JP2728607B2 - 熱伝導性複合シートの製造方法 - Google Patents
熱伝導性複合シートの製造方法Info
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発熱性の電子部品等の
放熱用として好適な熱伝導性複合シートの製造方法に関
するものである。
放熱用として好適な熱伝導性複合シートの製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、パワートランジスタ、サイリスタ
等の発熱性部品は熱の発生により特性が低下するので、
設置の際、放熱器を取り付け熱を逃がす方法がとられ
る。このとき、電気絶縁性と放熱性を向上させるため、
発熱性部品と放熱器の間にシリコーンゴムに熱伝導性充
填剤を配合した放熱絶縁シートが介在させられる。この
放熱絶縁シートとしてはゴム単独のものとガラスクロス
等の網目状補強材で補強したものがある。
等の発熱性部品は熱の発生により特性が低下するので、
設置の際、放熱器を取り付け熱を逃がす方法がとられ
る。このとき、電気絶縁性と放熱性を向上させるため、
発熱性部品と放熱器の間にシリコーンゴムに熱伝導性充
填剤を配合した放熱絶縁シートが介在させられる。この
放熱絶縁シートとしてはゴム単独のものとガラスクロス
等の網目状補強材で補強したものがある。
【０００３】また、コンピューター、ワードプロセッサ
ー等の電子機器の高集積化が進み、機器内のＩＣ、ＬＳ
Ｉ等の集積回路素子の発熱量が増加したため、冷却ファ
ンによる強制空冷方式では不十分な場合がある。さら
に、持ち運び可能なラップトップ型やノートブック型の
パーソナルコンピューターの場合、強制空冷方式以外の
冷却方法が必要になっている。これらの電子機器ではプ
リント基板上に集積回路素子が設置されるが、基板の材
質に熱伝導性のやや悪いガラス補強エポキシ樹脂やポリ
イミド樹脂が用いられるので、従来のように放熱絶縁シ
ートを介して基板に熱を逃がすことができない。
ー等の電子機器の高集積化が進み、機器内のＩＣ、ＬＳ
Ｉ等の集積回路素子の発熱量が増加したため、冷却ファ
ンによる強制空冷方式では不十分な場合がある。さら
に、持ち運び可能なラップトップ型やノートブック型の
パーソナルコンピューターの場合、強制空冷方式以外の
冷却方法が必要になっている。これらの電子機器ではプ
リント基板上に集積回路素子が設置されるが、基板の材
質に熱伝導性のやや悪いガラス補強エポキシ樹脂やポリ
イミド樹脂が用いられるので、従来のように放熱絶縁シ
ートを介して基板に熱を逃がすことができない。
【０００４】そこで、集積回路素子の近傍に自然冷却タ
イプあるいは強制冷却タイプの放熱器を設置し、素子で
発生した熱を放熱器に伝える方式が用いられる。この方
式で、素子と放熱器を直接接触させると表面の凹凸のた
め熱伝導が悪く、さらに放熱絶縁シートを介して取り付
けても放熱絶縁シートの柔軟性がやや劣るため、熱膨張
により素子と基板との間に応力がかかり破損する恐れが
ある。また、各集積回路素子ごとに放熱器を取り付けよ
うとすると余分なスペースが必要になり機器の小型化が
難しくなるので、いくつかの素子をひとつの放熱器に組
み合わせる方式がとられる。この場合、素子ごとに高さ
が異なるので種々の隙間を埋められる熱伝導性材が必要
になる。上記の課題に対して、熱伝導性に優れ、柔軟性
があり、種々の隙間に対応できるものとしていくつかの
熱伝導性材が提案されている。
イプあるいは強制冷却タイプの放熱器を設置し、素子で
発生した熱を放熱器に伝える方式が用いられる。この方
式で、素子と放熱器を直接接触させると表面の凹凸のた
め熱伝導が悪く、さらに放熱絶縁シートを介して取り付
けても放熱絶縁シートの柔軟性がやや劣るため、熱膨張
により素子と基板との間に応力がかかり破損する恐れが
ある。また、各集積回路素子ごとに放熱器を取り付けよ
うとすると余分なスペースが必要になり機器の小型化が
難しくなるので、いくつかの素子をひとつの放熱器に組
み合わせる方式がとられる。この場合、素子ごとに高さ
が異なるので種々の隙間を埋められる熱伝導性材が必要
になる。上記の課題に対して、熱伝導性に優れ、柔軟性
があり、種々の隙間に対応できるものとしていくつかの
熱伝導性材が提案されている。
【０００５】特公昭５７−３６３０２号公報には、シリ
コーンオイルにシリカファイバー、酸化亜鉛、窒化アル
ミニウム等の熱伝導性充填剤を配合した熱伝導性グリー
スを用いる方法が開示されている。しかし、シリカファ
イバーがしみ出し防止剤として働くとされるものの若干
のしみ出しの恐れがあり、また組立作業性の悪いものと
なる。さらにグリースの充填量の変動により伝熱量が変
わり信頼性が劣ることがある。
コーンオイルにシリカファイバー、酸化亜鉛、窒化アル
ミニウム等の熱伝導性充填剤を配合した熱伝導性グリー
スを用いる方法が開示されている。しかし、シリカファ
イバーがしみ出し防止剤として働くとされるものの若干
のしみ出しの恐れがあり、また組立作業性の悪いものと
なる。さらにグリースの充填量の変動により伝熱量が変
わり信頼性が劣ることがある。
【０００６】米国特許第４９７９０７４号公報には、プ
リント基板の下に熱伝導性電気絶縁エラストマー層、そ
の下に放熱器を設置して、基板上の集積素子回路から発
生した熱を下方向に逃がす方法が開示されている。しか
し、集積素子回路と熱伝導性電気絶縁エラストマー層の
間に基板があるため、熱がやや逃げにくい構造になって
いる。
リント基板の下に熱伝導性電気絶縁エラストマー層、そ
の下に放熱器を設置して、基板上の集積素子回路から発
