JP2019210442A

JP2019210442A - 熱伝導性シリコーン低比重シート

Info

Publication number: JP2019210442A
Application number: JP2018110683A
Authority: JP
Inventors: 靖久石原; Yasuhisa Ishihara; 淳一塚田; Junichi Tsukada; 晃洋遠藤; Akihiro Endo
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2019-12-12
Also published as: TW202000762A; WO2019235042A1

Abstract

【課題】低比重と熱伝導性を両立できる熱伝導性シリコーン低比重シートを提供することを目的とする。【解決手段】オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、熱伝導性充填材と化学発泡剤としてアゾ化合物を含むシート状の硬化性熱伝導性シリコーン組成物の加熱発泡硬化物からなり、加熱硬化前の前記熱伝導性シリコーン組成物の比重を１とした場合に、前記加熱発泡硬化物の比重が０．７以下であることを特徴とする熱伝導性シリコーン低比重シート。【選択図】なし

Description

本発明は、熱伝導性シリコーン低比重シートに関する。

パーソナルコンピューター、携帯電話等の電子機器に使用されるＣＰＵ、ドライバＩＣやメモリー等の電子部品は、高性能化・高速化・小型化・高集積化に伴い、それ自身が大量の熱を発生するようになり、その熱によるチップの温度上昇はチップの動作不良、破壊を引き起こす。そのため、動作中のチップの温度上昇を抑制するための多くの熱放散方法及びそれに使用する熱放散部材が提案されている。

近年、特に車載用リチウムイオンバッテリーの熱放散部材の需要が増えている。具体的な使用箇所は、バッテリーセルとセル筐体の界面やバッテリーモジュールとバッテリー筐体の界面である。熱放散部材にはシートタイプやグリースタイプがあるが、実装のし易さなどからシートタイプが好んで使用されている場合が多い。また使用環境温度が−４０℃から７０℃とされており、幅広い温度環境に曝されるため、熱伝導性シートのベースポリマーとしてはシリコーンが用いられる事が多い。また、電気自動車などに用いられるリチウムイオンバッテリーの車体に占める割合は大きいため必然的にリチウムイオンバッテリーの放熱に使用される放熱シートの使用量も非常に大きくなるところ、一般的に放熱シートは比重が大きいため全体重量に対して占める割合が大きく、電気自動車などの軽量化を進めるうえで問題となっている。

そこで、放熱シートが全体重量に対して占める割合を低減するために放熱シートの比重を小さくする技術が検討されており、例えば、発泡技術を用いた熱伝導性シートがいくつか検討されている。特許文献１、２では、熱伝導性発泡シートと通常の熱伝導性シートとの複合シートであることが特徴となっているが、製造方法が煩雑になり、汎用性に乏しい。

特許文献３では、熱伝導性発泡シートの厚みが０．３ｍｍ以下と規定しているが、リチウムイオンバッテリーなどを想定した場合、０．３ｍｍ以下のシート厚みでは、車載用リチウムイオンバッテリーの部品公差を十分に吸収できない。

特許文献４、５では、ベースポリマーとしてアクリル系樹脂が用いられているが、アクリル系樹脂は耐熱性、耐寒性、長期信頼性に乏しい。

一方、特許文献６−８では、シリコーンゴムスポンジについて検討しており、シリコーン組成物に化学発泡剤を添加することで、シリコーンゴムスポンジが得られることが報告されている。しかし、上記特許文献では実際に熱伝導性を付与した実施例等の記載はなく、また用途に関する詳細な記載もない。

特開２０１７−１８３６１７号公報特許第５９５１１５９号公報特開２０１４−２０９５３７号公報特許５０６８９１９号公報特許４５３１３５４号公報特開２００７−３０２８２７号公報特開２００６−７７０９９号公報特開平１０−１８２９７２号公報

