KR20050017389A - 열연화성 열전도성 부재 - Google Patents

열연화성 열전도성 부재

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KR20050017389A
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 일반적인 전원, 전자 기기 등에 사용되는 열전도성 시트 및 개인용 컴퓨터, 디지탈 비디오 디스크 드라이브 등의 전자 기기의 LSI, CPU 등의 집적 회로 소자의 방열에 사용되는 열전도성 부재에 있어서, 발열성 전자 부품으로부터 발생하는 열을 양호한 효율로 방열 부품으로 방산시켜, 발열성 전자 부품이나 그것을 이용한 전자 기기 등의 수명을 대폭 개선한다.
또한, 본 발명은
(A) 열가소성 실리콘 수지 100 중량부,
(B) 평균 입경 1 내지 50 ㎛의 알루미늄 분말,
(C) 평균 입경 0.1 내지 5 ㎛의 산화아연 분말을 포함하며,
(B) 성분과 (C) 성분의 합계는 400 내지 1200 중량부이고 (B) 성분과 (C) 성분의 중량비는 (B) 성분/(C) 성분=1 내지 10의 범위인 조성물을 시트상으로 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재를 제공한다.

Description

열연화성 열전도성 부재 {Thermal-Softened, Thermal-Conductive Member}
본 발명은 전자 부품의 냉각을 위해 발열성 전자 부품과 열발산판(heat sink) 또는 금속 케이스 등의 방열 부품 사이의 열경계면에 개재하는 열 전달 재료에 관한 것이다. 특히, 전자 부품의 작동 온도 범위 내의 온도에서 점도 저하, 연화 또는 융해하여 열경계면에 대한 밀착성을 향상시키고, 발열성 전자 부품으로부터 방열 부품에의 열 전달을 개선하는 것이다. 또한, 본 발명은 실리콘 수지를 기재로 하고 있어, 종래 제품보다 내열성 및 난연성이 우수하다.
텔레비젼, 비디오, 컴퓨터, 의료 기구, 사무 기계, 통신 장치 등, 최근 전자 기기의 회로 설계는 복잡성이 증가되고, 트랜지스터 수십만개 상당분을 내포하는 집적 회로가 제조되었다. 전자 기기의 소형화, 고성능화에 따라 점점 더 축소되는 면적으로 조립되는 이들 전자 부품의 개수가 증대함과 동시에 전자 부품 자체의 형상도 계속해서 소형화되고 있다. 이 때문에, 각 전자 부품으로부터 발생하는 열이 증가되고, 이 열에 의해 고장 또는 기능 부전이 생기기 때문에 열을 효과적으로 방산시키는 실장 기술이 중요해지고 있다.
개인용 컴퓨터, 디지탈 비디오 디스크, 휴대 전화 등의 전자 기기에 사용되는 CPU, 드라이버 IC, 메모리 등의 전자 부품에서 집적도의 향상에 따라 발생하는 열을 제거하기 위해서 많은 열방산 방법 및 이에 사용되는 열방산 부재가 제안되어 있다.
종래, 전자 기기 등에서 전자 부품의 온도 상승을 억제하기 위해서, 알루미늄, 구리, 황동 등, 열전도율이 높은 금속을 이용한 열발산판에 직접 전열하는 방법이 취해진다. 이 열발산판은 전자 부품으로부터 발생하는 열을 전도하고, 그 열을 외기와의 온도차에 의해 표면으로부터 방출한다. 전자 부품으로부터 발생하는 열을 열발산판에 양호한 효율로 전달하기 위해서, 열발산판과 전자 부품을 공극없이 밀착시킬 필요가 있고, 유연성을 갖는 저경도 열전도성 시트 또는 열전도성 그리스가 전자 부품과 열발산판 사이에 개재되어 있다.
그러나, 저경도 열전도성 시트는 취급 작업성은 우수하지만, 두께를 얇게 하기가 어려우며, 전자 부품이나 열발산판 표면의 미세한 요철에 추종할 수 없기 때문에 접촉 열저항이 커져, 효율적으로 열을 전도할 수 없다는 문제가 있다.
