TW201444962A - 裝置、接著劑用組成物、接著片 - Google Patents

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Yoji Shirato
Kazuya Kitagawa
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Abstract

本發明之裝置(1)具備支持元件(11)之支持基材(12)、設置有該支持基材(12)之散熱構件(13)、及配置於散熱構件(13)與支持基材(12)之間之接著層(14)。接著層(14)之玻璃轉移點為-30℃以下。

Description

裝置、接著劑用組成物、接著片
本發明係關於一種裝置、接著劑用組成物、接著片。
先前已知有將半導體元件搭載於導線架等支持體，將支持體與散熱構件經由接著層接著而成之半導體裝置。
例如於專利文獻1中揭示有將半導體元件搭載於導線架等支持體，將支持體與連接於散熱片(heat sink)之傳熱金屬層利用絕緣樹脂接著層接著而成之半導體裝置。
專利文獻1：日本特開2011-216619號公報
於專利文獻1中，有支持半導體元件之支持體之線膨脹係數與傳熱金屬層之線膨脹係數之差大為不同之情況。於該情形時，由於因環境溫度之變化所導致之支持體之膨脹收縮率與傳熱金屬層之膨脹收縮率不 同，因此絕緣樹脂接著層有自支持體或傳熱金屬層剝離之擔憂。於絕緣樹脂接著層自支持體或傳熱金屬層剝離之情形時，變得難以將半導體元件之熱傳導至傳熱金屬層，而半導體裝置之耐久性會降低。
根據本發明，提供一種裝置，其具備：支持元件之支持基材、設置有該支持基材之散熱構件、及配置於上述散熱構件與上述支持基材之間之接著層，上述接著層之玻璃轉移點為-30℃以下。
根據本發明，由於接著層之玻璃轉移點為-30℃以下，故而於較廣之溫度區域內，接著層成為橡膠狀態。因此，即便因環境溫度之變化而於散熱構件之膨脹收縮率與支持基材之膨脹收縮率產生差，亦可利用接著層緩和該差。藉此，可製成耐久性高之裝置。
又，根據本發明，亦可提供一種接著劑用組成物及接著片。即，根據本發明，提供一種接著劑用組成物，其將支持元件之支持基材與散熱構件接著，於150℃硬化1小時後之Tg為-30℃以下。
進而，根據本發明，亦提供一種將此種接著用組成物成形為片狀而成之接著片。
根據本發明，提供一種耐久性高之裝置、用於耐久性高之裝置之接著材用組成物及接著片。
1‧‧‧裝置
11‧‧‧元件
12、22‧‧‧支持基材
13‧‧‧散熱構件
14‧‧‧接著層
15‧‧‧焊料
16‧‧‧密封材
121‧‧‧導線架
121A‧‧‧晶片焊墊部
122‧‧‧絕緣片
123‧‧‧導熱層
上述目的及其他目的、特徵及優點可藉由以下所述之較佳之實施形態及隨附於此之以下圖式而進一步明確。
圖1係本發明之一實施形態之裝置之剖面圖。
圖2係本發明之變形例之裝置之剖面圖。
以下，對本發明之實施形態基於圖式進行說明。再者，所有圖式中，對相同之構成要素附以同一符號，其詳細說明為免重複係適當省略。
參照圖1，對本實施形態進行說明。
首先，對本實施形態之裝置1之概要進行說明。
裝置1具備：支持元件11之支持基材12、設置有該支持基材12之散熱構件13、及配置於散熱構件13與支持基材12之間之接著層14，接著層14之玻璃轉移點為-30℃以下。
繼而，對裝置1詳細地進行說明。
本實施形態中，裝置1為半導體裝置，例如為半導體電力模組。
元件11為半導體元件，例如為IGBT(絕緣閘雙極電晶體)等半導體元件。
元件11係經由焊料15而接合於支持基材12。
支持基材12係搭載元件11者。於本實施形態中支持基材12具備導線架121、絕緣片122、及導熱層123。
導線架121具備晶片焊墊部(die pad)121A、及連接於該晶片焊墊部121A之內引腳(省略圖示)、及連接於內引腳之外引腳。導線架121係利用晶片焊墊部121A支持元件11。晶片焊墊部121A係經由焊料15而與元件11電性連接。導線架121只要為導電性之構件即可，例如為Cu等金屬製。
絕緣片122係用以使導熱層123與導線架121絕緣者。絕緣片122係由樹脂材料構成。
例如絕緣片122包含作為樹脂成分之具有酯鍵之樹脂及導熱性之填料。
作為具有酯鍵之樹脂，可列舉將丙烯酸丁酯及丙烯酸乙酯中之任一者或兩者作為主要原料成分的聚(甲基)丙烯酸酯系高分子化合物(所謂丙烯酸系橡膠)。
又，作為導熱性之填料，可使用氮化硼或氧化鋁等。
較佳為導熱性填料之含量相對於絕緣片122整體為50~60體積%，樹脂成分為40~50體積%。
於本實施形態中，絕緣片122係平面形狀大於導線架121之晶片焊墊部，沿元件11、支持基材12、接著層14、散熱構件13之積層方向俯視裝置1時，自晶片焊墊部121A之外周緣伸出。
導熱層123係配置於接著層14與絕緣片122之間，與接著層14直接接觸。
該導熱層123將來自元件11之熱傳遞至散熱構件13。導熱層123例如 為Cu等金屬製。導熱層123為板狀之構件，與絕緣片122為大致相同之大小。
