導(dǎo)熱硅脂組合物的制作方法
【專(zhuān)利摘要】提供了一種導(dǎo)熱硅脂組合物，包括：(A)100份體積的帶有特殊結(jié)構(gòu)且25℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為10-10，000mm2/s的有機(jī)聚硅氧烷，(B)0.1-50份體積的帶有特殊結(jié)構(gòu)的烷氧基硅烷，和(C)100-2,500份體積的導(dǎo)熱填料。該組合物顯示出高熱導(dǎo)率，并保留優(yōu)異的流動(dòng)性而使組合物顯示出良好的加工性能，同時(shí)能填充到細(xì)小的凹槽中而使接觸電阻減小并提供優(yōu)良的散熱性能。另外，改進(jìn)了該組合物在高溫和高濕情況下的耐久性，從而提高了該組合物在實(shí)際使用時(shí)的可靠性。通過(guò)將該組合物夾在生熱體和散熱體之間，就可將生熱體所產(chǎn)生的熱量耗散到散熱體中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】導(dǎo)熱硅脂組合物
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00610172473.5，申請(qǐng)日為2006年12月26日，發(fā)明名稱(chēng)為“導(dǎo)熱硅脂組合物”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱硅脂組合物，即使為了提供更好的熱導(dǎo)率而在其中加入大量導(dǎo)熱填料，該組合物仍具有良好的流動(dòng)性和操作性，并在高溫和高濕情況下顯示出優(yōu)異的耐久性和可靠性。
技術(shù)背景
[0003]許多電子元件在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，要保證這些電子元件能夠良好運(yùn)作，就必須把產(chǎn)生的這部分熱量從電子元件上導(dǎo)走。特別是對(duì)于集成電路元件，如個(gè)人電腦用的CPU，隨著操作頻率的增加，所產(chǎn)生的熱量持續(xù)增長(zhǎng)，從而使使除熱成為重要的問(wèn)題。
[0004]已提出大量方法來(lái)除去這部分熱量。特別是對(duì)于生熱量大的電子元件，驅(qū)除熱量的方法有:放置導(dǎo)熱材料如導(dǎo)熱油脂，或在電子元件和其它構(gòu)件之間放置導(dǎo)熱片如散熱片(見(jiàn)專(zhuān)利參考I和專(zhuān)利參考2)。
[0005]這類(lèi)導(dǎo)熱材料的已知實(shí)例包括散熱油脂，是在基礎(chǔ)硅油中摻入氧化鋅或鋁粉末(見(jiàn)專(zhuān)利參考3和專(zhuān)利參考4)。
[0006]另外，為了進(jìn)一步提高熱導(dǎo)率，已開(kāi)發(fā)出了使用氮化鋁粉末的導(dǎo)熱材料。專(zhuān)利參考I公開(kāi)了一種觸變導(dǎo)熱材料，該材料包括一種液態(tài)有機(jī)娃樹(shù)脂載體、石英纖維和一種或多種選自樹(shù)枝狀氧化鋅、薄片氮化鋁、薄片氮化硼的材料。專(zhuān)利參考5公開(kāi)了一種硅脂組合物，是將特定粒徑范圍的球面六角形氮化鋁粉末摻入特定的有機(jī)聚硅氧烷中而獲得的。專(zhuān)利參考6公開(kāi)了一種導(dǎo)熱硅脂，由小粒徑的氮化鋁細(xì)粉和大粒徑的氮化鋁粗粉復(fù)配而成。專(zhuān)利參考7公開(kāi)了一種導(dǎo)熱硅脂，由一種氮化鋁粉末和一種氧化鋅粉末復(fù)配而成。專(zhuān)利參考8公開(kāi)了一種導(dǎo)熱硅脂組合物，該組合物使用了一種表面經(jīng)過(guò)有機(jī)硅烷處理的氮化鋁粉末。
[0007]氮化鋁的熱導(dǎo)率為70-270W/ (m.K)，而金剛石的熱導(dǎo)率更高，為900-2，OOOff/(m.K)。專(zhuān)利參考9公開(kāi)了一種導(dǎo)熱硅脂組合物，包括硅樹(shù)脂、金剛石、氧化鋅和一種分散劑。
[0008]另外，金屬也具有高熱導(dǎo)率，可用于電子元件不需要絕緣的場(chǎng)合。專(zhuān)利參考10公開(kāi)了一種導(dǎo)熱娃脂組合物，由金屬招粉與一種基礎(chǔ)油如硅油混合而成。
