JPH01186520A - 放熱性絶縁シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 本発明は主として電子部品と冷却フィン等の放熱体との
闇に用いられ、該電子部品から発生した熱を効率良く放
熱体に伝える熱伝導性に優れた放熱性絶縁シートに関す
る。

（ｂ）従来の技術 近年、半導体素子等の電子部品の小型化、高密度化に伴
い、その電気絶縁材料に対しても電気絶縁性以外の各種
特性の要求が高まっている。中でもパワートランジスタ
ー等の発熱性電子部品においては、その性能を維持する
ためにそれ自体より発生する熱をいかに外部へ逃がして
やるかが問題となっている。

このため、これら電子部品においては、熱伝導性の良い
絶縁シートを介して放熱フィン等に取り付けられ、発生
熱をすみやかに空気中へ逃がす方法がとら粍ている。

従来、この用途に用いられる絶縁シートとしては、マイ
カシートやポリエステルフィルム等があり、これらにお
いては可撓性が少ないために電子部品や放熱フィンとの
密着を良くするために、グリース等を併用する方法がと
られてきた。

これらの方法はコスト的には安くできるが、充分な放熱
性が得られず、またグリースを塗布する手間がかかる点
、そのグリースが流出し、他を汚染したりする点、更に
グリースが熱劣化し、電子部品と放熱体間の密着性が悪
くなって熱伝導性、つまり放熱性が悪くなる。αで満足
のいくものではなかった。

そこで、これらの問題点を解決するために、シリコーン
ゴムに熱伝導性を向上するための各種充填剤を配合した
組成物をシート化した放熱性絶縁シートが提案されてい
る（特公昭６２−２６８８８号公報）。

（ｃ）発明が解決しようとする問題点 この放熱性絶縁シートは、母材がゴムで形成されている
ので可撓性、柔軟性があり、このため電子部品との密着
が良好になり、グリースを用いる必要がなくなったが、
反面、シリコーンゴムを使用しているため、充填剤の混
合、シート化後の加硫工程が必要である等、製造工程が
繁雑になる点及び製品価格が非常に高くなるなどの問題
があった。

本発明は主として電子部品と冷却フィン等の放熱体との
闇に用いられ、該電子部品から発生した熱を効率良く放
熱体に伝えると共に耐熱性及び柔軟性に優れる上、低コ
ストである放熱性絶縁シートを提供することを目的とす
るものである。

（ｄ）問題点を解決するための手段 本発明の放熱性絶縁シートは上記問題点を解決すること
を目的とするものであって、その要旨は、可撓性を有す
るエポキシ樹脂とその硬化剤を必須成分とし、これに熱
伝導性を向上させる充填剤を配合してなるエポキシ樹脂
組成物を、シート化、これを硬化させたことを特徴とす
るものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いられるエポキシ樹脂としては可撓性を有す
るものであることを要するが、該エポキシ樹脂の可撓性
の程度はその用途によって異なるが、一般に、伸び率５
０〜３００％、硬度（シ。

７−Ｄ）１０〜８０のものが望ましい。

本発明に用いられるエポキシ樹脂としては、エポキシ樹
脂が５０〜３３００、数平均分子量が３００〜３８００
（ゲルパーミエーシａンクロマトグラフイー法、ポリス
チレン換算値）の液状もしくは固形状のものが使用され
るが、特にエポキシ当量が１５０〜４５０、数平均分子
量が３３０〜９００の液状のものが均−且つ安定な組成
物が得ちれる上、取扱い性等が優れるから好ましい。

又、エポキシ当量が４５０以上の固形のものは溶剤や可
塑剤で軟化したのち用いるのが望ましい。

上記エポキシ樹脂の種類としては、ビス７１／−ルＡ型
エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ
樹脂、グリシジル７ミン系エポキシ樹脂、複葉環式エポ
キシ樹脂など各種のエポキシ樹脂が季げられるが、特に
ビスフェノ−ｋ　Ａ型エポキシ樹脂、難燃性である臭素
化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及びノボラック型エ
ポキシ樹脂が耐熱性に優れ、しかも電気的特性及び機械
的特性の良好なものが得られるから好ましい。

又、上記エポキシ樹脂は、所望により、二種以上混合し
て用いでもよいのである。

本発明に用いられるエポキシ樹脂の硬化剤としては、上
記エポキシ樹脂を常温あるいは加熱により、硬化させう
るちので、その種類、硬化促進剤との組合わせなどは特
定されるものではない。