接著層14係用以將支持基材12接著於散熱構件13之層。該接著層14之厚度例如為10~100μm。藉由將接著層14之厚度設為100μm以下，可變得容易將來自元件11之熱傳遞至散熱構件13。
此處，對接著層14之組成進行說明。
接著層14係使包含熱硬化性樹脂(A)、硬化劑(B)、及無機填充材(C)之接著材用組成物進行熱硬化而成者。即，接著層14成為包含經熱硬化之硬化樹脂之C階段狀。
作為熱硬化性樹脂(A)，較佳為使用環氧樹脂、不飽和聚酯、丙烯酸系樹脂中之任一種以上。其中較佳為使用環氧樹脂。
作為環氧樹脂，可列舉具有芳香族環結構或脂環結構(脂環式之碳環結構)之環氧樹脂，可列舉：雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚E型環氧樹脂、雙酚M型環氧樹脂、雙酚P型環氧樹脂、雙酚Z型環氧樹脂等雙酚型環氧樹脂，苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、四苯酚基乙烷型酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆型環氧樹脂，聯苯型環氧樹脂、具有聯伸苯骨架之苯酚芳烷基型環氧樹脂等芳基伸烷基型環氧樹脂，萘型環氧樹脂等環氧樹脂等。可單獨使用該等中之一種，亦可併用兩種以上。
又，作為環氧樹脂，為了將接著層14之玻璃轉移點設為-30℃以下，較佳為使用不具有芳香環結構之脂肪族環氧樹脂。又，就使接著層14之儲存彈性模數為下述特定之範圍之觀點而言，較佳為具有2個以上縮水甘油 基之二官能以上之脂肪族環氧樹脂。
進而，作為上述脂肪族環氧樹脂，較佳為於常溫下為液狀者。具體而言，脂肪族環氧樹脂較佳為於25℃為10~30Pa‧s。
作為如以上所述之脂肪族環氧樹脂，較佳為化學式(1)~(10)所示者，較佳為含有至少任一種以上。
(於式(1)中，l、m、n、p、q、r為0以上之整數，其中，l、m、n均為0之情形及p、q、r均為0之情形除外。其中，較佳為l=1~5、m=5~20、n=0~8、p=0~8、q=3~12、r=0~4)。
(於式(9)中，l、m、n為0以上之整數，其中，l、m、n均為0之情形除外。其中，較佳為l=1~12、m=8~30、n=0~10)。
(於式(10)中，n為1以上之整數，其中，較佳為2~15)。
作為不飽和聚酯，例如可列舉使乙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、氫化雙酚A、新戊二醇、異戊二醇、1,6-己二醇等任一種以上之多元醇與順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸、衣康酸等任一種以上之不飽和二元酸反應，進而與苯乙烯、第三丁基苯乙烯、二乙烯基苯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、乙烯基甲苯、丙烯酸酯等任一種以上之乙烯基單體共聚而成者。
丙烯酸系樹脂係分子內具有(甲基)丙烯醯基之化合物，且係藉由(甲基)丙烯醯基進行反應而形成立體網狀結構並硬化之樹脂。必須於分子內具有1個以上之(甲基)丙烯醯基，較佳為含有2個以上。
作為丙烯酸系樹脂，並無特別限定，可列舉以一種或兩種以上具有碳數30以下、尤其是碳數4~18之直鏈或支鏈烷基之丙烯酸或甲基丙烯酸之酯作為成分的聚合物等。作為上述烷基，例如可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、第三丁基、異丁基、戊基、異戊基、己基、庚基、環己基、2-乙基己基、辛基、異辛基、壬基、異壬基、癸基、異癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基、或十二烷基等。又，作為形成上述聚合物之其他單體，並無特別限定，例如可列舉丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羧基乙酯、丙烯酸羧基戊酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙 酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羥基己酯、(甲基)丙烯酸8-羥基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羥基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羥基月桂酯或丙烯酸(4-羥基甲基環己基)甲酯等之類的含羥基之單體。
熱硬化性樹脂(A)較佳為構成接著層14之樹脂組成物之20質量%以上且50質量%以下，其中，較佳為30質量%以上且45質量%以下。
