CN103183926B - 树脂组合物及其片材和片材制法、布线板材料、布线板、光源部件及半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种树脂组合物及其片材和片材制法、布线板材料、布线板、光源部件及半导体装置。所述树脂组合物含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂、(B)在常温下为液状的环氧树脂、(C)酚醛树脂和(D)无机填料,并且其含有氧化铝作为前述(D)无机填料,前述(D)无机填料的含有率为全部固体成分中的75质量%以上,并且所含的前述(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下。

Description

树脂组合物及其片材和片材制法、布线板材料、布线板、光源部件及半导体装置
技术领域
本发明涉及一种树脂组合物、树脂组合物片材和树脂组合物片材的制造方法,带金属箔的树脂组合物片材、B阶片材、半固化的带金属箔的树脂组合物片材、金属基布线板材料、金属基布线板、LED光源部件,以及功率半导体装置。
背景技术
从电动机、发电机到印刷布线基板、IC芯片的几乎所有的电气设备,都是包含用于通电的导体和绝缘材料而构成的。近年来,电气设备正急速地小型化,改善绝缘材料性能的要求也在不断提高。特别是从随着小型化而高密度化的导体所产生的发热量显著增大,对于绝缘材料,如何散热成为了一个重要的课题。
迄今为止,作为各种电气设备中所配设的绝缘材料,从绝缘性能的高低、成型的容易度的观点考虑,广泛使用含有有机树脂的树脂组合物。然而,一般的树脂组合物热导率低,成为妨碍电气设备中的散热的一个重要原因。因此,要求一种具有高热导率的树脂组合物。
作为实现树脂组合物高热导率化的方法,有向树脂组合物中填充由高热导性陶瓷所构成的无机填料而形成复合材料的方法。作为高热导性陶瓷,已知有二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氮化硼、氮化铝和氮化硅等的例子。特别是从绝缘性、热导性、化学稳定性和价格的观点考虑,大多使用氧化铝,并且正在研究通过向树脂组合物中填充这些无机填料而谋求兼顾绝缘性和高热导性。
此外,作为实现树脂组合物高热导率化的其它方法,研究了通过有序地排列具有介晶(メソゲン)骨架的单体,从而谋求树脂自身的高热导化的方法。所谓介晶骨架,是指以联苯骨架等为代表的表现出液晶性这样的刚直部位。例如,具有介晶骨架的环氧树脂在分子间产生堆叠而使分子有序排列。通过固化 剂使其固化所得的材料可以用作绝缘材料。在日本特开2005-206814号公报中,记载了一种显示液晶性的环氧化合物作为这样的具有介晶骨架的单体的一个例子。
发明内容
发明要解决的问题
在填充了上述无机填料的树脂组合物中,为了实现近年来所要求的高热导率,需要提高无机填料的填充量。在无机填料高填充的树脂组合物中,由于无机填料表面和树脂的相互作用而导致粘度显著上升。此外,在无机填料高填充的树脂组合物中,由于无机填料彼此嵌合的频率变高,因此流动性显著下降。其结果是,在将无机填料高填充的树脂组合物赋予到被粘接材料时,易于产生如下等问题:生成因被粘接材料表面结构的填埋不良而导致的空孔或在涂布时产生的气泡,成为电气设备的绝缘破坏的原因,或者因流动性不足而导致向被粘接材料的粘接性不足,在加工过程中产生剥离。
此外,由于具有介晶骨架的单体通常容易结晶化而在常温下为固体,因此比通用树脂更难处理。进一步,在使具有介晶骨架的单体有序排列而谋求树脂组合物的高热导率化时,如果高填充无机填料,则另外加上因流动性显著下降这样的无机填料所导致的上述困难,因此成型更加困难。
在这样的情况下,本发明的课题是提供一种在形成为片材形状时的柔软性和流动性优异,并且形成为固化物时显示出高热导性和高绝缘性的树脂组合物。此外,课题为提供使用该树脂组合物的树脂组合物片材和树脂组合物片材的制造方法、带金属箔的树脂组合物片材、B阶片材、半固化的带金属箔的树脂组合物片材、金属基布线板材料、金属基布线板、LED光源部件、以及功率半导体装置。
解决问题的方法
本发明人等为解决上述问题而进行了深入研究,结果完成了本发明。也就是说,本发明如下所述。
<1>一种树脂组合物,其含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂、(B)在常温下为液状的环氧树脂、(C)酚醛树脂和(D)无机填料,并且其含有氧化铝作为前述(D)无机填料,前述(D)无机填料的含有率为全部固体成分中的 75质量%以上,并且所含的前述(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下。
<2>如前述<1>所述的树脂组合物,其含有具有下述通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂作为前述(C)酚醛树脂。
[化1]
通式(I)中,R1表示烷基、芳基或芳烷基,R2和R3各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基,m表示0~2的整数,n表示1~10的数。
<3>如前述<1>或<2>所述的树脂组合物,其中前述(D)无机填料包含从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为5μm以上100μm以下的无机填料群(D-1)、D50为前述无机填料群(D-1)的1/2以下并且为1μm以上10μm以下的无机填料群(D-2)和D50为前述无机填料群(D-2)的1/2以下并且为0.1μm以上5μm以下的无机填料群(D-3)而构成,
并且前述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)相对于前述(D)无机填料总量的比例分别为40质量%以上90质量%以下,5质量%以上40质量%以下,1质量%以上30质量%以下(其中,前述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)的总质量%为100质量%)。
<4>如前述<3>所述的树脂组合物,其中前述无机填料(D-3)以0.5质量%以上15质量%以下的范围含有从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为0.1μm以上1μm以下的球状氧化铝。
<5>如前述<1>~<4>任一项所述的树脂组合物,其中前述(B)在常温下为液状的环氧树脂包含具有来自于选自双酚A、双酚F和二羟基萘中的至少一种的骨架的液状环氧树脂,并且总环氧树脂/总酚醛树脂的当量比为0.8~1.1。
<6>一种树脂组合物片材,其将前述<1>~<5>任一项所述的树脂组合物 成型为片状而成。
<7>一种带金属箔的树脂组合物片材,其具有金属箔和设置在前述金属箔上并且由前述<1>~<5>任一项所述的树脂组合物所形成的树脂组合物层。
<8>一种B阶片材,其是前述<6>所述的树脂组合物片材的半固化物。
<9>一种半固化的带金属箔的树脂组合物片材,其是前述<7>所述的带金属箔的树脂组合物片的半固化物。
<10>一种金属基布线板材料,其具有金属箔、金属板,和设置在前述金属箔与前述金属板之间的、作为前述<1>~<5>任一项所述的树脂组合物的固化物的热导性绝缘层。
<11>一种金属基布线板,其具有布线层、金属板,和位于前述布线层与前述金属板之间的、作为前述<1>~<5>任一项所述的树脂组合物的固化物的热导性绝缘层。
<12>一种LED光源部件,其使用前述<6>所述的树脂组合物片材、前述<7>所述的带金属箔的树脂组合物片材、前述<8>所述的B阶片材、前述<9>所述的半固化的带金属箔的树脂组合物片材、前述<10>所述的金属基布线板材料以及前述<11>所述的金属基布线板中的任一者而制造。
<13>一种功率半导体装置,其使用前述<6>所述的树脂组合物片材、前述<7>所述的带金属箔的树脂组合物片材、前述<8>所述的B阶片材、前述<9>所述的半固化的带金属箔的树脂组合物片材、前述<10>所述的金属基布线板材料以及前述<11>所述的金属基布线板中的任一者而制造。
<14>一种树脂组合物片材的制造方法,其包括将含有来自于二羟基苯的(C)酚醛树脂的前述<1>~<5>任一项所述的树脂组合物涂布在基材上,并在前述二羟基苯在片材中以单体状态残存的条件下进行干燥,从而成型为片材状的工序。
发明效果
根据本发明,可以提供一种在形成为片材形状时的柔软性和流动性优异,并且形成为固化物时显示出高热导性和高绝缘性的树脂组合物。此外,还可以提供使用该树脂组合物的树脂组合物片材和树脂组合物片材的制造方法、带金属箔的树脂组合物片材、B阶片材、半固化的带金属箔的树脂组合物片材、金 属基布线板材料、金属基布线板、LED光源部件、以及功率半导体装置。
附图说明
图1是表示使用本发明树脂组合物的固化物所构成的功率半导体装置的结构的一个例子的概略截面图。
图2是表示使用本发明树脂组合物的固化物所构成的功率半导体装置的结构的一个例子的概略截面图。
图3是表示使用本发明树脂组合物的固化物所构成的功率半导体装置的结构的一个例子的概略截面图。
图4是表示使用本发明树脂组合物的固化物所构成的LED灯条的结构的一个例子的概略截面图。
图5是表示使用本发明树脂组合物的固化物所构成的LED灯泡的结构的一个例子的概略截面图。
图6是表示使用本发明树脂组合物的固化物所构成的LED灯泡的结构的一个例子的概略截面图。
图7是表示使用本发明树脂组合物的固化物所构成的LED基板的结构的一个例子的概略截面图。
符号说明
2:树脂组合物的固化物层;4:铜板;6:散热基底;8:油脂层;10:半导体芯片;12:焊锡层;14:外壳;20:水冷夹套;30:LED芯片;32:树脂组合物的固化物层;34:铝基板;36:油脂层;38:外壳(框体);40:固定螺丝;42:电路层;43:焊锡层;46:密封树脂;48:电源部件;100:功率半导体装置;150:功率半导体装置;200:功率半导体装置;300:LED灯条;350:发光部;400:LED基板;450:LED灯泡。
具体实施方式
在本发明中,术语“工序”不仅包含独立的工序,并且在与其它工序无法明确区分时,只要达到了该工序的预期作用,就包含在该用语中。
此外,在本说明书中,使用“~”所表示的数值范围,表示包含“~”前后所述的数值分别作为最小值和最大值的范围。
进一步,在本说明书中,组合物中各成分的量,在组合物中存在多个相当 于各成分的物质时,只要没有特别说明,则表示组合物中存在的该多个物质的合计量。
<树脂组合物>
本发明的树脂组合物含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂、(B)在常温下为液状的环氧树脂、(C)酚醛树脂和(D)无机填料,并且其含有氧化铝作为前述(D)无机填料,前述(D)无机填料的含有率为全部固体成分中的75质量%以上,并且所含的前述(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下。本发明的树脂组合物还可以根据需要含有其它成分。
