TWI822954B - 導熱性矽氧組成物及其製造方法、以及導熱性矽氧硬化物 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種導熱性矽氧組成物，其特徵在於，包含特定調配量的下述成分：(A)有機聚矽氧烷，其1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個與矽原子直接鍵結的氫原子；(C-1)平均粒徑為超過100 μm且150 μm以下的球狀氧化鋁填料；(C-5)平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下的非晶質氧化鋁填料；及，(D)鉑族金屬系硬化觸媒。藉由本發明，能夠提供一種導熱性矽氧組成物及其製造方法、以及導熱性矽氧硬化物，該導熱性矽氧組成物能夠合適地使用作為導熱性樹脂成形體用，該導熱性樹脂成形體是設置在發熱零件與散熱零件之間來用於散熱且壓縮性、絕緣性、導熱性、加工性優異。
Description
本發明是有關一種導熱性矽氧組成物及其製造方法、以及導熱性矽氧硬化物，該導熱性矽氧組成物作為熱傳遞材料是有用的，該熱傳導材料是為了特別是藉由導熱來將電子零件冷卻而使其介於發熱性電子零件的熱邊界面與散熱片或電路基板等散熱構件之間的界面。
個人電腦、數位視訊光碟機、行動電話等電子機器中所使用的中央處理器(CPU)、驅動器積體電路(driver IC)和記憶體等大型積體電路(LSI)晶片，隨著高性能化、高速化、小型化、高積體化，而本身會產生大量的熱，且由該熱所造成的晶片的溫度上升會造成晶片的運作不良、破壞。因此，已提出：用以抑制運作中的晶片的溫度上升的多種散熱方法、及用於該方法的散熱構件。
先前，在電子機器等中，為了抑制運作中的晶片的溫度上升，而使用一種散熱片，其是使用鋁和銅等導熱率高的金屬板。此散熱片會傳導該晶片產生的熱，並藉由與外部氣體之間的溫度差來將該熱從表面放出。
為了有效率地將從晶片產生的熱傳導至散熱片，必須使散熱片與晶片密合，但由於有各晶片的高度不同和由於組裝加工所造成的公差，故使具有柔軟性的薄片或散熱膏(grease)介於晶片與散熱片之間，而經由此薄片或散熱膏來實現從晶片導熱至散熱片。
相較於散熱膏，薄片的處理性更優異，而由導熱性矽氧橡膠等所形成的導熱薄片(導熱性矽氧橡膠薄片)已用於各種領域中。
專利文獻1揭示一種絕緣性組成物，其在矽氧橡膠等合成橡膠100質量份中調配有從氧化鈹、氧化鋁、水合氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅之中選出的至少1種金屬氧化物100～800質量份。
另一方面，由於個人電腦、文字處理機、唯讀記憶光碟(CD-ROM)驅動器等電子機器的高積體化進展，因而裝置內的LSI、CPU等積體電路元件的發熱量增加，故先前的冷卻方法有時會不充分。特別是，當為攜帶用筆記型個人電腦時，由於機器內部的空間狹窄，故無法安裝較大的散熱片和冷卻風扇。並且，此等機器中，由於在印刷基板上搭載有積體電路元件，且基板的材質是使用導熱性不良的玻璃強化環氧樹脂或聚醯亞胺樹脂，故無法像先前這樣經由散熱絕緣薄片來將熱釋放至基板。
因此，使用一種方式，其是在積體電路元件的附近設置自然冷卻型或強制冷卻型的散熱零件，而將元件產生的熱傳導至散熱零件。若以此方式來使元件與散熱零件直接接觸，則由於表面的凹凸，故熱的傳導會惡化，並且即使經由散熱絕緣薄片來安裝，散熱絕緣薄片的柔軟性也稍差，故會因熱膨脹而將壓力施加在元件與基板之間，而有破損之虞。
此外，若欲將散熱零件安裝在各電路元件，則需要額外的空間，而難以進行機器的小型化，故也有時採用一種方式，其是將數個元件與一個散熱零件組合來冷卻。
特別是，筆記型個人電腦中所使用的球柵陣列(BGA)型的CPU由於高度相較於其它元件更低而發熱量大，故必須充分考慮冷卻方式。
因此，需要一種低硬度的高導熱性材料，其能夠將由於各個元件的高度差異而產生的各種間隙加以填埋。針對這樣的所欲解決的問題，期望一種導熱性薄片，其導熱性優異且有柔軟性而能夠對應於各種間隙。
此時，專利文獻2揭示一種薄片，其是將金屬氧化物等導熱性材料混入矽氧樹脂中後成形而成，且是將柔軟而容易變形的矽氧層積層於具有處理時所需的強度的矽氧樹脂層上而成。此外，專利文獻3揭示一種導熱性複合薄片，其是將下述組合而成：矽氧橡膠層，其含有導熱性填充材料且ASKER C硬度為5～50；及，多孔性強化材料層，其具有直徑0.3 mm以上的孔。專利文獻4揭示一種薄片，其是以導熱性矽氧橡膠來將可撓性的三維網狀體或發泡體的骨架格子表面包覆而成。專利文獻5揭示一種導熱性複合矽氧薄片，其是將具有強化性的薄片或布內包，且至少其中一面具有黏著性且ASKER C硬度為5～50、厚度0.4 mm以下。專利文獻6揭示一種散熱間隔物，其含有加成反應型液狀矽氧橡膠及導熱性絕緣性陶瓷粉末，且其硬化物的ASKER C硬度為25以下且熱阻為3.0℃/W以下。
此等導熱性矽氧硬化物由於經常也要求絕緣性，故若導熱率在0.5～6 W/mK的範圍內，則經常主要是使用氧化鋁來作為導熱性填充材料。一般而言，非晶質的氧化鋁雖提高導熱率的效果較球狀的氧化鋁更高，但有對矽氧的填充性不良、材料黏度會因填充而上升而加工性會惡化這樣的缺點。此外，氧化鋁像研磨劑中所使用的這樣，莫氏(Mohs)硬度為9而非常硬。因此，使用特別是粒徑為10 μm以上的非晶質氧化鋁的導熱性矽氧組成物，若在製造時施加剪力，則有會磨削反應鍋的內壁和攪拌翼這樣的問題。這樣的話，反應鍋的內壁和攪拌翼的成分會混入導熱性矽氧組成物中，因而導熱性矽氧組成物及使用了此組成物之硬化物的絕緣性會降低。此外，反應鍋及攪拌翼的空隙會變寬，因而攪拌效率會下降，即使在相同條件下製造，也無法獲得一定的品質。此外，有為了防止此情況而必須頻繁交換零件這樣的問題。