熱硬化性樹脂(A)中所含之上述脂肪族環氧樹脂(例如選自化學式(1)~(10)中之一種以上之環氧樹脂之合計)較佳為熱硬化性樹脂(A)整體之50質量%以上且80質量%以下。其中，較佳為75質量%以下。
作為硬化劑(B)(硬化觸媒)，例如可列舉環烷酸鋅(zinc naphthenate)、環烷酸鈷、辛酸錫、辛酸鈷、雙乙醯丙酮鈷(II)(bis acetylacetonato cobalt(II))、三乙醯丙酮鈷(III)等有機金屬鹽，三乙胺、三丁胺、二氮雜雙環[2,2,2]辛烷等三級胺類，2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-乙基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基咪唑、2-苯基-4,5-二羥基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑類，三苯基膦、三對甲苯基膦、四苯基硼酸‧四苯基鏻(tetraphenylphosphonium‧tetraphenylborate)、三苯基膦‧三苯基硼烷(triphenylphosphine‧triphenylborane)、1,2-雙-(二苯基膦基)乙烷等有機磷化合物，苯酚、雙酚A、壬基苯酚等苯酚化合物，乙酸、苯甲酸、水楊酸、對甲苯磺酸等有機酸等，或其混合物。作為硬化觸媒，可單獨使用該等中之亦包含衍生物在內之一種，亦可併用亦包含該等之衍生物在內之兩 種以上。
其中較佳為使用於25℃為液狀之硬化觸媒。具體而言，較佳為使用於25℃為液狀之咪唑類，例如可列舉：2-乙基-4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑。
藉由使用此種液狀之硬化觸媒並且使用上述液狀之脂肪族環氧樹脂，可獲得不含溶劑之液狀接著材用組成物。並且，於由不含溶劑之液狀接著劑用組成物形成接著層14時，可抑制因揮發而於接著層14產生空隙。若於接著層14形成空隙，則會阻礙向散熱構件13之導熱，藉由抑制接著層14之空隙產生，可將熱確實地自接著層14向散熱構件13傳遞。
硬化觸媒之含量並無特別限定，較佳為構成接著層14之組成物整體之0.05質量%以上且5質量%以下，尤其是較佳為0.2質量%以上且2質量%以下。
作為無機填充材(C)，例如可列舉滑石、煅燒黏土、未煅燒黏土、雲母、玻璃等矽酸鹽，氧化鈦、氧化鋁、二氧化矽、熔融二氧化矽、水鋁石、氧化鎂等氧化物，碳酸鈣、碳酸鎂、水滑石等碳酸鹽，氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣等氫氧化物，硫酸鋇、硫酸鈣、亞硫酸鈣等硫酸鹽或亞硫酸鹽，硼酸鋅、偏硼酸鋇、硼酸鋁、硼酸鈣、硼酸鈉等硼酸鹽，氮化鋁、氮化硼、氮化矽、氮化碳等氮化物，鈦酸鍶、鈦酸鋇等鈦酸鹽等。可單獨使用該等中之一種，亦可併用兩種以上。
其中，為了提高接著層14之導熱性，較佳為包含導熱性填料。作為導熱性填料，可使用氧化鋁、氮化硼、水鋁石、氮化鋁、氧化鎂中之任一種以上。
其中，作為導熱填料，較佳為包含氧化鋁、氮化硼。
並且，作為氧化鋁，較佳為使用平均粒徑為18μm以上之大粒徑氧化鋁。氧化鋁之平均粒徑之上限值例如為50μm。
另一方面，作為氮化硼，較佳為使用氮化硼之粒子之凝聚體，較佳為使用平均粒徑為1~10μm之凝聚體。其中較佳為使用平均粒徑為7μm以下、尤其是5μm以下之氮化硼之凝聚體。
若欲僅使用上述大粒徑氧化鋁來達成所需之導熱率，則由於氧化鋁之莫氏硬度高，故而接著層14之彈性模數變高，變得難以設為下述所需之範圍之彈性模數。
與此相對，藉由併用上述大粒徑氧化鋁與莫氏硬度比氧化鋁低之氮化硼之凝聚體，可降低接著層14之彈性模數。
又，若欲僅使用上述氮化硼之凝聚體來達成所需之導熱率，則接著劑用組成物之黏度會變高，變得難以使用。
相對於此，藉由併用上述大粒徑氧化鋁與氮化硼之凝聚體，可降低接著劑用組成物之黏度。
又，藉由使用上述氮化硼之凝聚體，可使接著層14之厚度方向、面內方向之導熱率均勻。
此處，平均粒徑可以下述方式測量。
使用雷射繞射式粒度分佈測定裝置SALD-7000，藉由於水中對無機填充材(C)進行1分鐘超音波處理而使之分散，並進行粒徑之測定。並且將d50值設為平均粒徑。
於使用大粒徑氧化鋁與氮化硼之凝聚體之情形時，較佳為將 大粒徑氧化鋁/氮化硼之凝聚體所示之質量比設為1.5~3。
進而，無機填充材(C)之含量較佳為構成接著層14之組成物整體之40質量%以上且70質量%以下，尤其是較佳為50質量%以上且65質量%以下。
並且，較佳為無機填充材(C)由大粒徑氧化鋁與氮化硼之凝聚體構成(不含大粒徑氧化鋁及氮化硼之凝聚體以外之其他成分)。
再者，接著層14較佳為不含聚矽氧樹脂。藉由如此，可防止矽氧烷氣體之產生。
繼而，對接著層14之物性進行說明。
接著層14之玻璃轉移點為-30℃以下。其中，接著層14之玻璃轉移點較佳為-35℃以下，進而較佳為-40℃以下。接著層14之玻璃轉移點之下限值並無特別限定，例如為-60℃。
