(57)【要約】【課題】非圧縮時には良好な熱伝導率が得られないものの、圧縮して実装される際には良好な熱伝導率が得られるように熱伝導材を構成することで、その熱伝導材を良好に軽量化すること。【解決手段】熱伝導材１は、連続気泡３Ａを有する発泡体として成形されたエラストマ３に、熱伝導フィラー５が充填されて構成されている。熱伝導材１の熱伝導率は、非圧縮時では０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で、一軸方向に２０％圧縮したときの当該一軸方向の熱伝導率が圧縮時が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上となった。熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であると、電子部品の熱対策用に使用するには不十分であるが、熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であると、電子部品の熱対策用に十分使用することができる。【選択図】図１
2012104713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導フィラーが充填され、連続気泡を有する発泡体として成形されたエラストマからなる熱伝導材であって、
非圧縮時の熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で、一軸方向に２０％圧縮したときの当該一軸方向の熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする熱伝導材。
【請求項２】
密度が１ｇ／ｃｃ以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導材。
【請求項３】
上記エラストマがシリコーンによって構成され、
上記熱伝導フィラーとして、水酸化アルミニウムまたはその脱水物を含み、
上記連続気泡が上記熱伝導フィラーとしての水酸化アルミニウムの脱水反応によって形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の熱伝導材。
【請求項４】
上記発泡体の少なくとも片面に、ガラスクロスによって補強された熱伝導シートが積層されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱伝導材。
【請求項５】
上記熱伝導シートの上記発泡体に積層された面とは反対面に、粘着層が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の熱伝導材。
【請求項６】
液状のシリコーンに、熱伝導フィラーとして水酸化アルミニウムを混練し、
該混練物を２５０℃以上の架橋温度で架橋することを特徴とする熱伝導材の製造方法。
【請求項７】
上記水酸化アルミニウムの上記混練物に対する充填量が、３０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であることを特徴とする請求項６に記載の熱伝導材の製造方法。
【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からの放熱、若しくは被冷却部または被加熱部への伝熱を促すため、その発熱源等に対して接触するように配置して使用される熱伝導材及びその製造方法に関する。
【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、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、この種の熱伝導シートは、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、近年、携帯電話，ノートパソコン等の各種機器の軽量化が要請されており、電気自動車の分野では、燃費の向上のために軽量化の要請が特に強くなっている。そこで、この種の熱伝導材の製造過程で、発泡剤をエラストマに混練することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。その場合、熱伝導材をある程度軽量化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１１０２１号公報（段落００５０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来は、非圧縮の状態で熱伝導材の熱伝導率を評価している。一方、この種の熱伝導材は、例えば電子部品とヒートシンクとの間に潰して（圧縮して）挿入される。従来は、圧縮時と非圧縮時とで熱伝導率を変化させるといった思想がなかったので、熱伝導材の軽量化には限界があった。
【０００６】
そこで、本発明は、非圧縮時には良好な熱伝導率が得られないものの、圧縮して実装される際には良好な熱伝導率が得られるように熱伝導材を構成することで、その熱伝導材を良好に軽量化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の熱伝導材は、熱伝導フィラーが充填され、連続気泡を有する発泡体として成形されたエラストマからなる熱伝導材であって、非圧縮時の熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で、一軸方向に２０％圧縮したときの当該一軸方向の熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上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伝導材は、エラストマによって連続気泡を有する発泡体として成形されているので、容易に圧縮して潰すことができ、軽量化が可能である。また、上記エラストマには熱伝導フィラーが充填されており、そのように圧縮することによって、熱伝導フィラー同士が接触または近接して、熱伝導材の上記圧縮方向の熱伝導率が良好に向上する。
【０００９】
そこで、本発明では、非圧縮時の熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）かそれ未満で、一軸方向に２０％圧縮したときの当該一軸方向の熱伝導率が、熱伝導材として良好に利用可能な目安とされる１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）か、それよりも高くなるようにしている。従って、圧縮して実装される際には良好な熱伝導性を有し、しかも、極めて良好に軽量化が可能である。
【００１０】
なお、本発明の熱伝導材は密度が１ｇ／ｃｃ以下であってもよく、その場合、電気自動車等の分野に応用した場合にも軽量化の効果を一層良好に発揮でき、市場のニーズに一層良好に応えることができる。
【００１１】
また、上記エラストマがシリコーンによって構成され、上記熱伝導フィラーとして、水酸化アルミニウムまたはその脱水物を含み、上記連続気泡が上記熱伝導フィラーとしての水酸化アルミニウムの脱水反応によって形成されてもよい。上記エラストマがシリコーンによって構成されている場合、水酸化アルミニウムが脱水反応を起こす２５０℃以上の架橋温度で架橋を行ってもエラストマが分解されない。このため、本発明の熱伝導材は、シリコーンに熱伝導フィラーとしての水酸化アルミニウムを混練し、２５０℃以上の架橋温度で架橋することによって製造することができる。すると、架橋中に水酸化アルミニウムの脱水反応が起こり、分離された水は即座に水蒸気に変わるので、上記シリコーンを連続気泡を有する発泡体として成形することが容易にできる。従って、この場合、本発明の熱伝導材の製造を容易にして、その製造コストを良好に低減することができる。
【００１２】
また、上記発泡体の少なくとも片面に、ガラスクロスによって補強された熱伝導シートが積層されてもよい。この場合、発泡体の片面に積層された熱伝導シートがガラスクロスによって補強されているので、その熱伝導シートに垂直な方向に上記発泡体を圧縮することで、本発明の熱伝導材の取り扱いが一層容易になる。しかも、上記熱伝導シートは熱伝導性を有するので、本発明の熱伝導材の熱伝導性を阻害しない。
【００１３】
また、その場合、上記熱伝導シートの上記発泡体に積層された面とは反対面に、粘着層が設けられてもよい。その場合、粘着層を介して本発明の熱伝導材を電子部品等に直接取り付けることができ、取り扱いが一層容易になる。また、粘着層はある程度の流動性を有するので、本発明の熱伝導材をスライドさせながら実装することも可能となる。
【００１４】
また、本発明の熱伝導材の製造方法は、液状のシリコーンに、熱伝導フィラーとして水酸化アルミニウムを混練し、該混練物を２５０℃以上の架橋温度で架橋することを特徴としている。このように、シリコーンに熱伝導フィラーとしての水酸化アルミニウムを混練し、２５０℃以上の架橋温度で架橋すると、架橋中に水酸化アルミニウムの脱水反応が起こり、分離された水は即座に水蒸気に変わる。このため、上記シリコーンは連続気泡を有する発泡体として成形される。従って、この場合、本発明の熱伝導材の製造を容易にして、その製造コストを良好に低減することができる。
【００１５】
そして、その場合、上記水酸化アルミニウムの上記混練物に対する充填量が、３０ｗｔ％〜８０ｗｔ％であってもよい。この場合、得られた熱伝導材の熱伝導率を、前述のように非圧縮時が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で圧縮時が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が適用された熱伝導材及びその実装例を表す概略断面図である。
【図２】その熱伝導材の他の実装例及びその効果を現す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は、本発明が適用された熱伝導材１の構成を表す概略断面図である。図１（Ａ）に示すように、本実施の形態の熱伝導材１は、連続気泡３Ａを有する発泡体として成形されたエラストマ３に、熱伝導フィラー５が充填されて構成されている。
【００１８】
本実施の形態では、以下の製造方法により熱伝導材１を製造した。すなわち、エラストマ３の一例としての液状シリコーン（例えば、東レ・ダウ製２液性シリコンエラストマー）に、熱伝導フィラー５の一例としての水酸化アルミニウム（例えば、日本軽金属製の平均粒径約１０μｍの市販品）と発泡剤（例えば、アゾビスイソブチロニトリル）とを加えて混練することにより、その液状シリコーンに水酸化アルミニウムを充填した。上記混合の方法としては、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。
【００１９】
続いて、上記混練物をシート状に成形した。この成形の方法としては、コーター，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。この内、コーターを用いて成形する場合、薄いシート（フィルム）の作製が簡単にできる、生産性がよいため大量生産に向いている、シート（フィルム）の厚さ精度が出し易い、といった点で望ましい。その際の架橋は、２５０℃以上（例えば、２６０℃）の架橋温度で施した。
【００２０】
こうして得られた熱伝導材１は、架橋中に水酸化アルミニウムの脱水反応が起こって水蒸気を発生することにより、図１（Ａ）に例示したように連続気泡３Ａを有する発泡体として成形された。また、上記混連物に対する水酸化アルミニウムの充填量を、３０ｗｔ％〜８０ｗｔ％とした場合（例えば、シリコーン１００重量部，発泡剤５重量部，水酸化アルミニウム４２０重量部の配合とした場合）、得られた熱伝導材１の熱伝導率は、非圧縮時では０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で、一軸方向に２０％圧縮したときの当該一軸方向の熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上となった。熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であると、電子部品の熱対策用に使用するには不十分であるが、熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であると、電子部品の熱対策用に十分使用することができる。すなわち、熱伝導材１は、２０％以上圧縮して使用すれば、熱伝導フィラー５同士が接触または近接することで、電子部品の熱対策用に十分使用可能な良好な熱伝導性を呈する。しかも、熱伝導材１は発泡体であるので、密度が１ｇ／ｃｃ以下と極めて良好に軽量化することができた。
【００２１】
図１（Ｂ）は、熱伝導材１の実装例を表す概略断面図である。図１（Ｂ）の実装例では、プリント配線基板１１に実装されたＩＣ等の電子部品１３の表面に、本実施の形態の熱伝導材１を挟んで放熱板１５（例えばフィンを有する金属製ヒートシンク）が積層されている。このようにして熱伝導材１を実装する場合、一般的に、熱伝導材１は上記積層方向に２０％以上圧縮して実装される。このため、本実装例では、電子部品１３で発生した熱を１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率で良好に放熱板１５に伝達し、電子部品１３の過熱を良好に抑制することができる。しかも、熱伝導材１は前述のように軽量であるので、電子部品１３を備えた電子回路、及びその電子回路を備えた電気・電子機器を良好に軽量化することができる。また、このため、熱伝導材１は、電気自動車等の各種機器における特定部位の冷却，加熱の用途等、種々の分野に応用することができる。例えば、本発明の熱伝導材１を使用することによって電気自動車を軽量化することができれば、その燃費を良好に向上させることができる。
【００２２】
また、熱伝導材１は、圧縮された部分だけが良好な熱伝導性を呈する。従って、次のように使用した場合、一層顕著な効果が生じる。すなわち、図２（Ａ）の分解斜視図に示すように、プリント配線基板１１の上に複数（例えば４個）の電子部品１３が間隔を開けて配設された電子回路に対して、プリント配線基板１１と同様の平面形状を有する熱伝導材１と放熱板１５とを順次積層する。
【００２３】
すると、図２（Ｂ）に示すように、熱伝導材１は、電子部品１３に積層された部分が他の部分よりも多く圧縮され、その部分の熱伝導性が向上する。一方、放熱の必要がない上記他の部分では、熱伝導材１は熱伝導率の低い断熱部を構成する。このため、電子部品１３で発生した熱を、矢印Ｈで示すように極めて効率的に放熱板１５へ伝達することができ、その実装作業も極めて容易である。また、このように、圧力が加わった部分だけ熱が伝わるようにするこのとできる機能は、ホットカーペット，温水床暖房等にも応用可能である。
【００２４】
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、上記製造工程において、発泡剤は省略してもよい。また、発泡剤と脱水反応を起こさない熱伝導フィラーとを用いてもよい。熱伝導フィラーとしては、アルミナ，窒化ホウ素，マグネシア，窒化ケイ素，窒化アルミニウム等、種々の熱伝導フィラーを使用することができる。
【００２５】
また、図１（Ｃ）に例示する熱伝導材１００のように、エラストマ３を構成する発泡体の片面に、ガラスクロスによって補強され両面に粘着層（図示省略）が形成された熱伝導シート７を積層してもよい。この場合、熱伝導シート７のエラストマ３側の粘着層により、その熱伝導シート７がエラストマ３に積層固定される。この熱伝導シート７はガラスクロスによって補強されているので、その熱伝導シート７に垂直な方向に熱伝導材１００を圧縮することで、取り扱いが一層容易になる。しかも、熱伝導シート７は熱伝導性を有するので、熱伝導材１００の熱伝導性を阻害しない。
【００２６】
また、この場合、エラストマ３とは反対側の粘着層を介して熱伝導材１００を電子部品１３等に直接取り付けることができ、取り扱いが一層容易になる。また、粘着層はある程度の流動性を有するので、熱伝導材１００を熱伝導シート７と共にスライドさせながら実装することも可能となる。なお、この種の熱伝導シート７としては、熱伝導フィラー（例：アルミナ）を充填した材料をガラスクロスに含浸させた薄型の熱伝導シートを使用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１，１００…熱伝導材      ３…エラストマ        ３Ａ…連続気泡
５…熱伝導フィラー        ７…熱伝導シート      １１…プリント配線基板
１３…電子部品          １５…放熱板
【図１】
2012104713.tif 000003
【図２】
2012104713.tif 000004