CN102037087A - 导热的固化产物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

提供导热固化产物，它甚至在单层或薄膜形式下可处理，可容易地固定到产热组件或散热元件上，和在薄膜形式下显示出合适的粘性与导热率，以及提供导热的固化产物的制备方法。通过施加薄膜形式的导热组合物到基底上，其中所述基底被处理过，具有硅氧烷压敏粘合剂可释放的表面，和固化该组合物，制备导热的固化产物，其中该组合物包括下述组分作为基本组分，(a)具有烯基的有机基聚硅氧烷，(b)导热填料，其中基于填料的总体积，该填料含有至少30％体积铝粉，(c)有机基氢聚硅氧烷，(d)铂族金属催化剂，(e)反应调节剂，和(f)有机硅树脂。

Description

导热的固化产物及其制备方法
技术领域
本发明涉及适合于在产热组件的热边界和散热元件(例如散热片或电路板)之间***的导热的固化产物以供冷却产热组件，和制备该固化产物的方法。
背景技术
LSI芯片，例如CPU、激励器IC和存储器以及发光器件，例如LED用于电子设备，例如个人计算机、DVD单元和移动电话中。由于这些电子组件要满足较高的性能、较高的操作速度、减少的尺寸和较高的集成，因此它们本身会产生较大量的热。因其自身的热量导致的组件温度升高引起故障和组件本身无法工作。为了抑制产热组件在操作过程中的升温，提出了许多散热设备和因此使用的散热元件。
在现有技术的电子设备中，散热元件，典型地导热率高的铝或铜的金属板形式的散热片用于抑制操作过程中产热组件升温。散热元件传导产热组件生成的热量，并借助与环境空气的温差，从该元件表面释放热量。
为了有效地传导产热组件产生的热量到散热元件上，有效的是填充在该组件和具有导热材料的元件之间的小的间隙。所使用的导热材料包括导热片材和负载了导热填料的导热油脂。这种导热材料置于产热组件和散热元件之间，从而借助导热材料，建立了从产热组件传导热量到散热元件上的方式。
由于片材比油脂容易处理，因此由导热硅橡胶或类似物制成的导热片材用于各种应用中。导热片材通常分成两类，为了容易处理而选择的通用目的的片材和为了粘合而选择的低硬度片材。
在这些当中，对于大多数部件来说，通用目的的片材由A型硬度计硬度为单位，硬度至少60的硬橡胶制成。可单独地处理甚至薄至约0.1mm的薄膜形式的片材，但难以固定到产热组件或散热元件上，因为它们缺少表面粘性。这一问题的一种解决方法是，表面增粘的片材。具体地，将压敏粘合剂施加到薄的导热片材的一个或两个表面上，以便它可容易地固定到目标物体上。然而，由于所施加的压敏粘合剂不是充分地导热的，因此，与未涂布的片材相比，压敏粘合剂涂布的片材非所需地具有显著增加的耐热性。另外，压敏粘合剂的涂层成为片材厚度的一种累加，和从这一方面看，还负面影响耐热性。
另一方面，由以Asker C硬度为单位，硬度小于60的低硬度的导热材料形成低硬度片材。这些片材固有地具有充足的粘性程度将它们固定到任何目标物体上，且不需要压敏粘合剂或类似物。然而，通过材料负载大量增塑剂或进行交联仅仅到低的程度来实现低硬度，因此由该材料形成的薄膜形式的片材缺少强度和可处理性。该片材必须具有高于某一水平的厚度，以便有助于处理。因此难以降低低硬度片材的耐热性。另外，低硬度的片材具有非所需的渗油倾向，结果污染相邻的产热组件。
克服这些缺点作出的一个提议是压敏粘合剂胶带，它甚至可以以单层或薄膜形式处理，且具有充足的粘性，容易地将其固定到产热组件或散热元件上。然而，由于现代产热组件产生愈加较大量的热，因此常见的压敏粘合剂胶带不再可提供充足的散热能力。可通过例如大量负载导热填料的方式来提高散热能力。然而，大量负载导热填料产生下述问题：压敏粘合剂胶带本身变脆且不便于使用。
以下列出了与本发明有关的专利文献。
引证文献列举
专利文献1：JP-A 2005-035264
专利文献2：JP-A 2005-206733
专利文献3：JP-A 2006-182888
专利文献4：JP-A 2006-188610
发明内容
本发明的目的是提供导热的固化产物，它甚至可以以单层或薄膜形式处理，可容易地固定到任何产热组件或散热元件上，且甚至在薄膜形式下，显示出合适的粘性和导热率；及其制备方法。
为了实现上述和其他目的，发明人进行了深入研究，结果发现，通过在加成反应固化型的硅橡胶组合物内配混导热填料，在其内配混有机硅树脂，以薄膜形式施加该组合物到基底上，其中所述基底被处理过，具有硅氧烷压敏粘合剂可释放的表面，和固化该组合物，来获得导热的固化产物；该导热的固化产物具有优良的表面粘性，控制的渗出，容易从基底上剥离，和在剥离之后容易处理，这将在实施例中所证明，结果当在产热组件和散热元件之间放置时，它起到有效的传热元件作用，从产热组件传导热量到散热元件上。
尤其当导热填料含有至少30％体积平均粒度为0.1-100微米的铝粉时，所得导热的固化产物具有高的导热率和因此突出的散热能力。
