TWI757112B - 熱傳導性組成物及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種熱傳導性組成物及其製造方法,其中,該熱傳導性組成物係包含基礎聚合物、接著性聚合物及熱傳導性粒子者,且熱傳導率為0.3 W/m・K以上,熱傳導性粒子包含比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a),無機粒子(a)由上述接著性聚合物所被覆。該製造方法包括:將接著性聚合物與比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)進行混合,並藉由上述接著性聚合物被覆上述無機粒子(a)之一次混合步驟;添加基礎聚合物並進行混合之二次混合步驟;及使其硬化之步驟。藉此,熱傳導性較高,壓縮反彈力亦較高,且使得由應力導致之界面剝離減少。
Description
本發明係關於一種使得由應力導致之界面剝離減少之熱傳導性組成物及其製造方法。
近年來,CPU等半導體之性能提昇顯著,發熱量亦隨之大增。因此,於如發熱之類的電子零件中安裝有散熱體,且為了改善半導體與散熱部之密接性而使用熱傳導性片。然而,近年來,隨著機器之小型化、高性能化,而對熱傳導性片要求較高之熱傳導率及恆定負載值較低且柔軟之特性。專利文獻1中有將硬化前之熱傳導性聚矽氧組成物之黏度設為於23℃為800 Pa・s以下,來改良壓縮性、絕緣性、熱傳導性等之提案。進而,近年來,包含聚矽氧樹脂之熱傳導性組成物被提案作為油電混合車、電動汽車、燃料電池汽車等之散熱體聚矽氧(專利文獻2~3)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-147600號公報
[專利文獻2]日本特開2014-224189號公報
[專利文獻3]日本特開2019-009237號公報
[發明所欲解決之課題]
然而,習知之熱傳導性組成物存在如下問題:若為了提高熱傳導性而添加比表面積較小之無機粒子,則會因應力而於上述無機粒子與聚合物之間發生界面剝離。
本發明為了解決上述習知之問題而提供一種熱傳導性較高、壓縮反彈力亦較高、且使得由應力導致之界面剝離減少之熱傳導性組成物及其製造方法。
[解決課題之技術手段]
本發明之熱傳導性組成物係包含基礎聚合物、接著性聚合物及熱傳導性粒子者,且特徵在於:上述熱傳導性組成物之熱傳導率為0.3 W/m・K以上,上述熱傳導性粒子包含比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a),上述無機粒子(a)由上述接著性聚合物所被覆。
本發明之熱傳導性組成物的製造方法係製造上述熱傳導性組成物者,且包括:
將接著性聚合物與比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)進行混合,並藉由上述接著性聚合物被覆上述無機粒子(a)之一次混合步驟;添加基礎聚合物並進行混合之二次混合步驟;及使其硬化之步驟。
[發明之效果]
本發明可提供一種熱傳導性組成物及其製造方法,其中,該熱傳導性組成物之熱傳導率為0.3 W/m・K以上,熱傳導性粒子包含比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a),上述無機粒子(a)由上述接著性聚合物所被覆,藉此熱傳導性較高,壓縮反彈力亦較高,且使得由應力導致之界面剝離減少。又,本發明之製造方法藉由包括以下步驟而可高效且合理地製造本發明之熱傳導性組成物:將接著性聚合物與比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)進行混合,並藉由上述接著性聚合物被覆上述無機粒子(a)之一次混合步驟;添加基礎聚合物並進行混合之二次混合步驟;及使其硬化之步驟。
一般而言,已知大粒徑無機粒子等之比表面積較小的無機粒子不易獲得:藉由利用矽烷偶合劑等所進行之表面處理製程或整體摻合(integral blend)所致之上述無機粒子與聚合物之界面改良的效果。
因此,上述無機粒子與聚合物界面易剝離,龜裂產生成為問題,而該龜裂由應力導致之剝離成為起點。
因此,本發明人等發現,若添加接著性聚合物,及首先將比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)與接著性聚合物進行混合,再將超過1 m
2/g之無機粒子(b)及基礎聚合物進行混合,則對龜裂抑制有效果。本發明係根據此種構思而完成者。
於本說明書中,將1 m