通过使用(A)具有联苯骨架的环氧树脂,与使用通用环氧树脂时相比,提高了树脂的热导率,因此从热导性的观点考虑是优选的。此外,通过含有(B)在常温下为液状的环氧树脂,赋予了未固化状态或半固化状态下的挠性,并且与单独使用(A)具有联苯骨架的环氧树脂作为环氧树脂的情况相比,容易提高交联密度,因此优选。
此外,通过含有氧化铝作为(D)无机填料,热导性和耐湿性的平衡变得良好。并且,通过使树脂组合物中所含的(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下,可以向树脂组合物片材中填充更多的无机填料,并且可以兼顾高热导率和流动性。无机填料整体的吸油量越小,则即便以更高的填充量,也越可兼顾成型性和流动性,因此优选。
以下,对各成分进行说明。
[环氧树脂]
本发明的树脂组合物至少含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂和(B)在常温下为液状的环氧树脂作为环氧树脂。根据需要,还可以适当含有其它的环氧树脂。
(A)具有联苯骨架的环氧树脂
(A)具有联苯骨架的环氧树脂只要在分子链中含有至少一个联苯骨架,就没有特别限制。(A)具有联苯骨架的环氧树脂由于具有介晶骨架,因此能够提高树脂的高次结构,可以实现高散热性。
作为前述联苯骨架,可以列举下述通式(II)所表示的结构。
[化2]
通式(II)中,R11~R18各自独立地表示氢原子、或碳原子数为1~10的取代或未取代的一价烃基。
前述通式(II)所表示那样的联苯骨架具有环氧树脂骨架容易在z轴方向(相对于分子结构面的垂直方向)上取向的特征。该特征对环氧树脂组合物固化后的低热阻化有利地起作用,作为结果提高了固化物的热发散性,赋予高的散热性。
作为具有前述通式(II)所表示的联苯骨架的环氧树脂,可以例示例如下述通式(III)所表示的化合物等。
[化3]
通式(III)中,R11~R18各自独立地表示氢原子、或碳原子数为1~10的取代或未取代的一价烃基。n表示0~3的整数。
作为前述R11~R18所表示的碳原子数为1~10的取代或未取代的一价烃基,可以列举甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基等。其中,从热导性的观点考虑,R11~R18优选为氢原子或甲基。
前述通式(III)中的n从流动性的观点考虑,优选为0~2,更优选为0或1,并特别优选为0。
作为前述通式(III)所表示的化合物,可以从市场上获得以R11、R13、R16及R18为甲基,R12、R14、R15及R17为氢原子,n=0的4,4’-双(2,3-环氧丙氧基)-3,3’,5,5’-四甲基联苯为主成分的“YX4000H”(三菱化学株式会社制,商品名);作为以R11、R13、R16及R18为甲基,R12、R14、R15及R17为氢原子, n=0的4,4’-双(2,3-环氧丙氧基)-3,3’,5,5’-四甲基联苯为主成分的化合物和以R11~R18为氢原子,n=0的4,4’-双(2,3-环氧丙氧基)联苯为主成分的化合物的混合物的“YL6121H”(三菱化学株式会社制,商品名);等。此外,从通过低熔点来提高成型性的观点考虑,优选为包含四甲基体的环氧树脂。
(A)具有联苯骨架的环氧树脂的环氧当量优选为170g/eq~540g/eq,更优选为170g/eq~360g/eq,并进一步优选为170g/eq~180g/eq。
从充分获得本发明效果的观点考虑,(A)具有联苯骨架的环氧树脂的含有率优选设为环氧树脂总体的70质量%以上,更优选设为80质量%以上,并特别优选设为90质量%以上。
(B)在常温下为液状的环氧树脂
本发明的树脂组合物包含(B)在常温下为液状的环氧树脂。通过含有(B)在常温下为液状的环氧树脂,在常温下处理树脂组合物片材时,可以赋予良好的挠性。
另外,本发明中的“常温下为液状”是指通过加热暂时使结晶化的树脂熔解后,即使返回至室温(25℃),在室温下也具有6个小时以上流动性的液状。从赋予挠性的观点考虑,在室温下的粘度特别优选为100mPa.s~10000mPa.s。
作为(B)在常温下为液状的环氧树脂,可以列举双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、二羟基萘型环氧树脂等。作为双酚A型环氧树脂,可以列举“epikote(エピコ一ト)828”(三菱化学株式会社制,商品名),作为双酚F型环氧树脂,可以列举「YDF8170」(东都化成株式会社制,商品名)、将邻位体的酚醛清漆环氧化的“epikote152”(三菱化学株式会社制,商品名),作为二羟基萘型环氧树脂,可以列举“HP-4032D”(DIC株式会社制,商品名),作为半氢化联苯型环氧树脂,可以列举“YL6800”(三菱化学株式会社制,商品名)等。
从反应性和固化性的观点考虑,优选使环氧氯丙烷与酚性羟基作用所得的液状环氧树脂,特别是在考虑与具有联苯骨架的环氧树脂组合时的固化物特性时,优选为双酚F型环氧树脂、二羟基萘型环氧树脂、或双酚A型环氧树脂。这些(B)在常温下为液状的环氧树脂,可以仅使用单独一种,也可以将多种并用。
(B)在常温下为液状的环氧树脂的含有率从赋予挠性的观点考虑,优选设为环氧树脂总体的1质量%以上30质量%以下,从与热导率并存的观点考虑,优选设为5质量%以上20质量%以下。
其它环氧树脂
此外在本发明中在不损害本发明的效果的范围内,还可以使用前述(A)具有联苯骨架的环氧树脂、前述(B)在常温下为液状的环氧树脂以外的其它环氧树脂作为环氧树脂。作为其它的环氧树脂,可以列举在密封用环氧树脂组合物中通常使用的环氧树脂。
作为能够并用的其它环氧树脂,可以列举例如以苯酚酚醛清漆型环氧树脂、邻位甲酚酚醛清漆型环氧树脂为代表的将苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、儿茶酚、双酚A、双酚F等酚类和/或α-萘酚、β-萘酚、二羟基萘等萘酚类与甲醛、乙醛、丙醛、苯甲醛、水杨醛等具有醛基的化合物在酸性催化剂下缩合或共缩合所得的酚醛清漆树脂进行环氧化而得到的物质。
此外,还可以列举双酚A、双酚F、双酚S、双酚A/D等二缩水甘油基醚;由酚类和/或萘酚类与二甲氧基对二甲苯或双(甲氧基甲基)联苯所合成的酚芳烷基树脂的环氧化物;芪型环氧树脂、氢醌型环氧树脂、由邻苯二甲酸、二聚酸等多元酸与环氧氯丙烷的反应所得的缩水甘油酯型环氧树脂;由二氨基二苯基甲烷、异氰脲酸等多胺与环氧氯丙烷的反应所得的缩水甘油胺型环氧树脂;作为环戊二烯与酚类的共缩合树脂的环氧化物的二环戊二烯型环氧树脂;羟基萘和/或二羟基萘的二聚物等的环氧化物;三酚甲烷型环氧树脂;三羟甲基丙烷型环氧树脂;萜(テルペン)改性环氧树脂;用过乙酸等过酸对烯烃键进行氧化所得的线状脂肪族环氧树脂;脂环族环氧树脂;含有硫原子的环氧树脂;以及用硅酮、丙烯腈、丁二烯、异戊二烯系橡胶、聚酰胺系树脂等对这些环氧树脂进行改性而得到的环氧树脂;等。
[(C)酚醛树脂]
作为(C)酚醛树脂,优选为多官能性酚醛树脂,并且可以列举苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、萘酚芳烷基树脂、联苯撑芳烷基树脂、二环戊二烯酚醛树脂、儿茶酚酚醛清漆树脂、间苯二酚酚醛清漆树脂等。酚醛树脂可以单独使用一种,也可以将2种以上组合使用。
由于前述多官能性酚醛树脂的羟基当量小,因此在使用了多官能性酚醛树脂的树脂组合物中,设为相同的无机填料的填充率时,可以增大环氧树脂的比率。因此,在使用了(A)具有联苯骨架的环氧树脂时,可以提高树脂组合物中的介晶比率,从而形成更多的排列结构,并且树脂自身的热导率提高,作为其结果,树脂组合物固化物的热导率也提高了。
特别是从热导性和耐热性的观点考虑,优选间苯二酚型的酚醛清漆树脂,并特别优选具有下述通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂。
[化4]
通式(I)中,R1表示烷基、芳基或芳烷基,R2和R3各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基,m表示0~2的整数,n表示1~10的数。
R1、R2和R3所表示的烷基、芳基和芳烷基,如果可能的话,可以进一步具有取代基,作为该取代基,可以列举烷基、芳基、卤原子和羟基等。
作为R2和R3,从保存稳定性和热导率的观点考虑,优选为氢原子、烷基、芳基,更优选为氢原子、碳原子数为1~4的烷基或碳原子数为3~6的芳基,并进一步优选为氢原子。
通式(I)中的m为0~2的整数,当m为2时,2个R1可以相同也可以不同。在本发明中,从热导性的观点考虑,m优选为0或1,并更优选为0。
具有通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂含有来自于作为酚性化合物的间苯二酚的部分结构,还可以进一步含有至少一种来自于间苯二酚以外的酚性化合物的部分结构。
此处所谓的来自于酚性化合物的部分结构是指从酚性化合物的苯环部分除去1个或2个氢原子所构成的1价或2价基团。此外,除去氢原子的位置没有特别限定。
在本发明中,作为来自间苯二酚以外的酚性化合物的部分结构,从热导率、 粘接性、保存稳定性的观点考虑,优选为来自选自于苯酚、甲酚、儿茶酚、氢醌、1,2,3-三羟基苯、1,2,4-三羟基苯和1,3,5-三羟基苯中的至少一种的部分结构,并且可以单独含有一种来自于它们的部分结构,也可以组合2种以上而含有。特别是为来自于儿茶酚、氢醌等二羟基苯的部分结构,从交联性和耐热性的观点考虑是更优选的。
此外,对于前述酚醛树脂中来自于间苯二酚的部分结构的含有比率,没有特别限制,但是从热导率和保存稳定性的观点考虑,来自间苯二酚的部分结构相对于酚醛树脂的总质量的含有比率优选为55质量%以上,更优选为80质量%以上,并进一步优选为90质量%以上。
作为本发明中具有通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂,具体来说,优选为包含具有以下所示的通式(Ia)~通式(If)中任一者所表示的部分结构的化合物的酚醛树脂。
[化5]
在前述通式(Ia)~通式(If)中,i、j表示来自于各个酚性化合物的结构单元的含有比率(质量%),i为5质量%~30质量%,j为70质量%~95质量%,i和j的合计为100质量%。
具有前述通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂,例如,可以通过日本 特开2005-206814号公报中记载的方法合成。
此外,在使用具有前述通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂时,优选在树脂组合物中含有多官能酚性化合物的单体,并且从熔点和羟基当量的观点考虑,特别优选以单体状态含有儿茶酚、间苯二酚、氢醌等二羟基苯。作为这些单体的酚性化合物可以单独含有1种,也可以含有2种以上。从熔点的观点考虑,优选含有儿茶酚或间苯二酚,从反应性和交联性的观点考虑,更优选含有间苯二酚。
