JP2015078296A - Curable heat conductive resin composition, manufacturing method of the composition, cured product of the composition, use method of the cured product, semiconductor device having the cured product of the composition and manufacturing method of the semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、硬化性熱伝導性樹脂組成物、該組成物の製造方法、該組成物の硬化物、該硬化物の使用方法、該硬化物からなる熱伝導性層を有する半導体装置、及び該半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a curable thermally conductive resin composition, a method for producing the composition, a cured product of the composition, a method for using the cured product, a semiconductor device having a thermally conductive layer made of the cured product, and the The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
プリント配線基板上に実装される発熱性電子部品、例えば、CPU等のICパッケージは、使用時の発熱による温度上昇によって性能が低下したり破損したりすることがある。そのため、従来、ICパッケージと放熱フィンを有する放熱部材との間に、熱伝導性が良好な熱伝導性シートを配置したり、熱伝導性グリースを適用して、ICパッケージ等から生じる熱を効率よく放熱部材に伝導して放熱させることが実施されている。しかしながら、電子部品等の高性能化に伴い、その発熱量が益々増加する傾向にあり、従来のものよりも更に熱伝導性に優れた材料・部材の開発が求められている。 An exothermic electronic component mounted on a printed wiring board, for example, an IC package such as a CPU, may be degraded or damaged due to a temperature rise due to heat generation during use. For this reason, conventionally, a heat conductive sheet having good heat conductivity is disposed between the IC package and the heat radiating member having the heat radiating fins, or heat conductive grease is applied to efficiently generate heat generated from the IC package or the like. It is well practiced to conduct heat to a heat radiating member. However, as the performance of electronic parts and the like increases, the amount of generated heat tends to increase more and more, and development of materials and members that are more excellent in thermal conductivity than conventional ones is required.
従来の熱伝導性シートは、手軽にマウント・装着することができるという作業・工程上の利点を有する。また、熱伝導性グリースの場合は、CPU、放熱部材等の表面の凹凸に影響されることなく、凹凸に追随して、両者間に隙間を生じせしめることなく、両者を密着させることができ、界面熱抵抗が小さいという利点がある。しかし、熱伝導性シート及び熱伝導性グリースは、ともに熱伝導性を付与するため熱伝導性充填剤を配合して得られるが、熱伝導性シートの場合は、その製造工程における作業性・加工性に支障をきたさないようにするために、また、熱伝導性グリースの場合は、発熱性電子部品等へシリンジ等を用いて塗工する際の作業性に問題が生じないように、そのみかけ粘度の上限を一定限度に抑制する必要があるために、いずれの場合においても熱伝導性充填剤の配合量の上限は制限され、十分な熱伝導性効果が得られないという欠点があった。 The conventional heat conductive sheet has an advantage in work and process that it can be easily mounted and mounted. In addition, in the case of thermally conductive grease, without being affected by the unevenness of the surface of the CPU, heat radiating member, etc., following the unevenness, it is possible to adhere both without causing a gap between them, There is an advantage that the interfacial thermal resistance is small. However, both the heat conductive sheet and the heat conductive grease are obtained by blending a heat conductive filler in order to impart heat conductivity. In the case of a heat conductive sheet, workability and processing in the manufacturing process are obtained. In the case of thermally conductive grease, the appearance of the heat-sensitive electronic parts should not be affected by the use of a syringe. Since it is necessary to suppress the upper limit of the viscosity to a certain limit, in any case, the upper limit of the blending amount of the heat conductive filler is limited, and there is a drawback that a sufficient heat conductive effect cannot be obtained.
そこで、熱伝導性ペースト内に低融点金属を配合する方法(特許文献1、特許文献2)、液体金属を三相複合体中に固定し、安定化する働きをする粒状材料(特許文献3)等が提案されている。しかしながら、これら低融点金属を用いた熱伝導性材料は、塗工部以外の部品を汚染し、また、長時間にわたって使用すると油状物が漏出してくる等の問題があった。それらを解決するために硬化性のシリコーン中にガリウムあるいはガリウム合金を分散させる方法(特許文献4、特許文献5)が提案されている。これら組成物は上記問題点が解決されているものの、これら組成物を高温高湿下に長時間放置すると、分散されたガリウムが徐々に酸化されて、放熱性能が経時で劣化するという問題点があった。 Therefore, a method of blending a low-melting-point metal in the heat conductive paste (Patent Document 1, Patent Document 2), a granular material that functions to fix and stabilize a liquid metal in a three-phase composite (Patent Document 3). Etc. have been proposed. However, these thermally conductive materials using low-melting point metals have problems such as contamination of parts other than the coated part and leakage of oil when used for a long time. In order to solve these problems, methods for dispersing gallium or a gallium alloy in curable silicone have been proposed (Patent Documents 4 and 5). Although these compositions have solved the above-mentioned problems, when these compositions are left for a long time under high temperature and high humidity, the dispersed gallium is gradually oxidized, and the heat dissipation performance deteriorates over time. there were.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、熱伝導性に優れ、高温高湿環境下に長時間曝されても、継続的に放熱性能を発揮できる硬化性熱伝導性樹脂組成物及び該組成物の製造方法を提供することを目的とする。また、該組成物の硬化物及び熱伝導性層としての該硬化物の使用方法を提供することを目的とする。更に、該組成物の硬化物を有する放熱性能に優れた半導体装置、及び該半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a curable thermally conductive resin composition having excellent thermal conductivity and capable of continuously exhibiting heat dissipation performance even when exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time. It aims at providing the manufacturing method of this composition. Moreover, it aims at providing the usage method of this hardened | cured material as a hardened | cured material of this composition and a heat conductive layer. Furthermore, it aims at providing the semiconductor device excellent in the thermal radiation performance which has the hardened | cured material of this composition, and the manufacturing method of this semiconductor device.
上記課題を解決するため、本発明では、(A)下記(a−1)と(a−2)との付加反応生成物であって、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する付加反応生成物: 100質量部、
[(a−1)は下記一般式(1)
で表されるケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する化合物であり、
(a−2)は付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素であり、前記(a−1)成分1モルに対して過剰モル量含有する。]
(B)融点が0〜70℃のガリウムもしくはその合金、又はその両方: 200〜20,000質量部、
(C)1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:((C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の個数の合計)/(前記(A)成分中の付加反応性炭素−炭素二重結合の個数の合計)が0.1〜5.0となる量、
(D)白金及び白金化合物からなる群より選択される触媒:前記(A)成分100質量部に対して白金原子として0.1〜500ppmとなる量
を含有するものであることを特徴とする硬化性熱伝導性樹脂組成物を提供する。
In order to solve the above problems, in the present invention, (A) an addition reaction product of the following (a-1) and (a-2), wherein an addition-reactive carbon-carbon double bond is contained in one molecule Two addition reaction products: 100 parts by weight,
[(A-1) is the following general formula (1)
A compound having two hydrogen atoms bonded to a silicon atom represented by
(A-2) is a polycyclic hydrocarbon having two addition-reactive carbon-carbon double bonds in one molecule, and is contained in an excess molar amount relative to 1 mol of the component (a-1). ]
(B) Gallium having a melting point of 0 to 70 ° C. or an alloy thereof, or both: 200 to 20,000 parts by mass,
(C) Organohydrogenpolysiloxane having hydrogen atoms bonded to two or more silicon atoms in one molecule: (total number of hydrogen atoms bonded to silicon atoms in component (C)) / ((A ) The amount that the sum of the number of addition-reactive carbon-carbon double bonds in the component) is 0.1 to 5.0,
(D) Catalyst selected from the group consisting of platinum and platinum compounds: Curing characterized in that it contains an amount of 0.1 to 500 ppm as platinum atoms with respect to 100 parts by mass of component (A). An electrically conductive resin composition is provided.
このような硬化性熱伝導性樹脂組成物であれば、熱伝導性に優れ、高温高湿環境下に長時間曝されても、継続的に放熱性能を発揮できる。 Such a curable thermally conductive resin composition has excellent thermal conductivity and can continuously exhibit heat dissipation performance even when exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time.
更に、(E)平均粒径が0.1〜100μmの熱伝導性充填剤: 前記(A)成分100質量部に対して0〜1,000質量部
を含有することが好ましい。
Furthermore, (E) Thermally conductive filler having an average particle diameter of 0.1 to 100 μm: It is preferable to contain 0 to 1,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
このような(E)成分を含有していれば、より熱伝導性に優れた硬化性熱伝導性樹脂組成物とすることができる。 If such (E) component is contained, it can be set as the curable thermal conductive resin composition which was more excellent in thermal conductivity.
更に、(F)下記一般式(2)
で表されるポリシロキサン: 前記(A)成分100質量部に対して10〜500質量部
を含有することが好ましい。
Furthermore, (F) the following general formula (2)
It is preferable to contain 10-500 mass parts with respect to 100 mass parts of said (A) component.
このような(F)成分を含有していれば、(B)成分と(E)成分の表面の濡れ性を向上させることができる。そのため、(B)成分と(E)成分とを組成物中に均一に分散させることができる。 If such (F) component is contained, the wettability of the surface of (B) component and (E) component can be improved. Therefore, the component (B) and the component (E) can be uniformly dispersed in the composition.
更に、(G)下記一般式(3)
R3 cSi(OR4)4−C (3)
(式中、R3はそれぞれ独立に炭素数1〜20の非置換又はハロゲン置換1価炭化水素基であり、R4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基であり、cは1〜3の整数である。)
で表されるオルガノシラン、該オルガノシランを加水分解縮合もしくは部分加水分解縮合して得られるオルガノシラン含有化合物、又はその両方: 前記(A)成分100質量部に対して1〜100質量部
を含有することが好ましい。
Furthermore, (G) the following general formula (3)
R 3 c Si (OR 4 ) 4-C (3)
Wherein R 3 is each independently an unsubstituted or halogen-substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, R 4 is each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, c Is an integer from 1 to 3.)
Or an organosilane-containing compound obtained by hydrolytic condensation or partial hydrolysis-condensation of the organosilane, or both: 1 to 100 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A) It is preferable to do.
このような(G)成分を含有していれば、(B)成分と(E)成分の表面を処理することができ、(B)成分と(E)成分の高充填化を補助することができる。さらに充填剤表面を覆うことにより充填剤同士の凝集を起こりにくくし、高温下でもその効果は持続するため、組成物の耐熱性を向上させることができる。 If such (G) component is contained, the surface of (B) component and (E) component can be processed, and the high filling of (B) component and (E) component can be assisted. it can. Furthermore, covering the filler surface makes it difficult for the fillers to agglomerate with each other and the effect persists even at high temperatures, so that the heat resistance of the composition can be improved.
更に、(H)アセチレン化合物、窒素化合物、有機リン化合物、オキシム化合物及び有機クロロ化合物からなる群より選択される制御剤: 前記(A)成分100質量部に対して0.05〜0.5質量部
を含有することが好ましい。
Further, (H) a control agent selected from the group consisting of an acetylene compound, a nitrogen compound, an organic phosphorus compound, an oxime compound and an organic chloro compound: 0.05 to 0.5 mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) It is preferable to contain a part.
