JPH03200397A

JPH03200397A - 放熱シート

Info

Publication number: JPH03200397A
Application number: JP34305389A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Inoue; 井上　一雄; Kiyoaki Kamiya; 神谷　清秋; Noboru Saito; 昇斉藤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1991-09-02
Also published as: JPH0570317B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、トランジスター、コンデンサー等の電子・
電気部品に用いられる放熱シートに関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、使用時にトランジスター、コンデンサー等の
電子・電気部品から生じる熱が原因で、上記電子・電気
部品の寿命が短くなることから、この対策として熱伝導
性および密着性に優れた放熱シートを上記電子・電気部
品に接着し、さらに上記放熱シートの他面に放熱フィン
を取り付け、放熱シートを介して熱を放熱フィンへ伝え
放熱するという方法が採用されている。上記放熱シート
は、通常、シリコーンゴムと、熱伝導性フィラーとを用
いてシート状に形成することにより得られる。上記熱伝
導性フィラーとしては、例えば板状結晶を有する窒化ホ
ウ素が用いられ、なかでも特定範囲の粒径の窒化ホウ素
を適正な配合割合で上記シリコーンゴムに配合して用い
られている。そして、上記放熱シートは、通常、上記原
料を用いて例えばつぎのようにして作製される。すなわ
ち、シリコーンゴムと熱伝導性フィラーの窒化ホウ素と
を配合、混合して通常のゴム材料と同様に口−ル、カレ
ンダー、押出機等によりシート状に成形しプレスして加
硫することにより作製される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記製法により作製された放熱シートは
厚み方向の放熱性があまり良くない。本発明者らは、そ
の原因について研究を重ねた結果、それがつぎのような
現象によることを見出した。すなわち、上記放熱シート
では、いずれも、配合原料の熱伝導性フィラーが、第４
図に示すように、得られる放熱シートｌａの長手方向に
それ自体の長軸を合わせた状態で配向している。そして
、このように熱伝導性フィラー３ａが配向すると、熱伝
導性フィラー３ａが相互に接触して、いわば放熱シー）
１ａの長手方向に連続したかのような状態となり、放熱
シー）１ａの長手方向には熱が伝達されやすくなるが、
逆に厚み方向（矢印Ｃ方向）には熱が伝達し難くなる。

その結果、上記放熱シートｌａを電子・電気部品に接着
して用いても、発生した熱が放熱シー）１ａに重ねて配
設される放熱フィンまで効果的に伝達されず、電子・電
気部品の長寿命化効果が得られなくなる。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、長
さ方向および厚み方向の双方の熱伝導性に優れた放熱シ
ートの提供をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発吋液熱シートは、マ
トリックス樹脂中に、板状熱伝導性フィラーと粒状熱伝
導性フィラーの２種類の熱伝導性フィラーが分布してい
る放熱シートであって、上記板状熱伝導性フィラーが、
それ自体の板面を放熱シートの長手方向に沿わせた状態
で放熱シートの長手方向に略層状でかつ厚み方向に多段
状に分布し、上記粒状熱伝導性フィラーが、多段状に分
布した上記板状熱伝導性フィラーの層間を中心に分配し
ているという構成をとる。

〔作用〕

すなわち、この発明の放熱シートは、熱伝導性フィラー
として板状結晶を有するものと粒状結晶を有するものの
２種類の熱伝導性フィラーを含み、かつマトリックス樹
脂を含有する成形材料を用い、これをシート状に押出成
形することにより得られる。このため、このようにして
得られたこの発明の放熱シートでは、マトリックス樹脂
の流動によって、マトリックス樹脂中に、上記板状熱伝
導性フィラーが、それ自体の板面を放熱シートの長手方
向に沿わせた状態で放熱シートの長手方向に配向するよ
うになる。そして、この板状熱伝導性フィラーの配向は
、放熱シートの長手方向に略層状でかつ厚み方向に多段
状になる。一方、上記粒状熱伝導性フィラーは、上記押
出成形時に多段状に分布した上記板状熱伝導性フィラー
の層間を中心に層内の板状熱伝導性フィラー間にも分散
される。したがって、熱は、略層状で、かつ多段状に配
向した板状熱伝導性フィラー間を、その層間を中心に分
散する粒状熱伝導性フィラーを介して伝わり、それによ
って放熱シートの厚み方向に効果的に伝達される。した
がって、本発明の放熱シートを電子・電気部品に用いる
と発生する熱が効果的に放出され、前記電子・電気部品
の長寿命化を実現できる。

