DE69824363T2 - Härtbare Siliconzusammensetzung und elektronische Bauteile - Google Patents

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Katsutoshi Ichihara-shi Mine
Yoshiko Ichihara-shi Otani
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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf härtbare Siliconzusammensetzungen und auf elektronische Komponenten. Spezieller bezieht sich diese Erfindung auf eine härtbare Siliconzusammensetzung, die vor ihrer Härtung ein hervorragendes Entgasungsverhalten zeigt und härtet, um gehärtetes Silicon zu ergeben, das bei niedrigen Temperaturen ein hervorragendes Spannungsabbauvermögen hat. Die Erfindung bezieht sich zusätzlich auf hoch wärmeschockbeständige elektronische Komponenten, die die betreffende härtbare Siliconzusammensetzung verwenden.
  • Platinkatalysierte additionshärtende Siliconzusammensetzungen werden als Klebstoffe und Versiegelungsmittel/Füllmittel für elektronische Komponenten verwendet, weil sie die Fähigkeit haben, nach Erwärmen oder bei Raumtemperatur rasch unter Bildung von gehärteten Silicongelen oder Siliconkautschuken zu härten, die hervorragende physikalische und elektrische Eigenschaften haben. Härtbare Siliconzusammensetzungen dieser Art können wie folgt veranschaulicht werden: die härtbare Siliconzusammensetzung zur Beschichtung von Halbleiterelementen, die in japanischer Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. Hei 4-2624 (2,624/1992) gelehrt ist und diorganovinylsilylendblockiertes Dimethylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymer, triorganosilylendblockiertes Organowasserstoffpolysiloxan und einen Platinkatalysator enthält; der Klebstoff, der in japanischer offengelegter Patentanmeldung (Kokai oder ungeprüft) Nr. Hei 3-157474 (157,474/1991) gelehrt ist und Organopolysiloxan mit mindestens 2 siliciumgebundenen Alkenylgruppen in jedem Molekül, Organopolysiloxan mit mindestens 2 siliciumgebundenen Wasserstoffatomen in jedem Molekül, eine Organosiliciumverbindung, die siliciumgebundenes Alkoxy und siliciumgebundenes Alkenyl oder siliciumgebundenen Wasserstoff enthält, und einen Platinkatalysator enthält, und die Formmasse für elektrische Vorrichtungen, die von japanischer offengelegter Patentanmeldung (Kokai oder unge prüft) Nr. Hei 7-192929 (129,929/1995) gelehrt ist, die vinylfunktionelles Polyorganosiloxan, aktiven Wasserstoff enthaltendes Organowasserstoffsiloxan und Härtungskatalysator enthält und die härtet, um ein Gel mit einem Young-Modul von 103 bis 105 dyn/cm2 zu ergeben.
  • EP-A-0 195 355 bezieht sich auf eine brechungsindexkuppelnde elastische Zusammensetzung für Verbindungen von optischen Kommunikationsfasern, die ein Organopolysiloxan mit mindestens zwei niedrigen Alkenylresten in jedem Molekül, ein Organowasserstoffpolysiloxan mit mindestens zwei siliciumgebundenen Wasserstoffatomen in jedem Molekül und einen Platinkatalysator enthält. Um die Festigkeit der gehärteten Zusammensetzung zu erhöhen, können auch vollständig vernetzte Organopolysiloxane, die aus (CH3)2(CH=CH2)SiO1/2-Einheiten und SiO2-Einheiten bestehen, oder vollständig vernetzte Organopolysiloxane, die aus (CH3)2(CH=CH2)SiO1/2-Einheiten, (CH3)3SiO1/2-Einheiten und SiO2-Einheiten bestehen, hinzugegeben werden.
  • EP-A-0 727 462 offenbart eine Silicongelzusammensetzung, die ein Organopolysiloxan, das mindestens zwei siliciumgebundene Alkenylgruppen in jedem Molekül enthält, ein Organopolysiloxanharz mit der mittleren Einheitsformel (R3SiO1/2)a(SiO4/2)1,0, ein Organopolysiloxan, das durchschnittlich mindestens zwei siliciumgebundene Wasserstoffatome in jedem Molekül enthält, und einen Hydrosilylierungsreaktionskatalysator, z. B. einen Platinkatalysator, enthält. Die Härtung der Silicongelzusammensetzung liefert ein hoch wärmebeständiges und stark schwingungsisolierendes Silicongel. Die siliciumgebundenen organischen Nicht-Alkenylgruppen in dem Diorganopolysiloxan, das mindestens zwei siliciumgebundene Alkenylgruppen enthält, werden durch Alkylgruppen, Arylgruppen und Aralkylgruppen veranschaulicht. Die Menge von Arylgruppen in diesem Diorganopolysiloxan ist nicht spezifiziert.
  • Die existierenden härtbaren Siliconzusammensetzungen haben sich kürzlich als unfähig erwiesen, die Anforderungen, die durch die Miniaturisierung von elektronischen Komponenten auferlegt werden, und den Wunsch nach Produktivitätsverbesserungen zu erfüllen. So haben, während härtbare Siliconzusammensetzungen, wie in japanischer Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. Hei 4-2624 gelehrt, gehärtetes Silicon mit einem hervorragenden Spannungsabbauvermögen bei niedrigen Temperatur bereitstellen, Zusammensetzungen dieser Art trotzdem ein sehr schlechtes Entgasungsverhalten und als ein Ergebnis können sie nicht die hocheffiziente Produktion von elektronischen Komponenten unterstützen. Zusätzlich verhindern die eingeschlossenen Blasen wesentliche Verbesserungen in der Zuverlässigkeit der elektronischen Komponente. Im Falle von gehärteten Silicongelen, die durch die Härtung einer härtbaren Siliconzusammensetzung, wie in japanischer offengelegter Patentanmeldung (Kokai oder ungeprüft) Nr. Hei 7-192929 gelehrt, erlangt werden, zeigen diese Gele ein hervorragendes Spannungsabbauvermögen bei Umgebungstemperatur, aber bei niedrigen Temperaturen leiden sie an einem herabgesetzten Spannungsabbauvermögen und sind somit unfähig, Verbesserungen in der Zuverlässigkeit von elektronischen Komponenten bereitzustellen.
