JPS61185811A - Insulation radiation sheet - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気絶縁性と熱伝導性の丁ぐれたざロンナイ
トライド粉末を含有した絶縁放熱シートに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Field of Application) The present invention relates to an insulating heat dissipating sheet containing zaron nitride powder having excellent electrical insulation and thermal conductivity.

（従来の技術） 電子部品におい℃、使用時に発生する熱ｔどのように除
去するかは′ｉＬ要な問題であり、従来より放熱フィン
や金属ラミ気絶練性の熱伝導性シートを介して取り付け
る方法が採られて来た。この電気絶縁性の熱伝導性シー
ト（以下、絶縁放熱シートという）として、シリコーン
ゴムにポロンナイトライド粉末を分散させたものが知ら
れており、熱伝導性が良いこ尼から発熱性電子部品の多
くく使われている。しかし、最近、発熱性電子部品の高
密度、φ型化が増々進んで来て更に熱伝導性のすぐれた
絶縁放熱シートが要求されるようになった。(Prior art) How to remove the temperature and heat generated during use of electronic components is an important issue. Conventionally, electronic components are attached via heat dissipation fins or metal laminated heat conductive sheets. A method has been adopted. This electrically insulating and thermally conductive sheet (hereinafter referred to as an insulating heat dissipating sheet) is made by dispersing poron nitride powder in silicone rubber. It is used a lot. However, recently, heat-generating electronic components have become increasingly dense and φ-shaped, and an insulating heat dissipation sheet with even better thermal conductivity has been required.

従来より、熱伝導性を高（するにはシリコーンイム忙含
有されるポロンナイトライド含有率を高（すれば良いこ
とは知られているが、シートの引張強度が低下するので
高充填には限度がるり、また、熱抵抗および電気絶縁性
がバラツキ易いとい５欠点がめった。Conventionally, it has been known that in order to increase the thermal conductivity, it is possible to increase the poron nitride content contained in the silicone imprint, but this reduces the tensile strength of the sheet, so there is a limit to high filling. In addition, it had five drawbacks: thermal resistance and electrical insulation properties tend to vary.

また、シリコーンゴムに元項されるポロンナイトライド
は、その微粒子の量が熱云導性忙影曽を及はすことが知
られているが（特公昭５７−１９５２６号公報）、まだ
、十分な熱伝導性は得られるに至り℃いない。In addition, it is known that the amount of fine particles of poron nitride, which is used in silicone rubber, has a large effect on thermal conductivity (Japanese Patent Publication No. 19526/1983), but it is still insufficient. Good thermal conductivity has not yet been achieved.

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者は、シリコーンゴム絶縁放熱シートの電気絶縁
性及び強度特性を損なうことな（熱伝導性を大巾に向上
させるべく鋭意研究した結果、ボロンナイトライド粉末
を造粒し、ある特定の範囲に粒径を調整することにより
高い熱伝導性馨付与することができることｔ見出し本発
明を完成するに至った。(Problems to be Solved by the Invention) As a result of intensive research in order to significantly improve the electrical insulation and strength characteristics (the thermal conductivity) of a silicone rubber insulating heat dissipating sheet, the present inventor discovered that boron nitride The present invention was completed based on the finding that high thermal conductivity can be imparted by granulating powder and adjusting the particle size within a certain range.

（発明を解決するための手段） すなわち、本発明は、６μ以下の粒子を実質的に含まず
、かつ、４４μ以上の粒子が２０〜６０ｒｃ’ｉｔ％含
むごロンナイトライド粉本を含有したシリコーンゴムか
うなる絶縁放熱シートである。(Means for Solving the Invention) That is, the present invention provides a silicone rubber containing a nitride powder containing substantially no particles of 6 μ or less and containing 20 to 60 rc'it% of particles of 44 μ or more. This is an insulating heat dissipation sheet.

以下、さらに詳しく本発明について説明する。The present invention will be explained in more detail below.

本発明でい５粒子とは、−次粒子のみではなく、二次粒
子をも言んだもので、シリコーンゴムに貧有分散されて
いる状態でのボロンナイトライド粒子のことである。こ
れは、通常、顕微に観察により測定される。In the present invention, the term "5 particles" refers not only to secondary particles but also to secondary particles, and refers to boron nitride particles that are poorly dispersed in silicone rubber. This is usually measured by microscopic observation.

本発明に係る粒子の割合をもつボロンナイトライド粉末
を得るには、一般に知られている造粒法が採用される。In order to obtain boron nitride powder with the proportion of particles according to the invention, generally known granulation methods are employed.

