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TW201428057A - 熱傳導性聚矽氧組合物及熱傳導性部件 - Google Patents

熱傳導性聚矽氧組合物及熱傳導性部件 Download PDF

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TW201428057A
TW201428057A TW102146748A TW102146748A TW201428057A TW 201428057 A TW201428057 A TW 201428057A TW 102146748 A TW102146748 A TW 102146748A TW 102146748 A TW102146748 A TW 102146748A TW 201428057 A TW201428057 A TW 201428057A
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mass
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TW102146748A
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Inventor
Tomoko Kato
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Dow Corning Toray Co Ltd
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Abstract

問題：在用作熱傳導性部件(特定言之作為電子材料之灌封劑或類似物)之情形下，提供一種自其可獲得對基板具有出眾黏合性且無裂痕之固化產品之熱傳導性聚矽氧組合物，及亦提供一種藉由使該組合物固化獲得之熱傳導性部件。解決方法：一種熱傳導性聚矽氧橡膠組合物，其包含氫氧化鋁或氧化鎂熱傳導性填充劑，該填充劑在250℃下保持30分鐘前後之質量變化(其係藉由熱重量分析法(TGA)測量)係小於4.0質量%；及一種藉由使該組合物固化獲得之熱傳導性部件。

Description

熱傳導性聚矽氧組合物及熱傳導性部件
本發明係關於一種熱傳導性聚矽氧組合物及一種藉由使該組合物固化所獲得之熱傳導性部件。本發明主張2012年12月17日申請之日本專利申請案第2012-274714號之優先權，該案之內容以引用的方式併入本文中。
近年来，已將電晶體、IC、記憶元件及其他電子零件高度密集化且愈發集成地安裝於印刷電路板及混合IC上。正因如此，使用各類熱傳導性聚矽氧橡膠組合物以有效驅散熱量。此等已提出之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物之實例包括：包含含乙烯基的有機聚矽氧烷，有機氫聚矽氧烷，選自氧化鋁、石英粉末、氧化鎂、氮化硼及碳化矽之熱傳導性填充劑，選自胺基矽烷、環氧矽烷及鈦酸烷基酯之黏著賦予劑及鉑基觸媒之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物(如日本未審查專利申請公開案第S61-157569號中所述)；包含每個分子中具有至少0.1莫耳%的脂族不飽和基團之有機聚矽氧烷、每個分子中具有至少兩個矽鍵結氫原子之有機氫聚矽氧烷、平均粒徑為10至50μm之球形氧化鋁細粉、平均粒徑為小於10μm之球形或非球形氧化鋁細粉及鉑或鉑基化合物之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物(如日本未審查專利申請公開案第S63-251466號中所述)；包含含烯基的有機聚矽氧烷、有機氫聚矽氧烷、 平均粒徑為0.1至5μm之非晶形氧化鋁細粉、平均粒徑為5至50μm之球形氧化鋁細粉及鉑基觸媒之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物(如日本未審查專利申請公開案第H02-041362號中所述)；及包含每個分子中平均具有至少0.5個烯基之含烯基的有機聚矽氧烷、每個分子中具有至少兩個矽鍵結氫原子之有機氫聚矽氧烷、平均粒徑不大於50μm且長軸對短軸之比為1.0至1.4之高純度氧化鋁細粉及鉑基觸媒之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物(如日本未審查專利申請公開案第H05-105814號中所述)。
