JP4796704B2 - 押出可能な架橋済グリース状放熱材を充填・封入した容器の製法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出可能な架橋済グリース状放熱材、これを充填・封入した容器、その容器の製法、及びこれらを利用した放熱方法に関する。さらに詳しくは、本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材は、グリース、ペースト、粘土等のように、チューブやシリンジ等の容器に入れることができるため、チューブを手で握ったり、シリンジのピストンをエアーの力で押す程度の弱い力で押し出すことが可能であり、押し出し後は、力を加え任意の形状にかたちづくることができ、たとえ傾斜状態のような軽微な負荷を加えた状態で保持しておいても、そのまま放置しておくかぎり形状をそのままに保つことができる性質（自己保形性）を持ち、架橋済みであるため経時変化が少なく、従来のものとは違った新しいタイプの放熱材を提供することができる。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品は、近年、電子機器の高性能化、小型化、軽量化、ホータブル化、省スペース化により、使用中に発生する熱量は益々増大し、かつ熱が逃げるための空間は益々減少しており、熱の効率的な除去方法は電子機器の進歩発展のために重要なテーマとなっている。
熱の効率的な除去方法としては、各種方法があるが、ヒートシンク（熱吸収放散装置）を用いる方法は、構造が簡単なこと、無騒音、無電源であること、コスト的に有利であることなどから多用されている。ヒートシンクは、放熱をよくするために、材料として熱伝導性がよく、軽量でコストの安いアルミニウム、アルミニウム合金や、特殊用途にはチタン、チタン合金、銅、銅合金、銀、金等が使用されているが、導電性もよいので、発熱源の、パーソナルコンピーター、マイクロプロセッサ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等の電子機器内の、ＬＳＩ、ＣＰＵ、パワートランジスター、ダイオード、サイリスタ、基板、一般電源等と直接に接続して取り付けると、電子部品が故障するので、熱伝導性と絶縁性の両方の性質を持つシート、塗料、コンパウンド等の使用が必要となる。
またヒートシンクを取り付けるだけでは、発熱源とヒートシンク間に微小な凹凸があると、存在する空気層が断熱層として作用し熱伝導性が悪くなるため、上記シート、塗料、コンパウンド等は形状追随性の良い材料で構成されていることが必要であり、これによって、熱をヒートシンクへ効率的に伝えることが可能となる。
【０００３】
かかる素材としては、熱伝導性材料として、亜鉛華、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、カーボン、ダイヤモンド等を採用し、絶縁性材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が提案されたが、これらの全ての樹脂に共通に起こるものではないが、下記の様な問題点がある。
例えば、ある樹脂群ではヒートシンクの使用時の温度は８０℃以上の高温になるので、ヒートシンクが熱膨張をおこし、また使用停止時には収縮するので、この熱膨張および収縮を吸収できず、電子部品に歪みを生ぜさせたり、破損を生ぜさせたりする。また他の樹脂群では熱伝導性材料の充填性が悪く、多量に充填すると、つくられた熱伝導性シートが硬くなり、ヒートシンクの膨張、収縮を緩和・吸収する能力はなくなり、これの対策として熱伝導性材料の充填量を少量にすると熱伝導性が悪くなり、初期の目的を達成することが出来ない。さらに他の樹脂群では、燃焼しやすかったり、加工性が悪かったり、廃棄後に焼却するとき有毒物質を発生させたり、価格が高い等の問題点があった。
【０００４】
上記の樹脂と同じように、シリコーン系の樹脂、ゴム、オイルが熱伝導性組成物のマトリックスとして提案され、各種製品が開発され、最近では上記した樹脂を置き換えて、市場をほぼ独占するまでに至っている。
この理由は、シリコーンポリマーは、電気絶縁性、難燃性、耐寒性、耐熱性、耐油性、耐水性、応力・衝撃吸収緩和性、密着性、接着性、防振性、高強度性、架橋方法の多様性、分子量の増減による流動性の変更可能性等の優れた性質があり、これらの多様な性質の中から必要な性質のみを選択し利用できるからである。
シリコーン系の樹脂（レジンと呼称されることもある。）、ゴム、オイル等と亜鉛華、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、カーボン、ダイヤモンド等の熱伝導性材料から選択され化合物を組合わせた代表的な製品としては、シリコーンオイルを使用した熱伝導性シリコーンオイルコンパウンド（熱伝導性シリコーングリースコンパウンドと呼称されることもある。）、シリコーンゲルを使用した熱伝導性シリコーンゲルシート、架橋シリコーンゴムを利用した熱伝導性シリコーンゴム組成物等である。（上記において、コンパウンドは組成物と呼称されることもあるが、同義語である。）