[0009]然而，這些導(dǎo)熱材料或?qū)嵊椭袥](méi)有一種能夠圓滿地解決現(xiàn)代集成電路元件如CPU所產(chǎn)生的熱量問(wèn)題。
[0010]從Maxwell和Bruggeman的理論方程可以得知，如果導(dǎo)熱填料的體積分?jǐn)?shù)< 0.6,則在硅油中摻入導(dǎo)熱填料后所得材料的熱導(dǎo)率基本上與導(dǎo)熱填料的熱導(dǎo)率無(wú)關(guān)。只有當(dāng)導(dǎo)熱填料的體積分?jǐn)?shù)超過(guò)0.6時(shí)，該材料的熱導(dǎo)率才開(kāi)始受到導(dǎo)熱填料熱導(dǎo)率的影響。換句話說(shuō)，為了提高導(dǎo)熱油脂的熱導(dǎo)率，最重要的因素取決于如何能在油脂中加入大量的導(dǎo)熱填料。如果有可能進(jìn)行如此大量的填充，則接下來(lái)的重要因素取決于如何使用一種高熱導(dǎo)率的填料。然而，大量填充會(huì)導(dǎo)致很多問(wèn)題，包括導(dǎo)熱油脂的流動(dòng)性變差，油脂的加工性，包括涂敷特性(如分散和絲網(wǎng)印刷性能)惡化，從而使油脂實(shí)際上無(wú)法應(yīng)用。另外，由于油脂的流動(dòng)性降低，所以油脂不能填充到電子元件和/或散熱片表面的凹槽中，從而導(dǎo)致接觸電阻的增加，這是人們不期望發(fā)生的事情。
[0011]為了生產(chǎn)出填充量高、流動(dòng)性好的導(dǎo)熱材料，曾有人研究采用含烷氧基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷來(lái)處理導(dǎo)熱填料的表面，從而使填充劑的分散性大幅提高(見(jiàn)專(zhuān)利參考11和專(zhuān)利參考12)。然而，這些處理劑會(huì)在高溫和高濕情況下通過(guò)水解或類(lèi)似反應(yīng)發(fā)生變質(zhì)，從而致使導(dǎo)熱材料的性能惡化。
[0012][專(zhuān)利參考1]EP0024498A1
[0013][專(zhuān)利參考2]JP61_157587A
[0014][專(zhuān)利參考3]JP52_33272B
[0015][專(zhuān)利參考4]GB1480931A
[0016][專(zhuān)利參考5] JP2-153995A
[0017][專(zhuān)利參考6]EP0382188A1
[0018][專(zhuān)利參考7]USP5, 981，641
[0019][專(zhuān)利參考8] USP6, 136, 758 [0020][專(zhuān)利參考9IJP2002-3O2I7A
[0021][專(zhuān)利參考10]US2002/0018885A1
[0022][專(zhuān)利參考11]US2006/0135687A1
[0023][專(zhuān)利參考I2=JP2005-162975A
[0024]發(fā)明的主要內(nèi)容
[0025]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種導(dǎo)熱硅脂組合物，該組合物顯示出高熱導(dǎo)率，并保留優(yōu)異的流動(dòng)性而使組合物顯示出良好的加工性能，同時(shí)能填充到細(xì)小的凹槽中而使接觸電阻減小并提供了優(yōu)良的散熱性能。另外，本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是改進(jìn)該導(dǎo)熱硅脂組合物在高溫和高濕情況下的耐久性，從而提高該組合物在實(shí)際使用時(shí)的可靠性。
[0026]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，包括一種帶特殊結(jié)構(gòu)的25°C時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為10-10，000mm2/s的有機(jī)聚硅氧烷、一種含特殊取代基的烷氧基硅烷和一種導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱娃脂組合物顯不出優(yōu)異的熱導(dǎo)率和良好的流動(dòng)性，因此提供了優(yōu)異的散熱效果。組合物包括。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，該組合物在高溫和高濕情況下顯示出極好的耐久性，因此他們完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)熱硅脂組合物，包括:
