JP2002299534A - 放熱材およびその製造方法 - Google Patents
放熱材およびその製造方法Info
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高熱伝導率の放熱材を提供すること。
【解決手段】 シリコーンに、銀、さらには銀とグラフ
ァイトその他の熱伝導性粒子の組み合わせを混合しかつ
熱処理を施した放熱材。シリコーンに銀とグラファイト
の組み合わせを混合した放熱材（熱処理不要）。
ァイトその他の熱伝導性粒子の組み合わせを混合しかつ
熱処理を施した放熱材。シリコーンに銀とグラファイト
の組み合わせを混合した放熱材（熱処理不要）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱材および放熱
材の製造方法に係る。
材の製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車のインバーター用に用いられ
るＩＧＢＴパワーモジュールのように発熱性の高い半導
体素子の放熱用途には、半導体素子と冷却又は放熱ブロ
ックの間の熱的接続に放熱材が用いられている。図１に
１例を示す。半導体素子１（より具体的には半導体チッ
プ１ａの基板１ｂ）と放熱フィンを有する冷却ブロック
２の間に放熱材３が使用されている。半導体素子基板１
と冷却ブロック２は固体同士であるためこれらを接合す
ると完全な密着が困難でその間に微細な隙間ができてし
まい、それが熱伝導性、即ち、放熱性を低下させる原因
になるが、熱伝導性の高い液状放熱材３を介在させて接
合することにより、放熱特性を改良するものである。な
お、半導体素子基板１と冷却ブロック２の間はネジ４な
どで固定される。
るＩＧＢＴパワーモジュールのように発熱性の高い半導
体素子の放熱用途には、半導体素子と冷却又は放熱ブロ
ックの間の熱的接続に放熱材が用いられている。図１に
１例を示す。半導体素子１（より具体的には半導体チッ
プ１ａの基板１ｂ）と放熱フィンを有する冷却ブロック
２の間に放熱材３が使用されている。半導体素子基板１
と冷却ブロック２は固体同士であるためこれらを接合す
ると完全な密着が困難でその間に微細な隙間ができてし
まい、それが熱伝導性、即ち、放熱性を低下させる原因
になるが、熱伝導性の高い液状放熱材３を介在させて接
合することにより、放熱特性を改良するものである。な
お、半導体素子基板１と冷却ブロック２の間はネジ４な
どで固定される。
【０００３】従来の液状放熱材は、樹脂中に高熱伝導性
フィラー、例えば、酸化亜鉛、アルミナ、窒化アルミニ
ウムなどを多量に混合することにより、熱伝導性を高め
ている。
フィラー、例えば、酸化亜鉛、アルミナ、窒化アルミニ
ウムなどを多量に混合することにより、熱伝導性を高め
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、樹脂中
にフィラーを多量に混合すると粘度が著しく上昇し、取
り扱い作業性が低下する。そのため、樹脂中に混合でき
るフィラーの量には限界があり、せいぜい約６０〜８０
重量％までであり、熱伝導性も約１〜２Ｗ／ｍＫが限度
である。
にフィラーを多量に混合すると粘度が著しく上昇し、取
り扱い作業性が低下する。そのため、樹脂中に混合でき
るフィラーの量には限界があり、せいぜい約６０〜８０
重量％までであり、熱伝導性も約１〜２Ｗ／ｍＫが限度
である。
【０００５】そこで、例えば、２種の大きさのフィラー
を組み合わせて、フィラーの含有率を高めること（特開
平３−１４８７３号公報）などが提案されている。確か
にこのような方法でいくらかは熱伝導性を高めることが
できるが、それ以上には向上せず、大幅な改善は見込め
ない。本発明は、このような従来技術の現状に鑑みてな
されたもので、放熱材の熱伝導性を向上させることを目
的とするものである。
を組み合わせて、フィラーの含有率を高めること（特開
平３−１４８７３号公報）などが提案されている。確か
にこのような方法でいくらかは熱伝導性を高めることが
できるが、それ以上には向上せず、大幅な改善は見込め
ない。本発明は、このような従来技術の現状に鑑みてな
されたもので、放熱材の熱伝導性を向上させることを目
的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
目的を達成するために、鋭意検討したところ、全く予想
外にも、シリコーンと特定のフィラーとを組み合わせた
場合に、またさらに熱処理を組み合わせた場合に特異的
に熱伝導性が高くなることを見出し、本発明を完成した
ものである。こうして、下記が提供される。
目的を達成するために、鋭意検討したところ、全く予想
外にも、シリコーンと特定のフィラーとを組み合わせた
場合に、またさらに熱処理を組み合わせた場合に特異的
に熱伝導性が高くなることを見出し、本発明を完成した