このような(H)成分を含有していれば、制御剤として作用し、室温でのヒドロシリル化反応の進行を抑え、シェルフライフ、ポットライフを延長させることができる。 If such (H) component is contained, it will act as a control agent, the progress of the hydrosilylation reaction at room temperature can be suppressed, and shelf life and pot life can be extended.
更に、本発明では、上記本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物の製造方法であって、
(i)前記(A)及び前記(B)成分を40〜120℃の範囲内の温度であり、かつ、前記(B)成分の融点以上である温度で混練して均一な混合物を得る工程、
(ii)前記混練を停止して、前記温度を前記(B)成分の融点未満にまで冷却させる工程、及び
(iii)前記工程(ii)で得られた混合物に対して、前記(C)成分及び前記(D)成分を追加して、前記(B)成分の融点未満の温度で混練して均一な混合物を得る工程
を含むことを特徴とする硬化性熱伝導性樹脂組成物の製造方法を提供する。
Furthermore, in this invention, it is a manufacturing method of the said curable heat conductive resin composition of this invention, Comprising:
(I) a step of obtaining a uniform mixture by kneading the components (A) and (B) at a temperature within the range of 40 to 120 ° C. and a temperature equal to or higher than the melting point of the component (B);
(Ii) stopping the kneading and cooling the temperature to below the melting point of the component (B); and (iii) the component (C) with respect to the mixture obtained in the step (ii). And a method for producing a curable thermally conductive resin composition comprising the step of adding the component (D) and kneading at a temperature lower than the melting point of the component (B) to obtain a uniform mixture. provide.
また、前記工程(i)で混練する成分として、更に、前記(E)、前記(F)及び前記(G)成分のいずれか一つ以上を含むことができる。 Moreover, as a component kneaded at the said process (i), any one or more of the said (E), the said (F), and the said (G) component can be included further.
また、前記工程(iii)で混練する成分として、更に、前記(H)成分を含むことができる。 Moreover, the component (H) can be further included as a component to be kneaded in the step (iii).
このような硬化性熱伝導性樹脂組成物の製造方法であれば、熱伝導性に優れ、高温高湿環境下に長時間曝されても、継続的に放熱性能を発揮できる硬化性熱伝導性樹脂組成物を安定して得ることができる。 If it is a manufacturing method of such a curable heat conductive resin composition, it is excellent in heat conductivity, and even if it is exposed to a high-temperature, high-humidity environment for a long time, curable heat conductivity that can continuously exhibit heat dissipation performance A resin composition can be obtained stably.
更に、本発明では、上記本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物を、80〜180℃で硬化したものであることを特徴とする熱伝導性硬化物を提供する。 Furthermore, the present invention provides a thermally conductive cured product obtained by curing the curable thermally conductive resin composition of the present invention at 80 to 180 ° C.
このような熱伝導性硬化物であれば、放熱性能に優れた熱伝導性層として使用することができる。 If it is such a heat conductive hardened | cured material, it can be used as a heat conductive layer excellent in the heat dissipation performance.
また、上記本発明の熱伝導性硬化物を、熱伝導性層として発熱性電子部品と放熱部材との間に挟んで配置し使用することを特徴とする熱伝導性硬化物の使用方法を提供する。 Further, the present invention provides a method for using a thermally conductive cured product characterized in that the thermally conductive cured product of the present invention is disposed and used as a thermally conductive layer sandwiched between a heat generating electronic component and a heat radiating member. To do.
このように、熱伝導性硬化物を使用することによって、効率的に発熱性電子部品の放熱を行うことができる。 As described above, by using the thermally conductive cured product, the heat-generating electronic component can be efficiently radiated.
更に、本発明では、発熱性電子部品と、放熱部材と、上記本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物の硬化物からなる熱伝導性層とを有してなる半導体装置であって、前記発熱性電子部品と前記放熱部材とが前記熱伝導性層を介して接合されているものであることを特徴とする半導体装置を提供する。 Furthermore, the present invention is a semiconductor device comprising a heat-generating electronic component, a heat radiating member, and a heat conductive layer made of a cured product of the curable heat conductive resin composition of the present invention, There is provided a semiconductor device characterized in that a heat-generating electronic component and the heat radiating member are joined via the heat conductive layer.
このような半導体装置であれば、長時間にわたって安定した熱伝導及び放熱が可能である。そのため信頼性の高い半導体装置とすることができる。 Such a semiconductor device can stably conduct and dissipate heat over a long period of time. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be obtained.
更に、本発明では、上記本発明の半導体装置の製造方法であって、
(a)前記発熱性電子部品の表面に、上記本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物を塗布して、該組成物からなる被覆層を前記発熱性電子部品の表面に形成させる工程、
(b)前記被覆層に前記放熱部材を圧接して固定させ、前記発熱性電子部品、前記被覆層及び前記放熱部材からなる構造体を得る工程、及び
(c)前記構造体を80〜180℃で処理して、前記被覆層を硬化させて前記熱伝導性層とする工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
Furthermore, in the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
(A) applying the curable thermally conductive resin composition of the present invention to the surface of the exothermic electronic component to form a coating layer made of the composition on the surface of the exothermic electronic component;
(B) a step of pressing and fixing the heat dissipating member to the covering layer to obtain a structure comprising the exothermic electronic component, the covering layer and the heat dissipating member; and (c) 80 to 180 ° C. of the structure. And a step of curing the covering layer to form the thermally conductive layer.
このような半導体装置の製造方法であれば、信頼性の高い半導体装置を安定して得ることができる。 With such a method for manufacturing a semiconductor device, a highly reliable semiconductor device can be stably obtained.
本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物は、硬化前においてはグリース状又はペースト状であるので、ICパッケージ等の発熱性電子部品上に塗工する際の作業性が良好であり、更に放熱部材を圧接させる際に、両者の表面の凹凸に追従して、両者間に隙間を生じることなく両者を密着できることから、界面熱抵抗が生じることがない。 Since the curable thermally conductive resin composition of the present invention is in the form of a grease or paste before curing, it has good workability when applied onto a heat-generating electronic component such as an IC package. When the members are brought into pressure contact with each other, they can follow the irregularities on both surfaces and can be brought into close contact with each other without creating a gap therebetween, so that no interfacial thermal resistance is generated.
また、付加反応による樹脂成分の硬化に際する加熱処理工程において、本発明の組成物に含まれるガリウムもしくはその合金、又はその両方の液状微粒子は凝集して粒径の大きな液状粒子を形成する。それとともに、該液状粒子は互いに連結して、更に熱伝導性充填剤が配合される場合には、それらとも連なり一種の経路を形成し、樹脂成分の硬化により形成される3次元架橋網状体中に、上記経路状の構造が固定・保持される。その結果、発熱性電子部品から生じる熱を速やかに放熱部材に伝導することができる。そのため、従来の熱伝導性シート又は熱伝導性グリースよりも、高い放熱効果を確実に発揮することができる。 Further, in the heat treatment step for curing the resin component by the addition reaction, the liquid fine particles of gallium and / or an alloy thereof contained in the composition of the present invention aggregate to form liquid particles having a large particle size. At the same time, when the liquid particles are connected to each other and a thermally conductive filler is further blended with them, they form a kind of route in the three-dimensional crosslinked network formed by curing the resin component. In addition, the path-like structure is fixed and held. As a result, heat generated from the heat-generating electronic component can be quickly conducted to the heat radiating member. Therefore, a higher heat dissipation effect can be surely exhibited than the conventional heat conductive sheet or heat conductive grease.
更に、上記経路を形成しているガリウムもしくはその合金、又はその両方は、硬化樹脂の3次元架橋網状体中に固定・保持されていることから、半導体装置に組み込まれた本発明の組成物の硬化物からなる熱伝導性層は、従来の熱伝導性グリースの場合に問題とされた他の部品を汚染したり、また、経時的に油状物が漏出してくることがない。更には、高温高湿下においてもガリウムもしくはその合金、又はその両方の粒子が酸化されることがないので半導体装置の信頼性を更に向上させることができる。 Furthermore, since the gallium and / or its alloy forming the above-mentioned path is fixed and held in the three-dimensional crosslinked network of cured resin, the composition of the present invention incorporated in a semiconductor device The thermally conductive layer made of a cured product does not contaminate other parts that have been problematic in the case of the conventional thermally conductive grease, and oil does not leak out over time. Furthermore, since the particles of gallium and / or its alloy are not oxidized even under high temperature and high humidity, the reliability of the semiconductor device can be further improved.
以下、本発明をより詳細に説明する。
上記のように、熱伝導性に優れ、高温高湿環境下に長時間曝されても、継続的に放熱性能を発揮できる硬化性熱伝導性樹脂組成物が求められている。
The present invention will be described in detail below.
As described above, there is a need for a curable thermally conductive resin composition that has excellent thermal conductivity and can continuously exhibit heat dissipation performance even when exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time.
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、熱伝導特性に優れた材料として、低融点のガリウムもしくはその合金、又はその両方、場合によっては、更に、熱伝導性充填剤を選択し、これを付加反応硬化型の特定の樹脂に配合することにより、高温高湿下でも放熱性能が劣化しない組成物が得られるとの知見を得た。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that a material having excellent heat conduction characteristics is a low melting point gallium or its alloy, or both, and in some cases, a heat conductive filler. It was found that by selecting and blending this with a specific resin of addition reaction curable type, a composition in which the heat dissipation performance does not deteriorate even under high temperature and high humidity can be obtained.
更に、組成物を加熱処理して硬化物とする工程において、液状のガリウムもしくはその合金、又はその両方同士が凝集して粒径の大きな液状粒子を形成すると同時に、該液状粒子同士が、更に熱伝導性充填剤を配合した場合には、それらとも連結して連なった一種の経路を形成すること、また、樹脂成分の硬化により形成される架橋網状体中に、前記経路状の構造が固定・保持されるとの知見を得た。 Further, in the step of heat-treating the composition to obtain a cured product, liquid gallium or an alloy thereof, or both aggregate to form liquid particles having a large particle size, and at the same time, the liquid particles are further heated. When a conductive filler is blended, the route structure is fixed in the cross-linked network formed by curing the resin component to form a kind of route connected and connected to them. The knowledge that it is retained was obtained.
そして、このようにして得られる硬化物を発熱性電子部品と放熱部材との間に挟まれるように層状に配置することにより、熱抵抗が低い熱伝導性層として使用することができ、発熱性電子部品の稼動時に発生する熱を、上記の構造に固定・保持されたガリウムもしくはその合金、又はその両方を含む熱伝導性層を経由して、速やかに放熱部材に伝導し、放熱特性に優れた半導体製品が得られるとの知見を得て、これらの知見に基づき、本発明を完成させるに至った。 The cured product obtained in this manner can be used as a heat conductive layer having a low thermal resistance by being arranged in layers so as to be sandwiched between the heat-generating electronic component and the heat-dissipating member. Heat generated during the operation of electronic components is quickly conducted to the heat dissipation member via the thermally conductive layer containing gallium, its alloy, or both fixed and held in the above structure, and has excellent heat dissipation characteristics Based on these findings, the present inventors have completed the present invention.
以下、本発明について、詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.
本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物は、下記に示す(A)、(B)、(C)、(D)成分を必須成分として含有し、更に必要により(E)、(F)、(G)、(H)成分を含有する。 The curable thermally conductive resin composition of the present invention contains the following components (A), (B), (C), and (D) as essential components, and further (E), (F), (G), (H) component is contained.
