TW202000792A - 導熱性聚矽氧組成物及導熱性片 - Google Patents

導熱性聚矽氧組成物及導熱性片 Download PDF

Info

Publication number
TW202000792A
TW202000792A TW108122766A TW108122766A TW202000792A TW 202000792 A TW202000792 A TW 202000792A TW 108122766 A TW108122766 A TW 108122766A TW 108122766 A TW108122766 A TW 108122766A TW 202000792 A TW202000792 A TW 202000792A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polysiloxane
thermally conductive
component
liquid
composition
Prior art date
Application number
TW108122766A
Other languages
English (en)
Inventor
山田邦弘
Original Assignee
日商信越化學工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商信越化學工業股份有限公司 filed Critical 日商信越化學工業股份有限公司
Publication of TW202000792A publication Critical patent/TW202000792A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

一種導熱性聚矽氧組成物，其特徵包含(A)液狀聚矽氧，及(B)導熱性填充劑，且(A)成分為至少2種類以上之聚矽氧混合物，其中至少2種類係互相展現不相溶性。

Description

導熱性聚矽氧組成物及導熱性片
本發明係關於高導熱性且散熱性優異之聚矽氧組成物者。
諸多電子零件在使用中由於會產生熱，故為了使該電子零件適當地作用，則必須去除來自電子零件的發熱。尤其，個人電腦所使用之CPU等之積體電路元件由於動作頻率之高速化而發熱量亦隨之增加，故散熱對策則變成重要之問題。
作為去除該熱之手段，已提出諸多之方法。尤其，在發熱量較多之電子零件中，已提出在電子零件與散熱器等之構件之間隔著導熱性油脂或導熱性片之導熱性材料而使熱轉移之方法(參照日本特開昭56-28264號公報：專利文獻1，日本特開昭61-157587號公報：專利文獻2)。
又，作為該導熱性材料，已知有將聚矽氧油作為基底，且配合氧化鋅或氧化鋁(alumina)粉末之散熱油脂(參照日本特公昭52-33272號公報：專利文獻3，日本特公昭59-52195號公報：專利文獻4)。
並且，為了提升導熱性，作為使用氮化鋁粉末者，上述日本特開昭56-28264號公報(專利文獻1)揭示由液狀有機聚矽氧載體與二氧化矽纖維，及選自樹枝狀氧化鋅、薄片狀氮化鋁、薄片狀氮化硼之至少1種所構成之觸變性導熱材料。又，日本特開平2-153995號公報(專利文獻5)揭示對特定有機聚矽氧烷配合一定粒徑範圍之球狀六方晶系氮化鋁粉末而成之聚矽氧油脂組成物，日本特開平3-14873號公報(專利文獻6)揭示組合粒徑較細之氮化鋁粉末與粒徑較粗之氮化鋁粉末而成之導熱性聚矽氧油脂，日本特開平10-110179號公報(專利文獻7)揭示組合氮化鋁粉末與氧化鋅粉末而成之導熱性聚矽氧油脂，日本特開2000-63872號公報(專利文獻8)揭示使用經過有機矽烷表面處理之氮化鋁粉末之導熱性油脂組成物。
氮化鋁之導熱率為70~270W/mK，作為比該導熱性還高之材料，如有導熱率900~2,000W/mK之金剛石。日本特開2002-30217號公報(專利文獻9)揭示對聚矽氧樹脂使用金剛石、氧化鋅、分散劑之導熱性聚矽氧組成物。
又，日本特開2000-63873號公報(專利文獻10)，或日本特開2008-222776號公報(專利文獻11)揭示對聚矽氧油等之基油混合金屬鋁粉末而成之導熱性油脂組成物。 但，任一之導熱性材料或導熱性油脂皆逐漸變成無法充分應付最近之CPU等之積體電路元件之發熱量者。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開昭56-28264號公報 [專利文獻2] 日本特開昭61-157587號公報 [專利文獻3] 日本特公昭52-33272號公報 [專利文獻4] 日本特公昭59-52195號公報 [專利文獻5] 日本特開平2-153995號公報 [專利文獻6] 日本特開平3-14873號公報 [專利文獻7] 日本特開平10-110179號公報 [專利文獻8] 日本特開2000-63872號公報 [專利文獻9] 日本特開2002-30217號公報 [專利文獻10] 日本特開2000-63873號公報 [專利文獻11] 日本特開2008-222776號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明係有鑑於上述情況所完成者，其目的在於提供一種高導熱性，且散熱性優異之導熱性聚矽氧組成物及導熱性片。 [用以解決課題之手段]