[0027](A) 100份體積的由如下通式(2)所代表的有機(jī)聚硅氧烷:
[0028]


R1
R1-(SiO)a-SiR1(^b)(OR2)b O)


R1
[0029](其中，每個(gè)R1獨(dú)立地代表一個(gè)未被取代或取代的一價(jià)烴基團(tuán)，每個(gè)R2獨(dú)立地代表一個(gè)烷基、烷氧基烷基、烯基或?；鶊F(tuán)，a代表5到100的整數(shù)，b代表1到3的整數(shù))，25°C時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為10-10，000mm2/s，[0030](B)0.1-50份體積的由如下通式(2)所代表的烷氧基硅烷:
[0031]R3cR4dSi (OR5) 4_c_d (2)
[0032](其中，每個(gè)R3獨(dú)立地代表一個(gè)含有9-15個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)，每個(gè)R4獨(dú)立地代表一個(gè)含有1-8個(gè)碳原子的未被取代或取代的一價(jià)烴基團(tuán)，每個(gè)R5獨(dú)立地代表一個(gè)含有1-6個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)，c代表1到3的整數(shù)，d代表O到2的整數(shù)，前提是c+d代表1到3的整數(shù))，和
[0033](C) 100-2, 500份體積的導(dǎo)熱填料。
[0034]本發(fā)明第二方面提供了一種將生熱體產(chǎn)生的熱耗散到散熱體中的方法，包括步驟:
[0035]將上述組合物涂敷到所述的生熱體表面，和
[0036]將所述的散熱體放在所述的涂敷組合物上，使所述的組合物夾在所述的生熱體和所述的散熱體之間，從而將所述的熱量耗散到所述的散熱體中。
[0037]本發(fā)明的導(dǎo)熱硅脂組合物具有優(yōu)異的熱導(dǎo)率，同時(shí)因?yàn)槿员Ｓ辛己玫牧鲃?dòng)性，因此也顯示出優(yōu)異的加工性能。另外，該組合物對(duì)生熱電子元件和散熱構(gòu)件還顯示出優(yōu)異的粘接性能。因此，通過(guò)在生熱電子元件和散熱構(gòu)件之間安置本發(fā)明的導(dǎo)熱硅脂組合物，就可以將生熱電子元件產(chǎn)生的熱量有效地耗散到散熱體中。另外，本發(fā)明的導(dǎo)熱硅脂組合物在高溫和高濕情況下顯示出極好的耐久性，這意味著用它散除普通電源或電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量、或散除所有包括個(gè)人電腦和數(shù)字磁盤(pán)機(jī)在內(nèi)的電子設(shè)備使用的集成電路元件如LSI和CPU產(chǎn)生的熱量時(shí)，可提供極好的穩(wěn)定性。使用本發(fā)明的導(dǎo)熱硅脂組合物可以極大地改進(jìn)生熱電子元件和使用這些元件的電子設(shè)備的穩(wěn)定性和壽命。
[0038]優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明
[0039]下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)地說(shuō)明。在這些說(shuō)明中，量的單位用“體積體積份數(shù)數(shù)”來(lái)表示，粘度值均指25°C時(shí)測(cè)定的值。
[0040][組分⑷]
[0041]組分(A)是一種由如下通式(I)所代表的有機(jī)聚硅氧烷:
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)熱硅脂組合物，由下述組分(A)、(B)和(C)組成: (A)100份體積的由如下通式(I)所代表的有機(jī)聚硅氧烷:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的組分⑶是CltlH21Si(0CH3)3、C12H25Si (OCH3) 3、C12H25Si(OC2H5)3^ C10H21Si (CH3) (OCH3) 2、C10H21Si (C6H5) (OCH3) 2、C10H21Si (CH3)(OC2H5) 2、CltlH21Si (CH = CH2) (OCH3) 2、CltlH21Si (CH2CH2CF3) (OCH3) 2，或它們的混合物。
