可固化的有机基聚硅氧烷组合物以及半导体器件制造技术

一种油脂或糊状形式的可固化的有机基聚硅氧烷组合物，其包括：(A)有机基聚硅氧烷，其一个分子中具有至少2个键合硅原子的烯基；(B)有机基氢聚硅氧烷，其分子中具有至少2个键合硅原子的氢原子；(C)具有熔点0-70℃的镓和/或镓合金；(D)具有平均粒度0.1-100μm的导热填充剂；(E)铂基催化剂；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，代表一价烃基，R2代表烷基、烷氧基、烯基或酰基，a是5-100的整数，和b是1-3的整数。

【技术实现步骤摘要】
可固化的有机基聚硅氧烷组合物以及半导体器件
本专利技术涉及一种可固化的有机基聚硅氧烷组合物及其制备方法，以及其固化产品和该固化产品作为导热层的用途，具有该导热层的半导体器件，以及制造该半导体器件的方法。
技术介绍
安装在印刷电路板上的发热电子部件，例如CPU(中央处理器)的例如IC(集成电路)封装，当使用中产生热而引起温度升高时，可能降低它们的性能或者可能引起故障。为了避免这种情况，通常的做法是在IC封装之间放置一个良好的导热性的导热臂以及放置一个具有散热片的散热元件，或者在它们之间应用导热油脂。最终，IC封装里产生的热被有效地传递到散热元件并因此散热。但是，随着电子部件性能更强大而产生的热量也趋向增加。因此，有需求开发导热性比迄今已知的相似物更好的材料和元件。从操作和制造工艺的角度来看，现有的导热片(sheets)是有利的，其可以容易地被安装。导热油脂在CPU中也是有优势的，散热元件可以相互紧密接触，同时与其不规则性相一致，而不存在CPU表面不规则性的影响，这使散热元件等之间不留空隙而使界面的热阻变小。但是，导热片和导热油脂都是通过配制导热填充剂来获得以给予其导热性。为了在导热片的情况下不造成制造工艺过程中的可操作性和加工性的问题，或者为了在导热油脂的情况下不引起用注射器的方式涂覆例如发热电子部件上时的可操作性的问题，有必要将所用油脂的表观粘度的上限限制到某一程度。任一情况下，限制待配制的导热填充剂的量的最高限度，伴随的缺点是不能获得满意的导热效果。在这些情况下，有提议在导热糊中配制低熔融的金属的方法(参见专利文献1：JP-AH07-207160和专利文献2：JP-AH08-53664)，一种用于在三相复合材料中固定和稳定液态金属的颗粒材料(参见专利文献3：JP-A2002-121292)。但是，使用低熔点金属的导热材料有以下问题：它们污染涂层元件以外的元件，而且当使用超过一段长的时间后，油性物质会漏出。为了解决上述问题，已有提议在可固化的有机硅中分散镓或镓合金的方法(参见专利文献4：JP4551074)。然而，由于它的低导热性，这样的组合物中厚度大的地方不能获得满意的结果。引用文件列表专利文献1：JP-AH07-207160专利文献2：JP-AH08-53664专利文献3：JP-A2002-121292专利文献4：JP4551074
技术实现思路
考虑到这些
技术介绍
的
技术实现思路
，本专利技术的首要目的是提供一种可固化的有机基聚硅氧烷组合物，其中以必需和足够的量配制导热性出色的材料，并且该材料是以颗粒形式均匀地分散在树脂基质上。本专利技术的另一个目的是提供如上述的一种制造这样的可固化的有机基聚硅氧烷组合物的方法。本专利技术的进一步目的是提供以上可固化的有机基聚硅氧烷组合物作为导热层的用途，其如现有导热油脂一样放置在发热电子部件和散热元件之间，与部件或元件的表面不规则相一致而不引起其中间的空隙，并且它是由通过加热交联的固化产品所制成。本专利技术进一步的目的是提供半导体器件以及制备它的方法，其中发热电子部件和散热元件通过上述导热层结合在一起，因此在散热性能上优异。为了实现上述目的，我们做了深入研究，结果发现当根据材料优异的导热性选用低熔融的镓和/或镓合金、以及烷氧基聚硅氧烷和导热填充剂的特定类型，并在加成反应固化型有机基聚硅氧烷组合物中配制时，可以获得一种其中镓和/或镓合金是以颗粒形式均匀分散的组合物。还发现了在通过组合物的热处理提供固化产品的步骤的过程中，液态形式的镓和/或镓合金凝结形成具有更大粒度的液态颗粒，该液态颗粒随同导热填充剂一起互相结合形成一种由一系列结合体组成的路径，并且该路径结构是固定的并保持由树脂组分固化形成的交联网状结构。还进一步发现了当通过将如上获得的固化产品夹在发热电子部件和散热元件之间以层的形式布置时，所得的结构可以用作具有低热阻的导热层。此外，已发现可以获得具有优良散热特性的半导体产品，其中发热电子部件运行产生的热量通过以上导热层立刻传递到散热元件，导热层包括固定的并保持如上所示的结构的镓和/或镓合金。本专利技术是基于上述发现而完成的。根据本专利技术的一个实施方案，提供一种油脂或糊状形式的可固化的有机基聚硅氧烷组合物，其包括：(A)100重量份在一个分子中具有至少2个键合硅原子的烯基的有机基聚硅氧烷；(B)在分子中具有至少2个键合硅原子的氢原子的有机基氢聚硅氧烷，其量为：相对组分(A)中每1个烯基，组分(B)中键合硅原子的氢原子数目是0.1-5.0个；(C)5000-20000重量份的具有熔点0-70℃的镓和/或镓合金；(D)10-1000重量份的具有平均粒度0.1-100μm的导热填充剂；(E)相对于组分(A)的重量，0.1-500ppm的铂基催化剂；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价烃基，R2代表烷基、烷氧基、烯基或酰基，a是5-100的整数，b是1-3的整数。根据本专利技术的另一个实施方案，提供一种制备上述组合物的方法。根据本专利技术的一个进一步的实施方案，还提供一种该组合物的导热固化产品。还根据本专利技术的一个进一步的实施方案，提供导热固化产品作为夹在发热电子部件和散热元件之间的导热层的用途。还根据本专利技术的一个进一步的实施方案，提供一种半导体器件，其具有发热电子部件、散热元件和如上所述的这样的导热层。根据本专利技术的另一个实施方案，提供一种制造上述半导体器件的方法。专利技术的有益效果本专利技术的可固化的有机基聚硅氧烷组合物在固化之前是油脂或糊状形式，因此在发热电子部件例如IC封装上涂覆的过程中的可操作性是良好的。相应地，当散热元件受到压力粘结到电子部件上时，可使两者相互之间紧密地接触，同时与两者表面上的不规则性相一致而在它们之间没有产生空隙。因此，不会产生界面的热阻。在通过加成反应固化树脂组分的热处理步骤中，包含在本专利技术的组合物中的镓和/或它的合金的细微液态颗粒凝结以形成较大粒度的液态颗粒，并且该液态颗粒互相结合在一连同导热填充剂形成一种路径。因此，路径结构是固定的且保持在由树脂组分固化形成的三维交联网状结构，这样使得由发热电子部件产生的热量可以快速地传递到散热元件，从而确定地显示出散热效果高于现有的导热片层或导热油脂的情况。因为镓和/或它的合金，其形成包含在由引入到半导体器件中的本专利技术组合物的固化产品制成的导热层中的路径，是固定的且维持在固化树脂的三维交联网状结构中，所以这里没有如现有的导热油脂中所涉及的其他元件污染或随着时间推移油性物质渗漏的问题。相应地，半导体器件的可靠性可以进一步被改善。附图说明附图1是图示半导体器件的一个实例的纵剖面图，其应用了本专利技术的组合物。具体实施方式【可固化的有机基聚硅氧烷组合物】(A)有机基聚硅氧烷本专利技术组合物的组分(A)是有机基聚硅氧烷，其在一个分子中具有至少两个键合硅原子的烯基，并且是本专利技术的加成反应固化系统中的基础树脂(基础聚合物)。只要该有机基聚硅氧烷是液态的，它的分子结构不是关键的。例如，提及的有线性结构、支链结构或有部分分支的线性结构，其中线性结构是优选的。烯基包括，例如，乙烯基、烯丙基、1-丁烯基、1-己烯基等。在这些基团中，乙烯基因为它的通用性是优选的。烯基可以在分子链的末端或中间键合到硅原子上。然而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油脂或者糊状形式的可固化的有机基聚硅氧烷组合物，其包含(A)100重量份的有机基聚硅氧烷，其一个分子中具有至少2个键合到硅原子上的烯基；(B)有机基氢聚硅氧烷，其分子中具有至少2个键合到硅原子上的氢原子，其用量使对于组分(A)中每一烯基组分(B)中键合到硅原子上的氢原子数目是0.1?5.0个；(C)5000?20000重量份的具有熔点0?70℃的镓和/或镓合金；(D)10?1000重量份的具有平均粒度0.1?100μm的导热填料；(E)相对于组分(A)的重量，0.1?500ppm的铂基催化剂；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价烃基，R2代表烷基、烷氧基、烯基或酰基，a是5?100的整数，和b是1?3的整数。FSA00000838631800011.tif

