TWI731435B - 熱傳導組成物及使用其之熱傳導性片 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種熱傳導組成物，其係含有基質樹脂、硬化觸媒及熱傳導性粒子者，相對於基質樹脂成分100質量份，上述熱傳導性粒子包含(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁900質量份以上、(b)平均粒徑5μm以下之氮化鋁400質量份以上、及(c)平均粒徑6μm以下之氧化鋁超過0質量份且在400質量份以下，上述熱傳導組成物之硬化物之熱傳導率為12W/m‧K以上，ASKER C硬度為20~75。藉此提供一種具備適於構裝至電性、電子零件等之硬度及高熱傳導性之熱傳導組成物及使用其之熱傳導性片。

Description

熱傳導組成物及使用其之熱傳導性片
本發明係關於一種適於介於電性、電子零件等發熱部與散熱體之間之熱傳導組成物及使用其之熱傳導性片。
近年來CPU等半導體之性能顯著提高，隨之發熱量亦變得龐大。因此，對發熱之類的電子零件安裝散熱體，且為了改善半導體與散熱部之密接性而使用熱傳導性聚矽氧片。隨著機器之小型化、高性能化、高積體化，而對於熱傳導性聚矽氧片要求柔軟且高熱傳導性。以往，作為熱傳導性聚矽氧凝膠片，提出有專利文獻1~4等。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本再表2018-016566號公報
[專利文獻2]日本特許第5931129號公報
[專利文獻3]WO2018/074247號說明書
[專利文獻4]日本特開2017-210518號公報
但是，以往之熱傳導性聚矽氧片存在難以追隨於發熱部及/或散熱部之凹凸，且熱傳導率低之問題，而需要進行改善。
本發明為了解決上述以往之問題，提供具備適於構裝至電子零件等之硬度及高熱傳導性之熱傳導組成物及使用其之熱傳導性片。
本發明之熱傳導組成物係含有基質樹脂、硬化觸媒及熱傳導性粒子者，其特徵在於：相對於基質樹脂成分100質量份，上述熱傳導性粒子包含(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁900質量份以上、(b)平均粒徑5μm以下之氮化鋁400質量份以上、及(c)平均粒徑6μm以下之氧化鋁超過0質量份且在400質量份以下，上述熱傳導組成物之硬化物之熱傳導率為12W/m‧K以上，ASKER C硬度為20~75。
本發明之熱傳導性片之特徵在於上述熱傳導組成物成形為片。
本發明藉由設為上述組成，可提供一種熱傳導率為12W/m‧K以上，ASKER C硬度為20~75，且為適於構裝至電子零件等之硬度，並具備高熱傳導性之熱傳導組成物及使用其之熱傳導性片。尤其是藉由添加少量微小粒徑之氧化鋁，可使氮化鋁更加高度填充化，而能夠實現連續成形。
1:熱傳導率測定裝置
2:感測器
3a、3b:試樣
4:感測器之前端
5:施加電流用電極
6:電阻值用電極(溫度測定用電極)
圖1A-B係表示本發明之一實施例中之試樣之熱傳導率之測定方法的說明圖。
本發明係含有基質樹脂、硬化觸媒及熱傳導性粒子之熱傳導組成物。基質樹脂較佳為聚矽氧橡膠、聚矽氧凝膠、丙烯酸橡膠、氟橡膠、環氧樹脂、酚樹脂、不飽和聚酯樹脂、三聚氰胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚矽氧樹脂、氟樹脂等熱硬化性樹脂。其中較佳為聚矽氧，選自彈性體、凝膠、油灰及滑脂、油，硬化系統亦可使用過氧化物、加成、縮合等任何方法。聚矽氧由於耐熱性高，故而較佳。又，因對周邊無腐蝕性、釋放至系統外之副產物少、確實地硬化至深部等理由，故較佳為加成反應型。
相對於基質樹脂成分100質量份，熱傳導性粒子包含(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁900質量份以上、(b)平均粒徑5μm以下之氮化鋁400質量份以上、及(c)平均粒徑6μm以下之氧化鋁超過0質量份且在400質量份以下，上述熱傳導組成物之硬化物之熱傳導率為12W/m‧k以上，ASKER C硬度為20~75。藉此，可獲得適於構裝至電子零件等之硬度及高熱傳導性。
較佳為進而添加相對於基質樹脂成分100質量份為0.1~10質量份之矽烷偶合劑。矽烷偶合劑具有如下效果：被覆於熱傳導性粒子之表面(表面處理)而容易填充至基質樹脂，並且防止硬化觸媒吸附於熱傳導性粒子，而防止硬化阻礙。其係對於保存穩定性有用。
