一种含硅的热界面材料、其制备方法及芯片封装结构技术

本发明专利技术公开了一种含硅的热界面材料、其制备方法及芯片封装结构，该含硅的热界面材料，其原材料包括烯基硅油、含氢硅油、导热填料、催化剂、润湿剂和附着力促进剂；所述烯基硅油由20～50wt.%的双端烯基硅油、30～76wt.%的侧烯基硅油、4～25wt.%的端侧烯基硅油复配，且其中双端烯基硅油和侧烯基硅油共计75～96wt.%；以及所述含氢硅油由10～60wt.%的侧氢硅油和40～90wt.%的端氢硅油复配。本申请热界面材料具有优异的导热性、断裂伸长率、拉伸强度、Si附着力等优点，将其涂敷于发热构件和冷却构件间形成热界面层，可确保与发热构件和冷却构件的贴合，从而可获得更优异的传热效率。从而可获得更优异的传热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种含硅的热界面材料、其制备方法及芯片封装结构


[0001]本申请涉及半导体器件封装
，具体涉及一种含硅的热界面材料、其制备方法及芯片封装结构。

技术介绍

[0002]在本领域，诸如大集成电路或集成电路芯片等电子器件被广泛认为是在使用期间产生热量导致与之相关的性能下降，各种散热技术已被用作解决这一问题的手段。例如，将冷却构件设置在发热构件附近，且冷却构件和发热构件密切接触，从而将热量传递出去。在这种情况下，如果发热构件和冷却构件间存在间隙，则会插入导热性低的空气，降低传热效率。热界面材料是涂敷于发热构件和冷却构件间，用来填充发热构件和冷却构件间的空气间隙，以此来提高传热效率。
[0003]对于热界面材料，为提高其导热性，往往需要加入大量的导热填料，这又导致热界面材料在热固化后的断裂伸长率降低。断裂伸长率的降低使热界面材料失去灵活性，当热界面材料填充发热构件和冷却构件间的间隙时，热界面材料难以完全贴合，则会在发热构件和/或冷却构件与热界面材料间存在新的空气间隙，影响传热效率。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种含硅的热界面材料、其制备方法及芯片封装结构，该含硅的热界面材料可显著改善断裂伸长率，当涂敷与发热构件和冷却构件间时可确保完全贴合。
[0005]为达到上述目的，本申请实施例一方面提供一种含硅的热界面材料，其原材料包括烯基硅油、含氢硅油、导热填料、催化剂、润湿剂和附着力促进剂；所述烯基硅油由20～50wt.%的双端烯基硅油、30～76wt.%的侧烯基硅油、4～25wt.%的端侧烯基硅油复配，且其中双端烯基硅油和侧烯基硅油共计75～96wt.%；以及所述含氢硅油由10～60wt.%的侧氢硅油和40～90wt.%的端氢硅油复配；所述双端烯基硅油选自由含2个乙烯基的基团对硅氧烷链的两端封端得到；所述侧烯基硅油选自由含乙烯基的烃基连接到硅氧烷链侧端得到；所述端侧烯基硅油选自由含乙烯基的烃基连接到硅氧烷链侧端以及至少一终端得到。
[0006]在一些具体实施方式中，含2个乙烯基的基团选自三羟甲基亚丙基三丙烯酸酯基或三羟甲基亚丙基三烯丙醚基。
[0007]在一些具体实施方式中，含乙烯基的烃基选自乙烯基。
[0008]在一些具体实施方式中，含氢硅油由31～57wt.%的侧氢硅油和43～69wt.%的端氢硅油复配。
[0009]在一些具体实施方式中，含氢硅油中Si
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H键基团的摩尔量是所述烯基硅油中烯基基团的0.9～2.5倍，优选为0.9～1.3倍，进一步优选为0.9～1.1倍。
[0010]在一些具体实施方式中，催化剂选自铂基金属催化剂或胶囊型催化剂；当催化剂选自铂基金属催化剂,所述热界面材料还包括抑制剂。
[0011]本申请实施例另一方面提供上述热界面材料的制备方法：将烯基硅油、导热填料和润湿剂按配比混合，加热到110～160℃温度下搅拌0.5～5h；冷却至室温，再加入含氢硅油、催化剂和附着力促进剂，于室温搅拌0.1～4h；经真空脱泡得热界面材料。
[0012]本申请实施例再一方面提供一种芯片封装结构：包括芯片，用于给芯片散热的散热构件，以及涂敷于芯片与散热构件间的热界面层，所述热界面层由上述热界面材料经硫化交联而成。
[0013]和现有技术相比，本申请具有如下特点和技术效果：本申请中含硅的热界面材料的断裂伸长率得到显著改善，具有优异的断裂伸长率、拉伸强度、Si附着力、触变性以及可施工时间长等优势，当将其用于在芯片的发热构件和冷却构件间形成热界面层，可确保完全贴合，从而改善导热效率。
具体实施方式
[0014]为了使本申请的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。
[0015]本申请实施例提供的一种含硅的热界面材料，其原料包括烯基硅油、含氢硅油、导热填料、催化剂、润湿剂和附着力促进剂，其中，烯基硅油由双端烯基硅油、侧烯基硅油、端侧烯基硅油复配，含氢硅油由侧氢硅油和端氢硅油复配。
