JP5166677B2 - 硬化性シリコーン組成物および電子部品 - Google Patents
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Description
A−R2−(R1 2SiO)nR1 2Si−R2−A
{式中、R1は同種または異種の脂肪族不飽和結合を有さない置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、R2は二価有機基であり、Aは、平均単位式:
(XR1 2SiO1/2)a(SiO4/2)b
(式中、R1は前記と同様の基であり、Xは単結合、水素原子、前記R1で表される基、エポキシ基含有アルキル基、またはアルコキシシリルアルキル基であり、但し、一分子中、少なくとも1個のXは単結合であり、少なくとも2個のXはエポキシ基含有アルキル基であり、aは正数であり、bは正数であり、a/bは0.2〜4の正数である。)
で表されるシロキサン残基であり、nは1以上の整数である。}
で表されるジオルガノシロキサン、および
(B)エポキシ樹脂用硬化剤
から少なくともなることを特徴とする。
また、本発明の電子部品は、上記の硬化性シリコーン組成物の硬化物により封止もしくは接着されていることを特徴とする。
(A)成分のジオルガノシロキサンは本組成物の主剤であり、一般式:
A−R2−(R1 2SiO)nR1 2Si−R2−A
で表される。上式中、R1は同種または異種の脂肪族不飽和結合を有さない置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基;3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基が例示され、好ましくはアルキル基であり、特に好ましくはメチル基である。また、上式中、R2は二価有機基であり、具体的には、エチレン基、メチルエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等のアルキレン基;エチレンオキシエチレン基、エチレンオキシプロピレン基、エチレンオキシブチレン基、プロピレンオキシプロピレン基等のアルキレンオキシアルキレン基が例示され、好ましくはアルキレン基であり、特に好ましくはエチレン基である。また、上式中、nは主鎖であるジオルガノシロキサンの重合度を表す1以上の整数であり、本組成物の硬化物が良好な可撓性を有することから、nは10以上の整数であることが好ましく、その上限は限定されないが、500以下の整数であることが好ましい。
(XR1 2SiO1/2)a(SiO4/2)b
で表されるシロキサン残基である。上式中、R1は同種または異種の脂肪族不飽和結合を有さない置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、前記と同様の基が例示され、好ましくはアルキル基であり、特に好ましくはメチル基である。また、上式中、Xは単結合、水素原子、前記R1で表される基、エポキシ基含有アルキル基、またはアルコキシシリルアルキル基であり、このR1で表される基としては、前記と同様の基が例示され、エポキシ基含有アルキル基としては、2−グリシドキシエチル基、3−グリシドキシプロピル基、4−グリシドキシブチル基等のグリシドキシアルキル基;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピル基等の3,4−エポキシシクロヘキシルアルキル基;4−オキシラニルブチル基、8−オキシラニルオクチル基等のオキシラニルアルキル基が例示され、アルコキシシリルアルキル基としては、トリメトキシシリルエチル基,トリメトキシシリルプロピル基,ジメトキシメチルシリルプロピル基,メトキシジメチルシリルプロピル基,トリエトキシシリルエチル基,トリプロポキシシリルプロピル基が例示される。但し、一分子中、少なくとも1個のXは単結合であり、この単結合を介して上記ジオルガノポリシロキサン中のR2に結合している。また、一分子中の少なくとも2個のXはエポキシ基含有アルキル基であることが必要であり、好ましくはグリシドキシアルキル基であり、特に好ましくは3−グリシドキシプロピル基である。また、上式中、aは正数であり、bは正数であり、a/bは0.2〜4の正数である。
B−(R1 2SiO)mR1 2Si−B
(式中、R1は同種または異種の脂肪族不飽和結合を有さない置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、Bはフェノール性水酸基含有有機基であり、mは1以上の整数である。)
で表されるジオルガノシロキサンであることが好ましい。式中、R1は同種または異種の脂肪族不飽和結合を有さない置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、前記と同様の基が例示され、好ましくはアルキル基、アリール基であり、特に好ましくはメチル基、フェニル基である。Bはフェノール性水酸基含有有機基であり、具体的には、次のような基が例示される。なお、式中のR3は二価有機基であり、具体的には、エチレン基、メチルエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等のアルキレン基;エチレンオキシエチレン基、エチレンオキシプロピレン基、エチレンオキシブチレン基、プロピレンオキシプロピレン基等のアルキレンオキシアルキレン基が例示され、好ましくはアルキレン基であり、特に好ましくはプロピレン基である。
本発明の電子部品は、上記の硬化性シリコーン組成物の硬化物により封止もしくは接着されてなることを特徴とする。このような本発明の電子部品としては、ダイオード、トランジスタ、サイリスタ、モノリシックIC、ハイブリッドIC、LSI、VLSIが例示される。また、本発明でいう半導体素子としては、ダイオード、トランジスタ、サイリスタ、モノリシックIC、さらにはハイブリッドIC中の半導体素子が例示される。
硬化性シリコーン組成物の25℃における粘度を、E型粘度計(株式会社トキメック製のDIGITAL VISCOMETER DV-U-E II型)を用いて、回転数2.5rpmの条件で測定した。
[複素弾性率]:
硬化性シリコーン組成物を70mmHgで脱泡した後、幅10mm、長さ50mm、深さ2mmのキャビティを有する金型に充填し、150℃、2.5MPaの条件で60分間プレス硬化させた後、180℃のオーブン中で2時間2次加熱しての硬化物試験片を作製した。この試験片をARES粘弾性測定装置(Reometric Scientific社製のRDA700)を使用し、ねじれ0.05%、振動数1Hzの条件で、25℃における複素粘弾性率を測定した。
[接着性]:
硬化性シリコーン組成物を約1cm3、被着体{ガラス板(パルテック製のフロート板ガラス)、アルミ板(パルテック製のA1050P)、ニッケル板(パルテック製のSPCC−SB)、銅板(パルテック製のC1100P)、金メッキ板(日本テストパネル製のC2801P)}上に塗布し、125℃のオーブン中で2時間加熱した後、180℃のオーブン中で2時間加熱して接着性評価用試験体を作製した。これらの試験体から硬化物をデンタルスパチュラを用いて剥がした際の剥離モードを顕微鏡下で目視により観察した。この剥離モードが、凝集破壊した場合をCF、薄皮が残った状態で界面剥離した場合をTCF、界面剥離した場合をAF、として評価した。
[反り]:
ポリイミド樹脂製フィルム(宇部興産株式会社製のUpilex125S、厚さ=125μm)上に金型{10mm×50mm×1mm(厚さ)}をセットし、硬化性シリコーン組成物を金型中に充填した後、テフロン(登録商標)シートで覆い、110℃で10分間プレス成型した。その後、金型からポリイミドに接着した半硬化状態の硬化物を取り出し、180℃の熱風循環式オーブン中で2時間ポストキュアした。その後、室温まで冷却し、ポリイミド樹脂製フィルムの反りを次のようにして測定した。ポリイミド樹脂製フィルムを平らなテーブルの上に置き、長方形の距離の短い方向をテーブル上に固定し、反対側の端部2点のテーブルからの距離をノギスにより測定した。この2点の平均値を反りとした。
[熱抵抗]:
硬化性シリコーン組成物を厚さ50μmとなるように2枚のシリコンチップ(10mm×10mm×0.75mm)で挟み込み、130℃の熱風循環式オーブン中で1時間加熱して硬化させた。その後、150℃の熱風循環式オーブン中で3時間ポストキュアさせて熱抵抗測定試験体を作製した。この試験体の熱抵抗を株式会社日立製作所製の熱抵抗測定機により測定し、硬化物の熱抵抗を求めた。
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]84(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[Y(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Yは3−グリシドキシプロピル基および3−トリメトキシシリルプロピル基を表し、その比率は6:4である。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=47900、粘度=7400mPa・s、エポキシ当量=580)31.0重量部、平均単位式:
[G(CH3)2SiO1/2]10[SiO4/2]6
(式中、Gは3−グリシドキシプロピル基を表す。)
で表されるオルガノポリシロキサン(粘度=600mPa・s)2.0重量部、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(日立化成工業株式会社製のHN−5500)5重量部、カプセル型アミン触媒(旭化成株式会社製のHX−3088、アミン触媒含有量=40重量%)1.0重量部、球状非晶質シリカ微粉末(株式会社アドマテックス製のアドマファイン、平均粒子径=1.5μm)60.0重量部、および3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1重量部混合して硬化性シリコーン組成物を調製した。この硬化性シリコーン組成物の粘度、硬化物の複素弾性率、接着性、および反りを測定し、それらの結果を表1に示した。
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]84(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[Y(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Yは3−グリシドキシプロピル基および3−トリメトキシシリルプロピル基を表し、その比率は6:4である。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=47900、粘度=7400mPa・s、エポキシ当量=580)30.5重量部、平均単位式:
[G(CH3)2SiO1/2]10[SiO4/2]6
(式中、Gは3−グリシドキシプロピル基を表す。)
で表されるオルガノポリシロキサン(粘度=600mPa・s)1.5重量部、液状のフェノールノボラック樹脂(明和化成株式会社製のMEH8000、水酸基当量=141)7重量部、カプセル型アミン触媒(旭化成株式会社製のHX−3088、アミン触媒含有量=40重量%)1.0重量部、球状非晶質シリカ微粉末(株式会社アドマテックス製のアドマファイン、平均粒子径=1.5μm)60.0重量部、および3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1重量部を混合して硬化性シリコーン組成物を調製した。この硬化性シリコーン組成物の粘度、硬化物の複素弾性率、接着性、および反りを測定し、それらの結果を表1に示した。
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]33(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[G(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Gは3−グリシドキシプロピル基を表す。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=36000、粘度=4720mPa・s、エポキシ当量=360)31.0重量部、式:
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]85(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[G(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Gは3−グリシドキシプロピル基を表す。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=78000、粘度=22000mPa・s、エポキシ当量=450)13.0重量部、平均式:
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]84(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[Y(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Yは3−グリシドキシプロピル基および3−トリメトキシシリルプロピル基を表し、その比率は6:4である。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=47900、粘度=7400mPa・s、エポキシ当量=580)9.0重量部、式:
