JP2022038407A - 熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シート - Google Patents

熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シート Download PDF

Info

Publication number
JP2022038407A
JP2022038407A JP2020142900A JP2020142900A JP2022038407A JP 2022038407 A JP2022038407 A JP 2022038407A JP 2020142900 A JP2020142900 A JP 2020142900A JP 2020142900 A JP2020142900 A JP 2020142900A JP 2022038407 A JP2022038407 A JP 2022038407A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat conductive
heat
thermally conductive
conductive composition
conductive sheet
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
JP2020142900A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7541874B2 (ja
Inventor
昌幸 松島
Masayuki Matsushima
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.)
Dexerials Corp
Original Assignee
Dexerials Corp
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 Dexerials Corp filed Critical Dexerials Corp
Priority to JP2020142900A priority Critical patent/JP7541874B2/ja
Priority to PCT/JP2021/028782 priority patent/WO2022044723A1/ja
Priority to TW110130608A priority patent/TW202219162A/zh
Publication of JP2022038407A publication Critical patent/JP2022038407A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7541874B2 publication Critical patent/JP7541874B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing 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
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/541—Silicon-containing compounds containing oxygen
    • C08K5/5415—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/14—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur, or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】熱伝導性と柔軟性が良好な熱伝導性シートを形成できる熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シートの提供。【解決手段】熱伝導性組成物は、オルガノポリシロキサンと、熱伝導性充填剤と、アルコキシシラン化合物と、シロキサン変性アクリル樹脂とを含有し、オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、アルコキシシラン化合物とシロキサン変性アクリル樹脂の合計含有量が１００質量部以上である。熱伝導性シートは、上記熱伝導性組成物の硬化物からなる。【選択図】図１

