WO2022249754A1 - 熱伝導性シリコーン組成物 - Google Patents

熱伝導性シリコーン組成物 Download PDF

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萌 宮野
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靖久 石原
晃洋 遠藤
裕也 廣中
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Definitions

  • the present invention relates to a thermally conductive silicone composition, more particularly, for cooling electronic components by heat conduction, at the interface between the thermal interface of an exothermic electronic component and a heat dissipating member such as a heat sink or circuit board, comprising:
  • a thermally conductive silicone composition that can be used as a heat transfer material that is preferably used, such as a thermally conductive resin compound and a thermally conductive resin molded product that are placed between a heat-generating component and a heat-radiating component in an electronic device and used for heat dissipation. about things.
  • LSI chips such as CPUs, driver ICs, and memories used in electronic devices such as personal computers and mobile phones generate a large amount of heat as they become more sophisticated, faster, smaller, and highly integrated. As a result, the temperature rise of the chip due to the heat causes malfunction and destruction of the chip. Therefore, many heat dissipation methods and heat dissipation members used therefor have been proposed to suppress the temperature rise of chips during operation.
  • heat sinks using metal plates with high thermal conductivity such as aluminum or copper are used in order to suppress the temperature rise of chips during operation.
  • the heat sink conducts the heat generated by the chip and dissipates the heat through the surface due to the temperature difference with the ambient air.
  • the grease-like heat dissipation material achieves low thermal resistance due to its thin film, but it is difficult to manage.
  • the coating process there are cases where screen printing or extrusion from a syringe is performed manually, and cases where it is performed automatically using a dispensing device. In some cases, it becomes rate-limiting in the product assembly process.
  • Thermally conductive sheets are easier to handle than grease, and thermally conductive sheets made of thermally conductive silicone rubber (thermally conductive silicone rubber sheets) are used in various fields.
  • the low-hardness thermally conductive sheet can follow the irregularities between elements such as CPUs due to its shape flexibility, and does not hinder the miniaturization of devices such as portable notebook personal computers. , has the advantage of allowing efficient heat dissipation.
  • Patent Documents 1 to 4 various reports have been made on heat dissipating materials in which aluminum nitride is selected as a highly thermally conductive filler. It is known that aluminum nitride, particularly when it has a spherical particle size, is easily packed to a high degree and can increase the contact area between particles to ensure thermal conductivity. However, spherical particles are disadvantageous in that their cost is higher than crushed particles, and when a large amount of aluminum nitride is filled in a resin composition, the viscosity rises and the moldability of the material deteriorates. It is also a problem that
  • Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-235842 (Patent Document 5), by combining anisotropic aluminum nitride and isotropic (spherical) alumina, which are superior to spherical particles in terms of cost, a resin composition is produced.
  • a case has been reported in which a molded article with high thermal conductivity was obtained by suppressing an increase in viscosity.
  • an appropriate surface treatment agent is not used, it is difficult to achieve high filling, and the achieved thermal conductivity remains at 4 W / m K or less, so there is room for improvement in terms of thermal conductivity. was there.
  • Patent Document 6 aluminum nitride having an average particle size of 0.5 to 10 ⁇ m is combined with magnesia and zinc oxide having a Mohs hardness of 5 or more and 7 or less. Thermally conductive materials with excellent moldability have been reported. However, from the viewpoint of reducing the viscosity of the composition, aluminum nitride having a small particle size is used, and no thermally conductive silicone composition exceeding 10 W/m ⁇ K has been obtained.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a thermally conductive silicone composition that suppresses an increase in viscosity when highly filled with a thermally conductive filler, and a thermally conductive silicone composition that has good thermal conductivity and is easy to handle.
  • An object of the present invention is to provide a conductive silicone cured product.
  • the present inventors have found that aluminum nitride and alumina having a specific volume median diameter are combined at a specific compounding ratio to form a highly-filled addition reaction-curable silicone resin composition. By doing so, it is possible to obtain a thermally conductive silicone cured product that has good thermal conductivity and is excellent in handleability, and has completed the present invention.
  • the present invention is a thermally conductive silicone composition containing the following components (A) to (F), (A) organopolysiloxane having at least two silicon-bonded alkenyl groups in the molecule: 100 parts by mass; (B) an organohydrogenpolysiloxane having at least two silicon-bonded hydrogen atoms: the ratio of the number of silicon-bonded hydrogen atoms to the number of alkenyl groups in component (A) is 0.1 to 2; amount, (C) thermally conductive filler: 4,000 to 7,000 parts by mass, (D) platinum group metal catalyst: catalytic amount (E) Addition reaction controller: 0.01 to 1 part by mass, and (F) Dimethylpolysiloxane having a trialkoxysilyl group at one end of the molecular chain represented by the following formula (1): 100 to 300 parts by mass , (Wherein, R 5 is independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and c is an integer of 5 to 100)
  • the thermally conductive silicone composition of the present invention can be highly filled with a thermally conductive filler and has excellent molding processability. can provide.
  • the alkenyl group-containing organopolysiloxane as component (A) is an organopolysiloxane having two or more silicon-bonded alkenyl groups per molecule, and is the main component of the composition of the present invention.
  • the alkenyl group-containing organopolysiloxane may be a straight-chain organopolysiloxane in which the main chain portion is basically composed of repeating diorganosiloxane units, but part of the molecular structure includes a branched structure. It may also be a cyclic body. Linear diorganopolysiloxane is preferred from the viewpoint of physical properties such as mechanical strength of the cured product.
  • the functional group other than the alkenyl group bonded to the silicon atom is an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group, preferably having 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably 1 to 6 carbon atoms, unsubstituted or a substituted, monovalent hydrocarbon group.
  • alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, etc.
  • cycloalkyl groups such as cyclopentyl, cyclohexyl and cycloheptyl groups; aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl, naphthyl and biphenylyl groups; benzyl, phenylethyl, phenylpropyl and methylbenzyl groups; and other aralkyl groups, and groups in which some or all of the hydrogen atoms to which carbon atoms are bonded to these groups are substituted with halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine, etc., cyano groups, etc., for example, chloromethyl group , 2-bromoethyl group, 3-chloropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, chlorophenyl group, fluorophenyl group, cyanoethyl group, 3,3,4,4,5,5,6,6,6 -nonafluorohexyl group and the like.
  • unsubstituted or substituted alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, chloromethyl group, bromoethyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, cyanoethyl group and It is an unsubstituted or substituted phenyl group such as a phenyl group, a chlorophenyl group and a fluorophenyl group.
  • all the functional groups other than the alkenyl group bonded to the silicon atom are the same.
  • alkenyl groups include those having 2 to 8 carbon atoms such as vinyl, allyl, propenyl, isopropenyl, butenyl, hexenyl, and cyclohexenyl groups. Among them, lower alkenyl groups such as vinyl group and allyl group are preferred, and vinyl group is particularly preferred.
  • Component (A) may have two or more alkenyl groups bonded to silicon atoms in one molecule.
  • the organopolysiloxane should generally have a kinematic viscosity at 25° C. of 10 to 100,000 mm 2 /s, preferably 500 to 50,000 mm 2 /s. If the viscosity is too low, the resulting composition may have poor storage stability, and if it is too high, the resulting composition may have poor spreadability.
  • the organopolysiloxane of component (A) may be used singly or in combination of two or more having different viscosities. In the present invention, the kinematic viscosity of the organopolysiloxane may be measured at 25° C. with an Ostwald viscometer.
  • the organopolysiloxane is more preferably represented by the following formula.
  • X is an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms
  • R is independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms other than an alkenyl group
  • m1 is an integer of 1 or more
  • m2 is an integer of 0 or more
  • m1 and m2 are such that the kinematic viscosity of the organopolysiloxane at 25° C. is 10 to 100,000 mm 2 /s, particularly preferably 500 to 50,000 mm. is an integer in the range of 2 /s
  • a is 1 or 2 and b is 0 or 1, respectively, provided that the above formula has 2 or more Xs.
