WO2019093052A1 - 熱伝導性シリコーングリース組成物 - Google Patents

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岩田 充弘
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信越化学工業株式会社
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Definitions

  • the present invention maintains fluidity and has a good handleability even when highly filled with a thermally conductive filler in order to impart excellent insulation and thermal conductivity, and further, it can be subjected to high temperature or high temperature and high humidity conditions.
  • the present invention relates to a thermally conductive silicone grease composition excellent in durability and reliability under.
  • Patent Document 1 discloses liquid organosilicone carrier, silica fiber, dendritic zinc oxide, flaky aluminum nitride, and flaky boron nitride.
  • a thixotropic heat transfer material comprising at least one selected from: is disclosed.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-153995 discloses a silicone grease composition obtained by blending a spherical hexagonal aluminum nitride powder having a predetermined particle diameter range with a specific organopolysiloxane.
  • Patent Document 6 Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-110179 discloses a thermally conductive silicone grease composition in which an aluminum nitride powder and a zinc oxide powder are combined.
  • Patent Document 8 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-63872 discloses a thermally conductive grease composition using an aluminum nitride powder surface-treated with organosilane, but all of them are from the viewpoint of durability and reliability. I was dissatisfied.
  • thermoly conductive silicone composition containing a silicone resin, a diamond, a zinc oxide, and a dispersing agent is disclosed by patent document 9 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-30217), the characteristic after heat resistance is unsatisfactory especially.
  • the thermal conductivity of aluminum nitride is 70 to 270 W / (m ⁇ K)
  • the thermal conductivity of diamond is 900 to 2,000 W / (m ⁇ K), which is higher than this.
  • metal is a material having high thermal conductivity, and can be used in places where the insulation of the electronic component is not required.
  • thermally conductive grease composition obtained by mixing metal aluminum powder with base oils, such as a silicone oil, is disclosed by patent document 10 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-63873), since there is no insulation. I was dissatisfied.
  • any thermally conductive material and thermally conductive grease composition have recently become insufficient for the calorific value of integrated circuit devices such as CPUs.
  • the thermal conductivity of the material obtained by blending the thermally conductive filler with silicone oil is that the thermal conductivity of the thermally conductive filler is 0.6 or less when the volume fraction of the thermally conductive filler is 0.6 or less. It is not until the volume fraction exceeds 0.6 that the thermal conductivity of the thermally conductive filler is affected. That is, in order to increase the thermal conductivity of the thermally conductive grease composition, it is important at first how to highly charge the thermally conductive filler, and how important it is to be able to use a filler with high thermal conductivity. It is.
  • the flowability of the thermally conductive grease composition is lowered due to the high filling, the workability such as the coating property (dispensability, screen printing property) is deteriorated, and there is a problem that it can not be used practically. Furthermore, when the flowability is lowered, it is not possible to follow fine irregularities on the surface of the electronic component or the heat sink, and the contact thermal resistance is increased.
  • thermally conductive silicone grease composition which suppresses the performance deterioration of the thermally conductive material even under high temperature and high humidity, but although there is a definition of the average particle diameter of the thermally conductive filler, the thermally conductive filler is There was no definition of the shape of the agent, the amount of hydroxyl groups, and coarse particles, and it was not particularly satisfactory for applications where insulation is required (Patent Document 13: Patent No. 4,933,094).
  • Patent Document 14 a spherical aluminum oxide powder having a specific average sphericity, a specific amount of hydroxyl groups and a specific particle size of 10 to 50 ⁇ m and an average particle size of 0.3 to 1 ⁇ m
  • a high thermal conductivity resin composition is disclosed in which the aluminum oxide powder defined in 4 is formulated and the blending ratio and volume ratio of each aluminum oxide are defined, but the average particle diameter of the spherical aluminum oxide powder is 50 ⁇ m at maximum
  • the average particle diameter of the spherical aluminum oxide powder is 50 ⁇ m at maximum
  • thermoly conductive silicone composition using an alumina powder having an average particle diameter of 0.1 to 100 ⁇ m is disclosed in Republished Publication 2002-092693 (Patent Document 15), a specific heat can be obtained. There is no definition of conductivity or viscosity. Furthermore, a mixture of spherical alumina powder having an average particle diameter of 5 to 50 ⁇ m (but not including 5 ⁇ m) and spherical or irregularly shaped alumina powder having an average particle diameter of 0.1 to 5 ⁇ m may be used.
  • thermally conductive silicone composition in which the mixing ratio and weight ratio of aluminum are specified, there is no definition of the average sphericity or the amount of hydroxyl groups of spherical alumina having a large average particle size, and the range of coarse particle size There is no provision regarding the content, and as with Patent Document 14, there is a problem of insufficient heat resistance.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has excellent insulation and high thermal conductivity, and maintains excellent fluidity, so that the workability is good, and further, it follows fine irregularities, and contact heat It aims at providing the heat conductive silicone grease composition which is excellent in heat dissipation performance by reducing resistance. Another object of the present invention is to enhance the durability of the thermally conductive silicone grease composition excellent in heat radiation performance and workability under high temperature, high temperature and high humidity conditions and to improve the reliability during mounting.
  • the thermally conductive silicone grease composition shown below has excellent insulation and thermal conductivity, as well as good fluidity, as a result It has been found that the composition exerts an excellent heat-releasing effect and that the composition is also very excellent in durability under high temperature or high temperature and high humidity, and the present invention has been made.
  • the present invention provides the following thermally conductive silicone grease composition.
  • A the following general formula (1): (Wherein, R 1 is each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 2 is each independently an alkyl group, an alkoxyalkyl group, an alkenyl group or an acyl group , A is an integer of 5 to 100, and b is an integer of 1 to 3.) Or, and having a kinematic viscosity of 10 to 10,000 mm 2 / s at 25 ° C .: 5 to 99 parts by mass
  • B the following average composition formula (2): R 3 c SiO (4-c) / 2 (2) (Wherein, R 3 is each independently a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and c is a number of 1.8 to 2.2).
  • Thermally conductive silicone grease composition which at times is 5 to 800 Pa ⁇ s.
  • the thermally conductive silicone grease composition according to [1] which is in the form of a non-curable grease having a viscosity at 25 ° C. of not more than 1,000 Pa ⁇ s when measured at a rotational speed of 10 rpm with a spiral viscometer after thermal degradation at 200 ° C. ⁇ 100 hours. object.
  • R 4 d R 5 e Si (OR 6 ) 4-de (3) (Wherein, R 4 is each independently an alkyl group having 9 to 15 carbon atoms, R 5 is each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, R 6 Are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, d is an integer of 1 to 3 and e is an integer of 0 to 2, provided that d + e is an integer of 1 to 3).
  • the thermally conductive silicone grease composition of the present invention has good thermal conductivity while having insulation properties, and is further excellent in workability by maintaining good fluidity.
  • the heat conductive electronic grease composition of the present invention is interposed between the heat-generating electronic component and the heat-radiating component, it is also excellent in the adhesion to the heat-generating electronic component and the heat-radiating component.
  • the heat generated from the component can be efficiently dissipated to the heat dissipation component.
  • the heat conductive silicone grease composition of the present invention is also excellent in durability under high temperature or high temperature and high humidity, for example, general power source, heat radiation of electronic devices etc., personal computer, digital video disc drive etc.
  • the heat-conductive silicone grease composition of the present invention can significantly improve the stability and life of heat-generating electronic components and electronic devices using the same.
  • the thermally conductive silicone grease composition of the present invention is (A) an organopolysiloxane represented by the following formula (1), (B) an organopolysiloxane represented by the following formula (2), (C) Specific aluminum oxide powder (D) A specific zinc oxide powder is contained, and it has specific thermal conductivity and viscosity.
  • the component (A) has the following general formula (1): (Wherein, R 1 is each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 2 is each independently an alkyl group, an alkoxyalkyl group, an alkenyl group or an acyl group , A is an integer of 5 to 100, and b is an integer of 1 to 3.) And have a kinematic viscosity at 25 ° C. of 10 to 10,000 mm 2 / s.
  • the component (A) can be a highly heat-conductive silicone grease composition, even if the composition of the invention is highly loaded with the thermally conductive filler of the components (C) and (D). It maintains fluidity and imparts good handleability to the composition.
  • the component (A) may be used alone or in combination of two or more.
  • R 1 independently represents an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a linear alkyl group and a branched alkyl group, A cyclic alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, a halogenated alkyl group etc. are mentioned.
  • a linear alkyl group a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, an octyl group etc. are mentioned, for example.
  • Examples of branched alkyl groups include isopropyl, isobutyl, tert-butyl and 2-ethylhexyl groups.
  • a cyclic alkyl group a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc. are mentioned, for example.
  • an alkenyl group a vinyl group, an allyl group, etc. are mentioned, for example.
  • an aryl group a phenyl group, a tolyl group, etc. are mentioned, for example.
  • Examples of the aralkyl group include 2-phenylethyl group and 2-methyl-2-phenylethyl group.
  • halogenated alkyl group examples include 3,3,3-trifluoropropyl group, 2- (nonafluorobutyl) ethyl group, 2- (heptadecafluorooctyl) ethyl group and the like.
  • R 1 is preferably a methyl group or a phenyl group.
  • R 2 s are each independently an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, particularly 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyalkyl group, an alkenyl group or an acyl group.
  • the alkyl group include linear alkyl groups similar to those exemplified for R 1 , branched alkyl groups, cyclic alkyl groups and the like.
  • As an alkoxy alkyl group a methoxyethyl group, a methoxypropyl group etc. are mentioned, for example.
  • As an alkenyl group the same thing as having illustrated about R 1 is mentioned, for example.
  • R 2 is preferably an alkyl group, particularly preferably a methyl group or an ethyl group.
