TW201411321A - 散熱性及重工性優良的電子裝置及其製造方法 - Google Patents

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Kunihiro Yamada
Nobuaki Matsumoto
Kenichi Tsuji
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Abstract

本發明解決課題的手段係提供一種電子裝置，其係具備：於散熱構件將具有1.0W/mK以上之熱傳導率之室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物的硬化膜形成10~300μm厚度而成之散熱器、與密著配置於此散熱器之前述硬化膜之發熱性電子零件。根據本發明之電子裝置，重工性、散熱性能優異，又，根據上述裝置之製造方法，可藉由加壓固定CPU等之電子零件、與以10~300μm厚度硬化密著熱傳導性聚矽氧硬化物之熱擴散片或散熱片(Heat Sink)等散熱器而組裝。

Description

散熱性及重工性優良的電子裝置及其製造方法
本發明係關於散熱性及重工性優異的電子裝置及其製造方法。
因為於印刷基板上所安裝之CPU等電子零件因為有使用時之發熱造成溫度上升而使性能降低或破損，以往，於電子零件與散熱鰭片等之間係使用熱傳導性佳之散熱板(Heat dissipation sheet)或散熱油脂。散熱板雖有可方便安裝/拆除之優點，CPU、散熱鰭片等之表面雖看起來平滑但微觀來看還是有凸凹，實際上該等之被覆面無法確實密著散熱板，殘存空氣層的結果，有無法發揮所預期之散熱效果的問題。為了解決該問題雖已提案於散熱板的表面設置黏著層等以提高密著性，但未得到充分之結果。散熱油脂未受到CPU或散熱鰭片等表面之凹凸的影響，雖於該等被覆面帶來遵循良好之密著性，但容易有污染其他零件或長期間使用時造成油脂流出等問題，且因為是油脂，無法像片一般可簡單安裝/拆除，欲拆除時，有必要擦拭溶劑等。以防止油脂流失等為目的雖亦提案加熱硬化型 油脂，此係因為採用如塗佈油脂於發熱性電子零件並配置散熱構件之後使其硬化之順序，拆除時，硬化前有必要以與油脂相同溶劑等擦拭，且硬化後欲拆除時會完全破壞該硬化物，無法再利用。又，雖亦提案預先塗佈加熱硬化型之散熱材料於散熱構件之方法，但因為必須有加熱步驟，耗費加熱步驟部分的成本及勞力。
尚且，作為與本發明相關之現有技術，可列舉下述文獻。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭61-157569號公報
[專利文獻2]日本特開平8-208993號公報
[專利文獻3]日本特許第3580366號公報
[專利文獻4]日本特許第3948642號公報
[專利文獻5]日本特開2011-138857號公報
於此，本發明係克服上述缺點，目的係提供一種散熱性優異、且重工性優異之電子裝置及其製造方法。
本發明者們，為了達成上述目的經重複銳意研究的結果，發現於熱擴散片或散熱片等散熱構件的表面，預先將室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物薄膜塗佈成10~300μm之厚度，未導入加熱步驟使其硬化，然後配置於發熱性電子零件，此時，於熱擴散片或散熱片等之散熱構件具有1.0W/mK以上之熱傳導率，將室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧油脂組成物以網板印刷或金屬遮罩印刷塗佈成10~300μm之厚度，該熱傳導性聚矽氧組成物未導入加熱步驟，藉由轉換成熱傳導性聚矽氧硬化物，可得到散熱性與重工性同樣優異之電子裝置，而完成本發明。
據此，提供下述電子裝置及其製造方法。
[1]一種電子裝置，其係具備：於散熱構件將具有1.0W/mK以上之熱傳導率之室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物的硬化膜形成10~300μm厚度而成之散熱器、與密著配置於此散熱器之前述硬化膜之發熱性電子零件。
[2]如[1]之電子裝置，其中，前述室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物係含有：(A)兩末端為含有羥基或烷氧基之有機聚矽氧烷、(B)硬化劑、(C)熱傳導性填料、(D)縮合觸媒。
