WO2025205294A1 - 熱伝導性スペーサー及び熱伝導性組成物 - Google Patents
熱伝導性スペーサー及び熱伝導性組成物Info
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Definitions
- the present invention relates to a thermally conductive spacer and a thermally conductive composition.
- Thermal conductive filler B preferably contains one or more selected from the group consisting of boron nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxide, magnesium oxide, metallic aluminum, and zinc oxide, more preferably contains one or more selected from the group consisting of aluminum oxide, magnesium oxide, aluminum nitride, and metallic aluminum, and even more preferably contains aluminum oxide. This is because the above thermal conductive fillers have high thermal conductivity, high insulation properties, and are inexpensive. Thermal conductive filler B may be used alone or in combination of two or more types.
- the content of the thermally conductive filler (B-3) relative to the total amount of the thermally conductive filler B is preferably 5 to 55 wt %, 10 to 50 wt %, or 15 to 35 wt %.
- thermally conductive filler B is preferably 300 to 2500 parts by weight, 600 to 2000 parts by weight, or 800 to 1500 parts by weight per 100 parts by weight of the content of components other than thermally conductive filler B. Having the content of thermally conductive filler B within the above range tends to further improve the thermal conductivity of the thermally conductive spacer and increase the value of (Xa - Xb)/Xb.
- the surfactant C may be a component that improves the wettability of the thermally conductive filler B with the thermosetting resin. From the viewpoint of further improving the wettability of the thermally conductive filler, the surfactant preferably has at least one of an anionic group, a cationic group, and a group having a siloxane skeleton.
- the group having a siloxane skeleton is not particularly limited, but examples include groups having an organopolysiloxane skeleton. Of these, the group having a siloxane skeleton is preferably a group having a polydimethylsiloxane skeleton.
- Surfactant C is preferably an organopolysiloxane having a polydimethylsiloxane skeleton and having alkoxysilyl groups at the terminals.
- alkoxysilyl groups include methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy, and hexyloxy groups, with methoxy being preferred.
- the content of surfactant C is preferably 0 to 30% by weight, 0.5 to 20% by weight, 1.0 to 15% by weight, or 2.0 to 10% by weight, based on the total weight of all components other than thermally conductive filler B. Having the content of surfactant C within the above range tends to further improve the dispersibility of thermally conductive filler B.
- the content of curing catalyst D is preferably 0.05 to 10 parts by weight, 0.1 to 5.0 parts by weight, or 0.3 to 3.0 parts by weight per 100 parts by weight of the content of components other than thermally conductive filler B.
- the thermally conductive spacer may contain additives such as a curing agent, a curing retarder, a colorant, a silane coupling agent, and a viscosity modifier, as needed.
- silane coupling agents include epoxy-based silane coupling agents such as 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, (meth)acrylic acid-modified silane coupling agents such as 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane and 3-methacryloxytrimethoxysilane, and amino-based silane coupling agents such as N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane.
- epoxy-based silane coupling agents such as 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane
- (meth)acrylic acid-modified silane coupling agents such as 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane and 3-methacryloxytrimethoxysilane
- viscosity modifiers examples include polysiloxanes other than vinyl-modified organopolysiloxanes and hydrosilyl-modified organopolysiloxanes, synthetic rubber latex, urethane resins, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, and dibenzylidene sorbitol.
- the thermally conductive spacer of this embodiment can be manufactured by curing a thermally conductive composition containing a thermosetting resin and a thermally conductive filler.
- the thermally conductive spacer of this embodiment may include, for example, a step of mixing the components to obtain a thermally conductive composition (hereinafter referred to as a "mixing step"), a step of applying the thermally conductive composition to a substrate (hereinafter referred to as an "application step”), and a step of curing the thermally conductive composition applied to the substrate (hereinafter referred to as a "curing step").
- the components including the thermosetting resin and thermally conductive filler, are mixed.
- Mixing can be performed using a mixer such as a roll mill, kneader, Banbury mixer, or line mixer. More specifically, examples include methods of kneading using a universal mixer, hybrid mixer, Trimix (manufactured by Inoue Seisakusho), or static mixer.
- a mixer such as a roll mill, kneader, Banbury mixer, or line mixer. More specifically, examples include methods of kneading using a universal mixer, hybrid mixer, Trimix (manufactured by Inoue Seisakusho), or static mixer.
- the above components A to D are mixed with optional additives.
- the thermally conductive composition obtained in the mixing process is applied to a substrate and then molded.
- the doctor blade method is preferred as the coating method, but extrusion, pressing, calendar roll, etc. may also be used depending on the viscosity of the composition.
- substrates include metal plates and resin films such as PET film. Coating and molding are preferably performed so that the thickness of the thermally conductive spacer is 0.3 to 10 mm, or 0.5 to 5.0 mm.
- the cured thermally conductive composition may be used as a thermally conductive spacer as is, or it may be further aged at a predetermined temperature after the curing process and then used as a thermally conductive spacer.
- Curing catalyst Platinum complex polymethylvinylsiloxane solution (manufactured by Blue Star Silicone, product name: Silicolyse Catalyst 12070)
- Thermally conductive filler Denka Corporation, spherical alumina, average particle size: 90 ⁇ m, thermal conductivity: 35 W/m ⁇ K DAW45S (trade name, manufactured by Denka Co., Ltd.), spherical alumina, average particle size: 45 ⁇ m, thermal conductivity: 35 W/m ⁇ K Denka Corporation, spherical alumina, average particle size: 20 ⁇ m, thermal conductivity: 35 W/m ⁇ K DAW05 (trade name, manufactured by Denka Co., Ltd.), spherical alumina, average particle size: 5 ⁇ m, thermal conductivity: 35 W/m ⁇ K Polyhedral alumina manufactured by Denka, average particle size: 5 ⁇ m, thermal conductivity 35 W/m ⁇ K
- the mixed composition was then applied to a PET film using a doctor blade. The amount applied was adjusted so that the thickness of the thermally conductive spacer after curing would be 1.0 mm. The composition was then cured by heating at 150°C for 60 minutes. The cured product obtained in the curing process was used as a thermally conductive spacer.
- the Asker C hardness was measured at 25°C in accordance with SRIS0101 using an "Asker Rubber Hardness Tester Type C” manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd. Specifically, the thermally conductive spacer was punched out into 2 cm square pieces using a punching blade, and the Asker C hardness (Asker C Hardness 1) of 12 stacked pieces was measured. The results are shown in Table 1.
- thermal conductivity was calculated from the slope of each point. The results are shown in Table 1.
