JPH11307700A - 放熱スペーサー - Google Patents
放熱スペーサーInfo
- Publication number
- JPH11307700A JPH11307700A JP10107285A JP10728598A JPH11307700A JP H11307700 A JPH11307700 A JP H11307700A JP 10107285 A JP10107285 A JP 10107285A JP 10728598 A JP10728598 A JP 10728598A JP H11307700 A JPH11307700 A JP H11307700A
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- JP
- Japan
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- heat
- thermal conductivity
- spacer
- powder
- heat radiation
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高柔軟性でかつ高熱伝導性を有する放熱スペー
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の窒化アルミニウム粉末
の体積比が０．５：９．５〜３：７である熱伝導性フィ
ラー４０〜５５体積％と、付加重合型液状シリコーン固
化物６０〜４５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。
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の窒化アルミニウム粉末
の体積比が０．５：９．５〜３：７である熱伝導性フィ
ラー４０〜５５体積％と、付加重合型液状シリコーン固
化物６０〜４５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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
０〜５０μｍの窒化アルミニウム粉末の体積比が０．
５：９．５〜３：７である熱伝導性フィラー４０〜５５
体積％と、付加重合型液状シリコーン固化物６０〜４５
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。更に、本発明は、平均粒子径２５μｍ以下のア
ルミナ粉末及び／又はマグネシア粉末を１５体積％以下
を含有してなることを特徴とする放熱スペーサーであ
る。
均粒子径０．３〜１μｍの酸化亜鉛粉末：平均粒子径１
０〜５０μｍの窒化アルミニウム粉末の体積比が０．
５：９．５〜３：７である熱伝導性フィラー４０〜５５
体積％と、付加重合型液状シリコーン固化物６０〜４５
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。更に、本発明は、平均粒子径２５μｍ以下のア
ルミナ粉末及び／又はマグネシア粉末を１５体積％以下
を含有してな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、更に詳しく本発明について
説明する。
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。
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４５〜６０体積％、好ましくは５０〜５
５体積％である。４５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％をこえると熱
伝導性が低下する。
化物の含有量は４５〜６０体積％、好ましくは５０〜５
５体積％である。４５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％をこえると熱
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、
酸化亜鉛と窒化アルミニウム粉末との混合粉末である。
酸化亜鉛の平均粒子径は、０．３〜１μｍ好ましくは
０．５〜０．９μｍである。０．３μｍ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。
酸化亜鉛と窒化アルミニウム粉末との混合粉末である。
酸化亜鉛の平均粒子径は、０．３〜１μｍ好ましくは
０．５〜０．９μｍである。０．３μｍ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】窒化アルミニウム粉末は、金属アルミニウ
ムの直接窒化法、アルミナ還元窒化法によって製造され
たものなどが使用される。また、窒化アルミニウム粉末
の平均粒子径は、５〜５０μｍ好ましくは１５〜３０μ
ｍである。５μｍ未満では、シリコーンの硬化が阻害さ
れ、また５０μｍをこえると十分な熱伝導性が得られな
くなる。
ムの直接窒化法、アルミナ還元窒化法によって製造され
たものなどが使用される。また、窒化アルミニウム粉末
の平均粒子径は、５〜５０μｍ好ましくは１５〜３０μ
ｍである。５μｍ未満では、シリコーンの硬化が阻害さ
れ、また５０μｍをこえると十分な熱伝導性が得られな
くなる。
【００１３】酸化亜鉛粉末と窒化アルミニウム粉末の割
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。
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、２
Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。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。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。
Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。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。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。
【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
と窒化アルミニウム粉末及び／又は窒化ほう素粉末とを
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。
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
と窒化アルミニウム粉末及び／又は窒化ほう素粉末とを
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。
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。
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。
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】更に、本発明の放熱スペーサーには、平均
粒子径２５μｍ以下のアルミナ粉末及び／又はマグネシ
ア粉末を１５体積％以下を含有させることによって、十
分な熱伝導性を保持した状態で、柔軟性を向上させるこ
とができる。
粒子径２５μｍ以下のアルミナ粉末及び／又はマグネシ
ア粉末を１５体積％以下を含有させることによって、十
分な熱伝導性を保持した状態で、柔軟性を向上させるこ
とができる。
【００２０】
【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。
本発明を説明する。
【００２１】実施例１〜５ 比較例１〜７ 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１６万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（１ｍ
ｍ×１１０ｍｍ×１１０ｍｍ）に充填し、プレス圧力１
００Ｋｇ／ｃｍ2 でプレス成形した。
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１６万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（１ｍ
ｍ×１１０ｍｍ×１１０ｍｍ）に充填し、プレス圧力１
００Ｋｇ／ｃｍ2 でプレス成形した。
【００２２】これを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１５０℃で２
２時間加熱してシリコーン固化物（１ｍｍ×１１０ｍｍ
×１１０ｍｍ）からなる放熱スペーサーを製造した。
ンを固化させてから型より取り外し、更に１５０℃で２
２時間加熱してシリコーン固化物（１ｍｍ×１１０ｍｍ
×１１０ｍｍ）からなる放熱スペーサーを製造した。
【００２３】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。
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。
【００２４】（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。
カーＣ硬度計にて測定した。
【００２５】（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。
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。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】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。
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。
【００２９】
【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。
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 (2)
- 【請求項１】 平均粒子径０．３〜１μｍの酸化亜鉛粉
末：平均粒子径１０〜５０μｍの窒化アルミニウム粉末
の体積比が０．５：９．５〜３：７である熱伝導性フィ
ラー４０〜５５体積％と、付加重合型液状シリコーン固
化物６０〜４５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。 - 【請求項２】 更に、平均粒子径２５μｍ以下のアルミ
ナ粉末及び／又はマグネシア粉末を１５体積％以下を含
有してなることを特徴とする請求項１記載の放熱スペー
サー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10728598A JP3563590B2 (ja) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | 放熱スペーサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10728598A JP3563590B2 (ja) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | 放熱スペーサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307700A true JPH11307700A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3563590B2 JP3563590B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=14455222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10728598A Expired - Fee Related JP3563590B2 (ja) | 1998-04-17 | 1998-04-17 | 放熱スペーサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3563590B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002299533A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 放熱スペーサー |
| JP2017014445A (ja) * | 2015-07-06 | 2017-01-19 | 株式会社トクヤマ | 窒化アルミニウム複合フィラーおよびこれを含む樹脂組成物 |
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-
1998
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