本發明者為了達成上述目的經過精心研討之結果，發現理解到藉由將互為不相溶性之2種類以上之液狀聚矽氧混合物使用作為基油，則導熱性聚矽氧組成物之導熱率為飛躍性提升，進而完成本發明。
因此，本發明提出下述發明。 1. 一種導熱性聚矽氧組成物，其特徵為包含：(A)液狀聚矽氧，及(B)導熱性填充劑，且(A)成分為至少2種類以上之液狀聚矽氧混合物，其中至少2種類互相展現不相溶性。 2. 如1之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分含有：下述平均組成式(I)所示，且25℃之動態黏度為10~500,000 mm2 /s之有機聚矽氧烷；
Figure 02_image001
(式中，R1 係互相獨立為碳數1~18之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基，1.8≦a≦2.2)。 3. 如1或2之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分為含有(A-1)具有碳數7~18之烷基之烷基改質聚矽氧，及，與(A-1)展現不相溶性之液狀聚矽氧之液狀聚矽氧混合物。 4. 如1或2之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分為含有(A-2)芳基改質聚矽氧，及，與(A-2)展現不相溶性之液狀聚矽氧之液狀聚矽氧混合物。 5. 如1或2之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分為含有(A-3)氟改質聚矽氧，及，與(A-3)展現不相溶性之液狀聚矽氧之液狀聚矽氧混合物。 6. 如1~5中任一項之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分係相對於(A)液狀聚矽氧混合物之合計質量，而含有(A-4-2)下述一般式(II)所示之含水解性基之有機聚矽氧烷10~90質量%；
Figure 02_image003
(式中，R2 為碳數1~6之烷基，R3 係互相獨立為碳數1~6之烷基，b為5~120之整數)。 7.如1~6中任一項之導熱性聚矽氧組成物，其中相對於(A)液狀聚矽氧混合物100質量份，(B)成分之配合量為300~5,000質量份。 8. 如1~7中任一項之導熱性聚矽氧組成物，其為硬化性。 9. 一種導熱性片，其係使如8之導熱性聚矽氧組成物成型者。 [發明之效果]
可提供高導熱性且散熱性優異之導熱性聚矽氧組成物及導熱性片。
以下，詳細說明關於本發明。 [(A)成分] (A)成分為至少2種類以上之液狀聚矽氧混合物，且其中至少2種類互相展現不相溶性者。(A)液狀聚矽氧混合物在25℃之動態黏度係以10~500,000 mm2 /s為佳，以30~ 10,000 mm2 /s為較佳。(A)液狀聚矽氧混合物之動態黏度低於上述下限值時，有變得容易出現油滲出之憂慮。又，高於上述上限值時，導熱性聚矽氧組成物(以下，有單記載為聚矽氧組成物之情況)之伸展性有變貧乏之憂慮。尚且，本發明中，動態黏度為使用奧士華黏度計所測量之25℃之值。以下展示(A)成分之例示，在並未特別明記之情況，各例示成分之動態黏度也係與上述(A)液狀聚矽氧混合物在相同範圍為佳。作為構成(A)成分之液狀聚矽氧混合物之液狀聚矽氧，其分子構造並無特別限定，可為直鏈狀、分枝鏈狀及環狀等之任意一者。
作為構成(A)成分之液狀聚矽氧混合物之液狀聚矽氧，可例示如下述平均組成式(I)所示之液狀有機聚矽氧烷，
Figure 02_image001
(式中，R1 係互相獨立為碳數1~18之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基，1.8≦a≦2.2)。
上述式(I)中，R1 係互相獨立為碳數1~18，較佳為1~14之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基。作為1價烴基，可舉出例如，甲基、乙基、丙基、己基、辛基、癸基、十二基、十四基、十六基、及十八基等之烷基；環戊基、環己基等之環烷基；乙烯基、及烯丙基等之烯基；苯基及甲苯基等之芳基；2-苯基乙基、2-甲基-2-苯基乙基等之芳烷基；或該等基之氫原子之一部分或全部經氟、溴、氯等之鹵素原子、氰基等取代者，例如，3,3,3-三氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基、p-氯苯基等。
上述式(I)中，a為1.8~2.2之範圍，以1.9~2.1之範圍為佳。a藉由在上述範圍內，取得之聚矽氧組成物可具有良好黏度。
作為上述式(I)所示之液狀聚矽氧，可舉出如下述(A-1)~(A-3)。並且，可舉出如(A-4)：與(A-1)~(A-3)之液狀聚矽氧展現不相溶性之液狀聚矽氧。(A)成分只要係至少2種類以上之聚矽氧混合物，且其中至少2種類互相展示不相溶性者即可，只要該種組合，就並無特別限定。具體而言，以從(A-1)、(A-2)、(A-3)、(A-4)之群組當中，選擇2個以上之群組並予以組合為佳。只要係從2個以上之群組所選擇者，也可從3個以上之群組選擇，亦可從各群組使用2種類以上。尚且，選自2種類以上之液狀聚矽氧在(A)液狀聚矽氧混合物中，從提升導熱率之觀點，以各群組分別含有10質量%以上為佳，以20~100質量%為佳。尚且，不相溶性之定義為在玻璃瓶等中混合2種類之油後，在靜置時會分離成2層，具體而言混合係作成相同體積。
