TW202208604A - 二液硬化型導熱性油脂用組合物、導熱性油脂及電子機器 - Google Patents

二液硬化型導熱性油脂用組合物、導熱性油脂及電子機器 Download PDF

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Abstract

本發明係一種二液硬化型導熱性油脂用組合物，其具備第一劑、及第二劑，且上述第一劑包含液狀樹脂(A-1)100重量份、平均粒徑為15～100 μm之金屬鋁(B-1)140重量份～560重量份、選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之平均粒徑包含在0.3～10 μm範圍內之一種或複數種導熱性填料(C-1)、以及矽氫化加成反應用觸媒(D-1)；上述第二劑包含液狀樹脂(A-2)100重量份、平均粒徑為15～100 μm之金屬鋁(B-2)140重量份～560重量份、以及選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之平均粒徑包含在0.3～10 μm範圍內之一種或複數種導熱性填料(C-2)；上述導熱性填料(C-1)或上述導熱性填料(C-2)中之至少一者包含選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之至少一種以上之平均粒徑為0.3～1.5 μm之第1導熱性填料(C-1-1)或第1導熱性填料(C-2-1)。

Description

二液硬化型導熱性油脂用組合物、導熱性油脂及電子機器
本發明係關於一種二液硬化型導熱性油脂用組合物、導熱性油脂及電子機器。
隨著電腦之CPU(中央處理裝置)等發熱性電子零件之小型化、高輸出化不斷發展，該等電子零件所產生之每單元面積之熱量也變得越來越大。其等之熱量甚至可達熨斗之約20倍之熱量。為了使該發熱性電子零件在長期使用中不發生故障，而需要對進行發熱之電子零件進行冷卻。冷卻時會使用金屬製之散熱器或殼體，進而，為了自發熱性電子零件向散熱器或殼體等冷卻部效率良好地傳遞熱量，會使用導熱性材料。使用該導熱性材料之原因在於，若在無導熱性材料之狀態下使發熱性電子零件與散熱器等接觸，從微觀上看，其界面處會存在空氣，而阻礙導熱。因此，藉由以導熱性材料代替界面處所存在之空氣而使其存在於發熱性電子零件與散熱器等之間，可效率良好地傳遞熱量。
作為導熱性材料，有以下材料等：於熱硬化性樹脂中填充導熱性粉末並成形為片狀而成之導熱墊或導熱片；於具有流動性之樹脂中填充導熱性粉末，且可進行塗佈及薄膜化之導熱性油脂；在發熱電子零件之作動溫度下會軟化或流動化之相變型導熱性材料。
近年來，隨著SiC或GaN功率半導體之高速化、小型化不斷發展，元件之溫度已達到200℃以上，從而對導熱性材料亦強烈要求高導熱性，又，自可減小使用厚度之方面考慮，而越來越多地使用導熱性油脂。
然而，若為了提昇熱導率而大量地混合熱導率較大之導電填料即金屬鋁粉末、銅粉末、銀粉末等，雖可提昇導熱性油脂之熱導率，但會使絕緣性變差，從而無法用於要求絕緣性之電子機器之用途。又，若為了提昇熱導率而大量地混合作為絕緣填料之氧化鋁、氮化鋁、二氧化矽等粉末，雖可確保絕緣性，但會使導熱性油脂之黏度大幅地上升，從而導致使用時難以進行塗佈。
於專利文獻1中記載了一種導熱性油脂，其為了實現低熱阻化而包含平均粒徑不同之兩種鋁細粉及氧化鋁細粉作為必須成分；又，於專利文獻2中揭示了一種包含金屬鋁、氮化鋁及氧化鋅作為必須成分的導熱性油脂，但並未涉及有無絕緣性。另一方面，根據專利文獻3所記載，藉由使金屬粉末及氧化鋅粉末相對於液狀矽酮之調配量最佳化，可獲得導熱性及電絕緣性優異之導熱性矽酮油脂組合物。然而，氧化鋅粉末之比表面積較大，若在液狀矽酮中進行高填充，則會導致黏度上升，而有塗佈性變差之問題。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2005-170971號公報 專利文獻2：日本專利特開2010-248669號公報 專利文獻3：日本專利特開2007-099821號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種二液硬化型導熱性油脂用組合物、導熱性油脂、及使用其之電子機器，該二液硬化型導熱性油脂用組合物之低黏度而塗佈性優異，且兼具高導熱性及電絕緣性。 [解決問題之技術手段]
本發明人等為達成上述目的而進行了銳意研究，結果發現，藉由在二液硬化型導熱性油脂用組合物中將特定之平均粒徑之金屬鋁粉末與特定之平均粒徑之導熱性填料以適當之混合比加以混合，可解決上述課題，從而完成了本發明。
即，本發明如下所述。 [1] 一種二液硬化型導熱性油脂用組合物，其具備第一劑、及第二劑，且 上述第一劑包含液狀樹脂(A-1)100重量份、平均粒徑為15～100 μm之金屬鋁(B-1)140重量份～560重量份、選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之平均粒徑包含在0.3～10 μm範圍內之一種或複數種導熱性填料(C-1)、以及矽氫化加成反應用觸媒(D-1)； 上述第二劑包含液狀樹脂(A-2)100重量份、平均粒徑為15～100 μm之金屬鋁(B-2)140重量份～560重量份、以及選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之平均粒徑包含在0.3～10 μm範圍內之一種或複數種導熱性填料(C-2)； 上述導熱性填料(C-1)或上述導熱性填料(C-2)中之至少一者包含選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之至少一種以上之平均粒徑為0.3～1.5 μm之第1導熱性填料(C-1-1)或第1導熱性填料(C-2-1)。 [2] 如[1]所記載之二液硬化型導熱性油脂用組合物，其中 上述液狀樹脂(A-1)包含下述聚有機矽氧烷(A-1-1)，該聚有機矽氧烷(A-1-1)在分子中具有2個以上烯基，且在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度為50～3000 mPa·s， 上述矽氫化加成反應用觸媒(D-1)包含鉑化合物觸媒。 [3] 如[1]或[2]所記載之二液硬化型導熱性油脂用組合物，其中 上述液狀樹脂(A-2)包含：聚有機矽氧烷(A-2-1)，其在分子中具有2個以上烯基，且在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度為50～3000 mPa·s；及 聚有機矽氧烷(A-2-2)，其在分子中具有3個以上Si-H基。 [4] 如[1]至[3]中任一項所記載之二液硬化型導熱性油脂用組合物，其中 上述第一劑及上述第二劑中所含之上述液狀樹脂(A-1)及上述液狀樹脂(A-2)中之烯基之莫耳數之總和與上述第二劑中所含之上述液狀樹脂(A-2)中之Si-H基之莫耳數之比為0.1～5.0。 [5] 如[1]至[4]中任一項所記載之二液硬化型導熱性油脂用組合物，其中 上述第一劑及上述第二劑在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度為20 Pa·s～300 Pa·s。 [6] 一種導熱性油脂，其係使如[1]至[5]中任一項所記載之二液硬化型導熱性油脂用組合物所具有之第一劑與第二劑硬化而成者。 [7] 如[6]所記載之導熱性油脂，其熱導率為0.5 W/mK以上，且 厚度每1 mm之絕緣破壞電壓為1 kV以上。 [8] 一種電子機器，其中 發熱體與金屬殼體係介隔如[6]或[7]所記載之導熱性油脂而配置。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種二液硬化型導熱性油脂用組合物、導熱性油脂、及使用其之電子機器，該二液硬化型導熱性油脂用組合物之低黏度而塗佈性優異，且兼具高導熱性及電絕緣性。
以下，對本發明之實施方式(以下稱為「本實施方式」)詳細地進行說明，本發明並不限定於此，可於不脫離其主旨之範圍內進行各種變化。
[二液硬化型導熱性油脂用組合物] 本實施方式之二液硬化型導熱性油脂用組合物具備第一劑及第二劑。第一劑包含液狀樹脂(A-1)100重量份、平均粒徑為15～100 μm之金屬鋁(B-1)140重量份～560重量份、選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之平均粒徑包含在0.3～10 μm範圍內之一種或複數種導熱性填料(C-1)、以及矽氫化加成反應用觸媒(D-1)，上述第一劑亦可視需要包含其他成分。又，第二劑包含液狀樹脂(A-2)100重量份、平均粒徑為15～100 μm之金屬鋁(B-2)140重量份～560重量份、以及選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之平均粒徑包含在0.3～10 μm範圍內之一種或複數種導熱性填料(C-2)，上述第二劑亦可視需要包含其他成分。
進而，於本實施方式中，第一劑中所含之導熱性填料(C-1)或第二劑中所含之導熱性填料(C-2)中之至少一者包含選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之至少一種以上之平均粒徑為0.3～1.5 μm之第1導熱性填料(C-1-1)或第1導熱性填料(C-2-1)。將第一劑中所含之平均粒徑為0.3～1.5 μm之導熱性填料稱為第1導熱性填料(C-1-1)，將第二劑中所含之平均粒徑為0.3～1.5 μm之導熱性填料稱為第1導熱性填料(C-2-1)。
第一劑在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度較佳為20～300 Pa·s，更佳為20～250 Pa·s，進而較佳為20～200 Pa·s，進而更佳為20～150 Pa·s。藉由使第一劑之黏度成為20 Pa·s以上，使得於以縱置方式使用導熱性油脂時，亦可於硬化反應前之期間內抑制導熱性油脂之滴落，從而處理性呈進一步提昇之趨勢。又，藉由使第一劑之黏度成為300 Pa·s以下，使得利用靜態混合器來混合第一劑及第二劑時之塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
第二劑在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度較佳為20～300 Pa·s，更佳為20～250 Pa·s，進而較佳為20～200 Pa·s，進而更佳為20～150 Pa·s。藉由使第二劑之黏度成為20 Pa·s以上，使得於以縱置方式使用導熱性油脂時，亦可於硬化反應前之期間內抑制導熱性油脂之滴落，從而處理性呈進一步提昇之趨勢。又，藉由使第二劑之黏度成為300 Pa·s以下，使得利用靜態混合器來混合第一劑及第二劑時之塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
又，混合第一劑與第二劑時之在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度較佳為20 Pa·s～300 Pa·s，更佳為20 Pa·s～250 Pa·s，進而較佳為20 Pa·s～200 Pa·s，進而更佳為20 Pa·s～150 Pa·s。
以下，對第一劑及第二劑中所含之各成分進行詳細說明。
(液狀樹脂(A-1)及(A-2)) 作為液狀樹脂(A-1)及(A-2)，並無特別限制，例如可例舉：矽酮樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚胺酯樹脂、酚系樹脂。其中，就耐熱性、柔軟性之觀點而言，較佳為矽酮樹脂。液狀樹脂(A-1)及(A-2)可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。再者，「液狀」係指於常溫常壓下樹脂單獨具有流動性之液體狀態。
