KR20210145288A - 낮은 경화-전 점도 및 경화-후 탄성 특성을 갖는 겔-유형 열 계면 재료 - Google Patents

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리키앙 장
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Abstract

본 발명은 발열 전자 장치, 예컨대 컴퓨터 칩으로부터 방열 구조체, 예컨대 열 확산기 및 히트 싱크로 열을 전달하는 데 유용한 열 계면 재료를 제공한다. 열 계면 재료는 높은 열전도성 충전제 로딩률과 함께 연질이며 경화 후 탄성 특성을 갖는다. 열 계면 재료는 적어도 하나의 장쇄 알킬 실리콘 오일; 적어도 하나의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 적어도 하나의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 적어도 하나의 열전도성 충전제, 적어도 하나의 커플링제, 적어도 하나의 촉매, 적어도 하나의 가교결합제, 및 적어도 하나의 부가 억제제를 포함한다.

Description

낮은 경화-전 점도 및 경화-후 탄성 특성을 갖는 겔-유형 열 계면 재료
본 발명은 일반적으로 열 계면 재료, 및 더욱 상세하게는 겔-유형 열 계면 재료에 관한 것이다.
열 계면 재료(TIM)는 중앙 처리 장치, 비디오 그래픽 어레이(array), 서버(server), 게임 콘솔(game console), 스마트폰, LED 보드(board) 등과 같은 전자 구성요소로부터 열을 방산시키기 위해 널리 사용된다. 열 계면 재료는 전자 구성요소로부터 히트 싱크(heat sink)와 같은 열 확산기(heat spreader)로 과잉 열을 전달하는 데 전형적으로 사용된다.
열 계면 재료를 포함하는 전형적인 전자기기 패키지 구조체(10)가 도 1에 예시되어 있다. 전자기기 패키지 구조체(10)는 전자 칩(12)과 같은 발열 구성요소, 및 열 확산기(14) 및 히트 싱크(16)와 같은 하나 이상의 방열 구성요소를 예시적으로 포함한다. 예시적인 열 확산기(14) 및 히트 싱크는 금속, 금속 합금, 또는 금속-도금된 기재(substrate), 예컨대 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 니켈-도금된 구리를 포함한다. TIM 재료, 예컨대 TIM(18) 및 TIM(20)은 발열 구성요소와 하나 이상의 방열 구성요소 사이의 열적 연결을 제공한다. 전자기기 패키지 구조체(10)는 전자 칩(12)과 열 확산기(14)를 연결하는 제1 TIM(18)을 포함한다. TIM(18)은 전형적으로 "TIM 1"로 지칭된다. 전자기기 패키지 구조체(10)는 열 확산기(14)와 히트 싱크(16)를 연결하는 제2 TIM(20)을 포함한다. TIM(20)은 전형적으로 "TIM 2"로 지칭된다. 다른 실시 형태에서, 전자기기 패키지 구조체(10)는 열 확산기(14)를 포함하지 않고, (도시되지 않은) TIM이 전자 칩(12)을 히트 싱크(16)에 직접 연결한다. 전자 칩(12)을 히트 싱크(16)에 직접 연결하는 그러한 TIM은 전형적으로 TIM 1.5로 지칭된다.
전통적인 열 계면 재료는 갭 패드(gap pad)와 같은 구성요소를 포함한다. 그러나, 갭 패드는 매우 작은 두께 요건을 충족시키지 못 한다는 것과 자동화된 생산에 사용하기 어렵다는 것과 같은 소정의 단점을 갖는다.
다른 열 계면 재료는 겔 제품을 포함한다. 겔 제품은 대규모 생산을 위해 자동으로 분배될 수 있으며, 원하는 형상 및 두께로 형성될 수 있다. 그러나, 열전도도가 높은 전형적인 경화성 열 계면 재료/겔 제품은 높은 충전제 로딩률로 인해 연질이 아니며 경화 후에 탄성이 아니다. 따라서, 큰 진동 및 상당한 온도 변화가 존재하는 소정 환경에서, 열 계면 재료/겔이 계면으로부터 박리되어 방열 성능의 저하를 야기할 것이다.
전술한 것의 개선이 요구된다.
본 발명은 발열 전자 장치, 예컨대 컴퓨터 칩으로부터 방열 구조체, 예컨대 열 확산기 및 히트 싱크로 열을 전달하는 데 유용한 열 계면 재료를 제공한다. 열 계면 재료는 높은 열전도성 충전제 로딩률과 함께 연질이며 경화-후 탄성 특성을 갖는다. 열 계면 재료는 적어도 하나의 장쇄 알킬 실리콘 오일; 적어도 하나의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 적어도 하나의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 적어도 하나의 열전도성 충전제, 적어도 하나의 커플링제, 적어도 하나의 촉매, 적어도 하나의 가교결합제, 및 적어도 하나의 부가 억제제를 포함한다.
예시적인 일 실시 형태에서, 열 계면 재료가 제공된다. 열 계면 재료는 중합체 매트릭스 및 적어도 하나의 열전도성 충전제를 포함하며, 중합체 매트릭스는 적어도 하나의 장쇄 알킬 실리콘 오일; 적어도 하나의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 적어도 하나의 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함하고; 장쇄 알킬 실리콘 오일; 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일 중 적어도 하나는 4 내지 16개의 알킬 탄소의 적어도 하나의 분지쇄를 갖는다. 더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄 알킬 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는다:
Figure pct00001
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 2000의 범위이고, n+m은 50 내지 5000의 범위이다. 더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는다:
Figure pct00002
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 5000의 범위이고, n+m은 50 내지 10000의 범위이다. 더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는다:
Figure pct00003
여기서, R은 알킬 기이고, n은 5 내지 1000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, y는 1 내지 3의 범위이고, m은 0 내지 500의 범위이고, n+m은 5 내지 1000의 범위이다.
더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄, 단일말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 하이드록실가가 1 mgKOH/g 내지 200 mgKOH/g 범위이다. 다른 더 구체적인 실시 형태에서, 열전도성 충전제는 적어도 제1 열전도성 충전제 및 제2 열전도성 충전제를 85 중량% 내지 97 중량%로 포함한다.
또 다른 더 구체적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 50% 변형률이 실온에서 2시간 동안 적용된 후에 경화-후 회복률(post cure recovery)이 75% 내지 100%이다. 또 다른 더 구체적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 0.5 중량% 내지 5 중량%의 장쇄 알킬 실리콘 오일; 0.5 중량% 내지 5 중량%의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 0.5 중량% 내지 2 중량%의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 및 50 중량% 내지 95 중량%의 열전도성 충전제를 포함한다. 더 구체적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 경도가 25 쇼어(Shore) OO 내지 50 쇼어 OO이다.
임의의 상기 실시 형태들 중 더 구체적인 실시 형태에서, 열 계면 재료가 제공된다. 열 계면 재료는 중합체 매트릭스 및 적어도 하나의 열전도성 충전제를 포함하며, 중합체 매트릭스는 4 내지 16개의 알킬 탄소를 갖는 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일; 부가 억제제; 가교결합제; 촉매; 및 커플링제를 포함하고; 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일은 장쇄 알킬 실리콘 오일; 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함하며, 열 계면 재료는 3 중량% 내지 15 중량%의 중합체 매트릭스; 및 50 중량% 내지 95 중량%의 열전도성 충전제를 포함한다. 더욱 더 구체적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 0.5 중량% 내지 5 중량%의 장쇄 알킬 실리콘 오일; 0.5 중량% 내지 5 중량%의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 0.5 중량% 내지 2 중량%의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 촉매; 0.01 중량% 내지 1 중량%의 부가 억제제; 0.1 중량% 내지 1 중량%의 가교결합제; 0.1 중량% 내지 10 중량%의 커플링제; 및 50 중량% 내지 95 중량%의 열전도성 충전제를 포함한다. 임의의 상기 실시 형태들 중 더 구체적인 실시 형태에서, 열전도성 충전제는 제1 열전도성 충전제 및 제2 열전도성 충전제를 포함하고, 제1 열전도성 충전제는 입자 크기가 10 마이크로미터 초과인 금속 산화물이고 제2 열전도성 충전제는 입자 크기가 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터인 금속 산화물이다.
임의의 상기 실시 형태들 중 더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄 알킬 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는다:
Figure pct00004
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 2000의 범위이고, n+m은 50 내지 5000의 범위이다. 임의의 상기 실시 형태들 중 더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는다:
Figure pct00005
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 5000의 범위이고, n+m은 50 내지 10000의 범위이다. 임의의 상기 실시 형태들 중 더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는다:
Figure pct00006
여기서, R은 알킬 기이고, n은 5 내지 1000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, y는 1 내지 3의 범위이고, m은 0 내지 500의 범위이고, n+m은 5 내지 1000의 범위이다.
예시적인 일 실시 형태에서, 전자 구성요소가 제공된다. 이 전자 구성요소는 히트 싱크; 전자 칩; 제1 표면 층 및 제2 표면 층을 갖는 열 계면 재료를 포함하며, 열 계면 재료는 히트 싱크와 전자 칩 사이에 위치되고, 열 계면 재료는 중합체 매트릭스 및 적어도 하나의 열전도성 충전제를 포함하며, 중합체 매트릭스는 4 내지 16개의 알킬 탄소를 갖는 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일로서; 장쇄 알킬 실리콘 오일; 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함하는, 상기 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일; 부가 억제제; 가교결합제; 촉매; 및 커플링제를 포함하고; 열 계면 재료는 3 중량% 내지 15 중량%의 중합체 매트릭스; 및 50 중량% 내지 95 중량%의 열전도성 충전제를 포함한다.
더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄 알킬 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는다:
Figure pct00007
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 2000의 범위이고, n+ m은 50 내지 5000의 범위이다. 다른 더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는다:
Figure pct00008
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 5000의 범위이고, n+m은 50 내지 10000의 범위이다. 다른 더 구체적인 실시 형태에서, 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는다:
Figure pct00009
여기서, R은 알킬 기이고, n은 5 내지 1000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, y는 1 내지 3의 범위이고, m은 0 내지 500의 범위이고, n+m은 5 내지 1000의 범위이다.
더 구체적인 실시 형태에서, 제1 표면 층은 전자 칩의 표면과 접촉하고 제2 표면 층은 히트 싱크와 접촉한다. 더 구체적인 실시 형태에서, 전자 구성요소는 히트 싱크와 전자 칩 사이에 위치된 열 확산기를 추가로 포함하며, 제1 표면 층은 전자 칩의 표면과 접촉하고 제2 표면 층은 열 확산기와 접촉한다. 더 구체적인 실시 형태에서, 전자 구성요소는 히트 싱크와 전자 칩 사이에 위치된 열 확산기를 추가로 포함하며, 제1 표면 층은 열 확산기의 표면과 접촉하고 제2 표면 층은 히트 싱크와 접촉한다.