한편, 열전도성 그리스는 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 전자 부품과 열발산판의 거리를 작게 할 수 있고, 또한 표면의 미세한 요철을 매립함으로써 대폭 열저항을 저감할 수 있다. 그러나, 열전도성 그리스는 취급성이 나빠 주위를 오염시키거나, 열 사이클에 의해 오일분이 분리(펌핑 아웃)되어 열 특성이 저하되는 문제가 있다.
최근 저경도 열전도성 시트의 취급성과 열전도성 그리스의 낮은 열저항화의 두가지 특성을 갖는 열전도성 부재로서, 실온에서는 취급성이 양호한 고체상이고, 전자 부품으로부터 발생하는 열에 의해 연화 또는 용융하는 열연화성 재료가 다수 제안되어 있다.
일본 특허 공표 2000-509209호 공보에는 아크릴계 감압 점착제와 α-올레핀계 열가소제와 열전도성 충전제로 이루어지는 열전도성 재료, 또는 파라핀계 왁스와 열전도성 충전제로 이루어지는 열전도성 재료가 제안되어 있다.
일본 특허 공개 2000-336279호 공보에는 열가소성 수지, 왁스, 열전도성 충전제로 이루어지는 열전도성 조성물이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 2001-89756호 공보에는 아크릴 등의 중합체와 탄소수 12 내지 16의 알코올, 석유 왁스 등의 융점 성분과 열전도성 충전제로 이루어지는 열중개 재료가 제안되어 있다.
일본 특허 공개 2002-121332호 공보에는 폴리올레핀과 열전도성 충전제로 이루어지는 열연화성 방열 시트가 제안되어 있다.
그러나, 이들은 모두 유기물을 기재로 한 것이며, 난연성을 지향한 재료가 아니다. 또한, 자동차 등에 이들 부재가 조립된 경우에는 고온에 의한 열화가 우려된다.
한편, 내열성, 내후성, 난연성이 우수한 재료로서 실리콘이 알려져 있고, 실리콘을 기재로 한 동일한 열연화성 재료도 다수 제안되어 있다.
일본 특허 공개 2000-327917호 공보에는 열가소성 실리콘 수지와 왁스상 변성 실리콘 수지와 열전도성 충전제로 이루어지는 조성물이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 2001-291807호 공보에는 실리콘 겔 등의 결합제 수지와 왁스와 열전도성 충전재로 이루어지는 열전도성 시트가 제안되어 있다.
일본 특허 공개 2002-234952호 공보에는 실리콘 등의 고분자 겔과 변성 실리콘, 왁스 등의, 가열하면 액체가 되는 화합물과 열전도성 충전제로 이루어지는 열연화방열 시트가 제안되어 있다.
그러나, 이들은 실리콘 이외에 왁스 등의 유기물이나 실리콘을 변성한 왁스를 이용하고 있기 때문에, 실리콘 단품보다 난연성, 내열성이 뒤떨어진다는 결점이 있었다.
따라서, 본 발명자들은 난연성, 내열성이 우수한 재료로서 WO 02/91465A1에서 열가소성 실리콘 수지와 열전도성 충전재로 이루어지는 방열 부재를 제안하였다.
본 발명자들은 상기 문제를 감안하여 예의 연구한 결과, 상온에서는 고체상이어서 시트 등의 원하는 형상으로 성형하는 것이 가능하고, 전자 부품이나 열발산판에의 장착, 탈착이 용이하며, 전자 부품의 작동시에 발생하는 열에 의해 연화하여 접촉 열저항이 저감함으로써 전열 성능이 우수함과 동시에 난연성, 내열성, 내후성도 우수하고, 또한 취급성도 우수한 열연화성 열전도성 재료를 발견하였다.
즉, 실온에서는 고체로서, 일정한 온도 범위에서 열연화, 저점도화 또는 융해하는 성분을 내열성이 우수한 실리콘 수지로부터 선택하고, 이것에 열전도 충전제로서 알루미늄 분말과 산화아연 분말을 조합하여 충전하여, 시트상으로 성형한 열전도성 부재를 전자 부품과 방열 부품 사이에 배치함으로써 원하는 열 제거를 달성하며, 이 열전도성 부재는 종래의 것과 비교하여 전열성, 취급성이 우수함을 발견하였다.