Description

本技術は、熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シートに関する。
近年、半導体デバイスのパワー密度上昇に伴い、デバイスに使用される材料には、より高度な放熱特性が求められている。このような放熱特性を実現するために、サーマルインターフェースマテリアルと呼ばれる、半導体素子から発生する熱を、ヒートシンクまたは筐体等に逃がす経路の熱抵抗を緩和するための材料が、シート状、ゲル状、グリース状など多様な形態で用いられている。
一般に、サーマルインターフェースマテリアルは、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂に、熱伝導性充填材を分散した複合材料（熱伝導性組成物）が挙げられる。熱伝導性充填材としては、金属酸化物や金属窒化物が多く用いられている。また、樹脂の一例であるシリコーン樹脂は、耐熱性や柔軟性の観点から、広く用いられている。
近年、半導体素子等の高密度実装や発熱量の増大により、熱伝導性シートには、高い熱伝導率が求められている。この課題に対して、例えば、熱伝導性組成物中の熱伝導性充填剤の添加量を増やすことが考えられる。
しかし、熱伝導性組成物中の熱伝導性充填剤の添加量を増やすと、得られる熱伝導性シートの柔軟性が低下する傾向にある。このように柔軟性が低下した熱伝導性シートを、例えば半導体素子とヒートシンクとの間に挟持させると、相対的に強度の弱い半導体素子に掛かる応力が大きく、半導体素子に無理な力が加わることになる。また、基板に実装された半導体素子の場合には、基板に掛かる応力も増加し、基板への応力が大きくなり、基板が撓んでしまうこともある。このような基板のたわみにより、基板に搭載されている半導体素子が剥がれてしまうことも懸念される。
また、熱伝導性シートは、通常、荷重をかけて発熱部材と放熱部材との間に挟みこむ。しかし、発熱部材や放熱部材に凹部や凸部があると、熱伝導性シートの面が発熱部材や放熱部材の凹部や凸部に対応して十分に接しないことがある。このように、接する部材への追従性（柔軟性）が良好ではない熱伝導性シートを使用すると、熱伝導性シートの熱伝導性が低下してしまうことが懸念される。
国際公開第２０１８／１３１４８６号
本技術は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、熱伝導性と柔軟性が良好な熱伝導性シートを形成できる熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シートを提供することを目的とする。
本件発明者が鋭意検討したところ、オルガノポリシロキサンと熱伝導性充填剤とアルコキシシラン化合物とを含有する熱伝導性組成物に、所定のアクリル－シリコーン共重合体を含有させ、オルガノポリシロキサンに対するアルコキシシラン化合物とシロキサン変性アクリル樹脂の合計含有量を所定値以上とすることで、上述した課題を解決できることを見出した。
本技術に係る熱伝導性組成物は、オルガノポリシロキサンと、熱伝導性充填剤と、アルコキシシラン化合物と、シロキサン変性アクリル樹脂とを含有し、オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、アルコキシシラン化合物とシロキサン変性アクリル樹脂の合計含有量が１００質量部以上である。
本技術に係る熱伝導性シートは、上記熱伝導性組成物の硬化物からなる。
本技術によれば、熱伝導性と柔軟性が良好な熱伝導性シートを提供することができる。
図１は、熱伝導性シートの一例を示す断面図である。 図２は、半導体装置の一例を示す断面図である。
＜熱伝導性組成物＞
本技術に係る熱伝導性組成物は、オルガノポリシロキサンと、熱伝導性充填剤と、アルコキシシラン化合物と、シロキサン変性アクリル樹脂とを含有する。また、熱伝導性組成物は、オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、アルコキシシラン化合物とシロキサン変性アクリル樹脂の合計含有量が１００質量部以上であり、２００質量部以上であってもよく、３００質量部以上であってもよく、４００質量部以上であってもよく、５００質量部以上であってもよく、６００質量部以上であってもよく、７００質量部以上であってもよく、８００質量部以上であってもよい。また、熱伝導性組成物は、オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、アルコキシシラン化合物とシロキサン変性アクリル樹脂の合計含有量の上限値は、特に限定されず、例えば、１０００質量部以下とすることができる。以下、各成分について詳細に説明する。
＜オルガノポリシロキサン＞
本技術に係る熱伝導性組成物は、成形加工性、耐候性、電子部品に対する密着性や追従性などの観点で、オルガノポリシロキサンを含有する。オルガノポリシロキサンとは、ケイ素原子が酸素を介して他のケイ素原子と結合した部分を持つ構造に、有機基が付加している高分子化合物をいう。オルガノポリシロキサンは、通常、シロキサン結合を主鎖とする有機重合体をいう。オルガノポリシロキサンは、硬化触媒の存在下で、熱エネルギーや光エネルギー等を与えることにより硬化させることができる。オルガノポリシロキサンは、硬化のメカニズムにより分類すると、付加重合硬化タイプ（付加反応型）、縮重合硬化タイプ（縮合型）、紫外線硬化タイプ、パーオキサイド架硫タイプなどが挙げられる。オルガノポリシロキサンは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
特に、熱伝導性組成物を、発熱体と放熱部材との間に挟持される熱伝導性シートに適用する場合には、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性の観点では、オルガノポリシロキサンとして付加反応型シリコーン樹脂（付加反応型液状シリコーン樹脂）を用いることが好ましい。付加反応型シリコーン樹脂としては、例えば、（ｉ）アルケニル基を有するシリコーンを主成分とし、（ｉｉ）硬化触媒を含有する主剤と、（ｉｉｉ）ヒドロシリル基（Ｓｉ－Ｈ基）を有する硬化剤とからなる、２液型の付加反応型シリコーン樹脂が挙げられる。（ｉ）アルケニル基を有するシリコーンとしては、例えば、ビニル基を有するオルガノポリシロキサンを用いることができる。（ｉｉ）硬化触媒は、（ｉ）アルケニル基を有するシリコーン中のアルケニル基と、（ｉｉｉ）ヒドロシリル基を有する硬化剤中のヒドロシリル基との付加反応を促進するための触媒である。（ｉｉ）硬化触媒としては、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の触媒が挙げられ、例えば、白金族系硬化触媒、例えば白金、ロジウム、パラジウムなどの白金族金属単体や塩化白金などを用いることができる。（ｉｉｉ）ヒドロシリル基を有する硬化剤としては、例えば、ヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサンを用いることができる。
オルガノポリシロキサン成分は、Ｓｉ－ＯＨ基を含有するシリコーンレジンを含有していてもよい。Ｓｉ－ＯＨ基を含有するシリコーンレジンとしては、Ｍ単位（Ｒ３ＳｉＯ１／２）と、Ｑ単位（ＳｉＯ２）、Ｔ単位（ＲＳｉＯ３／２）及びＤ単位（Ｒ２ＳｉＯ）からなる群より選択される少なくとも１種の単位（Ｒは、１価の炭化水素基又は水酸基を表す）とを有する共重合体からなるオルガノポリシロキサンが挙げられる。Ｓｉ－ＯＨ基を含有するシリコーンレジンとしては、Ｍ単位とＱ単位とを有する共重合体からなるオルガノポリシロキサン（ＭＱレジン）が好ましい。
オルガノポリシロキサンの一例である付加反応型シリコーン樹脂としては、熱伝導性組成物を硬化させた硬化物の有する硬度などを考慮して、所望の市販品を用いることができる。例えば、ＣＹ５２－２７６、ＣＹ５２－２７２、ＥＧ－３１００、ＥＧ－４０００、ＥＧ－４１００、５２７（以上、東レ・ダウコーニング社製）、ＫＥ－１８００Ｔ、ＫＥ－１０３１、ＫＥ－１０５１Ｊ（以上、信越化学工業社製）などが挙げられる。
＜熱伝導性充填剤＞
熱伝導性充填剤は、所望とする熱伝導率や充填性を鑑み、公知の物から選択することができ、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物、アルミニウム、銅、銀などの金属、アルミナ、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素などの金属窒化物、カーボンナノチューブ、金属シリコン、繊維フィラー（ガラス繊維、炭素繊維）が挙げられる。熱伝導性充填剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
本技術に係る熱伝導性組成物は、例えば、良好な難燃性を実現する観点では、熱伝導性充填剤として無機フィラーを含有することが好ましく、窒素化合物を含有することがより好ましく、熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である窒素化合物を含有することがさらに好ましい。このような窒素化合物としては、窒化アルミニウムや窒化ホウ素が好ましく、窒化アルミニウムがより好ましい。また、本技術に係る熱伝導性組成物は、熱伝導性充填剤として、窒化アルミニウム、金属水酸化物、金属酸化物及び炭素繊維の少なくとも１種を含有してもよい。金属水酸化物及び金属酸化物としては、水酸化アルミニウム、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化マグネシウムなどが挙げられる。例えば、熱伝導性充填剤としては、アルミナのみ、窒化アルミニウムのみ、又は炭素繊維のみを用いてもよい。特に、本技術に係る熱伝導性組成物は、熱伝導性充填剤として、難燃性と熱伝導性の観点から、少なくとも窒化アルミニウムを含有することが好ましく、窒化アルミニウムとアルミナと酸化マグネシウムとの混合物を用いることがより好ましく、この混合物に炭素繊維をさらに含有させたものを用いてもよい。
