JP7066853B2

JP7066853B2 - 電子部品上に熱伝導性組成物を適用する方法

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Publication number: JP7066853B2
Application number: JP2020535217A
Authority: JP
Inventors: ウェイ、ぺン; スー、フォンイー; チョン、ヤン; エドゥルバーグワーガー、ドラブ; ホン、デポ; マー、ダンファン; チュー、チュンミン
Original assignee: Dow Corning Corp; Dow Silicones Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2038-01-11
Also published as: EP3737727B1; KR20200107991A; CN110325613B; WO2019136654A1; TWI791706B; JP2021515819A; US11485861B2; US20200354574A1; EP3737727A1; CN110325613A; TW201936888A; KR102498951B1; EP3737727A4

Description

本発明は、容易かつ費用効率の高い方法で、電子部品上に熱伝導性材料を形成する方法に関する。

中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリチップ、半導体、トランジスタ、集積回路（ＩＣ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、及び当該技術分野において既知の他のものなどの電子部品は、通常の動作温度（例えば、室温）又は通常の動作温度範囲内で動作するように設計される。しかしながら、電子部品の動作により熱が発生する。熱が十分除去されない場合、電子部品は、その通常の動作温度よりも著しく高い温度で動作することになる。過剰な温度は、電子部品の性能及びそれに伴うデバイスの動作に悪影響を及ぼし、平均故障間隔に悪影響を及ぼし得る。

これらの問題を回避するために、電子部品によって発生した熱は、熱伝導性材料を使用して除去され、放散される。熱伝導性シリコーン材料は、２つの表面間の高効率熱伝達材料として開発されてきた。多くの熱伝導性シリコーン材料が提案され、ゴム、エラストマー、接着剤、グリース及びゲルの形態で使用される。

熱伝導性ゲルは、典型的には、ビニル末端シリコーンポリマーなどの架橋性シリコーンポリマーと、オルガノハイドロジェンポリシロキサンなどの架橋剤と、熱伝導性充填剤とを含む。熱伝導性ゲルは硬化する前に、グリースと同様の特性を有し、電子部品の表面と完全に接触することができる。熱伝導性ゲルが硬化した後、ゲル中の架橋性基が反応し、架橋反応により凝集力がもたらされてマイグレーションアウトを防止する。

熱伝導性ゲルは、他の熱伝導性材料に対して多くの利点を有するが、電子デバイスの製造工場での硬化工程が必要とされる。また、電子部品の補修やリサイクルには、再加工性（部品の表面に残存することなく電子部品から剥離し、電子部品に再接着することができるシリコーン材料の特性）もまた求められる。

本発明の発明者らは、当該技術分野において既知の温度より低い温度で硬化し、再加工可能な熱伝導性ゲルを提供することができる熱伝導性シリコーン組成物を開発した。ＰＣＴ／ＣＮ１７／１０４３６０（出願番号）を参照されたい。

本発明者らはまた、電子デバイスを操作したときに電子デバイスの電子部品によって発生する熱によって熱伝導性シリコーン組成物を硬化できることを見出し、電子部品上に熱伝導性材料を形成するための容易かつ費用効率の高いプロセスを開発した。

本発明の一実施形態は、電子部品上に熱伝導性シリコーン材料を形成するための方法であり、該方法は、（Ｉ）（Ａ）ポリオルガノシロキサン、（Ｂ）熱伝導性充填剤、及び（Ｃ）触媒、を含む硬化性シリコーン組成物を調製する工程であって、シリコーン組成物が熱によって硬化可能である、工程と、（ＩＩ）電子デバイスの電子部品上にシリコーン組成物を適用する工程であって、このような電子部品は電子デバイスが動作中であるときに熱を発生させる、工程と、（ＩＩＩ）電子部品による発熱によってシリコーン組成物を硬化させる工程と、を含む。

本発明の別の実施形態は、電子デバイスの２つの電子部品間における熱伝導性接続を構築するための方法であり、このような電子部品を含む電子デバイスが動作中であるときに、電子部品のうちの少なくとも１つが熱を発生させ、熱伝導性接続を分離して再接続することができる。本方法は、（Ｉ）（Ａ）ポリオルガノシロキサン、（Ｂ）熱伝導性充填剤、（Ｃ）触媒、及び（Ｄ）シリコーン流体、を含む熱硬化性シリコーン組成物を調製する工程であって、シリコーン組成物が熱によって硬化可能である、工程と、（ＩＩ）電子部品のうちの１つにシリコーン組成物を適用する工程と、（ＩＩＩ）他方の電子部品をシリコーン組成物と接触させて配置する工程と、（ＩＶ）電子部品のうちの少なくとも１つによる発熱によって、シリコーン組成物を硬化させて、２つの電子部品間に熱伝導性接続を形成する工程と、を含む。

