TWI471379B - 熱傳導性矽酮組合物及電子裝置 - Google Patents

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Description

熱傳導性矽酮組合物及電子裝置
本發明係關於一種熱傳導性矽酮組合物，及一種採用前述組合物之電子裝置。
隨著近來載有電晶體、積體電路(IC)、記憶體元件及其他電子組件之混合IC及印刷電路板的密度及整合度增加，已使用各種熱傳導性矽酮油脂、熱傳導性矽酮凝膠組合物、熱傳導性矽酮橡膠組合物或類似物以達成自該等裝置有效散熱。
為了藉由以熱傳導性填料增加填充度來改良前述傳導性矽酮組合物之熱導率，建議使用包含有機聚矽氧烷、含有可水解基團之甲基聚矽氧烷、熱傳導性填料及固化劑的熱傳導性矽酮橡膠組合物，例如，如日本末審查專利申請公開案(下文中簡稱為「公開案(Kokai)」)2000-256558中所揭示。此外，公開案2001-139815揭示一種包含可固化有機聚矽氧烷、固化劑及熱傳導性填料之熱傳導性矽酮橡膠組合物，其中該填料係以含有矽鍵結烷氧基基團之寡聚矽氧烷進行表面處理。
然而，若為了改良該等熱傳導性矽酮組合物之可操作性及可加工性而降低其黏度，則經塗布之表面處於垂直位置之後，塗層開始脫落。
本發明之一個目標在於提供一種在低黏度下具備優良可操作性及可加工性的熱傳導性矽酮組合物，且塗覆至表面上之後，當此表面處於垂直位置時，即使在苛刻溫度條件下，該組合物亦並不遭受脫落。另一目標在於提供一種採用前述組合物之電子裝置。
一種本發明之熱傳導性矽酮組合物包含：(A)100質量份之有機聚矽氧烷，其在25℃下具有至少500 mPa．s之黏度；(B)400質量份至3,500質量份熱傳導性填料；(C)0.1質量份至10質量份細矽石粉；(D)有機聚矽氧烷，其係由以下列出之通式表示，且在25℃下具有小於500 mPa．s之黏度：
R1 3 SiO(R1 2 SiO)m (R1 R3 SiO)n R1 2 Si-X-SiR1 (3-a) (OR2 )a
{其中，X表示氧原子或具有2至10個碳原子之二價烴基；R1 表示相同或不同之單價烴基，其不含不飽和脂鍵；R2 表示選自烷基、烷氧基烷基、烯基或醯基之基團；R3 係由以下通式表示：-X-SiR1 (3-b) (OR2 )b (其中，X、R1 及R2 與以上定義相同；且「b」為介於1至3之整數)；「a」為介於0至3之整數；「m」為等於或大於0之整數；且「n」為等於或大於0之整數；然而，當「a」等於0時，「n」為等於或大於1之整數}(組份(D)係以每100質量份之組份(B)0．005質量份至10質量份之量使用)；及(E)以下通式之矽烷化合物：R4 (4-c) Si(OR2 )c
(其中，R4 為選自單價烴基、含環氧基之有機基、含甲基丙烯醯基之有機基或含丙烯醯基之有機基的基團；且R2 與以上定義相同；且「c」為介於1至3之整數)(組份(E)係以每100質量份之組份(B)0.005質量份至10質量份之量使用)。
組份(B)可為選自金屬氧化物、金屬氫氧化物、氮化物、碳化物、石墨或其混合物之熱傳導性填料。更特定言之，組份(B)可為至少一種選自由氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈦、氧化鈹、氫氧化鋁，及氫氧化鎂組成之群的熱傳導性填料。
此外，組份(B)可在組份(A)中以組份(D)及組份(E)進行表面處理。
一種本發明之電子裝置包含一散熱構件及電子部件或支撐該等電子部件之電路板，其中該散熱構件經由前述熱傳導性矽酮組合物附接至該等電子部件或附接至該等電路板。
本發明之作用
本發明之熱傳導性矽酮組合物具備優良可操作性及可加工性，且當以此組合物塗布之表面處於垂直位置時，即使在苛刻溫度條件下，該組合物亦具有抗脫落性。且本發明之電子裝置具備優良可靠性。
將更詳細地進一步描述本發明之熱傳導性矽酮組合物。組份(A)之有機聚矽氧烷為組合物之主要組份。在25℃下，此組份應具有至少500 mPa．s之黏度，較佳處於500 mPa．s至100,000 mPa．s之範圍內，更佳處於1,000 mPa．s至100,000 mPa．s之範圍內，且最佳處於1,000 mPa．s至50,000 mPa．s之範圍內。若組份(A)之黏度低於推薦之下限，則此舉將降低所獲矽酮組合物之黏度，在以該組合物塗布之表面處於垂直位置之後，該組合物將遭受脫落。另一方面，若組份(A)之黏度超過推薦之上限，則此舉將削弱所獲矽酮組合物之可操作性及可加工性。
