JP6979686B2 - Thermally conductive compositions and thermally conductive pastes - Google Patents
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Description
本発明は発熱体と放熱体の間に配置して用いられる熱伝導性組成物に関する。より詳しくは所定の融点を有するフェイズチェンジ物を含有する熱伝導性組成物に関する。 The present invention relates to a thermally conductive composition used arranged between a heating element and a radiator. More specifically, the present invention relates to a thermally conductive composition containing a phase change product having a predetermined melting point.
電子機器では、半導体素子や機械部品等の発熱体から生じる熱を放熱するために、ヒートシンクなどの放熱体が取り付けられるが、この放熱体への熱の伝達を効率よくする目的で、発熱体と放熱体との間に熱伝導性部材を挟んで用いている。この熱伝導性部材には、熱伝導性シート（固体）や熱伝導性グリス（液体）、硬化型熱伝導性グリス（液状から固体）などの種類があり用途に応じて使い分けられている。熱伝導性グリスに関する技術は、例えば特許第４７１３１６１号（特許文献１）に記載がある。 In electronic devices, a heat sink such as a heat sink is attached to dissipate heat generated from a heating element such as a semiconductor element or mechanical component. For the purpose of efficiently transferring heat to this heat sink, the heating element is used. It is used by sandwiching a heat conductive member between it and a heat radiator. There are various types of the heat conductive member, such as a heat conductive sheet (solid), a heat conductive grease (liquid), and a curable heat conductive grease (liquid to solid), and they are used properly according to the application. The technique relating to the heat conductive grease is described in, for example, Japanese Patent No. 4713161 (Patent Document 1).
しかしながら熱伝導性グリスは常温でペースト状であり、発熱体と放熱体との間の隙間が狭いときなどは塗布作業が困難であり、また所望の塗布部位以外に誤って付着し易いといった取扱いに対する不都合が指摘される場合がある。発熱体と放熱体との間に介在させる作業において常温で固体であれば取扱いが容易であることから、常温では固体でありながら、発熱体に組み込まれた後は、吸熱し軟化することで被着体に密着し、熱抵抗を低くできる性質を有する熱伝導性部材の開発が進められている。 However, the heat conductive grease is in the form of a paste at room temperature, and it is difficult to apply it when the gap between the heating element and the radiator is narrow, and it is easy to accidentally adhere to areas other than the desired application area. Inconvenience may be pointed out. Since it is easy to handle if it is solid at room temperature in the work of interposing between the heating element and the radiator, it is covered by heat absorption and softening after being incorporated into the heating element even though it is solid at room temperature. Development of a heat conductive member having a property of being in close contact with a body and having a property of reducing thermal resistance is underway.
ところが、こうした性質を発現する物質として、熱可塑性シリコーン材料を用いることは低分子シロキサンの発生が懸念されるという問題がある。また、ワックス系材料を用いることは熱伝導性材料を高充填できずに熱伝導率を高め難いという問題がある。 However, using a thermoplastic silicone material as a substance exhibiting such properties has a problem that there is a concern about the generation of low molecular weight siloxane. Further, using a wax-based material has a problem that the heat conductive material cannot be highly filled and it is difficult to increase the heat conductivity.
そこで本発明は、こうした課題を解決するためになされたものである。すなわち、低分子シロキサンの懸念がなく、熱伝導性充填材を高充填でき、常温では取扱い性が良く、使用温度で軟化する熱伝導性組成物を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem. That is, it is an object of the present invention to provide a thermally conductive composition which can be highly filled with a thermally conductive filler without fear of low molecular weight siloxane, is easy to handle at room temperature, and softens at a working temperature.
本発明は、上記目的を達成するために、次に記す熱伝導性組成物と熱伝導性ペーストを提供する。 The present invention provides the following thermally conductive compositions and thermally conductive pastes in order to achieve the above object.
即ち、本発明は３５℃〜１２０℃の融点を有するフェイズチェンジ物とノニオン界面活性剤と不揮発成分とでなるバインダーと、熱伝導性充填材と、を含む熱伝導性組成物であって、前記バインダー１００質量部に占めるフェイズチェンジ物が１０質量部以上、ノニオン界面活性剤が６０質量部以上、不揮発成分が３０質量部以下である熱伝導性組成物である。 That is, the present invention is a heat conductive composition containing a phase change product having a melting point of 35 ° C. to 120 ° C., a binder composed of a nonionic surfactant and a non-volatile component, and a heat conductive filler. It is a thermally conductive composition in which the phase-changed product accounts for 10 parts by mass or more, the nonionic surfactant is 60 parts by mass or more, and the non-volatile component is 30 parts by mass or less in 100 parts by mass of the binder.
３５℃〜１２０℃の融点を有するフェイズチェンジ物を含むため、常温で固体であり、発熱体からの熱を奪ってフェイズチェンジ物が溶融する熱伝導性組成物とすることができる。また、ノニオン界面活性剤を含むため、フェイズチェンジ物と熱伝導性充填材とを好適に分散させて混合することができる。加えて、不揮発成分を含むため、所望の性質にアレンジされた熱伝導性組成物とすることができる。 Since it contains a phase-changed product having a melting point of 35 ° C. to 120 ° C., it can be a thermally conductive composition that is solid at room temperature and takes heat from the heating element to melt the phase-changed product. Further, since it contains a nonionic surfactant, the phase change product and the heat conductive filler can be suitably dispersed and mixed. In addition, since it contains a non-volatile component, it is possible to obtain a thermally conductive composition arranged to a desired property.
バインダー１００質量部に占めるフェイズチェンジ物が１０質量部以上、ノニオン界面活性剤が６０質量部以上、不揮発成分が３０質量部以下であるため、フェイズチェンジ物と熱伝導性充填材の双方を好適な分散状態で熱伝導性組成物中に高充填させることができる。即ち、ノニオン界面活性剤を６０質量部以上含むことで、熱抵抗を極めて低くできる。また、このノニオン界面活性剤との組合せにおいて所定のフェイズチェンジ物を１０質量部以上含むことで、高い熱伝導性と相変化の性質を発現することができる。 Since the phase-changed product accounts for 10 parts by mass or more, the nonionic surfactant is 60 parts by mass or more, and the non-volatile component is 30 parts by mass or less in 100 parts by mass of the binder, both the phase-changed material and the thermally conductive filler are suitable. It can be highly filled in the thermally conductive composition in a dispersed state. That is, the thermal resistance can be extremely lowered by containing 60 parts by mass or more of the nonionic surfactant. Further, by containing 10 parts by mass or more of a predetermined phase change product in combination with this nonionic surfactant, high thermal conductivity and phase change properties can be exhibited.
フェイズチェンジ物は、パラフィン系ワックス、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワックスから選ばれる一種または組合せとすることができる。フェイズチェンジ物をパラフィン系ワックス、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワックスから選ばれる一種または組合せとすることで、常温で固体でありながら、実際の使用の際には溶融して発熱体や放熱体に密着させることができる。これにより熱伝導率の高い熱伝導性組成物とすることができる。 The phase change product can be one or a combination selected from paraffin wax, ester wax, and polyolefin wax. By making the phase change product a type or combination selected from paraffin wax, ester wax, and polyolefin wax, it melts during actual use and adheres to the heating element and radiator, even though it is solid at room temperature. Can be made to. This makes it possible to obtain a thermally conductive composition having a high thermal conductivity.