본 발명은 발열성 전자 부품과 방열 부품 사이에 배치되고, 전자 부품 작동 이전의 온도에서는 유동성이 없고, 전자 부품 작동시의 발열에 의해 40 내지 100 ℃의 온도에서 저점도화, 연화 또는 용융함으로써 전자 부품과 방열 부품의 경계에 실질적으로 충전되는 열연화성 열전도성 부재에 있어서, 하기 (1) 내지 (5)의 열연화성 열전도성 부재를 제공한다.
(1) (A) 열가소성 실리콘 수지 100 중량부,
(B) 평균 입경 1 내지 50 ㎛의 알루미늄 분말,
(C) 평균 입경 0.1 내지 5 ㎛의 산화아연 분말을 포함하고,
(B) 성분과 (C) 성분의 합계는 400 내지 1200 중량부이고 (B) 성분과 (C) 성분의 중량비는 (B) 성분/(C) 성분=1 내지 10의 범위인 조성물을 시트상으로 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
(2) (A) 성분인 열가소성 실리콘 수지가 R1SiO3/2 단위(T 단위)와 R1 2SiO2/2 단위(D 단위)(식 중, R1은 탄소수 1 내지 10의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소임)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
(3) 25 ℃에서의 점도가 0.2 Paㆍs 이상인 실리콘 오일 또는 실리콘 생고무 0 내지 45 중량부로 (A) 성분인 열가소성 실리콘 수지의 일부를 치환하는 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
(4) 상기 (A) 내지 (C) 성분을 포함하는 조성물에 하기 화학식 1의 알콕시실란 0 내지 20 중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b
식 중, R2는 탄소수 6 내지 15의 알킬기이고, R3은 탄소수 1 내지 8의 1가 탄화수소기이고, R4는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, a는 1 내지 3의 정수이고, b는 0 내지 2의 정수이고, a+b는 1 내지 3의 정수이다.
(5) 열연화성 열전도성 부재가 두께 0.01 내지 2 mm의 시트이고, 이 시트에 대한 박리력이 하기 수학식 1을 만족시키는 연속 테이프상의 분리(separator) 필름 (1)과 일정한 형상의 크기로 절단한 분리 필름 (2) 사이에, 시트가 분리 필름 (2)와 동일한 형상으로 절단된 상태로 연속적으로 배치되어 있고, 분리 필름 (2)에 점착된 풀 탭 테이프를 잡아당김으로써, 시트가 분리 필름 (1)로부터 박리되어 분리 필름 (2)측으로 이행되고, 또한 이 시트면을 발열성 전자 부품 또는 방열 부품에 점착시키고 나서 풀 탭 테이프를 잡아당겨 분리 필름 (2)를 박리함으로써 시트를 소정의 장소에 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 열연화성 열전도성 부재의 매체(매트릭스)가 되는 열가소성 실리콘 수지로서는, 열전도성 부재가 실질적으로 실온에서 고체(비유동성)로서, 바람직하게는 40 ℃ 이상이고, 발열성 전자 부품의 발열에 의한 최고 도달 온도 이하에서, 구체적으로는 40 내지 100 ℃ 정도의 온도 범위에서 열연화, 저점도화 또는 융해하여 유동화하는 것이면 어떤 것일 수도 있다. 이 매체는 열연화를 일으키는 하나의 인자이지만, 열전도성을 부여하는 열전도성 충전제에 가공성이나 작업성을 제공하는 결합제로서의 역할도 한다.