生した熱を下方向に逃がす方法が開示されている。しか
し、集積素子回路と熱伝導性電気絶縁エラストマー層の
間に基板があるため、熱がやや逃げにくい構造になって
いる。
【０００７】特開平２−１６６７５５号公報には、シリ
コーン樹脂のゲルに金属酸化物等の熱伝導性材料を混入
したものをシート状に成形し、このシートの片面あるい
は両面に溝を設けたものを用いる方法が開示されてい
る。溝があることにより変形量が大きくなり接触面積が
広くなることが図られている。しかし、このシートは非
常に柔らかいので、成形後の取扱性が悪く大量生産が難
しい。また強度が不足しており、組立作業に手間がかか
る。
コーン樹脂のゲルに金属酸化物等の熱伝導性材料を混入
したものをシート状に成形し、このシートの片面あるい
は両面に溝を設けたものを用いる方法が開示されてい
る。溝があることにより変形量が大きくなり接触面積が
広くなることが図られている。しかし、このシートは非
常に柔らかいので、成形後の取扱性が悪く大量生産が難
しい。また強度が不足しており、組立作業に手間がかか
る。
【０００８】特開平２−１９６４５３号公報には、シリ
コーン樹脂に金属酸化物等の熱伝導性材料を混入したも
のを成形したシートで、取扱に必要な強度を持たせたシ
リコーン樹脂層の上に柔らかく変形しやすいシリコーン
樹脂層が積層されているシートが開示されている。この
シートは取扱いやすくはなっているが、成形方法が難し
くあまり大量生産に向かない。これは、シリコーン樹脂
層だけでは強度を持たせていても柔らかいシリコーン樹
脂層を一体成形する際、成形時の応力により変形するた
めである。すなわち、自動射出成形、連続コーティング
成形等の成形方法に向いていないので生産性が劣りコス
トの高いものとなる。
コーン樹脂に金属酸化物等の熱伝導性材料を混入したも
のを成形したシートで、取扱に必要な強度を持たせたシ
リコーン樹脂層の上に柔らかく変形しやすいシリコーン
樹脂層が積層されているシートが開示されている。この
シートは取扱いやすくはなっているが、成形方法が難し
くあまり大量生産に向かない。これは、シリコーン樹脂
層だけでは強度を持たせていても柔らかいシリコーン樹
脂層を一体成形する際、成形時の応力により変形するた
めである。すなわち、自動射出成形、連続コーティング
成形等の成形方法に向いていないので生産性が劣りコス
トの高いものとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記の状況に鑑み、本
発明は、熱伝導性に優れ、発熱性素子と放熱器の種々の
隙間に設置可能で、組立作業に適合した熱伝導性複合シ
ートの大量生産が容易な製造方法を見出すことを目的と
してなされたものである。
発明は、熱伝導性に優れ、発熱性素子と放熱器の種々の
隙間に設置可能で、組立作業に適合した熱伝導性複合シ
ートの大量生産が容易な製造方法を見出すことを目的と
してなされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決したものであり、これは、網目状補強材に熱伝導性充
填剤配合のシリコーンゴムを被覆硬化させた放熱絶縁シ
ートと、熱伝導性充填剤を配合した硬化後の硬さがアス
カーＦ硬度計で１０〜９５の範囲である未硬化の段落
［００１８］記載の付加型液状シリコーンゴムをモール
ド成形、射出成形あるいはコーティング成形により一体
成形し、液状シリコーンゴムを硬化させ放熱絶縁シート
と複合化することを特徴とするものである。
決したものであり、これは、網目状補強材に熱伝導性充
填剤配合のシリコーンゴムを被覆硬化させた放熱絶縁シ
ートと、熱伝導性充填剤を配合した硬化後の硬さがアス
カーＦ硬度計で１０〜９５の範囲である未硬化の段落
［００１８］記載の付加型液状シリコーンゴムをモール
ド成形、射出成形あるいはコーティング成形により一体
成形し、液状シリコーンゴムを硬化させ放熱絶縁シート
と複合化することを特徴とするものである。
【００１１】本発明の構成のうち、網目状補強材に熱伝
導性充填剤配合のシリコーンゴムを被覆硬化させた放熱
絶縁シートとしては下記平均組成式のオルガノポリシロ
キサン Ｒn ＳｉＯ(4-n)/2 ・・・・・（１） （式中、ｎは1.95〜2.05の正数、Ｒは非置換または置換
の一価炭化水素基を表し、具体的にはメチル基、エチル
基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シ
クロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリ
ル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリ
ール基、あるいはこれらの基の水素原子が部分的に塩素
原子、フッ素原子などで置換されたハロゲン化炭化水素
基等が例示されるが、一般的にはオルガノポリシロキサ
ンの主鎖がジメチルシロキサン単位からなるもの、ある
いはこのオルガノポリシロキサンの主鎖にビニル基、フ
ェニル基、トリフルオロプロピル基などを導入したもの
が好ましい。）に酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化
アルミニウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、石英、水酸化ア
ルミニウム等の熱伝導性充填剤を配合し、これをガラス
クロス、セラミッククロスあるいはナイロン、ポリエス
テルなどの有機質繊維布等の網目状補強材の両面にコー
ティングし、硬化させたものを用いる。