  • A is an integer of 5 to 100, preferably 5 to 50, more preferably 5 to 30.
  • b is an integer of 1 to 3, preferably 3.
  • the kinematic viscosity of the component (A) at 25 ° C. is usually 10 to 10,000 mm 2 / s, preferably 10 to 5,000 mm 2 / s.
  • the kinematic viscosity of the component (A) is a value at 25 ° C. according to an Ostwald viscometer.
  • the amount of component (A) to be added to the composition of the present invention is in the range of 5 to 99 parts by mass, preferably in the range of 15 to 85 parts by mass (however, The total amount of the components) is 100 parts by mass).
  • the composition of the present invention can easily maintain good fluidity and workability, and the composition of the (C) component and the (D) component thermally conductive filler described later will be described. It is easy to high-fill things.
  • the amount of the component (A) is less than 5 parts by mass, the thermally conductive fillers of the components (C) and (D) can not be highly filled in the composition. If it exceeds 99 parts by mass, the component (A) will oil bleed over time.
  • composition of the present invention in the composition of the present invention, as the component (B), the following average composition formula (2): R 3 c SiO (4-c) / 2 (2) (Wherein, R 3 is each independently a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and c is a number of 1.8 to 2.2).
  • R 3 is each independently a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and c is a number of 1.8 to 2.2.
  • An organopolysiloxane having a kinematic viscosity of 10 to 100,000 mm 2 / s at 25 ° C. is added.
  • the component (B) is used for the purpose of imparting properties such as viscosity modifiers and tackifiers of the heat conductive silicone grease composition of the present invention, and two or more kinds may be used in combination even if used singly. May be
  • R 3 s are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, particularly 1 to 10 carbon atoms.
  • R 3 include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl and octadecyl; and cycloalkyl such as cyclopentyl and cyclohexyl Groups; alkenyl groups such as vinyl group and allyl group; aryl groups such as phenyl group and tolyl group; aralkyl groups such as 2-phenylethyl group and 2-methyl-2-phenylethyl group; 3,3,3-trifluoro Examples thereof include halogenated hydrocarbon groups such as propyl group, 2- (perfluorobutyl) ethyl group, 2- (perfluoroocty
  • the above c is a number of 1.8 to 2.2, particularly preferably a number of 1.9 to 2.1, from the viewpoint of the consistency required of the composition of the present invention as a silicone grease composition.
  • kinematic viscosity at 25 ° C. of component (B) is usually 10 ⁇ 100,000mm 2 / s, it is particularly preferably 10 ⁇ 10,000mm 2 / s.
  • the kinematic viscosity is lower than 10 mm 2 / s, liquid separation and oil bleeding from the resulting silicone grease composition occur. If the kinematic viscosity is greater than 100,000 mm 2 / s, the flowability of the resulting silicone grease composition becomes poor, resulting in a problem of poor workability.
  • the kinematic viscosity of the component (B) is also a value at 25 ° C. according to the Ostwald viscometer.
  • component (B) examples include, for example, Etc.
  • the amount of the component (B) to be added to the composition of the present invention is in the range of 1 to 95 parts by mass, preferably in the range of 15 to 85 parts by mass (however, The total amount of the components) is 100 parts by mass).
  • the composition of the present invention can easily maintain good fluidity and workability, and the composition of the (C) component and the (D) component thermally conductive filler described later will be described. It is easy to high-fill things.
  • the amount of component (B) is less than 1 part by mass, oil bleeding of component (A) occurs over time, and when it exceeds 95 parts by mass, thermally conductive fillers of components (C) and (D) are used.
  • the composition can not be highly filled.
  • the component (C) used in the present invention has an average sphericity of 0.8 or more, surface hydroxyl groups of 30 / nm 2 or less, an average particle diameter of 3 to 20 ⁇ m, and a coarseness of 25 to 45 ⁇ m in laser diffraction particle size distribution. It is a spherical aluminum oxide powder in which the proportion of particles is 0.2% by mass or less of the total amount of the component (C).
  • the average sphericity of the component (C) is 0.8 or more, preferably 0.9 or more.
  • the contact between the particles becomes remarkable, and the unevenness of the sheet surface becomes large, the interface thermal resistance increases, and the thermal conductivity becomes worse.
  • the average sphericity of the component (C) in the present invention is to measure the particle image taken with a scanning electron microscope into an image analysis device such as "JSM-7500F" manufactured by JEOL as follows. Can. That is, the projected area (X) and the perimeter (Z) of the particle are measured from the photograph. Assuming that the area of a true circle corresponding to the perimeter (Z) is (Y), the sphericity of the particle can be displayed as X / Y.
  • the sphericity of 100 particles thus obtained was determined, and the average value was taken as the average sphericity.
  • the spherical shape of the (C) aluminum oxide powder of the present invention means that the average sphericity is 0.8 or more.
  • the number of surface hydroxyl groups is 30 / nm 2 or less, preferably 25 / nm 2 or less, and more preferably 20 / nm 2 or less.
  • the lower limit of the number of surface hydroxyl groups is usually 10 / nm 2 or more.
  • the surface hydroxyl group concentration of the component (C) in the present invention can be measured by Karl Fischer coulometric titration, for example, by "Meta Water Measurement Apparatus CA-100" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. Specifically, 0.3 to 1.0 g of a sample is placed in a water vaporizer, and heated and heated by an electric heater while supplying dehydrated argon gas as a carrier gas. In the Karl-Fisher coulometric measurement method, water generated at temperatures exceeding 200 ° C. and up to 900 ° C. is defined as the amount of surface hydroxyl groups. The concentration of surface hydroxyl groups is calculated from the measured amount of water and the specific surface area.
  • the average particle size of the component (C) is 3 to 20 ⁇ m, preferably 3 to 10 ⁇ m, on a volume basis.
  • the average particle size is less than 3 ⁇ m, the contact between the particles is reduced, and the thermal conductivity is deteriorated due to the increase in the thermal contact resistance between particles.
  • the average particle size exceeds 20 ⁇ m, the surface irregularities of the thermally conductive silicone grease composition of the present invention become large, the interface thermal resistance increases, and the thermal conductivity becomes worse.
  • the thermally conductive silicone grease composition of the present invention preferably does not have a thickness of 25 to 45 ⁇ m. Thermal resistance can not be achieved.
  • the proportion of coarse particles of 25 to 45 ⁇ m is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0% by mass.
  • the average particle diameter of the component (C) in the present invention can be measured, for example, using “Laser Diffraction Particle Size Distribution Measuring Device SALD-2300” manufactured by Shimadzu Corporation.
  • the evaluation sample is prepared by adding 5 g of 50 cc of pure water and 5 g of a heat conductive powder to be measured to a glass beaker, stirring using a spatula, and then dispersing for 10 minutes with an ultrasonic cleaner. Add the dispersed solution of the thermally conductive material powder drop by drop to the sampler part of the apparatus with a dropper, and wait for the absorbance to stabilize until it becomes measurable. When the absorbance becomes stable in this way, measurement is performed.
  • a particle size distribution is calculated from data of light intensity distribution of diffracted / scattered light by particles detected by a sensor.
  • the average particle size is determined by multiplying the value of the particle size to be measured by the relative particle amount (difference%) and dividing by the sum of the relative particle amounts (100% by mass).
  • the average particle size is the average diameter of the particles. Also, the proportion of coarse particles of 25 to 45 ⁇ m of the component (C) can be easily confirmed from the entire particle size distribution.
  • the crystal structure of the component (C) may be either a single crystal or a polycrystal, but the crystal phase is preferably an ⁇ phase from the viewpoint of high thermal conductivity, and the specific gravity is preferably 3.7 or more. If the specific gravity is less than 3.7, the ratio of the pores present in the interior of the particles to the low crystal phase increases, which may make it difficult to increase the thermal conductivity.
  • the particle size adjustment of the component (C) can be performed by classification and mixing operations.
  • Component (C) has an average sphericity of 0.8 or more, surface hydroxyl groups of 30 / nm 2 or less, and an average particle diameter of 3 to 20 ⁇ m, and the ratio of coarse particles at 25 to 45 ⁇ m in the laser diffraction particle size distribution is the whole If it is spherical aluminum oxide powder which is 0.2 mass% or less, you may use individually by 1 type, and it will use together two or more types of two or more types from which an average particle diameter differs in the range which does not impair the effect of this invention. Also good.
  • the component (D) has an average particle diameter of 0.01 ⁇ m or more and less than 3 ⁇ m on a volume basis, and the ratio of coarse particles in 25 to 45 ⁇ m in the laser diffraction particle size distribution is 0.2% by mass or less of the whole. And / or amorphous zinc oxide powder.
  • the zinc oxide powder of component (D) functions as a thermally conductive filler in the thermally conductive silicone grease composition of the present invention.
  • the component (D) may be used alone or in combination of two or more.
  • the average particle diameter of the component (D) is 0.01 to 3 ⁇ m, preferably 0.01 to 2 ⁇ m, more preferably 0.01 to 1 ⁇ m, and still more preferably 0.01 to 0.5 ⁇ m. is there.
  • the average particle size is in this range, the bulk density of the component (D) tends to be large and the specific surface area tends to be small, so the component (D) in the thermally conductive silicone grease composition of the present invention is high. Easy to fill.
  • the average particle size is smaller than 0.01 ⁇ m, the filling property to the composition is deteriorated, and the viscosity becomes extremely high.
  • the average particle size is too large, such as 3 ⁇ m or more, oil separation easily proceeds.
  • the thermally conductive silicone grease composition of the present invention preferably does not have a thickness of 25 to 45 ⁇ m. Thermal resistance can not be achieved.
  • the proportion of coarse particles of 25 to 45 ⁇ m is preferably 0.1% by mass or less, more preferably 0% by mass.
