JP6656509B1 - Method for producing conductive filler, conductive addition-curable silicone composition, and semiconductor device - Google Patents

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Abstract

【課題】硬化性シリコーン組成物等に配合しても保存安定性,硬化物の熱安定性が損なわれない導電性充填剤の製造方法、硬化前の保存安定性および硬化物の熱安定性が優れた導電性硬化性シリコーン組成物、信頼性が優れた半導体装置を提供する。【解決手段】表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子を,エポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理し,さらに,オルガノシラザンにより処理する、導電性充填剤の製造方法、該導電性充填剤と付加反応硬化型シリコーン組成物とからなる導電性付加反応硬化型シリコーン組成物、および、該導電性付加反応硬化型シリコーン組成物の硬化物により半導体素子が被覆されている半導体装置。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a conductive filler which does not impair storage stability and thermal stability of a cured product even when compounded with a curable silicone composition, storage stability before curing and thermal stability of a cured product. Provided are an excellent conductive curable silicone composition and a highly reliable semiconductor device. SOLUTION: A method for producing a conductive filler, which comprises subjecting conductive particles having a surface coated with a fatty acid to a surface treatment with an organoalkoxysilane containing an epoxy group, and further treating with organosilazane, and the addition of the conductive filler. A conductive addition reaction-curable silicone composition comprising a reaction-curable silicone composition, and a semiconductor device in which a semiconductor element is covered with a cured product of the conductive addition-curable silicone composition. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、導電性充填剤の製造方法、導電性付加反応硬化型シリコーン組成物、および、半導体装置に関する。
詳しくは、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子をエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理し、さらにオルガノシラザンにより処理する、導電性充填剤の製造方法、かくして製造された導電性充填剤を含有する導電性付加反応硬化型シリコーン組成物、および、導電性付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物の硬化物により半導体素子が被覆されている半導体装置に関する。
The present invention relates to a method for producing a conductive filler, a conductive addition-curable silicone composition, and a semiconductor device.
Specifically, a method for producing a conductive filler, in which a conductive particle whose surface is coated with a fatty acid is surface-treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, and further treated with an organosilazane, contains the conductive filler thus produced. The present invention relates to a conductive addition reaction-curable silicone composition and a semiconductor device in which a semiconductor element is covered with a cured product of the conductive addition reaction-curable silicone elastomer composition.

熱伝導性、導電性を有する無機質系や金属系などの熱伝導性、導電性充填剤を含有する液状シリコーンエラストマー組成物は、電気・電子部品用の接着剤、ポツテイング剤、保護コーティング剤として使用されている。ケイ素原子結合アルケニル基を有する液状オルガノポリシロキサンとケイ素原子結合水素原子を有する液状オルガノポリシロキサンと付加反応触媒と熱伝導性、導電性充填剤を必須成分とする付加反応硬化型の液状シリコーン組成物は、例えば特開平2−97559号や特開平2−41362号に開示されている。このような液状シリコーンエラストマー組成物は、硬化して耐熱性、熱伝導性、導電性が優れた低応力のエラストマー状になるため、電気・電子部品用の接着剤、ポツテイング剤、保護コーティング剤として使用されており、半導体素子と放熱板の接着剤としても使用されている。なお、銀等の金属系の粒子状充填剤は、熱伝導性のみならず導電性も優れる。Liquid silicone elastomer compositions containing thermally conductive and conductive fillers such as inorganic and metallic materials with thermal conductivity and conductivity are used as adhesives, potting agents, and protective coatings for electrical and electronic components. Have been. Liquid silicone composition of addition reaction curing type comprising liquid organopolysiloxane having a silicon-bonded alkenyl group, liquid organopolysiloxane having a silicon-bonded hydrogen atom, an addition reaction catalyst, and a heat conductive and conductive filler as essential components. Are disclosed in, for example, JP-A-2-97559 and JP-A-2-41362. Such a liquid silicone elastomer composition cures into a low-stress elastomer having excellent heat resistance, heat conductivity, and conductivity, and is used as an adhesive, potting agent, and protective coating agent for electric and electronic parts. It is used as an adhesive between a semiconductor element and a heat sink. The metallic particulate filler such as silver is excellent not only in heat conductivity but also in conductivity.

このような熱伝導性、導電性シリコーンエラストマー組成物は、熱伝導性、導電性をより高めるため、大量の銀粒子を含有する熱伝導性、導電性の付加反応硬化型オルガノポリシロキサン組成物が提案されている(特開平2−238054号)。この組成物の硬化物は、熱伝導性、導電性が優れているが、市販の銀粒子は製造時に凝集を防止するための分散剤(被覆剤)として脂肪酸等の有機物が残存しており、その表面が該有機物により処理またはコーティングされた状態になっている。このような銀粒子をシリコーンエラストマー組成物に配合すると、その硬化物の熱伝導性、導電性は向上するが、熱安定性が著しく低下し、また、これを用いた半導体装置の信頼性が著しく低下するという問題がある。Such a heat conductive, conductive silicone elastomer composition is a heat conductive, conductive addition reaction curable organopolysiloxane composition containing a large amount of silver particles in order to further enhance the heat conductivity and conductivity. It has been proposed (JP-A-2-238054). The cured product of this composition has excellent thermal conductivity and conductivity, but commercially available silver particles have an organic substance such as a fatty acid remaining as a dispersant (coating agent) for preventing aggregation during production, The surface has been treated or coated with the organic substance. When such silver particles are added to a silicone elastomer composition, the thermal conductivity and conductivity of the cured product are improved, but the thermal stability is significantly reduced, and the reliability of a semiconductor device using the same is significantly reduced. There is a problem of lowering.

このため、該硬化物の熱安定性を改善する目的で、表面が脂肪酸等の有機物で処理またはコーティングされた銀粒子を、さらにエポキシ基含有化合物およびエポキシ樹脂用硬化剤により、処理またはコーティングした導電性充填剤が提案されている(特開2004−83905号)。しかしながら、この導電性充填剤を含有する液状もしくはペースト状の導電性シリコーンエラストマー組成物は、保存安定性(ポットライフ)が著しく低いという問題があることに本発明者は気付いた。Therefore, for the purpose of improving the thermal stability of the cured product, a silver particle whose surface is treated or coated with an organic substance such as a fatty acid is further treated or coated with an epoxy group-containing compound and a curing agent for an epoxy resin. Functional fillers have been proposed (JP-A-2004-83905). However, the present inventors have noticed that the liquid or paste conductive silicone elastomer composition containing this conductive filler has a problem that storage stability (pot life) is extremely low.

特開平2−97559号公報JP-A-2-97559 特開平2−41362号公報JP-A-2-41362 特開平2−238054号公報JP-A-2-238054 特開2004−83905号公報JP 2004-83905 A

本発明者らは、上記の課題について鋭意検討した結果、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子がエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理されており、さらにオルガノシラザンにより処理されている導電性粒子であれば、かかる問題がないことを見出して本発明に到達した。The present inventors have conducted intensive studies on the above problems, and as a result, the conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid have been surface-treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, and the conductive particles further treated with an organosilazane. Then, they found that there was no such problem, and reached the present invention.

本発明の目的は、液状もしくはペースト状の付加反応硬化型シリコーン組成物に配合した場合、保管中に粘度上昇が小さて保存安定性に優れ、しかも、該組成物の硬化物の耐熱安定性が優れる導電性充填剤の製造方法、該導電性充填剤を含有する硬化性シリコーン組成物の硬化物の熱安定性が優れる導電性付加反応硬化型シリコーン組成物、および、該組成物により半導体素子を被覆し硬化してなる信頼性が優れた半導体装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a liquid or paste-form addition-reaction-curable silicone composition that has a small increase in viscosity during storage and excellent storage stability, and has a high heat stability of a cured product of the composition. A method for producing an excellent conductive filler, a conductive addition reaction-curable silicone composition having excellent thermal stability of a cured product of a curable silicone composition containing the conductive filler, and a semiconductor element using the composition. An object of the present invention is to provide a semiconductor device which is coated and cured and has excellent reliability.

かかる課題は、以下により達成される。
[1]表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子をエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理し、さらに、オルガノシラザンにより処理することを特徴とする、導電性充填剤の製造方法。
[1−1]エポキシ基含有オルガノアルコキシシランがエポキシ基含有オルガノアルコキシシラン自体またはその有機溶剤溶液であり、オルガノシラザンがオルガノシラザン自体またはその有機溶剤溶液であることを特徴とする、[1]に記載の導電性充填剤の製造方法。
[1−2]エポキシ基含有オルガノアルコキシシラン用の有機溶剤が無水アルコールであることを特徴とする、[1−1]に記載の導電性充填剤の製造方法。
[1−3]エポキシ基含有オルガノアルコキシシランが部分加水分解縮合しており、その部分加水分解縮合物被膜が、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子を被覆していることを特徴とする、[1−2]に記載の導電性充填剤の製造方法。
[1−4]オルガノシラザンによる処理が、疎水化処理であることを特徴とする、[1]、[1−2]または[1−3]に記載の導電性充填剤の製造方法。
[2]表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子のエポキシ基含有オルガノアルコキシシランによる表面処理は、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子とエポキシ基含有オルガノアルコキシシラン自体またはその有機溶剤溶液とを混合し、混合物から表面処理された該導電性粒子を分離することによる、請求項1に記載の導電性充填剤の製造方法。
[3]導電性粒子が導電性金属粒子であり、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランがグリシドキシアルキルトリアルコキシシランまたは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アルキルトリアルコキシシランであり、オルガノシラザンがヘキサオルガノジシラザンであることを特徴とする、[1]または[2]に記載の導電性充填剤の製造方法。
[3−1]導電性粒子が導電性金属粒子であり、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランがグリシドキシアルキル(メチル)ジアルコキシシランであり、オルガノシラザンがヘキサオルガノジシラザンであることを特徴とする、[1]または[2]に記載の導電性充填剤の製造方法。
[4]導電性金属粒子が銀粒子であり、グリシドキシアルキルトリアルコキシシランが3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランまたは3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランであり、ヘキサオルガノジシラザンがヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする、[3]に記載の導電性充填剤の製造方法。
This object is achieved by the following.
[1] A method for producing a conductive filler, comprising treating a conductive particle having a surface coated with a fatty acid with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, and further treating the surface with an organosilazane.
[1-1] The method according to [1], wherein the epoxy group-containing organoalkoxysilane is the epoxy group-containing organoalkoxysilane itself or an organic solvent solution thereof, and the organosilazane is the organosilazane itself or an organic solvent solution thereof. A method for producing the conductive filler according to the above.
[1-2] The method for producing a conductive filler according to [1-1], wherein the organic solvent for the epoxy group-containing organoalkoxysilane is an anhydrous alcohol.
[1-3] The epoxy group-containing organoalkoxysilane is partially hydrolyzed and condensed, and the partially hydrolyzed condensate coating coats conductive particles whose surface is coated with a fatty acid. The method for producing a conductive filler according to [1-2].
[1-4] The method for producing a conductive filler according to [1], [1-2] or [1-3], wherein the treatment with the organosilazane is a hydrophobic treatment.
[2] The surface treatment of the conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid with the epoxy group-containing organoalkoxysilane is performed by combining the conductive particles whose surface is coated with the fatty acid with the epoxy group-containing organoalkoxysilane itself or an organic solvent solution thereof. The method for producing a conductive filler according to claim 1, wherein the method comprises mixing and separating the surface-treated conductive particles from the mixture.
[3] The conductive particles are conductive metal particles, the epoxy group-containing organoalkoxysilane is glycidoxyalkyl trialkoxysilane or 2- (3,4-epoxycyclohexyl) alkyl trialkoxysilane, and the organosilazane is hexagonal. The method for producing a conductive filler according to [1] or [2], which is an organodisilazane.
[3-1] The conductive particles are conductive metal particles, the epoxy group-containing organoalkoxysilane is glycidoxyalkyl (methyl) dialkoxysilane, and the organosilazane is hexaorganodisilazane. , [1] or the method for producing a conductive filler according to [2].
[4] The conductive metal particles are silver particles, the glycidoxyalkyl trialkoxysilane is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and the hexaorganodisilazane is hexamethyl. The method for producing a conductive filler according to [3], which is disilazane.