  • m2 is 0 and b are both 1.
  • Component (B) is an organohydrogenpolysiloxane having an average of 2 or more, preferably 2 to 100, hydrogen atoms (SiH) directly bonded to silicon atoms per molecule, and is a cross-linking agent for component (A). acts as That is, the SiH in the component (B) and the alkenyl group in the component (A) undergo a hydrosilylation reaction in the presence of the platinum group catalyst (D), which will be described later, to give a three-dimensional network structure having a crosslinked structure. . If the average number of Si—H groups is less than 1, there is a risk that the composition will not be cured.
  • the organohydrogenpolysiloxane is represented, for example, by the following average structural formula.
  • R 7 are each independently a hydrogen atom or an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having no aliphatic unsaturated bond, provided that at least two of R 7 are It is a hydrogen atom, and n is an integer of 1 or more, preferably an integer of 2-100, more preferably an integer of 5-50.
  • the formula (3) may have a hydrogen atom directly bonded to a silicon atom either in the side chain or at the end.
  • at least two R7 's in the side chain are hydrogen atoms.
  • the unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having no aliphatic unsaturated bond represented by R 7 preferably has 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably 1 ⁇ 6 monovalent hydrocarbon groups.
  • Examples include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, and dodecyl groups.
  • cycloalkyl groups such as alkyl groups, cyclopentyl groups, cyclohexyl groups, and cycloheptyl groups; aryl groups such as phenyl groups, tolyl groups, xylyl groups, naphthyl groups, and biphenylyl groups; benzyl groups, phenylethyl groups, and phenylpropyl groups; and aralkyl groups such as methylbenzyl groups, and groups in which some or all of the hydrogen atoms to which carbon atoms are bonded to these groups are substituted with halogen atoms such as fluorine, chlorine, and bromine, and cyano groups, for example , chloromethyl group, 2-bromoethyl group, 3-chloropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, chlorophenyl group, fluorophenyl group, cyanoethyl group, 3,3,4,4,5,5,6 , 6,6-nona
  • R 7 is not limited to being the same.
  • the amount of component (B) is such that the ratio of the number of SiH groups in component (B) to the number of alkenyl groups in component (A) is 0.1 to 2, preferably 0.3 to 1.5, more preferably 0.5-1. If the amount of component (B) is less than the above lower limit, the silicone resin composition may not cure, and the strength of the resulting cured product may be insufficient to maintain its shape as a molded product, making it difficult to handle. If the amount of component (B) exceeds the above upper limit, the flexibility of the cured product will be lost and the heat resistance will increase significantly, which is not preferable.
  • Component (C) is a thermally conductive filler.
  • the present invention is characterized in that the thermally conductive filler (C) comprises aluminum nitride having a specific particle size and alumina in a specific compounding ratio.
  • the mixing ratio of aluminum nitride and alumina is that the ratio of aluminum nitride (C1) having a volume median diameter (D50) in the range of 50 ⁇ m or more and less than 120 ⁇ m is 20 to 50% by mass with respect to the total mass of component (C).
  • C1 the ratio of aluminum nitride having a volume median diameter (D50) in the range of 1 ⁇ m or more and less than 5 ⁇ m is 20 to 40% by mass
  • the proportion of alumina with (D50) is 2-10% by weight.
  • the mixing ratio of (C1) aluminum nitride is preferably 25 to 45% by mass with respect to the total mass of component (C). If the amount of aluminum nitride is less than the above lower limit, the thermal conductivity of the resulting cured product will be low. become worse.
  • Aluminum nitride is characterized by having a volume median diameter in the range of 50 ⁇ m or more and less than 120 ⁇ m. It preferably has a volume median diameter in the range of 55 to 110 ⁇ m, more preferably in the range of 60 to 100 ⁇ m. If the particle size of aluminum nitride is larger than the above upper limit, the obtained composition has poor extensibility and is difficult to mold. lacking in If the grain size of aluminum nitride is less than the above lower limit, it is difficult to obtain a composition with desired high thermal conductivity.
  • the component (C1) may be a single type of aluminum nitride having a volume median diameter within the above range, or a mixture of two or more types.
  • the volume median diameter refers to the median diameter (D 50 ) in the volume-based particle size distribution according to the laser diffraction scattering method. All the volume median diameters described in this specification are defined by this content.
  • the silicone composition of the present invention contains a small amount of aluminum nitride having a volume median diameter of less than 50 ⁇ m or 120 ⁇ m or more within a range that does not impair the effects of the present invention. % or less, but a mode in which it is not included is particularly preferred.
  • the shape of the aluminum nitride used in the present invention is not particularly limited, but crushed shape is preferable from the viewpoint of thermal conductivity and cost.
  • the blending ratio of alumina having a volume median diameter in the range of 1 ⁇ m or more and less than 5 ⁇ m is preferably 25 to 35% by mass with respect to the total mass of component (C). If the blending ratio is less than the above lower limit, the viscosity of the thermally conductive silicone composition increases and the moldability of the cured product deteriorates. If the blending ratio exceeds the above upper limit, compatibility with the aluminum nitride is poor, and high filling by co-addition is difficult.
  • the component (C2) may be one kind of alumina having a volume median diameter in the range of 1 ⁇ m or more and less than 5 ⁇ m, or a mixture of two or more kinds.
  • the blending ratio of alumina having a volume median diameter in the range of 0.1 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m is preferably 4 to 8% by mass with respect to the total mass of component (C).
  • the component (C3) may be one kind of alumina having a volume median diameter in the range of 0.1 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m, or a mixture of two or more kinds.
  • the shape of the alumina used in the present invention is not particularly limited, and may be either spherical or crushed. From the viewpoint of filling properties, it is preferable to contain spherical alumina in an amount of 40% by mass or more with respect to the total mass of alumina.
  • an amount of alumina having a volume median diameter in the range of 5 ⁇ m or more, preferably 5 to 100 ⁇ m, more preferably 7 to 90 ⁇ m, is 58% by mass or less with respect to the total mass of component (C), It can be contained in an amount of preferably 1 to 50% by mass, more preferably 10 to 35% by mass.
  • the blending amount of component (C) is 4,000 to 7,000 parts by mass, preferably 4,500 to 6,500 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A). If the amount of the thermally conductive filler is less than the above lower limit, the resulting silicone resin composition may have poor thermal conductivity and poor storage stability. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the extensibility of the composition may be poor, the strength of the resulting cured product may decrease, and the handleability of the cured product may become difficult, which is not preferable.
  • Component (D) is an addition reaction catalyst that accelerates the addition reaction between the alkenyl groups of component (A) and the SiH groups of component (B).
  • catalyst well-known platinum group metal-based catalysts used for hydrosilylation reactions may be used.
  • simple platinum group metals such as platinum (including platinum black ) , rhodium and palladium , H2PtCl4.nH2O , H2PtCl6.nH2O , NaHPtCl6.nH2O , KaHPtCl6.nH2 O, Na 2 PtCl 6 .nH 2 O, K 2 PtCl 4 .nH 2 O, PtCl 4 .nH 2 O, PtCl 2 , Na 2 HPtCl 4 .nH 2 O (wherein n is 0 to 6 is an integer, preferably 0 or 6), chloroplatinic acid and chloroplatinate, alcohol-modified chloroplatinic acid (see U.S.
  • the amount of component (D) may be a so-called catalytic amount (that is, an effective amount for advancing the above addition reaction). Usually, it is 0.1 to 1,000 ppm in terms of volume of the platinum group metal element with respect to the component (A).
  • the thermally conductive silicone composition of the present invention contains (E) an addition reaction control agent.
  • Component (E) is not particularly limited as long as it is a known addition reaction inhibitor used in addition reaction curing silicone compositions. Examples thereof include acetylene compounds such as 1-ethynyl-1-hexanol and 3-butyn-1-ol, various nitrogen compounds, organic phosphorus compounds, oxime compounds, and organic chloro compounds.
