JP4406484B2

JP4406484B2 - Thermally conductive electromagnetic shielding sheet

Info

Publication number: JP4406484B2
Application number: JP34455199A
Authority: JP
Inventors: 奈津子石原
Original assignee: Polymatech Co Ltd
Current assignee: Polymatech Co Ltd
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: JP2001168573A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱性のある電子部品からの熱を金属等の放熱体に拡散させ、かつ電磁波ノイズをシールドする熱伝導性電磁波シールドシートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発熱素子の熱拡散方法として、発熱素子と放熱体の間に熱伝導性シリコーングリースや柔軟性のある熱伝導性シリコーンゴムを介在させることにより接触熱抵抗を下げる構造がとられている。硬度の低い熱伝導性シリコーンゴムを用いると、発熱素子と放熱体の圧着に伴う変形や損傷を防ぎ、大きさ、高さの異なる発熱素子を高密度で実装する際の凹凸を吸収することができる。
【０００３】
一方、近年の通信情報技術の進展により多くの電子情報機器が使用されており、放射された電磁波が電子機器の誤動作の原因になるとして、機器や素子からの不要輻射ノイズの低減や外来ノイズからの保護が強く要求されている。さらに、携帯電話、パソコン、ゲーム機等から発生する電磁波が人体に悪影響を及ぼす可能性が指摘されており、電磁波をシールドする材料や方法が検討されている。電磁波シールド体としては、金属の板、箔、メッシュ、導電性の皮膜、導電性充填剤を混入した複合材、メッキ、蒸着、塗装等による導電性表面処理物が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの電磁波シールド体は表面が非常に硬く、密着性が悪いために放熱材としては別の部品が必要となる。また、金属の板等は比重が高く電子機器の軽量化を妨げる原因となっており、導電性の皮膜や導電性表面処理はコストがかかり生産性の悪さが問題となっていた。
【０００５】
従来、導電性材料を複合化した熱伝導性シートが提案されている。例えば、特開平６−２９１２２６号公報には金属箔と特定硬度の放熱シリコーンシートの積層体、特開平７−１４９５０号公報には金属製の網目状物等を有する特定硬度のシリコーン放熱シート、特開平９−５５４５６号公報には高い熱伝導率の金属からなる金網を備えた伝熱性シートを用いた半導体装置の冷却構造が記述されている。
【０００６】
これらの熱伝導性シートは高い熱伝導性を目的としており、電磁波シールド性を求めて開発されたものではなく、十分な電磁波シールド特性は得られない。また、金属箔や金網を用いているため裁断や折り曲げ加工の際に破損してしまうなど生産性に問題があった。
【０００７】
特公平５−１７７２０号公報では導電性ポリマーをスクリーン印刷で作製し両面に電気絶縁層を積層した放熱シールドシートが提案されている。このシートは金属箔や金網ではなく導電性ポリマーを使用することで裁断や折り曲げ加工時の生産性の問題を回避することができる。しかしながら、導電層がスクリーン印刷可能な材料に限定されるために十分な電磁波シールド特性を発現できないという問題があった。さらに、導電層の両面に電気絶縁層があるためシートと機器の零ボルト電力線路との電気的接触が不確実であり、電磁波シールド特性を確実に得ることが難しい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、熱伝導性と電磁波シールド性の両方を兼ね備え、加工性、生産性、形状保持性、導電性に優れた熱伝導性電磁波シールドシートを提供するものである。
【０００９】
すなわち、短繊維状ピッチ系炭素繊維を充填した導電性シリコーンゴム層の少なくとも片面に、熱伝導性充填剤を充填した絶縁性シリコーンゴム層を積層した熱伝導性電磁波シールドシートの内部あるいは表面に、金属で被覆された樹脂繊維のシート状物を有する熱伝導性電磁波シールドシートである。
さらに、樹脂繊維のシート状物の金属被覆が、無電解メッキ法、物理的蒸着法あるいは金属を含有した塗料でなされている熱伝導性電磁波シールドシートである。
さらに、短繊維状ピッチ系炭素繊維を充填した導電性シリコーンゴム層の少なくとも片面に、熱伝導性充填剤を配合した絶縁性シリコーンゴム層を積層した熱伝導性電磁波シールドシートの内部あるいは表面に導電性繊維と樹脂繊維の混合物からなるシート状物を有する熱伝導性電磁波シールドシートである。
【００１０】
さらに、導電性繊維が金属繊維、金属で被覆された樹脂繊維、炭素繊維、金属で被覆された炭素繊維から選ばれる少なくとも１種である熱伝導性電磁波シールドシートである。
さらに、金属が、銅、ニッケル、銀、クロム、金、錫、鉄、アルミニウムより選ばれる少なくとも１種である熱伝導性電磁波シールドシートである。
さらに、熱伝導性充填剤を充填した絶縁性シリコーンゴム層の硬化後の硬度がアスカーＣ硬度で３０未満である熱伝導性電磁波シールドシートである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明における熱伝導性電磁波シールドシートは、熱伝導性が高く導電性のある短繊維状ピッチ系炭素繊維を充填した導電性シリコーンゴム層の少なくとも片面に、熱伝導性充填剤を配合した絶縁性のシリコーンゴム層を積層した熱伝導性電磁波シールドシートの内部あるいは表面に電磁波シールド性を有するシート状物として、金属で被覆された樹脂繊維のシート状物、または導電性繊維と樹脂繊維の混合物からなるシート状物を設けることにより、電磁波シールド性と形状保持性を付与した熱伝導性電磁波シールドシートである。さらに、発熱素子と放熱体の圧着に伴う変形や損傷を防ぎ、接触面積を大きくし接触熱抵抗を下げるために、熱伝導性充填剤を充填した絶縁性のシリコーンゴム層の硬化後の硬度がアスカーＣ硬度で３０未満である熱伝導性電磁波シールドシートである。
なお、アスカーＣ硬度とは、ＳＲＩＳ０１０１（日本ゴム協会規格）およびＪＩＳＳ６０５０に基づき、スプリング式硬さ試験機アスカーＣ型を使用して測定した硬さである。
【００１２】
以下、本発明に関してさらに詳しく説明する。
本発明で用いるピッチ系炭素繊維としては、石油系あるいは石炭系に限らず光学的異方性ピッチと光学的等方性ピッチに区別されるうち、高強度、高弾性率でありかつ耐薬品性、耐高温酸化性に優れた光学的異方性ピッチを用いることが好ましい。さらには、光学的異方性ピッチを原料として１５００〜３０００℃程で熱処理を行った黒鉛化ピッチが繊維長方向に高い熱伝導率を有するため好ましい。ただし、熱処理は短繊維状にする前の繊維に行っても短繊維状にした後で行っても構わない。
【００１３】
また、シリコーンゴムとのぬれ性を向上させるため、ピッチ系炭素繊維に、電解酸化、ＵＶ改質、コロナ改質、カップリング剤塗布等の表面処理を施しても構わない。短繊維の繊維長としては特に限定するものではないが、平均長２０μｍ〜１ｍｍの範囲がマトリックス樹脂に充填し易く好ましい。平均長が２０μｍよりも短いとかさ比重が小さくなり、マトリックス樹脂への充填が困難となって作業性が低下するため適さない。平均長が１ｍｍを超えると繊維同士が絡まりあって高充填できず、硬化後の熱伝導性シート表面に凹凸を生じてしまうため適さない。
