專利名稱：導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物及其固化物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別是為了采用導(dǎo)熱的電子部件的冷卻，可用作在發(fā)熱性電子部件的熱邊界面與散熱片或電路基板等放熱構(gòu)件的界面之間存在的導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物及其固化物。
背景技術(shù)：
個(gè)人電腦、DVD、移動(dòng)電話等電子設(shè)備中使用的CPU、驅(qū)動(dòng)器1C、存儲(chǔ)器等的LSI芯片，伴隨著高性能化、高速化、小型化、高集成化，其自身產(chǎn)生大量的熱，該熱導(dǎo)致的芯片的溫度上升引起芯片的動(dòng)作不良、破壞。因此，提出了用于抑制動(dòng)作中的芯片的溫度上升的大量的散熱方法和其中使用的散熱構(gòu)件。以往，電子設(shè)備等中，為了抑制動(dòng)作中的芯片的溫度上升，使用了散熱片，該散熱片使用了鋁、銅等熱導(dǎo)率高的金屬板。該散熱片傳導(dǎo)該芯片產(chǎn)生的熱，利用與外部大氣的溫度差，將該熱從表面放出。為了高效率地將由芯片產(chǎn)生的熱傳給散熱片，有必要使散熱片與芯片密合，由于存在各芯片的高度的不同、組裝加工產(chǎn)生的公差，因此通過使具有柔軟性的片材、油脂(grease)介于芯片和散熱片之間，通過該片材或油脂實(shí)現(xiàn)從芯片向散熱片的導(dǎo)熱。片材與油脂相比，處理性優(yōu)異，用導(dǎo)熱性硅橡膠等形成的導(dǎo)熱片材(導(dǎo)熱性硅橡膠片材)已在各種領(lǐng)域中使用。在特開昭47-32400號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中公開了在硅橡膠等合成橡膠100質(zhì)量份中配合了從氧化鈹、氧化鋁、水合氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅中選擇的至少I種以上的金屬氧化物100 800質(zhì)量 份的絕緣性組合物。此外，作為不需要絕緣性的場(chǎng)所中使用的放熱材料，特開昭56-100849號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中公開了在加成固化型硅橡膠組合物中配合了二氧化硅和銀、金、硅等導(dǎo)熱性粉末60 500質(zhì)量份的組合物。但是，這些導(dǎo)熱性材料均是熱導(dǎo)率低，而且如果為了提高導(dǎo)熱性，大量地高填充導(dǎo)熱性填充材料，液體硅橡膠組合物的情況下，流動(dòng)性降低，混煉型的硅橡膠組合物的情況下，可塑度增加，均存在成型加工性變得非常差的問題。因此，作為解決該問題的方法，特開平1-69661號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中公開了高導(dǎo)熱性橡膠-塑料組合物，其中填充由平均粒徑5 μ m以下的氧化鋁粒子10 30質(zhì)量％和殘部為單一粒子的平均粒徑IOym以上并且為不具有切緣的形狀的球狀剛玉粒子組成的氧化鋁。此外，特開平4-328163號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)中公開了導(dǎo)熱性硅橡膠組合物，其包含將平均聚合度6，000 12，000的橡膠狀的有機(jī)聚硅氧烷和平均聚合度200 2，000的油狀的有機(jī)聚硅氧烷并用的基體和球狀氧化鋁粉末500 1，200質(zhì)量份。但是，即使使用這些方法，例如高填充氧化鋁粉末1，000質(zhì)量份以上(70體積％以上的氧化鋁)的情況下，只通過粒子的組合和有機(jī)硅基體的粘度調(diào)節(jié)，成型加工性的提高存在極限。
另一方面，個(gè)人電腦、文字處理器、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器等電子設(shè)備的高集成化發(fā)展，裝置內(nèi)的LS1、CPU等集成電路元件的發(fā)熱量增加，因此對(duì)于以往的冷卻方法，有時(shí)不充分。特別地，攜帶用的筆記本型的個(gè)人電腦的情況下，由于設(shè)備內(nèi)部的空間窄，因此不能安裝大的散熱片、冷卻扇。此外，這些設(shè)備中，在印刷基板上搭載集成電路元件，對(duì)于基板的材質(zhì)，使用了導(dǎo)熱性差的玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂，因此不能如以往那樣通過放熱絕緣片材使熱逃逸到基板。因此，使用在集成電路元件的附近設(shè)置自然冷卻型或強(qiáng)制冷卻型的放熱部件，將元件中產(chǎn)生的熱傳給放熱部件的方式。