TWI788587B - 熱傳導性矽氧組成物及其硬化物 - Google Patents
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Abstract
本發明是一種熱傳導性矽氧組成物,含有: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,其具有至少2個的直接鍵結於矽原子上的氫原子,該(B)成分的量是直接鍵結於矽原子上的氫原子的莫耳數成為源自(A)成分的烯基的莫耳數的0.1~5.0倍量的量;2800~4000質量份的(C)熱傳導性填充材料,其含有50質量%以上的氫氧化鋁之混合物,該混合物是25~35質量%的平均粒徑為0.1μm以上且小於40μm的氫氧化鋁和65~75質量%的平均粒徑為40μm以上且100μm以下的氫氧化鋁之混合物;(D)鉑族金屬系硬化觸媒,其相對於(A)成分,以鉑族金屬元素的質量換算為0.1~1000ppm。藉此,提供一種熱傳導性矽氧組成物及其硬化物,該熱傳導性矽氧組成物能夠得到一種具備熱傳導性與輕量性的熱傳導性矽氧硬化物。
Description
本發明有關一種熱傳導性矽氧組成物及其硬化物。
個人電腦、數位影音光碟、行動電話等的電子機器中所使用的中央處理器(CPU)、驅動積體電路(driver IC)和記憶體等的大型積體電路晶片(LSI chip),伴隨著高性能化/高速化/小型化/高積體化,其本身變得會產生大量的熱量,從而因該熱量導致晶片的溫度上升的情形會引起晶片的動作不良、破壞。因此,提案了許多的熱散逸方法、及用於該方法的熱散逸構件,該等用以抑制動作中的晶片的溫度上升。
以往,在電子機器等之中,為了抑制動作中的晶片的溫度上升,使用一種散熱座,該散熱座是使用鋁或銅等的高熱傳導率的金屬板而得。此散熱座,能夠傳導該晶片所產生的熱量,並藉由與外部空氣的溫度差,從表面釋放該熱量。
為了效率良好地將由晶片所產生的熱量傳遞至散熱座,需要使散熱座密接在晶片上,但是存在各晶片的高度的差異或因組裝加工導致的公差,因此將具有柔軟性的片材或散熱膏安裝介於晶片與散熱座之間,從而藉由此片材或散熱膏來實現從晶片到散熱座的熱傳導。
相較於散熱膏,片材的操作性優異,由熱傳導性矽氧橡膠所形成之熱傳導片材(熱傳導性矽氧橡膠片材)被使用在各種領域。
專利文獻1揭示一種絕緣性組成物,其是在100質量份的矽氧橡膠等的合成橡膠中摻合100~800質量份的選自氧化鈹、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅中的至少1種以上的金屬氧化物而得。
又,作為用於不需要絕緣性的地方的散熱材料,專利文獻2揭示一種組成物,其是在加成硬化型矽氧橡膠組成物中摻合60~500質量份的二氧化矽和銀、金、矽等的熱傳導性粉末而得。
然而,這些熱傳導性材料的熱傳導率皆較低,並且如果為了提升熱傳導性而高度填充大量的熱傳導性填充材料,則在液狀矽氧橡膠組成物的情況下流動性下降,在混煉型(millable type)的矽氧橡膠組成物的情況下可塑度增加,皆存在成形加工性變非常差的問題。
因此,作為解決此問題的方法,專利文獻3揭示一種高熱傳導性橡膠/塑膠組成物,其填充有鋁土,該鋁土是由10~30質量%的平均粒徑為5μm以下的鋁土粒子及剩餘部分為球狀剛玉粒子所組成,該球狀剛玉粒子的單一粒子的平均粒徑為10μm以上,並且是不具有切削邊緣的形狀。又,專利文獻4揭示一種熱傳導性矽氧橡膠組成物,其由基底及500~1200質量份的球狀氧化鋁粉末所組成,該基底是併用平均聚合度為6000~12000的膠狀有機聚矽氧烷和平均聚合度為200~2000的油狀有機聚矽氧烷而得。
為了提高矽氧組成物的熱傳導率,一般是採用對於聚合物更高度填充熱傳導性填充材料的方法。然而,熱傳導性填充材料,以氧化鋁(比重為3.9)或氧化鋅(比重為5.6)作為代表,其比重比矽氧聚合物更大,因此若增加填充量,則有下述傾向:越增加填充量,組成物的比重變越大。
近年來,搭載有鋰離子電池之電動車,為了實現更長距離的駕駛,整個車體的輕量化成為問題。又,在人直接穿戴於身上的行動裝置/穿戴裝置中,其重量成為無法忽視的重點。專利文獻5揭示一種比重為2.0的矽氧組成物,其是在矽氧聚合物中填充比重較小的氫氧化鋁(比重為2.42)而得,但是熱傳導率為1.5W/m・K左右而較低,不可否認能力不足以冷卻由近來的大容量化的裝置所產生的熱量。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1:日本特開昭47-32400號公報