[(A-1)成分] (A-1)成分為下述平均組成式(III)所示之有機聚矽氧烷。
Figure 02_image006
(式中，R4 互相獨立為碳數1~18，較佳為1~14之未取代或取代之飽和或不飽和之1價烴基，但不包含芳基及含氟基。R4 之至少5莫耳%為碳數7~14之烷基。c為1.8~ 2.2。)
上述式(III)中，R4 係互相獨立為碳數1~18，較佳為1~14之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基，但不包含芳基及含氟基。又，R4 至少5莫耳%，較佳係20~ 100莫耳%為碳數7~14之烷基。作為碳數7~14之烷基，可舉出如庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基等。從經濟面來看，剩餘之基係以甲基為佳。 c為1.8~2.2，以1.9~2.1為佳。c藉由在上述範圍內，取得之聚矽氧組成物可具有使用性優異之良好黏度。
作為上述平均組成式(III)所示之有機聚矽氧烷，以下述式(IV)所示之直鏈狀有機聚矽氧烷為佳。尚且，括弧內所示之各矽氧烷單位之結合順序並非係受到下述所限制者。以下相同。)
Figure 02_image008
(式中，R5 為碳數7~14之烷基，R6 為碳數1~6之取代或未取代之烷基。X1 為0~200，X2 為1~100之整數。)
R5 為碳數7~14，較佳為碳數10~14之烷基，可舉出如癸基、十一基、十二基、十三基、十四基等。R6 為碳數1~6之取代或未取代之烷基。特佳為甲基。X1 為0~ 200，較佳為0~100，更佳為1~50之整數，X2 為1~100，較佳為5~50之整數。
[(A-2)成分] (A-2)成分為下述平均組成式(V)所示之有機聚矽氧烷。
Figure 02_image010
(式中，R7 係互相獨立為碳數1~18之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基，但不包含碳數7以上之烷基及含氟基。R7 之至少5莫耳%為芳基。d為1.8~2.2。)
R7 係互相獨立為碳數1~18，較佳為1~14之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基，但不包含碳數7以上之烷基及含氟基。又，R7 之至少5莫耳%，較佳係20~100莫耳%為芳基，可舉出如苯基、甲苯基等。從經濟面來看，剩餘之基係以甲基為佳。 d為1.8~2.2，以1.9~2.1為佳。d藉由在上述範圍內，取得之聚矽氧組成物可具有使用性優異之良好黏度。
作為上述平均組成式(V)所示之有機聚矽氧烷，以下述式(VI)所示之直鏈狀有機聚矽氧烷為佳。
Figure 02_image012
(式中，R7 為碳數6~10之芳基，R8 為碳數1~6之未取代或取代之烷基。Y1 為0~200之整數，Y2 為1~100之整數。)
R7 為碳數6~10之芳基，較佳為苯基。R8 為碳數1~6之未取代或取代之烷基。特佳為甲基。Y1 為0~200，較佳為0~100，更佳為1~50之整數，Y2 為1~100，較佳為5~50之整數。
[(A-3)成分] (A-3)成分為下述平均組成式(VII)所示之有機聚矽氧烷。
Figure 02_image014
(式中，R8 為相互獨立為碳數1~18之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基，但不包含碳數7以上之烷基及芳基。R8 之至少5莫耳%為含氟基，e為1.8~2.2。
R7 係互相獨立為碳數1~18，較佳為1~14之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基，但不包含碳數7以上之烷基及芳基。又，R8 之至少5莫耳%，較佳係20~80莫耳%為含氟基。作為含氟基，可舉出如3,3,3-三氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基等。從經濟面來看，剩餘之基係以甲基為佳。 e為1.8~2.2，以1.9~2.1為佳。e藉由在上述範圍內，取得之聚矽氧組成物可具有使用性優異之良好黏度。
作為上述平均組成式(VII)所示之有機聚矽氧烷，以下述式(VIII)所示之直鏈狀有機聚矽氧烷為佳。
Figure 02_image016
(式中，R9 為含氟基，R10 為碳數1~6之未取代或取代之烷基。Z1 為0~200之整數，Z2 為1~100之整數。)
R9 為含氟基，以3,3,3-三氟丙基為佳。R10 為碳數1~6之未取代或取代之烷基。特佳為甲基。Z1 為0~200，較佳為0~100，更佳為0~50之整數，Z2 為1~100，較佳為5~50之整數。
[(A-4)成分] 作為分別與(A-1)~(A-3)成分為不相溶之液狀聚矽氧(A-4)，可舉出例如，(A-4-1)、(A-4-2)。
[(A-4-1)] (A-4-1)為皆不具有碳數為7個以上之烷基、芳基、含氟基之任一者之二甲基聚矽氧烷。其中，以具有主鏈為由二有機矽氧烷單位之重複所構成，且分子鏈兩末端經三甲基矽基所封閉之直鏈狀構造之有機聚矽氧烷為佳。
[(A-4-2)] 下述一般式(II)所示之含水解性基之有機聚矽氧烷，