【００１４】
本発明におけるマトリックス樹脂としては、シリコーンゴム、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フッ素ゴム等が挙げられるが、加工性に優れ、耐熱性が高く、物性値の温度依存性の小さいシリコーンゴムが好ましい。さらにシリコーンゲルを用いることで硬度の低いシリコーンゴム層とすることができる。このようなシリコーンゴム及びシリコーンゲルは、公知のポリオルガノシロキサンを硬化することによって得られる。
【００１５】
硬化方法については限定するものではなく、有機過酸化物によるラジカル反応、ビニル基を含むポリオルガノシロキサンとケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンと白金系触媒とからなる付加反応、縮合反応等が挙げられる。その中でも、液状の付加反応型ポリオルガノシロキサンを用いると成形性、柔軟性等に優れるため好ましい。また、補強性シリカや難燃剤、着色剤、耐熱性向上剤、接着助剤、粘着剤、可塑剤、オイル、硬化遅延剤等を添加しても良い。
【００１６】
本発明における熱伝導性シートの成形方法は限定するものではないが、プレス成形、射出成形、押出成形、カレンダー成形、ロール成形、ドクターブレード成形、印刷等が挙げられる。
【００１７】
本発明において、熱伝導性充填剤とは熱伝導性の優れる酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭化ケイ素、フェライト等の金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物や、銀、金、銅、アルミニウム、マグネシウム等の金属や合金、並びにダイヤモンドやグラファイトから選ばれる少なくとも一種の球状、粉体状、繊維状、針状、鱗片状、ペレット状の充填剤が挙げられる。その中でも、電気絶縁性に優れる酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、水酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも一種の熱伝導性充填剤が好ましい。
【００１８】
さらに熱伝導性充填剤の表面を公知のカップリング剤等にて表面処理することによって、分散性を向上することが可能である。熱伝導性充填剤の配合量としては、熱伝導性充填剤およびポリオルガノシロキサンの種類によっても異なるけれども、５０〜９５ｗｔ％が好ましい。５０ｗｔ％より少ないと熱伝導率が低く、９５ｗｔ％よりも多いとポリオルガノシロキサンへの充填性が劣り、粘度が上昇して加工性が悪化するので不適である。
本発明にて用いる電磁波シールド性を有するシート状物として、金属で被覆された樹脂繊維のシート状物が使用できる。
【００１９】
さらに本発明にて用いる電磁波シールド性を有するシート状物として、導電性繊維と樹脂繊維の混合物からなるシート状物が使用できる。導電性繊維には金属繊維、金属で被覆された樹脂繊維、炭素繊維、金属で被覆された炭素繊維、金属で被覆されたガラス繊維が挙げられる。導電性繊維と樹脂繊維の混合物からなるシート状物を用いることで、導電性繊維単体よりも柔軟性のあるシート状物となり、また、導電性繊維と樹脂繊維の混合物をシート状に加工する通常の手法にて製造することができる。例えば、特公平６−５５４６７号公報に記載されている抄紙方法によっても得ることができる。
【００２０】
樹脂繊維の材質については特に限定するものではなく、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、アクリル繊維、オレフィン系繊維、ビニル系繊維、フェノール繊維、含フッ素繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリウレタン繊維、ポリベンズイミダゾール繊維、木綿等の通常の繊維が使用できる。
金属繊維としては、ステンレス繊維、ステンレススチール繊維、ニッケル繊維、銅繊維、アルミニウム繊維、クロム繊維、真鍮繊維、青銅繊維などが挙げられる。
【００２１】
本発明にて用いる電磁波シールド性を有するシート状物を構成する樹脂繊維、炭素繊維、ガラス繊維に被覆される金属は特定するものではないが、電磁波シールド性の良好な銅、ニッケル、銀、クロム、金、錫、鉄、アルミニウムより選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、これらの金属からなる合金を使用することができる。被覆の方法は限定するものではなく、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着法やスパッタリング法などの物理的蒸着法、あるいは金属を含有した塗料による被覆が挙げられるが、このうち無電解メッキ法は均一に被覆でき比較的安価な方法である。複数種の金属で被覆してもよいし、被覆層が複数層となってもよい。また、金属被覆処理はシート状に加工する前に行ってもシート状にした後で行っても構わない。
【００２２】
本発明の樹脂繊維のシート状物、または導電性繊維と樹脂繊維の混合物からなるシート状物の形状は、織布、不織布、網目状物、メッシュ状物、抄紙状物、フィルム等が挙げられる。なかでも織布、不織布、網目状物、メッシュ状物の比較的開口度の大きい物を用いれば、開口部分にシリコーンゴムが入り込み補強性が向上する。さらに、シリコーンゴムとのぬれ性を向上するため、樹脂繊維のシート状物に電解酸化、ＵＶ改質、コロナ改質、カップリング剤塗布、プライマー塗布等の表面処理を施しても構わない。
【００２３】
以下の実施例にて、本発明の熱伝導性電磁波シールドシートを具体的に説明する。得られた熱伝導性シートの各実施例と比較例の熱伝導率は、迅速熱伝導率計（京都電子工業株式会社製ＱＴＭ−５００）で測定した。電磁波シールド効果はアドバンテスト法によって測定し、５回測定後の最大値、平均値と標準偏差を求めた。測定の結果を比重と共に表１に示す。形状追随性は、高さが異なる半導体素子を実装した基板の上部に得られた熱伝導性電磁波シールドシートを配置して放熱器と接触させ、形状追随性が良好なものを○、追随性が劣るものを×として示した。結果を表１にまとめた。
【００２４】
【実施例１】
図１に本発明の実施例１の熱伝導性電磁波シールドシートの構成の断面図を示す。
短繊維状ピッチ系炭素繊維（株式会社ペトカ製メルブロンミルド）１を６０ｗｔ％充填した液状の付加反応型シリコーンゴム（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）を、ドクターブレード成形によりシーティングして導電性シリコーンゴム層４とし、その片面に、電磁波シールド性を有するシート状物として金属で被覆された樹脂繊維のシート状物である、Ｃｕ−Ｎｉ被覆されたＰＥＴ繊維不織布（セーレン株式会社製Ｓｕｉ−８０−３０１）３を積層し、さらに不織布側に、熱伝導性充填剤として酸化アルミニウム（昭和電工株式会社製球状アルミナＡＳ−２０）を８０ｗｔ％配合した液状の付加反応型シリコーンゲル（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）２を、ドクターブレード成形によりシーティングして絶縁性シリコーンゴム層５とした後、加熱硬化させ、厚さ１.０ｍｍの熱伝導性電磁波シールドシートを得た。
