JPH11204705A - 放熱用シート - Google Patents

放熱用シート

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JPH11204705A
JPH11204705A JP10008131A JP813198A JPH11204705A JP H11204705 A JPH11204705 A JP H11204705A JP 10008131 A JP10008131 A JP 10008131A JP 813198 A JP813198 A JP 813198A JP H11204705 A JPH11204705 A JP H11204705A
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JP
Japan
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rubber
cooled
heat sink
metal layer
soft metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP10008131A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Kimura
直樹 木村
Jun Niekawa
潤 贄川
Toshio Miyahara
利雄 宮原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品とヒートシンクとを熱抵抗低く接続
することができる放熱様シートを提供すること。 【解決手段】 軟質金属層とそれの片面または両面に設
けられたゴム層とを有する放熱用シート。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は各種電子・電気機器
に搭載される電気部品の冷却において、主にその電子部
品とヒートシンクとの接続等に用いられる放熱用シート
に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピューター等に代表される各種電子
・電気機器に搭載されている半導体素子等の冷却の問題
は、近年、重要課題として注目されてきている。このよ
うな冷却が必要な半導体素子等の冷却方法として、それ
が搭載される機器筐体にファンを取り付け、その機器筐
体内の空気を冷却する方法や、その冷却すべき半導体素
子等に冷却体(ヒートシンク)を取り付けて冷却する方
法等が代表的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】冷却すべき半導体素子
等の部品(以下、被冷却部品と呼ぶことにする)にヒー
トシンクを取り付ける場合、その被冷却部品とヒートシ
ンクとの間の熱的接続性が低いと十分な冷却性能が得ら
れない。通常、被冷却部品にヒートシンクを単に接触さ
せているだけでは、その部分の接触抵抗が大き過ぎ、従
って十分な冷却が実現しにくい。
【0004】被冷却部品とヒートシンクとを半田接合等
により接合すれば、単にこれらを接触させた場合に比べ
大幅に熱抵抗小さく接続することができる。しかし、被
冷却部品とヒートシンクの熱膨張率の相違が大きいと、
その熱的整合性の問題が生ずる。具体的には、ヒートシ
ンクとしては、通常熱伝導性に優れるアルミニウム材等
が好適に適用される場合が多いが、被冷却部品である半
導体素子はそれより大幅に熱膨張率が小さい場合が多い
から、大きな反りの発生や、接合部での剥離の発生等の
問題が生じることが多いのである。
【0005】そこで被冷却部品とヒートシンクとの間に
シリコーングリス等を挟んで接触させる方法が広く用い
られている。シリコーングリス等を介在させることで、
被冷却部品とヒートシンクとを単に接触させた場合に比
べ、その接触部の抵抗値が小さくなる。また、被冷却部
品とヒートシンクとを半田接合するような場合と異な
り、これらの熱膨張の差をシリコーングリスが吸収し、
反り等の問題が抑制される。
【0006】しかしながら、それでもシリコーングリス
等の物質の熱伝導率はヒートシンクを構成する金属材に
比べ格段に低い場合が多いから、より一層の冷却性能の
向上は容易ではなかった。近年は半導体素子等の電子部
品の冷却がより一層要求されてきており、そのためによ
り接触抵抗を低減させることが求められている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えばヒート
シンクと被冷却部品との間に配置する放熱用シートであ
り、軟性金属層とそれの片面または両面に被覆されたゴ
ム層とを備えているものである。その軟質金属層が引張
強さ100N/mm2 以下の材質のものであると望まし
い。前記軟質金属層としてアルミニウム材または銅材で
構成されたものであると実用的である。アルミニウム材
の場合、純度99.99%以上のものを用いると良い。
【0008】本発明では、特に前記ゴム層として、アク
リルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムから選
ばれるゴムまたはこれらのブレンドゴムに、疎水化され
た酸化マグネシウム粉末が50〜85重量%混合されて
なるゴム組成物で構成する場合を提案する。
【0009】更にそのゴム組成物に含水珪酸マグネシウ
ム質粘土鉱物が1〜10重量%配合されていると望まし
い。或いは、前記ゴム組成物に更に融点40〜90℃の
有機化合物が2〜20重量%配合されていると良い。含
