは、熱伝導フィラー以外に、主として、スチレン系エラストマー、石油系炭化水素からなるプロセスオイル等を有する。

（スチレン系エラストマー）
スチレン系エラストマーは、熱伝導エラストマー組成物のベースポリマーであり、熱可塑性、適度な弾性等を備えたものが好ましく用いられる。スチレン系エラストマーとしては、例えば、水添スチレン・イソプレン・ブタジエンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン・イソブチレン共重合体（ＳＩＢＳ）、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン・エチレン・プロピレンブロック共重合体（ＳＥＰ）、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン・エチレン・プロピレン・スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）等が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて用いられてもよい。

スチレン系エラストマーとしては、少なくとも２個のビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックＡと、少なくとも１種の共役ジエン化合物からなる重合体ブロックＢとからなるブロック共重合体を水素添加して得られるものが好ましい。

前記ビニル芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、１，３−ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等が挙げられる。これらの中でも、スチレン及びα−メチルスチレンが好ましい。芳香族ビニル化合物は１種を単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

前記スチレン系エラストマーにおけるビニル芳香族化合物の含有量は５〜７５質量％が好ましく、５〜５０質量％がより好ましい。ビニル芳香族化合物の含有量がこの範囲内であると、熱伝導エラストマー組成物の弾性が確保され易い。

前記共役ジエン化合物としては、例えば、ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエン等が挙げられる。共役ジエン化合物は１種を単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの中でも、前記共役ジエン化合物がイソプレン及びブタジエンから選ばれる少なくとも１種であることが好ましく、イソプレンとブタジエンの混合物がより好ましい。

前記スチレン系エラストマーは、前記重合体ブロックＢの共役ジエン化合物に由来する炭素−炭素二重結合の５０％以上が水素添加されていることが好ましく、７５％以上が水素添加されていることがより好ましく、９５％以上が水素添加されていることが特に好ましい。

前記スチレン系エラストマーは、重合体ブロックＡと重合体ブロックＢとをそれぞれ少なくとも１個含有していればよいが、耐熱性、力学物性等の観点より、重合体ブロックＡを２個以上、重合体ブロックＢを１個以上含有していることが好ましい。重合体ブロックＡと重合体ブロックＢの結合様式は、線状、分岐状あるいはこれらの任意の組み合わせであってもよいが、重合体ブロックＡをＡで、重合体ブロックＢをＢで表したとき、Ａ−Ｂ−Ａで示されるトリブロック構造や、（Ａ−Ｂ）ｎ、（Ａ−Ｂ）ｎ−Ａ、（ここでｎは２以上の整数を表す）で示されるマルチブロック共重合体などを挙げることができ、これらの中でも、Ａ−Ｂ−Ａで示されるトリブロック構造のものが、耐熱性、力学物性、取り扱い性等の点で特に好ましい。

スチレン系エラストマーの重量平均分子量は、８０，０００〜４００，０００が好ましく、１００，０００〜３５０，０００がより好ましい。なお、本明細書における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって測定された標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。重量平均分子量の測定条件は、以下の通りである。

＜測定条件＞
ＧＰＣ：ＬＣ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ（ＳＨＩＭＡＤＵ製）
検出器：示差屈折率計 ＲＩＤ−１０Ａ（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製）
カラム：ＴＳＫｇｅｌＧ４０００Ｈｘｌを２本直列（ＴＯＳＯＨ製）
ガードカラム：ＴＳＫｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎＨｘｌ−Ｌ（ＴＯＳＯＨ製）
溶媒：テトラヒドロフラン
温度：４０℃
流速：１ｍｌ／ｍｉｎ
濃度：２ｍｇ／ｍｌ

スチレン系エラストマーとしては、特にＳＥＥＰＳが好ましい。ＳＥＥＰＳの市販品としては、例えば、株式会社クラレ製のセプトン（登録商標）４０３３、４４０４、４０５５、４０７７、４０９９等を用いることができる。これらのうち、ＳＥＥＰＳとしては、他の材料との混合性又は相溶性、成形性等の観点より、セプトン（登録商標）４０５５（重量平均分子量：２７０，０００）が特に好ましい。

（プロセスオイル）
プロセスオイルは、スチレン系エラストマー（例えば、ＳＥＥＰＳ）を軟化させる機能等を備えるものであり、石油系炭化水素からなる。石油系炭化水素としては、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、パラフィン系の炭化水素化合物が好ましい。つまり、プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイルが好ましい。パラフィン系プロセスオイルとしては、分子量が５００〜８００のものが好ましい。パラフィン系プロセスオイルの具体例としては、例えば、「ダイアナプロセスオイル ＰＷ−３８０（分子量：７５０）」（出光興産株式会社製）等が挙げられる。

