JP4597899B2 - Heat-dissipating gel composition and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、放熱用途に用いられるイオン性液体とゲル化剤とを含むゲル状組成物およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a gel composition containing an ionic liquid used for heat dissipation and a gelling agent, and a method for producing the same.
近年、パソコン、携帯電話、PDAなどの電子機器の性能向上は著しく、それはCPUの著しい性能向上によっている。この様なCPUの性能向上に伴い、CPUの発熱量も著しく増加し、電子機器における放熱をどの様に行うが重要な課題になっている。この様な発熱量増大はCPUに限らずメモリーやいろいろな電子部品、あるいは電池など多くの分野でも大きな問題となっている。 In recent years, the performance of electronic devices such as personal computers, mobile phones, and PDAs has improved significantly, which is due to the significant improvement in CPU performance. Along with such improvement in CPU performance, the amount of heat generated by the CPU also increases remarkably, and how to dissipate heat in electronic devices is an important issue. Such an increase in the amount of generated heat is a serious problem not only in the CPU but also in many fields such as memories, various electronic components, and batteries.
熱対策としてはファンによる空冷やヒートパイプ、水を用いた水冷などの方法があるが、これらはいずれも新たな放熱のための装置を必要とし、機器の重量増加を招くだけでなく、騒音や使用電気量の増加などを招くと言う欠点がある。CPUの放熱で最も一般的な方法がヒートシンクを用いる方法である。これは発生する熱を出来るだけ迅速に広い面積に拡散させ、冷却効率を上げることを目的としたものである。この様な放熱方式において最も大切なことはCPUなどの発熱源とヒートシンクをいかに熱抵抗を小さくして接続するかと言う点である。熱抵抗は接触界面に空気層が存在すると著しく大きくなってしまうために、完全な密着を実現する目的でグリース状、ゴム状、あるいはゲル状の組成物が用いられる。この目的に使用されているのが接続界面に塗布したり、接続界面間に挟んで使用される放熱パッド、放熱オイルコンパウンド、あるいは放熱用グリースなどと呼ばれる商品群である。 As heat countermeasures, there are methods such as air cooling with fans, heat pipes, water cooling with water, etc., but these all require new heat dissipation devices, not only increase the weight of the equipment, but also noise and There is a disadvantage that it causes an increase in the amount of electricity used. The most common method for heat dissipation of the CPU is a method using a heat sink. The purpose of this is to increase the cooling efficiency by diffusing the generated heat as quickly as possible to a large area. The most important point in such a heat dissipation system is how to connect a heat source such as a CPU and a heat sink with a reduced thermal resistance. Since the thermal resistance is remarkably increased when an air layer is present at the contact interface, a grease-like, rubber-like or gel-like composition is used for the purpose of realizing complete adhesion. A product group called a heat radiation pad, a heat radiation oil compound, or a heat radiation grease used for this purpose is applied to the connection interface or sandwiched between the connection interfaces.
これらの例として例えば、スリーボンド社:放熱シリコンゲルシート、ジェルテック社:ラムダGELペースト、アール・イー・ティー社:放熱用シリコーン、富士高分子工業:など多くの例を挙げる事が出来る。これらの商品は熱伝導を大きくするためにグリース、ゴム、ゲルなどの柔軟性を有する有機材料に熱伝導性に優れる無機・セラミックフィラーや金属フィラー、が添加されており、柔軟性を有する有機材料としてはもっぱらシリコーン系有機材料、アクリル系有機材料がもちいられている。例えば、これらの放熱用シートに関する技術として特許文献1〜特許文献4を例示することが出来る。しかしこれらの商品の熱伝導率は3.0〜0.5W/m・K程度であり、例えば銅の403W/m・Kやアルミ二ウムの236W/m・Kに比べてはるかに小さく、その熱伝導度の向上が望まれていた。 Examples of these include many examples such as Three Bond Co., Ltd .: Heat Dissipation Silicon Gel Sheet, Geltech Co., Ltd .: Lambda GEL Paste, R.E. In order to increase heat conduction, these products are made of organic materials with flexibility, such as greases, rubbers, gels and other organic materials with flexibility, inorganic and ceramic fillers and metal fillers with excellent thermal conductivity. For example, silicone organic materials and acrylic organic materials are used exclusively. For example, Patent Documents 1 to 4 can be exemplified as techniques related to these heat radiation sheets. However, the thermal conductivity of these products is about 3.0 to 0.5 W / m · K, which is much smaller than, for example, 403 W / m · K for copper and 236 W / m · K for aluminum. Improvement of thermal conductivity has been desired.
熱伝導の向上には添加されるフィラーの改良・選択も重要であるが、母材となる有機材料自体の熱伝導度向上は重要な課題である。さらに熱伝導度の向上には出来る限り多くの熱伝導性フィラーを添加出来る事が望ましいが、添加量が多くなるとシートの柔軟性や機械的な強度が失われてしまう。従って、多くのフィラーを添加してもシートの柔軟性が失われないように工夫する事も重要である。 Although improvement and selection of fillers to be added are important for improving heat conduction, improving the heat conductivity of the organic material itself as a base material is an important issue. Furthermore, it is desirable that as much heat conductive filler as possible can be added to improve the thermal conductivity, but if the amount added is increased, the flexibility and mechanical strength of the sheet are lost. Therefore, it is also important to devise so that the flexibility of the sheet is not lost even if a large amount of filler is added.
一方、本発明の主要構成要素であるイオン性液体とは、カチオンとアニオンとから形成されており、室温(たとえば、10℃〜30℃で)において液体であるものをいい、常温溶融塩とも呼ばれている。このようなイオン性液体は、イオン伝導性が高く、電池などの電解質としての応用が期待されている。さらに、液体状態の電解質では、電池などからの電解質の漏洩の問題が存在することから、イオン性液体を含む固体電解質を形成するため、イオン性液体をゲル化することが提案されている(たとえば、特許文献5〜特許文献8を参照)。また、導電性のあるゲル状材料は、固体電解質としての用途の他、生体電極、センサとしての用途などにも期待されている。しかしながらこの様なゲル化イオン性液体を放熱用途にもちいた例は知られていない。
本発明は、放熱用途として応用可能な高熱伝導性ゲル状組成物およびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the highly heat conductive gel-like composition applicable as a heat dissipation use, and its manufacturing method.
本発明は、イオン性液体をもちいて作成されたゲル状組成物が優れた熱伝導を発現できることを発見し、さらに従来のゲル組成物やゴム組成物に比べ、その柔軟性を失う事なく多くの熱伝導性フィラーを添加する事が出来、その結果すぐれた熱伝導特性を有する放熱シートが実現できる事を発見してなされたものである。 The present invention has found that a gel composition prepared using an ionic liquid can exhibit excellent heat conduction, and moreover without losing its flexibility as compared with conventional gel compositions and rubber compositions. It was discovered that a heat radiating sheet having excellent heat conduction characteristics can be realized as a result.
したがって、本発明の第一は、少なくともイオン性液体とゲル化剤とを含みイオン性液体をゲル化することにより得られた事を特徴とする放熱用ゲル状組成物、である。得られたゲルは他の手法で得られた既知のゲルよりも優れた熱伝導性を有しており放熱用ゲルとして好ましい。そればかりでなく、イオン性液体はその蒸気圧がきわめて低く事実上ほとんど蒸発しないので得られたゲル状組成物がきわめて安定であると言う観点からも、放熱用のゲルとしては極めて好ましい。 Accordingly, a first aspect of the present invention is a heat-dissipating gel composition characterized by being obtained by gelling an ionic liquid containing at least an ionic liquid and a gelling agent. The obtained gel has thermal conductivity superior to known gels obtained by other methods, and is preferable as a gel for heat dissipation. In addition, the ionic liquid has a very low vapor pressure and practically hardly evaporates, so that the obtained gel-like composition is extremely stable, so that it is extremely preferable as a gel for heat dissipation.
