(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性を有するシリコーンゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝導材であって、
上記熱伝導フィラーとして、１重量％以上５重量％未満の鱗片状の窒化ホウ素と、金属粒子とを混合して用いたことを特徴とする熱伝導材。
【請求項２】
上記金属粒子が、少なくとも表面に銀，銅，またはアルミニウムの層を有することを特徴とする請求項１記載の熱伝導材。
【請求項３】
プリント基板上に載置された単一または複数の電子部品に出入りする電磁波をシールドする電磁波シールド構造であって、
請求項１または２記載の熱伝導材により構成され、上記電子部品の上面に当接する当接部と、
該当接部を上記プリント基板のアース電極に電気的に接続する接続部と、
を備えたことを特徴とする電磁波シールド構造。
【請求項４】
流動性を有するシリコーンゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝導材であって、
上記熱伝導フィラーとして、５重量％以上の鱗片状の窒化ホウ素と、金属粒子とを混合して用いたことを特徴とする熱伝導材。
【請求項５】
上記金属粒子が、少なくとも表面に銀，銅，またはアルミニウムの層を有することを特徴とする請求項４記載の熱伝導材。
【請求項６】
流動性を有するシリコーンゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形して熱伝導材を製造する熱伝導材の製造方法であって、
上記熱伝導フィラーとして、１重量％以上の鱗片状の窒化ホウ素と、金属粒子とを混合して用いることを特徴とする熱伝導材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品等の発熱体からの放熱を促すため、その発熱体に対して接触するように配置して使用される熱伝導材に関し、詳しくは、上記電子部品に出入りする電磁波をシールド（遮蔽）する機能も備えた熱伝導材と、その熱伝導材を利用した電磁波シールド構造、並びに、上記熱伝導材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコーンゴムやＥＰＤＭ等の母材に熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝導材が考えられている。この種の熱伝導材は、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（以下、単にヒートシンクという）との間に介在させるように配置して使用される。このように熱伝導材を配置した場合、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。このため、この種の熱伝導材は、例えばＣＰＵの高速化等のために不可欠な素材として注目を集めている。
【０００３】
また、ＣＰＵ等の電子部品では、その電子部品に入出力される信号に外部からの電磁波がノイズとして重畳したり、電子部品自身が発生する電磁波が他の信号にノイズとして重畳したりするのを防止する必要もある。そこで、従来より、その電子部品に出入りする電磁波をシールドするために、プリント基板上に載置された単一または複数の電子部品を上方から金属ケースで覆っている。また、この場合、金属ケースとプリント基板との間にコンデンサが形成されて電子部品に悪影響を及ぼさないように、上記金属ケースをプリント基板のアース電極に接続することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように放熱用の部材と電磁波シールド用の部材とを電子部品の周囲に個々に設ける場合、その電子部品周囲の構成が複雑化して製造コストが上昇してしまう。そこで、本発明は、電磁波シールド性と熱伝導性とを兼ね備えた熱伝導材を提供して、電子部品周囲の構成を簡略化することを目的としてなされた。特に、請求項１または２記載の発明は、電磁波シールド性及び熱伝導性と共に良好な導電性を有する熱伝導材の提供を、請求項３記載の発明は、その熱伝導材を利用して電子部品周囲の構成を良好に簡略化することのできる電磁波シールド構造の提供を、請求項４または５記載の発明は、電磁波シールド性及び熱伝導性と共に良好な絶縁性を有する熱伝導材の提供を、請求項６記載の発明は上記各熱伝導材を容易に製造する熱伝導材の製造方法の提供を、それぞれ目的としてなされた。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、流動性を有するシリコーンゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝導材であって、上記熱伝導フィラーとして、１重量％以上５重量％未満の鱗片状の窒化ホウ素と、金属粒子とを混合して用いたことを特徴としている。
【０００６】
