KR20110133608A - 열계면 물질 및 이의 제조 및 사용을 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

경화성 조성물은 (A) 분자당 평균 두 개 이상의 지방족 불포화 유기기를 갖는 폴리오가노실록산 베이스 중합체, 선택적으로 (B) 분자당 평균 두 개 이상의 실리콘 결합된 수소 원자들을 갖는 가교제, (C) 촉매, (D) 열전도성 충전제, (E) 유기 가소제를 함유한다. 상기 조성물은 경화하여 열전도성 실리콘 겔 또는 고무를 형성할 수 있다. 상기 열전도성 실리콘 고무는 TIM1 및 TIM2 어플리케이션 모두에 있어서 열계면 물질로서 유용하다. 상기 경화성 조성물은 젖은 채로 분배될 수 있으며, 그 다음 (광)전자 소자 내에서 인시츄로 경화되거나, 또는 상기 경화성 조성물은 경화되어 (광)전자 소자 내에 설치되기 이전에 지지체를 구비하거나 구비하지 않은 패드를 형성할 수 있다.

Description

열계면 물질 및 이의 제조 및 사용을 위한 방법{THERMAL INTERFACE MATERIALS AND MEHTODS FOR THEIR PREPARATION AND USE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C. §119 (e) 하의 2009년 3월 12일 출원된 미국 가특허출원 제61/159,569호의 이익을 주장한다. 미국 가특허출원 제61/159,569는 본 명세서에 참조로써 원용된다.
연방 지원 연구 및 개발에 대한 진술
없음.
기술분야
본 발명은 열계면 물질(TIM)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 유기 가소제, 열전도성 충전제, 및 경화성 실리콘 조성물을 포함하는 경화성 실리콘 조성물("조성물")을 경화시킴으로써 제조되는 경화 실리콘을 포함하는 TIM에 관한 것이다.
반도체, 트랜지스터, 집적회로(IC), 개별 소자, 발광 다이오드(LED), 및 본 기술분야에 공지된 그 밖의 것들과 같은 (광)전자 소자들은 정상 작동 온도에서 또는 정상 작동 온도 범위 내에서 작동하도록 설계된다. 그러나, (광)전자 소자의 작동은 열을 발생시킨다. 열이 충분히 제거되지 않으면, (광)전자 소자는 이의 정상 작동 온도보다 현저히 높은 온도에서 작동할 것이다. 과도한 온도는 (광)전자 소자의 성능 및 이와 관련된 장치의 작동에 역효과를 줄 수 있으며, 고장이 나는 평균 시간에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
이러한 문제점들을 피하기 위해, (광)전자 소자로부터 방열판(heat sink)으로의 열전도에 의해 열이 제거될 수 있다. 그 다음 대류 또는 복사(radiation) 기술들과 같은 임의의 편리한 수단들에 의해 방열판이 냉각될 수 있다. 열전도 중에, (광)전자 소자 및 방열판 간의 표면 접촉에 의해 또는 (광)전자 소자 및 방열판과 TIM의 접촉에 의해 열이 (광)전자 소자로부터 방열판으로 전달될 수 있다(TIM1 어플리케이션). 대안적으로, TIM은 방열판 및 (광)전자 장치 내의 또 다른 소자(예를 들면, 리드(lid) 또는 커버와 같은 열 확산기)와 접촉될 수 있다(TIM2 어플리케이션).
(광)전자 소자 및 방열판의 표면들은 전형적으로 완전히 매끄럽지는 않으며, 이에 따라 표면들 간의 완전한 접촉을 이루기가 어렵다. 불량한 열 전도체인 공기 간극(air space)이 표면들 사이에 나타나서 열의 제거를 방해한다. (광)전자 소자 및 방열판의 표면들 사이에 TIM을 주입하여 이들 간극을 충전시킴으로써 열 전달을 효율적으로 촉진시킬 수 있다. TIM의 열 간섭이 낮을수록, (광)전자 소자로부터 방열판으로의 열 유동은 커진다.
대부분의 TIM은 열경화성 또는 열가소성 중합체 매트릭스를 기재로 한다. 그러나, 적합한 중합체들의 열전도도는 오히려 낮으며, 전형적으로 0.15 내지 0.30W/mK의 범위 내이다. TIM의 열전도도를 증가시키기 위해, 열전도성 충전제를 중합체 매트릭스에 첨가할 수 있다. 이러한 충전된 TIM의 열전도도는, 충전제 입자 크기 및 충전제 입자 크기 분포에 의해 결정된 바와 같이 중합체 매트릭스 내의 충전제의 패킹 및 충전제의 열 전도도를 포함한 다양한 인자들에 의해 달라진다.
TIM을 통한 2 개의 기판들 사이의 열전달 효과는 열 간섭 또는 열 저항으로 표현된다. 열 간섭 또는 열 저항은 TIM의 벌크 저항 및 TIM과 기판들 사이의 계면 저항의 합이다. (광)전자 산업에서 더 높은 열전도도, 더 낮은 열 간섭을 가지며, (광)전자 장치의 유효 수명이 제자리에 머무를 수 있는 능력을 구비한 TIM을 제조하는 것이 지속적으로 요구되어 왔다. (광)전자 산업에서 열전도도를 증가시키고 열 간섭을 감소시키기 위해 불순물의 낮은 흡출(bleed out), 낮은 연성 및 높은 압축성을 갖는 TIM을 제조하는 것이 지속적으로 요구되어 왔다.
조성물은 열계면 물질 적용에 유용하다. 상기 조성물은, (A) 분자당 평균 두 개 이상의 지방족 불포화 유기기들을 갖는 폴리오가노실록산 베이스 중합체; 선택적으로 (B) 분자당 평균 두 개 이상의 실리콘 결합된 수소 원자들을 갖는 가교제; (C) 촉매; (D) 열전도성 충전제; 및 (E) 유기 가소제를 포함한다.
열계면 물질의 제조 방법은, 1) (광)전자 장치와 같은 열원으로부터 열을 제거하기 위해 열 경로를 따라 전술한 조성물을 주입하는 단계, 및 2) 상기 조성물을 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 단계 2)는 단계 1)의 이전 또는 이후에 수행될 수 있다.
발명의 상세한 설명
모든 수량, 비율, 및 퍼센트는 별도로 나타내지 않는 한 부피 기준이다. 하기는 본 명세서에 사용되는 정의를 나열한 것이다.
용어의 정의 및 사용
복수형으로 기재되지 않은 용어는 사용된 문맥에 따라 단수 또는 복수를 의미하는 것으로 간주된다.
"조합"은 임의의 방법에 의해 함께 구성된 둘 또는 그 이상의 항목들을 의미한다.
"유기 가소제"는 비-실리콘 화합물을 함유하지 않는 경화 실리콘의 압축 변형(compression set)과 비교했을 때 경화 실리콘의 압축 변형을 감소시키는 비-실리콘 화합물을 의미한다.
"가용성"은 조성물의 성분들이 결합된 경우, 생성된 결합물이 상기 조성물을 경화시키는 단계 동안 균일한 혼합물로 남아있는 것을 의미한다(예를 들면, 가소제는 분리 상을 형성하지 않는다).
단위 (W/mK)에서 열전도도(k)는, 두께 △x 및 면적 A인 물질을 가로질러 열(Q)을 전달함으로써 △T의 온도 차이를 발생시키는 능력에 관한 것으로, 하기 식에 의해 수학적으로 정의된다:
Figure pct00001
.
단위 (cm2K/W)에서 열 간섭(R)은 2개의 계면 사이의 물질의 열 전달 효능에 관한 것으로, 하기 식에 의해 수학적으로 정의된다:
Figure pct00002
.
"표면 처리된"은 충전제 입자상의 모든, 또는 일부의 반응기들이 임의의 편리한 화학적 또는 비반응성 수단에 의해 덜 반응성이 되게 한 것을 의미한다.
조성물
조성물은 다음을 포함한다:
(A) 분자당 평균 두 개 이상의 지방족 불포화 유기기들을 갖는 폴리오가노실록산 베이스 중합체;
선택적으로 (B) 분자당 평균 두 개 이상의 실리콘 결합된 수소 원자들을 갖는 가교제;
(C) 하이드로실릴화 반응 촉매 및 과산화물 경화 촉매들로부터 선택되는 촉매;
(D) 열전도성 충전제; 및
(E) 성분 (A)에 가용성인 유기 가소제(상기 조성물의 경화를 억제하지 않음).
상기 조성물은 경화성일 수 있다(예를 들면, 하이드로실릴화 또는 과산화물 경화에 의함). 하이드로실릴화 경화성 조성물 내에는, 성분 (B)가 존재한다. 과산화물 경화성 조성물 내에는, 성분 (B)가 선택적으로 존재한다.
하이드로실릴화 경화성 조성물
하이드로실릴화 경화성 조성물은 다음을 포함할 수 있다: 100 중량부의 (A')분자당 평균 두 개 이상의 지방족 불포화 유기기들을 갖는 폴리오가노실록산 베이스 중합체; (B') 분자당 평균 두 개 이상의 실리콘 결합된 수소 원자들을 갖는, 실란 또는 실록산과 같은 가교제; 및 조성물의 경화를 개시하기에 충분한 양의 (C') 백금족 금속 촉매(여기에서 조성물의 경화에 의해 제조되는 경화 실리콘이 실리콘 고무가 되도록 성분들 및 수량들이 선택될 수 있다).