上記硬化剤としては、ノエチレント１７７ミン、トリエ
チレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ビス（
ヘキサメチレン）トリアミン、１，３゜６−ドリス７ミ
ノメチルヘキサン、ジプロピレントリアミン、ポリメチ
レンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ポ
リエーテルツアミン、ノエチルアミノプロビルアミン等
の鎖状脂肪族ポリアミン、ビス（４−７ミノー３−メチ
ルシクロヘキシル）メタン、Ｎ−７ミノエチルビベラシ
ン、メンセンジアミン、イン７オロンシアミン等の環状
脂肪族ポリアミン、メタキシリレンジアミン、キＥｙ’
Ｊレンジアミン三景体、メタフェニレンノアミン、ジア
ミノジフェニールメタン、ジアミノジフェニルスルフォ
ン等の芳香族ポリアミンの複素環状アミン、無水マレイ
ン酸、無水コハク酸、テトラヒドロ無水７タル酸、メチ
ルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、
アルケニル無水コハク酸、ヘキサヒドロ無水７タル酸、
メチルへキサヒドロ無水７タル酸、メチルシクロヘキサ
ンテトラカルボン酸無水物等の環状脂肪族酸無水物、無
水７タル酸、無水トリメリツト酸、エチレンゲリコール
ビス（７ンヒドロトリメリテート）、グリセロールトリ
ス（７ンヒドロトリメリテート）、無水ピロメリット酸
、３．３°＊４ｔ４’−ベンゾフェノンテトフカルボン
酸無水物等の芳瞥族酸無水物、ダイマー酸とポリアミン
の縮合によって得られるポリアミド樹脂、ツシ７ンジ７
ミド、２−（りメチル７ミノエト今シ）４−メチル−１
，３，２−ジオキサボルナン、２−メチルイミダゾール
、１−ペンシル−２−メチルイミダゾール、２−二ｆｋ
−４−メチルイミグゾール、２−ウンデシルイミダゾー
ル、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダ
ゾール、１−シアノエチル−２−７ンデシルイミグゾリ
ウム・トリノリテート、１−シアノエチル−２−フェニ
ル−４，５−シ（シアノエトキシメチル）イミダゾール
、２−メチルイミダゾリウム・インシフヌレ−）、２．
４−ノアミノ−６−■２−ノチル】イミダゾリル−（１
）ｌ−エチルＳ）す７ノン等のイミダゾール類、三７ツ
化ホウ素−アミン・コンプレックス、ポリスルフィド樹
脂響が挙げられるがこれらのうち液状の硬化剤がエポキ
シ樹脂との相溶性が良く、一般に好ましいのであり、特
に、アミン系硬化剤、なかんずく脂肪族アミン、及びポ
リアミド樹脂か常温硬化又、上記硬化剤としては、液状
のものがエポキシ樹脂の粘度を下げるので充填剤を混合
し易くなるので、更に好ましい。

又、本発明においては、所望により硬化促進助剤が添加
されるが、かかる硬化促進助剤としては、第三級アミン
、ルイス酸、イミダゾールホウ酸エステル、有機金属塩
及び有機金属化合物等が挙げられる。

本発明においては硬化後でも充分な柔軟性をもつ、可撓
性エポキシ樹脂が用いられる。

一般に、上記エポキシ樹脂に可撓性を持たせるには、以
下の３つの方法が使用される。

即チ、■ニトリルゴム、ＣＴＢＮ等のゴムを配合してエ
ポキシ樹脂を変成するものである。

■エポキシ樹脂に反応性希釈剤、可撓性付与剤を添加す
るものである。

■分子溝量的に分子鎖にがフス松移点のより低い柔軟な
鎖状結合を導入する等、分子構造そのものを改変するも
のである。

本発明の放熱性絶縁シートにおいてはこれらのいずれの
方法も採眉する事がで終るが、耐熱性、電気絶縁性、硬
化後の柔軟性、常態での粘度（充填剤の混合しＳＳ＞讐
を考慮しつつ、用いるエポキシ樹脂に応じて好適な方法
を選択する必要がある。

可撓性エポキシ樹脂の市販品の例としては三井石油化学
製（商品名　Ｒ１５１〜１５３）、共栄社油脂製（商品
名ボライ）４００Ｅ）、岡村精油製（商品名　５Ｔ−２
ＰＧ）、尾篭化製（商品名　ＥＰ−４０００、ＥＰ−４
１００）、油化シェル製（エピコ−）８７１．エピコー
）８７２）、日本ベルノックＡｌｌ（ＭＥ−１１３，Ｘ
Ｎ２２８８）　’１ｆＪＩＮ？ちしる。

本発明は、上記のエポキシ樹脂とその硬化剤を必須成分
とし、これに熱伝導性を向上させる充填剤が配合される
が、該充填剤としては電気絶縁性を有し、熱伝導率が０
．０１５ｃａ１／ｃｍ・ｓｅｃ・’Ｃ以上のものであれ
ば特に限定されるものではなく、具体的には、例えばア
ルミナ、酸化マグネシウム、酸化ベリリフム、シリカ、
窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の無機質の粉体が使用
でき、これらを単独又は２種以上を組み合わせて使用さ
れる。これらの粒子径は特に限定されないが、樹脂への
混合、シート化への加工し易さから、０．１〜３００μ
鋤の範囲のものが望ましい。

