(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
六方晶窒化ホウ素の鱗片状の一次粒子が配向せずに、凝集してその粒径が４５μｍ以上となったものを２０重量％以上含有してなる松ボックリ状窒化ホウ素を付加反応型液状シリコーン固化物に含有させてなることを特徴とする放熱スペーサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高柔軟性を有し、電子機器に組み込んだ時の発熱性電子部品への負荷を小さくした放熱スペーサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トランジスタ、サイリスタ等の発熱性電子部品においては、使用時に発生する熱をいかにして除去するかが重要な問題である。従来、その熱を除去するには、一般的には発熱性電子部品を電気絶縁性の熱伝導性シートを介して放熱フィンや金属板に取り付けることによって行われており、その熱伝導性シートとしては、主にシリコーンゴムに熱伝導性フィラーの充填されたものが使用されている。
【０００３】
最近の電子機器の高密度化に伴い、放熱フィン等を取り付けるスペースがない場合や電子機器が密閉されていてその内部にある放熱フィンから外部への放熱が困難な場合等では、発熱性電子部品から発生した熱を電子機器のケース等に直接伝熱する方式が取られる場合がある。この伝熱を行うために、発熱性電子部品とケースとの間のスペースを埋めるだけの厚みを有した高柔軟性放熱スペーサーが用いられることがある。
【０００４】
また、ＩＣ化やＬＳＩ化された発熱性電子部品がプリント基板に実装されている場合の放熱においても、プリント基板と放熱フィンとの間に高柔軟性放熱スペーサーが用いられることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放熱シートは、ショアー硬度が９０以上と硬いために形状追従性が悪く、発熱性電子部品と密着させるのに押圧すると応力に弱い発熱性電子部品が破損する問題があった。放熱シートよりも高柔軟な放熱スペーサーにあっては、その基本技術は熱伝導性フィラーの充填量を放熱シートのそれよりも少なくしたものであるので、充分な熱伝導性を有するものではなかった。
【０００６】
そこで、熱伝導性の良好な窒化ホウ素の充填率をあまり高めないで高熱伝導性の付与された放熱スペーサーが要求されている。具体的には、熱伝導率２Ｗ／ｍＫ以上、アスカーＣ硬度６０未満である。しかしながら、窒化ホウ素は鱗片形状を有しているので充填性が悪く、しかも鱗片状窒化ホウ素粒子の熱伝導性はその面方向よりも厚み方向のほうが格段に劣っているものであるが、その充填された状態は、通常、鱗片状窒化ホウ素粒子の面方向とシートの厚み方向とが垂直すなわち鱗片状窒化ホウ素粒子が「寝て」充填されるため、上記要求を満たすことは困難であった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、熱伝導率２Ｗ／ｍＫ以上、アスカーＣ硬度６０未満の高柔軟性かつ高熱伝導性の放熱スペーサーを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、六方晶窒化ホウ素の鱗片状の一次粒子が配向せずに、凝集してその粒径が４５μｍ以上となったものを２０重量％以上含有してなる松ボックリ状窒化ホウ素を付加反応型液状シリコーン固化物に含有させてなることを特徴とする放熱スペーサーである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、更に詳しく本発明について説明する。
【００１０】
本発明の放熱スペ−サ−におけるマトリックスは、付加反応型液状シリコーンの固化物である。その原料としては、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、又は末端あるい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あるいは側鎖に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をあげることができる。このような付加反応型液状シリコーンの市販品としては、例えば東レダウコーニング社製、商品名「ＣＹ５２−２８３Ａ／Ｂ」がある。放熱スペーサーの柔軟性と熱伝導性は、液状シリコーンの架橋密度や、以下に説明する窒化ホウ素の充填量などによって調整することができる。
【００１１】
