JP6436035B2

JP6436035B2 - 熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物、熱伝導性被膜の形成方法、放熱構造及びパワーモジュール装置

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Publication number: JP6436035B2
Application number: JP2015187688A
Authority: JP
Inventors: 山田　邦弘; 邦弘山田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: JP2017061613A; CN108026437B; TWI687486B; TW201734141A; US10745603B2; CN108026437A; EP3354707B1; US20180291249A1; KR102667078B1; EP3354707A1; KR20180061242A; WO2017051738A1; EP3354707A4

Description

本発明は、電子部品の冷却のために発熱性電子部品とヒートシンク又は金属筐体などの放熱部品との間の熱境界面に介装する熱伝達材料に関し、特に、シリコーン樹脂をベースとし、電子部品の作動温度範囲内の温度において粘度低下、軟化、又は融解して熱境界面に対する密着性を向上させ、発熱性電子部品から放熱部品への熱伝達を改善する熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物、その熱伝導性被膜の形成方法、放熱構造及び該組成物を用いたパワーモジュール装置に関するものである。

テレビ、ビデオ、コンピューター、医療器具、事務機械、通信装置等、最近の電子機器の回路設計は複雑性を増しており、トランジスタ数十万個相当分を内包する集積回路が製造されるようになった。電子機器の小型化、高性能化に伴い、ますます縮小する面積に組み込むこれらの電子部品の個数が増大するとともに、電子部品自体の形状も引き続き小型化している。このため、各電子部品から発生する熱が増加しており、この熱により故障又は機能不全が生じることから熱を効果的に放散させる実装技術が重要になっている。

パーソナルコンピューター、デジタルビデオディスク、携帯電話などの電子機器に使用されるＣＰＵ、ドライバＩＣ、メモリーなどの電子部品において集積度の向上に伴い発生する熱を除去するため、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電子部品の温度上昇を抑えるために、アルミニウム、銅、黄銅等、熱伝導率の高い金属を用いたヒートシンクに直接伝熱する方法が取られる。このヒートシンクは電子部品から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。電子部品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、ヒートシンクと電子部品を空隙なく密着させる必要があり、柔軟性を有する低硬度熱伝導性シートあるいは熱伝導性グリースが電子部品とヒートシンクとの間に介装されている。

しかし、低硬度熱伝導性シートは、取り扱い作業性には優れるが、厚さを薄くすることが難しく、また、電子部品やヒートシンク表面の微細な凹凸に追従できないので接触熱抵抗が大きくなり、効率よく熱を伝導することができないという問題がある。
一方、熱伝導性グリースは、厚さを薄くできるので電子部品とヒートシンクの距離を小さくすることができ、更に表面の微細な凹凸を埋めることにより大幅に熱抵抗を低減することができる。しかし、熱伝導性グリースは、ヒートサイクルによりオイル分が分離（ポンピングアウト）して熱特性が低下する問題がある。

近年、低硬度熱伝導性シートの取り扱い性と、熱伝導性グリースの低熱抵抗化の両方の特性を有し、かつ一般的な放熱グリースよりも耐ポンプアウト性が優れるメリットも有する熱伝導性部材として、室温では固体状であり、電子部品から発生する熱により軟化あるいは溶融する熱軟化性材料が多数提案されている（特許文献１〜７：特表２０００−５０９２０９号公報、特開２０００−３３６２７９号公報、特開２００１−８９７５６号公報、特開２００２−１２１３３２号公報、特開２０００−３２７９１７号公報、特開２００１−２９１８０７号公報、特開２００２−２３４９５２号公報）。

しかしながら、ベースオイルが有機物をベースにしたものは（特許文献１〜４）、耐熱性に劣るため、自動車用途等にこれらが組み込まれた場合には高温による劣化が懸念されるし、耐熱性、耐候性、難燃性に優れる材料として、シリコーンをベースにした同様の熱軟化性材料も多数提案されているが（特許文献５〜７）、これらは何れもシート成型物である。

広い面積に迅速に放熱材料を配置する場合、シート成型物はどうしても接触面との間に気泡が入ってしまうし、また放熱材料を配置する作業面において、ペースト状の放熱材料をスクリーン印刷等で塗布するのが一番速く効率が良いが、シート成型物はその観点からも不十分な面がある。

