CN113412235A - 氮化硼聚集粉末、散热片及半导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种振实密度为0.6g/ml以上且低于0.8g/ml,且颗粒间隙容积为0.5ml/g以上的氮化硼聚集粉末。本发明提供一种包含该氮化硼聚集粉末的散热片。本发明提供可提高散热片的导热性的同时耐电压特性也良好的氮化硼聚集粉末、包含该氮化硼聚集粉末的散热片、及使用该散热片的半导体装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合地用于半导体装置用散热片的氮化硼聚集粉末、包含该氮化硼聚集粉末的散热片、及使用该散热片的半导体装置。
背景技术
氮化硼(BN)为绝缘性陶瓷,已知具有金刚石结构的c-BN、具有石墨结构的h-BN、具有无序层结构的α-BN、β-BN等各种晶型。
这些中,h-BN具有与石墨相同的层状结构,具备合成相对容易且导热性、固体润滑性、化学稳定性、耐热性优异的特征,因此被较多用于电气/电子材料领域。
近年来,尤其于电气、电子领域中,伴随集成电路的高密度化的放热成为较大问题,如何散热成为紧急课题。h-BN虽然为绝缘性,但发挥具有较高的导热性的特征,作为此种散热构件用导热性填料受到关注。
然而,h-BN为板状的颗粒形状,虽然于其板面方向(ab面内或(002)面内)上显示出较高的导热性(通常以导热率计为400W/m·K左右),但于板厚方向(C轴方向)上仅显示出较低的导热性(通常以导热率计为2~3W/m·K左右)。因此,将h-BN配混至树脂中而制成含BN颗粒的树脂组合物,例如,想要成型为板状的片状成型体时,板状的h-BN沿成型时的含BN颗粒的树脂组合物的流动方向即片状成型体的板面方向取向,所获得的片状成型体虽然于板面方向上导热率优异,但于厚度方向上仅显示出较低的导热率。
为了改良h-BN颗粒的导热性的各向异性,对即便填充至树脂中,如上所述的取向也较少,具有鳞片板状以外的形状的、使h-BN聚集而成的聚集颗粒进行了研究。
专利文献1中记载有一种纯度为93%且空孔率(孔隙率)为50体积%以下的BN聚集颗粒。专利文献1中无振实密度的记载,用于半导体装置的散热片的情况时的导热性及耐受电压均还不充分。
专利文献2中记载有一种孔隙率为50~70体积%且抗压强度为1.0~4.0MPa的BN聚集颗粒。专利文献2中无振实密度的记载,导热性及用于半导体装置的散热片的情况时的耐受电压均还不充分。
专利文献3中记载有一种聚集粒径(D50)为2~200μm且振实密度为0.5~1.0g/ml的BN聚集颗粒。专利文献3中无构成聚集颗粒的一次颗粒的取向或聚集颗粒的形状所影响到的颗粒间隙容积的记载,导热性及用于半导体装置的散热片的情况时的相对评价中的耐受电压均不充分。
专利文献1:国际公开第2012/070289号
专利文献2:日本专利特开2017-82091号公报
专利文献3:日本专利特开2011-98882号公报
发明内容
本发明的课题在于提供一种可提高散热片的导热性的同时耐电压特性也良好的氮化硼聚集粉末、包含该氮化硼聚集粉末的散热片、及使用该散热片的半导体装置。
用于解决问题的方案
本发明人发现:若为振实密度与颗粒间隙容积处于特定的范围内的氮化硼聚集粉末,则用于散热片的情况时可实现较高的导热性与耐电压特性。
即,本发明的主旨如下。
[1]一种氮化硼聚集粉末,其振实密度为0.6g/ml以上且低于0.8g/ml,且颗粒间隙容积为0.5ml/g以上。
[2]根据[1]所述的氮化硼聚集粉末,其中,上述颗粒间隙容积为0.9g/ml以下。
[3]根据[1]或[2]所述的氮化硼聚集粉末,其中,上述氮化硼聚集粉末的平均粒径为20μm以上且200μm以下。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的氮化硼聚集粉末,其中,上述氮化硼聚集粉末中所包含的BN聚集颗粒的颗粒内孔隙率为40%以上且60%以下。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的氮化硼聚集粉末,其中,上述氮化硼聚集粉末为纸房状结构(card-house structure)。
[6]一种散热片,其包含[1]至[5]中任一项所述的氮化硼聚集粉末。
[7]一种半导体装置,其使用[6]所述的散热片。
发明的效果
根据本发明的氮化硼聚集粉末,可提供一种导热性优异、并且耐电压特性也优异的散热片。使用包含本发明的氮化硼聚集粉末的散热片可实现具有良好的散热性能、质量较高且导热性优异、可靠性较高的功率半导体模块。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式详细地进行说明,但本发明不限定于以下实施方式,可于其主旨的范围内进行各种变化而实施。
[氮化硼聚集粉末]
本发明的氮化硼聚集粉末(以下有时简称为“本发明的BN聚集粉末”)的特征在于:振实密度为0.6g/ml以上且低于0.8g/ml,且颗粒间隙容积为0.5ml/g以上。
于本发明中,氮化硼聚集粉末表示作为氮化硼聚集颗粒(以下有时简称为“BN聚集颗粒”)的集合的粉末。
[机制]
通过本发明的BN聚集粉末可获得导热性及耐电压特性优异的散热片的机制的详情并不明确,但推定如下。
于振实密度小于0.6g/ml的情况时,有BN聚集粉末中的颗粒间的孔隙率(颗粒间隙容积)变大的倾向。若颗粒间的孔隙率变得过大,则产生未填充树脂的区域的概率也变高。若制作包含BN聚集粉末的树脂片并施加电压,则于该未填充树脂区域漏电,耐电压性变差。
于振实密度为0.8g/ml以上的情况时,BN聚集粉末中的颗粒间的孔隙率变小,但若颗粒间的孔隙率变得过小,则难以填充树脂。因此,BN聚集粉末内变得容易残留微细的孔隙,若制作包含BN聚集粉末的树脂片并施加电压,则于该未填充树脂区域漏电,耐电压性变差。
于本发明中,振实密度也与构成BN聚集颗粒的BN一次颗粒的生长或生长样式有关,为也包括无法由孔隙率表达的BN聚集颗粒内的闭合孔的量的概念。
于使用颗粒间隙容积小于0.5ml/g的BN聚集粉末制作含有BN聚集粉末的树脂片的情况时,树脂成分相对于颗粒间隙容积变多,树脂中残留的孔隙变得难以去除。因此,若对所获得的树脂片施加电压,则于孔隙部分漏电,耐电压性变差。
本发明是基于如下发现所达成:选取振实密度作为BN聚集颗粒的孔隙率、粒径分布、颗粒的形状、颗粒的强度、一次颗粒的大小、闭合孔的量等物性的综合指标,BN聚集粉末的振实密度处于0.6g/ml以上且低于0.8g/ml的非常狭窄的范围内,进而颗粒间隙容积为0.5ml/g以上者于制成散热片时的导热性及耐电压特性优异。
本发明中的振实密度是通过后述的实施例的项中所示的方法所测得的振实填充至测定容器中的粉体的密度。认为该振实密度与专利文献1、2中所记载的聚集颗粒的孔隙率明显相关,但振实密度不仅与聚集颗粒的孔隙率有关,也根据粒径分布、颗粒的形状、颗粒的强度、一次颗粒的大小、闭合孔的量等产生变化。
本发明中的颗粒间隙容积表示于压汞测定中以颗粒孔径2μm以上的分割粒径计的累计容积、即填充有颗粒时的颗粒间出现的间隙的量。颗粒间隙容积通过后述的实施例的项中所示的方法测得。
自BN聚集粉末采集测定粉末的方法并无特别限定,优选将粉末均匀地混合后进行采集。
[BN聚集粉末]
本发明的BN聚集粉末是BN一次颗粒、优选为h-BN一次颗粒聚集所形成的BN聚集颗粒的集合,BN聚集颗粒也可于不损害本发明的效果的范围内含有BN一次颗粒以外的成分。作为h-BN一次颗粒以外的成分,可列举来自下述[BN聚集粉末的制造方法]中所述的可添加至浆料中的粘结剂、表面活性剂、溶剂的成分。
<BN聚集粉末中的BN聚集颗粒的形状>
本发明的BN聚集粉末中的BN聚集颗粒的形状并无特别限定。例如可为球状、椭圆体状、圆柱状、六棱柱状等可使BN一次颗粒聚集所制作的任何形状的聚集颗粒。
尤其,为了获得较高的导热性,优选为具有纸房状结构的纸房状型BN聚集颗粒。纸房状结构例如记载于Ceramics 43No.2(2008年日本陶瓷协会发行),为板状颗粒不取向而复杂地层叠那样的结构。更具体而言,具有纸房状结构的BN聚集颗粒是BN一次颗粒的集合体,为具有BN一次颗粒的平面部与端面部接触的结构的BN聚集颗粒,优选为球状。另外,纸房状结构优选为于颗粒内部也为同样的结构。这些BN聚集颗粒的聚集形态及内部结构可通过扫描式电子显微镜(SEM)进行确认。
<BN聚集粉末的物性>
(振实密度)
本发明的BN聚集粉末的特征在于,振实密度为0.6g/ml以上且低于0.8g/ml。
若振实密度不在0.6g/ml以上且低于0.8g/ml的范围内,则无法解决提高导热性及耐电压特性的本发明的课题。