Figure 02_image018
(式中，R2 為碳數1~6之烷基，R3 係互相獨立為碳數1~6之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基，b為5~120之整數)。
上述式(II)所示之含水解性基之有機聚矽氧烷係會輔助將導熱性填充劑高度填充於聚矽氧組成物中。並且，聚矽氧組成物藉由包含該有機聚矽氧烷，導熱性填充劑之表面被該有機聚矽氧烷包覆，而變得不引起導熱性填充劑彼此之凝聚。該效果係由於在高溫下仍會持續，故聚矽氧組成物之耐熱性提升。又，亦可藉由該有機聚矽氧烷來疏水化處理導熱性填充劑之表面。
R2 為碳數1~6之烷基，可舉出例如，甲基、乙基、丙基等之碳數1~6之烷基等。其中，亦以甲基、乙基為佳。R3 係互相獨立為碳數1~6之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基。作為該1價烴基，可舉出例如，甲基、乙基、丙基、己基、辛基、癸基、十二基、十四基、十六基及十八基等之烷基、環戊基、及環己基等之環烷基、乙烯基及烯丙基等之烯基、苯基、及甲苯基等之芳基、2-苯基乙基及2-甲基-2-苯基乙基等之芳烷基，或該等之基之氫原子之一部或全部經氟、溴、氯等之鹵素原子、氰基等取代者，可舉出例如，3,3,3-三氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基、p-氯苯基等。其中，特佳為甲基。上述式(II)中，b為5~120之整數，較佳為10~90之整數。
在包含(A-4-2)之含水解性基之有機聚矽氧烷時，該量在相對於(A)液狀聚矽氧混合物之合計質量而言，以10~90質量%之量為佳，以20~80質量%為較佳。
[(B)成分] 導熱性填充劑係以導熱率在10W/(m・K)以上為佳。導熱率未滿10W/(m・K)時，導熱性聚矽氧組成物之導熱率本身就會變小。導熱率之上限也係根據導熱性填充劑所使用之材料而變化，並無特別上限。作為導熱率在10W/(m・K)以上之導熱性填充劑，可舉出例如，鋁粉末、銅粉末、銀粉末、鎳粉末、金粉末、氧化鋁(alumina)粉末、氧化鋅粉末、氧化鎂粉末、氮化鋁粉末、氮化硼粉末、氮化矽粉末、金剛石粉末、碳粉末等之粉末或粒狀物，該等係單獨使用1種或可適宜組合2種以上來使用。
在使用粉末或粒狀物作為導熱性填充劑時，其之形狀可為不規則形也可為球形等任何形狀皆無妨，以使用平均粒徑0.1~100μm者為佳，較佳為0.5~50μm。平均粒徑未滿0.1μm時，取得之聚矽氧組成物不會成為具有使用性優異之良好黏度者，且會有伸展性變得貧乏之憂慮，在超過100μm時，有組成物之均勻性變得貧乏之憂慮。尚且，平均粒徑係指由Microtrac(雷射衍射散射法)所得之體積基準之累積平均徑(D50 )。
相對於(A)成分100質量份，(B)成分之配合量係以300~5,000質量份為佳，以500~3,000質量份為較佳。相對於(A)成分100質量份，(B)成分之配合量未滿300質量份時，有無法取得所必須之導熱率之憂慮，超過5,000質量份時，聚矽氧組成物不會成為具有使用性優異之良好黏度，且會有伸展性變得貧乏之憂慮。
[硬化性導熱性聚矽氧組成物] 本發明之聚矽氧組成物係可作成硬化性聚矽氧組成物。 以下，分成[I]加成反應硬化型導熱性聚矽氧組成物、[II]縮合反應硬化型導熱性聚矽氧組成物、[III]有機過氧化物硬化型導熱性聚矽氧組成物來進行說明。
[I] 加成反應硬化型導熱性聚矽氧組成物 在作成加成反應硬化型導熱性聚矽氧組成物之情況，包含(A-I-1)1分子中具有至少2個鍵結於矽原子之烯基之有機聚矽氧烷、(A-I-2)1分子中具有平均2個以上之鍵結於矽原子之氫原子之有機聚矽氧烷作為上述(A)液狀聚矽氧混合物之構成成分，且更包含鉑族金屬系硬化觸媒者。尚且，(A-I-1)、(A-I-2)成分可能有在與上述(A)成分成為重複之情況，或，成為並非係不相溶之情況，故作為(A)液狀聚矽氧混合物係以2種類互相成為不相溶性之方式來選擇。
作為(A-I-1)1分子中具有至少2個之鍵結於矽原子之烯基之有機聚矽氧烷，可舉出如上述平均組成式(I)所示，且1分子中具有至少2個，較佳係2~5個之鍵結於矽原子之烯基者。作為烯基，可例示如乙烯基、烯丙基、1-丁烯基、1-己烯基等，從合成容易度，成本之面觀之，以乙烯基為佳。鍵結於矽原子之烯基係在有機聚矽氧烷之分子鏈末端、途中之任意處存在，以至少存在於末端為佳。
作為烯基以外之基，可舉出如上述R1 所例示者，以烷基、芳基為佳，以甲基、苯基為較佳。
在包含(A-I-1)1分子中具有至少2個之鍵結於矽原子之烯基之有機聚矽氧烷時，該配合量在相對於(A)液狀聚矽氧混合物之合計質量而言，以10~90質量%之量為佳，以20~80質量%為較佳，以30~70質量%為更佳。
(A-I-2)1分子中具有平均2個以上之鍵結於矽原子之氫原子之有機氫聚矽氧烷 作為鍵結於矽原子之氫原子以外之矽原子所鍵結之剩餘有機基，可例示如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、十二基等之烷基、苯基等之芳基、2-苯基乙基、2-苯基丙基等之芳烷基等之碳數1~12，較佳為1~8之不具有脂肪族不飽和鍵之1價烴基，以甲基、苯基為佳。
