JP2009203261A - Thermally conductive material, heat dissipation substrate using it, and manufacturing method of heat dissipation substrate - Google Patents

Thermally conductive material, heat dissipation substrate using it, and manufacturing method of heat dissipation substrate Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of greatly limited use of a conventional heat dissipation substrate which uses a crystalline resin and is hardly usable for a circuit board and the like requiring predetermined shock resistance, since the crystalline resin itself is hard and brittle. <P>SOLUTION: A thermally conductive material 17 comprising an epoxy resin containing 40 vol.% or more of a crystalline epoxy resin, a curing agent, a thermoplastic resin in an amount of 0.3-5.0 vol.% of the total amount of the epoxy resin and the curing agent, and an inorganic filler in an amount of 70-88 vol.% of the epoxy resin, is used for a thermally conductive insulating layer 11, and thereby the heat dissipation substrate is obtained excellent in both of high thermal conductivity and high shock resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子機器の小型化のために発熱密度が向上しているパワー系の半導体、高機能半導体、発光素子等の放熱が要求される各種電子部品に用いられる熱伝導性材料及びこれを用いた放熱基板とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a heat conductive material used for various electronic parts that require heat dissipation, such as power semiconductors, high-performance semiconductors, and light-emitting elements whose heat generation density is improved for downsizing of electronic devices, and the like. The present invention relates to a heat dissipation substrate used and a manufacturing method thereof.

従来、電子部品の実装用の放熱基板としては、金属板の上に、絶縁材層を積層し、配線パターンを形成した金属コア基板が多く使われている。次に図５を用いて従来の金属コア基板について説明する。   Conventionally, as a heat dissipation substrate for mounting electronic components, a metal core substrate in which an insulating material layer is laminated on a metal plate to form a wiring pattern is often used. Next, a conventional metal core substrate will be described with reference to FIG.

図５は従来の放熱基板の断面図である。図５において、金属板１の上には、電気絶縁層２が形成されている。そしてこの電気絶縁層２の上に銅箔３が積層されている。そしてこの上に、半田４を用いて、電子部品５や半導体６、端子７等を実装する。ここで電気絶縁層２の熱伝導率が高いほど、電子部品５や半導体６からの熱を金属板１に熱を伝えることができ、温度上昇を抑えることができる。電気絶縁層２としては樹脂とフィラの混合物を用いることが多い。   FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional heat dissipation substrate. In FIG. 5, an electrical insulating layer 2 is formed on the metal plate 1. A copper foil 3 is laminated on the electrical insulating layer 2. On top of this, the electronic component 5, the semiconductor 6, the terminal 7, etc. are mounted using the solder 4. Here, the higher the thermal conductivity of the electrical insulating layer 2, the more heat from the electronic component 5 and the semiconductor 6 can be transferred to the metal plate 1, and the temperature rise can be suppressed. As the electrical insulating layer 2, a mixture of resin and filler is often used.

熱伝導率を高める方法として、電気絶縁層２のフィラとして熱伝導率を高い材料を用いる、フィラの充填量を向上させるといった手法がよく用いられる。また、樹脂の熱伝導率を高めることも効果があり、図６を用いて説明する。例えば樹脂の熱伝導率を高める手段として、結晶性樹脂を用いることが提案されている。   As a method for increasing the thermal conductivity, a method of using a material having a high thermal conductivity as the filler of the electrical insulating layer 2 or a method of improving the filling amount of the filler is often used. Further, increasing the thermal conductivity of the resin is also effective and will be described with reference to FIG. For example, it has been proposed to use a crystalline resin as a means for increasing the thermal conductivity of the resin.

図６は、メソゲン基を有するモノマーの重合反応中の変化の模式図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すようにして、メソゲン基８を有するモノマー９は、互いに重合することによって、電気絶縁性でかつ優れた熱伝導性を得ようとするものである。しかし結晶性樹脂を用いて高放熱性（あるいは高熱伝導性）を得るには、結晶性樹脂の結晶化率を高める必要がある。しかし結晶性樹脂において、その結晶化率を高めるほど、できあがった基板が硬くて脆い（曲がらずに折れてしまう、あるいは欠けやひびが入りやすい）と言う課題が発生してしまう。そのため結晶性樹脂を用いて、電子部品を実装するための放熱基板を作製しても、その使用用途が大きく限られていた。   FIG. 6 is a schematic view of a change during a polymerization reaction of a monomer having a mesogenic group. As shown in FIGS. 6A to 6C, the monomers 9 having mesogenic groups 8 are intended to obtain electrical insulation and excellent thermal conductivity by polymerizing each other. However, in order to obtain high heat dissipation (or high thermal conductivity) using a crystalline resin, it is necessary to increase the crystallization rate of the crystalline resin. However, in the crystalline resin, the higher the crystallization rate, the more difficult the substrate is to be hard and brittle (they are bent without bending or are easily cracked or cracked). Therefore, even if a heat dissipation substrate for mounting an electronic component is manufactured using a crystalline resin, its usage is greatly limited.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２が知られている。
特許第３２５５３１５号公報 特開平１１−３２３１６２号公報 As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Documents 1 and 2 are known.
Japanese Patent No. 3255315 JP-A-11-323162

このように従来の結晶性樹脂は、結晶性樹脂特有の特性（硬くて脆い、欠けやすい、割れやすい等）のため、放熱基板用の用途が限定されていた。   As described above, the conventional crystalline resin has limited properties for the heat dissipation substrate because of the characteristic characteristic of the crystalline resin (hard and brittle, easy to chip, easy to break, etc.).

強度を向上させる方法として、網目構造をとりやすい硬化剤を配合する方法等があるが、結晶性エポキシ樹脂の場合、立体的な結合を作ることで、結晶性が阻害され、高い熱伝導率が得られない場合が多い。   As a method of improving the strength, there is a method of blending a curing agent that easily takes a network structure, etc., but in the case of a crystalline epoxy resin, by forming a three-dimensional bond, the crystallinity is inhibited and high thermal conductivity is obtained. In many cases, it cannot be obtained.

更に結晶性樹脂は金属板等に対する接着力が弱い（あるいは結晶化樹脂の内部や結晶化樹脂と金属板との界面に応力が集中しやすく、この応力によって結晶化樹脂と金属板との界面が剥離する場合があり）ため、放熱基板を作製した場合、落下試験等の耐衝撃性に課題が残る場合がある。   Furthermore, the crystalline resin has weak adhesion to a metal plate or the like (or stress is likely to concentrate inside the crystallized resin or at the interface between the crystallized resin and the metal plate, and this stress causes the interface between the crystallized resin and the metal plate to be concentrated. Therefore, when a heat dissipation board is manufactured, there may be a problem in impact resistance such as a drop test.

本発明は、従来の課題を解決するもので、結晶性樹脂の硬くて脆いという課題を解決し、結晶性樹脂を用いた放熱基板に高熱伝導性と丈夫さを両立した放熱基板とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the conventional problem, solves the problem that the crystalline resin is hard and brittle, and a heat dissipation substrate using the crystalline resin that has both high thermal conductivity and robustness, and a method for manufacturing the same The purpose is to provide.

前記従来の課題を解決するために、本発明は、結晶性エポキシ樹脂を４０ｖｏｌ％以上含有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、前記エポキシ樹脂に対して７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下の無機フィラと、からなる熱伝導性材料とするものである。   In order to solve the conventional problem, the present invention provides an epoxy resin containing 40 vol% or more of a crystalline epoxy resin, a curing agent, and 0.3 vol% or more based on the total of the epoxy resin and the curing agent. The heat conductive material is composed of 5.0 vol% or less thermoplastic resin and 70 vol% or more and 88 vol% or less inorganic filler with respect to the epoxy resin.

このように硬くて脆いという結晶性樹脂の課題を補うために、耐衝撃性を付与する熱可塑樹脂を、結晶化が崩れない割合で添加することで、高い熱伝導率を維持したまま放熱基板の耐衝撃特性を向上するものである。   In order to compensate for the problem of the crystalline resin, which is hard and brittle, a heat-dissipating substrate is maintained while maintaining a high thermal conductivity by adding a thermoplastic resin that imparts impact resistance at a rate at which crystallization does not collapse. This improves the impact resistance characteristics.

