WO2024070069A1 - 熱伝導性グリース組成物 - Google Patents
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- C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
Definitions
- the present invention relates to a thermally conductive grease composition suitable for placement between a heat generating body, such as an electric or electronic component, and a heat dissipating body.
- thermally conductive grease is used to improve the adhesion between the heat sink and the heat source, such as a semiconductor.
- thermally conductive grease is required to have high thermal conductivity as well as the property of not dripping easily from between the heat source and the heat sink (known as "drop resistance").
- Patent Document 1 proposes a composition containing a thermally conductive filler, a polyorganosiloxane resin containing at least one polysiloxane having one curable functional group in the molecule, and a siloxane compound having an alkoxysilyl group and a linear siloxane structure.
- Patent Document 2 proposes a thermally conductive silicone composition containing liquid silicone, a thermally conductive filler, and specific hydrophobic spherical silica microparticles, and having improved heat dissipation properties.
- Patent Document 3 discloses a thermally conductive fluorine-containing adhesive composition containing alumina with different particle sizes and shapes.
- Patent Documents 4 and 5 the present inventor proposes a thermally conductive grease composition containing an ethylene- ⁇ -olefin copolymer.
- thermally conductive silicone greases of Patent Documents 1 to 3 have the problem that, for example, when interposed between a heating element and a heat sink and sandwiched vertically between the heating element and the heat sink, they drip from between the heating element and the heat sink.
- thermally conductive grease compositions of Patent Documents 4 and 5 have the problem of being more viscous than thermally conductive silicone grease.
- the present invention provides a thermally conductive grease composition that has low viscosity, is less likely to drip, and has high thermal conductivity.
- the thermally conductive grease composition of the present invention comprises: A thermally conductive grease composition comprising a matrix resin and a thermally conductive filler, the matrix resin comprises a liquid dimethylpolysiloxane (A) having a kinetic viscosity at 40° C. of 100 to 10,000 mm 2 /s and a liquid organopolysiloxane (B) having a kinetic viscosity at 40° C.
- a thermally conductive grease composition comprising a matrix resin and a thermally conductive filler, the matrix resin comprises a liquid dimethylpolysiloxane (A) having a kinetic viscosity at 40° C. of 100 to 10,000 mm 2 /s and a liquid organopolysiloxane (B) having a kinetic viscosity at 40° C.
- the matrix resin contains 50 parts by mass or more and 97 parts by mass or less of the liquid dimethylpolysiloxane (A) and 3 parts by mass or more and 50 parts by mass or less of the liquid organopolysiloxane (B), when the total amount of the liquid dimethylpolysiloxane (A) and the liquid organopolysiloxane (B) is 100 parts by mass; when the total number of organic groups in the liquid organopolysiloxane (B), excluding the organic groups bonded to silicon atoms at both ends, is taken as 100%, 30 to 70% of the total number of organic groups are methyl groups and 30 to 70% are saturated hydrocarbon groups having 2 to 14 carbon atoms,
- the present invention relates to a thermally conductive grease composition comprising 400 to 2,500 parts by mass of the thermally conductive filler per 100 parts by mass of the total amount of the liquid dimethylpolysiloxane (A) and the liquid organopolysiloxane
- the present invention includes a matrix resin and a thermally conductive filler, the matrix resin including a liquid dimethylpolysiloxane (A) having a kinetic viscosity of 100 to 10,000 mm 2 /s at 40° C. and a liquid organopolysiloxane (B) having a kinetic viscosity of 1 to 10,000 mm 2 /s at 40° C., and the matrix resin includes 50 to 97 parts by mass of the liquid dimethylpolysiloxane (A) and 3 to 50 parts by mass of the liquid organopolysiloxane (B), when the total amount of the liquid dimethylpolysiloxane (A) and the liquid organopolysiloxane (B) is 100 parts by mass, and the organic groups bonded to silicon atoms at both ends of the liquid organopolysiloxane (B) are excluded.
- the matrix resin including a liquid dimethylpolysiloxane (A) having a kinetic viscosity of
- thermally conductive filler per 100 parts by mass of the combined amount of the liquid dimethylpolysiloxane (A) and the liquid organopolysiloxane (B), it is possible to provide a thermally conductive grease composition that has low viscosity, is not prone to dripping when held vertically, and has high thermal conductivity.
- 1A and 1B are explanatory diagrams showing a method for measuring the thermal conductivity of a sample in one embodiment of the present invention.
- 2A to 2D are schematic explanatory views illustrating a drop test used in one embodiment of the present invention.
- the thermally conductive grease composition of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as "grease composition”) comprises a matrix resin and a thermally conductive filler, the matrix resin comprising a liquid dimethylpolysiloxane (A) having a kinetic viscosity of 100 to 10,000 mm 2 /s at 40°C, and a liquid organopolysiloxane (B) having a kinetic viscosity of 1 to 10,000 mm 2 /s at 40°C.
- the liquid dimethylpolysiloxane (A) has high heat resistance, while the liquid organopolysiloxane (B) tends to harden at high temperatures.
- the kinetic viscosity of the liquid dimethylpolysiloxane (A) at 40° C. is preferably 100 to 5000 mm 2 /s, more preferably 100 to 3000 mm 2 /s, even more preferably 100 to 1000 mm 2 /s, still more preferably 100 to 400 mm 2 /s, and even more preferably 100 to 200 mm 2 /s.
- the grease composition of the present invention is preferably 10 to 5000 mm 2 /s, more preferably 20 to 3000 mm 2 /s, even more preferably 30 to 1000 mm 2 /s, even more preferably 50 to 1000 mm 2 /s, even more preferably 100 to 800 mm 2 /s, and even more preferably 200 to 800 mm 2 /s.
- the grease composition of the present invention is a grease that has excellent heat resistance and low viscosity, yet is less likely to drip when held vertically.
- the total number of organic groups in the liquid organopolysiloxane (B), excluding the organic groups bonded to silicon atoms at both ends, is taken as 100%, from the viewpoint of reducing the viscosity of the grease composition and suppressing dripping, of the total number of organic groups
- 30 to 70% are methyl groups
- 30 to 70% are saturated hydrocarbon groups having 2 to 14 carbon atoms, preferably 35 to 70% are methyl groups
- 30 to 65% are saturated hydrocarbon groups having 2 to 14 carbon atoms, more preferably 40 to 70% are methyl groups
- 30 to 60% are saturated hydrocarbon groups having 2 to 14 carbon atoms, even more preferably 45 to 70% are methyl groups
- 30 to 55% are saturated hydrocarbon groups having 2 to 14 carbon atoms, even more preferably 45 to 60% are methyl groups
- 40 to 55% are saturated hydrocarbon groups having 2 to 14 carbon atoms.
- the number of carbon atoms in the saturated hydrocarbon groups is 2 to 14, preferably 4 to 12, and more preferably 6 to 10.