上述(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁較佳為凝聚球形狀。越呈球狀，越容易於複合物內流動，而可更加提高填充性。
相對於上述熱傳導性粒子合計量，上述氧化鋁(c)之添加比率較佳為超過0且為19質量%以下，進而較佳為5~19質量%。藉由添加少量微小粒徑之氧化鋁，可使氮化鋁更加高度填充化而能夠實現連續成形。
上述(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁與(b)平均粒徑5μm以下之氮化鋁之添加比率較佳為(a)/(b)=1.65~2.60。若為上述比率，則可使氮化鋁更加高度填充化，可提供具備適於構裝至電子零件等之硬度及高熱傳導性之熱傳導組成物及使用其之熱傳導性片。
上述熱傳導性粒子亦可進而含有相對於基質樹脂成分100質量份為350~500質量份之(d)平均粒徑超過5μm且未達50μm之氮化鋁。藉此，可提供具備適於構裝至電子零件等之硬度及高熱傳導性之熱傳導組成物及使用其之熱傳導性片。
上述熱傳導組成物之絕緣破壞電壓(JIS K6249)較佳為11~16kV/mm。藉此，可製成電絕緣性高之熱傳導性片。
上述熱傳導組成物之體積電阻率(JIS K6249)較佳為1010~1014Ω‧cm。藉此，可製成電絕緣性高之熱傳導性片。
上述熱傳導組成物較佳成形為片。若成形為片，則適於構裝至電子零件等。上述熱傳導性片之厚度較佳為0.2~10mm之範圍。
未硬化組成物較佳為下述組成之複合物。
A 基質樹脂成分
基質樹脂成分包含下述(A1)、(A2)。(A1)+(A2)設為100質量%。
(A1)1分子中含有至少2個鍵結於矽原子之烯基之直鏈狀有機聚矽氧烷。
(A2)交聯成分：相對於上述A成分中之矽原子鍵結烯基1莫耳，未達1莫耳之量之1分子中含有至少2個鍵結於矽原子之氫原子之有機氫聚矽氧烷。
除上述(A1)、(A2)成分以外，亦可含有不具有反應基之有機聚矽氧烷。
B 熱傳導性粒子
熱傳導性粒子包含以下。
包含相對於基質樹脂100質量份為900質量份以上之(a)平均粒徑50μm以 上之氮化鋁。較佳為900~1300質量份，進而較佳為900~1100質量份。
包含相對於基質樹脂100質量份為400質量份以上之(b)平均粒徑5μm以下之氮化鋁。較佳為400~800質量份，進而較佳為400~600質量份。
包含相對於基質樹脂100質量份超過0質量份且在400質量份以下之(c)平均粒徑6μm以下之氧化鋁。較佳為超過50質量份且為400質量份以下，進而較佳為100~300質量份。
C 鉑系金屬觸媒：相對於基質樹脂成分，以質量單位計為0.01~1000ppm之量
D 其他添加劑：硬化延遲劑、著色劑等；任意量之矽烷偶合劑
以下，對各成分進行說明。
(1)基礎聚合物成分(A1成分)
基礎聚合物成分為一分子中含有2個以上鍵結於矽原子之烯基之有機聚矽氧烷，含有2個以上烯基之有機聚矽氧烷為本發明之聚矽氧橡膠組成物中之主劑(基礎聚合物成分)。該有機聚矽氧烷於一分子中具有2個作為烯基之乙烯基、烯丙基等碳原子數2~8(尤其是2~6)之鍵結於矽原子之烯基。就作業性、硬化性等而言，黏度較理想為於25℃為10~1000000mPa‧s，尤其是100~100000mPa‧s。
具體而言，使用下述通式(化1)所表示之1分子中含有2個以上且鍵結於分子鏈末端之矽原子之烯基的有機聚矽氧烷。其為側鏈經烷基封阻之直鏈狀有機聚矽氧烷。就作業性、硬化性等而言，較理想為25℃之黏度為10~1000000mPa‧s者。再者，該直鏈狀有機聚矽氧烷亦可為於分子鏈中含有少量之支鏈狀結構(三官能性矽氧烷單元)者。
Figure 108137239-A0305-02-0007-1
