JP2021113245A - 熱伝導性シリコーン組成物 - Google Patents

熱伝導性シリコーン組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP2021113245A
JP2021113245A JP2020005152A JP2020005152A JP2021113245A JP 2021113245 A JP2021113245 A JP 2021113245A JP 2020005152 A JP2020005152 A JP 2020005152A JP 2020005152 A JP2020005152 A JP 2020005152A JP 2021113245 A JP2021113245 A JP 2021113245A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
conductive silicone
silicone composition
thermally conductive
component
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.)
Granted
Application number
JP2020005152A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7219728B2 (ja
Inventor
也実 丸山
Narimi MARUYAMA
也実 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP2020005152A priority Critical patent/JP7219728B2/ja
Publication of JP2021113245A publication Critical patent/JP2021113245A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7219728B2 publication Critical patent/JP7219728B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

【課題】伸びが高く、反りに追従可能であり、さらに硬化後および高温加熱後にボイドが発生しない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、(A)1分子中に分子鎖の末端に、ケイ素原子に直結したアルケニル基を少なくとも6個有する、25℃での動粘度が100〜100,000mm2/sのオルガノポリシロキサン、(B)金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素の同素体からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性充填材:組成物全体に対し10〜95質量%となる量、(C)1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:{(C)成分のSi−H基の個数}/(組成物中のアルケニル基の個数)が0.5〜1.5となる量、(D)白金族金属触媒:有効量、含む。【選択図】なし

Description

本発明は、熱伝導性シリコーン組成物に関する。
LSIやICチップ等の電子部品は使用中の発熱及びそれに伴う性能の低下が広く知られており、これを解決するための手段として様々な放熱技術が用いられている。例えば、発熱部の付近にヒートシンクなどの冷却用途の部材を配置し、両者を密接させることで冷却部材へと効率的な伝熱を促して冷却部材を冷却することにより発熱部の放熱を効率的に行うことが知られている。その際、発熱部材と冷却部材との間に隙間があると、熱伝導性の低い空気が介在することにより伝熱が効率的でなくなり、発熱部材の温度が十分に下がらなくなってしまう。
このような現象を防止するために発熱部材と冷却部材の間の空気の介在を防ぐ目的として、熱伝導率が良く、部材の表面に追従性のある放熱材料として放熱シートや放熱グリースが用いられる(特許文献1〜3)。その中でも放熱グリースは実装時の厚みを薄くして使用することができるために熱抵抗の観点から高い性能を発揮する。放熱グリースの中には部材間に挟まれたのちに、加熱硬化して使用するタイプもある。
放熱グリースは熱伝導性を向上させるために多量のフィラーを配合しているが、その結果として加熱硬化後の伸びが低下してしまう。伸びが低下することにより材料に柔軟性がなくなってしまい、稼働時の反りに追従できなくなってしまう点が懸念される。追従できなくなると、部材と放熱グリースの間に空隙が発生し、放熱性能が悪化する。その問題を解決するため、分子鎖末端にアルケニル基を含有する成分と、分子鎖側鎖及び/又は末端にアルケニル基を含有する成分を配合することで、硬化後の伸びが高く稼働時の反りに追従可能な熱伝導性シリコーン組成物が提案されている。しかし、伸びが高い組成物は非常に柔らかく、材料強度が不足していることから高温加熱することで発生する揮発成分の拡大に耐えられず、ボイドが発生する問題があった。
特許第2938428号公報 特許第2938429号公報 特許第3952184号公報
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、伸びが高く、反りに追従可能であり、さらに硬化後および高温加熱後にボイドが発生しない熱伝導性シリコーン組成物を提供することを目的とする。
上記課題を達成するために、本発明では、下記、(A)、(B)、(C)及び(D)成分を含有する熱伝導性シリコーン組成物を提供する。
