| 【発明の名称】 |
熱伝導性シート |
| 【発明者】 |
【氏名】山崎 好直
【氏名】打矢 智昭
【氏名】丹沢 智弥
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| 【要約】 |
【課題】シリコーングリースと同等の優れた熱伝導性を示すとともに、成形性及び加工性に優れ、更に電子部品に取り付ける際のライナー剥離や、部品交換等で電子部品から取り外す際の再剥離が容易になし得るような優れた取り扱い性を備えた熱伝導性シートを提供する。
【解決手段】一定温度以上で流動化する結晶性樹脂に短繊維を混合したものをバインダーとし、当該バインダーに熱伝導性充填材を混合してシート化してなる熱伝導性シート。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一定温度以上で流動化する結晶性樹脂に短繊維を混合したものをバインダーとし、当該バインダーに熱伝導性充填材を混合してシート化してなることを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項２】 前記一定温度以上で流動化する結晶性樹脂が、融点が４５〜１００℃のパラフィンワックスである請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項３】 前記パラフィンワックス１００重量部に対して、更にポリブテンを２００重量部以下の範囲で混合した請求項２記載の熱伝導性シート。
【請求項４】 前記短繊維が、融着性ポリオレフィン繊維又は融着性ポリエステル繊維である請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項５】 前記一定温度以上で流動化する結晶性樹脂１００重量部に対して、前記短繊維を１〜１５重量部の範囲で混合した請求項１記載の熱伝導性シート。
【請求項６】 前記バインダー１００体積部に対して、前記熱伝導性充填材を１〜２００体積部の範囲で混合した請求項１記載の熱伝導性シート。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、電子部品などの放熱用途として有用な熱伝導性シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 近年の電子機器の高速化と小型化に伴い、電子部品からの発熱量を制御することがますます重要になってきており、その発熱量制御の手法の一つとして、発熱する電子部品にヒートシンクを取り付けて放熱させることが一般的に行われている。しかし、電子部品とヒートシンクとの接触面は完全な平面ではないため、それらの界面には空隙が存在し、それが熱伝導の妨げとなって熱伝導性能を低下させる原因となる。そこで、この空隙を埋めるために、電子部品とヒートシンクとの間に熱伝導性材料を使用することがよく知られている。
【０００３】 シリコーングリースは、界面の空隙を十分に埋めることができるため、有効な熱伝導性材料として一般に使用されていることは周知の事実である。また、熱伝導性を改良するために熱伝導性フィラー充填したものもよく使用されている。しかし、グリースは均一な塗布作業に手間がかかる、周囲に付着しやすいなど取り扱い作業性の問題があった。
【０００４】 このようなグリースの作業性を改善するために、熱伝導性フィラーを充填したシリコーンゴムやシリコーンゲルなどもよく使用されており、特開平１０−２０４２９５号公報、特開平１０−１８９８３８号公報などに開示されている。これらは汚染がほとんどないため作業性には優れているが、界面の空隙を完全に埋めることは難しく、発熱量が大きい電子部品に用いるには熱伝導性能が十分ではなかった。
【０００５】 また、ある一定温度で流動化する相変化型熱伝導性材料も知られている。これは、常温では固体のため作業性が比較的良好である。加えて、機器運転時に電子部品が発熱してある温度に到達すると、バインダー成分が流動化し界面の空隙を十分に埋めることができるため、グリースと同等の優れた熱伝導性を示す。しかし、この材料は、単体では十分なシート強度を出すことが難しい。そこで、強度を出すために、ガラス織布などを支持体として使用する方法が採られている。