  • Die Erfinder erreichten die vorliegende Erfindung als ein Ergebnis umfangreicher Forschung, die auf die Lösung der oben beschriebenen Probleme gerichtet war.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine härtbare Siliconzusammensetzung bereitzustellen, die vor ihrer Härtung ein hervorragendes Entgasungsverhalten zeigt und die härtet, um ein gehärtetes Silicon zu ergeben, das bei niedrigen Temperaturen ein hervorragendes Spannungsabbauvermögen hat. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, hoch wärmeschockbeständige elektronische Komponenten bereitzustellen, die die betreffende härtbare Siliconzusammensetzung verwenden.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf eine härtbare Siliconzusammensetzung gerichtet, die enthält:
    • (A) 100 Gewichtsteile eines Organopolysiloxans, das siliciumgebundene Arylgruppen und mindestens zwei Alkenylgruppen pro Molekül enthält und eine Viskosität von 0,01 bis 1.000 Pa·s bei 25°C hat, worin die Arylgruppen 1 bis 40 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen organischen Gruppen in dem Organopolysiloxan ausmachen;
    • (B) ein Organopolysiloxan mit einer Viskosität von 0,001 bis 10 Pa·s bei 25°C, das mindestens 2 siliciumgebundene Wasserstoffatome pro Molekül enthält, in einer Menge, die 0,3 bis 10 mol siliciumgebundenen Wasserstoff pro 1 mol des gesamten Alkenyls in Komponenten (A) und (D) bereitstellt;
    • (C) einen Platinkatalysator in einer Menge, die ausreichend ist, um 1 bis 1.000 Gew.-ppm Platinmetall in Komponente (C), bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten (A), (B) und (D), bereitzustellen, und (D) 0,00001 bis 100 Gewichtsteile eines Organopolysiloxans mit einer Viskosität von 0,01 bis 10.000 Pa·s bei 25°C, wobei Komponente (D) eine Molekularstruktur hat, die aus der Gruppe bestehend aus geradkettig und verzweigtkettig ausgewählt ist, unter der Voraussetzung, dass, wenn das Organopolysiloxan Arylgruppen enthält, die Arylgruppen weniger als 1 Mol-% oder mehr als 40 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen Gruppen in dem Organopolysiloxan ausmachen, und wobei das Organopolysiloxan härtet, um ein Silicon mit einem Komplexmodul ≤ 1 × 108 Pa bei –65°C und einer Scherfrequenz von 100 Hz oder ein gehärtetes Silicon mit einem Young-Modul ≤ 2,9 × 108 Pa bei –65°C zu bilden.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine elektronische Komponente gerichtet, die einen Halbleiterchip, ein Halbleiterchipbefestigungselement, das mit einem Klebstoff mit dem Halbleiterchip verbunden ist, mindestens ein Bauteil, das den Halbleiterchip elektrisch mit dem Halbleiterchipbefestigungselement verbindet, aufweist, wobei mindestens eine Teil des Bauteils mit einem Versiegelungsmittel/Füllmittel versiegelt ist oder darin eingebettet ist und mindestens einer von dem Klebstoff und dem Versiegelungsmittel/Füllmittel die oben beschriebene härtbare Siliconzusammensetzung ist.
  • 1 enthält den Querschnitt eines IC, der ein Beispiel für eine elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • Die härtbare Siliconzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst im Detail erklärt werden. Komponente (A) ist ein Organopolysiloxan, das siliciumgebundene Arylgruppen enthält und eine Viskosität bei 25°C von 0,01 bis 1.000 Pa·s hat. Die Arylgruppen müssen 1 bis 40 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen organischen Gruppen in diesem Organopolysiloxan ausmachen und jedes Molekül des Organopolysiloxans muss auch mindestens 2 Alkenylgruppen enthalten. Die Viskosität von Komponente (A) bei 25°C muss innerhalb des oben angegebenen Bereichs sein; das gehärtete Silicon, das bei Viskositäten unterhalb der gegebenen Untergrenze erhalten wird, hat eine schlechte mechanische Festigkeit, während die härtbare Siliconzusammensetzung, die bei Viskositäten oberhalb der gegebenen Obergrenze erhalten wird, schlechte Handhabungseigenschaften hat. Die siliciumgebundenen organischen Gruppen in Komponente (A) werden veranschaulicht durch substituierte und unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppen, z. B. Alkylgruppen, wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl usw.; Alkenylgruppen, wie etwa Vinyl, Allyl, Butenyl, Pentenyl, Hexenyl usw.; Arylgruppen, wie etwa Phenyl, Tolyl, Xylyl usw., und halogenierte Alkylgruppen, wie etwa 3,3,3-Trifluorpropyl usw. Die Arylgruppen müssen 1 bis 40 Mol-% ausmachen und machen vorzugsweise 1 bis 25 Mol-% der Gesamtheit dieser organischen Gruppen aus. Die Molekularstruktur der betreffenden Komponente (A) wird durch geradkettige, partiell verzweigte geradkettige, verzweigtkettige, cyclische und Harzstrukturen veranschaulicht. Eine geradkettige Molekularstruktur ist für den Zweck bevorzugt, ein gehärtetes Silicongel oder einen gehärteten Siliconkautschuk zu bilden.
  • Das Organopolysiloxan (B) ist das Vernetzungsmittel für die in Betracht stehende Zusammensetzung. Es muss eine Viskosität bei 25°C von 0,001 bis 10 Pa·s haben und muss mindestens 2 siliciumgebundene Wasserstoffatome in jedem Molekül enthalten. Die Viskosität von Komponente (B) bei 25°C muss innerhalb des oben spezifizierten Bereichs sein: das gehärtete Silicon, das bei Viskositäten unterhalb der gegebenen Untergrenze erhalten wird, hat eine schlechte mechanische Festigkeit, während die härtbare Siliconzusammensetzung, die bei Viskositäten oberhalb der gegebenen Obergrenze erhalten wird, schlechte Handhabungseigenschaften hat. Die siliciumgebundenen organischen Gruppen in Komponente (B) werden veranschaulicht durch substituierte und unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppen, z. B. Alkylgruppen, wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl usw.; Arylgruppen, wie etwa Phenyl, Tolyl, Xylyl usw.; und halogenierte Alkylgruppen, wie etwa 3,3,3-Trifluorpropyl usw. Die Molekularstruktur der betreffenden Komponente (B) wird durch geradkettige, partiell verzweigte geradkettige, verzweigtkettige, cyclische und Harzstrukturen veranschaulicht.
  • Komponente (B) wird der in Betracht stehenden Zusammensetzung in einer Menge zugegeben, die ausreichend ist, um die Zusammensetzung zu härten. Wenn das Organopolysiloxan (D) kein Alkenyl aufweist, wird Komponente (B) in einer Menge zugegeben, die 0,3 bis 10 mol siliciumgebundenen Wasserstoff in Komponente (B) pro 1 mol Alkenyl in Komponente (A) bereitstellt. Wenn das Organopolysiloxan (D) Alkenyl enthält, wird Komponente (B) in einer Menge zugegeben, die 0,3 bis 10 mol siliciumgebundenen Wasserstoff in Komponente (B) pro 1 mol des gesamten Alkenyls in Komponenten (A) und (D) bereitstellt. Die erhaltene Zusammensetzung wird eine zunehmend unzufriedenstellende Härtung zeigen, wenn die Menge an SiH aus Komponente (B) unter 0,3 mol pro 1 mol Alkenyl in Komponente (A) oder Gesamtalkenyl in Komponenten (A) und (D) fällt. Das letztendlich erhaltene gehärtete Silicon hat eine zunehmend schlechte mechanische Festigkeit, wenn die Menge von SiH aus Komponente (B) über 10 mol pro 1 mol Alkenyl in Komponente (A) oder Gesamtalkenyl in Komponenten (A) und (D) steigt.