因此，本发明提供如下定义的导热固化产物，及其制备方法。
[权利要求1]
一种导热固化产物，它通过施加薄膜形式的导热组合物到基底上，和固化该组合物而制备，其中所述基底被处理过以具有硅氧烷压敏粘合剂可释放的表面，所述组合物包括下述组分作为基本组分：
(a)100体积份具有烯基的有机基聚硅氧烷，
(b)50-1000体积份导热填料，其中基于填料的总体积，该填料含有至少30％体积铝粉，
(c)有机基氢聚硅氧烷，其用量将得到组分(C)中与硅键合的氢原子与组分(a)中烯基的摩尔比为0.5-5.0，
(d)催化量的铂族金属催化剂，
(e)有效量的反应调节剂，和
(f)50-500体积份有机硅树脂。
[权利要求2]
权利要求1的导热固化产物，其中有机硅树脂(f)包括R1 3SiO1/2单元和SiO4/2单元，其中R1是不含脂族不饱和键的取代或未取代的单价烃基，R1 3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.5-1.5。
[权利要求3]
权利要求1或2的导热固化产物，其中所述导热组合物进一步包括(g-1)0.01-50体积份具有通式(1)的烷氧基硅烷化合物：
R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b    (1)
其中R2各自独立地为C6-C15烷基，R3各自独立地为取代或未取代的单价C1-C8烃基，R4各自独立地为C1-C6烷基，a是1-3的整数，b是0-2的整数，a+b是1-3的整数，和/或(g-2)0.01-50体积份在分子链的一个端基处用三烷氧基甲硅烷基封端的二甲基聚硅氧烷：
Figure BPA00001211889900041
其中R5各自独立地为C1-C6烷基，和c是5-100的整数。
[权利要求4]
权利要求1-3任何一项的导热固化产物，其中所述导热组合物进一步包括(h)具有通式(3)的有机基聚硅氧烷：
R6 dSiO(4-d)/2    (3)
其中R6各自独立地为单价C1-C18烃基，和d是1.8-2.2的数值，所述有机基聚硅氧烷在25℃下的运动粘度为10-100,000mm2/s。
[权利要求5]
权利要求1-4任何一项的导热固化产物，其中固化产物的厚度为20-1000微米。
[权利要求6]
权利要求1-5任何一项的导热固化产物，其导热率为至少1.5W/m-K，这通过激光闪光分析在25℃下测量。
[权利要求7]
权利要求1-6任何一项的导热固化产物，其中用剥离剂处理基底，使得硅氧烷压敏粘合剂可释放，所述剥离剂是在其主链内具有氟化取代基的改性硅氧烷。
[权利要求8]
制备导热固化产物的方法，该方法包括下述步骤：施加薄膜形式的导热组合物到基底上，其中所述基底被处理过以具有硅氧烷压敏粘合剂可释放的表面，和固化该组合物，所述组合物包括下述组分作为基本组分：
(a)100体积份具有烯基的有机基聚硅氧烷，
(b)50-1000体积份导热填料，其中基于填料的总体积，该填料含有至少30％体积铝粉，
(c)有机基氢聚硅氧烷，其用量将得到组分(C)中与硅键合的氢原子与组分(a)中烯基的摩尔比为0.5-5.0，
(d)催化量的铂族金属催化剂，
(e)有效量的反应调节剂，和
(f)50-500体积份有机硅树脂。
此处所使用的物质的术语“体积份”通过用其重量(或质量)除以理论比重(或实际比重)来计算。
发明的有益效果
本发明的导热固化产物可平滑地从基底上剥离，甚至在单层或薄膜形式下容易处理，且具有充足的粘性将其固定到产热组件或散热元件上。另外，它与产热组件或散热元件紧密接触且具有高的导热率。因此它显示出优良的散热能力。
附图说明
图1是本发明的导热固化产物引入其内的传热/散热组件的截面立视图。
具体实施方式
本发明的导热固化产物由其制备的硅橡胶组合物含有下述组分作为基本组分：(a)具有烯基的有机基聚硅氧烷，(b)基于其总体积，含有至少30％体积铝粉的导热填料，(c)有机基氢聚硅氧烷，(d)铂族金属催化剂，(e)反应调节剂，和(f)有机硅树脂。
组分(a)是具有烯基的有机基聚硅氧烷，具体地具有至少两个烯基的有机基聚硅氧烷，其中每一烯基连接到分子内的硅原子上。它是加成反应固化体系内的基础聚合物。
没有限制有机基聚硅氧烷的分子结构，只要它是液体即可。例如，有机基聚硅氧烷可具有线型、支链或部分支化的线型结构，其中优选线型结构。烯基典型地是具有2-8个碳原子的那些，例如乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基和环己烯基。特别优选低级烯基，例如乙烯基和烯丙基，其中最优选乙烯基。烯基可与在分子链末端处的任何硅原子和分子链中间的硅原子相连。优选以与仅仅分子链末端处的硅原子相连的形式包括烯基，因为该固化产物的挠性更大。
