KR20090057244A

KR20090057244A - 경화성 실리콘 조성물 및 전자 부품

Info

Publication number: KR20090057244A
Application number: KR1020097005017A
Authority: KR
Inventors: 요시쓰구 모리타; 미노루 잇시키; 도모코 가토
Original assignee: 다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2009-06-04
Also published as: JP5285846B2; TWI412563B; JP2008063542A; EP2061839A1; DE602007005661D1; EP2061839B1; US8273815B2; CN101511942A; TW200817472A; WO2008032575A1; US20100113667A1; ATE462763T1

Abstract

본 발명은 에폭시 함유 오가노폴리실록산(A), 에폭시 수지용 경화제(B), 열전도성 금속 분말(C) 및 열전도성 비금속 분말(D)을 적어도 포함하고, 저점도, 우수한 취급능 및 경화능을 나타내며, 경화시 가요성, 저비중 및 우수한 열전도도를 갖는 경화체를 형성하는 경화성 실리콘 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물을 경화시켜 수득한 경화체를 사용하여 밀봉하거나 접착 결합시킨 전자 부품은 높은 신뢰성을 제공한다.

경화성 실리콘, 오가노폴리실록산

Description

경화성 실리콘 조성물 및 전자 부품 {Curable silicone composition and electronic component}

본 발명은 경화성 실리콘 조성물 및 전자 부품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 저점도 이외에도 뛰어난 취급능 및 경화능을 나타내며, 경화시 우수한 가요성 및 저비중 이외에도 높은 열전도도를 갖는 경화체를 형성하는, 경화성 실리콘 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 위에서 언급한 조성물의 경화체를 사용하여 밀봉되거나 접착 결합되며 우수한 신뢰성을 제공하는 전자 부품에 관한 것이다.

전자 부품에 의해 발생된 열을 효율적으로 전달할 수 있는 밀봉제 또는 접착제로서 열전도성 분말을 함유하는 경화성 에폭시 수지 조성물을 사용하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이러한 조성물의 경화체는 탄성율이 높고 강성이므로, 에폭시 함유 오가노폴리실록산을 첨가하는 것이 제안되었다[참조: 일본 미심사 공개특허공보 제H05-295084호 참조].

그러나, 에폭시 함유 오가노폴리실록산을 포함하는 경화성 에폭시 수지 조성 물은 여전히 지나치게 강성이어서 요구되는 응력 감소를 제공하지 않는다. 따라서, 전자 부품과 관련하여 이러한 조성물을 사용하면, 전자 부품이 휘거나 조성물의 경화체에 균열이 발생하여, 조성물의 경화체와 전자 부품 사이에 균열(gap)이 발생할 수 있기 때문에, 이와 같은 사용은 제한된다.

에폭시 함유 오가노폴리실록산 및 경화제를 포함하는 경화성 실리콘 조성물을 제조함으로써 위의 문제를 해결하는 것이 제안되어 있다[참조: 일본 미심사 공개특허공보 제H05-320514호, 제H07-53870호 및 제2005-154766호]. 높은 열전도도 특성을 갖는 경화체를 형성하기 위해, 이러한 조성물은 통상적으로 대량의 열전도성 금속 분말, 특히 은 분말을 함유한다. 이는 비용 및 비중을 증가시켰다. 반면, 열전도성 경화체를 수득하고 생산 비용을 절감하기 위해, 조성물을 통상적으로 알루미나로 대표되는 열전도성 비금속 분말과 배합할 수 있다. 그러나, 알루미나를 첨가하면 조성물이 지나치게 점성이 되어 조성물의 취급능이 손상된다.

본 발명의 목적은 저점도 이외에도 우수한 산업적 취급능 및 경화능을 나타내고, 경화시 가요성 및 저비중 이외에도 우수한 열 전도도를 갖는 경화체를 형성하는, 경화성 실리콘 조성물을 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 위에서 언급한 조성물의 경화체에 의하여 밀봉되거나 접착 결합되고, 신뢰성이 우수한 전자 부품을 제공하는 것이다.

발명의 개요

본 발명의 경화성 실리콘 조성물은 에폭시 함유 오가노폴리실록산(A), 에폭 시 수지용 경화제(B), 열전도성 금속 분말(C) 및 열전도성 비금속 분말(D)을 적어도 포함함을 특징으로 한다. 본 발명의 전자 부품은 위에서 언급한 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜 수득한 경화체를 사용하여 밀봉되거나 접착 결합됨을 특징으로 한다.

발명의 효과

본 발명의 경화성 실리콘 조성물은 저점도, 및 우수한 취급능 및 경화능을 나타내고, 경화시, 가요성이 우수하고 비중이 낮고 열전도도가 높은 경화체를 형성한다. 추가로, 본 발명의 경화성 조성물은 경화능이 우수하므로, 가열 시간을 단축시키고 경화 온도를 낮추고, 열 팽창에 의한 내부 응력을 감소시킨다. 더욱이, 본 발명의 전자 부품은 조성물의 경화체로 밀봉되거나 접착 결합되므로, 높은 신뢰성을 획득하였다.

도 1은 본 발명의 전자 부품의 일례로서의 LSI의 단면도이다.

참조 번호:

1 반도체 소자

2 기판

3 볼-그리드 어레이(ball-grid array)

4 열 확산기

5 열 전달재

6 방열판

7 열 전달재

우선, 본 발명의 본 발명의 경화성 실리콘 조성물을 상세히 고려한다.

성분(A)을 구성하는 에폭시 함유 오가노폴리실록산은 조성물의 주 성분들 중의 하나이다. 당해 성분은 특별히 제한되지 않지만, 1개 분자 중에 하나 이상의 에폭시 그룹을 함유한다. 그러나, 화학식 1의 평균 단위로 나타내는 에폭시 함유 오가노폴리실록산(A₁) 및/또는 화학식 2의 에폭시 함유 오가노폴리실록산(A₂)을 포함하는 성분(A)을 사용하는 것이 바람직하다.

(R¹ ₃SiO₁ _/2)_a(R² ₂Si0₂ _/2)_b(R³Si0₃ _/2)_c

A-R⁵-(R⁴ ₂SiO)_mR⁴ ₂Si-R⁵-A

성분(A₁)의 화학식 1에서, R¹, R² 및 R³은 동일하거나 상이하며, 임의로 치환된 1가 탄화수소 그룹 또는 에폭시 함유 1가 유기 그룹을 포함한다. 1가 탄화수소 그룹은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸 또는 유사한 알킬 그룹; 비닐, 알릴, 부테 닐, 펜테닐, 헥세닐 등의 알케닐 그룹; 페닐, 톨릴, 크실릴 등의 아릴 그룹; 벤질, 펜에틸 또는 유사한 아르알킬 그룹; 및 클로로메틸, 3,3,3-트리플루오로프로필 또는 유사한 할로겐 치환된 알킬 그룹으로 예시될 수 있다. 이들 그룹 중에서, 알킬 및 아릴 그룹, 특히 메틸 및 페닐 그룹이 가장 바람직하다. 에폭시 함유 1가 유기 그룹은 2-글리시독시에틸, 3-글리시독시프로필, 4-글리시독시부틸 또는 유사한 글리시독시알킬 그룹; 2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸, 3-(3,4-에폭시사이클로헥실) 프로필, 2-(3,4-에폭시-3-메틸사이클로헥실)-2-메틸에틸 또는 유사한 에폭시사이클로알킬알킬 그룹; 및 4-옥시라닐부틸, 8-옥시라닐옥틸 또는 유사한 옥시라닐알킬 그룹으로 예시될 수 있다. 이들 그룹 중에서, 글리시독시알킬 및 에폭시사이클로알킬알킬 그룹, 특히 3-글리시독시프로필 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸 그룹이 가장 바람직하다. 화학식 1에서, R¹, R² 및 R³으로 나타낸 1개 분자 그룹 중의 2개 이상은 위에서 언급한 에폭시 함유 1가 유기 그룹이다.