첨부 도면과 관련하여 취해진 본 발명의 실시 형태들의 하기의 설명을 참조함으로써, 본 발명의 전술한 그리고 다른 특징 및 이점과, 이들을 성취하는 방식이 더욱 명백해질 것이고 본 발명 자체가 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 전형적인 전자기기 패키지 구조체를 개략적으로 예시하고;
도 2는 본 발명에 따른 열 계면 재료의 제조 방법을 예시하는 흐름도이고;
도 3a는 실시예 1과 관련되며, 압축력이 가해질 때의 실시예 1의 샘플을 도시하고;
도 3b는 실시예 1과 관련되며, 압축력이 제거된 후 회복되는 실시예 1의 샘플을 도시한다.
상응하는 도면 부호는 몇몇 도면 전체에 걸쳐 상응하는 부분을 나타낸다. 본 명세서에 기술된 예시는 본 발명의 예시적인 실시 형태를 예시하며, 그러한 예시는 어떠한 방식으로든 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
A. 열 계면 재료
본 발명은 발열 전자 장치, 예컨대 컴퓨터 칩으로부터 방열 구조체, 예컨대 열 확산기 및 히트 싱크로 열을 전달하는 데 유용한 열 계면 재료를 제공한다. 열 계면 재료는 높은 열전도성 충전제 로딩률과 함께 연질이며 경화-후 탄성 특성을 갖는다. 열 계면 재료는 적어도 하나의 장쇄 알킬 실리콘 오일; 적어도 하나의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 적어도 하나의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 적어도 하나의 열전도성 충전제, 적어도 하나의 커플링제, 적어도 하나의 촉매, 적어도 하나의 가교결합제, 및 적어도 하나의 부가 억제제를 포함한다. 본 발명의 목적상, "장쇄"는 주쇄로부터 연장되는 알킬 분지를 포함하며; 알킬 분지는 4 내지 16개의 탄소 원자의 범위이다.
1. 실리콘 오일
a. 일반적인 설명
본 발명은 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일을 포함하는 TIM 재료를 위한 매트릭스를 제공한다. 실리콘 오일은, 촉매에 의해 가교결합되는 하나 이상의 가교결합성 기, 예를 들어 비닐 및 하이드라이드 작용기를 포함한다. 일 실시 형태에서, 하나 이상의 장쇄 실리콘 오일은 제1 장쇄 실리콘 오일, 제2 장쇄 실리콘 오일, 및 제3 장쇄 실리콘 오일을 포함하며, 제1 장쇄 실리콘 오일은 장쇄 알킬 실리콘 오일이고, 제2 장쇄 실리콘 오일은 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일이고, 제3 장쇄 실리콘 오일은 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일이다. 실리콘 오일은 열전도성 충전제를 습윤시키고 TIM을 위한 분배 가능한 유체를 형성한다.
예시적인 일 실시 형태에서, 실리콘 오일은 실리콘 고무, 예컨대 신-에츠(Shin-Etsu)로부터 입수가능한 KE 시리즈 제품, 예컨대 블루스타(Bluestar)로부터 입수가능한 실비온(SILBIONE)(등록상표), 예컨대, 와커(Wacker)로부터 입수가능한 엘라스토실(ELASTOSIL)(등록상표), 실겔(SilGel)(등록상표), 실푸란(SILPURAN)(등록상표), 및 세미코실(SEMICOSIL)(등록상표), 예컨대 모멘티브(Momentive)로부터 입수가능한 실로프렌(Silopren)(등록상표), 예컨대 다우 코닝(Dow Corning)으로부터 입수가능한 다우 코닝(등록상표), 실라스틱(Silastic)(등록상표), 지아미터(XIAMETER)(등록상표), 실-오프(Syl-off)(등록상표) 및 실가드(SYLGARD)(등록상표), 예컨대 스퀘어 실리콘(Square Silicone)으로부터 입수가능한 스퀘어(등록상표), 예컨대 에이비 스페셜티 실리콘즈(AB specialty Silicones)로부터 입수가능한 안드릴(Andril)(등록상표)을 포함한다. 다른 폴리실록산이 와커, 신-에츠, 다우 코닝, 모멘티브, 블루스타, 룬헤(RUNHE), 에이비 스페셜티 실리콘즈, 젤레스트(Gelest) 및 유나이티드 케미칼 테크놀로지스(United Chemical Technologies)로부터 입수가능하다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 적은 총량으로, 10 중량%, 12.5 중량%, 15 중량%만큼 많은 총량으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 3 중량% 내지 15 중량%, 4 중량% 내지 12.5 중량%, 또는 5 중량% 내지 10 중량% 내의 총량으로 하나 이상의 장쇄 실리콘 오일을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 약 7.2 중량%의 양의 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일을 포함한다. 다른 예시적인 실시 형태에서, TIM은 약 5 중량%의 양의 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일을 포함한다.
본 명세서에 논의된 바와 같이, "장쇄" 실리콘 오일은 주쇄로부터 연장되며 탄소수가 다양한 적어도 하나의 분지쇄 또는 알킬 분지쇄를 포함한다. 알킬 분지는 하기 일반 화학식을 갖는다:
CxH2x+1
여기서, x는 1 초과의 정수이다. 일부 실시 형태에서, x는 2, 4, 6, 8, 10, 12만큼 작거나, 16, 18, 20, 24, 28, 32만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 2 내지 32, 6 내지 16, 및 4 내지 12 이내이다. 분지형 실리콘 오일은 알킬 분지 없이 동일한 분자량을 갖는 실리콘 오일과 비교하여 분자쇄 얽힘(entanglement)이 적어서 더 낮은 점도를 달성할 수 있다. 더 낮은 점도는 특히 고분자량 실리콘 오일을 위한 열 계면 재료 제형에서 열전도성 충전제의 높은 로딩률을 달성하는 데 도움이 된다(즉, 더 높은 분자량은 더 긴 Si-O-Si 사슬 및 더 큰 분자쇄 얽힘을 의미한다).
b. 장쇄 알킬 실리콘 오일
TIM은 장쇄 알킬 실리콘 오일을 포함한다. 장쇄 알킬 실리콘 오일은 분자쇄 사이에 윤활성을 제공하며 제형의 분자쇄의 얽힘을 감소시킨다. 예시적인 장쇄 알킬 실리콘 오일은 부분 메틸 기가 장쇄 알킬 기로 대체된 시메티콘의 종류일 수 있다. 예시적인 장쇄 알킬 실리콘 오일은 하기에 나타낸 바와 같은 일반 화학식을 가질 수 있다:
Figure pct00010
상기에 나타낸 일반 화학식에서, n은 0, 10, 50, 100, 500만큼 작거나, 1000, 2000, 5000, 10000만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이고; x는 2, 4, 6, 8, 10, 12만큼 작거나, 16, 18, 20, 24, 28, 32만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 2 내지 32, 6 내지 16, 및 4 내지 12 내이고, m은 5, 10, 50, 200의 범위이거나, 500, 1000, 2000, 5000만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이다. 또한, n+m은 10, 30, 50, 100, 200, 500만큼 작거나, 1000, 2000, 5000, 10000, 15000만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 10 내지 15000, 1000 내지 5000 및 500 내지 2000 이내이다. 예시적인 일 실시 형태에서, x는 4 내지 16의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, x는 5 내지 15의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, x는 7 내지 11의 범위이다. 예시적인 일 실시 형태에서, n은 50 내지 100의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n은 100 내지 500의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n은 500 내지 1000의 범위이다. 예시적인 일 실시 형태에서, m은 10 내지 100의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m은 100 내지 500의 범위이다. 예시적인 일 실시 형태에서, n+m은 50 내지 200의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n+m은 200 내지 1000의 범위이다.
예시적인 장쇄 알킬 실리콘 오일에는 바오어드(Baoerde)로부터 입수가능한 BALD-BD1206(점도가 500 cst임), 룬헤로부터 각각 입수가능한 RH-8206(점도가 900 cst 내지 1500 cst임) 및 RH-8207A(점도가 1000 cst 내지 1500 cst임), 아일리디(Ailidi)로부터 입수가능한 YD-8206(점도가 300 내지 2500 cst임), 다우 코닝으로부터 입수가능한 OFX0203(점도가 1000 cst 내지 1500 cst임), 및 블루 실란(Blue silane)으로부터 입수가능한 BS-220(점도가 5000 cst임)이 포함된다.
예시적인 장쇄 알킬 실리콘 오일은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 결정할 때 중량 평균 분자량(Mw)이 1000 달톤, 9000 달톤, 20000 달톤만큼 작거나, 30000 달톤, 100000 달톤, 200000 달톤만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내일 수 있다.
예시적인 장쇄 알킬 실리콘 오일은 ASTM D445에 따라 측정할 때 동점도가 10 cSt, 100 cSt, 500 cSt만큼 작거나, 5000 cSt, 50000 cSt, 100000 cSt만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 예시적인 장쇄 알킬 실리콘 오일은 동점도가 400 cSt 내지 600 cSt이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 예시적인 장쇄 알킬 실리콘 오일은 동점도가 500 cSt 내지 1000 cSt이다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 0.5 중량%, 0.75 중량%, 1 중량%만큼 적은 양으로, 2 중량%, 3.5 중량%, 5 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.5 중량% 내지 5 중량%, 0.75 중량% 내지 3.5 중량%, 또는 1 중량% 내지 3.5 중량% 이내의 양으로 하나 이상의 장쇄 알킬 실리콘 오일을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 약 3 중량%의 양의 장쇄 알킬 실리콘 오일을 포함한다. 다른 예시적인 실시 형태에서, TIM은 약 2 중량%의 양의 장쇄 알킬 실리콘 오일을 포함한다.
c. 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일
TIM의 다른 예시적인 장쇄 실리콘 오일은 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일을 포함할 수 있다. 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 그의 종결된 비닐 작용기를 통해 가교결합제와 가교결합된 매트릭스를 형성할 수 있다. 예시적인 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 하기에 나타낸 일반 화학식을 가질 수 있다:
Figure pct00011
상기에 나타낸 일반 화학식에서, n은 0, 10, 50, 100, 200, 500만큼 작거나, 1000, 2000, 5000, 10000만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이고; x는 2, 4, 6, 8, 10, 12만큼 작거나, 16, 18, 20, 24, 28, 32만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 2 내지 32, 6 내지 16, 및 4 내지 12 내이고, m은 5, 10, 50, 200의 범위이거나, 500, 1000, 2000, 5000만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이다. 또한, n+m은 10, 30, 50, 100, 200, 500만큼 작거나, 1000, 2000, 5000, 10000, 15000, 20000만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 10 내지 20000, 1000 내지 5000 및 500 내지 2000 이내이다. 예시적인 일 실시 형태에서, x는 4 내지 16의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, x는 5 내지 15의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, x는 7 내지 11의 범위이다. 예시적인 일 실시 형태에서, n은 200 내지 500의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n은 1000 내지 3000의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n은 2000 내지 5000의 범위이다. 예시적인 일 실시 형태에서, m은 150 내지 300의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m은 300 내지 500의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m은 500 내지 1500의 범위이다. 예시적인 일 실시 형태에서, n+m은 200 내지 1000의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n+m은 1000 내지 5000의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n은 50 내지 200의 범위이다.