在组分(a)中，除了烯基以外的与硅键合的基团典型地为取代或未取代的单价烃基，具体地1-10个碳原子，和更具体地1-6个碳原子的那些，例如烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基和十二烷基，环烷基，例如环戊基、环己基和环庚基，芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基和联苯基，芳烷基，例如苄基、苯乙基、苯丙基和甲基苄基，和前述的取代形式，其中一些或所有与碳键合的氢原子被卤素原子，例如氟、氯和溴、氰基或类似基团取代，例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3，3，3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基和3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟己基。在这些当中，优选取代或未取代的C1-C3烷基，例如甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3，3，3-三氟丙基和氰乙基，和取代或未取代的苯基，例如苯基、氯苯基和氟苯基。除了烯基以外的所有与硅键合的基团可以相同或不同。对于所有这些基团来说，由于几个原因，其中包括成本、可获得性、化学稳定性和环境负荷，最常见地选择甲基，除非要求特别的性能，例如耐溶剂性。
有机基聚硅氧烷在25℃下的运动粘度典型地为10-100,000mm2/s，和优选500-50,000mm2/s。若粘度太低，则所得组合物可丧失储存稳定性。若粘度太高，则所得组合物的可拉伸性可能较小。此处所使用的运动粘度在25℃下通过Ostwald粘度计测量(在整个说明书当中均采用该粘度计)。
有机基聚硅氧烷的优选实例包括二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，甲基二乙烯基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷，和二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物。此处所使用的术语“封端”是指在其分子链的两个端基处用所述的基团封端聚硅氧烷。
作为组分(a)的有机基聚硅氧烷可单独或以例如具有不同粘度的两种或更多种物种的混合物形式使用。
组分(b)是导热填料。可使用通常称为导热填料的物质，其中包括金属粉末、金属氧化物粉末、金属氮化物粉末、碳基粉末和陶瓷粉末。导热填料的例举实例包括铝粉、铜粉、银粉、镍粉、金粉，金属硅化物粉末，氧化铝粉末，氧化锌粉末，氧化镁粉末，氧化铁粉末，氧化钛粉末，氧化锆粉末，氮化铝粉末，氮化硼粉末，氮化硅粉末，金刚石粉末，碳粉，富勒烯粉末，和碳石墨粉末。可单独或者以两种或更多种物种的混合物形式使用填料。
此处所使用的导热填料优选平均粒度为0.1-100微米，和更优选0.5-50微米。可接受的是使用具有不同平均粒度的两种或更多种粉末的混合物。此处所使用的“平均粒度”是指通过粒度分布分析仪MicrotracMT3300EX(Nikkiso Co.，Ltd.)测量的体均粒度。
在本发明中，作为组分(b)的导热填料应当含有基于填料的总体积，至少30％体积，优选40％-100％体积的铝粉。由于铝具有237W/m-K的高的导热率，因此通过在其内掺入铝，导热的固化产物的导热率增加。由于铝的特征还在于2.7的低比重，因此在固化成导热的固化产物之前，在导热组合物内很少发生沉降。因此，当导热组合物施加并固化时，导热填料均匀地分配在导热的固化产物内且没有聚集，这是能提高固化产物导热率的因素之一。铝粉可单独或者以例如具有不同粒度或形状的两种或更多种物种的结合物形式使用。若基于导热填料(b)的总体积，铝粉占小于30％体积，则难以赋予导热固化产物所需的高导热率。尤其当基于填料的总体积，含有至少30％体积平均粒度为0.1-100微米，特别是0.5-50微米的铝粉的导热填料用作组分(b)时，所得导热固化产物具有高的导热率且显示出突出的散热能力。
相对于100体积份组分(a)，配混用量为50-1000份，和优选100-500体积份的导热填料。在该范围以外，含较大量填料的组合物的流动性较低且难以施加或模塑，而含较小量填料的组合物具有比所需导热率低的导热率。
在该组合物中，组分(c)是有机基氢聚硅氧烷，其优选在分子内具有至少两个，更优选2-100个与硅键合的氢原子(即，SiH基)。它充当组分(a)的交联剂。具体地，在作为组分(d)的铂族金属催化剂存在下，在组分(c)中与硅键合的氢原子通过氢化硅烷化反应，加成到组分(a)的烯基上，从而得到具有交联点的三维网络结构的交联固化产物。
