JP3616630B2 - 熱伝導性シリコーンゲル成形シート - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱性電子部品等の放熱冷却構造の一部に用いられる熱伝導性シートに関する。特に、発熱性電子部品等の放熱冷却手段に用いられる低硬度型熱伝導性シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板上に実装された発熱性電子部品等の放熱冷却構造の一部に用いられる熱伝導性シートには、下記に示す低硬度型の熱伝導性シートが提案されている。
（１）発熱性電子部品（以後、チップと仮称する）と放熱体との間に圧接された際に、熱伝導性シートの圧縮荷重を低く抑えることで、チップ及び放熱体の圧縮による変形、損傷を無くする。
（２）圧接面に凹凸が有るチップ及び放熱体との間に圧接された際に、熱伝導性シートを軟質にすることで、十分に密着し伝熱面積を確保する。
（３）基板上に実装された高さの異なる複数個のチップと放熱体との間に圧接された際に、熱伝導性シートを軟質にすることで、高さの異なる複数個のチップ全てに十分に密着し、且つチップ及び放熱体の圧縮による変形、損傷を無くする。
【０００３】
その代表例としては、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルシートが知られており、また下記の特許文献１〜３が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１６６７５５号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平２−１９６４５３号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開平６−１５５５１７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルシートやその片面又は両面に溝を有する熱伝導性シリコーンゲルシート（前記特許文献１）は、非常に柔らかく、強度も無い為、実装作業時の取扱い性が悪いという問題がある。又、シート両面の粘着性が同レベルである為、実装後のメンテナンス時にチップと放熱体の圧接を開放した際、熱伝導性シリコーンゲルシートが両方に密着した状態で引き伸ばされ、極端な変形あるいは破損してしまい再使用が出来ないという問題がある。
【０００８】
次に、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゴムシートに熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを積層硬化させ、複合シート化した熱伝導性シート（前記特許文献２）及び網目状補強材に熱伝導性充填剤配合のシリコーンゴムを被覆硬化させたシートに熱伝導性充填剤を配合した低硬度シリコーンゴムを一体化し、硬化させた熱伝導性複合シート（前記特許文献３）は、シートの厚み方向に柔らかく、縦横方向には強度が有り、粘着性も片面のみである為、実装作業時の取扱い性が良く、圧接開放後の再使用も可能であるが、熱伝導性シリコーンゲルシート単体に比べ、圧接時の圧縮荷重が２倍〜５倍と高い為、チップ、放熱体、基板等を含む実装筐体の強度が低い場合や、基板上に実装された複数個のチップの高さの差が大きい場合は使用出来ないという問題がある。
【０００９】
本発明は前記従来技術の課題を解決する為、圧縮荷重が低く且つ強度も有り、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形シートにおいて、そのシート上下面のうちの片面表層部には前記シリコーンゲルをゴム状に硬化させた薄膜補強層が形成されており、前記薄膜補強層は、樹脂フィルムに塗布されたオルガノハイドロジェン ポリシロキサンが転写され、前記オルガノハイドロジェン ポリシロキサンにより表層部のみ硬化されていることを特徴とする。
【００１１】
前記構成においては、薄膜補強層の厚みが０．０１ｍｍ〜０．５０ｍｍの範囲であることが好ましい。特に好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．１０ｍｍの範囲であればよい。
【００１２】
また前記構成においては、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルの硬化後の硬さが、ＡＳＫＥＲ Ｆ硬度計で１０〜９５の範囲であることが好ましい。特に好ましくは、ＡＳＫＥＲ Ｆ硬度計で２０〜７０の範囲であればよい。
【００１３】
また前記構成においては、前記シート上下面のうちの片面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成させるため、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルを、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェン ポリシロキサンを表面に塗布した樹脂フィルムと、同オルガノハイドロジェン ポリシロキサンを無塗布の樹脂フィルムとで、上下より挟んで、少なくとも一対のロール間を通すことにより圧延した後に、連続的に加熱炉を通して片面表層部のみ硬化させることが好ましい。
【００１４】
また前記構成においては、シート上下面の片面表層部にシート状の補強材が表面より０ｍｍを越え１ｍｍ以下の深さの範囲で埋設されたことが好ましい。特に好ましくは、０ｍｍを越え０．５ｍｍ以下の深さの範囲であればよい。
【００１５】
また前記構成においては、シート上下面の片面表層部に埋設されたシート状の補強材が、合成繊維及び天然繊維から選ばれる少なくとも一つの繊維を用いた網目状構造体であることが好ましい。合成繊維としては、ポリエステル繊維、耐熱ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリオレフィン繊維、ビニロン繊維等があり、天然繊維としては、木綿、麻繊維などがある。
【００１６】
また、本発明の熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルを、シート状の補強材を重ね合わせた樹脂フィルムと、シート状の補強材を重ね合わせない樹脂フィルムとで上下より挟んで、少なくとも一対のロール間を通すことにより圧延した後に、連続的に加熱炉を通して硬化させて形成するのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の熱伝導性シリコーンゲル成形シートを得るには、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルの成形時において、次の３手段を用いて成形することで、圧縮荷重が低く且つ強度も有り、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能となる特性を熱伝導性シリコーンゲル成形シートに付与することができる。
【００１８】
（手段１）
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、樹脂フィルム上に硬化前の熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを載せ、その上から、ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを表面に塗布した。
【００１９】
樹脂フィルムを被せた後、シート状物に成形し硬化させると、２枚の樹脂フィルム間で硬化した熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルは、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンの塗布面に接した表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。この時に用いられる成形方法は、プレス成形、コーティング成形、カレンダー成形が好ましい。
【００２０】
また、上記表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、圧延成形を用いた、以下のような方法によっても製造することができた。即ち、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルを、ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを表面に塗布した樹脂フィルムと同品無塗布の樹脂フィルムとで上下に挟んで、少なくとも一対のロール間を連続的に通すことにより圧延した。
【００２１】
この圧延シートを連続的に加熱炉に通して硬化させると、２枚の樹脂フィルム間でシート状物に成形し、硬化させた熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルは、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンの塗布面に接した表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。
【００２２】
（手段２）
