JPH04335086A

JPH04335086A - 熱伝導性充填剤組成物

Info

Publication number: JPH04335086A
Application number: JP3133309A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Horikawa; 堀川　史博
Original assignee: ThreeBond Co Ltd
Current assignee: ThreeBond Co Ltd
Priority date: 1991-05-10
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1992-11-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気、機械等の部品から
発生する熱を効率よく伝導し、放熱する目的で部品の空
隙を充填する硬化性の熱伝導性充填剤組成物に係り、特
に、アルコール系溶剤の希釈剤によって粘度調整が容易
であり、かつ熱伝導性、耐衝撃性、耐水性に優れ、一液
性で常温硬化も可能な熱伝導性充填剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の熱伝導性充填剤としてポ
リシロキサン構造をもつシリコーン樹脂（シリコーン）
を用いたものが知られている。このシリコーンは常温硬
化型で、耐衝撃性等に優れた物性をもっているが、一般
的に高価であり、かつ熱伝導率を向上する目的でフイラ
ー分率を上げると流動性が損なわれるため用途によって
十分な熱伝導率が得られない場合がある。

【０００３】また、エポキシ樹脂を用いたものも知られ
ている。この場合、一液型では常温硬化ができないこと
、硬化収縮による応力が大きいこと、シリコーンと同様
にフイラー分率もしくは熱伝導率に限界があることが欠
点として挙げられる。

【０００４】さらに、流動性向上を目的として溶剤を用
いようとすればシリコーン、エポキシともに相溶性、保
存安定性等の問題で芳香族炭化水素や、塩素系炭化水素
を用いねばならず、プラスチック部品等への適用は困難
である。

【０００５】さらに、ケイ酸塩、リン酸塩、金属アルコ
キシド等の無機系バインダーを用いたものも知られてい
るが、これらはいずれも、全て耐衝撃性に劣る上、各々
、電気絶縁性、接着力等の点で大きな欠点を有している
ため、実用は困難なものが多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】そこで、本発明の目
的はアルコール系溶剤の希釈剤によって粘度調整が容易
であり、かつ熱伝導性、耐衝撃性、耐水性にも優れ、さ
らに一液で常温硬化が可能であり、上述の公知技術に存
する欠点を改良した熱伝導性充填剤組成物を提供するこ
とにある。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】前述の目的を達成する
ため、本発明によれば、熱伝導率が２．５ｗ／ｍＫ以上
のフイラーと、バインダーとしての一般式

【化２】を有するアルコール可溶型末端シリコーン変性樹脂とか
らなり、アルコール系溶剤の希釈剤によって粘度調整が
容易であることを特徴とする。ただし、上記式において
、Ｒは炭素数１〜３のアルキル基またはアルコキシ基で
あって、両端の少なくとも一個がアルコキシ基であり、
Ｘはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコー
ルまたはこれらの共重合体であって、平均分子量が　１
，０００〜１０，０００である。

【０００８】

【発明の具体的説明】以下、本発明を具体的に詳述する
。本発明に用いられる上述のフイラーとしては、アルミ
ナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ダイ
アモンド、金属等の熱伝導率が２．５ｗ／ｍＫ以上の熱
伝導性粉体が用いられ、要求される流動性、価格、硬化
物物性等により選択される。粒形、粒径も併せて一種あ
るいは二種以上の組み合わせで用いることができるが、
絶縁性が必要な場合には金属フイラーは用いず、この代
わりにアルミナや特殊なセラミックフイラーを用いるが
、価格の点でアルミナが最も望ましい。この添加量は自
由に選択できるが、多すぎると硬化物物性および流動性
が低下し、少なすぎると熱伝導率が低下するため、要求
される流動性、熱伝導率によって添加量、粒形、粒径を
コントロールしなければならない。

【０００９】さらに、上述のバインダーとしては一般式

【化３】（ただし、上記式において、Ｒはメチル、エチル、プロ
ピル等、炭素数１〜３のアルキル基、またはメトキシ、
エトキシ、プロポキシ等、炭素数１〜３のアルコキシ基
であって、両端の少なくとも一個がアルコキシ基であり
、Ｘはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ールまたはこれらの共重合体であって、平均分子量が　
１，０００〜１０，０００である。）を有するアルコー
ル可溶型末端シリコーン変性樹脂が用いられる。