【０００５】
しかしながら、熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドは、シリコーンオイルの粘度が低く、シリコーンオイルと熱伝導性材料との親和性が悪く両者を混合しただけのものであるから、使用中に、シリコーンオイルが分離したり、熱伝導性シリコーンオイルコンパウンド自体が垂れ下がったり、周囲に拡散・移動したりし、熱伝導性が悪くなるし、また熱伝導性材料をシリコーンオイル中に高配合出来ないので、熱伝導性のよいシリコーンオイルコンパウンドを製造することはできない問題点がある。しかしながら、熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドは、熱伝導性材料とシリコーンオイルを混合して簡単につくれるし、チューブやシリンジ（注射器のような、あらかじめシリンダー中に満たした移動相を一定速度で動くピストンまたは羽根車によって吐出させる機器）に収納し、人の手で簡単に押し出せ、塗布する対象体が、小さかったり、凹凸のある面であったり、薄い塗布膜であったり、充填する隙間がせまかったりしても周辺の形状に追随できる利便性があり、対象物との密着性がよいので熱伝導性がよく、熱膨張・熱収縮による発熱体への応力による破損は起こさず、ヒートシンクからの圧力を緩和するので発熱体を破損することも少なく、少量の使用でも対応できるので、一定の需要量及び利用分野を確保している。
【０００６】
一方、シリコーンゴムを利用した熱伝導性シリコーンゴム組成物は、熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドのように、組成物をそのままで、発熱体とヒートシンクの間に充填したり、塗布して使用することはなく、熱伝導性シリコーンゴム組成物をカレンダーロール間を何度も通し、加熱混練し一定の厚さのシートとし、加熱架橋して架橋シートとする（ミラブル型）。そして、大面積の架橋シートを、発熱体とヒートシンクの間の空間に過不足なく充実できる寸法に切断して、小面積の特定形状のシートとして使用する。
【０００７】
しかしながら、上記のような架橋熱伝導性シートは、ショアー硬度が９０以上と硬いため、形状追随性が熱伝導性シリコーンオイルコンバウンド程良くはなく、発熱体（電子部品）に熱伝導効率をよくするために密着押圧すると、発熱体が破損する問題があった。シリコーンゴムの他の架橋方法としては、縮合反応による室温硬化型（ＲＴＶ）や、ヒドロシリル化反応による付加架橋型による架橋熱伝導性シートも発熱体が破損するほどではないが、ほぼ同様な問題がある。
【０００８】
それでも、シリコーンゴムを利用した熱伝導性シリコーンゴム組成物（シート）は、耐熱性、高い熱伝導性、高生産性、低コスト、高速装着性、優れた機械的特性、応力・衝撃吸収緩和性、架橋密度の自由な調整による柔軟性のコントロール等により、かなり大きなマーケットを確保している。
【０００９】
こうした状況の下で、先に特開２０００−６３６７０号公報で、シリコーンゴムに金属シリコンを配合してなる熱伝導性シリコーンゴム組成物について提案したが、未だ十分に需要者の要請に応えたものとはいえず、しかも、この中では、該組成物から熱伝導性シリコーンゲルシートを作った実施例が記載されているが、熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドとの関係、それを代替えして新しい需要分野を創造できる可能性については、記載も示唆もされていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した従来の問題点に鑑み、従来の熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドの利点をそのまま残し、欠点であるシリコーンオイル及び／又はコンパウンドの液垂れ現象や周囲への滲み現象、シリコーンオイルの熱伝導性充填剤の低ローディング性（配合量を多くできないこと）によりコンパウンドの熱伝導性を高められないこと、シリンジ中でのシリコーンオイルと熱伝導性充填剤との相分離によるコンパウンドの熱伝導性不均一化（コンパウンドの部分ごとに、シリコーンオイルと熱伝導性充填剤との配合比が相分離により異なるようになるために起こる。）、発熱体（電子部品やモータ等）の温度上昇によるコンパウンドの物性変化等を改善しながら、さらには、従来の熱伝導性シリコーンゴム組成物や熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドでは、使用形態はシートに代表される成形品または塗布のみであったが、本発明ではグリース、ペースト、粘土等のように、チューブやシリンジ等の容器に入れることができるため（他の実施形態としては、シリコーンゲルの原料中に熱伝導性充填剤を分散後に、容器へ移した後、容器ごと加熱させてもよい。）