CN100569858C - 硅脂组合物 - Google Patents

Abstract

提供一种硅脂组合物，包括：重量百分比2-40%的具有在25℃为50-500，000mm²/s的运动粘度的有机聚硅氧烷，和(B)重量百分比60-98%的选自金属粉末、金属氧化物粉末和陶瓷粉的具有至少10W/m℃的热导率和0.1-15.0μm的平均粒度的至少一种导热填料。去除粗糙颗粒以使得500筛目大尺寸比例不超过50ppm，且325筛目的大尺寸的比例基本上为零。

Description

硅脂组合物

技术领域

本发明涉及一种具有改善的散热和传热的散热硅脂组合物。

背景技术

在使用期间，许多电子元件产生热。为了电子元件的正常工作，从元件去除热量是必需的。特别地，高级的集成电路器件如在个人电脑中的CPU，由于处理速度的加快产生了更多的发热量。由此热量的管理是很重要的。

对于去除热量，提出了许多方法和多种导热材料。导热材料通常具有两种形状，容易处理的薄片形状和通常被认为是散热脂的糊状。由于散热材料的热阻与它的厚度成正比，通过压缩容易变薄的散热脂具有更好的散热性能。对于发出更多热量的电子元件，建议在电子元件和用于有效地从电子元件散热的散热器之间设置散热脂或散热薄片(见JPA56-28264或AaKalu等的USP4,265,775和JP-A61-157587)。

然而，由于电子器件如LSI等的发热量增加，通用的散热脂未能提供满意的散热。散热脂的功能可以通过导热填料的重装载(heavy loading)而增强。然而，导热填料的重装载增加了脂的粘度。施用所必要的简易性对填充剂的装载形成了限制。另一个途径是减小散热脂的覆盖厚度，因为它的热电阻与它的厚度成比例。为此，虽然并没有得到满意的散热效果，但经常使用具有更小的平均粒度的导热填充剂。这是因为导热填充剂尽管平均粒度更小，但是经常包含能阻碍散热脂涂覆成所需要厚度的偶然的(incidental)粗糙颗粒。

已知的导热材料包括基于装载有氧化锌或氧化铝粉末的硅树脂液体的散热脂(见JP-B52-33272和JP-B59-52195)。

用于改善传热的氮化铝粉末的用途也是已知的。USP 4,265,775公开了包括液体有机硅树脂载体、二氧化硅纤维、和一种或多种选自枝晶(dendritic)的氧化锌、片晶的氮化铝、和片晶的氮化硼的热填料粉末的触变导热材料。JPA2-153995公开了一种包括特殊的有机聚硅氧烷和具有确定粒度范围的球面六角形的氮化铝粉末的硅脂组合物。JP-A-3-14873公开了一种使用具有更小粒度的氮化铝粉末和具有较大粒度的氮化铝粉末的组合物的导热硅脂。JP-A10-110179公开了一种使用氮化铝粉末和氧化锌粉末的组合物的导热硅脂。JP-A2000-63872公开了一种使用表面用有机硅烷处理的氮化铝粉末的导热脂组合物。

氮化铝具有70至270W/mK的热导率，而具有更高的热导率的典型材料是具有900至2000W/mK的热导率的金刚石。JP-A 2002-30217公开了一种包括硅树脂、金刚石、氧化锌和分散剂的导热硅树脂组合物。

金属具有高导热性并且可以在电子元件的电绝缘不是必需的情况下使用。JP-A2000-63873公开了一种包括与金属铝粉末混合的基液(base fluid)例如硅树脂液体的导热脂组合物。

然而，所有的这些导热材料和导热脂未能满足先进的IC器件如CPU的增长的散热需求。

从Maxwell或Bruggeman的理论方程可以理解，如果填料的体积分率等于或小于0.6，基于填充有导热填料的硅树脂液体的材料具有与填料的热导率关系很小的热导率。只有当填料的体积分率大于0.6时，填料的热导率才会变得显著。这说明导热脂的热导率的增加首先依赖于怎样用导热填料重装载该脂并且如果重装载是可能的，怎样选择具有更高热导率的填料。然而，重装载干扰了导热脂的流动并有害地影响了施用如涂布和散布的有效性，使得导热脂对于实际应用不可接受。

其它的途径是减小散热脂的涂敷厚度，因为它的热电阻与其厚度成正比。为此，虽然还没有达到满意的散热效果，使用具有更小的平均粒度的且去除了粗糙颗粒的导热填料。这是因为具有更小平均粒度的导热填料具有更大的表面积，如果填料是金属其允许了氧化的进行。结果，填料的热导率降低，重装载变得困难。因此很难产生高的导热性。

JP-A2004-091743公开了一种包括15至35％的重量百分比的有机聚硅氧烷、35至55％的重量百分比的具有0.2μm至小于1μm的平均粒度的球形氧化铝粉末，和30至50％重量百分比的具有1至3μm的平均粒度和2至10μm的最大粒度的氮化铝粉末的导热脂。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有改善的散热效果的散热硅脂组合物。另一个目的是提供一种具有改善传热的导热硅脂组合物。

本发明涉及一种硅脂组合物，其包括：(A)如下平均组成式(1)限定的在25℃具有50-500000mm²/s的运动粘度的硅脂组合物，和(B)选自金属粉末、金属氧化物粉末和具有至少10W/m℃的导热率和0.1至15.0μm的平均粒度的陶瓷粉末的主要成分的导热填料。发现如果从填料中去除粗糙的颗粒，以至于在500筛目(筛孔为25μm)上的粗糙颗粒比例不大于组合物的50ppm，而在325筛目(筛孔为45μm)上的粗糙颗粒的比例基本上为零，然后该硅脂组合物能用作具有足够减小厚度的覆盖层以展示优异的散热效果。

本发明也涉及一种包括上述有机聚硅氧烷液体和具有5.0至15.0μm的平均粒度并且包含的氧的重量百分比不超过0.1％的铜粉末的硅脂组合物。同样发现如果从粉末中去除粗糙颗粒以至于在500筛目(筛孔25μm)上的粗糙颗粒的比例基于组合物计不多于50ppm，并且在325筛目上的粗糙颗粒的比例(筛孔45μm)基本上为零，然后能涂覆硅脂组合物作为具有足够减小的厚度的覆盖层以展示优异的传热和散热。

在第一个方面，本发明提供了一种硅脂组合物，其包括(A)2至40％的重量百分比的平均组成式(1)的有机聚硅氧烷：

R¹ _aSiO_(4-a)/2                    (1)

其中R¹独立地是一价的C₁-C₁₈的烃基，并且“a”是从1.8至2.2的正数，在25℃下具有50至500000mm²/S的运动粘度，和(B)重量百分比为60至98％的选自金属粉末、金属氧化物粉末和陶瓷粉末的至少一种导热填料，该填料具有至少10W/m℃的热导率和0.1至15.0μm的平均粒度，其中500筛目(筛孔25μm)上的粗糙颗粒的比例不超过所述组合物的50ppm，在325筛目上的粗糙颗粒的比例(筛孔45μm)基本为零。

在第二方面，本发明提供了一种硅脂组合物，其包括(A)如上限定的平均组成式(1)的按体积计算10至60％的有机聚硅氧烷，在25℃下具有50至100000mm²/S的运动粘度，和(C-1)按体积计算40-90％的具有5.0至15.0μm的平均粒度并且包含不超过0.1％重量的氧的铜粉，其中在500筛目(筛孔25μm)上的粗糙颗粒的比例不超过组合物的50ppm，而在325筛目(筛孔45μm)上的粗糙颗粒的比例基本为零。

本发明的硅脂组合物展示了优异的散热效果。

具体实施方式

第一实施方案

本发明的第一实施方案是一种包括(A)有机聚硅氧烷和(B)导热填料的散热硅脂组合物。

这里用作成分(A)的有机聚硅氧烷具有平均组成式(1).

R¹ _aSiO_(4-a)/2                                      (1)

在式(1)中，R¹独立地选自一价C₁-C₁₈烃基。合适的基团包括烷基如甲基、乙基、丙基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基；环烷基如环戊基和环己基；链烯基如乙烯基和烯丙基；芳基如苯基和甲苯基；芳烷基如2-苯乙基和2-甲基-2-苯乙基；卤化烃基如3，3，3-三氟丙基，2-(全氟丁基)乙基，2-(全氟辛基)乙基和对氯苯基。在这些中，苯基和C₆-C₁₈，特别是C₆-C₁₄烷基是优选的，最优选苯基和甲基。当考虑硅脂组合物需要的粘度时，字母”a”是从1.8至2.2的正数，优选从1.9至2.2。

有机聚硅氧烷在25℃时应该具有50至500,000mm²/s的运动粘度，并且优选为100至10000mm²/s的运动粘度。随着运动粘度低于50mm²/s，基于那种液体的硅脂组合物易于渗油。随着运动粘度超过500,000mm²/s，基于那种液体的硅脂组合物变得不容易被涂开。如这里使用的，运动粘度是通过Ostwald粘度计测量的。

在第一实施方案的硅脂组合物中，有机聚硅氧烷(A)的量是2至40％的重量百分比，并且优选为3至15％的重量百分比。有机聚硅氧烷的重量百分比小于2％的组合物失去了脂的特性且变得不容易被涂开，而有机聚硅氧烷重量百分比大于40％的组合物失去了散热能力。

成分(B)是应当具有至少10W/m℃的热导率的导热填料。如果使用热导率小于10W/m℃的填料，散热硅脂组合物也具有低于所希望的热导率。

导热填料可以是任何所希望的形状，包括无规则的和球形形状尽管优选球形形状。导热填料应该具有0.1至15.0μm的范围内的平均粒度并且优选为0.3至8.0μm。随着平均粒度小于0.1μm，组合物失去了脂的特性变得不容易被涂开。大于15.0μm的平均粒度限制了由硅脂组合物形成的涂层的厚度，减小了散热效果。如在这里使用的，通过Microtrac Inc的粒度分析器模型MT3000测量平均粒度。

导热填料选自金属粉末、金属氧化物粉末和陶瓷粉末。合适的例子包括铝粉末、铜粉末、银粉末、镍粉末、金粉末和氧化铝粉末、氧化锌粉末、氧化镁粉末、氮化铝粉末、氮化硼粉末、氮化硅粉末、金刚石粉末和碳粉末。只要它具有至少10W/m℃的热导率和0.1-15.0μm的平均粒度，任何所希望的填料可选自这些粉末。可以使用一种类型的粉末或者两种或更多种的混合物。

微粒填料应该满足保持在500筛目筛(筛孔25μm)上的粗糙颗粒的比例不超过硅脂组合物重量的50ppm，且保持在325筛目筛(筛孔5μm)上的粗糙颗粒的比例基本上为零。

填料如导热填料的制造厂商和列出了所测量的粒度分布的说明书一起交付它们的产品。然而，由于绝对数量的极低等级，通过粒度分布工具通常不能发现粗糙颗粒。因此，即使当使用相同材料和相同平均粒度的微粒填料时，依靠粗糙微粒是否被去除，在散热性能上产生了实质上的差别。既然电子元件的发热变得重要，控制在导热填料中的粗糙颗粒的数量是非常重要的。

可以使用几种方法以从这些导热填料中去除粗糙颗粒。典型的方法是气动分类和筛分类。只要去除了最大数量的粗糙颗粒，怎样分类或区分微粒填料并不重要。这里使用的导热填料优选通过筛分类。气动分类具有一定的粗糙颗粒去除能力，但是很难最大数量地去除粗糙颗粒。筛分类在使用500筛目(筛孔25μm)的筛子是有益的，例如，尺寸不足的比例是大量地具有25μm的最大粒度的导热填料。

关于导热填料的装载，硅脂组合物应该包含60至98％的重量百分比，优选按导热填料的重量计80％至95％。按重量计小于60％的导热填料不能提供所希望的散热效果，而按重量计超过98％的填料的组合物失去了脂的本质且变得不容易被涂开。

第一实施方案的散热硅脂组合物优选通过使用能够捏和高粘度材料的装置如行星式(planetary)混合器、在室温或升高的温度下在装置上混合和捏和组分(A)和(B)制备。适当的搅拌和混合条件包括从室温到约150℃的温度，特别是约50至100℃和30分钟至3小时的时间，特别是约1至约2小时的时间。

在第一实施方案的散热硅脂组合物中，可以混合多种其它添加剂，只要它们不损害本发明的优点。

第二实施方案

第二实施方案是包括(A)有机聚硅氧烷和(C-1)铜粉末的硅脂组合物。

在这里用作组分(A)的有机聚硅氧烷除了粘度范围外与第一实施方案中的有机聚硅氧烷相同。有机聚硅氧烷应该在25℃具有50至100,000mm²/s的运动粘度且优选在25℃具有100至10,000mm²/s的运动粘度。随着运动粘度低于50mm²/s，基于那种液体的硅脂组合物易于渗油。随着运动粘度超过100,000mm²/s，基于那种液体的硅脂组合物变得不易流动。

在第二实施方案的硅脂组合物中，有机聚硅氧烷(A)的量是按体积计算10至60％，且体积百分比优选为15至35％。有机聚硅氧烷体积百分比小于10％的组合物变硬，不容易流动且不容易涂敷，而有机聚硅氧烷的体积百分比大于60％的组合物具有更低的导热性且使得填料沉淀。

成分(C-1)是具有5.0至15.0μm的平均粒度的铜粉。对于在有机聚硅氧烷(A)中的重装载，优选具有球形或粒状形状的颗粒铜粉。导致高的堆积密度的形状颗粒如枝晶、片晶，针状或无规则颗粒不适合于重装载的目的。

铜粉应当具有5.0至15.0μm范围内的平均粒度，并且优选为7.0至12.0μm。具有小于5.0μm的平均颗粒尺寸的粉末很难大量填充。大于15.0μm的平均粒度使得很难通过减小涂敷厚度来减小热电阻。如这里所使用的，平均粒度是通过Microtrac Inc公司的粒度分析器模型MT3000测量的。

虽然铜粉是由398W/mK的热导率来展示的好的导热材料，但由于在颗粒表面易发生氧化，所以铜粉倾向于降低它的热导率。另外，表面氧化使得颗粒由成分(A)湿润的能力恶化，且在颗粒表面产生不规则物以增加比表面积。这些对于重装载是有害的，并由此妨碍了硅脂组合物在热导率上的改善。由于粒度变得更小，比表面积变得更大，通过表面氧化扩大了铜粉的热导率和可湿性的恶化。在本文中，具有5.0至15.0μm的平均粒度的铜粉应该具有不超过0.1％的重量百分比的氧含量，优选不大于0.05％重量。超过0.1％重量百分比的氧含量通过变坏的可湿性和增加的表面积阻碍了重装载，也降低了传热。使用具有最小氧含量的铜粉使得尽管小粒度仍能重装载，并导致增加的热导率。在第二实施方案的导热硅脂组合物中，铜颗粒覆盖在具有硅树脂的表面上以防止进一步的氧化。

现在描述怎样最小化铜粉中的氧含量，虽然本发明并不限于此工艺。由于当暴露到空气中时，铜粉颗粒在它们的表面形成氧化铜覆盖层，更大的表面积导致更大的氧含量。然后具有更大尺寸和更高球形的铜粉具有更小的表面积，并且因此具有更低的氧含量。由于铜粉的重装载，使用具有更大尺寸的铜粉的导热硅脂组合物具有更高的热导率，但是它的层的厚度在器件安装上不能减小，不能提供散热效果。当使用具有更小尺寸的铜粉时，它的球状大量为氧含量做了贡献。制备具有高球形度和小表面积的球形粉末的方法是利用高速率液体喷射铜熔体、随后固化的熔体雾化方法(melt atomizing method)，但不局限于此。其它的示例方法包括去除在铜颗粒表面上的氧化物覆盖层的方法和为防止与空气接触使用助熔剂组分覆盖颗粒表面的方法。使用有机酸或基于树脂的助熔剂，可减小氧的含量。

注意到铜粉的氧浓度可通过JIS Z2613的惰性气体熔融-IR吸收光谱而测量。

关于铜粉末的装载，硅脂组合物应该包含体积百分比为40至90％、优选体积百分比为50至85％的铜粉末。铜粉的体积百分比小于40％的组合物具有更低的热导率，而铜粉的体积百分比大于90％的组合物变得不易流动和不易涂敷。

在第二实施方案的硅脂组合物中，为了进一步改善传热可以加入除了铜粉(C-1)之外的(C-2)第二导热粉末。第二粉末的例子包括无机粉末如氧化锌粉末、氧化铝粉末、氮化硼粉末、氮化铝粉末、碳化硅粉末和金刚石粉末，和金属粉末如银粉末、金粉末、镍粉末和不锈钢粉末。

在这些中，优选加入一种或多种具有0.1至5.0μm的平均粒度的导热粉末，因为这些精细颗粒进入填充有硅脂的铜颗粒中的空隙中，导致增加的填充因子。另外，它们改善了硅脂组合物的稳定性，防止油分离。小于0.1μm的平均粒度对应于妨碍重装载的更大堆积密度。超过5.0μm的平均粒度部分地与铜粉的相对大的粒度交迭，防止由于小和大的颗粒混合而造成的紧密填塞。为了这个原因，第二粉末的平均粒度在0.1至5.0μm的范围内并且优选为0.2至3.0μm。

关于第二粉末的装载，硅脂组合物应当包含体积百分比为0至35％，优选体积百分比为1至35％，并且更优选体积百分比为5至30％的第二粉末(C-2)。第二粉末的体积百分比大于35％的组合物变得不容易流动和不可涂敷。组分(C-1)和(C-2)组合的量的体积百分比优选为60至90％，更优选为按组合物的体积百分比为70至85％。

包括铜粉(C-1)和导热粉末(C-2)的导热填料应该满足保持在500筛目筛(筛孔25μm)上的粗糙颗粒的比例不大于硅脂组合物的重量的50ppm，而保持在325筛目筛(筛孔45μm)上的粗糙颗粒的比方案基本上为零。

从导热填料去除粗糙颗粒的方法在第一实施方案中已经阐明了。

在第二实施方案中，(D)湿润剂可任意地混和。通过利用湿润剂处理包括铜粉(C-1)和导热粉末(C-2)的导热填料的表面，用基油或用于辅助重装载的有机聚硅氧烷(A)使得粉末更可湿润性。

成分(D)包括具有通式(2)的(D-1)烷氧基硅烷。

R² _bR³ _cSi(OR⁴)_4-b-c                    (2)

这里R²是C₉-C₁₅烷基如壬基、癸基、十二烷基、十四烷基。少于9个碳原子的烷基未能使得粉末可湿润。具有超过15个碳原子的烷基的烷氧基硅烷在室温下是固态且难于加工，可有害地影响组合物的低温性能。

R³是单价C₁至C₈烃基。例子包括烷基如甲基、乙基、丙基、己基、辛基，环烷基如环戊基和环己基，烯基如乙烯基和烯丙基，芳基如苯基和甲苯基，芳烷基如2-苯乙基和2-甲基-2-苯乙基；卤化烃基如3，3，3-三氟丙基，2-(全氟丁基)乙基，2-(全氟辛基)乙基和对氯苯基。尤其地，优选甲基和乙基。

R⁴是一个或多个C₁-C₆烷基如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基，优选为甲基和乙基。

字母b是1至3整数，优选为1。C是0至2的整数；b+c的和是1至3的整数。

具有式(2)的烷氧基硅烷的例子包括C₁₀H₂₁Si(OCH₃)₃、C₁₂H₂₅Si(OCH₃)₃、C₁₀H₂₁Si(CH₃)(OCH₃)₂，C₁₀H₂₁Si(C₆H₅)(OCH₃)₂，C₁₀H₂₁Si(CH₃)(OC₂H₅)₂，C₁₀H₂₁Si(CH＝CH₂)(OCH₃)₂和C₁₀H₂₁Si(CH₂CH₂CF₃)(OCH₃)₂。

加入的烷氧基硅烷(D-1)的合适的量是第二实施方案的体积百分比为0-5％的硅脂组合物。增加附加量的体积百分比超过5％不会总是增强湿润效果且是不经济的。由于烷氧基硅烷是可挥发的，如果使它暴露在开放的环境中硅脂组合物会逐渐变硬。添加的烷氧基硅烷(D-1)的更合适的量是按硅脂组合物的体积百分比为0.1至3％。

湿润剂成分(D)也包括(D-2)一个末端-三官能性、可水解的具有通式(3)的甲基聚硅氧烷。

这里R⁴是如上举例的C₁-C₆烷基，d是5至100优选为10至60的整数。

添加的甲基聚硅氧烷(D-2)的适当量按第二实施方案的硅脂组合物的体积百分比是0至10％。添加的甲基聚硅氧烷的更适当的量按硅脂组合物的体积百分比是0.1至5％，因为包含更多比例的成分(D-2)的组合物使热电阻变得更小。

同时使用烷氧基硅烷(D-1)和一个末端-三官能性，可水解的甲基聚硅氧烷(D-2)作为湿润剂成分(D)是可以接受的。在这个实施方案中，成分(A)和混合的成分(D-1)和(D-2)的量按硅脂组合物的体积百分比优选不超过40％。

在第二实施方案中，可以添加许多其它的添加剂，例如耐热改性剂如氧化铁和氧化铈，粘度调节剂如二氧化硅，和着色剂，只要它们不损害本发明的益处。

第二实施方案的导热硅脂组合物通过在适当的混合器如Trimix，Twinmix或行星式混合器(商标名Inoue Mfg.Inc)、Ultra混合器(商标名MizuhoIndustry Co.，Ltd.)、或Hivis Dsiper混合器(商标名Tokushu Kika Kogyo公司)上混合成分(A)和(C-1)和可选的成分(C-2)、(D)等，同时可选择地在约50至150℃下加热而制备。混合随后优选在用于均匀完成(finishing)的高剪切力下捏和。适当的捏和机包括三辊磨机、胶体磨机和沙研磨机，优选使用三辊磨机。

粗糙颗粒

在第一和第二实施方案的硅脂组合物中，如果在500筛目(筛孔25μm)上的粗糙颗粒的比例大于组合物的50ppm，将组合物的层厚度完全减小到足够的水平以下以提供所需的散热效果变得不可能。因此在500筛目上的粗糙颗粒的比例应该等于或小于50ppm，或者优选等于或小于组合物重量的30ppm。即使当500筛目上的粗糙颗粒的比例等于或小于50ppm，仍有可能在组合物中存在少量的大的或粗糙颗粒。那么将组合物层的厚度完全减小到足够的水平之下以提供所希望的散热效果是不可能的。为了达到所希望的散热效果，在325筛目(筛孔45μm)上的粗糙颗粒的比例应该基本上为零。

粗糙颗粒可通过500筛目的筛(筛孔25μm)直接筛分组合物而从硅脂组合物中去除。然而，在实际中，筛选重装载有导热填料的硅脂组合物是很困难的。因此如前面所述，推荐从导热填料、成分(B)或在配混之前的成分(C-1)和(C-2)中去除粗糙颗粒。

如上所述，第一和第二实施方案的硅脂组合物不得不满足在500筛目(筛孔25μm)上的粗糙颗粒的比例不超过组合物的50ppm，且在325筛目上的粗糙颗粒的比例(筛孔45μm)基本上为零。

通过在能够溶解硅氧烷一定值的溶剂如甲苯等中溶解部分组合物，使溶液通过325筛目的筛子(筛孔45μm)和然后500筛目的筛子(筛孔25μm)并然后完全清洗筛子来测量在硅脂组合物中的粗糙颗粒的重量。残留在325筛目的筛子上的残留物或超过尺寸的物质能用目测观察到。干燥500筛目的筛子上的残留物，并在其上测量重量的粉末纸片上收集。

当硅脂组合物，特别是第一实施方案的散热硅脂组合物涂敷在硬衬底如具有75μm厚度的层的金属片之间，并在0.15MPa的压力下压缩15分钟时，层很容易地变薄到25μm或更小的厚度，特别是20μm或更小。在一般的实践中，硅脂组合物涂敷在发热元件和受热器之间，且受热器依靠夹子等强行地安装在元件上。然而，在减小设备尺寸和重量的现有趋势下，使用能将受热器压到元件上的结构很困难。然后，除非硅脂组合物即使在低压下也变得很薄，否则所希望的散热就不能得到。

第一和第二实施方案的硅脂组合物应该优选在25℃下具有不超过1000Pa·S的粘度，更优选在25℃下不超过500Pa·S，因为低流动性的组合物具有很差的分配性。如这里所使用的，分配性表示当硅脂组合物涂敷到衬底上时操作的容易性。差的分配性指从具有挤压装置的注射器或分配器很难分配组合物以及稀疏地涂敷组合物到衬底上。组合物的粘度的下限优选是至少10Pa.S，特别是在25℃下至少100Pa·S，虽然并不是关键的。

同样，通过激光闪光方法在25℃测量，硅脂组合物，特别是第二实施方案的散热硅脂组合物应该优选具有不超过6mm²·K/W的热电阻，更优选不超过4mm²·K/W的热电阻。具有超过6mm²·K/W的热电阻的组合物在涂敷到具有基本散热性能的发热元件上可能是不适当的。

本发明的硅脂组合物具有显著改善的热导率和涂敷的简易性的优点。

实施例

本发明实施例是以说明而不是限制的方式给出的。在实施例中，平均粒度是通过Microtrac Inc.的粒度分析器MT3000型测量的累计平均粒度(或中值直径)，运动粘度是通过奥斯特瓦尔德粘度计在25℃下测量的。

实施例1-5和比较例1-5

散热硅脂组合物通过使用以下说明的成分(A)和成分(B)制备，按表1和2中示出的量把它们供给到5-公升行星式混合器(商品名为Inoue Mfg.Inc.)，并且在室温下将它们搅拌1个小时。这些硅脂组合物的性质通过以下说明的方法测量，结果如表1和表2所示。

成分(A)

A-i：具有390mm²/s运动粘度的下式的有机聚硅氧烷

A-ii：具有500mm²/s运动粘度的下式的有机聚硅氧烷

成分(B)

B-i：铝粉、热导率237W/m℃，平均粒度1.9μm，通过500筛目的产品。

B-ii：氧化锌粉末，热导率54W/m℃，平均粒度0.3μm，气动分类产品

B-iii：铜粉，热导率398W/m℃，平均粒度6.9μm，气动分类产品

B-iV：铝粉，热导率237W/m℃，平均粒度6.5μm，未分类

B-V：铜粉，热导率398W/m℃，平均粒度7.2μm，未分类

试样制备

具有75μm厚度的硅脂组合物层被夹在一对具有12.6mm的直径和1mm厚度的铝盘中。对层施加0.15MPa的压力15分钟，完成试样。

粘度

通过Malcom粘度剂型号PC-1T在25℃测量硅脂组合物的粘度。

硅脂组合物的厚度

通过测微计(Mitsutoyo Co.Ltd)测量试样的总的厚度。通过从整体厚度减去两个铝盘的厚度而计算压缩的硅脂组合物层的厚度。

325筛目(孔45μm)的大尺寸筛子

200ml的塑料瓶装有50g硅脂组合物和100g甲苯，通过塞子密封，并摇动直到硅脂组合物彻底地分散。分散的液体倾倒在325筛目的筛子(孔45μm)上，用甲苯充分洗涤。将筛子置于干燥器中干燥。将325目筛上的干燥大尺寸(粗颗粒)转移到粉末纸片上，然后被目测。当视觉没有观察到粗糙颗粒时，样品被评价为零，当目测到一个或多个粗糙颗粒时，被评价为“存在”。

500筛目的大尺寸筛子(孔25μm)

200ml的塑料瓶装有在325筛目的大尺寸筛子测试中被评价为零的50g的硅脂组合物(即没有发现粗糙颗粒)和100g甲苯，通过塞子密封，并摇动直到硅脂组合物彻底地分散。分散的液体倾倒在500筛目的筛子(孔25μm)上，该筛子利用甲苯完全清洗。筛子被放到干燥器中干燥。500筛目的筛子上的干燥大尺寸颗粒(粗糙颗粒)被转移到粉末纸片上，并称重量。相对于硅脂组合物计算500筛目的大尺寸粗糙颗粒的量(ppm)。

热电阻

在确定压缩的硅脂组合物层的厚度后，使用试样和Holometrix MicrometInc.的分析器Microflash 300型测量硅脂组合物的热电阻.

表1

表2

实施例6-10和比较例6-10

导热硅脂组合物通过以下描述的工艺，使用下面说明的成分制备。

成分(A)

A-i：具有390mm²/s运动粘度的下式的有机聚硅氧烷

A-iii：具有600mm²/s运动粘度的下式的有机聚硅氧烷

成分(C-1)

C-1-i：铜粉，平均粒度10.1μm，气动分类产品，氧含量0.03wt％

C-1-ii：铜粉，平均粒度10.1μm，气动分类产品，氧含量1.4wt％

C-1-iii：铜粉，平均粒度12.3μm，未分类，氧含量0.2wt％

成分(C-1)的氧含量根据JIS Z2613的惰性气体熔融-IR光谱测量。使用的分析器是Mfg.Co.Ltd的氧/氮分析器EMGA-523。

成分(C-2)

C-2-i：铝粉，平均粒度1.4μm，通过500筛目的产品

C-2-ii：氧化锌粉，平均粒度0.5μm，气动分类产品

C-2-iii：铝粉，平均粒度6.5μm，未分类

成分(D)

D-i：下式的烷氧基硅烷

C₁₀H₂₁Si(OCH₃)₃

D-ii：下式的可水解的甲基聚硅氧烷

制备

通过在表3和4中的量称量成分(A)至(D)，将它们供料到行星式混合器(Inoue Mfg.公司)，并在室温下搅拌1个小时而制备导热硅脂组合物。

测试

这些硅脂组合物的性质通过以下说明的方法测量，在表3和表4中示出结果。

试样的制备

具有75μm厚度的硅脂组合物层被夹在一对具有12.6mm的直径和1mm厚度的铝盘中。对层施加0.15MPa的压力60分钟，完成试样。

粘度

在将硅脂组合物保持在25℃的恒温室中24小时后，通过Malcom粘度计在10rpm下测量它的粘度。

除了厚度外，硅脂组合物的热电阻、325筛目筛子和500筛目大尺寸筛子均按实施例1所确定。

表3

表4

Claims (5)

1、一种硅脂组合物，包括：

(A)体积百分比10至60％的平均组成式(1)的有机聚硅氧烷：

R¹ _aSiO_(4-a)/2    (1)

其中R¹独立地是选自烷基、环烷基、芳基、芳烷基、3，3，3-三氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基和对氯苯基的单价C₁-C₁₈烃基，“a”是从1.8至2.2的正数，在25℃具有50至100,000mm²/s的运动粘度，

(C-1)体积百分比为40至90％具有5.0至15.0μm的平均粒度和包含不超过0.1％重量百分比氧的铜粉，和

(D-1)具有通式(2)的烷氧基硅烷：

R² _bR³ _cSi(OR⁴)_4-b-c    (2)

其中R²是C₉-C₁₅烷基，R³是单价C₁-C₈烃基，R⁴是C₁-C₆烷基，b是从1到3的整数，c是从0至2的整数，b+c的和是1至3的整数，或

(D-2)一个末端三官能性、可水解的具有通式(3)的甲基聚硅氧烷：

其中R⁴是C₁-C₆的烷基，d是5至100的整数，

其中对应筛孔25μm的500筛目的粗糙颗粒的比例不超过所述组合物的50ppm，和对应筛孔45μm的325筛目的粗糙颗粒的比例为零。

2.如权利要求1的硅脂组合物，其中在式(1)中的R¹包含6至18个碳原子的烷基。

3.如权利要求1的硅脂组合物，进一步包括：除了具有0.1至5.0μm的平均粒度的成分(C-1)外体积百分比为1至35％的导热填料(C-2)。

4.如权利要求1的硅脂组合物，具有在25℃下不超过1000Pa·S的粘度。

5.如权利要求1的硅脂组合物，通过激光闪光方法在25℃测量具有不超过6mm²·K/W的热电阻。