為了解決此問題，也有只使用球狀氧化鋁粉的方法，但為了高導熱化，相較於非晶質氧化鋁，必須更大量地填充，因而導致組成物的黏度會上升、加工性會惡化。此外，由於組成物及其硬化物中的矽氧的存在量會相對地減少，故硬度會上升而壓縮性差。
此外，為了提高導熱率，而有使用一般而言導熱率高的導熱性填充材料、例如氮化鋁和氮化硼等導熱性填充材料的方法，但有成本高且加工也困難這樣的問題。
[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：日本特開平2-196453號公報
專利文獻3：日本特開平7-266356號公報
專利文獻4：日本特開平8-238707號公報
專利文獻5：日本特開平9-1738號公報
專利文獻6：日本特開平9-296114號公報
[發明所欲解決的問題]
本發明是鑒於上述原因而研創，目的在於提供一種導熱性矽氧組成物及其硬化物，該導熱性矽氧組成物能夠合適地使用作為導熱性樹脂成形體用，該導熱性樹脂成形體是設置在例如電子機器內的發熱零件與散熱零件之間來用於散熱且壓縮性、絕緣性、導熱性、加工性優異且特別是具有6.5 W/mK以上的導熱率。
[解決問題的技術手段]
為了達成上述所欲解決的問題，本發明提供一種導熱性矽氧組成物，其包含下述(A)～(D)成分：
100質量份的(A)有機聚矽氧烷，其1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個與矽原子直接鍵結的氫原子，該(B)成分的量是與矽原子直接鍵結的氫原子的莫耳數會成為源自前述(A)成分的烯基的莫耳數的0.1～5.0倍量的量；
7,500～11,500質量份的(C) 導熱性填充材料，其由下述(C-1)～(C-6)所組成，也就是1,400～5,500質量份的(C-1)平均粒徑為超過100 μm且150 μm以下的球狀氧化鋁填料、0～2,200質量份的(C-2)平均粒徑為超過65 μm且100 μm以下的球狀氧化鋁填料、0～2,200質量份的(C-3)平均粒徑為超過35 μm且65 μm以下的球狀氧化鋁填料、0～2,200質量份的(C-4)平均粒徑為超過5 μm且30 μm以下的球狀氧化鋁填料、1,000～4,500質量份的(C-5)平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下的非晶質氧化鋁填料、0～450質量份的(C-6)平均粒徑為超過0.2 μm且0.85 μm以下的球狀氧化鋁填料；
(D)鉑族金屬系硬化觸媒，其相對於前述(A)成分，以鉑族元素質量換算為0.1～2,000 ppm。
此導熱性矽氧組成物，能夠獲得導熱性矽氧硬化物，該導熱性矽氧硬化物的壓縮性、絕緣性、導熱性、加工性優異且具有6.5 W/mK以上的導熱率。
此導熱性矽氧組成物，較佳是進一步含有相對於前述(A)成分100質量份為0.01～300質量份的從由(F-1)及(F-2)所組成之群組中選出的至少1種來作為(F)成分：
該(F-1)是由下述通式(1)表示的烷氧基矽烷化合物，
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1～12的1價烴基，R3
獨立地為碳原子數1～6的烷基，a為1～3的整數，b為0～2的整數，並且a＋b為1～3的整數；
該(F-2)是由下述通式(2)表示的分子鏈單末端已被三烷氧基矽烷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為5～100的整數。
若此導熱性矽氧組成物含有從由前述烷氧基矽烷化合物及前述二甲基聚矽氧烷所組成之群組中選出的至少1種，則能夠使前述(C)導熱性填充材料更均勻地分散在前述(A)有機聚矽氧烷中。
此導熱性矽氧組成物，較佳是進一步含有相對於前述(A)成分100質量份為0.1～100質量份的作為(G)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23℃時的動黏度為10～100,000 mm2
/s，
式(3)中，R5
獨立地為碳原子數1～12的不含脂肪族不飽和鍵之1價烴基，d為5～2,000的整數。
若此導熱性矽氧組成物含有由上述通式(3)表示的有機聚矽氧烷，則會更加提高此組成物的硬化物也就是導熱性矽氧硬化物的柔軟性。
此導熱性矽氧組成物，較佳是在23℃時的絕對黏度為800 Pa・s以下。
若此導熱性矽氧組成物的絕對黏度是如上所述，則會更加提高此組成物的成形性。
此外，本發明提供一種導熱性矽氧硬化物，其為上述導熱性矽氧組成物的硬化物。
此導熱性矽氧硬化物的壓縮性、絕緣性、導熱性、加工性優異且具有6.5 W/mK以上的導熱率。
此導熱性矽氧硬化物，較佳是其導熱率為6.5 W/mK以上。
若此導熱性矽氧硬化物的導熱率是如上所述，則此硬化物具有更高的導熱性。
此導熱性矽氧硬化物，較佳是以ASKER C硬度計來測得的硬度為60以下。
若此導熱性矽氧硬化物的硬度是如上所述，則此硬化物會以沿著被散熱體的形狀的方式變形，而會在不對被散熱體施加應力的情況下顯示良好的散熱特性。
此導熱性矽氧硬化物，較佳是其絕緣破壞電壓為10 kV/mm以上。
