JPS58122913A - 可変形熱放散材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、熱伝導性の漬れた司変形熱放散材組成物に
関し、詳しく汀、あらゆる形状をした発熱機器、装置舶
との装着性に優れ、しかも接触熱抵抗が小さく、かつ熱
伝導性の後れたｉ’ｊＪ変形熱変形熱放散物組成物るも
のである。

熱可ｔ！Ｊ！性樹脂および熱硬化性樹脂あるいはこれら
の＠脂全イＪ機浴剤に溶解させた樹脂液または、粘稠な
ンリコーングリースなどに熱伝導性の優れたフィン−を
多量に混合した熱伝導性材料１が市販されていることは
よく知られている。これらの熱伝導性材料は、各種の機
械装置や電気・電子機器および部品などの作動中に発生
する過剰な熱全シャフトやフレームあるいり、熱散散の
ためのヒートシンクなどへ導くために使用されている。

しかし、前記の市販熱伝導性相打ａ１個々に大きな欠点
を有しており、柚々の発熱体への適用が不ａＪ能であり
、使１４Ｊ範囲が限定されているのが実情である。

例えば、熱可塑性樹脂をマ）　１７ツクスにした熱伝導
性材料は、熱可塑性樹脂の融点以上の発熱知を掲つ機器
や装＠に用いた場合％熱伝導性材料が浴融し流動するた
め、使用温度に限界がある。また、耐薬品性や酬浴剤性
も劣る。さらに、熱ＥＪ塑性位Ｊ脂に熱伝導性フィラー
全混入はせる場合、熱可塑性樹脂の溶融粘度が商いため
、熱伝導性フィラーの混入１は夕飯となり、熱伝導性の
低いものしか得られないという欠点′に有している。

−万、熱硬化性樹脂金用いた熱伝導性材料は。

高温下で流動するような欠点がなく、また硬化前は液状
樹脂が多いため、熱伝導性フィラーも多音に混入できる
。しかし、硬イヒ後の硬度か島い樹脂（ｆ＋ｌＪえはエ
ポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などう金剛いた場
合には、未軟性金要する機器や一部品への適ハ」は不可
能である。さらに、熱伝導性Ｉ料との接触部が不均一の
場合には、接触熱抵抗ケできるだけ小さくするため、熱
硬化性の液状樹脂と熱伝導性フィラーの混合物全注型ま
たは注入する方法もめるが、この場合には、混合物が液
状であることが条件となるため、熱伝導性フィラーの混
合針が少なくなυ、熱伝導性が低下するなどの欠点があ
る。

また、弾性全有する熱硬化性樹脂（例えばシリコーンゴ
ム、加硫ゴムなど）と熱伝導性フィラーの混合物は、柔
軟性に富み各種発熱体への装着も容易であるが１寸法や
形状が異なる突起物金持つ発熱体や１１Ｉ′ＩＮ度の粗
い発熱体、さらには発熱体表面に狭い隙間を持つ発熱体
に装着させる場合、弾性樹脂の反発弾性によって発熱体
と密着しない部分ができ、この結果、接触熱抵抗が増大
し、熱伝導性を著しく低下させる。

第１図の各図は、市販の熱伝導性ゴムシート金用いた応
用例でめジ、これら図中、ＩＬａ、熱伝導性ゴムシート
、２ａ、２ｂ、２ｃは表面形状および寸法が互に異なる
発熱体、３は金おるフレームなどの冷却部分を示す。第
１図（ａｌＬ　（ｂＪ）　＊　（ｃｌ）　　の状態から
第１図（ａ２）　、　（ｂ２）、　（ｃ２）に示すよう
に熱伝導性ゴムシートｌを発熱体２ａ、２ｂ、２ｃに確
実に密着させるためには、Ｐで示した圧力（締め付は力
）が必要であり１発熱体２　ａ　、　２　ｂ。

２０表面の突起物の寸法差が大きくなる１１と高い圧力
が必要となる。

そして、突起物の寸法差が１ｍ程度になると。

熱伝導性ンートのマトリックス全破壊させる＃１どの圧
力が必要となる。また１発熱体と常に密着した状態金保
つためには、圧力Ｐが均一に加わるように考慮しなけれ
ばならない。