特表２０００−５０９２０９号公報特開２０００−３３６２７９号公報特開２００１−８９７５６号公報特開２００２−１２１３３２号公報特開２０００−３２７９１７号公報特開２００１−２９１８０７号公報特開２００２−２３４９５２号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、電子部品の冷却のために発熱性電子部品とヒートシンク又は金属筐体などの放熱部品との間の熱境界面に介装する熱伝達材料として用いられ、ペースト状でスクリーン印刷等により塗布することができ、電子部品の作動温度範囲内の温度において粘度低下、軟化、又は融解して熱境界面に対して密着し、従来製品よりも耐ポンプアウト性、耐熱性及び難燃性に優れる熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物、その熱伝導性被膜の形成方法、放熱構造、及び該組成物を用いたパワーモジュール装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記問題に鑑み鋭意検討した結果、（Ａ）融点が３０〜８０℃のシリコーンワックス、（Ｂ）一般式（１）で表される２５℃における動粘度が１０〜５００，０００ｍｍ²／ｓのオルガノポリシロキサン、及び（Ｃ）１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する熱伝導性充填材、好ましくは（Ｄ）上記成分（Ａ）及び（Ｂ）を溶解もしくは分散しうる沸点８０〜３６０℃の揮発性溶剤の特定量を含む熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物が、塗布時はペースト状であるため、容易にかつ迅速にスクリーン印刷ができることから作業効率を落とすことがなく、その後含有する溶剤を揮発させることで、常温で非流動性の状態になることから、一般的な放熱グリースよりも耐ポンプアウト性が向上し、信頼性が向上することを見出し、本発明をなすに至った。
ここで、熱軟化性とは、熱により（通常、３０℃以上において）熱軟化、低粘度化又は融解することをいい、熱軟化、低粘度化又は融解して表面が流動化するものを「熱軟化性」を有するものとすることができる。

従って、本発明は、以下の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物、熱伝導性被膜の形成方法、放熱構造及びパワーモジュール装置を提供する。
〔１〕
成分（Ａ）：融点が３０〜８０℃のシリコーンワックス：１００質量部、
成分（Ｂ）：下記一般式（１）
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （１）
〔式中、Ｒ¹は炭素数１〜１８の非置換又は置換の一価炭化水素基の群の中から選択される１種もしくは２種以上の基であり、ａは１．８≦ａ≦２．２である。〕
で表される２５℃における動粘度が１０〜５００，０００ｍｍ²／ｓのオルガノポリシロキサン：１０〜３００質量部、
成分（Ｃ）：１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する熱伝導性充填材：５００〜７，０００質量部
を含む熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物。
〔２〕
成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンが、下記一般式（２）で表されるアルキル変性シロキサンである〔１〕記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物。

〔式中、Ｒ²は独立に炭素数１〜１８のアルキル基であるが、主鎖のケイ素原子に結合しているＲ²のうち少なくとも１つは炭素数８〜１８のアルキル基である。ｎは該オルガノポリシロキサンの２５℃での動粘度が１０〜５００，０００ｍｍ²／ｓとなる数である。〕
〔３〕
更に、成分（Ｄ）として、成分（Ａ）及び成分（Ｂ）を溶解もしくは分散しうる沸点８０〜３６０℃の揮発性溶剤を、成分（Ａ）１００質量部に対し、１０〜３００質量部含む〔１〕又は〔２〕記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物。
〔４〕
成分（Ｄ）が、イソパラフィンであることを特徴とする〔３〕記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物。
〔５〕
発熱性電子部品及び／又は放熱部品に、〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物をスクリーン印刷で塗布した後、風乾又は加熱することで、室温にて非流動性の状態の被膜を得ることを特徴とする熱伝導性被膜の形成方法。
〔６〕
動作することによって発熱して室温より高い温度となる発熱性電子部品と、放熱部品と、これら両部品との間に介在される〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物から形成される熱伝導性被膜とを含む放熱構造であって、上記熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物が、電子部品動作以前の室温状態で非流動性であり、かつ電子部品動作時の発熱により低粘度化、軟化又は融解して少なくとも表面が流動化することによって上記電子部品と放熱部品との間に空隙なく充填されるように構成したことを特徴とする放熱構造。
〔７〕
パワーモジュールと、パワーモジュールの表面に設けられた放熱体とを備えているパワーモジュール装置であって、前記パワーモジュールの表面と放熱体との間に、〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物を２５〜１００μｍの厚さで介在させることを特徴とするパワーモジュール装置。

本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物は、放熱材料として有用であり、溶剤揮発後、発熱性電子部品と放熱部品との間に配置され、電子部品動作以前の温度では流動性がなく、電子部品動作時の発熱により３０〜８０℃の温度で低粘度化、軟化、又は溶融することにより電子部品と放熱部品との境界に実質的に充填され、従来製品よりも耐ポンプアウト性、耐熱性及び難燃性に優れる。

