TW202340377A - 導熱性矽氧組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明是導熱性矽氧組成物，其包含：
100質量份的(A)有機聚矽氧烷，其一分子中具有至少2個烯基；
(B)有機氫聚矽氧烷，其一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子，(B)成分的(Si-H基的個數)/(A)成分的(烯基的個數)成為0.5～3.0的量；
800～20000質量份的(C)填充劑，其包含一種以上的導熱性粉末；
20～400質量份的(D)由下述通式(1)表示的水解性有機聚矽氧烷，
；
0.01～100質量份的(E)由下述通式(2)表示的有機矽烷，
R
2 bSi(OR
3)
4-b(2)；
(F)鉑或鉑化合物，其鉑原子為(A)成分的0.1～500 ppm；及，
(G)0.01～1質量份的反應控制劑。
藉此可提供一種導熱性矽氧組成物，其即便暴露在高溫高濕下熱阻值仍不會惡化，即便暴露在高溫下也不會發生高彈性係數化，不會發生空孔且具有高導熱係數。
Description
本發明關於一種導熱性矽氧組成物(導熱性加成硬化型矽氧組成物)。
被構裝於印刷線路基板上的電子零件也就是CPU等的IC封裝體，會由於使用時的散熱所造成的溫度上升，有時性能會降低或發生破損，因此一直以來會在IC封裝體與放熱鰭片等之間使用導熱性佳的放熱薄片和放熱脂膏(專利文獻1～專利文獻6)。
特別是，放熱脂膏不會受到CPU和放熱鰭片等的零件表面的凹凸影響，能夠追隨並密合於該等被附著面，因此能夠發揮較高的性能。近年來，高放熱性能成為必須，因此有使用填充有大量的導熱性填料之放熱脂膏的傾向，但是為了要填充大量的填料而暴露在高溫高濕下，會產生下述問題：放熱脂膏的劣化會持續進行，造成對被覆蓋面的追隨和密合變得不充分，使得熱阻值惡化或者產生空孔。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2002-003718號公報。
專利文獻2：日本特開2002-327116號公報。
專利文獻3：日本特開2008-031336號公報。
專利文獻4：日本特開2013-091726號公報。
專利文獻5：日本特開2015-078296號公報。
專利文獻6：日本特開2015-183184號公報。
[發明所欲解決的問題]
本發明改善了上述情況，並且本發明的目的在於提供一種導熱性矽氧組成物，其即便暴露在高溫高濕下熱阻值仍不會惡化，即便暴露在高溫下也不會發生高彈性係數化，不會發生空孔且具有高導熱係數。
[解決問題的技術手段]
為了解決上述問題，本發明提供一種導熱性矽氧組成物，其包含：
100質量份的(A)有機聚矽氧烷，其一分子中具有至少2個烯基；
(B)有機氫聚矽氧烷，其一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子，前述(B)成分的Si-H基的個數與前述(A)成分的烯基的個數比，即(Si-H基的個數)/(烯基的個數)是成為0.5～3.0的量；
800～20000質量份的(C)填充劑，其包含一種以上的導熱性粉末；
20～400質量份的(D)由下述通式(1)表示的水解性有機聚矽氧烷，
通式(1)中的R
1表示可具有取代基之碳數1～10的一價烴基，各別的R
1可以相同也可以不同，並且a為5～100；
0.01～100質量份的(E)由下述通式(2)表示的有機矽烷，
R
2 bSi(OR
3)
4-b(2)
通式(2)中，R
2為選自由碳數14～20且可具有取代基之飽和或不飽和的一價烴基、環氧基、(甲基)丙烯酸基之中的1種以上的基，R
3為碳數1～6的烷基，b為1～3的整數；
(F)鉑或鉑化合物的觸媒，其作為鉑原子設為前述(A)成分的0.1～500 ppm的量；及，
(G)0.01～1質量份的反應控制劑。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，能夠提供一種導熱性矽氧組成物，其即便暴露在高溫高濕下熱阻值仍高而不會惡化，即便暴露在高溫下也不會發生高彈性係數化，不會發生空孔且具有高導熱係數。
此外，較佳是：前述(A)成分的黏度在25℃中為10～100000mm
