JP4230317B2 - 熱伝導性シートの製造方法 - Google Patents
熱伝導性シートの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4230317B2 JP4230317B2 JP2003315444A JP2003315444A JP4230317B2 JP 4230317 B2 JP4230317 B2 JP 4230317B2 JP 2003315444 A JP2003315444 A JP 2003315444A JP 2003315444 A JP2003315444 A JP 2003315444A JP 4230317 B2 JP4230317 B2 JP 4230317B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- conductive sheet
- thermally conductive
- heat
- producing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
Description
これら発熱体の放熱には一般に本体表面からの自然対流や発熱体にファンにより送風する強制対流によって行うが、放熱を促進するために発熱体の表面に放熱体を圧接する構成も提案されている。
この場合、発熱体と放熱体との圧接面において隙間が生じ易く、発熱体から放熱体への熱伝導が阻害され、良好な放熱性が得られないと云う問題点があった。
発熱体と放熱体との圧接面における隙間を解消するための手段として、発熱体と放熱体との間に熱伝導性の樹脂シートを介在せしめる構成が提案されている。
従来は上記樹脂シートとして、耐熱性、柔軟性の点からみてシリコーンゴムを主体とする材料が用いられる場合が多い(例えば特許文献1または2参照)。
更に最近、CPU発熱量の増加によって、要求される耐熱特性は200℃以上と高くなり、シリコーンゴムではそれに対応することが困難となり、長期耐久性に問題がある。また200℃以上の条件下では絶縁性が低下する問題もある。
したがって現在では市場でより耐熱性が良くかつ高熱伝導性の弾性材料が求められている。
該有機ケイ素化合物は片末端または両末端に金属アルコキシドと反応可能な官能基を有するオルガノポリシロキサンであることが望ましい。
上記金属アルコキシドの金属は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、ランタン、セリウム、タンタル、タングステンのうちの一種または二種以上の金属であることが望ましい。
該熱伝導性フィラーは金属および/または金属酸化物および/または金属窒化物および/または金属炭化物の微粒子であることが望ましい。
該熱伝導性フィラーは粒子径の異なる二種以上の同種または異種フィラーの混合物であって、上記粒子径の差は3倍以上であることが望ましい。
該熱伝導性フィラーは生成される上記有機・無機ハイブリット材料100質量部に対し300〜2000質量部添加されていることが望ましい。
該熱伝導性シートの厚みは0.05mm〜50mmの範囲に設定されていることが望ましい。
上記金属アルコキシドと有機ケイ素化合物との反応によって得られる有機・無機ハイブリット材料は、無機成分である金属と、有機成分である有機ケイ素部分とのシナジー効果によって、耐熱性と弾性とを合わせ持った材料となる。
更に該有機・無機ハイブリット材料はシリコーンゴムと比べると低粘度であることから熱伝導性フィラーを高充填することが可能である。即ち上記有機・無機ハイブリット材料100質量部に対して、該熱伝導性フィラーは酸化アルミニウムの場合、2000質量部も添加することが出来る。
更に上記有機・無機ハイブリット材料は有機ケイ素部分によってシート表面が適当なタックを有し、発熱体や放熱体への高度な密着性を有する。
〔金属または半金属のアルコキシド〕
本発明で使用される金属または半金属アルコキシドの金属または半金属の種類としては、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、ランタン、セリウム、カドミウム、タンタル、タングステン等のアルコキシドを形成し得る金属または半金属が挙げられるが、特に望ましい金属はチタン、ジルコニウム、ケイ素である。
またアルコキシドの種類としては特に限定されることなく、例えばメトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等が挙げられる。
上記金属または半金属アルコキシドはアセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸イソプロピル等のアセト酢酸エステル等の化学修飾剤によって化学修飾されることが望ましい。
本発明の有機ケイ素化合物としては、例えば、ジアルキルジアルコキシシラン、望ましくは片末端または両末端シラノールポリジメチルシロキサンのような、片末端または両末端に金属または半金属のアルコキシドと反応可能な官能基を有するオルガノポリシロキサン等を使用することが出来る。
該ジアルキルジアルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、ジエチルジブトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、ジプロピルジプロポキシシラン、ジプロピルジブトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジプロポキシシラン、ジフェニルジブトキシシラン等が挙げられる。
