JPS5847341B2 - 放熱シ−トの製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁放熱シートの製法、特に発熱性電子部品を
放熱フィンや金属放熱板に取り付ける際に使用する絶縁
放熱シートの製法に関する。

従来、パワートランジスターやサイリスタ等の発熱性電
子部品（以下発熱体という）は、その使用時に熱を発生
し、長時間使用していると発生する熱により、その特性
が低下したり、場合によっては破損を生じることからこ
れらの発熱体と放熱フィンや金属放熱板（以下放熱体と
いう）との間に電気絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁放
熱シート（以下放熱シートという）を介在させ、発生す
る熱を除去している。

このような用途に使用される放熱シートとじては、例え
ば （１）雲母やポリエステルフィルムにグリースを塗布し
たもの （２）高熱伝導性のセラミック、例えばアルミナ、酸化
ベリリウム、窒化硼素等にグリースを塗布したもの （３）合成ゴムに無機充填材例えば雲母、アルミナ、シ
リカ等を充填したもの （４） シリコーンゴムに窒化硼素を充填し、その中
間部にガラス繊維クロスを設けたもの等がある。

しかしながら、（１）は安価であるが、熱伝導性か不十
分であり（２）と共にグリース塗布が必要であり、その
ためハンドリングが繁雑となる。

又塗布したグリースは劣化するため、放熱体と発熱体間
の接触抵抗が犬となり熱伝導性が低下する。

（３）は長期の安定性にすぐれ、かつグリースを使用し
ないという利点があるが、熱伝導性に劣るなどの欠点が
ある。

一般的に発熱体と放熱体との間に使用する絶縁体として
は、厚みが均一で割れにくく、ハンドリングが容易な熱
伝導率の大きい特性を有するものが要求されることから
（４）のものが主として用いられている。

このような放熱シートは、シリコーンゴムと窒化硼素と
の混合物を用い、ロール方式、カレンダ一方式、又はド
クターブレード劣式により製造されているが、放熱シー
トをロール方式又はカレンダ一方式で製造すると、添加
する窒化硼素粉末の粒子がロールのシェアにより崩壊又
は配向するため、放熱シートとしての熱伝導率が低下す
る。

これを防止するために多量の窒化硼素を添加すると、シ
リコーンゴムのもつ弾性等の特性が失なわれるので、密
着性等が悪くなり、放熱シートとしては適当でなくなる
。

またこの方式で製造した放熱シートはシートのばらつき
が大きく、その誤差は約１０％となり、そのため熱抵抗
値のばらつきも大きくなる。

更に従来のバッチ式ドクターブレード法により放熱シー
トを製造する場合、一定の大きさのシートを一枚製造し
なげなげならず、しかもドクターフレードを使用して手
で塗布するため、ハンドリングの面から溶剤の添加量を
増加するなどしてスラリー粘度を低くしなげればならな
い。

溶剤添加量を増加すると厚み制御がむずかしく、乾燥時
間もかかり、経済的にも不利である。

又ドクターブレードでスラリーを塗布するとき、その押
え方、引く速度等によって厚みにばらつきが生じやすく
、作業者により品質が一定しない欠屯がある。

本発明はこれらの欠点を解決することを目的とするもの
で、放熱シート用のスラリーをヘッドタンクに圧送し、
ヘッドタンクから流出させ、駆動しているキャリアフィ
ルム上にドクターブレードにより連続的に塗布し、乾燥
し、これをキャリアフィルムと共に切断し、次いで、ガ
ラス繊維クロスを重ねた後、これを順に積層して加硫し
、さらに熱処理することにより放熱シートを製造し、そ
のさいのハンドリングを改善して、生産性を向上させ、
かつ塗布厚さのばらつきの少ない放熱シートの製法を提
供しようとするものである。