熱伝導エラストマー組成物において、スチレン系エラストマー１００質量部に対するプロセスオイルの配合量は、４００〜５４０質量部であり、好ましくは４３０〜５３０質量部であり、より好ましくは４６０〜５２０質量部である。

（水酸化アルミニウム）
水酸化アルミニウムは、粉末状であり、熱伝導エラストマー組成物に対して、熱伝導性、難燃性等を付与するために用いられる。水酸化アルミニウムの平均粒径は、３μｍ〜２０μｍであり、好ましくは５μｍ〜１５μｍである。水酸化アルミニウムの平均粒径がこのような範囲であると、成形体の表面から水酸化アルミニウム等のフィラーが現れる（ブルームする）ことが抑制される。水酸化アルミニウムの形状は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、一般に入手可能な粒状（略球状）のものが利用される。

水酸化アルミニウムの平均粒径は、レーザー回折法による体積基準の平均粒径（Ｄ５０）である。平均粒径は、レーザー回折式の粒度分布測定器で測定することができる。なお、後述する膨張済み黒鉛等の平均粒径も、レーザー回折法による体積基準の平均粒径（Ｄ５０）である。

水酸化アルミニウムの一部として、カップリング剤（例えば、チタネート系カップリング剤）やステアリン酸で表面処理された表面処理水酸化アルミニウムが用いられてもよい。例えば、チタネート系カップリング剤で表面処理された表面処理水酸化アルミニウムを使用すると、熱伝導エラストマー組成物及びその成形体の柔軟性が改善され、硬度が高くなり難くなる。また、ステアリン酸で表面処理された表面処理水酸化アルミニウムを使用すると、熱伝導エラストマー組成物及びその成形体における分散性等が改善される。

なお、本明細書において、表面処理水酸化アルミニウムと区別するために、表面処理されていない水酸化アルミニウムを、「表面未処理水酸化アルミニウム」と称する場合がある。水酸化アルミニウムとして、表面未処理水酸化アルミニウムの使用は必須である。

熱伝導エラストマー組成物において、スチレン系エラストマー１００質量部に対する水酸化アルミニウムの配合量（表面未処理水酸化アルミニウムの配合量と、表面処理水酸化アルミニウムの配合量とを合計した配合量）は、９５０質量部〜１３５０質量部であり、好ましくは１０５０質量部〜１２５０質量部である。

熱伝導エラストマー組成物において、表面処理水酸化アルミニウムの使用は必須ではないものの、表面処理水酸化アルミニウムを使用する場合、その配合量は、スチレン系エラストマー１００質量部に対して、４００質量部以下が好ましく、２５０質量部以下がより好ましく、２００質量部以下が更に好ましい。

水酸化アルミニウムとして、表面未処理水酸化アルミニウムと、表面処理水酸化アルミニウムとを併用する場合、それらの平均粒径は、共に上述した範囲となるように設定される。

熱伝導エラストマー組成物の製造工程において、水酸化アルミニウムとプロセスオイルとを混合した際に、それらの混合物が粘土状又は団子状になることがある。混合物が粘土状又は団子状となると、混合物をペレット形状に加工する際の材料供給時に、フィーダー内又は二軸押し出し機の入り口でブリッジが発生する虞がある。そのため、水酸化アルミニウムのＤＯＰ吸油量（表面未処理水酸化アルミニウムと表面処理水酸化アルミニウムを混ぜた状態のＤＯＰ吸油量）は、２７（ｍＬ／１００ｇ）以上が好ましく、３２（ｍＬ／１００ｇ）以上がより好ましい。水酸化アルミニウムのＤＯＰ吸油量が、このような値であると、プロセスオイルと混合しても、粘土状又は団子状の混合物とならず、粉状の混合物が得られる。

なお、水酸化アルミニウムのＤＯＰ吸油量は、粒径が大きい程、小さく、粒径が小さい程、大きくなる傾向がある。そのため、水酸化アルミニウムのＤＯＰ吸油量の観点からは、水酸化アルミニウムの粒径は小さい方が好ましい。また、オイルブリードの観点からも、水酸化アルミニウムの粒径は小さい方が好ましく、水酸化アルミニウムの粒径が大きい程、熱伝導エラストマー組成物（熱伝導成形体）のオイルブリードの量が多くなる傾向がある。