  • Der Platinkatalysator (C) ist ein Katalysator für die additionsreaktionsbasierte Härtung der vorliegenden Zusammensetzung. Der Katalysator (C) wird durch Platinmohr, Platin, das auf Siliciumdioxidmikropulver gestützt ist, Platin, das auf Aktivkohle gestützt ist, Platin, das auf Aluminiumoxidpulver gestützt ist, Chloroplatinsäure, alkoholische Lösungen von Chloroplatinsäure, Platin-Olefin-Komplexe, Platin-Alkenylsiloxan-Komplexe und thermoplastisches Harzpulver (Teilchengröße ≤ 10 μm), das Platinkatalysator wie vorstehend aufgeführt enthält, veranschaulicht. Das thermoplastische Harz, das für solche platinkatalysatorbeladenen thermoplastischen Harzpulver verwendet wird, wird durch Polystyrolharze, Nylonharze, Polycarbonatharze, Siliconharze und ähnliche veranschaulicht.
  • Komponente (C) wird zu der vorliegenden Zusammensetzung in einer Menge gegeben, die ausreichend ist, um die Zusammensetzung zu härten. Speziell ausgedrückt wird Komponente (C) in einer Menge zugegeben, die 1 bis 1.000 Gew.-ppm Platinmetall in Komponente (C), bezogen auf die Gesamtmenge von Komponente (A), (B) und (D), bereitstellt.
  • Das Organopolysiloxan (D) wird zugegeben, um das Entgasungsverhaltung der vorliegenden Zusammensetzung zu verbessern, ohne das Niedrigtemperatur-Spannungsabbauvermögen des gehärteten Silicons, das durch die Härtung der Zusammensetzung erlangt wird, zu beeinträchtigen. Die Viskosität von Komponente (D) bei 25°C sollte innerhalb des Bereichs von 0,01 bis 10.000 Pa·s sein. Unterhalb der spezifizierten Untergrenze trifft man auf solche Probleme, wie eine Abnahme im Entgasungsverhalten der entsprechenden härtbaren Siliconzusammensetzung und eine schlechte mechanische Festigkeit in dem letztendlich erhaltenen gehärteten Silicon. Oberhalb der spezifizierten Obergrenze trifft man auf solche Probleme, wie schlechte Handhabungseigenschaften und ein beeinträchtigtes Entgasungsverhalten in der entsprechenden härtbaren Siliconzusammensetzung. Die siliciumgebundenen organischen Gruppen in Komponente (D) werden veranschaulicht durch substituierte und unsubstituierte monovalente Kohlenwasserstoffgruppen, z. B. durch Alkylgruppen, wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl usw.; Alkenylgruppen, wie etwa Vinyl, Allyl, Butenyl, Pentenyl, Hexenyl usw.; Arylgruppen, wie etwa Phenyl, Tolyl, Xylyl usw.; und halogenierte Alkylgruppen, wie etwa 3,3,3-Trifluropropyl usw. Im Falle von Komponente (D) müssen die Arylgruppe weniger als 1 Mol-% oder mehr als 40 Mol-% der Gesamtheit dieser organischen Gruppen ausmachen. Ein Organopolysiloxan (D), in welchem Aryl 1 bis 40 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen organischen Gruppen ausmacht, wird mit Komponente (A) kompatibel sein, was es unmöglich machen wird, eine Verbesserung im Entgasungsverhalten der entsprechenden härtbaren Siliconzusammensetzung zu erzielen. Alkenyl kann an das Silicium in Komponente (D) gebunden sein und tatsächlich sind mindestens 2 Alkenylgruppen vorzugsweise in jedem Molekül vorhanden, basierend auf solchen Überlegungen wie Austritt aus dem gehärteten Silicon. Die Molekularstruktur der betreffenden Komponente (D) ist geradkettig oder verzweigtkettig. Geradkettige oder verzweigtkettige Strukturen werden wegen des guten Entgasungsverhaltens verwendet, das sie der in Betracht stehenden Zusammensetzung verleihen.
  • Komponente (D) muss der in Betracht stehenden Zusammensetzung innerhalb des Bereichs von 0,00001 bis 100 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 0,0001 bis 50 Gewichtsteilen, bevorzugter von 0,001 bis 50 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt von 0,005 bis 50 Gewichtsteilen, in jedem Fall pro 100 Gewichtsteile Komponente (A), zugegeben werden. Die härtbare Siliconzusammensetzung wird eine zunehmende Verschlechterung im Entgasungsverhalten zeigen, wenn die Zugabe von Komponente (D) unter die spezifizierte Untergrenze fällt, während Überschreiten der spezifizierten Obergrenze zu einer fortschreitenden Abnahme im Niedrigtemperatur-Span nungsabbauvermögen des gehärteten Silicons, das durch die Härtung der entsprechenden härtbaren Siliconzusammensetzung erlangt wird, führt.
  • Ein Additionsreaktionsinhibitor kann zu der in Betracht stehenden Zusammensetzung gegeben werden, um ihre Handhabungseigenschaften zu verbessern. Dieser Additionsreaktionsinhibitor wird durch Alkinalkohole, wie etwa 3-Methyl-l-butin-3-ol, 3,5-Dimethyl-l-hexin-3-ol, 3-Phenyl-1-butin-3-ol und ähnliche; En-in-Verbindungen, wie etwa 3-Methyl-3-penten-1-in, 3,5-Dimethyl-3-hexen-1-in und ähnliche; 1,3,5,7-Tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclotetrasiloxan; 1,3,5,7-Tetramethyl-1,3,5,7-tetrahexenylcyclotetrasiloxan; Benzotriazol usw., veranschaulicht. Dieser Additionsreaktionsinhibitor wird vorzugsweise zu 10 bis 50.000 Gew.-ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), zugegeben.
  • Die vorliegende Zusammensetzung kann auch andere optionale Bestandteile, wie etwa Haftvermittler; Wärmestabilisatoren; Flammverzögerungsmittel; Farbstoffe; elektrisch leitfähige Füllstoffe; thermisch leitfähige Füllstoffe; Thixotrophie verleihende Zusätze; Lösungsmittel; anorganische Füllstoffe, z. B. pyrogene Kieselsäure, Fällungskieselsäure, kristalline Kieselsäure, pyrogenes Titanoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Glas, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Silber, Nickel und Kupfer, und die anorganischen Füllstoffe enthalten, die durch Behandlung der Oberfläche eines anorganischen Füllstoffs wie oben aufgeführt mit Organoalkoxysilan (z. B. Methyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan und N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan), Organochlorsilan (z. B. Methyltrichlorsilan, Dimethyldichlorsilan und Trimethylchlorsi-lan); Silazan (z. B. 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazan und 1,1,3,3,5,5-Hexamethylcyclotrisilazan) oder Organosiloxanoligomer (z. B. silanolendblockiertes Dimethylsiloxanoligomer, silanolendblockiertes Methylvi nylsiloxanoligomer und silanolendblockiertes Methylphenylsiloxanoligomer) erhalten werden.
  • Wenn ein Haftvermittler vorhanden ist, enthält er vorzugsweise eine Mischung aus 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und einem dimethylhydroxysiloxyendblockiertem Methylvinylpolysiloxan mit einer Viskosität von etwa 0,040 Pa·s.
