專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂、粘合劑和彈性體組合物以及冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在發(fā)熱部位與冷卻部位之間使用的導(dǎo)熱材料或觸點(diǎn)材料的技術(shù)。尤其涉及適于提高電氣、電子設(shè)備等的部件散熱性、且主要由基礎(chǔ)油和導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粉末構(gòu)成的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂、主要由樹(shù)脂和導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粉末構(gòu)成的粘合劑或彈性體組合物、以及利用它們構(gòu)成的冷卻裝置等技術(shù)。
背景技術(shù)：
當(dāng)機(jī)器中插入的部件的熱量較大時(shí)或冷卻性能惡化時(shí)，部件的溫度上升，成為導(dǎo)致機(jī)器的誤操作或工作停止、或者故障的原因。而且，近年來(lái)，該傾向正在變強(qiáng)。
以前，為了消除這樣的機(jī)器以及部件的熱量，在冷卻結(jié)構(gòu)體或冷卻裝置中，使用導(dǎo)熱性的潤(rùn)滑脂或粘合劑、彈性體組合物等導(dǎo)熱材料、觸點(diǎn)材料。
針對(duì)潤(rùn)滑脂、粘合劑以及彈性體組合物(以下將它們總稱(chēng)時(shí)稱(chēng)為“潤(rùn)滑脂等”)的導(dǎo)熱性的提高，可以考慮使基礎(chǔ)油(在制成潤(rùn)滑脂的情況下)或樹(shù)脂(在制成粘合劑、彈性體組合物的情況下)本身的導(dǎo)熱性提高，或者向基礎(chǔ)油(樹(shù)脂)中添加導(dǎo)熱性?xún)?yōu)異的添加劑。另一方面，還可以考慮提高混入基礎(chǔ)油(樹(shù)脂)中的無(wú)機(jī)粉末的導(dǎo)熱系數(shù)。
對(duì)于前者，現(xiàn)在還不存在具有分配性(涂布性)，且能夠大幅改善導(dǎo)熱性的基礎(chǔ)油(樹(shù)脂)，但對(duì)于后者，可以改善無(wú)機(jī)粉末特性。
特開(kāi)2002-201483號(hào)公報(bào)涉及作為潤(rùn)滑脂的構(gòu)成材料的無(wú)機(jī)粉末的添加，其中記載了改善粒徑以及粗粒和微粒的混合比、填充率(潤(rùn)滑脂中的無(wú)機(jī)粉末的含有率)以及表面活性劑的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在混合有上述那樣的填充劑(無(wú)機(jī)粉末)的潤(rùn)滑脂等中，使導(dǎo)熱性填充劑高填充率化，則導(dǎo)熱系數(shù)增高，但是會(huì)變硬(即，稠度變小)，分配性變差。為了改善分配性，不得不降低導(dǎo)熱性粉末的含量，但仍然不能獲得足夠的導(dǎo)熱性。這里所謂的分配性，其與潤(rùn)滑脂等的硬度有關(guān)，指的是涂布潤(rùn)滑脂等時(shí)的操作性、在涂布面上的寬度、流動(dòng)性、密合性。如果分配性差，難以利用裝有注射器或圓筒狀的涂料器的填充機(jī)進(jìn)行潤(rùn)滑脂等的擠出或較薄地涂布。因此，作為潤(rùn)滑脂等，還必須達(dá)到良好的分配性和高導(dǎo)熱系數(shù)。
本發(fā)明使鑒于上述那樣的問(wèn)題而完成的，其目的在于提供能夠使電氣、電子設(shè)備及其設(shè)備部件散熱高、電絕緣性?xún)?yōu)異、具備良好的分配性和高性能的導(dǎo)熱性的潤(rùn)滑脂等。
以下簡(jiǎn)要地描述在本申請(qǐng)公開(kāi)的發(fā)明中具有代表性的概略。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的潤(rùn)滑脂等具有以下特征。本發(fā)明的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂主要含有基礎(chǔ)油、無(wú)機(jī)粉末，另外，本發(fā)明的粘合劑以及彈性體組合物主要含有樹(shù)脂、無(wú)機(jī)粉末。本潤(rùn)滑脂等由特別適于提高機(jī)器部件的散熱的、具有特定粒徑的不同尺寸的導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粉末(包括粗粒和微粒)、基礎(chǔ)油(樹(shù)脂)和作為添加劑的表面活性劑(起到減粘劑的功能)構(gòu)成。