對於組份(A)之分子結構並無特定限制，且其可具有直鏈分子結構、分枝分子結構、部分分枝之直鏈分子結構，或樹狀體型之分子結構，其中以直鏈分子結構及部分分枝之直鏈分子結構為較佳。組份(A)可包含具有前述分子結構之均聚物、具有前述分子結構之共聚物，或其混合物。組份(A)之矽鍵結基團的實例如下：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基、十五基、十六基、十七基、十八基、十九基、二十烷基，或其他直鏈烷基；異丙基、第三丁基、異丁基、2-甲基十一基、1-己基庚基，或類似支鏈烷基；環戊基、環己基、環十二基，或類似環烷基；乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基，或類似烯基；苯基、甲苯基、二甲苯基，或類似芳基；苯甲基、苯乙基、2-(2,4,6-三甲基苯基)丙基，或類似芳烷基；3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基，或類似鹵化烷基。最佳為烷基、烯基及芳基，尤其甲基、乙烯基及苯基。當組份(A)含有烯基時，即使以該組合物塗布之表面處於垂直位置，即使在苛刻溫度條件下，塗層亦將在較長時間內具有抗脫落性。
組份(A)可由以下特定化合物例示：二甲基聚矽氧烷，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；二甲基聚矽氧烷，其在兩個分子末端處以甲基苯基乙烯基矽烷氧基封端；甲基苯基矽氧烷與二甲基矽氧烷之共聚物，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；甲基乙烯基矽氧烷與二甲基矽氧烷之共聚物，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；甲基乙烯基矽氧烷與二甲基矽氧烷之共聚物，其在兩個分子末端處以三甲基矽烷氧基封端；甲基(3,3,3-三氟丙基)聚矽氧烷，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；甲基乙烯基矽氧烷與二甲基矽氧烷之共聚物，其在兩個分子末端處以矽烷醇基封端；甲基苯基矽氧烷、甲基乙烯基矽氧烷與二甲基矽氧烷之共聚物，其在兩個分子末端處以矽烷醇基封端；包含由以下單元式表示之矽氧烷單元的有機矽氧烷共聚物：(CH3 )3 SiO1/2 、(CH3 )2 (CH2 =CH)SiO1/2 、CH3 SiO3/2 ，及(CH3 )2 SiO2/2 ；二甲基聚矽氧烷，其在兩個分子末端處以矽烷醇基封端；甲基苯基矽氧烷與二甲基矽氧烷之共聚物，其在兩個分子末端處以矽烷醇基封端；二甲基聚矽氧烷，其在兩個分子末端處以三甲氧基矽烷氧基封端；二甲基矽氧烷與甲基苯基矽氧烷之共聚物，其在兩個分子末端處以三甲基矽烷氧基封端；二甲基聚矽氧烷，其在兩個分子末端處以甲基二甲氧基矽烷氧基封端；二甲基聚矽氧烷，其在兩個分子末端處以三乙氧基矽烷氧基封端；二甲基聚矽氧烷，其在兩個分子末端處以三甲氧基矽烷基-乙基封端；或以上化合物中兩者或兩者以上的混合物。
組份(B)之熱傳導性填料係用於賦予本發明組合物導熱性。組份(B)可由以下各物表示(例如)：氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈦、氧化鈹，或類似金屬氧化物；氫氧化鋁、氫氧化鎂，或類似金屬氫氧化物；氮化鋁、氮化矽、氮化硼，或類似氮化物；碳化硼、碳化鈦、碳化矽，或類似碳化物；石墨，或類似石墨；鋁、銅、鎳、銀，或類似金屬；或其混合物。詳言之，當有必要賦予所獲矽酮組合物電絕緣性時，推薦使用至少一種選自金屬氧化物、金屬氫氧化物、氮化物、碳化物或其混合物之物質作為組份(B)，更佳為至少一種選自由氧化鋁、結晶二氧化矽、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈦、氧化鈹、氫氧化鋁及氫氧化鎂組成之群的物質。
對於組份(B)之形狀並無特定限制。該形狀可為球形、針形、薄片形，或不規則形狀。詳言之，當組份(B)包含氧化鋁或結晶二氧化矽時，以球形或不規則形狀為較佳。球形氧化鋁主要由藉由熱噴霧法或藉由熱液處理氧化鋁水合物所獲得之α-氧化鋁表示。一般而言，在本專利申請案之上下文中，術語「球形」不僅涵蓋規則球形，亦涵蓋圓形。此外，對於組份(B)之直徑並無特定限制。該直徑可處於0.01 μm至200 μm之範圍內，較佳為0.01 μm至150 μm，且最佳為0.01 μm至100 μm。
以每100質量份之組份(A)400質量份至3,500質量份、較佳400質量份至3,000質量份且最佳500質量份至2,500質量份之量添加組份(B)。若組份(B)之所添加量低於推薦之下限，則所獲矽酮組合物將不具備所需熱導率。另一方面，若所添加之量超過推薦之上限，則此舉將削弱所獲矽酮組合物之可操作性及可加工性。
組份(C)之細矽石粉為當以此組合物塗布之表面處於垂直位置時，賦予該組合物抗脫落性之組份。組份(C)可由煙霧狀二氧化矽、沈澱二氧化矽，或類似細粉狀二氧化矽；及藉由以烷氧矽烷、氯矽烷、矽氮烷或類似有機合矽化合物表面塗布前述細粉狀二氧化矽而獲得之疏水化二氧化矽例示。對於組份(C)之粒徑並無特定限制，但推薦該等粒子具有不小於50 m2 /g、較佳不小於100 m2 /g之BET比面積。