(A-I-2)有機氫聚矽氧烷之分子構造並無限定，可舉出例如，直鏈狀、分枝鏈狀、具有一部分分枝之直鏈狀、環狀、樹枝狀(樹狀高分子狀)。此有機聚矽氧烷可為例如，具有該等分子構造之均聚物、由該等分子構造所構成之共聚物，或該等之混合物。作為此種有機氫聚矽氧烷，可舉出例如，分子鏈兩末端經二甲基氫矽氧基封閉之二甲基聚矽氧烷、分子鏈兩末端經三甲基矽氧基封閉之二甲基矽氧烷・甲基氫矽氧烷共聚物、分子鏈兩末端經二甲基氫矽氧基封閉之二甲基矽氧烷・甲基氫矽氧烷共聚物、由式：(CH3 )3 SiO1/2 所示之矽氧烷單位、式：(CH3 )2 HSiO1/2 所示之矽氧烷單位，及式：SiO4/2 所示之矽氧烷單位所構成之有機矽氧烷共聚物等，可單獨使用1種或可適宜組合2種以上來使用。
(A-I-2)有機氫聚矽氧烷在25℃之動態黏度係以在1~100,000 mm2 /s之範圍內為佳，以在1~5,000 mm2 /s之範圍內為較佳。
在包含(A-I-2)有機氫聚矽氧烷時，該配合量為硬化所必須之量，具體而言，相對於(A-I-1)成分中之鍵結於矽原子之烯基1莫耳，以鍵結於矽原子之氫原子成為0.1~10莫耳範圍內之量為佳，更以成為0.1~5莫耳範圍內之量為較佳，以成為0.1~3莫耳範圍內之量為更佳。本成分之配合量若成為未滿上述範圍之下限之量時，則有取得之硬化性聚矽氧組成物變得無法充分硬化之憂慮，另一方面，若超過上述範圍之上限時，取得之聚矽氧硬化物會有變得非常硬質，且表面產生多數龜裂之憂慮。
作為鉑族金屬系硬化觸媒，可舉出例如，氯化鉑酸、氯化鉑酸之醇溶液、鉑之烯烴錯合物、鉑之烯基矽氧烷錯合物、鉑之羰基錯合物，可單獨使用1種或可適宜組合2種以上來使用。
在配合鉑族金屬系硬化觸媒之情況，該配合量在硬化性聚矽氧組成物中係為使本組成物硬化所必須之量，具體而言，相對於(A-I-1)成分，作為鉑金屬之量以質量單位計係以成為0.01~1,000ppm範圍之量為佳，以0.1~ 500ppm範圍之量為較佳。本成分之配合量若未滿上述範圍之下限，則有取得之硬化性聚矽氧組成物變得無法充分硬化之憂慮，另一方面，即使配合超過上述範圍之上限之量，仍有硬化性聚矽氧組成物之硬化速度不會變得顯著提升之傾向。
又，硬化性聚矽氧組成物中，為了調節本組成物之硬化速度，且使操作作業性提升，以配合2-甲基-3-丁炔-2-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇、1-乙炔基-1-環己醇等之乙炔系化合物；3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔等之烯-炔化合物；其他，胼系化合物、膦系化合物、硫醇系化合物等之硬化反應抑制劑為佳。
在配合硬化反應抑制劑之情況，其配合量並無限定，相對於(A-I-1)成分100質量份，以0.0001~1.0質量份為佳。
[II] 縮合反應硬化型導熱性聚矽氧組成物 在作成縮合反應硬化型導熱性聚矽氧組成物之情況，包含(A-II-1)具有Si-OH基之有機聚矽氧烷、(A-II-2)1分子中具有至少3個之鍵結於矽原子之水解性基之矽烷或矽氧烷寡聚物作為上述(A)液狀聚矽氧混合物之構成成分，以及因應必要包含縮合反應用硬化觸媒者。尚且，(A-II-1)、(A-II-2)成分可能有與上述(A)成分並非係不相溶之情況，故作為(A)液狀聚矽氧混合物係以2種類互為不相溶性之方式來選擇。
作為上述鍵結於矽原子之水解性基，可例示如烷氧基、烷氧基烷氧基、醯氧基、酮肟基、烯氧基、胺基、胺氧基、醯胺基。又，該矽烷或矽氧烷寡聚物之矽原子上，除上述水解性基以外，亦可鍵結例如，直鏈狀烷基、分枝鏈狀烷基、環狀烷基、烯基、芳基、芳烷基、鹵化烷基。作為此種矽烷或矽氧烷寡聚物，可舉出例如，四乙氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、甲基參(甲基乙基酮肟)矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙基正矽酸酯。
在包含(A-II-1)有機聚矽氧烷之情況，相對於(A)液狀聚矽氧混合物之合計質量，以10~90質量%為佳，以20~80質量%為較佳，以30~70質量%為更佳。
在(A-II-2)矽烷或矽氧烷寡聚物之情況，其配合量係為使本組成物硬化所必須之量，具體而言，相對於(A-II-1)成分100質量份，以0.01~20質量份為佳，以0.1~10質量份為較佳。矽烷或矽氧烷寡聚物之配合量若未滿上述範圍之下限之量，有取得之硬化性聚矽氧組成物之儲藏安定性降低，又，接著性降低之憂慮，另一方面，在超過上述範圍之上限時，有取得之組成物之硬化顯著變慢之憂慮。
縮合反應用硬化觸媒為任意之成分，在使用例如胺氧基、胺基、酮肟基等之水解性基之矽烷時，則為非必須者。作為此種縮合反應用觸媒，可舉出例如，四丁基鈦酸酯、四異丙基鈦酸酯等之有機鈦酸酯；二異丙氧基雙(乙醯基乙酸酯)鈦、二異丙氧基雙(乙基乙醯乙酸酯)鈦等之有機鈦螯合物化合物；參(乙醯基丙酮酸)鋁、參(乙基乙醯乙酸)鋁等之有機鋁化合物；四(乙醯基丙酮酸)鋯、四丁酸酸鋯等之有機鋯化合物；二丁基錫二辛酸鹽、二丁基錫二月桂酸鹽、丁基錫-2-乙基己酸鹽等之有機錫化合物；環烷酸錫、油酸錫、丁基酸錫、環烷酸鈷、硬脂酸鋅等之有機羧酸之金屬鹽；己基胺、磷酸十二基胺等之胺化合物、及其鹽；苄基三乙基銨乙酸鹽等之4級銨鹽；乙酸鉀等之鹼金屬之低級脂肪酸鹽；二甲基羥基胺、二乙基羥基胺等之二烷基羥基胺；含胍基之有機矽化合物。