方法Ａ
本発明の一実施形態は、電子部品上に熱伝導性シリコーン材料を形成するための方法である。本方法は、以下の３つの工程；（Ｉ）熱硬化性シリコーン組成物を調製する工程と、（ＩＩ）電子デバイスの電子部品上にシリコーン組成物を適用する工程と、（ＩＩＩ）電子部品による発熱によってシリコーン組成物を硬化させる工程と、を含む。

工程（Ｉ）
工程（Ｉ）において、成分（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を含むシリコーン組成物が調製される。シリコーン組成物は、熱によって硬化可能である。

成分（Ａ）
成分（Ａ）は、ポリオルガノシロキサンである。これは、組成物の「ベースポリマー」又は「バインダーポリマー」とも呼ばれる。ポリオルガノシロキサンは、直鎖、分枝鎖、環状、又は樹脂性の構造を有し得る。このポリオルガノシロキサンは、ホモポリマー又はコポリマーであってもよい。成分（Ａ）の量は、組成物の総重量を基準として、２～１２重量％、２～１０重量％、２～８重量％、２～６重量％、又は４～６重量％である。シリコーン組成物は熱により硬化可能であるため、ポリオルガノシロキサンは、好ましくは（Ａ－１）平均分子当たり少なくとも２つの不飽和有機基を有するポリオルガノシロキサンと、（Ａ－２）平均分子当たり少なくとも２つのケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、を含む。

（Ａ－１）
ポリオルガノシロキサンの不飽和有機基は、ビニル、アリル、ブテニル、及びヘキセニルによって例示されるがこれらに限定されないアルケニルであってもよい。不飽和有機基は、エチニル、プロピニル、及びブチニルによって例示されるがこれらに限定されないアルキニル基であってもよい。ポリオルガノシロキサンの不飽和有機基は、ポリオルガノシロキサンの末端に、側枝に、又は末端及び側枝位置の両方に、配置されていてもよい。

ポリオルガノシロキサンの残りのケイ素結合有機基は、不飽和を含まない１価の有機基であってもよい。これらの１価の有機基は、１～２０個の炭素原子、あるいは１～１２個の炭素原子を有してもよく、メチル、エチル、プロピル、ペンチル、オクチル、デシル、ウンデシル、ドデシル、及びオクタデシルなどのアルキル基；シクロペンチル及びシクロヘキシルなどのシクロアルキル基；並びにフェニル、トリル、キシリル、ベンジル、及び２－フェニルエチルなどの芳香族基によって例示されるが、これらに限定されない。

成分（Ａ－１）は、一般式
（Ｒ^１）_２Ｒ^２ＳｉＯ（（Ｒ^１）_２ＳｉＯ）_ｍ（（Ｒ^１）（Ｒ^２）ＳｉＯ）_ｎＳｉ（Ｒ^１）_２Ｒ^２、式（ＩＩ）、
（Ｒ^１）_３ＳｉＯ（（Ｒ^１）_２ＳｉＯ）_ｏ（（Ｒ^１）（Ｒ^２）ＳｉＯ）_ｐＳｉ（Ｒ^１）_３、式（ＩＩＩ）、を有するポリオルガノシロキサン、又はこれらの組み合わせ、を含んでもよい。

式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）において、各Ｒ^１は、独立して、１価の飽和有機基であり、各Ｒ^２は、独立して、不飽和有機基である。下付き文字ｍは、少なくとも２の平均値を有し、あるいは下付き文字ｍは、２～２０００の範囲の値を有してもよい。下付き文字ｎは、０でも又は正の数であってもよい。あるいは、下付き文字ｎは、０～２０００の範囲の平均値を有してもよい。下付き文字ｏは、０でも又は正の数であってもよい。あるいは、下付き文字ｏは、０～２０００の範囲の平均値を有してもよい。下付き文字ｐは、少なくとも２の平均値を有する。あるいは、下付き文字ｐは、２～２０００の範囲の平均値を有してもよい。Ｒ^１に好適な１価の飽和有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ペンチル基、オクチル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、及びオクタデシル基などのアルキル基；シクロペンチル基及びシクロヘキシル基などのシクロアルキル基、並びにフェニル基、トリル基、キシリル基、ベンジル基、及び２－フェニルエチル基などのアリール基が挙げられるが、これらに限定されない。各Ｒ^２は、独立して、不飽和の１価の有機基である。Ｒ^２は、ビニル基、アリル基、及びブテニル基などのアルケニル基、並びにエチニル基及びプロピニル基などのアルキニル基により例示される。

