導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物、導(dǎo)熱性層和半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及安裝于發(fā)熱元件時(shí)發(fā)熱@冷卻的反復(fù)引起的泵出現(xiàn)象、剝離難以發(fā) 生的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物、導(dǎo)熱性層和半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于LSI、1C芯片等電子部件，公知使用中的發(fā)熱和與其相伴的性能的下降，作為 用于解決其的手段，使用了各種各樣的放熱技術(shù)。作為一般的方法，通過在發(fā)熱部的附近配 置冷卻構(gòu)件，使兩者緊密接觸后從冷卻構(gòu)件高效率地除熱，從而進(jìn)行放熱。此時(shí)，如果在發(fā) 熱構(gòu)件與冷卻構(gòu)件之間存在間隙，則導(dǎo)熱性低的空氣存在其間，從而使傳熱的效率不高，因 此發(fā)熱構(gòu)件的溫度沒有充分地降低。為了防止這樣的現(xiàn)象，以防止其間存在空氣為目的，使 用熱導(dǎo)率好、對(duì)構(gòu)件的表面具有追隨性的放熱材料、放熱片材、放熱脂（專利第2938428號(hào) 公報(bào)、專利第2938429號(hào)公報(bào)、專利第3952184號(hào)公報(bào)：專利文獻(xiàn)1~3)。
[0003] 在放熱脂中有通過在半導(dǎo)體芯片與散熱器之間夾持加熱而固化，使半導(dǎo)體芯片與 散熱器密合而使用的放熱脂。這樣的材料目前為止報(bào)道了各種材料（專利第5047505號(hào)公 報(bào)：專利文獻(xiàn)4)。但是，目前為止的材料的儲(chǔ)能模量G'高，不能追隨由于發(fā)熱元件的工作 在H亭止而發(fā)生的冷熱循環(huán)引起的發(fā)熱體與冷卻構(gòu)件之間的翹曲，有時(shí)發(fā)生放熱脂從基材 的剝離。另一方面，作為G'低的材料，如果使用例如非反應(yīng)型的脂，則發(fā)生泵出。如果這樣 地發(fā)生剝離、泵出，則發(fā)熱體與冷卻構(gòu)件的密合變差，因此冷卻效率降低，電子部件的性能 降低。此外，目前為止的材料由于安裝中的芯片、散熱器的翹曲，發(fā)生了從這些基材的剝離 或材料自身的破壞的情況下，其間存在空氣，熱阻顯著地上升。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :專利第2938428號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :專利第2938429號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)3 :專利第3952184號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)4 :專利第5047505號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的課題
[0011] 本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況而完成，目的在于提供給予不發(fā)生冷熱循環(huán)時(shí)的泵出、 剝離，抑制了熱阻的上升的固化物的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物、導(dǎo)熱性層和半導(dǎo)體裝置。
[0012] 用于解決課題的手段
[0013] 本發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)上述目的反復(fù)深入研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過使用包含下述（A)~ (F)成分的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，將其配置在發(fā)熱性電子部件與放熱用構(gòu)件之間，從而該 組合物給予適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能模量、損耗模量和損耗系數(shù)，即使反復(fù)進(jìn)行冷熱循環(huán)，也難以發(fā)生剝 離，難以發(fā)生泵出，因此熱阻的上升得到抑制。此外發(fā)現(xiàn)，通過設(shè)計(jì)材料以具有適當(dāng)?shù)膿p耗 系數(shù)，從而即使在發(fā)生了剝離（界面剝離）、材料自身的破壞（內(nèi)聚破壞）的情況下再密合 性也優(yōu)異，再密合后的熱阻的上升得以抑制，完成了本發(fā)明。
[0014] 因此，本發(fā)明提供下述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物、導(dǎo)熱性層和半導(dǎo)體裝置。
[0015] [1]導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，是在發(fā)熱性電子部件與放熱用構(gòu)件之間配置的導(dǎo)熱性 有機(jī)硅組合物，其特征在于，含有下述（A)~（F)成分。
[0016] (A)在1分子中具有至少2個(gè)烯基的、25 °C的運(yùn)動(dòng)粘度為10~100, 000mm2/s的有 機(jī)聚硅氧烷：100質(zhì)量份，
[0017] ⑶下述通式⑴所示的單末端3官能的水解性二甲基聚硅氧烷：50~150質(zhì)量 份，
[0020] (式中，a為5~100的正數(shù)，R1為碳原子數(shù)1~6的烷基。）
[0021] (C)具有10W/VC以上的熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱性填充材料：相對(duì)于⑷成分和⑶成分的 合計(jì)100質(zhì)量份，800~2, 000質(zhì)量份，
[0022] (D)下述通式（2)所示的有機(jī)氫聚硅氧烷，
[0024] (式中，b為5~500的正數(shù)，R2為碳原子數(shù)1~6的烷基。）
[0025] (E)⑶成分以外的、在1分子中含有至少2個(gè)與硅原子直接鍵合的氫原子的有機(jī) 氫聚硅氧烷：(D)成分和（E)成分的配合量為{(D)成分和（E)成分的合計(jì)的Si-H基的個(gè) 數(shù)}/{(A)成分的烯基的個(gè)數(shù)}成為0.5~2.0的配合量，并且其比例使得（來自⑶成分 的Si-H基的個(gè)數(shù)V(來自（E)成分的Si-H基的個(gè)數(shù)）成為0.6~10.0，
[0026] (F)選自鉑和鉑化合物的催化劑：其配合量使得以鉑原子計(jì)，成為（A)成分的 0? 1 ~500ppm，
[0027] [2] [1]所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其還含有（G)抑制（F)成分的催化劑活性的 選自炔屬化合物、各種氮化合物、有機(jī)磷化合物、肟化合物和有機(jī)氯化合物的控制劑：其配 合量使得相對(duì)于（A)成分，成為0. 1~5質(zhì)量％。
[0028] [3] [1]或[2]所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其給予150°C下的儲(chǔ)能模量G'為 2,000Pa以上20,000Pa以下、損耗模量G"為5,000Pa以上40,000Pa以下并且損耗系數(shù) tan S為〇. 8~3. 0的范圍的固化物。
[0029] [4] [1]~[3]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，其給予下述固化物：將 [1]~[3]的任一項(xiàng)所述的有機(jī)硅組合物在基材上涂布、固化而得到的固化物的熱阻值a 與將該固化物內(nèi)聚破壞或從基材進(jìn)行界面剝離、再次與上述基材密合后的熱阻值0之比 |3 / a為1. 1以下。
[0030] [5]導(dǎo)熱性層，其通過將[1]~[4]的任一項(xiàng)所述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物固化而形 成，配置在發(fā)熱性電子部件與放熱用構(gòu)件之間，將來自發(fā)熱性電子部件的熱傳導(dǎo)到放熱用 構(gòu)件。
[0031] [6]半導(dǎo)體裝置，是具有發(fā)熱性電子部件、放熱用構(gòu)件和由[1]~[4]的任一項(xiàng)所 述的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物的固化物構(gòu)成的導(dǎo)熱性層的半導(dǎo)體裝置，經(jīng)由上述導(dǎo)熱性層將上 述發(fā)熱性電子部件和上述放熱用構(gòu)件接合。
[0032] [7][6]所述的半導(dǎo)體裝置，其中，導(dǎo)熱性層的厚度為200 ym以下。
[0033] [8] [6]或[7]所述的半導(dǎo)體裝置，其中，發(fā)熱性電子部件為半導(dǎo)體元件，該元件的 芯片的面積為50mm2以上的大小。
[0034] 發(fā)明的效果
[0035] 本發(fā)明的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物，具有儲(chǔ)能模量、損耗模量和損耗系數(shù)的適當(dāng)?shù)姆?圍，難以發(fā)生冷熱循環(huán)時(shí)的泵出、剝離，熱阻的上升得以抑制。此外，通過以具有適當(dāng)?shù)姆秶?的損耗系數(shù)的方式設(shè)計(jì)材料，即使在發(fā)生了剝離、材料自身的破壞的情況下，也能夠與基材 再次密合，再密合后的熱阻沒有大幅度地上升。
【附圖說明】
[0036] 圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的組合物的半導(dǎo)體裝置的一例的縱斷面概略圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 本發(fā)明的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物含有下述（A)~（F)成分。
[0038] 這種情況下，本發(fā)明的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物的固化物的150°C下的儲(chǔ)能模量G'可 為2, OOOPa以上20, OOOPa以下，優(yōu)選為2, OOOPa以上18, OOOPa以下。如果不到2, OOOPa， 儲(chǔ)能模量過低，元件工作時(shí)組合物泵出，如果超過20, 000Pa，則彈性模量過高，因此在元件 工作時(shí)的冷熱循環(huán)中發(fā)生剝離。
[0039] 此外，本發(fā)明的導(dǎo)熱性有機(jī)硅組合物的固化物的損耗模量G"可為5, OOOPa以上 40, OOOPa以下，優(yōu)選為5, OOOPa以上35, OOOPa以下。如果不到5, OOOPa，則組合物的粘性 缺乏，密合差，因此熱阻上升，如果超過40, OOOPa，則在元件工作時(shí)組合物泵出。
[0040] 進(jìn)而，損耗系數(shù)tan S可為〇. 8~3. 0的范圍，優(yōu)選為0. 8~2. 5的范圍。如果比 0. 8低，則在元件工作時(shí)的冷熱循環(huán)中組合物變硬，發(fā)生剝離，如果超過3. 0,則元件工作時(shí) 發(fā)生組合物的泵出。
[0041] 構(gòu)成本發(fā)明的（A)成分的有機(jī)聚硅氧烷，在1分子中具有至少2個(gè)與娃原子直接 鍵合的烯基，可以是直鏈狀，也可以是分支狀，還可以是這些2種以上的不同粘度的混合 物。作為烯基，可例示乙烯基、稀丙基、1- 丁烯基、1-己烯基等，從合成的容易性、成本的方 面出發(fā)，優(yōu)選乙烯基。作為與硅原子鍵合的殘余的有機(jī)基，可例示甲基、乙基、丙基、丁基、己 基、十二烷基等烷基、苯基等芳基、2-苯基乙基、2-苯基丙基等芳烷基，此外，作為實(shí)例也可 列舉氯甲基、3,3,3_三氟丙基等取代烴基。這些中，從合成的容易性、成本的方面出發(fā)，優(yōu) 選甲基。與硅原子鍵合的烯基可存在于有機(jī)聚硅氧烷的分子鏈的末端、中途的任一者，優(yōu)選 至少存在于末端。25°C下的采用奧氏粘度計(jì)測定的運(yùn)動(dòng)粘度可為10~100,000mm 2/s的范 圍，優(yōu)選為 100 ~50,000mm2/s。
[0042] (B)成分為下述通式⑴所示的單末端3官能的水解性二甲基聚硅氧烷。
[0044] (式中，a為5~100的正數(shù)，R1為碳原子數(shù)1~6的烷基。）
[0045] 如果⑶成分的由通式⑴表示的單末端3官能的水解性二甲基聚硅氧烷的a比5 小，則組合物的滲油變得嚴(yán)重，可靠性變差，如果比100大，潤濕性不足，因此可為5~100， 優(yōu)選為10~60的范圍。
[0046] 該單末端3官能的水解性二甲基聚硅氧烷的添加量，相對(duì)于（A)成分100質(zhì)量份， 如果比50質(zhì)量份少，則不能發(fā)揮充分的潤濕性，如果比150質(zhì)量份多，則滲油變得嚴(yán)重，可 靠性變差，再次密合后的可靠性也變差，因此可為50~150質(zhì)量份，優(yōu)選為60~150質(zhì)量 份，更優(yōu)選為60~130質(zhì)量份，進(jìn)一步優(yōu)選為60~120質(zhì)量份的范圍。
[0047] (C)成分是具有10W/m°C以上的熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱性填充材料。
[0048] (C)成分的平均粒徑優(yōu)選0. 1~100 ym，特別優(yōu)選0. 1~50 ym的范圍。如果該 平均粒徑比0. 1 y m小，則得到的組合物沒有成為脂狀，缺乏伸展性，如果比100 y m大，有 時(shí)缺乏放熱脂