熱伝導性多層フィルム
【解決手段】 本発明は、電気絶縁性で熱伝導性の充填物含有高弾性エラストマー層によって構成され、かつ、それのゲル特性のために電子回路の平らでない表面構造上に堅牢に成形することができる第一の層（１２）、並びに第一の層（１２）より実質的に薄くそして第一の層と確り結合されている第二の層（１３）よりなる多層熱伝導性フィルム（１）において、第二の層（１３）が第一の層（１２）の上に設けられたＰＣＭ−層として形成されており、該第二の層（１３）が冷却体（１４）または外被要素を設ける場合に圧力および／または温度の影響によって薄くなりおよび／またはそれの集積状態の変更を生じさせることを特徴とする、上記多層熱伝導性フィルムに関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気絶縁性で熱伝導性の充填物含有高弾性エラストマー層によって形成される第一層よりなる熱伝導性多層フィルムに関する。この層は、それのゲル特性のために電子回路の平らでない表面構造上に堅牢に形成することができる。更にこの熱伝導性フィルムは第一の層よりも実質的に薄く、かつ、第一の層に確り結合されている少なくとも１つの第二の層を有している。
【背景技術】
【０００２】
公知の多層熱伝導性フィルムは、熱に過敏な電子要素を含有するかまたは該電子要素よりなる平らでない構造物から熱を搬出するために一般に使用される。この種類のフィルムは０．５〜５ｍｍの厚さで製造され、０．２５〜１．７５ｋ／Ｗの熱抵抗を有しそして０．８〜１．７５Ｗ／ｍＫの範囲ないの熱伝導性を保証する。ギャップ充填材フィルムとも称されるこの種の熱伝導性フィルムの熱的な用途分野は−６０〜＋２００℃の範囲内にある。この種のギャップ充填材物質は例えばエッシェンバッハ(Eschenbach)のKerafol Keramische Folien GmbH社の製品一覧表に掲載されており、製品“Soft-therm”と称されている。
【０００３】
この種類の公知の熱伝導性フィルムの欠点は、一般に約０．１ｃｍの厚さを持つ支持層にある。この支持層は比較的に高い熱抵抗値を有し、その結果熱伝導は該支持層上に設けられる外被要素、冷却体等へに限られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、請求項１の上位概念の構成要件を有する多層熱伝導性フィルムを、ゲル特性を持つ高弾性エラストマー層からの良好な熱誘導を保証する様に更に改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は本発明に従って、第二の層が第一層の上に載せられているＰＣＭ−層として形成されており、それが冷却体または外被を載せる際に圧力および／または温度の影響によって薄くなりおよび／またはそれの集積状態の変更を生じさせることによって解決される。
【０００６】
原則としてこの種のＰＣＭ−層自体は公知であるが、この課題を解決すのに、両方の上記の層の組合せが新規で且つ有利であることが判っている。この場合熱抵抗を高める支持体層が省かれそしてＰＣＭ−層がエラストマー層の直ぐ上に設けられている。試験で、第二の層が支持体層としてでなくＰＣＭ−層として形成されている場合に、熱抵抗値が２〜１０倍程改善されることが判った。
【０００７】
本発明の実施態様は従属形式の請求項２〜２０から明らかである。例えば第一の層は例えばシリコーンを含有しているかまたはシリコーン不含の弾性脂肪族ポリウレタンより構成されていてもよく、その際にポリウレタンは遊離状態のイソシアネート基を有していなくてもよい。第一の層はポリジメチルシロキサンで構成されていてもよく、その際にポリウレタンまたはポリジメチルシロキサンには粉末状充填剤が５０〜９５％充填されている。充填剤は酸化アルミニウム粒子、酸化珪素粒子、酸化ベリリウム粒子、酸化マグネシウム粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化硼素粒子、窒化珪素粒子、炭化珪素粒子または金属粒子でもよい。
【０００８】
安定化するために、第一の層には０．５〜１５％の含有量でメラミン樹脂が混入されていてもよい。第一の層のショアー硬度は５〜８０であり、有利な厚さは０．３〜６ｍｍであることが判っている。
【０００９】
第二の層はワックス様物質よりなるかまたは少なくともかゝる物質を含有しているべきである。しかしながらコポリマーを第二の層として用意することも可能である。第二の層は熱可塑性シリコーンポリマーよりなっていてもまたはかゝるポリマーを含有していてもよい。４０〜１４０℃の温度範囲では、第二の層を形成するＰＣＭ−層の固−液−相転移がある。第二の層の材料も同様に熱伝導性材料が充填されていてもよい。第一および／または第二の層の材料は例えば金属または合成樹脂、ガラス繊維、カーボンまたはグラファイトよりなる補強材を含有していてもよい。第一または第二の層の補強材は織物様に形成されていてもよい。更に、第一および／または第二の層の自由表面には接着層を設けるのも有利である。また、第一および／または第二の層の自由表面には剥離可能な保護層を設けるのも有利である。
【００１０】
本発明を図面に記載の有利な実施例によって更に詳細に説明する：
