(57)【要約】【課題】熱をより早く吸熱するための適度な熱伝導率、静電気が蓄積しないための適度な導電性、凹凸のある実装部品に貼着できる適度な柔軟性、実装部品に貼着し、かつ容易に剥離できる適度な密着性、を有する半導電性熱伝導材の提供。【解決手段】（ａ）シリコーンゲル３５〜６５容量％、（ｂ）黒鉛７〜２０容量％、及び（ｃ）アルミナ１５〜５８容量％を含有する半導電性熱伝導材であって、（ｂ）黒鉛の（ａ）シリコーンゲルに対する容量比が０．２〜０．３であることを特徴とする、好ましくは、体積抵抗が１０６〜１０８Ωｃｍ、熱伝導率が１．５〜２．３Ｗ／ｍ・Ｋである半導電性熱伝導材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）シリコーンゲル３５〜６５容量％、（ｂ）黒鉛７〜２０容量％、及び（ｃ）アルミナ１５〜５８容量％を含有する半導電性熱伝導材であって、（ｂ）黒鉛の（ａ）シリコーンゲルに対する容量比が０．２〜０．３であることを特徴とする半導電性熱伝導材。
【請求項２】
体積抵抗が１０６〜１０８Ωｃｍ、熱伝導率が１．５〜２．３Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とする請求項１に記載の半導電性熱伝導材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導電性熱伝導材に関し、特に、柔軟性及び密着性に優れ、また熱伝導性と適度な導電性を有する半導電性熱伝導材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコーンを含め、ポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、天然ゴム等に代表されるような材料に導電性フィラー等を充填し、混練・成形した導電性エラストマーは、ゴム接点や静電、除電、電磁波シールド、各種導電ロール材料等に広く使用され、例えば、高温で処理された黒鉛状カーボンブラックを含有するシリコーンゴム組成物からなる半導電性組成物（例えば、特許文献１参照。）等が開発され、さらに、シリコーンゴム、ポリオレフィン系エラストマー等に熱伝導フィラーを充填し、混練・成形した熱伝導性エラストマーのシート等は、電気・電子装置の内部において、例えば、発熱源となる電子部品と、放熱板や筐体パネル等といったヒートシンクとなる部品との間に介在させるように配置して使用され、電子部品等が発生する熱をヒートシンク側へ良好に逃がすことができるものとして用いられてきているが、電子部品の表面に発生した静電気により誤動作の発生が問題となり、静電気除去効果も求められるようになっている。そのような問題を解決するものとして、例えば、母材にフェライトと気相成長炭素繊維系熱伝導フィラーとを充填した熱伝導シート（例えば、特許文献２参照。）が開発されている。
【０００３】
一方、近年の電子機器の小型化、高性能化の一層の進展により、電子部品である実装部品の小型化や、それらを基板に実装する実装装置、実装方法の技術進歩は著しく、基板に実装部品をハンダ付けする技術における、リフローハンダ付け方法においては、無鉛ハンダの使用が行われてきている。この無鉛ハンダは、従来のハンダよりも溶融点が高温であり、従来の規格のままの実装部品をその温度にさらすと実装部品にダメージを与える危険性が生じてきているため、吸熱材が用いられる（例えば、特許文献３参照。）が、この場合も静電気による実装部品の破損問題がある。このような問題を解決するものとして、シリコーンゴムを主成分とし、針状亜鉛粉末や導電性酸化亜鉛粉末を含有させた導電性シリコーンゴム組成物（例えば、特許文献４〜５参照。）が開発されている。
しかしながら、いずれの技術も満足のいく性能を有さず、特に、吸熱材として実装部品への貼着、剥離を手作業で行い、繰り返して使用できる半導電性の熱伝導材は得られていなかった。
【特許文献１】特開２００２−３０９０９０号公報
【特許文献２】特開２００４−４７９６５号公報
【特許文献３】特開２００３−１８８５２２号公報
【特許文献４】特開２００３−５９３４０号公報
【特許文献５】特開２００３−１１３３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記問題点等に鑑み、（１）熱をより早く吸熱するための適度な熱伝導率、（２）静電気が蓄積しないための適度な導電性、（３）凹凸のある実装部品に貼着できる適度な柔軟性、（４）実装部品に貼着し、かつ容易に剥離できる適度な密着性、を有する半導電性熱伝導材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意研究の結果、シリコーンゲルに黒鉛、アルミナを特定量配合することにより、適度な熱伝導率、適度な導電性、適度な柔軟性、及び適度な密着性を有する半導電性熱伝導材が得られることを見出し本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、（ａ）シリコーンゲル３５〜６５容量％、（ｂ）黒鉛７〜２０容量％、及び（ｃ）アルミナ１５〜５８容量％を含有する半導電性熱伝導材であって、（ｂ）黒鉛の（ａ）シリコーンゲルに対する容量比が０．２〜０．３であることを特徴とする半導電性熱伝導材が提供される。