水珪酸マグネシウム質粘土鉱物と融点40〜90℃の前
記有機化合物とは、その両方を配合しても良い。
【0010】また本発明の放熱用シートとして、上述の
構成に、更に少なくとも片面に粘着剤を被覆した場合も
ある。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の放熱シートは、例えばヒ
ートシンクと被冷却部品との間に配置して、これらの熱
的接続性を高める機能を奏する。そうすることで、単に
ヒートシンクと被冷却部品とを接触させた場合に比べ、
これらの間の接触抵抗を格段に低下させることが可能に
なる。
【0012】また、本発明の放熱用シートを用いれば、
ヒートシンクと被冷却部品とを半田付け等により接合し
なくても、低い接触抵抗でこれらを接続することが可能
になる。従ってヒートシンクと被冷却部品とを半田付け
等により接合してしまった場合において生ずる、ヒート
シンクと被冷却部品との熱膨張率の大きな差異に起因す
る問題を防ぐことができる。つまりヒートシンクと被冷
却部品との熱膨張率の大きな差異に起因する問題、例え
ば大きな反りの発生等の問題を改善することができる。
【0013】本発明の放熱用シートは、軟性金属層とそ
れの片面または両面に被覆されたゴム層とを備えている
ものであるので、そのシートは高い柔軟性を有してい
る。また単にゴムやゴム組成物をシート状に成形したも
のと異なり、ちぎれたりしにくく高い強度が実現してい
る。このように本発明の放熱用シートは、所定の位置に
セットする際等において、破れたり、しわが生じたりし
にくくなっている。このため、そのシートをヒートシン
クと被冷却部品との間に挟む作業等において、その作業
はより簡便になる。
【0014】また軟性金属層は柔らかいため、本発明の
放熱用シートはヒートシンクと被冷却部品との間に挟ん
だ際、ヒートシンクや被冷却部品の表面の大小の凹凸に
対し追随性に優れている。このためヒートシンクと被冷
却部品との高い熱的接続が実現しうる。従って冷却すべ
き電子部品等の被冷却部品の冷却効果が高まる。
【0015】本発明において軟性金属層の材質は特に限
定されないが、引張強さ100N/mm2 以下の材質の
ものを用いると効果的である。例えばアルミニウム材ま
たは銅材製の軟質金属層を用いると実用的である。アル
ミニウム材の場合、純度99.99%以上のものを用い
ると良い。
【0016】一方ゴム層であるが、特に好ましい場合と
して、アクリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレン
ゴムから選ばれるゴムまたはこれらのブレンドゴムに、
疎水化された酸化マグネシウム粉末が50〜85重量%
混合されてなるゴム組成物で構成するゴム層を挙げる。
一般にゴムに混合するフィラー(金属酸化物等の粒子や
繊維)の量を高める程、そのゴム組成物は硬くなる傾向
にある。しかし、酸化マグネシウム粒子は、ゴムに混合
するフィラーの代表例である酸化アルミニウム粒子に比
べ軟らかく、従って同程度の混合量でも、ゴム組成物の
硬度を低く抑えることが可能になる。また疎水化された
酸化マグネシウム粒子は酸化アルミニウム粒子より熱伝
導性が高いから、例え同程度の混合量でも、酸化アルミ
ニウム粒子を混合する場合に比べゴム組成物の熱伝導性
は高くなる。
【0017】従って、疎水化された酸化マグネシウム粒
子を用いれば、酸化アルミニウム粒子を用いた場合に比
べ、硬度を低く抑えつつ、熱伝導性に非常に優れる放熱
用シートが実現する。この酸化マグネシウム粉末の混合
量は、ゴム組成物の50〜85重量%が熱伝導性および
硬度の観点で望ましい。50重量%未満では、熱伝導率
が低く、また85重量%を超えると、ゴム組成物の硬度
が高くなり過ぎて、被冷却部品やヒートシンクとの密着
性が低下するからである。
【0018】本発明においては、アクリルゴム(アクリ
ル酸エステルを主成分とする合成ゴム)、ブチルゴム、
エチレンプロピレンゴムから選ばれるゴムまたはこれら
のブレンドゴムに、疎水化された酸化マグネシウム粉末
を混合する他に、更に含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物
を1〜10重量%配合しても良い。含水珪酸マグネシウ
ム質粘土鉱物を適量配合することでゴム組成物の耐熱性
を高めることができる。その配合量は1〜10重量%が
望ましい。1重量%未満ではその効果が乏しく、一方、
10重量%を超えると、耐熱性の向上の効果は飽和する
上、熱伝導率の低下や硬度の向上を招き望ましくないか
らである。特に好ましい含水珪酸マグネシウム質粘土鉱
物の配合量は3〜7重量%である。
【0019】また、更に融点40〜90℃の有機化合物
を2〜20重量%配合することで、冷却すべき被冷却部
品の熱を受けて、その有機化合物が軟化し、放熱用シー
トと被冷却部品またはヒートシンクとの接触面における
微小な凹凸を埋めるような効果が期待できる。この結
果、放熱用シートと被冷却部品との熱的接続性が一層高
まり、より優れた冷却性能が実現する。融点40〜90
℃の有機化合物として、パラフィンワックス、マイクロ
クリスタリンワックス等の滑剤、クマロン樹脂、ポリテ
ルペン樹脂等の粘着剤、その他低分子量の樹脂等が適用
できる。その配合量は2重量%未満ではその効果が乏し
く、一方、20重量%を超えると、その軟化流動性が大
きくなりすぎて、耐熱性が低下してしまう。
【0020】ところで、被冷却部品の放熱用シートとの
接触面はなるべく表面平滑であることが望ましいが、被
冷却部品の表面の平滑さはその部品によって様々であ