本願出願人は、熱伝導フィラーとして金属粒子を用いることによって、得られる熱伝導材に電磁波シールド性を付与することを試みた。この場合、良好な電磁波シールド性は得られたが、金属粒子だけでは充分な熱伝導性が得られなかった。そこで、熱伝導性の良好な鱗片状の窒化ホウ素を金属粒子と混合して熱伝導フィラーとして用いたところ、電磁波シールド性と熱伝導性とを兼ね備えた熱伝導材が得られた。また、この実験において本願出願人は、上記窒化ホウ素の充填量が５重量％未満では熱伝導材が全体として良好な導電性を呈し、上記充填量が５重量％以上となると急に絶縁性を呈することを発見した。
【０００７】
本発明の熱伝導材は、熱伝導フィラーとして、１重量％以上５重量％未満の鱗片状の窒化ホウ素と、金属粒子とを混合して用いているので、電磁波シールド性，熱伝導性，及び導電性のいずれにおいても優れた特性を有する。なお、上記窒化ホウ素の充填量が１重量％未満では充分な熱伝導性が得られない。
【０００８】
従って、本発明の熱伝導材を電子部品の放熱用に使用すれば、その電子部品に対する電磁波シールドも同時に実現することができ、延いては、その電子部品周囲の構成を簡略化することができる。また、本発明の熱伝導材は良好な導電性を有するので、後述のようにアース電極等と導通させて使用した場合、電磁波シールド性を一層向上させることができる。なお、良好な熱伝導性及び導電性を得るための上記窒化ホウ素の望ましい充填量は２重量％以上５重量％未満で、より望ましい範囲は３重量％以上５重量％未満、更に望ましい範囲は３．５重量％以上４．５重量％以下である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加え、上記金属粒子が、少なくとも表面に銀，銅，またはアルミニウムの層を有することを特徴としている。
本発明の金属粒子は、少なくとも表面に銀，銅，またはアルミニウムの層を有しているので、極めて良好な電磁波シールド性が得られる。従って、本発明の熱伝導材では、請求項１記載の発明の効果に加えて、電磁波シールド性を一層向上させることができるといった効果が生じる。なお、本発明の金属粒子には、銀，銅，またはアルミニウムのみによって構成された粒子はもちろんのこと、フェライトやセラミックス等の絶縁性の粒子表面に銀，銅，またはアルミニウムの層を形成したものも含まれる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、プリント基板上に載置された単一または複数の電子部品に出入りする電磁波をシールドする電磁波シールド構造であって、請求項１または２記載の熱伝導材により構成され、上記電子部品の上面に当接する当接部と、該当接部を上記プリント基板のアース電極に電気的に接続する接続部と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
このように構成された本発明では、請求項１または２記載の熱伝導材により構成された当接部が、接続部によってプリント基板のアース電極に電気的に接続される。また、前述のように、当接部を構成する熱伝導材は良好な導電性を有している。このため、当接部の電位はアース電位に安定して保持され、その当接部を構成する上記熱伝導材によって電子部品に出入りする電磁波を極めて良好にシールドすることができる。また、前述のように、当接部を構成する熱伝導材は良好な熱伝導性を有しているので、その当接部を直接または間接的にヒートシンクに接触させれば電子部品が発生する熱を良好に放熱することができる。
【００１３】
従って、本発明では、電子部品が発生する熱の放熱とその電子部品に対する電磁波シールドとを一つの部材によって良好に行うことができ、延いては、電子部品周囲の構成を簡略化して製造コストを低減することができる。
請求項４記載の発明は、流動性を有するシリコーンゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形してなる熱伝導材であって、上記熱伝導フィラーとして、５重量％以上の鱗片状の窒化ホウ素と、金属粒子とを混合して用いたことを特徴としている。
【００１４】
前述のように、鱗片状の窒化ホウ素と金属粒子とを混合して熱伝導フィラーとして用いることにより、電磁波シールド性と熱伝導性とを兼ね備えた熱伝導材が得られる。また、窒化ホウ素の充填量を５重量％以上とすると、その熱伝導材は良好な絶縁性を呈する。本発明の熱伝導材は、熱伝導フィラーとして、５重量％以上の鱗片状の窒化ホウ素と、金属粒子とを混合して用いているので、電磁波シールド性，熱伝導性，及び絶縁性のいずれにおいても優れた特性を有する。
【００１５】
従って、本発明の熱伝導材を電子部品の放熱用に使用すれば、その電子部品に対する電磁波シールドも同時に実現することができ、延いては、その電子部品周囲の構成を簡略化することができる。また、本発明の熱伝導材は良好な絶縁性を有するので、導体から隔離しなければならない電子部品に対しても良好に適用することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の構成に加え、上記金属粒子が、少なくとも表面に銀，銅，またはアルミニウムの層を有することを特徴としている。
