KR101862413B1 - 경화성 오르가노폴리실록산 조성물 및 반도체 장치 - Google Patents

경화성 오르가노폴리실록산 조성물 및 반도체 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은
(A) 규소 원자에 결합한 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산,
(B) 규소 원자에 결합한 수소 원자를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노하이드로젠폴리실록산,
(C) 융점이 0 내지 70℃인 갈륨 및/또는 그의 합금,
(D) 평균 입경이 0.1 내지 100μm인 열전도성 충전제,
(E) 백금계 촉매, 및
(G) 하기 화학식 (1)
Figure 112012082149944-pat00009

(식 중, R1은 동일 또는 이종의 1가의 탄화수소기이고, R2는 알킬기, 알콕실기, 알케닐기 또는 아실기이고, a는 5 내지 100의 정수이고, b는 1 내지 3의 정수임)
로 표시되는 폴리실록산
을 포함하는 그리스상 또는 페이스트상의 경화성 오르가노폴리실록산 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 경화성 오르가노폴리실록산 조성물은 경화전에는 그리스상 또는 페이스트상이기 때문에, IC 패키지 등의 발열성 전자 부품 상에 도공할 때의 작업성이 양호하다.

Description

경화성 오르가노폴리실록산 조성물 및 반도체 장치 {CURABLE ORGANOPOLYSILOXANE COMPOSITION AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 경화성 오르가노폴리실록산 조성물, 그의 제조 방법, 그의 경화물, 상기 경화물의 열전도성층으로서의 용도, 상기 열전도성층을 갖는 반도체 장치, 및 상기 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
프린트 배선 기판 상에 실장되는 발열성 전자 부품, 예를 들면 CPU 등의 IC 패키지는 사용시의 발열에 의한 온도 상승에 의해 성능이 저하되거나 파손되는 경우가 있기 때문에, 종래 IC 패키지와 방열핀을 갖는 방열 부재의 사이에 열전도성이 양호한 열전도성 시트를 배치하거나, 열전도성 그리스를 적용하여 상기 IC 패키지 등으로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열 부재에 전도하여 방열시키는 것이 실시되고 있다. 그러나, 전자 부품 등의 고성능화에 수반하여 그의 발열량이 점점 증가하는 경향이 있고, 종래의 것보다도 열전도성이 더 우수한 재료·부재의 개발이 요구되고 있다.
종래의 열전도성 시트는 쉽게 마운팅·장착할 수 있다는 작업·공정상의 이점을 갖는다. 또한, 열전도성 그리스의 경우에는 CPU, 방열 부재 등의 표면의 요철에 영향을 받지 않고, 상기 요철에 추종하여 상기 양자 간에 간극을 발생시키지 않고, 상기 양자를 밀착시킬 수 있고, 계면 열저항이 작다는 이점이 있다. 그러나, 열전도성 시트 및 열전도성 그리스는 모두 열전도성을 부여하기 위해서 열전도성 충전제를 배합하여 얻어지는데, 열전도성 시트의 경우에는 그의 제조 공정에 있어서의 작업성·가공성에 지장을 초래하지 않도록 하기 위해서, 또한 열전도성 그리스의 경우에는 발열성 전자 부품 등에 시린지 등을 이용하여 도공할 때의 작업성에 문제가 발생하지 않도록 하기 위해서, 그의 겉보기 점도의 상한을 일정 한도로 억제할 필요가 있기 때문에, 모든 경우에 있어서 열전도성 충전제의 배합량의 상한은 제한되고, 충분한 열전도성 효과가 얻어지지 않는다는 결점이 있었다.
따라서, 열전도성 페이스트 내에 저융점 금속을 배합하는 방법(특허문헌 1: 일본 특허 공개 (평)7-207160호 공보, 특허문헌 2: 일본 특허 공개 (평)8-53664호 공보), 액체 금속을 3상 복합체 중에 고정하고, 안정화하는 작용을 하는 입상 재료(특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2002-121292호 공보) 등이 제안되어 있다. 그러나, 이들 저융점 금속을 이용한 열전도성 재료는 도공부 이외의 부품을 오염시키고, 또한 장시간에 걸쳐 사용하면 유상물이 누출되는 등의 문제가 있었다. 이들을 해결하기 위해서 경화성 실리콘 중에 갈륨 또는 갈륨 합금을 분산시키는 방법(특허문헌 4: 일본 특허 제4551074호 공보)이 제안되어 있는데, 조성물의 두께가 큰 경우 열전도율이 낮기 때문에 충분히 만족할 수 있는 것이 아니었다.
일본 특허 공개 (평)7-207160호 공보 일본 특허 공개 (평)8-53664호 공보 일본 특허 공개 제2002-121292호 공보 일본 특허 제4551074호 공보
상기 종래 기술을 감안하여, 본 발명의 주된 목적은, 열전도 특성이 우수한 재료가 필요로 하기에 충분한 양이 배합되고, 또한 상기 재료가 미립자의 상태로 수지 성분을 포함하는 매트릭스 중에 균일하게 분산된 경화성 오르가노폴리실록산 조성물을 얻는 것에 있다. 또한, 상기 경화성 오르가노폴리실록산 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 경화성 오르가노폴리실록산 조성물을 종래의 열전도성 그리스와 마찬가지로 발열성 전자 부품과 방열 부재의 사이에 끼워지도록 배치하고, 상기 부품 또는 부재의 표면의 요철에 추종하여 간극을 발생시키지 않고, 또한 가열 처리에 의해 가교된 경화물로 이루어지는 열전도성층으로서의 사용을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 발열성 전자 부품과 방열 부재가 상기 열전도성층을 통하여 접합된 방열 성능이 우수한 반도체 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 열전도 특성이 우수한 재료로서 저융점의 갈륨 및/또는 그의 합금, 또한 특정한 알콕시폴리실록산 및 열전도성 충전제를 선택하고, 이것을 부가 반응 경화형 오르가노폴리실록산 조성물에 배합함으로써, 상기 갈륨 및/또는 그의 합금이 미립자 상태로 균일하게 분산된 조성물이 얻어진다는 지견을 얻었다.
또한, 상기 조성물을 가열 처리하여 경화물로 하는 공정에 있어서, 액상의 상기 갈륨 및/또는 그의 합금끼리가 응집하여 입경이 큰 액상 입자를 형성함과 동시에, 상기 액상 입자끼리가 또한 열전도성 충전제와도 연결되어 이어진 일종의 경로를 형성하는 것, 또한 수지 성분의 경화에 의해 형성되는 가교 망상체 중에 상기 경로상의 구조가 고정·지지된다는 지견을 얻었다.