すなわち、本発明は、 （Ａ）シリコーンゴム、無機充填材粉末及び有機溶剤を
混合してスラリーとする工程、（Ｂ）前記スラリーをヘ
ッドタンクに圧送し駆動するキャリアフィルム上に、ド
クターブレードを用いて連続的に塗布する工程、Ｃ）塗
布したスラリーを乾燥する工程、（Ｄ）乾燥したスラリ
ーとキャリアフィルムとを共に切断する工程、（Ｄ切断
したキャリアフィルム付の未加硫ゴムシートの上に該シ
ートとほぼ同寸法のガラス繊維クロス配置する工程、（
ｎこれを順に積層してプレス加硫する工程、（Ｇ）プレ
ス加硫されたゴムシートを熱処理する工程からなること
を特徴とする。

以下、本発明を図面に従って、さらに詳しく説明する。

図面は、本発明の実施例の放熱シートの製法の工程図で
ある。

付号１はタンク、２はヘッドタンク、３はドクターブレ
ード、４は液面調節機、５はキャリアフィルム、６はド
ライヤー、７は温風供給口、８は排気口、９はトリミン
グ装置、１０はサクションベルト、１１は定角裁断機、
１２は未加硫ゴムシートの反転装置、１３は未加硫ゴム
シートの受台を表わす。

まず図面に示すように、タンク１において、シリコーン
ゴム、無機充填材及び有機溶剤を混合するか、または予
めスラリーとしたものをタンク１に供給する。

次に、タンク１かも前記スラリーを液面調節器４を具え
たヘッドタンク２に導入し、ヘッドタンク２の液面を常
に一定に保持しながら、サクションベルト１０により駆
動する、村リアフィルム５の一連にスラリーを供給し、
ドクターブレード３によって連続的に塗布する。

次いでドクターブレードとサクションベルトの間に設け
た温風供給ロアから温風を供給し、その排気口８かも排
気するように構成したドライヤー６により、キャリアー
フィルム５の上に塗布されたスラリーを乾燥する。

次にサクションベルト１０の手前に設けたトリミング装
置９により耳部を切断し、サクションベルト１０より後
に設けた定角裁断機１１（全体がフィルムの流れる方向
にスライドしカッターがフィルムの流れ方向とは直角に
動く）により、適当な（１一法に切断する。

次いで、これを反転装置１２により反転し、未加硫ゴム
シートの受台１３に載置する。

以下の工程は図示はしないが、このようにして得られた
未加硫ゴムシートはキャリアーフィルムを付けたままに
なっているので、これとほぼ同寸法のガラス繊維クロス
を未加硫ゴムシート面に配置し、これを順に積層して、
加硫機により加硫し、さらにこれを熱処理して放熱シー
トが得られる。

以下さらに具体的に説明する。本発明において、原料は
シリコーンゴム、無機充填材及び有機溶剤を用いる。

シリコーンゴムは、加熱加硫型、又は室温加硫型のもの
である。

又、無機充填材は電気絶縁性、及び熱伝導性の無機材料
であればよく、その具体例としては雲母、アルミナ、シ
リカ、窒化硼素、などあげられ、これら１種以上を用い
ることができるが、これらの中で窒化硼素（六方晶）が
好ましい。

その粒度は１〜１００μ程度のものが適当であるが、粒
径が余り太きいもの、放熱シートの厚さより犬となるも
のは不適であるが、前記した粒度に限られるものではな
い。

シリコーンゴムと窒化硼素粉末との混合物に対する無機
充填剤の割合は７０〜９０重量％であって、７０重量％
未満では熱伝導性が低下し、また９０重量％をこえると
窒化硼素の充填量が多くなるので強度的に問題がある。

有機溶剤は、シリコーンゴムと無機充填材とを均一に分
散させるものであればよく、例えばトルエン、トリクロ
ロエチレン、トリクロロエタン、などがあげられるが、
なるべく毒性のないものが好ましく、トリクロロエタン
が好適である。

有機溶剤の配合割合は、シリコーンゴムと無機充填剤と
の割合によって変るので、スラリーの粘度として１５０
０〜２００００ＣＰＳ好ましくは５０００〜ｓ ｏ ｏ
ｏｃｐｓ、となるようにする。