作為矽酮樹脂，較佳為在常溫下為液狀之加成反應型矽酮樹脂。加成反應型矽酮樹脂，並無特別限制，例如可例舉：在分子中具有2個以上烯基之聚有機矽氧烷、在分子中具有3個以上Si-H基之聚有機矽氧烷。再者，作為聚有機矽氧烷所具有之烯基，較佳為乙烯基。
第一劑較佳為液狀樹脂(A-1)包含該等聚有機矽氧烷中之一者，更佳為包含具有烯基之聚有機矽氧烷。藉此，於第一劑內不會產生由矽氫化加成反應用觸媒(D-1)引起之烯基與Si-H基之加成反應。又，第二劑較佳為液狀樹脂(A-2)包含該等聚有機矽氧烷中之一者，更佳為包含具有烯基之聚有機矽氧烷，進而較佳為包含具有烯基之聚有機矽氧烷及具有Si-H基之聚有機矽氧烷兩者。
於具有烯基之聚有機矽氧烷中，烯基之鍵結位置並無特別限制，可鍵結於聚有機矽氧烷之側鏈及/或末端。具有烯基之聚有機矽氧烷中之烯基之數量並無特別限制，只要為2個以上便無特別限制，較佳為2～10，更佳為2～5。藉由使烯基之數量處於上述範圍內，可進一步抑制所獲得之導熱性油脂在高溫下之硬度變化，又，黏度減小使得塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
進而，具有烯基之聚有機矽氧烷中之烯基含量較佳為0.10～2.0 mol/kg，更佳為0.10～1.0 mol/kg，進而較佳為0.10～0.6 mol/kg。藉由使烯基含量處於上述範圍內，可進一步抑制所獲得之導熱性油脂在高溫下之硬度變化，又，黏度減小使得塗佈性呈進一步提昇之趨勢。再者，於聚有機矽氧烷具有乙烯基作為烯基之情形時，烯基含量亦稱為乙烯基含量。
於具有Si-H基之聚有機矽氧烷中，Si-H基之鍵結位置並無特別限制，可鍵結於聚有機矽氧烷之側鏈及/或末端。具有Si-H基之聚有機矽氧烷中之Si-H基之數量並無特別限制，只要為3個以上便無特別限制，較佳為3～60，更佳為10～50，進而較佳為25～45。藉由使Si-H基之數量處於上述範圍內，可進一步抑制所獲得之導熱性油脂在高溫下之硬度變化，又，黏度減小使得塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
進而，具有Si-H基之聚有機矽氧烷中之Si-H基含量較佳為1.0～15 mol/kg，更佳為3.0～12 mol/kg，進而較佳為5.0～10 mol/kg。藉由使Si-H基含量處於上述範圍內，可進一步抑制所獲得之導熱性油脂在高溫下之硬度變化，又，黏度減小使得塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
側鏈具有烯基之聚有機矽氧烷例如可具有下述式(1)所表示之結構單元。又，側鏈具有Si-H基之聚有機矽氧烷例如可具有下述式(2)所表示之結構單元。 [化1]
Figure 02_image001
於上述式(1)及(2)中，R分別獨立地表示例如甲基、乙基、丙基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基等烷基；環戊基、環己基等環烷基；苯基、甲苯基等芳基；2-苯乙基、2-甲基-2-苯乙基等芳烷基；3,3,3-三氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基、對氯苯基等鹵化烴基等。
其中，R較佳為烷基及芳基，更佳為甲基、苯基、碳數6～18之烷基。
於上述式(1)及(2)中，n表示結構單元之重複數。可將n設為與聚有機矽氧烷在側鏈所具有之烯基或Si-H基之數量相同。
其中，液狀樹脂(A-1)較佳為包含下述聚有機矽氧烷(A-1-1)，該聚有機矽氧烷(A-1-1)在分子中具有2個以上烯基，且在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度為50～3000 mPa·s。又，液狀樹脂(A-2)較佳為包含：聚有機矽氧烷(A-2-1)，其至少在分子中具有2個以上烯基，且在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度為50～3000 mPa·s；及聚有機矽氧烷(A-2-2)，其在兩末端或側鏈上具有至少3個以上Si-H基。因此，藉由將第一劑與第二劑加以混合，可使矽氫化反應更有效地進行，可獲得具備具有交聯鍵之立體網狀結構之交聯硬化物。
聚有機矽氧烷(A-1-1)及(A-2-1)在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度分別較佳為50～3000 mPa·s，更佳為50～1000 mPa·s，進而較佳為50～500 mPa·s。藉由使聚有機矽氧烷(A-1-1)及(A-2-1)之黏度成為50 mPa·s以上，而使所獲得之導熱性油脂之高溫下之硬度變化得到進一步抑制。又，藉由使聚有機矽氧烷(A-1-1)及(A-2-1)之黏度成為3000 mPa·s以下，而使所獲得之導熱性油脂之黏度減小，從而塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
又，聚有機矽氧烷(A-2-2)在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度較佳為10～1000 mPa·s，更佳為10～500 mPa·s，進而較佳為10～200 mPa·s。藉由使聚有機矽氧烷(A-2-2)之黏度成為10 mPa·s以上，而使所獲得之導熱性油脂之高溫下之硬度變化得到進一步抑制。又，藉由使聚有機矽氧烷(A-2-2)之黏度成為1000 mPa·s以下，而使所獲得之導熱性油脂之黏度減小，從而塗佈性呈進一步提昇之趨勢。再者，於第一劑包含具有Si-H基之聚有機矽氧烷之情形時，該聚有機矽氧烷之黏度亦可設為與上述聚有機矽氧烷(A-2-2)相同。
液狀樹脂(A-1)及(A-2)中所含之各成分之黏度可使用黏度計並藉由慣例進行測定。
相對於第一劑或第二劑之總量，液狀樹脂(A-1)或(A-2)之含量分別較佳為2.0～25質量%，更佳為4.0～18質量%，進而較佳為6.0～13質量%。藉由使液狀樹脂(A-1)或(A-2)之含量處於上述範圍內，而使所獲得之導熱性油脂之高溫下之硬度變化得到進一步抑制，又，黏度減小使得塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