図２には、導電性シリコーンゴム層４を電磁波シールド性を有するシート状物３の両面に積層したものを示す。
【００２５】
【実施例２】
電磁波シールド性を有するシート状物として金属で被覆された樹脂繊維のシート状物である、Ｃｕ−Ｎｉ被覆されたＰＥＴ繊維網目状物（セーレン株式会社製Ｓｕｉ−１０−２６）３を用いた以外は実施例１と同様にして、厚さ１.０ｍｍの熱伝導性電磁波シールドシートを得た。
【００２６】
【参考例１】
図４に参考例１の熱伝導性電磁波シールドシートの構成の断面図を示す。実施例１で得られた熱伝導性電磁波シールドシートの導電性シリコーンゴム層４側に、熱伝導性充填剤２を配合した絶縁性シリコーンゴム層５を積層した後、加熱硬化させ、厚さ１．３ｍｍの熱伝導性電磁波シールドシートを得た。
【００２７】
【参考例２】
図３に参考例２の熱伝導性電磁波シールドシートの構成の断面図を示す。短繊維状ピッチ系炭素繊維（株式会社ペトカ製
メルブロンミルド）１を６０ｗｔ％充填した液状の付加反応型シリコーンゴム（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）を、ドクターブレード成形によりシーティングして導電性シリコーンゴム層４とし、さらに片面に電磁波シールド性を有するシート状物として、導電性繊維としてステンレススチール繊維と、樹脂繊維としてアラミド繊維との混合物を用いて抄紙されたシート状物（三島製紙株式会社製
オーテックＥＭＳ）３を積層し、さらに導電性シリコーンゴム層４側に、熱伝導性充填剤２として酸化アルミニウム（昭和電工株式会社製
球状アルミナＡＳ−２０）を８０ｗｔ％充填した液状の付加反応型シリコーンゲル（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）を、ドクターブレード成形によりシーティングして絶縁性シリコーンゴム層５とした後、加熱硬化させ、厚さ１．０ｍｍの熱伝導性電磁波シールドシートを得た。
【００２８】
【実施例３】
電磁波シールド性を有するシート状物として、導電性繊維としてニッケルをメッキして被覆した炭素繊維（東邦レーヨン株式会社製
ベスファイトＭＣ）と、樹脂繊維としてアラミド繊維との混合物を用いて抄紙されたシート状物３を積層し、他の構成は実施例１と同様にして、厚さ１．０ｍｍの熱伝導性電磁波シールドシートを得た。
【００２９】
【比較例１】
液状の付加反応型シリコーンゲル（ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）に酸化アルミニウム粉末（昭和電工株式会社製球状アルミナＡＳ−２０）を８０ｗｔ％充填したシリコーンコンパウンドを、ドクターブレード成形によりシーティングして加熱硬化させ、硬度がアスカーＣ硬度２７で、厚さ１.０ｍｍの熱伝導性シートを得た。
【００３０】
【比較例２】
比較例１で用いたシリコーンコンパウンドの片面に厚さ１５μｍのアルミ箔を積層した後加熱硬化させ、厚さ１.０ｍｍの熱伝導性電磁波シールドシートを得た。
【００３１】
【比較例３】
金属で被覆された樹脂繊維のシート状物であるＣｕ−Ｎｉ被覆されたＰＥＴ繊維不織布（セーレン株式会社製Ｓｕｉ−８０−３０１）の両面に、比較例１で用いたシリコーンコンパウンドをドクターブレード成形により積層した後加熱硬化させ、厚さ１.０ｍｍの熱伝導性電磁波シールドシートを得た。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１に示すように、比較例１は形状追随性に優れるけれども熱伝導性が低く、電磁波シールド効果はほとんど無い。比較例２は電磁波シールド効果は大きいけれども、アルミ箔の形状追随性が悪く、折り曲げ加工や裁断加工等の作業性が悪く、大きさ、高さの異なる発熱素子の凹凸を吸収することができない。
【００３４】
また、比較例３は電磁波シールド効果の最大値は大きいけれども、導電層が非常に薄いためにシートと機器の零ボルト電力線路との電気的接触が不確実であり、値にバラツキが生じて電磁波シールド特性を確実に得ることが難しい。さらに、比較例１〜３は添加する熱伝導性充填剤の比重が大きいために得られた熱伝導性シートの比重も大きくなり、電子機器の軽量化を妨げる要因となってしまう。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の熱伝導性電磁波シールドシートは、短繊維状ピッチ系炭素繊維を充填した導電性シリコーンゴム層と、熱伝導性充填剤を充填した絶縁性シリコーンゴム層とを積層してなり、内部あるいは表面に金属で被覆された樹脂繊維のシート状物、または導電性繊維と樹脂繊維の混合物からなるシート状物を有することによって、高い熱伝導性と電磁波シールド性を有し、柔軟なシリコーンゴムを使用しているために形状追随性に優れている。
【００３６】
また、ピッチ系炭素繊維の比重が小さいために得られた熱伝導性シートの比重も小さくなっている。さらに、樹脂繊維のシート状物および導電性繊維と樹脂繊維の混合物からなるシート状物が補強材の役割も果たし、作業性と形状保持性に優れたものとなる。
さらに、短繊維状ピッチ系炭素繊維を充填した導電性シリコーンゴム層を積層することで安定して金属放熱体や筐体と電気的に接触させることが可能となり、電磁波シールド効果の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱伝導性電磁波シールドシートの断面図の例を示す。
【図２】本発明の熱伝導性電磁波シールドシートの断面図の例を示す。
【図３】参考例１の熱伝導性電磁波シールドの断面図の例を示す。
【図４】参考例２の熱伝導性電磁波シールドの断面図の例を示す。
【符号の説明】
１短繊維状ピッチ系炭素繊維
２熱伝導性充填剤
３電磁波シールド性を有するシート状物
４導電性シリコーンゴム層
５絶縁性シリコーンゴム層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet that diffuses heat from an exothermic electronic component to a radiator such as metal and shields electromagnetic noise.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a heat diffusion method for a heat generating element, a structure in which a contact thermal resistance is lowered by interposing a heat conductive silicone grease or a flexible heat conductive silicone rubber between the heat generating element and a heat radiating body has been adopted. Using heat-conductive silicone rubber with low hardness prevents deformation and damage associated with the crimping of the heating element and radiator, and absorbs unevenness when mounting heating elements of different sizes and heights at high density. it can.
