(57)【要約】【課題】  好適な放熱効果を発揮する放熱用シリコーングリース組成物を提供する。【解決手段】  （Ａ）熱伝導率が１０Ｗ／ｍ℃以上、且つ平均粒径が０．１〜１５．０μｍである金属粉末、金属酸化物粉末及びセラミック粉末から選ばれる１種又は２種以上の熱伝導性充填材：６０〜９８質量％（Ｂ）下記平均組成式（１）Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2    （１）〔式中、Ｒ1は独立に炭素数１〜１８の飽和又は不飽和の１価炭化水素基であり、ａは１．８≦ａ≦２．２の正数である。〕で表される２５℃における動粘度が５０〜５００，０００ｍｍ2／ｓのオルガノポリシロキサン：２〜４０質量％を含有してなる放熱用シリコーングリース組成物において、５００メッシュ（２５μｍ目開き）オンの粗粒質量が、放熱用シリコーングリース組成物中５０ｐｐｍ以下であり、且つ３２５メッシュ（４５μｍ目開き）オンの粗粒が実質的にゼロである放熱用シリコーングリース組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）熱伝導率が１０Ｗ／ｍ℃以上、且つ平均粒径が０．１〜１５．０μｍである金属粉末、金属酸化物粉末及びセラミック粉末から選ばれる１種又は２種以上の熱伝導性充填材                                                            ６０〜９８質量％
（Ｂ）下記平均組成式（１）
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2    ・・・・・（１）
〔式中、Ｒ1は独立に炭素数１〜１８の飽和又は不飽和の１価炭化水素基であり、ａは１．８≦ａ≦２．２の正数である。〕
で表される２５℃における動粘度が５０〜５００，０００ｍｍ2／ｓのオルガノポリシロキサン                                                          ２〜４０質量％
を含有してなる放熱用シリコーングリース組成物において、５００メッシュ（２５μｍ目開き）オンの粗粒質量が、放熱用シリコーングリース組成物中５０ｐｐｍ以下であり、且つ３２５メッシュ（４５μｍ目開き）オンの粗粒が実質的にゼロであることを特徴とする放熱用シリコーングリース組成物。
【請求項２】
放熱用シリコーングリース組成物を０．１５ＭＰａの圧力で押しつぶした時の厚さが２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の放熱用シリコーングリース組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に放熱特性に優れた放熱用シリコーングリース組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気部品の多くは使用中に熱が発生するので、その電気部品を適切に機能させるためには熱を取り除くことが必要である。この除熱のため、多くの熱伝導性材料が提案されている。熱伝導性材料の形態には、大きく分けて取り扱いが容易であるシート状のものと、ペースト状の一般的に放熱グリースと呼ばれるものの２種類がある。熱抵抗は、放熱材料の厚みに比例するため、一般的には、加圧することで容易に材料そのものが薄くなる放熱グリースの方が放熱特性はよい。
【０００３】
しかしながら、近年益々ＬＳＩ等の素子の発熱量が上がってくると、通常の放熱グリースでは十分な放熱効果が得られなくなってきた。放熱グリースの性能を上げるためには、ひとつには熱伝導性充填材を高度に充填する方法がある。しかしながら、熱伝導性充填材を高度に充填すると、放熱グリースの粘度が上がりすぎるため、使い勝手の面で限界がある。もう一つの手段としては、熱抵抗は放熱材料の厚みに比例するため、放熱グリースの塗り厚を薄くする方法がある。そのためには、一般的には平均粒径の小さいものを熱伝導性充填材として使用するが、それでも十分な放熱効果は得られなかった。それは、平均粒径の小さな熱伝導性充填材を使用しても、熱伝導性充填材に予期せぬ粗粒が混入しているため、塗布時放熱グリースが所望する薄さになっていないことが原因であった。
