KR-20260061261-A - 열전도성 실리콘 조성물

Abstract

열저항이 낮고 또한 신뢰성이 우수한 경화물을 부여하는 열전도성 실리콘 조성물의 제공. 하기의 성분 (A), (B), (C), (D), (E) 및 (F)를 함유하는 열전도성 실리콘 조성물. (A) 분자쇄의 말단에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는 25℃의 동점도가 100 내지 500,000㎟/s인 오르가노폴리실록산 (B) 하기 일반식 (1)로 표시되는 편말단 3관능의 가수 분해성 메틸폴리실록산 (식 (1) 중, R 1 은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, a는 5 내지 100의 수이다) (C) 융점이 220℃ 이하인 비스무트 주석계 합금 분말 (D) 성분 (C) 이외의, 융점이 280℃ 이상이고, 평균 입경이 3㎛ 이상인 열전도성 충전제 (E) 1분자 중에 적어도 2개의 규소 원자에 직결한 수소 원자(Si-H기)를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산 (F) 백금 및 백금 화합물에서 선택되는 촉매

Inventors

• 츠지, 겐이치

Assignees

• 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20240905

Priority Date

20230908

Claims (2)

1. 하기의 성분 (A), (B), (C), (D), (E) 및 (F)를 함유하는, 열전도성 실리콘 조성물. (A) 1분자 중에 적어도 2개의 알케닐기를 갖는, 25℃의 동점도가 100 내지 500,000㎟/s인 오르가노폴리실록산: 100질량부 (B) 하기 일반식 (1)로 표시되는 편말단 3관능의 가수 분해성 메틸폴리실록산: 성분 (A) 100질량부에 대하여 50 내지 500질량부 (식 (1) 중, R 1 은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, a는 5 내지 100의 수이다) (C) 융점이 220℃ 이하인 비스무트 주석계 합금 분말: 성분 (A)와 성분 (B)의 합계 100질량부에 대하여 1000 내지 3000질량부 (D) 성분 (C) 이외의, 융점이 280℃ 이상이고, 평균 입경이 3㎛ 이상인 열전도성 충전제: 성분 (A)와 성분 (B)의 합계 100질량부에 대하여 200 내지 1500질량부 성분 (C)와 성분 (D)의 합계가 성분 (A)와 성분 (B)의 합계 100질량부에 대하여 2300 내지 3500질량부 (E) 1분자 중에 적어도 2개의 규소 원자에 직결한 수소 원자(Si-H기)를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산: {성분 (E)의 Si-H기의 개수}/{성분 (A)의 알케닐기의 개수}가 0.1 내지 5.0이 되는 양 (F) 백금 및 백금 화합물에서 선택되는 촉매: 성분 (A)의 질량에 대하여 백금 원자로서 0.1 내지 500ppm이 되는 양
2. 제1항에 있어서, 추가로, 하기의 성분 (G)를 함유하는, 열전도성 실리콘 조성물. (G) 아세틸렌 화합물, 질소 화합물, 유기 인 화합물, 옥심 화합물, 유기 클로로 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상: 성분 (A)의 질량에 대하여 0.1질량％ 내지 5질량％가 되는 양

