KR20210080351A - 열전도성 실리콘 조성물 및 그의 경화물 - Google Patents

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토시하루 모리무라
아키히로 엔도
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, (A)1분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 오가노폴리실록산: 100질량부, (B)Si-H기를 적어도 2개 갖는 오가노하이드로젠폴리실록산: Si-H기 수가 상기 (A)유래의 알케닐기 수의 0.1~5.0배가 되는 양, (C)열전도성 충전재: 700~2,500질량부, (D)백금족 금속계 경화촉매: (A)에 대하여 금속원소질량환산으로 0.1~2,000ppm을 포함하고, 상기 (C)성분이, (C-1)평균입경 12~50μm인 중질탄산칼슘 필러: 400~2,000질량부, 및, (C-2)평균입경 0.4~10μm인 중질탄산칼슘 필러: 0.1~1,500질량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 조성물이다. 이에 따라, 압축성, 절연성, 열전도성, 가공성이 우수한 열전도성 수지성형체를 부여하는 열전도성 실리콘 조성물 및 그의 경화물을 제공한다.

Description

열전도성 실리콘 조성물 및 그의 경화물
본 발명은, 열전도성 실리콘 조성물 및 그의 경화물에 관한 것이다.
퍼스널 컴퓨터, 디지털 비디오 디스크, 휴대전화 등의 전자기기에 사용되는 CPU, 드라이버IC나 메모리 등의 LSI칩은, 고성능화·고속화·소형화·고집적화에 수반하여, 그 자체가 대량의 열을 발생하게 되며, 그 열에 의한 칩의 온도상승은 칩의 동작불량, 파괴를 일으킨다. 그러므로, 동작 중의 칩의 온도상승을 억제하기 위한 많은 열방산방법 및 그에 사용하는 열방산부재가 제안되어 있다.
종래, 전자기기 등에 있어서는, 동작 중의 칩의 온도상승을 억제하기 위해, 알루미늄이나 구리 등의 열전도율이 높은 금속판을 이용한 히트싱크가 사용되고 있다. 이 히트싱크는, 그 칩이 발생시키는 열을 전도하고, 그 열을 외기와의 온도차에 의해 표면으로부터 방출한다.
칩으로부터 발생하는 열을 히트싱크에 효율 좋게 전달하기 위해, 히트싱크를 칩에 밀착시킬 필요가 있는데, 각 칩의 높이의 차이나 장착가공(組み付け加工)에 의한 공차가 있으므로, 유연성을 갖는 시트나, 그리스를 칩과 히트싱크와의 사이에 개장(介奬)시키고, 이 시트 또는 그리스를 개재하여 칩으로부터 히트싱크에의 열전도를 실현하고 있다.
시트는 그리스에 비해, 취급성이 우수하며, 열전도성 실리콘고무 등으로 형성된 열전도시트(열전도성 실리콘고무시트)는 다양한 분야에 이용되고 있다.
특허문헌 1에는, 실리콘고무 등의 합성고무 100질량부에 산화베릴륨, 산화알루미늄, 수화산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속산화물을 100~800질량부 배합한 절연성 조성물이 개시되어 있다.
한편, 퍼스널 컴퓨터, 워드 프로세서, CD-ROM드라이브 등의 전자기기의 고집적화가 진행되어, 장치 내의 LSI, CPU 등의 집적회로소자의 발열량이 증가했기 때문에, 종래의 냉각방법으로는 불충분한 경우가 있다. 특히, 휴대용의 노트형 퍼스널 컴퓨터의 경우, 기기 내부의 공간이 협소하므로 큰 히트싱크나 냉각팬을 부착할 수 없다. 나아가, 이들 기기에서는, 프린트기판 상에 집적회로소자가 탑재되어 있고, 기판의 재질에 열전도성이 나쁜 유리보강 에폭시 수지나 폴리이미드 수지가 이용되므로, 종래와 같이 방열절연시트를 개재하여 기판으로 열을 빼낼 수 없다.
이에, 집적회로소자의 근방에 자연냉각타입 혹은 강제냉각타입의 방열부품을 설치하고, 소자에서 발생한 열을 방열부품에 전달하는 방식이 이용된다. 이 방식으로 소자와 방열부품을 직접 접촉시키면, 표면의 요철로 인해 열의 전달이 나빠지고, 나아가 방열절연시트를 개재하여 부착해도 방열절연시트의 유연성이 약간 뒤떨어지므로, 열팽창에 의해 소자와 기판과의 사이에 응력이 가해져, 파손될 우려가 있다.
또한, 각 회로소자에 방열부품을 부착하고자 하면 여분의 스페이스가 필요해져, 기기의 소형화가 어려워지므로, 몇 개의 소자를 하나의 방열부품에 조합하여 냉각하는 방식이 채용되는 경우도 있다.
특히 노트형의 퍼스널 컴퓨터에서 이용되고 있는 BGA타입의 CPU는, 높이가 다른 소자에 비해 낮아 발열량이 크므로, 냉각방식을 충분히 고려할 필요가 있다.
이에, 소자마다 높이가 상이함으로써 발생되는 다양한 극간을 메울 수 있는 저경도의 고열전도성재(高熱傳導性材)가 필요해진다. 이러한 과제에 대하여, 열전도성이 우수하고, 유연성이 있어, 다양한 극간에 대응할 수 있는 열전도성 시트가 요망된다.
이 경우, 특허문헌 2에는, 실리콘 수지에 금속산화물 등의 열전도성 재료를 혼입한 것을 성형한 시트로, 취급에 필요한 강도를 갖게 한 실리콘 수지층의 위에 부드럽게 변형하기 쉬운 실리콘층이 적층된 시트가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 열전도성 충전재를 함유하고, 아스카C경도가 5~50인 실리콘고무층과 직경 0.3mm 이상의 구멍을 갖는 다공성 보강재층을 조합한 열전도성 복합시트가 개시되어 있다. 특허문헌 4에는, 가요성의 삼차원 망상체 또는 폼(フォ-ム)체의 골격격자 표면을 열전도성 실리콘고무로 피복한 시트가 개시되어 있다. 특허문헌 5에는, 보강성을 가진 시트 혹은 클로스를 내장하고, 적어도 일방의 면이 점착성을 갖고 아스카C경도가 5~50인 두께 0.4mm 이하의 열전도성 복합실리콘시트가 개시되어 있다. 특허문헌 6에는, 부가반응형 액상 실리콘고무와 열전도성 절연성 세라믹분말을 함유하고, 그의 경화물의 아스카C경도가 25 이하이며 열저항이 3.0℃/W 이하인 방열스페이서가 개시되어 있다.
이들 열전도성 실리콘 경화물은, 절연성도 요구되는 경우가 많으므로, 열전도율이 0.5~6W/m·K인 범위에서는, 열전도성 충전재로서 산화알루미늄(알루미나)이 주로 이용되는 경우가 많다.