  • Die Härtung der Zusammensetzung, die die hierin oben beschriebenen Komponenten enthält, sollte gehärtetes Silicon mit einem Komplexmodul ≤ 1 × 108 Pa, vorzugsweise von 1 × 108 Pa bis 1 × 102 Pa und besonders bevorzugt von 1 × 107 Pa bis 1 × 102 Pa, in jedem Fall bei –65°C und einer Scherfrequenz von 10 Hz oder gehärtetes Silicon mit einem Young-Modul ≤ 2,9 × 108 Pa, vorzugsweise von 2,9 × 108 Pa bis 98 Pa und besonders bevorzugt von 2,9 × 108 Pa bis 9,8 × 103 Pa in jedem Fall bei –65°C ergeben. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ihre Härtung gehärtetes Silicon mit einem Komplexmodul ≤ 1 × 108 Pa (–65°C, Scherfrequenz = 10 Hz) und einem Young-Modul ≤ 2,9 × 108 Pa (–65°C) bereit. Ein hervorragendes Niedrigtemperatur-Spannungsabbauvermögen kann nicht erhalten werden, wenn die härtbare Siliconzusammensetzung gehärtetes Silicon mit einem Komplexmodul, der die spezifizierte Obergrenze bei –65°C und 10 Hz Scherfrequenz übersteigt, oder gehärtetes Silicon mit einem Young-Modul, das die spezifizierte Obergrenze bei –65°C übersteigt, bildet. Und wenn solch eine härtbare Siliconzusammensetzung als ein Klebstoff und/oder Versiegelungsmittel/Füllmittel bei der Herstellung einer elektronischen Komponente verwendet wird, wird die resultierende elektronische Komponente eine unzufriedenstellende Wärmeschockbeständigkeit haben. Andererseits hat, während einer härtbare Siliconzusammensetzung, die gehärtetes Silicon mit einem Komplexmodul (–65°C, 10 Hz Scherfrequenz) unterhalb der spezifizierten Untergrenze oder gehärtetes Silicon mit einem Young-Modul (–65°C) unterhalb der spezifizierten Untergrenze bildet, hervorragendes Niedrigtemperatur-Spannungsabbauvermögen bereitstellt, solch eine Zusammensetzung auch eine geringe mechanische Festigkeit und ihre Verwendung als ein Klebstoff oder Versiegelungsmittel/Füllmittel bei der Herstellung einer elektronischen Komponente resultiert in einer Tendenz, dass die Zuverlässigkeit der resultierenden elektronischen Komponente abnimmt. Der Komplexmodul bei –65°C und einer Scherfrequenz von 10 Hz und der Young-Modul bei –65°C des in Diskussion stehenden gehärteten Silicons kann durch Messung unter Verwendung eines dynamischen Viskoelastizitätstestinstruments oder eines Zugefestigkeitstesters an Streifen- oder Scheibenproben bestimmt werden.
  • Die elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unten detaillierter erläutert werden. Die elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst elektronische Komponenten, in denen ein Halbleiterchip mit einem Klebstoff mit einem Halbleiterchipbefestigungselement verbunnden ist und mindestens ein Teil des Bauteils, das diesen Chip mit den Leitungen auf diesem Chipbefestigungselement verbindet, mit einem Versiegelungsmittel/Füllmittel versiegelt oder darin eingebettet ist. Die elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch integrierte Schaltungen, hochintegrierte Schaltungen und höchstintegrierte Schaltungen veranschaulicht werden. Ein Beispiel der in Betracht stehenden elektronischen Komponente ist in 1 gezeigt und die elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf diese Figur detaillierter erläutert werden.
  • In der elektronischen Komponente, die in 1 gezeigt ist, wurde ein Halbleiterchip 1 aufeinandergelegt unter Verwendung eines Klebstoffs 3 mit einem Halbleiterchipbefestigungselement 2 (das "Substrat der Schaltung" in der Figur) verbunden. Schaltverbindungen 4 wurden auf der Oberfläche des Halbleiterchipbefestigungselements 2, die dem Halbleiterchip 1 gegenüber liegt, gebildet, und diese Schaltverbindungen 4 und der Halbleiterchip 1 wurden elektrisch durch erhöhte Kontaktierungsflecken 5 miteinander verbunden. Ein Teil oder alle erhöhten Kontaktierungsflecken 5 wurden mit einem Versiegelungsmittel/Füllmittel 6 versiegelt oder darin eingebettet. Leitungen, die die elektrische Verbindung mit den Schaltverbindungen 4 herstellen, wurden für die elektronische Komponente, die in 1 gezeigt ist, bereitgestellt, um diese elektronische Komponente auf einem Substrat zu befestigen. Obwohl dies nicht in 1 gezeigt ist, kann der Halbleiterchip 1 mit einem Harzversiegelungsmittel versiegelt werden.
  • Weder der Halbleiterchip noch das Halbleiterchipbefestigungselement sind für die elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung entscheidend. Das betreffende Halbleiterchipbefestigungselement kann z. B. aus einer Keramik, wie etwa Aluminiumoxid, Glas und ähnlichen; einem organischen Harz, wie etwa Epoxyharz, glasfaserverstärktem Epoxyharz, Polyimidharz, Bismaleinimidtriazinharz und ähnlichen, oder einem Metall, wie etwa Edelstahl, Kupfer und ähnlichen, hergestellt sein. Dieses Element kann z. B. ein starres Schaltungssubstrat oder ein starrer Chipträger oder ein flexibles Schaltungssubstrat oder ein flexibler Chipträger sein. Die Schaltverbindungen können, durch solche Mittel, wie Drucken, Dampfauftrag, Kleben, Laminieren, elektrochemisches Beschichten oder ähnliche, auf der Oberfläche oder innerhalb des Halbleiterchipbefestigungselements gebildet werden. Zusätzlich können auch äußere Verbindungsstellen, wie etwa ein Kugelgitter aus Lötkügelchen oder ein Stäbchengitter, und andere elektrische Elemente und elektrische Komponenten befestigt oder bereitgestellt werden. Verbindungsdrähte, Leitungen und erhöhte Kontaktierungsflecken sind Beispiele für die Bauteile, die den Halbleiterchip mit den Leitungen auf seinem Halbleiterchipbefestigungselement elektrisch verbinden. Um die Spannungen, die auf dieses Bauteil wirken, wenn die elektronische Komponente thermischen Spannungen ausgesetzt wird, abzubauen, ist für dieses Bauteil die Verwendung von gebogenen oder gekrümmten Verbindungsdrähten oder Leitungen oder von erhöhten Kontaktierungsflecken, die aus einem Material mit einem niedrigen Young-Modul hergestellt sind, bevorzugt.
