專利名稱：可固化的有機基聚硅氧烷組合物以及半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可固化的有機基聚硅氧烷組合物及其制備方法，以及其固化產(chǎn)品和該固化產(chǎn)品作為導(dǎo)熱層的用途，具有該導(dǎo)熱層的半導(dǎo)體器件，以及制造該半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
安裝在印刷電路板上的發(fā)熱電子部件，例如CPU(中央處理器)的例如IC(集成電路)封裝，當(dāng)使用中產(chǎn)生熱而引起溫度升高時，可能降低它們的性能或者可能引起故障。為了避免這種情況，通常的做法是在IC封裝之間放置一個良好的導(dǎo)熱性的導(dǎo)熱臂以及放置一個具有散熱片的散熱元件，或者在它們之間應(yīng)用導(dǎo)熱油脂。最終，IC封裝里產(chǎn)生的熱被有效地傳遞到散熱元件并因此散熱。但是，隨著電子部件性能更強大而產(chǎn)生的熱量也趨向增加。因此，有需求開發(fā)導(dǎo)熱性比迄今已知的相似物更好的材料和元件。從操作和制造工藝的角度來看，現(xiàn)有的導(dǎo)熱片(sheets)是有利的，其可以容易地被安裝。導(dǎo)熱油脂在CPU中也是有優(yōu)勢的，散熱元件可以相互緊密接觸，同時與其不規(guī)則性相一致，而不存在CPU表面不規(guī)則性的影響，這使散熱元件等之間不留空隙而使界面的熱阻變小。但是，導(dǎo)熱片和導(dǎo)熱油脂都是通過配制導(dǎo)熱填充劑來獲得以給予其導(dǎo)熱性。為了在導(dǎo)熱片的情況下不造成制造工藝過程中的可操作性和加工性的問題，或者為了在導(dǎo)熱油脂的情況下不引起用注射器的方式涂覆例如發(fā)熱電子部件上時的可操作性的問題，有必要將所用油脂的表觀粘度的上限限制到某一程度。任一情況下，限制待配制的導(dǎo)熱填充劑的量的最高限度，伴隨的缺點是不能獲得滿意的導(dǎo)熱效果。在這些情況下，有提議在導(dǎo)熱糊中配制低熔融的金屬的方法(參見專利文獻(xiàn)1:JP-A H07-207160和專利文獻(xiàn)2:JP-A H08-53664)，一種用于在三相復(fù)合材料中固定和穩(wěn)定液態(tài)金屬的顆粒材料(參見專利文獻(xiàn)3 JP-A 2002-121292)。但是，使用低熔點金屬的導(dǎo)熱材料有以下問題:它們污染涂層元件以外的元件，而且當(dāng)使用超過一段長的時間后，油性物質(zhì)會漏出。為了解決上述問題，已有提議在可固化的有機硅中分散鎵或鎵合金的方法(參見專利文獻(xiàn)4 JP4551074)。然而，由于它的低導(dǎo)熱性，這樣的組合物中厚度大的地方不能獲得滿意的結(jié)果。引用文件列表專利文獻(xiàn)I JP-A H07-207160專利文獻(xiàn)2:JP-A H08-53664專利文獻(xiàn)3 JP-A 2002-121292專利文獻(xiàn)4 JP 45510了
發(fā)明內(nèi)容
考慮到這些背景技術(shù) 的技術(shù)內(nèi)容，本發(fā)明的首要目的是提供一種可固化的有機基聚硅氧烷組合物，其中以必需和足夠的量配制導(dǎo)熱性出色的材料，并且該材料是以顆粒形式均勻地分散在樹脂基質(zhì)上。本發(fā)明的另一個目的是提供如上述的一種制造這樣的可固化的有機基聚硅氧烷組合物的方法。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供以上可固化的有機基聚硅氧烷組合物作為導(dǎo)熱層的用途，其如現(xiàn)有導(dǎo)熱油脂一樣放置在發(fā)熱電子部件和散熱元件之間，與部件或元件的表面不規(guī)則相一致而不引起其中間的空隙，并且它是由通過加熱交聯(lián)的固化產(chǎn)品所制成。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供半導(dǎo)體器件以及制備它的方法，其中發(fā)熱電子部件和散熱元件通過上述導(dǎo)熱層結(jié)合在一起，因此在散熱性能上優(yōu)異。為了實現(xiàn)上述目的，我們做了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)根據(jù)材料優(yōu)異的導(dǎo)熱性選用低熔融的鎵和/或鎵合金、以及烷氧基聚硅 氧烷和導(dǎo)熱填充劑的特定類型，并在加成反應(yīng)固化型有機基聚硅氧烷組合物中配制時，可以獲得一種其中鎵和/或鎵合金是以顆粒形式均勻分散的組合物。還發(fā)現(xiàn)了在通過組合物的熱處理提供固化產(chǎn)品的步驟的過程中，液態(tài)形式的鎵和/或鎵合金凝結(jié)形成具有更大粒度的液態(tài)顆粒，該液態(tài)顆粒隨同導(dǎo)熱填充劑一起互相結(jié)合形成一種由一系列結(jié)合體組成的路徑，并且該路徑結(jié)構(gòu)是固定的并保持由樹脂組分固化形成的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了當(dāng)通過將如上獲得的固化產(chǎn)品夾在發(fā)熱電子部件和散熱元件之間以層的形式布置時，所得的結(jié)構(gòu)可以用作具有低熱阻的導(dǎo)熱層。