  • the measuring method of the ratio of the average particle diameter of (D) component and a coarse particle is the same as that of (C) component.
  • the shape of the component (D) is spherical or indeterminate.
  • the component (D) of the present invention is not particularly limited as long as it has an irregular shape other than a spherical shape, for example, rod-like, needle-like or disc-like, unless the effect of the present invention is impaired.
  • the component (D) may be used alone or in combination of spherical or irregular shapes.
  • the term “spherical” as the component (D) means that the average sphericity measured in the same manner as the component (C) is preferably 0.8 or more, more preferably 0.9 or more.
  • the purity of the component (D) is preferably 99.5% or more, and particularly preferably 99.8% or more from the viewpoint of impurities such as Pb and Cd.
  • the purity is a value measured by atomic absorption spectrometry based on JIS K 1410.
  • the proportion of coarse particles in the laser diffraction type particle size distribution of the average particle diameter of the component (C) is 3 to 20 ⁇ m is 0 in the entire component (C). .2
  • the blending ratio of the spherical or amorphous zinc oxide powder which is 0.2% by mass or less of the whole is 5: 5 to 9.5: 0.5 in mass ratio, and further 6: 4 to 9: 1 in mass ratio It is preferable that it is the range of the compounding ratio of.
  • the total content of the (C) component and the thermally conductive filler of the (D) component in the thermally conductive silicone grease composition of the present invention is 65 to 83% by volume of the whole composition, particularly 70 to 83 volumes. %, Preferably 75 to 83% by volume. If the total content of the thermally conductive filler is less than 65% by volume, the thermal conductivity of the silicone grease composition becomes insufficient, and if it exceeds 83% by volume, the filling of the thermally conductive filler becomes difficult.
  • composition of the present invention may further contain, as the component (E), a volatile solvent capable of dispersing or dissolving the components (A) and (B).
  • a volatile solvent capable of dispersing or dissolving the components (A) and (B) When the composition of the present invention further includes the silane compound of the component (F) described later in addition to the organopolysiloxanes of the components (A) and (B), it is a volatile solvent capable of dispersing or dissolving the component (F) as well.
  • Component (E) may be any solvent as long as it can dissolve or disperse components (A) and (B) and optionally component (F).
  • the component (E) can be used singly or in combination of two or more.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive silicone grease composition basically correlates with the filling rate of the thermally conductive filler, the more the thermally conductive filler is filled, the more the thermal conductivity is improved.
  • the viscosity of the thermally conductive silicone grease composition itself tends to increase, and the dilatancy of the composition when a shearing action is applied tends to be strong.
  • the flowability of the thermally conductive silicone grease composition is temporarily strongly suppressed.
  • the heat conductive silicone grease composition can not pass through the screen mask and the screen mesh, and the application property may be extremely deteriorated.
  • conventionally it has been difficult to install a highly thermally conductive silicone grease composition highly filled with a thermally conductive filler easily and uniformly thinly by screen printing on a heat sink or the like.
  • the thermally conductive silicone grease composition of the present invention has a viscosity when it contains the thermally conductive filler of the (C) component and the (D) component at a high filling rate, but contains the volatile solvent of the (E) component.
  • the highly thermally conductive silicone grease composition highly filled with the thermally conductive filler can be easily and uniformly thinly installed by screen printing on a heat sink or the like.
  • the boiling point of the component (E) is preferably in the range of 80 to 260 ° C. When the boiling point is in this range, it is easy to prevent the component (E) from volatilizing rapidly from the composition during the coating operation of the composition obtained, so that the viscosity of the composition is suppressed from rising. It is easy to ensure the coatability of the composition. In addition, after the application work of the composition, the component (E) is unlikely to remain in the composition, so the heat dissipation characteristics are likely to be improved.
  • component (E) examples include toluene, xylene, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexane, n-hexane, n-heptane, butanol, isopropanol (IPA), isoparaffinic solvents and the like, among which safety and health aspects From the viewpoint of workability and workability, isoparaffinic solvents are preferable, and isoparaffinic solvents having a boiling point of 80 to 260 ° C. are particularly preferable.
  • IPA isopropanol
  • the amount added is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 75 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total of the components (A) and (B). Part or less.
  • the lower limit of the addition amount of the component (E) is not particularly limited, but it is preferably 1 part by mass or more, particularly preferably 5 parts by mass or more, from the viewpoint of the coatability of the heat conductive silicone grease composition of the present invention.
  • (F) alkoxysilane can be added to the silicone grease composition of the present invention.
  • the component (F) has the following general formula (3): R 4 d R 5 e Si (OR 6 ) 4-de (3) (Wherein, R 4 is each independently an alkyl group having 9 to 15 carbon atoms, R 5 is each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, R 6 Are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, d is an integer of 1 to 3 and e is an integer of 0 to 2, provided that d + e is an integer of 1 to 3). It is an alkoxysilane represented by
  • the component (F) is also a wetter component, and is also an additive that prevents the component (A) from degenerating under high temperature and high humidity. Treating the surface of the thermally conductive filler of component (C) and component (D) with component (F) further improves the wettability to component (C) and component (D). Can. As a result, the (F) component assists the high packing of the (C) component and the (D) component. Further, the component (F) works in combination with the component (A) to suppress the contact between water vapor and the component (A) under high temperature and high humidity.
  • the component (F) prevents the deterioration of the performance of the thermally conductive silicone grease composition of the present invention due to the deterioration of the component (A) caused by hydrolysis and the like under high temperature and high humidity conditions.
  • the component (F) may be used alone or in combination of two or more.
  • the R 4 s are each independently an alkyl group having 9 to 15 carbon atoms, and specific examples thereof include nonyl group, decyl group, dodecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group and the like. If the number of carbon atoms is less than 9, the wettability between the thermally conductive filler (components (C) and (D)) tends to be insufficient. If it is more than 15, the component (F) solidifies at normal temperature. As it is easy to handle, it tends to be inconvenient, and the heat resistance and flame retardancy of the resulting composition tend to decrease.
  • Each R 5 independently represents an unsubstituted or substituted saturated or unsaturated monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a hexyl group.
  • alkyl groups such as octyl group; cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group; alkenyl groups such as vinyl group and allyl group; aryl groups such as phenyl group and tolyl group; 2-phenylethyl group, 2-methyl-2 -Aralkyl groups such as -phenylethyl group; halogenated hydrocarbon groups such as 3,3,3-trifluoropropyl group, 2- (nonafluorobutyl) ethyl group, p-chlorophenyl group and the like; Ethyl is preferred.
  • R 6 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, etc. And ethyl group are preferred.
  • the above d is usually an integer of 1 to 3, and particularly preferably 1.
  • the above e is an integer of 0 to 2. However, d + e is an integer of 1 to 3.
  • the amount thereof is usually 0.1 to 50 parts by mass, preferably 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the components (A) and (B). is there. If the addition amount is in this range, the wetter effect and the high temperature-and-humidity-proof effect tend to increase depending on the addition amount, which is economical.
  • the component (F) is somewhat volatile, when the thermally conductive silicone grease composition containing the component (F) is left in an open system, the component (F) evaporates from the composition. The composition may become progressively harder. However, when the amount is within this range, such a phenomenon is easily prevented.
  • a wet method such as a solvent type. It is important to carry out the stirring method to such an extent that destruction of the spherical aluminum oxide powder does not occur.
  • the in-system temperature in the dry method or the drying temperature after the treatment is appropriately determined in the region where the surface treatment agent does not volatilize or decompose depending on the type of the surface treatment agent, but is 80 to 180 ° C.
  • it heats and mixes components (C) and (D) together with components (A) and (B) and then cools it, and adopts a method of adding and mixing component (F) or components (E) and (F) to this You can also
  • additives, fillers and the like that are usually used can be further added as optional components within the range that does not impair the effects of the present invention.
  • fluorine-modified silicone surfactants carbon black as a coloring agent, titanium dioxide, bengara etc .
  • platinum catalysts as a flame retardancy imparting agent
  • metal oxides such as iron oxide, titanium oxide, cerium oxide etc .
  • metal hydroxides You may add things etc.
  • precipitated silica finely powdered silica such as calcined silica, a thixotropic agent, and the like.
  • the thermally conductive silicone grease composition of the present invention is prepared by mixing the above-mentioned components using a mixing apparatus such as a dough mixer (kneader), a gate mixer, a planetary mixer and the like.
  • a mixing apparatus such as a dough mixer (kneader), a gate mixer, a planetary mixer and the like.
  • the composition thus obtained has a significant improvement in thermal conductivity and good workability, durability and reliability.
  • the thermal conductivity (25 ° C.) of the thermally conductive silicone grease composition of the present invention is 2 W / m ⁇ K or more and 5.5 W / m ⁇ K or less, in particular 2.0 W, in the hot disc method according to ISO 22007-2. / M ⁇ K or more and 5.5 W / m ⁇ K or less, preferably 3.0 W / m ⁇ K or more and 5.5 W / m ⁇ K or less. If it is smaller than this range, the thermal characteristics of the heat-generating electronic component desired become worse, and if it is larger than this range, the coating properties of the composition become difficult.
  • the thermal conductivity of the composition in the present invention can be measured, for example, using a trade name "TPS 2500 S" manufactured by Kyoto Electronics Co., Ltd.
  • the viscosity at 25 ° C. of the thermally conductive silicone grease composition of the present invention is 5 to 800 Pa ⁇ s, more preferably 5 to 500 Pa ⁇ s, still more preferably 5 to 500 Pa ⁇ s when measured by a spiral viscometer at 10 rpm. It is 400 Pa ⁇ s.
  • the viscosity of the composition of the present invention can be measured, for example, using a trade name "Type PC-10AA" manufactured by Malcom.