[3]如[2]之電子裝置，其中，前述室溫濕氣硬化型熱 傳導性聚矽氧組成物，進一步含有將下述一般式(2)所示之有機矽烷R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b (2)(式中，R2為碳原子數6~15之烷基，R3為碳原子數1~8之飽和或不飽和之1價烴基，R4為碳原子數1~6之烷基，a為1、2或3，b為0~2之整數，且為a+b=1~3之整數)及/或下述一般式(3)所示之有機聚矽氧烷作為潤濕性改善劑 (式中，R5與R4具有相同意義，R6為碳原子數1~4之烷氧基，c為5~100之整數)。
[4]如[1]~[3]中任一項之電子裝置，其中，室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物之硬化後的硬度，係於25℃時，以橡膠硬度計(Durometer)型A硬度計，硬度為90以下。
[5]如[1]~[4]中任一項之電子裝置，其中，熱傳導性聚矽氧組成物硬化後之表面粗度在中心線平均粗度(Ra)為10μm以下。
[6]一種電子裝置之製造方法，其特徵為於熱擴散片或散熱片等之散熱構件，將具有1.0W/mK以上之熱傳導率之熱傳導性聚矽氧組成物塗佈成10~300μm厚度之後，放置大氣中，未導入加熱步驟並轉換為熱傳導性聚矽氧硬化物之後，密著配置發熱性電子零件於此聚矽氧硬化物。
[7]如[6]之電子裝置之製造方法，其中，前述室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物係含有：(A)兩末端為含有羥基或烷氧基之有機聚矽氧烷、(B)硬化劑、(C)熱傳導性填料、(D)縮合觸媒。
[8]如[7]之電子裝置之製造方法，其中，前述室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物，進一步含有將下述一般式(2)所示之有機矽烷R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b (2)(式中，R2為碳原子數6~15之烷基，R3為碳原子數1~8之飽和或不飽和之1價烴基，R4為碳原子數1~6之烷基，a為1、2或3，b為0~2之整數，且為a+b=1~3之整數)及/或下述一般式(3)所示之有機聚矽氧烷作為潤濕性改善劑 (式中，R5與R4具有相同意義，R6為碳原子數1~4之烷氧基，c為5~100之整數)。
[9]如[6]~[8]中任一項之製造方法，其中，前述之熱傳導性聚矽氧組成物為以網板印刷或金屬遮罩印刷進行薄膜塗佈。
根據本發明之電子裝置，於熱擴散片或散熱片等之散熱構件具有1.0W/mK以上之熱傳導率，將室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物薄膜塗佈成10~300μm之厚度，然後未導入加熱步驟使其硬化後並配置於發熱性電子零件，假定因為該散熱構件之配置‧設置錯誤，或任何理由非拆除不可時，因為熱傳導性聚矽氧硬化物於散熱構件上已硬化密著，即使拆除散熱構件亦不造成熱傳導性聚矽氧硬化物之損壞，欲再度配置‧設置時，不必再重塗如散熱油脂等。如此本發明係重工(安裝/拆除)性非常優異。散熱板雖重工性亦優異，但為了使操作性變佳，將本身變硬，或在軟性板的情況下必須某種程度增厚。剛性板的情況，因為與散熱構件之密著性惡化，使接觸熱阻惡化，散熱性能變差。又軟性板的情況，從操作性觀點來看300μm以下無法輕易得到，必須增厚。增厚時因為熱阻上 升此又使散熱性能變差。本發明於重工性、散熱性能兩方面皆優異。
又，根據本發明上述電子裝置之製造方法，以CPU等之電子零件、與10~300μm之厚度，可藉由加壓固定使熱傳導性聚矽氧硬化物硬化密著之熱擴散片或散熱片等散熱器而組裝。
1‧‧‧基板
2‧‧‧CPU
3‧‧‧散熱構件(散熱片)
4‧‧‧熱傳導性聚矽氧組成物之硬化膜層
5‧‧‧夾具
6‧‧‧基板
7‧‧‧CPU
8‧‧‧熱傳導性聚矽氧組成物之硬化膜層
9‧‧‧散熱構件
[圖1]為本發明之實施例所用之半導體裝置的縱剖面圖。
[圖2]為本發明之實施例所用之其它半導體裝置的縱剖面圖。