如果以該方式使元件與放熱部件直接接觸，由于表面的凹凸，熱的傳導(dǎo)變差，而且即使通過放熱絕緣片材安裝，由于放熱絕緣片材的柔軟性略差，因此有可能由于熱膨脹，在元件與基板之間施加應(yīng)力而破損。此外，如果要在各電路元件安裝放熱部件，需要多余的空間，設(shè)備的小型化變得困難，因此也有時(shí)采用將幾個(gè)元件組合于一個(gè)放熱部件進(jìn)行冷卻的方式。特別是筆記本型的個(gè)人電腦中使用的BGA型的CPU，由于高度比其他元件低，發(fā)熱量大，因此必須充分考慮冷卻方式。因此，能夠?qū)⒂筛髟母叨炔煌a(chǎn)生的各種間隙填埋的低硬度的高導(dǎo)熱性材料變得必要。對(duì)于這樣的課題，希望導(dǎo)熱性優(yōu)異、具有柔軟性、能夠應(yīng)對(duì)各種間隙的導(dǎo)熱性片材。此外，伴隨著年年驅(qū)動(dòng)頻率的高頻化，CPU的性能提高，發(fā)熱量增大，因此要求更高導(dǎo)熱性的材料。這種情況下，特開平2-196453號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)5)中公開了將在有機(jī)硅樹脂中混入了金屬氧化物等導(dǎo)熱性材料的產(chǎn)物成型的片材，其為在具有處理所需的強(qiáng)度的有機(jī)硅樹脂層上層疊有柔軟、容易變形的有機(jī)硅層的片材。此外，特開平7-266356號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)
6)中公開了導(dǎo)熱性復(fù)合片材,其將含有導(dǎo)熱性填充材料、AskerC硬度為5 50的娃橡膠層和具有直徑0.3mm以上的孔的多孔性補(bǔ)強(qiáng)材料層組合。特開平8-238707號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)
7)中公開了將可撓性的三維網(wǎng)狀體或泡沫體的骨架格子表面用導(dǎo)熱性硅橡膠被覆的片材。特開平9-1738號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)8)中公開了內(nèi)藏具有補(bǔ)強(qiáng)性的片材或布、至少一面具有粘合性、Asker C硬度為5 50的厚0.4mm以下的導(dǎo)熱性復(fù)合有機(jī)娃片材。特開平9-296114號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)9)中公開了含有加成反應(yīng)型液體硅橡膠和導(dǎo)熱性絕緣性陶瓷粉末、其固化物的Asker C硬度為25以下、熱阻為3.(TC /W以下的放熱間隔物。這些導(dǎo)熱性有機(jī)硅固化物，由于多也要求絕緣性，因此對(duì)于熱導(dǎo)率為0.5 6W/mK的范圍，多主要使用氧化鋁(氧化鋁)作為導(dǎo)熱性填充材料。一般地，不定形的氧化鋁與球狀的氧化鋁相比，提高熱導(dǎo)率的效果高，但具有對(duì)于有機(jī)硅的填充性差，通過填充，材料粘度上升，加工性變差的缺點(diǎn)。此外，氧化鋁如用于研磨劑那樣莫氏硬度為9，非常硬。因此，特別是使用了粒徑為IOym以上的不定形氧化鋁的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，如果在制造時(shí)施加剪切，存在切削反應(yīng)釜的內(nèi)壁、攪拌葉片的問題。于是，反應(yīng)釜、攪拌葉片的成分混入導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物和使用了其的固化物的絕緣性降低。此外，反應(yīng)釜和攪拌葉片的間隙變寬，攪拌效率下降，即使在相同條件下制造，也無(wú)法得到一定的品質(zhì)。此外，還存在為了防止其發(fā)生，有必要頻繁更換部件的問題。
為了解決該問題，也有只使用球狀氧化鋁粉的方法，但為了高導(dǎo)熱化，與不定形氧化鋁相比，有必要大量地填充，組合物的粘度上升，加工性變差。此外，由于相對(duì)地組合物及其固化物中的有機(jī)硅的存在量減少，因此硬度上升，壓縮性差。此外，氧化鋁的理論比重為