また本発明は、イオン性液体とゲル化剤とを含み、前記イオン性液体に対する前記ゲル化剤の質量濃度が2wt%以上、50wt%以下とすることができる。
さらに本発明は、熱伝導性無機フィラーが前記ゲル状組成物に対して20〜1000wt%混合された放熱用ゲル状組成物とする事ができる。
Moreover, this invention contains an ionic liquid and a gelling agent, The mass concentration of the said gelling agent with respect to the said ionic liquid can be 2 wt% or more and 50 wt% or less.
Furthermore, this invention can be made into the gel composition for thermal radiation by which 20-1000 wt% of heat conductive inorganic filler was mixed with respect to the said gel-like composition.
本発明にかかるゲル状組成物において、前記イオン性液体のカチオン成分が、アンモニウムおよびその誘導体、イミダゾリニウムおよびその誘導体、ピリジニウムおよびその誘導体、ピロリジニウムおよびその誘導体、ピロリニウムおよびその誘導体、ピラジニウムおよびその誘導体、ピリミジニウムおよびその誘導体、トリアゾニウムおよびその誘導体、トリアジニウムおよびその誘導体、トリアジン誘導体カチオン、キノリニウムおよびその誘導体、イソキノリニウムおよびその誘導体、インドリニウムおよびその誘導体、キノキサリニウムおよびその誘導体、ピペラジニウムおよびその誘導体、オキサゾリニウムおよびその誘導体、チアゾリニウムおよびその誘導体、モルフォリニウムおよびその誘導体、ピペラジンおよびその誘導体、からなる群から選ばれる少なくとも1種類を含むことができる。 In the gel composition according to the present invention, the cation component of the ionic liquid is ammonium and derivatives thereof, imidazolinium and derivatives thereof, pyridinium and derivatives thereof, pyrrolidinium and derivatives thereof, pyrrolium and derivatives thereof, pyrazinium and derivatives thereof , Pyrimidinium and its derivatives, triazonium and its derivatives, triazinium and its derivatives, triazine derivative cations, quinolinium and its derivatives, isoquinolinium and its derivatives, indolinium and its derivatives, quinoxalinium and its derivatives, piperazinium and its derivatives, oxazolinium and its derivatives , Thiazolinium and its derivatives, morpholinium and its derivatives, piperazine and its derivatives At least one member selected from the group consisting of can contain.
また、イオン性液体のアニオン成分は、スルホン酸基アニオン(−SO3 -)、硫酸基アニオン(−OSO3 -)、カルボキシル基アニオン(−COO-)、BF4 -、PF6 -、ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミドアニオン((CF3SO2)2N-)、トリス(トリフルオロメチルスルフォニル)カルボアニオン((CF3SO2)3C-)、NO3 -、およびニトロ基アニオン(−NO2 -)からなる群から選ばれる少なくとも1種類を含むことができる。 The anionic component of the ionic liquid includes a sulfonic acid group anion (—SO 3 − ), a sulfate group anion (—OSO 3 − ), a carboxyl group anion (—COO − ), BF 4 − , PF 6 − , bis ( Trifluoromethylsulfonyl) imide anion ((CF 3 SO 2 ) 2 N − ), tris (trifluoromethylsulfonyl) carboanion ((CF 3 SO 2 ) 3 C − ), NO 3 − , and nitro group anion (− At least one selected from the group consisting of NO 2 − ).
さらに、本発明のゲルにおいてはゲル化剤を、少なくとも2以上の極性基または2以上の反応性官能基を含む化合物とすることができる。 Furthermore, in the gel of the present invention, the gelling agent can be a compound containing at least two polar groups or two or more reactive functional groups.
本発明にかかるゲル状組成物の製造方法において、前記ゲルの形成工程として、
前記ゲル化剤として2以上の第1の反応性官能基を含む第1のゲル化剤と2以上の第2の反応性官能基を含む第2のゲル化剤とを準備する工程と、
前記イオン性液体に前記第1のゲル化剤と前記第2のゲル化剤とを溶解または分散させる工程と、
前記第1のゲル化剤と前記第2のゲル化剤とを重合させる工程とを含むことができる。
In the method for producing a gel composition according to the present invention, as the gel forming step,
Preparing a first gelling agent containing two or more first reactive functional groups and a second gelling agent containing two or more second reactive functional groups as the gelling agent;
Dissolving or dispersing the first gelling agent and the second gelling agent in the ionic liquid;
A step of polymerizing the first gelling agent and the second gelling agent.
また、本発明の一態様では、イオン性液体が、導電性高分子の少なくとも一部が溶解しているイオン性液体であることも好ましい
また、本発明においては発熱性の電子部品より、請求項1〜6のいずれかに記載のゲル状組成物を介して、熱を逃がす事を特徴とする放熱方法を提供する。
In one embodiment of the present invention, it is preferable that the ionic liquid is an ionic liquid in which at least a part of the conductive polymer is dissolved. The heat dissipation method characterized by releasing heat through the gel-like composition in any one of 1-6 is provided.
本発明によれば、放熱用途に応用が可能な熱伝導性が高いゲル状組成物およびその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gel-like composition with high heat conductivity which can be applied to a heat dissipation use, and its manufacturing method can be provided.
本発明の構成要素について詳しく説明する。 The components of the present invention will be described in detail.
(イオン性液体)
本発明において用いられるイオン性液体は、カチオンとアニオンとから形成されており、室温(たとえば、10℃〜30℃で)において液体であるものをいい、常温溶融塩とも呼ばれている。しかし、本発明のイオン性液体はこの範囲にとどまらず例えば100℃以下の温度で液状になる物も本発明の範囲に含まれる。
(Ionic liquid)
The ionic liquid used in the present invention is formed from a cation and an anion, which is a liquid at room temperature (for example, at 10 ° C. to 30 ° C.), and is also called a room temperature molten salt. However, the ionic liquid of the present invention is not limited to this range, and for example, those that become liquid at a temperature of 100 ° C. or lower are also included in the scope of the present invention.