1개 분자 중에서, R³의 전체 그룹 중의 20mol% 이상, 바람직하게는 50mol% 이상, 보다더 바람직하게는 80mol% 이상은 아릴 그룹이다. 1개 분자 내의 R³으로 나타낸 전체 그룹에 대한 아릴 그룹의 함량이 언급한 하한치보다 낮은 경우, 이는 조성물로부터 수득한 경화체의 접착성을 저하시키거나 경화체의 기계적 특성을 감소시킬 것이다. 위에서 언급한 아릴 그룹이 페닐 그룹인 것이 바람직하다.

추가로, 화학식 1에서, "a", "b" 및 "c"는 0≤a≤0.8, 0≤b≤0.8, 0.2≤c≤0.9 및 a+b+c=1의 조건을 만족시켜야 하는 수이다. 화학식 1에서, "a"는 화학식 R¹ ₃SiO_1/2의 실록산 단위의 비를 나타내는 수이다. 당해 성분이 화학식 R³SiO₃ _/2의 실록산 단위로만 구성되는 경우, 당해 성분은 지나치게 점성이 되고, 이는 수득된 조성물의 취급능을 저하시킬 것이다. 따라서, 0<a≤0.8, 바람직하게는 0.3≤a≤0.8의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다. 화학식 1에서, "b"는 화학식 R² ₂SiO₂ _/2의 실록산 단위의 비를 나타내는 수이다. 당해 성분이 적합한 분자량을 갖도록 하고, 당해 성분이 수득된 경화체의 표면에 삼출되는 것을 방지하고, 기계적 강도가 우수한 경화체를 제공하기 위해, 0≤b≤0.6의 조건이 충족되어야 한다. 화학식 1에서, "c"는 화학식 R³SiO₃ _/2의 실록산 단위의 비를 나타내는 수이다. 조성물의 취급능을 개선시키고, 경화체의 접착 특성, 기계적 강도 및 가요성을 개선시키기 위해, 0.4≤c≤0.9의 조건이 충족되어야 한다.

에폭시 함유 1가 유기 그룹이 성분(A₁)에 함유될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않지만, 위에서 언급한 성분의 에폭시 당량(이는 당해 성분의 질량 평균 분자량을 1개 분자 내의 에폭시 그룹의 수로 나누어 얻은 수이다)이 100 내지 2,000, 바람직하게는 100 내지 1,000, 가장 바람직하게는 100 내지 700의 범위인 것이 요구된다. 에폭시 당량이 권고된 하한치 미만인 경우, 수득된 경화체의 가요성이 저하될 것이며, 에폭시 당량이 권고된 상한치를 초과하는 경우, 수득된 조성물의 경화능 또는 경화체의 기계적 강도가 저하될 것이다. 추가로, 성분(A₁)은 하나의 유 형의 오가노폴리실록산 또는 2가지 이상의 유형의 오가노폴리실록산의 혼합물을 포함할 수 있다. 25℃에서의 상태는 제한되지 않으며, 오가노폴리실록산은, 예를 들면, 액체 또는 고체 상태일 수 있다. 성분(A₁)이 고체 상태인 경우, 이는 유기 용매와 함께 사용될 수 있거나, 가열하여 또 다른 성분과 균일하게 혼합될 수 있다. 또 다른 성분과의 우수한 혼화성을 제공하고 취급능을 용이하게 하기 위해, 액체 상태의 성분(A₁)을 사용하는 것이 권고된다. 또한, 성분(A₁)의 질량 평균 분자량은 제한되지 않지만, 당해 특성이 500 내지 10,000, 바람직하게는 750 내지 3,000의 범위인 것이 권고된다.

성분(A₁)으로서 사용될 수 있는 오가노폴리실록산의 예는 아래의 화학식들(여기서, a, b 및 c는 위에서 정의한 바와 같다)로 제시된다. 그러나, a 및 b는 둘 다 0이 아닌 수이고, c' 및 c"는 0.1<c'<0.8, 0<c"<0.2, 0.2≤(c'+c")≤0.9, 0.2≤c'/(c'+c")의 조건을 만족시켜야 하는 수이고, G는 3-글리시독시프로필 그룹이고, E는 2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸 그룹이다.

[G(CH₃)₂SiO₁ _/2]_a[C₆H₅SiO₃ _/2]_c

[E(CH₃)₂SiO₁ _/2]_a[C₆H₅SiO₃ _/2]_c

[G(CH₃)₂SiO₁ _/2]_a[(CH₃)₂SiO₂ _/2]_b[C₆H₅SiO₃ _/2]_c

[E(CH₃)₂SiO₁ _/2]_a[(CH₃)₂SiO₂ _/2]_b[C₆H₅SiO₃ _/2]_c

[GCH₃SiO₂ _/2]_b[C₆H₅SiO₃ _/2]_c

[ECH₃SiO₂ _/2]_b[C₆H₅SiO₃ _/2]_c

[G(CH₃)₂SiO₁ _/2]_a[C₆H₅SiO₂ _/2]_c'[CH₃SiO₃ _/2]_c"

[E(CH₃)₂SiO₁ _/2]_a[C₆H₅SiO₂ _/2]_c'[CH₃SiO₃ _/2]_c"

[C₆H₅SiO₂ _/2]_c'[GSiO₃ _/2]_c"

[C₆H₅SiO₂ _/2]_c'[ESiO₃ _/2]_c"

성분(A₁)의 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 당해 성분은

에폭시 함유 1가 유기 그룹을 갖는 알콕시실란, 예를 들면, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 또는 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란을 페닐트리알콕시실란과 공가수분해 및 축합시키는 방법;

위에서 언급한 에폭시 함유 1가 유기 그룹을 갖는 알콕시실란과, 페닐트리클로로실란 또는 페닐트리알콕시실란을 가수분해 및 축합시켜 수득한 실란올 함유 오가노폴리실록산을, 탈알코올화 축합 반응시키는 방법;

페닐트리클로로실란 또는 페닐트리알콕시실란을 디메틸클로로실란 함유 실란 또는 규소 결합된 수소 원자 함유 유사한 실란의 존재하에 공가수분해 및 축합시킨 다음, 규소 결합된 수소 원자를 함유한 수득된 오가노폴리실록산 및 에폭시 함유 1가 유기 그룹 함유 올레핀을 하이드로실릴화 반응시키는 방법;

페닐트리클로로실란 또는 페닐트리알콕시실란을 가수분해 및 축합시켜 수득한 오가노폴리실록산과, 양쪽 분자 말단이 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 디메틸 실록산과 메틸 (3-글리시독시프로필) 실록산과의 공중합체 또는 양쪽 분자 말단이 트리메틸실록시 그룹으로 캡핑된 디메틸실록산과 메틸 {2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸}실록산과의 공중합체를 염기성 촉매의 존재하에 평형 반응시키는 방법;

화학식 C₆H₅SiO₃ _/2의 실록산 단위로 구성된 오가노폴리실록산과 사이클릭 메틸 (3-글리시독시프로필) 실록산 또는 사이클릭 메틸 {2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸}실록산을 염기성 촉매의 존재하에 평형 반응시키는 방법; 또는

화학식 C₆H₅SiO₃ _/2의 실록산 단위로 구성된 오가노폴리실록산과 사이클릭 메틸 (3-글리시독시프로필) 실록산 또는 사이클릭 메틸 {2-(3,4-에폭시사이클로헥실) 에틸} 실록산 및 사이클릭 디메틸실록산을 산성 또는 염기성 촉매의 존재하에 평형 반응시키는 방법에 따라 제조할 수 있다.