  • the amount of component (E) should be an effective amount capable of controlling the above addition reaction. Generally, it is 0.01 to 1 part by mass, preferably 0.05 to 0.5 part by mass, per 100 parts by mass of component (A).
  • the silicone resin composition of the present invention further contains (F) a dimethylpolysiloxane having a trialkoxysilyl group at one molecular chain end represented by the following formula (1).
  • the (F) component functions as a surface treatment agent for uniformly dispersing the (C) thermally conductive filler in the (A) organosiloxane matrix during the preparation of the composition.
  • each R 5 is independently an alkyl group having 1-6 carbon atoms, and c is an integer of 5-100.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms includes, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group and hexyl group.
  • R 5 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as methyl, ethyl or propyl, more preferably methyl.
  • the amount of component (F) is 100 to 300 parts by mass, preferably 150 to 250 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A).
  • the thermally conductive filler can be uniformly dispersed in the matrix made of organosiloxane.
  • a high ratio of component (F) to component (A) is not preferable because it may induce oil separation.
  • the ratio of the component (F) is small, the wettability between the polyorganosiloxane and the thermally conductive filler may be lowered, and the composition may not be formed.
  • the composition of the present invention further has the following general formula (2) as a (G) plasticizer R 6 —(SiR 6 2 O) d SiR 6 3 (2) (R 6 is independently a monovalent hydrocarbon group containing no aliphatic unsaturation having 1 to 10 carbon atoms, and d is an integer of 5 to 2000) and an organopolysiloxane having a kinematic viscosity at 25° C. of from 10 to 100,000 mm 2 /s.
  • the component is not particularly limited as long as it is appropriately used for imparting properties such as a viscosity modifier to the thermally conductive composition. It may be used singly or in combination of two or more.
  • the compound represented by the above formula (2) has a Ph group at a certain concentration, it can act as an internal release agent in addition to acting as a plasticizer.
  • R 6 above is independently a monovalent hydrocarbon group containing no aliphatic unsaturation and having 1 to 10 carbon atoms.
  • alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group and octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group , and cycloalkyl groups such as cycloheptyl group, aryl groups such as phenyl group, tolyl group and xylyl group, aralkyl groups such as benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group and methylbenzyl group, and these groups A group in which some or all of the hydrogen atoms to which carbon atoms are bonded is substituted with a hal
  • Typical examples are monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, particularly typical ones having 1 to 6 carbon atoms, preferably methyl, ethyl, propyl, chloromethyl and bromoethyl.
  • R 6 is particularly preferably a methyl group and a phenyl group.
  • the kinematic viscosity of the organopolysiloxane at 25° C. is preferably 10 to 100,000 mm 2 /s, particularly preferably 100 to 10,000 mm 2 /s. If the kinematic viscosity is lower than 10 mm 2 /s, the resulting cured product of the composition tends to bleed oil. If the kinematic viscosity is more than 100,000 mm 2 /s, the resulting thermally conductive composition may have poor flexibility.
  • d may be any value that allows the kinematic viscosity of the organopolysiloxane to fall within the range described above.
  • An integer of 5 to 2,000 is preferable, and an integer of 10 to 1,000 is more preferable.
  • the amount of component (G) in the composition of the present invention is not particularly limited as long as the desired effect as a plasticizer can be obtained. Generally, it is preferably 1-30 parts by mass, more preferably 5-20 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A). When the amount of component (G) is within the above range, the thermally conductive composition before curing tends to maintain good fluidity and workability, and the thermally conductive filler of component (C) is filled into the composition. easier to do.
  • the heat-conducting silicone composition of the present invention can further contain, as additives, known internal release agents, colorants, heat resistance improvers such as cerium oxide and titanium oxide.
  • the thermally conductive silicone composition of the present invention preferably has a viscosity of 3,500 Pa ⁇ s or less, more preferably 3,000 Pa ⁇ s or less. Within this range, the thermally conductive silicone composition can be discharged by a pump, so that the cured product can be molded with a high yield. In particular, when the viscosity is 3000 Pa ⁇ s or less, moldability is further improved, which is preferable. Although the lower limit of the viscosity is not particularly limited, it is usually about 100 Pa ⁇ s. The viscosity can be measured with a capillary rheometer.
  • a cured thermally conductive silicone product can be obtained by applying the thermally conductive silicone composition of the present invention onto a substrate such as a resin film and curing the composition.
  • a resin film a film having a heat distortion temperature of 100° C. or higher, which can withstand heat treatment after bonding, such as a PET or PBT polycarbonate film, can be appropriately selected and used.
  • a coating apparatus for applying the organohydrogenpolysiloxane oil to the resin film to a uniform thickness a post-weighing blade coater, gravure coater, kiss roll coater, spray coater, or the like is used.
  • Curing conditions may be the same as those for known addition reaction curing silicone rubber compositions. Curing may be performed at room temperature, but may be heated as necessary, preferably at 100° C. to 150° C. for 1 minute to 1 minute. More preferably, it is cured at 120° C. for about 10 minutes.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive silicone cured product of the present invention is desirably 8.5 W/m ⁇ K or more, preferably 9.0 W/m ⁇ K at 25° C. measured by the hot disk method. above, and more preferably above 10.0 W/m ⁇ K. If the thermal conductivity is less than 8.5 W/m ⁇ K, it is difficult to apply to a heating element that generates a large amount of heat and requires high heat dissipation, narrowing the application range of the molded article. Although the upper limit is not limited, it is usually 25 W/m ⁇ K or less.
  • the hardness of the thermally conductive silicone cured product of the present invention is desirably 60 or less, preferably 50 or less, more preferably 40 or less, as measured by an Asker C hardness tester. If the hardness of the molded article is 60 or more, it will not be able to follow the unevenness of the surface of the heat-generating portion, resulting in a decrease in the heat dissipation effect. On the other hand, if the Asker C hardness is 5 or less, there is a possibility that handling will be difficult.
  • the volume median diameter is the median diameter (D 50 ) in the volume-based particle size distribution according to the laser diffraction scattering method.
  • Components (A) to (G) used in the following examples and comparative examples are as follows.
  • (A-2) Organopolysiloxane represented by the following formula (4) and having a kinematic viscosity of 5,000 mm 2 /s.
  • the bonding order of the siloxane units in the parentheses is not limited to the above.
  • Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 8 The blending amounts of components (A) to (G) in each silicone composition are shown in Tables 1 and 2 below.
  • the above components (A), (C), (F) and (G) were kneaded in a planetary mixer for 60 minutes.
  • Components (D) and (E) were added thereto, and an effective amount (5 parts) of an internal mold release agent (formula ( ⁇ ) below) for promoting release from the separator was added, followed by further kneading for 60 minutes.
  • Component (B) was further added thereto and kneaded for 30 minutes to obtain a thermally conductive silicone composition.
  • the ratio of the number of silicon-bonded hydrogen atoms in component (B) to the number of alkenyl groups in component (A) (SiH/SiVi) was 1.1. Internal release agents are shown below.
  • the viscosity of each thermally conductive silicone composition was measured with a constant test force extrusion capillary rheometer flow tester (CFT-EX, manufactured by Shimadzu Corporation). The viscosity was calculated from the migration speed of the composition at 25° C. for 3 s to 7 s.
  • thermally conductive silicone compositions obtained above After sandwiching each of the thermally conductive silicone compositions obtained above between two sheets of PET film, they were cured with a press at 120°C for 10 minutes to obtain cured thermally conductive silicone sheets with a thickness of 1 mm and 6 mm.
  • the thermal conductivity and specific gravity of the obtained cured product were measured according to the following methods.
  • the thermally conductive silicone composition of the present invention has excellent moldability due to the suppression of the increase in viscosity due to the thermally conductive filler.
  • the coefficient of thermal conductivity was 8.5 W/m ⁇ K or more, indicating good thermal conductivity and excellent handleability.