비닐 작용성 실리콘 오일은 Si-CH=CH2 기를 갖는 유기-실리콘 성분을 포함한다. 예시적인 비닐 작용성 실리콘 오일에는 비닐-종결된 실리콘 오일, 및 Si-CH=CH2 기가 중합체 사슬 상에 그래프팅된 비닐-그래프팅된 실리콘 오일, 및 이들의 조합이 포함된다.
예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 예컨대 DMS-V00(중량 평균 분자량(Mw)이 186 달톤임), DMS-V03(Mw가 약 500 달톤임), DMS-V05(Mw가 약 800 달톤임), DMS-V21(Mw가 약 6,000 달톤임), DMS-V22(Mw가 약 9400 달톤임), DMS-V25(Mw가 약 17,200 달톤임), DMS-V25R(Mw가 약 17,200 달톤임), DMS-V35(Mw가 약 49,500 달톤임), DMS-V35R(Mw가 약 49,500 달톤임)이 포함되며, 이들 각각은 젤레스트 인크.(Gelest, Inc.)로부터 입수가능하다. 예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 다이페닐실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예컨대 PDV-0325(Mw가 약 15,500 달톤임), PDV-0331(Mw가 약 27,000 달톤임), PDV-0525(Mw가 약 14,000 달톤임), PDV-1625(Mw가 약 9,500 달톤임), PDV-1631(Mw가 약 19,000 달톤임), PDV-2331(Mw가 약 12,500 달톤임)이 포함되며, 이들 각각은 젤레스트 인크.로부터 입수가능하다. 예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 폴리페닐메틸실록산, 예컨대 젤레스트 인크.로부터 입수가능한 PMV-9925(Mw가 약 2000 내지 3000 달톤임)가 포함된다. 예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 다이에틸실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예컨대 젤레스트 인크.로부터 입수가능한 EDV-2025(Mw가 약 16,500 내지 19,000 달톤임)가 포함된다.
예시적인 비닐-종결된 실리콘 오일에는 비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 예컨대 DMS-V41(Mw가 약 62,700 달톤임), DMS-V42(Mw가 약 72,000 달톤임), DMS-V46(Mw가 약 117,000 달톤임), DMS-V51(Mw가 약 140,000 달톤임), 및 DMS-V52(Mw가 약 155,000 달톤임)가 포함되며, 이들 각각은 젤레스트, 인크.로부터 입수가능하다.
예시적인 비닐-그래프팅된 실리콘 오일에는 비닐메틸실록산 단일중합체, 예컨대 VMS-005(Mw가 약 258 내지 431 달톤임), VMS-T11(Mw가 약 1000 내지 1500 달톤임)이 포함되며, 둘 모두 젤레스트, 인크.로부터 입수가능하다. 예시적인 비닐-그래프팅된 실리콘 오일에는 비닐메틸실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예를 들어, 트라이메틸실록실 종결된 실리콘 오일, 실라놀 종결된 실리콘 오일, 및 비닐 종결된 실리콘 오일이 포함된다.
예시적인 일 실시 형태에서, 비닐-그래프팅된 실리콘 오일은 젤레스트 인크.로부터 각각 입수가능한 비닐메틸실록산-옥틸메틸실록산-다이메틸실록산 삼원공중합체, 예컨대, VAT-4326(Mw 가 약 10,000 내지 12,000 달톤임), 또는 비닐메틸실록산-메톡시폴리에틸렌옥시프로필메틸실록산-다이메틸실록산 삼원공중합체, 예컨대 VBT-1323(Mw 가 약 8,000 내지 12,000 달톤임), 또는 비닐메틸실록산-페닐메틸실록산-다이메틸실록산(Mw 가 약 2,500 내지 3,000 달톤임)을 포함하는 비닐메틸실록산 삼원공중합체이다. 예시적인 비닐-그래프팅된 실리콘 오일에는 비닐메틸실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예를 들어, 트라이메틸실록실 종결된 실리콘 오일, 실라놀 종결된 실리콘 오일, 및 비닐 종결된 실리콘 오일이 포함된다.
예시적인 일 실시 형태에서, 비닐-그래프팅된 실리콘 오일은 비닐메틸실록산 삼원공중합체이다. 예시적인 일 실시 형태에서, 비닐-작용성 실리콘 오일은 비닐 T 수지 또는 비닐 Q 수지를 포함한다.
예시적인 일 실시 형태에서, 실리콘 오일은 비닐 작용성 오일, 예컨대 룬헤로부터의 RH-Vi303, RH-Vi301, 예컨대 에이비 스페셜티 실리콘즈로부터의 안드릴(등록상표) VS 200, 안드릴(등록상표) VS 1000이다.
예시적인 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 결정할 때 중량 평균 분자량(Mw)이 1000 달톤, 9000 달톤, 20000 달톤만큼 작거나, 30000 달톤, 100000 달톤, 200000 달톤만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내일 수 있다.
예시적인 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 ASTM D445에 따라 측정할 때 동점도가 10 cSt, 100 cSt, 500 cSt만큼 작거나, 5000 cSt, 50000 cSt, 100000 cSt만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 예시적인 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 동점도가 2000 cSt이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 예시적인 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 동점도가 1000 cSt이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 예시적인 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 동점도가 5000 cSt이다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 0.5 중량%, 0.75 중량%, 1 중량%만큼 적은 양으로, 2 중량%, 3.5 중량%, 5 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.5 중량% 내지 5 중량%, 0.75 중량% 내지 3.5 중량%, 또는 1 중량% 내지 3.5 중량% 이내의 양으로 하나 이상의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 약 3 중량%의 양의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일을 포함한다. 다른 예시적인 실시 형태에서, TIM은 약 2 중량%의 양의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일을 포함한다.
d. 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일
TIM의 다른 예시적인 장쇄 실리콘 오일은 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함할 수 있다. 단일 말단 하이드록실 작용기는 열전도성 충전제에 양호한 습윤성을 제공하며, 장쇄 실리콘 오일의 말단은 본 발명의 제형에서 다른 실리콘 오일과의 상용성을 개선하는 데 도움을 준다. 또한, 장쇄 실리콘 오일은 제형의 경화 또는 다른 가공 동안 실리콘 오일의 잠재적인 증발을 감소시킨다. 그러한 기능에 기초하여, 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 열전도성 충전제들 사이의 마찰을 감소시킬 수 있다. 예시적인 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 하기에 나타낸 바와 같은 일반 화학식을 가질 수 있다:
Figure pct00012
상기에 나타낸 일반 화학식에서, n은 5, 10, 50, 100, 500만큼 작거나, 1000, 2000, 5000, 10000만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이고; x는 2, 4, 6, 8, 10, 12만큼 작거나, 16, 18, 20, 24, 28, 32만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 2 내지 32, 6 내지 16, 및 4 내지 12 내이고, m은 0, 5, 10, 50, 100, 200의 범위이거나, 500, 1000, 2000, 5000만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 5 내지 5000, 5 내지 50, 및 50 내지 500 이내이다. 또한, n+m은 10, 30, 50, 100, 200, 500만큼 작거나, 1000, 2000, 5000, 10000, 15000만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 10 내지 10000, 1000 내지 5000 및 500 내지 2000 이내이다. 예시적인 일 실시 형태에서, x는 4 내지 16의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, x는 5 내지 15의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, x는 7 내지 11의 범위이다. 예시적인 일 실시 형태에서, n은 10 내지 100의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n은 100 내지 500의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n은 500 내지 2000의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n은 2000 내지 5000의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, n은 5000 내지 10000의 범위이다. 예시적인 일 실시 형태에서, m은 0이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m은 1 내지 20의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m은 10 내지 100의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m은 50 내지 500의 범위이고, y는 1 내지 3의 범위이고, R은 탄화수소 기이다. 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일의 분자량이 10000 달톤 이하이거나, 또는 최종 열 계면 재료 내로의 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일의 로딩율은 2 중량% 이하이고 m은 0일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, m+n은 10 내지 100의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m+n은 100 내지 500의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m+n은 500 내지 2000의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m+n은 2000 내지 5000의 범위이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, m+n은 5000 내지 10000의 범위이다.
하이드록실가는 화학 물질 내의 유리 하이드록실 기의 함량의 척도이며, 보통 1 그램의 화학 물질의 하이드록실 함량과 동일한, 수산화칼륨(KOH)의 질량의 단위로, 즉 밀리그램 단위로 표시된다. 일반적인 분석 방법에서, 하이드록실가(mg KOH/g)는 1 그램의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일의 아세틸화 시에 흡수되는 아세트산을 중화시키는 데 필요한, 밀리그램 단위의 수산화칼륨의 질량으로서 정의된다. 하이드록실가를 결정하는 데 사용되는 전통적인 분석 방법은 피리딘 용매 중에서 아세트산 무수물을 사용하여 물질의 유리 하이드록실 기를 아세틸화하는 것을 포함한다. 반응의 완료 후에, 물을 첨가하고, 잔류 미반응 아세트산 무수물을 아세트산으로 전환시키고 수산화칼륨으로 적정하여 측정한다. 하기 식을 사용하여 하이드록실가를 계산할 수 있다.
Figure pct00013
여기서, HV는 하이드록실가이고; VB는 블랭크의 적정에 필요한 수산화칼륨 용액의 양(mL)이고; Vacet는 아세틸화된 샘플의 적정에 필요한 수산화칼륨 용액의 양(mL)이고; Wacet는 아세틸화에 사용된 샘플의 중량(그램 단위)이고; N은 적정제의 노르말 농도이고; 56.1은 수산화칼륨의 분자량이다.
