(57)【要約】  ｘ−ｙ平面に平行な複数の長尺状の壁からなるシートの形態を有する、圧縮性と伝導性とを備えた部材を開示する。長尺状の壁は、ポリマーマトリクス材料中に分散する熱伝導性充填物の粒子を含有する。長尺状の壁はそれぞれ、底部から頂部まで傾斜する厚み方向に延び、隣接する長尺状の壁は、厚みの方向に直交する線に対して互い違いの方向で傾斜する。いくつかの実施形態において、熱伝導性シートは、波形のシートからなり、前面と後面とを備え、波形の弾性シートは、０〜２５％の有孔率を有し、１０％以下の有孔率を有するポリマー発泡体のシートの中に少なくとも部分的に包埋されている。かかる圧縮可能な熱伝導性部材からなる熱管理アセンブリも開示する。
2019530251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｘ−ｙ平面に平行する複数の長尺状の壁を備えたシートの形態を有する圧縮可能な熱伝導性部材において、
前記長尺状の壁は、ポリマーマトリクス材料の内部に分散する熱伝導性充填物の粒子を含有し、
前記長尺状の各壁は、底部から頂部まで厚み方向に傾斜して延び、隣接する壁は、厚みの方向に直交する線に対して互い違いに傾斜している、圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項２】
前記隣接する長尺状の壁は、シート内では互いに離間して、ポリマー発泡材料の中に包埋されている、請求項１に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項３】
前記隣接する長尺状の壁は、前記シート内で互いに連結されて、前記長尺状の壁を連結する長尺状の突条、又は長尺状の溝、又はその双方を形成する、請求項１又は２に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項４】
波形の前面と後面とを備えた波形の弾性シートからなり、且つ、ポリマーマトリクス材料の中に分散する熱伝導性充填物の粒子をさらに含有し、
横断面図において、前記波形の弾性シートの前面の突条の頂部を前面の溝の底部に連結する前記波形の弾性シートの側面は、水平面に対して９０度以下の角度を弾性的に形成し、
前記波形の弾性シートは、０〜２５％の有孔率を有し、
前記波形の弾性シートは、１０％以下の有孔率を有するポリマー発泡体のシートの中に少なくとも部分的に包埋されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項５】
前記波形の弾性シートは、１センチメートルあたり１〜２０個の突条を備える、請求項４に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項６】
前記波形の弾性シートの前面の突条と後面の突条とは、少なくとも前記圧縮可能な熱伝導性部材の圧縮前には、横断面図において、それぞれ湾曲状、平坦状、及び尖状の頂面のうちの少なくともいずれか１つを形成する、請求項４又は５に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項７】
横断面図において、前面の突条の頂面及び後面の突条の頂面のうちの少なくともいずれか一方は、前記波形の弾性シートにおいて平坦状の表面を形成する、請求項４〜６のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項８】
前記波形の弾性シートの前面の突条の頂面及び後面の突条の頂面のうちの少なくともいずれか一方は、横断面図において、平坦な熱源と平坦なヒートシンクとに対して隣接して接触できる平行な表面を形成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項９】
前記波形の弾性シートにおいて、前面の突条の頂部を隣接する後面の底部に連結する側面は、横断面図において、水平面に対して２０〜７０度以下の角度を形成する、請求項４〜８のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１０】
前記波形の弾性シートは、前記部材が圧縮されていない時には、前面の突条と隣接する後面の突条の関係において、頂部と頂部の距離の、頂部の鉛直距離に対する比率が５：１〜１：２である、請求項４〜９のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１１】
前記波形の弾性シートは、２０〜２０００マイクロメートルの厚さの非波形の平坦な厚みを有し、前記厚みは、波形の厚みの５０％以下である、請求項４〜１０のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１２】
前記ポリマーマトリクス材料は少なくとも６０％のポリウレタン及びシリコーンのうちの少なくともいずれか一方と、任意に混合するシリコーン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、フッ化ポリマー、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、イオノマー、酢酸セルロース、ポリスチレン、及びそれらのうちの少なくとも１つからなる組み合わせのうちの少なくともいずれか１つとからなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１３】
前記波形の弾性シートは、２５〜１０００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性を有する特定の熱伝導性充填物を１０〜６０重量％含有する、請求項４〜１２のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１４】
前記波形の弾性シートは、ポリマー発泡材料の層によって、前面及び後面のうちの少なくともいずれか一方において、少なくとも部分に覆われている、請求項４〜１３のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１５】
前記波形の弾性シートの前面の突条の頂部及び後面の突条の頂部のうちの少なくともいずれか一方は、前記熱伝導性部材の表面で露出し、前記ポリマー発泡材料の表面上でそれぞれ延びている、請求項１４に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１６】
前記波形の弾性シートは、ポリマー発泡材料のシートの内部に包埋され、その表面は、前記前面の突条と前記背面の突条のうちの少なくともいずれか一方を覆っている、請求項１４に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１７】
前記部材の表面が圧縮されていない時は、前記波形の弾性シートの前記前面の突条及び前記後面の突条のうちの少なくともいずれか一方の下、且つポリマー発泡材料の前面及び後面のうちの少なくともいずれか一方の上には空隙空間が存在し、前記空隙空間は、圧縮下において、減少可能である、請求項１４に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１８】
前記波形の弾性シートは、ポリマー発泡材料の層によって前記前面及び後面のうちの少なくともいずれか一方で少なくとも部分的に覆われているが、前記前面及び後面のうちの他方では覆われていない、請求項１４に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項１９】
前記ポリマー発泡材料は、前記波形の弾性シートよりも少ない体積率で熱伝導性充填物を含有する、及び前記波形の弾性シートよりも大きな有孔率を有するうちの少なくともいずれか一方である、請求項１４に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項２０】
前記シートは、０．１Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性を有する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項２１】
波形の弾性シートを包埋する対向する上面と下面とを有するポリマー発泡材料を備え、複数の突条の頂部及び複数の溝の底部のうちの少なくともいずれか一方は、除去され、厚みの方向の断面図において、前記熱伝導性部材は、複数のカラムからなり、前記カラムは、後面及びその一部のうちの少なくともいずれか一方から、前面及びその一部のうちの少なくともいずれか一方まで傾斜して延び、連続性の隣接するカラムは、互い違いの方向に傾斜し、
前記カラムはそれぞれ、隣接する２つのカラムの頂部が、ｘ軸方向に、互いに接近する方向と互いに離間する方向とで互い違いになるように、２つの他のカラムに隣接して前記隣接する２つのカラムの一方に接近する方向であり且つ前記隣接する２つのカラムの他方に離間する方向に傾斜し、
前記波形の弾性シートは、２５％以下の有孔率を有するポリマーマトリクス材料の中に分散する熱伝導性充填物の粒子を含有し、ポリマー発泡材料の前記シートは、１０％以上の有孔率を有して、熱伝導性充填物の粒子を含有する、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の圧縮可能な熱伝導性部材。
【請求項２２】
圧縮可能な熱伝導性部材を製造する方法において、
中間体のシート部材を形成する為に、波形の弾性シート部材を発泡材料の内部に包埋する工程であって、前記波形の弾性シートの前面の突条と前面の溝とに共通する側面は、前記中間体のシート部材の厚みに対して直交するｘ軸方向に対して９０度以下の角度を弾性的に形成して中間体部材を画成する工程からなり、
前記中間体部材の上面及び下面のうちの少なくともいずれか一方は、その厚み方向の断面図において、前面の突条の頂部又は前面の溝の底部のうちの少なくともいずれか一方を欠くべく除去され、前記熱伝導性部材は、
充填弾性部材から形成された複数のカラムを備え、前記カラムは、前記充填弾性部材の下面及びその一部のうちの少なくともいずれか一方から前記充填弾性部材の上面及びその一部のうちの少なくともいずれか一方まで延び、連続する前記カラムは、前記カラムのそれぞれが、他の２つのカラムに隣接して前記隣接する２つのカラムの一方に接近する方向であり且つ前記隣接する２つのカラムに離間する方向に傾斜するように、上面と下面とを結ぶ線に直交する方向に互い違いに一定の角度で傾斜するカラムである、方法。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか一項に記載の熱伝導性部材からなり、
隣接する第１熱移動表面と隣接する第２熱移動表面との間に配置されて圧縮され、前記熱伝導性部材の前記厚みは、その間に熱伝導経路を提供する、熱管理アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱伝導性部材に関し、より詳細には圧縮可能な熱伝導性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
この明細書は、熱伝導性部材、特には圧縮可能な部材について開示する。この部材は、電子機器に対して熱管理性を付与することに有用である。
テレビ、ラジオ、コンピュータ、医療装置、ビジネス機器、通信装置などの電子機器の回路設計は、ますます小型に且つ薄くなってきている。そして、上記のような電子機器では出力が増えて、より多くの電力が、より高密度に詰め込まれた空間に押し込まれる結果となっている。したがって、製造者は、電子機器の内部で発生した熱を管理するという課題に直面している。
【０００３】
この課題に対して、電子機器から熱を散逸させることを目的として様々なデザインが開発されてきている。例えば、特許文献１は、電子機器で使用されることを目的として、スプレッダープレートの上面に配設された複数のカラム状のピンからなるヒートシンクであって、それらのピンが、スプレッダープレートから熱を逃がすヒートシンクを開示している。このヒートシンクには、圧縮性を備える為にスプレッダープレート上に発泡体ブロックが配備され、カラム状のピンを包囲して、表面間での熱移動の増大を可能にしている。
