TW202104451A - 導熱性組成物及導熱性構件 - Google Patents

導熱性組成物及導熱性構件 Download PDF

Info

Publication number
TW202104451A
TW202104451A TW109110225A TW109110225A TW202104451A TW 202104451 A TW202104451 A TW 202104451A TW 109110225 A TW109110225 A TW 109110225A TW 109110225 A TW109110225 A TW 109110225A TW 202104451 A TW202104451 A TW 202104451A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
thermally conductive
particle size
conductive filler
diameter
frequency
Prior art date
Application number
TW109110225A
Other languages
English (en)
Inventor
並木一浩
Original Assignee
日商積水保力馬科技股份有限公司
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 日商積水保力馬科技股份有限公司 filed Critical 日商積水保力馬科技股份有限公司
Publication of TW202104451A publication Critical patent/TW202104451A/zh

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler

Landscapes

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

Abstract

本發明係一種導熱性組成物，其包含黏合劑與導熱性填充材，且導熱性填充材之粒度分佈具有從大粒徑側最先出現之第1極大峰、及相較於第1極大峰於小粒徑側出現之第2極大峰，第1極大峰係起因於球狀之第1導熱性填充材之峰，第2極大峰係起因於多面體狀之第2導熱性填充材之峰，表示第2極大峰之粒徑D2相對於表示第1極大峰之粒徑D1之比率（D2/D1）為1/30～1/10，粒度分佈中，將粒徑D1與粒徑D2之幾何平均數設為粒徑DG時，0.9×DG至1.1×DG之範圍內之頻率DGF為粒徑D1之頻率D1F及粒徑D2之頻率D2F中之任一較低者的頻率之1/5以下。