그리고, 상기한 바와 같이 하여 얻어지는 경화물을 발열성 전자 부품과 방열 부재의 사이에 끼워지도록 층상으로 배치함으로써, 열저항이 낮은 열전도성층으로 사용할 수 있고, 상기 발열성 전자 부품의 가동시에 발생하는 열을, 상기한 바와 같은 구조에 고정·지지된 갈륨 및/또는 그의 합금을 포함하는 상기 열전도성층을 경유하여 빠르게 방열 부재에 전도하고, 방열 특성이 우수한 반도체 제품이 얻어진다는 지견을 얻어, 이들 지견에 기초하여 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 첫째로,
(A) 규소 원자에 결합한 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산: 100질량부,
(B) 규소 원자에 결합한 수소 원자를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노하이드로젠폴리실록산: 상기 (A) 성분 중의 알케닐기 1개에 대하여 당해 성분 중의 규소 원자에 결합한 수소 원자의 개수가 0.1 내지 5.0개가 되는 양,
(C) 융점이 0 내지 70℃인 갈륨 및/또는 그의 합금: 5,000 내지 20,000질량부,
(D) 평균 입경이 0.1 내지 100μm인 열전도성 충전제: 10 내지 1,000질량부,
(E) 백금계 촉매: (A) 성분의 질량에 대하여 0.1 내지 500ppm, 및
(G) 하기 화학식 (1)
Figure 112012082149944-pat00001
(식 중, R1은 동일 또는 이종의 1가의 탄화수소기이고, R2는 알킬기, 알콕실기, 알케닐기 또는 아실기이고, a는 5 내지 100의 정수이고, b는 1 내지 3의 정수임)
로 표시되는 폴리실록산: 20 내지 500질량부
를 포함하는 그리스상 또는 페이스트상의 경화성 오르가노폴리실록산 조성물을 제공한다.
본 발명은 둘째로, 상기 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 셋째로, 상기 조성물의 열전도성 경화물을 제공한다.
본 발명은 넷째로, 상기 열전도성 경화물의 발열성 전자 부품과 방열 부재의 사이에 끼워져서 배치되는 열전도성층으로서의 용도를 제공한다.
본 발명은 다섯째로, 발열성 전자 부품과, 방열 부재와, 상기 열전도성층을 가지며 이루어지는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명은 여섯째로, 상기 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 경화성 오르가노폴리실록산 조성물은, 경화전에는 그리스상 또는 페이스트상이기 때문에, IC 패키지 등의 발열성 전자 부품 상에 도공할 때의 작업성이 양호하고, 또한 방열 부재를 압접시킬 때에 양자의 표면의 요철에 추종하여 양자 간에 간극을 발생시키지 않고 양자를 밀착할 수 있다는 점으로부터 계면 열저항이 발생하는 일이 없다.
또한, 부가 반응에 의한 수지 성분 경화시의 가열 처리 공정에 있어서, 본 발명의 조성물에 포함되는 갈륨 및/또는 그의 합금의 액상 미립자는 응집하여 입경이 큰 액상 입자를 형성함과 동시에 상기 액상 입자는 서로 연결하여 또한 열전도성 충전제와도 이어져서 일종의 경로를 형성하고, 수지 성분의 경화에 의해 형성되는 3차원 가교 망상체 중에 상기 경로상의 구조가 고정·지지된다는 점으로부터, 발열성 전자 부품으로부터 발생하는 열을 빠르게 방열 부재에 전도할 수 있기 때문에, 종래의 열전도성 시트 또는 열전도성 그리스보다도 높은 방열 효과를 확실하게 발휘할 수 있다. 그리고, 반도체 장치에 내장된 본 발명 조성물의 경화물로 이루어지는 열전도성층에 포함되어 상기 경로를 형성하고 있는 갈륨 및/또는 그의 합금은, 경화 수지의 3차원 가교 망상체 중에 고정·지지되어 있다는 점으로부터, 종래의 열전도성 그리스의 경우에 문제가 된 다른 부품을 오염시키거나 또한 경시적으로 유상물이 누출되는 일이 없다. 따라서, 반도체 장치의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 조성물을 적용하는 반도체 장치의 일례를 도시한 종단면 개략도이다.
[경화성 오르가노폴리실록산 조성물]
<(A) 오르가노폴리실록산>
본 발명 조성물의 (A) 성분은 규소 원자에 결합한 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산이고, 본 발명의 부가 반응 경화계에 있어서의 주제(베이스 폴리머)이다.
상기 오르가노폴리실록산은 액상이면, 그의 분자 구조는 한정되지 않고, 예를 들면 직쇄상, 분지쇄상, 일부 분지를 갖는 직쇄상을 들 수 있는데, 특히 바람직하게는 직쇄상이다.
상기 알케닐기로서는, 예를 들면 비닐기, 알릴기, 1-부테닐기, 1-헥세닐기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 범용성이 높은 비닐기가 바람직하다. 이 알케닐기는 분자쇄 말단의 규소 원자, 또한 분자쇄 도중의 규소 원자 중 어느 것에 결합하고 있을 수도 있지만, 얻어지는 경화물의 유연성이 좋은 것으로 하기 위해서, 분자쇄 말단의 규소 원자에만 결합하여 존재하는 것이 바람직하다.
(A) 성분 중의 알케닐기 이외의 규소 원자에 결합하는 기로서는, 예를 들면 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이고, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기 등의 알킬기; 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기 등의 아릴기; 벤질기, 2-페닐에틸기, 2-페닐프로필기 등의 아르알킬기; 클로로메틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 3-클로로프로필기 등의 할로겐화 알킬기 등을 들 수 있다. 그리고, 합성면 및 경제성의 점으로부터, 이들 중 90% 이상이 메틸기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 오르가노폴리실록산의 25℃에 있어서의 점도는 통상 0.05 내지 100Pa·s, 특히 바람직하게는 0.5 내지 50Pa·s의 범위이다. 상기 점도가 지나치게 낮으면, 얻어지는 조성물의 보존 안정성이 나빠지고, 또한 지나치게 높으면 얻어지는 조성물의 신전성이 나빠지는 경우가 있다. 또한, 이 점도는 스파이럴 점도계 PC-ITL(주식회사말콤사 제조)을 이용하여 측정할 수 있다.