上記オルガノポリシロキサンとしては、一般に重量平均分子量が400〜20000の範囲にあるものが使用されるが、反応性からみて重量平均分子量が5000〜10000の範囲にあるものが好ましい。
200℃以下の低温条件下では、重量平均分子量が400〜15000の範囲にあるオルガノポリシロキサンを使用することが望ましい。また、200℃以上の高温条件下では、重量平均分子量が15000以上、80000以下のオルガノポリシロキサンを使用することが望ましい。該オルガノポリシロキサンの重量平均分子量が80000以上であると、ゾル液の粘度が高くなり過ぎて作業性が悪くなる。また該オルガノポリシロキサンの重量平均分子量が15000以下であると、得られる有機・無機ハイブリット材料の耐熱性が劣る。
該オルガノポリシロキサンの片末端または両末端に存する金属または半金属のアルコキシドと反応可能な官能基とは、例えば以下に示される官能基(化学式1〜化学式13)である。なお化学式のRおよびR´は、メチレン、アルキレン、アルキルを示す。
本発明で使用される熱伝導性フィラーとしては、例えば、銅、アルミニウム、銀、ステンレス等の金属粉、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化セリウム等の金属酸化物粉、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化クロム、窒化ケイ素、窒化タングステン、窒化マグネシウム、窒化モリブデン、窒化リチウム等の金属窒化物、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化タンタル、炭化チタン、炭化鉄、炭化ホウ素等の金属炭化物等の微粒子があり、通常粒度は0.1μm〜30μm程度である。
該熱伝導性フィラーを使用する場合、粒子径の異なる二種以上の同種または異種フィラーの混合物として使用することが望ましい。
なお該熱伝導性フィラーの粒子径の差は3倍以上であることが望ましい。
本発明の有機・無機ハイブリット材料は、上記有機ケイ素化合物の片末端または両末端の金属または半金属のアルコキシドと反応可能な官能基と金属または半金属のアルコキシドとの加水分解を伴う縮合反応によって合成される。該縮合反応は80℃以上に加熱して上記ケイ素化合物を低粘度化した状態で行われる。
有機・無機ハイブリット材料を製造するには、まず、所望の金属または半金属のアルコキシドの加水分解物と、上記有機ケイ素化合物等の有機成分とを反応させ、有機・無機ハイブリットゾル液を調製する。該有機成分は、加水分解前のアルコキシドに対して配合してもよいし、加水分解したアルコキシドに対して配合してもよい。
具体的には、上記有機ケイ素化合物の溶液中に上記金属または半金属アルコキシドあるいは所望なれば上記化学修飾剤によって修飾された金属または半金属アルコキシドを滴下する。
上記有機ケイ素化合物溶液に使用する溶液としては、例えばメタノール、エタノール等の各種アルコールの他、アセトン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン等が一般的に使用される。
また上記熱伝導性フィラーのうち数μm程度の粒子径を持つ微小粒子は、増粘剤としても作用するので、該ゾル液を増粘し、かつチクソトロピックな粘度特性を与える。従って、厚い塗膜を容易に形成することが出来る。
なお上記有機・無機ハイブリットゾル液には、該熱伝導性フィラー以外に、所望により、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防腐剤、粘度調節剤等の充填剤を添加してもよい。
以上のようにして得られる有機・無機ハイブリットゾル液は、白濁化することなく、かつポットライフの長いゾル液となる。
該ゾル液より得られる配合物は、注型成形、押出成形等によって形状化され、一定の雰囲気下にて焼成される。また芯型や基材となる部材表面に塗布され、加熱ゲル化することによって芯型や基材表面に所定形状の有機・無機ハイブリット材料を形成しうる。なお加熱条件は、通常60℃〜450℃、20秒〜2時間行われる。
本発明の熱伝導性シートは、上記有機・無機ハイブリット材料からなるものである。該熱伝導性シートは、Tダイ等を使用する真空成形機により、混練・押出成形によって製造することが望ましい。また該成形の際、真空条件下で脱泡成形を行うことが望ましい。熱伝導性シート中に、気泡が残存していると熱伝導度が低下し、かつ機械的強度、絶縁耐圧も低下するからである。
図1に示されるのは、本発明の熱伝導性シートの製造装置(1) である。該装置(1) には、根端部上側にホッパー(2) を取付けたハウジング(3) 、上段スクリュー(4) 、下段スクリュー(5) があり、該ハウジング(3) から下段スクリュー(5) のシリンダー(6) が差し出されている。該シリンダー(6) の末端は真空室(7) に連絡しており、更に差し出されたシリンダー(6) の先端には細断網袋(8) が取付けられている。
ホッパー(2) 内に入れられたゾルに熱伝導性フィラーを混合した配合物は、上段スクリュー(4) および下段スクリュー(5) により搬送され、シリンダー(6) 先端部の細断網袋(8) により細紐状に細断され、真空室(7) に到る。