- the proportion of methyl groups or saturated hydrocarbon groups having 2 to 14 carbon atoms to the total number of organic groups in the liquid organopolysiloxane (B), excluding the organic groups bonded to silicon atoms at both ends, can be determined, for example, by NMR.
- the liquid organopolysiloxane (B) is preferably a linear, both-end trimethylorganopolysiloxane represented by the following formula (1), (2) or (3), in which both ends of the molecular chain are blocked with trimethylsilyl groups.
- R1 is a methyl group
- R2 is a saturated hydrocarbon group having 2 to 14 carbon atoms
- m is an integer of 0 or more
- n is an integer of 0 or more (however, when one of m and n is "0", the other is "1" or more).
- m and n are not particularly limited, so long as the kinetic viscosity at 40°C is 1 to 10,000 mm2 /s, and 30 to 70% of all organic groups, excluding the organic groups bonded to silicon atoms at both ends, are methyl groups and 30 to 70% are saturated hydrocarbon groups having 2 to 14 carbon atoms.
- a preferred commercially available liquid organopolysiloxane (B) is available under the trade name "ALT-143" manufactured by Gelest, Inc., and "ALT-143" is represented by the following formula (3).
- the content of the thermally conductive filler is 400 to 2500 parts by mass, preferably 600 to 2400 parts by mass, more preferably 800 to 2400 parts by mass, and even more preferably 1000 to 2400 parts by mass. This allows the grease composition to have a low viscosity, yet is less likely to drip, and has a high thermal conductivity.
- the content of liquid dimethylpolysiloxane (A) is 50 parts by mass or more and 97 parts by mass or less, and the content of liquid organopolysiloxane (B) is 3 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, and preferably the content of liquid dimethylpolysiloxane (A) is 55 parts by mass or more and 97 parts by mass or less, and the content of liquid organopolysiloxane (B) is 3 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, and
- the content of liquid dimethylpolysiloxane (A) is 3 parts by mass or more and 45 parts by mass or less, more preferably the content of liquid dimethylpolysiloxane (A) is 60 parts by mass or more and 97 parts by mass or less, and the content of liquid organopolysiloxane (B)
- the thermally conductive filler preferably contains 20 to 2000 parts by mass of alumina having a median particle size of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, more preferably 100 to 600 parts by mass, and even more preferably 200 to 500 parts by mass.
- the thermally conductive filler preferably contains 20 to 1500 parts by mass of spherical alumina having a median particle size of more than 100 ⁇ m, 20 to 500 parts by mass of aluminum nitride having a median particle size of 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, 20 to 1000 parts by mass of irregularly pulverized alumina having a median particle size of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and 20 to 500 parts by mass of irregularly pulverized alumina having a median particle size of 0.1 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m.
- the thermally conductive filler contains 500 to 1200 parts by mass of spherical alumina having a median particle size of more than 100 ⁇ m, 50 to 400 parts by mass of aluminum nitride having a median particle size of 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, 100 to 600 parts by mass of irregularly ground alumina having a median particle size of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and 50 to 400 parts by mass of irregularly ground alumina having a median particle size of 0.1 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m, and the thermally conductive filler contains 700 to 1200 parts by mass of spherical alumina having a median particle size of more than 100 ⁇ m, 100 to 400 parts by mass of aluminum nitride having
- the thermally conductive filler contains 150 to 500 parts by mass of amorphous crushed alumina having a particle size of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and 100 to 400 parts by mass of amorphous crushed alumina having a central particle size of 0.1 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m.
- the thermally conductive filler contains 800 to 1100 parts by mass of spherical alumina having a central particle size of more than 100 ⁇ m, 150 to 400 parts by mass of aluminum nitride having a central particle size of 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, 200 to 500 parts by mass of amorphous crushed alumina having a central particle size of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and 100 to 400 parts by mass of amorphous crushed alumina having a central particle size of 0.1 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m.
- the spherical alumina having a median particle size exceeding 100 ⁇ m is preferably spherical alumina having a median particle size exceeding 100 ⁇ m and not exceeding 200 ⁇ m, more preferably having a median particle size exceeding 100 ⁇ m and not exceeding 150 ⁇ m.
- the shape of the aluminum nitride having a median grain size of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m is preferably irregular.
- the aluminum nitride having a median grain size of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m is preferably aluminum nitride having a median grain size of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
- the median particle size is the D50 (median diameter) of the cumulative particle size distribution based on volume measured by a laser diffraction light scattering method.
- An example of this measuring device is the LA-950S2 laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device manufactured by Horiba, Ltd.
- the grease composition of the present invention preferably further contains, as a viscosity modifier, 0.1 to 10 parts by mass of an alkoxysilane compound represented by R a Si(OR') 4-a (wherein R is an unsubstituted or substituted organic group having 8 to 12 carbon atoms, R' is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a is 0 or 1) or a partial hydrolyzate thereof, per 100 parts by mass of the total amount of the liquid dimethylpolysiloxane (A) and the liquid organopolysiloxane (B).
- R alkoxysilane compound represented by R a Si(OR') 4-a
- R is an unsubstituted or substituted organic group having 8 to 12 carbon atoms
- R' is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
- a is 0 or 1
- the thermally conductive filler is preferably surface-pretreated with an alkoxysilane compound represented by R a Si(OR') 4-a (wherein R is an unsubstituted or substituted organic group having 8 to 12 carbon atoms, R' is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a is 0 or 1) or a partial hydrolyzate thereof.
- R is an unsubstituted or substituted organic group having 8 to 12 carbon atoms
- R' is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
- a is 0 or 1
- small particle size fillers having a median particle size of 0.1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less are surface-pretreated.
- alkoxysilane compounds include octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, decyltriethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, and dodecyltriethoxysilane.
- the alkoxysilane compounds can be used alone or in combination of two or more.
- a surface treatment agent an alkoxysilane compound and a siloxane having a silanol end may be used in combination. Surface treatment here includes adsorption as well as covalent bonding. If the thermally conductive filler is surface treated, the thermally conductive filler will have good mixability with the matrix resin.
- the alkoxysilane compound is preferably mixed with the thermally conductive filler in advance, and the thermally conductive filler is preferably pretreated with the alkoxysilane compound. It is preferable to add 0.01 to 10 parts by mass of the alkoxysilane compound per 100 parts by mass of the thermally conductive filler. By surface treating the thermally conductive filler with the alkoxysilane compound, it becomes easier to fill the matrix resin.
- the thermal conductivity of the thermally conductive grease composition is preferably 1.0 W/m ⁇ K or more and 10.0 W/m ⁇ K or less, more preferably 1.5 W/m ⁇ K or more and 10.0 W/m ⁇ K or less, and even more preferably 2.0 W/m ⁇ K or more and 10.0 W/m ⁇ K or less.