若此導熱性矽氧硬化物的介電質破壞電壓是如上所述，則此硬化物在使用時能夠更安定地確保絕緣。
並且，本發明提供一種導熱性矽氧組成物的製造方法，其具有將前述(A)、(C)及(F)成分一面加熱一面攪拌的步驟。
藉由此導熱性矽氧組成物的製造方法，即能夠製造一種導熱性矽氧組成物，其能夠獲得特定硬化物，該硬化物已減少在表面的氣泡產生。
[功效]
本發明的導熱性矽氧組成物，將特定調配量的平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下的非晶質氧化鋁填料、因應需要的平均粒徑為超過0.2 μm且100 μm以下的球狀氧化鋁填料，與平均粒徑為超過100 μm且150 μm以下的球狀氧化鋁填料併用，由於大粒徑球狀氧化鋁填料會彌補粒徑小的非晶質氧化鋁填料的缺點，且粒徑小的非晶質氧化鋁填料會彌補大粒徑球狀氧化鋁填料的缺點，因而能夠提供一種導熱性矽氧組成物，該導熱性矽氧組成物能夠獲得導熱性矽氧硬化物，該導熱性矽氧硬化物的壓縮性、絕緣性、導熱性、加工性優異且特別是具有6.5 W/mK以上的導熱率。
此外，在製造上述組成物的步驟中，藉由一面加熱一面攪拌，即能夠減少在成型後的硬化物表面產生的氣泡。
如上所述，先前一直尋求開發一種導熱性矽氧組成物及其硬化物，該導熱性矽氧組成物能夠合適地使用作為導熱性樹脂成形體用，該導熱性樹脂成形體是設置在發熱零件與散熱零件之間來用於散熱且壓縮性、絕緣性、導熱性、加工性優異。
本發明人為了達成上述目的而致力進行研究後，結果發現下述事實：將特定調配量的平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下的非晶質氧化鋁填料、因應需要的平均粒徑為超過0.2 μm且100 μm以下的球狀氧化鋁填料，與平均粒徑為超過100 μm且150 μm以下的球狀氧化鋁填料併用，即能夠解決上述問題。換言之，藉由調配比表面積小的平均粒徑為超過100 μm且150 μm以下的球狀氧化鋁填料，即能夠有效提高導熱性，且能夠提供黏度低而加工性優異的矽氧組成物及其硬化物。
此外，藉由將平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下的非晶質氧化鋁填料、因應需要的平均粒徑為超過0.2 μm且100 μm以下的球狀氧化鋁填料併用，即能夠提高組成物的流動性而改善加工性。並且，由於粒徑10 μm以上的粒子是使用球狀氧化鋁填料且不使用研磨效果大的非晶質氧化鋁填料，故會抑制反應鍋和攪拌翼的磨耗且提高絕緣性。
換言之，本發明人發現下述事實遂完成本發明：大粒徑球狀氧化鋁填料會彌補粒徑小的非晶質氧化鋁填料的缺點，且粒徑小的非晶質氧化鋁填料會彌補大粒徑球狀氧化鋁填料的缺點，而能夠獲得一種導熱性矽氧組成物及其硬化物，該等的壓縮性、絕緣性、導熱性、加工性優異且特別是具有6.5 W/mK以上的導熱率且成本低。
換言之，本發明為一種導熱性矽氧組成物，其包含下述(A)～(D)成分：
100質量份的(A)有機聚矽氧烷，其1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個與矽原子直接鍵結的氫原子，該(B)成分的量是與矽原子直接鍵結的氫原子的莫耳數會成為源自前述(A)成分的烯基的莫耳數的0.1～5.0倍量的量；
7,500～11,500質量份的(C) 導熱性填充材料，其由下述(C-1)～(C-6)所組成，也就是1,400～5,500質量份的(C-1)平均粒徑為超過100 μm且150 μm以下的球狀氧化鋁填料、0～2,200質量份的(C-2)平均粒徑為超過65 μm且100 μm以下的球狀氧化鋁填料、0～2,200質量份的(C-3)平均粒徑為超過35 μm且65 μm以下的球狀氧化鋁填料、0～2,200質量份的(C-4)平均粒徑為超過5 μm且30 μm以下的球狀氧化鋁填料、1,000～4,500質量份的(C-5)平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下的非晶質氧化鋁填料、0～450質量份的(C-6)平均粒徑為超過0.2 μm且0.85 μm以下的球狀氧化鋁填料；
(D)鉑族金屬系硬化觸媒，其相對於前述(A)成分，以鉑族元素質量換算為0.1～2,000 ppm。
以下，詳細說明本發明，但本發明並不受此等所限定。
本發明的導熱性矽氧組成物，含有：(A)含有烯基之有機聚矽氧烷、(B)有機氫聚矽氧烷、(C)導熱性填充材料、及(D)鉑族金屬系硬化觸媒。
[含有烯基之有機聚矽氧烷]
(A)成分也就是含有烯基之有機聚矽氧烷為一種有機聚矽氧烷，其1分子中具有2個以上的與矽原子鍵結的烯基，且是成為本發明的導熱性矽氧硬化物的主劑。通常，一般而言，主鏈部分基本上是由二有機矽氧烷單元的重複單元所構成，此可在分子結構的一部分包含分枝狀的結構，並且也可為環狀體，但從硬化物的機械強度等物性的觀點來看，以直鏈狀的二有機聚矽氧烷為佳。