[0003]
On the other hand, many electronic information devices are being used due to recent advances in communication information technology, and the radiated electromagnetic waves may cause malfunction of electronic devices. There is a strong demand for protection. Furthermore, it has been pointed out that electromagnetic waves generated from mobile phones, personal computers, game machines, etc. may adversely affect the human body, and materials and methods for shielding electromagnetic waves have been studied. As the electromagnetic wave shield, a metal plate, foil, mesh, conductive film, composite material mixed with a conductive filler, or a conductive surface-treated product by plating, vapor deposition, painting, or the like is used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since these electromagnetic wave shields have a very hard surface and poor adhesion, another component is required as a heat dissipation material. In addition, metal plates and the like have a high specific gravity and are a cause of hindering the weight reduction of electronic devices, and conductive films and conductive surface treatments are costly and have poor productivity.
[0005]
Conventionally, a heat conductive sheet in which conductive materials are combined has been proposed. For example, JP-A-6-291226 discloses a laminate of a metal foil and a heat-dissipating silicone sheet having a specific hardness, and JP-A-7-14950 discloses a heat-dissipating silicone heat-dissipating sheet having a metal network and the like. Japanese Laid-Open Patent Application No. 9-55456 describes a cooling structure for a semiconductor device using a heat conductive sheet provided with a metal mesh made of a metal having high thermal conductivity.
[0006]
These heat conductive sheets are intended for high heat conductivity, and have not been developed for electromagnetic wave shielding properties, and sufficient electromagnetic wave shielding characteristics cannot be obtained. In addition, since metal foil and wire mesh are used, there is a problem in productivity, such as breakage during cutting and bending.
[0007]
Japanese Examined Patent Publication No. 5-17720 proposes a heat radiation shield sheet in which a conductive polymer is produced by screen printing and an electric insulating layer is laminated on both sides. This sheet can avoid the problem of productivity at the time of cutting or bending by using a conductive polymer instead of a metal foil or a wire mesh. However, since the conductive layer is limited to a material that can be screen-printed, there is a problem that sufficient electromagnetic wave shielding characteristics cannot be expressed. Furthermore, since there are electrical insulating layers on both sides of the conductive layer, the electrical contact between the sheet and the zero volt power line of the device is uncertain, and it is difficult to reliably obtain electromagnetic wave shielding characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-described problems, and provides a thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet that has both thermal conductivity and electromagnetic wave shielding properties, and is excellent in workability, productivity, shape retention, and electrical conductivity. Is.
