JP2021075630A - 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 - Google Patents
熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021075630A JP2021075630A JP2019203193A JP2019203193A JP2021075630A JP 2021075630 A JP2021075630 A JP 2021075630A JP 2019203193 A JP2019203193 A JP 2019203193A JP 2019203193 A JP2019203193 A JP 2019203193A JP 2021075630 A JP2021075630 A JP 2021075630A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive silicone
- filler
- thermally conductive
- silicone material
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 title claims abstract description 122
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 98
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 53
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 9
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 102100021688 Rho guanine nucleotide exchange factor 5 Human genes 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 3
- 101001068136 Homo sapiens Hepatitis A virus cellular receptor 1 Proteins 0.000 description 2
- 101000831286 Homo sapiens Protein timeless homolog Proteins 0.000 description 2
- 101000752245 Homo sapiens Rho guanine nucleotide exchange factor 5 Proteins 0.000 description 2
- 101150074789 Timd2 gene Proteins 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004944 Liquid Silicone Rubber Substances 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229920006136 organohydrogenpolysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/001—Conductive additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
- H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
【課題】熱伝導性シリコーン材料の熱伝導性を高めることができる熱伝導性シリコーン組成物を提供する。【解決手段】熱伝導性シリコーン組成物は、シリコーン成分(A)と、14面体状のフィラー(B1)とを含有する。【選択図】図1
Description
本発明は、熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料に関する。
トランジスタ、コンピュータのCPU(中央演算処理装置)等の電気部品と放熱器(ヒートシンク)との間に熱伝導性材料を配置することで、電子・電気部品から発生する熱を放熱器に伝導させることが行われている。特許文献1には、シリコーンゴムにシランカップリング剤で表面処理を施した熱伝導性無機フィラーを分散させた熱伝導性シリコーンゴム組成物が開示されている。
電子・電気部品の高集積化などに伴い、電子・電気部品からの発熱量は益々増大する傾向にある。また、サイズの異なる複数の電子・電気部品を一つの基板に実装する場合には各電子・電気部品が発する熱を熱伝導性材料で効率良く伝導させることも求められる。
本発明の課題は、熱伝導性シリコーン材料の熱伝導性を高めることができる熱伝導性シリコーン組成物、及びこの熱伝導性シリコーン組成物から作製された熱伝導性シリコーン材料を提供することである。
本発明の一態様に係る熱伝導性シリコーン組成物は、シリコーン成分(A)と、14面体状のフィラー(B1)とを含有する。
本発明の一態様に係る熱伝導性シリコーン材料は、前記熱伝導性シリコーン組成物から製造され、前記シリコーン成分(A)から作製されたシリコーン樹脂マトリクスと、前記シリコーン樹脂マトリクス中に分散している前記14面体状のフィラー(B1)とを備える。
本発明の一態様によると、熱伝導性シリコーン材料の熱伝導性を高めることができる熱伝導性シリコーン組成物、及びこの熱伝導性シリコーン組成物から作製された熱伝導性シリコーン材料が得られる。
本実施形態に係る熱伝導性シリコーン組成物は、熱伝導性シリコーン材料を作製するために用いられる。熱伝導性シリコーン組成物は、シリコーン成分(A)と、14面体状のフィラー(B1)とを含有する。
シリコーン成分(A)は、例えば反応硬化型の液状のシリコーンゴム又はシリコーンゲルである。シリコーン成分(A)は二液型でも一液型でもよい。シリコーン成分(A)は、例えばオルガノポリシロキサンなどの反応性有機ケイ素化合物と硬化剤とを含有し、更に必要により触媒を含有する。硬化剤は、例えばオルガノハイドロジェンポリシロキサンと有機過酸化物とのうち少なくとも一方を含有する。触媒は例えば白金系触媒である。
14面体状のフィラー(B1)は、熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗を効果的に低減しうる。これは、熱伝導性シリコーン材料中で14面体状のフィラー(B1)の粒子同士が面接触しやすいために粒子間の熱の伝達効率が高くなりやすいからであると考えられる。14面体状のフィラー(B1)は、14面体状のアルミナフィラー(b1)を含有することが好ましい。この場合、14面体状のアルミナフィラー(b1)は熱伝導性が高いため、熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗が特に効果的に低減しうる。
熱伝導性シリコーン組成物は、8面体状のフィラー(B2)を更に含有することが好ましい。この場合、熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗が特に効果的に低減しうる。これは、14面体状のフィラー(B1)と8面体状のフィラー(B2)との組み合わせが、14面体状のフィラー(B1)及び8面体状のフィラー(B2)中の粒子同士の面接触を特に生じやすくさせるからであると、考えられる。14面体状のフィラー(B1)は、14面体状のアルミナフィラー(b1)を含有することが好ましい。この場合、14面体状のアルミナフィラー(b1)は熱伝導性が高いため、熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗が特に効果的に低減しうる。
14面体状のアルミナフィラー(b1)と8面体状のアルミナフィラー(b2)との各々は、例えば高純度の水酸化アルミニウムを塩化水素等を含有する雰囲気中で焼成することで製造される。
熱伝導性シリコーン組成物中の14面体状のフィラー(B1)と8面体状のフィラー(B2)との体積比は、100:0から50:50までであることが好ましい。この場合、熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗が特に効果的に低減しうる。この体積比は、95:5から60:40までであることがより好ましく、90:10から65:35までであれば更に好ましい。
なお、14面体状のフィラー(B1)と8面体状のフィラー(B2)との各々が含みうるフィラーは前記のみには制限されない。
14面体状のフィラー(B1)は、シランカップリング剤で処理されていてもよい。14面体状のフィラー(B1)がシランカップリング剤で処理されていると、熱伝導性シリコーン組成物中及び熱伝導性シリコーン材料中で14面体状のフィラー(B1)が良好に分散しやすく、そのため熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗が低減しやすい。8面体状のフィラー(B2)も、シランカップリング剤で処理されていてもよい。8面体状のフィラー(B2)がシランカップリング剤で処理されていると、熱伝導性シリコーン組成物中及び熱伝導性シリコーン材料中で8面体状のフィラー(B2)が良好に分散しやすく、そのため熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗が低減しやすい。
熱伝導性シリコーン組成物がシランカップリング剤を含有してもよい。この場合も、熱伝導性シリコーン組成物中及び熱伝導性シリコーン材料中で14面体状のフィラー(B1)が良好に分散しやすく、そのため熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗が低減しやすい。
14面体状のフィラー(B1)及び8面体状のフィラー(B2)の各々の形状は、走査型電子顕微鏡(SEM)で確認できる。
14面体状のフィラー(B1)の平均粒径は、1μm以上100μm以下であることが好ましい。この場合、熱伝導性シリコーン組成物が良好な成形性を有しやすく、かつ多面体状のフィラーが熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗をより効果的に低減しやすい。
8面体状のフィラー(B2)の平均粒径は、1μm以上100μm以下であることが好ましい。この場合、熱伝導性シリコーン組成物が良好な成形性を有しやすく、かつ多面体状のフィラーが熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗をより効果的に低減しやすい。
なお、平均粒径は、動的光散乱法による得られる粒度分布から算出されるメディアン径(D50)である。
14面体状のフィラー(B1)、又は14面体状のフィラー(B1)と8面体状のフィラー(B2)との組み合わせが、平均粒径の異なる二種以上の粒子群を含むことが好ましい。この場合、熱伝導性シリコーン組成物の粘度が上昇しにくい。このため熱伝導性シリコーン組成物の良好な流動性と熱伝導性シリコーン材料の低い熱抵抗とを両立させやすい。例えば14面体状のフィラー(B1)、又は14面体状のフィラー(B1)と8面体状のフィラー(B2)との組み合わせは、平均粒径50μm以上100μm以下の第一の粒子群と、平均粒径5μm以上20μm以下の第二の粒子群とを含有し、第一の粒子群と第二の粒子群との体積比が6:4から9:1であることが好ましい。14面体状のフィラー(B1)、又は14面体状のフィラー(B1)と8面体状のフィラー(B2)との組み合わせは、更に平均粒径0.1μm以上3μm以下の第三の粒子群を含有してもよい。この場合、第一の粒子群と第二の粒子群との体積比が6:3から7:2であることが好ましく、第一の粒子群と第三の粒子群との体積比が6:1から7:1であることが好ましく、第二の粒子群と第三の粒子群との体積比が3:1から2:1であることが好ましい。
熱伝導性シリコーン材料が8面体状のフィラー(B2)を含有する場合は、14面体状のフィラー(B1)と8面体状のフィラー(B2)とのうち一方が上記の第一の粒子群を含有し、他方が上記の第二の粒子群を含有してもよい。また、14面体状のフィラー(B1)と8面体状のフィラー(B2)とのうち、一方が第一の粒子群及び第二の粒子群を含有し、他方が第三の粒子群を含有してもよく、一方が第一の粒子群及び第三の粒子群を含有し、他方が第二の粒子群を含有してもよく、一方が第二の粒子群及び第三の粒子群を含有し、他方が第一の粒子群を含有してもよい。14面体状のフィラー(B1)に第一の粒子群と第二粒子群とが含まれ、8面体状のフィラー(B2)に第三の粒子群が含まれることが、特に好ましい。
熱伝導性シリコーン材料が8面体状のフィラー(B2)を含有しない場合、14面体状のフィラー(B1)の割合は熱伝導性シリコーン組成物全体に対して60体積%以上90体積%以下であることが好ましい。割合が60体積%以上であれば、熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗が特に低減しやすい。割合が90体積%以下であれば、熱伝導性シリコーン組成物が良好な流動性を有しやすく、かつ熱伝導性シリコーン材料が良好な柔軟性を有しやすい。この割合は65体積%以上85体積%以下であればより好ましく、70体積%以上80体積%以下であれば更に好ましい。
熱伝導性シリコーン材料が8面体状のフィラー(B2)を含有する場合は、14面体状のフィラー(B1)と8面体状のフィラー(B2)との合計の割合は熱伝導性シリコーン組成物全体に対して60体積%以上90体積%以下であることが好ましい。割合が60体積%以上であれば、熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗が特に低減しやすい。割合が90体積%以下であれば、熱伝導性シリコーン組成物が良好な流動性を有しやすく、かつ熱伝導性シリコーン材料が良好な柔軟性を有しやすい。この割合は65体積%以上85体積%以下であればより好ましく、70体積%以上80体積%以下であれば更に好ましい。
熱伝導性シリコーン組成物は25℃で液状であることが好ましい。熱伝導性シリコーン組成物の25℃での粘度は、3000Pa・s以下であることが好ましい。この場合、熱伝導性シリコーン組成物は良好な成形性を有することができ、例えばディスペンサーを用いて膜状に成形しやすくなる。また熱伝導性シリコーン組成物を脱泡しやすく、そのため熱伝導性シリコーン材料にボイドを生じにくくできる。なお、粘度は、E型回転粘度計を用いて0.3rpmの条件で測定される値である。
熱伝導性シリコーン組成物は、14面体状のフィラー(B1)及び8面体状のフィラー(B2)以外のフィラーを更に含有してもよい。例えば熱伝導性シリコーン組成物は、14面体状のフィラー(B1)及び8面体状のフィラー(B2)以外の適宜の金属酸化物粒子、金属窒化物粒子、金属炭化物粒子、金属ほう化物粒子、及び金属単体粒子からなる群から選択される少なくとも一種を含有してもよい。
熱伝導性シリコーン組成物は、例えば上記の成分を混練することで調製される。シリコーン成分(A)が二液型である場合には、シリコーン成分(A)における反応性有機ケイ素化合物を含む第一剤と、硬化剤を含む第二剤とからなる熱伝導性シリコーン組成物を調製し、使用時に第一剤と第二剤とを混合してもよい。この場合、14面体状のフィラー(B1)及び8面体状のフィラー(B2)は第一剤と第二剤とのうち少なくとも一方に含有されていればよい。
熱伝導性シリコーン組成物から熱伝導性シリコーン材料を作製する場合、例えば熱伝導性シリコーン組成物をプレス成形、押出し成形、カレンダー成形等の適宜の方法で膜状に成形する。熱伝導性シリコーン組成物をディスペンサーで膜状に成形することも好ましい。続いて膜状の熱伝導性シリコーン組成物をその組成に応じた条件で加熱することで硬化させることで、膜状の熱伝導性シリコーン材料が得られる。
なお、熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料の形状は膜状に限られず、適宜の形状であってよい。また、シリコーン成分(A)が常温硬化型である場合には加熱することなく熱伝導性シリコーン組成物を硬化させて熱伝導性シリコーン材料を得ることもできる。熱伝導性シリコーン材料は、シリコーン成分(A)から作製されたシリコーン樹脂マトリクスと、このシリコーン樹脂マトリクス中に分散されている多面体状のフィラーとを備える。
熱伝導性シリコーン材料は、14面体状のフィラー(B1)を含有し、或いは更に8面体状のフィラー(B2)を含有することで、低い熱抵抗を有しやすい。これは、上述のとおり、熱伝導性シリコーン材料中でフィラーの粒子同士が接触することで熱を伝達しうる経路が形成され、このとき粒子同士が面接触しやすいことで粒子間の熱の伝達効率が高くなりやすいからであると考えられる。
熱伝導性シリコーン材料にプレス圧がかけられている場合には、熱伝導性シリコーン材料のプレス圧の方向の熱抵抗が特に低くなりやすい。これは、プレス圧の方向にフィラーの粒子が接触しやすくなるためと考えられる。本実施形態では上述のように粒子同士が面接触しやすいため、プレス圧がかけられることによる熱抵抗の低減が特に生じやすく、プレス圧が小さくても熱抵抗が低減しうる。
この熱伝導性シリコーン材料は、上記のように熱抵抗が低められることで、プレス圧1MPaの条件で直圧プレスされている状態での、プレス圧の方向の熱伝導性シリコーン材料の熱抵抗は、0.8K/W以下であることが好ましい。この場合、熱伝導性シリコーン材料は優れた熱伝導性を発現でき、プレス圧が低くても熱を効率良く伝達しやすい。この熱抵抗は0.7K/W以下であればより好ましく、0.6K/W以下であれば更に好ましい。
熱伝導性シリコーン材料のアスカーC硬度は、40以下であることが好ましい。アスカーC硬度は、例えば高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計C型を用いて測定される。アスカーC硬度が40以下であると、熱伝導性シリコーン材料は良好な柔軟性を有することができ、例えば反り、うねりなど種々の形状を有する面に密着させやすい。アスカーC硬度は20以下であれば更に好ましい。また、アスカーC硬度は例えば1以上である。この低いアスカーC硬度は、シリコーン成分(A)の選択、14面体状のフィラー(B1)及び8面体状のフィラー(B2)の各々の粒径の選択、14面体状のフィラー(B1)及び8面体状のフィラー(B2)の各々の割合の選択などによって実現可能である。
熱伝導性シリコーン材料を備える電子デバイスの例について説明する。図1に示す電子デバイス1は、基板2、チップ部品3、ヒートスプレッダ4、ヒートシンク5及び二種の熱伝導性材料6(以下、TIM1 61及びTIM2 62という)を備える。基板2にチップ部品3が搭載されている。基板2は例えばプリント配線板である。チップ部品3は例えばトランジスタ、CPU、MPU、ドライバIC、メモリなどであるが、これらに制限されない。基板2には複数のチップ部品3が搭載されていてもよい。この場合、チップ部品3の厚みが互いに異なっていてもよい。ヒートスプレッダ4は、チップ部品3を覆うように基板2に搭載されている。チップ部品3とヒートスプレッダ4との間には隙間があり、この隙間にTIM1 61が配置されている。ヒートスプレッダ4の上にはヒートシンク5が配置されており、ヒートスプレッダ4とヒートシンク5との間にTIM2 62が配置されている。
本実施形態における熱伝導性シリコーン材料は、上記のTIM1 61とTIM2 62とのうちいずれにも適用できる。特にTIM1 61が本実施形態に係る熱伝導性シリコーン材料であることが好ましい。この場合、熱伝導性シリコーン材料にはヒートスプレッダ4によってプレス圧がかけられうる。このため、上述のように熱伝導性シリコーン材料中の多面体状のフィラーの粒子間の接触が生じやすく、これにより熱伝導性シリコーン材料の特に低い熱抵抗が実現されやすい。
また、電子デバイス1が複数のチップ部品3を備え、かつチップ部品3の厚みが互いに異なる場合には、厚みのより大きいチップ部品3(31)とヒートスプレッダ4との間の隙間の寸法よりも、厚みのより小さいチップ部品3(32)とヒートスプレッダ4との間の隙間の寸法の方が大きくなる。このため、厚みのより小さいチップ部品32とヒートスプレッダ4との間でTIM1 61にかけられるプレス圧は、厚みのより大きいチップ部品31とヒートスプレッダ4との間でTIM1 61にかけられるプレス圧よりも小さくなりがちである。このため、TIM1 61にかけられるプレス圧は部分的に異なりやすい。しかし、本実施形態では、上記のとおり、熱伝導性シリコー材料が多面体状のフィラーを含有するために、プレス圧がかけられることによる熱抵抗の低減が特に生じやすい。そのため熱伝導性シリコー材料にかけられるプレス圧が部分的に異なっていても、熱伝導性シリコー材料は全体的に低い熱抵抗を有しやすい。このため、TIM1 61が熱伝導性シリコーン材料であると、熱伝導性シリコーン材料は、チップ部品3で生じた熱をヒートスプレッダ4に効率良く伝達することができ、これにより放熱性のよい電子デバイス1が実現されやすい。
以下、本実施形態のより具体的な実施例について説明する。なお、本実施形態は下記の実施例のみには制限されない。
1.組成物の調製
シリコーン成分とフィラーとを混合することで組成物を調製した。シリコーン成分の種類及びフィラーの組成は表1に示すとおりであり、シリコーン成分及びフィラーの詳細は下記のとおりである。
−TES8553:東レ・ダウコーニング製のシリコーン樹脂。品番TES8553。
−フィラー1:平均粒径42μmの、14面体状のアルミナフィラー。
−フィラー2:平均粒径5μmの、14面体状のアルミナフィラー。
−フィラー3:平均粒径40μmの、球状のアルミナフィラー。
−フィラー4:平均粒径5μmの、球状のアルミナフィラー。
−フィラー5:平均粒径0.8μmの、8面体状のアルミナフィラー。
シリコーン成分とフィラーとを混合することで組成物を調製した。シリコーン成分の種類及びフィラーの組成は表1に示すとおりであり、シリコーン成分及びフィラーの詳細は下記のとおりである。
−TES8553:東レ・ダウコーニング製のシリコーン樹脂。品番TES8553。
−フィラー1:平均粒径42μmの、14面体状のアルミナフィラー。
−フィラー2:平均粒径5μmの、14面体状のアルミナフィラー。
−フィラー3:平均粒径40μmの、球状のアルミナフィラー。
−フィラー4:平均粒径5μmの、球状のアルミナフィラー。
−フィラー5:平均粒径0.8μmの、8面体状のアルミナフィラー。
2.評価
(1)粘度
組成物の粘度を、測定装置として東機産業株式会社製のE型粘度計(型番RC−215)を用い、0.3rpmの条件で測定した。
(1)粘度
組成物の粘度を、測定装置として東機産業株式会社製のE型粘度計(型番RC−215)を用い、0.3rpmの条件で測定した。
(2)アスカーC硬度
組成物のアスカーC硬度を、測定装置として高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計C型を用いて測定した。また、比較例4として、厚み100μmのインジウム製フィルムを用意し、このインジウム製フィルムのアスカーC硬度も測定した。
組成物のアスカーC硬度を、測定装置として高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計C型を用いて測定した。また、比較例4として、厚み100μmのインジウム製フィルムを用意し、このインジウム製フィルムのアスカーC硬度も測定した。
(3)熱抵抗
組成物を、加熱温度120℃、プレス圧1MPaの条件で30分間熱プレスすることで、厚み100μmのシート状のサンプルを作製した。このサンプルを二つの銅製のプレートで挟み、このプレートでサンプルをプレス圧1MPaの条件で直圧プレスした。この状態で、室温下における、プレス圧の方向のサンプルの熱抵抗を、メンターグラフィック社製のDynTIM Testerを用いて測定した。また、比較例4であるインジウム製フィルムの熱抵抗も測定した。
組成物を、加熱温度120℃、プレス圧1MPaの条件で30分間熱プレスすることで、厚み100μmのシート状のサンプルを作製した。このサンプルを二つの銅製のプレートで挟み、このプレートでサンプルをプレス圧1MPaの条件で直圧プレスした。この状態で、室温下における、プレス圧の方向のサンプルの熱抵抗を、メンターグラフィック社製のDynTIM Testerを用いて測定した。また、比較例4であるインジウム製フィルムの熱抵抗も測定した。
上記の結果に示されるように、実施例1と比較例1とを比較し、実施例2と比較例2とを比較し、実施例3と比較例3とを比較すると、球状のアルミナフィラーに代えて14面体状のアルミナフィラーを使用することで、熱抵抗が低減した。
Claims (8)
- シリコーン成分(A)と、14面体状のフィラー(B1)とを含有する、
熱伝導性シリコーン組成物。 - 前記14面体状のフィラー(B1)は、14面体状のアルミナフィラー(b1)を含有する、
請求項1に記載の熱伝導性シリコーン組成物。 - 8面体状のフィラー(B2)を更に含有する、
請求項1又は2に記載の熱伝導性シリコーン組成物。 - 前記8面体状のフィラー(B2)は、8面体状のアルミナフィラー(b2)を含有する、
請求項3に記載の熱伝導性シリコーン組成物。 - 25℃での粘度が3000Pa・s以下である、
請求項1から4のいずれか一項に記載の熱伝導性シリコーン組成物。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の熱伝導性シリコーン組成物から製造され、
前記シリコーン成分(A)から作製されたシリコーン樹脂マトリクスと、前記シリコーン樹脂マトリクス中に分散している前記14面体状のフィラー(B1)とを備える、
熱伝導性シリコーン材料。 - プレス圧1MPaの条件で直圧プレスされている状態での、プレス圧の方向の熱抵抗が0.8K/W以下である、
請求項6に記載の熱伝導性シリコーン材料。 - アスカーC硬度が40以下である、
請求項6又は7に記載の熱伝導性シリコーン材料。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019203193A JP2021075630A (ja) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 |
PCT/JP2020/040941 WO2021090780A1 (ja) | 2019-11-08 | 2020-10-30 | 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 |
US17/772,018 US20220363836A1 (en) | 2019-11-08 | 2020-10-30 | Thermally conductive silicone composition and thermally conductive silicone material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019203193A JP2021075630A (ja) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021075630A true JP2021075630A (ja) | 2021-05-20 |
Family
ID=75848488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019203193A Pending JP2021075630A (ja) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220363836A1 (ja) |
JP (1) | JP2021075630A (ja) |
WO (1) | WO2021090780A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023112709A1 (ja) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | オムロン株式会社 | 実装基板、及び実装基板を搭載した電気機器 |
JP7347704B1 (ja) * | 2023-04-04 | 2023-09-20 | Dic株式会社 | 熱硬化性樹脂組成物、シート、及び金属ベース基板 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014069567A1 (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | 宇部マテリアルズ株式会社 | 酸化マグネシウム粉末 |
JP2018050018A (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | Koa株式会社 | 封入材 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06252572A (ja) * | 1993-02-23 | 1994-09-09 | Toshiba Corp | 放熱体 |
WO2018131486A1 (ja) * | 2017-01-13 | 2018-07-19 | デンカ株式会社 | 熱伝導性樹脂組成物、放熱シート、放熱部材及びその製造方法 |
-
2019
- 2019-11-08 JP JP2019203193A patent/JP2021075630A/ja active Pending
-
2020
- 2020-10-30 US US17/772,018 patent/US20220363836A1/en active Pending
- 2020-10-30 WO PCT/JP2020/040941 patent/WO2021090780A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014069567A1 (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-08 | 宇部マテリアルズ株式会社 | 酸化マグネシウム粉末 |
JP2018050018A (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | Koa株式会社 | 封入材 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023112709A1 (ja) * | 2021-12-14 | 2023-06-22 | オムロン株式会社 | 実装基板、及び実装基板を搭載した電気機器 |
JP7347704B1 (ja) * | 2023-04-04 | 2023-09-20 | Dic株式会社 | 熱硬化性樹脂組成物、シート、及び金属ベース基板 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220363836A1 (en) | 2022-11-17 |
WO2021090780A1 (ja) | 2021-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5089908B2 (ja) | 高熱伝導性樹脂コンパウンド・高熱伝導性樹脂成形体・放熱シート用配合粒子、高熱伝導性樹脂コンパウンド・高熱伝導性樹脂成形体・放熱シート、および、その製造方法 | |
JP3290127B2 (ja) | 熱伝導性シリコーンゴム組成物及びこの熱伝導性シリコーンゴム組成物によりなる放熱シート | |
WO2021090780A1 (ja) | 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 | |
TWI822954B (zh) | 導熱性矽氧組成物及其製造方法、以及導熱性矽氧硬化物 | |
JP2003253136A (ja) | 熱伝導性シート | |
CN111492474B (zh) | 绝缘散热片 | |
JP2002003831A (ja) | 放熱用部材 | |
WO2021044867A1 (ja) | 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 | |
TW202028360A (zh) | 熱傳導性矽氧組成物的硬化物 | |
JP3891969B2 (ja) | 熱伝導性グリース | |
JPH1126661A (ja) | 放熱スペーサー | |
WO2019031458A1 (ja) | 低誘電率熱伝導性放熱部材 | |
TW202215620A (zh) | 導熱性片材及導熱性片材之製造方法 | |
JP4481019B2 (ja) | 混合粉末及びその用途 | |
WO2022191238A1 (ja) | 熱伝導性樹脂組成物及び熱伝導性樹脂材料 | |
WO2021171970A1 (ja) | 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 | |
WO2023024571A1 (zh) | 复合导热材料和电子设备 | |
TW202223063A (zh) | 導熱性片材及導熱性片材之製造方法 | |
WO2020203412A1 (ja) | 熱伝導性組成物及び熱伝導性部材 | |
JP6105388B2 (ja) | 熱伝導性シート | |
JP2021195478A (ja) | 熱伝導性シリコーン組成物、その硬化物、及び放熱シート | |
US20240026203A1 (en) | Thermal interface composition and thermal interface material | |
JP2022087605A (ja) | 熱伝導性樹脂組成物、放熱構造体及び熱伝導性樹脂組成物の製造方法 | |
WO2022186046A1 (ja) | 軟質熱伝導部材 | |
CN113801478B (zh) | 一种导热系数较高、粘度低的导热膏及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220708 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230322 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230919 |