本发明的BN聚集粉末的振实密度为0.6g/ml以上,优选为0.61g/ml以上,更优选为0.63g/ml以上,进而优选为0.65g/ml以上。另外,低于0.8g/ml,优选为0.79g/ml以下,更优选为0.78g/ml以下。进而,为0.6g/ml以上且低于0.8g/ml,优选为0.61g/ml~0.79g/ml,更优选为0.63~0.78g/ml。通过振实密度为上述范围,有导热性及耐电压特性进一步提高的倾向。
(颗粒间隙容积)
本发明的BN聚集粉末的特征在于,颗粒间隙容积为0.5ml/g以上。通过颗粒间隙容积为上述下限以上,可提高导热性及耐电压特性。
本发明的BN聚集粉末的颗粒间隙容积为0.5ml/g以上,优选为0.55ml/g以上,更优选为0.58ml/g以上,进而优选为0.6ml/g以上。另外,优选为0.9ml/g以下,更优选为0.8ml/g以下。通过颗粒间隙容积为上述范围,有片材化时的BN聚集颗粒间的树脂量变得合适,片材内的孔隙(空洞,void)得到抑制,导热性及耐电压特性进一步提高的倾向。
(体积平均粒径(D50))
本发明的BN聚集粉末的体积平均粒径(D50)并无特别限定,优选为20μm以上,更优选为25μm以上,进而优选为26μm以上,特别优选为30μm以上,最优选为40μm以上。另一方面,BN聚集粉末的D50优选为200μm以下,更优选为150μm以下,进而优选为100μm以下,特别优选为80μm以下。通过BN聚集粉末的D50为上述下限以上,有制成散热片时BN聚集颗粒间的接触阻力得到抑制,BN聚集粉末本身的导热性变高等倾向。另外,通过D50为上述上限以下,有制成散热片时表面的平滑性提高,BN聚集颗粒间的间隙变得合适等,由此导热性提高的倾向。
此处,BN聚集粉末的体积平均粒径(D50)是指将供于测定的粉末的体积设为100%来描绘累积曲线时累积体积恰好成为50%时的粒径。关于D50的测定方法,作为湿式测定法,可列举如下方法:使用激光衍射/散射式粒度分布测定装置等,对使BN聚集粉末分散于含有六偏磷酸钠作为分散稳定剂的纯水介质中而成的试样进行测定。作为干式测定法,可列举使用Malvern公司制造的“Morphologi”进行测定的方法。
(颗粒内孔隙率)
本发明的BN聚集粉末中所包含的BN聚集颗粒的颗粒内孔隙率并无特别限定,优选为40%以上,更优选为45%以上。另外,优选为60%以下,更优选为55%以下。通过颗粒内孔隙率为上述范围,有可稳定地制造耐电压性优异的散热片的倾向。
关于BN聚集颗粒的颗粒内孔隙率,利用水银测孔仪测定粉末密度、总孔容、颗粒间隙容积,自总孔容减去颗粒间隙容积而求出颗粒内孔容,将颗粒内孔容相对于粉末的体积(1/粉末密度)的比率设为颗粒内孔隙率。
(平均圆形度)
本发明的BN聚集粉末的平均圆形度并无特别限定,优选为0.8以上,更优选为0.85以上。平均圆形度的上限并无特别限定,也可为1。通过平均圆形度为上述范围,有颗粒间隙容积成为合适的范围,容易发挥本发明的效果的倾向。
BN聚集粉末的平均圆形度是使用Malvern公司制造的Morphologi G3S,使用加压脉冲试样分散单元使BN聚集粉末分散而根据图像解析求出。
(压缩破坏强度)
本发明的BN聚集粉末的压缩破坏强度并无特别限定,优选为20MPa以下,更优选为15MPa以下,进而优选为10MPa以下,特别优选为9MPa以下。另外,压缩破坏强度优选为1MPa以上,更优选为2MPa以上,进而优选为3MPa以上。通过压缩破坏强度为上述范围,有BN聚集粉末可适度地变形,于制作散热片的情况时散热片的导热率提高的倾向。
BN聚集粉末的压缩破坏强度是使用株式会社岛津制作所制造的岛津微小压缩试验机MCT-510,于室温(20~30℃)下以试验力98mN、负载速度4.84mN/sec且上部加压压头使用平面φ100μm所测得。测定时,筛选粒径50μm左右的BN聚集颗粒1粒进行试验,将该步骤实施5次,利用5次的平均值求出压缩破坏强度。压缩破坏强度使用下述式算出。
Cs=2.48/πd2
Cs:压缩破坏强度(MPa)
P:破坏试验力(N)
d:粒径(mm)
(弹性模量)
本发明的BN聚集粉末的弹性模量并无特别限定,优选为40MPa以上,更优选为45MPa以上,进而优选为50MPa以上。另外,弹性模量优选为100MPa以下,更优选为90MPa以上。通过弹性模量为上述范围,有BN聚集颗粒可适度地变形,于制作散热片的情况时散热片的导热率提高的倾向。
BN聚集粉末的弹性模量是参考物性研究、田中良巳、85(4)、499-518、2006使用自BN聚集颗粒的压缩试验(利用岛津微小压缩试验机进行的压缩试验,于室温(20~30℃)下测定)所获得的试验力(N)、压缩位移(mm)、粒径(mm)根据下述式算出。
E=3×(1-ν2)×P/4×(d/2)1/2×Y3/2
ν:泊松比(泊松比设为0.13)
P:试验力(N)
d:粒径(mm)
Y:压缩位移(mm)
[BN聚集粉末的制造方法]
制造本发明的BN聚集粉末的方法并无限制,特别优选于通过粉碎工序将成为原料的氮化硼(以下有时与将其粉碎而成者一并记载为“原料BN粉末”)粉碎后,通过造粒工序使其聚集,由此进行造粒,进而历经进行加热处理的加热工序。更具体而言,优选于使原料BN粉末暂时分散于介质中而制成原料BN粉末的浆料(以下有时记载为“BN浆料”)后,实施粉碎处理,其后,使用所获得的浆料造粒成球形的颗粒,为了进行所造粒的BN造粒粉末的结晶,实施加热处理。
<原料BN粉末>
作为原料BN粉末,可无限制地使用市售的h-BN、市售的α及β-BN、通过硼化合物与氨的还原氮化法所制作的BN、由硼化合物与三聚氰胺等含氮化合物所合成的BN等中的任一者。作为原料BN粉末,就更有效地发挥本发明的效果的方面而言,特别优选使用h-BN。
作为原料BN粉末的形态,适合为通过粉末X射线衍射测得的峰的半值宽度较宽、结晶性较低的粉末状BN颗粒。即,虽然也可使用板状的h-BN作为原料,但也可适合地使用非板状的纳米颗粒。作为结晶性的标准,通过粉末X射线衍射测得的(002)面的峰半值宽度以2θ的角度计通常为0.4°以上,优选为0.45°以上,更优选为0.5°以上。另外,该(002)面的峰半值宽度通常为2.0°以下,优选为1.5°以下,进而优选为1°以下。通过(002)面的峰半值宽度为上述上限以下,有微晶的生长变得容易而生产率充分地提高的倾向。通过(002)面的峰半值宽度为上述下限以上,有结晶性成为适当的范围,晶体生长变得容易,并且制作浆料时的分散稳定性提高的倾向。
原料BN粉末的制造方法并无特别限定,例如可列举六方氮化硼晶体的微结构形成(Microstructural development with crystallization of hexagonal boron nitride)(TSUYOSHI etc.JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE LETTERS 16(1997)795-798)等中所记载的方法。
就BN晶体生长的观点而言,优选为于原料BN粉末中存在一定程度的氧原子。于本发明中,原料BN粉末中的总氧浓度优选为1重量%以上,更优选为2重量%以上,进而优选为3重量%以上,特别优选为4重量%以上,且优选为10重量%以下,更优选为9重量%以下。通过总氧浓度为上述上限以下,有热处理后的氧的残留得到抑制,导热性的改善效果变高的倾向。通过总氧浓度为上述下限以上,有结晶性不会变得过剩,获得晶体生长的倾向。
作为将原料BN粉末的总氧浓度调整为上述范围的方法,例如可列举:将BN合成时的合成温度设为1500℃以下的低温而进行合成的方法、于500~900℃的低温的氧化气氛中对原料BN粉末进行热处理的方法等。
原料BN粉末的总氧浓度可通过非活性气体熔解-红外线吸收法使用株式会社堀场制作所制造的氧/氮分析仪进行测定。
原料BN粉末的总孔容优选为1.5cm3/g以下。通过总孔容为1.5cm3/g以下,而原料BN粉末变得紧密,因此可实现球形度较高的造粒。总孔容的下限并无特别限定,优选为0.3cm3/g以上,更优选为0.5cm3/g以上。
原料BN粉末的比表面积优选为50m2/g以上,更优选为60m2/g以上,进而优选为70m2/g以上,且优选为1000m2/g以下,更优选为500m2/g以下,进而优选为300m2/g以下。通过原料BN粉末的比表面积为50m2/g以上,可使通过造粒的球形化时所使用的BN浆料中的分散粒径变小,因此优选。通过原料BN粉末的比表面积为1000m2/g以下,可抑制浆料粘度增加,因此优选。
原料BN粉末的总孔容可通过氮气吸附法及压汞法进行测定。
原料BN粉末的比表面积可通过布厄特一点法(BET1点法,吸附气体:氮气)进行测定。需要说明的是,氮气吸附法通过依据JIS Z8830的方法实施,测定温度设为-196℃(液态氮温度)。另外,压汞法通过依据JIS R1655的方法实施,BN的表面张力设为485dyn/cm2,接触角设为140°,测定温度设为23~26℃。
<介质>
作为用于BN浆料的制备的介质,并无特别限制,可使用水及/或各种有机溶剂。就喷雾干燥的容易性、装置的简化等观点而言,作为介质,优选为使用水,更优选为纯水。
