JPH11340677A - 熱伝導性電磁波シールドシートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱伝導性と電磁波シールド特性が優れ、発熱す
る素子への形状追随性、加工性および生産性を兼ね備え
た熱伝導性電磁波シールドシートおよびその製造方法 【解決手段】炭素繊維のシート状物を、熱伝導性充填剤
を含有するシリコーンゴム層の少なくとも片面に積層し
てなることを特徴とする熱伝導性電磁波シールドシー
ト、および炭素繊維のシート状物を、熱伝導性充填剤を
含有するシリコーンゴム層中に埋設させたことを特徴と
する熱伝導性電磁波シールドシート、ならびに炭素繊維
を抄紙したシート上に、熱伝導性充填剤を含有する未硬
化のシリコーンゴムを積層して硬化し一体成形する熱伝
導性電磁波シールドシートの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器より発生
する熱を放散させ、かつ電磁波ノイズをシールドする熱
伝導性電磁波シールドシートおよびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、電子機器の高性能化、小型化にと
もなう高密度実装やＬＳＩの高集積化、高速化などによ
って、電子機器から発生する熱対策が非常に重要な課題
になっている。通常、発熱する素子の熱拡散用として、
熱源と放熱器の間や熱源と金属製伝熱板の間に、熱伝導
率の大きなシリコーングリスや柔軟性のある熱伝導性シ
リコーンゴム材料を接触熱抵抗を下げる目的で介在させ
ている。

【０００３】また、大きさ、高さがそれぞれ異なる発熱
する素子が高密度で実装されるので、その様々な大き
さ、高さの間隙を埋めることが可能な熱伝導性材料が要
求され、柔軟で形状追随性のある高熱伝導性シリコーン
ゴム材料などが検討されている。一方、携帯電話やテレ
ビ、パソコン、家電製品などから発生する電磁波による
様々な障害が問題となり、これらの電磁波をシールドす
る新しい材料や方法が切望されている。電磁波シールド
材料としては、銅、ニッケル、クロム、アルミニウム、
ステンレスなどの金属製の箔体を複合したり、塗装、メ
ッキ、蒸着などの方法で筐体や部品を処理して金属膜を
形成したり、金属繊維や金属充填剤を混練した各種高分
子材料やマグネシウム合金などで筐体や部品を成形する
などの方法が検討されている。

【０００４】従来、導電性材料を複合化したいくつかの
熱伝導性シートが提唱されている。たとえば、特開平６
−２９１２２６号公報では金属箔と特定硬度の放熱シリ
コーンシートの積層構造、特開平７−１４９５０号公報
では金属製の網目状物などと複合化した特定硬度の放熱
シート、特開平９−５５４５６号公報によれば高熱伝導
率の金属製の金網を備えた伝熱性シートを利用した半導
体装置の冷却構造が開示されている。これらの構成は、
高い熱伝導性を意図したものであり、剛性が大きい金属
製の箔や金属製の網目状物を熱伝導性シートに複合化し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの複
合化した熱伝導性シートは、切断したり折り曲げ加工す
るときに、金属製の箔や金属製の網目状物が折れ曲がっ
たり破損してしまう問題が生じていた。さらに、これら
の発明は高い放熱性を目的としたものではあるが、電磁
波シールド特性を付与することを目的として開発された
ものではなかった。

【０００６】一方、特公平５−１７７２０号公報には、
放熱性電気絶縁シートに電磁波シールド用の導電層をス
クリーン印刷した放熱シールドシートが提示されてい
る。このシートは、金属箔を使用しないために、金属箔
や金属製網状物を複合した熱伝導性シートの裁断や折り
曲げ加工時の問題を回避することができた。しかし、あ
らたに導電層をスクリーン印刷する工程が増えて生産性
を低下させるとともに、導電層がスクリーン印刷可能な
素材に限定されて十分な電磁波シールド特性を発現する
ものではなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱伝導性と電
磁波シールド特性が優れ、発熱する素子への形状追随
性、加工性および生産性を兼ね備えた熱伝導性電磁波シ
ールドシートおよびその製造方法を提供するものであ
る。すなわち、本発明は、炭素繊維のシート状物を、熱
伝導性充填剤を含有するシリコーンゴム層の少なくとも
片面に積層してなることを特徴とする熱伝導性電磁波シ
ールドシート、および炭素繊維のシート状物を、熱伝導
性充填剤を含有するシリコーンゴム層中に埋設させたこ
とを特徴とする熱伝導性電磁波シールドシート、ならび
に炭素繊維を抄紙したシート上に、熱伝導性充填剤を含
有する未硬化のシリコーンゴムを積層して硬化し一体成
形することを特徴とする熱伝導性電磁波シールドシート
の製造方法である。