상기 열연화, 저점도화 또는 융해하는 온도는 열전도성 부재로서의 것이고,실리콘 수지 자체는 40 ℃ 미만에 융점을 갖는 것일 수도 있다. 열연화를 일으키는 매체는, 상기한 바와 같이 실리콘 수지 중에서 선택된다면 어떤 것일 수도 있지만, 실온에서 비유동성을 유지하기 위해서 R1SiO3/2 단위(이하 T 단위라 함) 및(또는) SiO2 단위(이하 Q 단위라 함)를 포함한 중합체, 및 이들과 R1 2SiO 2/2 단위(이하 D 단위라 함)의 공중합체 등이 예시된다. 별도로 D 단위를 포함하는 실리콘 오일이나 실리콘 생고무를 첨가할 수도 있다. 이들 중에서도 T 단위와 D 단위를 포함하는 실리콘 수지, 및 T 단위를 포함하는 실리콘 수지와 25 ℃에서의 점도가 0.2 Paㆍs 이상인 실리콘 오일 또는 실리콘 생고무의 조합이 바람직하다. 실리콘 수지는 말단이 R1 3SiO1/2 단위(M 단위)로 봉쇄된 것일 수도 있다.
여기서, 상기 R1은 탄소수 1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 6의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기이다. 이러한 R1의 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 시클로헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등의 알킬기, 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기 등의 아랄킬기, 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 이소프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기, 시클로헥시닐기, 옥테닐기 등의 알케닐기나, 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부를 불소, 브롬, 염소 등의 할로겐 원자, 시아노기 등으로 치환한 것, 예를 들면 클로로메틸기, 클로로프로필기, 브로모에틸기, 트리플루오로프로필기, 시아노에틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 메틸기, 페닐기 및 비닐기가 바람직하다.
실리콘 수지에 대하여 더욱 구체적으로 설명하면, 본 발명에서 사용되는 실리콘 수지는 T 단위 및(또는) Q 단위를 포함하는 것이고, M 단위와 T 단위, 또는 M 단위와 Q 단위로 설계한다. 특히 고형시의 취약함을 개선하여 취급시의 파손 등을 방지할 수 있는 강인성이 우수한 것으로 만들기 위해서 T 단위를 도입하는 것이 유효하고, D 단위를 더 이용하는 것이 바람직하다. 여기서, T 단위의 치환기 (R1)로서는 메틸기 및 페닐기가 바람직하고, D 단위의 치환기로서는 메틸기, 페닐기 및 비닐기가 바람직하다. 또한, 상기 T 단위와 D 단위의 비율은 10:90 내지 90:10인 것이 바람직하고, 특히 20:80 내지 80:20으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 통상 이용되는 M 단위와 T 단위, 또는 M 단위와 Q 단위로 합성된 실리콘 수지에서도, 이것에 주로 D 단위로 이루어지며 말단은 M 단위인 점도 0.2 Paㆍs 이상의 실리콘 오일 또는 실리콘 생고무를 혼합함으로써 취약함이 개량된다. 따라서, 열연화하는 실리콘 수지가 T 단위를 포함하고, D 단위를 포함하지 않는 경우에는, D 단위를 주성분으로 하는 실리콘 오일 또는 실리콘 생고무 등을 첨가하면 취급성이 우수한 재료가 될 수 있다. 이 경우, 실리콘 오일 또는 실리콘 생고무의 첨가량은, 실리콘 수지 100 중량부 중 0 내지 45 중량부를 치환하는 양, 특히 5 내지 40 중량부를 치환하는 양이 바람직하다. 미첨가에서는 취급성이 나빠지고, 45 중량부를 초과하는 경우에는 실온에서도 유동성이 나타나 본 성분이 조성물로부터 분리될 우려가 있다.
상기한 바와 같이, 열연화성 실리콘 수지는 연화시에 어느 정도 점도 저하될 수 있고, 또한 충전제의 결합제가 될 수도 있다. 이 실리콘 수지의 분자량은 500 내지 20000인 것이 바람직하고, 특히 1000 내지 10000인 것이 바람직하다.
실리콘 수지의 분자량이 500 미만이면 열연화시의 점도가 너무 낮아 열 사이클에 의해 펌핑 아웃될 우려가 있고, 20000을 초과하면 반대로 열연화시의 점도가 너무 높아 전자 부품이나 방열 부품과의 밀착성이 저하될 우려가 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 실리콘 수지는 본 발명의 열전도성 부재에 유연성이나 점착성을 부여하는 것이 바람직하다. 이 경우, 단일 분자량의 중합체를 사용할 수도 있지만, 분자량이 다른 2종류 이상의 중합체 등을 혼합하여 사용할 수도 있다.