然而，使用此等熱傳導性聚矽氧橡膠組合物，會出現周圍基板受到在固化期間自該組合物中揮發出的低沸點組分及自該組合物中滲出的油組分污染之問題。另一問題在於，當該組合物固化並用作熱傳導性部件時，與基板之黏合性較差。此外，問題還在於，該等組合物之固化產品會出現開裂，從而導致固化產品破損。
作為此等問題之對策，日本未審查專利申請公開案第2011-153252號提出一種熱傳導性聚矽氧組合物，其包含每個分子中具有至少兩個矽鍵結烯基且不含矽鍵結羥基及烷氧基之有機聚矽氧烷(四聚體至二十聚體環狀矽氧烷含量(以質量單位計)不多於1,000ppm)、每個分子中具有至少兩個矽鍵結氫原子且不含矽鍵結烯基、羥基及烷氧基之有機聚矽氧烷、黏著賦予劑、熱傳導性填充劑及矽氫化觸媒。
專利文件
專利文件1：日本未審查專利申請公開案第S61-157569A號
專利文件2：日本未審查專利申請公開案第S63-251466A號
專利文件3：日本未審查專利申請公開案第H02-041362A號
專利文件4：日本未審查專利申請公開案第H05-105814A號
專利文件5：日本未審查專利申請公開案第2011-153252A號
然而，即使使用該熱傳導性聚矽氧組合物，在固化並用作熱傳導性部件之情形下亦會出現與基板之黏合性較差及固化產品出現開裂之問題，從而導致固化產品破損。
為解決上述問題，在用作熱傳導性部件(特定言之作為電子材料之灌封劑或類似物)之情形下，本發明之一目標係提供一種自其可獲得對基板具有出眾黏合性且無裂痕之固化產品之熱傳導性聚矽氧組合物，及亦提供一種藉由使該組合物固化獲得之熱傳導性部件。
經過旨在達成上述目標所進行的密集研究，本發明者得出本發明。亦即，本發明目標係藉由一種包含(A)氫氧化鋁或氧化鎂熱傳導性填充劑之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物達成，該填充劑在250℃下保持30分鐘前後之質量變化(其係藉由熱重量分析法(TGA)測量)係小於4.0質量%。
本發明熱傳導性聚矽氧橡膠組合物較佳另外包含：(B)在每個分子中具有至少兩個矽鍵結烯基之有機聚矽氧烷；(C)在每個分子中具有至少兩個矽鍵結氫原子且不含矽鍵結烯基、羥基及烷氧基之有機聚矽氧烷；及(D)矽氫化觸媒。
組分(B)較佳係在分子兩端具有矽鍵結烯基之有機聚矽氧烷。
組分(A)之含量較佳係100至2,000質量份/100質量份的組分(B)。
組分(C)之含量較佳係藉其使得矽鍵結氫原子之數量為5至10莫耳/組分(B)中之1莫耳烯基之數量。
本發明熱傳導性聚矽氧組合物可另外包含(E)黏著賦予劑。
組分(C)與組分(E)之總含量較佳係組分(B)、組分(C)及組分(E)之總含量之0.5至10質量%。
本發明熱傳導性聚矽氧組合物可另外包含(F)不同於組分(A)之熱傳導性填充劑。
至少一種選自組分(A)及組分(F)之組分較佳係使用矽表面處理劑進行表面處理。
本發明亦係關於一種藉由使該熱傳導性聚矽氧組合物固化獲得之熱傳導性部件。
本發明熱傳導性聚矽氧組合物之特徵在於：在用作熱傳導性部件(特定言之作為電子材料之灌封劑或類似物)之情形下，可獲得對基板具有出眾黏合性且無裂痕之固化產品。此外，使用本發明熱傳導性聚矽氧組合物製得之散熱材料之特徵在於具有出眾熱導性及較少缺陷。
組分(A)係一種賦予本發明組合物熱導性之熱傳導性填充劑，且具體言之係氫氧化鋁或氧化鎂，其在250℃下保持30分鐘前後之質量變化(其係藉由熱重量分析法(TGA)測量)係小於4.0質量%。組分(A)較佳係氫氧化鋁。使用質量變化為4.0質量%或更大之組分並非較佳，因為所得熱傳導性聚矽氧橡膠在高溫下之穩定性將受到不良影響，從而導致對基板之較差黏合性；且因為該組合物之固化產品會出現開裂及類似破損，從而導致所得散熱材料之低劣品質。
組分(A)之顆粒形狀並無特定限制，且其實例包括球形、針形、盤狀、棒狀及不規則顆粒形狀。其中，以球形及不規則形狀較佳。此外，組分(A)之平均粒徑並無特定限制，但當藉由使用雷射繞射/散射型粒度分佈裝置進行顯微觀測或測量而測量時，較佳係於0.01至100 μm之範圍內，更佳係於0.01至50μm之範圍內，及甚至更佳係於0.5至25μm之範圍內。