導性充填剤配合のシリコーンゴムを被覆硬化させた放熱
絶縁シートとしては下記平均組成式のオルガノポリシロ
キサン Ｒn ＳｉＯ(4-n)/2 ・・・・・（１） （式中、ｎは1.95〜2.05の正数、Ｒは非置換または置換
の一価炭化水素基を表し、具体的にはメチル基、エチル
基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シ
クロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリ
ル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリ
ール基、あるいはこれらの基の水素原子が部分的に塩素
原子、フッ素原子などで置換されたハロゲン化炭化水素
基等が例示されるが、一般的にはオルガノポリシロキサ
ンの主鎖がジメチルシロキサン単位からなるもの、ある
いはこのオルガノポリシロキサンの主鎖にビニル基、フ
ェニル基、トリフルオロプロピル基などを導入したもの
が好ましい。）に酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化
アルミニウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、石英、水酸化ア
ルミニウム等の熱伝導性充填剤を配合し、これをガラス
クロス、セラミッククロスあるいはナイロン、ポリエス
テルなどの有機質繊維布等の網目状補強材の両面にコー
ティングし、硬化させたものを用いる。
【００１２】熱伝導性充填剤の配合量としては、種類に
よって異なるが、オルガノポリシロキサン 100重量部に
対して 100〜1000重量部の範囲が好ましい。
よって異なるが、オルガノポリシロキサン 100重量部に
対して 100〜1000重量部の範囲が好ましい。
【００１３】硬化方法としては通常シリコーンゴムに使
用される公知のものでよく、これにはラジカル反応に使
用されるジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメ
チル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、
２，４−ジクロルベンゾイルパーオキサイド、ジクミル
パーオキサイド等の有機過酸化物による方法、付加反応
硬化剤としてケイ素原子に結合した水素原子を１分子中
に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリ
シロキサンと白金系触媒を組み合わせて使用する方法、
あるいは縮合硬化剤として多官能のアルコキシシランま
たはシロキサンと有機酸金属塩を組み合わせて使用する
方法が例示される。硬化剤の添加量は従来と同様でよ
い。
用される公知のものでよく、これにはラジカル反応に使
用されるジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメ
チル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、
２，４−ジクロルベンゾイルパーオキサイド、ジクミル
パーオキサイド等の有機過酸化物による方法、付加反応
硬化剤としてケイ素原子に結合した水素原子を１分子中
に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリ
シロキサンと白金系触媒を組み合わせて使用する方法、
あるいは縮合硬化剤として多官能のアルコキシシランま
たはシロキサンと有機酸金属塩を組み合わせて使用する
方法が例示される。硬化剤の添加量は従来と同様でよ
い。
【００１４】その他、必要に応じてシリカヒドロゲル
（含水ケイ酸）、シリカエアロゲル（無水ケイ酸）等の
補強性シリカ充填剤、クレイ、炭酸カルシウム、二酸化
チタン等の充填剤、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱性向
上剤、無機顔料、有機顔料等の着色剤、白金化合物等の
難燃性付与剤などを添加してもよい。
（含水ケイ酸）、シリカエアロゲル（無水ケイ酸）等の
補強性シリカ充填剤、クレイ、炭酸カルシウム、二酸化
チタン等の充填剤、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱性向
上剤、無機顔料、有機顔料等の着色剤、白金化合物等の
難燃性付与剤などを添加してもよい。
【００１５】この放熱絶縁シートを製造するには、オル
ガノポリシロキサンの重合度の低い上記組成物を用いた
場合はそのまま、あるいは粘度調整のため少量の有機溶
剤を添加したもの、ゴムコンパウンド状の場合は有機溶
剤に溶解したものを用い、網目状補強材にディップコー
ティング、ナイフコーティング、ブレードコーティング
等の方式で塗布し、有機溶剤乾燥後、加熱硬化させる。
ガノポリシロキサンの重合度の低い上記組成物を用いた
場合はそのまま、あるいは粘度調整のため少量の有機溶
剤を添加したもの、ゴムコンパウンド状の場合は有機溶
剤に溶解したものを用い、網目状補強材にディップコー
ティング、ナイフコーティング、ブレードコーティング
等の方式で塗布し、有機溶剤乾燥後、加熱硬化させる。
【００１６】補強された放熱絶縁シートの厚さは0.05〜
2mm の範囲が好ましい。0.05mm未満では強度が不足し成
形時破壊する恐れがある。2mm を超えると最終的な熱伝
導性複合シートが硬くなり、圧縮しにくくなる。
2mm の範囲が好ましい。0.05mm未満では強度が不足し成
形時破壊する恐れがある。2mm を超えると最終的な熱伝