【０００７】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、体積抵抗が１０６〜１０８Ωｃｍ、熱伝導率が１．５〜２．３Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とする半導電性熱伝導材が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導電性熱伝導材は、適度な熱伝導率、適度な導電性、適度な柔軟性、及び適度な密着性を有し、半導電領域で安定した体積抵抗を持ち、あらゆる半導電性が求められる用途について広範囲に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の半導電性熱伝導材は、（ａ）シリコーンゲル、（ｂ）黒鉛、及び（ｃ）アルミナを含有する複合材である。以下にその構成成分、製造、性能等について詳細に説明する。
【００１０】
１．半導電性熱伝導材の構成成分
（ａ）シリコーンゲル
本発明の半導電性熱伝導材に用いる（ａ）シリコーンゲルは、黒鉛、アルミナのバインダーとしての機能を果たし、かつ成形品に密着性を付与し、さらに、半導電性熱伝導材の温度依存性を少なくして−２０〜１５０℃の広い温度範囲での使用を可能にする機能を有する。（ａ）シリコーンゲルとしては、従来から知られ、市販されている種々のシリコーン材料として一般的に使用されているものを適宜選択して用いることができる。よって、加熱硬化型あるいは常温硬化型のもの、硬化機構が縮合型あるいは付加型のものなど、いずれも用いることができる。また、珪素原子に結合する基も特に限定されるものではなく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基のほか、これらの基の水素原子が部分的に他の原子又は結合基で置換されたものを挙げることができる。
【００１１】
本発明で用いるシリコーンゲルは、硬化後におけるＪＩＳ  Ｋ２２０７−１９８０（５０ｇ荷重）の針入度が５〜２００であることが好ましく、この程度の柔らかさのシリコーンゲルを用いると、成形体として用いるときの密着性で有利となる。
【００１２】
シリコーンゲルの配合量は、半導電性熱伝導材全体の３５〜６５容量％であり、好ましくは４０〜５０容量％である。シリコーンゲルの配合量が３５容量％未満では、シート状に成形することが困難となり、６５容量％を超えると熱伝導性、導電性が得られない。
【００１３】
（ｂ）黒鉛
本発明の半導電性熱伝導材に用いる（ｂ）黒鉛は、主に導電材としての機能を果たし、さらに、低摩擦材としての機能を果たし、アルミナ等のフィラーの高充填時のフィラー間の摩擦抵抗の低減に寄与し、高充填化に効果的な役割を果たす。
本発明で用いることのできる黒鉛としては、一般公知の黒鉛で、シリコーンゲルの硬化阻害を起こさなければ、特に制限無く使用できる。例えば、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛などの天然黒鉛、コークス、タール、ピッチなどを高温で黒鉛化処理した人造黒鉛が挙げられる。
黒鉛の平均粒径は、１〜３０μｍが好ましく、より好ましくは１５〜２５μｍである。平均粒径が１μｍ未満では取り扱いが困難となり、３０μｍを超えると半導電性熱伝導材としての平滑性が劣り好ましくない。
【００１４】
黒鉛の配合量は、半導電性熱伝導材全体の７〜２０容量％であり、好ましくは９〜１２容量％である。黒鉛の量が７容量％未満では導電性が得られず、２０容量％を超えると半導電性熱伝導材としての導電性が良すぎコストアップとなる。
また、黒鉛の量は、（ａ）シリコーゲルに対する容量比として０．２〜０．３である必要がある。黒鉛の量をこの範囲にすることで、半導電性熱伝導材の帯電防止に必要な体積抵抗を得るに当たり、柔軟性を任意に設定することができる。
【００１５】
（ｃ）アルミナ
本発明の半導電性熱伝導材に用いる（ｃ）アルミナは、主に熱伝導材としての機能を果たし、一般公知のアルミナであれば、特に制限無く使用できる。
使用するアルミナの形状は、特に制限はないが、球形のものが好ましく、擬似的な球形であっても良い。また、アルミナの粒径は、高充填ができる二山分布が好ましく、特に１〜５μｍ近辺の粒径を有するアルミナと１５〜２５μｍ近辺の粒径を有する２極化設計されたアルミナが好ましい。
アルミナの配合量は、半導電性熱伝導材全体の１５〜５８容量％であり、好ましくは３８〜５０容量％である。アルミナの量が１５容量％未満では熱伝導性が得られず、５８容量％を超えるとシート状に成形することが困難となる。
【００１６】
（ｄ）その他の成分
本発明の半導電性熱伝導材には、本発明の目的を損なわない範囲の種類及び量の他の成分を配合することができる。このような他の成分としては、触媒、硬化遅延剤、硬化促進剤、着色剤等を挙げることができる。
【００１７】
２．半導電性熱伝導材
本発明の半導電性熱伝導材は、前述のように、シリコーンゲルに黒鉛、アルミナを高充填した混合物から得られる。通常のシリコーンゴムに黒鉛、アルミナ等の無機フィラーを高充填すると粘度が高くなりロ−ル混練、バンバリ−混練、ニ−ダ−混練が困難である。仮に混練を行なってもコンパウンドの粘度が高く、圧縮成形では均一な厚さに成形することが容易に出来ないが、シリコーンゲルを用いると高充填を行ってもケミカルミキサーで混練が容易になり、通常のシート成形機でも均一な厚さにシート成形ができるようになる。
【００１８】
本発明の半導電性熱伝導材は、上記成分の組成からなるので、比重としては、１．７〜２．６、熱伝導率として、１．５〜２．３Ｗ／ｍ・Ｋ、体積抵抗として、１０６〜１０８Ωｍ、硬度（針入度）として、３５〜７０の特性を有し、半導電性、熱伝導性に優れ、温度依存性が少なく、かつ柔らかく、密着強度に優れ、高抵抗高絶縁特性を有す。
ここで、熱伝導率はＪＩＳ  Ｒ２６１８に準拠して求める値であり、体積抵抗はＪＩＳ  Ｋ６２４９に準拠して求める値であり、針入度はＪＩＳ  Ｋ  ２２０７−１９８０に準拠して求める値である。
【００１９】
したがって、本発明の半導電性熱伝導材は、半導電領域で安定した体積抵抗を持ち、静電、除電、電磁波シールド、ゴムパッキンやオイルシール、ゴム接点や事務機用ロール等のあらゆる半導電性が求められる種々の用途について広範囲に使用できる。特に、融点の高い無鉛ハンダを用いるリフローハンダ付け方法により部品を実装する際、高温下でのＩＣ等の実装部品の破損を防止するための吸熱材として好適に用いることができる。
【実施例】
【００２０】
本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例の物性値の測定法を下記に示す。
（１）体積抵抗：三菱化学株式会社製Ｈｉｒｅｓｔａ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）を用い、ＪＩＳ  Ｋ  ６２４９に準拠して測定した。
（２）熱伝導率：ＱＴＭ−５００（京都電子工業株式会社製）を用いＪＩＳ  Ｒ  ２６１８に準拠した熱線法で求めた。
（３）針入度：ＪＩＳ  Ｋ  ２２０７−１９８０に準拠して求めた。
【００２１】
（実施例１）
針入度が１４５のシリコーンゲル（ＳＩＧ４０００（商品名）：信越化学工業（株）製）４０容量％、純度９９．７％、平均粒径２０μｍの黒鉛（ＳＧＯ２０（商品名）：（株）エスイーシー製）９．５容量％、及び平均粒径１５μｍ、２μｍと２０μｍにピークを持つ擬似球形アルミナ（ＡＳ−４０（商品名）：昭和電工（株）製）５０．５容量％を混合し、真空脱泡の後、空気を巻き込まないようガラス板間に流し込み、７０℃で６０分間加熱プレス成形して、厚さが１ｍｍの表面が平滑な成形体を得た。この成形体の評価結果を表１に示す。
【００２２】
（実施例２〜３、比較例１〜３）
シリコーンゲル、黒鉛、アルミナの量を表１に示すように変更する以外は実施例１と同様にして成形体を得た。成形体の評価結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2005298773.tif 000002
【００２４】
表１から明らかなように、本発明の半導電性熱伝導材は、適度な熱伝導率、適度な導電性、適度な柔軟性、及び適度な密着性を有していた（実施例１〜３）。一方、（ｂ）／（ａ）が小さすぎる組成では、体積抵抗が大き過ぎ（比較例１）、（ｂ）／（ａ）が大きすぎる組成では、体積抵抗が小さ過ぎ（比較例２）、（ａ）シリコーンゲルの配合量が著しく多く、（ｂ）／（ａ）が小さ過ぎる組成では、熱伝導率の低下と体積抵抗が大き過ぎるようになり（比較例３）、いずれも半導電性熱導電材となり得なかった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の半導電性熱伝導材は、半導電領域で安定した体積抵抗を持ち、静電、除電、電磁波シールド、ゴムパッキンやオイルシール、ゴム接点や事務機用ロール等の用途について使用でき、特に、融点の高い無鉛ハンダを用いるリフローハンダ付け方法により部品を実装する際、高温下でのＩＣ等の実装部品の破損を防止するための吸熱材として好適に用いることができる。