在配合縮合反應用硬化觸媒之情況，其配合量為任意量，只要係使本組成物硬化所必須之量即可，具體而言，相對於(A-II-1)成分100質量份，以0.01~20質量份為佳，以0.1~10質量份為較佳。此觸媒為必須之情況，此觸媒之配合量若未滿上述範圍之下限之量，則有取得之硬化性聚矽氧組成物變得無法充分硬化之憂慮，另一方面，超出上述範圍之上限時，則有取得之硬化性聚矽氧組成物之儲藏安定性降低之憂慮。
[III] 有機過氧化物硬化型導熱性聚矽氧組成物 在作成有機過氧化物硬化型導熱性聚矽氧組成物之情況，包含(A-I-1)1分子中具有至少2個之鍵結於矽原子之烯基之有機聚矽氧烷作為上述(A)液狀聚矽氧混合物之構成成分，且更包含有機過氧化物者。尚且，(A-I-1)成分可能有與上述(A)成分為重複之情況，或，並非係不相溶之情況，故作為(A)液狀聚矽氧混合物係以2種類互為不相溶性之方式來選擇。
作為有機過氧化物，可舉出例如，苄醯基過氧化物、二(p-甲基苄醯基)過氧化物、二(o-甲基苄醯基)過氧化物、二異丙苯基過氧化物、2,5-二甲基-2,5-雙(t-丁基過氧基)己烷、二-t-丁基過氧化物、t-丁基過氧基苯甲酸酯等。此有機過氧化物之配合量係為使本組成物硬化所必須之量，具體而言，相對於(A-I-1)成分100質量份，以0.1~5質量份為佳。
在硬化性聚矽氧組成物之情況，硬化之方法並無限定，可舉出例如，使本組成物成形後放置於室溫之方法、使本組成物成形後加熱至50~200℃之方法。又，藉此而得之聚矽氧硬化物之性質狀態並無限定，可舉出例如，凝膠狀、低硬度之橡膠狀，或高硬度之橡膠狀。例如，可使取得之聚矽氧硬化物作為散熱材料而充分地密著於構件。
[製造方法] 本發明之聚矽氧組成物之製造方法並非係受到特別限制者。例如，可將上述(A)及(B)成分、及因應必要之其他成分，在三軸攪拌機(Trimix)、二軸攪拌機(Twinmix)、行星攪拌機(Planetary Mixer)(皆為井上製作所(股)製混合機，註冊商標)、超混練機(ultramixer)(瑞穗工業(股)製混合機，註冊商標)、三軸遊星混練機(Hivis Disper Mix)(特殊機化工業(股)製混合機、註冊商標)等之混合機中，藉由混合30分~4小時來製造。又，因應必要，亦可以50~200℃之範圍，較佳為50~150℃之範圍溫度進行加熱並同時混合。
[聚矽氧組成物之物性] 本發明之聚矽氧組成物在25℃下測量之絕對黏度係以10~600Pa・s為佳，以50~500Pa・s為較佳，以50~400Pa・s為更佳，以50~350Pa・s為特佳。聚矽氧組成物之絕對黏度藉由在上述範圍內，而可在使用性及作業性上具有更佳優異之黏度。絕對黏度高於上述上限值時，有作業性變差之憂慮。絕對黏度小於上述下限值時，有塗布於各種基材上後，組成物流出而無法發揮耐偏移性效果之憂慮。絕對黏度係能藉由以上述配合量調整各成分而得。上述絕對黏度係使用例如股份有限公司Malcom公司製之型號PC-1TL(10rpm)來測量。
本發明之聚矽氧組成物係以具有25℃下3.0W/(m・K)以上之高導熱率為佳。導熱率之上限並無特別限制，通常可作成未滿10W/(m・K)，尤其係可作成未滿8W/(m・K)。該導熱率係可使用導熱率計，例如，京都電子工業股份有限公司製之TPA-501來測量。
本發明之聚矽氧組成物係可使用作為膏。將本發明之聚矽氧組成物使用作為膏之態樣並無非係受到特別限制者，與過往之散熱用(導熱性)聚矽氧膏同樣之方法來使用即可。尚且，本發明中，膏也係包括過往稱為油脂者等。作為使用方法，例如，可適宜使用成在LSI等之電氣・電子零件或其他發熱構件，與冷卻構件或散熱構件之間夾住該聚矽氧組成物，將來自發熱構件之熱傳達至冷卻構件或散熱構件而進行散熱之態樣。本發明之聚矽氧組成物由於為低黏度，高導熱率，且耐偏移性極為優異，故可適宜地使用作為對於高品位機種之半導體裝置等之散熱用(導熱性)膏。
[導熱性片] 本發明之聚矽氧組成物係也可使用作為片成型物。以公知方法使上述硬化性聚矽氧組成物硬化即可。所使用之態樣並非係受到特別限制者，例如，可適宜使用成在LSI等之電氣・電子零件或其他發熱構件，與冷卻構件或散熱構件之間夾住該聚矽氧組成物，將來自發熱構件之熱傳達至冷卻構件或散熱構件而進行散熱之態樣。 [實施例]
以下，例示實施例及比較例來具體地說明本發明，但本發明並非係受到下述實施例所限制者。
下述實施例及比較例之組成物所使用之各成分係如以下所示。 [(A)成分] (A-1)下述一般式所示之動態黏度390 mm2 /s之液狀聚矽氧
Figure 02_image020
(X1 及X2 為整數且X2 /(X1 +X2 )=0.4之滿足上述黏度之數。)
(A-2)下述一般式所示之動態黏度400 mm2 /s之液狀聚矽氧
Figure 02_image022
(Y1 及Y2 為整數且Y2 /(Y1 +Y2 )=0.25之滿足上述黏度之數。)
(A-3)下述一般式所示之動態黏度1,000 mm2 /s之液狀聚矽氧
Figure 02_image024
(Z2 為整數且滿足上述黏度之數。)
(A-4-1) 兩末端經三甲基矽基封閉，且25℃之動態黏度為5,000 mm2 /s之二甲基聚矽氧烷。
(A-4-2) 下述一般式所示之動態黏度35 mm2 /s之液狀聚矽氧。
Figure 02_image026
