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公開番号2024148978
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023062586
出願日2023-04-07
発明の名称シリコーン組成物
出願人信越化学工業株式会社
代理人弁理士法人英明国際特許事務所
主分類C08L 83/04 20060101AFI20241010BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】優れた絶縁性と熱伝導性を付与するために熱伝導性充填剤を高充填した場合であっても、流動性を保ち、取扱い性が良好で、放熱性能に優れ、さらに高温又は高温高湿条件下における耐久性・信頼性に優れたシリコーン組成物の提供。
【解決手段】(A)下記一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサン:50～100質量部、(B)下記平均組成式(2)R³ _cSiO_(4-c)/2(2)で表されるオルガノポリシロキサン:0～50質量部、(C)8面以上の多面体からなる六方最密格子結晶構造を有するα-酸化アルミニウム粉末、及び(D)平均粒子径が0.01μm以上3μm未満である酸化亜鉛粉末を含有し、熱伝導率がISO 22007-2準拠のホットディスク法において、4.0W/m・K以上7.0W/m・K未満であり、25℃でのスパイラル粘度計による回転数10rpm測定時における粘度が5～800Pa・sである、シリコーン組成物。
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【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
（Ａ）下記一般式（１）：
TIFF
2024148978000010.tif
27
92
（式中、Ｒ
1
は独立に非置換又は置換の一価炭化水素基であり、Ｒ
2
は独立にアルキル基、アルコキシアルキル基、アルケニル基又はアシル基であり、ａは５～１００の整数であり、ｂは１～３の整数である。）
で表され、２５℃における動粘度が１０～１０,０００ｍｍ
2
／ｓのオルガノポリシロキサン：５０～１００質量部、
（Ｂ）下記平均組成式（２）：
Ｒ
3
c
ＳｉＯ
(4-c)/2
（２）
（式中、Ｒ
3
は独立に、非置換又は置換の炭素数１～１８の一価炭化水素基であり、ｃは１．８～２．２の数である。）
で表される２５℃における動粘度が１０～１００，０００ｍｍ
2
／ｓのオルガノポリシロキサン：０～５０質量部
（但し、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計量は１００質量部となる量である。）
（Ｃ）８面以上の多面体からなる六方最密格子結晶構造を有するα－酸化アルミニウム粉末であって、前記六方最密格子の六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ比が０．３以上３０以下である粒子形状を有し、平均粒子径が７～３０μｍであり、かつレーザー回折型粒度分布で５０μｍ以上における粗粒子の割合が全体の１質量％以下であって、純度が９９％以上であるα－酸化アルミニウム粉末、
（Ｄ）平均粒子径が０．０１μｍ以上３μｍ未満であり、かつレーザー回折型粒度分布で１０μｍ以上における粗粒子の割合が、（Ｄ）成分全体の１質量％以下である酸化亜鉛粉末、
（但し、（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の配合割合が質量比で５：５～９．５：０．５であり、（Ｃ）と（Ｄ）の合計配合量は７５～８５体積％である。）
を含有するシリコーン組成物であって、熱伝導率がＩＳＯ２２００７－２準拠のホットディスク法において、４．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上７．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満であり、かつ２５℃における粘度がスパイラル粘度計による回転数１０ｒｐｍ測定時において、５～８００Ｐａ・ｓである、シリコーン組成物。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
レーザーフラッシュ法で測定した２５℃における熱抵抗が１１ｍｍ
2
・Ｋ／Ｗ以下である請求項１記載のシリコーン組成物。
【請求項３】
１３０℃／８５％ＲＨ雰囲気下で９６時間放置後において、レーザーフラッシュ法で測定した２５℃における熱抵抗が１１ｍｍ
2
・Ｋ／Ｗ以下である請求項１記載のシリコーン組成物。
【請求項４】
２００℃×１００時間熱劣化後、２５℃における粘度がスパイラル粘度計による回転数１０ｒｐｍ測定時において、１，０００Ｐａ・ｓ以下である請求項１記載のシリコーン組成物。
【請求項５】
さらに、（Ｅ）前記（Ａ）及び（Ｂ）成分を分散又は溶解可能な揮発性溶剤：（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計量１００質量部に対して１００質量部以下を含む請求項１記載のシリコーン組成物。
【請求項６】
さらに、（Ｆ）下記一般式（３）：
Ｒ
4
d
Ｒ
5
e
Ｓｉ（ＯＲ
6
）
4-d-e
（３）
（式中、Ｒ
4
はそれぞれ独立に炭素数９～１５のアルキル基であり、Ｒ
5
はそれぞれ独立に非置換又は置換の炭素数１～８の一価炭化水素基であり、Ｒ
6
はそれぞれ独立に炭素数１～６のアルキル基であり、ｄは１～３の整数であり、ｅは０～２の整数であり、ただし、ｄ＋ｅは１～３の整数である。）で表されるアルコキシシラン：前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計量１００質量部に対して０．１～５０質量部を含有し、（Ｃ）成分と（Ｄ）成分が（Ｆ）成分で表面処理されたものである請求項１記載のシリコーン組成物。
【請求項７】
体積抵抗率が１×１０
9
Ω・ｃｍ以上である請求項１～６のいずれか１項記載のシリコーン組成物。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコーン組成物に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電子部品の多くは使用中に熱を発生するので、その電子部品を適切に機能させるためには、その電子部品から熱を取り除くことが必要である。特にパーソナルコンピューターに使用されているＣＰＵ等の集積回路素子は、動作周波数の高速化により発熱量が増大しており、熱対策が重要な問題となっている。
【０００３】
この熱を除去する手段として多くの方法が提案されている。特に発熱量の多い電子部品では、電子部品とヒートシンク等の部材との間に熱伝導性グリース組成物や熱伝導性シート等の熱伝導性材料を介在させて熱を逃がす方法が提案されているが、特に仕様厚みが大きく異なる箇所の放熱には満足のいくものではなかった（特許文献１参照）。
【０００４】
また、このような熱伝導性材料としては、シリコーンオイルをベースとし、酸化亜鉛やアルミナ粉末を配合した放熱グリース組成物が提案されているが、２００℃での耐熱性が不満足であった（特許文献２，３参照）。
【０００５】
熱伝導性を向上させるため、窒化アルミニウム粉末を用いた熱伝導性材料として、上記特許文献１には、液状オルガノシリコーンキャリア、シリカファイバー、デンドライト状酸化亜鉛、薄片状窒化アルミニウム、及び薄片状窒化ホウ素から選択される少なくとも１種からなる揺変性熱伝導材料が提案されている。特許文献４には、特定のオルガノポリシロキサンに一定粒径範囲の球状六方晶系窒化アルミニウム粉末を配合して得たシリコーングリース組成物が提案されている。特許文献５には、粒径の細かい窒化アルミニウム粉末と粒径の粗い窒化アルミニウム粉末とを組み合わせた熱伝導性シリコーングリース組成物が提案されている。特許文献６には、窒化アルミニウム粉末と酸化亜鉛粉末とを組み合わせた熱伝導性シリコーングリース組成物が提案されている。特許文献７には、オルガノシランで表面処理した窒化アルミニウム粉末を用いた熱伝導性グリース組成物が提案されているが、いずれも耐久性・信頼性の観点で不満足であった。特許文献８には、シリコーン樹脂、ダイヤモンド、酸化亜鉛及び分散剤を含む熱伝導性シリコーン組成物が提案されているが、特に耐熱後特性が不満足であった。
【０００６】
また、金属は熱伝導率の高い材料であり、電子部品の絶縁を必要としない個所には使用可能である。特許文献９には、シリコーンオイル等の基油に金属アルミニウム粉末を混合して得た熱伝導性グリース組成物が提案されているが、絶縁性が無いことから不満足であった。いずれの熱伝導性材料や熱伝導性グリース組成物も、最近ではＣＰＵ等の集積回路素子の発熱量には不十分なものとなってきている。
【０００７】
マクスウェルやブラッゲマンの理論式からもわかるように、シリコーンオイルに熱伝導性充填剤を配合して得た材料の熱伝導率は、熱伝導性充填剤の容積分率が０．６以下では該熱伝導性充填剤の熱伝導率にはほとんど依存しない。容積分率が０．６を超えて初めて熱伝導性充填剤の熱伝導率への影響が出てくる。つまり、熱伝導性グリース組成物の熱伝導性を上げるには、まずは、いかに熱伝導性充填剤を高充填するか、いかに熱伝導性の高い充填剤を用いることができるかが重要である。しかしながら、高充填により熱伝導性グリース組成物の流動性が低下して、塗布性（ディスペンス性、スクリーンプリント性）等の作業性が悪くなり、実用上使用できなくなる問題がある。さらには流動性が低下することで、電子部品やヒートシンク表面の微細な凹凸に追従できず、接触熱抵抗が大きくなる問題がある。
【０００８】
これまでに、高充填を達成し、かつ流動性の良好な熱伝導性材料を得ることを目的として、熱伝導性充填剤の表面を処理して分散性を大きく向上させるアルコキシ基含有オルガノポリシロキサンを熱伝導性材料に配合する検討もなされている（特許文献１０、特許文献１１参照）。しかしながら、これら処理剤は高温高湿下において加水分解等により変質し、熱伝導性材料の性能劣化を誘発するという欠点があった。
【０００９】
そこで、高温高湿下でも熱伝導性材料の性能劣化を抑制した熱伝導性シリコーングリース組成物が提案されているが、熱伝導性充填剤の平均粒径の規定はあるものの、熱伝導性充填剤の形状、水酸基量、並びに粗粒の規定がなく、特に絶縁性が求められる用途には満足いくものではなかった（特許文献１２）。
【００１０】
特許第５７５５９７７号公報（特許文献１３）においては、特定の平均球形度、特定の水酸基量、及び平均粒子径が１０～５０μｍで規定された球状酸化アルミニウム粉末と、平均粒子径が０．３～１μｍで規定された酸化アルミニウム粉末を配合し、それぞれの酸化アルミニウムの配合割合と体積比が規定された高熱伝導性樹脂組成物が提案されているが、球状酸化アルミニウム粉末の平均粒子径が最大で５０μｍとの記載はあるものの、粗粒径の範囲や含有量に関する規定がなく、高熱伝導性樹脂組成物を５０μｍ以下の薄膜に適用しようとした場合、熱抵抗的に不十分な問題があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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