本發明係一種電子裝置，其係於熱擴散片或散熱片等之散熱構件，將1.0W/mK以上之室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物預先薄膜塗佈成10~300μm厚度，然後未導入加熱步驟使其硬化後，將所得到之散熱器配置於發熱性電子零件之電子裝置。
又，此熱傳導性聚矽氧組成物之熱傳導率為1.0W/mK以上，較佳為2.0W/mK以上，通常為2.0~7.0W/mK之範圍。過小時無法得到所期望之散熱特性。尚且，熱傳導率之測定法如後述之實施例所記載。將此熱傳 導性聚矽氧組成物薄膜塗佈於散熱構件時，塗佈方法亦即宜為印刷式，以網板印刷或金屬遮罩印刷為佳。因為此熱傳導性聚矽氧組成物之塗佈厚度薄於10μm時塗佈時造成飛白等，無法順利塗佈，而厚度大於300μm時因為散熱性能變差，故為10~300μm之範圍，較佳以20~200μm為宜。更佳以20~100μm為宜。
此熱傳導性聚矽氧組成物硬化後之硬度，25℃時以橡膠硬度計型A硬度計，因為比硬度90更硬時與發熱性電子元件之密著性惡化，故以90以下為佳。更佳為80以下。其下限並未特別限制，但通常為1以上，特別是5以上。熱傳導性聚矽氧組成物硬化後之表面粗度在中心線平均粗度(Ra)，大於10μm時因為與發熱性電子元件之密著性惡化，故以10μm以下為佳。更佳為5μm以下。其下限並未特別限制，可為0μm以上。
上述之熱傳導性聚矽氧組成物，例如含有：(A)兩末端為含有羥基或烷氧基之有機聚矽氧烷、(B)硬化劑、(C)熱傳導性填料、(D)縮合觸媒。
本熱傳導性聚矽氧硬化物於塗佈後，在室溫藉由靜置‧硬化而得到。該組成物之熱傳導率實質上與所得到之硬化物的熱傳導率相同。以下對此組成物進行說明。
(A)兩末端為含有羥基或烷氧基之有機聚矽氧烷
(A)成分為本組成物的基體聚合物(主劑)，兩末端為含有羥基或烷氧基之有機聚矽氧烷。作為於本基體聚合物末端之烷氧基，例如雖可列舉甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基等，但從容易製造、成本面等來看以甲氧基為佳，又於末端之Si原子與1~3個烷氧基鍵結。若於兩末端具有羥基或烷氧基，除此以外的構造並未特別限制，若為通常直鏈狀之有機聚矽氧烷等之給予經硬化的彈性體者即可，作為與矽原子鍵結之取代基，可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基等之烷基、環己基等之環烷基；乙烯基、烯丙基等之烯基；苯基、甲苯基等之芳基等之碳數1~8，較佳為碳數1~7之1價烴基、或為將該等1價烴基之氫原子的一部份或全部以氯原子、氟原子、溴原子等鹵原子所取代之氯甲基、3-氯丙基、三氟甲基等鹵化烴基等。
(A)成分在25℃之黏度為0.1~1,000Pa‧s，較佳為0.3~100Pa‧s，更佳為0.5~50Pa‧s。低於0.1Pa‧s時，完成的熱傳導性聚矽氧組成物之黏度變為過低，使(C)成分之熱傳導性填料沉澱變快。高於1,000Pa‧s時，因為使傳導性聚矽氧組成物變為高黏度，故塗佈性惡化。尚且，此黏度為在旋轉黏度計所測定的值(以下相同)。(A)成分可1種單獨使用，可2種以上併用。
(B)硬化劑
(B)成分為於1分子中具有3個以上鍵結於矽原子之 可水解之基之矽烷化合物，該(部分)水解物或(部分)水解縮合物，作為本發明組成物之交聯劑作用。作為該矽烷化合物適用於下述一般式(1)所示者。
R1 eSiX4-e (1)
上述式(1)中，R1為獨立非取代或取代之較佳為碳數1~10，更佳為1~6，更佳為1~3之1價烴基，作為其例，可列舉直鏈狀烷基、分支鏈狀烷基、環狀烷基、烯基、芳基、芳烷基、鹵化烷基、氰基烷基。作為直鏈狀烷基，例如可列舉甲基、乙基、丙基、己基、辛基。作為分支鏈狀烷基，例如可列舉異丙基、異丁基、tert-丁基、2-乙基己基。作為環狀烷基，例如可列舉環戊基、環己基。作為烯基，例如可列舉乙烯基、烯丙基。作為芳基，例如可列舉苯基、甲苯基。作為芳烷基，例如可列舉2-苯乙基、2-甲基-2-苯乙基。作為鹵化烷基，例如可列舉3,3,3-三氟丙基、2-(九氟丁基)乙基、2-(十七氟辛基)乙基。作為氰基烷基，例如可列舉氰基乙基。作為R1較佳為甲基、苯基、乙烯基。