成分（Ａ－１）の例としては、ジメチルビニルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、ジメチルビニルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン／メチルビニルシロキサン）、ジメチルビニルシロキシ末端ポリメチルビニルシロキサン、トリメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン／メチルビニルシロキサン）、トリメチルシロキシ末端ポリメチルビニルシロキサン、ジメチルビニルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン／メチルフェニルシロキサン）、ジメチルビニルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン／ジフェニルシロキサン）、フェニル、メチル、ビニルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、ジメチルヘキセニルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、ジメチルヘキセニルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン／メチルヘキセニルシロキサン）、ジメチルヘキセニルシロキシ末端ポリメチルヘキセニルシロキサン、及びトリメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン／メチルヘキセニルシロキサン）、及びこれらの組み合わせなどのポリジオルガノシロキサンが挙げられるが、これらに限定されない。

成分（Ａ－１）は、１つのオルガノポリシロキサンであり得、又は、以下の特性：構造、粘度、平均分子量、シロキサン単位、及び配列のうちの少なくとも１つが異なる、２つ以上のオルガノポリシロキサンの混合物であり得る。

（Ａ－２）
オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子は、末端、側枝、又は末端及び側枝位置の双方に位置し得る。

オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、Ｈ（Ｒ^３）_２ＳｉＯ_１／２、（Ｒ^３）_３ＳｉＯ_１／２、ＨＲ^３ＳｉＯ_２／２、（Ｒ^３）_２ＳｉＯ_２／２、Ｒ^３ＳｉＯ_３／２、及びＳｉＯ_４／２単位を含むがこれらに限定されないシロキサン単位を含んでもよい。上記の式において、各Ｒ^３は、独立して、１価の飽和有機基から選択される。

成分（Ａ－２）は、式（Ｒ^４）_３ＳｉＯ（（Ｒ^４）_２ＳｉＯ）_ｓ（Ｒ^４ＨＳｉＯ）_ｔＳｉ（Ｒ^４）_３（ＶＩ）
（Ｒ^４）_２ＨＳｉＯ（（Ｒ^４）_２ＳｉＯ）_ｕ（Ｒ^４ＨＳｉＯ）_ｖＳｉ（Ｒ^４）_２Ｈ（ＶＩＩ）
の化合物、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

上記式（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）において、下付き文字ｓは、１～２，０００の範囲の平均値を有し、下付き文字ｔは、２～２，０００の範囲の平均値を有し、下付き文字ｕは、１～２，０００の範囲の平均値を有し、下付き文字ｖは、０～２，０００の範囲の平均値を有する。各Ｒ^４は、独立して、１価の有機基である。好適な１価の有機基としては、メチル、エチル、プロピル、ペンチル、オクチル、ウンデシル、及びオクタデシルなどのアルキル；シクロペンチル及びシクロヘキシルなどのシクロアルキル、ビニル、アリル、ブテニル、及びヘキセニルなどのアルケニル；エチニル、プロピニル、及びブチニルなどのアルキニル；並びにフェニル、トリル、キシリル、ベンジル、及び２－フェニルエチルなどのアリールが挙げられる。

成分（Ａ－２）の例としては、ジメチルハイドロジェンシロキシ末端ポリジメチルシロキサン、ジメチルハイドロジェンシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン／メチルハイドロジェンシロキサン）、ジメチルハイドロジェンシロキシ末端ポリメチルハイドロジェンシロキサン、トリメチルシロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン／メチルハイドロジェンシロキサン）、トリメチルシロキシ末端ポリメチルハイドロジェンシロキサン、Ｈ（ＣＨ_３）_２ＳｉＯ_１／２単位及びＳｉＯ_４／２単位から本質的になる樹脂、並びにこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。

成分（Ａ－２）のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、以下の特性：構造、平均分子量、粘度、シロキサン単位、及び配列のうちの少なくとも１つが異なる２つ以上のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの組み合わせであり得る。比較的低い重合度（例えば、３～５０の範囲の重合度（ＤＰ））を有するジメチルハイドロジェンシロキシ末端ポリジメチルシロキサンは、一般的に連鎖延長剤と呼ばれ、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの一部は連鎖延長剤であり得る。