[열전도성 충전제]
열전도성 충전제는 알루미늄 분말과 산화아연 분말을 조합하여 실리콘 수지에 배합하고, 본 발명에 열전도성을 부여하는 것이다.
(B) 성분인 알루미늄 분말의 평균 입경은 1 내지 50 ㎛의 범위, 바람직하게는 1 내지 30 ㎛의 범위이다. 입경이 1 ㎛보다 작으면 실리콘 수지에의 고충전이 곤란해져 열전도성을 향상시킬 수 없어짐과 동시에, 열연화시의 재료의 유동성이 부족해진다. 한편, 입경이 50 ㎛보다 크면 얻어지는 재료가 불균일해지고, 열연화시 가압해도 두께가 얇아지지 않기 때문에 전열성이 저하된다.
(C) 성분인 산화아연 분말의 평균 입경은 0.1 내지 5 ㎛의 범위, 바람직하게는 0.2 내지 4 ㎛의 범위이다. 입경이 0.1 ㎛보다 작으면 열연화시의 재료의 유동성이 부족해지고, 5 ㎛보다 크면 알루미늄 분말과의 조합에서의 충전 효율이 나빠진다. 즉, 알루미늄 분말과 산화아연 분말의 평균 입경의 비 (B)/(C)가 3 이상, 바람직하게는 10 이상이면 충전 효율이 향상된다.
또한, 알루미늄 분말과 산화아연 분말의 형상은 구상, 부정형상 중 어느 것일 수도 있지만, 주성분인 알루미늄 분말의 형상은 구상에 가까울수록 고충전이 가능해져 열연화시의 유동성이 향상된다.
열전도율은 알루미늄 분말, 산화아연 분말은 각각 약 237 W/mK, 약 20 W/mK이고, 알루미늄 분말 단독의 것이 높은 열전도성을 얻기 위해서는 유리하지만, 알루미늄 분말 단독이면 얻어지는 조성물의 취급성이 약간 저하되고, 접촉 열저항이 더 커진다. 각종 연구 결과, 산화아연을 병용함으로써 이 문제를 해결할 수 있음을 발견하였다. 그의 배합 비율은 중량비로 알루미늄 분말/산화아연 분말이 1보다 작아지면 얻어지는 조성물의 열전도율이 부족해지고, 10보다 크면 앞선 문제를 해결할 수 없기 때문에 1 내지 10의 범위, 바람직하게는 2 내지 8의 범위이다. 이들 알루미늄 분말과 산화아연 분말의 합계의 배합량은 400 내지 1200 중량부, 바람직하게는 500 내지 1100 중량부의 범위이다. 배합량이 400 중량부보다 적으면 얻어지는 조성물의 열전도성이 부족해지고, 1200 중량부보다 크면 취급성이 저하되어 열연화시의 유동성이 나빠진다.
[기타 첨가제]
본 조성물에 열전도성 충전제와 열연화성 실리콘 수지의 습윤성을 향상시키는 성분으로서 하기 화학식 1로 표시되는 알콕시실란을 이용하는 것이 더욱 유효하다.
<화학식 1>
R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b
화학식 1 중의 R2는 탄소수 6 내지 15의 알킬기이고, 구체예로서는 헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기, 테트라데실기 등을 들 수 있다. 탄소수가 6보다 작으면 열전도성 충전제와의 습윤성이 충분하지 않고, 15보다 크면 상온에서 고화하기 때문에 취급이 불편할 뿐 아니라 조성물의 내열성 및 난연성이 저하된다. a는 1, 2 또는 3이지만, 특히 1인 것이 바람직하다. 또한, R3은 탄소수 1 내지 8의 포화 또는 불포화의 1가 탄화수소기이고, 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 헥실기, 옥틸기 등의 알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기, 비닐기, 알릴기 등의 알케닐기, 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기, 2-페닐에틸기, 2-메틸-2-페닐에틸기 등의 아랄킬기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 2-(나노플루오로부틸)에틸기, 2-(헵타데카플루오로옥틸)에틸기, p-클로로페닐기 등의 할로겐화 탄화수소기를 들 수 있고, 특히 메틸기, 에틸기가 바람직하다. R4는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등을 들 수 있고, 특히 메틸기, 에틸기가 바람직하다.
