JP2003176414A - 熱伝導性シリコーン組成物、その硬化物及び敷設方法並びにそれを用いた半導体装置の放熱構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 放熱性能に優れる熱伝導性シリコーン組成
物。 【解決手段】 下記Ａ〜Ｆからなるシリコーン組成物。
Ａ：１分子中に少なくとも２個のアルケニル基を有し、
２５℃の粘度が１０〜１００，０００ｍｍ^２／ｓのオル
ガノポリシロキサン１００重量部。Ｂ：１分子中に少な
くとも２個のケイ素に直結した水素を有するオルガノハ
イドロジェンポリシロキサン、｛ケイ素に直結した水素
の総数｝／｛Ａのアルケニル基の総数｝が０．５〜５．
０になる量。Ｃ：溶融温度が４０〜２５０℃であり、平
均粒径が０．１〜１００μｍの低融点金属粉末。Ｄ：平
均粒径が０．１〜１００μｍの高熱伝導性充填剤であっ
て、ＣとＤの総量が８００〜２，２００重量部であると
共に、Ｃ／（Ｃ＋Ｄ）が０．０５〜０．９となる量。
Ｅ：白金及び白金化合物からなる群から選択される触媒
白金としてＡに対して０．１〜５００ｐｐｍとなる量。
Ｆ：Ｅの触媒活性を抑制する制御剤０．００１〜５重量
部。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱伝導性シリコー
ン組成物に関し、特にＩＣパッケージの放熱に好適な、
硬化後の熱伝導性に優れた、熱伝導性シリコーン組成
物、その敷設方法及びそれを用いた半導体装置の放熱構
造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線基板上に実装される電子部
品であるＣＰＵ等のＩＣパッケージは、使用時の発熱に
よる温度上昇によって性能が低下したり破損したりする
ことがあるため、従来、ＩＣパッケージと放熱フィン等
の間に熱伝導性の良い放熱シートや放熱グリースが用い
られている。しかしながら、電子部品等の高性能化に伴
い、その発熱量が年々増加する為に、より熱伝導性に優
れた物質の開発が求められている。

【０００３】従来の放熱シートは手軽にマウントするこ
とができるというメリットはあるものの、その製造過程
の加工性の観点から充填剤の含有量に制限があるため、
十分な熱伝導性が得られないという欠点があった。ま
た、放熱グリースはＣＰＵや放熱フィン等の表面の凹凸
に影響されることなく、それらの被着面に追随、密着さ
せられるという利点がある一方、他の部品を汚したり、
長時間使用するとオイルが流出する等の問題があった。