進而，相對於液狀樹脂(A-1)或(A-2)之總量，聚有機矽氧烷(A-1-1)或(A-2-1)之含量分別較佳為70～100質量%，更佳為80～100質量%，進而較佳為90～100質量%。藉由使聚有機矽氧烷(A-1-1)或(A-2-1)之含量處於上述範圍內，而使所獲得之導熱性油脂之高溫下之硬度變化得到進一步抑制，又，黏度減小使得塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
於第二劑包含具有烯基之聚有機矽氧烷及具有Si-H基之聚有機矽氧烷兩者之情形時，相對於具有烯基之聚有機矽氧烷及具有Si-H基之聚有機矽氧烷之合計100重量份，第二劑中之具有Si-H基之聚有機矽氧烷之含量較佳為0.5～15重量份，更佳為1.5～10重量份，進而較佳為2.5～5.0重量份。
又，第一劑及第二劑中所含之液狀樹脂(A-1)及液狀樹脂(A-2)中之烯基之莫耳數之總和、與第二劑中所含之液狀樹脂(A-2)中之Si-H基之莫耳數之比較佳為0.1～5.0，更佳為1.0～4.0，進而較佳為1.5～3.5。藉由使上述比成為0.1以上，使得導熱性油脂之硬化性呈進一步提昇之趨勢。又，藉由使上述比成為5.0以下，而使導熱性油脂之脆化得到進一步抑制，從而可獲得較佳之彈性體。
(金屬鋁(B-1)及(B-2)) 金屬鋁(B-1)及(B-2)之平均粒徑分別為15～100 μm，較佳為20～80 μm，更佳為20～60 μm，進而較佳為20～40 μm。藉由使金屬鋁(B-1)及(B-2)之平均粒徑成為15 μm以上，可提昇所獲得之導熱性油脂之熱導率。又，藉由使金屬鋁(B-1)及(B-2)之平均粒徑成為100 μm以下，而使所獲得之導熱性油脂之儲存穩定性變得更加良好，液狀樹脂(A-1)及(A-2)與金屬鋁(B-1)及(B-2)之分離得到進一步抑制。
金屬鋁(B-1)及(B-2)之平均粒徑為中值粒徑，可藉由實施例中所記載之方法進行測定。又，金屬鋁(B-1)及(B-2)可相同，亦可不同。
又，金屬鋁(B-1)及(B-2)分別可單獨使用一種，亦可使用兩種以上之平均粒徑不同之金屬鋁。於分別使用複數種金屬鋁(B-1)及(B-2)之情形時，使其等均處於上述範圍內。因此，例如，即便將平均粒徑未達15 μm之金屬鋁與平均粒徑超過100 μm之金屬鋁加以混合，該混合後之金屬鋁亦不相當於本實施方式之金屬鋁(B-1)及(B-2)。
作為金屬鋁(B-1)及(B-2)之形狀，並無特別限制，例如可例舉：球狀、不定形狀等。其中較佳為球狀。藉由具有此種形狀，可提昇金屬鋁(B-1)及(B-2)之填充量，且黏度呈進一步下降之趨勢。
相對於液狀樹脂(A-1)或(A-2)100重量份，金屬鋁(B-1)或(B-2)之含量分別為140～560重量份，較佳為200～500重量份，更佳為200～400重量份。藉由使金屬鋁(B-1)或(B-2)之含量成為140重量份以上，所獲得之導熱性油脂之熱導率得到進一步提昇。又，藉由使金屬鋁(B-1)或(B-2)之含量成為560重量份以下，導熱性油脂之絕緣性得到進一步提昇。
進而，相對於導熱性填料(C-1)及金屬鋁(B-1)之總和、或導熱性填料(C-2)及金屬鋁(B-2)之總和，金屬鋁(B-1)或(B-2)之體積比率分別較佳為5～70體積%，更佳為15～50體積%，進而較佳為20～40體積%。藉由使金屬鋁(B-1)或(B-2)之體積比率處於上述範圍內，導熱性油脂之熱導率得到進一步提昇，又，黏度進一步降低，而塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
(導熱性填料(C-1)及(C-2)) 導熱性填料(C-1)及(C-2)為選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之至少一種以上。導熱性填料(C-1)及(C-2)可分別單獨使用一種材質不同者，亦可併用兩種以上。其中，較佳為至少包含氧化鋁。藉由使用此種導熱性填料(C-1)及(C-2)，導熱性填料(C-1)及/或(C-2)會進入至金屬鋁(B-1)及/或(B-2)之間隙，而所得之導熱性油脂之熱導率會進一步提昇。
導熱性填料(C-1)及(C-2)之平均粒徑分別為0.30～10 μm，較佳為0.40～7.0 μm。藉由使導熱性填料(C-1)及(C-2)之平均粒徑處於上述範圍內，導熱性填料(C-1)及/或(C-2)容易進入至金屬鋁(B-1)及/或(B-2)之間隙。又，藉由使導熱性填料(C-1)及(C-2)之平均粒徑成為0.30 μm以上，導熱性油脂之黏度變低，而塗佈性進一步提昇。又，藉由使導熱性填料(C-1)及(C-2)之平均粒徑成為10 μm以下，導熱性填料(C-1)及/或(C-2)可進入至金屬鋁(B-1)及/或(B-2)之間隙，從而能夠實現高填充化，因此導熱性油脂之熱導率進一步提昇。
導熱性填料(C-1)及(C-2)分別可單獨使用一種，亦可使用兩種以上之平均粒徑或者材質不同者。於分別使用複數種導熱性填料(C-1)及(C-2)之情形時，使其等均處於上述範圍內。因此，例如，即便將平均粒徑未達0.30 μm之氧化鋁與平均粒徑超過10 μm之氧化鋁加以混合，該混合後之氧化鋁亦不相當於本實施方式之導熱性填料(C-1)及(C-2)。
導熱性填料(C-1)及(C-2)之平均粒徑為中值粒徑，可藉由實施例中所記載之方法進行測定。又，導熱性填料(C-1)及(C-2)可相同，亦可不同。
進而，導熱性填料(C-1)可包含平均粒徑為0.30～1.5 μm之第1導熱性填料(C-1-1)、平均粒徑為1.6～3.5 μm之第2導熱性填料(C-1-2)、及平均粒徑為3.7～10 μm之第3導熱性填料(C-1-3)中之至少任一者。其中，較佳為包含第1導熱性填料(C-1-1)，更佳為包含第1導熱性填料(C-1-1)、第2導熱性填料(C-1-2)、及第3導熱性填料(C-1-3)。藉此，導熱性油脂之黏度變低，而塗佈性進一步提昇，同時熱導率呈進一步提昇之趨勢。
