可固化的有機基聚硅氧烷組合物以及半導體器件制造技術

一種油脂或糊狀形式的可固化的有機基聚硅氧烷組合物，其包括：(A)有機基聚硅氧烷，其一個分子中具有至少2個鍵合硅原子的烯基；(B)有機基氫聚硅氧烷，其分子中具有至少2個鍵合硅原子的氫原子；(C)具有熔點0-70℃的鎵和/或鎵合金；(D)具有平均粒度0.1-100μm的導熱填充劑；(E)鉑基催化劑；以及(F)具有下述通式(1)的聚硅氧烷：其中R1可以是相同的或不同，代表一價烴基，R2代表烷基、烷氧基、烯基或酰基，a是5-100的整數，和b是1-3的整數。

【技術實現步驟摘要】
可固化的有機基聚硅氧烷組合物以及半導體器件
本專利技術涉及一種可固化的有機基聚硅氧烷組合物及其制備方法，以及其固化產品和該固化產品作為導熱層的用途，具有該導熱層的半導體器件，以及制造該半導體器件的方法。
技術介紹
安裝在印刷電路板上的發熱電子部件，例如CPU(中央處理器)的例如IC(集成電路)封裝，當使用中產生熱而引起溫度升高時，可能降低它們的性能或者可能引起故障。為了避免這種情況，通常的做法是在IC封裝之間放置一個良好的導熱性的導熱臂以及放置一個具有散熱片的散熱元件，或者在它們之間應用導熱油脂。最終，IC封裝里產生的熱被有效地傳遞到散熱元件并因此散熱。但是，隨著電子部件性能更強大而產生的熱量也趨向增加。因此，有需求開發導熱性比迄今已知的相似物更好的材料和元件。從操作和制造工藝的角度來看，現有的導熱片(sheets)是有利的，其可以容易地被安裝。導熱油脂在CPU中也是有優勢的，散熱元件可以相互緊密接觸，同時與其不規則性相一致，而不存在CPU表面不規則性的影響，這使散熱元件等之間不留空隙而使界面的熱阻變小。但是，導熱片和導熱油脂都是通過配制導熱填充劑來獲得以給予其導熱性。為了在導熱片的情況下不造成制造工藝過程中的可操作性和加工性的問題，或者為了在導熱油脂的情況下不引起用注射器的方式涂覆例如發熱電子部件上時的可操作性的問題，有必要將所用油脂的表觀粘度的上限限制到某一程度。任一情況下，限制待配制的導熱填充劑的量的最高限度，伴隨的缺點是不能獲得滿意的導熱效果。在這些情況下，有提議在導熱糊中配制低熔融的金屬的方法(參見專利文獻1：JP-AH07-207160和專利文獻2：JP-AH08-53664)，一種用于在三相復合材料中固定和穩定液態金屬的顆粒材料(參見專利文獻3：JP-A2002-121292)。但是，使用低熔點金屬的導熱材料有以下問題：它們污染涂層元件以外的元件，而且當使用超過一段長的時間后，油性物質會漏出。為了解決上述問題，已有提議在可固化的有機硅中分散鎵或鎵合金的方法(參見專利文獻4：JP4551074)。然而，由于它的低導熱性，這樣的組合物中厚度大的地方不能獲得滿意的結果。引用文件列表專利文獻1：JP-AH07-207160專利文獻2：JP-AH08-53664專利文獻3：JP-A2002-121292專利文獻4：JP4551074
技術實現思路
考慮到這些
技術介紹
的
技術實現思路
