JPH0565347A - 異方性熱伝導シートの製法 - Google Patents
異方性熱伝導シートの製法Info
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- JPH0565347A JPH0565347A JP25438991A JP25438991A JPH0565347A JP H0565347 A JPH0565347 A JP H0565347A JP 25438991 A JP25438991 A JP 25438991A JP 25438991 A JP25438991 A JP 25438991A JP H0565347 A JPH0565347 A JP H0565347A
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- heat conductive
- conductive sheet
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Abstract
(57)【要約】
【構成】両者の誘電率が下記の不等式を満足する液状マ
トリツクス樹脂と熱伝導性フイラーを主成分とする異方
性熱伝導シート形成材料を調製し、この異方性熱伝導シ
ート形成材料をシート状に形成する際に、１ｋＶ／mm以
上の直流電圧を印加する。 Ε1 ＜Ε2 Ε1 ：液状マトリツクス樹脂の誘電率 Ε2 ：熱伝導性フイラーの誘電率 【効果】 得られる異方性熱伝導シート内の熱伝導性フ
イラーが厚み方向に配向し、しかも熱伝導性フイラーを
多量に用いることなく高熱伝導性が得られフレキシブル
性が損なわれない。
トリツクス樹脂と熱伝導性フイラーを主成分とする異方
性熱伝導シート形成材料を調製し、この異方性熱伝導シ
ート形成材料をシート状に形成する際に、１ｋＶ／mm以
上の直流電圧を印加する。 Ε1 ＜Ε2 Ε1 ：液状マトリツクス樹脂の誘電率 Ε2 ：熱伝導性フイラーの誘電率 【効果】 得られる異方性熱伝導シート内の熱伝導性フ
イラーが厚み方向に配向し、しかも熱伝導性フイラーを
多量に用いることなく高熱伝導性が得られフレキシブル
性が損なわれない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エレクトロニクス機
器に用いられる半導体装置，集積回路（ＬＳＩ），電気
機器，ソリツドステートリレー，トランス等の発熱部品
の放熱スペーサーに使用される異方性熱伝導シートの製
法に関するものである。
器に用いられる半導体装置，集積回路（ＬＳＩ），電気
機器，ソリツドステートリレー，トランス等の発熱部品
の放熱スペーサーに使用される異方性熱伝導シートの製
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、トランジスター，コンデンサ
ー等の電子・電気部品から使用時に生じる熱が原因で、
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シートを上記電
子・電気部品に密着し、さらに上記シートの他面に放熱
フインを取り付け、あるいは上記シートを金属ケースに
取り付け、上記シートを介して熱を放熱フインあるいは
金属ケースへ伝え放熱するという方法が採用されてい
る。このようなシートは、例えばマイカに放熱シリコ
ーングリスを塗布したもの、絶縁性に優れた窒化ボロ
ン（ＢＮ），粒状窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化ア
ルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ），グラフアイト，炭化珪素（ＳｉＣ）等をシリコー
ンゴムに高充填（例えばシリコーンゴム１００重量部に
対して２００重量部程度）した材料をシートにしたもの
の二つに大別される。
ー等の電子・電気部品から使用時に生じる熱が原因で、
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シートを上記電
子・電気部品に密着し、さらに上記シートの他面に放熱
フインを取り付け、あるいは上記シートを金属ケースに
取り付け、上記シートを介して熱を放熱フインあるいは
金属ケースへ伝え放熱するという方法が採用されてい
る。このようなシートは、例えばマイカに放熱シリコ
ーングリスを塗布したもの、絶縁性に優れた窒化ボロ
ン（ＢＮ），粒状窒化アルミニウム（ＡｌＮ），酸化ア
ルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ），グラフアイト，炭化珪素（ＳｉＣ）等をシリコー
ンゴムに高充填（例えばシリコーンゴム１００重量部に
対して２００重量部程度）した材料をシートにしたもの
の二つに大別される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
では、マイカシートの平滑性が無く、シリコーングリス
を塗布するため、作業が煩雑となり、シリコーングリー
スが洗浄工程で流失したり、長期使用により劣化等で放
熱の効力が消失してしまう。また、上記では、例えば