- Such thermally conductive grease is suitable as a TIM (Thermal Interface Material).
- the thermally conductive grease composition preferably has an absolute viscosity at 23°C measured with a B-type viscometer at a rotation speed of 5 rpm using a T-E spindle of 1,000 Pa ⁇ s or more and 10,000 Pa ⁇ s or less, more preferably 1,000 Pa ⁇ s or more and 8,000 Pa ⁇ s or less, and even more preferably 1,000 Pa ⁇ s or more and 6,000 Pa ⁇ s or less. This results in a thermally conductive grease composition that is easy to work with and can be easily injected or applied between a heating element and a heat sink.
- the plates are held in a heat shock tester so that the main surfaces of the plates are perpendicular to the ground, and then the plate is held at -40°C for 30 minutes, heated to 125°C, held at 125°C for 30 minutes, and cooled to -40°C, this cycle is repeated 500 times.
- the thermally conductive grease composition falls within 5 mm from the start of the test. This allows high drop resistance to be maintained.
- the thermally conductive grease composition of the present invention may contain, as necessary, a heat resistance improver such as red iron oxide, titanium oxide, or cerium oxide, a flame retardant, or a flame retardant assistant.
- the thermally conductive grease composition of the present invention may also contain, as necessary, an organic or inorganic particle pigment for the purpose of coloring or color matching.
- the thermally conductive grease composition of the present invention may also contain, as necessary, an alkoxy group-containing silicone for the purpose of surface treatment of the thermally conductive filler.
- the thermally conductive grease composition of the present invention does not particularly require a curing catalyst, and it is preferable that the thermally conductive grease composition of the present invention is a non-curing type grease.
- the thermally conductive grease composition of the present invention can be filled into containers, bottles, cans, tubes, etc. to produce a product.
- the present invention relates to the use of the thermally conductive grease of the present invention, in which the thermally conductive grease composition of the present invention is interposed between a heating element and a heat dissipation element.
- the present invention relates to the use of the thermally conductive grease of the present invention, in which the thermally conductive grease composition of the present invention is interposed between a heating element and a heat dissipation element, and the thermally conductive grease is sandwiched vertically between the heating element and the heat dissipation element.
- heating elements include electrical components, or electronic components such as semiconductor elements.
- heat dissipation elements include heat sinks, etc.
- the thermal conductivity of the thermally conductive grease composition was measured by a hot disk (ISO/CD 22007-2 compliant). As shown in FIG. 1A, this thermal conductivity measuring device 1 sandwiches a polyimide film sensor 2 between two samples 3a and 3b, applies a constant power to the sensor 2, and generates a constant amount of heat, and analyzes the thermal characteristics from the temperature rise of the sensor 2.
- the sensor 2 has a tip 4 with a diameter of 7 mm, and as shown in FIG. 1B, has a double spiral electrode structure, with an applied current electrode 5 and a resistance value electrode (temperature measurement electrode) 6 arranged at the bottom.
- the thermal conductivity is calculated by the following formula (Math. 1).
- the absolute viscosity of the thermally conductive grease composition was measured using a Brookfield HBDV2T viscometer.
- the spindle used was a T-E spindle, and the absolute viscosity was measured at a rotation speed of 5 rpm (except for Comparative Examples 3 and 4, which were rotated at 0.5 rpm) at 23°C.
- thermally conductive grease composition ⁇ Drop test of thermally conductive grease composition> The drop test of the thermally conductive grease composition will be described with reference to FIGS. 2A to 2D.
- 0.4 g of the thermally conductive grease composition 14 was applied to an aluminum plate 12 having a length of 40 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 5 mm (FIG. 2A), and the aluminum plate and a glass plate 11 having a length of 40 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 5 mm were sandwiched between them with a spacer 13 so that the thickness of the thermally conductive grease composition was 0.5 mm (FIG. 2B).
- FIG. 2A The drop test of the thermally conductive grease composition will be described with reference to FIGS. 2A to 2D.
- 0.4 g of the thermally conductive grease composition 14 was applied to an aluminum plate 12 having a length of 40 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 5 mm (FIG. 2
- 15 denotes the thermally conductive grease composition sandwiched between the two plates 11 and 12 so that the thickness was 0.5 mm.
- the aluminum plate 12 and the glass plate 11 were placed in a heat cycle tester so that the main surfaces of the plate 12 and the glass plate 11 were perpendicular to the ground (FIG. 2C).
- 16 denotes the test piece before the test. In this state, the plate was held at -40°C for 30 minutes, then heated to 125°C, held at 125°C for 30 minutes, and cooled to -40°C. This cycle was repeated 500 times. After 500 cycles, the test piece was removed and observed to see if the thermal conductive grease 15 had fallen. In Fig. 2D, 17 is the test piece after the test, and 18 is the fall distance.
- the kinematic viscosity is a kinematic viscosity at 40° C. measured with an Ubbelohde viscometer.
- liquid organopolysiloxane As liquid organopolysiloxane (B), methyloctyl silicone oil (manufactured by Gelest, product name "ALT-143", specific gravity 0.91 g/ cm3 ) with a kinetic viscosity of 800 mm2 /s (catalog value) at 40°C was used. If the total number of organic groups in the methyloctyl silicone oil excluding the methyl groups in the trimethylsilyl groups at both ends is taken as 100%, then 50% are methyl groups and 50% are octyl groups. The proportions of these organic groups are catalog values.
- Viscosity modifier Decyltrimethoxysilane (specific gravity: 0.90 g/cm 3 ) was used.
- the grease compositions of Examples 1 to 3 are thermally conductive grease compositions that have low viscosity, are not prone to dripping when held vertically, can be highly filled with thermally conductive filler, and have high thermal conductivity.
- methyloctyl silicone oil was not added as the liquid organopolysiloxane (B) as the matrix resin, and therefore the drop test results were poor.
- Comparative Example 2 the addition ratio of the liquid organopolysiloxane was low, and therefore the drop test results were poor.
- the addition ratio of the liquid organopolysiloxane was too high, and therefore there was a problem of high viscosity.
- the thermally conductive grease composition of the present invention is suitable as a thermal interface material to be interposed between a heat generating body and a heat dissipating body, such as an electric or electronic component.