本発明の熱伝導性材料及びそれを用いた放熱基板と放熱基板の製造方法によれば、結晶性樹脂をその一成分として用いた高放熱基板において、部品実装用基板として要求される丈夫さ（割れにくさ等）と高熱伝導性を付与する。その結果、放熱基板において高放熱性と丈夫さを両立させることができる。   According to the heat conductive material of the present invention and the heat dissipation substrate using the heat conductive material and the method of manufacturing the heat dissipation substrate, the high heat dissipation substrate using the crystalline resin as one component thereof is required to be strong as a component mounting substrate ( High thermal conductivity. As a result, it is possible to achieve both high heat dissipation and robustness in the heat dissipation substrate.

そして熱伝導性材料（あるいは熱伝導性材料が硬化してなる熱伝導性絶縁層）に応力が集中しにくくなるため、金属板との間の密着力も向上させる。   And since it becomes difficult for stress to concentrate on a heat conductive material (or heat conductive insulating layer formed by hardening a heat conductive material), the adhesive force between the metal plate is also improved.

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における熱伝導性材料及びこれを用いた放熱基板について説明する。まず本発明の熱伝導性材料（あるいは熱伝導性樹脂）を用いた放熱基板について、図１を用いて説明する。 (Embodiment)
Hereinafter, the thermally conductive material and the heat dissipation substrate using the same in the embodiment of the present invention will be described. First, a heat dissipation board using the heat conductive material (or heat conductive resin) of the present invention will be described with reference to FIG.

図１は、実施の形態における放熱基板の切り欠き図である。図１において、１０は配線パターンであり、リードフレームや銅箔等を所定形状（あるいは所定配線パターン形状）に加工したものに相当する。また１１は熱伝導性絶縁層であり、後述する図３等（図３では熱伝導性材料１７としている）で説明するものである。この熱伝導性絶縁層１１を形成する熱伝導性材料は、結晶性エポキシ樹脂と、硬化剤と、熱可塑樹脂と、無機フィラと、からなる熱伝導性材料で構成する。そしてこの熱伝導性材料をシート状に加工し、熱伝導性絶縁層１１とする。１２は金属板であり、銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料から構成する。   FIG. 1 is a cutaway view of a heat dissipation board in the embodiment. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a wiring pattern, which corresponds to a lead frame, copper foil or the like processed into a predetermined shape (or a predetermined wiring pattern shape). Reference numeral 11 denotes a heat conductive insulating layer, which will be described later with reference to FIG. 3 and the like (referred to as a heat conductive material 17 in FIG. 3). The heat conductive material forming the heat conductive insulating layer 11 is composed of a heat conductive material composed of a crystalline epoxy resin, a curing agent, a thermoplastic resin, and an inorganic filler. Then, this heat conductive material is processed into a sheet shape to form a heat conductive insulating layer 11. A metal plate 12 is made of a metal material having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum.

図１において、配線パターン１０の一部分以上を埋め込んだシート状の熱伝導性絶縁層１１は、金属板１２の表面に固定している。そして配線パターン１０の一面を、前記熱伝導性絶縁層１１から露出させる。そして熱伝導性絶縁層１１に一部分以上を埋め込んだ配線パターン１０の、露出面に電子部品（図示していない）を実装することになる。   In FIG. 1, a sheet-like thermally conductive insulating layer 11 in which a part or more of the wiring pattern 10 is embedded is fixed to the surface of the metal plate 12. Then, one surface of the wiring pattern 10 is exposed from the thermally conductive insulating layer 11. Then, an electronic component (not shown) is mounted on the exposed surface of the wiring pattern 10 in which a part or more is embedded in the heat conductive insulating layer 11.

次に図２を用いて、図１の放熱基板の放熱メカニズムについて説明する。図２（Ａ）（Ｂ）は、共に配線パターン１０を埋め込んだ放熱基板の放熱メカニズムを説明する断面図である。図２（Ａ）（Ｂ）において、１３は電子部品であり、発熱を伴う半導体（例えば、パワートランジスタやパワーＦＥＴ）、あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）等である。１４ａ、１４ｂは矢印である。   Next, the heat dissipation mechanism of the heat dissipation substrate of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating the heat dissipation mechanism of the heat dissipation board in which the wiring pattern 10 is embedded. 2A and 2B, reference numeral 13 denotes an electronic component, which is a semiconductor that generates heat (for example, a power transistor or a power FET), a light emitting diode (LED), or the like. 14a and 14b are arrows.

まず図２（Ａ）に示すように、電子部品１３を配線パターン１０の上に実装する。なお図２（Ａ）（Ｂ）において、配線パターン１０の上に形成したソルダーレジストは図示していない（配線パターン１０の上にソルダーレジストを形成することが望ましい。これは配線パターン１０の上にソルダーレジストを形成することで、配線パターン１０の表面で、実装用の半田（図示していない）が広がりすぎることを防止する。）。   First, as shown in FIG. 2A, the electronic component 13 is mounted on the wiring pattern 10. 2A and 2B, the solder resist formed on the wiring pattern 10 is not shown (It is desirable to form a solder resist on the wiring pattern 10. This is because the solder resist is formed on the wiring pattern 10. By forming the solder resist, mounting solder (not shown) is prevented from spreading on the surface of the wiring pattern 10).

次に図２（Ｂ）を用いて配線パターン１０の上に実装した電子部品１３に発生した熱を放熱する様子を説明する。図２（Ｂ）において、矢印１４ｂは、熱が伝わる（あるいは放熱する）方向を示す。電子部品１３に発生した熱は、矢印１４ｂが示すように、配線パターン１０を介して広面積に広がる（ヒートスプレッドする）。そして配線パターン１０の熱は、配線パターン１０を一部分以上埋め込んだ熱伝導性樹脂層１１に伝わる。そして熱伝導性絶縁層１１の熱は、金属板１２に伝わる。こうして電子部品１３を冷却する。なお金属板１２を機器の筐体やシャーシ（共に図示していない）に固定することで、金属板１２に伝わった熱を外部に伝える。   Next, how the heat generated in the electronic component 13 mounted on the wiring pattern 10 is radiated will be described with reference to FIG. In FIG. 2B, an arrow 14b indicates a direction in which heat is transmitted (or radiated). The heat generated in the electronic component 13 spreads over a wide area (heat spread) through the wiring pattern 10 as indicated by the arrow 14b. The heat of the wiring pattern 10 is transmitted to the heat conductive resin layer 11 in which the wiring pattern 10 is partially embedded. The heat of the heat conductive insulating layer 11 is transmitted to the metal plate 12. In this way, the electronic component 13 is cooled. In addition, by fixing the metal plate 12 to a housing or chassis (both not shown) of the device, heat transmitted to the metal plate 12 is transmitted to the outside.

こうして電子部品１３を冷却することで、電子部品１３の効率アップ（例えばＬＥＤの場合の光量アップ、あるいは電源回路における効率アップや小型化）や、高寿命化、高信頼性化が可能となる。なお図２（Ａ）、（Ｂ）において、電子部品１３と配線パターン１０との実装部分（例えば半田やワイヤー、表面実装用のバンプ等）は図示していない。次に放熱基板に用いる熱伝導性材料について説明する。   By cooling the electronic component 13 in this way, it is possible to increase the efficiency of the electronic component 13 (for example, increase the amount of light in the case of an LED, increase the efficiency or reduce the size of the power supply circuit), increase the lifetime, and increase the reliability. 2A and 2B, a mounting portion (for example, solder, wire, bump for surface mounting, etc.) between the electronic component 13 and the wiring pattern 10 is not shown. Next, the thermally conductive material used for the heat dissipation substrate will be described.

まず結晶性エポキシ樹脂と硬化剤と熱可塑樹脂と無機フィラとを配合比に従って秤量し混合する。   First, a crystalline epoxy resin, a curing agent, a thermoplastic resin, and an inorganic filler are weighed and mixed according to the blending ratio.

混合装置としては、市販の加熱混練装置（例えば、プラネタリーミキサーやニーダー、あるいは株式会社東洋精機製作所のラボプラストミル）や二軸混練機を使う。なお混練装置の内部には、攪拌羽根としてΣ型、Ｚ型、ハイブリッド型等の攪拌羽根をつけても良い。また羽根以外の形状を用いることもできる。また混練装置はヒーター等で所定温度に加熱できるものを用いることが望ましい。混練装置を加熱することで、室温では固体状態であった樹脂材料を溶解（あるいは液化）できるため他の部材との親和性を高められる。   As the mixing device, a commercially available heat kneading device (for example, a planetary mixer or kneader, or a laboratory plast mill manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) or a twin screw kneader is used. Note that a stirring blade of Σ type, Z type, hybrid type or the like may be attached as a stirring blade inside the kneading apparatus. Moreover, shapes other than a blade | wing can also be used. It is desirable to use a kneading apparatus that can be heated to a predetermined temperature by a heater or the like. By heating the kneading apparatus, the resin material that is in a solid state at room temperature can be dissolved (or liquefied), so that the affinity with other members can be increased.