つぎに、この発明の詳細な説明する。

この発明の放熱シートは、マトリックス樹脂と板状熱伝
導性フィラーと、粒状熱伝導性フィラーの２種類の熱伝
導性フィラーとを用いてシート状に成形することにより
得られる。

上記マトリックス樹脂としては、シリコーンゴム等の合
成ゴム、ポリオレフィン系エラストマー、ポリアミド、
ポリイミド等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエス
テル等の熱硬化性樹脂等があげられる。

また、上記板状熱伝導性フィラーとしては、結晶が平板
形状を有する窒化ボロンが好適な例としてあげられる。

上記窒化ボロンとしては、第３図に示すように、結晶形
状が六方晶形の窒化ボロン１２を用いるのが好ましい。

このような窒化ボロン１２としては、特に、その厚みｂ
と長袖長さａの比がａ　／　ｂ　−２０〜１００のもの
を用いるのが好適である。そして、上記長軸長さａとし
ては、１０〜５００μｍのものを用いるのが好適である
。

また、上記粒状熱伝導性フィラーとしては、窒化アルミ
ニウム、窒化ケイ素、アルミナ等があげられ、なかでも
窒化アルミニウムが好適に用いられる。そして、上記粒
状熱伝導性フィラーの粒径としては、１５〜１５０μｍ
の範囲の造粒状、粉末状のものを用いるのが好ましい。

このような板状熱伝導性フィラー（Ａ）と粒状熱伝導性
フィラー（Ｂ）の相互の配合割合は、容量比でＡ／Ｂ＝
９０／１０〜４０７６０の範囲に設定することが好適で
ある。

さらに、上記マトリックス樹脂と２種類の熱伝導性フィ
ラー（Ａ十Ｂ）の配合割合は、通常、マトリックス樹脂
１００重量部（以下「部」と略す）に対して上記２種類
の熱伝導性フィラー（Ａ＋Ｂ）を１５０〜５００部の割
合範囲に設定するのが好適である。

また、この発明の放熱シートの成形材料には、上記マト
リックス樹脂、板状熱伝導性フィラーおよび粒状熱伝導
性フィラーに、必要に応じて硬化剤、加工助剤等その他
の添加剤を適宜配合することができる。

この発明の放熱シートは、上記原料を用いて例えばつぎ
のようにして製造することができる。すなわち、まず、
上記各成分原料（マトリックス樹脂、板状熱伝導性フィ
ラー、粒状熱伝導性フィラー）を配合し混練してシート
成形材料を作製する。そして、このシート成形材料を押
出成形機に投入し、第２図に示すように、押出成形機の
板状開口５から矢印Ｂ方向に押出成形する。そして、押
し出されたシート成形用弾性体１１を所定長さにスライ
スし、このスライスしたシート成形用弾性体１１を厚み
方向にプレスして加硫することにより製造することがで
きる。なお、この発明の放熱シートは、上記の方法以外
に、ロール、カレンダーによりシート　スラリー状に分
出したものを適宜のサイズにカットし、加硫することに
より製造することもできる。

このようにして得られる放熱シート１は、第１図（ａ）
に示すように、マトリックス樹脂２中に、板状熱伝導性
フィラー３が、この板面が放熱シート１の長手方向に沿
わせた状態で放熱シート１の長手方向に層状でかつ厚み
方向に多段状に分布し、さらに粒状熱伝導性フィラー４
が上記板状熱伝導性フィラー３の層間を中心に分配され
ているため、熱は矢印Ａ方向に板状熱伝導性フィラー３
および粒状熱伝導性フィラー４を伝わり効果的に伝導さ
れる。なお、本発明の放熱シートでは、板状熱伝導性フ
ィラー３が、第１図（ｂ）に示すように略層状に分布し
、粒状熱伝導性フィラー４がその板状熱伝導性フィラー
３の層間に分配している状態もあげられるが、このよう
な分布状態の放熱シートであっても熱伝導性という効果
において上記分布状態（第１図（ａ））と同様の効果が
得られる。