組成物中の成分（Ａ－２）の量は、成分（Ａ－２）のオルガノハイドロジェンポリシロキサンのＳｉＨ含有量、成分（Ａ－１）のポリオルガノシロキサンの不飽和基含有量、及び所望の組成物の硬化物の特性などの様々な要因に依存する。しかしながら、成分（Ａ－２）の量は、０．３：１～５：１の範囲である、成分（Ａ－２）のオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のＳｉＨ基の、成分（Ａ－１）のポリオルガノシロキサン中の不飽和有機基に対するモル比（一般にＳｉＨ：Ｖｉと称される）をもたらすのに十分であり得る。あるいは、成分（Ａ－２）の量は、組成物を基準として、０．１～５重量％の範囲であり得る。

成分（Ｂ）
成分（Ｂ）は熱伝導性充填剤である。熱伝導性充填剤は、導電性充填剤及び絶縁性充填剤の両方を含む。成分（Ｂ）は、金属充填剤、無機充填剤、溶融性充填剤、又はこれらの組み合わせを含む。金属充填剤は、アルミニウム、銅、金、ニッケル、銀、及びこれらの組み合わせよって例示される金属の粒子を含む。無機充填剤は、オニキス；アルミニウム三水和物、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、及び酸化亜鉛などの金属酸化物；窒化アルミニウム及び窒化ホウ素などの窒化物；炭化ケイ素及び炭化タングステンなどの炭化物、並びにこれらの組み合わせによって例示される。溶融性充填剤は、Ｂｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、及びこれらの合金を含んでもよく、所望によりＡｇ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、及びこれらの組み合わせを更に含んでもよい。好適な溶融性充填剤の例としては、Ｇａ、Ｉｎ－Ｂｉ－Ｓｎ合金、Ｓｎ－Ｉｎ－Ｚｎ合金、Ｓｎ－Ｉｎ－Ａｇ合金、Ｓｎ－Ａｇ－Ｂｉ合金、Ｓｎ－Ｂｉ－Ｃｕ－Ａｇ合金、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ－Ｓｂ合金、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ合金、Ｓｎ－Ａｇ合金、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ－Ｚｎ合金、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

熱伝導性充填剤粒子の形状は特に限定されないが、円形又は球形粒子であると、組成物中の熱伝導性充填剤の高配合によって望ましくないレベルまで粘度が増加するのを防止することができる。

成分（Ｂ）は、単一の熱伝導性充填剤、又は充填剤の粒子形状、平均粒径、粒径分布、及び種類などの少なくとも１つの特性が異なる２つ以上の熱伝導性充填剤の組み合わせであり得る。

熱伝導性充填剤の平均粒径は、成分（Ｂ）について選択される熱伝導性充填剤の種類、硬化性組成物に添加する正確な量、及び硬化生成物組成物が用いられる素子の結合部の厚みなどの、様々な因子によって決まるであろう（つまり、最大粒径は結合部の厚みよりも小さい必要がある）。しかしながら、熱伝導性充填剤は、０．１マイクロメートル～８０マイクロメートル、あるいは０．１マイクロメートル～５０マイクロメートル、あるいは０．１マイクロメートル～１０マイクロメートルの範囲の平均粒径を有し得る。

組成物中の成分（Ｂ）の量は、成分（Ｂ）について選択される充填剤の熱伝導性を含む様々な要因に依存する。しかしながら、成分（Ｂ）の量は、組成物の１体積％～８５体積％、あるいは３０体積％～８０体積％、あるいは５０体積％～７５体積％の範囲であり得る。

成分（Ｃ）
組成物の成分（Ｃ）は、ポリオルガノシロキサンの架橋の触媒である。上記の（Ａ－１）及び（Ａ－２）からポリオルガノシロキサンを形成する場合、ヒドロシリル化反応用の触媒が使用される。成分（Ｃ）は、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、若しくはイリジウム金属から選択される白金族金属、若しくはこれらの有機金属化合物、又はこれらの組み合わせを含み得る。成分（Ｃ）の例としては、塩化白金酸、塩化白金酸六水和物、二塩化白金、上記化合物と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体、又はマトリックス若しくはコアシェル型構造でマイクロカプセル化された白金化合物が挙げられるが、これらに限定されない。白金と低分子量オルガノポリシロキサンとの錯体としては、１，３－ジエテニル－１，１，３，３－テトラメチルジシロキサンの白金錯体が挙げられる。これらの錯体は、樹脂マトリックス中にマイクロカプセル化されていてもよい。あるいは、触媒は１，３－ジエテニル－１，１，３，３－テトラメチルジシロキサンの白金錯体を含んでもよい。触媒が低分子量オルガノポリシロキサンとの白金錯体の場合、触媒の量は硬化性シリコーン組成物の重量を基準として０．０４～０．４％の範囲であってよい。

