專利名稱：散熱用有機(jī)硅組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及散熱用有機(jī)硅組合物。
背景技術(shù)：
電氣、電子部件中大多在使用中產(chǎn)生熱，為了適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)該電氣、電子部件，必須高效地除去由該電氣、電子部件所產(chǎn)生的熱。特別是對(duì)于搭載于計(jì)算機(jī)等中的CPU(中央處理器)，為了充分發(fā)揮其能力，必須通過(guò)各種散熱方法釋放所產(chǎn)生的熱。近年來(lái)，由于CPU的能力提高，其發(fā)熱量增加，必須采取除熱、散熱的方法。
作為該電氣、電子部件的除熱手段，人們提出了各種方法。為了將半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱釋放到外部，采用了散熱片等散熱材料。通常，為了降低接觸熱阻，內(nèi)置半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體組件與散熱片等之間使用導(dǎo)熱性優(yōu)異的散熱材料。該種材料可使用脂膏或混合物。
以往，該種散熱脂膏、混合物是以二甲基硅油作為基油，向其中配合氧化鋅、氧化鋁等無(wú)機(jī)化合物。
但是，這樣的散熱用脂膏、混合物具有操作性優(yōu)異、顯示高散熱效果的特征，但是二甲基硅油在高溫條件下長(zhǎng)期使用時(shí)有滲出、污染組件等問(wèn)題。
因此有人嘗試向作為基油的聚硅氧烷支鏈中導(dǎo)入各種基團(tuán)，以改善其浸潤(rùn)性，為此開(kāi)發(fā)了甲基苯基硅油或烷基改性硅油等。
但是，甲基苯基硅油效果不太好，另一方面，如果單獨(dú)使用在支鏈上導(dǎo)入了癸基或十二烷基等所謂的長(zhǎng)鏈烷基的烷基改性硅油，雖然浸潤(rùn)性得到改善，但是其散熱性比使用二甲基硅油的低，并且耐熱性會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
如上所述，在二甲基硅油中配合金屬氧化物的脂膏雖然熱穩(wěn)定性或散熱性優(yōu)異，但對(duì)被涂布物的浸潤(rùn)性高。而單獨(dú)使用烷基改性油，雖然浸潤(rùn)性得到改善但散熱性低，高溫度下的穩(wěn)定性會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述以往技術(shù)的問(wèn)題而設(shè)，其目的在于提供對(duì)被涂布物的浸潤(rùn)性低、且熱穩(wěn)定性或散熱性優(yōu)異的散熱用有機(jī)硅組合物。
本發(fā)明人等為實(shí)現(xiàn)上述目的進(jìn)行了深入地研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)在烷基改性硅油中配合含全氟烷基的硅油，可以提高散熱性，降低對(duì)被涂布物的浸潤(rùn)性，且得到熱穩(wěn)定性或散熱性優(yōu)異的散熱脂膏，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明涉及散熱用有機(jī)硅組合物，該散熱用有機(jī)硅組合物含有(A)下述通式(1)所示的含全氟烷基的硅油，(B)硅油和(C)散熱用填料。
式中，R1為碳原子數(shù)1～12的飽和烴基，R2為氫或碳原子數(shù)1～12的飽和或不飽和烴基，R3為芳基，Rf為碳原子數(shù)1～12的全氟烷基，R4為選自R1、R2、R3、Rf、OH基的基團(tuán)，l、m至少為平均1以上的數(shù)，且l+m+n為2以上的數(shù)。
本發(fā)明提供散熱的方法，該方法包含將上述有機(jī)硅組合物作為散熱材料的用途或?qū)⑸鲜鲇袡C(jī)硅組合物應(yīng)用于需要進(jìn)行散熱的場(chǎng)所。
發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明以下對(duì)本發(fā)明的散熱用有機(jī)硅組合物所具備的各成分進(jìn)行說(shuō)明。
(A)成分含全氟烷基的硅油下面對(duì)作為本發(fā)明的特征的上述通式(1)所示含全氟烷基的硅油進(jìn)行說(shuō)明。
上述通式(1)中，官能團(tuán)內(nèi)，優(yōu)選R1、R2、R4為相同種類的官能團(tuán)，進(jìn)一步優(yōu)選為甲基。另外，優(yōu)選R3為苯基，Rf為碳原子數(shù)的全氟烷基。關(guān)于l、m、n的數(shù)目，優(yōu)選l為0.5～20個(gè)，m為0.5～10個(gè)，n為0.5～10個(gè)。
(B)成分硅油(B)成分的硅油是本發(fā)明的散熱用有機(jī)硅組合物的基質(zhì)。是通式(2)所示、在25℃下的粘度為10～100,000cSt的硅油。