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Abstract
マトリックス樹脂と熱伝導性フィラーを含む熱伝導性グリース組成物に関する。前記マトリックス樹脂は、40℃における動粘度が100~10,000mm2/sの液状ジメチルポリシロキサン(A)と、40℃における動粘度が1~10,000mm2/sの液状オルガノポリシロキサン(B)を含む。前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量を100質量部としたとき、前記マトリックス樹脂は、前記液状ジメチルポリシロキサン(A)を50質量部以上97質量部以下、前記液状オルガノポリシロキサン(B)を3質量部以上50質量部以下含む。前記液状オルガノポリシロキサン(B)が有する、両末端のケイ素原子に結合した有機基を除いた有機基全数を100%とすると、前記有機基全数のうちの30~70%がメチル基であり、30~70%が炭素数2~14の飽和炭化水素基である。
Description
本発明は、電気部品又は電子部品等の発熱体と放熱体の間に介在させるのに好適な熱伝導性グリース組成物に関する。
近年のCPU等の半導体の性能向上はめざましく、それに伴い発熱量も膨大になっている。そのため発熱する電気部品又は電子部品等には放熱体が取り付けられ、例えば半導体などの発熱体と放熱体との密着性を改善する為に熱伝導性グリースが使われている。電気部品又は電子部品の小型化、高性能化、高集積化に伴い熱伝導性グリースには高熱伝導性とともに、発熱体と放熱体の間からグリースが垂れ落ち難いという性質(「耐落下性」と呼ばれる。)が求められている。
特許文献1には、熱伝導性充填剤と、分子内に硬化性官能基を一つ有するポリシロキサンを少なくとも1種含むポリオルガノシロキサン樹脂と、アルコキシシリル基及び直鎖状シロキサン構造を有するシロキサン化合物とを含む組成物が提案されている。特許文献2には、液状シリコーンと熱伝導性充填剤と特定の疎水性球状シリカ微粒子を含み、放熱性を向上した熱伝導性シリコーン組成物が提案されている。特許文献3には、粒子径と形状の異なるアルミナを含む熱伝導性含フッ素接着剤組成物が開示されている。本発明者は特許文献4~5でエチレン・α-オレフィン共重合体を含む熱伝導性グリース組成物を提案している。
しかし、前記特許文献1~3の熱伝導性シリコーングリースは、例えば、発熱体と放熱体との間に介在し、発熱体と放熱体によって垂直に挟持される場合、発熱体と放熱体の間から垂れ落ちてしまう問題があった。また、前記特許文献4~5の熱伝導性グリース組成物は、熱伝導性シリコーングリースに比べて粘度が高いという問題があった。
本発明は前記従来の問題を解決するため、低粘度でありながら、垂れ落ちにくく、熱伝導率も高い熱伝導性グリース組成物を提供する。
本発明の熱伝導性グリース組成物は、
マトリックス樹脂と熱伝導性フィラーを含む熱伝導性グリース組成物であって、
前記マトリックス樹脂は、40℃における動粘度が100~10,000mm2/sの液状ジメチルポリシロキサン(A)と、40℃における動粘度が1~10,000mm2/sの液状オルガノポリシロキサン(B)を含み、
前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量を100質量部としたとき、前記マトリックス樹脂は、前記液状ジメチルポリシロキサン(A)を50質量部以上97質量部以下、前記液状オルガノポリシロキサン(B)を3質量部以上50質量部以下含み、
前記液状オルガノポリシロキサン(B)が有する、両末端のケイ素原子に結合した有機基を除いた有機基全数を100%とすると、前記有機基全数のうちの30~70%がメチル基であり、30~70%が炭素数2~14の飽和炭化水素基であり、
前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量100質量部に対して、前記熱伝導性フィラーを400~2500質量部含む、熱伝導性グリース組成物に関する。
マトリックス樹脂と熱伝導性フィラーを含む熱伝導性グリース組成物であって、
前記マトリックス樹脂は、40℃における動粘度が100~10,000mm2/sの液状ジメチルポリシロキサン(A)と、40℃における動粘度が1~10,000mm2/sの液状オルガノポリシロキサン(B)を含み、
前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量を100質量部としたとき、前記マトリックス樹脂は、前記液状ジメチルポリシロキサン(A)を50質量部以上97質量部以下、前記液状オルガノポリシロキサン(B)を3質量部以上50質量部以下含み、
前記液状オルガノポリシロキサン(B)が有する、両末端のケイ素原子に結合した有機基を除いた有機基全数を100%とすると、前記有機基全数のうちの30~70%がメチル基であり、30~70%が炭素数2~14の飽和炭化水素基であり、
前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量100質量部に対して、前記熱伝導性フィラーを400~2500質量部含む、熱伝導性グリース組成物に関する。
本発明は、マトリックス樹脂と熱伝導性フィラーを含み、前記マトリックス樹脂は、40℃における動粘度が100~10,000mm2/sの液状ジメチルポリシロキサン(A)と、40℃における動粘度が1~10,000mm2/sの液状オルガノポリシロキサン(B)を含み、前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量を100質量部としたとき、前記マトリックス樹脂は、前記液状ジメチルポリシロキサン(A)を50質量部以上97質量部以下、前記液状オルガノポリシロキサン(B)を3質量部以上50質量部以下含み、前記液状オルガノポリシロキサン(B)が有する、両末端のケイ素原子に結合した有機基を除いた有機基全数を100%とすると、前記有機基全数のうちの30~70%がメチル基であり、30~70%が炭素数2~14の飽和炭化水素基であり、前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量100質量部に対して、前記熱伝導性フィラーを400~2500質量部含むことにより、低粘度でありながら、垂直に挟持した際に垂れ落ちにくく、熱伝導率も高い、熱伝導性グリース組成物を提供できる。
本発明の熱伝導性グリース組成物(以下「グリース組成物」と略称する場合がある。)は、マトリックス樹脂と熱伝導性フィラーを含み、前記マトリックス樹脂は、40℃における動粘度が100~10,000mm2/sの液状ジメチルポリシロキサン(A)と、40℃における動粘度が1~10,000mm2/sの液状オルガノポリシロキサン(B)を含む。前記液状ジメチルポリシロキサン(A)は耐熱性が高く、前記液状オルガノポリシロキサン(B)は、高温下で固くなりやすい。従って、両者を特定の割合で併用することにより、グリース組成物の耐熱性を確保しつつ、高温下で適度に固くなることにより垂れ落ちを抑制できる。液状ジメチルポリシロキサン(A)の40℃における好ましい動粘度は100~5000mm2/sであり、より好ましくは100~3000mm2/sであり、さらに好ましくは100~1000mm2/sであり、さらにより好ましくは100~400mm2/sであり、さらにより好ましくは100~200mm2/sである。液状オルガノポリシロキサン(B)の40℃における好ましい動粘度は10~5000mm2/sであり、より好ましくは20~3000mm2/sであり、さらに好ましくは30~1000mm2/sであり、さらにより好ましく50~1000mm2/sであり、さらにより好ましくは100~800mm2/sであり、さらにより好ましくは200~800mm2/sである。これにより、本発明のグリース組成物は、耐熱性に優れ、低粘度でありながら、垂直に挟持した際に垂れ落ちにくいグリースとなる。
