TWI457399B

TWI457399B - Thermally conductive silicone oxygen composition

Info

Publication number: TWI457399B
Application number: TW098122936A
Authority: TW
Inventors: Akihiro Endo
Original assignee: Shinetsu Chemical Co
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2014-10-21
Also published as: CN101624514A; JP4993135B2; US20100006798A1; JP2010018646A; CN101624514B; TW201014884A

Description

導熱性聚矽氧組成物

本發明係關於一種用以冷卻電子零件而介裝於發熱性電子零件與散熱體或金屬框體等之散熱零件之間的熱境界面之導熱性聚矽氧組成物。尤其，有關一種在電子零件之作動溫度範圍內的溫度中進行流動化而提昇對於熱境界面的密著性，從發熱性電子零件改善熱傳達至散熱零件的導熱性聚矽氧組成物。

電視、錄影機、電腦、醫療器具、事務機器、通訊裝置等最近之電子機器的電路設計係增加複雜性，成為可製造內包相當電晶體數十萬個之積體電路。隨電子機器之小型化及高性能化，組入於漸漸縮小之面積的此等電子零件之個數增大，同時電子零件本身之大小亦持續小型化。因此，從各電子零件產生之熱增加，受此熱產生故障或機能不全，故使熱有效地散發之封裝技術變成很重要。

個人電腦、數位光碟、行動電話等之電子機器所使用之CPU、驅動IC、記憶體等之電子零件中伴隨積體度之提昇，為除去所產生之熱，已提出許多之散熱方法及使用其之散熱零件。

以往，在電子機器等中為抑制電子零件之溫度上昇，可採取直接傳熱於已使用鋁、銅、黃銅等導熱率高之金屬的散熱體之方法。此散熱體係傳導從電子零件所產生之熱，使其熱因與大氣之溫度差而從表面釋出。為使從電子零件所產生之熱有效率地傳至散熱體，必須使散熱體與電子零件無空隙地密著，具有柔軟性之低硬度導熱性薄片或導熱膏介裝於電子零件與散熱體之間。

但，低硬度導熱性薄片係處理作業性優，但很難使厚度薄化，又，無法遵循電子零件或散熱體表面的微細凹凸，故接觸熱阻抗變大，無法有效率地傳導熱之問題仍存在。

另外，導熱膏係可使厚度薄化，故可減少電子零件與散熱體之距離，進一步，藉由埋入表面的微細凹凸，可大幅地降低熱阻抗。但，導熱膏處理性差，污染周圍，受熱循環產生油分離或流出於乳膏之系外(溢出)而熱特性降低之問題仍存在。

近年具有低硬度導熱性薄片之處理性高與導熱膏之熱阻抗低之兩者的特性之導熱性構件，在室溫下為處理性佳的固體狀，受電子零件產生之熱進行軟化或熔融之熱軟化性材料已提出許多。

在特表2000-509209號公報(專利文獻1)中係已提出一種由丙烯酸系感壓黏著劑與α烯烴系熱塑劑與導熱性填充劑所構成之導熱性材料、或、石蠟系蠟與導熱性填充劑所構成之導熱性材料。在特開2000-336279號公報(專利文獻2)中已提出一種熱塑性樹脂、蠟、導熱性填充劑所構成之導熱性組成物。在特開2001-89756號公報(專利文獻3)中已提出一種丙烯酸樹脂等之聚合物、碳原子數12~16之醇、石油蠟等之低融點成分與導熱性填充劑所構成之熱仲介材料。在特開2002-121332號公報(專利文獻4)中已提出一種由聚烯烴與導熱性填充劑所構成之熱軟化性散熱片。

但，此等係任一者均以有機物作為基材者，無指向難燃性之材料。又，於汽車等組入此等構件時係擔心受高溫劣化。

另外，耐熱性、耐候性、難燃性優異之材料，已知聚矽氧，以聚矽氧作為基材之同樣的熱軟化性材料亦被提出許多。

在特開2000-327917號公報(專利文獻5)中係已提出一種由熱塑性聚矽氧樹脂、蠟狀改性聚矽氧樹脂與導熱性填充劑所構成之組成物。在特開2001-291807號公報(專利文獻6)中係已提出聚矽氧凝膠等之黏結劑樹脂與蠟與導熱性填充劑所構成之導熱性薄片。在特開2002-234952號公報(專利文獻7)中已提出一種聚矽氧等之高分子凝膠、改性聚矽氧、蠟等之由加熱成為液體之化合物、與導熱性填充劑所構成之熱軟化散熱片。

但，此等係聚矽氧以外，使用使蠟等之有機物或聚矽氧改性之蠟，故有難燃性、耐熱性較聚矽氧單品差之缺點。又，乳膏的塗佈如點膠或網版印刷般可機械化、自動化，且可以量產效率高的方法進行，但，片狀之熱軟化性材料係設置之機械化、自動化很難，有量產效率差之問題。