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]84(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[Y(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Yは3−グリシドキシプロピル基および3−トリメトキシシリルプロピル基を表し、その比率は6:4である。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=47900、粘度=7400mPa・s、エポキシ当量=580)6.0重量部、式:
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]85(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[G(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Gは3−グリシドキシプロピル基を表す。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=78000、粘度=22000mPa・s、エポキシ当量=450)20.0重量部、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製のエピコート828、エポキシ当量=190)8.0重量部、式:
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]23(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[G(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Gは3−グリシドキシプロピル基を表す。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=15100、粘度=1900mPa・s、エポキシ当量=310)7.0重量部、式:
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]84(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[Y(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Yは3−グリシドキシプロピル基および3−トリメトキシシリルプロピル基を表し、その比率は6:4である。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=47900、粘度=7400mPa・s、エポキシ当量=580)4.2重量部、式:
[(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]25Si(CH3)2]−Y
(式中、Yは、式:
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]84(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[Y(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Yは3−グリシドキシプロピル基および3−トリメトキシシリルプロピル基を表し、その比率は6:4である。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=47900、粘度=7400mPa・s、エポキシ当量=580)4.9重量部、式:
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]84(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[Y(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Yは3−グリシドキシプロピル基および3−トリメトキシシリルプロピル基を表し、その比率は6:4である。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=47900、粘度=7400mPa・s、エポキシ当量=580)3.5重量部、式:
式:
X−CH2CH2−[(CH3)2SiO]84(CH3)2Si−CH2CH2−X
{式中、Xは、平均単位式:
[Y(CH3)2SiO1/2]9[−(CH3)2SiO1/2]1[SiO4/2]6
(式中、Yは3−グリシドキシプロピル基および3−トリメトキシシリルプロピル基を表し、その比率は6:4である。)
で表されるシロキサン残基である。}
で表されるジメチルポリシロキサン(重量平均分子量=47900、粘度=7400mPa・s、エポキシ当量=580)6.0重量部、式:
ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製のエピコート828、エポキシ当量=190)27.0重量部、液状のメチルヘキサヒドロ無水フタル酸(日立化成工業株式会社製のHN−5500)11.0重量部、カプセル型アミン触媒(旭化成株式会社製のHX−3088、アミン触媒含有量=40重量%)1.0重量部、球状非晶質シリカ微粉末(株式会社アドマテックス製のアドマファイン、平均粒子径=1.5μm)60.0重量部、および3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1重量部を混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。この硬化性エポキシ樹脂組成物の粘度、硬化物の複素弾性率、接着性、および反りを測定し、それらの結果を表1に示した。
式:
G−(CH3)2SiOSi(CH3)2−G
(式中、Gは3−グリシドキシプロピル基を表す。)
で表されるジシロキサン(粘度=10mPa・s、エポキシ当量=180)14.0重量部、式:
式:
G−(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]14Si(CH3)2−G
(式中、Gは3−グリシドキシプロピル基を表す。)
で表されるジメチルポリシロキサン(粘度=22mPa・s、エポキシ当量=650)26.0重量部、式:
分子鎖両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(粘度=2000mPa・s)85.3重量部、分子鎖両末端がトリメチルシリル基で封鎖されたメチルハイドロジェンポリシロキサン(粘度=50mPa・s)1.3重量部、白金の13−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(組成物中、白金金属量が5ppmとなる量)、および乾式シリカ微粉末(平均一次粒子径=7〜16nm)12.3重量部を混合して硬化性シリコーン組成物を調製した。この硬化性シリコーン組成物の粘度、硬化物の複素弾性率、接着性、および反りを測定し、それらの結果を表1に示した。
ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製のエピコート828、エポキシ当量=190)5.0重量部、液状のメチルヘキサヒドロ無水フタル酸(日立化成工業株式会社製のHN−5500)4.0重量部、、35重量%−カプセル型アミン触媒のビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合物(旭化成株式会社製のHX−3941HP)1.0重量部、およびフレーク状銀粉末(福田金属箔粉工業株式会社製、50%平均粒径=9μm以下、タップ密度=4.2〜5.4g/cm3、見かけ密度=2.7〜3.4g/cm3)90.0重量部を混合して、熱伝導性を有する硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。この硬化性エポキシ樹脂組成物の粘度、硬化物の複素弾性率、接着性、および熱抵抗を測定し、それらの結果を表1に示した。
ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製のエピコート828、エポキシ当量=190)17.0重量部、液状のメチルヘキサヒドロ無水フタル酸(日立化成工業株式会社製のHN−5500)12.0重量部、40重量%−カプセル型アミン触媒のビスフェノールA型エポキシ樹脂の混合物(旭化成株式会社製のHX−3721)10.0重量部、球状非晶質シリカ微粉末(株式会社アドマテックス製のアドマファイン、平均粒子径=1.5μm)60.0重量部、および3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1重量部を混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。この硬化性エポキシ樹脂組成物の粘度、硬化物の複素弾性率、接着性、および反りを測定し、それらの結果を表1に示した。
2 基板
3 ボールグリッド
4 ヒートスプレッダー
5 放熱材
6 放熱板
7 放熱材
8 外部リード
9 内部リード
10 ボンディングワイヤ
11 封止材
Claims (19)
- (A)一般式:
A−R2−(R1 2SiO)nR1 2Si−R2−A
{式中、R1は同種または異種のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、もしくはハロゲン化アルキル基であり、R2はアルキレン基またはアルキレンオキシアルキレン基であり、Aは、平均単位式:
(XR1 2SiO1/2)a(SiO4/2)b
(式中、R1は前記と同様の基であり、Xは単結合、水素原子、前記R1で表される基、エポキシ基含有アルキル基、またはアルコキシシリルアルキル基であり、但し、一分子中、少なくとも1個のXは単結合であり、少なくとも2個のXはエポキシ基含有アルキル基であり、aは正数であり、bは正数であり、a/bは0.2〜4の正数である。)
で表されるシロキサン残基であり、nは1以上の整数である。}
で表されるジオルガノシロキサン、および
(B)一般式:
B−(R 1 2 SiO) m R 1 2 Si−B
{式中、R 1 は前記と同様の基であり、Bは、下記一般式:
から選ばれるフェノール性水酸基含有有機基であり、mは1以上の整数である。}
で表されるジオルガノシロキサンからなるエポキシ樹脂用硬化剤
から少なくともなる硬化性シリコーン組成物。 - (A)成分中のnが10以上の整数であることを特徴とする、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- (B)成分のフェノール性水酸基当量が1000以下であることを特徴とする、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- (B)成分の含有量が、(A)成分100重量部に対して0.1〜500重量部であることを特徴とする、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- さらに、(C)硬化促進剤を含有することを特徴とする、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- (C)成分がカプセル型アミン系硬化促進剤であることを特徴とする、請求項5記載の硬化性シリコーン組成物。
- (C)成分の含有量が、(A)成分100重量部に対して50重量部以下であることを特徴とする、請求項5記載の硬化性シリコーン組成物。
- さらに、(D)充填剤を含有することを特徴とする、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- (D)成分が熱伝導性粉末であることを特徴とする、請求項8記載の硬化性シリコーン組成物。
- (D)成分が銀粉末であることを特徴とする、請求項8記載の硬化性シリコーン組成物。
- (D)成分がアルミナ粉末であることを特徴とする、請求項8記載の硬化性シリコーン組成物。
- (D)成分の含有量が、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して2000重量部以下であることを特徴とする、請求項8記載の硬化性シリコーン組成物。
- さらに、(E)エポキシ基と反応性の1級アミノ基、2級アミノ基、水酸基、フェノール性水酸基、カルボン酸基、酸無水物基、メルカプト基、またはシラノール基、あるいはフェノール性水酸基と反応性のエポキシ基を有するオルガノシロキサン{但し、(A)成分および(B)成分に該当するものを除く。}を含有することを特徴とする、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- (E)成分の含有量が、(A)成分100重量部に対して500重量部以下であることを特徴とする、請求項13記載の硬化性シリコーン組成物。
- さらに、(F)溶剤を含有することを特徴とする、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- (F)成分の含有量が、(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して100重量部以下であることを特徴とする、請求項15記載の硬化性シリコーン組成物。
- さらに、(G)有機エポキシ化合物を含有することを特徴とする、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- (G)成分の含有量が、(A)成分100重量部に対して500重量部以下であることを特徴とする、請求項17記載の硬化性シリコーン組成物。
- 請求項1乃至18のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物の硬化物により封止もしくは接着されていることを特徴とする電子部品。
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