【０００４】
特許文献２もまた、圧縮可能な熱伝導性発泡体パッドを開示する。このパッドは、発泡体パッドの全重量の約２０％〜８０％の量の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、又は窒化ホウ素（ＢＮ）等のセラミック充填物で充填されている。シリコーン又はポリウレタンなどの多様な弾性材料が、圧縮性に寄与する。このパッドは、その厚みの為に、パッドの空気で満たされた貫通孔（バイアス）を備える空隙体積により、さらに圧縮性に寄与する。外部からの力、又は負荷がこのパッドに付与されると、空隙体積が縮小して熱との界面で熱伝導性が高まる。発泡体パッドは、０．５ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）の熱伝導性を有し得る。
【０００５】
上記のように、電子機器の熱管理の為に提案されている材料やデザインは多様に存在するが、よりコンパクトで出力の高い電子機器からの熱をより効率的に散逸させる為に、新規であり且つ改善された熱管理素材がなお必要とされている。熱管理システムでは、コンパクトな寸法であると同時に、高い熱移動効率を提供できるものが所望されている。そして、熱管理部材には、経済的に製造できることも求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，５９１，８９７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／００４８５２８号明細書
【発明の概要】
【０００７】
この明細書では、２つの熱移動表面間、例えば電子部品又は装置の熱移動表面と、ヒートシンク表面との間に配置され、両表面間に熱の通路を形成する圧縮可能な熱伝導性製品を開示する。いくつかの実施形態では、圧縮可能な熱伝導性部材は、ｘ−ｙ平面にほぼ並行する複数の長尺状の壁からなるシートの形態を有し、長尺状の壁は、ポリマーマトリクス中に分散した熱伝導性の充填物の粒子を含有し、長尺状の壁はそれぞれ、底部の位置から頂部の位置まで傾斜するように厚み方向に延び、隣接する壁は、厚み方向の鉛直線に対して互い違いの方向に傾斜している。隣接する長尺状の壁は、直線状、又は湾曲状であり、シート内で互いに連結されて、長尺状の突条、又は長尺状の溝、又はその双方を形成し、長尺状の壁を連結する。別の実施形態では、隣接する壁は、それぞれ分離されている。
【０００８】
いくつかの実施形態では、圧縮可能な熱伝導性部材は、波形の弾性シートからなり、波形の前面と後面とを備え、両表面は、複数の突条と溝とを備え、この部材は、ポリマーマトリクス材料内に分散した熱伝導性充填物の粒子を含む組成物から形成され、波形の弾性シートの厚み方向（ｚ方向）の断面において、波形の弾性シートの突条の頂部と溝の底部とを連結する側面は、波形の弾性シートの厚みに対して直交する水平面（ｘ−ｙ軸方向）に対して９０度以下の角度を形成するように傾斜している。波形の弾性シートは、０〜２５％の有孔率（空隙率又は体積率としても知られる）を有し得る。この波形の弾性シートは、１０％以上の有孔率を有するポリマー発泡体からなるシートに少なくとも部分的に包埋されている場合もある。
【０００９】
別の実施形態では、圧縮可能な熱伝導部材は、上記のように波形の弾性シートからなり、波形の弾性シートの前面、又は後面、又はその双方は、１０％以上の有孔率を有するポリマー発泡体に少なくとも部分的に覆われている。ポリマー発泡材料は、溝を少なくとも部分的に埋めて、後面、又は前面、又はその双方を完全に覆う表層を任意に形成し得る。いくつかの実施形態では、圧縮可能な熱伝導性部材のポリマー発泡材料は、それが設けられる場合には、波形の弾性シートの熱伝導性充填物の体積率がより小さく、あるいは、ポリマー発泡材料は、それが設けられている場合には、波形の弾性発泡部材においてより大きな有孔率を備えるか、又はその双方である。より詳細には、例えば波形の弾性シートにおける熱伝導性充填物の体積率は、ポリマー発泡材料における熱伝導性充填物の体積率より少なくとも１／３以上増加しており、ポリマー発泡材料の有孔率は、波形の弾性シートの有孔率より少なくとも１／３以上増加させることができる。さらに別の実施形態では、圧縮可能な熱伝導性部材は、弾性を有する複数の壁を埋め込み、対向する上面と下面とを有するポリマー発泡材料を備え、ポリマー発泡材料の厚み方向の断面図において、壁は、部材の前面と後面とに対して異なる方向に互い違いに傾斜し、各壁は、隣接する壁に対して壁の両端ではなく一端で連結可能である。実施形態では、壁は、波形の弾性シートを変形して、波形の前面と後表面とを有して、複数の突条の頂部、又は複数の溝の底部、又はその双方を除去することによって得られる。弾性を有する壁は、２５％以下の有孔率を備えるポリマーマトリクス材料中に、分散した熱伝導性充填物の粒子を含有し、発泡ポリマー材料は、１０％以上の有効率を有することができ、且つ、熱伝導性充填物の粒子を任意に含有する。
【００１０】
別の実施形態では、圧縮可能な熱伝導性部材は、壁を備え、部材の厚み方向の断面で、複数のカラムを形成し、これらのカラムは、発泡ポリマー材料の後面から発泡ポリマー材料の前面まで少なくとも部分的に、傾斜方向に延び、連続した隣接するカラムは、部材の厚み方向の鉛直線から互い違いの方向に傾斜している。具体的には、いくつかの実施形態では、各カラムは、別の２つのカラムと隣接し、隣接する２つのカラムの頂部は、断面図において、互いに接近する方向に傾斜するものと、互いに離間する方向に傾斜するものとが互い違いになるように、隣接する２つのカラムのうちの一方に接近する方向であり且つ隣接する２つのカラムの他方から離間する方向に傾斜する。熱伝導性部材が圧縮されている時は、断面図では、各カラムの水平面に対する角度は減少し、隣接するカラムの頂部間の距離は、頂部が互いに離間して傾斜されて増加するか、隣接するカラムの頂部間の距離は、頂部が互いに離間して傾斜されて減少するか、又はその双方である。ある方法では、カラムは、上記の充填された波形の弾性シートにおいて、突条の頂部、又は溝の底部、又はその双方を除去することによって形成し得る。
【００１１】
上記の圧縮可能な熱伝導性素材からなるアセンブリについても説明する。このアセンブリでは、前面は、熱を発生する第１の熱移動表面に直接接触し、後面は、熱を散逸する機能を有する第２の熱移動表面に直接接触する。
【００１２】
上記の特徴、及びその他の特徴は、以下の図面及び詳細な説明で例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る熱伝導性弾性シート又はパッドを示す斜視図。
【図２】図１の実施形態に係る波形の弾性パッドを示す（パッドの厚み方向の）断面図。
【図３】波形の形状が、突条の頂部と溝の底部において平坦な表面を備える、別の実施形態に係る波形の弾性パッドを示す断面図。
【図４】ポリマー発泡体の層が、シートの後面を覆う、別の実施形態に係る波形の弾性シートを示す断面図。
【図５】ポリマー発泡体が、波形の弾性シートの前面と後面の双方の少なくとも一部を覆う、別の実施形態に係る波形の弾性パッドを示す断面図。
【図６】波形のシートから、前面の複数の突条の頂部と前面の複数の溝の底部とを除去することによって得られる、別の実施形態に係る弾性パッドを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この明細書では、大幅に改善された熱伝導性を提供し得る波形の弾性シートを含む圧縮可能な熱伝導性部材を開示する。「波形にされた」、「波形」等の用語は、一般に、シート部材の一方にだけ一連の突条と溝とを有するシート部材を意味するが、この明細書では、これらの用語は、部材の前面と後面の双方において波形であるシート部材を指す。いくつかの実施形態では、波形の弾性部材のシートの後面に形成される波形は、シート部材の前面の波形に一致し、及びシート部材の前面の波形によってパターン形成される。より詳細には、シート部材の片側で突条を形成するシート部材は、シート部材の後面で溝を形成する。
【００１５】
一般に、この明細書で定義する波形の弾性シートは構造を有し、前正面図では、この波形の弾性シートは、前面の突条と前面の溝とが交互に並んだ複数の列を備え、側壁は、前面の突条の各頂部を前面の溝の各底部に連結する。波形の弾性シートは、後正面図では、後面の突条と後面の後面の溝とが交互に並んだ複数の列からなり、側壁は、背面の突条の各頂部を背面の各溝に連結する。後面の溝を形成する部材は、シートの裏側では、前面の突条を形成し、後面の突条を形成する部材は、シートの裏側では、前面の溝を形成する。前面と後面の双方において波形になっていることに加えて、この明細書で定義する波形の弾性シートは、突条と溝との側壁が、断面において、波形の厚みに直交するｘ−ｙ平面に対して９０度以下の角度β、好適には２０〜８０度、より好適には２５度〜７５度、最適には３０〜６５度の角度βを弾性的に形成する。（シートの前面と後面とは、概ねｘ−ｙ平面に延び、厚みは、ｚ方向に延びる。）壁は、圧縮時に波形の弾性シートに対して弾性を付与すべくある角度で傾斜し、隣接する壁は、厚みの方向に互い違いに傾斜している。
【００１６】
波形の弾性シートは、上面図では、前面の突条と前面の溝と（及び対応する数の後面の突条と後面の溝）からなる複数の列を備える。いくつかの実施形態では、波形の弾性シートは、上面図では、１センチメートル（ｃｍ）あたり、１〜２０個、好適には２〜１５個、より好適には３〜１０個、最適には４〜８個の突条を備える。
【００１７】
完成した波形の弾性パッドの形状と寸法とは、熱管理性を配備することが所望される電子機器に依存する。上記のように、波形の弾性シートにおいて前面の突条を後面の溝に連結する側面は、ｘ−ｙ平面に対して９０度以下の角度βを有し得る（断面図において、水平のｘ軸方向に対して）。いくつかの実施形態では、角度βは、２０〜７０度であり、好適には２５〜６５度、より好適には３０〜６０度、最適には３５〜５５度である。加えて、いくつかの実施形態では、頂部と頂部の間の距離の、前面の突条と隣接する後面の突条との鉛直方向の距離に対する比は、パッドが圧縮されていない時で、５：１から１：２である。
【００１８】
いくつかの電子機器で使用する為に、波形のシートは、２０〜２０００ミリメートル、好適には５０〜５００ミリメートル、より好適には１００〜３００ミリメートルの平坦な厚み（非波形）を有する。波形の弾性シートは、シートの頂部から底部まで波形の寸法で、１００〜２５，０００ミリメートル、好適には２００〜２０００ミリメートル、より好適には３００〜１５００ミリメートルの熱伝導性パッドの頂部から底部までの最大断面方向厚みを備える。いくつかの実施形態では、部材の平均の厚みは、０．１〜１０ｍｍ（１００〜１０，０００マイクロメートルである。
【００１９】
本願の波形の弾性シートは、ポリマーマトリクス組成物中に分散した熱伝導性充填物の粒子を備え得る。シート部材は、押出、成形、又はその他の従来の工程で形成し得る。業務用品質を備える製品では、シートは、特定用途用に、ピース、又はパッドにそれぞれ切断可能な、より大きなシート、又はロールストック（ｒｏｌｌ  ｓｔｏｃｋ）として形成され得る。発泡体パッドを形成する為の多様な従来の方法は、当業者であれば理解できる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、熱伝導性パッドは、熱管理アセンブリを形成する為に使用可能であり、熱伝導性パッドの両側は、２つの熱移動表面、つまり熱を発生する表面、特には電子機器、又はそれらの構成要素である第１の熱移動表面と、ヒートシンク、又は回路基板などの熱散逸要素の一部である第２の熱移動表面とに対してそれぞれ直接に接する。パッドは、圧縮可能であるため、第１の熱移動表面と第２の熱移動表面の形状が一定であっても不定形であっても、容易に適合し得る。パッドが圧縮されると、熱伝導性が高まる為、電子装置又はそれらの構成要素から、ヒートシンクへの熱移動は高まる。このように、電子機器の温度感受性の高い要素を所定の動作温度の範囲内で維持する為に特定用途に対して所望の熱管理性を付与できるため、熱の発生に伴うシステムの故障、又は装置の性能の劣化を防止することができる。
【００２１】
図１と図２の実施形態（斜視図と断面図である）で視認できるように、波形の弾性シート１は、上面図では、前面の突条３と前面の溝５とが互い違いに並んだ複数の列からなる。図に示すように、前面の各突条は、前面の突条を前面の溝に連結する共通の側面７により、隣接する前面の溝に連結される。
【００２２】
図２に最も分かりやすく示すように、波形の弾性シートは、厚み方向の断面において、後面の突条１１の列を形成し、共通の側面７は、後面の各突条１１を隣接する後面の溝９に連結する。図３では、後面の溝９は、前面の突条３を形成しているシート部分の裏側に形成され、後面の突条１１は、前面の溝５を形成しているシート部分の裏側に形成される。
【００２３】
図２では、波形の弾性シートにおいて、前面の突条を前面の溝に連結する共通の側面は、水平面（断面で、ｘ軸方向）に対して９０度以下の角度β、好適には７５度以下、より好適には１０〜７０度、最適には２５〜６５度の角度βを弾性的に形成し得る。角度βは、突条の頂部と隣接する突条の底部とを貫通する、複数の鉛直方向の線（厚みに対して直交する）を形成して、溝の底部Ｐ１から隣接する突条の頂部Ｐ２まで延びる鉛直距離を備える三角形の斜辺で形成される下側の角度を求めることによって、決定し得る。この角度βは、９０度から角度αを差し引いた下側の角度に等しく、角度αは、斜辺で形成される上側の角度である。
【００２４】
波形の弾性シート部材自体も、以下に説明する発泡弾性組成物を用いることにより、０〜２５％、好適には０〜１５％、より好適には０〜１０％の有孔率を備え得る。
波形の弾性シートの形状は、変更し得る。多様な形状の中で、図２で示した波形の表面が、丸みを帯び又は湾曲していることに対比して、図３は、波形が平坦な表面部を備える実施形態に係る波形の弾性パッドの側断面を示す。突条の頂面、もしくは溝の底面、又はその双方は、平坦であるか、丸みを帯びているか、尖っているか、不定形であるか、又はその他の形状を有する。同様に、突条の頂部と溝の底部とを連結する側面は、直線状又は多様な湾曲形状を有し得る。図３の部材の符号は、図２の部材の符号に対応している。この実施形態では、鉛直方向の線から形成される三角形は、溝のうちの最も近い底点から隣接する突条のうちの最も近い頂点まで延び、角度βを形成する線は、波形の弾性シートの側壁と等しい傾斜を有する。
【００２５】
突条と溝とは、波形の弾性シートの前面又は後面において、別個に異なる形状に形成し得る。いくつかの実施形態では、熱伝導性部材の一部だけが、波形にされる。
図２又は３に例示するように、波形の弾性シート又はパッドは、２つの熱移動表面間で圧縮された際に、波形の弾性パッドの厚みが圧縮によりｚ軸方向に減少する為に、少なくともある程度平坦になり、角度βは、少なくともある程度減少する。圧縮可能な組成であることと、圧縮前に波形の構造を有することとによるパッドの弾性の為に、熱移動表面に接触圧が付与されると、角度βは、０〜２０度の角度に減少することができ、ゼロ度では、波形の弾性パッドは、ほぼ平坦になる。溝又は突条の頂面又は底面が平坦であるようないくつかの実施形態では、直接的な接触が増大することにより、いくつかの実施形態では、熱伝導性に寄与し得る。熱の移動は、角度β、部材の厚み、充填物の充填量など、様々な要因にも依存し得る。
【００２６】
いくつかの実施形態では、熱伝導性パッドは、発泡材料の中に少なくとも部分的に包埋され、又は発泡材料の層に覆われる波形の弾性シートからなる。図４は、ポリマーの発泡層１２が、シートの後面を覆う波形の弾性シート１０の断面図を示す。図５では、波形の弾性シートの背面の突条の底面１１は、ポリマー発泡材料で覆われている。別の実施形態では、底面１１は、ポリマー発泡材料に接し、溝は、ポリマー発泡材料で少なくとも部分的に充填され得る。
【００２７】
さらに別の実施形態では、波形の弾性シートは、ポリマー発泡材料又はシートの内部に完全に包埋されて、前面と後面の双方において、突条の頂面と溝の底面とは、ポリマー発泡材料の前面と後面の下に、好適には表面近くにある。代替的には、前面又は後面における突条の平坦な露出表面を除いて、波形の弾性シートの全体は、包埋される。すなわち、双方が発泡材料又はシートで覆われる為、波形の弾性シートの露出表面は、熱源又はヒートシンクに対して直接に接触できる。さらに別の実施形態では、波形の弾性パッドの前面と後面のうちのいずれか一方のみが、ポリマー発泡材料で覆われる。発泡材料は、同一の材料を用いる任意の実施形態において１０％以下の有孔率（例えば、空気）、好適には１０〜９０％、より好適には５０〜９０％、最適には７０〜９０％の有孔率を有し得る。いくつかの実施形態では、発泡材料の有孔率又は体積率は、発泡材料に結合されている波形の弾性パッド、例えばその内部に包埋されている波型の弾性パッドの任意で追加されるいずれの有孔率（もし存在する場合には）よりも大きい。これに対し、発泡材料の組成物は、波形弾性シートよりも低い一定の体積率の熱伝導性充填物を有する。したがって、波形の弾性シートを構成する材料は、波形の弾性シート又はその一部を覆ったり包埋する為に任意に使用されるポリマー発泡材料を形成する材料よりも、本質的に、より高い熱伝導性を付与しうる。
【００２８】
熱伝導性パッドの別の実施形態２０を図５に示す。波形の弾性シートの前面の突条、もしくは後面の突条、又はその双方はそれぞれ、ポリマー発泡材料からなるシートの前面２２、もしくは後面２４、又はその双方を超えて延びている。このように、波形の弾性シート３０の前面の溝２６、もしくは後面の溝２８、又はその双方はそれぞれ、ポリマー発泡材料によって少なくとも部分的に（又は完全に）充填されることにより、波形の弾性シートを少なくとも部分的に包埋した平坦なシートを形成する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、空隙空間／体積は、波形の充填された弾性シートの前面の突条表面の下と、すなわち前面の突条の頂部と発泡材料のシートの前面の間に存在し、空隙空間は、圧縮性を高める為に空間を減少するように設計され得る。別の実施形態では、このような空隙空間は、前面の突条と後面の突条の双方の下に設けられる。さらに別の実施形態では、波形の弾性シートの表面と発泡材料の表面との間には、空隙空間が全くない。さらに別の実施形態では、波形の弾性シートの各両側に発泡材料を別々に施すことによって、波形の弾性シートの両側にある発泡材料は、正しく位置合わせされていない前面と後面を有し得る。
【００３０】
図５の圧縮可能な熱伝導性部材は、２つの熱移動表面（図示略）の間で圧縮されると、ある程度平坦になり、波形の弾性パッドの厚みがｚ軸方向で減少した時には（断面の厚さで）、角度β（ベータ）は、水平面に対して減少する。そして、熱弾性パッドの全ての空隙空間は、上記のように、圧縮されると、減少し又は消滅する場合すらある。
【００３１】
上記のように、断面図における圧縮可能な波形の弾性シートの形状について、前面の突条又は後面の突条はそれぞれ、別々に形成されて、点、又は線分、又はその他の形状を形成しうる。平坦な突条の頂面は、平坦な熱移動表面との直接的な接触性を高めることに寄与し得るが、波形の弾性シートの丸みを帯びた頂面（サイン波のように）は、圧縮下で平坦な表面を形成するように設計し得る。いくつかの実施形態では、前面の突条の頂面と後面の突条の頂面の双方は、断面図において、それぞれの熱源とヒートシンクに隣接して接触可能な並行な平坦面を形成する。
【００３２】
いくつかの実施形態では、圧縮可能な熱伝導性パッドは、波形の弾性シートから形成され、対向する波型の前面と後面とを備え、ポリマー発泡材料に包埋されて、突条の頂部、もしくは溝の底部、又はその双方は、除去される。いくつかの実施形態では、熱伝導性パッドは、厚み方向の断面図において、充填弾性部材から形成された複数のカラムを備え、カラムは、部材の下面から部材の上面又は上部まで延び、ｘ軸方向に連続するカラムは、上面と下面とを結ぶ鉛直方向の線から互い違いの方向に一定の角度で傾斜する。
【００３３】
図６は、実施形態に係る波形の弾性パッドの側断面図を示し、波形の弾性パッドは、前面の複数の突条の頂部と前面の複数の溝の底部とを欠く（別の実施形態では、２つのうちのいずれか一方、つまり複数の前面の突条の頂部、又は前面の複数の溝の底部のうちのいずれか一方を欠き、断面図では、連続する「Ｕ」字形状が視認できる）。
【００３４】
図６に示すように、熱伝導性パッド４０は、断面において、ポリマー発泡材料に包埋された充填弾性部材４５の複数のカラム４２を形成し、パッドの断面においてその長さに沿って、隣接する２つのカラムの頂部が、互いに接近する方向と互いに離間する方向との間で互い違いになるように、隣接する２つのカラムはそれぞれ、隣接する２つのカラムの一方に接近する方向であり且つ隣接する２つのカラムの他方に離間する方向に傾斜して、互いに接近する方向に傾斜した隣接するカラムの頂部は、互いに接近する方向に傾斜した隣接するカラムの底部と互い違いになる。熱伝導部材が圧縮されている時には、各カラムの角度β（ｘ軸に対して）は、縮小し、隣接するカラム（図６では、距離ｌ１）の頂部間の距離は、互いに離間する方向に傾斜されて、増加する。したがって、図６を参照すると、圧縮可能な熱伝導性部材４０では、弾性部材４２のカラム（平面図で壁を形成する）は、発泡材料４５の中に包埋され、距離ｌ２は、互いに接近する方向に傾斜した隣接するカラムの頂部を離間し、距離ｌ１は、互いに離間する方向に傾斜した隣接するカラムの底部を離間する。圧縮下では、隣接するカラムの頂部間の距離（図６では、距離ｌ２）は、互いに接近する方向に傾斜されて、減少し、隣接するカラムの上部同士が接触した場合には、消滅さえする。
【００３５】
別の態様では、図６に示す実施形態は、例えば、摩耗、研磨、又はその他の従来技術によって頂面、又は底面のいずれか一方、又はその双方を除去することによって任意に形成可能である。しかしながら、波型のシートを含まない別の製造方法も想定され、その方法では、各壁は、発泡材料を硬化する前に発泡材料の中に別々に挿入される。
【００３６】
いくつかの実施形態では、圧縮可能な熱伝導性部材を製造する方法は、中間体のシート部材を形成する為に、ポリマー発泡材料の中に波形の弾性シート部材を包埋する工程を含む。中間体のシート部材は上記のように、完全、又は部分的に包埋された波形のシート部材であり得る。次の工程では、中間体のシート部材の頂面、もしくは底面、又はその双方の層は、除去することが可能であり、断面図では、前面の突条の頂部、もしくは後面の突条の頂部、又はその双方を欠く。その結果、最終的な熱伝導性部材は、厚み方向の断面図において、充填弾性部材で作られた複数のカラムを形成し、このカラムは、パッドの底面又はその一部から、パッド頂面又はその一部まで延び、連続した隣接する複数のカラムは、頂面と底面を結ぶ垂直線から互い違いの方向に傾斜する。より詳細には、隣接する２つのカラムの頂部は、部材の断面図において、ｘ軸方向に沿って、互いに接近する方向と互いに離間する方向との間で互い違いになるように、カラムのそれぞれが、別の２つのカラムに隣接して、隣接するカラムの一方に接近する方向であり且つ隣接する２つのカラムの他方から離間する方向に、傾斜する。言い換えれば、接近する方向に傾斜した隣接するカラムの頂部は、接近する方向に傾斜した隣接するカラムの底部とは、互い違いになる。以下に説明するが、いくつかの実施形態は、波形の弾性シートの前面又は後面のいずれか一方の表面を除去することによって、「Ｕ字」形状を形成するように連結された隣接する２つのカラムを備え得る。
【００３７】
いくつかの実施形態では、波形の弾性シートの組成は、上記の任意の実施形態において、好適には、主にポリウレタン又はシリコーンからなり、より詳細には、組成の全ポリマーの５０重量％以上１００重量％以下である。詳細には、波形の弾性部材のポリマー組成物は、少なくとも６０％ポリウレタン又はシリコーンに対し、任意に、別のポリマー、例えば、シリコーン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、フッ化ポリマー、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、イオノマー、セルロースアセテート、ポリスチレン、又は上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせ、と混合したものからなる。好適には、波形の弾性部材の組成物は、熱硬化シリコーン組成物、例えば、以下に詳細に説明するが、２部構成の液体シリコーンゴム（ＬＳＲ）、又はゲルからなる。
【００３８】
波形の充填弾性シート内のポリマーマトリクス材料は、発泡されないか、又はある程度、最大２５％、好適には０〜１０％、より好適には０〜５％の有孔率で発泡され得る。ある実施形態では、材料は、発泡されない。高い有孔率は、波形構造体の熱伝導性を低下させ得る為、高い有孔率は、望ましくない。
【００３９】
波形の弾性シートの組成物は、充填材料を含み、すなわち波形の弾性シートは、充填部材である。具体的には、波形の弾性シートは、２５Ｗ／ｍ・Ｋ〜１０００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性を有する熱伝導性充填物の粒子を含有し得る。いくつかの実施形態では、具体的な充填物は、金属又は非金属酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物である。具体的な充填物は、カーボン（例えば、グラファイト）、金属、又は上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせ、特には、窒化ホウ素、又はグラファイト、又はその双方、グラファイト繊維を含む、粒子である。
【００４０】
波形の弾性シートを形成する熱伝導性組成物は、ポリマーマトリクスの内部に、目的の用途に求められる熱伝導性を付与する為に十分な割合で、熱伝導性粒子を含有し得る。一般に、熱伝導性充填粒子の重量の１０％〜９０％、好適には１５％〜８０％、より好適には２０％〜７０％、最適には２０％〜６０％の量で充填される。好適には、粒子は、組成物の重量に基づいて２５〜４０％、好適には３０〜４０％の重量で存在し得る。
【００４１】
実施形態では、粒子は、混合すること、混在することなどにより当該技術分野で周知の任意の従来技術を用いてシリコーン又はポリウレタンの中に有利に添加し得る。
充填粒子の寸法と形状とは、重要ではない。これに関して、充填粒子は、中実又は中空の球状、又は微小球状のフレーク、小板状（ｐｌａｔｅｌｅｔｓ）、不定形状又は繊維状、好適には、均一な分散性と同質の機械的性質と熱的性質とを備える為に粉体であるなど、任意の特定の形状を有する。充填物の粒子の寸法又は形状は、０．２５４〜２５４マイクロメートル（０．０１ミル〜１０ミル）の間、好適には１０〜５００マイクロメートル、より好適には３０〜３００マイクロメートル、最適には５０〜２００マイクロメートルであり、標準的なレーザー粒子測定によって最良に決定される平均直径、又は同等の直径である。
【００４２】
熱伝導性の特別な充填物には、より詳細には、窒化ホウ素（ＢＮ）、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、炭化シリコーン、グラファイト、銀、アルミニウム、銅などの金属、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ベルリウム、酸化アンチモン、及びそれらの混合物等の金属酸化物が含まれ得る。セラミック素材が含まれる。そのような充填物は、少なくとも２０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性を特徴的に示す。経済的な観点から、アルミナなどの酸化アルミニウムが使用されるが、より高い熱伝導性を得る為には、窒化物が好ましい。好適には、充填物は、窒化ホウ素の粒子からなり得る。
【００４３】
実施形態では、波形の弾性シートと波形の弾性シートを包埋する為の任意のポリマー発泡材料のいずれか一方又は双方は、ポリウレタンマトリクスポリマーを含有し、任意に発泡され、開口セル等の、低弾性ポリウレタン発泡体であって、例えばＡＳＴＭ  Ｄ３５７４−９５に従って測定した場合には、５０〜２５０マイクロメートルの平均セル寸法を有し、５〜３０ｌｂｓ／ｆｔ３（８０〜４８１ｋｇ／ｍ３）の密度、特には、６〜２５ｌｂｓ／ｆｔ３（９６〜４００ｋｇ／ｍ３）の密度であり、１０％以下の圧縮セットと、７〜６３キロパスカル（１〜９ｐｓｉ）の間の力偏倚性（ｆｏｒｃｅ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）とを有する。上記のような素材は、ロジャースコーポレーション（Ｒｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、コネチカット州ウッドストック（Ｗｏｏｄｓｔｏｃｋ）により、ポロン（Ｐｏｒｏｎ（登録商標））４７００の名称で販売されている。ＰＯＲＯＮ（登録商標）発泡体（ｆｏａｍ）は、圧縮耐性などの、優れた特性を付与するように設計されている。優れた圧縮抵抗性を備える発泡体は、クッション性を付与して、長期間負荷のかかった状況下で、元の形状又は厚みを維持する。
【００４４】
発泡材料又は波形の弾性シートに結合して、少なくとも一部又は混合して、使用される他のポリマーは、多様な熱可塑性又は熱硬化性ポリマーでありうる。使用可能な熱可塑性ポリマーの例には、ポリアセタール、ポリアクリル酸、スチレンアクリロニトリル、ポリオレフィン、アクリロニトリル‐ブタジエン−スチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、限定ではないが、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６，１０、ナイロン６，１２、ナイロン１１又はナイロン１２などのポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリウレタン、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオリド、ポリビニルフルオリド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトンなど、又は上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせが含まれる。
【００４５】
波形の弾性シート又は結合された発泡材料を製造する為に使用され得るポリマー熱硬化性樹脂の例には、ポリウレタン系、エポキシ系、フェノール系、ポリエステル系、ポリアミド系、シリコーン系樹脂など、又は上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせが含まれる。熱硬化性ポリマーの混合だけでなく、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合も使用される。
【００４６】
ポリウレタン発泡体は、例えば機械的な発泡、化学的な発泡、及び前述したもののうちの少なくとも１つからなる組み合わせによって、機械的又は化学的に製造し得る。例えば、ポリマーの混合物は、機械的に発泡されたのち、鋳造によりシート状に形成され、その後発泡体は、硬化される。
【００４７】
一般に、ポリウレタン発泡体は、活性水素を含む化合物と、界面活性剤と、触媒とに反応する有機イソシアネート化合物を含有する、反応性組成物から形成される。ポリウレタン発泡体に使用される有機イソシアネート化合物は、一般に、一般式Ｑ（ＮＣＯ）ｉを有するポリイソシアネートからなる。ここで「ｉ」は、２以上の平均値を有する整数であり、Ｑは、「ｉ」の価数を有する有機ラジカルである。Ｑは、置換された、又は置換されていない炭化水素基（例えば、適切な価数のアルカン、又は芳香族基）でありうる。Ｑは、Ｑ１−Ｚ−Ｑ１の式を有する官能基であり、ここでＱ１は、アルキレン、又はアリレン基であり、Ｚは、−Ｏ−、−Ｏ−Ｑ１−Ｓ、−ＣＯ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｑ１−Ｓ−、−ＳＯ−、又は−ＳＯ２−である。イソシアネートの例には、ヘキサメチレンジイソシアネート、１，８−ジイソシアネート−ｐ−メタン、キシリルジイソシアネート、ジイソシアネートシクロヘキサン、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、例えば２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート及びクルードトリレンジイソシアネート、ビス（４−イソシアネートフェニル）メタン、クロロフェニレンジイソシアネート、ジフェニレン−４，４’−ジイソシアネート（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、又はＭＤＩでも知られる）、及びそれらの付加物、ナフタレン−１，５−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４’’−トリイソシアネート、イソプロピルベンゼン−アルファ−４−ジイソシアネート、ポリマー性イソシアネート、例えばポリメチレンポリフェニルイソシアネート、及び上記のイソシアネートのうちの少なくとも１つからなる組み合わせが含まれる。
【００４８】
Ｑは、価数「ｉ」のポリウレタンラジカルを表す場合もある。この場合は、Ｑ（ＮＣＯ）ｉは、プレポリマーとして知られる組成物である。係るプレポリマーは、上記のストイキオメトリ量のポリイソシアネートと、以下に説明する活性水素を含む化合物、具体的には、以下で説明するポリヒドロキシル基を含む材料又はポリオール、とを反応させることによって形成される。一般には、例えば、ポリイソシアネートは、３０〜２００％のストイキオメトリ量で用いられ、このストイキオメトリは、ポリオール中のヒドロキシル基当量当たりのイソシアネート基当量に基づく。用いられるポリシアネート量は、製造されるポリウレタンの性質によってわずかに変わり得る。
【００４９】
活性化水素を含む化合物には、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとが含まれ得る。ポリエステルポリオールの例には、ジカルボキシル酸、又はエステルを形成するそれらの誘導体（例えば、無水物、エステル、ハロゲン化物）とポリオールの重縮合産物、ポリオール存在中における乳酸の開環重合によって得られるポリアセトンポリオール、ポリオールと炭酸ジエステルとの反応によって得られるポリカーボネートポリオールと、キャスターオイルポリオールとが含まれる。重縮合ポリエステルポリオールを製造する為に有用なジカルボン酸とその誘導体の例には、脂肪酸、又は、例えばグルタール酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、ダイマー酸などの脂環式ジカルボン酸、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、又はピロメリット酸などの三塩基酸又はより高次の官能基を含むポリカルボン酸、及び無水物と２級アルキルエステル、例えばマレイン酸無水物、フタル酸無水物、ジメチルテレフタル酸などのが含まれる。
【００５０】
活性水素を含む化合物の更なる例は、環状エステルのポリマーである。少なくとも１つの環状エステルモノマーからの環状エステルポリマーを調整することについては、米国特許第３，０２１，３０９号明細書、米国特許第３，０２１，３１７号明細書、米国特許第３，１６９，９４５号明細書及び、米国特許第２，９６２，５２４号明細書などの特許文献に十分に記載されている。環状エステルモノマーの例には、デルタ−バレロラクトン、イプシロン−カプロラクトン、ゼータ−エナンソラクトン（ｚｅｔａ−ｅｎａｈｔｈｏｌａｃｔｏｎｅ）、モノアルキル−バレロラクトン（例えば、モノメチル−、モノエチル−、モノヘキシル−バレロラクトン）が含まれる。一般に、ポリエステルポリオールは、ポリエステルポリオールをベースとするカプロラクトン、芳香族ポリエステルポリオール、ポリオールをベースとするエチレングリコールアジピン酸塩、及び上記のポリエステルポリオールのうちの少なくともいずれか１つからなる組み合わせからなり、特には、イプシロン−カプロラクトン、アジピン酸、無水フタル酸、テレフタル酸、又はテレフタル酸のジメチルエステルから形成されるポリエステルポリオールからなり得る。
【００５１】
ポリエーテルポリオールは、水、又は多価有機化合物（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，２‐ブチレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，２−ヘキシレングリコール、１，１０−デカンジオール、１，２−シクロヘキサンジオール、２−ブテン−１，４−ジオール、３‐シクロヘキセン−１，１−ジメタノール、４−メチル−１−３−シクロヘキセン−１，１‐ジメタノール、３−メチレン−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、（２‐ヒドロキシエトキシ）−１−プロパノール、４−（２−ヒドロキシエトキシ）−１−ブタノール、５−（２−ヒドロキシプロポキシ）−１−ペンタノール、１−（２−ヒドロキシメトキシ）−２−ヘキサノール、１−（２−ヒドロキシプロポキシ）−２−オクタノール、３−アリルオキシ−１，５−ペンタンジオール、２−アリルオキシメチル−２‐メチル−１，３−プロパンジオール、［４，４−（ペンチルオキシ）−メチル］−１，３−プロパンジオール、３−（ｏ−プロペニルフェノキシ）−１，２−プロパンジオール、２，２’−ジイソプロピリデンビス（ｐ−フェニレンオキシ）ジエタノール、グリセロール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，１，１−トリメチロールエタン、１，１，１−トリメチロールプロパン、３−（２−ヒドロキシエトキシ）−１，２−プロパンジオール、３−（２−ヒドロキシプロポキシ）−１，２−プロパンジオール、２，４−ジメチル−２−（２−ヒドロキシエトキシ）−メチルペンタンジオール−１，５；１，１，１‐トリス［２−ヒドロキシエトキシ）メチル］−エタン、１，１，１−トリス［２−ヒドロキシプロポキシ）−メチル］プロパン、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース、ラクトース、アルファ−メチルグルコシド、アルファ−ヒドロキシアルキルグルコシド、ノボラックレジン、リン酸、ベンゼンリン酸、トリポリリン酸、及びテトラポリリン酸などのポリリン酸、ターナリコンデンセーションプロダクト及び上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせ）に、アルキレンオキシドの化合物（例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシドなど、及び上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせ）を化学的に添加することによって得られる。ポリオキシアルキレンポリオールの製造に用いられるアルキレンオキシドは、通常、２〜４個の炭素原子を有する。プロピレンオキシドと、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの混合物と、が好ましい。上記のポリオールは、活性水素化合物として使用される。
【００５２】
ポリエーテルポリオールの有用な分類は、次の式Ｒ［（ＯＣＨｎＨ２ｎ）ｚＯＨ］ａで一般に示される。ここで、Ｒは、水素又は多価炭化水素ラジカルであり、「ａ」は、Ｒの価数に等しい整数であり、「ｎ」は、２以上４以下（特に、３）の整数であり、「ｚ」は、２〜２００の値、より詳細には１５〜１００の値を有する整数である。好適には、ポリエーテルポリオールは、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール等のうちの１つ以上からなる混合物からなる。
【００５３】
使用可能な活性水素を含む材料の別の種類は、米国特許第３，３８３，３５１号明細書に開示されているポリオールのエチレン性不飽和モノマーを重合して得られるポリオール組成物ポリマーである。係る化合物を製造する為のモノマーの例には、アクリロニトリル、塩化ビニル、スチレン、ブタジエン、塩化ビニリデン、及びその他のエチレン性不飽和モノマーが含まれる。ポリオール組成物ポリマーは、ポリオール内に重合されたモノマーを、ポリオールの総重量に基づく重量％で、１〜７０重量％（ｗｔ．％）、より好適には、５〜５０重量％、さらに好適には１０〜４０重量％含有できる。係る組成物は、選択されたポリオール中で、４０〜１５０℃の温度において、過酸化水素、過硫酸塩、過炭素塩、過ホウ化塩、アゾ化合物、及び上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせなどのフリーラジカル重合触媒の存在下で、モノマーを重合することによって好適に調整される。
【００５４】
活性水素を含む化合物には、次のようなポリヒドロキシル基を含む化合物も含まれ得る。例えば、ヒドロキシル基末端ポリヒドロカーボン（米国特許第２，８７７，２１２号明細書）、ヒドロキシ基末端ポリホルマール（米国特許第２，８７０，０９７号明細書）、脂肪酸トリグリセリド（米国特許第２，８３３，７３０号明細書、米国特許第２，８７８，６０１号明細書）、ヒドロキシル基末端ポリエステル（米国特許第２，６９８，８３８号明細書、米国特許第２，９２１，９１５号明細書、米国特許第２，５９１，８８４号明細書、米国特許第２，８６６，７６２号明細書、米国特許第２，８５０，４７６号明細書、米国特許２，６０２，７８３号明細書、米国特許第２，７２９，６１８号明細書、米国特許第２，７７９，６８９号明細書、米国特許第２，８１１，４９３号明細書。米国特許第２，６２１，１６６号明細書、米国特許第３，１６９，９４５号明細書）、ヒドロキシメチル基末端ペルフルオロメチレン（米国特許第２，９１１，３９０号明細書、米国特許第２，９０２，４７３号明細書）、ヒドロキシル基末端ポリアルキレンエーテルグリコール（米国特許第２，８０８，３９１号明細書、英国特許第７３３，６２４号明細書）、ヒドロキシル基末端ポリアルキレンアリレンエーテルグリコール（米国特許第２，８０８，３９１号明細書、ヒドロキシル基末端ポリアルキレンエーテルトリオール（米国特許第２，８６６，７７４号明細書）である。
【００５５】
実施形態では、発泡性ポリマーを製造する為の反応組成物は、日本国特許出願公開番号第昭５３−８７３５号明細書にほぼ従う。好適に使用されるポリオールは、プロピレンオキシド（ＰＯ）又はテトラヒドロフラン（ＰＴＭＧ，開環式重合の対象）等のそれぞれからなる繰り返し単位を有する。特別な実施形態では、エチレンオキシド（ＥＯ，（ＣＨ２ＣＨＯ）ｎ）の量は、発泡の吸湿性を高める為に最小限にされる。
【００５６】
ポリオールは、広い範囲で変更可能な数のヒドロキシル基を有し得る。一般に、ポリオールのヒドロキシル基の数は、使用される場合には別の架橋剤を含めて、２８〜１０００個、及びそれ以上、又は好適には、１００〜８００個であり得る。ヒドロキシル基の数は、別の架橋剤の有無に拘わらず、１グラム（ｇ）のポリオール又はポリオールの混合物から調整される完全にアセチル化された誘導体の加水分解産物を完全に中和する為に必要とされるグラム数の水酸化カリウムとして定義される。ヒドロキシル基の数は、次の式でも定義され得る。
【００５７】
【数１】
2019530251.tif 000003
【００５８】
ここで、ＯＨは、ポリオールのヒドロキシル基の数であり、ｆは、平均官能基数、つまり、ポリオール１モル当たりのヒドロキシル基数の平均であり、Ｍｗは、ポリオールの平均分子量である。
【００５９】
上記のように、発泡体は、化学的又は機械的に膨張される（例えば、機械的に発泡される）。使用時には、反応組成物中で、化学的又は物理的膨張剤など、多様な膨張剤が使用される。化学的な膨張剤には、水や、特別な条件の下において、例えば、狭い温度範囲で大量のガスを伴って分解する化合物が含まれる。好ましくは、分解産物は、風解せず、又は発泡製品を変色させない。化学的膨張剤の例には、水、アゾイソブチロニトリル、アゾジカーボンアミド（アゾ−ビス−ホルムアミド）及びバリウムアゾジカルボン酸塩、置換型ヒドラジン（例えば、ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホヒドラジド、４，４’−ヒドロキシ−ビス−（ベンゼンスルホヒドラジド）、トリヒドラジノトリアジン、及びアリール−ビス−（スルホヒドラジド））、セミカルバジド（例えば、ｐ−トリレンスルホニルセミカルバジドと４，４’−ヒドロキシ−ビス−（ベンゼンスルホニルセミカルバジド））、トリアゾール（例、５‐モルホリル−１，２，３，４−チアトリアゾール）、Ｎ−ニトロソ化合物（例えば、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミンとＮ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソフタルアミド）、ベンゾオキサジン（例えば、イサト酸無水物）、及び上記のうちの少なくとも１つからなる組みわせ、例えば炭酸ナトリウム／クエン酸ナトリウム混合物等が含まれる。
【００６０】
膨張剤の量は、膨張剤と所望する発泡密度によって多様である。一般に、膨張剤は、反応組成物の総重量に対して０．１〜１０重量％の量で使用される。少なくとも１つの膨張剤として水が使用される場合には（例えば、反応組成物の総重量に対して０．１〜８重量％の量で）、触媒を選択的に使用して硬化を制御することが一般に好ましい。
【００６１】
物理的な膨張剤も（又は代替的に）使用し得る。物理的膨張剤は、多様な材料、例えば炭化水素、エーテル、エステル等（部分的にハロゲン化された、炭化水素、エーテル、エステルを含む）及び上記のうちの少なくとも１つからなる組成物である。化学的膨張剤と同様に、物理的膨張剤は、所望するバルク密度の発泡体を得る為に十分な量で使用される。物理的膨張剤は、反応組成物の５〜５０重量％の量、好適には１０〜３０重量％の量で使用され得る。
【００６２】
活性水素を含む化合物とイソシアネート化合物の反応を触媒可能な多数の触媒が発泡体を調整する為に使用され得る。触媒の例には、ホスフィン、三重有機アミン、有機及び無機酸塩、及びビスマス、鉛、錫、鉄、アンチモン、ウラン、カドミウム、コバルト、トリウム、アルミニウム、水銀、亜鉛、ニッケル、セリウム、モリブデン、バナジウム、銅、マンガン、ジルコニウムの有機金属誘導体、及び上記のうちの少なくともいずれか１つからなる組み合わせが含まれる。
【００６３】
界面活性剤の混合物を含めて、多様な界面活性剤が、ポリウレタン発泡体を硬化する前に、ポリウレタン発泡体を安定化する目的で使用され得る。有機シリコーン界面活性剤、例えば、特にシリカのトリメチルシロキシ単位に対するモル比が、０．８：１〜２．２：１、又は、好適には１：１〜２．０：１である、シリカ（ＳｉＯ２）単位と、（ＣＨ３）３ＳｉＯ０．５トリメチルシロキシ）単位と、からなる共重合体が特に有用である。
【００６４】
一実施形態では、発泡体は、反応組成物（例えば、イソシアネート化合物、活性水素を含む化合物、気泡を安定化させる界面活性剤、触媒、任意の添加物）と、気泡を形成するガスとを所定の量で機械的に混合することによって製造される。工程の一態様では、反応組成物の化合物は、まず混合され、その後空気で機械的に起泡する工程に付される。代替的には、化合物は、機械的に起泡する工程で液相に添加される。気泡の気相は、安価であり且つ入手が容易であることから、空気であってよい。しかしながら、所望する場合には、周辺条件で気体であり、且つ液相の全ての化合物に対してほぼ不活性、即ち反応しない別の気体を使用することもできる。この別の気体には、例えば、周辺温度で通常気体である窒素、二酸化炭素、フッ化炭素が含まれる。
【００６５】
不活性気体は、ホバート混合器（Ｈｏｂａｒｔ  ｍｉｘｉｅｒ）又はオークス混合器（Ｏａｋｅｓ  ｍｉｘｅｒ）などの高シアー装置で液相を機械的に泡立てることによって液相の中に取り込まれる。気体は、圧力下で導入され、又は、ホバートミキサー等の中で泡立てたりホイップしたりすることによって周辺の大気中から内部に引き込まれ得る。機械的に泡立てる動作は、標準気圧、例えば６８９〜１３７９キロパスカル（１００〜２００ｐｓｉ）で行うことができる。容易に入手可能な混合器が使用できる。液相に取り込まれる不活性気体の量は、所望の密度の気泡を生成する為に、気体の流入を測定する装置によって制御される。この機械的な泡立ては、所望する発泡密度を得る為に適切な時間をかけて行われ、例えばオークス混合器では数秒間、ホバート混合器では３〜３０分間かけて行われる。機械的な泡立て動作で生じた起泡は、化学的に且つ構造的に、ほぼ安定であるが、周辺温度、例えば１０〜４０℃で容易に加工できる。
【００６６】
波型の弾性シート、又は任意に波型の弾性シートを包埋するための結合した発泡材料を製造する為に使用し得るシリコーンレジン又は発泡体の例には、ポリシロキサンポリマーが含まれ得る。実施形態では、シリコーン発泡体は、水素気体の遊離を伴う、ポリシロキサンポリマー前駆組成物中での水と水素化物基との反応の結果、生成される。この反応は、一般に、稀少な金属触媒、特には白金触媒により触媒される。一実施形態では、ポリシロキサンポリマーは、２５℃で１００〜１，０００，０００ポアズの粘性を有し、且つ水素化物基、メチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基などの鎖置換体を有する。ポリシロキサンポリマーの末端の官能基には、水素化物基、ヒドロキシル基、ビニル基、ビニルジオルガノシロキシ基、アルコキシル基、アシルオキシ基、アリル基、オキシム基、アミノオキシ基、イソプロペノキシ基、エポキシ基、メルカプト基、又はその他の既知の反応性末端基が含まれる。適するシリコーン発泡体も、いくつかのポリシロキサンポリマーを用いて製造され、各ポリオキシロキサンポリマーは、組み合わせた粘性が、上記の特定の値の範囲内に入る粘性であれば異なる分子量（例えば、２又は４峰性の分子量の分布を有する）を有してよい。また、所望の発泡体を製造する為に、異なる官能基、又は反応性官能基を有するいくつかのポリシロキサンをベースとするポリマーを有することも可能である。一実施形態では、ポリシロキサンポリマーは、水１モル当たり、０．２モルの水素化物（Ｓｉ−Ｈ）基を備える。
【００６７】
使用されるポリシロキサンポリマーの化学に基づいて、触媒、一般には、白金又は白金を含む触媒が、起泡し硬化する反応を触媒するために使用され得る。触媒は、シリカゲル、アルミナ、又はカーボンブラック等の不活性なキャリアに搭載される。一実施形態では、担持されていない触媒、例えば塩化白金酸、塩化白金酸６水和物、塩化白金酸アルカリ金属塩、及び塩化白金酸と有機誘導体との複合体などが使用される。触媒の例には、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサンなどのビニルポリシロキサンと塩化白金酸の反応産物であり、それは、塩化物イオンと、アルコールとエーテルとアルデヒドと塩化白金酸との反応産物と、白金キレートと、ホスフィンとホスフィンオキシドと、エチレンとプロピレンとスチレン等のオレフィンと塩化第１白金との複合体とを、部分的又は完全に除去する為に、アルカリ性薬品で処理される。ポリシロキサンポリマーの化学的性質により、白金をベースとする触媒の代わりにジブチル錫ラウレートなどの別の触媒を使用することが望ましい場合もある。
【００６８】
ポリウレタンについて上記の物理的及び化学的起泡剤を含めて、物理的起泡剤又は化学的起泡剤が、シリコーン発泡体を製造する為に使用される。化学的起泡剤の別例には、ベンジルアルコール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタンジオール、及びシラノールが含まれる。実施形態では、所望の性質を有する発泡体を得る為に、複数の起泡方法の組み合わせが使用される。例えば、クロロフルオロカーボンなどの物理的起泡剤は、第２の起泡剤として反応混合物に添加され、ポリシロキサン上で水と水酸化物置換体が反応する結果、水素が遊離される。
【００６９】
シリコーン発泡体の製造時には、前駆組成物の反応性化合物は、２つの容器の中に保管され、一方は白金触媒を収容し、他方はヒドリド基を含むポリシロキサンポリマーを収容して、時期尚早な反応を防止する。製造の別の方法では、ポリシロキサンポリマーは、電気伝導性粒子と、水と、必要な場合は物理的な起泡剤と、その他の所望する添加物と共に押出器の中に導入される。その後、発泡と硬化反応を開始する為に、白金触媒が、押出器の中に入れられる。水などの化学的な起泡剤と共に、液化二酸化炭素又は超臨界二酸化炭素などの物理的な起泡剤を任意に使用することによって、より低密度にした発泡体を形成することができる。
【００７０】
別の実施形態では、波形の弾性シートを形成する為の非発泡性熱伝導性組成物は、液体のシリコーンポリマーからなる前駆体組成物、特には１分子当たり少なくとも２個のアルケニル基を有するポリシロキサンと、シリコーンに結合した水素原子を少なくとも２個有するポリシロキサンと、からなる液体のシリコーンポリマーを含有する前駆体組成物を、組成物を硬化する為に有効な量で、且つ触媒の存在下で反応させることによって形成される。適切な反応性シリコーンの組成物は、低デューロメータであり、２体性（例えば、１：１）の液状シリコーンゴム（ＬＳＲ）又は液体射出成形（ＬＩＭ）組成物である。もともと低粘性であるため、低デューロメータのＬＳＲ又はＬＩＭ組成物を使用することによって、充填剤の充填量を高めることができる。
【００７１】
一実施形態では、ＬＳＲ又はＬＩＭシステムは、１：１の体積比で混合する為に適した２成分処方設計で調整され得る。処方設計の部分「Ａ」は、複数のアルケニル基を有する１つ以上のポリシロキサンを含有し得る。好適なアルケニル基の例は、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、好適にはビニル基である。アルケニル基は、分子鎖の末端、又は分子鎖のペンダント位置（ｐｅｎｄａｎｔ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ）に、又はその双方に結合させることができる。２つ以上のアルケニル基を有するポリシロキサンにおいて、シリコーンに結合した別の有機官能基の例には、置換型及び非置換型の１価の炭化水素基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などのアルキル基、フェニル基、トリル基、及びキシリル基などのアリール基、ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基、３−クロロプロピル基及び３，３，３−トリフルオロプロピル基などのハロゲン化アルキル基がある。置換体の例には、メチル基とフェニル基とがある。
【００７２】
アルケニル基を含むポリシロキサンは、直鎖、又は部分的に枝を有する直鎖、又は分枝を有する鎖、又は分子構造のネットワークを有し、又は例示した分子構造を有するポリシロキサンから選択した複数の選択物からなる混合物であり得る。アルケニル基を含むポリシロキサンの例は、トリメチルシロキシ末端ブロックジメチルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマー、トリメチルシロキシル基末端ブロックメチルビニルシロキサン−メチルフェニルシロキサンコポリマー、トリメチルシロキシキル基末端ブロックジメチルシロキシサン−メチルビニルシロキサン−メチルフェニルシロキサンコポリマー、ジメチルビニルシロキシ末端ブロックジメチルポリシロキサン、ジメチルビニルシロキシ末端ブロックメチルビニルポリシロキサン、ジメチルビニルシロキシ末端ブロックメチルビニルフェニルシロキサン、ジメチルビニルシロキシ末端ブロックジメチルビニルシロキサン−メチルビニルシロキサンコポリマー、ジメチルビニルシロキシ末端ブロックジメチルシロキサン−メチルフェニルシロキサンコポリマー、ジメチルビニルシロキシ末端ブロックジメチルシロキサン−ジフェニルシロキサンコポリマー、Ｒ３ＳｉＯ１／２とＳｉＯ４／２ユニットとからなるポリシロキサン、ＲＳｉＯ３／２ユニットからなるポリシロキサン、Ｒ２ＳｉＯ２／２とＲＳｉＯ３／２ユニットとからなるポリシロキサン、Ｒ２ＳｉＯ２／２からなるポリシロキサン、ＲＳｉＯ３／２とＳｉＯ４／２ユニットからなるポリシロキサン、及び上記のポリシロキサンのうちの少なくとも２つ以上からなる混合物である。Ｒは、置換型又は非置換型の１価の炭化水素基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基などのアルキル基、及びフェニル基、トリル基、キシリル基などのアリール基、ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基、３−クロロプロピル基及び３，３，３−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基を示すが、１分子当たりのＲ基のうちの少なくとも２つは、アルケニル基である。
【００７３】
ＬＳＲ又はＬＩＭシステムの「Ｂ」化合物は、１分子当たりシリコーンに結合した水素を少なくとも２個含む、１つ以上のポリシロキサンからなり、且つ５００ｇ／分以下の押出速度を有する。水素は、分子鎖の末端、分子鎖のペンダント位置、又はその双方に結合され得る。シリコーンに結合される別の官能基は、非アルケニル基、置換型及び非置換型の１価の炭化水素基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、及びヘキシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基、及び３−クロロプロピル基及び３，３，３−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等の有機基である。例示の置換基は、メチル基とフェニル基である。
【００７４】
水素を含むポリシロキサン化合物は、直鎖、又は部分的に分枝した直鎖、又は分枝鎖、又は環状、又は分子構造のネットワークを有し、又は例示した分子構造を有するポリシロキサンから選択される複数の選択物の混合物であり得る。水素を含むポリシロキサンの例は、トリメチルシロキシ末端ブロックメチル水素ポリシロキサン、トリメチルシロキシ末端ブロックジメチルシロキサン−メチル水素シロキサンコポリマー、トリメチルシロキシ末端ブロックメチル水素シロキサンメチルフェニルシロキサンコポリマー、トリメチルシロキシ末端ジメチルシロキサン−メチル水素シロキサン−メチルフェニルシロキサンコポリマー、ジメチル水素シロキシ末端ブロックジメチルポリシロキサン、ジメチル水素シロキシ末端ブロックメチル水素ポリシロキサン、ジメチル水素シロキシ末端ブロックジメチルシロキサン−メチル水素シロキサンコポリマー、ジメチル水素シロキシ末端ブロックジメチルシロキサン−メチルフェニルシロキサンコポリマー、及びジメチル水素シロキシ末端ブロックメチルフェニルポリシロキサンである。
【００７５】
水素を含むポリシロキサン化合物は、組成物を硬化するのに十分な量、特には、アルケニル基を含むポリシロキサン中の１つのアルケニル基当たり、シリコーンに結合した水素原子が０．５〜１０個となるように添加される。
【００７６】
シリコーン組成物は、硬化を加速する為に、一般に化合物「Ａ」の一部として、白金などの触媒をさらに含有する。ヒドロシリル化反応の触媒として知られる白金及び白金化合物として、例えば、白金ブラック、白金‐アルミナ粉末、白金‐シリカ粉末、白金‐カーボン粉末、塩化白金酸、塩化白金酸白金オレフィン複合体のアルコール溶液、白金‐アルケニルシロキサン複合体、及び白金の付加反応触媒の分散物の微粒子化で得られる触媒等が、上記のように、メチルアクリル酸、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコーン等の熱可塑性レジン中で使用され得る。触媒の混合物も使用可能である。本発明の組成物を硬化させる為に有効な触媒の量は、アルケニル基と水素化合物とを合わせた量に基づいて、白金金属の重量に対して、一般に１００万分の０．１〜１０００の割合である。
