KR100560016B1 - 열전도성 실리콘 고무 복합 시트 - Google Patents

열전도성 실리콘 고무 복합 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히, 발열성 전자 부품과 방열 핀 등의 방열 부품 사이에 개재되는 방열 부재로서 바람직한 열전도성 실리콘 고무 복합 시트로서, 전기 절연성과 함께 열전도성이 양호하면서 강도, 유연성 및 특히 층간의 접착성이 우수한 적층체 구조의 열전도성 실리콘 고무 복합 시트를 제공한다.
상기 열전도성 실리콘 고무 복합 시트는 중간층 및 상기 중간층의 양면에 적층된 한쌍의 외층을 가지고,
(A) 중간층은 내열성 및 전기 절연성의 합성 수지 필름층이고,
(B) 외층은 (a) 오르가노폴리실록산, (b) 경화제, (c) 열전도성 충전제 및 (d) 에폭시기, 알콕시기, 비닐기, 및 화학식: ≡SiH로 표시되는 기로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 관능성기를 갖는 규소 화합물계 접착성 부여제를 포함하는 조성물을 경화시켜 이루어지는 실리콘 고무층인
적층 구조체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
열전도성 실리콘 고무 복합 시트, 방열 부재, 접착성 부여제

Description

열전도성 실리콘 고무 복합 시트 {Thermal-Conductive Silicone Rubber Composite Sheets}
본 발명은 특히, 발열성 전자 부품과 방열 핀 등의 방열 부품과의 사이에 개재되는 방열 부재로서 바람직한 열전도성 실리콘 고무 복합 시트로서, 전기 절연성과 함께 열전도성이 양호하면서 강도 및 유연성이 풍부한 열전도성 실리콘 고무 복합 시트에 관한 것이다.
종래부터, 전원 트랜지스터, MOS 트랜지스터, FET, 사일리스터, 정류기, 트랜스 등의 발열성 전자ㆍ전기 부품의 방열 부재용으로 전기 절연성의 열전도성 재료가 사용되고 있다. 예를 들면, 실리콘 고무 등의 합성 고무에 산화베릴륨, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연 등의 금속 산화물 분말을 배합한 것(일본 특허 공개 (소)47-32400호 참조)이나, 실리콘 고무에 질화붕소를 배합하여 메쉬상의 절연재로 보강한 것(일본 실용신안 공개 (소)54-184074호 참조) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 방열 부재의 열전도성을 보다 향상시키기 위한 하나의 수단으로서, 그의 두께를 가능한 한 얇게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 그의 두께를 너무 얇게 하면 방열 부재의 강도, 내구성 또는 전기 절연성이 손상된다는 문제를 일으킨다. 상기 문제점을 개량하는 것으로서, 중간층에 방향족 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 내열성, 전기 절연성 및 기계적 강도가 풍부한 필름을 사용하고, 외층에 산화베릴륨, 산화알루미늄, 수산화알루미늄 등을 배합한 열전도성 및 전기 특성이 우수한 실리콘 고무층을 배치한 다층 구조체로 만드는 것이 제안되어 있고, 예를 들면 일본 특허 공고 (평)2-24383호 공보에는 산화알루미늄 등을 소정량 배합한 폴리이미드(아미드) 필름을 중간층으로 하고, 상기 중간층의 양면에 한쌍의 외층으로서 산화알루미늄 등을 배합한 실리콘 고무층을 배치한 적어도 3층으로 이루어지는 적층체를 갖는 열전도성의 전기 절연 부재가 기재되어 있다. ㆍ
그러나, 이러한 다층 구조를 갖는 열전도성 전기 절연 부재에는, 외층부인 실리콘 고무층과 중간층인 방향족 폴리이미드 등의 필름과의 접착성이 불안정하고, 경시적으로 층간 박리를 일으키기 쉬우며, 내구성이 부족하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점에 감안하여, 전기 절연성 및 열전도성이 양호하면서 강도 및 유연성이 풍부한 열전도성 실리콘 고무 복합 시트로서, 특히 층간의 접착성이 우수한 실리콘 고무 복합 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은
중간층 및 상기 중간층의 양면에 적층된 한쌍의 외층을 가지고,
(A) 중간층은 내열성 및 전기 절연성의 합성 수지 필름층이고,
(B) 외층은 (a) 오르가노폴리실록산, (b) 경화제, (c) 열전도성 충전제 및 (d) 에폭시기, 알콕시기, 비닐기, 및 화학식: ≡SiH로 표시되는 기로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 관능성기를 갖는 규소 화합물계 접착성 부여제를 포함하는 조성물을 경화시켜 이루어지는 실리콘 고무층인
적층 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 고무 복합 시트를 제공한다.
