JP2021098768A - Heat conductive silicone composition, semiconductor device, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱伝導性シリコーン組成物、半導体装置、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a thermally conductive silicone composition, a semiconductor device, and a method for producing the same.
電子部品の多くは使用中に熱が発生するので、その電子部品を適切に機能させるためには、その電子部品から熱を取り除くことが必要である。特にパーソナルコンピューターに使用されているＣＰＵ等の集積回路素子は、動作周波数の高周波化により発熱量が増大しており、熱対策が重要な問題となっている。 Since many electronic components generate heat during use, it is necessary to remove heat from the electronic component in order for the electronic component to function properly. In particular, integrated circuit elements such as CPUs used in personal computers generate more heat due to higher operating frequencies, and measures against heat have become an important issue.
従って、この熱を放熱する多くの方法が提案されている。特に発熱量の多い電子部品では、電子部品とヒートシンク等の部材の間に熱伝導性グリースや熱伝導性シートの熱伝導性材料を介在させて熱を逃がす方法が提案されている。 Therefore, many methods have been proposed to dissipate this heat. Particularly for electronic components that generate a large amount of heat, a method has been proposed in which a heat conductive grease or a heat conductive material such as a heat conductive sheet is interposed between the electronic component and a member such as a heat sink to release heat.
特許文献１には、特定のオルガノポリシロキサンに一定粒径範囲の球状六方晶系窒化アルミニウム粉末を配合したシリコーングリース組成物が、特許文献２には、粒径の細かい窒化アルミニウム粉末と粒径の粗い窒化アルミニウム粉末を組み合わせた熱伝導性オルガノシロキサン組成物が、特許文献３には、窒化アルミニウム粉末と酸化亜鉛粉末を組み合わせた熱伝導性シリコーングリースが、特許文献４には、オルガノシランで表面処理した窒化アルミニウム粉末を用いた熱伝導性グリース組成物が開示されている。
窒化アルミニウムの熱伝導率は７０〜２７０Ｗ／ｍＫであり、これより熱伝導性の高い材料として熱伝導率９００〜２，０００Ｗ／ｍＫのダイヤモンドがある。特許文献５には、シリコーン樹脂に、ダイヤモンド、酸化亜鉛、分散剤を用いた熱伝導性シリコーン組成物が開示されている。 Aluminum nitride has a thermal conductivity of 70 to 270 W / mK, and as a material having a higher thermal conductivity, diamond having a thermal conductivity of 900 to 2,000 W / mK is available. Patent Document 5 discloses a thermally conductive silicone composition using diamond, zinc oxide, and a dispersant as the silicone resin.
特許文献６や特許文献７には、シリコーンオイル等の基油に金属アルミニウム粉末を混合した熱伝導性グリース組成物が開示されている。 Patent Document 6 and Patent Document 7 disclose a thermally conductive grease composition in which a metal aluminum powder is mixed with a base oil such as silicone oil.
更には熱伝導率の高い銀粉末を充填剤として用いていることが特許文献８〜１２等にも開示されている。 Further, Patent Documents 8 to 12 and the like also disclose that silver powder having high thermal conductivity is used as a filler.
上記の中には高い熱伝導率を示すものもあるが、圧縮時の最小厚み（ＢＬＴ）が厚く、熱抵抗が高い。一方で熱抵抗の低いものは加熱硬化後の伸びが低く、電子部品に適用した場合、熱に伴う電子部品の反りに追従できず、剥離しやすく信頼性に欠ける。従って、いずれの熱伝導性材料や熱伝導性グリースも、最近のＣＰＵ等の集積回路素子の発熱量には不十分なものとなってきている。 Some of the above show high thermal conductivity, but the minimum thickness (BLT) at the time of compression is thick and the thermal resistance is high. On the other hand, those with low thermal resistance have low elongation after heat curing, and when applied to electronic components, they cannot follow the warp of the electronic components due to heat, and are easily peeled off and lack reliability. Therefore, any of the heat conductive materials and the heat conductive grease has become insufficient for the amount of heat generated by the recent integrated circuit elements such as CPUs.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、良好な放熱特性を有する硬化物を与える熱伝導性シリコーン組成物と、該組成物の硬化物を用いた半導体装置とその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to use a thermally conductive silicone composition that gives a cured product having good heat dissipation characteristics and a cured product of the composition. The purpose is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
上記課題を達成するために、本発明では、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）成分を含有する熱伝導性シリコーン組成物を提供する。
（Ａ）ケイ素原子に結合したアルケニル基を１分子中に少なくとも６個含有するオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：全組成物中のアルケニル基１モル当たり（Ｂ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子の量が０．２〜１０モルとなる量、
（Ｃ）触媒金属元素を含むヒドロシリル化反応用触媒：（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計量に対して触媒金属元素に換算して質量基準で０．１〜２，０００ｐｐｍ、
（Ｄ）タップ密度が３．０ｇ／ｃｍ３以上であり、比表面積が２．０ｍ２／ｇ以下であり、かつアスペクト比が１〜３０である銀粉末：５００〜３,０００質量部。
In order to achieve the above object, the present invention provides a thermally conductive silicone composition containing the following components (A), (B), (C) and (D).
(A) Organopolysiloxane containing at least 6 alkenyl groups bonded to silicon atoms in one molecule: 100 parts by mass,
(B) Organohydrogenpolysiloxane containing at least two hydrogen atoms bonded to a silicon atom in one molecule: A hydrogen atom bonded to a silicon atom in the component (B) per mole of an alkenyl group in the entire composition. Amount of 0.2 to 10 mol,
(C) Hydrosilylation reaction catalyst containing catalyst metal element: 0.1 to 2,000 ppm on a mass basis in terms of catalyst metal element with respect to the total amount of the components (A) and (B).
(D) Silver powder having a tap density of 3.0 g / cm 3 or more, a specific surface area of 2.0 m 2 / g or less, and an aspect ratio of 1 to 30: 500 to 3,000 parts by mass.
この熱伝導性シリコーン組成物は、優れた熱伝導性、つまり低い熱抵抗を有すると共に、十分な形状追従性を示し、信頼性の高い硬化物を与えるため、良好な放熱効果を必要とする半導体装置に有用なものである。 This thermally conductive silicone composition is a semiconductor that requires a good heat dissipation effect because it has excellent thermal conductivity, that is, low thermal resistance, exhibits sufficient shape followability, and provides a highly reliable cured product. It is useful for the device.
また、本発明では、発熱性電子部品と放熱体とを備えている半導体装置であって、前記発熱性電子部品と前記放熱体との間に本発明の熱伝導性シリコーン組成物の硬化物が介在している半導体装置を提供する。 Further, in the present invention, a semiconductor device including a heat-generating electronic component and a heat radiating body, wherein a cured product of the heat conductive silicone composition of the present invention is formed between the heat-generating electronic component and the heat radiating body. Provided is an intervening semiconductor device.
この半導体装置は、発熱性電子部品で発生した熱の放熱体への熱伝導性が高いものである。 This semiconductor device has high thermal conductivity to a radiator of heat generated by a heat-generating electronic component.
さらに、本発明では、半導体装置の製造方法であって、本発明の熱伝導性シリコーン組成物を発熱性電子部品と放熱体との間で０．０１ＭＰａ以上の圧力をかけた状態で１００℃以上に加熱する工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。 Further, the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, in which the heat conductive silicone composition of the present invention is applied at a pressure of 0.01 MPa or more between a heat-generating electronic component and a radiator at 100 ° C. or higher. Provided is a method for manufacturing a semiconductor device having a step of heating the device.
この半導体装置の製造方法により、発熱性電子部品で発生した熱の放熱体への熱伝導性が高い半導体装置を製造できる。 By this method of manufacturing a semiconductor device, it is possible to manufacture a semiconductor device having high thermal conductivity to a radiator of heat generated by a heat-generating electronic component.
本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、優れた熱伝導性、つまり低い熱抵抗を有すると共に、十分な形状追従性を示し、信頼性の高い硬化物を与えるため、良好な放熱効果を必要とする半導体装置に有用である。 The thermally conductive silicone composition of the present invention has excellent thermal conductivity, that is, low thermal resistance, exhibits sufficient shape followability, and gives a highly reliable cured product, so that a good heat dissipation effect is required. It is useful for semiconductor devices.