本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物を用いるパワーモジュール装置の概略断面図である。

以下、詳述する。
成分（Ａ）；
成分（Ａ）のシリコーンワックスは、本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の熱軟化の性質に関係する成分である。
成分（Ａ）の融点は、３０℃未満であると室温にて、非流動性の状態にならず耐ポンプアウト性に劣るものになるし、８０℃より高いと発熱性電子部品の動作時の発熱により低粘度化、軟化あるいは溶融しないため性能が発揮できないため、３０〜８０℃の範囲であり、好ましくは３５〜６５℃の範囲である。なお、本明細書において、室温とは１℃以上３０℃未満をいう。

成分（Ａ）のシリコーンワックスは、シリコーン変性されて、融点が３０〜８０℃であれば何でもよいが、αオレフィンとＳｉＨ結合含有シリコーン化合物とのヒドロシリル化反応、高級脂肪酸とアミノ基含有シリコーン化合物との脱水反応、もしくは高級脂肪酸とＳｉＨ結合含有シリコーン化合物との脱水素反応によって得られるものであることが好ましい。

αオレフィンとＳｉＨ結合含有シリコーン化合物とのヒドロシリル化反応は、無溶剤又は溶剤中で、白金系触媒を使用して公知の方法により実施される。反応温度は３０〜１５０℃であるが、特に６０〜１２０℃の範囲が好ましい。
ここで、αオレフィンの末端ビニル基に結合するアルキル基は、炭素数１５〜４５の範囲であることが好ましく、特に１６〜３５が好ましい。これらアルキル基は、直鎖状が好ましいが、分岐していてもよい。また、数種類のαオレフィンが混合していてもよい。
ＳｉＨ結合含有シリコーン化合物としては、オルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いることができ、このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサンコポリマー、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサンコポリマー、式：（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2で表されるシロキサン単位と式：（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2で表されるシロキサン単位と式：ＳｉＯ_4/2で表されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサンコポリマー、及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
αオレフィンとＳｉＨ結合含有シリコーン化合物との反応は、αオレフィンのビニル基１個に対して、ＳｉＨ結合含有シリコーン化合物中のケイ素原子に結合した水素原子の個数が０．７〜１．５となる量で実施されるが、これに限定されるものではない。

高級脂肪酸とアミノ基含有シリコーン化合物との脱水反応も公知の条件に従って容易に行うことができる。溶剤中でアミノ基含有シリコーン化合物と高級脂肪酸を混合し、８０〜１５０℃の温度で、溶剤還流下で反応、縮合水を溜去してから、減圧下で溶剤を除去すればよい。
ここで、アミノ基含有シリコーン化合物としては、下記一般式（３）で示されるものを用いることができる。
Ａ_xＲ³ _yＳｉＯ_(4-x-y)/2 （３）
式（３）中のＲ³はメチル基、エチル基、プロピル基、オクチル基、ラウリル基等のアルキル基、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、ナフチル基等のアリール基、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又はそれらの一部又は全部の水素原子がハロゲン原子に置換された基等の炭素数１〜２０の一価炭化水素基、水酸基又は−ＯＲ′（Ｒ′は炭素数１〜２０の一価炭化水素基）で示される基である。Ｒ′としては、上記Ｒ³の炭素数１〜２０の一価炭化水素基と同様のものが例示できる。
また、Ａは式−Ｒ⁴（ＮＲ⁵Ｒ⁶）_zＮＲ⁷Ｒ⁸で表されるアミノアルキル基で、Ｒ⁴、Ｒ⁶はそれぞれメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ヘキサメチレン基等のアルキレン基、フェニレン基等の炭素数１〜６の二価炭化水素基、Ｒ⁵、Ｒ⁷、Ｒ⁸はそれぞれ水素原子又は上記Ｒ³と同様の炭素数１〜２０の一価炭化水素基、ｚは０〜５の整数である。このようなアミノアルキル基を例示すると、−Ｃ₃Ｈ₆ＮＨ₂、−Ｃ₃Ｈ₆ＮＨＣ₂Ｈ₄ＮＨ₂、−Ｃ₆Ｈ₁₂ＮＨＣ₂Ｈ₄ＮＨ₂、−Ｃ₃Ｈ₆（ＮＨＣ₂Ｈ₄）₂ＮＨ₂、−Ｃ₃Ｈ₆（ＮＨＣ₂Ｈ₄）₃ＮＨ₂、−Ｃ₂Ｈ₄ＮＨＣ₂Ｈ₄ＮＨ₂、−ＣＨ₂ＮＨＣ₂Ｈ₄Ｎ（Ｃ₄Ｈ₉）₂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ｘ、ｙは、０＜ｘ≦３、０≦ｙ＜３、０＜ｘ＋ｙ≦３である。
なお、式（３）のアミノ基含有シリコーン化合物としては、シリコーン鎖の末端がトリメチルシリル基で封鎖されたものが一般的であるが、必要に応じて、末端が水酸基又はアルコキシ基等にて封鎖されたものも使用し得る。
また、使用される高級脂肪酸としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸などが挙げられるが、入手のし易さなどからステアリン酸が好ましい。高級脂肪酸の仕込み量は、反応しうるアミノ基量に対して、モル比で、当量以上であることが好ましい。