例えば、ホットプレス、コール・ドブレス等により一度
大きな塊としたものを粉砕する方法、有機、無機のバイ
ンダーを添加して、加熱、乾燥、回転、粉砕等にまり造
粒する方法などが用いられる。ボロンナイトライドは、
通常、偏平な形状の粉体であり、非常に嵩高であるが、
造粒することにより粒径が増大するのみならず形状も変
化し、シリコーンゴムとのなじみが悪いといプ欠点も改
善され、シリコーンゴムへの高充填が可能となる。For example, a method of pulverizing a large mass by hot pressing, cold press, etc. or a method of adding an organic or inorganic binder and granulating it by heating, drying, rotating, pulverizing, etc. are used. Boron nitride is
It is usually a flat-shaped powder and is very bulky, but
Granulation not only increases the particle size but also changes the shape, which improves the granulation defect of poor compatibility with silicone rubber and enables high filling into silicone rubber.

本発明における、ボロンナイトライド粉は、６μ以下の
粒子を実質的にマ筐ず、かつ、４４μ以上の粒子が２０
〜６０重′ｊｊｔ％好ましくは２５〜４５皿ｔ％ｔしめ
るよプな粒度構成とする必安がある。In the present invention, the boron nitride powder contains substantially no particles of 6 μm or less and 20% of particles of 44 μm or more.
It is necessary to have a particle size structure as large as ~60% by weight, preferably 25-45%.

６μ以下の粒子を数％程度含むよプになるとシリコーン
ゴムへの高充填が困難となり、十分な熱伝導性を得るこ
とはできない。また、４４μ以上の粒子が２０１ｔチ未
満であると、熱伝導率が低下し、絶縁放熱シートの熱抵
抗が増大する。しかも、高充填すると強度低下が著しく
犬ぎくなる。If the silicone rubber contains about a few percent of particles of 6 μm or less, it will be difficult to fill the silicone rubber with a high degree of content, and sufficient thermal conductivity will not be obtained. Furthermore, if the particle size of 44μ or more is less than 201t, the thermal conductivity decreases and the thermal resistance of the insulating heat dissipation sheet increases. Moreover, if the filling is too high, the strength will drop significantly and it will become stiff.

一方、４４μ以上の粒子が６０３Ｋｍ％？こえるとシー
ト表面が荒れて密着性が悪くなり、発熱性電子部品や放
熱フィンとシートとの界面の熱抵抗が増大し、絶縁放熱
シートとしての機能を来さなくなる。On the other hand, particles larger than 44μ are 603Km%? If the sheet exceeds this level, the surface of the sheet becomes rough and its adhesion deteriorates, and the thermal resistance at the interface between the sheet and heat-generating electronic components or heat-radiating fins increases, making it impossible to function as an insulating heat-radiating sheet.

なお、ボロンナイトライド粉の最大粒径がシート淳ざよ
り大ぎい粒子が存在する場合には、シート表面にボロン
ナイトライドの粒子の一部が突出して絶縁放熱シートの
表面が荒れ発熱性゛１電子品や放熱フィンなどに対する
′＆！層性が悪（なるので、その最大粒径はシート厚未
満とするのが好ましい。In addition, if there are boron nitride particles whose maximum particle size is larger than that of the sheet, some of the boron nitride particles will protrude from the sheet surface, causing the surface of the insulating heat dissipation sheet to become rough and generate heat. ′&! for electronic products and heat radiation fins, etc. Since the layer properties are poor, it is preferable that the maximum particle size is less than the sheet thickness.

シリコーンゴムとしては、一般に知られているシリコー
ンゴムが好適に使用され、例えば、過酸化物を用いた熱
加硫型シリコーンゴム、縮合反応により加硫する呈温加
蝋型シリコーンゴム、付加反応により加硫する液状シリ
コーンゴム等があげられる。As the silicone rubber, generally known silicone rubbers are preferably used, such as heat-curable silicone rubber using peroxide, temperature-curing silicone rubber that is vulcanized by condensation reaction, and silicone rubber that is vulcanized by addition reaction. Examples include liquid silicone rubber that is vulcanized.

