(57)【要約】【課題】熱発生体からの放熱と吸熱とが高効率に行われるために熱発生体と放熱器（吸熱器）との間に介在される熱伝導性グリースの熱伝導率を従来のシリコーングリースに較べてはるかに高いものにする高熱伝導性グリースとその製造方法及び使用方法を提供する。【解決手段】市販されているシリコーングリースに、少なくとも銅材よりも高い熱伝導率の超微粒子を混在し、混練して製作される。このものは、例えば、トランジスタのような電子部品２と放熱器４との間に介設されて電子部品２の効率的な放熱を行う。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性の高いグリースを製造する方法であって、該方法は、シリコーングリースに、熱交換体母体の銅材よりも熱伝導性の高い超微粒子を混在し混練することを特徴とする高熱伝導性グリースの製造方法。
【請求項２】
前記超微粒子が、クラスターダイヤモンド粉末，グラファイトフラスターダイヤモンド粉末であることを特徴とする請求項１に記載の高熱伝導性グリースの製造方法。
【請求項３】
前記ダイヤモンドが略５，０００Ｎｍ以下の粒子のものからなることを特徴とする請求項２に記載の高熱伝導性グリースの製造方法。
【請求項４】
シリコーングリースに、熱交換体母体の銅材よりも熱伝導性の高い超微粒子を混在し、混練して形成されることを特徴とする高熱伝導性グリース。
【請求項５】
前記超微粒子が、クラスターダイヤモンド粉末，グラファイトクラスターダイヤモンド粉末であることを特徴とする請求項４に記載の高熱伝導性グリース。
【請求項６】
前記ダイヤモンドが、略５，０００Ｎｍ以下の粒子のものからなることを特徴とする請求項５に記載の高熱伝導性グリース。
【請求項７】
請求項１乃至３の製造方法により製作され、請求項４乃至６に記載の高熱伝導性グリースの使用方法であって、該高熱伝導性グリースは、熱の放出入を必要とする熱発生体と、該熱発生体に当接して熱の放出入を行うための物体との間に介在され、前記熱発生体と前記物体との間の空隙の除去を行うと共に高熱伝導体として更なる熱伝導機能することを特徴とする高熱伝導性グリースの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高熱伝導性グリースとその製造方法及び使用方法に係り、特に、通常市販されている高熱伝導性グリースよりも大幅に熱伝導率の高い高熱伝導性グリースとその製造方法及び使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子機器に使用されている半導体製品のような熱発生体は使用により高熱化するため適温保持が求められ、必要であり、そのために放熱が必要である。例えば、ヒートシンクのような放熱用の熱交換体が必要になる。この熱発生体と前記ヒートシンクとはその間に介在物を設けないで直接空隙なく接触係合すれば問題ないが、両者の接合面にはミクロ的に観察すると微細な凹凸があり、両者の当接面部位には多くの空隙が生じている。この空隙があると、当然ながら熱伝導性は大幅に低下する。そのため、両者の間には従来よりサーマルグリースや高熱伝導シート等が用いられていた。なお、サーマルグリースはシリコーングリースであり、通常市販されているものとしては、シリコーンオイルの基油やこれに増稠剤，油性向上剤，酸化防止剤等を配合しているシリコーングリースに、例えば、グラファイト，チタン，アルミ酸化粉末，酸化金属等の高熱伝導性充填剤の微粒子を混在せしめたシリコーングリースが一般的に使用されている。なお、シリコーンオイルの基油に高熱伝導性充填剤を混在せしめたシリコーングリースは熱伝導率が２．８０Ｗ／ｍＫと比較的高いものからなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記熱発生体の熱を放熱するために用いられるヒートシンクはアルミニウム材から形成され、その表面に銅体を貼着形成するものが多い。この銅体の熱伝導率は３．９Ｗ／ｍＫであり、かなり高い。よって、これよりも熱伝導率の悪い前記のシリコーングリースを熱発生体とヒートシンクとの間に介在させることは熱伝導性を低下させることになり、半導体製品の放熱を有効的に行うことができなくなる問題点がある。この結果、半導体製品の機能劣化や耐久性の低下を招く。