熱伝導性組成物中の熱伝導性充填剤の含有量は、所望の熱伝導率などに応じて適宜決定することができ、熱伝導性組成物中における体積含有量を、例えば８０～９０体積％とすることができる。熱伝導性組成物中の熱伝導性充填剤の含有量が８０体積％未満であると、十分な熱伝導率を得るのが難しい傾向にある。また、熱伝導性組成物中の熱伝導性充填剤の含有量が９０体積％を超えると、熱伝導性充填剤の充填が難しい傾向にある。熱伝導性組成物中の熱伝導性充填剤の含有量は、８３体積％以上とすることもでき、８４体積％以上とすることもでき、８５体積％以上とすることもでき、８３～８５体積％とすることもできる。熱伝導性充填剤を２種以上併用するときは、その合計量が上記含有量の範囲を満たすことが好ましい。
また、熱伝導性充填剤が窒化アルミニウムを含有する場合、熱伝導性充填剤中の窒化アルミニウムの含有量は、１～１００体積％とすることができる。
＜アルコキシシラン化合物＞
熱伝導性組成物は、アルコキシシラン化合物を含有する。アルコキシシラン化合物は、熱伝導性組成物中において、例えば、熱伝導性充填剤に含まれる程度の水分と加水分解して、熱伝導性充填剤に結合し、熱伝導性充填剤の分散に寄与する。アルコキシシラン化合物は、ケイ素原子（Ｓｉ）が持つ４個の結合のうち、１～３個がアルコキシ基と結合し、残余の結合が有機置換基と結合した構造を有する化合物である。
アルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロトキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、及びヘキサトキシ基が挙げられる。アルコキシシラン化合物は、入手容易性の観点では、メトキシ基又はエトキシ基を有するアルコキシシラン化合物が好ましい。アルコキシシラン化合物の有するアルコキシ基の数は、無機物としての熱伝導性充填材との親和性をより高める観点では、２つ以上が好ましく、３つ（トリアルコキシシラン）がより好ましい。アルコキシシラン化合物の具体例としては、トリメトキシシラン化合物及びトリエトキシシラン化合物から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
アルコキシシラン化合物の有する有機置換基に含まれる官能基は、例えば、アクリロイル基、アルキル基、カルボキシル基、ビニル基、メタクリル基、芳香族基、アミノ基、イソシアネート基、イソシアヌレート基、エポキシ基、ヒドロキシル基、メルカプト基が挙げられる。ここで、上述した付加反応型シリコーン樹脂の前駆体として、例えば白金触媒を含む付加反応型のオルガノポリシロキサンを用いる場合、アルコキシシラン化合物は、オルガノポリシロキサンの硬化反応に影響を与え難いものが好ましい。例えば、オルガノポリシロキサンとして、白金触媒を含む付加反応型のオルガノポリシロキサンを用いる場合、アルコキシシラン化合物の有機置換基は、アミノ基、イソシアネート基、イソシアヌレート基、ヒドロキシル基、又はメルカプト基を含まないことが好ましい。
熱伝導性充填剤の分散性をより高めて、熱伝導性充填剤をより高充填し易くする観点では、ケイ素原子に結合したアルキル基を有するアルキルアルコキシシラン化合物、すなわち、アルキル基含有アルコキシシラン化合物が好ましい。アルキル基含有アルコキシシラン化合物において、ケイ素原子に結合したアルキル基の炭素数は４以上であることが好ましく、６以上であってもよく、８以上であってもよく、１０以上であってもよい。また、熱伝導性組成物の粘度をより低く抑える観点では、アルキル基含有アルコキシシラン化合物においてケイ素原子に結合したアルキル基の炭素数は、１６以下であることが好ましく、１４以下であってもよく、１２以下であってもよい。アルキル基含有アルコキシシラン化合物において、ケイ素原子に結合したアルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよいし、環状であってもよい。
アルコキシシラン化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。アルコキシシラン化合物の具体例としては、アルキル基含有アルコキシシラン化合物以外に、ビニル基含有アルコキシシラン化合物、アクリロイル基含有アルコキシシラン化合物、メタクリル基含有アルコキシシラン化合物、芳香族基含有アルコキシシラン化合物、アミノ基含有アルコキシシラン化合物、イソシアネート基含有アルコキシシラン化合物、イソシアヌレート基含有アルコキシシラン化合物、エポキシ基含有アルコキシシラン化合物、メルカプト基含有アルコキシシラン化合物などが挙げられる。
アルキル基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ｎ－プロピルトリメトキシシラン、ｎ－プロピルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ｎ－オクチルトリエトキシシラン、ｎ－デシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシランなどが挙げられる。アルキル基含有アルコキシシラン化合物の中でも、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ｎ－オクチルトリエトキシシラン、ｎ－デシルトリメトキシシラン、及び、ヘキサデシルトリメトキシシランから選ばれる少なくとも１種が好ましく、ｎ－デシルトリメトキシシラン及びヘキサデシルトリメトキシシランの少なくとも１種がより好ましい。
ビニル基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどが挙げられる。
アクリロイル基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
メタクリル基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、３－メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
芳香族基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどが挙げられる。
アミノ基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
イソシアネート基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、３－イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。イソシアヌレート基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、トリス－（トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレートなどが挙げられる。
エポキシ基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
メルカプト基含有アルコキシシラン化合物としては、例えば、３－メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
特に、本技術に係る熱伝導性組成物は、融点が－４０℃以上であり、沸点が１００℃以上であるアルコシキシラン化合物を含有することが好ましい。アルコシキシラン化合物の沸点が１００℃以上であることにより、アルコキシシラン化合物が常温で気化してしまうのをより効果的に抑制でき、その結果、縮合などで熱伝導性シートが硬くなりすぎることをより確実に防止できる。本明細書において、「常温」とは、ＪＩＳ Ｋ ００５０：２０１９（化学分析方法通則）に規定される１５～２５℃の範囲をいう。また、アルコキシシラン化合物の融点が－４０℃以上であることにより、室温（例えば１～３０℃）以下で熱伝導性シートが硬くなることをより効果的に抑制でき、シートの柔軟性をより良好にできる。アルコシキシラン化合物の沸点の上限値は特に制限されず、高ければ高いほど好ましい。融点が－４０℃以上であり、沸点が１００℃以上であるアルコシキシラン化合物の例としては、デシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ｎ－オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ－ドデシルトリメトキシシラン、ｎ－ドデシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシランなどが挙げられる。本技術に係る熱伝導性組成物は、デシルトリメトキシシランとヘキサデシルトリメトキシシランとを併用することが好ましい。