又，導熱性填料(C-2)可包含平均粒徑為0.30～1.5 μm之第1導熱性填料(C-2-1)、平均粒徑為1.6～3.5 μm之第2導熱性填料(C-2-2)、及平均粒徑為3.7～10 μm之第3導熱性填料(C-2-3)中之至少任一者。其中，較佳為包含第1導熱性填料(C-2-1)，更佳為包含第1導熱性填料(C-2-1)、第2導熱性填料(C-2-2)、及第3導熱性填料(C-2-3)。藉此，導熱性油脂之黏度變低，而塗佈性進一步提昇，同時熱導率呈進一步提昇之趨勢。
再者，於本實施方式中，第一劑中所含之導熱性填料(C-1)或第二劑中所含之導熱性填料(C-2)中之至少一者包含第1導熱性填料(C-1-1)或第1導熱性填料(C-2-1)。藉由使第一劑及/或第二劑包含第1導熱性填料，導熱性油脂之黏度變低，而塗佈性進一步提昇，同時熱導率呈進一步提昇之趨勢。
相對於液狀樹脂(A-1)或(A-2)100重量份，第1導熱性填料(C-1-1)或(C-2-1)之含量分別較佳為10～400重量份，更佳為50～300重量份，進而較佳為100～250重量份。藉由使第1導熱性填料(C-1-1)或(C-2-1)之含量處於上述範圍內，導熱性油脂之黏度變低，而塗佈性進一步提昇，同時熱導率呈進一步提昇之趨勢。
相對於液狀樹脂(A-1)或(A-2)100重量份，第2導熱性填料(C-1-2)或(C-2-2)之含量分別較佳為50～700重量份，更佳為100～500重量份，進而較佳為150～450重量份。藉由使第2導熱性填料(C-1-2)或(C-2-2)之含量處於上述範圍內，導熱性油脂之黏度變低，而塗佈性進一步提昇，同時熱導率呈進一步提昇之趨勢。
相對於液狀樹脂(A-1)或(A-2)100重量份，第3導熱性填料(C-1-3)或(C-2-3)之含量分別較佳為200～900重量份，更佳為300～800重量份，進而較佳為400～700重量份。藉由使第3導熱性填料(C-1-3)或(C-2-3)之含量處於上述範圍內，導熱性油脂之黏度變低，而塗佈性進一步提昇，同時熱導率呈進一步提昇之趨勢。
導熱性填料(C-1)及(C-2)之形狀並無特別限制，例如可例舉：球狀、不定形狀等。其中較佳為球狀。藉由具有此種形狀，可提昇導熱性填料(C-1)及(C-2)之填充量，且使得黏度呈進一步下降之趨勢。
相對於液狀樹脂(A-1)或(A-2)100重量份，導熱性填料(C-1)或(C-2)之含量分別較佳為300～1800重量份，更佳為400～1700重量份，進而較佳為700～1500重量份，進而更佳為800～1250重量份。藉由使導熱性填料(C-1)或(C-2)之含量成為300重量份以上，可將金屬鋁(B-1)及/或(B-2)之間隙加以填埋，而所獲得之導熱性油脂之熱導率呈進一步提昇之趨勢。又，藉由使導熱性填料(C-1)或(C-2)之含量成為1800重量份以下，所獲得之導熱性油脂之黏度進一步降低，而塗佈性呈進一步提昇之趨勢。
(矽氫化加成反應用觸媒(D-1)) 作為矽氫化加成反應用觸媒(D-1)，並無特別限制，例如可例舉：鉑化合物觸媒、銠化合物觸媒、鈀化合物觸媒。其中，較佳為鉑化合物觸媒。藉由使用此種矽氫化加成反應用觸媒(D-1)，液狀樹脂(A-1)、(B-1)之硬化性呈進一步提昇之趨勢。
作為鉑化合物觸媒，並無特別限制，例如可例舉：鉑單質、鉑化合物、載鉑無機粉末。作為鉑化合物，並無特別限制，例如可例舉：氯鉑酸、鉑-烯烴錯合物、鉑-醇錯合物、鉑配位化合物等。又，作為載鉑無機粉末，並無特別限制，例如可例舉：載鉑之氧化鋁粉末、載鉑之二氧化矽粉末、載鉑之碳粉末。又，鉑化合物觸媒可於製備第一劑時單獨進行調配，亦可在已預先與其他成分、例如液狀樹脂(A-1)進行了混合之狀態下進行調配。
相對於液狀樹脂(A-1)及(A-2)之總和100重量份，矽氫化加成反應用觸媒(D-1)之含量較佳為0.1～500 ppm，更佳為1.0～400 ppm，進而較佳為10～200 ppm。藉由使矽氫化加成反應用觸媒(D-1)之含量處於上述範圍內，液狀樹脂(A-1)、(B-1)之硬化性呈進一步提昇之趨勢。
(其他添加劑(E-1)及(E-2)) 第一劑及第二劑亦可除上述成分以外，還視需要分別含有除上述液體樹脂(A-1)及(A-2)以外之有機矽烷、著色劑等、反應延遲劑等添加劑(E-1)及(E-2)。
作為上述有機矽烷，並無特別限制，例如可例舉下述通式(3)所表示之有機矽烷。藉由使用此種有機矽烷，液體樹脂(A-1)及(A-2)對上述導熱性填料(C-1)及(C-2)之濡濕性得到進一步提昇，黏度降低，同時導熱性呈進一步提昇之趨勢。 R1 a R2 b Si(OR3 )4 － (a ＋ b) (3) (R1 分別獨立地為碳數1～15之烷基；R2 分別獨立地為碳數1～8之飽和或不飽和之一價烴基；R3 分別獨立地為碳數1～6之烷基；a為1～3；b為0～2；a＋b為1～3)。
於式(3)中，R1 分別獨立地為碳數1～15之烷基，並無特別限制，例如可例舉：甲基、乙基、丙基、己基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基等。其中，R1 較佳為碳數6～12之烷基。
R2 為碳數1～8之飽和或不飽和之一價烴基，並無特別限制，例如可例舉：甲基、乙基、丙基、己基、辛基等烷基；環戊基、環己基等環烷基；乙烯基、烯丙基等烯基；苯基、甲苯基等芳基；2-苯乙基、2-甲基-2-苯乙基等芳烷基；3,3,3-三氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基、對氯苯基等鹵化烴基；等。
R3 為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等碳數1～6之一種或者兩種以上之烷基，較佳為甲基或乙基。
a為1～3之整數，較佳為1。又，b為0～2之整數，較佳為0。進而，a＋b為1～3之整數，較佳為1。
相對於金屬鋁(B-1)或(B-2)及導熱性填料(C-1)或(C-2)之合計量100重量份，第一劑或第二劑中所含之有機矽烷之含量分別較佳為0.01～10重量份，更佳為0.1～5.0重量份。若有機矽烷之含量處於上述範圍內，便可有效地提昇濡濕性。
相對於第一劑或第二劑之合計100重量份，第一劑或第二劑中所含之著色劑之含量分別較佳為0.05～0.2重量份。
作為反應延遲劑，並無特別限制，例如可例舉1-乙炔基-1-環己醇。
相對於第一劑或第二劑之合計100重量份，反應延遲劑之含量分別較佳為0.05～0.2重量份。
[導熱性油脂] 本實施方式之導熱性油脂係使上述二液硬化型導熱性油脂用組合物所具有之第一劑與第二劑硬化而成者。「硬化」亦包括使第一劑及第二劑進行了半硬化之情況。例如，亦可將一部分已預先進行了矽氫化反應之狀態下之二液硬化型導熱性油脂用組合物用作導熱性油脂。
導熱性油脂在25℃下之熱導率較佳為0.5 W/mK以上，更佳為1.0 W/mK以上，進而較佳為2.0 W/mK以上。藉由使熱導率成為0.5 W/mK以上，可獲得在電子零件中之良好之散熱性。熱導率可藉由實施例中所記載之方法進行測定。
又，導熱性油脂之厚度每1 mm之絕緣破壞電壓較佳為1.0 kV以上，更佳為1.5 kV以上。藉由使絕緣破壞電壓成為1.0 kV以上，可確保充分之電絕緣性。絕緣破壞電壓可依據JIS C2110進行測定。
[電子機器] 本實施方式之電子機器係介隔上述導熱性油脂將發熱體與金屬殼體加以配置而成者。
此處，作為發熱體，並無特別限制，例如可例舉：馬達、電池組、車載電源系統中所使用之電路基板、功率電晶體、微處理機等進行發熱之電子零件等。其中，較佳為車載用車載電源系統中所使用之電子零件。又，作為金屬殼體，並無特別限制，例如可例舉為了散熱或吸熱而構成之散熱器等。實施例
以下，藉由實施例來進一步詳細地說明本發明，但本發明並不限定於以下實施例。
＜A：液狀樹脂＞ a-1：含乙烯基之聚有機矽氧烷(Elkem Silicones公司製：製品名「621V100」，在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度：100 mPa·s，乙烯基含量：0.33 mol/kg，分子中之平均乙烯基數：2個) a-2：含SiH基之聚有機矽氧烷(Elkem Silicones公司製：製品名「626V25H7」，在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度：25 mPa·s，Si-H基含量：7 mol/kg，分子中之平均Si-H基數：36個)
＜B：金屬鋁＞ b-1：平均粒徑：25 μm，球狀，HIKARI MATERIAL INDUSTRY公司製造，製品名「Al-99.7%(-38 μm)」 b-2：平均粒徑：20 μm，球狀，Toyo Aluminium公司製造，製品名「TFH-A20P」 b-3：平均粒徑：48 μm，球狀，HIKARI MATERIAL INDUSTRY公司製造，製品名「Al-99.7%(-63 μm)」 b-4：平均粒徑：66 μm，球狀，HIKARI MATERIAL INDUSTRY公司製造，製品名「Al-99.7%(-150 μm)」
＜C：導熱性填料＞ c-1：氧化鋁，平均粒徑：5 μm，球狀，住友化學公司製造，製品名「AA-5」 c-2：氧化鋁，平均粒徑：2 μm，球狀，住友化學公司製造，製品名「AA-2」 c-3：氧化鋁，平均粒徑：0.5 μm，球狀，住友化學公司製造，製品名「AA-0.5」 c-4：氮化鋁，平均粒徑：5 μm，球狀，MARUWA公司製造，製品名「A-05-F」 c-5：氮化鋁，平均粒徑：1 μm，球狀，MARUWA公司製造，製品名「A-01-F」 c-6：氮化硼，平均粒徑：5 μm，鱗片狀，DENKA公司製造，製品名「HGP」 c-7：氧化鋅，平均粒徑：0.5 μm，球狀，Honjo Chemical公司製造，製品名「氧化鋅1種」
＜D：矽氫化加成反應用觸媒＞ 鉑化合物觸媒：Elkem公司製造，製品名「Silcolease CATA 12070」
＜E：有機矽烷＞ e-1：正癸基三甲氧基矽烷(Dow Toray公司製造，製品名「Z-6210」)
[實施例1～10及比較例1～3] 於2 L氦氮氧混合氣裝置中按照表1～表3所示之比率調配各原料，在常溫下進行減壓混練，從而分別製備各導熱性油脂用組合物之第一劑及第二劑。再者，除非有特別說明，否則表中之各成分之量之相關記載便意指重量份。
(平均粒徑之測定) 金屬鋁B及導熱性填料C之平均粒徑係使用島津製作所製造之「雷射繞射式粒度分佈測定裝置SALD-20」進行測定。關於評價樣品，向玻璃燒杯中添加50 mL之純水及5 g之待測定之金屬鋁B或導熱性填料C，使用刮勺進行攪拌，然後利用超音波清洗機進行10分鐘分散處理而製備上述評價樣品。使用滴管將經分散處理之金屬鋁B或導熱性填料C之分散液一滴一滴地添加至裝置之取樣部，於吸光度穩定後進行測定。再者，平均粒徑採用D50(中值粒徑)。
(黏度之測定) 聚有機矽氧烷a-1、a-2、第一劑、第二劑、及導熱性油脂之各黏度係使用旋轉式流變儀「HANKE MARS III」(Thermo Fisher Scientific公司製造)而進行測定。黏度採用使用直徑35 mmϕ 之平行板在間隙0.5 mm、溫度25℃、剪切速度10 s-1 之條件下所獲得之值。又，關於利用靜態混合器將第一劑與第二劑以1：1之體積比進行混合而獲得之導熱性油脂之黏度、即第一劑與第二劑之混合黏度，同樣藉由與上述相同之方式進行測定。
[塗佈性之評價] 將第一劑及第二劑分別填充至二液型注射器(容量25 cc×2，MIX PAC公司製)中，並安裝手提式噴槍、靜態混合器，於25℃下噴出。基於該噴出狀態來評價混合第一劑與第二劑時之塗佈性。評價基準如下所示。 ○：可容易地自靜態混合器噴出 △：雖可自靜態混合器噴出，但需要一定程度之力氣(大約10 Kgf) ×：無法自靜態混合器噴出
[熱導率之評價] 導熱性油脂之熱導率係使用樹脂材料熱阻測定裝置(日立科技股份有限公司製)，藉由依據ASTM D5470之方法而測定。具體而言，利用靜態混合器將第一劑及第二劑以1：1之體積比進行混合而獲得混合物，將該混合物以厚度0.2 mm、0.5 mm及1.0 mm挾入至面積10 mm×10 mm之銅夾具，測定各厚度下之熱阻值。根據將熱阻值(℃/W)設為縱軸，將導熱性樹脂組合物之厚度(mm)設為橫軸所獲得之直線之斜率L，藉由以下式而算出導熱性樹脂組合物之熱導率。 熱導率(W/mK)＝10/L
[絕緣破壞電壓之評價] 作為絕緣破壞電壓之樣品，利用靜態混合器將第一劑及第二劑以體積比1：1進行混合後，於厚度1 mm之狀態下使其成形並保持24小時而進行硬化反應，從而獲得導熱性油脂硬化體。繼而，將所獲得之導熱性油脂硬化體沖切成50 mm見方，將25 mmϕ 之砝碼載置於導熱性油脂硬化體，藉由依據JIS C2101之方法，對上述砝碼自0 kV起以0.2 kV(DC)為單位施加電壓。於各電壓下若可保持20秒，則判定該電壓通過，將通過之最大值設為絕緣破壞電壓。
[表1]
   實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5
第一劑 第二劑 第一劑 第二劑 第一劑 第二劑 第一劑 第二劑 第一劑 第二劑
液狀樹脂A a-1：含乙烯基之聚有機矽氧烷 100 96.5 100 96.5 100 96.5 100 96.5 100 96.5
a-2：含SiH基之聚有機矽氧烷    3.5    3.5    3.5    3.5    3.5
烯基與Si-H基之莫耳比 2.65 2.65 2.65 2.65 2.65
金屬鋁B b-1：金屬鋁 平均粒徑：25 μm 147 147 347 347 554 554 149 149 495 495
b-2：金屬鋁 平均粒徑：20 μm                              
b-3：金屬鋁 平均粒徑：48 μm                              
b-4：金屬鋁 平均粒徑：66 μm                              
導熱性填料C c-1：氧化鋁 平均粒徑：5 μm 213 213 504 504 806 806 659 659 388 388
c-2：氧化鋁 平均粒徑：2 μm 128 128 302 302 483 483 395 395 233 233
c-3：氧化鋁 平均粒徑：0.5 μm 55 55 130 130 207 207 169 169 100 100
c-4：氮化鋁 平均粒徑：5 μm                              
c-5：氮化鋁 平均粒徑：1 μm                              
c-6：氮化硼 平均粒徑：5 μm                              
c-7：氧化鋅 平均粒徑：0.5 μm                              
B成分相對於B成分與C成分之總和之體積比率(%) 35 35 35 35 35 35 15 15 50 50
矽氫化加成反應用觸媒D※1 50 ppm    50 ppm    50 ppm    50 ppm    50 ppm   
有機矽烷E e-1：正癸基三甲氧基矽烷 1.2 1.2 2.5 2.5 3.9 3.9 2.6 2.6 2.4 2.4
組合物 黏度(Pa·s) 30 30 100 90 260 250 130 120 90 85
塗佈性 ○ ○ △ ○ ○
導熱性油脂 第一劑與第二劑之混合黏度(Pa·s) 30 100 270 130 90
熱導率(W/mK) 2.5 4.1 5.7 3.7 4.4
絕緣破壞電壓(kV) 8.2 5 2 6.3 2.1
※1：B成分與C成分之總和所對應之含量(ppm)
[表2]
   實施例6 實施例7 實施例8 實施例9 實施例10
第一劑 第二劑 第一劑 第二劑 第一劑 第二劑 第一劑 第二劑 第一劑 第二劑
液狀樹脂A a-1：含乙烯基之聚有機矽氧烷 100 96.5 100 96.5 100 96.5 100 96.5 100 96.5
a-2：含SiH基之聚有機矽氧烷    3.5    3.5    3.5    3.5    3.5
烯基與Si-H基之莫耳比 2.65 2.65 2.65 2.65 2.65
金屬鋁B b-1：金屬鋁 平均粒徑：25 μm                   347 347 347 347
b-2：金屬鋁 平均粒徑：20 μm 347 347                        
b-3：金屬鋁 平均粒徑：48 μm       347 347                  
b-4：金屬鋁 平均粒徑：66 μm             347 347            
導熱性填料C c-1：氧化鋁 平均粒徑：5 μm 504 504 504 504 504 504       504 504
c-2：氧化鋁 平均粒徑：2 μm 302 302 302 302 302 302            
c-3：氧化鋁 平均粒徑：0.5 μm 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130
c-4：氮化鋁 平均粒徑：5 μm                   417 417      
c-5：氮化鋁 平均粒徑：1 μm                   250 250      
c-6：氮化硼 平均粒徑：5 μm                         169 169
c-7：氧化鋅 平均粒徑：0.5 μm                              
B成分相對於B成分與C成分之總和之體積比率(%) 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35
矽氫化加成反應用觸媒D※1 50 ppm    50 ppm    50 ppm    50 ppm    50 ppm   
有機矽烷E e-1：正癸基三甲氧基矽烷 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 0.9 0.9 1.9 1.9
組合物 黏度(Pa·s) 180 180 170 170 150 150 200 200 240 240
塗佈性 ○ ○ ○ ○ △
導熱性油脂 第一劑與第二劑之混合黏度(Pa·s) 180 170 150 200 250
熱導率(W/mK) 4.2 4.3 4.5 4.3 4.4
絕緣破壞電壓(kV) 5 3.9 2.8 4.8 4.7
※1：B成分與C成分之總和所對應之含量(ppm)
[表3]
   比較例1 比較例2 比較例3
第一劑 第二劑 第一劑 第二劑 第一劑 第二劑
液狀樹脂A a-1：含乙烯基之聚有機矽氧烷 100 96.5 100 96.5 100 96.5
a-2：含SiH基之聚有機矽氧烷    3.5    3.5    3.5
烯基與Si-H基之莫耳比 2.65 2.65 2.65
金屬鋁B b-1：金屬鋁 平均粒徑：25 μm 594 594 347 347 601 601
b-2：金屬鋁 平均粒徑：20 μm                  
b-3：金屬鋁 平均粒徑：48 μm                  
b-4：金屬鋁 平均粒徑：66 μm                  
導熱性填料C c-1：氧化鋁 平均粒徑：5 μm 310 310 504 504 873 873
c-2：氧化鋁 平均粒徑：2 μm 104 104 302 302 524 524
c-3：氧化鋁 平均粒徑：0.5 μm 80 80       320 320
c-4：氮化鋁 平均粒徑：5 μm                  
c-5：氮化鋁 平均粒徑：1 μm                  
c-6：氮化硼 平均粒徑：5 μm                  
c-7：氧化鋅 平均粒徑：0.5 μm       185 185      
B成分相對於B成分與C成分之總和之體積比率(%) 60 60 35 35 35 35
矽氫化加成反應用觸媒D※1 50 ppm    50 ppm    50 ppm   
有機矽烷E e-1：正癸基三甲氧基矽烷 2.2 2.2 2.7 2.7 4.6 4.6
組合物 黏度(Pa·s) 90 90 260 260 300 300
塗佈性 ○ × ×
導熱性油脂 第一劑與第二劑之混合黏度(Pa·s) 90 無法評價 無法評價
熱導率(W/mK) 4.5 無法評價 無法評價
絕緣破壞電壓(kV) 0.4 無法評價 無法評價
※1：B成分與C成分之總和所對應之含量(ppm) [產業上之可利用性]
本發明之二液硬化型導熱性油脂用組合物係用以將第一劑與第二劑加以混合並使其硬化，藉此構成導熱性油脂之組合物；本發明之二液硬化型導熱性油脂用組合物作為能將發熱體與金屬殼體進行熱性結合而使用之導熱性油脂之材料，具有產業上之可利用性。

Claims (8)

  1. 一種二液硬化型導熱性油脂用組合物，其具備第一劑、及第二劑，且 上述第一劑包含液狀樹脂(A-1)100重量份、平均粒徑為15～100 μm之金屬鋁(B-1)140重量份～560重量份、選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之平均粒徑包含在0.3～10 μm範圍內之一種或複數種導熱性填料(C-1)、以及矽氫化加成反應用觸媒(D-1)； 上述第二劑包含液狀樹脂(A-2)100重量份、平均粒徑為15～100 μm之金屬鋁(B-2)140重量份～560重量份、以及選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之平均粒徑包含在0.3～10 μm範圍內之一種或複數種導熱性填料(C-2)； 上述導熱性填料(C-1)或上述導熱性填料(C-2)中之至少一者包含選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化硼所組成之群中之至少一種以上之平均粒徑為0.3～1.5 μm之第1導熱性填料(C-1-1)或第1導熱性填料(C-2-1)。
  2. 如請求項1之二液硬化型導熱性油脂用組合物，其中 上述液狀樹脂(A-1)包含下述聚有機矽氧烷(A-1-1)，該聚有機矽氧烷(A-1-1)在分子中具有2個以上烯基，且在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度為50～3000 mPa·s， 上述矽氫化加成反應用觸媒(D-1)包含鉑化合物觸媒。
  3. 如請求項1或2之二液硬化型導熱性油脂用組合物，其中 上述液狀樹脂(A-2)包含：聚有機矽氧烷(A-2-1)，其在分子中具有2個以上烯基，且在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度為50～3000 mPa·s；及 聚有機矽氧烷(A-2-2)，其在分子中具有3個以上Si-H基。
  4. 如請求項1至3中任一項之二液硬化型導熱性油脂用組合物，其中 上述第一劑及上述第二劑中所含之上述液狀樹脂(A-1)及上述液狀樹脂(A-2)中之烯基之莫耳數之總和與上述第二劑中所含之上述液狀樹脂(A-2)中之Si-H基之莫耳數之比為0.1～5.0。
  5. 如請求項1至4中任一項之二液硬化型導熱性油脂用組合物，其中 上述第一劑及上述第二劑在25℃、剪切速度10 s-1 之條件下之黏度為20 Pa·s～300 Pa·s。
  6. 一種導熱性油脂，其係使如請求項1至5中任一項之二液硬化型導熱性油脂用組合物所具有之第一劑與第二劑硬化而成者。
  7. 如請求項6之導熱性油脂，其熱導率為0.5 W/mK以上，且 厚度每1 mm之絕緣破壞電壓為1 kV以上。
  8. 一種電子機器，其中 發熱體與金屬殼體係介隔如請求項6或7之導熱性油脂而配置。
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