【０００４】そこで液状シリコーンゴム組成物をポッテ
ィング剤や接着剤として用いる方法や放熱グリースを硬
化介在させる方法が提案されている（特開昭６１−１５
７５６９、特開平８−２０８９９３）。しかしながら、
放熱グリースの敷設時の作業性を重視するために、熱伝
導性を付与するために配合する熱伝導性充填剤の配合量
には限界があるという問題があった。また熱伝導性を向
上させる手段として、常温で固体状の低融点金属または
合金をシリコーン組成物中に溶融分散させたものが提案
されている（特開平７−２０７１６０、米国特許第５，
４４５，３０８）。しかしながら、それらは粉砕した低
融点金属または合金を溶融配合するものであるため、均
一分散性に欠けて熱伝導性シリコーン組成物が不均一に
なる上、熱伝導性シリコーン組成物中に低融点金属に由
来する大粒径の粉が含まれるために、薄膜塗布すること
ができない等の欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記の
欠点を解決すべく鋭意検討した結果、充填剤として、粒
径をコントロールした、常温で固体の低融点金属粉末及
び熱伝導性充填剤とを併用した熱伝導性シリコーン組成
物が優れた放熱性能を与えること、特に、前記低融点金
属の融点以下の温度で配合混練した場合には、均一性に
優れ高熱伝導率を有する熱伝導性シリコーン組成物とな
ること、さらに、この熱伝導性シリコーン組成物の熱抵
抗は、硬化後に低融点金属粉末の融点以上の温度となる
ように、熱を一時的にかけることによって非常に低くな
ることを見出し本発明に到達した。従って本発明の第１
の目的は、半導体装置の放熱構造体に使用した場合の放
熱性能に優れる熱伝導性シリコーン組成物を提供するこ
とにある。本発明の第２の目的は、後加熱によって熱伝
導性を改善した熱伝導性シリコーン硬化物を提供するこ
とにある。本発明の第３の目的は、上記熱伝導性シリコ
ーン組成物をＩＣパッケージと放熱フィン等の間に敷設
する方法を提供することにある。更に本発明の第４の目
的は、放熱性能に優れた半導体装置の放熱構造体を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の諸目的
は、下記成分（Ａ）〜（Ｆ）からなり、２５℃の硬化前
の粘度が１０〜１，０００Ｐａ・ｓであることを特徴と
する熱伝導性シリコーン組成物、その使用方法、及びそ
れを用いた半導体装置の放熱構造体によって達成され
た。 成分（Ａ）：１分子中に少なくとも２個のアルケニル基
を有する、２５℃の粘度が１０〜１００，０００ｍｍ^２
／ｓのオルガノポリシロキサン １００重量部 成分（Ｂ）：１分子中に少なくとも２個のケイ素原子に
直結した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｛ケイ素原子に直結した水素原子の総数｝/
｛成分（Ａ）のアルケニル基の総数｝が０．５〜５．０
になる量 成分（Ｃ）：溶融温度が４０〜２５０℃であり、平均粒
径が０．１〜１００μｍの低融点金属粉末、及び 成分（Ｄ）：溶融温度が２５０℃を超える、平均粒径が
０．１〜１００μｍの高熱伝導性充填剤 （Ｃ）と（Ｄ）の総量が８００〜２，２００重量部であ
ると共に、（Ｃ）／（（Ｃ）＋（Ｄ））＝０．０５〜
０．９となる量 成分（Ｅ）：白金及び白金化合物からなる群より選択さ
れる触媒白金原子として成分（Ａ）に対して０．１〜５
００ｐｐｍとなる量 成分（Ｆ）：成分（Ｅ）の触媒活性を抑制する制御剤
０．００１〜５重量部

【０００７】又、本発明においては充填剤とシリコーン
成分の濡れ性を向上させる添加剤を付加的に用いること
がさらに有効である。このような添加剤としては、一般
式(１）のオルガノシラン〔成分（Ｇ）〕が特に有効で
ある。 Ｒ^１ _ａＲ^２ _ｂＳｉ（ＯＲ^３）_{４−ａ−ｂ} （１） 上式中のＲ^１は、炭素数６〜１５のアルキル基、Ｒ^２は
炭素数１〜８の１価炭化水素基、Ｒ^３は炭素数１〜６の
アルキル基であり、ａは１〜３の整数、ｂは０〜２の整
数、ａ＋ｂは１〜３の整数である。また、本発明におい
ては、使用する金属フィラー成分の表面に存在する酸化
膜を除去し、よりフィラーの特性を向上させるために、
フラックス成分（Ｈ）を付加的に用いることが更に有効
である。特に本シリコーン組成物は付加反応を利用する
ために、有機酸系もしくは樹脂系のフラックスを用いる
とよい。成分（Ａ）〜（Ｈ）を配合混練するにあたり、
成分（Ｃ）の融点以下で均一に分散させる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明を構成する成分（Ａ）のオ
ルガノポリシロキサンは、ケイ素原子に直結したアルケ
ニル基を１分子中に少なくとも２個有するものであれば
直鎖状でも分岐状でもよい。このオルガノポリシロキサ
ンは、１種類であっても、２種以上の異なる粘度のもの
の混合物でも良い。上記アルケニル基としては、ビニル
基、アリル基、１−ブテニル基、１−へキセニル基など
が例示されるが、合成のし易さ及びコストの面からビニ
ル基であることが好ましい。ケイ素原子に結合する他の
有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブ
チル基、ヘキシル基、ドデシル基などのアルキル基、フ
ェニル基などのアリール基、２−フェニルエチル基、２
−フェニルプロピル基などのアラルキル基、更にはクロ
ロメチル基、３，３，３，−トリフルオロプロピル基な
どの置換炭化水素基等が挙げられる。

