(57)【要約】【課題】電子部品等の発熱源が発生した熱を良好に吸収及び伝達することのできる熱対策部材の提供。【解決手段】熱対策部材１は、シリコーンエラストマからなる基材３に、パラフィンワックスパウダー５と、熱伝導フィラー７とが充填されて扁平直方体状に成形され、更に、全周をコート材９によってコーティングされて構成されている。このため、融解したパラフィンの染み出しをコート材９によって良好に抑制でき、電子部品等の発熱源に積層して使用すれば、その発熱源が発生した熱をパラフィンワックスパウダー５によって良好に吸収することができる。しかも基材３には熱伝導フィラー７も充填されているので、上記吸収を一層効率的に行うことができると共に、上記発熱源が発生した熱を放熱器等に伝達することも良好にできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラフィンワックスパウダーと熱伝導フィラーとが充填されたシリコーンエラストマに、コート材によるコーティングを施してなる熱対策部材であって、
上記パラフィンワックスパウダーの粒径が２５０μｍ以下で、
上記熱伝導フィラーの平均粒径が３０μｍ以下であることを特徴とする熱対策部材。
【請求項２】
上記コート材がシリコーンであることを特徴とする請求項１に記載の熱対策部材。
【請求項３】
上記熱伝導フィラーが、水酸化アルミニウム，アルミナ，マグネシア，炭化ケイ素，酸化亜鉛のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の熱対策部材。
【請求項４】
上記パラフィンワックスパウダーが上記シリコーンエラストマ１０重量部に対して１０〜１４重量部充填されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱対策部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の発熱源が発生した熱を吸収及び伝達して、当該発熱源の過熱を抑制する熱対策部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコーン等のエラストマ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、例えばシート状に成形することによって熱伝導シートとして使用され、電気・電子機器の内部において、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、放熱器という）との間に介在させるように配置される。このように熱伝導シートを配置した場合、電子部品等が発生する熱を放熱器側へ良好に逃がすことができる。このため、この種の熱伝導シートは、例えばＣＰＵの長寿命化等のために不可欠な素材として注目を集めている。
【０００３】
一方、携帯電話等の小型機器で、筐体を上記放熱器として使用している場合、発熱源で発生した熱が筐体に伝達されるのを抑制または遅延したいといった要請もある。しかも、このような要請は、携帯電話のように小型で、高性能の電子部品等を内蔵し、かつ、直接手で触れるような電子機器においては一層強くなっている。
【０００４】
そこで、パラフィンを内包した潜熱マイクロカプセルをエラストマに充填したシートを用いて、電子部品等の発熱源で発生した熱が、その電子部品等を内蔵した筐体等に伝達されるのを抑制または遅延することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２３７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、電子部品等の発熱源の過熱を一層良好に抑制するためには、熱を放熱器へ伝達ししつつ、パラフィン等の潜熱によって一層効率的に吸熱を行うことが要請される。そこで、本発明は、電子部品等の発熱源が発生した熱を良好に吸収及び伝達することのできる熱対策部材を提供することを目的としてなされた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達するためになされた本発明は、パラフィンワックスパウダーと熱伝導フィラーとが充填されたシリコーンエラストマに、コート材によるコーティングを施してなる熱対策部材であって、上記パラフィンワックスパウダーの粒径が２５０μｍ以下で、上記熱伝導フィラーの平均粒径が３０μｍ以下であることを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明の熱対策部材は、マイクロカプセルに内包された形態ではなく、パラフィンワックスパウダーといった形態でパラフィンを直接充填されているので、熱伝導フィラーが充填されていることも相まってそのパラフィンに良好に熱が伝わる。