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、樹脂フィルム上に硬化前の熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを載せ、その上からシート状の補強材と樹脂フィルムを被せた後、シート状物に成形し硬化させると、２枚の樹脂フィルム間で硬化した熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルは、シート状の補強材が硬化したシート状物の片面表層部に埋設された熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。この時に用いられる成形方法は、プレス成形、コーティング成形、カレンダー成形が好ましい。
【００２３】
また、上記表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、圧延成形を用いた、以下のような方法によっても製造することができた。即ち、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、熱伝導性の充填剤を配合したシリコーンゲルを、シート状の補強材を重ね合わせた樹脂フィルムとシート状の補強材を重ね合わせない樹脂フィルムとで、上下より挟んで少なくとも一対のロール間を通すことにより圧延した。
【００２４】
この圧延シートを、連続的に加熱炉に通して硬化させると、２枚の樹脂フィルム間でシート状物に成形し、硬化させた熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルは、シート状の補強材が硬化したシート状物の片面表層部に埋設された熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。
【００２５】
（手段３）
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、前記、手段１と手段２を併用することで、シート状の補強材が硬化したシート状物の片面表層部に埋設され、且つ同面表層部のみゴム状に硬化させた薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。この時に用いられる成形方法は、プレス成形、コーティング成形、カレンダー成形を用いてもよいし、圧延成形による方法でもよい。
【００２６】
本発明によれば、前記手段の採用により、熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、次の利点を得ることができる。
【００２７】
（利点１）
シート上下面の片面表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有することで実装作業時に極端な変形や破損が生じづらく、取扱い性が向上し、且つゴム状に硬化した薄膜補強層表面の粘着性が微少になることで、被着時の方向性を選択することが可能となるだけでなく、実装後のメンテナンス時にチップと放熱体の圧接を開放した際、熱伝導性シリコーンゲルシートが両方に密着した状態で引き伸ばされ、極端な変形や破損が生じづらくなり再使用が可能となる。また、ゴム状に硬化した薄膜補強層以外の部分は、非常に柔かい為、シートの厚み方向には薄膜補強層を有しない熱伝導性シリコーンゲルシートと同等の柔軟性と低圧縮荷重性を得ることが出来る。
【００２８】
（利点２）
シート上下面の片面表層部にシート状の補強材が埋設されることで、強度が増し、実装作業時の取扱い性が向上するだけでなく、チップや放熱体等圧接面の極端な凹凸により熱伝導性シリコーンゲルシートが圧接時に破損が生じなくなる。またシート状の補強材が片面表層部に埋設されることで、シート状の補強材が表層部以外に埋設された熱伝導性シリコーンゲルシートに比べ圧縮荷重値を低く抑えることが出来る。
【００２９】
（利点３）
シート上下面の片面表層部にシート状の補強材が埋設され、且つその片面表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有することで、前記の作用２に加え、ゴム状に硬化した薄膜補強層表面の粘着性が微少になることで、実装作業時の取扱い性が向上する。
【００３０】
【実施例】
次に、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００３１】
【実施例１】
図１Ａは本発明に係る第１番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの一実施例を示す断面図である。図１Ａに示すように、本熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１と、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルがゴム状に硬化した薄膜補強層２とで構成されている。図１Ａは熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の片面表層部に薄膜補強層２を形成した例である。図１Ｂは参考例を示すもので、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の両面表層部に薄膜補強層２を形成した例である。
【００３２】
ここで、シリコーンゲル層１と薄膜補強層２は同一の熱伝導性充填剤を配合した液状付加反応硬化型のシリコーンゲルを用いた。また、硬化成形時にケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを約５μｍの厚さでポリエステル（ＰＥＴ）フィルムに塗布し、これと無塗布のＰＥＴフィルムとで上下より挟むか、または同塗布のＰＥＴフィルム同志で上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後に、連続的に加熱炉に通すことで、硬化後のシート片面または両面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成することが出来る。尚、ＰＥＴフィルムは薄膜補強層形成後に除去されて、使用されることになる。
【００３３】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１及びゴム状に硬化した薄膜補強層２は、下記の熱伝導性充填剤を配合した付加反応硬化型シリコーンゲルから選択される一種を使用することで作製することが出来る。
（１）熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル組成
サーコンＧＲ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５７）：富士高分子工業（株）製
サーコンＧＲ−ａ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５４）：富士高分子工業（株）製
ＳＥ４４４５ＣＶ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ４７）：東レダウコーニングシリコーン（株）製
（２）ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
ＳＨ−１１０７：東レダウコーニングシリコーン（株）製
ＲＤ−１：東レダウコーニングシリコーン（株）製
上記を用いて、樹脂フィルムで上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後、加熱炉内温度：２８０℃、加熱炉内通過速度：３ｍ／ｍｉｎ．の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表１及び表２に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ（表中、「１ｍｍｔ時」で表す。以後の実施例でも同じ）、薄膜補強層２の厚さは０．０３ｍｍのもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ（表中、「２ｍｍｔ時」で表す。以後の実施例でも同じ）、薄膜補強層２の厚さは０．０５ｍｍのものについて示している。また、比較例品の仕様は、備考に記載した事項以外は、実施例品と同一の材料及び製法を用いたものであり、この点については、以後の実施例においても同様である。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
表１及び表２から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ａ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も比較的低く抑えられ、引張り強さと引裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取り扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００３７】
【実施例２】
次に、本発明に係る第１番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの第二の実施例について説明する。本実施例の熱伝導性シリコーンゲル成形シートも図１Ａ〜Ｂに示したものである。
【００３８】