接著層14之玻璃轉移點可基於JIS K 7121以如下所述之方式測量。
使用PerkinElmer公司製造之溫度調變示差掃描熱量計PYRIS Diamond DSC，基於階段溫度2℃、升溫速度5℃/分鐘、溫度保持時間1分鐘、氮氣氛圍(20ml/分鐘)之條件進行測定。並且，將X軸設為溫度、Y軸設為比熱容量之微分比熱容量曲線，其玻璃轉移點前穩定之部位之切線與玻璃轉移點後穩定之部位之切線的交點設為玻璃轉移點。
由於如此，接著層14之玻璃轉移點為-30℃以下，故而於較廣之溫度區域內接著層14成為橡膠狀態。因此，即便因環境溫度之變化而於散熱構件13之膨脹收縮率與支持基材12(尤其是導熱層123)之膨脹收縮率產生差，亦可藉由接著層14來緩和該差。藉此，可製成耐久性較之裝置1。
又，接著層14之25℃之彈性模數(儲存彈性模數)E'較佳為400MPa以下。
其中，儲存彈性模數E'較佳為300MPa以下，其中較佳為200MPa以下。
藉由使接著層14之儲存彈性模數如此低，即便於散熱構件13與支持基材12之間產生膨脹收縮差，接著層14亦可變形而緩和起因於散熱構件13與支持基材12之膨脹收縮差所產生之應力。藉此，可製成耐久性高之裝置。
又，就確保接著層14之強度之觀點而言，儲存彈性模數E'較佳為5MPa以上，其中較佳為10MPa以上。
再者，上述儲存彈性模數係利用動態黏彈性測定裝置測定者。
儲存彈性模數E'係對接著層14施加拉伸荷重，於頻率1Hz、升溫速度5~10℃/分鐘之條件下自-50℃升溫至300℃進行測定時之25℃之儲存彈性模數之值。
又，接著層14具有較高之導熱性。具體而言，較佳為接著層14之厚度方向(裝置1之各構件之積層方向)之導熱率C1為3W/m．K以上，
接著層14之面內方向之導熱率C2為4W/m．K以上，其中進而較佳為5W/m．K以上。又，較佳為| C1-C2 |≦2。再者，| C1-C2 |之下限值並無特別限定，例如為0。
藉由如此，可使接著層14之面內方向、厚度方向之導熱率均變高，並且縮小接著層14之面內方向之導熱率與厚度方向之導熱率之差。藉此，來自元件11之熱會擴散至接著層14整體，可容易地經由該接著層14而傳遞 至散熱構件13。
其中，接著層14之厚度方向之導熱率C1較佳為5W/m．K以上。接著層14之厚度方向之導熱率C1之上限值並無特別限定，例如為60W/m．K。
進而，接著層14之面內方向之導熱率C2較佳為7W/m．K以上。又，接著層14之面內方向之導熱率C2之上限值並無特別限定，例如為60W/m．K。
繼而對散熱構件13進行說明。
散熱構件13例如為Al等金屬製之散熱片。
如上所述之裝置1能以如下所述之方式製造。
首先，準備散熱構件13。
其後，於散熱構件13上設置接著層14。此時，可將成為接著層14之液狀接著劑用組成物塗佈於散熱構件13，又，亦可預先將接著劑用組成物成形為片狀，並將該片貼附於散熱構件13。
接著劑用樹脂組成物未硬化(A階段)，以150℃硬化1小時後之玻璃轉移點(Tg)為-30℃以下。
又，接著劑用組成物以150℃ 1小時硬化後於25℃之儲存彈性模數E'較佳為400MPa以下。接著劑用組成物之儲存彈性模數、Tg之較佳範圍與接著層14相同。
該接著劑用組成物為液狀。並且，該接著劑用組成物較佳為不含溶劑，以E型黏度計測定之25℃之黏度為5Pa‧s以上且70Pa‧s以下，其中較佳為60Pa‧s以下。
藉由將利用E型黏度計測定之25℃之黏度設為70Pa‧s以下，接著劑 用組成物變得容易塗佈。又，藉由使接著劑用組成物不含溶劑，可於接著層14中防止溶劑揮發並產生氣泡，使導熱性降低。
黏度可以如下所述之方式測量。
使用E型黏度計以測定溫度25℃、圓錐角度3度、轉數5.0rpm測定黏度。
又，接著劑用組成物之觸變比(利用E型黏度計測得之相對於轉數5rpm下之黏度之1rpm下之黏度之比率)較佳為1.1以上且3.0以下。藉由設為1.1以上，而有防止填料之沈澱之效果，藉由設為3.0以下，而有改善作業性之效果。
又，由接著劑用組成物構成之片較佳為以150℃硬化1小時後之Tg為-30℃以下，以150℃硬化1小時後於25℃之儲存彈性模數E'為400MPa以下。片之儲存彈性模數、Tg之較佳範圍與接著層14相同。
進而，該片由於係成為接著層14者，故而較佳為以150℃硬化1小時後之片之厚度方向之導熱率C1為3W/m．K以上，片之面內方向之導熱率C2為4W/m．K以上，且| C1-C2 |≦2。C1、C2之較佳範圍與接著層14相同。再者，硬化前之片為半硬化(B階段狀態)。
其後，於片或接著劑用組成物上設置導熱層123，其後，使片或接著劑用組成物以150℃硬化1小時。藉此，形成接著層14。接著層14成為完全硬化之狀態。
繼而，於導熱層123上配置絕緣片122、導線架121。其後，將導線架121之晶片焊墊部與元件11經由焊料15而接合。其後，藉由密封材16將元件11密封。
再者，本發明並不限定於上述之實施形態，本發明包含可達成本發明目的之範圍內之變形、改良等中。