その他の放熱シートの比重を小さくする技術として放熱シートに用いる熱伝導性充填材の充填量を減らすことが挙げられる。しかし熱伝導性フィラーの充填量を減らせば放熱シートの比重は小さくなるが、熱伝導性を犠牲にしてしまう。また、用いる熱伝導性充填材として、水酸化アルミニウムのような比重の小さいものを用いることも考えられるが、低比重化の効果は小さい。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、低比重と熱伝導性を両立できる熱伝導性シリコーン低比重シートを提供することを目的とする。また、本発明は、前記熱伝導性シリコーン低比重シートを用いることにより発熱部品から放熱させる熱伝導性シリコーン低比重シートの使用方法を提供することも目的とする。

上記課題を達成するために、本発明では、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、熱伝導性充填材と化学発泡剤としてアゾ化合物を含むシート状の硬化性熱伝導性シリコーン組成物の加熱発泡硬化物からなり、加熱硬化前の前記熱伝導性シリコーン組成物の比重を１とした場合に、前記加熱発泡硬化物の比重が０．７以下であることを特徴とする熱伝導性シリコーン低比重シートを提供する。

本発明では、加熱硬化前の熱伝導性シリコーン組成物の比重を１とした場合に、加熱発泡硬化物の比重が０．７以下であることを必須条件とする。加熱発泡硬化物の比重が０．７以下であれば、低比重と熱伝導性を両立できる熱伝導性シリコーン低比重シートとなる。一方、前記加熱発泡硬化物の比重が０．７を超えると低比重化の効果が小さく熱伝導性シートの軽量化に貢献しない。

この場合、前記硬化性熱伝導性シリコーン組成物の熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。

０．７Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、発熱部品からの熱を十分冷却部品に伝えることができる。

本発明では、前記硬化性熱伝導性シリコーン組成物が白金触媒による付加反応によって硬化するものであっても、また、過酸化物によって硬化するものであってもよい。

また、本発明は、前記熱伝導性シリコーン低比重シートを発熱部品と冷却部品の間に実装し、圧縮することで前記加熱発泡硬化物内の空隙が潰された前記熱伝導性シリコーン低比重シートを用いることにより発熱部品から放熱させることを特徴とする熱伝導性シリコーン低比重シートの使用方法も提供する。

本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートの使用方法であれば、低比重と熱伝導性を両立できるうえ、発熱部品からの熱を冷却部品にスムーズに伝えることができる。

以上のように、本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートであれば、熱伝導性シート中に微細な空隙を有するスポンジ状であるため比重を小さくすることができ、かつ必要な熱伝導性を有することができる。そして発熱部品（発熱体）と冷却部品の冷却部位の界面に本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートを実装させる際に十分な圧力を用いて前記熱伝導性シリコーン低比重シートを圧縮する事で、微細な空隙が潰されるため発熱部品からの熱が冷却部品にスムーズに伝わって前記発熱部品から効率よく放熱させることができる。

上述のように、低比重と熱伝導性を両立できる熱伝導性シリコーン低比重シートの開発が求められていた。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、熱伝導性シート中に微細な空隙を設けて、スポンジ状にすることで、比重を小さくすることができることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、熱伝導性充填材と化学発泡剤としてアゾ化合物を含むシート状の硬化性熱伝導性シリコーン組成物の加熱発泡硬化物からなり、加熱硬化前の前記熱伝導性シリコーン組成物の比重を１とした場合に、前記加熱発泡硬化物の比重が０．７以下であることを特徴とする熱伝導性シリコーン低比重シートである。

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［硬化性熱伝導性シリコーン組成物］
本発明の硬化性熱伝導性シリコーン組成物は、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、熱伝導性充填材と化学発泡剤としてアゾ化合物を含み、シート状の形態を有するものである。以下、本発明の硬化性熱伝導性シリコーン組成物の構成成分について説明する。

