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TW201707550A - 機器的散熱方法 - Google Patents

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TW201707550A
TW201707550A TW105118644A TW105118644A TW201707550A TW 201707550 A TW201707550 A TW 201707550A TW 105118644 A TW105118644 A TW 105118644A TW 105118644 A TW105118644 A TW 105118644A TW 201707550 A TW201707550 A TW 201707550A
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Taiwan
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heat
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organic
heat dissipation
dissipation method
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TW105118644A
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Inventor
西尾幸治
牛嶋渉
住吉良一
石原靖久
Original Assignee
日希機電股份有限公司
信越化學工業股份有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明涉及一種散熱方法，其在框體的壁面的內壁上貼附第一散熱片，在框體的壁面的外壁上，貼附有與第一散熱片隔著壁面而相對的第二散熱片。第一及第二散熱片具備導熱層、與所述導熱層的第一面相鄰的熱輻射層、以及與所述導熱層的第二面相鄰的基部。基部包含在ASKER C下測定的硬度為40以下的導熱性有機矽樹脂。

Description

機器的散熱方法
本發明涉及一種機器的散熱方法。
各式各樣的電子機器(例如控制盤、個人電腦、電子基板等)由於氣氛溫度或本身具有的電子部件的發熱(自發熱)，經常會產生運行不良或故障。因此，對這些電子機器設計了各種冷卻裝置。作為冷卻裝置，已知有空調、冷卻風扇、散熱器等。
但是，空調或冷卻風扇存在有運轉成本，不容易保養，並且，其自身有時也會發生故障等的問題。此外，散熱器存在為了提高其導熱效果而需要增大散熱器本身的大小(體積、接觸面積)、設置的空間受限等的問題。並且，散熱器與發熱部件之間通常需要塗矽潤滑脂等，矽潤滑脂是揮發性的，需要定期重新塗覆，從而也有不容易保養的問題。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2006-298703號公報。
本發明鑒於以上情況，其目的在於提供一種低成本、不需要繁雜保養的機器的散熱方法。
本發明涉及的散熱方法，是框體內部具有發熱源的機器的散熱方法。該方法中，在框體的壁面的內壁上貼附第一散熱片，在框體的壁面的外壁上，貼附與上述第一散熱片隔著壁面而相對的第二散熱片。上 述第一及第二散熱片具備：導熱層、與上述導熱層的第一面相鄰的熱輻射層、以及與上述導熱層的第二面相鄰的基部，上述基部包含在ASKER C下測定的硬度為40以下的導熱性有機矽樹脂。
在本發明的一實施方式中，第一散熱片及第二散熱片，按照基部與壁面接觸的方式，貼附在壁面上。並且，所述第一散熱片或第二散熱片貼附在所述發熱源附近的所述壁面上。基部包含在ASKER C下測定的硬度為40以下的導熱性有機矽樹脂。並且，第一散熱片或第二散熱片具有所述發熱源面積10倍以上的面積。
根據本發明，能夠提供一種低成本、不需要繁雜保養的機器的散熱方法。
10‧‧‧散熱片
11‧‧‧熱輻射層
12‧‧‧導熱層
13‧‧‧導熱性基部
100‧‧‧控制盤(電子設備)
101‧‧‧壁面
102‧‧‧電路基板
103‧‧‧CPU
第1圖是表示在本實施方式的散熱方法中所使用的散熱片10的結構的剖視圖。
第2圖是表示在本實施方式的散熱方法中作為物件的電子機器(控制盤100)的外觀結構的一個例子。
第3圖是表示在本實施方式的散熱方法中散熱片10的使用方法的示意圖。
第4圖是表示在本實施方式的散熱方法中散熱片10的使用方法的示意圖。
第5圖是表示在本實施方式的散熱方法中散熱片10的使用方法的示意圖。
第6圖是表示在本實施方式的散熱方法中散熱片10的使用方法的示意圖。
第7圖是表示在本實施方式的散熱方法中散熱片10的使用方法的示意圖。
第8圖是表示本實施方式的散熱方法的效果的圖表。
以下，參照附圖，對本發明的實施方式涉及的散熱方法進行詳細說明。