高級脂肪酸とＳｉＨ結合含有シリコーン化合物との脱水素反応も公知の条件に従って行うことができる。溶剤中に高級脂肪酸を溶解あるいは分散し、８０〜１５０℃の温度で共沸脱水を行った後、冷却し、白金系触媒を添加、再び８０〜１５０℃の温度で還流下、ＳｉＨ結合含有シリコーン化合物を滴下、窒素ガス通気下で脱水素反応を行う。熟成後、溶剤を減圧下で除去すればよい。
ここで、ＳｉＨ結合含有シリコーン化合物としては、オルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いることができ、このようなオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサンコポリマー、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサンコポリマー、式：（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2で表されるシロキサン単位と式：（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2で表されるシロキサン単位と式：ＳｉＯ_4/2で表されるシロキサン単位からなるオルガノシロキサンコポリマー、及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
また、使用される高級脂肪酸としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸などが挙げられるが、入手のし易さなどからステアリン酸が好ましい。高級脂肪酸の仕込み量は、反応しうるＳｉＨ基量に対して、モル比で、当量以上であることが好ましい。

成分（Ｂ）；
本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物は、発熱性電子部品及び／又は放熱部品に、スクリーン印刷などで塗布した後、成分（Ｄ）を含む場合は、成分（Ｄ）の揮発性溶剤を風乾あるいは加熱し揮発させることで、室温にて非流動性の状態になる。その後、電子部品動作時の発熱により低粘度化、軟化又は融解して少なくとも表面が流動化するが、その流動性を上げるために成分（Ｂ）は必要な成分である。

成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンは、下記一般式（１）で表される２５℃における動粘度が１０〜５００，０００ｍｍ²／ｓのものである。
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （１）
〔式中、Ｒ¹は炭素数１〜１８の非置換又は置換の一価炭化水素基の群の中から選択される１種もしくは２種以上の基であり、ａは１．８≦ａ≦２．２である。〕

上記式（１）において、Ｒ¹は炭素数１〜１８の非置換又は置換の、飽和又は不飽和の一価炭化水素基の群から選択される１種もしくは２種以上の基である。このような基としては、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、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が挙げられる。ａは１．８〜２．２の範囲であり、特に１．９〜２．１の範囲が好ましい。

また、本発明で使用するオルガノポリシロキサンの２５℃における動粘度は、１０ｍｍ²／ｓより低いとオイルブリードが出易くなるし、５００，０００ｍｍ²／ｓより大きくなると低粘度化、軟化又は融解時の流動性が乏しくなることから、２５℃で１０〜５００，０００ｍｍ²／ｓであることが必要であり、特に３０〜１０，０００ｍｍ²／ｓであることが好ましい。なお、オルガノポリシロキサンの動粘度は、オストワルド粘度計で測定した２５℃の値である（以下、同じ）。

また、成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンは、下記一般式（２）で表されるアルキル変性シロキサンであることが特に好ましい。

〔式中、Ｒ²は独立に炭素数１〜１８のアルキル基であるが、主鎖のケイ素原子に結合しているＲ²のうち少なくとも１つは炭素数８〜１８のアルキル基である。ｎは該オルガノポリシロキサンの２５℃での動粘度が１０〜５００，０００ｍｍ²／ｓとなる数である。〕

上記式（２）において、Ｒ²は、互いに独立に、炭素数１〜１８のメチル基、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であり、主鎖のケイ素原子に結合しているＲ²のうち少なくとも１つは、炭素数８〜１８、好ましくは炭素数１０〜１４のアルキル基である。該アルキル基は分岐を有していてもよい。
ｎは該オルガノポリシロキサンの２５℃での動粘度が１０〜５００，０００ｍｍ²／ｓ、好ましくは３０〜１０，０００ｍｍ²／ｓ、更に好ましくは１００〜８，０００ｍｍ²／ｓとなる数である。

