JP2017125138A - 熱伝導性硬化物、該硬化物を有する粘着テープ及び粘着シート - Google Patents
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Abstract
Description
また、 電子機器の小型化、軽量化に伴って熱伝導性シリコーン粘着テープの需要は高まり、発熱の高い部品への適用が可能な、高熱伝導性を有する熱伝導性シリコーン粘着テープが望まれている。
(a)アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
(b)熱伝導性充填剤 4000〜13000質量部、
(c)オルガノハイドロジェンポリシロキサン (a)成分中のアルケニル基の個数に対する(c)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の個数の比が0.5〜3となる量、
(d)付加反応触媒 触媒量
(e)反応制御剤 必要量
(f)シリコーンレジン 280〜600質量部
(g)下記一般式(1)又は(2)で表される1〜3のアルコキシ基を有する化合物 80〜300質量部
さらに本発明は、該硬化性シリコーン組成物を硬化させて得られた硬化物をシート状基材の面上に備える粘着テープ(粘着フィルムを包含する熱伝導性粘着テープ(粘着フィルムを包含する)を提供する。
(a)アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンは付加反応硬化型シリコーン組成物に使用されるものであればよく特に制限されない。詳細には、ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有するものである。該オルガノポリシロキサンは、主鎖部分がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなる直鎖状構造、該分子構造の一部に分枝鎖を含んだ構造、または環状体構造であってもよい。中でも、硬化物の機械的強度等、物性の点から、直鎖状のオルガノポリシロキサンが好ましい。
熱伝導性充填剤は、熱伝導性組成物に配合される従来公知の熱伝導性充填剤を使用することができる。例えば、非磁性の銅やアルミニウム等の金属、アルミナ、シリカ、マグネシア、ベンガラ、ベリリア、チタニア、ジルコニア、酸化亜鉛等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化硼素等の金属窒化物、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、人工ダイヤモンド、及び炭化珪素等が挙げられる。これらは1種単独で使用しても、2種以上を併用しても良い。絶縁性を必要とする粘着テープを製造する場合には、金属酸化物、窒化アルミニウム、及び窒化ホウ素が好ましい。より好ましくはアルミナである。
該オルガノハイドロジェンポリシロキサンは架橋剤であり、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上有する。該オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、直鎖状、分岐状、又は環状であってよい。オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、25℃における粘度1〜5,000mPa・sを有することが好ましく、さらに好ましくは5〜500mPa・sがよい。上記粘度はBM型回転粘度計を用いて測定することができる。該オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、従来公知のものを使用することができる。
付加反応触媒は、上記(a)成分中のアルケニル基と(c)成分中のSiH基とを付加反応させ、本発明の組成物を三次元網状構造の架橋硬化物に変換するために配合される成分であり、従来公知の付加反応触媒であってよく、白金族金属系触媒を使用することが好ましい。該白金族金属系触媒としては、例えば、白金(白金黒を含む)、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体、H2PtCl4・nH2O、H2PtCl6・nH2O、NaHPtCl6・nH2O、KHPtCl6・nH2O、Na2PtCl6・nH2O、K2PtCl4・nH2O、PtCl4・nH2O、PtCl2、Na2HPtCl4・nH2O(但し、式中のnは0〜6の整数であり、好ましくは0又は6である。)等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス、白金またはパラジウム等の白金族金属を、アルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの、ロジウム−オレフィンコンプレックス、クロロトリス(トリフェニルフォスフィン)ロジウム(ウィルキンソン触媒)、塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサンとのコンプレックス等が挙げられる。これらの触媒は、単独で使用しても2種以上を組み合わせて使用しても良い。
反応制御剤は上記付加反応の速度を調整するためのものである。反応制御剤は、シリコーン組成物を調合して基材に塗工する際に、加熱硬化する前に組成物が増粘したりゲル化しないようにするために機能するものであり、従来公知の反応制御剤を使用することができる。例えば、1−エチニル−1−シクロヘキサノール、エチニルメチリデンカルビノール、3−ブチン−1−オール等のアセチレン化合物、窒素化合物、有機りん化合物、硫黄化合物、オキシム化合物、有機クロロ化合物等が挙げられる。これらの付加反応抑制剤は、単独で使用することも2種以上を組み合わせて使用することもできる。
シリコーンレジンは本発明の硬化物表面に粘着性を付与するために機能する。該シリコーンレジンは特には、R3SiO1/2単位(M単位)及びSiO4/2単位(Q単位)の重合体である。該構造を有するものであれば従来公知のシリコーンレジンであってよい。好ましくは、M単位とQ単位の比(モル比)が、M/Q=0.5〜1.5であるのがよく、さらには0.6〜1.4であるのが好ましく、特には0.7〜1.3であるのが好ましい。M単位とQ単位のモル比が上記範囲内にあることにより、硬化物に所望の粘着力を付与することができる。
成分(g)は、下記一般式(1)又は(2)で表される1〜3のアルコキシ基を有する化合物である。
好ましくは、R1がノニル基であり、R3がメチル基であり、a=1,b=0 である化合物、R1がオクチル基であり、R3がエチル基であり、a=1,b=0 である化合物、あるいはR1がオクチル基であり、R2がメチル基であり、R3がメチル基であり、a=1,b=1である化合物が例示される。
(g)成分の添加量は80〜300質量部、好ましくは100〜250質量部である。上記下限より少ないと、熱伝導性シリコーン組成物の調製が難しくなり、上記上限を超えると、本発明の硬化性組成物の硬化物が柔らかすぎて、剥離コーティングを行った剥離フィルムや剥離紙にシリコーン組成物を塗工し、硬化を行った後、上記基材に該フィルムの粘着層面を貼り合わせること(所謂、転写)が難しくなる。
硬化性組成物の硬化物の熱伝導率は2.5W/mK以上5W/mK以下が好ましい。2.5W/mK以下だと熱伝導性として不十分であり、高いほどよいが、5W/mK以上の熱伝導率を得ようと思うと多くの熱伝導性充填材を充填する必要があり、熱伝導性シリコーン組成物の調製が難しくなる。
熱伝導率は、100um厚の硬化性組成物の硬化物をテープの片面に有する粘着テープを2枚のアルミプレートに挟み込み、20psiの圧力で室温で1時間圧着した後、レーザーフラッシュ法で熱抵抗を測定し、厚みと熱抵抗の関係から熱伝導率を求めた。
本発明の硬化性組成物の硬化物の粘着力は、0.1MPa以上であることが好ましい、さらに好ましくは0.15MPa以上である。0.1MPa以下では電子部品を十分に固定できない。粘着力は、100um厚の硬化性組成物の硬化物をテープの片面に有する粘着テープを10×10mm角の2枚のアルミプレートに挟み込み、20psiの圧力を室温で1時間加えた後に、該粘着テープを剥離して、せん断応力を求めた。
本発明はさらに補強層を有する粘着テープ及び粘着フィルムを提供する。該態様は、上記した粘着テープ及び粘着フィルムの少なくとも1つが、補強層の片面に上記熱伝導性硬化物層を介して積層されてなる構造、または少なくとも2つの粘着テープまたは粘着フィルムが、補強層の両面に各々上記熱伝導性硬化物層を介して積層されてなる構造を有するものである。該態様においては、補強層を有する粘着テープ及び粘着フィルムから基材を剥離することで、熱伝導性硬化物層と補強層とからなる積層体を得ることができる。後述するように該積層体を熱伝導性部材として使用することで、熱伝導性部材の強度が増し、より信頼性の高い発熱装置を提供できる。
該補強層を有する粘着テープ及び粘着フィルムの製造方法は特に制限されるものでない。
(a)アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
(a−1)下記式(a)で表され、25℃での動粘度600mm2/sを有する、両末端ビニル基(Vi)含有オルガノポリシロキサン。ビニル基の個数は、該オルガノポリシロキサン100g当たり0.015個である。
(b)熱伝導性充填剤
(b−1)成分 平均粒径1μm、粒径45μm以上を有する粒子の含有量が0.1wt%、且つ、粒径75μm以上を有する粒子の含有量が0.0wt%の酸化アルミニウム粉末
(b−2)成分 平均粒径10μm、粒径45μm以上を有する粒子の含有量が0.3wt%、且つ、粒径75μm以上を有する粒子の含有量が0.0wt%の酸化アルミニウム粉末
(c)下記式で表されるオルガノハイドロジェンシロキサン:
(d)付加反応触媒:5% 塩化白金酸の2−エチルヘキサノール溶液
(e)反応制御剤:エチニルメチリデンカルビノール
(f)シリコーンレジン:実質的に、Me3SiO0.5単位(M単位)とSiO2単位(Q単位)のみからなるシリコーンレジン(M/Qモル比は1.15)のトルエン溶液(レジン分70%:粘度30mm2/s)
(g)下記式で表されるジメチルポリシロキサン
(g−1)下記式で表されるジメチルポリシロキサン
(g−2)下記式で表されるジメチルポリシロキサン
上記各成分を表1及び2に記載の質量部で配合し、均一に混合してシリコーン組成物を調製した。混合はプラネタリーミキサーを用いて行った。得られたシリコーン組成物にトルエンを適量添加し、フッ素系離型剤(信越化学工業株式会社製:X−70−201)で表面処理されたPETフィルム2枚上に塗工した。塗工にはコンマコーターを使用した。80℃でトルエンを揮発させた後、120℃で5分間硬化させて、厚さ30μmの熱伝導性硬化物層を有する粘着テープと、厚さ50μmの熱伝導性硬化物層を有する粘着テープとを得た。
(a)アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
(b)熱伝導性充填剤 4000〜13000質量部、
(c)オルガノハイドロジェンポリシロキサン (a)成分中のアルケニル基の個数に対する(c)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の個数の比が0.5〜3となる量、
(d)付加反応触媒 触媒量
(e)反応制御剤 必要量
(f)シリコーンレジン 280〜600質量部
(g)下記一般式(1)又は(2)で表される1〜3のアルコキシ基を有する化合物 80〜300質量部
さらに本発明は、該硬化性シリコーン組成物を硬化させて得られた硬化物をシート状基材の面上に備える粘着テープ(粘着フィルムを包含する)を提供する。
硬化性組成物の硬化物の熱伝導率は2.5W/mK以上5W/mK以下が好ましい。2.5W/mK未満だと熱伝導性として不十分であり、高いほどよいが、5W/mK超の熱伝導率を得ようと思うと多くの熱伝導性充填材を充填する必要があり、熱伝導性シリコーン組成物の調製が難しくなる。
熱伝導率は、100μm厚の硬化性組成物の硬化物をテープの片面に有する粘着テープを2枚のアルミプレートに挟み込み、20psiの圧力で室温で1時間圧着した後、レーザーフラッシュ法で熱抵抗を測定し、厚みと熱抵抗の関係から熱伝導率を求めた。
本発明の硬化性組成物の硬化物の粘着力は、0.1MPa以上であることが好ましい、さらに好ましくは0.15MPa以上である。0.1MPa未満では電子部品を十分に固定できない。粘着力は、100μm厚の硬化性組成物の硬化物をテープの片面に有する粘着テープを10×10mm角の2枚のアルミプレートに挟み込み、20psiの圧力を室温で1時間加えた後に、該粘着テープを剥離して、せん断応力を求めた。
Claims (7)
- 下記(a)〜(g)成分を含む硬化性シリコーン組成物
(a)アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン 100質量部、
(b)熱伝導性充填剤 4000〜13000質量部、
(c)オルガノハイドロジェンポリシロキサン (a)成分中のアルケニル基の個数に対する(c)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の個数の比が0.5〜3となる量、
(d)付加反応触媒 触媒量
(e)反応制御剤 必要量
(f)シリコーンレジン 280〜600質量部
(g)下記一般式(1)又は(2)で表される1〜3のアルコキシ基を有する化合物 80〜300質量部
- 熱伝導性充填剤がアルミナであり、平均粒径20μm未満を有し、粒径45μm以上を有する粒子の含有量が0.5wt%以下であり、且つ、粒径75μm以上を有する粒子の含有量が0.1wt%以下である、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- 請求項1又は2記載の硬化性シリコーン組成物を加熱硬化させて熱伝導性硬化物を得る方法において、該硬化物が2.5W/mK以上の熱伝導率を有する方法。
- 100um厚の硬化物とアルミプレートとの間の粘着力が0.1MPa以上であるような粘着力を有する熱伝導性硬化物を得ることを特徴とする請求項3記載の方法。
- シート状基材と、該基材の少なくとも1面に積層されている、請求項1〜2のいずれか1項記載の硬化性シリコーン組成物の硬化物の層とを有する、粘着テープ又はフィルム。
- 請求項5記載の粘着テープまたはフィルムが前記硬化物層を介して補強層の片面に積層され、または請求項5記載の粘着テープまたはフィルムの2つが各々補強層の両面に前記硬化物層を介して積層されている請求項3記載の粘着テープまたはフィルム。
- 補強層がポリイミドフィルムである、請求項6記載の粘着テープまたはフィルム。
Priority Applications (4)
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