第1圖是說明在實施方式的散熱方法中所使用的散熱片10的結構。第1圖是表示散熱片10的剖視圖。散熱片10由熱輻射層11、導熱層12、以及導熱性基部13的層疊結構來形成。在導熱層12的表面層疊熱輻射層11，進一步在其背面層疊導熱性基部13。熱輻射層11具有高熱輻射率，具有吸收或輻射周圍的熱的功能。導熱層12，具有將導熱性基部13的熱傳導到熱輻射層11，且反之將熱輻射層11的熱傳導到導熱性基部13的功能。導熱性基部13，在具有高導熱性的同時，可以貼附在各種形狀的物體上，具有充分的柔軟性而形成。層疊結構，例如可以藉由貼合法、塗覆法、壓延法等來形成，但不僅限於這些方法。
本實施方式的散熱方法，藉由將散熱片10貼附在如第2圖所示的電子機器、例如控制盤100的預定位置上，進行對控制盤100的散熱。關於散熱片10的貼附方法等隨後敘述。圖示的控制盤100，平均大小為高150cm，寬1m，深80cm左右，但這僅僅是作為一個示例。本實施方式的散熱方法，並不限定使用在如圖示所示的機器上，也可以適用於從內部發熱的各種機器上。
接著，對構成散熱片10的熱輻射層11、導熱層12、及導熱性基部13依次進行詳細說明。
[熱輻射層11]
熱輻射層11，其熱輻射率設定在0.80以上，較佳為0.80~0.99。熱輻射率不足0.80的情況下，有可能得不到充分的散熱效果。關於熱輻射層11的材料，是將例如二氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氮化硼或氮化鋁等陶瓷粉、堇青石粉、或石墨等熱輻射率高的粒子中之一種或兩種以上組合而成的有機樹脂層。作為有機樹脂，可列舉丙烯酸樹脂、有機矽樹脂、環氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂等，但並不限於這些樹脂。這種情況下，將上述粒子的粒徑設定在0.1~50μm，更佳設定在1~10μm。
上述的粒子可以如下形成：將上述材料藉由用球磨機或噴磨機等粉碎機粉碎來形成粉體。此外，上述粒徑的值，是藉由日機裝株式 會社的Microtruck顆粒分佈測定裝置MT3300EX測定的值。平均粒徑的基準是體積。粉體的熱輻射率較佳為0.80~0.99，更佳為0.85~0.99。另外，上述粒子，以相對於有機樹脂100質量份為40~200質量份，特佳為50~150質量份左右的量來使用。配合量過少則不能充分得到熱輻射性，相反若過多則有可能難以填充粉體。
另外，上述材料僅是一個例子，在能夠得到的所期望的柔軟性及熱輻射性的範圍內，可以選擇各種材料。
作為熱輻射層，也可以使用市售的產品。例如可以使用賽拉密( )株式會社製造的賽拉科α(α)(熱輻射率0.96)或朋諾(株)製造的PELCOOL(含有粉體的丙烯酸樹脂)。
另外，熱輻射層11的厚度可以設定為10~100μm，較佳20~50μm。若比10μm厚度小，則加工困難。另外，若比100μm厚，則熱輻射層11的柔軟性降低。此外，上述的熱輻射率，是使用京都電子工業株式會社製造的熱輻射率測定器AERD測定的數值。
[導熱層12]
導熱層12，由面方向的導熱率為200W/mK以上，較佳200~2000W/mK的材料形成。導熱層12，例如藉由石墨片、鋁箔或銅箔形成。石墨片，彎曲及拉伸強度不夠充足，但在面內的導熱性非常優異從而較佳。鋁箔或銅箔，彎曲及拉伸強度高，且製造成本低，從而比石墨片更好。
另外，導熱層12的厚度為0.01~0.1mm，較佳為0.03~0.1mm，更佳為0.03~0.08mm。若導熱層12的厚度過薄，則散熱片10整體的剛性缺乏，難以處理散熱片10。另一方面，若厚度超過0.1mm，則散熱片10的柔軟性受損，在向電子機器100貼附時，例如會有難以貼附在有曲率的壁面上。
此外，作為熱輻射層11及導熱層12，也可以使用淺利電機(株)製造的MORGENSHEET(將作為導熱層的鋁箔和作為熱輻射層的熱輻射性聚酯樹脂層疊而成的熱輻射片)。
[導熱性基部13]
導熱性基部13，其導熱率在1.4W/mK以上，較佳在2.0W/mK以上。導熱率的上限並沒有特別設定，但通常在10W/mK以下。導熱率，可以藉由在有機矽樹脂層中使用的有機矽組合物中配合預定量的導熱性填充劑得到。此 外，導熱性基部13的導熱率，是藉由京都電子工業株式會社的導熱率計TPA-501測定的值。構成導熱性基部13的有機矽組合物在後面詳細敘述。
導熱性基部13的厚度在0.2mm以上，較佳在0.5mm以上，更佳在1mm以上。若導熱性基部13的厚度大，則能夠大幅提高電子機器100內的溫度降低效果從而較佳。若厚度過小，則在將熱傳導到導熱層12及熱輻射層11之前難以得到貯藏熱的效果，其結果是散熱片10的散熱特性降低。導熱性基部13的厚度上限沒有特別限定，但從實際使用時的質量的觀點出發，設定為15mm以下，較佳在10mm以下，更佳在5mm以下。
另外，導熱性基部13，例如可以藉由有機矽樹脂形成。導熱性基部13，能夠使散熱片10貼附在各種形狀的物體上並給予以上預定的柔軟性。例如，其硬度設定在ASKER C測定下的40以下，更佳在30以下。若硬度超過40則對發熱體的追隨性缺乏，有增加接觸熱阻的問題。ASKER C硬度，可以藉由調整構成導熱性基部13的有機矽樹脂層中使用的有機矽組合物中的有機矽樹脂含量、有機氫化聚矽氧烷含量來得到。
對於構成導熱性基部13的有機矽組合物，以下進行詳細說明。