성분 ( A' ) 베이스 중합체
하이드로실릴화 경화성 조성물의 성분 (A')는 분자당 평균 두 개 이상의 지방족 불포화 유기기들을 갖는 폴리오가노실록산을 포함할 수 있다. 성분 (A')는 선형 또는 분지형 구조를 가질 수 있다. 성분 (A')는 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. 상기 지방족 불포화 유기기들은 예를 들어 비닐, 알릴, 부테닐, 및 헥세닐과 같은 알케닐일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 불포화 유기기들은 예를 들어 에티닐, 프로피닐, 및 부티닐과 같은 알키닐기일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 성분 (A') 내의 지방족 불포화 유기기들은 말단, 펜던트(pendant), 또는 말단과 펜던트 위치 둘 다에 위치할 수 있다.
성분 (A') 내에 남아있는 실리콘-결합된 유기기들은 지방족 불포화가 없는 1가 유기기들일 수 있다. 이러한 1가 유기기들은 1 내지 20개의 탄소 원자들을 가질 수 있으며, 대안적으로 1 내지 10개의 탄소 원자들을 가질 수 있고, 예를 들면 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실, 및 옥타데실과 같은 알킬기; 사이클로펜틸 및 사이클로헥실과 같은 사이클로알킬기; 및 페닐, 톨릴, 자일릴, 벤질, 및 2-페닐에틸과 같은 방향족기가 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
성분 (A')는 화학식 (VII), 화학식 (VIII), 또는 이들의 조합의 폴리오가노실록산을 포함할 수 있다:
화학식 (VII): R6 2R7SiO(R6 2SiO)d(R6R7SiO)eSiR6 2R7,
화학식 (VIII): R6 3SiO(R6 2SiO)f(R6R7SiO)gSiR6 3.
화학식 (VII) 및 (VIII)에서, 각 R6은 독립적으로 지방족 불포화가 없는 1가 유기기이고, 각 R7은 독립적으로 지방족 불포화 유기기이다. 아래 첨자 d는 2 이상의 평균값을 가지며, 대안적으로 아래 첨자 d는 2 내지 2000 범위의 값을 가질 수 있다. 아래 첨자 e는 0 또는 양수일 수 있다. 대안적으로, 아래 첨자 e는 0 내지 2000 범위의 평균값을 가질 수 있다. 아래 첨자 f는 0 또는 양수일 수 있다. 대안적으로, 아래 첨자 f는 0 내지 2000 범위의 평균값을 가질 수 있다. 아래 첨자 g는 2 이상의 평균값을 가진다. 대안적으로 아래 첨자 g는 2 내지 2000 범위의 평균값을 가질 수 있다. R6에 대해 적합한 1가 유기기들에는 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실, 및 옥타데실과 같은 알킬; 사이클로펜틸 및 사이클로헥실과 같은 사이클로알킬; 및 페닐, 톨릴, 자일릴, 벤질, 및 2-페닐에틸과 같은 아릴이 포함되며, 이에 제한되는 것은 아니다. 각 R7은 독립적으로 지방족 불포화 1가 유기기이다. R7의 예에는 비닐, 알릴, 및 부테닐과 같은 알케닐기; 및 에티닐 및 프로피닐과 같은 알키닐기가 있다.
성분 (A')는 i) 디메틸비닐실록시-말단화된 폴리디메틸실록산, ii) 디메틸비닐실록시-말단화된 폴리(디메틸실록산/메틸비닐실록산), iii) 디메틸비닐실록시-말단화된 폴리메틸비닐실록산, iv) 트리메틸실록시-말단화된 폴리(디메틸실록산/메틸비닐실록산), v) 트리메틸실록시-말단화된 폴리메틸비닐실록산, vi) 디메틸비닐실록시-말단화된 폴리(디메틸실록산/메틸페닐실록산), vii) 디메틸비닐실록시-말단화된 폴리(디메틸실록산/디페닐실록산), viii) 페닐,메틸,비닐-실록시-말단화된 폴리디메틸실록산, ix) 디메틸헥세닐실록시-말단화된 폴리디메틸실록산, x) 디메틸헥세닐실록시-말단화된 폴리(디메틸실록산/메틸헥세닐실록산), xi) 디메틸헥세닐실록시-말단화된 폴리메틸헥세닐실록산, xii) 트리메틸실록시-말단화된 폴리(디메틸실록산/메틸헥세닐실록산), xiii) 이들의 조합과 같은 폴리디오가노실록산을 포함할 수 있다.
해당 오가노할로실란의 가수분해 및 축합 또는 고리형 폴리디오가노실록산의 평형(equilibration)과 같이, 성분 (A')로서 사용하기에 적합한 폴리디오가노실록산 유체의 제조 방법은 본 기술 분야에 잘 알려져 있다.
전술한 폴리디오가노실록산 이외에도, 성분 (A')는 본질적으로 R8 3SiO1 /2 단위체들 및 SiO4 /2 단위체들로 구성된 MQ 수지, 본질적으로 R8SiO3 /2 단위체들 및 R8 2SiO2/2 단위체들로 구성된 TD 수지, 본질적으로 R8 3SiO1 /2 단위체들 및 R8SiO3 /2 단위체들로 구성된 MT 수지, 본질적으로 R8 3SiO1 /2 단위체들, R8SiO3 /2 단위체들, 및 R8 2SiO2/2 단위체들로 구성된 MTD 수지, 또는 이들의 조합과 같은 수지를 추가로 포함할 수 있다.
각 R8은 1가 유기기이다. 상기 R8로 나타낸 1가 유기기들은 1 내지 20개의 탄소 원자들을 가질 수 있다. 1가 유기기들의 예에는 1가 탄화수소기 및 1가 할로겐화된 탄화수소기가 포함되며, 이에 제한되는 것은 아니다. 1가 탄화수소기에는 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실, 및 옥타데실과 같은 알킬; 사이클로헥실과 같은 사이클로알킬; 비닐, 알릴, 부테닐, 및 헥세닐과 같은 알케닐; 에티닐, 프로피닐, 및 부티닐과 같은 알키닐; 및 페닐, 톨릴, 자일릴, 벤질, 및 2-페닐에틸과 같은 아릴이 포함되며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 수지는 평균 3 내지 30몰%의 지방족 불포화 유기기들을 함유할 수 있다. 상기 지방족 불포화 유기기들은 알케닐기, 알키닐기, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 수지 내의 지방족 불포화 유기기들의 몰%는 상기 수지 내의 실록산 단위체들의 총 몰수에 대한 상기 수지 내의 불포화기-함유 실록산 단위체들의 몰수에 100을 곱한 비율이다.
수지의 제조 방법들은 본 기술 분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 수지는 하나 이상의 알케닐-함유 엔드블로킹(endblocking) 시약을 이용하여 Daudt 등의 실리카 하이드로졸 캐핑(capping) 공정에 의해 제조된 수지 공중합체를 처리함으로써 제조될 수 있다. Daudt 등의 방법은 미국특허 제2,676,182호에 개시되어 있다.
간략히 설명하자면, 상기 Daudt 등의 방법은 실리카 하이드로졸을 트리메틸클로로실란과 같은 가수분해성 트리오가노실란, 헥사메틸디실록산과 같은 실록산, 또는 이들의 혼합물과 산성 조건 하에 반응시키고, M 및 Q 단위체들를 갖는 공중합체를 회수하는 것을 포함한다. 생성된 공중합체들은 일반적으로 2 내지 5중량%의 하이드록실기를 함유한다.
전형적으로 2중량% 미만의 실리콘-결합된 하이드록실기들을 함유하는 수지는, 최종 생성물 내에 3 내지 30몰%의 불포화 유기기들을 제공하기에 충분한 양으로, 지방족 불포화가 없는 엔드블로킹제 및 불포화 유기기-함유 엔드블로킹제와 Daudt 등의 생성물을 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 엔드블로킹제들의 예에는 실라잔, 실록산, 및 실란이 포함되며, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 엔드블로킹제들은 본 기술 분야에 공지되어 있으며, 그 예로는 미국 특허 제4,584,355호; 제4,591,622호; 및 제4,585,836호가 있다. 상기 수지의 제조를 위해 단일 엔드블로킹제 또는 이러한 제제들의 혼합물이 사용될 수 있다.
성분 (A')는 한 개의 단일 베이스 중합체 또는 하기 특성들 중 하나 이상이 상이한 두 개 이상의 베이스 중합체들을 포함하는 결합물일 수 있다: 구조, 점도, 평균 분자량, 실록산 단위체들, 및 시퀀스(sequence).
성분 ( B' ) 가교제
하이드로실릴화 경화 패키지 내의 성분 (B')는 분자당 평균 두 개 이상의 실리콘-결합된 수소 원자들을 갖는 오가노수소폴리실록산 또는 실란일 수 있다. 하이드로실릴화 경화성 조성물 내의 성분 (B')의 양은 성분 (B')의 SiH 함량, 성분 (A')의 불포화기 함량, 및 원하는 조성물의 경화된 생성물의 특성을 포함한 다양한 인자들에 따라 달라질 수 있지만, 성분 (B')의 양은 0.3:1 내지 5:1 범위의 성분 (A') 내의 지방족 불포화 유기기들에 대한 성분 (B') 내의 SiH기의 몰 비(일반적으로 SiH:Vi 비율로 나타냄)를 제공하기에 충분할 수 있다. 성분 (B')는 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. 성분 (B')는 선형, 분지형, 고리형, 또는 수지 구조를 가질 수 있다. 성분 (B') 내의 상기 실리콘-결합된 수소 원자들은 말단, 펜던트, 또는 말단 및 펜던트 위치 둘 다에 위치할 수 있다.
성분 (B')는 HR9 2Si01 /2, R9 3Si01 /2, HR9SiO2 /2, R9 2SiO2 /2. R9SiO3 /2, 및 SiO4 /2 단위체들을 포함한 실록산 단위체들을 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 화학식에서, 각 R9는 독립적으로 지방족 불포화가 없는 1가 유기기들로부터 선택된다.