【０００８】本発明で使用する炭素繊維のシート状物
は、炭素繊維で構成される織布や不織布、あるいは、ク
ロス、抄紙、フェルト、ペーパーと称されるシート状物
を意味する。使用する炭素繊維の前駆体となるポリアク
リロニトリルやフェノール樹脂、フルフリルアルコール
樹脂、セルロースなどの樹脂系の構造や種類は特定する
ものではない。等方性ピッチ、異方性メゾフェーズピッ
チ、ベンゼン、メタンなどの原料についても公知の原料
を使用できる。炭素繊維化させる製造プロセスについて
も限定するものではなく、通常、市販されている炭素繊
維のシート状物を利用することができる。炭素繊維の黒
鉛化度、弾性率、強度などの性質、直径、断面組織、長
さ、シート状物の厚みや寸法については特定するもので
はないけれども、黒鉛化度が高い炭素繊維を使用する方
が良好な電磁波シールド特性を発現できる。炭素繊維の
織布や不織布、フェルトなどのシート状物の厚みは、
０．０１〜２ｍｍのものが好ましい。０．０１ｍｍより
も薄いと十分な電磁波シールド特性が発現せず、２ｍｍ
よりも厚くなると剛性が増して素子への追随性が劣るの
で好ましくない。

【０００９】なお、炭素繊維の表面に、ニッケルや銅な
どの金属を被覆した炭素繊維を使用することも可能であ
る。また、本発明の熱伝導性電磁波シールドシートを使
用するときには、ノイズ対策上、炭素繊維のシート状物
の導体部に、機器の零ボルト電力線路に接続するための
端子をあらかじめ設けておくと良い。

【００１０】本発明で使用する熱伝導性充填剤として
は、熱伝導性が良い酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒
化アルミニウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、石英、水酸化
アルミニウムなどの金属酸化物、金属窒化物、金属炭化
物、金属水酸化物や、銀、銅、金、錫、鉄、アルミニウ
ム、マグネシウムなどの金属や合金から選ばれる少なく
とも１種の球状、粉状、繊維状、針状、鱗片状の熱伝導
性充填剤が挙げられる。なかでも、酸化アルミニウム、
窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化ア
ルミニウムから選ばれる少なくとも１種の熱伝導性充填
剤が電気絶縁性に優れるので好ましい。熱伝導性充填剤
の配合量としては、熱伝導性充填剤およびオルガノポリ
シロキサンの種類によっても異なるけれども、オルガノ
ポリシロキサン１００重量部に対して、１００〜１００
０重量部が好ましい。１００重量部よりも少ないと熱伝
導率が低く、１０００重量部よりも多いとオルガノポリ
シロキサンへの充填性が劣り、粘度が上昇して加工性が
悪化するので不適である。

【００１１】なお、熱伝導性充填剤の表面を公知のカッ
プリング剤で処理することによって分散性を向上するこ
とが可能である。本発明のベース材として使用するシリ
コーンゴムは、公知のオルガノポリシロキサンを硬化す
ることによって得られる。

【００１２】硬化方法については限定するものではな
く、ビニル基を含むオルガノポリシロキサンとケイ素原
子にハイドロジェン基を含むオルガノポリシロキサンと
白金系触媒からなる付加反応タイプ、有機過酸化物によ
るラジカル反応タイプ、縮合反応タイプ、紫外線や電子
線による硬化タイプなどが挙げられる。なかでも、熱伝
導性充填剤を充填しやすい液状の付加反応タイプのオル
ガノポリシロキサンを用いることが好ましい。また、公
知の補強用のシリカや難燃剤、着色剤、耐熱性向上剤、
接着助剤、粘着剤などを適宜配合することができる。

【００１３】硬化後のシリコーンゴム層の硬度は特定す
るものではないけれども、アスカーＣ硬度で３０以下の
場合が柔軟性に優れ、高さが異なる発熱素子と放熱器や
筐体の隙間に対応しやすい。シートの厚みは用途によっ
て決定すれば良いけれども、通常は０．２ｍｍ〜１０ｍ
ｍの範囲が実用的である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の熱伝導性電磁波シールド
シートは、図１に示すように炭素繊維のシート状物２
を、熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴム層１の少
なくとも片面に積層してなる構成、あるいは図２に示す
ように熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴム層１中
に埋設させる構成を特徴とする。シートの埋設は、熱伝
導性充填剤を含有するシリコーンゴム層内に入るよう
に、熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴム層を、バ
ーコータ法やドクターブレード法、Ｔダイによる押出成
形法、カレンダー成形法などで製膜した後に、炭素繊維
のシート状物を載せ、さらにそのシート上に再度、一定
厚さの熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴム層を製
膜することによって行うことができる。その際のシリコ
ーンゴム層の加熱条件や積層品の加圧条件については特
定するものでなく、片側の熱伝導性充填剤を含有するシ
リコーンゴム層が未硬化であっても、途中まで硬化させ
てからでも完全に硬化させてからでもかまわない。ま
た、上下の熱伝導性充填剤を含有するシリコーンゴム層
は、同一の配合組成でも異なる配合組成でも差し支えな
い。