（膨張済み黒鉛）
膨張済み黒鉛（膨張化黒鉛）は、熱伝導フィラーとして、水酸化アルミニウムと共に利用される。膨張済み黒鉛は、膨張黒鉛を加熱により膨張させた後、プレスして得られるシートを粉砕したものからなる。なお、膨張黒鉛は、硫酸等により酸処理された鱗片状黒鉛からなり、その層間に硫酸等が挿入されている。膨張済み黒鉛は、鱗片状黒鉛と比べて黒鉛層（グラフェン層）が薄くなり、フィラーとして使用することにより、少量添加で熱伝導性を上げることが可能となる。更には、膨張済み黒鉛は、鱗片状黒鉛と比べると樹脂成分と混ざり易いため、スチレン系エラストマーに配合する熱伝導フィラーとしては、鱗片状黒鉛よりも優れていると言える。図１は、膨張化黒鉛を５００倍で観察したＳＥＭ画像である。図１の膨張化黒鉛は、商品名「Ｅ１５００」（西村黒鉛株式会社製、平均粒径１０μｍ）である。図１に示されるように、上記のようにプレスした際に圧縮されなかった場所では鱗片状の黒鉛が残りつつ、圧縮された場所では粒状や塊状のような形をした黒鉛となっている。これにより膨張済み黒鉛は、鱗片状の黒鉛と、小さな粒状又は塊状の黒鉛とが絡まっているような様子で混在した状態となっている。

膨張済み黒鉛は、膨張後の膨張黒鉛がプレスされたものからなるため、層状であり、プロセスオイルを含浸し易く、オイルブリードの抑制にも寄与している。

熱伝導エラストマー組成物において、スチレン系エラストマー１００質量部に対する膨張済み黒鉛の配合量は、７０質量部〜８０質量部である。

膨張済み黒鉛の平均粒径は、３μｍ〜２０μｍであり、好ましくは５μｍ〜１５μｍである。ただし、上記水酸化アルミニウムの平均粒径と、膨張済み黒鉛の平均粒径との差は、５μｍ以内であり、好ましくは３μｍ以内、より好ましくは１μｍ以内である。つまり、本実施形態において、水酸化アルミニウムの粒径（平均粒径）と、膨張済み黒鉛の粒径（平均粒径）は、同程度に設定される。

図２は、本実施形態の熱伝導エラストマー組成物１の構成を模式的に表した説明図である。図２中の符号２は、スチレン系エラストマーやプロセスオイル等からなるマトリックス（母材）であり、そのマトリックス２中に、同程度の粒径を有する水酸化アルミニウム３と、膨張済み黒鉛４とが存在している。そして、マトリックス２中において、水酸化アルミ３及び膨張済み黒鉛４からなる熱伝導フィラーは、互いに等間隔で散らばるように配置している。

このように、水酸化アルミニウムと膨張化黒鉛の各粒径（平均粒径）を、同程度に揃えることで、熱伝導エラストマー組成物１のマトリックス２中において、分散した熱伝導フィラー（水酸化アルミニウム、膨張済み黒鉛）の間に略均一な隙間が形成されるため、それらの間のスチレン系エラストマー等の樹脂成分やプロセスオイル（マトリックス２）が動き難くなり、オイルブリードの抑制や、絶縁性（高い体積抵抗率、及び高い耐電圧）が確保されるものと推測される。

図３は、比較例Ｘの熱伝導エラストマー組成物１Ｘの構成を模式的に表した説明図である。比較例Ｘは、水酸化アルミニウム３Ｘの粒径（平均粒径）の方が、膨張済み黒鉛４Ｘの粒径（平均粒径）よりも小さく、かつそれらの粒径差が、５μｍを超える場合である。図３中の符号２Ｘは、スチレン系エラストマー等からなるマトリックス（母材）であり、そのマトリックス２Ｘ中に、本実施形態の膨張済み黒鉛４と同程度の粒径を有する膨張済み黒鉛４Ｘと、膨張済み黒鉛４Ｘよりも粒径が小さい水酸化アルミニウム３Ｘとが存在している。なお、水酸化アルミニウム３Ｘ及び膨張済み黒鉛４Ｘの各配合量（質量）は、本実施形態の水酸化アルミニウム３及び膨張済み黒鉛４の各配合量（質量）と同じである。このように、膨張済み黒鉛４Ｘよりも小さい粒径の水酸化アルミニウム３Ｘを使用すると、分散した熱伝導フィラー（水酸化アルミニウム３Ｘ、膨張済み黒鉛４Ｘ）の間に、本実施形態の場合よりも、小さな隙間が形成されるため、それらの間のスチレン系エラストマー等の樹脂成分やプロセスオイル（マトリックス２Ｘ）が動き難くなり、オイルブリードの抑制や、絶縁性は確保されるものと推測される。しかしながら、粒径の小さい水酸化アルミニウム３Ｘが、本実施形態の水酸化アルミニウム３と同じ配合量割合で添加されていると、熱伝導エラストマー組成物１Ｘの硬度が高くなり過ぎて、復元性（圧縮永久歪）がかなり悪くなってしまう。