第１図の各図に示す熱伝導性ゴムシート奮発熱体表■に
確実に密着させて熱伝導性フィラーせるニハ、ゴムシー
トのマトリックスを破壊するような圧力で細め付けるか
、または密着しない部分に熱伝導性グリースなどの充填
物を介在させるなどの方法があるが、いずれも好ましい
方法とげいえない。例えば、外圧によって故障が生じる
精密機器や装置あるいは電気・電子機器または部品など
への適用は避けなければならない。筐た、グリースなど
の充填物音用いた場合には１作業性の低下や熱によるグ
リースの流動が大きな欠点となる。

また、前述したイＪ機溶剤金用いたコーティング可能な
熱伝導性材Ｎは、数十ミクロン程度の隙間や凸凹全コー
ティングによって平滑にすることができるが１龍程度以
上の隙間になると、何度もコーティングしなければなら
ない。さらに、有ｆ１ｊ、溶剤全使用する場合には１作
業環境が間融となるため、好ましい方法とはいい難い。

この発明の発明者らは、前述した各種の熱伝導性材料の
欠点全−掃し、あらゆる発熱体への装着が可能であり、
しかも、接触熱抵抗がきわめて小さい熱放散材料′ｆ：
、得る目的で鋭意研究を重ねた結果、前記目的が十分に
達成できる可変形熱放散材組成物金得ることに成功した
。

丁なわち、この発８１Ｊは、融点が３０〜１３０ｍ？：
でかつ常温で同形のポリヒドロキシ化合物と、づンシア
ネート化合物からなジ末端水酸基全有するプレポリマー
と、下記式（１） で示される２、４−）ルエンヅイソシアネートダイマー
からなる熱硬化性樹脂１００重量部、および熱伝導性フ
ィラー５０〜１５００重量部からなることを特徴とする
可変形熱放敢拐組成物全要旨とするものである。

この発明に用いる熱硬化性樹脂は、室温で弾性に富み、
しかも、１３０℃以下の温度で加熱することによって弾
性率か極端に低くなるものである。

すなわち、第２図の＃　（Ａ）に示すシリコーンゴムな
との温度ＶＣ対する弾性率変化に勾し、この発明に用い
る熱硬化性樹脂は第２図の曲率（Ｂ）のような特性をも
つものである。

、したがって、この発明の熱硬化性樹脂は、発熱体など
へ装着する場合に、加熱することによって非常に小さな
圧力で発熱体と密着し、かつ発熱体の表面がどのような
形状をしていても、′ｊべての向に密着する優れた性質
を有している。さらに。

この発明の熱硬化性樹脂に、ｆ形させた状態で冷却すれ
ば、変形した形状全作ち、外反加熱すれば変形前の形状
に戻るという優れた性質を併せ持っている。

この発明に用いる熱硬化性樹脂の具体的な例としては、
？リヒドロキシブタジエン重合体の水素添加物と分子内
に１．５個以上のインシアネート基全有する多官能イン
シアネート化合物よシなる末端水酸基を有するプレポリ
マーおよび前記式（１）で示される２、４−トルエンジ
イソシアネートダイマーによって構成される熱硬化性樹
脂が好適する。このポリヒドロキシブタジェン重合体の
水素添加物としては、１分子当り水酸基全平均１．５個
以上有し、好ましくは１．７〜５．０個有するものであ
る。このＩリヒドロキシブタジエン重合体の水素添加物
とじては、ブタジェンのホモポリマーまたは、ブタジェ
ンに対してスチレンやアクリロニトリル、メタクリル酸
、ビニルトルエン、酢酸ビニル’ｆＺトのビニル系モノ
マーが５０重針％以下存在する共重合体全通常の方法で
水素添加したものがある。

前記ポリヒドロキシブタジェン重合体と反応させる多官
能インシアネート化合物としては１分子内に１．５個以
上のインシアネート基を弔するインシアネート化合物で
あれはいずれも用いることができ、沙すえばエチレンジ
イソシアネート、プロピレンジインシアネート、テトラ
メチレンツイソシアネート、ペンタメチレンジインシア
ネート、オクタメチレンジインシアネート％　３−イン
シアネートメチル−３，５，５−）リメテルシクロヘキ
シルイソシアネート、シクロヘキシレン】、４−ソイソ
シアネー）、２．４−）ルエンジイソシアネー）、２．
６−）ルエンジインシアネート、キシリレン−１，４−
ジインシアネート、キシリレン−１，３−ジイソシアネ
ート、　４　、４’−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、ｍ−フェニレンジイソシアネート％　Ｐ−フェニレ
ンジイソシアネート、ナフチレン−１，４−ジインシア
ネート、Ｐ。

