(57)【要約】【課題】熱伝導性充填材の添加量を少なくして高熱伝導性と柔軟性を両立させ、低コストの熱伝導性材料材料の製造方法を提供する。【解決手段】非極性の架橋可能な高分子材料に、高い極性を有する熱伝導性充填材を混合分散して組成物を作製し、この組成物を架橋しない条件でいったん加熱処理した後、架橋させる熱伝導材料の製造方法にある。非極性でかつ高温時に低粘度化が起こる高分子材料中に高い極性を有する熱伝導性充填材を配合させると、加熱処理の際に高分子材料の粘度が低下して流動性が高まり、熱伝導性充填材同士の親和力によって、熱伝導性充填材同士の凝集が起ってリンクが形成しやすくなり高い熱伝導性を有する熱伝導材料を得ることができる。しかも熱伝導性充填材を高配合する必要が無く、少量配合でも高配合と同等以上の熱伝導性をもたせることができるため、高熱伝導性に加えて柔軟性を付与することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非極性の架橋可能な高分子材料に、高い極性を有する熱伝導性充填材を混合分散して組成物を作製し、該組成物を架橋しない条件でいったん加熱処理した後、架橋させることを特徴とする熱伝導材料の製造方法。
【請求項２】
非極性の熱可塑性高分子材料に、高い極性を有する熱伝導性充填材を混合分散して組成物を作製し、該組成物が架橋しない条件で加熱処理を行った熱可塑化した後、固化することを特徴とする熱伝導材料の製造方法。
【請求項３】
非極性の架橋可能な高分子材料がイソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、そしてシリコーンゴムから選ばれた少なくとも一種の合成ゴムからなる請求項１記載の熱伝導材料の製造方法。
【請求項４】
高い極性を有する熱伝導性充填材が、組成物中に体積分率で５〜４０体積％配合されている請求項１〜３の何れかに記載の熱伝導材料の製造方法。
【請求項５】
高い極性を有する熱伝導性充填材が酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、そして二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも一種の粉体である請求項１〜４の何れかに記載の熱伝導材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放熱性に優れる熱伝導材料の製造方法に関し、詳しくは加熱処理を行うことによりコンパウンド中で該熱伝導性充填材を凝集させた熱伝導材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューター、デジタルビデオディスク、携帯電話などの電子機器に使用されるＣＰＵやドライバＩＣやメモリーなどのＬＳＩは、集積度の向上と動作の高速化に伴い消費電力が増大すると共にその発熱量も増大し、電子機器の誤動作や電子部品の損傷の一因となっているため、その放熱対策が大きな問題となっている。それに加え、近年、従来セラミックス基板を使用していた部分の樹脂化が進んでいるが、この場合、基板そのものの熱伝導率が低下しており、放熱対策は非常に重要な問題として把握されている。
【０００３】
従来から、電子機器等においては、その使用中に電子部品の温度上昇を抑えるために、黄銅等、熱伝導率の高い金属板を用いたヒートシンクが使用されている。このヒートシンクは、その電子部品が発生する熱を伝導し、その熱を外気との温度差によって表面から放出する。電子部品から発生する熱をヒートシンクに効率よく伝えるために、ヒートシンクを電子部品に密着させる必要があり、熱伝導シートなどを電子部品とヒートシンクとの間にインターフェイスとして用い、電子部品の効率的な熱伝導を行っている。また、樹脂基板へはその基板よりも熱伝導性の高い放熱シートを貼付することで熱対策が為されている。
【０００４】
しかし、近年の電子機器関連部品は高速処理化が進み、発熱量も増大していることから、従来の熱伝導シートでは熱伝導率不足のために、熱対策ができない場合が増えてきている。
【０００５】
そのため、高い熱伝導性を有するダイヤモンドや窒化ホウ素などの熱伝導性充填材を高充填させた熱伝導シート等を用いることが、特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００６】
また、高分子材料と熱伝導性充填材の親和力（分子間力など）が強いと、熱伝導性充填材を効率よく高分子材料中に分散させることが可能であるが、組成物の熱伝導性は充填材の分散が良くなるために悪くなる。これは充填材と充填材間に熱伝導率の低い高分子材料が存在し、熱伝導が妨げられてしまうためである（フォノンの格子振動が減衰）。したがって、一般には熱伝導シートには熱伝導充填材を高分子材料中に大量に配合したり、粒径の異なる充填材を用いて最密充填化を行ない、マトリックス成分をなるべく少なくなるようにした組成物を作製して高熱伝導化を狙っている。（特許文献３）
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３０２１７号公報
【特許文献２】特開２０００−１９５３３７号公報
【特許文献３】特開２０００−１５１１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のように高価な熱伝導性充填材を大量に用いると、コストが高くなってしまうとともに、シートの柔軟性が失われてしまうといった問題があり、熱伝導性充填材の添加量を少なくして高熱伝導性と柔軟性が両立した熱伝導性材料材料を作製することは困難であった。
【０００９】
本発明はこのような問題に対処するものであり、熱伝導性充填材の添加量を少なくして高熱伝導性と柔軟性を両立させ、低コストの熱伝導性材料材料の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願請求項１〜２記載の発明は、非極性の架橋可能な高分子材料に、高い極性を有する熱伝導性充填材を混合分散して組成物を作製し、該組成物を架橋しない条件でいったん加熱処理した後、架橋させる熱伝導材料の製造方法にあり、また非極性の熱可塑性高分子材料に、高い極性を有する熱伝導性充填材を混合分散して組成物を作製し、該組成物が架橋しない条件で加熱処理を行って熱可塑化した後、固化する熱伝導材料の製造方法であり、このように非極性でかつ高温時に低粘度化が起こる高分子材料中に高い極性を有する熱伝導性充填材を配合させると、加熱処理の際に高分子材料の粘度が低下して流動性が高まり、熱伝導性充填材同士の親和力（双極子‐双極子相互作用）によって、熱伝導性充填材同士の凝集が起こりリンクが形成しやすくなって高い熱伝導性を有する熱伝導材料を得ることができる。しかも熱伝導性充填材を高配合する必要が無く、少量配合でも高配合と同等以上の熱伝導性をもたせることができるため、高熱伝導性に加えて柔軟性を付与することができる。