【００１０】この添加量は、固型成分中の２０〜４０重
量％が望ましく、２０重量％以下では硬化物強度が、４
０重量％以上では熱伝導率が著しく損なわれる。この樹
脂は触媒の存在下において空気中の湿気と加水分解反応
を起こし、重合・硬化し得るものである。

【００１１】希釈剤としては、各成分を相溶するもので
あれば用いることは可能であるが、プラスチック部品へ
の影響を考慮してアルコール系溶剤が用いられ、具体的
にはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール
、アミルアルコール等のアルコール類、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、エチルセロソルブブチル
セロソルブ、３−メチル・３−メトキシブタノール、エ
チルカルビトール、イソブチルグリコール等の多価アル
コールおよびその誘導体が挙げられる。これらはフイラ
ー分率が高く、粘度が上がりすぎたときに流動性を向上
させるために添加される。

【００１２】また、　１００℃以上の使用の際、耐熱性
向上およびバインダー増加による熱伝導率低下の防止、
粘度低下を目的として金属アルコキシドが用いられる。この添加量は固型分換算で　０．５〜１０重量％が望ま
しく、　０．５重量％以下の場合、耐熱性向上効果は得
られず、１０重量％以上では粘度が低下しすぎ、目減り
の増加、価格等にデメリットが発生する。

【００１３】さらに、末端シリコーン変性樹脂と金属ア
ルコキシドの総添加量は固型分にして１５〜４５％が望
ましい。金属アルコキシドの具体例としては、テトラメ
トキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメト
キシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルトリエ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン等のシリコンアルコキシド類、チタニウムテトラ
イソプロポキシド等のチタンアルコキシド類等、アルコ
ール可溶の金属アルコキシドおよびそれらの加水分解生
成物が挙げられ、それらの一種または二種以上を組み合
わせて用いることができる。これは末端シリコーン変性
樹脂と同様、加水分解反応により、固型となる。

【００１４】また、流動性をさらに向上し、バインダー
とともに固型となる添加剤としてエポキシ、アクリル等
のアルコール可溶型硬化性樹脂化合物が用いられる。こ
の流動性向上の機構は定かではないが、恐らくは分散剤
としての効果が現れているものと推定される。これらの
添加量は　０．５〜５重量％が望ましいが、分子量、化
学構造によって異なる。また、これらは液体保存時の安
定性やバインダー成分の加水分解、縮合反応を阻害しな
いものが選ばれる。さらに、バインダー成分に加水分解
触媒を用いることにより、硬化速度をコントロールする
ことができる。具体的には、ジブチル錫ジメトキサイド
、ジブチル錫ラウレート等が挙げられる。以上の手法は
、市販の金属アルコキシド系無機接着剤に対し、末端シ
リコーン変性樹脂を添加することによっても同様の効果
を得ることができる。

【００１５】上述の本発明組成物の用途としては、保温
器等のヒーターまわりや熱センサー、ＯＡ機器のプリン
ターヘッド、パワートランジスタ、ＩＣの固定等が考え
られる。

【００１６】

【作用】上述の本発明はバインダーとして上述の一般式
を有するアルコール可溶型末端シリコーン変性樹脂を用
いるから、高熱伝導率を得るためにフイラーを多く入れ
て高粘度になっても希釈剤としてアルコール系溶剤を用
いて容易に粘度調整ができ、したがって、熱伝導率を高
く保ったままで所望の粘度に容易に調整される。

【００１７】

【実施例】

Ａ）バインダー量の範囲バインダー：末端シリコーン変性樹脂（商品名　　サイ
リルＭ−１０　　鐘淵化学工業社製）熱伝導性フイラー：アルミナ希　　釈　　剤：イソプロピルアルコールシリコーン：
バインダー同程度の粘度を持った末端アルコキシシリコ
ーン

【００１８】

【表１】

【００１９】（試験方法）粘　　度　　：　　回転粘度計ＢＨ型を用いた。流動性　　：　　３号ガラスビーズを詰めたφ１２試験
管に各試料を２ｇ充填し、５０ｍｍ以上流れ込んだもの
を〇とした。耐衝撃性：　　φ３５×４ｔの成型物を用い、ＪＩＳ−
Ｋ−５４００耐衝撃性試験Ｂ法に準じ行ない、クラック
のないものを〇とした。熱伝導率：　　京都電子工業社製ＱＴＭ−Ｄ３型熱伝導
率計を用いて測定した。試験片はφ３５×１ｔの成型物
。