组分(c)中与硅键合的有机基团例如是除了烯基以外的取代或未取代的单价烃基，其实例和结合组分(a)例举的除了烯基以外的与硅键合的有机基团相同。特别地，从合成和成本的角度考虑，优选甲基。
没有特别限制作为组分(c)的有机基氢聚硅氧烷的结构。它可以具有线型、支链或环状结构，其中优选线型结构。
作为组分(c)的有机基氢聚硅氧烷的实例包括通式(4)的那些：
Figure BPA00001211889900081
其中R7各自独立地为氢或除了烯基以外的取代或未取代的单价烃基，至少两个R7是氢，和n是至少1的正数。
在式(4)中，用R7表示的取代或未取代的单价烃基(除了烯基以外)与结合组分(a)例举的在与硅键合的有机基团(除了烯基以外)内包括的单价烃基相同。下标n优选2-100的正数，和更优选5-50的正数。
作为组分(c)的有机基氢聚硅氧烷的优选实例包括三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢聚硅氧烷，三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物，三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷，二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物，二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，和二甲基氢甲硅烷氧基封端的甲基苯基聚硅氧烷。值得注意的是，作为组分(c)的有机基氢聚硅氧烷可单独或以两种或更多种的结合物形式使用。
添加组分(c)，其用量将相对于组分(a)内的每摩尔烯基，在组分(c)内得到0.5-5.0摩尔，所需地0.8-4.0摩尔SiH基。若相对于组分(a)内的每摩尔烯基，在组分(c)中SiH基的用量小于0.5mol，则出现导热组合物没有固化和固化产物的强度不足以作为模塑部件或层压体来处理的问题。若SiH基的用量大于5.0摩尔，则出现固化产物的粘性不足以通过其自身的粘合性原地固定的问题。
组分(d)是铂族金属催化剂。该催化剂促进组分(a)中烯基和组分(c)中与硅键合的氢原子之间的加成反应，由该组合物生产具有三维网络结构的交联的固化产物。
组分(d)包括在一般的氢化硅烷化反应中使用的许多众所周知的催化剂。例举的催化剂包括元素铂族金属，例如铂(包括铂黑)，铑和钯；氯化铂、氯铂酸和氯铂酸盐，例如H2PtCl4·nH2O、H2PtCl6·nH2O、NaHPtCl6·nH2O、KHPtCl6·nH2O、Na2PtCl6·nH2O、K2PtCl4·nH2O、PtCl4·nH2O、PtCl2和Na2HPtCl4·nH2O，其中n是0-6的整数，和优选0或6；醇改性的氯铂酸，氯铂酸与烯烃的络合物；铂族金属，例如铂黑和在载体，例如氧化铝、二氧化硅和碳上的钯；铑-烯烃络合物，氯三(三苯基膦)铑(称为Wilkinson催化剂)；和氯化铂、氯铂酸和氯铂酸盐与含乙烯基的硅氧烷的络合物。作为组分(d)的铂族金属催化剂可单独或以两种或更多种的结合形式使用。
所使用的组分(d)的用量可以是组合物固化所需的催化量且没有特别限制。典型地，可使用催化剂，其用量将得到基于组分(a)的重量，0.1-1000ppm，所需地0.5-500ppm铂族金属元素。
组分(e)是反应调节剂，它起到在组分(d)存在下，调节在组分(a)和(c)之间反应的反应速度的作用。组分(e)包括在一般的加成反应固化型硅氧烷组合物中使用的许多众所周知的加成反应调节剂。例举的反应调节剂包括炔类化合物，例如1-乙炔基-1-环己醇和3-丁炔-1-醇，氮化合物，有机基磷化合物，硫化合物，肟化合物，和有机氯化合物。用作组分(e)的加成反应调节剂可单独使用或以两种或更多种的结合形式使用。
不可能准确地确定所使用的组分(e)的用量，因为它随所使用的组分(d)的用量而变化，且可以是能适合于氢化硅烷化反应进展到所需反应速度而设计的有效量。典型地，基于组分(a)的重量，组分(e)的用量为约10-约50,000ppm。较少量的组分(e)可能无法获得操作有效期，而过量则会延迟组合物固化。
组分(f)是赋予固化产物粘性而添加的有机硅树脂。典型地，组分(f)是R1 3SiO1/2单元(称为M单元)和SiO4/2单元(称为Q单元)的共聚物，其中M单元与Q单元的摩尔比范围优选为0.5-1.5，更优选0.6-1.4，和甚至更优选0.7-1.3。若M/Q小于0.5或大于1.5，则可能不会实现所需的粘性。
