JP3597426B2

JP3597426B2 - 熱伝導材

Info

Publication number: JP3597426B2
Application number: JP31242299A
Authority: JP
Inventors: 晃生山口; 康弘川口
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP2001131539A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品等の発熱体からの放熱を促すため、その発熱体に対して接触するように配置して使用される熱伝導材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の熱伝導材として、シリコーンゴムやＥＰＤＭ等のゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝導材が考えられている。この種の熱伝導材は、電気・電子装置の内部において、例えば、発熱源となる電子部品と、放熱板や筐体パネル等といったヒートシンクとなる部品（以下、単にヒートシンクという）との間に介在させるように配置して使用される。このように熱伝導材を配置した場合、電子部品等が発生する熱をヒートシンク側へ良好に逃がすことができる。このため、この種の熱伝導材は、例えばＣＰＵの高速化等のために不可欠な素材として注目を集めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の熱伝導材では、熱伝導フィラーの充填率を上げて熱伝導率を向上させる研究がなされているが、熱伝導フィラーの充填率には限界があり、せいぜい７〜８Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の熱伝導率しか実現できない。これは、熱伝導フィラーの充填によって熱伝導性を付与する場合、フィラー同士の接触面でしか熱が伝導されないためと考えられる。また、熱伝導フィラーを高度に充填すると、熱伝導材が硬くて脆いものとなり、耐久性や電子部品等への密着性が低下してしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、極めて良好な熱伝導性を有し、電子部品等への密着性や耐久性においても優れた特性を示す熱伝導材の提供を目的としてなされた。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、熱伝導性を有するゴム製または合成樹脂製のシートと、該シートの全幅に渡る大きさを有する平織りの織物を構成し、未硬化の上記ゴムまたは上記合成樹脂に含浸されたアルミナ繊維と、を交互に積層したことを特徴とする熱伝導材を要旨としている。
【０００６】
このように構成された本発明では、アルミナ繊維が、上記シートの全幅に渡る大きさを有する平織りの織物を構成しているので、そのアルミナ繊維の繊維方向を極めて良好に揃えることができる。アルミナ繊維は、その繊維方向に極めて良好な熱伝導性を有しているので、本発明の熱伝導材は上記アルミナ繊維の繊維方向（一定方向）に極めて良好な熱伝導性を有する。しかも、上記アルミナ繊維の配列は、そのアルミナ繊維を挟んで積層されたシートによって良好に保持される。更に、そのシートには熱伝導フィラー等を多量に充填する必要がないので、シートを構成するゴムまたは合成樹脂の物理的特性が保持され、耐久性や電子部品等への密着性が低下することもない。
【０００７】
従って、本発明の熱伝導材は、極めて良好な熱伝導性を有し、電子部品等への密着性や耐久性においても優れた特性を示す。このため、電子部品等が発生する熱をヒートシンク側へ極めて良好に逃がし、ＣＰＵの高速化等を極めて良好に推進することができる。また、本発明の熱伝導材は、上記一定方向には極めて良好な熱伝導性を有するものの、アルミナ繊維及びシートの積層方向にはそれ程良好な熱伝導性を有するわけではない。すなわち、熱伝導率が異方性を有するので、この異方性を適切に応用することにより、電子部品等が発生する熱をヒートシンク側へ一層良好に逃がすことができる。
【０００８】
しかも、上記織物は未硬化の上記ゴムまたは上記合成樹脂に含浸されているので、上記シートを積層したときにはそのシートに馴染み易く、上記ゴムまたは上記合成樹脂が硬化した後は上記繊維方向が極めて良好に保持される。
【０００９】
従って、本発明では、熱伝導性及び耐久性を一層良好に向上させることができるといった効果が生じる。