［オルガノポリシロキサン］
本発明の硬化性熱伝導性シリコーン組成物は、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとして含む。前記オルガノポリシロキサンはさらに（Ａ）成分、（Ｃ）成分、（Ｇ）成分に分けられる。なお、（Ｃ）成分と（Ｇ）成分は前記ベースポリマーに必要に応じて含めることができる成分である。

［（Ａ）成分］
（Ａ）成分は、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンである。前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、ケイ素原子に結合したアルケニル基を１分子中に２個以上有するオルガノポリシロキサンであり、本発明のベースポリマーの主成分となるものである。通常は主鎖部分が基本的にジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなるのが一般的であるが、これは分子構造の一部に分枝状の構造を含んだものであってもよく、また環状体であってもよい。

前記（Ａ）成分は例えば以下の式で表されるオルガノポリシロキサンである。
Ｒ^１ _ａＳｉＯ_{（４−ａ）／２}
式中、Ｒ^１は独立して、置換または非置換の炭素原子数１〜１０、好ましくは１〜８の１価炭化水素基を表わし、ａは１．９０〜２．０５であり、１分子中に少なくとも２個の、ケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンである。（Ａ）成分の重合度は、好ましくは２０〜１２，０００、より好ましくは５０〜１０，０００である。

上記Ｒ^１としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基およびオクタデシル基等のアルキル基；シクロペンチル基およびシクロヘキシル基等のシクロアルキル基；フェニル基、トリル基、キシリル基およびナフチル基等のアリール基；ベンジル基、フェネチル基および３−フェニルプロピル基等のアラルキル基；３，３，３−トリフルオロプロピル基および３−クロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基；ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基およびヘキセニル基等のアルケニル基等が挙げられる。

［（Ｃ）成分］
（Ｃ）成分は、表面処理剤としてのオルガノポリシロキサンである。

本発明のベースポリマーには、組成物調製時に（Ｂ）成分である熱伝導性充填材を疎水化処理し、（Ａ）成分であるオルガノポリシロキサンとの濡れ性を向上させ、（Ｂ）成分である熱伝導性充填材を（Ａ）成分からなるマトリックス中に均一に分散させることを目的として、（Ｃ）成分の表面処理剤を配合することができる。前記（Ｃ）成分としては、特に下記に示す（Ｃ−１）成分及び（Ｃ−２）成分が好ましい。

（Ｃ−１）成分：下記一般式（１）
Ｒ^２ _ａＲ^３ _ｂＳｉ（ＯＲ^４）_{４−ａ−ｂ} （１）
（式中、Ｒ^２は独立に炭素原子数６〜１５のアルキル基であり、Ｒ^３は独立に非置換又は置換の炭素原子数１〜１０の１価炭化水素基であり、Ｒ^４は独立に炭素原子数１〜６のアルキル基であり、ａは１〜３の整数、ｂは０〜２の整数であり、但しａ＋ｂは１〜３の整数である。）で表されるアルコキシシラン化合物である。

上記一般式（１）において、Ｒ^２で表されるアルキル基としては、例えば、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基等が挙げられる。このＲ^２で表されるアルキル基の炭素原子数が６〜１５の範囲を満たすと（Ａ）成分の濡れ性が十分に向上し、取り扱い性がよく、組成物の低温特性が良好なものとなる。

Ｒ^３で表される非置換又は置換の１価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などのアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、メチルベンジル基等のアラルキル基、並びにこれらの基に炭素原子が結合している水素原子の一部又は全部が、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子、シアノ基などで置換された基、例えば、クロロメチル基、２−ブロモエチル基、３−クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基、シアノエチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシル基等が挙げられ、代表的なものは炭素原子数が１〜１０、特に代表的なものは炭素原子数が１〜６のものであり、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、クロロメチル基、ブロモエチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等の炭素原子数１〜３の非置換又は置換のアルキル基及びフェニル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基等の非置換又は置換のフェニル基が挙げられる。

