JPS5822054B2

JPS5822054B2 - 複合配合剤

Info

Publication number: JPS5822054B2
Application number: JP7459279A
Authority: JP
Inventors: 敏昭坂井田; 直明大石; 光長谷川; 勝信山口
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1983-05-06
Also published as: JPS56874A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はシリコンゴム用熱伝導性付与剤に関する。

さらに（わしくは、α−アルミナ粉末とボロンナイトラ
イド粉末からなるシリコンゴム用熱伝導性付与剤に関す
る。

近年、電子部品の絶縁基板、封止剤、放熱シートなどに
「シリコンゴム」の成形物が広く用いられている。

しかしながら、これらの成形物はシリコンゴム単味のま
までは熱伝導率が小さく、したがって放熱効果が乏しい
ことにより、蓄熱による回路素子に損傷を与え易い。

以上のことから、シリコンゴムの成形体の熱伝導性を改
善するため、大きい熱伝導率を有する電気絶縁性無機配
合剤を配合することが一般に行なわれているが、これら
の配合剤の配合割合を上げていくにともない、得られる
成形物の機械的性質が低下していくばかりでなく、成形
物を製造するさいに成形加工性も低下するため、これら
の配合剤の配合によるシリコンゴムの成形体の高熱伝導
化には、おのずから限界があった。

以上のことから、本発明者らは、これらの欠点の改良さ
れた配合剤を得るために種々探索した結果、特殊なα−
アルミナ粉末と「ボロンナイトライド」（以下ｒＢＮＪ
と云う）粉末からなる熱伝導性付与剤が、シリコンゴ
ムに配合した場合、該熱伝導性付与剤の配合比率を上げ
たとしても、機械的性質が低下せず、かつ成形物を製造
するさいに加工性がすぐれていることを見出し、本発明
に到達した。

ＢＮは、熱伝導率が非常に大きく、かつ電気的にも絶縁
性がすぐれているため、その粉末をシリコンゴムに対し
て高配合することが可能であるならば、得られる配合物
の電気絶縁性を保持しつつ、熱伝導性も大きく向上させ
ることができる。

しかしながら、一般にシリコンゴムにＢＮを高配合する
ことが難しいため、配合物の高熱伝導率化にはおのずか
ら限界があり、またよしんば高配合ができたとしても、
得られる配合物は機械的にもろいものとなり、実用上支
障をきたす。

一方、一般に用いられているα−アルミナ粉末はＢＮ粉
末より、シリコンゴムに対する高配合が容易である反面
、α−アルミナ粉末そのものの熱伝導率がＢＮ粉末のそ
れよりも小さいため、やはり得られる配合物（組成物）
の高熱伝導率化には限界があった。

本発明者らは、特殊なα−アルミナ粉末、すなわち形状
因子が１．０〜１．４であるアルミナ粉末とＢＮ粉末と
からなる熱伝導性付与剤を配合したシリコンゴムの組成
物が、熱伝導性および電気絶縁性がすぐれているばかり
でなく、機械的性質および成形加工性が良好であること
を見出し、本発明に到ったのである。

本発明の特徴および効果は下記の通りである。

その第一点は、特殊なα−アルミナ粉末とＢＮ粉末とか
らなる熱伝導性付与剤を使用することによってα−アル
ミナ粉末が有する高配合性（高充填性）とＢＮ粉末が有
する高熱伝導率化の相乗効果が得られ、これによってα
−アルミナ粉末単独またはＢＮ粉末をシリコンゴムに配
合した場合においては得られなかった高い熱伝導性を持
ち、かつ機械的もろさの程度が小さい（引張強度が大き
い）配合物が得られるものである。

さらに、その第二点は、粉末粒子の形状因子が１．０〜
１，４であるα−アルミナ粉末を複合配合剤の一成分と
して用いることにより、シリコンゴムに対する該熱伝導
性付与剤の高充填化を一層容易にし、さらに得られるシ
リコンゴムの組成物の機械的性質のなかでも、特に伸び
を低下させない効果を持たせることにある。

とりわけ、この機械的伸び率なる特性は、該組成物をシ
ート状に加工し、電子部品の放熱シートとして使用する
場合において取扱い時の破損を防止するばかりでなく、
電子部品との密着性を保持し、さらに境界の熱抵抗を低
下させるために重要な特性の一つである。

こ＼で、α−アルミナ粉末の形状因子とは、ＪＩＳＲ６
００２の顕微鏡拡大法で定める各粒の長径とこれに直交
する短径の比（長径／短径）の平均値より算出して求め
る。

測定粒子数は２００個を基準とする。

従って、完全な球形粒のみであれば、形状因子は１とな
り、この形状因子が１に近い粒程、より球形に近いとい
える。

該α−アルミナ粉末は、たとえば次のごとき方法によっ
て得られる。

まず、原料のアルミナ水和物中に種結晶としてα−アル
ミナ（コランダム）微粒を添加して新たなα−アルミナ
結晶核の生成を防ぎつつ水熱処理を行う点に関しては我
々の先願である特開昭５２−１５４９８の方法と本質的
に変るところはない。