【０００４】
本発明は、以上の事情に鑑みて発明されたものであり、従来のシリコーングリースよりも高熱伝導性のある高熱伝導性グリースを発明し、熱発生体からの放熱性や熱発生体側への吸熱性を向上させることができる高熱伝導性グリースとその製造方法及び使用方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１の高熱伝導性グリースの製造方法は、熱伝導性の高いグリースを製造する方法であって、該方法は、シリコーングリースに、熱交換体母体の銅材よりも熱伝導性の高い超微粒子を混在し混練することを特徴とする。これにより、従来のシリコーングリースよりも高熱伝導性のグリースを比較的簡単に製造することができる。
【０００６】
また、請求項２の高熱伝導性グリースの製造方法は、前記超微粒子が、クラスターダイヤモンド粉末，グラファイトクラスターダイヤモンド粉末であることを特徴とする。超微粒子としてダイヤモンド粉末を用いることにより確実に熱伝導率の向上が図れる。
【０００７】
また、請求項３の高熱伝導性グリースの製造方法は、前記ダイヤモンドが略５，０００Ｎｍ以下の粒子のものからなることを特徴とする。なお、グラファイトダイヤモンドの中心部はクラスターダイヤモンドであって、外敷がグラファイトで覆われたものである。超微粒子のダイヤモンドを用いることにより、滑らかなグリースを作ることができ、良質な接着剤として適用される。
【０００８】
また、請求項４の高熱伝導性グリースは、シリコーングリースに、熱交換体母体銅材よりも熱伝導性の高い超微粒子を混在し、混練して形成されることを特徴とする。以上により、高熱伝導性グリースが比較的簡単に得られる。
【０００９】
また、本発明の請求項５の高熱伝導性グリースは、前記超微粒子が、クラスターダイヤモンド粉末，グラファイトクラスターダイヤモンド粉末であることを特徴とする。ダイヤモンドを用いるため確実に熱伝導性の高いグリースを得ることができる。
【００１０】
また、本発明の請求項６の高熱伝導性グリースは、前記ダイヤモンドが、略５，０００Ｎｍ以下の粒子のものからなることを特徴とする。これにより、キメの細かいグリースが得られる。特に、本発明では例えば、５０Å乃至１５０Å（５乃至１５Ｎｍ）が使用される。
【００１１】
また、本発明の請求項７の高熱伝導性グリースの使用方法は、請求項１乃至３の製造方法により製作され、請求項４乃至６に記載の高熱伝導性グリースの使用方法であって、該高熱伝導性グリースは、熱の放出入を必要とする熱発生体と、該熱発生体に当接して熱の放出入を行うための物体との間に介在され、前記熱発生体と前記物体との間の空隙の除去を行うと共に高熱伝導体として更なる熱伝導機能することを特徴とする。これにより、例えば、半導体製品とヒートシンクとの間の介在物として用いられ、半導体製品の放熱効率等を大幅に向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、従来使用されているシリコーングリースについて簡単に説明する。シリコーングリースとしては大別して２種類のものがあり、その第１のシリコーングリースとしてはシリコーンオイルを基油として増稠剤，油性向上剤，酸化防止剤等を配合したものと、第２のシリコーングリースとして第１のシリコーングリースよりも熱伝導性を向上させるために、例えば、グラファイト，チタン，アルミ酸化物，酸化金属のような高熱伝導性充填剤の微粒子をシリコーンオイルの基油に配合したものやこれ等の高熱伝導性充填剤を前記の第１のシリコーングリースに付加した第２のシリコーングリースが挙げられる。勿論、これ以外の組成のシリコーングリースも介在し、本発明のベースグリースとして適用可能であるが、説明を省略する。前記混入のグラファイト，チタン，アルミ酸化物，酸化金属はすべて銅よりも熱伝導性が小さい。
【００１３】