ものである。こうして、下記が提供される。
【０００７】（１）シリコーンに少なくとも銀粒子を含
有しかつ加熱処理されて成ることを特徴とする放熱材。 （２）シリコーンに銀粒子と共にグラファイト、窒化ア
ルミニウム、酸化亜鉛、銅、アルミナ、窒化ホウ素、ア
ルミニウムを第２の熱伝導性粒子として含み、銀粒子の
含有体積比は銀粒子と第２の熱伝導性粒子の合計に対し
て０．２〜０．６７の範囲内である（１）記載の放熱
材。
有しかつ加熱処理されて成ることを特徴とする放熱材。 （２）シリコーンに銀粒子と共にグラファイト、窒化ア
ルミニウム、酸化亜鉛、銅、アルミナ、窒化ホウ素、ア
ルミニウムを第２の熱伝導性粒子として含み、銀粒子の
含有体積比は銀粒子と第２の熱伝導性粒子の合計に対し
て０．２〜０．６７の範囲内である（１）記載の放熱
材。
【０００８】（３）シリコーンに銀粒子とグラファイト
粒子を含み、銀粒子のグラファイト粒子に対する粒径比
は０．１２〜０．８４の範囲内である（１）（２）に記
載の放熱材。 （４）半導体素子と冷却ブロックの間に用いられる
（１）〜（３）記載の放熱材。
粒子を含み、銀粒子のグラファイト粒子に対する粒径比
は０．１２〜０．８４の範囲内である（１）（２）に記
載の放熱材。 （４）半導体素子と冷却ブロックの間に用いられる
（１）〜（３）記載の放熱材。
【０００９】（５）シリコーンに銀粒子とグラファイト
粒子を含み、銀粒子の含有体積比は銀粒子とグラファイ
ト粒子の合計に対して０．１２〜０．８４の範囲内であ
ることを特徴とする放熱材。 （６）シリコーンに少なくとも銀粒子を含む熱伝導性粒
子を添加し、加熱処理することを特徴とする放熱材の製
造方法。
粒子を含み、銀粒子の含有体積比は銀粒子とグラファイ
ト粒子の合計に対して０．１２〜０．８４の範囲内であ
ることを特徴とする放熱材。 （６）シリコーンに少なくとも銀粒子を含む熱伝導性粒
子を添加し、加熱処理することを特徴とする放熱材の製
造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の放熱材の液状樹脂基材と
しては、シリコーンを用いる。本発明の放熱材では、シ
リコーンに銀その他の特定のフィラーを混合した場合に
特異的に高い熱伝導性が示されることを見出したもので
ある。放熱材の液状樹脂基材として用いられるシリコー
ンはそれ自体は知られているので、その中から適当に選
択使用すればよい。
しては、シリコーンを用いる。本発明の放熱材では、シ
リコーンに銀その他の特定のフィラーを混合した場合に
特異的に高い熱伝導性が示されることを見出したもので
ある。放熱材の液状樹脂基材として用いられるシリコー
ンはそれ自体は知られているので、その中から適当に選
択使用すればよい。
【００１１】シリコーンとしてはオイル、ゲルまたはゴ
ムなどのいずれでもよい。シリコーンのゲルまたはゴム
はシリコーンを加熱などの処理によりゲル状またはゴム
状になるものをいう。本発明では、特にシリコーンのゲ
ルまたはゴムを用いることが好ましく、付加型シリコー
ンゴムの架橋密度を制御したシリコーンゲルが最も好ま
しい。シリコーンゲルまたはゴムは半導体素子を冷却ブ
ロックの間を接着する作用は高く、しかも耐久性に優れ
ており、また熱硬化のための加熱処理によって銀粒子の
熱処理を兼ねることができる利点もある。
ムなどのいずれでもよい。シリコーンのゲルまたはゴム
はシリコーンを加熱などの処理によりゲル状またはゴム
状になるものをいう。本発明では、特にシリコーンのゲ
ルまたはゴムを用いることが好ましく、付加型シリコー
ンゴムの架橋密度を制御したシリコーンゲルが最も好ま
しい。シリコーンゲルまたはゴムは半導体素子を冷却ブ
ロックの間を接着する作用は高く、しかも耐久性に優れ
ており、また熱硬化のための加熱処理によって銀粒子の
熱処理を兼ねることができる利点もある。
【００１２】シリコーンオイルの粘度またはシリコーン
ゲルまたはゴムの硬化前（オイル状）の粘度は０．１〜
１．５Ｐａ・ｓの範囲内が好ましい。本発明は第１の側
面において、放熱材はフィラーとして少なくとも銀粒子
を用い、且つ熱処理を施すことにより、特異的に高い熱
伝導性が得られることを見出した。この効果は熱処理後
のシリコーンがオイルでも硬化したゲルまたはゴムでも
同様に得られる。シリコーンに銀粒子を混合し、熱処理
を施すことにより特異的に高い熱伝導性が得られる理由
は、限定するわけではないが、塗布後に加熱するとフィ
ラーが凝集して達成されるフィラーどうしの接触度合い
が改良されるためと考えられる。フィラーを混合した液
状樹脂を熱処理すると熱伝導性が向上する効果は、例え
ば、従来の代表的なフィラーである窒化アルミニウムで
は観測されず、しかしシリコーン以外の樹脂、銀以外の
粒子でも僅かに観測される場合もあったが、熱伝導性の
改良効果はシリコーンに銀粒子を混合した特定の場合に
特別に高い改良を示した。銀粒子はシリコーンとの相溶