上述のように、良好な放熱特性を有する硬化物を与える熱伝導性シリコーン組成物と、該組成物の硬化物を用いた半導体装置とその製造方法の開発が求められていた。 As described above, there has been a demand for the development of a thermally conductive silicone composition that gives a cured product having good heat dissipation characteristics, a semiconductor device using the cured product of the composition, and a method for manufacturing the same.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、特定のタップ密度、比表面積、及びアスペクト比を持つ銀粉末を特定のオルガノポリシロキサン中に混合することで組成物の硬化物の熱伝導性と信頼性と形状追従性とが飛躍的に向上することを見出し、本発明を完成した。 As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventors have obtained a cured product of a composition by mixing silver powder having a specific tap density, specific surface area, and aspect ratio into a specific organopolysiloxane. We have found that the thermal conductivity, reliability, and shape-following property of Siloxane are dramatically improved, and completed the present invention.
即ち、本発明は、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）成分を含有する熱伝導性シリコーン組成物である。
（Ａ）ケイ素原子に結合したアルケニル基を１分子中に少なくとも６個含有するオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：全組成物中のアルケニル基１モル当たり（Ｂ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子の量が０．２〜１０モルとなる量、
（Ｃ）触媒金属元素を含むヒドロシリル化反応用触媒：（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計量に対して触媒金属元素に換算して質量基準で０．１〜２，０００ｐｐｍ、
（Ｄ）タップ密度が３．０ｇ／ｃｍ３以上であり、比表面積が２．０ｍ２／ｇ以下であり、かつアスペクト比が１〜３０である銀粉末：５００〜３,０００質量部。
That is, the present invention is a thermally conductive silicone composition containing the following components (A), (B), (C) and (D).
(A) Organopolysiloxane containing at least 6 alkenyl groups bonded to silicon atoms in one molecule: 100 parts by mass,
(B) Organohydrogenpolysiloxane containing at least two hydrogen atoms bonded to a silicon atom in one molecule: A hydrogen atom bonded to a silicon atom in the component (B) per mole of an alkenyl group in the entire composition. Amount of 0.2 to 10 mol,
(C) Hydrosilylation reaction catalyst containing catalyst metal element: 0.1 to 2,000 ppm on a mass basis in terms of catalyst metal element with respect to the total amount of the components (A) and (B).
(D) Silver powder having a tap density of 3.0 g / cm 3 or more, a specific surface area of 2.0 m 2 / g or less, and an aspect ratio of 1 to 30: 500 to 3,000 parts by mass.
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれら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.
＜オルガノポリシロキサン＞
（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンは本発明の組成物のベースポリマーであり、１分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも６個含有する。
<Organopolysiloxane>
The organopolysiloxane of the component (A) is the base polymer of the composition of the present invention, and contains at least 6 alkenyl groups bonded to silicon atoms in one molecule.
（Ａ）成分の分子構造としては、例えば、直鎖状構造、環状構造が挙げられ、これらの構造は分岐を有していてもよいが、主鎖が基本的にジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンが（Ａ）成分として好ましく用いられる。 Examples of the molecular structure of the component (A) include a linear structure and a cyclic structure, and these structures may have branches, but the main chain is basically a repetition of diorganosiloxane units. Therefore, a linear diorganopolysiloxane having both ends of the molecular chain sealed with a triorganosyloxy group is preferably used as the component (A).
（Ａ）成分の２５℃における動粘度は１０ｍｍ２／ｓ以上であると組成物にオイルブリードが出にくくなり、１００，０００ｍｍ２／ｓ以下であると組成物の絶対粘度が高くならないから取り扱い性が良い。そのため、（Ａ）成分の２５℃における動粘度は１０〜１００，０００ｍｍ２／ｓであることが好ましく、１００〜５０，０００ｍｍ２／ｓであることがより好ましい。なお、本明細書に記載される（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンの動粘度はオストワルド粘度計で測定した２５℃の値である。 If the kinematic viscosity of the component (A) at 25 ° C. is 10 mm 2 / s or more, oil bleeding is unlikely to occur in the composition, and if it is 100,000 mm 2 / s or less, the absolute viscosity of the composition does not increase, so that it is easy to handle. Is good. Therefore, the kinematic viscosity at 25 ° C. of the component (A) is preferably 10~100,000mm 2 / s, more preferably 100~50,000mm 2 / s. The kinematic viscosity of the organopolysiloxane of the component (A) described in the present specification is a value of 25 ° C. measured by an Ostwald viscometer.
（Ａ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基等の炭素原子数が好ましくは２〜８、より好ましくは２〜４のものが挙げられ、ビニル基であることが更に好ましい。（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンが直鎖状構造を有する場合、該アルケニル基は、分子鎖末端および分子鎖末端でない部分のどちらか一方でのみケイ素原子に結合していても、その両方でケイ素原子に結合していてもよい。 As the alkenyl group bonded to the silicon atom in the component (A), for example, the number of carbon atoms such as vinyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group and heptenyl group is preferably 2 to 8, more preferably. 2 to 4 are mentioned, and a vinyl group is more preferable. When the organopolysiloxane of the component (A) has a linear structure, the alkenyl group may be bonded to a silicon atom at either the molecular chain end or the non-molecular chain end portion, or silicon at both of them. It may be bonded to an atom.
（Ａ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基の数は６個が好ましい。アルケニル基の数が６個よりも少ないと得られる硬化物の強度が低下し、信頼性が劣る場合がある。一分子中のアルケニル基の数が６個以上１２個以下である場合、硬化物が適度の硬度を有することができ、より優れた信頼性を示すことができる。 The number of alkenyl groups bonded to the silicon atom in the component (A) is preferably six. If the number of alkenyl groups is less than 6, the strength of the obtained cured product is lowered, and the reliability may be deteriorated. When the number of alkenyl groups in one molecule is 6 or more and 12 or less, the cured product can have an appropriate hardness and can show better reliability.
（Ａ）成分中のアルケニル基以外のケイ素原子に結合する有機基としては、例えば、アルキル基、特にメチル基、エチル基、ブロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基等の炭素原子数１〜１０のアルキル基；アリール基、特にフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等の炭素原子数６〜１４のアリール基；アラルキル基、特にベンジル基、フェネチル基等の炭素原子数７〜１４のアラルキル基；ハロゲン化アルキル基、特にクロロメチル基、３−クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等の炭素原子数１〜３のハロゲン化アルキル基などの非置換またはハロゲン置換一価炭化水素基が挙げられ、特にメチル基、フェニル基であることが好ましい。 Examples of the organic group bonded to the silicon atom other than the alkenyl group in the component (A) include an alkyl group, particularly a methyl group, an ethyl group, a bropyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a heptyl group and the like. Alkyl group having 1 to 10 carbon atoms; aryl group having 6 to 14 carbon atoms such as phenyl group, trill group, xylyl group and naphthyl group; carbon such as aralkyl group, especially benzyl group and phenethyl group. Aralkyl groups with 7 to 14 atoms; alkyl halide groups, especially alkyl halides with 1 to 3 carbon atoms such as chloromethyl group, 3-chloropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, etc. Examples thereof include an unsubstituted or halogen-substituted monovalent hydrocarbon group, and a methyl group and a phenyl group are particularly preferable.
本発明の組成物中、（Ａ）成分を４〜２５質量％含有することが好ましい。 The composition of the present invention preferably contains the component (A) in an amount of 4 to 25% by mass.
＜オルガノハイドロジェンポリシロキサン＞
（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、（Ａ）成分と反応し架橋剤として作用する。（Ｂ）成分の分子構造に特に制限はなく、例えば、線状、環状、分岐状、三次元網状構造（樹脂状）等の従来公知の各種のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを使用することができる。
<Organohydrogenpolysiloxane>
The organohydrogenpolysiloxane of the component (B) reacts with the component (A) and acts as a cross-linking agent. The molecular structure of the component (B) is not particularly limited, and various conventionally known organohydrogenpolysiloxanes such as linear, cyclic, branched, and three-dimensional network structures (resin-like) can be used.
