JP4758195B2 - 熱伝導性樹脂組成物、その構造体及びその用途 - Google Patents
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Description
例えば、インクジェットプリンターに用いられるサーマル式プリンタヘッドには、ノズル中のヒーターを加熱しインク貯蔵室を膨張させ、その内圧によりインクを噴出させるためのヒーターベースが使用されている。ヒーターベースは、ヒーターからの熱をインク貯蔵室に効率的に伝える必要があり、また構成部品の撓みによる圧損失をなくすため高剛性かつ寸法安定性、更にインクへの低汚染性が必要である。これまでヒーターベースにはセラミックス材料が使用されてきた。しかし、セラミックス製ヒーターベースは、部品の焼結、機械加工にコストがかかり、非常に重い。そこで、近年、低コスト化、軽量化の為に、黒鉛を利用した熱伝導性樹脂組成物が検討されている。
(1)BET比表面積10m2/g以下の鱗片状の黒鉛微粉と、樹脂とを含有する熱伝導性樹脂組成物が提供され、
好適な態様として
(2)BET比表面積10m2/g以下の鱗片状の黒鉛微粉と、樹脂 からなる熱伝導性樹脂組成物、
(3)鱗片状黒鉛微粉のBET比表面積が5m2/g以下である前記の熱伝導性樹脂組成物、
(4)樹脂がシリコーン樹脂またはポリエーテルサルフォンである前記の熱伝導性樹脂組成物、
(5)鱗片状黒鉛微粉と樹脂との合計質量に対して、鱗片状黒鉛微粉が40〜90質量%である、前記の熱伝導性樹脂組成物、
(6)鱗片状黒鉛微粉の平均粒子径(D50)が1μm以上300μm以下である、前記の熱伝導性樹脂組成物、
(7)鱗片状黒鉛微粉の粒子径分布(D90/D10)が10以上である、前記の熱伝導性樹脂組成物、
(8)熱伝導率が3W/(m・K)以上である前記の熱伝導性樹脂組成物、及び/又は
(9)鱗片状黒鉛微粉と樹脂との総量100質量部に対して、0.1〜3質量部の気相法炭素繊維をさらに含有する前記の熱伝導性樹脂組成物、が提供される。
(10)前記の熱伝導性樹脂組成物を成形してなる構造体が提供され、
さらに本発明によれば
(11)前記の構造体を備えた電子機器、
(12)前記の構造体を備えたインクジェットプリンター、
(13)前記の構造体を備えたコンパクトディスクドライブ、
(14)前記の構造体を備えたデジタルバーサタイルディスクドライブ、
(15)前記のコンパクトディスクドライブを備えた電子機器、及び/又は
(16)前記のデジタルバーサタイルディスクドライブを備えた電子機器が提供される。
本発明の熱伝導性樹脂組成物は、樹脂と黒鉛微粉とを含有するものである。
[熱伝導性樹脂組成物に用いる樹脂]
本発明の熱伝導性樹脂組成物を構成する樹脂は、特に限定されず、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などから適宜選択して用いることができる。
これらの中で、耐熱性が高いという理由でポリエーテルサルホン、耐熱性と柔軟性が高いという理由でシリコーン樹脂が好ましい。
本発明の熱伝導性樹脂組成物を構成する黒鉛微粉には、鱗片状のものが用いられる。鱗片状黒鉛には、天然黒鉛と人造黒鉛があるが、鱗片状黒鉛である限り特に限定されない。しかし、黒鉛化度が高く、樹脂に充填したときに高い熱伝導率が得られるという理由で、人造黒鉛が好ましい。鱗片状黒鉛の好ましい黒鉛化度は、X線回折法により測定される黒鉛結晶の(002)面の面間隔d002で評価される値で、好ましくは0.337以上である。鱗片状黒鉛は、そのアスペクト比(鱗片状黒鉛主面の面積の平方根を厚みで割った値)が、通常5以上、好ましくは10以上のものである。
本発明の熱伝導性樹脂組成物は、上述の樹脂と鱗片状黒鉛微粉とを含有するものである。鱗片状黒鉛微粉の含有比率は、樹脂と鱗片状黒鉛微粉の合計100質量%を基準として、40〜90質量%の範囲が好ましい。さらに、50〜80質量%が特に好ましい。黒鉛微粉の含有率が40質量%未満の場合は、熱伝導率が低くなる傾向がある。また、黒鉛微粉の含有率が90質量%を超える場合は、樹脂組成物の成形加工が困難になる傾向がある。
本発明の構造体は、上記の熱伝導性樹脂組成物を成形してなる。成形方法は、特に限定されない。例えば、射出成形、射出圧縮成形、プレス成形、押出成形等の樹脂成形の分野で一般的に用いられている成形方法を使用することが出来る。成形法は、用いる樹脂、黒鉛微粉の含有量、成形品の形などを総合的に判断して選択すればよい。