在本發明組合物中，組分(A)較佳係使用矽基表面處理劑進行表面處理。矽基表面處理劑之實例包括烷氧基矽烷(諸如甲基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等)；氯矽烷(諸如甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、三甲基一氯矽烷等)；矽氮烷(諸如六甲基二矽氮烷、六甲基環三矽氮烷等)；及矽氧烷寡聚物(諸如分子兩端經矽烷醇基封端之二甲基矽氧烷寡聚物、分子兩端經矽烷醇基封端之二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷共聚物寡聚物、分子兩端經矽烷醇基封端之甲基乙烯基矽氧烷寡聚物、分子兩端經矽烷醇基封端之甲基苯基矽氧烷寡聚物等。
表面處理方法之實例包括其中將組分(A)與矽基表面處理劑直接摻合之處理方法(乾式處理方法)；其中將矽基表面處理劑與組分(A)連同甲苯、甲醇、庚烷或類似有機溶劑一起摻合之處理方法(濕式處理方法)；及其中將組分(A)混合於組分(B)與矽基表面處理劑之混合物中，或將矽基表面處理劑混合於組分(B)與組分(A)之混合物中以對組分(A)進行表面處理之處理方法(原位處理方法)。
組分(A)可係選自具有本發明中所述質量變化性質之產品之市售氫氧化鋁或氧化鎂(例如CWL325LV，由Sumitomo Chemical Co.,Ltd.製造)或可藉由熱處理市售氫氧化鋁或氧化鎂獲得。該等熱處理條件並無特定限制，但該處理較佳係在100至500℃下及更佳在150℃至300℃下於惰性氣體或真空中進行。惰性氣體之實例包括氮、氦及氬。注意，惰性氣體可含有氫氣或類似還原氣體。加熱時間並無特定限制，但可設定為10分鐘至10小時之範圍，及較佳設定為30分鐘至5 小時之範圍。
組分(A)之含量係於100至2,000質量份/100質量份之組分(B)之範圍內及較佳係於200至1,600質量份/100質量份之組分(B)之範圍內。此係因為所得聚矽氧橡膠之熱導性在組分(A)之含量大於或等於上述範圍之下限時係有利，且所得組合物之處理可加工性在該含量小於或等於上述範圍之上限時係有利。
有機聚矽氧烷組分(B)係本發明組合物之基本化合物，且在每個分子中具有至少兩個矽鍵結烯基。組分(B)中之矽鍵結烯基之實例包括乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基及庚烯基。其中，以乙烯基較佳。組分(B)中之不同於烯基之矽鍵結有機基團之實例包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基及類似烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基及類似芳基；苄基、苯乙基及類似芳烷基；及氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基及類似鹵化烷基。其中，以甲基及苯基較佳。上述組分(B)之分子結構並無限制，且其實例包括直鏈、部分分支直鏈及分支鏈結構。其中，以直鏈結構較佳。
組分(B)在25℃下之黏度並無特定限制，但較佳係於10至500,000mPa．s之範圍內，及更佳係於50至100,000mPa．s之範圍內。此係因為所得聚矽氧橡膠之物理性質在組分(B)之黏度大於或等於上述範圍之下限時獲得改良，且所得組合物之處理可加工性在該黏度小於或等於上述範圍之上限時係有利。組分(B)在25℃下之黏度可(例如)藉由根據JIS K 7117-1使用B型黏度計測量而測定。
組分(B)中之四聚體至二十聚體環狀矽氧烷含量(以質量單位計)較佳不多於1,000ppm。此係因為當組分(B)中之四聚體至二十聚體環狀矽氧烷含量小於或等於上述範圍之上限時，可減少(所得組合物)固化期間自該組合物揮發的低沸點組分。該種環狀矽氧烷之實例包括環二甲基矽氧烷寡聚物、環甲基乙烯基矽氧烷寡聚物、環甲基苯基矽氧 烷寡聚物及環二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷共聚物寡聚物。組分(B)中之四聚體至二十聚體環狀矽氧烷含量係可藉由氣相層析或類似方法測量。