3.98，非常重，因此大量填充了氧化鋁時(shí)，組合物和固化物的比重上升。近年來，電子設(shè)備的小型化、輕質(zhì)化發(fā)展，為了電子設(shè)備整體的輕質(zhì)化，用構(gòu)件單位看，為克或毫克單位，要求維持性能的同時(shí)更輕質(zhì)。氧化鋁的大量填充從輕質(zhì)化的觀點(diǎn)出發(fā)是不利的。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:特開昭47-32400號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:特開昭56-100849號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:特開平1-69661號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4:特開平4-328163號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5:特開平2-196453號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6:特開平7-266356號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7:特開平8-238707號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)8:特開平9-173 8號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)9:特開平9-296114號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物及其固化物，其壓縮性、絕緣性、導(dǎo)熱性、加工性優(yōu)異，特別是具有3.0ff/mK以上的熱導(dǎo)率，適合作為例如電子設(shè)備內(nèi)的發(fā)熱部件和放熱部件之間設(shè)置、用于放熱的導(dǎo)熱性樹脂成型體使用。用于解決課題的手段本發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)上述目的，進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過將平均粒徑10 30 μ m的不定形氧化鋁和平均粒徑30 85 μ m的球狀氧化鋁以特定比例并用，能夠解決上述問題。即，通過使用平均粒徑10 30 μ m的不定形氧化鋁，能夠有效地提高導(dǎo)熱性，能夠抑制比重的增加，并且能夠增加組成中的有機(jī)硅的比例，能夠促進(jìn)橡膠特性的顯現(xiàn)。此外，通過將具有與不定形氧化鋁同等或其以上的平均粒徑的球狀氧化鋁并用，組合物的流動(dòng)性提高，加工性改善。而且，抑制反應(yīng)釜、攪拌葉片的磨損，絕緣性提高。S卩，發(fā)現(xiàn)通過球狀氧化鋁彌補(bǔ)不定形氧化鋁的缺點(diǎn)，不定形氧化鋁彌補(bǔ)球狀氧化鋁的缺點(diǎn)，能夠產(chǎn)生壓縮性、絕緣性、導(dǎo)熱性、加工性優(yōu)異，特別是具有3.0ff/mK以上的熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物及固化物，完成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明提供下述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物及其固化物。[I]導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其特征在于，包含:(A) I分子中具有至少2個(gè)烯基的有機(jī)聚硅氧烷:100質(zhì)量份，(B)具有至少2個(gè)與娃原子直接鍵合的氫原子的有機(jī)氫聚娃氧燒:與娃原子直接鍵合的氫原子的摩爾數(shù)為來自(A)成分的烯基的摩爾數(shù)的0.1 5.0倍的量，(C)導(dǎo)熱性填充材料:1，200 6，500質(zhì)量份，(D)鉬族金屬系固化催化劑:相對(duì)于(A)成分，以鉬族金屬元素質(zhì)量換算計(jì)，為
0.1 2，OOOppm ；
(C)成分的導(dǎo)熱性填充材料由以下成分組成:(C-1)平均粒徑10 30 μ m的不定形氧化鋁500 1，500質(zhì)量份，(C-1 i)平均粒徑30 85 μ m的球狀氧化鋁150 4，000質(zhì)量份，(C-1 i i)平均粒徑0.1 6 μ m的絕緣性無(wú)機(jī)填料500 2，000質(zhì)量份。[2] [I]所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其還含有:作為(F)成分的選自由(F-1)下述通式(1)R1aR2bSi (0R3)4_a_b (1)(式中，R1獨(dú)立地為碳原子數(shù)6 15的烷基，R2獨(dú)立地為未取代或取代的碳原子數(shù)I 12的I價(jià)烴基，R3獨(dú)立地為碳原子數(shù)1 6的烷基，a為I 3的整數(shù)，b為O 2的整數(shù)，不過，a+b為I 3的整數(shù)。)所示的烷氧基硅烷化合物，和(F-2)下述通式(2)
權(quán)利要求