이와 같은 오르가노폴리실록산의 적합한 구체예로서는, 분자쇄 양 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 폴리디메틸실록산, 분자쇄 양 말단 메틸디비닐실록시기 봉쇄 폴리디메틸실록산, 분자쇄 양 말단 디메틸비닐실록시 봉쇄 디메틸실록산·메틸페닐실록산 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 (A) 성분의 오르가노폴리실록산은 1종 단독으로도, 예를 들면 점도가 상이한 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
<(B) 오르가노하이드로젠폴리실록산>
본 발명 조성물의 (B) 성분은 규소 원자에 결합한 수소 원자(이하, 「SiH기」라고 함)를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노하이드로젠폴리실록산이고, 상기 (A) 성분의 가교제로서 작용하는 것이다. 즉, 상기 (B) 성분 중의 SiH기가, 하기 (E) 성분의 백금계 촉매의 작용에 의해, (A) 성분 중의 알케닐기와 히드로실릴화 반응에 의해 부가하여 가교 결합을 갖는 3차원 망상 구조를 갖는 가교 경화물을 제공한다.
(A) 성분 중의 수소 원자 이외의 규소 원자에 결합하는 기로서는, 예를 들면 알케닐기 이외의 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이고, (A) 성분에 대하여 예시한 것과 마찬가지의 기를 들 수 있다. 그 중에서도 합성면 및 경제성의 점으로부터 메틸기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 오르가노하이드로젠폴리실록산의 구조로서는 직쇄상, 분지상 및 환상 중 어느 것일 수도 있다.
(B) 성분의 오르가노하이드로젠폴리실록산의 바람직한 구체예로서는, 분자쇄 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠폴리실록산, 분자쇄 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로젠실록산 공중합체, 분자쇄 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로젠실록산·메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양 말단 디메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 분자쇄 양 말단 디메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산·메틸하이드로젠실록산 공중합체, 분자쇄 양 말단 디메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸페닐실록산 공중합체, 분자쇄 양 말단 디메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 메틸페닐폴리실록산 등을 들 수 있다. 또한, (B) 성분의 오르가노하이드로젠폴리실록산은 1종 단독이어도, 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
(B) 성분의 배합량은, 상기 (A) 성분 중의 알케닐기 1개에 대하여, 당해 성분 중의 규소 원자에 결합한 수소 원자의 개수가 0.1 내지 5.0개가 되는 양이고, 바람직하게는 0.5 내지 3.0개가 되는 양이다. 상기 개수가 0.1개 미만이면, 충분한 망상 구조가 형성되지 않기 때문에, 경화 후에 필요로 되는 경도가 얻어지지 않고, 또한 후기 (C) 성분을 고정·지지하기가 어려워진다. 반대로, 5.0개를 초과하면 얻어지는 경화물의 물성의 경시 변화가 커지고, 보존 안정성이 악화되는 경우가 있다.
<(C) 갈륨 및/또는 그의 합금>
본 발명 조성물의 (C) 성분은 융점이 0 내지 70℃인 갈륨 및/또는 그의 합금이다. 상기 (C) 성분은 본 발명 조성물로부터 얻어지는 경화물에 양호한 열전도성을 부여하기 위해서 배합되는 성분이고, 이 성분의 배합이 본 발명의 특징을 이루는 것이다.
상기 (C) 성분의 융점은 상기한 바와 같이 0 내지 70℃의 범위로 하는 것이 필요하다. 본 발명 조성물을 제조한 후에, 그 조성물에 포함되는 각 성분의 분산 상태를 유지하기 위해서, 장기 보존 및 수송시에는 약 -30 내지 -10℃, 바람직하게는 -25 내지 -15℃의 저온 상태로 할 필요가 있는데, 상기 융점이 0℃ 미만이면, 상기한 바와 같이 장기 보존 및 수송할 때에 액상 미립자끼리가 응집하기 쉬워져서 조성물의 제조시의 상태를 유지하기가 비교적 어려워진다. 또한, 반대로, 70℃를 초과하면, 조성물 제조 공정에 있어서 빠르게 융해하지 않기 때문에 작업성이 떨어지는 결과가 된다. 따라서, 상기한 바와 같이 0 내지 70℃의 범위로 하는 것이 취급상 필요한 조건임과 동시에 적절한 범위이다. 특히, 15 내지 50℃의 범위 내인 것이, 본 발명 조성물의 제조가 용이하고, 상기 장기 보존 및 수송시의 취급이 간편하다는 점으로부터, 또한 조성물 경화시의 가열 처리 조건하에서 상기 (C) 성분의 액상 미립자의 응집·연결에 의한 열전도성 경로의 형성이 용이하다는 점으로부터 보다 바람직하다.
금속 갈륨의 융점은 29.8℃이다. 또한, 대표적인 갈륨 합금으로서는, 예를 들면 갈륨-인듐 합금; 예를 들면 Ga-In(질량비=75.4:24.6, 융점=15.7℃), 갈륨-주석 합금, 갈륨-주석-아연 합금; 예를 들면, Ga-Sn-Zn(질량비=82:12:6, 융점=17℃), 갈륨-인듐-주석 합금; 예를 들면 Ga-In-Sn(질량비=21.5:16.0:62.5, 융점=10.7℃), 갈륨-인듐-비스무트-주석 합금; 예를 들면 Ga-In-Bi-Sn(질량비=9.4:47.3:24.7:18.6, 융점=48.0℃) 등을 들 수 있다.
상기 (C) 성분은 1종 단독이어도, 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
미경화 상태의 본 발명 조성물 중에 존재하는 갈륨 및/또는 그의 합금의 액상 미립자 또는 고체 미립자의 형상은 대략 구상이고, 부정형의 것이 포함되어 있을 수도 있다. 또한, 그의 평균 입경이 통상 0.1 내지 100μm, 특히 5 내지 50μm인 것이 바람직하다. 상기 평균 입경이 지나치게 작으면 조성물의 점도가 지나치게 높아지기 때문에, 신전성이 부족한 것이 되므로 도공 작업성에 문제가 있고, 또한 반대로 지나치게 크면 조성물이 불균일해지기 때문에 발열성 전자 부품 등에의 박막상의 도포가 곤란해진다. 또한, 상기 형상 및 평균 입경, 또한 조성물 중에서의 분산 상태는, 상기한 바와 같이 조성물 제조 후에 빠르게 저온하에서 보존된다는 점으로부터, 발열성 전자 부품 등에의 도공 공정까지 유지할 수 있다. 또한, 상기 평균 입경은 마이크로트랙 MT3300EX(닛키소주식회사 제조)에 의해 측정할 수 있다.