作為導熱性基部13中的有機矽組合物，能夠採用含有以下要素(a)~(d)的有機矽組合物(A)：(a)100質量份的有機聚矽氧烷，其由平均分子式RaSiO(4-a)/2表示(R各自獨立地是碳原子數為1-12的未取代或取代的一價烴基，a是1.8-2.2的正數)，並且其一分子中具有2個以上的結合於矽原子的鏈烯基；(b)導熱性填充劑：200-4000質量份；(c)有機氫化聚矽氧烷(其添加量為(c)成分中之直接結合於矽原子的氫原子與(a)成分中的鏈烯基的摩爾比為0.5-5.0的量)，其一分子中具有2個以上結合於矽原子的氫原子；(d)鉑系化合物(以鉑元素量計，為(a)成分的0.1-1000ppm)。
另外，作為導熱性基部13中的有機矽組合物，也可以採用含有以下要素(b)、(f)、(g)的有機矽組合物(B)。
(b)導熱性填充劑(100-3000質量份)
(f)有機矽樹脂(100質量份)
(g)有機過氧化物系化合物(根據有機過氧化物換算為0.1-2質量份)。
接著，對上述有機矽組合物(A)中含有的各成分(a)~(d)進行更詳細的說明。
[(a)有機聚矽氧烷]
(a)含有鏈烯基的有機聚矽氧烷的成分，其由平均分子式RaSiO(4-a)/2表示(R各自獨立地是碳原子數為1-12的未取代或取代的一價烴基，a是1.8-2.2的正數，較佳為1.95~2.05的正數)，並且其一分子中具有2個以上、較佳為2~100個之結合於矽原子的鏈烯基，其是加成反應固化型組合物的主劑(基礎聚合物)。通常主鏈部分一般是由二有機矽氧烷單元的重複而構成。但是，在分子結構的一部分上，也可以含有支鏈的結構，還可以為環狀體，但從固化物的機械強度等的物性上考慮，較佳為直鏈狀的二有機聚矽氧烷。
上述化學式RaSiO(4-a)/2中，R是彼此相同或相異的碳原子數1~12的、特別是1~10的未取代或取代的一價烴基，作為結合於矽原子的鏈烯基以外的官能團，例如可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等烷基、環戊基、環己基、環庚基等環烷基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等芳基、苄基、苯基乙基、苯丙基、甲基苄基等芳烷基以及與這些基團的碳原子結合的部分或全部氫原子被氟、氯、溴等鹵素原子、氰基等取代的基團，例如，氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等。代表性的基團的碳原子數為1~10，特別有代表性的基團的碳原子數為1~6，較佳為甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等碳原子數為1~3的未取代或取代的烷基及苯基、氯苯基、氟苯基等的未取代或取代的芳基。此外，結合於矽原子的鏈烯基以外的官能團可以全部相同或不同。
另外，作為鏈烯基，例如可列舉，乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、己烯基、環己基等通常為碳原子數2~8左右的基團，其中，較佳為乙烯基、烯丙基等的低級鏈烯基，在當中特佳為乙烯基。
有機聚矽氧烷在25℃的動態黏度，通常設定為10~100000mm2/s，更佳在500~50000mm2/s的範圍。動態黏度過低，則得到的組合物的保存穩定性有變差的情況，此外若過高則得到的組合物的延展 性有變差的情況。此外，在這種實施方式中，動態黏度可以藉由奧斯特瓦爾德黏度計來測定。此外(a)成分的有機聚矽氧烷，可以僅藉由一種物質形成，也可以藉由不同動態黏度的兩種以上物質組合而成。
[(b)導熱性填充劑]
作為填充在導熱性有機矽組合物中的導熱性填充劑，可以使用非磁性的銅或鋁等金屬、氧化鋁、二氧化矽、氧化鎂、氧化鐵紅、氧化鈹、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鋅等金屬氧化物、氮化鋁、氮化矽、氮化硼等金屬氮化物、氫氧化鋁、氫氧化鎂等金屬氫氧化物、人造金剛石或碳化矽等一般作為導熱性填充劑使用的物質。導熱性填充劑，可以單獨一種，也可以兩種以上組合使用。
導熱性填充劑的平均粒徑，可以設定為0.1~200μm，較佳為0.1~100μm，進一步較佳為0.5~50μm。這裡提到的平均粒徑，可以藉由Microtruck顆粒分佈測定裝置MT3300EX(日機裝(株))來測定。此外，平均粒徑的基準是體積。
導熱性填充劑的配合量，以(a)成分為100質量份計，可以為200~4000質量份，更佳為200~3000質量份。導熱性填充劑的配合量過少，則熱導電性基部13的導熱率有不充分的情況，相反若配合量過多，則有成形性下降，黏接性降低的情況。
[(c)有機氫化聚矽氧烷]
(c)有機氫化聚矽氧烷的成分，是其一分子中具有2個以上、較佳為2~100個之結合於矽原子的氫原子(SiH基)的有機氫化聚矽氧烷，起到對(a)成分的交聯劑的作用。即，在後述的(d)成分的鉑系化合物的存在下，(c)成分中的結合於矽原子的氫原子，藉由矽氫化反應加成到(a)成分中的鏈烯基中，生成具有交聯鍵的三維網狀結構的交聯固化物。