構造体の形状は、用途に応じて適宜選択でき、特に限定されない。構造体の基本形状として、例えば、シート状、板状、棒状、直方体、立方体、球状などが挙げられる。放熱性を考慮すると、表面積の大きくなるシート状又は板状などが好適である。また、構造体を箱状に成形して、携帯電話等の電子機器の筐体としても用いることができる。
例えば、発熱性の高い半導体素子、抵抗などの封止用樹脂、あるいは軸受けなどの高い摩擦熱が発生する部品;発電機、電動機、変圧器、変流器、電圧調整器、整流器、インバーター、継電器、電力用接点、開閉器、遮断機、ナイフスイッチ、他極ロッド、電気部品キャビネット、ソケット、リレーケースなどの電気機器部品用途;センサー、LEDランプ、コネクター、小型スイッチ、コイルボビン、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変成器、プラグ、プリント基板、チューナー、スピーカー、マイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、液晶、FDDキャリッジ、FDDシャーシ、ハードディスクドライブ部品(ハードディスクドライブハブ、アクチュエーター、ハードディスク基板など)、DVD部品(光ピックアップなど)、モーターブラッシュホルダー、パラボラアンテナ、コンピューター関連部品などの電子部品;VTR部品、テレビ部品、アイロン、ヘアードライヤー、炊飯器部品、電子レンジ部品、音響部品、照明部品、冷蔵庫部品、エアコン部品、タイプライター部品、ワードプロセッサー部品などの家庭用若しくは事務用電気製品部品;
黒鉛A 鱗片状黒鉛(BET比表面積1.6m2/g)
黒鉛B 鱗片状黒鉛(BET比表面積2.8m2/g)
黒鉛C 鱗片状黒鉛(BET比表面積3.2m2/g)
黒鉛D 鱗片状黒鉛(BET比表面積6.2m2/g)
黒鉛E 鱗片状黒鉛(BET比表面積17m2/g)
黒鉛F 鱗片状黒鉛(BET比表面積35m2/g)
黒鉛G 鱗片状黒鉛(BET比表面積40m2/g)
(熱伝導率の測定)
熱伝導性成形体の熱伝導率は、迅速熱伝導率計QTM−500(京都電子工業株式会社製)を用いて、ホットワイヤ法(細線加熱法)により測定した。
(成形加工性)
金型どおりの形状に成形できたら、良好とした。
シリコーン樹脂(TSE201J:GE東芝シリコーン株式会社製) 100部と、加硫剤(TC−8:GE東芝シリコーン株式会社製) 2部と、黒鉛A 300部をラボプラストミル(東洋精機製)にて50℃、40回転/分で、10分間溶融混練して、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、100mm×100mm×5mm厚の平板を成形できる金型に入れて、50t圧縮成形機(E−3013:NIPPO ENGINEERING社製)を用いて、温度170℃、圧力15MPaで10分間加圧し100mm×100mm×5mm厚の平板状の熱伝導性成形体を成形した。成形体の表面は型どおりの良好な面性状であった。この熱伝導性成形体の熱伝導率をホットワイヤ法により測定した。結果を表1に示した。
シリコーン樹脂(TSE201J) 100部と、加硫剤(TC−8) 2部と、黒鉛B 300部をラボプラストミルにて50℃、40回転/分で、10分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を100mm×100mm×5mm厚の平板を成形できる金型に入れて、50t圧縮成形機を用いて、温度170℃、圧力15MPaで10分間加圧し100mm×100mm×5mm厚の平板状の熱伝導性成形体を成形した。成形体の表面は型どおりの良好な面性状であった。この熱伝導性成形体の熱伝導率をホットワイヤ法により測定した。結果を表1に示した。
シリコーン樹脂(TSE201J) 100部と、加硫剤(TC−8) 2部と、黒鉛C 300部をラボプラストミルにて50℃、40回転/分で、10分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を100mm×100mm×5mm厚の平板を成形できる金型に入れて、50t圧縮成形機を用いて、温度170℃、圧力15MPaで10分間加圧し100mm×100mm×5mm厚の平板状の熱伝導性成形体を成形した。成形体の表面は型どおりの良好な面性状であった。この熱伝導性成形体の熱伝導率をホットワイヤ法により測定した。結果を表1に示した。
