JP2695563B2 - 伝熱用材料 - Google Patents
伝熱用材料Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子部品等の熱
を発生する部品の放熱や伝熱を行うのに用いられる伝熱
用材料に関するものである。
を発生する部品の放熱や伝熱を行うのに用いられる伝熱
用材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、トランジスタやＩＣ等の電子
部品が電子機器に多く使用されているが、これらの電子
部品は、通常、使用すると発熱するものであり、特に大
きな電力を消費する電子部品を使用する場合には、発熱
量も多くなっていた。
部品が電子機器に多く使用されているが、これらの電子
部品は、通常、使用すると発熱するものであり、特に大
きな電力を消費する電子部品を使用する場合には、発熱
量も多くなっていた。
【０００３】また、この様な電子部品には熱に弱いもの
が多く、あまりに熱くなると故障したり暴走することが
ある。従って、発熱の対策として、プリント基板に取り
付けられた電子部品の横に金属製の放熱板を立設し、こ
の放熱板に電子部品の筐体の側部を接続固定することが
あり、また近年では放熱性の高いセラミックスから作ら
れたプリント基板や放熱用のスペーサが提案されてい
る。
が多く、あまりに熱くなると故障したり暴走することが
ある。従って、発熱の対策として、プリント基板に取り
付けられた電子部品の横に金属製の放熱板を立設し、こ
の放熱板に電子部品の筐体の側部を接続固定することが
あり、また近年では放熱性の高いセラミックスから作ら
れたプリント基板や放熱用のスペーサが提案されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
金属製の放熱板やセラミックス製のものでは、各々一長
一短があり必ずしも好適ではなかった。例えば金属製の
放熱板は頑丈であるが、電気絶縁性が要求される場合に
は、使用することができないという問題があった。一
方、セラミックス製のプリント基板は放熱性に優れてい
るが、加工が難しいという問題があった。
金属製の放熱板やセラミックス製のものでは、各々一長
一短があり必ずしも好適ではなかった。例えば金属製の
放熱板は頑丈であるが、電気絶縁性が要求される場合に
は、使用することができないという問題があった。一
方、セラミックス製のプリント基板は放熱性に優れてい
るが、加工が難しいという問題があった。
【０００５】本発明は、軽量で加工が容易であり、かつ
絶縁性を有し、しかも放熱性に優れた伝熱用材料を提供
することを目的とする。
絶縁性を有し、しかも放熱性に優れた伝熱用材料を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達するため
に、請求項１に記載の発明は、電気絶縁性を有する被膜
で被覆された炭素繊維を、前記被膜に対する相溶性を有
する合成樹脂に均一分散したことを特徴とする伝熱用材
料を要旨とする。
に、請求項１に記載の発明は、電気絶縁性を有する被膜
で被覆された炭素繊維を、前記被膜に対する相溶性を有
する合成樹脂に均一分散したことを特徴とする伝熱用材
料を要旨とする。
【０００７】ここで、上記合成樹脂としては、例えばポ
リアミド系樹脂，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリ
スチレン，ＡＢＳ樹脂，アクリル系樹脂，酢酸ビニル系
樹脂，含ハロゲン系樹脂，ポリエステル系樹脂，ポリエ
ーテル系樹脂，フェノール系樹脂，アミノ系樹脂，ポリ
ウレタン系樹脂，エポシキ樹脂，あるいはシリコーン樹
脂等を使用することができる。
リアミド系樹脂，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリ
スチレン，ＡＢＳ樹脂，アクリル系樹脂，酢酸ビニル系
樹脂，含ハロゲン系樹脂，ポリエステル系樹脂，ポリエ
ーテル系樹脂，フェノール系樹脂，アミノ系樹脂，ポリ
ウレタン系樹脂，エポシキ樹脂，あるいはシリコーン樹
脂等を使用することができる。
【０００８】上記合成樹脂に対する相溶性を有し、かつ
電気絶縁性を有する被膜で炭素繊維を被覆するために、
例えば合成樹脂として、ポリアミド系樹脂を用いる場合
は、水溶性ポリアミドを水に溶解したものを使用して、
炭素繊維を処理するのは好適な方法である。また、合成
樹脂として、シリコーン樹脂を用いる場合は、シリコー
ンの水乳化液あるいはシランカップリング剤を使用し
て、炭素繊維を処理することが望ましい。処理剤には種