2/s。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，保存穩定性良好且伸展性也良好。
此外，較佳是：前述(C)成分包含鋁粉與氧化鋅粉。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，穩定性良好且不會發生油分離。
此外，較佳是：前述(E)成分的前述R
2為碳數14～20的烷基。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，不易揮發並且在高溫下也不會發生空孔，而處理容易且低溫特性不會降低。
此外，較佳是：前述(E)成分的前述R
2為碳數16～20的烷基。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，進一步不易揮發並且在高溫下也不會發生空孔，而處理容易且低溫特性不會降低。
此外，較佳是：前述(G)成分包含乙炔化合物、氮化合物、有機磷化合物、肟化合物及有機氯化合物中的任一種以上。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，可抑制在室溫中的矽氫化反應的進行，能夠使保存期限、適用期延長。
此外，較佳是：前述導熱性矽氧組成物在25℃中的黏度在50～1000Pa・s的範圍。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，保存時導熱性填充劑不會沉澱因而不會變得不均勻，而具有伸展性且作業效率不會變低。
此外，較佳是：前述導熱性矽氧組成物的硬化物即便在高速加速壽命試驗(130℃，濕度85%，96小時)後，熱阻值比起高速加速壽命試驗前仍不高於1.5 mm
2・K/W以上。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，能夠長期性地延續熱阻性能。
此外，較佳是：前述導熱性矽氧組成物在重複5次對硬化物以260℃且5分鐘的條件進行加熱的步驟後，仍不會觀察到空孔，該硬化物是將前述導熱性矽氧組成物夾持於2片玻璃板，然後使其以150℃且60分鐘的條件硬化而成者。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，即便在高溫下仍能夠抑制空孔的發生。
此外，較佳是：前述導熱性矽氧組成物的硬化物在25℃中以Asker C計為10以上的硬度。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，加熱後的硬化物不會變脆且不會破損。
此外，較佳是：前述導熱性矽氧組成物的硬化物即便實施加熱試驗，其拉伸彈性係數仍不會自前述加熱實施前起上升20 MPa以上，該加熱試驗是重複3次放入260℃的腔室中5分鐘後取出的步驟。
只要是這樣的導熱性矽氧組成物，即便暴露在高溫下仍能夠抑制拉伸彈性係數變高。
[發明的效果]
如上所述，只要是本發明的導熱性矽氧組成物，能夠提供一種導熱性矽氧組成物，其即便暴露在高溫高濕下熱阻值仍不會惡化，即便暴露在高溫下也不會發生高彈性係數化，不會發生空孔且具有高導熱係數。
如同上述，謀求開發出一種導熱性矽氧組成物與其硬化物，該導熱性矽氧組成物即便暴露在高溫高濕下熱阻值仍不會惡化，即便暴露在高溫下也不會發生高彈性係數化，不會發生空孔且具有高導熱係數。
發明人針對上述問題致力於研究，結果發現，為了達成上述目的，在加成反應硬化型的矽氧組成物中調配包含一種以上之導熱性粉末之填充劑並且還調配由通式(2)表示的具長鏈烷基之有機矽烷，藉此能夠增加填充劑的填充量，其結果可獲得一種導熱性矽氧組成物，該導熱性矽氧組成物可獲得充分的導熱係數，並且即便暴露在高溫高濕下熱阻值仍不會惡化，即便暴露在高溫下仍不會產生空孔，進而完成本發明，該加成反應硬化型的矽氧組成物包含：(A)一分子中具有至少2個烯基之有機聚矽氧烷、與(B)一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子之有機氫聚矽氧烷。
亦即，本發明是一種導熱性矽氧組成物，其包含：
100質量份的(A)有機聚矽氧烷，其一分子中具有至少2個烯基；
