(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー成分１００重量部に対して、
熱伝導率５〜８０Ｗ/ｍ・Ｋ、体積抵抗率１０10Ω・ｃｍ以上を有する無機フィラー４００〜６００重量部、
熱伝導率１００〜３００Ｗ/ｍ・Ｋ、体積抵抗率１０-3〜１０-6Ω・ｃｍを有する熱伝導性・導電性フィラー３〜３０重量部、及び
テトラポッド状酸化亜鉛ウィスカ２０〜４０重量部を含み、
前記ポリマー成分が、シリコーンゴム、又はアクリルゴムである放熱ゴム組成物。
【請求項２】
前記熱伝導性・導電性フィラーのアスペクト比が２〜１００である請求項１に記載の放熱ゴム組成物。
【請求項３】
前記テトラポッド状酸化亜鉛ウィスカにおける針状部分の平均繊維長が、１０〜２０μｍである請求項１又は２に記載の放熱ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車電装部品、パソコン、携帯電話、家電製品等の電子機器において使用される放熱ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車電装部品等の電子機器は、ＣＰＵやコンデンサ等の発熱部品が実装される電子回路基板と、その外側を取り囲むハウジングとを備えて構成される。放熱ゴム組成物は、電子回路基板とハウジングとの間に挟み込むようにして設けられ、発熱部品から発生する熱をハウジングに伝えてハウジングの外に逃がし、これにより電子機器の温度上昇を防ぐものである。
従来の放熱ゴム組成物は、ベースとなるゴムに対し、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、タルク、シリカなどの熱伝導性フィラーを高比率で配合したものが採用されるに到っている。
例えば以下の特許文献１では、シリコーンゴムに対して耐水性窒化アルミニウムを添加する構成が開示されている。また特許文献２では、シリコーンゴムに炭化ケイ素を添加する構成、及びさらに黒鉛化炭素繊維を添加する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０６９１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１８３４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放熱ゴム組成物には、ハウジングに熱を効率良く伝えるための高熱伝導率と、電子機器に組み込んだ際に電子回路基板や発熱部品にダメージを与えないようにする高弾力性とを備えることに加えて、静電気による絶縁破壊に耐えるための高絶縁破壊電圧を備えることが要求される。
【０００５】
特許文献１における放熱ゴム組成物は、シリコーンゴム１００重量部に対し、耐水性窒化アルミニウム１５０重量部、酸化マグネシウム２５０重量部を配合することにより、２．７８Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を達成している（実施例１参照）。しかしながら、窒化アルミニウムは、熱伝導性フィラーとしては高価な材料であり、これにより、コスト増を招来する虞があった。
【０００６】
特許文献２における放熱ゴム組成物は、シリコーンゴム３６重量部に対し、酸化アルミニウム２３重量部、炭化ケイ素２４重量部、黒鉛化炭素繊維１７重量部を配合することにより、１０．７Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を達成している（表２の実施例５参照）。しかしながら、炭化ケイ素も窒化アルミニウムと同様に高価な熱伝導性フィラーでありコスト増を招く虞があると共に、黒鉛化炭素繊維の導電性が非常に高いことから電気抵抗が小さくなり、通電してしまうと同時に絶縁破壊電圧が著しく低下する虞があった。
【０００７】
本発明の目的は、高熱伝導率、高弾力性、及び高絶縁破壊電圧の放熱ゴムを低コストで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明者は、絶縁性無機フィラーを配合したシリコーンゴムに対し、少量の良導伝性無機フィラーと半導電性のテトラポッド状酸化亜鉛ウィスカとを併用することにより、体積抵抗、絶縁破壊電圧を低下させることなく高熱伝導性を実現することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
本発明の放熱ゴム組成物に係る第１特徴構成は、ポリマー成分１００重量部に対して、熱伝導率５〜８０Ｗ/ｍ・Ｋ、体積抵抗率１０10Ω・ｃｍ以上を有する無機フィラー４００〜６００重量部、熱伝導率１００〜３００Ｗ/ｍ・Ｋ、体積抵抗率１０-3〜１０-6Ω・ｃｍを有する熱伝導性・導電性フィラー３〜３０重量部、及びテトラポッド状酸化亜鉛ウィスカ２０〜４０重量部を含み、前記ポリマー成分が、シリコーンゴム、又はアクリルゴムである点にある。
