導熱矽橡膠組合物的製作方法

2023-10-16 18:48:24 2

專利名稱：導熱矽橡膠組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及導熱矽橡膠組合物。要求了 2010年I月28日提交的日本專利申請第2010-016719號的優先權，該專利申請的內容在此通過引用的方式併入。
背景技術：
近年來，隨著混合集成電路(IC)和安裝有電子組件諸如電晶體、1C、存儲器元件等的印刷電路板的密度和集成度的提高，多種類型的導熱矽橡膠組合物被用於使熱極其有效地從這些電子組件中驅散的目的。以下提出了這些導熱矽橡膠組合物包括以下物質的導熱矽橡膠組合物含乙烯基的有機聚矽氧烷，有機氫聚矽氧烷，選自氧化鋁、石英粉、 氧化鎂、氮化硼和碳化矽的導熱填料，選自氨基矽烷類、環氧基矽烷類和鈦酸烷基酯的增粘劑，以及鉬型催化劑{參見日本未經審查的專利申請公開(以下稱為「Kokai」)第Sho61-157569號};包括以下物質的導熱矽橡膠組合物每分子中含有至少0. I摩爾％脂肪族不飽和基團的有機聚矽氧烷，每分子中具有至少兩個矽鍵合的氫原子的有機氫聚矽氧烷，具有10至50 ii m的平均粒度的細碎的球形氧化鋁粉末，具有小於10 ii m的平均粒度的細碎的球形或非球形氧化鋁粉末，以及鉬或鉬型化合物(參見Kokai Sho 63-251466);包括以下物質的導熱矽橡膠組合物含烯基的有機聚矽氧烷，有機氫聚矽氧烷、具有0. I至5 iim的平均粒度的不規則形狀的細碎的氧化鋁粉末，具有5至50 ii m的平均粒度的細碎的球形氧化鋁粉末，以及鉬型催化劑(參見Kokai Hei 02-041362);以及包括以下物質的導熱矽橡膠組合物每分子中含有平均至少0. 5個烯基的含烯基的有機聚矽氧烷，每分子中含有至少兩個矽鍵合的氫原子的有機氫聚矽氧烷，具有不超過50 y m的平均粒度並且長軸與短軸的比為I. 0至I. 4的高純度的細碎的氧化鋁粉末(參見Kokai Hei 05-105814)。然而，這些導熱矽橡膠組合物的問題是，由於在固化過程中從組合物中滲出的油組分和在固化過程中從組合物中揮發出的低沸點組分，這些導熱矽橡膠組合物汙染周圍基材。因此，Kokai Hei 04-311764提出了包括以下物質的矽橡膠組合物在分子鏈的兩個末端處具有烯基並通過每分子中具有兩個SiH基團的有機聚矽氧烷經受了鏈長延長的有機聚矽氧烷，每分子中具有至少兩個SiH基團的有機氫聚矽氧烷，及鉬基金屬型催化劑；在該組合物中高至20的聚合度的每個低分子量矽氧烷組分的含量被壓制到IOOppm或更少。這種娃橡膠組合物還可摻入導熱填料諸如氮化硼、氧化招等。另外，Kokai2005-175119提出了包括以下物質的矽橡膠組合物每分子中具有至少兩個矽鍵合的烯基的有機聚矽氧烷，每分子具有至少兩個矽鍵合的氫原子並展現出在100°C X I小時下不超過5重量％的加熱損失的有機聚矽氧烷，含有矽鍵合的烷氧基且不含有矽鍵合的氫原子的增粘劑，及鉬型催化劑；這種矽橡膠組合物還可含有氧化鋁。然而，即使這些矽橡膠組合物也具有沒有令人滿意地減少在固化過程中從組合物中滲出的油組分的問題。
本發明的目的是提供特徵為在固化過程中從組合物中滲出的油組分減少，並且在固化過程中從組合物中揮發出的低沸點組分減少的導熱矽橡膠組合物。發明公開內容本發明的導熱矽橡膠組合物特有地包含(A) 100質量份的有機聚矽氧烷，其每分子中含有至少兩個矽鍵合的烯基，不含有矽鍵合的羥基且不含有矽鍵合的烷氧基，並具有按質量單位計不超過1，OOOppm的具有4至20個矽氧烷單元的環狀矽氧烷的含量；(B)有機聚矽氧烷，其每分子中含有至少兩個矽鍵合的氫原子且不含有矽鍵合的烯基，不含有矽鍵合的羥基，且不含有矽鍵合的烷氧基；其量為提供每I摩爾的組分(A)中的所述烯基0. 5至10摩爾的此組分中的矽鍵合的氫原子；
(C)至少0. 05質量份的增粘劑；(D) 100至2，000質量份的導熱填料；及(E)催化量的氫化矽烷化反應催化劑；其中，組分⑶和組分(C)的總量是組分(A)、組分⑶和組分(C)的總量的0. 5至10質量％。
發明效果本發明的導熱矽橡膠組合物的特徵在於在固化過程中從組合物中滲出的油組分減少，並且在固化過程中從組合物中揮發出的低沸點組分減少。附圖
簡述圖I包含用於評價導熱矽橡膠組合物的油滲出特性的試驗樣品的斜視圖。描述中所使用的參考數字A毛玻璃B矽橡膠C毛玻璃D油組分a油滲出的寬度發明詳述組分(A)的有機聚矽氧烷是組合物的基礎組分，每分子中含有至少兩個矽鍵合的稀基，不含有娃鍵合的輕基，且不含有娃鍵合的燒氧基。組分(A)中娃鍵合的稀基可被不例為乙稀基、稀丙基、丁稀基、戍稀基、己稀基和庚稀基，其中乙稀基是特別優選的。除組分(A)中的稀基以外的娃鍵合的有機基團可被不例為燒基諸如甲基、乙基、丙基、丁基、戍基、己基、庚基等；芳基諸如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等；芳烷基諸如苄基、苯乙基等；及滷代烷基諸如氯甲基、3-氯丙基、3，3，3_三氟丙基等；其中甲基和苯基是特別優選的。對組分(A)的分子結構沒有限制，且其分子結構可被示例為直鏈、部分支鏈的直鏈，和支鏈，其中直鏈是特別優選的。雖然對25°C下組分(A)的粘度沒有限制，但是25°C下的粘度優選地在10至500，OOOmPa *s的範圍內，且特別優選地在50至100，OOOmPa *s的範圍內。其原因如下當組分(A)的粘度是至少所指示的範圍的下限時，所獲得的矽橡膠的物理性能是極好的；另一方面，在不超過所指示的範圍的上限時，所得到的組合物展現出較好的處理特徵(handlingcharacteristics)。在每種情況下組分(A)還必須具有按質量單位計不超過1，OOOppm,且優選不超過500ppm的具有4至20個矽氧烷單元的環狀矽氧烷的含量。其原因如下當組分(A)中具有4至20個矽氧烷單元的環狀矽氧烷的含量不超過所指示的範圍的上限時，在其固化過程中從所獲得的組合物中揮發出的低沸點組分可更顯著地減少。環狀矽氧烷可被示例為環狀二甲基矽氧烷低聚物、環狀甲基乙烯基矽氧烷低聚物、環狀甲基苯基矽氧烷低聚物，及二甲基娃氧燒和甲基乙稀基娃氧燒的環狀共低聚物。組分(A)中具有4至20個娃氧燒單兀的環狀矽氧烷的含量可通過經由例如氣相色譜法分析而測得。
組分(A)的有機聚矽氧烷可被示例為在分子鏈的兩個末端處均由三甲基甲矽烷氧基封端的二甲基矽氧烷和甲基乙烯基矽氧烷的共聚物；在分子鏈的兩個末端處均由三甲基甲娃燒氧基封端的甲基乙稀基聚娃氧燒；在分子鏈的兩個末端處均由二甲基甲娃燒氧基封端的~■甲基娃氧燒、甲基乙稀基娃氧燒和甲基苯基娃氧燒的共聚物；在分子鏈的兩個末端處均由二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端的聚二甲基矽氧烷；在分子鏈的兩個末端處均由二甲基乙烯基甲矽烷氧基封端的甲基乙烯基聚矽氧烷；在分子鏈的兩個末端處均由二甲基乙稀基甲娃燒氧基封端的_■甲基娃氧燒和甲基乙稀基娃氧燒的共聚物；在分子鏈的兩個末端處均由~■甲基乙稀基甲娃燒氧基封端的_■甲基娃氧燒、甲基乙稀基娃氧燒和甲基苯基娃氧烷的共聚物；包括以下矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物由式R13SiOv2表示的矽氧烷單元、由式R12R2SiOl72表示的娃氧燒單元、由式R12SiO2jZ2表示的娃氧燒單元和少量的由式Si04/2表示的矽氧烷單元；包括以下矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物由式R12R2SiCV2表示的矽氧烷單元、由式R12SiO272表示的矽氧烷單元和少量的由式Si04/2表示的矽氧烷單元；包括以下矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物由式R1R2SiO272表示的矽氧烷單元和少量的由式R1SiOv2表示的矽氧烷單元或者由式R2SiOv2表示的矽氧烷單元；以及以上有機聚矽氧烷中的兩種或更多種的混合物。在上式中，R1是除烯基以外的一價烴基，並可被示例為烷基諸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基等；芳基諸如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等；芳燒基諸如節基、苯乙基等；及齒代燒基諸如氣甲基、3-氣丙基、3, 3, 3_ 二氣丙基等。在上式中，R2是稀基、例如乙稀基、稀丙基、丁稀基、戍稀基、己稀基、庚稀基等。組分(B)的有機聚矽氧烷是組合物的交聯劑，每分子中含有至少兩個矽鍵合的氫原子，不含有矽鍵合的烯基，不含有矽鍵合的羥基，且不含有矽鍵合的烷氧基。組分(B)中的娃鍵合的有機基團可被不例為燒基諸如甲基、乙基、丙基、丁基、戍基、己基、庚基等；芳基諸如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等；芳烷基諸如苄基、苯乙基等；及滷代烷基諸如氯甲基、3-氯丙基、3，3，3-三氟丙基等；其中甲基和苯基是特別優選的。對組分(B)的分子結構沒有限制，且組分(B)的分子結構可被示例為直鏈、部分支鏈的直鏈，和支鏈，其中直鏈是特別優選的。雖然對25°C下組分⑶的粘度沒有限制，但是優選地在I至500，OOOmPa s的範圍內，且特別優選地在5至100，OOOmPa-s的範圍內。其原因如下當組分⑶的粘度是至少所指示的範圍的下限時，所獲得的矽橡膠具有極好的物理性能；另一方面，在不超過所指示的範圍的上限時，所得到的組合物具有極好的處理特徵。組分(B)的有機聚矽氧烷可被示例為在分子鏈的兩個末端處均由三甲基甲矽烷氧基封端的甲基氫聚矽氧烷；在分子鏈的兩個末端處均由三甲基甲矽烷氧基封端的二甲基矽氧烷和甲基氫矽氧烷的共聚物；在分子鏈的兩個末端處均由三甲基甲矽烷氧基封端的二甲基矽氧烷、甲基氫矽氧烷和甲基苯基矽氧烷的共聚物；在分子鏈的兩個末端處均由二甲基氫甲矽烷氧基封端的聚二甲基矽氧烷；在分子鏈的兩個末端處均由二甲基氫甲矽烷氧基封端的二甲基矽氧烷和甲基苯基矽氧烷的共聚物；在分子鏈的兩個末端處均由二甲基氫甲矽烷氧基封端的甲基苯基聚矽氧烷；包括以下矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物由式R13SiOl72表示的矽氧烷單元、由式R12HSiCV2表示的矽氧烷單元，及由式Si04/2表示的矽氧烷單元；包括以下矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物由式R12HSiOv2表示的矽氧烷單元，及由式Si04/2表示的矽氧烷單元；包括以下矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物由式R1HSiC^2表示的娃氧燒單元，及由式R1SiOv2表示的娃氧燒單元或者由式HSiOv2表示的娃氧燒單元；以及以上有機聚矽氧烷中的兩種或更多種的混合物。在上式中，R1是除烯基以外的一價烴基，並可被示例為與以上給定的相同的基團。在每種情況下組分(B)的含量是提供每I摩爾的組分(A)中的烯基0. 5至10摩爾，優選地0. 5至5摩爾，且更優選地0. 5至3摩爾的該組分中的矽鍵合的氫原子的量。其原因如下當組分(B)的含量是至少所指示的範圍的下限時，所獲得的組合物經受令人滿意的固化；另一方面，當組分(B)的含量不超過所指示的範圍的上限時，可阻止所得到的矽橡膠的物理性能隨時間的變化。組分(C)是為了賦予組合物粘合性目的的增粘劑。雖然對組分(C)沒有限制，但是優選地是含有矽鍵合的烷氧基的有機矽化合物。組分(C)中的矽鍵合的烷氧基可被示例為甲氧基、乙氧基、丙氧基，及丁氧基，其中甲氧基是特別優選的。組分(C)中的矽鍵合的有機基團可被不例為燒基諸如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、羊基等；稀基諸如乙稀基、稀丙基、己稀基等；芳基諸如苯基、甲苯基、~■甲苯基等；齒代燒基諸如3, 3, 3- 二氣丙基，3-氣丙基等；官能的有機基團諸如3-環氧丙氧丙基、3-甲基丙烯醯氧基丙基、3-氨基丙基、N-(2-氨基乙基)-3_氣基丙基等；燒氧基甲娃燒基燒基諸如二甲氧基甲娃燒基乙基、甲基_■甲氧基甲娃燒基乙基等；及娃鍵合的氧原子。組分(C)可被示例為來自單一烷氧基矽烷或者兩種或更多種烷氧基矽氧烷的部分水解和縮合產物，所述烷氧基矽烷諸如3-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基娃燒、3-氛基丙基二甲氧基娃燒、3_氛基丙基二乙氧基娃燒、N- (2_氛基乙基)-3-氛基丙基三甲氧基矽烷等；聚矽酸甲酯、聚矽酸乙酯，及有機矽氧烷低聚物諸如由以下通式表示的有機矽氧烷低聚物
權利要求
1.一種導熱矽橡膠組合物，包含 (A)100質量份的有機聚矽氧烷，其每分子中含有至少兩個矽鍵合的烯基，不含有矽鍵合的羥基且不含有矽鍵合的烷氧基，並具有按質量單位計不超過1，OOOppm的具有4至20個矽氧烷單元的環狀矽氧烷的含量； (B)有機聚矽氧烷，其每分子中含有至少兩個矽鍵合的氫原子且不含有矽鍵合的烯基，不含有矽鍵合的羥基，且不含有矽鍵合的烷氧基；其量為提供每I摩爾的組分(A)中的所述烯基0. 5至10摩爾的此組分中的矽鍵合的氫原子； (C)至少0.05質量份的增粘劑；(D)100至2，000質量份的導熱填料；及 (E)催化量的氫化矽烷化反應催化劑； 其中，組分⑶和組分(C)的總量是組分(A)、組分⑶和組分(C)的總量的0. 5至10質量％。
2.根據權利要求I所述的導熱矽橡膠組合物，其中組分(C)是以下組分(i)和組分(ii)的混合物，或來自以下組分⑴和組分(ii)的縮合反應產物 (i)含有矽鍵合的烷氧基並具有至少100°C的沸點的有機矽化合物； (ii)每分子中含有矽鍵合的羥基和至少一個矽鍵合的烯基的二有機基矽氧烷低聚物。
3.根據權利要求I所述的導熱矽橡膠組合物，其中組分(D)是基於金屬的粉末、基於金屬氧化物的粉末或基於金屬氮化物的粉末。
4.根據權利要求I所述的導熱矽橡膠組合物，其中組分(D)是銀粉、鋁粉、氧化鋁粉末、氧化鋅粉末或氮化鋁粉末。
5.根據權利要求I所述的導熱矽橡膠組合物，其中組分(D)是經矽型表面處理劑表面處理的導熱填料。
全文摘要
一種導熱矽橡膠組合物，其包括(A)有機聚矽氧烷，所述有機聚矽氧烷每分子中含有至少兩個矽鍵合的烯基，不含有矽鍵合的羥基和烷氧基，並具有按質量單位計不超過1,000ppm的具有4至20個矽氧烷單元的環狀矽氧烷的含量；(B)有機聚矽氧烷，所述有機聚矽氧烷每分子中含有至少兩個矽鍵合的氫原子且不含有矽鍵合的烯基、羥基和烷氧基；(C)增粘劑；(D)導熱填料；及(E)氫化矽烷化反應催化劑；其中，組分(B)和組分(C)的總量是組分(A)、組分(B)和組分(C)的總量的0.5至10質量％。該組合物的特徵在於在固化過程中滲出的油組分減少，且在固化過程中揮發出的低沸點組分減少。
文檔編號C08K3/20GK102725355SQ20118000602
公開日2012年10月10日 申請日期2011年1月20日 優先權日2010年1月28日
發明者中吉和己, 坂口慮, 大西正之, 小玉春美 申請人:道康寧東麗株式會社