[go: up one dir, main page]

KR102479137B1 - 열 전도성 조성물 - Google Patents

열 전도성 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR102479137B1
KR102479137B1 KR1020207010588A KR20207010588A KR102479137B1 KR 102479137 B1 KR102479137 B1 KR 102479137B1 KR 1020207010588 A KR1020207010588 A KR 1020207010588A KR 20207010588 A KR20207010588 A KR 20207010588A KR 102479137 B1 KR102479137 B1 KR 102479137B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
composition
weight
thermally conductive
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020207010588A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200059244A (ko
Inventor
지후아 리우
펭 웨이
헥시앙 얀
위 자오
퀴 첸
준민 주
Original Assignee
다우 실리콘즈 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다우 실리콘즈 코포레이션 filed Critical 다우 실리콘즈 코포레이션
Publication of KR20200059244A publication Critical patent/KR20200059244A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102479137B1 publication Critical patent/KR102479137B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/06Preparatory processes
    • C08G77/08Preparatory processes characterised by the catalysts used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/14Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C08G77/18Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups to alkoxy or aryloxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/70Siloxanes defined by use of the MDTQ nomenclature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013Fillers, pigments or reinforcing additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737Organic materials with or without a thermoconductive filler
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/12Polysiloxanes containing silicon bound to hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/20Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/001Conductive additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

조성물, 상기 조성물로부터 형성된 경화된 중합체 재료, 물품 상에 열 전도성 재료를 형성하는 방법, 및 열 전도성 재료를 갖는 물품이 제공된다. 상기 열 전도성 재료는 전자 디바이스 상에 형성될 수 있고, 상기 전자 디바이스로부터 박리될 수 있다.