用于BN浆料的制备的介质优选添加使BN浆料的粘度成为200~5000mPa·s的量。BN浆料的粘度表示浆料温度为10℃以上且60℃以下的情况时的粘度,优选的是,于优选为15℃以上且50℃以下、更优选为15℃以上且40℃以下、进而优选为15℃以上且35℃以下的温度下为上述粘度。
具体而言,用于BN浆料的制备的介质的用量相对于BN浆料优选为10重量%以上,更优选为20重量%以上,进而优选为30重量%以上,且优选为70重量%以下,更优选为65重量%以下,进而优选为60重量%以下。若介质的用量为上述上限以下,则有浆料粘度不会变得过低,因此沉降等得到抑制,获得BN浆料的均匀性的倾向。因此,有所获得的BN聚集颗粒的振实密度成为所期望范围的倾向。通过介质的用量为上述下限以上,有浆料粘度不会变得过高,造粒变得容易的倾向。
<表面活性剂>
就调节浆料的粘度的观点、以及浆料中的原料BN粉末的分散稳定性(聚集抑制)的观点而言,BN浆料中也可添加各种表面活性剂。
作为表面活性剂,可使用阴离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、非离子性表面活性剂等。这些可单独使用1种,也可将2种以上混合而使用。
通常,表面活性剂可使浆料的粘度产生变化。因此,于向BN浆料中添加表面活性剂的情况时,将其量调整为使BN浆料的粘度成为200~5000mPa·s那样的量。需要说明的是,该BN浆料的粘度表示上述用于BN浆料的制备的介质中所述的温度范围下的粘度。
例如,使用通过粉末X射线衍射测得的(002)面峰的半值宽度2θ为0.67°且总氧浓度为7.5重量%的BN作为原料BN来制备固体成分50重量%的浆料的情况时,通常,以阴离子性表面活性剂作为有效成分,以相对于浆料总量优选为0.01重量%以上、更优选为0.05重量%以上、进而优选为0.1重量%以上、且优选为10重量%以下、更优选为7重量%以下、进而优选为5重量%以下、特别优选为3重量%以下进行添加。通过该添加量为上述上限以下,有抑制浆料粘度降低,并且所生成的BN聚集颗粒中不易残留来自表面活性剂的碳成分的倾向。通过添加量为上述下限以上,有抑制浆料粘度变得过高,造粒变得容易的倾向。
<粘结剂>
为了有效地将原料BN粉末造粒为颗粒状,BN浆料也可包含粘结剂。粘结剂发挥将BN一次颗粒牢固地联结而使造粒颗粒稳定化的作用。
作为用于BN浆料的粘结剂,只要为可提高BN颗粒彼此的粘接性的粘结剂即可。于本发明中,造粒颗粒于颗粒化后进行加热处理,因此优选对该加热处理工序中的高温条件具有耐热性的粘结剂。
作为此种粘结剂,优选使用氧化铝、氧化镁、氧化钇、氧化钙、氧化硅、氧化硼、氧化铈、氧化锆、氧化钛等金属的氧化物等。这些中,就作为氧化物的导热性与耐热性、将BN颗粒彼此结合的结合力等观点而言,优选为氧化铝、氧化钇。
粘结剂可使用氧化铝溶胶那样的液态粘结剂,也可为于加热处理中发生反应而转化为其他无机成分者。
这些粘结剂可单独使用1种,也可将2种以上混合而使用。
粘结剂可包含,也可不含,相对于BN浆料中的原料BN粉末也可为0重量%。另外,包含粘结剂的情况时的用量(于液态粘结剂的情况时为以固体成分计的用量)相对于BN浆料中的原料BN粉末优选为0.1重量%以上,更优选为0.5重量%以上,进而优选为1.0重量%以上,且优选为30重量%以下,更优选为20重量%以下,进而优选为15重量%以下。通过粘结剂的用量为上述上限以下,有获得晶体生长,于制成导热性的填料而使用的情况时获得导热性改善效果的倾向。
<BN浆料制备方法>
BN浆料的制备方法只要为将原料BN粉末及介质、以及根据需要的粘结剂、表面活性剂均匀地分散并调整为所期望的粘度范围的方法即可,并无特别限定。于使用原料BN粉末及介质、以及根据需要的粘结剂、表面活性剂的情况时,BN浆料优选以如下方式制备。
计量规定量的原料BN粉末并放入至树脂制瓶中,然后添加规定量的粘结剂。然后,添加规定量的表面活性剂后,添加氧化锆制陶瓷珠,利用罐磨机旋转台搅拌0.5~5小时左右直至成为所期望的粘度。
添加顺序并无特别限制,于使大量原料BN粉末浆料化的情况时,为了容易形成结块等聚集物,也可于制作向水中添加表面活性剂及粘结剂而成的水溶液后,依次少量地添加规定量的原料BN粉末,并向其中添加氧化锆制陶瓷珠,利用罐磨机旋转台进行分散、浆料化。
于分散时,除罐磨机以外,也可使用珠磨机、行星式混合机等分散装置。
于浆料化时,关于浆料的温度,优选为于10℃以上且60℃以下的温度下进行。通过浆料温度为上述下限以上,有可抑制浆料粘度上升的倾向,通过为上述上限以下,有可抑制原料BN粉末于浆料中分解为氨的倾向。
浆料的温度更优选为15℃以上且50℃以下,进而优选为15℃以上且40℃以下,特别优选为15℃以上且35℃以下。
<造粒>
为了自BN浆料获得造粒粉末,可使用喷雾干燥法、滚动法、流化床法、搅拌法等通常的造粒方法。其中,优选喷雾干燥法。
通过喷雾干燥法,可通过成为原料的浆料的浓度、导入至装置中的每单位时间的送液量与将所输送的浆料进行喷雾时的压空压力及压空量制造所期望的大小的造粒粉末。通过喷雾干燥法,也可获得球状的造粒粉末。
所使用的喷雾干燥装置并无限制,为了制成更大的球状造粒粉末,最适合利用旋转式圆盘者。作为此种装置,可列举大川原化工机公司制造的喷雾干燥机F系列、藤崎电机公司制造的喷雾干燥机“MDL-050M”、PRECI公司制造的喷雾干燥机“P260”等。
关于通过造粒所获得的造粒粉末的平均粒径,于将本发明的BN聚集粉末的体积基准的平均粒径D50的范围设为20μm以上且200μm以下的情况时,优选为以体积基准的平均粒径D50计优选为10μm以上、更优选为15μm以上、且优选为150μm以下、更优选为100μm以下。
造粒粉末的体积基准的平均粒径D50例如于湿式时可通过堀场制作所制造的“LA920”进行测定,于干式时可通过Malvern公司制造的“Morphorogi”等进行测定。
<加热处理>
上述BN造粒粉末可通过进而于非氧化性气体气氛下进行加热处理而制造BN聚集粉末。
非氧化性气体气氛是指氮气、氦气、氩气、氨气、氢气、甲烷气体、丙烷气体、一氧化碳气体等气氛。BN聚集颗粒的结晶速度根据此处所使用的气氛气体的种类而不同。为了于短时间内进行结晶,特别适合使用氮气、或并用氮气与其他气体而成的混合气体。
加热处理温度优选为1600℃以上,更优选为1800℃以上,且优选为2300℃以下,更优选为2200℃以下。通过加热处理温度为上述下限以上,有充分获得BN一次颗粒的平均微晶的生长,BN聚集粉末的导热率变大的倾向。通过加热处理温度为上述上限以下,有BN聚集粉末的分解等受到抑制的倾向。
加热处理时间优选为5小时以上且20小时以下,更优选为5小时以上且15小时以下。通过加热处理时间为上述下限以上,可充分获得晶体生长。通过加热处理时间为上述上限以下,有可抑制BN的分解的倾向。
由于加热处理于非氧化性气体气氛下进行,故而优选通常使用真空泵将焙烧炉内进行排气后,一边导入非氧化性气体,一边加热升温至所期望温度。于焙烧炉内能够利用非氧化性气体充分地进行置换的情况时,也可于常压下一边导入非氧化性气体一边进行加热升温。作为焙烧炉,可列举马弗炉、管状炉、气氛炉等批次炉或旋转窑、螺旋输送炉、隧道窑、带式炉、推送炉、竖型连续炉等连续炉,可根据目的区分使用。
通常,为了降低焙烧时的组成的不均匀性,将进行加热处理的造粒粉末放入圆形的石墨制附盖坩埚中进行加热焙烧。此时,除了降低组成的不均匀性以外,也可出于抑制焙烧所导致的BN聚集颗粒彼此的烧结的目的置入石墨制间隔件。关于利用间隔件的分割数,只要可抑制烧结,则无特别限制,通常为2分割以上且16分割以下。通过分割数为上述上限以上,有烧结得到抑制,h-BN一次颗粒的晶体充分生长的倾向。通过分割数为上述下限以上,有可抑制烧结进行的倾向。
<分级>
为了使粒径分布变小,抑制配混于含BN聚集粉末的树脂组合物中时粘度上升,上述加热处理后的BN聚集粉末优选进行分级处理。该分级通常于造粒粉末的加热处理后进行,也可对加热处理前的造粒粉末进行,并于其后供于加热处理。
分级可为湿式、干式的任一种,就抑制BN的分解的观点而言,优选干式分级。于粘结剂具有水溶性的情况时,特别优选使用干式分级。
干式分级中除了利用筛的分级以外,还存在利用离心力与流体阻力的差进行分级的风力分级等。干式分级也可使用回旋气流式分级机、强制涡离心式分级机、半自由涡离心式分级机等分级机进行。这些分级机只要以于自次微米分级出单微米区域的较小的微颗粒时使用回旋气流式分级机,于分级出其以上的相对较大的颗粒时使用半自由涡离心式分级机等的方式,根据进行分级的颗粒的粒径适当地区分使用即可。
<用以获得本发明的BN聚集粉末的方法>
作为制造振实密度为0.6g/ml以上且低于0.8g/ml且颗粒间隙容积为0.5ml/g以上的本发明的BN聚集粉末的方法,并无特别限制,可列举如下方法。