作為與(c)成分中之矽原子結合的有機基團，例如可列舉不具有脂肪族不飽和鍵的未取代或取代的一價烴基等。具體地，可列舉與作為上述脂肪族不飽和基團以外的結合於矽原子的基團而示例的基團相同類型的、未取代的或取代的一價烴基，其中，從合成容易及經濟性的觀點來看，較佳為甲基。
本發明中的(c)成分的有機氫化聚矽氧烷的構造沒有特別 限定，直鏈狀、支鏈狀或環狀均可，較佳為直鏈狀。此外，有機氫化聚矽氧烷的聚合度(矽原子數)為2~100，特佳為2~50。
此外，作為(c)成分的有機氫化聚矽氧烷的較佳的具體例子，例如可列舉以下的物質。
分子鏈兩端被三甲基矽氧基封端的甲基有機氫化聚矽氧烷、分子鏈兩端被三甲基矽氧基封端的二甲基矽氧烷-甲基氫化矽氧烷共聚物、分子鏈兩端被三甲基矽氧基封端的二甲基矽氧烷-甲基氫化矽氧烷-甲苯基矽氧烷共聚物、分子鏈兩端被二甲基氫化矽氧基封端的二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩端被二甲基氫化矽氧基封端的甲基矽氧烷-甲基氫化矽氧烷共聚物、分子鏈兩端被二甲基氫化矽氧基封端的甲苯基聚矽氧烷。
此外，(c)成分的有機氫化聚矽氧烷可以單獨一種使用，也可以兩種以上組合使用。
(c)成分的配合量，相比1摩爾(a)成分中的鏈烯基，(c)成分中的SiH基團可以為0.5~5.0摩爾，更佳為0.8~4.0摩爾。若相比1摩爾(a)成分中的鏈烯基，(c)成分中的SiH量不足0.5摩爾，則組合物不固化，固化物的強度不充分，有可能發生無法作為成形體、複合體進行處理等問題。另一方面，若超過5.0摩爾的使用量，固化物表面的黏附性恐會不充分。
[(d)鉑系化合物]
(d)鉑系化合物的成分，促進上述(a)成分中的鏈烯基和(c)成分中之結合於矽原子的氫原子進行加成反應，是為了使得本實施方式的組合物變換為三維網狀結構的交聯固化物而配合的催化劑成分。
(d)成分可以從通常的矽氫化反應中使用的公知的催化劑中適宜選擇使用。作為具體例子，可以列舉例如，白金(包括鉑黑)、銠、鈀等鉑族金屬單體、H2PtCl4．nH2O、H2PtCl6．nH2O、NaHPtCl6．nH2O、KHPtCl6．nH2O、Na2PtCl6．nH2O、K2PtCl4．nH2O、PtCl4．nH2O、PtCl2、Na2HPtCl4．nH2O(其中，n是0~6的整數，較佳為0或6)等氯化鉑、氯化鉑酸及氯化鉑酸鹽、醇改性氯化鉑酸、氯化鉑酸和烯烴的絡合物、將鉑黑、鈀 等鉑族金屬負載在氧化鋁、二氧化矽、碳等載體上而成的物質、銠-烯烴絡合物、氯三(三苯基膦)銠(威爾金森催化劑)、氯化鉑、氯化鉑酸、氯化鉑酸鹽和含有乙烯基的矽氧烷的絡合物等。這些鉑系化合物，可以單獨一種使用，也可以兩種以上組合使用。
另外，上述(d)成分的鉑系化合物的配合量，只要是可以固化組合物所需要的量即可。通常，經過鉑族金屬元素質量換算，相比(a)成分，設定為0.1~1000ppm左右，較佳設定為0.5~500ppm左右。
此外，根據需要，可以配合反應調節劑。反應調節劑具有調整在(d)成分的存在下進行的(a)成分和(c)成分的加成反應的矽氫化反應速度的作用。這種反應調節劑，可以從通常的加成反應固化型有機矽組合物所使用的公知的加成反應調節劑中適宜選擇。作為其具體例，可列舉1-乙炔基-1-環己醇、3-丁炔-1-醇、乙炔基亞甲基甲醇等乙炔化合物、氮化合物、有機磷化合物、硫化合物、肟化合物、有機氯化合物等。這些反應調節劑，可以單獨一種使用，也可以兩種以上組合物使用。
反應調節劑的配合量，根據(d)成分的使用量的不同而不同。一般來講，只要是能夠將矽氫化反應的進行調整到所期望的反應速度的量即可。通常，相比(a)成分的質量，為10~50000ppm左右即可。
接著，對上述有機矽組合物(B)中含有的各成分(b)、(f)、(g)進行更加詳細的說明。關於(b)成分，由於與有機矽組合物(A)中的(b)相同，以下對(f)、(g)成分進行說明。
[(f)有機矽樹脂]
(f)有機矽樹脂的成分，具有賦予導熱性有機矽組合物固化後的固化物表面黏附性的作用。作為這樣的有機矽樹脂的例子，是R1 3SiO1/2單元(M單元)和SiO4/2單元(Q單元)的共聚物，M單元和Q單元之比(摩爾比)M/Q是0.5~1.5，較佳為0.6~1.4，更佳為0.7~1.3的有機矽樹脂。上述M/Q在上述範圍內則可以得到所期望的黏附力。這種情況下，根據需要，也可以含有R1 2SiO2/2單元(D單元)和R1SiO3/2單元(T單元)，這些D單元及T單元的配合設定在15摩爾%以下，更佳在10摩爾%以下。
表示上述M單位等通式中的R1是未取代或取代的一價烴基，較佳為不含有脂肪族不飽和鍵的未取代的或取代的一價烴基。作為這 樣的R1的例子，例如，甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等烷基、環戊基、環己基、環庚基等環烷基、苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等芳基、苄基、苯基乙基、苯丙基、甲基苄基等芳烷基以及這些基團的與碳原子結合的一部分或全部氫原子被氟、氯、溴等鹵素原子、氰基等取代的基團，例如，氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等碳原子數為1~12，較佳為碳原子數為1~6的基團。