(A)1分子中に分子鎖の末端に、ケイ素原子に直結したアルケニル基を少なくとも6個有する、25℃での動粘度が100〜100,000mm/sのオルガノポリシロキサン、
(B)金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素の同素体からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性充填材:組成物全体に対し10〜95質量%となる量、
(C)1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:{(C)成分のSi−H基の個数}/(組成物中のアルケニル基の個数)が0.5〜1.5となる量、
(D)白金族金属触媒:有効量
このような熱伝導性シリコーン組成物であれば、伸びが高く、反りに追従可能であり、さらに硬化後および高温加熱後にボイドが発生しないものとなる。
さらに、本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、(E)下記一般式(1)で表される加水分解性オルガノポリシロキサン:組成物全体に対し0.1〜20質量%、
Figure 2021113245
(式中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜10の1価炭化水素基を表し、それぞれのRは同一であっても異なっていてもよい。またmは5〜100の整数を示す。)
を含むものであってもよい。
このような(E)成分を含むことにより、本発明の熱伝導性シリコーン組成物の粘度を低下させて調節することができ、さらに(B)成分の高充填化を補助することができる。
さらに、本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、(F)前記(A)成分を除く、1分子中に分子鎖の末端に、ケイ素原子に直結したアルケニル基を少なくとも1個有する、25℃での動粘度が100〜100,000mm/sのオルガノポリシロキサン:組成物中のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンの合計に対して90質量%までの量
を含むものであってもよい。
さらに、本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、(G)前記(A)成分及び(F)成分を除く、1分子中に分子鎖の側鎖及び/または末端に少なくとも3個のアルケニル基を有する、25℃の動粘度が100〜100,000mm/sのオルガノポリシロキサン:組成物中のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンの合計に対して50質量%までの量
を含むものであってもよい。
このような(F)、(G)成分を含むことにより、本発明の熱伝導性シリコーン組成物の硬化物の硬度を調整することができる。
また、前記(B)成分がアルミニウム粉末及び/または酸化亜鉛粉末であることが好ましい。
熱伝導率、調達性の観点から、このような(B)成分であることが好ましい。
さらに、本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、(H)アセチレン化合物、窒素化合物、有機りん化合物、オキシム化合物、有機クロロ化合物より選択される反応制御剤:組成物中のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンの合計に対して0.1質量%〜5質量%となる量
を含むものであってもよい。
このように、(H)成分を含むことにより、(D)成分の触媒活性を抑制する目的で、すなわち、室温でのヒドロシリル化反応の進行を抑えて、本発明の熱伝導性シリコーン組成物のシェルフライフ、ポットライフを延長させることができる。
また、前記熱伝導性シリコーン組成物を150℃にて60分間加熱硬化して2mm厚シートを作製した後、JIS K6251に記載の2号ダンベルの形状を作製して測定した伸びが80%以上であることが好ましい。
このような本発明の熱伝導性シリコーン組成物であれば、高温保存時に剥離が発生しにくく、熱抵抗が悪化するおそれを小さくすることができる。
前記熱伝導性シリコーン組成物をガラスに挟み、室温にて15分間加圧し、150℃にて60分間加熱した後、室温まで冷却後に、260℃にて5分間加熱を5回繰り返した後にボイドを有さないものであることが好ましい。
このような熱伝導性シリコーン組成物であれば、上記のような条件下でも放熱性能を維持できる。
以上のように、本発明の熱伝導性シリコーン組成物であれば、伸びが高く、反りに追従可能であり、さらに硬化後にもボイドが発生せず、さらに高温加熱後にもボイドが発生しない熱伝導性シリコーン組成物となる。
上述のように、伸びが高く、反りに追従可能であり、さらに硬化後および高温加熱後にボイドが発生しない熱伝導性シリコーン組成物の開発が求められていた。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、伸びが高く、反りに追従可能であり、さらに硬化後及び高温加熱後にボイドが発生しない熱伝導性シリコーン組成物を開発した。
より具体的には、分子鎖末端にアルケニル基を6個含有する成分を配合することにより、材料の柔らかさを維持しながら硬化後および高温加熱後にボイドが発生しないことを見出し、本発明を完成させた。
本発明は即ち、下記、(A)、(B)、(C)及び(D)成分を含有する熱伝導性シリコーン組成物である。
(A)1分子中に分子鎖の末端に、ケイ素原子に直結したアルケニル基を少なくとも6個有する、25℃での動粘度が100〜100,000mm/sのオルガノポリシロキサン、
(B)金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素の同素体からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性充填材:組成物全体に対し10〜95質量%となる量、