(專利文獻1)特表2000-509209號公報

(專利文獻2)特開2000-336279號公報

(專利文獻3)特開2001-89756號公報

(專利文獻4)特開2002-121332號公報

(專利文獻5)特開2000-327917號公報

(專利文獻6)特開2001-291807號公報

(專利文獻7)特開2002-234952號公報

有鑑於上述問題，本發明之目的係在於提供一種導熱性聚矽氧組成物，其係可以點膠塗佈或網版印刷等之量產效率高的方法之塗佈，發揮良好的導熱性，發熱性電子零件及散熱零件之密著性佳，且不引起油分離或溢出現象，其結果，作業性、散熱性能、信賴性優異。

本發明人等係為解決上述課題，經專心研究之結果，終完成本發明。亦即，本發明係提供下述之導熱性聚矽氧組成物。

申請專利範圍第1項：一種導熱性聚矽氧組成物，其特徵在於由含有：

(A)聚矽氧樹脂、

(B)導熱性填充劑、

(C)可使此等溶解或分散之揮發性的溶劑

之組成物所構成的，並配置於藉由動作而進行發熱成為高於室溫之溫度的發熱性電子零件與散熱零件之間的散熱材料，被塗佈於該發熱性電子零件或散熱零件之前，在室溫狀態下，為流動性之乳膏狀組成物，被塗佈於該發熱性電子零件或散熱零件之後，組成物中之揮發性溶劑會揮發，俾成為非流動性之熱軟化性導熱性組成物，且藉電子零件動作時之發熱，進行低黏度化、軟化或熔解而至少表面流動化而於上述電子零件與散熱零件之間實質上無空隙地填充。

申請專利範圍第2項：如申請專利範圍第1項之導熱性聚矽氧組成物，其中前述(A)成分為由含有R¹ SiO_3/2 單元(式中，R¹ 為碳原子數1~10之非取代或取代的1價烴)及/或SiO₂ 單元之聚合物所構成。

申請專利範圍第3項：如申請專利範圍第2項之導熱性聚矽氧組成物，其中前述聚合物進一步含有R¹ ₂ SiO_2/2 單元(式中，R¹ 為碳原子數1~10之非取代或取代的1價烴)。

申請專利範圍第4項：如申請專利範圍第1項之導熱性聚矽氧組成物，其中(A)成分為具有選自下述式(i)~(iii)之組成的聚矽氧樹脂；

D_m T^Φ _p D^Vi _n 　(i)

(此處，D為二甲基矽氧烷單元((CH₃ )₂ SiO)、T^Φ 為苯基矽氧烷單元((C₆ H₅ )SiO_3/2 )、D^Vi 為甲基乙烯基矽氧烷單元((CH₃ )(CH₂ =CH)SiO)，(m+n)/p(莫耳比)=0.25~4、0；(m+n)/m(莫耳比)=1.0~4.0)

M_L D_m T^Φ _p D^Vi _n 　(ii)

(此處，M表示三甲基矽氧烷單元((CH₃ )₃ SiO_1/2 )，D、T^Φ 及D^Vi 為如上述，(m+n)/p(莫耳比)=0.25~4.0、(m+n)/m(莫耳比)=1.0~4.0、L/(m+n)(莫耳比)=0.001~0.1)

M_L D_m Q_q D^Vi _n 　(iii)

(此處，Q表示SiO_4/2 ，M、D及D^Vi 為如上述，(m+n)/q(莫耳比)=0.25~4.0、(m+n)/m(莫耳比)=1.0~4.0、L/(m+n)(莫耳比)=0.001~0.1)。

申請專利範圍第5項：如申請專利範圍第1~4項中任一項之導熱性聚矽氧組成物，其中進一步，相對於(A)成分100容量份，以0.01~50容量份之比例含有：以(D-1)下述通式(1)：

R² _a R³ _b Si(OR⁴ )_4-a-b 　(1)

(式中，R² 獨立為碳原子數6~15之烷基，R³ 獨立為非取代或取代之碳原子數1~8的1價烴基，R⁴ 獨立為碳原子數1~6之烷基，a為1~3之整數，b為0~2之整數，但，a+b為1~3之整數)

所示之烷氧基矽烷化合物、及/或(D-2)以下述通式(2)：

(式中，R⁵ 獨立為碳原子數1~6之烷基，c為5~100之整數)所示之分子鏈段末端被三烷氧基甲矽烷基封端之二甲基聚矽氧烷。

申請專利範圍第6項：如申請專利範圍第1~5項中任一項之導熱性聚矽氧組成物，其中進一步，就(E)成分而言，含有25℃之黏度為0.01~100Pa‧s之有機聚矽氧烷。

申請專利範圍第7項：如申請專利範圍第1~6項中任一項之導熱性聚矽氧組成物，其中溶劑揮發前之25℃的黏度為10~500Pa‧s。

申請專利範圍第8項：如申請專利範圍第1~7項中任一項之導熱性聚矽氧組成物，其中溶劑揮發後之25℃的導熱率為0.5W/m‧K以上。

申請專利範圍第9項：如申請專利範圍第1~8項中任一項之導熱性聚矽氧組成物，其中溶劑揮發後之80℃的黏度為10~1×10⁵ Pa‧s。

申請專利範圍第10項：如申請專利範圍第1~9項中任一項之導熱性聚矽氧組成物，其中(C)成分之揮發性的溶劑為沸點80~360℃之異烷烴系溶劑。

又，在本發明中，有時稱上述(C)成分揮發之後的導熱性聚矽氧組成物為熱軟化性導熱性組成物、或、僅稱導熱性組成物。又，在本發明中，所謂容量部係以理論比重除其質量者。

本發明之導熱性聚矽氧組成物係因溶劑揮發前在室溫下具有流動性，可以點膠塗佈或網版印刷等之量產效率良好的塗佈。進一步，塗佈於散熱零件後，溶劑揮發，在室溫中成為非流動性之熱軟化性導熱性組成物，故可防止飛濺於周圍環境所造成之污染。本發明之導熱性組成物係導熱性良好，且藉電子零件動作時之發熱，進行低黏度化、軟化或熔解而至少表面流動化而於上述電子零件與散熱零件之間實質上無空隙地填充，故發熱性電子零件及散熱零件之密著性變成良好。進一步，實質的厚度亦可減小，故結果，可明顯地減少熱阻抗。因而，藉由使本發明之導熱性組成物介於發熱性電子零件與散熱零件之間，可使發熱性電子零件產生之熱有效率地散發至散熱零件。本發明之導熱性聚矽氧組成物係可使用於例如一般之電源、電子機器等的散熱、個人電腦、數位光碟驅動機等之電子機器之LSI、CPU等之積體電路元件的散熱。藉由本發明之導熱性聚矽氧組成物，可大幅地改善發熱性電子零件或使用其之電子機器等的壽命。

(用以實施發明之最佳形態)

以下，詳細地說明本發明。

[(A)成分]

(A)成分係聚矽氧樹脂，形成本發明之導熱性聚矽氧組成物的基質。(A)成分係溶劑從本發明之導熱性聚矽氧組成物揮發而形成之熱軟化性導熱性組成物實質上在常溫(例如25℃)為固體(非流動性)，在一定溫度以上較佳係40℃以上，以發熱性電子零件的發熱所產生之最高到達溫度以下，具體上在40~150℃左右，尤其40~120℃左右的溫度範圍中，若為進行熱軟化、低黏度化或熔解而流動化者，亦可為任一的聚矽氧樹脂。(A)成分係本發明中之熱軟化性導熱性組成物在溶劑揮發後引起熱軟化之因子，亦發揮對該導熱性聚矽氧組成物賦予導熱性之填充劑賦予加工性或作業性的黏結劑之作用。

此處，進行熱軟化、低黏度化或熔解之溫度係作為熱軟化性導熱性組成物之溫度，聚矽氧樹脂本身亦可為具有融點未達40℃者。

(A)成分係可1種單獨使用，亦可併用2種以上。

(A)成分係只要滿足上述之條件的聚矽氧樹脂，無特別限定。(A)成分係可舉例如含有R¹ SiO_3/2 單元(以下稱為T單元)及/或SiO₂ 單元(以下，稱為Q單元)之聚合物，及此等與R¹ ₂ SiO_2/2 單元(以下，稱為D單元)之共聚物等。此等之聚合物或共聚物中亦可添加主鏈由D單元所構成之有機聚矽氧烷、例如聚矽氧油或聚矽氧生膠。此等之中，宜為主鏈由T單元與D單元所構成之聚矽氧樹脂、或主鏈由T單元所構成之聚矽氧樹脂、作為(E)成分之含有25℃之黏度為0.1~100Pa‧s之有機聚矽氧烷的組合。(A)成分之聚矽氧樹脂係宜分子鏈的各末端以R¹ ₃ SiO_1/2 單元(以下，稱為M單元)封端之非反應性。又，黏度係藉由依JIS Z8803之測定法來測定、算出。

此處，上述R¹ 係碳原子數1~10，宜為1~6之非取代或取代之1價烴基。R¹ 之具體例可舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、辛基、壬基、癸基等之烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等之芳基；苯甲基、苯乙基、苯基丙基等之芳烷基；乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、己烯基、環己烯基、辛烯基等之烯基；及存在於此等之烴基中的氫原子的一部分或全部以氟、溴、氯等之鹵原子、氰基等取代之基、例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基、氰乙基等。此等之中，尤宜為甲基、苯基及乙烯基。

更具體地說明(A)成分之聚矽氧樹脂。本發明所使用之聚矽氧樹脂係因在室溫下為非流動性，必須含有T單元及/或Q單元。該聚矽氧樹脂之代表例係M單元與T單元之組合、D單元與T單元之組合、M單元與Q單元之組合的1種或2種以上所構成。

為在室溫下改善固形時之脆弱而防止龜裂等之破損，提高靭性，導入T單元很有效。又，在室溫下之靭性提昇係使用D單元亦很有利。因此，較佳之聚矽氧樹脂的構造可舉例如M單元/T單元/D單元之組合所構成的聚矽氧樹脂、及M單元/Q單元/D單元之組合所構成的聚矽氧樹脂。因此，T單元的取代基(R¹ )宜為甲基及苯基，D單元之取代基宜為甲基、苯基及乙烯基。又，M單元/T單元/D單元之組合所構成的聚矽氧樹脂中係T單元與D單元之比率就莫耳比宜為10：90~90：10，尤宜為20：80~80：20。

如上述，D單元的導入係於提高聚矽氧樹脂之固形時的靭性很有效。另外，(A)成分之聚矽氧樹脂為由例如M單元與T單元所構成之情形或M單元與Q單元所構成的聚矽氧樹脂之情形係於其中，就(E)成分而言主鏈為主而由D單元所構成，且末端被M單元封端之含有25℃的黏度為0.01~100Pa‧s之有機聚矽氧烷進行混合，俾可提高固形時之靭性，可改良其脆性。亦即，例如(A)成分為含有T單元，不含D單元之聚矽氧樹脂時，若於(A)成分中添加以D單元作為主成分之上述有機聚矽氧烷(E)，所得到之組成物係可成為靭性優異之材料。此時，(A)成分之聚矽氧樹脂與所添加之前述有機聚矽氧烷之全體的T單元與D單元之比率係仍宜為10：90~90：10，尤宜為20：80~80：20。該有機聚矽氧烷係可1種單獨使用，亦可併用2種以上。

該有機聚矽氧烷(E)可舉例如油狀及口香糖狀之二甲基聚矽氧烷(聚矽氧油及聚矽氧生膠)或其苯基改性、聚醚改性、苯基聚醚改性聚矽氧烷等。

使該有機聚矽氧烷(E)添加於構成本發明之熱軟化性導熱性組成物的導熱性聚矽氧組成物時，其添加量係相對於(A)成分之聚矽氧樹脂100容量份，宜為1~100容量份，尤宜為2~50容量份。若該添加量在此範圍內，易改善所得到之熱軟化性導熱性組成物的靭性，易維持該組成物之形狀保持性。

如上述般，(A)成分之聚矽氧樹脂係只要在加熱時產生某程度的黏度降低即可，又，只要成為導熱性填充劑之黏結劑即可。(A)成分之重量平均分子量係就凝膠滲透色層分析(GPC)所得到之聚苯乙烯換算，宜為500~20000，尤宜為1000~10000。若該分子量在於此範圍內，易使所得到之組成物的熱軟化時的黏度維持在適當的範圍內，故易防止因散熱體所產生之溢出(填充劑與基材矽氧烷之分離所造成的基材矽氧烷流出，或熱軟化之組成物流出於系外)，易維持電子零件與散熱零件之密著性。(A)成分係適宜為對本發明之熱軟化性導熱性組成物賦予柔軟性或沾黏性者。(A)成分係亦可使用單一分子量之聚合物，但亦可混合分子量相異之2種以上的聚合物等而使用。

(A)成分之具體例，如下述般，可舉例如以特定組成具有2官能性構造單元(D單元)及3官能性構造單元(T單元)之聚矽氧樹脂。

D_m T^Φ _p D^Vi _n 　(i)

(此處，D為二甲基矽氧烷單元((CH₃ )₂ SiO)、T^Φ 為苯基矽氧烷單元((C₆ H₅ )SiO_3/2 )、D^Vi 為甲基乙烯基矽氧烷單元((CH₃ )(CH₂ =CH)SiO)，(m+n)/p(莫耳比)=0.25~4.0；(m+n)/m(莫耳比)=1.0~4.0)

又，可舉例如以特定組成具有1官能性構造單元(M單元)、2官能性構造單元(D單元)及3官能性構造單元(T單元)之聚矽氧樹脂。

M_L D_m T^Φ _p D^Vi _n 　(ii)

(此處，M表示三甲基矽氧烷單元(亦即表示(CH₃ )₃ SiO_1/2 )，D、T^Φ 及D^Vi 為如上述，(m+n)/p(莫耳比)=0.25~4.0、(m+n)/m(莫耳比)=1.0~4.0、L/(m+n)(莫耳比)=0.001~0.1)。

進一步，可舉例如以特定組成具有1官能性構造單元(M單元)、2官能性構造單元(D單元)及4官能性構造單元(Q單元)之聚矽氧樹脂。

M_L D_m Q_q D^Vi _n 　(iii)

[(B)成分]

(B)成分之導熱性填充劑係可使用金屬粉末、金屬氧化物粉末、陶瓷粉末等，具體上可舉例如鋁粉末、銅粉末、銀粉末、鎳粉末、金粉末、氧化鋁粉末、氧化鋅粉末、氧化鎂粉末、氧化鐵粉末、氧化鈦粉末、氧化鋯粉末、氮化鋁粉末、氮化硼粉末、氮化矽粉末、鑽石粉末、碳粉末、富勒烯粉末、石墨粉末等，只要為一般導熱性填充劑之物質，可為任何的填充劑。