シリコーン樹脂(TSE201J) 100部と、加硫剤(TC−8) 2部と、黒鉛D 300部をラボプラストミルにて50℃、40回転/分で、10分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を100mm×100mm×5mm厚の平板を成形できる金型に入れて、50t圧縮成形機を用いて、温度170℃、圧力15MPaで10分間加圧し100mm×100mm×5mm厚の平板状の熱伝導性成形体を成形した。成形体の表面は型どおりの良好な面性状であった。この熱伝導性成形体の熱伝導率をホットワイヤ法により測定した。結果を表1に示した。
シリコーン樹脂(TSE201J) 100部と、加硫剤(TC−8) 2部と、黒鉛E 300部をラボプラストミルにて50℃、40回転/分で、10分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を100mm×100mm×5mm厚の平板を成形できる金型に入れて、50t圧縮成形機を用いて、温度170℃、圧力15MPaで10分間加圧し、その後、金型を開いて平板状の成形体を取り出そうとしたが、硬化が十分に進行しておらず、熱伝導性成形体を得ることは出来なかった。結果を表2に示した。
シリコーン樹脂(TSE201J) 100部と、加硫剤(TC−8) 2部と、黒鉛F 300部をラボプラストミルにて50℃、40回転/分で、10分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を100mm×100mm×5mm厚の平板を成形できる金型に入れて、50t圧縮成形機を用いて、温度170℃、圧力15MPaで10分間加圧し、その後、金型を開いて平板状の成形体を取り出そうとしたが、硬化が十分に進行しておらず、熱伝導性成形体を得ることは出来なかった。結果を表2に示した。
シリコーン樹脂(TSE201J) 100部と、加硫剤(TC−8) 2部と、黒鉛G 300部をラボプラストミルにて50℃、40回転/分、10分間溶融混練し、熱伝導性樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を100mm×100mm×5mm厚の平板を成形できる金型に入れて、50t圧縮成形機を用いて、温度170℃、圧力15MPaで10分間加圧し、その後、金型を開いて平板状の成形体を取り出そうとしたが、硬化が十分に進行しておらず、熱伝導性成形体を得ることは出来なかった。結果を表2に示した。
Claims (15)
- BET比表面積6.2m2/g以下の鱗片状の黒鉛微粉と、樹脂とを含有する熱伝導性樹脂組成物であって、 鱗片状黒鉛微粉の粒子径分布(D90/D10)が10以上である熱伝導性樹脂組成物。
- BET比表面積6.2m2/g以下の鱗片状の黒鉛微粉と、樹脂と からなる熱伝導性樹脂組成物であって、 鱗片状黒鉛微粉の粒子径分布(D90/D10)が10以上である熱伝導性樹脂組成物。
- 鱗片状黒鉛微粉のBET比表面積が5m2/g以下である請求項1〜2のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
- 樹脂がシリコーン樹脂またはポリエーテルサルフォンである請求項1〜3のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
- 鱗片状黒鉛微粉と樹脂との合計質量に対して、鱗片状黒鉛微粉が40〜90質量%である、請求項1〜4のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
- 鱗片状黒鉛微粉の平均粒子径(D50)が1μm以上300μm以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
- 熱伝導率が3W/(m・K)以上である請求項1〜6のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
- 鱗片状黒鉛微粉と樹脂との総量100質量部に対して、0.1〜3質量部の気相法炭素繊維をさらに含有する請求項1〜7のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の熱伝導性樹脂組成物を成形してなる構造体。
- 請求項9に記載の構造体を備えた電子機器。
- 請求項9に記載の構造体を備えたインクジェットプリンター。
- 請求項9に記載の構造体を備えたコンパクトディスクドライブ。
- 請求項9に記載の構造体を備えたデジタルバーサタイルディスクドライブ。
- 請求項12に記載のコンパクトディスクドライブを備えた電子機器。
- 請求項13に記載のデジタルバーサタイルディスクドライブを備えた電子機器。
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