【００７７】
反応性ポリシロキサン液体は、アルケニル基を含むポリシロキサンと、シリコーンに結合した水素原子の数が少なくとも２個であるポリシロキサンとを共に硬化する為、アルケニル基、又はシリコーンに結合した水素基とを含む。係る化合物は、アルケニル基を含むポリシロキサンと、シリコーンに結合した水素原子を少なくとも２つ有するポリシロキサンとに関連して、上記のものと同一の構造を有するが、それに加えて、１Ｐａ・ｓ（１０００センチポイズ（ｃｐｓ））以下、好適には０．７５Ｐａ・ｓ（７５０ｃｐｓ）以下、より好適には０．６０Ｐａ・ｓ（６００ｃｐｓ）以下、最適には０．５Ｐａ・ｓ（５００ｃｐｓ）以下の粘性を有する。実施形態では、反応性ポリシロキサン流体は、付加硬化反応の硬化温度より高い沸点を有する。
【００７８】
波型の弾性シートと任意に結合される発泡材料の処方設計に係る上記の熱伝導性充填物に加えて、別の種類の充填添加物を、例えば製造時にポリウレタン発泡性混合物に添加することができる。例えば、非熱伝導性充填物（アルミナ３水和物、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、粘土など）、色素（例えば、チタン二酸化物、及び鉄酸化物）、及び組み合わせも使用可能である。
【００７９】
波形の弾性シート、又は波形の弾性シートを包埋又は支持する為に任意に結合される発泡材料の製造に使用されるものとして知られる、さらに別の添加物を発泡組成物を添加することができる。例えば、好適な難燃剤には、限定ではないが、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、ホウ素、カルシウム、ニッケル、コバルト、錫、モリブデン、銅、鉄、チタン、又はそれらの組み合わせを含む金属水酸化物、例えば、アルミニウム３水和物、マグネシウム水和物、カルシウム水和物、鉄水和物等、酸化アンチモン、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化鉄、酸化チタン、酸化マンガン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化クロミウム、酸化錫、酸化ニッケル、酸化銅、酸化タングステンなどの酸化金属、ホウ化亜鉛、メタホウ化亜鉛、メタホウ化バリウムなどのホウ化金属、炭酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどの炭酸金属、マレイミドシアヌル酸塩、マレイミドリン酸等、カーボンブラック、膨張可能なグラファイト片等（例えば、グラフガード（ＧＲＡＦＧＵＡＲＤ）の商標名でグラフテックインターナショナルリミテッド（ＧｒａｆＴｅｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｌｔｄ．）から入手可能、ナノクレイ（ｎａｎｏｃｒａｙ）、臭素化化合物などが含まれる。難燃剤の例は、水酸化マグネシウム、ナノクレイ、及び臭素化化合物等である。実施形態では、ポリマー発泡体の難燃剤は、難燃性に係るアンダーライターズ・ラボラトリーズ（ＵＬ）規格を満たす。例えば、ＵＬ標準９４でＶ０の評価を有する。
【００８０】
存在し得るその他の添加物には、色素、抗酸化剤、紫外線安定剤、ポリマーを硬化する為の触媒、架橋剤、及び上記の添加物のうちの少なくとも１つからなる組み合わせが含まれ得る。上記のポリマー組成物を用いて、波形の弾性シートは、当業者であれば理解可能であろうが、従来の成形又は押出技術を用いて一定の形状に成形又は押し出される。組成物（例えば、上記のポリウレタン、又はシリコーンの発泡体）は、少なくとも部分的に硬化された後に、ファン等の適切な冷却装置で冷却された冷却領域に通過させられる。適切な場合には、材料は、後で使用する為にロール状に巻くことも可能である。そのような製造形式では、シートの長さは、最大５メートル又はそれ以上になり得る。
【００８１】
いくつかの実施形態では、圧縮可能な熱伝導性パッドは、任意に、熱伝導性の特別な充填物の粒子を含むポリマー発泡材料を従来のカウンタートップラボコーター（ｃｏｕｎｔｅｒ  ｔｏｐ  ｌａｂ  ｃｏａｔｅｒ）で波形の弾性部材の表面に施すことによって製造し得る。ポリマー発泡材料、例えば、充填物が分散した反応性シリコーンシステムは、波形の弾性シートの上に流し込んで、セットされたギャップの上に鋳造される。製品は、適切な時間、例えば、１〜６０分かけて温度を上昇させたオーブンで硬化される。間隙を調整することにより、ｘ−ｙ軸方向に任意にコーティングの厚み（熱伝導性組成物の）を調節できる。
【００８２】
熱伝導性パッドは（ポリマー発泡材料でカバー又は包埋されているか、又はされていない波形シートからなる）、一方の表面から他方の表面までで計測して少なくとも０．１Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性を有し得る。好適には、パッドの熱伝導性は、３０℃において、ＡＳＴＭＤ５４７０−１２では、０．２〜５Ｗ／ｍ・Ｋ、好適には０．２５〜２Ｗ／ｍ・Ｋ、更に好適には０．３０〜０．４９Ｗ／ｍ・Ｋの範囲である。
【００８３】
熱伝導性材料のパッド（ポリマー発泡材料でカバー又は包埋されているか、又はされない波形シートからなる）の圧縮率は、７０℃で、１〜１０％である。圧縮撓み（ＣＦＤ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）は、１〜２０ｐｓｉである。いくつかの実施形態では、材料は、０．１〜２５ｍｍの厚みを有し、少なくとも０．５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性と、１〜５％の圧縮率と、１３．８〜８２．７ｋＰａ（２〜１２ｐｓｉ）の圧縮撓みと、を有する。
【００８４】
波形の充填弾性シートを包埋、又は覆っているポリマー発泡材料は、９６〜５６０ｋｇ／ｍ３（６〜３５ｐｃｆ）の密度を有し得る。ポリマー発泡材料は、平均２０〜５００マイクロメートルの平均セル直径（ａｖｅｒａｇｅ  ｃｅｌｌ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）を有する。
【００８５】
一実施形態では、熱伝導性充填物を含有する波形の弾性シート（平坦時であり且つ非波形時）は、ＡＳＴＭＤ５４７０−１２では、少なくとも０．５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性を示し、これは、シートの厚みと材料のその他の詳細とデザインとによって変化し得る。
【００８６】
この明細書で説明しているように、圧縮可能な熱伝導性部材は、間に熱通路を設ける為に第１熱移動表面と第２熱移動表面との間に配置することにより、電子機器と共に使用し得る。一方の熱移動表面は、ヒートシンク又は電子回路基板等の熱を吸収するように設計された構成要素である。他方の（対向する）熱移動表面は、熱を発生する電子的な構成要素等の熱発生源であり得る。つまり、圧縮可能な熱伝導性部材の表面は、一般に、平坦状、又は複数の平坦状、又は湾曲状、又は複数の湾曲状、又は凹凸状であり得る。上記のように、多くの用途において、全体の厚み（波形の弾性シートからなる部材の）は、頂部から対向する平坦な表面上の頂部までで、０．１〜２５ミリメートル（ｍｍ）であり、好適には０．２５〜１５ｍｍ、又は０．２５４〜２５．４ｍｍ（１０〜１０００ミル）であり、一般に必ずしも必要ではないが、ｘ軸、又はｙ軸に沿って定義される発泡性パッドの長さ、又は幅に対して小さい。
【００８７】
別の態様は、第１熱移動表面と第２熱移動表面との間に配置されて圧縮される上記の熱伝導性部材からなる熱管理アセンブリであり、熱伝導性部材の厚みは、間に熱の伝導路を形成する。好適には、前面の突条の上表面又は波形の充填弾性シートの背面の突条の上面は熱発生源に接する。熱発生源は、電子的要素、装置又はその構成要素、及び前面の突条の上面又は背面の突条の上面のうちのいずれか一方は、熱散逸要素に接する。熱を散逸させる部材は、ヒートシンク又は回路基板である。一実施形態では、感圧性又はその他の接着材を使用して、圧縮可能な熱伝導性部材を、様々な種類の電子機器等、多様な用途の内部の２つの構成要素の間に配置することができる。用途には、例示的には、通信基地ステーション、携帯電話等の家庭用電化製品、コンピューターモニター、プラズマテレビ、自動車エレクトロニクス構成要素及びシステム、回路基板、カードケージ、ベント（ｖｅｎｔ）、カバー、ピーシーエムシーアイエイ（ＰＣＭＣＩＡ）カード、後又は前面、遮蔽キャップ又は缶、又は、電子機器又は筐体若しくはキャビネットの入出力（Ｉ／Ｏ）コネクタパネルなどが含まれる。弾性熱伝導性シート材部材を必要とする多数のその他の用途もあると理解されたい。
【００８８】
実施例
圧縮可能な熱伝導性シートのサンプルは、以下のように作製した。固体に近いポリウレタン材料を波形のシート状に成形した。例１〜１７を下の表２に示す。表２では、ポリウレタン材料は、ポロン９２（ＰＯＲＯＮ９２）グレードのポリウレタンフォームをベースとした。サンプルの全体の厚みは、０．７８５ｍｍ（０．０３０９インチ）であり、波形のシートの横断方向における頂部から頂部までの厚みは約１．１４ｍｍ（０．０４５インチ）であった。
【００８９】
サンプルの作製においては、小さな寸法であって、その内部に波形のパターンを備える二つ折りのオス‐メス式鋳型も作成した。この方法では、シート全体において頂部から頂部までの距離は、非常に類似したものとなる。しかしながら、サンプルの厚みは、鋳型プレートの頂部と底部との間の間隙を増やすことによって変更し得る。波形のシートを成型する為に、全てのウレタン材料を一緒に混ぜてイソシアネートを節約した。この段階で、熱伝導性を高める為の任意の添加物も加えた。最後に、イソシアネートを、フラックテック（Ｆｌａｃｋｔｅｋ（登録商標））スピードミキサーで混合した。ウレタンは、鋳型に流し入れて広げた。鋳型を閉じて、発泡体を硬化する為に７５℃で３０分間加熱した。
【００９０】
サンプルは、４００ｋｇ／ｍ３（２５ｐｃｆ）の密度を有し、間隙に空気を含んでいた。表１に示すように、波形のシートを形成する為に、様々な充填物とその付加物を使用した。
【００９１】
【表１】
2019530251.tif 000004
【００９２】
表２に詳細に示すが、ＡＳＴＭＤ５４７０−１２に従って、シートの熱伝導性についてテストを行った。アンターユニサーモ（ＡｎｔｅｒＵｎｉｔｈｅｒｍ（登録商標）２０２２（ＡＳＴＥＭ  Ｅ１５３０−１１））テスト装置と、アナリシステック（ＡｎａｌｙｓｉｓＴｅｃｈ（ＡＳＴＭＤ５４７０−１２）のＴ．Ｉ．Ｍテスト装置の２つのテスト装置を用いて、サンプルの熱伝導性を計測した。両装置は、Ｗ／ｍ・Ｋで熱伝導性を表示する。圧縮可能な材料の熱伝導性は、テスト中の圧縮と間隙によって変化する。両方法では、部材に一定の圧力又は一定の間隙条件を適用して、３回計測を行った。熱伝導性の値は、ここでは、１４０ｋＰａ（２０ｐｓｉ）下での計測に基づく。テスト結果を表２に示す。
【００９３】
【表２】
2019530251.tif 000005
【００９４】
表２の結果に基づいて、この明細書で説明する圧縮可能な熱伝導性シートは、熱管理の為の熱伝導性を付与することが示された。
この明細書は、以下の実施形態もさらに包含する。
【００９５】
実施形態１では、ｘ−ｙ平面にほぼ並行する複数の長尺状の壁を備えたシートの形態を有する圧縮可能な熱伝導性部材において、長尺状の壁は、ポリマーマトリクス材料の内部に分散した熱伝導性の充填物の粒子を含有し、長尺状の壁のそれぞれは、底部の位置から頂部の位置まで傾斜した厚み方向に延び、隣接する壁は、厚みの方向に直交する線に対して互い違いの方向に傾斜する。
【００９６】
実施形態２では、実施形態１に係る圧縮可能な熱伝導性部材において、隣接する長尺状の壁は、シート内部で互いに離間して、ポリマー発泡材料の中に包埋されている。
実施形態３では、実施形態１又は２に係る圧縮可能な熱伝導性部材において、隣り合う長尺状の壁は、シート内で互いに連結されて、長尺状の壁を連結する長尺状の突条、又は長尺状の溝を形成する。
【００９７】
実施形態４では、実施形態１〜３のいずれか１つに係る圧縮可能な熱伝導性部材は、波形の弾性シートからなり、前面と後面とを備え、ポリマーマトリクス材料中に分散する熱伝導性充填物の粒子を含有する組成物から形成され、断面において、波形の弾性シートの前面の突条の頂部を前面の溝の底部に結合する波形の弾性シートの側面は、水平面に対して９０度以下の角度を形成し、波形の弾性シートは、０〜２５％の有孔率を有し、１０％以下の有孔率を有するポリマー発泡体のシートに、任意に少なくとも部分的に包埋される。
【００９８】
実施形態５では、実施形態４に係る圧縮可能な熱伝導性部材において、波形の弾性シートは、１センチメートル当たり１〜２０個の突条を有する。
実施形態６では、実施形態４又は５に係る圧縮可能な熱伝導性部材において、波形の弾性シートの前面の突条と背面の突条のそれぞれは、横断面において、少なくとも圧縮前において、湾曲状、又は平坦状、又は尖状の表面を形成する。
【００９９】
実施形態７では、実施形態４〜６のいずれか１つに係る圧縮性の熱伝導性部材は、横断面では、波形の弾性シートの前面の突条、又は後面の突条、又は双方のそれぞれの上面は、平坦な表面を形成する。
【０１００】
実施形態８では、実施形態４〜７のいずれか１つに係る圧縮可能な熱伝導性部材において、前面の突条の上面、又は後面の突条の上面、又はその双方は、横断面では、平坦な熱源と平坦なヒートシンクのそれぞれに対して接触可能な並行する平坦な表面を形成する。
【０１０１】
実施形態９では、実施形態４〜８のいずれか１つに係る熱伝導性部材において、波形の弾性シートでは、前面の突条の上部を背面の突条の底部に連結する側面は、横断面において、水平面に対して２０〜７０度以下の角度を形成する。
【０１０２】
実施形態１０では、実施形態１〜９のいずれか１つにかかる熱伝導性部材において、波形の弾性シートは、前面の突条と隣接する背面の突条との間において、頂部間の距離の、鉛直方向の頂部間の距離に対する比は、非圧縮時において、５：１〜１：２である。
【０１０３】
実施形態１１では、実施形態４〜１０のいずれか１つに係る熱伝導性部材において、波形のシートは、２０〜２０００マイクロメートルの平坦時（非波形）厚みを有し、平坦時厚みは、波形時の厚みの５０％以下である。
【０１０４】
実施形態１２では、実施形態１〜１１のいずれか１つに係る熱伝導性部材において、ポリマーマトリクスは、主にポリウレタン又はシリコーンからなる。
実施形態１３では、実施形態１２に係る熱伝導性部材において、ポリマーマトリクス材料のポリマー組成物は、シリコーン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、フッ化ポリマー、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、イオノマー、酢酸アセテート、ポリスチレン、又は上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせと任意に混合した少なくとも６０％のポリウレタン又はシリコーンからなる。
【０１０５】
実施形態１４では、実施形態４〜１３のうちのいずれか１つにかかる熱伝導性部材において、波形の充填弾性シートは、ポリウレタンであるポリマーマトリクス材料を含有する。
【０１０６】
実施形態１５では、実施形態４〜１４のうちのいずれか１つにかかる熱伝導性部材は、２５Ｗ／ｍ・Ｋ〜１０００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性を有する熱伝導性を有する特別な充填物を１０〜６０重量％含有する。
【０１０７】
実施形態１６では、実施形態１４に係る熱伝導性部材において、特別な充填物は、金属又は非金属酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、カーボン、金属又は上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせである。
【０１０８】
実施形態１７では、実施形態１６にかかる熱伝導性部材において、特別な充填物は、ホウ化窒化物、又はグラファイト粒子、又はその双方を含有する。
実施形態１８では、実施形態４〜１７のうちの少なくとも１つに係る熱伝導性材料において、波形の弾性シートは、ポリマー発泡材料からなる層によって少なくとも部分的に前面及び後面のうちの少なくともいずれか一方でカバーされる。
【０１０９】
実施形態１９では、実施形態１８に係る熱伝導性部材において、波形の弾性シートの前面の突条の頂部、又は後面の突条の頂部は、熱伝導性部材の表面に露出され、ポリマー発泡材料の表面を超えて任意に延びる。
【０１１０】
実施形態２０では、実施形態１８に係る熱伝導性部材において、波形の弾性シートは、ポリマー発泡部材のシートの内部に包埋され、その表面は、前面の突条、もしくは後面の突条、又はその双方をカバーする。
【０１１１】
実施形態２１では、実施形態１８に係る熱伝導性材料において、材料の表面が圧縮されていない場合には、波形の弾性シートの前面の突条、もしくは後面の突条、又はその双方の下とポリマー発泡材料の層の前面、もしくは後面、又はその双方の上には、空隙空間が存在し、圧縮時には、空隙空間は、縮小可能である。
【０１１２】
実施形態２２では、実施形態１８に係る熱伝導性部材において、波形の弾性シートは、ポリマー発泡材料の層によって前面又は後面のいずれか一方では少なくとも部分的に覆われているが、前面又は後面の他方では覆われていない。
【０１１３】
実施形態２３において、実施形態１８に係る熱伝導性部材では、ポリマー発泡材料は、波形の弾性シートの内部よりも少ない割合の熱伝導性充填物を含有し、又はポリマー発泡材料は、波形の弾性シートの内部により大きな有孔率を有する。
【０１１４】
実施形態２４では、実施形態１〜２３のいずれか１つに係る熱伝導性部材において、シートは、少なくとも０．１Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導性を備える。  
実施形態２５では、実施形態１〜２４のいずれか１つに係る熱伝導性部材は、対向する上面と下面を有して波形の弾性シートを包埋するポリマー発泡材料を含有するが、複数の突条の頂部又は複数の溝の底部の少なくとも一方又は双方は、除去されて、厚み方向の断面において、熱伝導性部材は、複数のカラムを形成して部材の後面又はその一部から前面又はその一部まで傾斜して延び、連続する隣接カラムは、表面に対して互い違いの方向に傾斜し、隣接する２つのカラムが、ｘ軸方向において互いに接近する方向と互いに離間する方向との間で互い違いになるように、各カラムは、２つの別のカラムに隣接して、隣接する２つのカラムの一方に接近する方向であり且つ隣接する２つのカラムの他方に離間する方向に傾斜し、波形の弾性シートは、２５％以下の有孔率を有するポリマーマトリクス材料の中に分散する熱伝導性充填物の粒子を含有し、ポリマー発泡材料のシートは、１０％以下の有孔率を有し、且つ、任意に熱伝導性充填物の粒子を含有する。
【０１１５】
実施形態２６は、中間体のシート部材を形成する為に発泡材料の中に波形の弾性シートを包埋する工程を含む、圧縮可能な熱伝導性部材を製造する方法に関し、波形の弾性シートの前面の突条と前面の溝に共通する側面は、中間体のシート部材の厚みに直交するｘ軸に対して９０度以下の角度を弾性的に形成して中間部材を形成し、中間部材の上面又は下面の少なくとも一方又は双方は、除去されて、厚さ方向の断面において、前面の突条の頂部又は前面の溝の底部の少なくとも一方又は双方を欠き、熱伝導性部材は、充填弾性部材からなる複数のカラムを備え、カラムは、部材の下面又はその一部から、部材の上面又はその一部まで延び、連続するカラムは、各カラムが、隣接する２つのカラムの一方に接近する方向であって隣接する２つのカラムの他方に離間する方向に傾斜するように、上面と下面とを連結する直交する線に対して互い違いの方向に傾斜する。
【０１１６】
実施形態２７では、隣接する第１熱移動表面と隣接する第２熱移動表面との間に配置されて圧縮される実施形態１〜２６又は２８〜３０のいずれか１つに係る熱伝導性部材からなる熱管理アセンブリにおいて、熱伝導性部材の厚みは、間に熱伝達経路を形成する。
【０１１７】
実施形態２８では、圧縮可能な熱伝導性部材は、波形の弾性シートからなり、波形の上面と下面とを備え、ポリマーマトリクス材料の中に分散する熱伝導性充填物の粒子を含有する組成物から形成され、横断面では、波形の弾性シートの側面は、波形の弾性シートにおいて前面の突条の頂部と前面の溝の底部とを連結して水平面に対して９０度以下の角度を弾性的に形成し、波形の弾性シートは、０〜２５℃の有孔率を備え、弾性の波形のシートは、少なくとも部分的に、１０％以下の有孔率を有するポリマー発泡体のシートの内部に任意に包埋される。
【０１１８】
実施形態２９では、圧縮可能な熱伝導性部材は、ポリマー発泡材料であって、対向する上面と下面とを備え、２５％以下の有孔率を有するポリマーマトリクス材料の中に分散した熱伝導性充填物の粒子を含有するほぼ並行な長尺状の弾性を有する壁を包埋するポリマー発泡材料を備え、ポリマー発泡材料は、１０％以下の有孔率を備え、熱伝導性充填物の粒子を任意に含有し、長尺状の弾性を有する壁は、部材の厚み方向の断面において、発泡材料の下面又はその一部から、上面又はその一部まで傾斜して延び、隣接するカラムは、発泡材料の厚み方向に直交する線に対して互い違いに傾斜している。
【０１１９】
実施形態３０では、実施形態２９に係る圧縮可能な熱伝導性部材において、材料は、ほぼ並行な長尺状の弾性壁が複数の突条の頂部又は底部の少なくとも一方又は双方、又は複数の溝の双方を除去することによって形成される工程で製造される製品である。
【０１２０】
この明細書で説明する範囲には、記載されている終点と組み合わせが含まれる（例えば、最大２５重量％、又は特には５重量％〜２０重量％には、終点と５重量％〜２５重量％の範囲の全ての中間値が含まれる）。「組み合わせること」には、ブレンド、混合、合金、反応産物などが含まれる。「上記のうちの少なくとも１つからなる組み合わせ」とは、リストのうちの各要素だけでなく、リストのうちの複数の要素の組み合わせや、リストのうちの１つ以上の要素とリストに無い要素との組み合わせを含むことを明確にしている。更に、「第１」、「第２」等は、順序、質、又は重要性について言及しているのではなく、１の要素を他の要素から区別する為に使用され、この明細書で「ａ（ひとつ）」、「ａｎ（ひとつ）」は、量を限定するのではなく、説明する要素が少なくとも１つ存在することが示している。説明する要素は、様々な実施形態において任意の好適な方法で組み合わせることが可能である。この明細書で使用するシート、フィルム、又は層という用語は、互換可能に使用されており、寸法に言及することを目的としていない。
【０１２１】
引用した特許文献、特許出願及びその他の引例は、引用によりそのすべてをここに援用する。しかしながら、本明細書の用語が、援用する引用文献の用語に対比して不一致、又は齟齬を有する場合には、援用する引用文献の用語の齟齬する用語ではなく、本明細書の用語を採用する。
【０１２２】
本発明は、上記のいくつかの実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で、多様に変更が可能であり、本発明の要素を均等物で置換し得ることが理解できるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明が開示する特定の条件又は素材を適用して、多くの変更形態を作成可能である。したがって、本発明は、発明を実施する為に考えられる最良の形態として開示する特定の実施形態に限定されず、添付の請求項の範囲内に入る全ての実施形態を含んでいる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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