ノニオン界面活性剤が、脂肪族カルボン酸エステルまたは芳香族カルボン酸エステルから選ばれる一種または組合せとすることができる。ノニオン界面活性剤を脂肪族カルボン酸エステルまたは芳香族カルボン酸エステルから選ばれる一種または組合せとすることで、フェイズチェンジ物と熱伝導性充填材との親和性を高めることができる。 The nonionic surfactant can be one or a combination selected from aliphatic carboxylic acid esters or aromatic carboxylic acid esters. By combining the nonionic surfactant with one or a combination selected from an aliphatic carboxylic acid ester or an aromatic carboxylic acid ester, the affinity between the phase change product and the thermally conductive filler can be enhanced.
熱伝導性充填材の含有量が熱伝導性組成物１００体積部に対して５０〜９０体積部である熱伝導性組成物とすることができる。熱伝導性充填材の占める割合が５０〜９０体積％であるため、熱伝導性充填剤の充填量が多く、熱伝導性が高い熱伝導性組成物とすることができる。また、厚さ２０〜４０μｍでの熱抵抗値が０．０８０〜０．１５０℃／Ｗである熱伝導性組成物とすることができる。厚さ２０〜４０μｍでの熱抵抗値を０．０８０〜０．１５０℃／Ｗとしたため、熱伝導性に優れた熱伝導性組成物である。 The content of the heat conductive filler can be 50 to 90 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the heat conductive composition. Since the proportion of the heat conductive filler is 50 to 90% by volume, the heat conductive filler can be filled in a large amount, and a heat conductive composition having high heat conductivity can be obtained. Further, a thermally conductive composition having a thermal resistance value of 0.080 to 0.150 ° C./W at a thickness of 20 to 40 μm can be obtained. Since the thermal resistance value at a thickness of 20 to 40 μm was 0.080 to 0.150 ° C./W, it is a thermally conductive composition having excellent thermal conductivity.
上記何れかの熱伝導性組成物と、溶剤とを含み、常温でペースト状ないし液状である熱伝導性ペーストとすることができる。上記何れかの熱伝導性組成物と、溶剤とを含み、常温でペースト状ないし液状である熱伝導性ペーストとしたため、発熱体と放熱体との間に熱伝導性組成物を介在させる際に、固体では不都合な場合にも対応することができる。即ち、熱伝導性グリスを塗布する装置のような従来から用いられている塗布装置や塗布設備、塗布方法にも対応して使用することができる。
また、ペースト状ないし液状の熱伝導性ペーストは被着体に密着させやすい点で熱伝導性組成物よりも好ましい。予め発熱体や放熱体と一体にしておくような場合に、例えば放熱体と熱伝導性組成物を一体にしたものを発熱体に取り付ける場合には、常温で固体の熱伝導性組成物は密着性が弱いため、被着体から剥がれたり、ずれたりし易いのに比べて、熱伝導性ペーストであれば被着体に密着させやすい。A heat conductive paste containing any of the above heat conductive compositions and a solvent can be obtained as a paste or liquid at room temperature. Since any of the above heat conductive compositions and a solvent are contained to form a heat conductive paste that is in the form of a paste or liquid at room temperature, when the heat conductive composition is interposed between the heating element and the radiator. , It is possible to deal with cases where solids are inconvenient. That is, it can be used in correspondence with conventionally used coating devices such as devices for applying thermally conductive grease, coating equipment, and coating methods.
Further, the paste-like or liquid heat-conducting paste is preferable to the heat-conducting composition in that it easily adheres to the adherend. When it is integrated with a heating element or a heat radiating element in advance, for example, when a heating element and a heat conductive composition are integrated with the heating element, the heat conductive composition which is solid at room temperature adheres to the heating element. Since the property is weak, it is easy to peel off or shift from the adherend, whereas if it is a thermally conductive paste, it is easy to adhere to the adherend.
本発明の熱伝導性組成物によれば、低分子シロキサンの懸念がなく、熱伝導性が高く、常温での取扱い性に優れる熱伝導性組成物である。 According to the heat conductive composition of the present invention, there is no concern about low molecular weight siloxane, the heat conductivity is high, and the heat conductive composition is excellent in handleability at room temperature.
以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の熱伝導性組成物は、３５℃〜１２０℃の融点を有するフェイズチェンジ物とノニオン界面活性剤と任意の不揮発成分とでなるバインダーと、熱伝導性充填材と、を含んで構成している。以下に熱伝導性組成物に含まれる構成要素について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The thermally conductive composition of the present invention comprises a phase change product having a melting point of 35 ° C to 120 ° C, a binder composed of a nonionic surfactant and an arbitrary non-volatile component, and a thermally conductive filler. ing. The components contained in the heat conductive composition will be described below.
フェイズチェンジ物： フェイズチェンジ物は、３５℃〜１２０℃の融点を有する物質である。熱伝導性組成物に要求される性質は、常温で固体であり、実利用の際には発熱する電子部品の熱を吸収して軟化または溶融するものであることから、この性質を満たすための主要部となるものである。 Phase change substance: A phase change substance is a substance having a melting point of 35 ° C to 120 ° C. The property required for the thermally conductive composition is that it is solid at room temperature and absorbs the heat of the electronic component that generates heat in actual use to soften or melt. Therefore, in order to satisfy this property. It is the main part.
したがって、融点が３５℃未満では、常温でも過度に柔軟になり、取扱い性が悪くなるおそれがある。一方、１２０℃を超える場合には、特に高温で動作する特殊な使用用途でのみ利用可能で、汎用性の点で劣ることになる。融点の上限については、より好ましくは個別の仕様に応じて決定されるが、機器の動作に支障のない温度とすることが求められ一般的な用途であれば、８０℃以下とすることが好ましい。 Therefore, if the melting point is less than 35 ° C., the melting point becomes excessively flexible even at room temperature, and the handleability may be deteriorated. On the other hand, when the temperature exceeds 120 ° C., it can be used only for special uses that operate at a high temperature, and is inferior in terms of versatility. The upper limit of the melting point is more preferably determined according to individual specifications, but it is preferably 80 ° C. or lower for general applications where a temperature that does not interfere with the operation of the equipment is required. ..
融点については、溶け始めから溶け終わりまでの温度範囲が狭いことが好ましい。この温度範囲が狭い方が速やかに相変化して被着体に密着するためである。この温度範囲が狭い材料としては、分子量分布が狭い物質や、結晶性を有する物質を挙げることができる。
なお、本発明において融点とは、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定したＤＳＣ曲線の吸熱ピークの温度である。また、融点の温度範囲とは、ＤＳＣ曲線のベースラインと、ベースラインから吸熱ピークへ向かう変曲点における接線との交点の温度と、吸熱ピークからベースラインへ向かう変曲点における接線との交点の温度の範囲である。Regarding the melting point, it is preferable that the temperature range from the start of melting to the end of melting is narrow. This is because the narrower the temperature range, the faster the phase change and the closer to the adherend. Examples of the material having a narrow temperature range include a substance having a narrow molecular weight distribution and a substance having crystallinity.
In the present invention, the melting point is the temperature of the endothermic peak of the DSC curve measured by differential scanning calorimetry (DSC). The temperature range of the melting point is the intersection of the intersection of the baseline of the DSC curve and the tangent at the inflection from the baseline to the heat absorption peak and the intersection of the tangent at the inflection from the heat absorption peak to the baseline. The temperature range of.