、チューブを手で握ったり、シリンジのピストンをエアーの力で押す程度の弱い力で押し出すことが可能であり、押し出し後は、力を加え任意の形状にかたちづくることができ、それを適用した機器内で拡散現象（滲み現象）は起こらずたとえ傾斜状態のような軽微な負荷を加えた状態で保持しておいても、そのまま放置しておくかぎり形状をそのままに保つことができる性質（自己保形性）を持ち、架橋済みであるため経時変化が少なく、従来にない全く新しいタイプの使用方法が適用できる放熱材、それを充填・封入してなる容器、その製造方法およびこれら容器を用いた放熱方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、シリコーンゲルをつくるための原料中に熱伝導性充填剤を分散させ、加熱させて得た押出可能な架橋済グリース状放熱材は、架橋物であるから流動しないと思われていたが、意外にもシリンジのピストン等による程度の弱い力で流動し、かつ特定の形状に加工でき、たとえ傾斜状態のような軽微な負荷を加えた状態で保持しておいても、その成形物は自然に放置している限りそのままの形状を保つ性質（自己保形性）をもつことを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、押出可能な架橋済グリース状放熱材が充填、封入されてなる容器の製造方法であって、該架橋済グリース状放熱材は、稠度が５０〜１００（ＪＩＳＫ２２２０ １／４コーン）である架橋シリコーンゲル（Ａ）中に、架橋シリコーンゲル（Ａ）１００重量部に対して５〜５００重量部の熱伝導性充填剤（Ｂ）を分散してなり、流動性でありながらも自己保形性をもち、架橋シリコーンゲル（Ａ）中に熱伝導性充填剤（Ｂ）を分散させるに際し、架橋シリコーンゲル（Ａ）の原料物質と熱伝導性充填剤（Ｂ）を混合して得られた混合液を容器に充填、封入した後、容器全体を加熱させて該容器中のシリコーンゲルを架橋させることを特徴とする容器の製造方法が提供される。
【００１４】
さらに、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、熱伝導性充填剤（Ｂ）が、フェライト、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物であることを特徴とする容器の製造方法が提供される。
【００１６】
また、本発明の第３の発明によれば、第１又は２の発明において、上記容器の形状が、シリンジ又はチューブであることを特徴とする容器の製造方法が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２１】
１．架橋シリコーンゲル（Ａ）
本発明では、稠度が５０〜１００（ＪＩＳ Ｋ２２２０ １／４コーン）の架橋シリコーンゲルが、押出可能な架橋済グリース状放熱材のマトリックスとして使用される。架橋シリコーンゲル自体は、公知の化学物質であるが、本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材として使用するものは、シリンジやチューブ等から押し出せる程度に流動性があること、熱伝導性充填剤を大量に配合しても可塑性や自己保形性があること、低分子量のシリコーン化合物を含有しないこと、アルケニル基の残存量がすくないこと、ケイ素に直接結合した水素基の残存量が少ないこと等の条件を満たす特定の架橋シリコーンゲルが特に望ましい。
架橋シリコーンゲルの稠度は、ＪＩＳ Ｋ２２２０ １／４コーンで測定した場合５０〜１００の範囲のものが望ましい。稠度が１００以上あると、自己保形性がなくなり、塗布した場合の周囲への滲み・拡散現象がおこり、稠度が５０未満であると、流動性が悪くなり望ましくない。
【００２２】
本発明で用いられる架橋シリコーンゲルの製法は、特に限定されないが、通常は、後述するオルガノハイドロジエンポリシロキサンとアルケニルポリシロキサンとを原料とし、両者を触媒の存在下でハイドロシリル化反応（付加反応）させることにより得られる。
すなわち、本発明においてシリコーンゲルの原料物質とは、多くの場合、オルガノハイドロジエンポリシロキサンとアルケニルポリシロキサンを指す。
原料の１つとして用いられるオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、下記の一般式（１）で表されるものが好ましい。
【００２３】
【化１】

【００２４】
式中、Ｒ^１は同一又は異種の置換もしくは非置換の１価の炭化水素基を表し、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４はＲ^１または−Ｈを表し、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４の少なくとも２つは−Ｈを表し、ｘ及びｙは各単位の数を示す整数であり、各単位はブロックあるいはランダムに配置されており、ランダムが好ましく、ｘは０以上の整数であるが１０〜３０がこのましく、ｙは０以上の整数であるが１〜１０が好ましい。ｘ＋ｙは５〜３００の整数であるが、３０〜２００が好ましい。