这些单体的熔融粘度通常低于前述酚醛树脂,并且通过在树脂组合物中含有这些单体,则存在有在加热或熔融时树脂组合物整体低粘度化,可以赋予树脂组合物流动性的倾向。此外,通过在树脂组合物片材中作为单体残存,在涂布树脂组合物而制作树脂组合物片材时,可以提高用于适应树脂组合物片材的卷绕等制造中的必要工序的树脂组合物片材的柔软性。含有这些单体,在由于热导性的制约而无法充分添加前述(B)在常温下为液状的环氧树脂时特别有用。
在前述(C)酚醛树脂和作为单体的二羟基苯的总质量中,二羟基苯总质量所占的比例为5质量%~80质量%,由此可以有效地降低树脂组合物的粘度(在含有溶剂的状态下的液体粘度和溶剂蒸发后熔融时的粘度),得到良好的成型性,因此优选,更优选为10质量%~50质量%,而从兼顾树脂的交联性和耐热性的观点考虑,进一步优选为15质量%~40质量%。
(C)酚醛树脂的羟基当量优选为58g/eq~200g/eq,更优选为60g/eq~100g/eq,并进一步优选为60g/eq~70g/eq。另外,该羟基当量在酚醛树脂含有作为单体的酚性化合物时,包含酚性化合物而进行测定。
在本发明中,为了促进环氧树脂和酚醛树脂、酚性化合物的反应等,还可以含有固化促进剂。固化促进剂的种类、配合量没有特别限定,而从反应速度、反应温度、保存性等观点考虑,可以选择适当的材料。作为促进剂的具体例子,可以列举咪唑系化合物、有机磷系化合物、叔胺、季铵盐等。它们可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。
另外,在本发明中,对于上述的当量比而言,通过在将树脂组合物成型为片状的过程中将单体状态的酚性化合物和溶剂一起升华或蒸发,与含有溶剂状 态的树脂组合物相比,呈环氧基的比率增加的状态。当选择不会由于环氧基彼此而产生均聚的固化催化剂时,当量比优选设为0.9~1.1,而当使用导致环氧树脂彼此均聚的咪唑系化合物等时,如果设为0.8~1.0,则由于未反应的羟基很难剩下,耐热性提高,因此优选。
[(D)无机填料]
在本发明的树脂组合物中,从热导性和耐湿性平衡的观点考虑,无机填料包含氧化铝,并且还可以根据需要并用氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化镁等。
氧化铝的晶型没有特别限定,可以是α型、γ型、δ型和θ型中的任一种,并且从热导率高,熔点高,机械强度高,并且电绝缘性优异的观点考虑,优选α-氧化铝。此外,为了提高流动性,还可以热喷射α-氧化铝,将其形成为球状。
此外,从热导率的观点考虑,氮化铝、氮化硼、氮化硅等氮化物填料是优异的,因此可以根据所需的热导率将氮化物填料和氧化铝并用。
前述无机填料可以是具有单一粒度分布的无机填料群,但是从无机填料的填充性的观点考虑,由具有单一粒度分布的无机填料群难以填充到75质量%以上。因此,优选将具有不同粒度分布的2种以上的无机填料群组合起来填充,并更优选将具有不同粒度分布的3种以上的无机填料群组合起来填充。
对于混合的比例来说,例如列举适用具有不同粒度分布的3种无机填料群的情况为例,包含从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为5μm以上100μm以下的无机填料群(D-1)、D50为前述无机填料群(D-1)的1/2以下并且为1μm以上10μm以下的无机填料群(D-2)和D50为前述无机填料群(D-2)的1/2以下并且为0.1μm以上5μm以下的无机填料群(D-3)而构成,以无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)相对于(D)无机填料总量的比例分别为40质量%以上90质量%以下,5质量%以上40质量%以下,1质量%以上30质量%以下(其中,无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)的总质量%为100质量%)的比例填充时,是合适的。
此外,在使用粒度分布广的无机填料时,有时很难明确地将混合后的粒度分布分开。这时,优选考虑所设计的树脂组合物片材的膜厚而决定最大粒径,然后在描绘重量累积粒度分布时,以大粒径侧符合Fuller曲线等以往见解的方 式来设计粒度分布。
此外,通过在树脂组合物中用从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为0.1μm以上1μm以下的球状氧化铝替换特定量(优选为0.5质量%以上15质量%以下)的无机填料群(D-3)的一部分,可以抑制树脂组合物中所含的无机填料彼此嵌合并且得到润滑效果,因此优选。
由于该效果,即使在加入了热导率高的α-氧化铝以及氮化铝、氮化硼、氮化硅等氮化物填料的非真球状填料时,也可以抑制无机填料彼此的嵌合,因此可以制作填充了更多填料的树脂组合物。此外,就使用本发明的树脂组合物形成的树脂组合物片材和带金属箔的树脂组合物片材而言,由于在贴付这些片材时可以良好的填埋制作时形成的气泡、与被粘接材料界面上的空孔,因此耐绝缘破坏性提高。进一步,由于良好的流动性,从而可以良好地追随被粘接材料的形状,因此与被粘接材料的粘接性也良好。
此外,前述无机填料群(D-1)的平均粒径和最大粒径,受到树脂组合物片材的目标膜厚的限制。在没有其他特别限制时,从热导电率的观点考虑,前述无机填料群(D-1)的平均粒径越大越好。但是从热阻的观点考虑,在绝缘性允许的范围内,树脂组合物片材的膜厚优选尽可能地薄。此外,从绝缘性的观点考虑,无机填料的最大粒径优选设为树脂组合物片材膜厚的7/8以下,更优选设为2/3以下,并进一步优选设为1/2以下。
因此,当前述无机填料群(D-1)的粒径D50依据一般的树脂组合物片材的膜厚时,优选为5μm以上100μm以下,并且从填充性及热阻以及热导性的观点考虑,更优选为10μm以上75μm以下,并进一步优选为10μm以上45μm以下。
在本发明中,(D)无机填料的粒径D50使用激光衍射法进行测定,并且在从小粒径侧描绘累积粒度分布极性时,其对应于重量累积为50%的粒径。使用激光衍射法的粒度分布测定,可以使用激光衍射散射强度分布测定装置(例如,Beckman coulter公司制,LS230)来进行。
另外,上文中对无机填料的适宜粒径组合进行了说明,但实际上由于存在有粒子形状、粒度分布的分散方式等影响,因此不仅要单纯地进行粒径的组合,为了得到良好的流动性和成型性,还优选调整混合比。为了找出适合各无机填 料的适宜混合比,可以以上述范围大致确定的混合比为中心改变混合比,并通过采用下述方法的吸油量测定确定最佳混合比。
(D)无机填料的含有率为树脂组合物全部固体成分中的75质量%以上,优选为85质量%以上98质量%以下,而从热导率、电绝缘性以及树脂组合物片材的挠性的观点考虑,更优选为90质量%以上95质量%以下。
另外,树脂组合物中的固体成分是指从构成树脂组合物的成分中除去挥发性成分后的残余成分。
此外,树脂组合物中所含的(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下。通过使无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下,可以向树脂组合物片材中填充更多的无机填料,并且可以兼顾高热导率和流动性。无机填料整体的吸油量越小,则即便以更高的填充量也越可兼顾成型性和流动性,因此优选;当设为7ml/100g以下时,由于无机填料彼此的嵌合减少,进而可以良好地成型,因此优选;当设为6.5ml/100g以下时,密度在设计密度附近,是稳定的,并且绝缘性提高,因此更加优选,当设为6ml/100g以下时,可以进一步增加填充量,并且可以提高热导率,因此进一步优选。
以下,对本发明中吸油量的测定方法进行说明。
(1)在带有拉锁的塑料袋“Unipack(ユニパツク)E-4”(株式会社日本生产社制)中称取0.3g作为分散剂的ED-113(密度为0.94g/ml,楠本化成株式会社制),50g设定混合比的无机填料。
(2)拉上拉锁,揉搓袋子使ED-113与填料溶合。
(3)每次0.2~0.3g左右地添加邻苯二甲酸二辛脂(DOP,密度为0.988g/ml),每次都揉搓袋子使它们溶合。以袋子中的填料一体化并且表面出现光泽(テリ)的时刻为终点,通过下述式求出吸油量。
这时,在以31.5g AA-18(住友化学株式会社制)、11.25g AA-3(住友化学株式会社制)、7.25g AA-04(住友化学株式会社制)作为填料进行测定时,加入2.8g DOP,可以将溶合了的材料的(吸油量:6.2ml/100g)触感和外观作为终点的标准。此外,当填料的表面积大时,有时DOP与填料的溶合花费时间。这时,通过增加ED-113的添加量,可以缩短直至溶合所需的时间。并且可以防止弄错终点判断,添加过量的DOP。
(填料混合物的吸油量)[ml/100g]={(ED-113的重量)/(ED-113的密度)+(DOP的重量)/(DOP的密度)}[ml]/(填料的总重量[g])×100
此外,如果将无机填料的填充量设为比通过下式由吸油量所算出的上限体积百分率少3体积%~10体积%,优选6体积%~10体积%的填充量时,则由于比无机填料的填充界限还有富余,因此可以发挥粘接性等树脂固有的特性。上限体积百分率与实际无机填料的填充量的差取的越大,则制造工序上的余地越大,因此优选,差取的过大时,有时流动性过剩,产生缺陷。流动性过剩时,可通过增加无机填料的量或添加高分子量成分来调整流动性。
(上限体积百分率)[体积%]=(100g填料的体积)[ml/100g]/{(100g填料的体积)[ml/100g]+(填料混合物的吸油量)[ml/100g]}×100
并且,(100g填料的体积)[ml/100g]=100/(填料的平均密度)=100/Σ{(第i种填料的体积百分率)×(第i种填料的密度)}
另外,树脂组合物片材或者其半固化物或固化物中所含的无机填料整体的吸油量,可以通过测定树脂组合物片材或者其半固化物或固化物灰分(灰分)的吸油量来确认。树脂组合物片材或者其半固化物或固化物的灰分,可以将树脂组合物片材或者其半固化物或固化物装入到坩埚中,进行使树脂成分燃烧等来回收。这时的燃烧温度只要是无机填料彼此不会烧结并且不会产生化学变化的范围即可,特别是在不含有在低温下烧结的成分时,优选在500℃~800℃下燃烧10分钟~30分钟左右。无机填料成分的鉴定可以通过树脂组合物片材或者半固化物或固化物的能量分散型X射线分析和X射线衍射的组合来进行推测。
[其它的添加剂]
在本发明的树脂组合物中,优选含有硅烷偶联剂。硅烷偶联剂起到在无机填料表面及包围其周围的有机树脂间形成共价键的作用(相当于粘合剂),通过有效传导热的作用、进一步防止了水分的侵入,因此还有助于绝缘可靠性的提高。
硅烷偶联剂通常可以使用市售商品,但考虑到与环氧树脂、酚醛树脂的相容性以及减少树脂层与无机填料层界面上的热导损失,则使用在末端具有环氧基、仲胺以上的胺骨架、巯基、脲基(ウレイド基)、羟基的硅烷偶联剂是合 适的。