성분 (B')는 화학식 (IX), (X)의 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다:
화학식 (IX): R9 3SiO(R9 2SiO)h(R9HSiO)iSiR9 3,
화학식 (X): R9 2HSiO(R9 2SiO)j(R9HSiO)kSiR9 2H.
상기 화학식 (IX) 및 (X)에서, 아래 첨자 h는 0 내지 2000 범위의 평균값을 가지며, 아래 첨자 i는 2 내지 2000 범위의 평균값을 가지고, 아래 첨자 j는 0 내지 2000의 평균값을 가지며, 아래 첨자 k는 0 내지 2000 범위의 평균값을 가진다. 각 R9는 독립적으로 1가 유기기이다. 적합한 1가 유기기들에는 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실, 및 옥타데실과 같은 알킬; 사이클로펜틸 및 사이클로헥실과 같은 사이클로알킬; 비닐, 알릴, 부테닐, 및 헥세닐과 같은 알케닐; 에티닐, 프로피닐, 및 부티닐과 같은 알키닐; 및 페닐, 톨릴, 자일릴, 벤질, 및 2-페닐에틸과 같은 아릴이 포함된다.
성분 (B')의 예에는 a) 디메틸수소실록시-말단화된 폴리디메틸실록산, b) 디메틸수소실록시-말단화된 폴리(디메틸실록산/메틸수소실록산), c) 디메틸수소실록시-말단화된 폴리메틸수소실록산, d) 트리메틸실록시-말단화된 폴리(디메틸실록산/메틸수소실록산), e) 트리메틸실록시-말단화된 폴리메틸수소실록산, f) 본질적으로 H(CH3)2SiO1/2 단위체들 및 SiO4 /2 단위체들로 구성된 수지, 및 g) 이들의 조합이 있다.
성분 (B')는 하기 특성들 중 하나 이상이 상이한 두 개 이상의 오가노수소폴리실록산들의 결합물일 수 있다: 구조, 평균 분자량, 점도, 실록산 단위체들, 및 시퀀스. 상대적으로 낮은 중합도를 갖는 디메틸수소실록시-말단화된 폴리디메틸실록산(예를 들면 3 내지 50 범위의 DP)은 일반적으로 사슬 연장제로서 언급되며, 성분 (B')의 일부는 사슬 연장제일 수 있다.
오가노할로실란의 가수분해 및 축합과 같은, 성분 (B')로서 사용하기에 적합한 선형, 분지형, 및 고리형 오가노수소폴리실록산의 제조 방법은 본 기술 분야에 잘 알려져 있다. 또한 성분 (B')로서 사용하기에 적합한 오가노수소폴리실록산 수지의 제조 방법 또한 예를 들면 미국 특허 제5,310,843호; 제4,370,358호; 및 제4,707,531호와 같이 잘 알려져 있다.
성분 ( C' ) 하이드로실릴화 촉매
하이드로실릴화 경화성 조성물의 성분 (C')는 하이드로실릴화 촉매이다. 성분 (C')는, 경화성 조성물의 중량 대비 백금족 금속의 중량 0.1ppm 내지 1000ppm, 대안적으로 1 내지 500ppm, 대안적으로 2 내지 200ppm, 대안적으로 5 내지 150ppm의 범위일 수 있는 양으로 하이드로실릴화 경화성 조성물에 첨가된다.
적합한 하이드로실릴화 촉매들이 본 기술 분야에 공지되어 있으며 상업적으로도 입수 가능하다. 성분 (C')는 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴 또는 이리듐 금속으로부터 선택되는 백금족 금속 또는 이들의 유기금속 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 성분 (C)의 예에는 클로로백금산, 클로로백금산 헥사하이드레이트, 백금 디클로라이드, 및 매트릭스 또는 코어쉘 유형의 구조 내에 마이크로캡슐화된(microencapsulated) 저분자량 오가노폴리실록산 또는 백금 화합물을 갖는 상기 화합물들의 복합체(complex)와 같은 화합물들이 있다. 저분자량 오가노폴리실록산을 갖는 백금의 복합체는 백금을 갖는 1,3-디에테닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 복합체들을 포함한다. 이러한 복합체들은 수지 매트릭스 내에 마이크로캡슐화될 수 있다. 대안적으로, 상기 촉매는 백금을 갖는 1,3-디에테닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 복합체를 포함할 수 있다. 상기 촉매가 저분자량 오가노폴리실록산을 갖는 백금 복합체인 경우, 촉매의 양은 경화성 실리콘 조성물의 중량 대비 0.04 내지 0.4%의 범위일 수 있다.
성분 (C')에 적합한 하이드로실릴화 촉매들은, 예를 들면 미국 특허 제3,159,601호; 제3,220,972호; 제3,296,291호; 제3,419,593호; 제3,516,946호; 제3,814,730호; 제3,989,668호; 제4,784,879호; 제5,036,117호; 및 제5,175,325호 및 유럽특허 제0 347 895 B호에 기재되어 있다. 마이크로캡슐화된 하이드로실릴화 촉매들 및 이들의 제조 방법들은 본 기술 분야에 공지되어 있으며, 예를 들면 미국 특허 제4,766,176호; 및 미국 특허 제5,017,654호가 있다.
과산화물 경화성 조성물
대안적으로, 과산화물 경화성 조성물은 다음을 포함할 수 있다: 100 중량부의 (A") 베이스 중합체, 선택적으로 상기 조성물을 경화시키기에 충분한 양의 (B") 가교제, 및 상기 조성물의 경화를 촉진시키기에 충분한 양의 (C") 과산화물 촉매(여기에서 상기 조성물의 경화된 생성물이 실리콘 고무일 수 있도록 성분들 및 수량들이 선택된다).
성분 (A") 베이스 중합체
과산화물 경화 패키지의 성분 (A")는 하이드로실릴화 경화 패키지의 성분 (A')로서 상기에 기재된 폴리오가노실록산과 같은, 분자당 평균 두 개 이상의 지방족 불포화 유기기들을 갖는 폴리디오가노실록산을 포함할 수 있다.
선택적인 성분 (B") 가교제
성분 (B")는 상기 조성물을 경화시켜 제조된 경화 실리콘의 압축 변형을 개선시키기(감소시키기) 위해 선택적으로 과산화물 경화성 조성물에 첨가될 수 있는 가교제이다. 상기 과산화물 경화성 조성물 내의 성분 (B")의 양은 성분 (B")의 SiH 함량, 성분 (A")의 불포화기 함량, 및 원하는 조성물의 경화된 생성물의 특성들을 포함한 다양한 인자들에 따라 달라지지만, 성분 (B")의 양은 0.3:1 내지 5:1 범위의 성분 (A") 내의 지방족 불포화 유기기들에 대한 성분 (B") 내의 SiH기의 몰 비(일반적으로 SiH:Vi 비율로 나타냄)를 제공하기에 충분할 수 있다. 상기 조성물 내의 성분 (B")의 양은 성분 (A") 100 중량부 당 0 내지 15(중량)부의 범위일 수 있다. 성분 (B")는 분자당 평균 두 개 이상의 실리콘-결합된 수소 원자들을 갖는 폴리디오가노수소실록산을 포함할 수 있다. 성분 (B")의 예에는 하이드로실릴화 경화성 조성물 내의 성분 (B')로서 기재된 폴리디오가노수소실록산들이 있다.
성분 (C") 촉매
과산화물 경화성 조성물 내의 성분 (C")는 과산화물 화합물을 포함한다. 상기 조성물에 첨가되는 성분 (C")의 양은 성분 (C")에 대해 선택되는 구체적인 과산화물 화합물에 따라 달라지지만, 그 양은 성분 (A") 100 중량부 당 0.2 내지 5중량부의 범위일 것이다. 성분 (C")에 적합한 과산화물 화합물들의 예에는 2,4-디클로로벤조일 과산화물, 디쿠밀 과산화물, 및 이들의 조합; 또한 3차-부틸 퍼벤조에이트와 같은 벤조에이트 화합물을 갖는 이러한 과산화물의 결합물이 포함되며, 이에 제한되는 것은 아니다. 적합한 과산화물 경화성 조성물들은 본 기술 분야에 공지되어 있으며, 예를 들면 미국 특허 제4,774,281호에 개시되어 있다.
열전도성 충전제
성분 (D)는 열전도성 충전제이다. 성분 (D)는 열전도성 및 전기 전도성 둘 다일 수 있다. 대안적으로, 성분 (D)는 열전도성 및 전기 절연성일 수 있다. 성분 (D)는 질화알루미늄, 산화알루미늄, 알루미늄 트리하이드레이트, 바륨 티타네이트, 산화베릴륨, 질화붕소, 탄소 섬유, 다이아몬드, 흑연, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 금속 입자, 오닉스, 실리콘 카바이드, 텅스텐 카바이드, 산화아연, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 성분 (D)는 금속성 충전제, 무기 충전제, 용융성 충전제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 금속성 충전제는 금속의 입자 및 입자의 표면상에 층들을 갖는 금속의 입자를 포함한다. 이러한 층들은 예를 들면, 입자 표면상의 질화금속 층 또는 산화금속 층일 수 있다. 적합한 금속성 충전제들의 예에는 알루미늄, 구리, 금, 니켈, 은, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 금속의 입자들, 및 대안적으로 알루미늄이 있다. 적합한 금속성 충전제들의 추가적인 예에는 질화알루미늄, 산화알루미늄, 산화구리, 산화니켈, 산화은, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는, 입자들의 표면상에 층을 갖는 상기 나열된 금속들의 입자들이 있다. 예를 들면, 상기 금속성 충전제는 이들의 표면상에 산화알루미늄 층을 갖는 알루미늄 입자들을 포함할 수 있다.