[0016]一、烯基硅油粘度为0.1～60Pa
·
s的各种烯基硅油的复配混合物可使材料体系具有优良的触变性和工艺粘度，并能使硫化产物具有优良的物理性能。分子量较小的组分可降低材料体系的粘度，提高硫化产物的交联密度，使其具有较高的强度和硬度；而分子量大的组分可使硫化产物具有高弹性和较大的伸长率。
[0017]材料体系的弹性除与粘度有关外，还与烯基的含量以及烯基在硅氧烷链中的位置有关。本申请实施例中烯基硅油由双端烯基硅油（A）、侧烯基硅油（B）、端侧烯基硅油（C）复配。其中，双端烯基硅油是烯基对硅氧烷链的两终端进行封端，每个分子均含4个烯基；侧烯基硅油是烯基接到硅氧烷链侧端；端侧烯基硅油是烯基接到硅氧烷链的侧端和至少一终端。通过调整双端烯基硅油（A）、侧烯基硅油（B）、端侧烯基硅油（C）的配比，可调整固化产物的硬度和弹性。以双端烯基硅油（A）、侧烯基硅油（B）、端侧烯基硅油（C）总质量为100份算，双端烯基硅油（A）、侧烯基硅油（B）、端侧烯基硅油（C）的用量分别为20～50份、30～76份、4～25份，且其中双端烯基硅油（A）和侧烯基硅油（B）的用量合计75～96份，优选为28份、50份、22份。
[0018]（1）双端烯基硅油（A）：双端烯基硅油（A）由含2个乙烯基的基团对硅氧烷链的两端进行封端得到，其结构式表示如下：
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（Ⅰ）结构式（Ⅰ）中：Ra分别独立地选自碳数1～20的烷基或芳香基，优选为甲基或苯基；
Ra1分别独立地选自含2个乙烯基的基团，优选三羟甲基亚丙基三丙烯酸酯基或三羟甲基亚丙基三烯丙醚基；h为独立的整数，取值范围10～50000。
[0019]本申请实施例中，双端烯基硅油（A）的粘度优选为0.01～10Pa
·
s。
[0020]三羟甲基亚丙基三丙烯酸酯基的结构式见式（Ⅱ），其可由三羟甲基亚丙基三丙烯酸酯中的一乙烯基与氢硅键发生加成反应得到：
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（Ⅱ）三羟甲基亚丙基三烯丙醚基的结构式见式（Ⅲ），其可由三羟甲基亚丙基三烯丙醚中的一乙烯基与氢硅键发生加成反应得到：
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（Ⅲ）本申请实施例中,三羟甲基亚丙基三丙烯酸酯基或三羟甲基亚丙基三烯丙醚基封端的聚硅氧烷采用如下方法合成：使三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或季戊四醇三烯丙基醚与端氢硅油在卡斯特催化剂的催化作用下发生氢硅化反应，得到三羟甲基亚丙基三丙烯酸酯基或三羟甲基亚丙基三烯丙醚基封端的聚硅氧烷。
[0021]（2）侧烯基硅油（B）：侧烯基硅油（B）由含乙烯基的基团连接到硅氧烷链侧端得到，其结构式表示如下：
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（Ⅳ）结构式（Ⅳ）中：Rb分别独立地选自碳数1～20的烷基或芳香基，优选为甲基或乙基；Rb1独立地选自含乙烯基的烃基，优选乙烯基；i和j均为独立的整数，i的取值范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含硅的热界面材料，其特征是：其原材料包括烯基硅油、含氢硅油、导热填料、催化剂、润湿剂和附着力促进剂；所述烯基硅油由20～50wt.%的双端烯基硅油、30～76wt.%的侧烯基硅油、4～25wt.%的端侧烯基硅油复配，且其中双端烯基硅油和侧烯基硅油共计75～96wt.%；以及所述含氢硅油由10～60wt.%的侧氢硅油和40～90wt.%的端氢硅油复配；所述双端烯基硅油选自由含2个乙烯基的基团对硅氧烷链的两端封端得到；所述侧烯基硅油选自由含乙烯基的烃基连接到硅氧烷链侧端得到；所述端侧烯基硅油选自由含乙烯基的烃基连接到硅氧烷链侧端以及至少一终端得到。2.如权利要求1所述的一种含硅的热界面材料，其特征是：所述含2个乙烯基的基团选自三羟甲基亚丙基三丙烯酸酯基或三羟甲基亚丙基三烯丙醚基。3.如权利要求1所述的一种含硅的热界面材料，其特征是：所述含乙烯基的烃基选自乙烯基。4.如权利要求1所述的一种含硅的热界面材料，其特征是：所述含氢硅油由31～57wt.%的侧氢硅油和43～69wt.%的端氢硅油复配。5.如权利要求1所述的一种含硅的热界面材料，其特征是：所述含氢硅油中Si
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H键基团的摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍得，杨轩，廖述杭，苏峻兴，
申请(专利权)人：武汉市三选科技有限公司，
类型：发明
国别省市：