JPH11335562A - ポリマー系放熱材料およびこれを用いた放熱用部品 - Google Patents

ポリマー系放熱材料およびこれを用いた放熱用部品

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JPH11335562A
JPH11335562A JP14194598A JP14194598A JPH11335562A JP H11335562 A JPH11335562 A JP H11335562A JP 14194598 A JP14194598 A JP 14194598A JP 14194598 A JP14194598 A JP 14194598A JP H11335562 A JPH11335562 A JP H11335562A
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JP
Japan
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heat
polymer
silicone rubber
conductive filler
rubber
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JP14194598A
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Koichi Iinuma
浩一 飯沼
Akinobu Ono
朗伸 小野
Hiroyuki Miyata
裕之 宮田
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温下における熱膨張が小さく、熱膨張に起
因する熱伝導性の低下を抑えることのできるポリマー系
放熱材料を提供すること、また、このポリマー系放熱材
料を用いた放熱用部品を提供すること。 【解決手段】 架橋シリコーンゴム中に、導伝性フィラ
ーを分散してなるポリマー系放熱材料とする。導伝性フ
ィラーの分散量が、架橋シリコーンゴム100重量部に
対し、5〜75重量部であることが望ましい。また、こ
のポリマー系放熱材料を用いて放熱用部品を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、 ポリマー系放熱
材料およびこれを用いた放熱用部品に関し、とくに、高
温下においても熱膨張が起こりにくく、高温時において
も優れた熱伝導率を維持することのできるポリマー系放
熱材料およびこれを用いた放熱用部品に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータなどの電子機器は、内部の
電子部品を熱から守るため、種々の冷却装置を講じてい
る。その中で、ヒートシンクを用いた方法は、構造が単
純なこと、無騒音、無電源であること、コスト的に有利
であることなどから汎用されている。このヒートシンク
は、通常、発熱性の素子や基板などの高温となる部品に
接して取り付けられ、使用されている。
【0003】ヒートシンクは、一般に、熱伝導性の良い
金属類で作られている。例えば、アルミニウム、アルミ
ニウム合金、銀などを挙げることができる。しかしなが
ら、金属製のヒートシンクには、次にような問題点があ
る。 (1)導電性があるため、絶縁シートなどを介して取り
付ける必要があり、導体から直接放熱させるさせること
ができない。 そのため、放熱効率が十分でない。 (2)放熱効率をあげるためには、ヒートシンクの表面
積を大きくすることが有効である。そのためには、ヒー
トシンク自体をある程度大きくしなければならず、ヒー
トシンクの占有スペースが大きくなり、望ましくない。
また、アルミニウムなどの軽金属を材料に用いたとして
も、ヒートシンクは、かなりの重量となってしまい、望
ましくない。
【0004】この問題を解決するために、高密度ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系熱可塑
性エラストマーに、窒化アルミニウムや窒化ホウ素など
の熱導伝性フィラーを配合したポリマー系放熱材料を用
いたヒートシンクが提案されている。このポリマー系放
熱材料を用いたヒートシンクは、軽量で、かつ、良好な
電気絶縁性および熱伝導性を有する優れたものである。
【0005】しかしながら、前記ポリマー系放熱材料を
用いたヒートシンクでは、80℃以上の高温時の熱膨張
によって、ポリマー系放熱材料中の熱伝導性フィラー相
