JPS6145325B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばパワートランジスタやサイリ
スタ等の発熱性電気部品の放熱絶縁材として使用
される熱伝導性電気絶縁シートに関するものであ
る。

発熱性電気部品の放熱絶縁材としてはマイカシ
ートが主として使用されている。しかし、マイカ
は硬質であるため発熱性電気部品や放熱器との密
着性が悪く、熱抵抗が増大する傾向を示す。この
ため、放熱グリースを塗布して使用する必要があ
る。

近年、放熱グリースを使用しなくともよい放熱
絶縁材が開発され、例えば固体シリコーンゴム等
に熱伝導性を高める充填剤（アルミナ、石英、窒
化ホウ素、酸化マグネシウム等）を多量に添加し
た放熱絶縁シートが知られている。

しかしながら、このような放熱絶縁シートの加
工にあたつては、バンバリーミキサやロールを用
いてゴムと充填剤と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、次いで熱
風炉やプレスにより架橋している。この場合、熱
伝導性を向上させるには充填剤を多量に添加する
が、混和物の粘度が上昇するため、ロール、スク
リユー、ダイス等の加工機を摩耗させる。特に、
アルミナは熱伝導度を高める上で有効であるが、
硬度が９と硬いため加工機の摩耗は大きなものと
なる。一方、高充填したゴムシートは耐引裂性等
の機械的強度が弱くなり、放熱器フインのバリ等
の突起によつて破損しやすいことから、ガラス布
で補強する必要がある。

しかし、ガラス布で補強することによりシート
自体の硬さが増大し、発熱性電気部品や放熱器と
の密着性が悪化し、界面の熱抵抗が増大してしま
うことになる。

本発明は上記に基いてなされたもので、加工性
および機械的特性に優れ、しかも他部品との密着
性が良好なため熱伝導に優れた熱伝導性電気絶縁
シートの提供を目的とするものである。

すなわち、本発明の熱伝導性電気絶縁シート
は、付加重合型液状シリコーンゴムに熱伝導性を
高める充填剤を添加し、硬化前の25℃における粘
度が５×10⁴センチポイズ以上で、硬化後のシヨ
アＡ硬度が40〜80の範囲にある熱伝導性電気絶縁
組成物をガラス布に被覆し、硬化してなることを
特徴とするものである。

本発明における付加重合型液状シリコーンゴム
としては、 (1) １分子中に少なくとも２個のケイ素原子結合
アルケニル基を有するジオルガノポリシロキサ
ン (2) １分子中に少なくとも２個のケイ素原子結合
水素原子を有する液状オルガノ水素ポリシロキ
サン (3) 付加反応触媒 よりなるものがあげられ、上記成分(1)を主成分と
し、成分(3)の触媒作用のもとに成分(2)により架橋
されてゴム弾性体を形成するものである。

すなわち、成分(1)中のケイ素原子結合アルケニ
ル基と成分(2)中のケイ素原子結合水素原子が成分
(3)の作用により付加重合して架橋し、ゴム弾性体
が形成される。

上記成分(1)〜(3)以外に粘度調整剤および／ある
いは硬化抑制剤を混合しておくことも可能であ
る。硬化抑制剤としては、ベンゾトリアゾールあ
るいはハイドロパーオキサイド化合物といつたも
のがある。

本発明における熱伝導性を高める充填剤として
はアルミナ、石英、窒化ホウ素、酸化亜鉛、フツ
化カルシウム等があるが、熱伝導性および入手性
の点からアルミナが好ましい。なお、これらは単
独あるいは２種以上組合せて使用される。これら
の充填剤はそのまま使用してもよいし、表面をシ
ランカツプリング剤などで処理して使用してもよ
い。

付加重合型液状シリコーンゴムと熱伝導性充填
剤とは、通常の液状物質に適用される方法によ
り、例えば撹拌器により混合され、通常のゴム加
工に使用されるバンバリーミキサやロールは不必
要である。

かくして得られた組成物は、硬化前の25℃にお
ける粘度が５×10⁴センチポイズ以上で、硬化後
のシヨアＡ硬度が40〜80の範囲にあることが必要
である。

硬化前の25℃における粘度が５×10⁴センチポ
イズに満たない場合は熱伝導性を高める充填剤の
添加量が少ないため十分な熱伝導率を得られない
か、あるいは可塑性を多量に含むためゴム弾性体
の強度が著しく小さくなり、表面に傷がついたり
亀裂が生じやすくなる。