此处在M单元内的R1是不含脂族不饱和键的取代或未取代的单价烃基，其实例是具有1-10个碳原子，和优选1-6个碳原子的那些，其中包括烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基和十二烷基，环烷基，例如环戊基、环己基和环庚基，芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基和联苯基，芳烷基，例如苄基、苯乙基、苯丙基和甲基苄基，和前述的取代形式，其中一些或所有与碳键合的氢原子被卤素原子，例如氟、氯和溴、氰基或类似基团取代，例如氯甲基、2-溴乙基、3-氯丙基、3，3，3-三氟丙基、氯苯基、氟苯基、氰乙基和3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟己基。在这些当中，优选取代或未取代的C1-C3烷基，例如甲基、乙基、丙基、氯甲基、溴乙基、3，3，3-三氟丙基和氰乙基，和取代或未取代的苯基，例如苯基、氯苯基和氟苯基。所有R1基可以相同或不同。由于几个原因，其中包括成本、可获得性、化学稳定性和环境负荷，对于所有R1最通常地选择甲基，除非要求特别的性能，例如耐溶剂性。
相对于100体积份组分(a)，组分(f)的添加量为50-500份，优选60-350份，和更优选70-200体积份。若组分(f)的用量小于50体积份或大于500体积份，则所需的粘性不可实现。
尽管组分(f)本身在室温下是固体或粘稠液体，但它可作为溶剂内的溶液形式使用。在使用溶液时，根据除了溶剂以外的用量计算所添加的组分(f)的用量。
在该组合物中，可作为组分(g)掺入表面处理剂或润湿剂，目的是疏水处理导热填料(b)，使之对有机基聚硅氧烷(a)更加可润湿，从而实现填料(b)在有机基聚硅氧烷(a)的基体内更加均匀的分散。
(g-1)烷氧基硅烷
此处所使用的一种例举的组分(g)是具有通式(1)的烷氧基硅烷化合物(g-1)：
R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b    (1)
其中R2各自独立地为C6-C15烷基，R3各自独立地为取代或未取代的单价C1-C8烃基，R4各自独立地为C1-C6烷基，a是1-3的整数，b是0-2的整数，a+b是1-3的整数。
在式(1)中，用R2表示的例举烷基包括己基、辛基、壬基、癸基、十二烷基和十四烷基。当用R2表示的烷基具有6-15个碳原子时，组分(b)在润湿方面得到充分改进，结果组合物更加容易处理和操作，且具有较好的低温特征。
用R3表示的例举的取代或未取代的单价烃基包括烷基，例如甲基、乙基、丙基、己基和辛基；环烷基，例如环戊基和环己基；烯基，例如乙烯基和烯丙基；芳基，例如苯基和甲苯基；芳烷基，例如2-苯乙基和2-甲基-2-苯乙基；和卤代烃基，例如3，3，3-三氟丙基、2-(九氟丁基)乙基、2-(十七氟辛基)乙基和对氯苯基。特别优选甲基和乙基。
例举的用R4表示的烷基包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基。特别优选甲基和乙基。
以下给出了组分(g-1)的例举的优选实例。
C6H13Si(OCH3)3、C10H21Si(OCH3)3、C12H25Si(OCH3)3、C12H25Si(OC2H5)3、C10H21Si(CH3)(OCH3)2、C10H21Si(C6H5)(OCH3)2、C10H21Si(CH3)(OC2H5)2、C10H21Si(CH＝CH2)(OCH3)2、C10H21Si(CH2CH2CF3)(OCH3)2。
组分(g-1)可单独或者以两种或更多种的结合物形式使用。相对于100体积份组分(a)，优选组分(g-1)的使用量为0.01-50份，更优选0.1-30体积份。使用过量组分(g-1)不经济，因为润湿剂的效果没有进一步增加且可产生因其挥发性导致的问题，当允许在开放式体系内静置时，组合物或其固化产物将逐渐变得更硬。
(g-2)二甲基聚硅氧烷
除了组分(g-1)以外，此处所使用的组分(g)还包括(g-2)具有通式(2)的在分子链的一个端基处用三烷氧基甲硅烷基封端的二甲基聚硅氧烷：
Figure BPA00001211889900121
其中R5各自独立地为C1-C6烷基，和c是5-100的整数。
在式(2)中，用R5基表示的烷基的实例与式(1)中用R4基表示的烷基相同。
以下给出了组分(g-2)的例举的优选实例。
Figure BPA00001211889900122
组分(g-2)可单独或以两种或更多种的结合形式使用。相对于100体积份组分(a)，优选组分(g-2)的使用量为0.01-50份，更优选0.1-30体积份。过量的组分(g-2)倾向于牺牲所得固化产物的耐热性和耐湿性。
可接受的是结合使用组分(g-1)和(g-2)作为表面处理剂(g)，在这一情况下，相对于100体积份组分(a)，共混的组分(g)的总量优选为0.02-50体积份。
在该导热组合物中，为了赋予例如调节组合物粘度的能力，视需要可作为组分(h)添加平均组成式(3)的有机基聚硅氧烷：
