JPH1187580A - 放熱スペーサー - Google Patents
放熱スペーサーInfo
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- JPH1187580A JPH1187580A JP9246497A JP24649797A JPH1187580A JP H1187580 A JPH1187580 A JP H1187580A JP 9246497 A JP9246497 A JP 9246497A JP 24649797 A JP24649797 A JP 24649797A JP H1187580 A JPH1187580 A JP H1187580A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
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- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電子機器に組み込んだ時の発熱体への負荷を小
さくすることのできる、高柔軟性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】窒化珪素４０〜６０体積％、シリコーン固
化物６０〜４０体積％からなり、上記窒化珪素の平均粒
子径が４〜１６μｍ、１．５μｍ以下の粒子の割合が１
０〜２０％であることを特徴とする放熱スペーサー。
さくすることのできる、高柔軟性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】窒化珪素４０〜６０体積％、シリコーン固
化物６０〜４０体積％からなり、上記窒化珪素の平均粒
子径が４〜１６μｍ、１．５μｍ以下の粒子の割合が１
０〜２０％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、電子機器に組み込
んだ時の発熱体への負荷を小さくすることのできる高柔
軟性放熱スペーサーに関するものである。
んだ時の発熱体への負荷を小さくすることのできる高柔
軟性放熱スペーサーに関するものである。
【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を除去すること
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て行われており、熱伝導性シー
トとしては主にシリコーンゴムに熱伝導性フィラーの充
填された放熱シートが使用されている。
子部品においては、使用時に発生する熱を除去すること
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て行われており、熱伝導性シー
トとしては主にシリコーンゴムに熱伝導性フィラーの充
填された放熱シートが使用されている。
【０００３】一方、最近の電子機器の高密度化に伴い、
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の放熱が困難な場
合には、発熱性電子部品から発生した熱を電子機器のケ
ース等に直接伝熱する方法が採られている。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。
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の放熱が困難な場
合には、発熱性電子部品から発生した熱を電子機器のケ
ース等に直接伝熱する方法が採られている。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、従来の
放熱シートは、ショアー硬度が９０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際に押圧
すると応力に弱い発熱性電子部品が破損する問題があっ
た。また、放熱シートよりも高柔軟な放熱スペーサーに
おいては、熱伝導性が十分でなかった。
放熱シートは、ショアー硬度が９０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際に押圧
すると応力に弱い発熱性電子部品が破損する問題があっ
た。また、放熱シートよりも高柔軟な放熱スペーサーに
おいては、熱伝導性が十分でなかった。
【０００５】一方、従来より、窒化珪素をシリコーンゴ
ムに充填したものは知られているが（例えば特開昭６１
−１０８６６４号公報）、これは熱伝導性と強度を改善
するために窒化珪素が充填されているものであり、高柔
軟性を維持しながら熱伝導性を向上させる技術について
は開示されていない。
ムに充填したものは知られているが（例えば特開昭６１
−１０８６６４号公報）、これは熱伝導性と強度を改善
するために窒化珪素が充填されているものであり、高柔
軟性を維持しながら熱伝導性を向上させる技術について
は開示されていない。
【０００６】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、高柔軟性かつ高熱伝導性の放熱スペーサーを提供す
ることを目的とするものである。
り、高柔軟性かつ高熱伝導性の放熱スペーサーを提供す
ること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、窒
化珪素４０〜６０体積％、シリコーン固化物６０〜４０
体積％からなり、上記窒化珪素の平均粒子径が４〜１６
μｍ、１．５μｍ以下の粒子の割合が１０〜２０％であ
ることを特徴とする放熱スペーサーである。
化珪素４０〜６０体積％、シリコーン固化物６０〜４０
体積％からなり、上記窒化珪素の平均粒子径が４〜１６