(C)1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:{(C)成分のSi−H基の個数}/(組成物中のアルケニル基の個数)が0.5〜1.5となる量、
(D)白金族金属触媒:有効量
以下、本発明の熱伝導性シリコーン組成物をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[(A)成分]
(A)成分のオルガノポリシロキサンは、1分子中に分子鎖の末端に、ケイ素原子に直結したアルケニル基を少なくとも6個有するもので、直鎖状でも分岐状でもよく、またこれら2種以上の異なる粘度の混合物でもよい。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、1−ヘキセニル基等が例示されるが、合成の容易さ、コストの面からビニル基が好ましい。ケイ素原子に結合する残余の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基、2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基等のアラルキル基が例示され、さらにクロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等の置換炭化水素基も例として挙げられる。これらのうち、合成の容易さ、コストの面からメチル基が好ましい。ケイ素原子に直結するアルケニル基は、オルガノポリシロキサンの分子鎖主鎖の末端に存在することが好ましい。(A)成分であるオルガノポリシロキサンの25℃での動粘度は100〜100,000mm/sの範囲、好ましくは500〜100,000mm/sがよい。この動粘度が上記範囲外であると、得られる組成物の流動性、作業性や硬化物の強度が劣るものとなる恐れがある。
[(B)成分]
(B)成分は、金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素の同素体からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性充填材である。(B)成分の熱伝導率を有する熱伝導性充填材としては、熱伝導率が10W/mK以上のものが使用されることが好ましい。熱伝導性充填材のもつ熱伝導率が10W/mK以上であれば、熱伝導性シリコーン組成物の熱伝導率そのものが大きくなるためである。かかる熱伝導性充填材としては、アルミニウム粉末、銅粉末、鉄粉末、ニッケル粉末、金粉末、金属ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、アルミナ粉末、ダイヤモンド粉末、カーボン粉末、インジウム粉末、ガリウム粉末、酸化亜鉛粉末などが挙げられる。10W/mK以上の充填材であれば如何なる充填材でもよく、1種類あるいは2種類以上を組み合わせたものでもよい。
(B)成分は熱伝導率、調達性の観点からアルミニウム粉末、アルミナ粉末、酸化亜鉛粉末が好ましく、アルミニウム粉末及び/または酸化亜鉛粉末がより好ましい。
(B)成分の平均粒径は0.1〜100μmの範囲がよい。該平均粒子径が0.1μm以上であれば、得られる熱伝導性シリコーン組成物がグリース状になり伸展性の良好なものになり、100μm以下であれば、放熱グリースの熱抵抗が大きくなって熱性能が低下するおそれが小さいためである。なお、本発明において、平均粒径は日機装(株)製マイクロトラックMT3300EXにより測定でき、体積基準の体積平均径である。(B)成分の形状は、不定形でも球形でも如何なる形状でもよい。
(B)成分の充填量は、組成物全体に対し10〜95質量%の範囲であり、好ましくは15〜95質量%、より好ましくは15〜93質量%の範囲がよい。充填量が下限未満であると組成物の熱伝導率が低くなってしまい、上限を超えると組成物の粘度が上昇し、伸展性の乏しいものとなる。
[(C)成分]
(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、架橋により組成を網状化するために、1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)を有することが必要であり、直鎖状でも分岐状でもよく、またこれら2種以上の異なる粘度の混合物でもよい。ケイ素原子に結合する残余の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基、2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基等のアラルキル基が例示され、さらにクロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等の置換炭化水素基も例として挙げられる。これらのうち、合成の容易さ、コストの面からメチル基が好ましい。
(C)成分の配合量は、{(C)成分のSi−H基の個数}/(組成物中のアルケニル基の個数)が0.5〜1.5となる量であり、0.7〜1.3の範囲がより好ましい。(C)成分の配合量が上記下限未満であると組成を十分に網状化できないためグリースが十分に硬化しないし、上記上限を超えると架橋密度が高くなりすぎてしまい伸びが低下するおそれがある。
[(D)成分]
(D)成分は、白金族金属触媒であり、(A)成分を含む組成物中のアルケニル基と(C)成分のSi−H基との間の付加反応の促進成分である。白金族金属触媒は、付加反応に用いられる従来公知のものを使用することができる。例えば白金系、パラジウム系、ロジウム系の触媒が挙げられるが、中でも比較的入手しやすい白金または白金化合物が好ましい。例えば、白金の単体、白金黒、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−アルコール錯体、白金配位化合物等が挙げられる。白金系触媒は1種類単独でも2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