ｐ’、ｐ“−トリフェニルメタントリインシアネート。

ジフェニル−４，６，４’−トリイソシアネートなどの
単独または２ｍ以上の混合物を用いることができる。

この発明に用いる末端水酸基全壱するプレポリマーは、
前記の多官能インシアネート化合物１モルＫ　＃ｊ　Ｌ
、ポリヒドロキシブタジェン１合体の水素添加物２モル
を常法で反応させることによって容易に製造することが
できる。前記プレポリマーの硬化剤は前記式（１）で示
される２、４−トルエンジイソシアネートダイマー全プ
レプリマーの水酸基に灼し０．６〜１．１（モル比）の
範囲で用いる。

２．４−）ルエンジイソシアネートダイマーを用いるこ
とによ勺、室温での硬化時間が非常に長くなシ１作業性
が良好となる。すなわち、前記硬化剤は、室温でにｅま
とんど硬化反応が進まず１５０℃以上になると急撤に硬
化反応が進み、また、トリエチレンジアミン、ジプチル
錫シラウリレート、オクチル酸錫、な１・酸銅などのウ
レタン化触媒を用いると％８（）〜１００℃の加熱で硬
化反応が児了するという性質’ｔｒ：　’；１４’　し
ている。前記硬化剤の配合割合に前記範囲内が好ましく
１モル比が０．６以下になると硬化物が粘着性全イＮＬ
、１００℃以上になると小さな圧力でも流動し、また１
モル比が１−１以上になると硬１に物の弾性率が烏くな
、！、１％加熱時の弾性率変化が小さくなり、この発明
の目的である発熱体への密＊（’Ｉが低１−する。

前記の配合割合は１次に述べる熱伝導性フィラーの添加
蓋によって前記範囲内で選はれるものであり、熱伝導性
フィラーが少鼠の場合には、硬化物の粘着性全防ぐため
、モル比の商い領域を選び。

熱伝導性７１ラーが多址に添加された場合には硬化物の
弾性率を下けるため、モル比の低い領域全速ぶ万が好ま
しい。

この発明に用いる熱伝導性フィラーは熱伝４ト性を付与
するために用いられるものであって、粉末のベリリウム
、アルミニウム、亜鉛、珪素、マグネシウム、チタンな
どの金槁酸化物が幻−適である。

とくに熱伝導性の高い可変形放散口組成物？得るために
は、平均粒径５０ミクロン以下の酸化アルミニウム粉末
と微粉末の硬賀マイカ全併用することにより顕著な効果
が得られる。

この発明に使用する熱伝導性フィラーの添加蓋は、ｎＩ
Ｊ記熱硬化性樹脂１００重量部に対し５０〜１５ｏＵｘ
ｉｉｔ部であるが、熱伝導性フィラーの種類および熱硬
化性樹脂中のイ便ｆヒ前の粘度によって変えることがで
きる。前記熱伝導性ンイラーの添加蓋はｉ＝Ｊ変形熱放
散４Ａ組成物に望丑れる熱伝導性によって決定はれるも
ので、５０重匍二部以下の場合、熱伝導性が低すぎるた
め放熱効果が小さい。捷た。

１５０　Ｏｍｔｆｔ部以上になると、前記熱硬化性樹脂
中に均一に分散せず硬化物も非常に脆いものとなるため
前記範囲が限界となる。この発明の実施において、前記
熱伝導性フィラーの添加蓋は１５（）〜８００亜址都の
範囲が最も好ましい。

また、この発明の可変形放散散拐組成物には、イツ化反
亀、全促進させるための触媒１着色のための顔別芒らに
は、補強材としてガラスクロス、ガラスマット、不絨布
、金縞板、カーボンクロス、カーボンマットなどを使用
することができる。

次に、この発明の用変形放散散杓組成物の製造方法につ
いて説明する。先ず、ポリヒドロキシブタジェン重合体
の水素添加物２モルとインシアネート化合物１モルを反
応させたプレ号２１７マーの７５ｉ定量全８０〜１５０
℃の温度で加熱し赦状にする。

