导热硅脂组合物及其固化产物制造技术

提供一种导热硅脂组合物，包括：在每个分子内含２个和多个键接于硅原子上的链烯基的有机聚硅氧烷，具有特定结构并在２５℃具有１０－１０，０００ｍｍ↑［２］／ｓ运动粘度的有机聚硅氧烷，包含特定取代基的烷氧基硅烷，在每个分子中含２个和多个ＳｉＨ基团的有机氢聚硅氧烷，导热填料，铂基催化剂和加成反应阻滞剂。该导热硅脂组合物表现出高热导率，在固化前具有优异的流动性，从而表现出良好的可加工性，能够填充微小缺口从而降低接触热阻，和在固化后还能够避免该导热材料的油分离和泄漏，这意味着该组合物表现出优异的散热性能和可靠性。同时，该导热硅脂组合物在高温高湿条件下表现出改进的耐久性，并从而在实际应用中进一步表现出改进的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导 膨且合物，其即使当使用大量导热填料填充以提供 优异的导热性时，,保持良好的流动性和良好的操作性能，并在高温高湿条 件下还显示出优异的耐久性和可靠性。本专利技术还涉及固化该组合物的方法、该 组合物的固化产品、包含该固化产品的电子装置和在电子元件和散热部件间形 成导热部件的方法。
技术介绍
安装在印刷电路板上的电子元辨包括IC组ft(IC packages)如CPU)^因在 该元件运行中发热导致》鹏升高，从而使得元件性能下降甚至使得元件失效。 因此，具有良好导热性的导热片或导热油脂通常夹在IC组件和具有散热片的 散热部件中间，由lt爐过散热部件有效地传导由IC组件等产生的热，并随后 将热发散出去。然而，随着电子元件性能的舰，由这些元件产生的热量也趋 于增加，这意1 需要开发导热性优于常规材料的材料和部件。为有效除去这些热量，已经提出了多种方法。特别是在产生大量热量的电 子元件的情况下，已经提出来M将导热材料例如导热油脂或导热片放置在电 子元件和另一 部件例如散热器之间来散热的方銜见专利参考文献1和专利参考 文献2)。由于其可容易地安置和安装，所以导热片提供操作方面的优点。然而，即 使CPU或散热片等的表面看似平滑，但其实际上仍包括微小的不规则。从而， 导热片实际上不能完全可靠地粘结在该表面上，并在导热片与该表面间形成空 气层，导致散热效果下降。为克服该问题，已经提出一种方法，其中在导热片 表面提供压敏粘合剂层等以改善粘合性，但是得到的散热效果仍然不能令人满思o公知的更有效的导热材料实例包括含有MA硅油基体中的氧化锌或氧化铝 粉末的散热油脂(见专利参考文献3和专利参考文献4)。此外，为进一步舰导热性，4顿氮化铝粉末的导热材料也是公知的。专利参考文献1公开了一种触变导热材料，其包括液态有机硅载体、二氧化硅纤 维和一种或多种选自树枝状氧化锌、薄片状氮化铝和薄片状氮化硼的材料。专利参考文献5公开了一种鄉旨组合物，其ffiil将具有特定粒度范围的球^ii形氮化铝粉末混合入特定的有机聚硅繊中得到。专利参考文献6公开了一种 导热硅脂，其4柳小粒度精细氮化铝粉斜Q大粒度粗f緣化铝粉末的组合。专 利参考文献7公开了一种导热磡旨，其j顿氮化铝粉斜卩氧化锌粉末的组合。 专利参考文献8公开了一种导热油脂组合物，其^ffl表面经有机硅烷M的氮 化铝粉末。氮化铝具有70-270W/(m K)的热导率，而金刚石具有甚至900-2,000 W/(m K)的更高热导率。专利参考文献9公开了一种导热硅酮组合物，其包 括硅树脂、金刚石、氧化锌和分散剂。此外，金属也具有高热导率，其可在电子元件的绝缘性为不必要的情况下 使用。专利参考文献10公开了一种导热油脂组合物，其M将金属铝粉末与 基油例如硅油混合获得。由于其不会被IC组件例如CPU或散热部件的表面中的不规则影响，并顺 从和与这些不规贝湘吻合，因此导热油脂提供了其它优点，这意歸IC组件 和散热部件可以无缴也结合在一起，从而保证了较小的界面热阻。