作为硅烷偶联剂的例子,有3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基三乙氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷等,并且可以使用以SC-6000KS2为代表的硅烷偶联剂低聚物(日立化成Coatedsand株式会社制)等。并且这些硅烷偶联剂,可以单独使用,也可以将2种以上并用。
此外,本发明的树脂组合物可以含有分散剂。作为分散剂,可以没有特别限制地使用对氧化铝的分散有效的分散剂。作为分散剂,例如,可以列举味之素Finetech(フアインテツク)株式会社制Agisper系列、楠本化成株式会社制HIPLAAD系列、株式会社花王制Homogenol(ホモゲノ一ル)系列等。这些分散剂可以将2种以上并用。
此外,在本发明的树脂组合物中还可以添加丙烯酸橡胶、丙烯酸弹性体、环氧树脂的预聚物等高分子量成分。通过含有适量的这些高分子量成分,可以改善涂布性,控制流动性,赋予应力缓和性等树脂组合物片材的物性。
此外,配合后述制造树脂组合物片材时的干燥温度、时间、膜厚等成型工序,还可以含有适当沸点的有机溶剂。作为有机溶剂,可以使用通常使用的有机溶剂。具体来说,可以列举醇系溶剂、醚系溶剂、酮系溶剂、酰胺系溶剂、芳香族烃系溶剂、酯系溶剂、腈系溶剂等。例如,可以使用甲基异丁基酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、环丁砜、环己酮、甲乙酮。
这些有机溶剂可以单独使用1种,也可以作为并用2种以上的混合溶剂而使用。这时,如果包含沸点为130℃以上的物质而使用,则由于温和地进行干燥,并且在表面上产生流平作用,因此优选。特别是从沸点和溶解性平衡的观点考虑,特别优选使用环戊酮、环己酮。
[树脂组合物的制造方法]
本发明的树脂组合物通过将上述各成分混合、溶解和分散而制造的。混合和分散通过公知方法进行。具体来说,可以单独或组合使用均质混合机、双辊 机、三辊机、行星混合机、球磨机、珠磨机等装置。
[树脂组合物的用途等]
本发明的树脂组合物兼顾高热导性和优异的流动性。此外,对于使用本发明的树脂组合物所形成的树脂固化物而言,热导率高,并且绝缘性优异。因此,可以期待将其用于LED光源部件、功率半导体装置的散热材料。
<树脂组合物片材>
本发明的树脂组合物片材是将前述树脂组合物成型为片材状的材料。具体来说,通过将前述树脂组合物涂布在基材上并干燥而制造。本发明的树脂组合物片材优选为由来自于前述树脂组合物的半固化树脂组合物所形成的所谓B阶片材。涂布后的树脂层由于几乎未进行固化反应,因此虽然具有挠性,但缺乏作为片材的柔软性,并且在除去基材的状态下缺乏片材独立性,难以操作。然而,B阶片材是半固化的,因此操作性优异。
另外,B阶片材是指,作为树脂组合物片材的粘度,相对于在常温下(25℃)为104Pa·s~105Pa·s,其粘度在100℃下降低至102Pa·s~103Pa·s的片材。相对于此,后述固化后的固化树脂层,即使通过加热,也不会熔融。此外,上述粘度是通过动态粘弹性测定(频率为1Hz,荷重为40g,升温速度为3℃/分钟)而进行测定的。
前述基材只要可以承受干燥时的温度的基材,就没有特别限制,并优选为脱模处理过以使得在以后的工序中容易剥离的脱模基材。作为脱模基材,可以使用通常所用的带有脱模剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚酰亚胺膜、芳族聚酰胺膜、带有脱模剂的铝箔等金属膜。
本发明的树脂组合物片材(B阶片材)的厚度可以根据目的适宜选择,例如,平均厚度优选为30μm~300μm,而从热导率、电绝缘性和树脂组合物片材(B阶片材)挠性的观点考虑,优选为无机填料最大粒径的8/7倍以上并且为60μm~200μm。无机填料最大粒径的8/7倍以上并且为60μm以上时,电绝缘性优异,200μm以下时,可以抑制热阻的增大。
树脂组合物片材(B阶片材)例如,可以如下所述而得到。
首先,将上述树脂组合物中所说明的各成分混合、溶解和分散,调制树脂组合物。接着,将调制的树脂组合物涂布在脱模基材上,形成涂膜。涂布可以 通过公知的方法进行实施。作为涂布方法,具体来说可以列举缺角轮涂布、模涂、唇涂、凹版涂布等方法。作为用于将树脂组合物片材形成为规定厚度的涂布方法,可以适用使被涂布物通过间隙间的缺角轮涂布法、由喷嘴涂布调整了流量的清漆状树脂组合物的模涂法等。此外,通过根据需要一边缓慢搅拌各涂布装置中的清漆积存部分一边进行涂布,可以在抑制因无机填料的沉降而导致的分离的同时进行涂布,
涂膜的干燥温度优选根据树脂组合物中所用的溶剂而适宜设定,通常为80℃~180℃左右。涂膜的干燥时间可以根据树脂组合物的凝胶化时间与膜厚、所用溶剂的沸点的平衡来决定,并且没有特别限制。在涂膜干燥后,除去脱模基材,可以得到树脂组合物片材(B阶片材)。
树脂组合物片材(B阶片材)中的挥发成分含量从固化时产生脱气时可能会形成气泡的观点考虑,优选为1.2质量%以下,并更优选为0.8质量%以下。在挥发成分中,溶剂成分越少越好,但是从所得的树脂组合物片材(B阶片材)的在辊等上的卷绕性的观点考虑,为0.4质量%以上是优选的。
树脂组合物片材(B阶片材)中的挥发成分含量如下进行测定。将通过上述方法所得的树脂组合物片材(B阶片材)切出50mm的方形,并在预热至180℃的恒温槽中干燥30分钟,由干燥时干燥前后的质量变化而求出。
本发明的树脂组合物片材(B阶片材)还可以在层压或贴付在金属基板等被粘接材料之前,通过采用压机、辊式层压机等的热压,预先使表面平坦化后再使用。通过使表面平坦化,形成了追随被粘接材料形状的树脂渗出到表面上的状态,因此改善了粘接性和绝缘性。热压的方法可以任意选择热压机、热辊、层压机等方法。这时,可以将基材放在将树脂组合物涂布在基材上并干燥而成的树脂组合物层上进行热压,得到树脂组合物片材(B阶片材),也可以准备2片在基材上涂布了树脂组合物并干燥而得到的材料,以将各自的树脂组合物层重合的方式贴合在一起,从而得到树脂组合物片材(B阶片材)。在将2片贴合起来时,由于可以消除涂布时的针孔等,因此优选。
在用热压机进行热压时,为了避免带入空气,优选用真空压机来进行。加热温度优选根据树脂组合物中所用的树脂种类等进行适当设定,通常优选设为60℃~180℃,并更优选为120℃~150℃。此外,开始加压的真空度优选设为 3kPa~0.1kPa。压机压力优选设为0.2MPa~4MPa,并更优选为0.5MPa~2MPa。
层压机的加热温度优选为70℃~170℃,更优选为80℃~160℃,并进一步优选为90℃~150℃。此外,层压机的压力优选为0.1MPa~3MPa,更优选为0.3MPa~2MPa,并进一步优选为0.6MPa~1.5MPa。
树脂组合物片材(B阶片材)的最低熔融粘度对于从B阶形成C阶的加压加热工序中的树脂组合物流动性有影响。因此,从操作性、抑制树脂组合物片材(B阶片材)从端部流出的观点考虑,优选调整在加压加热工序中施加的温度范围20℃~200℃中的最低熔融粘度。
树脂组合物片材(B阶片材)的最低熔融粘度是在测定滑动粘弹性(ずり粘弾性)的温度依存性时,由温度上升而导致粘度下降以及由固化反应而导致粘度增加所表现出的最小值。
作为滑动粘弹性的测定条件的例子,可以列举5℃/min的升温速度(压机的升温速度),1Hz~10Hz的频率,夹住树脂组合物片材(B阶片材)的测定冶具可以列举圆形的平板。样品还可以根据需要使用将树脂组合物片材(B阶片材)叠层而成的材料。
树脂组合物片材(B阶片材)在20℃~200℃中的最低熔融粘度优选为10Pa·s~1000Pa·s,从对被粘接材料凹凸的追随性的观点考虑,更优选为20Pa·s~800Pa·s,而从压接条件余地大的观点考虑,进一步优选为30Pa·s~600Pa·s。如果最低熔融粘度过低,则会产生热导性绝缘层的厚度偏差,而如果最低熔融粘度过高,则热导性绝缘层变得无法与铜箔、金属基板等被粘接材料充分密合,并且会产生粘接力的下降以及绝缘破坏电压的下降。因此,当20℃~200℃中的最低熔融粘度在上述范围内时,在加热时显示出优异的流动性,并且对于具有凹凸结构的被粘接材料也能追随,因此在正式固化后显示出高粘接力。
此外,本发明的树脂组合物片材(B阶片材)的流动率(フロ一率)优选为130%以上210%以下,并更优选为150%以上200%以下。该流动率是热压接时熔融流动性的指标。当流动率为130%以上时,填埋性变充分,当其为210%以下时,可以抑制毛边、树脂脱落。
树脂组合物片材(B阶片材)的流动率通过以下方法测定。
重叠树脂组合物片材(B阶片材),使厚度合计为180μm~200μm,穿孔成30mm见方而准备试样,在大气压下条件下,隔着0.5mm厚的Teflon(注册商标)膜,在温度130℃、压机压力0.2MPa的条件下,对该试样挤压20秒钟,测定挤压时挤压前后树脂组合物片材(B阶片材)的面积变化率。
面积变化率是将试样放入300DPI以上的扫描仪中,用图像分析软件(Adobe Photoshop)进行二值化处理(2値化処理),然后由面积(像素数)的变化率求出。
流动率(%)=(挤压后的树脂组合物片材(B阶片材)的面积)/(挤压前的树脂组合物片材(B阶片材)的面积)
<带金属箔的树脂组合物片材>
本发明的带金属箔的树脂组合物片材,具有金属箔和设置在前述金属箔上并且由前述树脂组合物所形成的树脂组合物层。树脂组合物层优选被半固化,即所谓的B阶。
带金属箔的树脂组合物片材可以通过将前述树脂组合物涂布在金属箔上并干燥形成树脂组合物层而制作,或者通过将前述树脂组合物片材贴合在金属箔上而制作。另外,在金属箔上涂布树脂组合物并干燥形成树脂组合物层时,可以和前述树脂组合物片材一样,在树脂组合物层干燥后,根据需要以将树脂组合物层相对的方式靠在一起(背合せして),或者将脱模基材放在树脂组合物层上,进行热压,从而使粘接面平滑化,通过该工序,可以消除涂布时针孔等的概率提高,因此优选。此外,通过以将树脂组合物层相对的方式靠在一起,并对2片树脂组合物层进行热压,可以在希望的膜厚过厚而一次涂布涂不完的情况下得到足够的膜厚。
作为金属箔,可以根据用途使用由铜、铝、镍、锡或含有它们的合金中的任一种材质所形成的金属箔。此外,金属箔的层结构不限于1层,也可以使用2层~3层的复合箔。考虑到低成本、电导率的高低以及形成电路的便利性,通常可以使用铜箔。铜箔可以是电解铜箔,也可以是压延铜箔,但是从粘接性的观点考虑,除了在膜厚上不允许粗化面粗糙度的情况以外,优选使用电解铜箔。此外,铜箔的厚度可以根据所用电流和电功率而使用适当厚度的材料。
金属箔的厚度优选为9μm~210μm,更优选为18μm~105μm,并进一步 优选为35μm~70μm。9μm以上时,操作性优异,并且可以防止在微弱力下弯折。此外,210μm以下时,可以抑制昂贵的金属箔的使用量。
为了提高金属箔的操作性,可以在贴付有载体膜的状态下处理金属箔。作为这种载体膜,可以使用微粘接性的粘接膜、自吸附性的粘接膜、UV固化性的粘接膜等。在采用树脂组合物片材进行的对金属基板和金属箔的粘接工序中,或用于得到带金属箔的树脂组合物片材的涂布工序中,通过为载体膜贴付于金属箔的状态,可以抑制金属箔的弯折等。