例如，於上述實施形態中，支持基材12具備導線架121、絕緣片122、及導熱層123，但並不限定於此。例如亦可如圖2所示，使用陶瓷基板作為支持基材22。於該情形時，接著層14係將陶瓷基板與散熱構件13接著。
又，雖將元件11設為半導體元件，但並不限定於此，只要為產生熱之元件即可，亦可設為發光元件等光學元件。
實施例
繼而，對本發明之實施例進行說明。
(實施例1)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)13g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。將該接著劑用組成物以乾燥後之膜厚成為100μm之方式塗佈於35μm厚之電解粗化銅箔GTSMP(Furukawa Circuit Foil製造之商品名)之無光澤面上，以80℃乾燥10分鐘而獲得B階段之接著片。其後，將上述附接著片之銅箔與35μm厚之電解粗化銅箔GTSMP(Furukawa Circuit Foil製造之商品名)以150℃、2MPa加壓接著60分鐘，製作積層體。測定該積 層體之特性，將結果示於表1。
再者，表1所示之特性之測定方法係如以下所述。下述實施例、比較例中亦相同。
1.接著劑用組成物之特性
(1)黏度
使用E型黏度計以測定溫度25℃、圓錐角度3度、轉數5.0rpm測定黏度。
(2)觸變
使用E型黏度計，以測定溫度25℃、圓錐角度3度、轉數5.0rpm測定黏度。
又，使用E型黏度計，以測定溫度25℃、圓錐角度3度、轉數1.0rpm測定黏度。並且，將利用E型黏度計測得之相對於轉數5rpm下之黏度A的1rpm下之黏度B之比率(A/B)設為觸變指數。
2.硬化物特性
(1)Tg(玻璃轉移點)
基於JIS K 7121以如下所述之方式進行測定。
自以150℃、2MPa加壓接著60分鐘而製造之積層體剝離電解粗化銅箔GTSMP而獲得接著層。並且，使用PerkinElmer製造之溫度調變示差掃描熱量計PYRIS Diamond DSC，基於階躍溫度2℃、升溫速度5℃/分鐘、溫度保持時間1分鐘、氮氣氛圍(20ml/分鐘)之條件進行測定。將X軸設為溫度、Y軸設為比熱容量之微分比熱容量曲線，其玻璃轉移點前穩定之部位之切線與玻璃轉移點後穩定之部位之切線的交點設為玻璃轉移點。
(2)儲存彈性模數(E')
自以150℃、2MPa加壓接著60分鐘而製造之積層體剝離電解粗化銅箔GTSMP而獲得接著層。並且，切削接著層而獲得8×20mm之試片。藉由動態黏彈性測定裝置，設為拉伸模式、頻率1Hz、升溫速度5℃/分鐘，於-50℃~300℃之溫度範圍內進行測定。然後獲得25℃之儲存彈性模數。
(3)導熱率
自以150℃、2MPa加壓接著60分鐘而製造之積層體剝離電解粗化銅箔GTSMP而獲得接著層(厚度100μm)。並且，測量接著層之厚度方向及面內方向之導熱率。具體而言，根據利用雷射閃光法(laser flash method，半時間法)測定之熱擴散係數(α)、藉由DSC法測定之比熱(Cp)、依據JIS-K-6911測定之密度(ρ)，使用下式算出導熱率。導熱率之單位為W/m．K。
導熱率[W/m．K]=α[mm2/s]×Cp[J/g．K]×ρ[g/cm3]
(實施例2)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)24g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)10g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例3)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)18g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)16g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例4)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)13g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)22g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)43g放入至250ml拋棄式杯，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例5)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)13g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ) 