本実施例においても、シリコーンゲル層１と薄膜補強層２は同一の熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを用いた。また、硬化成形時にケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを約５μｍの厚さでポリプロピレン（ＰＰ）フィルムに塗布し、これを前記シリコーンゲルの片面に覆い、もう一方の面にはなにも塗布していないＰＰフィルムとで覆うか、又は前記シリコーンゲルの両面に同塗布のＰＰフィルム同志で覆うことで、硬化後のシート片面又は両面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成することが出来る。
【００３９】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１及びゴム状に硬化した薄膜補強層２は下記の付加反応型熱伝導性シリコーン組成物から選択される一種を使用することによって作製することが出来る。
（１）熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル組成
サーコンＧＲ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５７）：富士高分子工業（株）製
サーコンＧＲ−ａ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５４）：富士高分子工業（株）製
ＳＥ４４４５ＣＶ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ４７）：東レダウコーニングシリコーン（株）製
（２）ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
ＳＨ−１１０７ ：東レダウコーニングシリコーン（株）製
ＲＤ−１ ：東レダウコーニングシリコーン（株）製
上記組成物を用いてプレス成形法により、成形温度：１００℃、成形時間：３分、成形圧力：１００ｋｇｆ／ｃｍ２の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表３及び表４に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０３ｍｍのもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０５ｍｍのものについて示している。
【００４０】
【表３】
【００４１】
【表４】
【００４２】
表３及び表４から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｂ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引っ張り強さと引き裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００４３】
【実施例３】
図２は本発明に係る第２番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの一実施例を示す断面図である。図２に示すように、本熱伝導性シリコーンゲル成形シートは熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１とシート状の補強材３とで構成されている。なお図２は熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の片面表層部にシート状の補強材３を完全に埋設して形成した例である。
【００４４】
ここで、シート状の補強材３には、ポリエステル繊維、耐熱ナイロン繊維、アラミド繊維、綿繊維等からなる網目状構造体を用いるが、耐熱性面から考えてポリエステル繊維もしくは耐熱ナイロン繊維が好ましい。
【００４５】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１及びシート状の補強材３は下記から選択される一種を使用することによって作製することが出来る。
（１）熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル
サーコンＧＲ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５７）：富士高分子工業（株）製
サーコンＧＲ−ａ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５４）：富士高分子工業（株）製
ＳＥ４４４５ＣＶ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ４７）：東レダウコーニングシリコーン（株）製
（２）シート状の補強材（ナイロン繊維製網目状構造体）
ナイロンチュール Ｎ−５０３５
上記を用いて、樹脂フィルムで上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後、加熱炉内温度：２８０℃、加熱炉内通過速度：３ｍ／ｍｉｎ．の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表５及び表６に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、補強材３のシリコーンゲル層１に０．２ｍｍ程度埋設したもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、補強材３のシリコーンゲル層１に０．３ｍｍ程度埋設していたものについて示している。尚、埋設の深さには、補強材３の厚みは含まない。
【００４６】
【表５】
【００４７】
【表６】
【００４８】
表５〜表６から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｃ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引張り強さと引裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取り扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００４９】
【実施例４】
次に、本発明に係る第２番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの第二の実施例について説明する。第二の実施例の熱伝導性シリコーンゲル成形シートも図２に示したものと同一である。
【００５０】
ここでも、シート状の補強材３には、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、綿繊維等からなる網目状構造体を用いるが、耐熱性面から考えてポリエステル繊維もしくは耐熱ナイロン繊維が好ましい。
【００５１】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１及びシート状の補強材３は下記から選択される一種を使用することによって作製することが出来る。
（１）熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル
サーコンＧＲ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５７）：富士高分子工業（株）製
サーコンＧＲ−ａ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５４）：富士高分子工業（株）製
ＳＥ４４４５ＣＶ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ４７）：東レダウコーニングシリコーン（株）製
（２）シート状の補強材
（ポリエステル繊維製網目状構造体）
ラッセル・ネット Ｔ−２８０
ラッセル・ネット Ｔ−１８０−５０Ｄ
上記を用いてプレス成形法により、成形温度：１００℃、成形時間：３分、成形圧力：１００ｋｇｆ／ｃｍ２の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表７及び表８に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、補強材３の目付は５５ｇ／ｍ２（ラッセル・ネットＴ−２８０）であり、また補強材３はシリコーンゲル層１に０．２ｍｍ程度埋設していたもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、薄膜補強層３の目付は５５ｇ／ｍ２（ラッセル・ネットＴ−２８０）であり、また補強材３はシリコーンゲル層１に０．３ｍｍ程度埋設していたものについて示している。
【００５２】
【表７】
【００５３】
【表８】
【００５４】
表７〜表８から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｄ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引っ張り強さと引き裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００５５】
【実施例５】