Description

열전도성 실리콘 조성물 본 발명은, 높은 방열 성능을 갖고, 또한 신뢰성이 우수한 열전도성 실리콘 조성물에 관한 것이다. LSI나 IC칩 등의 전자 부품은 사용 중인 발열 및 그것에 수반하는 성능의 저하가 널리 알려져 있고, 이것을 해결하기 위한 수단으로서 다양한 방열 기술이 사용되고 있다. 예를 들어, 발열부의 부근에 히트 싱크 등의 냉각 용도의 부재를 배치하고, 양자를 밀접시킴으로써 냉각 부재로 효율적인 전열을 촉진하여 냉각 부재를 냉각함으로써 발열부의 방열을 효율적으로 행하는 것이 알려져 있다. 그 때, 발열 부재와 냉각 부재 사이에 간극이 있으면, 열전도성이 낮은 공기가 개재됨으로써 전열이 비효율적이 되기 때문에 발열 부재의 온도가 충분히 낮아지지 않게 되어 버린다. 이러한 현상을 방지하기 위해 발열 부재와 냉각 부재 사이의 공기의 개재를 방지할 목적으로, 열전도율이 좋고 부재의 표면에 추종성이 있는 방열 재료, 방열 시트나 방열 그리스가 사용된다(일본 특허 제2938428호 공보, 일본 특허 제2938429호 공보, 일본 특허 제3952184호 공보: 특허문헌 1 내지 3). 그 중에서도 방열 그리스는 실장 시의 두께를 얇게 하여 사용할 수 있기 때문에 열저항의 관점에서 높은 성능을 발휘한다. 방열 그리스 중에는 부재 사이에 끼워진 후, 가열 경화하여 사용하는 타입도 있다. 고형상 필러를 다량 배합함으로써 열전도율을 높이고, 방열 성능의 향상을 의도한 재료가 다수 설계되어 있다. 그러나, 발열 부재·냉각 부재와의 접촉 열저항을 저감시키기 위해서는 열전도성 필러가 유동성을 가진 상태에서 접촉하는 것이 바람직하다. 그러한 관점에서, 지금까지 저융점 금속을 배합한 방열 그리스가 다양하게 보고되어 있다(일본 특허 공개 제2021-169582호 공보, 특허 4551074호 공보, 특허 4860229호 공보: 특허문헌 4 내지 6). 그러나, 이것들은 갈륨 또는 그것을 포함하는 합금이기 때문에, 소자 가동 시의 응력에 의해 갈륨이 노출되면 금속 부재에 대한 부식의 우려가 있다. 또한, 갈륨이 희소 금속이기 때문에 가격도 고가가 되어 버린다. 한편, 일본 특허 공개 제2014-003152호 공보(특허문헌 7)에서는 비스무트 주석 합금을 포함하는 열전도성 필러를 배합한 서멀 인터페이스 재료가 제안되어 있으나, 필러의 배합 비율이 충분하지 않고, 열저항이 충분히 저감되고 있다고는 하기 어렵다. 또한, 스페이서적으로 배합하고 있는 필러의 입경이 작기 때문에 히트 사이클 시험 후에 BLT(재료 두께)가 저하되고, 그 결과로서, 휨에 추종할 수 없게 되어 버려, 기재와의 박리에 의한 열저항의 악화가 발생할 우려가 있다. 이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다. 성분 (A) 본 발명의 조성물에서 사용하는 성분 (A)의 오르가노폴리실록산은, 규소 원자에 직결한 알케닐기를 1분자 중에 적어도 2개 갖는 것으로, 직쇄상이어도 되고 분지상이어도 되고, 또한 이들 2종 이상의 다른 점도의 혼합물이어도 된다. 규소 원자에 직결한 알케닐기는, 분자쇄의 양 말단 각각에, 1개 이상 갖는 것이 바람직하다. 알케닐기로서는, 비닐기, 알릴기, 1-부테닐기, 1-헥세닐기 등이 예시되지만, 합성의 용이함, 비용의 면에서 비닐기가 바람직하다. 규소 원자에 결합하는 알케닐기 이외의 유기기로서는, 메틸기, 에틸기, 풀필기, 부틸기, 헥실기, 도데실기 등의 알킬기, 페닐기 등의 아릴기, 2-페닐에틸기, 2-페닐프로필기 등의 아르알킬기가 예시되고, 추가로 클로로메틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 치환 탄화수소기도 예로서 들 수 있다. 이것들 중, 합성의 용이함, 비용의 면에서 메틸기가 바람직하다. 규소 원자에 결합하는 알케닐기는, 오르가노폴리실록산의 분자쇄의 말단에 존재하는 것이 바람직하다. 성분 (A)의 오르가노폴리실록산의 25℃에서의 동점도는 100 내지 500,000㎟/s의 범위이고, 바람직하게는 400 내지 100,000㎟/s의 범위이다. 또한, 오르가노폴리실록산의 동점도는 오스트발트 점도계에서 측정한 25℃의 값이다. 본 발명의 열전도성 실리콘 조성물 중에 있어서의 성분 (A)의 함유량은, 0.1 내지 8.0질량％인 것이 바람직하고, 0.1 내지 6.0질량％인 것이 보다 바람직하고, 0.1 내지 5.0질량％인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 성분 (A)는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다. 성분 (B) 본 발명의 조성물에서 사용하는 성분 (B)의 편말단 3관능의 가수 분해성 메틸폴리실록산은, 하기 일반식 (1)로 표시되는 것이다. (식 (1) 중, R1은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, a는 5 내지 100의 수이다) 상기 식 (1) 중, R1은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고, 메틸기, 에틸기, 프로필기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기가 특히 바람직하다. 상기 식 (1) 중, a는 5 내지 100의 범위이고, 10 내지 60의 범위가 바람직하다. 