しかも、本発明の熱対策部材はコート材によりコーティングされているので、パラフィンワックスパウダーが融解しても、融解したパラフィンの染み出しを抑制することができる。このため、本発明の熱対策部材を電子部品等の発熱源に積層して使用すれば、その発熱源が発生した熱を良好に吸収することができる。しかも、上記シリコーンエラストマには熱伝導フィラーも充填されているので、上記発熱源が発生した熱を放熱器等に伝達することも良好にできる。従って、本発明の熱対策部材を携帯電話等の小型機器に使用した場合、筐体が熱くなり過ぎるのを抑制しつつ電子部品等の過熱も良好に抑制することができる。
【０００９】
なお、本発明において、パラフィンワックスパウダーの粒径が２５０μｍを超えるとシリコーンエラストマからパラフィンワックスパウダーが分離してしまう。また、熱伝導フィラーの平均粒径が３０μｍを超えると、成形が困難になる。これに対して、本発明の熱対策部材では、パラフィンワックスパウダーの粒径が２５０μｍ以下で、かつ、熱伝導フィラーの平均粒径が３０μｍ以下であるので、所望の形状に容易にかつ安定して成形することができる。
【００１０】
なお、上記コート材はシリコーンであってもよい。その場合、コート材が、基材となるエラストマと同様のシリコーン系であるので、両者の親和性がよく、一層安定して成形することができる。
【００１１】
また、上記熱伝導フィラーは、水酸化アルミニウム，アルミナ，マグネシア，炭化ケイ素，酸化亜鉛のいずれかであってもよい。その場合、シリコーンエラストマの熱伝導性を良好に向上させることができ、上記吸熱及び伝熱を一層良好に行うことができる。
【００１２】
また、上記パラフィンワックスパウダーは、上記シリコーンエラストマ１０重量部に対して１０〜１４重量部充填されてもよい。その場合、パラフィンワックスパウダーによる上記吸熱効果が良好に発揮されると共に、成形性も確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用された熱対策部材の構成を表す概略断面図である。
【図２】その熱対策部材の製造方法を表す説明図である。
【図３】その熱対策部材の変形例の構成を表す概略断面図である。
【図４】その変形例の製造方法を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明が適用された熱対策部材１の構成を表す概略断面図である。図１に示すように、本実施の形態の熱対策部材１は、シリコーンエラストマからなる基材３に、パラフィンワックスパウダー５と、熱伝導フィラー７とが充填されて扁平直方体状に成形され、更に、全周をコート材９によってコーティングされて構成されている。
【００１５】
本実施の形態では、以下の製造方法により熱対策部材１を製造した。すなわち、基材３としての液状シリコーンに、パラフィンワックスパウダー５と熱伝導フィラー７とを加えて混練した。混練の方法としては、真空脱泡ミキサー等の機械を用いて混練する方法の他、押し出し，２本ロール，ニーダ，バンバリーミキサー等の種々の方法を適用することができる。この内、ミキサーを使用して混練する場合、作業性が向上する点で望ましい。
【００１６】
次に、このようにパラフィンワックスパウダー５と熱伝導フィラー７とが充填された基材３を、次のようにコータ７０を用いてシート状に成形した。図２（Ａ）は、そのコータ７０の構成を模式的に表す説明図である。ホッパ７１には一対のロール７３，７５が対向配置され、そのホッパ７１には、前述のようにパラフィンワックスパウダー５と熱伝導フィラー７とが充填された基材３が挿入される。また、一方のロール７３の表面には図示省略したドラムに巻回されたセパレータ８１が供給され、他方のロール７５の表面には図示省略した他のドラムに巻回されたセパレータ８３が供給される。このため、基材３は、セパレータ８１，８３に挟まれた状態でロール７３，７５の間に挿入され、定格の厚さのシート状に成形される。
【００１７】
このようにしてシート状に成形された基材３は、図２（Ｂ）に例示するように定格の平面形状（例えば正方形）にカッティングされる。カッティング後の基材３は、図２（Ｃ）に例示するようにコート材９で満たされた容器に溝漬けすることにより、全周をコート材９でコーティングされ、加硫によって硬化されて熱対策部材１となる。なお、コート材９としては、例えば、基材３の原料となる液状シリコーンを使用することができる。