前記液状オルガノポリシロキサン(B)が有する、両末端のケイ素原子に結合した有機基を除いた有機基全数を100%とすると、グリース組成物の、低粘度化及び垂れ落ち抑制の観点から、前記全有機基全数のうちの、30~70%がメチル基、30~70%が炭素数2~14の飽和炭化水素基、好ましくは35~70%がメチル基、30~65%が炭素数2~14の飽和炭化水素基、より好ましくは40~70%がメチル基、30~60%が炭素数2~14の飽和炭化水素基、さらに好ましくは45~70%がメチル基、30~55%が炭素数2~14の飽和炭化水素基、さらにより好ましくは45~60%がメチル基、40~55%が炭素数2~14の飽和炭化水素基である。前記飽和炭化水素基の炭素数は、2~14であり、好ましくは4~12、より好ましくは6~10である。
尚、前記液状オルガノポリシロキサン(B)が有する、両末端のケイ素原子に結合した有機基を除いた有機基全数に対する、メチル基または炭素数2~14の飽和炭化水素基の割合は、例えば、NMR等にて調べることができる。
尚、前記液状オルガノポリシロキサン(B)が有する、両末端のケイ素原子に結合した有機基を除いた有機基全数に対する、メチル基または炭素数2~14の飽和炭化水素基の割合は、例えば、NMR等にて調べることができる。
液状オルガノポリシロキサン(B)は、好まししくは下記式(1)、(2)又は(3)で表される直鎖状で、分子鎖の両末端がトリメチルシリル基で封鎖された、直鎖状両末端トリメチルオルガポリシロキサンである。式(1)~(3)において、R1はメチル基であり、R2は、炭素数2~14の飽和炭化水素基であり、mは0以上の整数であり、nは0以上の整数(ただし、m、nのうちの一方が「0」の場合、他方は「1」以上)である。mおよびnの具体的な数は、40℃における動粘度が1~10,000mm2/sであり、両末端のケイ素原子に結合した有機基を除いた全有機基のうちの、30~70%がメチル基、30~70%が炭素数2~14の飽和炭化水素基であるかぎり、特に限定されない。液状オルガノポリシロキサン(B)の好ましい市販品としては、Gelest社製の、商品名"ALT-143"等があり、"ALT-143"は、下記式(3)で表される。
前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量を100質量部としたとき、前記熱伝導性フィラーの含有量は400~2500質量部であり、好ましくは600~2400質量部であり、より好ましくは800~2400質量部であり、さらに好ましくは1000~2400質量部である。これにより、グリース組成物が、低粘度でありながら、垂れ落ちにくく、熱伝導率を高くできる。
前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量100質量部としたとき、液状ジメチルポリシロキサン(A)の含有量は50質量部以上97質量部以下、液状オルガノポリシロキサン(B)の含有量は3質量部以上50質量部以下であり、好ましくは液状ジメチルポリシロキサン(A)の含有量は55質量部以上97質量部以下、液状オルガノポリシロキサン(B)の含有量は3質量部以上45質量部以下であり、より好ましくは液状ジメチルポリシロキサン(A)の含有量は60質量部以上97質量部以下、液状オルガノポリシロキサン(B)の含有量は3質量部以上40質量部以下であり、さらに好ましくは液状ジメチルポリシロキサン(A)の含有量は65質量部以上97質量部以下、液状オルガノポリシロキサン(B)の含有量は3質量部以上35質量部以下である。これにより、グリース組成物は耐熱性に優れ、粘度を低くでき、かつ垂直に挟持された際に垂れ落ちにくくなる。
前記熱伝導性フィラーは、グリース組成物の、低粘度化、垂れ落ち抑制、高熱伝導率の両立の観点から、中心粒径が1μm以上5μm以下のアルミナを、20~2000質量部含んでいると好ましく、100~600質量部含んでいるとより好ましく、200~500質量部含んでいるとさらに好ましい。また、熱伝導性フィラーは、中心粒径が100μmを超える球状アルミナを20~1500質量部と、中心粒径が5μm以上50μm以下の窒化アルミニウムを20~500質量部と、中心粒径が1μm以上5μm以下の不定形粉砕アルミナを20~1000質量部と、中心粒径が0.1μm以上1μm未満の不定形粉砕アルミナを20~500質量部含んでいると好ましい。これにより、大粒子の間に小粒子が存在し、最密充填に近い状態で充填し、熱伝導性を高き、且つ、グリース組成物の更なる低粘度化および垂れ落ち抑制が可能となる。同様の理由から、熱伝導性フィラーは、中心粒径が100μmを超える球状アルミナを500~1200質量部と、中心粒径が5μm以上50μm以下の窒化アルミニウムを50~400質量部と、中心粒径が1μm以上5μm以下の不定形粉砕アルミナを100~600質量部と、中心粒径が0.1μm以上1μm未満の不定形粉砕アルミナを50~400質量部含んでいるとより好ましく、熱伝導性フィラーは、中心粒径が100μmを超える球状アルミナを700~1200質量部と、中心粒径が5μm以上50μm以下の窒化アルミニウムを100~400質量部と、中心粒径が1μm以上5μm以下の不定形粉砕アルミナを150~500質量部と、中心粒径が0.1μm以上1μm未満の不定形粉砕アルミナを100~400質量部含んでいるとさらに好ましく、熱伝導性フィラーは、中心粒径が100μmを超える球状アルミナを800~1100質量部と、中心粒径が5μm以上50μm以下の窒化アルミニウムを150~400質量部と、中心粒径が1μm以上5μm以下の不定形粉砕アルミナを200~500質量部と、中心粒径が0.1μm以上1μm未満の不定形粉砕アルミナを100~400質量部含んでいるとさらにより好ましい。
中心粒径が100μmを超える球状アルミナは、好ましくは中心粒径が100μmを超え200μm以下、より好ましくは中心粒径が100μmを超え150μm以下の球状アルミナである。
中心粒径が5μm以上50μm以下の窒化アルミニウムの形状は不定形が好ましい。中心粒径が5μm以上50μm以下の窒化アルミニウムは、好ましくは中心粒径が5μm以上30μm以下の窒化アルミニウムである。
尚、中心粒径は、レーザー回折光散乱法により測定される体積基準による累積粒度分布のD50(メジアン径)である。この測定器としては、例えば、堀場製作所社製のレーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA-950S2がある。
中心粒径が100μmを超える球状アルミナは、好ましくは中心粒径が100μmを超え200μm以下、より好ましくは中心粒径が100μmを超え150μm以下の球状アルミナである。