成分（Ｃ）を、組成物に、硬化性組成物の重量を基準として白金族金属の重量の０．１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍ、あるいは１～５００ｐｐｍ、あるいは２～２００、あるいは５～１５０ｐｐｍの範囲であり得る量で添加する。

成分（Ｄ）
成分（Ｄ）は、シリコーン流体及びシリコーン組成物の所望による成分である。これは、２０～５００ｃＰの粘度を有するオルガノポリシロキサンであり、組成物のレオロジーを改質するのに役立つことができる。オルガノポリシロキサンは、組成物から形成される硬化ポリマー材料用の剥離剤として機能すると考えられる。あるいは、オルガノポリシロキサンは、少なくとも１つの反応性基を有するとき、充填剤の表面処理剤として機能すると考えられる。シリコーン流体は、直鎖又は分枝鎖構造を有してもよく、ホモポリマー又はコポリマーであってもよい。

シリコーン流体は、
（Ｒ^５）_３Ｓｉ（ＯＳｉ（Ｒ^５）_２）_ｑＯＳｉ（ＯＲ^５）_ｒＲ^５ _{（３－ｒ）}、式（ＩＶ）
（Ｒ^５）_３Ｓｉ（ＯＳｉ（Ｒ^５）_２）_ｑＲ^６Ｓｉ（ＯＲ^５）_ｒＲ^５ _{（３－ｒ）}、式（Ｖ）
のオルガノポリシロキサン、又はこれらの組み合わせでもよい。

式（ＩＶ）及び（Ｖ）において、各Ｒ^５は、独立して、１価の飽和有機基である。Ｒ^６は、２価の飽和有機基ある。下付き文字ｑは、少なくとも２の平均値を有し、あるいは下付き文字ｑは、２～２０００の範囲の値を有してもよい。下付き文字ｑは、好ましくは１０～２３０、より好ましくは２０～１８５である。下付き文字ｒは、０～３の整数であってもよい。Ｒ^５に好適な１価の飽和有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ペンチル基、オクチル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基及びオクタデシル基などのアルキル基；シクロペンチル基及びシクロヘキシル基などのシクロアルキル基、並びにフェニル基、トリル基、キシリル基、ベンジル基、及び２－フェニルエチル基などのアリール基が挙げられるが、これらに限定されない。Ｒ^６としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ペンチレン基、オクチレン基、ウンデシレン基、及びオクタデシレン基などのアルキレン基；シクロペンチレン基及びシクロヘキシレン基などのシクロアルキレン基；並びにフェニレン基などのアリーレン基が挙げられるが、これらに限定されない。

シリコーン流体の例としては、（ＣＨ_３）_３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉ（ＣＨ_３）_３、Ｃ_８Ｈ_１７（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_８Ｈ_１７（ＣＨ_３）_２、Ｃ_６Ｈ_１３（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_６Ｈ_１３（ＣＨ_３）_２、Ｃ_１０Ｈ_２１（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_１０Ｈ_２１（ＣＨ_３）_２、（ＣＨ_３）_３ＳｉＯ（ＳｉＯ（ＣＨ_３）_２）ｎＳｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_８Ｈ_１７（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_６Ｈ_１２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_６Ｈ_１３（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_６Ｈ_１２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_１０Ｈ_２１（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_６Ｈ_１２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_３Ｈ_７（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_６Ｈ_１２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_６Ｈ_１３（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_３Ｈ_６Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_１０Ｈ_２１（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_３Ｈ_６Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_８Ｈ_１７（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_３Ｈ_６Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、及びＣ_３Ｈ_７（ＣＨ_３）_２Ｓｉ（ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２）ｎＯＳｉＣ_３Ｈ_６Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３が挙げられるが、これらに限定されない。

シリコーン流体は、１つのオルガノポリシロキサンであり得、又は、以下の特性：構造、粘度、平均分子量、シロキサン単位、及び配列のうちの少なくとも１つが異なる、２つ以上のオルガノポリシロキサンの混合物であり得る。

シリコーン流体の粘度は、２０～５００ｃＰである。あるいは、粘度は、２５～５００、又は３０～３５０である。オルガノポリシロキサンの粘度が低下すれば、最終生成物からの移行がより容易になる。より高粘度のオルガノポリシロキサンは、より悪い再加工性能をもたらす。

シリコーン流体の量は、組成物の総重量を基準として、基本的には１～１０重量％、好ましくは３～８重量％、より好ましくは３～７重量％である。

成分（Ｅ）
成分（Ｅ）は、Ｑ分枝構造を有するポリシロキサン、及びシリコーン組成物に所望の成分である。成分（Ｅ）はまた、硬化物の再加工性を高めるのに役立つ。成分（Ｅ）は、以下の式（Ｉ）で表される。