こうしたフェイズチェンジ物としては、非シリコーン系物質が好ましく、より具体的には、パラフィン系ワックス、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワックスなどの種々のワックス状物質を挙げることができる。 As such a phase-changing substance, a non-silicone-based substance is preferable, and more specifically, various wax-like substances such as paraffin-based wax, ester-based wax, and polyolefin-based wax can be mentioned.
フェイズチェンジ物の含有量は、フェイズチェンジ物とノニオン界面活性剤、不揮発成分からなるバインダー１００質量部において１０質量部以上である。１０質量部以上であれば、熱伝導性組成物において相変化の性質を備えることができるためである。また、ノニオン界面活性剤の含有量が６０質量部以上であるため、必然的にフェイズチェンジ物の含有量は４０質量部以下となることから、１０〜４０質量部の範囲で含まれることとなる。フェイズチェンジ物の含有量は４０質量部を超えると、相対的にノニオン界面活性剤の含有量が少なくなり熱抵抗が悪化するおそれがある。 The content of the phase change product is 10 parts by mass or more in 100 parts by mass of the binder composed of the phase change product, the nonionic surfactant, and the non-volatile component. This is because the heat conductive composition can have the property of phase change as long as it is 10 parts by mass or more. Further, since the content of the nonionic surfactant is 60 parts by mass or more, the content of the phase change substance is inevitably 40 parts by mass or less, so that it is contained in the range of 10 to 40 parts by mass. .. If the content of the phase change substance exceeds 40 parts by mass, the content of the nonionic surfactant is relatively small and the thermal resistance may be deteriorated.
ノニオン界面活性剤： ノニオン界面活性剤は、熱伝導性充填材の充填性を高める主たる成分である。こうしたノニオン界面活性剤としては、ポリオキシチレン型、アルキルエーテル型、脂肪族カルボン酸エステル型、芳香族カルボン酸エステル型、特殊フェノール型、アミド型、アルキルグルコキシド型などを挙げることができる。これらの中では、芳香族カルボン酸エステル型またはポリオキシエチレン型を用いると、耐熱性を高めることができる点で好ましい。また、脂肪族カルボン酸エステル型を用いると、熱伝導性充填材の充填性を高めることができる点で好ましい。換言すれば、脂肪族カルボン酸エステル型を加えることで低粘度化が可能であるということであり、熱伝導性組成物を加熱して軟化したときの粘度を低くすることができる。したがって、一定荷重で厚みを薄くすることができることから、熱抵抗を低くすることができる。 Nonionic Surfactant: Nonionic surfactant is the main component that enhances the filling property of the thermally conductive filler. Examples of such nonionic surfactants include polyoxytylene type, alkyl ether type, aliphatic carboxylic acid ester type, aromatic carboxylic acid ester type, special phenol type, amide type, and alkyl glucoside type. Among these, it is preferable to use an aromatic carboxylic acid ester type or a polyoxyethylene type in that heat resistance can be improved. Further, it is preferable to use the aliphatic carboxylic acid ester type in that the filling property of the heat conductive filler can be improved. In other words, it is possible to reduce the viscosity by adding an aliphatic carboxylic acid ester type, and it is possible to reduce the viscosity when the heat conductive composition is heated and softened. Therefore, since the thickness can be reduced with a constant load, the thermal resistance can be reduced.
芳香族カルボン酸エステルとしては、フタル酸エステル、トリメチリット酸エステル、ピロメリット酸エステルなどが好適である。また、ポリオキシエチレン型としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテルやポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミンなどが好適である。脂肪族カルボン酸エステルとしては、ラウリン酸ソルビタン、トリオレイン酸ソルビタン、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノパルミテート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ペンタエリストールモノオレエート、オレイン酸モノグリセリル、ペンタオレイン酸デカグリセリルが好適である。 As the aromatic carboxylic acid ester, phthalic acid ester, trimetylite acid ester, pyromellitic acid ester and the like are suitable. Further, as the polyoxyethylene type, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine and the like are suitable. Examples of the aliphatic carboxylic acid ester include sorbitan laurate, sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyethylene glycol monolaurate, and polyethylene glycol mono. Pulmitate, polyethylene glycol monostearate, polyethylene glycol monooleate, pentaeristol monooleate, monoglyceryl oleate, and decaglyceryl pentaoleate are suitable.
ノニオン界面活性剤の含有量は、バインダー１００質量部中に６０質量部以上である。一方、フェイズチェンジ物の含有量が１０質量部以上であるから必然的にノニオン界面活性剤の含有量は９０質量部以下となり、６０〜９０質量部の範囲で含まれることとなる。好ましい含有量は７５〜８５質量部である。含有量が６０質量部未満になると、熱抵抗値が悪くなるおそれがある。一方、９０質量部を超えると、相対的にフェイズチェンジ物の含有量が１０質量部未満となるため、相変化の性質が発現しなくなるおそれがある。７５〜８５質量部であれば相変化を顕著に示し、熱抵抗も低くすることができる。 The content of the nonionic surfactant is 60 parts by mass or more in 100 parts by mass of the binder. On the other hand, since the content of the phase change substance is 10 parts by mass or more, the content of the nonionic surfactant is inevitably 90 parts by mass or less, and is contained in the range of 60 to 90 parts by mass. The preferred content is 75-85 parts by mass. If the content is less than 60 parts by mass, the thermal resistance value may deteriorate. On the other hand, if it exceeds 90 parts by mass, the content of the phase change substance is relatively less than 10 parts by mass, so that the property of phase change may not be exhibited. If it is 75 to 85 parts by mass, the phase change is remarkable and the thermal resistance can be lowered.
ノニオン界面活性剤は、陰イオン系界面活性剤や陽イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系化合物、高分子系分散剤などとともに一般的に分散剤としての利用が知られている。しかしながら、主成分の性質に影響が出ないように全組成に対して１０質量％以下の添加が推奨されており、３０質量％を超えて用いられることはほとんどなかった。ところが、発明者らが鋭意検討したところ、所定のフェイズチェンジ物との関係ではノニオン界面活性剤の含有量を多くすることで熱伝導性充填材の含有量も多くできることを見い出したのである。 Nonionic surfactants are generally known to be used as dispersants together with anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, fluorocompounds, polymer dispersants and the like. However, it is recommended to add 10% by mass or less to the total composition so as not to affect the properties of the main component, and it is rarely used in excess of 30% by mass. However, as a result of diligent studies by the inventors, it was found that the content of the heat conductive filler can be increased by increasing the content of the nonionic surfactant in relation to the predetermined phase change product.
ノニオン界面活性剤のバインダー１００質量部に対する含有量を６０〜９０質量部と高めることで、熱伝導性充填材の充填量を高めることができる理由は、以下のとおりであると考えられる。すなわち、金属の酸化被膜、酸化物、水酸化物のように熱伝導性充填材は親水性の表面を有することが多いが、こうした親水性の表面に対してノニオン界面活性剤の親水基部分が吸着しやすい。また、ノニオン界面活性剤のもう一方の親油性部分はフェイズチェンジ物との親和性が良い。そのため、ノニオン界面活性剤を介して熱伝導性充填材とフェイズチェンジ物とが結びつき易いからである。そうした一方で、陽イオン界面活性剤や陰イオン界面活性剤は固体の塩が多く選択肢が少ないことに加え、液状のものについてもバインダーとして熱伝導性充填材を繋ぎとめる性質が小さい傾向があり、熱伝導性充填材が高充填できなかったり、粘度が高くなったりと、熱伝導性組成物として要求される物性が得られにくい。 It is considered that the reason why the filling amount of the heat conductive filler can be increased by increasing the content of the nonionic surfactant with respect to 100 parts by mass of the binder to 60 to 90 parts by mass is as follows. That is, heat conductive fillers such as metal oxide films, oxides, and hydroxides often have a hydrophilic surface, and the hydrophilic group portion of the nonionic surfactant is applied to such a hydrophilic surface. Easy to adsorb. In addition, the lipophilic portion of the nonionic surfactant has a good affinity with the phase change product. Therefore, the heat conductive filler and the phase change product are easily bonded to each other via the nonionic surfactant. On the other hand, cationic surfactants and anionic surfactants have many solid salts and few choices, and even liquid ones tend to have a small property of holding a heat conductive filler as a binder. If the thermally conductive filler cannot be highly filled or the viscosity becomes high, it is difficult to obtain the physical characteristics required for the thermally conductive composition.