（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一分子中に２個以上、好ましくは３個以上（通常、３〜５００個、好ましくは３〜２００個、より好ましくは３〜１００個程度）のケイ素原子に結合した水素原子（即ち、ヒドロシリル基またはＳｉＨ基）を有する。（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが線状構造を有する場合、これらのＳｉＨ基は、分子鎖末端および分子鎖末端でない部分のどちらか一方にのみ位置していても、その両方に位置していてもよい。 The number of organohydrogenpolysiloxane as the component (B) is 2 or more, preferably 3 or more (usually 3 to 500, preferably 3 to 200, more preferably about 3 to 100) in one molecule. It has a hydrogen atom bonded to a silicon atom (ie, a hydrosilyl group or a SiH group). When the organohydrogenpolysiloxane of the component (B) has a linear structure, these SiH groups are located at either the molecular chain end or the non-molecular chain end portion, even if they are located at both of them. May be.
（Ｂ）成分の一分子中のケイ素原子の数（重合度）は、好ましくは２〜１，０００、より好ましくは３〜３００、更に好ましくは４〜１５０程度である。更に、（Ｂ）成分の２５℃における粘度は、好ましくは０．１〜５，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは０．５〜１，０００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは５〜５００ｍＰａ・ｓ程度である。なお、本明細書に記載される（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの粘度（絶対粘度）は例えば株式会社マルコム社製の型番ＰＣ−１ＴＬ（１０ｒｐｍ）で測定した２５℃の値である。 The number of silicon atoms (degree of polymerization) in one molecule of the component (B) is preferably 2 to 1,000, more preferably 3 to 300, and further preferably about 4 to 150. Further, the viscosity of the component (B) at 25 ° C. is preferably 0.1 to 5,000 mPa · s, more preferably 0.5 to 1,000 mPa · s, still more preferably about 5 to 500 mPa · s. The viscosity (absolute viscosity) of the organohydrogenpolysiloxane of the component (B) described in the present specification is, for example, a value of 25 ° C. measured by model number PC-1TL (10 rpm) manufactured by Malcolm Co., Ltd.
（Ｂ）成分としては、例えば、下記平均組成式（１）：
Ｒ３ ａＨｂＳｉＯ（４−ａ−ｂ）／２ （１）
（式中、Ｒ３は、脂肪族不飽和基を除く、非置換または置換の一価炭化水素基であって、炭素原子数が好ましくは１〜１４、より好ましくは１〜１０であり、ケイ素原子に結合した一価炭化水素基であり、ａおよびｂは、好ましくは０．７≦ａ≦２．１、０．００１≦ｂ≦１．０、かつ０．８≦ａ＋ｂ≦３．０、より好ましくは０．９≦ａ≦２．０、０．０１≦ｂ≦１．０、かつ１．０≦ａ＋ｂ≦２．５を満足する正数である）
で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが用いられる。
As the component (B), for example, the following average composition formula (1):
R 3 a H b SiO (4-ab) / 2 (1)
(In the formula, R 3 is an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group excluding the aliphatic unsaturated group, which preferably has 1 to 14 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and is silicon. It is a monovalent hydrocarbon group bonded to an atom, and a and b are preferably 0.7 ≦ a ≦ 2.1, 0.001 ≦ b ≦ 1.0, and 0.8 ≦ a + b ≦ 3.0. More preferably, it is a positive number satisfying 0.9 ≦ a ≦ 2.0, 0.01 ≦ b ≦ 1.0, and 1.0 ≦ a + b ≦ 2.5).
Organohydrogenpolysiloxane represented by is used.
上記Ｒ３としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基；フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基；ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基；これらの炭化水素基中の水素原子の一部または全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子で置換した基、例えば、クロロメチル基、３−クロロプロピル基、ブロモエチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等が挙げられ、好ましくはアルキル基、アリール基であり、より好ましくはメチル基、フェニル基である。 Examples of R 3 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, neopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, octyl group, nonyl group and decyl. Alkyl group such as group; aryl group such as phenyl group, trill group, xsilyl group, naphthyl group; aralkyl group such as benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group; part of hydrogen atom in these hydrocarbon groups or Examples thereof include a group entirely substituted with a halogen atom such as fluorine, bromine and chlorine, for example, a chloromethyl group, a 3-chloropropyl group, a bromoethyl group, a 3,3,3-trifluoropropyl group and the like, and an alkyl group is preferable. , An aryl group, more preferably a methyl group or a phenyl group.
（Ｂ）成分は公知の製法によって得ることができる。一般的な製造方法としては、例えば、１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラハイドロシクロテトラシロキサン（場合によっては、該シクロテトラシロキサンとオクタメチルシクロテトラシロキサンとの混合物）とヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジハイドロ−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等の末端基源となるシロキサン化合物とを、あるいは、オクタメチルシクロテトラシロキサンと１，３−ジハイドロ−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンとを、硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸等の触媒の存在下に−１０〜＋４０℃程度の温度で平衡化させる方法が挙げられる。 The component (B) can be obtained by a known production method. As a general production method, for example, 1,3,5,7-tetramethyl-1,3,5,7-tetrahydrocyclotetrasiloxane (in some cases, the cyclotetrasiloxane and octamethylcyclotetrasiloxane) (Mixa) and a siloxane compound as a terminal source such as hexamethyldisiloxane, 1,3-dihydro-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, or octamethylcyclotetrasiloxane and 1,3. A method of equilibrating −dihydro-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane at a temperature of about -10 to + 40 ° C. in the presence of a catalyst such as sulfuric acid, trifluoromethanesulfonic acid, or methanesulfonic acid can be mentioned. Be done.
（Ｂ）成分の具体例としては、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）メチルシラン、トリス（ジメチルハイドロジェンシロキシ）フェニルシラン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジエンシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン、式：Ｒ１ ３ＳｉＯ０．５（Ｒ１はアルケニル基以外の非置換または置換の一価炭素基であって、例えば、先に例示したＲ３と同様である。以下同様。）で示されるシロキサン単位と式：Ｒ１ ２ＨＳｉＯ０．５で示されるシロキサン単位と式：ＳｉＯ２で示されるシロキサン単位とからなるオルガノポリシロキサン共重合体、式：Ｒ１ ２ＨＳｉＯ０．５で示されるシロキサン単位と式：ＳｉＯ２で示されるシロキサン単位とからなるオルガノポリシロキサン共重合体、式：Ｒ１ＨＳｉＯで示されるシロキサン単位と式：Ｒ１ＳｉＯ１．５で示されるシロキサン単位もしくは式：ＨＳｉＯ１．５で示されるシロキサン単位とからなるオルガノポリシロキサン共重合体が挙げられる。これら（Ｂ）成分は１種単独でも２種以上組み合わせても使用することができる。
Specific examples of the component (B) include 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, tris (dimethylhydrogensiloxy) methylsilane, and tris (dimethylhydro). Genciloxy) Phenylsilane, trimethylsiloxy group-blocked methylhydrogenpolysiloxane at both ends of the molecular chain, trimethylsiloxy group-blocked dimethylsiloxane / methylhydrogensiloxane copolymer at both ends of the molecular chain, trimethylsiloxy group-blocked dimethylsiloxane at both ends of the molecular chain Methylhydrogensiloxane / methylphenylsiloxane copolymer, dimethylhydrogensiloxy group-blocked dimethylpolysiloxane at both ends of the molecular chain, dimethylhydrogensiloxy group-blocked dimethylpolysiloxane / methylhydrogensiloxane copolymer at both ends of the molecular chain, molecular chain Double-ended dimethylhydrogensiloxy group-blocked dimethylsiloxane / methylphenylsiloxane copolymer, molecular chain double- ended dimethylhydrodienesiloxy group-blocked methylphenylpolysiloxane, formula: R 1 3 SiO 0.5 (R 1 is other than an alkenyl group) be unsubstituted or substituted monovalent carbon radical, for example, it is the same as R 3 previously exemplified below similar siloxane units represented by the formula):.. siloxane units represented by R 1 2 HSiO 0.5 preparative formula organopolysiloxane copolymers consisting of siloxane units represented by SiO 2, wherein: the siloxane units represented by the
（Ｂ）成分の配合量は、全組成物中のアルケニル基１モル当たり、（Ｂ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子（ＳｉＨ基）の量が０．２〜１０モルであり、好ましくは１．０〜８．０モルの範囲内となる量である。このとき、全組成物中に存在するアルケニル基に対する（Ａ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基の割合は５０〜１００モル％が好ましく、８０〜１００モル％がより好ましい。全組成物中にアルケニル基を有する成分として（Ａ）成分しか存在しない場合には、（Ａ）成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基１モル当たり、（Ｂ）成分中のＳｉＨ基の量が０．２〜１０モルであり、好ましくは１．０〜５．０モルの範囲内となる量である。（Ｂ）成分の配合量が少なすぎると組成物が十分に硬化しない場合があり、逆に多すぎると得られる硬化物（シリコーンゴム）の耐熱性が極端に劣る場合がある。 As for the blending amount of the component (B), the amount of hydrogen atoms (SiH groups) bonded to the silicon atom in the component (B) is 0.2 to 10 mol, preferably 0.2 to 10 mol, per 1 mol of the alkenyl group in the total composition. Is an amount in the range of 1.0 to 8.0 mol. At this time, the ratio of the alkenyl group bonded to the silicon atom in the component (A) to the alkenyl group present in the entire composition is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 80 to 100 mol%. When only the component (A) is present as a component having an alkenyl group in the entire composition, the amount of SiH group in the component (B) is the amount per mole of the alkenyl group bonded to the silicon atom in the component (A). The amount is 0.2 to 10 mol, preferably in the range of 1.0 to 5.0 mol. If the amount of the component (B) is too small, the composition may not be sufficiently cured, and if it is too large, the heat resistance of the obtained cured product (silicone rubber) may be extremely inferior.