式（Ｉ）において、各Ｒ^ａは、１～６個の炭素原子を有するアルキル基、２～６個の炭素原子を有するアルケニル基、及び２～６個の炭素原子を有するアルキニル基からなる群から選択される。化合物中のＲ^ａのうちの少なくとも３つは、アルケニル基又はアルキニル基である。各Ｒ^ｂは、１～６個の炭素原子を有するアルキル基、２～６個の炭素原子を有するアルケニル基、２～６個の炭素原子を有するアルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アクリレート基、及びメタクリレート基からなる群から選択される。ｎは、１～１００の整数である。化合物は、米国特許第６，８０６，３３９（Ｂ）号に開示されており、その文書の説明は、組み込まれる。成分（Ｅ）の量は、組成物の総重量を基準として、基本的には０．０１～１０重量％、好ましくは０．５～５重量％、より好ましくは０．５～３重量％である。

他の成分
方法Ａの工程（Ｉ）に使用されるシリコーン組成物は、当該技術分野において既知の無機充填剤、充填剤表面処理剤、又は阻害剤若しくは顔料などの任意の他の成分を更に含んでもよい。

無機充填剤（補強充填剤及び／又は増量充填剤）
無機充填剤は、硬化ポリマー材料を補強する（及び／又は増量する）ために使用される。無機充填剤の例としては、沈降、ヒュームド、若しくは粉砕シリカ、沈降、ヒュームド、若しくは粉砕炭酸カルシウム、石英、タルク、細断ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）などの細断繊維、又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。これらの充填剤においては、ヒュームドシリカ（ｉｎｓｉｔｕで調製した処理シリカ）が好ましい。ヒュームドシリカを使用する場合、その好ましい表面積は５０～６００ｍ^２／ｇ、より好ましくは２００～４００ｍ^２／ｇである。充填剤は、充填剤として使用することができ、又は少なくとも部分的にアルコキシシランなどの表面処理剤によって処理することができる。

組成物中の無機充填剤の量は、組成物の重量を基準として０．１重量％～１０重量％の範囲であり得る。

充填剤表面処理剤
充填剤表面処理剤は、上記で開示された熱伝導性充填剤又は無機充填剤の表面を処理するために使用される。処理剤及び処理方法は、当該技術分野において既知であり、例えば、米国特許第６，１６９，１４２号を参照されたい。

組成物中の充填剤表面処理剤の量は、成分（Ｂ）及び任意の他の無機充填剤に対して選択された充填剤の種類及び量などの様々な要因に応じて異なり得るが、組成物の重量に基づいて、０．１重量％～２重量％の範囲の量を含んでもよい。

工程（ＩＩ）
工程（ＩＩ）において、上記で開示された熱硬化性シリコーン組成物は、加熱前に電子デバイスの電子部品上に適用される。シリコーン組成物を適用する際に、スピンコーティング、ブレードコーティング、分配、ステンシル印刷及びスクリーン印刷、並びにパターニングなどの、任意の既知の方法を使用することができる。適用されるシリコーン組成物の量は、必要に応じて任意の量であってもよいが、典型的には約１００マイクロメートル～１ミリメートルの厚さであってもよい。シリコーン組成物は、好ましくは、シリコーン組成物と電子部品との間に空隙又は泡を含まずに、有効な熱伝達のために適用される。加熱後に気泡が形成されるのを避けるために、シリコーン組成物は、適用前に脱気してもよい。

上述のように、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリチップ又は半導体などの電子部品は、それらを含む電子デバイスが動作中であるときに熱を発生させる。例えば、スマートフォンのＣＰＵの温度は、スマートフォンを１０分以上使用したときに、４０～８０℃になる。電子デバイスの動作中に熱を発生する電子部品の例は、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、メモリチップ、ドライバチップ、及び光学モジュールを含む。電子デバイスの例としては、スマートフォン、デジタルカメラ、コンピュータ、パッドデバイス、サーバー、及び通信用の基地局が挙げられる。

工程（ＩＩＩ）
工程（ＩＩＩ）において、シリコーン組成物は、組成物が近接して適用された電子部品による発熱によって硬化され、熱伝導性材料（硬化物）となる。硬化工程は、４～２０時間、４０～８０℃で実施してもよい。

