JP6062339B2 - 電気、電子機器用高熱伝導性混和物、電気、電子機器用高熱伝導性成形体並びに電気、電子機器用高熱伝導性積層シート及びその製造方法 - Google Patents
電気、電子機器用高熱伝導性混和物、電気、電子機器用高熱伝導性成形体並びに電気、電子機器用高熱伝導性積層シート及びその製造方法 Download PDFInfo
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Description
また、これらの熱を拡散等する部材には、電気、電子機器類の正常な動作の観点から、電気絶縁性を有することも、重要な要求特性になっている。
(1)エチレン−1−ブテンゴムを含むベースゴムおよび熱伝導性フィラーを含有する電気、電子機器用高熱伝導性混和物であって、
前記ベースゴム中に前記エチレン−1−ブテンゴムを60質量%以上含み、
前記熱伝導性フィラーが酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムから選択されるフィラーであって、かつ該熱伝導性フィラーを前記ベースゴム100質量部に対し、300〜700質量部含有する高熱伝導性混和物。
(2)前記ベースゴム100質量部に対し、メルトフローレートが10以上のポリエチレンを100質量部以下含む(1)に記載の高熱伝導性混和物。
(3)前記エチレン−1−ブテンゴムが、40〜100℃の融点を有する(1)または(2)に記載の高熱伝導性混和物。
(4) (1)〜(3)のいずれか1項に記載の高熱伝導性混和物を成形してなる電気、電子機器用高熱伝導性成形体。
(5) (4)に記載の高熱伝導性成形体と金属箔とを積層してなる電気、電子機器用高熱伝導性積層シート。
(6)前記金属箔の厚さが0.05〜0.15mmであり、前記高熱伝導性成形体の厚さが0.1〜0.3mmである(5)に記載の電気、電子機器用高熱伝導性積層シート。
(7)前記高熱伝導性成形体が、高熱伝導性半架橋成形体である(5)または(6)に記載の高熱伝導性積層シート。
(8)後架橋されて高熱伝導性架橋成形体となる高熱伝導性半架橋成形体と金属箔とを積層してなる高熱伝導性積層シートの製造方法であって、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の高熱伝導性混和物を半架橋状態に前架橋する電気、電子機器用高熱伝導性積層シートの製造方法。
また、高熱伝導性積層シートにおいては、好ましくは、積層方式による下記式(I)から算出される熱伝導率が3.0W/mk以上である。
式(I):λ=(t1+t2)/((t1/λ1)+(t2/λ2))
式中、λは高熱伝導性積層シートの熱伝導率、t1は高熱伝導性成形体の厚さ、t2は金属箔の厚さ、λ1は高熱伝導性成形体の熱伝導率、及びλ2は金属箔の熱伝導率、をそれぞれ表す。
ここで、金属箔の熱伝導率λ2は、アルミニウム箔である場合、237W/mkであり、銅箔である場合、398W/mkである。
また、本発明の製造方法は、本発明の電気、電子機器用高熱伝導性混和物を用いることにより、電気、電子機器用高熱伝導性半架橋成形体を備えた電気、電子機器用高熱伝導性積層シートを製造できる。
ここで、電気、電子機器用高熱伝導性混和物、電気、電子機器用高熱伝導性成形体、電気、電子機器用高熱伝導性積層シートを以後、単に高熱伝導性混和物、高熱伝導性成形体、高熱伝導性積層シートと称する。
本発明に用いるベースゴムは、本発明の高熱伝導性混和物のベースとなるゴムであって、少なくともエチレン−α−オレフィン(ただし、プロピレンを除く)ゴム(単にエチレン−α−オレフィンゴムということがある。)を含有する。
エチレン−α−オレフィンゴムのベースゴム中の含有率は、特に限定されず、50〜100質量%が好ましい。
ベースゴムは、エチレン−α−オレフィンゴム以外のゴム及び添加剤等を含有していてもよく、エチレン−プロピレンゴムを含有するのが好ましい。
この場合、エチレン−α−オレフィンゴムとエチレン−プロピレンゴムの含有率は、特に限定されず、柔軟性と強度を保ちながら加工作業性、特に金属箔との接着性及び成形性が優れる点で、下記含有率の比を満たすのが好ましい。エチレン−α−オレフィンゴムとエチレン−プロピレンゴムとの含有率の比は、100:0〜50:50が好ましく、80:20〜60:40がより好ましい。
本発明に用いるエチレン−α−オレフィンゴムは、電気絶縁性が優れ、溶融時に適度な粘着性があり、高熱伝導性成形体の強度を強くし、架橋成形体はもちろん非架橋成形体であっても、優れた形状保持性を付与できる。また、フィラー受容性が高く、熱伝導性フィラーを多量に配合するのに適している。したがって、ベースゴムがエチレン−α−オレフィンゴムを含んでいると、後述するように、架橋しても架橋しなくても高熱伝導性及び電気絶縁性を併せ持ち、優れた加工作業性を具備することができる。
エチレン−α−オレフィンゴムとしては、本発明の高熱伝導性混和物を架橋する場合は、上述のなかでも三元共重合体が好適であり、架橋しない場合は二元共重合体及び三元共重合体のいずれも好適である。
α−オレフィンは、柔軟性の点で、炭素数が12以下であるのが好ましく、8以下であるのがより好ましい。特に、熱伝導性及び電気絶縁性に優れ、しかも適度な柔軟性と高い強度を両立できる点で、1−ブテンが好ましい。
本発明に用いられるエチレン−プロピレンゴムは、電気絶縁性に優れ、柔軟性があり、フィラー受容性が高く、熱伝導性フィラーを多量に配合するのに適している。
エチレン−プロピレンゴムは、本発明の高熱伝導性混和物を架橋する場合は、上述のなかでも三元共重合体が好適であり、架橋しない場合は二元共重合体及び三元共重合体のいずれも好適である。
本発明では、熱伝導性フィラーとして、酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムから選択されるフィラーを使用する。