〔発明の効果］以上のように、この発明の放熱シートは、熱伝導性フィ
ラーとして板状結晶を有するものと粒状結晶を有するも
のの２種類の熱伝導性フィラーを含み、かつマトリック
ス樹脂を含有する成形材料を用い、これをシート状に成
形することにより得られる。このため、この発明の放熱
シートは、マトリックス樹脂の流動によって、マトリッ
クス樹脂中に、上記板状熱伝導性フィラーが、それ自体
の板面を放熱シートの長手方向に沿わせた状態で放熱シ
ートの長手方向に配向するようになる。そして、この板
状熱伝導性フィラーの配向は、放熱シートの長手方向に
略層状でかつ厚み方向に多段状になる。一方、上記粒状
熱伝導性フィラーは、上記押出成形時に多段状に分布し
た上記板状熱伝導性フィラーの層間を中心に層内の板状
熱伝導性フィラー間にも分散される。したがって、熱は
、略層状で、かつ多段状に配向した板状熱伝導性フィラ
ー間を、その層間を中心に分散する粒状熱伝導性フィラ
ーを介して伝わり、それによって放熱シートの厚み方向
に効果的に伝達され優れた熱伝導性を有している。この
ように、本発明の放熱シートの片面を電子・電気部品に
接着して用いると、上記電子・電気部品から発生した熱
がこの放熱シートを通過し、他面に重ねて配設された放
熱フィンから効果的に放出される。このため、このよう
な電子・電気部品を用いた製品の長寿命化が実現される
。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜４、比較例〕下記の第１表に示す各原料を同表に示す割合で配合し混
練してシート成形材料を作製した。なお、熱伝導性フィ
ラーの配合量は、シリコーンゴム１００部に対して窒化
ボロン１７０部を基準として容積比（シリコーンゴム／
熱伝導性フィラー）を一定にした。

（以下余白）＊１　：　１０〜１５μｍの大きさのものを用いた。

＊２：粒径１５〜２０μｍのものを用いた。

＊３：粒径３μｍのものを用いた。

＊４：２．５−ジメチル−２，５−ジターシャルブチル
バーオキシヘキサンを用いた。

そして、上記シート成形材料をロールにより、所定厚み
に分出することによりシート成形用弾性体を得た。つぎ
に、このシート成形用弾性体を適宜の長さにカットし、
厚み方向に圧力１５０ｋｇ／ｃｆ　（ゲージ圧）でプレ
スして加硫（条件：１７０’ＣＸ　１５分）することに
より目的とする放熱シートを得た。

以上のようにして得られた実施別品および比較別品のそ
れぞれの厚み方向の熱伝導率および熱抵抗を測定し熱伝
導性を評価した。その結果を下記の第２表に示した。

る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の放熱シート内に配合されてい
る２種類の熱伝導性フィラーの配向状態の一例を示す模
式図、第１図（ｂ）はこの発明の放熱シート内の板状熱
伝導性フィラーの配向状態の他の例を示す模式図、第２
図はこの発明の放熱シートの製作状態の一例を示す状態
図、第３図は窒化ボロンの結晶形状を示す模式図、第４
図は従来の放熱シート内に配合されている熱伝導性フィ
ラーの配向状態を示す模式図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マトリックス樹脂中に、板状熱伝導性フィラーと
粒状熱伝導性フィラーの２種類の熱伝導性フィラーが分
布している放熱シートであつて、上記板状熱伝導性フィ
ラーが、それ自体の板面を放熱シートの長手方向に沿わ
せた状態で放熱シートの長手方向に略層状でかつ厚み方
向に多段状に分布し、上記粒状熱伝導性フィラーが、多
段状に分布した上記板状熱伝導性フィラーの層間を中心
に分配していることを特徴とする放熱シート。
（２）板状熱伝導性フィラーが窒化ボロンであり、粒状
熱伝導性フィラーが窒化アルミである請求項（１）記載
の放熱シート。