導性複合シートが硬くなり、圧縮しにくくなる。
【００１７】補強された放熱絶縁シートとしては、一般
に上市されている信越化学工業（株）製のガラスクロス
補強の放熱絶縁シートＴＣ−ＡＧ、ＴＣ−ＢＧ、ＴＣ−
ＣＧタイプを使用することができる。
に上市されている信越化学工業（株）製のガラスクロス
補強の放熱絶縁シートＴＣ−ＡＧ、ＴＣ−ＢＧ、ＴＣ−
ＣＧタイプを使用することができる。
【００１８】低硬度熱伝導性シリコーンゴム層を形成す
るための付加型液状シリコーンゴムの組成物としては Ａ）１分子中にアルケニル基を平均して 0.5個以上含ん
でいるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、 Ｂ）１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なく
とも２個含んでいるオルガノハイドロジェンポリシロキ
サン、 Ｃ）白金族金属系触媒および Ｄ）熱伝導性充填剤 を含有し、さらに、上記Ｄ）成分の配合割合が全体の25
〜90重量％で、Ａ）、Ｂ）成分に含まれるＳi-Ｈ基とア
ルケニル基のモル比が 0.1/1〜1.5/1 のものが用いられ
る。
るための付加型液状シリコーンゴムの組成物としては Ａ）１分子中にアルケニル基を平均して 0.5個以上含ん
でいるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、 Ｂ）１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なく
とも２個含んでいるオルガノハイドロジェンポリシロキ
サン、 Ｃ）白金族金属系触媒および Ｄ）熱伝導性充填剤 を含有し、さらに、上記Ｄ）成分の配合割合が全体の25
〜90重量％で、Ａ）、Ｂ）成分に含まれるＳi-Ｈ基とア
ルケニル基のモル比が 0.1/1〜1.5/1 のものが用いられ
る。
【００１９】Ａ）成分のアルケニル基含有オルガノポリ
シロキサンは平均組成式（１）式で表され、１分子中に
アルケニル基を平均して 0.5個以上含んでいることが必
要である。このアルケニル基は硬化時に架橋点となるた
め、基本的にはアルケニル基を１分子中に２個以上含ん
でいる分子がないとこの組成物は硬化しない。したがっ
て、ここでいうアルケニル基の数は、Ａ）成分が１分子
中にアルケニル基を０、１、２個またはそれ以上含んで
いる分子の混合物である場合の平均的なアルケニル基の
数であり、Ａ）成分の分子間のアルケニル基の分布が均
一化されている場合には、１分子中にアルケニル基を２
個以上含んでいることが必要である。平均組成式中のＲ
は前述のいずれの基であってもよいが、アルケニル基と
してはビニル基が好ましい。Ａ）成分の平均重合度とし
ては1500以下が好ましく、これを超えると組成物の流動
性が悪くなってくる。
シロキサンは平均組成式（１）式で表され、１分子中に
アルケニル基を平均して 0.5個以上含んでいることが必
要である。このアルケニル基は硬化時に架橋点となるた
め、基本的にはアルケニル基を１分子中に２個以上含ん
でいる分子がないとこの組成物は硬化しない。したがっ
て、ここでいうアルケニル基の数は、Ａ）成分が１分子
中にアルケニル基を０、１、２個またはそれ以上含んで
いる分子の混合物である場合の平均的なアルケニル基の
数であり、Ａ）成分の分子間のアルケニル基の分布が均
一化されている場合には、１分子中にアルケニル基を２
個以上含んでいることが必要である。平均組成式中のＲ
は前述のいずれの基であってもよいが、アルケニル基と
してはビニル基が好ましい。Ａ）成分の平均重合度とし
ては1500以下が好ましく、これを超えると組成物の流動
性が悪くなってくる。
【００２０】Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシ
ロキサンは、１分子中にケイ素原子に直接結合している
水素原子を少なくとも２個以上含んでいる直鎖状、分岐
状または環状の分子からなるものである。このＢ）成分
は、Ａ）成分と反応し架橋剤として作用するものであ
る。このＢ）成分の添加量は、Ａ）成分に含まれるアル
ケニル基１個に対して通常0.1 〜1.5 当量、好ましくは
0.2〜1.2 当量である。0.1 当量より少ない場合には架
橋密度が少なくなりすぎ、硬化した組成物の強度が不足
し、また耐熱性が悪くなる。1.5 当量より多い場合には
脱水素反応による発泡問題が生じたり、硬化物の柔軟性
がなくなる。
ロキサンは、１分子中にケイ素原子に直接結合している
水素原子を少なくとも２個以上含んでいる直鎖状、分岐
状または環状の分子からなるものである。このＢ）成分
は、Ａ）成分と反応し架橋剤として作用するものであ
る。このＢ）成分の添加量は、Ａ）成分に含まれるアル
ケニル基１個に対して通常0.1 〜1.5 当量、好ましくは
0.2〜1.2 当量である。0.1 当量より少ない場合には架
橋密度が少なくなりすぎ、硬化した組成物の強度が不足
し、また耐熱性が悪くなる。1.5 当量より多い場合には
脱水素反応による発泡問題が生じたり、硬化物の柔軟性
がなくなる。
【００２１】Ｃ）成分である白金族金属系触媒は付加反
応を促進するためのものである。具体的には白金ブラッ
ク、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化
白金酸とオレフィン、ビニルシロキサンまたはアセチレ
ンアルコールとの錯体等が例示される。このＣ）成分の
添加量は、希望する硬化速度に応じて選択すればよい
が、通常はＡ）成分に対して白金量で 0.1〜500ppm、好