무기 충전제들의 예에는 오닉스; 알루미늄 트리하이드레이트; 산화알루미늄, 산화베릴륨, 산화마그네슘, 및 산화아연과 같은 산화금속; 질화알루미늄 및 질화붕소와 같은 질화물; 실리콘 카바이드 및 텅스텐 카바이드와 같은 카바이드; 및 이들의 조합이 있다. 대안적으로, 무기 충전제들의 예에는 산화알루미늄, 산화아연, 및 이들의 조합이 있다. 용융성 충전제들은 Bi, Ga, In, Sn, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 용융성 충전제는 선택적으로 Ag, Au, Cd, Cu, Pb, Sb, Zn, 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 용융성 충전제들의 예에는 Ga, In-Bi-Sn 합금, Sn-In-Zn 합금, Sn-In-Ag 합금, Sn-Ag-Bi 합금, Sn-Bi-Cu-Ag 합금, Sn-Ag-Cu-Sb 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Ag 합금, Sn-Ag-Cu-Zn 합금, 및 이들의 조합이 포함된다. 상기 용융성 충전제는 50℃ 내지 250℃, 대안적으로 150℃ 내지 225℃ 범위의 녹는점을 가질 수 있다. 상기 용융성 충전제는 공정합금(eutectic alloy), 비-공정합금, 또는 순 금속일 수 있다. 용융성 충전제들은 상업적으로 입수 가능하다.
예를 들면, 용융성 충전제들은 미국의 인듐 코포레이션(Utica, N.Y., U.S.A.); 아르코늄(Providence, R.I., U.S.A.); 및 AIM 솔더(Cranston, R.I., U.S.A.)로부터 얻을 수 있다. 알루미늄 충전제들은 상업적으로 입수 가능하다(예를 들면, 토얄 아메리카, 인코포레이티드(Naperville, Illinois, U.S.A. 및 발리멧 인코포레이티드(Stockton, California, U.S.A.)로부터 입수 가능함). 은 충전제는 메탈로어 테크놀로지 유.에스.에이. 코포레이션(Attleboro, Massachusetts, U.S.A)으로부터 입수 가능하다.
열전도성 충전제들은 본 기술 분야에 공지되어 있으며 상업적으로 입수 가능하다(예를 들면 미국 특허 제6,169,142호(4 단락, 7-33번째 줄) 참조). 예를 들어, CB-A20S 및 Al-43-Me은 쇼와-덴코로부터 상업적으로 입수 가능한 상이한 입자 크기들의 산화 알루미늄 충전제들이고, AA-04, AA-2, 및 AA18은 스미토모 케미컬 컴패니로부터 상업적으로 입수 가능한 산화알루미늄 충전제들이다. 상표 KADOX® 및 XX®를 갖는 산화아연들과 같은 산화 아연들은 미국의 징크 코포레이션(Monaca, Pennsylvania, U.S.A.)으로부터 입수 가능하다.
열전도성 충전제 입자들의 형태는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 둥글거나 구형의 입자들은 조성물 내의 열전도성 충전제의 하이로딩(high loading) 시 바람직하지 않은 수준으로 점도가 증가하는 것을 예방할 수 있다.
성분 (D)는 단일 열전도성 충전제 또는 입자 형태, 평균 입자 크기, 입자 크기 분포, 및 충전제의 유형과 같은 하나 이상의 특성이 상이한 두 개 이상의 열전도성 충전제들의 결합물일 수 있다. 예를 들면, 큰 평균 입자 크기를 갖는 제 1 산화알루미늄 및 작은 평균 입자 크기를 갖는 제 2 산화알루미늄과 같은 무기 충전제들의 결합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 예를 들면 큰 평균 입자 크기를 갖는 산화알루미늄과 작은 평균 입자 크기를 갖는 산화아연의 결합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 큰 평균 입자 크기를 갖는 제 1 알루미늄 및 작은 평균 입자 크기를 갖는 제 2 알루미늄과 같은 금속성 충전제들의 결합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 알루미늄 및 산화알루미늄 충전제들의 결합물; 알루미늄 및 산화아연 충전제들의 결합물; 또는 알루미늄, 산화알루미늄, 및 산화아연 충전제들의 결합물과 같은 금속성의 무기 충전제들의 결합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 큰 평균 입자 크기를 갖는 제 1 충전제 및 상기 제 1 충전제에 비해 작은 평균 입자 크기를 갖는 제 2 충전제의 사용으로 패킹 효능을 개선시킬 수 있고, 점도를 감소시킬 수 있으며, 열전달을 강화시킬 수 있다.
열전도성 충전제의 평균 입자 크기는 성분 (D)에 대해 선택된 열전도성 충전제의 유형 및 경화성 조성물에 첨가된 정확한 양뿐만 아니라, 장치의 접착층 두께(여기에서, 경화된 생성물이 TIM으로서 사용될 경우 상기 장치 내에 상기 조성물의 경화된 생성물이 사용될 것이다)를 포함한 다양한 인자들에 따라 달라질 것이다. 그러나, 상기 열전도성 충전제는 0.1마이크로미터 내지 80마이크로미터, 대안적으로 0.1마이크로미터 내지 50마이크로미터, 및 대안적으로 0.1마이크로미터 내지 10마이크로미터 범위의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 조성물 내의 성분 (D)의 양은 상기 조성물에 대해 선택된 실리콘 경화 메커니즘 및 성분 (D)에 대해 선택된 열전도성 충전제를 포함한 다양한 인자들에 따라 달라진다. 그러나, 성분 (D)의 양은 상기 조성물의 30부피% 내지 80부피%, 대안적으로 50부피% 내지 75부피%의 범위일 수 있다. 이론적인 것에 제한하고자 하는 것은 아니지만, 충전제의 양이 80%를 초과하는 경우, 몇몇 응용에 있어서는 상기 조성물이 가교결합을 하여 불완전한 치수 완전성을 갖는 경화 실리콘을 형성할 수 있고, 충전제의 양이 30% 미만인 경우, TIM 어플리케이션에 대해 상기 조성물로부터 제조된 경화 실리콘이 불충분한 열전도도를 가질 수 있는 것으로 생각된다.
유기 가소제
상기 조성물은 유기 가소제를 함유한다. 이론적인 것에 제한하고자 하는 것은 아니지만, 상기 유기 가소제는 상기 조성물을 경화시킴으로써 제조된 경화 실리콘의 압축 변형 특성들을 개선시킬 수 있다. 상기 가소제는 분자당 평균 한 개 이상의 하기 화학식 (I)의 기를 갖는다.
Figure pct00003
여기에서 R은 수소 원자 또는 1가 유기기를 나타낸다. 대안적으로, R은 분지형 또는 선형의 1가 탄화수소기를 나타낼 수 있다. 상기 1가 유기기는 4 내지 15개의 탄소 원자들, 대안적으로 9 내지 12개의 탄소 원자들의 알킬기와 같은 분지형 또는 선형의 1가 탄화수소기일 수 있다. 적합한 가소제들은 아디페이트, 카복실레이트, 프탈레이트, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
대안적으로, 상기 가소제는 고리형 탄화수소 내의 탄소 원자들에 결합되는 분자당 평균 두 개 이상의 화학식 (I)의 기들을 가질 수 있다. 상기 가소제는 하기 일반 화학식 (II)를 가질 수 있다:
Figure pct00004
화학식 (II)에서, X기는 3개 이상의 탄소 원자들, 대안적으로 3 내지 15 탄소 원자들을 갖는 고리형 탄화수소기를 나타낸다. (아래 첨자 x는 1 내지 12 범위의 값을 가질 수 있다). X기는 포화되거나 방향족일 수 있다. 각 R"는 독립적으로 수소 원자 또는 분지형 또는 선형의 1가 유기기이다. R"에 대한 상기 1가 유기기는 메틸, 에틸, 또는 부틸과 같은 알킬기일 수 있다. 대안적으로, R"에 대한 상기 1가 유기기는 에스터 작용기일 수 있다. 각 R1은 독립적으로 4 내지 15개의 탄소 원자들의 알킬기와 같은 분지형 또는 선형의 1가 탄화수소기이다.
화학식 (II)의 유기 가소제들의 예들은 하기에 나타낸 화학식 (III), (IV), (V), 또는 (VI)를 가질 수 있다.
Figure pct00005
Figure pct00006
화학식 (III), (IV), (V), 및 (VI)에서, R1은 전술한 바와 같다. 화학식 (III) 및 (IV)는 화학식 (III) 내의 사이클로알킬기 및 화학식 (IV) 내의 아릴기가 치환되지 않은 경우를 나타낸다. 화학식 (V) 및 (VI)는 화학식 (V) 내의 사이클로알킬기 및 화학식 (VI) 내의 아릴기가 화학식 (III)의 사이클로알킬기 또는 화학식 (IV)의 아릴기 내의 유기기들(수소 원자들 중 하나 이상이 상기 구성(member) 원자들에 결합되어 있음)로 치환될 수 있음을 나타내고, 상기에 나타낸 것은 R'로 나타낸 또 다른 1가 유기기로 치환된 것이다. 각 R'는 메틸, 에틸, 또는 부틸과 같은 알킬기일 수 있다. 대안적으로, R'에 대한 1가 유기기는 에스터 작용기일 수 있다.