【００１０】
〔作用及び効果〕
本構成の放熱ゴム組成物は高熱伝導率であるため、電子回路基板の発熱部品から発生する熱を効率良くハウジングに伝えてハウジングの外に逃して電子機器の温度上昇を確実に防ぐことができる。
また、本構成の放熱ゴム組成物は高弾力性であるため、電子機器に組み込んだ際に電子回路基板や発熱部品にダメージを与えることがなく、発熱部品やハウジングに対する高い密着性も確保される。
さらに、本構成の放熱ゴム組成物は高絶縁破壊電圧であるため、電子機器の静電気による絶縁破壊に十分に耐えることができる。
【００１１】
第２特徴構成は、前記熱伝導性・導電性フィラーのアスペクト比が２〜１００である点にある。
【００１２】
〔作用及び効果〕
熱伝導性・導電性フィラーのアスペクト比が２〜１００であることにより、少ない添加量で複数の無機フィラーとの接点を持たせて効率よく熱伝導率を向上させることができると共に、熱伝導性・導電性フィラーの添加量を少なく抑えることができる。
【００１３】
第３特徴構成は、前記テトラポッド状酸化亜鉛ウィスカにおける針状部分の平均繊維長が、１０〜２０μｍである点にある。
【００１４】
〔作用及び効果〕
テトラポッド状酸化亜鉛ウィスカの針状部分の平均繊維長が１０〜２０μｍであることにより、熱伝導性・導電性フィラーと接触しやすくなり、絶縁破壊電圧の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】比較例の材料組成等を示す図である。
【図２】実施例の材料組成等を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の放熱ゴム組成物の実施形態について説明する。
本発明の放熱ゴム組成物は、以下に記載するポリマー成分、無機フィラー、熱伝導性・導電性フィラー、及びテトラポッド状酸化ウィスカを含んで構成される。
【００１７】
（ポリマー成分）
本発明におけるポリマー成分とは、耐熱性とゴム状の弾力性とを有する弾性材料を意味する。使用するポリマー成分としては、０．１〜０．３Ｗ/ｍ・Ｋの熱伝導率、及び１０8〜１０15Ω・ｃｍの体積抵抗率を有するものが望ましい。そのようなポリマー成分としては、例えばシリコーンゴム、アクリルゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００１８】
尚、熱伝導率とは、熱伝導の程度を表す量を示すものであり、熱の流れに垂直な単位面積に毎秒流れる熱量を単位長さの温度差で割った値を意味する。また、体積抵抗率とは、物質の導電性（電気の通し易さ）の尺度となる電気抵抗を、単位体積（１ｃｍ×１ｃｍ×１ｃｍ）当たりで示した値を意味する。
【００１９】
（無機フィラー）
本発明における無機フィラーとは、５〜８０Ｗ/ｍ・Ｋの熱伝導率、及び１０10Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有する無機材料の粉末を意味する。また使用する無機フィラーとしては、１〜５０μｍの平均粒子径を有するものが望ましい。そのような無機フィラーとしては、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ等が挙げられる。
【００２０】
（熱伝導性・導電性フィラー）
本発明における熱伝導性・導電性フィラーとは、１００〜３００Ｗ/ｍ・Ｋの熱伝導率、及び１０-3〜１０-6Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する粉末を意味する。また使用する熱伝導性・導電性フィラーとしては、５〜１００μｍの平均粒子径を有するものが望ましく、さらに２〜１００のアスペクト比を有するものがより望ましい。そのような熱伝導性・導電性フィラーとしては、例えば、アルミニウム、銅、銀、ケイ素等の金属フレークや、鱗状黒鉛等が挙げられる。
【００２１】
（テトラポッド状酸化亜鉛ウィスカ）
本発明におけるテトラポッド状酸化亜鉛ウィスカとは、結晶表面からその外側に向けて針状（テトラポッド状）に成長した酸化亜鉛（ＺｎＯ）の単結晶を意味する。使用するテトラポッド状酸化亜鉛ウィスカとしては、２０〜６０Ｗ/ｍ・Ｋの熱伝導率、１０-1〜１０2Ω・ｃｍの体積抵抗率、及び０．２ｇ/ｃｍ3以下の嵩比重を有するものが望ましく、さらに針状部分の平均繊維長が１０〜２０μｍであるものがより望ましい。
【００２２】
（製造方法）
本発明の放熱ゴム組成物は、上述のポリマー成分１００重量部に対して、無機フィラーを４００〜６００重量部、熱伝導性・導電性フィラーを３〜３０重量部、及びテトラポッド状酸化亜鉛ウィスカを５〜３０重量部の割合で使用し、例えばオープンロールやニーダーミキサ等で混練後、所定の温度条件（例えば１７５℃で１５分間）でプレス加硫することによって製造することができる。尚、本発明の放熱ゴム組成物を製造する際は、必要に応じて、さらに可塑剤や加硫剤などの他の成分を添加して製造しても良い。