式中，R1為相互相同或異種之不具有脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代的一價烴基，R2為烯基，k為0或正整數。此處，作為R1之不具有脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代的一價烴基，例如較佳為碳原子數1~10，尤佳為1~6者，具體而言，可列舉：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、辛基、壬基、癸基等烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等芳基；苄基、苯乙基、苯丙基等芳烷基；以及該等基之氫原子之一部分或全部被取代為氟、溴、氯等鹵素原子、氰基等而成者，例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基等鹵素取代烷基、氰乙基等。作為R2之烯基，例如較佳為碳原子數2~6，尤其是2~3者，具體而言，可列舉：乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、己烯基、環己烯基等，較佳為乙烯基。於通式(1)中，k通常為滿足0≦k≦10000之0或正整數，較佳為滿足5≦k≦2000之整數，更佳為滿足10≦k≦1200之整數。
作為A1成分之有機聚矽氧烷，亦可併用一分子中具有3個以上(通常為3~30個，較佳為3~20個左右)之例如乙烯基、烯丙基等碳原子數2~8(尤其是2~6)之鍵結於矽原子之烯基的有機聚矽氧烷。分子結構亦可為直鏈狀、環狀、支鏈狀、三維網狀之任一種分子結構。較佳為下述之直鏈狀有機聚矽氧烷：主鏈由二有機矽氧烷單元之重複所構成，分子鏈兩末端經三有機矽烷氧基封阻且於25℃之黏度為10~1000000mPa‧s，尤其是為100~100000mPa‧s。
烯基只要鍵結於分子之任一部分即可。例如亦可包含鍵結於分子鏈末端或者分子鏈非末端(分子鏈途中)之矽原子者。其中，就作業性、硬化性等而言，較理想為於下述通式(化2)所表示之分子鏈兩末端之矽原子上分別具有1~3個烯基(其中，於鍵結於該分子鏈末端之矽原子之烯基以兩末端合計計未達3個之情形時，為具有至少1個鍵結於分子鏈非末端(分子鏈途中)之矽 原子之烯基(例如作為二有機矽氧烷單元中之取代基)的直鏈狀有機聚矽氧烷)，且亦如上述般於25℃之黏度為10~1,000,000mPa‧s者。再者，該直鏈狀有機聚矽氧烷亦可為於分子鏈中含有少量支鏈狀結構(三官能性矽氧烷單元)者。
Figure 108137239-A0305-02-0009-2
式中，R3為相互相同或異種之未經取代或經取代之一價烴基，且至少1個為烯基。R4為相互相同或異種之不具有脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代的一價烴基，R5為烯基，l、m為0或正整數。此處，作為R3之一價烴基，較佳為碳原子數1~10，尤其是1~6者，具體而言，可列舉：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基、新戊基、己基、環己基、辛基、壬基、癸基等烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等芳基；苄基、苯乙基、苯丙基等芳烷基；乙烯基、烯丙基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、己烯基、環己烯基、辛烯基等烯基；或該等基之氫原子之一部分或全部被取代為氟、溴、氯等鹵素原子、氰基等而成者，例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基等鹵素取代烷基或氰乙基等。
又，作為R4之一價烴基，較佳為碳原子數1~10，尤其是1~6者，可例示與上述R1之具體例相同者，但是不包含烯基。作為R5之烯基，例如較佳為碳數2~6，尤其是碳數2~3者，具體而言，例示與上述式(化1)之R2相同者，較佳為乙烯基。l、m通常為滿足0<l+m≦10000之0或正整數，較佳為滿足5≦l+m≦2000(更佳為10≦l+m≦1200)且0<l/(l+m)≦0.2(較佳為0.0011≦l/(l+m)≦0.1)之整數。
(2)交聯成分(A2成分)
本發明之A2成分之有機氫聚矽氧烷係作為交聯劑發揮作用者，該成分中之SiH基與A成分中之烯基進行加成反應(矽氫化)，藉此形成硬化物。此種有機氫聚矽氧烷只要為一分子中具有2個以上鍵結於矽原子之氫原子(即，SiH基)者，則可為任一者，該有機氫聚矽氧烷之分子結構可為直鏈狀、環狀、支鏈狀、三維網狀結構之任一者，但關於一分子中之矽原子之數(即，聚合度)，可使用2~1000，尤其是2~300左右者。
氫原子所鍵結之矽原子之位置並無特別限制，可為分子鏈末端，亦可為分子鏈非末端(分子鏈途中)。又，作為氫原子以外之鍵結於矽原子之有機基，可舉與上述通式(化1)之R1相同之不具有脂肪族不飽和鍵之未經取代或經取代的一價烴基。