  • Die elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff, der den Halbleiterchip mit dem Chipbefestigungselement verbindet, und/oder das Versiegelungsmittel/Füllmittel, das das Bauteil, das den Halbleiterchip und die Schaltverbindungen auf dem Chipbefestigungselement elektrisch verbindet, versiegelt oder einbettet, eine härtbare Siliconzusammensetzung ist, die gehärtetes Silicon mit einem Komplexmodul ≤ 1 × 108 Pa, vorzugsweise von 1 × 108 Pa bis 1 × 102 Pa und besonders bevorzug von 1 × 107 Pa bis 1 × 102 Pa, in jedem Fall bei –65°C und einer Scherfrequenz von 10 Hz, oder gehärtetes Silicon mit einem Young-Modul ≤ 2,9 × 108 Pa, vorzugsweise von 2,9 × 108 Pa bis 98 Pa und besonders bevorzugt von 2,9 × 108 Pa bis 9,8 × 103 Pa, in jedem Fall bei –65°C, ergibt. Der Grund für die Spezifikation dieser Bereiche ist, dass eine verminderte Beständigkeit gegenüber Wärmeschock auftritt, wenn der Klebstoff und/oder das Versiegelungsmittel/Füllmittel, das zur Herstellung einer elektronischen Komponente verwendet wird, eine härtbare Siliconzusammensetzung ist, die gehärtetes Silicon mit einem Komplexmodul, der die spezifizierte Obergrenze bei –65°C und einer Scherfrequenz von 1.0 Hz übersteigt, oder gehärtetes Silicon mit einem Young-Modul, der die spezifizierte Obergrenze bei –65°C übersteigt, bildet. Wenn eine elektronische Komponente, die unter Verwendung solch eines Klebestoffs und/oder Versiegelungsmittels/Füllmittels hergestellt wurde, einem Wärmeschock unterworfen wird, werden Spannungen, die durch Ausdehnung und Zusammenziehen infolge von Unterschieden im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Halbleiterchip, seinem Befestigungselement und anderen strukturellen Bauteilen erzeugt werden, letztendlich Verformung und Ablösung des Bauteils, das den Halbleiterchip mit den Schaltverbindungen auf seinem Befestigungselement elektrisch verbindet, ebenso wie Verziehen, Deformation und Reißen des Halbleiterchips bewirken und somit resultiert verminderte Widerstandsfähigkeit gegenüber Thermoschock. Andererseits wird ein hervorragendes Niedrigtemperatur-Spannungsabbauvermögen aus einer härtbaren Siliconzusammensetzung erhalten, die gehärtetes Silicon mit einem Komplexmodul (–65°C, 10 Hz Scherfrequenz) unterhalb der spezifizierten Untergrenze oder gehärtetes Silicon mit einem Young-Modul (–65°C) unterhalb der spezifizierten Untergrenze bildet. Solch eine Zusammensetzung jedoch stellt auch eine geringe mechanische Festigkeit bereit und neigt infolgedessen dazu, eine verminderte Komponentenzuverlässigkeit zu bewirken, wenn sie als der Klebstoff und/oder das Versiegelungsmittel/Füllmittel bei der Herstellung von elektronischen Komponenten verwendet wird.
  • Das Verfahren zur Herstellung von elektronischen Komponenten gemäß der vorliegenden Erfindung ist kein kritischer Gesichtspunkt. Die elektronische Komponente, die in 1 gezeigt ist, kann z. B. wie folgt hergestellt werden. Der Halbleiterchip 1 wird zuerst aufeinandergelegt auf dem Halbleiterbefestigungselement 2 unter Verwendung einer Klebstoffzusammensetzung befestigt und diese Klebstoffzusammensetzung wird dann gehärtet. Die Schaltverbindungen 4 auf dem Halbleiterchipbefestigungselement 2 werden nachfolgend durch die erhöhten Kontaktierungsflecken 5 mit dem Halbleiterchip 1 elektrisch verbunden. Diese Verbindung kann auch vor der zuvor erwähnten Härtung der Klebstoffzusammensetzung durchgeführt werden. Ein Teil der oder alle erhöhten Kontaktierungsflecken 5 werden danach mit einer Versiegelungsmittel-/Füllmittelzusammensetzung versiegelt oder darin eingebettet und die Versiegelungsmittel-/Füllmittelzusammensetzung wird gehärtet. Die erhöhten Kontaktierungsflecken 5, die den Halbleiterchip 1 mit den Schaltverbindungen 4 auf dem Chipbefestigungselement 2 elektrisch verbinden, können durch die oben beschriebene härtbare Siliconzusammensetzung versiegelt oder darin eingebettet werden, durch z. B. Erwärmen der härtbaren Siliconzusammensetzung mit einem heißen Gasstrom oder Wärmestrahlen. Ein Rahmen 7 kann bereitgestellt werden, um das Herausfließen des Versiegelungsmittels/Füll mittels zu verhindern und gleichzeitig den Halbleiterchip 1 vor äußeren Kräften zu schützen. Der Klebstoff wird vorzugsweise an das Versiegelungsmittel/Füllmittel in der elektronischen Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung gebondet oder steht damit in innigem Kontakt. Das Versiegelungsmittel/Füllmittel ist vorzugsweise auch an den erhöhten Kontaktierungsfleck 5, der Halbleiterchip 1 und die Schaltverbindungen 4 auf dem Halbleiterchipbefestigungselement 2 elektrisch verbindet, gebondet oder steht damit in innigem Kontakt.
  • BEISPIELE
  • Die härtbare Siliconzusammensetzung und elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten detaillierter anhand von Arbeitsbeispielen erläutert. Die Viskositätswerte, die in den Beispielen wiedergegeben sind, wurden bei 25°C unter Verwendung eines Rotationsviskosimeters mit einer Einfachzylindergeometrie gemessen.
  • Entgasungsverhalten der härtbaren Siliconzusammensetzungen
  • Die härtbare Siliconzusammensetzung wurde zuerst bei 200 U/min 5 min mit einem Flügelrührer gerührt und dann bei 5 mm Hg 5 min entgast. Das Entgasungsverhalten der härtbaren Siliconzusammensetzung während dieses Verfahrens wurde visuell untersucht.
  • Herstellung einer elektronischen Komponente und Entgasungsverhalten der härtbaren Siliconzusammensetzungen
  • Ein Halbleiterchip 1 wurde ausgerichtet und mit der Oberseite nach unten auf einen Bereich auf einem Halbleiterchipbefestigungselement 2 befestigt, das mit Klebstoff 3 durch Siebdruck beschichtet worden war, und der Klebstoff 3 wurde durch Erwärmen bei 150°C für 30 min gehärtet. Erhöhte Kontaktierungsflecken 5, die elektrisch mit den Schaltverbindun gen 4 auf dem Halbleiterchipbefestigungselement 2 verbunden waren, wurden mit den Kontaktflecken auf dem Halbleiterchip 1 verbunden. Eine vorgeschriebene Menge eines Versiegelungsmittels/Füllmittels 6 wurde dann aus einem Spender in das Volumen, das von dem Halbleiterchip 1, dem Halbleiterchipbefestigungselement 2, dem Klebstoff 3 und dem Rahmen 7 umgeben war, eingebracht und Vakuumimprägnierung wurde bei 10 Torr durchgeführt, um Versiegelung/Einbettung mit Versiegelungsmittel/Füllmittel 6 ohne den Einschluss von Luftblasen überall im gesamten Volumen, das die Kontaktierungsflecken 5 umgab, durchzuführen. Das Entgasungsverhalten der härtbaren Siliconzusammensetzung, die als Versiegelungsmittel/Füllmittel verwendet wurde, wurde während dieses Verfahrens überwacht. Das Versiegelungsmittel/Füllmittel 6 wurde dann gehärtet, indem bei 150°C 30 min erwärmt wurde. 20 elektronische Komponenten wurden nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt.