[(A)成分]
本発明の(A)成分は、
(a−1)下記一般式(1)
で表されるケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する化合物と、
(a−2)付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素((a−1)成分1モルに対して過剰モル量含有する。)と
の付加反応生成物であって、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する付加反応生成物である。
[(A) component]
The component (A) of the present invention is
(A-1) The following general formula (1)
A compound having two hydrogen atoms bonded to a silicon atom represented by
(A-2) addition reaction with polycyclic hydrocarbon having two addition-reactive carbon-carbon double bonds in one molecule (containing excess molar amount relative to 1 mole of component (a-1)) The product is an addition reaction product having two addition-reactive carbon-carbon double bonds in one molecule.
(a−1)成分
(a−1)成分は、(A)成分の反応原料であり、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する、下記一般式(1)で表される化合物である。
上記一般式(1)で表される化合物としては、例えば、1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン、1,3−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン等のシルフェニレン化合物が挙げられる。なお、上記一般式(1)で表される化合物は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。 Examples of the compound represented by the general formula (1) include silphenylene compounds such as 1,4-bis (dimethylsilyl) benzene and 1,3-bis (dimethylsilyl) benzene. In addition, the compound represented by the said General formula (1) can be used even if single 1 type also combines 2 or more types.
(a−2)成分
(a−2)成分は、(A)成分の反応原料であり、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素である。
(A-2) Component The (a-2) component is a reaction raw material of the (A) component, and is a polycyclic hydrocarbon having two addition-reactive carbon-carbon double bonds in one molecule.
(a−2)成分において、「付加反応性」とは、ケイ素原子に結合した水素原子と周知のヒドロシリル化反応により付加反応し得る性質を意味する。また、該(a−2)成分は、(i)多環式炭化水素の骨格を形成している炭素原子のうち、隣接する2つの炭素原子間に付加反応性炭素−炭素二重結合が形成されているもの、(ii)多環式炭化水素の骨格を形成している炭素原子に結合した水素原子が、付加反応性炭素−炭素二重結合含有基によって置換されているもの、又は(iii)多環式炭化水素の骨格を形成している炭素原子のうち、隣接する2つの炭素原子間に付加反応性炭素−炭素二重結合が形成されており、かつ多環式炭化水素の骨格を形成している炭素原子に結合した水素原子が付加反応性炭素−炭素二重結合含有基によって置換されているもの、のいずれであっても差し支えない。 In the component (a-2), “addition reactivity” means a property capable of undergoing an addition reaction with a hydrogen atom bonded to a silicon atom by a known hydrosilylation reaction. In addition, the component (a-2) includes (i) an addition-reactive carbon-carbon double bond formed between two adjacent carbon atoms among the carbon atoms forming the polycyclic hydrocarbon skeleton. (Ii) a hydrogen atom bonded to a carbon atom forming the skeleton of a polycyclic hydrocarbon is replaced by an addition-reactive carbon-carbon double bond-containing group, or (iii) ) Of the carbon atoms forming the polycyclic hydrocarbon skeleton, an addition-reactive carbon-carbon double bond is formed between two adjacent carbon atoms, and the polycyclic hydrocarbon skeleton is Any of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms being formed may be substituted with an addition-reactive carbon-carbon double bond-containing group.
この(a−2)成分としては、例えば、下記構造式(x)
[(A)成分の調製]
本発明の組成物の(A)成分は、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する上記(a−1)成分の1モルに対して、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する上記(a−2)成分の1モルを超え10モル以下、好ましくは1モルを超え5モル以下の過剰量を、ヒドロシリル化反応触媒の存在下で付加反応させることにより、ケイ素原子に結合した水素原子を有しない付加反応生成物として得ることができる。
[Preparation of component (A)]
The component (A) of the composition of the present invention is an addition-reactive carbon-carbon double bond with respect to 1 mole of the component (a-1) having two hydrogen atoms bonded to a silicon atom in one molecule. An excess of more than 1 mol and not more than 10 mol, preferably more than 1 mol and not more than 5 mol of the component (a-2) having 2 per molecule in the presence of a hydrosilylation reaction catalyst. Thus, an addition reaction product having no hydrogen atom bonded to a silicon atom can be obtained.
ヒドロシリル化反応触媒としては、従来から公知のものを全て使用することができる。例えば、白金金属を担持したカーボン粉末、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と1価アルコールとの反応生成物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒;パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等の白金族金属系触媒が挙げられる。また、付加反応条件、溶媒の使用等については、特に限定されず通常の通りとすればよい。 Any conventionally known hydrosilylation reaction catalyst can be used. For example, carbon powder carrying platinum metal, platinum black, secondary platinum chloride, chloroplatinic acid, reaction product of chloroplatinic acid and monohydric alcohol, complex of chloroplatinic acid and olefins, platinum bisacetoacetate, etc. And platinum group metal catalysts such as palladium catalysts and rhodium catalysts. Moreover, about addition reaction conditions, use of a solvent, etc., it may just be as usual without being specifically limited.
このように、(A)成分の調製に際し、上記(a−1)成分に対して過剰モル量の上記(a−2)成分を用いることから、該(A)成分は、上記(a−2)成分の構造に由来する付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有するものである。更に、上記(a−1)成分に由来する残基が、上記(a−2)成分の構造に由来する付加反応性炭素−炭素二重結合を有しない多環式炭化水素の2価の残基によって結合されている構造を含むものであってもよい。 Thus, in preparing the component (A), since the component (a-2) in an excess molar amount relative to the component (a-1) is used, the component (A) is the component (a-2). ) It has two addition-reactive carbon-carbon double bonds derived from the structure of the component in one molecule. Furthermore, the residue derived from the component (a-1) is a divalent residue of a polycyclic hydrocarbon having no addition-reactive carbon-carbon double bond derived from the structure of the component (a-2). It may contain a structure bonded by a group.
即ち、(A)成分としては、例えば、下記一般式(4)
Y−X−(Y’−X)p−Y (4)
(式中、Xは上記(a−1)成分の化合物の2価の残基であり、Yは上記(a−2)成分の多環式炭化水素の1価の残基であり、Y’は上記(a−2)成分の2価の残基であり、pは0〜10、好ましくは0〜5の整数である。)
で表される化合物が挙げられる。
なお、上記(Y’−X)で表される繰り返し単位の数であるpの値については、上記(a−1)成分1モルに対して反応させる上記(a−2)成分の過剰モル量を調整することにより設定することが可能である。
That is, as the component (A), for example, the following general formula (4)
Y-X- (Y'-X) p- Y (4)
Wherein X is a divalent residue of the compound of the component (a-1), Y is a monovalent residue of the polycyclic hydrocarbon of the component (a-2), and Y ′ Is a divalent residue of the component (a-2), and p is an integer of 0 to 10, preferably 0 to 5.)
The compound represented by these is mentioned.
In addition, about the value of p which is the number of the repeating units represented by said (Y'-X), the excess molar amount of said (a-2) component made to react with respect to 1 mol of said (a-1) component. It is possible to set by adjusting.
上記一般式(4)中のYとしては、具体的には、例えば、下記構造式
上記一般式(4)中のY’としては、具体的には、例えば、下記構造式
但し、上記構造式で表される非対称な2価の残基は、その左右方向が上記記載の通りに限定されるものではなく、上記構造式は、実質上、個々の上記構造を紙面上で180度回転させた構造をも含めて示している。
As Y ′ in the general formula (4), specifically, for example, the following structural formula
However, the asymmetrical divalent residue represented by the above structural formula is not limited in the left-right direction as described above, and the above structural formula is substantially the same as that on the paper. It also includes a structure rotated 180 degrees.
上記一般式(4)で表される(A)成分の好適な具体例を以下に示すが、これに限定されるものではない(なお、「NB」の意味するところは、上記の通りである)。
NB−Me2Si−p−C6H4−SiMe2−NB
NB−Me2Si−m−C6H4−SiMe2−NB
(式中、Meはメチル基を示す。−p−C6H4−はパラ−フェニレン基、−m−C6H4−はメタ−フェニレン基を示す。)
更に、本発明の(A)成分は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
Preferred specific examples of the component (A) represented by the general formula (4) are shown below, but the invention is not limited thereto (Note that the meaning of “NB” is as described above. ).
NB-Me 2 Si-p- C 6 H 4 -SiMe 2 -NB
NB-Me 2 Si-m- C 6 H 4 -SiMe 2 -NB
(In the formula, Me represents a methyl group. -PC 6 H 4 -represents a para-phenylene group, and -m-C 6 H 4 -represents a meta-phenylene group.)
Furthermore, the component (A) of the present invention can be used singly or in combination of two or more.
[(B)成分]
本発明の組成物の(B)成分は、融点が0〜70℃の、ガリウムもしくはその合金、又はその両方である。また、該(B)成分は、本発明の組成物から得られる硬化物に良好な熱伝導性を付与するために配合される成分である。
[Component (B)]
The component (B) of the composition of the present invention is gallium, an alloy thereof, or both having a melting point of 0 to 70 ° C. Moreover, this (B) component is a component mix | blended in order to provide favorable thermal conductivity to the hardened | cured material obtained from the composition of this invention.
この(B)成分の融点は、上記のとおり、0〜70℃の範囲とすることが必要である。本発明の組成物を調製した後に、その組成物に含まれる各成分の分散状態を保持するため、長期保存及び輸送時には、約−30〜−10℃、好ましくは−25〜−15℃の低温状態とする必要があるが、融点が0℃未満であると、長期保存及び輸送する際に、液状微粒子同士が凝集しやすくなり、組成物の調製時の状態を保持することが比較的困難となる。また、逆に、70℃を超えると組成物調製工程において速やかに融解しないため、作業性に劣る結果となる。よって、0〜70℃の範囲とすることが、取り扱い上必要な条件であるとともに適切な範囲である。特に、15〜50℃の範囲内のものが、本発明の組成物の調製が容易であり、長期保存及び輸送時の取扱いが簡便であることから、より好ましい。 As described above, the melting point of the component (B) needs to be in the range of 0 to 70 ° C. After preparing the composition of the present invention, a low temperature of about −30 to −10 ° C., preferably −25 to −15 ° C. is required during long-term storage and transportation in order to maintain the dispersed state of each component contained in the composition. However, when the melting point is less than 0 ° C., liquid fine particles tend to aggregate during long-term storage and transportation, and it is relatively difficult to maintain the state at the time of preparation of the composition. Become. On the other hand, if it exceeds 70 ° C., it does not melt quickly in the composition preparation step, resulting in poor workability. Therefore, the range of 0 to 70 ° C. is an appropriate range as well as a necessary condition for handling. In particular, the one in the range of 15 to 50 ° C. is more preferable because the composition of the present invention is easy to prepare and easy to handle during long-term storage and transportation.
