JP2000095896A

JP2000095896A - 樹脂添加用粉末、それを用いた樹脂組成物と放熱スペーサ

Info

Publication number: JP2000095896A
Application number: JP10269622A
Authority: JP
Inventors: Suzuya Yamada; 鈴弥山田; Shigeo Hiyama; 茂雄桧山; Masahiro Ibukiyama; 正浩伊吹山
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】熱伝導性と柔軟性との両特性に優れ、放熱スペ
ーサ等に用いて好適な樹脂組成物を提供する。【解決手段】平均粒子径（Ｄ₅₀）が５〜５０μｍであ
り、任意の粒子の径をＤ _xとしたときＤ_x／Ｄ₅₀値の０．
１以下が７〜１７体積％、０．２以下が９〜２２体積
％、０．５以下が１５〜２９体積％、０．８以下が３０
〜４０体積％、１．２以下が６２〜７０体積％、１．５
以下が７３〜８０体積％、２．０以下が８４〜９０体積
％の粒度分布を有する金属又は無機質粉末を用いた樹脂
組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂に添加して混
練時の粘度が低い、特定の粒度分布を有する樹脂添加用
粉末に関する。また、本発明は、前記粉末を樹脂に添加
することにより得られる、熱伝導率が高く、しかも柔軟
性に優れる樹脂組成物に関し、更に、電子機器に組み込
んだときに発熱性電子部品の放熱を促進し、該発熱性電
子部品の負荷を小さくすることのできる放熱スペーサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】トランジスタ、サイリスタ等の発熱性の
電子、電気部品を電気回路として搭載することに関し
て、電子機器の高密度化のために、或いは放熱フィン等
を取り付けるスペースがないとき、電子機器が密閉され
ていて放熱フィンからの放熱が困難なとき等の場合に
は、前記発熱性電子部品から発生した熱を電子機器のケ
ース等に直接伝熱する方式が採られている。

【０００３】前記伝熱方式においては、発熱性電子部品
とケースとの間のスペースを埋めるだけの厚みを有す
る、高柔軟性の放熱スペーサが用いられる。また、ＩＣ
化やＬＳＩ化された発熱性電子部品がプリント基板に実
装されている場合においても、プリント基板と放熱フィ
ンとの間に高柔軟性スペーサが用いられる。前記放熱ス
ペーサとしては、各種の金属又は無機質の粉末を充填し
たシリコーン樹脂が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、シリコーン樹
脂に金属又は無機質の粉末の充填を行う場合、シリコー
ン樹脂との混練時における粘度が高いこと、また得られ
る樹脂組成物が充分に熱伝導率が改善されない、或いは
柔軟性が悪いという問題がある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、特定の粒度分布の粉末を樹脂、特にシリコーン
樹脂に充填することにより、樹脂との混練時における粘
度が低く、また、高熱伝導性で、しかも柔軟性に優れ、
放熱スペーサに用いて好適な樹脂組成物を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、平均粒子径
（Ｄ₅₀）が５〜５０μｍの金属又は無機質の粉末であ
り、該粉末を構成する任意の粒子の径をＤ_xとしたとき
のＤ_x／Ｄ₅₀値について、０．１以下が７〜１７体積
％、０．２以下が９〜２２体積％、０．５以下が１５〜
２９体積％、０．８以下が３０〜４０体積％、１．２以
下が６２〜７０体積％、１．５以下が７３〜８０体積
％、２．０以下が８４〜９０体積％の粒度分布を有する
ことを特徴とする樹脂添加用粉末である。

【０００７】本発明は、平均粒子径（Ｄ₅₀）が５〜５０
μｍの金属又は無機質粉末であり、該粉末を構成する任
意の粒子の径をＤ_xとしたときのＤ_x／Ｄ₅₀値について、
０．１以下が７〜１７体積％、０．２以下が９〜２２体
積％、０．５以下が１５〜２９体積％、０．８以下が３
０〜４０体積％、１．２以下が６２〜７０体積％、１．
５以下が７３〜８０体積％、２．０以下が８４〜９０体
積％の粒度分布を有する粉末を樹脂に含有してなること
を特徴とする樹脂組成物である。

【０００８】本発明は、金属又は無機質の粉末を構成す
る個々の粒子が球状粒子からなることを特徴とする前記
の樹脂組成物であり、金属又は無機質の粉末を構成する
個々の粒子が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する物
質からなることを特徴とする前記の樹脂組成物であり、
好ましくは、無機質の粉末を構成する個々の粒子がアル
ミナからなることを特徴とする前記の樹脂組成物であ
る。又、本発明は、樹脂がシリコーン樹脂であることを
特徴とする前記の樹脂組成物である。