(B)有機氫聚矽氧烷，其一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子，前述(B)成分的Si-H基的個數與前述(A)成分的烯基的個數比，即(Si-H基的個數)/(烯基的個數)是成為0.5～3.0的量；
800～20000質量份的(C)填充劑，其包含一種以上的導熱性粉末；
20～400質量份的(D)由下述通式(1)表示的水解性有機聚矽氧烷，
通式(1)中的R
1表示可具有取代基之碳數1～10的一價烴基，各別的R
1可以相同也可以不同，並且a為5～100；
0.01～100質量份的(E)由下述通式(2)表示的有機矽烷，
R
2 bSi(OR
3)
4-b(2)
通式(2)中，R
2為選自由碳數14～20且可具有取代基之飽和或不飽和的一價烴基、環氧基、(甲基)丙烯酸基之中的1種以上的基，R
3為碳數1～6的烷基，b為1～3的整數；
(F)鉑或鉑化合物的觸媒，其以鉑原子計成為前述(A)成分的0.1～500 ppm的量；及，
(G)0.01～1質量份的反應控制劑。
以下，詳細地說明本發明，但是本發明不限於此。
[導熱性矽氧組成物]
((A)成分)
構成本發明的導熱性矽氧組成物的(A)成分的有機聚矽氧烷，一分子中具有至少2個直接鍵結於矽原子的烯基，並且可以是直鏈狀，也可以是支鏈狀，此外也可以是2種以上的不同黏度之混合物。
作為烯基，可列舉：乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、1-丁烯基、1-己烯基、環己烯基、辛烯基等。也可以例示該等基的部分或全部的氫原子經氟、溴、氯等的鹵素原子、氰基等取代而成者，例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等。從合成的容易度、成本方面來看，特佳是乙烯基。
作為鍵結於矽原子的剩餘的官能基，可例示：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等的烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等的芳基；苯甲基、苯乙基、2-苯丙基等的芳烷基。該等之中，從合成的容易度、成本方面來看，特佳是甲基。
此時，必須至少2個為烯基(特別是，較佳是碳數2～8的烯基，更佳是碳數2～6的烯基)。烯基的個數的上限並無特別限定，可依據(A)成分的有機聚矽氧烷的分子組成來決定，典型而言為9個。該烯基可以鍵結在分子鏈末端的矽原子，可以鍵結於分子鏈之中的矽原子，也可以鍵結於兩者，但是從組成物的硬化速度、硬化物的物性等的觀點來看，用於本發明的有機聚矽氧烷較佳是至少包含鍵結於分子鏈末端的矽原子的烯基之有機聚矽氧烷。
上述(A)成分的有機聚矽氧烷在25℃中的黏度並無特別限定，只要是10 mm
2/s以上則組成物的保存穩定性良好，只要是100000 mm
2/s以下則所獲得的組成物的伸展性良好，因此，較佳是10～100000 mm
2/s的範圍，更佳是100～80000 mm
2/s的範圍。
本發明中，動態黏度是利用奧氏黏度計(Ostwald viscometer)測出的在25℃時的數值(以下相同)。
((B)成分)
(B)成分是一種有機氫聚矽氧烷，其由下述平均組成式(3)表示且一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子。該有機氫聚矽氧烷在一分子中所具有的矽原子鍵結氫原子，較佳是3～100個，更佳是3～50個，進一步較佳是3～20個。
R
4 cH
dSiO
(4-c-d)/2(3)
平均組成式(3)中，R
4為不具脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代的一價烴基，此外，c為0.7～2.2，d為0.001～0.5且c+d為滿足0.8～2.5的正數。
上述平均組成式(3)中，R
