导热性有机硅组合物、导热性层和半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安装于发热元件时发热@冷却的反复引起的泵出现象、剥离难以发 生的导热性有机硅组合物、导热性层和半导体装置。
【背景技术】
[0002] 对于LSI、1C芯片等电子部件，公知使用中的发热和与其相伴的性能的下降，作为 用于解决其的手段，使用了各种各样的放热技术。作为一般的方法，通过在发热部的附近配 置冷却构件，使两者紧密接触后从冷却构件高效率地除热，从而进行放热。此时，如果在发 热构件与冷却构件之间存在间隙，则导热性低的空气存在其间，从而使传热的效率不高，因 此发热构件的温度没有充分地降低。为了防止这样的现象，以防止其间存在空气为目的，使 用热导率好、对构件的表面具有追随性的放热材料、放热片材、放热脂（专利第2938428号 公报、专利第2938429号公报、专利第3952184号公报：专利文献1~3)。
[0003] 在放热脂中有通过在半导体芯片与散热器之间夹持加热而固化，使半导体芯片与 散热器密合而使用的放热脂。这样的材料目前为止报道了各种材料（专利第5047505号公 报：专利文献4)。但是，目前为止的材料的储能模量G'高，不能追随由于发热元件的工作 在H亭止而发生的冷热循环引起的发热体与冷却构件之间的翘曲，有时发生放热脂从基材 的剥离。另一方面，作为G'低的材料，如果使用例如非反应型的脂，则发生泵出。如果这样 地发生剥离、泵出，则发热体与冷却构件的密合变差，因此冷却效率降低，电子部件的性能 降低。此外，目前为止的材料由于安装中的芯片、散热器的翘曲，发生了从这些基材的剥离 或材料自身的破坏的情况下，其间存在空气，热阻显著地上升。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :专利第2938428号公报
[0007] 专利文献2 :专利第2938429号公报
[0008] 专利文献3 :专利第3952184号公报
[0009] 专利文献4 :专利第5047505号公报
【发明内容】
[0010] 发明要解决的课题
[0011] 本发明鉴于上述实际情况而完成，目的在于提供给予不发生冷热循环时的泵出、 剥离，抑制了热阻的上升的固化物的导热性有机硅组合物、导热性层和半导体装置。
[0012] 用于解决课题的手段
[0013] 本发明人为了实现上述目的反复深入研宄，结果发现：通过使用包含下述（A)~ (F)成分的导热性有机硅组合物，将其配置在发热性电子部件与放热用构件之间，从而该 组合物给予适当的储能模量、损耗模量和损耗系数，即使反复进行冷热循环，也难以发生剥 离，难以发生泵出，因此热阻的上升得到抑制。此外发现，通过设计材料以具有适当的损耗 系数，从而即使在发生了剥离（界面剥离）、材料自身的破坏（内聚破坏）的情况下再密合 性也优异，再密合后的热阻的上升得以抑制，完成了本发明。
[0014] 因此，本发明提供下述的导热性有机硅组合物、导热性层和半导体装置。
[0015] [1]导热性有机硅组合物，是在发热性电子部件与放热用构件之间配置的导热性 有机硅组合物，其特征在于，含有下述（A)~（F)成分。
[0016] (A)在1分子中具有至少2个烯基的、25 °C的运动粘度为10~100, 000mm2/s的有 机聚硅氧烷：100质量份，
[0017] ⑶下述通式⑴所示的单末端3官能的水解性二甲基聚硅氧烷：50~150质量 份，
[0020] (式中，a为5~100的正数，R1为碳原子数1~6的烷基。）
[0021] (C)具有10W/VC以上的热导率的导热性填充材料：相对于⑷成分和⑶成分的 合计100质量份，800~2, 000质量份，
[0022] (D)下述通式（2)所示的有机氢聚硅氧烷，
[0024] (式中，b为5~500的正数，R2为碳原子数1~6的烷基。）
[0025] (E)⑶成分以外的、在1分子中含有至少2个与硅原子直接键合的氢原子的有机 氢聚硅氧烷：(D)成分和（E)成分的配合量为{(D)成分和（E)成分的合计的Si-H基的个 数}/{(A)成分的烯基的个数}成为0.5~2.0的配合量，并且其比例使得（来自⑶成分 的Si-H基的个数V(来自（E)成分的Si-H基的个数）成为0.6~10.0，
[0026] (F)选自铂和铂化合物的催化剂：其配合量使得以铂原子计，成为（A)成分的 0? 1 ~500ppm，
[0027] [2] [1]所述的导热性有机硅组合物，其还含有（G)抑制（F)成分的催化剂活性的 选自炔属化合物、各种氮化合物、有机磷化合物、肟化合物和有机氯化合物的控制剂：其配 合量使得相对于（A)成分，成为0. 1~5质量％。