々のものがあるが、母材の合成樹脂と同種の重合体でか
つ溶剤に易溶なものが望ましい。いずれの場合も、粘度
が高くなると被膜が厚くなり、熱伝導性が悪くなるか
ら、炭素繊維を処理する処理液の粘度が高くならないよ
うな溶剤の選択が必要である。
電気絶縁性を有する被膜で炭素繊維を被覆するために、
例えば合成樹脂として、ポリアミド系樹脂を用いる場合
は、水溶性ポリアミドを水に溶解したものを使用して、
炭素繊維を処理するのは好適な方法である。また、合成
樹脂として、シリコーン樹脂を用いる場合は、シリコー
ンの水乳化液あるいはシランカップリング剤を使用し
て、炭素繊維を処理することが望ましい。処理剤には種
々のものがあるが、母材の合成樹脂と同種の重合体でか
つ溶剤に易溶なものが望ましい。いずれの場合も、粘度
が高くなると被膜が厚くなり、熱伝導性が悪くなるか
ら、炭素繊維を処理する処理液の粘度が高くならないよ
うな溶剤の選択が必要である。
【０００９】そして、炭素繊維の加用量としては３０〜
６０重量％程度が望ましい。請求項２に記載の発明は、
前記炭素繊維として、炭化水素の熱分解による気相法に
よって生成され、かつ高融点金属及び／又は該金属の化
合物の超微細粉末を成長開始部として成長されたものを
用いることを特徴とする。
６０重量％程度が望ましい。請求項２に記載の発明は、
前記炭素繊維として、炭化水素の熱分解による気相法に
よって生成され、かつ高融点金属及び／又は該金属の化
合物の超微細粉末を成長開始部として成長されたものを
用いることを特徴とする。
【００１０】上記炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系
炭素繊維又はピッチ系炭素繊維と異なり、微小直径のウ
ィスカ状のものとして生成されたものである。尚、本発
明に用いる高融点金属は、炭素水素の熱分解の温度であ
る９５０〜１３００℃において気化しない金属であっ
て、ＴｉやＺｒ等の周期律表の第４ａ族，ＶやＮｂ等の
第５ａ族，ＣｒやＭｏ等の第６ａ族，Ｍｎ等の第７ａ
族，ＦｅやＣｏ等の第８族の元素が適し、特に望ましい
のは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ
である。そして、かかる金属の化合物には、その酸化
物，窒化物，その他の塩類がある。
炭素繊維又はピッチ系炭素繊維と異なり、微小直径のウ
ィスカ状のものとして生成されたものである。尚、本発
明に用いる高融点金属は、炭素水素の熱分解の温度であ
る９５０〜１３００℃において気化しない金属であっ
て、ＴｉやＺｒ等の周期律表の第４ａ族，ＶやＮｂ等の
第５ａ族，ＣｒやＭｏ等の第６ａ族，Ｍｎ等の第７ａ
族，ＦｅやＣｏ等の第８族の元素が適し、特に望ましい
のは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ
である。そして、かかる金属の化合物には、その酸化
物，窒化物，その他の塩類がある。
【００１１】
【作用】本発明の伝熱用材料は、例えばシート状に成形
したものを打ち抜いて、トランジスタやＩＣ等のスペー
サとして使用されるものであり、材料としては、合成樹
脂に、該合成樹脂に対して相溶性を有し、かつ電気絶縁
性を有する被膜で被覆された炭素繊維を混入したものが
使用される。
したものを打ち抜いて、トランジスタやＩＣ等のスペー
サとして使用されるものであり、材料としては、合成樹
脂に、該合成樹脂に対して相溶性を有し、かつ電気絶縁
性を有する被膜で被覆された炭素繊維を混入したものが
使用される。
【００１２】つまり、上記材料の母材となる合成樹脂の
中に、放熱性（熱伝導性）に優れた炭素繊維が含有され
ているので、放熱あるいは伝熱の特性が向上する。ま
た、炭素繊維は、母材となる合成樹脂に対する相溶性を
有する被膜で被覆されているので、母材のあらゆる部位
に行き渡り均一に分散する。更に、炭素繊維の被膜は、
電気絶縁性を有しているので、導電性の炭素繊維を含有
しているにも拘らず、混合物は良好な電気絶縁性を有す
る。
中に、放熱性（熱伝導性）に優れた炭素繊維が含有され
ているので、放熱あるいは伝熱の特性が向上する。ま
た、炭素繊維は、母材となる合成樹脂に対する相溶性を
有する被膜で被覆されているので、母材のあらゆる部位
に行き渡り均一に分散する。更に、炭素繊維の被膜は、
電気絶縁性を有しているので、導電性の炭素繊維を含有
しているにも拘らず、混合物は良好な電気絶縁性を有す
る。
【００１３】また、本発明の伝熱用材料は、加工し易い
ので、種々の形状のものを容易に形成することができ
る。更に、上記炭素繊維は、その規則正しい黒鉛結晶層
に基づき、炭素繊維固有の特性である引っ張り強度等の