成分（Ｂ）の配合量は、成分（Ａ）１００質量部に対して１０質量部より小さいと、低粘度化、軟化又は融解した後の流動性が乏しいし、３００質量部より大きいと成分（Ｄ）が揮発した後、室温にて、非流動性の状態にならず、一般の放熱グリースと同じ状態になってしまうため、１０〜３００質量部の範囲であり、好ましくは５０〜２５０質量部の範囲である。

成分（Ｃ）；
成分（Ｃ）の熱伝導性充填材は、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが必要である。熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であると、熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の熱伝導率そのものが小さくなる。熱伝導率の上限は、熱伝導性充填材に用いる材料によっても変化するが、特に上限はない。
１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する熱伝導性充填材としては、例えば、アルミニウム粉末、銅粉末、銀粉末、ニッケル粉末、金粉末、アルミナ粉末、酸化亜鉛粉末、酸化マグネシウム粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、窒化珪素粉末、ダイヤモンド粉末、カーボン粉末などの粉末や粒状物が挙げられ、これらを１種類又は２種類以上混ぜ合わせて用いてもよい。

熱伝導性充填材として粉末や粒状物を用いる場合に、その形状は不定形でも球形でも如何なる形状でも構わないが、平均粒径０．１〜１００μｍのものを用いるのがよく、好ましくは０．５〜５０μｍであり、更に好ましくは０．５〜３０μｍである。平均粒径が０．１μｍ未満であると、組成物がグリース状にならず伸展性に乏しくなり、１００μｍを超えると組成物の均一性が乏しくなる。なお、平均粒径は、日機装株式会社製の粒度分析計であるマイクロトラックＭＴ３３００ＥＸにより測定した体積基準の累積平均径である。

上記熱伝導性充填材の配合量は、成分（Ａ）１００質量部に対して５００〜７，０００質量部の範囲であり、好ましくは１，０００〜６，０００質量部の範囲であり、更に好ましくは２，０００〜５，０００質量部である。配合量が５００質量部未満であると、必要な熱伝導率が得られず、７，０００質量部を超えると、組成物がグリース状にならず伸展性が乏しくなる。

成分（Ｄ）；
本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物には、更に成分（Ｄ）として揮発性溶剤を配合することが好ましい。成分（Ｄ）の揮発性溶剤としては、成分（Ａ）及び成分（Ｂ）を溶解あるいは分散できれば如何なる溶剤でもよいが、例えば、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、ＩＰＡ、イソパラフィンなどが挙げられ、安全面、健康面及び印刷での作業性の点からイソパラフィン系の溶剤が好ましい。
成分（Ｄ）の揮発性溶剤は、沸点が８０〜３６０℃、好ましくは１５０〜３５０℃のものである。沸点が８０℃未満では、揮発が速すぎて印刷作業中に粘度が上昇して不具合が生じる場合がある。沸点が３６０℃を超えると、本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物中に残存し易くなり、熱特性が低下する場合がある。

成分（Ｄ）を配合する場合の添加量は、成分（Ａ）１００質量部に対して１０質量部より少ないと、本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の、室温での粘度を十分に下げることができないため印刷性も悪くなる場合があるし、３００質量部より多いと充填材の沈降が速くなり、熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の保存性が悪くなる場合があるため、１０〜３００質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは５０〜２００質量部の範囲である。

また、本発明においては、更に場合によって成分（Ｅ）及び／又は成分（Ｆ）を用いてもよい。

成分（Ｅ）；
成分（Ｅ）は、下記一般式（４）で表される片末端３官能の加水分解性オルガノポリシロキサンである。

（式中、Ｒ⁹は炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ¹⁰は炭素数１〜１８の非置換又は置換の一価炭化水素基の群の中から選択される１種もしくは２種以上の基であり、ｂは５〜１２０の整数である。）

一般式（４）のオルガノポリシロキサンは、成分（Ｃ）の熱伝導性充填材の表面を処理するために用いるものであるが、熱伝導性充填材の高充填化を補助するばかりでなく、熱伝導性充填材表面を覆うことにより熱伝導性充填材同士の凝集を起こりにくくし、高温下でもその効果は持続するため、本熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の耐熱性を向上させる働きがある。