また、上記充填剤（Ａ）の配合割合は、可撓性を有する
エポキシ樹脂とその硬化剤を必須成分とし、これに熱伝
導性を向上させる充填剤を配合してなるエポキシ樹脂組
成物（Ｂ）全体に対して３０〜９０容量％、好ましくは
４０〜６０容量％の範囲とするのが望ましい。

上記（Ａ）の配合割合が、３０容量％未満の場合は熱伝
導性が不充分で所望の放熱性が得られないのであり、一
方、９０容量％を超えるとシートの柔軟性、強度が低下
し、使用中に剥離が生じたり、密着性が低下し、充分な
放熱性が得られない場合があるから好ましくない。

本発明においでは、上記エポキシ樹脂組成物に、必要に
応じでＩＩ燃剤、カップリング剤、混合補助剤（安定剤
）等を用いることができる。

本発明において用いられるエポキシ樹脂組成物は、上記
の各種成分をスクリューミキサー、バンバリーミキサ−
、ニーダ−、ロールミキサー等の混練機に投入し、均一
に混合することにより得られる。

この混練りにあたっては、混合物の粘度を下げて混合を
容易にしたり、電子部品や放熱体との接着性を良好にす
る為にチタネー）Ｍカップリング剤等を添加するのが望
ましい、この場合、その配合割合は用いられたエポキシ
樹脂１００重量部に対して０．−１〜５重量部が望まし
く、０．１重量部未満と少な過ぎるとその添加効果が乏
しく、−方、５重量部を超えると強度等の物性の低下を
招くので、いずれの場合も好ましくない。

かくして本発明に用いられるエポキシ樹脂組成物が得ら
れる。

このエポキシ樹脂組成物は押し出し機、プレス機、カレ
ンダーロール、ナイフコーター等により、シート状に成
形され、硬化される。

この硬化方法としてはプレス、パッチ炉等の他に連続し
た硬化炉で連続的に硬化させて本発明の放熱性絶縁シー
トを得ることもできる。

これらの工程においては、従来のシリコーンゴムを使用
する場合に比べ、低温、短時間で行う事ができ、また加
硫工程が不要等、省エネルギーが実現できるうえ、生産
性を大幅に向上させることができ、その結果、製品コス
トの低下を図ることができる。

本発明の放熱性絶縁シートは、引張り強度や引き裂き強
度を一層向上させるために、上記エポキシ樹脂組成物を
織布或いは不織布の少なくとも片面に塗布してシート化
し、これを硬化させた複合体とするのがよいのである。

即ち、（イ）上記エポキシ樹脂組成物を織布或いは不繊
布の片面に塗布してシート化し、これを硬化させたもの
でもよく、又は（ロ）上記エポキシ樹脂組成物゛を織布
或いは不織布の片面に塗布してシート化し、これを硬化
させたものでもよいのである。

上記織布或いは不織布としてはガラス繊維等の無機の長
繊維又は短繊維より成るもの、或いはポリエステル繊維
やポリアミド繊維等の有機の長繊維又は短繊維より成る
ものが挙げられる。

又、上記エポキシ樹脂組成物を織布或いは不織布の少な
くとも片面に塗布して形成されたシートは硬化されるが
、この硬化方法としては上記と同様の方法が採用される
のであり、可撓性のエポキシ樹脂組成物を用いることに
より、これらの工程において、従来のシリコーンゴム敬
使用する場合に比べ、低温、短時間で行う事ができ、ま
た加硫工程が不要等、省エネルギーが実現できるうえ、
生産性を大幅に向上させることができ、その結果、製品
コストの低下を図ることができる。

（ｅ）作用 本発明の放熱性絶縁シートは、上記構成を有し、母材と
して可撓性を有するエポキシ樹脂を用いているから柔軟
性を有し、熱膨張係数の異なる電子部品や放熱体との間
における温度変化によ、９発生する内部歪みが吸収され
るのであり、この内部歪みが吸収されることにより電子
部品や放熱体との密着性、接着性が向上する作用を有す
るのである。

又、本発明の放熱性ＪａＩ＆シートは、母材が可撓性を
有するエポキシ樹脂を用いているので従来のシリコーン
ゴムを使用する場合に比べて、安価であり、しかも低温
、短時間に硬化を行う事ができ、また加硫工程が不要等
、省エネルギーが実現できる作用を有するのである。

更に、本発明は熱伝導性を向上させる充填剤を添加して
いるから、電子部品等から発生した熱を効率良く放熱体
に伝えると共にこの熱を放熱体を介して空気中に効率良
く放出する作用を有するのである。

