油灰状传热材料及其制造方法
【专利摘要】本发明的油灰状传热材料为在有机聚硅氧烷中分散有导热性粒子的油灰状传热材料，所述有机聚硅氧烷是使基础聚合物(a)与交联成分(b)以所述交联成分(b)相对于所述(a)成分中的硅原子键合链烯基1摩尔为低于1摩尔的量部分交联而成的有机硅溶胶，其中，所述基础聚合物(a)包含在1分子中含有平均2个以上且键合在分子链末端的硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷，所述交联成分(b)包含在1分子中含有平均2个以上的键合在硅原子上的氢原子的有机聚硅氧烷。由此，提供即使将无机粒子填充材料的添加量设定为大量时流动性也良好、容易从管或注射器中挤出、且在静置状态下具有自身形状保持性的油灰状传热材料及其制造方法。
【专利说明】油灰状传热材料及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及介于发热性电子部件等发热体与散热器等放热冷却器之间的油灰状传热材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，薄型电视、个人电脑、数码相机、电致发光(LED)等电子设备的高性能化显著，成为在越来越小的搭载面积下高密度地插入许多发热性电子部件。与此相伴，用于填埋发热性电子部件的微细的凹凸、且向散热器进行放热的传热材料也有高的导热性的要求。
[0003]以往，作为介于安装在基板上的发热性电子部件与散热器等放热冷却器之间的传热材料，提出了使用了交联有机硅凝胶的润滑脂(专利文献I)。专利文献2中提出了一种组合物，通过将固化聚合物凝胶与粒子状填充材料混合而填充到具有孔的容器中，从上述孔中挤出的固化凝胶成分为不会进一步固化的状态。专利文献3中提出了相对于100重量份液状有机硅添加了合计量为500~1，000重量份的氮化铝与氧化锌粉末的组合物。
[0004]但是，专利文献I~2由于使用了凝胶，所以存在组合物硬而难以从管或注射器中挤出的问题，并且存在难以将无机粒子填充材料的添加量设定为大量、万一大量添加则流动性降低的问题。专利文献3由于使用液状有机硅，所以存在静置状态下的自身形状保持性低的问题。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利第4796704号公报
[0008]专利文献2:美国专利第7208192号说明书
[0009]专利文献3:日本特开平10-110179号公报
【发明内容】
[0010]发明所要解决的问题
[0011]本发明为了解决上述以往的问题，提供即使将无机粒子填充材料的添加量设定为大量时流动性也良好、容易从管或注射器中挤出、且在静置状态下具有自身形状保持性的油灰状传热材料及其制造方法。
[0012]用于解决问题的方法
[0013]本发明的油灰状传热材料的特征在于，其是在有机聚硅氧烷中分散有导热性粒子的油灰状传热材料，上述有机聚硅氧烷是使基础聚合物(a)与交联成分(b)以上述交联成分(b)相对于上述(a)成分中的硅原子键合链烯基I摩尔为低于I摩尔的量部分交联而成的有机硅溶胶，其中，所述基础聚合物(a)包含在I分子中含有平均2个以上且键合在分子链末端的硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷，所述交联成分(b)包含在I分子中含有平均2个以上的键合在硅原子上的氢原子的有机聚硅氧烷。
[0014]本发明的油灰状传热材料的制造方法的特征在于，其是将包含下述(a)~(d)的成分混合并使其部分交联而成的有机硅溶胶。
[0015](a)基础聚合物:在I分子中含有平均2个以上且键合在分子链末端的硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷100质量份
[0016](b)交联成分:在I分子中含有平均2个以上的键合在硅原子上的氢原子的有机聚硅氧烷相对于上述(a)成分中的硅原子键合链烯基I摩尔为低于I摩尔的量
[0017](c)钼系金属催化剂:相对于(a)成分以质量单位计为0.01~1，OOOppm的量
[0018](d)导热性粒子:相对于有机娃溶胶100质量份为100~2，000质量份
[0019]发明的效果
[0020]本发明通过减少硅氧烷聚合物的交联成分的比例而降低交联密度并使其部分交联而制成有机硅溶胶，能够提供即使将无机粒子填充材料的添加量设定为大量时流动性也良好、容易从管或注射器中挤出且在静置状态下具有自身形状保持性的油灰状传热材料。进而，导热性粒子包含平均粒径不同的至少2种无机粒子，在平均粒径相对小的无机粒子的表面上化学键合有特定的硅烷化合物或其部分水解物的情况下，与有机硅溶胶的效果相辅，进一步能够提供即使将无机粒子填充材料的添加量设定为大量时流动性也良好、容易从管或注射器中挤出且在静置状态下具有自身形状保持性的油灰状传热材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1的图1A-B是表示本发明的一个实施例中的油灰状传热材料的使用例的示意性截面图。
[0022]图2的图2A是本发明的一个实施例中的油灰状传热材料的聚合物与导热性无机粒子(填料)的示意性说明图，图2B是比较例的油灰状传热材料的聚合物与导热性无机粒子(填料)的示意性说明图。
【具体实施方式】
[0023]本发明的油灰状传热材料在部分交联而成的有机硅溶胶中分散有导热性粒子。部分交联可以通过将本发明方法的(b)交联成分即在I分子中含有平均2个以上的键合在硅原子上的氢原子的有机聚硅氧烷设定为相对于上述(a)成分中的硅原子键合链烯基I摩尔为低于I摩尔来实现。优选为0.1~0.8摩尔，进一步优选为0.1摩尔以上且低于0.5摩尔的比例。即，通过减少交联成分的比例，降低交联密度，能够形成良好地保持流动性、容易从管或注射器中挤出且在静置状态下具有自身形状保持性的油灰状传热材料。在从管或注射器中挤出时具有流动性、在挤出后的静置状态下具有自身形状保持性的性质对于电子部件等的组装时的操作性、效率性是有用的。
[0024]本发明中的有机硅溶胶可以通过在例如二甲苯、辛烷、醋酸乙酯、二氯乙烷、石蜡等溶剂中溶解而确认为溶胶。这些溶剂为通常的硅橡胶的溶剂。根据一般的化学辞典，凝胶为在任何溶剂中均不溶解的物质，与溶胶相区别。此外，凝胶为由粘性流体向弹性固体变化的物质，通常存在流动性低的问题，但本发明中由于为部分交联的有机硅溶胶(粘性流体)，所以即使将无机粒子填充材料的添加量设定为大量时流动性也良好。
[0025]本发明的油灰状传热材料具有能够挤出的流动性，而且具有自身形状保持性。即，由于若施以剪切力则流动性良好，所以变得容易从管或注射器中挤出。此外，由于一旦从管或注射器中挤出则在静置状态下具有自身形状保持性，所以能够在发热部件与放热材料之间保持形态稳定性。
[0026]本发明的油灰状传热材料优选剪切速度为0.2~5.Ο/s下的粘度为10Pa.s~4，OOOPa-S的范围。剪切速度为0.2~5.Ο/s相当于在电子部件等的安装时从管或注射器中挤出时施加的剪切。此外，也可以从管或注射器中挤出后，在空气中随着时间的经过而粘度变高。这样的性质对于自身形状保持性而言是优选的。
[0027]本发明的导热性粒子包含平均粒径为2 μ m以上的无机粒子和平均粒径低于2 μ m的无机粒子，将全部粒子设为100质量％时，平均粒径为2 μ m以上的无机粒子优选为50质量％以上。这是由于平均粒径为2 μ m以上的无机粒子能够高填充。
[0028]本发明的油灰状传热材料的热导率优选为0.2~10W/mK，进一步优选为0.3~9ff/mK的范围。若为上述的范围，则能够维持从发热部件向放热材料有效的导热性。
[0029]上述无机粒子优选选自氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硼、氢氧化铝及二氧化硅中的至少一种粒子。这是由于它们廉价且导热性高。从同样的理由出发，氧化铝优选为纯度为99.5质量％以上的α -氧化招。
[0030]上述油灰状传热材料优选被收纳在管或注射器中。这是由于它们被用于电子部件的安装中。
[0031]在上述油灰状传热材料中，优选进一步添加有无机粒子颜料。这是由于若用无机粒子颜料着色，则能够明确地判别涂布的状态。
[0032]本发明的油灰状传热材料通过将包含下述(a)~(d)的成分混合并进行交联而得到。
[0033](a)基础聚合物:在I分子中含有平均2个以上且键合在分子链末端的硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷100质量份
[0034](b)交联成分:在I分子中含有平均2个以上的键合在硅原子上的氢原子的有机聚硅氧烷相对于上述(a)成分中的硅原子键合链烯基I摩尔为低于I摩尔的量
[0035](c)钼系金属催化剂:相对于(a)成分以质量单位计为0.01~1，OOOppm的量
[0036](d)导热性粒子:相对于有机娃溶胶(基础聚合物+交联成分)100质量份为100~2，000质量份
[0037](e)相对于有机硅溶胶成分也可以进一步添加烷基三烷氧基硅烷。
[0038](f)相对于有机硅溶胶成分100质量份也可以进一步添加无机粒子颜料0.5~10质量份。
[0039](a)含有链烯基的有机聚硅氧烷
[0040]本发明的(a)成分为一分子中含有2个以上的键合在硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷，含有2个链烯基的有机聚硅氧烷为本发明的硅橡胶组合物中的主剂(基础聚合物成分)。该有机聚硅氧烷中，作为链烯基，一分子中具有2个乙烯基、烯丙基等碳原子数为2~8、特别是2~6的键合在硅原子上的链烯基。从操作性、固化性等出发，优选粘度在25°C下为 10 ~I, 000，OOOmPa.S，特别优选为 100 ~100，OOOmPa.S。
[0041]具体而言，使用下述通式(化学式I)所表示的在I分子中含有平均2个以上且键合在分子链末端的硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷。为侧链被三有机甲硅烷氧基封端的直链状有机聚硅氧烷。从操作性、固化性等出发，优选25°C下的粘度为10~1，000, OOOmPa *s。另外，该直链状有机聚硅氧烷也可以在分子链中含有少量的支链状结构(三官能性硅氧烷单元)。在本发明中，使用在I分子中含有平均2个以上且键合在分子链末端的硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷是为了制成高分子量的有机硅聚合物的溶胶，制成即使将无机粒子填充材料的添加量设定为大量时流动性也良好、容易从管或注射器中挤出且在静置状态下具有自身形状保持性的油灰状传热材料。