알루미나는 일반적으로 부정형 가루와 구상 가루로 대별되나, 각각에 장점·단점을 갖는다. 부정형의 알루미나는 구상의 알루미나에 비해, 열전도율을 향상시키는 효과가 높으나, 실리콘에 대한 충전성이 나쁘고, 충전에 의해 재료점도가 상승하여, 가공성이 나빠진다는 결점이 있다. 또한, 알루미나는 연마제에 이용되는 바와 같이 모스경도가 9로, 매우 단단하다. 그 때문에, 특히 입자경이 10μm 이상인 부정형 알루미나를 이용한 열전도성 실리콘 조성물은, 제조시에 쉐어(シェア)가 가해지면, 교반솥의 내벽이나 교반날개를 깎아낸다는 문제가 있었다. 그러면, 열전도성 실리콘 조성물에 교반솥이나 교반날개의 성분이 혼입되어, 열전도성 실리콘 조성물, 및 이것을 이용한 경화물의 절연성이 저하된다. 또한, 교반솥과 교반날개의 클리어런스가 넓어져, 교반효율이 떨어지고, 동일조건으로 제조해도 일정한 품질이 얻어지지 않게 된다. 또한 그것을 방지하기 위해서는 부품을 빈번하게 교환할 필요가 있다는 문제가 있었다.
이 문제를 해결하기 위해, 구상 알루미나 가루만을 사용하는 방법도 있으나, 부정형 가루에 비해 가격이 높으므로, 비용이 상승한다는 문제가 발생한다. 나아가, 알루미나는 이론비중이 3.98로 매우 무겁기 때문에, 조성물 및 경화물의 비중이 상승한다. 최근, 전자기기의 소형화, 경량화가 진행되고 있어, 전자기기 전체의 경량화를 위해서는 부재단위로 보면 그램 또는 밀리그램 단위로, 성능을 유지하면서 보다 경량인 것이 요구되고 있다. 알루미나의 사용은 경량화, 비용의 관점에서도 불리하다.
상기 요구를 만족하는 필러로는, 중질탄산칼슘을 들 수 있다. 중질탄산칼슘은 비중이 약 2.7로 알루미나에 비해 낮고, 가격도 저렴하다. 모스경도도 2 정도로 낮고, 절연성의 저하도 발생하지 않는다.
그러나, 중질탄산칼슘은 실리콘에 대한 충전성이 낮고, 고열전도화가 곤란하다는 문제가 있었다. 나아가, 중질탄산칼슘을 부가경화형 실리콘에 충전한 경우, 경화저해가 발생하여, 저경도의 열전도성 시트를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
일본특허공개 S47-32400호 공보 일본특허공개 H2-196453호 공보 일본특허공개 H7-266356호 공보 일본특허공개 H8-238707호 공보 일본특허공개 H9-1738호 공보 일본특허공개 H9-296114호 공보
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 압축성, 절연성, 열전도성, 가공성이 우수한 열전도성 수지성형체(열전도성 실리콘 경화물)를 부여하는 중질탄산칼슘을 이용한 열전도성 실리콘 조성물 및 그의 경화물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 열전도성 실리콘 조성물로서, (A)성분으로서의 1분자 중에 적어도 2개 이상의 알케닐기를 갖는 오가노폴리실록산: 100질량부, (B)성분으로서의 규소원자에 직접 결합한 수소원자를 적어도 2개 이상 갖는 오가노하이드로젠폴리실록산: 규소원자에 직접 결합한 수소원자의 몰수가 상기 (A)성분유래의 알케닐기의 몰수의 0.1~5.0배가 되는 양, (C)성분으로서의 열전도성 충전재: 700~2,500질량부, (D)성분으로서의 백금족 금속계 경화촉매: (A)성분에 대하여 백금족 금속원소질량환산으로 0.1~2,000ppm을 포함하고, 상기 (C)성분이, (C-1)평균입경 12~50μm인 중질탄산칼슘 필러: 400~2,000질량부, 및, (C-2)평균입경 0.4~10μm인 중질탄산칼슘 필러: 0.1~1,500질량부로 이루어지고, 또한, 상기 (C-1)과 상기 (C-2)의 합계량이 700~2,500질량부인 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 조성물을 제공한다.
이러한 열전도성 실리콘 조성물이면, 압축성, 절연성, 열전도성, 가공성이 우수한 열전도성 수지성형체를 부여할 수 있다.
상기 열전도성 실리콘 조성물은, 추가로, (E)성분으로서, (E-1)하기 일반식(1)로 표시되는 알콕시실란 화합물, 및, (E-2)하기 일반식(2)로 표시되는 분자쇄 편말단이 트리알콕시실릴기로 봉쇄된 디메틸폴리실록산 중 어느 일방 또는 양방을 (A)성분 100질량부에 대하여 0.01~300질량부 함유하는 것일 수 있다.
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
(식 중, R1은 독립적으로 탄소원자수 6~15의 알킬기이며, R2는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소원자수 1~12의 1가 탄화수소기이며, R3은 독립적으로 탄소원자수 1~6의 알킬기이며, a는 1~3의 정수, b는 0~2의 정수이며, 단 a+b는 1~3의 정수이다.)
[화학식 1]
Figure pct00001
(식 중, R4는 독립적으로 탄소원자수 1~6의 알킬기이며, c는 5~100의 정수이다.)
이러한 열전도성 실리콘 조성물이면, 압축성, 절연성, 열전도성, 가공성이 보다 우수한 열전도성 수지성형체를 부여할 수 있다.
상기 열전도성 실리콘 조성물은, 추가로, (F)성분으로서, 하기 일반식(3)
[화학식 2]
Figure pct00002
(식 중, R5는 독립적으로 탄소원자수 1~12의 지방족 불포화결합을 포함하지 않는 1가 탄화수소기, d는 5~2,000의 정수이다.)
으로 표시되는 23℃에 있어서의 동점도가 10~100,000mm2/s인 오가노폴리실록산을 (A)성분 100질량부에 대하여 0.1~100질량부 함유하는 것일 수 있다.
이러한 열전도성 실리콘 조성물이면, 압축성, 절연성, 열전도성, 가공성이 보다 한층 우수한 열전도성 수지성형체를 부여할 수 있다.
상기 열전도성 실리콘 조성물은, 23℃에 있어서의 점도가 800Pa·s 이하인 것이 바람직하다.
이러한 열전도성 실리콘 조성물이면, 성형성이 우수하다.
또한, 본 발명은, 상기 열전도성 실리콘 조성물의 경화물인 열전도성 실리콘 경화물을 제공한다.
이러한 열전도성 실리콘 경화물이면, 압축성, 절연성, 열전도성, 가공성이 우수하다.
상기 열전도성 실리콘 경화물은, 열전도율이 0.7W/m·K 이상인 것이 바람직하다.
이러한 열전도성 실리콘 경화물이면, 예를 들어 전자기기 내의 발열부품과 방열부품의 사이에 설치되어 방열에 이용되는 열전도성 수지성형체로서 호적하게 이용된다.