押出成形によつてシート状に形成すると、押出方向に沿
つて上記のような熱伝導性充填剤が配向するため、熱伝
導性は押出方向に沿つて良好であるが、厚み方向に対し
て低下する。また、高い熱伝導性を得るためには、熱伝
導性に優れたフイラーを、大量にマトリツクス樹脂に配
合し混合する必要があり、多量のフイラー配合の結果、
得られるシートのフレキシブル性が失われ、トランジス
タ等の部品にうまく沿わないという問題が生じる。
では、マイカシートの平滑性が無く、シリコーングリス
を塗布するため、作業が煩雑となり、シリコーングリー
スが洗浄工程で流失したり、長期使用により劣化等で放
熱の効力が消失してしまう。また、上記では、例えば
押出成形によつてシート状に形成すると、押出方向に沿
つて上記のような熱伝導性充填剤が配向するため、熱伝
導性は押出方向に沿つて良好であるが、厚み方向に対し
て低下する。また、高い熱伝導性を得るためには、熱伝
導性に優れたフイラーを、大量にマトリツクス樹脂に配
合し混合する必要があり、多量のフイラー配合の結果、
得られるシートのフレキシブル性が失われ、トランジス
タ等の部品にうまく沿わないという問題が生じる。
【０００４】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、シートの厚み方向にフイラーを配向させ、厚
み方向の熱伝導性に優れ、かつフレキシブル性に富んだ
異方性熱伝導シートの製法の提供をその目的とする。
たもので、シートの厚み方向にフイラーを配向させ、厚
み方向の熱伝導性に優れ、かつフレキシブル性に富んだ
異方性熱伝導シートの製法の提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の異方性熱伝導シートの製法は、液状マト
リツクス樹脂および熱伝導性フイラーを主成分とする異
方性熱伝導シート形成材料を調製し、上記異方性熱伝導
シート形成材料をシート状に形成して異方性熱伝導シー
トを得る方法であつて、上記液状マトリツクス樹脂の誘
電率Ε1 と熱伝導性フイラーの誘電率Ε2 とが下記の不
等式を満足し、また上記異方性熱伝導シートの形成時に
１ｋＶ／mm以上の直流電圧を印加するという構成をと
る。 Ε1 ＜Ε2
め、この発明の異方性熱伝導シートの製法は、液状マト
リツクス樹脂および熱伝導性フイラーを主成分とする異
方性熱伝導シート形成材料を調製し、上記異方性熱伝導
シート形成材料をシート状に形成して異方性熱伝導シー
トを得る方法であつて、上記液状マトリツクス樹脂の誘
電率Ε1 と熱伝導性フイラーの誘電率Ε2 とが下記の不
等式を満足し、また上記異方性熱伝導シートの形成時に
１ｋＶ／mm以上の直流電圧を印加するという構成をと
る。 Ε1 ＜Ε2
【０００６】
【作用】すなわち、この発明の異方性熱伝導シートの製
法は、両者の有する誘電率が上記の関係を満足する液状
マトリツクス樹脂と熱伝導性フイラーとを用いて、異方
性熱伝導シート形成材料を調製し、この異方性熱伝導シ
ート形成材料をシート状に形成する際に特定の値以上の
直流電圧を印加させる。このため、シート内の熱伝導性
フイラーが厚み方向に配向し、しかも熱伝導性フイラー
を多量に用いることなく厚み方向に高熱伝導性が得られ
シートのフレキシブル性が損なわれない。さらに、得ら
れるシートが、一方向には熱が良伝導性を有し、他方向
には熱の不良伝導性を有するものとなる。
法は、両者の有する誘電率が上記の関係を満足する液状
マトリツクス樹脂と熱伝導性フイラーとを用いて、異方
性熱伝導シート形成材料を調製し、この異方性熱伝導シ
ート形成材料をシート状に形成する際に特定の値以上の
直流電圧を印加させる。このため、シート内の熱伝導性
フイラーが厚み方向に配向し、しかも熱伝導性フイラー
を多量に用いることなく厚み方向に高熱伝導性が得られ
シートのフレキシブル性が損なわれない。さらに、得ら
れるシートが、一方向には熱が良伝導性を有し、他方向
には熱の不良伝導性を有するものとなる。
【０００７】なお、上記主成分とするとは、主成分のみ
からなる場合も含める趣旨である。
からなる場合も含める趣旨である。
【０００８】つぎに、この発明を詳しく説明する。
【０００９】この発明の異方性熱伝導性シートの製法に
は、液状マトリツクス樹脂と、熱伝導性フイラーとが用
いられる。
は、液状マトリツクス樹脂と、熱伝導性フイラーとが用
いられる。
【００１０】上記液状マトリツクス樹脂としては、液状
シリコーンゴム，半液状エポキシ樹脂等があげられる。
シリコーンゴム，半液状エポキシ樹脂等があげられる。
【００１１】上記熱伝導性フイラーとしては、窒化ボロ
ン（ＢＮ），グラフアイト等の板状フイラー、窒化アル
ミニウム，炭化珪素等の球状フイラー等があげられる。
上記窒化ボロンは、図３に示すように、結晶形状が六方
晶形の窒化ボロン１を用いるのが好ましい。これら熱伝
導性フイラーは単独でもしくは併せて用いられる。
ン（ＢＮ），グラフアイト等の板状フイラー、窒化アル
ミニウム，炭化珪素等の球状フイラー等があげられる。
上記窒化ボロンは、図３に示すように、結晶形状が六方
晶形の窒化ボロン１を用いるのが好ましい。これら熱伝
導性フイラーは単独でもしくは併せて用いられる。