(D)成分の配合量は触媒としての有効量、即ち、付加反応を促進して本発明の組成物を硬化させるために必要な有効量である。好ましくは(A)成分を含むアルケニル基を含有する成分(オルガノポリシロキサン)の合計質量に対し、白金族金属原子に換算した質量基準で0.1〜500ppm、より好ましくは1〜200ppmである。触媒の量が上記下限以上であれば触媒としての効果が十分に得られ、また上記上限以下であれば触媒効果を経済的に得ることができるため好ましい。
[(E)成分]
本発明の熱伝導性シリコーン組成物には、組成物の粘度を低下させるため、さらに(E)成分として下記一般式(1)で表される加水分解性オルガノポリシロキサンを配合することができる。(E)成分は熱伝導性充填材表面を処理するために用いるもので、充填材の高充填化を補助する。
Figure 2021113245
(式中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜10の1価炭化水素基を表し、それぞれのRは同一であっても異なっていてもよい。またmは5〜100の整数を示す。)
上記式中、Rは、互いに独立に、脂肪族不飽和基を含有しない非置換又は置換の、好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜3の1価炭化水素基である。例えば、直鎖状アルキル基、分岐鎖状アルキル基、環状アルキル基、アリール基、アラルキル基、及びハロゲン化アルキル基が挙げられる。直鎖状アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、及びデシル基等が挙げられる。分岐鎖状アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、及び2−エチルへキシル基等が挙げられる。環状アルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基、及びトリル基等が挙げられる。アラルキル基としては、例えば、2−フェニルエチル基、2−メチル−2−フェニルエチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、例えば、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2−(ノナフルオロブチル)エチル基、及び2−(ヘプタデカフルオロオクチル)エチル基等が挙げられる。中でも、Rとして、メチル基及びフェニル基が好ましい。mは5〜100の整数、好ましくは10〜60の整数である。mの値が5以上であれば、シリコーン組成物由来のオイルブリードがひどくなり信頼性が悪くなるおそれは小さい。また、mの値が100以下であれば、充填材の濡れ性が十分でなくなるおそれは小さい。
(E)成分の量は、組成物全体に対し0.1〜20質量%が好ましく、1〜15質量%がより好ましい。(E)成分の量が上記下限以上であれば十分な濡れ性を発揮できない恐れは小さく、上記上限以下であれば組成物からのブリードがひどくなるおそれが小さい。
[(F)成分]
本発明の熱伝導性シリコーン組成物には、得られる組成物の硬化物硬度を調整するため、さらに(F)成分として(A)成分を除く、1分子中に分子鎖の末端に、ケイ素原子に直結したアルケニル基を少なくとも1個含有するオルガノポリシロキサンを配合することができる。このオルガノポリシロキサンは直鎖状でも分岐状でも良く、またこれら2種以上の異なる粘度の混合物でもよい。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、1−ヘキセニル基等が例示されるが、合成の容易さ、コストの面からビニル基が好ましい。ケイ素原子に結合する残余の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基、2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基等のアラルキル基が例示され、さらにクロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等の置換炭化水素基も例として挙げられる。これらのうち、合成の容易さ、コストの面からメチル基が好ましい。ケイ素原子に直結するアルケニル基は、オルガノポリシロキサンの分子鎖主鎖の末端に存在することが好ましい。(F)成分のアルケニル基の個数は2個以上が好ましく、さらには2個が好ましい。また、25℃での動粘度は100〜100,000mm/sの範囲、好ましくは500〜100,000mm/sがよい。
(F)成分の配合量は、組成物中のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンの合計に対して、多くとも90質量%までの量が良く、好ましくは85質量%まで、より好ましくは80質量%までがよい。(F)成分が上記範囲内であれば、架橋密度が低すぎてしまい十分に硬化しないおそれは小さい。
[(G)成分]