絶縁放熱シートは、シリコーンゴムにポロンナイトライ
ド粉ｔ１　ロールミル、バンバリーミキサ−などの混合
機を用いた浴融混合方式、溶媒を加えてスラリー化して
混合する方式などにより均一混合した後、ロール方式、
カレンダ一方式、ドクターブレード方式などによりグリ
ーンシートとし、これを加硫することによって得られる
。なかでもスラリーをドクターブレード方式でシート化
し加硫する方法はシート製造過程でボロンナイトライド
粉の崩壊が生じにくいので熱抵抗の増大やバラツキがな
（有効な製造法である。The insulating heat dissipation sheet is produced by uniformly mixing silicone rubber with poron nitride powder T1 using a bath melt mixing method using a mixer such as a roll mill or a Banbury mixer, or by adding a solvent to form a slurry and mixing.
It is obtained by making a green sheet using a single calendar method, a doctor blade method, etc., and vulcanizing this. Among these, the method of converting slurry into a sheet using a doctor blade method and vulcanizing it is an effective manufacturing method because the boron nitride powder is less likely to disintegrate during the sheet manufacturing process, so there is no increase in heat resistance or variation.

また、ざロンナイトライド粉とシリコーンゴムの配分割
合は、シリコーンゴム１００憲菫部に対してボロンナイ
トライド粉２００〜６００重瀘部が好ましく、ボロンナ
イトライド粉が２０（Ｉ１ｍ部未満では熱六都率が低下
し、また、６００重世部を越えると強度が低下して実用
に耐える絶縁放熱シートが得られなくなる。In addition, the ratio of distribution of zaron nitride powder and silicone rubber is preferably 200 to 600 parts of boron nitride powder to 100 parts of silicone rubber, and 20 parts of boron nitride powder (less than 1 m part of I) If it exceeds 600 folds, the strength decreases and it becomes impossible to obtain an insulating heat dissipating sheet that can withstand practical use.

（実施例） 実施例１、比較例１ ポロンナイトライド粉（電気化学工業社「５Ｐ−１ｊ）
Ｙ２００００Ｃ，２００＃／礪２でホットプレスして得
られたボロンナイトライド成型体をハンマーミルで粉砕
し、１４４μ以下にフィル分けして、粒径４４μ以上の
粒子を４０重量％含有し３μ以下の粒子を実質的に含ま
ないボロンナイトライド造粒粉（以下ム粉とい５）を得
た。Ａ粉７５ｇとシリコーンゴム（東芝シリコーン社「
ＴＨＥ　−２０１Ｊ　）　２５１１、加硫剤（東芝シリ
コーン社［ｃｘ５３Ｊ）及び１，１，１）リクロロエタ
ン２００ＩＩを混合し、得られたスラリーをドクターブ
レード法によりシートとし、これｔ乾燥して苗媒除去し
た後、加熱加硫して厚さ００−４５ｘの絶縁放熱シート
とした。この絶縁放熱シートの熱抵抗を熱流通過面積ｔ
トランジスターＴＯ−６相尚の実験条件で、繰り返して
１０回測定した。(Example) Example 1, Comparative Example 1 Polon nitride powder (Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. "5P-1j")
The boron nitride molded body obtained by hot pressing with Y20000C, 200#/2 is crushed in a hammer mill and divided into fills of 144μ or less, containing 40% by weight of particles with a particle size of 44μ or more and 3μ or less. A boron nitride granulated powder (hereinafter referred to as "mu powder" 5) containing substantially no particles was obtained. 75g of A powder and silicone rubber (Toshiba Silicone Co., Ltd.)
THE-201J) 2511, a vulcanizing agent (Toshiba Silicone Co., Ltd. [cx53J), and 1,1,1)lichloroethane 200II were mixed, the resulting slurry was made into a sheet by the doctor blade method, and this was dried to remove the seedling medium. After that, it was heated and vulcanized to obtain an insulating heat dissipation sheet having a thickness of 00-45x. The thermal resistance of this insulating heat dissipation sheet is the heat flow passage area t
The measurement was repeated 10 times under the same experimental conditions for the transistor TO-6 phase.

その結果は、熱抵抗が平均０．２５℃／Ｗでバラツキは
５％でめった。The results showed that the average thermal resistance was 0.25° C./W with a variation of 5%.

比較のため、造粒してないボロンナイトライド粉末（電
気化学工業社ＩＧｐＪ３２５メツシュ篩亙 全商品）（以下Ｂ粉という）を用いて同一の配合−１混
合条件でスラリーヲ得、同一の方法で厚さ０・４５ｎの
絶縁放熱シートを作成した。得られた絶縁放熱シートの
熱抵抗は、１０回の測定の平均で０．３５℃／Ｗであり
、バラツキは７％であった。For comparison, a slurry was obtained using ungranulated boron nitride powder (all products of Denki Kagaku Kogyo IGpJ325 mesh sieve) (hereinafter referred to as B powder) under the same formulation-1 mixing conditions, and a slurry was obtained using the same method. An insulating heat dissipation sheet with a thickness of 0.45 nm was created. The thermal resistance of the obtained insulating heat dissipation sheet was 0.35° C./W on the average of 10 measurements, and the variation was 7%.