図４は、比較例Ｙの熱伝導エラストマー組成物１Ｙの構成を模式的に表した説明図である。比較例Ｙは、水酸化アルミニウム３Ｙの粒径（平均粒径）の方が、膨張済み黒鉛４Ｙの粒径（平均粒径）よりも大きく、かつそれらの粒径差が、５μｍを超える場合である。図４中の符号２Ｙは、スチレン系エラストマー等からなるマトリックス（母材）であり、そのマトリックス２Ｙ中に、本実施形態の膨張済み黒鉛４と同程度の粒径を有する膨張済み黒鉛４Ｙと、膨張済み黒鉛４Ｙよりも粒径が大きい水酸化アルミニウム３Ｙとが存在している。なお、水酸化アルミニウム３Ｙ及び膨張済み黒鉛４Ｙの各配合量（質量）は、本実施形態の水酸化アルミニウム３及び膨張済み黒鉛４の各配合量（質量）と同じである。このように、膨張済み黒鉛４Ｙよりも大きい粒径の水酸化アルミニウム３Ｙを使用すると、分散した熱伝導フィラー（水酸化アルミニウム３Ｙ、膨張済み黒鉛４Ｙ）の間に、本実施形態の場合よりも、大きな隙間が形成されるため、それらの間のスチレン系エラストマー等の樹脂成分やプロセスオイル（マトリックス２Ｙ）が動き易くなり、低硬度性は確保されるものの、オイルブリードの発生や、絶縁性の低下が問題となる。

（その他の添加剤）
熱伝導エラストマー組成物は、更に、離型剤、重金属不活性剤、酸化防止剤等を含んでもよい。

離型剤としては、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、ソルビタンモノステアレート等の脂肪族エステル型非イオン性界面活性剤等が利用される。熱伝導エラストマー組成物において、スチレン系エラストマー１００質量部に対する離型剤の配合量は、３０〜４０質量部が好ましい。

重金属不活性剤としては、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、Ｎ’１，Ｎ’１２−ビス（２−ヒドロキシベンゾイル）ドデカンジヒドラジド等が利用される。熱伝導エラストマー組成物において、スチレン系エラストマー１００質量部に対する重金属不活性剤の配合量は、４〜６質量部が好ましい。

酸化防止剤としては、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が利用される。熱伝導エラストマー組成物において、スチレン系エラストマー１００質量部に対する酸化防止剤の配合量は、４〜６質量部が好ましい。

熱伝導エラストマー組成物は、本発明の目的を損なわない限り、更に、紫外線防止剤、着色剤（顔料、染料）、増粘付与剤、フィラー、熱可塑性樹脂、界面活性剤等が配合されてもよい。

以上のような熱伝導エラストマー組成物は、熱伝導性、絶縁性、低硬度性、成形性等に優れ、かつオイルブリードの発生が抑制される。また、熱伝導エラストマー組成物より得られる熱伝導成形体についても同様に、熱伝導性、絶縁性、低硬度性、成形性等に優れ、かつオイルブリードの発生が抑制される。

熱伝導エラストマー組成物の硬度（アスカーＣ）は、１９〜３１が好ましく、２０〜３０がより好ましく、２２〜２５が更に好ましい。硬度（アスカーＣ）がこのような範囲であると、熱対策の対象物（例えば、基板）に対して不要な負荷を加えることが抑制される。また、熱伝導エラストマー組成物は、振動や衝撃等を吸収して、対象物を保護する機能も備えている。

熱伝導エラストマー組成物の熱伝導率は、０．９６Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、１．００Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましい。熱伝導率の上限は、特に制限はないが、例えば、１．５Ｗ／ｍ・Ｋである。本実施形態の熱伝導エラストマー組成物は、シート状に加工した場合、平面方向のみならず、厚み方向の熱伝導率も高くなる。これは、熱伝導フィラーとして鱗片状の黒鉛と粒状の黒鉛とが混在した膨張済み黒鉛を使用したことにより、平面方向のみならず、厚み方向にも、熱伝導フィラーによる熱の通り道（パス）が形成され易くなっているためと推測される。

熱伝導エラストマー組成物の体積抵抗率は、１×１０^１３Ω・ｃｍ以上が好ましく、１×１０^１４Ω・ｃｍ以上がより好ましい。

熱伝導エラストマー組成物の耐電圧は、６ｋＶ以上が好ましい。

熱伝導エラストマー組成物の比重は、１．４０〜１．７０ｇ／ｃｍ^３が好ましく、１．４０〜１．６０ｇ／ｃｍ^３がより好ましく、１．４０〜１．５０ｇ／ｃｍ^３が更に好ましい。