【００１５】本発明の熱伝導性電磁波シールドシートの
製造方法は、炭素繊維を抄紙したシート上に、熱伝導性
充填剤を含有する未硬化のシリコーンゴムを積層して硬
化し、一体成形することを特徴とする。従って、従来の
製造方法で使用していたテフロンなどのフッ素樹脂シー
トやガラス繊維クロスで補強した各種離型シートが不要
になり、効率的に生産することが可能になる。なお、使
用する炭素繊維を抄紙したシートや、積層あるいは埋設
させる炭素繊維のシート状物は、脱脂や洗浄した後にカ
ップリング剤やプライマー、接着付与剤などを用いて公
知の表面処理を施すことによって、シート表面とシリコ
ーンゴムの界面の密着性を向上させることが可能であ
る。

【００１６】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳し
く説明する。

【実施例１】本発明の熱伝導性電磁波シールドシートの
断面図の例を図１に示す。図１は、炭素繊維の織布を使
用し、熱伝導性充填剤として酸化アルミニウムを含有す
るシリコーンゴム層１の片面に積層した熱伝導性電磁波
シールドシートの断面図である。

【００１７】付加型の液状シリコーン１００重量部（東
レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製 ＳＥ９
１８７Ｌ）に対して、熱伝導性充填剤として、シランカ
ップリング剤（東芝シリコーン株式会社製 ＴＳＬ−８
１１２）で表面処理した酸化アルミニウム粉末（昭和電
工株式会社製 アルミナＡＳ−２０）４００重量部を充
填して熱伝導性シリコーンコンパウンドを調製し、ドク
ターブレード法で厚さ２．４ｍｍ、アスカーＣ硬度１７
の熱伝導性シート１を作製した。その片面に、炭素繊維
の織布（東レ株式会社製 トレカマットＣ０６１４２）
を積層して加圧し加熱硬化して熱伝導性電磁波シールド
シート２を形成した。得られた熱伝導性電磁波シールド
シートの熱伝導率は、迅速熱伝導率計（京都電子工業株
式会社製 ＱＴＭ−５００）で測定した。

【００１８】電磁波シールド特性は、アドバンテスト法
によって評価した。加工性は、カッターにて裁断した際
の切断面の状態が良好なものを ○ 、切断面の状態が不
良な場合を × とした。形状追随性は、高さが異なる半
導体素子を実装した基板の上部に得られた熱伝導性電磁
波シールドシートを配置して放熱器と接触させ、形状追
随性が良好なものを ○ 、追随性が劣るものを × とし
た。結果を図６に記した。

【００１９】

【実施例２】炭素繊維の織布（東レ株式会社製 トレカ
マットＣ０６１４１Ｂ）を使用した他は実施例１と同様
に熱伝導性電磁波シールドシートを作製した。熱伝導
率、電磁波シールド特性、加工性、形状追随性は実施例
１と同様に評価して結果を図６に記した。

【００２０】

【実施例３】熱伝導性充填剤として酸化アルミニウム粉
末を含有する付加型の熱伝導性液状シリコーンコンパウ
ンド（東芝シリコーン株式会社製 ＴＳＥ３０８１）を
使用し、ドクターブレード法によってシート状に展開し
て加熱硬化させ、厚さ１．２ｍｍ、アスカーＣ硬度２７
の熱伝導性シート１を作製した。その片面に、炭素繊維
の織布２（東レ株式会社製 トレカマットＣ０６１４
２）を積層し加圧し、さらに熱伝導性液状シリコーンコ
ンパウンド（東芝シリコーン株式会社製 ＴＳＥ３０８
１）を厚さ１．２ｍｍで積層し加圧後、加熱硬化させて
図２に示す熱伝導性電磁波シールドシートを作製した。
熱伝導率、電磁波シールド特性、加工性、形状追随性は
実施例１と同様に評価して結果を図６に記した。

【００２１】

【実施例４】炭素繊維を抄紙したシート状物３（日本カ
ーボン株式会社製 カーボロンペーパーＳＨ２８Ｚ）の
上に、実施例３で調製した未硬化の熱伝導性シリコーン
コンパウンド１を、ドクターブレード法によって厚さ
２．４ｍｍで積層して加圧し、加熱して硬化させること
によって両層を一体成形し、図３に示す熱伝導性電磁波
シールドシートを作製した。熱伝導率、電磁波シールド
特性、加工性、形状追随性は実施例１と同様に評価して
結果を図６に記した。