[0009]
That is, at least on one side of the conductive silicone rubber layer filled with short fibrous pitch-based carbon fibers, on the inside or surface of the heat conductive electromagnetic wave shield sheet in which the insulating silicone rubber layer filled with the heat conductive filler is laminated, It is a heat conductive electromagnetic wave shielding sheet which has the sheet-like material of the resin fiber coat | covered with the metal.
Furthermore, the metal coating of the resin fiber sheet is a heat conductive electromagnetic wave shielding sheet made of an electroless plating method, a physical vapor deposition method, or a paint containing a metal.
Furthermore, the conductive silicone rubber layer filled with short fibrous pitch-based carbon fibers is electrically conductive inside or on the surface of the thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet in which an insulating silicone rubber layer containing a thermally conductive filler is laminated on at least one surface. It is a heat conductive electromagnetic wave shielding sheet which has a sheet-like material which consists of a mixture of a conductive fiber and a resin fiber.
[0010]
Furthermore, the conductive fiber is a thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet which is at least one selected from metal fiber, resin fiber coated with metal, carbon fiber, and carbon fiber coated with metal.
Furthermore, it is a heat conductive electromagnetic wave shielding sheet whose metal is at least 1 sort (s) chosen from copper, nickel, silver, chromium, gold | metal | money, tin, iron, and aluminum.
Furthermore, it is a heat conductive electromagnetic wave shielding sheet whose hardness after hardening of the insulating silicone rubber layer filled with the heat conductive filler is less than 30 in Asker C hardness.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet in the present invention is an insulating material in which a thermally conductive filler is blended on at least one side of a conductive silicone rubber layer filled with short fiber pitch-based carbon fibers having high thermal conductivity and conductivity. As a sheet-like material having electromagnetic shielding properties inside or on the surface of a thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet laminated with a silicone rubber layer, a resin fiber sheet coated with metal, or a mixture of conductive fibers and resin fibers By providing the sheet-like material, a heat conductive electromagnetic wave shielding sheet imparted with electromagnetic wave shielding properties and shape retention properties. Furthermore, the hardness after curing of the insulating silicone rubber layer filled with the thermally conductive filler is reduced in order to prevent deformation and damage due to the crimping of the heat generating element and the radiator, and to increase the contact area and lower the contact thermal resistance. It is a thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet having an Asker C hardness of less than 30.
The Asker C hardness is a hardness measured using a spring type hardness tester Asker C type based on SRIS 0101 (Japan Rubber Association Standard) and JIS S6050.
[0012]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The pitch-based carbon fiber used in the present invention is not limited to petroleum-based or coal-based, and is classified into optically anisotropic pitch and optically isotropic pitch, and has high strength, high elastic modulus and chemical resistance. It is preferable to use an optically anisotropic pitch excellent in high temperature oxidation resistance. Furthermore, a graphitized pitch that is heat-treated at about 1500 to 3000 ° C. using an optically anisotropic pitch as a raw material is preferable because it has a high thermal conductivity in the fiber length direction. However, the heat treatment may be performed on the fibers before the short fiber is formed or after the short fibers are formed.
[0013]
Further, in order to improve the wettability with the silicone rubber, the pitch-based carbon fiber may be subjected to a surface treatment such as electrolytic oxidation, UV modification, corona modification, and application of a coupling agent. The fiber length of the short fibers is not particularly limited, but an average length of 20 μm to 1 mm is preferable because it can be easily filled into the matrix resin. If the average length is shorter than 20 μm, the bulk specific gravity becomes small, and it becomes difficult to fill the matrix resin and the workability is lowered. If the average length exceeds 1 mm, the fibers are entangled and cannot be highly filled, and unevenness occurs on the surface of the thermally conductive sheet after curing, which is not suitable.
[0014]
Examples of the matrix resin in the present invention include silicone rubber, epoxy resin, urethane resin, fluororubber, and the like. Silicone rubber having excellent processability, high heat resistance, and low temperature dependence of physical properties is preferable. Furthermore, it can be set as a silicone rubber layer with low hardness by using a silicone gel. Such silicone rubber and silicone gel can be obtained by curing a known polyorganosiloxane.
[0015]
Curing method is not limited, radical reaction by organic peroxide, addition reaction consisting of polyorganosiloxane containing vinyl group, organohydrogen having hydrogen atom bonded to silicon atom and platinum catalyst, condensation reaction Etc. Among them, it is preferable to use a liquid addition reaction type polyorganosiloxane because it is excellent in moldability and flexibility. Further, reinforcing silica, flame retardants, colorants, heat resistance improvers, adhesion assistants, pressure-sensitive adhesives, plasticizers, oils, curing retarders, and the like may be added.
[0016]
The molding method of the heat conductive sheet in the present invention is not limited, and examples thereof include press molding, injection molding, extrusion molding, calendar molding, roll molding, doctor blade molding, and printing.
[0017]
In the present invention, the thermally conductive filler is a metal oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide, boron nitride, aluminum nitride, aluminum hydroxide, silicon carbide, ferrite, etc. having excellent thermal conductivity, metal nitride, metal carbide, metal At least one spherical, powdery, fibrous, acicular, scaly, pellet-like filler selected from hydroxides, metals and alloys such as silver, gold, copper, aluminum, magnesium, and diamond and graphite Is mentioned. Among these, at least one heat conductive filler selected from aluminum oxide, magnesium oxide, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and aluminum hydroxide, which is excellent in electrical insulation, is preferable.