通式(2)中，R11為選自甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基和苯基的至少一種，從容易合成的角度考慮，優(yōu)選甲基。R12為碳原子數(shù)6～20的烷基或芳烷基，優(yōu)選碳原子數(shù)8～14的烷基或芳烷基。碳原子數(shù)6～20的烷基或芳烷基的具體例子有己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基等烷基；2-苯基乙基、2-苯基丙基等芳烷基等。本發(fā)明中，從浸潤(rùn)性的角度考慮，特別優(yōu)選癸基、十二烷基。
(C)散熱用填料散熱用填料選自鋁、氧化鋅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼等。為了盡量地降低被涂布物表面的損傷，散熱用填料的粒徑優(yōu)選為100μm以下。更優(yōu)選40μm以下。
以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。
本申請(qǐng)的權(quán)利要求所述發(fā)明的散熱用有機(jī)硅組合物中，其特征在于相對(duì)于100重量份(B)成分的硅油，添加0.5～50重量份(A)成分的含全氟烷基的硅油。
相對(duì)于100重量份(B)成分的硅油，(A)成分的含全氟烷基的硅油優(yōu)選為0.5～10重量份。
(A)含全氟烷基的硅油相對(duì)于100重量份(B)成分的硅油為0.5重量份以下，則散熱性、熱穩(wěn)定性無(wú)法發(fā)揮其效果，為50重量份以上則操作性方面會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因此不優(yōu)選。
上述(B)成分的特征在于通式(2)的R11為甲基、R12為碳原子數(shù)4～14的烷基或芳烷基。R12的碳原子數(shù)為4以下則浸潤(rùn)性提高，不優(yōu)選，為14以上則在室溫下形成固體物質(zhì)，在操作上出現(xiàn)問(wèn)題，不優(yōu)選。
上述散熱用有機(jī)硅組合物中，通過(guò)在(B)成分中配合(A)成分，可以保持(B)成分的對(duì)被涂布物的浸潤(rùn)性小的特征，同時(shí)可以提高散熱性，且在高溫區(qū)下保持穩(wěn)定。即，如果僅是為了提高散熱性，也可以增加導(dǎo)熱性良好的無(wú)機(jī)化合物的填充量，但是填充量過(guò)多則難以均勻分散，脂膏的性狀受損，因此填充量是有限度的。通過(guò)在(B)成分中使用(A)成分，可以穩(wěn)定地填充上述無(wú)機(jī)化合物和散熱性填料，提高散熱性，且保持耐熱性、高溫穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明可以得到對(duì)被涂布物的浸潤(rùn)性小、且熱穩(wěn)定性或散熱性優(yōu)異的散熱用有機(jī)硅組合物。
本發(fā)明中使用的上述(C)成分的散熱用填料是選自鋁、氧化鋅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼等的無(wú)機(jī)化合物。為了保持脂膏的性狀，同時(shí)獲得高導(dǎo)熱性，(C)成分優(yōu)選為以鋁和氧化鋅作為必需成分、至少含有一種選自氮化鋁、氧化鋁、氮化硼等的填料的三成分以上的混合物。更優(yōu)選上述(C)成分是以鋁、氮化鋁和氧化鋅作為必需成分，至少含有一種選自氧化鋁、氮化硼等的填料的四成分以上的混合物。
本發(fā)明的組合物中，除上述成分之外，還可以根據(jù)目的添加各種添加劑例如通常在硅橡膠等的配合中使用的公知添加劑、熱解法二氧化硅、濕式二氧化硅、燒結(jié)二氧化硅等補(bǔ)強(qiáng)性二氧化硅，或氧化鈦、氧化鐵、氧化鈰、氧化釩、氧化鈷、氧化鉻、氧化錳等金屬氧化物及其復(fù)合物，石英粉末、硅藻土、碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鋁、碳等無(wú)機(jī)填充劑，在不損害其目標(biāo)特性的范圍內(nèi)，還可以添加顏料、耐熱劑、阻燃劑、增塑劑、增稠劑、增粘劑等。在不妨礙本發(fā)明效果的范圍內(nèi)，這些任意成分的添加量可以是通常量。
通過(guò)配合本發(fā)明的含全氟烷基的硅油，發(fā)泡減少，脫泡的麻煩減少，并且即使發(fā)泡泡沫也容易破裂，顯示脫泡、消泡效果極為優(yōu)異的效果。