ここで無機フィラとしては、アルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛から選ばれた少なくとも１種類からなる無機フィラを用いることが望ましい。このような熱伝導性の高い無機フィラを用いることで、熱伝導性絶縁層１１の熱伝導性を更に高めることができる。なお結晶性エポキシ樹脂の温度を、その溶解温度以上（例えば５０〜２００℃）の範囲とすることで、結晶性エポキシ樹脂の溶融粘度を低く保ち、無機フィラの樹脂への均一分散を可能にする。   Here, as the inorganic filler, it is desirable to use at least one inorganic filler selected from alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, magnesium oxide, and zinc oxide. By using such an inorganic filler having a high thermal conductivity, the thermal conductivity of the thermal conductive insulating layer 11 can be further increased. By setting the temperature of the crystalline epoxy resin within the melting temperature (for example, 50 to 200 ° C.), the melt viscosity of the crystalline epoxy resin can be kept low and the inorganic filler can be uniformly dispersed in the resin. .

なおこれら部材の最低液化温度以上（液化状態を保てる最低温度以上、例えば１００℃以上）とすることが望ましい。そしてこの最低液化温度以上で、混練することで、均一化させやすい。   In addition, it is desirable to set it as more than the minimum liquefaction temperature of these members (above the minimum temperature which can maintain a liquefied state, for example, 100 degreeC or more). And it is easy to make it uniform by kneading above this minimum liquefaction temperature.

なお硬化促進剤の添加時に、混練装置（あるいはその中にセットした樹脂部材）の温度を一段下げておくことで、添加後の樹脂の熱硬化反応（あるいは経時変化）を抑えることもできる。こうして、熱伝導性材料を作製する。   When the curing accelerator is added, the temperature of the kneading apparatus (or the resin member set therein) is lowered one step so that the thermosetting reaction (or change with time) of the resin after the addition can be suppressed. In this way, a heat conductive material is produced.

また、必要に応じて、他の添加物を加えることができる。例えば可塑剤、酸アミド類、エステル類、パラフィン類などの離型剤、ニトリルゴム、ブタジエンゴム等の応力緩和剤、リン酸エステル、メラミン等の有機系難燃剤、五酸化アンチモン、酸化モリブデン、硼酸亜鉛、酸化錫、メタ硼酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、アルミン酸カルシウム等の無機系難燃剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等のカップリング剤、染料や顔料等の着色剤、ガラス繊維、ボロン繊維、シリコンカーバイト繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、セルロース繊維などの有機系繊維、酸化安定剤、光安定剤、耐湿性向上剤、チキソトロピー付与剤、希釈剤、消泡剤、他の各種の樹脂、粘着付与剤、帯電防止剤、滑剤、紫外線吸収剤等を配合することもできる。   Moreover, other additives can be added as needed. For example, release agents such as plasticizers, acid amides, esters and paraffins, stress relieving agents such as nitrile rubber and butadiene rubber, organic flame retardants such as phosphate esters and melamine, antimony pentoxide, molybdenum oxide, boric acid Inorganic flame retardants such as zinc, tin oxide, barium metaborate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium aluminate, silane coupling agents, titanate coupling agents, coupling agents such as aluminum coupling agents, Colorants such as dyes and pigments, inorganic fibers such as glass fibers, boron fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers and silica alumina fibers, organic fibers such as aramid fibers, polyester fibers and cellulose fibers, oxidation stabilizers, light Stabilizer, moisture resistance improver, thixotropy imparting agent, diluent, antifoaming agent, various other It fat, tackifiers, antistatic agents, lubricants, also be incorporated an ultraviolet absorber and the like.

次に熱伝導性材料の予備成形について説明する。こうして作製した熱伝導絶縁材は、混練装置から出すと同時に、シート状、丸棒状、ペレット状等の成形しやすい形状で成形することが望ましい。熱伝導絶縁材をシート状、丸棒状、あるいはペレット状等に予備成形することで、熱伝導絶縁材の取り扱い性を改善できる。   Next, the preforming of the heat conductive material will be described. It is desirable that the heat conductive insulating material thus produced is formed from a kneading apparatus and at the same time easy to form such as a sheet, a round bar, or a pellet. By pre-molding the heat conductive insulating material into a sheet shape, a round bar shape, a pellet shape, or the like, the handleability of the heat conductive insulating material can be improved.

次に図３を用いて、熱伝導性材料の予備成形（例えばシート状の成形例）について説明する。   Next, with reference to FIG. 3, a pre-formation (for example, a sheet-like molding example) of the heat conductive material will be described.

なお図３〜図４では、シート状としているが丸棒状、ペレット状としても良い。丸棒状とすることで熱伝導性材料の表面積を減らせ、経時変化を抑えられる。またプレス時に金属板１２等との界面に空気残り（ボイドとも呼ばれる）を発生させにくい。なおペレット状とすることで、取り扱い性、秤量性を改善する。   3 to 4, the sheet shape is used, but a round bar shape or a pellet shape may be used. By using a round bar shape, the surface area of the heat conductive material can be reduced, and the change with time can be suppressed. Further, it is difficult to generate an air residue (also referred to as a void) at the interface with the metal plate 12 or the like during pressing. In addition, handling property and weighing property are improved by making it into a pellet form.

図３は熱伝導絶縁材の予備成形（シート状）について説明する断面図である。図３において、１５はフィルム、１６は成形装置、１７は熱伝導性材料である。図３において、熱伝導性材料１７は、少なくとも熱可塑樹脂と結晶性エポキシ樹脂と無機フィラ、硬化剤とからなるものである。そしてこの熱伝導性材料１７を、成形装置１６にセットし、矢印１４に示すように駆動し、シート状に予備成形する。なおこの時、熱伝導性材料１７と、成形装置１６の間にフィルム１５を挟んでおくことで、成形装置１６の加工部表面（例えば、ロール回転部分等）の、熱伝導性材料１７での汚れを防止する。またフィルム１５を、シート化した熱伝導性材料１７の表面に、一種の表面保護用のフィルム１５として残しておく。   FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the preforming (sheet shape) of the heat conductive insulating material. In FIG. 3, 15 is a film, 16 is a molding apparatus, and 17 is a thermally conductive material. In FIG. 3, the heat conductive material 17 is composed of at least a thermoplastic resin, a crystalline epoxy resin, an inorganic filler, and a curing agent. Then, the heat conductive material 17 is set in the molding device 16 and is driven as indicated by an arrow 14 to be preformed into a sheet shape. At this time, the film 15 is sandwiched between the heat conductive material 17 and the molding device 16, so that the surface of the processed part of the molding device 16 (for example, a rotating part of the roll, etc.) Prevent dirt. The film 15 is left as a kind of surface protecting film 15 on the surface of the heat conductive material 17 formed into a sheet.

なおフィルム１５としては、市販の表面をシリコン処理や撥水処理、離型処理したＰＥＴ等の樹脂フィルムを用いることができる。また予備成形した熱伝導性材料１７の厚みは、０．０２ｍｍ以上５．００ｍｍ以下が望ましい。厚みが０．０２ｍｍ以下とした場合、熱伝導樹脂材にピンホールが発生する場合がある。またその厚みが５．００ｍｍを超えると、放熱基板としての放熱性に影響を与える場合がある。なお成形装置１６の成形部（例えば加圧ロール部分）を加熱しておくことで、熱伝導性材料１７の成形性を高められ、できあがったシートの厚みバラツキも低減できる。そしてシート状に呼び成形した熱伝導性材料１７の表面に、フィルム１５を一種の保護シートとして残しておくことで、ゴミ等の汚れが付着したりすることを防止できる。   As the film 15, a resin film such as PET whose commercially available surface is treated with silicon, water repellent, or released can be used. The thickness of the preliminarily formed heat conductive material 17 is preferably 0.02 mm or more and 5.00 mm or less. When the thickness is 0.02 mm or less, pinholes may occur in the heat conductive resin material. Moreover, when the thickness exceeds 5.00 mm, the heat dissipation as a heat sink may be affected. In addition, by heating the molding part (for example, pressure roll part) of the molding apparatus 16, the moldability of the heat conductive material 17 can be improved, and the thickness variation of the completed sheet can also be reduced. Then, by leaving the film 15 as a kind of protective sheet on the surface of the heat conductive material 17 which has been call-molded into a sheet shape, it is possible to prevent dirt such as dust from adhering.

