【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导热材料，具体涉及一种芯片封装用导热有机硅复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着5g时代的万物互联，电子元器件、芯片等的集成度越来越高，其工作时产生的热量也显著增加，倘若不将热量及时散发出去，会极大的影响芯片及电子设备的使用效率和寿命。热界面材料（thermal interface materials，tim）已经成为解决芯片散热问题的最佳方案之一，其用于芯片表面与散热器之间，能够有效地降低芯片封装热阻，将芯片工作时产生的热量导出至半导体封装的外部区域，从而保证了芯片的工作稳定性和可靠性。
2、目前，已经有多种热界面材料用于电子封装和热管理领域，其主要由聚合物（有机硅、环氧树脂、聚酰亚胺、聚氨酯等）与导热无机填料（氧化锌、铝、氧化铝、氢氧化铝、氮化铝等）进行复合而成。其中，有机硅聚合物具有优异的柔韧性、低应力、耐候性、耐高低温性、介电性能和化学稳定性等优点，因此基于有机硅的热界面材料具有独特的优势。热界面材料的种类较多，包括导热脂、导热垫片和导热凝胶等。导热硅脂由于采用未交联的聚硅氧烷与导热填料复合而成，在使用过程中容易产生小分子和聚合物的外溢和填料粉体干结，污染器件并使得散热能力降低，通常导热硅脂的使用工作寿命较短。导热垫片不能进行自动化的规模点胶操作，且难以符合芯片封装时的低界面厚度要求，因此导热垫片难以满足芯片封装的操作工艺要求。导热凝胶在固化前为可流动的膏状物，方便点胶操作，可以成型为任意形状，能够满足芯片封装对低界面厚度的要求，固化后为柔软的固体材料，不存在聚合物渗出和粉体干结的问题，并且
3、现有专利文献cn114539780a公开了一种单组份热界面材料及其制备方法，该材料具有高导热性能、高伸长、低模量、低粘合层厚度和低热阻，能满足芯片封装技术的严苛需求。但是该专利技术中采用十二烷基三甲氧基硅烷（或十六烷基三甲氧基硅烷）来表面改性导热填料，改性后填料表面的十二烷基（或十六烷基）与聚硅氧烷相容性不好，使得该单组份热界面材料的粘度较高（均在320pa·s以上），其点胶时难以挤出，并且芯片封装时散热盖难以将热界面材料压到较低的界面厚度，因此其封装操作工艺性较差。专利文献cn105164208b公开了一种导热性硅氧烷组合物及其固化物，该导热性硅氧烷组合物即使在高温下放置也不会对ic封装造成应力，能够提供可靠性高的半导体装置。然而该导热性硅氧烷组合物的导热率均低于3.7w/(m·k)，其较低的导热性能难以满足如今高集成度的芯片散热需求。
4、有鉴于此，为更好的满足芯片封装需求，研发一种同时兼具高导热、低粘度、低模量、高断裂伸长率、高柔韧性、高回弹性、低界面厚度和低热阻的导热有机硅复合材料非常必要。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述技术问题，提供了一种芯片封装用导热有机硅复合材料及其制备方法。它是采用t型对称结构的大分子烷氧基硅烷处理剂对导热填料进行表面改性处理，采用刷状聚硅氧烷作为交联剂，以及添加具有特定结构的增粘剂等组份制备的兼具高导热、低粘度、低模量、高断裂伸长率、高柔韧性、高回弹性、低界面厚度和低热阻等性能的导热有机硅复合材料，用于芯片封装可有效避免由于芯片与散热盖的热膨胀系数（cte）不同导致热界面材料发生的翘曲、脱落、剥离，并可保证芯片封装的高可靠性，满足芯片封装技术和操作工艺的严苛要求。
2、本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
3、一种芯片封装用导热有机硅复合材料，由以下按重量份数计的组份组成：
4、基胶100份、乙烯基封端聚二甲基硅氧烷1～3.1份、氢基封端聚二甲基甲基氢硅氧烷0.1～0.5份、增粘剂0.01～0.07份、抑制剂0.02～0.1份、催化剂0.02～0.1份；
5、所述基胶包含以下组份：
6、导热无机填料100份、t型对称结构的大分子烷氧基硅烷处理剂1～3份、刷状聚硅氧烷5～9份。
7、本专利技术中，导热无机填料选自氧化锌、球形铝粉、球形氧化铝、球形氮化铝中的一种或几种。
8、优选地，所述氧化锌的中位粒径（d50）为0.5～2μm；所述球形铝粉、球形氧化铝、球形氮化铝的中位粒径（d50）为0.5～20μm。
9、本专利技术中，t型对称结构的大分子烷氧基硅烷处理剂具有如式（ⅰ）所示的结构：
10、
11、上述式（ⅰ）或式（ⅱ）中，r1为苯基或三氟丙基，r2为甲基或苯基，r3为乙撑基、丙撑基、己撑基、辛撑基、亚乙基苯基、3-(甲基丙酰氧)丙基及3-(丙酰氧)丙基中的一种，r4为甲基或乙基；
12、式（ⅰ）中，a=11～59，b=0～45，c=0～45，且为整数。
13、所述t型对称结构的大分子烷氧基硅烷处理剂按以下方法制备得到，具体步骤如下：
14、a、将浓度为2g/ml的有机环状硅氧烷单体的四氢呋喃溶液和正丁基锂溶液加入到三口烧瓶中，于25℃下搅拌反应12h；
15、b、加入偶联剂后在25℃下反应6h，经纯化干燥后得到链中间为硅-氢或硅-乙烯基的聚硅氧烷中间体；
16、c、将步骤b合成的聚硅氧烷中间体与具有烯基或硅-氢的三烷氧基硅烷发生硅氢加成反应，得到t型对称结构的大分子烷氧基硅烷处理剂。
17、步骤a中，所述有机环状硅氧烷单体选自六甲基环三硅氧烷、六苯基环三硅氧烷、2,4,6-三甲基-2,4,6-三苯基环三硅氧烷、2,4,6-三甲基-2,4 ,6-三(3,3,3-三氟丙基)环三硅氧烷中的一种或多种。
18、步骤a中，所述正丁基锂溶液的溶剂选自正己烷、四氢呋喃中的一种或多种；所述正丁基锂溶液的摩尔浓度为2.4mol/l。