熱伝導性組成物中、オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、アルコキシシラン化合物の含有量は、例えば、５０質量部以上とすることができ、１００質量部以上とすることもでき、２００質量部以上とすることもでき、３００質量部以上とすることもでき、３５０質量部以上とすることもでき、４００質量部以上とすることもでき、５００質量部以上とすることもでき、６００質量部以上とすることもできる。また、熱伝導性組成物中、オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、アルコキシシラン化合物の含有量の上限値は、例えば、７５０質量部以下とすることができ、７００質量部以下とすることもでき、６５０質量部以下とすることもできる。
また、熱伝導性組成物中のアルコキシシラン化合物の含有量は、特に限定されず、例えば、熱伝導性充填剤１００質量部に対して、０．１～４．０質量部とすることができ、０．２～２．０質量部とすることもできる。アルコキシシラン化合物を２種以上併用するときは、その合計量が上記含有量の範囲を満たすことが好ましい。
また、アルコキシシラン化合物として、デシルトリメトキシシランとヘキサデシルトリメトキシシランとを併用する場合、デシルトリメトキシシランとヘキサデシルトリメトキシシランとの質量比（デシルトリメトキシシラン：ヘキサデシルトリメトキシシラン）は、１００：９８～１００：２０１の範囲であることが好ましい。
＜シロキサン変性アクリル樹脂＞
本技術に係る熱伝導性組成物は、シロキサン変性アクリル樹脂を含有する。シロキサン変性アクリル樹脂とは、ポリジメチルシロキサン構造（－（ＣＨ３）２ＳｉＯ）ｎ－；ｎは１以上の整数）を１つ以上有する（メタ）アクリル酸エステルと、（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体である。シロキサン変性アクリル樹脂は、熱伝導性組成物から得られるシートを軟化させるための成分である。シロキサン変性アクリル樹脂は、例えばシリコーンオイルと比べて、熱伝導性組成物中における熱伝導性充填剤の分散性をより向上させることができる。
ポリジメチルシロキサン構造を１つ以上有する（メタ）アクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸ジメチコンが挙げられる。また、（メタ）アクリル酸アルキルエステルの例としては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸ステアリルなどが挙げられる。
シロキサン変性アクリル樹脂の具体例としては、ステアリル変性アクリレートシリコーン（アクリレートとアクリル酸ステアリルとメタクリル酸ジメチコンとの共重合体）、ベヘニル変性アクリレートシリコーン（アクリレートとアクリル酸ベヘニルとメタクリル酸ジメチコンとの共重合体）、エチルヘキシル変性アクリレートシリコーン（アクリレートとアクリル酸エチルヘキシルとメタクリル酸ジメチコンとの共重合体）などが挙げられる。なお、シロキサン変性アクリル樹脂は、カルボキシ基、エポキシ基、カルボニル基、水酸基、エーテル基等の親水性官能基を有していてもよい。
特に、本技術に係る熱伝導性組成物は、融点が５５℃以下であるシロキサン変性アクリル樹脂を含有することが好ましく、融点が０～４５℃の範囲であるシロキサン変性アクリル樹脂を含有することがより好ましい。シロキサン変性アクリル樹脂の融点が５５℃以下であることにより、実使用範囲で柔軟性を発現し、例えばＩＣ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＰ（アプリケーションプロセッサ）等の半導体チップにより密着しやすくなるという利点がある。また、シロキサン変性アクリル樹脂の融点の下限値は、特に限定されないが、例えば、２５℃以上であることが好ましい。シロキサン変性アクリル樹脂の融点が２５℃以上であると、シロキサン変性アクリル樹脂が常温で固体となり、加熱によってシロキサン変性アクリル樹脂が液体になるので、熱伝導性シートとしたときに熱源への密着性をより向上させることができる。
シロキサン変性アクリル樹脂の市販品としては、ＫＰ－５４１、ＫＰ－５４３、ＫＰ－５４５、ＫＰ－５４５Ｌ、ＫＰ－５５０、ＫＰ－５６１Ｐ、ＫＰ－５６２Ｐ、ＫＰ－５７４、ＫＰ－５７８（以上、信越シリコーン社製）、サイマック（登録商標）ＵＳ－３５０（東亞合成社製）などが挙げられる。これらのシロキサン変性アクリル樹脂の市販品の中でも、融点が５５℃以下である観点では、ＫＰ－５６１Ｐ、ＫＰ－５６２Ｐが好ましく、ＫＰ－５６１Ｐを含むことがより好ましい。シロキサン変性アクリル樹脂は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、融点が５５℃以下であるシロキサン変性アクリル樹脂を２種以上併用してもよい。
熱伝導性組成物中、オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、シロキサン変性アクリル樹脂の含有量は、例えば、５０質量部以上とすることができ、１００質量部以上とすることもでき、２００質量部以上とすることもでき、３００質量部以上とすることもでき、３５０質量部以上とすることもできる。また、熱伝導性組成物中、オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、シロキサン変性アクリル樹脂の含有量の上限値は、例えば、５００質量部以下とすることができ、４５０質量部以下とすることもでき、４００質量部以下とすることもできる。
また、シロキサン変性アクリル樹脂の含有量の下限値は、例えば、熱伝導性充填剤１００質量部に対して０．１質量部以上とすることができ、０．３質量部以上とすることもでき、１質量部以上とすることもできる。また、シロキサン変性アクリル樹脂の含有量の上限値は、例えば、熱伝導性充填剤１００質量部に対して、１０質量部以下とすることができ、７質量部以下とすることもでき、５質量部以下とすることもでき、２質量部以下とすることもでき、１質量部以下とすることもできる。シロキサン変性アクリル樹脂を２種以上併用するときは、その合計量が上記含有量の範囲を満たすことが好ましい。
＜酸化防止剤＞
本技術に係る熱伝導性樹脂組成物は、本技術の効果をより高める観点で、上述した成分に加えて酸化防止剤をさらに含有してもよい。酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を用いてもよいし、ヒンダードフェノール系酸化防止剤とチオール系酸化防止剤とを併用してもよい。ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、例えば、ラジカル（パーオキシラジカル）を捕捉して、オルガノポリシロキサン（付加反応型シリコーン樹脂）の酸化劣化の抑制により効果的に寄与する。チオール系酸化防止剤は、例えば、ヒドロオキサイドラジカルを分解して、オルガノポリシロキサン（付加反応型シリコーン樹脂）の酸化劣化の抑制により効果的に寄与する。
＜ヒンダードフェノール系酸化防止剤＞
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール骨格として下記式１で表される構造を有するものが挙げられる。ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、下記式１で表される骨格を１つ以上有することが好ましく、下記式１で表される骨格を２つ以上有していてもよい。
（式１）
Figure 2022038407000002
式１中、Ｒ１及びＲ２がｔ－ブチル基を表し、Ｒ３が水素原子を表す場合（ヒンダードタイプ）、Ｒ１がメチル基を表し、Ｒ２がｔ－ブチル基を表し、Ｒ３が水素原子を表す場合（セミヒンダードタイプ）、Ｒ１が水素原子を表し、Ｒ２がｔ－ブチル基を表し、Ｒ３がメチル基を表す場合（レスヒンダードタイプ）が好ましい。高温環境下での長期熱安定性の観点からは、セミヒンダードタイプ又はヒンダードタイプが好ましい。また、ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、１分子中に、上述した式１で表される骨格を３つ以上有し、３つ以上の式１で表される骨格が、炭化水素基、又は、炭化水素基と－Ｏ－と－ＣＯ－との組み合わせからなる基で連結された構造であることが好ましい。炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれであってもよい。炭化水素基の炭素数は、例えば３～８とすることができる。ヒンダードフェノール系酸化防止剤の分子量は、例えば３００～８５０とすることができ、５００～８００とすることもできる。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、その構造中に、エステル結合を有していてもよい。このようなフェノール系酸化防止剤としては、３－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオン酸ステアリル、テトラキス［３－（３’，５’－ジ－ｔ－ブチル－４’－ヒドロキシフェニル）プロピオン酸］ペンタエリトリトール、２，２’－ジメチル－２，２’－（２，４，８，１０－テトラオキサスピロ［５．５］ウンデカン－３，９－ジイル）ジプロパン－１，１’－ジイル＝ビス［３－（３－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシ－５－メチルフェニル）プロパノアート］などが挙げられる。また、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、その構造中に、エステル結合を有しないもの、例えば１，１，３－トリス（２－メチル－４－ヒドロキシ－５－ｔ－ブチルフェニル）ブタンなどを用いることもできる。