また、硬化後のシヨアＡ硬度が40に満たない場
合は熱伝導率が小さいか、軟化剤を多量に含むた
め機械的強度が弱く表面に傷がつきやすく、80を
越えると硬くなつて発熱性部品や放熱器等との密
着性が悪くなつたり、脆くなる。

上記組成物はガラス布に被覆された後、通常の
熱風炉、赤外線ヒータ炉等において加熱硬化され
る。

ガラス布は市販品をそのまま使用してもよい
が、ガラス布と組成物の接着性を向上させるた
め、ガラス布を熱処理（ヒートクリーニング、ヒ
ートトリートメント）してもよいし、更にシラン
カツプリング剤、チタネートカツプリング剤等で
プライマ表面処理を行つてもよい。ガラス布の機
械的強度が特に要求される場合は、熱処理を行わ
ないでプライマ表面処理のみでもよい。

組成物をガラス布に被覆する方法としては、浸
漬被覆、ナイフコーテイング等通常の糊引方法が
用いられ、本発明組成物は特にナイフコーテイン
グに対して有効である。

組成物は液体のため原液のまま被覆してもよい
し、有機溶剤で希釈して被覆してもよい。

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明
する。

実施例 １ (1) 両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され
たジメチルポリシロキサン 100 重量部 (2) 両末端シラノール基封鎖のジメチルポリシロ
キサン（粘度調整剤） 12 重量部 (3) アルミナ 250 重量部 (4) 両末端がトリメチルシリル基封鎖メチル水素
ポリシロキサン 2.0重量部 (5) 塩化白金酸のイソプロピルアルコール１重量
％溶液（付加反応触媒） １ 重量部 (6) ベンゾトリアゾール30重量％溶液（硬化抑制
剤） 0.2重量部 とを均一になるまで混合して組成物を得た。組成
物の25℃における粘度は５×10⁶センチポイズで
あつた。

この組成物を、予めＮ−β（アミノエチル）γ
−アミノプロピルメトキシシランで表面処理した
ガラス布（厚さ0.10mm、糸密度59本／25mm巾×57
本／25mm巾）の両側に、厚さが0.20mmになるよう
にナイフコータを用いて被覆し、その後120℃の
炉中に５分間保持して硬化させてシートを得た。
組成物の硬化物のシヨアＡ硬度は65であり、熱伝
導率は23×10^-4cal/cm℃secであつた。

また、シートの引張強さは５Kg/mm²であり、パ
ワートランジスタ放熱スペーサTO−３の場合の
熱抵抗は0.60℃/Wであつた。

実施例 ２ 実施例１の組成物の各成分のうち(3)のアルミナ
を180重量部とした以外はすべて同じ成分を混合
して得た組成物を実施例１と同じガラス布に同様
にして被覆、硬化してシート（厚さ0.2mm）を得
た。

組成物の25℃における粘度は５×10^-4センチポ
イズであり、組成物の硬化物のシヨアＡ硬度は40
であり、熱伝導率は18×10^-4cal/cm℃secであつ
た。

また、シートの引張強さは５Kg/mm²であり、
TO−３の場合の熱抵抗は0.75℃/Wであつた。

実施例 ３ 実施例１の組成物の各成分のうち(3)のアルミナ
を350重量部とした以外はすべて同じ成分を混合
して組成物を得た。組成物の25℃における粘度は
２×10⁷センチポイズであつた。

この組成物をトルエンで重量比で10：１の割合
で希釈したものを実施例１と同じガラス布に同様
にして被覆、硬化してシート（厚さ0.20mm）を得
た。

組成物の硬化物のシヨアＡ硬度は80、熱伝導率
は35×10^-4cal/cm℃secであつた。

また、シートの引張強さは４Kg/mm²であり、
TO−３の場合の熱抵抗は0.45℃/Wであつた。

比較例 １ 実施例１の組成物の各成分のうち(3)のアルミナ
を150重量部とした以外はすべて同じ成分を混合
して得た組成物を実施例１と同じガラス布に同様
にして被覆、硬化してシート（厚さ0.20mm）を得
た。