即ち、アルミナ水和物は水酸化アルミニウム（三水和物
）ベーマイト（−水和物）のいずれでもよく、またアル
ミナ水和物に添加するα−アルミナ種結晶の量は、三水
和物換算のアルミナ水和物の総重量をＷＲ（？）とし、
添加するα−アルミナ種結晶の総面積をＡｓ（ＣＩ′Ｉ
Ｌ）とすると、ＷＲ／Ａｓ値が０．０５Ｐ／Ｃｒｒｔ以
下であることが好ましく、特に０．０２？／ｃａ以
下が好適である。

こ＼でＡｓ（ｃ７Ｉｌ）はＪＩＳＲ６００２に準する拡
大顕微鏡法による粒径を用いて求めることができる。

その他アルミナ水和物とａ−アルミナ微粒とを十分によ
く混合すること、また水熱処理に際しては原料中の温度
差をなるべく小さくすることが望ましいことも前記先願
と同様である。

水熱処理の温度、圧力は３７０〜５００℃、１５０〜５
００ｋｇ７ｃｍの範囲が適当であり、処理時間は２〜
１０時間が適当である。

これらの条件で水熱処理を行えば、生成α−アルミナ粒
の粒径制御も比較的容易にできることは；特開昭５２−
１．５４９８号に述べられているとおりである。

なお、ここでいう微細なα−アルミナ種結晶とは、バイ
ヤーアルミナ、電融アルミナの粉砕微粒等であり、その
粒度は特に制限はないが、成長率を同一にして比較した
場合、大きい粒程時間がかかるので、経済性を考慮する
と、α−アルミナ種結晶の大きさが１００μ以下を有す
るものが好ましい。

以上述べた方法によって得られるα−アルミナ粉末は、
少くともその一次粒子群は球状多面体粒となっているが
、これらの一次粒子の一部は凝集して存在しているため
、これをさらにロッドミルもしくはマラーまたはらいか
い器などの粉体処理装置を使って、解砕（註：英訳の場
合は「軽い粉砕処理」と表現のこと）すると、凝集粒子
をほとんど含まない形状因子が１．０〜１．４のα−ア
ルミナ粉末が得られる。

該解砕の時間は用いる処理装置等によって異なるが、一
般的には２０〜２００分で十分である。

また解砕条件の内、乾式か湿式のいずれを選ぶかについ
ては特に制限はないが、α−アルミナ粒に対する汚染を
防止する意味に於いて、一般には乾式解砕の方が好まし
い。

以上のようにして得られた形状因子が１．０〜１４の範
囲内のα−アルミナ粉末は、球状多面体の各粒子の外壁
層が水熱条件下で成長させた結晶歪のほとんどない高純
度なα−アルミキ強晶層で覆われており、表面が平滑で
あり、かつトータルアルミナ純度も高い。

また、本発明において使われるＢＮ粉末は、通常市販さ
れている２〜２０μの粉末（主として１〜５μの一次粒
子が凝集した粒子より成る）も使用することが可能であ
るが、該粉末をさらに３０〜１００μに造粒したものを
使用すると、シリコンゴムに対する充填性が向上するた
め好都合である。

本発明の熱伝導性付与剤はあらかじめ前記α−アルミナ
粉末とＢＮ粉末とを配合してもよ（、またシリコンゴム
との配合物を製造するさいにこれらを別々に配合しても
よい。

また、熱伝導性付与剤中に占めるα−アルミナ粉末は一
般には２５〜９５重量％であり、シリコンゴムとの配合
物の機械的特性および熱伝導性の点から特に４０〜９０
重量％が望ましく、とりわけ７５〜８５重量％が好適で
ある。

本発明に基いて得られる熱伝導性付与剤をシリコンゴム
に配合するにあたり、その配合割合は配合物の使用目的
に応じて任意に選ぶことができるが、配合物中に占める
熱伝導性付与剤の配合割合があまり低いと、熱伝導性の
改善効果があまりみられず、一方あまり高くすると、配
合物の成形性が乏しい。

これらのことから、一般には５０〜８０容量％であり、
特に６５〜７８容量％が好ましい。

本発明の熱伝導性付与剤とシリコンゴムとを配合するに
あたり、配合物の使用目的に応じて安定剤、加工性改良
剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、スコッチ防止
剤、難燃化剤および着色剤のごとき添加剤を添加しても
よい。

該配合物を製造するには一般に合成樹脂およびゴム業会
において使われている混合方法を適用すればよいが、バ
ンバリーミキサ−、ロールミルおよび押出機のごとき混
合機を使用して均−状に溶融混練する方法が適当である
。