ノニオン界面活性剤は、充填性を高めるという目的のために、常温での粘度が１０〜１０，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。また、ノニオン界面活性剤の相対的な含有量が多いため、熱伝導性組成物の安定性を考慮すると非反応性であることが好ましい。粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満では、揮発性が高いおそれがあり、使用をはじめてから経時で特性が変化するおそれがある。また、分子量が小さいことに起因して、熱伝導性組成物が脆くなるおそれがある。一方、粘度が１０，０００ｍＰａ・ｓを超えると、熱伝導性充填材を高充填できなくなるとともに、熱伝導性組成物が硬くなり加熱しても十分に軟化しないおそれがある。 The nonionic surfactant preferably has a viscosity at room temperature of 10 to 10,000 mPa · s for the purpose of enhancing the filling property. Further, since the relative content of the nonionic surfactant is large, it is preferable that the non-reactive composition is non-reactive in consideration of the stability of the thermally conductive composition. If the viscosity is less than 10 mPa · s, the volatility may be high, and the characteristics may change over time after the start of use. Further, due to the small molecular weight, the thermally conductive composition may become brittle. On the other hand, if the viscosity exceeds 10,000 mPa · s, the heat conductive filler cannot be highly filled, and the heat conductive composition may become hard and may not be sufficiently softened even when heated.
ノニオン界面活性剤は、フェイズチェンジ物と混合して均一に混ざるものであることが好ましく、フェイズチェンジ物に応じたＨＬＢ値を混ざりやすさの指標とすることができる。例えばパラフィン系ワックスやポリオレフィン系ワックスに対してはＨＬＢ値が１．７〜１６．７のノニオン界面活性剤が均一に混合することができ好ましい。 The nonionic surfactant is preferably one that is mixed with the phase-changed product and mixed uniformly, and the HLB value corresponding to the phase-changed product can be used as an index of ease of mixing. For example, a nonionic surfactant having an HLB value of 1.7 to 16.7 can be uniformly mixed with a paraffin wax or a polyolefin wax, which is preferable.
不揮発成分： バインダーとしてフェイズチェンジ物とノニオン界面活性剤以外の成分として不揮発成分を含ませることができる。不揮発成分としては、融点が３５℃未満の可塑剤等の液状成分や、融点が１２０℃を超える樹脂成分が挙げられる。融点が３５℃未満の液状成分には、例えばパラフィン系オイルや、エステル系オイルを挙げることができる。これらのオイルを添加することで、熱伝導性組成物の常温および加熱状態での柔軟性を高めることができる。なお、融点が３５℃未満の液状成分であっても、使用時に揮発して残存しない溶剤は不揮発成分には含まれない。 Non-volatile component: A non-volatile component can be contained as a component other than the phase change substance and the nonionic surfactant as a binder. Examples of the non-volatile component include a liquid component such as a plasticizer having a melting point of less than 35 ° C. and a resin component having a melting point of more than 120 ° C. Examples of the liquid component having a melting point of less than 35 ° C. include paraffin-based oil and ester-based oil. By adding these oils, the flexibility of the thermally conductive composition at room temperature and in a heated state can be enhanced. Even if the liquid component has a melting point of less than 35 ° C., the non-volatile component does not contain a solvent that volatilizes and does not remain during use.
融点が１２０℃を超える樹脂成分としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ，ＥＰＤＭ）、エチレン−ブチレン共重合体、エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、エチレン−プロピレン−スチレン共重合体、水素化ポリアルキルジエンモノオール、水素化ポリアルキルジエンジオール、水素化ポリイソプレなどを例示することができる。樹脂成分を添加することで、熱伝導性組成物の強度を高めることができる。この樹脂成分は、ノニオン界面活性剤や他の成分と相溶する事が好ましい。 Examples of the resin component having a melting point exceeding 120 ° C. include ethylene-propylene rubber (EPR, EPDM), ethylene-butylene copolymer, ethylene-butylene-styrene copolymer, ethylene-propylene-styrene copolymer, and polyalkyl hydride. Examples thereof include diene monool, hydride polyalkyl diene diol, and hydride polyisopre. By adding the resin component, the strength of the heat conductive composition can be increased. This resin component is preferably compatible with the nonionic surfactant and other components.
不揮発成分の含有量は、バインダー１００質量部のうち、３０質量部以下であり、含ませないことも可能である。即ち、バインダー１００質量部のうち、フェイズチェンジ物が１０質量部以上で、かつノニオン界面活性剤が６０質量部以上であることから残された成分である不揮発成分は３０質量部以下となる。融点が１２０℃を超える樹脂成分の場合は、多量に含むと熱伝導性組成物が硬くなりすぎるおそれがあるため、バインダー１００質量部中で５質量部以下とすることが好ましい。 The content of the non-volatile component is 30 parts by mass or less out of 100 parts by mass of the binder, and it is possible not to include it. That is, out of 100 parts by mass of the binder, the phase-changed product is 10 parts by mass or more and the nonionic surfactant is 60 parts by mass or more, so that the non-volatile component which is the remaining component is 30 parts by mass or less. In the case of a resin component having a melting point of more than 120 ° C., if it is contained in a large amount, the thermally conductive composition may become too hard. Therefore, it is preferably 5 parts by mass or less in 100 parts by mass of the binder.
不揮発成分には、生産性、耐候性、耐熱性など種々の性質を高める目的で種々の添加材を含ませることができる。そうした添加材を例示すれば、補強材、着色剤、耐熱向上剤、カップリング剤、難燃剤、劣化防止剤など、種々の機能性向上剤が挙げられる。 The non-volatile component can contain various additives for the purpose of enhancing various properties such as productivity, weather resistance and heat resistance. Examples of such additives include various functional improvers such as reinforcing materials, colorants, heat resistance improvers, coupling agents, flame retardants, and deterioration inhibitors.
熱伝導性充填材： 熱伝導性充填材は、文字どおり熱伝導性組成物に熱伝導性を付与する物質である。熱伝導性充填材には、例えば、金属や炭素、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物などからなる微細粉が挙げられる。金属としては、銅、アルミニウムなどが挙げられ、炭素としてはピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、樹脂繊維を炭化処理した繊維、樹脂繊維を黒鉛化処理した繊維や、グラファイト粉末などが挙げられる。耐電圧性が求められる場合には、金属や炭素以外の熱伝導性充填材を用いることが好ましい。 Thermally conductive filler: A thermally conductive filler is a substance that literally imparts thermal conductivity to a thermally conductive composition. Examples of the heat conductive filler include fine powders made of metal, carbon, metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal hydroxides and the like. Examples of the metal include copper and aluminum, and examples of carbon include pitch-based carbon fibers, PAN-based carbon fibers, fibers obtained by carbonizing resin fibers, fibers obtained by graphitizing resin fibers, and graphite powder. When withstand voltage is required, it is preferable to use a heat conductive filler other than metal or carbon.