図３Ａは本発明に係る第３番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの一実施例を示す断面図である。図３Ａに示すように、本熱伝導性シリコーンゲル成形シートは熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１と熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルがゴム状に硬化した薄膜補強層２とシート状の補強材３とで構成されている。図３Ａは熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の片面表層部にシート状の補強材３を形成し、その表層に熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルがゴム状に硬化した薄膜補強層２を形成した例、図３Ｂ（参考例）は熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の片面表層部にシート状の補強材３を形成し、その両面表層部に熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルがゴム状に硬化した薄膜補強層２を形成した例である。
【００５６】
ここで、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１と薄膜補強層２は同一の熱伝導性充填剤を配合した液状付加反応硬化型シリコーンゲルを用い、硬化成形時にケイ素原子が結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを約５μｍの厚さで表面に塗布したＰＥＴフィルムと同無塗布のＰＥＴフィルムとで上下に挟むか、また同塗布のＰＥＴフィルム同志で上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後に、連続的に加熱炉に通すことで、硬化後のシート片面または両面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成することが出来る。
【００５７】
ここで、シート状の補強材３には、ポリエステル繊維、耐熱ナイロン繊維、アラミド繊維、綿繊維からなる網目状構造体を用いるが、耐熱性面から考えてポリエステル繊維もしくは耐熱ナイロン繊維が好ましい。
【００５８】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１とゴム状に硬化した薄膜補強層２及びシート状の補強材３は実施例１及び実施例３に記載と同様を使用することによって作製することが出来る。
【００５９】
上記品を用いて樹脂フィルムで上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後、加熱炉内温度：２８０℃、加熱炉内通過速度：３ｍ／ｍｉｎ．の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表９及び表１０に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０３ｍｍ、補強材３はシリコーンゲル層１に０．２ｍｍ程度埋設していたもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、薄膜補強層の厚さは０．０５ｍｍ、補強材３はシリコーンゲル層１に０．３ｍｍ程度埋設していたものについて示している。
【００６０】
【表９】
【００６１】
【表１０】
【００６２】
表９〜表１０から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｅ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引張り強さと引裂き強さが高く、伸びが低い、実装時の取り扱いが良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００６３】
【実施例６】
次に、本発明に係る第３番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの第二の実施例について説明する。本実施例の熱伝導性シリコーンゲル成形シートも図３Ａ〜Ｂに示したものである。
【００６４】
本実施例においても、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１と薄膜補強層２は同一の熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを用い、硬化成形時にケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを表面に塗布したＰＰフィルムと同無塗布のＰＰフィルムとで覆うか、又は同塗布のＰＰフィルム同志で覆うことで、硬化後のシート片面又は両面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成することが出来る。
【００６５】
次にシート状の補強材３には、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、綿繊維等からなる網目状構造体を用いるが、耐熱性面から考えてポリエステル繊維もしくは耐熱ナイロン繊維が好ましい。
【００６６】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１とゴム状に硬化した薄膜補強層２及びシート状の補強材３は実施例２及び実施例４に記載と同様を使用することによって作製することが出来る。
【００６７】
上記品を用いてプレス成形法により、成形温度：１００℃、成形時間：３分、成形圧力：１００ｋｇｆ／ｃｍ２の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表１１及び表１２に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０３ｍｍ、補強材３の目付は５５ｇ／ｍ２のもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０５ｍｍ、補強材３の目付は５５ｇ／ｍ２（ラッセル・ネットＴ−２８０）であったものについて示している。
【００６８】
【表１１】
【００６９】
【表１２】
【００７０】
表１１〜表１２から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｆ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引っ張り強さと引き裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る熱伝導性シリコーンゲル成形シートによれば、シート上下面の片面表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有することによって、実装作業時に極端な変形や破損の発生を防止できる。その結果、取扱い性が向上し、且つゴム状に硬化した薄膜補強層表面の粘着性が微少になる。また、被着時の方向性を選択することが可能となる。さらに、実装後のメンテナンス時にチップと放熱体の圧接を開放した際、熱伝導性シリコーンゲルシートが両方に密着した状態で引き伸ばされ、極端な変形や破損が生じづらくなるか、もしくは生じなくなる。これにより、再使用が可能となることで、チップと放熱体との組み付け作業性を向上させることができる。また、シート状の補強材が片面表層部に埋設されることによって、チップや放熱体等圧接面の極端な凹凸により熱伝導性シリコーンゲルシートが圧接時に破損が生じなくなり、安定した広範囲の伝熱面積を確保することが可能となり、伝熱信頼性を向上させることが出来る。そして、シート厚み方向には十分な柔軟性を確保することで、圧縮荷重値を低く抑えることが可能となり、チップ、放熱体、基板等を含む実装挟体の圧接による変形、損傷を防止し、電子部品及び同ユニットの信頼性を向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明の実施例１及び実施例２の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの断面図、Ｂは参考図である。
【図２】本発明の実施例３及び実施例４の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの断面図である。
【図３】Ａは本発明の実施例５及び実施例６の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの断面図、Ｂは参考図である。
【符号の説明】
１ 熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル
２ ゴム状に硬化した薄膜補強層
３ シート状の補強材
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱性電子部品等の放熱冷却構造の一部に用いられる熱伝導性シートに関する。特に、発熱性電子部品等の放熱冷却手段に用いられる低硬度型熱伝導性シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板上に実装された発熱性電子部品等の放熱冷却構造の一部に用いられる熱伝導性シートには、下記に示す低硬度型の熱伝導性シートが提案されている。
（１）発熱性電子部品（以後、チップと仮称する）と放熱体との間に圧接された際に、熱伝導性シートの圧縮荷重を低く抑えることで、チップ及び放熱体の圧縮による変形、損傷を無くする。
（２）圧接面に凹凸が有るチップ及び放熱体との間に圧接された際に、熱伝導性シートを軟質にすることで、十分に密着し伝熱面積を確保する。
（３）基板上に実装された高さの異なる複数個のチップと放熱体との間に圧接された際に、熱伝導性シートを軟質にすることで、高さの異なる複数個のチップ全てに十分に密着し、且つチップ及び放熱体の圧縮による変形、損傷を無くする。
【０００３】
その代表例としては、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルシートが知られており、また下記の特許文献１〜３が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１６６７５５号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平２−１９６４５３号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開平６−１５５５１７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルシートやその片面又は両面に溝を有する熱伝導性シリコーンゲルシート（前記特許文献１）は、非常に柔らかく、強度も無い為、実装作業時の取扱い性が悪いという問題がある。又、シート両面の粘着性が同レベルである為、実装後のメンテナンス時にチップと放熱体の圧接を開放した際、熱伝導性シリコーンゲルシートが両方に密着した状態で引き伸ばされ、極端な変形あるいは破損してしまい再使用が出来ないという問題がある。
【０００８】
次に、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゴムシートに熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを積層硬化させ、複合シート化した熱伝導性シート（前記特許文献２）及び網目状補強材に熱伝導性充填剤配合のシリコーンゴムを被覆硬化させたシートに熱伝導性充填剤を配合した低硬度シリコーンゴムを一体化し、硬化させた熱伝導性複合シート（前記特許文献３）は、シートの厚み方向に柔らかく、縦横方向には強度が有り、粘着性も片面のみである為、実装作業時の取扱い性が良く、圧接開放後の再使用も可能であるが、熱伝導性シリコーンゲルシート単体に比べ、圧接時の圧縮荷重が２倍〜５倍と高い為、チップ、放熱体、基板等を含む実装筐体の強度が低い場合や、基板上に実装された複数個のチップの高さの差が大きい場合は使用出来ないという問題がある。
【０００９】
本発明は前記従来技術の課題を解決する為、圧縮荷重が低く且つ強度も有り、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形シートにおいて、そのシート上下面のうちの片面表層部には前記シリコーンゲルをゴム状に硬化させた薄膜補強層が形成されており、前記薄膜補強層は、樹脂フィルムに塗布されたオルガノハイドロジェン ポリシロキサンが転写され、前記オルガノハイドロジェン ポリシロキサンにより表層部のみ硬化されていることを特徴とする。
【００１１】
前記構成においては、薄膜補強層の厚みが０．０１ｍｍ〜０．５０ｍｍの範囲であることが好ましい。特に好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．１０ｍｍの範囲であればよい。
【００１２】
また前記構成においては、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルの硬化後の硬さが、ＡＳＫＥＲ Ｆ硬度計で１０〜９５の範囲であることが好ましい。特に好ましくは、ＡＳＫＥＲ Ｆ硬度計で２０〜７０の範囲であればよい。
【００１３】
また前記構成においては、前記シート上下面のうちの片面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成させるため、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルを、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェン ポリシロキサンを表面に塗布した樹脂フィルムと、同オルガノハイドロジェン ポリシロキサンを無塗布の樹脂フィルムとで、上下より挟んで、少なくとも一対のロール間を通すことにより圧延した後に、連続的に加熱炉を通して片面表層部のみ硬化させることが好ましい。
【００１４】
また前記構成においては、シート上下面の片面表層部にシート状の補強材が表面より０ｍｍを越え１ｍｍ以下の深さの範囲で埋設されたことが好ましい。特に好ましくは、０ｍｍを越え０．５ｍｍ以下の深さの範囲であればよい。
【００１５】
また前記構成においては、シート上下面の片面表層部に埋設されたシート状の補強材が、合成繊維及び天然繊維から選ばれる少なくとも一つの繊維を用いた網目状構造体であることが好ましい。合成繊維としては、ポリエステル繊維、耐熱ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリオレフィン繊維、ビニロン繊維等があり、天然繊維としては、木綿、麻繊維などがある。
【００１６】
また、本発明の熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルを、シート状の補強材を重ね合わせた樹脂フィルムと、シート状の補強材を重ね合わせない樹脂フィルムとで上下より挟んで、少なくとも一対のロール間を通すことにより圧延した後に、連続的に加熱炉を通して硬化させて形成するのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の熱伝導性シリコーンゲル成形シートを得るには、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルの成形時において、次の３手段を用いて成形することで、圧縮荷重が低く且つ強度も有り、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能となる特性を熱伝導性シリコーンゲル成形シートに付与することができる。
【００１８】
（手段１）
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、樹脂フィルム上に硬化前の熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを載せ、その上から、ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを表面に塗布した。
【００１９】
樹脂フィルムを被せた後、シート状物に成形し硬化させると、２枚の樹脂フィルム間で硬化した熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルは、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンの塗布面に接した表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。この時に用いられる成形方法は、プレス成形、コーティング成形、カレンダー成形が好ましい。
【００２０】
また、上記表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、圧延成形を用いた、以下のような方法によっても製造することができた。即ち、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルを、ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを表面に塗布した樹脂フィルムと同品無塗布の樹脂フィルムとで上下に挟んで、少なくとも一対のロール間を連続的に通すことにより圧延した。
【００２１】
この圧延シートを連続的に加熱炉に通して硬化させると、２枚の樹脂フィルム間でシート状物に成形し、硬化させた熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルは、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンの塗布面に接した表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。
【００２２】
（手段２）
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、樹脂フィルム上に硬化前の熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを載せ、その上からシート状の補強材と樹脂フィルムを被せた後、シート状物に成形し硬化させると、２枚の樹脂フィルム間で硬化した熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルは、シート状の補強材が硬化したシート状物の片面表層部に埋設された熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。この時に用いられる成形方法は、プレス成形、コーティング成形、カレンダー成形が好ましい。
【００２３】