フェノール系酸化防止剤の市販品としては、アデカスタブＡＯ－３０、アデカスタブＡＯ－５０、アデカスタブＡＯ－６０、アデカスタブＡＯ－８０（以上、ＡＤＥＫＡ社製）、イルガノックス１０１０、イルガノックス１０３５、イルガノックス１０７６、イルガノックス１１３５（以上、ＢＡＳＦ社製）などが挙げられる。フェノール系酸化防止剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
フェノール系酸化防止剤の含有量の下限値は、例えば、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、０．１質量部以上とすることができ、０．５質量部以上とすることもできる。また、フェノール系酸化防止剤の含有量の上限値は、例えば、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、１０質量部以下とすることができ、５質量部以下とすることもできる。フェノール系酸化防止剤を２種以上併用するときは、その合計量が上記含有量の範囲を満たすことが好ましい。
＜チオール系酸化防止剤＞
チオール系酸化防止剤としては、チオエーテル骨格を有するタイプや、ヒンダードフェノール骨格を有するタイプなどが挙げられる。例えば、チオール系酸化防止剤としては、３，３’－チオビスプロピオン酸ジトリデシル、テトラキス［３－（ドデシルチオ）プロピオン酸］ペンタエリトリトール、４，６－ビス（オクチルチオメチル）－ｏ－クレゾール等が挙げられる。
チオール系酸化防止剤の市販品としては、アデカスタブＡＯ－４１２Ｓ、アデカスタブＡＯ－５０３、アデカスタブＡＯ－２６（以上、ＡＤＥＫＡ社製）、スミライザーＴＰ－Ｄ（住友化学社製）、Ｉｒｇａｎｏｘ１５２０Ｌ（ＢＡＳＦジャパン社製）などが挙げられる。これらのチオール系酸化防止剤の中でも、より硬化阻害が少ない点から、テトラキス［３－（ドデシルチオ）プロピオン酸］ペンタエリトリトール（市販品：アデカスタブＡＯ－４１２Ｓ、スミライザーＴＰ－Ｄ（住友化学社製）、Ｉｒｇａｎｏｘ１５２０Ｌが好ましい。チオール系酸化防止剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
熱伝導性組成物中のチオール系酸化防止剤の含有量は、フェノール系酸化防止剤と同量程度としてもよいし、フェノール系酸化防止剤よりも多くしてもよい。例えば、チオール系酸化防止剤の含有量の下限値は、例えば、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、０．１質量部以上とすることができる。また、チオール系酸化防止剤の含有量の上限値は、例えば、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、２０質量部以下とすることができ、１０質量部以下とすることもできる。チオール系酸化防止剤を２種以上併用するときは、その合計量が上記含有量の範囲を満たすことが好ましい。
以上のように、本技術に係る熱伝導性組成物は、オルガノポリシロキサンと、熱伝導性充填剤と、アルコキシシラン化合物と、シロキサン変性アクリル樹脂とを含有する。これらの成分を併用することにより、その相乗効果で、熱伝導性組成物を熱伝導性シートとしたときに、熱伝導性と柔軟性を良好にすることができる。また、本技術に係る熱伝導性組成物は、熱伝導性組成物中に、熱伝導性充填剤を８０～９０体積％含有しても、シート状にしたときの熱伝導性と柔軟性を良好にすることができる。
なお、本技術に係る熱伝導性組成物は、本技術の効果を損なわない範囲で、上述した成分以外の他の成分をさらに含有してもよい。例えば、熱伝導性組成物は、熱伝導シートの耐劣化性をより良好にする目的で、重金属不活性化剤をさらに含有してもよい。重金属不活性化剤としては、例えば、ＡＤＥＫＡ社製のアデカスタブＺＳシリーズ（アデカスタブＺＳ－９０など）が挙げられる。
本技術に係る熱伝導性組成物は、例えば、上述した各成分を混錬機（遊星式混錬機、ボールミル、ヘンシェルミキサーなど）を用いて混錬して得ることができる。なお、オルガノポリシロキサンとして、例えば２液型の付加反応型シリコーン樹脂を用いる場合は、主剤と硬化剤と熱伝導性充填剤を一度に混合するのではなく、熱伝導性充填剤の所要量を主剤と硬化剤それぞれに分割して混合しておき、使用時に主剤を含む成分と硬化剤を含む成分とを混合するようにしてもよい。
＜熱伝導性シート＞
図１は、熱伝導性シートの一例を示す断面図である。熱伝導性シート１は、上述した熱伝導性組成物の硬化物からなる。例えば、熱伝導性シート１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリオレフィン、ポリメチルペンテン、グラシン紙等から形成された剥離フィルム１１上に、熱伝導性組成物を所望の厚みで塗布し、加熱することで、バインダ樹脂であるオルガノポリシロキサンを硬化させて得られる。熱伝導性シート１の厚み（剥離フィルム１１を除くシート本体の厚み）は、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、０．０５～５ｍｍとすることができる。
熱伝導性シート１は、上述した熱伝導性組成物を用いることで、熱伝導率を３．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができ、４．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることもでき、４．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることもでき、５．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることもでき、６．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることもでき、７．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることもでき、７．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることもできる。熱伝導性シート１の熱伝導率の上限値は、特に限定されないが、例えば、１２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができ、１１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることもでき、９．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることもできる。熱伝導率の測定方法は、後述する実施例と同様である。
また、熱伝導性シート１は、シート自体が熱によって軟化するため、例えば発熱素子や放熱体との密着度を高めて熱抵抗値（接触熱抵抗値）を低下させることができる。例えば、熱伝導性シート１は、熱抵抗値を１．０℃・ｃｍ２／Ｗ以下とすることができ、０．９℃・ｃｍ２／Ｗ以下とすることもでき、０．７℃・ｃｍ２／Ｗ以下とすることもでき、０．５℃・ｃｍ２／Ｗ以下とすることもでき、０．３℃・ｃｍ２／Ｗ以下とすることもでき、０．２℃・ｃｍ２／Ｗ以下とすることもできる。熱伝導性シート１の熱抵抗値の下限値は、特に限定されないが、例えば、０．０１℃・ｃｍ２／Ｗ以上とすることができる。熱抵抗値の測定方法は、後述する実施例と同様である。
また、熱伝導性シート１は、例えば、２００℃、２４時間の条件でエージングしたときの下記式２で示す熱伝導率の維持率を７０％以上とすることができ、７５％以上とすることもでき、８０％以上とすることもでき、９０％以上とすることもできる。
式２：（エージング処理後の熱伝導性シートの熱伝導率／エージング処理前の熱伝導性シートの熱伝導率）×１００
また、熱伝導性シート１は、上述した熱伝導性組成物を用いるため、柔軟性が良好であり、例えば、４５℃、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２で圧力をかけたときの圧縮率（熱伝導性シートの初期厚みからの変化量）を熱伝導性シートの初期厚みで除した比率、すなわち、下記式３で表される圧縮率を６０％以上とすることができ、７０％以上とすることもでき、８０％以上とすることもできる。圧縮率の上限値は、特に限定されないが、例えば、９０％以下とすることができる。
式３：圧縮率（％）＝（（熱伝導性シートの初期厚み－熱伝導性シートの初期圧縮厚）／熱伝導性シートの初期厚み）×１００
以上のように、熱伝導性シート１は、上述した熱伝導性組成物からなるため、オルガノポリシロキサンと、熱伝導性充填剤と、アルコキシシラン化合物と、シロキサン変性アクリル樹脂との相乗効果により、熱伝導性と柔軟性が良好であり、特に、熱伝導性充填剤を８０～９０体積％含有する熱伝導性組成物からなるものであっても、熱伝導性と柔軟性が良好である。また、熱伝導性シート１は、圧縮に対する反発が小さく、シート自体が熱によって軟化するため、例えば発熱素子や放熱体との密着性が良好である。すなわち、熱伝導性シート１は、発熱素子や放熱体に対して高追従性を有する。