作為與矽原子鍵結的烯基以外的官能基，為未被取代或經取代的1價烴基，可舉例如：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、十二烷基等烷基；環戊基、環己基、環庚基等環烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等芳基；苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯甲基等芳烷基；以及在此等基的碳原子所鍵結的氫原子的一部分或全部經氟、氯、溴等鹵素原子、氰基等所取代的基，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。具代表性的基為碳原子數1～10的基，更具代表性的基為碳原子數1～6的基，以甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等碳原子數1～3的未被取代或經取代的烷基、及苯基、氯苯基、氟苯基等未被取代或經取代的苯基為佳。此外，與矽原子鍵結的烯基以外的官能基並不限定於全部相同。
此外，作為烯基，可舉例如：乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、己烯基、環己烯基等通常碳原子數2～8左右的烯基，其中，以乙烯基、烯丙基等低級烯基為佳，以乙烯基較佳。再者，烯基較佳是分子中存在2個，但為了使所獲得的硬化物的柔軟性良好，較佳是以只與分子鏈末端的矽原子鍵結的方式存在。
此有機聚矽氧烷在23℃時的動黏度，通常較佳是在10～100,000 mm2
/s的範圍內，更佳是在500～50,000 mm2
/s的範圍內。若前述黏度為10 mm2
/s以上，則所獲得的組成物的保存安定性良好，並且若前述黏度為100,000 mm2
/s以下，則所獲得的組成物的伸展性提高。再者，動黏度為當使用奧氏(Ostwald)黏度計時的值(以下相同)。
此(A)成分的有機聚矽氧烷可單獨使用1種、或組合使用黏度不同的2種以上。
[有機氫聚矽氧烷]
(B)成分的有機氫聚矽氧烷為一種有機氫聚矽氧烷，其1分子中平均具有2個以上、較佳是2〜100個的與矽原子直接鍵結的氫原子(Si-H基)，且為會產生(A)成分的交聯劑的作用的成分。換言之，(B)成分中的Si-H基與(A)成分中的烯基會藉由氫矽烷化反應來加成，而獲得具有交聯結構的三維網目結構，該氫矽烷化反應會受到後述(D)成分的鉑族金屬系硬化觸媒所促進。再者，當Si-H基的數目未達2個時，不會硬化。
作為有機氫聚矽氧烷，是使用由下述平均結構式(4)表示的有機氫聚矽氧烷，但並不限定於此。
式(4)中，R6
獨立地為氫原子或不含脂肪族不飽和鍵之未被取代或經取代的1價烴基，但至少2個、較佳是2～10個為氫原子，e為1以上的整數，以10～200的整數為佳。
式(4)中，作為R6
的氫原子以外的不含脂肪族不飽和鍵之未被取代或經取代的1價烴基，可舉例如：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、十二烷基等烷基；環戊基、環己基、環庚基等環烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等芳基；苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯甲基等芳烷基；以及此等基的碳原子所鍵結的氫原子的一部分或全部經氟、氯、溴等鹵素原子、氰基等所取代的基，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。具代表性的基為碳原子數1～10的基，更具代表性的基為碳原子數1～6的基，以甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等碳原子數1～3的未被取代或經取代的烷基、及苯基、氯苯基、氟苯基等未被取代或經取代的苯基為佳。此外，R6
並不限定於全部相同。
(B)成分的添加量為：源自(B)成分的Si-H基相對於源自(A)成分的烯基1莫耳會成為0.1～5.0莫耳的量，以成為0.3～2.0莫耳的量為佳，以成為0.5～1.0莫耳的量更佳。若源自(B)成分的Si-H基相對於源自(A)成分的烯基1莫耳未達0.1莫耳，則有時導熱性矽氧組成物不會硬化、或硬化物的強度不充分且無法保持成形體的形狀而無法處理。此外，若超過5.0莫耳，則會喪失硬化物的柔軟性，而硬化物會變脆。
[導熱性填充材料]
(C)成分也就是導熱性填充材料是由下述(C-1)～(C-6)所組成：
(C-1)平均粒徑為超過100 μm且150 μm以下的球狀氧化鋁填料、
(C-2)平均粒徑為超過65 μm且100 μm以下的球狀氧化鋁填料、
(C-3)平均粒徑為超過35 μm且65 μm以下的球狀氧化鋁填料、
(C-4)平均粒徑為超過5 μm且30 μm以下的球狀氧化鋁填料、
(C-5)平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下的非晶質氧化鋁填料、
(C-6)平均粒徑為超過0.2 μm且0.85 μm以下的球狀氧化鋁填料。
再者，本發明中，上述平均粒徑為例如：使用日機裝股份有限公司製的粒度分析計也就是MICROTRAC MT3300EX來測得的體積基準的累積平均粒徑(中位徑)的值。
(C-1)成分的球狀氧化鋁填料能夠使導熱率提高至優異。(C-1)成分的球狀氧化鋁填料的平均粒徑為超過100 μm且150 μm以下，以105～140 μm為佳。若(C-1)成分的球狀氧化鋁填料的平均粒徑大於150 μm，則反應鍋和攪拌翼的磨耗會更顯著，而降低組成物的絕緣性。(C-1)成分的球狀氧化鋁填料可使用1種或複合使用2種以上。
(C-2)～(C-4)成分的球狀氧化鋁填料提高組成物的導熱率，並且提供阻障效果，該阻障效果是抑制(C-5)成分的非晶質氧化鋁填料與反應鍋和攪拌翼的接觸而抑制磨耗。關於平均粒徑，(C-2)成分為超過65 μm且100 μm以下，以70～95 μm為佳，(C-3)成分為超過35 μm且65 μm以下，以40～60 μm為佳，(C-4)成分為超過5 μm且30 μm以下，以7～25 μm為佳。