[5]表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子がエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理されており、さらにオルガノシラザンにより処理されている導電性粒子を含有することを特徴とする、導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。
[5−1]前記組成物中に前記導電性粒子を30〜95質量%含有することを特徴とする、[5]に記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。
[5−2]導電性付加反応硬化型シリコーン組成物が導電性付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物である、[5]または[5−1]に記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。
[5−3]エポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理が、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランの部分加水分解縮合物による被覆であり、オルガノシラザンによる処理が、疎水化処理であることを特徴とする、[5]、[5−1]または[5−2]に記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。
[6]導電性粒子が導電性金属粒子であり、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランがグリシドキシアルキルトリアルコキシシランまたは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アルキルトリアルコキシシランであり、オルガノシラザンがヘキサオルガノジシラザンであることを特徴とする、[5]、[5−1]、[5−2]または[5−3]に記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。
[7]導電性金属粒子が銀粒子であり、グリシドキシアルキルトリアルコキシシランが3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランまたは3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランであり、ヘキサオルガノジシラザンがヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする、[6]に記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。
[8]導電性付加反応硬化型シリコーン組成物を構成する付加反応硬化型シリコーン組成物が、(A)ケイ素原子結合アルケニル基を一分子中に少なくとも2個有する液状オルガノポリシロキサン、(B)ケイ素原子結合水素原子を一分子中に少なくとも2個有する液状オルガノポリシロキサン、および、(C)付加反応用触媒からなることを特徴とする、[5]〜[7]のいずれかに記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。
[9]さらに(D)付加反応制御剤、および、(E)接着性付与剤を含有する、[8]に記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。
[5] A conductive additive, wherein the conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid are surface-treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, and further include the conductive particles treated with an organosilazane. Reaction-curable silicone composition.
[5-1] The conductive addition reaction-curable silicone composition according to [5], wherein the composition contains the conductive particles in an amount of 30 to 95% by mass.
[5-2] The conductive addition reaction-curable silicone composition according to [5] or [5-1], wherein the conductive addition reaction-curable silicone composition is a conductive addition reaction-curable silicone elastomer composition.
[5-3] the surface treatment with an epoxy group-containing organoalkoxysilane is coating with a partially hydrolyzed condensate of the epoxy group-containing organoalkoxysilane, and the treatment with the organosilazane is a hydrophobic treatment. The conductive addition reaction-curable silicone composition according to [5], [5-1] or [5-2].
[6] The conductive particles are conductive metal particles, the epoxy group-containing organoalkoxysilane is glycidoxyalkyl trialkoxysilane or 2- (3,4-epoxycyclohexyl) alkyl trialkoxysilane, and the organosilazane is hexagonal. The conductive addition reaction-curable silicone composition according to [5], [5-1], [5-2] or [5-3], which is an organodisilazane.
[7] The conductive metal particles are silver particles, the glycidoxyalkyl trialkoxysilane is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and the hexaorganodisilazane is hexamethyl. The conductive addition reaction-curable silicone composition according to [6], which is disilazane.
[8] The addition reaction-curable silicone composition constituting the conductive addition reaction-curable silicone composition comprises (A) a liquid organopolysiloxane having at least two silicon-bonded alkenyl groups per molecule, and (B) silicon. The conductive material according to any one of [5] to [7], comprising: a liquid organopolysiloxane having at least two atom-bonded hydrogen atoms in one molecule; and (C) an addition reaction catalyst. An addition reaction-curable silicone composition.
[9] The conductive addition reaction-curable silicone composition according to [8], further comprising (D) an addition reaction control agent, and (E) an adhesion-imparting agent.

[10]表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子がエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理されており、さらにオルガノシラザンにより処理されている導電性粒子を含有する導電性付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物の硬化物により半導体素子が被覆されていることを特徴とする、半導体装置。
[11]半導体素子が、[10]に記載の導電性付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物の硬化物を介して放熱板に接着していることを特徴とする、[10]に記載の半導体装置。
[10] A conductive addition reaction-curable silicone elastomer composition comprising conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid, the surface of which is treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, and further containing the conductive particles treated with an organosilazane. A semiconductor device, wherein a semiconductor element is covered with a cured product.
[11] The semiconductor device according to [10], wherein the semiconductor element is bonded to a heat sink via a cured product of the conductive addition-curable silicone elastomer composition according to [10]. .

本発明の導電性充填剤の製造方法によると、非硬化性シリコーン組成物および硬化性シリコーン組成物に優れた導電性と保存安定性を付与することができる導電性充填剤を簡易に効率よく製造することができる。
本発明の製造方法で製造された導電性充填剤を含有する導電性付加反応硬化型シリコーン組成物は、保存安定性に優れるため保管中の粘度上昇が少なく、しかも、その硬化物は熱安定性が優れているという効果がある。また、本発明の半導体装置は、半導体素子がこのような導電性付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物の硬化物により被覆されているので、優れた信頼性を有するという効果がある。
According to the method for producing a conductive filler of the present invention, a conductive filler capable of imparting excellent conductivity and storage stability to a non-curable silicone composition and a curable silicone composition can be easily and efficiently produced. can do.
The conductive addition reaction-curable silicone composition containing the conductive filler produced by the production method of the present invention is excellent in storage stability, so that the viscosity increase during storage is small, and the cured product is thermally stable. Is effective. Further, the semiconductor device of the present invention has an effect of having excellent reliability because the semiconductor element is covered with the cured product of such a conductive addition-curable silicone elastomer composition.

本発明の半導体装置の一例であるLSIの断面図である。1 is a cross-sectional view of an LSI which is an example of a semiconductor device according to the present invention.

本発明の導電性充填剤の製造方法は、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子をエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理し、さらに、オルガノシラザンにより処理することを特徴とする。The method for producing a conductive filler according to the present invention is characterized in that the surface of conductive particles coated with a fatty acid is treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, and further treated with an organosilazane.

導電性粒子の材質は優れた導電性を有するものであればよく、金、銀、銅、パラジウム、アルミニウム、ニツケル、スズおよびそれらの合金のような金属;シリカ、ガラス、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素などの無機物質;窒化アルミニウム、アルミナ、酸化チタン、水酸化アルミニウム、硫化アルミニウムなどの金属化合物が例示されるが、導電性の点で銀粒子であることが好ましい。銀粒子は、還元銀、アトマイズ銀、電解銀等のいずれでもよいが、金属塩の還元法、特には湿式還元法により製造される還元銀粒子であることが好ましい。なお、銀粒子等の金属粒子は、優れた導電性および熱伝導性を有する。The material of the conductive particles may be any material having excellent conductivity, such as gold, silver, copper, palladium, aluminum, nickel, tin and alloys thereof; silica, glass, silicon nitride, boron nitride, Inorganic substances such as silicon carbide; and metal compounds such as aluminum nitride, alumina, titanium oxide, aluminum hydroxide, and aluminum sulfide are exemplified, but silver particles are preferable in terms of conductivity. The silver particles may be any of reduced silver, atomized silver, electrolytic silver, and the like, but are preferably reduced silver particles produced by a metal salt reduction method, particularly a wet reduction method. Note that metal particles such as silver particles have excellent electrical conductivity and thermal conductivity.

導電性粒子の形状は、球状、粒状、涙滴状、フレーク状、板状、繊維状、柱状、破砕状、コイル状が例示されるが、球状、粒状、涙滴状またはフレーク状であることが好ましい。その平均粒径は微粒子状であればよく、限定されないが、平均粒径(メジアン径D50)が0.01〜50μmであることが好ましく、0.1〜5μmであることがより好ましい。
平均粒径が50μmを越えると、本発明の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物の導電性が十分に得られない恐れがあり、0.01μm未満の場合、表面活性が強すぎて保存安定性が低下する恐れがあるからである。
この平均粒径はレーザ回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定した粒度分布の体積基準の積算分率50%値、すなわち、メジアン径(D50値)である。
The shape of the conductive particles is, for example, spherical, granular, teardrop-like, flake-like, plate-like, fibrous, columnar, crushed, or coil-like, but is spherical, granular, teardrop-like, or flake-like. Is preferred. The average particle diameter is not particularly limited as long as it is in the form of fine particles, but the average particle diameter (median diameter D50) is preferably 0.01 to 50 μm, more preferably 0.1 to 5 μm.
When the average particle size exceeds 50 μm, the conductivity of the conductive addition-curable silicone composition of the present invention may not be sufficiently obtained. When the average particle size is less than 0.01 μm, the surface activity is too strong and the storage stability is high. Is likely to decrease.
The average particle size is a 50% integrated volume-based value of the particle size distribution measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer, that is, a median diameter (D50 value).

導電性粒子の表面を被覆する脂肪酸は特に限定されず、飽和脂肪酸でも、不飽和脂肪酸でもよいが、分散性の点でその炭素原子数は6以上であることが好ましく、16以上であることがより好ましい。炭素原子数6以上の脂肪酸として、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸が例示される。なお、本目的に反しない限り、多価カルボン酸を併用しても良い。The fatty acid that coats the surface of the conductive particles is not particularly limited, and may be a saturated fatty acid or an unsaturated fatty acid, but preferably has 6 or more carbon atoms, and more preferably 16 or more from the viewpoint of dispersibility. More preferred. Examples of fatty acids having 6 or more carbon atoms include caproic acid, caprylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, and linoleic acid. Incidentally, a polyvalent carboxylic acid may be used in combination as long as the purpose is not adversely affected.

導電性金属粒子が金属塩の湿式還元法により製造される場合は、凝集を防止するため、通常その製造工程中に脂肪酸が添加されるので、還元金属粒子(例、還元銀粒子)が脂肪酸で被覆される(例えば、特開昭54−121270号公報)。
なお、湿式還元法による製造時に脂肪酸が添加されない場合、あるいは、脂肪酸が添加され、還元金属粒子が脂肪酸で被覆された場合であっても、そのように製造された還元金属粒子(例、還元銀粒子)に、脂肪酸を後から添加してもよい。
後添加の方法は、液体または粉末状の脂肪酸を還元金属粒子(例、還元銀粒子)と直接混合する方法、脂肪酸を可溶な揮発性溶剤に溶解しておき、その中に還元銀粒子を加えた後、揮発性溶剤を除去する方法が例示される。また、導電性金属粒子がフレーク状である場合は、ボールミル等で導電性金属粒子をフレーク化する際に、粒子同士の凝集を防止するため、潤滑剤あるいは滑剤である脂肪酸を添加することが行われている。添加の方法は、液体、粉末または揮発性溶剤による溶液状の脂肪酸を添加する方法が例示される。
When the conductive metal particles are produced by a wet reduction method of a metal salt, a fatty acid is usually added during the production process to prevent agglomeration, so that the reduced metal particles (eg, reduced silver particles) are fatty acids. It is coated (for example, JP-A-54-121270).
In addition, even if the fatty acid is not added at the time of production by the wet reduction method, or if the fatty acid is added and the reduced metal particles are coated with the fatty acid, the reduced metal particles produced in such a manner (eg, reduced silver) Fatty acids may be added to the particles) later.
The post-addition method is a method in which a liquid or powdered fatty acid is directly mixed with reduced metal particles (eg, reduced silver particles), or a method in which the fatty acid is dissolved in a soluble volatile solvent, and the reduced silver particles are added to the solution. A method of removing the volatile solvent after the addition is exemplified. When the conductive metal particles are in the form of flakes, when the conductive metal particles are flaked by a ball mill or the like, a fatty acid as a lubricant or a lubricant is added to prevent aggregation of the particles. Have been done. Examples of the method of addition include a method of adding a fatty acid in the form of a liquid, powder, or solution with a volatile solvent.