專利文獻2:日本特開昭56-100849號公報
專利文獻3:日本特開平1-69661號公報
專利文獻4:日本特開平4-328163號公報
專利文獻5:日本特開2011-89079號公報
[發明所欲解決的問題]
本發明是有鑑於上述情事而完成,其目的在於提供一種熱傳導性矽氧組成物及其硬化物,該熱傳導性矽氧組成物能夠得到一種具備熱傳導性與輕量性的熱傳導性樹脂成形體(熱傳導性矽氧硬化物)。
[解決問題的技術手段]
為了解決上述問題,本發明提供一種熱傳導性矽氧組成物,其特徵在於,含有:100質量份的作為(A)成分的有機聚矽氧烷,其一分子中具有至少2個以上的烯基;作為(B)成分的有機氫聚矽氧烷,其具有至少2個以上的直接鍵結於矽原子上的氫原子,該(B)成分的量是直接鍵結於矽原子上的氫原子的莫耳數成為源自(A)成分的烯基的莫耳數的0.1~5.0倍量的量;2800~4000質量份的作為(C)成分的熱傳導性填充材料,其含有50質量%以上的氫氧化鋁,並且前述氫氧化鋁是由25~35質量%的(C-1)平均粒徑為0.1μm以上且小於40μm的氫氧化鋁和65~75質量%的(C-2)平均粒徑為40μm以上且100μm以下的氫氧化鋁所構成之混合物;作為(D)成分的鉑族金屬系硬化觸媒,其相對於(A)成分,以鉑族金屬元素的質量換算為0.1~1000ppm。
若是這樣的熱傳導性矽氧組成物,則能夠得到一種具備熱傳導性與輕量性的熱傳導性樹脂成形體(熱傳導性矽氧硬化物)。
前述熱傳導性矽氧組成物,較佳是:進一步含有相對於(A)成分100質量份為100~300質量份的作為(E)成分的下述成分中的任一者或兩者:
(E-1)由下述通式(1)表示的烷氧基矽烷化合物,
R1 a
R2 b
Si(OR3
)4 - a - b
(1)
式(1)中,R1
獨立地為碳原子數6~15的烷基,R2
獨立地為未被取代或經取代的碳原子數1~10的一價烴基,R3
獨立地為碳原子數1~6的烷基,a是1~3的整數,b是0~2的整數,並且a+b是1~3的整數;及,
(E-2)由下述通式(2)表示的分子鏈單末端被三烷氧基矽基封閉之二甲基聚矽氧烷,
式(2)中,R4
獨立地為碳原子數1~6的烷基,c是5~100的整數。
若是這樣的熱傳導性矽氧組成物,則能夠得到一種具備更優異的熱傳導性與輕量性的熱傳導性樹脂成形體(熱傳導性矽氧硬化物)。
前述熱傳導性矽氧組成物,較佳是:進一步含有作為(F)成分的由下述通式(3)表示的有機聚矽氧烷,該有機聚矽氧烷在25℃時的動黏度為10~100000mm2
/s,
式(3)中,R5
獨立地為碳原子數1~10的不包含脂肪族不飽和鍵之一價烴基,d是5~2000的整數。
若是這樣的(F)成分,則能夠對上述熱傳導性矽氧組成物賦予適當的黏度和可塑性等。
又,前述熱傳導性矽氧組成物,較佳是25℃時的絕對黏度為800Pa・s以下。
若是這樣的熱傳導性矽氧組成物,則成形性優異。
又,本發明提供一種熱傳導性矽氧硬化物,其是熱傳導性矽氧組成物的硬化物。
若是這種熱傳導性矽氧硬化物,則熱傳導性與輕量性優異。
[發明的功效]
如以上所述,若是本發明的熱傳導性矽氧組成物,藉由巧妙地調整包含特定的有機聚矽氧烷、氫聚矽氧烷、熱傳導性填充材料之矽氧組成物的摻合,並對基材高度填充前述熱傳導性填充材料,從而能夠提供一種熱傳導性矽氧組成物,該熱傳導性矽氧組成物能夠獲得一種具備高熱傳導性與輕量性的熱傳導性矽氧硬化物,該熱傳導性矽氧硬化物的熱傳導率為2.8W/m・K以上且比重為2.4以下。這種熱傳導性矽氧硬化物,尤其作為一種熱傳導材料是有用的,其介置於發熱性電子零件的熱界面與散熱座(heat sink)或電路基板等的散熱構件之間的界面,用以藉由熱傳導來冷卻電子零件。
如上所述,要求開發一種熱傳導性矽氧硬化物(熱傳導性樹脂成形體)及能夠得到該硬化物的熱傳導性矽氧組成物,該熱傳導性矽氧硬化物具備高熱傳導性與輕量性。
本發明人為了達成上述目的而專心實行研究,結果發現藉由巧妙地調整包含特定的有機聚矽氧烷、氫聚矽氧烷、熱傳導性填充材料之矽氧組成物的摻合,並對基材高度填充前述熱傳導性填充材料,從而能夠獲得一種具備高熱傳導性與輕量性的熱傳導性矽氧硬化物,該熱傳導性矽氧硬化物的熱傳導率為2.8W/m・K以上且比重為2.4以下,從而完成本發明。
亦即,本發明是一種熱傳導性矽氧組成物,其特徵在於,含有:
100質量份的作為(A)成分的有機聚矽氧烷,其一分子中具有至少2個的烯基;
作為(B)成分的有機氫聚矽氧烷,其具有至少2個的直接鍵結於矽原子上的氫原子,該(B)成分的量是直接鍵結於矽原子上的氫原子的莫耳數成為源自(A)成分的烯基的莫耳數的0.1~5.0倍量的量;