상기 (C) 성분의 배합량은, 상기 (A) 성분 100질량부에 대하여, 5,000 내지 20,000질량부이고, 특히 바람직하게는 7,000 내지 15,000질량부이다. 상기 배합량이 5,000질량부 미만이면 열전도율이 낮아지고, 조성물이 두꺼운 경우, 충분한 방열 성능이 얻어지지 않는다. 20,000질량부보다 많으면 균일 조성물로 하기가 곤란해지고, 또한 조성물의 점도가 지나치게 높은 것으로 되기 때문에, 신전성이 있는 그리스상의 것으로서 조성물을 얻을 수 없다는 문제가 있다.
<(D) 열전도성 충전제>
본 발명 조성물에는 상기 (C) 성분과 함께, 종래부터 공지된 열전도성 시트 또는 열전도성 그리스에 배합되는 (D) 열전도성 충전제를 배합하는 것이 필요하다.
(D) 성분이 10질량부보다 적으면, 갈륨 및/또는 그의 합금이 상기 (A) 및 (G) 성분의 혼합물 중에 균일하게 분산되지 않고, 1,000질량부보다 많으면 조성물의 점도가 높아져서 신전성이 있는 그리스상의 것으로서 조성물을 얻을 수 없다는 문제가 있기 때문에, 10 내지 1,000질량부의 범위, 바람직하게는 50 내지 500질량부가 좋다.
상기 (D) 성분으로서는 열전도율이 양호한 것이면 특별히 한정되지 않고, 종래부터 공지된 것을 모두 사용할 수 있고, 예를 들면 알루미늄 분말, 산화아연 분말, 알루미나 분말, 질화붕소 분말, 질화알루미늄 분말, 질화규소 분말, 구리 분말, 다이아몬드 분말, 니켈 분말, 아연 분말, 스테인리스 분말, 카본 분말 등을 들 수 있다. 또한, 상기 (D) 성분은 1종 단독이어도, 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
단, 알루미늄과 같이 갈륨과의 반응성이 높은 것을 이용하면, 조성물을 제조할 때의 배합 혼련시에 응집하여 균일한 배합이 곤란해지는 경우가 있다. 이 경우에는, 우선 (C) 성분의 액상 미립자의, (A) 및 (G) 성분의 혼합액 성분 중에의 균일한 분산이 종료되고, (C) 성분이 (A) 및 (G) 성분의 혼합액에 의해 피복된 상태로 된 후에 (D) 성분을 첨가하여 배합 혼련을 행할 수 있다. 이렇게 함으로써 (D) 성분의 응집을 방지할 수 있다.
(D) 성분의 평균 입경으로서는, 통상 0.1 내지 100μm, 바람직하게는 1 내지 20μm의 범위 내로 하는 것이 좋다. 상기 평균 입경이 지나치게 작으면, 얻어지는 조성물의 점도가 지나치게 높아지므로 신전성이 부족한 것이 된다. 또한, 반대로 지나치게 크면, 균일한 조성물을 얻기가 곤란해진다. 또한, 상기 평균 입경은 마이크로트랙 MT3300EX(닛키소주식회사 제조)에 의해 측정할 수 있다.
<(E) 백금계 촉매>
본 발명 조성물의 (E) 성분의 백금계 촉매는 상기 (A) 성분 중의 알케닐기와 상기 (B) 성분 중의 SiH의 부가 반응을 촉진하고, 본 발명 조성물로부터 3차원 망상 상태의 가교 경화물을 제공하기 위해서 배합되는 성분이다.
상기 (E) 성분으로서는 통상의 히드로실릴화 반응에 이용되는 공지의 것을 모두 사용할 수 있고, 예를 들면 백금 금속(백금흑), 염화백금산, 백금-올레핀 착체, 백금-알코올 착체, 백금 배위 화합물 등을 들 수 있다. (E) 성분의 배합량은 본 발명 조성물을 경화시키기에 필요한 유효량이면 되고, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 백금 원자로서 (A) 성분의 질량에 대하여, 통상 0.1 내지 500ppm 정도로 하는 것이 좋다.
<(F) 부가 반응 제어제>
본 발명 조성물의 (F) 성분의 부가 반응 제어제는 필요에 따라 배합되는 성분이고, 실온에 있어서의 상기 백금계 촉매의 작용에서 히드로실릴화 반응을 억제하고, 본 발명 조성물의 가사 시간(셀프라이프, 포트라이프)을 확보하여, 발열성 전자 부품 등에의 도공 작업에 지장을 초래하지 않도록 배합되는 성분이다.
상기 (F) 성분으로서는 통상의 부가 반응 경화형 실리콘 조성물에 이용되는 공지의 부가 반응 제어제를 모두 사용할 수 있고, 예를 들면 1-에티닐-1-시클로헥산올, 3-부틴-1-올 등의 아세틸렌 화합물이나, 각종 질소 화합물, 유기 인 화합물, 옥심 화합물, 유기 클로로 화합물 등을 들 수 있다.
상기 (F) 성분의 배합량은 상기 (E) 성분의 사용량에 따라서도 상이하고, 일률적으로 말할 수 없지만, 히드로실릴화 반응의 진행을 억제할 수 있는 유효량이면 되며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, (A) 성분 100질량부에 대하여, 통상 0.001 내지 5질량부 정도로 하는 것이 좋다. (F) 성분의 배합량이 지나치게 적으면, 충분한 가사 시간을 확보할 수 없고, 또한 지나치게 많으면 본 발명 조성물의 경화성이 저하된다. 또한, 상기 (F) 성분은 조성물 중에의 분산성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 톨루엔, 자일렌, 이소프로필알코올 등의 유기 용제로 희석하여 사용할 수도 있다.
<(G) 표면 처리제>
본 발명 조성물에는 조성물 제조시에 (C) 성분의 갈륨 및/또는 그의 합금을 소수화 처리하고, 또한 상기 (C) 성분의 액상 입자의 (A) 성분의 오르가노폴리실록산과의 습윤성을 향상시키고, 상기 (C) 성분을 미립자로 하여 상기 (A) 성분을 포함하는 매트릭스 중에 균일하게 분산시키는 것을 목적으로 하여 하기 화학식 (1)로 표시되는 폴리실록산을 (G) 표면 처리제로서 배합한다.
또한, 상기 (G) 성분은, 상기 (D) 성분의 열전도성 충전제도, 마찬가지로 그의 표면의 습윤성을 향상시켜, 그의 균일 분산성을 양호한 것으로 하는 작용도 갖는다.
(G) 성분으로서는 하기 화학식 (1)
Figure 112012082149944-pat00002
(식 중, R1은 동일 또는 이종의 1가의 탄화수소기이고, R2는 알킬기, 알콕실기, 알케닐기 또는 아실기이고, a는 5 내지 100의 정수이고, b는 1 내지 3의 정수임)
로 표시되는, 분자쇄의 편 말단이 가수분해성 기로 봉쇄된 폴리실록산이고, 25℃에 있어서의 동점도가 10 내지 10,000mm2/s이다. 또한, 이 동점도는 오스트발트 점도계에 의해 측정할 수 있다.
배합량이 20질량부보다 적으면, (C) 성분 및 (D) 성분이 충분히 분산되지 않아 균일한 그리스 조성물로 되지 않고, 500질량부보다 많으면 상대적으로 (A) 성분이 적어지기 때문에 완성되는 조성물이 경화하기 어려워진다는 문제점이 발생한다. 경화하지 않으면 그리스가 IC 패키지에 도포된 후 어긋나서 성능이 현저하게 떨어질 가능성이 있다. 따라서, (G) 성분의 배합량은 20 내지 500질량부의 범위가 좋고, 바람직하게는 50 내지 200질량부이다.
또한, 경우에 따라서는 (G) 성분의 일부로서 이하의 알콕시실란을 더 배합할 수도 있다.
(G-2) 하기 화학식 (2):
R3 cR4 dSi(OR5)4-c-d (2)
(식 중, R3은 독립적으로 탄소 원자수 6 내지 15의 알킬기이고, R4는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기이고, R5는 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 6의 알킬기이고, c는 1 내지 3의 정수, d는 0 내지 2의 정수이고, c+d의 합은 1 내지 3의 정수임)
상기 식 중의 R3으로서는, 예를 들면 헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기, 테트라데실기 등을 들 수 있다. 탄소 원자수가 6 미만이면 상기 (C) 성분 및 (D) 성분의 습윤성의 향상이 충분하지 않고, 15를 초과하면 상기 (G-2) 성분의 오르가노실란이 상온에서 고화하기 때문에, 취급이 불편하고, 또한 얻어진 조성물의 저온 특성이 저하된다.
또한, 상기 R4로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 헥실기, 옥틸기 등의 알킬기; 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기; 비닐기, 알릴기 등의 알케닐기; 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기; 2-페닐에틸기, 2-메틸-2-페닐에틸기 등의 아르알킬기; 3,3,3-트리플루오로프로필기, 2-(나노플루오로부틸)에틸기, 2-(헵타데카플루오로옥틸)에틸기, p-클로로페닐기 등의 할로겐화 탄화수소기를 들 수 있다. 이들 중에서는 특히 메틸기, 에틸기가 바람직하다.
또한, 상기 R5로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등의 알킬기를 들 수 있다. 이들 중에서는 특히 메틸기, 에틸기가 바람직하다.
상기 (G-2) 성분의 바람직한 구체예로서는 하기의 것을 들 수 있다.
C6H13Si(OCH3)3 C10H21Si(OCH3)3
C12H25Si(OCH3)3 C12H25Si(OC2H5)3
C10H21Si(CH3)(OCH3)2
C10H21Si(C6H5)(OCH3)2
C10H21Si(CH3)(OC2H5)2
C10H21Si(CH=CH2)(OCH3)2
C10H21Si(CH2CH2CF3)(OCH3)2
또한, 상기 (G-2) 성분은 1종 단독이어도, 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다. 또한, 그의 배합량은, (A) 성분 100질량부에 대하여 0.1 내지 100질량부, 보다 바람직하게는 1 내지 50질량부이다. 상기 배합량이 지나치게 많으면, 웨터(wetter) 효과가 증대하지 않아 비경제적이고, 다소 휘발성이 있어서 개방계에 방치해 두면 본 발명 조성물이 서서히 단단해지는 경우가 있다.
<그 외의 배합 성분>
본 발명 조성물에는 상기 각 성분에 더하여 본 발명의 목적·효과를 손상시키지 않는 범위에서, 이하 평균 조성식 (3)의 오르가노폴리실록산을 배합할 수도 있다.
평균 조성식 (3):
R6 eSiO(4-e)/2 (3)
(식 중, R6은 독립적으로 지방족계 불포화 결합을 갖지 않는 비치환 또는 치환된 탄소 원자수 1 내지 18의 1가 탄화수소기이고, e는 1.8 내지 2.2의 수임)
로 표시되는 25℃에 있어서의 동점도가 10 내지 100,000mm2/s인 오르가노폴리실록산이고, 1종 단독으로 사용할 수도, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 R6은 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소 원자수 1 내지 18의 1가 탄화수소기이다. R6으로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 헥실기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 테트라데실기, 헥사데실기, 옥타데실기 등의 알킬기; 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등의 시클로헥실기; 비닐기, 알릴기 등의 알케닐기; 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기; 2-페닐에틸기, 2-메틸-2-페닐에틸기 등의 아르알킬기; 3,3,3-트리플루오로프로필기, 2-(퍼플루오로부틸)에틸기, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸기, p-클로로페닐기 등의 할로겐화 탄화수소기 등을 들 수 있다.
또한, 예를 들면 산화철, 산화세륨 등의 내열성 향상제; 실리카 등의 점도 조정제; 착색제 등을 배합할 수 있다.
<조성물의 점도>
본 발명 조성물은 후술하는 바와 같이 발열성 전자 부품의 표면에 적용되고, 이것에 방열 부재를 압접한 후, 가열 처리함으로써 경화하여 열전도성층을 형성한다. 이때, 작업성을 양호하게 하기 위해서, 본 발명 조성물은 그리스상일 필요가 있다.
예를 들면, 본 발명 조성물은 시린지 내에 수납되고, 상기 시린지로부터 CPU 등의 발열성 전자 부품의 표면에 도포되어 피복층이 형성되고, 이것에 방열 부재가 압접된다. 따라서, 본 발명 조성물의 점도는 통상 10 내지 1,000Pa·s, 특히 50 내지 400Pa·s인 것이 바람직하다. 상기 점도가 지나치게 낮으면 상기 도포시에 액 처짐이 발생하여 작업상 문제가 되는 경우가 있다. 또한, 반대로, 지나치게 높으면, 시린지로부터의 압출이 곤란해지기 때문에, 도포 작업의 효율이 나빠지는 경우가 있다. 또한, 이 점도는 스파이럴 점도계 PC-ITL(주식회사말콤사 제조)에 의해 측정할 수 있다.
[본 발명 조성물의 제조]
본 발명의 경화성 오르가노폴리실록산 조성물은,
(ⅰ) 상기 (A), 상기 (C), 상기 (D), 상기 (G) 성분 및 (G-2) 성분을 포함하는 경우에는 상기 성분을 40 내지 120℃의 범위 내의 온도이며 상기 (C) 성분의 융점 이상인 온도에서 혼련하여 균일한 혼합물을 얻는 공정;
(ⅱ) 혼련을 정지하여 상기 온도를 상기 (C) 성분의 융점 미만까지 냉각시키는 공정; 및
(ⅲ) 상기 (B) 성분과 상기 (E) 성분과 상기 (F) 성분과, 경우에 따라 다른 성분을 추가하여 상기 (C) 성분의 융점 미만의 온도에서 혼련하여 균일한 혼합물을 얻는 공정
을 포함하는 제조 방법에 의해 얻을 수 있다.
상기 제조 방법에 있어서는, 가열 수단 및 필요에 따라 냉각 수단을 구비한 컨디셔닝 믹서, 플라네터리 믹서 등의 교반·혼련기를 사용한다.
상기 (ⅰ) 공정에 있어서, (C) 성분의 갈륨 및/또는 그의 합금의 액상물과 (D) 성분의 열전도성 충전제는 (A) 성분과 (G) 성분 또는 (A) 성분과 (G), (G-2) 성분의 혼합액 중에 균일하게 분산된다.
상기 공정 (ⅱ)에 있어서의 강온 조작 내지 냉각 조작은 빠르게 행해지는 것이 바람직하다. 상기 공정 (ⅱ)에 있어서, (A) 성분과 (G) 성분 또는 (A) 성분과 (G), (G-2) 성분의 혼합액을 포함하는 매트릭스 중에 균일하게 분산된 액상 미립자 상태의 (C) 성분은 그의 평균 입경 및 상기 분산 상태를 유지하며 고화한다.
상기 공정 (ⅲ)도 가능한 한 단시간에 종료시키는 것이 바람직하다. 상기 공정 (ⅲ)의 종료 시점에 있어서, (C) 성분의 고화된 미립자의 상기 분산 상태에 실질상 변화가 발생하는 일은 없다. 그리고, 상기 공정 (ⅲ)의 종료 후에는 생성된 조성물을 용기 내에 수용하고, 빠르게 약 -30 내지 -10℃, 바람직하게는 -25 내지 -15℃의 온도의 냉동고, 냉동실 등에서 보존하는 것이 좋다. 또한, 그의 수송 등에 있어서도 냉동 설비를 구비한 차량 등을 이용하는 것이 좋다. 이와 같이 저온하에서 보관·수송함으로써, 예를 들면 장기간의 보존에 의해서도 본 발명 조성물의 조성 및 분산 상태를 안정되게 유지할 수 있다.
[반도체 장치에의 적용]
본 발명의 조성물을 경화시키는 경우에는 80 내지 180℃의 온도에서 30 내지 240분 정도 유지함으로써 행할 수 있다.
본 발명의 조성물의 경화물은 발열성 전자 부품과 방열 부재의 사이에 개재시켜 열전도성층을 형성하기 위한 열전도성 경화물로서 사용할 수 있다.
이 경우, 상기 본 발명 조성물을 이용하여 방열 특성이 우수한 반도체 장치, 즉, 발열성 전자 부품과 방열 부재와 상기 본 발명 조성물의 경화물로 이루어지는 열전도성층을 포함하여 이루어지는 반도체 장치로서, 상기 발열성 전자 부품과 상기 방열 부재가 상기 열전도성층을 통하여 접합되어 있는 반도체 장치를 얻을 수 있다.
상기 반도체 장치는
(a) 상기 발열성 전자 부품의 표면에 상기 조성물을 도포하여 상기 표면에 상기 조성물을 포함하는 피복층을 형성시키는 공정,
(b) 상기 피복층에 상기 방열 부재를 압접하여 고정시키는 공정, 및
(c) 얻어진 구조체를 80 내지 180℃에서 처리하여 상기 피복층을 경화시켜 상기 열전도성층으로 하는 공정
을 포함하는 제조 방법에 의해 얻을 수 있다.
상기 반도체 장치 및 그의 제조 방법에 대하여 도 1을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 1에 기재된 장치는 본 발명 조성물의 반도체 장치에의 적용의 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명에 관한 반도체 장치를 도 1에 기재한 것에 한정한다는 취지가 아니다.
우선, 냉동 보존 상태의 본 발명 조성물을 실온에 방치하여 자연히 해동시켜 그리스상으로 한다. 다음에, 시린지 등의 도공 용구 내에 액상의 본 발명 조성물을 수납시킨다.
발열성 전자 부품, 예를 들면 도 1에 기재된 프린트 배선 기판(3) 상에 실장된 발열성 전자 부품인 CPU 등의 IC 패키지(2)의 표면에 시린지 등으로부터 본 발명 조성물을 도포(디스펜싱)하여 피복층(1)을 형성시킨다. 그 위에 방열 부재, 예를 들면 통상 알루미늄제 방열핀을 갖는 방열 부재(4)를 배치하고, 클램프(5)를 이용하여 방열 부재(4)를 피복층(1)을 통하여 IC 패키지(2)에 압접하여 고정시킨다.
이때, IC 패키지(2)와 방열 부재(4)에 끼워져서 존재하는 피복층(1)의 두께가 통상 5 내지 100μm, 특히 바람직하게는 30 내지 70μm가 되도록 클램프(3)를 조정 또는 선택하는 것이 좋다. 상기 두께가 지나치게 얇으면, 상기 압접시에 IC 패키지(2) 및 방열 부재(4)에의 본 발명 조성물의 추종성이 불충분해져서, 상기 양자 간에 간극이 발생할 우려가 있다. 또한, 반대로 지나치게 두꺼우면 열저항이 커지므로 충분한 방열 효과를 얻을 수 없다.
계속해서, 상기한 바와 같이 구성된 장치를 리플로우 로(爐) 등의 가열 장치 내를 통과시켜, 본 발명 조성물로부터 이루어지는 피복층(1)을 경화시켜 열전도성층으로 한다. 이 경화에 필요로 하는 온도 조건은 80 내지 180℃이고, 특히 바람직하게는 100 내지 150℃이다. 상기 온도가 80℃ 미만이면 경화가 불충분해지고, 반대로 180℃를 초과하는 고온에서는 전자 부품이나 기재가 열화할 우려가 있다.