ましくは 1〜200ppmの範囲とすればよい。
応を促進するためのものである。具体的には白金ブラッ
ク、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化
白金酸とオレフィン、ビニルシロキサンまたはアセチレ
ンアルコールとの錯体等が例示される。このＣ）成分の
添加量は、希望する硬化速度に応じて選択すればよい
が、通常はＡ）成分に対して白金量で 0.1〜500ppm、好
ましくは 1〜200ppmの範囲とすればよい。
【００２２】Ｄ）成分である熱伝導性充填剤は放熱絶縁
シートに用いるものと同じでよく、その添加量は組成物
全体に対し25〜90重量％である。添加量が25重量％未満
であると熱伝導性が不充分となる。90重量％を超えると
組成物の流動性が悪くなり、また硬化物が硬くなり柔軟
性がなくなる。
シートに用いるものと同じでよく、その添加量は組成物
全体に対し25〜90重量％である。添加量が25重量％未満
であると熱伝導性が不充分となる。90重量％を超えると
組成物の流動性が悪くなり、また硬化物が硬くなり柔軟
性がなくなる。
【００２３】その他の添加成分として、組成物の硬化速
度、保存安定性を調節する目的で、例えばメチルビニル
シクロテトラシロキサン等のビニル基含有オルガノポリ
シロキサン、トリアリルイソシアヌレート、アセチレン
アルコール及びそのシロキサン変性物などがあげられ
る。また、本発明の効果を損なわない程度の補強性シリ
カ、着色剤、耐熱性向上剤、接着助剤等を添加してもよ
い。
度、保存安定性を調節する目的で、例えばメチルビニル
シクロテトラシロキサン等のビニル基含有オルガノポリ
シロキサン、トリアリルイソシアヌレート、アセチレン
アルコール及びそのシロキサン変性物などがあげられ
る。また、本発明の効果を損なわない程度の補強性シリ
カ、着色剤、耐熱性向上剤、接着助剤等を添加してもよ
い。
【００２４】前述の組成物を硬化させた低硬度熱伝導性
シリコーンゴム層の硬さはアスカーＦ硬度計で１０〜９
５の範囲であることが必要とされる。好ましくは３０〜
９０の範囲である。硬度１０未満ではゴム層の強度が乏
しいため成形が難しくなり量産性が悪くなる。硬度９５
を超えると柔軟性が悪くなり、圧縮率の大きい場合の使
用ができなくなる。低硬度シリコーンゴム層の硬さの測
定方法としては針入度を用いることが多いが、本発明に
係る組成物の場合にはアスカーＦ硬度計を用いる方が測
定値が安定する。
シリコーンゴム層の硬さはアスカーＦ硬度計で１０〜９
５の範囲であることが必要とされる。好ましくは３０〜
９０の範囲である。硬度１０未満ではゴム層の強度が乏
しいため成形が難しくなり量産性が悪くなる。硬度９５
を超えると柔軟性が悪くなり、圧縮率の大きい場合の使
用ができなくなる。低硬度シリコーンゴム層の硬さの測
定方法としては針入度を用いることが多いが、本発明に
係る組成物の場合にはアスカーＦ硬度計を用いる方が測
定値が安定する。
【００２５】低硬度熱伝導性シリコーンゴム層の厚さは
0.4〜20mmの範囲が好ましい。 0.4mm未満の厚さでは柔
軟性が不足し、20mmを超えると熱伝導性がやや悪くな
る。
0.4〜20mmの範囲が好ましい。 0.4mm未満の厚さでは柔
軟性が不足し、20mmを超えると熱伝導性がやや悪くな
る。
【００２６】本発明は、網目状補強材で補強された放熱
絶縁シートと熱伝導性充填剤を配合した未硬化の前記低
硬度付加型液状シリコーンゴムをモールド成形、射出成
形あるいはコーティング成形により一体成形し、液状シ
リコーンゴムを硬化することにより複合化する製造方法
であるが、各成形法について説明すると、
絶縁シートと熱伝導性充填剤を配合した未硬化の前記低
硬度付加型液状シリコーンゴムをモールド成形、射出成
形あるいはコーティング成形により一体成形し、液状シ
リコーンゴムを硬化することにより複合化する製造方法
であるが、各成形法について説明すると、
【００２７】i)モールド成形 金型の中に放熱絶縁シートを設置し、この上に熱伝導性
充填剤を配合した未硬化の液状シリコーンゴムを流し込
み、金型を締めてから熱プレス機により圧力と熱をか
け、液状シリコーンゴムを成形硬化する。
充填剤を配合した未硬化の液状シリコーンゴムを流し込
み、金型を締めてから熱プレス機により圧力と熱をか
け、液状シリコーンゴムを成形硬化する。
【００２８】ii) 射出成形 射出成形機上の加熱した金型の中に放熱絶縁シートを設
置し、金型を締める。次にノズルから熱伝導性充填剤を
配合した未硬化の液状シリコーンゴムを金型のスプルー
を通して射出し型内に充填する。硬化後金型を開け、製
品を取り出す。放熱絶縁シートを金型内に自動的に連続
的に供給できるようにすると自動成形化が可能である。
置し、金型を締める。次にノズルから熱伝導性充填剤を
配合した未硬化の液状シリコーンゴムを金型のスプルー
を通して射出し型内に充填する。硬化後金型を開け、製
品を取り出す。放熱絶縁シートを金型内に自動的に連続
的に供給できるようにすると自動成形化が可能である。
【００２９】iii)コーティング成形 コーティング装置にテープ状の放熱絶縁シートを供給
し、熱伝導性充填剤を配合した未硬化の液状シリコーン
ゴムをナイフコーター等により放熱絶縁シート上に一定
厚さに塗布してから、加熱炉を通して液状シリコーンゴ
ムを硬化させる。低硬度熱伝導性シリコーンゴム層の上
にセパレーターをはさみ製品を巻き取る。等がある。こ
れらの成形方法は、網目状補強材で補強された放熱絶縁
シートを用いることにより可能になるもので、補強材が