作为获得本发明的BN聚集粉末的方法,可列举如下方法:于加热处理后,分取距坩埚内壁面一定距离的内侧的部分而非坩埚的内壁面侧的加热处理粉末。
坩埚的内壁面附近有受坩埚材质、加热炉材质的影响较大的倾向,因此有获得振实密度超出本发明的限定范围而较大的BN聚集颗粒的倾向。
另一方面,坩埚的内侧(距坩埚内壁一定距离的区域)有受坩埚材质、加热炉材质的影响较小的倾向。因此,有自坩埚的中央附近可获得振实密度处于本发明的限定范围内的BN聚集颗粒的倾向。
另外,BN聚集粉末的振实密度与颗粒间隙容积根据BN一次颗粒的生长与BN聚集颗粒的形状等产生变化,BN一次颗粒的颗粒生长或BN聚集颗粒的形状根据BN原料中所包含的氧浓度产生变化。因此,通过一边控制氧浓度一边进行加热处理,可将振实密度与颗粒间隙容积调整为本发明的限定范围内。具体而言,可列举:于作为还原剂的碳共存的条件下进行加热的方法、或于减压下调整氧浓度的方法等。
进而,作为上述以外的氧浓度控制方法,可列举设置多个加热处理的步骤,于BN一次颗粒的晶体生长温度区域下长时间保持后,于高于晶体生长温度区域的温度下进行加热处理的方法等。
上述方法可单独使用,也可组合而使用。
[含BN聚集粉末的树脂组合物]
于制造包含本发明的BN聚集粉末的本发明的散热片时,通常,制备至少含有本发明的BN聚集粉末作为无机填料、且含有树脂的树脂组合物(以下有时称作“本发明的含BN聚集粉末的组合物”或“本发明的组合物”),并使所制备的本发明的组合物成型为片状,由此制成本发明的散热片。以下对本发明的含BN聚集粉末的组合物进行说明。
本发明的含BN聚集粉末的树脂组合物通常由包含树脂成分、优选为热固性树脂成分、及包含本发明的BN聚集粉末的无机填料、固化剂、固化催化剂、根据需要所使用的其他成分、用以制成涂布浆料的溶剂等构成。
于制成下述复合成型体的情况时,就提高与金属的密合性的观点而言,本发明的组合物优选进而含有包含氮原子且具有杂环结构的化合物。
[无机填料以外的成分]
<热固性树脂成分>
作为本发明的组合物中所包含的热固性树脂,只要为于固化剂或固化催化剂存在下固化者即可,并无特别限定。作为热固性树脂,具体而言可列举:环氧树脂、酚醛树脂、聚碳酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂等。这些中,就粘度、耐热性、吸湿性、操作性的观点而言,优选环氧树脂。作为环氧树脂,例如可列举:含环氧基的硅化合物、脂肪族型环氧树脂、双酚A或F型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、脂环式环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、多官能型环氧树脂、高分子型环氧树脂等。
(环氧树脂)
环氧树脂是分子内具有1个以上的环氧乙烷环(环氧基)的化合物的总称。
环氧树脂中所包含的环氧乙烷环(环氧基)可为脂环式环氧基、缩水甘油基的任一者,就反应速度或耐热性的观点而言,更优选为缩水甘油基。
本发明中所使用的环氧树脂也可为含芳香族环氧乙烷环(环氧基)的化合物。作为其具体例,可列举:使双酚A、双酚F、双酚AD、双酚S、四甲基双酚A、四甲基双酚F、四甲基双酚AD、四甲基双酚S、四氟双酚A等双酚类缩水甘油基化而成的双酚型环氧树脂、联苯型环氧树脂、使二羟基萘、9,9-双(4-羟基苯基)芴等二元酚类缩水甘油基化而成的环氧树脂、使1,1,1-三(4-羟基苯基)甲烷等三酚类缩水甘油基化而成的环氧树脂、使1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷等四酚类缩水甘油基化而成的环氧树脂、使苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆、双酚A酚醛清漆、溴化双酚A酚醛清漆等酚醛清漆类缩水甘油基化而成的酚醛清漆型环氧树脂等。
以下对适合作为本发明中所使用的环氧树脂的环氧树脂(以下有时称作“特定环氧树脂”)、及优选与该特定环氧树脂并用的多官能环氧树脂进行说明。
以下,关于“有机基团”,只要为包含碳原子的基团,则包括任何基团,例如可列举烷基、烯基、芳基等。这些也可经卤素原子、或具有杂原子的基团、或其他烃基取代。
(特定环氧树脂)
作为特定环氧树脂,可列举具有选自下述结构式(1)所表示的结构(以下有时称作“结构(1)”)及下述结构式(2)所表示的结构(以下有时称作“结构(2)”)中的至少一种结构的环氧树脂。
式(1)中,R1及R2分别表示有机基团,至少一者为分子量16以上的有机基团。式(2)中,R3表示2价的环状有机基团。
另外,作为特定环氧树脂,可列举具有下述结构式(3)所表示的结构(以下有时称作“结构(3)”)的环氧树脂。
式(3)中,R4、R5、R6、R7分别表示分子量15以上的有机基团。
于上述式(1)中,R1及R2中的至少一者表示分子量16以上、优选表示分子量16~1000的有机基团。作为分子量16以上的有机基团,例如可列举:乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基等烷基或苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、芴基等芳基。R1及R2可均为分子量16以上的有机基团,也可一者为分子量16以上的有机基团,另一者为分子量15以下的有机基团或氢原子。优选R1及R2的一者为分子量16以上的有机基团,另一者为分子量15以下的有机基团。就树脂粘度等操作性的控制变得容易的方面或固化物的强度的观点而言,特别优选R1及R2中的任一者为甲基,另一者为苯基。
于式(2)中,R3为2价的环状有机基团,可为苯环结构、萘环结构、芴环结构等芳香族环结构,也可为环丁烷、环戊烷、环己烷等脂肪族环结构。另外,它们也可独立地具有烃基、或卤素原子等取代基。2价键合部可为位于单一的碳原子的2价基团,也可为位于不同的碳原子的2价基团。优选列举:碳数6~100的2价芳香族基团、来自环丙烷或环己烷那样的碳数2~100的环烷烃的基团。就树脂粘度等操作性的控制或固化物的强度的观点而言,R3特别优选为下述结构式(4)所表示的3,3,5-三甲基-1,1-亚环己基。
于式(3)中,R4、R5、R6、R7分别为分子量15以上的有机基团,优选为分子量15~1000的烷基。就树脂粘度等操作性的控制或固化物的强度的观点而言,特别优选R4、R5、R6、R7全部为甲基。
就兼顾所获得的固化物即散热片的吸湿性的降低与强度保持的性能的观点而言,特定环氧树脂特别优选为包含结构(1)及结构(2)的任一者、且包含结构(3)的环氧树脂。
此种特定环氧树脂与通常的具有双酚A、双酚F骨架的环氧树脂相比包含较多疏水性烃及芳香族结构,因此,通过配混特定环氧树脂,可降低所获得的固化物即散热片的吸湿量。
就降低吸湿量的观点而言,特定环氧树脂优选包含较多作为疏水性结构的结构(1)、(2)、(3),具体而言,优选为重均分子量为10000以上的环氧树脂,另外,更优选为重均分子量为20000以上的环氧树脂,进而,进而更优选为重均分子量为30000以上、例如30000~40000的环氧树脂。
特定环氧树脂优选为更为疏水性,具体而言,特定环氧成分的环氧当量以大为佳,优选为5000g/当量以上,更优选为7000g/当量以上、例如8000~15000g/当量。
此处,环氧树脂的重均分子量是通过凝胶渗透色谱法所测得的聚苯乙烯换算的值。
环氧当量被定义为“包含1当量的环氧基的环氧树脂的重量”,可依据JIS K7236进行测定。
此种特定环氧树脂可仅使用1种,也可并用2种以上。
(多官能环氧树脂)
多官能环氧树脂是指每一分子具有3个以上的环氧乙烷环(环氧基)的环氧树脂。
就使热固化后的固化物的储能模量变高、尤其是于功率半导体等放热量较多的情况时重要的高温时的储能模量变高的观点而言,优选为分子内具有2个以上的环氧乙烷环(环氧基)的环氧树脂,进而优选为分子内具有3个以上的环氧乙烷环(环氧基)的环氧树脂,进而更优选为分子内具有4个以上的缩水甘油基的环氧树脂。
通过分子内具有多个环氧乙烷环(环氧基)、尤其是缩水甘油基,而固化物的交联密度提高,所获得的固化物即散热片的强度更高。由此,于在吸湿回焊试验中于散热片产生内部应力时,散热片不变形或不损坏而保持形态,由此,可抑制散热片材内产生空洞等孔隙。
就使热固化后的散热片的储能模量变高的观点而言,多官能环氧树脂的分子量优选为1000以下,特别优选为100~800。
通过添加多官能环氧树脂,能够以高密度导入极性较高的环氧乙烷环(环氧基),由此,范德华力或氢键等物理性相互作用的效果增强,可提高下述复合成型体中的金属与作为树脂固化物的本发明的散热片的密合性。另外,通过添加多官能环氧树脂,可使热固化后的散热片的储能模量变高,由此,热固性树脂组合物的固化物进入作为被粘物的金属的凹凸后表现出牢固的锚固效应,可提高金属与散热片的密合性。