4獨立地為不具脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代的一價烴基，其碳數並無特別限定，較佳是一般為1～10，更佳是1～6。作為其具體例，可列舉：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、辛基、壬基、癸基等的烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等的芳基；苯甲基、苯乙基、苯丙基等的芳烷基；該等基的部分或全部的氫原子以氯、溴、氟等的鹵素原子取代而成之3,3,3-三氟丙基等。該等之中，較佳是烷基、芳基、3,3,3-三氟丙基，更佳是甲基、苯基、3,3,3-三氟丙基。
此外，c較佳是0.7～2.2的正數，更佳是1.0～2.1的正數。d較佳是0.001～0.5的正數，更佳是0.005～0.1的正數。c+d較佳是滿足0.8～2.5的範圍，更佳是滿足1.0～2.5的範圍，進一步較佳是滿足1.5～2.2的範圍。
(B)成分的有機氫聚矽氧烷的一分子中的矽原子的個數(亦即，聚合度)並無特別限定，一般較佳是10～1000個，從組成物的處理作業性及所獲得的硬化物的特性變得良好這點來看，更佳是20～500個，進一步較佳是20～100個。
(B)成分的有機氫聚矽氧烷的分子結構，只要滿足上述要件即無特別限定，(B)成分的有機氫聚矽氧烷的黏度也沒有特別限定，一般而言，較佳是1～10000 mPa･s，更佳是3～2000 mPa･s，進一步較佳是10～1000 mPa･s，並且期望在室溫(25℃)中呈液狀者。
作為由上述平均組成式(3)表示的有機氫聚矽氧烷，可列舉例如：甲基氫矽氧烷-二甲基矽氧烷環狀共聚物、兩末端二甲基氫矽氧基封端甲基氫聚矽氧烷、兩末端二甲基氫矽氧基封端甲基氫-二甲基矽氧烷共聚物、兩末端二甲基氫矽氧基封端甲基氫-二苯基矽氧烷共聚物、兩末端二甲基氫矽氧基封端甲基氫-二甲基矽氧烷-二苯基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端甲基氫聚矽氧烷、兩末端三甲基矽氧基封端二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端甲基氫矽氧烷-二苯基矽氧烷共聚物、兩末端三甲基矽氧基封端甲基氫矽氧烷-二苯基矽氧烷-二甲基矽氧烷共聚物；由(CH
3)
2HSiO
1/2單元、(CH
3)
2HSiO單元及CH
3SiO
3/2單元構成之共聚物；由(CH
3)
2HSiO
1/2單元、(C
6H
5)
2SiO單元、(CH
3)
2SiO單元及CH
3SiO
3/2單元構成之共聚物；由(CH
3)(C
6H
5)HSiO
1/2單元、(CH
3)
2SiO單元及CH
3SiO
3/2單元構成之共聚物；由(CH
3)
2HSiO
1/2單元、(CH
3)
2SiO單元及C
6H
5SiO
3/2單元構成之共聚物；由(CH
3)(CF
3C
2H
4)HSiO
1/2單元、(CH
3)(CF
3C
2H
4)SiO單元及CH
3SiO
3/2單元構成之共聚物；由(CH
3)(CF
3C
2H
4)HSiO
1/2單元、(CH
3)(CF
3C
2H
4)SiO單元、(CH
3)
2SiO單元及CH
3SiO
3/2單元構成之共聚物；由(CH
3)
2HSiO
1/2單元、(CH
3)(CF
3C
2H
4)SiO單元及CH
3SiO
3/2單元構成之共聚物；由(CH
3)
2HSiO
1/2單元、(CH
3)(CF
3C
2H
4)SiO單元、(CH
3)
2SiO單元及CH
3SiO
3/2單元構成之共聚物；由(CH
3)
2HSiO
1/2單元、(CH
3)(CF
3C
2H
4)SiO單元、(CH
3)
2SiO單元及(CF
3C
2H
4)SiO
3/2單元構成之共聚物等。
(B)成分的有機氫聚矽氧烷可以使用單獨一種，也可以併用兩種以上。此外，該有機氫聚矽氧烷能夠利用以往習知的方法來合成。
(B)成分的調配量，若(B)成分中的Si-H基的個數相對於(A)成分中的烯基的個數的比，即{Si-H基的個數}/{烯基的個數}小於0.5，則不會得到充分的網狀結構而在硬化後無法獲得必須的硬度，因此會有發生空孔的疑慮，若大於3.0則未反應的Si-H基會藉由水分等引發過剩的交聯反應而變硬，所以組成物的柔軟性會喪失，並且高速加速壽命試驗後的熱阻值的惡化也顯著，因此需要在0.5～3.0的範圍，較佳是0.6～2.0的範圍。
((C)成分)
