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技術 高熱伝導性成形体及びその製造方法

出願人 ポリマテック株式会社
発明者 石原奈津子
出願日 2003年11月12日 (17年6ヶ月経過) 出願番号 2003-382841
公開日 2005年6月9日 (15年11ヶ月経過) 公開番号 2005-146057
状態 拒絶査定
技術分野 高分子成形体の製造 プラスチック等の注型成形、圧縮成形 高分子組成物
主要キーワード 非熱伝導性 熱伝導繊維 トルネードミル 熱伝導性繊維 付加反応型ポリオルガノシロキサン ブレードミル 繊維長方向 硬化反応前
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年6月9日)のものです。
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課題

高い熱伝導性を発揮することができる高熱伝導性成形体及びその製造方法を提供する。

解決手段

高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合したものである。熱伝導性繊維の平均繊維径は5〜15μm、かつ平均繊維長は70〜130μmである。さらに、熱伝導性繊維の全量中には、繊維長が25μm以下の微細繊維が20%以下の個数割合で含有されている。加えて、熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに一定方向に配向されている。この高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス又はその原料に、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散した高熱伝導性組成物から成形される。熱伝導性繊維は、高熱伝導性組成物に磁力線印加することにより一定方向に配向されている。

概要

背景

近年、コンピュータのCPUを代表とする電子素子高性能化に伴い、電子素子の消費電力が増大するとともに電子素子の発熱量も増大している。この電子素子は、熱によって処理能力が低下することから、電子素子の蓄熱を回避する必要がある。従って、電子素子の性能を維持するためには、電子素子の冷却が重要な課題となっている。

そこで、電子素子と冷却部材放熱器等)との間に介在される熱伝導性成形体に対して、高い熱伝導性が求められている。その熱伝導性成形体は、高分子マトリックス中に熱伝導性充填材を配合した組成物から成形され、通常、熱伝導性成形体中における熱伝導性充填材の含有量が多いものほど、熱伝導性成形体は高い熱伝導性を発揮することが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、炭素繊維を熱伝導性充填材として配合した組成物及び成形体が知られている(例えば、特許文献2〜5参照)。
特開昭63−20340号公報
特開平9−283955号公報
特開平11−279406号公報
特開2002−97372号公報
特開平11−302545号公報

概要

高い熱伝導性を発揮することができる高熱伝導性成形体及びその製造方法を提供する。 高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合したものである。熱伝導性繊維の平均繊維径は5〜15μm、かつ平均繊維長は70〜130μmである。さらに、熱伝導性繊維の全量中には、繊維長が25μm以下の微細繊維が20%以下の個数割合で含有されている。加えて、熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに一定方向に配向されている。この高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス又はその原料に、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散した高熱伝導性組成物から成形される。熱伝導性繊維は、高熱伝導性組成物に磁力線印加することにより一定方向に配向されている。 なし

目的

本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、高い熱伝導性を発揮することができる高熱伝導性成形体及びその製造方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
3件

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請求項1

高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体において、前記熱伝導性繊維の平均繊維径は5〜15μm、かつ平均繊維長は70〜130μmであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長25μm以下の微細繊維が20%以下の個数割合で含有され、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維が一定方向に配向されていることを特徴とする高熱伝導性成形体。

請求項2

前記熱伝導性繊維は炭素繊維であり、該炭素繊維における少なくとも一方向の熱伝導率が100W/m・K以上である請求項1に記載の高熱伝導性成形体。

請求項3

前記高分子マトリックス100重量部に対し、前記熱伝導性繊維が50〜150重量部配合されるとともに前記非繊維状熱伝導性充填剤が300〜600重量部配合される請求項1又は請求項2に記載の高熱伝導性成形体。

請求項4

高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体の製造方法であって、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維の平均繊維径は5〜15μm、かつ平均繊維長は70〜130μmであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長25μm以下の微細繊維が20%以下の個数割合で含有され、前記高分子マトリックス中又はその原料中に前記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散させた高熱伝導性組成物を調製した後、該高熱伝導性組成物に磁力線印加し、前記高分子マトリックス又はその原料を固化又は硬化することを特徴とする高熱伝導性成形体の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、電子機器の内部における電子部品放熱器の間、電子部品と金属製伝熱板の間等に介在され、電子部品から発生する熱を伝導するための高熱伝導性成形体及びその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