有機聚矽氧烷組分(B)之實例包括分子兩端經三甲基甲矽烷氧基封端之二甲基矽氧烷與甲基乙烯基矽氧烷之共聚物、分子兩端經三甲基甲矽烷氧基封端之甲基乙烯基聚矽氧烷、分子兩端經三甲基甲矽烷氧基封端之二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、分子兩端經二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端之二甲基聚矽氧烷、分子兩端經二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端之甲基乙烯基聚矽氧烷、分子兩端經二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端之二甲基矽氧烷與甲基乙烯基矽氧烷之共聚物、分子兩端經二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端之二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物；由式R1 3SiO1/2表示之矽氧烷單元、式R1 2R2SiO1/2表示之矽氧烷單元、式R1 2SiO2/2表示之矽氧烷單元及少量式SiO4/2表示之矽氧烷單元組成之有機聚矽氧烷共聚物；由式R1 2R2SiO1/2表示之矽氧烷單元、式R1 2SiO2/2表示之矽氧烷單元及少量式SiO4/2表示之矽氧烷單元組成之有機聚矽氧烷共聚物；由式R1R2SiO2/2表示之矽氧烷單元及少量式R1SiO3/2表示之矽氧烷單元或少量式R2SiO3/2表示之矽氧烷單元組成之有機聚矽氧烷共聚物；及此等有機聚矽氧烷中之兩種或更多種之混合物。在上式中，R1係不同於烯基之一價烴基。其實例包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基及類似烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基及類似芳基；苄基、苯乙基及類似芳烷基；及氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基，及類似鹵化烷基。此外，在上式中，R2係烯基。其實例包括乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基及庚烯基。
本發明組合物中之有機聚矽氧烷組分(C)係交聯劑，且其每個分子中具有至少兩個矽鍵結氫原子且不含矽鍵結烯基、羥基及烷氧基。 組分(C)中之矽鍵結有機基團之實例包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基及類似烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基及類似芳基；苄基、苯乙基及類似芳烷基；及氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基及類似鹵化烷基。其中，以甲基及苯基較佳。上述組分(C)之分子結構並無限制，且其實例包括直鏈、部分分支直鏈及分支鏈結構。其中，以直鏈結構較佳。
組分(C)在25℃下之黏度並無特定限制，但較佳係於1至500,000mPa．s之範圍內，及更佳係於5至100,000mPa．s之範圍內。此係因為所得聚矽氧橡膠之物理性質在組分(C)之黏度大於或等於上述範圍之下限時係有利，且所得組合物之處理可加工性在該黏度小於或等於上述範圍之上限時係有利。組分(C)在25℃下之黏度係可(例如)藉由根據JIS K 7117-1使用B型黏度計測量而測定。