此外，已發(fā)現(xiàn)可以獲得具有優(yōu)良散熱特性的半導(dǎo)體產(chǎn)品，其中發(fā)熱電子部件運行產(chǎn)生的熱量通過以上導(dǎo)熱層立刻傳遞到散熱元件，導(dǎo)熱層包括固定的并保持如上所示的結(jié)構(gòu)的鎵和/或鎵合金。本發(fā)明是基于上述發(fā)現(xiàn)而完成的。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，提供一種油脂或糊狀形式的可固化的有機基聚硅氧烷組合物，其包括:(A) 100重量份在一個分子中具有至少2個鍵合硅原子的烯基的有機基聚硅氧烷；(B)在分子中具有至少2個鍵合娃原子的氫原子的有機基氫聚娃氧燒,其量為:相對組分(A)中每I個烯基，組分(B)中鍵合硅原子的氫原子數(shù)目是0.1-5.0個；(C) 5000-20000重量份的具有熔點0_70°C的鎵和/或鎵合金；(D) 10-1000重量份的具有平均粒度0.1-100 μ m的導(dǎo)熱填充劑；(E)相對于組分(A)的重量，0.l-500ppm的鉬基催化劑；以及(G) 20-500重量份的具有下述通式(I)的聚硅氧烷:
權(quán)利要求
1.種油脂或者糊狀形式的可固化的有機基聚硅氧烷組合物，其包含 (A)100重量份的有機基聚硅氧烷，其一個分子中具有至少2個鍵合到硅原子上的烯基; (B)有機基氫聚硅氧烷，其分子中具有至少2個鍵合到硅原子上的氫原子，其用量使對于組分(A)中每一烯基組分(B)中鍵合到硅原子上的氫原子數(shù)目是0.1-5.0個； (C)5000-20000重量份的具有熔點0-70°C的鎵和/或鎵合金； (D)10-1000重量份的具有平均粒度0.1-100 μ m的導(dǎo)熱填料； (E)相對于組分㈧的重量，0.l-500ppm的鉬基催化劑；以及 (G) 20-500重量份的具有下述通式(I)的聚硅氧烷:
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，進(jìn)一步包含0.1-100重量份通式(2)所示的烷氧硅烷化合物(G-2)，相對于100重量份的組分(A):R3cR4dSi (OR5) 4-e-d (2) 其中R3獨立地代表具有6-15個碳原子的烷基，R4獨立地代表具有1-8個碳原子的未取代的或取代的一價烴基，R5獨立地代表具有1-6個碳原子的烷基，c是1-3的整數(shù)以及d是0-2的整數(shù)，條件是c+d的和是1-3的整數(shù)。
3.種制備權(quán)利要求1所述的可固化的有機基聚硅氧烷組合物的方法，該方法包括步驟: (i)在40-120°C的范圍內(nèi)且不低于組分(C)的熔點的溫度下，捏合組分(A)、(C)、(D)和(G)，以及組分(G-2)，如果包含的話，獲得均勻的混合物； ( )停止捏合并通過降低溫度將該混合物冷卻到低于組分(C)的熔點；以及 (iii)加入組分(B)和(E)，以及如果需要的話，其它任選的組分，并且在低于組分(C)的熔點的溫度下捏合以獲得均勻的混合物。
4.種導(dǎo)熱固化產(chǎn)品，其通過在80-180°C下固化權(quán)利要求1所述的組合物得到。
5.利要求4所述的導(dǎo)熱固化產(chǎn)品作為設(shè)置在發(fā)熱電子部件和散熱元件之間用作導(dǎo)熱層的用途。
6.種半導(dǎo)體器件，其包含發(fā)熱電子部件、散熱元件和由權(quán)利要求1所述組合物的固化產(chǎn)品制成的導(dǎo)熱層，其中發(fā)熱電子部件和散熱元件通過所述的導(dǎo)熱層相粘結(jié)。
7.種制造權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的方法，其方法包括步驟: (a)將權(quán)利要求1所述的組合物涂覆在發(fā)熱電子部件的表面以在表面形成該組合物的涂層； (b)對該散熱元件進(jìn)行壓力粘結(jié)并固定在該涂層上；以及 (c)在80-180°C下處理所得結(jié)構(gòu)以固化該涂層，從而形成導(dǎo)熱層。
全文摘要
一種油脂或糊狀形式的可固化的有機基聚硅氧烷組合物，其包括(A)有機基聚硅氧烷，其一個分子中具有至少2個鍵合硅原子的烯基；(B)有機基氫聚硅氧烷，其分子中具有至少2個鍵合硅原子的氫原子；(C)具有熔點0-70℃的鎵和/或鎵合金；(D)具有平均粒度0.1-100μm的導(dǎo)熱填充劑；(E)鉑基催化劑；以及(F)具有下述通式(1)的聚硅氧烷其中R1可以是相同的或不同，代表一價烴基，R2代表烷基、烷氧基、烯基或?；?，a是5-100的整數(shù)，和b是1-3的整數(shù)。
文檔編號C08K3/08GK103087530SQ20121059639
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者山田邦弘, 松本展明, 辻謙一 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社