近年、コンピュータのCPUを代表とする電子素子高性能化に伴い、電子素子の消費電力が増大するとともに電子素子の発熱量も増大している。この電子素子は、熱によって処理能力が低下することから、電子素子の蓄熱を回避する必要がある。従って、電子素子の性能を維持するためには、電子素子の冷却が重要な課題となっている。

0003

そこで、電子素子と冷却部材(放熱器等)との間に介在される熱伝導性成形体に対して、高い熱伝導性が求められている。その熱伝導性成形体は、高分子マトリックス中に熱伝導性充填材を配合した組成物から成形され、通常、熱伝導性成形体中における熱伝導性充填材の含有量が多いものほど、熱伝導性成形体は高い熱伝導性を発揮することが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、炭素繊維を熱伝導性充填材として配合した組成物及び成形体が知られている(例えば、特許文献2〜5参照)。
特開昭63−20340号公報
特開平9−283955号公報
特開平11−279406号公報
特開2002−97372号公報
特開平11−302545号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記特許文献1に記載の組成物では、熱伝導性充填材の増量に伴って、組成物が高粘度となり、作業性、成形性等の加工性が悪化する。そのため、組成物中における熱伝導性充填剤の含有量を一定量以下に設定する必要がある。従って、高い熱伝導性が得られないという問題があった。特許文献2〜5に記載の組成物及び成形体では、組成物が高粘度となるとともに流動性が低下する。そのため、組成物におけるエアの混入等により、加工性が悪化する。また、炭素繊維を配向させて一定方向の熱伝導性を高めようとしても、組成物が高粘度であり、流動性が低下しているため、炭素繊維の配向性を高めることが困難である。従って、得られる成形体の熱伝導性が十分に発揮されないという問題があった。

0005

本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、高い熱伝導性を発揮することができる高熱伝導性成形体及びその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記の目的を達成するために請求項1に記載の発明の高熱伝導性成形体では、高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体において、前記熱伝導性繊維の平均繊維径は5〜15μm、かつ平均繊維長は70〜130μmであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長25μm以下の微細繊維が20%以下の個数割合で含有され、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維が一定方向に配向されていることを要旨とする。

0007

請求項2に記載の発明の高熱伝導性成形体では、請求項1に記載の発明において、前記熱伝導性繊維は炭素繊維であり、該炭素繊維における少なくとも一方向の熱伝導率が100W/m・K以上であることを要旨とする。

0008

請求項3に記載の発明の高熱伝導性成形体では、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記高分子マトリックス100重量部に対し、前記熱伝導性繊維が50〜150重量部配合されるとともに前記非繊維状熱伝導性充填剤が300〜600重量部配合されることを要旨とする。

0009

請求項4に記載の発明の高熱伝導性成形体の製造方法では、高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体の製造方法であって、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維の平均繊維径は5〜15μm、かつ平均繊維長は70〜130μmであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長25μm以下の微細繊維が20%以下の個数割合で含有され、前記高分子マトリックス中又はその原料中に前記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散させた高熱伝導性組成物を調製した後、該高熱伝導性組成物に磁力線印加し、前記高分子マトリックス又はその原料を固化又は硬化することを要旨とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、高い熱伝導性を発揮することができる。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態における高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填材を配合したものである。熱伝導性繊維の平均繊維径は5〜15μm、かつ平均繊維長は70〜130μmである。さらに、熱伝導性繊維の全量中において、繊維長25μm以下の微細繊維が20%以下の個数割合で含有されている。加えて、熱伝導性繊維は反磁性を有し、高熱伝導性成形体中における熱伝導性繊維は一定方向に配向されている。この高熱伝導性成形体は、高分子マトリックス又はその原料中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散した高熱伝導性組成物から成形される。