請求項1に記載の導電性粒子の製造方法においては、まず、表面が脂肪酸で被覆された導電性粒子がエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理される。エポキシ基含有オルガノアルコキシシランは、ケイ素原子に結合するアルコキシ基を3個又は2個有する。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の低級アルコキシ基が例示され、特には反応性に優れるメトキシ基、ついでエトキシ基であることが好ましい。また、エポキシ基はグリシドキシアルキル基(好ましくは、グリシドキシプロピル基)中のエポキシ基であることが好ましい。In the method for producing conductive particles according to the first aspect, first, the surface of the conductive particles coated with a fatty acid is treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane. The epoxy group-containing organoalkoxysilane has three or two alkoxy groups bonded to a silicon atom. Examples of the alkoxy group include a lower alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group, and particularly preferably a methoxy group having excellent reactivity and then an ethoxy group. Further, the epoxy group is preferably an epoxy group in a glycidoxyalkyl group (preferably, a glycidoxypropyl group).

このようなエポキシ基含有オルガノアルコキシシランとして、グリシドキシアルキルトリアルコキシシランとグリシドキシプロピル(メチル)ジアルコキシシランと2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アルキルトリアルコキシシランが例示される。グリシドキシアルキルトリアルコキシシランとして3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランが例示され、グリシドキシプロピル(メチル)ジアルコキシシランとして3−グリシドキシプロピル(メチル)ジメトキシシランが例示され、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アルキルトリアルコキシシランとして2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランが例示されるが、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランであることが好ましい。Examples of such epoxy group-containing organoalkoxysilanes include glycidoxyalkyl trialkoxysilane, glycidoxypropyl (methyl) dialkoxysilane, and 2- (3,4-epoxycyclohexyl) alkyl trialkoxysilane. Examples of glycidoxyalkyl trialkoxysilane include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and examples of glycidoxypropyl (methyl) dialkoxysilane include 3-glycidoxypropyl (methyl). ) Dimethoxysilane, and 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane as 2- (3,4-epoxycyclohexyl) alkyl trialkoxysilane, but 3-glycidoxypropyltrimethoxy It is preferably silane or 3-glycidoxypropyltriethoxysilane.

本発明の導電性充填剤は、上述したように、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子をエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理し、さらに、オルガノシラザンにより処理することにより製造することができる。
表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子をエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理するには、エポキシ基含有オルガノアルコキシランは、通常、常温で液状であるので、エポキシ基含有オルガノアルコキシラン自体またはその有機溶剤溶液に、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子を浸漬し、よく撹拌した後、静置して沈降分離した該導電性粒子を取り出す。あるいは、エポキシ基含有オルガノアルコキシラン自体またはその有機溶剤溶液と、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子をよく混合した後、静置して沈降分離した該導電性粒子を取り出す。
As described above, the conductive filler of the present invention can be produced by subjecting the conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid to a surface treatment with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, and further treating with an organosilazane. .
In order to surface-treat the conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, the epoxy group-containing organoalkoxysilane is usually in a liquid state at room temperature. The conductive particles, the surfaces of which are coated with a fatty acid, are immersed in an organic solvent solution, stirred well, and then allowed to stand to take out the separated conductive particles. Alternatively, the epoxy group-containing organoalkoxylan itself or an organic solvent solution thereof is thoroughly mixed with the conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid, and the mixture is allowed to stand to take out the separated conductive particles.

エポキシ基含有オルガノアルコキシランを溶解するための有機溶剤は、常温で液状であり、揮発性のものが好ましい。アルコール(例、エタノール、プロパノール)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エステル(例、エチルアセテート)、脂肪族炭化水素系溶剤(例、オクタン、シクロヘキサン)、芳香族炭化水素系溶剤(例、トルエン、キシレン)が例示される。
エポキシ基含有オルガノアルコキシランを溶解するための有機溶剤としてエタノールを使用すると、日本薬局方無水エタノール(エタノール99.5容量%以上)でも、微量(たとえば、0.1容量%)の水を含有しているので、エポキシ基含有オルガノアルコキシランが部分的に加水分解され、部分加水分解縮合物が生成して、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子の表面に被着する。表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子は、エポキシ基含有オルガノアルコキシランの部分加水分解縮合物被膜により被覆されている。
その結果、表面処理効果が向上するので、無水エタノールは好ましい有機溶剤である。無水エタノールの含水量は、0.05〜0.3容量%が好ましい。
The organic solvent for dissolving the epoxy group-containing organoalkoxylan is a liquid at ordinary temperature, and is preferably a volatile one. Alcohols (eg, ethanol, propanol), ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone), esters (eg, ethyl acetate), aliphatic hydrocarbon solvents (eg, octane, cyclohexane), aromatic hydrocarbon solvents (eg, toluene) , Xylene).
When ethanol is used as an organic solvent for dissolving an organoalkoxylan containing an epoxy group, even a small amount of water (for example, 0.1% by volume) can be contained in anhydrous ethanol (more than 99.5% by volume of ethanol) in the Japanese Pharmacopoeia. Therefore, the organoalkoxylan containing an epoxy group is partially hydrolyzed to generate a partially hydrolyzed condensate, which adheres to the surface of the conductive particles whose surface is coated with a fatty acid. The conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid are coated with a coating of a partially hydrolyzed condensate of an organoalkoxylan containing an epoxy group.
As a result, anhydrous ethanol is a preferred organic solvent because the surface treatment effect is improved. The water content of anhydrous ethanol is preferably 0.05 to 0.3% by volume.

エポキシ基含有オルガノアルコキシラン自体またはその有機溶剤溶液に、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子を浸漬し、撹拌する工程、あるいは、エポキシ基含有オルガノアルコキシラン自体またはその有機溶剤溶液と、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子とを混合する工程は、大気雰囲気下で常温でおこなってもよく、40〜100℃程度に加温しておこなってもよい。撹拌時間と混合時間は、5分間〜10時間が好ましい。
沈降分離して取り出した該導電性粒子は、風乾あるいは真空乾燥等で乾燥することが好ましく、乾燥前に清浄な有機溶剤ですすぎ洗いして、表面に付着した過剰なエポキシ基含有オルガノアルコキシシランを除去してもよい。
A step of immersing the conductive particles, the surface of which is coated with a fatty acid, in an epoxy group-containing organoalkoxylan itself or an organic solvent solution thereof, followed by stirring, or the epoxy group-containing organoalkoxylan itself or an organic solvent solution thereof, and The step of mixing with the conductive particles coated with the fatty acid may be performed at room temperature in an air atmosphere, or may be performed by heating to about 40 to 100 ° C. The stirring time and the mixing time are preferably from 5 minutes to 10 hours.
The conductive particles removed by settling are preferably dried by air drying or vacuum drying, etc., and rinsed with a clean organic solvent before drying to remove excess epoxy group-containing organoalkoxysilane attached to the surface. It may be removed.

エポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理された、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子は、さらに、オルガノシラザンにより処理される。
オルガノシラザンは、分子中にSi−N結合を有する有機ケイ素化合物の総称であり、オルガノジシラザン、オルガノトリシラザンが好ましい。ヘキサメチルジシラザン、sym−テトラメチルジビニルジシラザン、オクタメチルトリシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザンが例示されるが、反応性と入手容易性の点でヘキサメチルジシラザンであることが好ましい。
The conductive particles, the surface of which has been treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane and whose surface is coated with a fatty acid, are further treated with an organosilazane.
Organosilazane is a general term for organosilicon compounds having a Si-N bond in the molecule, and organodisilazane and organotrisilazane are preferred. Hexamethyldisilazane, sym-tetramethyldivinyldisilazane, octamethyltrisilazane, and hexamethylcyclotrisilazane are exemplified, but hexamethyldisilazane is preferred in terms of reactivity and availability.

とりわけ、ヘキサメチルジシラザンは、周知のトリメチルシリル基供与体であり、活性水素を有する化合物(例えば、シラノール基含有化合物、カルボン酸、アルコール、有機アミン、フェノール類)をトリメチルシロキシ化もしくはトリメチルシリル化して疎水性にする作用があることが知られている。
したがって、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理された,表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子を、さらにヘキサメチルジシラザンにより処理すると、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランの部分加水分解縮合物中のシラノール基をトリメチルシリル化して疎水性にすることができる。その結果、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子を被覆している,エポキシ基含有オルガノアルコキシランの部分加水分解縮合物中のシラノール基はトリメチルシロキシ基になる。
遊離状態で残存している脂肪酸があれば、該脂肪酸中のカルボキシル基をトリメチルシリル化して疎水性にすることができる。したがって、オルガノシラザン処理は、疎水化処理と言うことができる。
In particular, hexamethyldisilazane is a well-known trimethylsilyl group donor, and is a compound having an active hydrogen (eg, a silanol group-containing compound, a carboxylic acid, an alcohol, an organic amine, or a phenol) that is subjected to trimethylsiloxylation or trimethylsilylation to impart hydrophobicity. It is known to have a gender effect.
Therefore, when the conductive particles, the surface of which has been treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane and the surface of which is coated with a fatty acid, are further treated with hexamethyldisilazane, the silanol in the partially hydrolyzed condensate of the epoxy group-containing organoalkoxysilane is obtained. Groups can be trimethylsilylated to make them hydrophobic. As a result, the silanol groups in the partially hydrolyzed condensate of the epoxy group-containing organoalkoxylan, which covers the conductive particles whose surfaces are coated with the fatty acid, become trimethylsiloxy groups.
If there is a fatty acid remaining in a free state, the carboxyl group in the fatty acid can be trimethylsilylated to make it hydrophobic. Therefore, the organosilazane treatment can be called a hydrophobic treatment.

エポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理された,表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子を、さらにオルガノシラザンにより処理する方法は、前記の表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子をエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理する方法に準じて行うことができる。The method of treating the conductive particles, the surface of which has been treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, the surface of which is coated with a fatty acid, further with an organosilazane, comprises the steps of: It can be carried out according to the method of surface treatment with alkoxysilane.

オルガノシラザンが常温で液状である場合は、オルガノシラザン自体をそのまま用いることができるが、処理効率の点でオルガノシラザンを有機溶剤により希釈した溶液を用いることが好ましい。そのための有機溶剤は、常温で液状であり、揮発性であり、活性水素を有しないものが好ましい。ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エステル(例、エチルアセテート)、脂肪族炭化水素系溶剤(例、オクタン、シクロヘキサン)、芳香族炭化水素系溶剤(例、トルエン、キシレン)が例示される。アルコール類は、活性水素を有しており、オルガノシラザンと反応するので、好ましくない。
しかも、通常のエタノールは、約5容量%の水を含有しており、オルガノシラザンが加水分解されるので、好ましくない。
When the organosilazane is liquid at room temperature, the organosilazane itself can be used as it is, but from the viewpoint of processing efficiency, it is preferable to use a solution obtained by diluting the organosilazane with an organic solvent. The organic solvent for this purpose is preferably a liquid that is liquid at ordinary temperature, is volatile, and has no active hydrogen. Ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone), esters (eg, ethyl acetate), aliphatic hydrocarbon solvents (eg, octane, cyclohexane), and aromatic hydrocarbon solvents (eg, toluene, xylene) are exemplified. Alcohols are not preferred because they have active hydrogen and react with organosilazanes.
Moreover, ordinary ethanol is not preferable because it contains about 5% by volume of water and the organosilazane is hydrolyzed.

そして、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理された,表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子を、オルガノシラザン自体またはその有機溶剤溶液に浸漬し、よく撹拌した後、静置して沈降分離した、目的物である該導電性粒子を取り出す。あるいは、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理された,表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子と、オルガノシラザン自体またはその有機溶剤溶液をよく混合した後、静置して沈降分離した、目的物である該導電性粒子を取り出す。Then, the conductive particles, the surface of which has been treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, the surface of which is coated with a fatty acid, are immersed in the organosilazane itself or its organic solvent solution, stirred well, allowed to stand, and sedimented. Then, the target conductive particles are taken out. Alternatively, the desired product is obtained by thoroughly mixing the conductive particles, the surface of which has been treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, the surface of which is coated with a fatty acid, and the organosilazane itself or an organic solvent solution thereof, and then allowing it to stand to separate by settling. Take out the conductive particles.

エポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理された,表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子を、オルガノシラザン自体またはその有機溶剤溶液に浸漬する工程、あるいは、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理された,表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子と、オルガノシラザン自体またはその有機溶剤溶液を混合する工程は、大気雰囲気下で常温でおこなってもよく、40〜100℃程度に加温しておこなってもよい。撹拌時間と混合時間は、5分間〜10時間が好ましい。
沈降分離して取り出した、目的物である該導電性粒子は、風乾あるいは真空乾燥等で乾燥することが好ましく、乾燥前に清浄な有機溶剤ですすぎ洗いして、表面に付着した過剰なオルノシラザンを除去しても良い。
A step of immersing the conductive particles, the surface of which has been treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, coated with a fatty acid, in an organosilazane itself or an organic solvent solution thereof, or a step of treating the surface with an epoxy group-containing organoalkoxysilane. The step of mixing the conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid and the organosilazane itself or an organic solvent solution thereof may be performed at room temperature in an air atmosphere, or by heating to about 40 to 100 ° C. Is also good. The stirring time and the mixing time are preferably from 5 minutes to 10 hours.
The conductive particles, which are the target substance, which are separated and settled out, are preferably dried by air drying or vacuum drying, and rinsed with a clean organic solvent before drying to remove excess ornosilazane adhering to the surface. It may be removed.

本発明の製造方法で製造された導電性充填剤は、硬化性シリコーン組成物(例えば、付加反応硬化型シリコーンゴム組成物、有機過酸化物硬化型シリコーンゴム組成物、室温硬化性シリコーンゴム組成物)、非硬化性シリコーン組成物(例えば、シリコーンオイルコンパウンド)に導電性を付与する充填剤として有用である。
特には、液状またはペースト状の付加反応硬化型シリコーン組成物、特には付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物に配合する導電性充填剤として有用である。その配合量は、その導電性、比重、目的とする導電性などによって変わるが、通常はシリコーン組成物中に30〜95質量%であり、好ましくは60〜90質量%である。
The conductive filler produced by the production method of the present invention is a curable silicone composition (for example, an addition reaction-curable silicone rubber composition, an organic peroxide-curable silicone rubber composition, and a room temperature-curable silicone rubber composition). ), And is useful as a filler for imparting conductivity to a non-curable silicone composition (for example, a silicone oil compound).
In particular, it is useful as a conductive filler to be added to a liquid or paste-like addition reaction-curable silicone composition, particularly an addition reaction-curable silicone elastomer composition. The compounding amount varies depending on the conductivity, specific gravity, desired conductivity and the like, but is usually 30 to 95% by mass, preferably 60 to 90% by mass in the silicone composition.

本発明の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物において、母材となるシリコーン組成物は付加反応硬化型シリコーン組成物が好ましい。付加反応硬化型は、ヒドロシリレーシヨン反応硬化型とも称される。特には、作業性の点で、常温で液状もしくはペースト状の付加反応硬化型シリコーン組成物であることが好ましい。
このような付加反応硬化型シリコーン組成物は、(A)ケイ素原子結合アルケニル基を一分子中に少なくとも2個有する液状オルガノポリシロキサン、(B)ケイ素原子結合水素原子を一分子中に少なくとも2個有する液状オルガノポリシロキサン、(C)付加反応用触媒を必須成分としており、さらに(D)付加反応制御剤、(E)接着性付与剤を含有することにより、常温での付加反応による増粘を抑制して十分な作業時間が確保でき、しかも硬化途上で接触している基材に接着性の優れた付加反応硬化型シリコーン組成物となる。
In the conductive addition reaction-curable silicone composition of the present invention, the silicone composition serving as the base material is preferably an addition reaction-curable silicone composition. The addition reaction curing type is also called a hydrosilylation reaction curing type. Particularly, from the viewpoint of workability, it is preferable that the addition-curable silicone composition is liquid or paste at room temperature.
Such an addition reaction-curable silicone composition comprises (A) a liquid organopolysiloxane having at least two silicon-bonded alkenyl groups in one molecule, and (B) at least two silicon-bonded hydrogen atoms in one molecule. Liquid organopolysiloxane having (C) an addition reaction catalyst as essential components, and further containing (D) an addition reaction control agent and (E) an adhesion-imparting agent, thereby increasing the viscosity due to the addition reaction at room temperature. A sufficient addition time can be ensured by suppressing the addition, and an addition reaction-curable silicone composition having excellent adhesiveness to a substrate that is in contact with the substrate during curing can be obtained.

本発明の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物は、(A)成分〜(C)成分、(A)成分〜(D)成分、または、(A)成分〜(E)成分をミキサー等により混合することにより容易に製造できる。混合する際の温度は、混合中に付加反応が進行しないように、常温、例えば、30℃以下で、かつ結露しない温度であることが好ましい。The conductive addition reaction-curable silicone composition of the present invention is obtained by mixing components (A) to (C), components (A) to (D), or components (A) to (E) with a mixer or the like. Can be easily manufactured. The temperature at the time of mixing is preferably room temperature, for example, 30 ° C. or lower and a temperature at which no dew condensation occurs so that the addition reaction does not proceed during the mixing.

(A)成分は、本発明の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物の主成分であり、ケイ素原子結合アルケニル基が(B)成分中のケイ素原子結合水素原子と付加反応して架橋する。したがって、(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基が2個のときは(B)成分中のケイ素原子結合水素原子は3個以上であり、(B)成分中のケイ素原子結合水素原子が2個のときは(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基は3個以上であることが好ましい。
(A)成分の分子構造は、直鎖状、一部分枝を有する直鎖状、分枝鎖状、環状、網状が例示されるが、硬化後に弾性を有するゴム状やゲル状、すなわち、エラストマー状にするには、直鎖状か、一部分枝を有する直鎖状が好ましい。
The component (A) is a main component of the conductive addition-curable silicone composition of the present invention, and the silicon-bonded alkenyl group undergoes an addition reaction with the silicon-bonded hydrogen atom in the component (B) to crosslink. Therefore, when the number of silicon-bonded alkenyl groups in component (A) is two, the number of silicon-bonded hydrogen atoms in component (B) is three or more, and the number of silicon-bonded hydrogen atoms in component (B) is two or more. In this case, the number of silicon-bonded alkenyl groups in the component (A) is preferably 3 or more.
The molecular structure of the component (A) is exemplified by a straight chain, a partially branched straight chain, a branched chain, a ring, and a network, and a rubber or gel having elasticity after curing, that is, an elastomer. In order to obtain a straight chain, a straight chain or a straight chain partially having a branch is preferable.

アルケニル基としてビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基が例示されるが、ビニル基が一般的である。
(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基の結合位置は、分子鎖末端、分子鎖側鎖、その両方がある。
Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, and a hexenyl group, and a vinyl group is generally used.
The bonding position of the silicon-bonded alkenyl group in the component (A) includes a molecular chain terminal, a molecular chain side chain, and both.

(A)成分中のアルケニル基以外のケイ素原子結合基としては、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、ヘプチル基等のアルキル基;フエニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチ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等の非置換もしくは置換一価炭化水素基が例示される。それらのうちでは工業的に容易に製造できるのでメチル基が最も一般的であり、ついでメチル基とフエニル基の両方が一般的である。Examples of the silicon atom-bonding group other than the alkenyl group in the component (A) include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group and a heptyl group; a phenyl group, a tolyl group, and a xylyl group. Aralkyl groups such as benzyl and phenethyl groups; unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbons such as halogenated alkyl groups such as 3-chloropropyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group. Groups are exemplified. Among them, a methyl group is most common because it can be easily produced industrially, and then both a methyl group and a phenyl group are common.

(A)成分の25℃における粘度は、組成物の取り扱い性と硬化後の物性の点で10〜100,000mPa・sが好ましく、100〜10,000mPa・sがより好ましい。(A)成分の粘度が10mPa・sよりも低い場合には、硬化物の機械的な強度が充分でない傾向があり、100,000mPa・sよりも高い場合は粘稠すぎて、液状またはペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物となりにくいからである。The viscosity of the component (A) at 25 ° C. is preferably from 10 to 100,000 mPa · s, more preferably from 100 to 10,000 mPa · s, from the viewpoint of the handleability of the composition and the physical properties after curing. When the viscosity of the component (A) is lower than 10 mPa · s, the mechanical strength of the cured product tends to be insufficient. When the viscosity is higher than 100,000 mPa · s, the cured product is too viscous and is in a liquid or paste state. This is because it is difficult to obtain a conductive addition reaction-curable silicone composition.

(A)成分の代表例として、両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖のジメチルポリシロキサンもしくはジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサンコポリマー、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサンコポリマー、末端がジメチルビニルシロキシ基とトリメチルシロキシ基封鎖の直鎖状ジメチルポリシロキサン、末端がジメチルビニルシロキシ基とトリメチルシロキシ基封鎖の分岐状メチルポリシロキサン、上記ポリシロキサンのメチル基の一部をフエニル基で置換したポリシロキサンがある。(A)成分は2種以上を併用してもよい。Representative examples of the component (A) include dimethylpolysiloxane or a dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane copolymer having dimethylvinylsiloxy groups at both ends, a dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane copolymer having trimethylsiloxy groups at both ends, and a dimethylvinylsiloxy group at both ends. There are straight-chain dimethylpolysiloxane blocked with a trimethylsiloxy group, branched methylpolysiloxane blocked with a dimethylvinylsiloxy group and a trimethylsiloxy group, and polysiloxane in which a part of the methyl group of the above polysiloxane is substituted with a phenyl group. Two or more components (A) may be used in combination.

(B)成分は(A)成分の付加反応用架橋剤であり、そのケイ素原子結合水素原子が(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基と付加反応して架橋する。
(B)成分の分子構造は、直鎖状、一部分枝を有する直鎖状、分枝鎖状、網状が例示される。ケイ素原子結合水素原子の結合位置は、分子鎖末端、分子鎖側鎖、その両方がある。(B)成分中の水素原子以外のケイ素原子に結合した基としては、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、ヘプチル基等のアルキル基;フエニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等;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等の置換もしくは非置換の一価炭化水素基が例示される。メチル基が最も一般的であり、メチル基とフエニル基の両方がついで一般的である。
The component (B) is a crosslinking agent for the addition reaction of the component (A), and its silicon-bonded hydrogen atom undergoes an addition reaction with the silicon-bonded alkenyl group in the component (A) to crosslink.
The molecular structure of the component (B) is exemplified by a straight chain, a partially branched straight chain, a branched chain, and a network. The bonding position of the silicon-bonded hydrogen atom includes a molecular chain terminal, a molecular chain side chain, and both. Examples of the group bonded to a silicon atom other than a hydrogen atom in the component (B) include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group and a heptyl group; a phenyl group, a tolyl group; Xylyl groups, naphthyl groups and the like; substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon groups such as halogenated alkyl groups such as 3-chloropropyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group. Methyl groups are most common, followed by both methyl and phenyl groups.

(B)成分の25℃における粘度は、0.1〜10,000mPa・sの範囲内であることが好ましく、1〜1,000mPa・sの範囲内であることがより好ましい。代表例として、両末端トリメチルシロキシ基もしくは両末端ジメチルシロキシ基封鎖のメチルハイドロジエンポリシロキサン(すなわち、メチル水素ポリシロキサン)、両末端トリメチルシロキシ基もしくは両末端ジメチルシロキシ基封鎖のジメチルシロキサン・メチルハイドロジエンシロキサンコポリマー、環状メチルハイドロジエンシロキサンオリゴマー、テトラキス(ジメチルハイドロジエンシロキシ)シランがある。(B)成分2種以上を併用してもよい。The viscosity of the component (B) at 25 ° C. is preferably in the range of 0.1 to 10,000 mPa · s, and more preferably in the range of 1 to 1,000 mPa · s. As typical examples, methylhydrogenpolysiloxane having a trimethylsiloxy group at both ends or a dimethylsiloxy group at both ends (that is, methyl hydrogen polysiloxane), and dimethylsiloxane / methylhydrogen having a trimethylsiloxy group at both ends or a dimethylsiloxy group at both ends There are siloxane copolymers, cyclic methylhydrogensiloxane oligomers, and tetrakis (dimethylhydrogensiloxy) silane. (B) Two or more components may be used in combination.