  • the silicone grease composition of the present invention is preferably heat-degraded at 200 ° C. for 100 hours using a drier, and the viscosity measured at 25 ° C. in the same manner as above is preferably 1,000 Pa ⁇ s or less More preferably, it is 700 Pa.s or less, More preferably, it is 500 Pa.s or less. By setting it as such a non-hardening type grease, the reliability of the heat-generating electronic component can be secured.
  • the thermal resistance at 25 ° C. measured by the laser flash method of the heat conductive silicone grease composition of the present invention is preferably 12 mm 2 ⁇ K / W or less, more preferably 10 mm 2 ⁇ K / W or less.
  • the thermal conductive silicone grease composition of the present invention has a thermal resistance at 25 ° C. measured by a laser flash method of 15 mm 2 ⁇ K / W or less after standing for 96 hours under an atmosphere of 130 ° C./85% RH. It is preferable that the thickness is 12 mm 2 ⁇ K / W or less.
  • the thermal resistance is in this range, the composition of the present invention can efficiently dissipate the heat generated from the heat generating element to the outside of the heat generating electronic component even when applied to a heat generating element having a large heat value.
  • the measurement of the thermal resistance by the laser flash method can be performed in accordance with ASTM E 1461.
  • the thermally conductive silicone grease composition of the present invention preferably has a volume resistivity of 1 ⁇ 10 9 ⁇ ⁇ cm or more, more preferably 1 ⁇ 10 10 ⁇ ⁇ cm, measured by a method according to JIS K 6911. It is above. Within this range, the composition of the present invention can ensure insulation.
  • the heat conductive silicone grease composition of the present invention is applied to a heat generating body and a heat radiating body.
  • the heating element include general power supplies; electronic devices such as power transistors for power supplies, power modules, thermistors, thermocouples, temperature sensors and the like; heat generating electronic components such as integrated circuits such as LSIs and CPUs;
  • heat radiating components such as a heat spreader and a heat sink, a heat pipe, a heat sink, etc. are mentioned, for example.
  • Application can be performed, for example, by screen printing. Screen printing can be performed using, for example, a metal mask or screen mesh.
  • A-1 Organopolysiloxane having an alkoxy group bonded to a silicon atom
  • A-1 an organopolysiloxane having a kinematic viscosity of 30 mm 2 / s represented by the following formula
  • (C) Spherical aluminum oxide powder In addition, the average particle diameter shown here was computed from the whole particle size distribution obtained by laser diffraction type particle size distribution.
  • the coarse particle content is a ratio of coarse particles of 25 to 45 ⁇ m to the whole particle size distribution obtained by the laser diffraction type particle size distribution.
  • Amorphous zinc oxide powder (average particle size 0.27 ⁇ m, coarse particle content is 0% by mass at an under-sieve fraction of 45 ⁇ m specified in JIS Z 8801-1)
  • the average particle diameter shown here was computed from the whole particle size distribution obtained by laser diffraction type particle size distribution. Further, the ratio of coarse particles of 25 to 45 ⁇ m to the whole particle size distribution obtained by the laser diffraction type particle size distribution is 0% by mass.
  • E Volatile solvent E-1 capable of dispersing or dissolving components A-1 and B-1 and the following F-1: Isosol (registered trademark) 400 (trade name, isoparaffinic solvent, boiling point: 210 to 254 ° C., Japan Petrochemical Co., Ltd.)
  • Alkoxysilane F-1 Alkoxysilane represented by the following formula C 10 H 21 Si (OCH 3 ) 3
  • Thermal conductivity measurement Two pieces of the composition obtained were wrapped in a kitchen wrap so that bubbles and the like were not contained, and the sample was prepared by using a thermal conductivity meter (trade name: TPS-2500 S) manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd. The thermal conductivity of the composition was measured at 25 ° C. by sandwiching the sensor.
  • the thickness of the test piece was measured by a micrometer (manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.), and the thickness of the composition was calculated by subtracting the thickness of two aluminum plates measured in advance.
  • the thermal resistance (unit: mm 2 ⁇ K / W) of the composition is measured at 25 ° C. by a thermal resistance measurement device (Xench Inc., Xenon flash analyzer; LFA 447 NanoFlash) based on a laser flash method. did.

Abstract

(A)特定動粘度のオルガノポリシロキサン (B)特定動粘度のオルガノポリシロキサン (C)特定の平均球形度、表面水酸基数、平均粒子径を有し、レーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が特定範囲にある球状酸化アルミニウム粉末 (D)特定の平均粒子径を有し、レーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が特定範囲にある球状および/または不定形状酸化亜鉛粉末 を含有する熱伝導性シリコーングリース組成物であって、 組成物の熱伝導率がISO 22007-2準拠のホットディスク法において、2W/m・K以上5.5W/m・K未満であり、スパイラル粘度計による回転数10rpm測定時における粘度が5~800Pa・sであり、絶縁性と高熱伝導性を有し、流動性、作業性、放熱性能に優れる熱伝導性シリコーングリース組成物を提供する。

Description

熱伝導性シリコーングリース組成物
 本発明は、優れた絶縁性と熱伝導性を付与するために熱伝導性充填剤を高充填した場合であっても、流動性を保ち、取扱い性が良好で、更に高温または高温高湿条件下における耐久性、信頼性に優れた熱伝導性シリコーングリース組成物に関する。
 電子部品の多くは使用中に熱を発生するので、その電子部品を適切に機能させるためには、その電子部品から熱を取り除くことが必要である。特に、パーソナルコンピューターに使用されているCPU等の集積回路素子は、動作周波数の高速化により発熱量が増大しており、熱対策が重要な問題となっている。
 この熱を除去する手段として多くの方法が提案されている。特に、発熱量の多い電子部品では、電子部品とヒートシンク等の部材との間に熱伝導性グリース組成物や熱伝導性シートなどの熱伝導性材料を介在させて熱を逃がす方法が提案されているが、特に、仕様厚みが大きく異なる箇所の放熱には満足のいくものではなかった(特許文献1:特開昭56-28264号公報、特許文献2:特開昭61-157587号公報参照)。
 また、このような熱伝導性材料としては、シリコーンオイルをベースとし、酸化亜鉛やアルミナ粉末を配合した放熱グリース組成物が提案されているが、200℃での耐熱性が不満足であった(特許文献3:特公昭52-33272号公報、特許文献4:特公昭59-52195号公報参照)。