本発明に好適に用いられるポリエチレンは、エチレンを構成成分の1つとして含む重合体からなる樹脂であれば特に限定されない。ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン(LDPE及びLLDPE)又は高密度ポリエチレンのいずれも使用できるが、熱伝導率が大きい高密度ポリエチレンが好ましい。
ポリエチレンは、メルトフローレート(MFR)が大きいものを用いることによって、高熱伝導性混和物に高温流動性を付与することができ、加工性、特に成形性をさらに向上させることができる。メルトフローレートは、JIS K 7210(190℃、荷重2kg)の条件で、10以上が好ましく、20以上がより好ましく、40以上がさらに好ましい。メルトフローレートの上限は、特に限定されず、例えば、150以下であるのが好ましい。
本発明の高熱伝導性混和物は、必要に応じて、エチレン−α−オレフィンゴム、エチレン−プロピレンゴム及び熱伝導性フィラー以外の成分を含有していてもよい。このような成分として、例えば、可塑剤、粘着付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、光安定剤、銅害防止剤、加工助剤等が挙げられる。
可塑剤は、エチレン−α−オレフィンゴムと相溶性の良いパラフィン系鉱物油が好ましい。この場合、特に限定されず、ベースゴム100質量部に対して50質量部以下の配合量にて用いてもよい。また、酸化防止剤や老化防止剤、加工助剤等はベースゴム100質量部に対して通常、0.1〜5質量部配合されるが、必要に応じて10質量部程度まで配合されることもある。
ここで、非架橋性混和物は、その全部が非架橋性であるものに加えて、一部が架橋しうるものをも包含する。また、架橋性混和物は、通常、その一部、例えば高熱伝導性架橋性成形体の架橋度が後述する範囲を満たす程度に、架橋性であればよい。
本発明の高熱伝導性混和物が非架橋性混和物であるとコストを大幅に低減でき、一方、架橋性混和物であるとより一層高い強度および耐熱性を発揮する。
本発明に使用可能な架橋剤及び架橋助剤は、特に限定されず、例えば、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、イオウ、ジメタクリル酸エチレングリコール、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート、ジビニルベンゼン、メタフェニレンビスマレイミド、パラキノンジオキシム、ベンゾイルキノンジオキシム、ジメチル・ジチオカルバミン酸、2−メルカプトベンゾチアゾール、酸化亜鉛、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジル・スルフェンアミド、ベンジル・ジチオカルバミン酸亜鉛等が挙げられる。架橋剤及び架橋助剤の量は、ベースゴム100質量部に対して1〜10質量部が好ましい。
ラジカル重合開始剤は、ベースゴム又は架橋剤の架橋反応を開始させるラジカルを発生するものであれば特に限定されず、例えば、熱分解法などの簡易な方法によりラジカルを発生する有機過酸化物が好ましい。このような有機過酸化物としては、特に限定されず、例えば、ハイドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシエステル類等が挙げられる。ラジカル重合開始剤の量は、ベースゴム100質量部に対して1〜10質量部が好ましい。
具体的には、本発明の高熱伝導性混和物は、固形分である、ベースゴムと熱伝導性フィラーと所望により各種添加剤等とをバンバリーミキサー、ニーダー等の密閉型混練機、単軸押出機、二軸押出機等の押出機、又はオープンロール等の開放型混練機にて好ましくは均一になるまで十分よく混練する。このとき用いる混練機、押出機等は、熱伝導性フィラーとベースゴムを十分に混合、攪拌できる装置であれば特に制限はない。熱伝導性フィラーは一括して配合し混練してもよいし、数回に分けて混練してもよい。なお、上述の各成分を混練のときの混練条件等は特に限定されない。
また、本発明の高熱伝導性混和物は、押出成形等の成形法によって薄肉のシート状成形体に容易に成形され、また金属箔に対して高い接着性を発現して、加工作業性がよい。さらに、容易に半架橋状態に調製できる。したがって、高熱伝導性成形体又は高熱伝導性積層シートに廉価に加工することができる。
また、本発明の高熱伝導性積層シートは、本発明の高熱伝導性成形体と金属箔とを積層してなる。この高熱伝導性成形体は、高熱伝導性混和物の層であり、金属箔上で高熱伝導性混和物を成形したものでもよく、金属箔とは別に高熱伝導性混和物を成形したものでもよい。
本発明の高熱伝導性積層シートは、例えば、本発明の高熱伝導性混和物を、オープンロールや押し出し機を通すことで帯状又はシート状等に成形し、カレンダーロール等で金属箔と積層して得られるのが、作業性が高く、好ましい。成形体は、所望により、熱圧プレスにかけて成形されてもよい。
本発明において、「非架橋」とは、本発明の高熱伝導性混和物に架橋処理を施していないことをいう。
本発明において、架橋させる場合、本発明の高熱伝導性混和物の成形と架橋は、いずれを先に行ってもよく、同時に行なってもよい。例えば、成形を先に行う場合は、本発明の高熱伝導性混和物を成形し、次いで、得られた高熱伝導性非架橋成形体を架橋処理する。
なお、前架橋工程における架橋条件は、半架橋状態に架橋できる条件であれば特に限定されず、適宜に設定される。
また、「半架橋」とは、高熱伝導性混和物又は高熱伝導性成形体が、目的とする架橋度に達しないように、一部架橋した状態をいう。「架橋成形体」及び「架橋積層シート」を上記多段階架橋法により製造する場合においては、前架橋により半架橋したものを、後架橋により目的とする架橋度までさらに架橋することができる。