また、コーターを用いて塗工や、押出成型機を用いることもできる。   Also, coating using a coater or an extrusion molding machine can be used.

また、粘度を調整するために溶剤を添加してもよい。   A solvent may be added to adjust the viscosity.

また、あらかじめ溶剤に溶かした状態で混練してもよい。   Moreover, you may knead | mix in the state previously melt | dissolved in the solvent.

なお、製造方法は、図３に限定されるものではない。   In addition, the manufacturing method is not limited to FIG.

次にシート化した熱伝導性材料１７を用いて、放熱基板を作製する様子について、図４（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）（Ｂ）は、共に放熱基板の製造方法の一例を説明する断面図である。図４（Ａ）（Ｂ）において、１８はプレスである。   Next, how a heat dissipation substrate is manufactured using the sheet-shaped heat conductive material 17 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a heat dissipation board. 4A and 4B, 18 is a press.

まず図４（Ａ）に示すように、金属板１２と配線パターン１０の間に、事前にフィルム１５を除去しておいた熱伝導性材料１７をセットする。そして金属板１２と熱伝導性材料１７と配線パターン１０を、プレス１８等の成形装置１６の間に挟み、矢印１４に示すように加熱加圧する。なお金属板１２と成形装置１６の間や、配線パターン１０とプレス１８の間に、汚れ防止用のフィルム１５等をセットしておくことで、プレス１８の表面等が熱伝導性材料１７で汚れない。なお図４（Ａ）（Ｂ）において、プレス１８にセットする金型等は図示していない。そしてプレス１８を矢印１４に示すようにして、これら部材を所定温度、圧力し、固定する。   First, as shown in FIG. 4A, a heat conductive material 17 from which the film 15 has been removed in advance is set between the metal plate 12 and the wiring pattern 10. The metal plate 12, the heat conductive material 17, and the wiring pattern 10 are sandwiched between forming devices 16 such as a press 18 and heated and pressed as indicated by an arrow 14. In addition, by setting a dirt prevention film 15 between the metal plate 12 and the molding device 16 or between the wiring pattern 10 and the press 18, the surface of the press 18 is stained with the heat conductive material 17. Absent. 4 (A) and 4 (B), a die set on the press 18 is not shown. Then, as shown by the arrow 14, the press 18 is fixed by pressing these members at a predetermined temperature.

その後、図４（Ｂ）に示すようにプレス１８を矢印１４の方向に引き離す。その後、フィルム１５を剥がす。このように配線パターン１０を、その一面だけが露出するようにして、熱伝導性絶縁層１１に埋め込んだ放熱基板（図１相当品）を作製する。   Thereafter, the press 18 is pulled away in the direction of the arrow 14 as shown in FIG. Thereafter, the film 15 is peeled off. In this manner, a heat dissipation substrate (a product equivalent to FIG. 1) is produced in which the wiring pattern 10 is exposed only on one surface thereof, and is embedded in the heat conductive insulating layer 11.

こうして配線パターン１０を、熱伝導性絶縁層１１に埋め込むことによって、配線パターン１０と熱伝導性絶縁層１１の接触面積を増加でき、放熱性を高める。また埋め込むことで、熱伝導性絶縁層１１の表面に突き出す配線パターン１０の厚みを小さくする効果が得られる。こうして配線パターン１０に、例えば肉厚０．３ｍｍのリードフレームを用いた場合でも、熱伝導性絶縁層１１に埋め込むことで、熱伝導性絶縁層１１からの配線パターン１０の突き出し量（あるいは段差）を５０μｍ以下（望ましくは２０μｍ以下、更には１０μｍ以下）に抑える。こうして突き出し量を抑えることで、配線パターン１０の上に形成するソルダーレジストの形成が容易となり、ソルダーレジストの膜厚も薄層、均一化でき、放熱基板の放熱性を高める。   By embedding the wiring pattern 10 in the heat conductive insulating layer 11 in this way, the contact area between the wiring pattern 10 and the heat conductive insulating layer 11 can be increased, and heat dissipation is improved. Further, by embedding, an effect of reducing the thickness of the wiring pattern 10 protruding from the surface of the heat conductive insulating layer 11 can be obtained. Thus, even when a lead frame having a thickness of 0.3 mm, for example, is used as the wiring pattern 10, the protrusion amount (or step) of the wiring pattern 10 from the heat conductive insulating layer 11 is obtained by embedding it in the heat conductive insulating layer 11. Is suppressed to 50 μm or less (preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less). By suppressing the protruding amount in this way, it becomes easy to form the solder resist formed on the wiring pattern 10, the thickness of the solder resist can be made thin and uniform, and the heat dissipation property of the heat dissipation substrate is improved.

更に配線パターン１０の一部分以上を熱伝導性絶縁層１１に埋め込むことで、配線パターン１０と熱伝導性絶縁層１１との接続強度を高める。そして配線パターン１０の引張り強度を高められる（引張り強度の測定方法については、プリント配線基板における銅箔の引張り強度評価方法等を参考にすればよい）。   Further, by embedding a part or more of the wiring pattern 10 in the heat conductive insulating layer 11, the connection strength between the wiring pattern 10 and the heat conductive insulating layer 11 is increased. Then, the tensile strength of the wiring pattern 10 can be increased (for the method of measuring the tensile strength, a method for evaluating the tensile strength of the copper foil in the printed wiring board and the like can be referred to).

次に、熱伝導性材料１７を構成する部材である、結晶性エポキシ樹脂について個別に説明する。   Next, the crystalline epoxy resin which is a member constituting the heat conductive material 17 will be individually described.

次に（化１）〜（化８）を用いて、結晶性エポキシ樹脂について説明する。   Next, the crystalline epoxy resin will be described using (Chemical Formula 1) to (Chemical Formula 8).

Figure 2009203261
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（化１）〜（化８）は、共に結晶性エポキシ樹脂の一例を示す構造式を示すものである。（化１）において、結晶性エポキシ樹脂の構造式におけるＸは、Ｓ（硫黄）もしくはＯ（酸素）、Ｃ（炭素）、なし（短結合）である。またＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はＣＨ3、Ｈ、ｔ−Ｂｕ等である。またＲ１〜Ｒ４は同じであっても良い。このエポキシ基を有する樹脂を主剤ともいう。 (Chemical Formula 1) to (Chemical Formula 8) are structural formulas showing an example of a crystalline epoxy resin. In (Chemical Formula 1), X in the structural formula of the crystalline epoxy resin is S (sulfur) or O (oxygen), C (carbon), or none (short bond). R1, R2, R3, and R4 are CH 3 , H, t-Bu, and the like. R1 to R4 may be the same. This resin having an epoxy group is also called a main agent.

（化２）は、結晶性エポキシ樹脂の硬化に用いる硬化剤の構造式を示すものである。（化２）の構造式においてＸは、Ｓ（硫黄）Ｏ（酸素）もしくは短結合である。（化１）の主剤と、（化２）の硬化剤を混合し、重合させたものも結晶質エポキシ樹脂と呼んでもよい。   (Chemical Formula 2) shows the structural formula of the curing agent used for curing the crystalline epoxy resin. In the structural formula of (Chemical Formula 2), X is S (sulfur) O (oxygen) or a short bond. A polymer obtained by mixing the main component of (Chemical Formula 1) and the curing agent of (Chemical Formula 2) and polymerizing may also be called a crystalline epoxy resin.

なお主剤と硬化剤の割合は、エポキシ当量から計算する。また硬化剤として（化４）以外の硬化剤を使っても良い。なお結晶性エポキシ樹脂としては、（化３）〜（化８）に示したものも使うことができる。（化３）〜（化８）に示す結晶性エポキシ樹脂は、融点が５０〜１２１℃程度で、更に溶解粘度も低い（例えば、１５０℃における粘度は６〜２０ｍＰａ・ｓ）ため、無機フィラを混合、分散させやすい効果が得られる。   The ratio between the main agent and the curing agent is calculated from the epoxy equivalent. A curing agent other than (Chemical Formula 4) may be used as the curing agent. As the crystalline epoxy resin, those shown in (Chemical Formula 3) to (Chemical Formula 8) can also be used. The crystalline epoxy resins represented by (Chemical Formula 3) to (Chemical Formula 8) have a melting point of about 50 to 121 ° C. and a low dissolution viscosity (for example, the viscosity at 150 ° C. is 6 to 20 mPa · s). The effect of being easy to mix and disperse is obtained.

次に結晶性エポキシ樹脂とエポキシ樹脂の比率について説明する。主剤となるエポキシ樹脂に対して、結晶性エポキシ樹脂は４０ｖｏｌ％以上含有している事が望ましい。結晶性エポキシ樹脂が４０ｖｏｌ％未満だと結晶性が発現しにくくなる。また、結晶化した部分が少なく、熱伝導率等に十分な効果が得られない。   Next, the ratio between the crystalline epoxy resin and the epoxy resin will be described. It is desirable that the crystalline epoxy resin is contained in an amount of 40 vol% or more with respect to the epoxy resin as the main agent. When the crystalline epoxy resin is less than 40 vol%, the crystallinity is hardly expressed. Moreover, there are few crystallized parts and a sufficient effect on the thermal conductivity and the like cannot be obtained.

熱可塑樹脂を付加することで、結晶性エポキシの耐衝撃性を向上させることができる。熱可塑樹脂の付加についても結晶性エポキシ樹脂の構造に起因する制約がある。熱伝導率と耐衝撃性の両立を実現するためには、エポキシ樹脂と硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂の量が望ましい。熱可塑樹脂としてはアクリル樹脂等を用いることができ、特にコアシェル型のアクリル樹脂は耐衝撃性の向上性が高い。ここでコアシェルとは、例えばアクリル樹脂等の熱可塑樹脂からなるコア層を他の樹脂（例えばガラス状ポリマーやエポキシ樹脂等）からなるシェル層で被覆した真珠状微粒子である。なお用途に応じて多層構造としても良い。なお一次粒子径は０．０５〜１．００μｍの範囲（望ましくは０．１〜０．５μｍ）のものを使うことで分散性を高められる。なお二次凝集体を構成していても、二軸混練機等を用いることで容易に分散できる。これはコアシェル構造のためである。   By adding a thermoplastic resin, the impact resistance of the crystalline epoxy can be improved. The addition of the thermoplastic resin is also limited due to the structure of the crystalline epoxy resin. In order to realize both thermal conductivity and impact resistance, an amount of the thermoplastic resin of 0.3 vol% or more and 5.0 vol% or less with respect to the total of the epoxy resin and the curing agent is desirable. As the thermoplastic resin, an acrylic resin or the like can be used. Particularly, the core-shell type acrylic resin has high impact resistance. Here, the core shell is pearl-like fine particles in which a core layer made of a thermoplastic resin such as an acrylic resin is covered with a shell layer made of another resin (for example, a glassy polymer or an epoxy resin). A multi-layer structure may be used depending on the application. Dispersibility can be enhanced by using particles having a primary particle size in the range of 0.05 to 1.00 μm (preferably 0.1 to 0.5 μm). In addition, even if it comprises the secondary aggregate, it can disperse | distribute easily by using a biaxial kneader etc. This is due to the core-shell structure.

なおコアは、例えばアクリルモノマーの単独重合体あるいは共重合体からなる低いＴｇ（望ましくは５０℃以下、更には０℃以下）を有する熱可塑樹脂とする。これは熱伝導性材料１７の内部、あるいは熱伝導性絶縁層１１の内部で応力の集中点として働き、耐衝撃性の向上や応力緩和を行うためである。   The core is made of a thermoplastic resin having a low Tg (preferably 50 ° C. or lower, more preferably 0 ° C. or lower) made of, for example, a homopolymer or copolymer of an acrylic monomer. This is because it acts as a stress concentration point in the heat conductive material 17 or in the heat conductive insulating layer 11 to improve impact resistance and relieve stress.

なおコアシェル型のポリマーを用いた場合は、コア部分に熱可塑樹脂の一種としてゴム状樹脂を用いても良い。これは一次粒子径が１．００μｍ以下の微粒子状態では、ゴム状樹脂（例えば架橋している樹脂）であっても、熱可塑樹脂（例えば架橋していない樹脂）であっても、実質的に同じ働き（耐衝撃性の向上や応力緩和）を行うためである。このため本発明における熱可塑樹脂はゴム状樹脂（架橋樹脂）も含む。   When a core-shell type polymer is used, a rubber-like resin may be used as a kind of thermoplastic resin for the core portion. In the fine particle state where the primary particle diameter is 1.00 μm or less, even if it is a rubber-like resin (for example, a crosslinked resin) or a thermoplastic resin (for example, a non-crosslinked resin), it is substantially This is to perform the same function (improvement of impact resistance and stress relaxation). For this reason, the thermoplastic resin in the present invention includes a rubber-like resin (crosslinked resin).

なおシェルとしては、高いＴｇ（望ましくは１００℃以上、更には１５０℃以上）とする。これは粒子同士の融着の制限や、エポキシ樹脂（結晶性エポキシ樹脂を含む）や硬化剤等への相溶性、分散性を高めるためである。   Note that the shell has a high Tg (preferably 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher). This is for the purpose of increasing the compatibility between the particles, the compatibility with the epoxy resin (including the crystalline epoxy resin), the curing agent, and the dispersibility.

なお無機フィラと全樹脂（ここで全樹脂とは、結晶性エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂と硬化剤との合計の意味であり、樹脂バインダーに相当する）の比率において、無機フィラは７０〜８８ｖｏｌ％（樹脂バインダーは３０〜１２ｖｏｌ％）の範囲内が望ましい。無機フィラの割合が７０ｖｏｌ％未満の場合、熱伝導性材料１７が硬化してなる熱伝導性絶縁層１１の熱伝導率が低下する場合がある。また無機フィラの割合が８８ｖｏｌ％より大きくなると、熱伝導樹脂材の成形性に影響を与える場合がある。なおここでｖｏｌ％は体積％を意味する。   In addition, in the ratio of the inorganic filler and the total resin (here, the total resin means the total of the epoxy resin including the crystalline epoxy resin and the curing agent and corresponds to the resin binder), the inorganic filler is 70 to 88 vol%. (Resin binder is preferably in the range of 30-12 vol%). When the proportion of the inorganic filler is less than 70 vol%, the thermal conductivity of the thermally conductive insulating layer 11 formed by curing the thermally conductive material 17 may be reduced. Moreover, when the ratio of an inorganic filler becomes larger than 88 vol%, the moldability of a heat conductive resin material may be affected. Here, vol% means volume%.

無機フィラとしては、熱伝導率、絶縁性等の観点からアルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が望ましい。また、これらの無機フィラを組み合わせることも可能である。また無機フィラの平均粒径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲が望ましい。平均粒径が０．１μｍ以下になると、比表面積が大きくなり、熱伝導性材料１７の混練が難しくなり、熱伝導性絶縁層１１の成形性にも影響を与える場合がある。また１００μｍを超えると、熱伝導性絶縁層１１の薄層化が難しくなり、放熱基板としての放熱性に影響を与え、製品の小型化に影響を与える可能性がある。なお無機フィラの充填率を増加するために、異なる粒度分布を有する複数種の無機フィラを選び、これらを混合して使用しても良い。   As the inorganic filler, alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, magnesium oxide, zinc oxide, and the like are desirable from the viewpoint of thermal conductivity, insulation, and the like. It is also possible to combine these inorganic fillers. The average particle size of the inorganic filler is preferably in the range of 0.1 μm to 100 μm. When the average particle size is 0.1 μm or less, the specific surface area becomes large, the kneading of the heat conductive material 17 becomes difficult, and the moldability of the heat conductive insulating layer 11 may be affected. On the other hand, if the thickness exceeds 100 μm, it is difficult to reduce the thickness of the thermally conductive insulating layer 11, which may affect the heat dissipation as a heat dissipation substrate and may affect the miniaturization of the product. In order to increase the filling rate of the inorganic filler, a plurality of types of inorganic fillers having different particle size distributions may be selected and used in combination.