2800~4000質量份的作為(C)成分的熱傳導性填充材料,其含有50質量%以上的氫氧化鋁,並且前述氫氧化鋁是由25~35質量%的(C-1)平均粒徑為0.1μm以上且小於40μm的氫氧化鋁和65~75質量%的(C-2)平均粒徑為40μm以上且100μm以下的氫氧化鋁所構成之混合物;
作為(D)成分的鉑族金屬系硬化觸媒,其相對於(A)成分,以鉑族金屬元素的質量換算為0.1~1000ppm。
以下,詳細地說明本發明,但是本發明不限定於這些說明。
本發明的熱傳導性矽氧組成物,作為必要成分,含有:
作為(A)成分的有機聚矽氧烷,其一分子中具有至少2個烯基;
作為(B)成分的有機氫聚矽氧烷,其具有至少2個的直接鍵結於矽原子上的氫原子;
作為(C)成分的熱傳導性填充材料,其含有50質量%以上的氫氧化鋁,並且前述氫氧化鋁是由25~35質量%的平均粒徑為0.1μm以上且小於40μm的氫氧化鋁和65~75質量%的平均粒徑為40μm以上且100μm以下的氫氧化鋁所構成之混合物;
作為(D)成分的鉑族金屬系硬化觸媒。
以下,說明上述成分。
[(A)成分:含烯基有機聚矽氧烷]
(A)成分也就是含烯基有機聚矽氧烷,是作為本發明的組成物的主劑,其是一種有機聚矽氧烷,於一分子中具有至少2個的鍵結於矽原子上的烯基。通常,主鏈部分一般而言基本上是由重複的二有機矽氧烷單元所構成,但是該(A)成分可在部分的分子結構包含分枝狀的結構、或亦可以是環狀體,從硬化物的機械強度等物性的觀點而言,較佳是直鏈狀的二有機聚矽氧烷。
作為鍵結於矽原子上的烯基以外的官能基,可列舉:未被取代或經取代的一價烴基,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等的烷基;環戊基、環己基、環庚基等的環烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等的芳基;苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯甲基等的芳烷基;以及,這些基團的碳原子所鍵結的氫原子的部分或全部被氟、氯、溴等的鹵素原子、氰基等取代而得的基團,例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等;代表性的基團是碳原子數為1~10的基團,特別代表性的基團是碳原子數為1~6的基團,較佳是:甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等的碳原子數1~3的未被取代或經取代的烷基;及,苯基、氯苯基、氟苯基等的未被取代或經取代的苯基。又,鍵結於矽原子上的烯基以外的官能基不限定為全部相同。
又,作為烯基,可列舉例如:乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、己烯基、環己烯基等的通常碳原子數為2~8左右的烯基;其中,較佳是乙烯基、烯丙基等的低級烯基,特佳是乙烯基。再者,一分子中需要存在2個以上的烯基,為了使所獲得的硬化物的柔軟性良好,較佳是烯基以僅鍵結於分子鏈末端的矽原子上的方式存在。
此有機聚矽氧烷在25℃時的動黏度,較佳是在10~100000mm2
/s的範圍內,特佳是在500~50000mm2
/s的範圍內。若是10mm2
/s以上,則所獲得的組成物的保存穩定性變良好,並且,若為100000mm2
/s以下,則所獲得的組成物的伸展性變良好。再者,動黏度是使用奧士瓦黏度計(Ostwald viscometer)進行測定時的值。
此(A)成分的有機聚矽氧烷,可使用單獨1種,亦可將不同黏度等的2種以上組合使用。
[(B)成分:有機氫聚矽氧烷]
(B)成分的有機氫聚矽氧烷,是作為(A)成分的交聯劑來發揮作用的成分,其是一種有機氫聚矽氧烷,於一分子中具有至少2個、較佳是2~100個的直接鍵結於矽原子上的氫原子(Si-H基)。亦即,(B)成分中的Si-H基藉由矽氫化反應來與(A)成分中的烯基加成,藉此能夠獲得具有交聯結構之立體網狀結構,該矽氫化反應是藉由下述(D)成分的鉑族金屬系硬化觸媒來促進。再者,當(B)成分中的Si-H基的數量少於2個時,則無法硬化。
作為有機氫聚矽氧烷,能夠使用由下述平均結構式(4)表示的有機氫聚矽氧烷,但是不限定於此有機氫聚矽氧烷。
式(4)中,R’獨立地為不含有脂肪族不飽和鍵之未被取代或經取代的一價烴基或氫原子,至少2個R’為氫原子;e是1以上的整數。