0012

高分子マトリックスは、機械的強度耐熱性耐久性等、要求される性能に応じて選択すればよく、組成硬化方法等は特に限定されない。高分子マトリックスの具体例としては、エポキシ樹脂ウレタン樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂シリコーンゴムフッ素ゴム等の合成ゴム等のゴム材料、各種熱可塑性エラストマー等が挙げられる。高分子マトリックス原料とは、硬化反応を伴って生成する高分子マトリックスのうち、硬化反応前の高分子マトリックスをいう。これらの高分子マトリックスは、単独で配合してもよく、二種以上を組み合わせて配合してもよい。

0013

高分子マトリックスの中でも、耐熱性に優れるとともに電子部品に対する密着性追従性の点から、シリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムはその原料であるポリオルガノシロキサンを硬化することによって得られるものであって、シリコーンゴムの性状にはエラストマー状の他にゲル状及びフォーム状も含まれる。その硬化方法は、特に限定されるものではなく、有機過酸化物によるラジカル反応ビニル基を含有するポリジメチルシロキサンケイ素原子に結合した水素原子を有するポリオルガノシロキサンとを白金系触媒下で反応させる付加反応、硬化時に縮合生成物を生成する縮合反応等を利用することができる。また、シリコーンゴムの剤型としては一液型二液型等が挙げられる。

0014

シリコーンゴムの中でも、その原料としての液状の付加反応型ポリオルガノシロキサンから硬化されるシリコーンゴムが好ましい。液状の付加反応型ポリオルガノシロキサンを使用すると、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤の充填性に優れるため、それらの配合量を増加させることができる。また、液状の付加反応型ポリオルガノシロキサンは、ポリオルガノシロキサンの重合度が100〜2000程度であって低粘度であることから、成形性に優れるとともに、得られる高熱伝導性成形体に優れた柔軟性を付与することができる。

0015

シリコーンゴム原料の粘度(25℃)は、成形加工性が良好である点から、好ましくは1000mPa・s以下、より好ましくは500mPa・s以下である。この粘度が1000mPa・sを超えると、高熱伝導性組成物に気泡が混入しやすいとともに、脱泡が困難となるおそれがある。

0016

熱伝導性繊維は反磁性を有するものであって、磁力線を印加した場合、その磁力線に対して平行方向又は垂直方向に配向可能なものである。熱伝導性繊維の具体例としては、ポリエチレン繊維ポリプロピレン繊維ポリエステル繊維ポリアリレーンサルファイド繊維、アラミド繊維ポリアミド繊維、炭素繊維等が挙げられる。ここで、熱伝導性繊維の繊維形状には、ウイスカー状、コイル状、チューブ状等も含まれる。これらの熱伝導性繊維は、単独で配合してもよく、二種以上を組み合わせて配合してもよい。熱伝導性繊維の中でも、熱伝導性に優れることから、炭素繊維が好ましく、少なくとも一方向(好ましくは繊維軸方向)の熱伝導率が100W/m・K以上である炭素繊維がさらに好ましい。炭素繊維の具体例としては、ピッチ系炭素繊維ポリアクリロニトリル系炭素繊維レーヨン系炭素繊維等が挙げられる。炭素繊維は、溶融紡糸した繊維状ピッチ炭素化又は黒鉛化処理して製造される。炭素繊維の中でも、繊維長方向の熱伝導率を高めることができる点から、メソフェーズピッチを原料とする炭素繊維が好ましい。また、より高い熱伝導率を有することから、好ましくは1000℃以上の炭化処理が施された炭素繊維、より好ましくは2000℃以上の黒鉛化処理が施された炭素繊維が好ましい。

0017

熱伝導性繊維の平均繊維径は、5〜15μm、好ましくは7〜12μmである。この平均繊維径が5μm未満であると、熱伝導性繊維の強度が不足する。従って、高分子マトリックス又はその原料に熱伝導性繊維を分散させる際、熱伝導性繊維が微粉化しやすいため、高熱伝導性組成物が高粘度となる。一方、15μmを超えると、熱伝導性繊維を配向させることが困難となる。熱伝導性繊維の平均繊維長は、70〜130μm、好ましくは80〜120μmである。この平均繊維長が70μm未満であると、高熱伝導性組成物が高粘度となる。一方、130μmを超えると、繊維同士の絡み合い等を要因として、高熱伝導性組成物の粘度が高粘度となるとともに、熱伝導性繊維を配向させることが困難となる。