【技术特征摘要】
2011.10.11 JP 2011-2239051.一种油脂或者糊状形式的可固化的有机基聚硅氧烷组合物，其包含(A)100重量份的有机基聚硅氧烷，其一个分子中具有至少2个键合到硅原子上的烯基；(B)有机基氢聚硅氧烷，其分子中具有至少2个键合到硅原子上的氢原子，其用量使对于组分(A)中每一烯基，组分(B)中键合到硅原子上的氢原子数目是0.1-5.0个；(C)7000-20000重量份的具有熔点0-70℃的镓和/或镓合金；(D)10-1000重量份的具有平均粒度0.1-100μm的导热填料；(E)相对于组分(A)的重量，0.1-500ppm的铂基催化剂；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价烃基，R2代表烷基、烷氧基、烯基或酰基，a是5-100的整数，和b是1-3的整数。2.根据权利要求1所述的组合物，进一步包含0.1-100重量份通式(2)所示的烷氧硅烷化合物(G-2)，相对于100重量份的组分(A)：R3cR4dSi(OR5)4-c-d(2)其中R3独立地代表具有6-15个碳原子的烷基，R4独立地代表具有1-8个碳原子的未取代的或取代的一价烃基，R5独立地代表具有1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田邦弘，松本展明，辻谦一，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：