Description

導熱性組成物及導熱性構件
本發明係關於一種導熱性組成物及導熱性構件。
作為介存於發熱體與放熱體之間並將發熱體所發出之熱傳遞至放熱體之導熱性構件，已知有成形為片狀之導熱性片材及具有流動性之導熱性組成物等。導熱性片材係以發熱體與放熱體夾著其使用，而另一方面，導熱性組成物可塗佈於發熱體與放熱體之間隙使用。因此，於發熱體與放熱體為固定之狀態而不可移動之情形時，可適宜地使用導熱性組成物。
此種導熱性構件中，作為以往提高導熱性之方法，採用有如下方法等，即，使用導熱率較高之導熱性填充材之方法、提高導熱性填充材之填充率之方法、併用大小粒徑之填充材作為導熱性填充材之方法、及片材中使各向異性填充材之長軸（或高導熱方向）朝目標導熱方向（例如片材之厚度方向）進行配向之方法等。
例如，於專利文獻1中揭示有一種密封材，其至少含有粒子形狀為多面體形狀之無機填料、粒子形狀為球形之無機填料、及聚矽氧樹脂。而且記載藉由混合有平均粒徑及材質不同之多種無機填料之密封材料，而縮小總界面面積，減少於界面之熱損耗，可提高導熱率。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2018-50018號公報
[發明所欲解決之課題]
專利文獻1之密封材料僅是混合平均粒徑及材質不同之多種無機填料，與欲並用大小粒徑之導熱性填充材使導熱性提高之以往之方法並無太大區別，與以往相比能否達成導熱率之進一步提高並不明確。
鑒於上述情況，本發明之課題在於提供一種可發揮良好導熱性之導熱性組成物。 [解決課題之技術手段]
本發明者經過潛心研究，結果發現，若使用大粒徑之球狀粒子與小粒徑之多面體粒子，該等粒徑之差處於特定範圍，且減少尺寸處於球狀粒子與多面體粒子之間之粒子的含量，則導熱率高於以往，從而完成本發明。即，本發明如下所述。
[1]一種導熱性組成物，其包含黏合劑與導熱性填充材，上述導熱性填充材之粒度分佈具有從大粒徑側最先出現之第1極大峰、及相較於該第1極大峰於小粒徑側出現之第2極大峰，上述第1極大峰係起因於球狀之第1導熱性填充材之峰，上述第2極大峰係起因於多面體狀之第2導熱性填充材之峰，表示上述第2極大峰之粒徑D2相對於表示上述第1極大峰之粒徑D1之比率（D2/D1）為1/30～1/10，上述粒度分佈中，將上述粒徑D1與上述粒徑D2之幾何平均數設為粒徑DG時，0.9×DG至1.1×DG之範圍內之頻率DGF為上述粒徑D1之頻率D1F及上述粒徑D2之頻率D2F中之任一較低者的頻率之1/5以下。 [2]如[1]之導熱性組成物，其中，上述粒徑D2相對於上述粒徑D1之比率（D2/D1）為1/25～1/15。 [3]如[1]或[2]之導熱性組成物，其中，上述第2導熱性填充材之和長徑垂直之方向之長度與該長徑之長度的比即縱橫比（和長徑垂直之方向之長度/長徑之長度）為0.7以上，最大內接圓之直徑相對於最小外接圓之直徑之比率即真球度為0.8以下。 [4]如[1]至[3]中任一項之導熱性組成物，其中，上述頻率D2F與上述頻率D1F之比（D2F/D1F）為0.3～3.0。 [5]如[1]至[4]中任一項之導熱性組成物，其中，上述粒徑D1為40～200 μm。 [6]如[1]至[5]中任一項之導熱性組成物，其中，上述粒徑D2為1～10 μm。 [7]如[1]至[6]中任一項之導熱性組成物，其於25℃、旋轉速度為10 rpm時之黏度為50～1000 Pa・s。 [8]一種導熱性構件，其包含使[1]至[7]中任一項之導熱性組成物硬化而成之硬化物。 [9]如[8]之導熱性構件，其中，使用OO型硬度計以依據ASTM D2240-05之方法測得之OO硬度為90以下。 [10]如[8]或[9]之導熱性構件，其成形為片狀，且配置於發熱體與放熱體之間壓縮使用。 [發明之效果]
根據本發明，可提供能夠發揮良好導熱性之導熱性組成物。
[導熱性組成物] 以下，對本發明之實施形態之導熱性組成物進行說明。 本實施形態之導熱性組成物包含黏合劑與導熱性填充材，導熱性填充材之粒度分佈具有從大粒徑側最先出現之第1極大峰、及相較於該第1極大峰於小粒徑側出現之第2極大峰。而且，第1極大峰係起因於球狀之第1導熱性填充材之峰，第2極大峰係起因於多面體狀之第2導熱性填充材之峰，表示第2極大峰之粒徑D2相對於表示第1極大峰之粒徑D1之比率（D2/D1）成為1/30～1/10。
使用球狀之第1導熱性填充材及多面體狀之第2導熱性填充材此種特定形狀之粒子，並將D1設為大於D2之特定比率以上，藉此具有球面之第1導熱性填充材之表面曲率相對地變大，第2導熱性填充材可猶如與第1導熱性填充材面接觸般存在。其結果，推測形成有效之導熱路徑，且導熱率提高。
又，粒度分佈中，於將粒徑D1與粒徑D2之幾何平均數設為粒徑DG時，0.9×DG至1.1×DG之範圍內（以下有時稱為「中粒徑範圍」）之頻率DGF成為粒徑D1之頻率D1F及粒徑D2之頻率D2F中之任一較低者的頻率之1/5以下。藉此，幾乎不存在中粒徑範圍之粒子（以下有時稱為「中粒徑粒子」）。若存在此種中粒徑粒子，則中粒徑粒子阻礙第1導熱性填充材與第2導熱性填充材之面接觸，無法實現導熱率之提高。本發明中，因中粒徑範圍之頻率DGF為粒徑D1之頻率D1F及粒徑D2之頻率D2F中之任一較低者的頻率之1/5以下，故推測中粒徑粒子所導致之面接觸阻礙幾乎消失，顯現出良好導熱性。 推測以如上方式可獲得能夠發揮良好導熱性之導熱性組成物。
中粒徑範圍之頻率DGF為粒徑D1之頻率D1F及粒徑D2之頻率D2F中之任一較低者的頻率之1/5以下，較佳為1/10以下，更佳為1/50以下。若超過該頻率之1/5，則變得易引起中粒徑粒子所導致之面接觸阻礙。此處，頻率DGF設為中粒徑範圍中之最大值。
又，粒度分佈中，較佳為頻率D2F與頻率D1F之比（D2F/D1F）為0.3～3.0。若處於該範圍則容易增加面接觸之比率。
粒徑D1較佳為處於40～200 μm之範圍，更佳為處於42～150 μm之範圍，特佳為44～100 μm。藉由粒徑D1處於40～200 μm之範圍，可增加面接觸之比率。
粒徑D2較佳為處於1～10 μm之範圍，更佳為處於1.5～8 μm之範圍，特佳為處於2～5 μm之範圍。藉由粒徑D2處於1～10 μm之範圍，可增加面接觸之比率。