以每100質量份之組份(A)0.1質量份至10質量份且較佳0.5質量份至10質量份之量將組份(C)添加至組合物。若以小於所推薦下限之量添加組份(C)，則當以所獲矽酮組合物塗布之表面處於垂直位置時，塗層將脫落。另一方面，若以超過所推薦上限之量添加組份(C)，則此舉將削弱所獲矽酮組合物之可操作性及可加工性。
組份(D)之有機聚矽氧烷係由以下通式表示：R1 3 SiO(R1 2 SiO)m (R1 R3 SiO)n R1 2 Si-X-SiR1 (3-a) (OR2 )a 在此式中，X表示氧原子或具有2至10個碳原子之二價烴基。由X表示之二價烴可由伸乙基、伸丙基、伸丁基或甲基伸乙基例示。較佳為伸乙基及伸丙基。在該式中，R1 表示相同或不同的不含不飽和脂鍵之單價烴基。該等基團可由甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、十三基、十四基、十五基、十六基、十七基、十八基、十九基、二十基，或其他直鏈烷基；異丙基、第三丁基、異丁基、2-甲基十一基、1-己基庚基，或類似支鏈烷基；環戊基、環己基、環十二基，或類似環烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基，或類似芳基；苯甲基、苯乙基、2-(2,4,6-三甲基苯基)丙基，或類似芳烷基；3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基，或類似鹵化烷基例示。最佳為烷基及芳基，尤其甲基及苯基。此外，R2 亦可表示烷基、烷氧基烷基、烯基或醯基。由R2 表示之烷基可由與以上所定義相同之直鏈烷基、支鏈烷基及環烷基例示。由R2 表示之烷氧基烷基可由甲氧乙基或甲氧丙基例示。由R2 表示之烯基可由乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基或己烯基例示。由R2 表示之醯基可由乙醯基或辛醯基例示。在上式中，R3 係由以下通式表示：-X-SiR1 (3-b )(OR2 )b (其中，X、R1 及R2 與以上定義相同；且「b」為介於1至3之整數；「b」值較佳地等於3。在該式中，「m」為等於或大於0之整數；且「n」亦為等於或大於0之整數；然而，當「a」等於0時，「n」為等於或大於1之整數)。在25℃下，組份(D)之黏度應不超過500 mPa．s，較佳應不超過400 mPa．s，且較佳應不超過300 mPa．s。若黏度超過推薦之上限，則在存在大量組份(B)的情況下，所獲矽酮組合物將具有較低流動性，或者將在儲存期間遭受組份(B)之分離及沈澱。
組份(D)可由以下列出之化合物例示：下式之二甲基聚矽氧烷： 下式之二甲基聚矽氧烷： 下式之二甲基聚矽氧烷： 下式之二甲基聚矽氧烷： 下式之二甲基聚矽氧烷： 下式之二甲基矽氧烷與甲基苯基矽氧烷之共聚物： 下式之二甲基矽氧烷與二苯基矽氧烷之共聚物： 下式之二甲基聚矽氧烷： 下式之二甲基聚矽氧烷： 下式之二甲基聚矽氧烷： 及下式之二甲基聚矽氧烷： 以每100份組份(B)0.005質量份至10質量份、較佳0.05質量份至10質量份、更佳0.1質量份至10質量份且最佳0.1質量份至5質量份之量將組份(D)添加至組合物。若以小於所推薦下限之量添加組份(D)，則在大量組份(B)之情況下，所獲矽酮組合物將具有較低流動性，且組份(B)在儲存中將沈澱且將分離。另一方面，若所添加之量超過推薦之上限，則此舉將削弱所獲矽酮組合物之實體性質。
組份(E)之矽烷化合物係由以下通式表示：R4 (4-c) Si(OR2 )c 在此式中，R4 可表示單價烴基、含環氧基之有機基、含甲基丙烯醯基之有機基，或含丙烯醯基之有機基。由R4 表示之單價烴基由甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、癸基，或類似烷基；異丙基、第三丁基、異丁基，或類似支鏈烷基；環己基，或類似環烯基；乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基，或類似烯基；苯基、甲苯基、二甲苯基，或類似芳基；苯甲基、苯乙基，或類似芳烷基；3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基，或類似鹵化烷基；及其他經取代或未經取代之單價烴基例示。由R4 表示之含環氧基之有機基由3-縮水甘油氧基丙基、4-縮水甘油氧基丁基，或類似縮水甘油氧基烷基；2-(3,4-環氧基環己基)乙基、3-(3,4-環氧基環己基)丙基，或類似環氧基環己基烷基例示。由R4 表示之含甲基丙烯醯基之有機基由3-甲基丙烯醯氧基丙基、4-甲基丙烯醯氧基丁基，或類似甲基丙烯醯氧基烷基例示。由R4 表示之含丙烯醯基之有機基由3-丙烯醯氧基丙基、4-丙烯醯氧基丁基，或類似丙烯醯氧基烷基例示。R2 表示烷基、烷氧基烷基、烯基或醯基。此等基團由與以上所定義相同之各別基團例示。在該式中，「c」為處於1與3之間的整數，其中3為較佳值。
