DE60103798T2

DE60103798T2 - Elektromagnetische Wellen absorbierende, wärmeleitende Silikongummi-Zusammensetzungen

Info

Publication number: DE60103798T2
Application number: DE60103798T
Authority: DE
Inventors: Akio Usui-gun Suzuki; Naoki Nagoya-shi Fuse; Hiroshi Nagoya-shi Endo
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: US6514428B2; US20010051673A1; TWI222459B; JP2001294752A; DE60103798D1; EP1146085B1; JP4623244B2; EP1146085A1

Description

Diese Erfindung betrifft Siliconkautschuk-Zusammensetzungen, die fähig sind, magnetische Wellen zu absorbieren und Wärme zu leiten, und geeignet sind, z. B. als wärmeableitende Platten, die zwischen elektronischen Bauteilen (wie z. B. CPU, MPU und LSI) angebracht werden, und als Kühlkörper zur Ableitung von Wärme zu den Kühlkörpern hin zu dienen, während das Rauschen, das von elektronischen Bauteilen verursacht wird, unterdrückt wird.
HINTERGRUND
Da elektronische Bauteile, wie z. B. CPU, MPU und LSI, im Betrieb Wärme erzeugen, werden wärmeableitende Elemente, die wärmeableitendes Material, wie z. B. Siliconfett und Siliconkautschuk, umfassen, sowie metallische Kühlkörper häufig zum Kühlen elektronischer Bauteile verwendet.
Da der Integrationsgrad von CPUs gestiegen ist, um der Anforderung der Verkleinerung zu entsprechen, stieg auch die Menge der freigegebenen Wärme pro Flächeneinheit. Unzureichende Kühlung führt unweigerlich zu thermischer Instabilität oder unerwünschten Auswirkungen, und somit zu dem Problem von Störungen der CPU. Obwohl gewünscht wird, die Betriebsfrequenz von CPUs zu steigern, um der Anforderung nach hoher Arbeitsgeschwindigkeit zu genügen, kommt es gleichzeitig zu Hochfrequenzstörungen oder Rauschen, was Signale auf das Übertragungsnetz übertragen und somit nachteilige Auswirkungen, u. a. auch Störungen, nach sich zieht.
Ein typisches Mittel zur effizienten Wärmeableitung von einer CPU ist die Verwendung wärmeableitender Medien, wie z. B. Siliconfett und Siliconkautschuk, um die Wärme wirksam von der CPU auf metallische Kühlkörper zu übertragen. Dieses Mittel kann jedoch das Problem von Störungen durch Rauschen nicht unterbinden, da der Siliconkautschuk und andere wärmeableitende Medien nicht dazu geeignet sind, elektromagnetische Wellen zu absorbieren oder Rauschen zu unterdrücken.
Störschutzwirkung wird dadurch erzielt, dass Ferritmaterial wie Mn-Zn-Ferrit und Ni-Zn-Ferrit zu Silicongel zugesetzt werden, wie in der JP-A 11-335472 offenbart. Das Rauschen, das durch dieses Mittel unterdrückt werden kann, ist tendenziell auf den niederfrequenten Bereich beschränkt. Da Ferritmaterial zu Korrosion neigt, entstehen Probleme bei Zuverlässigkeit und langfristiger Lagerstabilität.
Es ist an sich bekannt, Eisen- oder Eisenlegierungspulver in Siliconkautschuk einzumischen: siehe z. B. die US-A-5.278.377, die Suszeptormaterialien betrifft, und die DE-A-19.756.620, die Absorber betrifft.
Die JP-A-2000/013083 und JP-A-11/026977 beschreiben die Inkorporation von magnetisch weichem Metallpulver, das runde oder flache Teilchen umfasst, in Kautschuk oder weiches Kunstharz zum Zwecke elektromagnetischer Abschirmung.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer elektromagnetische Wellen absorbierenden, wärmeleitenden Siliconkautschuk-Zusammensetzung, die geeignet ist, als wärmeableitende Platten zu dienen, die eine wärmeableitende Funktion erfüllen, während sie eine Störschutzfunktion über einen weiten Frequenzbereich von mehr als 10 MHz bis weniger als 100 GHz, vor allem im Bereich von Quasi-Mikrowellen, gewährleisten.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch Inkorporation eines magnetisch weichen Metallpulvers aus Eisen oder einer Eisenlegierung in Siliconkautschuk in Verbindung mit einem wärmeleitenden Füllstoff eine elektromagnetische Wellen absorbierende, wärmeleitende Siliconkautschuk-Zusammensetzung erhalten werden kann, die für wärmeableitende Platten dient, die das durch elektronische Bauteile wie CPU, MPU und LSI entstehende Rauschen unterdrücken und gleichzeitig die Wärme von diesen Komponenten ableiten können.
Folglich stellt die Erfindung eine elektromagnetische Wellen absorbierende, wärmeleitende Siliconkautschuk-Zusammensetzung bereit, die ein magnetisch weiches Me tallpulver und einen wärmeleitenden Füllstoff umfasst und im gehärteten Zustand eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 2,0 W/mK aufweist;
wobei das magnetisch weiche Metallpulver zumindest ein aus Eisen und Fe-Ni-, Fe-Co, Fe-Cr, Fe-Si, Fe-Al, Fe-Cr-Si, Fe-Cr-Al und Fe-Al-Si-Legierungen ausgewähltes ist; und
der wärmeleitende Füllstoff zumindest ein aus Kupfer, Aluminium, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Magnesiumoxid, rotem Eisenoxid, Berylliumoxid, Titanoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Bornitrid und Siliciumcarbid ausgewählter ist.
Andere erfindungsgemäße Aspekte sind Gegenstände, z. B. in Plattenform, die aus der gehärteten Zusammensetzung hergestellt sind, sowie die Verwendung solcher Gegenstände zum Abschirmen von elektromagnetischem Rauschen in elektronischen Geräten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die einzige Figur (1) ist ein Blockdiagramm, das einen Versuch zur Rauschmessung darstellt.
Die elektromagnetische Wellen absorbierende, wärmeleitende Siliconkautschuk-Zusammensetzung wird erfindungsgemäß durch Inkorporation des magnetisch weichen Metallpulvers in eine Siliconkautschuk-Zusammensetzung so hergestellt, dass die Zusammensetzung im gehärteten Zustand eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 2,0 W/mK aufweist. Die Zusammensetzung umfasst weiters den wärmeleitenden Füllstoff. Die hierin verwendete Siliconkautschuk-Zusammensetzung ist nicht entscheidend, solange das gehärtete Produkt Gummielastizität aufweist. In dieser Bedeutung sind auch Silicongel-Zusammensetzungen umfasst.
Das hierin eingesetzte magnetisch weiche Metallpulver ist Eisen oder eine Eisenlegierung, die aus Fe-Ni (gewöhnlich als Permalloy bezeichnet), Fe-Co, Fe-Cr, Fe-Si, Fe-Al, Fe-Cr-Si, Fe-Cr-Al und Fe-Al-Si ausgewählt ist. Das magnetisch weiche Me tallpulver kann aus einer Art oder aus einem Gemisch mehrerer Arten bestehen. Das magnetisch weiche Metallpulver kann Teilchen mit entweder flacher oder runder Form aufweisen, obwohl die flache Form bevorzugt wird, da sie eine größere Oberfläche aufweist. Werden magnetisch weiche Metallteilchen mit flacher Form verwendet, die gewöhnlich ein geringeres Volumenverhältnis unter Last ergeben, so können auch magnetisch weiche Teilchen mit runder Form verwendet werden.
Teilchen mit flacher Form weisen vorzugsweise eine durchschnittliche Länge von etwa 0,1 bis 350 μm, insbesondere von etwa 0,5 bis 100 μm, und ein Seitenverhältnis (Länge/Breite) zwischen etwa 5 und etwa 20 auf. Teilchen mit runder Form weisen vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,1 bis 50 μm, insbesondere von etwa 0,5 bis 20 μm, auf.
Vorzugsweise wird ein magnetisch weiches Metallpulver in einer solchen Menge eingemischt, dass es zumindest 5 Vol.-%, noch bevorzugter zumindest 10 oder 20 Vol.-%, der gesamten Zusammensetzung ausmacht. Vorzugsweise beträgt die Menge nicht mehr als 80 Vol.-%, noch bevorzugter nicht mehr als 75 Vol.-%. Weniger als 5 Vol.-% des Metallpulvers verleiht weniger wahrscheinlich die Fähigkeit, elektromagnetische Wellen zu absorbieren, wobei mehr als 80 Vol.-% zu nur geringer Verbesserung der Absorption elektromagnetischer Wellen führen kann, während es üblicherweise ein gehärtetes Produkt mit höherer Härte bildet. Vorzugsweise wird das magnetisch weiche Metallpulver in solchen Mengen eingemischt, dass die resultierende Siliconkautschuk-Zusammensetzung zu einem Teil gehärtet werden kann, das eine Rauschunterdrückung von mehr als 5 dB, besonders mehr als etwa 10 dB, erzielen kann, wenn es in elektronischen Bauteilen verwendet wird.
Die Siliconkautschuk-Zusammensetzung, die das eingemischte magnetisch weiche Metallpulver aufweist, ist in sich wärmeleitend. Damit die Zusammensetzung eine bessere Wärmeübertragungs- oder Wärmeableitungsfähigkeit erlangt, wird der wärmeleitende Füllstoff in Kombination mit dem magnetisch weichen Metallpulver eingesetzt.
Der hierin verwendete wärmeleitende Füllstoff ist aus den nichtmagnetischen Metallen Kupfer und Aluminium, den Metalloxiden Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Magnesiumoxid, rotem Eisenoxid, Berylliumoxid und Titanoxid, den Metallnitriden Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid und Bornitrid und Siliciumcarbid ausgewählt. Der wärmeleitende Füllstoff kann aus einer Art oder aus einem Gemisch mehrerer Arten bestehen.
Vorzugsweise weist der wärmeleitende Füllstoff einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 0,1 bis etwa 50 μm, insbesondere von etwa 0,5 bis etwa 20 μm, auf.
Der wärmeleitende Füllstoff wird dafür verwendet, eine dichtere Packung mit dem magnetisch weichen Metallpulver zu erzielen und die Wärmeleitfähigkeit der Zusammensetzung zu erhöhen. Die Menge des wärmeleitenden Füllstoffs macht vorzugsweise 85 bis 10 Vol.-%, insbesondere 70 bis 20 Vol.-%, der gesamten Zusammensetzung aus. Die Menge des magnetisch weichen Metallpulvers und des wärmeleitenden Füllstoffs zusammen beträgt vorzugsweise 15 bis 90 Vol.-%, insbesondere 30 bis 85 Vol.-%, der gesamten Zusammensetzung. Überschreitet die Menge des magnetisch weichen Metallpulvers und des wärmeleitenden Füllstoffs zusammen 90 Vol.-%, so kann die Zusammensetzung zähflüssig werden und so nur schwer zu Teilen wie wärmeableitenden Platten geformt werden, was weiters dazu führt, dass die gehärteten Teile eine höhere Gummihärte aufweisen können. Wird solch eine zähflüssige Zusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel wie Toluol und Xylol gelöst, um eine Lösung zu bilden, so können wärmeableitende Platten und andere Teile durch eine Beschichtungstechnik daraus gewonnen werden. Die Formteile können jedoch durch ihre rauere Oberfläche einen höheren Wärme-Kontaktwiderstand und somit eine unzureichende Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Macht die Menge des magnetisch weichen Metallpulvers und des wärmeleitenden Füllstoffs zusammen weniger als 15 Vol.-% aus, so kann die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit nur gering ausfallen.
Im gehärteten Zustand sollte die elektromagnetische Wellen absorbierende, wärmeleitende Siliconkautschuk-Zusammensetzung eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 2,0 W/mK, vorzugsweise von zumindest 3,0 W/mK, noch bevorzugter von zumindest 4,0 W/mK, aufweisen.
Die Siliconkautschuk-Zusammensetzung, die hierin verwendet werden kann, umfasst Silicongel-Zusammensetzungen, Siliconkautschuk-Zusammensetzungen vom Additionsreaktionstyp und Siliconkautschuk-Zusammensetzungen vom Peroxid-Vulkanisierungstyp. Es wird empfohlen, unter anderem Siliconkautschuk-Zusammensetzungen mit geringer Härte und Silicongel-Zusammensetzungen zu verwenden, da eine geringere Gummihärte im gehärteten Zustand zur Verbesserung des engen Kontakts mit den elektronischen Bauteilen oder Kühlkörpern und zur Reduktion des Kontakt-Wärmewiderstandes an der Grenzfläche vorzuziehen ist.
Im gehärteten Zustand sollte die elektromagnetische Wellen absorbierende, wärmeleitende Siliconkautschuk-Zusammensetzung vorzugsweise eine Härte von bis zu 80, insbesondere bis zu 50 (als Asker C-Härte), aufweisen, um ihren direkten Kontakt mit elektronischen Bauteilen und Kühlkörpern für eine wirksamere Rauschunterdrückung und Wärmeableitung zu verbessern.
In den Siliconkautschuk- oder -gel-Zusammensetzungen kann das Basispolymer ein gewöhnliches Organopolysiloxan, vorzugsweise der folgenden mittleren Zusammensetzungsformel (1), sein. R¹ _nSiO_(4–n)2 (1)
Darin sind die R¹ unabhängig voneinander substituierte oder unsubstituierte, einwertige Kohlenwasserstoffreste, vorzugsweise mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, noch bevorzugter mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, beispielsweise unsubstituierte, einwertige Kohlenwasserstoffreste, umfassend Alkylreste, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, t-Butyl, Hexyl und Octyl umfassen; Cycloalkylreste, wie z. B. Cyc lohexyl; Alkenylreste, wie z. B. Vinyl und Allyl; Arylreste, wie z. B. Phenyl und Tolyl; Aralkylreste, wie z. B. Benzyl, Phenylethyl und Phenylpropyl; und substituierte einwertige Kohlenwasserstoffreste, welche die vorerwähnten Reste umfassen, in denen manche oder alle an Kohlenstoffatome gebundene Wasserstoffatome durch Halogenatome, Cyanoreste oder andere Reste substituiert sind, beispielsweise halogenierte Alkylreste und Cyano-substituierte Alkylreste, wie z. B. Chlormethyl, Bromethyl, Trifluorpropyl und Cyanoethyl. Von diesen Beispielen sind Methyl-, Phenyl-, Vinyl- und Trifluorpropylreste zu bevorzugen. Noch mehr bevorzugt stellt Methyl zumindest 50 Mol-%, insbesondere zumindest 80 Mol-%, der Reste R¹ dar. Der Buchstabe n ist eine positive Zahl von 1,98 bis 2,02. Vorzugsweise weist das Organopolysiloxan zumindest zwei Alkenylreste pro Molekül auf, wobei die Alkenylreste insbesondere 0,001 bis 5 Mol-% der Reste R¹ ausmachen.
Das Organopolysiloxan aus Formel (1) kann jegliche Molekülstruktur aufweisen und ist vorzugsweise an den Enden seiner Molekülkette mit Triorganosilylresten oder dergleichen, insbesondere mit Diorganovinylsilylresten wie Dimethylvinylsilyl, blockiert. In den meisten Fällen ist das Organopolysiloxan vorzugsweise ein lineares, obwohl auch ein Gemisch aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Molekülstrukturen akzeptabel ist.
Das Organopolysiloxan weist einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 100 bis 100.000, insbesondere von 100 bis 2.000, und eine Viskosität von 100 bis 100.000.000 Centistokes bei 25°C, insbesondere von 100 bis 100.000 cSt bei 25°C, auf.
Wird die oben genannte Siliconkautschuk-Zusammensetzung zum Additionsreaktionstyp formuliert, so ist das Organopolysiloxan eines, das zumindest zwei Alkenylreste, wie z. B. Vinylreste, pro Molekül aufweist, und der Härter ist eine Kombination aus einem Organohydrogenpolysiloxan und einem Additionsreaktionskatalysator.
Das Organohydrogenpolysiloxan weist vorzugsweise die folgende mittlere Zusammensetzungsformel (2) auf: R² _aH_bSiO_{(4–a–b)/2} (2)worin R² ein substituierter oder unsubstituierter, einwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, der Index „a" eine Zahl von 0 bis 3, insbesondere von 0,7 bis 2,1, ist und „b" eine Zahl von größer 0 bis 3, insbesondere von 0,001 bis 1, ist, wobei gilt: 0 < a + b ≤ 3, insbesondere 0,8 ≤ a + b ≤ 3,0. Dieses Organohydrogenpolysiloxan ist bei Raumtemperatur flüssig.
In Formel (2) steht R² für substituierte oder unsubstituierte, einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, wofür als Beispiele dieselben genannt werden können wie die zuvor für R¹ angeführten Beispiele, vorzugsweise jene, die frei von aliphatischen Unsättigungen sind, beispielsweise Alkyl-, Aryl-, Aralkyl- und substituierte Alkylreste, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Phenyl und 3,3,3-Trifluorpropyl. Die Molekülstruktur kann geradlinig, verzweigt, ringförmig oder in Form eines dreidimensionalen Netzwerks sein. Die SiH-Reste können an einem Ende oder inmitten der Molekülkette liegen, oder beides. Das Molekulargewicht ist nicht entscheidend, obwohl die Viskosität vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 1.000 Centistokes bei 25°C, insbesondere von 3 bis 500 cSt bei 25°C liegt.
Veranschaulichende, nicht einschränkende Beispiele für das Organohydrogenpolysiloxan umfassen 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxan, zyklisches Methylhydrogenpolysiloxan, zyklische Methylhydrogensiloxan/Dimethylsiloxan-Copolymere, an beiden Enden Trimethylsiloxy-blockiertes Methylhydrogenpolysiloxan, an beiden Enden Trimethylsiloxy-blockierte Dimethylsiloxan/Methylhydrogensiloxan-Copolymere, an beiden Enden Dimethylhydrogensiloxy-blockiertes Dimethylpolysiloxan, an beiden Enden Dimethylhydrogensiloxy-blockierte Dimethylsiloxan/Methylhydrogensiloxan-Copolymere, an beiden Enden Trimethylsiloxy-blockierte Methylhydrogensiloxan/Diphenylsilo xan-Copolymere, an beiden Enden Trimethylsiloxy-blockierte Methylhydrogensiloxan/Diphenylsiloxan/Dimethylsiloxan-Copolymere, Copolymere, die (CH₃)₂HSiO_1/2-Einheiten und SiO_4/2-Einheiten umfassen, Copolymere, die (CH₃)₂HSiO_1/2-Einheiten, (CH₃)₃SiO_1/2-Einheiten und SiO_4/2-Einheiten umfassen, und Copolymere, die (CH₃)₂HSiO_1/2-Einheiten, SiO_4/2-Einheiten und (C₆H₅)₃SiO_1/2 umfassen.
Das Organohydrogenpolysiloxan wird in das Basispolymer vorzugsweise in solchen Mengen eingemischt, dass das Verhältnis der Anzahl an Siliciumatom-gebundenen Wasserstoffatomen (d. h. SiH-Resten) am Organohydrogenpolysiloxan zur Anzahl an Siliciumatom-gebundenen Alkenylgruppen im Basispolymer vorzugsweise im Bereich von 0,1 : 1 bis 3 : 1, noch bevorzugter von 0,2 : 1 bis 2 : 1, liegt.
Der hierin verwendete Additionsreaktionskatalysator ist normalerweise ein Platingruppenmetallkatalysator. Es können auch Platingruppenmetalle in elementarer Form sowie Verbindungen und Komplexverbindungen, die Platingruppenmetalle als Katalysatormetall umfassen, verwendet werden. Veranschaulichende Beispiele umfassen Platinkatalysatoren, wie z. B. Platinschwarz, Platintetrachlorid, Chlorplatinsäure, Reaktionsprodukte von Chlorplatinsäure mit einwertigen Alkoholen, Komplexverbindungen von Chlorplatinsäure mit Olefinen, und Platinbisacetoacetat; Palladiumkatalysatoren, wie z. B. Tetrakis(triphenylphosphin)palladium; und Rhodiumkatalysatoren, wie z. B. Chlor-tris(triphenylphosphin)rhodium und Tetrakis(triphenylphosphin)rhodium. Der Additionsreaktionskatalysator kann in katalytischen Mengen eingesetzt werden, die häufig etwa 0,1 bis 1.000 ppm, noch bevorzugter 1 bis 200 ppm, an Platingruppenmetall, bezogen auf das Gewicht des Alkenylrest-hältigen Organopolysiloxans, ausmachen. Weniger als 0,1 ppm des Katalysators könnte für die Härtung der Zusammensetzung unzureichend sein, während mehr als 1.000 ppm des Katalysators oft unwirtschaftlich sind.
Bei der praktischen Anwendung der Erfindung werden Additionsreaktions-härtende Siliconkautschuk-Zusammensetzungen, wie oben angeführt, bevorzugt, da sie tendenziell zu Produkten geringerer Härte härten.
In einer anderen Ausführungsform, worin die Siliconkautschuk-Zusammensetzung Peroxid-härtend ist, werden organische Peroxide als Härter eingesetzt. Die Härtung mittels organischer Peroxide ist nützlich, wenn das Organopolysiloxan als Basispolymer ein Kautschuk mit einem Polymerisationsgrad von zumindest 3.000 ist. Die eingesetzten organischen Peroxide können gewöhnliche, weithin bekannte sein, wie z. B. Benzoylperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, p-Methylbenzoylperoxid, o-Methylbenzoylperoxid, 2,4-Dicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-bis(2,5-t-butylperoxy)hexan, Di-t-butylperoxid, t-Butylperbenzoat, 1,1-Bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan und 1,6-Bis(t-butylperoxycarboxy)hexan sein.
Eine geeignete Menge an eingemischtem organischem Peroxid sind etwa 0,01 bis 10 Gewichtsanteile pro 100 Gewichtsanteile des Organopolysiloxan als Basispolymer.
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Komponenten kann die Siliconkautschuk-Zusammensetzung weiters übliche Additive umfassen. Um die Mengen des eingeladenen magnetisch weichen Metallpulvers und wärmeleitenden Füllstoffs zu erhöhen, können vorzugsweise auch Netzmittel verwendet werden, die die Benetzung oder Dispersion des magnetisch weichen Metallpulvers und des wärmeleitenden Füllstoffs mit dem Basispolymer verbessern können. Beispielhafte Netzmittel sind Silane und niedermolekulare Siloxane, die hydrolisierbare Reste, wie z. B. Hydroxyl- und Alkoxyreste, umfassen, speziell Methylpolysiloxan, das einen trifunktionellen hydrolisierbaren Rest an einem Ende aufweist.
Jegliches herkömmliche Verfahren ist zur erfindungsgemäßen Herstellung und Härtung der elektromagnetische Wellen absorbierenden, wärmeleitenden Siliconkautschuk-Zusammensetzung anwendbar.
Bei Verwendung wird die elektromagnetische Wellen absorbierende, wärmeleitende Siliconkautschuk-Zusammensetzung beispielsweise zu einer Platte geformt und gehärtet. Diese Platte wird üblicherweise zwischen einem elektronischen Bauteil und einem Kühlkörper vorgesehen, um so das Rauschen, das vom elektronischen Bauteil herrührt, dank seiner guten Fähigkeit, elektromagnetische Wellen zu absorbieren, zu dämpfen und um die Wärme vom elektronischen Bauteil zum Kühlkörper dank seiner guten Wärmeleitfähigkeit abzuleiten. Da das magnetisch weiche Metallpulver nicht zu Korrosion neigt, hat die Zusammensetzung die zusätzlichen Vorteile der Zuverlässigkeit und langfristigen Lager- und Einsatzfähigkeit.
BEISPIELE
Beispiele für die Erfindung werden nachstehend zur Veranschaulichung und nicht als Einschränkung angeführt.
Beispiele 1–15 & Vergleichsbeispiele 1–2
Gehärtete Teile aus Siliconkautschuk, der magnetisch weiches Metallpulver und wärmeleitenden Füllstoff umfasste, wurden wie folgt hergestellt. Zu 100 Gewichtsteilen eines vinylhältigen Dimethylpolysiloxans, das an beiden Enden mit einem Dimethylvinylsiloxyrest blockiert war und eine Viskosität von 3000 Pa·s bei Raumtemperatur aufwies, was so gewählt war, um eine flüssige Zusammensetzung vom Additionsreaktionstyp zu ergeben, wurden 5 bis 70 Gewichtsteile eines Methylpolysiloxans der nachstehenden Formel, das hydrolisierbare Reste umfasste, und Mengen des magnetisch weichen Metallpulvers und des wärmeleitenden Füllstoffs zugegeben. Die Bestandteile wurden bei Raumtemperatur gerührt und vermischt. Unter fortgesetztem Rühren und Mischen wurde das Gemisch eine Stunde lang bei 120°C wärmebehandelt, wodurch eine Basisverbindung erhalten wurde.
Der Buchstabe m ist eine ganze Zahl von 5 bis 100.
Die verwendeten magnetisch weichen Metallpulver waren das in Tabelle 1 angegebene Eisen und die Legierungen (erhältlich bei Daido Steel Co., Ltd.). Die verwendeten wärmeleitenden Füllstoffe waren Aluminiumoxidpulver in Form eines Gemischs aus AO-41R und AO-502 (Adomatecs Co., Ltd.), Siliciumcarbidpulver GP#1000 (Shinano Electrosmelting Co., Ltd.), Aluminiumnitirid UM (Toyo Aluminium Co., Ltd.) und Aluminium AB-53E9 (Toyo Aluminium Co., Ltd.).
Tabelle 1
Weiters wurden ein Organohydrogenpolysiloxan mit zumindest zwei Wasserstoffatomen, die direkt an die Siliciumatome pro Molekül gebunden waren, ein Metallkatalysator der Platingruppe und ein Acetylenalkohol-Additionsreaktionsregler den Basisverbindungen zugegeben, worauf diese vermischt wurden. Die Zusammensetzungen wurden formgepresst und bei 120°C 10 Minuten lang wärmegehärtet, wodurch 0,3 mm dicke Platten erhalten wurden. Die Menge des zugegebenen Organohydrogenpolysiloxans wurde so angepasst, dass ein Stapel von zwei Platten mit 6 mm Stärke durch Formpressen erhalten wurde, während durch Wäremhärten bei 120°C über 15 Minuten eine mittels eines Asker C-Härtemeters (Kobunshi Keiki K. K.) gemessene Härte von 30 bis 60 erzielt wurde.
Die Platten wurden auf Wärmeleitfähigkeit und Rauschunterdrückung untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Das Testverfahren zur Untersuchung der Rauschunterdrückungs- oder Störschutzwirkung wird nachstehend erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm, welches darstellt, wie das Rauschen im Test gemessen werden kann. In einer Dunkelkammer für elektromagnetische Wellen 1 ist ein PC 2 aufgestellt, in dem eine Platte (30 mm lang, 30 mm breit, 0,3 mm dick), die aus der Silicon-Zusammensetzung geformt wurde, zwischen einem CPU-Chip (Betriebsfrequenz: 300 MHz) und einem Aluminiumkühlkörper vorgesehen ist. AM PC 2 sind eine Anzeige 4 und eine Tastatur 5 angeschlossen. Eine Empfängerantenne 3 ist in der Kammer in einem Abstand von 3 m vom PC 2 vorgesehen. Diese Einstellungen erfüllen die Bestimmungen für das 3-m-Testverfahren gemäß der Federal Communications Commission (FCC). Die Antenne 3 ist mit einem EMI-Empfänger 7 in Form eines Spektralanalysators verbunden, der in einer abgeschirmten Kammer 6 vorgesehen ist. Der PC 2 wurde hochgefahren, und das davon erzeugte Rauschen wurde vom EMI-Empfänger 7 über die Antenne 3 gemessen. Während des Tests wurde die mit dem PC 2 verbundene Anzeige ausgeschaltet, sodass die Anzeige selbst kein zusätzliches Rauschen verursachte.
Tabelle 2
Wie aus Tabelle 2 klar hervorgeht, führt die Beladung mit dem wärmeleitenden Füllstoff allein zu keiner Rauschunterdrückung, die Beladung mit dem magnetisch weichen Metallpulver allein führt zu Rauschunterdrückung, und die gemeinsame Verwendung des magnetisch weichen Metallpulvers und des wärmeleitenden Füllstoffs sorgt für höhere Wärmeleitfähigkeit, während die Rauschunterdrückung aufrechterhalten wird.
Es wurde eine elektromagnetische Wellen absorbierende, wärmeleitende Siliconkautschuk-Zusammensetzung beschrieben, die geeignet ist, wärmeableitende Platten zu bilden, die sowohl eine wärmeableitende als auch eine rauschunterdrückende Funktion haben und wirksam Störungen von CPUs verhindern können. Die Japanische Patentanmeldung Nr. 2000-109249 ist durch Verweis hierin aufgenommen.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden, können im Lichte der obigen Lehren zahlreiche Modifikationen und Variationen daran vorgenommen werden. Es versteht sich daher, dass die Erfindung auch anders, als in den Beispielen spezifisch beschrieben, in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

Elektromagnetische Wellen absorbierende, wärmeleitende Siliconkautschuk-Zusammensetzung, die ein magnetisch weiches Metallpulver und einen wärmeleitenden Füllstoff umfasst und im gehärteten Zustand eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 2,0 W/mK aufweist; wobei das magnetisch weiche Metallpulver zumindest ein aus Eisen und Fe-Ni-, Fe-Co-, Fe-Cr-, Fe-Si-, Fe-Al-, Fe-Cr-Si-, Fe-Cr-Al- und Fe-Al-Si-Legierungen ausgewähltes ist; und der wärmeleitende Füllstoff zumindest ein aus Kupfer, Aluminium, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Magnesiumoxid, rotem Eisenoxid, Berylliumoxid, Titanoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Bornitrid und Siliciumcarbid ausgewählter ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das magnetisch weiche Metallpulver 5 bis 80 Vol.-% ausmacht.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, worin das magnetisch weiche Metallpulver zumindest 10 Vol.-% ausmacht.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der wärmeleitende Füllstoff 10 bis 85 Vol.-% ausmacht.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, worin der wärmeleitende Füllstoff 20 bis 70 Vol.-% ausmacht.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das magnetisch weiche Metallpulver und der wärmeleitende Füllstoff zusammen 15 bis 90 Vol.-% ausmachen.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, worin das magnetisch weiche Metallpulver und der wärmeleitende Füllstoff zusammen 30 bis 85 Vol.-% ausmachen.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das magnetisch weiche Metallpulver Teilchen mit flacher Form umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, worin die Teilchen mit flacher Form ein Seitenverhältnis von 5 : 20 aufweisen.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das magnetisch weiche Metallpulver runde Teilchen umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, worin die runden Teilchen einen mittleren Durchmesser von 0,1 bis 50 μm aufweisen.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Siliconkautschuk-Zusammensetzung als Basispolymer ein Organopolysiloxan der Formel (1) aufweist: R¹ _nSiO_(4–n)/2 worin die Gruppen R¹ unabhängig voneinander aus substituierten oder unsubstituierten einwertigen Kohlenwasserstoffresten ausgewählt sind und n eine positive Zahl von 1,98 bis 2,02 ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 12, worin das Organopolysiloxan zumindest zwei Alkenylreste aufweist und Organohydrogenpolysiloxan und ein Additionsreaktionskatalysator als Härter verwendet werden.
Zusammensetzung nach Anspruch 12, worin ein organisches Peroxid als Härter verwendet wird.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die im gehärteten Zustand eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 4,0 W/mK aufweist.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die als Benetzer Methylpolysiloxan mit einem trifunktionellen hydrolysierbaren Rest an einem Ende umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 16, worin das Methylpolysiloxan die Formel
aufweist, worin m = 5 bis 100 ist.
Gegenstand, der aus einer gehärteten Siliconkautschuk-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 besteht oder eine solche umfasst.
Gegenstand nach Anspruch 18, der eine Platte ist.
Gegenstand nach Anspruch 18 oder 19 mit einer Asker-C-Härte von bis zu 80.
Verwendung eines Gegenstands nach einem der Ansprüche 18 bis 20 zum Screenen von elektromagnetischem Rauschen in elektronischen Geräten.