专利名称：热传导性噪声抑制片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热传导性噪声抑制片，其在从数百MHz带至数GHz带的较宽的频 率带域，噪声抑制效果优异且热传导性优异。
背景技术：
公知有如下述的专利文献1所示在IC等半导体部件和散热片之间夹装有热传导 性噪声抑制片的技术。在上述的用途所使用的热传导性噪声抑制片中，将从半导体部件发出的电磁能转 换为热能、且将热能在片内传递而向散热片进行散热。在专利文献1中记载有，通过使复数相对磁导率的虚数部μ “增大，由此提高噪 声抑制效果。但是了解到，仅通过复数相对磁导率的虚数部μ “的调整，不能有效地提高在数 百MHz带和数GHz带这两带域的噪声抑制效果。另外，需要与噪声抑制效果同时有效地提高热传导性。但是了解到，为了提高热传导性，即使仅增大填料的填充量来提高导热率，也会因 压缩率的减低而不能有效地提高热传导性。热传导性噪声抑制片被设置在IC等半导体部 件和散热片之间，此时，所述热传导性噪声抑制片虽然压缩而使用，但是若片的压缩率差， 则片和散热片之间、及片和基板间的密接性变差，就成为热传导性劣化的主要原因。专利文献1 日本特开2001-68312号公报专利文献2 日本特表2006-504272号公报
发明内容
本发明是用于解决上述现有课题的发明，目的在于提供一种热传导性噪声抑制 片，尤其是在从数百MHz带至数GHz带的较宽的频率带域，噪声抑制效果优异且热传导性优
已本发明提供一种热传导性噪声抑制片，其特征在于，所述热传导性噪声抑制片具 有第一铁氧体粒子、第二铁氧体粒子、导热材料、基体材料，所述第一铁氧体粒子是平均粒 径为50 150 μ m、相对于全固形成分含量为5 25体积％的球形粒子，所述第二铁氧体粒 子是平均粒径为50 μ m以下、相对于全固形成分含量为5 45体积％的不定形粒子。本发明中，不仅复数相对磁导率的虚数部μ “、还有复数相对介电常数的虚数部 ε “也被注目，希望在从数百MHz带至数GHz带的较宽的频率带域获得高的噪声抑制效果。 具体地说，根据本发明，可以增大在数百MHz带的复数相对磁导率的虚数部μ “。在其另 一方面，就算是在GHz带的复数相对磁导率的虚数部μ “减小，在本发明中，也可以减小在 GHz带的复数相对介电常数的虚数部ε “。由此，在从数百MHz带至数GHz带的较宽的频 率带域，能够获得高的噪声抑制效果。并且，本发明中，包含由具备平均粒径比第二铁氧体粒子大的球形粒子构成的第一铁氧体粒子，通过适当地限制该第一铁氧体粒子的含量，不仅可以确保高的导热率，同时 可以增大压缩率，有效地提高热传导性。本发明中，所述第一铁氧体的含量优选为10体积％以上，更优选为20体积％以上。另外，本发明中，所述第二铁氧体的含量优选为30体积％以上。另外，本发明中，所述第一铁氧体粒子的含量也可以为20 25体积％，所述第二 铁氧体粒子的含量也可以设定在10 20体积％的范围内。这样，本发明中，通过将第一铁 氧体粒子的含量增大到一定程度，而将第二铁氧体粒子的含量设定得少一些，并不那么增 大作为填料整体的填充率，也可以在确保高的噪声抑制效果的同时，确保高的导热率和压 缩率，从而获得优异的热传导性。另外，在本发明中，所述不定形粒子优选为通过将所述球形粒子粉碎所得到的粒子。另外，本发明中，也可以还包含导热材料。具体地说，所述导热材料优选平均粒径 为5 25 μ m、相对于全固形成分含量为2. 5 10体积％的氧化铝。另外，本发明中，基体材料优选是相对于全固形成分含量为30 57. 5体积％的硅 酮凝胶。发明效果根据本发明的热传导性噪声抑制片，能够在从数百MHz带至数GHz带的较宽的频 率带域，获得高的噪声抑制效果，且能够获得优异的热传导性。