金属ガリウムの融点は29.8℃である。また、代表的なガリウム合金としては、例えば、ガリウム−インジウム合金;例えば、Ga−In(質量比=75.4:24.6、融点=15.7℃)、ガリウム−スズ合金、ガリウム−スズ−亜鉛合金;例えば、Ga−Sn−Zn(質量比=82:12:6、融点=17℃)、ガリウム−インジウム−スズ合金;例えば、Ga−In−Sn(質量比=21.5:16.0:62.5、融点=10.7℃)、ガリウム−インジウム−ビスマス−スズ合金;例えば、Ga−In−Bi−Sn(質量比=9.4:47.3:24.7:18.6、融点=48.0℃)等が挙げられる。
この(B)成分は1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
The melting point of metallic gallium is 29.8 ° C. Moreover, as a typical gallium alloy, for example, a gallium-indium alloy; for example, Ga-In (mass ratio = 75.4: 24.6, melting point = 15.7 ° C.), gallium-tin alloy, gallium-tin -Zinc alloy; for example, Ga-Sn-Zn (mass ratio = 82: 12: 6, melting point = 17 ° C.), gallium-indium-tin alloy; for example, Ga-In-Sn (mass ratio = 21.5: 16) 0.0: 62.5, melting point = 10.7 ° C.), gallium-indium-bismuth-tin alloy; for example, Ga—In—Bi—Sn (mass ratio = 9.4: 47.3: 24.7: 18) .6, melting point = 48.0 ° C.) and the like.
This component (B) can be used alone or in combination of two or more.
未硬化状態の本発明の組成物中に存在するガリウムもしくはその合金、もしくはその両方の液状微粒子又は固体微粒子の形状は、略球状であり、不定形のものが含まれていてもよい。また、その平均粒径が、通常、0.1〜100μm、特に5〜50μmであることが好ましい。平均粒径が0.1μm以上の場合、組成物の粘度が高くなりすぎることがないため、伸展性が十分なものとなる。その結果、塗工作業を行いやすくなる。また、100μm以下の場合、均一な組成物となるため、発熱性電子部品等への薄膜状の塗布が容易となる。なお、粒子の形状及び平均粒径、更に組成物中での分散状態は、上記のとおり、組成物調製後に速やかに低温下で保存されることから、発熱性電子部品等への塗工工程まで維持することができる。なお、(B)成分の粒子の平均粒径はマイクロトラックMT3300EX(日機装株式会社製)より測定することができる。 The shape of the liquid fine particles or solid fine particles of gallium and / or its alloy, or both present in the composition of the present invention in an uncured state may be substantially spherical, and may include irregular shapes. Moreover, it is preferable that the average particle diameter is 0.1-100 micrometers normally, especially 5-50 micrometers. When the average particle size is 0.1 μm or more, the viscosity of the composition does not become too high, and the extensibility is sufficient. As a result, it becomes easier to perform the coating operation. Moreover, since it becomes a uniform composition in the case of 100 micrometers or less, application | coating of the thin film form to exothermic electronic components etc. becomes easy. In addition, since the shape and average particle diameter of the particles, and the dispersion state in the composition, as described above, are stored immediately at a low temperature after the preparation of the composition, until the coating process to the exothermic electronic components, etc. Can be maintained. In addition, the average particle diameter of the particle | grains of (B) component can be measured from Microtrac MT3300EX (made by Nikkiso Co., Ltd.).
この(B)成分の配合量は、上記(A)成分100質量部に対して、200〜20,000質量部であり、好ましくは2,000〜18,000質量部であり、より好ましくは5,000〜15,000質量部である。配合量が200質量部未満であると熱伝導率が低くなり、組成物が厚い場合、十分な放熱性能が得られない。20,000質量部より多いと均一組成物とすることが困難となり、また、組成物の粘度が高すぎるものとなるため、伸展性があるグリース状のものとして組成物を得ることができないという問題がある。 The blending amount of the component (B) is 200 to 20,000 parts by mass, preferably 2,000 to 18,000 parts by mass, more preferably 5 to 100 parts by mass of the component (A). 1,000 to 15,000 parts by mass. When the blending amount is less than 200 parts by mass, the thermal conductivity is lowered, and when the composition is thick, sufficient heat dissipation performance cannot be obtained. When the amount is more than 20,000 parts by mass, it is difficult to obtain a uniform composition, and the viscosity of the composition becomes too high, so that the composition cannot be obtained as an extensible grease. There is.
[(C)成分]
本発明の組成物の(C)成分は、1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。該(C)成分は、例えば、一般式(5)
R5 dHeSiO(4−d−e)/2 (5)
(式中、R5は炭素数1〜12、好ましくは1〜10の非置換又は置換の1価炭化水素基である。また、dは0.7〜2.1、好ましくは0.8〜2.05、eは0.001〜1.0、好ましくは0.005〜1.0であり、かつd+eは0.8〜3.0、好ましくは1.0〜2.5を満足する正数である。)
で示されるものを用いることができる。
[Component (C)]
The component (C) of the composition of the present invention is an organohydrogenpolysiloxane having hydrogen atoms bonded to two or more silicon atoms in one molecule. The component (C) is, for example, the general formula (5)
R 5 d H e SiO (4-de) / 2 (5)
(Wherein R 5 is an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and d is 0.7 to 2.1, preferably 0.8 to 2.05, e is 0.001 to 1.0, preferably 0.005 to 1.0, and d + e is 0.8 to 3.0, preferably 1.0 to 2.5. Number.)
What is shown by can be used.
(C)成分のケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、架橋により組成物を網状化するためにケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個以上有することが必要であり、3個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有することが好ましい。ケイ素原子に結合する残余の有機基R5としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基、2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基等のアラルキル基、クロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換された置換炭化水素基、また、2−グリシドキシエチル基、3−グリシドキシプロピル基、4−グリシドキシブチル基等のエポキシ環含有有機基(グリシジル基又はグリシジルオキシ基置換アルキル基)も例として挙げられる。特に、メチル基とフェニル基であるものが、工業的に製造することが容易であり、入手し易いことから好ましい。また、(A)成分との相溶性の観点から、R5のうち少なくとも1つはフェニル基であることが好ましい。かかるケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、直鎖状、分岐状及び環状のいずれであってもよく、またこれらの混合物であってもよい。 The organohydrogenpolysiloxane having hydrogen atoms bonded to silicon atoms as component (C) must have at least two hydrogen atoms bonded to silicon atoms in one molecule in order to network the composition by crosslinking. And preferably has a hydrogen atom bonded to three or more silicon atoms. Examples of the remaining organic group R 5 bonded to the silicon atom include methyl groups, ethyl groups, propyl groups, butyl groups, hexyl groups, alkyl groups such as dodecyl groups, aryl groups such as phenyl groups, 2-phenylethyl groups, 2 -Aralkyl group such as phenylpropyl group, halogen-substituted substituted hydrocarbon group such as chloromethyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 2-glycidoxyethyl group, 3-glycidoxypropyl An epoxy ring-containing organic group (glycidyl group or glycidyloxy group-substituted alkyl group) such as a group and 4-glycidoxybutyl group is also exemplified. In particular, those having a methyl group and a phenyl group are preferred because they are easy to produce industrially and are easily available. Further, from the viewpoint of compatibility with the component (A), at least one of R 5 is preferably a phenyl group. The organohydrogenpolysiloxane having a hydrogen atom bonded to a silicon atom may be linear, branched or cyclic, or a mixture thereof.
(C)成分の配合量は、((C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の個数の合計)/((A)成分中の付加反応性炭素−炭素二重結合の個数の合計)が0.1〜5.0となる量であり、好ましくは0.5〜3.0の範囲である。配合量が0.1となる量より小さいと十分な硬度を有する組成物が得られず、配合量が5.0となる量より大きいと未反応のケイ素原子に結合した水素原子が余剰の架橋反応を引き起こすなどして信頼性の低下を招く恐れがある。 The amount of component (C) is (total number of hydrogen atoms bonded to silicon atoms in component (C)) / (total number of addition reactive carbon-carbon double bonds in component (A)). Is in an amount of 0.1 to 5.0, preferably in the range of 0.5 to 3.0. If the blending amount is smaller than 0.1, a composition having sufficient hardness cannot be obtained. If the blending amount is larger than 5.0, hydrogen atoms bonded to unreacted silicon atoms are excessively crosslinked. There is a risk of causing a decrease in reliability by causing a reaction.
[(D)成分]
本発明の(D)成分の白金及び白金化合物からなる群より選択される触媒は、(A)成分中の付加反応性炭素−炭素二重結合と(C)成分のケイ素原子に結合した水素原子との間の付加反応の促進成分である。例えば白金の単体、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−アルコール錯体、白金配位化合物等が挙げられる。
[(D) component]
The catalyst selected from the group consisting of platinum and platinum compounds as component (D) of the present invention is a hydrogen atom bonded to the addition reactive carbon-carbon double bond in component (A) and the silicon atom in component (C). It is a component that promotes the addition reaction. Examples thereof include platinum alone, chloroplatinic acid, platinum-olefin complexes, platinum-alcohol complexes, platinum coordination compounds, and the like.
(D)成分の配合量は、(A)成分100質量部に対して白金原子として0.1〜500ppmとなる量である。触媒の量が0.1ppmより小さいと、触媒としての効果が得られない恐れがある。500ppmを超えても効果が増大することがなく、不経済であるため好ましくない。なお、(D)成分は、組成物への分散性を良くするためにポリシロキサンやトルエン等で希釈して使用してもよい。 (D) The compounding quantity of a component is a quantity used as 0.1-500 ppm as a platinum atom with respect to 100 mass parts of (A) component. If the amount of the catalyst is less than 0.1 ppm, the effect as a catalyst may not be obtained. Even if it exceeds 500 ppm, the effect does not increase, and it is not preferable because it is uneconomical. In addition, in order to improve the dispersibility to a composition, (D) component may be diluted and used with polysiloxane, toluene, etc.
[(E)成分]
本発明の組成物には、(B)成分とともに、従来から公知の熱伝導性シート又は熱伝導性グリースに配合される(E)熱伝導性充填剤を必要に応じて追加で配合することが出来る。
[(E) component]
In the composition of the present invention, together with the component (B), a conventionally known heat conductive sheet or heat conductive grease (E) that is blended in the heat conductive grease may be additionally blended as necessary. I can do it.
この(E)成分としては、熱伝導率が良好なものであれば特に限定されず、従来から公知のものを使用することができ、例えば、アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、アルミナ粉末、窒化硼素粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末、銅粉末、ダイヤモンド粉末、ニッケル粉末、亜鉛粉末、ステンレス粉末、カーボン粉末等が挙げられる。また、この(E)成分は1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。 The component (E) is not particularly limited as long as it has good thermal conductivity, and conventionally known ones can be used. For example, aluminum powder, zinc oxide powder, alumina powder, boron nitride powder , Aluminum nitride powder, silicon nitride powder, copper powder, diamond powder, nickel powder, zinc powder, stainless steel powder, carbon powder and the like. Moreover, this (E) component can be used even if single 1 type also combines 2 or more types.
但し、アルミニウムのようにガリウムとの反応性が高いものを用いると、組成物を調製する際の配合混練時に凝集して、均一な配合が困難となる場合がある。この場合には、先ず(B)成分の液状微粒子の、(A)成分の混合液成分中への均一な分散が終了し、(B)成分が、(A)成分の混合液により被覆された状態となった後に、(E)成分を加えて配合混練を行えばよい。こうすることによって(E)成分の凝集を防ぐことができる。 However, when a material having high reactivity with gallium such as aluminum is used, it may aggregate during mixing and kneading when preparing the composition, and uniform mixing may be difficult. In this case, first, the uniform dispersion of the liquid fine particles of the component (B) into the liquid mixture component of the component (A) was completed, and the component (B) was covered with the liquid mixture of the component (A). After reaching the state, the component (E) may be added and blended and kneaded. By doing so, aggregation of the component (E) can be prevented.