本発明で使用される六方晶窒化ホウ素は、鱗片状の一次粒子が配向せずに集合してなる松ボックリ状窒化ホウ素粒子である。このような窒化ホウ素の製造方法については、特願平８−２８７６８号願書に添付された明細書に記載されており、その概要はほう酸とメラミンの混合物を適度の水蒸気を含む雰囲気下で保持させて得られたほう酸メラミン（Ｃ3 Ｎ6 Ｈ6 ・２Ｈ3 ＢＯ3 ）を触媒の存在下、１７００〜２２００℃で焼成することである。
【００１２】
本発明で使用される松ボックリ状窒化ホウ素は、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子が凝集してその粒径が４５μｍ以上となったものを２０重量％以上含有しているものであり、高結晶性で配向性が殆どないことが特徴である。このような松ボックリ状窒化ホウ素の結晶性と配向性の評価は、粉末Ｘ線回析法によって行うことができる。
【００１３】
すなわち、結晶性は粉末Ｘ線回折法による黒鉛化指数（ＧＩ＝Graphitization Index）の程度で評価することができ、そのＧＩはＸ線回折図上の（１００）、（１０１）、（１０２）回折線の積分強度（面積）から、ＧＩ＝［面積｛（１００）＋（１０１）｝］／［面積（１０２）］、で求めることができる。
【００１４】
結晶性が高くなるほどＧＩは小さくなり、配向性がなく極めて結晶性の高い窒化ホウ素ではＧＩ＝１．４〜１．６である。しかしながら、実際の粉末Ｘ線回折測定においては、配向の影響を完全に除去することができないため、ＧＩはこれよりも小さくなることがある。本発明で使用される松ボックリ状窒化ほう素粉末のＧＩは高結晶性であるため、１．０〜２．０である。
【００１５】
次に、配向性はＧＩによってもある程度は評価できるが、正確な評価は粉末Ｘ線回折法による（００２）回折線の強度Ｉ002 と（１００）回折線の強度Ｉ100 との比（Ｉ002 ／Ｉ100 ）（以後、これを配向性指数［ＯＩ＝Orientation Index ］と記す）によって行うことができる。配向性が殆どない窒化ホウ素粉末ではＯＩ＝６〜７であり、配向性が大きくなるにつれてＯＩは大きくなる。本発明で使用される松ボックリ状窒化ホウ素は、ＯＩ＝６〜２０で配向性は小さい。
【００１６】
本発明の放熱スペーサーは、上記松ボックリ状窒化ホウ素を３０〜６０体積％好ましくは４０〜５５体積％含有していることが好ましい。３０体積％未満では充分な熱伝導性が得られず、また６０体積％を越えると柔軟性が著しく損なわれ、所期の目的を達成することができない。
【００１７】
本発明の放熱スペーサーにあっては、上記松ボックリ状窒化ホウ素以外の熱伝導性フィラーを含有させることもできる。例えば、アルミナ、マグネシア等の球状粒子は柔軟性を高め、アルミニウム、銅、銀、金、炭化珪素等は熱伝導性を高める。絶縁性を付与したい場合は、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、マグネシア等を配合することもできる。これらの熱伝導性フィラーの形状は、球状、粉状、繊維状、針状、鱗片状など如何なるものでも良い。粒度は、平均粒径１〜１００μｍ程度である。また、放熱スペーサー中の含有量は、熱伝導性フイラ−の種類によっても異なるが、３０体積％以下特に５〜２０体積％が好ましい。
【００１８】
本発明の放熱スペーサーは、熱伝導率２Ｗ／ｍＫ以上、アスカーＣ硬度６０未満であることが好ましい。
【００１９】
本発明の放熱スペーサーを製造するには、上記液状シリコーンに上記松ボックリ状窒化ホウ素及び必要に応じてのその他の熱伝導性フィラーを混合してスラリーを調製し、それをフッ素樹脂等の型に流し込み、真空乾燥機に入れた室温で脱泡した後、加熱してシリコーンを固化させ、冷却後、型より外すことによって製造することができる。なお、必要に応じて、型より外した後、さらに加熱処理を行なうこともできる。
【００２０】
上記製造方法において、スラリ−の成形方法には特に制限はないが、ドクターブレード法の場合は、スラリー粘度は５万ｃｐｓ以下の低粘度であることが望ましい。押出し法又はプレス法の場合にはスラリー粘度１０万ｃｐｓ以上の高粘度であることが望ましく、増粘に際してはシリカ超微粉（例えばアエロジル）や十〜数百μｍのシリコーンパウダー等を使用することができる。
【００２１】
本発明の放熱スペーサーをシート状にした場合の厚みとしては、０．３〜２０ｍｍ特に０．５〜６ｍｍであることが好ましい。また、その平面ないしは断面の形状としては、三角形、四角形、五角形等の多角形、円形、楕円形等である。また、その表面が球面状のものでもよい。
【００２２】
本発明の放熱スペーサーを応力に対して非常に弱い発熱性電子部品に押しつけても、発熱性電子部品が損傷する危険性が極めて小さくなる。また、発熱性電子部品が密集している場合にも形状追従性を十分に満足することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例、比較例をあげて更に具体的に本発明を説明する。