【０００４】
なお、本発明に関連する公知文献としては、下記のものがある。
【特許文献１】特開２００４−０９１７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、好適な放熱効果を発揮する放熱用シリコーングリース組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、（Ａ）熱伝導率が１０Ｗ／ｍ℃以上、且つ平均粒径が０．１〜１５．０μｍである金属粉末、金属酸化物粉末及びセラミック粉末から選ばれる１種又は２種以上の熱伝導性充填材：６０〜９８質量％、（Ｂ）式（１）で表される２５℃における動粘度が５０〜５００，０００ｍｍ2／ｓのオルガノポリシロキサン：２〜４０質量％を含有してなる放熱用シリコーングリース組成物において、５００メッシュ（２５μｍ目開き）オンの粗粒質量が、該組成物中５０ｐｐｍ以下であり、且つ３２５メッシュ（４５μｍ目開き）オンの粗粒が実質的にゼロであるように熱伝導性充填材の粗粒を高度に取り除くことで、放熱用シリコーングリース組成物の塗布厚さを極めて薄くすることができ、好適な放熱効果を発揮することを見出し、本発明をなすに至ったものである。
【０００７】
従って、本発明は、下記の放熱用シリコーングリース組成物を提供する。
〔１〕（Ａ）熱伝導率が１０Ｗ／ｍ℃以上、且つ平均粒径が０．１〜１５．０μｍである金属粉末、金属酸化物粉末及びセラミック粉末から選ばれる１種又は２種以上の熱伝導性充填材                                                        ６０〜９８質量％
（Ｂ）下記平均組成式（１）
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2    ・・・・・（１）
〔式中、Ｒ1は独立に炭素数１〜１８の飽和又は不飽和の１価炭化水素基であり、ａは１．８≦ａ≦２．２の正数である。〕
で表される２５℃における動粘度が５０〜５００，０００ｍｍ2／ｓのオルガノポリシロキサン                                                          ２〜４０質量％
を含有してなる放熱用シリコーングリース組成物において、５００メッシュ（２５μｍ目開き）オンの粗粒質量が、放熱用シリコーングリース組成物中５０ｐｐｍ以下であり、且つ３２５メッシュ（４５μｍ目開き）オンの粗粒が実質的にゼロであることを特徴とする放熱用シリコーングリース組成物。
〔２〕放熱用シリコーングリース組成物を０．１５ＭＰａの圧力で押しつぶした時の厚さが２５μｍ以下であることを特徴とする〔１〕記載の放熱用シリコーングリース組成物。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の放熱用シリコーングリース組成物は、好適な放熱効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の放熱用シリコーングリース組成物は、５００メッシュ（２５μｍ目開き）オンの粗粒質量が、放熱用シリコーングリース組成物に対して５０ｐｐｍより大きいと放熱用シリコーングリース組成物の膜厚さを十分に薄くすることができず、所望する放熱効果が得られないため、５０ｐｐｍ以下、好ましくは３０ｐｐｍ以下であることが必要である。また、５００メッシュ（２５μｍ目開き）オンの粗粒質量が仮に５０ｐｐｍ以下であっても、一粒大きな粗粒が放熱用シリコーングリース組成物中に存在している場合もあり、当然このケースでは放熱用シリコーングリース組成物が十分に薄くならず、所望する放熱効果が得られない。従って、所望の放熱効果を得るためには、同時に３２５メッシュ（４５μｍ目開き）オンの粗粒が、実質的にゼロであることが必要である。
【００１０】