本発明の熱伝導性シリコーン組成物には、組成物の硬化物硬度を調整するため、さらに(G)成分として(A)成分及び(F)成分を除く、1分子中に分子鎖の側鎖及び/または末端に少なくとも3個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンを配合することができる。このオルガノポリシロキサンは直鎖状でも分岐状でもよく、またこれら2種以上の異なる粘度の混合物でもよい。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、1−ヘキセニル基等が例示されるが、合成の容易さ、コストの面からビニル基が好ましい。ケイ素原子に結合する残余の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基、2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基等のアラルキル基が例示され、さらにクロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等の置換炭化水素基も例として挙げられる。これらのうち、合成の容易さ、コストの面からメチル基が好ましい。ケイ素原子に結合するアルケニル基は、分子鎖の側鎖でも末端でも良いが、少なくとも側鎖にあることが好ましい。さらには側鎖と末端の両方にあることが好ましい。また、25℃での動粘度は100〜100,000mm/sの範囲、好ましくは500〜100,000mm/sがよい。
(G)成分の配合量は、組成物中のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンの合計に対して、多くとも50質量%までの量がよく、好ましくは45質量%まで、より好ましくは40質量%までがよい。(G)成分が上記範囲内であれば、架橋密度が高くなりすぎてしまい伸びが低下するおそれは小さい。
[(H)成分]
本発明の熱伝導性シリコーン組成物には、(D)成分の触媒活性を抑制する目的で、すなわち、室温でのヒドロシリル化反応の進行を抑え、シェルフライフ、ポットライフを延長させるための反応制御剤として、さらに(H)成分を含有することができる。反応制御剤として従来公知のものを使用することができ、アセチレン化合物、各種窒素化合物、有機りん化合物、オキシム化合物、有機クロロ化合物等が利用できる。
(H)成分の配合量は、組成物中のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンの合計(成分(A)、(F)および(G)成分の合計)に対して0.1質量%以上であれば十分なシェルフライフやポットライフが得られ、5質量%以下であれば硬化速度が低下しないため、0.1〜5質量%の範囲が好ましい。これらの(H)成分は熱伝導性シリコーン組成物への分散性を良くするためにトルエン等で希釈して使用してもよい。
[添加剤]
本発明の熱伝導性シリコーン組成物には上記した(A)〜(H)成分以外に、該付加硬化型シリコーン組成物の劣化を防ぐために、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等の、従来公知の酸化防止剤を必要に応じて含有してもよい。さらに、接着助剤、離型剤、染料、顔料、難燃剤(耐熱向上剤)、沈降防止剤、又はチクソ性向上剤等を必要に応じて配合することができる。
[熱伝導性シリコーン組成物の調製方法]
本発明の熱伝導性シリコーン組成物(グリース)の調製方法は特に制限されるものではないが、例えば、(A)〜(H)成分をトリミックス、ツウィンミックス、プラネタリミキサー(何れも井上製作所(株)製混合機の登録商標)、ウルトラミキサー(みずほ工業(株)製混合機の登録商標)、ハイビスディスパーミックス(特殊機化工業(株)製混合機の登録商標)等の混合機にて混合する方法を挙げることができる。
また、本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、加熱しながら混合してもよく、加熱条件は特に制限されるものではないが、温度は通常25〜220℃、好ましくは40〜200℃、より好ましくは50〜200℃であり、時間は通常3分〜24時間、好ましくは5分〜12時間、より好ましくは10分〜6時間である。また加熱時に脱気を行ってもよい。
[熱伝導性シリコーン組成物の特性]
このようにして得られた本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、25℃にて測定される粘度が、100〜1,000Pa・sの範囲がよく、好ましくは150〜800Pa・s、より好ましくは200〜600Pa・sである。粘度が上記範囲の下限以上であれば、保存時に経時で熱伝導性充填材が沈降するなど、作業性が悪くなるおそれは小さい。また上記範囲の上限以下であれば、伸展性が乏しくなり作業性が悪化するおそれは小さい。
本発明の熱伝導性シリコーン組成物は通常、0.5〜10W/mKの熱伝導率を有する。
本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、例えば、150℃にて60分間加熱硬化して2mm厚シートを作製した後、JIS K6251に記載の2号ダンベルの形状を作製して測定される、硬化後の切断時伸びが好ましくは80%以上であり、85%以上がより好ましく、さらに好ましくは90%以上である。切断時伸びが上記下限以上であれば、高温保存時に剥離が発生しにくく、熱抵抗が悪化するおそれが小さい。
また、本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、例えば、ガラスに挟み、室温にて15分間加圧し、150℃にて60分間加熱した後、室温まで冷却後に、260℃にて5分間加熱を5回繰り返した後にボイドを有さないものであることが好ましい。
このような熱伝導性シリコーン組成物であれば、上記のような条件下でも放熱性能を維持できる。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明に関わる効果に関する試験は次のように行った。
[粘度]
各熱伝導性シリコーン組成物の絶対粘度は、マルコム粘度計(タイプPC−1TL)を用いて25℃で測定した。
[熱伝導率]