추가로, 성분(A₂)의 화학식 2에서, R⁴는 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 임의로 치환된 1가 탄화수소 그룹이다. 이러한 그룹의 특정 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 또는 유사한 알킬 그룹; 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸 또는 유사한 사이클로알킬 그룹; 페닐, 톨릴, 크실릴 또는 유사한 아릴 그룹; 벤질, 펜에틸, 페닐프로필 또는 유사한 아르알킬 그룹; 3-클로로프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필 또는 유사한 할로겐화 알킬 그룹이 있다. 위의 그룹 중의 알킬 그룹, 특히 메틸 그룹이 가장 바람직하다. 추가로, 화학식 2의 R⁵는 에틸렌, 메틸에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌 또는 유사한 알킬렌 그룹; 에 틸렌옥시에틸렌, 에틸렌옥시프로필렌, 에틸렌옥시부틸렌, 프로필렌옥시프로필렌 또는 유사한 알킬렌옥시알킬렌 그룹으로 나타내는 2가 유기 그룹이다. 이들 그룹 중에서 알킬렌 그룹, 특히 에틸렌 그룹이 가장 바람직하다. 화학식 2에서, "m"은 1 이상의 정수이고, 주요 분자쇄에서 오가노폴리실록산의 중합도를 나타낸다. "m" 값은 특별히 제한되지 않지만, "m"이 500 이하의 정수인 것이 바람직하다.

상기 화학식 2: A-R⁵-(R⁴ ₂SiO)_mR⁴ ₂Si-R⁵-A에서, "A"는 화학식 3의 평균 단위로 나타내는 오가노폴리실록산 잔기이다.

(XR⁴ ₂SiO₁ _/2)_d(SiO₄ _/2)_e

위의 화학식 3에서,

R⁴는 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 임의로 치환된 1가 탄화수소 그룹이고,

R⁴는 위에서 나타낸 동일한 그룹이며, 이중 알킬 그룹, 특히 메틸 그룹이 바람직하다.

화학식 3에서, X는 단일 결합, 수소 원자, R⁴로 나타낸 그룹, 에폭시 함유 1가 유기 그룹 또는 알콕시실릴알킬 그룹이다. R⁴로 나타낸 그룹들은 위에 기재한 바와 동일한 그룹으로 예시될 수 있다. 에폭시 함유 1가 유기 그룹은 R¹, R² 및 R³ 에 대해 위에서 예시한 에폭시 함유 1가 유기 그룹과 동일할 수 있다. 알콕시실릴알킬 그룹은 트리메톡시실릴에틸, 트리메톡시실릴프로필, 디메톡시메틸실릴프로필, 메톡시디메틸실릴프로필, 트리에톡시실릴에틸 또는 트리프로폭시실릴프로필로 예시될 수 있다. 그러나, 1개 분자 중에서 하나 이상의 X는 단일 결합이어야 하고, 당해 결합은 R⁵를 결합하기 위한 위에서 언급한 디오가노폴리실록산에 사용된다. 추가로, 1개 분자 내의 하나 이상의 X는 에폭시 함유 1가 유기 그룹, 바람직하게는 글리시독시알킬 그룹, 가장 바람직하게는 3-글리시독시프로필 그룹이다. 화학식 3에서, "d"는 양수이고, "e"는 양수이고, "d/e"는 0.2 내지 4의 양수이다.

성분(A₂)의 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 질량 평균 분자량이 500 내지 1,000,000의 범위인 것이 권고된다. 또한, 25℃에서의 성분(A₂)의 상태는 특별히 제한되지 않지만, 액체 상태가 권고된다. 25℃에서의 성분(A₂)의 점도는 50 내지 1,000,000mPaㆍs이다. 당해 성분은, 예를 들면, 일본 미심사 공개특허공보 제H06-56999호에 기재된 방법으로 제조할 수 있다.

본 발명의 조성물에서, 성분(A)은 위에서 언급한 성분(A₁) 또는 성분(A₂)을 개별적으로 또는 혼합물로 포함할 수 있지만, 적어도 성분(A₂)을 사용하는 것이 권고된다. 보다 구체적으로, 성분(A)은 성분(A₂) 단독이거나 성분(A₁)과 성분(A₂)의 혼합물일 수 있다. 성분(A)가 성분(A₁)과 성분(A₂)의 혼합물인 경우, 성분(A₂)이 사용될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않지만, 성분(A₂)를 성분(A₁) 100질량부당 0.1 내지 800질량부, 바람직하게는 1 내지 500질량부, 가장 바람직하게는 10 내지 200질량부의 양으로 첨가하는 것이 권고된다. 성분(A₂)이 권고된 하한치보다 적은 양으로 사용되는 경우, 이로 인해 조성물로부터 수득한 경화체의 가요성이 저하될 것이다. 성분(A₂)이 권고된 상한치를 초과하는 양으로 사용되는 경우, 이로 인해 조성물이 지나치게 점성이 될 것이다.

에폭시 수지와의 상호 작용에 사용되고 성분(B)를 구성하는 경화제는, 성분(A)의 에폭시 그룹과 반응하여 조성물의 경화를 발생시킨다. 바람직하게는 성분(B)은 에폭시 그룹과 반응하는 관능 그룹을 1개 분자 중에 2개 이상 함유하는 화합물을 포함해야 한다. 위에서 언급한 관능 그룹으로는 1급 아민, 2급 아민, 하이드록실, 페놀성 하이드록실, 카복시산, 산 무수물, 머캅토 또는 실란올 그룹이 예시된다. 보다 양호한 반응성 및 긴 가사 시간(pot life)의 관점에서, 페놀성 하이드록실 그룹이 바람직하다. 보다 구체적으로, 성분(B)은 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 화합물의 예로는 페놀 노볼락 수지, 크레솔 노볼락 수지, 비스페놀 A형 화합물 또는 유사한 페놀형 수지; 및 페놀성 하이드록실 그룹을 갖는 오가노폴리실록산이 있다. 조성물로부터 수득한 경화체의 개선된 가요성의 관점에서, 페놀성 하이드록실 그룹을 1개 분자 중에 2개 이상 함유하는 오가노실록산을 사용하는 것이 권고된다. 이러한 페놀성 하이드록실 그룹이 오가노실록산에 함유될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않지만, 페놀성 하이 드록실 그룹의 당량(이는 당해 성분의 질량 평균 분자량을 1개 분자 중에 함유된 페놀성 하이드록실 그룹의 수로 나누어 수득된 값이다)이 1,000 이하, 더욱 양호한 반응성을 위해서는 500 이하인 것이 권고된다.