X為水解性基，例示為烷氧基、烷氧烷氧基(Alkoxyalkoxy)、烯氧基、酮肟基、醯氧基、胺基、醯胺基、胺氧基等。作為烷氧基、烷氧烷氧基，可為鹵原子取代者，例如可列舉甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基、β-氯乙氧基、2,2,2-三氟乙氧基、δ-氯丁氧基、甲氧基 乙氧基等。作為烯氧基，例如可列舉異丙烯氧基等。作為酮肟基，例如可列舉二甲基酮肟基、甲基乙基酮肟基、二乙基酮肟基等。作為醯氧基，例如可列舉乙醯氧基、丙醯氧基等。作為胺基，例如可列舉二甲基胺基、二乙基胺基、n-丁基胺基、環己基胺基等。作為醯胺基，例如可列舉N-甲基乙醯胺基、N-乙基乙醯胺基、N-丁基乙醯胺基、N-環己基乙醯胺基等。作為胺氧基，例如可列舉N,N-二甲基胺氧基、N,N-二乙基胺氧基等。作為X尤其是以烯氧基為佳。e為0或1。
此等矽烷化合物，作為該(部分)水解物或(部分)水解縮合物之具體例，可列舉四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基矽烷、β-氰乙基三甲氧基矽烷、四異丙氧基矽烷、四丁氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、四(β-氯乙氧基)矽烷、四(2,2,2-三氟乙氧基)矽烷、丙基參(δ-氯丁氧基)矽烷、甲基參(甲氧基乙氧基)矽烷等之烷氧基矽烷類、乙基聚矽酸酯、二甲基四甲氧基二矽氧烷等之烷氧基矽氧烷類、甲基參(甲基乙基酮肟)矽烷、乙烯基參(甲基乙基酮肟)矽烷、苯基參(甲基乙基酮肟)矽烷、甲基參(二乙基酮肟)矽烷、四(甲基乙基酮肟)矽烷等之酮肟矽烷類、甲基參(環己基胺基)矽烷、乙烯基參(n-丁基胺基)矽烷等之胺基矽烷類、甲基參(N-甲基乙醯胺)矽烷、甲基參(N-丁基乙醯胺)矽烷、甲基參(N-環己基乙醯胺)矽烷等之醯胺矽烷類、甲 基參(N,N-二乙基胺氧基)矽烷等之胺氧基矽烷類、甲基三(異丙烯氧基)矽烷、乙烯基三(異丙烯氧基)矽烷、苯基三(異丙烯氧基)矽烷等之烯氧基矽烷類、甲基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷等之醯氧基矽烷類等、或該等之(部分)水解物、(部分)水解縮合物。
(B)成分可1種單獨使用，可2種以上併用。
此(B)成分之摻合量相對於(A)100質量份，少於1質量份時無法硬化，因為即使多於30質量份亦難以硬化，故為1~30質量份之範圍，較佳為1~20質量份之範圍。
(C)熱傳導性填料
作為具有(C)成分之熱傳導率之熱傳導性填充劑，其填充劑之具有的熱傳導率小於10W/m‧℃時，因為室溫濕氣增黏型熱傳導性聚矽氧油脂組成物之熱傳導率本身變小，故使用填充劑之熱傳導率為10W/m‧℃以上，較佳為15W/m‧℃以上者。作為如此之熱傳導性填充劑，雖可列舉鋁粉末、銅粉末、銀粉末、鎳粉末、金粉末、氧化鋁粉末、氧化鋅粉末、氧化鎂粉末、氮化鋁粉末、氮化硼粉末、氮化矽粉末、鑽石粉末、碳粉末等，但若為熱傳導率為10W/m‧℃以上則任何填充劑皆可，亦可混合1種或2種以上。
熱傳導性填充劑之平均粒徑小於0.1μm時，有無法成油脂狀而成為缺乏伸展性者的情況，超過300μm 時，因為有該熱傳導性聚矽氧組成物的均一性變差的情況，故以0.1~300μm之範圍為佳，更佳以0.1~200μm之範圍為宜。填充劑之形狀，可為不定形或球形之任何形狀。尚且，平均粒徑之測定係如後述之實施例所記載。
熱傳導性填充劑之填充量相對於(A)成分100質量份，因為少於100質量份時得不到所期望之熱傳導率，且多於2,000質量份時，無法成油脂狀而成為缺乏伸展性者，故為100~2,000質量份之範圍，較佳為200~1,500質量份之範圍。
又，視情況亦可添加二氧化矽微粉末等。
二氧化矽微粉末為賦予形狀維持性於組成物之成分。作為二氧化矽微粉末，適用表面處理煙霧質二氧化矽。藉由表面處理對於(A)成分提高分散性使均勻分散變為可能。又，可藉由表面處理煙霧質二氧化矽之間、及表面處理煙霧質二氧化矽與(A)、(B)成分之相互作用賦予形狀維持性。
作為其表面處理劑，氯矽烷、矽氮烷、矽氧烷等為有效。作為表面處理劑之具體例，可列舉甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷、三甲基氯矽烷、六甲基二矽氮烷、八甲基環四矽氧烷、α,ω-三甲基矽烷基二甲基聚矽氧烷等。