有機聚矽氧烷組分(C)之實例包括分子兩端經三甲基甲矽烷氧基封端之甲基氫聚矽氧烷、分子兩端經三甲基甲矽烷氧基封端之二甲基矽氧烷與甲基氫矽氧烷之共聚物、分子兩端經三甲基甲矽烷氧基封端之二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、分子兩端經二甲基氫甲矽烷氧基封端之二甲基聚矽氧烷、分子兩端經二甲基氫甲矽烷氧基封端之二甲基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、分子兩端經二甲基氫甲矽烷氧基封端之甲基苯基聚矽氧烷；由式R1 3SiO1/2表示之矽氧烷單元、式R1 2HSiO1/2表示之矽氧烷單元及式SiO4/2表示之矽氧烷單元組成之有機聚矽氧烷共聚物；由式R1 2HSiO1/2表示之矽氧烷單元及式SiO4/2表示之矽氧烷單元組成之有機聚矽氧烷共聚物；由式R1HSiO2/2表示之矽氧烷單元及式R1SiO3/2表示之矽氧烷單元或式HSiO3/2表示之矽氧烷單元組成之有機聚矽氧烷共聚物；及此等有機聚矽氧烷中兩者或更多者之混合物。在上式中，R1係不同於烯基之一價烴基，且係實例係與上文所述基團相同。
組分(C)之含量係藉其使得組分(C)中之矽鍵結氫原子之數量為0.5至10莫耳，較佳0.5至5莫耳及更佳0.5至3莫耳/組分(B)中之1莫耳烯基之數量。此係因為所得組合物在組分(C)之含量大於或等於上述範圍之下限時可充分地進行固化，且在該含量小於或等於上述範圍之上限時可抑制所得聚矽氧橡膠之物理性質之經時變化。
組分(D)係用於加速本發明組合物固化之矽氫化觸媒。組分(D)之實例包括鉑細粉、鉑黑、二氧化矽負載型鉑細粉、活性碳載鉑、氯鉑酸、四氯化鉑、氯鉑酸醇溶液、鉑之烯烴錯合物、鉑之二乙烯基四甲基二矽氧烷或類似烯基矽氧烷錯合物及類似鉑基觸媒；肆(三苯基膦)鈀及類似鈀基觸媒；及銠基觸媒；及此外包含此等金屬基觸媒且粒徑小於10μm之聚苯乙烯樹脂、尼龍樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚矽氧樹脂及類似熱塑性樹脂粉末。
組分(D)之含量係催化量。例如，該含量(以質量單位計)係使得組分(D)中之金屬原子之數量相對於組分(B)而言較佳於0.1至500ppm之範圍內及更佳於1至50ppm之範圍內之數量。此係因為所得組合物之可固化性在組分(D)之含量大於或等於上述範圍之下限時係有利，且所得組合物甚至在組分(D)之含量小於或等於上述範圍之上限時亦可充分固化。
組分(E)係賦予本發明組合物黏著性之黏著賦予劑。組分(E)並無特定限制，但較佳係具有矽鍵結烷氧基之有機矽化合物。組分(E)中之矽鍵結烷氧基之實例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基及丁氧基。其中，以甲氧基較佳。組分(E)中之矽鍵結有機基團之實例包括甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基及類似烷基；乙烯基、烯丙基、己烯基及類似烯基；苯基、甲苯基、二甲苯基及類似芳基；3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基及類似鹵化烷基；3-縮水甘油氧基丙基、3-甲基丙烯醯氧基丙基、3-胺基丙基、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基及類似官能有機 基團；三甲氧基甲矽烷基乙基、甲基二甲氧基甲矽烷基乙基及類似烷氧基甲矽烷基烷基；及矽鍵結氫原子。
組分(E)之實例包括3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷及類似之由一或兩種或多種烷氧基矽烷組成之部分水解縮合物；甲基聚矽酸鹽、乙基聚矽酸鹽及由以下通式表示之有機矽氧烷寡聚物：
(其中「m」係0或更大的整數且「n」係1或更大的整數)；由以下通式表示之有機矽氧烷寡聚物：
(其中「m」係0或更大的整數且「n」係1或更大的整數)；由以下通式表示之有機矽氧烷寡聚物：
(其中「m」係0或更大的整數，且「n」及「p」各係1或更大的 整數)；由以下通式表示之有機矽氧烷寡聚物：
(其中「m」係0或更大的整數，且「n」及「p」各係1或更大的整數)；由以下通式表示之有機矽氧烷寡聚物：
(其中「m」係0或更大的整數且「n」係1或更大的整數)；由以下通式表示之有機矽氧烷寡聚物：
(其中「m」係0或更大的整數)；及由以下通式表示之有機矽氧烷寡聚物：
(其中「m」係0或更大的整數)。
特定言之，組分(E)較佳係(i)含有矽鍵結烷氧基且沸點為100℃或 更高之有機矽化合物與(ii)含有矽鍵結羥基且每個分子中具有至少一個矽鍵結烯基之二有機矽氧烷寡聚物之混合物，或組分(E)較佳係(i)與(ii)之縮合反應產物。