為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱材料、觸點(diǎn)材料的良好分配性和高導(dǎo)熱性，本發(fā)明精心研究了導(dǎo)熱性粉末(無(wú)機(jī)粉末)的填充率、形狀、粒度分布以及表面活性劑等。尤其考慮了粉末之間的接觸狀態(tài)的影響，對(duì)粉末的形狀進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的潤(rùn)滑脂等的特征在于使用由40～90wt％(重量％)平均粒徑為5～17μm的粗粒和10～60wt％平均粒徑為上述粗粒的1/3～1/40的微粒組合而成的混合粉末作為所述無(wú)機(jī)粉末，相對(duì)于40～90容積％(vol％)的所述混合粉末，添加0.2～2.0wt％的表面活性劑，并混合10～60容積％的基礎(chǔ)油(樹(shù)脂)，在上述混合粉末的各自的粒子形狀中，含有多面體形狀。
另外，本發(fā)明的冷卻裝置的特征在于在機(jī)器部件等的發(fā)熱體和用于散熱等的冷卻體之間夾持上述本發(fā)明的潤(rùn)滑脂等。例如，在上述部件的發(fā)熱體的表面和上述冷卻體的表面之間涂布上述潤(rùn)滑脂等。
作為上述無(wú)機(jī)粉末的粒子形狀，可以是具有規(guī)則性的多面體形狀，還可以是對(duì)大致球狀的粉末進(jìn)行粉碎而形成的粉碎形狀。上述粉碎形狀是介于大致球狀和具有規(guī)則性的多面體形狀之間的中間形態(tài)，至少部分具有大致平面的或不規(guī)則地具有平面的形狀。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1～15的潤(rùn)滑脂的構(gòu)成的說(shuō)明圖(平均粒徑，粒子形狀—導(dǎo)熱系數(shù))。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施例16～22的潤(rùn)滑脂的構(gòu)成的說(shuō)明圖(粗粉含有率—導(dǎo)熱系數(shù))。圖3表示本發(fā)明的實(shí)施例23～32的潤(rùn)滑脂的構(gòu)成的說(shuō)明圖(微粒平均粒徑—導(dǎo)熱系數(shù)/稠度)。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施例33～39的潤(rùn)滑脂結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖(粉末填充率—導(dǎo)熱系數(shù)/稠度)。圖5表示利用本發(fā)明實(shí)施例中的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等的本發(fā)明實(shí)施例的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等中的混合粉末的粒子形狀的概略的圖像。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施方案。圖1～圖6是用于說(shuō)明本實(shí)施方案的附圖。圖1是表示作為本發(fā)明實(shí)施方案的實(shí)施例1～15的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂的說(shuō)明圖。同樣地，圖2表示實(shí)施例16～22的說(shuō)明圖，圖3表示實(shí)施例23～32的說(shuō)明圖，圖4表示實(shí)施例33～39的說(shuō)明圖。圖5是表示利用本實(shí)施方案的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂而構(gòu)成的本發(fā)明實(shí)施方案中的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。圖6是表示本實(shí)施方案的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂中的混合粉末的粒子形狀的概略的圖像。
以下，作為實(shí)施例，對(duì)使用基礎(chǔ)油構(gòu)成的潤(rùn)滑脂進(jìn)行說(shuō)明。另外，作為實(shí)施例，針對(duì)不是使用基礎(chǔ)油而是使用樹(shù)脂而構(gòu)成的粘合劑或彈性體組合物，雖然數(shù)值與潤(rùn)滑脂的情況不同，但是也能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的特性。
圖1～圖4表示實(shí)施方案的潤(rùn)滑脂所含有的無(wú)機(jī)粉末的特性(選擇例)。從具有各圖中的各點(diǎn)所示的特性的無(wú)機(jī)粉末中選擇使用良好的粉末。詳情將在后面描述。圖1(以及相對(duì)應(yīng)的表1)表示作為要素而特別改變了無(wú)機(jī)粉末的平均粒徑和粒子形狀的情況下的導(dǎo)熱系數(shù)。橫軸是平均粒徑[μm]，縱軸是導(dǎo)熱系數(shù)[W/m·K]。圓點(diǎn)是利用具有多面形狀的ZnO(氧化鋅)，菱形點(diǎn)是利用具有破碎形狀的ZnO(氧化鋅)，三角點(diǎn)是利用球狀的Al2O3(氧化鋁)的情況，四方點(diǎn)是利用多面形狀的AlN(氮化鋁)的情況。實(shí)線(xiàn)是簡(jiǎn)略地表示多面形狀的粒子情況的分布的分布線(xiàn)，虛線(xiàn)是簡(jiǎn)略地表示此外的形狀(破碎形狀、球狀)的粒子情況的分布的分布線(xiàn)。另外，r1表示平均粒徑的選擇范圍的例子。
圖2(以及相對(duì)應(yīng)的表2)是特別改變了無(wú)機(jī)粉末的混合粉末中的粗粉末(粗粒)的含有率的情況。橫軸是粗粉末含有率[wt％]，縱軸是導(dǎo)熱系數(shù)[W/m·K]。實(shí)線(xiàn)是各圓點(diǎn)的分布線(xiàn)。另外，r2表示粗粉末含有率的選擇范圍的例子。
圖3(以及相對(duì)應(yīng)的表3)表示特別改變了無(wú)機(jī)粉末的混合粉末中的微粉末(微粒)的平均粒徑的情況下的導(dǎo)熱系數(shù)和稠度。橫軸是微粒的平均粒徑[μm]，左縱軸是導(dǎo)熱系數(shù)[W/m·K]，右縱軸是稠度。黑圓點(diǎn)是與平均粒徑為12.7μm的粗粉末混合的情況下的導(dǎo)熱系數(shù)。黑三角點(diǎn)是與平均粒徑為16.3μm的粗粉末混合的情況下的導(dǎo)熱系數(shù)。白圓點(diǎn)是與平均粒徑為12.7μm的粗粉末混合的情況下的稠度。白三角點(diǎn)是與平均粒徑為16.3μm的粗粉末混合的情況下的稠度。實(shí)線(xiàn)表示導(dǎo)熱系數(shù)的分布線(xiàn)，虛線(xiàn)表示稠度的分布線(xiàn)。另外，r3表示微粒的平均粒徑的選擇范圍的例子。
圖4(以及相對(duì)應(yīng)的表4)表示特別改變了無(wú)機(jī)粉末的填充率的情況下的導(dǎo)熱系數(shù)和稠度。橫軸是無(wú)機(jī)粉末的填充率[容積％]，左縱軸是導(dǎo)熱系數(shù)[W/m·K]，右縱軸是稠度。黑圓點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)，黑三角點(diǎn)是稠度。實(shí)線(xiàn)表示導(dǎo)熱系數(shù)的分布線(xiàn)，虛線(xiàn)表示稠度的分布線(xiàn)。另外，r4表示無(wú)機(jī)粉末的填充率的選擇范圍的例子。
本實(shí)施方案的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂是由基礎(chǔ)油、導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粉末以及所添加的表面活性劑構(gòu)成。本潤(rùn)滑脂等中所使用的無(wú)機(jī)粉末是電絕緣性無(wú)機(jī)粉末，可以列舉出氧化鋅、氧化鎂、氧化鈦、氧化鋁等金屬氧化物、氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氮化鈦、金屬硅、金剛石等，但是并不限于這些。本實(shí)施例的潤(rùn)滑脂等所使用的電絕緣性無(wú)機(jī)粉末可以單獨(dú)或組合2種或更多種使用。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等的導(dǎo)熱系數(shù)與導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粉末本身的導(dǎo)熱系數(shù)相比，無(wú)機(jī)粉末中的粒子與粒子的接觸狀態(tài)的影響更大。接觸狀態(tài)是粒子之間的接觸面積或接觸面的數(shù)量等。尤其對(duì)于混合粉末的粒子形狀，通過(guò)形成具有接觸面的多面形狀等而增加接觸面的面積或數(shù)量。由此能夠提高潤(rùn)滑脂等的導(dǎo)熱系數(shù)。
在本實(shí)施方案中，作為要求電絕緣性的用途，為了圖5所示的冷卻裝置中的要素間相互絕緣，使用電絕緣性無(wú)機(jī)粉末。另外，在沒(méi)有電絕緣性的要求的用途中，作為無(wú)機(jī)粉末能夠使用各種金屬粉末。
在圖6中，表示無(wú)機(jī)粉末的混合粉末中的粗粒6與微粒7的形狀。例如，如圖6所示，粗粒6和微粒7各自的粒子形狀是具有某種程度的規(guī)則性的多面形狀。在該粒子形狀中，具有一些成為接觸面的近似平面。
作為在本潤(rùn)滑脂等中添加的表面活性劑，為了在不減少其自身的電阻的情況下，提高無(wú)機(jī)粉末粒子的接觸狀態(tài)，同時(shí)提高無(wú)機(jī)粉末的填充率，混合非離子系表面活性劑。通過(guò)混合非離子系表面活性劑，能夠大幅地改善高導(dǎo)熱系數(shù)和適當(dāng)?shù)某矶取?br> 作為非離子系表面活性劑，可以列舉出聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基萘基醚、聚氧乙烯化蓖麻油、聚氧乙烯固化蓖麻油、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧乙烯—聚氧丙烯二醇、聚氧乙烯—聚氧丙烯二醇乙二胺、十甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯單脂肪酸酯、聚氧乙烯二脂肪酸酯、聚氧乙烯丙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三脂肪酸酯、乙二醇單脂肪酸酯、二乙二醇單脂肪酸酯、丙二醇單脂肪酸酯、甘油單脂肪酸酯、季戊四醇單脂肪酸酯、山梨糖醇酐單脂肪酸酯、山梨糖醇酐倍半脂肪酸酯、山梨糖醇酐三脂肪酸酯。
非離子系表面活性劑的添加效果根據(jù)導(dǎo)熱性填充劑的種類(lèi)、混合量以及表示親水性和親油性平衡的HLB(親水親油平衡)的不同而不同。對(duì)于本實(shí)施方案所使用的非離子系表面活性劑，為了在室溫下也能夠獲得良好的稠度，優(yōu)選HLB為9或以下的液態(tài)表面活性劑。另外，在不重視高導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等的電絕緣性或電阻下降的用途中，可以使用陰離子系表面活性劑、陽(yáng)離子系表面活性劑、兩性表面活性劑。
構(gòu)成本潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油是選自礦物油和合成油中的一種或多種的單一油或混合油，合成油特別優(yōu)選烴油。作為合成油，可以使用α-烯烴、二酯、多元醇酯、偏苯三酸酯、聚苯醚、烷基苯基醚等。當(dāng)不需要抑制、防止基礎(chǔ)油的分離或擴(kuò)散等的情況下，還可以使用液態(tài)硅樹(shù)脂、氟類(lèi)烴油等。
用于構(gòu)成本實(shí)施方案的粘合劑以及彈性體組合物所使用的樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、聚苯乙烯、氟樹(shù)脂中的至少1種或更多種，還可以通過(guò)熱以及紫外線(xiàn)進(jìn)行固化。
這樣的本實(shí)施方案中的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等通過(guò)混合粉末的粒子形狀而增加潤(rùn)滑脂等中的粒子之間的接觸面，因而在提高導(dǎo)熱性的同時(shí)，稠度提高至200～400，即變軟，從而提高了分配性。
在本導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等的制備方法中，添加基礎(chǔ)油(樹(shù)脂)、表面活性劑、組合導(dǎo)熱性無(wú)機(jī)粉末的粗粒和微粒而得到的規(guī)定量的混合粉末，利用混合器(例如混合攪拌機(jī)、三輥碾磨機(jī)、行星式攪拌器、混合器(トリミツクス)、雙混攪拌器)進(jìn)行混煉。對(duì)于混煉條件，需要確認(rèn)潤(rùn)滑脂等的硬度、粒子的粉碎性之后研究最佳條件。
通過(guò)上述方法制造的本實(shí)施方案的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等能夠用于與以前的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等同樣的用途。
本實(shí)施方案的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等適用于例如電氣、電子設(shè)備等的發(fā)熱體和冷卻體的接觸面。例如，能夠適用于與功率晶體管、功率模塊、電氣安裝模塊、整流器、計(jì)算機(jī)的半導(dǎo)體元件等的冷卻對(duì)象發(fā)熱體相對(duì)的冷卻裝置，能夠提高這些裝置的性能。如果應(yīng)用于熱敏電阻或熱電偶與測(cè)定部位之間，則導(dǎo)熱系數(shù)良好，從而能夠提高它們的測(cè)定精確度。
在圖5中，表示在發(fā)熱部位(發(fā)熱體4)與冷卻部位(散熱體2以及散熱板3)之間夾持的本實(shí)施方案的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂(或者粘合劑或彈性體組合物)1的結(jié)構(gòu)的冷卻裝置10。在本實(shí)施例中，基板5上的IC等電氣、電子設(shè)備是發(fā)熱體4。在發(fā)熱體4的表面或散熱板3的表面上，涂布潤(rùn)滑脂1，并與上述表面接觸。箭頭表示散熱路徑的概述。散熱體2例如是與散熱板3一體連接的多個(gè)散熱片。作為與潤(rùn)滑脂1相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)，根據(jù)用途分別使用作為導(dǎo)熱材料和觸點(diǎn)材料的潤(rùn)滑脂、粘合劑、彈性體組合物等。
在本冷卻裝置10中，即使?jié)櫥?等的接觸面暫時(shí)是粗表面，也能夠大幅地降低熱阻。因此，能夠穩(wěn)定地散熱(或熱擴(kuò)散)，能夠消除由于熱累積所引起的電氣、電子設(shè)備誤操作或工作停止、故障。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)電氣、電動(dòng)機(jī)、電子部件以及冷卻裝置10的小型化和低成本化。
以下針對(duì)所制造的各導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等進(jìn)行稠度、導(dǎo)熱系數(shù)的試驗(yàn)。除了以下所示的條件以外，還顯示了如圖1(表1)～圖4(表4)以及表5、表6那樣的改變了各要素、特性的各實(shí)施例。
<1.稠度的測(cè)定方法>通過(guò)JIS K 2220.5.3.4規(guī)定的方法測(cè)定導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等的稠度。將制備后靜置3小時(shí)的潤(rùn)滑脂等以不攪拌的方式轉(zhuǎn)移至規(guī)定的容器中，并保持在25℃后，測(cè)定稠度。
<2.導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定方法>通過(guò)常規(guī)方法測(cè)定導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等的導(dǎo)熱系數(shù)。在銅制圓柱狀的加熱部位和銅制圓柱狀的冷卻部位的間隙面中夾住試樣，測(cè)定加熱部位以及冷卻部位的溫度。利用在加熱部位和冷卻部位埋入的熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)定，并根據(jù)溫度梯度測(cè)定夾在間隙部位的試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。而且，通過(guò)銅制圓柱的溫度梯度和截面積求得通過(guò)熱量。作為加熱部位溫度的高溫端TH、冷卻部位溫度的低溫端TL，依據(jù)下式(1)求出試樣的導(dǎo)熱系數(shù)λ。
λ＝{(QH+QL)/2×L}/A×(TH-TL)(1)在上式(1)中，QH是高溫側(cè)熱流速測(cè)定模塊熱流量，QL低溫側(cè)熱流速測(cè)定模塊熱流速，A試樣的接觸部位的截面積，L試樣的厚度，TH高溫側(cè)熱流速測(cè)定模塊接觸部位的溫度，TL低溫側(cè)熱流速測(cè)定模塊接觸部位的溫度。
<各導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等的制備方法>改變無(wú)機(jī)粉末的填充率，原材料使用以下物質(zhì)，調(diào)節(jié)導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等，測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)、稠度。在評(píng)價(jià)中所使用的各導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等的組成為以下(1)～(3)。
(1)無(wú)機(jī)粉末除了氧化鋅(ZnO)及其它。粒子形狀多面形狀、粉碎形狀、球狀。粗粒平均粒徑為0～20μm。微粒粗粒的平均粒徑的1/2～1/17(0.76～6μm)。粗粒比例40～100wt％。無(wú)機(jī)粉末填充率40～90vol％。(2)非離子系表面活性劑作為十甘油脂肪酸脂的十甘油五異硬脂酸酯及其它。相對(duì)于無(wú)機(jī)粉末為0～2.5wt％。(3)基礎(chǔ)油(樹(shù)脂)聚烯烴。
(實(shí)施例1～15)表1、圖1表示實(shí)施例1～15。利用3種(ZnO、Al2O3、AlN)無(wú)機(jī)粉末、從形狀不同種類(lèi)(多面形狀、粉碎形狀、球狀)來(lái)看的4種粗粉單體，通過(guò)使該平均粒徑變化為0.5～14μm的無(wú)機(jī)粉末的填充率為40vol％、非離子系表面活性劑(十甘油五異硬脂酸酯)2.0wt％、基礎(chǔ)油60vol％，從而制得潤(rùn)滑脂，評(píng)價(jià)導(dǎo)熱系數(shù)。
測(cè)定結(jié)果示于表1、圖1中。而且，表中的向上箭頭的含義同上。如該測(cè)定結(jié)果所示，無(wú)論哪種粉末，只要增加平均粒徑，則能夠提高潤(rùn)滑脂的導(dǎo)熱系數(shù)，進(jìn)一步通過(guò)使粒子形狀成為多面體形狀(多邊形)，則能夠大幅地提高潤(rùn)滑脂的導(dǎo)熱系數(shù)。
表1

(實(shí)施例16～22)表2、圖2表示實(shí)施例16～22。作為無(wú)機(jī)粉末，使用多面形狀的氧化鋅，相對(duì)于70容積％混合粉末(該混合粉末是由40～100％平均粒徑為12.7μm的粗粒和0～60％平均粒徑為0.6μm的微粒組合而成的)，混合2.0wt％非離子系表面活性劑(十甘油五異硬脂酸酯)、30容積％的基礎(chǔ)油，從而制得潤(rùn)滑脂，評(píng)價(jià)導(dǎo)熱系數(shù)以及稠度。
測(cè)定結(jié)果示于表2、圖2中，粗粉的含有率大幅地控制潤(rùn)滑脂的導(dǎo)熱系數(shù)。如果使粗粒含有率為70wt％左右，則能夠獲得高的導(dǎo)熱系數(shù)。
表2

(實(shí)施例23～32)表3、圖3表示實(shí)施例23～32。作為無(wú)機(jī)粉末，使用多面形狀的氧化鋅，相對(duì)于70容積％混合粉末(該混合粉末是由70％平均粒徑為12.7～16.3μm的粗粒和30％平均粒徑為上述粗粒的1/3～1/40的微粒組合而成的)，混合2.0wt％非離子系表面活性劑(十甘油五異硬脂酸酯)、30容積％的基礎(chǔ)油，從而制得潤(rùn)滑脂，評(píng)價(jià)導(dǎo)熱系數(shù)以及稠度。
測(cè)定結(jié)果示于表3、圖3中，在上述范圍內(nèi)，能夠大幅地提高潤(rùn)滑脂的導(dǎo)熱系數(shù)。特別是當(dāng)微粒平均粒徑為0.6左右時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)高至4.0。
表3

(實(shí)施例33～39)表4、圖4表示實(shí)施例33～39。作為無(wú)機(jī)粉末，使用多面形狀的氧化鋅，相對(duì)于55～80容積％的混合粉末(該混合粉末是由70％平均粒徑為12.7μm的粗粒和30％平均粒徑為0.6μm的微粒組合而成的)，混合2.0wt％非離子系表面活性劑(十甘油五異硬脂酸酯)、20～45容積％的基礎(chǔ)油，從而制得潤(rùn)滑脂，評(píng)價(jià)導(dǎo)熱系數(shù)以及稠度。
測(cè)定結(jié)果示于表4、圖4，在上述范圍內(nèi)，相對(duì)于55～80容積％的混合粉末，能夠大幅地提高潤(rùn)滑脂的導(dǎo)熱系數(shù)。然而，當(dāng)混合粉末為80容積％時(shí)，稠度低，不能進(jìn)行混合。如果填充率為70～80％，能夠獲得平衡性良好的特性。
表4

(實(shí)施例40～44)表5表示實(shí)施例40～44中。作為無(wú)機(jī)粉末，使用多面形狀的氧化鋅，相對(duì)于50容積％的混合粉末(該混合粉末是由70％平均粒徑為12.7μm的粗粒和30％平均粒徑為0.6μm的微粒組合而成的)，混合2.0wt％HLB不同的各種非離子系表面活性劑、50容積％的基礎(chǔ)油，從而制得潤(rùn)滑脂，評(píng)價(jià)HLB與稠度的關(guān)系。
測(cè)定結(jié)果示于表5中，HLB為9或以下，與圖5的用途相對(duì)應(yīng)，形成合適的稠度(200～400)。
表5

(實(shí)施例45～58)表6表示實(shí)施例45～58。作為無(wú)機(jī)粉末，使用多面形狀的氧化鋅，相對(duì)于50容積％的混合粉末(該混合粉末是由70％平均粒徑為12.7μm的粗粒和30％平均粒徑為0.7μm的微粒組合而成的)，改變非離子系表面活性劑的添加量，混合50容積％的基礎(chǔ)油，從而制得潤(rùn)滑脂，評(píng)價(jià)稠度。
測(cè)定結(jié)果示于表6中，不論所選擇的表面活性劑的種類(lèi)為何種，相對(duì)于氧化鋅混合粉末，在添加量為0.2～2.0wt％的范圍內(nèi)，形成合適的稠度(200～400)。
表6

基于上述那樣的評(píng)價(jià)，選擇各要素、特性的范圍來(lái)制造潤(rùn)滑脂等。由此能夠獲得同時(shí)具備高導(dǎo)熱性和良好的分配性作為特性的潤(rùn)滑脂等。
以下簡(jiǎn)要地說(shuō)明通過(guò)在本申請(qǐng)公開(kāi)的發(fā)明中具有代表性的例子所得到的效果。本發(fā)明的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等達(dá)到導(dǎo)熱系數(shù)為3.0～5.5W/m·K，稠度為200～400，能夠兼具高導(dǎo)熱系數(shù)和分配性。另外，通過(guò)使用了本潤(rùn)滑脂等作為導(dǎo)熱材料、觸點(diǎn)材料的冷卻裝置，能夠有效地冷卻由電氣、電子設(shè)備的部件等產(chǎn)生的熱，因而能夠提高機(jī)器以及部件的可靠性和實(shí)現(xiàn)冷卻裝置的密集化。
以上，基于實(shí)施方案，詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明者所完成的發(fā)明，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方案，在不背離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，還可以進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種含有無(wú)機(jī)粉末和包含礦物油或合成油的基礎(chǔ)油的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂，其中，使用由40～90wt％平均粒徑為5～17μm的粗粒和10～60wt％平均粒徑為所述粗粒的1/3～1/40的微粒組合而成的混合粉末作為所述無(wú)機(jī)粉末，相對(duì)于40～90容積％的所述混合粉末，添加0.2～2.0wt％的表面活性劑，并混合10～60容積％的所述基礎(chǔ)油，且所述混合粉末的粗粒和微粒各自具有多面體形狀的粒子形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂，其中，所述無(wú)機(jī)粉末是選自氧化鋅、氧化鎂、氧化鈦、氮化鋁、氧化鋁、氮化硼中的至少1種或更多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂，其中，所述無(wú)機(jī)粉末具有規(guī)則性的多面體形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂，其中，所述表面活性劑是選自HLB為9或以下的非離子系表面活性劑中的至少1種或更多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂，其中，所述基礎(chǔ)油是選自礦物油、聚烯烴、二酯、多元醇酯、偏苯三酸酯、聚苯醚、烷基苯基醚中的至少1種或更多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂，其特征在于稠度為200～400。
7.一種冷卻裝置，其使用了權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂，并具備安裝在機(jī)器中的電氣電子元件和設(shè)置在該部件表面附近的冷卻體，其中，在所述電氣電子元件的發(fā)熱體表面與所述冷卻體之間夾持所述導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂。
8.一種含有無(wú)機(jī)粉末和樹(shù)脂的導(dǎo)熱性粘合劑，其中，使用由40～90wt％平均粒徑為5～17μm的粗粒和10～60wt％平均粒徑為所述粗粒的1/3～1/40的微粒組合而成的混合粉末作為所述無(wú)機(jī)粉末，相對(duì)于40～90容積％的所述混合粉末，添加0.2～2.0wt％表面活性劑，并混合10～60容積％的所述樹(shù)脂，且所述混合粉末中的粗粒和微粒各自含有多面體形狀的粒子形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)熱性粘合劑，其中，所述樹(shù)脂是選自環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、聚苯乙烯、氟樹(shù)脂中的至少1種或更多種。
10.一種含有無(wú)機(jī)粉末和樹(shù)脂的導(dǎo)熱性彈性體組合物，其中，使用由40～90wt％平均粒徑為5～17μm的粗粒和10～60wt％平均粒徑為所述粗粒的1/3～1/40的微粒組合而成的混合粉末作為所述無(wú)機(jī)粉末，相對(duì)于40～90容積％的所述混合粉末，添加有0.2～2.0wt％的表面活性劑，并混合有10～60容積％的所述樹(shù)脂，且所述混合粉末的粗粒和微粒各自含有多面體形狀的粒子形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的導(dǎo)熱性彈性體組合物，其中，所述樹(shù)脂是選自環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、聚苯乙烯、氟樹(shù)脂中的至少1種或更多種。
全文摘要
在本發(fā)明的導(dǎo)熱性潤(rùn)滑脂等中，無(wú)機(jī)粉末的粒子具有多面體形狀，相對(duì)于40～90容積％的混合粉末，添加有0.2～2.0wt％的非離子系表面活性劑，并混合有10～60容積％的基礎(chǔ)油(樹(shù)脂)，所述混合粉末是由40～90％平均粒徑為5～17μm的粗粒和10～60％平均粒徑為所述粗粒的1/3～1/40的微粒組合而成的。
文檔編號(hào)C10M101/00GK1928039SQ20061010561
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者安田明弘, 出居昭男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所