【０００６】 ガラス織布は繊維密度を上げるほどシート強度が向上するが、繊維間の開口部が減少するため熱伝導性が低下する。そのため、目の粗い、開口部の大きなものが一般的に使用されている。しかし、目の粗いガラス織布を支持体に使用したものは糸のほつれなどの問題が起こるため、成形が困難であった。また、シート強度が弱いために定められた寸法に切断加工することも困難であった。更にまた、これらの材料はグリースに比べると、作業性が良好であるものの、温度が３０℃程度に上昇するだけでライナー剥離が困難になるなどの問題があった。更に、機器内で使用された後、部品交換などで取り外される際に再剥離しようとすると、部品両側にバインダー成分が残り、除去作業に手間がかかるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上記のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリコーングリースと同等の優れた熱伝導性を示すとともに、成形性及び加工性に優れ、更に電子部品に取り付ける際のライナー剥離や、部品交換等で電子部品から取り外す際の再剥離が容易になし得るような優れた取り扱い性を備えた熱伝導性シートを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、一定温度以上で流動化する結晶性樹脂に短繊維を混合したものをバインダーとし、当該バインダーに熱伝導性充填材を混合してシート化してなることを特徴とする熱伝導性シート、が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】 上記のとおり、本発明の熱伝導性シートは、一定温度以上で流動化する結晶性樹脂（以下、「相変化型樹脂」という。）にシート補強材として短繊維を混合したものをバインダーとし、当該バインダーに熱伝導性充填材を混合して、シート化してなるものである。この熱伝導性シートは、電子部品が発熱して前記樹脂の融点付近に達すると、バインダーが流動化するため、電子部品とヒートシンクとの接触面を十分に濡らして界面の間隙を埋めることができ、優れた熱伝導性能を発揮する。また、前記樹脂は融点未満の温度では固体であり、更にバインダー中に短繊維を混合して内部凝集力を高めているので、十分なシート強度を有し、電子部品に取り付ける際のライナー剥離や、部品交換等で電子部品から取り外す際の再剥離が容易に行えるとともに、成形性及び加工性にも優れる。
【００１０】 本発明において、バインダーに使用される相変化型樹脂としては、融点が４５〜１００℃のパラフィンワックスが好ましい。また、流動性を高める添加剤として、パラフィンワックスと相溶性の良好なポリブテンなどを使用できる。また、成形加工性を向上させる目的で石油樹脂を添加することもできる。パラフィンワックスとポリブテンの混合比率は、パラフィンワックス１００重量部に対して、ポリブテンを２００重量部以下の範囲とすることが好ましい。ポリブテンが２００重量部を超えると、タックが大きくなりすぎて作業性に問題を生じる。
【００１１】 本発明において、シート補強材として用いられる短繊維は、湿式不織布の原料として一般に用いられるものであり、天然及び合成の短繊維を包含する。また、その長さは、５〜４０ｍｍであり、かつ太さは０．０５〜２０デニールの範囲である。短繊維としては、融着性ポリオレフィン繊維、融着性ポリエステル繊維などが使用できる。融着性ポリオレフィン繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを単独で、あるいはこれらのコアシェル型のものなどとして使用できる。相変化型樹脂と短繊維との混合比率は、相変化型樹脂１００重量部に対して、短繊維を１〜１５重量部の範囲とすることが好ましい。短繊維が１重量部未満になると十分なシート強度を得難く、短繊維が１５重量部を超えるとバインダーの流動性が低下するため、熱伝導性が低下する。
【００１２】 バインダーに混合される熱伝導性充填材としては、窒化ホウ素、炭化ケイ素、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、銅、アルミニウム、カーボンなどを挙げることができ、これらを単独で、あるいは２種以上組み合わせて使用することができる。バインダーと熱伝導性充填材の混合比率は、バインダー１００体積部に対して、熱伝導性充填材を１〜２００体積部の範囲とすることが好ましい。熱伝導性充填材が１体積部未満になると熱伝導性が低下し、２００体積部を超えるとシート強度が低下する。
【００１３】 本発明の熱伝導性シートは、例えば以下ような方法で作製することができる。まず、相変化型樹脂に短繊維及び熱伝導性充填材を混合し、相変化型樹脂の流動点以上の温度で、それぞれが均一になるまで混合する。次に、この混合物を２枚のフィルムの間に挟み所望の厚さに圧延してシート化する。圧延の方法としては、カレンダー成形やプレス成形などを例示することができる。