また、ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．１の範囲がこのましく、この範囲をこえると架橋点が多くなり、本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材は得られない。
Ｒ^１の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ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、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、あるいはこれらの水素原子が部分的に塩素原子、フッ素原子などで置換されたハロゲン化炭化水素などが挙げられる。
【００２５】
ケイ素原子に直接結合した水素（Ｓｉ−Ｈ）は、ケイ素原子に直接または間接的に結合したアルケニル基と付加反応（ハイドロシリル反応）を行うために必要であり、オルガノハイドロジェンポリシロキサン分子中にすくなくとも２個必要であり、ケイ素原子に直接結合した水素の数が少ないと架橋点の数が少なすぎ、シリコーンゲルを形成することができず、シリコーンオイルの性質と変わらなくなりのぞましくなく、ケイ素原子に直接結合した水素の数が多すぎると架橋点の数が多過ぎシリコーンゴムの性質とかわらなくなり好ましくない。
勿論、オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のＳｉ−Ｈ基の数は、アルケニルポリシロキサン中のアルケニル基の数と相対的に望ましい比率があり、Ｓｉ−Ｈ基／アルケニル基の比が０．８５〜１．２５となる量にて含有すること、特に０．９〜１．１の範囲が本発明では好ましい。この数値範囲では、残存するアルケニル基が少なくなり高温に曝される電子機器内で酸化劣化がすくなくなり、残存するＳｉ−Ｈ基の数も少なくなり、水素発生による熱伝導率の低下も少なくなる。
【００２６】
また、本発明の架橋シリコーンゲルを製造する際に用いられるもう１つの原料であるアルケニルポリシロキサンは、下記の一般式（２）で表されるものが好ましい。
【００２７】
【化２】

【００２８】
式中、Ｒ^１は同一又は異種の置換もしくは非置換の１価の炭化水素基を表し、Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ^７はＲ^１またはアルケニル基を表し、Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ^７の少なくとも２つはアルケニル基を表し、ｓ及びｔは各単位の数を示す整数であり、各単位はブロックあるいはランダムに配置されており、ランダムが好ましく、ｓは０以上の整数を表し、ｔは０以上の整数を表し、ｓ＋ｔは１０〜６００の整数であり、かつｔ／（ｓ＋ｔ）≦０．１ある。また、ｔ／（ｓ＋ｔ）≦０．１の範囲がこのましく、この範囲をこえると架橋点が多くなり、本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材は得られない。
Ｒ^１の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ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、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、あるいはこれらの水素原子が部分的に塩素原子、フッ素原子などで置換されたハロゲン化炭化水素などが挙げられる。
【００２９】
ケイ素原子に直接または間接的に結合したアルケニル基（ビニル基、アリル基等）は、ケイ素原子に直接結合した水素（Ｓｉ−Ｈ）と付加反応（ハイドロシリル反応）を行うために必要であり、アルケニルポリシロキサン分子中にすくなくとも２個必要であり、アルケニル基の数が少ないと架橋点の数が少なすぎ、シリコーンゲルを形成することができず、シリコーンオイルの性質と変わらなくなりのぞましくなく、アルケニル基の数が多すぎると架橋点の数が多過ぎシリコーンゴムの性質とかわらなくなり好ましくない。
勿論、アルケニルポリシロキサン中のアルケニル基の数は、オルガノハイドロジエン中のケイ素原子に直接結合した水素（Ｓｉ−Ｈ）の数と相対的に望ましい比率があり、Ｓｉ−Ｈ基／アルケニル基の比が０．８５〜１．２５となる量にて含有すること、特に０．９〜１．１の範囲が本発明では好ましいことは、上記した理由と同じである。
ｓ＋ｔの数は、架橋点の間の距離を決定し、数が少ないと架橋点が多くなり、望ましくなく、ｓ＋ｔの数が多すぎると、架橋点の数が少なくなりこのましくなく、分子量も大きくなりすぎ、シリンジから吐出することができずこのましくない。