然而，这些 油脂当经过长期{顿时，存在漏油问题。基于这些原因，已经提出了j顿液态 硅 组合物作为封装剂戯占合剂的方、攻见专利参考文献11和专利参考文献 12)。然而，这些导热材料或导热油l駒不能令Ail意地处理现代集成电路元件例如CPU产生的热量。导热片和导热油脂均需要加入导热填料以获得导热性。然而，敏中材料的 ^H粘度必须限制到特定上限。对于导热片的情况，该限制对于在生产过程中 避免任何对加工性或处理性的妨碍是必需的，而对于导热油脂的情况，该限制 对于在通过注射器来施加该油脂至电子元件时避免任何操作性问题是必需的。 从而，存顿在每种材料中可加入多少导热填料的限制，这意赠不能获得令 人满意的导热性。由Maxwell和Bruggeman理论公式可知，如果导热填料的体积分数为0.6#低，则M:将导热i真料混入硅油中得到的材料的热导率基本与导热填料的热导率无关。该材料的热导率仅在当i辩斗的体积分数舰0.6时，才开始受到 该导热i真料热导率的影响。换句话说，为提高导热油脂的热导率，首要因素在 于确定如何才能向该油脂中填充大量的导热填料。如果这类高数量填充是可行 的，则随后重要因素在于确定如何能够使用具有高热导率的填料。然而，高数 量i真充会导致多种问题，包括导热油脂的流动性下降和油脂的操作性體，包 括涂覆特性(例如分散禾咝网印刷特性)，使得油脂的实际施加变得不可能。此 外，由于油脂的流动性下降，使得油脂不能填充电子元件和/或散热器表面中的 微小缺口，这导致不期望的接触热阻的增加。基于生产具有高M:填充和良好流动性的导热材料的目的，M行了加入 含烷ftS有丰几聚l^，的研究，该有机聚硅氧烷处理导热填料的表面，从而导 致该填料分散性的显著改进(见专利参考文献13和专利参考文献14)。然而， 这些处理齐赃高温高湿割牛下会milzK解等老化，导致导热材料性能的劣化。 而且，虽然如上所述这些导热材料表现出良好的流动性，但当经过长期使用时， 其趋于存在漏油的问题。 JP 61-157587 A JP 52-33272 B GB 1480931 A JP 2-153995 A EP 0382188 Al USP5981641 JP 2002-30217 A US 2002/0018885 Al JP61-157569 A JP 8-208993 A JP 2005-162975 A
技术实现思路
根据上述常规技术，本专利技术的一个主要目的在于提供一种导热硅脂组合物，其表现出高导热性，在固化前具有优异的流动性，从而表现出良好的操作 性，并能够填充微小缺口，从而降低接触热阻。此外，本专利技术的另一个目的在 于提供一种导热硅脂组合物，其由于避免了固化后导热材料的油分离和泄漏， 从而表现出优异的散热性能和可靠性。另外，本专利技术的再一个目的在于改进这 类表现出优异操作性、散热性能和可靠性的导热硅脂组合物在高温高湿条件下 的耐久性，从而进一步^S在实际应用时该组合物的可靠性。本专利技术的专利技术者发现，包含在*分子中含2个或多个键接于硅原子的链 烯基的有机聚硅氧烷、具有特定结构并在25。C具有10-10,000mm2/s运动粘度 的有机聚硅氧烷、含特定取代基的烷氧基娃院、在每个分子中含2个或多， 接于硅原子的氢原子的有机氢聚硅氧烷、导热±真料、铂基催化剂和加成反应阻 滞剂的组合物表现出优异的导热性、固化前显示出优异的流动性并从而表现出 良好的操作性和良好的散热效果，且还會嫩避免固化后该导热材料的油分离和 泄漏，这意味着该组合物表现出优异的可靠性。专利技术A^发现这种组合物的固化产物在高温高湿条件下表现出极好的耐久性。本专利技术A^:1M过将本专利技术组合物的固化产物层夹在电子元件和散热部件中间，该固化产物可用作具有低热 阻的导热部件，和在该电子元件运行期间产生的热量可fflil该导热部件迅速导 入散热部件，从而提供具有优异散热性能的电子装置，例如半导体装置。