0018

熱伝導性繊維中に粉状の微細繊維が存在する場合、高熱伝導性組成物が高粘度化する原因になる。熱伝導性繊維の全量中には、繊維長が25μm以下の微細繊維が20%以下の個数割合で含有されている。この微細繊維は15%以下であることが好ましく、12%以下であることがより好ましい。この微細繊維が20%を超えると、高熱伝導性組成物が高粘度となり、高い熱伝導性が発揮されない。この繊維長及び微細繊維の個数割合は、例えば画像処理解析装置ルーゼックス登録商標)、(株)ニレコ製)を用いて、計測することが可能である。

0019

熱伝導性繊維は、その製造工程中又は製造後において、各種方法によって繊維を粉砕することにより得ることができる。粉砕方法としては、ハンマーミルボールミル振動ボールミルブレードミルジェットミルトルネードミルミルミキサーヘンシェルミキサー等が挙げられる。熱伝導性繊維の製造工程中又は製造後において、切断機にてチョップドファイバー一次粉砕した後、上記粉砕方法にて二次粉砕を行うことによって、容易に製造することができることからも、炭素繊維が好ましい。

0020

熱伝導性繊維の配合量は、高分子マトリックス100重量部に対して、好ましくは50〜150重量部、より好ましくは60〜140重量部である。この配合量が50重量部未満であると、優れた熱伝導性が発揮されにくくなる。一方、150重量部を超えると、高熱伝導性組成物が高粘度となるおそれがある。

0021

非繊維状熱伝導性充填剤は、この非繊維状熱伝導性充填剤は繊維を粉砕したものではなく、球状、粒状等の塊状をなすものである。非繊維状熱伝導性充填剤の形状は、二次凝集が発生しにくく、高熱伝導性成形体の表面に凹凸が形成される等の不具合が発生しにくいことから、球状であることが好ましい。非繊維状熱伝導性充填剤の材質としては、熱伝導性に優れることから、酸化アルミニウム窒化ホウ素窒化アルミニウム炭化ケイ素及び二酸化ケイ素から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。非繊維状熱伝導性充填剤の平均粒径は、好ましくは0.1〜100μm、より好ましくは1〜50μmである。この平均粒径が0.1μm未満であると、比表面積が大きくなり、高熱伝導性組成物が高粘度となるおそれがある。一方、100μmを超えると、高熱伝導性成形体の表面に凹凸が形成される等、高熱伝導性成形体の表面形状が悪化するおそれがある。

0022

非繊維状熱伝導性充填剤の配合量は、高分子マトリックス100重量部に対して、好ましくは300〜600重量部、より好ましくは400〜600重量部である。この配合量が300重量部未満であると、優れた熱伝導性が発揮されにくくなる。一方、600重量部を超えると、高熱伝導性組成物が高粘度となるおそれがある。上記の理由から、高分子マトリックス100重量部に対して、熱伝導性繊維を50〜150重量部配合するとともに非繊維状熱伝導性充填剤を300〜600重量部配合することが好ましい。

0023

高熱伝導性組成物及び高熱伝導性成形体には、その他の添加剤として、可塑剤粘着剤補強剤着色剤耐熱向上剤等を配合することも可能である。
高熱伝導性組成物の粘度(25℃)は、好ましくは80000mPa・s以下、より好ましくは75000mPa・s以下である。この粘度が80000mPa・sを超えると、熱伝導性繊維を一定方向に配向させることが困難となるおそれがある。上記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤の配合により、粘度を80000mPa・s以下とすることにより、高熱伝導性組成物における気泡の混入が一層抑制されるとともに、熱伝導性繊維を一層高度に配向させることができる。