なお、バラツキは、１０回の測定値の平均値（Ｘ）と標
準偏差（σ）とから次式によって求めた。In addition, the variation was calculated|required from the average value (X) of 10 measurement values, and standard deviation ((sigma)) by the following formula.

バラツキ（％）＝−Ｘ１００ 実施例２〜６、比較例２〜４ ポロシナイトライド粉にホウ酸カルシウム塩（Ｃａｂ／
　Ｂ２Ｏ３（モル比）＝１／１．５）ｖ３％添加し、１
８５０℃、１４０ｋｆｉ／ｃＲ２にてホットプレスして
得られたざロンナイトライド焼結体をハンマーミルに℃
粉砕して、６４メツシユの篩で大粒径粒子を除去し、ボ
ロンナイトライド粉（粒径４４μ以上７５：ｆｆ１ｉ％
を含み、３μ以下の粒子は実質的に含ます）（以下Ｃ粉
という）を得た。また、Ｃ粉をさらに粉砕し、粒度４４
μ以下に篩分けしてＤ粉（３μ以下の粒子は実質的に含
まず）を得た。このＣ粉及びＤ粉を表に示すよ５に混合
したボロンナイトライド粉８０Ｉとシリコーンゴム（東
芝シリコーン社ｒＴｓｘ−２０１４）２０ｇ、加硫剤（
東芝シリコーン社１−ＣＩ−５２」）及び１．１．１−
）リクロロエタン２００．９ｙａ−混合、スラリーとし
、ドクターブレード法によってグリーンシートを作成し
溶媒を除去した後、加硫して厚さ０．４５１１の絶縁放
熱シートを得た。得られた放熱シートの熱抵抗、１ｉｉ
ｔＩＥ圧（、ＴＩＥ　Ｃ−２１１０法〕・及び締付強度
（Ｔｏ−２２０）ランシスターを実装した時シートが破
れる締付トルク）をそれ　”それ１０回測定しその平均
値を求めた。それらの結果を表に示す。Variation (%) = -X100 Examples 2 to 6, Comparative Examples 2 to 4 Calcium borate salt (Cab/
B2O3 (molar ratio) = 1/1.5) v3% added, 1
The zalon nitride sintered body obtained by hot pressing at 850℃ and 140kfi/cR2 was heated in a hammer mill at ℃
Grind, remove large particles with a 64-mesh sieve, and prepare boron nitride powder (particle size of 44μ or more 75: ff1i%).
(hereinafter referred to as powder C) (hereinafter referred to as powder C) was obtained. In addition, the C powder is further crushed and the particle size is 44.
The powder was sieved to particles smaller than 3 μm to obtain powder D (substantially free of particles smaller than 3 μm). This C powder and D powder were mixed in 5 as shown in the table, boron nitride powder 80I, silicone rubber (Toshiba Silicone Co., Ltd. rTsx-2014) 20g, and a vulcanizing agent (
Toshiba Silicone Company 1-CI-52'') and 1.1.1-
) Lichloroethane 200.9ya was mixed to form a slurry, a green sheet was prepared by a doctor blade method, the solvent was removed, and the mixture was vulcanized to obtain an insulating heat dissipation sheet with a thickness of 0.4511 mm. Thermal resistance of the obtained heat dissipation sheet, 1ii
The TIE pressure (TIE C-2110 method) and tightening strength (To-220), the tightening torque that causes the sheet to tear when the Runsister is mounted, were measured 10 times and the average value was calculated. The results are shown in the table.

畳　４４μ以上の粒子の割合は、Ｃ粉に７５重重％をか
げた１１１となる。Tatami The ratio of particles larger than 44μ is 111, which is 75% by weight over C powder.

（発明の効果） 本発明によれば、熱伝導性が非常に丁ぐれ、電気絶縁性
、強度？十分備えた絶縁放熱シートが得られる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the thermal conductivity is very good, the electrical insulation is excellent, and the strength is excellent. A sufficiently insulated heat dissipation sheet can be obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ３μ以下の粒子を実質的に含まず、かつ、４４μ以上の
粒子が２０〜６０重量％含むボロンナイトライド粉末を
含有したシリコーンゴムからなる絶縁放熱シート。An insulating heat dissipating sheet made of silicone rubber containing boron nitride powder that does not substantially contain particles of 3 μm or less and contains 20 to 60% by weight of particles of 44 μm or more.