另一方面,通过导入多官能环氧树脂,有热固性树脂组合物的吸湿性变高的倾向,但通过提高环氧乙烷环(环氧基)的反应性,可减少反应中途的羟基量,抑制吸湿性增加。另外,通过将上述特定环氧树脂与多官能环氧树脂组合而制造热固性树脂组合物,可兼顾所获得的散热片的高弹性化与低吸湿化。
作为多官能环氧树脂,具体而言优选具有3个以上的环氧基的环氧树脂,例如可使用Nagase chemteX公司制造的EX321L、DLC301、DLC402等。
这些多官能环氧树脂可仅使用1种,也可并用2种以上。
(含量)
本发明的组合物优选为于除溶剂及无机填料以外的本发明的组合物100重量%中含有5重量%以上、尤其是50重量%以上、且99重量%以下、尤其是98重量%以下的热固性树脂成分。若热固性树脂成分的含量为上述下限以上,则成型性变得良好。若固化性树脂成分的含量为上述上限以下,则可确保其他成分的含量,可提高导热性。
本发明的组合物优选于热固性树脂成分中包含20~100重量%、尤其是45~100重量%的环氧树脂。
本发明的组合物优选于全部环氧树脂中含有50重量%以下、尤其是40重量%以下、且5重量%以上、尤其是10重量%以上的上述作为优选的环氧树脂的特定环氧树脂。若特定环氧树脂的含量为上述下限以上,则可有效地获得通过含有特定环氧树脂所产生的上述效果。若特定环氧树脂过多,则交联密度降低而固化物变脆。通过将特定环氧树脂的含量设为上述上限以下,可抑制固化物的吸湿性,且使固化物的强度性能优异,可兼顾这些性能。
本发明的组合物优选于全部环氧树脂中含有5重量%以上、尤其是10重量%以上、且50重量%以下、尤其是40重量%以下的上述作为优选的环氧树脂的多官能环氧树脂。若多官能环氧树脂的含量为上述下限以上,则可有效地获得通过含有多官能环氧树脂所产生的上述效果。通过多官能环氧树脂的含量为上述上限以下,可抑制固化物的吸湿性,且使固化物的强度性能优异,可兼顾这些性能。
就同时获得所得的固化物的高弹性化与低吸湿化的方面而言,本发明的组合物优选同时含有特定环氧树脂与多官能环氧树脂作为环氧树脂。于此情况时,特定环氧树脂与多官能环氧树脂的含量比优选为特定环氧树脂:多官能环氧树脂=10~90:90~10、尤其是20~80:80~20(重量比)。
作为本发明的组合物中所包含的特定环氧树脂及多官能环氧树脂以外的环氧树脂,并无特别限制,例如优选选自使双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等双酚类缩水甘油基化而成的各种双酚型环氧树脂、使联苯类缩水甘油基化而成的各种联苯型环氧树脂、使二羟基萘、9,9-双(4-羟基苯基)芴等具有2个羟基的具有芳香族性的化合物类缩水甘油基化而成的环氧树脂、使1,1,1-三(4-羟基苯基)甲烷等三酚类缩水甘油基化而成的环氧树脂、使1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷等四酚类缩水甘油基化而成的环氧树脂、使苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆、双酚A酚醛清漆、溴化双酚A酚醛清漆等酚醛清漆类缩水甘油基化而成的酚醛清漆型环氧树脂、及含有机硅的环氧树脂等中的1种或2种以上。
<含有氮原子且具有杂环结构的化合物>
含有氮原子且具有杂环结构的化合物(以下有时称作“含氮杂环化合物”)发挥提高本发明的组合物的固化物与金属的密合性的作用效果。
含氮杂环化合物通过于使本发明的组合物与金属复合化时位于它们的界面,而提高本发明的组合物与金属的密合性。就该观点而言,为了使含氮杂环化合物容易停留于本发明的组合物与金属的界面,含氮杂环化合物更优选为低分子量。含氮杂环化合物的分子量优选为1000以下,更优选为500以下。
作为含氮杂环化合物所具有的杂环结构,例如存在自咪唑、三嗪、***、嘧啶、吡嗪、吡啶、唑衍生的结构,就提高热固性树脂组合物的绝缘性、与金属的密合性的观点而言,优选为咪唑系化合物、三嗪系化合物。
作为优选的咪唑系化合物、三嗪系化合物,例如可列举:2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2'-十一烷基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2'-乙基-4'甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物、2-苯基咪唑异氰脲酸加成物、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2,4-二氨基-6-乙烯基-均三嗪、2,4-二氨基-6-乙烯基-均三嗪异氰脲酸加成物、2,4-二氨基-6-甲基丙烯酰氧基乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-甲基丙烯酰氧基乙基-均三嗪异氰脲酸加成物等。
这些中,就通过树脂兼容性较高且反应活性化温度较高,可容易地调整固化速度或固化后的物性,由此可实现本发明的组合物的保存稳定性提高或加热成型后的粘接强度进一步提高的方面而言,特别优选为具有自咪唑衍生的结构者、具有自三嗪衍生的结构者,更特别优选为具有自三嗪衍生的结构者。作为含氮杂环化合物所具有的杂环结构,特别优选自1,3,5-三嗪衍生的结构。含氮杂环化合物也可为具有多个上述所示例的结构部分者。
含氮杂环化合物中根据结构有时包含下述固化催化剂。因此,本发明的组合物也可含有含氮杂环化合物作为固化催化剂。
含氮杂环化合物可仅使用1种,也可并用2种以上。含氮杂环化合物也可于1分子中同时具有多个杂环结构。
含氮杂环化合物优选为于除溶剂及无机填料以外的本发明的组合物100重量%中含有0.001重量%以上、尤其是0.1重量%以上、且10重量%以下、尤其是5重量%以下。下述固化催化剂就其分子结构而言包含于含氮杂环化合物中的情况时,优选为也包括它们的含量在内的总量包含于上述范围内。若含氮杂环化合物的含量为上述下限以上,则可充分获得通过包含该化合物所产生的上述效果。若含氮杂环化合物的含量为上述上限以下,则反应有效地进行,可提高交联密度,增加强度,进而,保管稳定性提高。
<固化剂>
作为固化剂,并无特别限定,优选的固化剂为酚醛树脂、具有芳香族骨架或脂环式骨架的酸酐、或者该酸酐的氢化物或该酸酐的改性物。通过使用这些优选的固化剂,可获得耐热性、耐湿性及电物性的平衡优异的树脂固化物。固化剂可仅使用1种,也可并用2种以上。
酚醛树脂并无特别限定。作为酚醛树脂的具体例,可列举:苯酚酚醛清漆、邻甲酚酚醛清漆、对甲酚酚醛清漆、叔丁基苯酚酚醛清漆、二环戊二烯甲酚、聚对乙烯基苯酚、双酚A型酚醛清漆、苯二甲基改性酚醛清漆、十氢萘改性酚醛清漆、聚(二邻羟基苯基)甲烷、聚(二间羟基苯基)甲烷、或聚(二对羟基苯基)甲烷等。其中,为了进一步提高热固性树脂组合物的柔软性及阻燃性,提高树脂固化物的力学物性及耐热性,优选为具有刚直的主链骨架的酚醛清漆型酚醛树脂、具有三嗪骨架的酚醛树脂。为了提高未固化的热固性树脂组合物的柔软性及树脂固化物的韧性,优选具有烯丙基的酚醛树脂。
作为酚醛树脂的市售品,可列举:MEH-8005、MEH-8000H及NEH-8015(以上均为明和化成公司制造)、YLH903(Mitsubishi Chemical公司制造)、LA-7052、LA-7054、LA-7751、LA-1356及LA-3018-50P(以上均为DAINIHON INK公司制造)、以及PSM6200、PS6313及PS6492(群荣化学工业公司制造)等。
具有芳香族骨架的酸酐、该酸酐的氢化物或该酸酐的改性物并无特别限定。作为具体例,可列举:SMA RESIN EF30及SMA RESIN EF60(以上均为Sartomer Japan公司制造)、ODPA-M及PEPA(以上均为MANAC公司制造)、RIKACID MTA-10、RIKACID TMTA、RIKACID TMEG-200、RIKACID TMEG-500、RIKACID TMEG-S、RIKACID TH、RIKACID MH-700、RIKACID MT-500、RIKACID DSDA及RIKACID TDA-100(以上均为新日本理化公司制造)、EPICLON B4400、及EPICLON B570(以上均为DAINIHON INK化学公司制造)等。
具有脂环式骨架的酸酐、该酸酐的氢化物或该酸酐的改性物优选为具有多脂环式骨架的酸酐、该酸酐的氢化物或该酸酐的改性物、或者通过萜烯系化合物与马来酸酐的加成反应所获得的具有脂环式骨架的酸酐、该酸酐的氢化物或该酸酐的改性物。作为具体例,可列举:RIKACID HNA及RIKACID HNA-100(以上均为新日本理化公司制造)、以及EPI-CUREYH306及EPI-CURE YH309(以上均为Mitsubishi Chemical公司制造)等。