［ヒドロシリル化反応用触媒］
（Ｃ）成分のヒドロシリル化反応用触媒は、（Ａ）成分中のアルケニル基と、（Ｂ）成分中のＳｉＨ基との付加反応を促進するものであれば、いかなる触媒を使用してもよい。例えば、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィン類、ビニルシロキサンもしくはアセチレン化合物との配位化合物等の白金系触媒；テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム等のパラジウム系触媒；クロロトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム等のロジウム系触媒が（Ｃ）成分として使用されるが、好ましくは白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体等の白金系触媒である。
[Catalyst for hydrosilylation reaction]
As the catalyst for the hydrosilylation reaction of the component (C), any catalyst may be used as long as it promotes the addition reaction between the alkenyl group in the component (A) and the SiH group in the component (B). .. For example, platinum-based catalysts such as rhodium chloride, alcohol-modified rhodium chloride, coordination compounds of rhodium chloride with olefins, vinylsiloxane or acetylene compounds; palladium-based catalysts such as tetrakis (triphenylphosphine) palladium; chlorotris (chlorotris ( A rhodium-based catalyst such as triphenylphosphine) rhodium is used as the component (C), but a platinum-based catalyst such as a platinum-divinyltetramethyldisiloxane complex is preferable.
（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計量に対して触媒金属元素に換算して質量基準で０．１〜２，０００ｐｐｍであり、好ましくは１〜１，５００ｐｐｍの範囲である。該配合量が少なすぎると、付加反応が十分に促進されず硬化が不十分であり、該配合量が多すぎると経済的に不利である。また、ヒドロシリル化反応用触媒が含む金属触媒元素の種類としては、ヒドロシリル化反応用触媒としての有効活性を持つ金属元素であれば特に制限されないが、水素ガスを原子に分割させる活性を持つ白金、パラジウム及びロジウム等が有用であり、特に白金が好ましい。 The blending amount of the component (C) is 0.1 to 2,000 ppm on a mass basis in terms of the catalytic metal element with respect to the total amount of the components (A) and (B), preferably 1 to 1,500 ppm. Is the range of. If the blending amount is too small, the addition reaction is not sufficiently promoted and curing is insufficient, and if the blending amount is too large, it is economically disadvantageous. The type of metal catalyst element contained in the hydrosilylation reaction catalyst is not particularly limited as long as it is a metal element having an effective activity as a hydrosilylation reaction catalyst, but platinum having an activity of dividing hydrogen gas into atoms, Palladium, rhodium and the like are useful, with platinum being particularly preferred.
［銀粉末］
（Ｄ）成分は、タップ密度が３．０ｇ／ｃｍ３以上であり、比表面積が２．０ｍ２／ｇ以下であり、かつアスペクト比が１〜３０の銀粉末である。
[Silver powder]
The component (D) is a silver powder having a tap density of 3.0 g / cm 3 or more, a specific surface area of 2.0 m 2 / g or less, and an aspect ratio of 1 to 30.
（Ｄ）成分の銀粉末のタップ密度が、３．０ｇ／ｃｍ３より小さいと（Ｄ）成分の組成物への充填率が上げられなくなり、組成物の粘度が上がってしまい、作業性が悪くなるため、３．０ｇ／ｃｍ３〜８．０ｇ／ｃｍ３の範囲が好ましく、４．５ｇ／ｃｍ３〜８．０ｇ／ｃｍ３の範囲がより好ましく、５．５ｇ／ｃｍ３〜８．０ｇ／ｃｍ３の範囲が更に好ましい。また、（Ｄ）成分の銀粉末のタップ密度が３．０ｇ／ｃｍ３より小さいと、組成物の硬化物の放熱性が低くなる。
If the tap density of the silver powder of the component (D) is less than 3.0 g / cm 3 , the filling rate of the component (D) into the composition cannot be increased, the viscosity of the composition increases, and the workability is deteriorated. becomes therefore, is preferably in the range of 3.0g / cm 3 ~8.0g / cm 3 , the range of 4.5g / cm 3 ~8.0g /
（Ｄ）成分の銀粉末の比表面積が、２．０ｍ２／ｇより大きいと（Ｄ）成分の組成物への充填率が上げられなくなり、組成物の粘度が上がってしまい、作業性が悪くなるため０．０８ｍ２／ｇ〜２．０ｍ２／ｇの範囲が好ましく、０．０８ｍ２／ｇ〜１．５ｍ２／ｇの範囲がより好ましく、０．０８ｍ２／ｇ〜１．０ｍ２／ｇの範囲が更に好ましい。（Ｄ）成分の銀粉末の比表面積が２．０ｍ２／ｇより大きいと、組成物の硬化物の放熱性が低くなる。
If the specific surface area of the silver powder of the component (D) is larger than 2.0 m 2 / g, the filling rate of the component (D) into the composition cannot be increased, the viscosity of the composition increases, and the workability is deteriorated. preferably in the range of 0.08m 2 /g~2.0m 2 / g to become, more preferably in the range of 0.08m 2 /g~1.5m 2 / g, 0.08m 2 /g~1.0
尚、本明細書に記載のタップ密度は、銀粉末１００ｇをはかり、該銀粉末をロートで１００ｍｌメスシリンダーに静かに落とした後、シリンダーをタップ密度測定器にのせて落差距離２０ｍｍ、６０回／分の速さで６００回落下させ、圧縮した銀粉末の容積から算出した値である。 The tap density described in the present specification is such that 100 g of silver powder is weighed, the silver powder is gently dropped into a 100 ml graduated cylinder with a funnel, and then the cylinder is placed on a tap density measuring instrument and the head distance is 20 mm, 60 times /. It is a value calculated from the volume of silver powder that has been dropped 600 times at a speed of 1 minute and compressed.
また、比表面積は、銀粉末約２ｇをサンプルにとり、６０±５℃で１０分間脱ガスした後、比表面積自動測定装置（ＤＥＴ法）にて総表面積を測定し、その後、サンプル量をはかり、下記式（２）で計算し、算出したものである。
比表面積（ｍ２／ｇ）＝総表面積（ｍ２）／サンプル量（ｇ） （２）
For the specific surface area, about 2 g of silver powder was taken as a sample, degassed at 60 ± 5 ° C. for 10 minutes, the total surface area was measured with an automatic specific surface area measuring device (DET method), and then the sample amount was measured. It is calculated by the following formula (2).
