JP6749262B2 - 放熱板 - Google Patents

Description

本発明は、放熱板に関する。

半導体装置にはＩＣチップやパワーチップなど多数の電子部品が搭載されている。このため、半導体装置の駆動時にこれら電子部品から多くの熱が発生する。この熱は半導体装置の誤作動の原因となるため、効率よく放熱する必要がある。この熱を放熱する材料として、金属層と樹脂層とからなる放熱板が知られている。

ところで、半導体装置の製造方法の一つとして、トランスファモールド成形法が知られている（例えば、特許文献１）。具体的には、金属層と樹脂層とからなる放熱板の金属層と、樹脂封止用金型とが接するように樹脂封止用金型内に放熱板を載置する。次に電子部品、ワイヤなどが設置されたフレームを放熱板の樹脂層上の所定の位置に載置する。その後、樹脂封止用金型を加熱し、封止用樹脂を充填し、加圧した状態で封止用樹脂を硬化させる方法や、予め樹脂封止用金型を加熱しておき、上記のように各部材を放熱板の樹脂層上に載置し、封止用樹脂を充填し加圧しながら封止用樹脂を硬化させる方法がある。

特開２００５−１０９１００号公報

しかしながら、上述の方法の場合、樹脂封止用金型が加熱されているため、フレームを載置する前に放熱板の樹脂層の硬化反応が進んでしまい、フレームと樹脂層との密着が不十分となる。

上記事情に鑑み、本発明は、トランスファモールド成形法において、フレームなどの被着体との密着性及び耐電圧特性に優れる放熱板を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、金属層と、樹脂層と、を含む放熱板であって、前記樹脂層に空隙を有し、前記樹脂層の空隙率が１０〜３０％であることを特徴とする。

本発明の第２の態様においては、金属層と、樹脂層と、を含む放熱板であって、前記樹脂層の他にさらに第２の樹脂層を含み、前記第２の樹脂層は、前記金属層と前記樹脂層との間に形成され、実質的に空隙を有さない放熱板であることを特徴とする。

本発明は、トランスファモールド成形法において、フレームなどの被着体との密着性及び耐電圧特性に優れる放熱板を提供することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

実施形態にかかる２層放熱板の概略断面図である。 実施形態にかかる３層放熱板の概略断面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面中、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。更に図面中、共通する要素について重複する説明は省略する。

（２層放熱板）
図１は、本実施形態にかかる２層放熱板の概略断面図である。放熱板１０は、金属層１１と、樹脂層１３と、を含む放熱板である。

金属層１１の材料は、特に限定はされず、種々の金属を用いることができる。例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼などが挙げられる。これらの中でも、熱伝導率、加工性の観点から、金属層１１は銅箔層であることが好ましい。銅箔は、大別して電解銅箔と圧延銅箔があるが、樹脂層との密着性の観点から電解銅箔であることが好ましく、光沢面に比べマット面（粗面）に樹脂層を形成することが好ましい。

金属層１１の厚みは、特に限定されず、適宜好適な厚みを選択することができる。本実施形態では、加工性の観点から１２〜５００μｍであることが好ましく、加工性、放熱特性の観点から、３５〜１０５μｍであることがより好ましい。

樹脂層１３は、主剤、硬化剤、硬化促進剤、及びフィラーを含む樹脂組成物からなる。主剤としては、熱可塑性ポリイミド樹脂（なお本明細書においては熱可塑性ポリイミド前駆体段階であってもよい）、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、又はポリエステル樹脂を適宜選択することができる。なお、放熱板に求められる特性よって、２種以上の樹脂を選択したり、同種の樹脂から２種類以上の樹脂を選択して組み合わせても良い。これらの中でも、耐熱性、難燃性の観点から、熱可塑性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。

熱可塑性ポリイミド樹脂としては、テトラカルボン酸二無水物少なくとも１種類以上とジアミン１種類以上を原料として得られるものである。ここで、熱可塑性とは１００℃〜４００℃の範囲にガラス転移温度を有し、ガラス転移温度以上の加熱によって溶融流動し、成型加工が可能であることをいう。