上記式（４）中、Ｒ⁹は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基などの炭素数１〜６のアルキル基が挙げられるが、特にメチル基、エチル基が好ましい。
Ｒ¹⁰は、炭素数１〜１８の非置換又は置換の、飽和又は不飽和の一価炭化水素基の群から選択される１種もしくは２種以上の基であり、このような基としては、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、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が挙げられるが、特にメチル基が好ましい。
また、ｂは５〜１２０の整数であり、好ましくは１０〜９０の整数である。

成分（Ｅ）を配合する場合の添加量は、成分（Ａ）１００質量部に対して１０〜２００質量部であることが好ましく、より好ましくは３０〜１５０質量部の範囲である。

成分（Ｆ）；
成分（Ｆ）は、下記一般式（５）で表されるオルガノシランあるいはその部分加水分解縮合物である。
Ｒ¹¹ _cＳｉＷ_4-c （５）
（式中、Ｒ¹¹は炭素数１〜２０の非置換又はハロゲン原子置換の一価炭化水素基であり、Ｗは水酸基又は加水分解性基であり、ｃは１〜３の整数である。）

一般式（５）のオルガノシランあるいはその部分加水分解縮合物は、成分（Ｅ）の働き同様、成分（Ｃ）の熱伝導性充填材の表面を処理するために用いるものであるが、同じように熱伝導性充填材の高充填化を補助するばかりでなく、熱伝導性充填材表面を覆うことにより熱伝導性充填材同士の凝集を起こりにくくし、高温下でもその効果は持続するため、本熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の耐熱性を向上させる働きがある。

上記式（５）中、Ｒ¹¹は炭素数１〜２０の非置換又はハロゲン原子置換の一価炭化水素基であり、Ｒ¹¹としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基等を挙げることができるが、その具体例としては、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が挙げられる。ｃは１，２又は３であるが、特に１であることが好ましい。
Ｗとしては、水酸基、又は炭素数１〜６のアルコキシ基、アシロキシ基、アルケニルオキシ基等から選択される加水分解性基が挙げられるが、加水分解性基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、アセトキシ基、プロペノキシ基等が挙げられる。本発明においては、これらの中でも、特に水酸基及びアルコキシ基が好ましい。

成分（Ｆ）である一般式（５）のオルガノシランあるいはその部分加水分解縮合物を配合する場合の添加量は、成分（Ａ）１００質量部に対して１〜５０質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは１０〜３０質量部の範囲である。

本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物を製造するには、上記各成分をトリミックス、ツウィンミックス、プラネタリミキサー（いずれも井上製作所（株）製混合機の登録商標）、ウルトラミキサー（みずほ工業（株）製混合機の登録商標）、ハイビスディスパーミックス（特殊機化工業（株）製混合機の登録商標）等の混合機にて３０分〜４時間混合する。必要ならば加熱してもよい。

得られる熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の熱伝導率は、０．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）より小さいと十分な放熱効果が得られない場合があるため、０．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、より好ましくは１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。なお、熱伝導率は、京都電子工業株式会社製のＴＰＡ−５０１により２５℃において測定した値である。

熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の粘度は、２５℃において、５０Ｐａ・ｓより小さいと成分（Ｃ）の熱伝導性充填材が沈降し易くなってしまう場合があるし、５００Ｐａ・ｓより大きいと塗布性が悪くなってしまう場合があるため、５０〜５００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましく、より好ましくは５０〜３００Ｐａ・ｓである。なお、熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の粘度は、株式会社マルコム製のスパイラル粘度計ＰＣ−１ＴＬ（１０ｒｐｍ）で測定した値である。

本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物は、発熱性電子部品及び／又は放熱部品に、スクリーン印刷などで塗布した後、風乾あるいは加熱し、成分（Ｄ）の揮発性溶剤を配合する場合は、その成分（Ｄ）を揮発させることで、室温にて非流動性の状態の熱伝導性被膜になり得る。
また、本発明においては、動作することによって発熱して室温より高い温度となる発熱性電子部品と、放熱部品と、これら両部品との間に介在される熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物から形成される熱伝導性被膜とを含む放熱構造とすることができ、その熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物は、電子部品動作以前の室温状態で非流動性であり、かつ電子部品動作時の発熱により低粘度化、軟化又は融解して少なくとも表面が流動化することによって上記電子部品と放熱部品との間に実質的に空隙なく充填される。