「半架橋体」の架橋度は、用途、前架橋後の加熱モールドでの加工形態等に応じて適宜に設定され、特に限定されない。例えば、JIS C 3005に準拠して上記と同様に測定した不溶分の質量の割合を10〜30%にすることができる。
しかし、本発明は、ベースゴムを構成するゴムとしてエチレン−α−オレフィンゴムを用いており、架橋条件等を厳密に制御しなくても、ベースゴムの架橋状態を容易に半架橋状態に調製できる。したがって、多段階架橋法により半架橋状態に前架橋された成形体又は積層シートは、半製品として取り扱われ、取引することができる。それゆえ、上記のように、後架橋された成形体又は積層シートとは異なる用途及び使用形態等を有するものとできる。
また、この成形体は、上述したように熱軟化性に乏しく、また、薄膜であっても引張強さ及び引裂き強さが大きく、破れにくいので、取り扱い性、特に製造段階から梱包、輸送段階までの取り扱い性に優れる。
したがって、本発明の高熱伝導性積層シートは、電気、電子機器類の筐体等と、パワーモジュール等の発熱性電子部品又はヒートシンク等との間に介装され、発熱性電子部品を放熱等させる放熱部材等として好適である。
<エチレン−ブテンゴム>
エチレン−ブテンゴム(EBM):融点68℃、エチレン構成成分量70%、第三構成成分(ジシクロペンタジエン)量及びブテン構成成分量の合計構成成分量30%、重量平均分子量(MW)87,000、数平均分子量(Mn)21,000、熱伝導率0.20W/mk
<エチレン−プロピレンゴム>
エチレン−プロピレンゴム(EPM):エチレン構成成分量52%、ムーニー粘度ML1+4(100℃)40、熱伝導率0.19W/mk
エチレン-プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム(EPDM):エチレン構成成分量52%、ジエン成分(ENB)4.0%、ムーニー粘度ML1+4(100℃)44、熱伝導率0.19W/mk
ポリエチレンA:MFR0.36(商品名:ハイゼックス6203B、プライムポリマー社製)
ポリエチレンB:MFR13(商品名:ハイゼックス1300J、プライムポリマー社製)
ポリエチレンC:MFR25(商品名:ネオゼックス2074G、プライムポリマー社製)
ポリエチレンD:MFR50(商品名:エボリューH SP50500P、プライムポリマー社製)
ポリエチレンE:MFR135(商品名:エボリューH SP50800P、プライムポリマー社製)
酸化アルミニウム:平均粒径3μm(商品名:ローソーダアルミナLS210B、日本軽金属社製)
酸化マグネシウム:平均粒径6μm(商品名:RF-10CS、宇部マテリアルズ社製)
<加工助剤>
粉末ステアリン酸
表1の配合1に示す組成でエチレン−ブテンゴムと酸化アルミニウムと加工助剤とを加圧ニーダーにより130〜150℃の温度で混練して高熱伝導性混和物を調製し、ペレタイザーにてペレット化した。この高熱伝導性混和物のMFRは0であった。
この高熱伝導性混和物を、押出成形機(先端400mm幅Tダイ)を用いて、150℃で厚さ0.2mmのシート状に成形して、高熱伝導性非架橋成形体を製造した。
また、同様にして、製造工程中のローラーにて0.10mm厚さのアルミニウム箔と高熱伝導性非架橋成形体とを貼り合せて、0.3mm厚さの高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。このときの押出速度は0.2m/分であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率(上記式(I)による計算値。以下、同じ)は3.67W/mkであり、JIS K 6911による耐電圧試験において高熱伝導性非架橋積層シートに耐電圧7KVの電圧を1分間印加しても該積層シートは破壊されなかった(以下、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上という。)。
この高熱伝導性非架橋積層シートの金属箔と高熱伝導性非架橋成形体との接着性は手で剥がせず良好であった。
配合2に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物、高熱伝導性非架橋成形体及び高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは0であった。押出速度は0.2m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.2W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は3.51W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
配合3に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物、高熱伝導性非架橋成形体及び高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは0.1であった。押出速度は0.4m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.3W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は3.67W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
配合4に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物及び高熱伝導性非架橋成形体を製造した。また、アルミニウム箔の代わりに1.05mm厚さの銅箔を用いて高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは0.3であった。押出速度は0.8m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.3W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は3.80W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
