一种半导体装置的散热组合物及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种半导体装置的散热组合物及其制备方法，散热组合物由以下原料制备而成：导热导电金属浆、环氧树脂、热固性树脂、稳定剂、润滑剂、乙二醇苯醚、苯酚。该组合物具有高散热性和操作时的粘着性、固化后的粘接性、长期可靠性的粘接剂，可以在包含功率半导体、光半导体的半导体元件、半导体装置、电路用金属板、由上述金属板形成的电路、电路基板、混合集成电路领域等电气部件的固定中使用。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体装置的散热组合物及其制备方法
本专利技术涉及一种半导体装置的散热组合物及其制备方法。
技术介绍
近年来，由于半导体装置、电气、电子部件的小型化、大功率化，因此如何将在狭窄空间中由电子部件等产生的热进行散热成为问题。其手段之一，使用了使热从电子部件的发热对象部向散热构件传导的绝缘性的粘接剂、片。作为这些粘接剂、片，使用了在热固性树脂中高填充有无机的高散热填料的组合物。然而从半导体装置、电子设备、电子部件的发热量有增大的倾向，它们所使用的粘接剂、片要求进一步的导热性的提高。因此，比以往更需要在树脂中高填充无机的高散热填料。作为本用途所使用的树脂，从与基材的粘接性的观点出发，主要使用了环氧树脂(例如，日本特开2008－101227号公报(专利文献1)、日本特开2008－280436号公报(专利文献2)、日本特开2010－109285号公报(专利文献3))。然而，如果增加填料的配合量则环氧树脂的表面积增大，因此树脂对填料表面的吸附量增加。其结果有对基材的粘着性、固化后的粘接性大幅度降低的问题。此外有高填充有填料的环氧树脂组合物的成型性显著差这样的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种半导体装置的散热组合物及其制备方法，具有高散热性和操作时的粘着性、固化后的粘接性、长期可靠性的粘接剂，可以在包含功率半导体、光半导体的半导体元件、半导体装置、电路用金属板、由上述金属板形成的电路、电路基板、混合集成电路领域等电气部件的固定中使用。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种半导体装置的散热组合物，由以下原料制备而成：导热导电金属浆、环氧树脂、热固性树脂、稳定剂、润滑剂、乙二醇苯醚、苯酚；所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、二酚基丙烷型环氧树脂、脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或几种混合；所述热固性树脂选自三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂、热固型丙烯酸树脂、油溶性酚醛树脂、醇酸树脂、溶剂型环氧酯树脂、热固性氟树脂中的一种或几种混合；所述稳定剂选自硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钾、亚磷酸醋、环氧大豆油、受阻酚、硫酸铅、亚硫酸铅中的一种或几种混合；所述润滑剂选自机械油、蓖麻油、硅油、硅酸酯、磷酸酯、氟油、酯类油、合成烃油、润滑脂、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化锂、全氟聚苯、尼龙、氮化硼中的一种或几种混合。进一步地，所述润滑剂为蓖麻油和硅油的混合物，质量比为3:1。进一步地，所述稳定剂为受阻酚和亚硫酸铅的混合物，质量比为1:1。进一步地，所述热固性树脂为三聚氰胺甲醛树脂。进一步地，所述环氧树脂为缩水甘油胺类环氧树脂。作为本专利技术的进一步改进，所述导热导电金属浆的制备方法如下：S1.浇铸铸锭：用金属模浇铸将铜锭、银锭、锡锭和锌锭加工为25mm×25mm×25mm的正方体配料；S2.轧制变形：将加工好的坯料在室温下采用两辊轧机冷轧变形，两道次轧制完成后，其累计变形量为12-17％；S3.重熔处理：将冷轧变形后的试样放入工频感应加热炉中加热至液态，超声波处理并保温1-5h，取出然后快速水淬，获得半固态导热导电金属浆。作为本专利技术的进一步改进，所述铜锭、银锭、锡锭和锌锭的质量比为100：(10-25)：(1-5)：(5-15)。作为本专利技术的进一步改进，所述导热导电金属浆的制备方法如下：S1.浇铸铸锭：用金属模浇铸将100重量份铜锭、10-25重量份银锭、1-5重量份锡锭和5-15重量份锌锭加工为25mm×25mm×25mm的正方体配料；S2.轧制变形：将加工好的坯料在室温下采用两辊轧机冷轧变形，两道次轧制完成后，其累计变形量为12-17％；S3.重熔处理：将冷轧变形后的试样放入工频感应加热炉中加热至1200-1500℃，使得金属呈液态，1000-1500W超声波处理并保温1-5h，取出然后快速水淬，获得半固态导热导电金属浆。作为本专利技术的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：导热导电金属浆10-30份、环氧树脂50-100份、热固性树脂70-120份、稳定剂1-5份、润滑剂1-3份、乙二醇苯醚30-100份、苯酚10-20份。作为本专利技术的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：导热导电金属浆15-25份、环氧树脂70-90份、热固性树脂90-110份、稳定剂2-4份、润滑剂1-2份、乙二醇苯醚50-70份、苯酚12-18份。作为本专利技术的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：导热导电金属浆20份、环氧树脂82份、热固性树脂105份、稳定剂3份、润滑剂1.5份、乙二醇苯醚64份、苯酚15份。本专利技术进一步保护一种上述的半导体装置的散热组合物的制备方法，包括以下步骤：S1.将导热导电金属浆加入乙二醇苯醚中加热至200-250℃，加入苯酚溶解并充分搅拌均匀；S2.依次将环氧树脂、热固性树脂、稳定剂加入步骤S1所述体系中，混合均匀后降至120-150℃，加入润滑剂，球磨至粒度在100目以下；S3.将步骤S2中所述体系在离型膜之间成型一定厚度，在100-120℃硫化20-40min，逐渐冷却至室温，得到半导体装置的散热组合物。作为本专利技术的进一步改进，所述球磨条件为采用5-10粒直径为70mm的高铬耐磨钢球进行球磨100-150min。作为本专利技术的进一步改进，所述球磨条件为采用5-10粒直径为70mm的高铬耐磨钢球进行球磨100-150min。本专利技术具有如下有益效果：乙二醇苯醚是一种高沸点溶剂，不仅可以作为稀释剂，还可以使得组合物在室温下的贮存稳定性显著增加，当在使用期间高沸点溶剂稀释的散热组合物没有或几乎没有粘性增加，组合物涂覆在投影设备电子元器件中，容易固化，发热后变成微液态，由于粘性不变，使得涂层转变为具有散热性能的薄膜；本专利技术制得的半固态导热导电金属浆将导热、导电性能很好、且延展性好的金属银、铜、锌和锡混合制得，与传统的导电导热金属相比，具有热冲击小、使用寿命长、铸件含气少、加工余量小、成品率高等优点，由于半固态金属具有“剪切变稀”的触变行为，充填时像流体一样，容易充填模腔，节省压力，可一次近净成形复杂形状零件，与其他组分组合后，制得散热组合物有助于高发热的电子组件快速散热且具有极好的耐冲击性能，起到保护电子期间的作用；环氧树脂和热固性树脂得添加使得组合物具有高散热性和操作时的粘着性、固化后的粘接性、长期可靠性的粘接剂，可以在包含功率半导体、光半导体的半导体元件、半导体装置、电路用金属板、由上述金属板形成的电路、电路基板、混合集成电路领域等电气部件的固定中使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的散热组合物，其特征在于，由以下原料制备而成：导热导电金属浆、环氧树脂、热固性树脂、稳定剂、润滑剂、乙二醇苯醚、苯酚；/n所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、二酚基丙烷型环氧树脂、脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或几种混合；/n所述热固性树脂选自三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂、热固型丙烯酸树脂、油溶性酚醛树脂、醇酸树脂、溶剂型环氧酯树脂、热固性氟树脂中的一种或几种混合；/n所述稳定剂选自硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钾、亚磷酸醋、环氧大豆油、受阻酚、硫酸铅、亚硫酸铅中的一种或几种混合；/n所述润滑剂选自机械油、蓖麻油、硅油、硅酸酯、磷酸酯、氟油、酯类油、合成烃油、润滑脂、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化锂、全氟聚苯、尼龙、氮化硼中的一种或几种混合。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的散热组合物，其特征在于，由以下原料制备而成：导热导电金属浆、环氧树脂、热固性树脂、稳定剂、润滑剂、乙二醇苯醚、苯酚；
所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、二酚基丙烷型环氧树脂、脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或几种混合；
所述热固性树脂选自三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂、热固型丙烯酸树脂、油溶性酚醛树脂、醇酸树脂、溶剂型环氧酯树脂、热固性氟树脂中的一种或几种混合；
所述稳定剂选自硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钾、亚磷酸醋、环氧大豆油、受阻酚、硫酸铅、亚硫酸铅中的一种或几种混合；
所述润滑剂选自机械油、蓖麻油、硅油、硅酸酯、磷酸酯、氟油、酯类油、合成烃油、润滑脂、石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化锂、全氟聚苯、尼龙、氮化硼中的一种或几种混合。


2.根据权利要求1所述一种半导体装置的散热组合物，其特征在于，所述导热导电金属浆的制备方法如下：
S1.浇铸铸锭：用金属模浇铸将铜锭、银锭、锡锭和锌锭加工为25mm×25mm×25mm的正方体配料；
S2.轧制变形：将加工好的坯料在室温下采用两辊轧机冷轧变形，两道次轧制完成后，其累计变形量为12-17％；
S3.重熔处理：将冷轧变形后的试样放入工频感应加热炉中加热至液态，超声波处理并保温1-5h，取出然后快速水淬，获得半固态导热导电金属浆。


3.根据权利要求2所述一种半导体装置的散热组合物，其特征在于，所述铜锭、银锭、锡锭和锌锭的质量比为100：(10-25)：(1-5)：(5-15)。


4.根据权利要求2所述一种半导体装置的散热组合物，其特征在于，所述导热导电金属浆的制备方法如下：
S1.浇铸铸锭：用金属模浇铸将100重量份铜锭、10-25重量份银锭、1-5重量份锡锭和5-15重量份锌锭加工为25mm×25mm×25mm的正方体配料；
S2....

【专利技术属性】
技术研发人员：廖铁仙，
申请(专利权)人：廖铁仙，
类型：发明
国别省市：广东;44