真空室(7) の下部には混練カム(9) が配置されている。細紐状に細断された該配合物は該混練カム(9) によって混練されつつ、脱気される。該混練カム(9) の下方には最終スクリュー(10)およびその先端部にTダイ(11)が配置されている。最終スクリュー(10)によって搬送された配合物はTダイ(11)に導入され、該Tダイ(11)よりシート状に押出される。
押出されたシートは、連続成形炉等により焼成され本発明の熱伝導性シートが得られる。該熱伝導性シートの厚みは、通常、0.05mm〜50mmの範囲にある。
以下に本発明を更に具体的に説明するための実施例を記載する。
ジメチルシロキサン(重量平均分子量20000、XF3905、GE東芝シリコーン製)0.35mol を加熱処理し、A液とした。
一方、ジルコニウムプロポキシド1mol とアセト酢酸エチル0.5mol とを窒素雰囲気下で反応させて、アセト酢酸エチルで化学修飾されたジルコニウムプロポキシドを調製し、B液とした。A液にB液を滴下、混合しゾル液(3種)を調製した。
それぞれのゾル液100gに対し、アルミナを750g、1000gおよび1500gを添加、混合し配合物を得た。なお該アルミナは、平均粒径3.0μm(AL−30、昭和電工株式会社製)および40.0μm(AS−10、昭和電工株式会社製)の酸化アルミニウムを1:4の質量比で混合したものである。
その後、図1に示す装置を使用して配合物を混練し、真空押出成形してシート化した。得られたシートを加熱炉で100℃×2時間、120℃×2時間、150℃×2時間、180℃×2時間、200℃×2時間、250℃×2時間、300℃×2時間焼成して熱伝導性シート(厚み0.3mm)を得た。得られたシートの熱抵抗値および熱伝導率を評価した。熱抵抗値は、ASTM D5470、熱伝導率は、JIS R2616に基づき測定した。結果は表1に示した。
上記実施例1で得られた熱伝導性シートを使用した放熱装置(16)を示す。発熱体(14)と放熱体(13)の間に介して使用される熱伝導性シート(12)である(図2参照)。該熱伝導性シート(12)は、優れた放熱効果を有するので耐久性に富む。また適度のタック性を有するので放熱体、発熱体との密着性が良い。
なお該発熱体(14)は半導体チップであり、放熱体(13)(Cu製)は基部(13A) とフィン部(13B) からなるものであり、熱伝導性シート(12)を介して該発熱体(14)と放熱体(13)はビス(15)で固定されている。
2 ホッパー
3 ハウジング
4 上段スクリュー
5 下段スクリュー
6 シリンダー
7 真空室
8 細断網袋
9 混練カム
10 終スクリュー
11 Tダイ
12 熱伝導性シート
13 放熱体
14 発熱体
15 ビス
16 放熱装置
Claims (7)
- 金属アルコキシドの溶液と有機ケイ素化合物の溶液とを混合してゾル液を調製し、該ゾル液に熱伝導性フィラーを混合した配合物を真空押出機によってシート状に押出し、得られたシートを加熱ゲル化することによって有機・無機ハイブリッド材料を生成することを特徴とする熱伝導性シートの製造方法
- 該有機ケイ素化合物は片末端または両末端に金属アルコキシドと反応可能な官能基を有するオルガノポリシロキサンである請求項1に記載の熱伝導性シートの製造方法
- 上記金属アルコキシドの金属は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、ランタン、セリウム、カドミウム、タンタル、タングステンのうちの一種または二種以上の金属である請求項1または請求項2に記載の熱伝導性シートの製造方法
- 該熱伝導性フィラーは金属および/または金属酸化物および/または金属窒化物および/または金属炭化物の微粒子である請求項1に記載の熱伝導性シートの製造方法
- 該熱伝導性フィラーは粒子径の異なる二種以上の同種または異種フィラーの混合物であって、上記粒子径の差は3倍以上である請求項4に記載の熱伝導性シートの製造方法
- 該熱伝導性フィラーは生成される上記有機・無機ハイブリッド材料100質量部に対し300〜2000質量部添加されている請求項4または請求項5に記載の熱伝導性シートの製造方法
- 該熱伝導性シートの厚みは0.05mm〜50mmの範囲に設定されている請求項1〜請求項6に記載の熱伝導性シートの製造方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003315444A JP4230317B2 (ja) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | 熱伝導性シートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003315444A JP4230317B2 (ja) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | 熱伝導性シートの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005081669A JP2005081669A (ja) | 2005-03-31 |
JP4230317B2 true JP4230317B2 (ja) | 2009-02-25 |
Family