其它的制造方法、树脂组合物片材的厚度、挥发成分含量、最低熔融粘度、流动率等的优选范围,和前述树脂组合物片材中所述的范围相同。
<热导性绝缘层(C阶)>
热导性绝缘层是在后述的金属基布线板材料、金属基布线板中,使金属基板与布线层或金属箔之间绝缘的粘接层,并且为前述树脂组合物的固化物层。使作为前述树脂组合物片材的半固化物的B阶片材或半固化的带金属箔的树脂组合物片材正式固化(C阶化),可以形成热导性绝缘层(C阶)。
更具体而言,依次叠层金属基板、树脂组合物片材和金属箔,并用压机等对所得的叠层体进行加压加热,从而使金属基板和金属箔粘接。该叠层体还可以是将金属基板叠层在带金属箔的树脂组合物片材上的材料。在将金属基板叠层在带金属箔的树脂组合物片材上时,将金属板叠层在带金属箔的树脂组合物片材的金属箔的相反一面。
为半固化状态(B阶)的前述树脂组合物片材或带金属箔的树脂组合物片材在加压加热工序中再熔融,并且树脂组合物片材与金属基板和金属箔密合,然后树脂组合物片材正式固化(C阶化),形成热导性绝缘层(C阶),并使金属基板和金属箔粘接。正式固化后的热导性绝缘层,不会因加热而熔融。
<金属基布线板材料>
金属基布线板材料具有金属箔和金属基板,并且在金属箔与金属板之间具备作为前述树脂组合物固化物的热导性绝缘层。热导性绝缘层可以是前述树脂组合物片材的固化物,也可以是前述带金属箔的树脂组合物片材的固化物。以下,有时将前述树脂组合物片材或带金属箔的树脂组合物片材的固化物统称为“片材固化物”。金属基板和金属箔通过本发明中的片材固化物而绝缘。
金属基板由热导率高、热容量大的金属材料构成,可以例示铜、铝、铁、用于引线框的合金等。金属基板越厚,则金属基布线板的强度越高,但是当搭载电子部件的布线板通过螺丝、粘接性材料等一体化于金属制机壳(シヤ一シ)等时,由于强度提高,金属基板不需要特别厚。金属基板可以根据轻量化、加工性优先时为铝、强度优先时为铁这样的目的来选择材质。
在以大尺寸制作布线板后,并将其切割为在安装了电子部件之后使用的尺寸,这由于提高生产性,因此优选。因此,金属基板优选用于切割的加工性好。
作为铝的金属基板,可以选择铝或以铝为主成分的合金作为材质,并且根据其化学组成和热处理条件可以获得多种材料,但优选选择容易切削等加工性高并且强度优异的A5052等铝合金。此外,为了提高加工时与树脂的密合强度,还可以将表面粗化。作为表面粗化的方法,可以列举抛光研磨、喷射擦洗处理、喷砂处理、耐酸铝处理等方法,而从表面划痕形成的少,各向异性小的观点考虑,特别优选喷射擦洗处理。
布线板材料通过用金属基板和金属箔夹住前述树脂组合物片材,并用压机等进行加压加热的方法等制作。或者,通过对带金属箔的树脂组合物片材和金属基板进行加压加热的方法等制作。将前述树脂组合物片材固化的加热和加压处理的条件,根据树脂组合物片材的结构而适当选择。例如,从常温升温时优选加热温度为80℃~250℃,压力为0.5MPa~8.0MPa,并更优选为加热温度为130℃~230℃,压力为1.5MPa~5.0MPa。
此外,在这些压接工序后固化反应还不充分时,可以在恒温槽等中使其后固化。这时,为了抑制翘曲,可以将其夹在金属板等中进行后固化,而为了抑制表面氧化,可以置换为氮气氛围等之后进行后固化。
<金属基布线板>
金属基布线板具有金属基板和布线层,并且具备前述片材固化物。金属基板和布线层通过前述片材固化物而绝缘。
前述布线层可以通过对前述金属基布线板材料的金属箔进行布线加工而得到。作为金属箔布线加工的方法,在工业上优选蚀刻。
金属基布线板优选除去用于搭载电子部件的焊盘部(パツド部),在表面上形成有阻焊剂。金属基布线板优选在电路加工以及形成阻焊剂之后,被切割 为LED光源部件等搭载电子部件的部件尺寸。例如,在金属基布线板的焊盘部涂布焊锡等电连接材料,配置电子部件,然后通过回流焊工序安装电子部件。
<功率半导体装置>
本发明的功率半导体装置,使用前述树脂组合物片材、前述带金属箔的树脂组合物片材、前述B阶片材、前述半固化的带金属箔的树脂组合物片材、前述金属基布线板材料以及前述金属基布线板中的任一者进行制造。在图1~图3中,表示本发明的功率半导体装置的结构例。
图1是表示功率半导体装置100的结构例的概略截面图,其中所述功率半导体装置100是在外壳14内,将通过焊锡层12配置有功率半导体芯片10的铜板4、本发明的树脂组合物的固化物层2和隔着油脂层8配置在水冷夹套20上的散热基底6叠层而构成的。含有功率半导体芯片10的发热体通过本发明的树脂组合物的固化物层2与散热基底6接触,从而有效地进行散热。此外,前述散热基底6可以使用具有热导性的铜、铝构成。
图2是表示在功率半导体芯片10的两侧配置水冷夹套20而构成的功率半导体装置150的结构例的概略截面图。在功率半导体装置150中,功率半导体芯片10的上面侧通过2层铜板4与水冷夹套20连接。通过为这种结构,可以更有效地抑制芯片破裂、焊锡破裂的发生。
另外,在图2中,与树脂组合物的固化物层2密合的散热基底6和水冷夹套20是隔着油脂层8而配置的,但也可以配置为树脂组合物的固化物层2和水冷夹套20直接接触。
图3是表示在功率半导体芯片10的两侧配置水冷夹套20而构成的功率半导体装置200的结构例的概略截面图。在功率半导体装置200中,功率半导体芯片10的两面侧分别通过1层铜板4与水冷夹套20连接。
在图3中,与树脂组合物的固化物层2密合的散热基底6和水冷夹套20是隔着油脂层8而配置的,但也可以配置为树脂组合物的固化物层2和水冷夹套20直接接触。
<LED光源部件>
本发明的LED光源部件使用前述树脂组合物片材、前述带金属箔的树脂组合物片材、前述B阶片材、前述半固化的带金属箔的树脂组合物片材、前 述金属基布线板材料以及前述金属基布线板中的任一者进行制造。
LED光源部件在金属基板和布线层之间具备作为热导性绝缘层的树脂组合物的固化物层,并且电子部件搭载在布线层上。通过使用该LED光源机器,可以制作LED背光单元等,或者可以制作LED电灯、LED灯泡等。
图4是表示作为本发明LED光源部件一个例子的LED灯条300的结构例的概略截面图。LED灯条300是依次配置外壳38、油脂层36、铝基板34、本发明的树脂组合物的固化物层32、电路层42和LED芯片30而构成的。在本发明的树脂组合物的固化物层32上,具备将由铝基板34、树脂组合物的固化物层32以及电路层42所形成的铝基基板固定在外壳38上的固定螺丝40。
作为发热体的LED芯片30通过本发明的树脂组合物的固化物层32配置在铝基板34上,从而可以有效地进行散热。
图5是表示LED灯泡的发光部350的结构例的概略截面图。LED灯泡的发光部350是依次配置外壳38、油脂层36、铝基板34、本发明的树脂组合物的固化物层32、电路层42和LED芯片30而构成的。
此外,图6是表示LED灯泡450整体结构的一个例子的概略截面图。在图5的LED灯泡的发光部350和发光部350中外壳38的未设置LED芯片30的面侧上配置电源部件48,电极部件48通过密封树脂46密封。
图7是表示LED基板400结构的一个例子的概略截面图。LED基板400是依次配置铝基板34、本发明的树脂组合物片材的固化物层32、电路层42和LED芯片30而构成的。作为发热体的LED芯片30通过电路层42和本发明的树脂组合物的固化物层32配置在铝基板34上,从而可以有效地进行散热。实施例
以下,通过实施例更详细地说明本发明,但本发明并不限定于这些实施例。此外,只要没有特别说明,则“份”和“%”都为质量基准。
<树脂合成例1>
向具备搅拌机、冷却器、温度计的3L可拆卸式烧瓶中,加入594g间苯二酚、66g儿茶酚、316.2g37%的福尔马林、15g草酸和100g水,一边用油浴加热,一边升温至100℃。在回流温度下持续反应4小时。
然后,一边馏去水,一边将烧瓶内的温度升温至170℃。在保持170℃的 同时,持续反应8小时。然后在减压下进行20分钟的浓缩,除去体系中的水等,取出具有通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂。所得的酚醛树脂的数均分子量为530,重均分子量为930。此外,酚醛树脂的羟基当量为65g/eq。所得的酚醛树脂,含有总计为35%的作为单体的间苯二酚和儿茶酚。
<无机填料混合物1>
混合63份粒径D50为18μm的氧化铝(Sumicorundum(スミコランダム)AA18,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)、22.5份粒径D50为3μm的氧化铝(Sumicorundum AA3,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)和14.5份粒径D50为0.4μm的氧化铝(Sumicorundum AA04,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为6.2ml/100g。
<无机填料混合物2>
混合66份粒径D50为18μm的氧化铝(Sumicorundum AA18,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)、24份粒径D50为3μm的氧化铝(Sumicorundum AA3,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)和10份粒径D50为0.4μm的氧化铝(Sumicorundum AA04,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为6.7ml/100g。
<无机填料混合物3>
混合74份粒径D50为18μm的氧化铝(Sumicorundum AA18,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)、14份粒径D50为3μm的氧化铝(Sumicorundum AA3,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)和12份粒径D50为0.4μm的氧化铝(Sumicorundum AA04,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为7.6ml/100g。
<无机填料混合物4>
混合63份粒径D50为31μm的氧化铝(AL35-63,Micron(マイクロン)社制,密度为3.80g/ml)、18份粒径D50为5μm的氧化铝(AX3-32,Micron社制,密度为3.77g/ml)、17份粒径D50为0.5μm的氧化铝(LS-235,日本轻金属株式会社制,密度为3.94g/ml)、2份粒径D50为0.7μm的球状氧化铝(AO802,株式会社Admatechs(アドマテツクス)制,密度为3.7g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为5.6ml/100g。
<无机填料混合物5>