  • the ratio of (C2) alumina having a volume median diameter of 1 ⁇ m or more and less than 5 ⁇ m with respect to the total mass of the component (C) was outside the range of 20 to 40 wt%.
  • the viscosity of the thermally conductive silicone composition increased and the thermal conductivity of the resulting cured product also decreased compared to that of Example 1.
  • the ratio of (C1) aluminum nitride to the total mass of the (C) component exceeded 50 wt%, so there was no problem in thermal conductivity, but compared with that of Example 1, the composition The viscosity of the product increased and the moldability was poor.
  • Comparative Example 6 the proportion of (C1) aluminum nitride with respect to the total mass of component (C) was less than 20 wt%, so the resulting cured product was inferior in thermal conductivity.
  • Comparative Example 7 since the amount of component (C) exceeded 7,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A), the viscosity of the composition increased significantly and the moldability was poor. In addition, the resulting cured product was brittle and poor in handleability.
  • the amount of component (F) exceeded 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A), and therefore the strength and handleability of the cured product were poor.
  • the thermally conductive silicone composition of the present invention can be highly filled with a thermally conductive filler and has excellent molding processability. can provide.
  • the composition is a heat transfer material used for cooling electronic parts by heat conduction, for example, a heat conductive resin compound and a heat conductive resin compound placed between a heat generating part and a heat dissipating part in an electronic device and used for heat dissipation. It is suitable as a resin molding or the like.

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Abstract

[課題]　本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、熱伝導性充填材を高充填した際の粘度上昇が抑制された熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性が良好であり、取扱い性に優れる熱伝導性シリコーン硬化物を提供することを目的とする。 [解決手段]　下記（Ａ）～（Ｆ）成分を含有する、熱伝導性シリコーン組成物であり、 （Ａ）ケイ素原子に結合したアルケニル基を分子中に少なくとも２個有するオルガノポリシロキサン：１００質量部、 （Ｂ）ケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも２個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：（Ａ）成分中のアルケニル基の個数に対するケイ素原子に結合した水素原子の個数の比が０．１～２となる量、 （Ｃ）熱伝導性充填材：４，０００～７，０００質量部、 （Ｄ）白金族金属触媒：触媒量 （Ｅ）付加反応制御剤：０．０１～１質量部、及び （Ｆ）下記式（１）で表される、分子鎖片末端にトリアルコキシシリル基を有するジメチルポリシロキサン：１００～３００質量部、（式中、Ｒ５は互いに独立に、炭素原子数１～６のアルキル基であり、ｃは５～１００の整数である） 前記（Ｃ）熱伝導性充填材が、該（Ｃ）成分の総質量に対して、（Ｃ１）５０μｍ以上１２０μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有する窒化アルミニウムを２０～５０質量％、（Ｃ２）１μｍ以上５μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナを２０～４０質量％、及び、（Ｃ３）０．１μｍ以上１μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナを２～１０質量％で含むことを特徴とする、前記熱伝導性シリコーン組成物。

Description

熱伝導性シリコーン組成物
　本発明は熱伝導性シリコーン組成物に関し、より詳細には、熱伝導による電子部品の冷却のために、発熱性電子部品の熱境界面とヒートシンク又は回路基板などの発熱散部材との界面に、好適に使用される熱伝達材料、例えば電子機器内の発熱部品と放熱部品の間に設置され放熱に用いられる熱伝導性樹脂コンパウンドおよび熱伝導性樹脂成型体として利用され得る、熱伝導性シリコーン組成物に関する。
　パーソナルコンピューター、携帯電話等の電子機器に使用されるＣＰＵ、ドライバＩＣやメモリー等のＬＳＩチップは、高性能化・高速化・小型化・高集積化に伴い、それ自身が大量の熱を発生するようになり、その熱によるチップの温度上昇はチップの動作不良、破壊を引き起こす。そのため、動作中のチップの温度上昇を抑制するための多くの熱放散方法及びそれに使用する熱放散部材が提案されている。
　従来、電子機器等においては、動作中のチップの温度上昇を抑えるために、アルミニウムや銅等熱伝導率の高い金属板を用いたヒートシンクが使用されている。このヒートシンクは、そのチップが発生する熱を伝導し、その熱を外気との温度差によって表面から放出する。
　チップから発生する熱をヒートシンクに効率良く伝えるために、ヒートシンクをチップに密着させる必要があるが、各チップの高さの違いや組み付け加工による公差があるため、柔軟性を有するシートや、グリースをチップとヒートシンクとの間に介装させ、このシートまたはグリースを介してチップからヒートシンクへの熱伝導を実現している。
　グリース状の放熱材料は薄膜化による低熱抵抗が実現されるが、管理が難しいという点がある。また、塗布工程には、手作業でスクリーンプリントまたはシリンジからの押し出しを行う場合と、ディスペンス装置を用いて自動で行う場合とがあるが、多くの時間を要し、取扱いも容易でない点から、製品の組み立て工程の律速となるケースがある。
　シートはグリースに比べ、取り扱い性に優れており、熱伝導性シリコーンゴム等で形成された熱伝導シート（熱伝導性シリコーンゴムシート）は様々な分野に用いられている。特に低硬度の熱伝導性シートは、その形状柔軟性からＣＰＵなどの素子間の凹凸にうまく追従することが可能であり、携帯用のノート型のパーソナルコンピューター等の機器の小型化を阻害せず、効率的な放熱を可能とする利点をもつ。
　また近年、５Ｇ通信の基地局、サーバー、ＳＳＤ、光トランシーバー用途を中心に、発熱素子の高集積化が益々加速しており、その発熱量も増大する傾向にあることから、放熱対策として低硬度かつ高熱伝導の放熱シートが求められている。
　一般に高熱伝導化のためには、熱伝導性充填材をシリコーン樹脂に多く充填する必要があるが、反対に圧縮性や信頼性が低下してしまう。そのため、より低充填量で高熱伝導率化するために、絶縁用途としては窒化ホウ素や窒化アルミニウム等の高熱伝導性フィラーを用いる例が報告されている。しかし、窒化ホウ素によってはその形状が鱗片状であるため、シリコーン樹脂に充填した際には粒子が寝た状態で充填されてしまい、ａ軸方向の高熱伝導性をうまく発現することは難しい。そのため、窒化ホウ素粒子を立てた状態で充填させる特別な処理が必要となる。
　そこで、高熱伝導性フィラーとして窒化アルミニウムを選択した放熱材料が種々報告されている（特許文献１～４）。窒化アルミニウムは、特に球状粒子径の場合、高充填化しやすく、粒子同士の接触面積を増加させて熱伝導性を確保できることが知られている。しかし、球状粒子の場合、そのコストが破砕状粒子に比べて高い点が欠点であり、また樹脂組成物中に多量の窒化アルミニウムを充填した場合、粘度上昇により、材料の成形加工性が低下してしまう点も課題である。