配合5に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物、高熱伝導性非架橋成形体及び高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは0.7であった。押出速度は1.2m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.5W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は3.99W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
配合6に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物、高熱伝導性非架橋成形体及び高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは0.2であった。押出速度は0.6m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.7W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は4.31W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
配合7に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物、高熱伝導性非架橋成形体及び高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは1.6であった。押出速度は2.0m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.5W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は3.99W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
配合8に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物及び高熱伝導性非架橋成形体を製造した。また、アルミニウム箔の代わりに1.05mm厚さ銅箔を用いて高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは0.2であった。押出速度は0.5m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.5W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は4.12W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
配合9に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物、高熱伝導性非架橋成形体及び高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは0.4であった。押出速度は0.8m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.6W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は4.15W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
配合10に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物、高熱伝導性非架橋成形体及び高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは0.5であった。押出速度は1.0m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.5W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は3.99W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
配合11に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物シート、高熱伝導性非架橋成形体及び高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。高熱伝導性混和物のMFRは1.8であった。押出速度は2.3m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.9W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は4.62W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
実施例3で製造した高熱伝導性非架橋積層シートを電子線照射して高熱伝導性架橋積層シートを製造した。架橋度(JIS C 3005。以下、同じ。)は25%であった。該架橋積層シートの熱伝導率は3.67W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であり、電子線照射前の高熱伝導性非架橋積層シートと同じ結果が得られた。