なければ変形、破損等が発生し製造が難しくなる。
し、熱伝導性充填剤を配合した未硬化の液状シリコーン
ゴムをナイフコーター等により放熱絶縁シート上に一定
厚さに塗布してから、加熱炉を通して液状シリコーンゴ
ムを硬化させる。低硬度熱伝導性シリコーンゴム層の上
にセパレーターをはさみ製品を巻き取る。等がある。こ
れらの成形方法は、網目状補強材で補強された放熱絶縁
シートを用いることにより可能になるもので、補強材が
なければ変形、破損等が発生し製造が難しくなる。
【００３０】次に、本発明を図面に基づいて説明する。
図１、図２は本発明の方法によって製造された熱伝導性
複合シートの断面構成の例を示したものであり、図１の
ようにガラスクロス３で補強された放熱絶縁シート１の
片面に低硬度熱伝導性シリコーンゴム層２を設けたも
の、図２のように放熱絶縁シート１の両面に低硬度熱伝
導性シリコーンゴム層２を設けたものがあげられる。ま
た、図３は熱伝導性複合シートを集積回路素子の放熱に
用いた場合の例を示したものである。図４、図５は本発
明の熱伝導性複合シートの製造方法の例を示したもので
ある。図４はテープ状の放熱絶縁シート１上に未硬化の
液状シリコーンゴム８をナイフコーター１１により一定
厚さに塗布してから加熱炉１２で硬化させる方法であ
る。図５は射出成形機上の金型９にテープ状の放熱絶縁
シート１を供給して低硬度熱伝導性シリコーンゴム層２
を成形する方法である。
図１、図２は本発明の方法によって製造された熱伝導性
複合シートの断面構成の例を示したものであり、図１の
ようにガラスクロス３で補強された放熱絶縁シート１の
片面に低硬度熱伝導性シリコーンゴム層２を設けたも
の、図２のように放熱絶縁シート１の両面に低硬度熱伝
導性シリコーンゴム層２を設けたものがあげられる。ま
た、図３は熱伝導性複合シートを集積回路素子の放熱に
用いた場合の例を示したものである。図４、図５は本発
明の熱伝導性複合シートの製造方法の例を示したもので
ある。図４はテープ状の放熱絶縁シート１上に未硬化の
液状シリコーンゴム８をナイフコーター１１により一定
厚さに塗布してから加熱炉１２で硬化させる方法であ
る。図５は射出成形機上の金型９にテープ状の放熱絶縁
シート１を供給して低硬度熱伝導性シリコーンゴム層２
を成形する方法である。
【００３１】
実施例１ 25℃における粘度が 800cpのジメチルビニルシロキシ両
末端封止のジメチルポリシロキサン27重量部、25℃にお
ける粘度が 800cpのトリメチルシロキシ両末端封止のジ
メチルポリシロキサン40重量部、25℃における粘度が 8
00cpのトリメチルシロキシおよびジメチルビニルシロキ
シで各末端を封止されたジメチルビニルシロキシ片末端
封止のジメチルポリシロキサン33重量部、および酸化ア
ルミニウム粉末、アルミナＡＳ−３０［商品名、昭和電
工（株）製］ 350重量部を 150℃で１時間混練した。冷
却後、エチニルシクロヘキサノール 0.015重量部を均一
に混合した後に、塩化白金酸のビニルシロキサン錯体
（白金含有量１重量％）0.05重量部を添加混合し、さら
に25℃における粘度が 8cpのケイ素原子に結合した水素
原子を 0.54mol％含有するジメチルハイドロジェンシロ
キシ両末端封止のメチルハイドロジェンポリシロキサン
1.0重量部を均一に混合して、付加型液状シリコーンゴ
ム組成物を調製した。
末端封止のジメチルポリシロキサン27重量部、25℃にお
ける粘度が 800cpのトリメチルシロキシ両末端封止のジ
メチルポリシロキサン40重量部、25℃における粘度が 8
00cpのトリメチルシロキシおよびジメチルビニルシロキ
シで各末端を封止されたジメチルビニルシロキシ片末端
封止のジメチルポリシロキサン33重量部、および酸化ア
ルミニウム粉末、アルミナＡＳ−３０［商品名、昭和電
工（株）製］ 350重量部を 150℃で１時間混練した。冷
却後、エチニルシクロヘキサノール 0.015重量部を均一
に混合した後に、塩化白金酸のビニルシロキサン錯体
（白金含有量１重量％）0.05重量部を添加混合し、さら
に25℃における粘度が 8cpのケイ素原子に結合した水素
原子を 0.54mol％含有するジメチルハイドロジェンシロ
キシ両末端封止のメチルハイドロジェンポリシロキサン
1.0重量部を均一に混合して、付加型液状シリコーンゴ
ム組成物を調製した。
【００３２】この液状シリコーンゴム組成物を図４に示
した構成のコーティング装置を用いて、厚さ 0.2mmで幅
１ｍのガラスクロス補強放熱絶縁シート、ＴＣ−２０Ａ
Ｇ［商品名、信越化学工業（株）製］の上にナイフコー
ターで厚さ２mmに塗布してから、180 ℃の加熱炉を５分
間通して液状シリコーンゴムを硬化し放熱絶縁シートと
複合化した。低硬度熱伝導性シリコーンゴム層の上にポ
リエチレンのセパレーターをはさみ製品を巻き取った。
1.5m/minの速度で製造が可能で生産コストを大幅に低減
できた。得られた製品の低硬度熱伝導性シリコーンゴム
層の硬さはアスカーＦ硬度計で35、熱伝導性複合シート
の熱伝導率は 2.5×10-3cal/cm・sec・℃であった。
した構成のコーティング装置を用いて、厚さ 0.2mmで幅
１ｍのガラスクロス補強放熱絶縁シート、ＴＣ−２０Ａ
Ｇ［商品名、信越化学工業（株）製］の上にナイフコー
ターで厚さ２mmに塗布してから、180 ℃の加熱炉を５分
間通して液状シリコーンゴムを硬化し放熱絶縁シートと
複合化した。低硬度熱伝導性シリコーンゴム層の上にポ
リエチレンのセパレーターをはさみ製品を巻き取った。
1.5m/minの速度で製造が可能で生産コストを大幅に低減
できた。得られた製品の低硬度熱伝導性シリコーンゴム
