JPH11307698A - 放熱スペーサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高柔軟性でかつ高熱伝導性の放熱スペーサーを
提供すること。 【解決手段】平均粒子径０．３〜１μｍの酸化亜鉛粉
末：平均粒子径１０〜５０μｍのアルミナ及び／又はマ
グネシアの酸化物粉末の体積比が０．５：９．５〜３：
７である熱伝導性フィラー４０〜６０体積％と、付加重
合型液状シリコーン固化物６０〜４０体積％とを含み、
熱伝導率２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、アスカーＣ硬度５０以下で
あることを特徴とする放熱スペーサー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高柔軟性を有し、
電子機器に組み込んでも発熱性電子部品に対する負荷の
小さい放熱スペーサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ、サイリスタ等の発熱性電
子部品においては、使用時に発生する熱の除熱が重要な
課題となっている。従来、その除熱は、発熱性電子部品
を電気絶縁性の熱伝導性シートを介して放熱フィンや金
属板に取り付けることによって行われており、その熱伝
導性シートとしてはシリコーンゴムに窒化ほう素、アル
ミナ等の熱伝導性フィラーの充填された放熱シートが主
に使用されている。

【０００３】一方、最近の電子機器の高密度化、小型軽
量化に伴い、放熱フィン等を取り付けるスペースがない
場合や、電子機器が密閉されていて放熱フィンから外部
への放熱が困難な場合においては、発熱性電子部品から
発生した熱を電子機器のケース等から直接伝熱する方式
がとられている。この方式においては、発熱性電子部品
とケースの間のスペースを埋めるだけの厚みを有する高
柔軟性放熱スペーサーが用いられている。また、ＩＣ化
やＬＳＩ化された発熱性電子部品がプリント基板に実装
されている場合の放熱においても、プリント基板と放熱
フィンとの間に高柔軟性放熱スペーサーが用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
一般に使用されている放熱シートは、ショアー硬度が９
０以上と硬いために形状追従性が悪く、発熱性電子部品
に密着させるために押圧すると応力に弱い発熱性電子部
品は破損する問題があった。このような問題は、熱伝導
性フィラーとして、窒化珪素粉末と酸化亜鉛粉末を併用
してなる放熱シート（特開平２−２０５５８号公報）に
おいても、同様にあった。

【０００５】そこで、放熱シートよりも高柔軟な放熱ス
ペーサーが開発されている。この放熱スペーサーにおい
ては、その高柔軟性を発現させるためには熱伝導性フィ
ラーの充填量を少なくしなければならなかったので、熱
伝導性は小さいものであった。従って、最近の高密度化
された更なる高熱伝導性の要求される放熱スペーサーと
しては適用できない場合もでてきた。

【０００６】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、高柔軟性でかつ高熱伝導性を有する放熱スペーサー
の提供を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、平
均粒子径０．３〜１μｍの酸化亜鉛粉末：平均粒子径１
５〜２５μｍのアルミナ及び／又はマグネシアの酸化物
粉末の体積比が０．５：９．５〜３：７である熱伝導性
フィラー４０〜６０体積％と、付加重合型液状シリコー
ン固化物６０〜４０体積％とを含み、熱伝導率２Ｗ／ｍ
・Ｋ以上、アスカーＣ硬度５０以下であることを特徴と
する放熱スペーサーである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、さらに詳しく本発明につい
て説明する。

【０００９】本発明で使用されるシリコーン固化物は、
高柔軟性を有するものであり、付加重合型液状シリコー
ンの固化物である。この付加重合型液状シリコーンとし
ては、一分子中にビニル基とＨ−Ｓｉ基の両方を有する
一液性のシリコーン、または末端あるいは側鎖にビニル
基を有するオルガノポリシロキサンと末端あるいは側鎖
に２個以上のＨ−Ｓｉ基を有するオルガノポリシロキサ
ンとの二液性のシリコーンなどをあげることができる。
このような付加重合型液状シリコーンの市販品として
は、例えば東レダウコーニング社製、商品名「ＣＹ５２
−２８３Ａ／Ｂ」等を例示することができる。放熱スペ
ーサーの柔軟性は、付加反応によって形成される架橋密
度、熱伝導性フィラー量等によって調整することができ
る。

