JP6152030B2

JP6152030B2 - 電子機器用熱伝導性発泡体シート

Info

Publication number: JP6152030B2
Application number: JP2013205473A
Authority: JP
Inventors: 晶啓浜田; 弘二下西; 哲裕加藤
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2014209537A

Description

本発明は、電子機器内部の熱を効率的に外部へ放熱するための電子機器用熱伝導性発泡体シートに関する。

スマートフォン等の小型化が要求される電子機器においては、高密度に集積された電子部品が大量の熱を発生し、この熱が故障の原因となるため、この熱を機器外部に放熱するためのヒートシンク材が設けられている。ヒートシンク材は、発熱体である電子部品と金属筐体との間に設けられることが一般的であるため、前記ヒートシンク材としては、凹凸追従性が高い放熱グリースや放熱ゲル、及びこれらをウレタン発泡体に含浸させたもの等が用いられている（例えば、特許文献１）。

特許第３９７６１６６号公報

前記放熱グリースは放熱性が良好であるものの、一度グリースを塗布してしまうと塗布し直すことが難しく、製品の歩留まりが低下するという問題がある。一方、放熱ゲルは一般的に厚さ１ｍｍ以下のシート状に加工することが難しく、また、圧縮すると形状が変形するという問題がある。
更に、前記ウレタンフォームは、その製法上１ｍｍ以下の厚さのシート状に加工することが難しく、薄いシート状に加工すると圧縮強度が高くなり柔軟性が失われるという問題がある。

本発明は、上記従来の課題を鑑みてなされたものであって、電子機器の内部に好適に使用することができる薄さと柔軟性とを有し、かつ熱伝導性に優れる電子機器用熱伝導性発泡体シートを提供することを目的とする。

本発明は、１００℃におけるムーニー粘度が１５〜１００ＭＬ（１＋４）であるエラストマー（Ｉ）を５０〜７０質量％、２３℃における粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓであるエラストマー（II）を３０〜５０質量％含有するエラストマー樹脂部分に熱伝導体を含有する発泡体シートであって、該エラストマー樹脂１００質量部に対する該熱伝導体の含有量が１００〜３００質量部であり、該発泡体シートの２５％圧縮強度が２００ｋＰａ以下であり、厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする電子機器用熱伝導性発泡体シート、を要旨とするものである。

本発明によれば、電子機器の内部に好適に使用することができる薄さと柔軟性とを有し、かつ熱伝導性に優れる電子機器用熱伝導性発泡体シートを提供することができる。

本発明の電子機器用熱伝導性発泡体シートは、１００℃におけるムーニー粘度が１５〜１００ＭＬ（１＋４）であるエラストマー（Ｉ）を５０〜７０質量％、２３℃における粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓであるエラストマー（II）を３０〜５０質量％含有するエラストマー樹脂部分に熱伝導体を含有する発泡体シートであって、該エラストマー樹脂１００質量部に対する該熱伝導体の含有量が１００〜３００質量部であり、該発泡体シートの２５％圧縮強度が２００ｋＰａ以下であり、厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする。

＜エラストマー樹脂＞
本発明におけるエラストマー樹脂は、１００℃におけるムーニー粘度が１５〜１００ＭＬ（１＋４）であるエラストマー（Ｉ）を５０〜７０質量％、２３℃における粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓであるエラストマー（II）を３０〜５０質量％含有するものである。
〔エラストマー（Ｉ）〕
エラストマー（Ｉ）としては、前記ムーニー粘度を満たすエラストマーであれば特に限定されず、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、水素添加スチレン−イソプレンブロック共重合体、及び水素添加スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等が挙げられる。これらの中では、エチレン−プロピレン−ジエンゴムが好ましい。
エラストマー（Ｉ）の１００℃におけるムーニー粘度は、１５〜１００ＭＬ（１＋４）であり、１５〜８０ＭＬ（１＋４）が好ましく、１５〜６５ＭＬ（１＋４）がより好ましく、１５〜５５ＭＬ（１＋４）がより好ましく、１５〜５０ＭＬ（１＋４）がより好ましく、１５〜４０ＭＬ（１＋４）が更に好ましい。エラストマー（Ｉ）のムーニー粘度が前記範囲内であれば、成型性と発泡性とを両立することができる。

〔エラストマー（II）〕
エラストマー（II）としては、前記粘度を満たせば特に限定されず、例えば、液状アクリロニトリルブタジエンゴム、液状エチレン−プロピレン−ジエンゴム、液状エチレン−プロピレンゴム、液状ポリブタジエンゴム、液状ポリイソプレンゴム、液状スチレン−ブタジエンブロック共重合体、液状水素添加スチレン−ブタジエンブロック共重合体、液状水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、液状水素添加スチレン−イソプレンブロック共重合体、及び液状水素添加スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等が挙げられる。これらの中では、液状エチレン−プロピレン−ジエンゴムが好ましい。
エラストマー（II）の２３℃における粘度は、５〜１０００Ｐａ・ｓであり、５〜８５０Ｐａ・ｓが好ましく、５〜６００Ｐａ・ｓがより好ましく、５〜３００Ｐａ・ｓが更に好ましい。エラストマー（II）の粘度が前記範囲内であれば、混練性がよく、良好な発泡体シートが得られる。

エラストマー樹脂中におけるエラストマー（Ｉ）の含有量は、５２〜６８質量％が好ましく、５５〜６５質量％がより好ましい。また、エラストマー樹脂中におけるエラストマー（II）の含有量は、３２〜４８質量％が好ましく、３５〜４５質量％がより好ましい。なお、本発明におけるエラストマー樹脂は、エラストマー（Ｉ）及びエラストマー（II）により構成される。
前記エラストマー樹脂としては、１００℃におけるムーニー粘度が１５〜１００ＭＬ（１＋４）であるエチレン−プロピレン−ジエンゴムと、２３℃における粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓである液状エチレン−プロピレン−ジエンゴムとの混合物がより好ましい。

＜２５％圧縮強度、及び５０％圧縮強度＞
発泡体シートの２５％圧縮強度は、２００ｋＰａ以下である。２５％圧縮強度が２００ｋＰａを超えると、発泡体シートの柔軟性が低下するため好ましくない。発泡体シートの柔軟性の観点から、発泡体シートの２５％圧縮強度は２０〜１５０ｋＰａが好ましく、２５〜１００ｋＰａがより好ましい。
発泡体シートの５０％圧縮強度は、２００ｋＰａ以下が好ましく、５０〜１９０ｋＰａがより好ましく、５５〜１８０ｋＰａが更に好ましい。２５％圧縮強度、及び５０％圧縮強度が前記範囲であると、発泡体シートの柔軟性が向上する。

＜発泡体シートの厚さ＞
発泡体シートの厚さは０．３ｍｍ以下である。発泡体シートの厚さが、０．３ｍｍを超えると小型の電子機器内部の空隙に使用することが困難になる。発泡体シートの厚さは、発泡体シートの強度の観点から、０．０５〜０．２８ｍｍが好ましく、０．０５〜０．２５ｍｍがより好ましい。

発泡体シートの熱伝導率は、０．１〜１０Ｗ／ｍ・Ｋが好ましく、０．１３〜２．０Ｗ／ｍ・Ｋがより好ましく、０．１５〜２．０Ｗ／ｍ・Ｋがより好ましい。発泡体シートの熱伝導率が前記範囲内であれば、電子機器内部の熱を外部へ効率的に放熱することが可能となる。

発泡体シートの発泡倍率は２〜４倍が好ましく、２．５〜３．７倍がより好ましく、３〜３．６倍がより好ましい。発泡体シートの発泡倍率が前記範囲内であると、発泡体シートの薄さと柔軟性とを両立させることができる。

発泡体シートの見掛け密度は、０．２〜１．５ｇ／ｃｍ³が好ましく、０．３〜１．２ｇ／ｃｍ³が好ましく、０．４〜１．２ｇ／ｃｍ³が好ましい。発泡体シートの見掛け密度が前記範囲内であれば、所望の厚さ、柔軟性、熱伝導率を兼ね備える発泡体シートを得ることができる。

＜熱伝導体＞
本発明に用いることができる熱伝導体としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、タルク、窒化アルミニウム、グラファイト、及びグラフェンが挙げられ、これらの中では、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、タルク及び窒化アルミニウムが好ましい。これらの熱伝導体は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記熱伝導体の熱伝導率は、８Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上がより好ましく、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上が更に好ましい。熱伝導率が前記範囲内であれば、発泡体シートの熱伝導率が十分に高いものになる。
前記熱伝導体の平均粒径は、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましく、１５μｍ以下が更に好ましい。熱伝導体の粒径が前記範囲内であると、発泡体を薄肉化しやすく、発泡性の良好な発泡体シートが得られる。なお、前記平均粒径は、粒度分布計により測定した値である。

エラストマー樹脂１００質量部に対する熱伝導体の含有量は、１００〜３００質量部である。熱伝導体の含有量が１００質量部未満であると、発泡体シートに十分な熱伝導性を付与することができず、熱伝導体の含有量が３００質量部を超えると、発泡体シートの柔軟性が低下する。
エラストマー樹脂１００質量部に対する熱伝導体の含有量は、発泡体シートの熱伝導性、柔軟性の観点から、１２０〜２８０質量部が好ましく、１４０〜２５０質量部がより好ましい。

＜任意成分＞
本発明においては、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種の添加成分を含有させることができる。
この添加成分の種類は特に限定されず、発泡成形に通常使用される各種添加剤を用いることができる。このような添加剤として、例えば、滑剤、収縮防止剤、気泡核剤、結晶核剤、可塑剤、着色剤（顔料、染料等）、紫外線吸収剤、酸化防止剤、老化防止剤、上記熱伝導体を除いた充填剤、補強剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤、界面活性剤、加硫剤、及び表面処理剤等が挙げられる。添加剤の添加量は、気泡の形成等を損なわない範囲で適宜選択でき、通常の樹脂の発泡・成形に用いられる添加量を採用できる。かかる添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて用いることができる。

滑剤は樹脂の流動性を向上させるとともに、樹脂の熱劣化を抑制する作用を有する。本発明において用いられる滑剤としては、樹脂の流動性の向上に効果を示すものであれば特に制限されない。例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックス等の炭化水素系滑剤；ステアリン酸、ベヘニン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸等の脂肪酸系滑剤；ステアリン酸ブチル、ステアリン酸モノグリセリド、ペンタエリスリトールテトラステアレート、硬化ヒマシ油、ステアリン酸ステアリル等のエステル系滑剤等が挙げられる。

滑剤を用いる場合、その添加量は、エラストマー樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜５質量部程度、より好ましくは０．０５〜４質量部程度、更に好ましくは０．１〜３質量部程度である。添加量が１０質量部を超えると、流動性が高くなりすぎて発泡倍率が低下するおそれがあり、０．５質量部未満であると、流動性の向上が図れず、発泡時の延伸性が低下して発泡倍率が低下するおそれがある。

難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物の他に、デカブロモジフェニルエーテル等の臭素系難燃剤、ポリリン酸アンモニウム等のリン系難燃剤等が挙げられる。
難燃助剤としては、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、ピロアンチモン酸ナトリウム、三塩化アンチモン、三硫化アンチモン、オキシ塩化アンチモン、二塩化アンチモンパークロロペンタン、アンチモン酸カリウム等のアンチモン化合物、メタホウ酸亜鉛、四ホウ酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、塩基性ホウ酸亜鉛等のホウ素化合物、ジルコニウム酸化物、スズ酸化物、及びモリブデン酸化物等が挙げられる。

＜発泡体シートの製造方法＞
本発明の電子機器用熱伝導性発泡体シートは、公知の化学発泡法又は物理的発泡法により製造することができ、製造方法に特に制限はない。
なお、発泡処理方法は、プラスチックフォームハンドブック（牧広、小坂田篤編集日刊工業新聞社発行１９７３年）に記載されている方法を含め、公知の方法を用いることができる。

本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例で使用した材料は以下のとおりである。
（１）エラストマー（Ｉ）
・エラストマー（Ｉ−１）
ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）
三井化学（株）製、商品名「ＥＭＢ−ＥＰＴ４０２１」
１００℃におけるムーニー粘度：２４ＭＬ（１＋４）
・エラストマー（Ｉ−２）
ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）
三井化学（株）製、商品名「ＥＭＢ−ＥＰＴ４０４５」
１００℃におけるムーニー粘度：４５ＭＬ（１＋４）
（２）エラストマー（II）
液状ＥＰＤＭ（液状エチレン−プロピレン−ジエンゴム）
三井化学（株）製、商品名「ＰＸ−０６８」
２３℃における粘度：１０Ｐａ・ｓ
（３）その他のエラストマー
ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）
三井化学（株）製、商品名「ＥＭＢ−ＥＰＴＸ−４０４１Ｍ」
１００℃におけるムーニー粘度：８ＭＬ（１＋４）
（４）アゾジカルボンアミド
大塚化学(株)製、商品名「ＳＯ−Ｌ」
（５）酸化マグネシウム
宇部マテリアルズ（株）製、商品名「ＲＦ−１０−ＳＣ」、平均粒径３〜５μｍ
熱伝導率：４２〜６０Ｗ／ｍ・Ｋ
（６）フェノール系酸化防止剤
ＢＡＳＦ社製、商品名「イルガノックス１０１０」

＜実施例１〜５、比較例１〜４＞
実施例１
エラストマー（Ｉ）６０質量部、エラストマー（II）４０質量部、アゾジカルボンアミド１７質量部、酸化マグネシウム２２０質量部、及びフェノール系酸化防止剤０．１質量部を溶融混練後、プレスすることにより厚さ０．１５ｍｍの発泡性樹脂シートを得た。
得られた発泡性樹脂シートの両面に加速電圧５００ｋｅＶにて電子線を１．５Ｍｒａｄ照射して発泡性樹脂シートを架橋させた。次にシートを２５０℃に加熱することによって発泡性樹脂シートを発泡させて、見かけ密度０．５１ｇ／ｃｍ³、厚さ０．２ｍｍの発泡
体シートを得た。

実施例２〜５、比較例１〜４
エラストマーの配合を表１に記載の配合に変更したこと以外は実施例１と同様に発泡体シートを製造した。

＜物性＞
得られた発泡体シートの物性を以下のように測定した。各測定結果を表１に示す。
〔見掛け密度〕
ＪＩＳＫ７２２２に準拠して測定した。
〔発泡倍率〕
発泡倍率は、発泡体シートの比重を発泡性樹脂シートの比重で除することにより算出した。
〔２５％圧縮強度〕
発泡体シートの厚さ方向の２５％圧縮強度は、ＪＩＳＫ６７６７−７．２．３（ＪＩＳ２００９）に準拠して測定した。
〔５０％圧縮強度〕
発泡体シートの厚さ方向の５０％圧縮強度は、ＪＩＳＫ６７６７−７．２．３（ＪＩＳ２００９）に準拠して測定した。
〔発泡体シートの熱伝導率〕
レーザーフラッシュ法により、アルバック理工（株）製「ＴＣ−７０００」を用いて、熱伝導率を２５℃にて測定した。

実施例及び比較例の結果より、本発明の電子機器用熱伝導性発泡体シートは、薄さと柔軟性とを備えると共に、優れた熱伝導性を有していることがわかる。

Claims

１００℃におけるムーニー粘度が１５〜１００ＭＬ（１＋４）であるエラストマー（Ｉ）を５０〜７０質量％、２３℃における粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓであるエラストマー（II）を３０〜５０質量％含有するエラストマー樹脂部分に熱伝導体を含有する発泡体シートであって、該エラストマー樹脂１００質量部に対する該熱伝導体の含有量が１００〜３００質量部であり、該発泡体シートの２５％圧縮強度が２００ｋＰａ以下であり、厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする、電子機器用熱伝導性発泡体シート。
前記発泡体シートの５０％圧縮強度が２００ｋＰａ以下である、請求項１に記載の電子機器用熱伝導性発泡体シート。
前記熱伝導体が、平均粒径が５０μｍ以下、熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、タルク及び窒化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の電子機器用熱伝導性発泡体シート。
前記発泡体シートの熱伝導率が０．１〜１０Ｗ／ｍ・ｋである、請求項１〜３のいずれかに記載の電子機器用伝導性発泡体シート。
前記発泡体シートの発泡倍率が２〜４倍である、請求項１〜４のいずれかに記載の電子機器用熱伝導性発泡体シート。
前記エラストマー樹脂が、１００℃におけるムーニー粘度が１５〜１００ＭＬ（１＋４）であるエチレン−プロピレン−ジエンゴムと、２３℃における粘度が５〜１０００Ｐａ・ｓである液状エチレン−プロピレン−ジエンゴムの混合物である、請求項１〜５のいずれかに記載の電子機器用熱伝導性発泡体シート。