JP2009046639A - 耐熱型熱伝導性グリース - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)無機粉末充填剤を80〜97質量%、(B)基油を2〜19質量%、(C)2価以上の金属イオンと有機酸とからなる金属せっけんを0.001質量%〜3質量%、及び(D)アミン系酸化防止剤を0.03質量%〜0.75質量%をそれぞれ含有し、液体成分の含有量に対する(C)成分の含有割合が0.01質量%〜15質量%であることを特徴とする熱伝導性グリース。
【選択図】 なし
Description
これらの半導体部品を熱から保護し、正常に機能させるためには、発生した熱をヒートスプレッダーやヒートシンク等の放熱部品へ伝導させ放熱する方法がある。熱伝導性グリースは、これら半導体部品と放熱部品を密着させるように両者の間に塗布され、半導体部品の熱を放熱部品に効率よく伝導させるために用いられる。
近年、これら半導体部品を用いる電子機器の性能向上や小型・高密度実装化が急速に進んでおり、半導体の発熱量が増大しているため、このような放熱対策に用いられる熱伝導性グリースには高い熱伝導性が求められるとともにグリース自身の耐熱性も求められている。
このような高温の環境で長期に渡り熱伝導性グリースを使用する場合には、熱伝導性グリースの種類によっては大きくちょう度が低下する場合がある。このように、放熱材料として実装使用時にちょう度が大きく低下したり、硬化したりした場合にはクラックやボイドの発生等が起こり、放熱性能が低下する可能性がある。
したがって、半導体ユニットの発熱温度や周囲の環境温度が高温に至る使用状況で長期間に渡り使用されるケースでは、熱伝導性グリースの性能としては、高温下でのちょう度変化率が少ない、耐熱性に優れることが求められている。
本発明の目的は、高温における耐熱性に優れる熱伝導性グリースを提供することにある。
(B)基油を2〜19質量%、(C)2価以上の金属イオンと有機酸とからなる金属せっけんを0.001質量%〜3質量%、及び(D)アミン系酸化防止剤を0.03質量%〜0.75質量%をそれぞれ含有し、液体成分の含有量に対する(C)成分の含有割合が0.01質量%〜15質量%であることを特徴とする熱伝導性グリースを提供するものである。
鉱油としては、例えば、鉱油系潤滑油留分を溶剤抽出、溶剤脱ロウ、水素化精製、水素化分解、ワックス異性化などの精製手法を適宜組み合わせて精製したもので、150ニュートラル油、500ニュートラル油、ブライトストック、高粘度指数基油などが挙げられる。鉱油は、高度に水素化精製された高粘度指数基油が好ましい。
合成炭化水素油としては、例えば、エチレンやプロピレン、ブテン、及びこれらの誘導体などを原料として製造されたアルファオレフィンを、単独または2種以上混合して重合したものが挙げられる。アルファオレフィンとしては、炭素数6〜14のものが好ましく挙げられる。
具体的には、1−デセンや1−ドデセンのオリゴマーであるポリアルファオレフィン(PAO)や、1−ブテンやイソブチレンのオリゴマーであるポリブテン、エチレンやプロピレンとアルファオレフィンのコオリゴマー等が挙げられる。また、アルキルベンゼンやアルキルナフタレン等を用いることもできる。
ジエステルとしては、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の二塩基酸のエステルが挙げられる。二塩基酸としては、炭素数4〜36の脂肪族二塩基酸が好ましい。エステル部を構成するアルコール残基は、炭素数4〜26の一価アルコール残基が好ましい。
ポリオールエステルとしては、β位の炭素上に水素原子が存在していないネオペンチルポリオールのエステルで、具体的にはネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のカルボン酸エステルが挙げられる。エステル部を構成するカルボン酸残基は、炭素数4〜26のモノカルボン酸残基が好ましい。
また、上記以外にも、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、2−ブチル−2−エチルプロパンジオール、2,4−ジエチル−ペンタンジオール等の脂肪族二価アルコールと、直鎖または分岐鎖の飽和脂肪酸とのエステルも用いることができる。直鎖または分岐鎖の飽和脂肪酸としては、炭素数4〜30の一価の直鎖または分岐鎖の飽和脂肪酸が好ましい。
ポリグリコールとしては、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール、及びこれらの誘導体などが挙げられる。
(ポリ)フェニルエーテルとしては、アルキル化ジフェニルエーテルや、モノアルキル化テトラフェニルエーテル、ジアルキル化テトラフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテルなどが挙げられる。
金属せっけん(C)が亜鉛せっけんである場合、(C)の液体成分に対する含有量は、0.08〜5質量%が好ましく、0.3〜2.5質量%であることがさらに好ましい。
ナフチルアミン類は、アルキル基を有しなくてもよいし、アルキル基を有してもよい。ナフチルアミン類がアルキル基を有する場合は、フェニル基にアルキル基を有するものが好ましい。この場合、アルキル基の炭素数は、4〜20が好ましく、6〜18がより好ましい。
アルキル化ジフェニルアミン類は、モノアルキル化ジフェニルアミン類、ジアルキル化ジフェニルアミン類、トリアルキル化ジフェニルアミン類、テトラアルキル化ジフェニルアミン類などが挙げられるが、ジアルキル化ジフェニルアミン類が好ましい。
また、アルキル化ジフェニルアミン類におけるアルキル基は、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数3〜14のアルキル基がより好ましく、炭素数4〜12のアルキル基が特に好ましい。
アミン系酸化防止剤は高温におけるラジカル連鎖反応を防止する効果を有し、それ自身の昇華性が低いため、他の酸化防止剤を使用した場合に比較して耐熱性を向上する効果がある。
これらのアミン系酸化防止剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。アミン系酸化防止剤の含有量は0.03〜0.75質量%であり、0.1〜0.5質量%が好ましい。アミン系酸化防止剤の含有量が0.03質量%未満では効果が小さく、0.75質量%より大きくても効果の向上は期待できないばかりか、長期間高温に曝された場合には酸化防止剤自身の劣化物の影響によりグリースが硬くなる傾向にある。
実施例及び比較例に用いた充填剤、基油、表面改質剤、酸化防止剤について以下に示す。
酸化亜鉛1: 平均粒径 0.6μm
酸化亜鉛2: 平均粒径 11μm
PAO:ポリ−α−オレフィン(1−デセン−オリゴマー)、40℃動粘度が47mm2/sのもの。
POE:ペンタエリスリトールC8,C10エステル、40℃動粘度が32mm2/sのもの。
ステアリン酸亜鉛(金属せっけん、室温で固体)
ステアリン酸マグネシウム(金属せっけん、室温で固体)
ステアリン酸アルミニウム(金属せっけん、室温で固体)
ステアリン酸リチウム(アルカリ金属せっけん、室温で固体)
アミン系酸化防止剤:ジオクチルジフェニルアミン、室温で液体
フェノール系酸化防止剤:2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、室温で固体
下記表1及び2に実施例1〜11の組成と熱伝導性グリースの性能・性状を示す。表1の組成の成分を配合して、熱伝導性グリースを以下の方法で調整した。なお、表1及び表2における無機粉末充填材のカッコ内の数値は、平均粒径である。
基油に酸化防止剤等の油溶性添加剤を溶解し、無機粉末充填剤、金属せっけんとともにプラネタリーミキサーまたは自動乳鉢に入れた。120℃〜150℃程度に加熱しながら30分混練りを行いよく混合し、グリース状とした。その後、三本ロールによる混練りを1〜2回実施して熱伝導性グリースを調製した。
下記表3に比較例1〜5の組成と熱伝導性グリースの性能・性状を示す。表3の組成の成分を、実施例と同様の方法で配合して熱伝導性グリースを調整し、実施例と同様の方法で1/4不混和ちょう度と熱伝導率の測定及び高温放置試験を実施した。
Claims (2)
- (A)無機粉末充填剤を80〜97質量%、
(B)基油を2〜19質量%、
(C)2価以上の金属イオンと有機酸とからなる金属せっけんを0.001質量%〜3質量%、及び
(D)アミン系酸化防止剤を0.03質量%〜0.75質量%
をそれぞれ含有し、液体成分の含有量に対する(C)成分の含有割合が0.01質量%〜15質量%であることを特徴とする熱伝導性グリース。 - (C)成分の金属せっけんが亜鉛せっけん、マグネシウムせっけん、アルミニウムせっけんからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の熱伝導性グリース。
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