예시적인 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은, 일반적인 KOH(수산화칼륨) 적정 방법에 의해 결정할 때, 하이드록실가가 0.001 mg KOH/g, 0.01 mgKOH/g, 0.1 mgKOH/g, 1 mgKOH/g, 5 mgKOH/g만큼 작거나, 10 mgKOH/g, 20 mgKOH/g, 50 mgKOH/g, 100 mgKOH/g만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.01 mgKOH/g 내지 100 mgKOH/g, 1 mgKOH/g 내지 5 mgKOH/g, 1 mgKOH/g 내지 50 mgKOH/g 이내일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 예시적인 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 하이드록실가 범위가 5 mgKOH/g 내지 35 mgKOH/g이다.
예시적인 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 결정할 때 중량 평균 분자량(Mw)이 500 달톤, 2000 달톤, 5000 달톤만큼 작거나, 6000 달톤, 50000 달톤, 100000 달톤만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내일 수 있다.
예시적인 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 ASTM D445에 따라 측정할 때 동점도가 10 cSt, 100 cSt, 300 cSt만큼 작거나, 500 cSt, 1000 cSt, 5000 cSt만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 예시적인 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 동점도가 100 cSt 내지 150 cSt이다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 0.5 중량%, 0.67 중량%, 0.75 중량%만큼 적은 양으로, 1 중량%, 1.25 중량%, 2 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.5 중량% 내지 2 중량%, 0.75 중량% 내지 1.25 중량%, 또는 1 중량% 내지 1.25 중량% 이내의 양으로 하나 이상의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 약 1 중량%의 양의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함한다. 다른 예시적인 실시 형태에서, TIM은 약 1.2 중량%의 양의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함한다.
2. 촉매
TIM은 부가 반응을 촉매하기 위한 하나 이상의 촉매를 추가로 포함한다. 예시적인 촉매는 백금 함유 재료 및 로듐 함유 재료를 포함한다. 예시적인 백금 함유 촉매는 하기에 나타낸 일반 화학식을 가질 수 있다:
Figure pct00014
예시적인 백금 함유 촉매에는 백금 사이클로비닐메틸실록산 착물(애쉬비 카스테트(Ashby Karstedt) 촉매), 백금 카르보닐 사이클로비닐메틸실록산 착물(오스코(Ossko) 촉매), 백금 다이비닐테트라메틸다이실록산 다이메틸 푸마레이트 착물, 백금 다이비닐테트라메틸다이실록산 다이메틸 말레에이트 착물 등이 포함된다. 예시적인 백금 카르보닐 사이클로비닐메틸실록산 착물에는 SIP6829.2가 포함되고, 예시적인 백금 다이비닐테트라메틸다이실록산 착물에는 SIP6830.3 및 SIP6831.2가 포함되고, 예시적인 백금 사이클로비닐메틸실록산 착물에는 SIP6833.2가 포함되며, 이들 모두는 젤레스트, 인크.로부터 입수가능하다. 추가의 예시적인 백금 함유 재료 촉매에는 와커 케미 아게(Wacker Chemie AG)로부터 입수가능한 카탈리스트(Catalyst) OL, 및 유나이티드 케미칼 테크놀로지스 인크.로부터 입수가능한 PC065, PC072, PC073, PC074, PC075, PC076, PC085, PC086, PC087, PC088이 포함된다.
예시적인 로듐 함유 재료에는 젤레스트, 인크.로부터 입수가능한 제품 코드 INRH078을 갖는 트리스(다이부틸설파이드)로듐 트라이클로라이드가 포함된다.
임의의 특정 이론에 구애되고자 함이 없이, 백금 촉매는 비닐 실리콘 오일 및 하이드로실리콘 오일과 반응하는 것으로 여겨진다.
TIM은 실리콘 오일의 총 중량을 기준으로 5 ppm, 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm만큼 적은 양으로, 25 ppm, 30 ppm, 40 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 500 ppm, 1,000 ppm만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 10 ppm 내지 30 ppm, 20 ppm 내지 100 ppm, 또는 5 ppm 내지 500 ppm 내의 양으로 하나 이상의 촉매를 포함할 수 있다.
예시적인 일 실시 형태에서, 촉매는 하나 이상의 실리콘 오일과의 혼합물로서 제공된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 백금 함유 재료 촉매는 작용성 실리콘 오일, 예컨대 신-에츠로부터 입수가능한 KE-1012-A, KE-1031-A, KE-109E-A, KE-1051J-A, KE-1800T-A, KE1204A, KE1218A, 예컨대 블루스타로부터 입수가능한 실비온(등록상표) RT 겔 4725 SLD A, 예컨대 와커로부터 입수가능한 실겔(등록상표) 612 A, 엘라스토실(등록상표) LR 3153A, 엘라스토실(등록상표) LR 3003A, 엘라스토실(등록상표) LR 3005A, 세미코실(등록상표) 961A, 세미코실(등록상표) 927A, 세미코실(등록상표) 205A, 세미코실(등록상표) 9212A, 실푸란(등록상표) 2440, 예컨대 모멘티브로부터 입수가능한 실로프렌(등록상표) LSR 2010A, 예컨대 다우 코닝으로부터 입수가능한 지아미터(등록상표) RBL-9200 A, 지아미터(등록상표) RBL-2004 A, 지아미터(등록상표) RBL-9050 A, 지아미터(등록상표) RBL-1552 A, 실라스틱(등록상표) FL 30-9201 A, 실라스틱(등록상표) 9202 A, 실라스틱(등록상표) 9204 A, 실라스틱(등록상표) 9206 A, 실가드(등록상표) 184A, 다우 코닝(등록상표) QP-1 A, 다우 코닝(등록상표) C6 A, 다우 코닝(등록상표) CV9204 A에 조합된다.
예시적인 촉매에는 염화백금산이 포함된다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 0.01 중량%, 0.1 중량%, 0.2 중량%만큼 적은 양으로, 0.3 중량%, 0.4 중량%, 0.5 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내의 양으로 촉매를 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 약 0.01 중량%의 양의 촉매를 포함한다.
3. 부가 억제제
TIM은 실리콘 오일의 가교결합을 억제 또는 제한하기 위한 하나 이상의 부가 억제제를 포함한다. 부가 억제제는 적어도 하나의 알키닐 화합물을 포함하며, 선택적으로, 부가 억제제는 다중-비닐 작용성 폴리실록산을 추가로 포함한다.
예시적인 부가 억제제에는 아세틸렌 알코올, 예컨대 1-에티닐-1-사이클로헥산올, 2-메틸-3-부틴-2-올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 2-에티닐-아이소프로판올, 2-에티닐-부탄-2-올, 및 3,5-다이메틸-1-헥신-3-올; 실릴화 아세틸렌 알코올, 예컨대 트라이메틸 (3,5-다이메틸-1-헥신-3-옥시)실란, 다이메틸-비스-(3-메틸-1-부틴-옥시)실란, 메틸비닐비스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 및((1,1-다이메틸-2-프로피닐)옥시)트라이메틸실란; 불포화 카르복실산 에스테르, 예컨대 다이알릴 말레에이트, 다이메틸 말레에이트, 다이에틸 푸마레이트, 다이알릴 푸마레이트, 및 비스-2-메톡시-1-메틸에틸말레에이트, 모노-옥틸말레에이트, 모노-아이소옥틸말레에이트, 모노-알릴 말레에이트, 모노-메틸 말레에이트, 모노-에틸 푸마레이트, 모노-알릴 푸마레이트, 2-메톡시-1-메틸에틸말레에이트; 푸마레이트/알코올 혼합물, 예컨대 알코올이 벤질 알코올 또는 1-옥탄올 및 에테닐 사이클로헥실-1-올로부터 선택되는 혼합물; 공액 엔-인(conjugated ene-yne), 예컨대 2-아이소부틸-1-부텐-3-인, 3,5-다이메틸-3-헥센-1-인, 3-메틸-3-펜텐-1-인, 3-메틸-3-헥센-1-인, 1-에티닐사이클로헥센, 3-에틸-3-부텐-1-인, 및 3-페닐-3-부텐-1-인; 비닐사이클로실록산, 예컨대 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 및 공액 엔-인과 비닐사이클로실록산의 혼합물이 포함된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 부가 억제제는 2-메틸-3-부틴-2-올 또는 3-메틸-1-펜틴-3-올로부터 선택된다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 부가 억제제는 다중-비닐 작용성 폴리실록산을 추가로 포함한다. 예시적인 다중-비닐 작용성 폴리실록산은 에티닐 사이클로헥산올 중의 비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 예컨대 와커 케미 아게로부터 입수가능한 Pt 억제제 88이다. 임의의 특정 이론에 구애되고자 함이 없이, 백금 촉매는 하기에 나타낸 바와 같이 에티닐 사이클로헥산올 및 비닐 종결된 폴리다이메틸실록산과 착물을 형성하는 것으로 여겨진다.
Figure pct00015
착물의 형성은 실온에서 촉매 활성을 감소시키고, 따라서 TIM의 분배성 및 습윤성을 유지하는 것으로 여겨진다. 경화 단계의 더 높은 온도에서, Pt는 착물로부터 방출되어 비닐 작용성 실리콘 오일 및 하이드라이드 작용성 실리콘 오일의 하이드로실릴화를 도우며, 가교결합에 대한 더 큰 제어를 제공한다.
일부 예시적인 실시 형태에서, TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 0.01 중량%, 0.02 중량%, 0.05 중량%, 0.1 중량%, 0.15 중량%만큼 적은 양으로, 0.2 중량%, 0.25 중량%, 0.3 중량%, 0.5 중량%, 1 중량%, 3 중량%, 5 중량% 만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.01 중량% 내지 1 중량%, 0.01 중량% 내지 0.5 중량%, 또는 0.05 중량% 내지 0.2 중량% 내의 양으로 하나 이상의 부가 억제제를 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 0.018 중량%의 양의 부가 억제제를 포함한다. 다른 예시적인 실시 형태에서, TIM은 0.02 중량%의 양의 부가 억제제를 포함한다.
임의의 특정 이론에 구애되고자 함이 없이, 부가 억제제의 부재 하에서는, 부가 하이드로실릴화 메커니즘에 기초하여 비닐 작용성 실리콘 오일이 하이드라이드 작용성 실리콘 오일과 매우 빠르게 반응하여, 전형적인 방법에 의해서는 자동 분배될 수 없는 고체상을 형성하는 것으로 여겨진다.