本發(fā)明中，散熱用有機(jī)硅組合物的制備方法本身可采用以往公知的方法。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在烷基改性硅油中適量配合含全氟烷基的硅油，可以提高散熱性，得到對(duì)被涂布物的浸潤(rùn)性低、且熱穩(wěn)定性或散熱性優(yōu)異的散熱脂膏。另外，通過(guò)配合本發(fā)明的含全氟烷基的硅油，發(fā)泡減少，脫泡的麻煩減少，并且即使發(fā)泡泡沫也容易破裂，在脫泡、消泡效果方面顯示極為良好的效果。并且，通過(guò)對(duì)散熱性填料組成進(jìn)行規(guī)定，可以保持脂膏的性狀，更進(jìn)一步提高散熱性，且得到具有耐熱性、高溫穩(wěn)定性的散熱用有機(jī)硅組合物。
由實(shí)施例和比較例可知，本發(fā)明的散熱用有機(jī)硅組合物具有以下特征通過(guò)在烷基改性硅油中適量配合含全氟烷基的硅油，可以提高散熱性。另外，所得散熱用有機(jī)硅組合物具有高散熱性，同時(shí)，即使暴露在高溫情況下，也具有離油度、蒸發(fā)量良好的特征。
實(shí)施例以下給出實(shí)施例和比較例，但本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例。散熱用有機(jī)硅組合物的制備和試驗(yàn)項(xiàng)目按照以下所示實(shí)施例的表，稱量原料，使用帶攪拌裝置和脫泡裝置的加熱釜(行星攪拌器)，進(jìn)行加熱、脫泡、混煉，使其均勻。對(duì)于所得散熱用有機(jī)硅組合物，按照J(rèn)IS-K-2220分別測(cè)定脂膏的稠度、離油度、蒸發(fā)量的特性。離油度的試驗(yàn)條件是在150℃下24小時(shí)，蒸發(fā)量的條件是99℃下22小時(shí)。熱導(dǎo)率的測(cè)定原理采用熱線探針?lè)?，使用快速熱?dǎo)率計(jì)QTM-500(京都電子工業(yè)株式會(huì)社制造)測(cè)定。
實(shí)施例中使用的烷基改性硅油(A-1)和含全氟烷基的硅油(F-1、F-2)的詳細(xì)內(nèi)容如表1和表2所示。
表3和表4中，其目的是為了確認(rèn)含全氟烷基的硅油的有無(wú)所導(dǎo)致的特性差異，按照表中的各成分，與實(shí)施例完全同樣的制備脂膏。與實(shí)施例完全同樣地測(cè)定稠度、離油度、蒸發(fā)量和熱導(dǎo)率。
結(jié)果由表3和表4可知，通過(guò)含有含全氟烷基的硅油，可以提高散熱性，可得到對(duì)被涂布物的浸潤(rùn)性低且熱穩(wěn)定性和散熱性優(yōu)異的散熱脂膏。但是，如果不使用烷基改性硅油而只使用含全氟烷基的硅油，則稠度的硬化、即操作性顯著變差。
表5的目的是為了確認(rèn)在將鋁和氧化鋅混合作為散熱用填料時(shí)其特性的差異，按照表中的各成分，與實(shí)施例完全同樣地制備脂膏。與實(shí)施例完全同樣地測(cè)定稠度、離油度、蒸發(fā)量和熱導(dǎo)率。
使用鋁和氧化鋅的混合物作為散熱用填料時(shí)，通過(guò)含有含全氟烷基的硅油，可以提高散熱性，可以得到對(duì)被涂布物的浸潤(rùn)性低、且熱穩(wěn)定性或散熱性優(yōu)異的散熱脂膏。
可知含全氟烷基的硅油的添加量相對(duì)于100重量份烷基改性硅油優(yōu)選0.5～50重量份。含全氟烷基的硅油相對(duì)于100重量份烷基改性硅油為0.5重量份以下，則散熱性、熱穩(wěn)定性無(wú)法發(fā)揮效果，為50重量份以上則操作性出現(xiàn)問(wèn)題，不優(yōu)選。
并且為了保持脂膏的性狀，同時(shí)獲得高導(dǎo)熱性，優(yōu)選以鋁和氧化鋅為必需成分的組成。使用該雙成分系的散熱用填料時(shí)，通過(guò)使氧化鋅的含量比鋁的含量多，其操作性特別良好。
表6的目的是為了確認(rèn)將鋁、氮化鋁和氧化鋅混合、作為散熱用填料使用時(shí)的特性的差異，按照表中各成分，與實(shí)施例完全同樣地制備脂膏。與實(shí)施例完全同樣地測(cè)定稠度、離油度、蒸發(fā)量和熱導(dǎo)率。
使用鋁、氮化鋁和氧化鋅的混合物作為散熱用填料時(shí)，通過(guò)含有含全氟烷基的硅油，可以提高散熱性，可得到對(duì)被涂布物的浸潤(rùn)性低且熱穩(wěn)定性或散熱性優(yōu)異的散熱用有機(jī)硅組合物。
從脂膏的操作面考慮，含全氟烷基的硅油的添加量相對(duì)于100重量份烷基改性硅油優(yōu)選為0.5～50重量份以下，特別優(yōu)選0.5～1重量份。
為了保持脂膏的性狀，同時(shí)獲得高導(dǎo)熱性，在使用三成分系的散熱用填料時(shí)，通過(guò)使各重量份按照鋁＞氧化鋅＞氮化鋁的順序依次增多，其操作性特別良好。
表7的目的在于確認(rèn)使用各種金屬填料時(shí)的性狀，按照表中的成分，與實(shí)施例完全同樣地制備脂膏。與實(shí)施例完全同樣地測(cè)定稠度、離油度、蒸發(fā)量和熱導(dǎo)率。
由表7可知作為散熱用填料，以鋁和氧化鋅作為必需成分，通過(guò)組合選自氮化鋁、氧化鋁、氮化硼等，可以得到具有更高導(dǎo)熱性的散熱用有機(jī)硅組合物。
表1.烷基改性硅油