Description

열 전도성 조성물
본 발명은 열 전도성 조성물에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은, 전자 디바이스 상에서 경화될 수 있고 이어서 장치의 표면 상에 남지 않으면서 장치로부터 박리될 수 있는 열 전도성 조성물에 관한 것이다.
반도체, 트랜지스터, 집적 회로(IC), 개별 디바이스, 발광 다이오드(LED), 및 당업계에 알려진 다른 것들과 같은 전자 구성요소는 정상 작동 온도(예를 들어, 실온)에서 또는 정상 작동 온도 범위 내에서 작동하도록 설계된다. 그러나, 전자 구성요소의 작동은 열을 발생시킨다. 충분한 열이 제거되지 않으면, 전자 구성요소는 그의 정상 작동 온도보다 상당히 더 높은 온도에서 작동할 것이다. 과도한 온도는 전자 구성요소의 성능 및 그와 관련된 장치의 작동에 악영향을 줄 수 있으며, 평균 무고장 시간(mean time between failures)에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
이들 문제를 피하기 위하여, 전자 구성요소로부터 히트 싱크로의 열 전도에 의해 열이 제거될 수 있다. 이어서, 히트 싱크는 대류 또는 복사 기술과 같은 임의의 편리한 수단에 의해 냉각될 수 있다. 전자 구성요소와 히트 싱크 사이의 열 전도를 위해, 다수의 열 전도성 재료가 제안되고 사용된다.
열 전도성 실리콘 고무 또는 탄성중합체가 열 전도성 재료로서 사용된다. 그러나, 그러한 실리콘 고무 및 탄성중합체는 히트 싱크 또는 전자 구성요소와 같은 전자 디바이스의 표면 상에 도포되기 전에 보통 경화되었다. 전자 디바이스의 표면은 전형적으로 완벽히 매끄럽지는 않기 때문에, 전자 디바이스의 표면을 열 전도성 실리콘 고무 또는 탄성중합체의 표면과 완전히 접촉시키는 것은 어렵다. 2개의 표면들 사이에서 나타나는 공기 공간은 불충분한 열 전도를 야기하는데, 그 이유는 공기가 불량한 열 전도도를 갖기 때문이다.
열 전도성 접착제 또는 열 전도성 그리스(grease)가 또한 열 전도성 재료로서 사용된다. 이들 재료는 전자 디바이스의 표면과 완전히 접촉할 수 있기 때문에, 효율적인 열 전도가 달성될 수 있다. 그러나, 열 전도성 접착제가 2개의 전자 디바이스들(예를 들어, IC와 히트 싱크) 사이에 사용되는 경우, 2개의 전자 디바이스들은 고착되어 서로 박리될 수 없다. 이는 이들 전자 디바이스의 수리 또는 재활용이 매우 어렵다는 것을 의미한다. 반면에, 열 전도성 그리스가 사용되는 경우에는, 온도 사이클링 동안 열 전도성 그리스가 2개의 전자 디바이스들 사이로부터 흘러나오는 경향이 있다(이는 "이탈"(migration out)로 알려져 있다). 또한, 2개의 전자 디바이스가 서로 분리될 수 있지만, 이들 장치의 수리 또는 재활용을 위해 전자 디바이스의 표면 상의 열 전도성 그리스를 제거하기가 어렵다.
열 전도성 겔이 또한 열 전도성 재료에 사용된다. 열 전도성 겔에는 전형적으로 가교결합성 실리콘 중합체, 예를 들어 비닐-말단화된(terminated) 실리콘 중합체, 가교결합제, 예를 들어 오르가노하이드로겐폴리실록산 및 열 전도성 충전제가 포함된다. 열 전도성 겔은 경화되기 전에, 그리스와 유사한 특성을 갖는다. 열 전도성 겔이 경화된 후에, 겔 내의 가교결합성 기가 반응되고 가교결합 반응은 응집 강도를 제공하여 이탈을 방지한다.
열 전도성 겔이 다른 열 전도성 재료에 비해 많은 이점을 가짐에도 불구하고, 전자 디바이스의 표면 상에 남지 않으면서 전자 디바이스로부터 박리될 수 있는 열 전도성 겔은 거의 없다. 따라서, 전자 디바이스와 완전히 접촉할 수 있지만 전자 디바이스로부터 박리될 수 있는 열 전도성 재료가 필요하다.
본 발명의 일 실시 형태는, (A) 분자당 평균 2개 이상의 불포화 유기 기를 갖는 폴리오르가노실록산 2 내지 10 중량%, (B) 점도가 30 내지 500 cP인 오르가노폴리실록산 1 내지 10 중량%, (C) 하기 화학식 I:
[화학식 I]
Figure 112020097245092-pct00006
(상기 식에서, 각각의 Ra는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기 및 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 화합물 내의 Ra 중 3개 이상은 알케닐 기 또는 알키닐 기이고, 각각의 Rb는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기, 아릴 기, 알콕시 기, 아크릴레이트 기 및 메타크릴레이트 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, n은 1 내지 100의 정수임)로 표시되는 화합물 0.01 내지 10 중량%, (D) 열 전도성 충전제 1 내지 85 중량%, (E) 평균 2개 이상의 실리콘 결합된 수소 원자를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산 0.1 내지 5 중량%, (F) 하이드로실릴화 반응 촉매 0.1 내지 200 ppm, 및 (G) 보강 충전제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는, 조성물이다.
본 발명의 다른 실시 형태는 물품의 표면 상에 접촉되는 경화된 중합체 재료이며, 이때, 경화된 중합체 조성물은 상기에 개시된 조성물로부터 형성된다.
본 발명의 추가의 실시 형태는 물품 상에 열 전도성 재료를 형성하는 방법이며, 이 방법은 (a) 물품 상에 조성물을 도포하는 단계로서, 조성물은 (A) 분자당 평균 2개 이상의 불포화 유기 기를 갖는 폴리오르가노실록산 2 내지 10 중량%, (B) 점도가 30 내지 500 cP인 오르가노폴리실록산 1 내지 10 중량%, (C) 하기 화학식 I:
[화학식 I]
Figure 112020097245092-pct00007
(상기 식에서, 각각의 Ra는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기 및 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 화합물 내의 Ra 중 3개 이상은 알케닐 기 또는 알키닐 기이고, 각각의 Rb는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기, 아릴 기, 알콕시 기, 아크릴레이트 기 및 메타크릴레이트 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, n은 1 내지 100의 정수임)로 표시되는 화합물 0.01 내지 10 중량%, (D) 열 전도성 충전제 1 내지 85 중량%, (E) 평균 2개 이상의 실리콘 결합된 수소 원자를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산 0.1 내지 5 중량%, (F) 하이드로실릴화 반응 촉매 0.1 내지 200 ppm, 및 (G) 보강 충전제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는, 상기 단계, 및 (b) 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 실시 형태는 물품의 표면 상에 열 전도성 재료를 갖는 물품이며, 이때, 열 전도성 재료는 상기에 개시된 조성물로부터 형성된다.
조성물
본 발명의 조성물은 하기에 기술된 성분 (A), 성분 (B), 성분 (C), 성분 (D), 성분 (E), 성분 (F) 및 성분 (G)를 포함한다.
성분 (A)
성분 (A)는 분자당 평균 2개 이상의 불포화 유기 기를 갖는 폴리오르가노실록산이다. 이는 조성물의 "베이스 중합체"로도 불린다. 폴리오르가노실록산은 선형 또는 분지형 구조를 가질 수 있다. 폴리오르가노실록산은 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. 불포화 유기 기는, 비닐, 알릴, 부테닐, 및 헥세닐에 의해 예시되지만 이로 한정되지 않는 알케닐일 수 있다. 불포화 유기 기는, 에티닐, 프로피닐, 및 부티닐에 의해 예시되지만 이로 한정되지 않는 알키닐 기일 수 있다. 폴리오르가노실록산의 불포화 유기 기는 폴리오르가노실록산의 말단 위치, 펜던트 위치, 또는 말단 위치와 펜던트 위치 둘 모두에 위치될 수 있다.
폴리오르가노실록산의 나머지 규소-결합된 유기 기는 불포화체(unsaturation)가 없는 1가 유기 기일 수 있다. 이들 1가 유기 기는 1 내지 20개의 탄소 원자, 대안적으로 1 내지 10개의 탄소 원자를 가질 수 있으며, 알킬 기, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실, 및 옥타데실; 사이클로알킬 기, 예를 들어, 사이클로펜틸 및 사이클로헥실; 및 방향족 기, 예를 들어, 페닐, 톨릴, 자일릴, 벤질, 및 2-페닐에틸에 의해 예시되지만 이로 한정되지 않는다.