以下為組份(E)之特定實例：甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、正-丙基三甲氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、戊基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、甲基乙烯基二甲氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基甲基二甲氧基矽烷、丁烯基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，或3-丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷。
以每100質量份之組份(B)0.005質量份至10質量份、較佳0.01質量份至10質量份，且最佳0.01質量份至5質量份之量添加組份(E)。若以小於所推薦下限之量添加組份(E)，則在大量組份(B)之情況下，此舉將削弱所獲矽酮組合物之可操作性及可加工性，或者將在儲存期間導致組份(B)分離及沈澱。另一方面，若以超過所推薦上限之量添加組份(E)，則此舉將增加並不有助於組份(B)之表面處理的組份之量。
以組份(D)及組份(E)處理組份(B)之表面的方法的實例如下：由以組份(D)預處理組份(B)之表面且接著以組份(E)進行處理組成之方法；由以組份(E)預處理組份(B)之表面且接著以組份(D)進行處理組成之方法；由同時以組份(D)及組份(E)處理組份(B)之表面組成之方法；由在組份(A)中以組份(D)預處理組份(B)之表面且接著以組份(E)進行處理組成之方法；由在組份(A)中以組份(E)預處理組份(B)之表面且接著以組份(D)進行處理組成之方法；由在組份(A)中同時以組份(D)及組份(E)處理組份(B)之表面組成之方法；由在組份(A)中以組份(E)處理組份(B)之表面，然而，在以預處理之組份(E)進行處理之前，以組份(D)預處理組份(B)之表面組成的方法；或由在組份(A)中以組份(D)處理組份(B)之表面，然而，在以預處理之組份(E)進行處理之前，以組份(E)預處理組份(B)之表面組成的方法。在由上述組份製備之本發明組合物中，組份(D)及組份(E)係以塗覆至組份(B)之表面上的形式使用，或作為分開之組份直接添加至組合物。若以組份(D)及組份(E)預處理組份(B)，則基於加速處理之目的，該方法可藉由加熱抑或藉由添加乙酸、磷酸或另一種酸性物質以及三烷基胺、第四銨鹽、氣態氨、碳酸銨或另一種鹼性物質(兩種類型之催化劑係同時且以催化量使用)而進行。
在不與本發明之目標矛盾的範圍內，該組合物可含有某些任意組份，諸如：作為填料之煙霧狀氧化鈦；以有機矽化合物將其表面疏水化之前述填料；顏料、染料、螢光染料、耐熱試劑、三唑類化合物，或類似阻燃劑；增塑劑，或黏著改良劑。
添加固化劑使組合物可固化。若組合物有待藉由矽氫化反應而固化，則該固化劑包含鉑基催化劑及一個分子中平均具有兩個或兩個以上矽鍵結氫原子之有機聚矽氧烷。前述有機聚矽氧烷中所含有之矽鍵結基團可包含與早先所定義相同之烷基、支鏈烷基、環烷基、芳基、芳烷基，或鹵化烷基。較佳為烷基及芳基，尤其甲基及苯基。對於前述有機聚矽氧烷在25℃下之黏度並無特定限制，但可推薦提供處於1 mPa．s至100,000 mPa．s、較佳1 mPa．s至5,000 mPa．s範圍內之黏度。此外，對於有機聚矽氧烷之分子結構並無限制，其可具有直鏈、分枝、部分分枝之直鏈、環狀或樹狀體型分子結構。前述有機聚矽氧烷可包含具有前述分子結構之單體、具有前述分子結構之共聚物，或以上物質之混合物。
更特定言之，以上提及之有機聚矽氧烷可(例如)由以下化合物例示：二甲基聚矽氧烷，其在兩個分子末端處以二甲基氫矽烷氧基封端；二甲基矽氧烷與甲基氫矽氧烷之共聚物，其在兩個分子末端處以三甲基矽烷氧基封端；二甲基聚矽氧烷與甲基氫矽氧烷之共聚物，其在兩個分子末端處以二甲基氫矽烷氧基封端；包含由以下單元式表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷：(CH3 )3 SiO1/2 、(CH3 )2 HSiO1/2 及SiO4/2 ；或以上化合物中兩個或兩個以上的混合物。
前述有機聚矽氧烷以固化所需之量添加至組合物。更特定言之，推薦以如下之量添加有機聚矽氧烷：對於組份(A)中含有之每1莫耳矽鍵結烯基基團，此組份之矽鍵結氫原子含量處於0.1莫耳至10莫耳、較佳0.1莫耳至5莫耳且最佳0.1莫耳至3莫耳之範圍內。若以小於所推薦下限之量添加有機聚矽氧烷，則所獲矽酮組合物將固化不充分。另一方面，若以超過所推薦上限之量添加有機聚矽氧烷，則組合物之固化體將變得過硬，且其表面將遭受多處裂痕之發生。
鉑基催化劑用於加速組合物之固化。例如，此催化劑可為氯鉑酸、氯鉑酸之醇溶液、鉑-烯烴錯合物、鉑-烯基矽氧烷錯合物，或鉑-羰基錯合物。