(B)成分の配合量は、(A)成分を架橋してゴム状またはゲル状にするのに充分な量でよく、そのケイ素原子結合水素原子と(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基のモル比が0.3〜5となるような量が例示される。硬化物がゲル状である場合は0.3〜0.8が好ましく、ゴム状である場合は0.8〜5が好ましい。同一モル比でも(A)成分の分子量とケイ素原子結合アルケニル基の含有量および(B)成分の分子量とケイ素原子結合水素原子の含有量によって(A)成分と(B)成分の重量比が違うので、(A)成分100質量部当たりの(B)成分の配合量は規定できないが、通常1〜30質量部である。The compounding amount of the component (B) may be a sufficient amount to crosslink the component (A) to form a rubber or gel, and the silicon-bonded hydrogen atom and the silicon-bonded alkenyl group in the component (A) may be mixed. The amount which makes the molar ratio of 0.3 to 5 is exemplified. When the cured product is in a gel form, it is preferably from 0.3 to 0.8, and when the cured product is in a rubber form, it is preferably from 0.8 to 5. Even at the same molar ratio, the weight ratio of the components (A) and (B) differs depending on the molecular weight of the component (A) and the content of the silicon-bonded alkenyl group and the molecular weight of the component (B) and the content of the silicon-bonded hydrogen atom. Therefore, the blending amount of the component (B) per 100 parts by mass of the component (A) cannot be specified, but is usually 1 to 30 parts by mass.

(C)成分は、(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基と(B)成分中のケイ素原子結合水素原子間の付加反応を促進するための触媒、すなわち、付加反応用触媒であり、白金系触媒、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒が例示される。
性能と入手容易性の点で白金系触媒が好ましく、白金微粉末、白金担持シリカ微粉末、白金担持活性炭、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、白金のジオレフィン錯体、白金のジケトン錯体、白金のジアルケニルテトラアルキルジシロキサン錯体、これらの白金系触媒を含有する熱可塑性樹脂微粒子が例示される。
(C)成分は、触媒量、すなわち、(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基と(B)成分中のケイ素原子結合水素原子をヒドロシレーシヨン反応させるのに充分な量配合される。白金系触媒であると、この触媒中の白金原子が組成物中に質量単位で0.1〜100ppmが一般的である。(C)成分は2種以上を併用してもよい。
The component (C) is a catalyst for accelerating the addition reaction between the silicon-bonded alkenyl group in the component (A) and the silicon-bonded hydrogen atom in the component (B), that is, a catalyst for the addition reaction. Catalysts, rhodium catalysts and palladium catalysts are exemplified.
Platinum catalysts are preferred in terms of performance and availability. Platinum fine powder, platinum-supported silica fine powder, platinum-supported activated carbon, chloroplatinic acid, alcohol-modified chloroplatinic acid, diolefin complex of platinum, diketone complex of platinum , Platinum dialkenyltetraalkyldisiloxane complexes, and thermoplastic resin fine particles containing these platinum-based catalysts.
The component (C) is added in a catalytic amount, that is, an amount sufficient to cause a hydrosilation reaction between the silicon-bonded alkenyl group in the component (A) and the silicon-bonded hydrogen atom in the component (B). In the case of a platinum-based catalyst, the amount of platinum atoms in the catalyst is generally 0.1 to 100 ppm by mass in the composition. Two or more components (C) may be used in combination.

(D)付加反応制御剤は、(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基と(B)成分中のケイ素原子結合水素原子間の付加反応速度を調節して、常温での硬化を抑制しつつ、加熱下では急速に硬化するようにするためのものである。3−メチル−1−ブチン−3−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、フエニルブチノール等のアルキンアルコール;3−メチル−3−ペンテン−1−イン、3,5−ジメチル−3−ヘキセン−1−イン等のエンイン化合物;1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラヘキセニルシクロテトラシロキサン、ベンゾトリアゾールが例示される。(D)成分の配合量は、(A)成分100重量部に対して通常0.01〜5質量部である。(A)成分と(B)成分と(C)成分のほかに(D)成分を含有することにより、シリコーン組成物を常温で増粘しにくい作業性の優れた熱硬化性にすることができる。The (D) addition reaction controlling agent controls the addition reaction rate between the silicon-bonded alkenyl group in the component (A) and the silicon-bonded hydrogen atom in the component (B) to suppress curing at room temperature. The purpose is to cure rapidly under heating. Alkyne alcohols such as 3-methyl-1-butyn-3-ol, 3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol and phenylbutynol; 3-methyl-3-penten-1-yne, 3,5 Eneyne compounds such as -dimethyl-3-hexen-1-yne; 1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclotetrasiloxane, 1,3,5,7-tetramethyl Examples thereof include -1,3,5,7-tetrahexenylcyclotetrasiloxane and benzotriazole. The amount of the component (D) is usually 0.01 to 5 parts by mass based on 100 parts by weight of the component (A). By containing the component (D) in addition to the component (A), the component (B) and the component (C), the silicone composition can be made to be thermosetting with excellent workability which does not easily thicken at room temperature. .

(E)接着性付与剤は、ケイ素原子結合アルケニル基もしくは水素原子を少なくとも1個と同一ケイ素原子に結合した少なくとも2個のアルコキシ基を有するオルガノシランあるいはオルガノシロキサンオリゴマーが好ましい。オルガノシロキサンオリゴマーの分子構造としては、直鎖状、一部分枝を有する直鎖状、分枝鎖状、環状が例示される。本成分中のケイ素原子結合アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基が例示され、特に、ビニル基であることが好ましい。ケイ素原子結合アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基が例示され、同一ケイ素原子に結合したメトキシ基であることが好ましい。アルケニル基およびアルコキシ基以外のケイ素原子結合基としては、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、ヘプチル基等のアルキル基;フエニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フエネチ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;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る。組成物の硬化時に接触している各種基材に対して良好な接着性を付与することができることから、一分子中の少なくとも1個のエポキシ基含有一価有機基を有することが好ましい。(E) The adhesion-imparting agent is preferably an organosilane or an organosiloxane oligomer having at least two silicon-bonded alkenyl groups or at least two alkoxy groups having at least one hydrogen atom bonded to the same silicon atom. Examples of the molecular structure of the organosiloxane oligomer include linear, partially branched linear, branched, and cyclic. Examples of the silicon-bonded alkenyl group in this component include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, and a hexenyl group, and a vinyl group is particularly preferable. Examples of the silicon-bonded alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, and a methoxyethoxy group, and a methoxy group bonded to the same silicon atom is preferable. Examples of the silicon atom-bonding group other than the alkenyl group and the alkoxy group include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group and a heptyl group; a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group and a naphthyl group. Aryl groups such as benzyl group and phenethyl group; halogenated alkyl groups such as 3-chloropropyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group; 3-glycidoxypropyl group and 4-glycidyl A glycidoxyalkyl group such as a xybutyl group; a (3,4-epoxycyclohexyl) alkyl group such as a 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group or a 3- (3,4-epoxycyclohexyl) propyl group; Oxiranylalkyl groups such as -oxiranylbutyl group and 8-oxiranyloctyl group are exemplified. It is preferable to have at least one epoxy group-containing monovalent organic group in one molecule, since good adhesion can be imparted to various substrates that are in contact when the composition is cured.

接着性付与剤の例として、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ハイドロジエントリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランと両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマーとの部分縮合物、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランと両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマーとの部分縮合物がある。
接着性付与剤は常温で液状であり、25℃における粘度が1〜500mPa・sの範囲内であることが好ましい。その配合量は、(A)成分100質量部に対して通常0.1〜5質量部である。
Examples of the adhesion-imparting agent include vinyltrimethoxysilane, allyltrimethoxysilane, hydrogen entrymethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, A partial condensate of glycidoxypropyltrimethoxysilane and a dimethylsiloxane oligomer having silanol groups at both ends, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane and a dimethylsiloxane oligomer having silanol groups at both ends. There is a partial condensate of
The adhesion-imparting agent is liquid at ordinary temperature, and preferably has a viscosity at 25 ° C. of 1 to 500 mPa · s. The compounding amount is usually 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).

導電性付加反応硬化型シリコーン組成物は、使用時の作業性の点で、常温でペースト状であり、熱硬化性であることが好ましい。硬化物はゴム状またはゲル状(一部が架橋したいわゆる半硬化状)が好ましい。本発明の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物は、同時に熱伝導性を有していてもよい。The conductive addition reaction-curable silicone composition is preferably a paste at room temperature and thermosetting from the viewpoint of workability during use. The cured product is preferably in the form of a rubber or a gel (a so-called semi-cured state in which a part is crosslinked). The conductive addition reaction-curable silicone composition of the present invention may have thermal conductivity at the same time.

本発明の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物における導電性充填剤の配合量は、その導電性、比重、目的とする導電性などによって変わるが、通常は該組成物中に30〜95質量%であり、好ましくは60〜90質量%である。付加反応型シリコーン組成物と導電性充填剤を、ミキサー等により均一に混合することにより、容易に導電性付加反応硬化型シリコーン組成物を製造できる。混合する際の温度は、混合中に、付加反応型シリコーン組成物の付加反応が進行しないように、常温、例えば、30℃以下で、かつ、結露しない温度であることが好ましい。The amount of the conductive filler in the conductive addition-curable silicone composition of the present invention varies depending on its conductivity, specific gravity, desired conductivity, and the like, but is usually 30 to 95% by mass in the composition. And preferably 60 to 90% by mass. By uniformly mixing the addition reaction type silicone composition and the conductive filler with a mixer or the like, a conductive addition reaction curing type silicone composition can be easily produced. The temperature at the time of mixing is preferably room temperature, for example, 30 ° C. or lower, and a temperature at which no dew condensation occurs, so that the addition reaction of the addition reaction type silicone composition does not proceed during the mixing.

本発明の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物には、本発明の目的を害さない限り、補強性充填剤(例えば、フユームドシリカ)、増量充填剤(例えば、石英粉)、溶剤、着色剤、難燃剤、非反応性シリコーンオイル等の添加剤を配合してもよい。In the conductive addition reaction-curable silicone composition of the present invention, a reinforcing filler (for example, fumed silica), an extending filler (for example, quartz powder), a solvent, a coloring agent, Additives such as flame retardants and non-reactive silicone oils may be blended.

本発明の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物は、電気・電子部品用の接着剤、封止剤、ポツテイング剤、保護被覆剤等として有用であり、半導体素子と放熱板間の接着剤としても有用である。上記(A)成分〜(C)成分からなる付加反応硬化型シリコーン組成物であると室温でも硬化するが、(A)成分〜(D)成分からなる付加反応硬化型シリコーン組成物であると常温では増粘しにくく、加熱下では急速に硬化する。加熱温度は、50〜250℃の範囲内であることが好ましく、100〜200℃の範囲内であることがより好ましい。The conductive addition reaction-curable silicone composition of the present invention is useful as an adhesive for electric / electronic parts, a sealing agent, a potting agent, a protective coating agent, and the like, and also as an adhesive between a semiconductor element and a heat sink. Useful. The addition reaction-curable silicone composition comprising the above components (A) to (C) cures even at room temperature, but the addition reaction-curable silicone composition comprising the components (A) to (D) at room temperature. Does not easily increase the viscosity, and rapidly cures under heating. The heating temperature is preferably in the range of 50 to 250C, more preferably in the range of 100 to 200C.

本発明の半導体装置では、半導体素子が本発明の導電性付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物の硬化物により被覆されている。半導体素子の一部が被覆されていてもよく、全体が被覆されていてもよい。半導体素子が上記の導電性付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物の硬化物を介して他の部材(例、放熱板)に接着していてもよい。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、モノリシツクIC、あるいはハイブリツドIC中の半導体素子が例示される。また、半導体装置としては、ダイオード、トランジスタ、サイリスタ、モノリシツクIC、ハイブリツドIC、LSI、VLSI、IGBTが例示される。In the semiconductor device of the present invention, the semiconductor element is covered with a cured product of the conductive addition reaction-curable silicone elastomer composition of the present invention. A part of the semiconductor element may be covered, or the whole may be covered. The semiconductor element may be bonded to another member (for example, a heat sink) via a cured product of the above-described conductive addition reaction-curable silicone elastomer composition. Examples of the semiconductor element include a diode, a transistor, a thyristor, a monolithic IC, or a semiconductor element in a hybrid IC. Examples of the semiconductor device include a diode, a transistor, a thyristor, a monolithic IC, a hybrid IC, an LSI, a VLSI, and an IGBT.