混合63份粒径D50为31μm的氧化铝(AL35-63,Micron社制,密度为3.80g/ml)、18份粒径D50为5μm的氧化铝(AX3-32,Micron社制,密度为3.77g/ml)、17份粒径D50为0.4μm的氧化铝(Sumicorundum AA04,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)、2份粒径D50为0.7μm的球状氧化铝(AO802,株式会社Admatechs制,密度为3.7g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为5.9ml/100g。
<无机填料混合物6>
混合63份粒径D50为32μm的氧化铝(A35-01,Micron社制,密度为3.77g/ml)、18份粒径D50为5μm的氧化铝(AX3-32,Micron社制,密度为3.77g/ml)、17份粒径D50为0.5μm的氧化铝(LS-235,日本轻金属株式会社制,密度为3.94g/ml)、2份粒径D50为0.7μm的球状氧化铝(AO802,株式会社Admatechs制,密度为3.7g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为5.6ml/100g。
<无机填料混合物7>
混合63份粒径D50为19μm的氧化铝(AX-116,Micron社制,密度为3.71g/ml)、18份粒径D50为5μm的氧化铝(AX3-32,Micron社制,密度为3.77g/ml)、17份粒径D50为0.5μm的氧化铝(LS-235,日本轻金属株式会社制,密度为3.94g/ml)、2份粒径D50为0.7μm的球状氧化铝(AO802,株式会社Admatechs制,密度为3.7g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为7.0ml/100g。
<无机填料混合物8>
混合63份粒径D50为18μm的氧化铝(AS-30,昭和电工株式会社制,密度为3.95g/ml)、20.5份粒径D50为5μm的氧化铝(TA-982,Micron社制,密度为3.67g/ml)、14.5份粒径D50为0.4μm的氧化铝(Sumicorundum AA04,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)、2份粒径D50为0.7μm的球状氧化铝(AO802,株式会社Admatechs制,密度为3.7g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为7.4ml/100g。
<无机填料混合物9>
混合63份粒径D50为18μm的氧化铝(AS-30,昭和电工株式会社制,密度为3.95g/ml)、22.5份粒径D50为5μm的氧化铝(TA-982,Micron社制,密度为3.67g/ml)和14.5份粒径D50为0.4μm的氧化铝(Sumicorundum AA04,住友化学株式会社制,密度为3.98g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为8.1ml/100g。
<无机填料混合物10>
混合62.5份粒径D50为22μm的氧化铝(AS-20,昭和电工株式会社制,密度为3.95g/ml)、25份粒径D50为5μm的氧化铝(LS-210,日本轻金属株式会社制,密度为3.94g/ml)和12.5份粒径D50为0.5μm的氧化铝(LS-235,日本轻金属株式会社制,密度为3.94g/ml)。测定混合物的吸油量,结果为7.8ml/100g。
[实施例1]
在聚丙烯制的100mL带盖容器中,称量90.16g无机填料混合物1,并加入0.099g硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制,KBM403)、14.33g作为溶剂的2-丁酮(和光纯药株式会社制)、0.181g分散剂(楠本化成株式会社制,ED-113)、2.62g(固体成分)树脂合成例1中所得的酚醛树脂,并进行搅拌。再加入6.24g具有联苯骨架的2官能环氧树脂(三菱化学株式会社制,YL6121H,环氧当量为175g/eq)、0.69g萘系环氧树脂(DIC株式会社制,HP4032D,环氧当量为142g/eq)和0.100g咪唑化合物(四国化成工业株式会社制,2PZ-CN)。进一步,投入120g直径为5mm的氧化铝制球,并在球磨机座上以100rpm搅拌12小时,然后过滤出氧化铝制球,得到清漆状的树脂组合物1。
使用具有75μm间隙的涂布器和台式涂布机(Tester产业株式会社制),将上述所得的树脂组合物1涂布在PET膜(帝人杜邦膜公司制,A53,厚度为50μm)上,风干4分钟后,在120℃下干燥4分钟。干燥后的膜厚为50μm。将2片干燥后的涂膜的树脂层彼此重合,接着使用橡胶辊层压机(大成laminator(株)制VA-400III型),在100℃、14~30N/m的线压、0.5m/min的速度下进行贴合,得到片材成型物(B阶片材)。
所得的片材成型物的通过前述流动率测定法测得的流动率为157%。此外, 对于所得的片材成型物而言,在贴合前的状态下可卷绕至一般的涂布机的辊上,具有卷绕、开卷时不产生破裂水平的柔软性。因此,能够进行采用工业上大型设备进行涂布,可以说生产率优异。此外,贴合后也具有优异的挠性,在剥离了PET膜的状态下能够无破裂地卷绕至φ4cm的圆筒。表2中,具有该水平的柔软性的物质以“○”表示。
此外,通过反相液相色谱分析装置(柱:GL Sciences制Inertsil ODS-34.6mmφ×250mm,检测器:光电二极管阵列(日立L-7455),泵:日立L-7100,分析软件:日立D-7000Multisystem Manager(マルチシステムマネ一ジヤ)),以278nm的吸光度对所得片材成型物的乙腈萃取成分进行分析,结果确认作为单体成分的间苯二酚残存有大约8%。
<贴铜固化物的制作>
将上述所得的片材成型物切出200mm见方后,重叠2片剥离了两面的PET的树脂组合物片材,并将2片铜箔(日本电解社制,35μm)的粗糙面以分别与树脂组合物片材相对的方式进行夹持。再从两侧用厚度为1mm的不锈钢板将其夹持,在真空压机(北川精机制KVHC型)中减压至气压为10kPa后,以2MPa的面压进行加压,并以5℃/分钟的升温速度从常温升温至170℃,保持1小时,使其在压机中固化,得到贴铜固化物。
<铝基基板的制作>
将上述所得的片材成型物切出200mm见方后,用铜箔(35μm)和铝板(A5052,厚度为1mm)夹持剥离了两面的PET的树脂组合物片材。另外,铜箔以粗糙面与树脂组合物片材相接的方式进行配置。再从两侧用厚度为1mm的不锈钢板将其夹持,在真空压机(北川精机制KVHC型)中减压至气压为10kPa后,以2MPa的面压进行加压,并以5℃/分钟的升温速度从常温升温至170℃,保持1小时,使其在压机中固化,得到铝基基板。
<评价>
使用所得的贴铜固化物、铝基基板,并按照下述方法评价特性。表1中表示各实施例和比较例的组成区别,表2中表示各实施例和比较例的评价结果。
(热导率的测定)
将对贴铜箔固化物的铜箔进行了蚀刻的树脂固化物切出10mm见方,并用 石墨喷雾(グラフアイトスプレ一)进行黑化处理,然后使用氙气闪光法(キセノンフラツシユ法)(NETZSCH LFA447nanoflash)评价热扩散系数。由该值、用阿基米德法测定的密度和用DSC(Perkin Elmer制DSC,Pyrisl)所测定的比热的乘积求出热导率。
(绝缘破坏电压的测定)
通过蚀刻在铝基基板的铜箔面上形成直径为20mm的圆形图案,并使用Yamayo试验机制YST-243-100RHO,以500V/s的升压速度,在室温、Fluorinert(フロリナ一ト)(住友3M制,FC-40)中进行测定,以20点以上的测定点记录平均值。
(剥离强度的测定)
根据JIS-C6481(1996年版),使用制作的铝基基板制作90°剥离试验片。将金属基板切出25mm×100mm,并使用Tensilon(テンシロン)拉伸试验机(Orientec社制TM-100)在常温下以50mm/min的速度在90°的方向上剥离在中心以10mm宽度而残存的铜箔(35μm),由长时间的平均荷重测定剥离强度。
[实施例2]
除了将无机填料混合物1变为无机填料混合物2以外,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为115%。
[比较例1]
除了将无机填料混合物1变为无机填料混合物3以外,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为105%。
[实施例3]
在聚丙烯制的100mL带盖容器中,称量90.16g无机填料混合物1,并加入0.099g硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制,KBM403)、14.33g作为溶剂的2-丁酮(和光纯药株式会社制)、0.181g分散剂(楠本化成株式会社制,ED-113)、2.56g(固体成分)树脂合成例1中所得的酚醛树脂,并进行搅拌。再加入6.08g具有联苯骨架的2官能环氧树脂(三菱化学株式会社制, YL6121H,环氧当量为175g/eq)、0.92g半氢化联苯型环氧树脂(三菱化学株式会社制,YL6800,环氧当量为193g/eq)和0.100g咪唑化合物(四国化成工业株式会社制,2PZ-CN)。进一步,投入120g直径为5mm的氧化铝制球,并在球磨机座上以100rpm搅拌12小时,然后过滤出氧化铝制球,得到清漆状的树脂组合物。以下,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为170%。
[实施例4]
除了将无机填料混合物1变为无机填料混合物4,并且使分散剂(楠本化成株式会社制,ED-113)为0.36g以外,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为220%。
[实施例5]
除了使2-丁酮(和光纯药株式会社制)为13.6g,树脂合成例1中所得的酚醛树脂为2.49g(固体成分),具有联苯骨架的2官能环氧树脂(三菱化学株式会社制,YL6121H,环氧当量为175g/eq)为5.92g,萘系环氧树脂(DIC株式会社制,HP4032D,环氧当量为142g/eq)为0.66g和咪唑化合物(四国化成工业株式会社制,2PZ-CN)为0.095g以外,和实施例4同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为180%。
[实施例6]
除了使2-丁酮(和光纯药株式会社制)为13.7g,树脂合成例1中所得的酚醛树脂为2.36g(固体成分),具有联苯骨架的2官能环氧树脂(三菱化学株式会社制,YL6121H,环氧当量为175g/eq)为5.61g,萘系环氧树脂(DIC株式会社制,HP4032D,环氧当量为142g/eq)为0.62g和咪唑化合物(四国化成工业株式会社制,2PZ-CN)为0.09g以外,和实施例4同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为140%。