19、步骤a中，所述有机环状硅氧烷单体与作为引发剂的正丁基锂的摩尔比为4:1～20:1。
20、步骤b中，所述偶联剂选自含有两个si-cl键并且含有一个si-h键或一个si-ch=ch2键的硅烷化合物，例如选自甲基二氯硅烷、苯基二氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、烯丙基甲基二氯硅烷中的一种或多种。
21、步骤b中，所述偶联剂与正丁基锂引发剂的摩尔比为1:2～1.5:2。
22、步骤a和步骤b中反应在惰性气氛下进行，所述惰性气氛选自氮气气氛或氩气气氛。
23、步骤c中，所述具有烯基或硅-氢的三烷氧基硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、5-己烯基三甲氧基硅烷、5-己烯基三乙氧基硅烷、7-辛烯基三甲氧基硅烷、(4-乙烯基苯基)三甲氧基硅烷、3-(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：由以下按重量份数计的组份组成：基胶100份、乙烯基封端聚二甲基硅氧烷1～3.1份、氢基封端聚二甲基甲基氢硅氧烷0.1～0.5份、增粘剂0.01～0.07份、抑制剂0.02～0.1份、催化剂0.02～0.1份；
2.根据权利要求1所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述导热无机填料选自氧化锌、球形铝粉、球形氧化铝、球形氮化铝中的一种或几种；所述氧化锌的中位粒径为0.5～2μm；所述球形铝粉、球形氧化铝、球形氮化铝的中位粒径为0.5～20μm。
3.根据权利要求1所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述T型对称结构的大分子烷氧基硅烷处理剂具有如式（Ⅰ）所示的结构：
4.根据权利要求1所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述刷状聚硅氧烷具有如式（Ⅲ）所示的结构：
5.根据权利要求1或4所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述刷状聚硅氧烷通过以下步骤制备得到：
6.根据权利要求5所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料
7.根据权利要求1所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述乙烯基封端聚二甲基硅氧烷的粘度为500～3000mPa·s；所述氢基封端聚二甲基甲基氢硅氧烷的粘度为30～120mPa·s，含氢质量分数为0.1～0.4%。
8.根据权利要求1所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述增粘剂选自具有式（Ⅳ）～式（Ⅵ）所示结构的一种或多种化合物：
9.根据权利要求1所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述抑制剂选自1-乙炔基-1-环己醇、2-甲基-3-丁炔基-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、马来酸二烯丙酯、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、聚二乙烯基四甲基二硅氧烷中的一种或多种；所述催化剂选自铂-醇络合物或铂-乙烯基硅氧烷配合物，其中铂原子的有效含量为2000～7500ppm。
10.一种制备如权利要求1～9任意一项所述芯片封装用导热有机硅复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：由以下按重量份数计的组份组成：基胶100份、乙烯基封端聚二甲基硅氧烷1～3.1份、氢基封端聚二甲基甲基氢硅氧烷0.1～0.5份、增粘剂0.01～0.07份、抑制剂0.02～0.1份、催化剂0.02～0.1份；
2.根据权利要求1所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述导热无机填料选自氧化锌、球形铝粉、球形氧化铝、球形氮化铝中的一种或几种；所述氧化锌的中位粒径为0.5～2μm；所述球形铝粉、球形氧化铝、球形氮化铝的中位粒径为0.5～20μm。
3.根据权利要求1所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述t型对称结构的大分子烷氧基硅烷处理剂具有如式（ⅰ）所示的结构：
4.根据权利要求1所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述刷状聚硅氧烷具有如式（ⅲ）所示的结构：
5.根据权利要求1或4所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述刷状聚硅氧烷通过以下步骤制备得到：
6.根据权利要求5所述的一种芯片封装用导热有机硅复合材料，其特征在于：所述正丁基锂溶液的溶剂选自正己烷、四氢呋喃中的一种；所述正丁基锂溶液的摩尔浓度为2.4mol/l；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：向略，王哲，王韵然，张叶琴，暴玉强，王霄，毛云忠，李龙锐，周远建，王联合，
申请(专利权)人：中蓝晨光化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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