このように、熱伝導性シート１は、熱伝導性と柔軟性が良好であるため、発熱体と放熱部材との間に熱伝導性シート１を挟持させた放熱構造に適用できる。発熱体としては、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの集積回路素子、トランジスタ、抵抗器など、電気回路において発熱する電子部品等が挙げられる。また、発熱体には、通信機器における光トランシーバー等の光信号を受信する部品も含まれる。放熱部材としては、発熱体から発生する熱を伝導して外部に放散させるものであればよく、例えば、ヒートシンクやヒートスプレッダなど、集積回路素子やトランジスタ、光トランシーバー筐体などと組み合わされて用いられるものが挙げられる。また、放熱部材としては、例えば、放熱器、冷却器、ダイパッド、プリント基板、冷却ファン、ペルチェ素子、ヒートパイプ、金属カバー、筐体等も挙げられる。
図２は、半導体装置の一例を示す断面図である。実使用時には、例えば、剥離フィルム１１を剥離した熱伝導性シート１を、半導体装置等の電子部品や、各種電子機器の内部に実装することができる。熱伝導性シート１は、例えば、図２に示すように、各種電子機器に内蔵される半導体装置５０に実装され、発熱体と放熱部材との間に挟持される。すなわち、電子機器は、発熱体と、放熱部材と、発熱体と放熱部材との間に配置された熱伝導性シート１とを備える。図２に示す半導体装置５０は、電子部品５１と、ヒートスプレッダ５２と、熱伝導性シート１とを少なくとも有し、熱伝導性シート１がヒートスプレッダ５２と電子部品５１との間に挟持されている。熱伝導性シート１を用いることによって、半導体装置５０は、高い放熱性を有する。また、熱伝導性シート１は、ヒートスプレッダ５２とヒートシンク５３との間に挟持されることにより、ヒートスプレッダ５２とともに、電子部品５１の熱を放熱する放熱部材を構成する。熱伝導性シート１の実装場所は、ヒートスプレッダ５２と電子部品５１との間や、ヒートスプレッダ５２とヒートシンク５３との間に限らず、電子機器や半導体装置の構成に応じて、適宜選択できる。
本技術は、上述した放熱構造を備えた物品にも適用することができる。このような放熱構造を備える物品としては、例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ機器、携帯電話、無線基地局、自動車等輸送機械のエンジン、動力伝達系、操舵系、エアコンなど電装品の制御に用いられるＥＣＵ（Electronic Control Unit）が挙げられる。
以下、本技術の実施例について説明する。本実施例では、表１に示す原料からなる熱伝導性組成物を得た。この熱伝導性組成物について、分散性の評価を行った。また、熱伝導性組成物から得られた熱伝導性シートについて、表１に示す各評価を行った。なお、本技術は、以下の実施例に限定されるものではない。
＜熱伝導性組成物の作製＞
本実施例で用いた原料は、以下の通りである。
シリコーン樹脂Ａ（製品名：ＣＹ５２－２７６Ａ、東レ・ダウコーニング社製）
シリコーン樹脂Ｂ（製品名：ＣＹ５２－２７６Ｂ、東レ・ダウコーニング社製）
アクリルポリマーとジメチルポリシロキサンからなるグラフト共重合体（製品名：ＫＰ－５６１Ｐ、融点２５～３５℃、信越シリコーン社製）
アクリルポリマーとジメチルポリシロキサンからなるグラフト共重合体（製品名：ＫＰ－５７８、融点５５℃以下、信越シリコーン社製）
シリコーン鎖が分岐したポリグリセリン変性シリコーン界面活性剤（製品名：ＫＦ－６１０６、信越シリコーン社製）
アルキルトリアルコキシシラン：ヘキサデシルトリメトキシシラン（製品名：Dynasylan 9116（融点１℃、沸点１５５℃）、エボニック・ジャパン社製）
アルキルトリアルコキシシラン：デシルトリメトキシシラン（製品名：Ｚ－６２１０（融点－３７℃、沸点１１５℃）、東レ・ダウコーニング社製）
フェノール系酸化防止剤（製品名：ＡＯ－８０、ＡＤＥＫＡ社製）
重金属不活性化剤（ＺＳ－９０、ＡＤＥＫＡ社製）
窒化アルミニウムと、アルミナ（球状アルミナ）と、酸化マグネシウムとの混合物
窒化アルミニウムと、アルミナ（球状アルミナ）との混合物
＜実施例１～５、比較例１，２＞
熱伝導性充填剤として、窒化アルミニウムとアルミナとの混合物、又は、窒化アルミニウムとアルミナと酸化マグネシウムの混合物を用いた。窒化アルミニウムとアルミナとの混合物を用いる実施例１，３の場合の混合量は、シリコーン樹脂１００質量部に対して窒化アルミニウムを約１０６４０質量部、アルミナを約１８８０質量部とし、シリコーン樹脂に一種ずつ添加する毎に攪拌した。また、窒化アルミニウムとアルミナと酸化マグネシウムの混合物を用いる実施例２，４，５の場合の混合量は、シリコーン樹脂１００質量部に対して窒化アルミニウムを約４２２０質量部、アルミナを約２８００質量部、酸化マグネシウムを約４９８０質量部とし、シリコーン樹脂に一種ずつ添加する毎に攪拌した。また、窒化アルミニウムとアルミナと酸化マグネシウムの混合物を用いる比較例１，２の場合の混合量は、シリコーン樹脂１００質量部に対して窒化アルミニウムとアルミナと酸化マグネシウムとを合計約８０００質量部（窒化アルミニウム：アルミナ：酸化マグネシウム＝１．５：１：１．７８の比率）とし、シリコーン樹脂に一種ずつ添加する毎に攪拌した。攪拌には遊星撹拌機を用い、回転数は１２００ｒｐｍとした。次に、バーコーターを用いて熱伝導性組成物を厚み２ｍｍまたは１．５ｍｍとなるように、剥離フィルム（材質：ＰＥＴ、厚み１２５μｍ）上に塗布した後、剥離剤を塗布したカバーフィルム（材質：ＰＥＴ、厚み５０μｍ）をかぶせ、８０℃で６時間加熱して熱伝導性シートを得た。
［分散性］
熱伝導性充填剤を除く成分を混合した熱伝導性組成物中に、熱伝導性充填剤を一種ずつ添加して攪拌した。攪拌には、市販の自転公転撹拌機（自公転式真空撹拌脱泡ミキサー（装置名：Ｖ－ｍｉｎｉ ３００、ＥＭＥ社製）を用い、回転数を１２００ｒｐｍとした。熱伝導性組成物中に熱伝導性充填剤が分散するまでの時間について目視で評価した。結果を表１に示す。
Ａ：２分以内
Ｂ：２分超、４分以内
Ｃ：４分超、６分以内
Ｄ：６分超、１０分以内
Ｅ：１０分超攪拌しても全く混合できず
［初期熱伝導率］
ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に準拠した熱抵抗測定装置を用いて、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて熱伝導性シートの厚み方向の初期熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）を測定した。測定時のシート温度は４５℃であった。結果を表１に示す。
［圧縮率］
圧縮率（初期圧縮率）は、各実施例及び比較例で作成された熱伝導性シートを、所定の大きさ（２０ｍｍφ×厚み２０００μｍ）にカットし、熱伝導性シートの平均温度が４５℃になるようにし、１ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重をかけ、安定した後の厚み（初期圧縮厚［μｍ］）を測定し、上述した式３に従って圧縮率（％）を求めた。結果を表１に示す。
［熱抵抗値］
ＡＳＴＭ－Ｄ５４７０に準拠した熱抵抗測定装置を用いて、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２をかけて熱伝導性シートの熱抵抗値（℃・ｃｍ２／Ｗ）を測定した。実用上、熱抵抗値が１．０（℃・ｃｍ２／Ｗ）以下であることが好ましい。結果を表１に示す。
［取扱性（室温）］
室温（２５℃）において、剥離フィルムから熱伝導シートを容易に剥離できたときを取扱性が「ＯＫ」と評価し、熱伝導性シートを剥離できない場合を取扱性が「ＮＧ」と評価した。結果を表１に示す。
［軟化性］
２５．４ｍｍ角、厚み１．５ｍｍの熱伝導シートを、圧縮速度２５．４ｍｍ／ｍｉｎで７０％圧縮した際の最大応力と、１０分間圧縮状態を保持した場合のシートの残留応力を観測し、最大応力が３００ｐｓｉ以下、残留応力が５０ｐｓｉ以下のときをＯＫと評価し、それ以外のときをＮＧと評価した。結果を表１に示す。
［耐熱安定性］
熱伝導性シートを２ｍｍ厚、３０ｍｍ×３０ｍｍにカットし、２００℃、２４時間のエージング（超加速試験）処理したときに、熱伝導性シートの形状が維持され、オイルブリードも最小限であるかどうか（耐熱安定性）を評価した。形状変化がなく、オイルブリード１ｍｍ以内のときを耐熱安定性が「〇」と評価し、形状が僅かに変形するがオイルブリード１ｍｍ以内のときを耐熱安定性が「△」と評価し、形状が大きく変形するとき又は「〇」か「△」に該当しないときを耐熱安定性が「×」と評価した。実用上、耐熱安定性の評価が「〇」又は「△」であることが好ましい。結果を表１に示す。
Figure 2022038407000003
実施例１～５では、オルガノポリシロキサンと、熱伝導性充填剤と、アルコキシシラン化合物と、シロキサン変性アクリル樹脂とを含有し、オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、アルコキシシラン化合物とシロキサン変性アクリル樹脂の合計含有量が１００質量部以上である熱伝導性組成物を用いたため、初期熱伝導率と軟化性（柔軟性）が良好な熱伝導性シートが得られることが分かった。
一方、比較例１では、アルコキシシラン化合物を含有しない熱伝導性組成物を用いため、熱伝導性組成物の分散性が良好ではなく、熱伝導性シートとするのが難しいことが分かった。
比較例２では、シロキサン変性アクリル樹脂を含有しない熱伝導性組成物を用いため、軟化性が良好ではないことが分かった。
１ 熱伝導性シート、１１ 剥離フィルム、５０ 半導体装置、５１ 電子部品、５２ ヒートスプレッダ、５３ ヒートシンク