<발명의 실시 양태>
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
[(A) 중간층]
본 발명의 복합 시트의 중간층으로서는, 내열성 및 전기 절연성이 우수하고 유연하며 기계적 강도가 높은 합성 수지 필름이라면 특별히 한정되지 않고, 공지된 것을 모두 사용할 수 있다.
상기 합성 수지 필름의 두께는 통상 5 내지 40 ㎛, 바람직하게는 10 내지 30 ㎛의 범위이다. 상기 두께가 너무 두꺼우면 본 발명의 복합 시트의 열전도성에 지장이 생기게 되고, 반대로 너무 얇으면 중간층으로서 발휘해야 할 강도가 부족하고, 내전압 특성이 열화되며 전기 절연 성능이 불충분해지는 경우가 있다.
상기 중간층으로서 사용되는 필름의 원료인 합성 수지로서는, 예를 들면 방향족 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 등으로부터 얻어진 필름을 예로 들 수 있다. 또한, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또 는 테트라플루오로에틸렌ㆍ퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체로 제조된 필름을 사용할 수 있지만, 상기 불소계 중합체의 경우에는, 필름 표면을 금속 Na/나프탈렌계 처리액을 사용하여 화학 에칭 처리를 실시하는 것이, 접착성 향상의 관점에서 바람직하다.
이러한 필름은, 융점이 200 ℃ 이상, 바람직하게는 250 ℃ 이상이면 내열성이 우수하고, 기계적 강도의 저하나 열 변형이 없기 때문에 바람직하다.
상기 필름의 적합한 예로서는, 예를 들면 융점이 250 ℃ 이상인 내열성 필름으로서 방향족 폴리이미드계: 캡톤(상품명, 도레이 듀퐁(주) 제조), 아피칼(상품명, 가네가후치 가가꾸 고교(주) 제조), 유피렉스(상품명, 우베 고산(주) 제조); 방향족 폴리아미드계: 아라까미(상품명, 아사히 가가꾸 고교(주) 제조); 폴리에틸렌나프탈레이트계: 테오넥스(상품명, 데이진 듀퐁 필름(주) 제조)를 들 수 있고, 융점이 300 ℃ 이상인 내열성 필름으로서, 양면이 금속 Na/나프탈렌계 처리액을 사용하여 화학 에칭 처리된 PTFE계 필름: 니토프론 902UL(상품명, 니토 덴꼬(주) 제조)를 들 수 있다.
[(B) 외층]
본 발명의 복합 시트에 포함되는 외층은 (a) 오르가노폴리실록산, (b) 경화제, (c) 열전도성 충전제 및 (d) 에폭시기, 알콕시기, 비닐기, 및 화학식: ≡SiH로 표시되는 기로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 관능성기를 갖는 규소 화합물계 접착성 부여제를 포함하는 조성물을 경화시켜 이루어지는 실리콘 고무층이다. 상기 (B)층의 두께는, 본 발명의 복합 시트의 적용 형태ㆍ적용 대상에 따라서 설정 할 수 있고, 특별히 제한되지 않지만, 통상 30 내지 800 ㎛, 바람직하게는 50 내지 400 ㎛ 정도의 범위로 하는 것이 좋다. 대체로, 상기 두께가 너무 얇으면 전자 부품에의 형상 추종성이 나빠지므로 열전도성이 나빠지는 경향이 있고, 또한 너무 두꺼우면 열전달 특성이 손상되는 경향이 있으므로 어느 것도 바람직하지 않다.