互の間隔が広くなり、熱伝導度が低下するため、十分な
放熱効果が得られないという不都合があった。また、ヒ
ートシンクが熱膨張を起こした際に、これと接して配置
されている素子や基板などに過度の応力がかかるという
不都合があった。さらに、この温度変化によるヒートシ
ンクの膨張収縮がくり返されることによって、素子や基
板などにひずみが生じ、これらが破損するなどの恐れが
あり問題となっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記事情に鑑
みてなされたもので、このような問題を解決し、高温時
における熱膨張が小さく、熱膨張に起因する熱伝導性低
下を抑えることのできるポリマー系放熱材料を提供する
ことを課題としている。また、このポリマー系放熱材料
を用いた放熱用部品を提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題は、架橋シリコ
ーンゴム中に、熱伝導性フィラーを分散してなるポリマ
ー系放熱材料であって、前記熱伝導性フィラーの分散量
が、架橋シリコーンゴム100重量部に対し、5〜75
重量部であるポリマー系放熱材料によって解決できる。
また、熱伝導性フィラーが、高圧型立方晶ボロンナイト
ライドまたは低圧型立方晶ボロンナイトライドであるこ
とが望ましい。さらに、熱伝導性フィラーの平均粒径
が、50〜200μmであることが望ましい。さらにま
た、このポリマー系放熱材料を用いた放熱用部品とする
ことによって解決できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のポリマー系放熱材料に使用される架橋シリコー
ンゴムとしては、とくに限定されないが、架橋度が、ゲ
ル分率で50%以上、体膨張係数が8×10-4cc/c
c/℃以下、好ましくは、3×10-4cc/cc/℃以
下と小さく、熱伝導率が好ましくは、3×10-3cal
/cm・sec・℃以上であるもの、例えば、ジメチル
シリコーン生ゴム、メチルビニルシリコーン生ゴム、メ
チルフェニルビニルシリコーン生ゴムなどを架橋したも
のなどが好ましく、放熱用部品の用途などに応じて、種
類や組成を適宜選定して使用される。
【0009】具体的に例えば、ジメチルシリコーン生ゴ
ムであるKE76BS(商品名:信越化学製)、SH4
00(商品名:トーレシリコーン製)、TSE200
(商品名:東芝シリコーン製)や、メチルビニルシリコ
ーン生ゴムであるKE78VBS(商品名:信越化学
製)、KE77VBS(商品名:信越化学製)、SH4
10(商品名:トーレシリコーン製)、 SH430
(商品名:トーレシリコーン製)、TSE201(商品
名:東芝シリコーン製)や、メチルフェニルビニルシリ
コーン生ゴムであるSH440(商品名:トーレシリコ
ーン製)、フロロシリコーン生ゴムであるS−420
(商品名:トーレシリコーン製)などを架橋したものな
どが好ましく使用される。
【0010】ここでの架橋シリコーンゴムとして、例え
ば、ポリメチルフェニルシロキサンを骨格に有するシリ
コーンゴムを架橋したもの、メチルフェニルビニルシリ
コーン生ゴムなどを架橋したものなどの分子中にフェニ
ル基を有する架橋シリコーンゴム、具体的には、SH4
40(商品名:トーレシリコーン製)などを架橋したも
のなどを使用する場合、分子中のフェニル基の割合が多
いもの程、熱膨張係数が低いため好ましい。しかしなが
ら、 分子中にフェニル基を有する架橋シリコーンゴム
の熱伝導率は、分子中のフェニル基の割合が多いもの程
低いので、放熱用部品の用途などに応じて、耐熱性や熱
伝導率を考慮して選定され使用される。
【0011】このような架橋シリコーンゴム中に分散し
ている熱伝導性フィラーとしては、電気を通しにくいも
ので、一般的な熱伝導性樹脂組成物に使用されているも
のを用いることができ、例えば、高圧型立方晶ボロンナ
イトライド(cBN)や低圧型立方晶ボロンナイトライ
ド(hBN)などのボロンナイトライド、窒化アルミニ
ウム、窒化ホウ素、酸化珪素、石英、酸化アルミニウ
ム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウムなどを使用すること
ができるが、とくに、良好な熱伝導率を有するボロンナ
イトライドなどが好ましく使用される。ここでの熱伝導
性フィラーとしては、平均粒径が50〜200μm程度
のものが良い。50μm未満とした場合、分散が良すぎ
るため、高い熱伝導率となりにくく、好ましくない。一
方、200μmを越える熱伝導性フィラーは、得にくい
ため好ましくない。