このイオン性液体を形成するカチオン成分としては、特に制限はないが、イオン性液体の化学的安定性および導電性を高める観点から、各種4級窒素を含むカチオンを用いることが好ましい。たとえば、アンモニウムおよびその誘導体、イミダゾリニウムおよびその誘導体、ピリジニウムおよびその誘導体、ピロリジニウムおよびその誘導体、ピロリニウムおよびその誘導体、ピラジニウムおよびその誘導体、ピリミジニウムおよびその誘導体、トリアゾニウムおよびその誘導体、トリアジニウムおよびその誘導体、トリアジン誘導体カチオン、キノリニウムおよびその誘導体、イソキノリニウムおよびその誘導体、インドリニウムおよびその誘導体、キノキサリニウムおよびその誘導体、ピペラジニウムおよびその誘導体、オキサゾリニウムおよびその誘導体、チアゾリニウムおよびその誘導体、モルフォリニウムおよびその誘導体ならびにピペラジンおよびその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種類を用いることが好ましい。ここで、誘導体とは、その基本形となる化合物において置換可能な水素原子のうち少なくとも1つを、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、エーテル基、エステル基、アシル基またはアミノ基などの置換基に置換した化合物をいう。 Although there is no restriction | limiting in particular as a cation component which forms this ionic liquid, From the viewpoint of improving the chemical stability and electroconductivity of an ionic liquid, it is preferable to use the cation containing various quaternary nitrogen. For example, ammonium and its derivatives, imidazolinium and its derivatives, pyridinium and its derivatives, pyrrolidinium and its derivatives, pyrrolinium and its derivatives, pyrazinium and its derivatives, pyrimidinium and its derivatives, triazonium and its derivatives, triazinium and its derivatives, triazine Derivative cations, quinolinium and its derivatives, isoquinolinium and its derivatives, indolinium and its derivatives, quinoxalinium and its derivatives, piperazinium and its derivatives, oxazolinium and its derivatives, thiazolinium and its derivatives, morpholinium and its derivatives and piperazine and its derivatives It is preferable to use at least one selected from the group consisting of Arbitrariness. Here, the derivative means that at least one hydrogen atom that can be substituted in the basic compound is an aliphatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group, hydroxyl group, carbonyl group, carboxyl group. A compound substituted with a substituent such as a group, an ether group, an ester group, an acyl group or an amino group.
このイオン性液体を形成するアニオン成分としては、特に制限はないが、イオン性液体の導電性を高める観点から、スルホン酸基アニオン(−SO3 -)、硫酸基含有アニオン(−OSO3 -)、カルボキシル基アニオン(−COO-)、BF4 -、PF6 -、ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミドアニオン((CF3SO2)2N-)、(トリス(トリフルオロメチルスルフォニル)カルボアニオン((CF3SO2)3C-)、NO3 -、ニトロ基アニオン(−NO2 -)からなる群から選ばれる少なくとも1種類を用いることが好ましい。 The anion component forming the ionic liquid is not particularly limited, but from the viewpoint of enhancing the conductivity of the ionic liquid, a sulfonic acid group anion (—SO 3 − ) and a sulfate group-containing anion (—OSO 3 − ). , Carboxyl group anion (—COO − ), BF 4 − , PF 6 − , bis (trifluoromethylsulfonyl) imide anion ((CF 3 SO 2 ) 2 N − ), (tris (trifluoromethylsulfonyl) carboanion ( It is preferable to use at least one selected from the group consisting of (CF 3 SO 2 ) 3 C − ), NO 3 − , and a nitro group anion (—NO 2 − ).
本発明に好ましく用いられるアニオン成分として、スルホン酸基アニオン(−SO3 -)、硫酸基アニオン(−OSO3 -)を含む原子団が挙げられる。これらは、それぞれRASO3 -、RBOSO3 -と記載される(ここで、RA、RBは、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、エーテル基、エステル基、アシル基などを含む置換基を示す、また、フッ素原子を含んでもよい)。 Examples of the anion component preferably used in the present invention include an atomic group containing a sulfonate group anion (—SO 3 − ) and a sulfate group anion (—OSO 3 − ). These are respectively described as R A SO 3 − and R B OSO 3 − (where R A and R B are an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, an ether, A substituent containing a group, an ester group, an acyl group or the like, and may contain a fluorine atom).
RASO3 -としては、たとえば、p−CH3C6H4SO3 -(p−トルエンスルホン酸アニオン)、C6H5SO3 -(ベンゼンスルホン酸アニオン)などが挙げられる。また、RASO3 -においては、RAにフッ素原子を含むものがより好ましい。たとえば、CF3SO3 -、CHF2CF2CH2SO3 -、CHF2−(CF2)3−CH2SO3 -などが挙げられる。 R A SO 3 - as, for example, p-CH 3 C 6 H 4 SO 3 - (p- toluenesulfonate anion), C 6 H 5 SO 3 - ( benzenesulfonic acid anion), and the like. Moreover, in R A SO 3 — , R A containing a fluorine atom is more preferable. For example, CF 3 SO 3 − , CHF 2 CF 2 CH 2 SO 3 − , CHF 2 — (CF 2 ) 3 —CH 2 SO 3 — and the like can be mentioned.
RBOSO3 -としては、たとえば、CH3CH2OCH2CH2OSO3 -、C6H5OCH2CH2OSO3 -などが挙げられる。またRBOSO3 -においては、RBにフッ素原子を含むものがより好ましい。たとえば、CHF2CF2CH2OSO3 -、CHF2−(CF2)3−CH2OSO3 -、CF3−(CF2)2−CH2OSO3 -、CF3−(CF2)6−CH2OSO3 -などが挙げられる。
Examples of R B OSO 3 — include CH 3 CH 2 OCH 2 CH 2 OSO 3 — , C 6 H 5 OCH 2 CH 2 OSO 3 —, and the like. In R B OSO 3 — , R B containing a fluorine atom is more preferable. For example, CHF 2 CF 2 CH 2 OSO 3 -, CHF 2 - (CF 2) 3 -
また、本発明に好ましく用いられるアニオン成分として、カルボキシル基アニオン(−COO-)を含む原子団が挙げられる。たとえば、RCCOO-、HOOCRCCOO-、-OOCRCCOO-、NH2CHRCCOO-などが挙げられる(ここで、RCは、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、エーテル基、エステル基、アシル基などを含む置換基を示す、また、フッ素原子を含んでもよい)。
In addition, examples of the anion component preferably used in the present invention include an atomic group containing a carboxyl group anion (—COO − ). For example, R C COO -, HOOCR C COO -, - OOCR C COO -,
また、本発明に好ましく用いられるアニオン成分として、ニトロ基アニオン(−NO2 -)を含む原子団が挙げられる。たとえば、RDNO2 -などが挙げられる(ここで、RDは、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、エーテル基、エステル基、アシル基などを含む置換基を示す、また、フッ素原子を含んでもよい)。 Moreover, as an anion component preferably used in the present invention, an atomic group containing a nitro group anion (—NO 2 − ) can be mentioned. For example, R D NO 2 — and the like can be mentioned (where R D is a substituent containing an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, an ether group, an ester group, an acyl group, or the like). Represents a group, and may also contain a fluorine atom).
本発明において用いられるイオン性液体は、公知の方法、たとえば、アニオン交換法、酸エステル法、中和法などの方法により合成することができる。 The ionic liquid used in the present invention can be synthesized by a known method such as an anion exchange method, an acid ester method, or a neutralization method.
(ゲル化剤)
本発明において用いられるゲル化剤は特に制限はなく、ゲル化に用いられる一般的な手法を用いることができる。中でも2以上の極性基または2以上の反応性官能基を含む化合物を用いることは本発明の目的にとって好ましい。ここで極性基の具体的な例として水酸基、ハロゲン化物基、カルボニル基、カルボキシル基、エーテル基、エステル基、アミド基、アミノ基、酸アミド基、糖アミド基、ビニル基などの官能基が挙げられる。2以上の極性基は、互いに同じものであっても異なるものであってもよい。また、反応性官能基とは、化学反応によりゲル化剤の分子鎖を架橋する官能基をいう。反応性官能基としては、イソシアネート基、不飽和二重結合を有する基、活性水素を有する求核基、エポキシ基、アミン基、カルボキシル基などを挙げられる。ここで、イソシアネート基と活性水素を有する求核基とが反応し、不飽和二重結合を有する基と活性水素を有する求核基とが反応し、エポキシ基とアミン基またはカルボキシル基とが反応して架橋する。2以上の極性基または2以上の反応性官能基を含むゲル化剤は、2以上の極性基間に生じる水素結合などの分子間結合または2以上の反応性官能基によって生じる共有結合によって3次元網目構造を形成し、この3次元網目構造により導電性高分子の少なくとも一部が溶解しているイオン性液体が容易にゲル化する。ゲル化剤が3次元網目構造を形成することにより、ゲル状組成物を形成していることは、暗視野光学顕微鏡などにより観察することができる。
(Gelling agent)
There is no restriction | limiting in particular in the gelatinizer used in this invention, The general method used for gelatinization can be used. Among them, it is preferable for the purpose of the present invention to use a compound containing two or more polar groups or two or more reactive functional groups. Specific examples of polar groups include hydroxyl, halide, carbonyl, carboxyl, ether, ester, amide, amino, acid amide, sugar amide, and vinyl functional groups. It is done. Two or more polar groups may be the same or different from each other. Moreover, a reactive functional group means the functional group which bridge | crosslinks the molecular chain of a gelatinizer by chemical reaction. Examples of the reactive functional group include an isocyanate group, a group having an unsaturated double bond, a nucleophilic group having active hydrogen, an epoxy group, an amine group, and a carboxyl group. Here, an isocyanate group and a nucleophilic group having active hydrogen react, a group having an unsaturated double bond reacts with a nucleophilic group having active hydrogen, and an epoxy group reacts with an amine group or a carboxyl group. To crosslink. Gelling agents containing two or more polar groups or two or more reactive functional groups are three-dimensional due to intermolecular bonds such as hydrogen bonds generated between two or more polar groups or covalent bonds generated by two or more reactive functional groups. A network structure is formed, and the ionic liquid in which at least a part of the conductive polymer is dissolved easily gels by this three-dimensional network structure. It can be observed with a dark field optical microscope or the like that the gelling agent forms a gel composition by forming a three-dimensional network structure.
2以上の極性基を含む化合物としては、ペンタエリトリオール、β−D−グルコース、α−シクロデキストリン、ポリビニルアルコール、ポリビニル系高分子(ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロポロピレン共重合体など)、ポリエーテル系高分子(ポリエチレンオキシド誘導体など)、ポリエステル系高分子、ポリウレタン系高分子、ポリアミド系高分子、ポリアクリロニトリル系高分子、ポリカーボネート系高分子、蛋白質(グルコースオキシターゼなど)、多糖類、糖誘導体、分子集合体(C8AzoC10N+Br-またはジアゾアルキルアンモニウム塩などからなる二分子膜など)などが挙げられる。また、2以上の反応性官能基を含む化合物としては、イソシアネート基を2以上有するイソシアネート化合物、不飽和二重結合を有する基を2以上有する化合物、活性水素を有する求核基を2以上有する化合物、エポキシ基を2以上有するエポキシ化合物、アミン基を2以上有するアミン化合物、カルボキシル基を2以上有するカルボキシ化合物などが挙げられる。 Examples of the compound containing two or more polar groups include pentaerythritol, β-D-glucose, α-cyclodextrin, polyvinyl alcohol, polyvinyl polymer (polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropolopylene copolymer, etc. ), Polyether polymers (polyethylene oxide derivatives, etc.), polyester polymers, polyurethane polymers, polyamide polymers, polyacrylonitrile polymers, polycarbonate polymers, proteins (such as glucose oxidase), polysaccharides, Examples thereof include sugar derivatives and molecular aggregates (such as bimolecular films composed of C 8 AzoC 10 N + Br − or diazoalkyl ammonium salts). Moreover, as a compound containing two or more reactive functional groups, an isocyanate compound having two or more isocyanate groups, a compound having two or more groups having an unsaturated double bond, or a compound having two or more nucleophilic groups having active hydrogen , An epoxy compound having two or more epoxy groups, an amine compound having two or more amine groups, a carboxy compound having two or more carboxyl groups, and the like.
本発明にかかるゲル状組成物において、イオン性液体に対するゲル化剤の質量濃度は、3重量%以上、50重量%以下であることが好ましい。 2重量%未満であるとゲル化が不十分となり、50重量%を超えるとゲル状物としての弾力性や柔軟性が失われて硬くなり、接続に用いる場合に界面での熱抵抗が増加する。かかる観点から、3重量%以上、40重量%以下がより好ましい。 In the gel composition according to the present invention, the mass concentration of the gelling agent with respect to the ionic liquid is preferably 3% by weight or more and 50% by weight or less. If it is less than 2% by weight, gelation becomes insufficient, and if it exceeds 50% by weight, the elasticity and flexibility as a gel-like material are lost and become hard, and the thermal resistance at the interface increases when used for connection. . From this viewpoint, 3% by weight or more and 40% by weight or less is more preferable.
(ゲル状組成物の製造方法)
本発明にかかるゲル状組成物の製造方法については特に制限はなく。一般的なゲル化の手法を用いることができる。中でも、ゲル化剤を用いてイオン性液体をゲル化するゲル化工程を含むことが好ましい。かかる工程を含むことにより、イオン性液体をそのままゲル化することができ、熱伝導性の高いゲル状組成物を得ることができる。
(Method for producing gel composition)
There is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of the gel-like composition concerning this invention. A general gelation technique can be used. Especially, it is preferable to include the gelatinization process of gelatinizing an ionic liquid using a gelatinizer. By including such a step, the ionic liquid can be gelated as it is, and a gel-like composition having high thermal conductivity can be obtained.
ゲル化剤を用いてイオン性液体をゲル化するゲル化工程は、特に制限はないが、ゲル化剤の種類によっては、このイオン性液体にゲル化剤を溶解または分散させる工程を含むことが好ましい。このようなゲル化剤としては、イオン性液体と相溶性または親和性の高いゲル化剤、たとえば、2以上の極性基をもつ化合物であって、その極性基とイオン性液体のカチオンおよびアニオンの少なくともいずれとの親和性が高い化合物が好ましく用いられる。たとえば、ペンタエリトリオール、β−D−グルコース、α−シクロデキストリン、ポリビニルアルコール、ポリビニル系高分子(ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロポロピレン共重合体など)、ポリエーテル系高分子(ポリエチレンオキシド誘導体など)、ポリエステル系高分子、ポリウレタン系高分子、ポリアミド系高分子、ポリアクリロニトリル系高分子、ポリカーボネート系高分子、蛋白質(グルコースオキシターゼなど)、多糖類、糖誘導体、分子集合体(C8AzoC10N+Br-またはジアゾアルキルアンモニウム塩などからなる二分子膜など)などが好ましく用いられる。 The gelation step of gelling the ionic liquid using the gelling agent is not particularly limited, but depending on the type of the gelling agent, may include a step of dissolving or dispersing the gelling agent in the ionic liquid. preferable. Examples of such a gelling agent include gelling agents that are compatible or highly compatible with ionic liquids, for example, compounds having two or more polar groups, and the cation and anion of the polar group and ionic liquid. A compound having a high affinity with at least either is preferably used. For example, pentaerythriol, β-D-glucose, α-cyclodextrin, polyvinyl alcohol, polyvinyl polymer (polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, etc.), polyether polymer (poly Ethylene oxide derivatives), polyester polymers, polyurethane polymers, polyamide polymers, polyacrylonitrile polymers, polycarbonate polymers, proteins (such as glucose oxidase), polysaccharides, sugar derivatives, molecular aggregates (C 8 A bimolecular film made of AzoC 10 N + Br - or a diazoalkyl ammonium salt, etc.) is preferably used.
また、ゲル化剤を用いて導電性高分子の少なくとも一部が溶解しているイオン性液体をゲル化するゲル化工程は、ゲル化剤の種類によっては、ゲル化剤として2以上の第1の反応性官能基を含む第1のゲル化剤と2以上の反応性官能基を含む第2のゲル化剤とを準備する工程と、導電性高分子の少なくとも一部が溶解しているイオン性液体に、第1のゲル化剤と第2のゲル化剤とを溶解または分散させる工程と、第1のゲル化剤と第2のゲル化剤とを重合させる工程とを含むことが好ましい。第1のゲル化剤と第2のゲル化剤とを重合させることにより、導電性高分子の少なくとも一部が溶解したイオン性液体を容易にゲル化することができる。イオン性液体に第1のゲル化剤と第2のゲル化剤とを溶解または分散させる工程において、第1のゲル化剤と、第2のゲル化剤とをイオン性液体に溶解または分散させる順序には特に制限はないが、第1のゲル化剤原料と第2のゲル化剤原料とを直接混合するのは急激な反応が起こりそのまま固化してしまうおそれがあり好ましくない。 In addition, the gelling step of gelling an ionic liquid in which at least a part of the conductive polymer is dissolved using a gelling agent is performed by using two or more first gelling agents depending on the type of gelling agent. A step of preparing a first gelling agent containing a reactive functional group and a second gelling agent containing two or more reactive functional groups, and ions in which at least a part of the conductive polymer is dissolved It is preferable to include a step of dissolving or dispersing the first gelling agent and the second gelling agent in the functional liquid and a step of polymerizing the first gelling agent and the second gelling agent. . By polymerizing the first gelling agent and the second gelling agent, an ionic liquid in which at least a part of the conductive polymer is dissolved can be easily gelled. In the step of dissolving or dispersing the first gelling agent and the second gelling agent in the ionic liquid, the first gelling agent and the second gelling agent are dissolved or dispersed in the ionic liquid. The order is not particularly limited, but it is not preferable to directly mix the first gelling agent raw material and the second gelling agent raw material because an abrupt reaction may occur and solidify as it is.
このような第1のゲル化剤と第2のゲル化剤との組み合わせとしては、(a)イソシアネート基を2以上有する化合物と活性水素を有する求核基を2以上有する化合物の組み合わせ、(b)不飽和二重結合と2以上有する化合物と活性水素を有する求核基を2以上有する化合物の組み合わせ、(c)エポキシ基を2以上有するエポキシ化合物とポリアミンおよび/または酸無水物との組み合わせが好ましく挙げられる。 As a combination of such a first gelling agent and a second gelling agent, (a) a combination of a compound having two or more isocyanate groups and a compound having two or more nucleophilic groups having active hydrogen, (b) A combination of a compound having two or more unsaturated double bonds and a compound having two or more nucleophilic groups having active hydrogen, and (c) a combination of an epoxy compound having two or more epoxy groups and a polyamine and / or acid anhydride. Preferably mentioned.
例えば、(a)の組み合わせにおいては、イソシアネート基を2以上有する化合物とを有する求核基を2以上有する化合物とが重付加反応により重合して、導電性高分子の少なくとも一部を溶解しているイオン性液体をゲル化する。イソシアネート基を2以上有する化合物としては、たとえば、2,4−トルエンジイソシアネート、4,4’−ジフェニレンジイソシアネート、ヘキメチレンジイソシアネート、水添4,4’−ジフェニレンジイソシアネート、ヘキメチレンジイソシアネート、ヘキメチレンジイソシアネートの三量体、イソシアネートエチルメタクリレートの重合体などが挙げられる。また、活性水素を有する求核基を2以上有する化合物としては、ジオール、トリオール、テトラオールなどのポリオール化合物、ジアミン、トリアミン、テトラアミンなどのポリアミン化合物、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸などのポリカルボン酸などが挙げられる。第1のゲル化剤であるイソシアネート基を2以上有する化合物と第2のゲル化剤である活性水素を有する求核基を2以上有する化合物との配合比は、特に制限はないが、化学当量比で2:1〜1:2が好ましい。また、第1のゲル化剤および第2のゲル化剤合計のイオン性液体に対する質量濃度は5重量%以上、40重量%以下が好ましい。 For example, in the combination (a), a compound having two or more nucleophilic groups having a compound having two or more isocyanate groups is polymerized by a polyaddition reaction to dissolve at least a part of the conductive polymer. The ionic liquid is gelled. Examples of the compound having two or more isocyanate groups include 2,4-toluene diisocyanate, 4,4′-diphenylene diisocyanate, hexethylene diisocyanate, hydrogenated 4,4′-diphenylene diisocyanate, hexethylene diisocyanate, and hexethylene diisocyanate. And a polymer of isocyanate ethyl methacrylate. Examples of the compound having two or more nucleophilic groups having active hydrogen include polyol compounds such as diol, triol, and tetraol, polyamine compounds such as diamine, triamine, and tetraamine, and polyamine compounds such as dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, and tetracarboxylic acid. Examples thereof include carboxylic acid. The compounding ratio of the compound having two or more isocyanate groups as the first gelling agent and the compound having two or more nucleophilic groups having active hydrogen as the second gelling agent is not particularly limited, but the chemical equivalent A ratio of 2: 1 to 1: 2 is preferred. The mass concentration of the total amount of the first gelling agent and the second gelling agent with respect to the ionic liquid is preferably 5% by weight or more and 40% by weight or less.
また、上記重付加反応を効率よく進行させるために触媒を用いることができる。かかる触媒としては、ポリウレタン合成用の触媒である錫系触媒(ジブチル錫ジラウリレート)および/またはアミン系触媒が好ましく用いられる。かかる触媒は、第1のゲル化剤であるイソシアネート基を2以上有する化合物と第2のゲル化剤である活性水素を有する求核基を2以上有する化合物との合計に対して0.1質量%〜5質量%が好ましく、0.2重量%〜2重量%である事はより好ましい。 Moreover, a catalyst can be used in order to advance the said polyaddition reaction efficiently. As such a catalyst, a tin-based catalyst (dibutyltin dilaurate) and / or an amine-based catalyst which is a catalyst for polyurethane synthesis is preferably used. Such a catalyst is 0.1 mass based on the total of the compound having two or more isocyanate groups as the first gelling agent and the compound having two or more nucleophilic groups having active hydrogen as the second gelling agent. % To 5% by weight is preferable, and 0.2% to 2% by weight is more preferable.
(無機フィラー)
以上述べた手法によって放熱ゲル状組成物が得られるが、無論この組成物に熱伝導性に優れる各種のフィラーが添加されていても良く、この様なフィラーを添加する事によりより高い熱伝導性を得る事ができる。フィラーとしては銅、銀、アルミなどの金属粉末、カーボン粉末、さらにシリカ、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、アルミナ、水酸化アルミ、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、などの無機・セラミック粉末、等を例示する事ができる。これらのフィラーは添加量が多いほど優れた熱伝導度を示すが、発熱体と放熱体の小さな熱抵抗接合が実現できるように柔軟でなくてはならず、この二つの要請から最適な添加量が決定される。また、最適な添加量はフィラーの粒径や粒子の形状によっても影響される。この様な例として複数の粒径の異なるフィラーを添加する、等の手法が例示できる。フィラーの種類は放熱材を用いる目的・場所などによって変り、例えば熱伝導と電気的絶縁性を必要とするか、あるいは熱伝導と電気伝導の両方が必要か、などの条件によって選択される。本発明では添加されるフィラーについては特に制限はなく、一般的に放熱用ゲル、放熱用ゴム、放熱シート、放熱ペーストなどに用いられるフィラーが本発明のゲル状組成物にとっても有効である。これらのフィラーは本発明のゲル状組成物と混錬、分散させる事で添加される。添加の手法に関しては特に制限がなく一般的にフィラー分散に用いられる方法を好ましく用いる事が出来る。
(Inorganic filler)
Although the heat-dissipating gel-like composition can be obtained by the method described above, it goes without saying that various fillers having excellent thermal conductivity may be added to this composition, and by adding such a filler, higher thermal conductivity can be obtained. Can be obtained. Fillers include metal powders such as copper, silver and aluminum, carbon powder, and inorganic and ceramic powders such as silica, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, alumina, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, magnesium oxide, and zinc oxide. , Etc. can be illustrated. These fillers show better thermal conductivity as the addition amount increases, but they must be flexible so that a small thermal resistance junction between the heating element and the heat dissipation body can be realized. Is determined. The optimum addition amount is also affected by the particle size of the filler and the shape of the particles. As such an example, a method of adding a plurality of fillers having different particle diameters can be exemplified. The type of filler varies depending on the purpose and location of the heat dissipation material, and is selected depending on conditions such as whether heat conduction and electrical insulation are required or whether both heat conduction and electric conduction are required. In the present invention, the filler to be added is not particularly limited, and fillers generally used for a heat dissipating gel, a heat dissipating rubber, a heat dissipating sheet, a heat dissipating paste and the like are also effective for the gel composition of the present invention. These fillers are added by kneading and dispersing with the gel composition of the present invention. There is no particular limitation on the method of addition, and a method generally used for filler dispersion can be preferably used.
添加量は添加物の種類、粒径などにより異なるが、本発明のゲル状組成物の場合、一般的にはゲル状組成物の20wt%〜1000wt%の範囲である事が好ましい。30wt%〜800wt%の範囲である事はより好ましく、50wt%〜500wt%の範囲である事は最も好ましい。本発明になるゲル状組成物は、通常熱伝導シートに用いられるシリコンラバーやアクリルラバーより柔軟なため、発熱源との密着性が高く、同量の無機フィラーを混合した際でも熱抵抗は小さくなると言う特徴がある。また、同じ柔らかさの放熱組成物を得ようとする時、より多くのフィラーの添加が可能となり、結果的により高い熱伝導特性を実現する事が出来る。 The addition amount varies depending on the kind of additive, particle size, etc., but in the case of the gel composition of the present invention, it is generally preferable that the amount is in the range of 20 wt% to 1000 wt% of the gel composition. A range of 30 wt% to 800 wt% is more preferable, and a range of 50 wt% to 500 wt% is most preferable. The gel composition according to the present invention is more flexible than silicon rubber and acrylic rubber usually used for heat conductive sheets, so it has high adhesion to a heat source and low thermal resistance even when the same amount of inorganic filler is mixed. There is a feature to say. Further, when trying to obtain a heat dissipation composition having the same softness, more filler can be added, and as a result, higher heat conduction characteristics can be realized.
(ゲル状組成物の使用方法、ゲル状組成物を使用した電子機器)
次に一例として、本発明のゲル状組成物を実際に放熱目的に用いる方法についてCPUの冷却を例に説明する。例えば、CPUなどの発熱体上にヒートシンクを接触させて冷却を行う場合の接続の様子を図1に示す。
(How to use gel composition, electronic device using gel composition)
Next, as an example, a method of actually using the gel composition of the present invention for the purpose of heat dissipation will be described by taking cooling of the CPU as an example. For example, FIG. 1 shows a connection in the case where cooling is performed by bringing a heat sink into contact with a heating element such as a CPU.
図1において(1)はヒートシンク、(2)は放熱ゲル組成物、(3)はCPUなどの発熱体である。(2)の様な放熱ゲル組成物を挟む事で熱抵抗の小さな接続が可能となるが、放熱の効果、すなわち熱抵抗の大きさは例えば以下の様に見積る事ができる。すなわち、前記のCPUコア部分の温度を(Th)とし、放熱フィンにおける特定の場所の温度(Tf)をCA熱電対によって測定する。この時発熱体の温度が低く、放熱フィンの温度が高いほど熱抵抗は小さな値となり、次式−1に従って熱抵抗(単位:℃/W)を見積ることが出来る。
熱抵抗 Hr=(Th−Tf)/W (式−1)
熱抵抗の値は放熱フィンの性能、発熱体の発熱特性等の違いによって異なるので、絶対値と見なす事は出来ないが、これらの条件を一定とする事によって熱抵抗特性の相対的な比較をする事が可能である。
In FIG. 1, (1) is a heat sink, (2) is a heat dissipation gel composition, and (3) is a heating element such as a CPU. By connecting the heat dissipating gel composition as in (2), a connection having a small thermal resistance is possible. However, the effect of heat dissipation, that is, the magnitude of the heat resistance can be estimated as follows, for example. That is, the temperature of the CPU core part is set to (Th), and the temperature (Tf) at a specific place in the heat radiating fin is measured by a CA thermocouple. At this time, the lower the temperature of the heating element and the higher the temperature of the radiation fin, the smaller the thermal resistance, and the thermal resistance (unit: ° C./W) can be estimated according to the following formula-1.
Thermal resistance Hr = (Th−Tf) / W (Formula-1)
The value of the thermal resistance varies depending on the performance of the radiating fin, the heat generation characteristics of the heating element, etc., so it cannot be regarded as an absolute value, but by making these conditions constant, a relative comparison of the thermal resistance characteristics can be made. It is possible to do.
このような構造は高性能のCPUの冷却においては大変有用である。またCPUにかぎらず発熱をともなうチップセット、DSP、メモリー等にも有用である。また当構造を利用することにより、パソコン特にはノートパソコンのヒートシンクを小型化できたり、ファンの能力を下げることによる静音化、等に有用である。パソコン以外でも発熱電子部品がある、サーバー、ルーター、携帯電話、ビデオカメラ、ビデオカムコーダー、PDP、液晶テレビ等あらゆる電子機器に利用できる。 Such a structure is very useful for cooling a high-performance CPU. Further, it is useful not only for CPUs but also for chip sets, DSPs, memories, etc. that generate heat. In addition, by using this structure, the heat sink of a personal computer, particularly a notebook personal computer, can be reduced in size, and it is useful for noise reduction by lowering the fan capacity. It can be used for various electronic devices such as servers, routers, mobile phones, video cameras, video camcorders, PDPs, and liquid crystal televisions that have heat generating electronic components other than personal computers.
(熱伝導の測定)
熱拡散率は、光交流法による熱拡散率測定装置(アルバック理工(株)社から入手可能な「LaserPit」)を用いて、20℃の雰囲気下、10Hzにおいて測定された。測定された熱拡散率から密度および比熱の値をもちいて熱伝導率を算出した。ゲル組成物フィルムの密度は、フィルムの重量(g)をフィルムの縦、横、厚みの積で算出した体積(cm3)の割り算により算出された。なお、フィルムの厚みは、任意の10点で測定した平均値を使用した。
(Measurement of heat conduction)
The thermal diffusivity was measured at 10 Hz in an atmosphere of 20 ° C. using a thermal diffusivity measuring apparatus (“LaserPit” available from ULVAC Riko Co., Ltd.) by an optical alternating current method. The thermal conductivity was calculated from the measured thermal diffusivity using values of density and specific heat. The density of the gel composition film was calculated by dividing the weight (g) of the film by the volume (cm 3 ) calculated by the product of the length, width and thickness of the film. In addition, the average value measured by arbitrary 10 points | pieces was used for the thickness of a film.
以下に、ゲル化剤をもちいてイオン性液体をゲル化させた放熱用ゲル状組成物について、実施例に基づき具体的に説明する。無論、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, a heat-dissipating gel-like composition obtained by gelling an ionic liquid using a gelling agent will be specifically described based on examples. Of course, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
EMImTsO、10mlを、ゲル化剤としてポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を溶解させたテトラヒドロフラン溶液を用いてゲル化させ、ゲル状組成物を得た。ゲル化条件は、EMImTsO、10mlに対するゲル化剤の質量濃度を1.2gとなるようにし、還流冷却器を取り付けた反応器中、60℃で3時間加熱し均一溶液を得た。ドクターブレードをもちいてこの溶液をPET基板上に塗布し、テトラヒドロフランを蒸発させてゲル状組成物を得た。このゲルシート(シート−A)はPETフィルムからはがしても自立性のあるシートであった。前記熱伝導の測定法によって、得られたゲル状組成物の熱伝導度を測定した結果、その値は0.6W/mKであった。
Example 1
10 ml of EMImTsO was gelled using a tetrahydrofuran solution in which a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer was dissolved as a gelling agent to obtain a gel composition. The gelation conditions were such that the mass concentration of the gelling agent with respect to 10 ml of EMImTsO was 1.2 g, and the mixture was heated at 60 ° C. for 3 hours in a reactor equipped with a reflux condenser to obtain a uniform solution. This solution was applied onto a PET substrate using a doctor blade, and tetrahydrofuran was evaporated to obtain a gel composition. This gel sheet (Sheet-A) was a self-supporting sheet even when peeled from the PET film. As a result of measuring the thermal conductivity of the obtained gel-like composition by the thermal conductivity measurement method, the value was 0.6 W / mK.
(実施例2)
イオン性液体としてEMImTsOの代わりに、EMIm・((CF3SO2)2N)(EMImTFSIと略す、以下同じ)を用いた他は実施例1とおなじ方法でゲル状組成物を得た。このときEMImTFSI、10mlに対するゲル化剤の質量濃度を1.0gとなるようにして、ほぼ同じ柔軟性を持つ自立性のあるフィルムとした。得られたゲル状シート(シート−B)の熱伝導度を前記の測定法により測定した。得られたゲル状組成物の熱伝導度を測定した結果、その値は0.4W/mKであった。
(Example 2)
A gel-like composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that EMIm. ((CF 3 SO 2 ) 2 N) (abbreviated as EMImTFSI, hereinafter the same) was used as the ionic liquid instead of EMImTsO. At this time, the mass concentration of the gelling agent with respect to 10 ml of EMImTFSI was 1.0 g, so that a self-supporting film having substantially the same flexibility was obtained. The thermal conductivity of the obtained gel-like sheet (Sheet-B) was measured by the above measuring method. As a result of measuring the thermal conductivity of the obtained gel composition, the value was 0.4 W / mK.
(実施例3)
まず、EMImTsO、10mlに触媒のジブチル錫ジラウリン酸を100ppm添加した後、ポリオキシエチレングリセリン(分子量1200)を混合し、次いでモル比で1:1でとなるようにトリレンジイソシアネートを加え混合容液を調製した。ポリオキシエチレングリセリンとトリレンジイソシアネートとの合計量がEMImTsO溶液に対して6wt%になるように混合した。そして、上記混合溶液を80℃の温度で30分間静置することにより、ゲル状組成物を得た。得られたゲル状組成物シート(シート−C)の熱伝導度を前記の測定法により測定した。その値は0.5W/mKであった。
(Example 3)
First, after adding 100 ppm of dibutyltin dilauric acid catalyst to 10 ml of EMImTsO, polyoxyethylene glycerin (molecular weight 1200) is mixed, and then tolylene diisocyanate is added so that the molar ratio is 1: 1. Was prepared. The total amount of polyoxyethylene glycerin and tolylene diisocyanate was mixed so as to be 6 wt% with respect to the EMImTsO solution. And the gel-like composition was obtained by standing the said mixed solution for 30 minutes at the temperature of 80 degreeC. The thermal conductivity of the obtained gel composition sheet (Sheet-C) was measured by the measurement method described above. The value was 0.5 W / mK.
放熱用シートとして最も一般的に使用されるシリコーンゴム(信越シリコーン社製KE951)の熱伝導度を実施例と同様の方法で測定した。その結果熱伝導度は0.18W/mKであった。上記実施例1〜3に示した、本発明のイオン性液体ゲルシートの熱伝導度は0.4〜0.6W/mKであり上記シリコーンゴムシートよりも優れた熱伝導度を有している。この事から本発明のゲルシートの高い熱伝導性が確認できた。 The thermal conductivity of silicone rubber (KE951 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) most commonly used as a heat dissipation sheet was measured in the same manner as in the examples. As a result, the thermal conductivity was 0.18 W / mK. The thermal conductivity of the ionic liquid gel sheet of the present invention shown in Examples 1 to 3 is 0.4 to 0.6 W / mK, which is superior to the silicone rubber sheet. From this, the high thermal conductivity of the gel sheet of the present invention was confirmed.
(実施例4〜6)
実施例1〜3で得られたゲル状組成物(シート−A、シート−B、シート−C(それぞれ100重量%))に窒化ホウ素粉末(AC株式会社製:商品名BN(平均粒径50μm))200重量%を加え混練して放熱シートを作製した。得られた放熱シートは十分な柔軟性を備えており、それぞれのシートの熱伝導度はそれぞれ、シート−A:4.8W/mK、シート−A:4.2W/mKシート−A:4.5W/mK、であり、優れた熱伝導特性製が確認できた。
(Examples 4 to 6)
Boron nitride powder (manufactured by AC Co., Ltd .: trade name BN (average particle size 50 μm) to the gel compositions (sheet-A, sheet-B, sheet-C (each 100% by weight)) obtained in Examples 1 to 3 )) 200 wt% was added and kneaded to prepare a heat dissipation sheet. The obtained heat-dissipating sheet has sufficient flexibility, and the thermal conductivity of each sheet is sheet-A: 4.8 W / mK, sheet-A: 4.2 W / mK sheet-A: 4. It was 5 W / mK, and it was confirmed that the product had excellent heat conduction characteristics.
(実施例7〜9)
実施例1〜3で得られたゲル状組成物(シート−A、シート−B、シート−C(それぞれ100重量%))に酸化アルミ二ウム(昭和電工株式会社製:商品名AL30)300重量%を加え混練して放熱シートを作製した。得られた放熱シートは十分な柔軟性を備えており、それぞれのシートの熱伝導度はそれぞれ、シート−A:3.6W/mK、シート−A:3.1W/mKシート−A:3.5W/mK、であり、優れた熱伝導特性製が確認できた。
(Examples 7 to 9)
300 mg of aluminum oxide (manufactured by Showa Denko KK: trade name AL30) to the gel compositions (sheet-A, sheet-B, sheet-C (each 100% by weight)) obtained in Examples 1 to 3 % And kneaded to prepare a heat dissipation sheet. The obtained heat-dissipating sheet has sufficient flexibility, and the thermal conductivity of each sheet is as follows: sheet-A: 3.6 W / mK, sheet-A: 3.1 W / mK sheet-A: 3. It was 5 W / mK, and it was confirmed that the product had excellent heat conduction characteristics.
(実施例10)
さらに本発明のゲルシートの効果を実証するために、実施例4で得られたシート−Aと窒化ホウ素の混合物からなる放熱シートを用いた場合の発熱体とヒートシンクの接合部分における熱抵抗の測定を、図1に示した様な模擬セルを作製して行った。
(Example 10)
Furthermore, in order to demonstrate the effect of the gel sheet of the present invention, the measurement of the thermal resistance at the joint between the heating element and the heat sink when using the heat dissipation sheet made of the mixture of sheet-A and boron nitride obtained in Example 4 was performed. A simulation cell as shown in FIG. 1 was produced.
すなわち本発明の放熱用ゲル状組成物をCPUコアとヒートシンクとの間に挟み、一定の加圧力を加え、次にトランジスタに一定電力を加えて動作させ発熱(発熱量W)させた。今回の実験環境は以下の通りである。CPU:P3(800MHz)、ヒートシンク:FC−PAL35T,メモリー:SDRAM128MB、OS:Windows(登録商標) me、測定条件:SuperPI209万行のLoop完了後の温度測定。温度測定ポイントはCPUコアの部分である。加えられた圧力が2N/cm2の場合、CPUの温度は64℃、熱抵抗は0.81℃/Wであった。また、圧力が5N/cm2の場合、CPUの温度は62℃、熱抵抗は0.72℃/W、圧力が15N/cm2の場合、CPUの温度は60℃、熱抵抗は0.70℃/W、圧力が20N/cm2の場合、CPUの温度は56℃、熱抵抗は0.68℃/W、であった。その結果から、CPUの温度は64℃以下に押さえられており、発明の放熱シートの有効性が実証された。 That is, the heat-dissipating gel-like composition of the present invention was sandwiched between a CPU core and a heat sink, a constant pressure was applied, and then a constant power was applied to the transistor to generate heat (heat generation amount W). The experimental environment this time is as follows. CPU: P3 (800 MHz), heat sink: FC-PAL35T, memory: SDRAM 128MB, OS: Windows (registered trademark) me, measurement conditions: temperature measurement after completion of Loop in Super PI 209,000 lines. The temperature measurement point is a part of the CPU core. When the applied pressure was 2 N / cm 2 , the CPU temperature was 64 ° C. and the thermal resistance was 0.81 ° C./W. When the pressure is 5 N / cm 2 , the CPU temperature is 62 ° C. and the thermal resistance is 0.72 ° C./W, and when the pressure is 15 N / cm 2 , the CPU temperature is 60 ° C. and the thermal resistance is 0.70. When the pressure was 20 N / cm 2 , the CPU temperature was 56 ° C. and the thermal resistance was 0.68 ° C./W. As a result, the temperature of the CPU was suppressed to 64 ° C. or less, and the effectiveness of the heat dissipation sheet of the invention was proved.
(比較例1)
マトリックス樹脂として2液性付加反応型シリコーンゲル(東レ・ダウコーニング株式会社製:CY52−285A/B)50重量%に、2液性付加反応型液状シリコーンゴム(東レ・ダウコーニング株式会社製:商品名CY52−287A/B)50重量%をブレンドし、続いて窒化ホウ素粉末(AC株式会社製:商品名BN(平均粒径50μm))200重量%を加え混練して放熱シートを得た。熱伝導度は2.8W/mKであった。この結果から、同量のフィラーを添加した場合でも本発明のゲル状放熱シートの有用性が確認できた。
(Comparative Example 1)
Two-component addition reaction type silicone gel (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd .: CY52-285A / B) as a matrix resin, and two-component addition reaction type liquid silicone rubber (made by Toray Dow Corning Co., Ltd .: product) No. CY52-287A / B) was blended in an amount of 50% by weight, and then 200% by weight of boron nitride powder (manufactured by AC Corporation: trade name BN (average particle size 50 μm)) was added and kneaded to obtain a heat dissipation sheet. The thermal conductivity was 2.8 W / mK. From this result, even when the same amount of filler was added, the usefulness of the gel heat radiation sheet of the present invention could be confirmed.
(比較例2)
比較例1と同じマトリックス樹脂に酸化アルミ二ウム(昭和電工株式会社製:商品名AL30)300重量%を加え、同じ手法で混練して放熱シートを得た。熱伝導度は1.9W/mKであった。この結果から、同量のフィラーを添加した場合でも本発明のゲル状放熱シートの有用性が確認できた。
(Comparative Example 2)
300% by weight of aluminum oxide (manufactured by Showa Denko KK: trade name AL30) was added to the same matrix resin as in Comparative Example 1, and kneaded by the same method to obtain a heat radiating sheet. The thermal conductivity was 1.9 W / mK. From this result, even when the same amount of filler was added, the usefulness of the gel heat radiation sheet of the present invention could be confirmed.
以上の実施例で述べた様に、イオン性液体をゲル化したゲル状組成物は高い熱伝導性を有しており、本発明によれば、従来の放熱用ゲル状組成物に比べてより熱伝導性の高いゲル状組成物が得られる。本発明にかかる熱伝導性の高いゲル状組成物は、放熱グリース、放熱シートとしての幅広い用途に応用が可能となる。 As described in the above examples, the gel-like composition obtained by gelling the ionic liquid has high thermal conductivity. According to the present invention, the gel-like composition is more than the conventional heat-dissipating gel-like composition. A gel-like composition having high thermal conductivity is obtained. The gel composition having high thermal conductivity according to the present invention can be applied to a wide range of uses as a heat radiation grease and a heat radiation sheet.
また、上記の結果から、すくなくとも同じ組成、おなじ粒径、おなじ形状のフィラーを同じ量だけ添加した場合には、本発明のゲル組成物が従来のシリコーンゲルより優れた放熱特性となる事は明らかであり、放熱目的として本発明のイオン性液体ゲルの有用性が実証された。 From the above results, it is clear that the gel composition of the present invention has better heat dissipation characteristics than the conventional silicone gel when at least the same amount of filler having the same composition, the same particle size, and the same shape is added. Thus, the usefulness of the ionic liquid gel of the present invention was demonstrated for the purpose of heat dissipation.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 CPU
2 本発明の放熱フィルム
3 ヒートシンク
1 CPU
2 Heat dissipation film of the
Claims (9)
前記ゲル化剤として2以上の第1の反応性官能基を含む第1のゲル化剤と2以上の第2の反応性官能基を含む第2のゲル化剤とを準備する工程と、
前記イオン性液体に前記第1のゲル化剤と前記第2のゲル化剤とを溶解または分散させる工程と、
前記第1のゲル化剤と前記第2のゲル化剤とを重合させる工程と
を含む、
請求項1〜6のいずれかに記載の放熱用ゲル状組成物の製造方法。 As the gel forming step,
Preparing a first gelling agent containing two or more first reactive functional groups and a second gelling agent containing two or more second reactive functional groups as the gelling agent;
Dissolving or dispersing the first gelling agent and the second gelling agent in the ionic liquid;
Polymerizing the first gelling agent and the second gelling agent,
The manufacturing method of the gel-like composition for heat dissipation in any one of Claims 1-6.
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