R6 dSiO(4-d)/2    (3)
其中R6各自独立地为单价C1-C18烃基，和d是1.8-2.2的数值，所述有机基聚硅氧烷在25℃下的运动粘度为10-100,000mm2/s。组分(h)可单独或以两种或更多种的结合形式使用。
在式(3)中，R6独立地为1-18个碳原子的取代或未取代的单价烃基。R6的实例包括烷基，例如甲基、乙基、丙基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基；环烷基，例如环戊基和环己基；烯基，例如乙烯基和烯丙基；芳基，例如苯基和甲苯基；芳烷基，例如2-苯乙基和2-甲基-2-苯乙基；和卤代烃基，例如3，3，3-三氟丙基、2-(全氟丁基)乙基、2-(全氟辛基)乙基和对氯苯基。特别优选甲基、苯基和C6-C18烷基。
从所需的粘度角度考虑，d优选为1.8-2.2的数值，和更优选为1.9-2.1的数值。
有机基聚硅氧烷在25℃下的运动粘度应当优选为10-100,000mm2/s，和更优选100-10,000mm2/s。小于10mm2/s的运动粘度可导致渗油的可能性。高于100,000mm2/s的运动粘度可导致流动性较低的导热组合物。
以下给出了组分(h)的例举实例。
Figure BPA00001211889900141
若使用的话，没有限制所添加的组分(h)的用量，且可足以实现所需的效果。优选地，相对于100体积份组分(a)，所添加的组分(h)的用量为最多100份，和更优选最多50体积份。若使用的话，则组分(h)的添加量优选为至少1体积份。只要所添加的组分(h)的含量在这一范围内，则在固化之前，组合物的导热可能地维持满意的流度和可加工性水平，且容易用它填充导热填料(b)。
向该组合物中可进一步添加本领域常用的添加剂、填料或其他组分作为任选的组分，只要它们没有牺牲本发明的目的即可。具体地，可添加氟改性的硅氧烷表面活性剂，着色剂，例如碳黑、二氧化钛和红色氧化铁，和阻燃剂，其中包括金属氧化物，例如氧化铁、氧化钛和氧化铈，和金属氢氧化物。此外，可作为导热填料的抗沉降剂添加微细分的二氧化硅，例如沉淀二氧化硅或煅烧二氧化硅，触变剂或类似物。
可通过紧密地混合前述组分，制备导热组合物。
制备导热固化产物的方法
可通过以薄膜形式施加紧密混合的各组分的组合物到基底上，其中所述基底被处理过，具有硅氧烷压敏粘合剂可释放的表面，和固化该涂层，从而制备导热的固化产物。
基底
未固化的导热硅氧烷组合物施加到其上的基底典型地为纸片或PET膜，其中它们被处理过，具有硅氧烷压敏粘合剂可释放的表面。此处所使用的表面剥离剂的典型是在主链上具有氟取代基，例如全氟烷基或全氟聚醚基的改性硅氧烷。
全氟聚醚基具有下式(4)-(6)。
Figure BPA00001211889900151
CqF2q+1CH2OCH2CH2CH2-                        (6)
                        (q＝3 to 10)
具有氟化取代基的改性硅氧烷的实例包括获自Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.的X-70-201和X-70-258。
没有特别限制用表面剥离剂表面处理基底，和可通过众所周知的技术进行。
在施加组合物到基底上时，可使用合适的施涂器，例如刮涂棒涂布机、刮刀涂布机、逗点(comma)涂布机或旋涂机，施加液体组合物到基底上。施加技术没有限制于此。
在施加组合物之前，为了调节粘度，可添加溶剂，例如甲苯到组合物中。
涂层或固化产物的厚度优选为20-1000微米，和更优选50-500微米。若涂层厚度小于20微米，则它可能不容易处理和缺少粘性。若涂层厚度大于1000微米，则可能得不到所需的传热。
没有特别限制在施加之后的加热条件，只要加热达到若使用溶剂的话，溶剂挥发掉和在组分(a)与(c)之间发生反应的温度即可。从生产率的角度考虑，温度所需地为50-150℃，和更所需地为60-150℃。固化反应在低于50℃的温度下缓慢，这有损于生产率，而作为基底所使用的膜在高于150℃的温度下可能会变形。固化时间通常为0.5-30分钟，和优选1-20分钟。可使用在恒温下加热，或者在变化的温度下，逐步或猛增温度加热。
导热率
导热的固化产物的导热率优选应当为至少1.5W/m-K，和更优选至少2.0W/m-K，这通过激光闪光分析在25℃下测量。甚至当施加到能产生大量热量释放的产热部件上时，导热率等于或大于1.5W/m-K的组合物可传递和耗散产热部件的热量到散热元件上。注意，可根据ASTME1461，通过激光闪光分析，测量导热率。
在导热的固化产物完成之后，与基底膜一样，被处理过具有可释放表面且充当分离器膜的膜被固定到远离基底的固化产物表面上，得到方便控制，其中包括运输和长度切割的组件。通过改变剥离剂的用量和类型以及在分离器膜中所使用的膜的类型不同于基底膜的那些，基底膜和分离器膜可提供有不同的剥离力。