〔熱伝導成形体〕
熱伝導成形体は、上記熱伝導エラストマー組成物を所定形状に成形したものからなる。熱伝導成形体の成形方法としては、熱可塑性エラストマー（例えば、スチレン系エラストマー）の一般的な成形方法であれば特に制限はなく、例えば、射出成形、プレス又はＴダイを利用したシート成形等が挙げられる。

熱伝導成形体は、例えば、電子機器内の電子部品等から発せられる熱を外部へ放出するための部材（熱伝導部材）として利用される。熱伝導成形体は、電子機器等の機器内の基板の熱対策や保護等の目的で利用される。

熱伝導成形体が使用される電子機器としては、例えば、スマートフォン、携帯型ゲーム機、携帯型テレビ、タブレット端末等の携帯機器、携帯機器以外のその他の機器等が挙げられる。

図５は、熱伝導成形体１０の一例を模式的に表した側面図である。熱伝導成形体１０は、熱伝導エラストマー組成物を材料とし、かつ所定の金型を用いて成形されたものである。熱伝導成形体１０は、全体的には、概ね平坦な直方体状の本体部１１と、裏面側に凹状に窪んだ複数の収容部１２，１３，１４，１５を備えている。各収容部１２，１３，１４，１５は、それぞれ放熱対象物の形状に合わせて形成されている。

図６は、熱伝導成形体１０を放熱対象物２０に装着した状態を模式的に表した断面図である。熱伝導成形体１０は、放熱対象物２０である基板装置上に載せられる形で装着されている。基板装置は、基板２１と、基板２１上に実装された複数の電子部品２２，２３，２４，２５とを備えている。熱伝導成形体１０の各収容部１２，１３，１４，１５は、それぞれ基板２１上の電子部品（発熱性部品）２２，２３，２４，２５に密着する形で被せられる。なお、熱伝導成形体１０の表側には、金属製の放熱板３０が載せられている。放熱対象物２０の各電子部品２２等から発生した熱は、熱伝導成形体１０へ移動し、更に放熱板３０へ移動することで、放熱対象物２０の各電子部品２２等が冷却される。

以上のように、熱伝導成形体は、放熱対象物の形状に倣った形を備えており、確実に放熱対象物に密着して熱対策や保護等を行うことができる。

熱伝導成形体の形状は、目的に応じて適宜、設定されればよく、例えばシート状であってもよい。

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

〔実施例１〜８及び比較例１〜８〕
（組成物の作製）
スチレン系エラストマー１００質量部に対して、プロセスオイル、離型剤、重金属不活性化剤、酸化防止剤、水酸化アルミニウム、及び黒鉛を、表１及び表２に示される割合（質量部）で配合し、それらの混合物をラボプラストミル（二軸押し出し機、製品名「４Ｃ１５０−１」、東洋精機製作所製）を用いて１００ｒｐｍ、２００℃の条件で７分間混錬することで実施例１〜８の各組成物を得た。各組成物は、１００℃以下まで放冷された後、ラボプラストミルから取り出され、後述する次工程（成形体の作製）で用いられた。

なお、各実施例で使用した各成分（材料）は、以下の通りである。
「スチレン系エラストマー」：ＳＥＥＰＳ（水添スチレン・イソプレン・ブタジエン・ブロック共重合体）、商品名「セプトン ４０５５」、株式会社クラレ製
「プロセスオイル」：石油系炭化水素、商品名「ダイアナプロセスオイル ＰＷ−３８０」、出光興産株式会社製
「離型剤」：ソルビタンモノステアレート、商品名「レオドール ＳＰ−Ｓ１０Ｖ」、花王株式会社製
「重金属不活性化剤」：Ｎ’１,Ｎ’１２−ビス（２−ヒドロキシベンゾイル）ドデカンジヒドラジド、商品名「アデカスタブ ＣＤＡ−６」、株式会社ＡＤＥＫＡ製
「酸化防止剤」：ペンタエリトリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオナート］（ヒンダードフェノール系酸化防止剤）、商品名「ＩＲＧＡＮＯＸ ＃１０１０」、ＢＡＳＦジャパン株式会社製