基于这些发现，本专利技术人能够完成本专利技术。换句话说，本专利技术的第一方面提供一种导热硅脂组合物，其包括(A) 100体积份的在^h分子中含2个或多，接于硅原子上的链烯基的有机聚硅織，(B) 0.1-300傳积份的在25。C具有10-10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热硅脂组合物，包括：　　　　（Ａ）１００体积份的在每个分子中含２个或多个键接于硅原子的链烯基的有机聚硅氧烷，　　　　（Ｂ）０．１－３００体积份的在２５℃具有１０－１０，０００ｍｍ↑［２］／ｓ运动粘度并由以下通式（１）表示的有机聚硅氧烷：　　　　Ｒ↑［１］－（＊Ｏ）↓［ａ］－ＳｉＲ↑［１］↓［（３－ｂ）］（ＯＲ↑［２］）↓［ｂ］　　（１）　　　　其中，Ｒ↑［１］表示相同或不同的取代或未取代的单价烃基，每个Ｒ↑［２］各自独立地表示烷基、烷氧基烷基、链烯基或酰基，ａ表示５－１００的整数，和ｂ表示１－３的整数，　　　　（Ｃ）０．１－５０体积份由以下通式（２）表示的烷氧基硅烷：　　　　Ｒ↑［３］↓［ｃ］Ｒ↑［４］↓［ｄ］Ｓｉ（ＯＲ↑［５］）↓［４－ｃ－ｄ］　　（２）　　　　其中，Ｒ↑［３］表示相同或不同的９－１５个碳原子的烷基，Ｒ↑［４］表示相同或不同的取代或未取代的１－８个碳原子的单价烃基，Ｒ↑［５］表示相同或不同的１－６个碳原子的烷基，ｃ表示１－３的整数，和ｄ表示０－２的整数，条件是ｃ＋ｄ表示１－３的整数，　　　　（Ｄ）在每个分子中含２个或多个键接于硅原子上的氢原子的有机氢聚硅氧烷，数量为对于所述组分（Ａ）中的每一链烯基，足以提供０．１－５．０个该组分（Ｄ）内键接于硅原子上的氢原子，　　　　（Ｅ）１００－２，５００体积份的导热填料，　　　　（Ｆ）有效量的铂基催化剂，和　　　　（Ｇ）有效量的加成反应阻滞剂，　　　　条件是所述导热填料由具有０．０１－５０μｍ平均粒度的导热填料组成。...

【技术特征摘要】
JP 2006-7-12 2006-1918351.一种导热硅脂组合物，包括(A)100体积份的在每个分子中含2个或多个键接于硅原子的链烯基的有机聚硅氧烷，(B)0.1-300体积份的在25℃具有10-10,000mm2/s运动粘度并由以下通式(1)表示的有机聚硅氧烷其中，R1表示相同或不同的取代或未取代的单价烃基，每个R2各自独立地表示烷基、烷氧基烷基、链烯基或酰基，a表示5-100的整数，和b表示1-3的整数，(C)0.1-50体积份由以下通式(2)表示的烷氧基硅烷R3cR4dSi(OR5)4-c-d(2)其中，R3表示相同或不同的9-15个碳原子的烷基，R4表示相同或不同的取代或未取代的1-8个碳原子的单价烃基，R5表示相同或不同的1-6个碳原子的烷基，c表示1-3的整数，和d表示0-2的整数，条件是c+d表示1-3的整数，(D)在每个分子中含2个或多个键接于硅原子上的氢原子的有机氢聚硅氧烷，数量为对于所述组分(A)中的每一链烯基，足以提供0.1-5.0个该组分(D)内键接于硅原子上的氢原子，(E)100-2,500体积份的导热填料，(F)有效量的铂基催化剂，和(G)有效量的加成反应阻滞剂，条件是所述导热填料由具有0.01-50μm平均粒度的导热填料组成。2. 根据权利要求1的组合物，其中所述组分(C)为C1QH21Si(OCH3)3， C12H25Si(OCH3)3 ， C12H25Si(OC2H5)3 ， C10H21Si(CH3)(OCH3)2 ， C10H21Si(C6H5)(OCH3)2 ， C為S《CH3)(OC2H5)2 ， C1()H21S...

【专利技术属性】
技术研发人员：远藤晃洋，三好敬，山田邦弘，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]