상기 경화시의 온도 조건으로 승온하는 과정에서 본 발명 조성물 중의 (C) 성분의 갈륨 및/또는 그의 합금의 액상 미립자는 서로 응집하여 입경이 큰 액상 입자를 형성함과 동시에 상기 (D) 성분과도 연결되어 이어진 일종의 경로를 형성한다.
또한, 상기 (C) 성분의 액상 입자는 접하는 IC 패키지(2) 및 방열 부재(4)의 표면에도 융착한다. 따라서, IC 패키지(2)와 방열 부재(4)는 상기 (C) 성분의 액상 입자 및 상기 (D) 성분의 열전도성 충전제가 연결되어 이어진 일종의 경로를 통하여 실질상 일체적으로 연속하고 있는 열전도성이 풍부한 것이 된다. 또한, 상기 경로상의 구조는 (A) 성분 및 (B) 성분의 부가 반응에 의해 형성되는 경화물의 3차원 가교 망상체 중에 고정·지지된다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 반도체 장치를 가동·사용하는 경우, IC 패키지 등의 발열성 전자 부품은, 그의 표면 온도가 통상 60 내지 120℃ 정도의 고온이 된다. 이 발열에 대하여, 본 발명 조성물의 경화물로 이루어지는 열전도성층은 상기한 바와 같이 높은 열전도성을 나타내고, 종래의 열전도성 시트나 열전도성 그리스와 비교하여 보다 방열 특성이 우수하다는 현저하게 우수한 작용·효과를 발휘하는 것이다. 그리고, 반도체 장치의 장기 연속 가동·사용에 의해서도 상기 열전도성층에 포함되어 상기 경로를 형성하고 있는 (C) 성분의 갈륨 및/또는 그의 합금은 경화물의 3차원 가교 망상체 중에 고정·지지되어 있다는 점 때문에 열전도성층으로부터 누출되는 일이 없다.
또한, 상기 열전도성층은 태크성(tack)을 갖고 있어 방열 부재가 어긋난 경우에도, 또한 장기 사용시에도 안정된 유연성을 갖고, 발열성 전자 부품 및 방열 부재로부터 벗겨지거나 하는 일이 없다.
또한, 미리 본 발명 조성물로부터 원하는 두께의 시트상 경화물을 제작하고, 이것을 종래의 열전도성 시트와 마찬가지로 발열성 전자 부품과 방열 부재의 사이에 개재시킴으로써도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 그 외, 열전도성 및 내열성이 필요로 되는 다른 장치 등의 부품으로서, 본 발명 조성물의 경화물의 시트 등을 적절하게 사용할 수도 있다.
<실시예>
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 기술하는데, 본 발명은 이에 의해 한정되는 것이 아니다.
하기 실시예 및 비교예에 있어서 이용되는 (A) 내지 (G) 성분을 하기에 나타낸다.
(A) 성분:
25℃에 있어서의 점도가 하기와 같은, 양 말단이 디메틸비닐실릴기로 봉쇄된 디메틸폴리실록산;
(A-1) 점도:0.6Pa·s
(A-2) 점도:10.0Pa·s
(A-3) 점도:30.0Pa·s
(B) 성분:
(B-1) 하기 구조식으로 표시되는 오르가노하이드로젠폴리실록산
Figure 112012082149944-pat00003
(C) 성분:
(C-1) 금속 갈륨[융점=29.8℃]
(C-2) Ga-In 합금[질량비=75.4:24.6, 융점=15.7℃]
(C-3) Ga-In-Bi-Sn 합금[질량비=9.4:47.3:24.7:18.6, 융점=48.0℃]
(C-4) 금속 인듐[융점=156.2℃] <비교용>
(D) 성분:
(D-1): 알루미나 분말[평균 입경:8.2μm]
(D-2): 산화아연 분말[평균 입경:1.0μm]
(D-3): 구리 분말[평균 입경:110.2μm] <비교용>
(E) 성분:
(E-1): 백금-디비닐테트라메틸디실록산 착체의 디메틸폴리실록산(양 말단이 디메틸비닐실릴기로 봉쇄된 것, 점도:0.6Pa·s) 용액[백금 원자 함유량: 1질량%]
(F) 성분:
(F-1) 1-에티닐-1-시클로헥산올의 50질량% 톨루엔 용액
(G) 성분:
(G-1) 하기 구조식
Figure 112012082149944-pat00004
로 표시되는 점도 32mm2/s의 편 말단 트리메톡시실릴기 봉쇄 디메틸폴리실록산
(G-2) 구조식: C12H25Si(OC2H5)3으로 표시되는 오르가노실란
[실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 8]
<조성물의 제조>
표 1 내지 3에 기재된 조성 및 양의 각 성분을 이용하여 다음과 같이 조성물을 제조하였다.
내용적 250밀리리터의 컨디셔닝 믹서(주식회사신키 제조, 상품명:아와토리렌타로)에 (A) 성분, (C) 성분, (D) 성분, (G) 성분을 첨가하고, 70℃로 승온하여 상기 온도를 유지하고, 5분간 혼련하였다. 계속해서, 혼련을 정지하고, 15℃가 될 때까지 냉각하였다.
다음으로, (B) 성분, (E) 성분 및 (F) 성분을 첨가하고, 상기 각 온도를 유지하고, 균일해지도록 혼련하여 각 조성물을 제조하였다.
<경화물의 제조>
상기에서 얻어진 각 조성물(비교예 2 내지 8 제외함)을 표준 알루미늄 플레이트의 전체면에 도포하고, 다른 표준 알루미늄 플레이트를 겹쳐서, 마이크로미터(주식회사미츠토요, 형식;M820-25VA)를 이용하면서 조성물의 두께를 50 내지 70μm의 범위로 조정하였다. 계속해서, 전기로 내에서 125℃까지 승온하여 상기 온도를 1시간 유지하여 각 조성물을 경화시키고, 그 후 실온이 될 때까지 방치하여 냉각하고, 열저항 측정용 시료를 제조하였다.
얻어진 각 시료의 두께를 다시 측정(상술한 마이크로미터를 사용)하고, 표준 알루미늄 플레이트의 기지의 두께를 뺌으로써 경화한 각 조성물의 두께를 산출하였다.
<점도의 측정>
조성물의 절대 점도의 측정은 주식회사말콤사 제조의 모델 넘버 PC-1TL(10rpm)로 행하였다.