表2.含全氟烷基的硅油

*Ph表示苯基表3.含全氟烷基的硅油的有無(wú)導(dǎo)致的差異1

表4.含全氟烷基的硅油的有無(wú)導(dǎo)致的差異2

表5.在導(dǎo)電性填料中使用鋁和氧化鋅的混合物的研究

表6.在導(dǎo)電性填料中使用鋁、氮化鋁和氧化鋅的混合物的研究

表7.使用各種金屬填料的研究

權(quán)利要求
1.散熱用有機(jī)硅組合物，該散熱用有機(jī)硅組合物含有(A)下述通式(1)所示含全氟烷基的硅油、(B)硅油和(C)散熱用填料 式中，R1為碳原子數(shù)1～12的飽和烴基，R2為氫或碳原子數(shù)1～12的飽和或不飽和烴基，R3為芳基，Rf為碳原子數(shù)1～12的全氟烷基，R4為選自R1、R2、R3、Rf、OH基的基團(tuán)，l、m至少為平均1以上的數(shù)，且l+m+n為2以上的數(shù)。
2.權(quán)利要求1的散熱用有機(jī)硅組合物，其中上述(B)成分是下述通式(2)所示、在25℃下的粘度為10～100,000cSt的硅油 式中，R11表示選自甲基、乙基、丙基、丁基、乙烯基、烯丙基和苯基的至少一種烴基，R12表示碳原子數(shù)6～20的烷基或芳烷基，p表示3～100的整數(shù)。
3.權(quán)利要求1或2的散熱用有機(jī)硅組合物，其中相對(duì)于100重量份上述(B)成分的硅油，含有0.5～50重量份上述(A)成分的含全氟烷基的硅油。
4.權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)的散熱用有機(jī)硅組合物，其中上述(C)成分是選自鋁、氧化鋅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼等的至少一種散熱用填料。
5.權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)的散熱用有機(jī)硅組合物，其中上述(C)成分含有鋁和氧化鋅作為必需成分。
6.權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)的散熱用有機(jī)硅組合物，其中上述(C)成分含有鋁和氧化鋅作為必需成分，并且含有至少一種選自氮化鋁、氧化鋁和氮化硼等的填料。
7.權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)的有機(jī)硅組合物作為散熱材料的用途。
8.散熱方法，該散熱方法包含將權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)的有機(jī)硅組合物應(yīng)用于需要散熱的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及散熱用有機(jī)硅組合物，該散熱用有機(jī)硅組合物含有(A)上述通式(1)所示含全氟烷基的硅油、(B)硅油和(C)散熱用填料。式中，R
文檔編號(hào)C08L83/08GK101044207SQ200480044250
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2004年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月18日
發(fā)明者竹村邦夫, 木村康弘, 荒木潤(rùn), 西村寬, 竹澤好昭, 星野千里, 西脅信行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日本礦油, 邁圖高新材料日本合同公司