作為A2成分之有機氫聚矽氧烷，可例示下述結構者。
Figure 108137239-A0305-02-0010-3
上述式中，R6為相互相同或異種之烷基、苯基、環氧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、烷氧基、氫原子，且至少2個為氫原子。L為0~1,000之整數，尤其是0~300之整數，M為1~200之整數。
(3)觸媒成分(C成分)
C成分之觸媒成分可使用矽氫化反應所使用之觸媒。例如可列舉：鉑黑、氯化鉑、氯鉑酸、氯鉑酸與一元醇之反應物、氯鉑酸與烯烴類或乙烯基矽氧烷之錯合物、雙乙醯乙酸鉑等鉑系觸媒、鈀系觸媒、銠系觸媒等鉑族金屬觸媒。
(4)熱傳導性粒子(B成分)
B成分之熱傳導性粒子以合計量計，較佳為相對於為基質成分之A成分100質量份，添加1,900~2,500質量份。藉此可保持熱傳導率較高。熱傳導性粒子之 具體例如下。
(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁較佳為凝聚球狀。藉此可保持熱傳導率較高。上述凝聚球狀之氮化鋁之較佳平均粒徑為50~100μm，進而較佳為60~90μm。
(b)平均粒徑5μm以下之氮化鋁較佳為破碎(不定形)。藉此可保持熱傳導率較高。上述破碎(不定形)氮化鋁之較佳平均粒徑為0.1~5μm，進而較佳為0.5~3μm。
(c)平均粒徑6μm以下之氧化鋁較佳為破碎(不定形)。藉此可保持熱傳導率較高。上述破碎(不定形)氧化鋁之較佳平均粒徑為0.01~6μm，進而較佳為0.1~3μm。
(d)平均粒徑超過5μm且為50μm以下之氮化鋁較佳為破碎(不定形)。藉此可保持熱傳導率較高。上述破碎(不定形)氮化鋁之較佳平均粒徑為10~45μm，進而較佳為10~35μm。
於本發明中，熱傳導性粒子併用3種以上平均粒徑不同之無機粒子。若如此，則小粒徑之熱傳導性無機粒子填埋於大粒子之間，而可以接近最密填充之狀態填充，熱傳導性變高。
熱傳導性粒子較佳為利用矽烷偶合劑進行表面處理。矽烷偶合劑有R(CH3)aSi(OR')3-a(R為碳數1~20之未經取代或經取代之有機基，R'為碳數1~4之烷基，a為0或者1)所表示之矽烷化合物或者其部分水解物。R(CH3)aSi(OR')3-a(R為碳數1~20之未經取代或經取代之有機基，R'為碳數1~4之烷基，a為0或者1)所表示之烷氧基矽烷化合物(以下僅稱為「矽烷」)作為一例，有甲基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、戊基三甲氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、己基三乙氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、癸基三乙氧基矽烷、十二烷基三 甲氧基矽烷、十二烷基三乙氧基矽烷、十六烷基三甲氧基矽烷、十六烷基三乙氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、十八烷基三乙氧基矽烷等矽烷化合物。上述矽烷化合物可使用一種或混合兩種以上使用。作為表面處理劑，可併用烷氧基矽烷及單末端矽烷醇矽氧烷。此處所謂表面處理，除共價鍵結以外，亦包括吸附等。矽烷偶合劑可預先與熱傳導性粒子混合進行預處理，亦可於混合基質樹脂、硬化觸媒及熱傳導性粒子時進行添加(整體摻合法)。
(5)其他添加劑
於本發明之組成物，視需要可摻合除上述以外之成分。例如亦可添加鐵丹、氧化鈦、氧化鈰等耐熱提升劑，難燃助劑，硬化延遲劑等。以著色、調色為目的，亦可添加有機或者無機顏料。亦可添加上述矽烷偶合劑。
[實施例]
以下使用實施例進行說明。本發明並不限定於實施例。關於各種參數，係藉由下述記載之方法所測得。
<熱傳導率>
熱傳導性聚矽氧橡膠片之熱傳導率係藉由瞬態平面熱源法(Hot Disk)(依據ISO/CD 22007-2)所測得。該熱傳導率測定裝置1如圖1A所示，利用2個試樣3a、3b夾住聚醯亞胺膜製感測器2，對感測器2施加恒定電力，使之一定程度發熱，根據感測器2之溫度上升值來分析熱特性。感測器2係前端4為直徑7mm，且如圖1B所示，成為電極之雙重螺旋構造，並於下部配置有施加電流用電極5及電阻值用電極(溫度測定用電極)6。熱傳導率係利用以下之式(數1)算出。
Figure 108137239-A0305-02-0012-8
