JP3803058B2

JP3803058B2 - 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

Info

Publication number: JP3803058B2
Application number: JP2001376844A
Authority: JP
Inventors: 裕昭手塚; 邦弘山田; 邦彦美田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: EP1319690B1; TWI258495B; CN1432619A; CN1247700C; KR20030047839A; KR100570247B1; DE60215105T2; TW200301287A; US20030127496A1; EP1319690A2; DE60215105D1; EP1319690A3; US6884660B2; JP2003176414A

Description

【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６１−１５７５６９、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、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（Ｄ）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を、白金原子としての量が成分（Ａ）に対して０．１〜５００ｐｐｍ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、１００，０００ｍｍ^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１０〜１００，０００ｍｍ^２／ｓの範囲であることが必要があり、特に１００〜５０，０００ｍｍ^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、２５０℃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、１００μｍ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０．０５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、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（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_１２Ｈ_２ _５Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３、Ｃ_１２Ｈ_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_２Ｈ_５）_２、
Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（ＣＨ＝ＣＨ_２）（ＯＣＨ_３）_２、Ｃ_１０Ｈ_２１Ｓｉ（ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＦ_３）（ＯＣＨ_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、ＣＰＵ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５０〜４００Ｐａ・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１５６．７℃〕粉末
Ｃ−２：平均粒径４７．６μｍのインジウム〔融点１５６．７℃〕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１５６．７℃〕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／ｃｍ^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、２ｃｍ×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ＣＰＵ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

Claims

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（Ｄ）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を、白金原子としての量が成分（Ａ）に対して０．１〜５００ｐｐｍ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
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。
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。
（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。
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）を融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。
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。
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。