作為(C-2)～(C-4)成分的球狀氧化鋁填料，可使用1種或複合使用2種以上。
(C-5)成分的非晶質氧化鋁填料也會產生提高組成物的導熱率的作用，但其主要的作用為調整組成物的黏度、提高潤滑度、提高填充性。(C-5)成分的平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下，由於會顯現上述特性，故以0.9～4 μm為佳。
(C-6)成分的球狀氧化鋁填料的主要作用為調整組成物的黏度、提高潤滑度、提高填充性。(C-6)成分的平均粒徑為超過0.2 μm且0.85 μm以下。若平均粒徑未達0.2 μm，則會顯著增加組成物的黏度，而會大幅損害成形性。
相對於(A)成分100質量份，(C-1)成分的調配量為1,400～5,500質量份，以1,800～4,000質量份為佳。若(C-1)成分的調配量過少，則難以提高導熱率，若過多，則反應鍋和攪拌翼的磨耗會更顯著，而降低組成物的絕緣性。
相對於(A)成分100質量份，(C-2)～(C-4)成分的調配量分別為0～2,200質量份，以900～1,600質量份為佳。若分別調配(C-2)～(C-4)成分，則會提高硬化物的導熱率，若過多，則會喪失組成物的流動性，而會損害成形性。
相對於(A)成分100質量份，(C-5)成分的調配量為1,000～4,000質量份，以2,000～2,800質量份為佳。若(C-5)成分的調配量過少，則會喪失組成物的流動性，而會損害成形性。即使調配大於4,000質量份的(C-5)成分，也難以提高硬化物的導熱率。
相對於(A)成分100質量份，(C-6)成分的調配量為0～450質量份，以250～400質量份為佳。若調配(C-6)成分，則會發揮組成物的流動性改善效果。
並且，相對於(A)成分100質量份，(C)成分的調配量((C-1)～(C-6)成分的合計調配量)為7,500～11,500質量份，以7,600～9,000質量份為佳。當此調配量未達7,500質量份時，所獲得的硬化物的導熱率會惡化，當超過11,500質量份時，會喪失組成物的流動性，而會損害成形性。
使用上述調配量的(C)成分，即能夠更有利且確實地達成上述本發明的效果。
[鉑族金屬系硬化觸媒]
(D)成分的鉑族金屬系硬化觸媒為用以促進源自(A)成分的烯基與源自(B)成分的Si-H基的加成反應的觸媒，可舉例如：作為氫矽烷化反應中所使用的觸媒已周知的觸媒。其具體例可舉例如：鉑(包含鉑黑)、銠、鈀等鉑族金屬單體；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(但是，式中，n為0～6的整數，以0或6為佳)等氯化鉑、氯鉑酸及氯鉑酸鹽；醇類改質氯鉑酸(參照美國專利第3,220,972號說明書)；氯鉑酸與烯烴的複合物(美國專利第3,159,601號說明書、美國專利第3,159,662號說明書、美國專利第3,775,452號說明書)；使鉑黑、鈀等鉑族金屬載持在氧化鋁、氧化矽、碳等載體而成之物；銠-烯烴複合物；氯參(三苯膦)銠(威爾金森(Wilkinson's)觸媒)；氯化鉑、氯鉑酸或氯鉑酸鹽與含乙烯基矽氧烷、特別是含乙烯基環狀矽氧烷的複合物等。
(D)成分的使用量，相對於(A)成分，以鉑族元素質量換算為0.1～2,000 ppm，以50～1000 ppm為佳。
[加成反應控制劑]
本發明的導熱性矽氧組成物能夠進一步使用加成反應控制劑來作為(E)成分。加成反應控制劑能夠使用全部的通常的加成反應硬化型矽氧組成物中所使用的習知加成反應控制劑。例如：1-乙炔基-1-己醇、3-丁炔-1-醇、乙炔基次甲基甲醇(ethynylmethylidene carbinol)等乙炔類化合物和各種氮化合物、有機磷化合物、肟酯(oxime)化合物、有機氯化合物等。
當調配(E)成分時，相對於(A)成分100質量份，使用量以0.01～1質量份為佳，以0.1～0.8質量份左右較佳。若前述(E)成分的調配量為前述上限以下，則硬化反應會進行，而不會損害成形效率。
[表面處理劑]
本發明的導熱性矽氧組成物中，能夠為了下述目的而調配(F)成分的表面處理劑：在調製組成物時，對(C)成分也就是導熱性填充材料進行疏水化處理，而提高與(A)成分也就是有機聚矽氧烷的潤濕性，且使(C)成分也就是導熱性填充材料均勻分散在由(A)成分所構成的基材中。作為該(F)成分，特別是以下述表示的(F-1)成分及(F-2)成分為佳。
(F-1)成分為由下述通式(1)表示的烷氧基矽烷化合物：
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1～12的1價烴基，R3
獨立地為碳原子數1～6的烷基，a為1～3的整數，b為0～2的整數，並且a＋b為1～3的整數。
上述通式(1)中，作為由R1
表示的烷基，可舉例如：己基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基等。若此由R1
表示的烷基的碳原子數滿足6～15的範圍，則可充分提高(A)成分的潤濕性、處理性良好且組成物的低溫特性良好。
作為由R2