상기 a가, 5보다 작으면 조성물의 오일 블리드가 심해져 신뢰성이 나빠지는 경우가 있고, 100보다 크면 습윤성이 충분하지 않게 되는 경우가 있다. 성분 (B)의 배합량은, 성분 (A) 100질량부에 대하여 50 내지 500질량부의 범위이고, 100 내지 500질량부의 범위가 바람직하다. 성분 (B)의 배합량이 50질량부보다 적으면 충분한 습윤성을 발휘할 수 없는 경우가 있고, 500질량부보다 많으면 오일 블리드가 심해져 신뢰성이 나빠지는 경우가 있다. 또한, 성분 (B)는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다. 성분 (C) 본 발명의 조성물에서 사용하는 성분 (C)는 융점이 220℃ 이하인 비스무트 주석계 합금 분말이다. 성분 (C)의 융점은 220℃ 이하이고, 200℃ 이하가 바람직하고, 190℃ 이하가 보다 바람직하고, 180℃ 이하가 특히 바람직하다. 융점이 220℃보다 높으면 일반적인 가열 공정에서 충분히 합금이 용해되지 않고, 낮은 열저항을 얻을 수 없을 우려가 있다. 성분 (C)의 평균 입경은 0.1 내지 80㎛의 범위가 바람직하고, 0.1 내지 70㎛의 범위가 보다 바람직하고, 0.1 내지 60㎛의 범위가 특히 바람직하다. 상기 평균 입경이 0.1㎛보다도 작으면 조성물의 진전성이 부족해져 버리는 경우가 있고, 80㎛보다 크면 낮은 열저항을 얻는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 평균 입경은 닛키소(주)제 마이크로트랙 MT3300EX에 의해 측정할 수 있고, 체적 기준의 체적 평균 직경이다(이하 마찬가지). 성분 (C)의 형상은 부정형이어도 되고 구형이어도 되고 어떤 형상이어도 된다. 성분 (C)의 배합량은, 성분 (A)와 성분 (B)의 합계 100질량부에 대하여 1000 내지 3000질량부의 범위이고, 1000 내지 2700질량부가 바람직하고, 1200 내지 2700질량부의 범위가 보다 바람직하다. 상기 배합량이 1000질량부보다 적으면 가열 시에 기재 사이를 충분히 연결할 수 없고, 낮은 열저항을 얻을 수 없는 경우가 있고, 3000질량부보다 많으면 조성물의 진전성이 부족해지는 경우가 있다. 또한, 성분 (C)는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다. 성분 (D) 본 발명의 조성물에서 사용하는 성분 (D)는 성분 (C) 이외의, 융점이 280℃ 이상이고, 평균 입경이 3㎛ 이상인 열전도성 충전제이다. 성분 (D)는 열전도율이 10W/m℃ 이상인 것이 바람직하다. 열전도율이 10W/m℃보다 작으면, 열전도성 실리콘 조성물의 열전도율 그 자체가 작아져 버리는 경우가 있다. 성분 (D)로서는, 알루미늄 분말, 구리 분말, 은 분말, 철 분말, 니켈 분말, 금 분말, 금속 규소 분말, 질화알루미늄 분말, 질화붕소 분말, 알루미나 분말, 다이아몬드 분말, 카본 분말, 산화아연 분말, 수산화알루미늄 분말 등을 들 수 있지만, 10W/m℃ 이상을 갖는 충전재이면 어떤 충전재여도 되고, 1종류 혹은 2종류 이상을 혼합한 것이어도 된다. 성분 (D)의 융점은 280℃ 이상이고, 300℃ 이상이 바람직하다. 280℃보다 낮으면, 납 땜납 리플로우 조건에서 일반적인 260℃ 가열로 되었을 때, 성분 (D)의 열전도성 충전제가 용해됨으로써 조성물의 두께가 얇아져, 신뢰성이 부족해질 우려가 있다. 성분 (D)의 평균 입경은 3㎛ 이상이고, 3 내지 100㎛의 범위가 바람직하고, 3 내지 80㎛의 범위가 보다 바람직하고, 3 내지 70㎛의 범위가 특히 바람직하다. 해당 평균 입경이 3㎛보다 작으면 성분 (C)가 가열 용해되었을 때 충분한 조성물의 두께를 유지할 수 없어, 히트 사이클 시험 후의 신뢰성이 부족해지는 경우가 있고, 100㎛보다 크면 조성물의 열저항이 커져 버려 성능이 저하되는 경우가 있다. 성분 (D)의 형상은 부정형이어도 되고 구형이어도 되고 어떤 형상이어도 된다. 성분 (D)의 배합량은, 성분 (A)와 성분 (B)의 합계 100질량부당 200 내지 1,500질량부의 범위이고, 200 내지 1,200질량부가 바람직하고, 250 내지 1,200질량부의 범위가 보다 바람직하다. 성분 (D)의 배합량이, 200질량부보다 적으면 조성물의 열전도율이 낮아지는 경우가 있고, 1,500질량부보다 많으면 성분 (C)의 용해를 저해하는 경우가 있다. 또한, 성분 (D)는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다. 성분 (C)와 성분 (D)의 합계 배합량은, 성분 (A)와 성분 (B)의 합계 100질량부당 2,300 내지 3,500질량부의 범위이고, 2,300 내지 3,300질량부의 범위가 바람직하고, 2,300 내지 3,200질량부의 범위가 보다 바람직하다. 상기 배합량이, 2,300질량부보다 적으면 조성물의 열전도율이 낮아지는 경우가 있고, 3,500질량부보다 많으면 조성물의 진전성이 부족해지는 경우가 있다. 성분 (E) 본 발명의 조성물에서 사용하는 성분 (E)는 1분자 중에 적어도 2개의 규소 원자에 직결한 수소 원자(Si-H기)를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산이다. 규소 원자에 결합시키는 Si-H기 이외의 유기기로서는, 메틸기, 에틸기, 풀필기, 부틸기, 헥실기, 도데실기 등의 알킬기, 페닐기 등