作為R1，這些當中，較佳為甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等碳原子數為1~3的未取代或取代的烷基，以及苯基、氯苯基、氟苯基等未取代或取代的芳基。另外，R1可以全部相同或不同。就R1而言，只要不要求具有耐溶劑性等特殊特性，從成本、得到的難易程度、化學穩定性、給予環境負擔等觀點出發，較佳為全部都是甲基。
在配合(f)成分的情況下，其配合量，相對於(a)成分100質量份，較佳為50~500質量份、更佳為60~350質量份、進一步較佳為70~250質量份。(f)成分的配合量，在不足50質量份或超過500質量份的情況下，有得不到期望的黏附性的情況。此外，(f)成分本身在室溫下為固體或黏稠的液體，但也可以溶解在溶劑中的狀態使用。這種情況下，組合物的添加量由要去除溶劑部分來決定。
[(g)有機過氧化物系化合物]
藉由有機過氧化物而進行的有機矽組合物的固化反應，是藉由在有機過氧化物系化合物的存在下，使具有乙烯基等鏈烯基的直鏈狀有機聚矽氧烷與在分子鏈末端(一端或兩端)及分子鏈非末端的任何一方或雙方自由基聚合而生成。作為(g)成分的有機過氧化物系化合物，可列舉二醯基過氧化物、二烷基過氧化物等。有機過氧化物系化合物，由於在光或熱下不穩定，難以將固體的有機過氧化物系化合物分散在組合物中，因此以稀釋在有機溶劑中，或分散在有機矽成分中的狀態來使用的情況比較多。
有機過氧化物系化合物的配合量，相對於(f)有機矽樹脂100質量份，藉由有機過氧化物換算，較佳設定為0.1~2質量份，更佳設定為 0.1~1.6質量份。配合量若過少則有可能固化反應不充分進行，相反若過多則有可能損害組合物的穩定性。
[(h)表面處理劑]
此外，在有機矽組合物中，除了上述成分，還可以添加表面處理劑。表面處理劑是在製備組合物時，對(b)成分的導熱性填充劑進行疏水化處理而使其與組合物(A)中之(a)成分的有機聚矽氧烷或組合物(B)中之(f)成分的有機矽樹脂的潤濕性提高，用於使導熱性填充劑在(a)成分或(f)成分組成的基質中分散均勻的物質。作為表面處理劑，較佳為以下的(h-1)及(h-2)成分。
(h-1)藉由下述通式(2)表示的烷氧基矽烷化合物R2 mR3 nSi(OR4)4-m-n (2)
(在式(2)中，R2各自獨立地是碳原子數為6~15的烷基、R3各自獨立地是未取代或取代的碳原子數為1~8的一價烴基、R4各自獨立地是碳原子數為1~6的烷基，m是1~3的整數，n為0、1或2，m+n為1~3的整數。)
(h-2)藉由下述通式(3)表示的、支鏈一端的末端被三烷氧基矽烷基封端的二甲基聚矽氧烷。
上述式(3)中，R5各自獨立地是碳原子數為1~6的烷基，與上述式(2)中的R4表示的烷基是相同種類的基團。此外，k是5~100的整數。
首先，對(h-1)成分進行說明。
作為上述通式(2)中的R2表示的烷基，例如可列舉己基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基等。這樣藉由R2表示的烷基的碳原子數若在6~15的範圍內，則可以充分提高(b)成分的導熱性填充劑的潤濕性，處理使用性變好，使得組合物成為低溫特性良好的物質。
另外，作為藉由上述R3表示的未取代或取代的一價烴基，例如，可列舉甲基、乙基、丙基、己基、辛基等烷基；環戊基、環己基等 環烷基；乙烯基、丙烯基等鏈烯基；苯基、甲苯基等芳基；2-苯基乙基、2-甲基-2苯基乙基等芳烷基；3,3,3-三氟丙基、2-(九氟丁基)乙基、2-(十七氟辛基)乙基、對氯苯基等鹵化烴基等。在本發明中，在這些當中，特佳為甲基及乙基。
作為上述R4所示的烷基，例如可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。在本發明中，在這些當中特佳為甲基及乙基。
作為上述(h-1)成分之較佳的具體例子，可以列舉以下的物質。
C6H13Si(OCH3)3
C10H21Si(OCH3)3
C12H25Si(OCH3)3
C12H25Si(OC2H5)3
C10H21Si(CH3)(OCH3)2
C10H21Si(C6H5)(OCH3)2
C10H21Si(CH3)(OC2H5)2
C10H21Si(CH=CH2)(OCH3)2
C10H21Si(CH2CH2CF3)(OCH3)2
上述(h-1)成分，可以單獨一種使用，也可以兩種以上組合使用。(h-1)成分的配合量即使超過後述的配合量也沒有更大的潤濕效果，因此不經濟。此外，這種成分為揮發性，在開放體系下放置則組合物及固化後的組合物會逐漸變硬，較佳使用所需要的最低含量。
接著，對(h-2)成分進行說明。
作為上述(h-2)成分之較佳的具體例子，可以列舉以下的物質。
此外，(h-2)成分可以單獨使用一種也可以兩種以上組合使用。(h-2)成分的配合量若超過後述的配合量，則得到的固化物的耐熱性或耐濕性有下降的趨勢。