金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉄、石英などが挙げられ、金属窒化物としては、窒化ホウ素、及び窒化アルミニウムなどが挙げられる。また、金属炭化物としては、炭化ケイ素などが挙げられ、金属水酸化物としては、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。熱伝導性充填材の形状としては、球状であっても球状以外の形状であっても良いが、球状の粒子の方が高充填させやすいため、熱伝導性を高めやすい点で好ましい。 Examples of the metal oxide include aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide, iron oxide, quartz and the like, and examples of the metal nitride include boron nitride and aluminum nitride. Further, examples of the metal carbide include silicon carbide and the like, and examples of the metal hydroxide include aluminum hydroxide and the like. The shape of the heat conductive filler may be spherical or non-spherical, but spherical particles are preferable because they are easy to fill with high heat and are easy to increase the heat conductivity.
熱伝導性充填材の平均粒径としては、０．３〜１０μｍとすることが好ましい。平均粒径が０．３μｍ未満では熱伝導性充填材をバインダー中に高充填し難くなる。一方、平均粒径が１０μｍを超える場合には、加熱状態においても熱伝導性組成物の圧縮性が悪くなり、熱抵抗を下げ難いおそれがある。なお、本明細書、特許請求の範囲等でいう平均粒径は、別途説明のない限りレーザー回折散乱法で測定した体積基準の平均粒径である。 The average particle size of the thermally conductive filler is preferably 0.3 to 10 μm. If the average particle size is less than 0.3 μm, it becomes difficult to highly fill the binder with the heat conductive filler. On the other hand, when the average particle size exceeds 10 μm, the compressibility of the thermally conductive composition deteriorates even in a heated state, and it may be difficult to reduce the thermal resistance. Unless otherwise specified, the average particle size referred to in the present specification, claims, etc. is a volume-based average particle size measured by a laser diffraction / scattering method.
上記熱伝導性充填材には、０．１〜１μｍの熱伝導性充填材や、５〜２０μｍの熱伝導性充填材を所定量含むことが好ましい。複数の粒径の異なる熱伝導性充填材を混合した方が全体としては高充填できるようになり、熱伝導性を高めることができるからである。 It is preferable that the heat conductive filler contains a predetermined amount of a heat conductive filler of 0.1 to 1 μm and a heat conductive filler of 5 to 20 μm. This is because a mixture of a plurality of thermally conductive fillers having different particle sizes enables higher filling as a whole and enhances thermal conductivity.
熱伝導性充填材の充填量は、熱伝導性組成物１００体積部に対して５０〜９０体積部を占めるものとし、６０〜９０体積部とすることがより好ましい。５０体積部未満では、熱伝導性が低くなるおそれがある。一方、９０体積部を超えると、バインダー成分が少ないことから加熱してバインダーが相変化を起こしても粘度が十分に下がらず、薄膜化しにくくなり、熱抵抗が上昇するおそれがある。 The filling amount of the heat conductive filler shall occupy 50 to 90 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the heat conductive composition, and more preferably 60 to 90 parts by volume. If it is less than 50 parts by volume, the thermal conductivity may be low. On the other hand, if it exceeds 90 parts by volume, since the amount of the binder component is small, the viscosity does not sufficiently decrease even if the binder undergoes a phase change by heating, it becomes difficult to form a thin film, and the thermal resistance may increase.
その他の成分： 熱伝導性組成物には、バインダーと熱伝導性充填材以外の成分を加えることができる。例えば、熱伝導性組成物を熱伝導性媒体として電子機器に組み付けた場合に、加熱状態でも熱伝導性組成物が一定の厚みを保持するために、スペーサーとなる粒子を配合させることができる。スペーサーとなる粒子には、例えば、ガラスビーズやセラミック粒子が挙げられ、熱伝導性組成物１００体積部に対して５体積部以下、好ましくは０．１〜３体積部程度を含ませることができる。０．１体積部未満では、スペーサーとして機能しないおそれがあり、５体積部を超えると、熱伝導性が悪くなるおそれがある。 Other Ingredients: Ingredients other than the binder and the thermally conductive filler can be added to the thermally conductive composition. For example, when the heat conductive composition is assembled to an electronic device as a heat conductive medium, particles serving as spacers can be blended in order to maintain a certain thickness of the heat conductive composition even in a heated state. Examples of the particles serving as spacers include glass beads and ceramic particles, which may contain 5 parts by volume or less, preferably about 0.1 to 3 parts by volume, based on 100 parts by volume of the heat conductive composition. .. If it is less than 0.1 part by volume, it may not function as a spacer, and if it exceeds 5 parts by volume, thermal conductivity may be deteriorated.
また、熱伝導性組成物には、必要なら溶剤を添加することができる。例えば、シートを形成する場合には、熱伝導性組成物に溶剤を添加して熱伝導性ペーストとし、その熱伝導性ペーストを塗布してから溶剤を揮発させることでシート状の熱伝導性組成物を得ることができる。 Further, a solvent can be added to the heat conductive composition if necessary. For example, when forming a sheet, a solvent is added to the heat conductive composition to form a heat conductive paste, and the heat conductive paste is applied and then the solvent is volatilized to form a sheet-like heat conductive composition. You can get things.
溶剤としては、所定の温度で揮発し、フェイズチェンジ物とノニオン界面活性剤に対して相溶するものを使用することができる。例えばパラフィン系ワックスやポリオレフィン系ワックスに対しては、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤を用いることができる。熱伝導性ペーストは溶剤の添加量を調整して、粘度を１．０〜２，０００Ｐａ・ｓとすることが好ましい。 As the solvent, a solvent that volatilizes at a predetermined temperature and is compatible with the phase change substance and the nonionic surfactant can be used. For example, for paraffin wax and polyolefin wax, a hydrocarbon solvent, an aromatic solvent, a ketone solvent, and an ester solvent can be used. The heat conductive paste preferably has a viscosity of 1.0 to 2,000 Pa · s by adjusting the amount of the solvent added.
熱伝導性組成物を製造するには、バインダーと熱伝導性充填材に、必要な成分を加えて混合する。フェイズチェンジ物は常温では固体のため、均一に混合するためには、加熱して混練することが好ましく、ニーダーやヒーター付プラネタリーミキサーを用いて混合することが好ましい。また、溶剤を添加する場合には、フェイズチェンジ物を溶剤に溶解させることで、常温で混合し易くすることができる。 To produce a thermally conductive composition, the necessary components are added to and mixed with the binder and the thermally conductive filler. Since the phase-changed product is solid at room temperature, it is preferable to heat and knead it in order to mix it uniformly, and it is preferable to mix it using a kneader or a planetary mixer with a heater. Further, when a solvent is added, the phase-changed product can be easily mixed at room temperature by dissolving it in the solvent.