Claims (13)

  1. オルガノポリシロキサンと、
    熱伝導性充填剤と、
    アルコキシシラン化合物と、
    シロキサン変性アクリル樹脂とを含有し、
    上記オルガノポリシロキサンの含有量を１００質量部とした場合、上記アルコキシシラン化合物と上記シロキサン変性アクリル樹脂の合計含有量が１００質量部以上である、熱伝導性組成物。
  2. 上記アルコキシシラン化合物が、融点が－４０℃以上であり、沸点が１００℃以上であるアルコシキシラン化合物を含む、請求項１に記載の熱伝導性組成物。
  3. 上記シロキサン変性アクリル樹脂の融点が５５℃以下である、請求項１又は２に記載の熱伝導性組成物。
  4. 上記シロキサン変性アクリル樹脂が常温で固体である、請求項１又は２に記載の熱伝導性組成物 。
  5. 上記熱伝導性充填剤を８０～９０体積％含有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱伝導性組成物。
  6. 上記アルコキシシラン化合物が、デシルトリメトキシシラン及びヘキサデシルトリメトキシシランの少なくとも１種を含有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱伝導性組成物。
  7. 上記デシルトリメトキシシランと上記ヘキサデシルトリメトキシシランとの質量比（デシルトリメトキシシラン：ヘキサデシルトリメトキシシラン）が１００：９８～１００：２０１の範囲である、請求項６に記載の熱伝導性組成物。
  8. 上記オルガノポリシロキサンが、付加反応型オルガノポリシロキサンである、請求項１～７のいずれか１項に記載の熱伝導性組成物。
  9. 上記オルガノポリシロキサンが、ビニル基を有するオルガノポリシロキサンと、ヒドロシリル基を有する硬化剤と、硬化触媒とからなる、２液型の付加反応型シリコーン樹脂である、請求項１～８のいずれか１項に記載の熱伝導性組成物。
  10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の熱伝導性組成物の硬化物からなる、熱伝導性シート。
  11. 熱伝導率が６．０Ｗ/ｍ・Ｋ以上である、請求項１０記載の熱伝導性シート。
  12. ４５℃、荷重１ｋｇｆ／ｃｍ２で圧力をかけたとき、下記式３で表される圧縮率が６０％以上である、請求項１０又は１１に記載の熱伝導性シート。
    式３：圧縮率（％）＝（（当該熱伝導性シートの初期厚み－当該熱伝導性シートの初期圧縮厚）／当該熱伝導性シートの初期厚み）×１００
  13. 発熱体と、
    放熱部材と、
    上記発熱体と上記放熱部材との間に配置された熱伝導性シートとを備え、
    上記熱伝導性シートは、請求項１～９のいずれか１項に記載の熱伝導性組成物の硬化物からなる、電子機器。
JP2020142900A 2020-08-26 2020-08-26 熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シート Active JP7541874B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020142900A JP7541874B2 (ja) 2020-08-26 2020-08-26 熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シート
PCT/JP2021/028782 WO2022044723A1 (ja) 2020-08-26 2021-08-03 熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シート
TW110130608A TW202219162A (zh) 2020-08-26 2021-08-19 導熱性組合物及使用其之導熱性片材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020142900A JP7541874B2 (ja) 2020-08-26 2020-08-26 熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シート