又，二氧化矽微粉末之比表面積(BET法)以50m2/g以上為佳，以100m2/g以上為特佳。未滿50m2/g時，有使該熱傳導性聚矽氧組成物之初期黏度變得過高， 作業性惡的情況。尚且，作為比表面積(BET法)為500m2/g以下，尤其是為300m2/g以下，因為提高形狀維持性能故為佳。
二氧化矽微粉末之添加量相對於(A)成分100質量份少於10質量份時，因為無法具有形狀維持性，且多於100質量份時，無法成油脂狀而成為缺乏伸展性者，故為10~100質量份之範圍，較佳為10~50質量份之範圍，更佳為10.1~45質量份之範圍。
(D)縮合觸媒
使用縮合觸媒作為(D)成分。於此雖例示二丁基錫二乙酸酯、二丁基錫二月桂酸酯、二丁基錫二辛酸酯等之烷基錫酯化合物；四異丙氧基鈦、四n-丁氧基鈦、肆(2-乙基己氧基)鈦、二丙氧基雙(乙醯丙酮)鈦、鈦異丙氧基辛二醇等之鈦酸酯；二異丙氧基雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、二異丙氧基雙(乙醯乙酸甲酯)鈦、二異丙氧基雙(乙醯丙酮酸鹽)鈦、二丁氧基雙(乙基乙醯丙酮酸酯)鈦、二甲氧基雙(乙基乙醯丙酮酸酯)鈦等之鈦螯合化合物；環烷酸鋅、硬脂酸鋅、鋅-2-辛酸乙酯、鐵-2-己酸乙酯、鈷-2-己酸乙酯、錳-2-己酸乙酯、環烷酸鈷、烷氧基鋁化合物等之有機金屬(鋅、鐵、鈷、錳、鋁)化合物；3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷等之胺基烷基取代烷氧基矽烷；己基胺、磷酸十二烷基胺等之胺化合物及其鹽；苄基三乙基銨乙酸酯等之第4級銨鹽；乙酸鉀、 乙酸鈉、草酸鋰等鹼金屬之低級脂肪酸鹽；二甲基羥胺、二乙基羥胺等之二烷基羥胺；四甲基胍基丙基三甲氧基矽烷、四甲基胍基丙基甲基二甲氧基矽烷、四甲基胍基丙基參(三甲基矽氧基)矽烷等之含有胍基之矽烷或矽氧烷等，此等並非限定於其1種，可作為2種或其以上之混合物使用。其中適用四甲基胍基丙基三甲氧基矽烷、四甲基胍基丙基甲基二甲氧基矽烷、四甲基胍基丙基參(三甲基矽氧基)矽烷等含有胍基之矽烷或矽氧烷等。
(D)成分之添加量因為相對於(A)成分100質量份，未滿0.01質量份時變得難以硬化，超過20質量份的量時為不經濟，故為0.01~20質量份之範圍，較佳為0.1~10質量份之範圍。
其他成分
上述組成物因應需要除了上述之必須成分以外因應需要可添加潤濕性改善劑或接著助劑、耐熱增強劑等之成分。
例如為了增強熱傳導性填料與聚矽氧成分之潤濕性，因應需要可使用下述一般式(2)所示之有機矽烷：R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b (2)(式中，R2為碳原子數6~15之烷基，R3為碳原子數1~8 之飽和或不飽和的1價烴基，R4為碳原子數1~6之烷基，a為1、2或3，b為0~2之整數，且為a+b=1~3之整數)。
作為一般式(2)中R2所示之碳原子數6~15之烷基的具體例，例如可列舉己基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基等。除了因為碳原子數過小時，與填充劑之潤濕性不充分，過大時該有機矽烷於常溫固化使操作變為不便之外，且所得到之組成物的低溫特性降低。又a雖為1、2或3，尤其是以1為佳。又，上述式中之R3為碳原子數1~8之飽和或不飽和的1價烴基，例如可列舉烷基、環烷基、烯基等，更具體而言，雖可列舉甲基、乙基、丙基、己基、辛基等之烷基、環戊基、環己基等之環烷基、乙烯基、烯丙基等之烯基、苯基、甲苯基等之芳基、2-苯乙基、2-甲基-2-苯乙基等之芳烷基、3,3,3-三氟丙基、2-(九氟丁基)乙基、2-(十七氟辛基)乙基、p-氯苯基等之鹵化烴基，但尤其是以甲基、乙基為佳。R4為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等之碳原子數1~6之1種或2種以上之烷基，尤其是以甲基、乙基為佳。
作為前述一般式(2)所示之有機矽烷的具體例，可列舉下述者。
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
作為其他可任意摻合之成分，例如可列舉下述一般式(3)等 (式中，R5係具有與R4相同意義，R6為碳原子數1~4之烷氧基，c為5~100之整數)。