图1是表示本发明实施方式的热传导性噪声抑制片的使用方式的剖面图；图2是表示本实施方式的片内部结构的示意图；图3是表示实施例、现有例1、比较例1的复数相对磁导率的虚数部μ “的频率特 性的曲线图；图4是表示实施例、现有例1、比较例1的复数相对介电常数的虚数部ε “的频率 特性的曲线图；图5是表示实施例、现有例1、比较例1的噪声衰减量的频率特性的曲线图；图6是实施例的截面照片(SEM照片)；图7是现有例1的截面照片(SEM照片)；图8是表示第一铁氧体粒子(球状粒子)的含有个数不同的解析模型的截面的热 分布的示意图；图9是比较例8的截面照片(SEM照片)。
具体实施例方式图1是表示本实施方式的热传导性噪声抑制片的使用方式的剖面图，图2是表示 本实施方式的片内部结构的示意图。图1所示的符号1为IC等半导体部件，符号2为散热片。而且，在半导体部件1 和散热片2之间设置有本实施方式的热传导性噪声抑制片3。热传导性噪声抑制片3和半导体部件1间、及热传导性噪声抑制片3和散热片2间密接在一起。本实施方式的热传导性噪声抑制片3的厚度Hl为1 5mm左右。如图2所示，热传导性噪声抑制片3具有第一铁氧体粒子4、第二铁氧体粒子5、 导热材料6、基体材料7而被构成。第一铁氧体粒子4是平均粒径为50 150 μ m、相对于全固形成分含量为5 25 体积％的球形粒子。在此，所谓“球形粒子”是指表面无棱、扁平度(纵横比)在1 2范 围内的粒子。另外，本说明书中的所谓“平均粒径”是指在累积值50%下的粒径(D50)。第一铁氧体粒子4的含量优选在10 25体积％范围内，更优选在20 25体积％ 范围内。另外，第二铁氧体粒子5是平均粒径为50 μ m以下、相对于全固形成分含量为5 45体积％的不定形粒子。在此，所谓“不定形粒子”是指球形粒子以外的粒子，且形为不定 的粒子。第二铁氧体粒子5的平均粒径比第一铁氧体粒子4的平均粒径小。另外，第二铁氧体粒子5的含量优选在30 45体积％范围内。作为不定形粒子的第二铁氧体粒子5，最好是通过将球形粒子的第一铁氧体粒子 4粉碎所得到的粒子。通过添加第二铁氧体粒子5使得与基体材料7的磨合良好。第一铁氧体粒子4及第二铁氧体粒子5可使用Mn-Si铁氧体、Ni-Zn铁氧体等已 有的铁氧体。对于导热材料6可举例氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化钛、氮化铝、氮化硼、氮化硅 等。但是，导热材料6优选氧化铝。而且，导热材料6优选平均粒径为5 25 μ m、相对于全 固形成分含量为2. 5 10体积％，优选5 7体积％。另外，也可以不含导热材料6而由第一铁氧体粒子4、第二铁氧体粒子5及基体材 料7构成。就基体材料7而言，为了提高片的耐热性及粘性(粘附性)，使用硅酮凝胶比较合 适。另外，基体材料7相对于全固形成分含量为30 57.5体积％比较合适。优选为35 45体积％ ·本实施方式的热传导性噪声抑制片3可以增大在数百MHz带的复数相对磁导率的 虚数部μ ‘‘。具体地说，能够将复数相对磁导率的虚数部μ ‘‘达到3以上。另外，在本实 施方式中可以减小在GHz带的复数相对介电常数的虚数部ε “。具体地说，可以将复数相 对介电常数的虚数部ε “抑制在0.2以下。在本实施方式中，虽然将球形粒子的第一铁氧体粒子4按规定粒径及规定量进行 添加，但是认为第一铁氧体粒子4的添加原因之一是可以增大在数百MHz带的复数相对磁 导率的虚数部μ “。另一方面，在本实施方式中也和现有例同样，在GHz带的复数相对磁导 率的虚数部μ “容易变小。于是，在本实施方式中，即使在GHz带的复数相对磁导率的虚数 部μ “小，但为了提高在GHz带的噪声抑制效果，着眼于在GHz带的复数相对介电常数的虚 数部ε “。在本实施方式中，如上所述，要使在GHz带的复数相对介电常数的虚数部ε “变 小，所谓在GHz带的复数相对介电常数的虚数部ε “小，就意味着绝缘电阻高。在本实施方式中，在GHz带的复数相对介电常数的虚数部ε “变小的原因之一在 于按规定粒径及规定量添加了不定形粒子的第二铁氧体粒子5。