原料として用いられるテトラカルボン酸二無水物、及びジアミンとしては、熱可塑性を有していれば良く、特に限定されず、公知の原料を用いることが可能である。

原料であるテトラカルボン酸二無水物としては、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ｐ−フェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、ｍ−フェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、ｏ−フェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物），ＴＡＢＰ、ｐ−メチルフェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、３，３’，４，４’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ［２．２．２］オクト−７−エン−２，３，５，６−テトラカルボン酸二無水物、５−（ジオキソテトラヒドロフリル−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸二無水物、４−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラン−３−イル）−テトラリン−１，２−ジカルボン酸二無水物、テトラヒドロフラン−２，３，４，５−テトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。また、これらを２種類以上選択して併用することもできる。

同様にジアミンとしては、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，５−ジアミノトルエン、２，４−ジアミノキシレン、２，４−ジアミノデュレン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−メチレンビス（２−メチルアニリン）、４，４’−メチレンビス（２−エチルアニリン）、４，４’−メチレンビス（２，６−ジメチルアニリン）、４，４’−メチレンビス（２，６−ジエチルアニリン）、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、２，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、ベンジジン、３，３’−ジヒドロキシベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、ｏ−トリジン、ｍ−トリジン、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス（４−（３−アミノフェノキシ）フェニル）スルホン、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）スルホン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ｐ−ターフェニレンジアミン、４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルアミン）、イソホロンジアミン、トランス−１，４−ジアミノシクロヘキサン、シス−１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，４−シクロヘキサンビス（メチルアミン）、２，５−ビス（アミノメチル）ビシクロ［２．２．１］ヘプタン、２，６−ビス（アミノメチル）ビシクロ［２．２．１］ヘプタン、３，８−ビス（アミノメチル）トリシクロ［５．２．１．０］デカン、１，３−ジアミノアダマンタン、２，２−ビス（４−アミノシクロヘキシル）プロパン、２，２−ビス（４−アミノシクロヘキシル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−プロパンジアミン、１，４−テトラメチレンジアミン、１，５−ペンタメチレンジアミン、１，６−ヘキサメチレンジアミン、１，７−ヘプタメチレンジアミン、１，８−オクタメチレンジアミン、１，９−ノナメチレンジアミンが挙げられる。また、これらを２種類以上選択して併用することもできる。

熱可塑性ポリイミド前駆体を重合する方法、及び前記前駆体のイミド化反応は、公知の方法を適用することができる。前記前駆体をイミド化するタイミングは、例えば、溶剤に溶解させた前記熱可塑性ポリイミド前駆体を金属層１１に塗布し、乾燥させ、樹脂層１３を形成し、当該樹脂層１３上にフレームなどの被着体を載置したところで前記前駆体のイミド化を行う。これにより熱可塑性ポリイミド樹脂を含む樹脂層１３を得ることができる。

上述の場合において、イミド化反応の反応温度は高いため、トランスファモールド成形法における樹脂封止用金型の予熱による影響を受けにくいというメリットがある。すなわち、樹脂層１３のイミド化反応は樹脂封止用金型の予熱による影響を受け難くなる。

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂が挙げられ、密着性の観点からビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、耐熱性の観点からノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。

アクリル樹脂としては、（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸などのモノマーを重合することにより得られる重合体が挙げられる。

ウレタン樹脂としては、ポリエステルポリオールとポリイソシアネートとを重合反応させることにより得られるものが挙げられる。

ポリエステル樹脂としては、ジカルボン酸とポリアルコールとを重縮合することにより得られるものが挙げられる。

硬化剤としては、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、アミド系化合物、イミダゾール系化合物、アミン系化合物、酸無水物系化合物などが挙げられ、エポキシ樹脂との組み合わせとしてはイミダゾール系化合物、アミド系化合物、酸無水物系化合物が好ましく、密着性、硬化性の観点からアミド系化合物のジシアンジアミドがより好ましい。硬化剤の配合量は、樹脂層を構成する主剤１００重量部（固形分換算）に対して、０．５〜５０重量部であり、密着性の観点から１〜１０重量部であることが好ましい。