以固化組合物所需之量將鉑基催化劑添加至組合物。詳言之，按照質量單位，以0.01 ppm至1,000 ppm、較佳0.1 ppm至500 ppm金屬-鉑質量/組份(A)質量之量添加催化劑。若以小於所推薦下限之量添加催化劑，則所獲矽酮組合物將固化不充分。另一方面，若以超過所推薦上限之量添加催化劑，則此舉將不會顯著增加固化速度。
基於調整固化速度以及改良可操作性及可加工性之目的，組合物亦可併入2-甲基-3-丁炔-2-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇、1-乙炔基-1-環己醇，或類似基於乙炔之化合物；3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔，或類似基於烯炔之化合物；以及基於肼之化合物、基於膦之化合物、基於巰之化合物，或類似固化反應抑制劑。對於此等固化抑制劑可添加至組合物中之量並無特定限制。然而，可推薦以每100質量份之組份(A)0.0001質量份至1.0質量份之量添加固化抑制劑。
在藉由縮合反應固化組合物的情況下，固化劑可包含矽氧烷寡聚物或一個分子中具有至少3個矽鍵結可水解基團之矽烷，及縮合反應催化劑(若需要)。矽烷中所含之前述矽鍵結可水解基團可由相同之醯胺、胺氧基、胺基、烯氧基、酮肟、醯氧基、烷氧基烷氧基，或烷氧基例示。除可水解基團以外，前述矽烷之矽原子可鍵結至與以上所提及之彼等相同的直鏈烷基、支鏈烷基、環烷基、烯基、芳基、芳烷基，或鹵化烷基。更特定言之，矽烷或矽氧烷寡聚物可由四乙氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、甲基三(甲基乙基酮肟)矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷，或正矽酸乙酯例示。
以固化組合物所需之量添加前述矽烷或矽氧烷寡聚物。更特定言之，可以每100質量份之組份(A)0.01質量份至20質量份、較佳0.1質量份至10質量份之量添加此等化合物。若以小於所推薦下限之量添加矽烷或矽氧烷寡聚物，則此舉將削弱組合物在儲存期間之穩定性且降低黏著性。另一方面，若所添加之量超過推薦之上限，則此舉將顯著延遲組合物之固化。
縮合反應催化劑為任意組份，若將具有(例如)胺氧基、胺基、酮肟或類似可水解基團之矽烷用作組合物中之固化劑，則該縮合反應催化劑可不存在。縮合反應催化劑可由鈦酸四丁酯、鈦酸四異丙酯，或類似有機鈦酸酯；二異丙氧基雙(乙醯基乙酸)鈦、二異丙氧基雙(乙基乙醯乙酸)鈦，或類似鈦螯合物；三(乙醯基丙酮)鋁、三(乙基乙醯乙酸)鋁，或類似有機鋁化合物；四(乙醯基丙酮)鋯、四丁基化鋯，或類似有機鋯化合物；二辛酸二丁錫、二月桂酸二丁錫、2-乙基己酸丁基錫，或類似有機錫化合物；環烷酸錫、油酸錫、丁基化錫、環烷酸鈷、硬脂酸鋅，或類似有機羧酸鹽；己胺、磷酸十二胺，或者類似胺化合物或其鹽；乙酸苯甲基三乙銨，或類似第三銨鹽；乙酸鉀，或類似鹼金屬之低碳脂肪酸鹽；二甲基羥胺、二乙基羥胺，或類似二烷基羥胺；或含胍基之有機矽化合物例示。
縮合反應催化劑可以任意量、較佳以固化所需之量添加至組合物中。更特定言之，可以每100質量份之組份(A)0.01質量份至20質量份、較佳0.1質量份至10質量份之量添加此組份。若需要此催化劑且以小於所推薦下限之量使用此催化劑，則所獲組合物將不會固化達到一充分之程度。另一方面，若以超過所推薦上限之量添加催化劑，則此舉將削弱所獲組合物之儲存穩定性。
若可藉由有機過氧化物之自由基反應進行組合物之固化，則該有機過氧化物可用作固化劑。該有機過氧化物可由(例如)以下各物表示：過氧化苯甲醯、過氧化二(對-甲基苯甲醯)、過氧化二(鄰-甲基苯甲醯)、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-雙(第三-丁基過氧基)己烷、過氧化二-第三-丁基，或第三-丁基過氧苯甲酸酯。應以固化組合物所需之量添加有機過氧化物。詳言之，可以每100質量份之組份(A)0.1質量份至5質量份之量添加之。
在室溫下，組合物可呈油脂、漿料或黏性物之形式。若組合物將為可固化的，則對於可用於固化該組合物之方法並無限制。例如，在形成組合物之後可藉由保持在室溫而將該組合物固化。或者，在形成之後可藉由在50℃至200℃之溫度下加熱而將組合物固化。對於獲自組合物之經固化矽酮產物可製成之形式並無特定限制。例如，經固化產物可呈凝膠、軟橡膠或硬橡膠之形式。經固化矽酮產物可與散熱構件充分接觸。
現將參考圖1描述本發明之電子裝置。此電子裝置含有一置於一電路板2上之電子部件1。該電路板2之電路係電連接至該電子部件1之輸出引線3。在該電路板中形成一通路孔[未圖示]以供有效移除由該電子部件1產生之熱。本發明電子裝置之結構包括一散熱構件5，其係經由熱傳導性矽酮組合物4連接至該電子元件且意欲用於移除由該電子部件1產生之熱。詳言之，熱傳導性矽酮組合物係夾在該電路板2與該散熱構件5之間，且意欲用於在垂直位置操作。然而，即使當該構件5在上述位置及惡劣溫度條件下操作時，其亦不遭受脫落，且因此其特徵為優良可靠性。