성분 (A)는 하기 화학식 II의 폴리오르가노실록산, 하기 화학식 III의 폴리오르가노실록산 또는 이들의 조합일 수 있다:
[화학식 II]
(R1)2R2SiO((R1)2SiO)m((R1)(R2)SiO)nSi(R1)2R2
[화학식 III]
(R1)3SiO((R1)2SiO)o((R1)(R2)SiO)pSi(R1)3
화학식 II 및 화학식 III에서, 각각의 R1은 독립적으로 1가 포화 유기 기이고 각각의 R2는 독립적으로 불포화 유기 기이다. 하첨자 m은 2 이상의 평균값을 가지며, 대안적으로 하첨자 m은 2 내지 2000 범위의 값을 가질 수 있다. 하첨자 n은 0 또는 양수일 수 있다. 대안적으로, 하첨자 n은 0 내지 2000 범위의 평균값을 가질 수 있다. 하첨자 o는 0 또는 양수일 수 있다. 대안적으로, 하첨자 o는 0 내지 2000 범위의 평균값을 가질 수 있다. 하첨자 p는 2 이상의 평균값을 갖는다. 대안적으로, 하첨자 p는 2 내지 2000 범위의 평균값을 가질 수 있다. R1에 적합한 1가 포화 유기 기에는 알킬 기, 예를 들어 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 펜틸 기, 옥틸 기, 운데실 기 및 옥타데실 기; 사이클로알킬 기, 예를 들어 사이클로펜틸 기 및 사이클로헥실 기; 및 아릴 기, 예를 들어 페닐 기, 톨릴 기, 자일릴 기, 벤질 기, 및 2-페닐에틸 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 각각의 R2는 독립적으로 불포화 1가 유기 기이다. R2는 알케닐 기, 예를 들어, 비닐 기, 알릴 기, 및 부테닐 기, 및 알키닐 기, 예를 들어, 에티닐 기 및 프로피닐 기에 의해 예시된다.
성분 (A)의 예에는 폴리다이오르가노실록산, 예를 들어, 다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산, 다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸비닐실록산), 다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리메틸비닐실록산, 트라이메틸실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸비닐실록산), 트라이메틸실록시-말단화된 폴리메틸비닐실록산, 다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸페닐실록산), 다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/다이페닐실록산), 페닐,메틸,비닐-실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산, 다이메틸헥세닐실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산, 다이메틸헥세닐실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸헥세닐실록산), 다이메틸헥세닐실록시-말단화된 폴리메틸헥세닐실록산 및 트라이메틸실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸헥세닐실록산), 및 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
성분 (A)로서 사용하기에 적합한 폴리다이오르가노실록산을 제조하는 방법, 예를 들어, 상응하는 오르가노할로실란의 가수분해 및 축합, 또는 환형 폴리다이오르가노실록산의 평형화가 당업계에 잘 알려져 있다.
성분 (A)는 하나의 오르가노폴리실록산일 수 있거나, 또는 다음 특성들 중 하나 이상이 상이한 둘 이상의 오르가노폴리실록산의 혼합물일 수 있다: 구조, 점도, 평균 분자량, 실록산 단위 및 배열(sequence).
성분 (A)의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 기본적으로 2 내지 10 중량%, 바람직하게는 2 내지 8 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 6 중량%이다.
성분 (B)
성분 (B)는 점도가 30 내지 500 cP인 오르가노폴리실록산이다. 오르가노폴리실록산은 조성물로부터 형성되는, 경화된 중합체 재료를 위한 이형제로서 작용하는 것으로 여겨진다. 대안적으로, 오르가노폴리실록산은, 선택적으로 조성물에 첨가되고 이후에 개시되는 충전제의 표면 처리제로서 작용하는 것으로 여겨진다.
성분 (B)의 오르가노폴리실록산은 성분 (A)의 폴리오르가노실록산과 반응하지 않는다. 성분 (B)의 오르가노폴리실록산은 선형 또는 분지형 구조를 가질 수 있다. 성분 (B)의 오르가노폴리실록산은 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. 성분 (B)의 오르가노폴리실록산은 오르가노폴리실록산의 말단 위치에 하나 이상의 알콕실 기를 갖거나 갖지 않을 수 있다.
성분 (B)는 하기 화학식 IV의 오르가노폴리실록산, 하기 화학식 V의 오르가노폴리실록산 또는 이들의 조합일 수 있다:
[화학식 IV]
(R3)3Si(OSi(R3)2)q OSi(OR3)rR3 (3-r)
[화학식 V]
(R3)3Si(OSi(R3)2)q R4Si(OR3)rR3 (3-r)
화학식 IV 및 화학식 V에서, 각각의 R3은 독립적으로 1가 포화 유기 기이다. R4는 2가 포화 유기 기이다. 하첨자 q는 2 이상의 평균값을 가지며, 대안적으로 하첨자 q는 2 내지 2000 범위의 값을 가질 수 있다. 하첨자 q는 바람직하게는 10 내지 230, 더욱 바람직하게는 20 내지 185이다. 하첨자 r은 0 내지 3의 정수일 수 있다. R3에 적합한 1가 포화 유기 기에는 알킬 기, 예를 들어 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 펜틸 기, 옥틸 기, 운데실 기 및 옥타데실 기; 사이클로알킬 기, 예를 들어 사이클로펜틸 기 및 사이클로헥실 기; 및 아릴 기, 예를 들어 페닐 기, 톨릴 기, 자일릴 기, 벤질 기, 및 2-페닐에틸 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. R4에는 알킬렌 기, 예를 들어 메틸렌 기, 에틸렌 기, 프로필렌 기, 펜틸렌 기, 옥틸렌 기, 운데실렌 기 및 옥타데실렌 기; 사이클로알킬렌 기, 예를 들어 사이클로펜틸렌 기 및 사이클로헥실렌 기; 및 아릴렌 기, 예를 들어 페닐렌 기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
성분 (B)의 예에는 (CH3)3Si(OSi(CH3)2)nOSi(CH3)3, C8H17(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC8H17(CH3)2, C6H13(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC6H13(CH3)2, C10H21(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC10H21(CH3)2, (CH3)3SiO(SiO(CH3)2)nSi(OCH3)3, C8H17(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC6H12Si(OCH3)3, C6H13(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC6H12Si(OCH3)3, C10H21(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC6H12Si(OCH3)3, C3H7(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC6H12Si(OCH3)3, C6H13(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC3H6Si(OCH3)3, C10H21(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC3H6Si(OCH3)3, C8H17(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC3H6Si(OCH3)3 및 C3H7(CH3)2Si(OSi(CH3)2)nOSiC3H6Si(OCH3)3이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