本発明の金属粒子は、少なくとも表面に銀，銅，またはアルミニウムの層を有しているので、極めて良好な電磁波シールド性が得られる。従って、本発明の熱伝導材では、請求項４記載の発明の効果に加えて、電磁波シールド性を一層向上させることができるといった効果が生じる。なお、本発明の金属粒子には、銀，銅，またはアルミニウムのみによって構成された粒子はもちろんのこと、フェライトやセラミックス等の絶縁性の粒子表面に銀，銅，またはアルミニウムの層を形成したものも含まれる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、流動性を有するシリコーンゴムに熱伝導フィラーを充填し、混練・成形して熱伝導材を製造する熱伝導材の製造方法であって、上記熱伝導フィラーとして、１重量％以上の鱗片状の窒化ホウ素と、金属粒子とを混合して用いることを特徴としている。
【００１９】
本発明では、熱伝導フィラーとして、１重量％以上の鱗片状の窒化ホウ素と、金属粒子とを混合して用い、流動性を有するシリコーンゴムに充填して混練・成形して熱伝導材を製造しているので、請求項１，２，４，５のいずれかに記載の熱伝導材を容易に製造することができる。従って、電磁波シールド性と熱伝導性とを兼ね備えた熱伝導材を容易に製造することができる。
【００２０】
また、この製造方法では、窒化ホウ素の充填量を５重量％未満とするか５重量％以上とするかによって、得られる熱伝導材を良好な導体としたり（請求項１または２参照）良好な絶縁体としたり（請求項４または５参照）することができる。すなわち、製造工程の大幅な改変を伴うことなく導電性，絶縁性といった全く異なる性質の熱伝導材を製造することができ、その熱伝導材の製造コストを一層良好に低減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態では、以下の製造方法により熱伝導材を製造した。
すなわち、流動性を有する母材，熱伝導フィラー，及びオイルとしての塩素化パラフィンを混合することにより、母材に熱伝導フィラーを充填した。母材としては、熱可塑性のものとしてパラフィン系またはポリエチレン系のゴムまたは樹脂が、熱硬化性のものとしてシリコーン系またはエポキシ系のゴム、その他各種合成ゴムが使用できる。熱伝導フィラーとしては、鱗片状の窒化ホウ素と金属粒子とを混合したものを使用し、その金属粒子としては、銀，銅，またはアルミニウムの粒子、銀でコーティングした銅，アルミニウム，またはガラスの粒子、ニッケルでコーティングした炭化物等、種々のものが使用できる。
【００２２】
上記混合の方法としては、押し出し，２本ロール，ニーダ等の種々の方法を適用することができる。続いて、このように熱伝導フィラーを混練した固形状の母材をシート状に成形し、熱伝導材を得た。この成形の方法としては、カレンダロール，押し出し，プレス等の機械を用いて成形する方法等、種々の方法を適用することができる。
【００２３】
このようにして製造された熱伝導材は、良好な電磁波シールド性を有し、かつ、熱伝導性にも優れていた。これは、熱伝導フィラーとして金属粒子を用いたことによって電磁波シールド性が向上し、更に、良好な熱伝導性を有する鱗片状の窒化ホウ素をその金属粒子に混合して用いたことによって熱伝導性も良好に確保できたものと考えられる。
【００２４】
この原理を図１の模式図を用いて説明すると、上記実施の形態の熱伝導材１は、母材３に、金属粒子５と鱗片状の窒化ホウ素７とを熱伝導フィラーとして混合している。このため、金属粒子５の隙間に窒化ホウ素７が割り込んで積層状につながることによって、良好な熱伝導経路を構成する。もちろん、金属粒子５も熱伝導性を有するが、窒化ホウ素７がこのように配設されることにより熱伝導材１の熱伝導性を一層良好に確保することができる。一方、金属粒子５は図１に示すように熱伝導材１に全体的に分散するので、熱伝導材１を通過しようとする電磁波を良好に遮断（シールド）することができる。
【００２５】
また、窒化ホウ素７の充填量は、熱伝導材１の全体に対して５重量％未満であると熱伝導材１が全体として良好な導電性を呈し、上記充填量が５重量％以上となると急に絶縁性を呈することが分かった。次に、熱伝導材１の配合を種々に変更して製造した場合の特性を実施例を挙げて説明する。
【００２６】
【実施例】
本実施例では、母材３としてはシリコーンゴム（商品名「ＣＹ５２−２７６」：東レダウコーニング製）を使用し、配合を次の表１に示すように種々に変更した。
【００２７】
【表１】
0004463390.tif 000002
【００２８】
但し、ＳＣ２７０Ｓ２０（商品名：東芝バロティーニ製）は、銀をコーティングしたアルミニウムで比重３．１である。また、ＵＨＰ−１（商品名：昭和電工製）は窒化ホウ素で比重２．２７、ＵＨＰ−ＥＸ（商品名：昭和電工製）も窒化ホウ素で比重２．２７である。更に、シールド効果は５００ＭＨｚの電磁波に対して測定した値である。