粒徑D2相對於粒徑D1之比率（D2/D1）如上所述為1/30～1/10，較佳為1/27～1/13，更佳為1/25～1/15。若該比率未達1/30或超過1/10，則無法獲得良好之導熱率。
以下，對導熱性組成物更詳細地進行說明。 （導熱性填充材） 導熱性填充材包含第1導熱性填充材與第2導熱性填充材。 第1導熱性填充材為球狀，其最大內接圓之直徑相對於最小外接圓之直徑之比率即真球度較佳為0.85以上，更佳為0.9以上。藉由真球度為0.85以上，曲率較大之曲面增加，可增加與第2導熱性填充材之面接觸之比率。
作為第1導熱性填充材，例如可列舉：由金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氫氧化物、碳材料、金剛石等製成之球狀粒子。作為金屬，可例示鋁、銅、鎳等，作為金屬氧化物，可例示氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、石英等，作為金屬氮化物，可例示氮化硼及氮化鋁等。又，作為金屬碳化物，可列舉碳化矽，作為金屬氫氧化物，可列舉氫氧化鋁。該等中，可列舉：氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、石英、氮化硼、金剛石、及氮化鋁等，其中，最佳為氧化鋁。
第2導熱性填充材較佳為和長徑垂直之方向的最大長度與該長徑之長度的比即縱橫比（和長徑垂直之方向之最大長度/長徑之長度）為0.7以上，更佳為0.8以上。又，第2導熱性填充材為多面體狀，且其最大內接圓之直徑相對於最小外接圓之直徑之比率即真球度較佳為0.8以下，更佳為0.78以下。藉由縱橫比為0.7以上且真球度為0.8以下，第2導熱性填充材之平面部增加，可增加與第1導熱性填充材之面接觸之比率。再者，本發明之縱橫比因被定義為「和長徑垂直之方向之最大長度/長徑之長度」，故為1.0以下之數值。 縱橫比及真球度之測定方法係利用實施例所記載之方法。
第2導熱性填充材只要是多面體狀，則材質並無限定，可列舉多面體狀之氧化鋁、金剛石、氧化鈦等，其中，較佳為多面體狀之氧化鋁。作為多面體狀之氧化鋁，例如可使用日本輕金屬公司製、住友化學公司製、昭和電工公司製等之市售品。又，所謂多面體狀，例如可列舉八面體形狀等。
此處，表示第1極大峰之粒徑D1使用與該粒徑D1大致相同之中值粒徑之球狀之第1導熱性填充材即可。因此，第1導熱性填充材之中值粒徑較佳為40～200 μm，更佳為42～150 μm，特佳為44～100 μm。 同樣地，表示第2極大峰之粒徑D2使用與該粒徑D2大致相同之中值粒徑之多面體狀之第2導熱性填充材即可。因此，第2導熱性填充材之中值粒徑較佳為1～10 μm，更佳為1.5～8 μm，特佳為2～5 μm。 此處，本說明書之中值粒徑係指藉由雷射繞射散射法（JIS R1629）測得之粒度分佈之體積平均粒徑中的中值粒徑D50。
球狀之第1導熱性填充材與多面體狀之第2導熱性填充材之混合比率（球狀之第1導熱性填充材/多面體狀之第2導熱性填充材）就導熱組成物之低黏度化之觀點而言，較佳為0.35～2.5，更佳為1.5～2，3。
較佳為球狀之第1導熱性填充材與多面體狀之第2導熱性填充材均為相同材質，特別是均為氧化鋁。藉由使兩者為氧化鋁，易提高導熱性填充材之填充率，可發揮更良好之導熱性。
導熱組成物中之導熱性填充材之含有率（填充率）以第1導熱性填充材與第2導熱性填充材之合計來計，較佳為60～88體積%，更佳為70～86體積%。
本發明中，於導熱性填充材之粒度分佈中，亦可具有繼第2極大峰後出現之第3極大峰。進而，亦可具有後續之第4、第5等極大峰。於導熱性填充材之粒度分佈具有第3極大峰之情形時，該極大峰較佳為起因於中值粒徑小於第2導熱性填充材且為多面體狀之第3導熱性填充材或球狀之第3導熱性填充材之峰，更佳為起因於多面體狀之第3導熱性填充材之峰。藉由具有第3極大峰，可由第3導熱性填充材填補第1導熱性填充材與第2導熱性填充材之間隙部分，從而可使導熱率進一步提高。
就使導熱率進一步提高之觀點而言，表示第3極大峰之粒徑D3較佳為處於0.1～1.0 μm之範圍，更佳為處於0.2～0.8 μm之範圍。 就間隙之填充性之觀點而言，粒徑D3相對於粒徑D2之比率（D3/D2）較佳為成為1/20～1/2。
多面體狀之第3導熱性填充材可使用除中值粒徑小於第2導熱性填充材以外其餘均與第2導熱性填充材相同者。又，球狀之第3導熱性填充材可使用除粒徑較小以外與第1導熱性填充材相同者。總而言之，第3導熱性填充材之材質較佳為氧化鋁。 第3導熱性填充材之中值粒徑較佳為0.1～1.0 μm，更佳為0.2～0.8 μm。
第3導熱性填充材與第2導熱性填充材之混合比率（第3導熱性填充材/第2導熱性填充材）就導熱組成物之低黏度化之觀點而言，較佳為0.1～2.0，更佳為0.15～0.8。
（黏合劑） 作為黏合劑，可列舉熱硬化性高分子或光硬化性高分子等，若考慮到生產性，則較佳為熱硬化性高分子。又，作為熱硬化性高分子，就硬化收縮之觀點而言，較佳為加成反應型高分子。以由發熱體與放熱體挾持導熱性組成物之狀態使其硬化時，若硬化收縮較大則存在與發熱體或放熱體之間產生間隙之情況，但若為加成反應型高分子，則因硬化收縮較小而難以出現產生間隙之情況。 作為加成反應型高分子，可列舉聚胺酯（polyurethane）、環氧樹脂、聚-α-烯烴等，就柔軟性或導熱性填充材之填充性之方面而言，較佳為有機聚矽氧烷等反應硬化型聚矽氧。
上述反應硬化型聚矽氧較佳為於室溫（25℃）為液狀。反應硬化型聚矽氧較佳為包含作為黏合劑成分之主劑及硬化劑，該主劑係具有可形成交聯結構之反應性基的聚有機矽氧烷。
作為該反應硬化型聚矽氧，例如更佳為包含含烯基之有機聚矽氧烷（主劑）及有機氫聚矽氧烷（硬化劑）者。 反應硬化性聚矽氧之黏度較佳為0.05 Pa・s～2 Pa・s左右。黏度未達0.05 Pa・s者有分子量較低之傾向，即便於硬化後亦難以提高分子量，故有導熱性組成物之硬化體變脆之虞。另一方面，若黏度超過2 Pa・s，則導熱性組成物之黏度易上升，故若使導熱性組成物為所需之黏度範圍，則導熱性填充材之摻合量變少，而難以提高導熱性。