【００１１】
本願請求項３〜５記載の発明は、非極性の架橋可能な高分子材料がイソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、そしてシリコーンゴムから選ばれた少なくとも一種の合成ゴムの場合や、高い極性を有する熱伝導性充填材が組成物中に体積分率で５〜４０体積％配合されている場合や、高い極性を有する熱伝導性充填材が酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、そして二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも一種の粉体である場合を含んでいる。
【発明の効果】
【００１２】
以上ように本願発明は、非極性でなおかつ熱可塑化する架橋可能もしくは熱可塑性高分子材料中に高い極性を有する熱伝導性充填材を配合させると、加熱処理の際に高分子材料の粘度が低下して流動性が高まり、また熱伝導性充填材同士の凝集が起こりやすくなってリンクが形成し、高い熱伝導性を有する熱伝導材料を得ることができ、また熱伝導性充填材を高配合する必要が無く、少量配合でも高配合と同等以上の熱伝導性をもたせることができ、高熱伝導性に加えて柔軟性を付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
加熱処理前の組成物は、密閉式混練機あるいはスクリュー押出機により非極性の架橋可能もしくは熱可塑性の高分子材料に高い極性を有する粒状の熱伝導性充填材を添加して混練してシート状に圧延したものである。この場合、熱伝導性充填材は凝集することなく分散している。そして、加熱処理前の組成物を８０〜１２０℃で１０〜３０分間加熱して熱可塑化させると、高分子材料の粘度が低下して流動性が高まり、高い極性を有する粒状の熱伝導性充填材が凝集してリンクを形成しやすくなって、高い熱伝導性を得ることができる。そして、架橋可能な高分子材料を使用したときには、通常の温度、時間で加熱し架橋させて熱伝導材料を得ることができ、一方熱可塑性の高分子材料を使用した場合には、冷却し固化して熱伝導材料にする。
【００１４】
熱伝導性充填材は組成物中に体積分率で５〜４０体積％配合されているが、５体積％未満になると、熱伝導性充填材の量が少なく、加熱処理しても凝集によってリンクが形成にくくなり熱伝導性が期待できなくなる。一方、４０体積％を越えると、熱伝導性充填材の量が多くなり過ぎて、コスト高になるとともに柔軟性もなくなってくる。
【００１５】
ここで使用する非極性の高分子材料としては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム等の架橋可能な合成ゴム、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。
【００１６】
高い極性を有する熱伝導性充填材は、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも一種の粉体である。上記熱伝導性充填材の平均一次粒径は１〜１００μｍである。
【００１７】
また、その他の配合剤も通常のゴム組成物に用いられているもので、例えば架橋助剤としての酸化亜鉛や加工助剤としてステアリン酸などの脂肪酸、各種可塑剤、粘着付与剤などを任意に用いることが可能である。また架橋系としても、硫黄系架橋、有機過酸化物架橋、金属酸化物架橋、樹脂架橋など各種架橋系を用いることができる。
【００１８】
上記有機過酸化物としては、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアリルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２．５−ジメチル−２．５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキサン−３，１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）ベンゼン、１，１−ジ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等があり、熱分解による１分間の半減期が１５０〜２５０℃のものが好ましい。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例１〜３、比較例１〜２
【００２０】
表１に示したゴム配合物を密閉式混練機にて混練りした後、圧延して厚さ約１ｍｍのシートした。この圧延シートを１００℃に温調したオーブンに３０分間入れて加熱処理することで熱可塑化した。これが完了すると、該シートを温度１６３℃の温調したオーブンに２０分間入れて架橋し、熱伝導シートを作製した。
【００２１】
得られた熱伝導シートの熱伝導率測定は、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置ＴＣ−７０００（真空理工社製）を用いて測定した熱拡散率の値から算出した。また、ショアＡ硬度はＪＩＳ  Ｋ６２５３に準じて測定した。この結果を表１に併記する。
【００２２】
【表１】
2005272648.tif 000002
【００２３】
実施例１と比較例１より、高い極性を有する酸化アルミニウムが配合されたゴム組成物を加熱処理することにより、より高い熱伝導性を有するゴム組成物が得られることが判った。また、実施例１と同様に実施例２と実施例３においても極性フィラーである窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムを配合したコンパウンドも高い熱伝導性を有することが判った。更に、実施例１と比較例２より、非極性の熱伝導性充填材である炭化ケイ素を配合したゴム組成物の場合、充填材自体の熱伝導率は５６W／ｍKと酸化アルミニウム（３６W／ｍK）より大きいにもかかわらず、加熱処理した酸化アルミニウムを配合したゴム組成物よりも低い熱伝導性を示す結果となった。これは充填材が非極性であるため、加熱処理時に充填材の高分子材料中での凝集化がほとんど起こらなかったことを示している。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る放熱性に優れる熱伝導材料は、電子部品が発生する熱を伝導し、その熱を外部へ放出するヒートシンクに使用される。