상기 화학식으로 표시되는 알콕시실란의 구체예로서는, 하기의 것을 들 수 있다.
C6H13Si(OCH3)3
C10H21Si(OCH3)3
C12H25Si(OCH3)3
C12H25Si(OC2H5)3
C10H21Si(CH3)(OCH3)2
C10H21Si(C6H5)(OCH3)2
C10H21Si(CH3)(OC2H5)2
C10H21Si(CH=CH2)(OCH3)2
C10H21Si(CH2CH2CF3)(OCH3)2
그 첨가량은 열가소성 실리콘 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부의 범위, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부의 범위이다. 이 오르가노실란은 첨가량이 0.1 중량부 미만이면 열전도성 충전제의 습윤성이 부족해져 작업성이 저하되고, 20 중량부보다 많게 하더라도 효과가 증대되지 않으므로 비용적으로 불리해진다.
본 발명의 열연화성 열전도성 부재에는 임의 성분으로서 통상 합성 고무에 사용되는 첨가제 또는 충전제 등을 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서 더 사용할 수 있다. 구체적으로는 이형제로서 불소 변성 실리콘 계면 활성제, 착색제로서 카본 블랙, 이산화티탄, 적산화철 등, 난연성 부여제로서 백금 촉매, 산화철, 산화티탄, 산화세륨 등의 금속 산화물, 또는 금속 수산화물, 가공성 향상제로서 공정유, 반응성 실란 또는 실록산 등을 첨가할 수도 있다. 또한, 고온시에서의 분리 방지제로서 침강성 실리카 또는 소성 실리카 등의 실리카 미분말, 요변성 향상제 등을 임의로 첨가할 수도 있다.
본 발명의 열연화성 열전도성 부재는 상기한 각 성분을 도우(dough) 믹서(혼련기), 게이트 믹서, 유성형 믹서 등의 혼합기를 이용하여 열가소성 실리콘 수지의 연화 온도 이상의 온도에서 배합 혼련함으로써 쉽게 제조할 수 있다.
본 발명은 통상 시트상으로 성형하여 이용된다. 시트상으로 성형하는 방법으로서는, 열연화성 열전도성 재료를 압출 성형, 캘린더 롤 성형, 압착 성형, 또는 유기 용제에 용해시킨 재료의 코팅 성형 등에 의해 성형할 수 있다. 이 시트의 두께는 0.01 내지 2 mm의 범위, 특히 0.02 내지 0.5 mm의 범위인 것이 바람직하다. 0.01 mm 이하에서는 발열성 전자 부품이나 방열 부품의 표면의 미세한 요철을 매립할 수 없어, 접촉 열저항이 커지며, 2 mm를 초과하면 전열성이 나빠진다.
또한, 본 발명은 도 1과 같은 형태로 사용함으로써 취급 작업성을 향상시킬 수 있다. 즉, 연속 테이프상의 박리가 약간 쉬운 분리 필름 (1)과 일정한 형상의 크기로 절단한 박리가 약간 어려운 분리 필름 (2) 사이에 본 발명의 열연화성 열전도성 부재 (3)이 분리 필름 (2)와 동일한 형상으로 절단되어 연속적으로 배치된 형태이다. 사용 방법으로서는 분리 필름 (2)에 점착된 풀 탭 테이프 (4)를 잡아당김으로써 열연화성 열전도성 부재가 분리 필름 (1)로부터 박리되어 분리 필름 (2)측으로 이행되며, 또한 이 열연화성 열전도성 부재의 면을 발열성 전자 부품 또는 방열 부품에 점착시키고 나서 풀 탭 테이프 (4)를 잡아당겨 분리 필름 (2)를 박리함으로써 열연화성 열전도성 부재를 소정의 장소에 쉽게 설치할 수 있다.
<실시예>
[실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 서술하지만, 본 발명이 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
우선, 본 발명의 열연화성 열전도성 부재를 구성하는, 이하의 각 성분을 준비하였다.