層の硬さはアスカーＦ硬度計で35、熱伝導性複合シート
の熱伝導率は 2.5×10-3cal/cm・sec・℃であった。
【００３３】実施例２ ジメチルシロキサン単位 95mol％、メチルビニルシロキ
サン単位5mol％からなる25℃における粘度が4000cpのビ
ニル基含有オルガノポリシロキサン 100重量部、および
酸化アルミニウム粉末、アドマファインアルミナＡＯ−
４０Ｒ［商品名、アドマテックス（株）製］ 400重量
部、平均粒径１μｍの水酸化アルミニウム粉末50重量部
を 160℃で３時間混練し、ベースを作成した。冷却後、
Ａサイドとしてベース 100重量部に塩化白金酸のビニル
シロキサン錯体（白金含有量１重量％）0.1 重量部、25
℃における粘度が 400cpのジメチルビニルシロキシ両末
端封止のジメチルポリシロキサン 1.6重量部を均一に混
合した。Ｂサイドとしてベース 100重量部にエチニルシ
クロヘキサノール0.02重量部、式 HSi(CH3)2O[Si(CH3)2O]18Si(CH3)2H で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサン 1.7重
量部を均一に混合した。このようにして、ＡサイドとＢ
サイドを１対１で混合することにより硬化する２液タイ
プの付加型液状シリコーンゴム組成物を調製した。
サン単位5mol％からなる25℃における粘度が4000cpのビ
ニル基含有オルガノポリシロキサン 100重量部、および
酸化アルミニウム粉末、アドマファインアルミナＡＯ−
４０Ｒ［商品名、アドマテックス（株）製］ 400重量
部、平均粒径１μｍの水酸化アルミニウム粉末50重量部
を 160℃で３時間混練し、ベースを作成した。冷却後、
Ａサイドとしてベース 100重量部に塩化白金酸のビニル
シロキサン錯体（白金含有量１重量％）0.1 重量部、25
℃における粘度が 400cpのジメチルビニルシロキシ両末
端封止のジメチルポリシロキサン 1.6重量部を均一に混
合した。Ｂサイドとしてベース 100重量部にエチニルシ
クロヘキサノール0.02重量部、式 HSi(CH3)2O[Si(CH3)2O]18Si(CH3)2H で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサン 1.7重
量部を均一に混合した。このようにして、ＡサイドとＢ
サイドを１対１で混合することにより硬化する２液タイ
プの付加型液状シリコーンゴム組成物を調製した。
【００３４】図５に示した構成の装置を用い、この液状
シリコーンゴム組成物を２液混合型射出成形機にセット
した。厚さ 0.2mmで幅 400mmのガラスクロス補強放熱絶
縁シート、ＴＣ−２０ＣＧ［商品名、信越化学工業
（株）製］を 150℃に加熱したフッ素樹脂コート金型に
供給し、型締めしてからＡサイド、Ｂサイドの液状シリ
コーンゴムを１対１で計量し、スタティックミキサーで
混合してからノズルを通して金型内へ射出した。40秒後
金型を開け、ガラスクロス補強放熱絶縁シートを移動す
ることにより、放熱絶縁シートの上に厚さ５mmの低硬度
熱伝導性シリコーンゴム層が成形された複合シートを取
り出した。これを繰り返すことにより連続的に成形を行
うことができた。得られた熱伝導性複合シートを乾燥機
中で 150℃、１時間熱処理して製品とした。得られた製
品の低硬度熱伝導性シリコーンゴム層の硬さはアスカー
Ｆ硬度計で75、熱伝導性複合シートの熱伝導率は 3.2×
10-3cal/cm・sec・℃であった。
シリコーンゴム組成物を２液混合型射出成形機にセット
した。厚さ 0.2mmで幅 400mmのガラスクロス補強放熱絶
縁シート、ＴＣ−２０ＣＧ［商品名、信越化学工業
（株）製］を 150℃に加熱したフッ素樹脂コート金型に
供給し、型締めしてからＡサイド、Ｂサイドの液状シリ
コーンゴムを１対１で計量し、スタティックミキサーで
混合してからノズルを通して金型内へ射出した。40秒後
金型を開け、ガラスクロス補強放熱絶縁シートを移動す
ることにより、放熱絶縁シートの上に厚さ５mmの低硬度
熱伝導性シリコーンゴム層が成形された複合シートを取
り出した。これを繰り返すことにより連続的に成形を行
うことができた。得られた熱伝導性複合シートを乾燥機
中で 150℃、１時間熱処理して製品とした。得られた製
品の低硬度熱伝導性シリコーンゴム層の硬さはアスカー
Ｆ硬度計で75、熱伝導性複合シートの熱伝導率は 3.2×
10-3cal/cm・sec・℃であった。
【００３５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、網目
状補強材に熱伝導性充填剤配合のシリコーンゴムを被覆
硬化させた放熱絶縁シートと、熱伝導性充填剤を配合し
た硬化後の硬さが非常に柔らかい未硬化の付加型液状シ
リコーンゴムを一体成形し、液状シリコーンゴムを硬化
することにより熱伝導性複合シートを製造する方法であ
る。これによれば、一体成形時の応力により放熱絶縁シ
ートが変形することがなく、自動射出成形、連続コーテ
ィング成形等により大量生産が可能であり、生産コスト
を大幅に下げることができた。本発明の方法によって製
造される熱伝導性複合シートの低硬度熱伝導性シリコー
ンゴム層は低荷重で圧縮できるので、集積回路素子と放
熱器の種々の隙間に設置可能であり、集積回路素子から
発生する熱を効率よく放熱器に逃がすことができる。ま
た、補強された放熱絶縁シートがあるので容易に組立作
業ができ、低硬度熱伝導性シリコーンゴム層の粘着性に
より熱伝導性複合シートを集積回路素子上に固定可能