[0018]
Furthermore, dispersibility can be improved by surface-treating the surface of the thermally conductive filler with a known coupling agent or the like. The blending amount of the heat conductive filler is preferably 50 to 95 wt% although it varies depending on the types of the heat conductive filler and the polyorganosiloxane. When it is less than 50 wt%, the thermal conductivity is low, and when it is more than 95 wt%, the filling property into the polyorganosiloxane is poor, the viscosity is increased, and the workability is deteriorated.
As the sheet-like material having electromagnetic wave shielding properties used in the present invention, a resin fiber sheet-like material coated with metal can be used.
[0019]
Furthermore, as the sheet-like material having electromagnetic shielding properties used in the present invention, a sheet-like material composed of a mixture of conductive fibers and resin fibers can be used. Examples of the conductive fiber include metal fiber, resin fiber coated with metal, carbon fiber, carbon fiber coated with metal, and glass fiber coated with metal. By using a sheet-like material composed of a mixture of conductive fibers and resin fibers, it becomes a sheet material that is more flexible than the conductive fibers alone, and the mixture of conductive fibers and resin fibers is usually processed into a sheet shape It can manufacture by the method of. For example, it can be obtained by a papermaking method described in Japanese Patent Publication No. 6-55467.
[0020]
The material of the resin fiber is not particularly limited. For example, polyethylene terephthalate (PET) fiber, polyester fiber, polyamide fiber, aromatic polyamide fiber, aramid fiber, polyimide fiber, acrylic fiber, olefin fiber, vinyl fiber, phenol Usual fibers such as fibers, fluorine-containing fibers, polyphenylene sulfide fibers, polyurethane fibers, polybenzimidazole fibers, and cotton can be used.
Examples of the metal fiber include stainless steel fiber, stainless steel fiber, nickel fiber, copper fiber, aluminum fiber, chromium fiber, brass fiber, and bronze fiber.
[0021]
Although the metal coated on the resin fiber, carbon fiber, and glass fiber constituting the electromagnetic wave shielding sheet material used in the present invention is not specified, copper, nickel, silver, chromium having good electromagnetic wave shielding properties are not specified. It is preferably at least one selected from gold, tin, iron and aluminum. Moreover, alloys made of these metals can be used. The method of coating is not limited, and examples include electroless plating, electrolytic plating, physical vapor deposition such as vacuum vapor deposition and sputtering, or coating with a paint containing metal. The method can be coated uniformly and is a relatively inexpensive method. It may be coated with a plurality of kinds of metals, and the coating layer may be a plurality of layers. Further, the metal coating treatment may be performed before being processed into a sheet or after being formed into a sheet.
[0022]
Examples of the shape of the resin fiber sheet-like material or the sheet-like material made of a mixture of conductive fibers and resin fibers of the present invention include woven fabric, non-woven fabric, mesh-like material, mesh-like material, paper-made material, and film. . In particular, if a material having a relatively large opening degree such as a woven fabric, a non-woven fabric, a mesh-like material, or a mesh-like material is used, silicone rubber enters the opening portion and the reinforcement is improved. Further, in order to improve the wettability with the silicone rubber, the resin fiber sheet may be subjected to surface treatment such as electrolytic oxidation, UV modification, corona modification, coupling agent coating, primer coating, and the like.
[0023]
In the following examples, the thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet of the present invention will be specifically described. The thermal conductivity of each Example and Comparative Example of the obtained thermal conductive sheet was measured with a rapid thermal conductivity meter (QTM-500, manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.). The electromagnetic wave shielding effect was measured by the Advantest method, and the maximum value, average value, and standard deviation after five measurements were obtained. The measurement results are shown in Table 1 together with the specific gravity. The shape followability is determined by placing the heat conductive electromagnetic shielding sheet obtained on the upper part of the substrate on which the semiconductor elements having different heights are mounted and making contact with the radiator. Inferior ones are shown as x. The results are summarized in Table 1.
[0024]
[Example 1]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the configuration of the thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet of Example 1 of the present invention.
Conductive silicone rubber by sheeting liquid addition reaction type silicone rubber (GE Toshiba Silicone Co., Ltd.) filled with 60 wt% of short-pitch pitch carbon fiber (Melbron Milled manufactured by Petka Co., Ltd.) 1 by doctor blade molding. A layer 4 and a PET fiber non-woven fabric coated with Cu-Ni (Sui-80-301 manufactured by Seiren Co., Ltd.), which is a sheet of resin fibers coated with metal as a sheet having electromagnetic shielding properties on one side. 3), and a liquid addition reaction type silicone gel (GE Toshiba Silicone Co., Ltd.) containing 80 wt% of aluminum oxide (spherical alumina AS-20 manufactured by Showa Denko KK) as a heat conductive filler on the nonwoven fabric side. 2) was sheeted by doctor blade molding to form an insulating silicone rubber layer 5 , Heated and cured to give a thermally conductive electromagnetic shield sheet having a thickness of 1.0 mm.
FIG. 2 shows a structure in which a conductive silicone rubber layer 4 is laminated on both surfaces of a sheet-like material 3 having electromagnetic wave shielding properties.
[0025]
[Example 2]
Other than using a Cu-Ni coated PET fiber network (Sui-10-26 manufactured by Seiren Co., Ltd.) 3, which is a resin fiber sheet coated with metal as a sheet having electromagnetic shielding properties. Obtained a heat conductive electromagnetic wave shielding sheet having a thickness of 1.0 mm in the same manner as in Example 1.