3.一種導(dǎo)熱硅脂組合物，由下述組分(A)、(B)、(C)和(D)組成: (A)100份體積的由如下通式(I)所代表的有機(jī)聚硅氧烷:

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的組合物，其在25°C時(shí)的粘度不超過(guò)500Pa.S。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的組合物，其在25°C時(shí)用激光火焰法測(cè)得的熱阻不大于15mm2.K/W。
6.一種導(dǎo)熱硅脂組合物，由下述組分(A)、(B)、(C)和(E)組成: (A)100份體積的由如下通式(I)所代表的有機(jī)聚硅氧烷:
7.一種導(dǎo)熱硅脂組合物，由下述組分㈧、⑶、(C)、⑶和(E)組成: (A)100份體積的由如下通式(I)所代表的有機(jī)聚硅氧烷:

R1R1-(Sip)a-SiR1O^(OR2)b (I)

R1 其中，每個(gè)R1獨(dú)立地代表一個(gè)未被取代或取代的一價(jià)烴基，每個(gè)R2獨(dú)立地代表一個(gè)烷基、烷氧基烷基、烯基或酰基基團(tuán)，a代表5到100的整數(shù)，b代表1到3的整數(shù)，25°C時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為 10-10000mm2/s， (B)0.1-50份體積的由如下通式(2)所代表的烷氧基硅烷:
R3cR4dSi(0R5)4_c_d (2) 其中，每個(gè)R3獨(dú)立地代表一個(gè)碳原子數(shù)為9-15的烷基,每個(gè)R4獨(dú)立地代表一個(gè)未被取代或取代的碳原子數(shù)為1-8的一價(jià)烴基，每個(gè)R5獨(dú)立地代表一個(gè)碳原子數(shù)為1-6的烷基，c代表1到3的整數(shù)，d代表O到2的整數(shù)，前提是c+d代表1到3的整數(shù)，(C)100-2500份體積的導(dǎo)熱填料， 其中所述的組分(C)由鋁、銀、鎳、氧化鋅、氧化鋁、氧化鎂、氮化鋁、氮化硼、氮化硅、金剛石、石墨、納米碳管、金屬硅、碳纖維、富勒烯，或它們的混合物組成，且所述的組分(C)的平均粒徑為0.1-50 μ m, (D)一種由如下平均組成式(3)所代表的有機(jī)聚硅氧烷:
R6eSiO(4_e)/2 (3) 其中，每個(gè)R6獨(dú)立地代表一個(gè)未被取代或取代的碳原子數(shù)為1-18的一價(jià)烴基，e代表一個(gè)從1.8到2.2的數(shù)字，25°C時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為10-100000mm2/s，和 (E)一種能溶解或分散所述的組分㈧和⑶的揮發(fā)性溶劑，按100份體積的所述組分(A)計(jì)，其用量不超過(guò)100份體積， 其中所述的組分(E)能溶解或分散所述的組分(A)、⑶和(D)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的組合物，其中所述的組分(E)是甲苯、二甲苯、丙酮、甲基乙基酮、環(huán)己酮、正己烷、正庚烷、丁醇、異丙醇、異鏈烷烴類(lèi)溶劑，或它們的混合物。
9.一種將生熱體產(chǎn)生的熱耗散到散熱體中的方法，包括步驟: 將權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的組合物涂敷到所述生熱體的表面，和 將所述的散熱體放在所述的涂敷組合物上，使所述的組合物夾在所述的生熱體和所述的散熱體之間，從而將所述的熱量耗散到所述的散熱體中。
【文檔編號(hào)】C08K3/22GK103923463SQ201410183495
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2005年12月27日
【發(fā)明者】遠(yuǎn)藤晃洋, 三好敬, 山田邦弘, 木崎弘明 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社