イソシアネート系硬化剤としては、ＴＤＩ−ＴＭＰ（トリレンジイソシアネート−トリメチルプロパンアダクト）、ＨＭＤＩ―ＴＭＰ（ヘキサメチレンジイソシアネート−トリメチルプロパンアダクト）等のイソシアネート系化合物が挙げられる。

イミダゾール系硬化剤としては、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−メチル−４―メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２，３−ジヒドロ −１Ｈ− ピロロ［１，２− ａ］ベンズイミダゾール、エポキシ−イミダゾールアダクト等のイミダゾール系化合物が挙げられる。

硬化促進剤としては、トリフェニルフォスフェイト、三フッ化ホウ素モノエチルアミンなどのアミン系化合物、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−メチル−４―メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２，３−ジヒドロ −１Ｈ− ピロロ［１，２− ａ］ベンズイミダゾール、エポキシ−イミダゾールアダクト等のイミダゾール系化合物が挙げられ、密着性の観点から２−ウンデシルイミダゾールが好ましい。硬化促進剤の配合量は、樹脂層を構成する主剤１００重量部（固形分換算）に対して、０．１〜５重量部であり、密着性、硬化性の観点から０．２〜１重量部であることが好ましい。

フィラーとしては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ガリウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、二酸化ケイ素の無機フィラーが挙げられ、熱伝導性の観点から窒化ホウ素が好ましい。フィラーの形状は、一次粒子の形状が鱗片形状、球状などが挙げられ、空隙形成性の観点から鱗片形状であることが好ましい。さらに、結晶状の上記物質を物理的に粉砕して得られる形状（粉砕形状）も一次粒子の形状として空隙形成性の観点から好ましく用いることができる。また、上記一次粒子が凝集した凝集粒子も同様の観点から用いることができる。また、これらを２種以上併用してもよい。フィラーの配合量は、樹脂層を構成する樹脂組成物の全固形分に対して、３０〜７０体積％であり、空隙形成性、密着性の観点から４５〜６０体積％であることが好ましい。

ゴムとしては、ポリイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリルゴムなどのゴム系樹脂が挙げられる。加工性、密着性の観点から、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムであることが好ましい。ゴムの配合量（固形分換算）は、樹脂層を構成する主剤樹脂１００重量部（固形分換算）に対して、５〜１００重量部であり、加工性、密着性、樹脂層の柔軟性の観点から１０〜５０重量部であることが好ましい。

樹脂層１３の厚みは、Ｂステージ硬化状態における樹脂組成物の厚みが３０〜３００μｍである。空隙形成性、密着性、放熱特性の観点から４０〜１６０μｍであることが好ましい。樹脂層１３の厚みが厚くなる場合は、例えば、厚みが薄い樹脂組成物のシートを複数作製し、これらを積層し加熱圧着することで所望の厚みを有する樹脂層１３を得ることができる。ここで、本願発明における樹脂層の硬化度は、示差走査熱量計ＤＳＣ−６０（島津製作所社製、以下ＤＳＣともいう）を用いて測定したときの発熱量から算出される硬化度をいう。Ｂステージ硬化状態とは、硬化度の値が０〜６４％の範囲にある場合をいい、半硬化状態ともいう。具体的な測定方法は後述する。なお、ＤＳＣにより硬化度を測定できない硬化剤の場合は、ＪＰＣＡ-ＢＭ０２に準拠した樹脂組成物のレジンフローの測定法から硬化度合いを判断する。

金属層１１の表面上に樹脂層１３を形成する方法は、特に限定されず、種々の方法を採用することができる。例えば、溶剤で希釈した樹脂組成物をダイコーターで金属層１１に塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた後に加熱する方法や、溶剤で希釈した樹脂組成物をダイコーターでセパレータフィルムに塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた後に樹脂面に金属層１１を積層し、熱ラミネート、あるいは熱圧プレスする方法がある。樹脂層１３の硬化状態は樹脂層１３の樹脂組成物の組成を考慮して加工時の熱量により調整する。塗布手段としては、例えば、ダイコーター、コンマコーター、グラビアコーター、バーコーターが挙げられる。