中心粒径が5μm以上50μm以下の窒化アルミニウムの形状は不定形が好ましい。中心粒径が5μm以上50μm以下の窒化アルミニウムは、好ましくは中心粒径が5μm以上30μm以下の窒化アルミニウムである。
尚、中心粒径は、レーザー回折光散乱法により測定される体積基準による累積粒度分布のD50(メジアン径)である。この測定器としては、例えば、堀場製作所社製のレーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA-950S2がある。
本発明のグリース組成物は、好ましくは、粘度調整剤として、さらにRaSi(OR')4-a(但し、Rは炭素数8~12の非置換または置換有機基、R'は炭素数1~4のアルキル基、aは0もしくは1)で示されるアルコキシシラン化合物又はその部分加水分解物を、前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量100質量部に対して、0.1~10質量部含む。これにより、グリース組成物の粘度を下げることができる。
熱伝導性フィラーは、RaSi(OR')4-a(但し、Rは炭素数8~12の非置換または置換有機基、R'は炭素数1~4のアルキル基、aは0もしくは1)で示されるアルコキシシラン化合物又はその部分加水分解物で表面前処理されていると好ましい。これにより、グリース組成物の粘度を下げることができる。とくに、中心粒径が0.1μm以上5μm以下の小粒径フィラーは表面前処理されているのが好ましい。
アルコキシシラン化合物としては、例えば、オクチルトリメトキシシラン,オクチルトリエトキシシラン,デシルトリメトキシシラン,デシルトリエトキシシラン,ドデシルトリメトキシシラン,ドデシルトリエトキシシラン等があげられる。前記アルコキシシラン化合物は、一種又は二種以上混合して使用することができる。表面処理剤として、アルコキシシラン化合物と片末端シラノールシロキサンを併用してもよい。ここでいう表面処理とは共有結合のほか吸着なども含む。熱伝導性フィラーが表面処理されていると、熱伝導性フィラーは、マトリックス樹脂との混合性が良好となる。
アルコキシシラン化合物は予め熱伝導性フィラーと混合され、熱伝導性フィラーはアルコキシシラン化合物により前処理しておくのが好ましい。熱伝導性フィラー100質量部に対し、アルコキシシラン化合物は0.01~10質量部添加するのが好ましい。熱伝導性フィラーはアルコキシシラン化合物によって表面処理されることで、マトリックス樹脂に充填されやすくなる。
熱伝導性グリース組成物の熱伝導率は、1.0W/m・K以上10.0W/m・K以下であるのが好ましく、より好ましくは1.5W/m・K以上10.0W/m・K以下であり、さらに好ましくは2.0W/m・K以上10.0W/m・K以下である。このような熱伝導性グリースはTIM(Thermal Interface Material)として好適である。
熱伝導性グリース組成物は、B型粘度計で回転速度5rpm、T-Eスピンドルを用いて測定した23℃における絶対粘度が1,000Pa・s以上10,000Pa・s以下であるのが好ましく、より好ましくは1,000Pa・s以上8,000Pa・s以下であり、さらに好ましくは1,000Pa・s以上6,000Pa・s以下である。これにより作業性に優れ、発熱体と放熱体の間への注入性又は塗布性も良好な熱伝導性グリース組成物となる。
2枚のプレート間に熱伝導性グリース組成物を0.4g配置し、熱伝導性グリース組成物からなる層の厚さが0.5mmとなるように前記2枚のプレートで前記熱伝導性グリース組成物を挟持した状態で、前記プレートの主面が地面に対して垂直となるように、ヒートショック試験機内に保持し、次いで、-40℃で30分間保持してから、125℃になるまで昇温し、その後、125℃で30分保持してから、-40℃まで降温するという1サイクルを、500サイクル行うヒートショック試験において、前記試験のスタート時からの熱伝導性グリース組成物の落下が5mm以内であるのが好ましい。これにより、耐落下性を高く維持できる。
本発明の熱伝導性グリース組成物には、必要に応じて、例えば、ベンガラ、酸化チタン、酸化セリウム等の耐熱向上剤、難燃剤、難燃助剤等が含まれていても良い。また、本発明の熱伝導性グリース組成物には、必要に応じて、着色、調色の目的で有機或いは無機粒子顔料が含まれていてもよい。また、本発明の熱伝導性グリース組成物には、必要に応じて、熱伝導性フィラーの表面処理等の目的で、アルコキシ基含有シリコーンが含まれていてもよい。本発明の熱伝導性グリース組成物では、硬化触媒は特に必要とせず、本発明の熱伝導性グリース組成物は、非硬化型グリースであると好ましい。
本発明の熱伝導性グリース組成物は、ディスペーサー、ビン、缶、チューブなどに充填して製品とすることができる。
また、本発明は、一態様において、発熱体と放熱体の間に本発明の熱伝導性グリース組成物を介在させる本発明の熱伝導性グリースの使用に関する。また、本発明は、一態様において、発熱体と放熱体の間に本発明の熱伝導性グリース組成物を介在させ、当該熱伝導性グリースを前記発熱体と前記放熱体によって垂直に挟持する、本発明の熱伝導性グリースの使用に関する。発熱体としては、例えば電気部品、または半導体素子等の電子部品が挙げられる。放熱体としては、例えば、ヒートシンク等が挙げられる。
以下実施例を用いて説明する。本発明は実施例に限定されるものではない。各種パラメーターについては下記の方法で測定した。
<熱伝導率>
熱伝導性グリース組成物の熱伝導率は、ホットディスク(ISO/CD 22007-2準拠)により測定した。この熱伝導率測定装置1は図1Aに示すように、ポリイミドフィルム製センサ2を2個の試料3a,3bで挟み、センサ2に定電力をかけ、一定発熱させてセンサ2の温度上昇値から熱特性を解析する。センサ2は先端4が直径7mmであり、図1Bに示すように、電極の2重スパイラル構造となっており、下部に印加電流用電極5と抵抗値用電極(温度測定用電極)6が配置されている。熱伝導率は以下の式(数1)で算出する。
熱伝導性グリース組成物の熱伝導率は、ホットディスク(ISO/CD 22007-2準拠)により測定した。この熱伝導率測定装置1は図1Aに示すように、ポリイミドフィルム製センサ2を2個の試料3a,3bで挟み、センサ2に定電力をかけ、一定発熱させてセンサ2の温度上昇値から熱特性を解析する。センサ2は先端4が直径7mmであり、図1Bに示すように、電極の2重スパイラル構造となっており、下部に印加電流用電極5と抵抗値用電極(温度測定用電極)6が配置されている。熱伝導率は以下の式(数1)で算出する。
<熱伝導性グリース組成物の絶対粘度>
熱伝導性グリース組成物の絶対粘度はB型粘度計(ブルックフィールド社製HBDV2T)で測定した。スピンドルはT-Eスピンドルを使用し、回転速度5rpm(但し、比較例3と4は回転速度0.5rpm)、23℃における絶対粘度を測定した。
熱伝導性グリース組成物の絶対粘度はB型粘度計(ブルックフィールド社製HBDV2T)で測定した。スピンドルはT-Eスピンドルを使用し、回転速度5rpm(但し、比較例3と4は回転速度0.5rpm)、23℃における絶対粘度を測定した。
<熱伝導性グリース組成物の落下試験>
熱伝導性グリース組成物の落下試験について図2A-Dを用いて説明する。