1.導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其特征在于，包含: (A)I分子中具有至少2個(gè)烯基的有機(jī)聚硅氧烷:100質(zhì)量份， (B)具有至少2個(gè)與娃原子直接鍵合的氫原子的有機(jī)氫聚娃氧燒:與娃原子直接鍵合的氫原子的摩爾數(shù)為來自(A)成分的烯基的摩爾數(shù)的0.1 5.0倍的量， (C)導(dǎo)熱性填充材料:1，200 6，500質(zhì)量份， (D)鉬族金屬系固化催化劑:相對(duì)于(A)成分，以鉬族金屬元素質(zhì)量換算計(jì)，為0.1 2,OOOppm ； (C)成分的導(dǎo)熱性填充材料由以下成分組成: (C-1)平均粒徑10 30 μ m的不定形氧化鋁500 1，500質(zhì)量份， (C-1i)平均粒徑30 85 μ m的球狀氧化鋁150 4，000質(zhì)量份， (C-1ii)平均粒徑0.1 6 μ m的絕緣性無(wú)機(jī)填料500 2，000質(zhì)量份。
2.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其還含有: 作為(F)成分的選自由(F-1)和(F-2)組成的組中的至少I種:相對(duì)于(A)成分100質(zhì)量份，為0.01 300質(zhì)量份， (F-1)下述通式(I)所示的烷氧基硅烷化合物: R1aR2bSi (OR3)4_a_b (I) 式中，R1獨(dú)立地為碳原子數(shù)6 15的烷基，R2獨(dú)立地為未取代或取代的碳原子數(shù)I 12的I價(jià)烴基，R3獨(dú)立地為碳原子數(shù)I 6的烷基，a為I 3的整數(shù)，b為O 2的整數(shù)，不過，a+b為I 3的整數(shù)， (F-2)下述通式(2)所示的分子鏈單末端用三烷氧基甲硅烷基封端的二甲基聚硅氧燒:
3.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其還含有: 作為(G)成分的下述通式(3)所示的23°C下的運(yùn)動(dòng)粘度為10 100，OOOmmVs的有機(jī)聚娃氧燒:相對(duì)于(A)成分100質(zhì)量份,為0.1 100質(zhì)量份，./ f \
4.權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其在23°C下的粘度為SOOPa.s以下。
5.使權(quán)利要求1 4的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物固化而成的導(dǎo)熱性有機(jī)硅固化物。
6.權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅固化物，其熱導(dǎo)率為3.0ff/mK以上。
7.權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱性有機(jī)娃固化物,其硬度用AskerC硬度計(jì)測(cè)定,為60以下。
8.權(quán)利要求5所述 的導(dǎo)熱性有機(jī)硅固化物，其絕緣破壞電壓為10kV/mm以上。
全文摘要
本發(fā)明提供導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物及其固化物，其壓縮性、絕緣性、導(dǎo)熱性、加工性優(yōu)異，特別是具有3.0W/mK以上的熱導(dǎo)率，適合作為例如電子設(shè)備內(nèi)的發(fā)熱部件和放熱部件之間設(shè)置、用于放熱的導(dǎo)熱性樹脂成型體使用。導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其特征在于，包含(A)1分子中具有至少2個(gè)烯基的有機(jī)聚硅氧烷，(B)具有至少2個(gè)與硅原子直接鍵合的氫原子的有機(jī)氫聚硅氧烷,(C)導(dǎo)熱性填充材料，(D)鉑族金屬系固化催化劑；(C)成分的導(dǎo)熱性填充材料由以下成分組成(C-i)平均粒徑10～30μm的不定形氧化鋁、(C-ii)平均粒徑30～85μm的球狀氧化鋁、(C-iii)平均粒徑0.1～6μm的絕緣性無(wú)機(jī)填料的特定量。
文檔編號(hào)C08L83/04GK103214853SQ201310024248
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月23日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤晃洋, 櫻井祐貴, 井川司, 丸山貴宏 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社