또한, 상기 열전도성 실리콘 경화물은, 경도가 아스카C경도계로 60 이하인 것이 바람직하다.
이러한 열전도성 실리콘 경화물이면, 피방열체의 형상을 따르도록 변형하여, 피방열체에 응력을 가하는 일 없이 양호한 방열특성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 열전도성 실리콘 경화물은, 절연파괴전압이 10kV/mm 이상인 것이 바람직하다.
이러한 열전도성 실리콘 경화물이면, 사용시에 안정적으로 절연을 확보할 수 있다.
본 발명은, 또한, 상기 열전도성 실리콘 조성물의 제조방법으로서, 상기 (A)성분, (C)성분 및 (D)성분, 그리고, 존재하는 경우에는 (E)성분, (F)성분을 혼합하는 제1 혼합공정과, 이어서 얻어진 혼합물에 (B)성분을 첨가하여 추가로 혼합함으로써 상기 열전도성 실리콘 조성물을 얻는 제2 혼합공정을 포함하고, 상기 제1 혼합공정에 있어서 진공탈포교반을 행함으로써 혼합하는 것을 특징으로 하는 상기 조성물의 제조방법을 제공한다.
이러한 열전도성 실리콘 조성물의 제조방법이면, 혼합(혼련)공정에 있어서 조성물의 습윤성이 충분하여, 페이스트상의 균일한 조성물을 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물이면, 평균입경이 12~50μm인 중질탄산칼슘과, 평균입경이 0.4~10μm인 중질탄산칼슘을 특정비율로 병용함으로써, 압축성, 절연성, 열전도성, 가공성이 우수한, 높은 열전도율을 갖는 열전도성 실리콘 경화물을 제공할 수 있다. 특히 0.7W/m·K 이상의 열전도율을 갖는 경화물을 제공할 수 있고, 예를 들어 전자기기 내의 발열부품과 방열부품의 사이에 설치되어 방열에 이용되는 열전도성 수지성형체(열전도성 실리콘 경화물)로서 호적하게 이용된다. 구체적으로는, 특히 열전도에 의한 전자부품의 냉각을 위해, 발열성 전자부품의 열경계면과 히트싱크 또는 회로기판 등의 방열부재와의 계면에 개재시키는 열전달재료로서 유용하다.
상술한 바와 같이, 압축성, 절연성, 열전도성, 가공성이 우수한 열전도성 실리콘 경화물(열전도성 수지성형체) 및 이 경화물을 부여하는 열전도성 실리콘 조성물의 개발이 요구되고 있었다. 특히, 중질탄산칼슘 필러는, 전자기기의 소형화, 경량화, 비용 삭감의 요구를 만족하지만, 실리콘에 대한 충전성이 낮고, 0.5W/m·K를 초과하는 고열전도화가 곤란하다는 문제, 더 나아가, 이것을 부가경화형 실리콘에 충전한 경우, 경화저해가 발생하여, 원하는 경도의 열전도성 시트를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 행한 결과, 평균입경이 12~50μm인 중질탄산칼슘과, 평균입경이 0.4~10μm인 중질탄산칼슘을 특정비율로 병용함으로써 상기 문제를 해결할 수 있는 것을 발견하였다. 즉, 비표면적이 작은 대입경의 중질탄산칼슘을 많이 배합함으로써, 고열전도화를 달성하는 것이 가능하며, 또한, 경화저해를 방지할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 열전도성 실리콘 조성물로서,
(A)성분으로서의 1분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 오가노폴리실록산: 100질량부,
(B)성분으로서의 규소원자에 직접 결합한 수소원자를 적어도 2개 갖는 오가노하이드로젠폴리실록산: 규소원자에 직접 결합한 수소원자의 몰수가 상기 (A)성분유래의 알케닐기의 몰수의 0.1~5.0배가 되는 양,
(C)성분으로서의 열전도성 충전재: 700~2,500질량부,
(D)성분으로서의 백금족 금속계 경화촉매: (A)성분에 대하여 백금족 금속원소질량환산으로 0.1~2,000ppm을 포함하고,
상기 (C)성분이,
(C-1)평균입경 12~50μm인 중질탄산칼슘 필러: 400~2,000질량부, 및,
(C-2)평균입경 0.4~10μm인 중질탄산칼슘 필러: 0.1~1,500질량부로 이루어지고, 또한,
상기 (C-1)과 상기 (C-2)의 합계량이 700~2,500질량부인 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 조성물이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명하나, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 열전도성 실리콘 조성물은, (A)성분으로서의 1분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 오가노폴리실록산, (B)성분으로서의 규소원자에 직접 결합한 수소원자를 적어도 2개 갖는 오가노하이드로젠폴리실록산, (C)성분으로서의 열전도성 충전재, 및 (D)성분으로서의 백금족 금속계 경화촉매를 필수성분으로서 함유한다. 이하, 상기 성분에 대해 설명한다.
[(A)성분: 알케닐기함유 오가노폴리실록산]
(A)성분인 알케닐기함유 오가노폴리실록산은, 규소원자에 결합된 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오가노폴리실록산이며, 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물의 주제가 되는 것이다. 통상은 주쇄부분이 기본적으로 디오가노실록산단위의 반복으로 이루어지는 것이 일반적이나, 이것은 분자구조의 일부에 분지상의 구조를 포함한 것일 수도 있고, 또한 환상체일 수도 있으나, 경화물의 기계적 강도 등, 물성의 점에서 직쇄상의 디오가노폴리실록산이 바람직하다.
규소원자에 결합하는 알케닐기 이외의 관능기로는, 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이며, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기 등의 알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등의 시클로알킬기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기, 비페닐릴기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 메틸벤질기 등의 아랄킬기, 그리고 이들 기의 탄소원자가 결합되어 있는 수소원자의 일부 또는 전부가, 불소, 염소, 브롬 등의 할로겐원자, 시아노기 등으로 치환된 기, 예를 들어, 클로로메틸기, 2-브로모에틸기, 3-클로로프로필기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 클로로페닐기, 플루오로페닐기, 시아노에틸기, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로헥실기 등을 들 수 있고, 대표적인 것은 탄소원자수가 1~10, 특히 대표적인 것은 탄소원자수가 1~6인 것이며, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 클로로메틸기, 브로모에틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 시아노에틸기 등의 탄소원자수 1~3의 비치환 또는 치환된 알킬기, 및 페닐기, 클로로페닐기, 플루오로페닐기 등의 비치환 또는 치환된 페닐기이다. 또한, 규소원자에 결합된 알케닐기 이외의 관능기는 모두가 동일한 것으로 한정되지 않는다.
또한, 알케닐기로는, 예를 들어, 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 이소프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기, 시클로헥세닐기 등의 통상 탄소원자수가 2~8 정도인 것을 들 수 있고, 그 중에서도 비닐기, 알릴기 등의 저급알케닐기가 바람직하고, 특히 바람직하게는 비닐기이다. 한편, 알케닐기는, 분자 중에 2개 이상 존재하는 것이 필요하나, 얻어지는 경화물의 유연성이 좋은 것으로 하기 위해, 분자쇄 말단의 규소원자에만 결합하여 존재하는 것이 바람직하다.