本实施方式中所添加的不定形粒子的第二铁氧体粒子5，在制造过程中抑制第一铁氧体粒子的沉淀现象等。而且认 为，与基体材料7的磨合良好的第二铁氧体粒子5适度地介于第一铁氧体粒子4间，从而抑 制了铁氧体粒子间接触，绝缘电阻提高，复数相对介电常数的虚数部ε “减小。另外，为了 提高热传导性所添加的导热材料6的添加也是减小复数相对介电常数的虚数部ε “的原 因之一。如上所述，在本实施方式中，可以增大在数百MHz带的复数相对磁导率的虚数部 μ “。另外，即使在GHz带的复数相对磁导率的虚数部μ “减小，在本实施方式中也可以 减小在GHz带的复数相对介电常数的虚数部ε"。由此，通过在从数百MHz带至数GHz带 的较宽的频率带域，可适当地将电磁能转换为热能，且具有热传导性，就能够将热能从片内 部向外部适当地散热。因而，本实施方式中的热传导性噪声抑制片3，在从数百MHz带至数 GHz带的较宽的频率带域，能够获得高的噪声抑制效果。并且，根据本实施方式的热传导性噪声抑制片3，可获得优异的热传导性。要提高热传导性，重要的是增大片3自身的导热率并且提高压缩率。也就是，即使 导热率大，当压缩率低时，热传导性往往也会劣化。在本实施方式中，含有由平均粒径比第二铁氧体粒子5大的球形粒子构成的第一 铁氧体粒子4。由于含有第一铁氧体粒子4，而使导热率提高。但是，当过分增大第一铁氧 体粒子4的含量时，压缩率就会降低。如图1所示，将热传导性噪声抑制片3夹装在半导体 部件1和散热片2间。通过从热传导性噪声抑制片3的厚度方向例如由筐体按压，热传导 性噪声抑制片3的厚度被压扁。这时若热传导性噪声抑制片3的压缩率高，则可以使热传 导性噪声抑制片3和半导体部件1间、及热传导性噪声抑制片3和散热片2间的密接性提 高，能够获得优异的热传导性。在本实施方式中，含有5 25体积％的球形粒径的第一铁氧体粒子4，从噪声抑制 效果的观点考虑，还含有适度量的第二铁氧体粒子5，从而，能够在获得噪声抑制效果的同 时，获得优异的热传导性。在本实施方式中，满足第一铁氧体粒子4、第二铁氧体粒子5及导热材料6各自的 含量的合计含量(不含导热材料6的情况下，为铁氧体粒子4、5的合计含量)，优选为50 60体积％左右。由此，可获得高的压缩率，能够获得优异的热传导性。另外，通过将第一铁氧体粒子4的含量设定为5 25体积％使其含有充足量，即 使第二铁氧体粒子5的含量或满足第二铁氧体粒子5和导热材料6各自的含量的合计含量 降低至10 20体积％，也能够获得噪声抑制效果的同时获得优异的热传导性。另外，该实 施方式中，第二铁氧体粒子5的含量少的程度、多少，即使噪声抑制效果变小，也适合于需 要优异的热传导性的用途。在本实施方式的热传导性噪声抑制片3中，除第一铁氧体粒子4、第二铁氧体粒子 5、导热材料6及基体材料7之外，根据需要也可以添加硅烷偶联剂、白金催化剂、阻燃剂等。在本实施方式中，在溶解有基体材料7的溶液中将第一铁氧体粒子4、第二铁氧体 粒子5及导热材料6投入并进行搅拌而得到浆料。如上所述那样不定形粒子的第二铁氧体 粒子5，优选为将球形粒子的第一铁氧体粒子4粉碎所得到的粒子。而且，例如用刮刀刀片 涂抹浆料后进行加热处理，形成片状的热传导性噪声抑制片3。另外，在本实施方式中，也可 以不使用溶剂而将基体材料7、第一铁氧体粒子4、第二铁氧体粒子5及导热材料6的混炼物通过热压等而制成片。实施例准备以下的试料(热传导性噪声抑制片)(实施例1)(1)第一铁氧体粒子(球形粒子)使用JFE化学社制的KNI-109GS(Ni-&i铁氧 体)。平均粒径为ΙΟΟμπι。另外，相对于全固形成分的添加量为20体积％。(2)第二铁氧体粒子(不定形粒子)使用JFE化学社制的KNI-109GSM(Ni-&i铁 氧体)。平均粒径为40μπι。另外，相对于全固形成分的添加量为35体积％。(3)导热材料使用平均粒径为12 μ m的氧化铝(昭和电工社制的AS-40)。