(A) 성분 열가소성 실리콘 수지
A-1: D25TΦ 55DVi 20(분자량 3,300, 연화점: 40 내지 50 ℃)
A-2: M15D12DΦ2 22TΦ 51(분자량 9,000, 연화점: 90 내지 100 ℃)
단, D는 Me2SiO2/2, TΦ은 PhSiO3/2, DVi는 ViMeSiO 2/2, M은 Me3SiO1/2, DΦ2는 Ph2SiO2/2이고, Me는 메틸기, Ph는 페닐기, Vi는 비닐기를 각각 나타낸다. 또한, 각각의 비율은 몰％이다.
(B) 성분 알루미늄 분말
B-1: 평균 입경 7.0 ㎛의 알루미늄 분말
B-2: 평균 입경 22 ㎛의 알루미늄 분말
B-3: 평균 입경 1.5 ㎛의 알루미늄 분말
B-4: 평균 입경 75 ㎛의 알루미늄 분말
(C) 성분 산화아연 분말
C-1: 평균 입경 0.5 ㎛의 산화아연 분말
(D) 성분 기타 첨가제
D-1: 25 ℃에서의 점도가 0.4 Paㆍs인 페닐기 함유 실리콘 오일 KF-54(상품명, 신에츠 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조)
D-2: 다음 조성으로 표시되는 알콕시실란 C10H21Si(OCH3)3 KBM3103(상품명, 신에츠 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조)
<열연화성 열전도성 부재의 제조 방법>
(A) 성분인 열가소성 실리콘 수지와 (D) 성분인 기타 첨가제와 톨루엔 20 중량부를 하기 표 1의 배합으로 유성형 믹서에 투입하고, 실온에서 20 분 교반 혼합하여 균일한 용액으로 만들었다. 다음으로, (B) 성분인 알루미늄 분말과 (C) 성분인 산화아연 분말을 표 1의 배합으로 투입하여 실온에서 1 시간 교반 혼합하였다. 얻어진 조성물 용액을 또한 톨루엔 250 중량부로 희석하고 나서, 콤마(comma) 코터를 이용하여 박리가 약간 어려운 이형제가 도포되어 있는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)제의 분리 필름 (2)에 코팅하였다. 다음으로, 온도 80 ℃의 건조로를 5 분간 통과시켜 톨루엔을 휘발 제거하고 나서, 그 위에 박리가 약간 쉬운 이형제가 도포되어 있는 PET제의 분리 필름 (1)을 온도 90 ℃의 열 롤로 압착하여 점착시켰다. 완성된 열연화성 열전도성 부재의 두께를 100 ㎛로 하였다.
상기 공정에 의해 얻어진 양면을 박리가 약간 쉬운 분리 필름 (1)과 박리가 약간 어려운 분리 필름 (2) 사이에 끼워진 열연화성 열전도성 부재 (3)을 폭 25 mm로 슬릿 가공하여 테이프상으로 만들고 나서, 박리가 약간 어려운 분리 필름 (2)에 풀 탭 테이프 (4)를 점착시키면서 길이 25 mm의 위치에서 풀 탭 테이프, 분리 필름 (2)와 열연화성 열전도성 부재를 절단하고, 박리가 약간 쉬운 분리 필름 (1)은 테이프상 그대로 남김으로써 도 1의 제품 형태로 만들었다.
<평가 방법>
(1) 두께 및 열저항
2장의 표준 알루미늄판에 상기한 열연화성 열전도성 부재를 끼우고, 약 0.14 MPa의 압력을 걸면서 100 ℃에서 10 분간 가열하였다. 다음으로, 2장의 표준 알루미늄판마다 두께를 측정하고, 미리 두께를 알고 있는 표준 알루미늄판의 두께를 빼므로써 시트의 실질적인 두께를 측정하였다. 또한, 두께 측정에는 마이크로미터(가부시끼가이샤 미쯔토요 제조, 형식: M820-25VA)를 이용하였다. 또한, 열연화성 열전도성 부재의 열저항을 마이크로플래시 측정기(넷치게레이테바우사 제조)를 이용하여 측정하였다.
(2) 연화점
JIS K 7206 비카트(vicat) 연화 온도 시험 방법으로 측정하였다.