【００１２】そして、上記液状マトリツクス樹脂の誘電
率Ε1 と熱伝導性フイラーの誘電率Ε2 とが下記の不等
式を満足する必要がある。
率Ε1 と熱伝導性フイラーの誘電率Ε2 とが下記の不等
式を満足する必要がある。
【００１３】Ε1 ＜Ε2
【００１４】すなわち、上記不等式を満足することで、
電圧を印加するとマトリツクス樹脂中の熱伝導性フイラ
ーが電極の＋，−方向に配列し、シートの厚み方向にお
ける対面に電極を配置することにより熱伝導性フイラー
がシートの厚み方向に配向するからである。
電圧を印加するとマトリツクス樹脂中の熱伝導性フイラ
ーが電極の＋，−方向に配列し、シートの厚み方向にお
ける対面に電極を配置することにより熱伝導性フイラー
がシートの厚み方向に配向するからである。
【００１５】上記各成分以外に、必要に応じてカツプリ
ング剤，Ｈ2 Ｏ，エチレングリコール等を選定し適宜配
合することにより、より効果的に熱伝導性フイラーの配
列を行うことができる。
ング剤，Ｈ2 Ｏ，エチレングリコール等を選定し適宜配
合することにより、より効果的に熱伝導性フイラーの配
列を行うことができる。
【００１６】この発明における異方性熱伝導性シート
は、例えばつぎのようにして製造される。すなわち、液
状マトリツクス樹脂に熱伝導性フイラーを混合し、異方
性熱伝導シート形成材料を作製する。ついで、シート状
加熱機に上記異方性熱伝導シート形成材料を充填し加熱
硬化させる。この際、異方性熱伝導シート形成材料に直
流電圧を印加する。このとき印加する電圧は、１ｋＶ／
mm以上に設定しなければならない。すなわち、直流電圧
が１ｋＶ／mm未満では熱伝導性フイラーが厚み方向に配
向されないからである。このような工程を経由すること
で、図１に示すように、マトリツクス樹脂硬化体５中に
熱伝導性フイラー（板状フイラー）６が厚み方向に一定
に配向された異方性熱伝導シートが製造される。また、
熱伝導性フイラーとして球状フイラー７を用い上記と同
様にした場合に得られる異方性熱伝導シートを図２に示
す。
は、例えばつぎのようにして製造される。すなわち、液
状マトリツクス樹脂に熱伝導性フイラーを混合し、異方
性熱伝導シート形成材料を作製する。ついで、シート状
加熱機に上記異方性熱伝導シート形成材料を充填し加熱
硬化させる。この際、異方性熱伝導シート形成材料に直
流電圧を印加する。このとき印加する電圧は、１ｋＶ／
mm以上に設定しなければならない。すなわち、直流電圧
が１ｋＶ／mm未満では熱伝導性フイラーが厚み方向に配
向されないからである。このような工程を経由すること
で、図１に示すように、マトリツクス樹脂硬化体５中に
熱伝導性フイラー（板状フイラー）６が厚み方向に一定
に配向された異方性熱伝導シートが製造される。また、
熱伝導性フイラーとして球状フイラー７を用い上記と同
様にした場合に得られる異方性熱伝導シートを図２に示
す。
【００１７】上記製法において、熱伝導性フイラーの配
合割合は、液状マトリツクス樹脂中５〜３０容積％の範
囲に設定することが好ましい。
合割合は、液状マトリツクス樹脂中５〜３０容積％の範
囲に設定することが好ましい。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、この発明の異方性熱伝導
シートの製法は、両者の有する誘電率が特定の関係を満
足する液状マトリツクス樹脂と熱伝導性フイラーとを用
いて、異方性熱伝導シート形成材料を調製し、この異方
性熱伝導シート形成材料をシート状に形成する際に特定
値以上の直流電圧を印加させる。このため、シート内の
熱伝導性フイラーが厚み方向に配向し、しかも熱伝導性
フイラーを多量に用いることなく高熱伝導性が得られシ
ートのフレキシブル性が損なわれない。したがつて、得
られる異方性熱伝導シートは、電子・電気部品等の発熱
部品の放熱スペーサーとして最適であり、これを用いる
ことにより効果的に熱を放熱フインあるいは金属ケース
等に伝え放熱することができる。
シートの製法は、両者の有する誘電率が特定の関係を満
足する液状マトリツクス樹脂と熱伝導性フイラーとを用
いて、異方性熱伝導シート形成材料を調製し、この異方
性熱伝導シート形成材料をシート状に形成する際に特定
値以上の直流電圧を印加させる。このため、シート内の
熱伝導性フイラーが厚み方向に配向し、しかも熱伝導性
フイラーを多量に用いることなく高熱伝導性が得られシ
ートのフレキシブル性が損なわれない。したがつて、得
られる異方性熱伝導シートは、電子・電気部品等の発熱
部品の放熱スペーサーとして最適であり、これを用いる
ことにより効果的に熱を放熱フインあるいは金属ケース
等に伝え放熱することができる。
【００１９】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
明する。
【００２０】
【実施例１】粘度１０ポイズで誘電率２．８の液状シリ
コーンゴム（東芝シリコーン社製，３０３３）に誘電率
１０の酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）（昭和電工社
製，Ａ３Ｏ）を３６容積％（対シリコーンゴム）混合し
た。これを、シート形状に加熱硬化させるシート製造機