2/g以下之無機粒子稱為無機粒子(a),將超過1 m
2/g之無機粒子稱為無機粒子(b)。
本發明係包含基礎聚合物、接著性聚合物及熱傳導性粒子之熱傳導性組成物。上述熱傳導性組成物之熱傳導率為0.3 W/m・K以上,較佳為0.5 W/m・K以上,進而較佳為1 W/m・K以上,較佳之上限為15 W/m・K以下。又,為電絕緣性。
本發明之熱傳導性粒子包含比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)。無機粒子(a)之較佳的比表面積為0.1~1 m
2/g,進而較佳為0.1~0.5 m
2/g。並且,無機粒子(a)由接著性聚合物所被覆。若首先將無機粒子(a)與接著性聚合物進行混合,則無機粒子(a)由接著性聚合物所被覆。
上述基礎聚合物及接著性聚合物較佳為聚矽氧聚合物。聚矽氧聚合物之耐熱性較高,因耐熱試驗而劣化或分解之擔憂較少。
上述接著性聚合物較佳為與鋁板之拉伸剪切接著強度為50 N/cm
2以上。更佳為80 N/cm
2以上,進而較佳為100 N/cm
2以上。上限值較佳為800 N/cm
2以下,更佳為500 N/cm
2以下,進而較佳為300 N/cm
2以下。
上述接著性聚合物較佳為包含甲基氫聚矽氧烷、含環氧基之烷基三烷氧基矽烷及環狀聚矽氧烷低聚物。藉此,與無機粒子(A)之接著性可維持為較高。
上述基礎聚合物較佳為加成硬化型聚矽氧聚合物。其原因在於,加成硬化型與過氧化物硬化型、縮合硬化型相比,硬化易控制,不產生副產物。又,縮合硬化型存在內部之硬化變得不充分之情況。因此,較佳為加成硬化型。
上述熱傳導性組成物較佳為進而包含聚矽氧油。藉由添加接著性聚合物,而硬化前之材料黏度上升,或硬化物之硬度易變硬。因此,藉由添加聚矽氧油,而硬化前之材料黏度降低,作業性變佳。又,硬化物也變得柔軟。就硬化性及作業性之方面而言,聚矽氧油之添加量較佳為相對於基礎聚合物成分100重量份包含5~30重量份。
上述熱傳導性粒子較佳為選自氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化鋁、氮化硼、氫氧化鋁及二氧化矽(silica)中之至少一種。原因在於,該等粒子之熱傳導性較高,電絕緣性優異,易用作熱傳導性組成物片之原料。
上述熱傳導性組成物較佳為進行了片成形。若進行了片成形,則便於使用。除片以外,亦可製成灌注材。灌注材與澆鑄成型材料(澆鑄材料)同義。於製成灌注材之情形時,設為未硬化狀態,並於進行澆鑄成型之後使其硬化。
較佳為相對於基質成分100重量份,熱傳導性粒子包含100~3000重量份。藉此,熱傳導性組成物片之熱傳導率成為0.3 W/m・K以上。較佳為相對於基質成分100重量份,熱傳導性粒子為400~3000重量份,進而較佳為800~3000重量份。又,若將熱傳導性粒子總量設為100重量份,則比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)較佳設為10~90重量份。上述中,基質成分係指基礎聚合物、接著性聚合物及聚矽氧油之混合物。
上述熱傳導性粒子可藉由矽烷化合物、鈦酸酯化合物、鋁酸酯化合物或其部分水解物進行表面處理。藉此,可防止硬化觸媒或交聯劑之失活,可提昇儲藏穩定性。
本發明之熱傳導性組成物較佳為使下述組成之複合物交聯而獲得。
1 一次混合步驟
藉由將接著性聚合物與比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)進行混合,而使無機粒子(a)由接著性聚合物所被覆,製成一次混合物。接著性聚合物之添加量相對於基礎聚合物100重量份較佳為5~35重量份。
接著性聚合物較佳為包含甲基氫聚矽氧烷、含環氧基之烷基三烷氧基矽烷及環狀聚矽氧烷低聚物。含環氧基之烷基三烷氧基矽烷例如有下述化學式(化1)所表示之γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷,環狀聚矽氧烷低聚物例如有下述化學式(化2)所表示之八甲基環四矽氧烷。
熱傳導性粒子較佳為相對於基質成分100重量份添加400~3000重量份。若將熱傳導性粒子總量設為100重量份,則比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)較佳為設為10~90重量份。
2 二次混合步驟
其次,添加一次混合物及基礎聚合物、觸媒、無機粒子(b)、觸媒以外之其他添加物並進行混合,並進行片成形、硬化。基礎聚合物中包含下述基礎聚合物成分(A成分)、交聯成分(B成分)及觸媒成分(C成分)。