タテ40mm、ヨコ100mm、厚さ5mmのアルミプレート12に、0.4gの熱伝導性グリース組成物14を塗付し(図2A)、前記アルミプレートと、タテ40mm、ヨコ100mm、厚さ5mmのガラスプレート11との間に、スペーサー13を介在させて、熱伝導性グリース組成物の厚さが0.5mmとなるように挟持した(図2B)。図2Bにおいて、15は厚さ0.5mmとなるように2枚のプレート11,12により挟持された熱伝導性グリース組成物である。次に、アルミプレート12とガラスプレート11の主面が地面に対して垂直になるようにヒートサイクル試験機内に設置した(図2C)。16は試験前の試験片である。この状態で、-40℃で30分間保持してから、125℃に達するまで昇温し、その後、125℃で30分保持してから、-40℃まで降温するという1サイクルを、500サイクル行った。500サイクル実施後、試験片を取り出し、熱伝導性グリース15が落下していないか観察した。図2Dにおいて、17は試験後の試験片であり、18は落下距離である。尚、-40℃から125℃へ、125℃から-40℃への温度移行時間は、各々10分以内とした。
[判定基準]
A:グリースの落下が5mm以内
B:5mmを超えた場合
熱伝導性グリース組成物の落下試験について図2A-Dを用いて説明する。
タテ40mm、ヨコ100mm、厚さ5mmのアルミプレート12に、0.4gの熱伝導性グリース組成物14を塗付し(図2A)、前記アルミプレートと、タテ40mm、ヨコ100mm、厚さ5mmのガラスプレート11との間に、スペーサー13を介在させて、熱伝導性グリース組成物の厚さが0.5mmとなるように挟持した(図2B)。図2Bにおいて、15は厚さ0.5mmとなるように2枚のプレート11,12により挟持された熱伝導性グリース組成物である。次に、アルミプレート12とガラスプレート11の主面が地面に対して垂直になるようにヒートサイクル試験機内に設置した(図2C)。16は試験前の試験片である。この状態で、-40℃で30分間保持してから、125℃に達するまで昇温し、その後、125℃で30分保持してから、-40℃まで降温するという1サイクルを、500サイクル行った。500サイクル実施後、試験片を取り出し、熱伝導性グリース15が落下していないか観察した。図2Dにおいて、17は試験後の試験片であり、18は落下距離である。尚、-40℃から125℃へ、125℃から-40℃への温度移行時間は、各々10分以内とした。
[判定基準]
A:グリースの落下が5mm以内
B:5mmを超えた場合
<動粘度>
本願において、動粘度は、実施例のカタログ値も含めて、ウベローデ粘度計により測定した40℃における動粘度である。
本願において、動粘度は、実施例のカタログ値も含めて、ウベローデ粘度計により測定した40℃における動粘度である。
(実施例1~3、比較例1~3)
1.原料成分
(1)液状ジメチルポリシロキサン
液状ジメチルポリシロキサン(A)として、40℃における動粘度が110mm2/s(カタログ値)のジメチルシリコーンオイル(ダウ・東レ社製、商品名"SH200CV 110CS"、比重0.97g/cm3)を使用した。
(2)液状オルガノポリシロキサン
液状オルガノポリシロキサン(B)として、40℃における動粘度が800mm2/s(カタログ値)のメチルオクチルシリコーンオイル(Gelest社製、商品名"ALT-143" 、比重0.91g/cm3)を使用した。当該メチルオクチルシリコーンオイルが有する両末端のトリメチルシリル基が有するメチル基を除いた有機基全数を100%とすると、50%がメチル基であり、50%がオクチル基である。これらの有機基の割合はカタログ値である。
(3)熱伝導性フィラー
・中心粒径0.3μm(D50=0.3μm)の不定形粉砕アルミナ(未表面処理品)に、アルミナ100gに対してオクチルトリメトキシシラン2.4gを吸着させたもの(比重3.98g/cm3)を使用した。
・中心粒径2.3μm(D50=2.3μm)の不定形粉砕アルミナ(未表面処理品)にアルミナ100gに対してデシルトリメトキシシラン1.1gを吸着させたもの(比重3.98g/cm3)を使用した。
・中心粒径105μm(D50=105μm)の球状アルミナ(表面処理無し、比重3.98g/cm3)を使用した。
・中心粒径15μm(D50=15μm)の不定形窒化アルミニウム(表面処理無し、比重3.26g/cm3)を使用した。
(4)粘度調整剤
・デシルトリメトキシシラン(比重0.90g/cm3)を使用した。
1.原料成分
(1)液状ジメチルポリシロキサン
液状ジメチルポリシロキサン(A)として、40℃における動粘度が110mm2/s(カタログ値)のジメチルシリコーンオイル(ダウ・東レ社製、商品名"SH200CV 110CS"、比重0.97g/cm3)を使用した。
(2)液状オルガノポリシロキサン
液状オルガノポリシロキサン(B)として、40℃における動粘度が800mm2/s(カタログ値)のメチルオクチルシリコーンオイル(Gelest社製、商品名"ALT-143" 、比重0.91g/cm3)を使用した。当該メチルオクチルシリコーンオイルが有する両末端のトリメチルシリル基が有するメチル基を除いた有機基全数を100%とすると、50%がメチル基であり、50%がオクチル基である。これらの有機基の割合はカタログ値である。
(3)熱伝導性フィラー
・中心粒径0.3μm(D50=0.3μm)の不定形粉砕アルミナ(未表面処理品)に、アルミナ100gに対してオクチルトリメトキシシラン2.4gを吸着させたもの(比重3.98g/cm3)を使用した。
・中心粒径2.3μm(D50=2.3μm)の不定形粉砕アルミナ(未表面処理品)にアルミナ100gに対してデシルトリメトキシシラン1.1gを吸着させたもの(比重3.98g/cm3)を使用した。
・中心粒径105μm(D50=105μm)の球状アルミナ(表面処理無し、比重3.98g/cm3)を使用した。
・中心粒径15μm(D50=15μm)の不定形窒化アルミニウム(表面処理無し、比重3.26g/cm3)を使用した。
(4)粘度調整剤
・デシルトリメトキシシラン(比重0.90g/cm3)を使用した。
2.混合方法
上記液状ジメチルポリシロキサンと液状オルガノポリシロキサンと熱伝導性フィラーと粘度調整剤を、下記表1に示した組成となるように混合し、熱伝導性グリース組成物を得た。
以上のようにして得た熱伝導性グリース組成物を評価した。組成と評価結果を次の表1にまとめて示す。
上記液状ジメチルポリシロキサンと液状オルガノポリシロキサンと熱伝導性フィラーと粘度調整剤を、下記表1に示した組成となるように混合し、熱伝導性グリース組成物を得た。
以上のようにして得た熱伝導性グリース組成物を評価した。組成と評価結果を次の表1にまとめて示す。
以上の結果から、実施例1~3のグリース組成物は、低粘度であり、垂直に挟持した際に垂れ落ちにくく、熱伝導性フィラーが高充填可能で、熱伝導率も高い熱伝導性グリース組成物であることがわかった。
これに対し、比較例1はマトリックス樹脂として液状オルガノポリシロキサン(B)としてメチルオクチルシリコーンオイルを加えなかったため、落下試験の結果が悪かった。比較例2は液状オルガノポリシロキサンの添加割合が少なかったため、落下試験の結果が悪かった。比較例3は液状オルガノポリシロキサンの添加割合が多すぎため、粘度が高い問題があった。
これに対し、比較例1はマトリックス樹脂として液状オルガノポリシロキサン(B)としてメチルオクチルシリコーンオイルを加えなかったため、落下試験の結果が悪かった。比較例2は液状オルガノポリシロキサンの添加割合が少なかったため、落下試験の結果が悪かった。比較例3は液状オルガノポリシロキサンの添加割合が多すぎため、粘度が高い問題があった。