<열저항의 측정>
상기 각 시료를 이용하여 경화한 각 조성물의 열저항(mm2-K/W)을 열저항 측정기(호로메트릭스사 제조 마이크로 플래시)를 이용하여 측정하였다.
<열전도율의 측정>
열전도율은 쿄토전자공업주식회사 제조의 TPA-501에 의해 모두 25℃에서 측정하였다.
<입경 측정>
열전도성 충전제의 입경 측정은 닛키소주식회사 제조의 입도 분석계인 마이크로 트랙 MT3300EX에 의해 측정한 체적 기준의 누적 평균 직경이다.
<반도체 장치에의 적용>
상기 각 실시예 1 내지 6에서 얻어진 조성물의 0.2g을 2cm×2cm의 CPU의 표면에 도포하여 피복층을 형성시켰다. 상기 피복층에 방열 부재를 겹쳐 경화시켜, 30 내지 70μm 두께의 열전도성층을 통하여 상기 CPU와 방열 부재가 접합되어 있는 반도체 장치를 얻었다. 이들 각 장치를 호스트 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터 등에 내장하고 가동시킨 결과, CPU의 발열 온도는 약 100℃였지만, 모든 장치의 경우도 장시간에 걸쳐 안정된 열전도 및 방열이 가능하고, 과열 축적에 의한 CPU의 성능 저하, 파손 등을 방지할 수 있었다. 따라서, 본 발명 조성물의 경화물의 채택에 의해 반도체 장치의 신뢰성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
Figure 112012082149944-pat00005
Figure 112012082149944-pat00006
Figure 112012082149944-pat00007
1 : 경화성 조성물층(열전도성층)
2 : IC 패키지
3 : 프린트 배선 기판
4 : 방열 부재
5 : 클램프

Claims (8)

  1. (A) 규소 원자에 결합한 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노폴리실록산: 100질량부,
    (B) 규소 원자에 결합한 수소 원자를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노하이드로젠폴리실록산: 상기 (A) 성분 중의 알케닐기 1개에 대하여 당해 성분 중의 규소 원자에 결합한 수소 원자의 개수가 0.1 내지 5.0개가 되는 양,
    (C) 융점이 0 내지 70℃인 갈륨 및/또는 그의 합금: 7,000 내지 20,000질량부,
    (D) 평균 입경이 0.1 내지 100μm인 열전도성 충전제: 10 내지 1,000질량부,
    (E) 백금계 촉매: (A) 성분의 질량에 대하여 0.1 내지 500ppm, 및
    (G) 하기 화학식 (1)
    Figure 112018003628642-pat00011

    (식 중, R1은 동일 또는 이종의 1가의 탄화수소기이고, R2는 알킬기, 알콕실기, 알케닐기 또는 아실기이고, a는 5 내지 100의 정수이고, b는 1 내지 3의 정수임)
    로 표시되는 폴리실록산: 50 내지 500질량부
    를 포함하는 그리스상 또는 페이스트상의 경화성 오르가노폴리실록산 조성물.
  2. 제1항에 있어서, (G-2) 하기 화학식 (2):
    R3 cR4 dSi(OR5)4-c-d (2)
    (식 중, R3은 독립적으로 탄소 원자수 6 내지 15의 알킬기이고, R4는 독립적으로 비치환 또는 치환된 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기이고, R5는 독립적으로 탄소 원자수 1 내지 6의 알킬기이고, c는 1 내지 3의 정수, d는 0 내지 2의 정수이고, c+d의 합은 1 내지 3의 정수임)
    로 표시되는 알콕시실란 화합물을 (A) 성분 100질량부에 대하여 0.1 내지 100질량부 더 포함하는 조성물.
  3. 제1항에 기재된 조성물의 제조 방법으로서,
    (ⅰ) 상기 (A), 상기 (C), 상기 (D), 상기 (G) 성분을 40 내지 120℃의 범위 내의 온도이며 상기 (C) 성분의 융점 이상인 온도에서 혼련하여 균일한 혼합물을 얻는 공정;
    (ⅱ) 혼련을 정지하여 상기 온도를 상기 (C) 성분의 융점 미만까지 냉각시키는 공정; 및
    (ⅲ) 상기 (B) 성분과 상기 (E) 성분과, 경우에 따라 다른 성분을 추가하여, 상기 (C) 성분의 융점 미만의 온도에서 혼련하여 균일한 혼합물을 얻는 공정
    을 포함하는 경화성 오르가노폴리실록산 조성물의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 조성물을 80 내지 180℃에서 경화하여 얻어진 열전도성 경화물.
  5. 제4항에 기재된 열전도성 경화물로 이루어지는, 발열성 전자 부품과 방열 부재의 사이에 끼워져서 배치되는 열전도성층.
  6. 발열성 전자 부품과, 방열 부재와, 제1항 또는 제2항에 기재된 조성물의 경화물로 이루어지는 열전도성층을 포함하여 이루어지는 반도체 장치로서, 상기 발열성 전자 부품과 상기 방열 부재가 상기 열전도성층을 통하여 접합되어 있는 반도체 장치.
  7. 제6항에 기재된 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    (a) 상기 발열성 전자 부품의 표면에 상기 그리스상 또는 페이스트상의 경화성 오르가노폴리실록산 조성물을 도포하여 상기 표면에 상기 경화성 오르가노폴리실록산 조성물을 포함하는 피복층을 형성시키는 공정,
    (b) 상기 피복층에 상기 방열 부재를 압접하여 고정시키는 공정, 및
    (c) 얻어진 구조체를 80 내지 180℃에서 처리하여 상기 피복층을 경화시켜 상기 열전도성층으로 하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제2항에 기재된 조성물의 제조 방법으로서,
    (ⅰ) 상기 (A), 상기 (C), 상기 (D), 상기 (G) 성분 및 (G-2) 성분을 40 내지 120℃의 범위 내의 온도이며 상기 (C) 성분의 융점 이상인 온도에서 혼련하여 균일한 혼합물을 얻는 공정;
    (ⅱ) 혼련을 정지하여 상기 온도를 상기 (C) 성분의 융점 미만까지 냉각시키는 공정; 및
    (ⅲ) 상기 (B) 성분과 상기 (E) 성분과, 경우에 따라 다른 성분을 추가하여, 상기 (C) 성분의 융점 미만의 온도에서 혼련하여 균일한 혼합물을 얻는 공정
    을 포함하는 경화성 오르가노폴리실록산 조성물의 제조 방법.
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