페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 성분(B)의 오가노실록산이 화학식 4인 것이 바람직하다.

R⁶ ₃SiO(R⁶ ₂SiO)_nSiR⁶ ₃

위의 화학식 4에서,

R⁶은 임의로 치환된 1가 탄화수소 그룹 또는 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 1가 유기 그룹이다.

추가로, 1개 분자 중에서 하나 이상의 R⁶은 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 1가 유기 그룹이다. 위에서 언급한 1가 탄화수소 그룹으로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 등의 알킬 그룹; 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸 또는 유사한 사이클로알킬 그룹; 페닐, 톨릴, 크실릴 또는 유사한 아릴 그룹; 벤질, 펜에틸, 페닐프로필 또는 유사한 아르알킬 그룹; 3-클로로프로필, 3,3,3-트리플루오로프로필 또는 유사한 할로겐화 알킬 그룹이 예시되며, 이들 중 알킬 및 아릴 그룹이 바람직하고, 특히 메틸 및 페닐 그룹이 바람직하다. 추가로, 페놀성 유기 그룹을 함유하는 1가 유기 그룹은 화학식

,

,

및

[여기서, R⁷은 2가 유기 그룹, 예를 들면, 에틸렌, 메틸에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌 또는 유사한 알킬렌 그룹; 에틸렌옥시에틸렌, 에틸렌옥시프로필렌, 에틸렌옥시부틸렌, 프로필렌옥시프로필렌 또는 유사한 알킬렌옥시알킬렌 그룹이다]로 예시될 수 있다. R⁷ 그룹이 알킬렌 그룹, 특히 프로필렌 그룹인 것이 바람직하다.

화학식 4에서, "n"은 0 내지 1,000, 바람직하게는 0 내지 100, 가장 바람직하게는 0 내지 20의 범위의 정수이다. "n"이 권고된 상한치를 초과하는 경우, 이로 인해 성분(A)와의 배합성 및 취급능이 저하될 것이다.

위에서 언급한 성분(B)은 아래에 제시된 화학식들의 오가노실록산(여기서, "x"는 1 내지 20의 정수이고, "y"는 2 내지 10의 정수이다)으로 예시된다.

성분(B)의 제조에 사용될 수 있는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 성분(B)는 규소 결합된 수소 원자를 갖는 오가노폴리실록산을 알케닐 함유 페놀 화합물과 하이드로실릴화 반응시켜 수득할 수 있다.

25℃에서의 성분(B)의 상태는 특별히 제한되지 않으며, 이는 액체 또는 고체 형태일 수 있다. 다른 성분들과의 혼화성 및 더욱 용이한 취급능의 관점에서 액체 형태가 바람직하다. 25℃에서의 성분(B)의 점도는 1 내지 1,000,000mPaㆍs, 바람직하게는 10 내지 5,000mPaㆍs의 범위인 것이 권고된다. 25℃에서의 점도가 권고된 하한치보다 낮은 경우, 수득한 경화체는 기계적 강도가 감소될 것이다. 반면, 점도가 권고된 상한치를 초과하는 경우, 이로 인해 조성물의 취급능이 저하될 것이다.

성분(B)가 조성물에 사용될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않지만, 성분(B)를 성분(A) 100질량부당 일반적으로 0.1 내지 500질량부, 바람직하게는 0.1 내지 200질량부의 양으로 사용하는 것이 권고된다. 성분(B)가 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 경우, 조성물에 함유된 전체 에폭시 그룹에 대한 성분(B)에 함유된 페놀성 하이드록실 그룹의 몰 비는 0.2 내지 5, 바람직하게는 0.3 내지 2.5, 가장 바람직하게는 0.8 내지 1.5인 것이 권고된다. 조성물에 함유된 전체 에폭시 그룹에 대한 성분(B)에 함유된 페놀성 하이드록실 그룹의 몰 비가 권고된 하한치보다 낮은 경우, 수득된 조성물의 완전한 경화를 보장하기 곤란할 것이다. 반면, 위에서 언급한 비가 권고된 상한치를 초과하는 경우, 이로 인해 조성물로부터 수득한 경화체의 기계적 특성이 저하될 것이다.

성분(C)를 구성하는 열전도성 금속 분말은 조성물로부터 수득한 경화체에 열전도도를 부여하는 데 사용된다. 성분(C)는 금, 은, 구리, 니켈, 황동, 형상 기억 합금, 땜납 또는 유사한 금속 분말로 예시된다. 이들 분말은 금속 도금되거나 피 복된 유기 또는 무기 분말을 포함할 수 있다. 하나 이상의 유형의 금속 분말이 금, 은, 구리 또는 니켈로부터 선택되는 것이 바람직하다. 성분(C)를 구성하는 입자의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 당해 입자는 파쇄 입자 형상 또는 부정형, 구형, 섬유상, 주상, 플레이크형, 비늘형, 판상 또는 코일 형상일 수 있다. 높은 열전도도의 경화체를 수득하기 위해, 성분(C)는 은 분말, 특히 플레이크형 은 분말인 것이 바람직하다. 성분(C)의 입자 크기는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 이러한 입자의 최대 크기는 200㎛ 이하, 평균 크기는 0.001 내지 50㎛여야 한다.

성분(C)가 조성물에 사용될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 성분(C)를 성분(A)와 성분(B)의 합 100질량부당 2,000질량부 이하, 특히 10 내지 2,000질량부, 바람직하게는 50 내지 1,000질량부의 양으로 첨가하는 것이 권고될 수 있다. 성분(C)가 권고된 하한치보다 적은 양으로 사용되는 경우, 높은 열전도 특성을 갖는 경화체를 제공하기가 곤란할 것이다. 반면, 성분(C)가 권고된 상한치를 초과하는 양으로 사용되는 경우, 수득된 조성물은 취급이 곤란할 것이다.

성분(D)는 본 발명의 조성물을 경화시켜 수득한 경화체에 열전도 특성을 부여하기 위해 사용되는 열전도성 비금속 분말이다. 성분(D)가 성분(C)와 배합되어 사용되는 경우, 성분(D)는 수득된 조성물의 유동성을 개선시키며, 열전도 특성을 현저하게 감소시키지 않고도 경화체의 비중을 감소시킨다. 성분(D)는 알루미나, 산화아연, 마그네시아, 티타니아, 결정형 실리카 또는 유사한 금속 산화물; 질화알루미늄, 질화붕소 또는 유사한 금속 질화물; 탄화규소 또는 유사한 금속 탄화물; 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 유사한 금속 수산화물; 탄소 나노튜브, 탄소 미세섬유, 다이아몬드, 흑연 또는 유사한 탄소계 물질로 예시될 수 있다. 하나 이상의 유형의 열전도성 비금속 분말이 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 탄화물, 특히, 알루미나, 산화아연, 질화알루미늄, 질화붕소 및 탄화규소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 성분(D)는 즉시 이용 가능하고 조성물과 쉽게 혼화되는 알루미나 분말이다. 성분(D)의 입자의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 당해 입자는 분쇄 입자 형상 또는 부정형, 구형, 섬유상, 주상, 플레이크형, 비늘형, 판상 또는 코일 형상일 수 있다. 예를 들면, 당해 분말은 부정형 입자와 구형 입자의 혼합물을 포함할 수 있다. 당해 입자의 크기는 특별히 제한되지 않지만, 통상적으로 입자의 최대 크기는 200㎛ 이하, 평균 크기는 0.001 내지 50㎛여야 한다.