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Abstract
本開示は、取り扱い性に優れる熱伝導性スペーサー等を提供する。本開示は、熱硬化性樹脂、及び熱伝導性フィラーを含み、JIS K6251に準拠してダンベル状8号形で引張試験した際の破断点における伸びをXaとし、最大応力点における伸びをXbとした際に、以下の式(1)を満たす、熱伝導性スペーサーを提供する。 (Xa-Xb)/Xb ≧1.0 (1)
Description
本発明は、熱伝導性スペーサー及び熱伝導性組成物に関する。
パソコンのCPU(中央処理装置)等の発熱性電子部品の小型化、高出力化に伴い、それらの電子部品から発生する単位面積当たりの熱量は非常に大きくなってきている。それらの熱量は、アイロンの約20倍の熱量にも達する。この発熱性の電子部品を長期にわたり故障しないようにするためには、発熱する電子部品の冷却が必要とされる。冷却には、金属製のヒートシンクや筐体が使用されるが、発熱性電子部品とヒートシンク等とをそのまま接触させた場合、その界面において、微視的には空気が存在し、熱伝導の障害となることがある。したがって、効率よく熱を伝えるために、発熱性電子部品とヒートシンク等は、その間に熱伝導性材料を介して配置されることがある。
熱伝導性材料としては、熱硬化性樹脂に熱伝導性充填材を充填し、シート状に成形した熱伝導性スペーサーや、流動性のある樹脂に熱伝導性充填材を充填し塗布や薄膜化が可能な熱伝導性グリースなどがある。
これまで、熱伝導性に加えて、柔軟性を高めた熱伝導性スペーサー(特許文献1を参照。)などが開発されている。
熱伝導性スペーサーは、発熱体と放熱体の間に圧縮されて配置され得る。熱伝導性スペーサーは、設置の際に、引っ張られたり、圧縮されたりすることでクラックや破断が生じる場合がある。設置の際の引っ張りや圧縮に対してクラックや破断が生じにくい、取り扱い性に優れる熱伝導性スペーサーが求められている。
したがって、本発明は、取り扱い性に優れる熱伝導性スペーサー及び熱伝導性組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、引張試験において、破断点における伸びと最大応力点における伸びとが所定の関係にある熱伝導性スペーサーが、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本開示は以下の実施形態を含む。
[1]
熱硬化性樹脂、及び熱伝導性フィラーを含み、
JIS K6251に準拠してダンベル状8号形で引張試験した際の破断点における伸びをXaとし、最大応力点における伸びをXbとした際に、以下の式(1)を満たす、
(Xa-Xb)/Xb ≧1.0 (1)
熱伝導性スペーサー。
[2]
ASTM D5470に準拠して測定される熱伝導率が、2.5W/m・K以上である、
[1]に記載の熱伝導性スペーサー。
[3]
アスカーC硬度が、1~20である、
[1]又は[2]に記載の熱伝導性スペーサー。
[4]
前記熱伝導性フィラーが、多面体アルミナを含む、
[1]~[3]のいずれか1つに記載の熱伝導性スペーサー。
[5]
[1]~[4]のいずれか1つに記載の熱伝導性スペーサーを製造するための、
熱伝導性組成物。
[6]
針入度が80~150である熱硬化性樹脂を含む、
[5]に記載の熱伝導性組成物。
[1]
熱硬化性樹脂、及び熱伝導性フィラーを含み、
JIS K6251に準拠してダンベル状8号形で引張試験した際の破断点における伸びをXaとし、最大応力点における伸びをXbとした際に、以下の式(1)を満たす、
(Xa-Xb)/Xb ≧1.0 (1)
熱伝導性スペーサー。
[2]
ASTM D5470に準拠して測定される熱伝導率が、2.5W/m・K以上である、
[1]に記載の熱伝導性スペーサー。
[3]
アスカーC硬度が、1~20である、
[1]又は[2]に記載の熱伝導性スペーサー。
[4]
前記熱伝導性フィラーが、多面体アルミナを含む、
[1]~[3]のいずれか1つに記載の熱伝導性スペーサー。
[5]
[1]~[4]のいずれか1つに記載の熱伝導性スペーサーを製造するための、
熱伝導性組成物。
[6]
針入度が80~150である熱硬化性樹脂を含む、
[5]に記載の熱伝導性組成物。
本発明によれば、取り扱い性に優れる熱伝導性スペーサー及び熱伝導性組成物を提供することができる。
以下、本発明の実施形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
1.熱伝導性スペーサー
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、熱硬化性樹脂、及び熱伝導性フィラーを含み、JIS K6251に準拠してダンベル状8号形で引張試験した際の破断点における伸びをXaとし、最大応力点における伸びをXbとした際に、以下の式(1)を満たす。
(Xa-Xb)/Xb ≧1.0 (1)。
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、熱硬化性樹脂、及び熱伝導性フィラーを含み、JIS K6251に準拠してダンベル状8号形で引張試験した際の破断点における伸びをXaとし、最大応力点における伸びをXbとした際に、以下の式(1)を満たす。
(Xa-Xb)/Xb ≧1.0 (1)。
熱伝導性スペーサーは、凹凸のある発熱体や放熱体に接触させて用いたり、発熱体と放熱体との密着性の向上のため加圧環境下で圧縮して用いられたり、或いは設置の際に引っ張って用いられたりするが、その張力や圧縮力は用途に応じて変化する。このとき、熱伝導性スペーサーが凹凸に対する追従性が乏しく、圧縮や引っ張りに対して破断してしまうと、取り扱い性に問題が生じる。一方で、圧縮や引っ張り環境下で用いられる熱伝導性スペーサーには柔軟性や伸びの良さという点も重要となる。したがって、熱伝導性スペーサーの取り扱い性を向上させるためには、引っ張り強さを向上させるだけでは不十分である。また、熱伝導性スペーサーの取り扱い性を向上させるために、最大応力点における伸びを高めることも考えられるが、最大応力点を迎えた後、直ちに破断してしまうと、熱伝導性スペーサーの設置者が、どの程度の張力を加えると破断が生じるかという予測をすることは困難である。
そこで、本実施形態の熱伝導性スペーサーでは、上記式(1)を満たすことを規定する。上記式(1)について、図1を用いて説明する。図1は、熱伝導性スペーサーの応力ひずみ曲線Cを示す概略図である。図1に示すように、熱伝導性スペーサーに歪みεを与えていくと、応力σが上昇し、伸びがXbの点Bで最大応力を迎える。その後、歪みεを増加させると、伸びがXaの点Aで熱伝導性スペーサーが破断する。上記式(1)の左辺は、この時、最大応力点Bにおける伸びXbから破断点Aにおける伸びXaまでの伸び量を伸びXbで規格化した値である。すなわち、上記式(1)は、最大応力点から破断点までの伸びXa-Xbが、最大応力点Bにおける伸びXb以上であることを規定する。
このように上記式(1)を満たす熱伝導性スペーサーは、最大応力点を迎えた後も破断を生じずに最大応力点における伸びの倍以上伸びることができる。したがって、熱伝導性スペーサーを引っ張ったり圧縮したりしながら設置する場合であっても、設置者は熱伝導性スペーサーからの応力を指標にしながら、これ以上引っ張ったり圧縮したりすると破断する可能性があるということを予測することができる。以上のように、本実施形態の熱伝導性スペーサーは、取り扱い性に優れる。
1.1.熱伝導性スペーサーの物理特性
1.1.1.引張試験