【００１４】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１５】（実施例）パラフィンワックス（日本石油社製１２５゜パラフィン）８０重量部、ポリブテン（日本石油化学社製ＨＶ−１９００Ｆ）２０重量部及び融着性ポリエチレン／ポリプロピレン繊維（チッソ株式会社製ＥＡＣ(２ｄ×５ｍｍ)）５重量部からなるバインダー１００体積部に対して、窒化ホウ素（水島合金鉄社製ＨＰ−１）２５体積部を６５℃で混合して、７０℃でプレス成形することにより、０．１７ｍｍの厚さの熱伝導性シートを得た。こうして得られた熱伝導シートについて、熱抵抗、取り扱い性、再剥離性及び成形・加工性の評価を行い、その結果を表１に示した。なお、評価は以下のように行った。
【００１６】［熱抵抗］トランジスタの裏面に評価品を取り付け、それを一定の温度に保たれた冷却板の上に７．６Ｎの圧力で固定し、１２．６Ｗの電力を与えたときのトランジスタ温度及び冷却板温度の差から算出した。
【００１７】［取り扱い性］ライナー剥離性及び取り付け時のべとつき感により評価した。ライナーから容易に剥離できシートにべとつき感がないものを「良」とし、ライナーから剥離できるがシートがべとつき貼り付け作業し難いものを「可」、ライナーから剥がすときにシートが伸びたりちぎれたりするものを「不可」とした。
【００１８】［再剥離性］熱抵抗測定後に評価品が十分冷却されてから、評価品をトランジスター及び冷却板から剥離したときの被着体の汚染状態を目視で判断した。シート成分を残さずに完全に剥離できる場合を「良」とし、シート成分がかすかに残るが、拭き取ることによって簡単に除去できる場合を「可」、シート成分が多く残り、拭き取り作業が容易でない場合を「不可」とした。
【００１９】［成形・加工性］実際に打ち抜き加工を行い評価した。抜き型通りに打ち抜けたものを「良」とし、角部分が欠けたり一度切れた部分が再融着したりして型通りに打ち抜けなかった場合において、その程度の軽いものを「可」、ひどいものを「不可」とした。
【００２０】（比較例１）パラフィンワックス（日本石油社製１２５゜パラフィン）８０重量部、ポリブテン（日本石油化学社製ＨＶ−１９００Ｆ）２０重量部からなるバインダー１００体積部に対して、窒化ホウ素（水島合金鉄社製ＨＰ−１）２５体積部を６５℃で十分に混合して、７０℃でプレス成形することにより、０．１７ｍｍの厚さの熱伝導性シートを得た。こうして得られた熱伝導シートについて、前記実施例１と同様に評価を行い、その結果を表１に示した。
【００２１】（比較例２）従来公知のアルミナ充填シリコーングリース（東レダウコーニング社製ＳＥ４４９０ＣＶ）を用いて、前記実施例１と同様に評価を行い、その結果を表１に示した。
【００２２】（比較例３）従来公知の相変化型熱伝導性材料（コメリクス社製Ｔ−７１０）を用いて、前記実施例１と同様に評価を行い、その結果を表１に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】 上記表１に示す評価結果から、本発明に係る実施例の熱伝導性シートは、シリコーングリースと同等の優れた熱伝導性能を持ち、かつ取り扱い性、再剥離性、成形・加工性にも優れていることが分かる。
【００２５】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の熱伝導性シートは、シリコーングリースと同等の熱伝導性を持つと同時に、成形性及び加工性にも優れ、更に電子部品に取り付ける際のライナー剥離や、部品交換等で電子部品から取り外す際の再剥離が容易になし得るような優れた取り扱い性を持つものであり、電子部品などの放熱用途として大変有用である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９０５６４３７
【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー
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| 【出願日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８８６１６
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 一平 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３１１００８（Ｐ２００１−３１１００８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月９日（２００１．１１．９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１２９７７３（Ｐ２０００−１２９７７３） |
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