性は良くないので凝集し易いことが効いていると考えら
れる。このようにして、本発明の第１の側面によれば、
特定のフィラー組成と後処理によってフィラーどうしの
接触度合いを改良することにより、フィラー含有率は増
加させることなく、熱伝導率を大幅に向上させることが
可能になる。
ゲルまたはゴムの硬化前（オイル状）の粘度は０．１〜
１．５Ｐａ・ｓの範囲内が好ましい。本発明は第１の側
面において、放熱材はフィラーとして少なくとも銀粒子
を用い、且つ熱処理を施すことにより、特異的に高い熱
伝導性が得られることを見出した。この効果は熱処理後
のシリコーンがオイルでも硬化したゲルまたはゴムでも
同様に得られる。シリコーンに銀粒子を混合し、熱処理
を施すことにより特異的に高い熱伝導性が得られる理由
は、限定するわけではないが、塗布後に加熱するとフィ
ラーが凝集して達成されるフィラーどうしの接触度合い
が改良されるためと考えられる。フィラーを混合した液
状樹脂を熱処理すると熱伝導性が向上する効果は、例え
ば、従来の代表的なフィラーである窒化アルミニウムで
は観測されず、しかしシリコーン以外の樹脂、銀以外の
粒子でも僅かに観測される場合もあったが、熱伝導性の
改良効果はシリコーンに銀粒子を混合した特定の場合に
特別に高い改良を示した。銀粒子はシリコーンとの相溶
性は良くないので凝集し易いことが効いていると考えら
れる。このようにして、本発明の第１の側面によれば、
特定のフィラー組成と後処理によってフィラーどうしの
接触度合いを改良することにより、フィラー含有率は増
加させることなく、熱伝導率を大幅に向上させることが
可能になる。
【００１３】銀粒子の形状、寸法は特に限定されない
が、フレーク状粒子で最も高い改良効果が見出された。
粒子の平均粒径は０．５〜７μｍ、特に２．５〜４μｍ
の範囲内が好ましい。０．５μｍ未満ではフィラー充填
率が悪く、熱伝導率が向上せず、７μｍ超ではフィラー
と樹脂の分離が著しい。シリコーンに銀粒子と任意に第
２の熱伝導性粒子を混合した放熱材を熱処理する温度
は、特に限定されず、用いるシリコーンまたは半導体素
子の耐熱温度以下の適当な温度から選択すればよいが、
一般的に約７０〜２５０℃の範囲内、好ましくは１２０
〜２００℃の範囲内がよい。
が、フレーク状粒子で最も高い改良効果が見出された。
粒子の平均粒径は０．５〜７μｍ、特に２．５〜４μｍ
の範囲内が好ましい。０．５μｍ未満ではフィラー充填
率が悪く、熱伝導率が向上せず、７μｍ超ではフィラー
と樹脂の分離が著しい。シリコーンに銀粒子と任意に第
２の熱伝導性粒子を混合した放熱材を熱処理する温度
は、特に限定されず、用いるシリコーンまたは半導体素
子の耐熱温度以下の適当な温度から選択すればよいが、
一般的に約７０〜２５０℃の範囲内、好ましくは１２０
〜２００℃の範囲内がよい。
【００１４】この熱処理は放熱材を半導体素子および冷
却ブロックの間に塗布してから行うことが最適の熱伝導
性が得られるので望ましく、また熱硬化性シリコーンの
場合にはこの段階で行うほかない。また、フィラーとし
て少なくとも銀粒子を用い且つ熱処理を施す場合、銀粒
子と共に第２の熱伝導性粒子、例えば、グラファイト、
窒化アルミニウム、酸化亜鉛、銅、アルミナ、窒化ホウ
素、アルミニウムなどの１種または２種以上を同時に混
合しても、本発明の銀粒子の効果は失われない。
却ブロックの間に塗布してから行うことが最適の熱伝導
性が得られるので望ましく、また熱硬化性シリコーンの
場合にはこの段階で行うほかない。また、フィラーとし
て少なくとも銀粒子を用い且つ熱処理を施す場合、銀粒
子と共に第２の熱伝導性粒子、例えば、グラファイト、
窒化アルミニウム、酸化亜鉛、銅、アルミナ、窒化ホウ
素、アルミニウムなどの１種または２種以上を同時に混
合しても、本発明の銀粒子の効果は失われない。
【００１５】それのみならず、銀粒子と特定の第２の熱
伝導性粒子、特にグラファイト粒子、アルミニウムを組
み合わせて混合した場合には、混合自体の相乗効果が奏
されることも見出された。２種類のフィラー混合で熱伝
導率向上の相乗効果（含有率向上）が奏されることは公
知であるが、銀粒子と特定の第２の熱伝導性粒子の組み
合わせでは、放熱材中で特異な充填状態が実現されて、
熱伝導性がさらに特異的に顕著な改良を示すものと考え
られる。
伝導性粒子、特にグラファイト粒子、アルミニウムを組
み合わせて混合した場合には、混合自体の相乗効果が奏
されることも見出された。２種類のフィラー混合で熱伝
導率向上の相乗効果（含有率向上）が奏されることは公
知であるが、銀粒子と特定の第２の熱伝導性粒子の組み
合わせでは、放熱材中で特異な充填状態が実現されて、
熱伝導性がさらに特異的に顕著な改良を示すものと考え
られる。
【００１６】銀粒子と第２の熱伝導性粒子の組み合わせ
混合の相乗効果は、銀粒子と第２の熱伝導性粒子の混合
比が前者の両者合計に対する体積比で０．２〜０．６７