（Ｃ−２）成分：下記一般式（２）

（式中、Ｒ^５は独立に炭素原子数１〜６のアルキル基であり、ｃは５〜１００、好ましくは５〜７０、特に１０〜５０の整数である。）
で表される分子鎖片末端がトリアルコキシシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサンである。上記一般式（２）において、Ｒ^５で表されるアルキル基は、上記一般式（１）中のＲ⁴で表されるアルキル基と同種のものである。

（Ｃ）成分の表面処理剤として、（Ｃ−１）成分と（Ｃ−２）成分のいずれか一方又は両者を組み合わせて配合することができる。（Ｃ）成分としては、（Ａ）成分１００質量部に対して０．０１〜５０質量部とすることができ、特に０．１〜３０質量部であることが好ましい。

［（Ｇ）成分］
（Ｇ）成分はオルガノハイドロジェンポリシロキサンであって、付加反応硬化をするための成分である。

（Ｇ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、１分子中に平均で２個以上、好ましくは２〜１００個のケイ素原子に直接結合する水素原子（Ｓｉ−Ｈ基）を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり、（Ａ）成分の架橋剤として作用する成分である。即ち、（Ｇ）成分中のＳｉ−Ｈ基と（Ａ）成分中のアルケニル基と後述の（Ｄ）成分の白金触媒により促進されるヒドロシリル化反応により付加して、架橋構造を有する３次元網目構造を与える。

オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均構造式（３）で示されるものを用いることができるが、これに限定されるものではない。

（式中、Ｒ^６は独立に脂肪族不飽和結合を含有しない非置換又は置換の１価炭化水素基あるいは水素原子であるが、少なくとも２個は水素原子であり、ｎは１以上の整数である。）

式（３）中、Ｒ^６の水素以外の脂肪族不飽和結合を含有しない非置換又は置換の１価炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などのアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、メチルベンジル基等のアラルキル基、並びにこれらの基に炭素原子が結合している水素原子の一部又は全部が、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子、シアノ基などで置換された基、例えば、クロロメチル基、２−ブロモエチル基、３−クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基、シアノエチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシル基等が挙げられ、代表的なものは炭素原子数が１〜１０、特に代表的なものは炭素原子数が１〜６のものであり、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、クロロメチル基、ブロモエチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等の炭素原子数１〜３の非置換又は置換のアルキル基及びフェニル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基等の非置換又は置換のフェニル基である。また、Ｒ^６は全てが同一であることに限定されない。

（Ｇ）成分の添加量は、（Ｇ）成分由来のＳｉ−Ｈ基が（Ａ）成分由来のアルケニル基１モルに対して０．１〜５．０モルとなる量、望ましくは０．３〜２．０モル、更に好ましくは０．５〜１．０モルとなる量である。

［熱伝導性充填材］
熱伝導性充填材（（Ｂ）成分）は、非磁性の銅やアルミニウム等の金属、アルミナ、シリカ、マグネシア、ベンガラ、ベリリア、チタニア、ジルコニア等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化硼素等の金属窒化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、人工ダイヤモンドあるいは炭化珪素等一般に熱伝導充填材とされる物質を用いることができる。また粒径（平均粒径）は０．１〜２００μｍを用いることができ、１種または２種以上を複合して用いても良い。この場合、異種の熱伝導性充填材どうしを複合してもよく、同種で平均粒径の異なる熱伝導性充填材どうしを複合してもよい。なお、上記平均粒径は、体積基準の累積平均粒径（メディアン径）の値であり、例えば、日機装（株）製の粒度分析計であるマイクロトラックＭＴ３３００ＥＸにより測定できる。

（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して２００〜２，５００質量部であることができ、好ましくは３００〜１，５００質量部である。