なお配線パターン１０としては、放熱基板の用途に応じて、配線パターン１０の厚みとして０．００２〜０．１０ｍｍの範囲が必要な場合は銅箔を、０．１０〜１．００ｍｍの範囲が必要な場合はリードフレームをと、互いに使い分けることができる。なおリードフレームの部材としては銅を主体としたもの（例えばタフピッチ銅や無酸素銅等と呼ばれているもの）を用いることが望ましい。銅を主体とすることで、高放熱性と低抵抗性を両立することができる。また配線パターン１０の一部分以上を熱伝導性絶縁層１１に埋めることで、放熱基板における配線パターン１０に起因する段差（厚み段差）を低減できる。   In addition, as the wiring pattern 10, depending on the use of the heat dissipation board, when the thickness of the wiring pattern 10 requires a range of 0.002 to 0.10 mm, a copper foil is required, and a range of 0.10 to 1.00 mm is required. In this case, the lead frames can be used differently. As the lead frame member, it is desirable to use a material mainly composed of copper (for example, a material called tough pitch copper or oxygen-free copper). By mainly using copper, both high heat dissipation and low resistance can be achieved. Further, by embedding a part or more of the wiring pattern 10 in the heat conductive insulating layer 11, a step (thickness step) due to the wiring pattern 10 in the heat dissipation substrate can be reduced.

実施例１
以下に実験１として、結晶性エポキシ樹脂を４０ｖｏｌ％以上含有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤とに対して７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下の無機フィラと、からなる熱伝導性材料１７について実験した結果を示す。 Example 1
As Experiment 1 below, the thermoplastic resin containing 0.3 vol% or more and 5.0 vol% or less with respect to the total of the epoxy resin containing 40 vol% or more of the crystalline epoxy resin, the curing agent, and the epoxy resin and the curing agent. The result of having experimented about the heat conductive material 17 which consists of resin and the inorganic filler of 70 vol% or more and 88 vol% or less with respect to the said epoxy resin and the said hardening | curing agent is shown.

結晶性エポキシ含有樹脂としてジャパンエポキシレジン製「ＹＬ６１２１Ｈ」、エポキシ樹脂として「ＹＸ４０００Ｈ」、硬化剤として、４、４’−ジアミノビフェニル、４、４’−ジハイドロキシビフェニルエーテル、熱可塑樹脂としてゼオン化成製コアシェルアクリレート共重合体「Ｆ３５１」、無機フィラとしてアルミナを用意した。   "YL6121H" made by Japan Epoxy Resin as a crystalline epoxy-containing resin, "YX4000H" as an epoxy resin, 4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-dihydroxybiphenyl ether as a curing agent, and Zeon Kasei as a thermoplastic resin A core-shell acrylate copolymer “F351” and alumina as an inorganic filler were prepared.

上記の材料と、硬化促進剤として、ジャパンエポキシレジン製「Ｐ−２００ 」イミダゾール(アミンアダクト)を混合攪拌し、エポキシ樹脂、硬化剤が融解する温度まで加熱し、二軸混練機を用いて混合した。混合後、各種試験に応じた形状に成形し、１８０℃×５Ｈｏｕｒの条件で加熱硬化し、熱伝導性絶縁層１１とした。   “P-200” imidazole (amine adduct) manufactured by Japan Epoxy Resin as a curing accelerator is mixed and stirred, heated to a temperature at which the epoxy resin and curing agent melt, and mixed using a biaxial kneader. did. After mixing, it was molded into a shape corresponding to various tests and heat-cured under the conditions of 180 ° C. × 5 Hour to obtain a thermally conductive insulating layer 11.

次に耐衝撃性について評価した結果の一例について、表１を用いて説明する。   Next, an example of the result of evaluating impact resistance will be described with reference to Table 1.

落下試験用のサンプルは１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．６ｍｍの形状で作製し、１．５ｍの高さからコンクリート上に自由落下させた。試料に割れ、ひびが発生するかどうかで、結果を判断した。試料の配合条件はエポキシ樹脂中の結晶性エポキシ樹脂の割合、フィラ量、熱可塑樹脂の割合を変化させて行った。   A sample for a drop test was produced in a shape of 100 mm × 100 mm × 1.6 mm, and was dropped freely onto the concrete from a height of 1.5 m. The result was judged by whether the sample was cracked or cracked. The blending conditions of the sample were changed by changing the ratio of the crystalline epoxy resin in the epoxy resin, the filler amount, and the ratio of the thermoplastic resin.

表１は、結晶性エポキシ樹脂を４０ｖｏｌ％以上含有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、前記エポキシ樹脂に対して７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下の無機フィラと、からなる熱伝導性材料の耐衝撃性を調べた結果の一例を示すものである。   Table 1 shows an epoxy resin containing 40 vol% or more of a crystalline epoxy resin, a curing agent, and a thermoplastic resin of 0.3 vol% or more and 5.0 vol% or less based on the total of the epoxy resin and the curing agent. 1 shows an example of the result of examining the impact resistance of a thermally conductive material composed of an inorganic filler of 70 vol% or more and 88 vol% or less with respect to the epoxy resin.

結晶性エポキシ樹脂、フィラの割合は多くなるほど割れやすくなる傾向があり、熱可塑樹脂を加えることで耐衝撃性が向上する（熱伝導率的には低下する）。表１に結果を示す。   As the proportions of the crystalline epoxy resin and filler increase, they tend to break, and the impact resistance is improved by adding a thermoplastic resin (decreasing in thermal conductivity). Table 1 shows the results.

Figure 2009203261
Figure 2009203261

表１より、エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、熱可塑樹脂を０．３％以上加えることで耐衝撃性が向上できることが判る。   From Table 1, the impact resistance can be improved by adding 0.3% or more of a thermoplastic resin of 0.3 vol% or more and 5.0 vol% or less to the total of the epoxy resin and the curing agent. I understand.

なお金属板１２（１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．６ｍｍのアルミニウム板と銅板で試した）の片面に上記熱伝導性材料１７を貼り付け熱硬化し、熱伝導性絶縁層１１としたものについても同様な耐衝撃性を調べる実験を行ったが、剥がれも割れも観察されなかった。これはエポキシ樹脂中に添加した熱可塑樹脂成分が、衝撃吸収材として機能したためと考えられた。   The same applies to the case where the heat conductive material 17 is pasted on one side of the metal plate 12 (tested with 100 mm × 100 mm × 1.6 mm aluminum plate and copper plate) and thermally cured to form the heat conductive insulating layer 11. An experiment was conducted to examine impact resistance, but no peeling or cracking was observed. This was thought to be because the thermoplastic resin component added to the epoxy resin functioned as an impact absorber.

次に熱伝導性の評価結果の一例について表２を用いて説明する。   Next, an example of the thermal conductivity evaluation result will be described with reference to Table 2.

熱伝導率測定用のサンプルはφ１／２インチ、ｔ１ｍｍの円板状に作製し、ブルカーエイエックスエス社製キセノンレーザーフラッシュを用いて測定を行った。   A sample for measuring thermal conductivity was prepared in a disk shape of φ1 / 2 inch and t1 mm, and measurement was performed using a xenon laser flash manufactured by Bruker AXS.

試料の配合条件は熱伝導率が大きくなる結晶性エポキシ樹脂が多く、フィラが多い条件で行い、熱可塑樹脂の割合を変化させて行った。表２に熱可塑樹脂の結果を示す。   The sample was mixed under the condition that there are many crystalline epoxy resins having a large thermal conductivity and a large amount of filler, and the ratio of the thermoplastic resin was changed. Table 2 shows the results of the thermoplastic resin.

Figure 2009203261
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熱可塑樹脂を加えることで熱伝導率は低下し、５．０％より多く加えたときに、エポキシ樹脂は結晶性を取ることができなくなり、熱伝導率が極端に低下する。   When the thermoplastic resin is added, the thermal conductivity is lowered, and when added more than 5.0%, the epoxy resin cannot take crystallinity, and the thermal conductivity is extremely lowered.

なお比較のために、市販の熱伝導性材料１７についても評価した。市販の熱伝導性材料とは、例えば市販の半導体パッケージ（例えば、リードフレームに実装した１個以上の半導体を熱伝導樹脂でパッケージしたもの）のパッケージ形成に用いられるものであり、例えばエポキシ樹脂にフィラを添加して熱伝導率を高めたものである。   For comparison, a commercially available thermal conductive material 17 was also evaluated. A commercially available thermal conductive material is used for forming a package of, for example, a commercially available semiconductor package (for example, one or more semiconductors mounted on a lead frame and packaged with a thermal conductive resin). A filler is added to increase the thermal conductivity.