摻合潤濕性改善劑時之摻合量，相對於(A)成分100質量份，因為少於0.1質量份時，有效果薄弱無法表現接著性的情況，且多於50質量份時，亦觀察不到接著性之提高且不經濟，故以0.1~50質量份之範圍為佳，更佳以0.1~20質量份之範圍為宜。
又作為接著助劑，於本發明之該熱傳導性聚矽氧組成物，可透過碳原子具有與矽原子鍵結之選自由胺基、環氧基、巰基、丙烯醯基及甲基丙烯醯基所構成之群之官能基，且具有與矽原子鍵結之水解性基之矽烷化合物及/或該部分水解縮合物摻合。該成分擔當提高本發明組成物與塗佈表面之接著性的角色者。
該矽烷化合物及該部分水解縮合物中，存在2 個以上之上述官能基時，該等可透過不同碳原子與矽原子鍵結，亦可透過同一碳原子與矽原子鍵結。又，此矽烷化合物及該部分水解縮合物，較佳為具有1~3個，更佳為2~3個之水解性基。作為水解性基，已例示與在(B)成分之式(1)之水解性基X相同者，其中以烷氧基為佳。
作為上述矽烷化合物之具體例，可列舉3-胺基丙基二甲氧基甲基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-(2-胺基乙基胺基)丙基二甲氧基甲基矽烷、3-(2-胺基乙基胺基)丙基三甲氧基矽烷、2-胺基乙基胺基甲基二甲氧基甲基矽烷、2-胺基乙基胺基甲基三甲氧基矽烷等含有胺基之矽烷類、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二乙氧基矽烷等含有巰基之矽烷類、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基二甲氧基甲基矽烷、3-環氧丙氧基乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基乙基二甲氧基甲基矽烷等含有環氧基之矽烷類、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等含有(甲基)丙烯醯基之矽烷類等。又，未限定為1種，可作為2種或其以上之混合物使用。
摻合接著助劑時之摻合量，相對於(A)成分100質量份，因為少於0.01質量份時，有效果淡薄無法表現接著性的情況，且多於30質量份時，亦觀察不到接著 性之提高且不經濟，故以0.01~30質量份之範圍為佳，更佳以0.1~20質量份之範圍為宜。
在本發明，除上述成分以外，於不損及本發明之目的下可添加公知之添加劑，作為該熱傳導性聚矽氧組成物之添加劑。作為該添加劑，例如可列舉作為碳酸鈣等之補強性、非補強性填充劑、搖變性增強劑之聚醚等。因應需要可進一步添加顏料、染料等之著色劑。
本發明之室溫濕氣增黏型熱傳導性聚矽氧油脂組成物，可藉由將上述各成分以公知之方法均勻混合而調製。所得到之該熱傳導性聚矽氧組成物在25℃之初期黏度為10~400Pa‧s，尤其是以50~300Pa‧s為佳。
本發明之電子裝置的製造方法，將上述組成物以網板印刷或金屬遮罩印刷等，印刷塗佈於散熱片或熱擴散片上，然後未加熱硬化，而得到熱傳導性聚矽氧硬化物。塗佈後之室溫放置時間，因塗佈厚度及所放置之環境而不同，以1日~7週左右為佳。將所得到之散熱片或熱擴散片上之塗佈層，配置於發熱性電子零件面之後，藉由使其密著或使用夾具等夾緊押壓固定。
如此進行所得到之電子裝置散熱性能佳又重工性優異。
[實施例]
以下由實施例進一步詳述本發明。
實施例、比較例所示之各測定如以下進行。
關於本發明之試驗如以下進行。黏度之測定在Malcolm股份有限公司製之型號PC-1TL(10rpm)進行，熱傳導率由京都電子工業股份有限公司製之TPA-501，皆在25℃下測定。又，粒徑測定係由日機裝股份有限公司製之粒度分析計之Micro track MT3300EX所測定之體積基準之累積平均徑。
重工試驗；
將具有如圖1所示構成之半導體裝置，於個人電腦施以12.0V之電壓，將散熱片之發熱溫度以基恩士公司(股)之紅外放射溫度計IT-2-50測定。溫度測定係讀取散熱片溫度穩定後之溫度。
將施行實施例1~8及比較例1、2的散熱片之安裝、拆除重複5次，比較第1次與第5次之散熱片溫度。此時，沒有進行任何散熱材料之取換或重新塗佈等。
硬化後之硬度測定；