【０００９】これらのうち、合成のし易さ及びコストの
面から、９０％以上がメチル基であることが好ましい。
ケイ素原子に結合するアルケニル基は、オルガノポリシ
ロキサンの分子鎖の末端、途中の何れに存在してもよい
が、柔軟性の面から両末端にのみ存在することが好まし
い。２５℃における粘度は、１０ｍｍ^２／ｓより低いと
組成物の保存安定性が悪くなり、１００，０００ ｍｍ
^２／ｓより大きくなると得られる組成物の伸展性が悪く
なるため１０〜１００，０００ ｍｍ^２／ｓの範囲であ
ることが必要があり、特に１００〜５０，０００ ｍｍ
^２／ｓの範囲であることが好ましい。

【００１０】成分Ｂ）のケイ素原子に直結した水素原子
を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、架
橋により組成物を網状化するために使用するものである
から、ケイ素原子に直結した水素原子を１分子中に少な
くとも２個有することが必要である。ケイ素原子に結合
する他の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基などのアルキ
ル基；フェニル基などのアリール基；２−フェニルエチ
ル基、２−フェニルプロピル基などのアラルキル基、さ
らにクロロメチル基、３，３，３，−トリフルオロプロ
ピル基などの置換炭化水素基も例として挙げられる。こ
れらのうち、合成のし易さ及びコストの面から、メチル
基が好ましい。かかるケイ素原子に直結した水素原子を
有するオルガノポリシロキサンは、直鎖状、分岐状およ
び環状のいずれであっても良く、またこれらの混合物で
あっても良い。成分（Ｂ）の配合量は成分（Ａ）中のア
ルケニル基の数に対し、成分（Ｂ）中のケイ素原子に直
結した水素原子の数、即ち｛ケイ素原子に直結した水素
原子の総数｝/｛成分（Ａ）のアルケニル基の総数｝の
比が０．５より小さいと十分な網状構造をとれないの
で、硬化後に必要とされる硬さが得られず、５．０より
大きいと硬化後の経時変化が大きくなるので、前記比が
０．５〜５．０の範囲であることが良い。好ましくは
１．０〜３．０である。

【００１１】成分（Ｃ）の低融点金属粉末は、本発明に
熱伝導性を付与するための成分である。この低融点金属
粉末の融点は、４０℃以下では取り扱いが難しいし、２
５０℃以上に加熱すると実装されるプリント基盤そのも
のが破壊されてしまうため、４０〜２５０℃の範囲であ
る必要があるが、特に１００〜２２０℃であることが好
ましい。低融点金属粉末の平均粒径は０．１μｍより小
さいと得られる組成物の粘度が高くなりすぎるので伸展
性の乏しいものとなるし、１００μｍより大きいと得ら
れる組成物が不均一になる上薄膜塗布ができなくなる。
従って、その平均粒径は０．１〜１００μｍの範囲であ
る必要があり、特に２０〜５０μｍであることが好まし
い。またこの粉末の形状は、球状であっても不定形状で
あっても良い。

【００１２】成分（Ｃ）の金属粉末は、インジウム、錫
などの金属単体であっても、各種金属の合金であっても
良い。合金としては、ビスマス、鉛、錫、あるいはアン
チモンからなるマロット合金、セロマトリックス合金、
あるいは錫、鉛、ビスマス、インジウム、カドニウム、
亜鉛、銀、アンチモンから成る、ハンダ、ウッドメタ
ル、セロトルー合金、さらにアルミニウム、亜鉛、錫、
鉛、カドニウムなどからなるアルミハンダなどがある
（化学便覧基礎編改定４版：日本化学会編 平成５年９
月３０日発行 ＰＩ−５４７）。