【００１０】本発明の放熱スペーサー中のシリコーン固
化物の含有量は４０〜６０体積％、好ましくは４５〜５
５体積％である。４０体積％未満では放熱スペーサーの
柔軟性が十分でなくなり、また６０体積％を越えると熱
伝導性が低下する。

【００１１】本発明で使用される熱伝導性フィラーは酸
化亜鉛とアルミナ及び／又はマグネシアの酸化物粉末と
の混合粉末である。酸化亜鉛の平均粒子径は０．３〜１
μｍ、好ましくは０．５〜０．９μｍである。０．３μ
ｍ未満ではスラリー粘度が高くなったり、硬化が阻害さ
れたりするので好ましくない。また、１μｍをこえる
と、目的とする熱伝導性が得られない。酸化亜鉛の製造
法には、金属亜鉛から製造する方法、亜鉛鉱石から直接
製造する方法、更には湿式による製造方法があるが、本
発明においては、純度や表面活性の点から金属亜鉛から
製造したものが望ましい。

【００１２】アルミナ等の酸化物粉末は、市販品でよい
が、中でも球状アルミナが好適である。マグネシア粉末
の場合は、その耐湿性を向上させておくのに表面処理さ
れたものを使用することもできる。酸化物粉末の平均粒
子径は、１０〜５０μｍ好ましくは１５〜３０μｍであ
る。１０μｍ未満では、十分な柔軟性が得られず、また
５０μｍをこえると、十分な熱伝導性が得られない。

【００１３】酸化亜鉛粉末とアルミナ及び／又はマグネ
シアの酸化物粉末の割合は、体積比で、前者：後者が
０．５：９．５〜３：７、好ましくは１：９〜２：８で
ある。酸化亜鉛の割合がこれよりも少ないと熱伝導性が
不十分となり、また多いとシリコーンの硬化が阻害され
る。

【００１４】本発明の放熱スペーサーの熱伝導率は２Ｗ
／ｍ・Ｋ以上、特に２．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが
好ましい。また、硬度はアスカーＣ硬度で５０以下であ
ることが好ましい。アスカーＣ硬度が５０をこえると、
放熱スペーサーを発熱性電子部品に押しつけた際に、形
状追従性が悪かったり、圧力がかかりすぎて発熱性電子
部品を破損させたりする。熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ未満
では、十分な放熱特性が得られない。

【００１５】本発明の放熱スペーサーを製造する方法の
一例を示すと、一液性のシリコーン、または末端あるい
は側鎖にビニル基を有するオルガノポリシロキサンと末
端あるいは側鎖に２個以上のＨ−Ｓｉ基を有するオルガ
ノポリシロキサンとの二液性のシリコーンに、酸化亜鉛
とアルミナ等の酸化物粉末を混合してスラリーを調製し
た後、それをフッ素樹脂やステンレスなどからなる型に
流し込み、真空脱泡装置等にて脱泡した後、加熱してシ
リコーンを固化させ、冷却後型より外し、更に必要に応
じて加熱処理を行う方法である。

【００１６】上記方法において、その成形方法は特に制
限されないが、スラリーの流し込みによって製造する場
合は、スラリー粘度は２万ｃｐｓ以下の低粘度であるこ
とが望ましく、また押出し法で製造する場合にはスラリ
ー粘度は５０万ｃｐｓ以上の粘度であることが望まし
い。増粘に際しては、シリカ超微粉（例えばアエロジ
ル）や十〜数百μｍのシリコーンパウダー等が使用され
る。