λ：熱傳導率(W/m‧K)
Po：恒定電力(W)
r：感測器之半徑(m)
τ：
Figure 108137239-A0305-02-0013-5
α：試樣之熱擴散率(m2/s)
t：測定時間(s)
D(τ)：無因次化之τ之函數
△T(τ)：感測器之溫度上升(K)
<硬度>
熱傳導性聚矽氧橡膠片之硬度係依據ASKER C所測得。
(實施例1~4)
1.材料成分
(1)聚有機矽氧烷(A成分)
使用包含聚有機矽氧烷之雙液型室溫硬化聚矽氧聚合物(聚矽氧成分)。一液(A1液)中包含基礎聚合物成分及鉑族系金屬觸媒，另一液(A2液)中包含基礎聚合物成分及為交聯劑成分之有機氫聚矽氧烷。
(2)熱傳導性粒子(B成分)
使用表1所記載之5種熱傳導性粒子。氧化鋁粒子係藉由如下方式進行表面處理，即以1質量%之比率添加矽烷偶合劑(辛基三乙氧基矽烷)，進行攪拌直至變得均勻，將攪拌過之氧化鋁粒子均勻地擴展於托盤等，於100℃乾燥2小時。藉此，防止Pt觸媒之觸媒能力即硬化反應受損。再者，關於平均粒徑，於利用雷射繞射光散射法之粒度分佈測定中，係體積基準之累積粒度分佈之D50(中值粒徑)。作為該測定器，例如有堀場製作所公司製造之雷射繞射/散射式粒子分佈測定裝置LA-950S2。表中之表示長度之數值為各粒子之平均粒徑。又，表中之AIN為氮化鋁之縮寫。
(3)鉑族系金屬觸媒(C成分)
使用鉑-乙烯基二矽氧烷錯合物作為追加之鉑族系金屬觸媒。再者，如上所述，雙液型室溫硬化聚矽氧聚合物(聚矽氧成分)包含鉑族系金屬觸媒。於製備各實施例之聚矽氧組成物時，為了使聚有機矽氧烷一次充分地硬化，添加相對於聚矽氧成分100質量份(100g)為1質量份(1g)之追加之鉑族系金屬觸媒。於各實施例之聚矽氧組成物中，鉑族系金屬觸媒相對於聚有機矽氧烷與鉑族系金屬觸媒之合計之量以金屬原子質量換算計，皆設為0.01~1000ppm之範圍之值。
2.複合物
對於各材料，計量上述表1所示之量，將其等放入至揑合裝置而製成複合物。
再者，於表1中，以將聚矽氧成分(雙液型室溫硬化聚矽氧聚合物)設為100質量份(100g)之情形時之量(質量份)記載各材料之量，但於所有複合物中，熱傳導性粒子、其他成分相對於聚有機矽氧烷100質量份(100g)之添加量均分別滿足已述之本發明中之較佳量。
3.片成形加工
利用經脫模處理之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜夾住上述複合物，藉由等速輥成形為厚度2.0mm之片狀，於100℃加熱硬化15分鐘，成形熱傳導性聚矽氧橡膠片。將以上條件及結果示於表1。
Figure 108137239-A0305-02-0015-6
(比較例1~5)
將熱傳導性粒子之添加量示於表2，除此以外，以與實施例1相同之方式實施。將條件及結果示於表2。
Figure 108137239-A0305-02-0016-7
如以上之實施例所示，可確認到藉由相對於聚矽氧橡膠100質量，使熱傳導性粒子滿足
(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁900質量份以上
(b)平均粒徑5μm以下之氮化鋁400質量份以上
(c)平均粒徑6μm以下之氧化鋁超過0質量份且在400質量份以下
之條件，而熱傳導組成物之硬化物之熱傳導率為12W/m‧K以上，ASKER C硬度為20~75。
相對於此，比較例1由於僅摻合AIN，故而無法高度填充熱傳導性粒子，結果熱傳導率未變高。比較例2由於小粒徑AIN少，故而熱傳導率未變高。比較例3若小粒徑氧化鋁之量增加，則熱傳導性粒子填充量提升，但由於小粒徑氧化鋁本身會阻礙熱傳導，故而熱傳導率未變高。比較例4之熱傳導率無法測定。比較例5由於大粒徑AIN少，故而熱傳導率未變高。
[產業上之可利用性]
本發明之熱傳導組成物及熱傳導性片適於介於電性、電子零件等發熱部與散熱體之間。
1:熱傳導率測定裝置
2:感測器
3a、3b:試樣
4:感測器之前端
5:施加電流用電極
6:電阻值用電極(溫度測定用電極)

Claims (12)

  1. 一種熱傳導組成物，其係含有為基質樹脂之熱硬化性樹脂、硬化觸媒及熱傳導性粒子者，其特徵在於：相對於基質樹脂成分100質量份，該熱傳導性粒子包含(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁900質量份以上、(b)平均粒徑5μm以下之氮化鋁400質量份以上、及(c)平均粒徑6μm以下之氧化鋁超過0質量份且在400質量份以下，該熱傳導組成物之硬化物之熱傳導率為12W/m‧K以上，ASKER C硬度為20~75。