式(4)中,作為R’的除了氫以外的不含有脂肪族不飽和鍵之未被取代或經取代的一價烴基,可列舉例如: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、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等的烷基;環戊基、環己基、環庚基等的環烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等的芳基;苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯甲基等的芳烷基;以及,這些基團的碳原子所鍵結的氫原子的部分或全部被氟、氯、溴等的鹵素原子、氰基等取代而得的基團,例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等;代表性的基團是碳原子數為1~10的基團,特別代表性的基團是碳原子數為1~6的基團,較佳是:甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等的碳原子數1~3的未被取代或經取代的烷基;及,苯基、氯苯基、氟苯基等的未被取代或經取代的苯基。又,R’不限定為全部相同。
(B)成分的添加量,是相對於源自(A)成分的烯基1莫耳,源自(B)成分的Si-H基成為0.1~5.0莫耳的量(亦即,直接鍵結於矽原子上的氫原子的莫耳數成為源自(A)成分的烯基的莫耳數的0.1~5.0倍量的量),較佳是成為0.3~2.0莫耳的量,進一步更佳是成為0.5~1.0莫耳的量。如果相對於源自(A)成分的烯基1莫耳,源自(B)成分的Si-H基的量少於0.1莫耳,則有時無法硬化、或硬化物的強度不足而無法保持作為成形體的形狀,從而無法操作。又,如果超過5莫耳,則硬化物變得沒有柔軟性,從而硬化物可能變脆。
[(C)成分:熱傳導性填充材料]
(C)成分也就是熱傳導性填充材料,是由氫氧化鋁或氫氧化鋁與其他熱傳導性填充材料所構成。此時,從輕量化的觀點而言,需要含有熱傳導性填充材料總量的50質量%以上的氫氧化鋁,較佳是75質量%以上,進一步更佳是80質量%以上,最佳是100質量%。如果少於50質量%,則比重會超過2.4(與氫氧化鋁的比重相同程度),從而損害輕量性。
氫氧化鋁,作為一種熱傳導性填充材料是有用的,其較廉價,且比重為2.42而比鋁土小很多,能夠抑制矽氧組成物的熱傳導性填充材料沉澱,並且亦對於機器的輕量化有貢獻,進一步相較於鋁土,莫氏硬度為3而非常軟,且能夠抑制反應釜和攪拌葉片磨耗,具有難燃效果、絕緣效果。然而,相較於鋁土,氫氧化鋁的熱傳導率較低,因此儘管為了使用氫氧化鋁來提升矽氧熱傳導性組成物和硬化物的熱傳導率,必須高度填充氫氧化鋁,但是非常難以進行高度填充。因此,到目前為止要藉由氫氧化鋁占了熱傳導性填充材料的總質量的50質量%以上之熱傳導性矽氧硬化物來達成2.6W/m・K以上的熱傳導率,一直被認為很困難。本發明藉由巧妙地調整包含特定的有機聚矽氧烷、氫聚矽氧烷、熱傳導性填充材料之矽氧組成物的摻合,並對基材高度填充前述熱傳導性填充材料,從而提供一種熱傳導性矽氧組成物,該熱傳導性矽氧組成物能夠克服上述過去技術的問題點,並能夠得到一種具備高熱傳導性與輕量性的熱傳導性矽氧硬化物。
又,(C)成分中包含的50質量%以上需要是由氫氧化鋁所構成,並且前述氫氧化鋁需要是由25~35質量%的(C-1)平均粒徑為0.1μm以上且小於40μm的氫氧化鋁和65~75質量%的(C-2)平均粒徑為40μm以上且100μm以下的氫氧化鋁所構成之混合物。藉由以這樣的方式巧妙地組合以不同粒徑的氫氧化鋁作為主要成分之粒子,亦即藉由巧妙地組合平均粒徑為0.1μm以上且小於40μm的小粒徑粒子與40μm以上且100μm以下的大粒徑粒子的摻合比率,能夠以小粒徑粒子填補大粒徑粒子彼此之間的間隙的形式來對基材進行高度填充。另一方面,如果上述(C-1)和(C-2)成分的氫氧化鋁的平均粒徑在上述範圍外或(C-1)和(C-2)成分的構成比例在上述範圍外,則無法製備一種熱傳導性矽氧組成物,該熱傳導性矽氧組成物能夠得到一種具備高熱傳導性與輕量性的熱傳導性矽氧硬化物,該熱傳導性矽氧硬化物的熱傳導率為2.8W/m・K以上且比重為2.4以下。
再者,上述平均粒徑是以體積作為基準的累積平均粒徑(中值徑)的值,其是藉由日機裝股份有限公司製造的粒度分析計也就是Microtrac MT3300EX所測得。