就導熱性組成物之硬化體獲得適度之柔軟性之觀點而言，較佳為黏合劑為熱硬化性高分子，且導熱性組成物於硬化後之ASTM D2240所規定之OO硬度為90以下，更佳為5～90。若使其成為OO硬度90以下（以下有時記載為OO90以下）之柔軟的硬化體，則即便於因振動或衝擊導致放熱體與發熱體之間隔發生改變之情形時，亦難以產生過大之應力。另一方面，若將硬度設為OO5以上之硬度，則導熱性組成物之硬化體具備一定程度之強度，故破損之風險變低。OO硬度更佳為50～85。 又，於導熱性組成物硬化後，藉由日本工業標準之JIS K 6253之E型硬度計測得之值（以下稱為「E硬度」）較佳為0～70，更佳為15～50。藉由E硬度為0～70，變得易充分獲得對發熱體或放熱體之形狀之追隨性。
（矽油） 本發明之導熱性組成物較佳為含有矽油。矽油可大致分為反應性矽油與非反應性矽油。 反應性矽油為具有反應性官能基且於室溫（25℃）為液狀之矽油。藉由含有反應性矽油，可賦予本發明之導熱性組成物適度之觸變性。 作為反應性矽油所具有之反應性官能基，可列舉羥基、羧基、環氧基、胺基等。該等之中，就賦予觸變性效果之觀點而言，較佳為羥基。 作為反應性矽油，較佳為向具有矽氧烷鍵之主鏈、鍵結於主鏈之側鏈、或主鏈之末端導入有反應性官能基之反應性改質矽油。作為此種反應性改質矽油，例如可列舉甲醇改質矽油、羧基改質矽油、環氧基改質矽油、胺基改質矽油等。該等之中，較佳為選自由甲醇改質矽油、羧基改質矽油、及環氧基改質矽油所組成之群中之至少1種，更佳為甲醇改質矽油。 上述反應性矽油可單獨使用1種，或亦可將2種以上組合使用。
反應性矽油之動黏度較佳為於25℃為10 mm2 /s以上、10000 mm2 /s以下，更佳為100 mm2 /s以上、3000 mm2 /s以下。進而較佳為100 mm2 /s以上、1000 mm2 /s以下。
反應性矽油之含量相對於反應硬化型聚矽氧100質量份，較佳為0.1～5質量份，更佳為0.2～4質量份，進而較佳為0.5～3質量份之範圍。若反應性矽油之含量相對於反應硬化型聚矽氧100質量份為0.1質量份以上，則形狀維持性變得良好。
非反應性矽油係除反應性矽油以外之於室溫（25℃）為液狀之矽油。即，非反應性矽油不具有反應性矽油所具有之反應性官能基。藉由使其含有非反應性矽油，可賦予柔軟性。又，藉由併用反應性矽油與非反應性矽油，塗佈後之導熱性組成物之形狀維持性變得良好。 作為非反應性矽油，可列舉二甲基矽油、苯基甲基矽油等純矽油，此外還可列舉向具有矽氧烷鍵之主鏈、鍵結於主鏈之側鏈、或主鏈之末端導入有非反應性有機基的非反應性改質矽油等。作為非反應性改質矽油，例如可列舉：聚醚改質矽油、芳烷基改質矽油、氟烷基改質矽油、長鏈烷基改質矽油、高級脂肪酸酯改質矽油、高級脂肪酸醯胺改質矽油、及苯基改質矽油。 上述中，作為非反應性矽油，較佳為純矽油，於純矽油中，更佳為二甲基矽油。 上述非反應性矽油可單獨使用1種，或亦可將2種以上組合使用。
非反應性矽油之動黏度就賦予本發明之導熱性組成物良好塗佈性之觀點而言，較佳為於25℃為10 mm2 /s以上、10,000 mm2 /s以下，更佳為50 mm2 /s以上、1,000 mm2 /s以下。
非反應性矽油之含量相對於反應硬化型聚矽氧100質量份，較佳為10～70質量份，更佳為15～70質量份，進而較佳為20～60質量份之範圍。若非反應性矽油之含量相對於反應硬化型聚矽氧100質量份為10質量份以上，則塗佈性變得良好，若為70質量份以下，則形狀維持性變得良好。
非反應性矽油之含量較佳為多於反應性矽油之含量。非反應性矽油相對於反應性矽油之含量比[非反應性矽油/反應性矽油]以質量比計，較佳為5～100，更佳為10～80，進而較佳為15～50，更進一步較佳為15～30之範圍。
如上所述之導熱性組成物較佳為實質上不含溶劑。藉由實質上不含溶劑，變得易獲得形狀維持性，易形成厚膜。又，對環境而言亦較佳。此處，所謂「實質上不含溶劑」，係指將導熱性組成物於100℃加熱2小時後之重量減少為1質量%以下。即，較佳為導熱性組成物之固形物成分濃度為99質量%以上。上述重量減少例如可使用熱重量分析裝置（TGA）進行測定。
本發明之導熱性組成物可以如下方式製作，即，向硬化前之黏合劑中加入導熱性填充材及其他視需要之添加劑（矽油等）充分攪拌，使其等分散。於黏合劑由主劑與硬化劑構成之情形時，可先向該等中之任一者中混合導熱性填充材等固形物成分後，再混合不含導熱性填充材等固形物成分之主劑與硬化劑中之任一另一者，亦可先向主劑與硬化劑之兩者中分別混合導熱性填充材等固形物成分後，再混合該主劑與硬化劑。
＜導熱性組成物之形態＞ 本發明之導熱性組成物之形態可為1液型，亦可為於使用時混合主劑與硬化劑等2種液體使用之2液型。作為1液型之導熱性組成物，可列舉含有濕氣硬化型聚矽氧作為反應硬化型聚矽氧之組成物。 作為2液型之導熱性組成物，較佳為含有上述加成反應硬化型聚矽氧作為反應硬化型聚矽氧之組成物。具體而言，較佳為由含有作為主劑之含烯基之有機聚矽氧烷等加成反應型有機聚矽氧烷之第1劑、及含有有機氫聚矽氧烷等硬化劑之第2劑構成。
於本發明之反應硬化型聚矽氧為2液型之情形時，使第1劑及第2劑中之至少一者含有導熱性填充材等即可。就容易提高第1劑與第2劑之混合物之均勻性之觀點而言，矽油較佳為分割給第1劑及第2劑之兩者而含有。就與上述同樣之觀點而言，導熱性填充材亦較佳為分割給第1劑及第2劑之兩者而含有。 即，導熱性組成物更佳為由如下成分所構成：構成反應硬化型聚矽氧之主劑、導熱性填充材、及較佳為含有矽油之第1劑、構成反應硬化型聚矽氧之硬化劑、導熱性填充材、及較佳為含有矽油之第2劑。
本發明之導熱性組成物較佳為於25℃之旋轉速度為1 rpm時之黏度為5000 Pa・s以下，更佳為4500 Pa・s以下，進而較佳為600 Pa・s以下。若處於該黏度之範圍，則具備特定之流動性，成為作業性較佳之導熱性組成物。又，上述黏度之下限並無特別限定，例如較佳為200 Pa・s以上，更佳為400 Pa・s以上。因此，較佳之黏度範圍為400～5000 Pa・s，更佳為500～4500 Pa・s，進而較佳為500～600 Pa・s。 又，於25℃之旋轉速度為10 rpm時之黏度較佳為1000 Pa・s以下，更佳為600 Pa・s以下，進而較佳為400 Pa・s以下。又，上述黏度之下限並無特別限定，例如較佳為50 Pa・s以上，更佳為100 Pa・s以上。因此，於25℃之旋轉速度為10 rpm時之較佳黏度範圍為50～1000 Pa・s，更佳為100～600 Pa・s，進而較佳100～400 Pa・s。 藉由為如上述之黏度，操作性良好且可較多地填充本發明之導熱性填充材。