0024

高熱伝導性成形体の製造方法は、まず高分子マトリックス中又はその原料中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散させて高熱伝導性組成物を調製する。次に、各種成形法によって熱伝導性組成物を成形し、この熱伝導性組成物に磁力線を印加することにより、熱伝導性繊維を一定方向に配向させる。続いて、高分子マトリックス又はその原料を固化又は硬化させることにより、高熱伝導性成形体が得られる。磁力線を印加するための磁力線発生源としては、超電導磁石永久磁石電磁石、コイル等が挙げられる。これらの磁力線発生源の中でも、高い磁束密度の磁場を発生することができる点から、超電導磁石が好ましい。これらの磁力線発生源から発生する磁場の磁束密度は、好ましくは1〜30テスラである。この磁束密度が1テスラ未満であると、熱伝導性繊維を硬度に配向することが困難となるおそれがある。一方、30テスラを超える磁束密度は、実用上得られにくい。熱伝導性組成物の成形方法としては、バーコータ法、ドクターブレード法押出成形法(Tダイ法等)、カレンダー成形法プレス成形法注型法等が挙げられる。

0025

高熱伝導性成形体の形状は、ブロック状、シート状等が挙げられる。その形状は、電子部品と冷却部材との間に介在して使用されることにより、電子部品から発生する熱を効率的に伝導することができる点からシート状であることが好ましい。シート状の高熱伝導性成形体の場合、その厚さは0.1〜5mmであることが好ましい。0.1mm未満であると、生産性や取り付け時の作業性が悪化するおそれがある。一方、5mmを超えると、熱抵抗が高くなるおそれがあるとともに、コストアップとなる。

0026

高熱伝導性成形体の熱伝導率は、好ましくは14W/m・K以上、より好ましくは15W/m・K以上である。この熱伝導率が14W/m・K未満であると、優れた熱伝導性が発揮されないおそれがある。高熱伝導性成形体の硬度は、タイプEデュロメータ(JIS K 6253に準拠)で50以下であることが好ましい。この硬度が50を超える場合、電子部品に対する形状追従性が悪化するとともに電子部品を保護する機能が発揮されないおそれがある。

0027

高熱伝導性成形体中の熱伝導性繊維は一定方向に配向されることによって、その方向の熱伝導性が向上されている。例えば、シート状の高熱伝導性成形体の場合、その面内方向、厚さ方向等の一定方向に熱伝導性繊維が配向されることにより、面内方向や厚さ方向における熱伝導性を向上することができる。

0028

さて、高熱伝導性組成物を製造するには、高分子マトリックス又はその原料に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合し、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤がほぼ均一に分散するまで攪拌又は混練する。このとき、熱伝導性繊維中の微細繊維の割合は上記の範囲であるため、微細繊維による高熱伝導性組成物の粘度上昇が抑制される。従って、高分子マトリックスに対する熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤の配合量を増加させることができる。

0029

次に、高熱伝導性成形体を製造するには、高熱伝導性組成物を各種成形法によって所定の形状に成形し、高熱伝導性組成物に磁力線を印加する。ここで、高熱伝導性組成物が高粘度化すると、熱伝導性繊維の動き阻害されることにより、熱伝導性繊維を高度に配向することが困難となる。このとき、高熱伝導性組成物には、上記の熱伝導性繊維及び非熱伝導性繊維が配合されているため、高熱伝導性組成物の粘度上昇は抑制されている。従って、高熱伝導性組成物中において熱伝導繊維の動きが阻害されにくくなっている。また、熱伝導性繊維の平均繊維径及び平均繊維長は上記の範囲に設定されているため、高熱伝導性組成物中において、熱伝導性繊維同士の絡み合いが発生しにくくなっている。よって、組成物の粘度上昇や熱伝導性繊維の絡み合いを要因として熱伝導性繊維の配向性が低下することが抑制される。

0030

次に、高分子マトリックス又はその原料を固化又は硬化することにより、熱伝導繊維が配向した状態で固定された高熱伝導性成形体が得られる。この高熱伝導性成形体は電子部品と放熱部材の間に介在されて使用される。このとき、高熱伝導性成形体には、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤が配合されている。さらに、熱伝導性繊維は一定方向に配向されている。従って、高熱伝導性成形体における熱伝導性繊維の配向方向に沿った向きの熱伝導性が向上される。また、熱伝導性繊維の間には、非繊維状熱伝導性充填剤が存在するため、熱伝導性繊維間における熱伝導性は非繊維状熱伝導性充填剤によって向上される。