(E)成分の平均粒径としては、通常、0.1〜100μm、好ましくは1〜20μmの範囲内とするのがよい。平均粒径が0.1μm以上の場合、得られる組成物の粘度が高くなりすぎることがないため、伸展性が十分なものとなる。また、100μm以下の場合、均一な組成物を得ることが容易となる。なお、この平均粒径はマイクロトラックMT3300EX(日機装株式会社製)により測定することができる。 As an average particle diameter of (E) component, it is 0.1-100 micrometers normally, Preferably it is good to set it in the range of 1-20 micrometers. When the average particle diameter is 0.1 μm or more, the viscosity of the resulting composition does not become too high, so that the extensibility is sufficient. Moreover, when it is 100 μm or less, it becomes easy to obtain a uniform composition. The average particle diameter can be measured with Microtrac MT3300EX (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
(E)成分の配合量は、(A)成分100質量部に対して0〜1,000質量部である。(E)成分が、1,000質量部以下の場合、組成物の粘度が十分となり、伸展性があるグリース状のものとして組成物を得ることができる。 (E) The compounding quantity of a component is 0-1,000 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component. When the component (E) is 1,000 parts by mass or less, the viscosity of the composition becomes sufficient, and the composition can be obtained as a grease-like one having extensibility.
[(F)成分]
本発明の組成物には、組成物調製時に(B)成分のガリウムもしくはその合金、又はその両方を疎水化処理し、且つ(B)成分の液状粒子の(A)成分のオルガノポリシロキサンとの濡れ性を向上させ、(B)成分を微粒子として、(A)成分からなるマトリックス中に均一に分散させることを目的として下記一般式(2)で示されるポリシロキサンを(F)表面処理剤として配合することができる。
また、この(F)成分は、上記(E)成分の熱伝導性充填剤も、同様にその表面の濡れ性を向上させて、その均一分散性を良好なものとする作用をも有する。
[(F) component]
In the composition of the present invention, the component (B) gallium and / or its alloy is hydrophobized at the time of preparing the composition, and (B) the liquid particles of the component (A) and the organopolysiloxane The polysiloxane represented by the following general formula (2) is used as the surface treatment agent (F) for the purpose of improving the wettability and uniformly dispersing the component (B) as fine particles in the matrix comprising the component (A). Can be blended.
The component (F) also has the effect of improving the wettability of the surface of the thermally conductive filler of the component (E) and improving the uniform dispersibility.
(F)成分としては、下記一般式(2)
で表される、分子鎖の片末端が加水分解性基で封鎖されたポリシロキサンであり、好ましくは25℃における動粘度が10〜10,000mm2/sである。なお、この動粘度はオストワルド粘度計により測定することができる。
As the component (F), the following general formula (2)
The polysiloxane having one end of a molecular chain blocked with a hydrolyzable group, preferably having a kinematic viscosity at 25 ° C. of 10 to 10,000 mm 2 / s. This kinematic viscosity can be measured with an Ostwald viscometer.
(F)成分の配合量は、(A)成分100質量部に対して10〜500質量部、好ましくは20〜200質量部である。配合量が10質量部以上であれば、(B)成分及び、(E)成分が配合された場合には(E)成分が十分に分散し、均一なグリース組成物となる。500質量部以下の場合、相対的に(A)成分が少なくなることがなく、仕上がる組成物が硬化しやすくなる。そのため、本発明の組成物からなるグリースがICパッケージに塗布された後、ズレることがなく、性能が著しく落ちる可能性もない。 (F) The compounding quantity of a component is 10-500 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 20-200 mass parts. When the blending amount is 10 parts by mass or more, when the (B) component and the (E) component are blended, the (E) component is sufficiently dispersed and a uniform grease composition is obtained. In the case of 500 parts by mass or less, the component (A) is not relatively decreased, and the finished composition is easily cured. Therefore, after the grease comprising the composition of the present invention is applied to the IC package, there is no deviation and the performance is not significantly lowered.
[(G)成分]
本発明の組成物には、任意成分として下記(G)成分を含有することができる。本発明の(G)成分は、下記一般式(3)で表されるオルガノシラン、該オルガノシランを加水分解縮合もしくは部分加水分解縮合して得られるオルガノシラン含有化合物、又はその両方である。
R3 cSi(OR4)4−c (3)
(式中、R3はそれぞれ独立に炭素数1〜20、好ましくは1〜10の非置換又はハロゲン置換1価炭化水素基であり、R4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6、好ましくは1〜3のアルキル基であり、cは1〜3の整数である。)
[(G) component]
The composition of the present invention can contain the following component (G) as an optional component. The component (G) of the present invention is an organosilane represented by the following general formula (3), an organosilane-containing compound obtained by hydrolytic condensation or partial hydrolysis condensation of the organosilane, or both.
R 3 c Si (OR 4 ) 4-c (3)
(Wherein R 3 is each independently an unsubstituted or halogen-substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and R 4 is independently a hydrogen atom or 1 to 6 carbon atoms, (It is preferably an alkyl group of 1 to 3, and c is an integer of 1 to 3.)
(G)成分は、(B)成分及び(E)成分の表面を処理するために用いるものであるが、充填剤の高充填化を補助するばかりでなく、充填剤表面を覆うことにより充填剤同士の凝集を起こりにくくし、高温下でもその効果は持続するため、本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物の耐熱性を向上させる働きがある。 The component (G) is used to treat the surface of the component (B) and the component (E), but not only assists in increasing the filling of the filler but also covers the filler surface to fill the filler. Since the cohesion between them hardly occurs and the effect is maintained even at a high temperature, the heat resistance of the curable thermally conductive resin composition of the present invention is improved.
上記一般式(3)中、R3としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基等を挙げることができるが、その具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、2−フェニルエチル基、2−メチル−2−フェニルエチル基等のアラルキル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2−(パーフルオロブチル)エチル基、2−(パーフルオロオクチル)エチル基、p−クロロフェニル基等のハロゲン化炭化水素基が挙げられる。cは1,2又は3であるが、特に1であることが好ましい。R4としては、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基が挙げられる。 In the general formula (3), examples of R 3 include an alkyl group, a cycloalkyl group, and an alkenyl group. Specific examples thereof include, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, Octyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, octadecyl and other alkyl groups, cyclopentyl, cyclohexyl and other cycloalkyl groups, vinyl, allyl and other alkenyl groups, phenyl and tolyl groups, etc. Aralkyl groups such as aryl group, 2-phenylethyl group, 2-methyl-2-phenylethyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 2- (perfluorobutyl) ethyl group, 2- (perfluorooctyl) ) Halogenated hydrocarbon groups such as ethyl group and p-chlorophenyl group. c is 1, 2 or 3, with 1 being particularly preferred. Examples of R 4 include a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
(G)成分の添加量は、(A)成分100質量部に対して1〜100質量部である。添加量が100質量部以下であれば、オイルブリードしにくくなり、ボイドの発生を防ぐことができる。 (G) The addition amount of a component is 1-100 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component. If the addition amount is 100 parts by mass or less, oil bleeding is difficult to occur, and generation of voids can be prevented.
[(H)成分]
本発明の組成物はさらに制御剤である(H)成分を含有してもよい。制御剤は、室温でのヒドロシリル化反応の進行を抑え、シェルフライフ、ポットライフを延長させるものである。反応制御剤としては公知のものを使用することができ、アセチレン化合物、各種窒素化合物、有機リン化合物、オキシム化合物、有機クロロ化合物等が利用できる。
[(H) component]
The composition of the present invention may further contain a component (H) that is a control agent. The control agent suppresses the progress of the hydrosilylation reaction at room temperature and prolongs shelf life and pot life. Known reaction control agents can be used, and acetylene compounds, various nitrogen compounds, organic phosphorus compounds, oxime compounds, organic chloro compounds, and the like can be used.
(H)成分の配合量は、(A)成分100質量部に対して0.05〜0.5質量部である。配合量が、0.05質量部以上であれば、十分なシェルフライフ、ポットライフを得ることができる。0.5質量部以下であれば、硬化性が十分となる。これらは組成物への分散性を良くするためにトルエン等で希釈して使用してもよい。 The compounding quantity of (H) component is 0.05-0.5 mass part with respect to 100 mass parts of (A) component. When the blending amount is 0.05 parts by mass or more, sufficient shelf life and pot life can be obtained. If it is 0.5 mass part or less, curability will become enough. These may be used after diluted with toluene or the like in order to improve the dispersibility in the composition.
[その他の配合成分]
本発明の組成物には、上記各成分に加えて、更に、以下一般式(6)のオルガノポリシロキサンを配合することができる。
一般式(6):
R6 fSiO(4−f)/2 (6)
(式中、R6はそれぞれ独立に脂肪族系不飽和結合を有さない非置換又は置換の炭素原子数1〜18の一価炭化水素基であり、fは1.8〜2.2の数である。)
で表される25℃における動粘度が10〜100,000mm2/sのオルガノポリシロキサンであり、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
[Other ingredients]
In addition to the above components, the composition of the present invention may further contain an organopolysiloxane of the general formula (6) below.
General formula (6):
R 6 f SiO (4-f) / 2 (6)
(In the formula, each R 6 independently represents an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms having no aliphatic unsaturated bond, and f is 1.8 to 2.2. Number.)
It is an organopolysiloxane having a kinematic viscosity at 25 ° C. represented by the formula of 10 to 100,000 mm 2 / s, and may be used alone or in combination of two or more.
上記R6はそれぞれ独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜18の一価炭化水素基である。R6としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロヘキシル基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;2−フェニルエチル基、2−メチル−2−フェニルエチル基等のアラルキル基;3,3,3−トリフロロプロピル基、2−(パーフロロブチル)エチル基、2−(パーフロロオクチル)エチル基、p−クロロフェニル基等のハロゲン化炭化水素基などが挙げられる。 R 6 is independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms. R 6 is, for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, a dodecyl group, a tetradecyl group, a hexadecyl group or an octadecyl group; a cyclohexyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group Alkenyl group such as vinyl group and allyl group; aryl group such as phenyl group and tolyl group; aralkyl group such as 2-phenylethyl group and 2-methyl-2-phenylethyl group; 3,3,3-trifluoropropyl Groups, halogenated hydrocarbon groups such as 2- (perfluorobutyl) ethyl group, 2- (perfluorooctyl) ethyl group, p-chlorophenyl group and the like.
[組成物の粘度]
本発明の組成物は、後述のとおり、発熱性電子部品の表面に適用され、これに放熱部材を圧接した後、加熱処理することにより硬化して、熱伝導性層を形成する。この際、作業性を良好とするために、本発明の組成物はグリース状である必要がある。
[Viscosity of composition]
As will be described later, the composition of the present invention is applied to the surface of the heat-generating electronic component, and after heat-contacting the heat-dissipating member, the composition is cured by heat treatment to form a thermally conductive layer. At this time, in order to improve workability, the composition of the present invention needs to be in the form of grease.