で、設置が容易である。
状補強材に熱伝導性充填剤配合のシリコーンゴムを被覆
硬化させた放熱絶縁シートと、熱伝導性充填剤を配合し
た硬化後の硬さが非常に柔らかい未硬化の付加型液状シ
リコーンゴムを一体成形し、液状シリコーンゴムを硬化
することにより熱伝導性複合シートを製造する方法であ
る。これによれば、一体成形時の応力により放熱絶縁シ
ートが変形することがなく、自動射出成形、連続コーテ
ィング成形等により大量生産が可能であり、生産コスト
を大幅に下げることができた。本発明の方法によって製
造される熱伝導性複合シートの低硬度熱伝導性シリコー
ンゴム層は低荷重で圧縮できるので、集積回路素子と放
熱器の種々の隙間に設置可能であり、集積回路素子から
発生する熱を効率よく放熱器に逃がすことができる。ま
た、補強された放熱絶縁シートがあるので容易に組立作
業ができ、低硬度熱伝導性シリコーンゴム層の粘着性に
より熱伝導性複合シートを集積回路素子上に固定可能
で、設置が容易である。
【図１】本発明の方法によって製造された熱伝導性複合
シートの断面構成の一例を示した図である。
シートの断面構成の一例を示した図である。
【図２】本発明の方法によって製造された熱伝導性複合
シートの断面構成の一例を示した図である。
シートの断面構成の一例を示した図である。
【図３】本発明の方法によって製造された熱伝導性複合
シートを集積回路素子の放熱に用いた場合の一例を示し
た図である。
シートを集積回路素子の放熱に用いた場合の一例を示し
た図である。
【図４】本発明の熱伝導性複合シートの製造方法の一例
を示した説明図である。
を示した説明図である。
【図５】本発明の熱伝導性複合シートの製造方法の一例
を示した説明図である。
を示した説明図である。
１ 放熱絶縁シート ２ 低硬度熱伝導性シリコーンゴム層 ３ ガラスクロス ４ 集積回路素子 ５ プリント基板 ６ 放熱器 ７ スタティックミキサー ８ 未硬化液状シリコーンゴム ９ 金型 １０ ノズル １１ ナイフコーター １２ 加熱炉 １３ セパレーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 83:00 105:06 Ｂ２９Ｌ 9:00 31:34 (72)発明者 関矢 登喜男 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 米国特許4602678（ＵＳ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 網目状補強材に熱伝導性充填剤配合のシ
リコーンゴムを被覆硬化させた放熱絶縁シートと、熱伝
導性充填剤を配合した硬化後の硬さがアスカーＦ硬度計
で１０〜９５の範囲である未硬化の下記付加型液状シリ
コーンゴムをモールド成形、射出成形あるいはコーティ
ング成形により一体成形し、液状シリコーンゴムを硬化
させ放熱絶縁シートと複合化することを特徴とする熱伝
導性複合シートの製造方法。（ただし、上記付加型液状
シリコーンゴムは、 Ａ）１分子中にアルケニル基を平均して 0.5個以上含ん
でいるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、 Ｂ）１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なく
とも２個含んでいるオルガノハイドロジェンポリシロキ
サン、 Ｃ）白金族金属系触媒および Ｄ）熱伝導性充填剤 を含有し、さらに、上記Ｄ）成分の配合割合が全体の25
〜90重量％で、Ａ）、Ｂ）成分に含まれるＳi-Ｈ基とア
ルケニル基のモル比が 0.1/1〜1.5/1 である組成物。） - 【請求項２】 網目状補強材により補強された放熱絶縁
シートに未硬化の付加型液状シリコーンゴムを射出成形
あるいはコーティング成形し複合化することを特徴とす
る請求項１に記載の熱伝導性複合シートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4331133A JP2728607B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 熱伝導性複合シートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4331133A JP2728607B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 熱伝導性複合シートの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06155517A JPH06155517A (ja) | 1994-06-03 |
| JP2728607B2 true JP2728607B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=18240242
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4331133A Expired - Fee Related JP2728607B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 熱伝導性複合シートの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2728607B2 (ja) |
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