この高熱伝導性架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
実施例4で製造した高熱伝導性非架橋積層シートを電子線照射して高熱伝導性架橋積層シートを製造した。架橋度は46%であった。該架橋積層シートの熱伝導率は3.80W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であり、電子線照射前の高熱伝導性非架橋積層シートと同じ結果が得られた。
この高熱伝導性架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
表3に示す配合15(671質量部)に示す組成に、さらに、ジクミルパーオキサイド3質量部及びトリアリルイソシアヌレート3質量部を、70〜90℃に加熱したロールを用いて混練し、高熱伝導性混和物を調製した。この高熱伝導性混和物を、90℃に加熱したカレンダーロールにてシート状に加工して、高熱伝導性非架橋成形体を製造した。
更にこの高熱伝導性非架橋成形体と0.105mm厚さの銅箔を重ねて、プレス圧6MPa、プレス温度170℃、プレス時間20分間のプレス条件で、プレス成形と共に架橋させて、0.3mm厚さの高熱伝導性架橋積層シートを製造した。架橋度は34%であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.5W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性架橋積層シートの熱伝導率は4.0W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
表3に示す配合16(651質量部)に示す組成に、さらに、ジクミルパーオキサイド5質量部及びトリアリルイソシアヌレート5質量部を、70〜90℃に加熱したロールを用いて混練し、高熱伝導性混和物を調製した。この高熱伝導性混和物を、90℃に加熱したカレンダーロールにてシート状に加工して、高熱伝導性非架橋成形体を製造した。
更にこの高熱伝導性非架橋成形体と0.105mm厚さの銅箔を重ねて、プレス圧6MPa、プレス温度170℃、プレス時間20分間のプレス条件で、プレス成形と共に架橋させて、0.3mm厚さの高熱伝導性架橋積層シートを製造した。架橋度は43%であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.5W/mk、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性架橋積層シートの熱伝導率は4.0W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
実施例14で製造した高熱伝導性非架橋成形体を、90℃に加熱したカレンダーロールにて0.105mm厚さ銅箔と貼り合わせて、高熱伝導性非架橋成形体に電子線照射(前架橋工程)を行い、架橋度20%の高熱伝導性半架橋成形体を備えた高熱伝導性半架橋積層シートを製造した。このときの高温流動性を、JIS K 6723に規定の「加熱変形試験」に準拠して加熱温度180℃で測定した変形率(180℃加熱変形試験での変形率という。)で評価した。その結果、54%であった。高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.5W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性半架橋成形体を、170℃で20分熱プレスにより後架橋工程を行い、後架橋させて、高熱伝導性架橋積層シートを製造した。このときの架橋度は55%であり、高温流動性は180℃加熱変形試験での変形率で14%と非常に小さかった。接着性は手で剥がせず良好であった。この高熱伝導性架橋積層シートの熱伝導率は4.0W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
表2に示す配合13に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして高熱伝導性混和物シート及び高熱伝導性非架橋成形体を製造した。
得られた高熱伝導性非架橋成形体をカレンダーロールにて0.105mm厚さ銅箔と貼り合わせて、厚さ0.3mmの高熱伝導性非架橋積層シートを製造した。押出速度は0.2m/分であった。
高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.3W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
高熱伝導性非架橋積層シートの熱伝導率は3.80W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
この高熱伝導性非架橋積層シートの接着性は手で剥がせず良好であった。
表3に示す配合16(651質量部)に示す組成に、さらに、酸化亜鉛5質量部、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド2質量部、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジル・スルフェンアミド1.5質量部及びベンジル・ジチオカルバミン酸亜鉛0.5質量部を、70〜90℃に加熱したロールを用いて混練し、高熱伝導性混和物を調製した。この高熱伝導性混和物を、90℃に加熱したカレンダーロールにてシート状に加工して、高熱伝導性非架橋成形体を製造した。高熱伝導性非架橋成形体の熱伝導率は2.5W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
