JP3078155B2 - 耐熱熱伝導性熱圧着シート - Google Patents
耐熱熱伝導性熱圧着シートInfo
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Description
ートに関し、特に、300℃以上の高温下であっても使
用できしかも高い熱伝導性を有する、フレキシブルプリ
ント基板等を熱プレス成形する際に使用することのでき
る、熱圧着シートに関する。
としてシリコーンゴムに酸化ベリリウム、酸化アルミニ
ウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜
鉛等を配合したものが知られている(特開昭47−32
400号公報参照)。しかしながら、この電気絶縁材料
は200℃以上の高温下で使用すると、熱伝導性付与剤
中の不純物やpHの影響により、シリコーンゴムが劣化
するという欠点があった。
る方法は従来から数多く知られており、その具体例とし
ては、例えばセリウム原子含有ヘテロシロキサンを使用
する方法、酸化セリウム、酸化鉄、酸化ジルコニウム、
酸化チタン、石英粉末等の無機充填剤を使用する方法な
どが挙げられる。しかしながら、これらの方法では、あ
る程度耐熱性を向上させることはできても、シリコーン
ゴムが有する特性を保持しつつ、300℃以上の高温に
耐えられるような充分な耐熱性を得ることはできない。
また、このようにして得られたシリコーンゴムの熱伝導
性は、熱伝導率が5×10-4cal/cm・sec・℃
程度であり、熱を伝える用途には不適当である。
を配合することにより、より高い耐熱性を得られること
が知られている(特開昭62−127348号公報及び
特願平4−212150号)。即ち、特開昭62−12
7348号公報には、分子末端がシラノール基で封止さ
れたオルガノポリシロキサンをベース成分とし、これに
カーボンブラックと酸化鉄を配合した縮合型のシリコー
ンゴムが開示されている。しかしながら、このシリコー
ンゴム組成物を硬化させても、カーボンブラックの量が
5〜30重量部と少ないので、熱伝導性が充分な硬化物
を得ることができない。
記載されているシリコーンゴムは、アルケニル基含有オ
ロガノポリシロキサンとケイ素原子に結合した水素原子
を1分子中に2個以上有するオロガノハイドロジェンポ
リシロキサンとをベース成分とし、これに白金族金属系
触媒、カーボンブラック、有機チタン化合物及び水を配
合した付加型のシリコーンゴムである。しかしながら、
このシリコーンゴム組成物は、未硬化時に流動性を有す
る液状シリコーンゴムであり、カーボンブラックの配合
量を多くすると流動性が乏しくなるので、熱伝導性を上
げるために、カーボンブラックを高充填することができ
ない。
シリコーンゴムとして、熱伝導性付与剤とサーマルブラ
ック、アセチレンブラック及び白金系化合物を配合した
シリコーンゴム組成物が提案されている(特開平4−2
96359号公報)。しかしながら、このシリコーンゴ
ム組成物は、カーボンブラックを添加することによって
難燃性を向上させるものであり、耐熱性については何ら
考慮されていない。
メチル基の酸化による架橋現象によって架橋数が増加
し、硬度が上昇したり、伸びの低下等が起こる硬化劣化
現象と、主鎖シロキサン結合がクラッキング解重合を起
こし、低分子化や環状シロキサンの生成などに代表され
る、架橋数の低下による軟化劣化現象とがある。これら
の現象は熱劣化時に同時に進行するが、一般に、開放系
では硬化劣化が促進され、密封状態では軟化劣化が起き
やすい。また、シリコーンゴムの耐熱性は配合組成によ
り異なり、ベースゴムの種類、ビニル基含有量、耐熱添
加剤の種類、充填剤の種類などに影響される上、組成物
中のpHや水分、或いは不純物の影響を受けるため、添
加剤の選定には充分注意する必要のあることが知られて
いる。
は、熱伝導性を有すると共に良好な耐熱性をも有するシ
リコーンゴム組成物を得るために、添加剤としてのカー
ボンブラックから加熱した時に放出される不純物につい
て鋭意検討した結果、カーボンブラックの表面に化学的
に吸着しているカルボキシル、キノン、ラクトン、ヒド
ロキシル等の酸性の化合物が揮発成分であること、及び
この揮発分が0.5重量%以下のカーボンブラックを使
用することにより、極めて良好な結果を得ることができ
ることを見出し、本発明に到達した。従って、本発明の
目的は、300℃以上の高温下でも使用することができ
ると共に、高い熱伝導性を有する、フレキシブルプリン
ト基板等を熱プレス成形する際に使用することのできる
耐熱熱伝導性熱圧着シートを提供することにある。
(A)平均重合度が200以上のオロガノポリシロキサ
ン;100重量部、(B)水分を除いた揮発分が0.5
重量%以下であるカーボンブラック;20〜150重量
部、(C)前記(A)及び(B)からなる組成物を硬化
させるのに必要な量の硬化剤、及び(D)0.1〜5重
量部の酸化セリウムを含有するシリコーンゴム組成物を
成形硬化させてなることを特徴とする耐熱熱伝導性シリ
コーンゴム熱圧着シートにより達成された。
重合度が200以上であるオロガノポリシロキサンは、
Rn SiO(4-n)/2 の平均組成式で表される(nは1.