성분 (B)는 하나의 오르가노폴리실록산일 수 있거나, 또는 다음 특성들 중 하나 이상이 상이한 둘 이상의 오르가노폴리실록산의 혼합물일 수 있다: 구조, 점도, 평균 분자량, 실록산 단위 및 배열.
성분 (B)의 오르가노폴리실록산의 점도는 20 내지 500 cP이다. 바람직하게는, 점도는 25 내지 500, 더욱 바람직하게는 30 내지 350이다. 더 낮은 점도의 오르가노폴리실록산은 최종 제품으로부터 더욱 쉽게 이탈할 것이다. 더 높은 점도의 오르가노폴리실록산은 더 불량한 재작업(rework) 성능을 제공한다.
성분 (B)의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 기본적으로 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 3 내지 8 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 7 중량%이다.
성분 (C)
본 발명의 조성물 중의 성분 (C)는 하기 화학식 I로 표시되는 화합물이다:
[화학식 I]
Figure 112020097245092-pct00008
화학식 I에서, 각각의 Ra는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기, 및 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기로 이루어진 군으로부터 선택된다. 화합물 내의 Ra 중 3개 이상은 알케닐 기 또는 알키닐 기이다. 각각의 Rb는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기, 아릴 기, 알콕시 기, 아크릴레이트 기 및 메타크릴레이트 기로 이루어진 군으로부터 선택된다. n은 1 내지 100의 정수이다. 이 화합물은 미국 특허 제6,806,339B호에 개시되어 있으며, 이 문서의 설명이 포함된다. 성분 (C)의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 기본적으로 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%이다.
성분 (D)
성분 (D)는 열 전도성 충전제이다. 열 전도성 충전제는 전기 전도성 충전제 및 전기 절연성 충전제 둘 모두를 포함한다. 성분 (D)는 질화알루미늄, 산화알루미늄, 알루미늄 삼수화물, 바륨 티타네이트, 산화베릴륨, 질화붕소, 탄소 섬유, 다이아몬드, 흑연, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 금속 미립자, 오닉스, 탄화규소, 탄화텅스텐, 산화아연, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 성분 (D)는 금속성 충전제, 무기 충전제, 용융성 충전제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 금속성 충전제는 금속의 입자, 및 입자의 표면 상에 층을 갖는 금속의 입자를 포함한다. 이러한 층은, 예를 들어 입자의 표면 상의 금속 질화물 층 또는 금속 산화물 층일 수 있다. 적합한 금속성 충전제는 알루미늄, 구리, 금, 니켈, 은, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 입자에 의해 예시된다. 적합한 금속성 충전제는 질화알루미늄, 산화알루미늄, 산화구리, 산화니켈, 산화은, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 층을 표면 상에 갖는 상기에 열거된 금속의 입자에 의해 추가로 예시된다. 예를 들어, 금속성 충전제는 산화알루미늄 층을 표면 상에 갖는 알루미늄 입자를 포함할 수 있다.
무기 충전제는 오닉스; 알루미늄 삼수화물, 금속 산화물, 예를 들어, 산화알루미늄, 산화베릴륨, 산화마그네슘, 및 산화아연; 질화물, 예를 들어, 질화알루미늄 및 질화붕소; 탄화물, 예를 들어, 탄화규소 및 탄화텅스텐; 및 이들의 조합에 의해 예시된다. 대안적으로, 무기 충전제는 산화알루미늄, 산화아연, 및 이들의 조합에 의해 예시된다. 용융성 충전제는 Bi, Ga, In, Sn, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 용융성 충전제는 선택적으로 Ag, Au, Cd, Cu, Pb, Sb, Zn, 및 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 용융성 충전제의 예에는 Ga, In-Bi-Sn 합금, Sn-In-Zn 합금, Sn-In-Ag 합금, Sn-Ag-Bi 합금, Sn-Bi-Cu-Ag 합금, Sn-Ag-Cu-Sb 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Ag 합금, Sn-Ag-Cu-Zn 합금, 및 이들의 조합이 포함된다. 용융성 충전제는 융점이 50℃ 내지 250℃, 대안적으로 150℃ 내지 225℃ 범위일 수 있다. 용융성 충전제는 공정 합금, 비공정 합금, 또는 순수 금속일 수 있다. 용융성 충전제는 구매가능하다.
예를 들어, 용융성 충전제는 미국 뉴욕주 우티카 소재의 인듐 코포레이션 오브 아메리카(Indium Corporation of America); 미국 로드아일랜드주 프로비던스 소재의 아르코늄(Arconium); 및 미국 로드아일랜드주 크랜스턴 소재의 에이아이엠 솔더(AIM Solder)로부터 입수할 수 있다. 알루미늄 충전제는, 예를 들어 미국 일리노이주 네이퍼빌 소재의 토얄 아메리카, 인크.(Toyal America, Inc.) 및 미국 캘리포니아주 스토크톤 소재의 발리메트 인크.(Valimet Inc.)로부터 구매가능하다. 은 충전제는 미국 매사추세츠주 애틀보로 소재의 메탈로르 테크놀로지스 유에스에이 코포레이션(Metalor Technologies U.S.A. Corp.)으로부터 구매가능하다.
열 전도성 충전제는 당업계에 공지되어 있으며 구매가능하고, 예를 들어, 미국 특허 제6,169,142호(컬럼 4, 7행 내지 33행)를 참조한다. 예를 들어, CB-A20S 및 Al-43-Me는 쇼와-덴코(Showa-Denko)로부터 구매가능한, 상이한 입자 크기의 산화알루미늄 충전제이며, AA-04, AA-2, 및 AA18은 스미토모 케미칼 컴퍼니(Sumitomo Chemical Company)로부터 구매가능한 산화알루미늄 충전제이다. 산화아연, 예를 들어, 상표명 KADOX(등록상표) 및 XX(등록상표)를 갖는 산화아연이 미국 펜실베이니아주 모나카 소재의 징크 코포레이션 오브 아메리카(Zinc Corporation of America)로부터 구매가능하다.
열 전도성 충전제 입자의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 원형 또는 구형 입자는, 조성물 내의 열 전도성 충전제의 높은 로딩 시에 바람직하지 않은 수준으로 점도가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
성분 (D)는 단일의 열 전도성 충전제, 또는 입자 형상, 평균 입자 크기, 입자 크기 분포, 및 충전제의 유형과 같은 특성들 중 하나 이상이 상이한 둘 이상의 열 전도성 충전제의 조합일 수 있다. 예를 들어, 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 제1 산화알루미늄과 더 작은 평균 입자 크기를 갖는 제2 산화알루미늄과 같이, 무기 충전제들의 조합을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 산화알루미늄과 더 작은 평균 입자 크기를 갖는 산화아연의 조합을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 제1 알루미늄 및 더 작은 평균 입자 크기를 갖는 제2 알루미늄과 같이, 금속성 충전제들의 조합을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 금속성 충전제와 무기 충전제의 조합, 예를 들어, 알루미늄 충전제와 산화알루미늄 충전제의 조합; 알루미늄 충전제와 산화아연 충전제의 조합; 또는 알루미늄 충전제, 산화알루미늄 충전제, 및 산화아연 충전제의 조합을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 제1 충전제, 및 제1 충전제보다 더 작은 평균 입자 크기를 갖는 제2 충전제의 사용은 패킹 효율(packing efficiency)을 개선할 수 있으며, 점도를 감소시킬 수 있고, 열 전달을 향상시킬 수 있다.