以下,對二次混合步驟中進行混合之各成分進行說明。
(1)基礎聚合物成分(A成分)
基礎聚合物成分為一分子中含有2個以上之與矽原子鍵結之烯基的有機聚矽氧烷,且含有2個以上之烯基的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個以上之烯基,該烯基為乙烯基、烯丙基等碳原子數2~8、尤其是2~6之與矽原子鍵結之烯基。就作業性、硬化性等方面而言,黏度較佳為於25℃為10~100,000 mPa・s,尤佳為100~10,000 mPa・s。
具體而言,使用下述通式(化3)所表示之1分子中含有平均2個以上且與分子鏈兩末端之矽原子鍵結之烯基的有機聚矽氧烷。側鏈為由烷基封端之直鏈狀有機聚矽氧烷。就作業性、硬化性等方面而言,25℃之黏度較理想為10~100,000 mPa・s。再者,該直鏈狀有機聚矽氧烷可為分子鏈中含有少量支鏈狀結構(三官能性矽氧烷單元)者。
式中,R
1為相互相同或不同種類之不具有脂肪族不飽和鍵之經取代或未經取代之一價烴基,R
2為烯基,k為0或正整數。此處,作為R
1之不具有脂肪族不飽和鍵之經取代或未經取代之一價烴基,例如較佳為碳原子數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、苯基乙基、苯基丙基等芳烷基;以及使該等基之一部分或全部氫原子被氟、溴、氯等鹵素原子、氰基等取代而成者,例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基等經鹵素取代之烷基、氰乙基等。作為R
2之烯基,例如較佳為碳原子數2~6、尤其是碳原子數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(3)中,k一般而言為滿足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A成分之有機聚矽氧烷,可併用如下有機聚矽氧烷:於一分子中具有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之與矽原子鍵結之烯基。分子結構可為直鏈狀、環狀、支鏈狀、三維網狀之任一形狀的分子結構者。較佳為主鏈由二有機矽氧烷重複單位構成,且分子鏈兩末端由三有機矽烷氧基封端且於25℃之黏度為10~100,000 mPa・s、尤其是100~10,000 mPa・s之直鏈狀有機聚矽氧烷。
烯基鍵結於分子之任一部分均可。例如可包含與分子鏈末端或分子鏈非末端(分子鏈中途)之矽原子鍵結者。其中,就作業性、硬化性等而言,較理想為於下述通式(化4)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,於與該分子鏈末端之矽原子鍵結之烯基於兩末端總計未達3個之情形時,至少具有1個與分子鏈非末端(分子鏈中途)之矽原子鍵結之烯基(例如作為二有機矽氧烷單元中之取代基)之直鏈狀有機聚矽氧烷),且如上所述於25℃之黏度為10~100,000 mPa・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。
式中,R
3為相互相同或不同種類之經取代或未經取代之一價烴基,且至少1個為烯基。R
4為相互相同或不同種類之不具有脂肪族不飽和鍵之經取代或未經取代之一價烴基,R
5為烯基,l、m為0或正整數。此處,作為R
3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、苯基乙基、苯基丙基等芳烷基;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;或使該等基之一部分或全部氫原子被氟、溴、氯等鹵素原子、氰基等取代而成者,例如氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基等經鹵素取代之烷基或氰基乙基等。
又,作為R
4之一價烴基,亦較佳為碳原子數1~10者,尤佳為碳原子數1~6者,可例示與上述R
1之具體例相同者,但不包含烯基。作為R
5之烯基,例如較佳為碳數2~6者,尤佳為碳數2~3者,具體而言,可例示與上述式(化3)之R
2相同者,較佳為乙烯基。
l、m一般而言為滿足0<l+m≦10000之0或正整數,較佳為滿足5≦l+m≦2000,更佳為滿足10≦l+m≦1200,且滿足0<l/(l+m)≦0.2,較佳為滿足0.0011≦l/(l+m)≦0.1之整數。