예시적인 일 실시 형태에서, 부가 억제제는 작용성 실리콘 오일, 예컨대 신-에츠로부터 입수가능한 KE-1056, KE-1151, KE-1820, KE-1825, KE-1830, KE-1831, KE-1833, KE-1842, KE-1884, KE-1885, KE-1886, FE-57, FE-61, 예컨대 다우 코닝으로부터 입수가능한 실-오프(등록상표) 7395, 실-오프(등록상표) 7610, 실-오프(등록상표) 7817, 실-오프(등록상표) 7612, 실-오프(등록상표) 7780에 조합된다.
4. 가교결합 실리콘 오일 (가교결합제)
열 겔(thermal gel)은 가교결합 실리콘 오일을 추가로 포함할 수 있다. 가교결합 실리콘 오일은 Si-H 기를 포함할 수 있다. 예시적인 실리콘 오일은 하기에 나타낸 바와 같은 일반 화학식을 갖는 하이드로실리콘 오일을 포함한다: 예시적인 하이드로실리콘 오일은 주 실리콘 오일과의 부가 반응에서 가교결합제로서 작용한다.
Figure pct00016
가교결합 실리콘 오일 내의 Si-H 기의 몰비는 요오드 적정에 의해 시험된다. 요오드 적정은, 은박지로 둘러싸인 원추형 플라스크 내에 약 0.1 그램의 하이드라이드 실리콘 오일을 칭량하는 것을 포함한다. 20 mL의 사염화탄소(CCl4)를 플라스크 내에 첨가하여 실리콘 오일을 용해시키고, 플라스크를 추가로 밀봉하여 광 노출을 피한다. 이어서, (약 10 mL의 이용가능한 비의) 과량의 브롬 아세트산 용액을 10 mL의 물과 함께 플라스크 내에 첨가한다. 플라스크를 추가로 밀봉하여 광 노출을 피한다. 30분 후에, 시일을 개봉하고, 25 ml의 10 중량% 요오드화칼륨(KI) 수용액을 용액에 첨가한다. 이어서, 용액을 1 내지 2분 동안 진동시킨다. 이어서, 진동시키면서 표준 0.1 mol/L 티오황산나트륨(Na2S2O3) 수용액을 첨가하여 샘플 용액을 적정한다. 1 mL의 1 중량% 전분 수용액을 지시제로서 용액에 첨가한다. 용액의 색(예를 들어, 청색)이 변할 때, 적정을 중단하고 티오황산나트륨의 소모를 계산한다. 이어서, 이 공정을 다른 샘플에 대해 반복한다. 대조군 샘플을 제조하기 위하여, 실리콘 오일을 사용하지 않고서 공정을 반복한다. Si-H 기의 함량(mmol/g)은 다음과 같다:
Figure pct00017
여기서, N2는 Si-H 기의 몰비(mmol/g)이고; Vd는 하이드라이드 실리콘 오일 샘플에 대한 티오황산나트륨 용액 적정의 부피(ml)이고; Vc는 블랭크 샘플에 대한 티오황산나트륨 용액 적정의 부피(ml)이고; G2는 하이드라이드 실리콘 오일의 중량(g)이고; M2는 표준 티오황산나트륨 용액의 몰 농도(mol/l)이다.
실리콘 오일 내의 Si-H 기의 몰비(mmol/g)는 0.0001, 0.001, 0.01, 0.1만큼 적은 양, 1, 5, 10, 50만큼 많은 양, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.01 내지 1, 0.1 내지 5, 또는 0.0001 내지 50 이내의 양일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, Si-H 기의 몰비는 0.2 내지 2의 양이다.
예시적인 일 실시 형태에서, 가교결합 실리콘 오일은 유기-실리콘 성분 및 Si-H 기를 갖는 하이드라이드 작용성 실리콘 오일을 포함한다. 예시적인 하이드라이드 작용성 실리콘 오일에는 하이드라이드-종결된 실리콘 오일, 및 Si-H 기가 중합체 사슬 상에 그래프팅된 하이드라이드-그래프팅된 실리콘 오일, 및 이들의 조합이 포함된다.
예시적인 일 실시 형태에서, 하이드라이드-종결된 실리콘 오일은 하이드라이드 종결된 폴리다이메틸실록산, 예컨대 각각 젤레스트, 인크.로부터 입수가능한 DMS-H05, DMS-H21, DMS-H25, DMS-H31, 또는 DMS-H41이다. 예시적인 일 실시 형태에서, 하이드라이드-종결된 실리콘 오일은 메틸하이드로실록산-다이메틸실록산 공중합체, 예컨대 트라이메틸실록실 종결되거나 하이드라이드 종결된 것이다. 예시적인 트라이메틸실록실 종결된 공중합체에는 HMS-013, HMS-031, HMS-064, HMS-071, HMS-082, HMS-151, HMS-301, HMS-501이 포함되고; 예시적인 하이드라이드 종결된 공중합체에는 HMS-H271이 포함되며; 이들 각각은 젤레스트, 인크.로부터 입수가능하다. 예시적인 일 실시 형태에서, 하이드라이드-그래프팅된 실리콘 오일은 트라이메틸실록실 종결된 폴리메틸하이드로실록산, 예컨대 HMS-991, HMS-992, HMS-993이며, 이들 각각은 젤레스트, 인크.로부터 입수가능하다.
예시적인 일 실시 형태에서, 하이드라이드-그래프팅된 실리콘 오일은 트라이에틸실록실 종결된 폴리에틸하이드로실록산, 예컨대 젤레스트, 인크.로부터 입수가능한 HES-992이다. 예시적인 일 실시 형태에서, 하이드라이드-그래프팅된 실리콘 오일은 메틸하이드로실록산-옥틸메틸실록산 공중합체, 예를 들어 젤레스트, 인크.로부터 입수가능한 HAM-301이다.
예시적인 일 실시 형태에서, 하이드라이드 작용성 오일은 Q 수지 또는 T 수지이고, 예시적인 T 수지는 SST-3MH1.1을 포함하며, 예시적인 Q 수지는 HQM-105 및 HQM-107을 포함하고, 이들 각각은 젤레스트, 인크.로부터 입수가능하다.
예시적인 일 실시 형태에서, 폴리실록산은 하이드라이드 작용성 오일, 예컨대 에이비 스페셜티 실리콘즈로부터 입수가능한 안드리(Andri)(등록상표) XL-10, 안드리(등록상표) XL-12, 예컨대 룬헤로부터 입수가능한 RH-DH04, 및 RH-H503, 예컨대 신-에츠로부터 입수가능한 KE-1012-B, KE-1031-B, KE-109E-B, KE-1051J-B, KE-1800T-B, KE1204B, KE1218B, 예컨대 블루스타로부터 입수가능한 실비온(등록상표) RT 겔 4725 SLD B, 예컨대 와커로부터 입수가능한 실겔(등록상표) 612 B, 엘라스토실(등록상표) LR 3153B, 엘라스토실(등록상표) LR 3003B, 엘라스토실(등록상표) LR 3005B, 세미코실(등록상표) 961B, 세미코실(등록상표) 927B, 세미코실(등록상표) 205B, 세미코실(등록상표) 9212B, 실푸란(등록상표) 2440, 예컨대 모멘티브로부터 입수가능한 실로프렌(등록상표) LSR 2010B, 예컨대 다우 코닝으로부터 입수가능한 지아미터(등록상표) RBL-9200 B, 지아미터(등록상표) RBL-2004 B, 지아미터(등록상표) RBL-9050 B, 지아미터(등록상표) RBL-1552 B, 실라스틱(등록상표) FL 30-9201 B, 실라스틱(등록상표) 9202 B, 실라스틱(등록상표) 9204 B, 실라스틱(등록상표) 9206 B, 실가드(등록상표) 184B, 다우 코닝(등록상표) QP-1 B, 다우 코닝(등록상표) C6 B, 다우 코닝(등록상표) CV9204 B이다.
예시적인 일 실시 형태에서, 폴리실록산은 실리콘 고무, 예컨대 신-에츠로부터 입수가능한 KE 시리즈 제품, 예컨대 블루스타로부터 입수가능한 실비온(등록상표), 예컨대, 와커로부터 입수가능한 엘라스토실(등록상표), 실겔(등록상표), 실푸란(등록상표), 세미코실(등록상표), 예컨대 모멘티브로부터 입수가능한 실로프렌(등록상표), 예컨대 다우 코닝으로부터 입수가능한 다우 코닝(등록상표), 실라스틱(등록상표), 지아미터(등록상표), 실-오프(등록상표) 및 실가드(등록상표), 예컨대 에이비 스페셜티 실리콘즈로부터 입수가능한 안드릴(등록상표)을 포함한다. 다른 폴리실록산이 와커, 신-에츠, 다우 코닝, 모멘티브, 블루스타, 룬헤, 에이비 스페셜티 실리콘즈 및 젤레스트로부터 입수가능하다.
예시적인 가교결합 실리콘 오일은 ASTM D445에 따라 측정할 때 동점도가 0.5 cSt, 5 cSt, 100 cSt, 200 cSt만큼 작거나, 1,000 cSt, 10,000 cSt, 100,000 cSt만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.5 cSt 내지 100,000 cSt, 5 cSt 내지 10,000 cSt, 100 cSt 내지 1,000 cSt, 또는 200 cSt 내지 1,000 cSt 이내일 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, 가교결합 실리콘 오일은 동점도가 300 cSt 내지 700 cSt이다.
가교결합 실리콘 오일은 열 겔의 총 중량을 기준으로 0.1 중량%, 0.2 중량%, 0.4 중량%만큼 적은 양으로, 0.6 중량%, 0.8 중량%, 1.0 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 중량% 내지 1.0 중량%, 0.1 중량% 내지 0.5 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 0.4 중량% 이내의 양으로 존재할 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 가교결합 실리콘 오일은 열 겔의 총 중량을 기준으로 0.45 중량%이다.
예시적인 실리콘 오일은 중량 평균 분자량(Mw)이 50 달톤, 100 달톤, 1000 달톤, 10,000 달톤, 50,000 달톤, 70,000 달톤, 100,000 달톤만큼 작거나, 1,000,000 달톤, 10,000,000 달톤, 100,000,000 달톤만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 50 달톤 내지 100,000,000 달톤, 또는 1000 달톤 내지 10,000,000 달톤, 또는 50,000 달톤 내지 1,000,000 달톤 이내일 수 있다.
총 제형 내의 Si-H 기의 총 함량(TSi-H, mmol)은 제2 성분 내의 가교결합 실리콘 오일의 Si-H 기의 몰비(mmol/g)를 제2 성분 내의 가교결합 실리콘 오일의 중량(g)으로 나누어서 계산된다.