[实施例7]
在聚丙烯制的100mL带盖容器中,称量90.16g无机填料混合物4,并加 入0.099g硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制,KBM403)、13.59g作为溶剂的2-丁酮(和光纯药株式会社制)、0.361g分散剂(楠本化成株式会社制,ED-113)、4.57g作为酚醛树脂的XLC-LL(三井化学株式会社制,羟基当量为174g/eq),并进行搅拌。再加入4.02g具有联苯骨架的2官能环氧树脂(三菱化学株式会社制,YL6121H,环氧当量为175g/eq)、0.47g萘系环氧树脂(DIC株式会社制,HP4032D,环氧当量为142g/eq)和0.095g咪唑化合物(四国化成工业株式会社制,2PZ-CN)。进一步,投入120g直径为5mm的氧化铝制球,并在球磨机座上以100rpm搅拌12小时,然后过滤出氧化铝制球,得到清漆状的树脂组合物。以下,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为170%。
[实施例8]
在聚丙烯制的100mL带盖容器中,称量90.16g无机填料混合物4,并加入0.099g硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制,KBM403)、15.40g作为溶剂的2-丁酮(和光纯药株式会社制)、0.171g分散剂(楠本化成株式会社制,ED-113)、2.46g(固体成分)在树脂合成例1中得到的酚醛树脂并进行搅拌。再加入5.86g具有联苯骨架的2官能环氧树脂(三菱化学株式会社制,YL6121H,环氧当量为175g/eq)、0.65g萘系环氧树脂(DIC株式会社制,HP4032D,环氧当量为142g/eq)、0.09g重均分子量61万的甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚体系丙烯酸弹性体(Nagase chemteX株式会社制,HTR860-P3-#25)和0.095g咪唑化合物(四国化成工业株式会社制,2PZ-CN)。进一步,投入120g直径为5mm的氧化铝制球,并在球磨机座上以100rpm搅拌12小时,然后过滤出氧化铝制球,得到清漆状的树脂组合物。以下,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为151%。
[比较例2]
在聚丙烯制的100mL带盖容器中,称量90.16g无机填料混合物4,并加入0.099g硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制,KBM403)、13.59g作为溶剂的2-丁酮(和光纯药株式会社制)、0.361g分散剂(楠本化成株式会社制,ED-113)、4.52g作为酚醛树脂的XLC-LL(三井化学株式会社制,羟基当 量为174g/eq),并进行搅拌。再加入4.54g具有联苯骨架的2官能环氧树脂(三菱化学株式会社制,YL6121H,环氧当量为175g/eq)和0.095g咪唑化合物(四国化成工业株式会社制,2PZ-CN)。进一步,投入120g直径为5mm的氧化铝制球,并在球磨机座上以100rpm搅拌12小时,然后过滤出氧化铝制球,得到清漆状的树脂组合物。以下,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物脆,容易破裂,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为130%。
[实施例9]
除了将无机填料混合物4变为无机填料混合物7以外,和实施例4同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为165%。
[实施例10]
除了将无机填料混合物4变为无机填料混合物5以外,和实施例5同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为170%。
[实施例11]
除了将无机填料混合物4变为无机填料混合物6以外,和实施例4同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为159%。
[实施例12]
在聚丙烯制的100mL带盖容器中,称量90.16g无机填料混合物4,并加入0.099g硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制,KBM403)、14.33g作为溶剂的2-丁酮(和光纯药株式会社制)、0.361g分散剂(楠本化成株式会社制,ED-113)、2.47g(固体成分)树脂合成例1中所得的酚醛树脂,并进行搅拌。再加入5.87g具有联苯骨架的2官能环氧树脂(三菱化学株式会社制,YL6121H,环氧当量为175g/eq)、0.73g双酚F型环氧树脂(新日铁化学株式会社制,YDF-8170C,环氧当量为160g/eq)和0.095g咪唑化合物(四国化成工业株式会社制,2PZ-CN)。进一步,投入120g直径为5mm的氧化铝制球,并在球磨机座上以100rpm搅拌12小时,然后过滤出氧化铝制球,得到清漆状的树脂组合物。以下,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材 成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为185%。
[实施例13]
除了将无机填料混合物1变为无机填料混合物8以外,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为114%。
[比较例3]
除了将无机填料混合物1变为无机填料混合物9以外,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为102%,几乎看不到流动。
[比较例4]
除了将无机填料混合物1变为无机填料混合物10以外,和实施例1同样地制作片材成型物。所得的片材成型物的挠性优异,并且通过前述流动率测定法所得的流动率为100%,几乎看不到流动。
[表1]
[表2]
由上述结果可知,就含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂、(B)在常温下为液状的环氧树脂、(C)酚醛树脂和(D)无机填料,并且含有氧化铝作为前述(D)无机填料,前述(D)无机填料的含有率为全部固体成分的75质量%以上,并且所含的前述(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下的实施例1~13而言,在形成B阶片材时的柔软性,以及在形成C阶片材时的热导性、剥离强度、绝缘破坏电压都良好,并且可以得到(D)无机填料整体的吸油量越小,则上述特性越优异的倾向。
此外,就不含有(B)在常温下为液状的环氧树脂的比较例2而言,无法获得柔软性,与此相对,含有(B)在常温下为液状的环氧树脂的全部实施例和比较例都可以得到柔软性。
另外,由实施例1和3的比较以及实施例4和12的比较可知,如果以对固化性的影响较小的范围添加(B)在常温下为液状的环氧树脂,则看不出其种类所带来的影响。
此外,就吸油量超过7.5ml/100g的比较例1、3、4而言,无法得到充分的 粘接性,与此相对,当吸油量为7.5ml/100g以下时,可以得到能够根据用途而适用的粘接性,并且吸油量为6.5ml/100g以下的全部实施例中都得到了充分的粘接性。
另外,存在有吸油量越小,则由吸油量所算出的无机填料的最大体积百分率越高的倾向。由于算出的最大体积百分率越高,则能够填充的无机填料的填充量越多,因此可以看出通过增加填充量,热导率优异的倾向,并且在同一填充量彼此的情况下,可以看出拉伸强度和绝缘破坏电压优异的倾向。具体来说,由实施例4、5、6的比较可知,在最大体积百分率和填充量的差的富余范围内,如果增加无机填料的填充量,则热导率上升。随之而来的是剥离强度、绝缘破坏电压也可以观察到下降的倾向,但可以结合用途、要求特性进行设计。此外,由实施例5和8的比较可知,通过添加弹性体等高分子量成分,能够抑制流动,在流动性过剩时,也可通过调成组成来控制流动性。

Claims (28)

1.一种带金属箔的树脂组合物片材,其具有金属箔,和设置在所述金属箔上并且由树脂组合物所形成的树脂组合物层,
所述树脂组合物含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂、(B)在常温下为液状的环氧树脂、(C)酚醛树脂和(D)无机填料,并且含有氧化铝作为所述(D)无机填料,所述(D)无机填料的含有率为全部固体成分中的75质量%以上,并且所含的所述(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下。
2.如权利要求1所述的带金属箔的树脂组合物片材,其中所述树脂组合物含有具有下述通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂作为所述(C)酚醛树脂,
通式(I)中,R1表示烷基、芳基或芳烷基,R2和R3各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基,m表示0~2的整数,n表示1~10的数。
3.如权利要求1或2所述的带金属箔的树脂组合物片材,其中所述(D)无机填料包含从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为5μm以上100μm以下的无机填料群(D-1)、D50为所述无机填料群(D-1)的1/2以下并且为1μm以上10μm以下的无机填料群(D-2)和D50为所述无机填料群(D-2)的1/2以下并且为0.1μm以上5μm以下的无机填料群(D-3)而构成,
所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)相对于所述(D)无机填料总量的比例分别为40质量%以上90质量%以下,5质量%以上40质量%以下,1质量%以上30质量%以下,其中,所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)的总质量%为100质量%。
4.如权利要求3所述的带金属箔的树脂组合物片材,其中所述无机填料群(D-3)以0.5质量%以上15质量%以下的范围含有从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为0.1μm以上1μm以下的球状氧化铝。
5.如权利要求1或2所述的带金属箔的树脂组合物片材,其中所述(B)在常温下为液状的环氧树脂包含具有来自于选自双酚A、双酚F和二羟基萘中的至少一种的骨架的液状环氧树脂,并且总环氧树脂/总酚醛树脂的当量比为0.8~1.1。
