JP2000154265A - 高熱伝導性シート - Google Patents
高熱伝導性シートInfo
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Abstract
樹脂シートを提供すること。 【解決手段】窒化ホウ素を含む樹脂シートからなる熱伝
導性シートにおいて、シートの厚み方向にX線を照射し
て得られたX線回折図の<100>面に対する<002
>面のピーク比(<002>/<100>)が10以下
であることを特徴とする高熱伝導性シート。
Description
に関する。詳しくは、電子機器の放熱を行う際に、発熱
電子部品とヒートシンクの間に介在される放熱部材とし
て好適な高熱伝導性シートに関する。
をどのように除去するかが重要な課題となっており、従
来よりトランジスタやサイリスタ等の発熱電子部品を、
放熱フインや放熱板等のヒートシンクに、熱伝導性シー
トを介して取り付けることによって行われている。この
熱伝導性シートは、樹脂に窒化ホウ素等の熱伝導性フイ
ラーを分散含有させたものが用いられており、熱伝導性
が良好であることから発熱電子部品の実装に広く賞用さ
れている。
熱伝導性フイラーの充填量を多くすれば良いが、シート
の機械的強度が低下するので高充填には限度があった。
あり、その粒子自身の熱伝導性は鱗片状の面方向では約
110W/mKであるのに対し、その面に対して垂直な
方向では約2W/mK程度しかなく、BN粒子の熱伝導
性は面方向が数十倍優れていることが知られている。す
なわち、BN粒子の面方向を放熱シートの厚み方向と同
じにする(BN粒子をシート厚み方向に立てる)ことに
よってシート厚み方向の熱伝導性が飛躍的に向上するこ
とが知られているが、従来のシート製造方法(カレンダ
ーロール法、ドクターブレード法、押し出し法)では、
シート成型時にBN粒子の配向が起こり、鱗片状粒子の
面方向がシート面の方向と同一となってしまい、BN粒
子の面方向の優れた熱伝導性を活かされないままとなっ
ていた。
6−12643号公報には、BN粒子をランダムに配向
させた凝集粉が提案されているが、横に配向したBN粒
子をも依然として多く存在しているので、BN粒子の面
方向の優れた熱伝導性が十分に活かされているとは言い
難い。
N粒子の割合を、シート面方向に配向している割合より
も多くする方法として、BN粒子の充填されたシリコー
ン固化物を成型機でブロック化し、それを垂直方向にス
ライスしてシート化する方法(特公平6−38460号
公報)があるが、この方法では断面積の広いブッロクを
成形せざるを得ないので、ブロック中心部のBN粒子は
所期したようには配向せず、熱伝導性の十分な向上は望
めない。
は、BN含有の未硬化樹脂シートを金型内の狭いスリッ
トを通過させてBN粒子をシート厚み方向に立たせるこ
とが提案されているが、この方法においても中心部付近
のBN粒子はその立ち度合いが不十分であるので、本発
明が目的としている熱伝導性までには達し得ないもので
あった。
てなされたものであり、その目的は、直立に近い状態で
配向させたBN粒子の割合が、シート面の方向よりも厚
み方向に極めて多く存在させたシートを提供することで
あり、これによって、より少ないBN粒子の充填量(す
なわち、より柔軟性の高いもの)にして熱伝導性の極め
て高いシートを提供することである。
化ホウ素を含む樹脂シートからなる熱伝導性シートにお
いて、シートの厚み方向にX線を照射して得られたX線
回折図の<100>面に対する<002>面のピーク比
(<002>/<100>)が10以下であることを特
徴とする高熱伝導性シートであり、特に樹脂がシリコー
ン樹脂であることを特徴とするものである。
説明する。
脂(付加反応により加硫する液状シリコーンゴム、過酸
化物を加硫に用いる熱加硫型ミラブルタイプのシリコー
ンゴム)、エポキシ樹脂、オレフィン系樹脂等の一般的
に電子材料用途として用いられているものである。
子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性が要求され
るため、柔軟性を有する樹脂や、ゴム弾性を有する樹脂
が望ましい。柔軟性樹脂としては、付加反応型液状シリ
コーンの固化物が好適であり、その具体例としては、一
分子中にビニル基とH−Si基の両方を有する一液性の
シリコーンや、末端又は側鎖にビニル基を有するオルガ
ノポリシロキサンと末端又は側鎖に2個以上のH−Si
基を有するオルガノポリシロキサンとの二液性のシリコ
ーンなどがある。
販品としては、東レダウコーニング社製、商品名「SE
−1885」等を例示することができる。樹脂の柔軟性
は、シリコーンの架橋密度や熱伝導性フイラーの充填量
によって調整することができる。
(c軸方向)が0.1μm以上であることが好ましい。
0.1μm未満では、樹脂に分散させる際に粒子が破壊
される恐れがある。また、BN粒子のアスペクト比(縦
/横比)はできるだけ大きい方が熱伝導性を向上させる
点で好ましく、アスペクト比としては20以上が好まし
い。
末をアルカリ金属又はアルカリ土類金属のほう酸塩の存
在下、窒素雰囲気中、2000℃×3〜7時間加熱処理
して結晶を発達させ、それを粉砕した後、必要に応じて