이 오가노폴리실록산의 23℃에 있어서의 동점도는, 바람직하게는 10~100,000mm2/s, 특히 바람직하게는 500~50,000mm2/s의 범위이다. 상기 동점도가 10mm2/s 이상이면, 얻어지는 조성물의 보존안정성이 좋아지고, 또한 100,000mm2/s 이하이면, 얻어지는 조성물의 신전성(伸展性)이 좋아진다. 한편, 동점도는 오스트발트점도계를 이용하여 측정한 경우의 값이다(이하, 동일).
이 (A)성분의 오가노폴리실록산은, 1종 단독으로도, 점도가 상이한 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
[(B)성분: 오가노하이드로젠폴리실록산]
(B)성분의 오가노하이드로젠폴리실록산은, 1분자 중에 적어도 2개, 바람직하게는 2~100개의 규소원자에 직접 결합한 수소원자(Si-H기)를 갖는 오가노하이드로젠폴리실록산이며, (A)성분의 가교제로서 작용하는 성분이다. 즉, (B)성분 중의 Si-H기가 (A)성분 중의 알케닐기에, 후술하는 (D)성분의 백금족 금속계 경화촉매에 의해 촉진되는 하이드로실릴화반응에 의해 부가되어, 가교구조를 갖는 3차원 망목구조를 부여한다. 한편, (B)성분 중의 Si-H기의 수가 2개 미만인 경우, 경화되지 않는다.
오가노하이드로젠폴리실록산으로는, 하기 평균구조식(4)로 표시되는 것이 이용되나, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 3]
Figure pct00003
(식 중, R’은 독립적으로 수소원자 또는 지방족 불포화결합을 함유하지 않는 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이나, 적어도 2개, 바람직하게는 2~10개는 수소원자이며, e는 1 이상의 정수, 바람직하게는 10~200의 정수이다.)
식(4) 중, R’의 수소원자 이외의 지방족 불포화결합을 함유하지 않는 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기로는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기 등의 알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등의 시클로알킬기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기, 비페닐릴기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 메틸벤질기 등의 아랄킬기, 그리고 이들 기의 탄소원자가 결합되어 있는 수소원자의 일부 또는 전부가, 불소, 염소, 브롬 등의 할로겐원자, 시아노기 등으로 치환된 기, 예를 들어, 클로로메틸기, 2-브로모에틸기, 3-클로로프로필기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 클로로페닐기, 플루오로페닐기, 시아노에틸기, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로헥실기 등을 들 수 있고, 대표적인 것은 탄소원자수가 1~10, 특히 대표적인 것은 탄소원자수가 1~6인 것이며, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 클로로메틸기, 브로모에틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 시아노에틸기 등의 탄소원자수 1~3의 비치환 또는 치환된 알킬기, 및 페닐기, 클로로페닐기, 플루오로페닐기 등의 비치환 또는 치환된 페닐기이다. 또한, R’은 모두가 동일한 것으로 한정되지 않는다.
(B)성분의 첨가량은, (B)성분유래의 Si-H기가 (A)성분유래의 알케닐기 1몰에 대하여 0.1~5.0몰이 되는 양(즉, 규소원자에 직접 결합한 수소원자의 몰수가 (A)성분유래의 알케닐기의 몰수의 0.1~5.0배가 되는 양), 바람직하게는 0.3~2.0몰이 되는 양, 더욱 바람직하게는 0.5~1.0몰이 되는 양이다. (B)성분유래의 Si-H기의 양이 (A)성분유래의 알케닐기 1몰에 대하여 0.1몰 미만이면 경화되지 않거나, 또는 경화물의 강도가 불충분하여 성형체로서의 형상을 유지할 수 없어 취급할 수 없는 경우가 있다. 또한 5.0몰을 초과하면 경화물의 유연성이 없어져, 경화물이 부서지기 쉽게(脆く) 된다.
[(C)성분: 열전도성 충전재]
(C)성분인 열전도성 충전재는, 주로 중질탄산칼슘을 함유하는 것으로, 하기 (C-1)~(C-2)성분으로 이루어지는 것이다.
(C-1)평균입경 12~50μm인 중질탄산칼슘 필러
(C-2)평균입경 0.4~10μm인 중질탄산칼슘 필러
한편, 본 발명에 있어서, 상기 평균입경은, 닛키소(주)제의 입도분석계인 마이크로트랙 MT3300EX에 의해 측정한 체적기준의 누적평균입경(메디안직경)의 값이다.
(C-1)성분인 중질탄산칼슘 필러는, 열전도율을 우위로 향상시킬 수 있다. 중질탄산칼슘의 평균입경은 12~50μm이며, 특히 15~25μm인 것이 바람직하다. 평균입경이 12μm 미만이면, 열전도성을 향상시키는 효과가 낮아지고, 또한, 조성물 점도가 상승하여, 가공성이 나빠진다. 평균입경이 50μm를 초과하면, 입경이 지나치게 커지므로 성형성이 나빠진다. (C-1)성분인 중질탄산칼슘 필러로는 1종 또는 2종 이상을 복합하여 이용할 수도 있다.
(C-2)성분인 중질탄산칼슘 필러는, (C-1)성분인 중질탄산칼슘 필러와 조합함으로써, 조성물의 열전도율 및 유동성을 향상시키고, 또한 필러의 침강을 방지한다. 평균입경은 0.4~10μm이며, 특히 0.8~9μm인 것이 바람직하다. 평균입경이 0.4μm 미만이면, 입경이 지나치게 작아 취급하기 어려워지는 데다, 열전도성을 향상시키는 효과도 낮아지고, 또한, 조성물 점도가 상승하여, 가공성이 나빠진다. 평균입경이 10μm를 초과하면, (C-1)성분과 조합하는 것에 따른 조성물의 열전도율 및 유동성의 향상과, 필러의 침강방지의 효과가 손상된다. (C-2)성분인 중질탄산칼슘 필러로는 1종 또는 2종 이상을 복합하여 이용할 수도 있다.
(C-1)성분의 배합량은, (A)성분 100질량부에 대하여 400~2,000질량부이며, 바람직하게는 800~1,500질량부이다. 지나치게 적으면 열전도율의 향상이 곤란하고, 지나치게 많으면 조성물의 유동성이 상실되어, 성형성이 손상된다.
(C-2)성분의 배합량은, (A)성분 100질량부에 대하여 0.1~1,500질량부이며, 바람직하게는 200~800질량부이다. 0.1질량부 미만에서는 열전도율 및 유동성의 향상이 곤란하며, 필러 침강의 우려가 있다. 1,500질량부를 초과하면 조성물의 유동성이 상실되어, 성형성이 손상된다.