溶剤としては、例えば、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、セルソルブ）、ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン）、芳香族炭化水素（例えば、トルエン、キシレン）、脂肪族炭化水素（例えば、ヘキサン、オクタン、デカン、ドデンカン）、エステル（例えば、酢酸エチル、プロピオン酸メチル）、エーテル（例えば、テトラヒドロフラン、エチルブチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル）などが挙げられる。これらは一種単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

（３層放熱板）
図２は、本実施形態にかかる３層放熱板の概略断面図である。放熱板２０は、金属層１１と、第２の樹脂層である樹脂層２２と、樹脂層１３と、を含む放熱板である。金属層１１及び樹脂層１３の説明は、重複する内容であるため省略する。また、第２の樹脂層である樹脂層２２も樹脂層１３と異なる部分だけ説明する。

樹脂層２２の厚みは、Ｃステージ硬化状態における樹脂組成物の厚みが３０〜３００μｍである。加工性、耐電圧特性、放熱特性の観点から４０〜１６０μｍであることが好ましい。ここで、Ｃステージ硬化状態は、ＤＳＣ測定から算出された硬化度の値が６５〜１００％の範囲にある場合をいい、ゲル化状態ともいう。

樹脂層２２は上記の樹脂層１３を形成する方法と同様の方法で金属層１１上に形成することができる。例えば、溶剤で希釈した樹脂層２２にかかる樹脂組成物をダイコーターで金属層１１に塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた後に加熱する方法や、溶剤で希釈した樹脂層２２にかかる樹脂組成物をダイコーターでセパレータフィルムに塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた樹脂面に金属層１１を積層し、熱ラミネート、あるいは熱圧プレスする方法により形成することができる。この後、樹脂層２２に所定の熱量を加えてＣステージ硬化状態とする。次に、溶剤で希釈した樹脂層１３にかかる樹脂組成物をダイコーターでセパレータフィルムに塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた樹脂面に樹脂層２２を積層し、熱ラミネート、あるいは熱圧プレスをして、３層放熱板を得る。

本実施形態において、樹脂層１３は空隙を有し、空隙率によって表すことができる。空隙率は密着性の観点から１０〜３０％であることが好ましく、耐電圧特性の観点から１０〜２０％であることが好ましい。
ここで、放熱板の分野では、放熱特性を高めるために樹脂組成物中に熱伝導率に優れるフィラーを大量に加える。このときフィラーの形状に起因する空隙が生じやすく、上記空隙まで樹脂が十分に行き渡らず、樹脂層中に空隙が残ることがある。この空隙が樹脂中に存在した状態で放熱板が半導体装置に組み込まれた場合、耐電圧特性に悪影響を与えることが知られていた。
このため、放熱板を作製する際に上記空隙をできるだけ除去しておくことが従来の常識であった。
しかし、トランスファモールド成形法のような閉鎖系成形法において、上記放熱板を使用した場合、被着体との密着性が十分ではないという問題があり、本発明は上記常識とは異なる発想により、上記問題点を解決した。

すなわち、本発明にかかる放熱板は、樹脂層にあえて一定量の空隙を存在させることにより、耐電圧特性の低下を抑えつつ、トランスファモールド成形法のような閉鎖系成形法であっても被着体との密着性に優れるものである。トランスファモールド成形法のような閉鎖系成形法において密着力が生じるメカニズムは以下のように推察している。

本発明にかかる放熱板の樹脂層１３に空隙を形成しやすい鱗片形状、球状などの形状を有する一次粒子のフィラーを含ませて、ある一定の割合の空隙を存在させた放熱板を、トランスファモールド成形法のような閉鎖系成形法において用いると、上記放熱板に存在する空隙が加熱加圧により柔らかくなった上記樹脂層１３の樹脂成分を受け入れて、樹脂流動が起こる。さらに樹脂封止用金型が加熱された状態で放熱板が載置された場合に放熱板にかかる樹脂層の硬化反応が進んでも、上述の樹脂流動が従来の放熱板（空隙を樹脂層部分に有さない放熱板）よりも起こりやすくなる。この結果、樹脂層１３を介して金属層１１とフレームなどの被着体との密着力が大きくなると考えられる。さらに密着後は樹脂層中の空隙がほぼ無くなるため、耐電圧特性も良好となる。