TSi -H/T비닐에 의해 계산되는, 비닐 기의 총 함량(T비닐)에 대한 Si-H 기의 총 함량(TSi-H)의 비는 0.0001, 0.001, 0.01만큼 많은 양, 0.1, 1, 10, 100, 1000만큼 적은 양, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.001 내지 0.1, 0.01 내지 1, 또는 0.001 내지 100 이내의 양일 수 있다. 예시적인 제형에서, 비닐 기의 총 함량(T비닐)에 대한 Si-H 기의 총 함량(TSi -H)의 비는 0.03 내지 10일 수 있다.
5. 커플링제
TIM은 실리콘 오일의 중합체 매트릭스 및 충전제 둘 모두와 상호 작용하도록 기능하여 두 재료의 계면에서의 강한 결합을 촉진하는 하나 이상의 커플링제를 또한 포함할 수 있다. 이는 충전제 입자 집합체를 분리하고 충전제 입자를 중합체 매트릭스 내에 분산시키는 데 도움을 주어, 중합체 매트릭스에 대한 열 전도성 충전제(들)의 더 우수한 접착을 생성한다. 예시적인 커플링제는 일반 화학식 Y-(CH2)n-Si-X3을 갖는 실란 커플링제를 포함하며, 여기서 Y는 유기작용기이고, X는 가수분해성 기이고 n은 10 내지 20이다. 유기작용기 Y는 알킬, 글리시독시, 아크릴옥실, 메틸아크릴옥실, 아민을 포함한다. 가수분해성 기 X는 알킬옥시, 아세톡시를 포함한다. 일부 예시적인 실시 형태에서, 실란 커플링제는 알킬트라이알콕시실란을 포함한다. 예시적인 알킬트라이알콕시 실란은 데실트라이메톡실실란, 운데실트라이메톡실실란, 헥사데실트라이메톡시실란, 옥타데실트라이메톡시실란을 포함한다. 다른 예시적인 커플링제에는 실란 커플링제 및 유기금속 화합물, 예컨대 티타네이트 커플링제 및 지르코네이트 커플링제가 포함된다. 예시적인 실란 커플링제에는 지방족 기를 갖는 실란 커플링제가 포함된다. 예시적인 커플링제에는 티타늄 IV 2,2 (비스 2-프로페놀라토메틸)부타놀라토, 트리스(다이옥틸)파이로포스파토-O; 1 몰의 다이아이소옥틸 포스파이트와의 티타늄 IV 2-프로파놀라토, 트리스(다이옥틸)-파이로포스파토-O) 부가물; 티타늄 IV 비스(다이옥틸)파이로포스파토-O, 옥소에틸렌다이올라토, (부가물), 비스(다이옥틸) (하이드로겐)포스파이트-O; 티타늄 IV 비스(다이옥틸)파이로포스파토-O, 에틸렌다이올라토 (부가물), 비스(다이옥틸)하이드로겐 포스파이트; 지르코늄 IV 2,2 (비스 2-프로페놀라토메틸)부타놀라토, 트리스(다이아이소옥틸)파이로포스파토-O; 지르코늄 IV 2,2-비스(2-프로페놀라토메틸)부타놀라토, 사이클로 다이[2,2-(비스 2-프로페놀라토메틸)부타놀라토], 파이로포스파토-O,O, 및 헥사데실트라이메톡시실란이 포함된다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 커플링제는 켄리치 케미칼 컴퍼니(Kenrich Chemical Company)로부터 입수가능한 KR-TTS이다.
예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 하기 화학식에 나타낸 바와 같이 커플링제로서 헥사데실트라이메톡시실란을 포함한다.
Figure pct00018
예시적인 커플링제는 하기 예시적인 반응에 나타낸 바와 같이 예시적인 충전제와 상호 작용한다. 알루미나가 하기 반응에 사용되는 대표적인 충전제이지만; 다른 대안적인 충전제가 사용될 수 있다. 나타난 바와 같이, 커플링제는 물에 첨가되고 가수분해를 거쳐서 에톡사이드 기를 제거한다. 이어서, 생성물은, 물이 제거되고 커플링제 및 알루미나가 함께 결합되는 개질 반응을 겪는다.
Figure pct00019
일부 예시적인 실시 형태에서, TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 0.1 중량%, 0.25 중량%, 0.5 중량%, 0.67 중량%, 0.75 중량%만큼 적은 양으로, 1 중량%, 1.5 중량%, 2 중량%, 5 중량%, 10 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 0.1 중량% 내지 10 중량%, 0.1 중량% 내지 1 중량%, 또는 0.25 중량% 내지 0.67 중량% 내의 양으로 하나 이상의 커플링제를 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 0.6 중량%의 양의 커플링제를 포함한다.
TIM의 상기 성분들(장쇄 알킬 실리콘 오일; 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 가교결합제; 촉매; 억제제; 및 커플링제)은 중합체 매트릭스를 형성하며, 이는 하나 이상의 열전도성 충전제와 조합되어 TIM을 형성한다. TIM의 중합체 매트릭스는 TIM의 총 중량을 기준으로 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%만큼 적은 양으로, 10 중량%, 12.5 중량%, 15 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 3 중량% 내지 15 중량%, 4 중량% 내지 12.5 중량%, 또는 5 중량% 내지 10 중량% 이내의 양으로 존재할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 약 8.42 중량%의 양의 중합체 매트릭스를 포함한다. 다른 예시적인 실시 형태에서, TIM은 약 6.2 중량%의 양의 중합체 매트릭스를 포함한다.
6. 열전도성 충전제
TIM은 하나 이상의 열전도성 충전제를 포함한다. 예시적인 열전도성 충전제에는 금속, 합금, 비금속, 금속 산화물 및 세라믹, 및 이들의 조합이 포함된다. 금속에는 알루미늄, 구리, 은, 아연, 니켈, 주석, 인듐, 및 납이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 비금속에는 탄소, 흑연, 탄소 나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 질화붕소 및 질화규소가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 금속 산화물 또는 세라믹에는 알루미나(산화알루미늄), 질화알루미늄, 질화붕소, 산화아연, 및 산화주석이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
TIM은 TIM의 총 중량을 기준으로 10 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 50 중량%만큼 적은 양으로, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량%, 90 중량%, 95 중량%, 97 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 10 중량% 내지 95 중량%, 50 중량% 내지 95 중량% 또는 85 중량% 내지 97 중량% 이내의 양으로 하나 이상의 열전도성 충전제를 포함할 수 있다.
예시적인 열전도성 충전제는 평균 입자 크기가 0.1 마이크로미터, 1 마이크로미터, 10 마이크로미터만큼 작거나, 50 마이크로미터, 75 마이크로미터, 100 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내일 수 있다.
예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 제1 열전도성 충전제 및 제2 열전도성 충전제를 포함할 수 있으며, 제1 열전도성 충전제 및 제2 열전도성 충전제는 각각 평균 입자 크기가 1 마이크로미터 초과이다.
예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 제1 열전도성 충전제, 제2 열전도성 충전제, 및 제3 열전도성 충전제를 포함할 수 있고, 제1 열전도성 충전제는 입자 크기가 10 마이크로미터 초과이고, 제2 열전도성 충전제는 평균 입자 크기가 1 마이크로미터, 2 마이크로미터, 4 마이크로미터만큼 작거나, 6 마이크로미터, 8 마이크로미터, 10 마이크로미터만큼 크거나, 또는 그들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이고, 제3 열전도성 충전제는 평균 입자 크기가 1 마이크로미터 미만이다.
예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 총 TIM 조성에 대해 30 중량%, 35 중량%, 40 중량%만큼 적은 양으로, 45 중량%, 50 중량%, 60 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내의 양으로 제1 열전도성 충전제를 포함한다. 제1 열전도성 충전제는 평균 입자 크기가 30 마이크로미터, 35 마이크로미터, 40 마이크로미터만큼 작거나, 45 마이크로미터, 50 마이크로미터, 60 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이다. 예시적인 TIM은 총 TIM 조성에 대해 30 중량%, 35 중량%, 40 중량%만큼 적은 양으로, 45 중량%, 50 중량%, 60 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내의 양으로 제2 열전도성 충전제를 추가로 포함한다. 제2 열전도성 충전제는 평균 입자 크기가 1 마이크로미터, 3 마이크로미터, 5 마이크로미터만큼 작거나, 10 마이크로미터, 15 마이크로미터, 20 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이다.
예시적인 일 실시 형태에서, TIM은 총 TIM 조성에 대해 30 중량%, 35 중량%, 40 중량%만큼 적은 양으로, 45 중량%, 50 중량%, 60 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내의 양으로 제1 열전도성 충전제를 포함한다. 제1 열전도성 충전제는 평균 입자 크기가 30 마이크로미터, 35 마이크로미터, 40 마이크로미터만큼 작거나, 45 마이크로미터, 50 마이크로미터, 60 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이다. 예시적인 TIM은 총 TIM 조성에 대해 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%만큼 적은 양으로, 25 중량%, 30 중량%, 40 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내의 양으로 제2 열전도성 충전제를 추가로 포함한다. 제2 열전도성 충전제는 평균 입자 크기가 1 마이크로미터, 3 마이크로미터, 5 마이크로미터만큼 작거나, 10 마이크로미터, 15 마이크로미터, 20 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이다. 예시적인 TIM은 총 TIM 조성에 대해 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%만큼 적은 양으로, 25 중량%, 30 중량%, 40 중량%만큼 많은 양으로, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내의 양으로 제3 열전도성 충전제를 추가로 포함한다. 제3 열전도성 충전제는 평균 입자 크기가 0.1 마이크로미터, 0.3 마이크로미터, 0.5 마이크로미터만큼 작거나, 1 마이크로미터, 1.5 마이크로미터, 2 마이크로미터만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이다.
예시적인 열전도성 충전제는 상이한 크기의 세라믹 충전제 또는 금속 충전제, 예컨대 알루미늄, 알루미나, 및 산화아연을 포함한다.
6. 열 계면 재료의 예시적인 제형
비제한적인 제1 예시적인 실시 형태에서, TIM은 약 2 중량% 내지 약 10 중량%의 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 커플링제, 약 50 중량% 내지 약 95 중량%의 열전도성 충전제, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 부가 억제제, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 부가 촉매를, 및 약 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 가교결합제를 포함한다.
비제한적인 제2 예시적인 실시 형태에서, TIM은 약 2 중량% 내지 약 10 중량%의 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 커플링제, 약 25 중량% 내지 약 50 중량%의 제1 열전도성 충전제, 약 25 중량% 내지 약 50 중량%의 제2 열전도성 충전제, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 부가 억제제, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 부가 촉매, 및 약 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 가교결합제를 포함한다.
