树脂浸渗氮化硼烧结体及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明设及树脂浸渗氮化棚烧结体。
【背景技术】
[0002] 功率器件、两面散热晶体管、晶闽管、CPU等放热性电子部件中，如何有效地将使用 时产生的热散出成为重要的问题。一直W来，作为运样的散热对策，通常进行了（1)将安装 有放热性电子部件的印刷线路板的绝缘层高导热化；(2)将放热性电子部件或安装有放热 性电子部件的印刷线路板通过电绝缘性的热接口材料（ThermalInterfaceMaterials)、 陶瓷绝缘板安装于散热器。作为印刷线路板的绝缘层和热接口材料，使用了在有机娃树脂、 环氧树脂中添加陶瓷粉末并固化而成的散热构件。
[0003] 近年来，伴随着放热性电子部件内的电路的高速?高集成化W及放热性电子部件 对于印刷线路板的安装密度的增加，电子设备内部的放热密度和精密化逐年增加。因此，要 求具有与W往相比更高的导热系数的散热构件。
[0004] 根据W上那样的背景，具有（1)高导热系数、似高绝缘性等作为电绝缘材料的优 异的性质的六方氮化棚化exagonalBoronNitride)粉末受到关注。然而，氮化棚的面内 方向（a轴方向）的导热系数为100~400W/(m·Κ)，而厚度方向（C轴方向）的导热系数为 2W/(m，K)，来自晶体结构和鱗片形状的导热系数的各向异性大。因此，例如，制造热接口材 料时，氮化棚颗粒的面内方向（a轴方向）与热接口材料的厚度方向变成垂直，无法充分发 挥氮化棚颗粒的面内方向（a轴方向）的高导热系数。 阳00引（第1观点）
[0006] 通过使氮化棚颗粒的面内方向（a轴方向）与热接口材料的厚度方向平行，从而可W达成氮化棚颗粒的面内方向（a轴方向）的高导热系数，但可W举出对于厚度方向的应力 弱的缺点。
[0007] 专利文献1中公开了：陶瓷、金属等的高刚性颗粒W体积比例计为40~90%、且 ΚΞ维的方式彼此接触的树脂复合材料和其制造方法。而且，记载了 ：能够适合在W钢丝银 导漉（wiresawroller)为代表的滑动构件、齿轮等机械部件中使用。
[0008] 另外，专利文献2中公开了：至少包含儀橄揽石和氮化棚作为主要成分、且氮化 棚W单向取向的烧结体即陶瓷构件、使用陶瓷构件形成的探针支架W及陶瓷构件的制造方 法。而且记载了 ：在半导体检查、液晶检查中使用的微型接触器中，可W适合作为插入将检 查对象的电路结构和输出检查用的信号的电路结构电连接的探针的探针支架的材料使用。
[0009] 专利文献3中公开了如下方法：将形状或导热系数的各向异性大的填充材料与热 固性树脂材料混合并使其分散，使前述热固性树脂固化，将固化后的热固性树脂粉碎，将分 散有填充材料的热固性树脂与热塑性树脂混合形成成型体用树脂组合物，将该树脂组合物 加热并软化，成型为期望的形状。
[0010] 专利文献4、5中公开了一种印刷线路用基板的制造法，其特征在于，在选自由 氮化侣-氮化棚复合体（A1N-BN)、氧化侣-氮化棚复合体（AI2O3-BN)、氧化错-氮化棚 复合体狂r〇2-BN)、氮化娃-氮化棚复合体（Si3N4-BN)、六方氮化棚化-BN)、β-娃灰石 (e-CaSi〇3)、云母和白砂（化irasu)组成的组中的无机连续气孔体中浸渗热固性树脂 (II)，形成使其固化而成的板状体。而且，记载了可W适合作为高频用、半导体忍片的直接 搭载用等使用。
[0011] 专利文献6中公开了 ：具有W多孔质聚酷亚胺片作为起始原料而合成的Ξ维骨架 结构且具有石墨结构的B-C-N系的多孔体、和在其气孔部中浸渗树脂而形成复合材料的散 热材料。记载了，与在通常的碳多孔体中浸渗有树脂的材料相比热电阻小，通过使多孔体转 化为h-BN，从而变为绝缘性的复合材料，有望作为热电阻小且需要绝缘性的电子部件的冷 却用材料。 阳〇1引（第2观点）
[0013] 另外，不仅要求现有那样的仅在厚度方向或面方向的单向的散热，还要求向厚度 方向和面方向的两个方向的高散热性。
[0014] 专利文献7中提出了一种电子电路用基板，其特征在于，其为由陶瓷质复合体形 成的电子电路用基板，所述陶瓷质复合体的特征在于，在晶体结构为Ξ维网状且具有开放 气孔的多孔质陶瓷质烧结体的前述开放气孔中填充有树脂，前述多孔质陶瓷质烧结体由平 均晶体粒径为10μmW下的晶粒的陶瓷材料构成。然而，专利文献7的方法中，使鱗片状氮 化棚颗粒随机地取向是困难的，无法降低导热系数的各向异性。
[0015] 专利文献2的方法中，鱗片状氮化棚的取向度I. 0.P.(取向性能指数，化eIndex of化ientationPerhrmance)为0. 07W下，取向度大，因此无法降低导热系数的各向异 性。