また、上記表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、圧延成形を用いた、以下のような方法によっても製造することができた。即ち、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、熱伝導性の充填剤を配合したシリコーンゲルを、シート状の補強材を重ね合わせた樹脂フィルムとシート状の補強材を重ね合わせない樹脂フィルムとで、上下より挟んで少なくとも一対のロール間を通すことにより圧延した。
【００２４】
この圧延シートを、連続的に加熱炉に通して硬化させると、２枚の樹脂フィルム間でシート状物に成形し、硬化させた熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルは、シート状の補強材が硬化したシート状物の片面表層部に埋設された熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。
【００２５】
（手段３）
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形時において、前記、手段１と手段２を併用することで、シート状の補強材が硬化したシート状物の片面表層部に埋設され、且つ同面表層部のみゴム状に硬化させた薄膜補強層を有する熱伝導性シリコーンゲル成形シートとなる。この時に用いられる成形方法は、プレス成形、コーティング成形、カレンダー成形を用いてもよいし、圧延成形による方法でもよい。
【００２６】
本発明によれば、前記手段の採用により、熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、次の利点を得ることができる。
【００２７】
（利点１）
シート上下面の片面表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有することで実装作業時に極端な変形や破損が生じづらく、取扱い性が向上し、且つゴム状に硬化した薄膜補強層表面の粘着性が微少になることで、被着時の方向性を選択することが可能となるだけでなく、実装後のメンテナンス時にチップと放熱体の圧接を開放した際、熱伝導性シリコーンゲルシートが両方に密着した状態で引き伸ばされ、極端な変形や破損が生じづらくなり再使用が可能となる。また、ゴム状に硬化した薄膜補強層以外の部分は、非常に柔かい為、シートの厚み方向には薄膜補強層を有しない熱伝導性シリコーンゲルシートと同等の柔軟性と低圧縮荷重性を得ることが出来る。
【００２８】
（利点２）
シート上下面の片面表層部にシート状の補強材が埋設されることで、強度が増し、実装作業時の取扱い性が向上するだけでなく、チップや放熱体等圧接面の極端な凹凸により熱伝導性シリコーンゲルシートが圧接時に破損が生じなくなる。またシート状の補強材が片面表層部に埋設されることで、シート状の補強材が表層部以外に埋設された熱伝導性シリコーンゲルシートに比べ圧縮荷重値を低く抑えることが出来る。
【００２９】
（利点３）
シート上下面の片面表層部にシート状の補強材が埋設され、且つその片面表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有することで、前記の作用２に加え、ゴム状に硬化した薄膜補強層表面の粘着性が微少になることで、実装作業時の取扱い性が向上する。
【００３０】
【実施例】
次に、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００３１】
【実施例１】
図１Ａは本発明に係る第１番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの一実施例を示す断面図である。図１Ａに示すように、本熱伝導性シリコーンゲル成形シートは、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１と、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルがゴム状に硬化した薄膜補強層２とで構成されている。図１Ａは熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の片面表層部に薄膜補強層２を形成した例である。図１Ｂは参考例を示すもので、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の両面表層部に薄膜補強層２を形成した例である。
【００３２】
ここで、シリコーンゲル層１と薄膜補強層２は同一の熱伝導性充填剤を配合した液状付加反応硬化型のシリコーンゲルを用いた。また、硬化成形時にケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを約５μｍの厚さでポリエステル（ＰＥＴ）フィルムに塗布し、これと無塗布のＰＥＴフィルムとで上下より挟むか、または同塗布のＰＥＴフィルム同志で上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後に、連続的に加熱炉に通すことで、硬化後のシート片面または両面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成することが出来る。尚、ＰＥＴフィルムは薄膜補強層形成後に除去されて、使用されることになる。
【００３３】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１及びゴム状に硬化した薄膜補強層２は、下記の熱伝導性充填剤を配合した付加反応硬化型シリコーンゲルから選択される一種を使用することで作製することが出来る。
（１）熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル組成
サーコンＧＲ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５７）：富士高分子工業（株）製
サーコンＧＲ−ａ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５４）：富士高分子工業（株）製
ＳＥ４４４５ＣＶ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ４７）：東レダウコーニングシリコーン（株）製
（２）ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
ＳＨ−１１０７：東レダウコーニングシリコーン（株）製
ＲＤ−１：東レダウコーニングシリコーン（株）製
上記を用いて、樹脂フィルムで上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後、加熱炉内温度：２８０℃、加熱炉内通過速度：３ｍ／ｍｉｎ．の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表１及び表２に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ（表中、「１ｍｍｔ時」で表す。以後の実施例でも同じ）、薄膜補強層２の厚さは０．０３ｍｍのもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ（表中、「２ｍｍｔ時」で表す。以後の実施例でも同じ）、薄膜補強層２の厚さは０．０５ｍｍのものについて示している。また、比較例品の仕様は、備考に記載した事項以外は、実施例品と同一の材料及び製法を用いたものであり、この点については、以後の実施例においても同様である。
【００３４】
【表１】
【表２】
表１及び表２から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ａ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も比較的低く抑えられ、引張り強さと引裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取り扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００３７】
【実施例２】
次に、本発明に係る第１番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの第二の実施例について説明する。本実施例の熱伝導性シリコーンゲル成形シートも図１Ａ〜Ｂに示したものである。
【００３８】
本実施例においても、シリコーンゲル層１と薄膜補強層２は同一の熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを用いた。また、硬化成形時にケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを約５μｍの厚さでポリプロピレン（ＰＰ）フィルムに塗布し、これを前記シリコーンゲルの片面に覆い、もう一方の面にはなにも塗布していないＰＰフィルムとで覆うか、又は前記シリコーンゲルの両面に同塗布のＰＰフィルム同志で覆うことで、硬化後のシート片面又は両面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成することが出来る。
【００３９】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１及びゴム状に硬化した薄膜補強層２は下記の付加反応型熱伝導性シリコーン組成物から選択される一種を使用することによって作製することが出来る。