【０００９】本発明は、シリコーン樹脂と金属又は無機
質の粉末とからなる樹脂組成物であって、熱伝導率が１
Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、しかもアスカーＣ硬度が２．０以下
であることを特徴とする樹脂組成物である。加えて、本
発明は、前記の樹脂組成物からなることを特徴とする放
熱スペーサである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明らは、樹脂との混練時にお
ける粘度が低く、また、高熱伝導性で、しかも柔軟性に
優れ、放熱スペーサに用いて好適な樹脂組成物をえるこ
とを目的に、樹脂に添加する粉末についていろいろ実験
的に検討した結果、特定の粒度分布を有する粉末を用い
ることで、前記課題が解決されるという知見を得て、本
発明に至ったものである。

【００１１】本発明の粉末は、平均粒子径（Ｄ₅₀）が５
〜５０μｍの粉末であり、しかも該粉末を構成する任意
の粒子の径をＤ_xとしたときのＤ_x／Ｄ₅₀値について、
０．１以下が７〜１７体積％、０．２以下が９〜２２体
積％、０．５以下が１５〜２９体積％、０．８以下が３
０〜４０体積％、１．２以下が６２〜７０体積％、１．
５以下が７３〜８０体積％、２．０以下が８４〜９０体
積％の粒度分布であることを本質とする。上記以外の粒
度分布を有する粉末では、本発明の目的を達し得ない。
尚、本発明での平均粒子径と粒度分布はいずれも通常の
粒度測定器、例えばマイクロトラックを用いて測定され
る。また、本発明では、本発明の目的の一つである高熱
伝導性の樹脂組成物を得る目的から、金属又は無機質で
あれば良い。

【００１２】前記金属又は無機質の粉末の平均粒子径に
ついては、５μｍ未満では樹脂との混練時の粘度が上昇
することがあること、また、５０μｍより大きくなると
粉末を添加した樹脂の柔軟性が悪化することがあるから
である。前記範囲の中では１０〜３０μｍがより好まし
い範囲である。

【００１３】前記金属又は無機質の粉末を構成する粒子
の形状については、樹脂との混練時の粘度を下げ、粉末
を添加した樹脂組成物の高い柔軟性を得る為に、球状粒
子であることが好ましい。

【００１４】前記粉末の例としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、青銅、黄銅等の金属粉、Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，Ｚｎ
Ｏ₂，ＴｉＯ₂等の無機質が使用できるが、熱伝導率が２
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるものが好ましく、更に好ましく
は球状のＡｌ₂Ｏ₃が挙げられる。

【００１５】本発明の粉末は、シリコーン樹脂、エポキ
シ樹脂、アクリル樹脂等の樹脂に適用することで、樹脂
との混練時の粘度を低下させることができ、前記樹脂の
熱伝導性を極めて高くすることができる。特に、電子部
品の放熱部材に用いられるシリコーン樹脂、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂等の熱伝導性を高めるという特徴を有
する。

【００１６】とりわけ、前記樹脂がシリコーン樹脂の場
合には、前記効果と共に、耐熱性に富むとともに高柔軟
性の樹脂組成物が得られるので、高温用途で用いられる
電気機器周辺の放熱材料として有用である。

【００１７】また、シリコーン樹脂と前記粉末との配合
量については、樹脂組成物中の粉末量が１０〜７５体積
％が好ましく、２０〜６５体積％が一層好ましい範囲で
ある。１０体積％未満ではシリコーン樹脂の熱伝導率が
充分には改善されないことがあるし、また、７５体積％
を超えると前記粉末とシリコーン樹脂との密着性が低下
して、樹脂組成物が変形を受けた際に形状が保てなくな
ったり、熱伝導率が低下したりすることがある。

【００１８】前記の本発明の粉末とシリコーン樹脂とか
らなる樹脂組成物は、高熱伝導性でしかも柔軟性に富む
という特徴を有する、具体的には、熱伝導率が１Ｗ／ｍ
・Ｋ以上であり、しかもアスカーＣ硬度が２以下であ
る。このため、前記樹脂組成物を用いた放熱スペーサ
は、発熱性電子部品とケースとの間の接続を行う際、発
熱性電子部品と放熱スペーサとケースとがいずれも十分
に面接触させることができ、その結果、発熱性電子部品
から発生する熱を容易にケースに放出することができる
という特徴を有するし、また、ＩＣ化やＬＳＩ化された
発熱性電子部品が実装されているプリント基板と放熱フ
ィンとの間の接続等に用いた場合においても、充分な放
熱効果を得ることができる。

【００１９】尚、アスカーＣ硬度とは、ＳＲＩＳ（日本
ゴム協会規格）０１０１に準拠したスプリング式硬さ試
験機によって測定した硬度である。

【００２０】

【実施例】以下、実施例、比較例を基に、本発明を更に
詳細に説明する。〔実施例１〜３〕平均粒子径１９μｍ（住友化学社製
「ＡＡ１８」）、３μｍ（住友化学社製「ＡＡ２」）、
０．７μｍ（住友化学社製「ＡＡ０５」）の３種類の球
状のＡｌ₂Ｏ₃を混合することにより、本発明の粒度分布
範囲の粒度分布を有する３種のＡｌ₂Ｏ₃粉末を調製し
た。平均粒子径及び粒度分布はマイクロトラックにて測
定した。

【００２１】室温にて、シリコーンゲルとして二成分型
液状シリコーン（東レダウコーニング社製、商品名「Ｓ
Ｅ１８８５」）をＡ液：Ｂ液の混合比を１：１（体積
比）とし、前記Ａｌ₂Ｏ₃をＡｌ₂Ｏ₃添加シリコーン樹脂
組成物全量中の５０体積％になる様に添加し、混合を行
ってスラリーを調整し、真空脱泡した後、Ｂ型粘度計に
て測定を行った（スラリー温度３０℃）。

【００２２】次に、ステンレス製型の空隙内に前記スラ
リーを充填し、１５０℃で１時間加熱して、シリコーン
樹脂組成物を固化させ、型より取り外し、更に１５０℃
で２２時間加熱して、放熱スペーサを作製した。放熱ス
ペーサは、ステンレス製型の空隙をかえることにより、
硬度測定用に１２．５ｍｍ厚さのもの、及び熱伝導率測
定用に１ｍｍ厚さのものを作製した。

【００２３】上記で得られた放熱スペーサに関して、ア
スカーＣ硬度（測定圧：１０００ｇ）と熱伝導率（定常
法）を測定した。この結果を、スラリー粘度とともに表
１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】〔比較例１〜３〕実施例１〜３で用いた球
状のＡｌ₂Ｏ₃を本発明の粒度分布範囲にはいらない粒度
分布を有する様に調製したこと以外は、実施例１〜３と
同じ操作をして、放熱スペーサを作製し、評価した。こ
の結果を表１に示した。

【００２６】〔比較例４、５〕市販の２種類のＡｌ₂Ｏ₃
粉（昭和電工社製「ＡＳ１０」、「ＡＳ５０」）を用い
たこと以外は、実施例１〜３と同じ操作で、放熱スペー
サを作製し、評価した。この結果を表１に示した。

【００２７】

【発明の効果】本発明の、特定の粒度分布を有する粉末
は、樹脂に添加し、これを混練する際に粘度を低下させ
ることができ、又、得られる樹脂組成物の熱伝導率及び
柔軟性を大幅に改善することができる。

【００２８】本発明の樹脂組成物は、粘度が極めて低く
作業性に富み、高熱伝導率で、しかも高柔軟性であると
いう特徴を有する。

【００２９】本発明の放熱スペーサは、前記樹脂組成物
の特徴を反映して、高熱伝導率でしかも高柔軟性である
という特徴を有していて、発熱性電子部品周辺の放熱を
助長でき、産業上極めて有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4J002 AA001 BG041 CD001 CP031 DA066 DC006 DE006 DE096 DE106 DE136 DE146 FA086 FD206 GQ00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒子径（Ｄ₅₀）が５〜５０μｍの金属
又は無機質の粉末であり、該粉末を構成する任意の粒子
の径をＤ_xとしたときのＤ_x／Ｄ₅₀値について、０．１以
下が７〜１７体積％、０．２以下が９〜２２体積％、
０．５以下が１５〜２９体積％、０．８以下が３０〜４
０体積％、１．２以下が６２〜７０体積％、１．５以下
が７３〜８０体積％、２．０以下が８４〜９０体積％の
粒度分布を有することを特徴とする樹脂添加用粉末。
【請求項２】平均粒子径（Ｄ₅₀）が５〜５０μｍの金属
又は無機質粉末であり、該粉末を構成する任意の粒子の
径をＤ_xとしたときのＤ_x／Ｄ₅₀値について、０．１以下
が７〜１７体積％、０．２以下が９〜２２体積％、０．
５以下が１５〜２９体積％、０．８以下が３０〜４０体
積％、１．２以下が６２〜７０体積％、１．５以下が７
３〜８０体積％、２．０以下が８４〜９０体積％の粒度
分布を有する粉末を樹脂に含有してなることを特徴とす
る樹脂組成物。
【請求項３】金属又は無機質の粉末を構成する個々の粒
子が、球状粒子からなることを特徴とする請求項２記載
の樹脂組成物。
【請求項４】金属又は無機質の粉末を構成する個々の粒
子が、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する物質から
なることを特徴とする請求項３記載の樹脂組成物。
【請求項５】無機質の粉末を構成する個々の粒子がアル
ミナからなることを特徴とする請求項４記載の樹脂組成
物。
【請求項６】樹脂がシリコーン樹脂であることを特徴と
する請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５記載の
樹脂組成物。
【請求項７】シリコーン樹脂と金属又は無機質の粉末と
からなる樹脂組成物であって、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ
以上で、しかもアスカーＣ硬度が２．０以下であること
を特徴とする樹脂組成物。
【請求項８】請求項７記載の樹脂組成物からなることを
特徴とする放熱スペーサ。