【００２４】
実施例１〜４
オルトほう酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）２０Ｋｇとメラミン（Ｃ3 Ｎ6 Ｈ6 ）１９Ｋｇと炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）１Ｋｇをヘンシェルミキサーで混合し、それを温度９０℃、湿度９０％の雰囲気下に６時間保持してほう酸メラミン塩を得た。これを窒素雰囲気中、１８００℃で２時間焼成した後、焼成物を粉砕、酸処理、洗浄、乾燥して松ボックリ状窒化ホウ素を製造した。
【００２５】
次に、得られた松ボックリ状窒化ホウ素を乾式振動篩い（ホソカワミクロン社製パウダーテスターＰＴ−Ｅ型）により４５μｍの上下に分級した。その結果、４５μｍ以上の凝集粒子の割合は２６重量％であり、分級した凝集粒子についてＳＥＭ観察を行ったところ、特願平８−２８７６８号願書に添付された図６と同程度の凝集粒子であることを確認した。また、ＧＩは１．２８、ＯＩは１６．５であった。
【００２６】
液状シリコーンとして、Ａ液（ビニル基を有するオルガノポリシロキサン）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「ＣＹ５２−２８３」）をＡ液対Ｂ液の混合比を表１に示す配合（体積％）で混合し、これに上記により製造された分級前の松ボックリ状窒化ホウ素、平均粒径１７μｍのアルミナ粉（昭和電工社製、商品名「ＡＳ−３０」）、又は平均粒径１８μｍの窒化珪素粉（電気化学工業社製、商品名「デンカ窒化けい素」）を表１に示す割合（体積％）で混合してコンパウンドを調合した後、それをプレス法で所望の厚さに成型し、次いで熱風乾燥機で１５０℃で２４時間加熱・硬化させて本発明の放熱スペーサー（厚み１〜５ｍｍ）を製造した。
【００２７】
比較例１
液状シリコーンのＡ液対Ｂ液の混合比を５０／５０（体積％）とし、窒化ホウ素を配合しないで調製されたスラリーを、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍのフッ素系型枠に流し込んで硬化させたこと以外は、実施例１と同様にして放熱スペーサーを製造した。
【００２８】
比較例２
液状シリコーンのＡ液対Ｂ液の混合比を３０／３０（体積％）とし、熱伝導性フィラーとして、平均粒径１７μｍのアルミナ粉（昭和電工社製、商品名「ＡＳ−３０」）を５０体積％混合したこと以外は、実施例１と同様にして放熱スペーサーを製造した。
【００２９】
比較例３
松ボックリ状窒化ホウ素のかわりに市販の鱗片状窒化ホウ素粉末（電気化学工業社製、商品名「ＧＰ」）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして放熱スペーサーを製造した。
【００３０】
上記で得られた放熱スペーサーについて、以下に従うアスカーＣ硬度と熱伝導率を測定した。それらの結果を表１に示す。
【００３１】
（１）硬度：放熱スペーサーを５０ｍｍ×５０ｍｍにカットし、数枚重ねて厚みを１０ｍｍとし、アスカーＣ硬度計にて測定した。
【００３２】
（２）熱伝導率：放熱スペーサーをＴＯ−３型にカットし、ＴＯ−３型銅製ヒーターケースと銅板との間にはさみ、トルクレンチにより締め付けトルク２００ｇ−ｃｍをかけてセットした後、銅製ヒーターケースに電力５Ｗを印加して４分間保持し、銅製ヒーターケースと銅板との温度差（℃）を測定し、（１）式により熱抵抗（℃／Ｗ）を求め、この熱抵抗値を用いて（２）式により熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を算出した。
【００３３】
熱抵抗（℃／Ｗ）＝温度差（℃）／電力（Ｗ）・・・・（１）
【００３４】
熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）＝｛厚み（ｍ）｝／｛熱抵抗（Ｋ／Ｗ）×測定面積（ｍ2 ）｝          ・・・・（２）
【００３５】
【表１】
0003654743.tif 000002
【００３６】
表１より、本発明の放熱スペーサーは、アスカーＣ硬度が６０未満と柔軟性に優れ、しかも熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高熱伝導性であることがわかる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の放熱スペーサーは熱伝導性と柔軟性に優れているため、発熱性電子部品の搭載された回路基板に押しつけても応力が小さく、また高密度化され発熱性電子部品の搭載された回路基板にも良好な密着性を保った状態で放熱を行うことができる。