[0042][化学式I]
[0043]
【权利要求】
1.一种油灰状传热材料，其特征在于，其是在有机聚硅氧烷中分散有导热性粒子的油灰状传热材料， 所述有机聚硅氧烷是使基础聚合物(a)与交联成分(b)以所述交联成分(b)相对于所述(a)成分中的硅原子键合链烯基1摩尔为低于1摩尔的量部分交联而成的有机硅溶胶，其中，所述基础聚合物(a)包含在1分子中含有平均2个以上且键合在分子链末端的硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷，所述交联成分(b)包含在I分子中含有平均2个以上的键合在娃原子上的氢原子的有机聚硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的油灰状传热材料，其中，所述导热性粒子包含平均粒径不同的至少2种无机粒子， 平均粒径相对小的无机粒子是R(CH3) aSi (OR’ ) 3_a所表示的硅烷化合物、或其部分水解物进行了表面处理，其中，R为碳原子数为6~20的无取代或取代有机基团，R’为碳原子数为I~4的烷基，a为O或1。
3.根据权利要求1或2所述的油灰状传热材料，其中，所述油灰状传热材料在剪切速度为0.2~5.Ο/s下的粘度为10Pa.s~4，OOOPa.S的范围。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的油灰状传热材料，其中，所述导热性粒子包含平均粒径为2 μ m以上的无机粒子和平均粒径低于2 μ m的无机粒子， 将全部粒子设为100质量％时，所述平均粒径为2μm以上的无机粒子为50质量％以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的油灰状传热材料，其中，所述油灰状传热材料的热导率为0.2~10W/mK的范围。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的油灰状传热材料，其中，所述无机粒子为选自氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮化铝、氮化硼、氢氧化铝及二氧化硅中的至少一种粒子。
7.根据权利要求6所述的油灰状传热材料，其中，所述氧化铝为纯度为99.5质量％以上的α -氧化招。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的油灰状传热材料，其中，所述油灰状传热材料被收纳在管或注射器中。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的油灰状传热材料，其中，在所述油灰状传热材料中进一步添加有无机粒子颜料。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的油灰状传热材料，其中，所述油灰状传热材料具有能够挤出的流动性并且在静置状态下具有自身形状保持性。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的油灰状传热材料,其中,所述交联成分(b)相对于所述(a)成分中的硅原子键合链烯基I摩尔以0.1摩尔以上且低于0.5摩尔的量进行了部分交联。
12.一种油灰状传热材料的制造方法，其特征在于，其是权利要求1~11中任一项所述的油灰状传热材料的制造方法， 所述油灰状传热材料是将包含下述(a)~(d)的成分混合并使其部分交联而成的有机硅溶胶， (a)基础聚合物:在I分子中含有平均2个以上且键合在分子链末端的硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷100质量份；(b)交联成分:在I分子中含有平均2个以上的键合在硅原子上的氢原子的有机聚硅氧烷相对于所述(a)成分中的硅原子键合链烯基I摩尔为低于I摩尔的量； (c)钼系金属催化剂:相对于(a)成分以质量单位计为0.01~1，OOOppm的量； (d)导热性粒子:相对于有机硅溶胶100质量份为100~2，000质量份。
13.根据权利要求12所述的油灰状传热材料的制造方法，其中，所述交联成分(b)相对于所述(a)成分中的硅原子键合链烯基I摩尔为0.1摩尔以上且低于0.5摩尔的量。
14.根据权利要求12或13所述的油灰状传热材料的制造方法，其中，所述导热性粒子包含平均粒径不同的至少2种无机粒子， 平均粒径相对小的无机粒子是R(CH3) aSi (OR’ ) 3_a所表示的硅烷化合物、或其部分水解物进行了表面处理，其中，R为碳原子数为6~20的无取代或取代有机基团，R’为碳原子数为I~4的烷基，a为O或I。
15.根据权利要求12~14中任一项所述的油灰状传热材料的制造方法，其中，基础聚合物(a)的有机聚硅氧 烷含有键合在分子链两末端的硅原子上的链烯基。
【文档编号】C08L83/07GK104136569SQ201380010544
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2012年3月2日
【发明者】服部真和 申请人:富士高分子工业株式会社