열 전도성 충전제의 평균 입자 크기는 성분 (D)를 위해 선택되는 열 전도성 충전제의 유형 및 경화성 조성물에 첨가되는 정확한 양뿐만 아니라 조성물의 경화된 생성물이 사용될 장치의 접합면 두께를 포함하는 다양한 요인에 따라 좌우될 것이다. 그러나, 열 전도성 충전제는 평균 입자 크기가 0.1 마이크로미터 내지 80 마이크로미터, 대안적으로 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터, 및 대안적으로 0.1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터의 범위일 수 있다.
조성물 중의 성분 (D)의 양은 성분 (D)를 위해 선택되는 충전제의 열 전도도를 포함하는 다양한 요인에 따라 좌우된다. 그러나, 성분 (D)의 양은 조성물의 부피를 기준으로 1% 내지 85%, 대안적으로 30% 내지 80%, 대안적으로 50% 내지 75%의 범위일 수 있다.
성분 (E)
조성물 중의 성분 (E)는 분자당 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산이다. 오르가노하이드로겐폴리실록산은 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다. 오르가노하이드로겐폴리실록산은 선형, 분지형, 환형, 또는 수지상(resinous) 구조를 가질 수 있다. 오르가노하이드로겐폴리실록산 내의 규소-결합 수소 원자는 말단 위치, 펜던트 위치, 또는 말단 위치와 펜던트 위치 둘 모두에 위치될 수 있다.
오르가노하이드로겐폴리실록산은 H(R4)2SiO1/2, (R4)3SiO1/2, HR4SiO2/2, (R4)2SiO2/2, R4SiO3/2, 및 SiO4/2 단위를 포함하지만 이로 한정되지 않는 실록산 단위를 또한 포함할 수 있다. 전술한 화학식에서, 각각의 R4는 독립적으로 1가 포화 유기 기로부터 선택된다.
성분 (E)는 하기 화학식 VI의 화합물, 하기 화학식 VII의 화합물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다:
[화학식 VI]
(R4)3SiO((R4)2SiO)s(R4HSiO)tSi(R4)3
[화학식 VII]
(R4)2HSiO((R4)2SiO)u(R4HSiO)vSi(R4)2H
상기 화학식 VI 및 화학식 VII에서, 하첨자 s는 0 내지 2000 범위의 평균값을 가지고, 하첨자 t는 2 내지 2000 범위의 평균값을 가지고, 하첨자 u는 0 내지 2000 범위의 평균값을 가지고, 하첨자 v는 0 내지 2000 범위의 평균값을 갖는다. 각각의 R4는 독립적으로 1가 유기 기이다. 적합한 1가 유기 기에는 알킬, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실, 및 옥타데실; 사이클로알킬, 예를 들어, 사이클로펜틸 및 사이클로헥실; 알케닐, 예를 들어 비닐, 알릴, 부테닐, 및 헥세닐; 알키닐, 예를 들어 에티닐, 프로피닐 및 부티닐; 및 아릴, 예를 들어 페닐, 톨릴, 자일릴, 벤질 및 2-페닐에틸이 포함된다.
성분 (E)의 예에는 다이메틸하이드로겐실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산, 다이메틸하이드로겐실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸하이드로겐실록산), 다이메틸하이드로겐실록시-말단화된 폴리메틸하이드로겐실록산, 트라이메틸실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸하이드로겐실록산), 트라이메틸실록시-말단화된 폴리메틸하이드로겐실록산, H(CH3)2SiO1/2 단위 및 SiO4/2 단위로 본질적으로 이루어진 수지, 및 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
성분 (E)의 오르가노하이드로겐폴리실록산은 다음 특성들 중 하나 이상이 상이한 둘 이상의 오르가노하이드로겐폴리실록산의 조합일 수 있다: 구조, 평균 분자량, 점도, 실록산 단위, 및 배열. 비교적 낮은 중합도(예를 들어, 3 내지 50의 범위의 DP)를 갖는 다이메틸하이드로겐실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산은 보통 사슬 연장제(chain extender)로서 지칭되며, 오르가노하이드로겐폴리실록산의 일부는 사슬 연장제일 수 있다.
성분 (E)로서 사용하기에 적합한 선형, 분지형, 및 환형 오르가노하이드로겐폴리실록산을 제조하는 방법, 예를 들어, 오르가노할로실란의 가수분해 및 축합이 당업계에 잘 알려져 있다. 성분 (E)로서 사용하기에 적합한 오르가노하이드로겐폴리실록산 수지를 제조하는 방법이 또한 미국 특허 제5,310,843호; 제4,370,358호; 및 제4,707,531호에 예시되어 있는 바와 같이 잘 알려져 있다.
조성물 중의 성분 (E)의 양은 성분 (E)의 오르가노하이드로겐폴리실록산의 SiH 함량, 성분 (A)의 폴리오르가노실록산의 불포화 기 함량, 및 조성물의 경화된 생성물의 원하는 특성을 포함하는 다양한 요인에 따라 좌우된다. 그러나, 성분 (E)의 양은 0.3:1 내지 5:1 범위의, 성분 (E)의 오르가노하이드로겐폴리실록산 내의 SiH 기 대 성분 (A)의 폴리오르가노실록산 내의 불포화 유기 기의 몰 비(보통 SiH:Vi 비로 지칭됨)를 제공하기에 충분할 수 있다. 그러나, 성분 (E)의 양은 조성물을 기준으로 0.1 내지 5 중량%의 범위일 수 있다.
성분 (F)
조성물의 성분 (F)는 하이드로실릴화 반응 촉매이다. 적합한 하이드로실릴화 촉매는 당업계에 알려져 있으며 구매가능하다. 성분 (F)의 촉매는 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴 또는 이리듐 금속으로부터 선택되는 백금족 금속, 또는 그의 유기금속 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 성분 (F)의 예에는 염화백금산, 염화백금산 육수화물, 이염화백금, 및 상기 화합물들과 저분자량 오르가노폴리실록산의 착물, 또는 매트릭스 또는 코어쉘 유형 구조 중에 마이크로캡슐화된 백금 화합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 백금과 저분자량 오르가노폴리실록산의 착물은 백금과의 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 착물을 포함한다. 이러한 착물은 수지 매트릭스 내에 마이크로캡슐화될 수 있다. 대안적으로, 촉매는 백금과의 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 착물을 포함할 수 있다. 촉매가 저분자량 오르가노폴리실록산과의 백금 착물인 경우에, 촉매의 양은 경화성 실리콘 조성물의 중량을 기준으로 0.04 내지 0.4%의 범위일 수 있다.
성분 (F)에 적합한 하이드로실릴화 촉매는, 예를 들어, 미국 특허 제3,159,601호; 제3,220,972호; 제3,296,291호; 제3,419,593호; 제3,516,946호; 제3,814,730호; 제3,989,668호; 제4,784,879호; 제5,036,117호; 및 제5,175,325호와 유럽 특허 EP 0 347 895 B호에 기재되어 있다. 마이크로캡슐화된 하이드로실릴화 촉매 및 그의 제조 방법은, 미국 특허 제4,766,176호 및 제5,017,654호에 예시된 바와 같이, 당업계에 공지되어 있다.
성분 (F)는 경화성 조성물의 중량을 기준으로 백금족 금속의 중량이 0.1 ppm 내지 1000 ppm, 대안적으로 1 내지 500 ppm, 대안적으로 2 내지 200, 대안적으로 5 내지 150 ppm의 범위일 수 있는 양으로 조성물에 첨가된다.
성분 (G)
성분 (G)는 경화된 중합체 재료를 보강(및/또는 증량)하기 위한 충전제이다. 적합한 보강 충전제가 당업계에 알려져 있다. 충전제의 예에는 침강, 건식 또는 분쇄 실리카, 침강, 건식 또는 분쇄 탄산칼슘, 석영, 활석, 쵸핑된(chopped) 섬유, 예를 들어 쵸핑된 케블라(KEVLAR)(등록상표), 또는 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 이들 충전제에서는, 건식 실리카(원위치-제조된 처리된 실리카)가 바람직하다. 건식 실리카가 성분 (G)로서 사용되는 경우, 그의 바람직한 표면적은 50 내지 600 m2/g, 더욱 바람직하게는 200 내지 400 m2/g이다. 충전제는 그대로 사용될 수 있거나, 또는 알콕시실란과 같은 표면 처리제에 의해 적어도 부분적으로 처리될 수 있다. 처리제 및 처리 방법은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어, 미국 특허 제6,169,142호(칼럼 4, 42행 내지 칼럼 5, 2행)를 참조한다.