【００１３】成分（Ｄ）の充填剤も本発明に熱伝導性を
付与するためのものである。この熱伝導性充填剤の平均
粒径は、０．１μｍより小さいと得られる組成物の粘度
が高くなりすぎるので伸展性の乏しいものとなるし、１
００μｍより大きいと得られる組成物が不均一となるた
め、０．１〜１００μｍの範囲である必要があるが、特
に１〜２０μｍの範囲であることが好ましい。また、
（Ｃ）と（Ｄ）の総量が、８００〜２，２００重量部で
あると共に、（Ｃ）／（（Ｃ）＋（Ｄ））＝０．０５〜
０．９となるように成分（Ｃ）及び（Ｄ）を配合する。
（Ｃ）と（Ｄ）の総量が、８００重量部より少ないと得
られる組成物の熱伝導率が悪い上、保存安定性の乏しい
ものとなる。また２，２００重量部より多いと伸展性が
乏しいものとなるので好ましくない。本発明においては
特に総量が１，０００〜１，７００重量部であることが
好ましい。また、（Ｃ）／（（Ｃ）＋（Ｄ））が０．０
５より小さいと、放熱特性が悪くなり、０．９より大き
いと保存安定性が悪くなるので、全成分（Ｃ）と（Ｄ）
中に占められる成分（Ｃ）の割合は０．２〜０．８であ
ることが好ましい。

【００１４】成分（Ｄ）の充填剤は、熱伝導率が良好で
融点が２５０℃を超えるものであれば特に限定されず、
例えばアルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、アルミナ粉
末、窒化硼素粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉
末、銅粉末、銀粉末、ダイヤモンド粉末、ニッケル粉
末、亜鉛粉末、ステンレス粉末、カーボン粉末等が挙げ
られるがこれらに限られるものではない。これらは球状
であっても不定形状であっても良く、単独で用いても２
種類以上を混合して用いても良い。

【００１５】成分（Ｅ）の白金および白金化合物から選
ばれる触媒は、成分（Ａ）のアルケニル基と成分（Ｂ）
のケイ素原子に直結した水素原子との間の付加反応の促
進成分である。この成分（Ｅ）としては例えば、白金の
単体、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−アル
コール錯体、白金配位化合物などが挙げられる。成分
（Ｅ）の配合量は、白金原子として成分（Ａ）の重量に
対し０．１ｐｐｍより少ないと触媒としての効果がな
く、５００ｐｐｍを越えても特に硬化速度の向上は期待
できないため、０．１〜５００ｐｐｍの範囲であれば良
い。

【００１６】成分（Ｆ）の制御剤は、室温でのヒドロシ
リル化反応の進行を抑え、シェルフライフ、ポットライ
フを延長させるものである。この制御剤は、公知の反応
制御剤の中から適宜選択して使用することができる。そ
の具体例としては、例えばアセチレン化合物、各種窒素
化合物、有機りん化合物、オキシム化合物、有機クロロ
化合物等が利用できるが、これらに限定されるものでは
ない。成分（Ｆ）の配合量は０．００１重量部より少な
いと充分なシェルフライフ、ポットライフが得られず、
５重量部より多いと硬化性が低下するため０．００１〜
５重量部の範囲であれば良い。これらはシリコーン樹脂
への分散性を良くするために、トルエン、キシレン、イ
ソプロピルアルコール等の有機溶剤で希釈して使用する
こともできる。

【００１７】本発明の組成物には充填剤とシリコーン成
分の濡れ性を向上させるために、一般式（１）Ｒ^１ _ａＲ
^２ _ｂＳｉ（ＯＲ^３）_{４−ａ−ｂ}で表されるオルガノシラ
ン〔成分（Ｇ）〕を必要に応じて用いることが更に有効
である。濡れ性向上剤として用いられるオルガノシラン
〔成分（Ｇ）〕の上記一般式（１）におけるＲ^１は炭素
数６〜１５のアルキル基であり、その具体例としては、
例えばヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、
ドデシル基、テトラデシル基等が挙げられる。炭素数が
６より小さいと充填剤との濡れ性が充分でなく、１５よ
り大きいとオルガノシランが常温で固化するので、取り
扱いが不便な上、得られた組成物の低温特性が低下す
る。またａは１、２あるいは３であるが、特に１である
ことが好ましい。また、Ｒ^２は炭素数１〜８の飽和また
は不飽和の１価の炭化水素基であり、この様な基として
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アルキル基；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−(ナノフルオロブチル）エチル
基、２−（へプタデカフルオロオクチル）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が挙げら
れる。本発明においては特にメチル基又はエチル基であ
ることが好ましい。Ｒ^３はメチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などの炭素数
１〜６の少なくとも１種のアルキル基であり、特にメチ
ル基、エチル基が好ましい。