(2)交聯成分(B成分)
本發明之B成分之有機氫聚矽氧烷係作為交聯劑發揮作用者,且為藉由使該成分中之SiH基與A成分中之烯基進行加成反應(矽氫化)而形成硬化物者。該有機氫聚矽氧烷只要為一分子中具有2個以上之與矽原子鍵結之氫原子(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,可使用一分子中之矽原子之個數(即聚合度)為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,可為分子鏈之末端,亦可為非末端(中途)。又,作為氫原子以外之與矽原子鍵結之有機基,可列舉與上述通式(化3)之R
1相同之不具有脂肪族不飽和鍵之經取代或未經取代之一價烴基。
作為B成分之有機氫聚矽氧烷,可例示下述結構者。
上述式中,R
6為相互相同或不同種類之氫、烷基、苯基、環氧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、烷氧基,且至少2個為氫。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成分之觸媒成分係促進本組成物之第一階段之硬化的成分。作為C成分,可使用矽氫化反應中使用之觸媒。例如可列舉:鉑黑、六氯鉑酸(chloroplatinate)、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。C成分之摻合量只要為硬化所需之量即可,可根據所需之硬化速度等而適當調整。較佳為添加相對於A成分以金屬原子重量計為0.01~1000 ppm。
(4)熱傳導性粒子
於二次混合步驟中添加熱傳導性粒子之情形時,設為比表面積超過1 m
2/g之無機粒子(b)。若將熱傳導性粒子總量設為100重量份,則比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)較佳為設為10~90重量份。較佳為剩餘設為無機粒子(b)。藉此,於大粒徑之間填埋有小粒徑之熱傳導性無機粒子,可以接近於最密填充之狀態填充,熱傳導性變高。
作為於一次及二次混合步驟中進行混合之熱傳導性粒子,較佳為選自氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮化鋁、氮化硼、氫氧化鋁及二氧化矽中之至少一種。形狀可使用球狀、鱗片狀、多面體狀等各種各樣者。於使用氧化鋁之情形時,較佳為純度99.5質量%以上之α-氧化鋁。比表面積為BET比表面積,測定方法依據JIS R1626。於使用平均粒徑之情形時,關於粒徑之測定,藉由雷射繞射光散射法對體積基準之累積粒度分佈的D50(中值粒徑)進行測定。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。
於二次混合步驟中進行混合之無機粒子(b)較佳為利用R
aSi(OR')
3-a(R為碳數1~20之經取代或未經取代之有機基,R'為碳數1~4之烷基,a為0或1)所表示之矽烷化合物或其部分水解物進行表面處理。關於R
aSi(OR')
3-a(R為碳數1~20之經取代或未經取代之有機基,R'為碳數1~4之烷基,a為0或1)所表示之烷氧基矽烷化合物(以下簡稱為「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。亦可併用烷氧基矽烷及單末端矽烷醇矽氧烷作為表面處理劑。此處所謂之表面處理,除共價鍵結以外亦包含吸附等。
(5)聚矽氧油
聚矽氧油較佳為聚二甲基矽氧烷系。利用旋轉黏度計所測得之聚矽氧油之黏度較佳為10~10000 mPa・s(25℃)。
(6)其他添加物
本發明之組成物中可視需要摻合上述以外之成分。例如可添加鐵丹等無機顏料,且為了無機粒子之表面處理等而添加烷基三烷氧基矽烷等。亦可添加含烷氧基之聚矽氧作為為了無機粒子表面處理等而添加之材料。
[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。
<熱傳導率>
熱傳導性組成物之熱傳導率藉由Hot Disk(依據ISO 22007-2)而測得。該熱傳導率測定裝置11如圖1A所示,聚醯亞胺膜製感測器12由2個熱傳導性組成物試樣13a、13b夾住,對感測器12施加恆定功率,使其進行一定發熱,並根據感測器12之溫度上升值對熱特性進行解析。感測器12之頭端14為直徑7 mm,如圖1B所示,成為電極之雙重螺旋結構,於下部配置有施加電流用電極15及電阻值用電極(溫度測定用電極)16。熱傳導率利用以下式(數1)算出。
[數1]
λ:熱傳導率(W
/m
·K)
P
0:恆定功率(W)
r:感測器之半徑(m)
τ:
α:試樣之熱擴散率(m
2/s)
t:測定時間(s)
D(τ):經無因次(dimensionless)化之τ之函數
∆T(τ):感測器之溫度上升(K)
<黏度>
依據JIS K7117-1:1999
測定裝置:布氏黏度計C型(主軸號根據黏度而改變)
旋轉速度:10 RPM
測定溫度:25℃
<硬度>
對依據JIS K7312之Asker C硬度進行測定。
<拉伸剪切接著強度>
利用依據JIS K6850之下述方法進行測定。說明圖示於圖2。
測定器:東洋Baldwin公司製造之UTM-4-100
接著面積:L1=3 cm、L2=2.5 cm
試片:準備1對鋁合金板21、22藉由聚合物23接著所得者作為試片。以聚合物之厚度成為L3=0.14 cm之方式進行固定,並使其硬化。
試驗方法:使用上述試片進行拉伸試驗,將斷裂時之力之最大值(N)設為接著斷裂荷重(斷裂點之荷重),將除以接著面積(3 cm×2.5 cm)所得之值設為拉伸剪切接著強度(N/cm
2)。
硬化條件:室溫24小時
拉伸速度:500 mm/min
<拉伸強度>
利用依據JIS K 6521之下述方法進行測定。
測定器: A&D公司製造之RTG-1210(荷重元 1 kN)
試片:JIS K6251 2號型 啞鈴狀
試驗方法:使用上述試片進行拉伸試驗,對斷裂時之拉伸強度(MPa)進行測定。
拉伸速度:500 mm/min
<壓縮反彈力>
測定器:Aikoh Engineering公司製造之MODEL1310NW(荷重元 1 kN)
試片:直徑16 mm
鋁板:22.8 mm×22.8 mm×4 mmt
SUS板:直徑13.9 mm×4 mmt
壓縮速度:10 mm/min
試驗方法:以於鋁板上裝載試片,並於其上使SUS板重疊之狀態進行壓縮直至0.4 mm,將靜置10分鐘時之荷重值設為壓縮反彈力(N)。
(實施例1)
(1)接著性聚合物
使用包含甲基氫聚矽氧烷20~30質量%、上述化學式(化1)所表示之γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷1~10質量%、上述化學式(化2)所表示之八甲基環四矽氧烷0.1~1質量%及碳黑1~10質量%,且殘餘為聚矽氧聚合物之市售之接著性聚合物。
接著性聚合物對鋁板之拉伸剪切接著強度如表1所示。
(2)基礎聚合物
使用市售之二液室溫硬化聚矽氧聚合物作為基礎聚合物。於該二液室溫硬化聚矽氧聚合物之A液中預先添加有基礎聚合物成分及鉑系金屬觸媒,於B液中預先添加有基礎聚合物成分及交聯成分。
基礎聚合物對鋁板之拉伸剪切接著強度如表1所示。
[表1]
拉伸剪切接著強度(N/cm 2) | |
接著性聚合物 | 112 |
基礎聚合物 | 27 |
(3)聚矽氧油
使用利用旋轉黏度計所測得之黏度為97 mPa・s之二甲基聚矽氧烷系聚矽氧油。
(4)熱傳導性粒子
使用表2所示之氧化鋁作為熱傳導性粒子。
[表2]
熱傳導性粒子 | 平均粒徑(μm) | 比表面積(m 2/g) | 形狀 |
氧化鋁粉A | 35 | 0.2 | 真球狀 |
氧化鋁粉B | 2.1 | 1.8 | 粉碎 |
氧化鋁粉C | 0.3 | 7.4 | 不定形 |
(5)複合物之製作
於一次混合步驟中,將上述接著性聚合物與氧化鋁粉A充分混合,而製成混合物1。
其次,於二次混合步驟中,向混合物1中添加基礎聚合物、及氧化鋁粉B、氧化鋁粉C、鉑系觸媒、交聯成分並充分混合,而製成混合物2。
(6)熱傳導性組成物之成形
將上述混合物2夾於聚酯(PET)膜之間並壓延為厚度2 mm之片狀,並於100℃進行2小時硬化處理。
(比較例1)
於上述複合物之製作步驟中同時混合所有材料,除此以外,以與實施例1相同之方式實施。
將以如上方式獲得之熱傳導性組成物之條件及物性彙總示於表3-4及圖3-4。圖3-4係掃描式電子顯微鏡/能量色散X射線光譜法(SEM/EDX)之表面照片。
表4係使用SEM/EDX測定比表面積為1 m
2/g以下之無機粒子(a)表面之Si及Al質量濃度(質量%)所得之結果。
[表3]
實施例1 (於一次混合步驟中將接著性聚合物與氧化鋁粉A進行混合) | 比較例1 (同時混合所有材料) | |
基礎聚合物(g) | 65 | 65 |
聚矽氧油(g) | 15 | 15 |
接著性聚合物(g) | 20 | 20 |
鉑系觸媒(g) | 2 | 2 |
氧化鋁粉A(g) | 770 | 770 |