各熱伝導性シリコーン組成物を3cm厚の型に流し込みキッチン用ラップをかぶせて京都電子工業(株)製のModel QTM−500で測定した。
[熱抵抗測定]
15mm×15mm×1mmtのSiチップと15mm×15mm×1mmtのNiプレートの間に、各熱伝導性シリコーン組成物を挟み込み、熱伝導性シリコーン組成物を150℃のオーブンで60分間加熱硬化させ、熱抵抗測定用の試験片を作製した。さらにその後、試験片を150℃で1000時間放置して熱抵抗の変化を観察した。なお、この熱抵抗測定はナノフラッシュ(ニッチェ社製、LFA447)によって行った。
[切断時伸び]
各熱伝導性シリコーン組成物を150℃にて60分間加熱硬化して2mm厚シートを作製した後、JIS K6251に記載の2号ダンベルの形状を作製して切断時伸びを測定した。なお、この切断時伸びの測定はAGS−X(島津製作所(株)社製)によって行った。
[ボイド試験]
ガラス板の間に、各熱伝導性シリコーン組成物を挟み込み室温にて15分間加圧しながら放置した後、熱伝導性シリコーン組成物を150℃のオーブンで60分間加熱硬化させ、オーブンから取り出し室温まで冷却した。さらに、その後試験片を260℃のオーブンに投入、5分放置後取り出して冷却するサイクルを5回繰り返した後、ボイドの有無を目視で確認した。
本発明の熱伝導性シリコーン組成物を形成する以下の各成分を用意した。なお、動粘度はウベローデ型オストワルド粘度計による25℃の値を示す。
(A)成分
A−1:両末端がトリビニルシリル基で封鎖され、25℃における動粘度が1,500mm/sのジメチルポリシロキサン
A−2:両末端がトリビニルシリル基で封鎖され、25℃における動粘度が5,000mm/sのジメチルポリシロキサン
(B)成分
B−1:平均粒径20μmのアルミニウム粉末と平均粒径2μmのアルミニウム粉末を60:40質量比であらかじめ混合したアルミニウム粉末
B−2:平均粒径1.0μmの酸化亜鉛粉末
(C)成分
下記式で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン
C−1:
Figure 2021113245
C−2:
Figure 2021113245
C−3:
Figure 2021113245
(D)成分
D−1:白金―ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体のD−1溶液、白金原子として1%含有
(E)成分
下記式で表されるオルガノポリシロキサン
E−1:
Figure 2021113245
ここで、mは30である。
(F)成分
F−1:両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され、25℃における動粘度が600mm/sのジメチルポリシロキサン
F−2:両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され、25℃における動粘度が30,000mm/sのジメチルポリシロキサン
(G)成分
G−1:分子鎖内にメチルビニルシリル基を8個持ち、25℃における動粘度が700mm/sのジメチルポリシロキサン
G−2:分子鎖内にメチルビニルシリル基を15個持ち、両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖された25℃における動粘度が800mm/sのジメチルポリシロキサン
G−3:分子鎖内にメチルビニルシリル基を1個持ち、両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖された25℃における動粘度が30,000mm/sのジメチルポリシロキサン
(H)成分
H−1:1−エチニル−1−シクロヘキサノール
耐熱向上剤:
Figure 2021113245
(A)成分〜(H)成分及び耐熱向上剤を以下のように配合して実施例1〜6及び比較例1〜6を得た。
即ち、5リットルプラネタリーミキサー(井上製作所(株)社製)に(A)、(B)、(E)、(F)及び(G)成分を加え、170℃で1時間混合した。常温になるまで冷却し、次に(H)、(D)及び(C)成分と耐熱向上剤を加え均一になるように混合し、各熱伝導性シリコーン組成物を調製した。
Figure 2021113245
Figure 2021113245
表1及び表2の結果より、本発明の要件を満たす実施例1〜6の熱伝導性シリコーン組成物では、高伸びかつ高温加熱後にボイドが発生しない。
一方、(A)成分を含有しない比較例1〜3に関しては、高伸びと高温加熱時のボイド抑制が両立できない。また、比較例4では(B)成分の含有量が多すぎるためグリース状にならない。さらに、比較例5及び6では、{(C)成分のSi−H基の個数}/(組成物中のアルケニル基の個数)の比が低すぎると組成物が十分に硬化せず、高すぎると硬くなりすぎてしまい伸びが低くなってしまう。
従って、本発明の熱伝導性シリコーン組成物では、高伸びと高温加熱後ボイド抑制の両立が可能であることが判った。
本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、伸びが高いため、基材の反りに追従することが可能であり、さらに、高温加熱後にもボイドが発生しないことから使用中に熱が発生する電子部品からの除熱に使用する放熱グリースとして特に好適に利用することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (8)

  1. 下記、(A)、(B)、(C)及び(D)成分を含有する熱伝導性シリコーン組成物。
    (A)1分子中に分子鎖の末端に、ケイ素原子に直結したアルケニル基を少なくとも6個有する、25℃での動粘度が100〜100,000mm/sのオルガノポリシロキサン、