こうした市販の熱伝導性材料の場合、同様な実験を行ったが、比較的高い熱伝導率は得られても、金属板１２上に接着した状態での衝撃試験（落下試験他）において、目標とする耐衝撃性を得ることが難しく、一部のサンプルでは金属板１２から剥離した。   In the case of such a commercially available heat conductive material, a similar experiment was performed. However, even if a relatively high heat conductivity was obtained, the target was determined in an impact test (drop test or the like) in a state of being bonded onto the metal plate 12. It was difficult to obtain the impact resistance as described above, and some samples were peeled from the metal plate 12.

このように市販の熱伝導性材料の場合、半導体パッケージ状態（例えば数ｍｍ〜２０ｍｍ角程度の小形で軽量なもの）では、所定の耐衝撃性を満足したが、放熱基板（例えば１００ｍｍ〜３００ｍｍ角程度の大型で比較的重量のあるもの）では、耐衝撃性を満足することが難しかった。   As described above, in the case of a commercially available thermally conductive material, a predetermined heat resistance is satisfied in a semiconductor package state (for example, a small and lightweight one of about several mm to 20 mm square), but a heat dissipation substrate (for example, 100 mm to 300 mm square). It was difficult to satisfy the impact resistance of a large-sized one having a relatively large weight).

このように放熱基板の場合、熱伝導性絶縁層１１の片面には金属板１２が、残り面には配線パターン１０が、共にその表面が露出するように固定されているため、衝撃が伝わりやすく、またこれら界面に集中しやすいためと考えられた。これは放熱基板の場合は、配線パターン１０を構成するリードフレームは、その一部（例えば、下面や左右側面）しか熱伝導性絶縁層１１で覆われないためである。   In this manner, in the case of the heat dissipation substrate, the metal plate 12 is fixed to one surface of the heat conductive insulating layer 11 and the wiring pattern 10 is fixed to the other surface so that the surface thereof is exposed. It was thought that it was easy to concentrate on these interfaces. This is because in the case of a heat dissipation board, only a part (for example, the lower surface and the left and right side surfaces) of the lead frame constituting the wiring pattern 10 is covered with the heat conductive insulating layer 11.

一方、半導体パッケージの場合、耐衝撃実験を行った場合でも、配線パターン１０や金属板１２の全体（上下左右の側面）が熱伝導性絶縁層１１で覆われているため、構造的に有利であると思われた。これは一般の半導体パッケージの場合、金属板やリードフレーム等からなる配線パターン１０は、半導体チップと共に全体が熱伝導性材料１７で覆われているためである。   On the other hand, in the case of a semiconductor package, even when an impact resistance experiment is performed, the entire wiring pattern 10 and the metal plate 12 (upper, lower, left and right side surfaces) are covered with the heat conductive insulating layer 11, which is structurally advantageous. There seemed to be. This is because, in the case of a general semiconductor package, the wiring pattern 10 made of a metal plate, a lead frame or the like is entirely covered with the heat conductive material 17 together with the semiconductor chip.

なお熱伝導性材料１７中に添加したアクリル樹脂等の熱可塑樹脂は、アセトン等で抽出可能な状態で添加することが望ましい。これは熱伝導性材料１７の中に、こうした耐衝撃性を向上させる樹脂を、例えば海島構造に分散（あるいは点在、あるいは分散）させることで、耐衝撃性を高めるためである。そしてこのような海島構造とすることで、アセトン等で抽出でき、熱可塑樹脂が海島構造で分散していることが確かめられる。なお抽出にあたっては、サンプルを粉砕することで熱可塑樹脂等の検出精度を高められる。   The thermoplastic resin such as an acrylic resin added to the heat conductive material 17 is preferably added in a state where it can be extracted with acetone or the like. This is to improve the impact resistance by dispersing (or interspersing or dispersing) such a resin that improves the impact resistance in the heat conductive material 17 into, for example, a sea-island structure. And by setting it as such a sea island structure, it can extract with acetone etc., and it is confirmed that the thermoplastic resin is disperse | distributed by the sea island structure. In the extraction, the detection accuracy of the thermoplastic resin or the like can be increased by crushing the sample.

なおアクリル樹脂等の熱可塑樹脂が、抽出できない状態で熱伝導性材料１７の中に存在していた場合（例えば、エポキシ樹脂と反応した、あるいはエポキシ樹脂の中に溶解した、あるいはエポキシ樹脂の中に分子状態で分散した）は、アセトン等を用いても抽出することが難しい。そしてこのような状態で熱伝導性材料１７の中に熱可塑樹脂が溶解した場合、耐衝撃性の向上効果が得られない。これはエポキシ樹脂と熱可塑樹脂との間に界面（あるいは応力集中）が発生しないためである。   When a thermoplastic resin such as an acrylic resin is present in the heat conductive material 17 in a state where it cannot be extracted (for example, reacted with an epoxy resin, dissolved in an epoxy resin, or in an epoxy resin) In the molecular state) is difficult to extract using acetone or the like. And when a thermoplastic resin melt | dissolves in the heat conductive material 17 in such a state, the impact-resistant improvement effect is not acquired. This is because an interface (or stress concentration) does not occur between the epoxy resin and the thermoplastic resin.

なお抽出量は、抽出用のサンプルの状態（粉砕状態等）に依存するため、サンプル中の全樹脂に対する熱可塑樹脂の割合の痕跡（例えば、０．１％以上、望ましくは１％以上）とする。これは抽出で熱可塑樹脂の絶対値の判断が難しい場合があるためである。   Since the amount of extraction depends on the state of the sample for extraction (such as the pulverized state), the trace of the ratio of the thermoplastic resin to the total resin in the sample (for example, 0.1% or more, preferably 1% or more) To do. This is because it may be difficult to determine the absolute value of the thermoplastic resin by extraction.

以上のように、結晶性エポキシ樹脂を４０ｖｏｌ％以上含有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、前記エポキシ樹脂に対して７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下の無機フィラと、からなる熱伝導性材料１７を用いることで、放熱基板における放熱性と耐衝撃性を高める。   As described above, 0.3 to 5.0 vol% thermoplastic resin with respect to the total of the epoxy resin containing 40 vol% or more of the crystalline epoxy resin, the curing agent, and the epoxy resin and the curing agent. Further, by using a thermally conductive material 17 composed of 70 vol% or more and 88 vol% or less of inorganic filler with respect to the epoxy resin, heat dissipation and impact resistance of the heat dissipation substrate are improved.

またエポキシ樹脂と硬化剤を反応させ硬化したエポキシ樹脂硬化物が結晶性を有するようにすることで、その熱伝導率を高める。   Moreover, the thermal conductivity is raised by making the epoxy resin hardened | cured material which reacted and hardened | cured the epoxy resin and hardening | curing agent have crystallinity.

なお硬化剤が、２価のＯＨ基及び／またはＮＨ２基を有しているものとすることで、エポキシ樹脂硬化物との反応性（更には結晶性化の促進も可能になるため）を有するようにすることで、その熱伝導率を高め、放熱基板における放熱性を高める。 In addition, since the curing agent has a divalent OH group and / or NH 2 group, the reactivity with the epoxy resin cured product (and further, the crystallization can be promoted). By having it, the thermal conductivity is increased, and the heat dissipation in the heat dissipation substrate is increased.

なお熱可塑樹脂が、アクリル樹脂である熱伝導性材料１７あるいは熱伝導性絶縁層１１とすることで、放熱基板における熱伝導性を保持しながらも、その耐衝撃性を高める。   In addition, the thermoplastic resin is the heat conductive material 17 or the heat conductive insulating layer 11 which is an acrylic resin, so that the impact resistance is enhanced while maintaining the heat conductivity in the heat dissipation substrate.

また熱可塑樹脂がコアシェル型のアクリル樹脂である熱伝導性材料１７あるいは熱伝導性絶縁層１１とすることで、放熱基板における熱伝導性を保持しながらも、その耐衝撃性を高める。   Further, by using the heat conductive material 17 or the heat conductive insulating layer 11 in which the thermoplastic resin is a core-shell type acrylic resin, the impact resistance is enhanced while maintaining the heat conductivity in the heat dissipation substrate.

なお前記無機フィラは、アルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛から選ばれた少なくとも１種類以上からなる無機フィラとすることで、放熱基板における熱伝導性を保持しながらも、その耐衝撃性を高める。   The inorganic filler is an inorganic filler composed of at least one selected from alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, magnesium oxide, and zinc oxide, thereby maintaining thermal conductivity in the heat dissipation substrate. While increasing its impact resistance.