機械的特性に優れているので、合成樹脂に添加すると強
度が向上する。
ので、種々の形状のものを容易に形成することができ
る。更に、上記炭素繊維は、その規則正しい黒鉛結晶層
に基づき、炭素繊維固有の特性である引っ張り強度等の
機械的特性に優れているので、合成樹脂に添加すると強
度が向上する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面とともに説明
する。図１は、本発明の一実施例の伝熱用材料から作ら
れた放熱板が用いられた電子デバイスの断面図である。
図２は、該放熱板の製造に用いられる原料を示す説明図
である。
する。図１は、本発明の一実施例の伝熱用材料から作ら
れた放熱板が用いられた電子デバイスの断面図である。
図２は、該放熱板の製造に用いられる原料を示す説明図
である。
【００１５】図１において、基板１と電子部品２との間
には、本発明の一実施例の伝熱用材料で作られた放熱板
３が用いられている。放熱板３を構成する伝熱用材料の
合成樹脂として、例えばポリアミド系樹脂のような硬い
材料、あるいはシリコーンのような軟らかい材料で電気
絶縁性に優れた材料が使用される。
には、本発明の一実施例の伝熱用材料で作られた放熱板
３が用いられている。放熱板３を構成する伝熱用材料の
合成樹脂として、例えばポリアミド系樹脂のような硬い
材料、あるいはシリコーンのような軟らかい材料で電気
絶縁性に優れた材料が使用される。
【００１６】図２に示すように、この合成樹脂４には、
該合成樹脂４に対する相溶性を有し、かつ電気絶縁性を
有する被膜５で被覆された非常に細い炭素繊維６が、後
述する所定の割合で混入されている。次に、本実施例の
放熱板３の製造方法について説明する。
該合成樹脂４に対する相溶性を有し、かつ電気絶縁性を
有する被膜５で被覆された非常に細い炭素繊維６が、後
述する所定の割合で混入されている。次に、本実施例の
放熱板３の製造方法について説明する。
【００１７】まず、９５０〜１３００℃の炉内で、ベン
ゼンを熱分解する気相法によって、粒径０.０２μｍ〜
０.０３μｍの鉄粉末を成長開始剤として、直径０.１μ
ｍ〜０.５μｍ，長さ０.１〜１mmの炭素繊維６を成長さ
せる。このようにして形成された炭素繊維６は、次の様
な物性を備えている。
ゼンを熱分解する気相法によって、粒径０.０２μｍ〜
０.０３μｍの鉄粉末を成長開始剤として、直径０.１μ
ｍ〜０.５μｍ，長さ０.１〜１mmの炭素繊維６を成長さ
せる。このようにして形成された炭素繊維６は、次の様
な物性を備えている。
【００１８】 引張り強度：２００kg／mm2 弾性率：２０t／mm2 電気抵抗率：０.００１Ω・cm 熱伝導率：１.６×１０3w／m・k 次に、上記炭素繊維６をエマルジョンタイプのシリコー
ン（シリコーンを水に分散させたもので、シリコーンの
含有率が約２５重量％のもの）に含浸した後、取り出し
て余分のエマルジョンを除去した後、１８０℃で１５分
間加熱を行った。
ン（シリコーンを水に分散させたもので、シリコーンの
含有率が約２５重量％のもの）に含浸した後、取り出し
て余分のエマルジョンを除去した後、１８０℃で１５分
間加熱を行った。
【００１９】これにより、炭素繊維６はシリコーンに対
する相溶性を有し、かつ電気絶縁性を有する被膜５で被
覆された。一方、上記のように被膜５で被覆された炭素
繊維６と合成樹脂４とからなる放熱板３の材料を下記の
ようにして製造する。
する相溶性を有し、かつ電気絶縁性を有する被膜５で被
覆された。一方、上記のように被膜５で被覆された炭素
繊維６と合成樹脂４とからなる放熱板３の材料を下記の
ようにして製造する。
【００２０】まず、上記被覆処理後の炭素繊維６を、合
成樹脂（例えば熱伝導率０．２w／m・kのシリコーン樹
脂）４の材料中に、所定の割合（重量％）で、例えば合
成樹脂：被覆処理された炭素繊維＝（６０：４０）〜
（５０：５０）の範囲の割合で混入する。
成樹脂（例えば熱伝導率０．２w／m・kのシリコーン樹
脂）４の材料中に、所定の割合（重量％）で、例えば合
成樹脂：被覆処理された炭素繊維＝（６０：４０）〜
（５０：５０）の範囲の割合で混入する。
【００２１】そして、上記の割合の合成樹脂４と被覆処
理後の炭素繊維６とを、ヘンシャルミキサーやスーパー
ミキサー等を使用してドライブレンドし、ドライブレン
ドによって形成された粉状物を、単軸又は二軸押出機で
混練し、その後、断面が丸か角のストランドとして押し
出し、次いで切断機で適当な長さに切断する。
理後の炭素繊維６とを、ヘンシャルミキサーやスーパー
ミキサー等を使用してドライブレンドし、ドライブレン