如以上已提及，在本發明之電子裝置中，該熱傳導性矽酮組合物4係夾在該電路板2與該散熱構件5之間。儘管對於熱傳導性矽酮組合物之厚度並無特定限制，但出自防止脫落狀況及有效移除來自該電子部件1之熱的觀點，推薦使該組合物之厚度處於0.1 mm至2 mm之範圍內。
實例
現將參考實用實例更詳細地描述本發明之熱傳導性矽酮組合物及電子裝置。在此等實例中，所有黏度值係指在25℃之黏度。
以下方法用於量測黏度、熱導率及在垂直位置之抗脫落性。
[黏度]
利用流變儀(AR550型，TA Instruments,Ltd.之產品)量測熱傳導性組合物在25℃下之黏度(Pa．s)。該幾何結構包含具有20 mm之直徑的平行板。在以下條件下進行量測：200 μm間隙；剪切率為1.0(1/s)及10.0(1/s)。以觸變比指示在剪切率為1.0時之黏度與在剪切率為10.0時之黏度的比。
[熱導率]
將熱傳導性矽酮組合物置於60 mm×150 mm×25 mm之容器中，且在消泡之後，以具有10 μm之厚度的聚偏二氯乙烯薄膜塗布該組合物之表面。此後，利用Kyoto Denshi Kogyo Co.,Ltd.之高速熱導計(熱線法)量測熱傳導性矽酮組合物之熱導率(W/mK)。
[在垂直位置之抗脫落性]
藉由圖2及圖3中展示之方法測試熱傳導性組合物在垂直位置之抗脫落性。更特定言之，將預定量之熱傳導性矽酮組合物塗覆至銅板6上，且接著將塗覆之組合物夾在該銅板6與玻璃板9之間，該玻璃板係置於具有1.0 mm或1.5 mm之厚度的間隔器8上。藉由使用夾片10將該銅板6及該玻璃板9固定在一起，從而完成供測試抗脫落性之測試塊的製造。配置該測試塊，以使該銅板與熱傳導性矽酮組合物之間的接觸面處於垂直位置，且接著該測試塊之組合物在以下條件下經受單循環熱衝擊測試：-40℃，30 min；及140℃，30 min。測試一旦完成，即目視檢查熱傳導性組合物之外觀，且根據以下準則評估測試後脫落狀況：○，無脫落；△，輕微脫落；及X，顯著脫落。
[實用實例1]
藉由在室溫下於Ross混合器中混合以下組份獲得混合物：100質量份之二甲基聚矽氧烷(黏度：2,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；26質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：25 mPa．s)，其係由下式表示： 及4質量份煙霧狀二氧化矽，其具有200 m2 /g之BET比表面積且以六甲基二矽氮烷進行疏水性表面處理。接著，將該混合物與以下組份組合且進一步混合：200質量份細粉狀氧化鋅，其具有0.12 μm之平均粒度；500質量份精細壓碎之氧化鋁粉，其具有1.2 μm之平均粒度；及470質量份細粉狀氧化鋁，其具有平均粒徑為20 μm之圓形粒子。此後，添加13質量份甲基三甲氧基矽烷，將該等組份均勻混合，且在150℃於減壓下攪拌1小時。將產物冷卻至室溫，恢復大氣壓，且因此獲得熱傳導性組合物。量測所獲熱傳導性矽酮組合物之特性。在表1中展示量測之結果。
[實用實例2]
藉由在室溫下於Ross混合器中混合以下組份獲得混合物：100質量份之二甲基聚矽氧烷(黏度：2,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；26質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：125 mPa．s)，其由下式表示： 及4質量份煙霧狀二氧化矽，其具有200 m2 /g之BET比表面積且以六甲基二矽氮烷進行疏水性表面處理。接著，將該混合物與以下組份組合且進一步混合：200質量份細粉狀氧化鋅，其具有0.12 μm之平均粒度；500質量份精細壓碎之氧化鋁粉，其具有1.2 μm之平均粒度；及470質量份細粉狀氧化鋁，其具有平均粒徑為20 μm之圓形粒子。此後，添加13質量份甲基三甲氧基矽烷，將該等組份均勻混合，且在150℃於減壓下攪拌1小時。將產物冷卻至室溫，恢復大氣壓，且因此獲得熱傳導性組合物。量測所獲熱傳導性矽酮組合物之特性。在表1中展示量測之結果。
[實用實例3]
藉由在室溫下於Ross混合器中混合以下組份獲得混合物：48質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：10,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；52質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：2,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；25質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：25 mPa．s)，其由下式表示： 及4質量份煙霧狀二氧化矽，其具有200 m2 /g之BET比表面積且以六甲基二矽氮烷進行疏水性表面處理。接著，將該混合物與以下組份組合且進一步混合：220質量份細粉狀氧化鋅，其具有0.12 μm之平均粒度；520質量份精細壓碎之氧化鋁粉，其具有1.2 μm之平均粒度；及360質量份細粉狀氧化鋁，其具有平均粒徑為20 μm之圓形粒子。此後，添加14質量份甲基三甲氧基矽烷，將該等組份均勻混合，且在150℃於減壓下攪拌1小時。將產物冷卻至室溫，恢復大氣壓，且因此獲得熱傳導性組合物。量測所獲熱傳導性矽酮組合物之特性。在表1中展示量測之結果。