　特開２０１０－２３５８４２号公報（特許文献５）では、コスト面で球状粒子よりも優位性のある異方性形状の窒化アルミニウムと等方性（球状）のアルミナを組み合わせることで、樹脂組成物の粘度上昇を抑えて、高熱伝導の成形体を得た事例が報告されている。しかし、適切な表面処理剤を用いていないこともあり、高充填化が難しく、達成された熱伝導率は４Ｗ／ｍ・Ｋ以下に留まっていることから、熱伝導率の面で改良の余地があった。
　一方、特開２０１７－０８８６９６号公報（特許文献６）では、平均粒子径が０．５～１０μｍの窒化アルミニウムとその他、モース硬度５以上７以下を示すマグネシア、酸化亜鉛を組み合わせ、その配合比を規定することで、成形加工性に優れた熱伝導性材料が報告されている。しかし、組成物の粘度を低下させる観点から小粒径の窒化アルミニウムを用いており、１０Ｗ／ｍ・Ｋを超えるような熱伝導性シリコーン組成物は得られていない。
特開平３－１４８７３号公報 特開平３－２９５８６３号公報 特開平６－１６４１７４号公報 特開平１１－４９９５８号公報 特開２０１０－２３５８４２号公報 特開２０１７－０８８６９６号公報
　本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、熱伝導性充填材を高充填した際の粘度上昇が抑制された熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性が良好であり、取扱い性に優れる熱伝導性シリコーン硬化物を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、特定の体積メジアン径を有する窒化アルミニウム及びアルミナを特定の配合比で組み合わせて、付加反応硬化型シリコーン樹脂組成物に高充填することによって、熱伝導性が良好であり、取扱い性に優れる熱伝導性シリコーン硬化物を得ることができることを見出し、本発明をなすに至った。
　すなわち本発明は、下記（Ａ）～（Ｆ）成分を含有する、熱伝導性シリコーン組成物であり、
（Ａ）ケイ素原子に結合したアルケニル基を分子中に少なくとも２個有するオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）ケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも２個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：（Ａ）成分中のアルケニル基の個数に対するケイ素原子に結合した水素原子の個数の比が０．１～２となる量、
（Ｃ）熱伝導性充填材：４，０００～７，０００質量部、
（Ｄ）白金族金属触媒：触媒量 
（Ｅ）付加反応制御剤：０．０１～１質量部、及び
（Ｆ）下記式（１）で表される、分子鎖片末端にトリアルコキシシリル基を有するジメチルポリシロキサン：１００～３００質量部、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 （式中、Ｒ５は互いに独立に、炭素原子数１～６のアルキル基であり、ｃは５～１００の整数である）
前記（Ｃ）熱伝導性充填材が、該（Ｃ）成分の総質量に対して、（Ｃ１）５０μｍ以上１２０μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有する窒化アルミニウムを２０～５０質量％、（Ｃ２）１μｍ以上５μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナを２０～４０質量％、及び、（Ｃ３）０．１μｍ以上１μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナを２～１０質量％で含むことを特徴とする、前記熱伝導性シリコーン組成物を提供する。
　さらに本発明は上記熱伝導性シリコーン組成物を硬化してなる硬化物、及び該硬化物を有する熱伝導性シリコーン放熱シートを提供する。
　本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、熱伝導性充填材を高充填することが可能であり、成形加工性に優れるため、特殊な設備を必要とすることなく熱伝導性に優れる成形体を提供することができる。
　以下、本発明について、より詳細に説明する。
［アルケニル基含有オルガノポリシロキサン］
　（Ａ）成分であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、ケイ素原子に結合したアルケニル基を１分子中に２個以上有するオルガノポリシロキサンであり、本発明の組成物の主剤となるものである。該アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、主鎖部分が基本的にジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなる直鎖状オルガノポリシロキサンであればよいが、分子構造の一部に分枝状の構造を含んだものであってもよく、また環状体であってもよい。硬化物の機械的強度等、物性の点から直鎖状ジオルガノポリシロキサンが好ましい。
　ケイ素原子に結合するアルケニル基以外の官能基としては、非置換又は置換の１価炭化水素基であり、好ましくは炭素原子数が１～１０、特に好ましくは炭素原子数１～６の、非置換又は置換の、１価炭化水素基である。たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などのアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、メチルベンジル基等のアラルキル基、ならびにこれらの基に炭素原子が結合している水素原子の一部又は全部が、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子、シアノ基などで置換された基、例えば、クロロメチル基、２－ブロモエチル基、３－クロロプロピル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基、シアノエチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６－ノナフルオロヘキシル基等が挙げられる。より好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、クロロメチル基、ブロモエチル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等の炭素原子数１～３の非置換又は置換のアルキル基及びフェニル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基等の非置換又は置換のフェニル基である。また、ケイ素原子に結合したアルケニル基以外の官能基は全てが同一であることを限定するものではない。
　また、アルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、及びシクロヘキセニル基等の炭素原子数２～８のものが挙げられる。中でもビニル基、アリル基等の低級アルケニル基が好ましく、特に好ましくはビニル基である。（Ａ）成分は、ケイ素原子に結合するアルケニル基を１分子中に２個以上有すればよい。
　該オルガノポリシロキサンは、２５℃における動粘度が、通常、１０～１００，０００ｍｍ２／ｓ、特に好ましくは５００～５０，０００ｍｍ２／ｓの範囲を有するのがよい。前記粘度が低すぎると、得られる組成物の保存安定性が悪くなり、また高すぎると得られる組成物の伸展性が悪くなる場合がある。該（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンは１種単独でも、粘度が異なる２種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明においてオルガノポリシロキサンの動粘度は、２５℃にてオストワルド粘度計により測定されたものであればよい。
　該オルガノポリシロキサンは、より好ましくは下記式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 上記式において、Ｘは炭素数２～８のアルケニル基であり、Ｒは、互いに独立に、アルケニル基以外の、非置換又は置換の、炭素原子数１～１０の１価炭化水素基であり、ｍ１は１以上の整数、ｍ２は０以上の整数であり、及び、ｍ１及びｍ２は上記オルガノポリシロキサンの２５℃における動粘度が１０～１００，０００ｍｍ２／ｓ、特に好ましくは５００～５０，０００ｍｍ２／ｓの範囲となる整数であり、ａは１又は２であり、ｂは夫々０又は１であり、但し、上記式はＸを２以上有する。好ましくはｍ２が０であり、ｂが共に１である。
［オルガノハイドロジェンポリシロキサン］
　（Ｂ）成分は、ケイ素原子に直接結合する水素原子（ＳｉＨ）を一分子中に平均で２個以上、好ましくは２～１００個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり、（Ａ）成分の架橋剤として作用する。即ち、（Ｂ）成分中のＳｉＨと（Ａ）成分中のアルケニル基とが、後述する（Ｄ）白金族系触媒の存在下でヒドロシリル化反応して、架橋構造を有する３次元網目構造を与える。またＳｉ－Ｈ基の数が平均して１個未満であると、硬化しないおそれがある。