図1は、本発明の半導体装置の一例であるLSIの断面図である。図1のLSIでは、半導体素子4が回路用基板1上に搭載されており、半導体素子4と外部リードに接続した配線2とが金製の電極(バンプ)3により電気的に接続されている。半導体素子4の裏面上に放熱板6が載置されており、半導体素子4と放熱板6の間に導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物である導電性シリコーンゴム5が存在し、この導電性シリコーンゴム5は半導体素子1と放熱板6の両方によく接着している。導電性シリコーンゴム5は、熱伝導性も有するので、半導体素子4が発生する熱を、放熱板6を通して効率よく放散できる。FIG. 1 is a sectional view of an LSI which is an example of the semiconductor device of the present invention. In the LSI of FIG. 1, a semiconductor element 4 is mounted on a circuit board 1, and the semiconductor element 4 and a wiring 2 connected to an external lead are electrically connected by a gold electrode (bump) 3. . A radiator plate 6 is placed on the back surface of the semiconductor element 4, and a conductive silicone rubber 5 which is a cured product of a conductive addition-curable silicone rubber composition exists between the semiconductor element 4 and the radiator plate 6. The conductive silicone rubber 5 adheres well to both the semiconductor element 1 and the heat sink 6. Since the conductive silicone rubber 5 also has thermal conductivity, heat generated by the semiconductor element 4 can be efficiently dissipated through the heat sink 6.

回路用基板1の材質としては、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、ベークライト樹脂、フェノール樹脂等の有機樹脂;セラミツクス;銅、アルミニウム等の金属が例示される。配線2の材質としては、金、銅、銀−パラジウムが例示される。金製の電極(バンプ)3のおける金以外の材質としては、金合金が例示される。放熱板6の材質としてはアルミニウム、銅、ニツケル等の導電性良好な金属が例示される。この回路用基板1には半導体素子4の他に、抵抗、コンデンサー、コイル等の電子部品が搭載されていてもよい。Examples of the material of the circuit substrate 1 include organic resins such as polyimide resin, bismaleimide triazine resin, glass fiber reinforced epoxy resin, bakelite resin, and phenol resin; ceramics; and metals such as copper and aluminum. Examples of the material of the wiring 2 include gold, copper, and silver-palladium. As a material other than gold in the gold electrode (bump) 3, a gold alloy is exemplified. Examples of the material of the heat radiating plate 6 include metals having good conductivity such as aluminum, copper, and nickel. In addition to the semiconductor element 4, electronic components such as a resistor, a capacitor, and a coil may be mounted on the circuit board 1.

本発明の半導体装置を製造するには、例えば、半導体素子4を回路用基板1上に搭載し、次いで、この半導体素子4と回路用基板1に印刷された配線2とを金製の電極(バンプ)3により電気的に接続した後、この半導体素子4の裏面上に本発明の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物5を塗布し、その上に放熱板6を載せ、100〜200℃で加熱して硬化させる。In order to manufacture the semiconductor device of the present invention, for example, the semiconductor element 4 is mounted on the circuit board 1, and then the semiconductor element 4 and the wiring 2 printed on the circuit board 1 are connected to a gold electrode ( After the electrical connection by the bumps 3, the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition 5 of the present invention is applied on the back surface of the semiconductor element 4, and a heat sink 6 is placed thereon, And heat to cure.

本発明の製造方法により製造された導電性充填剤、導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物および半導体装置を実施例により詳細に説明する。なお、実施例中の粘度は25℃において測定した値である。また、導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の保存安定性、導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物の体積抵抗率、導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物の硬さの熱安定性、半導体装置の信頼性は次のようにして測定した。Examples The conductive filler, the conductive addition-curable silicone rubber composition, and the semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, the viscosity in an Example is a value measured at 25 degreeC. Further, the storage stability of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition, the volume resistivity of the cured product of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition, and the hardness of the cured product of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition. The thermal stability and reliability of the semiconductor device were measured as follows.

[導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の保存安定性]
ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を100mlのガラス瓶に入れ、25℃で30分間調温後、スピンドルを用いた回転式粘度計により測定した値を初期の粘度とした。その際の回転数は、該ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の粘性により適宜選択した。この測定後、該ガラス瓶にフタをして密閉し、25℃の雰囲気で100時間保管した後、同様にして粘度を測定した。初期の粘度と100時間保管後の粘度の差が小さいほど、保存安定性に優れる。
[Storage stability of conductive addition reaction-curable silicone rubber composition]
The conductive addition reaction-curable silicone rubber composition in the form of a paste was placed in a 100-ml glass bottle, the temperature was adjusted at 25 ° C. for 30 minutes, and the value measured by a rotary viscometer using a spindle was defined as the initial viscosity. The number of rotations at that time was appropriately selected depending on the viscosity of the paste-like conductive addition reaction-curable silicone rubber composition. After this measurement, the glass bottle was capped with a lid, stored in an atmosphere at 25 ° C. for 100 hours, and the viscosity was measured in the same manner. The smaller the difference between the initial viscosity and the viscosity after storage for 100 hours, the better the storage stability.

[導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物の体積抵抗率]
ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を縦横5cm×5cm、深さ2mmの金型に流し込み、150℃の大気による熱風循環式オーブン中で1時間加熱して硬化し、JIS K 7194に準じた方法により体積抵抗率(単位;Ω・cm)を測定した。
[Volume resistivity of cured product of conductive addition reaction-curable silicone rubber composition]
The conductive addition reaction-curable silicone rubber composition in the form of a paste is poured into a mold having a length of 5 cm × 5 cm and a depth of 2 mm, and is heated and cured in a hot-air circulating oven at 150 ° C. for 1 hour, according to JIS K 7194. The volume resistivity (unit: Ω · cm) was measured by a method according to the above.

[導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物の硬さの熱安定性]
ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を前記金型に流し込み、150℃の大気による熱風循環式オーブン中で1時間加熱して得た導電性シリコーンゴムシートを3枚重ね、厚さ6mmとしたものについて、JIS K 6253による硬さ試験機(タイプAデュロメータ)を用いて硬さを測定した。次いで、このゴムシートを150℃の大気による熱風循環式オーブン中で24時間加熱エージングしてから、JIS K 6253による硬さ試験機(タイプAデュロメータ)を用いて硬さを測定した。初期の硬さとエージング後の硬さ差が小さいほど熱安定性に優れる。
[Heat stability of hardness of cured product of conductive addition reaction-curable silicone rubber composition]
The conductive addition reaction-curable silicone rubber composition in the form of a paste is poured into the mold and heated in a hot-air circulating oven at 150 ° C. for one hour to form a stack of three conductive silicone rubber sheets. The hardness was measured using a hardness tester (type A durometer) according to JIS K 6253 for a sample having a thickness of 6 mm. Next, this rubber sheet was heated and aged for 24 hours in a hot air circulating oven at 150 ° C. in the atmosphere, and then the hardness was measured using a hardness tester (type A durometer) according to JIS K6253. The smaller the difference between the initial hardness and the hardness after aging, the better the thermal stability.

[半導体装置の信頼性]
図1に示す半導体装置を作成した。すなわち、表面に印刷により形成された配線2および端部に外部リードを有するガラス繊維強化エポキシ樹脂製の回路用基板1上に半導体素子4を搭載した後、半導体素子4と配線2とを金製の電極(バンプ)3により電気的に接続した。この半導体素子4の裏面上に、ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物をディスペンサーにより塗布した後、アルミニウム製の放熱板6を貼り付け直ちに150℃の大気による熱風循環式オーブン内で加熱することにより、半導体素子4と放熱板6が導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物5により接着した半導体装置10個を作成した。
このようにして作成した半導体装置について、−40℃で30分間、+150℃で30分間を1サイクルとするサーマルサイクル試験を100サイクル行なった後、半導体素子4と放熱板6の間の導電性付加反応硬化型シリコーゴム組成物の硬化物5について、半導体素子4との間の剥離、および放熱板6との間の剥離の有無を顕微鏡で観察して、剥離しているものを不良としてその不良率(%)を求めた。
[Reliability of semiconductor device]
The semiconductor device shown in FIG. 1 was produced. That is, after the semiconductor element 4 is mounted on the circuit board 1 made of glass fiber reinforced epoxy resin having the wiring 2 formed by printing on the surface and the external leads at the ends, the semiconductor element 4 and the wiring 2 are made of gold. (Electrode) 3 (electric bump). After a paste-like conductive addition reaction-curable silicone rubber composition is applied on the back surface of the semiconductor element 4 by a dispenser, an aluminum radiator plate 6 is attached and immediately in a hot-air circulation oven at 150 ° C. in the atmosphere. By heating, ten semiconductor devices in which the semiconductor element 4 and the heat radiating plate 6 were bonded by the cured product 5 of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition were produced.
The semiconductor device thus manufactured is subjected to 100 thermal cycle tests at -40.degree. C. for 30 minutes and + 150.degree. C. for 30 minutes, and then the conductivity between the semiconductor element 4 and the heat sink 6 is increased. With respect to the cured product 5 of the reaction-curable silicone rubber composition, the presence or absence of peeling between the semiconductor element 4 and the heat sink 6 is observed with a microscope. (%) Was determined.

[参考例1]
ミキサー中で、エタノール(研究実験用)(関東化学株式会社製、水含有量0.1v/v%)300gに3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.0gを溶解した溶液に、表面がオレイン酸で被覆された平均粒径が1μmである球状銀粒子A100g(オレイン酸の含有量0.3質量%)を投入し、70℃で3時間撹拌した。撹拌後、室温で10分間静置して該球状銀粒子を沈降させた後、上澄み液を抜き出し、その残渣に、前記エタノール300gを投入して15分間撹拌した。撹拌後、10分間静置して該球状銀粒子Aを沈降させた後、上澄み液を抜き出し、残渣である該球状銀粒子Aを室温で24時間風乾して、表面がオレイン酸で被覆された,平均粒径が1μmである球状銀粒子Aであって、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランにより表面処理された球状銀粒子Bを調製した。
[Reference Example 1]
In a mixer, a solution of 1.0 g of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane in 300 g of ethanol (for research and experiment) (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., water content: 0.1 v / v%) was used. 100 g of spherical silver particles A (average particle diameter of 1 μm) coated with an acid (oleic acid content: 0.3% by mass) were added, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 3 hours. After the stirring, the spherical silver particles were allowed to settle by standing at room temperature for 10 minutes, then, the supernatant was extracted, and 300 g of the ethanol was added to the residue and stirred for 15 minutes. After stirring, the mixture was allowed to stand for 10 minutes to settle the spherical silver particles A, and then the supernatant was taken out, and the spherical silver particles A as a residue were air-dried at room temperature for 24 hours to coat the surface with oleic acid. Spherical silver particles A having an average particle diameter of 1 μm and having been surface-treated with 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane were prepared.

なお、前記上澄み液を平坦なガラス板上に流し拡げて、風乾したところ、透明な、ゲル状被膜が生成した。このゲル状被膜に水を滴下したところ、水をはじかず、濡れてしまった。
出発物質である3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランは、さらさらした透明な液体であるので、このゲル状被膜は、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの部分加水分解縮合物からなると言うことができる。したがって、前記球状銀粒子Bにおいては、表面がオレイン酸で被覆された平均粒径が1μmである球状銀粒子Aが、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの部分加水分解縮合物被膜により被覆されているということができる。
When the supernatant was poured on a flat glass plate and spread and air-dried, a transparent, gel-like film was formed. When water was dropped on this gel-like coating, it did not repel water and became wet.
Since the starting material, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, is a free-flowing, transparent liquid, it can be said that this gel-like coating consists of a partially hydrolyzed condensate of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane. it can. Therefore, in the spherical silver particles B, the spherical silver particles A whose surface is coated with oleic acid and have an average particle diameter of 1 μm are coated with a partially hydrolyzed condensate film of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane. It can be said that.