表示的未被取代或經取代的1價烴基，可舉例如：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、十二烷基等烷基；環戊基、環己基、環庚基等環烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等芳基；苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯甲基等芳烷基；以及此等基的碳原子所鍵結的氫原子的一部分或全部經氟、氯、溴等鹵素原子、氰基等所取代的基，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。具代表性的基為碳原子數1～10的基，特別具代表性的基為碳原子數1～6的基，以甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等碳原子數1～3的未被取代或經取代的烷基、及苯基、氯苯基、氟苯基等未被取代或經取代的苯基為佳。作為R3
可舉例如：甲基、乙基、丙基、丁基、己基等。
(F-2)為由下述通式(2)表示的分子鏈單末端已被三烷氧基矽烷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為5～100的整數，以5～70的整數為佳，以10～50的整數較佳。
作為(F)成分的表面處理劑，可為(F-1)成分及(F-2)成分之中的任一方、或組合調配兩者。
當調配(F)成分時，相對於(A)成分100質量份，調配量以0.01～300質量份為佳，以0.1～200質量份較佳。若(F)成分的調配量為前述上限以下，則不會引起油分離。
[有機聚矽氧烷]
本發明的導熱性矽氧組成物中，能夠為了導熱性矽氧組成物的黏度調整劑等的特性賦予的目的而添加由下述通式(3)表示的在23℃時的動黏度為10～100,000 mm2
/s的有機聚矽氧烷來作為(G)成分。(G)成分可單獨使用1種、或併用2種以上。
式(3)中，R5
獨立地為碳原子數1～12的不含脂肪族不飽和鍵之1價烴基，d為5～2,000的整數。
上述通式(3)中，R5
獨立地為未被取代或經取代的碳原子數1～12的不含脂肪族不飽和鍵之1價烴基。R5
可舉例如：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、十二烷基等烷基；環戊基、環己基、環庚基等環烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基等芳基；苯甲基、苯乙基、苯丙基、甲基苯甲基等芳烷基；以及此等基的碳原子所鍵結的氫原子的一部分或全部經氟、氯、溴等鹵素原子、氰基等所取代的基，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。具代表性的基為碳原子數1～10的基，特別具代表性的基為碳原子數1～6的基，以甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3,3,3-三氟丙基、氰乙基等碳原子數1～3的未被取代或經取代的烷基、及苯基、氯苯基、氟苯基等未被取代或經取代的苯基為佳，以甲基、苯基較佳。
從要求的黏度的觀點來看，上述d以5～2,000的整數為佳，以10～1,000的整數較佳。
此外，(G)成分在23℃時的動黏度，以10～100,000 mm2
/s為佳，以100～10,000 mm2
/s較佳。若該動黏度為10 mm2
/s以上，則所獲得的導熱性矽氧硬化物不會發生滲油。若該動黏度為100,000 mm2
/s以下，則所獲得的導熱性矽氧硬化物的柔軟性充分。
當在本發明的導熱性矽氧組成物中調配(G)成分時，其調配量無特別限定，只要為能夠獲得期望的效果的量即可，相對於前述(A)成分100質量份，以0.1～100質量份為佳，以1～50質量份較佳。若該調配量在此範圍內，則在硬化前的導熱性矽氧組成物中容易維持良好的流動性、工作性，並且容易在組成物中填充(C)成分的導熱性填充材料。
[其它成分]
本發明的導熱性矽氧組成物中可進一步調配其它成分。例如：氧化鐵、氧化鈰等耐熱性提高劑；氧化矽等黏度調整劑；著色劑；脫模劑等任意成分。
[導熱性矽氧組成物的黏度]
本發明的導熱性矽氧組成物的絕對黏度，在23℃時以800 Pa・s以下為佳，以700 Pa・s以下較佳。若黏度為800 Pa・s以下，則不會損害組成物的成形性。下限值無特別限定，該絕緣黏度能夠設為例如100 Pa・s以上。再者，本發明中，此黏度是依照使用B型黏度計來進行測定。
[導熱性矽氧組成物的調製]
本發明的導熱性矽氧組成物能夠藉由下述方式來調製：依據慣用方法來將上述各成分均勻混合。當使用(F)成分時，較佳是：將(A)、(C)及(F)成分一面加熱一面攪拌。加熱溫度以50～200℃為佳，以80～170℃較佳。
[導熱性矽氧硬化物的製造方法]
將導熱性矽氧組成物成形的硬化條件可與習知加成反應硬化型矽氧橡膠組成物相同，例如：雖在常溫也會充分硬化，但也可因應需要來加熱。宜在較佳為100～120℃使其加成硬化8～12分鐘。這樣的本發明的矽氧硬化物的導熱性優異。
[導熱性矽氧硬化物的導熱率]
本發明的導熱性矽氧硬化物的導熱率較佳是：藉由熱圓盤(hot disc)法來測得的在23℃時的測定值為6.5 W/mK以上，更佳為7.0 W/mK以上。上限值無特別限定，該導熱率能夠設為例如8.0 W/mK以下。
[導熱性矽氧硬化物的硬度]
本發明中的導熱性矽氧硬化物的硬度是以ASKER C硬度計來測得的在23℃時的測定值，以60以下為佳，以40以下較佳，以30以下更佳，並且以5以上為佳。當硬度為60以下時，會以沿著被散熱體的形狀的方式變形，而會在不對被散熱體施加應力的情況下顯示良好的散熱特性。再者，這樣的硬度能夠藉由下述方式來調整：改變(A)成分與(B)成分的比例而調節交聯密度。