나아가, (C)성분의 배합량(즉, 상기 (C-1)과 (C-2)의 합계배합량)은, (A)성분 100질량부에 대하여 700~2,500질량부인 것이 필요하며, 바람직하게는 1,200~1,600질량부이다. 이 (C)성분배합량이 700질량부 미만인 경우에는, 얻어지는 조성물의 열전도율이 나쁜 데다, 조성물 점도가 매우 저점도가 되어, 보존안정성이 부족한 것이 되며, 2,500질량부를 초과하는 경우에는, 조성물의 신전성이 부족하여, 경도가 높고, 또한 강도가 약한 성형물이 된다.
이렇게, 평균입경이 12~50μm인 중질탄산칼슘 필러(C-1)와, 평균입경이 0.4~10μm인 중질탄산칼슘 필러(C-2)를 상기 특정비율로 배합함과 함께, 상기 배합비율로 (C)성분((C-1) 및 (C-2)로 이루어진다)을 이용함으로써, 상기한 본 발명의 효과가 보다 유리하게 또한 확실하게 발휘된다.
[(D)성분: 백금족 금속계 경화촉매]
(D)성분의 백금족 금속계 경화촉매는, (A)성분유래의 알케닐기와, (B)성분유래의 Si-H기의 부가반응을 촉진하기 위한 촉매이면 특별히 한정되지 않으나, 하이드로실릴화반응에 이용되는 촉매로서 주지의 촉매를 들 수 있다. 그의 구체예로는, 예를 들어, 백금(백금흑을 포함한다), 로듐, 팔라듐 등의 백금족 금속단체, H2PtCl4·nH2O, H2PtCl6·nH2O, NaHPtCl6·nH2O, KHPtCl6·nH2O, Na2PtCl6·nH2O, K2PtCl4·nH2O, PtCl4·nH2O, PtCl2, Na2HPtCl4·nH2O(단, 식 중, n은 0~6의 정수이며, 바람직하게는 0 또는 6이다.) 등의 염화백금, 염화백금산 및 염화백금산염, 알코올변성 염화백금산(미국특허 제3,220,972호 명세서 참조), 염화백금산과 올레핀과의 컴플렉스(미국특허 제3,159,601호 명세서, 동 제3,159,662호 명세서, 동 제3,775,452호 명세서 참조), 백금흑, 팔라듐 등의 백금족 금속을 알루미나, 실리카, 카본 등의 담체에 담지시킨 것, 로듐-올레핀컴플렉스, 클로로트리스(트리페닐포스핀)로듐(윌킨슨 촉매), 염화백금, 염화백금산 또는 염화백금산염과 비닐기함유 실록산, 특히 비닐기함유 환상 실록산과의 컴플렉스 등을 들 수 있다.
(D)성분의 사용량은, (A)성분에 대한 백금족 금속원소의 질량환산으로 0.1~2,000ppm이며, 바람직하게는 50~1,000ppm이다. 0.1ppm 미만에서는 충분한 촉매활성이 얻어지지 않고, 2,000ppm을 초과해도 부가반응을 촉진하는 효과는 향상되지 않아, 비용이 상승하게 되는 데다, 경화물에 촉매가 잔류하므로 절연성이 저하될 우려가 있다.
[(E)성분: 표면처리제]
본 발명의 열전도성 실리콘 조성물에는, 조성물 조제시에 (C)성분인 열전도성 충전재를 소수화처리하고, (A)성분인 오가노폴리실록산과의 습윤성을 향상시키고, (C)성분인 열전도성 충전재를 (A)성분으로 이루어지는 매트릭스 중에 균일하게 분산시키는 것을 목적으로 하여, (E)성분의 표면처리제를 배합할 수 있다. 또한 (E)성분은 (C)성분의 표면을 피복하여 경화저해를 억제할 수 있다. 이 (E)성분으로는, 특히 하기에 나타내는 (E-1)성분 및 (E-2)성분이 바람직하다.
(E-1)성분은, 하기 일반식(1)로 표시되는 알콕시실란 화합물이다.
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
(식 중, R1은 독립적으로 탄소원자수 6~15의 알킬기이며, R2는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소원자수 1~12의 1가 탄화수소기이며, R3은 독립적으로 탄소원자수 1~6의 알킬기이며, a는 1~3의 정수, b는 0~2의 정수이며, 단 a+b는 1~3의 정수이다.)
상기 일반식(1)에 있어서, R1로 표시되는 알킬기로는, 예를 들어, 헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기, 테트라데실기 등을 들 수 있다. 이 R1로 표시되는 알킬기의 탄소원자수가 6~15의 범위를 만족하면 (A)성분의 습윤성이 충분히 향상되어, 취급성이 좋고, 조성물의 저온특성이 양호한 것이 된다.
R2로 표시되는 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기로는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기 등의 알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등의 시클로알킬기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기, 비페닐릴기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 메틸벤질기 등의 아랄킬기, 그리고 이들 기의 탄소원자가 결합되어 있는 수소원자의 일부 또는 전부가, 불소, 염소, 브롬 등의 할로겐원자, 시아노기 등으로 치환된 기, 예를 들어, 클로로메틸기, 2-브로모에틸기, 3-클로로프로필기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 클로로페닐기, 플루오로페닐기, 시아노에틸기, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로헥실기 등을 들 수 있고, 대표적인 것은 탄소원자수가 1~10, 특히 대표적인 것은 탄소원자수가 1~6인 것이며, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 클로로메틸기, 브로모에틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 시아노에틸기 등의 탄소원자수 1~3의 비치환 또는 치환된 알킬기, 및 페닐기, 클로로페닐기, 플루오로페닐기 등의 비치환 또는 치환된 페닐기를 들 수 있다. R3으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 등을 들 수 있다.
(E-2)성분은, 하기 일반식(2)로 표시되는 분자쇄 편말단이 트리알콕시실릴기로 봉쇄된 디메틸폴리실록산이다.
[화학식 4]
Figure pct00004
(식 중, R4는 독립적으로 탄소원자수 1~6의 알킬기이며, c는 5~100의 정수, 바람직하게는 5~70의 정수, 특히 바람직하게는 10~50의 정수이다.)
(E)성분인 표면처리제로는, (E-1)성분과 (E-2)성분 중 어느 일방일 수도 양자를 조합하여 배합할 수도 있다.
(E)성분을 배합하는 경우의 배합량으로는, (A)성분 100질량부에 대하여 0.01~300질량부, 특히 0.1~200질량부인 것이 바람직하다. 본 성분의 배합비율이 상기 범위이면, 오일분리를 유발하는 경우는 없다.
[(F)성분: 특성부여제]
본 발명의 열전도성 실리콘 조성물에는, 열전도성 실리콘 조성물의 점도조정 등의 특성부여를 목적으로 하여, (F)성분으로서, 하기 일반식(3)
[화학식 5]
Figure pct00005
(식 중, R5는 독립적으로 탄소원자수 1~12의 지방족 불포화결합을 포함하지 않는 1가 탄화수소기, d는 5~2,000의 정수이다.)