(3) 취급성
도 1의 제품 형태로 열발산판에의 장착성을 수작업으로 평가하였다.
◎: 매우 양호 ○: 양호 △: 대체로 양호 ×: 불량
이들 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예>
표 1의 각 성분 대신에 하기 표 2의 각 성분을 이용하여 실시예 1 내지 6과 동일한 방법으로 열연화성 열전도성 부재를 제조하였다. 이들을 실시예 1 내지 6과 동일하게 평가한 결과를 표 2에 나타내었다.
표 1과 표 2의 결과는, 본 발명의 열연화성 열전도성 부재가 전열성 및 취급성이 우수한 것을 실증하는 것이다.
본 발명의 열연화성 열전도성 부재는, 열전도성이 양호하고 발열성 전자 부품 및 방열 부품과의 밀착성이 양호하기 때문에 이것을 상기 두 부품 사이에 개재시킴으로써 발열성 전자 부품으로부터 발생하는 열을 양호한 효율로 방열 부품으로 방산시켜, 발열성 전자 부품이나 그것을 이용한 전자 기기 등의 수명을 대폭 개선하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 열연화성 열전도성 부재의 제품 형태를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 박리가 약간 쉬운 분리 필름
2: 박리가 약간 어려운 분리 필름
3: 열연화성 열전도성 부재
4: 풀 탭(pull tab) 테이프

Claims (5)

  1. 발열성 전자 부품과 방열 부품 사이에 배치되고, 전자 부품 작동 이전의 온도에서는 유동성이 없고, 전자 부품 작동시의 발열에 의해 40 내지 100 ℃의 온도에서 저점도화, 연화 또는 용융함으로써 전자 부품과 방열 부품의 경계에 실질적으로 충전되는 열연화성 열전도성 부재에 있어서,
    (A) 열가소성 실리콘 수지 100 중량부,
    (B) 평균 입경 1 내지 50 ㎛의 알루미늄 분말,
    (C) 평균 입경 0.1 내지 5 ㎛의 산화아연 분말을 포함하며,
    (B) 성분과 (C) 성분의 합계는 400 내지 1200 중량부이고 (B) 성분과 (C) 성분의 중량비는 (B) 성분/(C) 성분=1 내지 10의 범위인 조성물을 시트상으로 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
  2. 제1항에 있어서, (A) 성분인 열가소성 실리콘 수지가 R1SiO3/2 단위(T 단위)와 R1 2SiO2/2 단위(D 단위)(식 중, R1은 탄소수 1 내지 10의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소임)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 25 ℃에서의 점도가 0.2 Paㆍs 이상인 실리콘 오일 또는 실리콘 생고무 0 내지 45 중량부로 (A) 성분인 열가소성 실리콘 수지의 일부를 치환하는 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (A) 내지 (C) 성분을 포함하는 조성물에 하기 화학식 1의 알콕시실란 0 내지 20 중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
    <화학식 1>
    R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b
    식 중, R2는 탄소수 6 내지 15의 알킬기이고, R3은 탄소수 1 내지 8의 1가 탄화수소기이고, R4는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, a는 1 내지 3의 정수이고, b는 0 내지 2의 정수이고, a+b는 1 내지 3의 정수이다.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열연화성 열전도성 부재가 두께 0.01 내지 2 mm의 시트이고, 이 시트에 대한 박리력이 하기 수학식 1을 만족시키는 연속 테이프상의 분리 필름 (1)과 일정한 형상의 크기로 절단한 분리 필름 (2) 사이에, 시트가 분리 필름 (2)와 동일한 형상으로 절단된 상태로 연속적으로 배치되어 있고, 분리 필름 (2)에 점착된 풀 탭 테이프를 잡아당김으로써, 시트가 분리 필름 (1)로부터 박리되어 분리 필름 (2)측으로 이행되고, 또한 이 시트면을 발열성 전자 부품 또는 방열 부품에 점착시키고 나서 풀 탭 테이프를 잡아당겨 분리 필름 (2)를 박리함으로써 시트를 소정의 장소에 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 열연화성 열전도성 부재.
    <수학식 1>
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