在本發明中，作為(b)成分的表面處理劑，可以使用選自上述(h-1)成分和(h-2)成分組成的組中的至少一種。這種情況下，在組合物(A)中，全部(h)成分的配合量，相對於(a)成分100質量份計，較佳為0.01~50質量份，特佳為0.1~30質量份。另外，在組合物(B)中，全部(h)成分的配合量，相對於(f)成分100質量份計，較佳為0.01~50質量份，特佳為0.1~30質量份。
在本發明中，作為其他的任意成分，例如可以添加氟改性有機矽表面處理劑、作為著色劑的炭黑、二氧化鈦等。進一步地，為了防止導熱性填充劑的沉澱及補強，也可以適宜添加沉澱型二氧化矽或鍛燒二氧化矽等二氧化矽微粉、觸變性提高劑等。
導熱性有機矽組合物，可以藉由將上述的(a)~(d)成分或(b)、(f)、(g)成分以及根據需要添加的其他成分按照常規方法混合製備而成。
此外，作為導熱性有機矽組合物的固化條件，與公知的加成反應固化型有機矽橡膠組合物或有機過氧化物固化型有機矽橡膠組合物相同。
以下，表示散熱片10的實施例及對比例。但是，本發明並不僅限於以下的實施例。
在實施例及對比例的說明中，以下記載導熱性複合片的成型方法。
(導熱層)
鋁箔：厚度為50μm，面方向的導熱率為236W/mK；銅箔：厚度為30μm，面方向的導熱率為398W/mK。
(在導熱層上層疊有熱輻射層的熱輻射片)
(I-1)：將50μm厚的賽拉科α(α)(熱輻射層；熱輻射率為0.96、含有平均粒徑為5μm的氧化鋁的有機矽樹脂、賽拉密()株式會社製造)層疊在鋁箔上(導熱層；厚度為50μm)而成的熱輻射片。
(I-2)將30μm厚的α(熱輻射層；熱輻射率為0.96、 (株)製造)層疊在鋁箔上(導熱層；厚度為30μm)而成的熱輻射片。
(I-3)MORGENSHEET MG01-S((株)淺利電機製造；在厚度為60μm、導熱率為230W/mK的鋁箔上層疊厚度為30μm、熱輻射率為0.99的熱輻射性聚乙烯樹脂(含有平均粒徑為1μm的石墨的聚乙烯樹脂)而成的熱輻射片。
(導熱性有機矽樹脂層(基部))
(II-1)~(II-4)：具有下表所示的ASKER C硬度及導熱率的導熱性有機矽樹脂層(基部)。
藉由貼合上述熱輻射片和上述導熱性有機矽樹脂層(基部)得到導熱性複合片(輻射片)。
為了進行對比，將(II-5)沒有導熱性的有機矽樹脂層(導熱率為0.16W/mK)、(II-6)導熱性有機矽兩面膠帶(導熱率為1.0W/mK)、(II-7)丙烯酸兩面黏附膠帶也與熱輻射片貼合使用。
構成上述樹脂層(II-1)~(II-7)的組合物的(ii-1)~(ii-7)的組成如下所示。
[(a)含有鏈烯基的有機聚矽氧烷]
為下述式
X是有乙烯基的有機聚矽氧烷，p是有機聚矽氧烷在25℃下的動態黏度為下述值時的數。
(a-1)黏度：600mm2/s；(a-2)黏度：30,000mm2/s。
[(b)導熱性填充劑]
(b-1)平均粒徑為30μm的氫氧化鋁粉； (b-2)平均粒徑為50μm的氧化鋁粉；(b-3)平均粒徑為10μm的氧化鋁粉。
[(c)有機氫化聚矽氧烷]
由下述式(5)表示的有機氫化聚矽氧烷。
(平均聚合度：q=28、r=2)
[(d)鉑系化合物]
5質量%氯化鉑酸2-乙基己醇溶液。
[(e)反應調節劑]
乙炔基亞甲基甲醇。
[(f)有機矽樹脂]
僅由Me3SiO0.5單元(M單元)和SiO2單元(Q單元)組成的有機矽樹脂(Me表示甲基。M/Q摩爾比為1.15)的甲苯溶液(不揮發部分為60質量%，黏度為30mm2/s)。
[(h)表面處理劑]
由下述式(6)表示的、平均聚合度為30的一端末端為三甲氧基矽烷基封端的二甲基聚矽氧烷。
表1
有機矽組合物(ii-5)
以質量比為65/20/0.05/0.15/0.1/14.7包含以下的(一)~(六)的有機矽黏附材料組合物。
(一)僅由Me3SiO0.5單元(M單元)和SiO2單元(Q單元)組成的有機矽樹脂(Me表示甲基。M/Q摩爾比為1.15)的甲苯溶液(不揮發部分為60質量%，黏度為30mm2/s)；(二)平均聚合度為8,000的由二甲基乙烯基在兩端封端的二甲基聚矽氧烷；(三)乙炔基亞甲基甲醇；(四)在式(5)中q=1、r=40的有機氫化聚矽氧烷；(五)5質量%的氯化鉑酸2-乙基己醇溶液；(六)甲苯。
組合物(ii-7)
以97/3/0.03的比例包含以下(七)~(九)的丙烯酸樹脂組合物：(七)2-丙烯酸乙基己酯；(八)丙烯酸；(九)乙二醇二丙烯酸酯。
此外，上述的樹脂組合物使用行星攪拌機混煉而得。
[樹脂層的成型方法]
(ii-1)~(ii-3)：將得到的組合物流入到經過氟處理的膜中，使用模具進行120℃/10分鐘的衝壓固化得到預定的厚度。
(ii-4)~(ii-6)：將得到的組合物塗覆在經過氟處理的膜上， 使其達到預定的厚度，藉由80℃/10分鐘使得溶劑乾燥，經過120℃/10分鐘使其固化。
(ii-7)：將得到的組合物塗覆在經過氟處理的膜上，藉由中心波長為360nm的紫外線燈的照射，使其固化。
[複合片的評價方法]
如下表中所示，將各種熱輻射片和各種樹脂層貼合來製備複合片，使用以下的評價方法進行評價。
對大小為30×120mm的厚度為2mm的鋁板上施加15W的電力進行加熱，當到達一定溫度(64~66℃)時，在鋁板上貼附大小為30×100mm的複合片，測定一分鐘後的鋁板的溫度。這裡，測定環境為25±2℃，濕度為50%±5%。
[實施例1~7，對比例1~5]