［化学発泡剤］
化学発泡剤（（Ｈ）成分）は、加熱すると常圧高温環境下で気体が発生する。本発明で用いるアゾ化合物は熱分解によって窒素を発生し、発泡効率がよい。アゾ化合物としては、例えば、ジメチル１，１’−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボキシレート）、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、アゾシクロへキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、２，２’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル、２，２’−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、１，１’−アゾビス（１−アセトキシ−１−フェニルエタン）、バリウムアゾジカルボキシレート、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−メチルカルボキシレート）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス〔Ｎ−（２−プロペニル）−２−メチルプロピオンアミド〕等が挙げられる。これらの中でも特に、分子内にシリコーンゴムの硬化を阻害する硫黄化合物、リン酸塩類、強いアミン類などを持たない有機アゾ化合物、例えば、ジメチル１，１’−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボキシレート）、アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル、２，２’−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリル、１，１’−アゾビス（１−アセトキシ−１−フェニルエタン）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−メチルカルボキシレート）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス〔Ｎ−（２−プロペニル）−２−メチルプロピオンアミド〕等を使用することがより好ましい。これらの有機アゾ発泡剤は、単独で使用しても２種以上を組み合わせて使用してもよい。

化学発泡剤（（Ｈ）成分）の配合量は、（Ａ）成分の１００質量部に対して、０．５〜５０質量部、好ましくは１．０〜２０質量部とすることができる。配合量が０．５質量部以上であれば発生ガスの量が十分となり、得られる硬化物がスポンジ状態となりやすく、５０質量部以下であれば、（Ｈ）成分を他の成分と十分に混合することができ、また加熱発泡硬化時に発生するガス量も十分となる。

［任意成分］
本発明では、所望の熱伝導性低比重シートを得るために硬化性熱伝導性シリコーン組成物がさらに任意成分を含むことができる。任意成分としては、例えば、付加反応硬化をするための成分である白金触媒（（Ｄ）成分）、付加反応制御剤（（Ｅ）成分）、過酸化物による硬化をするための成分である過酸化物（（Ｆ）成分）を挙げることができる。以下、（Ｄ）〜（Ｆ）成分について説明する。

［（Ｄ）成分］
（Ｄ）成分は、白金触媒である。前記白金触媒は、（Ａ）成分由来のアルケニル基と、（Ｇ）成分由来のＳｉ−Ｈ基の付加反応を促進するための触媒であり、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の白金触媒が挙げられる。その具体例としては、例えば、白金単体（白金黒を含む）、Ｈ_２ＰｔＣｌ_４・ｎＨ_２Ｏ、Ｈ_２ＰｔＣｌ_６・ｎＨ_２Ｏ、ＮａＨＰｔＣｌ_６・ｎＨ_２Ｏ、ＫＨＰｔＣｌ_６・ｎＨ_２Ｏ、Ｎａ_２ＰｔＣｌ_６・ｎＨ_２Ｏ、Ｋ_２ＰｔＣｌ_４・ｎＨ_２Ｏ、ＰｔＣｌ_４・ｎＨ_２Ｏ、ＰｔＣｌ_２、Ｎａ_２ＨＰｔＣｌ_４・ｎＨ_２Ｏ（但し、式中、ｎは０〜６の整数であり、好ましくは０又は６である。）等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩、アルコール変性塩化白金酸（米国特許第３，２２０，９７２号明細書参照）、塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス（米国特許第３，１５９，６０１号明細書、同第３，１５９，６６２号明細書、同第３，７７５，４５２号明細書参照）、白金をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの、塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン、特にビニル基含有環状シロキサンとのコンプレックスなどが挙げられる。

（Ｄ）成分の使用量は、いわゆる触媒量でよく、（Ａ）成分に対する白金原子の質量換算で０．１〜１，０００ｐｐｍ程度とすることができる。

［（Ｅ）成分］
（Ｅ）成分は、反応制御剤である。前記（Ｅ）成分として付加反応制御剤を使用することができる。付加反応制御剤は、通常の付加反応硬化型シリコーン組成物に用いられる公知の付加反応制御剤を全て用いることができる。例えば、１−エチニル−１−ヘキサノール、３−ブチン−１−オールなどのアセチレン化合物や各種窒素化合物、有機リン化合物、オキシム化合物、有機クロロ化合物等が挙げられる。使用量としては、（Ａ）成分１００質量部に対して０．０１〜１質量部程度が望ましい。