【００３０】
本発明において、一般式（１）で表されるハイドロジェンポリシロキサンは、珪素原子に直結した−Ｈ（水素基）を有しており、一般式（２）で表されているアルケニルポリシロキサンは、炭素−炭素二重結合を有しているので、炭素−炭素二重結合と−Ｈ（水素基）が付加反応をおこすが、これをハイドロシリル化反応という。
【００３１】
上記ハイドロシリル化反応は、公知の技術を用いて行うことができる。すなわち、この反応は、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系、ジオキサン、ＴＨＦ等のエーテル系、脂肪族炭化水素系、塩素化炭化水素系の有機溶剤中または無溶媒で行われる。また、反応温度は通常５０〜１５０℃であり、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコールより得られる錯体、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体、白金−リン錯体等の触媒を用い反応させることができる。
触媒の使用量は、アルケニルポリシロキサンに対して、白金原子として通常１〜５００ｐｐｍであり、硬化性および硬化後の製品の物理的特性を考慮して、３〜２５０ｐｐｍが好ましい。
【００３２】
２．熱伝導性充填剤（Ｂ）
本発明において熱伝導性充填剤は、発熱体から発生する熱を放熱体まで伝導する機能を果たすものであれば、特に限定されない。代表的なものとしては、例えば、フェライト、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、亜鉛華、酸化亜鉛等の酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の窒化物、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイル、純鉄、珪藻土、炭酸カルシウム、タルク、クレー、ベンガラ、雲母等が挙げられる。これらの中でも、フェライト、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等が好ましく用いられる。また絶縁性の多少の低下を気にしなければ、カーボンや金属粉（銅粉やアルミ粉等）さえも使うことができる。これらの熱伝導性充填剤は、必要に応じて、一種用いることもできるし、複数種用いることもできる。
【００３３】
熱伝導性充填剤の平均粒径は、０．１〜１００μｍの範囲、好ましくしくは０．５〜５０μｍの範囲である。平均粒径が、０．１μｍ以下のものは製造が困難であり、粒子同士が凝集し、マトリックス中に均一に分散させることがむつかしく、平均粒径が大きいものは、配合量当たりの熱伝導効率が悪く好ましくない。
熱伝導性充填剤は、平均粒径の大きい粉体（５〜５０μｍ）と、平均粒径の小さい粉体（０．１〜５μｍ）とを最密充填理論分布曲線に従う比率で組み合わせて使用することが好ましく、これにより充填効率が向上して低粘度化及び高熱伝導化が可能となり望ましい。
【００３４】
熱伝導性充填剤は、シリコーンゲルとの親和性、流動性、分散性を高めるために、表面をシランカップリング剤で処理することが望ましい。シランカップリング剤の例としては、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニル・トリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドアミノプロピルトリエトキシシラン等を挙げることができる。シランカップリング剤の使用量は、熱伝導性充填剤に対して０．１〜１０重量％、好ましくは０．５〜５重量％である。
【００３５】
熱伝導性充填剤（Ｂ）の添加量は、架橋シリコーンゲル（Ａ）１００重量部に対して５〜５００重量部である。熱伝導性充填剤（Ｂ）の添加量が５重量部未満であると、本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材の熱伝導率が悪くなり好ましくなく、５００重量部を超えると本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材の流動性がなくなり、シリンジ等から押出すことができず望ましくない。
【００３６】
３．押出可能な架橋済グリース状放熱材
本発明において押出可能な架橋済グリース状放熱材とは、架橋シリコーンゲル中に、熱伝導性充填剤を分散させたものであるから、架橋シリコーンゲルをマトリックスとしていることを表すために「架橋済」という用語を採用した。一方、「押出可能な」という用語は、本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材では、これを充填・封入したシリンジ等の容器から該放熱材を押出し、発熱体（電子部品やモータ等）と放熱体（ヒートシンク等）の間の空間の形状が任意の形状であっても、そこに流し込むか、押し込んで該空間を充満できるので、すなわち、押出できるので、該用語を採用したものである。