1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)20g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)45g放入至250ml拋棄式杯，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例6)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)13g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)17g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)48g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例7)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)27g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)17g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)37g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著 劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例8)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)13g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(昭和電工公司製造之UHP-S1，平均粒徑7μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例9)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)13g，1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(住友化學公司製造之AA-18，平均粒徑18μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例10)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600， 式(1)所表示)13g、1-苄基-2-苯基咪唑(四國化成公司製造之1B2PZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例11)
將1,6-己二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-212，式(2)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)13g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例12)
將新戊二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-211，式(6)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)13g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX -201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例13)
將1,4-丁二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-214，式(3)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1)所表示)13g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(實施例14)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)21g、聚丁二烯改質環氧樹脂(Nagase chemteX公司製造之R-45EPT，式(9)所表示)13g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(比較例1)
將聚丁二烯改質環氧樹脂(Daicel化學公司製造之PB-3600，式(1) 所表示)13g、雙酚A型環氧樹脂(新日鐵化學公司製造之YD-128)21g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(比較例2)
將雙酚A型環氧樹脂(新日鐵化學公司製造之YDF-128)34g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(比較例3)
將雙酚F型環氧樹脂(新日鐵化學公司製造之YDF-170)34g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟 係與實施例1相同。
(比較例4)
將二乙二醇二縮水甘油醚(Nagase chemteX公司製造之EX-851，式(7)所表示)34g、1,2-二甲基咪唑(四國化成公司製造之1,2-DMZ)1g、氮化硼(電氣化學工業公司製造之SP-3，平均粒徑4μm)18g、氧化鋁(電氣化學工業公司製造之DAM-45，平均粒徑45μm)47g放入至250ml拋棄式杯中，攪拌1小時後，繼而，利用小型攪拌消泡裝置除泡練太郎MX-201(Thinky股份有限公司製造之商品名)攪拌、混練5分鐘，獲得接著劑用組成物。其後之步驟係與實施例1相同。
(評價)
使用實施例1~14、比較例1~4中所獲得之接著劑用樹脂組成物，製造圖1所示之半導體裝置。但未設置密封材。
將接著劑用樹脂組成物塗佈於鋁製之散熱構件13以設置接著層。其後，於接著劑用組成物上設置Cu製之導熱層123，其後，使接著劑用組成物以150℃硬化1小時。進而，於導熱層123上配置絕緣片122、Cu製之導線架121。作為絕緣片122，使用古河電工公司製造之F-CO TM Sheet HF。其後，經由焊料15(材料Sn-3.0Ag-0.5Cu)來接合導線架121之晶片焊墊部與元件11。
以如上所述之方式，對各實施例、各比較例準備10個半導體裝置，實施熱循環試驗。熱循環試驗係將-40℃ 7分鐘~+175℃ 7分鐘設為1個循環而進行3000次。觀察熱循環試驗後之接著層與散熱構件13或導熱層123之剝離，對剝離者進行計數。
將結果示於表1。
於實施例1~14中，未產生接著層之剝離。因此，可將半導體元件之熱確實地傳遞至散熱構件而成為耐久性較高之裝置。
相對於此，於比較例1~4中產生接著層之剝離。因此，難以將半導體元件之熱傳遞至散熱構件。認為由此會對半導體元件之性能產生影響。
本申請案係主張基於2013年3月7日提出申請之日本專利申請特願2013-045500號之優先權，將該揭示之全部內容引用至此。
1‧‧‧裝置
11‧‧‧元件
12‧‧‧支持基材
13‧‧‧散熱構件
14‧‧‧接著層
15‧‧‧焊料
16‧‧‧密封材
121‧‧‧導線架
121A‧‧‧晶片焊墊部
122‧‧‧絕緣片
123‧‧‧導熱層

Claims (12)

  1. 一種裝置，其具備：支持元件之支持基材、設置有該支持基材之散熱構件、及配置於該散熱構件與該支持基材之間的接著層，該接著層之玻璃轉移點為-30℃以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該接著層含有硬化之硬化樹脂。
  3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中，該接著層不含聚矽氧樹脂。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該接著層於25℃之儲存彈性模數E'為400MPa以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該接著層含有樹脂成分與導熱性填料，作為該導熱性填料，含有平均粒徑為18μm以上之氧化鋁、及凝聚體，該凝聚體為氮化硼粒子之凝聚體且平均粒徑在7μm以下。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該接著層含有硬化樹脂與導熱性填料，該硬化樹脂含有環氧樹脂、不飽和聚酯、及丙烯酸樹脂中之任一種以上。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該接著層之厚度為100μm以下。
  8. 一種接著劑用組成物，其接著支持元件之支持基材與散熱構件，以150℃硬化1小時後之玻璃轉移點為-30℃以下。
  9. 如申請專利範圍第8項之接著劑用組成物，其進行熱硬化而接著該支持基材與該散熱構件，該接著劑用組成物含有熱硬化性樹脂，該接著劑用組成物不含聚矽氧樹脂。
  10. 如申請專利範圍第8項之接著劑用組成物，其中，以150℃硬化1小時後於25℃之儲存彈性模數E'為400MPa以下。
  11. 如申請專利範圍第8項之接著劑用組成物，其不含溶劑，利用E型黏度計測定之25℃之黏度為70Pa．s以下。
  12. 一種接著片，其將申請專利範圍第8至11項中任一項之接著劑用組成物成形為片狀而成，其含有樹脂成分與導熱性填料，於以150℃硬化1小時後，片之厚度方向之導熱率C1為3W/m．K以上，片之面內方向之導熱率C2為4W/m．K以上，| C1-C2 |≦2Wm．K。
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