如實施例1~7，藉由在面內的導熱率為200W/mK以上的導熱層上層疊厚度為10~100μm、較佳熱輻射率為0.80以上的熱輻射層而成的熱輻射片的導熱層一側上，層疊0.2mm以上的厚度且硬度在ASKER C 40以下、較佳導熱率為1.4W/mK以上的導熱性有機矽樹脂層，可以得到降低熱源溫度的效果。特別是，導熱性有機矽層的導熱率越高且厚度越厚，則其對熱源溫度的降低效果越好。
如對比例1、2所示，若在熱輻射片上層疊導熱率非常低的有機矽樹脂層，則無法將從熱源散發出的熱有效地傳遞到熱輻射層。如對比例2、4所示，若ASKER C硬度超過40則使得溫度降低的效果變差。如對比例5所示，若使用丙烯酸製的兩面黏附膠帶，則從熱源散發出的熱不僅無法有效地傳遞到導熱層，並且由於與有機矽樹脂相比丙烯酸樹脂耐熱性差，因此在與熱源直接接觸之處使用時，對其長期使用的可靠性有疑問。
表3
接著，關於使用了具有這種構造的散熱片10的機器的散熱方法，參照第3圖~第5圖進行說明。
第3圖是第2圖所示之控制盤100的內部結構的一個例子。如第3圖所示，在控制盤100的內部，搭載有各種電路基板、變壓器、電源、伺服放大器、電動機等多個作為發熱源的部件。以往，為了釋放由這樣的電路基板等產生的熱，使用空調、冷卻風扇、散熱器等冷卻裝置。但是，這些冷卻裝置，有不容易維護，且不能不考慮運行成本，此外還需要較大的設置空間的問題。
但是，在本實施的方式中，如第3圖所示，藉由將上述的散熱片10貼附在控制盤100之例如框體的壁面101的表面與背面上，按照夾住壁面101的方式相對貼附，從而冷卻控制盤100。
第4圖是表示散熱片10的貼附方法、貼附部分的示意圖。在這種實施方式中，準備了2枚散熱片10A、10B(步驟S1)。之後，散熱片10A貼附在壁面101的表面上(步驟S2)，另外的散熱片10B貼附在壁面101的背面的、隔著壁面101而與散熱片10A相對的位置上(步驟S3)。此時，散熱片10A及10B的導熱性基部13一側均貼向壁面101一側。如以上那樣，藉由將散熱片10A及10B貼附在壁面101上，可以進行控制盤100的散熱。此外，散熱片10的面積較佳設定為，例如比散熱物件的發熱部分(例如伺服放大器)大得多的面積，例如10倍以上的面積。由此，可以進一步地提高散熱效果。
以下，對於本實施的散熱方法的作用進行說明。
(1)從控制盤100的內部的發熱源散發的熱向壁面101輻射後，在壁面101背面貼附的散熱片10A的熱輻射層11B將熱吸收。
(2)熱輻射層11B吸收的熱，傳導到導熱層12B，進一步傳遞到導熱性基部13B。
(3)導熱性基部13B，將從導熱層12B傳遞來的熱，藉由壁面101，傳遞到在壁面101表面一側貼附的散熱片10A。
(4)散熱片10A的導熱性基部13A吸收從壁面101傳導來的熱。
(5)被導熱性基部13A吸收的熱，向導熱層12A傳導。
(6)之後，從導熱層12A傳導來的熱，進一步向熱輻射層11A傳導，向外部釋放。
藉由以上(1)~(6)的熱移動，將控制盤100內部的熱向外部釋放，控制盤100內部的溫度降低。
散熱片，藉由上述材料形成，在能長時間持續效果的同時，不需要進行如在散熱器中需要進行的矽潤滑脂的塗覆等的保養。因此，藉由使用散熱片的散熱方法，可以在低成本且不進行繁雜保養下，進行對機器的散熱。
此外，在壁面101的表面及背面上，按照隔著壁面101的方式而相對配置的散熱片10A、10B，較佳至少一部分重疊貼附。理想的是，如第4圖所示，完全重疊為好。如第5圖所示，散熱片10A及10B即使僅僅一部分重疊，也能得到一定的效果。此外，散熱片10A、10B，可以僅在控制盤100的框體的一個壁面101的表面/背面貼附，也可以如第6圖所示，在頂板及多個側壁上貼附。如果有可能，也可以在框體的底板的裡外貼附。
如上所述，在控制盤100的內部，搭載有各種電路基板、變壓器、電源、伺服放大器、電動機等多個作為發熱源的部件。由此，藉由在位於這些各種作為發熱源的部件附近的框體壁面的裡外貼附散熱片10A、10B，可以不通過空調、冷卻風扇、散熱器等冷卻裝置就將控制盤冷卻。本實施方式的散熱方法，不僅限於示例所示的控制盤，對於內部具有作為發熱源的內置部件，特別是含有多個這樣的內置部件的機器也起效果。
以上，對於具有框體的控制盤100的散熱方法進行了說明。但是，本發明的散熱方法，並不僅限於具有這樣框體的機器的散熱。例如如第7圖所示，在是具有發熱源的電子基板102的情況下，在其電子基板102的發熱部分(例如CPU103)上直接貼附散熱片10，也可以對電子基板102進行冷卻。
這種情況下，散熱片10的面積，例如較佳設定為作為散熱對象的發熱部分(例如CPU103)的10倍以上的面積。由此，可以進一步地提高散熱效果。
第8圖是表示使用本實施方式之散熱片的散熱方法的效果的圖表。橫軸表示從控制盤100開始運行起所經過的時間，縱軸表示控制盤100內的溫度。
為了進行對比，將(a)冷卻風扇等冷卻裝置設為OFF的情況和(b)將冷卻裝置設為ON的情況的溫度變化合併表示。
將冷卻裝置設為OFF、冷卻裝置不發揮功能的狀態((a))下，控制盤100內的溫度緩慢上升，從運行開始120分鐘後，比開始運行前上升了約12度。
另一方面，將冷卻裝置設為ON的情況下，雖然抑制了溫度上升的程度，但是從運行開始120分鐘後，還是比開始運行前上升了近10度。