氧化鋁粉B+氧化鋁粉C(g) | 432 | 432 |
Asker C硬度 | 27 | 27 |
拉伸強度(kPa) | 180 | 150 |
壓縮反彈力(N) | 341 | 133 |
熱傳導率(W/m・K) | 3.4 | 3.4 |
[表4]
實施例1 | 比較例1 | |
無機粒子(a)表面之質量濃度、Si(質量%):X | 5.9 | 2.7 |
無機粒子(a)表面之質量濃度、Al(質量%):Y | 21.5 | 32.2 |
Si相對於Al之比率(%):(X/Y)×100 | 27 | 9 |
表面情況 | 圖3 | 圖4 |
據表3可知,實施例1之拉伸強度及壓縮反彈力較比較例1高。可認為其原因在於,無機粒子(a)表面與接著性聚合物之接著力較高。
據表4可知,實施例1之Si相對於Al之比率較比較例1高。其表示於大粒子表面存在較多聚合物成分。又,自掃描式電子顯微鏡/能量色散X射線光譜法(SEM/EDX)之圖像資料亦可確認,比較例1(圖4)之無機粒子(a)露出,相對於此,實施例1(圖3)之無機粒子(a)表面由聚合物成分所被覆。
[產業上之可利用性]
本發明之熱傳導性組成物作為LED、家電等電子零件、包含光通訊機器之資訊通訊模組、車輛用途等之發熱部與散熱部之間之散熱體有用。進而作為包含半導體之電子零件之散熱體有用。
11:熱傳導率測定裝置
12:聚醯亞胺膜製感測器
13a,13b:熱傳導性組成物試樣
14:感測器頭端
15:施加電流用電極
16:電阻值用電極(溫度測定用電極)
21,22:鋁合金板
23:聚合物
[圖1]圖1A-B係表示本發明之一實施例中使用之熱傳導率之測定方法的說明圖。
[圖2]圖2係表示本發明之一實施例中使用之拉伸剪切接著強度之測定方法的說明圖。
[圖3]圖3係本發明之實施例1中獲得之熱傳導性組成物片之掃描式電子顯微鏡/能量色散X射線光譜法(SEM/EDX)的斷裂面圖像資料。
[圖4]圖4係比較例1中獲得之熱傳導性組成物片之掃描式電子顯微鏡/能量色散X射線光譜法(SEM/EDX)的斷裂面圖像資料。
Claims (11)
- 一種熱傳導性組成物,其係包含基礎聚合物、接著性聚合物及熱傳導性粒子者,且特徵在於:上述基礎聚合物為加成硬化型聚矽氧聚合物,上述熱傳導性組成物之熱傳導率為0.3W/m‧K以上,上述熱傳導性粒子包含比表面積為1m2/g以下之無機粒子(a),上述無機粒子(a)於製成上述熱傳導性組成物前由上述接著性聚合物所被覆,上述接著性聚合物包含甲基氫聚矽氧烷、含環氧基之烷基三烷氧基矽烷及環狀聚矽氧烷低聚物。
- 如請求項1之熱傳導性組成物,其中,上述接著性聚合物與鋁板之拉伸剪切接著強度為50N/cm2以上。
- 如請求項1或2之熱傳導性組成物,其中,上述熱傳導性組成物進而包含聚矽氧油。
- 如請求項3之熱傳導性組成物,其中,於將上述基礎聚合物設為100重量份時,上述聚矽氧油為5~30重量份。
- 如請求項1或2之熱傳導性組成物,其中,上述熱傳導性粒子為選自金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬氮化物及二氧化矽中之至少一種。
- 如請求項1或2之熱傳導性組成物,其中,上述熱傳導性組成物進而包含比表面積超過1m2/g之無機粒子(b)。
- 如請求項6之熱傳導性組成物,其中,上述無機粒子(b)藉由矽烷化合物、鈦酸酯化合物、鋁酸酯化合物或其部分水解物進行了表面處理。
- 如請求項1或2之熱傳導性組成物,其中,上述熱傳導性組成物進行了片成形。
- 如請求項1或2之熱傳導性組成物,其中,相對於上述基礎聚合物100重量份,接著性聚合物為5~35重量份。
- 一種熱傳導性組成物之製造方法,其係製造請求項1至9中任一項之熱傳導性組成物者,且包括:將接著性聚合物與比表面積為1m2/g以下之無機粒子(a)進行混合,並藉由上述接著性聚合物被覆上述無機粒子(a)之一次混合步驟;添加基礎聚合物並進行混合之二次混合步驟;及使其硬化之步驟。
- 如請求項10之熱傳導性組成物之製造方法,其中,於上述二次混合步驟中添加比表面積超過1m2/g之無機粒子(b)。
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CN105102575A (zh) * | 2013-02-11 | 2015-11-25 | 道康宁公司 | 用于形成导热热自由基固化有机硅组合物的原位方法 |
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