비제한적인 제3 예시적인 실시 형태에서, TIM은 약 2 중량% 내지 약 10 중량%의 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 커플링제, 약 25 중량% 내지 약 50 중량%의 제1 열전도성 충전제, 약 5 중량% 내지 약 40 중량%의 제2 열전도성 충전제, 약 5 중량% 내지 약 40 중량%의 제3 열전도성 충전제, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 부가 억제제, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 부가 촉매, 및 약 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 가교결합제를 포함한다.
7. 열 계면 재료의 예시적인 특성
일부 예시적인 실시 형태에서, 전술한 바와 같은 열 계면 재료는 경화-후 탄성 특성(예를 들어, 압축 후의 회복), 높은 열전도도, 점도, 및 경도를 갖는다. 열 계면 재료/겔의 원래의 두께에 기초하여 50% 변형률/압축률로 실온에서 2시간 동안 열 계면 재료/겔에 압축력을 가함으로써 열 계면 재료의 경화-후 회복률을 시험한다. 이어서, 압축력을 해제하고, 열 계면 재료/겔을 1시간 동안 이완시킨 후에, 열 계면 재료/겔의 두께를 측정한다. 두께 차이는 열 계면 재료/겔의 회복을 나타낸다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 전술한 바와 같은 열 계면 재료는 탁월한 경화-후 탄성/회복 특성을 갖는다. 열 계면 재료/겔은 압축 전의 열 계면 재료/겔의 두께에 기초하여 75% 회복률, 80% 회복률, 85% 회복률만큼 작거나, 90% 회복률, 95% 회복률, 100% 회복률만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내인 탄성/회복 특성을 갖는다. 예시적인 일 실시 형태에서, 열 계면 재료/겔은 회복률이 약 85%이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료/겔은 회복률이 약 100%이다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 전술한 바와 같은 열 계면 재료는 열전도도가 1 W/m.K, 2 W/m.K, 3 W/m.K만큼 작거나, 4 W/mK, 7 W/m.K, 10 W/m.K만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이다. 예시적인 열전도도 시험 방법 표준은 ASTM D5470이다. 예시적인 일 실시 형태에서, 전술한 바와 같은 열 계면 재료는 열전도도가 약 3.5 W/m.K이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 전술한 바와 같은 열 계면 재료는 열전도도가 4.7 W/m.K이다.
일부 예시적인 실시 형태에서, 전술한 바와 같은 열 계면 재료는 경화-전 점도(pre-cure viscosity)가 23℃에서 100 Pa.s, 150 Pa.s, 200 Pa.s만큼 작거나, 250 Pa.s, 275 Pa.s, 300 Pa.s만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위 내이다. 예시적인 점도 시험 방법 표준은 DIN 53018이다. 구체적인 일 실시 형태에서, 점도는 하케(Haake) 점도계에 의해 시험된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 점도가 약 120 Pa.s이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 점도가 약 275 Pa.s이다.
일부 예시적인 실시예에서, 전술한 바와 같은 열 계면 재료는, 예를 들어 쇼어 OO 유형 듀로미터 및 ASTM D2240에 의해 결정할 때, 경화-후 경도 값이 25 쇼어 OO, 30 쇼어 OO, 35 쇼어 OO만큼 작거나, 40 쇼어 OO, 45 쇼어 OO, 50 쇼어 OO만큼 크거나, 또는 전술한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이로 정의되는 임의의 범위, 예컨대 25 쇼어 OO 내지 50 쇼어 OO, 25 쇼어 OO 내지 45 쇼어 OO, 또는 25 쇼어 OO 내지 40 쇼어 OO 이내이다. 예시적인 일 실시 형태에서, 열 계면 재료는 경도가 25 쇼어 OO이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 경도가 40 쇼어 OO이다.
B. 열 계면 재료를 형성하는 방법
이제 도 1을 참조하면, 열 계면 재료를 제조하는 예시적인 방법(100)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 블록(102)에 나타나 있는 바와 같이 장쇄 알킬 실리콘 오일; 장쇄. 비닐 실리콘 오일; 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 커플링제; 촉매; 및 억제제를 칭량하고 혼합기에 첨가한다. 이어서, 블록(102)에 또한 나타나 있는 바와 같이 혼합물을 실온에서 15분 동안 혼합한다. 이어서, 블록(104)에서, 가교결합제를 혼합기에 첨가하고 혼합물을 10분 동안 혼합한다. 그 후에, 블록(106)에서, 최대 크기의 열전도성 충전제를 혼합기에 첨가하고 10분 동안 혼합물과 혼합한다. 이어서, 블록(108)에 나타나 있는 바와 같이, 다음 최대 크기의(예를 들어, 중간 크기의) 열전도성 충전제를 혼합기에 첨가하고 후속 혼합물을 추가로 10분 동안 혼합한다. 이어서, 블록(110)에 나타나 있는 바와 같이, 최소 크기의 열전도성 충전제를 혼합기에 첨가하고 혼합물을 추가로 30분 동안 혼합한다. 이어서 블록(112)에 나타나 있는 바와 같이 추가로 30분 동안 계속 혼합하면서 혼합기 및 혼합물에 진공을 가한다. 그 후에, 블록(114)에서 진공을 중단하고 생성된 혼합물/제형을 패키징하고/하거나, 블록(116)에서 후속적으로 경화시킨다.
C. 열 계면 재료를 이용하는 응용
다시 도 1을 참조하면, 일부 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 TIM(18)으로 나타낸 바와 같이 전자 구성요소(12)와 열 확산기(14) 사이에 TIM 1로서 위치된다. 일부 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 TIM(20)으로 나타낸 바와 같이 열 확산기(14)와 히트 싱크(16) 사이에 TIM 2로서 위치된다. 일부 예시적인 실시 형태에서, 열 계면 재료는 전자 구성요소(12)와 히트 싱크(16) 사이에 (도시하지 않은) TIM 1.5로서 위치된다.
실시예
실시예 1
실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3, 및 비교예 4에 대한 열 계면 재료를 하기 표 1에 제공된 제형에 따라 제조하였다. 제형 각각의 특성이 또한 표 1에 나타나 있으며 하기에 추가로 논의된다.
[표 1]
Figure pct00020
실시예 1의 제형을 제조하기 위하여, 실리콘 오일, 커플링제, 촉매, 및 억제제를 조합하고 혼합기에서 15분 동안 혼합하였다. 이어서, 가교결합제를 첨가하고 후속 혼합물을 10분 동안 혼합하였다. 이어서, 평균 직경이 40 μm인 열전도성 충전제를 첨가하고 혼합물을 10분 동안 혼합하였다. 이어서, 평균 직경이 5 μm인 열전도성 충전제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 30분 동안 혼합하였다. 그 후에, 진공 혼합을 혼합물에 30분 동안 적용하여 기포를 제거하고 실시예 1의 샘플을 얻었다.
실시예 2의 제형을 제조하기 위하여, 상기 논의된 바와 같은 실시예 1의 제조 단계를 수행하고, 평균 직경이 0.5 μm인 열전도성 충전제를 혼합물에 첨가하고, 생성된 혼합물을 혼합한 후에 진공 혼합을 적용하였다.
실시예 1 및 실시예 2와 유사하게 비교예 1 및 비교예 2를 제조하였으나; 실시예 1 및 실시예 2의 장쇄 실리콘 오일 대신에 점도가 500 mPa.s인 비닐 종결된 실리콘 오일을 사용하였다.
앞서 언급된 바와 같이, 하케 점도계에 의해 샘플의 점도를 시험하였다. 쇼어 OO 유형 경도계에 의해 경도를 시험하였다. ASTMD5470의 표준에 기초하여 TIM 시험기에 의해 열전도도를 시험하였다.
하기 방법에 의해 회복 시험을 수행하였다. 열 겔 샘플을 2 밀리미터(mm)의 두께로 압축하고 150℃ 오븐 내에서 완전히 경화시켰다. 이어서, 샘플을 1 인치 직경을 갖는 둥근 패드로 다이 커팅하였다. 이어서, 둥근 패드를 둥근 패드의 원래 두께의 50%(즉, 1 mm)로 또는 50% 변형률로 압축하고 실온에서 2시간 동안 압축 상태로 유지하였다. 이어서, 압축력을 해제하고, 둥근 패드를 1시간 동안 이완시킨 후에 그의 두께를 측정하고 회복률을 결정하였다 - 측정된 두께가 2 mm인 경우, 회복률은 100%이고; 두께가 1 mm인 경우에, 회복률은 0%였다.
상기 표 1에 나타나 있는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2는 비교예 1 및 비교예 2 와 비교하여, 감소된 경화-전 점도, 더 낮은 경도 값, 및 비견되는 열전도도 값을 나타내었다.
게다가, 실시예 1 및 실시예 2는 비교예 1 및 비교예 2보다 큰 회복 특성을 나타내었다. 특히, 실시예 1 및 실시예 2는 각각 100% 및 85%의 회복률을 나타내었다. 비교하면, 비교예 1 및 비교예 2는 각각 50% 및 20%의 더 낮은 회복률을 나타내었다.
실시예 3은 높은 열전도성 충전제 로딩률(7.5 W/m K 초과의 열전도도)을 갖는 열 계면 재료가 또한 비교예 3보다 더 우수한 탄성 특성을 나타냄을 보여주었다. 그러나, 탄성 성능은 실시예 1 및 실시예 2보다 낮다.
실시예 4는 AIN 충전제(11 W/m K 초과의 열전도도)를 갖는 열 계면 재료가 경화 전에 비교예 4보다 더 우수한 탄성 특성 및 더 낮은 점도를 나타냄을 보여주었다. 그러나, 탄성 성능은 실시예 1 및 실시예 2보다 낮다.
본 발명이 예시적인 설계를 갖는 것으로 기재되었지만, 본 발명은 본 발명의 사상 및 범주 내에서 추가로 변경될 수 있다. 따라서, 본 출원은 그의 일반적인 원리를 사용하는 본 발명의 임의의 변형, 사용 또는 개조를 포괄하도록 의도된다. 또한, 본 출원은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 또는 통상적인 관행의 범위 내에 있으며 첨부된 청구범위의 한계 내에 속하는 바와 같은 본 발명으로부터의 그러한 이탈(departure)을 포괄하도록 의도된다.
태양
태양 1은 중합체 매트릭스 및 적어도 하나의 열전도성 충전제를 포함하는 열 계면 재료이며, 중합체 매트릭스는 적어도 하나의 장쇄 알킬 실리콘 오일; 적어도 하나의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 적어도 하나의 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함하고; 장쇄 알킬 실리콘 오일; 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일 중 적어도 하나는 2 내지 32개의 알킬 탄소의 적어도 하나의 분지쇄를 갖는다.