Specific surface area (m 2 / g) = total surface area (m 2 ) / sample amount (g) (2)
（Ｄ）成分の銀粉末のアスペクト比は１〜３０であり、好ましくは２〜２０の範囲であり、より好ましくは３〜１５の範囲である。アスペクト比とは、粒子の長径と短径の比率（長径／短径）をいう。その測定方法としては、例えば粒子の電子顕微鏡写真を撮り、この写真から粒子の長径と短径を測定して、算出することが出来る。粒子の大きさは上面からの電子顕微鏡写真で測定でき、この上面の電子顕微鏡写真から大きい方の直径を長径として測定する。この長径に対して短径は粒子の厚さになる。粒子の厚さは上面からの電子顕微鏡写真では測定できない。粒子の厚さを測定するには、電子顕微鏡写真を撮る際に、粒子が載っている試料台を傾斜させて取り付け、上面から電子顕微鏡写真を撮り、試料台の傾きの角度で補正して粒子の厚さを算出すればよい。具体的には、電子顕微鏡で数千倍に拡大した写真を数枚撮影した後、任意に１００個の粒子の長径及び短径を測定し、長径と短径の比（長径／短径）を算出して、平均値を求めてアスペクト比とした。 The aspect ratio of the silver powder of the component (D) is 1 to 30, preferably in the range of 2 to 20, and more preferably in the range of 3 to 15. The aspect ratio refers to the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the particles. As a measuring method, for example, an electron micrograph of a particle can be taken, and the major axis and the minor axis of the particle can be measured and calculated from this photograph. The size of the particles can be measured by an electron micrograph from the upper surface, and the larger diameter is measured as the major axis from the electron micrograph on the upper surface. The minor axis is the thickness of the particles with respect to the major axis. Particle thickness cannot be measured by electron micrograph from above. To measure the thickness of the particles, when taking an electron micrograph, attach the sample table on which the particles are placed at an angle, take an electron micrograph from the top, and correct the angle of the inclination of the sample table to correct the particles. The thickness of is calculated. Specifically, after taking several photographs magnified several thousand times with an electron microscope, the major axis and minor axis of 100 particles are arbitrarily measured, and the ratio of major axis to minor axis (major axis / minor axis) is determined. After calculation, the average value was calculated and used as the aspect ratio.
（Ｄ）成分の銀粉末の粒径は特に限定されないが、平均粒径は０．２〜３０μｍの範囲が好ましく、１．０〜２０μｍの範囲がより好ましい。平均粒径は銀粉末をミクロスパテラで１〜２杯１００ｍｌビーカーにとり、イソプロピルアルコールを約６０ｍｌ入れて、超音波ホモジナイザーで１分間銀粉末を分散させた後、レーザー回折式粒度分析計により測定した体積基準の体積平均径［ＭＶ］である。なお、測定時間は３０秒で測定した。 The particle size of the silver powder of the component (D) is not particularly limited, but the average particle size is preferably in the range of 0.2 to 30 μm, more preferably in the range of 1.0 to 20 μm. The average particle size is the volume measured by a laser diffraction particle size analyzer after taking 1 to 2 cups of silver powder in a 100 ml beaker with a microspatella, adding about 60 ml of isopropyl alcohol, and dispersing the silver powder with an ultrasonic homogenizer for 1 minute. It is a reference volume average diameter [MV]. The measurement time was 30 seconds.
本発明で用いる銀粉末の製造方法としては、特に限定されないが、例えば電解法、粉砕法、熱処理法、アトマイズ法、還元法等が挙げられる。 The method for producing the silver powder used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include an electrolysis method, a pulverization method, a heat treatment method, an atomizing method, and a reduction method.
銀粉末は、上記方法で製造されたものをそのまま用いてもよく、上記数値範囲を満たす範囲で粉砕して用いてもよい。銀粉末を粉砕する場合、装置は特に限定されず、例えば、スタンプミル、ボールミル、振動ミル、ハンマーミル、圧延ローラ、乳鉢等の公知の装置を用いることができる。なかでも、スタンプミル、ボールミル、振動ミル、ハンマーミルが好ましい。 As the silver powder, the one produced by the above method may be used as it is, or may be pulverized and used within a range satisfying the above numerical range. When pulverizing silver powder, the apparatus is not particularly limited, and for example, known apparatus such as a stamp mill, a ball mill, a vibration mill, a hammer mill, a rolling roller, and a mortar can be used. Of these, stamp mills, ball mills, vibration mills, and hammer mills are preferable.
（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して５００〜３，０００質量部である。（Ａ）成分１００質量部に対して、（Ｄ）成分の配合量が５００質量部より少ないと得られる組成物の加圧加熱硬化物の熱抵抗が大きくなり、３，０００質量部より多いと加圧加熱硬化物の硬度が高くなり信頼性が悪くなる。（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは６００〜２，８００質量部、より好ましくは８００〜２，５００質量部の範囲である。 The blending amount of the component (D) is 500 to 3,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). When the blending amount of the component (D) is less than 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A), the thermal resistance of the pressurized heat-cured product of the obtained composition becomes large, and when it is more than 3,000 parts by mass. The hardness of the heat-cured product under pressure becomes high and the reliability deteriorates. The blending amount of the component (D) is preferably in the range of 600 to 2,800 parts by mass, more preferably 800 to 2,500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
＜その他の成分＞
本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、上記の（Ａ）〜（Ｄ）成分に加えて任意の成分として、以下の成分を含有してもよい。
<Other ingredients>
The thermally conductive silicone composition of the present invention may contain the following components as arbitrary components in addition to the above components (A) to (D).
［硬化反応制御剤］
本発明の組成物において、上記の（Ａ）〜（Ｄ）成分に加えて任意の成分として、付加反応触媒に対して硬化抑制効果を有するとされている従来公知のすべての硬化反応制御剤を使用することができる。このような化合物としては、例えば、トリフェニルホスフィンなどのリン含有化合物、トリブチルアミンやテトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾールなどの窒素含有化合物、硫黄含有化合物、１−エチニル−１−シクロヘキサノールなどのアセチレン系化合物、トリアリルイソシアヌル酸、ハイドロパーオキシ化合物、マレイン酸誘導体などが挙げられる。硬化反応制御剤による硬化遅延効果の度合は、硬化反応制御剤の化学構造によって大きく異なる。従って、硬化反応制御剤の配合量は、使用する硬化反応制御剤の個々について最適な量に調整すべきであるが、そのような調整は当業者に周知の方法によって容易に行うことができる。一般には、該配合量が少なすぎると室温において本発明組成物の長期貯蔵安定性が得られず、逆に該配合量が多すぎると該組成物の硬化が阻害される。
[Curing reaction control agent]
In the composition of the present invention, in addition to the above-mentioned components (A) to (D), as an arbitrary component, all conventionally known curing reaction control agents that are said to have a curing suppressing effect on the addition reaction catalyst are used. Can be used. Examples of such compounds include phosphorus-containing compounds such as triphenylphosphine, nitrogen-containing compounds such as tributylamine, tetramethylethylenediamine and benzotriazole, sulfur-containing compounds, and acetylene compounds such as 1-ethynyl-1-cyclohexanol. , Triallyl isocyanuric acid, hydroperoxy compounds, maleic acid derivatives and the like. The degree of the curing delay effect of the curing reaction control agent varies greatly depending on the chemical structure of the curing reaction control agent. Therefore, the blending amount of the curing reaction control agent should be adjusted to an optimum amount for each of the curing reaction control agents to be used, and such adjustment can be easily performed by a method well known to those skilled in the art. In general, if the blending amount is too small, long-term storage stability of the composition of the present invention cannot be obtained at room temperature, and conversely, if the blending amount is too large, curing of the composition is inhibited.
［無機化合物粉末・有機化合物］
（Ａ）〜（Ｄ）成分及び硬化反応制御剤以外の配合可能な無機化合物粉末及び有機化合物材料としては、
アルミニウム、金、銅、ニッケル、インジウム、ガリウム、金属ケイ素等の金属粉末；
ダイヤモンド粉末、黒鉛粉末；
炭素繊維等のカーボン材料；
酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化鉄、二酸化ケイ素（ヒュームドシリカ、結晶性シリカ、沈降性シリカ等）等の金属酸化物粉末；
水酸化アルミニウム等の金属水酸化物粉末；
窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の窒化物粉末；
炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛等の炭酸塩；
中空フィラー；シルセスキオキサン；層状マイカ；ケイ藻土；ガラス繊維；シリコーンゴムパウダー；シリコーンレジンパウダー等が挙げられる。
[Inorganic compound powder / organic compound]
Examples of the inorganic compound powder and organic compound material that can be blended other than the components (A) to (D) and the curing reaction control agent include
Metal powders such as aluminum, gold, copper, nickel, indium, gallium, and metallic silicon;
Diamond powder, graphite powder;
Carbon materials such as carbon fiber;
Metal oxide powders such as zinc oxide, titanium oxide, magnesium oxide, alumina, iron oxide, silicon dioxide (fumed silica, crystalline silica, precipitated silica, etc.);
Metal hydroxide powder such as aluminum hydroxide;
Nitride powder such as boron nitride and aluminum nitride;
Carbonates such as magnesium carbonate, calcium carbonate, zinc carbonate;
Hollow filler; silsesquioxane; layered mica; diatomaceous earth; glass fiber; silicone rubber powder; silicone resin powder and the like.
