JP3209839B2 - 絶縁放熱シート - Google Patents
絶縁放熱シートInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ボロンナイトライド粉
末をシリコーンゴムに分散含有させてなる電気絶縁性と
熱伝導性に優れた絶縁放熱シートの改良に関するもので
ある。
末をシリコーンゴムに分散含有させてなる電気絶縁性と
熱伝導性に優れた絶縁放熱シートの改良に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子部品は、発生した熱を効
率よく除去するため、シリコーンゴムにボロンナイトラ
イド粉末を分散含有させてなる絶縁放熱シートを介して
放熱フィン等に取り付けられている。このような絶縁放
熱シートにおいては、その熱伝導性はボロンナイトライ
ド粉末の充填率を高くすることによって高まることは知
られているが、その反面、引張強度が著しく低下するの
で高充填化による熱伝導性の向上には限度があった。
率よく除去するため、シリコーンゴムにボロンナイトラ
イド粉末を分散含有させてなる絶縁放熱シートを介して
放熱フィン等に取り付けられている。このような絶縁放
熱シートにおいては、その熱伝導性はボロンナイトライ
ド粉末の充填率を高くすることによって高まることは知
られているが、その反面、引張強度が著しく低下するの
で高充填化による熱伝導性の向上には限度があった。
【０００３】そのため、市販の絶縁放熱シート、例えば
ＴＯ−３タイプのトランジスター用絶縁放熱シートで
は、その厚みが０. ３ｍｍのもので、熱抵抗が０. ２４
℃／Ｗ程度（熱伝導率として２. １Ｗ／ｍＫ程度）が最
上級品である。しかし、近年、発熱性電子部品の高密度
化、小型化が急速に進み、さらに熱伝導性の優れた絶縁
放熱シートが要求されるようになってきた。
ＴＯ−３タイプのトランジスター用絶縁放熱シートで
は、その厚みが０. ３ｍｍのもので、熱抵抗が０. ２４
℃／Ｗ程度（熱伝導率として２. １Ｗ／ｍＫ程度）が最
上級品である。しかし、近年、発熱性電子部品の高密度
化、小型化が急速に進み、さらに熱伝導性の優れた絶縁
放熱シートが要求されるようになってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、このよ
うな要望に応えるため、電気絶縁性と引張強度を損なわ
せることなく熱伝導性を大幅に向上させた絶縁放熱シー
トを得ることを目的として種々検討した結果、シリコー
ンゴムに分散含有させるボロンナイトライド粉末とし
て、その粒子厚みが大きく比表面積の小さいものを特定
量用いればよいことを見いだし、本発明を完成させたも
のである。
うな要望に応えるため、電気絶縁性と引張強度を損なわ
せることなく熱伝導性を大幅に向上させた絶縁放熱シー
トを得ることを目的として種々検討した結果、シリコー
ンゴムに分散含有させるボロンナイトライド粉末とし
て、その粒子厚みが大きく比表面積の小さいものを特定
量用いればよいことを見いだし、本発明を完成させたも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、粒
子厚み１．４μｍ超かつ比表面積２．６ｍ 2 ／ｇ未満の
ボロンナイトライド粉末をシリコーンゴム１００重量部
に対し３１５〜４００重量部を存在させてなり、熱抵抗
０．１０℃／Ｗ以下（熱伝導率５．００Ｗ／ｍＫ以上）
であることを特徴とする絶縁放熱シート、及びこの絶縁
放熱シートの表面及び／又は内面に少なくとも１層の網
目状絶縁物が配されてなることを特徴とする多層構造型
絶縁放熱シートである。
子厚み１．４μｍ超かつ比表面積２．６ｍ 2 ／ｇ未満の
ボロンナイトライド粉末をシリコーンゴム１００重量部
に対し３１５〜４００重量部を存在させてなり、熱抵抗
０．１０℃／Ｗ以下（熱伝導率５．００Ｗ／ｍＫ以上）
であることを特徴とする絶縁放熱シート、及びこの絶縁
放熱シートの表面及び／又は内面に少なくとも１層の網
目状絶縁物が配されてなることを特徴とする多層構造型
絶縁放熱シートである。
【０００６】以下、さらに詳しく本発明について説明す
ると、本発明におけるボロンナイトライド粒子は、通
常、鱗片状であり、その高さ方向の厚みが１．４μｍ超
のものである。この粒子厚みが大きいほど好適となる
が、その反面、そのような粒子を製造することが困難と
なるので、３μｍまでが好ましい厚みといえる。
ると、本発明におけるボロンナイトライド粒子は、通
常、鱗片状であり、その高さ方向の厚みが１．４μｍ超
のものである。この粒子厚みが大きいほど好適となる
が、その反面、そのような粒子を製造することが困難と
なるので、３μｍまでが好ましい厚みといえる。