放熱用シリコーングリース組成物から粗粒を取り除くには、放熱用シリコーングリース組成物を直接５００メッシュ（目開き２５μｍ）で濾過する方法もあるが、放熱用シリコーングリース組成物のように高度に熱伝導性充填材が入っているような材料を濾過することは現実的には難しく、やはり熱伝導性充填材から粗粒を取り除くことが好ましい。
【００１１】
本発明に用いられる（Ａ）成分の熱伝導性充填材は、その充填材のもつ熱伝導率が１０Ｗ／ｍ℃より小さいと、放熱用シリコーングリース組成物の熱伝導率そのものが小さくなるため、熱伝導性充填材の熱伝導率は１０Ｗ／ｍ℃以上であることが必要である。
【００１２】
熱伝導性充填材の形状は、不定形でも球形でも如何なる形状でも構わないが、球状であることが好ましい。熱伝導性充填材の平均粒径は、０．１μｍより小さいとグリース状にならず、伸展性に乏しいものとなるし、１５．０μｍより大きいとシリコーングリース組成物を塗布した際に十分に薄くならず、放熱効果が小さくなるので、０．１〜１５．０μｍの範囲であり、好ましくは０．３〜８．０μｍの範囲である。なお、本発明において、平均粒径は、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ社製ＭＴ３０００（型式）により測定した値である。
【００１３】
このような熱伝導性充填材としては、金属粉末、金属酸化物粉末、セラミック粉末が用いられ、具体的には、アルミニウム粉末、銅粉末、銀粉末、ニッケル粉末、金粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、酸化マグネシウム粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、窒化珪素粉末、ダイヤモンド粉末、カーボン粉末などが挙げられるが、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ℃以上且つ平均粒径が０．１〜１５．０μｍの間であれば如何なる充填材でもよく、これらは１種類単独であるいは２種類以上混ぜ合わせてもよい。
【００１４】
なお、本発明の熱伝導性充填材は、上述したように、５００メッシュ（２５μｍ目開き）オンの粗粒が、得られるシリコーングリース組成物中の５０ｐｐｍ以下となる量、更に３２５メッシュ（４５μｍ目開き）オンの粗粒が、実質的に配合されていないことが必要である。
【００１５】
熱伝導性充填材等のフィラーを製造するメーカーが、粒度分布を測定し、検査表などに値を載せているが、絶対量が少ない粗粒は一般的には粒度分布測定装置では検出できない。従って、同じ材料、同じ平均粒径のものを使っても粗粒を取り除いているかどうかで放熱特性に大きな差が生じる。素子の発熱が非常に大きくなっている現在、熱伝導性充填材の粗粒の量をコントロールすることは特に重要である。
【００１６】
これら、熱伝導性充填材から粗粒を取り除くためには、いくつか方法がある。一般的には気流分級やメッシュ分級などがあり、高度に粗粒を取り除きさえすれば、熱伝導性充填材の分級は何でもよいが、本発明に用いられる熱伝導性充填材は、メッシュ分級を掛けることが好ましい。気流分級もかなりの確率で粗粒を取り除くことができるが、やはり高度に取り除くことは難しいし、メッシュ分級の方が、例えば５００メッシュ（目開き２５μｍ）パス品を使えば実質的に、最大粒径２５μｍの熱伝導性充填材が得られる。
【００１７】
上記熱伝導性充填材の充填量は、シリコーングリース組成物中、６０質量％より少ないと所望する放熱効果が得られないし、９８質量％より大きいとグリース状にならず、伸展性の乏しいものとなるため、６０〜９８質量％の範囲、好ましくは８０〜９５質量％の範囲である。
【００１８】
（Ｂ）成分のオルガノポリシロキサンは、下記平均組成式（１）で示されるものである。
Ｒ1aＳｉＯ(4-a)/2    ・・・・・（１）
【００１９】