「水酸化アルミニウム（１μｍ）」：平均粒径１μｍ、ＤＯＰ吸油量４７ｍＬ／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積４．７ｍ^２／ｇ、軽装かさ密度０．２５ｇ／ｃｍ^３、重装かさ密度０．５１ｇ／ｃｍ^３、球状、商品名「ＢＦ０１３」、日本軽金属株式会社製
「水酸化アルミニウム（１０μｍ）」：平均粒径１０μｍ、ＤＯＰ吸油量３２ｍＬ／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積０．７ｍ^２／ｇ、軽装かさ密度０．８３ｇ／ｃｍ^３、重装かさ密度１．２３ｇ／ｃｍ^３、球状、商品名「ＢＦ０８３」、日本軽金属株式会社製
「水酸化アルミニウム（２７μｍ）」：平均粒径２７μｍ、ＤＯＰ吸油量２７ｍＬ／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積３．１ｍ^２／ｇ、軽装かさ密度０．８５ｇ／ｃｍ^３、重装かさ密度１．３３ｇ／ｃｍ^３、球状、商品名「ＳＢ３０３」、日本軽金属株式会社製
「水酸化アルミニウム（８０μｍ）」：平均粒径８０μｍ、ＤＯＰ吸油量２８ｍＬ／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積０．２ｍ^２／ｇ、軽装かさ密度１．３３ｇ／ｃｍ^３、重装かさ密度１．５１ｇ／ｃｍ^３、球状、商品名「ＳＢ７３」、日本軽金属株式会社製
「水酸化アルミニウム（１０５μｍ）」：平均粒径１０５μｍ、ＤＯＰ吸油量２７ｍＬ／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積０．１ｍ^２／ｇ、軽装かさ密度１．２８ｇ／ｃｍ^３、重装かさ密度１．４５ｇ／ｃｍ^３、球状、商品名「ＳＢ９３」、日本軽金属株式会社製
「表面処理水酸化アルミニウム（１０μｍ）」：平均粒径１０μｍ、ＤＯＰ吸油量１２ｍＬ／１００ｇ、軽装かさ密度０．８０ｇ／ｃｍ^３、重装かさ密度１．３０ｇ／ｃｍ^３、球状、商品名「ＢＸ０５３Ｔ」、日本軽金属株式会社製

「人造黒鉛（１０μｍ）」：平均粒径１０μｍ、真比重２．２ｇ／ｃｍ^３、嵩比重０．３ｇ／ｃｍ^３、板状、商品名「ＵＦ−Ｇ３０」、昭和電工株式会社製
「膨張済み黒鉛（１０μｍ）」：平均粒径１０μｍ、真比重２．２６ｇ／ｃｍ^３、商品名「Ｅ１５００」、西村黒鉛株式会社製
「膨張済み黒鉛（７５μｍ）」：平均粒径７５μｍ、真比重２．２６ｇ／ｃｍ^３、商品名「Ｅ２００」、西村黒鉛株式会社製
「膨張済み黒鉛（２５０μｍ）」：平均粒径２５０μｍ、真比重２．２６ｇ／ｃｍ^３、商品名「Ｅ４０」、西村黒鉛株式会社製

（成形体の作製）
５０ｔｏｎプレス機（製品名「油圧成型機 Ｃ型」、株式会社岩城工業製）にセットされた金型（６０ｍｍ×６０ｍｍ）を１８０℃で１分間加熱した後、上述した各組成物を金型内に投入した。続いて、金型をプレス（加圧条件：約２ｔｏｎ）で挟んだ状態で１分間、１８０℃で加熱し、その後、金型を常温の冷却プレスで挟んだ状態で２分間冷却した。そして、冷却後の金型から、シート状の成形体（６０ｍｍ×６０ｍｍ×１ｍｍ）を取り出した。また、同様にして、各組成物を用いて、厚みの異なるシート状の成形体（６０ｍｍ×６０ｍｍ×６ｍｍ、６０ｍｍ×６０ｍｍ×１２ｍｍ）も作製した。また、同様に後述する難燃性を評価するための成形体（１２５ｍｍ×１３ｍｍ×１ｍｍ）も作製した。このようにして、実施例１〜８及び比較例１〜８の各組成物からなる成形体を得た。

〔評価〕
実施例１〜８及び比較例１〜８の成形体について、以下に示される方法により、硬度、熱伝導率、体積抵抗率、耐電圧、比重、混合性、成形性、圧縮永久歪、フィラーのブルーム、難燃性及びオイルブリードを評価した。

（硬度）
各実施例等の成形体から、６０ｍｍ×３０ｍｍ×１２ｍｍサイズに切り出したものを試験片とした。また、ゴム硬度計用定圧荷重器（有限会社エラストロン製）とアスカーＣ硬度計を用意した。試験片に硬度計の押針を接触させ、荷重がすべてかかった時点から３０秒後の硬度計の値を読み取り、それを硬度（アスカーＣ）とした。結果は、表１及び表２に示した。