【００２３】
このようにして製造された本発明の放熱ゴム組成物は、１．７Ｗ/ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率を有するため、電子回路基板の発熱部品から発生する熱を効率良くハウジングに伝えてハウジングの外に逃がすことができ、その結果、電子機器の温度上昇を確実に防ぐことができる。
【００２４】
また本発明の放熱ゴム組成物は、７ｋＶ/ｍｍ以上の高絶縁破壊電圧を有するため、電子機器の静電気による絶縁破壊に十分に耐えることができる。尚、絶縁破壊電圧とは、絶縁体に電圧をかけて徐々にその電圧を上げていき、電気的な破壊（絶縁体の一部が溶けて穴が空いたり、炭化したりすること）を起こして通電するようになったときの電圧値を言う。絶縁破壊電圧は、１ｍｍ厚の絶縁体に対する電圧値で表される。
【００２５】
さらに本発明の放熱ゴム組成物の硬さは、Ａ９０以下であるため、電子機器に組み込んだ際に電子回路基板や発熱部品にダメージを与えないようにする弾力性と、発熱部品やハウジングに対する高い密着性とが確保される。
【実施例】
【００２６】
図１及び図２に示す材料組成に従って、実施例１〜１０、及び比較例１〜４のそれぞれの放熱ゴム組成物を作製した。尚、各材料として、シリコーンゴム（ウィリアム可塑度：１２０）、アクリルゴム（エチレンアクリルエラストマー  ムーニー粘度：１７．５）、重焼酸化マグネシウムＡ（平均粒子径：５０μｍ  シランカップリング処理）、重焼酸化マグネシウムＢ（平均粒子径：１０μｍ  シランカップリング処理）、重焼酸化マグネシウムＣ（平均粒子径：２μｍ  シランカップリング処理）、テトラポッド状酸化亜鉛ウィスカ（平均繊維長：１０μｍ）、鱗状黒鉛（平均粒子径：１０μｍ、アスペクト比：１０）、アルミニウムフレーク（平均粒子径：１７μｍ、アスペクト比：７５）、可塑剤（ポリエーテルエステル系）、加硫剤ａ（ヘキサメチレンジアミンカルバメート）、加硫剤ｂ（２，５−ジメチル−２，５−ビス（ターシャリーブチルパーオキシ）ヘキサン  ５０％希釈品）、加硫促進剤（ジフェニルグアニジン）を使用した。図１及び図２における各材料の数値はいずれも重量部で示されている。
【００２７】
図１及び図２に示す材料組成に従い、実施例１〜１０、及び比較例１〜４のそれぞれについて材料を秤量し、オープンロールにて均一に分散するまで混練した後、約２ｍｍの分出しシートを作成した。次いで、得られた分出しシートを金型に仕込み、１７５℃で１０分間プレス加硫を行い、プレスシートを作成した。
【００２８】
実施例１〜１０、及び比較例１〜４のそれぞれについて、熱伝導率、絶縁破壊電圧、硬さ、引張強さ、及び切断時伸びを測定した。結果を図１及び図２に示す。
熱伝導率（Ｗ/ｍ・Ｋ）については、京都電子工業株式会社製の迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００を用いて熱線法により測定した。
絶縁破壊電圧（ｋＶ/ｍｍ）については、直径４０ｍｍの電極で厚さ１ｍｍ以下のシートサンプルを挟んで導通するまで徐々に電圧を上げていき、絶縁破壊した際の電圧／厚みを確認した。
硬さについては、ＪＩＳ  Ｋ６２５３−３に基づいて測定した。
引張強さ（ＭＰａ）及び切断時伸び（％）については、ＪＩＳ  Ｋ６２５１に基づいて測定した。
【００２９】
図１に示すように、テトラポッド状酸化亜鉛ウィスカを含まない比較例１、２及び４の熱伝導率は１．８３〜２．１７Ｗ/ｍ・Ｋ、硬さはＡ６８〜Ａ７４であり、高熱伝導率と高弾力性とを備えるものであったが、絶縁破壊電圧については２．６８〜６．４８ｋＶ/ｍｍと低かった。また、テトラポッド状酸化亜鉛ウィスカを含むが熱伝導性・導電性フィラーを含まない比較例３については、絶縁破壊電圧は１０．２ｋＶ/ｍｍ、硬さはＡ６４であって、高熱伝導率と高弾力性とを備えるものであったが、熱伝導率については１．６１Ｗ/ｍ・Ｋと低かった。
【００３０】
一方、図２に示すように、テトラポッド状酸化亜鉛ウィスカを含む本発明の実施例１〜１０の熱伝導率は１．７４〜２．０９Ｗ/ｍ・Ｋ、硬さはＡ６２〜Ａ８９、絶縁破壊電圧は７．１〜１４．４２ｋＶ/ｍｍであり、いずれも高熱伝導率、高弾力性、及び高絶縁破壊電圧を備えるものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る放熱ゴム組成物は、自動車電装部品、パソコン、携帯電話、家電製品等の電子機器に対して適用することができる。
【図１】
0006438701.tif 000002
【図２】
0006438701.tif 000003