在使用时，分离器膜或基底膜从组件中剥离，导热的固化产物被固定到产热组件或散热元件上，然后剥离其余的膜。甚至当固化产物是薄膜时，它可容易地固定在原位并提供有效的传热。
实施例
通过阐述本发明，而不是限制，以下给出了实施例和对比例。在实施例中，通过Ostwald粘度计，测量运动粘度，和平均粒度是以体积为基础的累积平均粒度(或中值直径)，这通过粒度分析仪Microtrac
Figure BPA00001211889900161
MT3300EX(Nikkiso Co.，Ltd.)测量。
以下列出了实施例和对比例中所使用的组分(A)-(F)。
组分(a)
(A-1)在25℃下运动粘度为600mm2/s的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷
(A-2)在25℃下运动粘度为30,000mm2/s的二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷
组分(b)
(B-1)平均粒度为10.7微米的铝粉(理论比重2.70)
(B-2)平均粒度为30.1微米的铝粉(理论比重2.70)
(B-3)平均粒度为1.5微米的铝粉(理论比重2.70)
(B-4)平均粒度为10.6微米的氧化铝粉末(理论比重3.98)
(B-5)平均粒度为1.0微米的氧化铝粉末(理论比重3.98)
(B-6)平均粒度为0.7微米的氧化锌粉末(理论比重5.67)
组分(c)
(C-1)结构式如下的有机基氢聚硅氧烷：
Figure BPA00001211889900171
(Me＝甲基)
(C-2)结构式如下的有机基氢聚硅氧烷：
Figure BPA00001211889900172
(Me＝甲基)
组分(d)
(D-1)在25℃下运动粘度为600mm2/s的二甲基乙烯基甲硅烷基封端的二甲基聚硅氧烷内铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物的溶液(铂原子含量：1wt％)
组分(e)
(E-1)1-乙炔基-1-环己醇的50wt％甲苯溶液
组分(f)
(F-1)由(CH3)3SiO1/2单元(M单元)和SiO4/2单元(Q单元)以M/Q的摩尔比为1.15组成的有机硅树脂的甲苯溶液(不挥发物含量60％)
组分(g)
(G-1)结构式为C12H25Si(OC2H5)3的有机基硅烷
(G-2)具有下述结构式的在分子链的一端用三甲氧基甲硅烷基封端的二甲基聚硅氧烷：
组分(h)
(H-1)在25℃下运动粘度为600mm2/s的结构式如下的二甲基聚硅氧烷：
Figure BPA00001211889900182
基底
(K-1)在其上涂布了试剂X-70-201达到累积为1.0g/m2的100微米厚的PET膜(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)
(K-2)100微米厚的未处理的PET膜
实施例1-3和对比例1-3
制备导热组合物
通过使用表1中用量的表1中的化合物并如下所述操作它们，制备组合物。
向内部体积为700ml的行星式混合器(Primix Corp.，商品名T.K.Hivis Mix)中引入组分(a)和(b)，和任选地组分(g)和(h)，于是混合它们60分钟。然后添加组分(d)和(e)到该混合物中，紧密地混合。最后添加组分(c)和(f)到该混合物中，紧密地混合，得到导热组合物。
制备导热固化产物
将紧密地混合的未固化的导热组合物施加到基底上，并在表1所示的条件下固化，从而获得导热固化产物。检验如此获得的导热固化产物(样品)，并比较从基底上的剥离，在剥离之后的处理，渗出，导热率和耐热性。
剥离
通过人工触摸实验，检验“剥离”。操作者评价从基底膜上人工剥离导热固化产物(0.1mm厚)所要求的剥离力。表1中示出了结果。
在剥离之后的处理
在剥离之后，通过检验导热固化产物(厚度0.1mm)可如何人工处理，同时肉眼检查其形状，评价“剥离之后的处理”。表3中示出了结果。
渗出
通过与基底一起切割厚度0.1mm的样品成20mm正方形的小片，在导热固化产物层面向纸张的不含木材的纸张上静置该小片，在其上放置100g重物以供压力接触，和允许静置1天，从而检验“渗出”。肉眼检查油迁移到纸张上的程度。表1中示出了结果。
导热率
对于导热率测量来说，制备具有相同组成，但不同厚度(100微米、125微米、150微米、200微米)的导热固化产物样品。将导热的固化产物样品静置在标准铝盘(纯度99.9％，直径～12.7mm，厚度～1.0mm)的整个表面上，并在其上层铺相同的标准铝盘。通过夹具，紧固所得结构，施加约175.5kPa(1.80kgf/cm2)的压力，完成三层结构。