樹脂層２２は、耐電圧特性の観点から実質的に空隙を有さないことが好ましい。「実質的に空隙を有さない」とは、耐電圧特性に影響を与えない範囲で空隙が存在しないことをいい、空隙率が５％以下であり、好ましくは３％以下である。

樹脂層２２は、硬化度が樹脂層１３よりも高く、空隙が少ない。これにより耐電圧特性に優れた放熱板となる。また、本発明にかかる放熱板の樹脂層１３と樹脂層２２は同じ樹脂組成物から構成され、プレス加工等により空隙率を調整しているが、上記樹脂層１３、２２を異なる樹脂組成で構成したり、構成する樹脂組成物中のフィラーの種類、それ以外の樹脂を変えて空隙率を調整してもよい。

以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。実施例及び比較例において、各物性の測定及び評価は以下の方法により行った。

（１）空隙率
空隙率は、まず、比重測定用天秤ＡＵＸ２２０（島津製作所社製）を使用してサンプルの密度を算出し、その密度をもとに下記の数式１から空隙率を求めた。
［数式１］
空隙率［％］＝｛１−（空隙を有するサンプルの密度［ｇ／ｃｍ^３］／空隙を実質的に有さないサンプルの密度［ｇ／ｃｍ^３］）｝×１００
空隙を有するサンプルは、後述する空隙を有する２層放熱板の銅箔層をエッチング処理により除去し、水洗後、１００℃、１時間乾燥後、２３℃、５０％ＲＨの雰囲気下で冷却したものであり、空隙を実質的に有さないサンプルは、後述する実質的に空隙を有さない２層放熱板を上記方法と同じように処理したものを、空隙率測定用のサンプルとした。サンプルのサイズは、２×２ｃｍとした。ここで空隙を実質的に有さないサンプルの密度は樹脂組成物の配合割合から求めることができる理論密度と同等であることを確認した。

（２）密着性
密着性は、被着体と放熱板にかかる樹脂層との密着力であり、超音波映像装置ＦｉｎｅＳＡＴ ＦＳ３００ ＩＩ（日立パワーソリューションズ社製）により評価した。密着力の程度は、被着体と上記樹脂層との界面の観察画像の白黒の濃淡により判断した。観察エリアが均一になっている場合は密着力が高く、まだら模様などの不均一である場合は密着力が低い。
サンプルは、放熱板から離型ＰＥＴを剥離した樹脂面と被着体として厚さ３００μｍの銅板とを合わせ、その状態でＭＶＬＰ−５００（名機製作所社製）を用いて、真空下、１８０℃、３０秒間、非加圧状態で載置し、その後、真空下、１８０℃、１ＭＰａ、３０秒間の加圧状態で圧着し、さらに循環式乾燥炉を用いて１８０℃、１時間加熱し、その後２３℃、５０％ＲＨの雰囲気下で冷却したものを、密着力測定用のサンプルとした。
密着力の評価は、観察画像に基づいて以下の基準で評価した。
◎・・・観察エリア全体が均一となっている（濃淡エリアがない）。
○・・・観察エリアの一部に不均一エリアがある。
×・・・観察エリアの全体が不均一となっている。

（３）耐電圧
耐電圧は、ＪＩＳ Ｃ２１１０に準拠して測定した。
サンプルは、以下の手順で作製した。まず、各放熱板から離型ＰＥＴを剥離した樹脂面と厚さが３５μｍの電解銅箔の光沢面（福田金属箔粉工業社製）とを合わせ、その状態でＭＶＬＰ−５００（名機製作所社製）を用いて、真空下、１８０℃、３０秒間、非加圧状態で載置し、その後、真空下、１８０℃、１ＭＰａ、３０秒間の加圧状態で圧着した。次に循環式乾燥炉を用いて１８０℃、１時間加熱し、その後２３℃、５０％ＲＨの雰囲気下で冷却した。さらに、上記電解銅箔をエッチングにより除去し、水洗後、１００℃、１時間乾燥させ、その後２３℃、５０％ＲＨの雰囲気下で冷却したものを耐電圧用のサンプルとした。
測定条件は、油中で６ｍｍφの電極に挟み、０．５ｋＶ／分の速度で昇圧し、短絡したときの電圧を測定した。
耐電圧の評価は以下の基準で評価した。
◎・・・７ｋＶ以上
○・・・４ｋＶ以上、７ｋＶ未満
△・・・２ｋＶ以上、４ｋＶ未満
×・・・２ｋＶ未満

（４）硬化度
硬化度は、示差走査熱量計ＤＳＣ−６０（島津製作所社製）を用いて発熱量を測定し、下記の数式２から求めた。
［数式２］
硬化度［％］＝｛（Ｈ０−Ｈ１）／Ｈ０｝×１００
なお、数式２において、Ｈ０は硬化前状態の樹脂組成物の発熱量［Ｊ／ｇ］であり、Ｈ１は各硬化状態の樹脂組成物の発熱量［Ｊ／ｇ］である。
サンプルは以下の手順で準備した。まず、硬化前状態の樹脂組成物は、後述する樹脂組成物中に含まれる溶剤分を除去するために１２０℃、５分間加熱し、２３℃、５０％ＲＨの雰囲気下で冷却したものを用いた。Ｂステージ硬化状態、Ｃステージ硬化状態のサンプルは、後述する各放熱板から樹脂層部分を分離したものをサンプルとした。
測定は、１０℃／分の昇温速度で室温から３００℃まで行った。次に測定から得られたＤＳＣ曲線から各発熱量を求め、上記の数式２から硬化度を求めた。

（樹脂組成物の調整）
（実施例１）
樹脂組成物は、エポキシ当量が８７５〜９７５ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学社製）を固形分換算で５０重量部、エポキシ当量が２００〜２２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学社製）を固形分換算で５０重量部、ジシアンジアミド（Ａｌｚ Ｃｈｅｍ社製）を５重量部、２−ウンデシルイミダゾール（四国化成社製）を０．２重量部、アクリロニトリルブタジエンゴム（日本ゼオン社製）を固形分換算で２０重量部、メチルエチルケトンを１８０重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル ハイソルブＭＰ（東邦化学工業社製）を２２０重量部を添加し良く撹拌した後に、樹脂組成物中の全固形分に対して６０体積％の鱗片形状窒化ホウ素 ＳＧＰ（電気化学社製）を更に添加して十分に分散させて樹脂組成物を得た。

（実施例２〜１０、比較例１〜４）
実施例３及び比較例８のフィラー成分の種類、添加量を変更したこと以外は、実施例１と同様の方法により樹脂組成物を調整した。

（２層放熱板の作製）
（１）空隙未調整ドライフィルムの作製
上述で得た樹脂組成物を５０μｍの片面に離型処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、離型フィルムともいう）（リンテック社製）に、バーコーターを用いて、乾燥後の膜厚がおよそ２３０μｍとなるように塗布し、循環式乾燥炉を使用して１００〜１５０℃、５分程度乾燥させ、空隙未調整ドライフィルムを得た。

（２）樹脂層に空隙を有する２層放熱板の作製
実施例１〜５においては、上述で得た空隙未調整ドライフィルムを空隙率との関係を考慮しながら、樹脂層に空隙を有する２層放熱板を以下のように作製した。空隙未調整ドライフィルムの露出した樹脂面と１０５μｍの銅板（福田金属箔粉工業社製）とを、真空下、８０〜１５０℃、０．５〜１０ＭＰａ、０．２５〜５分の条件で熱圧プレス処理し、さらに７０〜１２０℃、１〜３日間のベーキング処理を行った後、室温まで冷却して樹脂層に空隙を有する２層放熱板を得た。なお、各実施例の硬化度は２５％に調整した。