  • Zuverlässigkeitstest der elektronischen Komponenten
  • Die elektronischen Komponenten wurden einem thermischen Zyklustest (1.000 und 3.000 Zyklen, 1 Zyklus = 30 min bei –65°C und 30 min bei +150°C) unterworfen, wonach ein Test der elektrischen Kontinuität unter Verwendung der Enden der Schaltverbindungen 4 durchgeführt wurde. Der Ausfall in Prozent wurde auf Basis der Anzahl von elektronischen Komponenten mit Kontinuitätsdefekten bestimmt.
  • Beispiel 1
  • Eine härtbare Siliconzusammensetzung mit einer Viskosität von 20 Pa·s wurde hergestellt, indem die Folgenden bis zur Homogenität vermischt wurden:
    • (A) 45,0 Gewichtsteile dimethylvinylsiloxyendblockiertes Dimethylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 2 Pa·s, einem Vinylgehalt von 0,24 Gew.-% und einem Phenylgruppengehalt, der 4,5 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen organischen Gruppen ausmacht;
    • (B) 4,0 Gewichtsteile trimethylsiloxyendblockiertes Dimethylsiloxan-Methylwasserstoffsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 0,005 Pa·s und einem Gehalt an siliciumgebundenem Wasserstoff von 0,7 Gew.-%;
    • (C) 0,1 Gewichtsteil 1 gew.-%ige isopropanolische Chlorplatinsäurelösung;
    • (D) 10,0 Gewichtsteile dimethylvinylsiloxyendblockiertes Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 20 Pa·s und einem Vinylgehalt von 0,1 Gew.-%
    und als optionale Komponenten: 0,01 Gew.-% Additionsreaktionsinhibitor (3-Phenyl-l-butin-3-ol); 1,0 Gewichtsteil Haftvermittler, der aus einer 1:1-Mischung (Gewichtsverhältnis) von 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und dimethylhydroxysiloxyendblockierem Methylvinylpolysiloxan mit einer Viskosität von 0,04 Pa·s besteht, und 40 Gewichtsteile anorganischer Füllstoff (Siliciumdioxidmikropulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1,0 μm).
  • Erwärmen dieser härtbaren Siliconzusammensetzung bei 150°C für 30 min ergab einen Siliconkautschuk mit einem JIS-A-Durometer von 40 bei Raumtemperatur. Dieser Siliconkautschuk hatten einen Komplexmodul bei –65°C und 10 Hz Scherfrequenz von 2 × 106 Pa und einen Young-Modul bei –65°C von 5,4 × 106 Pa.
  • Elektronische Komponenten wie in 1 gezeigt wurden unter Verwendung dieser härtbaren Siliconzusammensetzung als Klebstoff und Versiegelungsmittel/Füllmittel hergestellt. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse aus der Bewertung des Entgasungsverhaltens der härtbaren Siliconzusammensetzung und der Wärmeschockbeständigkeit der elektronischen Komponenten wieder.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Eine härtbare Siliconzusammensetzung mit einer Viskosität von 20 Pa·s wurde hergestellt, indem die Folgenden bis zur Homogenität vermischt wurden:
    • (A) 45,0 Gewichtsteile dimethylvinylsiloxyendblockiertes Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 2 Pa·s (Vinylgehalt = 0,24 Gew.-%) anstelle der Komponente (A);
    • (B) 4,0 Gewichtsteile trimethylsiloxyendblockiertes Dimethylsiloxan-Methylwasserstoffsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 0,005 Pa·s und einem Gehalt an siliciumgebundenen Wasserstoff von 0,7 Gew.-%;
    • (C) 0,1 Gewichtsteil 1 gew.-%ige isopropanolische Chloroplatinsäurelösung;
    • (D) 10,0 Gewichtsteile dimethylvinylsiloxyendblockiertes Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 20 Pa·s und einem Vinylgehalt von 0,1 Gew.-%
    und als optionale Komponenten: 0,01 Gewichtsteil Additionsreaktionsinhibitor (3-Phenyl-l-butin-3-ol); 1,0 Gewichtsteil Haftvermittler, der aus einer 1:1-Mischung (Gewichtsverhältnis) von 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und dimethylhydroxysiloxyendblockiertem Methylvinylpolysiloxan mit einer Viskosität von 0,04 Pa·s besteht, und 40 Gewichtsteile anorganischer Füllstoff (Siliciumdioxidmikropulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1,0 μm).
  • Erwärmen dieser härtbaren Siliconzusammensetzung bei 150°C für 30 min ergab einen Siliconkautschuk mit einem JIS-A-Durometer von 40 bei Raumtemperatur. Dieser Siliconkautschuk hatten einen Komplexmodul bei –65°C und 10 Hz Scherfrequenz von 1,5 × 108 Pa und einen Young-Modul bei –65°C von 3,9 × 108 Pa.
  • Elektronische Komponenten wie in 1 gezeigt wurden unter Verwendung dieser härtbaren Siliconzusammensetzung als Klebstoff und/oder Versiegelungsmittel/Füllmittel hergestellt. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse aus der Bewertung des Entgasungsverhaltens der härtbaren Siliconzusammensetzung und der Wärmeschockbeständigkeit der elektronischen Komponenten wieder.
  • Beispiel 2
  • Eine härtbare Siliconzusammensetzung mit einer Viskosität von 12 Pa·s wurde hergestellt, indem die Folgenden bis zur Homogenität vermischt wurden:
    • (A) 45,0 Gewichtsteile dimethylvinylsiloxyendblockiertes Dimethylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 2 Pa·s, einem Vinylgehalt von 0,24 Gew.-% und einem Phenylgruppengehalt, der 4,5 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen organischen Gruppen ausmacht;
    • (B) 4,0 Gewichtsteile trimethylsiloxyendblockiertes Dimethylsiloxan-Methylwasserstoffsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 0,005 Pa·s und einem Gehalt an siliciumgebundenem Wasserstoff von 0,7 Gew.-%;
    • (C) 0,1 Gewichtsteil 1 gew.-%ige isopropanolische Chloroplatinsäurelösung;
    • (D) 10,0 Gewichtsteile verzweigtkettiges Dimethylpolysiloxan, das durch Dimethylvinylsiloxy und Trimethylsiloxy endblockiert ist und eine Viskosität von 0,40 Pa·s und einen Vinylgehalt von 0,2 Gew.-% aufweist,
    und als optionale Komponenten:0,01 Gewichtsteil Additionsreaktionsinhibitor (3-Phenyl-l-butin-3-ol); 1,0 Gewichtsteil Haftvermittler, der aus einer 1:1-Mischung (Gewichtsverhältnis) von 3-Glycidoxypropyltrimeth oxysilan und dimethylhydroxysiloxyendblockiertem Methylvinylpolysiloxan mit einer Viskosität von 0,04 Pa·s besteht, und 40 Gewichtsteile anorganischer Füllstoff (Siliciumdioxidmikropulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1,0 μm).
  • Erwärmen dieser härtbaren Siliconzusammensetzung bei 150°C für 30 min ergab einen Siliconkautschuk mit einem JIS-A-Durometer von 42 bei Raumtemperatur. Dieser Siliconkautschuk hatte einen Komplexmodul bei –65°C und 10 Hz Scherfrequenz von 2,7 × 106 Pa und einen Young-Modul bei –65°C von 6,9 × 106 Pa.
  • Elektronische Komponenten wie in 1 gezeigt wurden unter Verwendung dieser härtbaren Siliconzusammensetzung als Klebestoff und Versiegelungsmittel/Füllmittel hergestellt. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse aus der Bewertung des Entgasungsverhaltens der härtbaren Siliconzusammensetzung und der Wärmeschockbeständigkeit der elektronischen Komponenten wieder.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Eine härtbare Siliconzusammensetzung mit einer Viskosität von 12 Pa·s wurde hergestellt, indem die Folgenden bis zur Homogenität vermischt wurden:
    • (A) 45,0 Gewichtsteile dimethylvinylsiloxyendblockiertes Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 2 Pa·s (Vinylgehalt = 0,24 Gew.-%) anstelle von Komponente (A);
    • (B) 4,0 Gewichtsteile trimethylsiloxyendblockiertes Dimethylsiloxan-Methylwasserstoffsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 0,005 Pa·s und einem Gehalt an siliciumgebundenem Wasserstoff von 0,7 Gew.-%;
    • (C) 0,1 Gewichtsteil 1 gew.-%ige isopropanolische Chloroplatinsäurelösung;
    • (D) 10,0 Gewichtsteile verzweigtkettiges Dimethylpolysiloxan, das mit Dimethylvinylsiloxy und Trimethylsiloxy endblockiert ist und eine Viskosität von 0,40 Pa·s und einem Vinylgehalt von 0,2 Gew.-% aufweist,
    und als optionale Komponenten: 0,01 Gewichtsteil Additionsreaktionsinhibitor (3-Phenyl-l-butin-3-ol); 1,0 Gewichtsteil Haftvermittler, der aus einer 1:1-Mischung (Gewichtsverhältnis) von 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und dimethylhydroxysiloxyendblockiertem Methylvinylpolysiloxan mit einer Viskosität von 0,04 Pa·s besteht, und 40 Gewichtsteile anorganischer Füllstoff (Siliciumdioxidmikropulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1,0 μm).
  • Erwärmen dieser härtbaren Siliconzusammensetzung bei 150°C für 30 min ergab einen Siliconkautschuk mit einem JIS-A-Durometer von 42 bei Raumtemperatur. Dieser Siliconkautschuk hatte einen Komplexmodul bei –65°C und 10 Hz Scherfrequenz von 3,8 × 108 Pa und einen Young-Modul bei –65°C von 8,3 × 108 Pa.
  • Elektronische Komponenten wie in 1 gezeigt wurden unter Verwendung dieser härtbaren Siliconzusammensetzung als Klebstoff und Versiegelungsmittel/Füllmittel hergestellt. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse aus der Bewertung des Entgasungsverhaltens der härtbaren Siliconzusammensetzung und der Wärmeschockbeständigkeit der elektronischen Komponenten wieder.
  • Beispiel 3
  • Elektronische Komponenten wie in 1 gezeigt, wurden unter Verwendung der härtbaren Siliconzusammensetzung, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, als Klebstoff und unter Verwendung der härtbaren Siliconzusammen setzung, die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, als Versiegelungsmittel/Füllmittel hergestellt. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse aus der Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit der resultierenden elektronischen Komponenten wieder.
  • Beispiel 4
  • Elektronische Komponenten wie in 1 gezeigt wurden unter Verwendung der härtbaren Siliconzusammensetzung, die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, als Klebstoff und unter Verwendung der härtbaren Siliconzusammensetzung, die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, als Versiegelungsmittel/Füllmittel hergestellt. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse aus der Bewertung der Wärmeschockbeständigkeit der resultierenden elektronischen Komponenten wieder.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Eine härtbare Siliconzusammensetzung mit einer Viskosität von 17 Pa·s wurde gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 1 hergestellt, aber in diesem Fall wurden die 10,0 Gewichtsteile dimetyhlvinylsiloxyendblockiertes Dimethylpolysiloxan (Viskosität = 20 Pa·s, Vinylgehalt = 0,1 Gew.-%), die als Komponente (D) in der härtbaren Siliconzusammensetzung, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, verwendet wurden, weggelassen.
  • Erwärmen dieser härtbaren Siliconzusammensetzung bei 150°C für 30 min ergab einen Siliconkautschuk mit einem JIS-A-Durometer von 45 bei Raumtemperatur. Dieser Siliconkautschuk hatten einen Komplexmodul bei –65°C und 10 Hz Scherfrequenz von 1,5 × 106 Pa und einen Young-Modul bei –65°C von 3,4 × 106 Pa.
  • Elektronische Komponenten wie in 1 gezeigt wurden unter Verwendung dieser härtbaren Siliconzusammensetzung als Klebstoff und Versiegelungs mittel/Füllmittel hergestellt. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse aus der Bewertung des Entgasungsverhaltens der härtbaren Siliconzusammensetzung und der Wärmeschockbeständigkeit der elektronischen Komponenten wieder.
  • Beispiel 5
  • Eine härtbare Siliconzusammensetzung mit einer Viskosität von 14 Pa·s wurde hergestellt, indem die Folgenden bis zur Homogenität vermischt wurden:
    • (A) 57,7 Gewichtsteile dimethylvinylsiloxyendblockiertes Dimethylsiloxan-Methylphenylsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 2 Pa·s, einem Vinylgehalt von 0,24 Gew.-% und einem Phenylgruppengehalt, der 4,5 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen organischen Gruppen ausmacht;
    • (B) 1,3 Gewichtsteile trimethylsiloxyendblockiertes Dimethylsiloxan-Methylwasserstoffsiloxan-Copolymer mit einer Viskosität von 0,0005 Pa·s und einem Gehalt an siliciumgebundenem Wasserstoff von 0,7 Gew.-%;
    • (C) 0,1 Gewichtsteil 1 gew.-%ige isopropanolische Chloroplatinsäurelösung;
    • (D) 0,01 Gewichtsteil dimethylvinylsiloxyendblockiertes Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 100 Pa·s und einem Vinylgehalt von 0,06 Gew.-%
    und als optionale Komponenten: 0,01 Gewichtsteil Additionsreaktionsinhibitor (3-Phenyl-l-butin-3-ol); 1,0 Gewichtsteil Haftvermittler, der aus einer 1:1-Mischung (Gewichtsverhältnis) von 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und dimethylhydroxysiloxyendblockiertem Methylvinylpolysiloxan mit einer Viskosität von 0,040 Pa·s besteht, und 40 Gewichtsteile anorganischem Füllstoff (Siliciumdioxidmikropulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1,0 μm).
  • Erwärmen dieser härtbaren Siliconzusammensetzung bei 150°C für 30 min ergab einen Siliconkautschuk mit einem JIS-A-Durometer von 22 bei Raumtemperatur. Dieser Siliconkautschuk hatte einen Komplexmodul bei –65°C und 10 Hz Scherfrequenz von 3,0 × 105 Pa und einen Young-Modul bei –65°C von 7,8 × 105 Pa.
  • Elektronische Komponenten wie in 1 gezeigt wurden unter Verwendung dieser härtbaren Siliconzusammensetzung als Klebstoff und Versiegelungsmittel/Füllmittel hergestellt. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse aus der Bewertung des Entgasungsverhaltens der härtbaren Siliconzusammensetzung und der Wärmeschockbeständigkeit der elektronischen Komponenten wieder.
  • Figure 00250001
  • Die härtbare Siliconzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch ein hervorragendes Entgasungsverhalten vor Härtung und durch die Fähigkeit gekennzeichnet, zu härten, um gehärtetes Silicon zu ergeben, das ein hervorragendes Spannungsabbauvermögen bei niedrigen Temperaturen hat. Elektronische Komponenten gemäß der vorliegenden Erfindung sind durch eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit als eine Folge dessen, dass darin die härtbare Siliconzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gekennzeichnet.

Claims (21)

  1. Härtbare Siliconzusammensetzung, enthaltend: (A) 100 Gewichtsteile eines Organopolysiloxans, das siliciumgebundene Arylgruppen und mindestens zwei Alkenylgruppen pro Molekül enthält und eine Viskosität von 0,01 bis 1.000 Pa·s bei 25°C hat, worin die Arylgruppen 1 bis 40 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen organischen Gruppen in dem Organopolysiloxan ausmachen; (B) ein Organopolysiloxan mit einer Viskosität von 0,001 bis 10 Pa·s bei 25°C, das mindestens 2 siliciumgebundene Wasserstoffatome pro Molekül enthält, in einer Menge, die 0,3 bis 10 mol siliciumgebundenen Wasserstoff pro 1 mol des gesamten Alkenyls in Komponenten (A) und (D) bereitstellt; (C) einen Platinkatalysator in einer Menge, die ausreichend ist, um 1 bis 1.000 Gewichts-ppm Platinmetall in Komponente (C), bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten (A), (B) und (D), bereitzustellen, und (D) 0,00001 bis 100 Gewichtsteile eines Organopolysiloxans mit einer Viskosität von 0,01 bis 10.000 Pa·s bei 25°C, wobei Komponente (D) eine Molekülstruktur hat, die aus der Gruppe bestehend aus geradkettig und verzweigtkettig ausgewählt ist, unter der Voraussetzung, dass, wenn das Organopolysiloxan Arylgruppen enthält, die Arylgruppen weniger als 1 Mol-% oder mehr als 40 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen Gruppen in dem Organopolysiloxan ausmachen, und wobei das Organopolysiloxan härtet, um ein Silicon mit einem Komplexmodul ≤ 1 × 108 Pa bei –65°C und einer Scherfrequenz von 10 Hz oder ein gehärtetes Silicon mit einem Young-Modul ≤ 2,9 × 108 Pa bei –65°C zu bilden.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Arylgruppen in Komponente (A) 1 bis 25 Mol-% der gesamten siliciumgebundenen organischen Gruppen in dem Organopolysiloxan ausmachen.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin Komponente (A) eine geradkettige Molekülstruktur hat.
  4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin Komponente (D) mindestens 2 Alkenylgruppen pro Molekül enthält.
  5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Menge von Komponente (D) 0,0001 bis 50 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Komponente (A) beträgt.
  6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner einen Additionsreaktionsinhibitor enthält.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner einen Haftvermittler enthält.
  8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner einen anorganischen Füllstoff enthält.
  9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, worin der anorganische Füllstoff Siliciumdioxid ist.
  10. Elektronische Komponente aufweisend: einen Halbleiterchip, ein Halbleiterchipbefestigungselement, das mit einem Klebstoff mit dem Halbleiterchip verbunden ist, mindestens ein Bauteil, das den Halbleiterchip elektrisch mit dem Halbleiterchipbefestigungselement verbindet, wobei mindestens ein Teil des Bauteils mit einem Versiegelungsmittel/Füllmittel versiegelt ist oder darin eingebettet ist und mindestens einer von dem Klebstoff und dem Versiegelungsmittel/Füllmittel die härtbare Siliconzusammensetzung nach Anspruch 1 ist.
  11. Elektronische Komponente nach Anspruch 10, wobei die Komponente eine integrierte Schaltung, eine hochintegrierte Schaltung oder eine höchstintegrierte Schaltung ist.
  12. Elektronische Komponente nach Anspruch 3, wobei das Halbleiterchipbefestigungselement eine Keramik, ein organisches Harz oder ein Metall ist.
  13. Elektronische Komponente nach Anspruch 10, wobei das Bauteil, das den Halbleiterchip elektrisch mit dem Halbleiterchipbefestigungselement verbindet, ein Verbindungsdraht, eine Leitung oder ein erhöhter Kontaktierungsfleck ist.
  14. Elektronische Komponente nach Anspruch 13, worin der Verbindungsdraht und die Leitung gekrümmt, abgewinkelt oder gebogen sind und wobei der erhöhte Kontaktierungsfleck aus einem Material mit einem niedrigen Young-Modul hergestellt ist.
  15. Elektronische Komponente nach Anspruch 10, worin sowohl der Klebstoff als auch das Versiegelungsmittel/Füllmittel die härtbare Siliconzusammensetzung nach Anspruch 1 sind.
  16. Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Komponente, umfassend: (i) Befestigen eines Halbleiterchips an ein Halbleiterchipbefestigungselement mit einer Klebstoffzusammensetzung; (ii) Härten der Klebstoffzusammensetzung; (iii) elektrisches Verbinden des Halbleiterchips mit dem Halbleiterchipbefestigungselement durch ein Bauteil; (iv) Versiegeln mindestens eines Teils des Bauteils, das den Halbleiterchip elektrisch mit dem Halbleiterchipbefestigungselement verbindet, mit einem Versiegelungsmittel/Füllmittel und (v) Härten des Versiegelungsmittels/Füllmittels, wobei mindestens eines von dem Klebstoff und dem Versiegelungsmittel/Füllmittel die härtbare Siliconzusammensetzung nach Anspruch 1 ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei Schritt (iii) vor Schritt (ii) durchgeführt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei sowohl der Klebstoff als auch das Versiegelungsmittel/Füllmittel die härtbare Siliconzusammensetzung nach Anspruch 1 sind.
  19. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bauteil, das den Halbleiterchip elektrisch mit dem Halbleiterchipbefestigungselement verbindet, durch Erwärmen der härtbare Siliconzusammensetzung versiegelt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Klebstoff mit dem Versiegelungsmittel/Füllmittel in der elektronischen Komponente verbunden ist oder damit in innigem Kontakt steht.
  21. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Versiegelungsmittel/Füllmittel mit dem Bauteil, das den Halbleiterchip elektrisch mit dem Halbleiterchipbefestigungselement verbindet, verbunden ist oder damit in innigem Kontakt steht.
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