[参考例2]
参考例1において、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの代わりに、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランを使用した以外は同様にして、表面がオレイン酸で被覆された平均粒径が1μmである球状銀粒子Aであって、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランにより表面処理された球状銀粒子Cを調製した。
[Reference Example 2]
In the same manner as in Reference Example 1, except that 3-glycidoxypropyltriethoxysilane was used instead of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, the average particle size of the surface of which was covered with oleic acid was 1 μm. Spherical silver particles C, which were certain spherical silver particles A and were surface-treated with 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, were prepared.

ミキサー中で、トルエン(関東化学株式会社製、試薬1級)50gにヘキサメチルジシラザン100gを溶解した溶液に、参考例1で調製した3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランにより表面処理された球状銀粒子B100gを投入し、100℃で4時間撹拌した。撹拌後、室温で30分間静置して球状銀粒子Bを沈降させた後、上澄み液を抜き出し、残渣にヘキサン50gを添加して2時間撹拌した。撹拌後、30分間静置して球状銀粒子Bを沈降させた後、上澄み液を抜き出し、残渣である球状銀粒子Bを50℃、真空度1333Paで5時間乾燥して、表面がオレイン酸で被覆された平均粒径が1μmである球状銀粒子Aが3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランにより表面処理され、さらにヘキサメチルジシラザンにより処理されてなる導電性球状銀粒子D(導電性充填剤)を調製した。In a mixer, a spherical surface treated with 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane prepared in Reference Example 1 was prepared by dissolving 100 g of hexamethyldisilazane in 50 g of toluene (reagent first grade, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.). 100 g of silver particles B were charged and stirred at 100 ° C. for 4 hours. After stirring, the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes to sediment the spherical silver particles B, and then the supernatant was extracted, and 50 g of hexane was added to the residue, followed by stirring for 2 hours. After stirring, the mixture was allowed to stand for 30 minutes to settle the spherical silver particles B, and then the supernatant was removed. The spherical silver particles B as a residue were dried at 50 ° C. and a degree of vacuum of 1333 Pa for 5 hours. The coated spherical silver particles A having an average particle diameter of 1 μm are subjected to a surface treatment with 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and further treated with hexamethyldisilazane to form conductive spherical silver particles D (conductive filler). ) Was prepared.

[参考例1]のゲル状被膜が付着しているガラス板を、トルエン(関東化学株式会社製、試薬1級)50gにヘキサメチルジシラザン100gを溶解した溶液に投入し、100℃で4時間撹拌した。撹拌後、ゲル状被膜が付着しているガラス板を取り出し、風乾した。ゲル状被膜に水を滴下したところ、水がはじかれた。ゲル状被膜が疎水化したことが判明した。3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの部分加水分解縮合物中のシラノール基がトリメチルシロキシ基になっているということができる。
前記導電性球状銀粒子Dにおいては、表面がオレイン酸で被覆された平均粒径が1μmである球状銀粒子Aが、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの部分加水分解縮合物被膜により被覆されており、該部分加水分解縮合物中のシラノール基はトリメチルシロキシ基になっているということができる。
The glass plate on which the gel-like coating of Reference Example 1 was adhered was put into a solution in which 100 g of hexamethyldisilazane was dissolved in 50 g of toluene (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd., first grade), and the solution was heated at 100 ° C. for 4 hours. Stirred. After stirring, the glass plate to which the gel-like coating was attached was taken out and air-dried. When water was dropped on the gel-like coating, the water was repelled. It was found that the gel-like coating became hydrophobic. It can be said that the silanol group in the partially hydrolyzed condensate of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane is a trimethylsiloxy group.
In the conductive spherical silver particles D, spherical silver particles A whose surface is coated with oleic acid and have an average particle diameter of 1 μm are coated with a partially hydrolyzed condensate film of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane. It can be said that the silanol group in the partial hydrolysis condensate is a trimethylsiloxy group.

実施例1において、参考例1で調製した3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランにより処理された球状銀粒子Bの代わりに、参考例2で調製した3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランにより表面処理された球状銀粒子Cを使用した以外は同様にして、表面がオレイン酸で被覆された平均粒径が1μmである球状銀粒子Aが3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランにより表面処理され、さらにヘキサメチルジシラザンにより処理されてなる導電性球状銀粒子E(導電性充填剤)を調製した。In Example 1, instead of the spherical silver particles B treated with 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane prepared in Reference Example 1, the surface treatment was performed with 3-glycidoxypropyltriethoxysilane prepared in Reference Example 2. In the same manner except that the obtained spherical silver particles C were used, spherical silver particles A whose surface was coated with oleic acid and had an average particle size of 1 μm were surface-treated with 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and further, Conductive spherical silver particles E (conductive filler) treated with hexamethyldisilazane were prepared.

ミキサー中で、主成分としての、(A)粘度が5000mPa・sである分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖直鎖状ジメチルポリシロキサン(ケイ素原子に結合したビニル基の含有量=0.13質量%)130質量部、付加反応用架橋剤としての、(B)粘度が5mPa・sである分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチル水素シロキサン共重合体(ケイ素原子に結合した水素基の含有量=0.73質量%)3.4質量部、付加反応用触媒としての、(C)白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(本組成物において、白金金属が質量単位で5ppmとなる量)、付加反応制御剤としての、(D)3−フエニル1−ブチン−3−オール(本組成物において、質量単位で1100ppmとなる量)、および、接着性付与剤としての、(E)平均単位式:

Figure 0006656509
で示される液状オルガノポリシロキサン1.3質量部を均一に混合して、粘度が3.9Pa・sである、液状の付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。
ついで、実施例1で調製した導電性球状銀粒子D92質量部を加えて均一に混合して、粘度が172Pa・sである、ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。In a mixer, (A) a linear dimethylpolysiloxane (A) having a viscosity of 5000 mPa · s and having both ends of a dimethylvinylsiloxy group and having a viscosity of 5000 mPa · s (the content of a vinyl group bonded to a silicon atom = 0.13 mass) %) 130 parts by mass, a cross-linking agent for addition reaction, (B) a dimethylsiloxane / methylhydrogensiloxane copolymer having a viscosity of 5 mPa · s and capped with trimethylsiloxy groups at both ends of a molecular chain (a hydrogen group bonded to a silicon atom) 3.4 parts by mass (content = 0.73% by mass), (C) 1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex of platinum (C) as an addition reaction catalyst , The amount of platinum metal being 5 ppm by mass), and (D) 3-phenyl 1-butyn-3-ol (1 mass unit in the present composition) as an addition reaction control agent. The amount to be 00Ppm), and, as an adhesion-imparting agent, (E) represented by the following average unit formula:
Figure 0006656509
Was uniformly mixed to prepare a liquid addition-curable silicone rubber composition having a viscosity of 3.9 Pa · s.
Next, 92 parts by mass of the conductive spherical silver particles D prepared in Example 1 were added and uniformly mixed to prepare a paste-like conductive addition reaction-curable silicone rubber composition having a viscosity of 172 Pa · s.

この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の保存安定性、その硬化物の体積抵抗率、その硬化物の硬さの熱安定性、および、半導体素子と放熱板がこの導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物により接着された半導体装置の信頼性を測定した結果を表1にまとめて示した。この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物は保存安定性が優れ、その硬化物は導電性および熱安定性が優れ、かつ、半導体装置の信頼性が優れることがわかった。The storage stability of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition, the volume resistivity of the cured product, the thermal stability of the hardness of the cured product, and the fact that the semiconductor element and the heat sink are formed of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition. Table 1 summarizes the results of measuring the reliability of the semiconductor device bonded with the cured product of the silicone rubber composition. The conductive addition reaction-curable silicone rubber composition was found to have excellent storage stability, and the cured product was found to have excellent conductivity and thermal stability, and also to have excellent reliability in semiconductor devices.

実施例3において、実施例1で調製した導電性球状銀粒子Dの代わりに、実施例2で調製した導電性球状銀粒子Eを使用した以外は実施例3と同様にして、粘度が166Pa・sである、ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。In Example 3, in place of the conductive spherical silver particles D prepared in Example 1, the conductive spherical silver particles E prepared in Example 2 were used, and the viscosity was 166 Pa · s, a paste-like conductive addition reaction-curable silicone rubber composition was prepared.

この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の保存安定性、その硬化物の体積抵抗率、その硬化物の硬さの熱安定性、および、半導体素子と放熱板がこの導電性シリコーンゴム組成物の硬化物により接着された半導体装置の信頼性を測定した結果を表1にまとめて示した。この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物は保存安定性が優れ、その硬化物は導電性および熱安定性が優れ、かつ、半導体装置の信頼性が優れることがわかった。The storage stability of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition, the volume resistivity of the cured product, the thermal stability of the hardness of the cured product, and the conductive silicone rubber composition comprising a semiconductor element and a radiator plate Table 1 summarizes the results of measuring the reliability of the semiconductor device bonded with the cured product of Example 1. The conductive addition reaction-curable silicone rubber composition was found to have excellent storage stability, and the cured product was found to have excellent conductivity and thermal stability, and also to have excellent reliability in semiconductor devices.

実施例3において、(B)成分としての、粘度が5mPa・sである分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチル水素シロキサン共重合体(ケイ素原子に結合した水素基の含有量=0.73質量%)の代わりに、粘度が5mPa・sである分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチル水素シロキサン共重合体(ケイ素原子に結合した水素基の含有量=0.73質量%)1.7質量部と粘度が5mPa・sである分子鎖両末端ジメチル水素基封鎖ジメチルシロキサン(ケイ素原子に結合した水素基の含有量=0.28質量%)2.8質量部を使用した以外は実施例3と同様にして、粘度が189Pa・sである、ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。In Example 3, as the component (B), a dimethylsiloxane / methylhydrogensiloxane copolymer having a viscosity of 5 mPa · s and having both ends of a molecular chain and a trimethylsiloxy group blocked (content of hydrogen groups bonded to silicon atoms = 0. 73% by mass), a dimethylsiloxane / methylhydrogensiloxane copolymer having a viscosity of 5 mPa · s and capped with trimethylsiloxy groups at both ends of the molecular chain (content of hydrogen groups bonded to silicon atoms = 0.73% by mass) Except that 1.7 parts by mass and 2.8 parts by mass of a dimethylsiloxane blocked with dimethylhydrogen at both ends of the molecular chain having a viscosity of 5 mPa · s (content of hydrogen group bonded to silicon atom = 0.28% by mass) are used. In the same manner as in Example 3, a paste-like conductive addition reaction-curable silicone rubber composition having a viscosity of 189 Pa · s was prepared.

この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の保存安定性、その硬化物の体積抵抗率、その硬化物の硬さの熱安定性、および、半導体素子と放熱板がこの導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物により接着された半導体装置の信頼性を測定した結果を表1にまとめて示した。この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物は保存安定性が優れ、その硬化物の導電性および熱安定性が優れ、かつ、半導体装置の信頼性が優れることがわかった。The storage stability of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition, the volume resistivity of the cured product, the thermal stability of the hardness of the cured product, and the fact that the semiconductor element and the heat sink are formed of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition. Table 1 summarizes the results of measuring the reliability of the semiconductor device bonded with the cured product of the silicone rubber composition. It has been found that this conductive addition reaction-curable silicone rubber composition has excellent storage stability, the cured product has excellent conductivity and thermal stability, and the semiconductor device has excellent reliability.

[比較例1]
実施例3において、実施例1で調製した前記球状銀粒子Dの代わりに、表面がオレイン酸で被覆された,平均粒径が1μmである球状銀粒子(オレイン酸の含有量0.3質量%)Aを使用した以外は実施例3と同様にして、粘度が158Pa・sである、ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。
[Comparative Example 1]
In Example 3, in place of the spherical silver particles D prepared in Example 1, spherical silver particles whose surface was coated with oleic acid and having an average particle size of 1 μm (oleic acid content 0.3% by mass) ) A paste-like conductive addition reaction-curable silicone rubber composition having a viscosity of 158 Pa · s was prepared in the same manner as in Example 3 except that A was used.