本実施形態では、熱伝導性スペーサーが上記式(1)を満たすため、取り扱い性に優れる。同様の観点から、(Xa-Xb)/Xbの値は、好ましくは、1.2以上であり、1.8以上であり、2.0以上であり、5.0以上であり、6.0以上であり、又は7.0以上である。(Xa-Xb)/Xbの上限値は特に限定されず、(Xa-Xb)/Xbの値は、20以下、18以下、15以下、12以下、又は10以下であってよい。(Xa-Xb)/Xbの値は、例えば1.0以上10以下であってよい。
1.1.1.引張試験
本実施形態では、熱伝導性スペーサーが上記式(1)を満たすため、取り扱い性に優れる。同様の観点から、(Xa-Xb)/Xbの値は、好ましくは、1.2以上であり、1.8以上であり、2.0以上であり、5.0以上であり、6.0以上であり、又は7.0以上である。(Xa-Xb)/Xbの上限値は特に限定されず、(Xa-Xb)/Xbの値は、20以下、18以下、15以下、12以下、又は10以下であってよい。(Xa-Xb)/Xbの値は、例えば1.0以上10以下であってよい。
上記の破断点における伸びXaの値は特に限定されないが、好ましくは、5.0~200mmであり、10~150mmであり、15~120mmであり、20~100mmであり、25~90mmであり、又は30~80mmである。
上記の最大応力点における伸びXbの値は特に限定されないが、好ましくは、0.5~100mmであり、1.0~80mmであり、1.5~60mmであり、2.0~50mmであり、2.5~40mmであり、又は3.0~30mmである。
伸びXaと伸びXbとの差(Xa-Xb)は特に限定されないが、好ましくは、1~100mmであり、2~80mmであり、3~60mmであり、5~50mmであり、8~40mmであり、10~35mmであり、又は15~30mmである。
伸びXa及び伸びXbの値、並びにこれらの差がそれぞれ上記の範囲にあることにより、熱伝導性スペーサーの取り扱い性をより向上することができる傾向にある。
本実施形態において、熱伝導性スペーサーの最大応力点における応力(引っ張り強さ)は、好ましくは、10~300kPaであり、15~200kPaであり、又は20~150kPaである。引っ張り強さが10kPa以上であると、熱伝導性スペーサーが予期せぬ応力により破断することが防止され、熱伝導性スペーサーの取り扱い性が一層向上する。また、引っ張り強さが300kPa以下であると、熱伝導性スペーサーを適度な力で延伸させることができ、熱伝導性スペーサーの取り扱い性が一層向上する。熱伝導性スペーサーの引っ張り強さは、上記範囲において、30kPa以上、50kPa以上、又は60kPa以上であってもよい。
本実施形態において、熱伝導性スペーサーの引張試験は、JIS K6251:2023に準拠してダンベル状8号形で測定される。より具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
伸びXa及び伸びXbの値、並びにこれらの差を上記の範囲内とし、上記式(1)を満たすようにするためには、例えば熱伝導性スペーサーの組成を調整すればよい。(Xa-Xb)/Xbの値を高めるためには、例えば、熱伝導性フィラーの充填量、粒度分布調整、及び比表面積の少なくとも1つを調整したり、熱硬化性樹脂の粘度及び針入度を調整したり、熱伝導性フィラーとして多面体アルミナを用いればよい。
1.1.2.アスカーC硬度
熱伝導性スペーサーは、発熱体と放熱体の間に、熱伝導性スペーサーが圧縮されるように配置され得る。したがって、発熱体と放熱体に対する物理的な衝撃を緩和する観点から、熱伝導性スペーサーの柔軟性、言い換えれば硬度が一定の範囲であることが好ましい。
熱伝導性スペーサーは、発熱体と放熱体の間に、熱伝導性スペーサーが圧縮されるように配置され得る。したがって、発熱体と放熱体に対する物理的な衝撃を緩和する観点から、熱伝導性スペーサーの柔軟性、言い換えれば硬度が一定の範囲であることが好ましい。
したがって、熱伝導性スペーサーのアスカーC硬度は、好ましくは、1~20であり、2~19であり、又は3~18である。アスカーC硬度は、5以上、又は8以上であってよいし、あるいは15以下、12以下、又は5以下であってもよい。
熱伝導性スペーサーのアスカーC硬度は、25℃のSRIS0101に準拠するアスカーCタイプのスプリング式硬度計で測定することができ、より具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
アスカーC硬度を上記の範囲内とするためには、例えば熱伝導性スペーサーの組成を調整すればよい。例えば、熱硬化性樹脂の種類を変更したり、熱伝導性フィラーの含有量を調整したりすればよい。
1.1.3.熱伝導特性
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、熱伝導性放熱材料として好適に使用される。したがって、熱伝導性スペーサーの熱伝導率は高いことが好ましい。具体的には、ASTM D5470に準拠して測定される熱伝導率は、好ましくは、2.5W/m・K以上であり、2.6W/m・K以上であり、2.8W/m・K以上であり、又は3.0W/m・K以上である。ASTM D5470に準拠して測定される熱伝導率の上限値は特に限定されないが、熱伝導率は、例えば、10W/m・K以下、8.0W/m・K以下、7.0W/m・K以下、又は4.5W/m・K以下であってよい。
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、熱伝導性放熱材料として好適に使用される。したがって、熱伝導性スペーサーの熱伝導率は高いことが好ましい。具体的には、ASTM D5470に準拠して測定される熱伝導率は、好ましくは、2.5W/m・K以上であり、2.6W/m・K以上であり、2.8W/m・K以上であり、又は3.0W/m・K以上である。ASTM D5470に準拠して測定される熱伝導率の上限値は特に限定されないが、熱伝導率は、例えば、10W/m・K以下、8.0W/m・K以下、7.0W/m・K以下、又は4.5W/m・K以下であってよい。
熱伝導性スペーサーの熱伝導率は、30%圧縮の条件でASTM D5470に準拠して測定され、より詳細には実施例に記載の方法により測定できる。
熱伝導率を上記の範囲内とするためには、例えば熱伝導性フィラーの種類及び含有量を調整すればよい。
1.2.熱伝導性スペーサーの組成
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、熱硬化性樹脂、及び熱伝導性フィラーを含み、必要に応じて、界面活性剤、硬化触媒、又はその他の成分を含んでもよい。熱伝導性スペーサーは、熱硬化性樹脂を硬化した状態で含むことが好ましいが、未硬化の熱硬化性樹脂が残存してもよい。
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、熱硬化性樹脂、及び熱伝導性フィラーを含み、必要に応じて、界面活性剤、硬化触媒、又はその他の成分を含んでもよい。熱伝導性スペーサーは、熱硬化性樹脂を硬化した状態で含むことが好ましいが、未硬化の熱硬化性樹脂が残存してもよい。
1.2.1.熱硬化性樹脂A
熱硬化性樹脂Aとしては、特に限定されないが、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。これらの中では、耐熱性、及び柔軟性を高める観点でシリコーン樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂は1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂Aとしては、特に限定されないが、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。これらの中では、耐熱性、及び柔軟性を高める観点でシリコーン樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂は1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂Aは、その中でも付加反応により硬化する付加硬化型シリコーン樹脂を含むことが好ましい。付加硬化型シリコーン樹脂としては、特に制限されないが、例えば、アルケニル基を有するポリオルガノシロキサン、ヒドロシリル基を有するポリオルガノシロキサンが挙げられる。ポリオルガノシロキサンが有するアルケニル基としては、ビニル基が好ましい。熱伝導性スペーサーは、市販の熱硬化性シリコーン樹脂及び/又はその硬化物を含んでいてもよい。
熱硬化性樹脂Aの針入度は、好ましくは、80~150mmであり、90~130mmであり、又は100~120mmである。針入度は、熱硬化性樹脂の粘度の指標であり、値が大きいほど粘度が小さい傾向にある。針入度が上記の範囲内にある熱硬化性樹脂を含むことにより、(Xa-Xb)/Xbの値を高めることができる傾向にある。
熱硬化性樹脂の針入度は、例えば、安田精機製作所製「針入度試験機」で測定することができる。所定の容器に入れた熱硬化性樹脂の硬化物を25℃において標準針(50g)を用い、5秒間での貫入量(mm)を測定し、この値を針入度とする。
熱硬化性樹脂Aの25℃での粘度は、好ましくは、30~800mPa・sであり、50~700mPa・sであり、80~600mPa・sであり、又は90~550mPa・sである。針入度は熱硬化性樹脂の粘度の指標であるものの、粘度を正しく表現するものではない。したがって、熱硬化性樹脂の25℃での粘度を上記の範囲内とすることにより、相乗的により一層(Xa-Xb)/Xbの値を高めることができる傾向にある。なお、熱硬化性樹脂の25℃での粘度は、上記範囲内において、120mPa・s以上、180mPa・s以上、220mPa・s以上、30mPa・s以上、又は400mPa・s以上としてもよいし、あるいは400mPa・s以下、300mPa・s以下、250mPa・s以下、180mPa・s以下、150mPa・s以下、又は120mPa・s以下としてもよい。
熱硬化性樹脂の25℃での粘度は、BROOKFIELD社製のデジタル粘度計「DV-1」を用いて測定することができる。RVスピンドルセットを用いて、ローターNo.1を使用し、当該ローターが入り、かつ基準線まで熱硬化性樹脂を入れることができる容器を用いて、ローターを熱硬化性樹脂に浸し、25℃、回転数10rpmで粘度を測定する。なお、熱硬化性樹脂の粘度は、熱硬化性樹脂が硬化する前の値である。
熱硬化性樹脂Aの含有量は、熱伝導性フィラーB以外の成分の合計に対して、好ましくは、60~100重量%、又は80~100重量%である。熱硬化性樹脂Aの含有量が上記の範囲内にあることにより、(Xa-Xb)/Xbの値を高めることができる傾向にある。
熱伝導性スペーサーは、熱硬化性樹脂Aとして、ビニル基を有するビニル変性オルガノポリシロキサンとヒドロシリル基を有するヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンとを含むことが好ましい。ビニル変性オルガノポリシロキサンとヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンとは、いずれがベースポリマーであってよく、いずれが硬化剤であってよい。あるいは、ビニル変性オルガノポリシロキサンとヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンとを、略当量混合して熱硬化性樹脂Aとしてもよい。ビニル変性オルガノポリシロキサンとヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンとの配合比は、ビニル変性オルガノポリシロキサンのビニル基とヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンのヒドロシリル基とが当量になるように調整すればよい。
1.2.1.1.ビニル変性オルガノポリシロキサン
ビニル変性オルガノポリシロキサンは、少なくとも2つのビニル基を有するオルガノポリシロキサンである。ビニル変性オルガノポリシロキサンは、側鎖及び/又は末端にビニル基を有していてよい。このようなオルガノポリシロキサンは、以下の式(a-1)で表される構造単位又は式(a-2)で表される末端構造を有する。ビニル変性オルガノポリシロキサンは、例えば、式(a-1)で表される構造単位及び式(a-2)で表される末端構造の少なくとも一方と、式(a-3)で表される構造単位とを有していてもよい。
ビニル変性オルガノポリシロキサンは、少なくとも2つのビニル基を有するオルガノポリシロキサンである。ビニル変性オルガノポリシロキサンは、側鎖及び/又は末端にビニル基を有していてよい。このようなオルガノポリシロキサンは、以下の式(a-1)で表される構造単位又は式(a-2)で表される末端構造を有する。ビニル変性オルガノポリシロキサンは、例えば、式(a-1)で表される構造単位及び式(a-2)で表される末端構造の少なくとも一方と、式(a-3)で表される構造単位とを有していてもよい。
ここで、式(a-1)、(a-2)及び(a-3)中、Rは置換基を有していてよい任意の1価の炭化水素基である。そのような1価の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、2-フェニルエチル基、2-フェニルプロピル基等のアラルキル基;並びにこれらの基において置換基を有する基等が挙げられる。上記の1価の炭化水素基が有する置換基としては、例えばハロゲン原子、特にフッ素原子又は塩素原子が挙げられる。
ビニル変性オルガノポリシロキサンは、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてよい。ビニル変性オルガノポリシロキサンのビニル基数は特に限定されず、例えば一分子あたり平均して2.0~6.0個、又は2.0~5.0個であってよい。
ビニル変性オルガノポリシロキサンの一分子あたりの平均ビニル基数は、NMRにより測定すればよい。具体的には、例えばJEOL社製、ECP-300NMRを使用し、重溶媒としての重クロロホルムに、ビニル変性オルガノポリシロキサンを溶解して測定すればよい。このようにして得られる測定結果をビニル変性オルガノポリシロキサンの平均分子量で除することにより一分子あたりの平均ビニル基数を算出できる。
1.2.1.2.ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサン
ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンは、少なくとも2つのヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサンである。ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンは、側鎖及び/又は末端にヒドロシリル基を有していてよい。このようなオルガノポリシロキサンは、以下の式(b-1)で表される構造単位又は式(b-2)で表される末端構造を有する。ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンは、例えば、式(b-1)で表される構造単位及び式(b-2)で表される末端構造の少なくとも一方と、式(b-3)で表される構造単位とを有していてもよい。
ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンは、少なくとも2つのヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサンである。ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンは、側鎖及び/又は末端にヒドロシリル基を有していてよい。このようなオルガノポリシロキサンは、以下の式(b-1)で表される構造単位又は式(b-2)で表される末端構造を有する。ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンは、例えば、式(b-1)で表される構造単位及び式(b-2)で表される末端構造の少なくとも一方と、式(b-3)で表される構造単位とを有していてもよい。
ここで、式(b-1)、(b-2)及び(b-3)中、Rは置換基を有していてよい任意の1価の炭化水素基である。すなわち、ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンにおいて、シロキサン骨格の側鎖には、置換基を有していてよい任意の1価の炭化水素基が結合している。そのような1価の炭化水素基としては、ビニル変性オルガノポリシロキサンが有していてよい1価の炭化水素基と同じものが挙げられる。
ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンは、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてよい。ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンのヒドロシリル基数は特に限定されず、例えば一分子あたり平均して2.0~6.0個、又は2.0~5.0個であってよい。
ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンの一分子あたりの平均ヒドロシリル基数は、NMRにより測定すればよい。具体的には、例えばJEOL社製、ECP-300NMRを使用し、重溶媒としての重クロロホルムに、ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンを溶解して測定すればよい。このようにして得られる測定結果をヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンの平均分子量で除することにより一分子あたりの平均ヒドロシリル基数を算出できる。
1.2.2.熱伝導性フィラーB
熱伝導性フィラーBは、熱伝導性を有するフィラーである。熱伝導性フィラーBの熱伝導率は、特に限定されないが、例えば、10W/m・K以上である。このような熱伝導性フィラーBとしては、特に制限されないが、例えば、酸化アルミニウム(以下、「アルミナ」ともいう。)、窒化アルミニウム、シリカ(特に結晶性シリカ)、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、金属アルミニウム、酸化マグネシウム、ダイヤモンド、カーボン、インジウム、ガリウム、銅、銀、鉄、ニッケル、金、錫、金属ケイ素等が挙げられる。
熱伝導性フィラーBは、熱伝導性を有するフィラーである。熱伝導性フィラーBの熱伝導率は、特に限定されないが、例えば、10W/m・K以上である。このような熱伝導性フィラーBとしては、特に制限されないが、例えば、酸化アルミニウム(以下、「アルミナ」ともいう。)、窒化アルミニウム、シリカ(特に結晶性シリカ)、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、金属アルミニウム、酸化マグネシウム、ダイヤモンド、カーボン、インジウム、ガリウム、銅、銀、鉄、ニッケル、金、錫、金属ケイ素等が挙げられる。
熱伝導性フィラーBは、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、金属アルミニウム、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる1種以上を含むことが好ましく、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、及び金属アルミニウムからなる群より選ばれる1種以上を含むことがより好ましく、酸化アルミニウムを含むことが更に好ましい。上記熱伝導性フィラーは、熱伝導性が高く、絶縁性が高く、かつ安価であるためである。熱伝導性フィラーBは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
熱伝導性フィラーBが含む酸化アルミニウムは、球状アルミナであっても、多面体アルミナであってもよい。熱伝導性フィラーBは、多面体アルミナを含むことが好ましく、球状アルミナ及び多面体アルミナの両方を含むことがより好ましい。熱伝導性フィラーBが多面体アルミナを含むことにより、アンカー効果により(Xa-Xb)/Xbの値を高めることができる傾向にある。
熱伝導性フィラーBの平均粒径は、好ましくは0.05~120μmであり、より好ましくは0.1~100μmである。熱伝導性フィラーBの平均粒径が上記範囲内であることにより、熱伝導性フィラーBの分散性、充填性がより向上する傾向にある。
また、熱伝導性フィラーBは、平均粒径の異なるフィラーを混合して用いてもよい。熱伝導性フィラーBとして、平均粒径が30~100μmである熱伝導性フィラー(B-1)、平均粒径が10~25μmである熱伝導性フィラー(B-2)、及び平均粒径が0.3~8.0μmである熱伝導性フィラー(B-3)の2種以上を組み合わせて用いることが好ましく、これらのうちの全てを組み合わせて用いることがより好ましい。
熱伝導性フィラーBは、熱伝導性フィラー(B-3)として、多面体アルミナを含むことが好ましい。すなわち、熱伝導性フィラーBは、及び平均粒径が0.3~8.0μmである多面体アルミナを含むことが好ましい。
なお、熱伝導性フィラーの平均粒径は、例えば島津製作所製「レーザー回折式粒度分布測定装置SALD-20」(商品名)を用いて測定することができる。評価サンプルは、例えばガラスビーカーに50mlの純水と測定する熱伝導性フィラー粉末5gとを添加して、スパチュラを用いて撹拌し、その後超音波洗浄機で10分間、分散処理を行うことで調製する。その後分散処理を行った熱伝導性フィラー粉末の溶液を、スポイトを用いて、装置のサンプラ部に一滴ずつ添加して、吸光度が安定したところで測定を行えばよい。レーザー回折式粒度分布測定装置では、センサで検出した粒子による回折/散乱孔の光強度分布のデータから粒度分布を計算する。平均粒径は、測定される粒子径の値に相対粒子量(差分%)を乗じ、相対粒子量の合計(100%)で割って求められる。なお、平均粒径は粒子の平均直径であり、累積重量平均値D50(メジアン径)として求めることができる。
この場合、熱伝導性フィラー(B-1)の含有量は、熱伝導性フィラーBの総量に対して、好ましくは30~75重量%又は40~70重量%である。
熱伝導性フィラー(B-2)の含有量は、熱伝導性フィラーBの総量に対して、好ましくは、0~30重量%又は10~20重量%である。熱伝導性フィラー(B-2)の含有量は、熱伝導性フィラーBの総量に対して、5重量%以上であってもよい。
熱伝導性フィラー(B-3)の含有量は、熱伝導性フィラーBの総量に対して、好ましくは、5~55重量%、10~50重量%、又は15~35重量%である。
上記のような熱伝導性フィラーBを用いることにより、熱伝導性フィラーBの分散性、充填性がより向上し、(Xa-Xb)/Xbの値を高めることができる傾向にある。
熱伝導性フィラー(B-2)の含有量は、熱伝導性フィラーBの総量に対して、好ましくは、0~30重量%又は10~20重量%である。熱伝導性フィラー(B-2)の含有量は、熱伝導性フィラーBの総量に対して、5重量%以上であってもよい。
熱伝導性フィラー(B-3)の含有量は、熱伝導性フィラーBの総量に対して、好ましくは、5~55重量%、10~50重量%、又は15~35重量%である。
上記のような熱伝導性フィラーBを用いることにより、熱伝導性フィラーBの分散性、充填性がより向上し、(Xa-Xb)/Xbの値を高めることができる傾向にある。
熱伝導性フィラーBの含有量は、熱伝導性フィラーB以外の成分の含有量100重量部に対して、好ましくは、300~2500重量部であり、600~2000重量部であり、又は800~1500重量部である。熱伝導性フィラーBの含有量が上記範囲内にあることにより、熱伝導性スペーサーの熱伝導率をより向上させ、かつ(Xa-Xb)/Xbの値を高めることができる傾向にある。
1.2.3.界面活性剤C
界面活性剤Cは、熱伝導性フィラーBの熱硬化性樹脂に対する濡れ性を向上させる成分であってよい。熱伝導性フィラーの濡れ性を一層高める観点から、界面活性剤は、好ましくはアニオン性基、カチオン性基、及びシロキサン骨格を有する基の少なくとも1種を有する。
界面活性剤Cは、熱伝導性フィラーBの熱硬化性樹脂に対する濡れ性を向上させる成分であってよい。熱伝導性フィラーの濡れ性を一層高める観点から、界面活性剤は、好ましくはアニオン性基、カチオン性基、及びシロキサン骨格を有する基の少なくとも1種を有する。
アニオン性基としては、特に制限されないが、例えば、カルボキシ基、リン酸基、フェノール性ヒドロキシ基、スルホン酸基が挙げられる。アニオン性基は、この中でも、カルボキシ基、リン酸基、及びフェノール性ヒドロキシ基からなる群より選ばれる1種以上であることが好ましく、カルボキシ基であることが好ましい。
カチオン性基としては、特に制限されないが、例えば、第一級アミノ基、第二級アミノ基、第三級アミノ基、及び第四級アンモニウムカチオン基が挙げられる。アニオン性基は、この中でも、第三級アミノ基であることが好ましい。
シロキサン骨格を有する基としては、特に制限されないが、例えば、オルガノポリシロキサン骨格からなる基が挙げられる。シロキサン骨格を有する基は、この中でも、ポリジメチルシロキサン骨格からなる基であることが好ましい。
界面活性剤Cの重量平均分子量は、例えば20000~150000、30000~120000、又は40000~100000である。界面活性剤の重量平均分子量が上記の範囲内にあることにより、熱伝導性フィラーBの分散性がより向上する傾向にある。
界面活性剤Cは、好ましくは、ポリジメチルシロキサン骨格を有するオルガノポリシロキサンであり、末端にアルコキシシリル基を有するオルガノポリシロキサンである。アルコキシシリル基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキシロキシ基等が挙げられ、メトキシ基が好ましい。
界面活性剤Cの含有量は、熱伝導性フィラーB以外の成分の合計に対して、好ましくは、0~30重量%であり、0.5~20重量%であり、1.0~15重量%であり、又は2.0~10重量%である。界面活性剤Cの含有量が上記の範囲内にあることにより、熱伝導性フィラーBの分散性がより向上する傾向にある。
1.2.4.硬化触媒D
硬化触媒Dは、熱硬化性樹脂の硬化反応を触媒するものであれば特に限定されない。熱硬化性樹脂Aがビニル変性オルガノポリシロキサンとヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンとを含む場合、両者の付加反応を触媒するものであればよい。そのような硬化触媒Dとしては、例えば、白金化合物触媒、ロジウム化合物触媒、パラジウム化合物触媒等が挙げられる。このなかでも、白金化合物触媒が好ましい。
硬化触媒Dは、熱硬化性樹脂の硬化反応を触媒するものであれば特に限定されない。熱硬化性樹脂Aがビニル変性オルガノポリシロキサンとヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンとを含む場合、両者の付加反応を触媒するものであればよい。そのような硬化触媒Dとしては、例えば、白金化合物触媒、ロジウム化合物触媒、パラジウム化合物触媒等が挙げられる。このなかでも、白金化合物触媒が好ましい。
白金化合物触媒としては、特に制限されないが、例えば、単体の白金、白金化合物、白金担持無機粉末が挙げられる。白金化合物としては、特に制限されないが、例えば、塩化白金酸、白金-オレフィン錯体、白金-アルコール錯体、白金配位化合物等が挙げられる。また、白金担持無機粉末としては、特に制限されないが、例えば、白金担持のアルミナ粉末、白金担持のシリカ粉末、白金担持のカーボン粉末が挙げられる。硬化触媒Dは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
硬化触媒Dの含有量は、熱伝導性フィラーB以外の成分の含有量100重量部に対して、好ましくは0.05~10重量部であり、0.1~5.0重量部であり、又は0.3~3.0重量部である。
1.2.5.その他の成分
熱伝導性スペーサーは、上記成分に加え、必要に応じて、硬化剤、硬化遅延剤、着色剤、シランカップリング剤、粘度調整剤等の添加剤をそれぞれ含有してもよい。
熱伝導性スペーサーは、上記成分に加え、必要に応じて、硬化剤、硬化遅延剤、着色剤、シランカップリング剤、粘度調整剤等の添加剤をそれぞれ含有してもよい。
硬化遅延剤としては、熱硬化性樹脂の硬化反応を遅延させる成分であれば特に制限されない。例えば、熱硬化性樹脂Aがビニル変性オルガノポリシロキサン及びヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンを含む場合は、硬化遅延剤としては、1-エチニル-1-シクロヘキサノールのようなアルケニルアルコールが挙げられる。熱伝導性スペーサーが硬化遅延剤を含む場合、硬化遅延剤の含有量は、熱伝導性フィラーB以外の成分の含有量100重量部に対して、好ましくは0.001~1.0重量部であり、より好ましくは0.01~0.1重量部である。
シランカップリング剤としては、例えば、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング剤、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシトリメトキシシラン等の(メタ)アクリル酸変性シランカップリング剤、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤等が挙げられる。
粘度調整剤としては、例えば、ビニル変性オルガノポリシロキサン及びヒドロシリル変性オルガノポリシロキサン以外のポリシロキサン、合成ゴムラテックス、ウレタン樹脂、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化ポリエチレン、ジベンジリデンソルビトール等が挙げられる。
熱伝導性スペーサーが硬化剤、着色剤、シランカップリング剤、粘度調整剤等の添加剤を含む場合、添加剤の含有量は、熱伝導性フィラーB以外の成分の含有量100重量部に対して、例えば0.001~0.2重量部である。
2.用途
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、発熱体と放熱体の間に配置される熱伝導性放熱材料として好適に使用することができる。発熱体は、例えば電子部品であり、放熱体は、例えばヒートシンクである。
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、発熱体と放熱体の間に配置される熱伝導性放熱材料として好適に使用することができる。発熱体は、例えば電子部品であり、放熱体は、例えばヒートシンクである。
電子部品としては、特に制限されないが、例えば、モーター、電池パック、車載電源システムに搭載される回路基板、パワートランジスタ、マイクロプロセッサ等の発熱する電子部品等が挙げられる。また、ヒートシンクとしては、特に制限されないが、例えば、筐体、特に金属筐体等が挙げられる。
3.製造方法
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、熱硬化性樹脂及び熱伝導性フィラーを含む熱伝導性組成物を硬化させることにより製造することができる。本実施形態の熱伝導性スペーサーは、例えば、各成分を混合して熱伝導性組成物を得る工程(以下、「混合工程」という。)と、熱伝導性組成物を基材に塗布する工程(以下、「塗布工程」という。)と、基材に塗布した熱伝導性組成物を硬化させる工程(以下、「硬化工程」という。)とを含んでいてよい。
本実施形態の熱伝導性スペーサーは、熱硬化性樹脂及び熱伝導性フィラーを含む熱伝導性組成物を硬化させることにより製造することができる。本実施形態の熱伝導性スペーサーは、例えば、各成分を混合して熱伝導性組成物を得る工程(以下、「混合工程」という。)と、熱伝導性組成物を基材に塗布する工程(以下、「塗布工程」という。)と、基材に塗布した熱伝導性組成物を硬化させる工程(以下、「硬化工程」という。)とを含んでいてよい。
混合工程では、熱硬化性樹脂及び熱伝導性フィラーを含む各成分を混合する。混合には、例えば、ロールミル、ニーダー、バンバリーミキサー、ラインミキサー等の混合機が用いられる。より具体的には、例えば、万能混合撹拌機、ハイブリッドミキサー、トリミックス(井上製作所製)、スタティックミキサーを用いて混練する方法等が挙げられる。混合工程では、例えば、上記成分A~Dと、任意に添加剤が混合される。
塗布工程では、混合工程で得られた熱伝導性組成物を基材に塗布し、成形する。塗布方法はドクターブレード法が好ましいが、組成物の粘度によって押出法、プレス法、カレンダーロール法等を用いてもよい。基材としては、金属板やPETフィルムのような樹脂フィルムが挙げられる。熱伝導性スペーサーの厚さが、0.3~10mm、又は0.5~5.0mmとなるように塗布成形されることが好ましい。
硬化工程では、基材に塗布された熱伝導性組成物を硬化することにより、熱伝導性スペーサーを形成する。硬化条件は、熱硬化性樹脂の種類や硬化触媒の種類に応じて調整すればよいが、例えば、硬化工程は、100~170℃の条件で、5~60分加熱する工程であってよい。
上記硬化工程の後、硬化した熱伝導性組成物を熱伝導性スペーサーとしてそのまま用いてもよいし、さらに硬化工程の後に所定の温度でエージングを行ったものを熱伝導性スペーサーとして用いてもよい。
4.熱伝導性組成物
本実施形態の熱伝導性組成物は、本実施形態の熱伝導性スペーサーを製造するため組成物である。本実施形態の熱伝導性組成物は、上記の3.製造方法の項目にて詳述したように、成形及び硬化することにより熱伝導性スペーサーを製造することができる。
本実施形態の熱伝導性組成物は、本実施形態の熱伝導性スペーサーを製造するため組成物である。本実施形態の熱伝導性組成物は、上記の3.製造方法の項目にて詳述したように、成形及び硬化することにより熱伝導性スペーサーを製造することができる。
本実施形態の熱伝導性組成物は、上記成分A~Dを上記した含有量で含んでいてよい。熱伝導性組成物は、さらに硬化剤や硬化遅延剤のような添加剤を上記した含有量で含んでいてよい。
以下、実施例により本発明を更に詳述するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
1.熱伝導性スペーサーの製造
以下に示す成分を、表1に記載の配合比に基づき混合した。各成分の混合はハイブリッドミキサーARE-310(シンキー株式会社製、商品名)を用いて行った。
以下に示す成分を、表1に記載の配合比に基づき混合した。各成分の混合はハイブリッドミキサーARE-310(シンキー株式会社製、商品名)を用いて行った。
・シリコーン樹脂
A1:2液付加硬化シリコーン(密度0.98g/cm3、A剤粘度200mPa・s、B剤粘度100mPa・s、硬化物の針入度:110)
A2:SE1885(DOW・東レ株式会社製) 2液付加硬化シリコーン(密度0.97g/cm3、A剤粘度575mPa・s、B剤粘度350mPa・s、硬化物の針入度:95)
A3:以下のビニル変性オルガノポリシロキサン及びヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンの当量混合物(硬化物の針入度:90)
ビニル変性オルガノポリシロキサン RH-Vi100E(Runhe Chemical Industry社製、商品名)(両末端ビニル変性オルガノポリシロキサン、一分子あたりの平均ビニル基数:2個、ビニル基当量:0.39mol/kg、重量平均分子量:11000、密度0.98g/cm3、粘度:100mPa・s)
ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサン RH-H33(Runhe Chemical Industry社製、商品名)、両末端トリメチルシリル側鎖ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサン、一分子あたりの平均ヒドロシリル基数:3個以上、ヒドロシリル当量:1.8mol/kg、重量平均分子量:3000~4000、密度0.98g/cm3、粘度:80mPa・s
A1:2液付加硬化シリコーン(密度0.98g/cm3、A剤粘度200mPa・s、B剤粘度100mPa・s、硬化物の針入度:110)
A2:SE1885(DOW・東レ株式会社製) 2液付加硬化シリコーン(密度0.97g/cm3、A剤粘度575mPa・s、B剤粘度350mPa・s、硬化物の針入度:95)
A3:以下のビニル変性オルガノポリシロキサン及びヒドロシリル変性オルガノポリシロキサンの当量混合物(硬化物の針入度:90)
ビニル変性オルガノポリシロキサン RH-Vi100E(Runhe Chemical Industry社製、商品名)(両末端ビニル変性オルガノポリシロキサン、一分子あたりの平均ビニル基数:2個、ビニル基当量:0.39mol/kg、重量平均分子量:11000、密度0.98g/cm3、粘度:100mPa・s)
ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサン RH-H33(Runhe Chemical Industry社製、商品名)、両末端トリメチルシリル側鎖ヒドロシリル変性オルガノポリシロキサン、一分子あたりの平均ヒドロシリル基数:3個以上、ヒドロシリル当量:1.8mol/kg、重量平均分子量:3000~4000、密度0.98g/cm3、粘度:80mPa・s
・硬化触媒
白金錯体ポリメチルビニルシロキサン溶液(ブルースターシリコーン社製、商品名:シリコリース キャタリスト 12070)
白金錯体ポリメチルビニルシロキサン溶液(ブルースターシリコーン社製、商品名:シリコリース キャタリスト 12070)
・硬化遅延剤
マレイン酸ジメチル(関東化学社製、商品名)
マレイン酸ジメチル(関東化学社製、商品名)
・熱伝導性フィラー
デンカ社製、球状アルミナ、平均粒径:90μm、熱伝導率35W/m・K
DAW45S(デンカ社製、商品名)、球状アルミナ、平均粒径:45μm、熱伝導率35W/m・K
デンカ社製、球状アルミナ、平均粒径:20μm、熱伝導率35W/m・K
DAW05(デンカ社製、商品名)、球状アルミナ、平均粒径:5μm、熱伝導率35W/m・K
デンカ社製、多面体アルミナ、平均粒径:5μm、熱伝導率35W/m・K
デンカ社製、球状アルミナ、平均粒径:90μm、熱伝導率35W/m・K
DAW45S(デンカ社製、商品名)、球状アルミナ、平均粒径:45μm、熱伝導率35W/m・K
デンカ社製、球状アルミナ、平均粒径:20μm、熱伝導率35W/m・K
DAW05(デンカ社製、商品名)、球状アルミナ、平均粒径:5μm、熱伝導率35W/m・K
デンカ社製、多面体アルミナ、平均粒径:5μm、熱伝導率35W/m・K
次いで、ドクターブレードを用いて、混合した組成物をPETフィルムに塗布した。塗布量は、硬化後の熱伝導性スペーサーの厚さが1.0mmになるように調整した。その後、150℃で、60分加熱することにより、組成物を硬化させた。硬化工程で得られた硬化物を熱伝導性スペーサーとした。
2.物性測定及び評価
(引張試験)
1.0mm厚の熱伝導性スペーサーをJIS K6251:2023に規定されるダンベル状8号形に切り出し、測定試料とした。測定試料を引張試験機(SHIMADZU社製、EZ-LX)に設置し、200mm/分の速度で引張試験を実施し、応力ひずみ曲線を作成した。応力ひずみ曲線から、破断点における伸びXa、最大応力点における伸びXb、引っ張り強さを読み取った。3回測定した際の平均値を表1に示す。
(引張試験)
1.0mm厚の熱伝導性スペーサーをJIS K6251:2023に規定されるダンベル状8号形に切り出し、測定試料とした。測定試料を引張試験機(SHIMADZU社製、EZ-LX)に設置し、200mm/分の速度で引張試験を実施し、応力ひずみ曲線を作成した。応力ひずみ曲線から、破断点における伸びXa、最大応力点における伸びXb、引っ張り強さを読み取った。3回測定した際の平均値を表1に示す。
(アスカーC硬度の測定)
アスカーC硬度を、25℃でSRIS0101に準拠して、高分子計器株式会社製「アスカーゴム硬度計C型」により測定した。具体的には、熱伝導性スペーサーを打ち抜き刃で2cm角に打ち抜き、12枚重ねた際のアスカーC硬度(アスカーC硬度1)を測定した。結果を表1に示す。
アスカーC硬度を、25℃でSRIS0101に準拠して、高分子計器株式会社製「アスカーゴム硬度計C型」により測定した。具体的には、熱伝導性スペーサーを打ち抜き刃で2cm角に打ち抜き、12枚重ねた際のアスカーC硬度(アスカーC硬度1)を測定した。結果を表1に示す。
(熱伝導特性の評価)
10mm×10mmに切り出した1mm厚の熱伝導性スペーサーを用いて、30%圧縮の条件で樹脂材料熱抵抗測定装置(日立テクノロジー&サービス社製)により、ASTM D5470に準拠して熱抵抗値を測定した。複数の厚さ(1mm、2mm)の熱伝導性スペーサーについて熱抵抗値を測定し、厚さと熱抵抗値をプロットし、各点の傾きから熱伝導率を算出した。結果を表1に示す。
10mm×10mmに切り出した1mm厚の熱伝導性スペーサーを用いて、30%圧縮の条件で樹脂材料熱抵抗測定装置(日立テクノロジー&サービス社製)により、ASTM D5470に準拠して熱抵抗値を測定した。複数の厚さ(1mm、2mm)の熱伝導性スペーサーについて熱抵抗値を測定し、厚さと熱抵抗値をプロットし、各点の傾きから熱伝導率を算出した。結果を表1に示す。
(取り扱い性評価)
熱伝導性スペーサーを両手で把持して左右に引っ張る際に、破断点を予測することが可能かどうかを確かめた。具体的には、熱伝導性スペーサーを左右に引っ張り、最大応力点を超えたと感じた時に直ちに熱伝導性スペーサーの引っ張りを停止した。かかるテストを3回行い、いずれのテストでも熱伝導性スペーサーにクラックや破断が生じなかった場合をA、いずれかのテストでクラックや破断が生じた場合をXと評価した。結果を表1に示す。
熱伝導性スペーサーを両手で把持して左右に引っ張る際に、破断点を予測することが可能かどうかを確かめた。具体的には、熱伝導性スペーサーを左右に引っ張り、最大応力点を超えたと感じた時に直ちに熱伝導性スペーサーの引っ張りを停止した。かかるテストを3回行い、いずれのテストでも熱伝導性スペーサーにクラックや破断が生じなかった場合をA、いずれかのテストでクラックや破断が生じた場合をXと評価した。結果を表1に示す。
Claims (6)
- 熱硬化性樹脂、及び熱伝導性フィラーを含み、
JIS K6251に準拠してダンベル状8号形で引張試験した際の破断点における伸びをXaとし、最大応力点における伸びをXbとした際に、以下の式(1)を満たす、
(Xa-Xb)/Xb ≧1.0 (1)
熱伝導性スペーサー。 - ASTM D5470に準拠して測定される熱伝導率が、2.5W/m・K以上である、
請求項1に記載の熱伝導性スペーサー。 - アスカーC硬度が、1~20である、
請求項1に記載の熱伝導性スペーサー。 - 前記熱伝導性フィラーが、多面体アルミナを含む、
請求項1に記載の熱伝導性スペーサー。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載の熱伝導性スペーサーを製造するための、
熱伝導性組成物。 - 針入度が80~150mmである熱硬化性樹脂を含む、
請求項5に記載の熱伝導性組成物。
Applications Claiming Priority (2)
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| JP2024051672A JP2025150663A (ja) | 2024-03-27 | 2024-03-27 | 熱伝導性スペーサー及び熱伝導性組成物 |
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|---|---|
| WO2025205294A1 true WO2025205294A1 (ja) | 2025-10-02 |
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/010613 Pending WO2025205294A1 (ja) | 2024-03-27 | 2025-03-19 | 熱伝導性スペーサー及び熱伝導性組成物 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| WO (1) | WO2025205294A1 (ja) |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002280498A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-27 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 放熱スペーサー |
| JP2021134273A (ja) * | 2020-02-26 | 2021-09-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物及び熱伝導性シリコーン材料 |
-
2024
- 2024-03-27 JP JP2024051672A patent/JP2025150663A/ja active Pending
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2025
- 2025-03-19 WO PCT/JP2025/010613 patent/WO2025205294A1/ja active Pending
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|---|---|
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