    (B)金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素の同素体からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱伝導性充填材:組成物全体に対し10〜95質量%となる量、
    (C)1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:{(C)成分のSi−H基の個数}/(組成物中のアルケニル基の個数)が0.5〜1.5となる量、
    (D)白金族金属触媒:有効量
  2. (E)下記一般式(1)で表される加水分解性オルガノポリシロキサン:組成物全体に対し0.1〜20質量%、
    Figure 2021113245
    (式中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜10の1価炭化水素基を表し、それぞれのRは同一であっても異なっていてもよい。またmは5〜100の整数を示す。)
    を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  3. (F)前記(A)成分を除く、1分子中に分子鎖の末端に、ケイ素原子に直結したアルケニル基を少なくとも1個有する、25℃での動粘度が100〜100,000mm/sのオルガノポリシロキサン:組成物中のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンの合計に対して90質量%までの量
    を含むものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  4. さらに、(G)前記(A)成分及び(F)成分を除く、1分子中に分子鎖の側鎖及び/または末端に少なくとも3個のアルケニル基を有する、25℃の動粘度が100〜100,000mm/sのオルガノポリシロキサン:組成物中のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンの合計に対して50質量%までの量
    を含むものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  5. 前記(B)成分がアルミニウム粉末及び/または酸化亜鉛粉末であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  6. さらに、(H)アセチレン化合物、窒素化合物、有機りん化合物、オキシム化合物、有機クロロ化合物より選択される反応制御剤:組成物中のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンの合計に対して0.1質量%〜5質量%となる量
    を含むものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  7. 前記熱伝導性シリコーン組成物を150℃にて60分間加熱硬化して2mm厚シートを作製した後、JIS K6251に記載の2号ダンベルの形状を作製して測定した伸びが80%以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  8. 前記熱伝導性シリコーン組成物をガラスに挟み、室温にて15分間加圧し、150℃にて60分間加熱した後、室温まで冷却後に、260℃にて5分間加熱を5回繰り返した後にボイドを有さないものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーン組成物。
JP2020005152A 2020-01-16 2020-01-16 熱伝導性シリコーン組成物 Active JP7219728B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020005152A JP7219728B2 (ja) 2020-01-16 2020-01-16 熱伝導性シリコーン組成物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020005152A JP7219728B2 (ja) 2020-01-16 2020-01-16 熱伝導性シリコーン組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021113245A true JP2021113245A (ja) 2021-08-05
JP7219728B2 JP7219728B2 (ja) 2023-02-08

Family

ID=77077285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020005152A Active JP7219728B2 (ja) 2020-01-16 2020-01-16 熱伝導性シリコーン組成物

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7219728B2 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05271548A (ja) * 1992-03-27 1993-10-19 Shin Etsu Chem Co Ltd オルガノポリシロキサン組成物及びその硬化物の形成方法
JPH06322272A (ja) * 1993-05-07 1994-11-22 Shin Etsu Chem Co Ltd 紫外線硬化性オルガノポリシロキサン組成物
JPH0841348A (ja) * 1994-05-27 1996-02-13 Shin Etsu Chem Co Ltd 高電圧電気絶縁体用シリコーンゴム組成物