태양 2는, 장쇄 알킬 실리콘 오일이 하기 일반 화학식을 갖는, 태양 1의 열 계면 재료이다:
Figure pct00021
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 2000의 범위이고, n+m은 50 내지 5000의 범위이다.
태양 3은, 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일이 하기 일반 화학식을 갖는, 태양 1 또는 태양 2의 열 계면 재료이다:
Figure pct00022
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 5000의 범위이고, n+m은 50 내지 10000의 범위이다.
태양 4는, 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일이 하기 일반 화학식을 갖는, 태양 1 내지 태양 3 중 임의의 것의 열 계면 재료이다:
Figure pct00023
여기서, R은 알킬 기이고, n은 5 내지 1000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, y는 1 내지 3의 범위이고, m은 0 내지 500의 범위이고, n+m은 5 내지 1000의 범위이다.
태양 5는, 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 하이드록실가가 1 mgKOH/g 내지 200 mgKOH/g의 범위인, 태양 1 내지 태양 4 중 임의의 것의 열 계면 재료이다.
태양 6은, 열전도성 충전제가 적어도 제1 열전도성 충전제 및 제2 열전도성 충전제를 85 중량% 내지 97 중량%로 포함하는, 태양 1 내지 태양 5 중 임의의 것의 열 계면 재료이다.
태양 7은, 열 계면 재료는 50% 변형률이 실온에서 2시간 동안 적용된 후에 경화 후 회복률이 75% 내지 100%인, 태양 1 내지 태양 6 중 임의의 것의 열 계면 재료이다.
태양 8은, 열 계면 재료가 0.5 중량% 내지 5 중량%의 장쇄 알킬 실리콘 오일; 0.5 중량% 내지 5 중량%의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일;
0.5 중량% 내지 2 중량%의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 및 50 중량% 내지 95 중량%의 열전도성 충전제를 포함하는, 태양 1 내지 태양 7 중 임의의 것의 열 계면 재료이다.
태양 9는, 열 계면 재료는 경도가 25 쇼어 OO 내지 50 쇼어 OO인, 태양 1 내지 태양 8 중 임의의 것의 열 계면 재료이다.
태양 10은 중합체 매트릭스 및 적어도 하나의 열전도성 충전제를 포함하는 열 계면 재료이며, 중합체 매트릭스는 4 내지 16개의 알킬 탄소를 갖는 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일로서; 장쇄 알킬 실리콘 오일; 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함하는, 상기 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일; 부가 억제제; 가교결합제; 촉매; 및 커플링제를 포함하고;
열 계면 재료는 3 중량% 내지 15 중량%의 중합체 매트릭스; 및 50 중량% 내지 95 중량%의 열전도성 충전제를 포함한다.
태양 11은, 열 계면 재료가 0.5 중량% 내지 5 중량%의 장쇄 알킬 실리콘 오일; 0.5 중량% 내지 5 중량%의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일;
0.5 중량% 내지 2 중량%의 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 촉매; 0.01 중량% 내지 1 중량%의 부가 억제제; 0.1 중량% 내지 1 중량%의 가교결합제; 0.1 중량% 내지 10 중량%의 커플링제; 및 50 중량% 내지 95 중량%의 열전도성 충전제를 포함하는, 태양 10의 열 계면 재료이다.
태양 12는, 열전도성 충전제가 제1 열전도성 충전제 및 제2 열전도성 충전제를 포함하고, 제1 열전도성 충전제는 입자 크기가 10 마이크로미터 초과인 금속 산화물, 세라믹, 또는 이들의 조합이고 제2 열전도성 충전제는 입자 크기가 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터인 금속 산화물인, 태양 10 또는 태양 11의 열 계면 재료이다.
태양 13은, 장쇄 알킬 실리콘 오일이 하기 일반 화학식을 갖는, 태양 10 내지 태양 12 중 임의의 것의 열 계면 재료이다:
Figure pct00024
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 2000의 범위이고, n+m은 50 내지 5000의 범위이다.
태양 14는, 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일이 하기 일반 화학식을 갖는, 태양 10 내지 태양 13 중 임의의 것의 열 계면 재료이다:
Figure pct00025
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 5000의 범위이고, n+m은 50 내지 10000의 범위이다.
태양 15는, 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일이 하기 일반 화학식을 갖는, 태양 10 내지 태양 14 중 임의의 것의 열 계면 재료이다:
Figure pct00026
여기서, R은 알킬 기이고, n은 5 내지 1000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, y는 1 내지 3의 범위이고, m은 0 내지 500의 범위이고, n+m은 5 내지 1000의 범위이다.
태양 16은 히트 싱크; 전자 칩; 제1 표면 층 및 제2 표면 층을 갖는 열 계면 재료를 포함하는 전자 구성요소이며, 열 계면 재료는 히트 싱크와 전자 칩 사이에 위치되고, 열 계면 재료는 중합체 매트릭스 및 적어도 하나의 열전도성 충전제를 포함하며, 중합체 매트릭스는 4 내지 16개의 알킬 탄소를 갖는 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일로서; 장쇄 알킬 실리콘 오일; 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함하는, 상기 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일; 부가 억제제; 가교결합제; 촉매; 및 커플링제를 포함하고; 열 계면 재료는 3 중량% 내지 15 중량%의 중합체 매트릭스; 및 50 중량% 내지 95 중량%의 열전도성 충전제를 포함한다.
태양 17은, 장쇄 알킬 실리콘 오일이 하기 일반 화학식을 갖는, 태양 16의 전자 구성요소이다:
Figure pct00027
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 2000의 범위이고, n+ m은 50 내지 5000의 범위이다.
태양 18은, 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일이 하기 일반 화학식을 갖는, 태양 16 또는 태양 17의 전자 구성요소이다:
Figure pct00028
여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 5000의 범위이고, n+m은 50 내지 10000의 범위이다.
태양 19는, 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일이 하기 일반 화학식을 갖는, 태양 16 내지 태양 18 중 임의의 것의 전자 구성요소이다:
Figure pct00029
여기서, R은 알킬 기이고, n은 5 내지 1000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, y는 1 내지 3의 범위이고, m은 0 내지 500의 범위이고, n+m은 5 내지 1000의 범위이다.
태양 20은, 제1 표면 층이 전자 칩의 표면과 접촉하고 제2 표면 층이 히트 싱크와 접촉하는, 태양 16 내지 태양 19 중 임의의 것의 전자 구성요소이다.
태양 21은, 전자 구성요소가 히트 싱크와 전자 칩 사이에 위치된 열 확산기를 추가로 포함하고, 제1 표면 층은 전자 칩의 표면과 접촉하고 제2 표면 층은 열 확산기와 접촉하는, 태양 16 내지 태양 20 중 임의의 것의 전자 구성요소이다.
태양 22는, 전자 구성요소가 히트 싱크와 전자 칩 사이에 위치된 열 확산기를 추가로 포함하고, 제1 표면 층은 열 확산기의 표면과 접촉하고 제2 표면 층은 히트 싱크와 접촉하는, 태양 16 내지 태양 21 중 임의의 것의 전자 구성요소이다.

Claims (10)

  1. 중합체 매트릭스 및 적어도 하나의 열전도성 충전제를 포함하는 열 계면 재료로서,
    상기 중합체 매트릭스는
    적어도 하나의 장쇄 알킬 실리콘 오일;
    적어도 하나의 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및
    적어도 하나의 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함하며;
    상기 장쇄 알킬 실리콘 오일; 상기 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 상기 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일 중 적어도 하나는 2 내지 32개의 알킬 탄소의 적어도 하나의 분지쇄를 갖는, 열 계면 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장쇄 알킬 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는, 열 계면 재료:
    Figure pct00030

    (여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 2000의 범위이고, n+m은 50 내지 5000의 범위임).
  3. 제2항에 있어서, 상기 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는, 열 계면 재료:
    Figure pct00031

    (여기서, n은 0 내지 5000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, m은 5 내지 5000의 범위이고, n+m은 50 내지 10000의 범위임).
  4. 제3항에 있어서, 상기 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 하기 일반 화학식을 갖는, 열 계면 재료:
    Figure pct00032

    (여기서, R은 알킬 기이고, n은 5 내지 1000의 범위이고, x는 2 내지 32의 범위이고, y는 1 내지 3의 범위이고, m은 0 내지 500의 범위이고, n+m은 5 내지 1000의 범위임).
  5. 제4항에 있어서, 상기 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일은 하이드록실가(hydroxyl value)가 1 mgKOH/g 내지 200 mgKOH/g의 범위인, 열 계면 재료.
  6. 제4항에 있어서, 상기 열전도성 충전제는 적어도 제1 열전도성 충전제 및 제2 열전도성 충전제를 85 중량% 내지 97 중량%로 포함하는, 열 계면 재료.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열 계면 재료는 50% 변형률이 실온에서 2시간 동안 적용된 후에 경화 후 회복률(post cure recovery)이 75% 내지 100%인, 열 계면 재료.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열 계면 재료는
    0.5 중량% 내지 5 중량%의 상기 장쇄 알킬 실리콘 오일;
    0.5 중량% 내지 5 중량%의 상기 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일;
    0.5 중량% 내지 2 중량%의 상기 장쇄, 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일; 및
    50 중량% 내지 95 중량%의 상기 열전도성 충전제를 포함하는, 열 계면 재료.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열 계면 재료는 경도가 25 쇼어(Shore) OO 내지 50 쇼어 OO인, 열 계면 재료.
  10. 히트 싱크(heat sink);
    전자 칩; 및
    제1 표면 층 및 제2 표면 층을 갖는 열 계면 재료를 포함하는 전자 구성요소로서,
    상기 열 계면 재료는 상기 히트 싱크와 상기 전자 칩 사이에 위치되고, 상기 열 계면 재료는 중합체 매트릭스 및 적어도 하나의 열전도성 충전제를 포함하며,
    상기 중합체 매트릭스는
    4 내지 16개의 알킬 탄소를 갖는 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일;
    부가 억제제;
    가교결합제;
    촉매; 및
    커플링제를 포함하고;
    상기 적어도 하나의 장쇄 실리콘 오일은 장쇄 알킬 실리콘 오일; 장쇄, 비닐 종결된 알킬 실리콘 오일; 및 단일 말단 하이드록실 종결된 실리콘 오일을 포함하며,
    상기 열 계면 재료는
    3 중량% 내지 15 중량%의 상기 중합체 매트릭스; 및
    50 중량% 내지 95 중량%의 상기 열전도성 충전제를 포함하는, 전자 구성요소.
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