μｍ、１．５μｍ以下の粒子の割合が１０〜２０％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、更に詳しく本発明について
説明する。
説明する。
【０００９】本発明の放熱スペーサーのマトリックスを
構成するシリコーン固化物は、高柔軟性を有するもので
あり、その具体例は付加反応型液状シリコーンの固化物
である。この付加反応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、又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
加反応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や窒化珪素
の充填量によって調整することができる。
構成するシリコーン固化物は、高柔軟性を有するもので
あり、その具体例は付加反応型液状シリコーンの固化物
である。この付加反応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、又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
加反応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や窒化珪素
の充填量によって調整することができる。
【００１０】シリコーン固化物の割合は、放熱スペーサ
ー中に４０〜６０体積％、好ましくは４５〜５５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％をこえると熱伝導性が
低下する。
ー中に４０〜６０体積％、好ましくは４５〜５５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窒
化珪素であり、その平均粒子径は４〜１６μｍで、１．
５μｍ以下の粒子の割合は１０〜２０％のものである。
なお、４８μｍ以上の粒子の割合は３０％未満であるこ
とが好ましい。平均粒子径及び１．５μｍ以下の粒子の
割合が上記範囲を逸脱すると、スラリー粘度が高くな
り、放熱スペーサーの柔軟性が悪くなる。窒化珪素は、
α型、β型のいずれであってもよい。
化珪素であり、その平均粒子径は４〜１６μｍで、１．
５μｍ以下の粒子の割合は１０〜２０％のものである。
なお、４８μｍ以上の粒子の割合は３０％未満であるこ
とが好ましい。平均粒子径及び１．５μｍ以下の粒子の
割合が上記範囲を逸脱すると、スラリー粘度が高くな
り、放熱スペーサーの柔軟性が悪くなる。窒化珪素は、
α型、β型のいずれであってもよい。
【００１２】このような窒化珪素粉末は、金属珪素を直
接窒化して製造された窒化珪素インゴットを粉砕して窒
化珪素粉末とする際、その粒度を調整することによって
得ることができる。また、通常の市販品の平均粒子径は
約３μｍ以下であることより、これを分級するか、又は
これに平均粒子径１０〜３０μｍ程度の窒化珪素粉末を
適量混合し粒度調整することによって得ることができ
る。窒化珪素の形状としては破砕状でも良いが角のない
丸みを帯びたものがより好ましい。
接窒化して製造された窒化珪素インゴットを粉砕して窒
化珪素粉末とする際、その粒度を調整することによって
得ることができる。また、通常の市販品の平均粒子径は
約３μｍ以下であることより、これを分級するか、又は
これに平均粒子径１０〜３０μｍ程度の窒化珪素粉末を
適量混合し粒度調整することによって得ることができ
る。窒化珪素の形状としては破砕状でも良いが角のない
丸みを帯びたものがより好ましい。
【００１３】本発明において充填される熱伝導性フィラ
ーは窒化珪素だけでも良いが、他の一種又は二種以上の
熱伝導性フィラーを混合してもかまわない。この場合の
熱伝導性フィラーとしては、例えば絶縁性が必要な場合
は窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナ、マグネシ
ア等であり、また絶縁性を問わない場合はアルミニウ
ム、銅、銀、金、炭化珪素等である。
ーは窒化珪素だけでも良いが、他の一種又は二種以上の
熱伝導性フィラーを混合してもかまわない。この場合の
熱伝導性フィラーとしては、例えば絶縁性が必要な場合
は窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナ、マグネシ
ア等であり、また絶縁性を問わない場合はアルミニウ
ム、銅、銀、金、炭化珪素等である。
【００１４】窒化珪素以外の熱伝導性フィラーの形状
は、球状、粉状、繊維状、針状、鱗片状などのいずれで
もよく、また平均粒子径は１〜１００μｍ程度のものが
使用される。
は、球状、粉状、繊維状、針状、鱗片状などのいずれで
もよく、また平均粒子径は１〜１００μｍ程度のものが
使用される。
【００１５】本発明の放熱スペーサーの熱伝導率は１Ｗ
／ｍ・Ｋ以上、特に１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、硬度はア
スカーＣ硬度で３０以下であることが好ましい。
／ｍ・Ｋ以上、特に１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、硬度はア
スカーＣ硬度で３０以下であることが好ましい。
【００１６】本発明の放熱スペーサーの厚みとしては、
一般的には０．３〜２０ｍｍであり、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、例えば三角形、四角形、五角形等の多角
形、円形、楕円形等のいずれであってもよい。更には、
その表面形状は、球面、凸面、一連の凹凸を有する曲面
のいずれであってもよいが、発熱性電子部品との密着性
の点から、凸面が望ましい。
一般的には０．３〜２０ｍｍであり、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、例えば三角形、四角形、五角形等の多角
形、円形、楕円形等のいずれであってもよい。更には、
その表面形状は、球面、凸面、一連の凹凸を有する曲面
のいずれであってもよいが、発熱性電子部品との密着性
の点から、凸面が望ましい。
【００１７】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、又は末端あるいは
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、窒化珪素粉
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
等にて室温で脱泡後、加熱してシリコーンを固化させ、
冷却後、型より外して放熱スペーサーを製造する方法を
あげることができる。なお、必要に応じて、型より外し
た後、更に加熱処理を行なうこともできる。
一例を示すと、一液性のシリコーン、又は末端あるいは
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、窒化珪素粉
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
等にて室温で脱泡後、加熱してシリコーンを固化させ、
冷却後、型より外して放熱スペーサーを製造する方法を
あげることができる。なお、必要に応じて、型より外し
た後、更に加熱処理を行なうこともできる。
【００１８】上記製造方法において、その成形方法には
制約はないが、スラリーの流し込み法又はドクターブレ
ード法によることが望ましい。その際のスラリーとして
は、粘度１０万ｃｐｓ以下のものが使用される。スラリ
ー粘度が１０万ｃｐｓをこえると、成形方法に制約を受
けたり、スラリー中の脱気が困難になるなどして望まし
くはない。
制約はないが、スラリーの流し込み法又はドクターブレ
ード法によることが望ましい。その際のスラリーとして
は、粘度１０万ｃｐｓ以下のものが使用される。スラリ
ー粘度が１０万ｃｐｓをこえると、成形方法に制約を受
けたり、スラリー中の脱気が困難になるなどして望まし
くはない。
【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。
本発明を説明する。
【００２０】実施例１〜２ シリコーン固化物としてＡ液（ビニル基を有するオルガ
ノポリシロキサン）とＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガ
ノポリシロキサン）の二液性の付加反応型液状シリコー
ン（東レダウコーニング社製、商品名「ＣＹ５２−２８
３」）をＡ液：Ｂ液の混合比を表１に示す割合で混合し
た。これに平均粒子径２μｍの窒化珪素粉（電気化学工
業社製、商品名「Ｆ−１」 β率９５％以上）、平均粒
子径２５μｍの窒化珪素粉（電気化学工業社製、商品名
「Ｆ−２」 β率９５％以上）を種々の割合で混合して
得られた熱伝導性フイラーを混合してスラリーを調製し
た後、室温において真空脱泡し、ステンレス製型（１ｍ
ｍ×１１０ｍｍ×１１０ｍｍ）に充填した。
ノポリシロキサン）とＢ液（Ｈ−Ｓｉ基を有するオルガ
ノポリシロキサン）の二液性の付加反応型液状シリコー
ン（東レダウコーニング社製、商品名「ＣＹ５２−２８
３」）をＡ液：Ｂ液の混合比を表１に示す割合で混合し
た。これに平均粒子径２μｍの窒化珪素粉（電気化学工
業社製、商品名「Ｆ−１」 β率９５％以上）、平均粒
子径２５μｍの窒化珪素粉（電気化学工業社製、商品名
「Ｆ−２」 β率９５％以上）を種々の割合で混合して
得られた熱伝導性フイラーを混合してスラリーを調製し
た後、室温において真空脱泡し、ステンレス製型（１ｍ
ｍ×１１０ｍｍ×１１０ｍｍ）に充填した。
【００２１】次いで、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
２２時間加熱して放熱スペーサー（１ｍｍ×１１０ｍｍ
×１１０ｍｍ）を製造した。
ーンを固化させてから型より取り外し、更に１５０℃で
２２時間加熱して放熱スペーサー（１ｍｍ×１１０ｍｍ
×１１０ｍｍ）を製造した。
【００２２】比較例１〜２ 熱伝導性フイラー（窒化珪素）の配合比を表１に示す割
合としたこと以外は、実施例１と同様にして放熱スペー
サーを製造した。
合としたこと以外は、実施例１と同様にして放熱スペー
サーを製造した。
【００２３】比較例３〜６ 熱伝導性フィラー（窒化珪素）の粒度構成が表２である
ものを別途準備しそれを使用したこと以外は、実施例１
と同様にして放熱スペーサーを製造した。
ものを別途準備しそれを使用したこと以外は、実施例１
と同様にして放熱スペーサーを製造した。
【００２４】上記で得られた放熱スペーサーについて、
以下に従い、硬度と熱伝導率を測定した。それらの結果
を表１に示す。
以下に従い、硬度と熱伝導率を測定した。それらの結果
を表１に示す。
【００２５】（１）硬度 放熱スペーサーを数枚重ね厚みを１０ｍｍとし、アスカ
ーＣ硬度計にて測定した。
ーＣ硬度計にて測定した。
【００２６】（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を掛けてセットした後、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、熱抵抗（℃／Ｗ）
＝温度差（℃）／電力（Ｗ）、により熱抵抗（℃／Ｗ）
を算出し、この熱抵抗値を用いて、熱伝導率（Ｗ／ｍ・
Ｋ）＝厚み（ｍ）／｛熱抵抗（℃／Ｗ）×測定面積（ｍ
2 ）｝、より熱伝導率を算出した。