此等導熱性填充劑係可使用平均粒徑為0.1~100μm，宜為0.5~50μm者。若未達0.1μm，混合填充時之黏度變高，有時缺乏作業性。又，溶劑揮發後使用來作為熱軟化性導熱性組成物時，加熱壓黏時之黏性亦高，電子零件與散熱零件之間隙變大，藉此，熱阻抗變高，很難顯現充分的散熱性能。在超過100μm時，作業上之黏度降低，但仍然實際上使用來作為熱軟化性導熱性組成物時，於加熱壓黏時之電子零件與散熱零件之間隙為100μm以下之部分未被壓黏，而仍然熱阻抗變高，有時很難顯現充分的散熱性能。因此，平均粒徑宜為上述0.1~100μm之範圍，更宜為0.5~50μm者成為流動性與導熱性併存成為較佳者。

此等填充劑係可1種單獨使用，亦可混合複數種而使用。又，亦可使用平均粒徑相異之粒子2種以上。又，在本發明中，平均粒徑為體積平均粒徑，為依微軌跡粒度分布測定裝置MT 3300EX(日機裝股份公司)所得到之測定值。

導熱性填充劑之調配量係相對於(A)成分100容量份為50~1000容量份，宜為100~500容量份。若導熱性填充劑之調配量太多，喪失本發明之導熱性聚矽氧組成物的溶劑揮發前之流動性，很難塗佈。又，有時溶劑揮發後不引起滿足的熱軟化。又，若調配量太少，無法得到所希望之導熱性。

[(C)成分]

(C)成分係使可(A)成分及(B)成分分散或溶解之揮發性溶劑。本發明之導熱性聚矽氧組成物加入於(A)成分及(B)成分，進一步含有其他之成分時係宜為其他之成分亦可為分散或溶解之揮發性溶劑。(C)成分係依(A)及(B)成分一起的情形，只要可使其他的成分溶解或分散，亦可為任何的溶劑。(C)成分係可一種單獨使用亦可組合2種以上而使用。

熱軟化性導熱性組成物在室溫下為非流動性，基本上在室溫環境中不可能以點膠或網版印刷之量產效率的良好塗佈。又，其導熱性係有關於導熱性填充劑之填充率，故使導熱性填充劑填充愈多，導熱率愈提昇。但，當然若提高導熱性填充劑之填充率，熱軟化性導熱性組成物之黏度易提高，在高溫化中甚至很難以點膠或網版印刷之量產效率的良好塗佈。施加剪斷作用時之該組成物的膨脹性(dilatancy)亦易變強。如此，以往係很難使高填充導熱性填充劑之熱軟化性組成物以點膠或網版印刷容易且均一地很薄設置於散熱體(Heat Sink)等之散熱體。一般，熱軟化性組成物係薄片成形之後，貼黏於散熱體(Heat Sink)等之散熱體，但很難機械化、自動化，故很難謀求作業之效率化。

本發明之導熱性聚矽氧組成物係溶劑揮發前為具有流動性之乳膏狀，故可以點膠或網版印刷容易地塗佈於散熱體(Heat Sink)等之散熱體。塗佈後，容易地使含有之(C)成分以常溫或積極地加熱而揮發。因而，依本發明，使高填充導熱性填充劑之導熱性聚矽氧組成物以點膠或網版印刷塗佈於散熱體(Heat Sink)等之散熱體，其後，藉由使(C)成分揮發而可使熱軟化性導熱性組成物容易且均一地很薄設置。又，本發明之導熱性聚矽氧組成物係取代散熱體，或亦可與散熱體一起以點膠或網版印刷塗佈於散熱性電子零件等之散熱體上。

(C)成分之沸點係宜為80~360℃之範圍。若該沸點在於此範圍，易防止於所得到之組成物的塗佈作業中(C)成分從該組成物急劇地揮發，故易抑制該組成物之黏度上昇，易充分確保該組成物之塗佈性。又，該組成物之塗佈作業後，(C)成分很難殘存於該組成物中，故散熱特性易提高。

(C)成分之具體例係可舉例如甲苯、二甲苯、丙酮、甲乙酮、環己烷、正己烷、正庚烷、丁醇、異丙醇(IPA)、異烷烴系溶劑等，其中，從安全面，健康面及作業性而言，宜為異烷烴系溶劑，尤宜為沸點80~360℃之異烷烴系溶劑。

使(C)成分添加於本發明之組成物時，其添加量相對於(A)成分100容量份，宜為100容量份以下，更宜為50容量份以下。若該添加量在於此範圍內，為易抑制(B)成分急速地沈澱，該組成物之保存性易提高。其下限可適當選定，但一般為0.1容量份以上。

[(D)成分]

本發明之導熱性聚矽氧組成物中進一步宜調配下述(D)成分作為(B)成分之表面處理劑。

‧(D-1)烷氧基矽烷化合物

(D)成分可舉例如以(D-1)下述通式(1)：

R² _a R³ _b Si(OR⁴ )_4-a-b 　(1)

(式中，R² 獨立為碳原子數6~15之烷基，R³ 獨立為非取代或取代之碳原子數1~8的1價烴基，R⁴ 獨立為碳原子數1~6之烷基，a為1~3之整數，b為0~2之整數，但，a+b為1~3之整數)所示之烷氧基矽烷化合物。

在上述通式(1)中，以R² 所示之烷基可舉例如己基、辛基、壬基、癸基、十二碳基、十四碳基等。若以此R² 所示之烷基的碳原子數滿足6~15的範圍，(B)成分之潤濕性充分提高，易填充(B)成分。又，導熱性聚矽氧組成物之處理作業性佳，組成物之低溫特性成為良好者。

以R³ 所示之非取代或取代的1價烴基，可舉例如甲基、乙基、丙基、己基、辛基等之烷基；環戊基、環己基等之環烷基；乙烯基、烯丙基等之烯基；苯基、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；3,3,3-三氟丙基、2-(九氟丁基)乙基、2-(十七氟辛基)乙基、對氯苯基等之鹵化烴基等。此等之中尤宜為甲基、乙基。

以R⁴ 所示之烷基可舉例如甲基、乙基、丙基、丁基、庚基、己基等之烷基。此等之中，尤宜為甲基、乙基。

此(D-1)成分之適當的具體例可舉例如下述者。

C₆ H₁₃ Si(OCH₃ )₃

C₁₀ H₂₁ Si(OCH₃ )₃

C₁₂ H₂₅ Si(OCH₃ )₃

C₁₂ H₂₅ Si(OC₂ H₅ )₃

C₁₀ H₂₁ Si(CH₃ )(OCH₃ )₂

C₁₀ H₂₁ Si(C₆ H₅ )(OCH₃ )₂

C₁₀ H₂₁ Si(CH₃ )(OC₂ H₅ )₂

C₁₀ H₂₁ Si(CH=CH₂ )(OCH₃ )₂

C₁₀ H₂₁ Si(CH₂ CH₂ CF₃ )(OCH₃ )₂

又，(D-1)成分係可以1種單獨使用，亦可組合2種以上而使用。又，(D-1)成分之調配量係相對於(A)成分100容量份，宜為0.01~50容量份，更宜為0.1~30容量份。若此調配量太多，無濕潤效果增大，不經濟，又，有揮發性，故若以開放系放置，導熱性聚矽氧組成物及溶劑揮發後之熱軟化性導熱性組成物徐緩地脆化。

‧(D-2)二甲基聚矽氧烷

此(D-1)成分以外之(D)成分可舉例如以(D-2)下述通式(2)

(式中，R⁵ 獨立為碳原子數1~6之烷基，c為5~100之整數)。

所示之分子鏈段末端被三烷氧基甲矽烷基封端之二甲基聚矽氧烷。藉由此(D-2)成分之調配，(B)成分與(A)成分之潤濕性會提高。

在上述通式(2)中，以R⁵ 所示之烷基係與以上述通式(1)中之R⁴ 所示的烷基相同者。

此(D-2)成分之適當具體例可舉例如下述者。

又，(D-2)成分係可以1種單獨使用，亦可組合2種以上而使用。又，(D-2)成分之調配量係相對於(A)成分100容量份，宜為0.01~50容量份，更宜為0.1~30容量份。若此調配量太多，所得到之硬化物的耐熱性或耐濕性有降低之傾向。

就(D)成分之表面處理劑而言，使此等(D-1)成分與(D-2)成分組合而使用亦無妨。此時，(D)成分之合計調配量係宜相對於(A)成分100容量份為0.02~50容量份。

[其他之添加劑]

本發明之導熱性聚矽氧組成物中係在無損本發明之目的的範圍，就任意成分而言，可於合成橡膠中進一步添加一般所使用之添加劑或填充劑等。具體上，係聚矽氧油、氟改性聚矽氧界面活性劑；作為著色劑之碳黑、二氧化鈦、氧化鐵紅等；作為耐燃性賦予劑之鉑觸媒、氧化鐵、氧化鈦、氧化鈰等之金屬氧化物、或金屬氫氧化物。進一步，亦可任意地添加作為導熱性填充劑之沈澱抑制劑的沈澱性氧化矽或燒成氧化矽等之微粉末氧化矽、觸變性提昇劑等。又，於本發明組成物中係不含有使(A)成分交聯、硬化之交聯劑、硬化劑。

[溶劑揮發前之黏度]

本發明中之溶劑揮發前的導熱性聚矽氧組成物之旋轉黏度計所測定的25℃中黏度宜為10~500Pa‧s，更宜為50~300Pa‧s。若黏度為10Pa‧s以下，易引起(B)成分之沈降。又，若黏度為1000Pa‧s以上，流動性差，點膠性、網版印刷性等作業性降低，又，亦很難薄塗於基材上。