(A-4-1)及(A-4-2)並不包括在(A-1)~(A-3)中，(A-1)、(A-2)、(A-3)、(A-4-1)、(A-4-2)之任一者皆為互不相溶。
(A-I-1) 兩末端經二甲基乙烯基矽基封閉，且25℃之動態黏度為600 mm2 /s之二甲基聚矽氧烷
(A-I-2) 下述一般式所示之25℃之動態黏度為100 mm2 /s之氫聚矽氧烷
Figure 02_image028
[(B)成分] (B-1)氧化鋁(alumina粉末)：平均粒徑1.0μm (B-2)氧化鋁(alumina粉末)：平均粒徑40μm (B)成分之導熱性填充劑之平均粒徑係使用日機裝股份有限公司製之粒度分析計即Microtrac MT3300EX進行測量之體積基準之累積平均徑(D50 )。
[實施例1~8、比較例1~4] 根據表1、2所示之組成及配合量，將上述(A)~(B)成分投入容量5公升之行星攪拌機(井上製作所(股)製，註冊商標)，在150℃中攪拌1小時而製造出聚矽氧組成物。 對於以上述方法取得之各聚矽氧組成物，依據下述方法來測量黏度、導熱率。將結果展示於表1、2。
[黏度] 使用股份有限公司Malcom公司製之型號PC-1TL (10rpm)在25℃中測量各組成物之絕對黏度。 [導熱率] 使用京都電子工業股份有限公司製之TPA-501在25℃中測量各組成物之導熱率。
Figure 02_image030
Figure 02_image032
[實施例9] ＜導熱性片之製作＞ 將(A-1)30g、(A-2)30g、(A-I-1)40g、(B-1)300g及(B-2)700g投入容量5公升之行星攪拌機(井上製作所(股)製，註冊商標)，在150℃中攪拌1小時而取得混合物。冷卻該混合物後，依序添加1-乙炔基-1-環己醇之50質量%甲苯溶液0.45g，使鉑-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物溶解於與(A-I-1)相同之二甲基聚矽氧烷而成之溶液(鉑原子配合量：1質量%)0.15g，各自攪拌15分鐘。並且，添加(A-I-2)　1.2g，而取得聚矽氧組成物。藉由使用模具將該聚矽氧組成物進行加壓成型(150℃/60分鐘)來進行片化，而製作出導熱性片(厚度2.0 mm)。
[比較例5] 除了將「(A-1)30g及(A-2)30g」改為「(A-4-1)60g」以外，其他皆係與實施例9進行完全相同之操作。尚且，(A-4-1)、(A-I-1)、(A-I-2)係互為具有相溶性之液狀聚矽氧。
(評價) 對於上述導熱性片測量導熱率。尚且，導熱率係將2 mm片予以重疊5枚，同樣地使用京都電子工業股份有限公司製之TPA-501在25℃下進行測量。
Figure 02_image034
從上述結果可清楚得知即使導熱性填充劑之添加量為相同之場合，實施例明顯展示出較高之導熱率。

Claims (9)

  1. 一種導熱性聚矽氧組成物，其特徵為包含：(A)液狀聚矽氧，及(B)導熱性填充劑，且(A)成分為至少2種類以上之液狀聚矽氧混合物，其中至少2種類互相展現不相溶性。
  2. 如請求項1之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分含有：下述平均組成式(I)所示，且25℃之動態黏度為10~ 500,000 mm2 /s之有機聚矽氧烷；
    Figure 03_image036
    式中，R1 係互相獨立為碳數1~18之未取代或取代之飽和或不飽和1價烴基，1.8≦a≦2.2。
  3. 如請求項1或2之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分為含有(A-1)具有碳數7~18之烷基之烷基改質聚矽氧，及，與(A-1)展現不相溶性之液狀聚矽氧之液狀聚矽氧混合物。
  4. 如請求項1或2之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分為含有(A-2)芳基改質聚矽氧，及，與(A-2)展現不相溶性之液狀聚矽氧之液狀聚矽氧混合物。
  5. 如請求項1或2之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分為含有(A-3)氟改質聚矽氧，及，與(A-3)展現不相溶性之液狀聚矽氧之液狀聚矽氧混合物。
  6. 如請求項1或2之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分係相對於(A)液狀聚矽氧混合物之合計質量，而含有(A-4-2)下述一般式(II)所示之含水解性基之有機聚矽氧烷10~90質量%；
    Figure 03_image038
    式中，R2 為碳數1~6之烷基，R3 係互相獨立為碳數1~6之烷基，b為5~120之整數。
  7. 如請求項1或2之導熱性聚矽氧組成物，其中相對於(A)液狀聚矽氧混合物100質量份，(B)成分之配合量為300 ~5,000質量份。
  8. 如請求項1或2之導熱性聚矽氧組成物，其為硬化性。
  9. 一種導熱性片，其係使如請求項8之導熱性聚矽氧組成物成型者。
TW108122766A 2018-06-28 2019-06-28 導熱性聚矽氧組成物及導熱性片 TW202000792A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018122982 2018-06-28