熱伝導性組成物は、含有するフェイズチェンジ物の性質から、所定の温度で相変化するため、常温では適度の硬さを有する一方で所定温度に加熱したときには軟化して被着体との密着性を高めることができる。即ち、常温で少なくとも固体、または流動性のない粘土状となる程度の硬さを有するため、シート状であればその形状を維持する程度の硬さがあって取扱い性が良く、シートとしない場合でも粘着性が過度に高くなく、接触する他の部材を汚染しないため取扱いがし易い。この点、他の部材が接触すると容易に付着して取扱い性に難があるグリスと相違する。 Since the thermally conductive composition undergoes a phase change at a predetermined temperature due to the nature of the phase-changed substance contained therein, it has an appropriate hardness at room temperature, but when heated to a predetermined temperature, it softens and adheres to the adherend. It can enhance the sex. That is, since it has a hardness at least solid at room temperature or a clay-like substance having no fluidity, if it is in the form of a sheet, it has a hardness sufficient to maintain its shape and is easy to handle. However, the adhesiveness is not excessively high, and it is easy to handle because it does not contaminate other members that come into contact with it. In this respect, it is different from grease, which easily adheres to other members when they come into contact with each other and is difficult to handle.
上記実施形態については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。以下、実施例に基づいて本発明をさらに説明するが、本発明は実施例で示される範囲に限定されるものではない。 The above embodiment can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Hereinafter, the present invention will be further described based on the examples, but the present invention is not limited to the range shown in the examples.
次に説明する試料１〜試料２６の熱伝導性組成物または熱伝導性ペーストを作製し、種々の試験を行った。 The heat-conducting compositions or heat-conducting pastes of Samples 1 to 26 described below were prepared and subjected to various tests.
＜試料１＞： フェイズチェンジ物１として結晶性ポリオレフィン（融点４２℃、融点の温度範囲３９〜４５℃）１５質量部と、ノニオン系界面活性剤Ａとしてトリオレイン酸ソルビタン８５質量部と、熱伝導性充填材として酸化アルミニウム（球状、１μｍ）２４４質量部と酸化アルミニウム（球状、１２μｍ）４００質量部と、溶剤としてイソパラフィン４０質量部と、を混合して試料１の熱伝導性ペーストを得た。この熱伝導性ペーストの常温での粘度は４１７Ｐａ・ｓであり液状であった。この熱伝導性ペーストをスクリーン印刷にて放熱体であるアルミニウム製のヒートシンクに塗布してから、乾燥することで、試料１の熱伝導性組成物を得た。この熱伝導性組成物は、放熱体に積層しており厚みが９０μｍであった。 <Sample 1>: 15 parts by mass of crystalline polyolefin (melting point 42 ° C., melting point temperature range 39 to 45 ° C.) as phase change product 1, 85 parts by mass of sorbitan trioleate as nonionic surfactant A, and heat conduction. 244 parts by mass of aluminum oxide (spherical, 1 μm), 400 parts by mass of aluminum oxide (spherical, 12 μm), and 40 parts by mass of isoparaffin as a solvent were mixed to obtain a thermally conductive paste of sample 1. The viscosity of this thermally conductive paste at room temperature was 417 Pa · s, which was a liquid. This heat conductive paste was applied to a heat sink made of aluminum, which is a radiator by screen printing, and then dried to obtain the heat conductive composition of Sample 1. This heat conductive composition was laminated on the heat radiating body and had a thickness of 90 μm.
＜試料２〜１０＞： 試料２〜１０は、試料１と同じ材料を用いて、フェイズチェンジ物Ａとノニオン界面活性剤Ａの配合量を変化させたものである。その他は、試料１と同様にして試料２〜１０の熱伝導性ペーストと熱伝導性組成物を作製した。
こうした試料１〜試料１０の配合等を表１に示す。<
Table 1 shows the composition of Samples 1 to 10 and the like.
＜試料１１〜１３＞： 試料１１〜１３は、試料１と比較してフェイズチェンジ物の種類を変更した試料である。より具体的には、試料１１ではフェイズチェンジ物２を、試料１２ではフェイズチェンジ物３を、試料１３では、フェイズチェンジ物１とフェイズチェンジ物２とを等量混合したものを用いた。その他は、試料１と同様にして各試料の熱伝導性ペーストと熱伝導性組成物を作製した。
<Samples 11 to 13>: Samples 11 to 13 are samples in which the type of phase-changed substance is changed as compared with sample 1. More specifically, in the sample 11, the
なおここで、フェイズチェンジ物１〜３は次のとおりである。
フェイズチェンジ物１： 結晶性ポリオレフィン（融点４２℃、融点の温度範囲３９〜４５℃）
フェイズチェンジ物２： パラフィンワックス（融点４６℃、融点の温度範囲４０〜５０℃）
フェイズチェンジ物３： エステルワックス（融点４６℃、融点の温度範囲４０〜５０℃）Here, the phase change items 1 to 3 are as follows.
Phase change 1: Crystalline polyolefin (melting point 42 ° C, melting point temperature range 39-45 ° C)
Phase change 2: Paraffin wax (melting point 46 ° C, melting point temperature range 40-50 ° C)
Phase change 3: Ester wax (melting point 46 ° C, melting point temperature range 40-50 ° C)
＜試料１４〜１９＞： 試料１４〜１９は、試料１と比較してノニオン界面活性剤の種類を変更した試料である。より具体的には、試料１４ではノニオン界面活性剤２を、試料１５ではノニオン界面活性剤３を、試料１６ではノニオン界面活性剤４を、試料１７ではノニオン界面活性剤５を、試料１８ではノニオン界面活性剤６を、試料１９ではノニオン界面活性剤１とノニオン界面活性剤２とを等量混合したものを、それぞれ用いた。その他は、試料１と同様にして各試料の熱伝導性ペーストと熱伝導性組成物を作製した。
<Samples 14 to 19>: Samples 14 to 19 are samples in which the type of nonionic surfactant is changed as compared with Sample 1. More specifically, sample 14 has a
なおここで、ノニオン界面活性剤１〜６は次のとおりである。
ノニオン界面活性剤１： トリオレイン酸ソルビタン（HLB：1.7、粘度：200mPa・s）
ノニオン界面活性剤２： ペンタオレイン酸デカグリセリル（HLB：3.5、粘度：5,000mPa・s）
ノニオン界面活性剤３： トリメリット酸トリイソデシル（HLB：12、粘度：300mPa・s）
ノニオン界面活性剤４： ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート（HLB：16.7、粘度：500mPa・s）
ノニオン界面活性剤５： ポリオキシエチレンオレイルエーテル（HLB：13.3、粘度：100mPa・s）
ノニオン界面活性剤６： ポリオキシエチレンアルキルアミン（HLB：15、粘度：450mPa・s）
こうした試料１１〜試料１９の配合等を表２に示す。Here, the nonionic surfactants 1 to 6 are as follows.
Nonion Surfactant 1: Sorbitan trioleate (HLB: 1.7, Viscosity: 200 mPa · s)
Nonion Surfactant 2: Decaglyceryl pentaoleate (HLB: 3.5, Viscosity: 5,000 mPa · s)
Nonion Surfactant 3: Triisodecyl trimellitic acid (HLB: 12, viscosity: 300 mPa · s)
Nonion Surfactant 4: Polyoxyethylene Sorbitan Monolaurate (HLB: 16.7, Viscosity: 500 mPa · s)
Nonionic Surfactant 5: Polyoxyethylene oleyl ether (HLB: 13.3, viscosity: 100 mPa · s)
Nonionic Surfactant 6: Polyoxyethylene Alkamine (HLB: 15, Viscosity: 450 mPa · s)
Table 2 shows the formulations of Samples 11 to 19 and the like.