(C-1)成分的小粒徑氫氧化鋁(填料),是藉由與(C-2)成分的大粒徑氫氧化鋁組合,來提升組成物的熱傳導率和流動性,並且防止填料沉澱。平均粒徑,是0.1μm以上且小於40μm,較佳是1~30μm。如果平均粒徑在上述範圍外,則無法獲得藉由與(C-2)成分組合來提升組成物的熱傳導率和流動性的效果、及防止填料沉澱的效果。作為(C-1)成分的氫氧化鋁,可使用1種或將2種以上複合使用。
(C-1)成分的摻合量,是(C)成分中包含的氫氧化鋁的25~35質量%,較佳是27~33質量%。如果質量比例在上述範圍外,則無法獲得藉由與(C-2)成分組合來提升組成物的熱傳導率和流動性的效果、及防止填料沉澱的效果。
(C-2)成分的大粒徑氫氧化鋁(填料),能夠優勢地提升熱傳導率。大粒徑氫氧化鋁的平均粒徑,是40μm以上且100μm,較佳是45~90μm。如果平均粒徑在上述範圍外,則提升熱傳導率的效果變低,並且,組成物黏度上升、加工性變差。作為(C-2)成分的氫氧化鋁,可使用1種或將2種以上複合使用。
(C-2)成分的摻合量,是(C)成分中包含的氫氧化鋁的65~75質量%,較佳是67~73質量%。如果質量比例在上述範圍外,則提升熱傳導率的效果變低,並且,組成物黏度上升、加工性變差。
如此一來,藉由使用含有50質量%以上的氫氧化鋁之(C)成分,該氫氧化鋁是以上述特定比例來摻合平均粒徑為0.1μm以上且小於40μm的氫氧化鋁(C-1)與平均粒徑為40μm以上且100μm的氫氧化鋁(C-2)而得,從而能夠確實地發揮上述本發明的功效。
作為其他熱傳導性填充材料,並無特別限定,能夠使用例如下述一般被作為熱傳導性填充材料的物質:非磁性的銅和鋁等的金屬;鋁土、二氧化矽、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈹、氧化鈦、氧化鋯等的金屬氧化物;氮化鋁、氮化矽、氮化硼等的金屬氮化物;氫氧化鎂等的金屬氫氧化物;人工鑽石或碳化矽等。又,粒徑,能夠使用0.1~200μm,且可使用1種或將2種以上複合使用。
相對於(A)成分100質量份,(C)成分的摻合量(氫氧化鋁的摻合量、或氫氧化鋁與其他熱傳導性填充材料的合計摻合量)需要2800~4000質量份,較佳是3000~3500質量份。當此摻合量少於2800質量份時,所獲得的組成物的熱傳導率較差;當超過4000質量份時,揉合操作性惡化,進一步硬化物明顯變脆。
[(D)成分:鉑族金屬系硬化觸媒]
(D)成分的鉑族金屬系硬化觸媒,只要是用以促進源自(A)成分的烯基與源自(B)成分的Si-H基的加成反應之觸媒,並無特別限定,作為用於矽氫化反應的觸媒,可列舉習知的觸媒。作為其具體例,可列舉例如:鉑(包含鉑黑)、銠、鈀等的鉑族金屬單質;H2
PtCl4
・nH2
O、H2
PtCl6
・nH2
O、NaHPtCl6
・nH2
O、KHPtCl6
・nH2
O、Na2
PtCl6
・nH2
O、K2
PtCl4
・nH2
O、PtCl4
・nH2
O、PtCl2
、Na2
HPtCl4
・nH2
O(其中,上述式中,n是0~6的整數,較佳是0或6)等的氯化鉑、氯鉑酸及氯鉑酸鹽;醇改質氯鉑酸(參照美國專利第3220972號說明書)、氯鉑酸與烯烴之錯合物(參照美國專利第3159601號說明書、美國專利第3159662號說明書、美國專利第3775452號說明書);鋁土、二氧化矽、碳等的載體上承載有鉑黑、鈀等的鉑族金屬而得的物質;銠-烯烴錯合物;氯化參(三苯基膦)合銠(威爾金森觸媒);氯化鉑、氯鉑酸或氯鉑酸鹽與含乙烯基矽氧烷、尤其是含乙烯基環狀矽氧烷之錯合物等。
(D)成分的使用量,相對於(A)成分,以鉑族金屬元素的質量換算為0.1~1000ppm。若是少於0.1ppm,則無法獲得充分的觸媒活性;即便超過1000ppm,促進加成反應的效果亦無法提升,而變得成本提高,並且觸媒會殘留於硬化物中,因此絕緣性可能下降。
[(E)成分:表面處理劑]
本發明的組成物中,在製備組成物時,能夠為了下述目的而摻合(E)成分的表面處理劑:對(C)成分也就是熱傳導性填充材料進行疏水化處理,提升與(A)成分也就是有機聚矽氧烷的濕潤性,並使(C)成分也就是熱傳導性填充材料均勻地分散於由(A)成分所構成之基質中。作為該(E)成分,特佳是下述所示的(E-1)成分和(E-2)成分。
(E-1)成分:由下述通式(1)表示的烷氧基矽烷化合物。
R1 a
R2 b
Si(OR3
)4 - a - b
(1)
式(1)中,R1
獨立地為碳原子數6~15的烷基,R2
獨立地為未被取代或經取代的碳原子數1~10的一價烴基,R3