，本專利技術的首要目的是提供一種可固化的有機基聚硅氧烷組合物，其中以必需和足夠的量配制導熱性出色的材料，并且該材料是以顆粒形式均勻地分散在樹脂基質上。本專利技術的另一個目的是提供如上述的一種制造這樣的可固化的有機基聚硅氧烷組合物的方法。本專利技術的進一步目的是提供以上可固化的有機基聚硅氧烷組合物作為導熱層的用途，其如現有導熱油脂一樣放置在發熱電子部件和散熱元件之間，與部件或元件的表面不規則相一致而不引起其中間的空隙，并且它是由通過加熱交聯的固化產品所制成。本專利技術進一步的目的是提供半導體器件以及制備它的方法，其中發熱電子部件和散熱元件通過上述導熱層結合在一起，因此在散熱性能上優異。為了實現上述目的，我們做了深入研究，結果發現當根據材料優異的導熱性選用低熔融的鎵和/或鎵合金、以及烷氧基聚硅氧烷和導熱填充劑的特定類型，并在加成反應固化型有機基聚硅氧烷組合物中配制時，可以獲得一種其中鎵和/或鎵合金是以顆粒形式均勻分散的組合物。還發現了在通過組合物的熱處理提供固化產品的步驟的過程中，液態形式的鎵和/或鎵合金凝結形成具有更大粒度的液態顆粒，該液態顆粒隨同導熱填充劑一起互相結合形成一種由一系列結合體組成的路徑，并且該路徑結構是固定的并保持由樹脂組分固化形成的交聯網狀結構。還進一步發現了當通過將如上獲得的固化產品夾在發熱電子部件和散熱元件之間以層的形式布置時，所得的結構可以用作具有低熱阻的導熱層。此外，已發現可以獲得具有優良散熱特性的半導體產品，其中發熱電子部件運行產生的熱量通過以上導熱層立刻傳遞到散熱元件，導熱層包括固定的并保持如上所示的結構的鎵和/或鎵合金。本專利技術是基于上述發現而完成的。根據本專利技術的一個實施方案，提供一種油脂或糊狀形式的可固化的有機基聚硅氧烷組合物，其包括：(A)100重量份在一個分子中具有至少2個鍵合硅原子的烯基的有機基聚硅氧烷；(B)在分子中具有至少2個鍵合硅原子的氫原子的有機基氫聚硅氧烷，其量為：相對組分(A)中每1個烯基，組分(B)中鍵合硅原子的氫原子數目是0.1-5.0個；(C)5000-20000重量份的具有熔點0-70℃的鎵和/或鎵合金；(D)10-1000重量份的具有平均粒度0.1-100μm的導熱填充劑；(E)相對于組分(A)的重量，0.1-500ppm的鉑基催化劑；以及(G)20-500重量份的具有下述通式(1)的聚硅氧烷：其中R1可以是相同的或不同的并代表一價烴基，R2代表烷基、烷氧基、烯基或酰基，a是5-100的整數，b是1-3的整數。根據本專利技術的另一個實施方案，提供一種制備上述組合物的方法。根據本專利技術的一個進一步的實施方案，還提供一種該組合物的導熱固化產品。還根據本專利技術的一個進一步的實施方案，提供導熱固化產品作為夾在發熱電子部件和散熱元件之間的導熱層的用途。還根據本專利技術的一個進一步的實施方案，提供一種半導體器件，其具有發熱電子部件、散熱元件和如上所述的這樣的導熱層。根據本專利技術的另一個實施方案，提供一種制造上述半導體器件的方法。專利技術的有益效果本專利技術的可固化的有機基聚硅氧烷組合物在固化之前是油脂或糊狀形式，因此在發熱電子部件例如IC封裝上涂覆的過程中的可操作性是良好的。相應地，當散熱元件受到壓力粘結到電子部件上時，可使兩者相互之間緊密地接觸，同時與兩者表面上的不規則性相一致而在它們之間沒有產生空隙。因此，不會產生界面的熱阻。在通過加成反應固化樹脂組分的熱處理步驟中，包含在本專利技術的組合物中的鎵和/或它的合金的細微液態顆粒凝結以形成較大粒度的液態顆粒，并且該液態顆粒互相結合在一連同導熱填充劑形成一種路徑。因此，路徑結構是固定的且保持在由樹脂組分固化形成的三維交聯網狀結構，這樣使得由發熱電子部件產生的熱量可以快速地傳遞到散熱元件，從而確定地顯示出散熱效果高于現有的導熱片層或導熱油脂的情況。因為鎵和/或它的合金，其形成包含在由引入到半導體器件中的本專利技術組合物的固化產品制成的導熱層中的路徑，是固定的且維持在固化樹脂的三維交聯網狀結構中，所以這里沒有如現有的導熱油脂中所涉及的其他元件污染或隨著時間推移油性物質滲漏的問題。相應地，半導體器件的可靠性可以進一步被改善。附圖說明附圖1是圖示半導體器件的一個實例的縱剖面圖，其應用了本專利技術的組合物。具體實施方式【可固化的有機基聚硅氧烷組合物】(A)有機基聚硅氧烷本專利技術組合物的組分(A)是有機基聚硅氧烷，其在一個分子中具有至少兩個鍵合硅原子的烯基，并且是本專利技術的加成反應固化系統中的基礎樹脂(基礎聚合物)。只要該有機基聚硅氧烷是液態的，它的分子結構不是關鍵的。例如，提及的有線性結構、支鏈結構或有部分分支的線性結構，其中線性結構是優選的。烯基包括，例如，乙烯基、烯丙基、1-丁烯基、1-己烯基等。在這些基團中，乙烯基因為它的通用性是優選的。烯基可以在分子鏈的末端或中間鍵合到硅原子上。然而本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種油脂或者糊狀形式的可固化的有機基聚硅氧烷組合物，其包含(A)100重量份的有機基聚硅氧烷，其一個分子中具有至少2個鍵合到硅原子上的烯基；(B)有機基氫聚硅氧烷，其分子中具有至少2個鍵合到硅原子上的氫原子，其用量使對于組分(A)中每一烯基組分(B)中鍵合到硅原子上的氫原子數目是0.1?5.0個；(C)5000?20000重量份的具有熔點0?70℃的鎵和/或鎵合金；(D)10?1000重量份的具有平均粒度0.1?100μm的導熱填料；(E)相對于組分(A)的重量，0.1?500ppm的鉑基催化劑；以及(G)20?500重量份的具有下述通式(1)的聚硅氧烷：其中R1可以是相同的或不同的并代表一價烴基，R2代表烷基、烷氧基、烯基或酰基，a是5?100的整數，和b是1?3的整數。FSA00000838631800011.tif

【技術特征摘要】
2011.10.11 JP 2011-2239051.一種油脂或者糊狀形式的可固化的有機基聚硅氧烷組合物，其包含(A)100重量份的有機基聚硅氧烷，其一個分子中具有至少2個鍵合到硅原子上的烯基；(B)有機基氫聚硅氧烷，其分子中具有至少2個鍵合到硅原子上的氫原子，其用量使對于組分(A)中每一烯基，組分(B)中鍵合到硅原子上的氫原子數目是0.1-5.0個；(C)7000-20000重量份的具有熔點0-70℃的鎵和/或鎵合金；(D)10-1000重量份的具有平均粒度0.1-100μm的導熱填料；(E)相對于組分(A)的重量，0.1-500ppm的鉑基催化劑；以及(G)50-500重量份的具有下述通式(1)的聚硅氧烷：其中R1可以是相同的或不同的并代表一價烴基，R2代表烷基、烷氧基、烯基或酰基，a是5-100的整數，和b是1-3的整數。2.根據權利要求1所述的組合物，進一步包含0.1-100重量份通式(2)所示的烷氧硅烷化合物(G-2)，相對于100重量份的組分(A)：R3cR4dSi(OR5)4-c-d(2)其中R3獨立地代表具有6-15個碳原子的烷基，R4獨立地代表具有1-8個碳原子的未取代的或取代的一價烴基，R5獨立地代表具有1-...

【專利技術屬性】
技術研發人員：山田邦弘，松本展明，辻謙一，
申請(專利權)人：信越化學工業株式會社，
類型：發明
國別省市：