성분(D)가 조성물에 첨가될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 성분(D)는 성분(A)와 성분(B)의 합 100질량부당 일반적으로 2,000질량부 이하, 특히 10 내지 2,000질량부, 바람직하게는 50 내지 1,000질량부의 양으로 첨가할 수 있다. 성분(D)가 상기 하한치 미만의 양으로 함유되는 경우, 경화체에 충분히 높은 열전도도를 부여하기 곤란하다. 반면, 성분(D)의 함량이 상기 상한치를 초과하는 경우, 수득된 조성물은 취급이 곤란할 수 있다. 성분(C)와 성분(D)의 총량은 각각 성분(A)와 성분(B)의 합 100질량부당 2,000질량부 이하, 바람직하게는 10 내지 2,000질량부의 범위인 것이 권고된다.

필요한 경우, 조성물은 경화 촉진제(E)와 같은 임의 성분을 함유할 수 있다. 성분(E)는 3급 아민 화합물; 유기금속 화합물, 예를 들면, 오가노알루미늄 화합물, 오가노지르코늄 화합물 등; 포스핀 또는 유사한 유기인 화합물; 및 헤테로사이클릭 아민 화합물, 붕소 착체 화합물, 유기 암모늄 염, 유기 설포늄 염, 유기 과산화물, 및 상기 화합물의 반응 생성물로 예시될 수 있다. 이러한 화합물의 특정 예로는 트리페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 트리(p-메틸페닐) 포스핀, 트리(노닐페닐) 포스핀, 트리페닐포스핀-트리페닐보레이트, 테트라페닐포스핀-테트라페닐보레이트 또는 유사한 인 화합물; 트리에틸아민, 벤질디메틸아민, α-메틸벤질디메틸아민, 1,8-디아조비사이클로[5,4,0]운데센-7 또는 유사한 3급 아민; 2-메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 또는 유사한 이미다졸 화합물이 있다. 본 발명의 조성물의 사용 시간을 연장시키기 위해, 성분(E)는 경화 촉진제를 캡슐화된 형태로 포함할 수 있다. 아민형 경화 촉진 물질을 함유하는 비스페놀-A 에폭시 수지로부터 제조한 캡슐화된 아민형 경화 촉진제를 포함할 수 있는 이와 같은 캡슐화된 경화 촉진제는 아사히 가세이 캄파니 리미티드(Asahi Kasei Co., Ltd.)로부터 상표명 HX-3088로 구입할 수 있다.

성분(E)가 조성물에 첨가해질 수 있는 양은 특별히 제한되지 않지만, 성분(E)는 성분(A)와 (B)의 합 100질량부당 일반적으로 50질량부 이하, 특히 0.01 내지 50질량부, 가장 바람직하게는 0.1 내지 5질량부의 양으로 함유되는 것이 권고될 수 있다. 조성물 중의 성분(E)의 함량이 권고된 하한치 미만인 경우, 이로 인해 경화 공정의 촉진이 불충분해질 것이다. 반면, 성분(E)의 함량이 권고된 상한치를 초과하는 경우, 이로 인해 조성물을 경화시켜 수득한 경화체의 기계적 특성이 저하될 것이다.

조성물의 경화성 및 취급능 뿐만 아니라 경화체의 접착 특성을 추가로 개선시키고, 후자의 탄성율을 조정하기 위해, 조성물은 다른 유기 에폭시 성분들과 배합할 수 있다. 이러한 유기 에폭시 화합물의 25℃에서의 상태는 특별히 제한되지 않으며, 이는 액체 또는 고체일 수 있지만 액체 상태가 바람직하다. 이러한 에폭시 유기 화합물은 비스페놀-A 에폭시 수지, 비스페놀-F 에폭시 수지 및 지환족 에폭시 수지일 수 있다. 위에서 언급한 유기 에폭시 화합물이 사용될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않지만, 성분(A)와 성분(B)의 합 100질량부당 일반적으로 500질량부 이하, 바람직하게는 0.1 내지 500질량부의 범위이다.

조성물의 접착 특성을 개선시키기 위해, 조성물은 커플링제와 배합될 수 있다. 당해 커플링제는 티탄산염 커플링제, 실란 커플링제 등의 커플링제로 예시될 수 있다. 티탄산염 커플링제는 i-프로폭시티탄 트리(i-이소스테아레이트)를 포함할 수 있다. 실란 커플링제는 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 또는 유사한 에폭시 함유 알콕시실란; N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란, 3-아미노프로필 트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필 트리메톡시실란 또는 유사한 아민 함유 알콕시실란; 및 3-머캅토프로필 트리메톡시실란 또는 유사한 머캅토 함유 알콕시실란을 포함할 수 있다. 위에서 언급한 실란 커플링제가 사용될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않지만, 당해 제제를 성분(A) 100질량부당 일반적으로 10질량부 이하, 바람직하게는 0.01 내지 10질량부의 양으로 첨가하는 것이 권고된다.

본 발명의 조성물은 또한 기타 임의 성분, 예를 들면, 테트라메톡시실란, 테 트라에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 메틸페닐디메톡시실란, 메틸페닐디에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 알릴트리에톡시실란 또는 옥타데실트리메톡시실란, 또는 장쇄 탄화수소 그룹을 함유하는 유사한 실란, 또는 기타 알콕시실란과 배합할 수도 있다.

경화체의 기계적 강도를 개선시키기 위해, 조성물은 충전제, 예를 들면, 용융 실리카, 침강 실리카, 퓸드 실리카, 소성 실리카, 소성 클레이, 유리 비드, 활석, 탄산칼슘, 클레이, 황산바륨, 산화베릴륨, 카올린, 운모, 지르코늄 또는 유사한 무기 충전제를 함유할 수 있다.