[0016] 专利文献3的方法中，在导热系数较低且最高为5. 8W/(m·Κ)的基础上，经过将暂 时制成的热固性树脂粉碎、再次混合?软化的过程，因此，在杂质的混入、树脂的软化状态的 均匀性所引起的可靠性的观点上存在问题。
[0017] 专利文献8中提出了，通过使进行树脂成型时的模具溫度高溫化，从而使无机填 料的排热方向随机的方法。然而，专利文献8的方法中，无机填料的取向控制不充分，导热 系数的各向异性降低不充分。
[0018] 专利文献9中提出了，通过调整氮化棚的制造条件从而制造鱗片状氮化棚颗粒集 合的蓬松状的氮化棚粉末的方法。然而，专利文献9的方法中，制成导热性片的工序的涂布 工序、加热加压工序中蓬松状的氮化棚集合颗粒的一部分发生取向，导热系数的各向异性 降低不充分。
[0019] 专利文献10中提出了，在氮化棚烧结体和复合烧结体中浸渗陶瓷粉浆料而进行 无尘。然而，专利文献10的氮化棚烧结体和复合烧结体一般来说经过粉末成型、热压来制 造，因此，无法避免氮化棚的取向，导热系数存在各向异性。
[0020] 专利文献11中提出了一种导热片，其含有板状氮化棚颗粒和具有50°CW下的玻 璃化转变溫度（Tg)的有机高分子化合物，前述板状氮化棚颗粒在片的厚度方向上W其长 轴方向取向。然而，专利文献11的方法中，导热片的厚度方向的导热系数最高高至26. 9W/ (m·K)，板状氮化棚颗粒发生取向，因此导热系数存在各向异性。
[0021] 现有技术的散热构件经过氮化棚等陶瓷粉末和树脂的混合工序、挤出成型工序、 涂布工序、加热加压工序等来制造，因此，难W避免氮化棚晶体的取向，因此导热系数的各 向异性降低存在限度。使用作为球状颗粒的氧化侣粉末、氧化娃粉末等时，难w引起取向的 问题，但运些陶瓷粉末的导热系数为20~30W/(m·Κ)左右，与氮化棚相比低，此外，颗粒为 硬质，因此存在使装置、模具磨损的问题。另外，利用现有技术制造的散热构件中，将氮化棚 等导热性填料W粉末状添加，因此为了形成传热网络，必须将导热性填料的填充量增加至 60体积％左右，但本方法导致成本的增大，并且导热系数也为6W/(m·Κ)W下，难W充分应 对最近的高导热化的要求。
[0022] 使用了散热构件的电子部件中，对于现有技术的导热系数的各向异性大的散热构 件，冷却单元、热输送单元的配置存在限制，因此，难W追随电子设备的进一步的轻薄短小 化。因此，强烈期待开发出导热系数优异、导热系数的各向异性小的散热构件。
[0023] 针对运些问题，通过使用包含氮化棚烧结体和树脂的树脂浸渗氮化棚烧结体来制 造散热构件，从而可W制成导热系数优异、导热系数的各向异性小的散热构件，所述氮化棚 烧结体具有特定的巧含有率、氮化棚的石墨化指数，由适当控制了平均粒径的鱗片状氮化 棚颗粒形成，缩小氮化棚晶体的取向度，ΚΞ维方式连接而提高氮化棚颗粒之间的接触性。 然而，至今尚未发现立足于运样的观点的技术。
[0024] 现有技术文献 阳〇2引专利文献 阳0%] 专利文献1:日本特开2002-212309号公报
[0027] 专利文献2:日本特开2010-275149号公报
[0028] 专利文献3:日本特开2008-248048号公报
[0029] 专利文献4:日本特开平5-291706号公报
[0030] 专利文献5:日本特开平6-152086号公报
[0031] 专利文献6 :日本特开2010-153538号公报
[0032] 专利文献7 :日本特公平5-82760号公报
[0033] 专利文献8 :日本特开2011-20444号公报
[0034] 专利文献9 :日本特开平9-202663号公报
[0035] 专利文献10 :日本特开2009-263147号公报
[0036]专利文献11 :W02010/047278号公报
【发明内容】
阳的7] 发巧要解决的间颗 阳03引（第1观点）
[0039] 然而，专利文献1的方法中，使树脂浸渗于陶瓷、金属等ΚΞ维方式彼此接触的成 型物，从而实现耐磨损性、电绝缘性的提高，但关于导热系数的提高不充分。
[0040] 专利文献2中提出了至少包含儀橄揽石和氮化棚作为主要成分、且氮化棚在单向 上取向的烧结体即陶瓷构件、使用陶瓷构件形成的探针支架W及陶瓷构件的制造方法，提 出了具有易切削性W及与娃近似的热膨胀系数、具备高强度的陶瓷构件，但关于导热系数 的提高不充分。
[0041]专利文献3的方法中，导热系数较低且最高为5. 8W/(m·K)，除此之外经过将暂时 制成的热固性树脂粉碎、再次混合?软化的过程，因此在杂质的混入、树脂的软化状态的均 匀性所引起的可靠性的观点上存在问题。
[0042] 专利文献4、5中，没有记载树脂向烧结体氮化棚单质的浸渗，导热系数最高为 45W/(m·K)，但弯曲强度低至28MPa，难W实现高导热系数和高强度。
[0043] 专利文献6中，片的厚度为100 μπι W下，在树脂的软化状态的均匀性、耐湿状态下 的氮化