［（Ｆ）成分］
（Ｆ）成分は、有機過酸化物である。前記有機過酸化物は前記（Ａ）成分を硬化させるために使用する加硫剤である。有機過酸化物は一種単独で使用しても二種以上を組み合わせて使用してもよい。有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−ビス（２，５−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、１，６−ヘキサンジオール−ビス−ｔ−ブチルパーオキシカーボネート等が挙げられる。

有機過酸化物の添加量は加硫剤としての有効量でよく、例えば（Ａ）成分１００質量部に対して好ましくは０．１〜１５質量部、特に好ましくは０．２〜１０質量部である。該添加量がこの範囲内にあると、該添加量の増加に応じて硬化速度が向上しやすいので、経済的に有利となりやすく、また、得られる硬化物から未反応物や分解残査を短時間で除去しやすい。

［熱伝導性シリコーン低比重シート］
本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートは、オルガノポリシロキサン（上記（Ａ）成分など）をベースポリマーとし、熱伝導性充填材（（Ｂ）成分）と化学発泡剤（（Ｈ）成分）としてアゾ化合物を含む組成物をシート状に成形したシート状の硬化性熱伝導性シリコーン組成物の加熱発泡硬化物からなり、加熱硬化前の前記熱伝導性シリコーン組成物の比重を１とした場合に、前記加熱発泡硬化物の比重が０．７以下である。

本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートは、熱伝導性シート中に微細な空隙を設けてスポンジ状にすることで低比重化している。化学発泡剤を含む熱伝導性シリコーン組成物が加熱硬化すると同時に、化学発泡剤の熱による分解で発生した気体が熱伝導性シート内部に微細な空隙を形成することで、熱伝導性シリコーン低比重シートが得られる。そして発熱体と冷却部位の界面に実装させる際に十分な圧力を用いて熱伝導性シリコーン低比重シートを圧縮する事で、微細な空隙が潰されて発熱体からの熱を冷却部位にスムーズに伝える事ができる。

［熱伝導性低比重シートの比重］
熱伝導性低比重シートの比重は、加熱硬化前の硬化性熱伝導性シリコーン組成物の比重を１とした場合に、加熱発泡硬化物の比重が０．７以下であり、０．６以下であることが好ましい。０．７を超えると低比重化の効果が小さいため熱伝導性シートの軽量化に貢献しない。なお、比重はＪＩＳＫ６２４９に準拠して測定した。

［熱伝導率］
熱伝導率はＩＳＯ２２００７−２に準拠して測定した。用いた装置は京都電子製TPA-501である。化学発泡させる前の硬化性熱伝導性シリコーン組成物の熱伝導率は０．７Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましい。より好ましくは１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。０．７Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば発熱体からの熱を十分冷却部位に伝えることができる。

［熱伝導性低比重シートの硬度］
熱伝導性低比重シートの硬度は、アスカ―Ｃで５０以下が好ましく、より好ましくは４０以下１以上である。本発明の熱伝導性低比重シートは圧縮されて優れた熱伝導性を発揮するので、熱伝導性低比重シートの硬度がアスカ―Ｃ５０以下であれば、圧縮するために発熱部品に大きな応力が掛かかることはない。

［熱伝導性低比重シートの厚み］
熱伝導性低比重シートの厚みは０．３５ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは０．７５ｍｍ以上である。０．３５ｍｍ以上であれば発熱部品、冷却部品など部材の公差を吸収できるため密着性を維持できる。

［硬化方法］
本発明に用いる硬化性熱伝導性シリコーン組成物の硬化方法は、加熱硬化させることが必要であるが、硬化機構について特に限定はない。好ましくは、付加反応硬化や過酸化物による硬化を伴って加熱硬化させる。