[導熱性構件] 本發明之導熱性構件包含使本發明之導熱性組成物硬化而成之硬化物。 作為導熱性構件之形態，例如可例示如下形態：構成為向包含放熱體與發熱體之對象填充導熱性組成物來填補發熱體與放熱體之間隙；及構成為預先成形片狀或特定形狀之導熱性構件，並由發熱體與放熱體夾住導熱性構件。 於導熱性構件為片狀之情形時，硬化物之厚度較佳為0.03～1 mm，更佳為0.3～1 mm。藉由為0.03～1 mm，而適合汽車等用途，又，就生產性之方面而言亦較佳。
本發明之導熱性構件之OO硬度及E硬度較佳為與導熱性組成物之硬化體之OO硬度及E硬度相同之範圍。 特別是於導熱性構件為片狀之情形時，藉由以OO硬度計為90以下，以E硬度計為70以下，於以發熱體與放熱體壓縮導熱性構件時，係以較小之應力壓縮，故可縮小對發熱體或放熱體或設置有該等之基板之應力，就該方面而言較佳。即，較佳為成形為片狀並配置於發熱體與放熱體之間壓縮使用。
本發明之導熱性構件例如適宜地用於車輛用途、電子機器用途、及建築用途等。特別是作為塗佈於汽車零件之外周使用之車輛零件用緩衝材亦有用。
又，本發明之導熱性構件較佳為藉由設置於放熱體上而形成放熱構造。此時，上述導熱性構件較佳為設為較發熱體更大之外形，較佳為於上述導熱性構件上配置發熱體時，以導熱性構件接觸發熱體之特定之整個表面之方式配置。
進而又，本發明之導熱性構件可設為與發熱體或放熱體中之任一者預先一體形成者。例如只要於作為放熱體之散熱片之特定位置使導熱性構件與其成為一體，便可僅藉由將散熱片設置於發熱體而形成放熱構造。
作為放熱體，較佳為利用導熱率20 W/mK以上之素材，例如不鏽鋼、鋁、銅等金屬、石墨、金剛石、氮化鋁、氮化硼、氮化矽、碳化矽、氧化鋁等素材者。作為使用此種素材之放熱體，可列舉散熱片、殼體、放熱用配管等。
又，作為發熱體，可列舉EV電池等汽車零件；一般之電源；電源用功率電晶體、電源模組、熱敏電阻、熱電偶、溫度感測器等電子機器；LSI、CPU等積體電路元件等發熱性電子零件等。 [實施例]
以下，藉由實施例對本發明進行進一步詳細地說明，但本發明不受該等例任何限定。 本實施例中，藉由以下方法對各例所獲得之導熱性組成物及導熱構件進行了評價。
[導熱性填充材之粒度分佈、縱橫比、真球度] 將導熱性組成物之硬化物沿厚度方向藉由截面拋光儀（CP，cross section polisher）進行切斷加工。將因切斷加工而出現之剖面利用掃描型電子顯微鏡（SEM）以可觀察100個以上導熱性填充材之視野之倍率拍攝照片，藉由所獲得之SEM照片，測量導熱性填充材之長徑之長度與和該長徑垂直之方向之最大長度。繼而，將長徑之長度與該垂直方向之最大長度之算術平均值作為各個粒子之粒徑，求出粒度分佈（柱狀圖），並求出從大粒徑側最先出現之第1極大峰、相較於第1極大峰於小粒徑側繼而出現之第2極大峰、及表示各峰之粒徑D1、粒徑D2等。
此時，製作柱狀圖之資料區間例如可設定為：0.1 μm以上且未達0.15 μm、0.15 μm以上且未達0.2 μm、0.2 μm以上且未達0.3 μm、0.3 μm以上且未達0.4 μm、0.4 μm以上且未達0.6 μm、0.6 μm以上且未達0.8 μm、0.8 μm以上且未達1.2 μm、1.2 μm以上且未達1.6 μm、1.6 μm以上且未達2.4 μm、2.4 μm以上且未達3.2 μm、3.2 μm以上且未達4.8 μm、4.8 μm以上且未達6.4 μm、6.4 μm以上且未達9.6 μm、9.6 μm以上且未達12 μm、12 μm以上且未達16 μm、16 μm以上且未達24 μm、24 μm以上且未達32 μm、32 μm以上且未達48 μm、48 μm以上且未達64 μm、64 μm以上且未達96 μm、96 μm以上且未達128 μm、128 μm以上且未達192 μm。
再者，中粒徑範圍內之頻率DGF設為柱狀圖中之符合區間之頻率值。又，圖1中表示將實施例1所獲得之導熱性組成物之硬化物於厚度方向上切斷所得之剖面的SEM照片。 進而，根據上述SEM照片，測定（100個粒子之）長徑之長度與該垂直方向之最大長度，計算縱橫比（和長徑垂直之方向之最大長度/長徑之長度），並將其算術平均值記載於表2之縱橫比項內。 又，進而根據上述SEM照片，測量導熱性填充材之最大內接圓之直徑相對於最小外接圓之直徑，並計算其比率即真球度。 再者，對於非硬化性之液狀導熱性組成物，因無法對硬化物沿厚度方向藉由截面拋光儀（CP）進行切斷加工，故亦可利用電子顯微鏡觀察已洗淨液狀成分之粉末，同樣地求出各種值。
[黏度] 使用B型黏度計（BROOKFIELD公司製造之旋轉黏度計、DV-E）並將主軸（SC4-14）之旋轉速度設定為1 rpm及10 rpm，測定剛製備導熱性組成物後（剛混合後述第1劑及第2劑後）之25℃之黏度（Pa・s）。黏度之值係讀取各轉速度下使主軸旋轉2分鐘後之值。再者，將旋轉速度為10 rpm時之黏度設為第1黏度、1 rpm時之黏度設為第2黏度。
[導熱率] （導熱性組成物之導熱率） 將各例之導熱性組成物配置於試驗裝置之特定位置，以依據ASTM D5470-06之方法測定導熱率。此時，塗佈量以剛塗佈後之厚度成為2.0 mm、1.0 mm、0.5 mm之方式進行調整。
（導熱性組成物之硬化物之導熱率） 對於各例之導熱性組成物，藉由於室溫（25℃）放置24 h進行硬化，製作由25.4×25.4 mm之矩形狀、且厚度為2.0 mm、1.0 mm、0.5 mm之硬化物所構成之導熱率測定用試片。而且，使用各試片，以依據ASTM D5470-06之方法測定導熱率。
又，對於實施例1～3，以如下方式求出導熱率提昇率。 ・實施例1之導熱率提昇率：（（實施例1之導熱率（硬化物）/比較例1之導熱率（硬化物））－1）×100（%） ・實施例2之導熱率提昇率：（（實施例2之導熱率（硬化物）/比較例2之導熱率（硬化物））－1）×100（%） ・實施例3之導熱率提昇率：（（實施例3之導熱率（硬化物）/比較例6之導熱率（硬化物））－1）×100（%）
