JPS61145266A - 接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は半導体を用いた電子回路部品の実装に使用され
る高熱伝導性で且つ絶縁性のを機接着剤に関する。

［従来技術とその問題点］ 近年半導体を用いた電子回路の小型化、高密度化、、高
信頼化が急速に進み半導体素子の実装技術における放熱
の問題は益々重要になっている。特にＬＳＩにおいては
高密度化のために！１１位面積当りの発熱量は極めて大
で、実装に用いる材料の選択には高熱伝導性を有するこ
とが重要な基準になっている。

このような半導体素子の基板への接着方法には各種あり
、樹脂接着剤を用いる方法もその一つである。導電性の
樹脂接着剤としてはＡｇ−％ポキン、Ａｇ−ポリイミド
系の接着剤が広く使用されている。ところがこの種の接
着においては導電性を有することが構成を複雑にする場
合があり、絶縁性の接着剤を用いる方が有利な場合があ
る。この種の非導電性の接着剤としては樹脂そのものも
用いられる。

ところが樹脂自体の熱伝導率は極めて低く、エポキシ樹
脂は４Ｘｌθ　ｃａｌ／ａｍ・ｓｅＣ・℃である。この
値はＡｇ−エポキシ系の導電性接着剤より一桁低い。

これを改良するためにベースの樹脂中に無機物質のフィ
ラーを添加したものが開発されている。第１表はこの絶
縁性フィラーとして用いられている月利の熱伝導率を示
した。

第１表 このようなフィラーを用いた絶縁性接着剤は熱伝導率か
改良されてはいるが、未たＡｇを用いた導電性接着剤の
水準には到達していなかった。

［発明の構成コ 本発明はこの絶縁性接着剤の熱伝導率を改善したもので
、フィラーとしてダイヤモンドの微粉末を用いることを
特徴とする。ダイヤモンドは物質中で最高の熱伝導率を
有している。特に高純度のタイプｌｌａ結晶は’７　ｌ
Ａ１で５　ｃａｌ／ｃｍｓｅｃ’ｃの値を有し、銀の５
倍の値を示す。

一般の天然ダイヤモンドは不純物を多く含有するため熱
伝導度は２．２ｃａｌ／ｃ＋＋−５ｅｃ・°Ｃ程度であ
る。これても第１表に示した現行のフィラー月利に比較
するとはるかに高い値である。ダイヤモンドの他の特徴
は電気絶縁性に優れることである。高純度のダイヤモア
１！は１０Ω・Ｃ１１の比抵抗を有している。

このように優れた特性を有しているにもかかわらす、ダ
イヤモンドは接着剤のフィラーとして注［ヨ１されてい
なかった。その理由は多分にダイヤモンドが高価である
という点によるのであろう。

しかし、最近では超高圧合成の技術が進み、合成ダイヤ
モンドが大量に生産されるようになった。

このため微粉末のダイヤモンドのコスＩ・は銀の価格を
下回ることも可能となった。また従来の合成ダイヤモン
ドは合成触媒に用いる鉄族金属や、未変換の黒鉛等の不
純物含有量が多く、このため絶縁性が失なわ０ち゛る物
も多か−“・　　　　　　　　　　゛・１しかしこれは
合成技術の改良により解消できる問題である。

本発明の接着剤はダイヤモ／１）をフィラーとして高分
子材料をベースとするものである。用いるダイヤモンド
は天然又は合成いずれでもよい。但し出来る限り不純物
含有量の少ないものが好ましい。発明者は大型の合成ダ
イヤセン１゛単結晶を用い、主要な不純物である窒素の
含有量と熱伝導率の相関を調へた。

第１図がそれで、窒素含有量の増加と共に熱伝導率が低
下する。本発明で用いるダイヤモンドは窒素含有量が５
００　ｐｐｍ以下が好ましい。

この場合、ダイヤモンドの熱伝導率は約１３ｗ／ｃ１１
℃（即ち３　、１　ｃａｌ／ｃｍ−ｓｅｃ’ｃ　）であ
る。市販されている天然もしくは、合成ダイヤモンドの
粉末中には約１０００　ｐｐｍ以」二の窒素か含まれて
いる。従って本発明の目的には特別に高純度に合成した
粉末を用いる方が好ましい。