적합한 가소제들은 본 기술 분야에 공지되어 있으며, 상업적으로 입수 가능하다. 상기 가소제는 다음을 포함할 수 있다: 비스(2-에틸헥실) 테레프탈레이트; 비스(2-에틸헥실)-1,4-벤젠디카복실레이트; 2-에틸헥실 메틸-1,4-벤젠디카복실레이트; 1,2-사이클로헥산디카복실산, 디노닐 에스터, 분지형 및 선형; 비스(2-프로필헵틸) 프탈레이트; 디이소노닐 아디페이트; 트리옥틸 트리멜리테이트; 트리에틸렌 글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트); 디(2-에틸헥실) 프탈레이트; 트리아세틴; 비스(2-에틸헥실) 아디페이트; 디메틸 프탈레이트; 디에틸 프탈레이트; 디부틸 프탈레이트; 디-2-에틸헥실아디페이트; 1,2,4-벤젠트리카복실산, 트리스(2-에틸헥실) 에스터; 지방산 에스터; 및 이들의 조합. 대안적으로, 상기 가소제는 비스(2-에틸헥실) 테레프탈레이트; 비스(2-에틸헥실)-1,4-벤젠디카복실레이트; 2-에틸헥실 메틸-1,4-벤젠디카복실레이트; 1,2-사이클로헥산디카복실산, 디노닐 에스터, 분지형 및 선형; 비스(2-프로필헵틸) 프탈레이트; 디이소노닐 아디페이트; 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 적합한 가소제들의 예시 및 이들의 상업적 원료들은 표 1에 열거된 것들을 포함한다.
조성물에 첨가되는 가소제의 양은 선택되는 가소제의 유형 및 상기 조성물의 다른 성분들을 포함한 다양한 인자들에 따라 달라진다. 상기 가소제는 상기 조성물에 가용성일 수 있다. 가소제는 상기 가소제가 조성물의 경화 반응을 억제하지 않도록 선택될 수 있다. 그러나, 가소제의 양은 하기 기재된 베이스 중합체 및 가교제의 결합물 대비 2중량% 내지 50중량%, 대안적으로 3중량% 내지 25중량% 범위일 수 있다. 이론적인 것에 제한하고자 하는 것은 아니지만, 2중량% 미만은 상기 조성물을 경화시켜 제조된 경화 실리콘의 압축 변형을 개선시키기에 불충분할 수 있고, 50중량%를 초과하면 상기 조성물에 불용성일 수 있어서, 상기 조성물을 경화시켜 제조된 경화 실리콘의 가소제 흡출 또는 안정성의 손실을 초래하는 것으로 생각된다.
표 1
Figure pct00007
선택적인 성분들
상기 조성물은 선택적으로 하나 이상의 추가의 성분들을 추가로 포함할 수 있다. 상기 추가의 성분은 (F) 스페이서, (G) 강화 또는 증량 충전제, (H) 충전제 처리제, (I) 접착 촉진제, (J) 전색제(vehicle), (K) 계면활성제, (L) 융제, (M) 산 수용체, (N) 안정화제(예를 들면, 하이드로실릴화 경화 안정화제, 열 안정화제, 또는 UV 안정화제), 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
(F) 스페이서
성분 (F)는 스페이서이다. 스페이서는 유기 입자, 무기 입자, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 스페이서는 열전도성, 전기 전도성, 또는 둘 다일 수 있다. 스페이서는 25마이크로미터 이상 125마이크로미터 이하의 입자 크기를 가질 수 있다. 스페이서는 유리 또는 중합체(예를 들면, 폴리스티렌) 비드와 같은 단순분산 비드를 포함할 수 있다. 스페이서는 알루미나, 질화알루미늄, 원자화된 금속 분말, 질화붕소, 구리, 및 은과 같은 열전도성 충전제들을 포함할 수 있다. 성분 (F)의 양은 입자 크기 분포, 경화성 조성물의 배치(placement) 중에 가해지는 압력 또는 이로부터 제조된 경화된 생성물, 및 배치 중의 온도를 포함한 다양한 인자들에 따라 달라진다. 그러나, 상기 조성물은 0.05% 내지 2%, 대안적으로 0.1% 내지 1%의 범위의 성분(F)의 양을 함유할 수 있다. 성분 (F)는 상기 경화성 조성물의 경화된 생성물의 접착층 두께를 조절하기 위해 첨가될 수 있다.
(G) 충전제
성분 (G)는 강화 및/또는 증량 충전제이다. 상기 조성물 내의 성분 (G)의 양은 성분 (A), (B), (C), (D) 및 (E)에 대해 선택된 물질들 및 상기 조성물의 최종 용도를 포함한 다양한 인자들에 따라 달라진다. 그러나, 성분 (G)의 양은 상기 조성물의 중량 대비 0.1중량% 내지 10중량%의 범위일 수 있다. 적합한 강화 및 증량 충전제들은 본 기술 분야에 공지되어 있으며, 그 예로는 침강 및 그라운드 실리카, 침강 및 그라운드 탄산칼슘, 석영, 활석, KEVLAR®과 같은 촙드(chopped) 섬유, 또는 이들의 조합이 있다.
(H) 충전제 처리제
성분 (D)에 대한 열전도성 충전제 및 성분 (G)에 대한 강화 및/또는 증량 충전제 및/또는 성분 (F)에 대한 스페이서는, 만일 존재한다면, 선택적으로 성분 (H) 처리제로 표면 처리될 수 있다. 처리제들 및 처리 방법들은 본 기술 분야에 공지되어 있다(예를 들면, 미국 특허 제6,169,142호(4단락, 42번째 줄 내지 5단락, 2번째 줄) 참조).
성분 (H)의 양은 성분 (D) 및 (G)에 대해 선택된 충전제들의 유형과 양, 및 상기 충전제가 상기 조성물의 다른 성분들과 결합되기 이전에 성분 (H)로 처리되는지 혹은 원위치(in situ)에서 처리되는지의 여부를 포함한 다양한 인자들에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 상기 조성물은 0.1% 내지 2%의 양의 성분 (H)를 포함할 수 있다.
상기 성분 (H)는 하기 화학식을 갖는 알콕시실란을 포함할 수 있다:
R1O mSi(OR11)(4-m),
여기에서 아래 첨자 m은 1, 2, 또는 3이고; 대안적으로 m은 3이다. 각 R1O은 독립적으로 1 내지 50개의 탄소 원자들, 대안적으로 6 내지 18개의 탄소 원자들의 탄화수소기와 같은 1가 유기기이다. R1O의 예로는 헥실, 옥틸, 도데실, 테트라데실, 헥사데실, 및 옥타데실과 같은 알킬기; 및 벤질, 페닐 및 페닐에틸과 같은 방향족기가 있다. R1O은 포화 또는 불포화, 분지형 또는 비분지형이고, 치환되지 않는다. R1O은 불포화, 비분지형이고 치환되지 않을 수 있다.
각 R11은 1 내지 4개의 탄소 원자들, 대안적으로 1 내지 2개의 탄소 원자들의 치환되지 않은, 포화된 탄화수소기일 수 있다. 성분 (H)에 대한 알콕시실란의 예로는 헥실트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 테트라데실트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐에틸트리메톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 및 이들의 조합이 있다.
알콕시-작용성 올리고실록산은 또한 처리제로서 사용될 수 있다. 알콕시-작용성 올리고실록산 및 이의 제조 방법들은 본 기술 분야에 공지되어 있다(예를 들면, 유럽특허 제1 101 167 A2호 참조). 예를 들어, 적합한 알콕시-작용성 올리고실록산은 화학식 (R14O)nSi(OSiR12 2R13)(4-n)을 포함한다. 본 화학식에서, 아래 첨자 n은 1, 2, 또는 3이고, 대안적으로 n은 3이다. 각 R12는 독립적으로 1 내지 10개의 탄소 원자들의 포화 및 불포화 1가 탄화수소기들로부터 선택될 수 있다. 각 R13은 11개 이상의 탄소 원자들을 갖는 포화 또는 불포화 1가 탄화수소기일 수 있다. 각 R14는 알킬기일 수 있다.
금속 충전제들은 옥타데실 머캅탄 등과 같은 알킬티올 및 그 밖의 것들, 올레산 및 스테아르산과 같은 지방산, 티타네이트, 티타네이트 커플링제, 지르코네이트 커플링제, 및 이들의 결합물로 처리될 수 있다.
알루미나 또는 패시베이션된(passivated) 질화알루미늄에 대한 처리제들은 알콕시실릴 작용성 알킬메틸 폴리실록산(예를 들면, R15 oR16 pSi(OR17)(4-o-p)의 부분적 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물 또는 혼합물), 또는 유사한 물질들을 포함할 수 있으며, 여기에서 가수분해성 기는 실라잔, 아실옥시 또는 옥시모를 포함할 수 있다. 이들 전부에서, 상기 화학식 내의 R15와 같이 Si에 결합된 기는 장쇄 불포화 1가 하이드로카본 또는 1가 방향족-작용성 하이드로카본이다. 각 R16은 독립적으로 1가 탄화수소기이고, 각 R17은 독립적으로 1 내지 4개의 탄소 원자들의 1가 탄화수소기이다. 상기 화학식에서, 아래 첨자 o는 1, 2, 또는 3이고, 아래 첨자 p는 0, 1, 또는 2이며, 단, o+p의 합은 1, 2, 또는 3이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 과도한 실험을 하지 않고도 충전제의 분산을 돕기 위한 구체적인 처리를 최적화 할 수 있다.