【００１８】前記一般式で表されるオルガノシラン〔成
分（Ｇ）〕の具体例としては、下記のものを挙げること
ができる。 Ｃ_６Ｈ_１３Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ_３）_３、Ｃ_１２Ｈ_{２ ５}Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_１２
Ｈ_２５Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３、Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（ＣＨ
_３）（ＯＣＨ_３）_２、Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（Ｃ_６Ｈ_５）
（ＯＣＨ_３）_２、Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（ＣＨ_３）（ＯＣ_２
Ｈ_５）_２、Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（ＣＨ＝ＣＨ_２）（ＯＣＨ
_３）_２、Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＦ_３）（Ｏ
ＣＨ_３）_２ このオルガノシラン〔成分（Ｇ）〕の使用量
は、（Ａ）成分１００重量部に対して０．０１重量部よ
り少ないと充填剤とシリコーン成分の濡れ性が乏しいも
のとなり、１０重量部より多くしても効果が増大するこ
とがなく不経済である。従って０．０１〜１０重量部の
範囲であれば良く、好ましくは０．１〜７重量部であ
る。

【００１９】本組成物においては、使用する金属フィラ
ー成分の表面に存在する酸化膜を除去し、よりフィラー
の特性を向上させるために、フラックス成分（Ｈ）を付
加的に用いることが更に有効である。フラックス成分
（Ｈ）は大きく分けて、無機系、有機系、樹脂系の３つ
に分けられる。無機系としては正リン酸、塩酸、臭化水
素酸、弗酸等の無機酸系、塩化亜鉛、塩化第一スズ、塩
化アンモニウム、弗化アンモニウム、弗化ナトリウム、
塩化亜鉛/塩化アンモニウム＝７５/２５等の無機酸系等
がある。有機系の具体例としては、蟻酸、酢酸、オレイ
ン酸、ステアリン酸、アジピン酸、乳酸、グルタミン酸
等の有機酸系、蟻酸アンモニウム、メチルアミン乳酸塩
等の有機酸塩系、エチレンジアミン等のアミン系、メチ
ルアミン塩酸塩、ブチルアミン臭化水素酸塩、エチレン
ジアミン塩酸塩、トリエタノールアミン塩酸塩、塩酸ア
ニリン等のアミンハロゲン化水素酸塩系等がある。樹脂
系としては、ロジン、活性ロジン等がある。特に、本発
明のシリコーン組成物は付加反応を利用するため、有機
酸系もしくは樹脂系のフラックスを用いるとよい。成分
（Ｈ）の配合量は、成分（Ａ）１００重量部に対して
０．０５重量部より少ないと効果が薄く、２０重量部よ
り多くても効果が増大することがないので、０．０５〜
２０重量部の範囲であることが好ましく、より好ましく
は０．１〜１０重量部である。

【００２０】本発明のシリコーン組成物は、成分（Ａ）
〜（Ｆ）及び必要に応じて更に成分（Ｇ）及び／又は
（Ｈ）を、成分（Ｃ）の融点以下の温度で配合混練する
ことによって容易に製造できる。本発明においては、上
記した成分（Ａ）〜（Ｈ）以外に、必要に応じて、ＣＰ
ＵなどのＩＣパッケージとヒートシンク等の放熱体とを
化学的に接着、固定するための接着助剤等を入れても良
いし、劣化を防ぐための酸化防止剤等を更に添加しても
良い。本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、上記成分
（Ａ）〜（Ｆ）及び必要に応じて更に成分（Ｇ）及び／
又は（Ｈ）等を混合し、１液付加タイプとして長期間低
温保存することができる。

【００２１】本発明の半導体装置の放熱構造体組立て時
には、本発明の熱伝導性シリコーン組成物を市販されて
いるシリンジに詰めてＣＰＵ等のＩＣパッケージ表面上
に塗布し、塗布後の表面に放熱体が貼り合わせられる。
従って、本発明の組成物の粘度が１０Ｐａ・ｓより低い
と塗布時に液垂れが起こり、１，０００Ｐａ・ｓより高
いと塗布効率が悪くなるため１０〜１，０００Ｐａ・ｓ
の範囲とすることが必要であるが、特に５０〜４００Ｐ
ａ・ｓであることが好ましい。