【００２２】

【比較例１】実施例１と同様に熱伝導性充填剤として酸
化アルミニウム粉末を含有する付加型の熱伝導性液状シ
リコーンコンパウンド（東芝シリコーン株式会社製 Ｔ
ＳＥ３０８１）をドクターブレード法によってシート状
に展開して加熱し硬化させ、厚さ２．４ｍｍ、アスカー
Ｃ硬度２７の熱伝導性シートを作製した。熱伝導率、電
磁波シールド特性、加工性、形状追随性は実施例１と同
様に評価して結果を図６に記した。

【００２３】

【比較例２】実施例１と同様に熱伝導性充填剤として酸
化アルミニウム粉末を含有する付加型の熱伝導性液状シ
リコーンコンパウンド（東芝シリコーン株式会社製 Ｔ
ＳＥ３０８１）をドクターブレード法によってシート状
に展開して加熱硬化して、厚さ１．２ｍｍ、アスカーＣ
硬度２７の熱伝導性シートを作製した。その片面に、銅
製の８０メッシュの網状物を積層し、さらに熱伝導性液
状シリコーンコンパウンド（東芝シリコーン株式会社製
ＴＳＥ３０８１）を厚さ１．２ｍｍで積層し、加熱硬
化して熱伝導性電磁波シールドシートを作製した。熱伝
導率、電磁波シールド特性、加工性、形状追随性は実施
例１と同様に評価して結果を図６に記した。

【００２４】

【発明の効果】図６によれば、本発明の実施例１〜実施
例３の熱伝導性電磁波シールドシートならびに実施例４
の製造方法で得られる熱伝導性電磁波シールドシート
は、熱伝導率と電磁波シールド特性が高くて良好であ
る。また、熱伝導性電磁波シールドシートを裁断すると
きの加工性、使用時の形状追随性も優れている。一方、
従来の熱伝導性シートである比較例１は、熱伝導率が高
くて加工性は良好であるが電磁波シールド特性が劣って
いる。比較例２は、熱伝導率と電磁波シールド特性は良
好だけれども、裁断時の加工性と形状追随性に難点があ
ることがわかる。

【００２５】以上のように、本発明の熱伝導性電磁波シ
ールドシートは、熱伝導性および電磁波シールド特性が
優れ、切断や打抜き時の加工性、使用時の形状追随性が
良好である。さらに、本発明の熱伝導性電磁波シールド
シートの製造方法は効率的な生産が可能な方法である。
従って、高密度実装された高さが異なる電子機器と放熱
器との間隙に設置できる形状追従性を兼ね備えた放熱性
および電磁波シールド性を要求されるシート材料として
非常に有用である。また、本発明の熱伝導性電磁波シー
ルドシートおよびその製造方法を応用して、チューブ状
やキャップ状の成形品を提供することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱伝導性電磁波シールドシートの例の
断面を示す

【図２】本発明の熱伝導性電磁波シールドシートの例の
断面を示す

【図３】本発明の熱伝導性電磁波シールドシートの製造
方法による熱伝導性電磁波シールドシートの例の断面を
示す

【図４】本発明の熱伝導性電磁波シールドシートの例の
断面を示す

【図５】発熱する素子と筐体の間隙に本発明の熱伝導性
電磁波シールドシートを配置した例

【図６】熱伝導率、電磁波シールド特性、加工性、形状
追随性の評価結果を示す

【符号の説明】

１ 熱伝導性充填剤として酸化アルミニウム粉末を含有
するシリコーンゴム層 ２ 炭素繊維の織布 ３ 炭素繊維を抄紙したシート ４ 本発明の熱伝導性電磁波シールドシート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭素繊維のシート状物を、熱伝導性充填剤
   を含有するシリコーンゴム層の少なくとも片面に積層し
   てなることを特徴とする熱伝導性電磁波シールドシー
   ト。
2. 【請求項２】炭素繊維のシート状物を、熱伝導性充填剤
   を含有するシリコーンゴム層中に埋設させたことを特徴
   とする熱伝導性電磁波シールドシート。
3. 【請求項３】シリコーンゴム層が、硬化後のアスカーＣ
   硬度が３０以下である請求項１あるいは請求項２に記載
   の熱伝導性電磁波シールドシート。
4. 【請求項４】炭素繊維を抄紙したシート上に、熱伝導性
   充填剤を含有する未硬化のシリコーンゴムを積層して硬
   化し一体成形することを特徴とする熱伝導性電磁波シー
   ルドシートの製造方法。
5. 【請求項５】シリコーンゴム層が、硬化後のアスカーＣ
   硬度が３０以下である請求項４に記載の熱伝導性電磁波
   シールドシートの製造方法。