[硬化物之硬度] 對於各實施例之導熱性組成物，使用成形模具製作由40×40 mm且厚度為6 mm之硬化物所構成之硬度測定用試片。 而且，對於各試片，使用OO型硬度計，以依據ASTM D2240-05之方法測定OO硬度。 又，對於各試片，使用E型硬度計測定E硬度。
[實施例1] 藉由將構成加成反應硬化型聚矽氧之主劑與作為非反應性矽油之二甲基矽油進行混合，而製備第1劑。另一方面，藉由將構成加成反應硬化型聚矽氧之硬化劑與導熱性填充材進行混合，而製備第2劑。第1劑及第2劑之合計量中各成分之摻合量（質量份）如表1所示。 混合所獲得之第1劑與第2劑，製備導熱性組成物，藉由上述方法進行各種評價。將其結果示於表1。
[實施例2、3及比較例1～6] 除將導熱性組成物之摻合變更為如表1所示之外，以與實施例1相同之方法製備導熱性組成物，並進行各種評價。將其結果示於表1。
[表1]
   實施例1 實施例2 實施例3 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 比較例5 比較例6
摻合：質量份 黏合劑 加成反應型聚矽氧 100 100 100 100 100 100 100 100 100
導熱性填充材 球狀70 μm 950    470 950    950 500 950 470
球狀45 μm    950       950 470         
球狀20 μm                   450      
球狀3 μm          470 470 150       950
導熱性填充材 多面體20 μm                      470   
多面體3 μm 470 470 950          470      
多面體0.5 μm 150 150 150 150 150    150 150 150
塑化劑 矽油 20 20 20 20 20 20 20 20 20
導熱性填充劑 之粒度分佈 表示第1極大峰之粒徑：D1（μm） 75 45 75 75 45 75 75 75 75
表示第2極大峰之粒徑：D2（μm） 3.0 3.0 3.0 0.45 0.45 - 3.0 22 0.45
D2/D1 0.040 0.067 0.040 0.006 0.010 - 0.040 0.293 0.006
D1與D2之幾何平均數 ：粒徑DG（μm） 15 12 15 5.8 4.5 - 15 41 5.8
0.9×DG（μm） 14 10 14 5.2 4.1 - 14 37 5.2
1.1×DG（μm） 17 13 17 6.4 5.0 - 17 45 6.4
D1之出現頻率：D1F 0.38 0.29 0.19 0.37 0.29 0.42 0.20 0.38 0.18
D2之出現頻率：D2F 0.20 0.21 0.39 0.07 0.07 - 0.21 0.23 0.07
0.9×DG至1.1×DG之範圍內之頻率DGF之最大值 0.001 0.004 0.001 0.066 0.052 - 0.064 0.050 0.15
「頻率DGF之最大值」相對於「D1或D2中之任一較低者之頻率」的高度之比 0.005 0.02 0.01 0.93 0.74 - 0.32 0.22 2.17
評價 黏度（1 rpm） 534 550 4350 2130 2150 未流動 1053 未流動 -
黏度（10 rpm） 225 239 445 446 671 未流動 375 未流動 -
硬化物之硬度（OO） 78 71 81 79 75 - 76 - 84
硬化物之硬度（E） 22 50 23 20 25 - 23 - 25
導熱率（組成物） 4.37 4.06 3.45 4.09 3.76 - 4.05 3.17 3.11
導熱率（硬化物） 4.42 4.10 3.41 4.18 3.81 - 4.11 3.15 3.21
導熱率提昇率 6.7% 8.0% 6.2% - - - - - -
表1所示之成分中黏合劑及矽油如下所述。再者，表1所示之摻合量均為有效成分量。 ・加成反應硬化型聚矽氧之主劑：黏度400 mPa・s（25℃） ・加成反應硬化型聚矽氧之硬化劑：黏度300 mPa・s（25℃） ・二甲基矽油：黏度100 mPa・s（25℃） 又，導熱性填充劑係如下表2所示，氧化鋁分別使用市售品。表中之標準偏差、縱橫比、真球度係利用電子顯微鏡進行觀察而算出之值。又，與形狀一同記載之數值為平均粒徑（中值粒徑）。
[表2]
   標準偏差 縱橫比 真球度
導熱性填充材 球狀70 μm 21 0.98 0.91
球狀45 μm 16 0.96 0.88
球狀20 μm 7.4 0.97 0.91
球狀3 μm 1.5 0.95 0.86
導熱性填充材 多面體20 μm 3.2 0.85 0.74
多面體3 μm 0.47 0.86 0.77
多面體0.5 μm 0.08 0.82 0.71
再者，比較例3之混合物成為乾癟狀，無法進行各種測定。又，雖然比較例5之混合物成為乾癟狀，無法進行黏度及硬度之測定，但是可進行導熱率之測定。進而，比較例6之混合物成為黏土狀之結塊，無法進行黏度測定，但是可進行硬度與導熱率之測定。
根據實施例1與比較例1之比較、及實施例2與比較例2之比較，得知作為第2導熱性填充材，使用多面體粒子者相較於使用球狀粒子之情形導熱率提高。另外得知黏度降低。 根據實施例1、2與比較例5之比較，得知若D1與D2之差為至少10倍以上（D2/D1為0.1以下），則導熱率變得良好。 於如比較例2般多面體為小粒徑之情形時，即，D1與D2之粒徑差（D2/D1）未達30倍，則無法期待效果。 根據實施例1與比較例4之比較，得知即便如比較例4般D1與D2之粒徑差適當，於中粒徑區域以超過特定比率包含中粒徑粒子之情形時，導熱率之提高效果亦較小。 [產業上之可利用性]
使用本發明之導熱性組成物之導熱性構件例如可作為車輛用途、電子機器用途、及建築用途之防水用、防振用材料來適宜地使用。
無
[圖1]係實施例1之導熱性組成物之硬化物剖面之SEM照片。