獨立地為碳原子數1~6的烷基,a是1~3的整數,b是0~2的整數,並且a+b是1~3的整數。
上述通式(1)中,作為由R1
表示的烷基,可列舉例如:己基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基等。如果此由R1
表示的烷基的碳原子數滿足6~15的範圍,則(A)成分的濕潤性充分提升,操作性良好,且組成物的低溫特性變良好。
作為由R2
表示的未被取代或經取代的一價烴基,可列舉例如: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、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等的烷基;環戊基、環己基、環庚基等的環烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等的芳基;苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯甲基等的芳烷基;以及,這些基團的碳原子所鍵結的氫原子的部分或全部被氟、氯、溴等的鹵素原子、氰基等取代而得的基團,例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等;代表性的基團是碳原子數為1~10的基團,特別代表性的基團是碳原子數為1~6的基團,較佳是:甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等的碳原子數1~3的未被取代或經取代的烷基;及,苯基、氯苯基、氟苯基等的未被取代或經取代的苯基。作為R3
,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、己基等。又,只要a是1~3的整數,b是0~2的整數,並且a+b是1~3的整數,並無特別限定,較佳是a為1且b為0。
(E-2)成分:由下述通式(2)表示的分子鏈單末端被三烷氧基矽基封閉之二甲基聚矽氧烷。
式(2)中,R4
獨立地為碳原子數1~6的烷基,c是5~100的整數,較佳是5~70的整數,特佳是10~50的整數。
上述通式(2)中,由R4
表示的烷基,是與上述通式(1)中的由R3
表示的烷基相同種類。
作為(E)成分的表面處理劑,可以是(E-1)成分與(E-2)成分中的任一者,亦可將兩者組合摻合。此時,作為(E)成分,相對於(A)成分100質量份,較佳是100~300質量份,特佳是150~250質量份。若本成分為100質量份以上,則變得容易對基材充分地填充熱傳導性填充材料;若是300質量份以下,則不會引發油分離。
[(F)成分:特性賦予劑]
作為(F)成分,能夠添加由下述通式(3)表示的有機聚矽氧烷,該有機聚矽氧烷在25℃時的動黏度為10~100000mm2
/s。(F)成分,能夠為了調整熱傳導性矽氧組成物的黏度調整劑或塑化劑等的賦予特性的目的來適當使用,但是不限定於這些目的。這些有機聚矽氧烷,可使用單獨1種,亦可將2種以上併用。
式(3)中,R5
獨立地為碳原子數1~10的不包含脂肪族不飽和鍵之一價烴基,d是5~2000的整數。
上述R5
獨立地為未被取代或經取代的碳原子數1~10的一價烴基。作為R5
,可列舉例如: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、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等的烷基;環戊基、環己基、環庚基等的環烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等的芳基;苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯甲基等的芳烷基;以及,這些基團的碳原子所鍵結的氫原子的部分或全部被氟、氯、溴等的鹵素原子、氰基等取代而得的基團,例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟己基等;代表性的基團是碳原子數為1~10的基團,特別代表性的基團是碳原子數為1~6的基團,較佳是:甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等的碳原子數1~3的未被取代或經取代的烷基;及,苯基、氯苯基、氟苯基等的未被取代或經取代的苯基;特佳是甲基、苯基。
從所要求的黏度的觀點而言,上述d較佳是5~2000的整數,特佳是10~1000的整數。