次いで、熱伝導性フィラー音訓え、ニーダ−または＾空
加熱攪拌機で２〜３時間混合し、熱伝導性フィラーを均
一に分散させる。分散後、室崗まで冷却し、２本ロール
を用いて硬化剤の２．４−）ルエンジインシアネートダ
イマー全均一に分散させる。前記方法によって得られた
コンノそランド奮離型紙やプラスチックフィルムに挾み
、Ｆ９Ｔ望の形状に成形する。成形にはカレンク゛−ロ
ールや成形ブレス金柑いるのが好ましい。成形温度は、
７０〜１５０℃の範囲で行なう。また、成形時に前述し
たガラスクロス、金属板などの補強材全同時にザンドイ
ツチすることができる。

前述の方法によって得られたこの発明のＥｌ変形熱放散
材組成物１１は％第３図（ａ）に示すように、５０℃か
ら１３０　℃以下のｒＭ度で加熱丁れば、弾性率が極端
に小さくなるため、非常に小さな圧力で自由に変形する
性質？持つ。したがって、この状態で発熱体１２に対し
て押し付ければ第３図（ｂ）に示すような複雑な形状奮
持った発熱体１２の表面全体に密着し、熱放散の効率が
極めて高いものとなる。−１：た、この発明の可変形熱
放散付組成物１１は、呈温で発熱体１２がら脱離させれ
ば、第３図（Ｃ）　Ｋ示すように発熱体１２の形状がそ
のまま転写されており１発熱体との密着性、装着性が優
れていることがわかる。ざらに、この発明の可変形熱放
散付組成物１１は、再加蘇すれば、第３図（ｄ）に示す
ように、もとの形状に戻るという利点金併せ持っている
。なお、第３図（ａ）ないしくｄ）中、１３は金楠フレ
ームなどの冷却部分である。

この発明による可変形熱放散付組成物は、各種の機緘装
酋や電気機器、電子機器などの冷却にきわめて効果が茜
く、しかも、装着性に優れ、高温下でも流動しないとい
う利点を持っているため、広範囲の発熱体への使用が可
能である。

この発す」會、さらに具体的に我町するため、実施世」
について述べる。

実施ｆンリ　Ｉ Ｉリヒドロキシブクジエン重合体の水累添刀＋ｌ勿（三
２１１Ｚ成（ａ）製、ポリエーテルＨ１水酸基価４５）
２４９２部（亜伍部、以−ト同じ）奮３ｔの四ツロフラ
スコに取り窒素ガスを流しながら９０℃１で加熱した。

９０℃で攪拌全始め、四ツ目フラスコｉ／ｃ取９句けた
滴下漏斗より４，４−ノンエニルメタンソインシアネー
ト（化成アツプソヨン（４’Ｊ：）製、１ソネー）１４
３１．）１４４部會徐々（ｒｃ加えた。約４０分曲で部
下ケ完了させた後、さらに９０℃で１助…」反応７行わ
せて、末端水酸基葡弔するグレボリマー會得た。プレポ
リ７−は融点が約８０℃で水酸基価は２１であつ／こ。

次いで。

８１」記グレボリマ−１０（）部會★空加熱攪拌機に取
り、１２０℃で溶融させ、酸イしアルミニウム４６０Ｂ
？加え、同温）Ｗで真空撹拌（ｌ　ｍ＋１１ｇ）全豹１
時曲行なった。得られた混合物葡至篩丑で冷却し。

２本ロールで混練音符なった。混練中に硬化剤として用
いる２、４−）ルエンジイソ／アネートグイマー２，９
部全均一に分散させてｒｉＪ変形変形熱放散コンクンド
を得た。このコンパウンド”ｌ＜　２　ｍ＋のスペーザ
ー全挿入しｌ（期１熱フルス葡用いて１５０℃で２０分
間加熱硬化させた。イＷ４化をせて得たシートの熱伝導
率は］　、３２　Ｋｃａｔ／ｍ・Ｉ】ｒ　℃であや、硬
度の温度特性は８０℃付近で急激に低下する変形温度？
イ％−していた。ｎ′Ｕ配硬イしソートを８０℃にシロ
熱し、実装プリント基板に押し当てたところ、寸法の異
なるＩＣ＋抵抗体の全ての表ｃａｒ　ｖＣ均一に密着し
た。室温１で玲えた時点で硬１ヒシート紮取ジ外丁と、
硬イしシートにＩＣや抵抗体の形状が転写されていた。