本発明の放熱性絶縁シートは、上記エポキシ樹脂組成物
を織布或いは不織布の少なくとも片面に塗布してシート
化し、これを硬化させると、引張り強度や引き裂き強度
が一層向上する作用を有するのである。

（ｆ）実施例 以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。

実施例１ 可撓性を有するエポキシ樹脂として三井石油化学社製可
撓性エポキシ樹脂（商品名工ボミックＲ−１５３）を用
い、該可撓性エポキシ樹脂１００重量部に対して、硬化
剤であるメチルテトラヒドロ無水７タル酸３３重量部と
硬化促進剤であるベンジルツメチルアミン０．５重量部
及び充填剤であるアルミナ（昭和電工製ＡＬ−４３Ｍ）
３３０重量部、更にカップリング剤としてチタネート系
カップリング剤（味の素、プレン７り）　　ＫＲ４６Ｂ
）を０．５重量部、難燃剤としてデカブロム（三井東圧
化学社製、商品名プラネロンＤＢ−１００）１０ｉｉ量
部からなる混合物をニーグーで充分に混合した。

かくして得られたエポキシ樹脂組成物をナイフコータに
よりシート化し、温度１５０℃で２時間硬化し、厚さ０
．４５ｍｍの放熱性絶縁シー）を作成した。

実施例２ 可撓性を有するエポキシ樹脂として日本ベルノックス！
！難燃可撓性エポキシ樹脂（商品名　ＸＮ−２２８８）
を１００重量部、硬化剤として同社製（商品名　ＸＹ−
２２８９）３０重量部、充填剤としてアルミナ（昭和電
工社製ＡＬ−４３Ｍ）２７０重量部からなる混合物をニ
ーグーで充分に混合した。　　□か（して得られたエポ
キシ樹脂組成物を平ａ、ｆラスクロス（ユニチカユーエ
ムグラス社製商品名Ｍ７５　ＦＴ）の両面にナイフコー
タにより塗工し、温度１２０℃で２時間硬化させて厚さ
０．４５ｍｍの放熱性絶縁シートを作成した。

実施例１・２の放熱性絶縁シート及び市販シリコーンゴ
ムを用いた放熱性絶縁シートとの比較を第１表に示す。

（以下余白） 第１表に示す、熱抵抗はパワートランジスターに１５Ｗ
の電力を供給し、放熱シートの表側、つまりパワートラ
ンジスターとの接触面側の温度（Ｔ１）と放熱シートの
裏側の温度（Ｔ２）の温度差（Ｔ。

−Ｔ２）を測定し、電流を流し始めてから、平衡状態に
なるのを待って（Ｔ　＋　−７２）÷Ｗ（供給電力）で
計算して求めたものである。

第１表に示す、引張り強さ、引き裂き強さ及び伸び率は
ＪＩＳ　　Ｋ−６３０１に基づき測定した。

第１表に示す、絶縁破壊強さ及び体積抵抗率はＪＩＳ　
　Ｋ−６９１１に基づき測定した。

各実施例のものはシリコーンゴムを用いるものに比べて
材料コストが極めて安価であり、しかも省エネルギーが
実現できるうえ、生産性を大幅に向上させることができ
、その結果、製品コストの大幅な低減を実現することが
でさた。

又、第１表に示す結果より、密着性や放熱性更に電気特
性において、シリコーンゴムを用いたものと比べて回答
遜色がないことが認められる。

（ｇ）発明の効果 本発明の放熱性絶縁シートは、可撓性を有するエポキシ
樹脂とその硬化剤を必須成分とし、これに熱伝導性を向
上させる充填剤を配合してなるエポキシ樹脂組成物を、
シート化し、これを硬化させて形成しているので優れた
熱伝導性、電気絶縁性、柔軟性及び強度等を備えた放熱
性絶縁シートが低コスシで得る効果を有するのである。

又、本発明の放熱性絶縁シートにおいて、可撓性を有す
るエポキシ樹脂とその硬化剤を必須成分と・し、これに
熱伝導性を向上させる充填剤を配合してなるエポキシ樹
脂組成物を織布或いは不織布の少なくとも片面に塗布し
てシート化し、これを硬化させで形成した放熱性絶縁シ
ートは、引張り強度や引畿裂き強度が一層向上する効果
を有するのである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性を有するエポキシ樹脂とその硬化剤を必須
   成分とし、これに熱伝導性を向上させる充填剤を配合し
   てなるエポキシ樹脂組成物を、シート化し、これを硬化
   させた放熱性絶縁シート。
2. （２）請求項１記載のエポキシ樹脂組成物を織布或いは
   不織布の少なくとも片面に塗布してシート化し、これを
   硬化させた放熱性絶縁シート。