<(a) 오르가노폴리실록산>
(a) 성분인 오르가노폴리실록산은 평균 화학식: R1 aSiO(4-a)/2(식 중, R1은 동일 또는 상이한 치환 또는 비치환의 탄소 원자수 1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타내고, a는 1.90 내지 2.05의 양수임)로 나타내지는 것이다.
상기 R1로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 옥타데실기 등의 알킬기; 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기, 페네틸기, 3-페닐프로필기 등의 아랄킬기; 3.3,3-트리플루오로프로필기, 3-클로로프로필기 등의 할로겐화 알킬기; 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기, 헥세닐기 등의 알케닐기 등을 들 수 있다.
상기 (a) 성분인 폴리오르가노실록산으로서는, 일반적으로는 주쇄가 디메틸실록산 단위로 이루어지는 것, 또는 상기 주쇄의 메틸기 중 일부가 비닐기, 페닐기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등으로 치환된 것이 바람직하다. 또한, 그 분자쇄 말단이 트리오르가노실릴기 또는 수산기로 봉쇄된 것일 수도 있고, 상기 트리오 르가노실릴기로서는 트리메틸실릴기, 디메틸비닐실릴기, 트리비닐실릴기 등이 예시된다.
또한, (a) 성분의 중합도는 통상 200 내지 12,000, 바람직하게는 200 내지 10,000의 범위로 하고, 오일상일 수도 있고 검상일 수도 있으며, 성형 방법 등에 따라서 선택할 수 있다.
하기 (b) 성분인 경화제가 오르가노히드로젠폴리실록산 및 백금계 촉매를 포함하는 부가 반응 경화형의 것인 경우, (a) 성분인 폴리오르가노실록산은 규소 원자 결합 알케닐기를 1 분자 중에 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상 갖는 오르가노폴리실록산이다. 규소 원자 결합 알케닐기의 함유량이 상기 범위의 하한 미만이면, 얻어지는 조성물이 충분히 경화되지 않는다. 또한, 규소 원자에 결합하는 상기 알케닐기로서는 비닐기가 바람직하다. 알케닐기는 분자쇄 말단 및(또는) 측쇄에 있을 수도 있고, 1개 이상의 알케닐기가 분자쇄 말단의 규소 원자에 결합되어 있는 것이 바람직하다.
상기 경우의 구체예로서는, 예를 들면 분자쇄 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸비닐폴리실록산, 분자쇄 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸비닐실록산ㆍ메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 메틸비닐폴리실록산, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸비닐 실록산ㆍ메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 트리비닐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다.
하기 (b) 성분인 경화제가 유기 과산화물인 경우, (a) 성분인 오르가노폴리실록산은 특별히 한정되지 않지만, 1 분자 중에 2개 이상의 상기 알케닐기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 경우의 구체예로서는, 예를 들면 분자쇄 양쪽 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 폴리디메틸실록산, 분자쇄 양쪽 말단 메틸페닐비닐실록시기 봉쇄 폴리디메틸실록산, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 폴리메틸(3,3,3-트리플루오로프로필)실록산, 분자쇄 양쪽 말단 실라놀기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 실라놀기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸비닐실록산ㆍ메틸페닐실록산 공중합체 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다.
<(b) 경화제>
(B) 성분이 히드로실릴화 반응 경화제인 경우, 상기 경화제는 1 분자 중에 규소 원자 결합 수소 원자를 평균 2개 이상 갖는 오르가노히드로젠폴리실록산과 백금계 촉매를 포함한다. 상기 오르가노히드로젠폴리실록산은 알케닐기를 갖는 (a) 성분에 부가 반응하는 가교제로서 기능한다.
상기 오르가노히드로젠폴리실록산의 구체예로서는, 예를 들면 분자쇄 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠폴리실록산, 분자쇄 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸히드로젠실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸히드로젠실록산ㆍ메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸히드로젠실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸히드로젠실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산ㆍ메틸히드로젠실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸히드로젠실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양쪽 말단 디메틸히드로젠실록시기 봉쇄 메틸페닐폴리실록산 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다.