으로 표시되는 23℃에 있어서의 동점도가 10~100,000mm2/s인 오가노폴리실록산을 첨가할 수 있다. (F)성분은, 1종 단독으로 이용할 수도, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 일반식(3)에 있어서, R5는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소원자수 1~12의 지방족 불포화결합을 포함하지 않는 1가 탄화수소기이다. R5로는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기 등의 알킬기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등의 시클로알킬기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기, 비페닐릴기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 메틸벤질기 등의 아랄킬기, 그리고 이들 기의 탄소원자가 결합되어 있는 수소원자의 일부 또는 전부가, 불소, 염소, 브롬 등의 할로겐원자, 시아노기 등으로 치환된 기, 예를 들어, 클로로메틸기, 2-브로모에틸기, 3-클로로프로필기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 클로로페닐기, 플루오로페닐기, 시아노에틸기, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로헥실기 등을 들 수 있고, 대표적인 것은 탄소원자수가 1~10, 특히 대표적인 것은 탄소원자수가 1~6인 것이며, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 클로로메틸기, 브로모에틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 시아노에틸기 등의 탄소원자수 1~3의 비치환 또는 치환된 알킬기, 및 페닐기, 클로로페닐기, 플루오로페닐기 등의 비치환 또는 치환된 페닐기를 들 수 있으나, 특히 메틸기, 페닐기가 바람직하다.
상기 d는 요구되는 점도의 관점에서, 바람직하게는 5~2,000의 정수이고, 특히 바람직하게는 10~1,000의 정수이다.
또한, (F)성분의 23℃에 있어서의 동점도는, 10~100,000mm2/s이며, 100~10,000mm2/s인 것이 바람직하다. 동점도가 10mm2/s 이상이면, 얻어지는 조성물의 경화물이 오일 블리드를 발생시키기 어려워진다. 동점도가 100,000mm2/s 이하이면, 얻어지는 열전도성 실리콘 조성물의 유연성이 호적한 것이 된다.
(F)성분을 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물에 첨가하는 경우, (A)성분 100질량부에 대하여, 0.1~100질량부, 바람직하게는 1~50질량부이다. 첨가량이 이 범위에 있으면, 경화 전의 열전도성 실리콘 조성물에 양호한 유동성, 작업성을 유지하기 쉽고, 또한 (C)성분의 열전도성 충전재를 이 조성물에 충전하는 것이 용이하이다.
[(G)성분: 반응제어제]
본 발명의 열전도성 실리콘 조성물에는, 추가로 (G)성분으로서 부가반응제어제를 사용할 수 있다. 부가반응제어제는, 통상의 부가반응경화형 실리콘 조성물에 이용되는 공지의 부가반응제어제를 모두 이용할 수 있다. 예를 들어, 1-에티닐-1-헥산올, 3-부틴-1-올, 에티닐메틸리덴카르비놀(エチニルメチリデンカルビノ-ル) 등의 아세틸렌 화합물이나 각종 질소 화합물, 유기인 화합물, 옥심 화합물, 유기클로로 화합물 등을 들 수 있다.
(G)성분을 배합하는 경우의 사용량으로는, (A)성분 100질량부에 대하여 0.01~1질량부, 특히 0.1~0.8질량부 정도가 바람직하다. 이러한 배합량이면, 충분히 경화반응이 진행되어, 성형효율이 손상되는 경우가 없다.
[기타 성분]
본 발명의 열전도성 실리콘 조성물에는, 필요에 따라, 추가로 다른 성분을 배합할 수도 있다. 예를 들어, 산화철, 산화세륨 등의 내열성향상제; 실리카 등의 점도조정제; 착색제; 이형제 등의 임의 성분을 배합할 수 있다.
[조성물의 점도]
본 발명의 열전도성 실리콘 조성물의 점도는, 23℃에 있어서 800Pa·s 이하, 바람직하게는 700Pa·s 이하이다. 이러한 점도이면 성형성이 손상되지 않는다. 하한값은, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 60Pa·s 이상으로 할 수 있다. 한편, 본 발명에 있어서, 이 점도는 B형 점도계에 의한 측정에 기초한다.
[열전도성 실리콘 경화물의 제조방법]
열전도성 실리콘 조성물을 성형하는 경화조건으로는, 공지의 부가반응경화형 실리콘고무 조성물과 동일해도 되고, 예를 들어, 상온에서도 충분히 경화되나, 필요에 따라 가열할 수도 있다. 바람직하게는 100~120℃에서 8~12분으로 부가경화시키는 것이 좋다. 이러한 본 발명의 실리콘 경화물은 열전도성이 우수하다.
[열전도성 수지성형체의 열전도율]
본 발명에 있어서의 열전도성 수지성형체(열전도성 실리콘 경화물)의 열전도율은, 핫디스크법에 의해 측정한 25℃에 있어서의 측정값이 0.7W/m·K 이상, 특히 0.9W/m·K 이상인 것이 바람직하다. 상한값은, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 1.4W/m·K 이하로 할 수 있다.
[열전도성 수지성형체의 절연파괴전압]
본 발명에 있어서의 열전도성 수지성형체의 절연파괴전압은, 1mm 두께의 성형체의 절연파괴전압을 JIS K 6249에 준거하여 측정했을 때의 측정값이, 10kV 이상, 보다 바람직하게는 13kV 이상인 것이 바람직하다. 절연파괴전압이 10kV/mm 이상의 시트이면, 사용시에 안정적으로 절연을 확보할 수 있다. 상한값은, 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 20kV/mm 이하로 할 수 있다. 한편, 이러한 절연파괴전압은, 필러의 종류나 순도를 조정함으로써, 조정할 수 있다.
[열전도성 수지성형체의 경도]
본 발명에 있어서의 열전도성 수지성형체의 경도는, 아스카C경도계로 측정한 25℃에 있어서의 측정값이 60 이하, 바람직하게는 40 이하, 보다 바람직하게는 30 이하인 것이 바람직하고, 또한 5 이상인 것이 바람직하다. 경도가 60 이하이면, 피방열체의 형상을 따르도록 변형하여, 피방열체에 응력을 가하는 일 없이 양호한 방열특성을 나타내는 것이 용이해진다. 한편, 이러한 경도는, (A)성분과 (B)성분의 비율을 바꾸어, 가교밀도를 조정함으로써, 조정할 수 있다.