 熱伝導性を向上させるため、窒化アルミニウム粉末を用いた熱伝導性材料として、上記特許文献1には、液状オルガノシリコーンキャリア、シリカファイバー、デンドライト状酸化亜鉛、薄片状窒化アルミニウム、及び薄片状窒化ホウ素から選択される少なくとも1種とからなる揺変性熱伝導材料が開示されている。特許文献5(特開平2-153995号公報)には、特定のオルガノポリシロキサンに一定粒径範囲の球状六方晶系窒化アルミニウム粉末を配合して得たシリコーングリース組成物が開示されている。特許文献6(特開平3-14873号公報)には、粒径の細かい窒化アルミニウム粉末と粒径の粗い窒化アルミニウム粉末とを組み合わせた熱伝導性シリコーングリース組成物が開示されている。特許文献7(特開平10-110179号公報)には、窒化アルミニウム粉末と酸化亜鉛粉末とを組み合わせた熱伝導性シリコーングリース組成物が開示されている。特許文献8(特開2000-63872号公報)には、オルガノシランで表面処理した窒化アルミニウム粉末を用いた熱伝導性グリース組成物が開示されているが、いずれも耐久性、信頼性の観点で不満足であった。また、特許文献9(特開2002-30217号公報)には、シリコーン樹脂、ダイヤモンド、酸化亜鉛および分散剤を含む熱伝導性シリコーン組成物が開示されているが、特に耐熱後特性が不満足であった。なお、窒化アルミニウムの熱伝導率は70~270W/(m・K)であり、ダイヤモンドの熱伝導率はこれより高く900~2,000W/(m・K)である。
 また、金属は熱伝導率の高い材料であり、電子部品の絶縁を必要としない個所には使用可能である。特許文献10(特開2000-63873号公報)には、シリコーンオイル等の基油に金属アルミニウム粉末を混合して得た熱伝導性グリース組成物が開示されているが、絶縁性が無いことから不満足であった。
 また、いずれの熱伝導性材料や熱伝導性グリース組成物も、最近ではCPU等の集積回路素子の発熱量には不十分なものとなってきている。
 マクスウェルやブラッゲマンの理論式からもわかるように、シリコーンオイルに熱伝導性充填剤を配合して得た材料の熱伝導率は、熱伝導性充填剤の容積分率が0.6以下では該熱伝導性充填剤の熱伝導率にはほとんど依存しない。容積分率が0.6を超えて初めて熱伝導性充填剤の熱伝導率への影響が出てくる。つまり、熱伝導性グリース組成物の熱伝導性を上げるには、まずはいかに熱伝導性充填剤を高充填するかが重要であり、いかに熱伝導性の高い充填剤を用いることができるかが重要である。しかし、高充填により熱伝導性グリース組成物の流動性が低下して、塗布性(ディスペンス性、スクリーンプリント性)等の作業性が悪くなり、実用上使用できなくなる問題がある。更には、流動性が低下することで、電子部品やヒートシンク表面の微細な凹凸に追従できず、接触熱抵抗が大きくなる問題がある。
 これまでに、高充填を達成し、かつ流動性の良好な熱伝導性材料を得ることを目的として、熱伝導性充填剤の表面を処理して分散性を大きく向上させるアルコキシ基含有オルガノポリシロキサンを熱伝導性材料に配合する検討もなされている(特許文献11:特開2004-262972号公報、特許文献12:特開2005-162975号公報参照)。しかしながら、これら処理剤は、高温高湿下において加水分解等により変質し、熱伝導性材料の性能劣化を誘発するという欠点があった。
 そこで、高温高湿下でも熱伝導性材料の性能劣化を抑制した熱伝導性シリコーングリース組成物が提案されているが、熱伝導性充填剤の平均粒径の規定はあるものの、熱伝導性充填剤の形状、水酸基量、並びに粗粒の規定がなく、特に絶縁性が求められる用途には満足いくものではなかった(特許文献13:特許第4933094号公報)。
 特許第5755977号公報(特許文献14)においては、特定の平均球形度、特定の水酸基量及び平均粒子径が10~50μmで規定された球状酸化アルミニウム粉末と、平均粒子径が0.3~1μmで規定された酸化アルミニウム粉末を配合し、それぞれの酸化アルミニウムの配合割合と体積比が規定された高熱伝導性樹脂組成物が開示されているが、球状酸化アルミニウム粉末の平均粒子径が最大で50μmとの記載はあるものの、粗粒径の範囲や含有量に関する規定がなく、高熱伝導性樹脂組成物を50μm以下の薄膜に適用しようとした場合、熱抵抗的に不十分な問題があった。
 また、再公表2002-092693号公報(特許文献15)においては、平均粒径が0.1~100μmであるアルミナ粉末を使用した熱伝導性シリコーン組成物が開示されているものの、具体的な熱伝導率や粘度の規定はされていない。更に、平均粒径が5~50μm(ただし5μmを含まない)の球状アルミナ粉末と、平均粒径が0.1~5μmの球状もしくは不定形状のアルミナ粉末の混合物を用いても良く、それぞれの酸化アルミニウムの配合割合と重量比が規定された熱伝導性シリコーン組成物が開示されているものの、平均粒径が大きい球状アルミナの平均球形度や水酸基量の規定がなく、更に粗粒径の範囲や含有量に関する規定もなく、これも特許文献14と同様、熱抵抗的に不十分な問題があった。
特開昭56-28264号公報 特開昭61-157587号公報 特公昭52-33272号公報 特公昭59-52195号公報 特開平2-153995号公報 特開平3-14873号公報 特開平10-110179号公報 特開2000-63872号公報 特開2002-30217号公報 特開2000-63873号公報 特開2004-262972号公報 特開2005-162975号公報 特許第4933094号公報 特許第5755977号公報 再公表2002-092693号公報
 本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、絶縁性と高熱伝導性を有し、かつ優れた流動性を保つため、作業性が良好であり、更には微細な凹凸に追従し、接触熱抵抗を低減させることにより、放熱性能に優れる熱伝導性シリコーングリース組成物を提供することを目的とする。更に、本発明は、放熱性能および作業性に優れた該熱伝導性シリコーングリース組成物の高温、高温高湿条件における耐久性を高め、実装時における信頼性を向上させることを目的とする。
 本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、以下に示す熱伝導性シリコーングリース組成物が、優れた絶縁性と熱伝導性を有するとともに、良好な流動性を有し、その結果、優れた放熱効果を発揮すること、更に該組成物が、高温または高温高湿下における耐久性にも非常に優れていることを見出し、本発明をなすに至ったものである。
 即ち、本発明は、下記熱伝導性シリコーングリース組成物を提供する。
〔1〕
 (A)下記一般式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式中、R1はそれぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~18の一価炭化水素基であり、R2はそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシアルキル基、アルケニル基またはアシル基であり、aは5~100の整数であり、bは1~3の整数である。)
で表され、25℃における動粘度が10~10,000mm2/sのオルガノポリシロキサン:5~99質量部
(B)下記平均組成式(2):
   R3 cSiO(4-c)/2      (2)
(式中、R3はそれぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~18の一価炭化水素基であり、cは1.8~2.2の数である。)
で表され、25℃における動粘度が10~100,000mm2/sのオルガノポリシロキサン:1~95質量部
(但し、(A)成分と(B)成分の合計量は100質量部となる量である。)
(C)平均球形度0.8以上、表面水酸基30個/nm2以下、平均粒子径3~20μmであり、かつレーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が(C)成分全体の0.2質量%以下である球状酸化アルミニウム粉末
(D)平均粒子径0.01μm以上3μm未満であり、かつレーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が(D)成分全体の0.2質量%以下である、球状および/または不定形状酸化亜鉛粉末
(但し、(C)成分と(D)成分の配合割合は、質量比で5:5~9.5:0.5であり、これらの合計量が組成物全体の65~83体積%となる量である。)
を含有する熱伝導性シリコーングリース組成物であって、
 該組成物の熱伝導率がISO 22007-2準拠のホットディスク法において、2W/m・K以上5.5W/m・K未満であり、かつ25℃における粘度がスパイラル粘度計による回転数10rpm測定時において、5~800Pa・sである熱伝導性シリコーングリース組成物。
〔2〕
 200℃×100時間熱劣化後、25℃における粘度がスパイラル粘度計による回転数10rpm測定時において、1,000Pa・s以下の非硬化型グリース状である〔1〕記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
〔3〕
 更に、(E)前記(A)および(B)成分を分散または溶解できる揮発性溶剤:前記(A)成分と(B)成分の合計量100質量部に対して100質量部以下
を含む〔1〕または〔2〕に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
〔4〕
 更に、(F)下記一般式(3):
   R4 d5 eSi(OR64-d-e      (3)
(式中、R4はそれぞれ独立に炭素原子数9~15のアルキル基であり、R5はそれぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~8の一価炭化水素基であり、R6はそれぞれ独立に炭素原子数1~6のアルキル基であり、dは1~3の整数であり、eは0~2の整数であり、ただし、d+eは1~3の整数である。)
で表されるアルコキシシラン:前記(A)成分と(B)成分の合計量100質量部に対して0.1~50質量部
を含有し、(C)成分と(D)成分が(F)成分で表面処理されてなる〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
〔5〕
 130℃/85%RH雰囲気下で96時間放置後において、レーザーフラッシュ法で測定した25℃における熱抵抗が15mm2・K/W以下である〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
〔6〕
 体積抵抗率が1×109Ω・cm以上である〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物は、絶縁性を有しながら熱伝導性が良好であり、更に良好な流動性が保たれることで作業性に優れる。また、発熱性電子部品および放熱部品との密着性にも優れているため、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物を発熱性電子部品と放熱部品との間に介在させることにより、発熱性電子部品から発生する熱を効率よく放熱部品へ放散させることができる。更に、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物は、高温または高温高湿下における耐久性にも優れており、例えば、一般の電源、電子機器等の放熱、パーソナルコンピューター、デジタルビデオディスクドライブ等の電子機器に用いられるLSI、CPU等の集積回路素子の放熱に用いた際に、非常に良好な信頼性を得ることができる。本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物により、発熱性電子部品やそれを用いた電子機器等の安定性や寿命を大幅に改善することができる。
 以下、本発明を詳細に説明する。
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物は、
(A)下記式(1)で表されるオルガノポリシロキサン、
(B)下記式(2)で表されるオルガノポリシロキサン、
(C)特定の酸化アルミニウム粉末
(D)特定の酸化亜鉛粉末
を含有し、特定の熱伝導率及び粘度を有するものである。
[(A)成分]
 (A)成分は、下記一般式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(式中、R1はそれぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~18の一価炭化水素基であり、R2はそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシアルキル基、アルケニル基またはアシル基であり、aは5~100の整数であり、bは1~3の整数である。)
で表され、25℃における動粘度が10~10,000mm2/sのオルガノポリシロキサンである。