更にこの高熱伝導性非架橋成形体と0.105mm厚さの銅箔を重ねて、プレス圧6MPa、プレス温度170℃、プレス時間20分間のプレス条件で、プレス成形と共に架橋させて、0.3mm厚さの高熱伝導性架橋積層シートを製造した。架橋度は43%であった。この高熱伝導性架橋積層シートの熱伝導率は4.0W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
表3に示す配合16(651質量部)に示す組成に、さらに、酸化亜鉛5質量部、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド2質量部、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジル・スルフェンアミド1.5質量部及びベンジル・ジチオカルバミン酸亜鉛0.5質量部を、70〜90℃に加熱したロールを用いて混練し、高熱伝導性混和物を調製した。この高熱伝導性混和物を、90℃に加熱したカレンダーロールにてシート状に加工して、高熱伝導性非架橋成形体を製造した。
更にこの高熱伝導性非架橋成形体と0.105mm厚さの銅箔を重ねて、プレス圧6MPa、プレス温度160℃、プレス時間15分間のプレス条件で、プレス成形と共に前架橋(前架橋工程)させて、0.3mm厚さの高熱伝導性半架橋積層シートを製造した。架橋度は24%であった。180℃加熱変形試験での変形率は57%であった。
この高熱伝導性半架橋成形体を、更に170℃で20分熱プレスにより後架橋工程を行い、後架橋させて、高熱伝導性架橋積層シートを製造した。このときの架橋度は51%であり、高温流動性は180℃加熱変形試験での変形率で16%と非常に小さかった。接着性は手で剥がせず良好であった。
この高熱伝導性架橋積層シートの熱伝導率は4.0W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
表2に示す配合12に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして混練したが、混練加工性が悪いうえ、混和物が硬く成形できなかった。
表2に示す配合14に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして混和物、非架橋成形体及び非架橋積層シートを製造した。混和物のMFRは0.6であった。押出速度は1.0m/分であった。
非架橋成形体の熱伝導率は1.8W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であった。
非架橋積層シートに電圧7KVを1分間印加しても破壊されなかったが、熱伝導率が2.88W/mkと低く不合格であった。
表3に示す配合17に示す組成に変更したこと以外は実施例1と同様にして混和物、非架橋成形体及び非架橋積層シートを製造した。混合加工性は悪くまとまりにくかった。混和物のMFRは0であった。押出速度は0.1m/分であった。
非架橋成形体の熱伝導率は2.65W/mkであり、耐電圧(JIS K 6911)が7KV以上であったが、0.1mm厚さアルミニウム箔との積層後の接着性は手で簡単に剥れ、不合格であった。
また、実施例1〜19の高熱伝導性積層シートは、非架橋積層シートであっても架橋積層シートであっても、成形体と金属箔との接着力が高く、優れた熱伝導性と電気絶縁性を具備していた。
さらに、MFRが10以上のポリエチレンを含有すると、押出速度が大きくなり、押出成形する際の加工作業性がさらに優れることが分かった。
また、実施例16及び19に示すように、本発明の高熱伝導性混和物は、二段階架橋により容易に前架橋させて半架橋状態に調整でき、しかも、架橋成形体及び架橋積層シートを製造できた。これにより、高熱伝導性半架橋積層シートは前架橋と別々に他の部材と一緒に加熱モールド及び後架橋できることが分かった。
また、熱伝導性フィラーの含有量が少ない比較例2の混和物は熱伝導性が劣っていた。
エチレン−プロピレンゴム単独のベースゴムを用いた比較例3では加工性が悪く、金属箔との接着性も悪かった。
Claims (8)
- エチレン−1−ブテンゴムを含むベースゴムおよび熱伝導性フィラーを含有する電気、電子機器用高熱伝導性混和物であって、
前記ベースゴム中に前記エチレン−1−ブテンゴムを60質量%以上含み、
前記熱伝導性フィラーが酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムから選択されるフィラーであって、かつ該熱伝導性フィラーを前記ベースゴム100質量部に対し、300〜700質量部含有する高熱伝導性混和物。 - 前記ベースゴム100質量部に対し、メルトフローレートが10以上のポリエチレンを100質量部以下含む請求項1に記載の高熱伝導性混和物。
- 前記エチレン−1−ブテンゴムが、40〜100℃の融点を有する請求項1または2に記載の高熱伝導性混和物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の高熱伝導性混和物を成形してなる電気、電子機器用高熱伝導性成形体。
- 請求項4に記載の高熱伝導性成形体と金属箔とを積層してなる電気、電子機器用高熱伝導性積層シート。
- 前記金属箔の厚さが0.05〜0.15mmであり、前記高熱伝導性成形体の厚さが0.1〜0.3mmである請求項5に記載の電気、電子機器用高熱伝導性積層シート。
- 前記高熱伝導性成形体が、高熱伝導性半架橋成形体である請求項5または6に記載の電気、電子機器用高熱伝導性積層シート。
- 後架橋されて高熱伝導性架橋成形体となる高熱伝導性半架橋成形体と金属箔とを積層してなる高熱伝導性積層シートの製造方法であって、請求項1〜3のいずれか1項に記載の高熱伝導性混和物を半架橋状態に前架橋する電気、電子機器用高熱伝導性積層シートの製造方法。
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