95〜2.05の数)。式中のRは置換又は非置換の1
価の炭化水素基であり、具体的にはメチル基、エチル
基、プロピ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、ビニル基、アリ
ル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリ
ール基、又はこれらの基が有する水素原子が、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
水素基等が例示されるが、一般的には、オロガノポリシ
ロキサンの主鎖がジメチルシロキサン単位からなるも
の、又は、このオロガノポリシロキサンの主鎖にビニル
基、フェニル基、トリフルオロプロピル基などを導入し
たものが好ましい。平均重合度が200未満になると、
硬化後の機械的強度が劣り、非常に脆くなる。
0.5重量%以下であるカーボンブラックは、成形品の
耐熱性を向上させると共に該成形品に熱伝導性と機械的
強度を与える。このカーボンブラックは、その製造方法
により、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サ
ーマルブラック、アセチレンブラック等に分類される
が、本発明おいては、特にアセチレンブラックや特開平
1−272667号公報に開示されている導電性カーボ
ンブラック等が好適である。
発分の測定方法は、JISK6221の「ゴム用カーボ
ンブラック試験方法」により規定されており、具体的に
は、るつぼの中にカーボンブラックを規定量入れ、95
0℃で7分間加熱した後の揮発減量を測定する。この
(B)成分の配合量は、(A)成分100重量部に対し
て20〜150重量部の範囲であり、特に40〜100
重量部の範囲であることが好ましい。(B)成分の配合
量が20重量部未満となると熱伝導性が不充分となり、
逆に150重量部を超えると配合が困難となり、成形加
工性が非常に悪くなる。
コーンゴムの硬化に使用される硬化剤の中から適宜選択
される。例えば、ラジカル反応の場合には、ジ−t−ブ
チルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ
(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキ
サイド等の有機過酸化物等が挙げられ、(A)成分のオ
ロガノポリシロキサンがアルケニル基を含有する場合に
は、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個以
上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと白
金族金属系触媒とからなる付加反応硬化剤が挙げられ、
(A)成分のオロガノポリシロキサンがシラノール基を
含有する場合には、アルコキシ基、アセトキシ基、ケト
オキシム基、プロペノキシ基などの、加水分解性基を2
個以上持つ有機ケイ素化合物等の縮合反応硬化剤が挙げ
られる。本発明においては、成型し易さの観点から、有
機過酸化物又は付加反応硬化剤を使用することが好まし
い。これらの硬化剤の添加量は通常のシリコーンゴムへ
の添加量と同様で良いが、特に、耐熱性に悪影響を及さ
ないものを選択する必要がある。
カーボンブラックと組み合わせることにより、更に耐熱
性を向上させるものである。この(D)成分の添加量
は、(A)成分100重量部に対して0.1〜5重量部
の範囲であることが必要であり、特に0.1〜2重量部
の範囲であることが好ましい。(D)成分の添加量が5
重量部を超えると、かえって耐熱性が低下する。また、
この(D)成分としては、そのBET比表面積が50m
2/g以上のものを用いることが好ましい。
には、必要に応じて親水性シリカ、疎水性シリカ等の補
強性シリカ充填剤、クレイ、炭酸カルシウム、けいそう
土、二酸化チタン等の充填剤、低分子シロキサンエステ
ル、シラノール等の分散剤、シランカップリング剤等の
接着付与剤、難燃性を付与させる白金族金属化合物、ゴ
ムコンパウンドのグリーン強度を上げるテトラフルオロ
ポリエチレン粒子などを添加することもできる。これら
の添加剤は耐熱性に悪影響を及ぼすことがあるため、添
加前に充分検討する必要がある。
法としては、上記成分を二本ロール、ニーダー、バンバ
リーミキサー、プラネタリウムミキサー等の混合機を用
いて混練すればよいが、通常、硬化剤は使用する直前に
配合することが好ましい。このようにして製造されたシ
リコーンゴム組成物は、公知の成形方法によって適宜熱
圧着シートに成形加工することができるが、本発明にお
いては、特にプレス成形、押し出し成形、トランスファ
ー成形、射出成形、カレンダー成形、コーティング成形
等により成形硬化させることにより、シート状に加工す
る。
厚さは0.1〜10mmとすることが好ましく、特に
0.2mm〜3mmの厚さとすることが好ましい。厚さ
が0.1mm未満では被圧着体に追従することができな
いので、圧力のかかり方が不均一となり、逆に10mm