[열전도성 실리콘 조성물의 제조방법]
본 발명의 열전도성 실리콘 조성물은, 상술한 각 성분을 상법에 준하여 균일하게 혼합함으로써 조제할 수 있는데, 상기 (A)성분, (C)성분 및 (D)성분, 그리고, 존재하는 경우에는 (E)성분, (F)성분을 혼합하는 제1 혼합공정과, 이어서 얻어진 혼합물에 (B)성분을 첨가하여 추가로 혼합함으로써 열전도성 실리콘 조성물을 얻는 제2 혼합공정을 포함하고, 제1 혼합공정에 있어서 진공탈포교반을 행함으로써 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 특정의 성분을 미리 진공탈포교반을 행함으로써 혼합(혼련)(제1 혼합공정)함으로써 조성물의 습윤성이 충분한 것이 되어, 페이스트상의 균일한 조성물을 얻을 수 있다. 제2 혼합공정에 있어서의 혼합방법은, 균일하게 혼합할 수 있으면 특별히 한정되지 않으나, 제1 혼합공정과 동일하게 진공탈포교반을 행함으로써 혼합(혼련)할 수 있다. 한편, 본 명세서에서는 이러한 혼합을 「혼련」이라고 하는 경우도 있다.
이상과 같이, 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물은, 상기 (A)~(D)를 필수성분으로서 함유하고, 특히, (C)성분으로서 평균입경이 12~50μm인 중질탄산칼슘 필러(C-1)와, 평균입경이 0.4~10μm인 중질탄산칼슘 필러(C-2)를 특정비율로 배합함과 함께, 특정의 배합비율로 (C)성분((C-1) 및 (C-2)로 이루어진다)을 이용하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 이러한 평균입경이 상이한 중질탄산칼슘을 특정비율로 병용함으로써, 압축성, 절연성, 열전도성, 가공성이 우수한, 높은 열전도율을 갖는 열전도성 실리콘 경화물을 제공할 수 있다. 특히, 0.7W/m·K 이상의 열전도율을 갖는 경화물을 제공할 수 있고, 예를 들어 전자기기 내의 발열부품과 방열부품의 사이에 설치되어 방열에 이용되는 열전도성 수지성형체(열전도성 실리콘 경화물)로서 호적하게 이용된다. 구체적으로는, 특히 열전도에 의한 전자부품의 냉각을 위해, 발열성 전자부품의 열경계면과 히트싱크 또는 회로기판 등의 방열부재와의 계면에 개재시키는 열전달재료로서 유용하다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어, 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다. 한편, 동점도는 23℃에 있어서 오스트발트점도계에 의해 측정하였다. 또한, 평균입경은 닛키소(주)제의 입도분석계인 마이크로트랙 MT3300EX에 의해 측정한 체적기준의 누적평균입경(메디안직경)의 값이다.
하기 실시예 및 비교예에 이용되는 (A)~(G)성분을 하기에 나타낸다.
(A)성분:
하기 식(5)로 표시되는 오가노폴리실록산.
[화학식 6]
Figure pct00006
(식 중, X는 비닐기이며, f는 하기 동점도를 부여하는 수이다.)
동점도: 600mm2/s
(B)성분:
하기 식(6)으로 표시되는 오가노하이드로젠폴리실록산.
[화학식 7]
Figure pct00007
(식 중, g는 28, h는 2이다.)
(C)성분:
평균입경이 하기와 같은 중질탄산칼슘 필러.
(C-1)평균입경이 16.6μm인 중질탄산칼슘 필러
(C-2a)평균입경이 6.9μm인 중질탄산칼슘 필러
(C-2b)평균입경이 2.9μm인 중질탄산칼슘 필러
(C-2c)평균입경이 10μm인 중질탄산칼슘 필러
(D)성분:
5질량% 염화백금산2-에틸헥산올용액.
(E)성분: (E-2)성분
하기 식(7)로 표시되는 평균중합도가 30인 편말단이 트리메톡시실릴기로 봉쇄된 디메틸폴리실록산.
[화학식 8]
Figure pct00008
(F)성분
가소제로서, 하기 식(8)로 표시되는 디메틸폴리실록산.
[화학식 9]
Figure pct00009
(식 중, j는 80이다.)
(G)성분:
부가반응제어제로서, 에티닐메틸리덴카르비놀.
[실시예 1~3, 비교예 1~2]
실시예 1~3 및 비교예 1~2에 있어서, 상기 (A)~(G)성분, 기타 성분(내첨이형제)를 표 1에 나타내는 소정의 양을 이용하여 하기와 같이 조성물을 조제하고, 성형경화시켜, 하기 평가방법에 따라 조성물의 점도, 경화저해 발생의 유무, 경화물의 열전도율, 경도, 절연파괴전압, 비중을 관찰하였다. 결과를 표 1에 병기한다. 한편, 표 1 중, 「H/Vi」란, 규소원자에 직접 결합한 수소원자(Si-H기)의 몰수의 (A)성분유래의 알케닐기의 몰수에 대한 비율이다.
[조성물의 조제]
(A), (C)~(F)성분을 하기 표 1의 실시예 1~3 및 비교예 1~2에 나타내는 소정의 양으로 첨가하고, 추가로 세퍼레이터와의 이형을 촉진하는 내첨이형제로서, 신에쓰화학공업(주)제의 페닐변성 실리콘오일인 KF-54를 유효량 첨가하여, 플래너터리 믹서로 진공탈포하면서 90분간 혼련하였다.
거기에 (B)와 (G)성분을 하기 표 1의 실시예 1~3 및 비교예 1~2에 나타내는 소정의 양을 첨가하고, 30분간 혼련하여, 조성물을 얻었다.
[성형경화방법]
실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 얻어진 조성물을 60mm×60mm×6mm의 금형에 유입하고, 프레스성형기를 이용하여, 120℃, 10분간의 조건으로 성형경화하였다.
[평가방법]
조성물의 점도:
실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 얻어진 조성물의 점도를, B형 점도계로, 23℃ 환경하에서 측정하였다.
경화저해 발생의 유무:
실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 얻어진 조성물에 대해 경화저해 발생의 유무를 조성물을 가열처리하여 판정하였다.
열전도율:
실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 얻어진 조성물을, 프레스성형기를 이용하여, 120℃, 10분간의 조건으로 6mm 두께의 시트상으로 경화시키고, 그 시트를 2매 이용하여, 열전도율계(상품명: TPS-2500S, 교토전자공업(주)제)에 의해 이 시트의 열전도율을 측정하였다.
경도:
실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 얻어진 조성물을 상기와 동일하게 6mm 두께의 시트상으로 경화시키고, 그 시트를 2매 겹쳐서 아스카C경도계로 측정하였다.
절연파괴전압:
실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 얻어진 조성물을, 프레스성형기를 이용하여, 120℃, 10분간의 조건으로 1mm 두께의 시트상으로 경화시키고, JIS K 6249에 준거하여 절연파괴전압을 측정하였다.
비중:
실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 얻어진 조성물을, 프레스성형기를 이용하여, 120℃, 10분간의 조건으로 1mm 두께의 시트상으로 경화시키고, 경화물의 비중을 수중치환법에 의해 측정하였다.
