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高機能放熱シリコーン製品
シリコーンゴム 製品情報

はじめに


 電子部品の小型化、高性能化、高出力化に伴い、放出される熱エネルギーも増大し、電子部品の温度も上昇する傾向にあります。これに対して、放熱効率を如何にして向上させ、電子部品の信頼性を確保するかという課題を克服する必要があります。電子部品が発熱しながらも、その機能を維持するためには、放熱部材へ速やかに熱を逃がすよう設計する必要があります。そこで、その課題への解決策として、放熱を目的とした高熱伝導性の製品群を開発しました。
 現在、放熱シリコーン製品に求められる放熱特性はますます重要となってきています。加えて、私たちはこの分野で模範となる品質管理システムを確立し、世界中の全てのロットが厳しい試験と管理の下に製造されています。こうしてWacker Chemie AGの製品は納入を重ねていく毎に、自動車と電子部品のトップ企業の信頼を得ていきました。

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放熱シリコーン製品の分類
 Wacker Chemie AGは、電子部品の放熱を効果的に行うため、目的に応じた形態の放熱シリコーン製品をラインナップしています。
                                                                   
分類 形態 硬さ 機能 長所 短所
放熱接着剤 ペースト状→硬化 被着体を接着、固定します。 

被着体との接着、固定が可能

取り扱いが容易(1液) 

硬化時間が長い

リワークが困難
放熱ギャップフィラー ペースト状→硬化 被着体間の空間を満たし、
硬化します。
硬化後も柔軟で熱応力
を低減します。 
 被着体との密着性に優れる

薄膜形成が可能

リワークが可能

ポンプアウト、ブリードアウト
が起こりにくい
2液混合設備が必要
放熱グリース  ペースト状 被着体間の空間を
満たしますが
硬化しません。 

被着体との密着性に優れる

薄膜形成が可能

熱応力が小さい

取り扱いが容易(1液) 
 ポンプアウト、
ブリードアウト
が起こりやすい
放熱封止材   液状→硬化 中~高  電子部品を包み込んだ状態
で硬化し(封止)
湿気や埃から保護します。

加工が容易(注入・封止)

被着体との良好な密着性 

2液混合設備が必要

リワークが困難 



放熱材料におけるシリコーンの優位性
  • ・シリコーンは耐熱老化性に優れるため、150℃以上の高温においても、長期間安定した性能を発揮する放熱材料の実現が可能です。
  • ・シリコーンの粘度を選択することで、用途に応じた流動性を有する製品の設計が可能です。
  • ・シリコーンは、室温において、もしくは、加熱により硬化させることができ、硬化後の硬さも調整可能です。
  • ・高温環境下で使用されることの多いシリコーンですが、その化学構造から、燃えにくい上に、燃焼時の有毒ガスの発生もないため、万が一の発火などの事態においても、安心です。
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図1. ジメチルシリコーンの化学構造



放熱接着剤
 パワー半導体モジュールの局所加熱を防ぐために、均一に熱伝導性を有する接着層が求められます。
Wacker Chemie AGの放熱接着剤は優れたチクソトロピーを有しています。この特性により、接着剤コンパウンドは、極めて薄く均一な層を形成することができます。これは、最大限の放熱を行うための前提条件です。
現代のパワー半導体デバイスとECU(電子制御ユニット)はともに小型化のトレンドにあります。これは、かつてない高温での使用を意味します。放熱接着剤は2つの重要な役割を果たします。1つは、電子部品の熱を放熱部材へ伝えることです。もう1つは、強固でありながら、熱応力に対応する弾性のある接着を作り上げることです。これは、追加の固定手段を必要としないため、コスト削減にもつながります。
シリコーン放熱接着剤は、傑出した耐久性を示します。事実上、熱応力による接着力の低下がなく、200℃で1000時間の処理後も硬さは安定しています(図2)。特性の変化は最小限であり、材料は弾性を維持しています。つまり、電子部品と放熱部材の熱的な結合は長期に渡り、安定ということを意味しています。

 
特長
・1液で取り扱いが容易
・高い熱伝導性
・プライマーなしで種々の被着体に接着
・‐50から180℃の温度範囲で安定な物性
・優れた保存安定性(充填材の沈降、分離が
 起こりにくい)


・放熱部材の接着固定および放熱
・電子基板の接着固定および放熱 
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図2. SEMICOSIL® 975 TCの耐熱性
200℃1000時間後も弾性を維持します。


項目 単位 SEMICOSIL®
975 TC
SEMICOSIL®
871/1K TC
ELASTOSIL®
TC 9800
タイプ 1液付加硬化

1液付加硬化

1液縮合硬化

外観

赤灰色 薄灰色

白色
密度 g/cm3  3.3  2.5 1.6
粘度 mPa・s  500000 (1 s-1)
190000 (10 s-1)
 200000 (0.5 s-1)
60000 (10 s-1)
120000
硬さ Shore A  98  65  73
引張強さ MPa  3.0  2.0 2.8
伸び (N/mm2) 10

150

85
絶縁破壊強さ % 11

23

熱伝導率 kV/m  4.3  1.3  0.85
せん断接着強さ W/mK  2.8*  ―
硬化条件 N/mm2  90℃ / 30分
130℃ / 10分
150℃ / 4分
 120℃ / 2時間
150℃ / 1時間 
12 時間/mm
(23℃50%)
特長  ・塗布作業性
・高熱伝導率
・低温硬化
・薄い接着層
(90-100μm)
 ・塗布作業性
・長いポットライフ
(24時間以上)
 ・室温硬化
・中性(脱アルコール型)
・難燃性
(UL-94 V1相当)   
       *硬化時間 150°C/30分、被着体 Al、接着層厚さ 0.2mm                    (上記値は代表値であり、出荷規格ではありません。)
                                                                                 
                                                                   



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図3. SEMICOSIL® 975の流動特性
圧力上昇に伴い、粘度が急激に低下するため、低圧で吐出することが可能です。


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図4. SEMICOSIL® 975の吐出性能(初期 vs 3ヵ月後)
製造から3ヵ月経過後も吐出量が安定しています。


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写真1. 自動ディスペンサーによるSEMICOSIL® 975 TCの塗布

放熱ギャップフィラー                  
           

                                                    
    放熱シートは、柔軟で高熱伝導性のシリコーンゴムシートであるため、簡便に設置することが可能で、部品表面に密着して放熱性を高めます。しかし、複雑な形状の部品あるいは表面粗さの大きな素材に放熱シートが追随できず、界面に微小な空隙が生じる場合には、放熱ギャップフィラーが優れた効果を発揮します。2つの付加硬化型のシリコーン液状コンパウンド(A材とB材)を混合すると、室温、もしくは、高温で硬化し、高熱伝導性でありながら、柔軟で、タック感のある硬化物を与えます。この硬化物は、2つの被着体の隙間を完全に埋めることで、電子部品から発生する熱をヒートシンクなどの放熱部材へ効率良く伝えます。                                                                 

特長
・2液付加硬化
・吐出圧力によって流動性が増し、薄膜塗布が可能
・‐50から180℃の温度範囲で安定な物性
・硬化後も柔軟で、被着体の形状に追随し、熱応力を緩和
・低分子環状シロキサン(D4からD8)を低減

用途
・EH/HEVバッテリーの放熱
・自動車ECUの放熱
・各種電子基板の放熱
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図5.  放熱シートと放熱ギャップフィラーの比較例
ギャップフィラーは、硬さが低く、柔軟性に富むため、ヒートシンクとIC基板の隙間を埋め高い放熱効果を得ることができます。



項目 単位 SEMICOSIL®
961 TC
SEMICOSIL®
962 TC
SEMICOSIL®
963 TC
タイプ   2液
付加硬化
(混合比1:1)

2液
付加硬化
(混合比1:1)

2液
付加硬化
(混合比1:1)

外観 A材/ B材 白 / 黄 赤 / 白 白 / 青
粘度 A材 / B材(10s-1) Pa・s 250 / 250 150 / 150 130 / 130
密度 A材 / B材 g/cm3 2.8 / 2.8 3.1 / 3.1 3.1 / 3.1
ポットライフ 23°C 60 60 60
硬化時間 23°C / 100℃* 時間 / 分 6 / 5 6 / 5 10 / 15
硬さ Shore OO 85

50

針入度 20**
熱伝導率 ASTM D 5470 W/mK 2.0

3.0

3.2

充填材最大粒子径 μm 90 90 90
絶縁破壊強さ kV/mm 8 7 7
難燃性(UL準拠社内試験) UL94-V0 UL94-V0 UL94-V0
体積抵抗率  Ω・cm  > 1013  > 1013  > 1013
低分子環状シロキサン
(D4からD8の合計値)
ppm   < 350  < 350  < 350
特長   ・汎用 ・高熱伝導率
・柔軟性
・オイルブリードなし
・高熱伝導率
・ゲル状
・オイルブリードなし 
       *厚さ6mm、90%硬化  **1/4コーン、5秒後                       (上記値は代表値であり、出荷規格ではありません。)
                                                                                 
                                                                   
放熱グリース
放熱部材と電子部品の接着が必要でない箇所では、グリースが効率的に熱を拡散させます。
放熱グリースは熱応力を抑える要求の厳しいところで使用されます。例えば、自動車用電子部品です。‐50℃から+150℃の幅広い温度変化の伴う厳しい環境下においてもシリコーン放熱グリースの熱的、および、機械的性質はほとんど変化しません。


製品名 単位 WACKER Silicone Paste P12
タイプ 1液
外観
粘度 Pa.s ペースト状
密度 g/cm3 2.25
熱伝導率 ASTM D 5470 W/mK 0.8
絶縁破壊強さ kV/mm 20
             (上記値は代表値であり、出荷規格ではありません。)

放熱封止材
Wacker Chemie AGの封止材は、複雑な形状であっても、熱を効率良く拡散させます。これと同時に、封止材は電子部品を環境因子から保護します。また、熱伝導性の充填材を高充填し、高い熱伝導率を実現しながら、封止材として重要である優れた重要性も確保しています。気泡を巻き込むリスクを低減するために、真空下での封止工程を推奨します。Wacker Chemie AGの放熱封止材は、従来のディスペンサーで塗布できるため、既存の製造設備を変更することなく、使用することが可能です。

特長
・高い耐熱性(~180℃)
・優れた電気絶縁性
・熱応力の緩和
用途
・自動車ECUの封止
・各種パワーモジュールの封止

 


項目 単位 SEMICOSIL®
747 TC
SEMICOSIL®
RT 743 LV-K
ELASTOSIL®
RT 760 CN
タイプ 1液
付加硬化

2液
付加硬化
(混合比1:1)

2液
付加硬化
(混合比1:1)

外観 灰色 灰色
粘度 mPa・s 45000 (0.5 s-1)
8000 (10 s-1)
1100 (10 s-1) 4500
密度 g/cm3 2.5 1.5 1.6
硬さ SHORE A 70 20 60
引張強さ MPa
(N/mm2)
2 3 3
伸び % 50

150

100
熱膨張係数 10-4 K-1 1.2

1.8

2

熱伝導率 ASTM D 5470 W/m・K 1.3 0.5 0.65
せん断接着強さ kN/m 0.8(PBT)
絶縁破壊強さ kV/mm 23 21
体積抵抗率 Ω・cm > 1014 > 1014
硬化条件 130℃ / 30分,
150℃ / 15分
120℃ / 60分 23℃ / 24時間、
100℃ / 10~20分
特長  ― ・高熱伝導率
・接着性
・チクソ性
・流動性
・柔軟性
・揮発分低減
・汎用
・流動性
・難燃性
(UL-94 V0認証*)
       *厚さ5mm                                        (上記値は代表値であり、出荷規格ではありません。)
                                                                                 
                                                                   
安全性について
・包括的な安全情報については、製品データシート(SDS)をご参照ください。



各製品の詳細情報につきましては、「お問い合わせ一覧」より、お問い合わせください。

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