（１）熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル組成
サーコンＧＲ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５７）：富士高分子工業（株）製
サーコンＧＲ−ａ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５４）：富士高分子工業（株）製
ＳＥ４４４５ＣＶ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ４７）：東レダウコーニングシリコーン（株）製
（２）ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
ＳＨ−１１０７ ：東レダウコーニングシリコーン（株）製
ＲＤ−１ ：東レダウコーニングシリコーン（株）製
上記組成物を用いてプレス成形法により、成形温度：１００℃、成形時間：３分、成形圧力：１００ｋｇｆ／ｃｍ２の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表３及び表４に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０３ｍｍのもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０５ｍｍのものについて示している。
【００４０】
【表３】
【表４】
表３及び表４から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｂ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引っ張り強さと引き裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００４３】
【実施例３】
図２は本発明に係る第２番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの一実施例を示す断面図である。図２に示すように、本熱伝導性シリコーンゲル成形シートは熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１とシート状の補強材３とで構成されている。なお図２は熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の片面表層部にシート状の補強材３を完全に埋設して形成した例である。
【００４４】
ここで、シート状の補強材３には、ポリエステル繊維、耐熱ナイロン繊維、アラミド繊維、綿繊維等からなる網目状構造体を用いるが、耐熱性面から考えてポリエステル繊維もしくは耐熱ナイロン繊維が好ましい。
【００４５】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１及びシート状の補強材３は下記から選択される一種を使用することによって作製することが出来る。
（１）熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル
サーコンＧＲ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５７）：富士高分子工業（株）製
サーコンＧＲ−ａ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５４）：富士高分子工業（株）製
ＳＥ４４４５ＣＶ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ４７）：東レダウコーニングシリコーン（株）製
（２）シート状の補強材（ナイロン繊維製網目状構造体）
ナイロンチュール Ｎ−５０３５
上記を用いて、樹脂フィルムで上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後、加熱炉内温度：２８０℃、加熱炉内通過速度：３ｍ／ｍｉｎ．の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表５及び表６に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、補強材３のシリコーンゲル層１に０．２ｍｍ程度埋設したもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、補強材３のシリコーンゲル層１に０．３ｍｍ程度埋設していたものについて示している。尚、埋設の深さには、補強材３の厚みは含まない。
【００４６】
【表５】
【表６】
表５〜表６から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｃ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引張り強さと引裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取り扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００４９】
【実施例４】
次に、本発明に係る第２番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの第二の実施例について説明する。第二の実施例の熱伝導性シリコーンゲル成形シートも図２に示したものと同一である。
【００５０】
ここでも、シート状の補強材３には、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、綿繊維等からなる網目状構造体を用いるが、耐熱性面から考えてポリエステル繊維もしくは耐熱ナイロン繊維が好ましい。
【００５１】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１及びシート状の補強材３は下記から選択される一種を使用することによって作製することが出来る。
（１）熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル
サーコンＧＲ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５７）：富士高分子工業（株）製
サーコンＧＲ−ａ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ５４）：富士高分子工業（株）製
ＳＥ４４４５ＣＶ Ａ／Ｂ（硬さ ＡＳＫＥＲ Ｆ ４７）：東レダウコーニングシリコーン（株）製
（２）シート状の補強材
（ポリエステル繊維製網目状構造体）
ラッセル・ネット Ｔ−２８０
ラッセル・ネット Ｔ−１８０−５０Ｄ
上記を用いてプレス成形法により、成形温度：１００℃、成形時間：３分、成形圧力：１００ｋｇｆ／ｃｍ２の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表７及び表８に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、補強材３の目付は５５ｇ／ｍ２（ラッセル・ネットＴ−２８０）であり、また補強材３はシリコーンゲル層１に０．２ｍｍ程度埋設していたもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、薄膜補強層３の目付は５５ｇ／ｍ２（ラッセル・ネットＴ−２８０）であり、また補強材３はシリコーンゲル層１に０．３ｍｍ程度埋設していたものについて示している。
【００５２】
【表７】
【表８】
表７〜表８から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｄ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引っ張り強さと引き裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００５５】
【実施例５】
図３Ａは本発明に係る第３番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの一実施例を示す断面図である。図３Ａに示すように、本熱伝導性シリコーンゲル成形シートは熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１と熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルがゴム状に硬化した薄膜補強層２とシート状の補強材３とで構成されている。図３Ａは熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の片面表層部にシート状の補強材３を形成し、その表層に熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルがゴム状に硬化した薄膜補強層２を形成した例、図３Ｂ（参考例）は熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１の片面表層部にシート状の補強材３を形成し、その両面表層部に熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルがゴム状に硬化した薄膜補強層２を形成した例である。