[표 1]
Figure pct00010
비교예 1과 같이 열전도성 충전재의 총질량부가 (A)성분 100질량부에 대하여 2,500질량부를 초과하면, 조성물의 습윤성이 부족하여, 페이스트상의 균일한 조성물을 얻을 수 없었다. 비교예 2와 같이 (C-1)성분의 양이 400질량부 미만으로, 고열전도화를 위해 (C-2)성분을 고충전화한 경우, 경화저해가 발생하였다. 한편, 비교예 1에서는 조성물이 페이스트상으로 되지 않았으므로 경화저해의 유무 이후의 평가를 할 수 없고, 비교예 2에서는 경화저해가 발생하였으므로 열전도율 이후의 평가를 할 수 없었다.
이에 반해, 실시예와 같이, (C-1)과 (C-2)를 특정의 비율로 배합한 (C)성분을 이용한 경우, 조성물의 점도, 경화물의 열전도율, 경도, 비중, 절연파괴전압 모두 양호한 결과가 되었다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (9)

  1. 열전도성 실리콘 조성물로서,
    (A)성분으로서의 1분자 중에 2개 이상의 알케닐기를 갖는 오가노폴리실록산: 100질량부,
    (B)성분으로서의 규소원자에 직접 결합한 수소원자를 2개 이상 갖는 오가노하이드로젠폴리실록산: 규소원자에 직접 결합한 수소원자의 몰수가 상기 (A)성분유래의 알케닐기의 몰수의 0.1~5.0배가 되는 양,
    (C)성분으로서의 열전도성 충전재: 700~2,500질량부,
    (D)성분으로서의 백금족 금속계 경화촉매: (A)성분에 대하여 백금족 금속원소질량환산으로 0.1~2,000ppm
    을 포함하고,
    상기 (C)성분이,
    (C-1)평균입경 12~50μm인 중질탄산칼슘 필러: 400~2,000질량부, 및,
    (C-2)평균입경 0.4~10μm인 중질탄산칼슘 필러: 0.1~1,500질량부로 이루어지고, 또한,
    상기 (C-1)과 상기 (C-2)의 합계량이 700~2,500질량부인 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    추가로, (E)성분으로서,
    (E-1)하기 일반식(1)
    R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
    (식 중, R1은 독립적으로 탄소원자수 6~15의 알킬기이며, R2는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소원자수 1~12의 1가 탄화수소기이며, R3은 독립적으로 탄소원자수 1~6의 알킬기이며, a는 1~3의 정수, b는 0~2의 정수이며, 단 a+b는 1~3의 정수이다.)
    로 표시되는 알콕시실란 화합물, 및
    (E-2)하기 일반식(2)
    [화학식 1]
    Figure pct00011

    (식 중, R4는 독립적으로 탄소원자수 1~6의 알킬기이며, c는 5~100의 정수이다.)
    로 표시되는 분자쇄 편말단이 트리알콕시실릴기로 봉쇄된 디메틸폴리실록산 중 어느 일방 또는 양방을 (A)성분 100질량부에 대하여 0.01~300질량부 함유하는 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    추가로, (F)성분으로서, 하기 일반식(3)
    [화학식 2]
    Figure pct00012

    (식 중, R5는 독립적으로 탄소원자수 1~12의 지방족 불포화결합을 포함하지 않는 1가 탄화수소기, d는 5~2,000의 정수이다.)
    으로 표시되는 23℃에 있어서의 동점도가 10~100,000mm2/s인 오가노폴리실록산을 (A)성분 100질량부에 대하여 0.1~100질량부 함유하는 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    23℃에 있어서의 점도가 800Pa·s 이하인 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 열전도성 실리콘 조성물의 경화물인 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 경화물.
  6. 제5항에 있어서,
    열전도율이 0.7W/m·K 이상인 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 경화물.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    경도가 아스카C경도계로 60 이하인 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 경화물.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    절연파괴전압이 10kV/mm 이상인 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 경화물.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 열전도성 실리콘 조성물의 제조방법으로서,
    상기 (A)성분, (C)성분 및 (D)성분, 그리고, 존재하는 경우에는 (E)성분, (F)성분을 혼합하는 제1 혼합공정과, 이어서 얻어진 혼합물에 (B)성분을 첨가하여 추가로 혼합함으로써 상기 열전도성 실리콘 조성물을 얻는 제2 혼합공정을 포함하고, 상기 제1 혼합공정에 있어서 진공탈포교반을 행함으로써 혼합하는 것을 특징으로 하는 열전도성 실리콘 조성물의 제조방법.
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Families Citing this family (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

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4732400Y1 (ko) 1968-04-23 1972-09-29
JPH02196453A (ja) 1989-01-25 1990-08-03 Nec Corp 電子部品の冷却構造
JPH07266356A (ja) 1994-03-29 1995-10-17 Shin Etsu Chem Co Ltd 熱伝導性複合シート
JPH08238707A (ja) 1995-03-06 1996-09-17 Shin Etsu Chem Co Ltd 放熱シート
JPH09296114A (ja) 1996-04-30 1997-11-18 Denki Kagaku Kogyo Kk シリコーンゴム組成物およびその用途

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3718350B2 (ja) * 1998-08-10 2005-11-24 富士高分子工業株式会社 熱伝導性・電気絶縁性シリコーンゴム組成物およびシリコーンゲル組成物
JP2002069300A (ja) * 2000-08-31 2002-03-08 Dow Corning Toray Silicone Co Ltd 防振性シリコーンコンパウンド
JP4438937B2 (ja) * 2004-02-05 2010-03-24 信越化学工業株式会社 室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物
EP1734079B1 (en) * 2004-04-01 2016-01-20 Kaneka Corporation Single-component curable composition
JP2007161806A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Shin Etsu Chem Co Ltd 熱伝導性シリコーンゴム組成物
JP2009256400A (ja) * 2008-04-11 2009-11-05 Shin Etsu Chem Co Ltd 半導体素子用シリコーン接着剤
JP2013222836A (ja) * 2012-04-17 2013-10-28 Shin Etsu Chem Co Ltd 放熱性及びリワーク性に優れる電子装置及びその製造方法
JP5729882B2 (ja) * 2012-10-23 2015-06-03 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP2014105283A (ja) * 2012-11-28 2014-06-09 Shin Etsu Chem Co Ltd 熱伝導性シリコーングリース組成物
US10030122B2 (en) * 2015-02-09 2018-07-24 Wacker Chemical Corporation Curable compositions
JPWO2018180997A1 (ja) * 2017-03-31 2019-04-11 バンドー化学株式会社 熱伝導性シート

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4732400Y1 (ko) 1968-04-23 1972-09-29
JPH02196453A (ja) 1989-01-25 1990-08-03 Nec Corp 電子部品の冷却構造
JPH07266356A (ja) 1994-03-29 1995-10-17 Shin Etsu Chem Co Ltd 熱伝導性複合シート
JPH08238707A (ja) 1995-03-06 1996-09-17 Shin Etsu Chem Co Ltd 放熱シート
JPH09296114A (ja) 1996-04-30 1997-11-18 Denki Kagaku Kogyo Kk シリコーンゴム組成物およびその用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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