본 조성의 복합 시트의 외층을 구성하는 조성물에 있어서, 상기 오르가노히드로젠폴리실록산의 함유량은 통상 (a) 성분 중의 규소 원자 결합 알케닐기 1 몰에 대하여 본 성분 중의 규소 원자 결합 수소 원자가 통상 0.1 내지 4.0 몰, 바람직하게는 0.3 내지 2.0 몰이 되는 양이다. 본 성분의 함유량이 너무 적으면 얻어지는 실리콘 고무 조성물이 충분히 경화되지 않는 경우가 있고, 한편, 너무 많으면 얻어지는 실리콘 고무가 매우 경질이 되어, 표면에 다수의 균열을 발생시키는 경우가 있다.
오르가노히드로젠폴리실록산과 함께 사용되는 백금계 촉매는 본 조성물의 경화를 촉진시키기 위한 촉매이고, 예를 들면 염화백금산, 염화백금산의 알코올 용 액, 백금의 올레핀 착체, 백금의 알케닐실록산 착체, 백금의 카르보닐 착체 등을 들 수 있다. 본 조성물에 있어서 백금계 촉매의 함유량은 특별히 한정되지 않고, 촉매로서의 유효량일 수 있지만, (a) 성분에 대하여 본 성분 중의 백금 금속이 중량 단위로, 통상 0.01 내지 1,000 ppm이 되는 양이고, 바람직하게는 0.1 내지 500 ppm이 되는 양이다. 본 성분의 함유량이 너무 적으면 얻어지는 실리콘 고무 조성물이 충분히 경화되지 않는 경우가 있고, 한편 다량으로 사용해도 얻어지는 실리콘 고무 조성물의 경화 속도는 향상되지 않으며, 경제적으로 불리해지는 경우가 있다.
(b) 성분인 경화제가 유기 과산화물인 경우, 상기 유기 과산화물로서는 예를 들면 벤조일퍼옥시드, 디쿠밀퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥시드, t-부틸퍼벤조에이트 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다. 상기 유기 과산화물의 첨가량은 상기 (a) 성분인 오르가노폴리실록산 100 중량부에 대하여 통상 0.1 내지 5 중량부의 범위 내가 되는 양이 바람직하다.
<(c) 열전도성 충전제>
(c) 성분인 열전도성 충전제로서는 산화알루미늄, 산화아연, 산화규소, 탄화규소, 질화알루미늄, 질화붕소 등의 무기 분말이 바람직하게 예시된다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
상기 (c) 성분의 평균 입경은 통상 50 ㎛ 이하, 바람직하게는 20 ㎛ 이하인 것이 좋다.
또한, 상기 (c) 성분의 배합량은 (a) 성분 100 중량부에 대하여 통상 100 내 지 1,800 중량부, 바람직하게는 200 내지 1,600 중량부의 범위이다. 상기 배합량이 너무 적으면 외층의 열전도성이 불충분해지고, 한편 너무 많으면 (c) 성분의 조성물 중에의 균일한 배합이 곤란해짐과 동시에 성형 가공성이 나빠지게 된다.
<(d) 규소 화합물계 접착성 부여제>
본 (d) 성분은 본 발명의 열전도성 실리콘 고무 복합 시트를 특징짓는 중요한 성분이고, 상기 성분을 외층을 구성하는 실리콘 고무 조성물 중에 배합함으로써, (A) 중간층인 합성 수지 필름과 (B) 외층인 실리콘 고무층이 상호 강고한 접착성을 나타내므로 층간 박리를 일으키지 않고, 경시적으로도 내구성이 우수한 것으로 만들 수 있다. 또한, (A) 중간층인 합성 수지 필름에 대하여, 접착성 향상을 목적으로 한 프라이머 처리 공정을 생략할 수 있기 때문에 복합 시트 제조 공정의 간략화가 도모되고, 프라이머층을 가지지 않기 때문에 열전도성이 저감되지 않는 복합 시트를 얻을 수 있다.
상기 (d) 성분인 규소 화합물계 접착성 부여제는 에폭시기, 알콕시기, 비닐기, 및 화학식: ≡SiH기로 나타내지는 기로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 관능성기를 갖는 규소 화합물일 필요가 있다. 특히, 1 분자 중에 상기 관능성기를 2개 이상 갖는 규소 화합물인 것이 바람직하다.