固化剂优选为于除溶剂及无机填料以外的本发明的组合物100重量%中含有0~70重量%、尤其是0~55重量%。若固化剂的含量为上述下限以上,则可获得充分的固化性能。若固化剂的含量为上述上限以下,则反应有效地进行,可提高交联密度,增加强度,进而,制膜性提高。
<固化催化剂>
本发明的组合物优选与上述固化剂一并含有固化催化剂以调整固化速度或固化物的物性等。
固化催化剂并无特别限定,根据所使用的热固性树脂成分或固化剂的种类适当地选择。作为固化催化剂的具体例,可列举:链状或环状的叔胺、有机磷系化合物、季鏻盐类或有机酸盐等二氮杂双环烯烃类等。作为固化催化剂,也可使用有机金属化合物类、季铵盐类或金属卤化物等。作为上述有机金属化合物类,可列举:辛酸锌、辛酸锡或乙酰丙酮铝络合物等。
这些可单独使用1种,也可将2种以上混合而使用。
固化催化剂优选为于除溶剂及无机填料以外的本发明的组合物100重量%中含有0.1~10重量%、尤其是0.1~5重量%。若固化催化剂的含量为上述下限以上,则可充分地促进固化反应的进行而使其良好地固化。若固化催化剂的含量为上述上限以下,则固化速度不会变得过快,因此,可使本发明的组合物的保存稳定性良好。
<其他成分>
本发明的组合物中也可于不损及本发明的效果的范围内包含上述以外的其他成分作为无机填料以外的成分。作为其他成分,可列举:于使用本发明的组合物制造树脂固化物时改善无机填料与树脂成分的界面粘接强度的硅烷偶联剂等表面处理剂、还原剂等绝缘性碳成分、粘度调整剂、分散剂、触变性赋予剂、阻燃剂、着色剂、有机填料、有机溶剂、热塑性树脂。
这些中,存在如下情况:通过本发明的组合物包含分散剂,可形成均匀的树脂固化物,可提高所获得的树脂固化物的导热性及介质击穿特性。另外,存在如下情况:通过本发明的组合物包含有机填料或热塑性树脂,可对组合物赋予适度的延伸性,缓和所产生的应力,抑制于温度循环试验中产生裂纹。
分散剂优选含有具有氢键合性的包含氢原子的官能团。通过分散剂含有具有氢键合性的包含氢原子的官能团,可进一步提高所获得的固化物即散热片的导热性及介质击穿特性。作为上述具有氢键合性的包含氢原子的官能团,例如可列举:羧基(pKa=4)、磷酸基(pKa=7)、或酚基(pKa=10)等。
具有氢键合性的包含氢原子的官能团的pKa优选为处于2~10的范围内,更优选为处于3~9的范围内。通过pKa为2以上,存在分散剂的酸性度成为适当的范围,热固性树脂成分中的环氧树脂的反应容易得到抑制的情况。因此,于未固化状态的成型物经储存的情况时,有储存稳定性提高的倾向。通过pKa为10以下,有充分发挥作为分散剂的功能,充分提高所获得的固化物即散热片的导热性及介质击穿特性的倾向。
具有氢键合性的包含氢原子的官能团优选为羧基或磷酸基。若为这些官能团,则可进一步提高散热片的导热性及介质击穿特性。
作为分散剂,具体而言可列举:聚酯系羧酸、聚醚系羧酸、聚丙烯酸系羧酸、脂肪族系羧酸、聚硅氧烷系羧酸、聚酯系磷酸、聚醚系磷酸、聚丙烯酸系磷酸、脂肪族系磷酸、聚硅氧烷系磷酸、聚酯系苯酚、聚醚系苯酚、聚丙烯酸系苯酚、或聚硅氧烷系苯酚等。分散剂可仅使用1种,也可并用2种以上。
作为热塑性树脂,可使用通常已知的任何热塑性树脂。例如可列举:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、(甲基)丙烯酸系树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物等乙烯系聚合物、聚乳酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯、尼龙、聚酰胺胺等聚酰胺、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩苄醛、聚乙烯醇缩丁醛树脂等聚乙烯醇缩醛树脂、离子聚合物树脂、聚苯醚、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚缩醛、ABS树脂、LCP(液晶聚合物)、氟树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、各种弹性体、或这些树脂的改性品等。
作为这些热塑性树脂,可为于散热片的树脂相中成均匀者,也可为发生相分离而可辨识出其形状者。于为发生相分离者的情况时,散热片中的热塑性树脂的形状可为颗粒状,也可为纤维状。于在散热片中可辨识出热塑性树脂的形状的情况时,也可能存在热塑性树脂被辨识为有机填料的情况。但是,于本发明中,有机填料是指木粉等天然物、可经改性的纤维素、淀粉、各种有机颜料等,热塑性树脂不包含于有机填料中。
通过包含热塑性树脂、有机填料,存在可对组合物赋予适度的延伸性,缓和所产生的应力,抑制于温度循环试验中产生裂纹的情况。
热塑性树脂、有机填料不溶于热固性树脂的情况时,可防止本发明的组合物的粘度上升,于例如以下述方式成型为片状的情况时,可提高片材表面的平滑性。于该情况时,通过将不溶于热固性树脂的热塑性树脂、有机填料与大量无机填料同时混合,可使热塑性且延伸性变好的成分相高效率地分散于固化物中,容易缓和应力。因此,可不降低固化物的弹性模量而抑制固化物产生裂纹。基于这些理由,作为热塑性树脂,优选为尼龙等聚酰胺树脂、纤维素树脂等,特别优选尼龙等聚酰胺树脂。
于在作为固化物的散热片中可观察到的热塑性树脂的形状为颗粒状的情况时,其平均粒径的上限优选为100μm以下,更优选为50μm以下,进而优选为30μm以下。通过使平均粒径为上述上限以下,可无导热率降低的担心地制成各种厚度的片状固化物。颗粒状的热塑性树脂的平均粒径对固化物的截面进行观察,由任意20个颗粒的最长径的平均值确定。
本发明的组合物例如也可包含有机溶剂以提高经由涂布工序成型为片状固化物时的涂布性。
作为本发明的组合物可含有的有机溶剂的例,可列举:甲乙酮、环己酮、丙二醇单甲醚乙酸酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、丙二醇单甲醚等。这些有机溶剂可仅使用1种,也可并用2种以上。
于本发明的组合物包含有机溶剂的情况时,其含量根据制作散热片时的操作性等适当地确定。通常,有机溶剂优选以本发明的组合物中的固体成分(溶剂以外的成分的合计)浓度成为10重量%以上、尤其是40重量%以上、且90重量%以下、尤其是80重量%以下的方式使用。
[无机填料]
本发明的组合物至少包含本发明的BN聚集粉末作为无机填料。
本发明的组合物也可含有本发明的BN聚集粉末以外的无机填料。于此情况时,对于作为本发明的BN聚集粉末以外的无机填料优选者,可列举球状填料。
与本发明的BN聚集粉末一并使用的球状填料的导热率优选为10W/m·K以上,更优选为15W/m·K以上,进而优选为20W/m·K以上。与本发明的BN聚集粉末一并使用的球状填料的新莫氏硬度优选为3.1以上,更优选为5以上。尤其,与本发明的BN聚集粉末一并使用的球状填料优选为导热率为20~30W/m·K且新莫氏硬度为5~10者。通过并用此种球状填料与本发明的BN聚集粉末,可提高所获得的散热片对金属的粘接力及散热性。
此处,“球状”只要为通常被辨识为球形者即可,例如可将平均圆形度为0.4以上的情况设为球状,且可将0.6以上的情况设为球形。通常,平均圆形度的上限为1。关于圆形度的测定,可通过对其投影图像进行图像处理来测定。圆形度例如可利用Sysmex公司的FPIA系列等进行测定。
球状填料优选为选自由氧化铝、合成菱镁矿、晶质二氧化硅、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锌及氧化镁组成的组中的至少1种。通过使用这些优选的球状填料,可进一步提高所获得的散热片的散热性。
球状填料的平均粒径优选为处于0.5μm以上且40μm以下的范围内。认为通过平均粒径为0.5μm以上,于加热成型时树脂及填料可容易地流动,可提高散热片中的界面粘接力。通过平均粒径为40μm以下,容易维持散热片的介质击穿特性。
作为其他无机填料,可使用电绝缘性者,可列举选自由碳、金属碳化物、金属氧化物及金属氮化物组成的组中的至少1种颗粒。作为碳的例,可列举金刚石等。作为金属碳化物的例,可列举碳化硅、碳化钛、碳化钨等。作为金属氧化物的例,可列举氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化锌、氧化钇、氧化锆、氧化铈、氧化镱、硅铝氮氧化物(包含硅、铝、氧、氮的陶瓷)等。作为金属氮化物的例,可列举本发明的BN聚集颗粒以外的氮化硼、氮化铝、氮化硅等。
关于其他无机填料的形状,并无限制,可为颗粒状、晶须状、纤维状、板状、或这些的聚集体。
这些无机填料也可利用表面处理剂进行表面处理。表面处理剂可使用公知的表面处理剂。
这些无机填料可单独使用1种,也可将2种以上以任意的组合及比率进行混合而使用。
本发明的组合物中的无机填料的含量于除溶剂以外的本发明的组合物100重量%中优选为30重量%以上,更优选为40重量%以上,进而优选为50重量%以上。另外,无机填料的含量优选为99重量%以下,更优选为90重量%以下,进而优选为80重量%以下。