を超えると熱伝達性に乏しくなる。
300℃以上の高温下であっても使用することができ、
しかも高い熱伝導性を有するシリコーンゴムシートであ
る。従って、本発明の耐熱熱伝導性熱圧着シートは、耐
熱性のポリイミド系樹脂を用いたフレキシブルプリント
基板、或いは、液晶ディスプレイ、LED等の電極の接
続に用いる異方性導電膜等を熱プレス成形する際の、充
分な耐熱性と共に熱伝導性をも必要とする熱圧着シート
として好適である。
が、本発明はこれによって限定されるものではない。
ルシロキサン単位0.15モル%とからなる、平均重量
度が8000のメチルビニルポリシロキサン100重量
部(A成分)に、平均粒子径40nm、揮発分0.10
重量%のアセチレンブラック(B成分)50重量部、及
び補強性シリカ(商品番号:AerosilR−97
2、Degussa株式会社製)5重量部を二本ロール
で添加し、混練りして均一化した。
て、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金量
2重量%)0.1重量部、アセチレンアルコールである
3−メチル−1ブチン−3−オール0.05重量部、及
び下記化1で表されるメチルハイドロジェンポリシロキ
サン1.2重量部(C成分)を添加し、よく混練りして
硬化性組成物を調製した。
いて、PETフィルム上に厚さ0.3mmにシーティン
グしてから、160℃の加熱炉の中を1分間通して硬化
させ、シート状に成形した。硬化したシートをPETフ
ィルムから剥がし、乾燥機中で200℃で4時間熱処理
して厚さ0.3mmの成形品を得た。この成形品につい
て、熱伝導性、及び、製造初期と300℃の温度に7日
間保持した後の、それぞれの硬さ、伸び、並びに引張り
強さを測定した。それらの結果を表1に示す。
に対し、比表面積が140m2 /gの酸化セリウム粉末
0.5重量部を(D)成分として添加した他は、実施例
1と全く同様な方法で厚さ0.3mmの成形品を作製
し、その特性を測定した。結果は表1に示した通りであ
る。
ル%とメチルビニルシロキサン単位0.15モル%とか
らなる平均重合度8000のメチルビニルポリシロキサ
ン70重量部、及びジメチルシロキサン単位99.5モ
ル%とメチルビニルシロキサン単位0.5モル%とから
なる平均重合度8000のメチルビニルポリシロキサン
30重量部からなる混合物を用いると共に、(B)成分
として、平均粒子径が53nmで揮発分が0.15重量
%のアセチレンブラック90重量部、及び、(D)成分
として酸化セリウム粉末0.5重量部を二本ロールで添
加配合し、混練して均一化した。
て、有機過酸化物2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−
ブチルパーオキシ)ヘキサン(C成分)1.0重量部を
添加し、よく混練して硬化性組成物を調製した。得られ
た組成物を165℃、圧力30Kgf/cm2 の条件下
で10分間プレス成形し、厚さ1mmのシートを得た。
得られたシートを、200℃の乾燥機中で4時間熱処理
して厚さ1mmの成形品とし、その特性を測定した。そ
の結果を表1に示す。
1.5重量%のファーネスブラック50重量部を配合し
た他は、実施例1と全く同様な方法で厚さ0.3mmの
シート状の成形品を作製し、その特性を測定した。その
結果を表1に示す。
0.7重量%のファーネスブラック50重量部を配合し
た他は、実施例1と同様な方法で厚さ0.3mmのシー
ト状の成形品を作製し、その特性を測定した。その結果
を表1に示す。
られたシート、並びに、市販品の比較例として、熱伝導
性付与剤として酸化アルミニウム粉末を用いた、厚さが
0.3mmの放熱シート(商品番号:TC−30A、熱
伝導率3.0×10-3cal/cm・sec・℃、信越
化学株式会社製)を、340℃に加熱した圧着治具と製
品の間に挟み、40Kgf/cm2 の圧力で30秒間圧
着した。この圧着を繰り返し、均一な圧力で製品を加熱
することができなくなるまでの回数を測定した。結果は
表2に示した通りである。
Claims (2)
- 【請求項1】(A)平均重合度が200以上のオロガノ
ポリシロキサン;100重量部、(B)水分を除いた揮
発分が0.5重量%以下であるカーボンブラック;20
〜150重量部、(C)前記(A)及び(B)からなる
組成物を硬化させるのに必要な量の硬化剤、及び(D)
0.1〜5重量部の酸化セリウムを含有するシリコーン
ゴム組成物を成形硬化させてなることを特徴とする耐熱
熱伝導性熱圧着シート。 - 【請求項2】厚さが0.1〜10mmである、請求項1
に記載された耐熱熱伝導性熱圧着シート。
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- 1993-06-28 JP JP05184364A patent/JP3078155B2/ja not_active Expired - Fee Related
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