前記の第２のシリコーングリースは、本発明の高熱伝導性グリースの従来技術として、例えば、トランジスタのような電子部品の放熱用として使用されている。この第２のシリコーングリース５は、例えば、図３に示すようにボソエステルフィルム６の両者に貼付され、電子部品２の基盤３と放熱器４（例えば、ヒートシンク）との間に介在されて使用される。この第２のシリコーングリース５としては多種のものがあるが、市販のものとしては、その伝導率が０．９２Ｗ／ｍＫ，比重２．６０（２５℃），使用温度が−５０℃乃至１５０℃の白色のサーマルグリースや熱伝導率２．８０Ｗ／ｍＫ，比重２．７７（２５℃），使用温度が−５０℃乃至１７０℃の灰色のサーマルグリース等がある。いずれにしても熱伝導率は最高でも２．８０Ｗ／ｍＫであり、銅材の３．９Ｗ／ｍＫに較べて低い。
【００１４】
本発明の高熱伝導性グリースは、市販のシリコーングリース、例えば、前記の第１のシリコーングリースや第２のシリコーングリースに少なくとも銅材よりも熱伝導性の高い超微粒子を混在，混練して製作されるものである。
【００１５】
図１のフローチャートは本発明の高熱伝導性グリースの製造方法を示すものである。即ち、まず、前記のシリコーングリースを準備する（ステップ１００）。次に、銅材よりも熱伝導率の高い超微粒子を前記のシリコーングリースに混在する（ステップ１０１）。なお、超微粒子としては、例えば、ダイヤモンドの５０Å乃至１５０Åのクラスターダイヤモンド及びグラファイトクラスターダイヤモンドの粉末が使用される。ダイヤモンドは熱伝導率が９Ｗ／ｍＫ乃至２０Ｗ／ｍＫであり、銅材の数倍高い熱伝導性を有するものである。このダイヤモンドのような超微粒子を混在しているシリコーングリースを混練する（ステップ１０２）。以上により、グリース状の高熱伝導性グリースが完成する（ステップ１０３）。以上のように、本発明の高熱伝導性グリースは比較的簡単に、かつ安価に製作される。なお、ダイヤモンド粉末は爆発高温高圧法により大量に安定して得られ精度も高く、かつ比較的安価に製造でき、安価に入手することが可能である。以上のようにして製作された本発明の高熱伝導性グリースは、熱伝導率が少なくとも銅材よりも高いものが得られるが、ここでは詳細な説明は省略する。現在使用されている介在物は発熱金属体、例えば、銅，アルミ等より熱伝導が悪く、伝達を疎外する欠点を有している。これに対し本発明は銅，アルミの熱伝導率より４乃至５倍の熱伝導率を持つ。
【００１６】
図２は本発明の高熱伝導性グリース１の使用方法を示す図である。例えば、トランジスタのような電子部品２の放熱に使用する場合には図示のように電子部品２の基盤３とヒートシンクのような放熱器４との間に介設される。前記のように、この高熱伝導性グリース１の熱伝導率は少なくとも放熱器４の有する熱伝導率よりも高いものであり、電子部品２の放熱が従来に較べて極めて効率的に行われる。なお、図２の場合、高熱伝導性グリース１は電子部品２と放熱器４との間に全面にわたって敷設されているが、電子部品２側の形状により、部分的に介設してもよく、かつ高熱伝導シートの如きものとして適用することもできる。また、シートの両面に本発明の高熱伝導性グリース１の塗布も考えられる。これにより、特に、両接触面の安定と僅少な空隙の空気を追い出し気密性を保つものである。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のシリコーングリースに較べて極めて熱伝導率の高い高熱伝導性グリースを製作することができ、ＣＰＵや電子機器等に使用される発熱生体の低熱化が可能となり、品質の安定，信頼性の向上、耐久性の向上等が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高熱伝導性グリースの製造方法を説明するためのフローチャート。
【図２】本発明の高熱伝導性グリースの使用方法の１つを示す模式図。
【図３】従来のシリコーングリースの使用方法の１つを示す模式図。
【符号の説明】
１　高熱伝導性グリース
２　電子部品
３　基盤
４　放熱器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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