例えば、本発明の組成物はシリンジ内に収納され、該シリンジからCPU等の発熱性電子部品の表面に塗布されて被覆層が形成され、これに放熱部材が圧接される。従って、本発明の組成物の粘度は、通常、10〜1,000Pa・s、特に50〜400Pa・sであることが好ましい。粘度が10Pa・s以上の場合、塗布時に液垂れが生じることがなく、作業上好ましい。1,000Pa・s以下の場合、シリンジからの押し出しが容易となるため、塗布作業の効率が良くなる。なお、この粘度はスパイラル粘度計PC−ITL(株式会社マルコム社製)により測定することができる。 For example, the composition of the present invention is accommodated in a syringe, applied from the syringe to the surface of a heat-generating electronic component such as a CPU to form a coating layer, and a heat radiating member is press-contacted thereto. Therefore, the viscosity of the composition of the present invention is usually preferably 10 to 1,000 Pa · s, particularly preferably 50 to 400 Pa · s. When the viscosity is 10 Pa · s or more, no dripping occurs at the time of application, which is preferable in terms of work. When the pressure is 1,000 Pa · s or less, extrusion from the syringe becomes easy, and the efficiency of the application work is improved. This viscosity can be measured with a spiral viscometer PC-ITL (Malcom Co., Ltd.).
[本発明の組成物の調製]
本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物は、
(i)(A)及び(B)成分を40〜120℃の範囲内の温度であり、かつ、(B)成分の融点以上である温度で混練して均一な混合物を得る工程、
(ii)混練を停止して、温度を(B)成分の融点未満にまで冷却させる工程、及び
(iii)工程(ii)で得られた混合物に対して、(C)成分及び(D)成分を追加して、(B)成分の融点未満の温度で混練して均一な混合物を得る工程
を含む製造方法によって得ることができる。
[Preparation of the composition of the present invention]
The curable thermally conductive resin composition of the present invention is
(I) a step of kneading the components (A) and (B) at a temperature in the range of 40 to 120 ° C. and at or above the melting point of the component (B) to obtain a uniform mixture;
(Ii) a step of stopping kneading and cooling the temperature to below the melting point of component (B), and (iii) component (C) and component (D) with respect to the mixture obtained in step (ii) And knead | mixing at the temperature below melting | fusing point of (B) component, and can obtain by the manufacturing method including the process of obtaining a uniform mixture.
任意成分を追加する場合、工程(i)で、更に、(E)、(F)及び(G)成分を追加することができる。また、工程(iii)で、更に、(H)成分及び(A)〜(H)成分以外の成分を追加することができる。 When adding an arbitrary component, (E), (F), and (G) component can be added further by process (i). Moreover, components other than (H) component and (A)-(H) component can further be added by process (iii).
上記の製造方法においては、加熱手段、及び必要に応じて冷却手段を備えたコンディショニングミキサー、プラネタリーミキサー等の攪拌・混練機を使用する。 In the above production method, a stirring / kneading machine such as a conditioning mixer or a planetary mixer provided with a heating means and, if necessary, a cooling means is used.
(i)工程において、(B)成分のガリウムもしくはその合金、又はその両方の液状物と、場合によって(E)成分の熱伝導性充填剤は、(A)成分と、必要に応じて(F)成分もしくは(G)成分、又はその両方の混合液中に均一に分散される。 In the step (i), the gallium of the component (B) or the alloy thereof, or a liquid material thereof, and optionally the thermally conductive filler of the component (E) are optionally mixed with the component (A) and, if necessary, (F ) Component or (G) component, or a mixture of both.
工程(ii)における降温操作乃至冷却操作は速やかに行われることが好ましい。該工程(ii)において、(A)成分と、場合によっては(F)成分もしくは(G)成分、又はその両方との混合液からなるマトリックス中に均一に分散された液状微粒子状態の(B)成分は、その平均粒径及び分散状態を保持して固化する。 It is preferable that the temperature lowering operation or the cooling operation in the step (ii) is performed promptly. In the step (ii), (B) in a liquid fine particle state uniformly dispersed in a matrix composed of a mixture of the component (A) and optionally the component (F) or the component (G) or both. The component solidifies while maintaining its average particle size and dispersion state.
工程(iii)もできるだけ短時間で終了させることが好ましい。該工程(iii)の終了時点において、(B)成分の固化した微粒子の分散状態に、実質上、変化が生じることはない。そして、該工程(iii)の終了後は、生成した組成物を容器内に収容し、速やかに約−30〜−10℃、好ましくは−25〜−15℃の温度の冷凍庫、冷凍室等で保存するのがよい。また、その輸送等においても冷凍設備を備えた車両等を用いるのがよい。このように低温下で保管・輸送することにより、例えば長期間の保存によっても、本発明の組成物の組成及び分散状態を安定して保持することができる。 It is preferable that step (iii) is also completed in as short a time as possible. At the end of the step (iii), there is substantially no change in the dispersion state of the solidified fine particles of the component (B). And after completion | finish of this process (iii), the produced | generated composition is accommodated in a container, and it is about -30--10 degreeC rapidly, Preferably it is -25--15 degreeC in the freezer, freezer compartment, etc. It is good to save. Further, it is preferable to use a vehicle or the like equipped with a refrigeration facility for the transportation. By storing and transporting at a low temperature as described above, the composition and dispersion state of the composition of the present invention can be stably maintained even for long-term storage, for example.
[半導体装置への適用]
本発明の組成物を硬化させる場合は80〜180℃の温度に30〜240分程度保持することにより行うことができる。
[Application to semiconductor devices]
When the composition of the present invention is cured, it can be carried out by maintaining the temperature at 80 to 180 ° C. for about 30 to 240 minutes.
本発明の組成物の硬化物は、発熱性電子部品と放熱部材との間に介在させて熱伝導性層を形成するための熱伝導性硬化物として使用することができる。 The hardened | cured material of the composition of this invention can be used as a heat conductive hardened | cured material for interposing between an exothermic electronic component and a heat radiating member, and forming a heat conductive layer.
本発明の熱伝導性硬化物であれば、熱伝導性層として使用する場合、部品又は部材の表面の凹凸に追随するため、隙間を生じることがない。 If it is a heat conductive hardened | cured material of this invention, when using as a heat conductive layer, in order to follow the unevenness | corrugation of the surface of a component or a member, a clearance gap does not arise.
更に、本発明では、上記本発明の組成物を用いて放熱特性に優れた半導体装置、即ち、発熱性電子部品と、放熱部材と、本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物の硬化物からなる熱伝導性層とを有してなる半導体装置であって、発熱性電子部品と放熱部材とが熱伝導性層を介して接合されている半導体装置を得ることができる。 Furthermore, in the present invention, a semiconductor device having excellent heat dissipation characteristics using the composition of the present invention, that is, a heat generating electronic component, a heat radiating member, and a cured product of the curable thermally conductive resin composition of the present invention. A semiconductor device having a thermally conductive layer can be obtained, in which a heat-generating electronic component and a heat radiating member are joined via a thermally conductive layer.
この半導体装置は、(a)発熱性電子部品の表面に、本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物を塗布して、該組成物からなる被覆層を発熱性電子部品の表面に形成させる工程、
(b)被覆層に放熱部材を圧接して固定させ、発熱性電子部品、被覆層及び放熱部材からなる構造体を得る工程、及び
(c)構造体を80〜180℃で処理して、被覆層を硬化させて熱伝導性層とする工程
を含む製造方法によって得ることができる。
In this semiconductor device, (a) a step of applying the curable thermally conductive resin composition of the present invention to the surface of an exothermic electronic component and forming a coating layer made of the composition on the surface of the exothermic electronic component. ,
(B) A step of pressing and fixing the heat radiating member to the coating layer to obtain a structure composed of the heat-generating electronic component, the coating layer, and the heat radiating member, and (c) processing the structure at 80 to 180 ° C. It can be obtained by a production method including a step of curing the layer to form a heat conductive layer.
上記の半導体装置及びその製造方法について、図1、2を参照しながら説明する。なお、図1、2に記載の装置は、本発明の組成物の半導体装置への適用の一例を示したものにすぎず、本発明に係る半導体装置を図1、2に記載のものに限定するとの趣旨ではない。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS. The devices shown in FIGS. 1 and 2 are merely examples of application of the composition of the present invention to a semiconductor device, and the semiconductor device according to the present invention is limited to that shown in FIGS. That is not the purpose.
図1は、本発明の組成物を適用する半導体装置の一例を示す縦断面概略図であり、本発明の組成物を硬化する前の状態を示す。また、図2は、本発明の組成物を適用する半導体装置の一例を示す縦断面概略図であり、本発明の組成物を硬化した後の状態を示す。 FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a semiconductor device to which the composition of the present invention is applied, and shows a state before the composition of the present invention is cured. FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a semiconductor device to which the composition of the present invention is applied, and shows a state after the composition of the present invention is cured.
先ず、冷凍保存状態の本発明の組成物を室温に放置して自然に解凍させてグリース状とする。次に、シリンジ等の塗工用具内に液状の本発明の組成物を収納させる。 First, the composition of the present invention in a frozen storage state is allowed to stand at room temperature and naturally thawed to form a grease. Next, the liquid composition of the present invention is accommodated in a coating tool such as a syringe.
発熱性電子部品、例えば、図1に記載のプリント配線基板3上に実装された発熱性電子部品であるCPU等のICパッケージ2の表面に、シリンジ等から本発明の組成物を塗布(ディスペンス)して被覆層1を形成させる。その上に、放熱部材、例えば、通常、アルミニウム製の放熱フィンを有する放熱部材4を配置し、クランプ5を用いて、放熱部材4を被覆層1を介してICパッケージ2に圧接して固定させる。
1. Apply the composition of the present invention from a syringe or the like to the surface of an
この際に、ICパッケージ2と放熱部材4とに挟まれて存在する被覆層1の厚さが、通常、5〜100μm、特に好ましくは20〜70μmとなるように、クランプ5を調整又は選択するのがよい。厚さが5μm以上の場合、圧接に際し、ICパッケージ2及び放熱部材4への本発明の組成物の追随性が十分となり、両者間に隙間が生じるおそれがない。100μm以下の場合、熱抵抗が大きくなりすぎないので、十分な放熱効果を得ることができる。
At this time, the clamp 5 is adjusted or selected so that the thickness of the coating layer 1 existing between the
次いで、上記のとおりに構成された装置を、リフロー炉等の加熱装置内を通過させて、本発明の組成物からなる被覆層1を硬化させて図2に記載の熱伝導性層11とする。この硬化に要する温度条件は、80〜180℃であり、特に好ましくは100〜150℃である。温度が80℃以上の場合、硬化が十分となり、180℃以下の場合、電子部品や基材が劣化するおそれがないため好ましい。
Next, the apparatus configured as described above is passed through a heating apparatus such as a reflow furnace, and the coating layer 1 made of the composition of the present invention is cured to obtain the heat
硬化時の温度条件に昇温する過程で、本発明の組成物中の(B)成分のガリウムもしくはその合金、又はその両方の液状微粒子は、互いに凝集して粒径の大きな液状粒子を形成すると同時に上記(E)成分が配合された場合は、それらとも連結して連なった一種の経路を形成する。 In the process of raising the temperature to the temperature condition at the time of curing, the liquid fine particles of the component (B) gallium or its alloy, or both in the composition of the present invention aggregate to form liquid particles having a large particle size. At the same time, when the above component (E) is blended, it forms a kind of connected route.