另夕卜， 相对于全固形成分的添加量为5体积％。(4)基体材料使用硅酮凝胶(Dow Corning Toray Co.，Ltd ·硅株式会社制的 SE1896FR)。另外，相对于全固形成分的添加量为40体积％。图6是实施例的热传导性噪声抑制片的截面照片(SEM照片)。如图6所示可知， 球形粒子的第一铁氧体粒子并非在一处凝固而散布存在。而且可知，在第一铁氧体粒子间 存在不定形粒子的第二铁氧体粒子、导热材料及基体材料。另外，可知基体材料存在于各粒 子间并且将各粒子间无间隙地填满。(现有例1)使用索尼凯美高(Sony Chemical)有限公司制的E7000K。另外，通过分析可知，现 有例1的热传导性噪声抑制片包含Ni-ai铁氧体粒子、氧化铝粒子及硅酮凝胶。图7是现 有例1的热传导性噪声抑制片的截面照片(SEM照片)。如图7所示，可知Ni-ai铁氧体粒 子是相当于本实施例的第二铁氧体粒子的不定形粒子。(比较例1)(1)第一铁氧体粒子(球形粒子)使用JFE化学社制的KNI-109GS(Ni-&i铁氧 体)。平均粒径为ΙΟΟμπι。另外，相对于全固形成分的添加量为55体积％。(2)导热材料使用平均粒径为12 μ m的氧化铝(昭和电工社制的AS-40)。另外， 相对于全固形成分的添加量为5体积％。(3)基体材料使用硅酮凝胶(Dow Corning Toray Co.，Ltd ·硅株式会社制的 SE1896FR)。另外，相对于全固形成分的添加量为40体积％。通过实验，测定各试料中的复数相对磁导率的虚数部μ “的频率特性、复数相对 介电常数的虚数部ε “的频率特性、噪声衰减量的频率特性。图3是表示各试料的复数相对磁导率的虚数部μ “的频率特性的曲线图。如图3所示，在数百MHz带的频率带域，实施例1的复数相对磁导率的虚数部μ “ 比现有例1大、和比较例1大致相等。图4是表示各试料的复数相对介电常数的虚数部ε “的频率特性。如图4所示，在约IGHz以上的频率带域，实施例1的复数相对介电常数的虚数部 ε “，比现有例1及比较例1小。由此可知，在本实施方式中，在数百MHz的频率带域可以有效地增大复数相对磁 导率的虚数部μ “，在IGHz以上的频率带域，可有效地减小复数相对介电常数的虚数部 ε ‘‘ ο
图5是表示各试料的噪声衰减量的频率特性的曲线图。噪声衰减量用带跟踪传 感器(以下记为TG)的光谱分析仪进行测定。具体地说，在模仿TG-试料-散热用金属部 件-光谱分析仪之类的噪声传播路径的测定系中，测定在有试料时和在无试料时的信号强 度，根据两者的差求出试料的噪声衰减性能。图5的纵轴中以现有例1的噪声衰减量为基准值、且将实施例1及比较例1的噪 声衰减量按与基准值的差来表示。因而，在图5中，当衰减量为正值时，表示噪声衰减量比 现有例1大；当衰减量为负值时，表示噪声衰减量比现有例1小。如图5所示，可知在数百MHz带的实施例的噪声衰减量与比较例1是同等的，并且 比起现有例1而言增大了。另外，可知在GHz带的实施例的噪声衰减量比比较例1大并且 与现有例1为同等以上。可知在铁氧体粒子为不定形粒子的现有例1中，虽然相比较而言在GHz带提高了 噪声抑制效果，但是在数百MHz带的噪声抑制效果却降低了。另外，在铁氧体粒子为球形粒子的比较例1中，虽然在数百MHz带的噪声抑制效果 高，但是在GHz带的噪声抑制效果却降低了。相对于此，可知在添加了球形粒子的第一铁氧体粒子和不定形粒子的第二铁氧体 粒子的实施例1中，在从数百MHz带至数GHz带的较宽的频率带域，能够获得优异的噪声抑 制效果。接着，关于热传导性进行以下的模拟结果。实验中，基体材料由硅酮凝胶构成，使用填料含量为60体积％的解析模式，进行 热传导性的模拟试验。填料使用直径为0. Imm的球形粒子(Ni-Si)的第一铁氧体粒子，除此之外，使用 平均粒径为0.005 0.04mm的不定形粒子(Ni-Si)的第二铁氧体粒子、及平均粒径为 0. 