與之相比，使用本實施方式的散熱片的情況下，與使用冷卻裝置的情況相比，抑制了接近一半的溫度的上升。而且，使用散熱片的散熱方法，有成本低、並且基本不需要保養的優點。
以上，對本發明的幾個實施方式進行了說明，但是這些的實施方式僅作為示例來演示，並不作為對發明範圍的限定。這些新的實施方式也可以藉由其他的各種方式進行實施，在不脫離本發明的主旨的範圍內，可以進行各種省略、置換、變更。這些實施方式及變形，在被發明範圍及主旨包含的同時，也被包含在與申請專利範圍的範圍中記載的發明均等的範圍中。
10‧‧‧散熱片
10A、10B‧‧‧散熱片
11A、11B‧‧‧熱輻射層
12A、12B‧‧‧導熱層
13A、13B‧‧‧導熱性基部
101‧‧‧壁面

Claims (14)

  1. 一種散熱方法，是在框體內部具有發熱源的機器的散熱方法，其特徵在於，在該框體的壁面的內壁上貼附第一散熱片，在該框體的壁面的外壁上，貼附與該第一散熱片隔著該壁面而相對的第二散熱片，該第一散熱片及該第二散熱片具備：導熱層、與該導熱層的第一面相鄰的熱輻射層、以及與該導熱層的第二面相鄰的基部，該基部包含在ASKER C下測定的硬度為40以下的導熱性有機矽樹脂。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱方法，其中，該第一散熱片及該第二散熱片，按照該基部與該壁面接觸的方式，貼附在該壁面上。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的散熱方法，其中，該第一散熱片或者該第二散熱片貼附在該發熱源附近的該壁面上。
  4. 一種散熱方法，是具有發熱源的機器的散熱方法，其特徵在於，在該發熱源上直接貼附散熱片，該散熱片具備：導熱層、與該導熱層的第一面相鄰的熱輻射層、以及與該導熱層的第二面相鄰的基部，該基部包含在ASKER C下測定的硬度為40以下的導熱性有機矽樹脂。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的散熱方法，其中，該散熱片具有該發熱源面積10倍以上的面積。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的散熱方法，其中，該基部的厚度為0.2mm以上。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的散熱方法，其中，該導熱層在面方向上的導熱率為200W/mK以上。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的散熱方法，其中，該熱輻射層的厚度為10μm以上100μm以下。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的散熱方法，其中，該基部的導熱率為1.4W/mK以上。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的散熱方法，其中，該基部是包括以下組分而成的導熱性有機矽組合物的固化物：(a)100質量份的有機聚矽氧烷，其由平均分子式RaSiO(4-a)/2表示，並且其一分子中具有2個以上的結合於矽原子的鏈烯基，該平均分子式中，R各自獨立地是碳原子數為1-12的未取代或取代的一價烴基，a是1.8-2.2的正數；(b)導熱性填充劑200-4000質量份；(c)有機氫化聚矽氧烷，其一分子中具有2個以上之結合於矽原子的氫原子，其添加量為：(c)成分中之直接結合於矽原子的氫原子與(a)成分中的鏈烯基的摩爾比為0.5-5.0；以及(d)鉑系化合物，以鉑元素的量計，為(a)成分的0.1-1000ppm。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的散熱方法，其中，該導熱性有機矽組合物進一步包含(f)有機矽樹脂50-500質量份。
  12. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的散熱方法，其中，該基部是包括以下組分的導熱性有機矽組合物的固化物：(b)導熱性填充劑100-3000質量份；(f)有機矽樹脂100質量份；以及(g)有機過氧化物系化合物，按照有機過氧化物換算，為0.1-2質量份。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的散熱方法，其中，該(f)有機矽樹脂是R1 3SiO1/2單元即M單元和SiO4/2單元即Q單元的共聚物，且不含有脂肪族不飽和鍵，該R1表示未取代或取代的一價烴基，M單元與Q單元之比M/Q以摩爾比計為0.5-1.5。
  14. 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的散熱方法，其中，該機器是控制盤，在該控制盤的內部包含電路基板、變壓器、電源、伺服放大器及電動機中的至少一種作為內置部件。
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