0031

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ この実施形態の高熱伝導性成形体では、高分子マトリックス中に上記の熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤が配合されている。また、熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに一定方向に配向されている。このように構成した場合、高熱伝導性組成物の粘度上昇が抑制される。そのため、熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤の配合量を増加させることが可能であるとともに、熱伝導性繊維を高度に配向させることが可能となる。また、高熱伝導性組成物の粘度上昇が抑制されるため、高熱伝導性組成物中における気泡の混入が抑制されるとともに、気泡が混入した場合でもその気泡は容易に脱泡される。そのため、気泡によって熱伝導性が低下することを極力抑えることができる。よって、高い熱伝導性を発揮することができる高熱伝導性成形体を得ることができる。

0032

さらに、熱伝導性繊維自体及び非繊維状熱伝導性充填剤自体は、特殊な材質のものを使用する必要性がない。従って、高い実用性を有する高熱伝導性成形体を提供することができる。さらに、高熱伝導性組成物の粘度上昇は抑制されているため、高熱伝導性組成物の成形性は良好となり、高熱伝導性成形体を容易に製造することができる。加えて、熱伝導性繊維は反磁性を有しているため、高熱伝導性組成物に対する磁力線の印加によって、熱伝導性繊維を容易に配向させることができる。

0033

・ この実施形態の高熱伝導性成形体では、熱伝導性繊維として少なくとも一方向の熱伝導率が100W/m・K以上の炭素繊維を配合することが好ましい。このように構成した場合、より高い熱伝導性を発揮させることができる。

0034

・ この実施形態の高熱伝導性成形体では、高分子マトリックス100重量部に対し、熱伝導性繊維が50〜150重量部配合されるとともに非繊維状熱伝導性充填剤が300〜600重量部配合されることが好ましい。このように構成した場合、高熱伝導性組成物の粘度上昇を抑制しつつ、得られる高熱伝導性成形体の熱伝導性を十分に発揮させることができる。

0035

・ この実施形態の高熱伝導性成形体の製造方法では、高熱伝導性組成物に対して磁力線を印加して熱伝導性繊維を一定方向に配向させている。この製造方法の場合、熱伝導性繊維の反磁性を利用して、熱伝導性繊維を高度に配向させることができる。

0036

なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・ 前記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤は、各種表面処理が施されたものでもよい。この表面処理として、シランカップリング剤チタネートカップリング剤等のカップリング剤による表面処理を施した場合、高分子マトリックスとの密着性を向上させることができる。また、絶縁コーティングを施した場合、高熱伝導性成形体と電子部品との絶縁性を確保することができる。

0037

・ 前記高熱伝導性成形体の表面や内部にフィルム、シート、不織布、織布等を積層又は埋設させてもよい。この場合、取り付け時の作業性を向上したり、高熱伝導性成形体を補強したりすることができる。また、高熱伝導性成形体の表面に絶縁性のフィルムを積層させることにより、高熱伝導性成形体と電子部品との絶縁性を確保することができる。さらに、高熱伝導性成形体の表面に粘着層接着層を積層することにより、電子部品や放熱部材に対する粘着性接着性を付与することができる。

0038

次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
・シリコーンゴム中に熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を配合した高熱伝導性成形体の製造方法であって、前記熱伝導性繊維は反磁性を有するとともに該熱伝導性繊維の平均繊維径は5〜15μm、かつ平均繊維長は70〜130μmであり、前記熱伝導性繊維の全量中には繊維長25μm以下の微細繊維が20%以下の個数割合で含有され、付加反応型ポリオルガノシロキサン中に前記熱伝導性繊維及び非繊維状熱伝導性充填剤を分散させた高熱伝導性組成物を調製した後、該高熱伝導性組成物に磁力線を印加し、前記付加反応型ポリオルガノシロキサンを硬化反応させることを特徴とする高熱伝導性成形体の製造方法。この場合、付加反応型ポリオルガノシロキサンが低粘度であることから、熱伝導性繊維を磁場によって高度に配向させることができる。