[0028] [3] [1]或[2]所述的导热性有机硅组合物，其给予150°C下的储能模量G'为 2,000Pa以上20,000Pa以下、损耗模量G"为5,000Pa以上40,000Pa以下并且损耗系数 tan S为〇. 8~3. 0的范围的固化物。
[0029] [4] [1]~[3]的任一项所述的导热性有机硅组合物，其给予下述固化物：将 [1]~[3]的任一项所述的有机硅组合物在基材上涂布、固化而得到的固化物的热阻值a 与将该固化物内聚破坏或从基材进行界面剥离、再次与上述基材密合后的热阻值0之比 |3 / a为1. 1以下。
[0030] [5]导热性层，其通过将[1]~[4]的任一项所述的导热性有机硅组合物固化而形 成，配置在发热性电子部件与放热用构件之间，将来自发热性电子部件的热传导到放热用 构件。
[0031] [6]半导体装置，是具有发热性电子部件、放热用构件和由[1]~[4]的任一项所 述的导热性有机硅组合物的固化物构成的导热性层的半导体装置，经由上述导热性层将上 述发热性电子部件和上述放热用构件接合。
[0032] [7][6]所述的半导体装置，其中，导热性层的厚度为200 ym以下。
[0033] [8] [6]或[7]所述的半导体装置，其中，发热性电子部件为半导体元件，该元件的 芯片的面积为50mm2以上的大小。
[0034] 发明的效果
[0035] 本发明的导热性有机硅组合物，具有储能模量、损耗模量和损耗系数的适当的范 围，难以发生冷热循环时的泵出、剥离，热阻的上升得以抑制。此外，通过以具有适当的范围 的损耗系数的方式设计材料，即使在发生了剥离、材料自身的破坏的情况下，也能够与基材 再次密合，再密合后的热阻没有大幅度地上升。
【附图说明】
[0036] 图1是表示应用本发明的组合物的半导体装置的一例的纵断面概略图。
【具体实施方式】
[0037] 本发明的导热性有机硅组合物含有下述（A)~（F)成分。
[0038] 这种情况下，本发明的导热性有机硅组合物的固化物的150°C下的储能模量G'可 为2, OOOPa以上20, OOOPa以下，优选为2, OOOPa以上18, OOOPa以下。如果不到2, OOOPa， 储能模量过低，元件工作时组合物泵出，如果超过20, 000Pa，则弹性模量过高，因此在元件 工作时的冷热循环中发生剥离。
[0039] 此外，本发明的导热性有机硅组合物的固化物的损耗模量G"可为5, OOOPa以上 40, OOOPa以下，优选为5, OOOPa以上35, OOOPa以下。如果不到5, OOOPa，则组合物的粘性 缺乏，密合差，因此热阻上升，如果超过40, OOOPa，则在元件工作时组合物泵出。
[0040] 进而，损耗系数tan S可为〇. 8~3. 0的范围，优选为0. 8~2. 5的范围。如果比 0. 8低，则在元件工作时的冷热循环中组合物变硬，发生剥离，如果超过3. 0,则元件工作时 发生组合物的泵出。
[0041] 构成本发明的（A)成分的有机聚硅氧烷，在1分子中具有至少2个与娃原子直接 键合的烯基，可以是直链状，也可以是分支状，还可以是这些2种以上的不同粘度的混合 物。作为烯基，可例示乙烯基、稀丙基、1- 丁烯基、1-己烯基等，从合成的容易性、成本的方 面出发，优选乙烯基。作为与硅原子键合的残余的有机基，可例示甲基、乙基、丙基、丁基、己 基、十二烷基等烷基、苯基等芳基、2-苯基乙基、2-苯基丙基等芳烷基，此外，作为实例也可 列举氯甲基、3,3,3_三氟丙基等取代烃基。这些中，从合成的容易性、成本的方面出发，优 选甲基。与硅原子键合的烯基可存在于有机聚硅氧烷的分子链的末端、中途的任一者，优选 至少存在于末端。25°C下的采用奥氏粘度计测定的运动粘度可为10~100,000mm 2/s的范 围，优选为 100 ~50,000mm2/s。
[0042] (B)成分为下述通式⑴所示的单末端3官能的水解性二甲基聚硅氧烷。
[0044] (式中，a为5~100的正数，R1为碳原子数1~6的烷基。）
[0045] 如果⑶成分的由通式⑴表示的单末端3官能的水解性二甲基聚硅氧烷的a比5 小，则组合物的渗油变得严重，可靠性变差，如果比100大，润湿性不足，因此可为5~100， 优选为10~60的范围。
[0046] 该单末端3官能的水解性二甲基聚硅氧烷的添加量，相对于（A)成分100质量份， 如果比50质量份少，则不能发挥充分的润湿性，如果比150质量份多，则渗油变得严重，可 靠性变差，再次密合后的可靠性也变差，因此可为50~150质量份，优选为60~150质量 份，更优选为60~130质量份，进一步优选为60~120质量份的范围。
[0047] (C)成分是具有10W/m°C以上的热导率的导热性填充材料。
[0048] (C)成分的平均粒径优选0. 1~100 ym，特别优选0. 1~50 ym的范围。如果该 平均粒径比0. 1 y m小，则得到的组合物没有成为脂状，缺乏伸展性，如果比100 y m大，有 时缺乏放热脂