此係因為當組分(i)之沸點為100℃或更高(注意，在1個大氣壓下之沸點(標準沸點)係100℃或更高)時，可減少在(所得組合物)固化期間自該組合物揮發之低沸點組分。組分(i)之實例包括3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷及N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷。
此外，組分(ii)較佳係具有矽鍵結羥基(矽烷醇基)之二有機矽氧烷寡聚物，且矽烷醇基之含量不大於9質量%。此係因為當該含量係9質量%或更低時，所得組合物之黏著性係有利。組分(ii)之實例包括分子兩端經矽烷醇基封端之甲基乙烯基矽氧烷寡聚物、分子兩端經矽烷醇基封端之二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷共聚物寡聚物及分子兩端經矽烷醇基封端之甲基乙烯基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物寡聚物。
組分(E)可係組分(i)與組分(ii)之混合物，或可係由組分(i)及(ii)之縮合反應所產生之反應產物。用於組分(i)及組分(ii)之縮合反應之方法並無特定限制，但該反應較佳係在氫氧化鉀、氫氧化鈉或類似鹼性觸媒之存在下進行。
組分(E)之含量係至少0.05質量份且較佳係至少0.1質量份/100質量份之組分(B)。此係因為所得組合物之黏著性在組分(E)之含量大於或等於上述範圍之下限時係有利。
與組分(A)類似，組分(F)係一種賦予本發明組合物熱導性之熱傳導性填充劑。組分(F)之實例包括不同於組分(A)之熱傳導性填充劑， 諸如金、銀、銅、鋁、鎳、黃銅、形狀記憶合金、焊錫及類似金屬粉末；陶瓷、玻璃、石英、有機樹脂及表面上沈積或電鍍有金、銀、鎳、銅或類似金屬之類似粉末；氧化鋁、氧化鈹、氧化鉻、氧化鋅、氧化鈦、結晶二氧化矽及類似以金屬氧化物為主之粉末；氮化硼、氮化矽、氮化鋁及類似以金屬氮化物為主之粉末；碳化硼、碳化鈦、碳化矽及類似以金屬碳化物為主之粉末；氫氧化鎂及類似以金屬氫氧化物為主之粉末；碳奈米管、碳微纖維、鑽石、石墨、及類似碳基粉末；及此等粉末中之兩種或更多種之混合物。特定言之，組分(F)較佳係以金屬為主之粉末、以金屬氧化物為主之粉末或以金屬氮化物為主之粉末，具體言之，係銀粉末、鋁粉末、氧化鋁粉末、氧化鋅粉末或氮化鋁粉末。注意，此等熱傳導性填充劑與氫氧化鋁及氧化鎂之區別在於：在多數情形下，該伴隨吸收水合水及水分之填充劑之質量變化不會成為問題。
組分(F)之顆粒形狀並無特定限制，且其實例包括球形、針形、盤狀、棒狀及不規則顆粒形狀。其中，以球形及不規則形狀較佳。此外，組分(F)之平均粒徑並無特定限制，但較佳係於0.01至100μm之範圍內，且更佳係於0.01至50μm之範圍內。
此外，組分(F)較佳係使用矽基表面處理劑進行表面處理。可使用與針對組分(A)所述相同的矽處理劑作為該矽基表面處理劑。此外，可使用與針對組分(A)所述相同的方法作為表面處理方法。至少一種選自組分(A)及組分(F)之組分較佳係使用矽表面處理劑進行表面處理。
組分(F)之含量係於100至2,000質量份/100質量份之組分(B)之範圍內，且較佳係於200至1,600質量份/100質量份之組分(B)之範圍內。此係因為所得聚矽氧橡膠之熱導性在組分(F)之含量大於或等於上述範圍之下限時係有利，且所得組合物之處理可加工性在該含量小於或 等於上述範圍之上限時係有利。
出於增強處理/可加工性之目的，本發明組合物亦較佳包含固化抑制劑。該固化抑制劑之實例包括2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇及類似炔醇；3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔及類似烯炔化合物；及苯并三唑。此等固化抑制劑之含量相對於組分(B)而言較佳係於10至50,000ppm(以質量單位計)之範圍內。