조성물 중 성분 (G)의 양은, 성분 (A), 성분 (B), 성분 (C), 성분 (D), 성분 (E) 및 성분 (F)를 위해 선택되는 재료, 및 조성물의 최종 용도를 포함하는 다양한 요인에 따라 좌우된다. 그러나, 성분 (G)의 양은 조성물의 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 10 중량%의 범위일 수 있다.
충전제는 모든 성분들이 혼합될 때 조성물에 첨가될 수 있거나, 또는 성분 (A), 성분 (B), 성분 (C), 성분 (D), 성분 (E) 또는 성분 (F) 중 하나 이상과 미리 혼합될 수 있다. 충전제는 성분 (A)와 미리 혼합될 수 있다. 충전제는 중량 기준으로 60/40 내지 90/10의 비로 성분 (A)와 혼합되어 성분 (G)와 성분 (A)의 마스터 배치(master batch)를 형성할 수 있다.
선택적 성분
본 조성물은 선택적으로 하나 이상의 추가 성분을 추가로 포함할 수 있다. 추가 성분은 임의의 공지된 첨가제, 예를 들어 억제제 또는 안료로부터 선택될 수 있다.
조성물의 제조 방법
조성물은 주위 온도 또는 승온에서 혼합하는 것과 같은 임의의 편리한 수단에 의해 모든 성분들을 조합하는 것을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 조성물을 승온에서 제조하는 경우, 제조 동안의 온도는 조성물의 경화 온도 미만이다.
대안적으로, 예를 들어, 조성물이 사용 전에 장기간 동안 저장될 경우, 조성물은 다중 파트 조성물로서 제조될 수 있다. 다중 파트 조성물에서, 성분 (E) 및 성분 (F)는 별개의 파트에 저장되며, 파트들은 조성물의 사용 직전에 조합된다. 예를 들어, 2-파트 경화성 실리콘 조성물은, 혼합과 같은 임의의 편리한 수단에 의해, 베이스 파트에서 성분 (A), 성분 (F) 및 성분 (D), 그리고 하나 이상의 추가 성분을 포함하는 성분들을 조합함으로써 제조될 수 있다. 경화제 파트는, 혼합과 같은 임의의 편리한 수단에 의해, 성분 (E), 성분 (A) 및 성분 (D) 그리고 하나 이상의 추가 성분을 포함하는 성분들을 조합함으로써 제조될 수 있다. 성분들은 주위 온도 또는 승온에서 조합될 수 있다 2-파트 경화성 실리콘 조성물이 사용되는 경우에, 베이스의 양 대 경화제의 양의 중량비는 1:1 내지 10:1의 범위일 수 있다. 당업자는 과도한 실험 없이 경화성 조성물을 제조할 수 있을 것이다.
경화된 중합체 재료 및 경화된 중합체 재료를 형성하는 방법
본 발명의 일 태양은 상기에 개시된 조성물로부터 형성되는 경화된 중합체 재료이다. 조성물을 혼합하고, 이어서 조성물을 경화시키기에 충분한 온도로 가열하여 열 전도성 재료를 형성한다. 가열 온도 및 시간과 같은 조건은 성분 (A), 성분 (B), 성분 (C), 성분 (D), 성분 (E), 성분 (F) 및 성분 (G)의 종류 및 양 및 조성물의 경화된 생성물의 원하는 특성을 포함하는 다양한 요인에 따라 좌우되지만, 예를 들어, 경화는 80 내지 120℃에서 30 내지 60분 동안 수행될 수 있다. 대안적으로, 경화는 40 내지 80℃에서 4 내지 10시간 동안 수행될 수 있다.
경화된 중합체 재료는 물품 상에 형성될 수 있다. 조성물이 물품 상에서 경화될 수 있기 때문에, 물품의 표면과 경화된 중합체 재료의 표면 사이의 계면은, 공기 공간이 전혀 없거나 매우 적게 완전히 접촉된다. 따라서, 물품 상에 경화된 중합체 재료(열 전도성 재료)를 형성하는 방법은
(a) 상기에 개시된 조성물을 물품 상에 도포하는 단계, 및
(b) 조성물을 경화시켜 경화된 중합체 재료를 형성하는 단계를 포함한다.
물품은 전자 구성요소일 수 있다. 그러한 전자 구성요소의 예에는 반도체, 트랜지스터, 집적 회로, 개별 디바이스 및 발광 다이오드가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
물품은 전자 구성요소로부터 열을 제거하기 위한 디바이스일 수 있다. 그러한 장치의 예에는 히트 싱크, 열 전도성 플레이트, 열 전도성 커버, 팬(fan) 및 순환 냉각제 시스템이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
경화된 중합체 재료는 물품으로부터 박리될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 경화된 중합체 재료는 히트 싱크의 표면 또는 IC 표면 상에 남지 않으면서 히트 싱크 또는 IC 표면으로부터 박리될 수 있다. 또한, 본 발명의 경화된 중합체 재료는 2개 이상의 조각으로 파괴되지 않고서 물품으로부터 박리될 수 있다.
실시예
하기 원료들을 실시예에서 샘플을 제조하는 데 사용하였다. 성분 (A-1+G-1)은 점도가 64 Pa·s인 다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산과 처리된 건식 실리카의 74:26 중량비의 혼합물이었다. 성분 (A-2)는 점도가 55,000 cP인 다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산이었다. 성분 (A-3)은 점도가 450 cP인 다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산이었다. 성분 (B-1)은 점도가 124 cP인, 모노-트라이메톡시실록시 말단화된 폴리다이메틸실록산, 모노 다이메틸부틸실록시- 및 모노 트라이메톡시실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산 및 트라이메틸실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산의 혼합물이었다. 성분 (B-2)는 점도가 30 cP인, 다이(n-옥틸다이메틸실록시) 말단화된 폴리다이메틸실록산, 모노 트라이메톡시실릴헥실다이메틸실록시- 및 모노 옥틸다이메틸실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산 및 다이(트라이메톡시실릴헥실) 말단화된 폴리다이메틸실록산의 혼합물이었다. 성분 (B-3)은 점도가 100 cP인 다이(트라이메톡시실릴) 말단화된 폴리다이메틸실록산이었다. 성분 (B-4)는 점도가 350 cP인 다이(트라이메톡시실릴) 말단화된 폴리다이메틸실록산이었다. 성분 (C-1)은 테트라키스 (비닐다이네틸실록시) 실란을 갖는 다이메틸 사이클릭이었다. 성분 (C'-1)은 클로로트라이메틸실란 및 아이소-프로필 알코올과의 규산, 나트륨 염, 반응 생성물(MQ 수지)이었다. 성분 (C'-2)는 다이메틸비닐화된 트라이메틸화 실리카(MQ 비닐 수지)였다. 성분 (C'-3)은 250 cP를 갖는 비닐 말단화된 중합체였다. 성분 (D-1)은 평균 입자 크기(D50)가 2 μm인 알루미나 입자였다. 성분 (D-2)는 D50이 10 μm인 알루미나 입자였다. 성분 (E-1)은 점도가 19 cP인 트라이메틸실록시-말단화된 다이메틸, 메틸하이드로겐폴리실록산이었다. 성분 (E-2)는 트라이메틸실록시-말단화된 다이메틸, 메틸하이드로겐폴리실록산이었다. 분자 내의 -SH 기의 수소 원자의 비(중량%)는 0.85%이다. 성분 (F-1)은 백금과의 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 착물 및 페닐 실세스퀴옥산을 갖는 다이메틸실록산, 0.4 중량%의 백금의 혼합물이었다. 성분 (F-2)는 40% 함량의 성분 (F-1)이었다.
실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 5
표 1 및 표 2 에 열거된 원료들을 혼합기가 구비된 반응 용기에 첨가하였다. 이들 원료를 25℃에서 2분 동안 1500 rpm으로 혼합하였다. 얻어진 혼합물(조성물)을 시험 기재(substrate)의 표면 상에 도포하여 시험 샘플을 제조하였다. 3개의 시험 기재, 즉 알루미늄 기재, 유리 기재 및 알루미늄 프레임을 갖는 PCB 패널을 사용하였다. 이어서, 시험 샘플을 오븐에서 45분 동안 100℃에서 경화시켜, 시험 기재 상의 조성물을 경화시키고 열 전도성 재료를 형성하였다. 각각의 시험 샘플에 대해 재작업 성능 시험을 수행하였다.
재작업 성능 시험
경화된 조성물(열 전도성 재료)을 손으로 기재로부터 박리하였다. 열 전도성 재료가 조각으로 파괴되지 않고서 기재로부터 박리된 경우, 그의 재작업 성능을 "1"로 나타내었다. 열 전도성 재료가 2개 이상의 조각으로 파괴된 경우, 그의 재작업 성능을 "2"로 나타내었다. 재작업 성능 시험 결과가 표 1 및 표 2에 추가되어 있다.
[표 1]
Figure 112020037824370-pct00004
[표 2]
Figure 112020037824370-pct00005