上記式（１）において、Ｒ1は炭素数１〜１８の飽和又は不飽和の１価炭化水素基から選択される１種もしくは２種以上の基である。このような基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタ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ヘキシル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、２−フェニルエチル基、２−メチル−２−フェニルエチル基等のアラルキル基、３，３，３−トリフロロプロピル基、２−（パーフロロブチル）エチル基、２−（パーフロロオクチル）エチル基、ｐ−クロロフェニル基等のハロゲン化炭化水素基などが挙げられるが、特にメチル基、フェニル基、及び炭素数６〜１４のアルキル基が好ましい。ａはシリコーングリース組成物として要求される粘度の観点から、１．８〜２．２の範囲の正数がよく、特に１．９〜２．２の範囲の正数が好ましい。
【００２０】
また、本発明で使用するオルガノポリシロキサンの２５℃における動粘度は、５０ｍｍ2／ｓより低いとシリコーングリース組成物にした時にオイルブリードが出やすくなるし、５００，０００ｍｍ2／ｓより大きくなるとシリコーングリース組成物にしたときの伸展性が乏しくなることから、２５℃における動粘度が５０〜５００，０００ｍｍ2／ｓであることが必要であり、特に１００〜１０，０００ｍｍ2／ｓであることが好ましい。なお、動粘度はオストワルド粘度計により測定することができる。
【００２１】
また、本発明のシリコーングリース組成物中、このオルガノポリシロキサンの配合量が２質量％より少ないとグリース状にならず、伸展性に乏しいものとなり、４０質量％より多いと放熱効果が乏しいものとなるため、２〜４０質量％の範囲、好ましくは３〜１５質量％の範囲である。
【００２２】
本発明の放熱用シリコーングリース組成物を製造するには、（Ａ）及び（Ｂ）成分をプラネタリーミキサーなど高粘度材料を混練りできる装置を用い、室温下あるいは加熱下で攪拌混合することにより得ることができる。ここで、攪拌混合条件としては、室温〜１５０℃、特に５０〜１００℃で３０分〜３時間、特に１時間〜２時間とすることが好ましい。
なお、本発明の放熱用シリコーングリース組成物には、上記成分以外の各種添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で適宜配合してもよい。
【００２３】
本発明の放熱用シリコーングリース組成物は、上述したように、５００メッシュ（２５μｍ目開き）オンの粗粒質量が、該組成物中５０ｐｐｍ以下であることが必要である。また、同時に３２５メッシュ（４５μｍ目開き）オンの粗粒が、実質的にゼロであることが必要である。
【００２４】
本発明において、放熱用シリコーングリース組成物中の粗粒質量を測定するには、その放熱用シリコーングリース組成物のシリコーン分を溶解させることができる溶剤ならば何でもいいが、例えばトルエンなどに溶解させ、その溶解液を３２５メッシュ（目開き４５μｍ）及び５００メッシュ（目開き２５μｍ）に通過させ、よく洗浄後、３２５メッシュ（目開き４５μｍ）オンは目視で観察し、５００メッシュ（目開き２５μｍ）オンは、オンした粗粒を乾燥させ、薬包紙などに集めてその質量を測定すればよい。
【００２５】
本発明の放熱用シリコーングリース組成物は、これを７５μｍの厚さで金属板等の硬質基材間に塗工し、０．１５ＭＰａの圧力で１５分かけて押しつぶした場合、容易に厚さ２５μｍ以下、特に２０μｍ以下となるものである。通常、発熱する素子とヒートシンク等の間に放熱用シリコーングリース組成物を塗布し、クリップなどでヒートシンクを素子に押しつけるような構造をとるが、現在の機器の小型化、軽量化傾向においては、ヒートシンクを素子に十分に加圧するような構造は取れなくなってきている。従って、低い圧力においても放熱用シリコーングリース組成物が十分薄くならないと、所望な放熱特性が得られない。
【００２６】