硬化したポリマー材料は、０．５～８Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有し、熱伝達材料に有用である。例示的な硬化物は、以下の物理的及び熱的特性：０．１Ｍｐａ～１０Ｍｐａの引張強度、２０％～６００％の伸び、ショアＡスケールでの１０～７０の硬度、１４ＫＶ／ｍｍを超える絶縁耐力、１．０Ｅ＋１４オーム^＊ｃｍを超える体積抵抗率、を有する。

加えて、熱伝導性シリコーン組成物が成分（Ｄ）を含む場合、硬化したポリマー材料を電子部品及び電子デバイスから剥離することができる。例えば、本発明の硬化ポリマー材料は、ヒートシンクの表面又はＩＣ表面上に残存することなく、ヒートシンク又はＩＣ表面から剥離することができる。加えて、本発明の硬化ポリマー材料は、２つ以上の断片に破断することなく、電子部品や電子デバイスから剥離することができる。

方法Ｂ
本発明の別の実施形態は、電子デバイスの２つの電子部品間における熱伝導性接続を構築するための方法である。これは、以下の４つの工程：（ＩＶ）熱硬化性シリコーン組成物を調製する工程と、（Ｖ）シリコーン組成物を電子部品のうちの１つに適用する工程と、（ＶＩ）他の電子部品をシリコーン組成物と接触させて配置する工程と、（ＶＩＩ）電子部品のうちの少なくとも１つによる発熱によって、シリコーン組成物を硬化させて、２つの電子部品間に熱伝導性接続を形成する工程と、を含む。

工程（ＩＶ）
工程（ＩＶ）において、成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）を含むシリコーン組成物が調製される。各成分（Ａ）～（Ｄ）及びこれらの成分の量は、方法Ａで言及したものと同じである。シリコーン組成物は、熱によって硬化可能である。また、シリコーン組成物は、方法Ａで言及したように、シリコーン流体、無機充填剤、及び阻害剤又は顔料などの任意の他の成分を更に含んでもよい。

工程（Ｖ）
工程（Ｖ）において、熱硬化性シリコーン組成物は、加熱前に電子部品のうちの１つに適用される。電子部品のうちの少なくとも１つは、それらを含む電子デバイスが動作しているときに熱を発生させる。電子デバイスの動作中に熱を発生する電子部品の例としては、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、メモリチップ、ドライバチップ、及び光学モジュールが挙げられる。熱を発生させないが、熱伝導性材料を介して上記電子部品のいずれかに接続されている電子部品の例としては、ヒートシンク、液体冷却プレート／パッドを含む冷却プレート／パッド、液体冷却チューブを含む冷却チューブが挙げられる。工程（Ｖ）において、シリコーン組成物は、熱を発生させるか、又は熱を発生しない電子部品のいずれかに適用することができる。

方法Ａと同様に、シリコーン組成物を適用する際に、任意の既知の方法、例えば、スピンコーティング、ブレードコーティング、分配、ステンシル印刷及びスクリーン印刷、並びにパターニングを使用することができる。

工程（ＶＩ）
工程（ＶＩ）において、工程（Ｖ）で使用される第１の電子部品以外の第２の電子部品が、第１の電子部品に適用されたシリコーン組成物上に配置される。その結果、２つの電子部品の間にシリコーン組成物が配置されたサンドイッチ構造が形成される。シリコーン組成物は、発熱性電子部品又は放熱若しくは冷却電子部品のいずれかの表面上に適用されてもよい。電子部品の損傷を回避しながら、所望の接合線の厚さを得るために、シリコーン成分層に向かって電子部品に十分な圧力が加えられる。次に、１つ以上のねじ又はクランプを使用して、サンドイッチ構造を固定することができる。

工程（ＶＩＩ）
工程（ＶＩＩ）において、上述のシリコーン組成物を、電子部品のうちの少なくとも１つによる発熱によって硬化して、熱伝導性接続を形成する。白金触媒は、６０℃で放出され、ポリオルガノシロキサンはヒドロシリル化反応下で架橋を開始し、最終的に硬化した弾性シリコーン材料を形成する。

この方法によって形成される熱伝導性接続は、この方法によって得られる２つの電子部品間の熱伝導性材料が再加工可能であるため、分離して再接続することができる。

表１に示す原料を使用して、実施例のシリコーン組成物を調製した。

表１

実施例１
表１に記載の原料を、ミキサーを用いて反応容器に添加した。これらの原料を２５℃で２分間１５００ｒｐｍで混合した。得られた組成物を、ＮｏｒｄｓｏｎＥＦＤ３００ｍｌ分配システムを使用して、試験基材の表面上に適用した。分配のパラメータを表２に示す。