＜試料２１〜２６＞： 試料２１〜２６は、試料１と比較してノニオン界面活性剤を可塑剤１〜６にそれぞれ変更した試料である。即ち、試料２１では可塑剤１を、試料２２では可塑剤２を、試料２３では可塑剤３を、試料２４では可塑剤４を、試料２５では可塑剤５を、試料２６では可塑剤６をそれぞれ用いた。その他は、試料１と同様にして各試料の熱伝導性ペーストと熱伝導性組成物を作製した。
<Samples 21 to 26>: Samples 21 to 26 are samples in which the nonionic surfactant is changed to the plasticizers 1 to 6 as compared with the sample 1. That is, the plasticizer 1 in the sample 21, the
なおここで、可塑剤１〜６は次のとおりである。
可塑剤１： ポリブテンオイル（粘度：４００ｍＰａ・ｓ）
可塑剤２： ポリブテンオイル（粘度：１，２００ｍＰａ・ｓ）
可塑剤３： ポリブテンオイル（粘度：５０，０００ｍＰａ・ｓ）
可塑剤４： パラフィンオイル（粘度：１０ｍＰａ・ｓ）
可塑剤５： パラフィンオイル（粘度：３，０００ｍＰａ・ｓ）
可塑剤６： パラフィンオイル（粘度：１２，０００ｍＰａ・ｓ）
こうした試料２１〜試料２６の配合等を表３に示す。Here, the plasticizers 1 to 6 are as follows.
Plasticizer 1: Polybutene oil (viscosity: 400 mPa · s)
Plasticizer 2: Polybutene oil (viscosity: 1,200 mPa · s)
Plasticizer 3: Polybutene oil (viscosity: 50,000 mPa · s)
Plasticizer 4: Paraffin oil (viscosity: 10 mPa · s)
Plasticizer 5: Paraffin oil (viscosity: 3,000 mPa · s)
Plasticizer 6: Paraffin oil (viscosity: 12,000 mPa · s)
Table 3 shows the formulations of Samples 21 to 26 and the like.
上記試料１〜１９，２１〜２６の熱伝導性組成物について、以下に説明する試験を行い種々の評価を行った。 The heat conductive compositions of Samples 1 to 19 and 21 to 26 were subjected to the tests described below and various evaluations were performed.
（１）熱抵抗
熱抵抗は、図１に示すような熱抵抗試験機１０にて測定した。まず、各試料の熱伝導性組成物１を、断熱材２上に置かれた表面が１０ｍｍ×２１ｍｍの銅製ブロック３の上に設置した。そして、放熱体であるアルミニウム製のヒートシンク４と銅製ブロック３とで熱伝導性組成物１を挟み、ヒートシンク４上にはファン５を設置した。さらに重りでヒートシンクに７ｋｇの荷重Ｆをかけた。銅製ブロック３内にはヒーター７（発熱量４２Ｗ）が内蔵されている。７ｋｇの荷重をかけながらヒーター７を発熱させ、温度が定常状態になった時点での銅製ブロック３とヒートシンク４の温度を測定し、次の式（１）から熱伝導性組成物の熱抵抗を求めた。(1) Thermal resistance The thermal resistance was measured by a
熱抵抗＝（θj1−θj0）／ 発熱量Ｑ ・・・・・・ 式（１）
式（１）において、θj1は銅製ブロック５の温度、θj0はヒートシンク４の温度、発熱量Ｑは４２Ｗである。本試験では熱抵抗値の他に定常状態となった時点の試料厚み（μｍ）を記録した。測定結果に対し、熱抵抗値では０．１５０℃／Ｗ未満であるものを「○」、測定時の試料厚みでは４０μｍ以下であるものを「○」とした。Thermal resistance = (θj1-θj0) / Calorific value Q ・ ・ ・ ・ ・ ・ Equation (1)
In the formula (1), θj1 is the temperature of the
（２）取扱い性
２３℃の雰囲気下で、ステンレス製重り（直径２０ｍｍの円柱、２００ｇ）を各試料の熱伝導性組成物に１０秒間載せたとき、その表面に重りの跡が残るかどうかを評価した。跡が残らなかったものを「○」、微かに跡が残ったものを「△」、くっきりと跡が残ったものを「×」とした。(2) Handleability When a stainless steel weight (cylinder with a diameter of 20 mm, 200 g) is placed on the heat conductive composition of each sample for 10 seconds in an atmosphere of 23 ° C, whether or not a trace of the weight remains on the surface. evaluated. Those with no traces were marked with "○", those with slight traces were marked with "△", and those with clear traces were marked with "×".
（３）相変化
熱伝導性組成物が相変化を起こしているか否かについて、上記「（１）熱抵抗」と上記「（２）取扱い性」の２つの指標を挙げ、「（１）熱抵抗」での評価が「○」であり、かつ「（２）取扱い性」での評価も「○」であるような両指標が両立するものについて「○：相変化を起こしているもの」とし、何れか一方でも「×」があるものを「×：相変化を起こしていないもの」と判断した。取扱い性試験において取扱い性が良ければ常温でフェイズチェンジ物が固体となっていると考えられる一方で、熱抵抗試験において試料厚みが４０μｍ以下になればヒーター加熱によりフェイズチェンジ物が溶融していると考えられるからである。(3) Phase change Regarding whether or not the heat conductive composition has undergone a phase change, the two indexes of "(1) thermal resistance" and "(2) handleability" are given, and "(1) heat" is given. If both indicators are compatible, such that the evaluation of "resistance" is "○" and the evaluation of "(2) handleability" is also "○", "○: phase change is occurring". , Those with "x" on either side were judged as "x: those without phase change". In the handleability test, if the handleability is good, it is considered that the phase change product is solid at room temperature, while in the thermal resistance test, if the sample thickness is 40 μm or less, the phase change product is melted by heating with a heater. Because it can be considered.
（４）耐熱性
各試料の熱伝導性組成物を、１５０℃で２４時間放置した後に、上記「（１）熱抵抗」で示した試験と同様の試験を行って試料厚みを測定した。そして、試料厚みが４０μｍを超えたものを「×」、試料厚みが４０μｍ以下であったが、耐熱性試験を行っていない試料と比較して試料厚みが２０％以上厚いものを「△」、試料厚みが４０μｍ以下で且つ耐熱性試験を行っていない試料と比較して試料厚みは厚いが、その厚みの程度が２０％未満だったものを「○」とした。(4) Heat resistance After allowing the heat conductive composition of each sample to stand at 150 ° C. for 24 hours, the same test as the test shown in "(1) Thermal resistance" above was performed to measure the sample thickness. The sample thickness exceeding 40 μm is “x”, and the sample thickness is 40 μm or less, but the sample thickness is 20% or more thicker than the sample not subjected to the heat resistance test, “Δ”. The sample thickness was 40 μm or less and the sample thickness was thicker than that of the sample not subjected to the heat resistance test, but the degree of the thickness was less than 20% was marked with “◯”.
（５）粘度
各試料の熱伝導性ペーストの粘度を、粘度計（ＢＲＯＯＫ ＦＩＥＬＤ製回転粘度計ＤＶ−Ｅ）にて、スピンドルＮｏ．１４の回転子を用い、回転速度１０ｒｐｍ、測定温度２３℃で測定した。(5) Viscosity The viscosity of the heat conductive paste of each sample was measured by using a viscometer (BROOK FIELD rotary viscometer DV-E) to determine the viscosity of the spindle No. The measurement was performed using 14 rotors at a rotation speed of 10 rpm and a measurement temperature of 23 ° C.