本發明的(C)成分的填充劑，是用以對本發明的組成物賦予導熱性者，並且包含一種以上的導熱性粉末。只要(C)成分的導熱係數為10W/m・℃以上，即能夠充分地確保組成物的導熱性，因此，較佳是包含具有10 W/m・℃以上的導熱係數之導熱性粉末。
作為用於本發明的(C)成分的填充劑的粉末種類，較佳是使用鋁粉與氧化鋅粉。只要鋁粉的平均粒徑為0.1 μm以上，所獲得的組成物的黏度不會變得過高，能夠確保伸展性，只要是100 μm以下，所獲得的組成物不會變得不均勻，因此雖然沒有特別限定，較佳為0.1～100 μm的範圍，更佳是1～50 μm的範圍。
此外，只要上述氧化鋅粉末的平均粒徑為0.1 μm以上，所獲得的組成物的黏度不會變得過高，能夠確保伸展性，只要是5 μm以下，所獲得的組成物不會變得不均勻，因此雖然沒有特別限定，較佳為0.1～5 μm的範圍，更佳是1～4 μm的範圍。此外，鋁粉、氧化鋅粉的形狀可以是球狀、不規則形中的任一種。
作為上述導熱性粉末，鋁粉、氧化鋅粉的導熱係數分別為約237 W/m・K、約20 W/m・K，所以能夠獲得高導熱係數，因此較佳是在填充劑中使用該等礦物。作為本發明的(C)成分的填充劑，可單獨使用鋁粉，但是藉由與氧化鋅粉混合，能夠抑制油分離，並且能夠保持所獲得的組成物的穩定性。其比例並無特別限定，以重量比計較佳是鋁粉：氧化鋅粉為1：1～10：1的範圍，更佳是2：1～8：1的範圍。只要鋁粉的比率為1：1以上，所獲得的組成物導熱係數不會降低，只要是10：1以下，能夠進一步抑制經時性的油分離。
該等填充劑的調配量，相對於(A)成分100質量份是800～20000質量份，較佳是850～7000質量份。若少於800質量份，所獲得的組成物的導熱係數會變得貧乏，若多於20000質量份，會難以作成糊狀。
((D)成分)
本發明的(D)成分，是由下述通式(1)表示的水解性有機聚矽氧烷，
通式(1)中的R
1表示可具有取代基之碳數1～10的一價烴基，各別的R
1可以相同也可以不同，並且a為5～100。
(D)成分是作為濕潤劑使用者，上述(A)成分與填充劑的濕潤性差，若不添加並混合濕潤劑則無法獲得充分的填充量。基於此點進行研究的結果，發現藉由添加上述通式(1)的有機聚矽氧烷，可顯著地提升填充劑的填充量。通式(1)中，R
1為碳數1～10的烷基，較佳是1～6的烷基。具體而言，可列舉：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、二級丁基、三級丁基、戊基、己基等。
組成式(1)的a為5～100，較佳是10～60。若a小於5，會有組成物的滲油變得嚴重並且發生空孔的疑慮。若a大於100，會有組成物的黏度變高並且作業性變差的疑慮。添加量相對於組成物的總量為20～400質量份，較佳是40～200質量份。若添加量相對於總量少於20質量份，會有組成物的濕潤性變得不充分的疑慮，若添加量相對於總量多於400質量份，會有組成物的滲油變得嚴重並且發生空孔的疑慮。
((E)成分)
本發明的(E)成分是由下述通式(2)表示的有機矽烷。
R
2 bSi(OR
3)
4-b(2)
通式(2)中，R
2為選自由碳數14～20且可具有取代基之飽和或不飽和的一價烴基、環氧基、(甲基)丙烯酸基之中的1種以上的基，R
3為碳數1～6的烷基，b為1～3的整數。
發現(E)成分與(D)成分相同，具有作為顯著地提升填充劑的填充量的濕潤劑的效果，並且還有即便暴露在高溫高濕下仍能夠顯著地抑制熱阻值惡化的效果。
在此處，在上述通式(2)中，R
2為選自由碳數14～20且可具有取代基之飽和或不飽和的一價烴基、環氧基、(甲基)丙烯酸基之中的1種以上的基，較佳是碳數14～20的烷基，更佳是碳數16～20的烷基，進一步較佳是16～18的烷基。可列舉例如：十六烷基、十八烷基等。若碳數少於14，會有容易揮發並且在高溫下會造成空孔發生的疑慮，若多於20則有機矽烷會在常溫中硬化而處理不便，並且所獲得的組成物的低溫特性會降低。此外，b為1～3的整數，特別較佳是1。上述通式(2)中的R
3為碳數1～6的烷基，特別較佳是甲基、乙基。
作為由上述通式(2)表示的上述(E)成分的有機矽烷的具體例，能夠列舉下述成分。
C
14H
29Si(OCH
3)
3C
16H
33Si(OCH
3)
3C
18H
37Si(OCH
3)
3C
20H
41Si(OCH
3)
3C
16H
33Si(OC
2H