ID=34415715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003315444A Expired - Fee Related JP4230317B2 (ja) | 2003-09-08 | 2003-09-08 | 熱伝導性シートの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4230317B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4255088B1 (ja) * | 2008-06-06 | 2009-04-15 | 鈴鹿富士ゼロックス株式会社 | ハイブリッド組成物 |
US8440848B2 (en) | 2008-11-13 | 2013-05-14 | Mie University | Polyorganosiloxane composition, cured product of the composition, and method for producing the composition |
-
2003
- 2003-09-08 JP JP2003315444A patent/JP4230317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005081669A (ja) | 2005-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004250665A5 (ja) | ||
WO2004067606A1 (ja) | 耐熱性熱伝導性材料 | |
EP3150672B1 (en) | Thermal conductive silicone composition and semiconductor device | |
CN102757648B (zh) | 一种导热硅橡胶复合材料及其制备方法 | |
CN108603033B (zh) | 热传导性硅酮组合物和半导体装置 | |
JP6972028B2 (ja) | 熱伝導性樹脂組成物、放熱シート、放熱部材及びその製造方法 | |
US20120007017A1 (en) | Heat dissipating material and semiconductor device using same | |
JP5103364B2 (ja) | 熱伝導性シートの製造方法 | |
JP5102179B2 (ja) | 熱伝導性組成物およびその製造方法 | |
CN106414613A (zh) | 导热有机硅组合物和电气电子设备 | |
JP2010232535A (ja) | 耐熱性放熱シート | |
JP2003253136A (ja) | 熱伝導性シート | |
TW201700616A (zh) | 熱傳導性聚矽氧組成物及硬化物以及複合薄片 | |
CN113574115B (zh) | 导热性组合物及其制造方法 | |
WO2020129555A1 (ja) | 熱伝導性シリコーン組成物及び半導体装置 | |
JP3340112B2 (ja) | 熱伝導材及びその製造方法 | |
JP4230317B2 (ja) | 熱伝導性シートの製造方法 | |
CN114729193B (zh) | 热传导性硅酮组合物和热传导性硅酮片材 | |
JP2008120054A (ja) | 有機・無機ハイブリッド成形物の製造方法 | |
JP2005350639A (ja) | 熱伝導性電気絶縁部材、半導体パッケージおよび該熱伝導性電気絶縁部材の製造方法 | |
JP2005075994A (ja) | 耐熱性弾性材料およびその製造方法 | |
JP3640524B2 (ja) | 放熱スペーサー | |
JP2005209955A (ja) | 耐熱性弾性材料 | |
JP3354087B2 (ja) | 高柔軟性かつ高熱伝導性の放熱スペーサーの製造方法 | |
JP3572692B2 (ja) | α−アルミナ粉末含有樹脂組成物及びゴム組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060821 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080718 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080723 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081126 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081203 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20081226 |
|
A072 | Dismissal of procedure [no reply to invitation to correct request for examination] |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 Effective date: 20090416 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111212 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |