JP7661275B2 - 熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物及び熱伝導性シリコーン接着テープ - Google Patents
熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物及び熱伝導性シリコーン接着テープ Download PDFInfo
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Description
熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物であって、
前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、下記(a)~(e)成分を含有するものである熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物を提供する。
(a)1分子中に2個以上のアルケニル基を有する直鎖または分岐状オルガノポリシロキサン:100質量部
(b)銀フィラー:3,000~7,500質量部
(c)下記(c-1)成分および(c-2)成分を含む三次元網状オルガノポリシロキサンレジン:150~450質量部
(c-1):下記平均組成式(1)で表され、分子中のアルケニル基量が0.05~0.15mol/100gである三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
(c-2):下記平均組成式(2)で表される三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
(d)下記一般式(3)で表される有機ケイ素化合物:1~30質量部
(e)有機過酸化物:5~40質量部
(g-1)下記平均組成式(4)で表されるアルコキシシラン化合物
(g-2)下記一般式(5)で表されるジメチルポリシロキサン
熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物であって、
前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、下記(a)~(e)成分を含有するものである熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物である。
(a)1分子中に2個以上のアルケニル基を有する直鎖または分岐状オルガノポリシロキサン:100質量部
(b)銀フィラー:3,000~7,500質量部
(c)下記(c-1)成分および(c-2)成分を含む三次元網状オルガノポリシロキサンレジン:150~450質量部
(c-1):下記平均組成式(1)で表され、分子中のアルケニル基量が0.05~0.15mol/100gである三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
(c-2):下記平均組成式(2)で表される三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
(d)下記一般式(3)で表される有機ケイ素化合物:1~30質量部
(e)有機過酸化物:5~40質量部
(a)成分は1分子中に2個以上のアルケニル基を有する直鎖または分岐状のオルガノポリシロキサンであり、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。(a)成分として具体例には、下記式(6)~(8)で表されるものが挙げられる。
(b)成分は、熱伝導性充填材となる銀フィラーである。銀フィラーの製造方法は特に限定されるものではないが、例えば電解法、熱処理法、アトマイズ法、還元法等が挙げられる。また、その形状は、フレーク状、球状、粒状、不定形状、針状等、特に限定されるものではない。
(b)成分は、1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用する事ができる。
(c)成分である三次元網状オルガノポリシロキサンレジンは、熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物に凝集力を発現させ作業性を付与するとともに、硬化後の接着層において良好な接着強度を得るために機能する。
(c-1):下記平均組成式(1)で表され、分子中のアルケニル基量が0.05~0.15mol/100gである三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
(c-2):下記平均組成式(2)で表される三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
本発明における三次元網状(樹脂状)構造のオルガノポリシロキサンレジンの3官能性のR1SiO3/2単位(T単位)と4官能性のSiO4/2単位(Q単位)のいずれかもしくは両方の分岐鎖状シロキサン単位と単官能性のR1 3SiO1/2単位(M単位)との比、すなわち前記(c-1)成分におけるa1/(d1+e1)の値、及び前記(c-2)成分におけるa2/e2の値は、29Si-NMRから求めることができる。
その際に、(c-1)成分の量が、(c)成分総量に対して、10~60質量%であることが好ましく、さらに好ましくは、15~50質量%である。(c-1)成分の割合がこの範囲である場合、特に良好な接着強度を得ることができる。
(e)成分は、特定の条件下で分解して遊離ラジカルを生じる有機過酸化物であり、高温下で熱伝導性接着層の硬化を促進し、接着強度を高めるために機能する。有機過酸化物は従来公知のものでよく、特に制限されるものでなく、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。例えば、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2-ジ(4,4-ジ-(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパン等のパーオキシケタール、p-メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジスクシン酸パーオキサイド等のジアシルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシベンゾエート等のパーオキシエステル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボネートが挙げられる。特には、分解温度が比較的高いパーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステルの使用が、取扱い性や保存性の観点から好ましい。またこれらの有機過酸化物は、任意の有機溶剤や炭化水素、流動パラフィンや不活性固体等で希釈されたものを用いてもよい。
上記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、さらに(f)一分子中に2個以上のヒドロシリル基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含んでも良い。
上記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物はさらに(g)表面処理剤を含んでも良い。該(g)成分は組成物調製の際に、(b)銀フィラーを(a)1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンから成るマトリックス中に均一に分散させるために機能する。該(g)成分は、下記(g-1)成分で表されるアルコキシシラン化合物及び(g-2)成分で表される分子鎖片末端トリアルコキシ基含有ジメチルポリシロキサンから選ばれる1種以上である。すなわち、(g-1)成分と(g-2)成分はいずれか一方でも併用であってもよい。
(g-2)下記一般式(5)で表されるジメチルポリシロキサン
これら任意成分の他に、着色のための顔料・染料、難燃性付与剤、その他機能を向上させるための様々な添加剤を添加することが可能である。
上記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、上記した(a)~(e)成分及び任意で(f)、(g)成分、並びにその他の成分を均一に混合することで調製することができる。混合方法は従来公知の方法に従えばよい。好ましくは、(a)、(b)及び(c)成分、並びに任意の(g)成分を混合した後に、(d)成分及び(e)成分及び、任意の(f)成分を混合するのがよい。
該熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物を、後述する基材の上に薄膜テープ状に塗工、成形し、乾燥させることにより、本発明の熱伝導性シリコーン接着テープを得ることができる。乾燥条件は、60~100℃で5~20分間、好ましくは、70℃~90℃で5~15分間である。乾燥条件が上記範囲内であれば、溶剤の残留により熱伝導性が低下せず、また、熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物の硬化反応が進行せず、乾燥後の熱伝導性接着層を放熱部材に密着させることができる。本発明の熱伝導性接着層は未硬化状態の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物からなり、放熱部材と発熱部材の間に実装される際に、加熱硬化処理されることで、両者を強固に接合できる。
平均重合度450を有し、両末端にビニル基を含むジメチルポリシロキサンオイル
(b-1)体積平均粒径:1μmを有する球状銀フィラー
(b-2)体積平均粒径:3μmを有するフレーク状銀フィラー
(b-3)体積平均粒径:10μmを有するフレーク状銀フィラー
(c-1)成分
0.08mol/100gのアルケニル基がD単位のみに結合し、T単位とQ単位に対するM単位の比が0.9であり、前記平均組成式(1)のR1=メチル基、R2=ビニル基であり、a1=1.8、b1=1.0、c1=0、d1=1.0、e1=1.0に相当するシリコーンレジンのトルエン溶液(50質量%、動粘度10mm2/s)
(c-2)成分
M/Q(モル比)=1.2であり、M単位のケイ素原子に結合する置換基は全てメチル基であり、前記平均組成式(2)のR1=メチル基であり、a2=1.2、c2=0、d2=0、e2=1.0に相当するシリコーンレジンのトルエン溶液(60質量%、動粘度8mm2/s)
上記で得た熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物に対して、トルエンを適量添加した。該トルエン溶液をフッ素処理PETフィルム(セパレーターフィルム)上に塗工し、80℃×15分間でトルエンを揮発させ、サイズが200×300mm、厚さ150μmを有する熱伝導性シリコーン接着テープを形成した。尚、この厚さは、熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物のみの厚さであり、セパレーターフィルムの厚さは含まない。尚、フッ素処理PETフィルム(セパレーターフィルム)の表面処理は、付加硬化型フッ素変性シリコーン系離型剤(商品名:X-41-3035、信越化学工業株式会社製)を用いた。
(1)取り扱い性:放熱部材(アルミヒートシンク)に対して、熱伝導性シリコーン接着テープの接着層面を貼り付けた際に、所望の密着性が得られるかを評価した。
熱伝導率(W/m・K)=厚さ(μm)/熱抵抗(mm2・K/W)
[1]:熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物であって、前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、下記(a)~(e)成分を含有するものである熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
(a)1分子中に2個以上のアルケニル基を有する直鎖または分岐状オルガノポリシロキサン:100質量部
(b)銀フィラー:3,000~7,500質量部
(c)下記(c-1)成分および(c-2)成分を含む三次元網状オルガノポリシロキサンレジン:150~450質量部
(c-1):下記平均組成式(1)で表され、分子中のアルケニル基量が0.05~0.15mol/100gである三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
(c-2):下記平均組成式(2)で表される三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
(d)下記一般式(3)で表される有機ケイ素化合物:1~30質量部
(e)有機過酸化物:5~40質量部
[2]:前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、さらに(f)成分として、1分子中に2個以上のヒドロシリル基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを1~30質量部含むものである上記[1]の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
[3]:前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、前記(c)三次元網状オルガノポリシロキサンレジンの総量に対する前記(c-1)成分の割合が10~60質量%のものである上記[1]又は上記[2]の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
[4]:前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、さらに(g)成分として、下記(g-1)成分及び(g-2)成分から選ばれる1種以上を1~20質量部含むものである上記[1]、上記[2]又は上記[3]の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
(g-1)下記平均組成式(4)で表されるアルコキシシラン化合物
(g-2)下記一般式(5)で表されるジメチルポリシロキサン
[5]:前記(b)銀フィラーは、平均粒径が0.1~50μmである上記[1]、上記[2]、上記[3]、又は上記[4]の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
[6]:前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、その硬化物の熱伝導率が15.0W/mK以上となるものである上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]又は上記[5]の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
[7]:熱伝導性接着層の片面または両面に基材を有する熱伝導性シリコーン接着テープであって、前記熱伝導性接着層は上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]又は上記[6]の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物からなるものである熱伝導性シリコーン接着テープ。
[8]:前記基材は片面または両面にフッ素変性シリコーンの硬化皮膜を有する上記[7]の熱伝導性シリコーン接着テープ。
Claims (8)
- 熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物であって、
前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、下記(a)~(e)成分を含有するものであることを特徴とする熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
(a)1分子中に2個以上のアルケニル基を有する直鎖または分岐状オルガノポリシロキサン:100質量部
(b)銀フィラー:3,000~7,500質量部
(c)下記(c-1)成分および(c-2)成分を含む三次元網状オルガノポリシロキサンレジン:150~450質量部
(c-1):下記平均組成式(1)で表され、分子中のアルケニル基量が0.05~0.15mol/100gである三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
(式(1)中、R1は独立して炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基、及び炭素数7~10のアラルキル基から選ばれる基であり、R2は炭素数2~8のアルケニル基である。0<a1≦100であり、0<b1≦100であり、0≦c1≦100であり、0≦d1≦100であり、0≦e1≦100である。ただし、0.5≦a1/(d1+e1)≦2.0の範囲を満たすものとする。)
(c-2):下記平均組成式(2)で表される三次元網状オルガノポリシロキサンレジン
(式(2)中、R1は前記式(1)と同じであり、0<a2≦100であり、0≦c2≦100であり、0≦d2≦100であり、0<e2≦100である。ただし、0.7≦a2/e2≦2.5の範囲を満たすものとする。)
(d)下記一般式(3)で表される有機ケイ素化合物:1~30質量部
(nは1~20の整数である。)
(e)有機過酸化物:5~40質量部 - 前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、さらに(f)成分として、1分子中に2個以上のヒドロシリル基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを1~30質量部含むものであることを特徴とする請求項1に記載の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
- 前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、前記(c)三次元網状オルガノポリシロキサンレジンの総量に対する前記(c-1)成分の割合が10~60質量%のものであることを特徴とする請求項1に記載の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
- 前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、さらに(g)成分として、下記(g-1)成分及び(g-2)成分から選ばれる1種以上を1~20質量部含むものであることを特徴とする請求項1に記載の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
(g-1)下記平均組成式(4)で表されるアルコキシシラン化合物
(式(4)中、R3は、炭素原子数6~15のアルキル基であり、R4は、炭素原子数1~5のアルキル基であり、R5は、炭素原子数1~6のアルキル基であり、mは1~3の整数であり、nは0~2の整数である。但しm+nは1~3の整数である。)
(g-2)下記一般式(5)で表されるジメチルポリシロキサン
(式(5)中、R5は、前記式(4)と同じであり、pは5~100の整数である。) - 前記(b)銀フィラーは、平均粒径が0.1~50μmであることを特徴とする請求項1に記載の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
- 前記熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物は、その硬化物の熱伝導率が15.0W/mK以上となるものであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物。
- 熱伝導性接着層の片面または両面に基材を有する熱伝導性シリコーン接着テープであって、
前記熱伝導性接着層は請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の熱伝導性シリコーン接着テープ用組成物からなるものであることを特徴とする熱伝導性シリコーン接着テープ。 - 前記基材は片面または両面にフッ素変性シリコーンの硬化皮膜を有することを特徴とする請求項7に記載の熱伝導性シリコーン接着テープ。
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