JPS58214209A - Thermoconductive insulating sheet - Google Patents

Thermoconductive insulating sheet

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Publication number
JPS58214209A
JPS58214209A JP9682682A JP9682682A JPS58214209A JP S58214209 A JPS58214209 A JP S58214209A JP 9682682 A JP9682682 A JP 9682682A JP 9682682 A JP9682682 A JP 9682682A JP S58214209 A JPS58214209 A JP S58214209A
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JP
Japan
Prior art keywords
thermally conductive
insulating sheet
molecule
sheet
composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP9682682A
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Japanese (ja)
Inventor
伊東 亮一
島崎 行雄
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58214209A publication Critical patent/JPS58214209A/en
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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱伝導性絶縁シートの改良に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in thermally conductive insulating sheets.

従来、パワートランジスタ、サイリスタ、PTC(正特
性サーミスタ)等発熱性電気及び電子器具の電気絶縁放
熱シートとしては、マイカやポリエステルが使用されて
いる。そして、これらは、硬質材料のだめ発熱体とフィ
ンとの密着性を向上させる目的で放熱グリースを塗布し
ているが、最近放熱グリースを使用しないで済む熱伝導
性ゴムシートが一部使用される傾向にある。
Conventionally, mica and polyester have been used as electrical insulating and heat dissipating sheets for heat generating electrical and electronic appliances such as power transistors, thyristors, and PTCs (positive temperature coefficient thermistors). These are coated with heat dissipating grease to improve the adhesion between the hard material Nodame heating element and the fins, but recently there has been a trend towards the use of some thermally conductive rubber sheets that do not require the use of heat dissipating grease. It is in.

この熱伝導性り゛ムシートは、通常、シリコーンゴムに
、熱伝導性を高める充填剤、例えばアルミナ、石英、窒
化ホウ素、酸化マグネシウム等を混合した組成物からな
っている。これらの加工に当っては、パンバリミキサー
やロールを用いてゴムと充填剤を均一に混練した後、押
出機やカレンダロールを用いてシート化し、さらに熱風
炉やプレスによって架橋し、必要に応じて打抜き成形を
行っている。
This thermally conductive rim sheet is usually made of a composition in which silicone rubber is mixed with a filler that increases thermal conductivity, such as alumina, quartz, boron nitride, magnesium oxide, etc. In these processes, the rubber and filler are uniformly kneaded using a Pan Bali mixer or a roll, then formed into a sheet using an extruder or calender roll, and then cross-linked using a hot air oven or press. It is punched and formed.

この場合、熱伝導性を向上させるには、充填材を多量に
添加するが、混合物の粘度が上昇するため、機械を摩耗
し易い欠点がある。特に、アルミナは熱伝導率を高める
うえで有効であるが、モ・−ス硬度が9と大きいだめ、
ロール、スクリュー、り槍ス、打抜金型等の損耗が避け
られない。窒化ホウ素は低硬度のため摩耗しにくいが、
高価である゛ことに加えて、シリコーンゴムとの相溶性
が劣るだめ高充填はむずかしい。従って、アルミナの 
  −ような高硬度の充填材を多量に充填できる製造方
法の出現が望まれていた。一方、従来のシリコーンゴム
ベースの組成物は、硬化速度が遅5く用途によっては二
次架橋が必要である。そのため、加工に当っての機械の
摩耗を極力少なくすると同時に早い速度で架橋できる熱
伝導シートの出現が望まれていた。
In this case, in order to improve thermal conductivity, a large amount of filler is added, but this increases the viscosity of the mixture, which has the disadvantage of easily abrading the machine. In particular, alumina is effective in increasing thermal conductivity, but because it has a high Mohs hardness of 9,
Wear and tear of rolls, screws, spears, punching dies, etc. is unavoidable. Boron nitride is hard to wear due to its low hardness, but
In addition to being expensive, it is difficult to fill highly because it has poor compatibility with silicone rubber. Therefore, alumina
- It has been desired to develop a manufacturing method that can fill a large amount of such a highly hard filler. On the other hand, conventional silicone rubber-based compositions have slow curing speeds5 and require secondary crosslinking depending on the application. Therefore, there has been a desire for a thermally conductive sheet that can be crosslinked at a high speed while minimizing machine wear during processing.

本発明は上記の状況に鑑みなされたものであり、充填材
を混合し組成物を形成する際に機械の摩耗が少なく、架
橋速度を大幅に向上でき短時間で硬化が可能な熱伝導性
絶縁シートを提供することを目的としたものである。
The present invention was developed in view of the above circumstances, and provides a thermally conductive insulation that causes less wear on the machine when mixing fillers to form a composition, significantly increases crosslinking speed, and can be cured in a short time. The purpose is to provide sheets.

本発明の熱伝導性絶縁シートは、分子中にC−C結合を
有するポリシロキサン及び分子中にsH基を有するオル
ガノポリシロキサンの混合物に、熱伝導性充填材を混合
してなる組成物を成形及び架橋してなるものである。
The thermally conductive insulating sheet of the present invention is formed by molding a composition obtained by mixing a thermally conductive filler with a mixture of polysiloxane having a C-C bond in the molecule and organopolysiloxane having an sH group in the molecule. and crosslinked.

以下本発明の熱伝導性絶縁シートについて詳細に説明す
る。分子中にc=c結合を有するポリシロキサン及び分
子中にSH基を有するオルガノポリシロキサンの混合物
とは、例えば、USP4066603号に開示されてい
るものを示す。
The thermally conductive insulating sheet of the present invention will be explained in detail below. The mixture of polysiloxane having a c=c bond in the molecule and organopolysiloxane having an SH group in the molecule is disclosed, for example, in US Pat. No. 4,066,603.

USP4066603号において、炭素−炭素二重結合
を有する化合物としては、25℃で粘度が0.3Pa・
S以上のポリジメチルシロキサンで、末端がメチルフェ
ニルビニルシロキシ単位、ジメチルからなる群から選ん
だシロキシ単位でブロックしたものが該当する。一方、
メルカプトオルガノポリシロキサンであり、分子中にS
H基が2個以上含むものを云う。分子中のSH量は16
重量%以下であシ、分子量が1000以上のものを云う
In USP 4066603, a compound having a carbon-carbon double bond has a viscosity of 0.3 Pa at 25°C.
This applies to polydimethylsiloxanes of S or higher, whose terminals are blocked with siloxy units selected from the group consisting of methylphenylvinylsiloxy units and dimethyl. on the other hand,
It is a mercaptoorganopolysiloxane with S in the molecule.
Refers to those containing two or more H groups. The amount of SH in the molecule is 16
% by weight or less, and the molecular weight is 1000 or more.

具体的には、構成要素として例えば、 ’H80nH2nSiOo、5 等からなる。ここで、Rは炭素数が1〜乙のアルキル基
、フェニル基から選んだものであシ、nは1〜4の整数
である。
Specifically, the constituent elements are, for example, 'H80nH2nSiOo, 5. Here, R is selected from an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms and a phenyl group, and n is an integer of 1 to 4.

そして、常温では、通常液体であって、紫外線照射、電
子線照射、有機過酸化物によって6次元化するものであ
る。紫外線照射においては通常光増感剤が必要である。
At room temperature, it is normally liquid, and becomes six-dimensional when exposed to ultraviolet rays, electron beams, or organic peroxides. Photosensitizers are usually required for UV irradiation.

また、熱伝導性充填剤としては、アルミナ、石英、窒化
ホウ素、酸化マグネシウム等があげられる。特に、本発
明の場合、硬度の大きいアルミナ、石英が好適であると
云えるが、特に制限されるものではない。その他、必要
に応じて反応性モノマ、着色剤、重合防止剤、難燃剤、
補強材としての有機繊維あるいは無機繊維、界面活性剤
等を添加しても何ら差支えはない。また、粘度調整の目
的で少量の有機溶剤を加えてもよい。
Further, examples of the thermally conductive filler include alumina, quartz, boron nitride, magnesium oxide, and the like. In particular, in the case of the present invention, alumina and quartz having high hardness are suitable, but are not particularly limited. In addition, reactive monomers, colorants, polymerization inhibitors, flame retardants,
There is no problem in adding organic or inorganic fibers, surfactants, etc. as reinforcing materials. Additionally, a small amount of organic solvent may be added for the purpose of adjusting viscosity.

上記混合物と熱伝導性充填剤との混合に当っては、適意
の液状物質に適用される方法が用いられる。例えば、攪
拌器による混合、ニーダ、スタティソクミキザ等であり
、通常のゴム加工に使用されるパンバリミキサやロール
は不必要である。
In mixing the above mixture and the thermally conductive filler, a method applicable to any suitable liquid substance is used. For example, mixing using an agitator, a kneader, a static mixer, etc. is used, and the panburi mixer and rolls used in ordinary rubber processing are unnecessary.

シートを製造する方法としては、塗料の製造において一
般的であるナイフコータによる方法が好適であるが、必
らずしもこれに限定されるものではない。また、形状が
定まっている場合には金型に注入して圧縮成形、トラン
スファー成形、射出成形等によって成形することが適当
である。これは成形と同時に硬化することが可能である
。広幅シートの硬化は、熱風炉、赤外線ヒータ、紫外線
ランプ、電子線照射装置等によって比較的短時間で達成
される。特に紫外線硬化が最も°好適しており、コンベ
ヤベルトを用いることによって連続的に硬化させること
ができる。尚、本実施例は液状組成分であるため、ナイ
フコータのように金型を用いない成形法においては、他
の固形分に触れる前に硬化を行なうことが望ましい。硬
化は上記の方法を単独に採用してもよいし、2種類以上
組み合せてもよい。また、熱伝導性シートの間に補強層
の有機あるいは無機繊維の織布または不織布を介在させ
てもよい。本実施例のシー トはむしろこのような補強
層を介在させた場合に、さらに太きな効果をもたらすこ
とがわかった。この場合、織布捷だは不織布の表面に接
着性を付与するだめのカップリング剤、プライマ等を塗
布してもよい。
As a method for producing the sheet, a method using a knife coater, which is common in the production of paint, is suitable, but the method is not necessarily limited to this. Furthermore, when the shape is determined, it is appropriate to inject it into a mold and mold it by compression molding, transfer molding, injection molding, or the like. It can be cured simultaneously with molding. Curing of the wide sheet can be achieved in a relatively short time using a hot air oven, an infrared heater, an ultraviolet lamp, an electron beam irradiation device, or the like. In particular, ultraviolet curing is most suitable, and continuous curing can be achieved by using a conveyor belt. Since this example is a liquid composition, in a molding method such as a knife coater that does not use a mold, it is desirable to cure the composition before contacting other solid components. For curing, the above-mentioned methods may be used alone, or two or more methods may be used in combination. Further, a reinforcing layer of woven or nonwoven fabric of organic or inorganic fibers may be interposed between the thermally conductive sheets. It was found that the sheet of this example had an even greater effect when such a reinforcing layer was interposed. In this case, a coupling agent, primer, or the like may be applied to the surface of the woven or nonwoven fabric to provide adhesive properties.

実施例1 ビニル含有量0.5重量%を有するメチルフェニルビニ
ルシロキシ末端ブロックのポリジメチルシロキサン10
0重量部、2.1重量%の一8Hを有するγ−メルカプ
トプロピルジメトキシシロキシ末端ブロックのポリジメ
チルシロキサ729重量部、光増感剤ベンゾフェノン5
重量部、アルミナ600重量部、煙霧質石英20重量部
からなる組成を攪拌器を用いて均一になるまで混合する
Example 1 Methylphenylvinylsiloxy endblocked polydimethylsiloxane 10 with vinyl content 0.5% by weight
0 parts by weight, 729 parts by weight of γ-mercaptopropyldimethoxysiloxy end-blocked polydimethylsiloxane with 2.1% by weight of -8H, photosensitizer benzophenone 5
A composition consisting of parts by weight, 600 parts by weight of alumina, and 20 parts by weight of fumed quartz is mixed using a stirrer until uniform.

本混合物をポリエステルフィルム上に滴下してドクター
ナイフで厚さ0.20Mになるように調整し、次に紫外
線硬化装置(80W/m :照射距離100咽)を2秒
間通過させた。これをパワートランジスタ放熱スペーサ
TO−3の形状に打抜き、その後ポリエステルフィルム
を除去した。パワートランジスタ2SD676に実装し
た場合の熱抵抗は、0.45°C/Wであった。
This mixture was dropped onto a polyester film and adjusted to a thickness of 0.20 M using a doctor knife, and then passed through an ultraviolet curing device (80 W/m 2 , irradiation distance 100 mm) for 2 seconds. This was punched into the shape of a power transistor heat dissipation spacer TO-3, and then the polyester film was removed. The thermal resistance when mounted on the power transistor 2SD676 was 0.45°C/W.

実施例2 実施例1の組成からなる混合物を、ガラス繊維織物に含
浸し、厚さ0.2On+mになるように調整し、実施例
1と同条件で硬化させた。これをパワートランジスタ放
熱スペーサTO−6の形状に打抜いたものを実装したと
きの熱抵抗は、o、50℃/Wであった。
Example 2 A glass fiber fabric was impregnated with a mixture having the composition of Example 1, adjusted to a thickness of 0.2 On+m, and cured under the same conditions as Example 1. When this was punched out in the shape of a power transistor heat dissipation spacer TO-6 and mounted, the thermal resistance was o, 50° C./W.

実施例6 実施例1のベンゾフェノンと除去した組成物をガラス繊
維織物に含浸し、厚さ[]、20mになるように調整し
、次に10 Mraclの電子線を照射して硬化させた
。これをパワートランジスタ放熱スペーサ゛To−3の
形状に打抜いたシートの熱抵抗は0.50℃/Wであっ
た。
Example 6 A glass fiber fabric was impregnated with the benzophenone and removed composition of Example 1, adjusted to a thickness of 20 m, and then cured by irradiation with an electron beam of 10 Mracl. The thermal resistance of a sheet punched out in the shape of a power transistor heat dissipation spacer To-3 was 0.50° C./W.

熱抵抗の試験方法 パワートランジスタ2SD676と厚さ3.2rMnの
銅板の間に、熱伝導性絶縁シートを挿入し、パワートラ
ンジスタを駆動させ、コレクタ電流及びコレク゛り、エ
ミッタ間の電圧を測定しコレクタ損失(watt)を求
めた。種々のコレクタ損失におけるトランジスタのケー
ス温度及びフィン温度を測定し、これらの結果からケー
ス/フィン間熱抵抗(℃/W)を求めた。
Thermal resistance test method Insert a thermally conductive insulating sheet between the power transistor 2SD676 and a copper plate with a thickness of 3.2 rMn, drive the power transistor, measure the collector current and the voltage between the collector and emitter to determine the collector loss. (watt) was calculated. The case temperature and fin temperature of the transistor at various collector losses were measured, and the case/fin thermal resistance (° C./W) was determined from these results.

以上記述した如く本発明の熱伝導性絶縁シートは、組成
物を構成する一方の材料の混合物が常温で液状であるた
め、熱伝導性充填材と混練する際に機械の摩耗が少なく
でき、まだ、短時間で硬化が可能であり、織布、不織布
を介在したシートの製造が容易である。そして、無溶剤
であシ、使用しても少量で済むので乾燥工程が不要であ
る。
As described above, in the thermally conductive insulating sheet of the present invention, since the mixture of one of the materials constituting the composition is liquid at room temperature, there is less wear on the machine when kneading with the thermally conductive filler. It can be cured in a short time, and sheets with woven or non-woven fabrics can be easily manufactured. Further, since it is solvent-free and only a small amount is used, a drying step is not necessary.

以上記述した如く本発明の熱伝導性絶縁シートは、充填
材を混合し組成物を形成する際に機械の摩耗が少なく、
架橋速度を大幅に向上でき短時間に硬化ができる効果を
有するものである。
As described above, the thermally conductive insulating sheet of the present invention has low mechanical wear when mixing fillers to form a composition.
It has the effect of greatly increasing the crosslinking speed and curing in a short time.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 分子中にC−C結合を有するポリシロキサン及び
分子中にSH基を有するオルガノポリシロキザンの混合
物に、熱伝導性充填材を混合してなる組成物を、成形及
び架橋してなることを特徴とする熱伝導性絶縁シート。 2、上記組成物の間に補強用の織物または不織布が介在
されている特許請求の範囲第1項記載の熱伝導性絶縁シ
ート。
[Claims] 1. A composition obtained by mixing a thermally conductive filler with a mixture of a polysiloxane having a C-C bond in the molecule and an organopolysiloxane having an SH group in the molecule, is molded. and a thermally conductive insulating sheet characterized by being crosslinked. 2. The thermally conductive insulating sheet according to claim 1, wherein a reinforcing woven or nonwoven fabric is interposed between the compositions.
JP9682682A 1982-06-04 1982-06-04 Thermoconductive insulating sheet Pending JPS58214209A (en)

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