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022038407A true JP2022038407A (ja) 2022-03-10
JP7541874B2 JP7541874B2 (ja) 2024-08-29

Family

ID=80355133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020142900A Active JP7541874B2 (ja) 2020-08-26 2020-08-26 熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シート

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7541874B2 (ja)
TW (1) TW202219162A (ja)
WO (1) WO2022044723A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023162636A1 (ja) * 2022-02-28 2023-08-31 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3290127B2 (ja) * 1998-01-27 2002-06-10 松下電工株式会社 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
US20180179383A1 (en) 2015-07-01 2018-06-28 Showa Denko K. K. Thermosetting silicone resin composition containing boron nitride, dispersant for silicone resin compositions, and inorganic filler
JP6436035B2 (ja) 2015-09-25 2018-12-12 信越化学工業株式会社 熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物、熱伝導性被膜の形成方法、放熱構造及びパワーモジュール装置
JP7395111B2 (ja) 2019-08-01 2023-12-11 株式会社レゾナック 無機粒子分散樹脂組成物及び無機粒子分散樹脂組成物の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023162636A1 (ja) * 2022-02-28 2023-08-31 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物

Also Published As

Publication number Publication date
TW202219162A (zh) 2022-05-16
JP7541874B2 (ja) 2024-08-29
WO2022044723A1 (ja) 2022-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI635169B (zh) Thermally conductive composite sheet
US20100140538A1 (en) Silicone elastomer composition and silicone elastomer
JP2009209165A (ja) 熱伝導性硬化物及びその製造方法
JP7050704B2 (ja) 熱伝導性粘着層を有する熱伝導性シリコーンゴムシート
JP6797075B2 (ja) 熱伝導性シリコーンゴム複合シート
KR20160084808A (ko) 열전도성 실리콘 조성물 및 경화물, 및 복합 시트
JP6997834B1 (ja) 熱伝導性樹脂組成物及びこれを用いた熱伝導性シート
US11634581B2 (en) Thermally conductive resin composition and thermally conductive sheet using the same
WO2022044723A1 (ja) 熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シート
JP7289023B1 (ja) 熱伝導性組成物、熱伝導性グリース及び熱伝導性シート
JP2004099842A (ja) 放熱部材用粘着性シリコーン組成物
JP2022078110A (ja) 熱伝導性粘着層を有する熱伝導性シリコーンゴムシート
WO2022038888A1 (ja) 硬化性オルガノポリシロキサン組成物、熱伝導性部材および放熱構造体
KR20170131231A (ko) 열전도성 복합 시트
JP7530864B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
CN113454165B (zh) 导热性硅胶组合物
WO2022004086A1 (ja) シリコーンゲル組成物及びシリコーンゲルシート

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230725

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240529

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240709

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: 20240806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240819

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7541874

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150