　上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、例えば下記の平均構造式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式（３）中、Ｒ７は、互いに独立に、水素原子、あるいは、脂肪族不飽和結合を有しない非置換又は置換の１価炭化水素基であり、但し、Ｒ７のうち少なくとも２個は水素原子であり、ｎは１以上の整数、好ましくは２～１００の整数、より好ましくは５～５０の整数である。該式（３）は、ケイ素原子に直接結合する水素原子を、側鎖または末端のいずれに有していてもよい。好ましくは側鎖にあるＲ７の少なくとも２個が水素原子である。
　式（３）中、Ｒ７で示される、脂肪族不飽和結合を有しない非置換又は置換の１価炭化水素基としては、好ましくは、炭素原子数１～１０、特に好ましくは炭素原子数１～６の１価炭化水素基である。たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、及びドデシル基などのアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロヘプチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、及びビフェニリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、及びメチルベンジル基等のアラルキル基、ならびにこれらの基に炭素原子が結合している水素原子の一部又は全部が、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子、シアノ基などで置換された基、例えば、クロロメチル基、２－ブロモエチル基、３－クロロプロピル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基、シアノエチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６－ノナフルオロヘキシル基等が挙げられる。好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、クロロメチル基、ブロモエチル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等の、炭素原子数１～３の非置換又は置換のアルキル基、及びフェニル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基等の非置換又は置換のフェニル基であるのがよい。また、Ｒ７は全てが同一であることを限定するものではない。
　（Ｂ）成分の量は、上記（Ａ）成分中のアルケニル基の個数に対して（Ｂ）成分中のＳｉＨ基の個数の比が０．１～２となる量、好ましくは０．３～１．５、さらに好ましくは０．５～１となる量である。（Ｂ）成分量が上記下限値未満であると、シリコーン樹脂組成物が硬化しないおそれがあり、得られる硬化物の強度が不十分で成形体としての形状を保持出来ず取り扱えない場合がある。（Ｂ）成分量が上記上限値を超えると、硬化物の柔軟性がなくなり、熱抵抗が著しく上昇してしまうため好ましくない。
［熱伝導性充填材］
　（Ｃ）成分は熱伝導性充填材である。本発明は、該（Ｃ）熱伝導性充填材として、特定の粒径を有する窒化アルミニウムおよびアルミナを特定の配合比率で有することを特徴とする。
　窒化アルミニウムおよびアルミナの配合比率は、即ち、（Ｃ）成分の総質量に対して、（Ｃ１）５０μｍ以上１２０μｍ未満の範囲に体積メジアン径（Ｄ５０）を有する窒化アルミニウムの比率が２０～５０質量％であり、（Ｃ２）１μｍ以上５μｍ未満の範囲に体積メジアン径（Ｄ５０）を有するアルミナの比率が２０～４０質量％であり、且つ、（Ｃ３）０．１μｍ以上１μｍ未満の範囲に体積メジアン径（Ｄ５０）を有するアルミナの比率が２～１０質量％である。
　（Ｃ１）窒化アルミニウムの配合率は、好ましくは、（Ｃ）成分の総質量に対して２５～４５質量％である。窒化アルミニウムの配合量が上記下限値未満である場合、得られる硬化物の熱伝導性が低くなり、上記上限値超では、熱伝導性シリコーン組成物の粘度が上昇し、硬化物の成形性が悪くなる。
　（Ｃ１）窒化アルミニウムは、５０μｍ以上１２０μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有することを特徴とする。好ましくは、５５～１１０μｍの範囲、さらに好ましくは６０～１００μｍの範囲に体積メジアン径を有するのがよい。窒化アルミニウムの粒径が上記上限値より大きいと、得られる組成物は伸展性に乏しく成型が困難であり、他の熱伝導性充填材と共に均一に分散することが難しく、熱伝導性を上げる効果に乏しい。窒化アルミニウムの粒径が上記下限値未満である場合、所望の高熱伝導の組成物を得ることが困難である。（Ｃ１）成分は、上記の範囲に体積メジアン径を有する窒化アルミニウムの１種単独、又は２種以上の混合であってもよい。本発明において体積メジアン径とは、レーザー回折錯乱法による体積基準の粒度分布におけるメジアン径（Ｄ５０）を指す。なお、本明細書中で記載される体積メジアン径は、すべてこの内容で定義される。
　尚、本発明のシリコーン組成物は、５０μｍ未満又は１２０μｍ以上の範囲に体積メジアン径を有する窒化アルミニウムを、本発明の効果を損ねない範囲において少量、例えば（Ｃ）成分の総質量に対して５０％以下で含むことはできるが、含まない態様が特に好ましい。
　本発明に用いる窒化アルミニウムの形状については特に限定されないが、熱伝導性およびコストの観点から、破砕状が好ましい。
　（Ｃ２）１μｍ以上５μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナの配合率は、好ましくは（Ｃ）成分の総質量に対して２５～３５質量％である。配合率が上記下限値未満である場合、熱伝導性シリコーン組成物の粘度が上昇し、硬化物の成形性が悪くなる。配合率が上記上限値超では、前記窒化アルミニウムとの馴染みが悪く、共添加による高充填が困難である。（Ｃ２）成分は、１μｍ以上５μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナの１種単独、又は２種以上の混合であってもよい。
　（Ｃ３）０．１μｍ以上１μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナの配合率は、好ましくは（Ｃ）成分の総質量に対して４～８質量％である。当該範囲で配合することにより、前記（Ｃ１）窒化アルミニウムと（Ｃ２）体積メジアン径１μｍ以上５μｍ未満のアルミナとの間に入りこんで最密充填化する効果が得られる。配合率が範囲外である場合、（Ｃ）成分を最密充填化する効果に乏しく、組成物の粘度は上昇し、熱伝導率も低下する。（Ｃ３）成分は、０．１μｍ以上１μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナの１種単独、又は２種以上の混合であってもよい。
　本発明に用いるアルミナの形状については特に限定されず、球状及び破砕状のいずれでもよい。充填性の観点から、アルミナの総質量に対して球状アルミナを４０質量％以上含むことが好ましい。また（Ｃ４）５μｍ以上の範囲、好ましくは５～１００μｍ、より好ましくは７～９０μｍの範囲に体積メジアン径を有するアルミナを、（Ｃ）成分の総質量に対して５８質量％以下となる量、好ましくは１～５０質量％、より好ましくは１０～３５質量％で含むことができる。
　（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して４，０００～７，０００質量部であり、好ましくは４，５００～６，５００質量部である。熱伝導性充填材の量が上記下限値未満であると、得られるシリコーン樹脂組成物の熱伝導率が乏しくなり、また保存安定性に劣る組成物となることがある。また、上記上限値を超えると、組成物の伸展性が乏しく、得られる硬化物の強度が低下するおそれがあり、硬化物として取り扱い性が困難となるため好ましくない。
［白金族金属系触媒］
　（Ｄ）成分は（Ａ）成分のアルケニル基と、（Ｂ）成分のＳｉＨ基の付加反応を促進する付加反応触媒である。該触媒としては、ヒドロシリル化反応に用いられる周知の白金族金属系触媒を用いればよい。例えば、白金（白金黒を含む）、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体、Ｈ２ＰｔＣｌ４・ｎＨ２Ｏ、Ｈ２ＰｔＣｌ６・ｎＨ２Ｏ、ＮａＨＰｔＣｌ６・ｎＨ２Ｏ、ＫａＨＰｔＣｌ６・ｎＨ２Ｏ、Ｎａ２ＰｔＣｌ６・ｎＨ２Ｏ、Ｋ２ＰｔＣｌ４・ｎＨ２Ｏ、ＰｔＣｌ４・ｎＨ２Ｏ、ＰｔＣｌ２、Ｎａ２ＨＰｔＣｌ４・ｎＨ２Ｏ（但し、式中、ｎは０～６の整数であり、好ましくは０又は６である）等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩、アルコール変性塩化白金酸（米国特許第３，２２０，９７２号明細書参照）、塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス（米国特許第３，１５９，６０１号明細書、同第３，１５９，６６２号明細書、同第３，７７５，４５２号明細書参照）、白金黒、パラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの、ロジウム－オレフィンコンプレックス、クロロトリス（トリフェニルフォスフィン）ロジウム（ウィルキンソン触媒）、塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン、特にビニル基含有環状シロキサンとのコンプレックスなどが挙げられる。（Ｄ）成分の量は、所謂触媒量（すなわち、上記付加反応を進行させる有効量）で良い。通常、（Ａ）成分に対する白金族金属元素の体積換算で０．１～１，０００ｐｐｍである。
［付加反応制御剤］