【００２２】本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、放
熱体とプリント配線基板をクランプ゜等で締め付けるこ
とにより、ＩＣパッケージと放熱体の間に固定、押圧さ
れるが、その時のＩＣパッケージと放熱体の間に挟み込
まれる熱伝導性シリコーン組成物の厚さは、１０μｍよ
り小さいと前記押圧の変化に対する追随性が不充分とな
りＩＣパッケージと放熱体との間に隙間が生じる恐れが
あり、１００μｍより大きいとその厚みのために熱抵抗
が大きくなり放熱効果が悪くなるので、その厚みは１０
〜１００μｍの範囲であることが好ましく、特に２５〜
５０μｍの厚さであることが好ましい。

【００２３】上記の如くディスペンスされた後成分
（Ｃ）の融点以下の温度範囲で加熱することによって、
このシリコーン組成物は硬化する。さらに、硬化後一時
的に成分（Ｃ）の融点以上の熱を掛けることによって成
分（Ｃ）が溶け、成分（Ｃ）同士、または成分（Ｃ）と
成分（Ｄ）、さらにはＩＣパッケージ基材表面や放熱体
基材表面等と融着し、金属の連続相が形成されるのでよ
り高い放熱効果が発揮される。なお、溶融した成分
（Ｃ）は硬化物中に閉じ込められているため、流れ出る
ことはない。また、この硬化物はタック性を有するの
で、ずれた場合や経時においても安定した柔軟性を持つ
ので基材から剥がれたりすることがない。また、予め所
望の厚みのシート状硬化物を上記の２段加熱を行って作
製し、これをＩＣパッケージ基材と放熱体基材との間に
介在させることも可能である他、熱伝導性と耐熱性が必
要とされる他の装置等の部品として、硬化物を適宜使用
することもできる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、ＩＣパッケージと放熱
体との間に介在させる熱伝導性シリコーン組成物がペー
スト状で伸展性があるために、その上から放熱体を圧接
固定すると、ＩＣパッケージ及び放熱体の表面に凹凸が
存在する場合でも、押圧してその隙間を熱伝導性シリコ
ーン組成物で均一に埋めることができる。またシリコー
ン組成物の硬化後に、成分（Ｃ）の融点以上の温度を一
時的にかけることにより、より高い放熱効果を確実に発
揮することができ、電子部品全体の信頼性を向上させる
こともできる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例を掲げて本発明をさらに詳述す
るが、本発明はこれによって限定されるものではない。
まず、本発明の組成物を形成する以下の各成分を用意し
た。 成分（Ａ）：両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖さ
れ、２５℃における粘度が６００ｍｍ^２／ｓのジメチル
ポリシロキサン（Ａ−１） 成分(Ｂ)：下記式で表されるオルガノハイドロジェンポ
リシロキサン（Ｂ−１） 成分（Ｃ）： Ｃ−１：平均粒径１８．４μｍのインジウム〔融点１５
６．７℃〕粉末 Ｃ−２：平均粒径４７．６μｍのインジウム〔融点１５
６．７℃〕粉末 Ｃ−３：平均粒径２６．９μｍの錫（４２重量％）／ビ
スマス（５８重量％）の合金〔融点１３９℃〕粉末 Ｃ−４：平均粒径１１０μｍのインジウム〔融点１５
６．７℃〕粉末 成分（Ｄ）： Ｄ−１：平均粒径７．４μｍのアルミニウム粉末 Ｄ−２：平均粒径１．０μｍの酸化亜鉛粉末 成分（Ｅ）：白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン
錯体の（Ａ−１）溶液、白金原子として１重量％含有
（Ｅ−１） 成分（Ｆ）：１−エチニル−１−シクロヘキサノールの
５０重量％トルエン溶液（Ｆ−１） 成分(Ｇ)：Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３で表される
オルガノシラン（Ｇ−１） 成分（Ｈ）：ロジン粉末（Ｈ−１）