分配されたシリコーン組成物を６０℃で５時間硬化させ、硬化シリコーン材料を形成した。硬化したポリマー材料は、０．５～８Ｗ／ｍＫの熱伝導率、０．１ＭＰａ～１０ＭＰａの引張強度、２０％～６００％の伸び、ショアＡスケールで１０～７０の硬度、１４ＫＶ／ｍｍを超える絶縁耐力、及び１．０Ｅ＋１４オーム^＊ｃｍを超える体積抵抗率を有する。

表２

シリコーン組成物を熱発生器表面上に適用し、ヒートシンク表面に取り付けた。完全に硬化された後、熱発生器及びヒートシンクが分離されたとき、シリコーン組成物は、熱発生器表面又はヒートシンク表面のいずれかの上に残り、剥がれなかった。硬化したシリコーン組成物を、補修操作をシミュレートする方法で表面から手で剥離したとき、目視観察によって表面上に残留物が残っておらず、硬化したシリコーン組成物を完全に剥離できることが示された。

Claims

電子部品上に熱伝導性シリコーン材料を形成するための方法であって、
（Ｉ）
（Ａ）ポリオルガノシロキサン、
（Ｂ）熱伝導性充填剤、
（Ｃ）触媒、及び
（Ｅ）式（Ｉ）

［式中、各Ｒ ^ａは、１～６個の炭素原子を有するアルキル基、２～６個の炭素原子を有するアルケニル基、及び２～６個の炭素原子を有するアルキニル基からなる群から選択され、前記化合物中のＲ ^ａのうちの少なくとも３つはアルケニル基又はアルキニル基であり、各Ｒ ^ｂは、１～６個の炭素原子を有するアルキル基、２～６個の炭素原子を有するアルケニル基、２～６個の炭素原子を有するアルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アクリレート基、及びメタクリレート基からなる群から選択され、ｎは１～１００の整数である］で表されるＱ分枝構造を有するポリシロキサン
を含む熱硬化性シリコーン組成物を調製する工程と、
（ＩＩ）前記シリコーン組成物を電子デバイスの電子部品上に適用する工程であって、前記電子部品は、前記電子部品を含む前記電子デバイスが動作中であるときに熱を発生させる、工程と、
（ＩＩＩ）前記電子部品による発熱によって前記シリコーン組成物を硬化させる工程と、を含む、方法。
前記シリコーン組成物が工程（ＩＩＩ）で硬化するとき、前記電子部品の温度が室温より高く、８０℃より低い、請求項１に記載の方法。
前記電子部品が、中央処理装置、グラフィック処理装置、メモリチップ、ドライバチップ、及び光学モジュールから選択される、請求項１に記載の方法。
前記電子デバイスが、スマートフォン、デジタルカメラ、コンピュータ、パッドデバイス、サーバー、及び通信のための基地局から選択される、請求項１に記載の方法。
前記シリコーン組成物が、（Ｄ）シリコーン流体を更に含む、請求項１に記載の方法。
前記熱伝導性シリコーン材料が、２つ以上の断片に破断することなく、前記電子部品から除去することができる、請求項５に記載の方法。
電子デバイスの２つの電子部品間における熱伝導性接続を構築するための方法であって、前記電子部品のうちの少なくとも１つが、前記電子デバイスが動作中であるときに熱を発生させ、前記方法が、
（ＩＶ）
（Ａ）ポリオルガノシロキサン、
（Ｂ）熱伝導性充填剤、
（Ｃ）触媒、
（Ｄ）シリコーン流体、及び
（Ｅ）式（Ｉ）

［式中、各Ｒ ^ａは、１～６個の炭素原子を有するアルキル基、２～６個の炭素原子を有するアルケニル基、及び２～６個の炭素原子を有するアルキニル基からなる群から選択され、前記化合物中のＲ ^ａのうちの少なくとも３つはアルケニル基又はアルキニル基であり、各Ｒ ^ｂは、１～６個の炭素原子を有するアルキル基、２～６個の炭素原子を有するアルケニル基、２～６個の炭素原子を有するアルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アクリレート基、及びメタクリレート基からなる群から選択され、ｎは１～１００の整数である］で表されるＱ分枝構造を有するポリシロキサン
を含む熱硬化性シリコーン組成物を調製する工程と、
（Ｖ）前記シリコーン組成物を前記電子部品のうちの１つに適用する工程と、
（Ｖｉ）他の前記電子部品を前記シリコーン組成物上に置く工程と、
（ＶＩＩ）前記電子部品のうちの少なくとも１つによる発熱によって、前記シリコーン組成物を硬化させて、熱伝導性接続を形成する工程と、を含む、方法。