これらの中でも、熱伝導率が高いものが好ましい。熱伝導率が高い無機化合物粉末及び有機化合物材料としては、アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末、酸化チタン粉末、酸化マグネシウム粉末、アルミナ粉末、水酸化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、窒化アルミニウム粉末、ダイヤモンド粉末、金粉末、銅粉末、ニッケル粉末、インジウム粉末、ガリウム粉末、金属ケイ素粉末、二酸化ケイ素粉末、及び炭素繊維が挙げられる。これらは１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。 Among these, those having high thermal conductivity are preferable. Examples of inorganic compound powder and organic compound material having high thermal conductivity include aluminum powder, zinc oxide powder, titanium oxide powder, magnesium oxide powder, alumina powder, aluminum hydroxide powder, boron nitride powder, aluminum nitride powder, diamond powder, and gold. Examples include powder, copper powder, nickel powder, indium powder, gallium powder, metallic silicon powder, silicon dioxide powder, and carbon fiber. These may be used alone or in combination of two or more.
これら無機化合物粉末及び有機化合物材料の表面は、必要に応じてオルガノシラン、オルガノシラザン、オルガノポリシロキサン、有機フッ素化合物等で疎水化処理を施してもよい。無機化合物粉末及び有機化合物材料の平均粒径は、０．５μｍ以上１００μｍ以下であると得られる組成物への充填率が上がるため、０．５〜１００μｍの範囲が好ましく、１〜５０μｍの範囲がより好ましい。また、炭素繊維の繊維長は１０μｍ以上５００μｍ以下であると得られる組成物への充填率が上がるため、１０〜５００μｍの範囲が好ましく、３０〜３００μｍの範囲がより好ましい。 The surfaces of the inorganic compound powder and the organic compound material may be hydrophobized with organosilane, organosilazane, organopolysiloxane, organic fluorine compound or the like, if necessary. The average particle size of the inorganic compound powder and the organic compound material is preferably in the range of 0.5 to 100 μm, preferably in the range of 1 to 50 μm, because the filling rate in the obtained composition increases when the average particle size is 0.5 μm or more and 100 μm or less. More preferred. Further, when the fiber length of the carbon fiber is 10 μm or more and 500 μm or less, the filling rate into the obtained composition increases, so that the range of 10 to 500 μm is preferable, and the range of 30 to 300 μm is more preferable.
（Ａ）〜（Ｄ）成分及び硬化反応制御剤以外の無機化合物粉末及び有機化合物材料の総配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して３，０００質量部以下であると組成物の流動性が高くなり組成物の取扱い性が良くなるため、１〜３，０００質量部が好ましく、５〜２，０００質量部がより好ましい。 The total amount of the inorganic compound powder and the organic compound material other than the components (A) to (D) and the curing reaction control agent is 3,000 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the component (A). 1 to 3,000 parts by mass is preferable, and 5 to 2,000 parts by mass is more preferable, because the fluidity is increased and the handleability of the composition is improved.
［その他の任意成分］
更に、本発明の組成物には、その他の任意の成分として、例えば、ケイ素原子に結合した水素原子またはアルケニル基を一分子中に一個以上含有するオルガノポリシロキサン、ケイ素原子に結合した水素原子およびアルケニル基のどちらをも含有しないオルガノポリシロキサン、有機溶剤、耐熱性付与剤、難燃性付与剤、可塑剤、チキソトロピー付与剤、染料、防かび剤等が含まれていてもよい。
[Other optional ingredients]
Further, in the composition of the present invention, as any other components, for example, an organopolysiloxane containing at least one hydrogen atom or alkenyl group bonded to a silicon atom in one molecule, a hydrogen atom bonded to a silicon atom, and the like. It may contain an organopolysiloxane containing neither of alkenyl groups, an organic solvent, a heat resistance imparting agent, a flame retardant imparting agent, a plasticizing agent, a thixotropy imparting agent, a dye, an antifungal agent and the like.
＜シリコーン組成物の製造方法＞
本発明のシリコーン組成物の製造方法は、従来公知のシリコーン組成物の製造方法に従えばよく、特に制限されるものでない。例えば、上記（Ａ）〜（Ｄ）成分、並びに必要に応じてその他の成分を、トリミックス、ツウィンミックス、プラネタリミキサー（いずれも井上製作所（株）製混合機、登録商標）、ウルトラミキサー（みずほ工業（株）製混合機、登録商標）、ハイビスディスパーミックス（プライミクス（株）製混合機、登録商標）等の混合機にて１０分〜４時間混合することにより製造することができる。また、必要に応じて、３０〜２００℃の範囲の温度で加熱しながら混合してもよい。
<Manufacturing method of silicone composition>
The method for producing the silicone composition of the present invention may follow a conventionally known method for producing a silicone composition, and is not particularly limited. For example, the above components (A) to (D) and, if necessary, other components can be added to Trimix, Twinmix, Planetary Mixer (all mixers manufactured by Inoue Seisakusho Co., Ltd., registered trademark), Ultramixer (Mizuho). It can be produced by mixing with a mixer such as a mixer manufactured by Kogyo Co., Ltd. (registered trademark) or Hibis Dispermix (mixer manufactured by Primix Corporation, registered trademark) for 10 minutes to 4 hours. Further, if necessary, the mixture may be mixed while heating at a temperature in the range of 30 to 200 ° C.
＜シリコーン組成物の粘度＞
本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、２５℃にて測定される絶対粘度が１０〜９００Ｐａ・ｓのものが好ましく、３０〜７００Ｐａ・ｓのものがより好ましく、５０〜６００Ｐａ・ｓであるものが更に好ましい。絶対粘度が上記範囲内であることにより良好なグリースを提供でき、また組成物の作業性にも優れる。該絶対粘度は、各成分を上述した配合量で調製することにより得ることができる。上記絶対粘度は、例えば株式会社マルコム社製の型番ＰＣ−１ＴＬ（１０ｒｐｍ）を用いて測定した結果である。
<Viscosity of silicone composition>
The thermally conductive silicone composition of the present invention preferably has an absolute viscosity measured at 25 ° C. of 10 to 900 Pa · s, more preferably 30 to 700 Pa · s, and more preferably 50 to 600 Pa · s. Is more preferable. When the absolute viscosity is within the above range, good grease can be provided and the workability of the composition is also excellent. The absolute viscosity can be obtained by preparing each component in the above-mentioned blending amount. The absolute viscosity is the result of measurement using, for example, a model number PC-1TL (10 rpm) manufactured by Malcolm Co., Ltd.
＜シリコーン組成物の硬化＞
上記のようにして得られる熱伝導性シリコーン組成物を、０．０１ＭＰａ以上の圧力をかけた状態で１００℃以上に加熱することで本発明の熱伝導性シリコーン組成物は硬化することができる。こうして得られた硬化物の性状は限定されないが、例えば、ゲル状、低硬度のゴム状、又は高硬度のゴム状が挙げられる。
<Curing of silicone composition>
The thermally conductive silicone composition of the present invention can be cured by heating the thermally conductive silicone composition obtained as described above to 100 ° C. or higher under a pressure of 0.01 MPa or higher. The properties of the cured product thus obtained are not limited, and examples thereof include gel-like, low-hardness rubber-like, and high-hardness rubber-like.
以上に説明したように、本発明の熱伝導性シリコーン組成物は、優れた熱伝導性、つまり低い熱抵抗を有する硬化物を与えるため、良好な放熱効果を必要とする半導体装置に有用なものである。しかも、本発明の熱伝導性シリコーン組成物の硬化物は、十分な形状追従性を示すとともに、信頼性の高いものとなる。 As described above, the thermally conductive silicone composition of the present invention provides a cured product having excellent thermal conductivity, that is, low thermal resistance, and is therefore useful for semiconductor devices that require a good heat dissipation effect. Is. Moreover, the cured product of the thermally conductive silicone composition of the present invention exhibits sufficient shape followability and is highly reliable.
＜半導体装置＞
本発明の半導体装置は、発熱性電子部品、例えばその表面と放熱体との間に、本発明の熱伝導性シリコーン組成物の硬化物が介在するものである。本発明の熱伝導性シリコーン組成物の硬化物を１０〜５００μｍの厚さで介在させることが好ましい。
<Semiconductor device>
In the semiconductor device of the present invention, a cured product of the heat conductive silicone composition of the present invention is interposed between a heat-generating electronic component, for example, a surface thereof and a radiator. It is preferable to interpose a cured product of the heat conductive silicone composition of the present invention in a thickness of 10 to 500 μm.
代表的な構造を図１に示すが本発明はこれに限定されるものではない。基板１上に搭載されたＣＰＵ等の発熱性電子部品２とリッド等の放熱体４の間に本発明の熱伝導性シリコーン組成物の硬化物３が介在している。発熱性電子部品２で発生した熱は前記硬化物３を介して放熱体４に伝わり、外部に放熱される。
A typical structure is shown in FIG. 1, but the present invention is not limited thereto. A cured
本発明の半導体装置は、発熱性電子部品と放熱体との間に、本発明の熱伝導性シリコーン組成物の硬化物が介在しているので、発熱性電子部品で発熱した熱の放熱体への熱伝導性が高いものである。 In the semiconductor device of the present invention, since the cured product of the heat conductive silicone composition of the present invention is interposed between the heat-generating electronic component and the radiator, the heat radiator generated by the heat-generating electronic component is transferred to the heat radiator. Has high thermal conductivity.
＜半導体装置の製造方法＞
本発明の半導体装置を製造する方法は、本発明の熱伝導性シリコーン組成物を、発熱性電子部品と放熱体との間で、０．０１ＭＰａ以上の圧力をかけた状態で１００℃以上に加熱する工程を有する。この際、かける圧力は、０．０５ＭＰａ〜１００ＭＰａであることが好ましく、０．１ＭＰａ〜１００ＭＰａであることがより好ましい。加熱する温度は、好ましくは１１０℃〜３００℃であり、より好ましくは１２０℃〜３００℃であり、更に好ましくは１４０℃〜３００℃である。
<Manufacturing method of semiconductor devices>
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the heat conductive silicone composition of the present invention is heated to 100 ° C. or higher in a state where a pressure of 0.01 MPa or higher is applied between a heat-generating electronic component and a radiator. Has a step to do. At this time, the pressure applied is preferably 0.05 MPa to 100 MPa, more preferably 0.1 MPa to 100 MPa. The heating temperature is preferably 110 ° C. to 300 ° C., more preferably 120 ° C. to 300 ° C., and even more preferably 140 ° C. to 300 ° C.
本発明の半導体装置の製造方法により、発熱性電子部品で発生した熱の放熱体への熱伝導性が高い半導体装置を製造できる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a semiconductor device having high thermal conductivity to a radiator of heat generated in a heat-generating electronic component can be manufactured.
以下、発明の効果をより明確にする目的で、実施例及び比較例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples for the purpose of clarifying the effects of the invention, but the present invention is not limited thereto.
粘度及び熱抵抗の測定は次のように行った。
〔粘度〕
組成物の絶対粘度は、マルコム粘度計（タイプＰＣ−１ＴＬ）を用いて２５℃で測定した。
The viscosity and thermal resistance were measured as follows.
〔viscosity〕
The absolute viscosity of the composition was measured at 25 ° C. using a Malcolm viscometer (type PC-1TL).
〔熱抵抗〕
φ１２．７ｍｍのアルミニウム板２枚の間に、各組成物を挟み込み、０．３５Ｍｐａの圧力をかけた状態で１５０℃のオーブンに９０分間装入して各組成物を加熱硬化させ、熱抵抗測定用の試験片を作製し、熱抵抗を測定した。更にその後ヒートサイクル試験（−５５℃×３０分←→１５０℃×３０分）を１，０００回実施して熱抵抗の変化を観察した。なお、この熱抵抗測定はナノフラッシュ（ニッチェ社製、ＬＦＡ４４７）により行った。
〔Thermal resistance〕
Each composition is sandwiched between two aluminum plates of φ12.7 mm, placed in an oven at 150 ° C. for 90 minutes under a pressure of 0.35 Mpa, and each composition is heat-cured to measure thermal resistance. A test piece for use was prepared and the thermal resistance was measured. After that, a heat cycle test (−55 ° C. × 30 minutes ← → 150 ° C. × 30 minutes) was carried out 1,000 times to observe changes in thermal resistance. This thermal resistance measurement was performed by nanoflash (manufactured by Nitsche, LFA447).
組成物を形成する各成分は以下のとおりである。
（Ａ）成分
（Ａ−１）：両末端がトリビニルシリル基で封鎖され、２５℃における動粘度が１，５００ｍｍ２／ｓのジメチルポリシロキサン
（Ａ−２）（比較例）：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１，５００ｍｍ２／ｓのジメチルポリシロキサン
Each component forming the composition is as follows.
Component (A) (A-1): Didimethylpolysiloxane (A-2) having both ends sealed with a trivinylsilyl group and a kinematic viscosity at 25 ° C. of 1,500 mm 2 / s (Comparative example): Both ends Dimethylpolysiloxane sealed with a dimethylvinylsilyl group and having a kinematic viscosity at 25 ° C of 1,500 mm 2 / s
（Ｂ）成分：下記式で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン（２５℃における粘度が３０ｍｍ２／ｓ）
（Ｃ）成分：白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の（Ａ−２）成分溶液（白金原子として１質量％含有） Component (C): Solution of component (A-2) of platinum-divinyltetramethyldisiloxane complex (containing 1% by mass as platinum atom)
（Ｄ）成分
（Ｄ−１）：タップ密度が６．６ｇ／ｃｍ３、比表面積が０．２８ｍ２／ｇ、アスペクト比が８の銀粉末
（Ｄ−２）：タップ密度が６．０ｇ／ｃｍ３、比表面積が０．９１ｍ２／ｇ、アスペクト比が３の銀粉末
（Ｄ−３）：タップ密度が３．０ｇ／ｃｍ３、比表面積が２．０ｍ２／ｇ、アスペクト比が３０の銀粉末
（Ｄ−４）（比較例）：タップ密度が２．３ｇ／ｃｍ３、比表面積が２．３ｍ２／ｇ、アスペクト比が１の銀粉末。
（Ｄ−５）（比較例）：タップ密度が３．３ｇ／ｃｍ３、比表面積が２．１ｍ２／ｇ、アスペクト比が１の銀粉末。
（Ｄ−６）（比較例）：タップ密度が２．８ｇ／ｃｍ３、比表面積が１．８ｍ２／ｇ、アスペクト比が２の銀粉末。
(D) Component (D-1): Silver powder having a tap density of 6.6 g / cm 3 , a specific surface area of 0.28 m 2 / g, and an aspect ratio of 8 (D-2): Tap density of 6.0 g / cm cm 3 , specific surface area 0.91 m 2 / g,
(D-5) (Comparative Example): A silver powder having a tap density of 3.3 g / cm 3 , a specific surface area of 2.1 m 2 / g, and an aspect ratio of 1.
(D-6) (Comparative example): A silver powder having a tap density of 2.8 g / cm 3 , a specific surface area of 1.8 m 2 / g, and an aspect ratio of 2.
（Ｅ）成分：硬化反応抑制剤として１−エチニル−１−シクロヘキサノール Component (E): 1-ethynyl-1-cyclohexanol as a curing reaction inhibitor
［実施例１〜８］及び［比較例１〜６］
下記表１，２に示す組成で、次のように混合して実施例１〜８及び比較例１〜６の組成物を得た。
[Examples 1 to 8] and [Comparative Examples 1 to 6]
The compositions shown in Tables 1 and 2 below were mixed as follows to obtain the compositions of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6.