　本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、（Ｅ）付加反応制御剤を含む。該（Ｅ）成分は、付加反応硬化型シリコーン組成物に用いられる公知の付加反応制御剤であればよく、特に制限されない。例えば、１－エチニル－１－ヘキサノール、３－ブチン－１－オールなどのアセチレン化合物や各種窒素化合物、有機リン化合物、オキシム化合物、及び有機クロロ化合物等が挙げられる。（Ｅ）成分の量は上記付加反応を制御できる有効量であればよい。通常、（Ａ）成分１００質量部に対して０．０１～１質量部であり、好ましくは０．０５～０．５質量部である。
［表面処理剤］
　本発明のシリコーン樹脂組成物は、更に、（Ｆ）下記式（１）で表される、分子鎖片末端にトリアルコキシシリル基を有するジメチルポリシロキサンを含む。該（Ｆ）成分は組成物調製の際に、（Ｃ）熱伝導性充填材を（Ａ）オルガノシロキサンから成るマトリックス中に均一に分散させるための表面処理剤として機能する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 　式（１）中、Ｒ５は、互いに独立に、炭素原子数１～６のアルキル基であり、ｃは５～１００の整数である。炭素原子数１～６のアルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、及びヘキシル基などである。Ｒ５は、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素原子数１～３のアルキル基であり、より好ましくはメチル基である。
　（Ｆ）成分の量は、（Ａ）成分１００質量部に対して１００～３００質量部、好ましくは１５０～２５０質量部である。当該範囲で配合することにより、熱伝導性充填材をオルガノシロキサンから成るマトリックス中に均一に分散させることができる。（Ａ）成分に対する（Ｆ）成分の割合が多くなると、オイル分離を誘発する可能性があるため好ましくない。また、（Ｆ）成分の割合が少ない場合、ポリオルガノシロキサンと熱伝導性充填材の濡れ性が低下し、組成物を形成できないおそれがある。
［可塑剤］
　本発明の組成物は更に、（Ｇ）可塑剤として下記一般式（２）
　　Ｒ６－（ＳｉＲ６ ２Ｏ）ｄＳｉＲ６ ３　　　　　（２）
　（Ｒ６は、互いに独立に、炭素原子数１～１０の、脂肪族不飽和結合を含まない一価炭化水素基であり、ｄは５～２０００の整数である）
で表される、２５℃における動粘度１０～１００，０００ｍｍ２／ｓを有するオルガノポリシロキサンを含むことができる。該成分は、熱伝導性組成物の粘度調整剤等の特性を付与するために適宜用いられればよく、特に限定されるものではない。１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。尚、上記式（２）で表される化合物は一定濃度にてＰｈ基を有すると可塑剤の作用の他に内添離型剤としても作用することができる。
　上記Ｒ６は互いに独立に、炭素原子数１～１０の、脂肪族不飽和結合を含まない一価炭化水素基である。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、及びオクチル基などのアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロヘプチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、及びキシリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、及びメチルベンジル基等のアラルキル基、ならびにこれらの基に炭素原子が結合している水素原子の一部又は全部が、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子、シアノ基などで置換された基、例えば、クロロメチル基、２－ブロモエチル基、３－クロロプロピル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基、シアノエチル基、３，３，４，４，５，５，６，６，６－ノナフルオロヘキシル基等が挙げられる。代表的なものは炭素原子数１～１０、特に代表的なものは炭素原子数１～６の一価炭化水素基であり、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、クロロメチル基、ブロモエチル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等の炭素原子数１～３の非置換又は置換のアルキル基及びフェニル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基等の非置換又は置換のフェニル基が挙げられる。Ｒ６は、特に好ましくはメチル基、及びフェニル基である。
　上記オルガノポリシロキサンの２５℃における動粘度は、好ましくは１０～１００，０００ｍｍ２／ｓであり、特に好ましくは１００～１０，０００ｍｍ２／ｓであればよい。該動粘度が１０ｍｍ２／ｓより低いと、得られる組成物の硬化物がオイルブリードを発生しやすくなる。該動粘度が１００，０００ｍｍ２／ｓよりも大きいと、得られる熱伝導性組成物は柔軟性が乏しくなるおそれがある。
　上記式（２）においてｄは、オルガノポリシロキサンの動粘度が上述する範囲となる値であればよい。好ましくは５～２，０００の整数であり、より好ましくは１０～１，０００の整数である。
　本発明の組成物における（Ｇ）成分の量は特に制限されず、可塑剤として所望の効果が得られる量であればよい。通常、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは１～３０質量部であり、より好ましくは５～２０質量部である。（Ｇ）成分量が上記範囲にあると、硬化前の熱伝導性組成物が良好な流動性、作業性を維持しやすく、また（Ｃ）成分の熱伝導性充填材を該組成物に充填するのが容易になる。
［添加剤］
　本発明の熱伝導シリコーン組成物は、さらに添加剤として、公知の内添離型剤、着色剤、酸化セリウム、酸化チタンなどの耐熱向上剤等を用いることができる。
［組成物の粘度］
　本発明の熱伝導シリコーン組成物は、好ましくは３，５００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは３，０００Ｐａ・ｓ以下である。このような範囲であれば、熱伝導性シリコーン組成物をポンプで吐出することができるため、歩留まり良く硬化物の成形を行うことができる。特に粘度が３０００Ｐａ・ｓ以下である場合、成形性がより良好となるため好ましい。粘度の下限は特に限定されないが、通常、１００Ｐａ・ｓ程度である。
　なお、粘度は、細管式レオメーターにより測定できる。
［熱伝導性シリコーン硬化物の製造方法］
　上記本発明の熱伝導性シリコーン組成物を樹脂フィルムなどの基材上に塗工し、硬化することで、熱伝導性シリコーン硬化物を得ることができる。樹脂フィルムとしては、貼り合わせ後の熱処理に耐えうる、熱変形温度が１００℃以上のもの、例えば、ＰＥＴ、ＰＢＴポリカーボネート製のフィルムから適時選択して用いることができる。樹脂フィルムにオルガノハイドロジェンポリシロキサンオイルを均一な厚さに塗布するコーティング装置としては、後計量方式のブレードコータ、グラビアコータ、キスロールコータ、スプレイコータ等が使用される。
　硬化条件としては、公知の付加反応硬化型シリコーンゴム組成物と同様でよく、室温でも硬化してもよいが必要に応じて加熱してもよく、好ましくは１００℃～１５０℃で１分間～１時間であり、より好ましくは１２０℃、１０分間程度で硬化させるのがよい。
［硬化物の熱伝導率］
　本発明の熱伝導性シリコーン硬化物の熱伝導率は、ホットディスク法により測定した２５℃における測定値が８．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが望ましく、好ましくは９．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは１０．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導率が８．５Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると、発熱量の大きく、高い放熱性を必要とする発熱体に適用することが困難であり、成形体の適用範囲が狭まる。上限は制限されないが、通常、２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
［硬化物の硬度］
　本発明の熱伝導性シリコーン硬化物の硬度は、ＡｓｋｅｒＣ硬度計で測定した値で６０以下であることが望ましく、好ましくは５０以下、より好ましくは４０以下である。成形物の硬度が６０以上である場合、発熱部位の表面の凹凸にうまく追従することができず、放熱効果が低下してしまう。一方、ＡｓｋｅｒＣ硬度が５以下である場合、取り扱い性に難が生じる可能性がある。
　以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。以下において体積メジアン径は、レーザー回折錯乱法による体積基準の粒度分布におけるメジアン径（Ｄ５０）である。
　下記実施例及び比較例にて用いた（Ａ）～（Ｇ）成分は以下の通りである。
（Ａ）成分：
（Ａ－１）下記式（４）で表され、動粘度４００ｍｍ２／ｓを有するオルガノポリシロキサン。
（Ａ－２）下記式（４）で表され、動粘度５，０００ｍｍ２／ｓを有するオルガノポリシロキサン。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 　（式中、Ｘはビニル基であり、ｎは粘度が上記値となる数である）
（Ｂ）成分：下記式で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 　　　平均重合度：ｏ＝２８、ｐ＝２
尚、上記括弧内のシロキサン単位の結合順序は上記に制限されない。