【００２６】実施例１〜６．成分（Ａ）〜（Ｇ）を５リ
ットルのゲート−ミキサー（井上製作所（株）製、商品
名：５リットルプラネタリミキサー）に、成分（Ａ）、
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｇ）を（表−１）に示す配合量で加
え、７０℃（成分（Ｃ）の融点以下）で１時間混合し
た。常温になるまで冷却し、次に成分（Ｂ）、（Ｅ）、
（Ｆ）、（Ｈ）を（表−１）に示す配合量で加え、均一
になるように混合して本発明の熱伝導性シリコーン組成
物を調製した。得られた組成物の２５℃における粘度
を、マルコム粘度計（株式会社マルコム、型式；ＰＣ−
１Ｔ）を用いて測定した。

【００２７】次に、二枚の標準アルミプレートに上記の
熱伝導性シリコーン組成物を挟み、約１．８０ｋｇ／ｃ
ｍ^２の圧力をかけながら、１２０℃で１時間でシリコー
ン組成物を硬化させた後、さらに１７０℃で１５分間加
熱した。上記のようにして熱抵抗の測定サンプルを調製
した後に、二枚の標準プレートごと厚みを測定し、予め
厚みが分かっている標準アルミプレートの厚みを差し引
くことによって、硬化した組成物の厚みを測定した。
尚、上記組成物の測定に際しては、マイクロメーター
（株式会社ミツトヨ、型式；Ｍ８２０−２５ＶＡ）を用
いた。また、最終硬化物の熱抵抗を熱抵抗測定器（ホロ
メトリックス社製のマイクロフラッシュ）を用いて測定
した。これらの測定結果は表１に示したとおりである。

【００２８】

【表１】

【００２９】比較例１〜６．表１の各成分の代りに表２
の各成分を用い、実施例１〜６と全く同様にして硬化物
を得た。得られた硬化物について実施例１〜６と同様に
各項目の測定を行った結果は表２に示した通りである。

【００３０】

【表２】 表１、表２の結果は、本発明のシリコーン組成物の有効
性を実証するものである。

【００３１】図１は本発明における、半導体装置の放熱
構造体の一実施例を表す縦断面概念図である。図１に示
す様に、本半導体装置の放熱構造体は、プリント配線基
板３の上に実装されたＣＰＵ２と、ＣＰＵ２の上であっ
て放熱体４との間に介在されている熱伝導性シリコーン
組成物１により構成されている。ここで放熱体４はアル
ミニウムによって形成され、表面積を広くとって放熱作
用を向上させるためにフィン付き構造となっている。ま
た、放熱体４とプリント配線基板３は、クランプ゜５で
締め付け固定され押圧されている。

【００３２】本実施例及び比較例の半導体装置には、２
ｃｍ×２ｃｍの平面上に０．２ｇの本発明の放熱用シリ
コーン組成物を挟み込んだが、このときの熱伝導性シリ
コーン組成物の厚みは３０〜４０μｍであった。以上の
ような構成を有するＩＣパッケージの放熱装置を、ホス
トコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ワードプロ
セッサ等に使用される発熱温度が１００℃レベルのＣＰ
Ｕに適用したところ、本発明の熱伝導性組成物を用いた
場合のみ安定した放熱と熱拡散とが可能となり、熱蓄積
によるＣＰＵの性能低下や破損を防止することができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における半導体装置の放熱構造体の縦断
面概念図である。

【符号の説明】

１．熱伝導性シリコーン組成物 ２．セントラル・プロセッシング・ユニット（ＣＰＵ）
等のＩＣパッケージ ３．プリント配線基板 4.放熱体 5.クランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 邦弘 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１−10 信 越化学工業株式会社シリコーン電子材料研 究所内 (72)発明者 美田 邦彦 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１−10 信 越化学工業株式会社シリコーン電子材料研 究所内 Ｆターム(参考） 4J002 CP04X CP12W DA066 DA097 DA116 DC006 DE107 EX039 FA086 FA087 FD017 FD207 FD208 GQ05 5F036 AA01 BA23 BB21 BD01 BD21

