JP3435097B2

JP3435097B2 - 熱伝導性組成物

Info

Publication number: JP3435097B2
Application number: JP14549199A
Authority: JP
Inventors: 一舟橋
Original assignee: Fuji Polymer Industries Co Ltd
Current assignee: Fuji Polymer Industries Co Ltd
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2019-05-25
Also published as: JP2000336279A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱伝導性組成物に関
するものであり電気部品などの熱伝導部品、電気絶縁用
部品などとして用いられる熱伝導性組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ、トランジスタ、ダイオー
ド、変圧器などの電子部品は使用していると発熱し、そ
の熱のため電子部品の性能が低下することがある。その
ため発熱するような電子部品には放熱体が取りつけられ
る。しかし、放熱体は金属であることが多いため、電子
部品を直接取りつけると漏電などの問題があり、好まし
くなかった。そのためマイカ絶縁板、熱伝導性グリー
ス、ポリエステルなどを電気部品と放熱体の間に挟んで
使用されてきたが、取扱いがしにくかったり、熱伝導率
が低かったりして、満足のいく性能を有するものとはい
えなかった。これらを改善するため特公昭５７−１９５
２５号公報に提案されているように、ゴムに窒化硼素な
どの熱伝導性フィラーを添加して熱伝導率を向上させて
いる例がある。また最近では発熱素子と放熱体の密着性
を高めるため特開平６−１５５５１７号公報に提案され
ているような、ゴム硬度がかなり低いゲルタイプのもの
がよく使われるようになってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、電
気回路の小型化、高集積化や発熱素子自体の高発熱化が
進んでいるため熱伝導性ゲル組成物を使用しても熱対策
ができない場合が増えてきた。そこで一昔前に逆戻りし
グリースが使用される場合がかなりある。しかし、グリ
ースが取り扱いが困難であるという問題があった。

【０００４】本発明は、前記従来の課題を解決するた
め、取り扱いは現行市販されている熱伝導性ゲル程度で
熱特性はグリース並である熱伝導性組成物を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第１番目の熱伝導性組成物は、熱可塑性樹
脂１００重量部に対してワックスまたは軟化剤１〜１５
００重量部、粘着付与剤０〜１０００重量部、熱伝導性
フィラー１０〜１２００重量部で配合した熱伝導性組成
物であり、前記熱伝導性組成物が常温では固形であり、
発熱素子が動作しているときには軟化して発熱素子と吸
熱体の間隙を隙間なく埋めることを特徴とする。

【０００６】また本発明の第２番目の熱伝導性組成物
は、ゴム１００重量部に対してワックスまたは軟化剤１
〜１５００重量部、粘着付与剤０〜１０００重量部、熱
伝導性フィラー１０〜１２００重量部で配合した熱伝導
性組成物であり、前記熱伝導性組成物が常温では固形で
あり、発熱素子が動作しているときには軟化して発熱素
子と吸熱体の間隙を隙間なく埋めることを特徴とする。

【０００７】また本発明の第３番目の熱伝導性組成物
は、ワックス１００重量部に対して粘着付与剤０〜１０
００重量部、熱伝導性フィラー１０〜１２００重量部で
配合した熱伝導性組成物であり、前記熱伝導性組成物が
常温では固形であり、発熱素子が動作しているときには
軟化して発熱素子と吸熱体の間隙を隙間なく埋めること
を特徴とする。

【０００８】前記本発明の１〜３番目の熱伝導性組成物
においては、さらに蓄熱体を熱伝導性組成物の０〜３０
重量％添加することによって固体から液体にシャープに
相変化させることができる。

【０００９】前記熱伝導性組成物は編み目状織布、フィ
ルム、金属箔と二層あるいは三層のシート、フィルム状
にすることできる。

【００１０】前記熱伝導性組成物は発熱素子と吸熱体の
間に挟んで使用できるようにフィルム状、シート状に加
工することができる。成型は押し出し成形、無溶剤コー
ティング、ディスパージョンコーティングで可能であ
る。

【００１１】前記熱伝導性組成物は取り扱いしやすいよ
うに常温では固形であり発熱素子が動作しているときに
は軟化して発熱素子と吸熱体の間隙を隙間なく埋める。
と同時に発熱素子と吸熱体の間にある熱伝導性組成物の
厚さはかなり薄くなるため熱抵抗値はかなり低下させる
ことができる。このため、前記熱伝導性組成物の軟化温
度は３５〜１２０℃の範囲が好ましい。また、軟化時の
粘度が５０〜５０，０００，０００ｃＰの範囲が好まし
い。