る。被冷却部品の表面の微小な凹凸が非常に細かい間隔
で存在する場合、放熱用シートがその被冷却部品の表面
の微小な凹凸に追随せず、従って、放熱用シートと被冷
却部品の間の熱抵抗が高まってしまう。
【0021】本発明の放熱用シートの場合、軟質金属層
が非常に柔軟であるため、被冷却部品の表面の微小な凹
凸に対する追随性に優れたものになる。一例として、7
0μm程度の厚さの純Al箔(純度99.99%)を軟
質金属箔として、アクリルゴム中に微小なMgO粒子を
混合したゴム層(厚さ30μm程度)とした本発明の放
熱用シートと、上記軟質金属層に替えて、70μm程度
の厚さの軟質でないAl合金の箔を適用した比較用の放
熱用シートを用いて、表面の微小凹凸が間隔100μm
程度で高さが平均5μm程度の被冷却部品との接触追随
性について調べた。
【0022】上記本発明の放熱用シートと上記比較用の
放熱用シートを、被冷却部品に押し付けて接触させ(接
触面の大きさは110mm×127mm)、これらの間
の熱抵抗を測定した結果、本発明の放熱用シートでは、
0.0152℃/W、比較用の放熱シートでは、0.0
093℃/Wとなった。明らかに本発明の放熱用シート
が優れた追随性を有していることが判る。尚、被冷却部
品との追随性に優れるということは、ヒートシンクに本
発明の放熱用シートを接触させた場合でも、そのヒート
シンクとの追随性に優れる、ということは同様である。
従って、被冷却部品とヒートシンクとを優れた熱的接続
性で接続することが可能になる。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の放熱用シ
ートは冷却すべき電子部品等やヒートシンクに接触させ
た際の追随性に優れ、電子部品等とヒートシンクとの優
れた熱的接続を実現させることができるものである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軟性金属層とそれの片面または両面に設
    けられたゴム層とを備えた放熱用シート。
  2. 【請求項2】 前記軟質金属層が引張強さ100N/m
    2 以下の材質である、請求項1記載の放熱用シート。
  3. 【請求項3】 前記軟質金属層がアルミニウム材または
    銅材で構成されている、請求項1または2記載の放熱用
    シート。
  4. 【請求項4】 前記軟質金属層が純度99.99%以上
    の純Alで構成されている請求項1または2記載の放熱
    用シート。
  5. 【請求項5】前記ゴム層が、アクリルゴム、ブチルゴ
    ム、エチレンプロピレンゴムから選ばれるゴムまたはこ
    れらのブレンドゴムに、疎水化された酸化マグネシウム
    粉末が50〜85重量%混合されてなるゴム組成物で構
    成されている、請求項1〜4のいずれかに記載の放熱用
    シート。
  6. 【請求項6】 前記ゴム組成物に更に含水珪酸マグネシ
    ウム質粘土鉱物が1〜10重量%配合されている、請求
    項5に記載の放熱用シート。
  7. 【請求項7】 前記ゴム組成物に更に融点40〜90℃
    の有機化合物が2〜20重量%配合されている請求項
    5、6のいずれかに記載の放熱用シート。
  8. 【請求項8】 少なくとも片面側の前記ゴム層の表面に
    粘着剤が被覆されている、請求項1〜7のいずれかに記
    載の放熱用シート。
JP10008131A 1997-06-04 1998-01-20 放熱用シート Pending JPH11204705A (ja)

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TW087108706A TW593551B (en) 1997-06-04 1998-06-03 Heat-conductive rubber composition material and heat-conductive rubber sheet
US09/089,564 US6211276B1 (en) 1997-06-04 1998-06-03 Heat-conductive rubber composition material and heat-conductive rubber sheet
US09/597,037 US6338898B1 (en) 1997-06-04 2000-06-20 Heat-conductive rubber composition material and heat-conductive rubber sheet

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JP (1) JPH11204705A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002305271A (ja) * 2001-04-06 2002-10-18 Shin Etsu Chem Co Ltd 電子部品の放熱構造体及びそれに用いる放熱シート
JP2021013000A (ja) * 2019-07-09 2021-02-04 日本ゼオン株式会社 電子デバイスの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002305271A (ja) * 2001-04-06 2002-10-18 Shin Etsu Chem Co Ltd 電子部品の放熱構造体及びそれに用いる放熱シート
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