の範囲内、特に０．４２のときに好適に達成され、また
粒径の比が前者対後者の比で０．１２〜０．８４、より
好ましくは０．１２５〜０．５の範囲内、特に０．１７
のときに好適に達成される。このような混合比、粒径比
のときに、フィラーの含有率が向上し、また銀粒子との
混合の効果が表れて、放熱材の熱伝導率が顕著に向上す
る効果が得られるものと考えられる。
混合の相乗効果は、銀粒子と第２の熱伝導性粒子の混合
比が前者の両者合計に対する体積比で０．２〜０．６７
の範囲内、特に０．４２のときに好適に達成され、また
粒径の比が前者対後者の比で０．１２〜０．８４、より
好ましくは０．１２５〜０．５の範囲内、特に０．１７
のときに好適に達成される。このような混合比、粒径比
のときに、フィラーの含有率が向上し、また銀粒子との
混合の効果が表れて、放熱材の熱伝導率が顕著に向上す
る効果が得られるものと考えられる。
【００１７】このように、シリコーンに銀粒子と特定の
第２の熱伝導性粒子、特にグラファイト粒子を組み合わ
せて混合する場合に熱伝導率が特異的に向上する相乗効
果は、熱処理をしない場合にも得られることが確認さ
れ、これは本発明の第２の側面をなすものである。こう
して、本発明の第２の側面によれば、シリコーンに銀粒
子とグラファイト粒子を混合した放熱材が提供される。
この場合の銀粒子とグラファイト粒子の粒子径の比など
は加熱処理をする場合に述べた上記の条件でよい。銀粒
子と第２の熱伝導性粒子の混合比は前者の両者合計に対
する体積比で０．１２〜０．８４の範囲内、特に０．４
２がよく、また粒径の比が前者対後者の比で好ましくは
０．１２〜０．８４、より好ましくは０．１２５〜０．
５の範囲内、特に０．１７がよい。
第２の熱伝導性粒子、特にグラファイト粒子を組み合わ
せて混合する場合に熱伝導率が特異的に向上する相乗効
果は、熱処理をしない場合にも得られることが確認さ
れ、これは本発明の第２の側面をなすものである。こう
して、本発明の第２の側面によれば、シリコーンに銀粒
子とグラファイト粒子を混合した放熱材が提供される。
この場合の銀粒子とグラファイト粒子の粒子径の比など
は加熱処理をする場合に述べた上記の条件でよい。銀粒
子と第２の熱伝導性粒子の混合比は前者の両者合計に対
する体積比で０．１２〜０．８４の範囲内、特に０．４
２がよく、また粒径の比が前者対後者の比で好ましくは
０．１２〜０．８４、より好ましくは０．１２５〜０．
５の範囲内、特に０．１７がよい。
【００１８】本発明の第３の側面によれば、上記の放熱
材を特に半導体素子の放熱材用途を意図して、シリコー
ンに少なくとも銀粒子と任意に第２の熱伝導性粒子、特
にグラファイト粒子を混合し、加熱処理する工程を含む
ことを特徴とする放熱材の製造方法が提供される。放熱
材は半導体素子と放熱部材の間のように用途場所に適用
してから熱処理することが好ましい。熱処理の条件など
は上記と同じでよい。
材を特に半導体素子の放熱材用途を意図して、シリコー
ンに少なくとも銀粒子と任意に第２の熱伝導性粒子、特
にグラファイト粒子を混合し、加熱処理する工程を含む
ことを特徴とする放熱材の製造方法が提供される。放熱
材は半導体素子と放熱部材の間のように用途場所に適用
してから熱処理することが好ましい。熱処理の条件など
は上記と同じでよい。
【００１９】
【実施例】（従来例１，２）シリコーンオイル（信越化
学工業KF96-100、粘度100mPs・s、熱伝導率0.16W/mK）
に窒化アルミニウム粒子（球状、平均粒径３μｍ）をそ
の含有率が組成物全体を基準にした５９体積％になるよ
うに添加し、攪拌器で混合して従来例の放熱材を得た。
窒化アルミニウム粒子は添加量をこれ以上増加させると
粘度が上昇するので、含有率５９体積％が限界である。
学工業KF96-100、粘度100mPs・s、熱伝導率0.16W/mK）
に窒化アルミニウム粒子（球状、平均粒径３μｍ）をそ
の含有率が組成物全体を基準にした５９体積％になるよ
うに添加し、攪拌器で混合して従来例の放熱材を得た。
窒化アルミニウム粒子は添加量をこれ以上増加させると
粘度が上昇するので、含有率５９体積％が限界である。
【００２０】放熱材の熱伝導率の測定方法は次のとおり
である。放熱材を２枚の銅板の間に挟み、銅製治具を用
いてネジで固定する。このとき所定の大きさのガラスビ
ーズを銅板の間に入れて放熱材の厚さを調節する。治具
上に接して配置されたヒータから一方の銅版を加熱して
所定の熱量を加え、その時の放熱材を挟んだ銅版の温度
差を測定することで、熱伝導率を算出する。熱伝導率λ
はλ＝Ｑｈ／ＡΔＴ（式中、Ｑは熱量（Ｗ）、ｈは放熱
材の厚さ（ｍ）、Ａは放熱材を挟む銅板の面積
（ｍ2）、ΔＴは放熱材を挟む銅板の間の温度差であ
る）から計算される。
である。放熱材を２枚の銅板の間に挟み、銅製治具を用
いてネジで固定する。このとき所定の大きさのガラスビ