 (A)成分は、高熱伝導性のシリコーングリース組成物を得るために、(C)成分と(D)成分の熱伝導性充填剤を本発明組成物に高充填しても、該組成物の流動性を保ち、該組成物に良好な取扱い性を付与するものである。(A)成分は1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 上記R1は、それぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~18、特に1~10の一価炭化水素基であり、その例としては、直鎖状アルキル基、分岐鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基などが挙げられる。直鎖状アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基等が挙げられる。分岐鎖状アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、2-エチルヘキシル基等が挙げられる。環状アルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基等が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基等が挙げられる。アラルキル基としては、例えば、2-フェニルエチル基、2-メチル-2-フェニルエチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、例えば、3,3,3-トリフルオロプロピル基、2-(ノナフルオロブチル)エチル基、2-(ヘプタデカフルオロオクチル)エチル基等が挙げられる。R1は好ましくはメチル基、フェニル基である。
 上記R2は、それぞれ独立に炭素原子数1~18、特に1~10のアルキル基、アルコキシアルキル基、アルケニル基、またはアシル基である。アルキル基としては、例えば、R1について例示したのと同様の直鎖状アルキル基、分岐鎖状アルキル基、環状アルキル基等が挙げられる。アルコキシアルキル基としては、例えば、メトキシエチル基、メトキシプロピル基等が挙げられる。アルケニル基としては、例えば、R1について例示したのと同様のものが挙げられる。アシル基としては、例えば、アセチル基、オクタノイル基等が挙げられる。R2はアルキル基であることが好ましく、特にはメチル基、エチル基であることが好ましい。
 aは5~100の整数であり、好ましくは5~50であり、より好ましくは5~30である。bは1~3の整数であり、好ましくは3である。
 (A)成分の25℃における動粘度は、通常、10~10,000mm2/sであり、特に10~5,000mm2/sであることが好ましい。該動粘度が10mm2/sより低いと、得られるシリコーングリース組成物からオイルブリードが発生する。該動粘度が10,000mm2/sより大きいと、得られるシリコーングリース組成物の流動性が乏しくなる。なお、本発明において、(A)成分の動粘度はオストワルド粘度計による25℃における値である。
 (A)成分を本発明の組成物に添加する量は、5~99質量部の範囲であり、15~85質量部の範囲であることが好ましい(但し、(A)成分と後述する(B)成分の合計量は100質量部となる量である)。該添加量がこの範囲内にあると、本発明組成物は良好な流動性、作業性を維持しやすく、また、後述する(C)成分と(D)成分の熱伝導性充填剤を該組成物に高充填するのが容易である。
 なお、(A)成分は5質量部未満であると、(C)成分と(D)成分の熱伝導性充填剤を該組成物に高充填できなくなる。99質量部を超えると、経時で(A)成分がオイルブリードする。
 (A)成分の好適な具体例としては、下記のものを挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
[(B)成分]
 本発明の組成物には、(B)成分として、下記平均組成式(2):
    R3 cSiO(4-c)/2      (2)
(式中、R3はそれぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~18の一価炭化水素基であり、cは1.8~2.2の数である。)
で表される25℃における動粘度が10~100,000mm2/sのオルガノポリシロキサンを添加する。
 (B)成分は、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物の粘度調整剤、粘着性付与剤等の特性付与を目的として用いられ、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 上記R3は、それぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~18、特に1~10の一価炭化水素基である。R3としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;2-フェニルエチル基、2-メチル-2-フェニルエチル基等のアラルキル基;3,3,3-トリフロロプロピル基、2-(パーフロロブチル)エチル基、2-(パーフロロオクチル)エチル基、p-クロロフェニル基等のハロゲン化炭化水素基などが挙げられるが、特にメチル基、フェニル基、炭素原子数6~18のアルキル基が好ましく、より好ましくはメチル基、フェニル基である。
 上記cは、シリコーングリース組成物として本発明組成物に要求される稠度の観点から、1.8~2.2の数であり、特に好ましくは1.9~2.1の数である。
 また、(B)成分の25℃における動粘度は、通常、10~100,000mm2/sであり、特に10~10,000mm2/sであることが好ましい。該動粘度が10mm2/sより低いと、得られるシリコーングリース組成物からの液分離やオイルブリードが発生する。該動粘度が100,000mm2/sより大きいと、得られるシリコーングリース組成物の流動性が乏しくなることから作業性が悪くなる問題がある。なお、(B)成分の動粘度もオストワルド粘度計による25℃における値である。
  (B)成分の具体例としては、例えば、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
などが挙げられる。
 (B)成分を本発明の組成物に添加する量は、1~95質量部の範囲であり、15~85質量部の範囲であることが好ましい(但し、前述の(A)成分と(B)成分の合計量は100質量部となる量である)。該添加量がこの範囲内にあると、本発明組成物は良好な流動性、作業性を維持しやすく、また、後述する(C)成分と(D)成分の熱伝導性充填剤を該組成物に高充填するのが容易である。
 なお、(B)成分は1質量部未満であると、経時で(A)成分のオイルブリードが生じ、95質量部を超えると、(C)成分と(D)成分の熱伝導性充填剤を該組成物に高充填できなくなる。
[(C)成分]
 本発明で使用される(C)成分は、平均球形度0.8以上、表面水酸基30個/nm2以下、平均粒子径3~20μmであり、かつレーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が(C)成分全体の0.2質量%以下の球状酸化アルミニウム粉末である。
 (C)成分の平均球形度は0.8以上であり、好ましくは0.9以上である。なお、(C)成分の平均球形度が0.8未満であると粒子同士の接触が著しくなり、シート表面の凹凸が大きくなって界面熱抵抗が増大し熱伝導率が悪くなる。
 本発明における(C)成分の平均球形度は、走査型電子顕微鏡にて撮影した粒子像を画像解析装置、例えばJEOL社製商品名「JSM-7500F」に取り込み、次のようにして測定することができる。すなわち、写真から粒子の投影面積(X)と周囲長(Z)を測定する。周囲長(Z)に対応する真円の面積を(Y)とすると、その粒子の球形度はX/Yとして表示できる。そこで、試料粒子の周囲長(Z)と同一の周囲長をもつ真円を想定すると、Z=2πr、Y=πr2(rは半径である。)であるから、Y=π×(Z/2π)2となり、個々の粒子の球形度は、球形度=X/Y=X×4π/Z2として算出することができる。このようにして得られた任意の粒子100個の球形度を求め、その平均値を平均球形度とした。なお、本発明の(C)酸化アルミニウム粉末の形状が球状とは、その平均球形度が0.8以上であることをいう。
 また、表面水酸基の個数は30個/nm2以下であり、25個/nm2以下であることが好ましく、より好ましくは20個/nm2以下である。表面水酸基が30個/nm2を超えると、組成物への充填性が悪くなり、熱伝導率が悪くなる。なお、表面水酸基の個数の下限値は、通常10個/nm2以上である。
 本発明における(C)成分の表面水酸基濃度はカールフィッシャー電量滴定法、例えば三菱化学社製商品名「微量水分測定装置CA-100」にて測定することができる。具体的には、試料0.3~1.0gを水分気化装置に入れ、脱水処理されたアルゴンガスをキャリアガスとして供給しながら電気ヒーターで加熱昇温する。カールフィッシャー電量測定法において、温度200℃を超え、900℃までに発生した水分を表面水酸基量と定義する。測定された水分量と比表面積から、表面水酸基の濃度を算出する。
 (C)成分の平均粒子径は、体積基準で3~20μmであり、好ましくは3~10μmである。平均粒子径が3μm未満では、粒子同士の接触が少なくなり、粒子間接触熱抵抗の増大により熱伝導率が悪くなる。また、平均粒子径が20μmを超えると、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物の表面の凹凸が大きくなって界面熱抵抗が増大し、熱伝導率が悪くなる。
 (C)成分は、レーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が(C)成分全体の0.2質量%以下であれば、所望される熱抵抗と高熱伝導性を両立できる。一方、25~45μmの粗粒子の割合が(C)成分全体の0.2質量%を超えると、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物が好ましくは25~45μmの厚みとならなくなり、かつ所望する熱抵抗が達成できなくなる。25~45μmの粗粒子の割合は0.1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0質量%である。
 本発明における(C)成分の平均粒子径は、例えば島津製作所製「レーザー回折式粒度分布測定装置SALD-2300」を用いて測定することができる。評価サンプルは、ガラスビーカーに50ccの純水と測定する熱伝導性粉末を5g添加して、スパチュラを用いて撹拌し、その後超音波洗浄機で10分間、分散処理を行う。分散処理を行った熱伝導性材料の粉末の溶液をスポイトにて、装置のサンプラ部に一滴ずつ添加して、吸光度が測定可能になるまで安定するのを待つ。このようにして吸光度が安定になった時点で測定を行う。レーザー回折式粒度分布測定装置では、センサで検出した粒子による回折/散乱光の光強度分布のデータから粒度分布を計算する。平均粒子径は、測定される粒子径の値に相対粒子量(差分%)を掛けて、相対粒子量の合計(100質量%)で割って求められる。なお、平均粒子径は粒子の平均直径である。また、(C)成分の25~45μmの粗粒子の割合も全体の粒度分布から容易に確認することができる。
 (C)成分の結晶構造は、単結晶体、多結晶体の何れでもよいが、結晶相は高熱伝導性の点からα相が望ましく、また比重は3.7以上が望ましい。比重が3.7未満であると、粒子内部に存在する空孔と低結晶相の割合が多くなるため、熱伝導率を高めることが困難となる場合がある。(C)成分の粒度調整は、分級・混合操作によって行うことができる。
 (C)成分は、平均球形度0.8以上、表面水酸基30個/nm2以下、平均粒子径3~20μmであり、かつレーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が全体の0.2質量%以下である球状酸化アルミニウム粉末であれば1種単独で使用しても良いし、本発明の効果を損なわない範囲で平均粒子径が異なる2種類以上の複数種を併用しても良い。
[(D)成分]
 (D)成分は、体積基準の平均粒子径0.01μm以上3μm未満であり、かつレーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が全体の0.2質量%以下である、球状および/または不定形状酸化亜鉛粉末である。
 (D)成分の酸化亜鉛粉末は、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物において熱伝導性充填剤として機能する。(D)成分は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 (D)成分の平均粒子径は、0.01μm以上3μm未満であり、好ましくは0.01~2μm、より好ましくは0.01~1μm、更に好ましくは0.01~0.5μmの範囲内である。該平均粒子径がこの範囲内にあると、(D)成分のかさ密度が大きくなりやすく、比表面積は小さくなりやすいので、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物中に(D)成分を高充填しやすい。なお、平均粒子径が0.01μmよりも小さい場合は、組成物への充填性が悪くなり、粘度が著しく高くなる。一方、平均粒子径が3μm以上と大きすぎると、オイル分離が容易に進行する。