パワーモジュール装置；
本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物は、パワーモジュール装置に用いることができる。このようなパワーモジュール装置としては、パワーモジュールと、パワーモジュールの表面に設けられた放熱体とを備えているパワーモジュールの装置であって、前記パワーモジュールの表面と放熱体との間に、本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物を２５〜１００μｍの厚さで介在させてなるパワーモジュール装置である。
ここで、パワーモジュールとは、サイリスタモジュール、ダイオードモジュール、ＩＧＢＴモジュール、パワーＭＯＳＦＥＴなどの総称である。代表的な構造を図１に示すがこれに限ったものではない。ここで、図１において、１はＩＧＢＴチップ、２ははんだ、３は銅パターン、４は基板、５は銅ベース板、６は放熱グリース、７は放熱体であり、本発明の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物は、図１の放熱グリース６として用いられる。

以下、本発明を合成例、実施例及び比較例によって更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。本発明の優位性をより明確にする目的で、具体的な実施例を示して証明する。

本発明に関する試験は、次のように行った。
熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の絶対粘度の測定は、株式会社マルコム製の型番ＰＣ−１ＴＬ（１０ｒｐｍ）にて行い、また熱伝導率は、京都電子工業株式会社製のＴＰＡ−５０１により、いずれも２５℃において測定した。また、平均粒径は、日機装株式会社製の粒度分析計であるマイクロトラックＭＴ３３００ＥＸにより測定した体積基準の累積平均径である。耐ポンプアウト性は、下記に示す方法により行った。
〔耐ポンプアウト性〕
アルミニウム板に、０．３ｇの熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物を塗布し、７０℃のオーブンで１時間、組成物中の溶剤を揮発させた。その後、冷める前に０．５ｍｍのスペーサーを設けスライドガラスを被せ、熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物を挟み込んだ。この試験片を地面から垂直に立て、０℃と１００℃（各３０分）を交互に繰り返すようにセットされたエスペック株式会社製の熱衝撃試験機（型番：ＴＳＥ−１１−Ａ）の中に配置し、１，０００サイクル試験を行った。１，０００サイクル後、熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物が元の場所からどのくらいズレたかを測定した。

〔実施例１〜５及び比較例１〜３〕
表１、２に示す成分の量を容量５リットルプラネタリミキサー（井上製作所（株）製混合機の登録商標）に投入し、２５℃にて１時間撹拌して実施例１〜５、比較例１〜３の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物を製造した。得られた熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物の特性も表１、２に併記する。

成分（Ａ）シリコーンワックス
（Ａ−１）シリコーンワックス（Ｉ）
〔合成例１〕
平均構造式Ｃ₃₀Ｈ₆₀なるαオレフィン９２４ｇ（２．２モル）、同量のトルエン、及び塩化白金酸の、中和テトラメチルジビニルジシロキサン錯体化物５ｇ（０．５質量％トルエン溶液）をフラスコに仕込み、８０℃で、下記平均構造式で示されるＳｉＨ結合含有シリコーン化合物７２６ｇ（１．０モル）を滴下した。次いで、１１０〜１２０℃においてトルエン還流下で５時間反応させ、その後、トルエンをストリップによって除去することにより、シリコーンワックス（Ｉ）を２，３１０ｇ得た。なお、この時、αオレフィンのビニル基１個に対して、ＳｉＨ結合含有シリコーン化合物中のケイ素原子に結合した水素原子の個数は、１．１であった。
このシリコーンワックス（Ｉ）の融点は６１℃であった。また、この合成例１で得られたシリコーンワックス（Ｉ）を成分（Ａ−１）とする。

（Ａ−２）シリコーンワックス（ＩＩ）
〔合成例２〕
下記平均構造式で示されるアミノ基含有シリコーン化合物１，８６０ｇ、同量のトルエン、及びステアリン酸２０５ｇをフラスコに仕込み、窒素ガス通気下昇温させ、１１０〜１２０℃で還流下１０時間反応させながら、縮合水を溜去した後、トルエンをストリップによって除去することにより、シリコーンワックス（ＩＩ）を１，８５８ｇ得た。なお、この時、ステアリン酸／アミノ基含有シリコーン化合物の仕込み比は、モル比で２．２であった。
このシリコーンワックス（ＩＩ）の融点は、４０℃であった。また、この合成例２で得られたシリコーンワックス（ＩＩ）を成分（Ａ−２）とする。