【００１７】本発明の放熱スペーサーをシート状にした
場合の厚みは、一般的には０．３〜２０ｍｍ、好ましく
は０．５〜６ｍｍである。また、その平面ないし断面の
形状は、特に制限はなく、三角形、四角形、五角形等の
多角形、円形、楕円形等である。また、その表面は球面
状であってもよい。

【００１８】このような放熱スペーサーは、熱伝導性が
大きく、また応力に対して非常に弱い発熱性電子部品に
押しつけても発熱性電子部品が損傷する危険性が極めて
小さい。また、発熱性電子部品が密集している場合にお
いても形状追従が十分に行われる。従って、放熱フィン
を取り付けるスペースがない場合や、電子機器が密閉さ
れていて放熱フィンから外部への放熱が困難な場合にお
いても、発熱性電子部品とケースの間に本発明の放熱ス
ペーサーを埋め込むことによって、高度な放熱を行うこ
とができる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例、比較例をあげて更に具体的に
本発明を説明する。

【００２０】実施例１〜５ 比較例１〜８ シリコーンＡ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキ
サン）と、シリコーンＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガ
ノポリシロキサン）の二液性の付加重合型液状シリコー
ン（東レダウコーニング社製、商品名「ＣＹ５２−２８
３」）と、表１に示される酸化亜鉛粉末等の無機質粉末
を種々混合して得られた熱伝導性フイラーとを表２に示
す割合で配合し、粘度約１０万〜３０万ｃｐｓ のスラ
リーを調合した。これを、室温で真空脱泡した後、ステ
ンレス製型（１ｍｍ×１１０ｍｍ×１１０ｍｍ）に充填
し、プレス圧力１００Ｋｇ／ｃｍ² でプレス成形した。

【００２１】次いで、それを１５０℃で１時間加熱し、
シリコーンを固化させてから型より取り外し、更に１５
０℃で２２時間加熱してシリコーン固化物（１ｍｍ×１
１０ｍｍ×１１０ｍｍ）からなる放熱スペーサーを製造
した。

【００２２】得られた放熱スペーサーについて、以下に
従うアスカーＣ硬度と熱伝導率を測定した。それらの結
果を表２に示す。

【００２３】（１）アスカーＣ硬度 放熱スペーサーを数枚重ねて厚みを１０ｍｍとし、アス
カーＣ硬度計にて測定した。

【００２４】（２）熱伝導率 放熱スペーサーをＴＯ−３型銅製ヒーターケースと銅板
との間にはさみ、トルクレンチにより締め付けトルク２
００ｇ−ｃｍをかけてセットした後、銅製ヒーターケー
スに電力５Ｗをかけて４分間保持し、銅製ヒーターケー
スと銅板との温度差（℃）を測定し、式〔温度差（℃）
／電力 （Ｗ）〕により熱抵抗（℃／Ｗ）を求め、次い
で、式〔厚み（ｍ）／｛熱抵抗（℃／Ｗ）×測定面積
（ｍ² ）｝〕により、熱伝導率（Ｗｍ・Ｋ）を算出し
た。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】表１〜２より、本発明の放熱スペーサー
は、アスカーＣ硬度で５０以下と柔軟性に優れており、
しかも熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上と熱伝導性が良好な
ものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明の放熱スペーサーは熱伝導性と柔
軟性に優れているため、発熱性電子部品の搭載された回
路基板に押しつけても応力が少なく、また高密度化され
発熱性電子部品の搭載された回路基板にも良好な密着性
を保った状態で放熱を行うことができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒子径０．３〜１μｍの酸化亜鉛粉
   末：平均粒子径１５〜２５μｍのアルミナ及び／又はマ
   グネシアの酸化物粉末の体積比が０．５：９．５〜３：
   ７である熱伝導性フィラー４０〜６０体積％と、付加重
   合型液状シリコーン固化物６０〜４０体積％とを含み、
   熱伝導率２Ｗ／ｍ・Ｋ以上、アスカーＣ硬度５０以下で
   あることを特徴とする放熱スペーサー。