通过无机填料的含量为上述下限以上,可充分获得通过含有无机填料所产生的导热性的提高效果、线膨胀系数的控制效果。通过无机填料的含量为上述上限以下,有获得固化物的成型性、下述复合成型体中的界面粘接性的倾向。
于并用本发明的BN聚集粉末与氧化铝等球状填料作为无机填料的情况时,本发明的组合物中的本发明的BN聚集粉末与球状填料的含量比并无特别限定,以重量比计优选为90:10~10:90,优选为80:20~20:80。
就有效地获得通过使用本发明的BN聚集粉末所产生的效果的方面而言,优选所使用的无机填料中的30重量%以上、尤其是40重量%以上为本发明的BN聚集粉末。于本发明中,优选仅使用本发明的BN聚集粉末、或仅使用本发明的BN聚集粉末与上述球状填料作为无机填料。
<本发明的组合物的制造方法>
本发明的组合物可通过如下方式获得:通过搅拌或混炼将包含本发明的BN聚集粉末的无机填料、热固性树脂等树脂成分、及根据需要所添加的其他成分均匀地混合。于混合时,例如可使用混合机、捏合机、单螺杆或双螺杆混炼机等通常的混炼装置。于混合时,根据需要也可进行加热。
各配混成分的混合顺序也是只要无产生反应、沉降物等特殊问题,则为任意,例如可列举如下方法:使热固性树脂成分混合、溶解于有机溶剂(例如甲乙酮)中而制成树脂液,向所获得的树脂液中添加将无机填料、其他成分充分混合而成者并进行混合,其后,进而添加用以调整粘度的有机溶剂并进行混合,其后,进而添加固化剂或固化促进剂、或者分散剂等添加剂并进行混合。
[散热片]
以下对使用本发明的组合物制成片状固化物来制造本发明的散热片的方法进行说明。
片状固化物可通过通常所使用的方法进行制造。例如可通过使本发明的组合物成型固化为片状而获得。
使本发明的组合物成型为片状的方法可使用通常所使用的方法。
例如,于本发明的组合物具有可塑性或流动性的情况时,可通过使该组合物以所期望的形状、例如于收纳于模具中的状态下固化而成型。于该情况时,可利用注射成型、注射压缩成型、挤出成型、压缩成型、真空压缩成型。
本发明的组合物中的溶剂可通过加热板、热风炉、IR加热炉、真空干燥机、高频加热机等公知的加热方法去除。
另外,片状固化物也可通过将本发明的组合物的固化物切削成所期望的形状而获得。
另外,片状固化物也可通过利用刮刀法、溶剂流延法或挤出成膜法等方法使本发明的组合物的浆料(以下称作“片材用浆料”)成型为片状而获得。
以下对使用该片材用浆料的片状固化物的制造方法的一例进行说明。
<涂布工序>
首先,利用片材用浆料于基材表面形成涂膜。
即,使用片材用浆料通过浸渍法、旋转涂布法、喷涂法、刮刀涂布法、其他任意的方法于基材上形成涂膜。于涂布片材用浆料时,可使用旋转涂布机、狭缝式涂布机、模嘴涂布机、刮刀涂布机等涂布装置。通过这些装置,可于基材上均匀地形成规定膜厚的涂膜。
作为基材,通常使用下述铜箔、PET膜,并无任何限定。
<干燥工序>
为了将溶剂、低分子成分去除,以通常为10~150℃、优选为25~120℃、更优选为30~110℃的温度将通过涂布片材用浆料所形成的涂膜进行干燥。
通过干燥温度为上述上限以下,有浆料中的热固性树脂的固化得到抑制,于其后的加压工艺中树脂流动,容易将空洞去除的倾向。若干燥温度为上述下限以上,则可有效地将溶剂去除。
干燥时间通常为5分钟~10天,优选为10分钟~3天,更优选为20分钟~1天,特别优选为30分钟~4小时。通过干燥时间为上述下限以上,有可充分地将溶剂去除,可抑制残留溶剂成为片状固化物内的孔隙的倾向。通过干燥时间为上述上限以下,有生产率提高,可抑制制造成本的倾向。
<加压工序>
较理想为于干燥工序后出于使无机填料彼此接合而形成热量通道的目的、使片材内无空洞或孔隙的目的、提高与基材的密合性的目的等进行加压工序。加压工序期望对基材上的干燥膜施加10kgf/cm2以上的负荷而实施。负荷优选为20kgf/cm2以上,更优选为50kgf/cm2以上,且优选为2000kgf/cm2以下,更优选为1000kgf/cm2,进而优选为800kgf/cm2以下。通过将加压时的负荷设为上述上限以下,而无机填料的二次颗粒不会被破坏,可获得片材中无孔隙等的具有较高的导热性的片材。通过将加压时的负荷设为上述下限以上,而无机填料间的接触变得良好,容易形成导热通道,因此可获得具有较高的导热性的片材。
于加压工序中,期望以25℃以上的温度对基板上的干燥膜进行加热。该加热温度优选为40℃以上,更优选为50℃以上,进而优选为60℃以上,且优选为300℃以下,更优选为250℃以下,进而优选为200℃以下,特别优选为180℃以下。通过于该温度范围下进行加压工序,可降低涂膜中的树脂的熔融粘度,可使片材内无空洞或孔隙。通过加热温度为上述上限以下,而无有机成分分解的担心或残留溶剂成为蒸气而形成孔隙的担心,从而优选。
加压工序的时间通常为30秒以上,优选为1分钟以上,更优选为3分钟以上,进而优选为5分钟以上,且优选为4小时以下,更优选为2小时以下,进而优选为1小时以下,特别优选为45分钟以下。通过加压时间为上述上限以下,有可抑制片状固化物的制造时间,可降低生产成本的倾向。另一方面,通过加压时间为上述下限以上,有可充分地将片状固化物内的空洞或孔隙去除,可提高热传递性能或耐电压特性的倾向。
<固化工序>
使固化反应完全进行的固化工序可于加压下进行,也可于无加压下进行,于加压的情况时,就与上述相同的理由而言,期望于与上述加压工序相同的条件下进行。也可同时进行加压工序与固化工序。
尤其,于历经加压工序与固化工序的片材化工序中,优选施加上述范围的负荷而进行加压、固化。
关于以此方式所形成的片状固化物即本发明的散热片的厚度,并无特别限制,优选为50μm以上,更优选为100μm以上,且优选为400μm以下,更优选为300μm以下。通过散热片的厚度为上述下限以上,有获得耐电压特性,介质击穿电压提高的倾向。通过散热片的厚度为上述上限以下,有可达成装置的小型化或薄型化,可抑制所获得的散热片的热阻的倾向。
[复合成型体]
本发明的散热片能够以使本发明的散热片与金属部层叠一体化而成的复合成型体的形式使用。于该情况时,金属部可仅设置于本发明的散热片的一个面,也可设置于2个以上的面。例如,可为仅于本发明的散热片的一面具有金属部者,也可为于两面具有金属部者。另外,金属部也可经图案化。
此种复合成型体可通过如下方式制造:使用金属部作为上述基材,依照上述方法于该基材上形成包含本发明的组合物的片状物。
另外,复合成型体也可通过如下方式制造:将形成于有别于金属部的另一基材上的片状物自基材剥离后加热压接至成为金属部的金属构件上。
该情况时,于可利用剥离剂进行处理的PET等基材上进行涂布,除此以外,以与上述相同的方式形成包含本发明的组合物的片状物,其后,只要将该片状物自基材剥离,并将该片状物载置于另一金属板上或夹于2片金属板间的状态下通过进行加压而一体化即可。
作为金属板,可使用包含镀铜、镀铝、镀镍的金属等的厚度10~10000μm左右的金属板。另外,金属板的表面可物理性地进行粗糙化处理,也可化学性地利用表面处理剂等进行处理。就树脂组合物与金属板的密合的观点而言,更优选进行过这些处理。
[半导体装置]
本发明的半导体装置安装有本发明的散热片作为散热基板,通过其较高的导热性所产生的散热效果与耐电压特性,可在较高的可靠性的基础上实现高功率、高密度化。于半导体装置中,本发明的散热片以外的铝布线、密封材、封装材、散热座、散热膏、焊料等构件可适当地采用以往公知的构件。
实施例
以下通过实施例更加详细地对本发明进行说明,但本发明只要不超出其主旨,则不限定于以下的实施例。
下述实施例中的各种条件或评价结果的值与本发明的实施方式中的优选范围同样地,表示本申请发明的优选范围。本发明的优选范围可考虑上述实施方式中的优选范围与下述实施例的值或实施例彼此的值的组合所表示的范围而确定。
[测定条件]
以下的实施例及比较例中的各种特性或物性通过以下所记载的方法测得。
<BN聚集粉末的体积平均粒径(D50)>
使用Malvern公司制造的“Morphologi”测定BN聚集粉末的D50(μm)。
<BN聚集粉末的振实密度>
对加热焙烧后的试样进行风力分级而准备以体积平均粒径计低于100μm的粉末试样。将该试样放入至10ml量筒中,手动进行振实直至试样体积成为固定,通过将试样的重量除以振实后的体积而算出振实密度。上述方法除使用10ml量筒以外,通过依据JIS R1628的方法进行。
<BN聚集粉末的颗粒间隙容积、BN聚集颗粒的颗粒内孔隙率>
通过使用水银测孔仪的压汞测定求出。使用Micromeritics公司制造的AutoPoreIV,于减压下(50μmHg以下)对试样进行10分钟减压处理后,求出粉末密度、总孔容,另外,测定压汞退出曲线。假定细孔为圆筒而算出该孔径2.0μm以上的区域(分割粒径)的孔容作为颗粒间隙容积。