【００２９】
表１に示すように、熱伝導フィラーとして金属粒子５のみを使用して窒化ホウ素（熱伝粒子）を使用しなかった▲１▼の資料（比較例）では、良好な電磁波シールド性は得られたものの熱伝導性は充分ではなかった。これに対して、金属粒子５と窒化ホウ素７とを混合して熱伝導フィラーとして使用した▲２▼〜▲６▼の資料（実施例）では、電磁波シールド性と熱伝導性とを兼ね備えた熱伝導材１が得られた。また、窒化ホウ素７の充填量を４重量％とした▲２▼及び▲４▼の資料では、熱伝導材１が良好な導電性を呈し、窒化ホウ素７を５重量％以上充填した▲３▼，▲５▼，▲６▼の資料では、熱伝導材１が良好な絶縁性（＞１０6 Ω／ｃｍ2 ）を示した。
【００３０】
そこで、金属粒子５と共に窒化ホウ素７を４重量％充填した▲２▼，▲４▼等の熱伝導材１と、金属粒子５と共に窒化ホウ素７を５重量％以上充填した▲３▼，▲５▼，▲６▼等の熱伝導材１とは、用途に応じて次のように使い分けることができる。なお、充分な熱伝導率（１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上）を得るためには窒化ホウ素７は少なくとも１重量％以上は充填することが必要と推定され、熱伝導性及び導電性を得るための望ましい充填量は２重量％以上５重量％未満で、より望ましい範囲は３重量％以上５重量％未満、更に望ましい範囲は３．５重量％以上４．５重量％以下である。一方、絶縁性を得るための上記充填量の上限は熱伝導材１の成形が可能な限界である。
【００３１】
導電性を有する熱伝導材１の用途としては、例えば図２に示すように、プリント配線基板１０に固定された電子部品１１の上面に▲２▼，▲４▼等の熱伝導材１を載置し、更に、その上に金属部材１３を載置してその両端の接続部１３ａをプリント配線基板１０のアース電極（図示せず）に接続することが考えられる。この場合、熱伝導材１は前述のように良好な導電性を有するので、その熱伝導材１（当接部に相当）の電位は接続部１３ａを介してアース電位に安定して保持される。このため、熱伝導材１によって電子部品１１に出入りする電磁波を極めて良好にシールドすることができる。
【００３２】
また、前述のように熱伝導材１は良好な熱伝導性を有しているので、その熱伝導材１を金属部材１３を介して間接的にヒートシンク（図示せず）に接触させれば（ヒートシンクに直接接触させてもよい）、電子部品１１が発生する熱を良好に放熱することができる。従って、電子部品１１が発生する熱の放熱とその電子部品１１に対する電磁波シールドとを一つの部材によって良好に行うことができ、電子部品１１周囲の構成を簡略化して製造コストを低減することができる。
【００３３】
熱伝導材１が絶縁性であっても、金属粒子５の分散によって比較的良好な電磁波シールドを行うことができる。電子部品１１が導体から隔離しなければならない性質の部品である場合は、熱伝導材１として▲３▼，▲５▼，▲６▼等を使用し、電子部品１１に対する電磁波シールド及び放熱を同時に実行することができる。
【００３４】
また、▲２▼，▲４▼等の導電性の熱伝導材１と▲３▼，▲５▼，▲６▼等の絶縁性の熱伝導材１とを積層して使用してもよい。この場合、絶縁性の熱伝導材１を電子部品１１に当接させれば、導体から隔離する必要のある電子部品１１に対しても電磁波シールド及び放熱を良好に同時に実行することができる。本実施例では、前述のように、製造工程の大幅な改変を伴うことなく導電性，絶縁性といった全く異なる性質の熱伝導材１を製造することができるので、このような場合にも熱伝導材１の製造コストを良好に低減することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、母材としては前述のようにシリコーンゴム以外にも種々のゴム，樹脂等を使用することができる。但し、母材としてシリコーンゴムを使用すると、電子部品等の放熱用に使用した場合にその電子部品等との密着性が極めてよくなり、延いては、放熱性を一層向上させることができる。
【００３６】
また、金属粒子としても前述のように種々のものを使用することができる。但し、ＳＣ２７０Ｓ２０等のように少なくとも表面に銀，銅，またはアルミニウムの層を有するものを金属粒子として使用した場合、極めて良好な電磁波シールド性が得られる。また、鱗片状の窒化ホウ素にも金属コーティングを施してもよく、この場合、一層良好な電磁波シールド性及び導電性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用された熱伝導材の構成を模式的に表す説明図である。
【図２】  その熱伝導材を用いた電磁波シールド構造を表す側面図である。
【符号の説明】
１…熱伝導材      ３…母材      ５…金属粒子      ７…窒化ホウ素
１０…プリント配線基板      １１…電子部品      １３…金属部材
１３ａ…接続部
【図１】
0004463390.tif 000003
【図２】
0004463390.tif 000004