散热结构体的制作方法_2

文档序号:8341224阅读:来源:国知局
内。
[0061] 另外,组合使用常温下为固态的环氧树脂和常温下为液态的环氧树脂时,组合使 用软化温度例如为小于45°c、优选为35°C以下的第1环氧树脂、和软化温度例如为45°C以 上、优选为55°C以上的第2环氧树脂。由此,能够将树脂成分(混合物)的运动粘度(依据JISK7233,后述)设定在希望的范围,另外,能够提高导热性层6的高度差追随性。
[0062] 另外,可以使环氧树脂含有例如固化剂和固化促进剂而作为环氧树脂组合物来制 备。
[0063] 固化剂为能够通过加热而使环氧树脂固化的潜在性固化剂(环氧树脂固化剂), 可列举出例如咪唑化合物、胺化合物、酸酐化合物、酰胺化合物、酰肼化合物、咪唑啉化合物 等。另外,除了上述以外,也可列举出酚化合物、尿素化合物、聚硫醚化合物等。
[0064] 作为咪唑化合物,可列举出例如2-苯基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、 2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑等。
[0065] 作为胺化合物,可列举出例如乙二胺、丙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺等脂 肪族多元胺;例如间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜等芳香族多元胺等。
[0066] 作为酸酐化合物,可列举出例如邻苯二甲酸酐、马来酸酐、四氢邻苯二甲酸 酐、六氢邻苯二甲酸酐、4-甲基-六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐(methylnadic anhydride)、苯均四酸酐、十二烯基琥珀酸酐、二氯琥珀酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、氯菌酸酐 (chlorendicanhydride)等。
[0067] 作为酰胺化合物,可列举出例如双氰胺、聚酰胺等。
[0068] 作为酰肼化合物,可列举出例如己二酸二酰肼等。
[0069] 作为咪唑啉化合物,可列举出例如甲基咪唑啉、2-乙基-4-甲基咪唑啉、乙基咪 唑啉、异丙基咪唑啉、2, 4-二甲基咪唑啉、苯基咪唑啉、^^一烷基咪唑啉、十七烷基咪唑啉、 2-苯基-4-甲基咪唑啉等。
[0070] 这些固化剂可以单独使用或者两种以上组合使用。
[0071] 作为固化剂,优选列举出咪唑化合物。
[0072] 作为固化促进剂,可列举出例如三乙二胺、三-2, 4, 6-二甲基氨基甲基苯酚等叔 胺化合物;例如三苯基膦、四苯基硼酸四苯基鱗、〇, 〇-二乙基二硫代磷酸四正丁基鱗等磷 化合物;例如季铵盐化合物、有机金属盐化合物、它们的衍生物等。这些固化促进剂可以单 独使用或者两种以上组合使用。
[0073] 相对于100质量份环氧树脂,环氧树脂组合物中的固化剂的配合比例例如为 0. 5~50质量份、优选为1~10质量份;固化促进剂的配合比例例如为0. 1~10质量份、 优选为0.2~5质量份。
[0074] 上述固化剂和/或固化促进剂根据需要可以作为利用溶剂进行溶解和/或分散的 溶剂溶液和/或溶剂分散液来制备而使用。
[0075] 作为溶剂,可列举出例如丙酮、甲乙酮(MEK)等酮类、例如醋酸乙酯等酯类、例如 N,N_二甲基甲酰胺等酰胺类等有机溶剂等。另外,作为溶剂,也可列举出例如水、例如甲醇、 乙醇、丙醇、异丙醇等醇类等水系溶剂。作为溶剂,优选列举出有机溶剂,进一步优选为酮 类、酰胺类。
[0076] 另外,树脂成分的通过依据JISK7233(泡粘度计法)的运动粘度试验(温 度:25°C±0.5°C,溶剂:丁基卡必醇,树脂成分(固体成分)浓度:40质量%)测定的运 动粘度例如为 〇. 22X1CT4~2. 00Xl(T4m2/s、优选为 0. 3X1CT4~1. 9Xl(T4m2/s、进一步 优选0. 4X1(T4~1. 8Xl(T4m2/s。另外,上述运动粘度也可以设定例如为0. 22X1(T4~ 1. 00X10_4m2/s、优选为 0? 3X10_4~0? 9X10_4m2/s、进一步优选为 0? 4X10_4~0? 8X10_4m2/ So
[0077] 树脂成分的运动粘度超过上述范围时,有时无法赋予导热性层6以优异的柔软性 和高度差追随性(后述)。另一方面,树脂成分的运动粘度不满足上述范围时,有时不能使 氮化硼颗粒沿规定方向取向。
[0078] 另外,在依据JISK7233 (气泡粘度计法)的运动粘度试验中,将树脂成分样品中 泡的上升速度与标准样品(运动粘度已知)中泡的上升速度相比较,将上升速度一致的标 准样品的运动粘度判定为树脂成分的运动粘度,通过这样来测定树脂成分的运动粘度。
[0079] 接着,在导热性层6中,氮化硼颗粒的以体积为基准计的含有比例(固体成分,即, 氮化硼颗粒相对于树脂成分和氮化硼颗粒的总体积的体积百分率)例如为35体积%以上、 优选为60体积%以上、优选为65体积%以上;通常例如为95体积%以下、优选为90体积% 以下。
[0080] 氮化硼颗粒的以体积为基准计的含有比例不满足上述范围时,有时不能使氮化硼 颗粒在导热性层6中沿规定方向取向。另一方面,氮化硼颗粒的以体积为基准计的含有比 例超过上述范围时,有时导热性层6变脆,处理性降低。
[0081] 另外,相对于形成导热性层6的各成分(氮化硼颗粒和树脂成分)的总量(固体成 分总量)100质量份的、氮化硼颗粒的以质量为基准计的配合比例例如为40~95质量份、 优选为65~90质量份;相对于形成导热性层6的各成分的总量100质量份的、树脂成分的 以质量为基准计的配合比例例如为5~60质量份、优选为10~35质量。另外,氮化硼颗 粒的相对于100质量份树脂成分的以质量为基准计的配合比例例如为60~1900质量份、 优选为185~900质量份。
[0082] 另外,在组合使用两种环氧树脂(第1环氧树脂和第2环氧树脂)时,第1环氧树 脂与第2环氧树脂的质量比例(第1环氧树脂的质量/第2环氧树脂的质量)可以根据各 环氧树脂(第1环氧树脂和第2环氧树脂)的软化温度等适宜地设定,例如为1/99~99/1、 优选为10/90~90/10。
[0083] 另外,在树脂成分中,除了上述各成分(聚合物)外,包含例如聚合物前体(例如, 包含低聚物的低分子量聚合物等)和/或单体。
[0084] 接着,对导热性层6的形成方法进行说明。
[0085] 在该方法中,首先,将上述各成分以上述配合比例进行配合,并进行搅拌混合,由 此来制备混合物。
[0086] 在搅拌混合中,应将各成分有效地混合,例如可以将溶剂和上述各成分一起混合、 或者例如可以通过加热使树脂成分(优选热塑性树脂成分)熔融。
[0087] 作为溶剂,可列举出与上述同样的有机溶剂。另外,上述固化剂和/或固化促进剂 作为溶剂溶液和/或溶剂分散液来制备时,可以在搅拌混合中不追加溶剂,而将溶剂溶液 和/或溶剂分散液的溶剂原样作为用于搅拌混合的混合溶剂来提供。或者,也可以在搅拌 混合中进一步追加溶剂作为混合溶剂。
[0088] 使用溶剂进行搅拌混合时,在搅拌混合后将溶剂除去。
[0089] 对于溶剂的除去,例如在室温下放置1~48小时,或例如在40~100°C下加热 0. 5~3小时,或者例如在0. 001~50kPa的减压气氛下在20~60°C下加热0. 5~3小时。
[0090] 通过加热使树脂成分熔融时,加热温度例如为在树脂成分的软化温度附近或者超 过该温度,具体而言为40~150°C、优选为70~140°C。
[0091] 接着,在该方法中对所得混合物进行热压。
[0092] 具体而言,如图2的(a)所示,例如根据需要通过2张脱模膜(moldrelease film) 12对混合物进行热压,由此来得到压制片材6A。热压的条件如下:温度例如为50~ 150°C、优选为60~140°C;压力例如为1~lOOMPa、优选为5~50MPa;时间例如为0? 1~ 100分钟、优选为1~30分钟。
[0093] 进一步优选对混合物进行真空热压。真空热压的真空度例如为1~lOOPa、优选为 5~50Pa;温度和压力以及时间,与上述热压的那些相同。
[0094] 热压中的温度、压力和/或时间在上述范围以外时,导热性层6的孔隙率P(后述) 有时无法调整至所希望的值。
[0095] 通过热压得到的压制片材6A的厚度例如为50~1000ym、优选为100~800ym。
[0096] 接着,在该方法中,如图2的(b)所示,将压制片材6A分割为多个(例如4个)而 得分割片材6B(分割工序)。在压制片材6A的分割中,将压制片材6A沿其厚度方向切割, 使得沿厚度方向投影时分裂为多个。另外,压制片材6A以使得各分割片材6B沿厚度方向 投影时成为同样的形状的方式进行切割。
[0097] 接着,在该方法中,如图2的(c)所示,将各分割片材6B在厚度方向上层叠,得到 层叠片材6C(层叠工序)。
[0098] 其后,在该方法中,如图2的(a)所示,将层叠片材6C热压(优选真空热压)(热 压工序)。热压的条件与上述混合物的热压条件相同。
[0099] 热压后的层叠片材6C的厚度例如为1mm以下、优选为0? 8mm以下;通常,例如为 0. 05mm以上、优选为0. 1mm以上。
[0100] 其后,参照图3所示,在导热性层6中为了使氮化硼颗粒8在树脂成分9中有效地 沿规定方向取向,反复实施上述分割工序(图2的(b))、层叠工序(图2的(c))和热压工 序(图2的(a))的一系列工序。对于反复次数没有特别的限定,可以根据氮化硼颗粒的填 充状态适宜地设定,例如为1~10次、优选为2~7次。
[0101] 另外,在上述热压工序(图2的(a))中,例如可以通过多个压延辊等将混合物和 层叠片材6C压延。
[0102] 由此,能够形成图3和图4所示的导热性层6。
[0103] 形成的导热性层6的厚度例如为1mm以下、优选为0? 8mm以下;通常,例如为 0. 05mm以上、优选为0. 1mm以上。
[0104] 另外,在导热性层6中的氮化硼颗粒8的以体积为基准计的含有比例(固体成分, 即,氮化硼颗粒8相对于树脂成分9和氮化硼颗粒8的总体积的体积百分率)如上所述,例 如为35体积%以上(优选为60体积%以上、进一步优选为75体积%以上);通常为95体 积%以下(优选为90体积%以下)。
[0105] 氮化硼颗粒8的含有比例不满足上述范围时,有时不能使氮化硼颗粒8在导热性 层6中沿规定方向取向。
[0106] 另外,树脂成分9为热固化性树脂成分时,例如,在未固化状态下反复实施上述分 割工序(图2的(b))、层叠工序(图2的(c))和热压工序(图2的(a))的一系列工序,原 样得到未固化状态的导热性层6。另外,在导热性粘接片材5相对于电子零件3以及基板2 粘接时,使未固化状态的导热性层6热固化。
[0107] 接着,在这样形成的导热性层6中,如图3及其局部放大示意图所示,氮化硼颗粒 8的纵向方向LD沿着与导热性层6的厚度方向TD交叉(正交)的面方向SD取向。
[0108] 另外,氮化硼颗粒8的纵向方向LD与导热性层6的面方向SD所成的角度的算术 平均(氮化硼颗粒8相对于导热性层6的取向角度a)例如为25度以下、优选为20度以 下;通常为0度以上。
[0109] 另外,氮化硼颗粒8相对于导热性层6的取向角度a如下算出:利用截面抛光仪 (CP)将导热性层6沿厚度方向进行切割加工,使用扫描电子显微镜(SEM)对由此出现的截 面在能够观察到200个以上的氮化硼颗粒8的视野的倍率下拍摄照片,根据所得SEM照片, 取得氮化硼颗粒8的纵向方向LD相对于导热性层6的面方向SD(与厚度方向TD正交的方 向)的倾斜角a,并算出其平均值。
[0110] 由此,导热性层6的面方向SD的导热率为4W/m*K以上、优选为5W/m*K以上、更 优选为l〇W/m?K以上、进一步优选为15W/m?K以上,尤其优选为25W/m?K以上,通常为 200W/m?K以下。
[0111] 另外,树脂成分9为热固化性树脂成分时,导热性层6的面方向SD的导热率在热 固化的前后基本相同。
[0112] 导热
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