조성물의 점도를 감소시키고 조성물의 취급능을 개선시키며 경화체의 탄성율을 감소시키기 위해, 성분(A) 및 성분(B) 이외에도 조성물은 에폭시 또는 페놀성 하이드록실 그룹 및 반응성 관능 그룹을 함유하는 또 다른 오가노실록산을 포함할 수도 있다. 이러한 관능 그룹은 에폭시 반응성 1급 아민 그룹, 2급 아민 그룹, 하이드록실 그룹, 페놀성 하이드록실 그룹, 카복시산 그룹, 산-무수물 그룹, 머캅토 그룹 또는 실란올 그룹을 포함할 수 있다. 더욱 양호한 반응성 및 가사 시간의 관점에서, 페놀성 하이드록실 그룹을 사용하는 것이 바람직하다. 성분(B)가 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 경우, 이의 관능성 그룹은 에폭시 그룹을 포함하는 것이 권고된다. 이러한 기타 오가노실록산은 성분(B)보다 관능 그룹 당량이 크고 성분(A)보다 분자량 및 점도가 작은 것이 권고된다. 이러한 오가노실록산은 1개 분자 말단에만 글리시독시프로필 그룹을 갖는 폴리오가노실록산, 양쪽 분자 말단에 글리시독시프로필 그룹을 갖는 폴리오가노실록산, 1개 분자 말단에만 페놀성 하이드록실 그룹을 갖는 폴리오가노실록산, 또는 화학식 R⁴(R⁴ ₂SiO)_pR⁴ ₂Si-R⁵-R⁴ ₂SiOSiR⁴ _f(OSiR⁴ ₂R⁸)_3-f의 폴리오가노실록산(여기서, R⁴는 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 임의로 치환된 1가 탄화수소 그룹이고, R⁵는 2가 유기 그룹이고, R⁸은 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 1가 탄화수소 그룹이고, "f"는 0 또는 1이고, "p"는 1 내지 400의 정수이다)으로 예시될 수 있다. 지방족 불포화 결합을 갖지 않고 상기 화학식에 R⁴로 표시된 임의로 치환된 1가 탄화수소 그룹은 위에서 예시한 바와 같을 수 있다. R⁴로 나타낸 그룹은 알킬 그룹, 특히 메틸 그룹인 것이 바람직하다. 상기 화학식에 R⁵로 나타낸 2가 유기 그룹은 위에서 예시한 바와 동일한 그룹일 수 있다. R⁵로 나타낸 그룹은 알킬렌 그룹, 특히 에틸렌 그룹인 것이 바람직하다. 추가로, 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하고 상기 화학식에 R⁸로 나타낸 1가 탄화수소 그룹은, 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하고 상기 화학식에 R⁶으로 나타낸 탄화수소 그룹과 동일한 그룹일 수 있다. 상기 화학식에서, "f"는 0 또는 1이고, "p"는 1 내지 400, 바람직하게는 1 내지 100, 가장 바람직하게는 1 내지 50의 정수이다. 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 위에서 언급한 폴리오가노실록산은 화학식 (CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₂₅Si(CH₃)₂-Z의 디메틸폴리실록산(여기서, Z는 화학식

이다) 또는 화학식 (CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₂₅Si(CH₃)₂-Z'의 디메틸폴리실록산(여기서, Z'은 화학식

이다)을 포함할 수 있다.

에폭시 그룹 또는 페놀성 하이드록실 그룹 및 반응성 관능 그룹을 함유하는 위에서 언급한 오가노실록산이 사용될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않지만, 이러한 오가노실록산을 성분(A)와 성분(B)의 합 100질량부당 일반적으로 500질량부 이하, 바람직하게는 0.1 내지 500질량부의 양으로 사용하는 것이 권고된다.

조성물의 점도를 감소시키고 취급능을 개선시키기 위해, 조성물을 용매와 배합할 수 있다. 용매가 성분(A)와 성분(B)를 용해시키는 한 용매의 유형은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 용매는 저분자량이고 휘발성이여야 한다. 이러한 용매는 헥산, 헵탄 또는 유사한 지방족 탄화수소; 톨루엔, 크실렌 또는 유사한 방향족 탄화수소; 및 아세톤, 메틸에틸케톤 또는 유사한 케톤일 수 있다. 용매가 조성물에 첨가될 수 있는 양은 특별히 제한되지 않지만, 조성물의 작업능의 개선을 위해 용매는 성분(A)와 성분(B)의 합 100질량부당 100질량부 이하의 양으로 첨가되어야 한다.

본 발명의 조성물은 성분(A) 내지 성분(D)를 혼합하고, 필요한 경우, 임의 성분을 첨가하여 제조한다. 조성물의 제조에 사용되는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 전체 성분들을 동시에 혼합할 수 있거나, 필요한 경우, 성분(A)와 성분(B)를 임의 성분들과 예비혼합한 후 성분(C)와 성분(D)을 첨가할 수 있다. 또한, 혼합에 사용될 수 있는 장치는 전혀 한정되지 않는다. 예를 들면, 이는 1축형 또는 2축형 연속 믹서, 2롤 밀, 로스(Ross) 믹서, 호바트(Hobart) 믹서, 치과용 믹서, 플레네터리 믹서 또는 혼련기 믹서일 수 있다.

본 발명의 조성물은 이송 성형, 사출 성형, 폿팅(potting), 캐스팅(casting), 분체 도장, 침적 도포, 적하 등에 적합하다. 사용 방법은 폿팅, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 피복 등으로부터 선택될 수 있다. 조성물을 소량으로 사용하는 것을 용이하게 하기 위해, 용액 또는 페이스트와 같은 상태가 바람직하다. 조성물을 경화시키면 우수한 가요성 및 고접착성을 특징으로 하는 열전도성 경화체가 형성되므로, 조성물은 밀봉 물질, 주형 조성물, 피복 조성물, 방열 조성물 등으로서 사용될 수 있다. 특히, 열 제거를 위해, 조성물은 열 전달재(TIM)로서 사용될 수 있다.

다음은 본 발명의 전자 부품의 상세한 설명이다. 본 발명의 전자 부품은 본 발명의 조성물의 경화체를 사용하여 밀봉되고 접착된다는 사실을 특징으로 한다. 이러한 부품은 다이오드, 트랜지스터, 사이리스터, 모놀리식 IC, 하이브리드 IC, LSI 또는 VLSI를 포함할 수 있다. 본 발명의 반도체 소자의 예는 다이오드, 트랜지스터, 사이리스터, 모놀리식 IC 또는 하이브리드 IC에 사용되는 반도체 소자이다.

도 1은 본 발명의 전자 부품의 예로서 나타낸 LSI의 단면도이다. 도 1에 나타낸 전자 부품은 본 발명의 경화성 실리콘 조성물의 경화체를 방열재로서, 특히 열 전달재(TIM)로서 사용한다. 도 1의 전자 부품은, 위에서 언급한 반도체 소자 위에 제공된 볼-그리드 어레이(3)와 같은 땜납 범프를 통하여 회로를 갖는 기판(2)에 전기적으로 연결된 반도체 소자(1)로 이루어진다. 기판(2)은 유리-섬유 강화된 에폭시 수지, 바켈라이트(Bakelite) 수지, 페놀 수지 또는 유사한 수지; 알루미나 또는 유사한 세라믹; 및 구리, 알루미늄 또는 유사한 금속으로부터 제조될 수 있다. 기판 위에 설치될 수 있는 소자(1) 이외의 반도체 소자는 레지스터, 캐패시터, 코일 등이다. 도 1에는 반도체 소자(1)와 반도체(2) 사이에 언더필러(underfiller) 물질이 나타나 있다. 그러나, 언더필러 물질의 사용은 임의적이다.

반도체 소자(1)와 열 확산기(4) 사이에는 열 전달재(5)가 설치되어 있고, 열 확산기(4)는 열 전달재(7)를 통하여 방열판(6)에 연결된다. 열 확산기(4) 및 방열판(6)은 알루미늄, 구리, 니켈 또는 유사한 금속으로부터 제조될 수 있다. 도 1에 나타낸 전자 부품은 이의 열 전달재(5) 및/또는 열 전달재(7)가 본 발명의 경화성 실리콘 조성물의 경화체를 포함한다는 사실을 특징으로 한다. 본 발명의 경화성 실리콘 조성물의 경화체는 반도체 소자(1)를 열 확산기(4)에 접착시키기 위해 또는 열 확산기(4)를 방열판(6)에 접착시키기 위해 사용될 수 있다. 관리상 편의를 위해, 본 발명의 전자 장치에 사용되는 열 전달재는 열 전도성 그리스 등을 포함하는 것이 권고된다.