＜試料１〜１０の評価＞：
フェイズチェンジ物１の配合量が０〜５質量部の試料２および試料３で取扱い性の評価が「×」であった。これは、フェイズチェンジ物の含有量が少なく物性を十分に高めることができなかったためと考えられる。一方、フェイズチェンジ物１の配合量が１０質量部の試料３では「△」であり取扱い性が改善されている。そしてフェイズチェンジ物１の配合量が１５質量部以上とした試料１、試料４〜１０では「○」となったことから、フェイズチェンジ物を１０質量部以上含むと取扱い性が改善され、１５質量部以上で特に良いことがわかった。<Evaluation of samples 1 to 10>:
The handling property was evaluated as "x" in the
次に熱抵抗値を見ると、試料１〜試料５で極めて熱抵抗値が低くなっているが、その理由は、圧縮率も高かったことから、加熱とともに軟化して厚みが薄くなったからと考えられる。また、圧縮率の測定結果から、ノニオン界面活性剤の割合が多いほど柔軟になり厚みが薄くなるものと思われる。一方、試料６や試料７では熱抵抗が低かったが、試料８では熱抵抗がかなり大きくなっていた。この結果より、ノニオン界面活性剤の配合量が６０質量部以上で熱抵抗値が一気に低くなり、７０質量部以上では極めて低くなることがわかった。
Next, looking at the thermal resistance values, the thermal resistance values were extremely low in Samples 1 to 5, which is thought to be because the compressibility was also high and the thickness became thinner as they softened with heating. Be done. In addition, from the measurement results of the compression ratio, it is considered that the larger the proportion of the nonionic surfactant, the more flexible and the thinner the thickness. On the other hand, the thermal resistance was low in the sample 6 and the
＜試料１１〜１３の評価＞：
試料１１〜１３は、試料１に対してフェイズチェンジ物の種類を変更した試料である。ポリオレフィンワックスをパラフィンワックスやエステルワックスに変更した場合であっても、熱抵抗値は、０．１５０℃／Ｗ未満となり、取扱い性が良く、相変化が良好な熱伝導性組成物となった。試料１１と試料１２を試料１と比較すると、測定時の熱伝導性組成物の厚みはやや厚かったが、フェイズチェンジ物２とフェイズチェンジ物３は融点の幅がやや広いことから、加熱により軟化する程度がやや小さかったものと考えられる。<Evaluation of samples 11 to 13>:
Samples 11 to 13 are samples in which the type of phase-changed substance is changed with respect to sample 1. Even when the polyolefin wax was changed to paraffin wax or ester wax, the thermal resistance value was less than 0.150 ° C./W, and the heat conductive composition was easy to handle and had a good phase change. Comparing Sample 11 and Sample 12 with Sample 1, the thickness of the thermally conductive composition at the time of measurement was slightly thicker, but since
＜試料１４〜１９の評価＞：
試料１４〜１９は試料１と比較してノニオン界面活性剤の種類を変更したものだが、全ての試料１４〜１９の全てで熱抵抗値は０．１５０℃／Ｗ未満となった。これらのノニオン界面活性剤の中でも、エステル型を用いた試料１４〜１６および試料１９は試料１とともに熱抵抗値が比較的低く、また、その中でも芳香族カルボン酸エステル型を用いた試料１５およびポリオキシエチレン型を用いた試料１６〜１８は、特に耐熱性に優れていた。<Evaluation of samples 14 to 19>:
Although the types of nonionic surfactants were changed in Samples 14 to 19 as compared with Sample 1, the thermal resistance value was less than 0.150 ° C./W in all of Samples 14 to 19. Among these nonionic surfactants, Samples 14 to 16 and Sample 19 using the ester type have relatively low thermal resistance values together with Sample 1, and among them, Sample 15 and Poly using the aromatic carboxylic acid ester type. The samples 16 to 18 using the oxyethylene type were particularly excellent in heat resistance.
＜試料２１〜２６の評価＞：
ノニオン界面活性剤に代えて界面活性作用のない可塑剤としてポリブテンオイルを用いた試料２１〜２３は、試料１と比べると測定時の熱伝導性組成物の厚みが試料２１以外は何れも厚く、熱抵抗も高い値となった。その理由は、ポリブテンオイルを用いた場合には熱伝導性充填材の充填性が悪く、また加熱した際の硬さがやや硬いからであると考えられる。<Evaluation of samples 21-26>:
Samples 21 to 23 using polybutene oil as a non-surfactant plasticizing agent instead of the nonionic surfactant have a thicker thermal conductive composition at the time of measurement than sample 1, except for sample 21. The thermal resistance was also high. It is considered that the reason is that when polybutene oil is used, the filling property of the heat conductive filler is poor, and the hardness when heated is slightly hard.
また、可塑剤としてパラフィンオイルを用いた試料２４〜２６も試料１と比べると測定時の熱伝導性組成物の厚みが厚く、熱抵抗も高い値となった。その理由は、ポリブテンオイルの場合と同様に熱伝導性充填材の充填性が悪く、加熱した際の硬さがやや硬いからであると考えられる。 Further, the samples 24 to 26 using paraffin oil as a plasticizer also had a thicker heat conductive composition at the time of measurement and a higher thermal resistance than the sample 1. It is considered that the reason is that the filling property of the heat conductive filler is poor as in the case of polybutene oil, and the hardness when heated is slightly hard.
１ 熱伝導性組成物
２ 断熱材
３ 銅製ブロック
４ ヒートシンク
５ ファン
７ ヒーター
１０ 熱抵抗試験機
Ｆ 荷重1 Thermally
Claims (7)
前記バインダーが、３５℃〜１２０℃の融点を有するフェイズチェンジ物と、ノニオン界面活性剤とからなり、
前記バインダー１００質量部に占める前記ノニオン界面活性剤が６０〜９０質量部である熱伝導性組成物。 A thermally conductive composition comprising a binder and a thermally conductive filler.
The binder comprises a phase-changing product having a melting point of 35 ° C. to 120 ° C. and a nonionic surfactant.
A thermally conductive composition in which the nonionic surfactant accounts for 60 to 90 parts by mass in 100 parts by mass of the binder.
前記バインダーが、３５℃〜１２０℃の融点を有するフェイズチェンジ物と、ノニオン界面活性剤と、不揮発成分とからなり、
前記不揮発成分は、融点が３５℃未満の液状成分（使用時に揮発して残存しない溶剤を除く）又は融点が１２０℃を超える樹脂成分の少なくとも何れかであり、
前記バインダー１００質量部に占める前記フェイズチェンジ物が１０質量部以上、前記ノニオン界面活性剤が６０質量部以上、前記不揮発成分が３０質量部以下である熱伝導性組成物。 A thermally conductive composition comprising a binder and a thermally conductive filler.
The binder comprises a phase-changing substance having a melting point of 35 ° C. to 120 ° C., a nonionic surfactant, and a non-volatile component.
The non-volatile component is at least one of a liquid component having a melting point of less than 35 ° C. (excluding a solvent that volatilizes during use and does not remain) or a resin component having a melting point of more than 120 ° C.
A thermally conductive composition in which the phase-changed product accounts for 10 parts by mass or more, the nonionic surfactant is 60 parts by mass or more, and the non-volatile component is 30 parts by mass or less in 100 parts by mass of the binder.
A heat conductive paste containing the heat conductive composition according to any one of claims 1 to 6 and a solvent, which is in the form of a paste or a liquid at room temperature.
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