（３）樹脂層に実質的に空隙を有さない２層放熱板の作製
比較例１及び２においては、空隙未調整ドライフィルムの一方の離型フィルムを剥がし、露出した樹脂面と１０５μｍの銅板（福田金属箔粉工業社製）とを１４０℃、６〜１０ＭＰａ、４〜６分の条件で、熱圧プレス加工を行い、樹脂層の厚さをおよそ１６０μｍとした。その後７０〜１２０℃、１〜３日間のベーキング処理を行った後、室温まで冷却して樹脂層に実質的に空隙を有さない２層放熱板を得た。なお、各比較例の硬化度は２５％に調整した。

（３層放熱板の作製）
実施例６〜１０、比較例３及び４においては、２層放熱板と同様に、上述で得た空隙未調整ドライフィルムを空隙率との関係を考慮しながら、以下のように作製した。まず、空隙未調整ドライフィルムの離型フィルムを剥離し、露出した樹脂面と１０５μｍの銅板（福田金属箔粉工業社製）とを１７０℃、６〜１０ＭＰａ、４〜６分の条件で、熱圧プレス加工を行い、樹脂層の厚さが１６０μｍであって樹脂層に実質的に空隙を有さない２層放熱板を作製した。次に、その樹脂層側に更に空隙未調整ドライフィルムを積層し、真空下、８０〜１５０℃、０．５〜１０ＭＰａ、０．２５〜５分の条件で熱圧プレス処理を行い、各々の空隙率を有する樹脂層を形成した。この後、さらに７０〜１２０℃、１〜３日間のベーキング処理を行い、室温まで冷却して３層放熱板を得た。

表１は、２層放熱板における、空隙を有する樹脂層の各組成と、各実施例及び各比較例の空隙率、硬化度、及び密着力の結果を示したものである。

表１の実施例１〜５において、空隙率が１０〜３０％の場合は密着力が良好であった。さらに、実施例１〜４の空隙率が１０〜２０％の場合は、耐電圧が４ｋＶ以上となり、２層放熱板であっても、密着性、耐電圧特性の両方の特性を満たすことがわかった。なお、実施例５の空隙率が３０％の場合は、耐電圧が３ｋＶであったが、放熱板としては十分に実用上利用できるものであり、耐電圧と密着力の両立を実現できるものである。さらに比較例１、２の空隙率が５％以下の場合は、耐電圧が９ｋＶであるものの、表１に示す通り、耐電圧と密着力の両立は実現できていない。

表２は、３層放熱板における、実質的に空隙を有さない樹脂層の各組成と、各実施例及び各比較例における空隙率、硬化度、密着力、及び耐電圧特性の結果を示したものである。なお、空隙を有する樹脂層の組成、空隙率、及び硬化度は、表１に記載したものと同じであるため、省略する。実施例６〜１０、比較例３〜４に用いた空隙未調整ドライフィルムは、実施例の番号が昇順で対応するように、それぞれ実施例１〜５、比較例１〜２の空隙未調整ドライフィルムを用いた。

表２の実施例６〜１０において、耐電圧が１０ｋＶ以上となり、３層放熱板として、密着性、耐電圧特性の両方の特性を満たすことがわかった。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ ２層放熱板、１１ 金属層、１３ 樹脂層、２０ ３層放熱板、２２ 樹脂層。

Claims (6)

1. 金属層と、樹脂層と、を含む放熱板であって、
   前記樹脂層に空隙を有し、
   前記樹脂層の空隙率が１０〜３０％であり、
   前記樹脂層はフィラーを含み、
   前記フィラーの配合量は樹脂層を構成する樹脂組成物の全固形分に対して４５〜６０体積％である、トランスファモールド成形法用放熱板。
2. 前記樹脂層は、Ｂステージ硬化状態である、請求項１に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。
3. 前記樹脂層は、更に主剤と、硬化剤と、硬化促進剤と、ゴムと、を含み、
   前記フィラーの一次粒子の形状が鱗片形状、球状から選ばれる少なくとも１種の形状である、請求項１または２に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。
4. 前記フィラーは、一次粒子が凝集した凝集粒子である、請求項１〜３に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。
5. 前記樹脂層の他にさらに第２の樹脂層を含み、
   前記第２の樹脂層は、前記金属層と前記樹脂層との間に形成され、実質的に空隙を有さない、請求項１〜４に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。
6. 前記第２の樹脂層はＣステージ硬化状態である、請求項５に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。

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