 (D)成分は、レーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が(D)成分全体の0.2質量%以下であれば、所望される熱抵抗と高熱伝導性が両立できる。一方、25~45μmの粗粒子の割合が(D)成分全体の0.2質量%を超えると、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物が好ましくは25~45μmの厚みとならなくなり、そのため所望する熱抵抗が達成できなくなる。25~45μmの粗粒子の割合は0.1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0質量%である。
 なお、(D)成分の平均粒子径及び粗粒子の割合の測定方法は、(C)成分と同様である。
 (D)成分の形状としては、球状あるいは不定形状である。本発明の(D)成分においては、球状以外のものが不定形状であり、例えば、棒状、針状、円盤状であっても、本発明の効果を損なわなければ特に限定されない。(D)成分は、球状または不定形状のものだけでも、これらを組み合わせて用いても良い。なお、(D)成分が球状とは、(C)成分と同様に測定した平均球形度が好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上であることをいう。
 (D)成分の純度は99.5%以上が好ましく、PbやCdなどの不純物の観点から特に99.8%以上が好ましい。なお、純度はJIS K 1410に基づいた原子吸光分光分析法により測定した値である。
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物中、(C)成分の平均粒子径が3~20μmであり、かつレーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が(C)成分全体の0.2質量%以下である球状酸化アルミニウム粉末と、(D)成分の平均粒子径0.01μm以上3μm未満であり、かつレーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が(D)成分全体の0.2質量%以下である球状あるいは不定形状酸化亜鉛粉末の配合割合は、質量比で5:5~9.5:0.5であり、更に質量比で6:4~9:1の配合割合の範囲であることが好ましい。(C)成分の割合が質量比で5より小さくなるとこれらの充填剤の充填性が悪くなる。反対に、(C)成分の割合が質量比で9.5より大きくなると、充填剤を緻密に充填しづらくなり、熱伝導性が減少する。
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物中の(C)成分と(D)成分の熱伝導性充填剤の合計含有率は、組成物全体の65~83体積%であり、特に70~83体積%、とりわけ75~83体積%であることが望ましい。熱伝導性充填剤の合計含有率が65体積%未満では該シリコーングリース組成物の熱伝導性が不十分となり、また83体積%を超えると、熱伝導性充填剤の充填が困難となる。
[(E)成分]
 本発明の組成物には、更に、(E)成分として、(A)および(B)成分を分散あるいは溶解できる揮発性溶剤を添加することができる。本発明組成物が、(A)および(B)成分のオルガノポリシロキサンに加え、後述する(F)成分のシラン化合物を更に含む場合は、(F)成分も分散あるいは溶解できる揮発性溶剤であることが好ましい。(E)成分は、(A)および(B)成分ならびに場合により(F)成分を溶解あるいは分散できる限り、如何なる溶剤でもよい。(E)成分は1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
 熱伝導性シリコーングリース組成物の熱伝導率は、基本的に熱伝導性充填剤の充填率に相関するため、熱伝導性充填剤を多く充填すればするほど熱伝導率はより向上する。しかし、当然ながら熱伝導性充填剤の充填量を上げると、熱伝導性シリコーングリース組成物そのものの粘度が上がりやすく、剪断作用が加えられた際の該組成物のダイラタンシーも強くなりやすい。特にスクリーンプリントにおいては、熱伝導性シリコーングリース組成物をスキージングする際、熱伝導性シリコーングリース組成物にダイラタンシーが強く発現すると、熱伝導性シリコーングリース組成物の流動性が一時的に強く抑制されるため、スクリーンマスクおよびスクリーンメッシュを熱伝導性シリコーングリース組成物が通り抜けられず、極端に塗布性が悪化することがある。このように、従来は、熱伝導性充填剤が高充填された高熱伝導性シリコーングリース組成物をヒートシンク等にスクリーンプリントで容易に且つ均一に薄く設置することが困難であった。本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物は、高い充填率で(C)成分と(D)成分の熱伝導性充填剤を含んでいても、(E)成分の揮発性溶剤を含む場合、粘度が急激に下がりやすくなり、ダイラタンシーも発現し難くなるため、塗布性が良好となりやすく、ヒートシンク等にスクリーンプリントで容易に塗布することができる。塗布後は、含有している(E)成分を常温であるいは積極的に加熱して揮発させることが容易である。よって、本発明においては、熱伝導性充填剤が高充填された高熱伝導性シリコーングリース組成物をヒートシンク等にスクリーンプリントで容易に且つ均一に薄く設置することができる。
 (E)成分の沸点は80~260℃の範囲内であることが好ましい。該沸点がこの範囲内にあると、得られた組成物の塗布作業中に該組成物から(E)成分が急激に揮発するのを防ぎやすいため、該組成物の粘度が上昇するのを抑えやすく、該組成物の塗布性を十分に確保しやすい。また、該組成物の塗布作業後は、(E)成分が該組成物中に残存しにくいので、放熱特性が向上しやすい。
 (E)成分の具体例としては、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、ブタノール、イソプロパノール(IPA)、イソパラフィン系溶剤などが挙げられ、中でも、安全面、健康面および作業性の点から、イソパラフィン系溶剤が好ましく、沸点80~260℃のイソパラフィン系溶剤が特に好ましい。
 (E)成分を本発明の組成物に添加する場合、その添加量は、(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは75質量部以下である。該添加量がこの範囲内にあると、(C)成分と(D)成分が急速に沈降するのを抑えやすくなるため、該組成物の保存性が向上しやすい。(E)成分の添加量の下限値は特に制限されないが、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物の塗布性の観点から、1質量部以上、特に5質量部以上であることが好ましい。
[(F)成分]
 本発明のシリコーングリース組成物には、更に(F)アルコキシシランを添加することができる。
 (F)成分は、下記一般式(3):
   R4 d5 eSi(OR64-d-e      (3)
(式中、R4はそれぞれ独立に炭素原子数9~15のアルキル基であり、R5はそれぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~8の一価炭化水素基であり、R6はそれぞれ独立に炭素原子数1~6のアルキル基であり、dは1~3の整数であり、eは0~2の整数であり、ただし、d+eは1~3の整数である。)
で表されるアルコキシシランである。
 (F)成分は、ウェッター成分でもあり、かつ(A)成分の高温高湿下における変質を防ぐ添加剤でもある。(C)成分と(D)成分の熱伝導性充填剤の表面を(F)成分で処理することにより、更に(A)成分の(C)成分と(D)成分に対する濡れ性をよくすることができる。結果として、(F)成分は、(C)成分と(D)成分の高充填化を補助する。また、(F)成分は、(A)成分と併用されることで、高温高湿下における水蒸気と(A)成分との接触を抑制するように働く。その結果、(F)成分は、高温高湿条件における加水分解等を原因とした(A)成分の変質によって本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物の性能が劣化するのを防止する。(F)成分は1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
 上記R4は、それぞれ独立に炭素原子数9~15のアルキル基であり、その具体例としては、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基などが挙げられる。該炭素原子数が9より小さいと、熱伝導性充填剤((C)成分と(D)成分)との濡れ性が不充分となりやすく、15より大きいと、(F)成分が常温で固化しやすいのでその取扱いが不便になりやすいうえ、得られる組成物の耐熱性および難燃性が低下しやすい。
 上記R5は、それぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~8の飽和または不飽和の一価炭化水素基であり、その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;2-フェニルエチル基、2-メチル-2-フェニルエチル基等のアラルキル基;3,3,3-トリフルオロプロピル基、2-(ノナフルオロブチル)エチル基、p-クロロフェニル基等のハロゲン化炭化水素基などが挙げられ、特にメチル基、エチル基が好ましい。
 上記R6は、それぞれ独立に炭素原子数1~6のアルキル基であり、その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられ、特にメチル基、エチル基が好ましい。
 上記dは、通常、1~3の整数であるが、特に好ましくは1である。上記eは0~2の整数である。ただし、d+eは1~3の整数である。
 (F)成分の具体例としては、
1021Si(OCH33
1021Si(OC253
1225Si(OCH33
1225Si(OC253
1021Si(CH3)(OCH32
1021Si(C65)(OCH32
1021Si(CH3)(OC252
1021Si(CH=CH2)(OCH32
1021Si(CH2CH2CF3)(OCH32
などが挙げられる。
 (F)成分を添加する場合、その添加量は、(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して、通常、0.1~50質量部、好ましくは1~20質量部である。該添加量がこの範囲内にあると、添加量に応じてウェッター効果および耐高温高湿効果が増大しやすく、経済的である。一方、(F)成分にはやや揮発性があるので、(F)成分を含む熱伝導性シリコーングリース組成物を開放系で放置しておくと、該組成物から(F)成分が蒸発して該組成物が徐々に硬くなってくる場合がある。しかし、該添加量がこの範囲内にあると、このような現象を防ぎやすい。
 (F)成分で(C)および(D)成分を表面処理する場合の処理方法としては、流体ノズルを用いた噴霧方式、せん断力のある攪拌方式、ボールミル、ミキサー等の乾式法、水系または有機溶剤系等の湿式法を採用することができる。攪拌式は、球状酸化アルミニウム粉末の破壊が起こらない程度にして行うことが肝要である。乾式法における系内温度または処理後の乾燥温度は、表面処理剤の種類に応じ、表面処理剤の揮発や分解しない領域で適宜決定されるが、80~180℃である。また、(A),(B)成分と共に(C),(D)成分を加熱混合後、冷却し、これに(F)成分、または(E)および(F)成分を添加混合する方法を採用することもできる。
[その他の添加剤]
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、任意成分として、通常使用される添加剤、充填剤等を更に添加することができる。具体的には、フッ素変性シリコーン界面活性剤;着色剤としてカーボンブラック、二酸化チタン、ベンガラ等;難燃性付与剤として白金触媒;酸化鉄、酸化チタン、酸化セリウム等の金属酸化物;金属水酸化物などを添加してもよい。更に、熱伝導性充填剤の高温時での沈降防止剤として、沈降性シリカ、焼成シリカ等の微粉末シリカ、チクソ性向上剤などを添加することも任意である。
[組成物の調製]
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物は、前述した成分をドウミキサー(ニーダー)、ゲートミキサー、プラネタリーミキサーなどの混合機器を用いて混合することによって調製される。このようにして得られた該組成物は、大幅な熱伝導率の向上と良好な作業性、耐久性、信頼性を有する。