ーズを銅板の間に入れて放熱材の厚さを調節する。治具
上に接して配置されたヒータから一方の銅版を加熱して
所定の熱量を加え、その時の放熱材を挟んだ銅版の温度
差を測定することで、熱伝導率を算出する。熱伝導率λ
はλ＝Ｑｈ／ＡΔＴ（式中、Ｑは熱量（Ｗ）、ｈは放熱
材の厚さ（ｍ）、Ａは放熱材を挟む銅板の面積
（ｍ2）、ΔＴは放熱材を挟む銅板の間の温度差であ
る）から計算される。
【００２１】従来例の放熱材の熱伝導率は１．３Ｗ／ｍ
Ｋであった。また、参考のために、従来例１の放熱材を
銅版間に挟んだ状態で１５０℃、３０分間熱処理してか
ら、同様に熱伝導率を測定したが（従来例２）、熱伝導
率に変化は見られなかった。即ち、従来例では加熱処理
の有無による熱伝導率に変化は見られない。
Ｋであった。また、参考のために、従来例１の放熱材を
銅版間に挟んだ状態で１５０℃、３０分間熱処理してか
ら、同様に熱伝導率を測定したが（従来例２）、熱伝導
率に変化は見られなかった。即ち、従来例では加熱処理
の有無による熱伝導率に変化は見られない。
【００２２】（比較例１）シリコーンゲル（熱硬化性シ
リコーン、東レダウコーニング製LDT-087、粘度400mPs
・s、熱伝導率W/mK）に銀粒子（フレーク状、平均粒径
２．５μｍ）を、銀粒子の含有率を４１体積％にして混
合して放熱材を作成した。銀粒子の含有率を５９体積％
ではなく４１体積％にした理由は銀粒子をこれ以上添加
すると粘度が上昇するのでこれが限界である。なお、比
較例１では、シリコーンオイルをシリコーンゲルに変え
たが、基材としてシリコーンオイルとシリコーンゲルを
用いた場合に熱伝導率に差が生じない。
リコーン、東レダウコーニング製LDT-087、粘度400mPs
・s、熱伝導率W/mK）に銀粒子（フレーク状、平均粒径
２．５μｍ）を、銀粒子の含有率を４１体積％にして混
合して放熱材を作成した。銀粒子の含有率を５９体積％
ではなく４１体積％にした理由は銀粒子をこれ以上添加
すると粘度が上昇するのでこれが限界である。なお、比
較例１では、シリコーンオイルをシリコーンゲルに変え
たが、基材としてシリコーンオイルとシリコーンゲルを
用いた場合に熱伝導率に差が生じない。
【００２３】上記の如く熱伝導率を測定したが、熱伝導
率は０．８Ｗ／ｍＫであり、従来例１と比べて熱伝導率
の向上は見られなかった。 （比較例２）従来例１の窒化アルミニウム粒子に代えて
グラファイト粒子（不定形、平均粒径１５μｍ）を用
い、グラファイト粒子の含有率を６３体積％にし、シリ
コーンオイルの代わりにシリコーンゲルを用いた以外、
従来例１と同様にして放熱材を作成した。
率は０．８Ｗ／ｍＫであり、従来例１と比べて熱伝導率
の向上は見られなかった。 （比較例２）従来例１の窒化アルミニウム粒子に代えて
グラファイト粒子（不定形、平均粒径１５μｍ）を用
い、グラファイト粒子の含有率を６３体積％にし、シリ
コーンオイルの代わりにシリコーンゲルを用いた以外、
従来例１と同様にして放熱材を作成した。
【００２４】上記の如く熱伝導率を測定したが、熱伝導
率は１．２Ｗ／ｍＫであり、従来例１と比べて熱伝導率
の向上は見られなかった。次いでこの放熱材を基材上に
塗布し、１５０℃で３０分間熱処理を施してから、上記
の如く熱伝導率を測定したが、熱伝導率は１．２Ｗ／ｍ
Ｋのままであり、熱処理を施しても熱伝導率に変化は見
られなかった。
率は１．２Ｗ／ｍＫであり、従来例１と比べて熱伝導率
の向上は見られなかった。次いでこの放熱材を基材上に
塗布し、１５０℃で３０分間熱処理を施してから、上記
の如く熱伝導率を測定したが、熱伝導率は１．２Ｗ／ｍ
Ｋのままであり、熱処理を施しても熱伝導率に変化は見
られなかった。
【００２５】（実施例１）比較例１の放熱材と同様に銀
粒子含有放熱材を作成し、これを基材上に塗布後に１５
０℃、３０分間の熱処理を施した。なお、実施例１〜７
では放熱材の耐久性を考慮してシルコーンゲルを用いた
が、上記の如く基材としてシリコーンオイルとシルコー
ンゲルは加熱しなければ熱先導率に差はないし、加熱し
た場合も従来例１，２に見られると同様に本来放熱性に
差はないものである。実施例のゲル化で放熱性に差が生
じているのは、銀粒子を含むシルコーンを加熱処理した
ことによる効果であり、シリコーンオイルとシルコーン
ゲルの相違ではない。
粒子含有放熱材を作成し、これを基材上に塗布後に１５
０℃、３０分間の熱処理を施した。なお、実施例１〜７
では放熱材の耐久性を考慮してシルコーンゲルを用いた
が、上記の如く基材としてシリコーンオイルとシルコー
ンゲルは加熱しなければ熱先導率に差はないし、加熱し
た場合も従来例１，２に見られると同様に本来放熱性に
差はないものである。実施例のゲル化で放熱性に差が生
じているのは、銀粒子を含むシルコーンを加熱処理した
ことによる効果であり、シリコーンオイルとシルコーン
ゲルの相違ではない。
【００２６】上記の如く熱伝導率を測定したところ、熱
伝導率は１．４Ｗ／ｍＫであり、熱処理をしていない比
較例１の０．８Ｗ／ｍＫと比べて熱伝導率が顕著に向上
しており、しかも従来例１と比べても熱伝導率が向上し
ている。一方、従来例２の参考加熱例および比較例２と
比較すると、銀粒子を混合した場合には熱処理により特
異的に熱伝導率が向上していることが理解される。
伝導率は１．４Ｗ／ｍＫであり、熱処理をしていない比
較例１の０．８Ｗ／ｍＫと比べて熱伝導率が顕著に向上
しており、しかも従来例１と比べても熱伝導率が向上し
ている。一方、従来例２の参考加熱例および比較例２と
比較すると、銀粒子を混合した場合には熱処理により特
異的に熱伝導率が向上していることが理解される。
【００２７】（実施例２）シルコーンゲルに銀粒子（フ
レーク状、平均粒径２．５μｍ）およびグラファイト粒
子（不定形、平均粒径１５μｍ）の両方を混合した。銀
粒子の量はグラファイト粒子との合計量を基準に４２％
体積％であり、フィラーは全体として５７体積％の含有
率になるように添加した。なお、放熱材中における銀粒
子だけの添加量は５７×０．４２＝２３．９体積％、グ
ラファイト粒子だけの添加量は５７×０．５８＝３３．
１体積％である。
レーク状、平均粒径２．５μｍ）およびグラファイト粒
子（不定形、平均粒径１５μｍ）の両方を混合した。銀
粒子の量はグラファイト粒子との合計量を基準に４２％
体積％であり、フィラーは全体として５７体積％の含有
率になるように添加した。なお、放熱材中における銀粒
子だけの添加量は５７×０．４２＝２３．９体積％、グ
ラファイト粒子だけの添加量は５７×０．５８＝３３．
１体積％である。
【００２８】この放熱材について熱処理を施すことな
く、上記の如く熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は
２．３Ｗ／ｍＫであり、銀粒子だけを添加した比較例１
（０．８Ｗ／ｍＫ）と比べて熱伝導率が顕著に向上して
おり、しかも従来例（１．３Ｗ／ｍＫ）と比べても熱伝
導率が顕著に向上している。 （実施例３）実施例２の放熱材について１５０℃、３０
分間の熱処理をしてから、上記の如く熱伝導率を測定し
たところ、熱伝導率は５．３Ｗ／ｍＫであり、熱処理を
していない実施例２（２．３Ｗ／ｍＫ）と比べて熱伝導
率が顕著に向上しており、従来例（１．３Ｗ／ｍＫ）と
比べるとその熱伝導率の向上は極めて顕著、飛躍的であ
る。
く、上記の如く熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は
２．３Ｗ／ｍＫであり、銀粒子だけを添加した比較例１
（０．８Ｗ／ｍＫ）と比べて熱伝導率が顕著に向上して
おり、しかも従来例（１．３Ｗ／ｍＫ）と比べても熱伝
導率が顕著に向上している。 （実施例３）実施例２の放熱材について１５０℃、３０
分間の熱処理をしてから、上記の如く熱伝導率を測定し
たところ、熱伝導率は５．３Ｗ／ｍＫであり、熱処理を
していない実施例２（２．３Ｗ／ｍＫ）と比べて熱伝導
率が顕著に向上しており、従来例（１．３Ｗ／ｍＫ）と
比べるとその熱伝導率の向上は極めて顕著、飛躍的であ
る。
【００２９】（実施例４〜１１）実施例３と同様である
が、銀粒子およびグラファイト粒子の混合割合および全
体の添加量を表に示すように変えて、放熱材に熱処理を
施した。また、銀粒子として球状粒子を用いたもの、ま
た銀粒子とアルミニウム粒子を組み合わせた場合につい
て、表に示した混合割合および全体の添加量を用いて、
放熱材に熱処理を施しまた施さずに実施した。
が、銀粒子およびグラファイト粒子の混合割合および全
体の添加量を表に示すように変えて、放熱材に熱処理を
施した。また、銀粒子として球状粒子を用いたもの、ま
た銀粒子とアルミニウム粒子を組み合わせた場合につい
て、表に示した混合割合および全体の添加量を用いて、
放熱材に熱処理を施しまた施さずに実施した。
【００３０】なお、実施例１０，１１では同じゲル化用
シリコーン組成物（加熱すると硬化してゲルになるシリ
コーン組成物、表では単にシリコーンゲルと表記してい
る）を用い、加熱処理なしの実施例１０と加熱処理あり
の実施例１１を比較したが、実施例１０では加熱処理し
ていないのでシリコーンはオイル状である。これらの放
熱材について上記の如く熱伝導率を測定した結果を表に
示す。本発明の効果が明らかである。
シリコーン組成物（加熱すると硬化してゲルになるシリ
コーン組成物、表では単にシリコーンゲルと表記してい
る）を用い、加熱処理なしの実施例１０と加熱処理あり
の実施例１１を比較したが、実施例１０では加熱処理し
ていないのでシリコーンはオイル状である。これらの放
熱材について上記の如く熱伝導率を測定した結果を表に
示す。本発明の効果が明らかである。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、シリコーンに、銀、さ
らには銀とグラファイトその他の熱伝導性粒子の組み合
わせを混合しかつ熱処理を施すことにより、従来と比べ
て顕著に高い熱伝導性の放熱材が提供される。また、シ
リコーンに銀とグラファイトの組み合わせを混合する場
合には、熱処理を施さなくても、従来と比べて顕著に高
い熱伝導性の放熱材が提供される。
らには銀とグラファイトその他の熱伝導性粒子の組み合
わせを混合しかつ熱処理を施すことにより、従来と比べ
て顕著に高い熱伝導性の放熱材が提供される。また、シ
リコーンに銀とグラファイトの組み合わせを混合する場
合には、熱処理を施さなくても、従来と比べて顕著に高
い熱伝導性の放熱材が提供される。
【図１】ＩＧＢＴパワーモジュール製品の構造例を示
す。
す。
１…半導体素子（１ｂ 基板） ２…冷却ブロック ３…放熱材 ４…ネジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 CP031 DA027 DA076 DA077 DA097 DE107 DE147 DF017 DK007 FD206 FD207 5F036 AA01 BA23 BB21 BD01 BD11 BD14 BD21
Claims (6)
- 【請求項１】 シリコーンに少なくとも銀粒子を含有し
かつ加熱処理されて成ることを特徴とする放熱材。 - 【請求項２】 シリコーンに銀粒子と共にグラファイ
ト、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、銅、アルミナ、窒化
ホウ素、アルミニウムの少なくとも１種を第２の熱伝導
性粒子として含み、銀粒子の含有体積比は銀粒子と第２
の熱伝導性粒子の合計に対して０．２〜０．６７の範囲
内である請求項１記載の放熱材。 - 【請求項３】 シリコーンに銀粒子とグラファイト粒子
を含み、銀粒子のグラファイト粒子に対する粒径比は
０．１２〜０．８４の範囲内である請求項１または２に
記載の放熱材。 - 【請求項４】 前記放熱材は半導体素子と冷却ブロック
の間に用いられる請求項１〜３のいずれか１項に記載の
放熱材。 - 【請求項５】 シリコーンに銀粒子とグラファイト粒子
を含み、銀粒子の含有体積比は銀粒子とグラファイト粒
子の合計に対して０．１２〜０．８４の範囲内であるこ
とを特徴とする放熱材。 - 【請求項６】 シリコーンに少なくとも銀粒子を含む熱
伝導性粒子を添加し、加熱処理することを特徴とする放
熱材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001103683A JP2002299534A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | 放熱材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001103683A JP2002299534A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | 放熱材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002299534A true JP2002299534A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18956702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001103683A Pending JP2002299534A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | 放熱材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002299534A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100677818B1 (ko) * | 2001-11-21 | 2007-02-05 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 방열 구조체 |
| US7252795B2 (en) | 2003-08-26 | 2007-08-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High thermal conductivite element, method for manufacturing same, and heat radiating system |
| JP2007214224A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 放熱性に優れる電子装置およびその製造方法 |
| US7610678B2 (en) | 2004-08-19 | 2009-11-03 | Fujitsu Limited | Heat transfer sheet, heat transfer structural body and manufacturing method of the heat transfer structural body |
| JP2010174139A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Fuji Polymer Industries Co Ltd | 熱伝導性樹脂組成物 |
| KR100980503B1 (ko) | 2009-02-10 | 2010-09-07 | 삼성전기주식회사 | 발광다이오드 패키지 및 이를 포함하는 발광다이오드 패키지 어레이 |
| CN106441959A (zh) * | 2016-03-09 | 2017-02-22 | 上海道之科技有限公司 | 一种igbt模块散热性能的评估方法 |
| WO2017159252A1 (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物及び半導体装置 |
| WO2019059212A1 (ja) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | 住友化学株式会社 | 組成物、膜及び膜の製造方法 |
| JP2020193250A (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物、半導体装置及びその製造方法 |
-
2001
- 2001-04-02 JP JP2001103683A patent/JP2002299534A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100677818B1 (ko) * | 2001-11-21 | 2007-02-05 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 방열 구조체 |
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| JPWO2017159252A1 (ja) * | 2016-03-18 | 2018-09-20 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物及び半導体装置 |
| WO2019059212A1 (ja) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | 住友化学株式会社 | 組成物、膜及び膜の製造方法 |
| US11958783B2 (en) | 2017-09-22 | 2024-04-16 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Composition, film, and method for producing film |
| JP2020193250A (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物、半導体装置及びその製造方法 |
| WO2020241054A1 (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物、半導体装置及びその製造方法 |
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| EP3979314A4 (en) * | 2019-05-27 | 2023-08-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | HEAT-CONDUCTING SILICONE COMPOSITION, SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF |
| TWI834860B (zh) * | 2019-05-27 | 2024-03-11 | 日商信越化學工業股份有限公司 | 熱傳導性矽氧組成物、半導體裝置及其製造方法 |
| US12060517B2 (en) | 2019-05-27 | 2024-08-13 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Thermal conductive silicone composition, semiconductor device, and method for manufacturing the same |
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