  2. 如請求項1所述之熱傳導組成物，其中，該熱硬化性樹脂為選自聚矽氧聚合物、丙烯酸橡膠、氟橡膠、環氧樹脂、酚樹脂、不飽和聚酯樹脂、三聚氰胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚矽氧樹脂及氟樹脂之至少一種熱硬化性樹脂。
  3. 如請求項1或2所述之熱傳導組成物，其中，該熱硬化性樹脂為選自加成硬化型聚矽氧聚合物、過氧化物硬化型聚矽氧聚合物及縮合型聚矽氧聚合物之至少一者。
  4. 如請求項1或2所述之熱傳導組成物，其中，相對於該基質樹脂成分100質量份，進而添加0.1~10質量份之矽烷偶合劑。
  5. 如請求項1或2所述之熱傳導組成物，其中，該(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁為凝聚球形狀。
  6. 如請求項1或2所述之熱傳導組成物，其中，相對於該熱傳導性粒子合計量，該氧化鋁(c)之添加比率超過0質量%且為19質量%以下。
  7. 如請求項1或2所述之熱傳導組成物，其中，該(a)平均粒徑50μm以上之氮化鋁與(b)平均粒徑5μm以下之氮化鋁之添加比率為(a)/(b)=1.65~2.60。
  8. 如請求項1或2所述之熱傳導組成物，其中，該熱傳導性粒子進而含有相對於基質樹脂成分100質量份為350~500質量份之(d)平均粒徑超過5μm且未達50μm之氮化鋁。
  9. 如請求項1或2所述之熱傳導組成物，其中，該熱傳導組成物之絕緣破壞電壓(JIS K6249)為11~16kV/mm。
  10. 如請求項1或2所述之熱傳導組成物，其中，該熱傳導組成物之體積電阻率(JIS K6249)為1010~1014Ω‧cm。
  11. 一種熱傳導性片，係請求項1至10中任一項所述之熱傳導組成物成形為片。
  12. 如請求項11所述之熱傳導性片，其厚度為0.2~10mm之範圍。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210136826A (ko) * 2019-03-07 2021-11-17 후지고분시고오교오가부시끼가이샤 열전도성 시트 및 그의 제조 방법
WO2022009486A1 (ja) * 2020-07-07 2022-01-13 富士高分子工業株式会社 熱伝導性シリコーンゲル組成物、熱伝導性シリコーンゲルシート及びその製造方法
CN111925654B (zh) * 2020-08-27 2022-04-19 深圳先进电子材料国际创新研究院 一种氮化铝与氧化铝复配导热绝缘硅胶材料及其制备方法
TW202227588A (zh) * 2020-10-09 2022-07-16 日商陶氏東麗股份有限公司 導熱性矽組成物及導熱性構件
CN115298284A (zh) * 2020-12-15 2022-11-04 富士高分子工业株式会社 导热性液状组合物
KR20230120637A (ko) * 2020-12-16 2023-08-17 후지고분시고오교오가부시끼가이샤 열전도성 시트 및 그 제조 방법
WO2022130666A1 (ja) * 2020-12-16 2022-06-23 富士高分子工業株式会社 熱伝導性シート及びその製造方法
JP2023062399A (ja) * 2021-10-21 2023-05-08 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーン組成物
WO2023135857A1 (ja) * 2022-01-14 2023-07-20 富士高分子工業株式会社 熱伝導性組成物及びこれを用いた熱伝導性シートとその製造方法
EP4324885A1 (en) * 2022-01-14 2024-02-21 Fuji Polymer Industries Co., Ltd. Thermally conductive composition, thermally conductive sheet obtained from same, and production method therefor