[0026]
[ Reference Example 1 ]
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the configuration of the thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet of Reference Example 1 . The insulating silicone rubber layer 5 containing the thermally conductive filler 2 was laminated on the conductive silicone rubber layer 4 side of the thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet obtained in Example 1, and then heat cured to obtain a thickness of 1 A heat conductive electromagnetic wave shielding sheet of 3 mm was obtained.
[0027]
[ Reference Example 2 ]
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the configuration of the thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet of Reference Example 2 . Conductive silicone rubber by sheeting a liquid addition-reaction type silicone rubber (GE Toshiba Silicone Co., Ltd.) filled with 60 wt% of short-pitch pitch-based carbon fiber (Melbron Milled manufactured by Petka Co., Ltd.) by doctor blade molding. Sheet 4 made of a mixture of stainless steel fibers as conductive fibers and aramid fibers as resin fibers as a sheet-like material having layer 4 and electromagnetic shielding properties on one side (OTEC manufactured by Mishima Paper Co., Ltd.) EMS) 3 and a liquid addition reaction type silicone gel filled with 80 wt% of aluminum oxide (spherical alumina AS-20 manufactured by Showa Denko KK) as the heat conductive filler 2 on the conductive silicone rubber layer 4 side. (GE Toshiba Silicone Co., Ltd.) After the ring to the insulating silicone rubber layer 5, heated and cured to give a thermally conductive electromagnetic shield sheet having a thickness of 1.0 mm.
[0028]
[Example 3 ]
Sheet made using a mixture of carbon fiber (Besfite MC manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) coated with nickel as a conductive fiber and aramid fiber as a resin fiber as a sheet-like material having electromagnetic shielding properties The product 3 was laminated, and the other configuration was the same as in Example 1 to obtain a heat conductive electromagnetic wave shielding sheet having a thickness of 1.0 mm.
[0029]
[Comparative Example 1]
A silicone compound filled with 80 wt% of aluminum oxide powder (spherical alumina AS-20 manufactured by Showa Denko KK) in a liquid addition reaction type silicone gel (GE Toshiba Silicone Co., Ltd.) is seated by doctor blade molding and heat cured. A heat conductive sheet having an Asker C hardness of 27 and a thickness of 1.0 mm was obtained.
[0030]
[Comparative Example 2]
An aluminum foil having a thickness of 15 μm was laminated on one side of the silicone compound used in Comparative Example 1 and then cured by heating to obtain a heat conductive electromagnetic wave shielding sheet having a thickness of 1.0 mm.
[0031]
[Comparative Example 3]
The silicone compound used in Comparative Example 1 was formed by doctor blade molding on both sides of a Cu-Ni-coated PET fiber nonwoven fabric (Sui-80-301 manufactured by Seiren Co., Ltd.), which is a sheet of resin fibers coated with metal. After being laminated, it was cured by heating to obtain a heat conductive electromagnetic wave shield sheet having a thickness of 1.0 mm.
[0032]
[Table 1]
[0033]
As shown in Table 1, Comparative Example 1 is excellent in shape followability but has low thermal conductivity and almost no electromagnetic shielding effect. Although the comparative example 2 has a large electromagnetic shielding effect, the shape followability of the aluminum foil is poor, the workability such as bending and cutting is poor, and the unevenness of the heating elements having different sizes and heights cannot be absorbed.
[0034]
In Comparative Example 3, although the maximum value of the electromagnetic wave shielding effect is large, since the conductive layer is very thin, the electrical contact between the sheet and the zero-volt power line of the device is uncertain, resulting in variations in the electromagnetic wave. It is difficult to reliably obtain the shield characteristics. Further, in Comparative Examples 1 to 3, the specific gravity of the thermally conductive sheet obtained because the specific gravity of the thermally conductive filler to be added is large, which is a factor that hinders weight reduction of the electronic device.
[0035]
【The invention's effect】
The heat conductive electromagnetic shielding sheet of the present invention is formed by laminating a conductive silicone rubber layer filled with short fibrous pitch-based carbon fibers and an insulating silicone rubber layer filled with a heat conductive filler. By having a sheet of resin fibers coated with metal on the surface, or a sheet of materials composed of a mixture of conductive fibers and resin fibers, it has high thermal conductivity and electromagnetic shielding properties, and flexible silicone rubber. Because it is used, it has excellent shape following ability.
[0036]
Moreover, since the specific gravity of pitch-type carbon fiber is small, the specific gravity of the heat conductive sheet obtained is also small. Furthermore, a sheet-like material made of resin fibers and a sheet-like material made of a mixture of conductive fibers and resin fibers also serve as a reinforcing material, and are excellent in workability and shape retention.
Furthermore, by laminating a conductive silicone rubber layer filled with short fibrous pitch-based carbon fibers, it becomes possible to stably make electrical contact with a metal heatsink or housing, improving the reliability of the electromagnetic shielding effect. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a cross-sectional view of a thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet of the present invention.
FIG. 2 shows an example of a cross-sectional view of a thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet of the present invention.
3 shows an example of a cross-sectional view of a thermally conductive electromagnetic wave shield of Reference Example 1. FIG.
4 shows an example of a cross-sectional view of a thermally conductive electromagnetic wave shield of Reference Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Short fiber-like pitch-type carbon fiber 2 Thermally conductive filler 3 Sheet-like material which has electromagnetic shielding properties 4 Conductive silicone rubber layer 5 Insulating silicone rubber layer

Claims

熱伝導性充填剤を配合した絶縁性シリコーンゴム層と、
短繊維状ピッチ系炭素繊維を充填した導電性シリコーンゴム層と、
金属で被覆された樹脂繊維のシート状物と、を積層してなり、
前記絶縁性シリコーンゴム層は、一方側の最外面を形成し、
前記導電性シリコーンゴム層は、前記絶縁性シリコーンゴム層とは反対側である他方側の最外面を形成することを特徴とする熱伝導性電磁波シールドシート。 An insulating silicone rubber layer containing a thermally conductive filler;
A conductive silicone rubber layer filled with short fibrous pitch-based carbon fibers ;
A sheet of resin fibers coated with metal is laminated,
The insulating silicone rubber layer forms the outermost surface on one side,
The heat conductive electromagnetic wave shielding sheet, wherein the conductive silicone rubber layer forms an outermost surface on the other side opposite to the insulating silicone rubber layer .