ドによって形成された粉状物を、単軸又は二軸押出機で
混練し、その後、断面が丸か角のストランドとして押し
出し、次いで切断機で適当な長さに切断する。
【００２２】そして、上述した方法で製造した、かつ被
覆処理された炭素繊維６と合成樹脂４からなる材料を使
用して、周知のプレスや射出もしくは押出成形等によっ
て、所定の形状の放熱板３を形成する。シリコーンのよ
うに加硫を必要とするものでは、成形時に２００℃で加
硫する。
覆処理された炭素繊維６と合成樹脂４からなる材料を使
用して、周知のプレスや射出もしくは押出成形等によっ
て、所定の形状の放熱板３を形成する。シリコーンのよ
うに加硫を必要とするものでは、成形時に２００℃で加
硫する。
【００２３】この様に製造された放熱板３は、上記割合
で炭素繊維と合成樹脂とが混合されているので、熱伝導
率が１２．１w／m・kとなる。上記の様にして形成された
放熱板３により、下記の効果を得ることができる。本実
施例の放熱板３は、合成樹脂４の母体に炭素繊維６が混
入されており、この炭素繊維６の熱伝導率が高いので、
電子部品２等から発生する熱を迅速に放熱することが可
能である。
で炭素繊維と合成樹脂とが混合されているので、熱伝導
率が１２．１w／m・kとなる。上記の様にして形成された
放熱板３により、下記の効果を得ることができる。本実
施例の放熱板３は、合成樹脂４の母体に炭素繊維６が混
入されており、この炭素繊維６の熱伝導率が高いので、
電子部品２等から発生する熱を迅速に放熱することが可
能である。
【００２４】また、放熱板３の材料は、合成樹脂４と被
覆処理された炭素繊維６とを素材とするものであるの
で、金属やセラミックスより製造が容易であり、特に複
雑な立体基板でも容易に製造することができる。更に、
炭素繊維６は、母材となる合成樹脂４に対する相溶性を
有する被膜５で被覆されているので、母材のあらゆる部
位に行き渡り均一に分散する。炭素繊維６の被膜５は、
電気絶縁性を有している。このため、炭素繊維を含有し
ているにも拘らず放熱板３は絶縁性を有すると共に、均
一性が非常に良好である。
覆処理された炭素繊維６とを素材とするものであるの
で、金属やセラミックスより製造が容易であり、特に複
雑な立体基板でも容易に製造することができる。更に、
炭素繊維６は、母材となる合成樹脂４に対する相溶性を
有する被膜５で被覆されているので、母材のあらゆる部
位に行き渡り均一に分散する。炭素繊維６の被膜５は、
電気絶縁性を有している。このため、炭素繊維を含有し
ているにも拘らず放熱板３は絶縁性を有すると共に、均
一性が非常に良好である。
【００２５】また、合成樹脂４に含まれている炭素繊維
６は、機械的強度が高いので、放熱板３を薄く形成した
場合でも十分な強度を確保できる。以上本発明の実施例
について説明したが、本発明はこのような実施例に何等
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論であ
る。
６は、機械的強度が高いので、放熱板３を薄く形成した
場合でも十分な強度を確保できる。以上本発明の実施例
について説明したが、本発明はこのような実施例に何等
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論であ
る。
【００２６】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明の伝熱用材
料は、電気絶縁性を有する被膜で被覆された炭素繊維
を、上記被膜に対する相溶性を有する合成樹脂に均一分
散したものであるので、伝熱性および機械的強度が大き
く、かつ電気的絶縁性を有しているという特長がある。
料は、電気絶縁性を有する被膜で被覆された炭素繊維
を、上記被膜に対する相溶性を有する合成樹脂に均一分
散したものであるので、伝熱性および機械的強度が大き
く、かつ電気的絶縁性を有しているという特長がある。
【００２７】従って、軽量で加工が容易であり、かつ絶
縁性を有し、しかも伝熱性に優れた伝熱用あるいは放熱
用の材料を提供することができる。
縁性を有し、しかも伝熱性に優れた伝熱用あるいは放熱
用の材料を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の伝熱用材料から作られた放
熱板が用いられた電子デバイスの断面図である。
熱板が用いられた電子デバイスの断面図である。
【図２】図１に示す放熱板の原料を示す説明図である。
１…基板 ２…電子部品 ３…放熱板 ４…合成
樹脂 ５…被膜 ６…炭素繊維
樹脂 ５…被膜 ６…炭素繊維
Claims (2)
- 【請求項１】 電気絶縁性を有する被膜で被覆された炭