［熱伝導性シリコーン低比重シートの製造方法］
本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートは、ベースポリマーとしてのオルガノポリシロキサン、熱伝導性充填材、及び化学発泡剤としてアゾ化合物を含む組成物をシート状に成形し、得られたシート状の硬化性熱伝導性シリコーン組成物を加熱して発泡・硬化することにより得ることができる。このように化学発泡剤を熱伝導性シリコーン組成物に添加して、加熱硬化させると同時に、化学発泡剤の熱による分解で気体を発生し熱伝導性シート内部に微細な空隙を形成させることで、スポンジ状の熱伝導性シリコーン低比重シートが得られる。

本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートは、熱伝導性シート中に微細な空隙を形成してスポンジ状にすることで低比重化しており、化学発泡剤を含む熱伝導性シリコーン組成物が加熱硬化すると同時に、化学発泡剤の熱による分解で発生した気体が熱伝導性シート内部に微細な空隙を形成することで得られる。このため本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートは、スポンジ状にすることで低比重化しているにもかかわらず、上記空隙以外の部分に熱伝導性充填材を十分に含むことができ、発熱体からの放熱を十分に行うことができる熱伝導性を備えるものとなっている。すなわち、本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートは低比重と熱伝導性を両立している。そして発熱体と冷却部位の界面に本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートを実装し、十分な圧力を用いて圧縮することにより微細な空隙が潰されて発熱体からの熱を冷却部位にスムーズに伝えて放熱することができる。すなわち本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートは発熱部品から放熱させる用途において優れた性能を発揮する。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［組成物の調製］
下記実施例および比較例に用いられている（Ａ）〜（Ｈ）成分を下記に示す。

（Ａ）成分：
平均重合度８０００の、ジメチルビニル基で両末端封止したジメチルポリシロキサン

（Ｂ）成分：
（Ｂ−１）平均粒径：１０μｍ：水酸化アルミニウム
（Ｂ−２）平均粒径：１μｍ：水酸化アルミニウム
（Ｂ−３）平均粒径：１μｍ：アルミナ

（Ｃ）成分：
下記化学式（４）で表される平均重合度３０である片末端がトリメトキシシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン

（Ｄ）成分：
５％塩化白金酸２−エチルヘキサノール溶液

（Ｅ）成分：
付加反応制御剤としてのエチニルメチリデンカルビノール

（Ｆ）成分：
過酸化物系硬化剤としてのＣ−２３Ｎ（信越化学工業製）

（Ｇ）成分：
下記化学式（５）で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン

上記式中、平均重合度は下記の通りである。
ｏ＝１８、ｐ＝２０

（Ｈ）成分：
１，１−アゾビス（シクロヘキサンー１−メチルカルボキシレート）

（Ａ）から（Ｈ）成分の所定量をニーダーで６０分間混練し熱伝導性シリコーン組成物を得た。

［成形方法］
得られた硬化性熱伝導性シリコーン組成物をテフロン（登録商標）シートに挟み込み、所定の厚みになるまでコールドプレスしてシート状の硬化性熱伝導性シリコーン組成物を得た。このシート状組成物を１９０℃／５分で加熱硬化させて熱伝導性シリコーン低比重シートを得た。