請求項２記載の発明は、熱伝導性を有するゴム製または合成樹脂製のシートと、該シートの外周に複数列に渡って巻回されたアルミナ繊維と、を備え、上記アルミナ繊維が巻回されたシートをアルミナ繊維の繊維方向を揃えて複数積層したことを特徴とする熱伝導材を要旨としている。
【００１０】
このように構成された本発明では、アルミナ繊維がシートの全幅（すなわち、熱伝導材の全幅）に渡って連続し、一定方向を向いて複数列に並んで配設されている。アルミナ繊維は、その繊維方向に極めて良好な熱伝導性を有しているので、本発明の熱伝導材も上記アルミナ繊維の繊維方向（すなわち、上記一定方向）に極めて良好な熱伝導性を有する。しかも、上記アルミナ繊維の配列は、そのアルミナ繊維を挟んで積層されたシートによって良好に保持される。更に、そのシートには熱伝導フィラー等を多量に充填する必要がないので、シートを構成するゴムまたは合成樹脂の物理的特性が保持され、耐久性や電子部品等への密着性が低下することもない。
従って、本発明の熱伝導材は、極めて良好な熱伝導性を有し、電子部品等への密着性や耐久性においても優れた特性を示す。このため、電子部品等が発生する熱をヒートシンク側へ極めて良好に逃がし、ＣＰＵの高速化等を極めて良好に推進することができる。また、本発明の熱伝導材は、上記一定方向には極めて良好な熱伝導性を有するものの、アルミナ繊維及びシートの積層方向にはそれ程良好な熱伝導性を有するわけではない。すなわち、熱伝導率が異方性を有するので、この異方性を適切に応用することにより、電子部品等が発生する熱をヒートシンク側へ一層良好に逃がすことができる。
また、本発明では、上記シートの外周に複数列に渡ってアルミナ繊維を巻回することにより、上記アルミナ繊維を、前述のように一定方向を向いて複数列に並んで配設している。このため、アルミナ繊維を配列する作業が極めて容易となる。
従って、本発明では、上記効果に加えて、製造を一層容易にして製造コストを一層良好に低減することができるといった効果が生じる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成に加え、上記複数列に配設されたアルミナ繊維の一端がヒートシンクに固定され、他端が電子部品に接触可能に構成されたことを特徴としている。
本発明では、上記複数列に配設されたアルミナ繊維の一端がヒートシンクに固定され、他端が電子部品に接触可能に構成されている。このため、上記他端に電子部品を接触させると、電子部品で発生した熱はアルミナ繊維に沿って伝導され、ヒートシンクに直接到達する。
【００１２】
従って、本発明では、請求項１または２記載の発明の効果に加えて電子部品が発生する熱をヒートシンクへ一層良好に逃がすことができ、ＣＰＵの高速化等を一層良好に推進することができるといった効果が生じる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された熱伝導材１の構成を表す斜視図であり、図２は、その熱伝導材１を構成するアルミナ繊維網３の構成を表す斜視図及び断面図である。
【００１４】
アルミナ繊維網３は、図２（Ａ）に示すように織物を構成するアルミナ繊維３ａを有している。このアルミナ繊維３ａは、純度９８％のアルミナ繊維からなる７〜１０μｍのフィラメントを、束ねて糸状にした後で平織りしたものである。なお、本実施の形態では、上記フィラメントを５００本ずつ束ねたもの、１０００本ずつ束ねたもの、及び２０００本ずつ束ねたものをそれぞれ作成し、個々に熱伝導材１を作成した。図２（Ｂ）に示すように、アルミナ繊維網３は、このアルミナ繊維３ａを０．８〜３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）に配合した液状シリコーン３ｂに含浸してその液状シリコーン３ｂを硬化させることによって構成されている。
【００１５】
なお、アルミナ繊維３ａに液状シリコーン３ｂを含浸させる方法としては、コーター，スクリーン印刷，ディップコート等、周知の各種方法を適用することができる。
図１に示すように、本実施の形態の熱伝導材１は、上記と同様の液状シリコーンを硬化させて得られるシート５と前述のアルミナ繊維網３とを交互に積層することによって構成されている。なお、図１からも明らかなように、シート５とアルミナ繊維網３との外形はほぼ同一であり、アルミナ繊維３ａはシート５の全幅に渡って連続することになる。
【００１６】