Claims (10)

  1. 一種導熱性組成物，其包含黏合劑與導熱性填充材， 上述導熱性填充材之粒度分佈具有從大粒徑側最先出現之第1極大峰、及相較於該第1極大峰於小粒徑側出現之第2極大峰， 上述第1極大峰係起因於球狀之第1導熱性填充材之峰， 上述第2極大峰係起因於多面體狀之第2導熱性填充材之峰， 表示上述第2極大峰之粒徑D2相對於表示上述第1極大峰之粒徑D1之比率（D2/D1）為1/30～1/10， 上述粒度分佈中，將上述粒徑D1與上述粒徑D2之幾何平均數設為粒徑DG時，0.9×DG至1.1×DG之範圍內之頻率DGF為上述粒徑D1之頻率D1F及上述粒徑D2之頻率D2F中之任一較低者的頻率之1/5以下。
  2. 如請求項1之導熱性組成物，其中，上述粒徑D2相對於上述粒徑D1之比率（D2/D1）為1/25～1/15。
  3. 如請求項1或2之導熱性組成物，其中，上述第2導熱性填充材之和長徑垂直之方向之長度與該長徑之長度的比即縱橫比（和長徑垂直之方向之長度/長徑之長度）為0.7以上，最大內接圓之直徑相對於最小外接圓之直徑之比率即真球度為0.8以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之導熱性組成物，其中，上述頻率D2F與上述頻率D1F之比（D2F/D1F）為0.3～3.0。
  5. 如請求項1至4中任一項之導熱性組成物，其中，上述粒徑D1為40～200 μm。
  6. 如請求項1至5中任一項之導熱性組成物，其中，上述粒徑D2為1～10 μm。
  7. 如請求項1至6中任一項之導熱性組成物，其於25℃、旋轉速度為10 rpm時之黏度為50～1000 Pa・s。
  8. 一種導熱性構件，其包含使請求項1至7中任一項之導熱性組成物硬化而成之硬化物。
  9. 如請求項8之導熱性構件，其中，使用OO型硬度計以依據ASTM D2240-05之方法測得之OO硬度為90以下。
  10. 如請求項8或9之導熱性構件，其成形為片狀，且配置於發熱體與放熱體之間壓縮使用。
TW109110225A 2019-03-29 2020-03-26 導熱性組成物及導熱性構件 TW202104451A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP2019-067458 2019-03-29
JP2019067458 2019-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202104451A true TW202104451A (zh) 2021-02-01