このような放熱用シリコーングリース組成物の回転粘度計により測定した２５℃における粘度は、１０〜１，０００Ｐａ・ｓ、特に１００〜５００Ｐａ・ｓであることが好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を更に詳述するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記例において、平均粒径はＭｉｃｒｏｔｒａｃ社製のＭＴ３０００（型式）により測定した値であり、動粘度はオストワルド粘度計により測定した２５℃における値である。
【００２８】
［実施例１〜５、比較例１〜５］
表１及び表２に示す成分及び配合量を５リットルプラネタリーミキサー（井上製作所（株）製混合機の登録商標）に投入し、室温にて１時間攪拌し、放熱用シリコーングリース組成物を製造した。得られた放熱用シリコーングリース組成物の特性を下記に示す方法により測定し、これらの結果を表１及び表２に併記した。
【００２９】
〔テストピース作製〕
直径１２．６ｍｍ円形、厚み１ｍｍのＡｌ板２枚で厚さ７５μｍの放熱用シリコーングリース組成物を挟み込み、０．１５ＭＰａの圧力を１５分間掛けてテストピースを作製した。
【００３０】
〔放熱用シリコーングリース組成物の厚み測定〕
テストピースの厚さをマイクロメータ（株式会社ミツトヨ製）で測定し、予め測定してあったＡｌ板２枚分の厚さを差し引いて放熱用シリコーングリース組成物の厚みを算出した。
【００３１】
〔熱抵抗測定〕
放熱用シリコーングリース組成物の厚みを測定した後、そのテストピースを用いて放熱用シリコーングリース組成物の熱抵抗の測定を行った。使用機器は、Ｈｏｌｏｍｅｔｒｉｘ  ｍｉｃｒｏｍｅｔ社の型式Ｍｉｃｒｏ  ｆｌａｓｈ  ３００を使用した。
【００３２】
〔５００メッシュ（目開き２５μｍ）オン質量測定〕
放熱用シリコーングリース組成物５０ｇをトルエン１００ｇと共に２００ｍｌのプラスチック瓶に入れ、栓をして放熱用シリコーングリース組成物が分散しきるまで振とうした。分散した後、５００メッシュ（目開き２５μｍ）にその分散液を流し込み、洗浄用トルエンなどでよく洗い流し、乾燥機にそのメッシュを入れて乾燥させた。乾燥後、薬包紙に５００メッシュオンの粗粒を移してその質量を計り、放熱用シリコーングリース組成物に対し、５００メッシュオンの粗粒が何ｐｐｍかを計算した。
【００３３】
〔３２５メッシュ（目開き４５μｍ）オン目視観察〕
放熱用シリコーングリース組成物５０ｇをトルエン１００ｇと共に２００ｍｌのプラスチック瓶に入れ、栓をして放熱用シリコーングリース組成物が分散しきるまで振とうした。分散した後、３２５メッシュ（目開き４５μｍ）にその分散液を流し込み、洗浄用トルエンなどでよく洗い流し、乾燥機にそのメッシュを入れて乾燥させた。乾燥後、薬包紙に３２５メッシュオンの粗粒を移して目視観察し、下記判定基準により評価した。
＜判定基準＞
○：３２５メッシュ（目開き４５μｍ）オンの粗粒が目視にて見つけられない。
×：３２５メッシュ（目開き４５μｍ）オンの粗粒が目視にて一粒でも確認できる。
【００３４】
〔粘度評価〕
放熱用シリコーングリース組成物の粘度は、２５℃における値を示し、その測定はマルコム粘度計（タイプＰＣ−１Ｔ）を用いた。
【００３５】
【表１】
2005330426.tif 000002
【００３６】
【表２】
2005330426.tif 000003
【００３７】
（Ａ）
Ａ−１  アルミニウム粉末（熱伝導率２３７Ｗ／ｍ℃、平均粒径１．９μｍ、５００
メッシュパス品）
Ａ−２  酸化亜鉛粉末（熱伝導率５４Ｗ／ｍ℃、平均粒径：０．３μｍ、気流分級
品）
Ａ−３  銅粉末（熱伝導率３９８Ｗ／ｍ℃、平均粒径６．９μｍ、気流分級品）
Ａ−４  アルミニウム粉末（熱伝導率２３７Ｗ／ｍ℃、平均粒径６．５μｍ、分級無
し）
Ａ−５  銅粉末（熱伝導率３９８Ｗ／ｍ℃、平均粒径７．２μｍ、分級無し）
【００３８】
（Ｂ）
Ｂ−１  下記式で示される動粘度：３９０ｍｍ2／ｓのオルガノポリシロキサン
【化１】
2005330426.tif 000004
【００３９】
Ｂ−２  下記式で示される動粘度：５００ｍｍ2／ｓのオルガノポリシロキサン
【化２】
2005330426.tif 000005