【００１８】
次に、このような熱対策部材１を、表１に示すように種々の配合で作成し、その物性を調査した。なお、表１に示す数値は、いずれも重量部である。また、表１において、液状シリコーンとしては、東レ・ダウ製の２液性シリコーンエラストマで２５℃における粘度が１０００ｍＰａ・Ｓのものを、パラフィンワックスパウダーＡとしては日本精蝋製の最大粒径約２５０μｍのものを、パラフィンワックスパウダーＢとしては日本精蝋製の平均粒径９００μｍのものを、蓄熱材含有マイクロカプセルとしては三菱製紙製の平均粒径５０μｍのものを、熱伝導フィラーＡとしては日本軽金属製の水酸化アルミニウムで平均粒径１０μｍのものを、熱伝導フィラーＢとしては日本軽金属製の水酸化アルミニウムで平均粒径３０μｍのものを、熱伝導フィラーＣとしては日本軽金属製の水酸化アルミニウムで平均粒径５５μｍのものを、それぞれ使用した。
【００１９】
また、物性の評価は、蓄熱性については、電子機器に使用される既存の熱対策部材（５０Ｊ／ｇ）以上の溶融熱量（潜熱による吸熱量）が得られたものを○、それ未満のものを×とした。熱伝導性については、冷媒にも使われる水（０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ））以上の熱伝導率が得られたものを○、それ未満のものを×とした。流動性については、コータ７０による量産性を考慮して、上記混練後の基材３を傾けたときに基材３が流れるものを○、流れないものを×とした。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１に示すように、熱伝導フィラー７を全く充填していない比較例１，２，４，６では、十分な熱伝導性が得られなかった。また、パラフィンワックスパウダー５の代わりに蓄熱材含有マイクロカプセルを使用した比較例５，６では、マイクロカプセルを含むフィラーの充填性が悪かったため流動性が不十分で、成形が困難であった。更に、平均粒径が５５μｍと比較的大粒径の熱伝導フィラーＣを用いた比較例３でも、流動性が悪く、成形が困難であった。また、表１には表れていないが、平均粒径が９００μｍと比較的大粒径のパラフィンワックスパウダーＢを使用した比較例４では、一部にパラフィンワックスパウダーＢの分離が見られた。
【００２２】
これに対して、粒径２５０μｍ以下のパラフィンワックスパウダーＡを、液状シリコーン１０重量部に対して１０〜１４重量部使用し、平均粒径３０μｍ以下の熱伝導フィラーＡまたはＢを使用した実施例１〜３では、いずれも良好な蓄熱性及び熱伝導性が得られ、流動性も良好で成形も容易であった。なお、熱伝導フィラー７としては、平均粒径３０μｍ以下であれば、上記水酸化アルミニウムの代わりにアルミナ，マグネシア，炭化ケイ素，酸化亜鉛等を用いても同様の物性を呈するものと推測される。
【００２３】
また、表２は、コート材９によるコーティングの効果を検証した実験結果である。実験では、コート材９によるコーティングを施した実施例１の熱対策部材１と、そのコーティングを省略したものとで行った。１０ｍｍ角のサンプルを各３つ作成し、上下から用紙で挟み、１３０℃の環境下で１．５Ｎ／ｃｍ2 の荷重をかけながら３０分放置した後の重量変化を測定した結果が表２である。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
表２に示すように、コート材９によるコーティングによって、融解したパラフィンの染み出しを良好に抑制できることが分かった。このため、本実施の形態の熱対策部材１を電子部品等の発熱源に積層して使用すれば、その発熱源が発生した熱をパラフィンワックスパウダー５によって良好に吸収することができる。しかも基材３には熱伝導フィラー７も充填されているので、上記吸収を一層効率的に行うことができると共に、上記発熱源が発生した熱を放熱器等に伝達することも良好にできる。従って、熱対策部材１を携帯電話等の小型機器に使用した場合、筐体が熱くなり過ぎるのを抑制しつつ電子部品等の過熱も良好に抑制することができる。また、基材３は前述のように良好な流動性を有するので、本実施の形態の熱対策部材１は、所望の形状に容易にかつ安定して成形することができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態に何ら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、図３（Ａ）に示す熱対策部材２１のように、コート材９によるコーティングは、扁平方向の片面を除いた５面に施してもよい。この場合、露出した基材３のタック性を利用して電子部品に被着することも可能となり、基材３が露出した面を上にすれば融解したパラフィンの染み出しが良好に抑制できる。また、コータ７０による成形時に一方の面を上にしたまま長時間放置してパラフィンワックスパウダー５を一方の面に偏らせれば、そのパラフィンワックスパウダー５が少ない側の基材３の面を上記のように露出させることでパラフィンの染み出しを抑制することもできる。