に充填し、温度１４０〜１７０℃で加熱硬化させた。こ
の硬化時に、５ｋＶ／mmの直流電圧を印加させることに
より目的の異方性熱伝導シートを作製した。
コーンゴム（東芝シリコーン社製，３０３３）に誘電率
１０の酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）（昭和電工社
製，Ａ３Ｏ）を３６容積％（対シリコーンゴム）混合し
た。これを、シート形状に加熱硬化させるシート製造機
に充填し、温度１４０〜１７０℃で加熱硬化させた。こ
の硬化時に、５ｋＶ／mmの直流電圧を印加させることに
より目的の異方性熱伝導シートを作製した。
【００２１】
【実施例２】印加した直流電圧を１０ｋＶ／mmに変え
た。それ以外は実施例１と同様にして異方性熱伝導シー
トを作製した。
た。それ以外は実施例１と同様にして異方性熱伝導シー
トを作製した。
【００２２】
【実施例３】粘度１０ポイズの液状シリコーンゴム（東
芝シリコーン社製，３０３３）に長軸長さ１０〜１８μ
ｍの窒化ボロン（Ａ）と炭化珪素（Ｂ）の混合物（容積
比Ａ／Ｂ＝２／１、誘電率１３）を１８容積％（対シリ
コーンゴム）混合した。これを、シート形状に加熱硬化
させるシート製造機に充填し、温度１４０〜１７０℃で
加熱硬化させた。この硬化時に、５ｋＶ／mmの直流電圧
を印加させることにより目的の異方性熱伝導シートを作
製した。
芝シリコーン社製，３０３３）に長軸長さ１０〜１８μ
ｍの窒化ボロン（Ａ）と炭化珪素（Ｂ）の混合物（容積
比Ａ／Ｂ＝２／１、誘電率１３）を１８容積％（対シリ
コーンゴム）混合した。これを、シート形状に加熱硬化
させるシート製造機に充填し、温度１４０〜１７０℃で
加熱硬化させた。この硬化時に、５ｋＶ／mmの直流電圧
を印加させることにより目的の異方性熱伝導シートを作
製した。
【００２３】
【実施例４】印加した直流電圧を１０ｋＶ／mmに変え
た。それ以外は実施例３と同様にして異方性熱伝導シー
トを作製した。
た。それ以外は実施例３と同様にして異方性熱伝導シー
トを作製した。
【００２４】
【実施例５】液状シリコーンゴムに代えて粘度２０ポイ
ズで誘電率４．５のエポキシ樹脂を用いた。それ以外は
実施例１と同様にして目的の異方性熱伝導シートを作製
した。
ズで誘電率４．５のエポキシ樹脂を用いた。それ以外は
実施例１と同様にして目的の異方性熱伝導シートを作製
した。
【００２５】
【比較例１】直流電圧を印加しなかつた。それ以外は実
施例１と同様にして熱伝導シートを作製した。
施例１と同様にして熱伝導シートを作製した。
【００２６】
【比較例２】直流電圧を印加しなかつた。それ以外は実
施例３と同様にして熱伝導シートを作製した。
施例３と同様にして熱伝導シートを作製した。
【００２７】このようにして得られた実施例品および比
較例品の熱抵抗率を測定し下記の表１に示した。上記熱
抵抗率は、ＴＯ−３型トランジスタの裏面に実施例品お
よび比較例品のシートを貼付し、さらにこのシート面に
放熱フインを取り付けた。ついで、電力を印加（２０
Ｗ）してトランジスタ温度，放熱フイン温度を測定し
た。そして、下記の式により熱抵抗率を算出した。
較例品の熱抵抗率を測定し下記の表１に示した。上記熱
抵抗率は、ＴＯ−３型トランジスタの裏面に実施例品お
よび比較例品のシートを貼付し、さらにこのシート面に
放熱フインを取り付けた。ついで、電力を印加（２０
Ｗ）してトランジスタ温度，放熱フイン温度を測定し
た。そして、下記の式により熱抵抗率を算出した。
【００２８】熱抵抗率（℃／Ｗ）＝（トランジスタ温度
−放熱フイン温度）／消費電力
−放熱フイン温度）／消費電力
【００２９】
【表１】
【００３０】上記表１の結果から、実施例品は比較例品
に比べて熱抵抗率が小さい。このことから、実施例品は
厚み方向に熱伝導性フイラーが配向しており、トランジ
スタの発生した熱を効果的に放熱フインに伝え放熱して
いることがわかる。
に比べて熱抵抗率が小さい。このことから、実施例品は
厚み方向に熱伝導性フイラーが配向しており、トランジ
スタの発生した熱を効果的に放熱フインに伝え放熱して
いることがわかる。
【図１】この発明の異方性熱伝導シートの製法により得
られた異方性熱伝導シートの熱伝導性フイラーの配向状
態を示す模式図である。
られた異方性熱伝導シートの熱伝導性フイラーの配向状
態を示す模式図である。
【図２】この発明の異方性熱伝導シートの製法により得
られた異方性熱伝導シートの熱伝導性フイラーの配向状
態を示す模式図である。
られた異方性熱伝導シートの熱伝導性フイラーの配向状
態を示す模式図である。
【図３】窒化ボロンの結晶形状を示す模式図である。
５ マトリツクス樹脂硬化体 ６ 熱伝導性フイラー
Claims (1)
- 【請求項１】 液状マトリツクス樹脂および熱伝導性フ
イラーを主成分とする異方性熱伝導シート形成材料を調
製し、上記異方性熱伝導シート形成材料をシート状に形
成して異方性熱伝導シートを得る方法であつて、上記液
状マトリツクス樹脂の誘電率Ε1 と熱伝導性フイラーの
誘電率Ε2 とが下記の不等式を満足し、また上記異方性
熱伝導シートの形成時に１ｋＶ／mm以上の直流電圧を印