【０００７】本発明に係るボロンナイトライド粉末は、
粒子厚み１．４μｍ超かつ比表面積２．６ｍ 2 ／ｇ未満
である。従来、この種の用途に用いられていたボロンナ
イトライド粉末は、粒子厚み１μｍ以上のボロンナイト
ライド粒子は全く含まれていないか、含まれていたとし
ても極微量であったものである。
粒子厚み１．４μｍ超かつ比表面積２．６ｍ 2 ／ｇ未満
である。従来、この種の用途に用いられていたボロンナ
イトライド粉末は、粒子厚み１μｍ以上のボロンナイト
ライド粒子は全く含まれていないか、含まれていたとし
ても極微量であったものである。
【０００８】本発明に係るボロンナイトライド粉末は、
上記した粒子厚みを有する粒子を含むとともに、その比
表面積が２．６ｍ 2 ／ｇ未満である。このような粉末を
シリコーンゴムシートに配合することによって、その引
張強度を低下させることなく熱伝導率を５．５Ｗ／ｍＫ
程度にまで高めることができる。これは、従来より使用
されてきたボロンナイトライド粉末の比表面積が４〜１
０ｍ2／ｇ程度であったのと著しく異なっており、従来
はそのような粉末を絶縁放熱シートの機械的強度を著し
く落とさない限度に高充填しても、すなわちシリコーン
ゴム１００重量部に対し３１５重量部程度配合しても、
熱伝導率２．２Ｗ／ｍＫ程度の絶縁放熱シートしか得ら
なかったものである。
上記した粒子厚みを有する粒子を含むとともに、その比
表面積が２．６ｍ 2 ／ｇ未満である。このような粉末を
シリコーンゴムシートに配合することによって、その引
張強度を低下させることなく熱伝導率を５．５Ｗ／ｍＫ
程度にまで高めることができる。これは、従来より使用
されてきたボロンナイトライド粉末の比表面積が４〜１
０ｍ2／ｇ程度であったのと著しく異なっており、従来
はそのような粉末を絶縁放熱シートの機械的強度を著し
く落とさない限度に高充填しても、すなわちシリコーン
ゴム１００重量部に対し３１５重量部程度配合しても、
熱伝導率２．２Ｗ／ｍＫ程度の絶縁放熱シートしか得ら
なかったものである。
【０００９】更に、本発明に係るボロンナイトライド粉
末は、上記した特性の他に、粒径３〜１００μｍの粒子
が７０重量％以上（１００重量％を含む）で構成されて
いることが好ましい。粒径３μｍ未満の粒子が３０重量
％をこえるとシリコーンゴムへの高充填が困難となり、
また粒径１００μｍをこえる粒子が含まれていると絶縁
放熱シートの表面が荒れて密着性が悪くなり、絶縁放熱
シートとしての機能を充分に果たすことができなくな
る。
末は、上記した特性の他に、粒径３〜１００μｍの粒子
が７０重量％以上（１００重量％を含む）で構成されて
いることが好ましい。粒径３μｍ未満の粒子が３０重量
％をこえるとシリコーンゴムへの高充填が困難となり、
また粒径１００μｍをこえる粒子が含まれていると絶縁
放熱シートの表面が荒れて密着性が悪くなり、絶縁放熱
シートとしての機能を充分に果たすことができなくな
る。
【００１０】本発明に係る粒子厚み１．４μｍ超かつ比
表面積２．６ｍ 2 ／ｇ未満のボロンナイトライド粉末
は、粗製ボロンナイトライド粉末をアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属ほう酸塩の存在下、窒素、アンモニア等
の非酸化性雰囲気中で１０００℃以上に加熱して結晶を
発達させるか、又は一般に知られている造粒法で造粒す
ることによって製造することができる。その造粒法と
は、例えばホットプレス、コールドプレス等により一度
大きな塊としたものを粉砕する方法、有機又は無機のバ
インダーを添加し加熱・乾燥・回転・粉砕等により造粒
するものである。ボロンナイトライドは、通常、鱗片状
粒子であるが、これらの手法により粒径が増大するのみ
ならず、粒子厚みが増加する。
表面積２．６ｍ 2 ／ｇ未満のボロンナイトライド粉末
は、粗製ボロンナイトライド粉末をアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属ほう酸塩の存在下、窒素、アンモニア等
の非酸化性雰囲気中で１０００℃以上に加熱して結晶を
発達させるか、又は一般に知られている造粒法で造粒す
ることによって製造することができる。その造粒法と
は、例えばホットプレス、コールドプレス等により一度
大きな塊としたものを粉砕する方法、有機又は無機のバ
インダーを添加し加熱・乾燥・回転・粉砕等により造粒
するものである。ボロンナイトライドは、通常、鱗片状
粒子であるが、これらの手法により粒径が増大するのみ
ならず、粒子厚みが増加する。
【００１１】本発明に係るボロンナイトライド粉末の絶
縁放熱シート内における状態は、通常、顕微鏡観察によ