自总孔容减去颗粒间隙容积而求出颗粒内孔容,将颗粒内孔容相对于粉末的体积(1/粉末密度)的比率设为颗粒内孔隙率。
需要说明的是,压汞测定通过依据JIS R1655的方法实施,BN的表面张力设为485dyn/cm2,接触角设为140°,测定温度设为23~26℃。
<BN聚集粉末的压缩破坏强度>
使用株式会社岛津制作所制造的岛津微小压缩试验机MCT-510,于室温(20~30℃)下以试验力98mN、负载速度4.84mN/sec且上部加压压头使用平面φ100μm而进行。筛选粒径50μm左右的BN聚集颗粒1粒进行试验,将该步骤实施5次,利用5次的平均值求出压缩破坏强度。破坏强度使用下述式算出。
Cs=2.48/πd2
Cs:压缩破坏强度(MPa)
P:破坏试验力(N)
d:粒径(mm)
<片状成型体的厚度方向导热率>
关于散热片的导热率,以如下装置与条件测定厚度不同的4个片材的热阻值,根据相对于片材厚度的热阻值所表示的斜率,测定常规方法下的导热率(依据ASTMD5470)。
(1)厚度:将使用Mentor Graphics公司制造的T3Ster-DynTIM时的加压压力设为3400kPa时的厚度(μm)
(2)测定面积:使用Mentor Graphics公司制造的T3Ster-DynTIM时的传递热量的部分的面积(cm2)
(3)热阻值:使用Mentor Graphics公司制造的T3Ster-DynTIM以加压压力3400kPa按压时的热阻值(K/W)
(4)导热率:测定厚度不同的4个片材的热阻值,根据下述式算出导热率(W/m·K)。
式:导热率(W/m·K)=1/((斜率(热阻值/厚度):K/(W·μm))×(面积:cm2))×10-2
<片状成型体的耐电压特性>
对于厚度150μm的片状成型体,于绝缘油中每隔1分钟升压500V,求出样品被破坏时的电压。
[由BN浆料的BN聚集粉末的制作、评价]
以下的实施例及比较例中所使用的BN聚集颗粒通过以下方法制作、评价。
<BN浆料的制备>
(原料)
原料h-BN粉末(通过粉末X射线衍射测得的(002)面峰的半值宽度为2θ=0.67°,总氧浓度=7.5重量%,比表面积为116m2/g,总孔容为0.754cm3/g):10000g
粘结剂(多木化学株式会社制造的“Takiselam M160L”,固体成分浓度为21重量%):11496g
表面活性剂(花王株式会社制造的表面活性剂“月桂基硫酸铵(Ammonium laurylsulfate)”,固体成分浓度为14重量%):250g
(浆料的制备)
计量规定量的原料h-BN粉末并放入至树脂制瓶中,然后添加规定量的粘结剂。然后,添加规定量的表面活性剂后,添加氧化锆制陶瓷珠,利用罐磨机旋转台搅拌1小时而制备浆料。
<造粒>
利用BN浆料的造粒使用PRECI股份有限公司制造的喷雾干燥机P260于圆盘转速15000~20000rpm、干燥温度85℃的条件下实施。
<BN聚集颗粒的制作>
将上述BN造粒粉末放入至附盖石墨坩埚中,一边导入氮气一边以63℃/小时升温至2000℃,达到2000℃后,维持该温度,一边导入氮气一边保持5小时。其后,冷却至室温而获得进行过加热处理的试样。
对于石墨坩埚内的加热过的试样,将距石墨坩埚内壁面侧(上层、侧周层、下层)1cm的外部分设为样品(A),将距样品(A)部分1cm的内层部分设为样品(B),将进而距样品(B)部分1cm的内层部分设为样品(C),将各者分割拣出。样品(C)是距石墨坩埚内壁面侧(上层、侧周层、下层)2cm的内侧部分。
<分级>
对上述分割拣出的进行过加热处理的BN聚集粉末进行风力分级。风力分级使用Nisshin Engineering Inc.制造的AC-15进行,对于各分割样品(A)、(B)、(C)各者分级为低于100μm的颗粒与100μm以上的颗粒。
<评价>
分级后,依照上述方法对低于100μm的颗粒测定振实密度、颗粒间隙容积、颗粒内孔隙率及压缩破坏强度。另外,测定平均粒径。分别将各分割样品(A)、(B)、(C)设为样品No.(A)-1~(A)-2、(B)-1、(C)-1~(C)-5,将测定结果示于表1。
[表1]
需要说明的是,通过SEM观察确认到样品No.(A)-1~(A)-2、(B)-1及(C)-1~(C)-5的BN聚集粉末均具有纸房状结构。
[片状成型体的制作与评价]
于以下的实施例及比较例中,分别使用通过上述所获得的(A)-1~(A)-2、(B)-1、(C)-1~(C)-5的BN聚集粉末作为无机填料,通过以下方法制备含BN聚集粉末的树脂组合物,从而制造片状成型体。
<含BN聚集粉末的树脂组合物的制备>
所使用的原材料如下所述。
<热固性树脂成分>
树脂成分1:依据日本专利特开2006-176658号公报的实施例中所公开的环氧树脂的制造方法所制造的具有结构(2)(R3=结构(4))及结构(3)(R4、R5、R6、R7=甲基)的特定环氧树脂
聚苯乙烯换算的重均分子量:30000
环氧当量:9000g/当量
树脂成分2:Mitsubishi Chemical公司制造的双酚F型固体环氧树脂
聚苯乙烯换算的重均分子量:60000
树脂成分3:Mitsubishi Chemical公司制造的双酚A型液态环氧树脂
树脂成分4:Nagase chemteX公司制造的包含每一分子具有4个以上的缩水甘油基的结构的多官能环氧树脂
树脂成分5:Mitsubishi Chemical公司制造的氢化双酚A型液态环氧树脂
树脂成分6:Mitsubishi Chemical公司制造的对氨基苯酚型液态环氧树脂
<固化剂成分>
固化剂1:明和化成公司制造的“MEH-8000H”
酚醛树脂系固化剂
<固化催化剂成分>
固化催化剂1:四国化成公司制造的“2E4MZ-A”
2,4-二氨基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(17')]-乙基-均三嗪
(含有氮原子且具有三嗪环作为杂环结构的化合物)
分子量:247
固化催化剂2:四国化成公司制造的“C11Z-CN”
1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑
分子量:275
<无机填料成分>
无机填料1:BN聚集粉末(C)-1~(C)-5
无机填料2:BN聚集粉末(B)-1
无机填料3:BN聚集粉末(A)-1~(A)-2
无机填料4:Admatechs公司制造的球状氧化铝颗粒
新莫氏硬度:9
体积平均粒径:6.5μm
导热率:20~30W/m·K
<实施例1>
使用自转公转式搅拌装置,以成为树脂成分1:7.02重量%、树脂成分3:7.02重量%、树脂成分4:6.67重量%、固化剂1:7.37重量%、固化催化剂1:0.42重量%、无机填料1:51.14重量%、无机填料4:20.35重量%的方式制备混合物。另外,于制备上述混合物时,以上述混合物于涂布浆料中成为62.8重量%(固体成分浓度)的方式分别使用18.6重量%的甲乙酮及环己酮。
利用刮刀法将所获得的涂布浆料(片材用浆料)涂布于PET制基材上,于60℃下进行120分钟加热干燥后,以42℃、1500kgf/cm2进行10分钟加压,获得厚度150μm的片状成型体。片状成型体中的甲乙酮及环己酮的合计含量为1重量%以下。
测定所获得的片状成型体的导热率与耐电压特性,将结果示于表2。
<实施例2~6、比较例1~2>
依据实施例1的方法,以表2所示的组成分别制作片状成型体,并进行其评价。将结果示于表2。
[表2]
根据表2可知:通过使用振实密度及颗粒间隙容积为特定范围的本发明的BN聚集粉末,可实现导热性与耐电压特性优异的散热片。
已使用特定的方式详细地对本发明进行了说明,但对于本领域技术人员来说显而易见的是,可于不脱离本发明的意图与范围的情况下进行各种变更。
本申请基于2019年2月27日提出申请的日本专利申请2019-034518,通过引用援引其整体。
Claims (7)
1.一种氮化硼聚集粉末,其振实密度为0.6g/ml以上且低于0.8g/ml,且颗粒间隙容积为0.5ml/g以上。
2.根据权利要求1所述的氮化硼聚集粉末,其中,所述颗粒间隙容积为0.9g/ml以下。
3.根据权利要求1或2所述的氮化硼聚集粉末,其中,所述氮化硼聚集粉末的平均粒径为20μm以上且200μm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的氮化硼聚集粉末,其中,所述氮化硼聚集粉末中所包含的BN聚集颗粒的颗粒内孔隙率为40%以上且60%以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的氮化硼聚集粉末,其中,所述氮化硼聚集粉末为纸房状结构。
6.一种散热片,其包含权利要求1至5中任一项所述的氮化硼聚集粉末。
7.一种半导体装置,其使用权利要求6所述的散热片。
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