JP3751280B2 - 導電性熱伝導シート - Google Patents

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heat conductive
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材に導電性を有する熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる導電性熱伝導シートに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、シリコーン等の基材に熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝導シートが考えられている。この種の熱伝導シートは、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。このように熱伝導シートを配置した場合、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、この種の熱伝導シートは、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】
また、上記熱伝導フィラーとして導電性を有するものを使用して、熱伝導シートに導電性を付与することも考えられている(例えば、特許文献1,2参照。)。この場合、その熱伝導シートを接地すれば、電磁波ノイズを反射することによって電磁波シールドを良好に行うことができる。
【0004】
【特許文献1】
実公平7−11519号公報
【特許文献2】
特開平5−291777号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような導電性熱伝導シートでは、熱伝導性と導電性とを両立させることが困難であった。特に、導電性に関しては、表面に膜ができるなどの理由によってなかなか充分な導電性が得られず、106 Ω・cm程度が一般的であった。そこで、本発明は、良好な導電性を有する導電性熱伝導シートの提供を目的としてなされた。
【0006】
【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、低融点の基材に、導電性を有する熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる導電性熱伝導シートであって、上記基材が未加硫EPDMであり、その基材に、その基材に熱軟化性を付与する添加剤としてのパラフィンを7〜13wt%添加したことを特徴としている。
【0007】
本願出願人は、低融点の基材に導電性を有する熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる導電性熱伝導シートにおいて、基材の構成を種々に改良することによって熱伝導性及び導電性の向上を図った。その結果、基材に、その基材に熱軟化性を付与するその基材とは別種の添加剤を7〜13wt%添加すると、良好な熱伝導性を確保したままで導電性を極めて良好に向上させられることを発見した。本発明の導電性熱伝導シートは、基材に、その基材に熱軟化性を付与する上記基材とは別種の添加剤が7〜13wt%(より好ましくは10〜13wt%)添加されているので、熱伝導性と導電性とを両立させることができ、特に、極めて優れた導電性を有する。
【0008】
しかも、本発明のように、基材が未加硫EPDMで、添加剤がパラフィンである場合、1Ω・cmオーダーの導電性が容易に得られることが実験で判明した。従って、本発明では、一層良好な導電性を有するといった効果が生じる。
【0009】
請求項記載の発明は、請求項1記載の構成に加え、上記熱伝導フィラーがニッケルコーティンググラファイトまたはニッケルであることを特徴としている。
ニッケルコーティンググラファイトやニッケルは、熱伝導性及び導電性に極めて優れたフィラーである。また、ニッケルコーティンググラファイトまたはニッケルをフィラーとして混練した場合、電磁波ノイズを吸収することも可能となる。従って、本発明では、請求項1記載の発明の効果に加えて、熱伝導性及び導電性を一層良好に両立させると共に、電磁波ノイズを吸収することができるといった効果が生じる。
【0010】
請求項記載の発明は、請求項1または2記載の構成に加え、表面に導電性フィルムが被着されたことを特徴としている。
本発明では、表面に導電性フィルムが被着されているので、基材が軟化した場合にも、その基材を導電性フィルムと一体に剥して再使用することができる。また、導電性フィルムはそれ自体が導電性を有しているので、上記導電性を損なうこともない。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、導電性を損なうことなく再利用を容易にすることができるといった効果が生じる。
【0011】
【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導電性熱伝導シートの構成を模式的に表す説明図である。図1に示すように、本実施の形態の導電性熱伝導シートは、基材1に導電性を有する熱伝導フィラー2を充填し、混練・成形してなるものであって、かつ、基材1にはその基材1に熱軟化性を付与する添加剤3が添加されている。
【0012】