なお結晶性エポキシ樹脂を４０ｖｏｌ％以上含有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤とに対して７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下の無機フィラと、からなる熱伝導性絶縁層１１と、前記熱伝導性絶縁層１１に接着された金属板１２と、前記熱伝導性絶縁層１１に少なくとも一部分以上を埋め込んだ配線パターン１０と、からなる放熱基板とすることで、放熱基板における熱伝導性を保持しながらも、その耐衝撃性を高めた放熱基板を製造する。   The epoxy resin containing 40 vol% or more of a crystalline epoxy resin, a curing agent, a thermoplastic resin of 0.3 vol% or more and 5.0 vol% or less with respect to the total of the epoxy resin and the curing agent, and the epoxy A thermally conductive insulating layer 11 composed of an inorganic filler of 70 vol% or more and 88 vol% or less with respect to the resin and the curing agent, a metal plate 12 bonded to the thermally conductive insulating layer 11, and the thermal conductivity By using a heat dissipation board composed of the wiring pattern 10 in which at least a part is embedded in the insulating layer 11, a heat dissipation board with improved impact resistance is manufactured while maintaining thermal conductivity in the heat dissipation board.

少なくとも、金属板１２上に、シート状に予備成形した結晶性エポキシ樹脂を４０ｖｏｌ％以上含有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、前記エポキシ樹脂と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤とに対して７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下の無機フィラと、からなる熱伝導性材料１７をセットする工程と、前記金属板１２上に、前記熱伝導性材料１７と、前記配線パターン１０とを一体化する工程と、を含む放熱基板の製造方法とすることで、放熱基板における熱伝導性を保持しながらも、その耐衝撃性を高めた放熱基板を製造する。   At least with respect to the total of the epoxy resin containing 40 vol% or more of the crystalline epoxy resin preformed into a sheet shape on the metal plate 12, the curing agent, the epoxy resin, and the epoxy resin and the curing agent. A step of setting a heat conductive material 17 comprising a thermoplastic resin of 0.3 vol% or more and 5.0 vol% or less, and an inorganic filler of 70 vol% or more and 88 vol% or less with respect to the epoxy resin and the curing agent; While maintaining the thermal conductivity in the heat dissipation board, a method of manufacturing the heat dissipation board including the step of integrating the thermal conductive material 17 and the wiring pattern 10 on the metal plate 12. In addition, a heat dissipation board with improved shock resistance is manufactured.

以上のように、本発明に係る熱伝導性材料及びそれを用いた放熱基板と放熱基板の製造方法によって、ＰＤＰテレビ（ＰＤＰはプラズマディスプレイパネル）の電源回路や、液晶テレビの発光ダイオードを用いたバックライトのような放熱性が必要な機器の小型化、低コスト化が可能となる。   As described above, the power supply circuit of the PDP television (PDP is a plasma display panel) and the light emitting diode of the liquid crystal television are used by the thermally conductive material according to the present invention and the method of manufacturing the heat dissipation substrate and the heat dissipation substrate. It is possible to reduce the size and cost of a device that requires heat dissipation such as a backlight.

実施の形態における放熱基板の切り欠き図Cutaway view of heat dissipation board in the embodiment （Ａ）（Ｂ）は、共に配線パターンを埋め込んだ放熱基板の放熱メカニズムを説明する断面図(A) (B) is sectional drawing explaining the heat dissipation mechanism of the heat dissipation board | substrate which embedded both the wiring patterns. 熱伝導絶縁材の予備成形（シート状）について説明する断面図Sectional drawing explaining pre-formation (sheet form) of heat conductive insulating material （Ａ）（Ｂ）は、共に放熱基板の製造方法の一例を説明する断面図(A) (B) is sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of a heat sink. 従来の放熱基板の断面図Sectional view of a conventional heat dissipation board メソゲン基を有するモノマーの重合反応中の変化の模式図Schematic diagram of changes during polymerization of monomers with mesogenic groups

符号の説明Explanation of symbols

１０ 配線パターン
１１ 熱伝導性絶縁層
１２ 金属板
１３ 電子部品
１４ 矢印
１５ フィルム
１６ 成形装置
１７ 熱伝導性材料
１８ プレス DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wiring pattern 11 Thermal conductive insulating layer 12 Metal plate 13 Electronic component 14 Arrow 15 Film 16 Molding apparatus 17 Thermal conductive material 18 Press

Claims (9)

結晶性エポキシ樹脂を４０ｖｏｌ％以上含有するエポキシ樹脂と、
硬化剤と、
前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、
前記エポキシ樹脂と前記硬化剤に対して７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下の無機フィラと、
からなる熱伝導性材料。 An epoxy resin containing 40 vol% or more of a crystalline epoxy resin;
A curing agent;
0.3 vol% or more and 5.0 vol% or less thermoplastic resin with respect to the total of the epoxy resin and the curing agent;
70 vol% or more and 88 vol% or less inorganic filler with respect to the epoxy resin and the curing agent,
Thermally conductive material consisting of 前記エポキシ樹脂に含有する結晶性エポキシ樹脂が以下の構造式である請求項１記載の熱伝導性材料。
Figure 2009203261
 The thermally conductive material according to claim 1, wherein the crystalline epoxy resin contained in the epoxy resin has the following structural formula.
Figure 2009203261
 前記エポキシ樹脂と前記硬化剤を反応させ硬化したエポキシ樹脂硬化物が結晶性を有している請求項１記載の熱伝導性材料。 The thermally conductive material according to claim 1, wherein the cured epoxy resin obtained by reacting the epoxy resin with the curing agent has crystallinity. 前記硬化剤が、２価のＯＨ基及び／またはＮＨ2基を有している請求項１記載の熱伝導性材料。 The thermally conductive material according to claim 1, wherein the curing agent has a divalent OH group and / or an NH 2 group. 前記熱可塑樹脂が、アクリル樹脂である請求項１記載の熱伝導性材料。 The thermally conductive material according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is an acrylic resin. 前記熱可塑樹脂がコアシェル型のアクリル樹脂である請求項５記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to claim 5, wherein the thermoplastic resin is a core-shell type acrylic resin. 前記無機フィラは、アルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛から選ばれた少なくとも１種類以上からなる無機フィラである請求項１記載の熱伝導性材料。 The thermally conductive material according to claim 1, wherein the inorganic filler is an inorganic filler made of at least one selected from alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, magnesium oxide, and zinc oxide. 結晶性エポキシ樹脂を４０ｖｏｌ％以上含有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤とに対して７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下の無機フィラと、からなる熱伝導性絶縁層と、
前記熱伝導性絶縁層に接着された金属板と、
前記熱伝導性絶縁層に少なくとも一部分以上を埋め込んだ配線パターンと、からなる放熱基板。 An epoxy resin containing 40 vol% or more of a crystalline epoxy resin, a curing agent, a thermoplastic resin of 0.3 vol% or more and 5.0 vol% or less based on the total of the epoxy resin and the curing agent, and the epoxy resin And a thermally conductive insulating layer comprising an inorganic filler of 70 vol% or more and 88 vol% or less with respect to the curing agent,
A metal plate adhered to the thermally conductive insulating layer;
A heat dissipation board comprising: a wiring pattern in which at least a part is embedded in the thermally conductive insulating layer. 少なくとも、金属板上に、
シート状に予備成形した結晶性エポキシ樹脂を４０ｖｏｌ％以上含有するエポキシ樹脂と、硬化剤と、前記エポキシ樹脂と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤との合計に対して０．３ｖｏｌ％以上５．０ｖｏｌ％以下の熱可塑樹脂と、前記エポキシ樹脂と前記硬化剤とに対して７０ｖｏｌ％以上８８ｖｏｌ％以下の無機フィラと、をセットする工程と、
前記金属板上に前記熱伝導性材料と、前記配線パターンと、を一体化する工程と、
を含む放熱基板の製造方法。 At least on a metal plate,
0.3 vol% or more and 5.0 vol% with respect to the total of the epoxy resin containing 40 vol% or more of the crystalline epoxy resin preformed into a sheet, the curing agent, the epoxy resin, and the epoxy resin and the curing agent % Of thermoplastic resin and 70% by volume or more and 88% by volume or less inorganic filler with respect to the epoxy resin and the curing agent; and
Integrating the thermally conductive material and the wiring pattern on the metal plate;
The manufacturing method of the thermal radiation board | substrate containing this.
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