この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の保存安定性、その硬化物の体積抵抗率、その硬化物の硬さの熱安定性、および、半導体素子と放熱板がこの導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物により接着された半導体装置の信頼性を測定した結果を表2にまとめて示した。この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物は保存安定性が劣り、その硬化物の導電性および熱安定性が劣り、かつ、半導体装置の信頼性が低いことがわかった。The storage stability of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition, the volume resistivity of the cured product, the thermal stability of the hardness of the cured product, and the fact that the semiconductor element and the heat sink are formed of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition. Table 2 summarizes the results of measuring the reliability of the semiconductor device bonded with the cured product of the silicone rubber composition. It was found that the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition had poor storage stability, the cured product had poor conductivity and thermal stability, and the reliability of the semiconductor device was low.

[比較例2]
実施例3において、実施例1で調製した導電性球状銀粒子Dの代わりに、参考例1で調製した3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランにより表面処理された球状銀粒子Bを使用した以外は実施例3と同様にして、粘度が162Pa・sである、ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。
[Comparative Example 2]
In Example 3, except that the conductive spherical silver particles D prepared in Example 1 were replaced by spherical silver particles B surface-treated with 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane prepared in Reference Example 1, In the same manner as in Example 3, a paste-like conductive addition reaction-curable silicone rubber composition having a viscosity of 162 Pa · s was prepared.

この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の保存安定性、その硬化物の体積抵抗率、その硬化物の硬さの熱安定性、および、半導体素子と放熱板がこの導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物により接着された半導体装置の信頼性を測定した結果を表2にまとめて示した。この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物は、その硬化物の導電性および熱安定性は比較的安定しているものの、保存安定性が劣ることがわかった。The storage stability of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition, the volume resistivity of the cured product, the thermal stability of the hardness of the cured product, and the fact that the semiconductor element and the heat sink are formed of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition. Table 2 summarizes the results of measuring the reliability of the semiconductor device bonded with the cured product of the silicone rubber composition. This conductive addition reaction-curable silicone rubber composition was found to have poor storage stability, although the cured product was relatively stable in conductivity and thermal stability.

[比較例3]
実施例3において、実施例1で調製した導電性球状銀粒子Dの代わりに、参考例2で調製した3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランにより表面処理された球状銀粒子Cを使用した以外は実施例3と同様にして、粘度が170Pa・sである、ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。
[Comparative Example 3]
In Example 3, in place of the conductive spherical silver particles D prepared in Example 1, spherical silver particles C surface-treated with 3-glycidoxypropyltriethoxysilane prepared in Reference Example 2 were used. In the same manner as in Example 3, a paste-like conductive addition reaction-curable silicone rubber composition having a viscosity of 170 Pa · s was prepared.

この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の保存安定性、その硬化物の体積抵抗率、その硬化物の硬さの熱安定性、および、半導体素子と放熱板がこの導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物により接着された半導体装置の信頼性を測定した結果を表2にまとめて示した。この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物は、その硬化物の導電性および熱安定性は比較的安定しているものの、保存安定性が劣ることがわかった。The storage stability of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition, the volume resistivity of the cured product, the thermal stability of the hardness of the cured product, and the fact that the semiconductor element and the heat sink are formed of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition. Table 2 summarizes the results of measuring the reliability of the semiconductor device bonded with the cured product of the silicone rubber composition. This conductive addition reaction-curable silicone rubber composition was found to have poor storage stability, although the cured product was relatively stable in conductivity and thermal stability.

[比較例4]
参考例1において、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの代わりに、メチルトリメトキシランを使用した以外は同様にして、表面がオレイン酸で被覆された平均粒径が1μmである球状銀粒子であって、メチルトリメトキシシランにより表面処理された球状銀粒子Fを調製した。
[Comparative Example 4]
In the same manner as in Reference Example 1, except that methyltrimethoxysilane was used instead of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, spherical silver particles whose surface was coated with oleic acid and had an average particle size of 1 μm. Then, spherical silver particles F surface-treated with methyltrimethoxysilane were prepared.

[比較例5]
実施例3において、実施例1で調製した導電性球状銀粒子Dの代わりに、比較例4で調製した,メチルトリメトキシシランにより表面処理された球状銀粒子Fを使用した以外は実施例3と同様にして、粘度が155Pa・sである、ペースト状の導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。
[Comparative Example 5]
Example 3 was repeated except that the conductive spherical silver particles D prepared in Example 1 were replaced by spherical silver particles F prepared in Comparative Example 4 and surface-treated with methyltrimethoxysilane. Similarly, a paste-like conductive addition reaction-curable silicone rubber composition having a viscosity of 155 Pa · s was prepared.

この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の保存安定性、その硬化物の体積抵抗率、その硬化物の硬さの熱安定性、および、半導体素子と放熱板がこの導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物により接着された半導体装置の信頼性を測定した結果を表3にまとめて示した。この導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物は保存安定性が劣り、その硬化物の導電性および熱安定性は比較的劣ることがわかった。エポキシ基の必要性が確認できた。The storage stability of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition, the volume resistivity of the cured product, the thermal stability of the hardness of the cured product, and the fact that the semiconductor element and the heat sink are formed of the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition. Table 3 summarizes the results of measuring the reliability of the semiconductor device bonded with the cured product of the silicone rubber composition. It was found that the conductive addition reaction-curable silicone rubber composition had poor storage stability, and the cured product had relatively poor conductivity and thermal stability. The necessity of the epoxy group was confirmed.

Figure 0006656509
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1 回路配線基板
2 配線
3 金製の電極(バンプ)
4 半導体素子(ダミー素子である)
5 導電性付加反応硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物
6 アルミニウム製の放熱板(冷却フィン)
1 circuit wiring board 2 wiring 3 gold electrodes (bumps)
4. Semiconductor elements (dummy elements)
5 Cured product of conductive addition-curable silicone rubber composition 6 Aluminum heat sink (cooling fin)

産業上の利用分野Industrial applications

本発明の導電性充填剤の製造方法は、非硬化性シリコーン組成物および硬化性シリコーン組成物に優れた導電性と保存安定性を付与することができる導電性充填剤を製造するのに有用である。
本発明の製造方法で製造された導電性充填剤を含有する導電性付加反応硬化型シリコーン組成物は、電気・電子部品用の接着剤、封止剤、ポツテイング剤、保護被覆剤等として有用であり、半導体素子と放熱板間の接着剤としても有用である。
本発明の半導体装置は、ダイオード、トランジスタ、サイリスタ、モノリシツクIC、ハイブリツドIC、LSI、VLSI、IGBTなどとして有用である。
The method for producing a conductive filler of the present invention is useful for producing a conductive filler capable of imparting excellent conductivity and storage stability to a non-curable silicone composition and a curable silicone composition. is there.
The conductive addition-curable silicone composition containing a conductive filler produced by the production method of the present invention is useful as an adhesive for electric / electronic parts, a sealing agent, a potting agent, a protective coating agent and the like. It is also useful as an adhesive between the semiconductor element and the heat sink.
The semiconductor device of the present invention is useful as a diode, transistor, thyristor, monolithic IC, hybrid IC, LSI, VLSI, IGBT, or the like.

Claims (11)

表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子をエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理し、さらに、オルガノシラザンにより処理することを特徴とする、導電性充填剤の製造方法。A method for producing a conductive filler, comprising treating a conductive particle having a surface coated with a fatty acid with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, and further treating the surface with an organosilazane. 表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子のエポキシ基含有オルガノアルコキシシランによる表面処理は、表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子とエポキシ基含有オルガノアルコキシシラン自体またはその有機溶剤溶液とを混合し、混合物から表面処理された該導電性粒子を分離することを特徴とする、請求項1に記載の導電性充填剤の製造方法。Surface treatment of the conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid with an epoxy group-containing organoalkoxysilane is performed by mixing the conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid with the epoxy group-containing organoalkoxysilane itself or an organic solvent solution thereof, The method for producing a conductive filler according to claim 1, wherein the surface-treated conductive particles are separated from the mixture. 導電性粒子が導電性金属粒子であり、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランがグリシドキシアルキルトリアルコキシシランまたは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アルキルトリアルコキシシランであり、オルガノシラザンがヘキサオルガノジシラザンであることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の導電性充填剤の製造方法。The conductive particles are conductive metal particles, the epoxy group-containing organoalkoxysilane is glycidoxyalkyl trialkoxysilane or 2- (3,4-epoxycyclohexyl) alkyl trialkoxysilane, and the organosilazane is hexaorganodisilazane. The method for producing a conductive filler according to claim 1, wherein: 導電性金属粒子が銀粒子であり、グリシドキシアルキルトリアルコキシシランが3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランまたは3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランであり、ヘキサオルガノジシラザンがヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする、請求項3に記載の導電性充填剤の製造方法。The conductive metal particles are silver particles, glycidoxyalkyl trialkoxysilane is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and hexaorganodisilazane is hexamethyldisilazane. The method for producing a conductive filler according to claim 3, wherein: 表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子がエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理されており、さらにオルガノシラザンにより処理されている導電性粒子を含有することを特徴とする、導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。Conductive addition reaction-curable type, characterized in that conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid are surface-treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane and further contain conductive particles that are treated with an organosilazane. Silicone composition. 導電性粒子が導電性金属粒子であり、エポキシ基含有オルガノアルコキシシランがグリシドキシアルキルトリアルコキシシランまたは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)アルキルトリアルコキシシランであり、オルガノシラザンがヘキサオルガノジシラザンであることを特徴とする、請求項5に記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。The conductive particles are conductive metal particles, the epoxy group-containing organoalkoxysilane is glycidoxyalkyl trialkoxysilane or 2- (3,4-epoxycyclohexyl) alkyl trialkoxysilane, and the organosilazane is hexaorganodisilazane. The conductive addition reaction-curable silicone composition according to claim 5, wherein: 導電性金属粒子が銀粒子であり、グリシドキシアルキルトリアルコキシシランが3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランまたは3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランであり、ヘキサオルガノジシラザンがヘキサメチルジシラザンであることを特徴とする、請求項6に記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。The conductive metal particles are silver particles, glycidoxyalkyl trialkoxysilane is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and hexaorganodisilazane is hexamethyldisilazane. The conductive addition reaction-curable silicone composition according to claim 6, wherein 導電性付加反応硬化型シリコーン組成物を構成する付加反応硬化型シリコーン組成物が、(A)ケイ素原子結合アルケニル基を一分子中に少なくとも2個有する液状オルガノポリシロキサン、(B)ケイ素原子結合水素原子を一分子中に少なくとも2個有する液状オルガノポリシロキサン、および、(C)付加反応用触媒からなることを特徴とする、請求項5〜請求項7のいずれか一項に記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。The addition reaction-curable silicone composition constituting the conductive addition reaction-curable silicone composition comprises (A) a liquid organopolysiloxane having at least two silicon-bonded alkenyl groups in one molecule, and (B) a silicon-bonded hydrogen. The conductive addition according to any one of claims 5 to 7, comprising a liquid organopolysiloxane having at least two atoms in one molecule, and (C) an addition reaction catalyst. Reaction-curable silicone composition. さらに(D)付加反応制御剤、および、(E)接着性付与剤を含有する、請求項8記載の導電性付加反応硬化型シリコーン組成物。9. The conductive addition reaction-curable silicone composition according to claim 8, further comprising (D) an addition reaction control agent and (E) an adhesion-imparting agent. 表面が脂肪酸により被覆された導電性粒子がエポキシ基含有オルガノアルコキシシランにより表面処理されており、さらにオルガノシラザンにより処理されている導電性粒子を含有する導電性付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物の硬化物により半導体素子が被覆されていることを特徴とする、半導体装置。Curing of a conductive addition reaction-curable silicone elastomer composition containing conductive particles whose surfaces are coated with a fatty acid and which has been surface-treated with an epoxy group-containing organoalkoxysilane, and further containing the conductive particles treated with an organosilazane. A semiconductor device, wherein a semiconductor element is covered with an object. 半導体素子が、請求項10に記載の導電性付加反応硬化型シリコーンエラストマー組成物の硬化物を介して放熱板に接着していることを特徴とする、請求項10に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 10, wherein the semiconductor element is bonded to a heat sink through a cured product of the conductive addition reaction-curable silicone elastomer composition according to claim 10.
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