素繊維を、前記被膜に対して相溶性を有する合成樹脂に
均一分散したことを特徴とする伝熱用材料。 - 【請求項２】 前記炭素繊維は、炭化水素の熱分解によ
る気相法によって生成され、かつ高融点金属及び／又は
該金属の化合物の超微細粉末を成長開始部として成長さ
れることを特徴とする請求項１記載の伝熱用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3369692A JP2695563B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 伝熱用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3369692A JP2695563B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 伝熱用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235217A JPH05235217A (ja) | 1993-09-10 |
| JP2695563B2 true JP2695563B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=12393584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3369692A Expired - Fee Related JP2695563B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 伝熱用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2695563B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
| JP4122726B2 (ja) * | 2001-05-07 | 2008-07-23 | 松下電器産業株式会社 | 除湿装置 |
| JP4791146B2 (ja) * | 2005-11-01 | 2011-10-12 | ポリマテック株式会社 | 熱伝導性部材およびその製造方法 |
| JP2007291346A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Toyoda Gosei Co Ltd | 低電気伝導性高放熱性高分子材料及び成形体 |
| JPWO2011013840A1 (ja) * | 2009-07-28 | 2013-01-10 | 帝人株式会社 | 絶縁化ピッチ系黒鉛化短繊維 |
| US9688897B2 (en) | 2011-10-05 | 2017-06-27 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Carbon nanotube composite material and thermal conductor |
| WO2016068157A1 (ja) * | 2014-10-31 | 2016-05-06 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置 |
| JP6295238B2 (ja) | 2014-10-31 | 2018-03-14 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置 |
| WO2017122817A1 (ja) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置 |
| JP6294951B2 (ja) * | 2016-01-26 | 2018-03-14 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置 |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP3369692A patent/JP2695563B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH05235217A (ja) | 1993-09-10 |
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|---|---|---|---|
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