硝酸等の強酸で精製することによって製造することがで
きる。
粒子の含有量は、20〜70体積%特に35〜55体積
%であることが好ましい。20体積%未満では、十分な
熱伝導性を付与することができず、また70体積%をこ
えると、シートの機械的強度が低下し、用途に制約を受
ける。高熱伝導性シートの熱抵抗は、0.5℃/W・m
m以下が好ましい。
は全く任意であり、用途に応じて適切な形状が選択され
る。厚みは、0.1〜5.0mm程度が一般的である。
ートの厚み方向に直立に近い状態で配向しているBN粒
子の割合が、シートの面方向よりも厚み方向に著しく大
きくなっていることが特徴である。具体的には、シート
の厚み方向にX線を照射して得られたX線回折図におい
て、<100>面(a軸)に対する<002>面(c
軸)のピーク比(<002>/<100>)が10以
下、より望ましくは6以下である。
法について説明する。
割合は、樹脂30〜80体積%、BN70〜20体積%
であることが好ましい。混合は、ロールミル、ニーダ
ー、バンバリーミキサー等を用いて行われる。
設けられた複数の小さい穴に通過させて複数の棒状物を
押出成形し、それらを収集平型を通過させて未硬化シー
ト状物に成形する。ここで、小さい穴の断面積は0.0
1〜10mm2 、押出成形時のせん断速度は10S-1以
上、また未硬化シート状物の寸法は、幅50〜1000
mm、厚み0.1〜5mmであることが好ましい。
子は、狭い穴の流路を通過する際にせん断力を受け、シ
ートの厚み方向に直立に近い状態で配向している割合
が、シートの面方向よりも厚み方向に著しく大きくなっ
ている。
層して、望ましくは幅150〜500mm、長さ100
〜300mm、高さ150〜500mm程度のブロック
状となし、それを所望長さに切断してから硬化させる
か、又は硬化させてから所望長さに切断することによっ
て、本発明の高熱伝導性シートを製造することができ
る。その際の硬化は、遠赤外乾燥炉内を通過させる、又
は熱風乾燥機に入れて加熱する等によって行われる。な
お、本発明の高熱伝導性シートの厚みとしては、0.0
5〜5mm特に0.2〜2mmであることが好ましい。
本発明を説明する。
名「TSE2913U」)に、平均粒子径15μm、平
均粒子厚み1μmのBN粉末(電気化学工業社製、商品
名「デンカボロンナイトライド」)を表1に示す割合で
配合し、ミキサで混合し、更にシリコーンゴム用加硫剤
(2、4−ジクロロパーオキサイド)、シリコーンゴム
用難燃付与剤(白金含有イソプロピルアルコール)、フ
イラー分散剤(日本ユニカー社製、商品名「A−17
3」)をそれぞれ少量添加してコンパウンドを調製し
た。
0mmの穴が縦に1列、横に500列を有するノズル板
と、その直後に縦1mm、横50mmの開口部を有する
収集平型とが内部に設けられてなるダイスから、上記コ
ンパウンドを押出成形して未硬化のシート状物を得、そ
れらを巻き取りロールによって50層巻き取り、厚み5
0mmにした。この積層物を150℃の熱風乾燥機で2
0Hr加硫硬化させた後、幅(厚み)1mmに切断し
て、本発明の高熱伝導性シートを製造した。
キサン)とB液(H−Si基を有するオルガノポリシロ
キサン)の二液性の付加反応型液状シリコーン(東レダ
ウコーニング社製、商品名「SE−1885」)を、A
液対B液の混合比を表1に示す配合(体積%)としたこ
と以外は、実施例1と同様にして高熱伝導性シートを製
造した。
こと以外は、実施例1と同様に加硫硬化させて熱伝導性
シートを製造した。
cm2 、温度150℃、30分間の加圧プレスを行って
熱伝導性シートを製造した。
シートの厚み方向にX線を照射して得られたX線回折図
における、<100>面(a軸)に対する<002>面
(c軸)のピーク比(<002>/<100>)及び熱
抵抗を測定した。それらの結果を表2に示す。なお、特
公平6−12643公報の実施例6の値を参考例として
表2に併記した。
X線回折分析(装置:リガク社製商品名「GF−201
3])を行い、<100>面(a軸)に対する<002
>面(c軸)のピーク比(<002>/<100>)を
算出した。
銅製ヒーターケースと銅板との間にはさみ、締付けトル
ク5kgf−cmにてセットした後、銅製ヒーターケー
スに電力15Wをかけて4分間保持して銅製ヒーターケ
ースと銅板との温度差を測定し、次式により算出した。
/電力(W)}÷シート厚(mm)
比較例のシートに比べて、熱抵抗が小さく熱伝導性が大
幅に向上していることがわかる。
提供される。本発明の高熱伝導性シートは、電子機器の
放熱部材として好適なものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 窒化ホウ素を含む樹脂シートからなる熱
伝導性シートにおいて、シートの厚み方向にX線を照射
して得られたX線回折図の<100>面に対する<00
2>面のピーク比(<002>/<100>)が10以
下であることを特徴とする高熱伝導性シート。 - 【請求項2】 樹脂がシリコーンであることを特徴とす
る請求項1記載の高熱伝導性シート。
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