逢た。前記硬化ソート全２７０℃で２０分曲加熱しても
流動せず、揮発分も０．３％以下であった。

剰０１」２〜６ 実施例１と同様の方法で後記第１表の組成からなるプレ
ポリマー紮合成し、得られたブレポリマー１００部に対
し、熱伝導性フィラー、２．４−トルエンジイソ７アネ
ートグイマー會実施ψ１１１と同様の方法で均−ＶＣ分
散させ、実に例２〜６のＨＪ変形熱放散コンパウンド葡
イ４＃　ｆＣｎ　これらのコンパウンドケ］５０℃の扇
１１で成形ブレスにより厚さ２納ＶＣ成形した硬イしシ
ートは第２表に示す性質を持っている。また、第２表の
イ使化シートはいずれも、第３図に示したような複雑な
形状紮持ったシＣ１熱１本表１川に容易に孔・糸゛する
イ使イヒシ一トであった。

−ただし第１表中。

１）ポリヒドロキシ化合物 ａ：商品名ポリテールＨ（三菱化成〔株）製〕ｂ＝商品
名ポリテールＨＡ（＃　　　　）Ｃ：商品名ポリテール
Ｈ８（＃　　　　）２〕　イソネー）１４３Ｌ（化成ア
ッグソヨン（株）製） である。

ただし、第２表中。

１）熱伝導性フィラー、硬化剤の配合波に実施例２〜８
のプレポリマー１００都に対する蓋２）熱伝導率測定器
（昭和電工（抹）製）音便用３）ＪＩＳＫ６９１１ である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ）、（ｂｌ）、（ｃｌ）Ｂ市販熱伝導性ゴ
ムンート奮互いに異なった発熱体へ装看する以前の断面
図−ｆｉｓ１！Ｗ（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）ｔＤ同
装着した後の第１図（ａｌ　）　＋　（ｂｌ　）　ｒ　
（ｃｌ　）　Ｋそれぞれ相当する断面図、第２図はこの
発明のｉｉＪ変形変形熱材散材組成物び市販熱伝導性ゴ
ムシートの弾性率−幌度依存曲線會示す図、第３図（ａ
）　、　（ｂ）　。 （ｃ）はこの発明による可変形放散散拐組成物の使用Ｉ
ｃついて説明するための互いＶＬ異なった状態の断面図
である。 ｌ・・・熱伝導性ゴムンー）、２ａ、２ｂ、２ｃ・・・
発熱体、３・・・冷却部分、１１・・・可変゛形放散散
材組成物、１２・・・発熱体、１３・・・冷却部分。 なお１図中同一材号は同一または相当部分全示す。 代理人　　　葛　　野　　信　　− 第１図 下Ｙ千ぞヨ兇 第３図 第２図 し孟浅（０Ｃ） 第１頁の続き ＠発　明　者　渡辺隆比古 相模原市宮下−丁目１番５７号三 菱電機株式会社相模製作所内 千　続　浦　「に　Ｉ’Ｆ　（方式） ％式％ ３、補ＩＦをする者 代表貨片＋１１仁八部 ６、補正の対象 明 明細誓の図面の簡単な説夷の欄。 ７、補正の内容 明細１第２１頁第１５ｆｉの「（Ｃ）は」をｒ　（ｃ）
　、　（ｄ）は」と補正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１融点が３０〜１３０℃でかつ常藺でｂ１形のポリ
   ヒドロキシ化合物と、インシアネート化合物からなり禾
   卯１１水酸基全イ自するプレポリマーと、下記式（１） で示される２、４−）ルエンジイソシアネートダイマー
   からなる熱硬化性樹脂１０（）重鉱部、および熱伝導性
   フィラー５０〜１５００重がｆ！Ａからなることを特許
   とするｉ］変形熱放散材組成物。 ＋２１ポリヒドロキシ化合物として１分子蓄１０００〜
   ４０００のポリヒドロキンブタジェン重合体の水系添加
   物音用いるｈ許趙求の範囲第１項記載の用変形熱放散祠
   組成物。 （３）熱伝２ｊｆ性フィラーか金跣酸１ヒ物である％許
   趙求の範囲第１項才だね、第２項ｌ【シ載のｈ」変杉熱
   放散拐糾成物。 （４）熱伝橋性ンイラーとして、平均粒径５０ミクロン
   以下の酸化アルミナ甘たは酸イヒマグイ・シウム粉末ど
   硬質マイカ微粉末との混合物を用いる特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の用変形熱放散拐組成物。