상기 (d) 성분의 배합량은 (a) 성분 100 중량부에 대하여 통상 0.1 내지 3.0 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 2.0 중량부의 범위로 하는 것이 좋다. 상기 배합량이 너무 적으면 접착성 부여 효과가 발휘되지 않고, 너무 많으면 기계적 특성이 손상된다는 문제를 일으키기 때문에 바람직하지 않다.
이러한 관능기를 갖는 규소 화합물로서는 구체적으로 하기 화학식 1 내지 5의 화합물을 예시할 수 있다. 그러나, 하기 화합물들로 한정되는 것은 아니다.
Figure 112003036859222-pat00001
Figure 112003036859222-pat00002
Figure 112003036859222-pat00003
Figure 112003036859222-pat00004
Figure 112003036859222-pat00005
이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다.
[열전도성 복합 시트의 제조]
<(B) 외층용 코팅 조성물의 제조>
우선, 상기 (a) 성분인 오르가노폴리실록산과 (C) 성분인 열전도성 충전제를 혼련기, 벤버리 믹서, 유성형 믹서, 시나가와(品川) 믹서 등의 혼합기를 사용하여, 필요에 따라서 100 ℃ 이상 정도의 온도로 계속 가열하면서 혼련한다. 상기 혼련 공정에서 목적에 따라서 외층의 열전도 성능을 손상시키지 않는 범위 내에서, 발연 실리카, 침강성 실리카 등의 보강성 실리카; 실리콘 오일, 실리콘 습윤제 등; 백금, 산화티탄, 벤조트리아졸 등의 난연제 등을 첨가ㆍ혼합할 수도 있다.
혼련 공정에서 얻은 균일 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 체 등을 통해 여과시키고, 계속해서 2축 롤, 시나가와 믹서 등을 사용하여 상기 혼합물에 소요량의 (d) 성분인 접착성 부여제, 또한 (b) 성분인 경화제를 첨가하고, 재차 혼련한다. 상기 재차 혼련 공정에서 목적에 따라서 1-에티닐-1-시클로헥산올 등의 아세틸렌 화합물계 부가 반응 제어제, 유기 안료, 무기 안료 등의 착색제, 산화철, 산화셀륨 등의 내열성 향상제 등을 첨가ㆍ혼합할 수도 있다.
상기 재차 혼련 공정에서 얻은 외층용 조성물을 외층용 코팅제로서 직접 다음 공정에 사용할 수도 있지만, 필요에 따라서 톨루엔 등의 용매를 더 첨가하여, 유성형 믹서, 혼련기 등의 교반기에 투입하고 혼합하여 외층용 코팅제로 사용해도 상관없다.
<코팅 공정>
상기 공정에 의해 얻은 외층용 코팅제를, 상기 (A)인 중간층이 되는 합성 수지 필름의 양면에 건조로, 가열로 및 권취 장치를 차례로 구비한 나이프 코터, 키스 코터 등의 코팅 장치를 사용하여, 연속적으로 소정의 일정한 두께로 코팅한 후, 용매 등을 건조ㆍ증발 비산시키고, 부가 반응 경화형의 경우에는 80 내지 200 ℃, 바람직하게는 100 내지 150 ℃ 정도로, 또한 과산화물 경화형의 경우에는 100 내지 200 ℃, 바람직하게는 110 내지 180 ℃ 정도로 가열하여 가교ㆍ경화시킴으로써 우수한 열전도성, 전기 절연성, 기계적 강도, 유연성, 내열성 및 내구성을 갖는 본 발명의 열전도성 실리콘 고무 복합 시트를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 열전도성 실리콘 고무 복합 시트는 물론 3층의 적층체에 한 정되지 않고, 목적에 따라서 상기 (A)층과 (B)층을, 예를 들면 (B)/(A)/(B)/(A)/(B)의 5층 적층 구조로 할 수도 있고, 별도로 유리 섬유, 흑연 시트, 알루미늄 호일 등의 층을 포함하는 것으로 만들 수도 있다.