CN114621591A (zh) * 2022-02-17 2022-06-14 苏州佰旻电子材料科技有限公司 一种高弯折导热垫片
KR102677759B1 (ko) * 2023-10-05 2024-06-26 이길춘 열 손실을 차단하는 바닥 난방용 열전도성 코팅재 조성물 및 이를 사용한 바닥난방 모듈

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106164179A (zh) * 2014-03-10 2016-11-23 日东电工株式会社 热传导性聚合物组合物和热传导性成型体
TW201816068A (zh) * 2016-05-24 2018-05-01 信越化學工業股份有限公司 熱傳導性聚矽氧組成物及其硬化物
TW201823362A (zh) * 2016-10-18 2018-07-01 日商信越化學工業股份有限公司 熱傳導性矽氧組成物

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5931129B2 (ja) 1976-07-22 1984-07-31 三菱電機株式会社 光学的再生装置
JP2002322372A (ja) 2001-04-26 2002-11-08 Denki Kagaku Kogyo Kk 樹脂組成物およびそれを用いた金属ベース回路基板
US20090068441A1 (en) 2007-08-31 2009-03-12 Swaroop Srinivas H Thermal interface materials
JP5370129B2 (ja) * 2008-12-24 2013-12-18 新神戸電機株式会社 熱硬化性樹脂組成物並びにプリプレグ及び積層板
JP6034562B2 (ja) * 2011-12-20 2016-11-30 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
JP2016135730A (ja) * 2014-02-05 2016-07-28 三菱化学株式会社 窒化ホウ素凝集粒子、該粒子の製造方法、該粒子を含む組成物、及び該粒子を含む成形体
JP6772841B2 (ja) 2015-02-05 2020-10-21 味の素株式会社 樹脂組成物
JP6452243B2 (ja) 2015-03-17 2019-01-16 日本化薬株式会社 ポリイミド樹脂組成物、及びそれを用いた接着フィルム
US11118056B2 (en) * 2016-07-22 2021-09-14 Momentive Performance Materials Japan Llc Thermally conductive polysiloxane composition
JP6764719B2 (ja) 2016-07-26 2020-10-07 旭化成株式会社 ブタジエンの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106164179A (zh) * 2014-03-10 2016-11-23 日东电工株式会社 热传导性聚合物组合物和热传导性成型体
TW201816068A (zh) * 2016-05-24 2018-05-01 信越化學工業股份有限公司 熱傳導性聚矽氧組成物及其硬化物
TW201823362A (zh) * 2016-10-18 2018-07-01 日商信越化學工業股份有限公司 熱傳導性矽氧組成物

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Publication number Publication date
US11781053B2 (en) 2023-10-10
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KR20200125685A (ko) 2020-11-04
KR102509813B1 (ko) 2023-03-14
EP3753993A1 (en) 2020-12-23
WO2020137086A1 (ja) 2020-07-02
TW202024238A (zh) 2020-07-01

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