又,25℃時的動黏度,較佳是10~100000mm2
/s,特佳是100~10000mm2
/s。若動黏度為10mm2
/s以上,則所獲得的組成物的硬化物變得不易發生滲油(oil bleeding)。若動黏度為100000mm2
/s以下,則所獲得的熱傳導性矽氧組成物的柔軟性變適當。
當在本發明的熱傳導性矽氧組成物中添加(F)成分時,其添加量並無特別限制,相對於(A)成分100質量份,較佳是0.1~100質量份。如果該添加量在此範圍內,則硬化前容易對熱傳導性矽氧組成物維持良好的流動性、作業性,並且容易將(C)成分的熱傳導性填充材料填充於該組成物中。
[(G)成分:反應控制劑]
能夠使用加成反應控制劑作為(G)成分。加成反應控制劑,能夠使用通常的加成反應硬化型矽氧組成物中所用的全部的公知的加成反應控制劑。可列舉例如:1-乙炔基-1-己醇、3-丁炔-1-醇等的乙炔化合物;或,各種氮化合物;有機磷化合物;肟化合物;有機氯化合物等。作為摻合(G)成分時的使用量,相對於(A)成分100質量份,較佳是0.01~1質量份,更佳是0.1~0.8質量份。若是這樣的摻合量,則硬化反應能夠充分進展,從而不會損害成形效率。
[其他成分]
本發明的熱傳導性矽氧組成物中,可根據需要來進一步摻合其他成分。能夠摻合例如下述任意成分:氧化鐵、氧化鈰等的耐熱性提升劑;二氧化矽等的黏度調整劑;著色劑;脫模劑等。
[組成物的黏度]
熱傳導性矽氧組成物的絕對黏度(以下亦有時僅稱為「黏度」),在25℃時較佳是800Pa・s以下,更佳是400Pa・s以下,進一步更佳是200Pa・s以下。下限值並無特別限定,能夠設為例如10Pa・s以上。再者,此黏度是依據藉由B型黏度計來進行的測定。
[熱傳導性矽氧硬化物及其製造方法]
本發明的熱傳導性矽氧硬化物(熱傳導性樹脂成形體),是上述熱傳導性矽氧組成物的硬化物。作為使熱傳導性矽氧組成物硬化(成形)的硬化條件,可與公知的加成反應硬化型矽氧橡膠組成物相同,例如在常溫時亦能夠充分硬化,亦可根據需要而進行加熱。較佳是以100~120℃來使其加成硬化8~12分鐘。這樣的本發明的硬化物(成形體)的熱傳導性優異。
[成形體的熱傳導率]
本發明中的成形體的熱傳導率,較佳是根據熱碟(Hot Disk)法所測得的25℃時的測定值為2.8W/m・K以上。如果熱傳導率為2.8W/m・K以上,則能夠應用於發熱量大的發熱體。再者,能夠藉由調整熱傳導性填充材料的種類或粒徑的組合,來調整這樣的熱傳導率。
[成形體的硬度]
本發明中的成形體的硬度,較佳是以Asker C硬度計所測得的25℃時的測定值為60以下,更佳是30以下、進一步更佳是20以下,特佳是10以下。若硬度為60以下,則變得容易隨著被散熱體的形狀變形,且在不會對被散熱體造成應力的情況下顯示良好的散熱特性。再者,能夠藉由改變(A)成分與(B)成分的比率,調整交聯密度,從而調整這樣的硬度。
[實施例]
以下示出實施例及比較例,來具體地說明本發明,但是本發明不限制於下述實施例。再者,動黏度是在25℃時藉由奧士瓦黏度計所測得。又,平均粒徑是以體積作為基準的累積平均粒徑(中值徑)的值,其是藉由日機裝股份有限公司製造的粒度分析計也就是Microtrac MT3300EX所測得。所獲得的熱傳導性矽氧組成物在25℃時的絕對黏度,是藉由B型黏度計來進行測定。
[製備組成物]
用於下述實施例及比較例中的(A)~(G)成分如下述所示。
(A)成分:
由下述式(5)表示的有機聚矽氧烷。
式(5)中,X是乙烯基,n是能夠得到下述黏度的數。
動黏度:600mm2
/s
(C)成分:
如下所述的平均粒徑的氫氧化鋁和球狀氧化鋁。
(C-1)平均粒徑為1μm的氫氧化鋁
(C-2)平均粒徑為50μm的氫氧化鋁
(C-3)平均粒徑為90μm的球狀氧化鋁
(D)成分:
5質量%氯鉑酸的2-乙基己醇溶液
(G)成分:
作為加成反應控制劑的乙炔基次甲基卡必醇。
以下述表1、2的實施例1~8及比較例1~6所示的規定量來加入(A)、(C)、(E)、(F)成分,並以行星式攪拌機來進行揉合60分鐘。
在其中以下述表1、2所示的規定量來加入(D)成分、(G)成分,進一步加入有效量的促使脫離隔板的內加型脫模劑,並進行揉合30分鐘。
在其中進一步以下述表1、2所示的規定量來加入(B)成分,並進行揉合30分鐘,而獲得實施例1~8及比較例1、3、4的組成物。另一方面,比較例2、5、6難以進行揉合,無法獲得組成物。因此,未對於比較2、5、6實行下述評估。
[成形方法]