005 0. Olmm的氧化铝(导热材料)。实验中，将第一铁氧体粒子的个数变更为2、4、6、11，对解析模型的从下面至上面 的温度变化进行解析。图8是表示将解析模型在厚度方向切断而显出的截面中的、从下面至上面的温度 变化的模拟结果(示意图)。图8的各图所表示的圆形状表示在截面中出现的第一铁氧体粒子。实验中，假定 为在下面侧附加70°C的热。图8(a)为将第一铁氧体粒子的个数设定为2个时的试验结果， 图8(b)为将第一铁氧体粒子的个数设定为4个时的试验结果，图8 (c)为将第一铁氧体粒 子的个数设定为6个时的试验结果，图8(d)为将第一铁氧体粒子的个数设定为11个时的
试验结果。如图8所示，可知第一铁氧体粒子的数越增加，热传导性越良好。而且，在图8(a) 中，解析模型的上面的最大温度为64. 6°C，在图8(b)中，解析模型的上面的最大温度为 64. 8°C，在图8 (c)中，解析模型的上面的最大温度为65. 1 °C，在图8 (d)中，解析模型的上面 的最大温度为66. 3°C。通过该试验可知，实验中，由于将铁氧体整体的含量固定在60体积％，所以球形 粒径的第一铁氧体粒子对热传导性贡献很大。然而，虽然只要含有较多的第一铁氧体粒子就可以提高热传导性，但是当过度增加第一铁氧体粒子的含量时，由于压缩率降低使得热传导性降低，因此，为了求出优选的含 量就制作了如下的表1所示的热传导性噪声抑制片。[表 1]
权利要求
1.一种热传导性噪声抑制片，其特征在于，所述热传导性噪声抑制片具有第一铁氧体粒子、第二铁氧体粒子、基体材料，所述第一铁氧体粒子是平均粒径为50 150 μ m、相对于全固形成分含量为5 25体 积％的球形粒子，所述第二铁氧体粒子是平均粒径为50 μ m以下、相对于全固形成分含量为5 45体 积％的不定形粒子。
2.如权利要求1所述的热传导性噪声抑制片，其中，所述第一铁氧体的含量为10体 积％以上。
3.如权利要求1所述的热传导性噪声抑制片，其中，所述第一铁氧体的含量为20体 积％以上。
4.如权利要求1 3中任一项所述的热传导性噪声抑制片，其中，所述第二铁氧体的含 量为30体积％以上。
5.如权利要求1所述的热传导性噪声抑制片，其中，所述第一铁氧体粒子的含量为 20 25体积％，所述第二铁氧体粒子的含量在10 20体积％的范围内。
6.如权利要求1 5中任一项所述的热传导性噪声抑制片，其中，所述不定形粒子是通 过将所述球形粒子粉碎所得到的粒子。
7.如权利要求1 6中任一项所述的热传导性噪声抑制片，其中，还包含导热材料。
8.如权利要求7所述的热传导性噪声抑制片，其中，所述导热材料是平均粒径为5 25 μ m、相对于全固形成分含量为2. 5 10体积％的氧化铝。
9.如权利要求1 8中任一项所述的热传导性噪声抑制片，其中，基体材料是相对于全 固形成分含量为30 57. 5体积％的硅酮凝胶。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种热传导性噪声抑制片，尤其是在从数百MHz带至数GHz带的较宽的频率带域，可获得高的噪声抑制效果和优异的热传导性。本实施方式的热传导性噪声抑制片至少具有第一铁氧体粒子(4)、第二铁氧体粒子(5)、导热材料(6)、基体材料(7)，所述第一铁氧体粒子(4)是平均粒径为50～150μm、相对于全固形成分含量为5～25体积％的球形粒子，所述第二铁氧体粒子(5)是平均粒径为50μm以下、相对于全固形成分含量为5～45体积％的不定形粒子。
文档编号H05K7/20GK102089879SQ20098012662
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月7日 优先权日2008年7月10日
发明者丸山智史, 松井政夫, 荒木庆一, 高桥利男 申请人:阿尔卑斯电气株式会社