<실시예>
이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
(a) 평균 중합도 8,000의 디메틸비닐실록시기로 양쪽 말단을 밀봉한 디메틸폴리실록산 100 중량부 및 (c) 열전도성 충전제로서 평균 입경 4 ㎛의 산화알루미늄 분말: AL-24(상품명, 쇼와 덴꼬(주) 제조) 750 중량부를 벤버리 믹서로 실온에서 40 분 혼련하고, 계속해서 100 메쉬의 체로 여과한 후, 2축 롤을 사용하여 상기 (a)+(c)의 혼합물 100 중량부에 (d) 접착성 부여제로서 하기 화학식 6으로 표시되는 관능기 함유 규소 화합물 1.0 중량부, (b) 유기 과산화물로서 디(2-메틸벤조일)퍼옥시드 1.9 중량부 및 착색제로서 KE-컬러 R20(상품명: 신에츠 가가꾸 고교(주) 제조) 0.4 중량부를 첨가ㆍ배합하여 더 혼련함으로써 혼합물을 제조하였다.
Figure 112003036859222-pat00006
계속해서, 상기에서 얻은 혼합물 100 중량부를 톨루엔 47 중량부에 용해시켜 코팅제를 제조하고, 우선 방향족 폴리이미드계 필름(상품명: 캡톤 100H, 도레이 듀퐁(주) 제조, 두께: 25 ㎛)의 한쪽 면에 코팅 장치로 라인 속도: 3.0 m/분으로 코팅하고, 건조 온도: 80 ℃ 및 경화 온도: 15 ℃의 조건에서 처리하여, 고무층의 두께가 62.5 ㎛가 되도록 성형하였다. 계속해서, 다른 쪽 면에도 동일하게 하여 코팅, 건조 및 경화 처리를 실시하여 전체 두께가 150 ㎛인 열전도성 실리콘 고무 복합 시트를 제조하였다.
<비교예 1>
상기 (d) 성분인 규소 화합물을 사용하지 않는 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 두께 150 ㎛의 열전도성 실리콘 고무 복합 시트를 제조하였다.
<실시예 2>
실시예 1의 (d) 성분인 규소 화합물의 사용량 1.0 중량부를 0.5 중량부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 열전도성 실리콘 고무 복합 시트를 제조하였다.
<실시예 3>
방향족 폴리이미드계 필름(상품명: 캡톤 100H, 도레이 듀퐁(주) 제조, 두께: 25 ㎛) 대신에 폴리에틸렌나프탈레이트계 필름(상품명: 테오넥스, 데이진 듀퐁 필름(주), 두께: 25 ㎛)를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 열전도성 실리콘 고무 복합 시트를 제조하였다.
<실시예 4>
(a) 25 ℃에서의 점도가 600 mm2/s(600 cSt)인 디메틸비닐실록산기로 양쪽 말단을 밀봉한 디메틸폴리실록산 100 중량부, (c1) 열전도성 충전제로서 평균 입경 4 ㎛의 산화알루미늄 분말: AL-24(상품명, 쇼와 덴꼬(주) 제조) 280 중량부 및 (c2) 평균 입경 16 ㎛의 구형 산화알루미늄 분말: AS-30(상품명, 쇼와 덴꼬(주) 제조) 420 부를 유성형 믹서로 실온에서 20 분 혼련하고, 100 메쉬의 체로 여과하여 마무리한 후, 또한 상기 (a)+(c1)+(c2)의 혼합물 100 중량부에 (d) 접착성 부여제로서 하기 화학식 7로 표시되는 관능기 함유 규소 화합물 1.0 중량부, (b1) 염화백금산의 비닐실록산 착체(백금 금속 함유량: 1 중량%) 0.35 중량부를 균일하게 배합하고, 계속해서 부가 반응 제어제로서 1-에티닐-1-시클로헥산올 0.06 중량부를 첨가 배합하고, (b2) 하기 화학식 8로 표시되는 메틸히드로젠폴리실록산 (SiH 함유량: 0.0050 몰/g) 1.5 중량부(SiH/(a) 중의 비닐기(몰비): 4.0)를 균일하게 혼합하여 실리콘 고무 조성물을 조정하였다.