（Ｃ）成分：
　（Ｃ１－１）体積メジアン径６０μｍを有する破砕状窒化アルミニウム
　（Ｃ１－２）体積メジアン径８０μｍを有する破砕状窒化アルミニウム
　（Ｃ１－３）体積メジアン径１００μｍを有する破砕状窒化アルミニウム
　（Ｃ３－４）体積メジアン径０．３μｍを有する球状アルミナ
　（Ｃ２－５）体積メジアン径１μｍを有する破砕状アルミナ
　（Ｃ２－６）体積メジアン径１μｍを有する球状アルミナ
　（Ｃ４－７）体積メジアン径７μｍを有する球状アルミナ
　（Ｃ４－８）体積メジアン径４５μｍを有する球状アルミナ
　（Ｃ４－９）体積メジアン径９０μｍを有する球状アルミナ
（Ｄ）成分：５％塩化白金酸２－エチルヘキサノール溶液（付加反応触媒）
（Ｅ）成分：エチニルメチリデンカルビノール（付加反応制御剤）
（Ｆ）成分：下記式で表され、片末端がトリメトキシシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 （Ｇ）成分：下記式で表される、ジメチルポリシロキサン（可塑剤）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
［実施例１～６、比較例１～８］
　各シリコーン組成物における上記（Ａ）～（Ｇ）成分の配合量は、下記表１又は２に示す通りである。
　上記（Ａ）、（Ｃ）、（Ｆ）及び（Ｇ）成分をプラネタリーミキサーで６０分間混練した。そこに（Ｄ）成分及び（Ｅ）成分を加え、さらにセパレータとの離型を促す内添離型剤（下記式（α））を有効量（５部）加え、さらに６０分間混練した。そこにさらに（Ｂ）成分を加え、３０分間混練し、熱伝導性シリコーン組成物を得た。尚、（Ａ）成分中のアルケニル基の個数に対する（Ｂ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子の個数の比（ＳｉＨ／ＳｉＶｉ）は１．１である。
　内添離型剤を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 　各熱伝導性シリコーン組成物の粘度を定試験力押出形細管式レオメータフローテスタ（ＣＦＴ－ＥＸ、株式会社島津製作所製）で測定した。２５℃、３ｓ～７ｓ間における組成物の移動速度から、粘度を算出した。
　上記で得た各熱伝導性シリコーン組成物をＰＥＴフィルム２枚ではさんだ後、プレスで１２０℃、１０分間硬化させることで、１ｍｍ厚および６ｍｍ厚の熱伝導性シリコーン硬化物のシートを得た。得られた硬化物について下記の方法に従い、熱伝導率および比重の測定を行った。
［評価方法］
（１）硬化物の熱伝導率：上記で得た６ｍｍ厚のシートを２枚用いて、熱伝導率計（ＴＰＡ－５０１、京都電子工業株式会社製）により熱伝導率を測定した。
（２）硬化物の硬度：上記で得た６ｍｍ厚のシートを２枚重ね、ＡｓｋｅｒＣ硬度計により測定した。
（３）硬化物の取扱い性：上記で得た１ｍｍ厚のシートに対して、２ｃｍ角に切り剥がす作業を行い、シートが千切れることなく、ＰＥＴフィルムから切り剥がせた場合を「良好」、強度が弱いため、破れや過度な変形をともなった場合を「不良」とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　上記表１及び３に示す通り、本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、熱伝導性充填剤による粘度の上昇が抑えられたことにより成型性に優れ、また、得られた硬化物は熱伝導率が８．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上と熱伝導性が良好であり、且つ取り扱い性に優れていた。
　一方、上記表２及び４に示す通り、比較例１，２の組成物は、（Ｃ）成分の総質量に対する（Ｃ３）体積メジアン径０．１μｍ以上１μｍ未満のアルミナの割合が２～１０ｗｔ％の範囲外であったため、窒化アルミニウムおよび他粒径のアルミナとの最密充填性が低下し、実施例１のものと比較して熱伝導性シリコーン組成物の粘度が上昇し、即ち成形性に劣り、得られた硬化物の熱伝導率も低下した。
　比較例３，４の組成物は、（Ｃ）成分の総質量に対する（Ｃ２）体積メジアン径１μｍ以上５μｍ未満のアルミナの割合が２０～４０ｗｔ％の範囲外であったため、比較例１，２のものと同様に、実施例１のものと比較して熱伝導性シリコーン組成物の粘度が上昇し、得られた硬化物の熱伝導率も低下した。
　比較例５の組成物は、（Ｃ）成分の総質量に対する（Ｃ１）窒化アルミニウムの割合が５０ｗｔ％を超えていたため、熱伝導率に問題はないが、実施例１のものと比較して組成物の粘度が上昇しており、成形性に劣っていた。一方、比較例６は、（Ｃ）成分の総質量に対する（Ｃ１）窒化アルミニウムの割合が２０ｗｔ％未満であるため、得られた硬化物の熱伝導性に劣っていた。
　比較例７の組成物は、（Ａ）成分１００質量部に対する（Ｃ）成分の量が７，０００質量部を超えていたため、組成物の粘度が著しく上昇し、成形性に劣っていた。また、得られた硬化物が脆く、取り扱い性に劣っていた。
　比較例８の組成物は、（Ａ）成分１００質量部に対する（Ｆ）成分の量が３００質量部を超えていたため、硬化物とした場合の強度及び取り扱い性に劣っていた。
　本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、熱伝導性充填材を高充填することが可能であり、成形加工性に優れるため、特殊な設備を必要とすることなく熱伝導性に優れる成形体を提供することができる。該組成物は、熱伝導による電子部品の冷却のために使用される熱伝達材料、例えば電子機器内の発熱部品と放熱部品の間に設置され放熱に用いられる熱伝導性樹脂コンパウンドおよび熱伝導性樹脂成型体等として好適である。
 

Claims (10)

  1. 　下記（Ａ）～（Ｆ）成分を含有する、熱伝導性シリコーン組成物であり、
    （Ａ）ケイ素原子に結合したアルケニル基を分子中に少なくとも２個有するオルガノポリシロキサン：１００質量部、
    （Ｂ）ケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも２個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：（Ａ）成分中のアルケニル基の個数に対するケイ素原子に結合した水素原子の個数の比が０．１～２となる量、
    （Ｃ）熱伝導性充填材：４，０００～７，０００質量部、
    （Ｄ）白金族金属触媒：触媒量、
    （Ｅ）付加反応制御剤：０．０１～１質量部、及び
    （Ｆ）下記式（１）で表される、分子鎖片末端にトリアルコキシシリル基を有するジメチルポリシロキサン：１００～３００質量部、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、Ｒ５は互いに独立に、炭素原子数１～６のアルキル基であり、ｃは５～１００の整数である）
    前記（Ｃ）熱伝導性充填材が、該（Ｃ）成分の総質量に対して、（Ｃ１）５０μｍ以上１２０μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有する窒化アルミニウムを２０～５０質量％、（Ｃ２）１μｍ以上５μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナを２０～４０質量％、及び、（Ｃ３）０．１μｍ以上１μｍ未満の範囲に体積メジアン径を有するアルミナを２～１０質量％で含むことを特徴とする、前記熱伝導性シリコーン組成物。
  2. 　（Ｇ）下記一般式（２）：
    　Ｒ６－（ＳｉＲ６ ２Ｏ）ｄＳｉＲ６ ３　　　　　（２）
    （Ｒ６は互いに独立に、炭素原子数１～８の、脂肪族不飽和結合を含まない一価炭化水素基であり、ｄは５～２，０００の整数である）
    で表される、２５℃における動粘度１０～１００，０００ｍｍ２／ｓを有するオルガノポリシロキサン１～３０質量部をさらに含有する、請求項１記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  3. 　前記（Ｃ）熱伝導性充填材が、（Ｃ４）５μｍ以上１００μｍ以下の範囲に体積メジアン径を有するアルミナを（Ｃ）成分の総質量に対して５８質量％以下となる量でさらに含む、請求項１または２記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  4. 　前記（Ｃ１）成分が破砕状窒化アルミニウムである、請求項１～３のいずれか１項記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  5. 　前記（Ｃ２）成分が球状アルミナ及び破砕状アルミナから選ばれる１以上である、請求項１～４のいずれか１項記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  6. 　前記（Ｃ３）成分が球状アルミナである、請求項１～５のいずれか１項記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  7. 　粘度３，０００Ｐａ・ｓ以下を有する、請求項１～６のいずれか１項記載の熱伝導性シリコーン組成物。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項記載の熱伝導性シリコーン組成物を硬化してなる硬化物。
  9. 　熱伝導率８．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する、請求項８記載の硬化物。
  10. 　ＰＥＴフィルムと、請求項８又は９記載の硬化物とを有する、熱伝導性シリコーン放熱シート。
     
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