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公開番号2025104189
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2024059146
出願日2024-04-01
発明の名称熱伝導性シリコーングリース組成物及びその製造方法
出願人富士高分子工業株式会社
代理人弁理士法人池内アンドパートナーズ
主分類C08L 83/06 20060101AFI20250702BHJP(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】良好な粘度、熱伝導率を有し、かつ長期間使用した際のポンピングアウト現象が抑制された熱伝導性シリコーングリース組成物及びその製造方法を提供する。
【解決手段】マトリックス樹脂成分と熱伝導性無機粒子を含み、前記マトリックス樹脂成分は(A)25℃における動粘度が100～10,000mm²/sの非反応性の液状ジメチルポリシロキサン:X(X=50～99.9)質量部と、(B)下記化学式(但し、Meはメチル、n-Buはノルマルブチル、n=5～1000)で示される直鎖状ポリジメチルシロキサン:(100-X)質量部を含み、前記熱伝導性無機粒子は50～3000質量部含み、前記シリコーングリース組成物は非硬化物である。
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【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
マトリックス樹脂成分と熱伝導性無機粒子を含むシリコーングリース組成物であって、前記マトリックス樹脂成分は、下記（Ａ）及び（Ｂ）を含み、
（Ａ）２５℃における動粘度が１００～１０，０００ｍｍ
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／ｓの非反応性の液状ジメチルポリシロキサン：Ｘ（Ｘ＝５０～９９．９）質量部、
（Ｂ）下記化学式（化１）で示される直鎖状ポリジメチルシロキサン：（１００－Ｘ）質量部、
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2025104189000005.tif
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（但し、Ｍｅはメチル、ｎ-Ｂｕはノルマルブチル、ｎ＝５～１０００）
前記熱伝導性無機粒子は５０～３０００質量部含み、
前記シリコーングリース組成物は非硬化物であることを特徴とする熱伝導性シリコーングリース組成物。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記熱伝導性無機粒子（Ｃ）全量に対して、体積基準による累積粒度分布のメジアン径Ｄ５０が１μｍ未満の熱伝導性無機粒子が０～３０ｖｏｌ％、１μｍ以上１０μｍ未満の熱伝導性無機粒子が１５～５５ｖｏｌ％、３０μｍ以上が５～５５ｖｏｌ％の熱伝導性無機粒子で構成する請求項１に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
【請求項３】
前記熱伝導性無機粒子（Ｃ）全量に対して、体積基準による累積粒度分布のメジアン径Ｄ５０が１μｍ未満の熱伝導性無機粒子が３～３０ｖｏｌ％、１μｍ以上１０μｍ未満の熱伝導性無機粒子が１５～５５ｖｏｌ％、１０μｍ以上３０μｍ未満の熱伝導性無機粒子が１０～５０ｖｏｌ％、３０μｍ以上が５～５５ｖｏｌ％の熱伝導性無機粒子で構成される請求項１に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
【請求項４】
前記熱伝導性無機粒子（Ｃ）は、メジアン径Ｄ５０が１μｍ未満の熱伝導性無機粒子を含み、前記Ｄ５０が１μｍ未満の熱伝導性無機粒子は、アルミナ及び窒化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも一つである請求項１に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
【請求項５】
前記熱伝導性無機粒子（Ｃ）として、メジアン径Ｄ５０が７０μｍ以上のアルミナ及び窒化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも一つを含む請求項１に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
【請求項６】
前記熱伝導性シリコーングリース組成物は、回転粘度計で測定した２５℃での動粘度が２００～３０，０００Ｐａｓの範囲である請求項１に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
【請求項７】
前記熱伝導性シリコーングリース組成物は、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上３０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である請求項１に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
【請求項８】
前記熱伝導性シリコーングリース組成物は、２枚のプレート間に面積３００ｍｍ
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、厚さ２．０ｍｍに圧縮挟持した試験片をヒートショック試験機にて水平方向に設置し、－４０℃と１２５℃で３０分ずつ保持し、１００サイクル経過させるポンピングアウト試験において、隙間１ｍｍ以上のクラックが２か所以上、あるいは長さ１０ｍｍ以上のクラックが２箇所以下である請求項１に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
【請求項９】
前記熱伝導性シリコーングリース組成物は、前記ポンピングアウト試験において、試験後の外観を確認した際に隙間１ｍｍ以上のクラックが２箇所以下であり、かつ直径０．３ｍｍ以上のボイドが９個以下である請求項８に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
【請求項１０】
前記熱伝導性無機粒子は、メジアン径Ｄ５０が１μｍ以下の粒子を含み、前記メジアン径Ｄ５０が１μｍ以下の粒子はアルキルアルコキシシランにより表面前処理されている請求項１に記載の熱伝導性シリコーングリース組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子部品等の発熱部と放熱体の間に介在させるのに好適な熱伝導性シリコーングリース組成物及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年のＣＰＵ等の半導体の性能向上はめざましく、それに伴い発熱量も膨大になっている。そのため発熱する電子部品には放熱体が取り付けられ、半導体などの発熱体と放熱体との密着性を改善する為に熱伝導性シリコーングリースが使われている。しかし熱伝導性シリコーングリースは、長期間使用した際に、半導体素子の熱衝撃によって、放熱部位より流出し、放熱部位に空隙が生じ、いわゆるポンピングアウト現象が発生するという問題がある。
特許文献１には、特定の環状オルガノポリシロキサンを含み、架橋させた熱伝導性シリコーングリースが提案されている。特許文献２には、マイクロカプセル構造を有するヒドロシリル化触媒微粒子を使用し架橋させた熱伝導性シリコーングリースが提案されている。特許文献３には、ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に２個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを使用し架橋させた熱伝導性シリコーングリースが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０２６７８８号公報
特開２０２１‐１４７５９１号公報
特開２０２１‐０９８８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記従来技術の熱伝導性シリコーングリースは、未だ長期間使用した際のポンピングアウト現象が起こりやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は前記従来の問題を解決するため、熱伝導性シリコーングリースとして良好な粘度、熱伝導率を有し、かつ長期間使用した際のポンピングアウト現象が抑制された熱伝導性シリコーングリース組成物及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施態様は、マトリックス樹脂成分と熱伝導性無機粒子を含むシリコーングリース組成物であって、前記マトリックス樹脂成分は、下記（Ａ）及び（Ｂ）を含み、
（Ａ）２５℃における動粘度が１００～１０，０００ｍｍ
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／ｓの非反応性の液状ジメチルポリシロキサン：Ｘ（Ｘ＝５０～９９．９）質量部、
（Ｂ）下記化学式（化１）で示される直鎖状ポリジメチルシロキサン：（１００－Ｘ）質量部、
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170
（但し、Ｍｅはメチル、ｎ-Ｂｕはノルマルブチル、ｎ＝５～１０００）
前記熱伝導性無機粒子は５０～３０００質量部含み、
前記シリコーングリース組成物は非硬化物である熱伝導性シリコーングリース組成物に関する。
【０００７】
本発明方法の一実施態様は、前記の熱伝導性シリコーングリース組成物の製造方法であって、前記Ａ，Ｂ，Ｃ成分を混合攪拌する熱伝導性シリコーングリース組成物の製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱伝導性シリコーングリース組成物は未硬化状態であり、良好な粘度、熱伝導率を有し、かつ長期間使用した際のポンピングアウト現象が抑制された熱伝導性シリコーングリース組成物を提供できる。すなわち、前記Ｂ成分は熱伝導性無機粒子のカップリング剤として作用し、前記化学式（化１）の化合物の一端のメトキシ基が熱伝導性無機粒子の表面と化学反応して共有結合し、他端のオルガノシロキサン基はマトリックス樹脂と親和性が高い。そのため、長期間使用してもクラック又はヒビ等のポンピングアウト現象が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１Ａ－Ｂは本発明の一実施例における試料の熱伝導率の測定方法を示す説明図である。
図２は、本発明の一実施例のポンピングアウト試験でクラック又はヒビが入った状態を示す試料の表面写真である。
図３は本発明の一実施例で使用する不定形アルミナ(Ｄ５０(メジアン径）が０．３μｍ)の走査電子顕微鏡(SEM)写真(倍率5000倍)である。
図４は本発明の一実施例で使用する球状アルミナ(Ｄ５０(メジアン径）が２．０μｍ)のSEM写真(倍率3000倍)である。
図５は本発明の一実施例で使用する球状アルミナ(Ｄ５０(メジアン径）が２０μｍ)のSEM写真(倍率1000倍)である。
図６は本発明の一実施例で使用する球状アルミナ(Ｄ５０(メジアン径）が１０５μｍ)のSEM写真(倍率100倍)である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らは、熱伝導性シリコーングリース組成物を長期間使用すると、なぜポンピングアウト現象が発生するのかを検討した。その結果、マトリックス樹脂と熱伝導性無機粒子の界面が剥離し、クラック又はヒビ等のポンピングアウト現象に繋がるのではないかとの着想を得た。とくに、熱伝導率を高くするために大粒子の熱伝導性無機粒子を含む場合にこの現象は多くみられた。
本発明はマトリックス樹脂とともに、前記化学式（化１）で示される化合物を含むことにより、前記化学式（化１）化合物の一端のメトキシ基が熱伝導性無機粒子の表面と化学反応して共有結合し、他端のオルガノシロキサン基はマトリックス樹脂と親和性が高い。そのため、長期間使用してもクラック又はヒビ等のポンピングアウト現象が抑制される。
（【００１１】以降は省略されています）

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