Claims (10)

  1. (A) 분자당 평균 2개 이상의 불포화 유기 기를 갖고, 구조, 실록산 단위 및 배열(sequence) 중 하나 이상이 상이한 폴리오르가노실록산의 2개 이상의 혼합물 2 내지 10 중량%,
    (B) 점도가 30 내지 500 cP인 화학식 (R3)3Si(OSi(R3)2)qOSi(OR3)rR3 (3-r) (여기서, R3은 독립적으로 1가 포화 유기 기이고, 하첨자 q는 2 이상의 평균값을 가지며, r은 0 내지 3의 정수이다)의 오르가노폴리실록산 3 내지 8 중량%,
    (C) 하기 화학식 I:
    [화학식 I]
    Figure 112022076988118-pct00009

    (상기 식에서, 각각의 Ra는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기 및 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 화합물 내의 Ra 중 3개 이상은 알케닐 기 또는 알키닐 기이고, 각각의 Rb는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기, 아릴 기, 알콕시 기, 아크릴레이트 기 및 메타크릴레이트 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, n은 1 내지 100의 정수임)로 표시되는 화합물 0.5 내지 3 중량%,
    (D) 열 전도성 충전제 1 내지 85 중량%,
    (E) 평균 2개 이상의 실리콘 결합된 수소 원자를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산 0.1 내지 5 중량%,
    (F) 하이드로실릴화 반응 촉매 0.1 내지 200 ppm, 및
    (G) 보강 충전제 0.1 내지 10 중량%
    를 포함하는, 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산은 하나 이상의 하이드록실 알킬 기를 갖는, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보강 충전제는 실리카 분말인, 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 실리카 분말은 분자당 평균 2개 이상의 불포화 유기 기를 갖는 상기 폴리오르가노실록산과 혼합되는, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오르가노폴리실록산 구조의 말단에 하나 이상의 비닐 기를 갖는 오르가노폴리실록산을 추가로 포함하는, 조성물.
  6. 물품의 표면 상에 접촉되는 경화된 중합체 재료로서, 상기 경화된 중합체 조성물은 제1항의 조성물로부터 형성되는, 경화된 중합체 재료.
  7. 물품 상에 열 전도성 재료를 형성하는 방법으로서,
    (a) 물품 상에 조성물을 도포하는 단계로서, 상기 조성물은
    (A) 분자당 평균 2개 이상의 불포화 유기 기를 갖고, 구조, 실록산 단위 및 배열(sequence) 중 하나 이상이 상이한 폴리오르가노실록산의 2개 이상의 혼합물 2 내지 10 중량%,
    (B) 점도가 30 내지 500 cP인 화학식 (R3)3Si(OSi(R3)2)qOSi(OR3)rR3 (3-r) (여기서, R3은 독립적으로 1가 포화 유기 기이고, 하첨자 q는 2 이상의 평균값을 가지며, r은 0 내지 3의 정수이다)의 오르가노폴리실록산 3 내지 8 중량%,
    (C) 하기 화학식 I:
    [화학식 I]
    Figure 112022076988118-pct00010

    (상기 식에서, 각각의 Ra는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기 및 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 화합물 내의 Ra 중 3개 이상은 알케닐 기 또는 알키닐 기이고, 각각의 Rb는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 기, 아릴 기, 알콕시 기, 아크릴레이트 기 및 메타크릴레이트 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, n은 1 내지 100의 정수임)로 표시되는 화합물 0.5 내지 3 중량%,
    (D) 열 전도성 충전제 1 내지 85 중량%,
    (E) 평균 2개 이상의 실리콘 결합된 수소 원자를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산 0.1 내지 5 중량%,
    (F) 하이드로실릴화 반응 촉매 0.1 내지 200 ppm, 및
    (G) 보강 충전제 0.1 내지 10 중량%
    를 포함하는, 상기 단계, 및
    (b) 상기 조성물을 경화시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 경화시키는 단계는 80 내지 120℃ 하에서 30 내지 60분 동안, 또는 40 내지 80℃ 하에서 4 내지 10시간 동안 수행되는, 방법.
  9. 물품의 표면 상에 열 전도성 재료를 갖는 물품으로서, 상기 열 전도성 재료는 제1항의 조성물로부터 형성되는, 물품.
  10. 제9항에 있어서, 상기 물품은 반도체, 트랜지스터, 집적 회로, 개별 디바이스, 발광 다이오드, 히트 싱크, 열 전도성 플레이트, 열 전도성 커버, 팬(fan) 또는 순환 냉각제 시스템으로부터 선택되는, 물품.
KR1020207010588A 2017-09-29 2017-09-29 열 전도성 조성물 Active KR102479137B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2017/104360 WO2019061288A1 (en) 2017-09-29 2017-09-29 THERMOCONDUCTIVE COMPOSITION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200059244A KR20200059244A (ko) 2020-05-28
KR102479137B1 true KR102479137B1 (ko) 2022-12-20

Family

ID=65902221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207010588A Active KR102479137B1 (ko) 2017-09-29 2017-09-29 열 전도성 조성물

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11059971B2 (ko)
EP (1) EP3688111A4 (ko)
JP (1) JP7066835B2 (ko)
KR (1) KR102479137B1 (ko)
CN (1) CN111094499B (ko)
TW (1) TWI779092B (ko)
WO (1) WO2019061288A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3737727B1 (en) * 2018-01-11 2022-03-09 Dow Silicones Corporation Method for applying thermally conductive composition on electronic components
US11373921B2 (en) 2019-04-23 2022-06-28 Honeywell International Inc. Gel-type thermal interface material with low pre-curing viscosity and elastic properties post-curing
KR20230071158A (ko) * 2020-09-23 2023-05-23 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 낮은 분배 점도, 분배 후 낮은 수직 유동 및 경화 후 낮은 열 임피던스를 갖는 열 계면 재료
US11655369B2 (en) * 2020-10-28 2023-05-23 Dow Silicones Corporation Trialkoxy functional branched siloxane compositions
CN113024809B (zh) * 2020-11-12 2022-07-29 杭州师范大学 一种单端三烷氧基硅氧基封端的聚硅氧烷流体的制备方法
JP7179398B1 (ja) * 2021-02-26 2022-11-29 積水ポリマテック株式会社 熱伝導性組成物、熱伝導性部材、バッテリモジュール
CN116606608B (zh) * 2023-05-23 2024-04-05 江西天永诚高分子材料有限公司 一种导热填料、包含其的双组份有机硅灌封胶及其制备方法
WO2025039204A1 (en) * 2023-08-23 2025-02-27 Dow Silicones Corporation High temperature stable thermally conductive materials