更に、(B)成分の液状粒子は、接するICパッケージ2及び放熱部材4の表面にも融着する。従って、ICパッケージ2と放熱部材4とは、(B)成分の液状粒子及び、(E)成分が配合された場合には、それら熱伝導性充填剤が連結して連なった一種の経路を介して、実質上、一体的に連続している熱伝導性に富んだものとなる。また、経路状の構造は、(A)成分及び(C)成分の付加反応により形成される硬化物の3次元架橋網状体中に、固定・保持される。
Furthermore, the liquid particles of the component (B) are also fused to the surfaces of the
また、上記のとおりにして得られた半導体装置を稼動・使用する場合、ICパッケージ等の発熱性電子部品はその表面温度が、通常、60〜120℃程度の高温となる。この発熱に対し、本発明の組成物の硬化物からなる熱伝導性層は、上記のとおり高い熱伝導性を示し、従来の熱伝導性シートや熱伝導性グリースに比較してより放熱特性に優れるという顕著に優れた作用・効果を奏するものである。そして、半導体装置の長期連続稼動・使用によっても、熱伝導性層に含まれ経路を形成している(B)成分のガリウムもしくはその合金、又はその両方は、硬化物の3次元架橋網状体中に固定・保持されていることため、熱伝導性層から漏出することがない。 Further, when the semiconductor device obtained as described above is operated and used, the surface temperature of the heat-generating electronic component such as an IC package is usually about 60 to 120 ° C. With respect to this heat generation, the heat conductive layer made of the cured product of the composition of the present invention exhibits high heat conductivity as described above, and has more heat dissipation characteristics than conventional heat conductive sheets and heat conductive grease. It has a remarkably excellent action and effect of being excellent. Even when the semiconductor device is continuously operated and used for a long time, the component (B) gallium or its alloy, or both, which is included in the heat conductive layer and forms a path, is contained in the cured three-dimensional crosslinked network. Since it is fixed and held on the surface, it does not leak from the heat conductive layer.
更に、この熱伝導性層はタック性を有しており、放熱部材がずれた場合であっても、また、長期使用時においても、安定した柔軟性を有し、発熱性電子部品及び放熱部材から剥がれたりすることがない。 Furthermore, this heat conductive layer has tackiness, and has a stable flexibility even when the heat dissipation member is displaced or when used for a long period of time. It will not peel off.
なお、予め本発明の組成物から所望の厚さのシート状硬化物を作製し、これを従来の熱伝導性シートと同様に発熱性電子部品と放熱部材との間に介在させることによっても、同様な効果を得ることができる。その他、熱伝導性及び耐熱性が必要とされる他の装置等の部品として、本発明の組成物の硬化物のシート等を適宜使用することもできる。 In addition, by preparing a sheet-like cured product having a desired thickness from the composition of the present invention in advance, and interposing it between a heat-generating electronic component and a heat-dissipating member in the same manner as a conventional heat-conductive sheet, Similar effects can be obtained. In addition, a sheet of a cured product of the composition of the present invention can be appropriately used as a part of another device or the like that requires heat conductivity and heat resistance.
以下、合成例、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example, an Example, and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.
まず、本発明の組成物を構成する以下の各成分を用意した。 First, the following components constituting the composition of the present invention were prepared.
[(A)成分]
[合成例1](A)成分の調製
攪拌装置、冷却管、滴下ロート及び温度計を備えた5Lの4つ口フラスコに、ビニルノルボルネン(商品名:V0062、東京化成工業(株)製;5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンと6−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンとのほぼ等モル量の異性体混合物)1,785g(14.88モル)、及び、トルエン455gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これに、5質量%の白金金属を担持したカーボン粉末3.6gを添加し、攪拌しながら1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン1,698g(8.75モル)を180分間かけて滴下した。滴下終了後、更に110℃で加熱攪拌を24時間行った後、室温まで冷却した。その後、白金金属担持カーボンをろ過して除去し、トルエン及び過剰のビニルノルボルネンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(25℃における粘度:12,820mPa・s)3,362gを得た。
[(A) component]
[Synthesis Example 1] Preparation of Component (A) Into a 5 L four-necked flask equipped with a stirrer, a condenser, a dropping funnel and a thermometer, vinyl norbornene (trade name: V0062, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd .; 5 -Isomer mixture of approximately equimolar amounts of vinylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene and 6-vinylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene) 1,785 g (14.88) Mol) and 455 g of toluene were added and heated to 85 ° C. using an oil bath. To this was added 3.6 g of carbon powder supporting 5% by mass of platinum metal, and 1,698 g (8.75 mol) of 1,4-bis (dimethylsilyl) benzene was added dropwise over 180 minutes while stirring. . After completion of the dropwise addition, the mixture was further heated and stirred at 110 ° C. for 24 hours, and then cooled to room temperature. Thereafter, the platinum metal-supporting carbon is removed by filtration, and toluene and excess vinylnorbornene are distilled off under reduced pressure to obtain a colorless and transparent oily reaction product (viscosity at 25 ° C .: 12,820 mPa · s) 3,362 g. Got.
反応生成物を、FT−IR、NMR、GPC等により分析した結果、このものは、
A−1:
(1)p−フェニレン基を2個有する化合物:約41モル%(下記に代表的な構造式の一例を示す)、
の混合物であることが判明した。また、混合物全体としての付加反応性炭素−炭素二重結合の含有割合は、0.36モル/100gであった。
As a result of analyzing the reaction product by FT-IR, NMR, GPC and the like,
A-1:
(1) Compound having two p-phenylene groups: about 41 mol% (an example of a typical structural formula is shown below),
It was found to be a mixture of Moreover, the content rate of the addition reactive carbon-carbon double bond as the whole mixture was 0.36 mol / 100g.
[比較用]
A−2:両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され、25℃における動粘度が600mm2/sのジメチルポリシロキサン
A−3:両末端がジメチルビニルシリル基で封鎖され、25℃における動粘度が30,000mm2/sのジメチルポリシロキサン
[For comparison]
A-2: Dimethylpolysiloxane having both ends blocked with dimethylvinylsilyl groups and a kinematic viscosity at 25 ° C. of 600 mm 2 / s A-3: Both ends blocked with dimethylvinylsilyl groups and having a kinematic viscosity at 25 ° C. 30,000 mm 2 / s dimethylpolysiloxane
[(B)成分]
(B−1)金属ガリウム〔融点=29.8℃〕
(B−2)Ga−In合金
〔質量比=75.4:24.6、融点=15.7℃〕
(B−3)Ga−In−Bi−Sn合金
〔質量比=9.4:47.3:24.7:18.6、融点=48.0℃〕
(B−4)金属インジウム〔融点=156.2℃〕<比較用>
[Component (B)]
(B-1) Metallic gallium [melting point = 29.8 ° C.]
(B-2) Ga-In alloy
[Mass ratio = 75.4: 24.6, melting point = 15.7 ° C.]
(B-3) Ga-In-Bi-Sn alloy
[Mass ratio = 9.4: 47.3: 24.7: 18.6, melting point = 48.0 ° C.]
(B-4) Indium metal [melting point = 156.2 ° C.] <For comparison>
[(C)成分]
[(D)成分]
D−1:白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体のA−2溶液(白金原子として100質量ppm)
[(D) component]
D-1: A-2 solution of platinum-divinyltetramethyldisiloxane complex (100 ppm by mass as platinum atom)
[(E)成分]
(E−1):アルミナ粉末〔平均粒径:7.2μm〕
(E−2):酸化亜鉛粉末〔平均粒径:1.0μm〕
[(E) component]
(E-1): Alumina powder [Average particle diameter: 7.2 μm]
(E-2): Zinc oxide powder [Average particle size: 1.0 μm]
[(F)成分]
F−1:下記構造式
F-1: Structural formula below
[(G)成分]
G−1:C12H25Si(OC2H5)3で表されるオルガノシラン
[(G) component]
G-1: Organosilane represented by C 12 H 25 Si (OC 2 H 5 ) 3
[(H)成分]
H−1:1−エチニル−1−シクロヘキサノール
[(H) component]
H-1: 1-ethynyl-1-cyclohexanol
[実施例1〜6、比較例1〜5]
[組成物の調製]
表1、2に記載の組成及び量の各成分を用い、次のとおりにして、組成物を調製した。
内容積250ミリリットルのコンディショニングミキサー(株式会社シンキー製、商品名:あわとり練太郎)に、(A)成分、(B)成分、(E)成分、(F)成分及び(G)成分を加え、70℃に昇温し該温度を維持し、5分間混練した。次いで、混練を停止し、15℃になるまで冷却した。
次に、(C)成分、(D)成分及び(H)成分を加え、各温度を維持し、均一になるように混練して各組成物を調製した。
[Examples 1-6, Comparative Examples 1-5]
[Preparation of composition]
Using the components having the compositions and amounts described in Tables 1 and 2, compositions were prepared as follows.
(A) component, (B) component, (E) component, (F) component, and (G) component are added to a conditioning mixer (made by Shinky Co., Ltd., trade name: Awatori Netaro) with an internal volume of 250 ml, The temperature was raised to 70 ° C. and the temperature was maintained, and kneading was performed for 5 minutes. The kneading was then stopped and cooled to 15 ° C.
Next, the (C) component, the (D) component, and the (H) component were added, each temperature was maintained, and each composition was prepared by kneading so as to be uniform.
本発明に係わる効果に関する試験は次のように行った。 The test relating to the effect of the present invention was performed as follows.
<硬化物の調製>
実施例1〜6、比較例1〜5で得られた各組成物を、標準アルミニウムプレートの全面に塗布し、他の標準アルミニウムプレートを重ねて、マイクロメーター(株式会社ミツトヨ、型式;M820−25VA)を用いながら組成物の厚みを30〜50μmの範囲に調整した。次いで、電気炉内で125℃にまで昇温し該温度を1時間保持して各組成物を硬化させ、その後、室温になるまで放置して冷却し、熱抵抗測用試料を調製した。
得られた各試料の厚さを再度測定(前述のマイクロメーターを使用)し、標準アルミニウムプレートの既知の厚さを差し引くことによって、硬化した各組成物の厚さを算出した。
<Preparation of cured product>
Each composition obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 was applied to the entire surface of a standard aluminum plate, and another standard aluminum plate was stacked on top of each other to obtain a micrometer (Mitutoyo Corporation, model: M820-25VA). ) Was adjusted to a range of 30 to 50 μm. Next, the temperature was raised to 125 ° C. in an electric furnace, and the composition was cured by maintaining the temperature for 1 hour, and then allowed to cool to room temperature to prepare a sample for measuring thermal resistance.
The thickness of each sample obtained was measured again (using the aforementioned micrometer) and the thickness of each cured composition was calculated by subtracting the known thickness of the standard aluminum plate.