於塑料板材(Vinyl sheet)上，塗佈熱傳導性聚矽氧組成物成為如厚度3mm。此時表面變為平滑，然後於23±2℃/50±5%RH環境下靜置‧放置一週，使熱傳導性聚矽氧組成物完全硬化。經硬化之熱傳導性硬化物從塑料板材剝離後，重疊2片，以橡膠硬度計型A硬度計測定硬化物之硬度。尚且，測定時之溫度為25℃。
熱傳導性聚矽氧組成物之硬化後中心線平均粗度(Ra)測定：
以三鷹光器股份有限公司製之非接觸表面粗度測定裝 置、型號NH120S，測定中心線平均粗度(Ra)。惟，明顯傷痕等則從測定排除。
組成1~8
將(A)~(D)成分以表示於表2之摻合量如以下般混合得到實施例及比較例之組成物。亦即，於5升閘門攪拌機(井上製作所股份有限公司製，商品名：5升行星式攪拌機)加入(A)、(C)成分，進一步因應需要加入二氧化矽微粉末，於150℃下脫氣混合3小時。然後冷卻至常溫，(B)、(D)成分進一步因應需要加入潤濕性改善劑或接著助劑，在室溫進行脫氣混合使其均勻。對得到之組成物，將黏度、熱傳導率、硬化後之硬度由上述所示之方法評估。
(A)成分
A-1：在25℃之黏度為5Pa‧s，兩末端以羥基封鎖之二甲基聚矽氧烷
A-2：在25℃之黏度為20Pa‧s，兩末端以羥基封鎖之二甲基聚矽氧烷
A-3：在25℃之黏度為1Pa‧s，兩末端以三甲氧基矽烷基封鎖之二甲基聚矽氧烷
A-4：在25℃之黏度為20Pa‧s，兩末端以三甲氧基矽烷基封鎖之二甲基聚矽氧烷
(B)成分
B-1：苯基三(異丙烯氧基)矽烷
B-2：乙烯基三(異丙烯氧基)矽烷
(C)成分
使用5升閘門攪拌機(井上製作所股份有限公司製‧商品名：5升行星式攪拌機)，將下述所示之熱傳導性填充劑，藉由以下述表1所示之混合比於室溫攪拌15分鐘而得到C-1、C-2。
平均粒徑10μm之氧化鋁粉末(熱傳導率：27W/m‧℃)平均粒徑15μm之鋁粉末(熱傳導率：236W/m‧℃)平均粒徑1.0μm之氧化鋅粉末(熱傳導率：25W/m‧℃)
(D)成分
D-1：四甲基胍基丙基三甲氧基矽烷
D-2：二異丙氧基雙(乙醯乙酸乙酯)鈦
二氧化矽微粉末1
F-1：BET比表面積為120m2/g，藉由二甲基二氯矽烷所疏水化處理之乾式燻製二氧化矽
潤濕性改善劑1
於下述式所示之有機矽烷
C10H21Si(OCH3)3
潤濕性改善劑2
下述式所示之在25℃之黏度為0.03Pa‧s之有機聚矽氧烷
(Me：甲基)
接著助劑1
下述之含有胺基之矽烷
3-胺基丙基三乙氧基矽烷
〔實施例1〕
將表1之組成1所得到之熱傳導性聚矽氧組成物於板槽上，使用厚度50μm之金屬遮罩印刷，於散熱片上以30mm×30mm見方印刷塗佈，在室溫靜置‧放置一週。此時之中心線平均粗度(Ra)為4.2μm。使用此進行重工試驗。
〔實施例2〕
除了將表1之組成2進行厚度70μm之金屬遮罩印刷以外，其他全部與實施例1以相同順序進行。此時之中心 線平均粗度(Ra)為4.8μm。
〔實施例3〕
將表1之組成3全部與實施例1以相同順序進行。此時之中心線平均粗度(Ra)為4.1μm。
〔實施例4〕
除了將表1之組成4進行厚度100μm之金屬遮罩印刷以外，其他全部與實施例1以相同順序進行。此時之中心線平均粗度(Ra)為4.0μm。
〔實施例5〕
除了將表1之組成5進行厚度30μm之金屬遮罩印刷以外，其他全部與實施例1以相同順序進行。此時之中心線平均粗度(Ra)為3.9μm。
〔實施例6〕
將表1之組成6全部與實施例1以相同順序進行。此時之中心線平均粗度(Ra)為4.2μm。
〔實施例7〕
將表1之組成7全部與實施例1以相同順序進行。此時之中心線平均粗度(Ra)為4.3μm。
〔實施例8〕
將表1之組成8全部與實施例1以相同順序進行。此時之中心線平均粗度(Ra)為4.1μm。
〔比較例1〕
以黏度170Pa‧s、熱傳導率3.1W/mK之熱傳導性聚矽氧油脂於板槽上，使用厚度50μm之金屬遮罩印刷，散熱片上以30mm×30mm見方印刷塗佈。此時之中心線平均粗度(Ra)為4.2μm。
〔比較例2〕
將於橡膠硬度計型A之硬度80、熱傳導率5W/mK、厚度200μm之熱傳導性板作為散熱材料使用。此時之中心線平均粗度(Ra)為1.9μm。
實施例可確認全部皆低且即使安裝第5次後溫度上升亦少，即使重工之後亦保持所期望之散熱性能。
〔實施例9〕
圖1為表示本發明之電子裝置一例之半導體裝置的縱剖面圖。如圖1所示，此半導體裝置安裝係由於基板1上之CPU2、與設置於CPU2上之散熱構件3、與設置於此等CPU2與散熱構件3之間的熱傳導性聚矽氧組成物硬化膜層4所構成。散熱構件3基本上為鋁製、且表面積寬廣，變成為了提高散熱作用附有鰭片之構造。又，散熱構件3與基板1以夾桿5栓緊而固定，預先印刷塗佈於散熱構件3後，經加熱硬化之熱傳導性聚矽氧組成物之硬化物層4押壓於CPU2與散熱構件3之間。此時之熱傳導性聚矽氧硬化物的厚度為50μm。
〔實施例10〕
圖2為表示本發明電子裝置之其他別例之半導體裝置的縱剖面圖。由於基板6之上所安裝之CPU7、與於CPU7之上透過熱傳導性聚矽氧組成物之硬化膜層8而設置之散 熱構件9所構成。此熱傳導性聚矽氧硬化物預先印刷塗佈於散熱構件9後，經加熱硬化者。於此散熱構件9為銅製表面鍍鎳者。此時之熱傳導性聚矽氧硬化物的厚度為25μm。
1‧‧‧基板
2‧‧‧CPU
3‧‧‧散熱構件(散熱片)
4‧‧‧熱傳導性聚矽氧組成物之硬化膜層
5‧‧‧夾具

Claims (9)

  1. 一種電子裝置，其係具備：於散熱構件將具有1.0W/mK以上之熱傳導率之室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物的硬化膜形成10~300μm厚度而成之散熱器、與密著配置於此散熱器之前述硬化膜之發熱性電子零件。
  2. 如請求項1之電子裝置，其中，前述室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物係含有：(A)兩末端為含有羥基或烷氧基之有機聚矽氧烷、(B)硬化劑、(C)熱傳導性填料、(D)縮合觸媒。
  3. 如請求項2之電子裝置，其中，前述室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物，進一步含有將下述一般式(2)所示之有機矽烷R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b (2)(式中，R2為碳原子數6~15之烷基，R3為碳原子數1~8之飽和或不飽和之1價烴基，R4為碳原子數1~6之烷基，a為1、2或3，b為0~2之整數，且為a+b=1~3之整數)及/或下述一般式(3)所示之有機聚矽氧烷作為潤濕性改善劑 (式中，R5與R4具有相同意義，R6為碳原子數1~4之烷氧基，c為5~100之整數)。
  4. 如請求項1或2之電子裝置，其中，室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物之硬化後的硬度，係於25℃時，以橡膠硬度計(Durometer)型A硬度計，為硬度90以下。
  5. 如請求項1或2之電子裝置，其中，熱傳導性聚矽氧組成物硬化後之表面粗度在中心線平均粗度(Ra)為10μm以下。
  6. 一種電子裝置之製造方法，其特徵為於熱擴散片或散熱片等之散熱構件，將具有1.0W/mK以上之熱傳導率之室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物塗佈成10~300μm厚度之後，放置大氣中，未導入加熱步驟並轉換為熱傳導性聚矽氧硬化物之後，密著配置發熱性電子零件於此聚矽氧硬化物。
  7. 如請求項6之電子裝置之製造方法，其中，前述室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物係含有：(A)兩末端為含有羥基或烷氧基之有機聚矽氧烷、(B)硬化劑、(C)熱傳導性填料、 (D)縮合觸媒。
  8. 如請求項7之電子裝置之製造方法，其中，前述室溫濕氣硬化型熱傳導性聚矽氧組成物，進一步含有將下述一般式(2)所示之有機矽烷R2 aR3 bSi(OR4)4-a-b (2)(式中，R2為碳原子數6~15之烷基，R3為碳原子數1~8之飽和或不飽和之1價烴基，R4為碳原子數1~6之烷基，a為1、2或3，b為0~2之整數，且為a+b=1~3之整數)及/或下述一般式(3)所示之有機聚矽氧烷作為潤濕性改善劑 (式中，R5與R4具有相同意義，R6為碳原子數1~4之烷氧基，c為5~100之整數)。
  9. 如請求項6~8中任一項之製造方法，其中，前述之熱傳導性聚矽氧組成物為以網板印刷或金屬遮罩印刷進行薄膜塗佈。
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