5)
3C
18H
37Si(OC
2H
5)
3
上述(E)成分的有機矽烷的調配量，相對於(A)成分100質量份，若少於0.01質量份則缺乏濕潤性而無法在長時間的高溫高濕下保持柔軟性，若調配得多於100質量份也不會增加效果而不具經濟效益，並且在高溫下會發生空孔，因此在0.01～100質量份的範圍，較佳是10～70質量份的範圍。
((F)成分)
(F)成分的選自鉑及鉑化合物的觸媒，是(A)成分的烯基與(B)成分的Si-H基之間的加成反應的促進成分。該(F)成分可列舉例如：鉑元素、氯鉑酸、鉑-烯烴錯合物、鉑-醇錯合物、鉑配位化合物等。(F)成分的調配量，相對於(A)成分100質量份，若以鉑原子計少於0.1 ppm則不具作為觸媒的效果，若調配得多於500 ppm也無法特別地期待硬化速度提升，因此在0.1～500 ppm的範圍，更佳是1～200 ppm的範圍。
((G)成分)
(G)成分的反應控制劑可抑制在室溫中的矽氫反應的進行，是使保存期限、適用期延長的成分。作為(G)成分的反應控制劑，能夠使用習知物，並且能夠利用乙炔化合物、各種氮化合物、有機磷化合物、肟化合物、有機氯化合物等。(G)成分的調配量相對於(A)成分100質量份，若少於0.01質量份，則無法獲得充分的保存期限、適用期，若多於1質量份則硬化性會降低，因此在0.01～1質量份的範圍，較佳是0.1～0.8質量份。
此外，本發明的導熱性矽氧組成物除了上述(A)～(G)成分以外還能依據需要添加用以化學性地黏著並固定於CPU等的IC封裝體與散熱器等的放熱體的黏著助劑等，也可以添加用以防止劣化的抗氧化劑等。
本發明的導熱性矽氧組成物，能夠混合上述(A)～(G)成分、其他任意成分來作成單液加成型進行長期低溫保存。
[導熱性矽氧組成物的製造方法]
本發明的導熱性矽氧組成物能夠混合上述成分來製作。各成分的添加順序並無特別限定，能夠混合(A)～(G)成分及依據需要的其他任意成分來調製，例如，也能夠分別調製出包含(A)成分、(C)成分及(D)成分的部分與包含(B)成分的部分後，混合該兩種部分來使用。
本發明的矽氧組成物的各成分，可以在常溫中混合，也可以進行加熱混合，混合時的溫度較佳是25～200℃，更佳是50～180℃。進一步可實行加熱或25℃中混合時可實行除氣。
[導熱性矽氧組成物的物性]
本發明的矽氧組成物的黏度，當利用奧氏黏度計(轉速10 rpm)在25℃中進行測定時，較佳是50～1000 Pa･S，更佳是100～700 Pa･S，進一步較佳是150～400 Pa･S。若為50 Pa･S以上，在保存時導熱性填充劑不會沉澱而不會變得不均勻，若為1000 Pa･S以下能夠確保伸展性而作業效率不會降低。
本發明的矽氧組成物的硬化物，即便在高速加速壽命試驗(130℃，濕度85%，96小時)後，熱阻值比起高速加速壽命試驗前不會上升並惡化至1.5 mm
2・K/W以上，因此能夠長期性地延續熱阻性能。再者，該熱阻值越低則熱性能越優異，因此自試驗前起到試驗後不論降低多少都不會造成問題。
本發明的矽氧組成物即便在高溫下仍能夠抑制空孔的發生，將組成物夾持於2片玻璃板中然後以150℃、60分鐘的條件使組成物硬化後，即便重複5次在260℃、5分鐘條件的加熱仍不會觀察到空孔。
本發明的矽氧組成物的硬化物，即便暴露在高溫下仍能夠抑制高拉伸彈性係數化，即便實施加熱試驗，拉伸彈性係數自前述加熱試驗前起也不會上升20 MPa以上，該加熱試驗是重複3次的放入260℃的腔室中5分鐘後再取出的步驟。再者，該拉伸彈性係數比起前述加熱試驗前，越是沒有發生變化越能夠保持特定的熱性能，因此該變化再小都不會造成問題。
本發明的矽氧組成物的硬化物的硬度以Asker C計並在25℃中進行測定時，較佳是10以上，更佳是20～90，進一步較佳是30～80。若上述硬度為10以上，加熱試驗後的硬化物不會變脆而不會有破損的疑慮。
[實施例]
以下，使用實施例及比較例來具體性地說明本發明，但是本發明不限於此。
首先，準備以下的成分。
(A)成分
A-1：兩末端以二甲基乙烯基矽烷基封端且在25℃中的黏度為600 mm
2/s的二甲基聚矽氧烷。
A-2：兩末端以二甲基乙烯基矽烷基封端且在25℃中的黏度為30000 mm
2/s的二甲基聚矽氧烷。
A-3：兩末端以三乙烯基矽烷基封端且在25℃中的黏度為1500 mm