<熱抵抗の測定>
上記各試料を用いて、硬化した各組成物の熱抵抗(mm2・K/W)を熱抵抗測定器(ホロメトリックス社製マイクロフラッシュ)を用いて測定した。この測定を『初期測定』とする。次に、上述した試料を、温度85℃/相対湿度85%の恒温恒湿チャンバーに1000時間放置後、再度熱抵抗を測定した。この測定を『85℃/85% 1000時間後測定』とする。
<Measurement of thermal resistance>
Using each of the above samples, the thermal resistance (mm 2 · K / W) of each cured composition was measured using a thermal resistance measuring instrument (Holometrics Microflash). This measurement is called “initial measurement”. Next, the above-described sample was left in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 85 ° C./85% relative humidity for 1000 hours, and then the thermal resistance was measured again. This measurement is “85 ° C./85% measurement after 1000 hours”.
<粘度の測定>
組成物の絶対粘度の測定は、株式会社マルコム社製の型番PC−1TL(10rpm)にて行った。
<Measurement of viscosity>
The absolute viscosity of the composition was measured with model number PC-1TL (10 rpm) manufactured by Malcolm Corporation.
<熱伝導率の測定>
熱伝導率は、京都電子工業株式会社製のTPA−501により、いずれも25℃において測定した。
<Measurement of thermal conductivity>
The thermal conductivity was measured at 25 ° C. using TPA-501 manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.
<粒径測定>
熱伝導性充填剤の粒径測定は、日機装株式会社製の粒度分析計であるマイクロトラックMT3300EXにより測定した体積基準の累積平均径である。
<Particle size measurement>
The particle size measurement of the thermally conductive filler is a volume-based cumulative average diameter measured by Microtrac MT3300EX, a particle size analyzer manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
得られた組成物の各測定の結果を表1、2に併記する。なお、H/Viは((C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の個数の合計)/((A)成分中の付加反応性炭素−炭素二重結合の個数の合計)を示す。 The results of each measurement of the obtained composition are also shown in Tables 1 and 2. H / Vi represents (total number of hydrogen atoms bonded to silicon atoms in component (C)) / (total number of addition reactive carbon-carbon double bonds in component (A)).
表1に示されるように、本発明の要件を満たす、実施例1〜6では、比較例1〜5に比べて、「85℃/85% 1000時間後測定」後の、熱抵抗試験の結果は良好であった。一方、表2に示されるように、比較例1、2より、(A)成分中に、(a−1)成分,(a−2)成分を含まない場合、高温高湿環境下に長時間曝されると、放熱性能が悪化する。比較例3より、(B)成分の量が本発明の組成物の範囲より少ないと、熱抵抗が大きくなり、熱伝導率が低下する。比較例4より、(B)成分の量が本発明の組成物の範囲より多いと、不均一な組成物となる。比較例5より、(B)成分中に、ガリウムを含まない場合、不均一な組成物となる。このことから、本発明の硬化性熱伝導性樹脂組成物は、高温高湿環境下に長時間曝されても、継続的に放熱性能を発揮できる組成物であることが確認できた。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 6 that satisfy the requirements of the present invention, the results of the thermal resistance test after “85 ° C./85% after 1000 hours” as compared with Comparative Examples 1 to 5 Was good. On the other hand, as shown in Table 2, from Comparative Examples 1 and 2, when the component (A) does not contain the component (a-1) or component (a-2), When exposed, the heat dissipation performance deteriorates. From Comparative Example 3, when the amount of the component (B) is less than the range of the composition of the present invention, the thermal resistance increases and the thermal conductivity decreases. From Comparative Example 4, when the amount of the component (B) is larger than the range of the composition of the present invention, a non-uniform composition is obtained. From Comparative Example 5, when gallium is not included in the component (B), a non-uniform composition is obtained. From this, it was confirmed that the curable thermally conductive resin composition of the present invention is a composition that can continuously exhibit heat dissipation performance even when exposed to a high temperature and high humidity environment for a long time.
<半導体装置への適用>
上記各実施例1〜6で得られた組成物の0.2gを、2cm×2cmのCPUの表面に塗布し被覆層を形成させた。該被覆層に放熱部材を重ね硬化させて、20〜70μmの厚さの熱伝導性層を介してCPUと放熱部材が接合されている半導体装置を得た。これらの各装置をホストコンピューター、パーソナルコンピュータ等に組み込み、稼動させたところ、CPUの発熱温度は約100℃であったが、いずれの装置の場合も長時間にわたって安定した熱伝導及び放熱が可能であり、過熱蓄積によるCPUの性能低下、破損等が防止できた。よって、本発明の組成物の硬化物の採用により、半導体装置の信頼性が向上することが確認できた。
<Application to semiconductor devices>
0.2 g of the composition obtained in each of the above Examples 1 to 6 was applied to the surface of a 2 cm × 2 cm CPU to form a coating layer. A heat radiating member was laminated and cured on the coating layer to obtain a semiconductor device in which the CPU and the heat radiating member were joined via a heat conductive layer having a thickness of 20 to 70 μm. When these devices were installed and operated in a host computer, personal computer, etc., the heat generation temperature of the CPU was about 100 ° C. In any case, stable heat conduction and heat dissipation are possible for a long time. Yes, it was possible to prevent CPU performance degradation and damage due to overheat accumulation. Therefore, it was confirmed that the reliability of the semiconductor device was improved by employing the cured product of the composition of the present invention.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
1…被覆層、 2…ICパッケージ、 3…プリント配線基板、 4…放熱部材、 5…クランプ、 11…熱伝導性層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Covering layer, 2 ... IC package, 3 ... Printed wiring board, 4 ... Heat radiation member, 5 ... Clamp, 11 ... Thermally conductive layer
Claims (12)
[(a−1)は下記一般式(1)
で表されるケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する化合物であり、
(a−2)は付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素であり、前記(a−1)成分1モルに対して過剰モル量含有する。]
(B)融点が0〜70℃のガリウムもしくはその合金、又はその両方: 200〜20,000質量部、
(C)1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:((C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子の個数の合計)/(前記(A)成分中の付加反応性炭素−炭素二重結合の個数の合計)が0.1〜5.0となる量、
(D)白金及び白金化合物からなる群より選択される触媒:前記(A)成分100質量部に対して白金原子として0.1〜500ppmとなる量
を含有するものであることを特徴とする硬化性熱伝導性樹脂組成物。 (A) Addition reaction product of the following (a-1) and (a-2) having 2 addition-reactive carbon-carbon double bonds in one molecule: 100 parts by mass ,
[(A-1) is the following general formula (1)
A compound having two hydrogen atoms bonded to a silicon atom represented by
(A-2) is a polycyclic hydrocarbon having two addition-reactive carbon-carbon double bonds in one molecule, and is contained in an excess molar amount relative to 1 mol of the component (a-1). ]
(B) Gallium having a melting point of 0 to 70 ° C. or an alloy thereof, or both: 200 to 20,000 parts by mass,
(C) Organohydrogenpolysiloxane having hydrogen atoms bonded to two or more silicon atoms in one molecule: (total number of hydrogen atoms bonded to silicon atoms in component (C)) / ((A ) The amount that the sum of the number of addition-reactive carbon-carbon double bonds in the component) is 0.1 to 5.0,
(D) Catalyst selected from the group consisting of platinum and platinum compounds: Curing characterized in that it contains an amount of 0.1 to 500 ppm as platinum atoms with respect to 100 parts by mass of component (A). Heat conductive resin composition.
を含有するものであることを特徴とする請求項1に記載の硬化性熱伝導性樹脂組成物。 Furthermore, (E) Thermally conductive filler having an average particle diameter of 0.1 to 100 μm: It contains 0 to 1,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). The curable thermally conductive resin composition according to claim 1.
で表されるポリシロキサン: 前記(A)成分100質量部に対して10〜500質量部
を含有するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の硬化性熱伝導性樹脂組成物。 Furthermore, (F) the following general formula (2)
The polysiloxane represented by the formula: The curable thermally conductive resin according to claim 1, which contains 10 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). Composition.
R3 cSi(OR4)4−C (3)
(式中、R3はそれぞれ独立に炭素数1〜20の非置換又はハロゲン置換1価炭化水素基であり、R4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基であり、cは1〜3の整数である。)
で表されるオルガノシラン、該オルガノシランを加水分解縮合もしくは部分加水分解縮合して得られるオルガノシラン含有化合物、又はその両方: 前記(A)成分100質量部に対して1〜100質量部
を含有するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の硬化性熱伝導性樹脂組成物。 Furthermore, (G) the following general formula (3)
R 3 c Si (OR 4 ) 4-C (3)
Wherein R 3 is each independently an unsubstituted or halogen-substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, R 4 is each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, c Is an integer from 1 to 3.)
Or an organosilane-containing compound obtained by hydrolytic condensation or partial hydrolysis-condensation of the organosilane, or both: 1 to 100 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A) The curable thermally conductive resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the curable thermally conductive resin composition is provided.
を含有するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の硬化性熱伝導性樹脂組成物。 Further, (H) a control agent selected from the group consisting of an acetylene compound, a nitrogen compound, an organic phosphorus compound, an oxime compound and an organic chloro compound: 0.05 to 0.5 mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) The curable thermally conductive resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the curable thermally conductive resin composition comprises a part.
(i)前記(A)及び前記(B)成分を40〜120℃の範囲内の温度であり、かつ、前記(B)成分の融点以上である温度で混練して均一な混合物を得る工程、
(ii)前記混練を停止して、前記温度を前記(B)成分の融点未満にまで冷却させる工程、及び
(iii)前記工程(ii)で得られた混合物に対して、前記(C)成分及び前記(D)成分を追加して、前記(B)成分の融点未満の温度で混練して均一な混合物を得る工程
を含むことを特徴とする硬化性熱伝導性樹脂組成物の製造方法。 A method for producing a curable thermally conductive resin composition according to any one of claims 1 to 5,
(I) a step of obtaining a uniform mixture by kneading the components (A) and (B) at a temperature within the range of 40 to 120 ° C. and a temperature equal to or higher than the melting point of the component (B);
(Ii) stopping the kneading and cooling the temperature to below the melting point of the component (B); and (iii) the component (C) with respect to the mixture obtained in the step (ii). And a step of adding the component (D) and kneading at a temperature lower than the melting point of the component (B) to obtain a uniform mixture.
(a)前記発熱性電子部品の表面に、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の硬化性熱伝導性樹脂組成物を塗布して、該組成物からなる被覆層を前記発熱性電子部品の表面に形成させる工程、
(b)前記被覆層に前記放熱部材を圧接して固定させ、前記発熱性電子部品、前記被覆層及び前記放熱部材からなる構造体を得る工程、及び
(c)前記構造体を80〜180℃で処理して、前記被覆層を硬化させて前記熱伝導性層とする工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, comprising:
(A) The curable thermally conductive resin composition according to any one of claims 1 to 5 is applied to a surface of the heat-generating electronic component, and the coating layer made of the composition is formed into the heat-generating element. Forming on the surface of the electronic component,
(B) a step of pressing and fixing the heat dissipating member to the covering layer to obtain a structure comprising the exothermic electronic component, the covering layer and the heat dissipating member; and (c) 80 to 180 ° C. of the structure. And a step of curing the coating layer to form the thermally conductive layer.
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JP6042307B2 (en) | 2016-12-14 |
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