【0012】また、架橋シリコーンゴム中の熱伝導性フ
ィラーの分散量は、架橋シリコーンゴム100重量部に
対し、5〜75重量部とされる。5重量部未満とした場
合、十分な熱伝導率が得られないため好ましくない。
一方、75重量部を越える場合、熱伝導性フィラーがブ
ルームするため、また、ポリマー系放熱材料の流動性が
低くなり、加工性が悪くなるため好ましくない。
【0013】このようなポリマー系放熱材料を調製する
には、シリコーンゴムに熱伝導性フィラーを添加し、さ
らに必要に応じて架橋剤や顔料などの添加剤を添加した
ものを、既存の方法によって混練し、架橋させる方法な
どによって行われる。
【0014】ここでの架橋方法としては、例えば、シリ
コーンゴムに、架橋剤を添加し、加熱することによって
架橋する方法や、シリコーンゴムにγ線などの放射能を
照射することによって架橋する方法などが挙げられる。
【0015】架橋剤を用いる架橋方法で使用される架橋
剤としては、有機過酸化物であるアルキル系過酸化物や
アシル系過酸化物などを使用することができ、具体的に
例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化−2,4−ジクロル
ベンゾイル、過酸化−p−クロルベンゾイル、過酸化ジ
キュミル、過酸化ジ−t−ブチル、2,5−ジメチル−
2,5−ジ(t−ブチルパ−オキシ)ヘキサンなどが好
ましく、シリコーンゴムの種類や放熱用部品の用途など
に応じて適宜決定され使用される。また、脂肪族アゾ化
合物や硫黄なども好ましく使用される。
【0016】シリコーンゴムに添加される架橋剤の配合
量は、シリコーンゴム100重量部に対し、0.1〜3
重量部とされる。0.1重量部未満とした場合、架橋反
応に支障をきたし、熱膨張係数の低いポリマー系放熱材
料を得ることができないため好ましくない。一方、3重
量部を越える場合、形成前の加温中に架橋反応が始まっ
てしまうため好ましくない。
【0017】また、シリコーンゴムに添加される添加剤
としては、本発明の効果を損なわない範囲で用いられ、
顔料などの着色剤などを用いることができ、その種類や
添加量は、シリコーンゴムの種類や放熱用部品の用途な
どに応じて適宜決定され添加される。
【0018】このようなポリマー系放熱材料にあって
は、架橋シリコーンゴムを用いたものであるので、未架
橋のシリコーンゴムを用いた場合と比較して、熱膨張係
数が5〜30%程度小さいものとなる。このため、温度
変化による熱伝導性フィラー相互の間隔の変化が小さ
く、高温時の熱膨張に起因する熱伝導率の低下を抑える
ことができ、 高温時においても良好な熱伝導率を維持
することができるものとなる。また、架橋シリコーンゴ
ム中に、熱伝導性フィラーを分散してなるものであるの
で、熱伝導性フィラーの有する優れた熱伝導率により、
ポリマー系放熱材料の熱伝導率が増加し、良好な熱伝導
率を得ることができるものとなる。
【0019】さらに、熱伝導性フィラーの分散量を、架
橋シリコーンゴム100重量部に対し、20〜75重量
部とすることで、十分な熱伝導率が得られ、熱伝導性フ
ィラーのブルームが起こりにくく、加工性の良い流動性
を有するポリマー系放熱材料となる。
【0020】本発明の放熱用部品は、前記ポリマー系放
熱材料を用いた放熱用部品である。このような放熱用部
品を製造するには、前記ポリマー系放熱材料を、所望の
金型などを用い、射出成形などの既存の手法などを用い
て成形し、ヒートシンクなどの放熱用部品を製造する方
法などによって行われる。
【0021】このような放熱用部品は、前記ポリマー系
放熱材料を用いたものであるため、高温下でも熱膨張が
小さく、 応力を発熱性素子などに与えることがわずか
となる。
【0022】
【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。 (試験例1)過酸化物架橋方法によって得られたゲル分
率80%の架橋シリコーンゴム100重量部中に、 平
均粒径100μmの低圧型立方晶ボロンナイトライド
(hBN)30重量部を分散してなるポリマー系放熱材
料を用いてヒートシンクを作成した。 (試験例2)シリコーンゴム100重量部中に、平均粒
径100μmの低圧型立方晶ボロンナイトライド(hB
N)30重量部を分散してなるポリマー系放熱材料を用
いてヒートシンクを作成した。 (試験例3)シリコーンゴムを用いてヒートシンクを作
成した。 (試験例4)過酸化物架橋方法によって得られたゲル分
率80%の架橋シリコーンゴム100重量部中に、平均