（熱伝導率）
各実施例等の成形体から、３０ｍｍ×３０ｍｍ×１２ｍｍサイズに切り出した２つの切片を１組の試験片とした。そして、その１組の試験片の間でポリイミドセンサーを挟み、ホットディスク法によって、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）を測定した。なお、測定には、ホットディスク熱特性測定装置（製品名「ＴＰＳ５００」、Ｈｏｔ Ｄｉｓｋ社製）を用いた。結果は、表１及び表２に示した。

（体積抵抗率）
各実施例等の成形体（６０ｍｍ×６０ｍｍ×６ｍｍ）を試験片とした。測定装置（製品名「Ｈｉｒｅｓｔａ−ＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）」、三菱化学株式会社製）を用いて、各試験片の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を測定した。なお、測定に使用したプローブはＵＲＳであり、印加電圧は１０００Ｖであり、時間（タイマー）は１０秒であった。結果は、表１及び表２に示した。

（耐電圧）
各実施例等の成形体（６０ｍｍ×６０ｍｍ×６ｍｍ）を試験片とした。測定装置として、耐電圧試験機（製品名「ＴＯＳ５１０１」、菊水電子工業株式会社製）を用意した。試験片を一対の電極で挟んだ状態で、印加電圧を徐々に上げていき、短絡したところを耐電圧の値とした。なお、測定時の電圧レンジは、ＡＣ１０ｋＶであり、電流は、１０ｍＡ（ＵＰＰＥＲ）、０．１ｍＡ（ＬＯＷＥＲ）であった。結果は、表１及び表２に示した。

（比重）
各実施例等の成形体について、比重測定天秤（製品名「ＡＧ２０４」、メトラー・トレド株式会社製）を用いて比重（ｇ／ｃｍ^３）を測定した。なお、比重の計算式は、以下の通りである。結果は、表１及び表２に示した。
比重＝大気中での成形体の質量／（大気中での成形体の質量−水中での成形体の質量）

（混合性）
各実施例等の成形体の作製時に、各成分を混ぜ合わせて得られる混合物の状態（ラボプラストミルに投入される前の状態）を、目視で観察して、各実施例等の成形体に利用される組成物の混合性を評価した。評価基準は、以下の通りである。結果は、表１及び表２に示した。
＜評価基準＞
「べたつきが少なく粉体状であり、流動性が良い場合」 ・・・・・「◎」
「べたつきはあるが粉体状であり、ある程度の流動性がある場合」 ・・・・・「○」
「べたつきがひどく塊状であり、流動性が悪い場合」 ・・・・・「×」

（成形性）
上述した各実施例等の成形体の成形時に、成形体が金型から容易に剥がれるか否かによって成形性を判定した。成形体が金型から容易に剥がれる場合、「成形性が良好」と判定し、成形体が金型から容易に剥がれない場合、「成形性が不良」と判定した。結果は、表１及び表２に示した。なお、表１及び表２において、「成形性が良好」は記号「◎」で示し、「成形性が不良」を記号「×」で示した。

（圧縮永久歪（復元性））
各実施例等の成形体（６０ｍｍ×６０ｍｍ×１２ｍｍ）について、成形体を指で押しつぶし変形させて、一定時間目視にて形状変形の戻りを確認することで、簡易的に、圧縮永久歪を評価した。結果は、表１及び表２に示した。なお、指で押しつぶした後、１０分以内に形状が復元した場合、圧縮永久歪の結果を、「◎」と表し、１０分以内に形状が復元しなかった場合、圧縮永久歪の結果を、「×」と表した。

（フィラーのブルーム）
各実施例等の成形体の表面に、フィラーが現れているか否かを目視で確認した。結果は、表１及び表２に示した。なお、表１及び表２において、成形体の表面にフィラーが現れていない場合を、記号「◎」で表し、成形体の表面にフィラーが現れている場合を、記号「×」で表した。

（難燃性）
各実施例等の成形体（１２５ｍｍ×１３ｍｍ×１ｍｍ）について、ＵＬ９４の垂直燃焼試験と同様にして、難燃性を評価した。結果は、表１及び表２に示した。

（オイルブリード）
各実施例等の成形体から、１０ｍｍ×１０ｍｍ×６ｍｍサイズに切り出したものを試験片とした。試験片を薬包紙上に静置した状態で、６０℃の恒温槽内に入れ、２４時間放置した。その後、恒温槽内から、試験片が載せられた薬包紙を取り出し、薬包紙へのオイルの滲み出しを目視で確認した。
＜評価基準＞
試験片から薬包紙にオイルの滲み出しが全く無い、又は殆ど無い場合 ・・・・・「◎」
試験片全体から薬包紙にオイルの滲み出しが見られた場合 ・・・・・「×」