り測定される。すなわち、絶縁放熱シートを液体窒素等
の冷媒を用いて、シリコーンゴムのガラス転移点以下の
状態下に置いて裁断し、シート厚み方向又はシート長さ
方向の破断面を露出させ、その破断面をＳＥＭ等の顕微
鏡観察を行うことによって、ボロンナイトライド粒子の
粒子厚みを測定することができる。
縁放熱シート内における状態は、通常、顕微鏡観察によ
り測定される。すなわち、絶縁放熱シートを液体窒素等
の冷媒を用いて、シリコーンゴムのガラス転移点以下の
状態下に置いて裁断し、シート厚み方向又はシート長さ
方向の破断面を露出させ、その破断面をＳＥＭ等の顕微
鏡観察を行うことによって、ボロンナイトライド粒子の
粒子厚みを測定することができる。
【００１２】本発明で使用されるシリコーンゴムとして
は、一般に知られているシリコーンゴムで充分であり、
例えば過酸化物を用いた熱加硫型シリコーンゴム、縮合
反応により加硫する室温加硫型シリコーンゴム、付加反
応により加硫する液状シリコーンゴム等をあげることが
できる。
は、一般に知られているシリコーンゴムで充分であり、
例えば過酸化物を用いた熱加硫型シリコーンゴム、縮合
反応により加硫する室温加硫型シリコーンゴム、付加反
応により加硫する液状シリコーンゴム等をあげることが
できる。
【００１３】本発明の絶縁放熱シートは、上記したボロ
ンナイトライド粉末とシリコーンゴムとをロールミル、
バンバリミキサー等の混合機を用いた方式又は溶液を加
えてスラリー化する方式によって混合した後、カレンダ
ーロール法、ドクターブレード法によりグリーンシート
とし、それを加硫することによって製造することができ
る。
ンナイトライド粉末とシリコーンゴムとをロールミル、
バンバリミキサー等の混合機を用いた方式又は溶液を加
えてスラリー化する方式によって混合した後、カレンダ
ーロール法、ドクターブレード法によりグリーンシート
とし、それを加硫することによって製造することができ
る。
【００１４】ボロンナイトライド粉末とシリコーンゴム
の配合割合は、シリコーンゴム１００重量部に対してボ
ロンナイトライド粉末３１５〜４００重量部である。ボ
ロンナイトライド粉末が３１５重量部未満では現状の絶
縁放熱シートの持つ熱伝導性をこえるものは得られ難
く、また４００重量部をこえると引張強度が低下して実
用に耐える絶縁放熱シートが得られなくなる。絶縁放熱
シートの厚みとしては、０. １５〜１. ０ｍｍが好適で
ある。
の配合割合は、シリコーンゴム１００重量部に対してボ
ロンナイトライド粉末３１５〜４００重量部である。ボ
ロンナイトライド粉末が３１５重量部未満では現状の絶
縁放熱シートの持つ熱伝導性をこえるものは得られ難
く、また４００重量部をこえると引張強度が低下して実
用に耐える絶縁放熱シートが得られなくなる。絶縁放熱
シートの厚みとしては、０. １５〜１. ０ｍｍが好適で
ある。
【００１５】以上からなる本発明の絶縁放熱シートの表
面及び／又は内面に少なくとも１層の網目状絶縁物を配
することによって、更に機械的強度の高まった多層構造
型の絶縁放熱シートにすることができる。網目状絶縁物
の例としては、グラスファイバークロス等がある。
面及び／又は内面に少なくとも１層の網目状絶縁物を配
することによって、更に機械的強度の高まった多層構造
型の絶縁放熱シートにすることができる。網目状絶縁物
の例としては、グラスファイバークロス等がある。
【００１６】
【実施例】以下、実施例、比較例、参考例をあげてさら
に具体的に本発明を説明する。
に具体的に本発明を説明する。
【００１７】実施例１ 比較例５〜７ シリコーンゴム（東芝シリコーン社商品名「シリコーン
ゴムＳＲＨ３２」）、表１に示す物性（粒径、粒子厚
み、比表面積）を有するボロンナイトライド粉末（電気
化学工業社商品名「デンカボロンナイトライドＧＰＭ
Ｌ」の製造時の結晶化条件を変えてそれぞれの物性を異
ならせた）及びトルエンを表１に示す割合とし、更に加
硫剤を添加してスラリーを調製し、それをドクターブレ
ード法にてグリーンシートに成形してから加熱加硫し、
厚み０. ３０ｍｍの絶縁放熱シートを製造した。
ゴムＳＲＨ３２」）、表１に示す物性（粒径、粒子厚
み、比表面積）を有するボロンナイトライド粉末（電気
化学工業社商品名「デンカボロンナイトライドＧＰＭ
Ｌ」の製造時の結晶化条件を変えてそれぞれの物性を異
ならせた）及びトルエンを表１に示す割合とし、更に加
硫剤を添加してスラリーを調製し、それをドクターブレ
ード法にてグリーンシートに成形してから加熱加硫し、
厚み０. ３０ｍｍの絶縁放熱シートを製造した。
【００１８】比較例８ ボロンナイトライド粉末として、実施例１品１０重量％
と市販品（電気化学工業社商品名「デンカボロンナイト