【００２７】
また、図３（Ｂ），（Ｃ）に示す熱対策部材２１，３１のように、基材３の上記露出した面に、ＰＥＴ等からなるシート成形品２２または３２（フィルムであってもよい）を積層してもよい。その場合、熱対策部材２１のように、シート成形品２２の外周端面がコート材９によってコーティングされていてもよく、熱対策部材３１のようにシート成形品３２の外周端面が露出していてもよい。このような熱対策部材２１，３１は、次のようにして製造することができる。
【００２８】
図４（Ａ）は、熱対策部材１１の製造方法を表す説明図である。この場合、図２（Ｂ）のカッティング工程の後に、コータ７０のホッパ７１にはコート材９が挿入される。そして、そのコート材９の液面に上方から当接するセパレータ８１の表面に、上記カッティング後の基材３が間隔を開けて被着される。すると、その基材３がセパレータ８１と共にロール７３，７５の間を通過する際に、セパレータ８１に被着された面以外の５面がコート材９によってコーティングされる。硬化後に、上記のようにコーティングされた基材３をセパレータ８１から剥離することで、熱対策部材１１が得られる。
【００２９】
また、セパレータ８１には、電子部品等への実装直前まで熱対策部材１１を被着したままにしておいてもよい。更に、セパレータ８１の代わりに、シート成形品３２となるシート材を使用し、そのシート材を上記コーティングされた基材３の外周に沿って切断すれば、熱対策部材３１が得られる。
【００３０】
また更に、熱対策部材１１は、図４（Ｂ）に示すように、金型を用いて製造することもできる。図４（Ｂ）に示すように、扁平直方体状の凹部９１Ａを有する金型９１の当該凹部９１Ａにコート材９を挿入し、凹部９１Ａに隙間を空けて嵌合する凸部９３Ａを有する金型９３の当該凸部９３Ａを凹部９１Ａに嵌合させると、凹部９１Ａの内壁面に沿った形状にコート材９が成形される。続いて、そのコート材９の凹部にパラフィンワックスパウダー５と熱伝導フィラー７とが充填された基材３を挿入し、平板状の金型９５によって押圧すると、基材３がコート材９の凹部全体に広がって熱対策部材１１が得られる。
【００３１】
また、金型９５で押圧する際、コート材９の凹部に嵌り込む大きさのシート成形品２２を基材３の上に載せておくと、熱対策部材２１が得られる。更に、図４（Ｃ）に示すように、金型９５で押圧する際、その金型９５の下面（金型９１との対向面）にシート成形品３２を貼着しておき、押圧して硬化させた後にコート材９の外周からはみ出したシート成形品３２を切除すれば、熱対策部材３１が得られる。なお、シート成形品２２，３２として、表面が絶縁処理された金属やグラファイトシートを使用すれば、熱を熱対策部材２１，３１の全体に拡散させて、一層効率的に上記熱の伝達及び吸収を行うことができる。
【００３２】
また、コート材９はシリコーンでなくてもよく、基材３のシリコーンと親和性のあるものであれば種々の樹脂が使用できる。但し、上記実施の形態では、コート材９が基材３となるエラストマと同様のシリコーン系であるので、両者の親和性がよく、一層安定して成形することができる。更に、コート材９には熱伝導フィラーを混合しておいてもよく、その場合、上記熱の伝達及び吸収を一層効率的に行うことができる。
【符号の説明】
【００３３】
１，１１，２１，３１…熱対策部材        ３…基材
５…パラフィンワックスパウダー          ７…熱伝導フィラー
９…コート材                            ２２，３２…シート成形品
７０…コータ                            ７１…ホッパ
７３，７５…ロール                      ８１，８３…セパレータ
９１，９３，９５…金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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