Figure 112003036859222-pat00007
Figure 112003036859222-pat00008
이어서, 상기에서 얻은 혼합물을 코팅제로서 사용하고, 우선 양면이 화학 에칭 처리된 PTFE계 필름: 니토프론 902UL(상품명, 니토 덴꼬(주) 제조, 두께: 25 ㎛)의 한쪽 면에 코팅 장치로 라인 속도: 3.0 m/분으로 코팅하고, 경화 온도: 180 ℃의 조건에서 처리하여, 고무층의 두께가 62.5 ㎛가 되도록 성형하고, 다른 쪽 면에도 동일한 방법으로 코팅, 경화 처리를 실시하여, 전체 두께가 150 ㎛인 열전도성 실리콘 고무 복합 시트를 제조하였다.
또한, 하기 표 1에 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서의 (a) 성분과 (c) 성분을 포함하는 조성물 및 코팅제의 조성을 나타내었다. 표 1 중의 「수」는 각각 중량부를 의미한다.
[여러가지 특성의 평가 방법]
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조한 각 복합 시트에 대하여, 하기방법에 의해 여러 가지 특성을 측정하고, 그 측정 결과를 표 1에 나타내었다.
〔일반 특성〕
ㆍ 인장 강도(MPa), 인열 강도(kN/m), 절연 파괴 전압(kV):
JIS K 6249에 준하여 측정하였다.
ㆍ 내전압(kV)
JIS C 2110에 준하여 측정하였다.
ㆍ 접착 강도(N/cm)
JIS K 6259에 준하여 180 도 박리 시험을 행하여 접착 강도를 측정하였다. 또한, 시험 시료로서 두께 25 ㎛의 필름의 한쪽 표면 상에, 두께 1 mm의 외층재를 포함하는 층을 형성한 2층 구조의 것을 제조하였다.
〔열 특성〕
ㆍ 열저항(℃/W)
샘플을 히트 싱크(방열 부품)과 TO-3P형 트랜지스터 사이에 끼우고(접촉 면적: 약 2.7 cm2), 직경 3.0 mm의 나사로 고정(나사 조임 압력: 49.0±9.8 N(5±1 Kgf))한 후, 트랜지스터에 전력(10 W)을 건다. 10 분 경과 후에, 트랜지스터의 온도(T1) 및 히트 싱크의 온도(T2)를 측정하여 다음 수학식 1에 의해 열저항을 산출한다.
Figure 112003036859222-pat00009
Figure 112003036859222-pat00010
(*주: 실시예 4의 (b) 경화제의 양은 메틸히드로젠폴리실록산의 배합량임)
본 발명의 열전도성 실리콘 고무 복합 시트는, 외층인 실리콘 고무층에 열전도성 충전제가 배합되어 있으므로 양호한 열전도성을 가질 뿐 아니라 전기 절연성 및 기계적 강도가 우수한 합성 수지 필름을 중간층으로 가지기 때문에, 그의 보강 효과에 의해 충분한 강도와 유연성을 가지고, 발열성 전자ㆍ전기 부품과 방열 부품 사이에 개재되는 전기 절연성의 방열 부재로서 바람직하다. 또한, 접착성 부여제를 사용하고 있으므로, 실리콘 고무층과 합성 수지 필름층과의 강고한 밀착이 가능 해지고, 그의 내구성도 우수하다고 하는 현저한 작용 및 효과를 발휘한다.

Claims (1)

  1. 중간층 및 상기 중간층의 양면에 적층된 한쌍의 외층을 가지고,
    (A) 중간층은 내열성 및 전기 절연성의 합성 수지 필름층이고,
    (B) 외층은 (a) 오르가노폴리실록산, (b) 경화제, (c) 산화알루미늄, 산화규소, 탄화규소, 질화알루미늄 및 질화붕소로부터 선택된 열전도성 충전제 및 (d) 하기 화학식 1 내지 5로 표시되는 규소 화합물계 접착성 부여제를 포함하는 조성물을 경화시켜 이루어지는 실리콘 고무층인
    적층 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 고무 복합 시트.
    <화학식 1>
    Figure 112005078203302-pat00011
    <화학식 2>
    Figure 112005078203302-pat00012
    <화학식 3>
    Figure 112005078203302-pat00013
    <화학식 4>
    Figure 112005078203302-pat00014
    <화학식 5>
    Figure 112005078203302-pat00015
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