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を掛けてセットした後、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、熱抵抗（℃／Ｗ）
＝温度差（℃）／電力（Ｗ）、により熱抵抗（℃／Ｗ）
を算出し、この熱抵抗値を用いて、熱伝導率（Ｗ／ｍ・
Ｋ）＝厚み（ｍ）／｛熱抵抗（℃／Ｗ）×測定面積（ｍ
2 ）｝、より熱伝導率を算出した。
【００２７】
【表１】 〔注：比較例２ではスラリーを調製することができなかった。〕
【００２８】
【表２】
【００２９】表１より、実施例の放熱スペーサーは、ア
スカーＣ硬度が３０未満と柔軟性に優れており、しかも
熱伝導率が１．６Ｗ／ｍ・Ｋ以上と熱伝導性が良好であ
ることがわかる。
スカーＣ硬度が３０未満と柔軟性に優れており、しかも
熱伝導率が１．６Ｗ／ｍ・Ｋ以上と熱伝導性が良好であ
ることがわかる。
【００３０】
【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
性を保った状態で効率の良い放熱を行うことができる。
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
性を保った状態で効率の良い放熱を行うことができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 窒化珪素４０〜６０体積％、シリコーン
固化物６０〜４０体積％からなり、上記窒化珪素の平均
粒子径が４〜１６μｍ、１．５μｍ以下の粒子の割合が
１０〜２０％であることを特徴とする放熱スペーサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24649797A JP3354087B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 高柔軟性かつ高熱伝導性の放熱スペーサーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24649797A JP3354087B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 高柔軟性かつ高熱伝導性の放熱スペーサーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187580A true JPH1187580A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3354087B2 JP3354087B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=17149283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24649797A Expired - Fee Related JP3354087B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 高柔軟性かつ高熱伝導性の放熱スペーサーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3354087B2 (ja) |
Cited By (4)
| 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 |
| WO2008133211A1 (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | 熱伝導性コンパウンドおよびその製造方法 |
| JP2017038086A (ja) * | 2014-10-31 | 2017-02-16 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置 |
| JP2017216422A (ja) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | 住友電気工業株式会社 | シート材の製造方法およびシート材 |
-
1997
- 1997-09-11 JP JP24649797A patent/JP3354087B2/ja not_active Expired - Fee Related
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 |
| JP4574885B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2010-11-04 | 電気化学工業株式会社 | 放熱スペーサー |
| WO2008133211A1 (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | 熱伝導性コンパウンドおよびその製造方法 |
| JP2017038086A (ja) * | 2014-10-31 | 2017-02-16 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置 |
| JP2017216422A (ja) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | 住友電気工業株式会社 | シート材の製造方法およびシート材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3354087B2 (ja) | 2002-12-09 |
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