將所獲得的組成物澆注到60mm×60mm×6mm的模具中,並使用壓製成形機,以120℃、10分鐘的條件來進行成形。
[評估方法]
熱傳導率:
以120℃、10分鐘的條件來使下述實施例1~8及比較例1、3、4中所獲得的組成物硬化成6mm厚的片狀,並使用2片的該片材,藉由熱傳導率計(商品名:TPA-501,京都電子工業股份有限公司製造)來測定該片材的熱傳導率。
硬度:
與上述同樣地使下述實施例1~8及比較例1、3、4中所獲得的組成物硬化成6mm厚的片狀,並將2片的該片材重疊,然後以Asker C硬度計來進行測定。
比重(密度):
使用水置換法來進行測定。
[實施例1~8及比較例1~6]
如表1和表2所示,在實施例1~8及比較例1、3、4中,使用規定量的(A)~(F)成分來製備組成物,並加以硬化,然後依照上述評估方法來測定熱傳導率、硬度、比重。
如比較例1所示,當熱傳導性填充材料的總質量份較少時,則熱傳導率下降;如比較例2所示,相反地當熱傳導性填充材料的總質量份過多時,變得難以進行用以製作組成物的揉合。又,如比較例3、4所示,當使用了由氫氧化鋁的比例低於50%的比例所構成之熱傳導性填充材料時,雖然熱傳導率變高,但是比重超過2.4,從而損害輕量性。進一步,如比較例5、6所示,當以單一粒徑構成熱傳導性填充材料時,無法對基材填充粒子,從而無法獲得組成物本身。
相對於此,如實施例所示,當以成為本發明的範圍內的比率來摻合(A)~(D)成分時,能夠容易製備一種熱傳導性矽氧組成物,該熱傳導性矽氧組成物能夠得到一種具備高熱傳導性與輕量性的熱傳導性矽氧硬化物,該熱傳導性矽氧硬化物的熱傳導率為2.8W/m・K以上且比重為2.4以下。尤其,藉由巧妙地組合不同粒徑的氫氧化鋁,亦即藉由巧妙地組合平均粒徑為0.1μm以上且小於40μm的小粒徑氫氧化鋁與40μm以上且100μm以下的大粒徑氫氧化鋁的摻合比率,變得容易對基材高度填充該氫氧化鋁。。
再者,本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形態為例示,任何具有實質上與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想相同的構成且發揮相同功效者,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 (9)
- 一種熱傳導性矽氧組成物,其特徵在於,含有: 100質量份的作為(A)成分的有機聚矽氧烷,其一分子中具有2個以上的烯基; 作為(B)成分的有機氫聚矽氧烷,其具有2個以上的直接鍵結於矽原子上的氫原子,該(B)成分的量是直接鍵結於矽原子上的氫原子的莫耳數成為源自(A)成分的烯基的莫耳數的0.1~5.0倍量的量; 2800~4000質量份的作為(C)成分的熱傳導性填充材料,其含有50質量%以上的氫氧化鋁,並且前述氫氧化鋁是由25~35質量%的(C-1)平均粒徑為0.1μm以上且小於40μm的氫氧化鋁和65~75質量%的(C-2)平均粒徑為40μm以上且100μm以下的氫氧化鋁所構成之混合物; 作為(D)成分的鉑族金屬系硬化觸媒,其相對於(A)成分,以鉑族金屬元素的質量換算為0.1~1000ppm。
- 如請求項1所述之熱傳導性矽氧組成物,其中,進一步含有相對於(A)成分100質量份為100~300質量份的作為(E)成分的下述成分中的任一者或兩者: (E-1)由下述通式(1)表示的烷氧基矽烷化合物, R1 a R2 b Si(OR3 )4 - a - b (1) 式(1)中,R1 獨立地為碳原子數6~15的烷基,R2 獨立地為未被取代或經取代的碳原子數1~10的一價烴基,R3 獨立地為碳原子數1~6的烷基,a是1~3的整數,b是0~2的整數,並且a+b是1~3的整數;及, (E-2)由下述通式(2)表示的分子鏈單末端被三烷氧基矽基封閉之二甲基聚矽氧烷, 式(2)中,R4 獨立地為碳原子數1~6的烷基,c是5~100的整數。
- 如請求項1所述之熱傳導性矽氧組成物,其中,25℃時的絕對黏度為800Pa・s以下。
- 如請求項2所述之熱傳導性矽氧組成物,其中,25℃時的絕對黏度為800Pa・s以下。
- 如請求項3所述之熱傳導性矽氧組成物,其中,25℃時的絕對黏度為800Pa・s以下。
- 如請求項4所述之熱傳導性矽氧組成物,其中,25℃時的絕對黏度為800Pa・s以下。
- 一種熱傳導性矽氧硬化物,其特徵在於,是請求項1~8中任一項所述之熱傳導性矽氧組成物的硬化物。
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