ライドＧＰ」）９０重量％との混合粉末を用いたこと以
外は、実施例１と同様にして絶縁放熱シートを製造し
た。
と市販品（電気化学工業社商品名「デンカボロンナイト
ライドＧＰ」）９０重量％との混合粉末を用いたこと以
外は、実施例１と同様にして絶縁放熱シートを製造し
た。
【００１９】実施例２ 成形したグリーンシートをグラスファイバークロス（鐘
紡社商品名「ＫＳ−１０９０」）の両面に張り合わせた
こと以外は、実施例１と同様にして多層構造型絶縁放熱
シートを製造した。
紡社商品名「ＫＳ−１０９０」）の両面に張り合わせた
こと以外は、実施例１と同様にして多層構造型絶縁放熱
シートを製造した。
【００２０】比較例１ ボロンナイトライド粉末として、市販品（電気化学工業
社商品名「デンカボロンナイトライドＧＰ」）を用いた
こと以外は、比較例５と同様にして絶縁放熱シートを製
造した。
社商品名「デンカボロンナイトライドＧＰ」）を用いた
こと以外は、比較例５と同様にして絶縁放熱シートを製
造した。
【００２１】比較例２ ボロンナイトライド粉末として、市販品（電気化学工業
社商品名「デンカボロンナイトライドＧＰ」）を用いた
こと以外は、実施例１と同様にして絶縁放熱シートを製
造した。
社商品名「デンカボロンナイトライドＧＰ」）を用いた
こと以外は、実施例１と同様にして絶縁放熱シートを製
造した。
【００２２】比較例３ ボロンナイトライド粉末の配合量を４００重量部とした
こと以外は、比較例１と同様にして絶縁放熱シートを製
造しようとしたが、シート化は困難であった。
こと以外は、比較例１と同様にして絶縁放熱シートを製
造しようとしたが、シート化は困難であった。
【００２３】比較例４ ボロンナイトライド粉末として、市販品（電気化学工業
社商品名「デンカボロンナイトライドＧＰ」）を用いた
こと以外は、実施例２と同様にして多層構造型絶縁放熱
シートを製造した。
社商品名「デンカボロンナイトライドＧＰ」）を用いた
こと以外は、実施例２と同様にして多層構造型絶縁放熱
シートを製造した。
【００２４】参考例１〜３ 最も優れた熱伝導性を持つもののひとつとされている市
販絶縁放熱シート（参考例１：電気化学工業社商品名
「ＬＣ−３０」、参考例２：電気化学工業社商品名「Ｂ
ＦＧ−３０」、参考例３：信越化学工業社商品名「ＴＣ
−３０ＢＧ」）を用いた。
販絶縁放熱シート（参考例１：電気化学工業社商品名
「ＬＣ−３０」、参考例２：電気化学工業社商品名「Ｂ
ＦＧ−３０」、参考例３：信越化学工業社商品名「ＴＣ
−３０ＢＧ」）を用いた。
【００２５】上記絶縁放熱シートをＴＯ−３型銅製ヒー
ターケースと銅板との間にはさみ、締付けトルク５ｋｇ
ｆ−ｃｍにてセットした後、銅製ヒーターケースに電力
１５Ｗをかけて４分間保持して銅製ヒーターケースと銅
板との温度差を測定し、（１）式により熱抵抗を算出し
た。 熱抵抗（℃／Ｗ）＝温度差（℃）／電力（Ｗ） ・・・（１）
ターケースと銅板との間にはさみ、締付けトルク５ｋｇ
ｆ−ｃｍにてセットした後、銅製ヒーターケースに電力
１５Ｗをかけて４分間保持して銅製ヒーターケースと銅
板との温度差を測定し、（１）式により熱抵抗を算出し
た。 熱抵抗（℃／Ｗ）＝温度差（℃）／電力（Ｗ） ・・・（１）
【００２６】さらに、銅製ヒーターケースと銅板の伝熱
面積を６ｃｍ2 として、（２）式により熱伝導率を算出
した。 熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）＝ 電力（Ｗ）×シート厚（ｍｍ）／ 伝熱面積（ｍ2）×温度差（℃）・・・（２）
面積を６ｃｍ2 として、（２）式により熱伝導率を算出
した。 熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）＝ 電力（Ｗ）×シート厚（ｍｍ）／ 伝熱面積（ｍ2）×温度差（℃）・・・（２）
【００２７】また、絶縁放熱シートの引張強度をＪＩＳ
Ｋ６３０１に準拠して測定した。
Ｋ６３０１に準拠して測定した。
【００２８】なお、絶縁放熱シートに分散含有されてい
るボロンナイトライド粉末の粒子厚みは、液体窒素によ
りシリコーンゴムのガラス転移点以下に冷却した状態で
絶縁放熱シートを裁断して破断面を露出させ、その破断
面をＳＥＭ観察して測定した。また、ボロンナイトライ
ド粉末の平均粒径は光透過法（セイシン企業社製「Ｍｉ
ｃｒｏ Ｐｈｏｔｅ Ｓｉｚｅｒ」）、比表面積はＢＥ
Ｔ法にて測定した。これらの結果を表１に示す。
るボロンナイトライド粉末の粒子厚みは、液体窒素によ
りシリコーンゴムのガラス転移点以下に冷却した状態で
絶縁放熱シートを裁断して破断面を露出させ、その破断
面をＳＥＭ観察して測定した。また、ボロンナイトライ