熱伝導性充填剤を配合した絶縁性シリコーンゴム層と、
短繊維状ピッチ系炭素繊維を充填した導電性シリコーンゴム層と、
金属で被覆された樹脂繊維のシート状物と、を積層してなり、
前記樹脂繊維のシート状物の両面に前記導電性シリコーンゴム層を積層し、
前記絶縁性シリコーンゴム層は、一方側の最外面を形成し、
前記導電性シリコーンゴム層は、前記絶縁性シリコーンゴム層とは反対側である他方側の最外面を形成することを特徴とする熱伝導性電磁波シールドシート。 An insulating silicone rubber layer containing a thermally conductive filler;
A conductive silicone rubber layer filled with short fibrous pitch-based carbon fibers ;
A sheet of resin fibers coated with metal is laminated,
Laminating the conductive silicone rubber layer on both sides of the resin fiber sheet,
The insulating silicone rubber layer forms the outermost surface on one side,
The heat conductive electromagnetic wave shielding sheet, wherein the conductive silicone rubber layer forms an outermost surface on the other side opposite to the insulating silicone rubber layer .

前記樹脂繊維のシート状物の金属被覆が、無電解メッキ法、物理的蒸着法あるいは金属を含有した塗料でなされている請求項１に記載の熱伝導性電磁波シールドシート。The thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet according to claim 1, wherein the metal coating of the resin fiber sheet is made of an electroless plating method, a physical vapor deposition method, or a paint containing a metal.

熱伝導性充填剤を配合した絶縁性シリコーンゴム層と、
短繊維状ピッチ系炭素繊維を充填した導電性シリコーンゴム層と、
導電性繊維と樹脂繊維の混合物からなるシート状物と、を積層してなり、
前記絶縁性シリコーンゴム層は、一方側の最外面を形成し、
前記導電性シリコーンゴム層は、前記絶縁性シリコーンゴム層とは反対側である他方側の最外面を形成することを特徴とする熱伝導性電磁波シールドシート。 An insulating silicone rubber layer containing a thermally conductive filler;
A conductive silicone rubber layer filled with short fibrous pitch-based carbon fibers;
A laminate of conductive fibers and resin fibers, and a laminate,
The insulating silicone rubber layer forms the outermost surface on one side,
The heat conductive electromagnetic wave shielding sheet, wherein the conductive silicone rubber layer forms an outermost surface on the other side opposite to the insulating silicone rubber layer.

熱伝導性充填剤を配合した絶縁性シリコーンゴム層と、An insulating silicone rubber layer containing a thermally conductive filler;
短繊維状ピッチ系炭素繊維を充填した導電性シリコーンゴム層と、A conductive silicone rubber layer filled with short fibrous pitch-based carbon fibers;
導電性繊維と樹脂繊維の混合物からなるシート状物と、を積層してなり、A laminate of conductive fibers and resin fibers, and a laminate,
前記混合物からなるシート状物の両面に前記導電性シリコーンゴム層を積層し、Laminating the conductive silicone rubber layer on both sides of the sheet-like material composed of the mixture,
前記絶縁性シリコーンゴム層は、一方側の最外面を形成し、The insulating silicone rubber layer forms the outermost surface on one side,
前記導電性シリコーンゴム層は、前記絶縁性シリコーンゴム層とは反対側である他方側の最外面を形成することを特徴とする熱伝導性電磁波シールドシート。The heat conductive electromagnetic wave shielding sheet, wherein the conductive silicone rubber layer forms an outermost surface on the other side opposite to the insulating silicone rubber layer.

前記導電性繊維が金属繊維、金属で被覆された樹脂繊維、炭素繊維、金属で被覆された炭素繊維から選ばれる少なくとも１種である請求項４又は５に記載の熱伝導性電磁波シールドシート。The thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet according to claim 4 or 5 , wherein the conductive fiber is at least one selected from metal fiber, resin fiber coated with metal, carbon fiber, and carbon fiber coated with metal.

前記金属が、銅、ニッケル、銀、クロム、金、錫、鉄、アルミニウムより選ばれる少なくとも１種である請求項１，２，３又は６のいずれかに記載の熱伝導性電磁波シールドシート。The thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet according to any one of claims 1, 2, 3, and 6 , wherein the metal is at least one selected from copper, nickel, silver, chromium, gold, tin, iron, and aluminum.

前記絶縁性シリコーンゴム層の硬化後の硬度がアスカーＣ硬度で３０未満である請求項１〜７のいずれかに記載の熱伝導性電磁波シールドシート。The thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet according to any one of claims 1 to 7 , wherein the hardness of the insulating silicone rubber layer after curing is less than 30 in terms of Asker C hardness.

前記ピッチ系炭素繊維が光学的異方性ピッチであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の熱伝導性電磁波シールドシート。 The thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet according to claim 1, wherein the pitch-based carbon fibers are optically anisotropic pitches.

前記ピッチ系炭素繊維が黒鉛化ピッチであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の熱伝導性電磁波シールドシート。 The thermally conductive electromagnetic wave shielding sheet according to claim 1, wherein the pitch-based carbon fibers are graphitized pitch.