加することを特徴とする異方性熱伝導シートの製法。 Ε1 ＜Ε2
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25438991A JPH0565347A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 異方性熱伝導シートの製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25438991A JPH0565347A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 異方性熱伝導シートの製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0565347A true JPH0565347A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=17264301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25438991A Pending JPH0565347A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 異方性熱伝導シートの製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0565347A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0969333A1 (en) * | 1998-06-29 | 2000-01-05 | Xerox Corporation | Heated fuser member with elastomer and anisotropic filler coating |
| US6548152B2 (en) * | 1996-10-09 | 2003-04-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sheet for a thermal conductive substrate, a method for manufacturing the same, a thermal conductive substrate using the sheet and a method for manufacturing the same |
| JP2020196892A (ja) * | 2020-08-04 | 2020-12-10 | 積水化学工業株式会社 | 熱伝導シート |
| US11456229B2 (en) | 2017-07-24 | 2022-09-27 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Thermally conductive sheet |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP25438991A patent/JPH0565347A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6548152B2 (en) * | 1996-10-09 | 2003-04-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sheet for a thermal conductive substrate, a method for manufacturing the same, a thermal conductive substrate using the sheet and a method for manufacturing the same |
| US6863962B2 (en) | 1996-10-09 | 2005-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sheet for a thermal conductive substrate, a method for manufacturing the same, a thermal conductive substrate using the sheet and a method for manufacturing the same |
| EP0969333A1 (en) * | 1998-06-29 | 2000-01-05 | Xerox Corporation | Heated fuser member with elastomer and anisotropic filler coating |
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| JP2020196892A (ja) * | 2020-08-04 | 2020-12-10 | 積水化学工業株式会社 | 熱伝導シート |
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