図１は従来技術の多層熱伝導性フィルムを図示しており、この場合には第二層は薄い支持層として形成されている。
【００１１】
図２は本発明に従う多層熱伝導性フィルムを図示している。
【００１２】
図３は、本発明の多層熱伝導性フィルムが上側に設けられている、電子要素が設けられた導体プレートの切断面図である。該多層熱伝導性フィルムは導体プレートに対峙する側で外被または冷却体表面に境界を接している。
【００１３】
従来技術に従う図１に記載の熱伝導性フィルム（１）は実質的に第一の層（２）とそれに直接的に隣接し且つ第一の層の上に設けられた第二の層（３）で構成されており、その際に第二の層は第一の層（１）よりも実質的に薄い。両方の層（２）と（３）の間は確り接合されている。
【００１４】
概略的に図示してある、従来技術から公知の熱伝導性フィルム（１）の場合には、第一の層（２）はゲル特性を有する熱伝導性で充填物含有の電気絶縁性高弾性エラストマー層よりなり、該第二の層は一般に第一の層（２）を安定させるために役立つ支持体層である。
【００１５】
本発明の熱伝導性フィルム（１１）の場合には、図１に図示した熱伝導性フィルムの第一の層（２）に相当する第一の層（１２）が形成されているが、支持層（３）はもはや存在しておらず、第一の層（１２）の表面で第二の層が直接的に境界を接しており、この第二の層は冷却体または外被要素（１４）（図３参照）を設ける場合には薄くなり、および／または圧力および／または温度の影響によってそれの凝集状態の変化が生じる。それによって第一の層と外被要素（１４）との間に非常に強い熱接触がもたらされる。図３には導体板（１５）も概略的に図示されており、その上には、第一の層（１２）の凹みまたは窪み（１７）によって多かれ少なかれ緊密に包み込まれた電子要素（１６）が載せられており、その結果この電子要素（１６）から、熱伝導性フィルム（１１）の第一の層（１２）へ良好な熱誘導が保証される。
【００１６】
第一の層（１２）または第二の層（１３）の材料には、補強材粒子（１８）が混入されていてもまたは図示してない織物様補強材が組み入れられていてもよい。
【００１７】
第一および／または第二の層（１２，１３）の自由表面（１９）および／または（２０）は、図面に局所的に描かれている剥離可能な保護層（２１）を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術の多層熱伝導性フィルム
【図２】本発明に従う多層熱伝導性フィルム
【図３】本発明の多層熱伝導性フィルムが上側に設けられている、電子要素が設けられた導体プレートの切断面図
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気絶縁性で熱伝導性の充填物含有高弾性エラストマー層によって形成される第一層よりなる熱伝導性多層フィルムに関する。この層は、それのゲル特性のために電子回路の平らでない表面構造上に堅牢に形成することができる。更にこの熱伝導性フィルムは第一の層よりも実質的に薄く、かつ、第一の層に確り結合されている少なくとも１つの第二の層を有している。
【背景技術】
【０００２】
公知の多層熱伝導性フィルムは、熱に過敏な電子要素を含有するかまたは該電子要素よりなる平らでない構造物から熱を搬出するために一般に使用される。この種類のフィルムは０．５〜５ｍｍの厚さで製造され、０．２５〜１．７５ｋ／Ｗの熱抵抗を有しそして０．８〜１．７５Ｗ／ｍＫの範囲ないの熱伝導性を保証する。ギャップ充填材フィルムとも称されるこの種の熱伝導性フィルムの熱的な用途分野は−６０〜＋２００℃の範囲内にある。この種のギャップ充填材物質は例えばエッシェンバッハ(Eschenbach)のKerafol Keramische Folien GmbH社の製品一覧表に掲載されており、製品“Soft-therm”と称されている。
【０００３】
この種類の公知の熱伝導性フィルムの欠点は、一般に約０．１ｃｍの厚さを持つ支持層にある。この支持層は比較的に高い熱抵抗値を有し、その結果熱伝導は該支持層上に設けられる外被要素、冷却体等へに限られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、請求項１の上位概念の構成要件を有する多層熱伝導性フィルムを、ゲル特性を持つ高弾性エラストマー層からの良好な熱誘導を保証する様に更に改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は本発明に従って、第二の層が第一層の上に載せられているＰＣＭ−層として形成されており、それが冷却体または外被を載せる際に圧力および／または温度の影響によって薄くなりおよび／またはそれの集積状態の変更を生じさせることによって解決される。
【０００６】
原則としてこの種のＰＣＭ−層自体は公知であるが、この課題を解決すのに、両方の上記の層の組合せが新規で且つ有利であることが判っている。この場合熱抵抗を高める支持体層が省かれそしてＰＣＭ−層がエラストマー層の直ぐ上に設けられている。試験で、第二の層が支持体層としてでなくＰＣＭ−層として形成されている場合に、熱抵抗値が２〜１０倍程改善されることが判った。
【０００７】
本発明の実施態様は従属形式の請求項２〜２０から明らかである。例えば第一の層は例えばシリコーンを含有しているかまたはシリコーン不含の弾性脂肪族ポリウレタンより構成されていてもよく、その際にポリウレタンは遊離状態のイソシアネート基を有していなくてもよい。第一の層はポリジメチルシロキサンで構成されていてもよく、その際にポリウレタンまたはポリジメチルシロキサンには粉末状充填剤が５０〜９５％充填されている。充填剤は酸化アルミニウム粒子、酸化珪素粒子、酸化ベリリウム粒子、酸化マグネシウム粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化硼素粒子、窒化珪素粒子、炭化珪素粒子または金属粒子でもよい。
【０００８】
安定化するために、第一の層には０．５〜１５％の含有量でメラミン樹脂が混入されていてもよい。第一の層のショアー硬度は５〜８０であり、有利な厚さは０．３〜６ｍｍであることが判っている。
【０００９】
第二の層はワックス様物質よりなるかまたは少なくともかゝる物質を含有しているべきである。しかしながらコポリマーを第二の層として用意することも可能である。第二の層は熱可塑性シリコーンポリマーよりなっていてもまたはかゝるポリマーを含有していてもよい。４０〜１４０℃の温度範囲では、第二の層を形成するＰＣＭ−層の固−液−相転移がある。第二の層の材料も同様に熱伝導性材料が充填されていてもよい。第一および／または第二の層の材料は例えば金属または合成樹脂、ガラス繊維、カーボンまたはグラファイトよりなる補強材を含有していてもよい。第一または第二の層の補強材は織物様に形成されていてもよい。更に、第一および／または第二の層の自由表面には接着層を設けるのも有利である。また、第一および／または第二の層の自由表面には剥離可能な保護層を設けるのも有利である。
【００１０】
本発明を図面に記載の有利な実施例によって更に詳細に説明する：
図１は従来技術の多層熱伝導性フィルムを図示しており、この場合には第二層は薄い支持層として形成されている。
【００１１】
図２は本発明に従う多層熱伝導性フィルムを図示している。
【００１２】
図３は、本発明の多層熱伝導性フィルムが上側に設けられている、電子要素が設けられた導体プレートの切断面図である。該多層熱伝導性フィルムは導体プレートに対峙する側で外被または冷却体表面に境界を接している。
【００１３】
従来技術に従う図１に記載の熱伝導性フィルム（１）は実質的に第一の層（２）とそれに直接的に隣接し且つ第一の層の上に設けられた第二の層（３）で構成されており、その際に第二の層は第一の層（１）よりも実質的に薄い。両方の層（２）と（３）の間は確り接合されている。
【００１４】
概略的に図示してある、従来技術から公知の熱伝導性フィルム（１）の場合には、第一の層（２）はゲル特性を有する熱伝導性で充填物含有の電気絶縁性高弾性エラストマー層よりなり、該第二の層は一般に第一の層（２）を安定させるために役立つ支持体層である。
【００１５】
本発明の熱伝導性フィルム（１１）の場合には、図１に図示した熱伝導性フィルムの第一の層（２）に相当する第一の層（１２）が形成されているが、支持層（３）はもはや存在しておらず、第一の層（１２）の表面で第二の層が直接的に境界を接しており、この第二の層は冷却体または外被要素（１４）（図３参照）を設ける場合には薄くなり、および／または圧力および／または温度の影響によってそれの凝集状態の変化が生じる。それによって第一の層と外被要素（１４）との間に非常に強い熱接触がもたらされる。図３には導体板（１５）も概略的に図示されており、その上には、第一の層（１２）の凹みまたは窪み（１７）によって多かれ少なかれ緊密に包み込まれた電子要素（１６）が載せられており、その結果この電子要素（１６）から、熱伝導性フィルム（１１）の第一の層（１２）へ良好な熱誘導が保証される。
【００１６】
第一の層（１２）または第二の層（１３）の材料には、補強材粒子（１８）が混入されていてもまたは図示してない織物様補強材が組み入れられていてもよい。
【００１７】
第一および／または第二の層（１２，１３）の自由表面（１９）および／または（２０）は、図面に局所的に描かれている剥離可能な保護層（２１）を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術の多層熱伝導性フィルム
【図２】本発明に従う多層熱伝導性フィルム
【図３】本発明の多層熱伝導性フィルムが上側に設けられている、電子要素が設けられた導体プレートの切断面図
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性で熱伝導性の充填物含有高弾性エラストマー層によって構成され、かつ、それのゲル特性のために電子回路の平らでない表面構造上に堅牢に成形することができる第一の層（１２）、並びに第一の層（１２）より実質的に薄くそして第一の層と確り結合されている少なくとも１つの第二の層（１３）よりなる多層熱伝導性フィルム（１）において、第二の層（１３）が第一の層（１２）の上に設けられたＰＣＭ−層として形成されており、該第二の層（１３）が冷却体（１４）または外被要素を設ける場合に圧力および／または温度の影響によって薄くなりおよび／またはそれの集積状態の変更を生じさせることを特徴とする、上記多層熱伝導性フィルム。
【請求項２】
第一の層（１２）がシリコーンを含有する、請求項１に記載の熱伝導性フィルム。
【請求項３】
第一の層（１２）がシリコーン不含の弾性脂肪族ポウレタンよりなる、請求項１または２に記載の熱伝導性フィルム。
【請求項４】
ポリウレタンが遊離状態のイソシアネート基を有していない請求項３に記載の熱伝導性フィルム。
【請求項５】
第一の層（１２）がポリジメチルシロキサンより成る、請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項６】
ポリウレタンまたはポリジメチルシロキサンに５０〜９５％の粉末状充填物質が充填されている請求項１〜５のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項７】
充填物質が酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、窒化珪素、金属および／または炭化珪素の各粒子よりなる請求項１〜６のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項８】
第一の層（１２）に０．５〜１５％の含有量でメラミン樹脂が混入されている請求項１〜７のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項９】
第一の層のショアー硬度が５〜８０である、請求項１〜８のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１０】
第一の層（１２）の厚さが０．３〜６ｍｍである、請求項１〜９のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１１】
第二の層（１３）がワックス様物質よりなるかまたは該物質を含有する、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１２】
第二の層（１３）がコポリマーよりなるかまたは該コポリマーを含有する、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１３】
第二の層（１３）が熱可塑性シリコーンポリマーよりなるかまたは該ポリマーを含有する、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１４】
第二の層（１３）を形成するＰＣＭ−層が４０℃〜１４０℃の温度範囲において固−液相転換を示す、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１５】
第二の層（１３）の材料に熱伝導性材料を充填する、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１６】
第一の層（１２）および／または第二の層（１３）の材料に補強材料（１８）が入れられている請求項１〜１５のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１７】
補強材料が金属材料または合成樹脂、ガラス繊維、カーボンまたはグラファイトよりなる、請求項１６に記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１８】
第一の層（１２）および／または第二の層（１３）に織物様補強材料が導入されている、請求項１〜１８のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１９】
第一の層（１２）および／または第二の層（１３）の自由表面（１９，２０）に接着層が設けられている、請求項１〜１８のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項２０】
第一の層（１２）および／または第二の層（１３）の自由表面（１９，２０）に剥離可能な保護層（２１）が設けられている、請求項１〜１９のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１】
電気絶縁性で熱伝導性の充填物含有高弾性エラストマー層によって構成され、かつ、それのゲル特性のために電子回路の平らでない表面構造上に堅牢に成形することができる第一の層（１２）、並びに第一の層（１２）より実質的に薄くそして第一の層と確り結合されている少なくとも１つの第二の層（１３）よりなる多層熱伝導性フィルム（１）において、第二の層（１３）が第一の層（１２）の上に設けられたＰＣＭ−層として形成されており、該第二の層（１３）が冷却体（１４）または外被要素を設ける場合に圧力および／または温度の影響によって薄くなりおよび／またはそれの集積状態の変更を生じさせることを特徴とする、上記多層熱伝導性フィルム。
【請求項２】
第一の層（１２）がシリコーンを含有する、請求項１に記載の熱伝導性フィルム。
【請求項３】
第一の層（１２）がシリコーン不含の弾性脂肪族ポウレタンよりなる、請求項１または２に記載の熱伝導性フィルム。
【請求項４】
ポリウレタンが遊離状態のイソシアネート基を有していない請求項３に記載の熱伝導性フィルム。
【請求項５】
第一の層（１２）がポリジメチルシロキサンより成る、請求項１〜４のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項６】
ポリウレタンまたはポリジメチルシロキサンに５０〜９５％の粉末状充填物質が充填されている請求項１〜５のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項７】
充填物質が酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、窒化珪素、金属および／または炭化珪素の各粒子よりなる請求項１〜６のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項８】
第一の層（１２）に０．５〜１５％の含有量でメラミン樹脂が混入されている請求項１〜７のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項９】
第一の層のショアー硬度が５〜８０である、請求項１〜８のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１０】
第一の層（１２）の厚さが０．３〜６ｍｍである、請求項１〜９のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１１】
第二の層（１３）がワックス様物質よりなるかまたは該物質を含有する、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１２】
第二の層（１３）がコポリマーよりなるかまたは該コポリマーを含有する、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１３】
第二の層（１３）が熱可塑性シリコーンポリマーよりなるかまたは該ポリマーを含有する、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１４】
第二の層（１３）を形成するＰＣＭ−層が４０℃〜１４０℃の温度範囲において固−液相転換を示す、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１５】
第二の層（１３）の材料に熱伝導性材料を充填する、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１６】
第一の層（１２）および／または第二の層（１３）の材料に補強材料（１８）が入れられている請求項１〜１５のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１７】
補強材料が金属材料または合成樹脂、ガラス繊維、カーボンまたはグラファイトよりなる、請求項１６に記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１８】
第一の層（１２）および／または第二の層（１３）に織物様補強材料が導入されている、請求項１〜１８のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項１９】
第一の層（１２）および／または第二の層（１３）の自由表面（１９，２０）に接着層が設けられている、請求項１〜１８のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【請求項２０】
第一の層（１２）および／または第二の層（１３）の自由表面（１９，２０）に剥離可能な保護層（２１）が設けられている、請求項１〜１９のいずれか一つに記載の熱伝導性フィルム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００８−５０９０２５（Ｐ２００８−５０９０２５Ａ）
【公表日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２５１５６（Ｐ２００７−５２５１５６）
【出願日】平成１７年７月１３日（２００５．７．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００５／００１２３４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１５５６９
【国際公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（５０７０４２８５５）ケラフォル・ケラミッシェ・フォーリエン・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１３日（２００５．７．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００５／００１２３４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１５５６９
【国際公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（５０７０４２８５５）ケラフォル・ケラミッシェ・フォーリエン・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング (1)
【Ｆターム（参考）】
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