(I) 접착 촉진제
성분 (I)는 접착 촉진제이다. 적합한 접착 촉진제들은 화학식 R18 qSi(OR19)(4-q)의 알콕시실란을 포함할 수 있으며, 여기에서 아래 첨자 q는 1, 2, 또는 3이고, 대안적으로 q는 3이다. 각 R18은 독립적으로 1가 오가노작용기이다. R18은 글리시독시프로필 또는 (에폭시사이클로헥실)에틸과 같은 에폭시작용기, 아미노에틸아미노프로필 또는 아미노프로필과 같은 아미노 작용기, 메타크릴옥시프로필, 또는 불포화 유기기일 수 있다. 각 R19는 독립적으로 1개 이상의 탄소 원자의 치환되지 않고, 포화된 탄화수소기이다. R19는 1 내지 4개의 탄소 원자들, 대안적으로 1 내지 2 탄소 원자들을 가질 수 있다. R19의 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 및 이소-프로필이 있다.
적합한 접착 촉진제들의 예에는 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 글리시독시프로필트리메톡시실란과 알루미늄 킬레이트 또는 지르코늄 킬레이트와의 결합물이 포함된다. 하이드로실릴화 경화성 조성물에 대한 접착 촉진제의 예는 미국 특허 제4,087,585호 및 미국 특허 제5,194,649호에서 찾을 수 있다. 상기 경화성 조성물은 상기 조성물의 중량 대비 2% 내지 5%의 접착 촉진제를 포함할 수 있다.
(J) 전색제
성분 (J)는 용매 또는 희석액과 같은 전색제이다. 성분 (J)는 상기 조성물의 제조 중에 첨가될 수 있다(예를 들면, 혼합 및 전달을 돕기 위해). 성분 (J)의 전부 또는 일부는 선택적으로 상기 조성물이 제조된 이후에 제거될 수 있다.
(K) 계면활성제
성분 (K)는 계면활성제이다. 적합한 계면활성제들에는 실리콘 폴리에테르, 산화에틸렌 중합체, 산화프로필렌 중합체, 산화에틸렌 및 산화프로필렌의 공중합체, 그 밖의 비-이온성 계면활성제, 및 이들의 조합이 포함된다. 상기 조성물은 상기 조성물의 중량 대비 0.05% 이하의 계면활성제를 포함할 수 있다.
(L) 융제
성분 (L)은 융제이다. 상기 조성물은 상기 조성물의 중량 대비 2% 이하의 융제를 포함할 수 있다. 카복실산 및 아민과 같은 화학적으로 활성인 작용기들을 함유하는 분자들이 융제로 사용될 수 있다. 이러한 융제는 숙신산, 아비에트산, 올레산, 및 아디프산과 같은 지방족 산; 벤조산과 같은 방향족 산; 트리에탄올아민, 아민의 하이드로클로라이드 염, 및 아민의 하이드로브로마이드 염과 같은 지방족 아민과 이들의 유도체들을 포함할 수 있다. 융제들은 본 기술 분야에 공지되어 있으며, 상업적으로 입수 가능하다.
(M) 산 수용체
성분 (M)은 산 수용체이다. 적합한 산 수용체에는 산화마그네슘, 산화칼슘, 및 이들의 결합물이 포함된다. 상기 조성물은 상기 조성물의 중량 대비 2% 이하의 성분 (M)을 포함할 수 있다.
(N) 안정화제
성분 (N)은 안정화제이다. 하이드로실릴화 경화성 조성물들에 대한 안정화제의 예로는 메틸 부티놀, 에티닐 사이클로헥사놀, 디메틸 헥시놀, 및 3,5-디메틸-1-헥신-3-올과 같은 아세틸렌 알코올, 1,1-디메틸-2-프로피닐)옥시)트리메틸실란, 메틸(트리스(1,1-디메틸-2-프로피닐옥시))실란, 및 이들의 조합; 예를 들어 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라헥세닐사이클로테트라실록산과 같은 메틸비닐사이클로실록산과 같은 사이클로알케닐실록산, 및 이들의 조합; 3-메틸-3-펜텐-1-인, 3,5-디메틸-3-헥센-1-인과 같은 엔-인 화합물; 벤조트리아졸과 같은 트리아졸; 포스핀; 머캅탄; 하이드라진; 테트라메틸 에틸렌디아민과 같은 아민, 디알킬 푸마레이트, 디알케닐 푸마레이트, 디알콕시알킬 푸마레이트, 디알릴 말리에이트와 같은 말리에이트, 및 이들의 조합이 있다. 대안적으로, 상기 안정화제는 아세틸렌 알코올을 포함할 수 있다. 적합한 하이드로실릴화 경화 안정화제들은 예를 들면 미국 특허 제3,445,420호; 제3,989,667호; 제4,584,361호; 및 제5,036,117호에 개시되어 있다.
상기 조성물에 첨가되는 안정화제의 양은 사용되는 구체적인 안정화제 및 가교제의 조성물과 양에 따라 달라질 것이다. 그러나, 하이드로실릴화 경화 안정화제의 양은 하이드로실릴화 경화성 조성물의 중량 대비 0.0025% 내지 0.025%의 범위일 수 있다.
본 기술 분야의 통상의 기술자는, 전술한 조성물에 대해 성분들을 선택하는 경우, 본 명세서에 기재된 특정 성분들이 하나 이상의 기능을 가질 수 있기 때문에 성분들의 유형들 간에 겹치는 부분이 있을 수 있다는 것을 알 것이다. 예를 들면, 특정 알콕시실란은 충전제 처리제 및 접착 촉진제로서 유용할 수 있으며, 또한 지방산 에스터와 같은 특정 가소제도 충전제 처리제로서 유용할 수 있다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 조성물의 의도하는 용도 및 상기 조성물을 1-부(one part)로 제조할 것인지 다중-부(multiple-part) 조성물로 제조할 것인지를 포함한 다양한 인자들을 기초로 하여, 적절한 성분들과 이러한 성분들의 양을 구별하고 선택할 수 있을 것이다.
조성물의 제조 방법
상기 조성물은 0.2 내지 7W/mK 범위의 열전도도를 갖는 경화 실리콘을 형성하도록 제조될 수 있다. 열 간섭은 경화 실리콘의 두께 및 성분 (D)에 대해 선택된 충전제의 양과 유형을 포함한 다양한 인자들에 따라 달라진다.
상기 조성물은 주위 온도 또는 고온에서의 혼합과 같이 임의의 편리한 방법에 의해 모든 성분들을 결합시키는 것을 포함하는 방법을 통해 제조될 수 있다. 상기 조성물이 고온에서 제조되는 경우, 제조하는 동안의 온도는 상기 조성물의 경화 온도 미만이다.
성분 (H)가 존재하는 경우, 상기 조성물은 선택적으로 성분 (D) (및 성분 (G)(만일 존재한다면))를 성분 (H)로 표면 처리하고, 그 후에 이의 생성물을 상기 조성물의 다른 성분들과 혼합함으로써 제조될 수 있다.
대안적으로, 상기 조성물은 다중-부 조성물로서 제조될 수 있다(예를 들면, 성분 (N)이 없거나 상기 조성물이 사용 전 장기간 보관되는 경우). 상기 다중-부 조성물에서, 가교제 및 촉매는 분리된 부분들로 보관되며, 상기 부분들은 상기 조성물의 사용 직전에 결합된다. 예를 들면, 2-부의 경화성 실리콘 조성물은 베이스 중합체, 촉매, 열전도성 충전제와 가소제를 포함하는 성분들, 및 베이스 부(base part)에 하나 이상의 추가의 성분들을 혼합과 같은 임의의 편리한 방법들에 의해 베이스 부(base part)에 결합시킴으로써 제조될 수 있다. 경화제 부분은 가교제, 베이스 중합체, 열전도성 충전제와 가소제를 포함하는 성분들, 및 하나 이상의 추가의 성분들을 혼합과 같은 임의의 편리한 방법들에 의해 결합시킴으로써 제조될 수 있다. 상기 성분들은 선택되는 경화 메커니즘에 따라 주위 온도 또는 고온에서 결합될 수 있다. 2-부의 경화성 실리콘 조성물이 사용되는 경우, 경화제에 대한 베이스 양의 중량비는 1:1 내지 10:1의 범위일 수 있다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 과도한 실험 없이도 경화성 조성물을 제조할 수 있을 것이다.
사용 방법
전술한 조성물은 TIM을 형성하기 위해 사용될 수 있다. TIM을 형성하는 방법은 다음의 단계를 포함할 수 있다:
1) 전술한 조성물을 열원 및 방열기 사이의 열 경로를 따라 주입하는 단계, 및 2) 상기 조성물을 경화시키기에 충분한 온도로 조성물을 가열함으로써 열계면 물질을 형성하는 단계. 단계 1)에서, 상기 조성물은 열원(예를 들면, (광)전자 소자) 및 그 후의 방열기에 적용되거나, 방열기 및 그 후의 열원에 적용되거나, 열원 및 방열기에 동시에 적용될 수 있다.
대안적으로, 상기 방법은 다음 단계를 포함할 수 있다: 1) 전술한 조성물을 경화시키는 단계, 및 그 후의 2) 열원 및 방열기 사이의 열 경로를 따라 단계 1)의 생성물을 주입시키는 단계. 단계 2)에서, 단계 1)의 생성물은 열원(예를 들면, (광)전자 소자) 및 그 후의 방열기에 적용되거나, 상기 조성물이 방열기 및 그 후의 열원에 적용되거나, 상기 조성물이 열원 및 방열기에 동시에 적용될 수 있다. 이러한 방법은 선택적으로 단계 1) 이전에 지지체에 상기 조성물을 적용시키는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법의 생성물은 계면 물질이다.