また充填、充設とは、任意の空間に該放熱材を押し込んで、該空間を充満することの他、空間が存在しない解放部に該放熱材を流し込んだり、塗布し、その後、上面が覆われて、後から形成された空間が先に充満されるようになった場合の両方も意味するものとする。
【００３７】
上記用語を別の観点から説明すると、従来から公知の熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドでは、架橋は行われていないのに対し、本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材では、架橋は行われており、熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドとは異なるタイプの製品であり、技術思想が異なることを示すために「架橋済」という用語を採用した。また、従来から公知の架橋熱伝導性シリコーンゴムは、本発明のように、それをシリンジに詰め、押出して任意の形状の空間を充満させるような使用法は行っていないので、これとは技術的に異なることを示すために「押出可能な」という用語を採用した。
一方、「自己保形性」という用語は、本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材は、充填後、たとえ傾斜状態のような軽微な負荷を加えた状態で保持しておいても、そのままの形状を保つことができ、従来の熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドとは、異なる性質を有することを示すために用いた。
【００３８】
４．容器
本発明において「押出可能な架橋済グリース状放熱材を充填・封入した容器」は、本発明の第５の発明としているが、従来「熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドを封入したシリンジ」は、公知であり使用されているが、これは液垂れ、液滲み、低熱伝導性、電気接点の絶縁化、任意形状の空間への充填が困難等の問題点があったため、これを改良したものが本発明であり、「押出可能な架橋済グリース状放熱材を充填・封入した容器」は、これまで製品として販売されたことはない。
【００３９】
本発明においては、容器は、その中に押出可能な架橋済グリース状放熱材を充填・封入し、「押出可能な架橋済グリース状放熱材を充填・封入した容器」として、商品として販売するためのものであり、シリンジやチューブ等により代表される。
そのため、本発明において、「容器」とは、流体収納部と、流体注入口、流体注出口、流体を注入または注出させるピストンや羽車、キャップ、シール等を有し、流体を貯蔵でき、任意量を注入及び／又は注出できる機能を有する容器を意味する。
【００４０】
この容器は、流体注入口、流体注出口、流体を注入または注出させるピストンや羽車、キャップ、シール等から選択されたものを有しておればよく、たとえば、チューブの場合、流体注入口と流体注出口を持っているタイプ、流体注入と流体注出を兼備し１つの口しか持たないタイプ、当初流体注入口と流体注出口を持っておりながら流体注入口は流体を注入した後は封鎖し流体注出口のみ残すタイプ、当初流体注入口と流体注出口を持っておりながら流体を注入した後は両方を封鎖するタイプ、流体注入口や流体注出口を封鎖する手段が栓、回転溝つきキャップ、ヒートシール、シール張り付け等から選択さけるタイプ等様々なタイプがある。
なお、容器には、加熱手段、冷却手段、減圧手段、加圧手段、吸引手段、蒸発手段、モータ、油圧手段、空気圧手段、計量手段、防塵手段、取り扱い補助手段、表示手段、発生ガス放出手段、逆流防止手段、温度検知手段等が併設されていてもよい。最も多用されるものとしては、注射器のような形態の容器や、チューブがある。
【００４１】
本発明においては、容器中に前記の押出可能な架橋済グリース状放熱材を充填・封入させる方法として、次の２つが例示できる。その中でも、代表的な方法としては、次の２つが例示できる。
（１）架橋シリコーンゲル（Ａ）中に熱伝導性充填剤（Ｂ）を分散させるに際し、該架橋シリコーンゲル（Ａ）の原料物質と熱伝導性充填剤（Ｂ）を混合中又は混合後に、加熱させて架橋済グリース状放熱材を得た後、該架橋済グリース状放熱材を容器に充填、封入する。
この方法によれば、架橋シリコーンゲル（Ａ）の原料物質と熱伝導性充填剤（Ｂ）を大きな容器にて大量に、混合、加熱させることができるため、生産効率の良い製造を行うことが可能となる。なお、シリンジやチューブ等の容器に充填、封入する際には、気泡を巻き込まないよう脱気しながら行う必要がある。
（２）架橋シリコーンゲル（Ａ）中に熱伝導性充填剤（Ｂ）を分散させるに際し、該架橋シリコーンゲル（Ａ）の原料物質と熱伝導性充填剤（Ｂ）を混合して得られた混合液を容器に充填、封入した後、容器全体を加熱させて該容器中のシリコーンゲルを架橋させる。