【００１２】前記熱伝導性組成物はキャリアーとして離
型紙あるいは離型フィルムを使用することができこれに
よって異形打ち抜きなどの後加工を簡単にすることがで
きる。また、離型紙あるいは離型フィルムを選択するこ
とによって離型が容易にできるため取り扱いがかなり簡
便にすることができる。

【００１３】前記熱伝導性組成物はリール巻き状の製品
にすることができ組み立て工程が自動化することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１５】本発明の熱伝導性組成物は熱可塑性樹脂１
００重量部に対してワックスまたは軟化剤１〜１５００
重量部、粘着付与剤０〜１０００重量部、熱伝導性フィ
ラー１０〜１２００重量部で配合することにより構成さ
れる。

【００１６】熱可塑性樹脂はホットメルト接着剤に用い
られるものがよくエチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポ
リエチレン、アタクチックポリプロピレン、エチレン−
アクリル酸エチルコポリマー、ポリアミド、ポリエステ
ルなどがあり軟化温度が４５〜１２０℃の範囲のものが
好ましい。

【００１７】ゴムにはポリイソプレンゴム、ＳＢＲ、ポ
リブタジエンゴムなどがある。

【００１８】ワックスにはパラフィンワックス、マイク
ロクリスタルワックス、低分子ポリエチレンワックス、
高級アルコール、高級脂肪酸エステルなどがある。ベー
スポリマーとなる熱可塑性樹脂、ゴムへのワックスの添
加量を変化させることで熱伝導性組成物の軟化温度は調
整することができる。

【００１９】軟化剤には植物系軟化剤、鉱物油系軟化
剤、合成可塑剤などがある。植物系軟化剤には綿実油、
亜麻仁油、菜種油、パインタールなどがある。鉱物油系
軟化剤にはパラフィン系、ナフテン系、芳香族系などが
ある。合成可塑剤にはフタル酸ジオクチル、フタル酸ジ
ブチル、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸イソデシ
ル、セバシル酸ジオクチル、セバシル酸ジブチルなどが
ある。

【００２０】粘着付与剤としてはロジン及びロジン誘導
体、ピネン系樹脂、ペンテン類、イソプレン、１，３−
ブタジエン、スチレン類、インデン類、クロマン−イン
デン樹脂などがあるがベースポリマーとなる熱可塑性樹
脂、ゴムとワックスと相溶性のあるものが望ましい。

【００２１】添加する熱伝導性フィラーとしては窒化物
としては、窒化アルミニウム、窒化硼素、窒化珪素など
があり炭化物としては炭化珪素、炭化チタン、炭化硼素
などがありさらに塩基性金属酸化物としては酸化アルミ
ニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カルシウ
ム、酸化ジルコニウムなどがあり一種または二種以上の
混合物が好適に用いられる。

【００２２】これらの熱伝導性フィラーの粒子形状は球
状あるいはフレーク状のどちらでももよい。平均粒径は
０．５〜１００μｍの範囲が好ましい。特に好ましいの
は、１〜１０μｍの範囲である。窒化物や炭化物に対す
る塩基性金属酸化物の比率は、窒化物、炭化物１重量部
に対して０〜１２０重量部の範囲が好ましい。また、窒
化物や炭化物と塩基性金属酸化物の組み合わせは、窒化
硼素と酸化アルミニウムのように塩基性金属酸化物を一
種と窒化物や炭化物を一種、または窒化硼素と酸化アル
ミニウム、酸化マグネシウムのように、塩基性金属酸化
物を二種と窒化物や炭化物を一種など、あるいは窒化
物、炭化物単独などのように多様な組み合わせをしても
よい。

【００２３】塩基性金属酸化物にはシランカップリング
剤処理してもよい。カップリング剤としてはシランカッ
プリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカッ
プリング剤などがありどれを用いてもよい。カップリン
グ剤の好ましい配合量は塩基性金属化合物１００重量部
に対して０．０５〜２重量％である。また、熱可塑性樹
脂またはゴム１００重量部に対して熱伝導性フィラーの
添加量は５〜１２００重量部が好ましい。

【００２４】蓄熱体にはパラフィン系、硝酸塩系、酢酸
塩系、チオ硫酸塩系などがあり一種または二種以上の混
合物が好適に用いられる。

【００２５】本発明は難燃性付与のため水酸化アルミニ
ウム、水酸化マグネシウムなどを添加してもよく一種ま
たは二種以上の混合物が好適に用いられる。

【００２６】前記の熱伝導性組成物は発熱素子と吸熱体
の間に挟んで使用できるようにシート状、フィルム状に
加工することが好ましい。シート、フィルム成形は押し
出し成形あるいは無溶剤コーティング、ディスパージョ
ンコーティングで加工可能である。好ましいのはコーテ
ィングであり、熱を加えると液体になるのを利用して無
溶剤コーティングが特に好ましい。