（Ａ−３）シリコーンワックス（ＩＩＩ）
〔合成例３〕
ステアリン酸３５０ｇとトルエン３６０ｇをフラスコに仕込み、窒素通気下１１０〜１２０℃のトルエン還流下で１時間共沸脱水し、７０℃まで冷却した後、塩化白金酸の、中和テトラメチルジビニルジシロキサン錯体化物２ｇ（０．５質量％トルエン溶液）をフラスコに仕込み、その後、再び昇温し、１１０〜１２０℃のトルエン還流下にて、下記平均構造式で示されるＳｉＨ結合含有シリコーン化合物１００ｇを少量ずつ滴下しながら、脱水素反応を８時間行った。その後２時間熟成を行い、同様にトルエンをストリップによって除去することによりシリコーンワックス（ＩＩＩ）を得た。この時、ステアリン酸／ＳｉＨ基含有シリコーン化合物の仕込み比は、モル比で１．１であった。
このシリコーンワックス（ＩＩＩ）の融点は、４５℃であった。また、この合成例３で得られたシリコーンワックス（ＩＩＩ）を成分（Ａ−３）とする。

成分（Ｂ）オルガノポリシロキサン
（Ｂ−１）下記式で表されるポリシロキサン

成分（Ｃ）熱伝導性充填材
（Ｃ−１）アルミナ粉末：平均粒径８．９μｍ（熱伝導率：２７Ｗ／（ｍ・Ｋ））
（Ｃ−２）酸化亜鉛粉末：平均粒径１．０μｍ（熱伝導率：５４Ｗ／（ｍ・Ｋ））
（Ｃ−３）アルミニウム粉末：平均粒径２０μｍ（熱伝導率：２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ））

成分（Ｄ）揮発性溶剤
（Ｄ−１）ＩＰソルベント２０２８（イソパラフィン系溶剤、出光興産株式会社商品名、沸点；２１０−２５４℃）
（Ｄ−２）ＩＰソルベント２８３５（イソパラフィン系溶剤、出光興産株式会社商品名、沸点；２７０−３５０℃）

成分（Ｅ）
（Ｅ−１）下記式で表されるポリシロキサン

成分（Ｆ）
（Ｆ−１）下記式で表されるシラン
Ｃ₁₀Ｈ₂₁Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃

１：ＩＧＢＴチップ
２：はんだ
３：銅パターン
４：基板
５：銅ベース板
６：放熱グリース
７：放熱体

Claims

成分（Ａ）：融点が３０〜８０℃のシリコーンワックス：１００質量部、
成分（Ｂ）：下記一般式（１）
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （１）
〔式中、Ｒ¹は炭素数１〜１８の非置換又は置換の一価炭化水素基の群の中から選択される１種もしくは２種以上の基であり、ａは１．８≦ａ≦２．２である。〕
で表される２５℃における動粘度が１０〜５００，０００ｍｍ²／ｓのオルガノポリシロキサン：１０〜３００質量部、
成分（Ｃ）：１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する熱伝導性充填材：５００〜７，０００質量部
を含む熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物。
成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンが、下記一般式（２）で表されるアルキル変性シロキサンである請求項１記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物。

〔式中、Ｒ²は独立に炭素数１〜１８のアルキル基であるが、主鎖のケイ素原子に結合しているＲ²のうち少なくとも１つは炭素数８〜１８のアルキル基である。ｎは該オルガノポリシロキサンの２５℃での動粘度が１０〜５００，０００ｍｍ²／ｓとなる数である。〕
更に、成分（Ｄ）として、成分（Ａ）及び成分（Ｂ）を溶解もしくは分散しうる沸点８０〜３６０℃の揮発性溶剤を、成分（Ａ）１００質量部に対し、１０〜３００質量部含む請求項１又は２記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物。
成分（Ｄ）が、イソパラフィンであることを特徴とする請求項３記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物。
発熱性電子部品及び／又は放熱部品に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物をスクリーン印刷で塗布した後、風乾又は加熱することで、室温にて非流動性の状態の被膜を得ることを特徴とする熱伝導性被膜の形成方法。
動作することによって発熱して室温より高い温度となる発熱性電子部品と、放熱部品と、これら両部品との間に介在される請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物から形成される熱伝導性被膜とを含む放熱構造であって、上記熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物が、電子部品動作以前の室温状態で非流動性であり、かつ電子部品動作時の発熱により低粘度化、軟化又は融解して少なくとも表面が流動化することによって上記電子部品と放熱部品との間に空隙なく充填されるように構成したことを特徴とする放熱構造。
パワーモジュールと、パワーモジュールの表面に設けられた放熱体とを備えているパワーモジュール装置であって、前記パワーモジュールの表面と放熱体との間に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱軟化性熱伝導性シリコーングリース組成物を２５〜１００μｍの厚さで介在させることを特徴とするパワーモジュール装置。