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記成分（Ａ）〜（Ｆ）からなり、２５
   ℃の硬化前における粘度が１０〜１，０００Ｐａ・ｓで
   あることを特徴とする熱伝導性シリコーン組成物。 成分（Ａ）：１分子中に少なくとも２個のアルケニル基
   を有し、２５℃の粘度が１０〜１００，０００ｍｍ^２／
   ｓのオルガノポリシロキサン １００重量部 成分（Ｂ）：１分子中に少なくとも２個のケイ素原子に
   直結した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、｛ケイ素原子に直結した水素原子の総数｝
   /｛成分（Ａ）のアルケニル基の総数｝が０．５〜５．
   ０になる量 成分（Ｃ）：溶融温度が４０〜２５０℃であり、平均粒
   径が０．１〜１００μｍの低融点金属粉末、及び 成分（Ｄ）：溶融温度が２５０℃を超える、平均粒径が
   ０．１〜１００μｍの高熱伝導性充填剤 成分（Ｃ）と成分（Ｃ）の総量で８００〜２，２００重
   量部であると共に、（Ｃ）／（（Ｃ）＋（Ｄ））＝０．
   ０５〜０．９となる量 成分（Ｅ）：白金及び白金化合物からなる群から選択さ
   れる触媒白金原子として成分（Ａ）に対して０．１〜５
   ００ｐｐｍとなる量 成分（Ｆ）：成分（Ｅ）の触媒活性を抑制する制御剤
   ０．００１〜５重量部
2. 【請求項２】 更に、成分（Ａ）１００重量部に対して
   下記一般式（１）で表されるオルガノシラン〔成分
   （Ｇ）〕を０．０１〜１０重量部含む、請求項１に記載
   された熱伝導性シリコーン組成物。 Ｒ^１ _ａＲ^２ _ｂＳｉ（ＯＲ^３）_{４−ａ−ｂ} （１） 上式中のＲ^１は炭素数６〜１５のアルキル基、Ｒ^２は炭
   素数１〜８の１価炭化水素基、Ｒ^３は炭素数１〜６のア
   ルキル基であり、これらは同一であっても異なっても良
   い。また、ａは１〜３の整数、ｂは０〜２の整数、ａ＋
   ｂは１〜３の整数である。
3. 【請求項３】 成分（Ａ）１００重量部に対してフラッ
   クス（Ｈ）を０．０５〜２０重量部含む、請求項１又は
   ２に記載された熱伝導性シリコーン組成物。
4. 【請求項４】 （Ｃ）成分の融点以下の温度で分散混合
   してなる、請求項１乃至３の何れかに記載された熱伝導
   性シリコーン組成物。
5. 【請求項５】 請求項１〜４に記載された何れかの熱伝
   導性シリコーン組成物を成分（Ｃ）の融点以下の温度で
   加熱して硬化させた後、成分（Ｃ）の融点以上の温度で
   加熱して成分（Ｃ）を溶解させてなることを特徴とす
   る、熱伝導性シリコーン硬化物。
6. 【請求項６】 請求項１〜４に記載された何れかの熱伝
   導性シリコーン組成物をＩＣパッケージと放熱体の間に
   敷設する方法であって、下記工程１から順に工程２、工
   程３、及び工程４を行うことを特徴とする、熱伝導性シ
   リコーン組成物の敷設方法。 工程１：ＩＣパッケージ上に熱伝導性シリコーン組成物
   を所定量塗布する工程。 工程２：熱伝導性シリコーン組成物上に放熱フィンをの
   せ、クランプ等で固定する工程。 工程３：成分（Ｃ）の融点以下の温度で、熱伝導性シリ
   コーン組成物を熱硬化させる工程。 工程４：成分（Ｃ）の融点以上の温度で熱伝導性シリコ
   ーン組成物の硬化物を加熱する工程。
7. 【請求項７】 プリント配線基板上に実装したＩＣパッ
   ケージと、そのＩＣパッケージの表面に設けられた放熱
   体とを備えている半導体装置の放熱構造体であって、前
   記ＩＣパッケージの表面と放熱体との間に請求項１乃至
   ４に記載された何れかの熱伝導性シリコーン組成物の硬
   化物が介在してなることを特徴とする半導体装置の放熱
   構造体。