2/s的二甲基聚矽氧烷。
(B)成分
B-1：側鏈上具有2個矽原子鍵結氫原子且黏度為30 mm
2/s的有機氫聚矽氧烷。
B-2：兩末端具有矽原子鍵結氫原子、側鏈上具有2個矽原子鍵結氫原子且黏度為40 mm
2/s的有機氫聚矽氧烷。
(C)成分
C-1：平均粒徑10 μm的鋁粉。
C-2：平均粒徑0.25 μm的氧化鋅粉。
(D)成分
D-1：由下述式表示的有機氫聚矽氧烷。
(E)成分
E-1：C
10H
21Si(OCH
3)
3(比較例用)
E-2：C
12H
25Si(OCH
3)
3(比較例用)
E-3：C
16H
33Si(OCH
3)
3E-4：C
18H
37Si(OCH
3)
3
(F)成分
F-1：鉑濃度為1質量%的鉑-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物。
(G)成分
G-1：1-乙炔基-1-環己醇。
如以下的操作混合上述(A)～(G)成分，獲得實施例1～7及比較例1～8的導熱性矽氧組成物。亦即，在5公升的行星式攪拌機(井上製作所股份有限公司製造)中添加(A)、(C)、(D)、(E)成分，在170℃中混合90分鐘。冷卻至呈常溫為止，繼而分別添加(B)、(F)、(G)成分並逐個混合15分鐘。
針對所獲得的組成物，利用下述方法評價其特性。將結果顯示於表1、2。
(1)黏度：利用奧氏黏度計(轉速10 rpm)測定在25℃時的黏度。
(2)導熱係數：使用京都電子工業股份有限公司製造的熱物性側定裝置TPS-2500S測定在25℃時的組成物在硬化前的導熱係數。
(3)熱阻值：將組成物夾持於15mm×15mm×1mmt的Si晶片與15mm×15mm×1mmt的Ni板之間，以150℃且60分鐘的條件使組成物硬化，製成熱阻測定用的試驗片，來測定熱阻值。進一步在之後，將試驗片放入130℃、濕度85%的腔室內96小時，實施高速加速壽命試驗。在高速加速壽命試驗後測定熱阻值，比較高速加速壽命試驗之前與之後的熱阻值。再者，該熱阻測定是藉由氙閃光分析儀(NanoFlash，NETZSCH公司製造，LFA447)實行。
(4)空孔試驗：將組成物夾持於2片玻璃板，並分別利用夾頭包夾兩端，以150℃且60分鐘的條件使組成物硬化。進一步在之後重複5次250℃且60分鐘的條件的加熱，然後以目視確認被夾持於玻璃板的組成物的狀態。
組成物中無空孔：○
組成物中有空孔：×
(5)彈性拉伸係數：以150℃且60分鐘的條件使矽氧組成物硬化為厚度2mm的薄片狀，然後使用TA Instruments股份有限公司製造的ARES-G2，測定在25℃時的拉伸彈性係數。之後，將矽氧組成物的硬化物放入260的高溫腔室(ESPEC Corp.製造的高溫小型爐STH-120)中5分鐘後，實施重複3次由高溫腔室取出並使硬化物回溫至室溫的步驟這樣的加熱試驗，然後利用與前述相同的裝置測定在25℃時的拉伸彈性係數。
(6)硬度：以150℃且60分鐘的條件使矽氧組成物硬化後，以Asker C計測定在25℃時的硬度。
[表1]
[表2]
※實施例3、實施例5、實施例6、實施例7、比較例2、比較例3、比較例4、比較例6、比較例7中的(E)成分的莫耳數相等。
※2 無法作成糊狀。
※3 由於產生空孔而硬化物變脆、並且在拉伸彈性係數的測定中出現破損，因此無法測定。
基於表1及表2的結果，滿足本發明的要件之實施例1～7的導熱性矽氧組成能夠實現一種組成物，其不僅為導熱性並且還保持低黏度，即便在高速加熱壽命試驗後熱阻值的劣化仍少，並且即便在加熱試驗後空孔的發生和彈性係數的上升仍小。
另一方面，由於比較例1中並未調配具長鏈烷基之有機矽烷，所以在高速加速壽命試驗後熱阻值大幅地上升。
由於比較例2中添加有C
10H
21Si(OCH
3)
3，其為烷基鏈長較短的有機矽烷，所以在高速加速壽命試驗後的熱阻值大幅地惡化，並且在空孔試驗中也產生了空孔。
由於比較例3中添加有C
12H
21Si(OCH
3)
3，其烷基鏈的長度仍不充分，所以雖然在高速加速壽命試驗後的熱阻值大致沒有惡化，但是硬度仍低並且在空孔試驗後產生了空孔。
比較例4中添加了與比較例3相同的C
12H
21Si(OCH
3)
3，而提高了{(B)成分的Si-H基的個數}/{(A)成分的Si-Vi基的個數}的比，但是加熱後的拉伸彈性係數仍大幅地上升。
比較例5中減少了與比較例3及比較例4相同的C
12H
21Si(OCH
3)
3的添加量，因此高速加速壽命試驗後的熱阻值惡化，並且加熱後的拉伸彈性係數也大幅地上升。
比較例6中大量地調配有填充劑，所以黏度顯著地上升，無法作成糊狀而呈塊狀。
比較例7中，由於{(B)成分的Si-H基的個數}/{(A)成分的Si-Vi基的個數}的比小於0.5而過低，所以無法充分地達到材料的強度，在空孔試驗後產生空孔，或者進行加熱時硬化物較脆而無法測定拉伸彈性係數。
比較例8中大量地調配有具長鏈烷基之有機矽烷，所以在空孔試驗後產生空孔，或者硬化物較脆而無法測定拉伸彈性係數。
基於上述實施例的結果，顯示了只要是本發明的導熱性矽氧組成物，即能夠提供一種導熱性矽氧組成物，其即便暴露在高溫高濕下熱阻值仍不會惡化，即便暴露在高溫下也不會發生高彈性係數化，不會發生空孔且具有高導熱係數。
再者，本發明不限於上述實施形態。上述實施形態為例示，具有與本發明的發明申請專利範圍所記載的技術思想具有實質性相同的構成並能發揮相同的作用效果者，皆包含在本發明的技術範圍內。
無
無
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
Claims (11)
- 一種導熱性矽氧組成物，其特徵在於包含： 100質量份的(A)有機聚矽氧烷，其一分子中具有至少2個烯基； (B)有機氫聚矽氧烷，其一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子，前述(B)成分的Si-H基的個數與前述(A)成分的烯基的個數比，即(Si-H基的個數)/(烯基的個數)是成為0.5～3.0的量； 800～20000質量份的(C)填充劑，其包含一種以上的導熱性粉末； 20～400質量份的(D)由下述通式(1)表示的水解性有機聚矽氧烷， 通式(1)中的R 1表示可具有取代基之碳數1～10的一價烴基，各別的R 1可以相同也可以不同，並且a為5～100； 0.01～100質量份的(E)由下述通式(2)表示的有機矽烷， R 2 bSi(OR 3) 4-b(2) 通式(2)中，R 2為選自由碳數14～20且可具有取代基之飽和或不飽和的一價烴基、環氧基、(甲基)丙烯酸基之中的1種以上的基，R 3為碳數1～6的烷基，b為1～3的整數； (F)鉑或鉑化合物的觸媒，其以鉑原子計成為前述(A)成分的0.1～500 ppm的量；及， (G)0.01～1質量份的反應控制劑。
- 如請求項1所述之導熱性矽氧組成物，其中，前述(A)成分的黏度在25℃中為10～100000mm 2/s。
- 如請求項1所述之導熱性矽氧組成物，其中，前述(C)成分包含鋁粉與氧化鋅粉。
- 如請求項1所述之導熱性矽氧組成物，其中，前述(E)成分的前述R 2為碳數14～20的烷基。
- 如請求項1所述之導熱性矽氧組成物，其中，前述(E)成分的前述R 2為碳數16～20的烷基。
- 如請求項1所述之導熱性矽氧組成物，其中，前述(G)成分包含乙炔化合物、氮化合物、有機磷化合物、肟化合物及有機氯化合物中的任一種以上。
- 如請求項1所述之導熱性矽氧組成物，其中，前述導熱性矽氧組成物在25℃中的黏度在50～1000Pa・s的範圍。
- 如請求項1所述之導熱性矽氧組成物，其中，前述導熱性矽氧組成物的硬化物即便在高速加速壽命試驗(130℃，濕度85%，96小時)後，熱阻值比起高速加速壽命試驗前仍不高於1.5 mm 2・K/W以上。
- 如請求項1所述之導熱性矽氧組成物，其中，以2片玻璃板夾持前述導熱性矽氧組成物然後以150℃且60分鐘的條件硬化而成的硬化物，在重複5次的以260℃且5分鐘的條件進行加熱的步驟後，仍不會觀察到空孔。
- 如請求項1所述之導熱性矽氧組成物，其中，前述導熱性矽氧組成物的硬化物在25℃中以Asker C計為10以上的硬度。
- 如請求項1～10中任一項所述之導熱性矽氧組成物，其中，前述導熱性矽氧組成物的硬化物即便實施加熱試驗，其拉伸彈性係數仍不會自前述加熱實施前起上升20 MPa以上，該加熱試驗是重複3次放入260℃的腔室中5分鐘後取出的步驟。
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