【００５６】
ここで、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１と薄膜補強層２は同一の熱伝導性充填剤を配合した液状付加反応硬化型シリコーンゲルを用い、硬化成形時にケイ素原子が結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを約５μｍの厚さで表面に塗布したＰＥＴフィルムと同無塗布のＰＥＴフィルムとで上下に挟むか、また同塗布のＰＥＴフィルム同志で上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後に、連続的に加熱炉に通すことで、硬化後のシート片面または両面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成することが出来る。
【００５７】
ここで、シート状の補強材３には、ポリエステル繊維、耐熱ナイロン繊維、アラミド繊維、綿繊維からなる網目状構造体を用いるが、耐熱性面から考えてポリエステル繊維もしくは耐熱ナイロン繊維が好ましい。
【００５８】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１とゴム状に硬化した薄膜補強層２及びシート状の補強材３は実施例１及び実施例３に記載と同様を使用することによって作製することが出来る。
【００５９】
上記品を用いて樹脂フィルムで上下より挟み、一対のロール間を通すことにより圧延した後、加熱炉内温度：２８０℃、加熱炉内通過速度：３ｍ／ｍｉｎ．の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表９及び表１０に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０３ｍｍ、補強材３はシリコーンゲル層１に０．２ｍｍ程度埋設していたもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、薄膜補強層の厚さは０．０５ｍｍ、補強材３はシリコーンゲル層１に０．３ｍｍ程度埋設していたものについて示している。
【００６０】
【表９】
【表１０】
表９〜表１０から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｅ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引張り強さと引裂き強さが高く、伸びが低い、実装時の取り扱いが良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００６３】
【実施例６】
次に、本発明に係る第３番目の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの第二の実施例について説明する。本実施例の熱伝導性シリコーンゲル成形シートも図３Ａ〜Ｂに示したものである。
【００６４】
本実施例においても、熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１と薄膜補強層２は同一の熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルを用い、硬化成形時にケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを表面に塗布したＰＰフィルムと同無塗布のＰＰフィルムとで覆うか、又は同塗布のＰＰフィルム同志で覆うことで、硬化後のシート片面又は両面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成することが出来る。
【００６５】
次にシート状の補強材３には、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、綿繊維等からなる網目状構造体を用いるが、耐熱性面から考えてポリエステル繊維もしくは耐熱ナイロン繊維が好ましい。
【００６６】
熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル層１とゴム状に硬化した薄膜補強層２及びシート状の補強材３は実施例２及び実施例４に記載と同様を使用することによって作製することが出来る。
【００６７】
上記品を用いてプレス成形法により、成形温度：１００℃、成形時間：３分、成形圧力：１００ｋｇｆ／ｃｍ２の成形条件で得られた熱伝導性シリコーンゲル成形シートの特性を表１１及び表１２に示す。なお、同表は、シリコーンゲル層１の厚さは１．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０３ｍｍ、補強材３の目付は５５ｇ／ｍ２のもの、及びシリコーンゲル層１の厚さは２．０ｍｍ、薄膜補強層２の厚さは０．０５ｍｍ、補強材３の目付は５５ｇ／ｍ２（ラッセル・ネットＴ−２８０）であったものについて示している。
【００６８】
【表１１】
【表１２】
表１１〜表１２から明らかな通り、本実施例品（ＳＡＭＰＬＥ Ｆ）は熱抵抗が低く、圧縮荷重も低く、引っ張り強さと引き裂き強さが高く、伸びが低く、実装時の取扱い性が良く、チップと放熱板との圧接開放後の再使用も可能な熱伝導性シリコーンゲル成形シートであった。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る熱伝導性シリコーンゲル成形シートによれば、シート上下面の片面表層部のみゴム状に硬化した薄膜補強層を有することによって、実装作業時に極端な変形や破損の発生を防止できる。その結果、取扱い性が向上し、且つゴム状に硬化した薄膜補強層表面の粘着性が微少になる。また、被着時の方向性を選択することが可能となる。さらに、実装後のメンテナンス時にチップと放熱体の圧接を開放した際、熱伝導性シリコーンゲルシートが両方に密着した状態で引き伸ばされ、極端な変形や破損が生じづらくなるか、もしくは生じなくなる。これにより、再使用が可能となることで、チップと放熱体との組み付け作業性を向上させることができる。また、シート状の補強材が片面表層部に埋設されることによって、チップや放熱体等圧接面の極端な凹凸により熱伝導性シリコーンゲルシートが圧接時に破損が生じなくなり、安定した広範囲の伝熱面積を確保することが可能となり、伝熱信頼性を向上させることが出来る。そして、シート厚み方向には十分な柔軟性を確保することで、圧縮荷重値を低く抑えることが可能となり、チップ、放熱体、基板等を含む実装挟体の圧接による変形、損傷を防止し、電子部品及び同ユニットの信頼性を向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明の実施例１及び実施例２の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの断面図、Ｂは参考図である。
【図２】本発明の実施例３及び実施例４の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの断面図である。
【図３】Ａは本発明の実施例５及び実施例６の熱伝導性シリコーンゲル成形シートの断面図、Ｂは参考図である。
【符号の説明】
１ 熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル
２ ゴム状に硬化した薄膜補強層
３ シート状の補強材
Claims (7)
- 熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲル成形シートにおいて、
そのシート上下面のうちの片面表層部には前記シリコーンゲルをゴム状に硬化させた薄膜補強層が形成されており、
前記薄膜補強層は、樹脂フィルムに塗布されたオルガノハイドロジェン ポリシロキサンが転写され、前記オルガノハイドロジェン ポリシロキサンにより表層部のみ硬化されていることを特徴とする熱伝導性シリコーンゲル成形シート。 - 前記薄膜補強層の厚みが０．０１ｍｍ〜０．５０ｍｍの範囲である請求項１に記載の熱伝導性シリコーンゲル成形シート。
- 前記熱伝導性充填剤配合のシリコーンゲルの硬化後の硬度が、ＡＳＫＥＲ Ｆ硬度計で１０〜９５の範囲である請求項１に記載の熱伝導性シリコーンゲル成形シート。
- 前記シート上下面のうちの片面表層部にゴム状に硬化させた薄膜補強層を形成させるため、
熱伝導性充填剤を配合したシリコーンゲルを、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェン ポリシロキサンを表面に塗布した樹脂フィルムと、
同オルガノハイドロジェン ポリシロキサンを無塗布の樹脂フィルムとで、上下より挟んで、
少なくとも一対のロール間を通すことにより圧延した後に、連続的に加熱炉を通して片面表層部のみ硬化させる請求項１に記載の熱伝導性シリコーンゲル成形シート。 - 前記シート上下面の片面表層部に、さらにシート状の補強材を埋設した請求項１に記載の熱伝導性シリコーンゲル成形シート。
- 前記補強材が表面より０ｍｍを越え１ｍｍ以下の深さの範囲で埋設されている請求項５に記載の熱伝導性シリコーンゲル成形シート。
- 前記補強材が、合成繊維及び天然繊維から選ばれる少なくとも一つの繊維で形成された網目状構造体である請求項５または６に記載の熱伝導性シリコーンゲル成形シート。
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