この方法によれば、架橋シリコーンゲル（Ａ）の原料物質と熱伝導性充填剤（Ｂ）の混合物が粘度の低い液体にて、シリンジやチューブ等の容器に充填、封入でき、その際に気泡の混入をより防止することができ、なおかつより高品位状態で使用に供することが出来る。
【００４２】
５．機器の放熱方法
本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材は、それを充填、封入した容器の出口から押し出され、電子機器、モータ等の発熱性機器中に存在する発熱体と放熱体との間に、充填または充設されたのち、該放熱材を介して機器中に発生する不要な熱を逃がすことができるように適用される。
上記発熱性機器としては、パーソナルコンピーター、マイクロプロセッサ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等の電子機器、モータ、電源、トランス、電池等が挙げられる。
【００４３】
【実施例】
以下に、本発明について実施例及び比較例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に特に限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
稠度（ＪＩＳ Ｋ２２２０ １／４コーン）６５に硬化しうる付加反応型シリコーンゲル（製品名：ＣＦ５１０６ 東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）１００重量部、ビニルトリメトキシシランで表面処理した窒化アルミニウム粉末（平均粒径３．５μｍ、非表面積２．９ｍ^２／ｇ）２０重量部、窒化ホウ素粉末（平均粒径５．４μｍ、非表面積４．２ｍ^２／ｇ）３０重量部を反応容器中で真空脱泡下で均一に分散させ、内容積３０ｃｍ^３、注出口断面積２ｍｍ^２のシリンジに真空脱泡下で充填し、８０℃で３０分間、シリンジ全体を加熱し架橋させ、本発明の「押出可能な架橋済グリース状放熱材を充填・封入したシリンジ」を得た。次いで、このシリンジのピストンを親指で軽くおしたところ、架橋済グリース状放熱材が注出口から吐出することができた。この押出可能な架橋済グリース状放熱材を下記の方法で試験し、評価した。
【００４５】
［拡散現象（滲み現象）の試験方法］
ガラス板２枚の間に上記押出可能な架橋済グリース状放熱材５０ｇを入れ、ガラス板２枚の間隔が２ｍｍとなるように圧力を加え、押出可能な架橋済グリース状放熱材の厚みを２ｍｍとして、その後は圧力を加えないで、水平状態と傾斜状態に設置した。次いで、環境試験器にて−４℃を３０分、１００℃を３０分のサイクルで３００時間の連続試験を行い、その後放熱材の状態を確認した。
【００４６】
［評価結果］
水平状態にしたものは、周辺はそのままの位置に留まり拡散現象（滲み現象）は認められなかった。また、傾斜状態にしたものも、液垂れ現象は認められなかった。
一方、押出可能な架橋済グリース状放熱材は、架橋済みのために経時変化が非常に少なかった。
なお、この押出可能な架橋済グリース状放熱材の熱伝導率は、１．５Ｗ／ｍ・Ｋと優れたものであった。（熱伝導率は、京都電子工業（株）製の迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００にて測定した。）
【００４７】
実施例２（参考例）
稠度（ＪＩＳ Ｋ２２２０ １／４コーン）６５に硬化しうる付加反応型シリコーンゲル（製品名：ＣＦ５１０６ 東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）１００重量部、ビニルトリメトキシシランで表面処理した窒化アルミニウム粉末（平均粒径３．５μｍ、非表面積２．９ｍ^２／ｇ）２０重量部、窒化ホウ素粉末（平均粒径５．４μｍ、非表面積４．２ｍ^２／ｇ）３０重量部を反応容器中で真空脱泡下で均一に分散させ、８０℃で３０分間で加熱し架橋させた後、内容積３０ｃｍ^３、注出口断面積２ｍｍ^２のシリンジに真空脱泡下で充填し、本発明の「押出可能な架橋済グリース状放熱材を充填・封入したシリンジ」を得た。次いで、このシリンジのピストンを親指で軽くおしたところ、架橋済グリース状放熱材が注出口から吐出することができた。この押出可能な架橋済グリース状放熱材を下記の方法で試験し、評価した。
【００４８】
［拡散現象（滲み現象）の試験方法］
ガラス板２枚の間に上記押出可能な架橋済グリース状放熱材５０ｇを入れ、ガラス板２枚の間隔が２ｍｍとなるように圧力を加え、押出可能な架橋済グリース状放熱材の厚みを２ｍｍとして、その後は圧力を加えないで、水平状態と傾斜状態に設置した。次いで、環境試験器にて−４℃を３０分、１００℃を３０分のサイクルで３００時間の連続試験を行い、その後放熱材の状態を確認した。
【００４９】
［評価結果］
水平状態にしたものは、周辺はそのままの位置に留まり拡散現象（滲み現象）は認められなかった。また、傾斜状態にしたものも、液垂れ現象は認められなかった。