通过测量如此完成的测试组件的厚度，并从中减去标准铝盘的已知厚度，计算导热的固化产物的厚度。关于测试组件的厚度测量，使用微米计，型号M820-25VA(Mitsutoyo Co.，Ltd.)。使用测试组件，通过耐热性测试仪(氙气闪光分析仪LFA447 NanoFlash，Netzsch)，测量导热的固化产物的耐热性(cm2-K/W)。画出耐热性相对于厚度的基本线性的近似线，其中厚度在X轴上和耐热性在Y轴上。通过该线斜率的倒数，给出导热率。表1中示出了导热率的数值。
施加到产热/耗散组件上
在2cm×2cm的模拟CPU的表面上静置以上获得的导热固化产物(厚度0.1mm)。在其上层铺散热元件。将其挤压成产热/耗散组件，其中模拟的CPU和散热元件通过导热层连接。模拟的CPU配有电源，其中CPU的产热温度稳定在约100℃。在稳定的传热和耗散水平下长期操作该组件，和没有出现传热组件故障，这是因为没有出现过大热量的累积。因此认为使用导热的固化产物有效地改进传热/耗散组件，例如半导体器件的可靠度。
图1是导热的固化产物掺入其内的产热/耗散组件的截面立视图。该组件包括导热的固化产物1，IC包装2，印刷电路板3，散热元件4和夹具5。
表1
Figure BPA00001211889900201
*1括号内的数值为相对于组分(a)的体积，组分(f)中树脂的体积份。
*2组分(d)和(e)的浓度分别是相对于组分(a)的重量，组分(D-1)和(E-1)的浓度。括号内的数值是相对于组分(a)的重量，在组分(D-1)内铂原子的浓度，和相对于组分(a)的重量，组分(E-1)内1-乙炔基-1-环己醇的浓度。
*3“SiH/Vi”是指相对于组分(a)中的乙烯基，在组分(b)中SiH基的数量(即与硅键合的氢原子)。

Claims (8)

1.一种导热固化产物，它通过施加薄膜形式的导热组合物到基底上，和固化该组合物而制备，其中所述基底被处理过以具有硅氧烷压敏粘合剂可释放的表面，所述组合物包括下述组分作为基本组分：
(a)100体积份具有烯基的有机基聚硅氧烷，
(b)50-1000体积份导热填料，其中基于填料的总体积，该填料含有至少30％体积铝粉，
(c)有机基氢聚硅氧烷，其用量将得到组分(C)中与硅键合的氢原子与组分(a)中烯基的摩尔比为0.5-5.0，
(d)催化量的铂族金属催化剂，
(e)有效量的反应调节剂，和
(f)50-500体积份有机硅树脂。
2.权利要求1的导热固化产物，其中有机硅树脂(f)包括R1 3SiO1/2单元和SiO4/2单元，其中R1是不含脂族不饱和键的取代或未取代的单价烃基，R1 3SiO1/2单元与SiO4/2单元的摩尔比为0.5-1.5。
3.权利要求1或2的导热固化产物，其中所述导热组合物进一步包括(g-1)0.01-50体积份具有通式(1)的烷氧基硅烷化合物：
R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b    (1)
其中R2各自独立地为C6-C15烷基，R3各自独立地为取代或未取代的单价C1-C8烃基，R4各自独立地为C1-C6烷基，a是1-3的整数，b是0-2的整数，a+b是1-3的整数，和/或(g-2)0.01-50体积份在分子链的一个端基处用三烷氧基甲硅烷基封端的二甲基聚硅氧烷：
其中R5各自独立地为C1-C6烷基，和c是5-100的整数。
4.权利要求1-3任何一项的导热固化产物，其中所述导热组合物进一步包括(h)具有通式(3)的有机基聚硅氧烷：
R6 dSiO(4-d)/2    (3)
其中R6各自独立地为单价C1-C18烃基，和d是1.8-2.2的数值，所述有机基聚硅氧烷在25℃下的运动粘度为10-100,000mm2/s。
5.权利要求1-4任何一项的导热固化产物，其中固化产物的厚度为20-1000微米。
6.权利要求1-5任何一项的导热固化产物，其导热率为至少1.5W/m-K，这通过激光闪光分析在25℃下测量。
7.权利要求1-6任何一项的导热固化产物，其中用剥离剂处理基底，使得硅氧烷压敏粘合剂可释放，所述剥离剂是在其主链内具有氟化取代基的改性硅氧烷。
8.制备导热固化产物的方法，该方法包括下述步骤：施加薄膜形式的导热组合物到基底上，其中所述基底被处理过以具有硅氧烷压敏粘合剂可释放的表面，和固化该组合物，所述组合物包括下述组分作为基本组分：
(a)100体积份具有烯基的有机基聚硅氧烷，
(b)50-1000体积份导热填料，其中基于填料的总体积，该填料含有至少30％体积铝粉，
(c)有机基氢聚硅氧烷，其用量将得到组分(C)中与硅键合的氢原子与组分(a)中烯基的摩尔比为0.5-5.0，
(d)催化量的铂族金属催化剂，
(e)有效量的反应调节剂，和
(f)50-500体积份有机硅树脂。
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