[熱伝導率]
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物の熱伝導率(25℃)は、ISO 22007-2準拠のホットディスク法において、2W/m・K以上5.5W/m・K未満、特に2.0W/m・K以上5.5W/m・K未満であり、好ましくは3.0W/m・K以上5.5W/m・K未満である。これより小さすぎると所望される発熱電子部品の熱特性が悪くなり、大きすぎると組成物の塗布性が困難となる。本発明における組成物の熱伝導率測定には、例えば京都電子社製商品名「TPS 2500 S」を用いて測定することができる。
[粘度]
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物の25℃における粘度は、スパイラル粘度計による回転数10rpm測定時において、5~800Pa・sであり、より好ましくは5~500Pa・s、更に好ましくは5~400Pa・sである。該粘度がこの範囲内にあると、得られる組成物は、流動性が良好となりやすいためディスペンス性、スクリーンプリント性などの作業性が向上しやすく、該組成物を基材に薄く塗布することが容易になりやすい。本発明の組成物の粘度測定には、例えばマルコム社製商品名「タイプPC-10AA」を用いて測定することができる。
 また、本発明のシリコーングリース組成物は、200℃で100時間乾燥機を用いて熱劣化させた後、上記と同様に25℃において測定した粘度が、1,000Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは700Pa・s以下、更に好ましくは500Pa・s以下である。このような非硬化型グリース状とすることで発熱電子部品の信頼性を確保することができる。
[熱抵抗]
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物のレーザーフラッシュ法で測定した25℃における熱抵抗は、12mm2・K/W以下であることが好ましく、より好ましくは10mm2・K/W以下である。
 また、本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物は、130℃/85%RH雰囲気下で96時間放置後において、レーザーフラッシュ法で測定した25℃における熱抵抗が、15mm2・K/W以下であることが好ましく、特に12mm2・K/W以下であることが好ましい。該熱抵抗がこの範囲内にあると、本発明組成物は、発熱量の大きい発熱体に適用した場合でも、該発熱体から発生する熱を効率よく発熱電子部品外へ放散させることができる。なお、レーザーフラッシュ法による熱抵抗の測定は、ASTM E 1461に準拠して行うことができる。
[体積抵抗率]
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物は、JIS K 6911に準拠した方法により測定した体積抵抗率が1×109Ω・cm以上であることが好ましく、より好ましくは1×1010Ω・cm以上である。この範囲内であれば、本発明の組成物は、絶縁性を確保することができる。
[組成物の用途]
 本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物は、発熱体や放熱体に塗布される。発熱体としては、例えば、一般の電源;電源用パワートランジスタ、パワーモジュール、サーミスタ、熱電対、温度センサ等の電子機器;LSI、CPU等の集積回路素子等の発熱性電子部品などが挙げられる。放熱体としては、例えば、ヒートスプレッダ、ヒートシンク等の放熱部品;ヒートパイプ;放熱板などが挙げられる。塗布は、例えば、スクリーンプリントによって行うことができる。スクリーンプリントは、例えば、メタルマスクもしくはスクリーンメッシュを用いて行うことができる。本発明の組成物を発熱体および放熱体の間に介在させるように塗布することにより、該発熱体から該放熱体へ効率よく熱を伝導させることができるので、該発熱体から効果的に熱を取り除くことができる。
 以下、実施例および比較例を示して本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1~10、比較例1~10]
 まず、本発明の組成物を調製するために以下の各成分を用意した。
(A)ケイ素原子に結合したアルコキシ基を有するオルガノポリシロキサン
A-1:下記式で表される動粘度が30mm2/sのオルガノポリシロキサン
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(B)オルガノポリシロキサン
B-1:下記式で表される動粘度が500mm2/sのオルガノポリシロキサン
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(C)球状酸化アルミニウム粉末
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008

 なお、ここで示した平均粒子径は、レーザー回折型粒度分布で得られた粒度分布全体から算出した。また、粗粒含有率はレーザー回折型粒度分布で得られた粒度分布全体に対する25~45μmの粗粒子の割合である。
(D)不定形酸化亜鉛粉末(平均粒子径0.27μm、JIS Z 8801-1に規定の目開き45μmの篩下画分で粗粒含有率は0質量%)
 なお、ここで示した平均粒子径は、レーザー回折型粒度分布で得られた粒度分布全体から算出した。また、レーザー回折型粒度分布で得られた粒度分布全体に対する25~45μmの粗粒子の割合は0質量%である。
(E)A-1、B-1および下記F-1成分を分散あるいは溶解できる揮発性溶剤
E-1:アイソゾール(登録商標)400(商品名、イソパラフィン系溶剤、沸点;210~254℃、日本石油化学株式会社製)
(F)アルコキシシラン
F-1:下記式で表されるアルコキシシラン
      C1021Si(OCH33
[製造方法]
 (A)~(D)成分、更に必要により(E)および(F)成分を以下のとおりに混合して、実施例1~10および比較例1~10の組成物を得た。即ち、表1および表2に示す組成比(質量部)で5リットルプラネタリーミキサー(井上製作所株式会社製)に(A)~(D)成分を量り取り、150℃で1時間、30mmHg以下の条件で減圧混合した。その後、得られた混合物を常温まで冷却混合した。(E)成分と(F)成分を添加する場合には、冷却した混合物に(E)成分と(F)成分を表1および表2に示す配合量で加えて均一になるように混合した。
[試験方法]
 得られた組成物の特性を下記の試験方法で測定した。結果を表1および表2に併記する。
 〔粘度測定〕
 得られた組成物を25℃の恒温室に24時間放置後、粘度計(商品名:スパイラル粘度計PC-10AA、株式会社マルコム製)を使用して回転数10rpmでの粘度を測定した。
 〔熱劣化後の粘度測定〕
 得られた組成物を200℃で100時間乾燥機を用いて熱劣化させた後、25℃の恒温室に24時間放置後、上記と同様に測定した。
 〔熱伝導率測定〕
 得られた組成物をキッチン用ラップで泡等が入らないように包んだものを2個用意し、その試料を京都電子工業株式会社製の熱伝導率計(商品名:TPS-2500 S)のセンサーに挟み込んで25℃における該組成物の熱伝導率を測定した。
 〔厚み、熱抵抗の測定試験片作製〕
 直径12.6mm、厚み1mmの円形アルミニウム板2枚で厚み75μmの組成物を挟み込み、0.15MPaの圧力を25℃で60分間かけて試験片を作製した。
 〔厚み測定〕
 試験片の厚みをマイクロメータ(株式会社ミツトヨ製)で測定し、予め測定してあったアルミニウム板2枚分の厚みを差し引いて、該組成物の厚みを算出した。
 〔熱抵抗の測定〕
 上記試験片を用いて、該組成物の熱抵抗(単位:mm2・K/W)をレーザーフラッシュ法に基づく熱抵抗測定器(ネッチ社製、キセノンフラッシュアナライザー;LFA447 NanoFlash)により25℃において測定した。
 〔高温高湿下放置後の熱抵抗の測定〕
 熱抵抗測定後の上記試験片を130℃/85%RH雰囲気下で96時間放置した後、再度、該組成物の熱抵抗(単位:mm2・K/W)を同熱抵抗測定器により25℃において測定した。
 〔体積抵抗率の測定〕
 JIS K 6911に基づき、二重リング電極法で測定するために試料厚みが1.0mmとなるよう試験片を作製し、500Vを電極間に印加し、1分後の体積抵抗率を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010

Claims (6)

  1. (A)下記一般式(1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、R1はそれぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~18の一価炭化水素基であり、R2はそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシアルキル基、アルケニル基またはアシル基であり、aは5~100の整数であり、bは1~3の整数である。)
    で表され、25℃における動粘度が10~10,000mm2/sのオルガノポリシロキサン:5~99質量部
    (B)下記平均組成式(2):
       R3 cSiO(4-c)/2      (2)
    (式中、R3はそれぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~18の一価炭化水素基であり、cは1.8~2.2の数である。)
    で表され、25℃における動粘度が10~100,000mm2/sのオルガノポリシロキサン:1~95質量部
    (但し、(A)成分と(B)成分の合計量は100質量部となる量である。)
    (C)平均球形度0.8以上、表面水酸基30個/nm2以下、平均粒子径3~20μmであり、かつレーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が(C)成分全体の0.2質量%以下である球状酸化アルミニウム粉末
    (D)平均粒子径0.01μm以上3μm未満であり、かつレーザー回折型粒度分布で25~45μmにおける粗粒子の割合が(D)成分全体の0.2質量%以下である、球状および/または不定形状酸化亜鉛粉末
    (但し、(C)成分と(D)成分の配合割合は、質量比で5:5~9.5:0.5であり、これらの合計量が組成物全体の65~83体積%となる量である。)
    を含有する熱伝導性シリコーングリース組成物であって、
     該組成物の熱伝導率がISO 22007-2準拠のホットディスク法において、2W/m・K以上5.5W/m・K未満であり、かつ25℃における粘度がスパイラル粘度計による回転数10rpm測定時において、5~800Pa・sである熱伝導性シリコーングリース組成物。
  2.  200℃×100時間熱劣化後、25℃における粘度がスパイラル粘度計による回転数10rpm測定時において、1,000Pa・s以下の非硬化型グリース状である請求項1記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
  3.  更に、(E)前記(A)および(B)成分を分散または溶解できる揮発性溶剤:前記(A)成分と(B)成分の合計量100質量部に対して100質量部以下
    を含む請求項1または2に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
  4.  更に、(F)下記一般式(3):
       R4 d5 eSi(OR64-d-e      (3)
    (式中、R4はそれぞれ独立に炭素原子数9~15のアルキル基であり、R5はそれぞれ独立に非置換または置換の炭素原子数1~8の一価炭化水素基であり、R6はそれぞれ独立に炭素原子数1~6のアルキル基であり、dは1~3の整数であり、eは0~2の整数であり、ただし、d+eは1~3の整数である。)
    で表されるアルコキシシラン:前記(A)成分と(B)成分の合計量100質量部に対して0.1~50質量部
    を含有し、(C)成分と(D)成分が(F)成分で表面処理されてなる請求項1~3のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
  5.  130℃/85%RH雰囲気下で96時間放置後において、レーザーフラッシュ法で測定した25℃における熱抵抗が15mm2・K/W以下である請求項1~4のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
  6.  体積抵抗率が1×109Ω・cm以上である請求項1~5のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
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