6.一种B阶片材,其是树脂组合物片材的半固化物,所述树脂组合物片材通过将树脂组合物成型为片材状而成,
所述树脂组合物含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂、(B)在常温下为液状的环氧树脂、(C)酚醛树脂和(D)无机填料,并且含有氧化铝作为所述(D)无机填料,所述(D)无机填料的含有率为全部固体成分中的75质量%以上,并且所含的所述(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下。
7.如权利要求6所述的B阶片材,其中所述树脂组合物含有具有下述通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂作为所述(C)酚醛树脂,
通式(I)中,R1表示烷基、芳基或芳烷基,R2和R3各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基,m表示0~2的整数,n表示1~10的数。
8.如权利要求6或7所述的B阶片材,其中所述(D)无机填料包含从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为5μm以上100μm以下的无机填料群(D-1)、D50为所述无机填料群(D-1)的1/2以下并且为1μm以上10μm以下的无机填料群(D-2)和D50为所述无机填料群(D-2)的1/2以下并且为0.1μm以上5μm以下的无机填料群(D-3)而构成,
所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)相对于所述(D)无机填料总量的比例分别为40质量%以上90质量%以下,5质量%以上40质量%以下,1质量%以上30质量%以下,其中,所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)的总质量%为100质量%。
9.如权利要求8所述的B阶片材,其中所述无机填料群(D-3)以0.5质量%以上15质量%以下的范围含有从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为0.1μm以上1μm以下的球状氧化铝。
10.如权利要求6或7所述的B阶片材,其中所述(B)在常温下为液状的环氧树脂包含具有来自于选自双酚A、双酚F和二羟基萘中的至少一种的骨架的液状环氧树脂,并且总环氧树脂/总酚醛树脂的当量比为0.8~1.1。
11.一种半固化的带金属箔的树脂组合物片材,其是权利要求1~5任一项所述的带金属箔的树脂组合物片材的半固化物。
12.一种金属基布线板材料,其具有金属箔、金属板,和设置在所述金属箔与所述金属板之间的、作为树脂组合物的固化物的热导性绝缘层,
所述树脂组合物含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂、(B)在常温下为液状的环氧树脂、(C)酚醛树脂和(D)无机填料,并且含有氧化铝作为所述(D)无机填料,所述(D)无机填料的含有率为全部固体成分中的75质量%以上,并且所含的所述(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下。
13.如权利要求12所述的金属基布线板材料,其中所述树脂组合物含有具有下述通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂作为所述(C)酚醛树脂,
通式(I)中,R1表示烷基、芳基或芳烷基,R2和R3各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基,m表示0~2的整数,n表示1~10的数。
14.如权利要求12或13所述的金属基布线板材料,其中所述(D)无机填料包含从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为5μm以上100μm以下的无机填料群(D-1)、D50为所述无机填料群(D-1) 的1/2以下并且为1μm以上10μm以下的无机填料群(D-2)和D50为所述无机填料群(D-2)的1/2以下并且为0.1μm以上5μm以下的无机填料群(D-3)而构成,
所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)相对于所述(D)无机填料总量的比例分别为40质量%以上90质量%以下,5质量%以上40质量%以下,1质量%以上30质量%以下,其中,所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)的总质量%为100质量%。
15.如权利要求14所述的金属基布线板材料,其中所述无机填料群(D-3)以0.5质量%以上15质量%以下的范围含有从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为0.1μm以上1μm以下的球状氧化铝。
16.如权利要求12或13所述的金属基布线板材料,其中所述(B)在常温下为液状的环氧树脂包含具有来自于选自双酚A、双酚F和二羟基萘中的至少一种的骨架的液状环氧树脂,并且总环氧树脂/总酚醛树脂的当量比为0.8~1.1。
17.一种金属基布线板,其具有布线层、金属板,和位于所述布线层与所述金属板之间的、作为树脂组合物的固化物的热导性绝缘层,
所述树脂组合物含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂、(B)在常温下为液状的环氧树脂、(C)酚醛树脂和(D)无机填料,并且含有氧化铝作为所述(D)无机填料,所述(D)无机填料的含有率为全部固体成分中的75质量%以上,并且所含的所述(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下。
18.如权利要求17所述的金属基布线板,其中所述树脂组合物含有具有下述通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂作为所述(C)酚醛树脂,
通式(I)中,R1表示烷基、芳基或芳烷基,R2和R3各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基,m表示0~2的整数,n表示1~10的数。
19.如权利要求17或18所述的金属基布线板,其中所述(D)无机填料包含从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为5μm以上100μm以下的无机填料群(D-1)、D50为所述无机填料群(D-1)的1/2以下并且为1μm以上10μm以下的无机填料群(D-2)和D50为所述无机填料群(D-2)的1/2以下并且为0.1μm以上5μm以下的无机填料群(D-3)而构成,
所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)相对于所述(D)无机填料总量的比例分别为40质量%以上90质量%以下,5质量%以上40质量%以下,1质量%以上30质量%以下,其中,所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)的总质量%为100质量%。
20.如权利要求19所述的金属基布线板,其中所述无机填料群(D-3)以0.5质量%以上15质量%以下的范围含有从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为0.1μm以上1μm以下的球状氧化铝。
21.如权利要求17或18所述的金属基布线板,其中所述(B)在常温下为液状的环氧树脂包含具有来自于选自双酚A、双酚F和二羟基萘中的至少一种的骨架的液状环氧树脂,并且总环氧树脂/总酚醛树脂的当量比为0.8~1.1。
22.一种LED光源部件,其使用权利要求1~5任一项所述的带金属箔的树脂组合物片材、权利要求6~10任一项所述的B阶片材、权利要求11所述的半固化的带金属箔的树脂组合物片材、权利要求12~16任一项所述的金属基布线板材料以及权利要求17~21任一项所述的金属基布线板中的任一者而制造。
23.一种功率半导体装置,其使用权利要求1~5任一项所述的带金属箔的树脂组合物片材、权利要求6~10任一项所述的B阶片材、权利要求11所述的半固化的带金属箔的树脂组合物片材、权利要求12~16任一项所述的金属基布线板材料以及权利要求17~21任一项所述的金属基布线板中的任一者而制造。
24.一种树脂组合物片材的制造方法,其包括将含有来自于二羟基苯的(C)酚醛树脂的树脂组合物涂布在基材上,并在所述二羟基苯在片材中以单体状态残存的条件下进行干燥,从而成型为片材状的工序,
所述树脂组合物含有(A)具有联苯骨架的环氧树脂、(B)在常温下为液状的环氧树脂、(C)酚醛树脂和(D)无机填料,并且含有氧化铝作为所述(D)无机填料,所述(D)无机填料的含有率为全部固体成分中的75质量%以上,并且所含的所述(D)无机填料整体的吸油量为7.5ml/100g以下。
25.如权利要求24所述的树脂组合物片材的制造方法,其中所述树脂组合物含有具有下述通式(I)所表示的结构单元的酚醛树脂作为所述(C)酚醛树脂,
通式(I)中,R1表示烷基、芳基或芳烷基,R2和R3各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或芳烷基,m表示0~2的整数,n表示1~10的数。
26.如权利要求24或25所述的树脂组合物片材的制造方法,其中所述(D)无机填料包含从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为5μm以上100μm以下的无机填料群(D-1)、D50为所述无机填料群(D-1)的1/2以下并且为1μm以上10μm以下的无机填料群(D-2)和D50为所述无机填料群(D-2)的1/2以下并且为0.1μm以上5μm以下的无机填料群(D-3)而构成,
所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)相对于所述(D)无机填料总量的比例分别为40质量%以上90质量%以下,5质量%以上40质量%以下,1质量%以上30质量%以下,其中,所述无机填料群(D-1)、(D-2)和(D-3)的总质量%为100质量%。
27.如权利要求26所述的树脂组合物片材的制造方法,其中所述无机填料群(D-3)以0.5质量%以上15质量%以下的范围含有从重量累积粒度分布的小粒径侧起累积50%所对应的粒径D50为0.1μm以上1μm以下的球状氧化铝。
28.如权利要求24或25所述的树脂组合物片材的制造方法,其中所述(B) 在常温下为液状的环氧树脂包含具有来自于选自双酚A、双酚F和二羟基萘中的至少一种的骨架的液状环氧树脂,并且总环氧树脂/总酚醛树脂的当量比为0.8~1.1。
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