フィラーとしてのダイヤモンド粉末の粒度は０．１−１
００７１の範囲が好適である。あまりに粗いとペースト
状になり難いし、又細かすぎると均一分散が困難となる
。粒子形状は出来る限り自形を持ったものが好ましく、
粉砕によって微粉とした不規則形状のものは高１度に分
散せしめることが難しい。

ベースとなる高分子材料は各種のものが用いられるが、
エボキ７、ンリコン、ポリイミド系の樹脂が好適である
。ダイヤモンドフィラーの含有量は全体の体積で１０％
以−にである。熱伝導性を良くするためには高濃度にす
る方が好ましい。

以下実施例を記す。

実施例１ 超高圧下で合成したダイヤモンドを篩分し、粒径５〜２
０μのものを用いた。この粉末の窒素含有量は約１００
　ｐｐｍであった。また合成触媒のＦｅ及びＮｌノ含有
量は＋　００　ｐｐｍ以下である。この粉末をエポキシ
樹脂中にかくはん混合した。添加量は３ｏ容積％である
。こうして得られた複合体を適量とり、オーブン中で２
００’Ｃ，３０分間キュアしたものを用いて熱伝導率を
測定した。測定値は５ＸＩＯ−ヨｃａｌ／ｃｍ−ｓｅｃ
’Ｃの値を示した。

実施例２ ポリイミド樹脂中に実施例１と同し合成ダイヤモ／ド扮
末を添加した。添加量は３５容積％である。

キュア後熱伝導率を測定したところ８×１Ｏ−３ｃａｌ
／ｃｍ−ｓｅｃ’ｃのイ１青を示した。

実施例１，２て得られた接着剤は従来のＡｇ−エポギノ
系接着剤と同等以上の熱伝導率を自する絶縁性の接着剤
である。また本発明の接着剤はダイヤモンド以外の高熱
伝導性を著しく低干ぜしめない物質を４＝Ｊ加的に添加
しても良い。

４、図面のＩＹｉ′ｉ　ｔｌＬな説明 第１図は本発明に用いるダイヤモンド粉末の特性を説明
するためのもので、ダイヤセン１！中の窒素含有量と熱
伝導率の関係を示す。

α鷹９／Ａ）＋賞野洋 手続補正冑 昭和６０年１１月７４日 ２、発明の名称 接　　着　　卸１ ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特　許　出　願　人　　　′住
　　所　　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称（２
１３）住友電気工業株式会社社　　長　　川　　上　　
哲　　部 ４、代理人 住　　所　　　大阪市此花区島屋１丁目１番３号住友電
気工業株式会社内 （電話　０６−４６１−１０３１） ６、補正の対象 明細書中、特許請求の範囲の欄 ７．９０正の内容 特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。

特許請求の範囲 「（１）高分子材料に粉末状のダイヤモンド′１（フィ
ラーとして含有ざ１ニー硬化した状態で熱伝導率がＢ ３　Ｘ　Ｉ　Ｏｃａｔ／ｃｍ・ｓｅｃ　’Ｃ以上である
ことを特徴とする接着剤。

（２）粉末状ダイヤモンドが不純物としての窒素含有量
が５００　ｐｐｍ以下である特許請求の範囲（１）項記
載の接着剤。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子材料に粉末状のダイヤモンドをフィラーと
   して含有し、硬化した状態で熱伝導率が３×１０＾−＾
   ３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上であることを特徴とす
   る接着剤。
2. （２）粉末状ダイヤモンドが不純物としての窒素含有量
   が５００ｐｐｍ以下であるものを使用した特許請求の範
   囲（１）項記載の接着剤。
3. （３）ベースレジンとしてエポキシ樹脂、シリコン樹脂
   もしくはポリイミド樹脂を用いた特許請求の範囲（１）
   または（２）項記載の接着剤。