即ち、５リットルプラネタリーミキサー（井上製作所（株）社製）に（Ａ）及び（Ｄ）成分を取り、（Ｃ）及び（Ｅ）成分を加え２５℃で１．５時間混合した。次に、（Ｂ）成分を加えて均一になるように混合し、得られた組成物について上記の試験を行った。結果を表１及び２に示す。 That is, the components (A) and (D) were taken in a 5 liter planetary mixer (manufactured by Inoue Seisakusho Co., Ltd.), the components (C) and (E) were added, and the mixture was mixed at 25 ° C. for 1.5 hours. Next, the component (B) was added and mixed so as to be uniform, and the above test was performed on the obtained composition. The results are shown in Tables 1 and 2.
表１に示したように、実施例１〜８の熱伝導性シリコーン組成物は、（Ａ）成分としての、両末端がトリビニルシリル基で封鎖されたジメチルポリシロキサン、すなわちケイ素原子に結合したアルケニル基を１分子中に少なくとも６個含有するオルガノポリシロキサンと、（Ｂ）成分としての、上記式で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、すなわちケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｃ）成分としてのヒドロシリル化反応用触媒と、（Ｄ）成分としての、（Ｄ−１）〜（Ｄ〜３）成分、すなわちタップ密度が３．０ｇ／ｃｍ３以上であり、比表面積が２．０ｍ２／ｇ以下であり、かつアスペクト比が１〜３０である銀粉末とを含有していた。また、（Ｂ）成分の配合量は、全組成物中のアルケニル基１モル当たり（Ｂ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子の量が０．２〜１０モルとなる量であった。さらに、（Ｃ）成分の配合量は、５００〜２，０００ｐｐｍの範囲内であった。そして、銀粉末（Ｄ）の配合量が、（Ａ）成分１００質量部に対して、６００〜２，９００質量部、すなわち５００〜３，０００質量部の範囲内にあった。 As shown in Table 1, the thermally conductive silicone compositions of Examples 1 to 8 were bonded to dimethylpolysiloxane, that is, a silicon atom having both ends sealed with a trivinylsilyl group as the component (A). An organopolysiloxane containing at least 6 alkenyl groups in one molecule and an organohydrogenpolysiloxane represented by the above formula as a component (B), that is, at least a hydrogen atom bonded to a silicon atom are contained in one molecule. 2. Organohydrogenpolysiloxane containing two, a catalyst for hydrosilylation reaction as component (C), and components (D-1) to (D-3) as component (D), that is, tap density is 3. It contained silver powder having a specific surface area of 2.0 m 2 / g or less and an aspect ratio of 1 to 30 and 0 g / cm 3 or more. The amount of the component (B) blended was such that the amount of hydrogen atoms bonded to the silicon atom in the component (B) was 0.2 to 10 mol per 1 mol of the alkenyl group in the total composition. Further, the blending amount of the component (C) was in the range of 500 to 2,000 ppm. The blending amount of the silver powder (D) was in the range of 600 to 2,900 parts by mass, that is, 500 to 3,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A).
表１に示したように、実施例１〜８の熱伝導性シリコーン組成物の絶対粘度は適切な範囲にあり、これらの取り扱い性は優れていた。これらの熱伝導性シリコーン組成物を加圧加熱して得られる硬化物の熱抵抗とヒートサイクル試験後の熱抵抗は小さく、これらの硬化物は高い放熱性を有し、発熱性電子部品と放熱体の間に介在するものとして信頼性が高いものであった。 As shown in Table 1, the absolute viscosities of the thermally conductive silicone compositions of Examples 1 to 8 were in an appropriate range, and their handleability was excellent. The heat resistance of the cured product obtained by pressurizing and heating these heat conductive silicone compositions and the heat resistance after the heat cycle test are small, and these cured products have high heat dissipation, and heat dissipation with heat-generating electronic parts. It was highly reliable as an intervening substance between the bodies.
ケイ素原子に結合したアルケニル基を１分子中に少なくとも６個含有するオルガノポリシロキサンを含まない比較例１の熱伝導性シリコーン組成物は、ヒートサイクル試験後に熱抵抗が高くなり、この硬化物は発熱性電子部品と放熱体の間に介在するものとして信頼性が低いものであった。 The thermally conductive silicone composition of Comparative Example 1 containing at least 6 alkenyl groups bonded to silicon atoms in one molecule and containing no organopolysiloxane has high thermal resistance after the heat cycle test, and the cured product generates heat. The reliability was low as it was interposed between the sex electronic component and the radiator.
銀粉末の配合量が４５０質量部である、すなわち少なすぎる比較例２の熱伝導性シリコーン組成物の硬化物の熱抵抗は大きく、この硬化物の放熱性は低かった。銀粉末の配合量が３２００質量部である、すなわち多すぎる比較例３の熱伝導性シリコーン組成物は転相せず、発熱性電子部品と放熱体の間に介在させることに適さない。 The amount of the silver powder compounded was 450 parts by mass, that is, the amount was too small. The heat resistance of the cured product of the thermally conductive silicone composition of Comparative Example 2 was large, and the heat dissipation of the cured product was low. The amount of the silver powder compounded is 3200 parts by mass, that is, the heat conductive silicone composition of Comparative Example 3 which is too large does not undergo phase inversion and is not suitable for interposing between the heat-generating electronic component and the radiator.
比較例４は、銀粉末のタップ密度が低すぎ且つ比表面積が大きすぎた。また、比較例５は、銀粉末の比表面積が大きすぎた。そして、比較例６は、銀粉末のタップ密度が低すぎた。これらの比較例４〜６の熱伝導性シリコーン組成物の硬化物の熱抵抗は大きく、この硬化物の放熱性は低かった。 In Comparative Example 4, the tap density of the silver powder was too low and the specific surface area was too large. Further, in Comparative Example 5, the specific surface area of the silver powder was too large. And in Comparative Example 6, the tap density of the silver powder was too low. The heat resistance of the cured product of the heat conductive silicone compositions of Comparative Examples 4 to 6 was large, and the heat dissipation of the cured product was low.
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 example, and any object having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect and effect is the present invention. Is included in the technical scope of.
１…基板、２…発熱性電子部品（ＣＰＵ）、３…熱伝導性シリコーン組成物の硬化物層、４…放熱体（リッド）。 1 ... Substrate, 2 ... Heat-generating electronic component (CPU), 3 ... Cured material layer of thermally conductive silicone composition, 4 ... Heat-dissipating body (lid).
Claims (3)
（Ａ）ケイ素原子に結合したアルケニル基を１分子中に少なくとも６個含有するオルガノポリシロキサン：１００質量部、
（Ｂ）ケイ素原子に結合した水素原子を１分子中に少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン：全組成物中のアルケニル基１モル当たり（Ｂ）成分中のケイ素原子に結合した水素原子の量が０．２〜１０モルとなる量、
（Ｃ）触媒金属元素を含むヒドロシリル化反応用触媒：（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計量に対して触媒金属元素に換算して質量基準で０．１〜２，０００ｐｐｍ、
（Ｄ）タップ密度が３．０ｇ／ｃｍ３以上であり、比表面積が２．０ｍ２／ｇ以下であり、かつアスペクト比が１〜３０である銀粉末：５００〜３,０００質量部。 A thermally conductive silicone composition comprising the following components (A), (B), (C) and (D).
(A) Organopolysiloxane containing at least 6 alkenyl groups bonded to silicon atoms in one molecule: 100 parts by mass,
(B) Organohydrogenpolysiloxane containing at least two hydrogen atoms bonded to a silicon atom in one molecule: A hydrogen atom bonded to a silicon atom in the component (B) per mole of an alkenyl group in the entire composition. Amount of 0.2 to 10 mol,
(C) Hydrosilylation reaction catalyst containing catalyst metal element: 0.1 to 2,000 ppm on a mass basis in terms of catalyst metal element with respect to the total amount of the components (A) and (B).
(D) Silver powder having a tap density of 3.0 g / cm 3 or more, a specific surface area of 2.0 m 2 / g or less, and an aspect ratio of 1 to 30: 500 to 3,000 parts by mass.
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