[導熱性矽氧硬化物的介電質破壞電壓]
本發明的導熱性矽氧硬化物的介電質破壞電壓，是作為依據JIS K 6249來測定1 mm厚的成形體的介電質破壞電壓時的測定時的測定值，以10 kV以上為佳，以13 kV以上較佳。當為介電質破壞電壓為10 kV/mm以上的薄片時，能夠在使用時安定地確保絕緣。上限值無特別限制，該介電質破壞電壓能夠設為例如25 kV/mm以下。再者，這樣的介電質破壞電壓能夠藉由調節填料的種類和純度來調整。
[實施例]
以下，列舉實施例及比較例來具體說明本發明，但本發明並不受下述實施例所限制。再者，動黏度是在23℃時使用奧氏黏度計來進行測定。此外，平均粒徑是使用日機裝股份有限公司製的粒度分析計也就是MICROTRAC MT3300EX來測得的體積基準的累積平均粒徑(中位徑)的值。
下述實施例及比較例中所使用的(A)～(F)成分是如下所示。
(A)成分：下述2種有機聚矽氧烷
(A-1)成分：由下述式(5)表示的動黏度400 mm2
/s的有機聚矽氧烷
(A-2)成分：由下述式(5)表示的動黏度30,000 mm2
/s的有機聚矽氧烷
式(5)中，X為乙烯基，f為能夠獲得上述黏度的數值。
(B)成分：由下述式(6)表示的有機氫聚矽氧烷
式(6)中，g為27，h為3。
(C)成分：平均粒徑是如下所述的球狀氧化鋁、非晶質氧化鋁
(C-1)平均粒徑為124.2 μm的球狀氧化鋁
(C-2)平均粒徑為88.6 μm的球狀氧化鋁
(C-3)平均粒徑為48.7 μm的球狀氧化鋁
(C-4)平均粒徑為16.7 μm的球狀氧化鋁
(C-5)平均粒徑為2.4 μm的非晶質氧化鋁
(C-6)平均粒徑為0.8 μm的球狀氧化鋁
(D)成分：5質量％氯鉑酸2-乙基己醇溶液
(E)成分：作為加成反應控制劑的乙炔基次甲基甲醇
(F)成分：由下述式(7)表示的平均聚合度為30的單末端已被三烷氧基矽烷基封閉之二甲基聚矽氧烷
(G)成分：作為塑化劑的由下述式(8)表示的二甲基聚矽氧烷
式(8)中，j為80。
>實施例1～4、比較例1～2>
在實施例1～4及比較例1～2中，將上述(A)～(G)成分，使用下述表1表示的量，以下述方式調製組成物，並依照下述方法來測定組成物的黏度。使組成物成形、硬化後，依照下述方法來測定或觀察所獲得的硬化物的導熱率、硬度、介電質破壞電壓、比重及硬化物表面的氣泡。結果是如表1所示。
[組成物的調製]
加入下述表1的實施例1～4及比較例1～2表示的既定調配量的(A)、(C)、(F)成分，並使用行星式攪拌機來揉合30分鐘後，一面在145℃加熱60分鐘一面揉合、或在不加熱的情況下揉合。充分冷卻後，在其中加入下述表1的實施例1～4及比較例1～2表示的既定調配量的(D)成分及(G)成分，並進一步加入有效量的信越化學公司製的苯基改質矽氧油也就是KF-54來作為內添脫模劑後，揉合30分鐘，該內添脫模劑是用以促進與間隔物之間的脫模。
在其中進一步加入下述表1的實施例1～4及比較例1～2表示的既定調配量的(B)、(E)成分，並揉合30分鐘，而獲得組成物。
[黏度]
使用B型黏度計來在23℃環境中測定實施例1～4中所獲得的組成物的黏度。
[導熱率]
將實施例1～4中所獲得的組成物注入60 mm×60 mm×6 mm的模具中，並使用加壓成型機來在120℃、10分鐘的條件下使其硬化成6 mm厚的薄片狀，並使用2片該薄片，使用導熱率計(商品名：TPS-2500S，京都電子工業股份有限公司製)來測定該薄片的導熱率。
[硬度]
與上述同樣地進行，而使實施例1～4中所獲得的組成物硬化成6 mm厚的薄片狀，並將該薄片重疊2片後，以ASKER C硬度計來測定該薄片的硬度。
[介電質破壞電壓]
將實施例1～4中所獲得的組成物注入60 mm×60 mm×6 mm的模具中，並使用加壓成型機來在120℃、10分鐘的條件下使其硬化成1 mm厚的薄片狀後，依據JIS K 6249來測定介電質破壞電壓。
[比重]
將實施例1～4中所獲得的組成物注入60 mm×60 mm×6 mm的模具中，並使用加壓成型機來在120℃、10分鐘的條件下使其硬化成1 mm厚的薄片狀後，藉由水中置換法來測定硬化物的比重。
[硬化物表面的氣泡]
將實施例1～4中所獲得的組成物注入60 mm×60 mm×6 mm的模具中，並使用加壓成型機來在120℃、10分鐘的條件下使其硬化成2 mm厚的薄片狀後，觀察硬化物表面有無氣泡。
[表1]
H/Vi為(B)成分的與矽原子鍵結的氫原子的莫耳數/源自(A)成分的烯基的莫耳數。
實施例1～3中，藉由相對於(A)成分100質量份，(C)成分的調配量在7,500～11,500質量份的範圍內，且(C)成分是由下述(C-1)～(C-6)所組成，並在攪拌中對(A)、(C)及(F)成分進行加熱處理，而使組成物的黏度、硬化物的導熱率、硬度、介電質破壞電壓及比重皆為良好的結果，且在成型後的硬化物的表面無法觀察到氣泡。
1,400～5,500質量份的(C-1)平均粒徑為超過100 μm且150 μm以下的球狀氧化鋁填料、
0～2,200質量份的(C-2)平均粒徑為超過65 μm且100 μm以下的球狀氧化鋁填料、
0～2,200質量份的(C-3)平均粒徑為超過35 μm且65 μm以下的球狀氧化鋁填料、
0～2,200質量份的(C-4)平均粒徑為超過5 μm且30 μm以下的球狀氧化鋁填料、