Family

ID=72667739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109110225A TW202104451A (zh) 2019-03-29 2020-03-26 導熱性組成物及導熱性構件

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3950850A4 (zh)
JP (1) JPWO2020203412A1 (zh)
CN (1) CN113574121A (zh)
TW (1) TW202104451A (zh)
WO (1) WO2020203412A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115140730A (zh) * 2021-03-31 2022-10-04 国家能源投资集团有限责任公司 低取向度储热石墨、制备低取向度储热石墨的组合物及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3924865B2 (ja) * 1997-09-19 2007-06-06 株式会社安川電機 エポキシ樹脂組成物
JP3807995B2 (ja) * 2002-03-05 2006-08-09 ポリマテック株式会社 熱伝導性シート
JP5085050B2 (ja) * 2006-04-06 2012-11-28 株式会社マイクロン 高熱伝導性樹脂コンパウンド・高熱伝導性樹脂成形体・放熱シート用配合粒子、高熱伝導性樹脂コンパウンド・高熱伝導性樹脂成形体・放熱シート、および、その製造方法
JP5755977B2 (ja) * 2011-09-08 2015-07-29 電気化学工業株式会社 高熱伝導性樹脂組成物
CN106519700A (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 中兴通讯股份有限公司 一种高导热复合界面材料及其制备方法
JP6827749B2 (ja) * 2016-09-23 2021-02-10 Koa株式会社 封入材
JP6383885B2 (ja) * 2017-01-27 2018-08-29 モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社 熱伝導性ポリオルガノシロキサン組成物
JP7352467B2 (ja) * 2017-04-12 2023-09-28 デンカ株式会社 熱伝導性シート及びその製造方法
JP7122528B2 (ja) * 2017-08-09 2022-08-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 熱伝導性組成物及び半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3950850A1 (en) 2022-02-09
CN113574121A (zh) 2021-10-29
WO2020203412A1 (ja) 2020-10-08
JPWO2020203412A1 (zh) 2020-10-08
EP3950850A4 (en) 2022-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11319412B2 (en) Thermally conductive silicone compound
JP5089908B2 (ja) 高熱伝導性樹脂コンパウンド・高熱伝導性樹脂成形体・放熱シート用配合粒子、高熱伝導性樹脂コンパウンド・高熱伝導性樹脂成形体・放熱シート、および、その製造方法
TWI736699B (zh) 熱傳導性矽氧組合物、半導體裝置及半導體裝置的製造方法
TWI742051B (zh) 熱傳導性聚矽氧組成物、半導體裝置及半導體裝置的製造方法
EP3150672B1 (en) Thermal conductive silicone composition and semiconductor device
JP2009096961A (ja) リワーク性に優れた熱伝導性シリコーングリース組成物
CN110551394B (zh) 低热阻有机硅组合物
JP2008038137A (ja) 熱伝導性シリコーングリース組成物およびその硬化物
TWI767007B (zh) 熱傳導性聚有機矽氧烷組成物
KR20080006482A (ko) 열전도성 실리콘 그리스 조성물 및 그의 경화물
JP2007503506A (ja) ボンドラインの薄いシリコーン接着剤組成物及びその製造方法
JP6843460B2 (ja) 熱伝導性組成物、熱伝導性部材、熱伝導性部材の製造方法、放熱構造、発熱複合部材、放熱複合部材
JP7092212B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及び半導体装置
TW202104451A (zh) 導熱性組成物及導熱性構件
JP7390548B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料
WO2022230600A1 (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
JP7264850B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物、その硬化物、及び放熱シート
JP2022180701A (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物
JP7357287B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料
TW201934664A (zh) 熱傳導性矽酮組合物、固化物、半導體裝置以及半導體裝置的製造方法
JP2005194479A (ja) 放熱成形品用の混練剤及び放熱成形品
TW202225333A (zh) 樹脂組成物