本発明の熱伝導性グリース組成物は、電気部品又は電子部品等の発熱体と放熱体の間に介在させる熱伝導材料(Thermal Interface Material)として好適である。
1 熱伝導率測定装置
2 センサ
3a,3b 試料
4 センサの先端
5 印加電流用電極
6 抵抗値用電極(温度測定用電極)
11 ガラスプレート
12 アルミプレート
13 スペーサー
14 熱伝導性グリース
15 2枚のプレートにより挟持された熱伝導性グリース組成物
16 試験前の試験片
17 試験後の試験片
18 落下距離
2 センサ
3a,3b 試料
4 センサの先端
5 印加電流用電極
6 抵抗値用電極(温度測定用電極)
11 ガラスプレート
12 アルミプレート
13 スペーサー
14 熱伝導性グリース
15 2枚のプレートにより挟持された熱伝導性グリース組成物
16 試験前の試験片
17 試験後の試験片
18 落下距離
Claims (8)
- マトリックス樹脂と熱伝導性フィラーを含む熱伝導性グリース組成物であって、
前記マトリックス樹脂は、40℃における動粘度が100~10,000mm2/sの液状ジメチルポリシロキサン(A)と、40℃における動粘度が1~10,000mm2/sの液状オルガノポリシロキサン(B)を含み、
前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量を100質量部としたとき、前記マトリックス樹脂は、前記液状ジメチルポリシロキサン(A)を50質量部以上97質量部以下、前記液状オルガノポリシロキサン(B)を3質量部以上50質量部以下含み、
前記液状オルガノポリシロキサン(B)が有する、両末端のケイ素原子に結合した有機基を除いた有機基全数を100%とすると、前記有機基全数のうちの30~70%がメチル基であり、30~70%が炭素数2~14の飽和炭化水素基であり、
前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量100質量部に対して、前記熱伝導性フィラーを400~2500質量部含む、熱伝導性グリース組成物。 - 前記熱伝導性フィラーは、中心粒径が1μm以上5μm以下のアルミナを20~2000質量部含む、請求項1に記載の熱伝導性グリース組成物。
- 前記熱伝導性フィラーは、
中心粒径が100μmを超える球状アルミナを20~1500質量部と、
中心粒径が5μm以上50μm以下の窒化アルミニウムを20~500質量部と、
中心粒径が1μm以上5μm以下の不定形粉砕アルミナを20~1000質量部と、
中心粒径が0.1μm以上1μm未満の不定形粉砕アルミナを20~500質量部含む、請求項1又は2に記載の熱伝導性グリース組成物。 - 前記熱伝導性グリース組成物は、粘度調整剤として、さらにRaSi(OR')4-a(但し、Rは炭素数8~12の非置換または置換有機基、R'は炭素数1~4のアルキル基、aは0もしくは1)で示されるアルコキシシラン化合物又はその部分加水分解物を、前記液状ジメチルポリシロキサン(A)と前記液状オルガノポリシロキサン(B)の合計量100質量部に対して、0.1~10質量部含む、請求項1から3のいずれかの項に記載の熱伝導性グリース組成物。
- 前記熱伝導性フィラーは、RaSi(OR')4-a(但し、Rは炭素数8~12の非置換または置換有機基、R'は炭素数1~4のアルキル基、aは0もしくは1)で示されるアルコキシシラン化合物又はその部分加水分解物で表面前処理されている、請求項1から4のいずれかの項に記載の熱伝導性グリース組成物。
- 前記熱伝導性グリース組成物の熱伝導率は、1.0W/m・K以上10.0W/m・K以下である請求項1から5のいずれかの項に記載の熱伝導性グリース組成物。
- 前記熱伝導性グリース組成物の、B型粘度計で測定した23℃での絶対粘度が、1,000~10,000Pa・sである、請求項1から6のいずれかの項に記載の熱伝導性グリース組成物。
- 2枚のプレート間に前記熱伝導性グリース組成物を0.4g配置し、前記熱伝導性グリース組成物からなる層の厚さが0.5mmとなるように前記2枚のプレートで前記熱伝導性グリース組成物を挟持した状態で、前記プレートの主面が地面に対して垂直となるように、これらをヒートショック試験機内に保持し、次いで、-40℃で30分間保持してから、昇温し、その後、125℃で30分保持してから、-40℃まで降温するという1サイクルを、500サイクル行うヒートショック試験において、前記試験のスタート時からの熱伝導性グリース組成物の落下が5mm以内である、請求項1から7のいずれかの項に記載の熱伝導性グリース組成物。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2023553059A JP7376756B1 (ja) | 2022-09-27 | 2023-06-13 | 熱伝導性グリース組成物 |
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JP2022153788 | 2022-09-27 | ||
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---|---|
WO2024070069A1 true WO2024070069A1 (ja) | 2024-04-04 |
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ID=90476890
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/021847 WO2024070069A1 (ja) | 2022-09-27 | 2023-06-13 | 熱伝導性グリース組成物 |
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WO (1) | WO2024070069A1 (ja) |
Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JP2008222776A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱伝導性シリコーングリース組成物 |
JP2014084403A (ja) * | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱伝導性シリコーングリース組成物 |
JP2015140395A (ja) * | 2014-01-29 | 2015-08-03 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーングリース組成物 |
-
2023
- 2023-06-13 WO PCT/JP2023/021847 patent/WO2024070069A1/ja unknown
- 2023-06-16 TW TW112122546A patent/TW202413514A/zh unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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