ド粉末の平均粒径は光透過法（セイシン企業社製「Ｍｉ
ｃｒｏ Ｐｈｏｔｅ Ｓｉｚｅｒ」）、比表面積はＢＥ
Ｔ法にて測定した。これらの結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【発明の効果】本発明の絶縁放熱シートは、電気絶縁性
と引張強度を低下させることなく熱伝導性が大幅に向上
する。このことにより、近年、急速に進行している発熱
性電子部品の高密度化、小型化に対し充分に対応するこ
とができる。
と引張強度を低下させることなく熱伝導性が大幅に向上
する。このことにより、近年、急速に進行している発熱
性電子部品の高密度化、小型化に対し充分に対応するこ
とができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 粒子厚み１．４μｍ超かつ比表面積２．
６ｍ 2 ／ｇ未満のボロンナイトライド粉末をシリコーン
ゴム１００重量部に対し３１５〜４００重量部を存在さ
せてなり、熱抵抗０．１０℃／Ｗ以下（熱伝導率５．０
０Ｗ／ｍＫ以上）であることを特徴とする絶縁放熱シー
ト。 - 【請求項２】 請求項１に記載の絶縁放熱シートの表面
及び／又は内面に少なくとも１層の網目状絶縁物が配さ
れてなることを特徴とする多層構造型絶縁放熱シート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25450893A JP3209839B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 絶縁放熱シート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25450893A JP3209839B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 絶縁放熱シート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07111300A JPH07111300A (ja) | 1995-04-25 |
| JP3209839B2 true JP3209839B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=17266032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25450893A Expired - Fee Related JP3209839B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 絶縁放熱シート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3209839B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010047278A1 (ja) | 2008-10-21 | 2010-04-29 | 日立化成工業株式会社 | 熱伝導シート、その製造方法及びこれを用いた放熱装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000233452A (ja) * | 1999-02-12 | 2000-08-29 | Minnesota Mining & Mfg Co <3M> | 熱伝導性シリコーンゲルシート |
| US6794030B1 (en) | 1999-11-30 | 2004-09-21 | 3M Innovative Properties Company | Heat conductive sheet and method of producing the sheet |
| JP2003060134A (ja) | 2001-08-17 | 2003-02-28 | Polymatech Co Ltd | 熱伝導性シート |
-
1993
- 1993-10-12 JP JP25450893A patent/JP3209839B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010047278A1 (ja) | 2008-10-21 | 2010-04-29 | 日立化成工業株式会社 | 熱伝導シート、その製造方法及びこれを用いた放熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07111300A (ja) | 1995-04-25 |
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