製備本發明熱傳導性聚矽氧組合物之方法並無特定限制。例如，可使用製備方法[1]，其中將組分(A)與組分(B)混合，向其添加少量組分(C)，並混合所得組合物，或者，可使用製備方法[2]，其中將組分(A)與組分(C)預混合，並向其添加少量組分(B)。然而，以製備方法[1]特別佳。可使用各種裝置作為混合裝置，但可藉由使用已知捏合裝置(諸如雙輥磨機、班伯里(Banbury)混合機、捏合機/混合機、行星式混合機、羅斯(Ross)混合機、霍巴特(Hobart)混合機、速度混合機或類似裝置)實現均勻混合。其中，以使用羅斯混合機較佳。
只要本發明之目標不受抑制，熱傳導性填充劑表面處理劑及本發明熱傳導性聚矽氧組合物可包含以下各種添加劑作為可選組分：發煙氧化鈦及類似強化填充劑；矽藻土、鋁矽酸鹽、氧化鐵、氧化鋅、碳酸鈣及類似非強化填充劑；及此等填充劑(使用有機矽烷、及聚有機矽氧烷或類似有機矽化合物加以處理)之表面經處理的產品。此外，必要時可混合甲基乙基酮、甲基異丁基酮或類似溶劑、顏料、染料、耐熱劑、阻燃劑、內脫離劑、增塑劑、礦物油、非官能性聚矽氧油或常用於聚矽氧組合物中之類似添加劑。
實例
下文基於實例詳細說明本發明，但本發明並不限於該等實例。注意，在該等實例中，物理性質係在25℃下測得的數值。此外，熱傳 導性填充劑之粒徑係可見於上述各製造商之產品目錄之數值。
熱傳導性填充劑之質量變化(=加熱後之損失%)
在250℃下保持30分鐘後於以下條件下測量各熱傳導性填充劑之質量損失率。
裝置：Shimadzu Corporation製造之TGA-50熱重量分析儀
升溫速率：10℃/min，自室溫上升至250℃
溫度條件：達到250℃後保持30分鐘
測量氛圍：氮氣(流速：50ml/min)
樣品量：10mg
熱傳導性聚矽氧橡膠(固化產品)在高溫保持測試後之穩定性評估
將40cc的各熱傳導性聚矽氧橡膠組合物分別置於50cc玻璃燒杯中，並在烘箱中以150℃內部空氣循環加熱固化1小時。因此，獲得熱傳導性聚矽氧橡膠(樣品)。將所得樣品在180℃下進一步儲存72小時，且此後以肉眼確定其外觀。根據以下標準評估該等樣品。
○：儲存後，未觀察到自燒杯表面脫落(較差黏合性)或樣品破損(例如開裂)。
×：儲存後，觀察到自燒杯表面明顯脫落且樣品破損。
實際實例1
在室溫下，使用羅斯混合機混合100質量份之分子兩端經二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端且黏度為400mPa．s之二甲基聚矽氧烷、4.3質量份之甲基三甲氧基矽烷及320質量份之平均直徑為25μm且加熱後損失為3.9質量%之不規則形狀的氫氧化鋁微粒(由Sumitomo Chemical Co.,Ltd.製造之CWL325LV)。此後，在減壓及150℃下加熱並攪拌該混合物1小時。因此，製得聚矽氧橡膠。接著，將1質量份之分子兩端經三甲基甲矽烷氧基封端且黏度為5mPa．s之二甲基矽氧烷與甲基氫矽氧烷之共聚物(其數量使得本組分中之矽鍵結氫原子之數量為0.8莫 耳/上述聚矽氧橡膠基中所含二甲基聚矽氧烷中之1莫耳乙烯基)、0.1質量份之2-苯基-3-丁炔-2-醇及1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷鉑錯合物(其數量使得該組分中之鉑金屬(以質量單位計)相對於該聚矽氧橡膠基中所含二甲基聚矽氧烷而言為30ppm)添加至該聚矽氧橡膠基中，並在室溫下均勻混合。因此，製得熱傳導性聚矽氧橡膠組合物1。
比較實例1
除使用平均直徑為18μm且加熱後損失為4.4質量%之不規則形狀的氫氧化鋁微粒(由Showa Denko K.K.製造之HIGILITE H-31)代替實際實例1之氫氧化鋁微粒(CWL325LV)以外，以與實際實例1中所述相同的方式製備比較實例1之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物2。
實際實例2
在烘箱中，以250℃之內部空氣循環使比較實例1中所用的平均直徑為18μm且加熱後損失為4.4質量%之不規則形狀的氫氧化鋁微粒(由Showa Denko K.K.製造之HIGILITE H-31)乾燥3小時，從而最終製得平均直徑為18μm且加熱後損失為1.4質量%之不規則形狀的氫氧化鋁微粒(在下文中稱為「經烘焙的H-31」)。
除使用該「經烘焙的H-31」代替實際實例1中所用的氫氧化鋁微粒(CWL325LV)以外，以與實際實例1中所述相同的方式製備實際實例2之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物3。