【００２７】前記のシート状、フィルム状の熱伝導性組
成物に付与する粘着剤はベースポリマーである熱可塑性
樹脂、ゴム自身の粘着の他にワックスの粘性を利用して
の粘着付与または粘着付与剤以外にもアクリル樹脂など
をシート状、フィルム状の熱伝導性組成物にコーティン
グしてもよい。

【００２８】

【実施例】以下に本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００２９】（実施例１）エチレン−酢酸ビニルコポリ
マー１００重量部に軟化剤である平均分子量５０３のパ
ラフィンオイル１００重量部、酸化アルミニウム１００
重量部を添加して熱をかけながら混練りしコンパウンド
にした。この熱伝導組成物１００重量部に対してキシレ
ン５０重量部で溶解し、ドクタープレートによってポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に塗工した。次いで
乾燥をして、厚さ０．２５ｍｍのフィルム状の熱伝導性
シートを作成した。

【００３０】（実施例２）液状ポリブテン１００重量部
に軟化剤である平均分子量３０１のナフテンオイル１０
０重量部、酸化アルミニウム１００重量部を添加して熱
をかけながら混練りしコンパウンドにした。この熱伝導
組成物１００重量部に対してキシレン３０重量部で溶解
し、ドクタープレートによってポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）に塗工した。次いで乾燥をして、厚さ
０．２５ｍｍのフィルム状の熱伝導性シートを作成し
た。

【００３１】（実施例３）パラフィンワックス１００重
量部に酸化アルミニウム１００重量部を添加して熱をか
けながら混練りしコンパウンドにした。この熱伝導組成
物１００重量部に対してキシレン３０重量部で溶解し、
ドクタープレートによってポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）に塗工した。次いで乾燥をして、厚さ０．２
５ｍｍのフィルム状の熱伝導性シートを作成した。

【００３２】（実施例４）エチレン−酢酸ビニルコポリ
マー１００重量部に軟化剤である平均分子量５０３のパ
ラフィンオイル１００重量部、酸化アルミニウム１００
重量部、チオ硫酸ナトリウム５水和物３０重量部添加し
て熱をかけながら混練りしコンパウンドにした。この熱
伝導組成物１００重量部に対してキシレン５０重量部で
溶解し、ドクタープレートによってポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）に塗工した。次いで乾燥をして、厚
さ０．２５ｍｍのフィルム状の熱伝導性シートを作成し
た。

【００３３】（実施例５）液状ポリブテン１００重量部
に軟化剤である平均分子量３０１のナフテンオイル１０
０重量部、酸化アルミニウム１００重量部、チオ硫酸ナ
トリウム５水和物３０重量部を添加して熱をかけながら
混練りしコンパウンドにした。この熱伝導組成物１００
重量部に対してキシレン３０重量部で溶解し、ドクター
プレートによってポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）に塗工した。次いで乾燥をして、厚さ０．２５ｍｍ
のフィルム状の熱伝導性シートを作成した。

【００３４】（実施例６）パラフィンワックス１００重
量部に酸化アルミニウム１００重量部、チオ硫酸ナトリ
ウム５水和物３０重量部を添加して熱をかけながら混練
りしコンパウンドにした。この熱伝導組成物１００重量
部に対してキシレン３０重量部で溶解し、ドクタープレ
ートによってポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)に塗
工した。次いで乾燥をして、厚さ０．２５ｍｍのフィル
ム状の熱伝導性シートを作成した。

【００３５】（実施例７）エチレン−酢酸ビニルコポリ
マー１００重量部に軟化剤である平均分子量５０３のパ
ラフィンオイル１００重量部、酸化アルミニウム１００
重量部、チオ硫酸ナトリウム５水和物３０重量部添加し
て熱をかけながら混練りしコンパウンドにした。この熱
伝導組成物１００重量部に対してキシレン５０重量部で
溶解し、ディッピング法によって硝子クロスに塗工し
た。次いで乾燥をして、厚さ０．２５ｍｍのフィルム状
の熱伝導性シートを作成した。

【００３６】（実施例８）液状ポリブテン１００重量部
に軟化剤である平均分子量３０１のナフテンオイル１０
０重量部、酸化アルミニウム１００重量部、チオ硫酸ナ
トリウム５水和物３０重量部を添加して熱をかけながら
混練りしコンパウンドにした。この熱伝導組成物１００
重量部に対してキシレン３０重量部で溶解し、ディッピ
ング法によって硝子クロスに塗工した。次いで乾燥をし
て、厚さ０．２５ｍｍのフィルム状の熱伝導性シートを
作成した。