表１に示されるように、実施例１〜８の成形体は、熱伝導性、絶縁性、低硬度性、成形性等に優れ、かつオイルブリードの発生が抑制された。

表２に示されるように、比較例１の成形体は、熱伝導フィラーとして、水酸化アルミニウム（平均粒径：１０μｍ）と共に、人造黒鉛（平均粒径：１０μｍ）を含む場合である。比較例１の成形体は、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）が低い結果となった。このように、シート状の成形体の厚み方向の熱伝導率が低くなった原因は、使用した人造黒鉛の形状が扁平であり、そのような人造黒鉛が、成形体内において、シートの面方向に沿って配されたためと推測される。

比較例２の成形体は、熱伝導フィラーとして、水酸化アルミニウム（平均粒径：１０μｍ）と共に、平均粒径の大きな膨張済み黒鉛（平均粒径：７５μｍ）を含む場合である。比較例２の成形体は、耐電圧（ｋＶ）が低い結果となった。

比較例３の成形体は、熱伝導フィラーとして、水酸化アルミニウム（平均粒径：１０μｍ）と共に、平均粒径の大きな膨張済み黒鉛（平均粒径：２５０μｍ）を含む場合である。比較例３の成形体は、硬度（アスカーＣ）が高すぎであり、体積抵抗率（Ω・ｃｍ）及び耐電圧（ｋＶ）が共に低い結果となった。

比較例４の成形体は、熱伝導フィラーとして、水酸化アルミニウム（平均粒径：１０μｍ）と共に、平均粒径の大きな膨張黒鉛（平均粒径：１８０μｍ）を含む場合である。比較例４の成形体は、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）が低い結果となった。

比較例５の成形体は、平均粒径の小さな水酸化アルミニウム（平均粒径：１μｍ）と共に、膨張済み黒鉛（平均粒径：１０μｍ）を含む場合である。比較例５の成形体は、指で押しつぶされた後、１０分以内に形状が復元しなかったため、圧縮永久歪の結果が悪く、復元性に問題があった。

比較例６の成形体は、平均粒径の大きな水酸化アルミニウム（平均粒径：２７μｍ）と共に、膨張済み黒鉛（平均粒径：１０μｍ）を含む場合である。比較例６の成形体は、表面にフィラーのブルームが見られた。

比較例７の成形体は、平均粒径の大きな水酸化アルミニウム（平均粒径：８０μｍ）と共に、膨張済み黒鉛（平均粒径：１０μｍ）を含む場合である。比較例７の成形体は、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）が低く、耐電圧（ｋＶ）も低い結果となった。また、比較例７の成形体は、表面にフィラーのブルームが見られると共に、オイルブリードも発生した。

比較例８の成形体は、平均粒径の大きな水酸化アルミニウム（平均粒径：１０５μｍ）と共に、膨張済み黒鉛（平均粒径：１０μｍ）を含む場合である。比較例８の成形体は、体積抵抗率（Ω・ｃｍ）及び耐電圧（ｋＶ）が共に低く、しかも、表面にフィラーのブルームと、オイルブリードも見られた。

１０…熱伝導成形体、１１…本体部、１２，１３，１４，１５…収容部、２０…放熱対象物（基板装置）、２１…基板、２２，２３，２４，２５…電子部品（発熱性部品）、３０…放熱板

Claims (5)

1. スチレン系エラストマー１００質量部と、
   石油系炭化水素からなるプロセスオイル４００〜５４０質量部と、
   平均粒径が３μｍ〜２０μｍである水酸化アルミニウム９５０質量部〜１３５０質量部と、
   平均粒径が３μｍ〜２０μｍである膨張済み黒鉛７０質量部〜８０質量部とが配合されてなり、
   前記水酸化アルミニウムの前記平均粒径と、前記膨張済み黒鉛の前記平均粒径との差が、５μｍ以内である熱伝導エラストマー組成物。
2. 前記水酸化アルミニウムは、表面処理された表面処理水酸化アルミニウムを有し、
   前記表面処理水酸化アルミニウムの配合量が、４００質量部以下である請求項１に記載の熱伝導エラストマー組成物。
3. 前記プロセスオイルの配合量が、４３０〜５３０質量部である請求項１又は請求項２に記載の熱伝導エラストマー組成物。
4. 前記膨張済み黒鉛が、鱗片状の黒鉛と、粒状及び／又は塊状の黒鉛とが混在した状態となっている請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の熱伝導エラストマー組成物。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の熱伝導エラストマー組成物を成形してなる熱伝導成形体。

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