JP2018-122982 2018-06-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202000792A true TW202000792A (zh) 2020-01-01

Family

ID=68984868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108122766A TW202000792A (zh) 2018-06-28 2019-06-28 導熱性聚矽氧組成物及導熱性片

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7060097B2 (zh)
TW (1) TW202000792A (zh)
WO (1) WO2020004442A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7082724B1 (ja) * 2021-02-15 2022-06-08 富士高分子工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物
WO2022172547A1 (ja) * 2021-02-15 2022-08-18 富士高分子工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3195277B2 (ja) * 1997-08-06 2001-08-06 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物
JP2007277387A (ja) 2006-04-06 2007-10-25 Shin Etsu Chem Co Ltd 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP5472055B2 (ja) 2010-11-19 2014-04-16 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

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020004442A1 (ja) 2021-06-24
WO2020004442A1 (ja) 2020-01-02
JP7060097B2 (ja) 2022-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6610429B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物、その硬化物及びその製造方法
TWI753029B (zh) 熱傳導性矽氧組成物
TWI784028B (zh) 導熱性聚矽氧凝膠組合物、導熱性構件及散熱結構體
JP6149831B2 (ja) シリコーン組成物
TWI755437B (zh) 單液固化型導熱性聚矽氧潤滑脂組成物以及電子/電氣零件
JP6645395B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及び半導体装置
JP5434795B2 (ja) 熱伝導性シリコーングリース組成物
JP5843368B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物
CN106414613B (zh) 导热有机硅组合物和电气电子设备
JP5640945B2 (ja) 硬化性オルガノポリシロキサン組成物及び半導体装置
JP6648837B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物、ならびに製造方法
KR102132243B1 (ko) 열전도성 실리콘 조성물 및 경화물, 및 복합 시트
JP6708005B2 (ja) 熱伝導性シリコーンパテ組成物
TWI788587B (zh) 熱傳導性矽氧組成物及其硬化物
TWI821238B (zh) 聚矽氧組成物
JP2009203373A (ja) 熱伝導性シリコーン組成物
JP2015071662A (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物
JP5843364B2 (ja) 熱伝導性組成物
JP5947267B2 (ja) シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン組成物の製造方法
CN112236482B (zh) 导热性有机硅组合物及其制造方法
JP6933198B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその製造方法
JP7205554B2 (ja) シリコーン組成物及びその製造方法
WO2020129555A1 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及び半導体装置
TW202000792A (zh) 導熱性聚矽氧組成物及導熱性片
CN114641538A (zh) 导热性有机硅组合物及其制造方法