【００３７】（実施例９）パラフィンワックス１００重量部に酸化アルミニウム１
００重量部、チオ硫酸ナトリウム５水和物３０重量部を
添加して熱をかけながら混練りしコンパウンドにした。
この熱伝導組成物１００重量部に対してキシレン３０重
量部で溶解し、ディッピング法によって硝子クロスに塗
工した。次いで乾燥をして、厚さ０．２５ｍｍのフィル
ム状の熱伝導性シートを作成した。

【００３８】（比較例１）液状シリコーンエラストマー
ＳＨ−４（東レ・ダウコーニングシリコーン株式会社）
１００重量部に酸化アルミニウム３０重量部を添加して
混合することによって液状の熱伝導グリースを作成し
た。

【００３９】（比較例２）液状シリコーンエラストマー
ＪＣＲ６１０１（東レ・ダウコーニングシリコーン株式
会社）１００重量部に酸化アルミニウム３００重量部を
添加して混練りすることによってコンパウンドを得た。
このコンパウンドをドクタープレートによって硝子クロ
スに塗工し加硫させ熱伝導シリコーンゲルテープを作成
した。

【００４０】以上の結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】これらの表から本発明の熱伝導性組成物か
ら製造されるシートは発熱素子の熱を利用して熱伝導性
組成物が軟化するため発熱素子と吸熱体の密着性がかな
り向上し熱を効率的に伝熱できることが確認できた。そ
のため熱抵抗値がかなり低下した。また、ハンドリング
性も熱を加えないときには固形であるため良好であっ
た。

【００４３】これに対して比較例１では、グリースであ
るためハンドリング性が劣り、比較例２では本発明の熱
伝導性組成物から製造されるシートよりも発熱素子と吸
熱体との密着性がかなり低下し熱抵抗値は大きかった。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、高
い熱伝導性を有する組成物が得られ、これをシート状、
フィルム状等に成形した製品は取り扱い性に優れ、熱特
性もグリース並に優れる熱伝導性組成物を提供できる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂１００重量部に対してワッ
クスまたは軟化剤１〜１５００重量部、粘着付与剤０〜
１０００重量部、熱伝導性フィラー１０〜１２００重量
部で配合した熱伝導性組成物であり、前記熱伝導性組成物が常温では固形であり、発熱素子が
動作しているときには軟化して発熱素子と吸熱体の間隙
を隙間なく埋めることを特徴とする熱伝導性組成物。
【請求項２】ゴム１００重量部に対してワックスまた
は軟化剤１〜１５００重量部、粘着付与剤０〜１０００
重量部、熱伝導性フィラー１０〜１２００重量部で配合
した熱伝導性組成物であり、前記熱伝導性組成物が常温では固形であり、発熱素子が
動作しているときには軟化して発熱素子と吸熱体の間隙
を隙間なく埋めることを特徴とする熱伝導性組成物。
【請求項３】ワックス１００重量部に対して粘着付与
剤０〜１０００重量部、熱伝導性フィラー１０〜１２０
０重量部で配合した熱伝導性組成物であり、前記熱伝導性組成物が常温では固形であり、発熱素子が
動作しているときには軟化して発熱素子と吸熱体の間隙
を隙間なく埋めることを特徴とする熱伝導性組成物。
【請求項４】さらに蓄熱体を、熱伝導性組成物の０〜
３０重量％の範囲で添加量した請求項１〜３のいずれか
に記載の熱伝導性組成物。
【請求項５】熱伝導性組成物がフィルムまたはシート
状に成形されている請求項１〜３のいずれかに記載の熱
伝導性組成物。
【請求項６】フィルムまたはシート状に成形物が、押
し出し成形物、無溶剤コーティング成形物およびディス
パージョンコーティング成形物から選ばれる少なくとも
一つである請求項５に記載の熱伝導性組成物。
【請求項７】軟化温度が３５〜１２０℃の範囲である
１〜６のいずれかに記載の熱伝導性組成物。
【請求項８】軟化時の粘度が５０〜５０，０００，０
００ｃＰである請求項１，２，３または７に記載の熱伝
導性組成物。
【請求項９】フィルム状またはシート状の成形物の表
面に粘着層を形成した請求項４または５に記載の熱伝導
性組成物。
【請求項１０】伝導性組成物と、編み目状織布、フィ
ルムまたは金属箔とを積層してフィルム状またはシート
状に加工した請求項１〜９のいずれかに記載の熱伝導性
組成物。
【請求項１１】表面にキャリアーとして離型紙あるい
は離型フィルムが貼り付けられている請求項１〜１０の
いずれかに記載の熱伝導性組成物。
【請求項１２】フィルム状またはシート状物をリール
巻き状にした請求項４〜１１のいずれかに記載の熱伝導
性組成物。