상기 계면 물질은 다음을 포함한다: I) 전술한 조성물을 경화시킴으로써 제조된 경화 실리콘(여기에서 상기 경화 실리콘은 편평 부재, 반구형 너빈, 콘벡스 부재, 피라미드, 또는 원뿔로서 형성된다). 상기 조성물은 선택적으로 단계 1) 이전에 지지체의 표면에 적용될 수 있다. 상기 지지체의 예로는 탄소 섬유 메쉬, 금속박, 유공 금속박(메쉬), 충전 또는 비충전 플라스틱 필름(예를 들면 폴리아미드 시트, 폴리이미드 시트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 시트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 폴리에스터 시트, 폴리설폰 시트, 폴리에테르 이미드 시트, 또는 폴리페닐렌 설파이드 시트), 또는 직물 또는 부직포 기판(예를 들면 섬유유리 천(cloth), 섬유유리 메쉬, 또는 아라미드 페이퍼)가 있다. 상기 조성물은 상기 지지체의 양쪽 면에 코팅될 수 있다. 상기 계면 물질은 다음을 추가로 포함할 수 있다: II) 상기 지지체의 반대편에서 경화 실리콘의 표면을 덮는 방출 시트.
예로써 계면 물질 100의 단면도를 도 1에 나타내었다. 상기 계면 물질 100은 지지체의 반대편 표면들 상에 경화 실리콘 102의 층을 갖는 지지체 101을 포함한다. 상기 경화 실리콘 102는 전술한 조성물을 경화시킴으로써 제조된다. 방출 라이너(release liner) 103은 경화 실리콘 102의 층들의 노출된 표면들을 덮는다. 상기 방출 라이너 103은 보관 및 운송 중에 표면들을 보호하며, TIM 응용을 위해 계면 물질 100을 사용하기 이전에 제거된다.
장치는 a) 열원, b) 전술한 열계면 물질, c) 방열기를 포함하며, 여기에서 열계면 물질은 열원의 표면으로부터 열 확산기의 표면까지 확장된 열 경로를 따라 열원 및 방열기의 사이에 위치한다.
도 2는 본 명세서에 기재된 일 예로써 장치 200의 단면도를 보여준다. 상기 장치 200은 솔더볼 어레이(solderball array) 211 및 칩 언더필 209에 의해 기판(예를 들면, 인쇄 회로 기판) 204에 설치된 전자 소자(집적회로(IC) 칩으로서 나타냄) 203을 포함한다. 상기 기판 204는 패드 210을 통해 기판 204에 부착된 솔더볼 205를 포함한다. 제 1 계면 물질(TIM1) 206은 IC 칩 203 및 금속 커버 207의 사이에 주입된다. 상기 금속 커버 207은 열 확산기의 역할을 한다. 제 2 계면 물질(TIM2) 202는 금속 커버 207 및 방열판 201의 사이에 주입된다. 장치가 작동하는 경우, 열은 화살표 208로 나타낸 열 경로를 따라 이동한다.
본 명세서에 기재된 방법들 및 장치들에서, 상기 열원은 발광 다이오드(LED), 반도체, 트랜지스터, 집적회로, 또는 개별 소자와 같은 (광)전자 소자를 포함할 수 있다. 상기 방열기는 방열판, 열전도성 플레이트, 열전도성 커버, 팬, 순환 냉각 시스템, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 1은 일 예로써 계면 물질의 부분 단면도이다.
도 2는 일 예로써 (광)전자 장치의 단면도이다.
하기 실시예들은 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명을 설명하기 위한 것으로서, 하기 청구항들에 나타낸 본 발명의 범위를 제한하여 해석해서는 안된다. 본 실시예들에서 시료들을 제조하기 위해 하기 원료들을 사용하였다. 성분 A1)은 300 내지 600센티푸아즈(cP) 범위의 점도를 갖는 디메틸비닐실록시-말단화된 폴리디메틸실록산이었다. 성분 B1)은 일반 화학식 Me3SiO(MeHSiO)5(Me2SiO)3SiMe3의 트리메틸실록시 말단화된 폴리(디메틸/메틸수소 실록산) 공중합체였으며, 여기에서 Me는 메틸기를 나타낸다. 성분 C1)은 백금과의 1,3-디에테닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 복합체(1.4중량%), 테트라메틸디비닐디실록산(6.6중량%), 및 300 내지 600cP 범위의 점도를 갖는 디메틸비닐실록시-말단화된 폴리디메틸실록산(나머지 중량%)의 혼합물이었다. 성분 D1)은 토얄 아메리카, 인코포레이티드(Lockport, IL, USA)의 상표명 ABW-437로 판매되는 알루미늄 분말이었다. 성분 D1)은 1중량%의 n-옥틸트리에톡시실란으로 표면 처리되었다. 성분 D2) 또한 토얄 아메리카, 인코포레이티드의 ABY-499라는 이름으로 판매되는 알루미늄 분말이었다. 성분 D2)는 1중량%의 n-옥틸트리에톡시실란으로 표면 처리되었다. 성분 D3)는 미국의 징크 코포레이션의 상표명 Kadox 911로 판매되는 산화아연이었으며, 1중량%의 n-옥틸트리에톡시실란으로 표면 처리되었다. 성분 D4)는 쇼와 덴코 케이케이의 AS-400으로서 상업적으로 입수 가능한 산화알루미늄이었다. 성분 D4)는 1중량%의 n-옥틸트리에톡시실란으로 표면 처리되었다. 성분 E1)은 1,2-사이클로헥산디카복실산, 디노닐 에스터, 분지형 및 선형이었다. 성분 E2)는 디운데실 프탈레이트(DUP)이었다. 성분 F1)은 테트라메틸테트라비닐사이클로테트라실록산이라는 이름의 안정화제였다.
제조예 1
성분 A1)을 200그램 컵에 첨가하여 치과용 혼합기 상에서 최고 속도로 10초간 혼합시켜 2-부의 조성물 시료들을 제조하였다. 상기 성분에 성분 D1), D2), 및 D3)의 결합된 양의 75중량%를 첨가하였다. 생성된 결합물을 각각 5초간 최고 속도로 두 번씩 혼합시켰으며, 두 번의 혼합 사이에 냉각 시간을 갖도록 하였다. 성분 D1), D2), 및 D3)에 대해 잔량의 충전제들로 상기 과정을 반복하였다. 상기 컵의 측면을 수동으로 벗겨내고 내용물들을 최고 속도로 5초간 한 번 더 혼합시켰다. 성분 F1)을 파트 B에 첨가하였다. 마지막 성분으로서 성분 E1)을 파트 A에 첨가하였다.
스핀 사이클 혼합기에서 15분간 생성된 혼합물들의 공기를 빼내고 실온으로 냉각시켜 상기 시료들의 파트 A 및 B를 형성시켰다. 표 1의 성분들을 전술한 바와 같이 결합시켜 2-부의 조성물들을 제조하였다.
표 1 - 시료 1 및 비교 시료 2 성분들
Figure pct00008
동일한 중량의 시료 1 파트 A 및 시료 1 파트 B를 혼합 및 경화시켜 시험 직전에 TIM 시료 1을 형성시켰다. 시험 직전에 가소제 없이 동일한 중량의 시료 2 파트 A 및 시료 2 파트 B를 혼합 및 경화시켜 비교 TIM 시료 2를 형성시켰다.
실시예 1 및 비교예 2
1/2 인치 직경의 원형 프로브를 구비한 물성 분석기를 사용하여 TIM 시료 1 및 TIM 시료 2의 압축률을 평가하였다. 각 시료를 상이한 로드(load)에 노출시켰으며, ASTM 표준 D575에 따라 시료의 두께 변화를 측정하였다. 그 결과는 표 2에 있다.
표 2 - 압축률 결과
Figure pct00009
본 기술 분야의 통상의 기술자는 대부분의 (광)전자 장치에 대한 작동 압력이 40psi 이하일 것이라는 것을 알 것이다. 이론적인 것에 제한하고자 하는 것은 아니지만, (광)전자 장치를 40psi를 초과하는 압력에서 작동시키는 것이 상기 장치의 유효 수명을 감소시킬 수 있는 것으로 생각된다. 그러나, TIM 시료 1 및 2의 포뮬레이션에서, TIM 시료 1(가소제를 함유함)은 일관되게 비교 TIM 시료 2(가소제를 함유하지 않음)에 비해 더 나은 압축성을 가졌다.
또한 시료 1 및 2의 압축 변형을 시험하였다. 그 결과를 100℃에서 2일 후에 25%의 변위(deflection)를 갖는 로드 하에 영구 변형(변위)의 비율(퍼센트)로서 나타내었다. 시료 1에 대해서는, 2일간 25%의 변위를 유지하기 위해 28psi를 가해야만 했다. 시료 1은 0%의 압축 변형을 가졌다. 시료 2에 대해서는, 100℃에서 2일간 25%의 변위를 유지하기 위해 79psi를 가해야만 했다. 시료 2는 23%의 압축 변형을 가졌다.
실시예 3 및 비교예 4
성분 A1)을 시그마블렌드(Sigmablend) 혼합기에 첨가함으로써 2-부의 조성물을 제조하였다. 상기 성분에 성분 D1) 및 D4)의 결합된 양의 75중량%를 첨가하였다. 생성된 결합물을 최고 속도로 두 번씩 혼합시켰으며, 두 번의 혼합 사이에 냉각 시간을 갖도록 하였다. 성분 D1) 및 D4)에 대해 잔량의 충전제로 상기 과정을 반복하였다. 마지막 성분으로서 성분 E1)을 파트 A에 첨가하였다. 마지막 성분으로서 성분 F1)을 파트 B에 첨가하였다. 용기의 측면들을 수동으로 벗겨내고 내용물들을 최고 속도로 5초간 한 번 더 혼합시켰다.