スラリー粘度が１５００ＣＰＳ未満では、スラリー中に
含まれる有機溶剤が多いため、ドクターフレードで塗布
する際に、一定の幅以Ｅに塗膜が広がり、適正なシート
厚さにならなＬ・。

またスラリー濃度が２００００ＣＰＳをこえると流動性
が悪く、正常なシートとしてドクターブレードで塗布す
ることが困難である。

以上のようにしてスラリーをタンク１において調整する
か、又は、別途予め調整したスラリーをタンク１に充填
し、次いでヘッドタンク２に供給される。

この場合、ヘッドタンク２内のスラリーの液面の高さは
、ドクターブレード３でキャリアーフィルム５にスラリ
ーを塗布する際に、塗膜厚さに影響が生ずるので、液面
調節器４により液面高さが余り高くならないようにしか
も一定となるように調整しながらタンク１からヘッドタ
ンク２に供給する。

なお、液面高さが高いとドクターブレードの設定厚みよ
り厚めの塗布厚さとなるので好ましくはない。

通常液面高さは２〜５ｃｒｒＬ、好ましくは２．５〜３
−５ ｃｍであって、２ｃｒｒＬ未満では塗布速度が追
いつかず、また５ｃｒｒＬより高いと塗膜厚さが大きく
なり、揮発が犬となるので好ましくない。

つぎに、ドクターブレード３の高さを変化させることに
より塗布厚を設定し、キャリアフィルム５上に連続的に
、かつスラリーの塗布速度１０〜１００ ｃｒｒＬ／
ｍｉｎ好ましくは２５〜８０ ｃｍ／ｍｉｘで塗布する
。

塗布速度が１０ｃｒｒＬ／ｒｒｕ！Ｌ未満であると乾燥
までに、塗布されたスラリーが横に流れ、均一な厚みを
確保することが難しく、１００ｃｍ／ｍｖＬ以上では乾
燥が不充分になりやすい。

またキャリアフィルム５の駆動は巻取も可能ではあるが
、切断の必要性からサクションベルト１０の吸引により
駆動させる方法が好ましい。

本発明で使用するキャリアフィルム５としては、例えば
ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッソ樹脂あるいは
ポリカーボネート樹脂等のフィルムなどがあげられる。

これらの中シリコーンゴムとの付着が少なく、可撓性の
大キいポリエチレンテレフタレート脂のフィルムが好ま
しい。

ドクターブレード３で塗布された未加硫ゴムシートはド
ライヤー６を通って、乾燥される。

乾燥は有機溶剤を完全に取り除くことが必要であり、常
温〜８０°Ｃ好ましくは、常温〜６０°Ｃの乾燥温度で
行う。

乾燥未加硫ゴムシートを塗布速度と同調してスライドす
るカッター１１で切断し反転装置１２により反転し、キ
ャリアフィルム５が上になるように積層する。

更に、キャリアフィルム付の未加硫ゴムシートが相対す
るように配置し、その間に、ガラス繊維クロスを配置す
る。

これを積重ねてフレス加硫し、熱処理をかげて絶縁放熱
シートが得られる。

以上説明したように、本発明によって得た放熱シートは
、従来のロール法やカレンダー法で得られた放熱シート
に比べて窒化硼素粒子の崩壊や配向がなく、又従来のバ
ッチ式ドクターブレード法に比べ作業性に優れているの
で、生産性が向上シ高粘度でも塗布できることから有機
溶剤量も減少させることができ、しかもシート厚が一定
し、熱伝導率のばらつきも少ない放熱シートが効率よく
得られる。

実施例 １ 図面に示した製造装置により放熱シートを製造※※した
。

まず加熱加硫型シリコーンゴム２．３ｋｇをトリクロロ
エタン１５ｋｇ中に溶解し、これに、窒化硼素粉末７．
７ ｋｇを加えて、ミキサーで２時間攪拌し、粘度８３
００ＣＰＳ のスラリーとした。

これを２５ｃｍ／ｍ１ｙｒの塗布速度でポリエチレンテ
レフタレート樹脂フィルムの上に塗布した。

温度１７０℃４０分プレス加硫を行い、次いで温度２０
０°ｃ４時間熱処理を行った。

熱処理後、シート厚、熱伝導率を測定した。

その結果を表１に示した。実施例 ２ 加熱加硫型シリコーンゴム２．３ｋｇをトリクロロエタ
ン１８に９中に溶解させ窒化硼素粉末７．７に９を加え
て、ミキサーで２時間攪拌し、粘度５０００ＣＰＳのス
ラリーとした以外は実施例１と同様に行った。

実施例 ３ 加熱加硫型シリコーンゴム２．６ ｋｇをトリクロロエ
タン１６ｋｇ中に溶解し、窒化硼素粉末７．４ ｋｇを
加えて、ミキサーで２時間攪拌し、粘度６１００ＣＰＳ
のスラリーとし、その塗布速度を５０ＣｒｒＬ／ｍ１
７＋とした以外は実施例１と同様に行った。

比較例 加熱加硫型型シリコーンゴム７８０？をトリクロロエタ
ン７、５ ｋｇ中に溶解し、窒化硼素粉末２．２２ｋｇ
を加えてミキサーで１時間攪拌し、スラリーとし従来の
バッチ式ドクターブレード法で放熱シートとした。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例の放熱シートの製法の工程図で
ある。 符号、１−＝タンク、２・・・・・・ヘッドタンク、３
・・・・・・ドクターブレード、４・・・・・・液面調
節機、５・・・・・°キャリアフィルム、６・・−・・
・ドライヤー ７・・−・・・温風供給口、８・・・・
・・排気口、９・・・・・・トリミング装置、１０・・
・・・・サクションベルト、１１・・・・・・定角裁断
機、１２・−・・・・反転装置、１３・・・・・・受台
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）シリコーンゴム、無機充填材粉末及び有機溶剤
   を混合してスラリーとする工程、（Ｂ）前記スラリーを
   ヘッドタンクに圧送し駆動するキャリアフィルム上にド
   クターブレードを用いて連続的に塗布する工程、（Ｃ）
   塗床したスラリーを乾燥する工程、■）乾燥したスラリ
   ーとキャリアフィルムとを共に切断する工程、橿）切断
   したキャリアフィルム付の未加硫ゴムシートの上に、該
   シートとほぼ同寸法のガラス繊維クロスを配置する工程
   、Ｆ）これを順に積層してプレス加硫する工程、Ｃ）プ
   レス加硫されたゴムシートを熱処理する工程からなるこ
   とを特徴とする絶縁放熱シートの製法。 ２（Ａ）工程において、シリコーンゴムと窒化硼素粉末
   との混合物に対し、窒化硼素粉末を７０〜９０重量％含
   有するように添加する特許請求の範囲第１項記載の製法
   。 ３（Ｂ）工程において、粘度が１５００〜２００００Ｃ
   ＰＳであるスラリーをドクターブレードで塗布すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製法。 ４（Ｂ）工程において、ヘッドタンク内のスラリー液面
   位置を調整することにより、塗布厚を一定とすることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製法。 ５（Ｂ）工程においてキャリアフィルムを駆動させる際
   に、サクションベルトを使用してスラリーを塗布したキ
   ャリアフィルムを、サクションベルトの吸引力で駆動さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製法
   。 ６ （Ｃ）工程において、塗布速度１０〜１００ｃｒ
   ｒＶ’ｍ１１Ｌ乾燥温度常温〜８０℃で乾燥することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製法。 Ｉ ■）工程において、塗布速度と同調してスライドす
   るカッターで切断することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の製法。 ８０）工程において、切断したゴムシートを反転させて
   定位置に積み重ねることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の製法。