このようにして得られる配合物（組成物）はこれらの業
界において用いられている成形法（たとえば、押出法、
射出成形法、プレス成形法）により、所望の形状に成形
加工し、使用される。

その一例として、放熱シートに成形する場合には、カレ
ンダーロールおよびプレス機などでシート状に加工し、
所望の寸法、形状に切り出した後、使用される。

以下、実施例により本発明をさらにくわしく説明する。

なお、実施例および比較例において、熱伝導率は得られ
たシートを迅速熱伝導計（昭和電工社製、商品名ＱＴ
Ｍ−ＭＤ）を用い、室温下で測定した。

また引裂強度はＪＩＳＫ−６３０１の方法にもとすいて
測定した。

さらに伸び率はＪＩＳＫ−６３０１の方法にもとす
いて測定した。

実施例１〜３、比較例１．２無機配合剤として、前述した水熱処理法で生成したα−
アルミナを解砕（軽い粉砕）処理する方法によってつく
ったα−アルミナ粉末（粒度分布２〜４０μ、形状因子
１．．２５）およびＢＮ粉末（粒度分布２〜２０μ
）をそれぞれ第１表に示すような混合割合（重量比）で
均一に混合した混合粉末を用意した。

シリコンゴム（平均重合度７５００、直鎖状ポリジオル
ガノシロキサン、９７５モル％がメチル基、２．５モル
％がビニル基）、１００重量部およびジクミルパーオキ
サイド０．４重量部ならびに前記の混合粉末〔α−アル
ミナ粉末およびＢＮ粉末のシリコンゴム１００重量部に
対するそれぞれの混合割合（重量比）を第１表に示す、
なお比較例１および比較例については、それぞれα−ア
ルミナ粉末またはＢＮ粉末単独〕をミキシングロール〔
径８インチ）を用いて３０分間室温（２５℃）におい
て混練し、厚さが１ｍｍの均−状の亀裂のないシートを
作成した。

得られた各シートを１７０℃の温度において５ｋｇ／ｃ
ｒＡの加圧下で１０分間プレスを行なってプレスシート
を作成した。

これらのシートを２００℃の温度においてギヤーオーブ
ン機を用いて２時間キユアリングを行なった後、熱伝導
率および引裂強度を測定した。

これらの結果を第１表に示す。なお、第１表において、
配合剤の容量％とは、配合した無機配合剤がシート中に
占める容量％である。

また、比較例１および比較例２ならびに実施例１、実施
例３はシート化が可能な無機配合剤の最大配合組成まで
該配合剤を混合（配合）した。

第１表から、本発明の熱伝導性付与剤をシリコンゴム（
耐熱性ゴム）に配合した組成物はα−アルミナ粉末また
はＢＮ粉末をそれぞれ単独で配合した配合物（組成物）
と比べ、熱伝導性および機械的強度（引裂強度）が著し
く改良することが明白である。

実施例４．５、比較例３実施例１において無機配合剤の一成分として用いたα−
アルミナ粉末のかわりに、１〜４０μの粒度分布を持つ
α−アルミナ粉末〔形状因子１．１４、以下「アルミナ
（１）」と云う〕、１〜４０μの粒度分布を持つα−ア
ルミナ粉末〔形状因子１．３５、以下［アルミナ（２月
と云う〕および電融アルミナ粉砕して得られた粉末〔粒
度分布１〜４０μ、形状因子１，６５、以下「アル
ミナ（３月と云う〕ならびに実施例１において使ったＢ
Ｎ粉末のかわりに、１〜５０μの粒度分布を持つＢＮで
粉末を用意した。

なお、アルミナ（１）およびアルミナ（２）はそれぞれ
実施例１において用いたα−アルミナ粉末と同様に水熱
処理法で生成したα−アルミナを解砕処理する方法によ
って得たものである。

それぞれのα−アルミナ粉末８００重量部、ＢＮ粉末２
００重量部、実施例１において使用したシリコンゴム１
００重量部およびジクミルパーオキサイド０．４重量部
を用いたほかは、それぞれ実施例１と同様に厚さが１ｍ
ｖｔのシートを作成した。

得られた各シートを実施例１と同じ条件でプレスし、プ
レスシートを作成した。

それぞれのプレスシートの伸び率、熱伝導率および引裂
強度を測定した。

これらの結果を第２表に示す。なお、第２表において、
配合剤の容量％とは、配合した無機配合剤がシート中に
占める容量％である。

また、使用した各種アルミナの粒度分布を累積重量％と
して第３表に示す。

第２表から、α−アルミナ粉末として、形状因子が１．
０〜１．４であるものを使用した場合、形状因子が１．
４以上のものを用いた場合と比べて得られる組成物の引
裂強度および熱伝導性はほぼ同じであるが、伸び率が高
いことが明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】

１形状因子が１．０〜１．４であるα−アルミナ粉末
とボロンナイトライド粉末とからなるシリコンゴム用熱
伝導性付与剤。