스핀 사이클 혼합기에서 15분간 생성된 혼합물들의 공기를 빼내고 실온으로 냉각시켜 상기 시료들의 파트 A 및 B를 형성시켰다. 표 4의 성분들을 전술한 바와 같이 결합시켜 2-부의 조성물들을 제조하였다.
표 4
Figure pct00010
파트 A 및 B를 1:1의 비율로 혼합시키고 0.5시간 동안 100℃에서 경화시켰다. 가소제(성분 E1)를 뺀 것을 제외하고는 전술한 바와 동일하게 비교 시료 4를 제조하였다. 상기 조성물은 분배(dispense)하기 어려웠으며 비교예 4의 조성물의 경화된 생성물은 단단하고 부서지기 쉬웠다.
실시예 5-7 및 비교예 8-10
충전제의 양을 다르게 한 것을 제외하고는, 실시예 3 및 비교예 4에서와 같이 시료들을 제조하였다. 시료 5는 90중량%의 충전제 및 10중량%의 매트릭스를 함유하였다. 시료 6은 92중량%의 충전제 및 8중량%의 매트릭스를 함유하였다. 시료 7은 94.5중량%의 충전제 및 5.5중량%의 매트릭스를 함유하였다. 비교 시료 8은 90중량%의 충전제 및 10중량%의 매트릭스를 함유하였다. 비교 시료 9는 92중량%의 충전제 및 8중량%의 매트릭스를 함유하였다. 비교 시료 10은 94.5중량%의 충전제 및 5.5중량%의 매트릭스를 함유하였다. 경도는 쇼어(Shore) 00의 규모상에서 ASTM 표준 D2240에 따라 측정하였다.
각 시료에 대해, 1:1 비율의 파트 A 및 파트 B로 200cc의 카트리지를 충전시켰다. 상기 카트리지를 제거하고 주형(mold) 상에서 9인치의 정적(static) 혼합기를 통해 상기 조성물을 분배하여, 1인치의 직경을 갖는 퍽(puck)(250밀 두께)을 제조하였다. 상기 퍽을 경화시켜 ASTM 표준 D2240에 따라 경도 시험을 하였다.
표 6 - 평균 경도 결과
Figure pct00011
실시예 5-7 및 비교예 8-10은 각각의 시료들 5-7에서 가소제가 경도를 감소시켰음을 보여준다.
산업상 적용가능성
전술한 조성물은 TIM1 또는 TIM2 응용에 사용될 수 있는 TIM을 형성하는데에 유용하다. 상기 조성물은 제자리에서 분배 및 경화를 통해 장치 내의 열 경로를 따라 주입될 수 있다. 대안적으로, 상기 조성물은 경화되어 패드와 같이 안정한 형태의 계면 물질을 형성하며, 그 다음 픽 앤 플레이스(pick and place) 방법에 의해 장치 내에 주입될 수 있다. 상기 조성물 내의 유기 가소제는 가소제가 없는 동일한 조성물에 비해 개선된(감소된) 압축 변형의 이점을 제공하여, 열 경로를 따라 기판들 사이의 개선된 표면 접촉이 가능하게 하며, 이에 따라 열전달을 개선시킨다.
전술한 조성물은 다용도이며 경화되도록 제조되어 실리콘 겔 또는 더욱 고도로 가교된 실리콘 고무를 형성시킨다. 예를 들어, 경화성 조성물 내의 더 높은 가소제 로딩 및 더 낮은 충전제 로딩에서, 상기 경화된 생성물은 불필요한 겔일 수 있다. 대안적으로, 더 낮은 충전제 로딩, 더 높은 가소제 로딩에서는, 가소제의 흡출을 초래하지 않는다. 대안적으로, 상기 조성물의 경화된 생성물은 겔보다 더 가교된 실리콘 고무일 수 있다.
100 계면 물질
101 지지체
102 열전도성 경화 실리콘
103 방출 라이너
200 본 발명에 따른 장치
201 방열판
202 제 2 계면 물질(TIM2)
203 전자 소자
204 기판
205 솔더볼
206 제 1 계면 물질(TIM1)
207 금속 커버
208 열 경로
209 칩 언더필
210 패드
211 솔더볼 어레이

Claims (20)

  1. (A) 분자당 평균 두 개 이상의 지방족 불포화 유기기들을 갖는 폴리오가노실록산 베이스 중합체,
    선택적으로 (B) 분자당 평균 두 개 이상의 실리콘 결합된 수소 원자들을 갖는 가교제,
    (C) 하이드로실릴화 반응 촉매 및 과산화물 경화 촉매들로부터 선택되는 촉매,
    (D) 열전도성 충전제, 및
    (E) 성분 (A)에 가용성인 유기 가소제(조성물의 경화를 억제하지 않음)를 포함하는 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 성분 (D)가: 질화알루미늄, 산화알루미늄, 알루미늄 트리하이드레이트, 바륨 티타네이트, 산화베릴륨, 질화붕소, 탄소 섬유, 다이아몬드, 흑연, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 금속 입자, 오닉스(onyx), 실리콘 카바이드, 텅스텐 카바이드, 산화아연, 및 이들의 조합물을 포함하는 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 성분 (E)가 분자당 평균 한 개 이상의 하기 식의 기(group)를 가지며,
    Figure pct00012

    여기에서 R이 수소 원자 또는 1가 유기기를 나타내는 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성분 (E)가 하기 식을 가지며,
    Figure pct00013

    여기에서 X가 고리형 탄화수소기를 나타내고, 아래 첨자 x가 3 내지 15개의 값을 가지며, 각 R1이 독립적으로 분지형 또는 선형의 1가 탄화수소기이고, 각 R"가 독립적으로 분지형 또는 선형의 하이드로카본 원자 또는 1가 유기기인 조성물.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성분 (E)가 비스(2-에틸헥실) 테레프탈레이트; 비스(2-에틸헥실)-1,4-벤젠디카복실레이트; 2-에틸헥실 메틸-1,4-벤젠디카복실레이트; 1,2-사이클로헥산디카복실산, 디노닐 에스터, 분지형 및 선형; 비스(2-프로필헵틸) 프탈레이트 또는 디-(2-프로필 헵틸) 프탈레이트; 디이소노닐 아디페이트; 트리옥틸 트리멜리테이트; 트리에틸렌 글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트); 디에틸렌 글리콜 디벤조에이트; 1,1,3-트리스(2-메틸-4-하이드록시-5-터트-부틸페닐)부탄; 디(2-에틸헥실) 프탈레이트; 비스(2-에틸헥실) 아디페이트; 디메틸 프탈레이트; 디에틸 프탈레이트; 디부틸 프탈레이트; 디-2-에틸헥실아디페이트; 1,2,4-벤젠트리카복실산, 트리스(2-에틸헥실) 에스터; 트리옥틸 트리멜리테이트; 트리에틸렌 글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트); 비스(2-에틸헥실) 테레프탈레이트; 디에틸렌 글리콜 디벤조에이트; 1,1,3-트리스(2-메틸-4-하이드록시-5-터트-부틸페닐)부탄; 1,2,3-트리아세톡시프로판; 지방산 에스터; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, (F) 스페이서(spacer), (G) 강화 또는 증량(extending) 충전제, (H) 충전제 처리제, (I) 접착 촉진제, (J) 전색제(vehicle), (K) 계면활성제, (L) 융제(flux agent), (M) 산 수용체, (N) 안정화제, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 추가의 성분을 추가로 포함하는 조성물.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 조성물을 경화시킴으로써 제조되는 경화 실리콘.
  8. 1) 열원 및 방열기(heat dissipator) 사이의 열 경로를 따라 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 조성물을 주입시키는 단계, 및
    2) 상기 조성물을 경화시키기에 충분한 온도로 상기 조성물을 가열시킴으로써 열계면 물질을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 1) 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 조성물을 경화시키는 단계, 및 그 후에
    2) 열원 및 방열기 사이의 열 경로를 따라 단계 1)의 생성물을 주입하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 단계 1) 이전에 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 조성물을 지지체에 적용하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열원이 (광)전자 소자를 포함하는 방법.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방열기가 방열판(heat sink), 열전도성 플레이트, 열전도성 커버, 팬(fan), 또는 순환 냉각 시스템을 포함하는 방법.
  13. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 조성물을 경화시킴으로써 제조되는 I) 경화 실리콘을 포함하는 계면 물질(interface materials)로서, 여기에서 상기 경화 실리콘이 편평 부재, 반구형 너빈(nubbin), 콘벡스(convex) 부재, 피라미드, 또는 원뿔로서 형성되는 계면 물질.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 조성물이 지지체의 표면상에 코팅되는 계면 물질.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 지지체가 탄소 섬유 메쉬, 금속박, 유공(perforated) 금속박, 충전 또는 비충전 플라스틱 필름, 또는 직물 또는 부직포 기판(substrate)를 포함하는 계면 물질.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 조성물이 상기 지지체의 양쪽 면에 코팅되는 계면 물질.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 지지체의 맞은편에서 경화 실리콘의 표면을 덮는 II) 방출 시트를 추가로 포함하는 계면 물질.
  18. a) 열원, b) 제 13항 내지 제 17항 중 어느 한 항의 계면 물질, 및 c) 방열기를 포함하는 장치로서, 여기에서 열계면 물질이 상기 열원의 표면으로부터 상기 방열기의 표면으로 확장된 열 경로를 따라 상기 열원 및 상기 방열기 사이에 위치하는 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 열원이 (광)전자 소자인 장치.
  20. TIM1, TIM2, 또는 둘 다로 이루어진 군으로부터 선택되는 어플리케이션에서 제 13항 내지 제 17항 중 어느 한 항의 계면 물질의 용도.
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