一方、押出可能な架橋済グリース状放熱材は、架橋済みのために経時変化が非常に少なかった。
なお、この押出可能な架橋済グリース状放熱材の熱伝導率は、１．５Ｗ／ｍ・Ｋと優れたものであった。（熱伝導率は、京都電子工業（株）製の迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００にて測定した。）
【００５０】
比較例１
市販の架橋していない流動性熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドを用いた以外は、実施例１と同様な拡散現象（滲み現象）の試験を行い評価した。
【００５１】
［評価結果］
水平状態にしたものは、周辺はそのままの位置に留まることなく拡散現象（滲み現象）が認められ。しかも、傾斜状態にしたものは、液垂れ現象が認められた。
さらに、流動性熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドは、架橋済みでないために経時変化が認められた。
【００５２】
比較例２
針入度（ＪＩＳ Ｋ２２０７−１９８０ ５０ｇ荷重）４０に硬化しうる付加反応型シリコーンゲル（製品名：ＣＦ５１０６ 東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）１００重量部、ビニルトリメトキシシランで表面処理した窒化アルミニウム粉末（平均粒径３．５μｍ、非表面積２．９ｍ^２／ｇ）２０重量部、窒化ホウ素粉末（平均粒径５．４μｍ、非表面積４．２ｍ^２／ｇ）３０重量部を反応容器中で真空脱泡下で均一に分散させ、内容積３０ｃｍ^３、注出口断面積２ｍｍ^２のシリンジに真空脱泡下で充填し、８０℃で３０分間、シリンジ全体を加熱し架橋させ、「放熱材を充填・封入したシリンジ」を得た。しかし、このシリンジのピストンをエアー等の力にて強く押しても、注出口から吐出することはできず、本発明の「押出可能な架橋済グリース状放熱材を充填・封入したシリンジ」を得ることはできなかった。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の押出可能な架橋済グリース状放熱材は、シリコーンゲル中に熱伝導性充填剤を均一に封じこめることができるため、配合量を多くしても分離したり偏在することがなく熱伝導性を高められ、かつどの部分も均一な熱伝導性を示した。
また、グリース、ペースト、粘土等のように、チューブやシリンジ等の容器に入れることができ（他の実施形態としては、シリコーンゲルの原料中に熱伝導性充填剤を分散後に、容器へ移した後、容器ごと加熱させてもよい。）、チューブを手で握ったり、シリンジのピストンをエアーの力で押す程度の弱い力で押し出すことが可能であり、押し出し後は、力を加え任意の形状にかたちづくることができ、それを適用した機器内で拡散現象（滲み現象）は起こらずたとえ傾斜状態で保持しておいても、そのまま放置しておくかぎり形状をそのままに保つことができる性質（自己保形性）を持ち、架橋済みであるため経時変化が少なく、かつ従来の、熱伝導性シリコーンゴム組成物や熱伝導性シリコーンオイルコンパウンドでは、使用形態はシートに代表される成形品または塗布のみであったが、容器（シリンジやチューブ等）から押出し任意の形状とし、発熱体と放熱体の間にある任意の形状の空間に充填又は充設でき、たとえ傾斜状態のような軽微な負荷を加えた状態で保持しておいても、そのままの形を維持できる（自己保形性）という新しいタイプの使用方法（適用方法、充設方法）ができる放熱材、それを充填・封入してなる容器、その容器の製法、および該容器を用いて発熱性の各種機器に対する放熱方法を提供することができ、機器の長寿命化、高性能化、低故障化、修理容易化、低コスト化等に寄与できる効果がある。

Claims (3)

1. 押出可能な架橋済グリース状放熱材が充填、封入されてなる容器の製造方法であって、
   該架橋済グリース状放熱材は、稠度が５０〜１００（ＪＩＳＫ２２２０ １／４コーン）である架橋シリコーンゲル（Ａ）中に、架橋シリコーンゲル（Ａ）１００重量部に対して５〜５００重量部の熱伝導性充填剤（Ｂ）を分散してなり、流動性でありながらも自己保形性をもち、
   架橋シリコーンゲル（Ａ）中に熱伝導性充填剤（Ｂ）を分散させるに際し、架橋シリコーンゲル（Ａ）の原料物質と熱伝導性充填剤（Ｂ）を混合して得られた混合液を容器に充填、封入した後、容器全体を加熱させて該容器中のシリコーンゲルを架橋させることを特徴とする容器の製造方法。
2. 熱伝導性充填剤（Ｂ）が、フェライト、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物であることを特徴とする請求項１に記載の容器の製造方法。
3. 上記容器の形状が、シリンジ又はチューブであることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器の製造方法。