組成物の25℃における粘度は４×10⁴センチポ
イズであり、硬化物のシヨアＡ硬度は35、熱伝導
率は15×10^-4cal/cm℃secであつた。また、シー
トの引張強さは５Kg/mm²であつたが、TO−３の
場合の熱抵抗は0.90℃/Wと大きかつた。

比較例 ２ (1) 両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され
たジメチルポリシロキサン 100 重量部 (2) 両末端シラノール基封鎖のジメチルポリシロ
キサン 80 重量部 (3) アルミナ 450 重量部 (4) 両末端がトリメチル基封鎖のメチル水素ポリ
シロキサン 3.0重量部 (5) 塩化白金酸のイソプロピルアルコール１重量
％溶液 １ 重量部 (6) ベンゾトリアゾール30重量％溶液0.2重量部 とを均一になるまで混合して組成物を得た。組成
物の25℃における粘度は１×10⁶センチポイズで
あつた。

この組成物と実施例１と同じガラス布に同様に
して被覆、硬化してシート（厚さ0.20mm）を得
た。組成物の硬化物のシヨアＡ硬度は35、熱伝導
率は25×10^-4cal/cm℃secであつた。

また、シートの引張強さは２Kg/mm²であり、
TO−３の場合の熱抵抗は0.55℃/Wと良好であつ
たが、シートを曲げた場合表面にクラツクを発生
した。

比較例 ３ 実施例１の組成物の各成分のうち(3)のアルミナ
を380重量部とした以外はすべて同じ成分を混合
して組成物を得た。組成物の25℃における粘度は
９×10⁶センチポイズ、硬化前のシヨアＡ硬度は
85、熱伝導率は40×10^-4cal/cm℃secであつた。

この組成物を実施例３と同様に希釈し、実施例
１と同じガラス布に同様に被覆、硬化してシート
を得た。

シートの引張強さは２Kg/mm²、TO−３の場合
の熱抵抗は0.60℃/Wであつたが、硬いため曲げ
ると亀裂を発生した。

なお、各種特性の測定は次による。

熱伝導率：SS−TC−18型（柴山科学器械製作所
製）使用。

溶剤はベンゼン−アセトン系を使用。

熱抵抗：パワートランジスタ2SD676と厚さ3.2mm
の銅板の間に熱伝導性電気絶縁シートを挿入。

パワートランジスタを駆動させ、コレクタ電
流およびコレクタ・エミツタ間電圧を測定し、
コレクタ損失（watt）を求める。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お
よびフイン温度を測定する。これらの結果から
ケース／フイン間熱抵抗（℃/W）を求めた。

粘度：回転粘度計B8R型（東京計器製）を使用し
て25℃における粘度を測定した。

引張強さ：ダンベル３号に打抜き、シヨツパ式引
張試験機で破断荷重を読みとり、断面積で割つ
て求めた。

硬さ：厚さ10mmのシートを150℃、30分の条件で
プレス成形によつて作製し、シヨアＡ硬度計を
使用して測定した。

以上説明してきた通り、本発明の熱伝導性電気
絶縁組成物は粘度が低く加工作業性に優れている
ため簡単な設備でもつてシート加工が可能とな
る。また、組成物の硬化前の粘度および硬化後の
シヨアＡ硬度を所定範囲に選択することにより機
械的強度に優れ、しかも熱伝導性に優れたシート
を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 付加重合型液状シリコーンゴムに熱伝導性を
   高める充填剤を混合してなり、硬化前の25℃にお
   ける粘度が５×10⁴センチポイズ以上で、硬化後
   のシヨアＡ硬度が40〜80の範囲にある熱伝導性電
   気絶縁組成物をガラス布に被覆し、硬化してなる
   ことを特徴とする熱伝導性電気絶縁シート。 ２ 上記付加重合型液状シリコーンゴムは、分子
   中に少なくとも２個のケイ素原子結合アルケニル
   基を有するジオルガノポリシロキサンと、分子中
   に少なくとも２個のケイ素原子結合水素原子を有
   する液状オルガノポリシロキサンとを成分とし、
   付加反応触媒のもとに架橋硬化されてゴム弾性体
   を形成するものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の熱伝導性電気絶縁シート。