[實用實例4]
藉由在室溫下於Ross混合器中混合以下組份獲得混合物：48質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：10,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；52質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：2,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；25質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：125 mPa．s)，其由下式表示： 及4質量份煙霧狀二氧化矽，其具有200 m2 /g之BET比表面積且以六甲基二矽氮烷進行疏水性表面處理。接著，將該混合物與以下組份組合且進一步混合：220質量份細粉狀氧化鋅，其具有0.12 μm之平均粒度；520質量份精細壓碎之氧化鋁粉，其具有1.2 μm之平均粒度；及360質量份細粉狀氧化鋁，其具有平均粒徑為20 μm之圓形粒子。此後，添加14質量份甲基三甲氧基矽烷，將該等組份均勻混合，且在150℃於減壓下攪拌1小時。將產物冷卻至室溫，恢復大氣壓，且因此獲得熱傳導性組合物。量測所獲熱傳導性矽酮組合物之特性。在表1中展示量測之結果。
[實用實例5]
藉由在室溫下於Ross混合器中混合以下組份獲得混合物：48質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：10,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；52質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：2,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；25質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：125 mPa．s)，其由下式表示： 及4質量份煙霧狀二氧化矽，其具有200 m2 /g之BET比表面積且以六甲基二矽氮烷進行疏水性表面處理。接著，將該混合物與以下組份組合且進一步混合：220質量份細粉狀經法國法(French method)處理之氧化鋅，其具有0.12 μm之平均粒度；520質量份精細壓碎之氧化鋁粉，其具有1.2 μm之平均粒度；及360質量份細粉狀氧化鋁，其具有平均粒徑為20 μm之圓形粒子。此後，添加14質量份3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷，將該等組份均勻混合，且在150℃於減壓下攪拌1小時。將產物冷卻至室溫，恢復大氣壓，且因此獲得熱傳導性組合物。量測所獲熱傳導性矽酮組合物之特性。在表1中展示量測之結果。
[比較實例1]
藉由在室溫下於Ross混合器中混合以下組份獲得混合物：100質量份之二甲基聚矽氧烷(黏度：2,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；26質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：115 mPa．s)，其由下式表示： 及4質量份煙霧狀二氧化矽，其具有200 m2 /g之BET比表面積且以六甲基二矽氮烷進行疏水性表面處理。接著，將該混合物與以下組份組合且進一步混合：200質量份細粉狀經法國法處理之氧化鋅，其具有0.12 μm之平均粒度；500質量份精細壓碎之氧化鋁粉，其具有1.2 μm之平均粒度；及470質量份細粉狀氧化鋁，其具有平均粒徑為20 μm之圓形粒子。此後，添加13質量份甲基三甲氧基矽烷，將該等組份均勻混合，且在150℃於減壓下攪拌1小時。將產物冷卻至室溫，恢復大氣壓，且因此獲得熱傳導性組合物。量測所獲熱傳導性矽酮組合物之特性。在表1中展示量測之結果。
[比較實例2]