［評価方法］
・熱伝導性シリコーン組成物の熱伝導率：
得られた組成物の熱伝導率をTAP-501（京都電子製）を用いて測定した。
・熱伝導性シリコーン組成物の比重：
得られた組成物の比重を測定した。
・熱伝導性低比重シートの厚み：
熱伝導性シリコーン組成物を２ｍｍ厚にコールドプレスしたものを加熱硬化させた熱伝導性低比重シート（加熱発泡硬化物）の厚みをシックネスゲージを用いて測定した。
・熱伝導性低比重シートの比重：
熱伝導性シリコーン組成物を２ｍｍ厚にコールドプレスしたものを加熱硬化させた熱伝導性低比重シート（加熱発泡硬化物）の比重を測定した。
・熱伝導性低比重シートの硬度：
熱伝導性低比重シートを１０ｍｍなるまで重ねて、アスカ―Ｃ硬度計を用いて測定した。
・熱伝導性低比重シートの熱伝導率：
得られた熱伝導性低比重シートをＡＳＴＭＤ５４７０に準拠しTIM-Testerを用いて測定し、その時のシートの厚みを熱抵抗で割ることで熱伝導率を算出した。測定条件は５０℃、１００ｐｓｉ（０．６９ＭＰａ）である。

［実施例１〜５、比較例１〜３］
表１、２に示すように（Ａ）〜（Ｈ）成分を配合して実施例１〜５、比較例１〜３の硬化性熱伝導性シリコーン組成物を作製した。前記熱伝導性シリコーン組成物とその加熱発泡硬化物（熱伝導性シリコーン低比重シート）の評価結果を表１、２に示す。なお、表１，２では（Ａ）〜（Ｈ）成分の量を質量部で表す。

実施例のように、熱伝導性充填材を配合した熱伝導性シリコーン組成物に化学発泡剤を添加し、加熱硬化させるとともに前記化学発泡剤を発泡させることで、熱伝導性シリコーンシート内部に微細な空隙を形成し、低比重化させることができる。また微細な空隙が圧縮されることで、目的の熱伝導性を得ることができる。

比較例１のように、化学発泡剤を添加しないと熱伝導性シリコーンシート内部に微細な空隙が形成されず低比重化しない。比較例２では、熱伝導性充填材の添加量を減らして低比重化を試みたが、比重が変わらないうえ熱伝導率が低下してしまい、十分な熱伝導性を与えることができない。比較例３では熱伝導性フィラーを添加せずに化学発泡させたところ、低比重化には成功したが、熱伝導性が失われたため、必要な放熱効果が得られない。

このように、オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、熱伝導性充填材と化学発泡剤としてアゾ化合物を含むシート状の硬化性熱伝導性シリコーン組成物の加熱発泡硬化物は、加熱硬化時に化学発泡剤が発泡することで硬化物に微細な空隙を生じ、加熱前のシート状組成物に比べて比重が小さくなり熱伝導性シリコーン低比重シートとなる。本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートは、低比重と熱伝導性を両立しており、電子機器の放熱と軽量化に貢献することができる。このように本発明の熱伝導性シリコーン低比重シートは、熱伝導による電子部品など発熱部品の冷却（放熱）のために広く用いることができ、例えば発熱性電子部品の熱境界面とヒートシンク又は回路基板などの冷却部品の界面に介在し得る熱伝達材料となって、電子機器の軽量化に大きく貢献するものである。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims

オルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、熱伝導性充填材と化学発泡剤としてアゾ化合物を含むシート状の硬化性熱伝導性シリコーン組成物の加熱発泡硬化物からなり、加熱硬化前の前記熱伝導性シリコーン組成物の比重を１とした場合に、前記加熱発泡硬化物の比重が０．７以下であることを特徴とする熱伝導性シリコーン低比重シート。
前記硬化性熱伝導性シリコーン組成物の熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導性シリコーン低比重シート。
前記硬化性熱伝導性シリコーン組成物が白金触媒による付加反応によって硬化するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱伝導性シリコーン低比重シート。
前記硬化性熱伝導性シリコーン組成物が過酸化物によって硬化するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱伝導性シリコーン低比重シート。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱伝導性シリコーン低比重シートを発熱部品と冷却部品の間に実装し、圧縮することで前記加熱発泡硬化物内の空隙が潰された前記熱伝導性シリコーン低比重シートを用いることにより発熱部品から放熱させることを特徴とする熱伝導性シリコーン低比重シートの使用方法。