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3159601A (en) 1962-07-02 1964-12-01 Gen Electric Platinum-olefin complex catalyzed addition of hydrogen- and alkenyl-substituted siloxanes
US3296291A (en) 1962-07-02 1967-01-03 Gen Electric Reaction of silanes with unsaturated olefinic compounds
US3220972A (en) 1962-07-02 1965-11-30 Gen Electric Organosilicon process using a chloroplatinic acid reaction product as the catalyst
NL131800C (ko) 1965-05-17
US3516946A (en) 1967-09-29 1970-06-23 Gen Electric Platinum catalyst composition for hydrosilation reactions
US3814730A (en) 1970-08-06 1974-06-04 Gen Electric Platinum complexes of unsaturated siloxanes and platinum containing organopolysiloxanes
US3989668A (en) 1975-07-14 1976-11-02 Dow Corning Corporation Method of making a silicone elastomer and the elastomer prepared thereby
US4370358A (en) 1980-09-22 1983-01-25 General Electric Company Ultraviolet curable silicone adhesives
JPS61195129A (ja) 1985-02-22 1986-08-29 Toray Silicone Co Ltd 有機けい素重合体の製造方法
US4766176A (en) 1987-07-20 1988-08-23 Dow Corning Corporation Storage stable heat curable organosiloxane compositions containing microencapsulated platinum-containing catalysts
US4784879A (en) 1987-07-20 1988-11-15 Dow Corning Corporation Method for preparing a microencapsulated compound of a platinum group metal
JP2630993B2 (ja) 1988-06-23 1997-07-16 東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社 ヒドロシリル化反応用白金系触媒含有粒状物およびその製造方法
JPH0214244A (ja) 1988-06-30 1990-01-18 Toray Dow Corning Silicone Co Ltd 加熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物
US5036117A (en) 1989-11-03 1991-07-30 Dow Corning Corporation Heat-curable silicone compositions having improved bath life
GB9103191D0 (en) 1991-02-14 1991-04-03 Dow Corning Platinum complexes and use thereof
JP2511348B2 (ja) 1991-10-17 1996-06-26 東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社 オルガノポリシロキサンおよびその製造方法
JP3444199B2 (ja) 1998-06-17 2003-09-08 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーンゴム組成物及びその製造方法
GB9917372D0 (en) * 1999-07-23 1999-09-22 Dow Corning Silicone release coating compositions
CN1308393C (zh) * 2002-06-06 2007-04-04 陶氏康宁公司 氟代烃弹性体硅氧烷硫化橡胶
JP4557136B2 (ja) * 2004-05-13 2010-10-06 信越化学工業株式会社 熱伝導性シリコーンゴム組成物及び成型品
JP4761020B2 (ja) * 2004-12-08 2011-08-31 信越化学工業株式会社 無溶剤型シリコーン粘着剤組成物
JP2006188549A (ja) * 2004-12-28 2006-07-20 Ge Toshiba Silicones Co Ltd 付加反応硬化型シリコーンゲル組成物、熱伝導性シリコーン組成物及び放熱シート
JP4800383B2 (ja) * 2005-05-26 2011-10-26 ダウ・コーニング・コーポレイション 小さい形状を成形するための方法およびシリコーン封止剤組成物
US20070219312A1 (en) 2006-03-17 2007-09-20 Jennifer Lynn David Silicone adhesive composition and method for preparing the same
EP2142607B1 (en) * 2007-05-01 2020-04-08 Akzo Nobel Coatings International B.V. Antifouling coating composition based on curable polyorganosiloxane polyoxyalkylene copolymers
GB0708347D0 (en) * 2007-05-01 2007-06-06 Dow Corning Polymer compositions
CN102341459B (zh) * 2009-03-12 2014-01-01 道康宁公司 热界面材料和它们的制备与使用方法
JP5663035B2 (ja) * 2009-12-30 2015-02-04 ダウ コーニング コーポレーションDow Corning Corporation エアバッグのシリコーンコーティング
JP5783128B2 (ja) * 2012-04-24 2015-09-24 信越化学工業株式会社 加熱硬化型熱伝導性シリコーングリース組成物
CN106459102B (zh) * 2014-06-04 2019-07-23 陶氏东丽株式会社 有机硅氧烷、固化性有机硅组合物及半导体装置
JP6149831B2 (ja) * 2014-09-04 2017-06-21 信越化学工業株式会社 シリコーン組成物
JP6553520B2 (ja) * 2016-01-14 2019-07-31 信越化学工業株式会社 熱伝導性硬化物、該硬化物を有する粘着テープ及び粘着シート

Also Published As

Publication number Publication date
EP3688111A1 (en) 2020-08-05
EP3688111A4 (en) 2021-07-28
KR20200059244A (ko) 2020-05-28
JP7066835B2 (ja) 2022-05-13
CN111094499A (zh) 2020-05-01
TWI779092B (zh) 2022-10-01
JP2021503017A (ja) 2021-02-04
CN111094499B (zh) 2022-10-28
US20200308404A1 (en) 2020-10-01
WO2019061288A1 (en) 2019-04-04
TW201915090A (zh) 2019-04-16
US11059971B2 (en) 2021-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102479137B1 (ko) 열 전도성 조성물
JP6149831B2 (ja) シリコーン組成物
JP7222983B2 (ja) 充填剤を含むシリコーン組成物
JP6339761B2 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性部材
TWI839459B (zh) 具有熱傳導性黏著層的熱傳導性聚矽氧橡膠片及其製造方法
TWI791706B (zh) 用於將導熱組成物施加於電子組件上之方法
US10703953B2 (en) Thermally conductive silicone composition
JP2020002236A (ja) 熱伝導性シリコーン組成物、熱伝導性シリコーンシート及びその製造方法
JP2012107152A (ja) 熱伝導性シリコーングリース組成物
CN117203284A (zh) 固化性聚有机硅氧烷组合物、导热性构件以及散热结构体
EP4082970B1 (en) Thermally conductive silicone resin composition
WO2022038888A1 (ja) 硬化性オルガノポリシロキサン組成物、熱伝導性部材および放熱構造体
TW201821544A (zh) 熱傳導性聚矽氧樹脂組成物及其硬化方法
WO2022239519A1 (ja) 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物
WO2022224579A1 (ja) 熱伝導性複合シート及び発熱性電子部品の実装方法
TW202248352A (zh) 熱傳導性矽酮組合物及其固化物
JP2020076040A (ja) 導電性充填剤の製造方法、導電性付加反応硬化型シリコーン組成物および半導体装置
TW202426569A (zh) 製造可固化導熱組成物之方法

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20200412

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20200914

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20211124

Patent event code: PE09021S01D

E90F Notification of reason for final refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Final Notice of Reason for Refusal

Patent event date: 20220525

Patent event code: PE09021S02D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20221101

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20221215

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20221216

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration