导热性润滑脂组合物的制作方法

1.本发明涉及适合介于电气/电子部件等的发热部与散热体之间的导热性润滑脂组合物。


背景技术：

2.近年的cpu等半导体的性能提高非常显著，伴随于此，发热量也变得巨大。因此，在发热的电子部件中安装散热体，为了改善半导体等发热体与散热体的密合性而使用导热性润滑脂。伴随着设备的小型化、高性能化、高集成化，对于导热性润滑脂，在要求高导热性的同时还要求耐落性。专利文献1中提出了一种组合物，其包含：导热性填充剂、至少包含1种在分子内具有一个固化性官能团的聚硅氧烷的聚有机硅氧烷树脂、和具有烷氧基甲硅烷基及直链状硅氧烷结构的硅氧烷化合物。在专利文献2中提出了一种提高了散热性的导热性有机硅组合物，其中，包含液状有机硅、导热性填充剂和疏水性球状二氧化硅微粒。在专利文献3的[0131]中，提出了在含氟粘接组合物中配合有粒径和形状不同的氧化铝。
[0003]
现有技术文献
[0004]
专利文献
[0005]
专利文献1：日本特开2018-104714号公报
[0006]
专利文献2：日本特开2016-044213号公报
[0007]
专利文献3：日本特开2017-190389号公报


技术实现要素：

[0008]
发明所要解决的课题
[0009]
但是，以往的导热性有机硅润滑脂存在产生低分子硅氧烷而引起电触点故障的问题、耐落性低的问题、及比重高的问题。
[0010]
本发明为了解决上述以往的问题，提供一种不易产生低分子硅氧烷、耐落性高、低比重的导热性润滑脂组合物。
[0011]
用于解决课题的手段
[0012]
本发明的导热性润滑脂组合物的特征在于，是非固化性的导热性润滑脂组合物，包含：
[0013]
a：40℃下的运动粘度为10,000mm2/s以下的乙烯
·
α-烯烃共聚物100质量份，和
[0014]
b：相对于a成分100质量份，导热性粒子115～580质量份，
[0015]
上述导热性粒子包含：
[0016]
b1：中心粒径为0.1～1μm的无定形氧化铝、且是一部分或全部通过用rasi(or’)
4-a
(其中，r为碳数8～12的非取代或取代有机基，r’为碳数1～4的烷基，a为0或1)表示的烷氧基硅烷化合物或其部分水解物进行了表面处理的氧化铝55～350质量份，
[0017]
b2：中心粒径为0.1～10μm的板状氮化硼5～60质量份，
[0018]
b3：中心粒径为20～70μm的凝聚氮化硼55～170质量份，
[0019]
以成为b3成分/b2成分＝2～20的质量比例配合。
[0020]
发明效果
[0021]
本发明通过使用乙烯
·
α-烯烃共聚物作为基体树脂，不易产生低分子硅氧烷，通过组合地配合特定粒径的无定形氧化铝、板状氮化硼和凝聚氮化硼，能够提供耐落性高、低比重的导热性润滑脂组合物。
附图说明
[0022]
图1a-b是表示本发明的一个实施例中的试样的热导率的测定方法的说明图。
[0023]
图2a-d是说明本发明的一个实施例中使用的落下试验的示意性说明图。
具体实施方式
[0024]
本发明的导热性润滑脂组合物是非固化性的导热性润滑脂组合物。因此，不需要固化催化剂及固化剂，但也可以根据情况添加。基体树脂为40℃下的运动粘度为10,000mm2/s以下的乙烯
·
α-烯烃共聚物。本发明的导热性润滑脂组合物中，由于基础聚合物为乙烯
·
α-烯烃共聚物，因此不易产生低分子硅氧烷。乙烯
·
α-烯烃共聚物的40℃下的优选的运动粘度为50～10,000mm2/s，更优选为100～8,000mm2/s。作为一个例子，乙烯
·
α-烯烃共聚物有乙烯
·
丙烯共聚物。该物质为不含极性基的烃系合成油，作为三井化学社制、商品名"lucant"系列而市售。乙烯
·
丙烯共聚物的比重为0.83～0.85(密度为0.83～0.85g/cm3)，具有减轻组合物的比重的优点。
[0025]
配合比例如下所述，将a成分和b成分及根据需要的其他成分混合而制成润滑脂。包含：
[0026]
a：40℃下的运动粘度为10,000mm2/s以下的乙烯
·
α-烯烃共聚物100质量份，和
[0027]
b：相对于a成分100质量份，导热性粒子115～580质量份。b成分优选为130～550质量份，更优选为160～500质量份。
[0028]
上述导热性粒子包含：
[0029]
b1：中心粒径为0.1～1μm的无定形氧化铝、且是一部分或全部通过用rasi(or’)
4-a
(其中，r为碳数8～12的非取代或取代有机基，r’为碳数1～4的烷基，a为0或1)表示的烷氧基硅烷化合物或其部分水解物进行了表面处理的氧化铝55～350质量份，
[0030]
b2：中心粒径为0.1～10μm的板状氮化硼5～60质量份，
[0031]
b3：中心粒径为20～70μm的凝聚氮化硼55～170质量份，
[0032]
以成为b3成分/b2成分＝2～20的比例配合。
[0033]
上述中“一部分”是指50质量％以上。
[0034]
上述导热性润滑脂组合物优选进一步包含以rasi(or’)
4-a
(其中，r为碳数8～12的非取代或取代有机基，r’为碳数1～4的烷基，a为0或1)表示的烷氧基硅烷化合物0.1～2质量份作为c成分(粘度调整剂)。由此，能够降低组合物的粘度。
[0035]
上述导热性润滑脂组合物的热导率优选为2.0w/m
·
k以上且8.0w/m
·
k以下，更优选为2.5～8.0w/m
·
k，进一步优选为3.0～8.0w/m
·
k。这样的导热性润滑脂适合作为tim(thermal interface material，导热界面材料)。
[0036]
上述导热性润滑脂组合物的比重优选为1.0以上且2.4以下，更优选为1.1～2.3，
进一步优选为1.2～2.2。由此，成为低比重，能够实现电子部件整体的轻量化。
[0037]
上述导热性润滑脂组合物用b型粘度计以旋转速度5rpm、使用t-e测量轴测定的23℃下的绝对粘度优选为1,000～20,000pas，更优选为1,000～18,000pas，进一步优选为1,000～15,000pas。由此成为作业性优异、发热部与散热部之间的注入性或涂布性也良好的导热性润滑脂组合物。
[0038]
本发明中，在a成分中以上述的比例配合b1成分、b2成分及b3成分，是为了在大粒子之间存在小粒子、以接近最密填充的状态填充，提高导热性。粒径的测定通过激光衍射光散射法，测定基于体积基准的累积粒度分布的d50(中值粒径)。作为该测定器，例如有堀场制作所公司制的激光衍射/散射式粒径分布测定装置la-950s2。
[0039]
上述中心粒径0.1～1μm的无定形氧化铝的一部分或全部通过用rasi(or’)
4-a
(其中，r为碳数8～12的非取代或取代有机基，r’为碳数1～4的烷基，a为0或1)表示的烷氧基硅烷化合物或其部分水解物进行了表面处理。例如有辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷等烷氧基硅烷化合物。上述硅烷化合物可以使用一种或将两种以上混合使用。作为表面处理剂，也可以将烷氧基硅烷与单末端硅烷醇硅氧烷并用。这里所谓的表面处理除了共价键以外还包含吸附等。若进行表面处理，则与基体树脂的混合性变得良好。
[0040]
烷氧基硅烷化合物优选预先与导热性粒子混合而进行前处理。相对于导热性粒子100质量份，烷氧基硅烷化合物优选添加0.01～10质量份。通过进行表面处理，具有变得容易填充到基体树脂中的效果。
[0041]
需要说明的是，无定形氧化铝通过粉碎或破碎来制造，可以使用市售品。
[0042]
上述导热性润滑脂组合物优选在两块板间配置0.4g，压缩夹持至厚度0.5mm，将上述两块板垂直地保持而设置于热冲击试验机内，在-40℃和125℃下各保持30分钟，在经过100个循环的热冲击试验中，润滑脂的落下为5mm以内。由此，能够较高地维持耐落性。
[0043]
在本发明的润滑脂中，可以根据需要配合上述以外的成分。例如也可以添加氧化铁红、氧化钛、氧化铈等耐热提高剂、阻燃剂、阻燃助剂等。也可以出于着色、调色的目的而添加有机或无机粒子颜料。作为以填料表面处理等目的添加的材料，也可以添加含烷氧基的有机硅。
[0044]
本发明的导热性润滑脂组合物可以填充到分配器、瓶、罐、管等中而制成商品。
[0045]
实施例
[0046]
以下使用实施例进行说明。本发明并不限定于实施例。对于各种参数，通过下述的方法来测定。
[0047]
《热导率》
[0048]
导热性润滑脂的热导率通过hot disk(依据iso/cd22007-2)来测定。该热导率测定装置1如图1a中所示的那样，将聚酰亚胺膜制传感器2用两个试样3a、3b夹持，对传感器2施加恒功率，使其恒定发热而根据传感器2的温度上升值对热特性进行解析。传感器2的前端4的直径为7mm，如图1b中所示的那样，成为电极的双螺旋结构，在下部配置有施加电流用电极5和电阻值用电极(温度测定用电极)6。热导率通过以下的式(数学式1)来算出。
[0049]
[数学式1]
[0050][0051]
λ：热导率(w/m
·
k)
[0052]
po：恒功率(w)
[0053]
r：传感器的半径(m)
[0054]
τ：
[0055]
α：试样的热扩散率(m2/s)
[0056]
t：测定时间(s)
[0057]
d(τ)：无量纲化的τ的函数
[0058]
δt(τ)：传感器的温度上升(k)
[0059]
《润滑脂的绝对粘度》
[0060]
润滑脂的绝对粘度用b型粘度计(brookfield公司制hbdv2t)来测定。测量轴使用t-e测量轴，测定旋转速度5rpm、23℃下的绝对粘度。
[0061]
《落下试验》
[0062]
通过图2a-d中所示的落下试验来测定。
[0063]
在纵40mm、横100mm、厚度5mm的铝板12与纵40mm、横100mm、厚度5mm的玻璃板11之间涂附0.4g的导热性润滑脂4(图2a)，夹着间隔物13按照厚度成为0.5mm的方式进行压缩夹持(图2b)。15是压缩至厚度0.5mm为止的导热性润滑脂。接着，按照铝板12与玻璃板11的间隙变得垂直的方式设置于热循环试验机中(图2c)。16是试验前的试验片。在该状态下，进行在-40℃和125℃下各保持30分钟的热循环试验。在经过100个循环的阶段取出试验片，观察导热性润滑脂15是否落下。17是试验后的试验片(图2d)，18是落下距离。如果导热性润滑脂的落下为5mm以内则判定为a，在超过5mm的情况下判定为b。
[0064]
(实施例1～2、比较例1～2)
[0065]
1.原料成分
[0066]
(1)a成分：乙烯
·
丙烯共聚物
[0067]
·
40℃下的运动粘度为400mm2/s的乙烯
·
丙烯共聚物：三井化学公司制、商品名"lucant lx004"
[0068]
·
40℃下的运动粘度为110mm2/s的非固化性的硅油(二甲基聚硅氧烷)
[0069]
以表1中所示的比例使用。
[0070]
(2)b成分：导热性粒子
[0071]
·
中心粒径0.3μm(d50＝0.3μm)的无定形氧化铝：辛基三甲氧基硅烷前处理品(相对于氧化铝100g，吸附辛基三甲氧基硅烷2.4g)
[0072]
·
中心粒径5μm(d50＝5μm)的板状氮化硼(无表面处理)
[0073]
·
中心粒径60μm(d50＝60μm)的球状凝聚氮化硼(无表面处理)
[0074]
·
中心粒径2.3μm(d50＝2.3μm)的无定形氧化铝：癸基三甲氧基硅烷前处理品(相对于氧化铝100g，吸附癸基三甲氧基硅烷1.1g)
[0075]
·
中心粒径20μm(d50＝20μm)的球状氧化铝(无表面处理)
[0076]
将配合量示于表1中。
[0077]
(3)c成分：粘度调整剂
[0078]
·
癸基三甲氧基硅烷
[0079]
2.混合方法
[0080]
在上述a成分中混合导热性粒子和粘度调整剂，制成导热性润滑脂组合物。
[0081]
对如以上那样操作而得到的润滑脂进行评价。将条件和结果汇总地示于下表1中。
[0082]
[表1]
[0083][0084]
由以上的结果获知，实施例1～2是润滑脂状、不易产生低分子硅氧烷、耐落性高、低比重的导热性润滑脂组合物。
[0085]
与此相对照，比较例1由于使用硅油作为基体树脂，因此与实施例1～2相比，存在产生低分子硅氧烷的问题，耐落性、比重也不优选。比较例2由于未使用b2、b3成分，因此与实施例1～2相比，耐落性、比重不优选。
[0086]
产业上的可利用性
[0087]
本发明的导热性润滑脂组合物适合介于电气/电子部件等的发热部与散热体之间。
[0088]
符号的说明
[0089]
1热导率测定装置
[0090]
2传感器
[0091]
3a、3b试样
[0092]
4传感器的前端
[0093]
5施加电流用电极
[0094]
6电阻值用电极(温度测定用电极)
[0095]
11玻璃板
[0096]
12铝板
[0097]
13间隔物
[0098]
14导热性润滑脂
[0099]
15压缩后的导热性润滑脂
[0100]
16 试验前的试验片
[0101]
17 试验后的试验片
[0102]
18 落下距离

技术特征：
1.一种导热性润滑脂组合物，其特征在于，其是非固化性的导热性润滑脂组合物，包含：a：40℃下的运动粘度为10,000mm2/s以下的乙烯
·
α-烯烃共聚物100质量份、和b：相对于a成分100质量份，导热性粒子115～580质量份，所述导热性粒子包含：b1：中心粒径为0.1～1μm的无定形氧化铝、且是一部分或全部通过用r
a
si(or’)
4-a
表示的烷氧基硅烷化合物或其部分水解物进行了表面处理的氧化铝55～350质量份，其中，r为碳数8～12的非取代或取代有机基，r’为碳数1～4的烷基，a为0或1，b2：中心粒径为0.1～10μm的板状氮化硼5～60质量份、b3：中心粒径为20～70μm的凝聚氮化硼55～170质量份，以成为b3成分/b2成分＝2～20的质量比例配合。2.根据权利要求1所述的导热性润滑脂组合物，其中，所述导热性润滑脂组合物进一步包含以r
a
si(or’)
4-a
表示的烷氧基硅烷化合物0.1～2质量份作为粘度调整剂：c成分，其中，r为碳数8～12的非取代或取代有机基，r’为碳数1～4的烷基，a为0或1。3.根据权利要求1或2所述的导热性润滑脂组合物，其中，所述导热性润滑脂组合物的热导率为2.0w/m
·
k以上且8.0w/m
·
k以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的导热性润滑脂组合物，其中，所述乙烯
·
α-烯烃共聚物的比重为0.83～0.85。5.根据权利要求1～4中任一项所述的导热性润滑脂组合物，其中，所述导热性润滑脂组合物的比重为1.0以上且2.4以下。6.根据权利要求1～5中任一项所述的导热性润滑脂组合物，其中，所述导热性润滑脂组合物用b型粘度计测定的绝对粘度为1,000～20,000pas。7.根据权利要求1～6中任一项所述的导热性润滑脂组合物，其中，所述导热性润滑脂组合物在两块板间配置0.4g，压缩夹持至厚度0.5mm，将所述两块板垂直地保持而设置于热冲击试验机内，在-40℃和125℃下各保持30分钟，在经过100个循环的热冲击试验中，润滑脂的落下为5mm以内。8.根据权利要求1～7中任一项所述的导热性润滑脂组合物，其中，所述乙烯
·
α-烯烃共聚物为乙烯
·
丙烯共聚物。

技术总结
一种非固化性的导热性润滑脂组合物，其包含：A：40℃下的运动粘度为10,000mm2/s以下的乙烯


技术研发人员：片石拓海
受保护的技术使用者：富士高分子工业株式会社
技术研发日：2021.11.02
技术公布日：2023/8/9