藉由在室溫下於Ross混合器中混合以下組份獲得混合物：92質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：10,000 mPa．s)，其在兩個分子末端處以二甲基乙烯基矽烷氧基封端；8質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：2000 mPa．s)；24質量份二甲基聚矽氧烷(黏度：25 mPa．s)，其由下式表示： 及4質量份煙霧狀二氧化矽，其具有200 m2 /g之BET比表面積且以六甲基二矽氮烷進行疏水性表面處理。接著，將該混合物與以下組份組合且進一步混合：230質量份細粉狀經法國法處理之氧化鋅，其具有0.12 μm之平均粒度；490質量份精細壓碎之氧化鋁粉，其具有1.2 μm之平均粒度；及360質量份細粉狀氧化鋁，其具有平均粒徑為20 μm之圓形粒子。此後，添加12質量份甲基三甲氧基矽烷，將該等組份均勻混合，且在150℃於減壓下攪拌1小時。將產物冷卻至室溫，恢復大氣壓，且因此獲得熱傳導性組合物。量測所獲熱傳導性矽酮組合物之特性。在表1中展示量測之結果。
工業適用性
由於本發明之熱傳導性矽酮組合物在低黏度下具備優良可操作性及可加工性，且由於在塗覆至表面上之後，當此表面處於垂直位置時，即使在苛刻溫度條件下該組合物亦不遭受脫落，因此，此組合物適合於用作供製造汽車控制單元的部件之材料。
1．．．電子部件
2．．．電路板
3．．．輸出引線
4．．．熱傳導性矽酮組合物
5．．．散熱構件
6．．．銅板
7．．．熱傳導性矽酮組合物
8．．．間隔器
9．．．玻璃板
10．．．夾片
圖1為穿過本發明之電子裝置的剖視圖；圖2為說明製造用於評估抗脫落性之測試塊之方法的示意圖；圖3為用於評估在垂直位置之抗脫落性之測試塊的三維視圖；圖4為展示當間隙值等於1.5 mm時，在評估在垂直位置之抗脫落性之後，實用實例1之熱傳導性矽酮組合物之狀況的照片；圖5為展示當間隙值等於1.5 mm時，在評估在垂直位置之抗脫落性之後，實用實例2之熱傳導性矽酮組合物之狀況的照片；圖6為展示當間隙值等於1.5 mm時，在評估在垂直位置之抗脫落性之後，實用實例3之熱傳導性矽酮組合物之狀況的照片；圖7為展示當間隙值等於1.5 mm時，在評估在垂直位置之抗脫落性之後，實用實例4之熱傳導性矽酮組合物之狀況的照片；圖8為展示當間隙值等於1.5 mm時，在評估在垂直位置之抗脫落性之後，實用實例5之熱傳導性矽酮組合物之狀況的照片；圖9為展示當間隙值等於1.5 mm時，在評估在垂直位置之抗脫落性之後，比較實例1之熱傳導性矽酮組合物之狀況的照片；及圖10為展示當間隙值等於1.5 mm時，在評估在垂直位置之抗脫落性之後，比較實例2之熱傳導性矽酮組合物之狀況的照片。
1．．．電子部件
2．．．電路板
3．．．輸出引線
4．．．熱傳導性矽酮組合物
5．．．散熱構件

Claims (5)

  1. 一種熱傳導性矽酮組合物，其包含：(A)100質量份之有機聚矽氧烷，其在25℃下具有至少500mPa．s之黏度；(B)400質量份至3,500質量份之熱傳導性填料；(C)0.1質量份至10質量份之細矽石粉末，其中該粉末係經疏水化且其具有不小於50m2 /g之BET比面積；(D)有機聚矽氧烷，其係由以下列出之通式表示，且在25℃下具有小於500mPa．s之黏度：R1 3 SiO(R1 2 SiO)m (R1 R3 SiO)n R1 2 Si-X-SiR1 (3-a) (OR2 )a {其中，X表示氧原子或具有2至10個碳原子之二價烴基；R1 表示相同或不同之單價烴基，其不含不飽和脂鍵；R2 表示選自烷基、烷氧基烷基、烯基或醯基之基團；R3 係由以下通式表示：-X-SiR1 (3-b) (OR2 )b (其中，X、R1 及R2 與以上定義相同；且「b」為介於1至3之整數)；「a」為介於0至3之整數；「m」為等於或大於0之整數；且「n」為等於或大於0之整數；然而，當「a」等於0時，「n」為等於或大於1之整數}(組份(D)係以每100質量份之組份(B)0.005質量份至10質量份之量使用)；及(E)以下通式之矽烷化合物：R4 (4-c) Si(OR2 )c (其中，R4 為選自單價烴基、含環氧基之有機基、含 甲基丙烯醯基之有機基或含丙烯醯基之有機基的基團；R2 與以上定義相同；且「c」為介於1至3之整數)(組份(E)係以每100質量份之組份(B)0.005質量份至10質量份之量使用)。
  2. 如請求項1之熱傳導性矽酮組合物，其中組份(B)為選自金屬氧化物、金屬氫氧化物、氮化物、碳化物、石墨、金屬或其混合物之熱傳導性填料。
  3. 如請求項1之熱傳導性矽酮組合物，其中組份(B)為至少一種選自由氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈦、氧化鈹、氫氧化鋁，及氫氧化鎂組成之群的熱傳導性填料。
  4. 如請求項1之熱傳導性矽酮組合物，其中組份(B)係在組份(A)中以組份(D)及組份(E)進行表面處理。
  5. 一種包含一散熱構件及電子部件或支撐該等電子部件之電路板的電子裝置，其中該散熱構件係經由如請求項1至4中任一項之熱傳導性矽酮組合物附接至該等電子部件或附接至該等電路板。
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