본 발명의 전자 부품의 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 다음 방법이 도 1의 전자 부품의 제조에 사용될 수 있다. 우선, 반도체 소자(1)를 기판(2) 위에 설치하고, 반도체 소자(1)를 볼-그리드 어레이(3)에 의하여 기판에 전기 연결시킨다. 이어서, 필요한 경우, 언더필러 물질을 도입한다. 다음 단계에서, 반도체 소자(1)의 표면을 열전도성 경화성 실리콘 조성물로 피복하고, 열 확산기(4)를 설치하고, 경화성 실리콘 조성물을 경화시킨다. 이어서, 열 확산기(4)를 열전도성 경화성 실리콘 조성물 또는 열전도성 그리스로 피복하고, 방열판(6)을 설치한다. 피막이 경화성 실리콘 조성물로부터 제조되는 경우, 이를 경화시킨다.

본 발명의 경화성 실리콘 조성물 및 전자 부품을 실시예 및 비교예를 참조로 하여 보다 상세히 설명한다. 경화성 실리콘 조성물 및 이로부터 제조한 경화체의 특성을 아래에 기재한 방법으로 측정하였다. 아래의 실시예에서, 질량 평균 분자량은 용매로서 톨루엔을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피로 측정한 폴리스티렌 환산 질량 평균 분자량이다.

[점도]

경화성 실리콘 조성물의 점도를 25℃에서 E형 점도계(도키멕 캄파니 리미티 드(TOKIMEC Co., Ltd.) 제품, Digital Viscometer DV-U-E, Type II; 2.5rpm)를 사용하여 측정하였다.

[복소 탄성율]

경화성 실리콘 조성물을 70mmHg에서 탈포시키고, 길이 50㎜×폭 10㎜×깊이 2㎜의 공동을 갖는 금형으로 투입하고, 130℃ 및 2.5MPa의 조건하에 60분 동안 압축 경화시킨 다음, 150℃ 오븐 속에서 3시간 동안 2차 열처리하여 경화 시험편을 제조하였다. 당해 시험편을, ARES 레오미터(점탄성율 측정용 기구, 레오메트릭 사이언티픽 캄파니 리미티드(Rheometric Scientific Co., Inc.) 제품, 모델 RDA700)를 사용하여 25℃에서의 복소 탄성율을 측정하여 경화체의 가요성을 측정하는 데 사용하였다. 1Hz 진동수 및 0.5% 트위스트에서 측정을 수행하였다.

[열저항 및 열 전도도]

경화성 실리콘 조성물을 한 쌍의 실리콘 칩 사이에 샌드위치시켜 조성물이 50㎛ 두께의 층을 형성하도록 한 다음, 열풍 순환식 오븐 속에 130℃에서 1시간 동안 장치를 가열하여 조성물을 경화시켰다. 이어서, 생성물을 열풍 순환 오븐 속에서 150℃에서 3시간 동안 후경화시켰다. 그 결과, 열저항 측정 시험편이 제조되었다. 히타치 세이사쿠쇼 캄파니 리미티드(Hitachi Seisakusho Co., Ltd.)의 열저항 측정 기구를 사용하여 위에서 언급한 시험편에 대한 열저항 및 열전도도를 측정하여 경화체의 열저항 및 열 전도도를 측정하였다.

[실시예 1]

다음의 성분들을 혼합하여 경화성 실리콘 조성물을 제조하였다:

화학식 X-CH₂CH₂-[(CH₃)₂SiO]₈₄(CH₃)₂Si-CH₂CH₂-X의 디메틸폴리실록산{여기서, X는 화학식 [Y(CH₃)₂SiO₁ _/2]₉[-(CH₃)₂SiO₁ _/2]₁[SiO₄ _/2]₆의 평균 단위로 나타내는 실록산 잔기(여기서, Y는 6:4 비율의 3-글리시독시프로필 그룹 및 3-트리메톡시실릴프로필 그룹이다)이다}(질량 평균 분자량 = 47,900, 점도 = 7,400mPaㆍs, 에폭시 당량 = 580) 5.0질량부,

화학식

의 오가노트리실록산(점도 = 2,600mPaㆍs, 페놀성 하이드록실 그룹 당량 = 330) 2.0질량부,

35질량% 캡슐화된 아민 촉매의 비스페놀-F 에폭시 수지와 비스페놀-A 에폭시 수지의 혼합물(HX-3941HP; 아사히 가세이 가부시키가이샤 제품) 1.0질량부,

플레이크형 은 분말(플루카 메탈 호일 파우더 캄파니 리미티드(Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) 제품; 50% 평균 그레인 크기 = 9㎛ 이하, 탭 밀도 = 4.2 내지 5.4g/㎤, 외관 밀도 = 2.7 내지 3.4g/㎤) 29.7질량부,

평균 그레인 크기가 8.6㎛인 구형 알루미나 분말 46.7질량부,

평균 그레인 크기가 3㎛인 부정형 알루미나 분말 12.7질량부 및

화학식 (CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₂₅Si(CH₃)₂-Z의 디메틸폴리실록산{여기서, Z는 화 학식

이다}(질량 평균 분자량 = 2,500, 점도 = 75mPaㆍs) 3.0질량부.

수득한 경화성 실리콘 조성물의 점도, 경화체의 비중, 복소 탄성율, 열저항 및 열 전도도와 같은 특성들을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 2]

화학식 X-CH₂CH₂-[(CH₃)₂SiO]₈₄(CH₃)₂Si-CH₂CH₂-X의 디메틸폴리실록산{여기서, X는 화학식 [Y(CH₃)₂Si0₁ _/2]₉[-(CH₃)₂Si0₁ _/2]₁[Si0₄ _/2]₆의 평균 단위로 나타내는 실록산 잔기(여기서, Y는 6:4의 비율의 3-글리시독시프로필 그룹 및 3-트리메톡시실릴프로필 그룹이다)이다}(질량 평균 분자량 = 47,900, 점도 = 7,400mPaㆍs, 에폭시 당량 = 580) 3.0질량부,

화학식

의 오가노트리실록산(점도 = 2,600mPaㆍs, 페놀성 하이드록실 그룹 당량 = 330) 1.0질량부

플레이크형 은 분말(플루카 메탈 호일 파우더 캄파니 리미티드 제품; 50% 평균 그레인 크기 = 9㎛ 이하, 탭 밀도 = 4.2 내지 5.4g/㎤, 외관 밀도 = 2.7 내지 3.4g/㎤) 28.7질량부,

평균 그레인 크기가 8.6㎛인 구형 알루미나 분말 49.0질량부,

평균 그레인 크기가 3㎛인 부정형 알루미나 분말 13.4질량부 및

화학식 (CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₂₅Si(CH₃)₂-Z의 디메틸폴리실록산{여기서, Z는 화학식

이다}(질량 평균 분자량 = 2,500, 점도 = 75mPaㆍs) 3.0질량부.

[비교예 1]

화학식 X-CH₂CH₂-[(CH₃)₂SiO]₈₄(CH₃)₂Si-CH₂CH₂-X의 디메틸폴리실록산{여기서, X는 화학식 [Y(CH₃)₂Si0₁ _/2]₉[-(CH₃)₂Si0₁ _/2]₁[Si0₄ _/2]₆의 평균 단위로 나타내는 실록산 잔기(여기서, Y는 6:4의 비율의 3-글리시독시프로필 그룹 및 3-트리메톡시실릴프로필 그룹이다)이다}(질량 평균 분자량 = 47,900, 점도 = 7,400mPaㆍs, 에폭시 당량 = 580) 4.2질량부,

화학식

플레이크형 은 분말(플루카 메탈 호일 파우더 캄파니 리미티드 제품; 50% 평균 그레인 크기 = 9㎛ 이하, 탭 밀도 = 4.2 내지 5.4g/㎤, 외관 밀도 = 2.7 내지 3.4g/㎤) 90.0질량부,

이다}(질량 평균 분자량 = 2,500, 점도 = 75mPaㆍs) 3.6질량부.