JP2000204259A (ja) * 1999-01-11 2000-07-25 Shin Etsu Chem Co Ltd 放熱部材
JP2000256558A (ja) * 1999-03-11 2000-09-19 Shin Etsu Chem Co Ltd 熱伝導性シリコーンゴム組成物及びその製造方法
JP2012067153A (ja) * 2010-09-21 2012-04-05 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 熱伝導性シリコーン接着剤組成物及び熱伝導性シリコーンエラストマー成形品
JP2012102283A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP2018076407A (ja) * 2016-11-08 2018-05-17 信越化学工業株式会社 硬化性シリコーンゲル組成物

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05271548A (ja) * 1992-03-27 1993-10-19 Shin Etsu Chem Co Ltd オルガノポリシロキサン組成物及びその硬化物の形成方法
JPH06322272A (ja) * 1993-05-07 1994-11-22 Shin Etsu Chem Co Ltd 紫外線硬化性オルガノポリシロキサン組成物
JPH0841348A (ja) * 1994-05-27 1996-02-13 Shin Etsu Chem Co Ltd 高電圧電気絶縁体用シリコーンゴム組成物
JP2000204259A (ja) * 1999-01-11 2000-07-25 Shin Etsu Chem Co Ltd 放熱部材
JP2000256558A (ja) * 1999-03-11 2000-09-19 Shin Etsu Chem Co Ltd 熱伝導性シリコーンゴム組成物及びその製造方法
JP2012067153A (ja) * 2010-09-21 2012-04-05 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 熱伝導性シリコーン接着剤組成物及び熱伝導性シリコーンエラストマー成形品
JP2012102283A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP2018076407A (ja) * 2016-11-08 2018-05-17 信越化学工業株式会社 硬化性シリコーンゲル組成物

Also Published As

Publication number Publication date
JP7219728B2 (ja) 2023-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI597357B (zh) Thermally conductive polysiloxane composition
JP6614362B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
TWI538996B (zh) 導熱性聚矽氧潤滑脂組成物
JP5832983B2 (ja) シリコーン組成物
JP2013091726A (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
KR20170127482A (ko) 열 전도성 실리콘 조성물
JP6977786B2 (ja) シリコーン組成物
JP5947267B2 (ja) シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン組成物の製造方法
JP6915599B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
JP7070320B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
JP2014037460A (ja) 熱伝導性組成物
JP6981914B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物
JP6579272B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
JP7371249B2 (ja) 高熱伝導性シリコーン組成物
JP6943028B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
JP6314710B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
JP7219728B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
TWI796457B (zh) 矽酮組成物
JP2021185215A (ja) 熱伝導性付加硬化型シリコーン組成物
WO2023132192A1 (ja) 高熱伝導性シリコーン組成物
JP2020143178A (ja) 非硬化型熱伝導性シリコーン組成物
JP2023026788A (ja) 熱伝導性シリコーン組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221212

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230127

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7219728

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150