アルミナ繊維３ａは、その繊維方向に極めて良好な熱伝導性を有している。このため、上記のように構成された熱伝導材１では、アルミナ繊維３ａの繊維方向に極めて良好な熱伝導性を有する。しかも、アルミナ繊維３ａは織物を構成しているので、そのアルミナ繊維３ａの繊維方向は極めて良好に揃っている。また、アルミナ繊維３ａは液状シリコーン３ｂに含浸されているのでシート５にも馴染み易く、液状シリコーン３ｂが硬化すると共にシート５に積層状に挟まれることによって、アルミナ繊維３ａの配列は極めて良好に保持される。このため、熱伝導材１は、上記繊維方向に極めて良好な熱伝導性を有する。例えば、シリコーンゴムに多量の熱伝導フィラーを充填すると共にガラスクロスによって補強した従来の熱伝導材に比べて、熱伝導性の飛躍的な向上が確認された。
【００１７】
更に、熱伝導材１では、熱伝導性を付与するためにシート５に多量の熱伝導フィラーを充填する必要もないので、シート５を構成するシリコーンゴムの物理的特性が保持され、耐久性や電子部品等への密着性が低下することもない。このため、熱伝導材１は、電子部品等が発生する熱をヒートシンク側へ良好に逃がし、ＣＰＵの高速化等を極めて良好に推進することができる。
【００１８】
また、熱伝導材１は、上記繊維方向には極めて良好な熱伝導性を有するものの、アルミナ繊維網３及びシート５の積層方向にはそれ程良好な熱伝導性を有するわけではない。すなわち、熱伝導率が異方性を有する。このため、この異方性を適切に応用することにより、電子部品等が発生する熱をヒートシンク側へ一層良好に逃がすことができる。
【００１９】
例えば、図３に示すように、熱伝導材１の一つの側面をヒートシンク７に固定すると共に、その反対側の側面を電子部品９９（例えば、ＣＰＵ，メモリ，グラフィックスチップ等）に接触させる使用方法が考えられる。この場合、電子部品９９で発生した熱は、図３における上下方向に配設されたアルミナ繊維３ａに沿って伝導され、ヒートシンク７に直接到達する。従って、この場合、電子部品９９が発生する熱をヒートシンク７へ極めて良好に逃がすことができ、ＣＰＵの高速化等を一層良好に推進することができる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施の形態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で種々の形態で実施することができる。例えば、液状シリコーンの代わりにエポキシ等を使用してもよい。また、一定方向を向いて複数列にアルミナ繊維を配設する方法も、上記のように織物の構造を利用する他、種々の方法が考えられる。
【００２１】
例えば、図４に示す熱伝導材１１のように、前述のシート５の外周に沿ってアルミナ繊維１３を複数列に渡って巻回し、そのようにアルミナ繊維１３が巻回されたシート５を複数積層してもよい。このように構成された熱伝導材１１でも、アルミナ繊維１３の繊維方向を揃えることができ、その繊維方向には良好な熱伝導性を有する。また、熱伝導材１１では、アルミナ繊維１３をシート５に巻回するだけでそのアルミナ繊維１３の繊維方向を揃えることができる。従って、熱伝導材１１では、その製造が一層容易になり、製造コストを一層良好に低減することができる。
【００２２】
また更に、熱伝導材１では、アルミナ繊維３ａを経糸及び緯糸に使用して織物を構成しているが、経糸または緯糸のいずれか一方は他の繊維によって構成してもよい。この場合、アルミナ繊維３ａの繊維方向が図３の上下方向等と一致するように配設する必要が生じるが、熱伝導材１とほぼ同様の作用・効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された熱伝導材の構成を表す斜視図である。
【図２】その熱伝導材を構成するアルミナ繊維網の構成を表す斜視図及び断面図である。
【図３】その熱伝導材の一使用方法を表す説明図である。
【図４】本発明が適用された他の熱伝導材の構成を表す斜視図である。
【符号の説明】
１，１１…熱伝導材３…アルミナ繊維網
３ａ，１３…アルミナ繊維３ｂ…液状シリコーン
５…シート７…ヒートシンク
９９…電子部品

Claims

熱伝導性を有するゴム製または合成樹脂製のシートと、
該シートの全幅に渡る大きさを有する平織りの織物を構成し、未硬化の上記ゴムまたは上記合成樹脂に含浸されたアルミナ繊維と、
を交互に積層したことを特徴とする熱伝導材。
熱伝導性を有するゴム製または合成樹脂製のシートと、
該シートの外周に複数列に渡って巻回されたアルミナ繊維と、
を備え、上記アルミナ繊維が巻回されたシートをアルミナ繊維の繊維方向を揃えて複数積層したことを特徴とする熱伝導材。
上記複数列に配設されたアルミナ繊維の一端がヒートシンクに固定され、他端が電子部品に接触可能に構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の熱伝導材。