ここで、基材1としては、未加硫EPDMが使用できる。また、添加剤3として、パラフィンが使用できる。更に、熱伝導フィラー2としては、ニッケルコーティンググラファイト,ニッケルを始め、銅,アルミニウム,グラファイト等、導電性及び熱伝導性を有する各種のフィラーが使用できる。
【0013】
【実施例】
次に、熱伝導フィラー2,基材1,添加剤3として表1に示す材料を使用して、実際に導電性熱伝導シートを作成した。試料としては、熱伝導フィラー2,基材1,添加剤3を80wt%,18.6wt%,1.4wt%の割合で使用した実施例と、80wt%,20wt%,0wt%の割合で使用した比較例とを作成し、添加剤3を添加する効果を調べた。
【0014】
【表1】
Figure 0003751280
すなわち、表1に示す熱伝導フィラー2,基材1,及び添加剤3を2本ロールの混練機を用いて混練した後、成形し、シート状の導電性熱伝導シートを成形した。なお、上記混練の方法としては、2本ロールを用いて混練する方法の他、真空脱泡ミキサー,ニーダ,バンバリーミキサー等の種々の方法を適用することができる。得られた導電性熱伝導シートは、実施例が3.34×100 Ω・cmという極めて低い体積抵抗値を示したのに対し、4.98×106 Ω・cmと高い値を示した。但し、熱伝導率は、実施例も比較例も2.0W/m・Kと良好であった。
【0015】
このため、実施例の導電性熱伝導シートでは、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すことができると共に、接地して使用することにより電磁波シールドを良好に行うことができるが、比較例の導電性熱伝導シートでは、充分に電磁波シールドを行うことは困難である。
【0016】
次に、未加硫EPDMに対するパラフィンの重量比率(上記実施例では約7.5wt%)を種々に変更して、抵抗値の変化を調べた。結果を表2及び図2に示す。
【0017】
【表2】
Figure 0003751280
表2及び図2に示すように、未加硫EPDMに対するパラフィンの比率を7〜13wt%とした場合、体積抵抗値は急に減少して1Ω・cmオーダーの体積抵抗値が得られ、更に、上記比率が10〜13wt%の場合は0.1Ω・cmオーダーの体積抵抗値が得られることが分かった。このため、上記比率を7〜13wt%の範囲に設定した本実施例では、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すことができると共に、接地して使用することにより電磁波シールドを良好に行うことができる。
【0018】
一方、パラフィンの比率が上記範囲未満であっても上記範囲を超えていても、充分な導電性は得られないことが分かった。この理由は、未だ不明であるが、上記範囲外では導電性熱伝導シートの表面に膜が形成されているものと考えられる。なお、表1における実施例(ハ゜ラフィン/EPDM=7.5wt%)の体積抵抗値と、表2の7wt%の欄に対応する体積抵抗値とは一致しているが、これは、測定値のバラツキが反映されてたまたま同じ測定値が得られたものと推察される。
【0019】
また、本実施例では、熱伝導フィラー2としてニッケルグラファイト(すなわちニッケルコーティンググラファイト)を使用しているため、電磁波ノイズを吸収することもできる。更に、本実施例の導電性熱伝導シートは、前述の配合によって熱軟化性が付与されている。このため、本実施例の熱伝導シートは、電子部品等の発熱時には相変化を起こしてその電子部品等の表面に密着し、一層良好に熱を除去することができる。
【0020】
なお、本発明は上記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で種々の形態で実施することができる。例えば、熱伝導フィラー2としては、前述のように種々のものを適用することができる。また、本発明が適用された導電性熱伝導シートの表面(表裏面でもよい)には、導電性フィルムを被着してもよい。この場合、電子部品等の発熱源に接触して基材1が軟化した場合にも、その基材1を導電性フィルムと一体に剥して容易に再使用することができる。また、導電性フィルムはそれ自体が導電性を有しているので、上記導電性を損なうこともない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用された導電性熱伝導シートの構成を模式的に表す説明図である。
【図2】 未加硫EPDMに対するパラフィンの比率を変更した場合の抵抗値の変化を表すグラフである。
【符号の説明】
1…基材 2…熱伝導フィラー 3…添加剤

Claims (3)

  1. 低融点の基材に、導電性を有する熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる導電性熱伝導シートであって、
    上記基材が未加硫EPDMであり、その基材に、その基材に熱軟化性を付与する添加剤としてのパラフィンを7〜13wt%添加したことを特徴とする導電性熱伝導シート。
  2. 上記熱伝導フィラーがニッケルコーティンググラファイトまたはニッケルであることを特徴とする請求項1記載の導電性熱伝導シート。
  3. 表面に導電性フィルムが被着されたことを特徴とする請求項1または2記載の導電性熱伝導シート。
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