1,000～4,500質量份的(C-5)平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下的非晶質氧化鋁填料、
0～450質量份的(C-6)平均粒徑為超過0.2 μm且0.85 μm以下的球狀氧化鋁填料。
在實施例4中，除了不在攪拌中將(A)、(C)及(F)成分加熱以外，其餘與實施例1相同，而使組成物的黏度、硬化物的導熱率、硬度、介電質破壞電壓及比重皆與實施例1～3同等。然而，在實施例4的硬化物的表面會觀察到氣泡。
若像比較例1這樣，相對於(A)成分100質量份，(C)成分的調配量超過11,500質量份，則組成物的潤濕性不足，而無法獲得糊狀的均勻的組成物。若像比較例2這樣，相對於(A)成分100質量份，(C-5)成分也就是平均粒徑為超過0.85 μm且5 μm以下的非晶質氧化鋁填料未達1,000質量份，則組成物的填充性顯著惡化，而無法獲得糊狀的均勻的組成物。
再者，本發明並不受上述實施形態所限定。上述實施形態只是例示，只要具有與本發明的申請專利範圍中所記載的技術思想實質上相同的構成且產生相同的作用效果，無論是何種，都包含在本發明的技術範圍內。
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 (17)
- 一種導熱性矽氧組成物，其特徵在於，包含下述(A)~(D)成分：100質量份的(A)有機聚矽氧烷，其1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個與矽原子直接鍵結的氫原子，該(B)成分的量是與矽原子直接鍵結的氫原子的莫耳數成為源自前述(A)成分的烯基的莫耳數的0.1~5.0倍量的量；7,500~11,500質量份的(C)導熱性填充材料，其由下述(C-1)~(C-6)所組成，也就是1,400~5,500質量份的(C-1)平均粒徑為超過100μm且150μm以下的球狀氧化鋁填料、900~2,200質量份的(C-2)平均粒徑為超過65μm且100μm以下的球狀氧化鋁填料、900~2,200質量份的(C-3)平均粒徑為超過35μm且65μm以下的球狀氧化鋁填料、900~2,200質量份的(C-4)平均粒徑為超過5μm且30μm以下的球狀氧化鋁填料、1,000~4,500質量份的(C-5)平均粒徑為超過0.85μm且5μm以下的非晶質氧化鋁填料、0~450質量份的(C-6)平均粒徑為超過0.2μm且0.85μm以下的球狀氧化鋁填料；(D)鉑族金屬系硬化觸媒，其相對於前述(A)成分，以鉑族元素質量換算為0.1~2,000ppm。
- 如請求項1所述的導熱性矽氧組成物，其 中，進一步含有相對於前述(A)成分100質量份為0.01~300質量份的從由下述(F-1)及(F-2)所組成之群組中選出的至少1種來作為(F)成分：該(F-1)是由下述通式(1)表示的烷氧基矽烷化合物，R1 aR2 bSi(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1~12的1價烴基，R3獨立地為碳原子數1~6的烷基，a為1~3的整數，b為0~2的整數，並且a+b為1~3的整數；該(F-2)是由下述通式(2)表示的分子鏈單末端已被三烷氧基矽烷基封閉之二甲基聚矽氧烷，
- 如請求項1所述的導熱性矽氧組成物，其中，進一步含有相對於前述(A)成分100質量份為0.1~100質量份的作為(G)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23℃時的動黏度為10~100,000mm2/s，
- 如請求項2所述的導熱性矽氧組成物，其中，進一步含有相對於前述(A)成分100質量份為0.1~100質量份的作為(G)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23℃時的動黏度為10~100,000mm2/s，
- 如請求項1所述的導熱性矽氧組成物，其中，23℃時的絕對黏度為800Pa‧s以下。
- 如請求項2所述的導熱性矽氧組成物，其中，23℃時的絕對黏度為800Pa‧s以下。
- 如請求項3所述的導熱性矽氧組成物，其中，23℃時的絕對黏度為800Pa‧s以下。
- 如請求項4所述的導熱性矽氧組成物，其 中，23℃時的絕對黏度為800Pa‧s以下。
- 一種導熱性矽氧硬化物，其特徵在於，為請求項1至8中任一項所述的導熱性矽氧組成物的硬化物。
- 如請求項9所述的導熱性矽氧硬化物，其中，導熱率為6.5W/mK以上。
- 如請求項9所述的導熱性矽氧硬化物，其中，以ASKER C硬度計來測得的硬度為60以下。
- 如請求項10所述的導熱性矽氧硬化物，其中，以ASKER C硬度計來測得的硬度為60以下。
- 如請求項9所述的導熱性矽氧硬化物，其中，介電質破壞電壓為10kV/mm以上。
- 如請求項10所述的導熱性矽氧硬化物，其中，介電質破壞電壓為10kV/mm以上。
- 如請求項11所述的導熱性矽氧硬化物，其中，介電質破壞電壓為10kV/mm以上。
- 如請求項12所述的導熱性矽氧硬化物，其中，介電質破壞電壓為10kV/mm以上。
- 一種導熱性矽氧組成物的製造方法，是製造請求項2所述的導熱性矽氧組成物的方法，該製造方法的特徵在於：具有將前述(A)、(C)及(F)成分一面加熱一面攪拌的步驟。
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