[비교예 2]

화학식 X-CH₂CH₂-[(CH₃)₂SiO]₈₄(CH₃)₂Si-CH₂CH₂-X의 디메틸폴리실록산{여기서, X는 화학식 [Y(CH₃)₂Si0₁ _/2]₉[-(CH₃)₂Si0₁ _/2]₁[Si0₄ _/2]₆의 평균 단위로 나타내는 실록산 잔기(여기서, Y는 6:4의 비율의 3-글리시독시프로필 그룹 및 3-트리메톡시실릴프로필 그룹이다)이다}(질량 평균 분자량 = 47,900, 점도 = 7,400mPaㆍs, 에폭시 당량 = 580) 13.0질량부,

화학식

의 오가노트리실록산(점도 = 2,600mPaㆍs, 페놀성 하이드록실 그룹 당량 = 330) 5.0질량부

평균 그레인 크기가 8.6㎛인 구형 알루미나 분말 60.8질량부,

평균 그레인 크기가 3㎛인 부정형 알루미나 분말 16.6질량부 및

이다}(질량 평균 분자량 = 2,500, 점도 = 75mPaㆍs) 3.6질량부.

실시예 특성	본 발명의 실시예		비교예
실시예 특성	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
경화성 실리콘 조성물 점도 (Paㆍs)	380	320	80	190
경화체 비중 복소 탄성율 (MPa) 열저항 (㎠ㆍ℃/W) 열 전도도 (W/mㆍK)	2.8 770 0.28 2.11	3.4 780 0.18 3.84	5.4 300 0.13 5.70	2.0 35 0.85 1.10

본 발명의 경화성 실리콘 조성물은 이송 성형, 사출 성형, 폿팅, 캐스팅, 분체 도장, 침적 도포, 적하 등에 적합하다. 당해 조성물을 경화시키면 우수한 가요성 및 높은 접착 특성을 특징으로 하는 열전도성 경화체가 형성되므로, 당해 조성물은 밀봉 조성물, 캐스팅 성형 조성물, 피복 조성물, 방열 조성물로서 사용될 수 있다. 특히, 열 제거를 위해, 조성물은 열 전달재(TIM)로서 사용될 수 있다.

Claims

에폭시 함유 오가노폴리실록산(A), 에폭시 수지용 경화제(B), 열전도성 금속 분말(C) 및 열전도성 비금속 분말(D)을 적어도 포함하는 경화성 실리콘 조성물.
제1항에 있어서, 성분(A)가, 화학식 1의 평균 단위로 나타내는 에폭시 함유 오가노폴리실록산(A₁) 및/또는 화학식 2의 에폭시 함유 오가노폴리실록산(A₂)을 포함하는, 경화성 실리콘 조성물.

화학식 1

(R¹ ₃SiO₁ _/2)_a(R² ₂Si0₂ _/2)_b(R³Si0₃ _/2)_c

위의 화학식 1에서,

R¹, R² 및 R³은 동일하거나 상이하며, 임의로 치환된 1가 탄화수소 그룹 또는 에폭시 함유 1가 유기 그룹을 포함하지만, 2개 이상의 그룹은 상기 에폭시 함유 1가 유기 그룹이어야 하고, R³으로 나타낸 전체 그룹 중의 20mol% 이상은 아릴 그룹이고,

"a", "b" 및 "c"는 0≤a≤0.8, 0≤b≤0.8, 0.2≤c≤0.9, a+b+c=1의 조건을 만족시키는 수이다.

화학식 2

A-R⁵-(R⁴ ₂SiO)_mR⁴ ₂Si-R⁵-A

위의 화학식 2에서,

R⁴는 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 임의로 치환된 1가 탄화수소 그룹이고,

R⁵는 2가 유기 그룹이고,

A는 화학식 3의 평균 단위로 나타내는 오가노폴리실록산 잔기이고,

m은 1 이상의 정수이다.

화학식 3

(XR⁴ ₂SiO₁ _/2)_d(SiO₄ _/2)_e

위의 화학식 3에서,

R⁴는 위에서 정의한 바와 같고,

X는 단일 결합, 수소 원자, 위에서 정의한 R⁴로 나타낸 그룹, 에폭시 함유 1가 유기 그룹 또는 알콕시실릴알킬 그룹이지만, 하나 이상의 X는 단일 결합이며 하나 이상의 X는 에폭시 함유 1가 유기 그룹이고,

"d"는 양수이고,

"e"는 양수이고,

"d/e"는 0.2 내지 4의 양수이다.
제1항에 있어서, 성분(B)가 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 화합물인, 경화성 실리콘 조성물.
제3항에 있어서, 성분(B)가 1개 분자 중에 2개 이상의 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 오가노실록산인, 경화성 실리콘 조성물.
제3항에 있어서, 성분(B)가 화학식 4의 오가노실록산인, 경화성 실리콘 조성물.

화학식 4

R⁶ ₃SiO(R⁶ ₂SiO)_nSiR⁶ ₃

위의 화학식 4에서,

R⁶은 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 임의로 치환된 1가 탄화수소 그룹 또는 1가 유기 그룹이며, 단 1개 분자 중에 함유된 R⁶으로 나타낸 2개 이상의 그룹은 페놀성 그룹을 함유하는 상기 1가 유기 그룹이고,

"n"은 0 내지 1,000의 정수이다.
제1항에 있어서, 성분(B)가 성분(A) 100질량부당 0.1 내지 500질량부의 양으 로 함유되는, 경화성 실리콘 조성물.
제1항에 있어서, 성분(C)가 금, 은, 구리 및 니켈로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 유형의 열전도성 금속 분말인, 경화성 실리콘 조성물.
제1항에 있어서, 성분(C)가 성분(A)와 성분(B)의 합 100질량부당 10 내지 2,000질량부의 양으로 함유되는, 경화성 실리콘 조성물.
제1항에 있어서, 성분(D)가 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속 탄화물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 유형의 열전도성 비금속 분말인, 경화성 실리콘 조성물.
제1항에 있어서, 성분(D)가 알루미나, 산화아연, 질화알루미늄, 질화붕소 및 탄화규소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 유형의 열전도성 비금속 분말인, 경화성 실리콘 조성물.
제1항에 있어서, 성분(D)가 성분(A)와 성분(B)의 합 100질량부당 10 내지 2,000질량부의 양으로 함유되는, 경화성 실리콘 조성물.
제1항에 있어서, 경화 촉진제(E)를 추가로 포함하는, 경화성 실리콘 조성물.
제12항에 있어서, 성분(E)가 캡슐화된 아민형 경화 촉진제인, 경화성 실리콘 조성물.
제12항에 있어서, 성분(E)가 성분(A)와 성분(B)의 합 100질량부당 0.01 내지 50질량부의 양으로 함유되는, 경화성 실리콘 조성물.
제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 따르는 경화성 실리콘 조성물을 경화시켜 수득한 경화체를 사용하여 밀봉하거나 접착 결합시킨 전자 장치.