0039

次に、製造例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
(製造例1)
高分子マトリックス原料として付加反応型のポリオルガノシロキサン(液状シリコーン、粘度[25℃]:400mPa・s、比重:1.0)に熱伝導性繊維として炭素繊維(平均繊維径10μm、平均繊維長110μm、微細繊維の個数割合9.3%)及び非繊維状熱伝導性充填剤として球状アルミナ(平均粒径3.2μm)を表1に示す割合で配合した。この組成物をほぼ均一になるまで混合攪拌した後に脱泡し、高熱伝導性組成物を調製した。続いて、この高熱伝導性組成物をシート状に成形し、超電導磁石による8テスラの磁場中に10分間静置した。このとき、磁力線を高熱伝導性組成物の厚さ方向に印加した。次に、高熱伝導性組成物を120℃で30分間加熱し、シート状の高熱伝導性成形体(厚さ0.5mm)を得た。この高熱伝導性成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維が厚さ方向に配向していた。

0040

(製造例2)
熱伝導性繊維として炭素繊維(平均繊維径10μm、平均繊維長83μm、微細繊維の個数割合20.0%)を使用した以外は、製造例1と同様にしてシート状の高熱伝導性成形体(厚さ0.5mm)を得た。この高熱伝導性成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維が厚さ方向に配向していた。

0041

(製造例3)
熱伝導性繊維として炭素繊維(平均繊維径10μm、平均繊維長103μm、微細繊維の個数割合15.0%)を使用した以外は、製造例1と同様にしてシート状の高熱伝導性成形体(厚さ0.5mm)を得た。この高熱伝導性成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維が厚さ方向に配向していた。

0042

(比較例1)
製造例1と同じ高熱伝導性組成物を使用し、磁力線を印加せずに120℃で30分間加熱し、シート状の成形体(厚さ0.5mm)を得た。この成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維は不定方向に分散していた。

0043

(比較例2)
製造例1の熱伝導性繊維を炭素繊維(平均繊維径10μm、平均繊維長75μm、微細繊維の個数割合29.3%)とした以外は、製造例1と同様にしてシート状の成形体を得ようとしたが、高粘度となり、成形することができなかった。

0044

(比較例3)
製造例1の熱伝導性繊維を炭素繊維(平均繊維径10μm、平均繊維長138μm、微細繊維の個数割合15.0%)とした以外は、製造例1と同様にしてシート状の成形体(厚さ0.5mm)を得た。この成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維は不定方向に分散していた。

0045

(比較例4)
炭素繊維の配合量を削減した以外は比較例3と同様にしてシート状の成形体(厚さ0.5mm)を得た。この成形体を顕微鏡で観察すると、炭素繊維の配向は一部認められるが、炭素繊維同士が絡み合っていたため、各製造例に比べて配向性が低かった。

0046

評価方法
各例の高熱伝導性組成物又は従来の組成物について、回転粘度計によって25℃における粘度を測定した。また、各例の高熱伝導性成形体又は成形体の熱伝導率を測定した。なお、この熱伝導率は、厚さ方向に50%圧縮したときの厚さ方向における熱伝導率である。各例の評価結果を表1に併記する。

0047

表1の結果から明らかなように、製造例1〜3では高熱伝導性組成物の粘度は80000mPa・s以下の値を示し、熱伝導性繊維の配合による高粘度化が抑制されていることがわかる。また、製造例1〜3の熱伝導率は14W/m・K以上の高い値を示しているため、高い熱伝導性を発揮することができる。

0048

これに対し、比較例1では熱伝導繊維が配向されていないため、熱伝導率が製造例1よりも低い値を示している。比較例2では、微細繊維の個数割合が20%を超えているため、各製造例と比較して組成物の粘度が極めて高くなっている。さらに、比較例2の組成物を加熱した場合、微細繊維によって液状シリコーンの硬化反応が阻害され、実用性が得られない。比較例3及び比較例4では、炭素繊維の平均繊維長が130μmを超えるため、繊維同士が絡み合って炭素繊維の配向性が低下する。従って、比較例3及び比較例4の熱伝導率は製造例3よも低い値を示している。

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