【００２０】（考察）末端シリコーン変性樹脂の分率が
固型分中の２０％以下の場合、比較例１の様に耐衝撃性
（硬化物強度）が低下し、フイラーが多いため流動性が
得にくくなる。また、４０％を超えると、熱伝導率はあ
まり得られず、熱伝導性充填剤としては実用的ではない
。（比較例）バインダーをシリコーンに変更する（従来の
手法）と流動性向上のためにバインダー量を増やすと、
熱伝導率は著しく低下し、バインダーを極力少なくして
も粘度が上がって所定の部位に充填できない場合がある
。

【００２１】Ｂ）金属アルコキシドの添加効果金属アル
コキシド　　：　　エチルシリケート・ゾル（商品名Ｈ
ＡＳ−６コルコート社製　　固型分　　１８％）金属ア
ルコキシド・アルミナ含有無機接着剤Ｚ−ＴＥＣ（品川
白煉瓦社製）

【００２２】

【表２】

【００２３】（考察）金属アルコキシドが添加されてい
るとシロキサン結合の数が増加し、耐熱性が増すものと
思われるが、比較例５に示すように少なすぎると効果が
見られない。また、多すぎると硬化収縮の増加と可撓性
の低下によりクラックが発生しやすくなる。また、この
成分系を得るために市販の無機接着剤を用いてアルミナ
・金属アルコキシドに末端シリコーン変性樹脂を添加す
る形をとっても同様の効果が得られた。また、比較例５
から実施例６のように金属アルコキシドを増加していっ
た場合、アルミナ分率が７１．２％から６４．８％に低
下しているにもかかわらず、熱伝導率は１．１２から１
．０５にしか低下していない。これは金属アルコキシド
がセラミック質（この場合はシリカ）に類する固体とな
るためと思われる。

【００２４】硬化性樹脂化合物の粘度低下効果エポキシ
　　　　エピコート８２８（油化シエルエポキシ社製　
　粘度１５Ｐａ・Ｓ）アクリル　　　　ライトエステルＨＯＰ（共栄社油脂社
製　　粘度　　７．４ｍＰａ・Ｓ）

【００２５】

【表３】

【００２６】

【発明の効果】上述の本発明にかかる充填剤組成物は部
品のわずかな間隙への充填が容易で、作業性が向上し、
かつ部品形状に自由度が増す。また、優れた熱伝導率に
より、放熱性が向上して部品寿命を延長したり、熱伝達
効率が向上してエネルギー消費量の低減やセンサーの感
度に大きく寄与する。さらに、粘度、流動性のコントロ
ールにおいて、アルコール系溶剤を使用できるため、ゴ
ム、プラスチック部品への影響が少ない。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　熱伝導率が２．５ｗ／ｍＫ以上のフイ
ラーと、バインダーとしての一般式【化１】を有するアルコール可溶型末端シリコーン変性樹脂とか
らなる、希釈剤としてのアルコール系溶剤によって粘度
調整が容易な熱伝導性充填剤組成物。ただし、上記式に
おいて、Ｒは炭素数１〜３のアルキル基またはアルコキ
シ基であって、両端の少なくとも一個がアルコキシ基で
あり、Ｘはポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコールまたはこれらの共重合体であって、平均分子量
が　１，０００〜１０，０００である。
【請求項２】　　フイラーがアルミナの粉体である請求
項１の熱伝導性充填剤組成物。
【請求項３】　　フイラーが炭化ケイ素、窒化アルミニ
ウム、窒化ホウ素、ダイヤモンドまたは金属の粉体であ
る請求項１の熱伝導性充填剤組成物。
【請求項４】　　バインダーとしてのアルコール可溶性
末端シリコーン変性樹脂の添加量が固型成分中、２０〜
４０重量％である請求項１の熱伝導性充填剤組成物。
【請求項５】　　請求項１の組成物にさらに金属アルコ
キシド系化合物を添加してなる請求項１の熱伝導性充填
剤組成物。