比較實例2
除使用平均直徑為9μm且加熱後損失為4.1質量%之不規則形狀的氫氧化鋁微粒(由Nippon Light Metal Company,Ltd.製造之BF083)代替實際實例1之氫氧化鋁微粒(CWL325LV)以外，以與實際實例1中所述相同的方式製備比較實例2之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物4。
比較實例3
除使用平均直徑為3.6μm且加熱後損失為4.9質量%之不規則形狀 的氫氧化鋁微粒(由Showa Denko K.K.製造之HP350)代替實際實例1之氫氧化鋁微粒(CWL325LV)以外，以與實際實例1中所述相同的方式製備比較實例3之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物5。
實際實例3
在烘箱中，以250℃之內部空氣循環使比較實例3中所用的平均直徑為3.6μm且加熱後損失為4.9質量%之不規則形狀的氫氧化鋁微粒(由Showa Denko K.K.製造之HP350)乾燥3小時，從而最終製得平均直徑為3.6μm且加熱後損失為2.1質量%之不規則形狀的氫氧化鋁微粒(在下文中稱為「經烘焙的HP350」)。
除使用該「經烘焙的HP350」代替實際實例1中所用之氫氧化鋁微粒(CWL325LV)以外，以與實際實例1中所述相同的方式製備實際實例3之熱傳導性聚矽氧橡膠組合物6。
就實際實例1至3及比較實例1至3而言，所得熱傳導性聚矽氧橡膠組合物中之熱傳導性填充劑之類型、平均直徑及質量變化(=加熱後之損失%)以及熱傳導性聚矽氧橡膠(固化產品)之穩定性評估係顯示於表1中。
如表1中所示，明顯地，藉由使用加熱後損失小於4.0質量%之熱傳導性填充劑，在高溫保持測試後，可極為有效地抑制熱傳導性聚矽氧橡膠固化產品對容器(燒杯)之較差黏合性及樣品之破損(開裂)。特定言之，從實際實例1與比較實例2之比較中可明瞭，即使在使用類似類型的氫氧化鋁時，4.0%之加熱後損失標誌著所得熱傳導性聚矽氧橡 膠之高溫穩定性急劇下降且固化產品出現較差黏合性及破損之點。
工業實用性
本發明熱傳導性聚矽氧橡膠組合物對基板具有出眾黏合性，且可抑制伴隨固化出現之開裂。因此，本發明熱傳導性聚矽氧橡膠組合物適用作電氣及電子零件之散熱黏著劑，其包括(例如)用於上部安裝電晶體、IC、記憶元件及類似電子零件之印刷電路板及混合IC之灌封材料或黏著劑；用於半導體元件之黏著劑；及用於發動機座之黏著劑或密封劑。

Claims (10)

  1. 一種熱傳導性聚矽氧橡膠組合物，其包含：(A)氫氧化鋁或氧化鎂熱傳導性填充劑，該填充劑在250℃下保持30分鐘前後之質量變化(其係藉由熱重量分析法(TGA)測量)係小於4.0質量%。
  2. 如請求項1之熱傳導性聚矽氧組合物，其另外包含：(B)在每個分子中具有至少兩個矽鍵結烯基之有機聚矽氧烷；(C)在每個分子中具有至少兩個矽鍵結氫原子且不含矽鍵結烯基、羥基及烷氧基之有機聚矽氧烷；及(D)矽氫化觸媒。
  3. 如請求項2之熱傳導性聚矽氧組合物，其中該組分(B)係分子兩端具有矽鍵結烯基之有機聚矽氧烷。
  4. 如請求項2或3之熱傳導性聚矽氧組合物，其中該組分(A)之含量係100至2,000質量份/100質量份之組分(B)。
  5. 如請求項2至4中任一項之熱傳導性聚矽氧組合物，其中該組分(C)之含量係藉其使得矽鍵結氫原子之數量為0.5至10莫耳/組分(B)中之1莫耳烯基之數量。
  6. 如請求項1至5中任一項之熱傳導性聚矽氧組合物，其另外包含：(E)黏著賦予劑。
  7. 如請求項6之熱傳導性聚矽氧組合物，其中該組分(C)與該組分(E)之總含量係該組分(B)、該組分(C)及該組分(E)之總含量之0.5至10質量%。
  8. 如請求項1至7中任一項之熱傳導性聚矽氧組合物，其另外包含：(F)不同於該組分(A)之熱傳導性填充劑。
  9. 如請求項8之熱傳導性聚矽氧組合物，其中至少一種選自該組分(A)及該組分(F)之組分係使用矽表面處理劑進行表面處理。
  10. 一種熱傳導性部件，其係藉由使如請求項1至9中任一項中所述之熱傳導性聚矽氧組合物固化獲得。
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