粒径10μmの低圧型立方晶ボロンナイトライド(hB
N)30重量部を分散してなるポリマー系放熱材料を用
いて ヒートシンクを作成した。
【0023】このようにして得られた試験例1〜試験例
4のヒートシンクのうち、試験例1は本発明の実施例で
あり、試験例2および試験例3は従来例であり、試験例
4は比較例である。これら試験例1〜試験例4のヒート
シンクそれぞれに対して、熱伝導率の測定を行った。そ
の結果を図1に示す。
【0024】図1において、符号1は、試験例1であ
り、符号2は試験例2、符号3は試験例3、符号4は試
験例4である。試験例1のヒートシンクは、図1に示す
ように、温度上昇による熱伝導率の変化が小さく、良好
な熱伝導率を有していることが確認できた。一方、架橋
していないシリコーンゴムからなる試験例2および試験
例3では、温度上昇に伴って、熱伝導率が低下するとい
う結果となった。また、比較例である試験例4では、高
い熱伝導率が得られないという結果となった。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明のポリマー系
放熱材料は、 架橋シリコーンゴム中に、熱伝導性フィ
ラーを分散してなるものであるので、高温下における熱
膨張が小さく、これに伴う高温時の熱伝導率の低下を小
さくすることができ、 高温でも良好な熱伝導率を維持
することができるポリマー系放熱材料とすることができ
る。また、熱伝導性フィラーの分散量が、 架橋シリコ
ーンゴム100重量部に対し、5〜75重量部であるの
で、十分な熱伝導率が得られ、熱伝導性フィラーのブル
ームが起こりにくく、加工性の良い流動性を有するポリ
マー系放熱材料とすることができる。
【0026】本発明の放熱用部品は、前記ポリマー系放
熱材料を用いたものであるので、熱膨張係数が小さく、
高温でも良好な熱伝導率を維持することができ、優れた
熱伝導率を有する放熱用部品とすることができる。した
がって、例えば、放熱用部品の一つであるヒートシンク
に、本発明のポリマー系放熱材料を用いた場合、高温時
における放熱効率の低下が小さく、高温下においても優
れた放熱効率を維持することができるものとすることが
できる。さらに、ヒートシンクの熱膨張による素子や基
板などへの応力を軽減することができ、これらの破損を
防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 熱伝導率と温度との関係を示すグラフであ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 架橋シリコーンゴム中に、熱伝導性フィ
    ラーを分散してなるポリマー系放熱材料であって、 前記熱伝導性フィラーの分散量が、架橋シリコーンゴム
    100重量部に対し、5〜75重量部であることを特徴
    とするポリマー系放熱材料。
  2. 【請求項2】 熱伝導性フィラーが、高圧型立方晶ボロ
    ンナイトライドまたは低圧型立方晶ボロンナイトライド
    であることを特徴とする請求項1記載のポリマー系放熱
    材料。
  3. 【請求項3】 熱伝導性フィラーの平均粒径が、50〜
    200μmであることを特徴とする請求項1または請求
    項2記載のポリマー系放熱材料。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
    ポリマー系放熱材料を用いたことを特徴とする放熱用部
    品。
JP14194598A 1998-05-22 1998-05-22 ポリマー系放熱材料およびこれを用いた放熱用部品 Withdrawn JPH11335562A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002138205A (ja) * 2000-11-02 2002-05-14 Polymatech Co Ltd 熱伝導性成形体
US6886625B1 (en) * 2001-08-23 2005-05-03 Cool Options, Inc. Elastomeric heat sink with a pressure sensitive adhesive backing
US6919504B2 (en) 2002-12-19 2005-07-19 3M Innovative Properties Company Flexible heat sink

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20050802