[溶劑揮發後之導熱率]

溶劑揮發後之熱軟化性導熱性組成物25℃的導熱率宜為0.5W/m‧K以上(例如0.5~10.0W/m‧K)。若該導熱率在於此範圍內，易很高地維持電子零件與散熱體等之散熱零件等的導熱性，易發揮充分的散熱性能。

[溶劑揮發後之黏度]

溶劑揮發後之熱軟化性導熱性組成物80℃之黏度宜為10~1×10⁵ Pa‧s的範圍內，更宜為50~5×10⁴ Pa‧s的範圍內。若該黏度在於此範圍內，從電子零件與散熱體等之散熱零件之間，該熱軟化性導熱性組成物很難流出，又，易減小電子零件與散熱零件之間隙，易顯現充分的散熱性能。

[組成物之調製]

本發明之導熱性聚矽氧組成物係可藉由使用捏合機、閘混合機、行星式混合機等之混合機器而混合前述之成分來調製。如此做法所得到的該組成物係具有大幅的導熱率之提昇與良好的作業性、耐久性、信賴性。

[組成物之用途]

本發明之導熱性聚矽氧組成物係塗佈於發熱體或散熱體。發熱體可舉例如一般之電源；電源用電力電晶體、電力模組、熱敏器、熱電偶、溫度感測器等之電子機器；LSI、CPU等之積體電路元件等的散熱性電子零件等。散熱體可舉例如散熱器(heat spreader)、散熱體(heat sink)等之散熱零件等；散熱管、散熱板等。塗佈係可藉由例如來自唧筒之點膠、或網版印刷而容易地進行。網版印刷係可使用例如金屬遮罩或網目。使本發明之組成物塗佈於發熱體或散熱體之後，使溶劑揮發，可於發熱體或散熱體之間介入熱軟化性導熱性組成物。該熱軟化性導熱性組成物藉電子零件動作時之發熱進行低黏度化、軟化或熔解以降低電子零件與散熱零件之界面接觸熱阻抗，故散熱性能優異，同時難燃性、耐熱性、耐候性等亦優異。又，相較於乳膏狀組成物而很難引起溢出，熱循環時之信賴性優異。

[實施例]

以下，顯示實施例及比較例而更詳述本發明，但本發明係不限定於此等的實施例。

首先，準備形成本發明之組成物的以下之各成分。

(A)成分

A-1：D₂₅ T^Φ ₅₅ D^Vi ₂₀ (重量平均分子量：聚苯乙烯換算為3300，軟化點：40~50℃)

(此處，D為二甲基矽氧烷單元(亦即(CH₃ )₂ SiO)、T^Φ 為苯基矽氧烷單元(亦即(C₆ H₅ )SiO_3/2 )、D^Vi 為甲基乙烯基矽氧烷單元(亦即(CH₃ )(CH₂ =CH)SiO))

A-2：以下述組成式所示之有機聚矽氧烷

(B)成分

B-1：鋁粉末(平均粒徑：25.1μm)理論量2.70

B-2：鋁粉末(平均粒徑：1.6μm)理論比重2.70

B-3：氧化鋅粉末(平均粒徑：0.7μm)理論比重5.67

B-4：氧化鋁粉末(平均粒徑：10.1μm)理論比重3.98

(C)成分

C-1：Isosol 400(異烷烴系溶劑、日本石油化學股份公司商品名)沸點210~254℃

C-2：IP solvent 2835(異烷烴系溶劑、出光興業股份公司商品名)沸點270~350℃

(D)成分

D-1：構造式：C₁₂ H₂₅ Si(OC₂ H₅ )₃ 所示之有機矽烷

D-2：以下述構造式：

所示之分子鏈段末端被三烷氧基甲矽烷基封端之二甲基聚矽氧烷

(E)其他之添加劑：聚矽氧油

E-1：在25℃之黏度為含有0.4Pa‧s的苯基之聚矽氧油(商品名：KF-54，信越化學工業股份公司製)

[實施例1~3、比較例1~3] [導熱性聚矽氧組成物之製作方法]

以表1所示之組成比，於(A)成分中加入(C)成分，進一步依情形係加入(D)成分與其他之成分，投入於行星式混合機中，以80℃攪拌混合30分鐘而形成均一溶液。其次，使(B)成分以表1所示之組成比投入於該均一溶液，在室溫下攪拌混合1小時。

[導熱性聚矽氧組成物之塗佈性評估]

準備沖切成3cm² 之厚120μm的金屬網用的SUS板，使用刮刀而將所製造之導熱性聚矽氧組成物塗佈於散熱體，評估在25℃之塗佈性。結果表示於表1中。

(評估基準)

○：可均一地塗佈於一面

×：完全不能塗佈

[溶劑揮發後之熱軟化性導熱性組成物的導熱率]

以2片圓板狀的標準鋁板(純度：99.99%、直徑：約12.7mm、厚：約1.0mm)挾住溶劑揮發後之熱軟化性導熱性組成物，以吹風機一邊加熱一邊押擠。測定2片之標準鋁板厚度，減去預先知道的標準鋁板之厚度，以測定實質上的熱軟化性導熱性組成物之厚度。分別製作數點如此之熱軟化性導熱性組成物厚度相異之試樣。其後，使用上述試驗片而使該組成物之熱阻抗(單元：mm² ‧K/W)依據雷射閃光法之熱阻抗測定器(Netzsch公司製，Xenon Flash Analyzer；LFA 447 NanoFash)在25℃中測定。分別使厚度相異之熱阻抗值作圖，從此所得到之直線斜率的相反數算出導熱率。又，在厚度測定中係使用微量計(股份公司Mitutoyo製，型式編號：M820-25VA)。結果表示於表1中。

[溶劑揮發後之熱軟化性導熱性組成物的黏度]

使用動態黏彈性測定裝置RDA3(商品名：TA Instruments公司製)而測定溶劑揮發後之熱軟化性導熱性組成物在80℃之黏度。結果表示於表1中。

Claims

一種導熱性聚矽氧組成物，其特徵在於由含有：(A)具有選自下述式(i)~(iii)之組成的聚矽氧樹脂100容量份、D_m T^Φ _p D^Vi _n (i)(此處，D為二甲基矽氧烷單元((CH₃ )₂ SiO)、T^Φ 為苯基矽氧烷單元((C₆ H₅ )SiO_3/2 )、D^Vi 為甲基乙烯基矽氧烷單元((CH₃ )(CH₂ =CH)SiO)，(m+n)/p(莫耳比)=0.25~4.0；(m+n)/m(莫耳比)=1.0~4.0)M_L D_m T^Φ _p D^Vi _n (ii)(此處，M表示三甲基矽氧烷單元((CH₃ )₃ SiO_1/2 )，D、T^Φ 及D^Vi 為如上述，(m+n)/p(莫耳比)=0.25~4.0、(m+n)/m(莫耳比)=1.0~4.0、L/(m+n)(莫耳比)=0.001~0.1)M_L D_m Q_q D^Vi _n (iii)(此處，Q表示SiO_4/2 ，M、D及D^Vi 為如上述，(m+n)/q(莫耳比)=0.25~4.0、(m+n)/m(莫耳比)=1.0~4.0、L/(m+n)(莫耳比)=0.001~0.1) (B)導熱性填充劑50~1000容量份、(C)可使此等溶解或分散之沸點80~360℃之揮發性溶劑0.1~100容量份之組成物所構成的，並配置於藉由動作而進行發熱成為高於室溫之溫度的發熱性電子零件與散熱零件之間的散熱材料，被塗佈於該發熱性電子零件或散熱零件之前，在室溫狀態下，為流動性之乳膏狀組成物，被塗佈於該發熱性電子零件或散熱零件之後，組成物中之揮發性溶劑會揮發，俾成為非流動性之熱軟化性導熱性組成物，且藉電子零件動作時之發熱，進行低黏度化、軟化或熔解而至少表面流動化而於上述電子零件與散熱零件之間實質上無空隙地填充。
如申請專利範圍第1項之導熱性聚矽氧組成物，其中進一步，相對於(A)成分100容量份，以0.01~50容量份之比例含有：以(D-1)下述通式(1)：R² _a R³ _b Si(OR⁴ )_4-a-b (1)(式中，R² 獨立為碳原子數6~15之烷基，R³ 獨立為非取代或取代之碳原子數1~8的1價烴基，R⁴ 獨立為碳原子數1~6之烷基，a為1~3之整數，b為0~2之整數，但，a+b為1~3之整數)所示之烷氧基矽烷化合物、及/或(D-2)以下述通式(2)： (式中，R⁵ 獨立為碳原子數1~6之烷基，c為5~100之整數)所示之分子鏈單末端被三烷氧基甲矽烷基封端之二甲基聚矽氧烷。
如申請專利範圍第1或2項之導熱性聚矽氧組成物，其中進一步，相對(A)成分100容量部，含有1~100容量部的主鏈由D單元所構成，且末端被M單元封端的25℃之黏度為0.01~100Pa‧s之有機聚矽氧烷(E)成分。
如申請專利範圍第1或2項之導熱性聚矽氧組成物，其中溶劑揮發前之25℃的黏度為10~500Pa‧s。
如申請專利範圍第1或2項之導熱性聚矽氧組成物，其中溶劑揮發後之25℃的導熱率為0.5W/m‧K以上。
如申請專利範圍第1或2項之導熱性聚矽氧組成物，其中溶劑揮發後之80℃的黏度為10~1×10⁵ Pa‧s。
如申請專利範圍第1或2項之導熱性聚矽氧組成物，其中(C)成分之揮發性的溶劑為沸點80~360℃之異烷烴系溶劑。