CN106537524A

CN106537524A - 绝缘片

Info

Publication number: CN106537524A
Application number: CN201580041376.XA
Authority: CN
Inventors: 石畝千启; 大桥章浩
Original assignee: Nitto Shinko Corp
Current assignee: Nitto Shinko Corp
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: JPWO2016017670A1; WO2016017670A1; JP6559136B2; DE112015003461T5; CN106537524B

Abstract

本发明的绝缘片具有第1表面层和中间层，与所述第1表面层相比，所述中间层的无机成分的体积含有率高、热传导率高，所述第1表面层的厚度比所述中间层小，且在厚度方向上与所述中间层的热阻差为±5℃/W以内。

Description

绝缘片

相关申请的相互参照

本申请主张日本国专利申请2014－153477号的优先权，并通过引用纳入本申请说明书的记载中。

技术领域

本发明涉及绝缘片。

背景技术

以往，绝缘片即被粘接在被粘物上使用的粘接片(例如，夹装于电子零件和将该电子零件散发的热向外部释放的散热部件之间进行使用的绝缘片等)，包括环氧树脂及无机填料。

例如，专利文献1中记载了一种绝缘片，其积层有树脂片和金属层，其中所述树脂片由含有环氧树脂和无机填料的树脂组合物形成，所述金属层由金属箔形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2006－191150号公报

发明内容

发明要解决的问题

因此，近来需要一种绝缘性、粘接性、及热传导性更好的绝缘片，但以往的绝缘片可能无法充分满足该要求。

鉴于上述需求，本发明的课题在于提供一种绝缘片，其具有更优异的绝缘性、粘接性、及热传导性。

用于解决问题的方案

本发明为绝缘片，呈3层以上的层结构，被粘接在被粘物上使用，

该绝缘片具有：

粘接于所述被粘物的第1表面层；

成为所述第1表面层相反侧的面的第2表面层；

从内侧与所述第1表面层相接的中间层，

所述第1表面层含有环氧树脂和无机填料，

与所述第1表面层相比，所述中间层的无机成分的体积含有率高、且热传导率高，

所述第1表面层比所述中间层的厚度小，且在厚度方向上与所述中间层的热阻差为±5℃/W以内。

这里，作为本发明的绝缘片的一个方式，所述中间层含有环氧树脂和无机填料。

另外，作为本发明的绝缘片的其他方式，所述中间层由陶瓷板构成。

而且，作为所述中间层由陶瓷板构成的绝缘片的一个方式，所述陶瓷板为氧化铝板、氮化铝板、或氮化硅板。

附图说明

图1是一个实施方式的绝缘片的概要剖视图。

图2是表示涂布装置的概要剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。

本实施方式的绝缘片为具有3层以上的层结构的绝缘片。另外，本实施方式的绝缘片粘接于被粘物上使用。而且，本实施方式的绝缘片具有：粘接于所述被粘物的第1表面层；成为所述第1表面层相反侧的面的第2表面层；从内侧与所述第1表面层相接的中间层。所述第1表面层含有环氧树脂和无机填料。所述中间层的无机成分的体积含有率高于所述第1表面层、热传导率也高于所述第1表面层。所述第1表面层的厚度比所述中间层小，且在厚度方向上与所述中间层的热阻差为±5℃/W以内。

以下，以呈3层结构的绝缘片为例，说明本实施方式的绝缘片。

本实施方式的绝缘片是夹装于电子零件和将该电子零件散发的热向外部释放的散热部件之间使用的绝缘片。

如图1所示，本实施方式的绝缘片1具有：一面侧的第1表面层2；另一面侧的第2表面层3；和设于所述第1表面层2及所述第2表面层3之间、且与所述第1表面层2及所述第2表面层3相接的中间层4。

所述第1表面层2、所述第2表面层3、及所述中间层4分别含有环氧树脂和无机填料。

所述第1表面层2及所述第2表面层3是分别与所述中间层4相比无机成分即无机填料的体积含有率小的层。

由于所述第1表面层2及所述第2表面层3的无机填料的体积含有率分别比所述中间层4小，因此，能够使所述第1表面层2及所述第2表面层3中环氧树脂的体积含有率比所述中间层4的环氧树脂的体积含有率大。另外，与作为无机成分的无机填料不同，环氧树脂具有优异的粘接性。因此，所述第1表面层2及所述第2表面层3具有优异的粘接性，其结果为，本实施方式的绝缘片1具有优异的粘接性。

另外，所述第1表面层及所述第2表面层中无机成分即无机填料的体积含有率分别比所述中间层小，由此，难以发生破裂。因此，所述第1表面层2及所述第2表面层3具有优异的绝缘性，其结果，本实施方式的绝缘片1具有优异的绝缘性。

所述中间层4的无机填料的体积含有率优选为50体积％以上，更优选为50～70体积％。

所述第1表面层2及所述第2表面层3的各层中无机填料的体积含有率优选为60体积％以下，更优选为30～60体积％。

此外，体积是指20℃时的体积。

所述中间层4的热传导率比所述第1表面层及所述第2表面层高。

所述中间层4的热传导率优选为10～50W/(m·K)，更优选为10～30W/(m·K)。

所述第1表面层的热传导率优选为10～50W/(m·K)，更优选为10～30W/(m·K)。另外，所述第2表面层的热传导率优选为10～50W/(m·K)，更优选为10～30W/(m·K)。

此外，热传导率能够通过JIS A1412－1:1999中规定的方法进行测定。

所述第1表面层2及所述第2表面层3各自的厚度分别比所述中间层4的厚度小。通过该结构，本实施方式的绝缘片1具有优异的热传导性。

所述中间层4的厚度优选为100～300μm，更优选为100～200μm。

所述第1表面层2的厚度优选为30～100μm，更优选为30～80μm。另外，所述第2表面层3的厚度优选为30～100μm，更优选为30～80μm。

此外，厚度能够通过千分尺(micrometer)来测定。

所述第1表面层2在厚度方向上与所述中间层4的热阻的差为±5℃/W以内。在本实施方式的绝缘片1中，通过该结构而难以发生热累积。其结果，本实施方式的绝缘片1具有优异的热传导性。

所述第2表面层3优选在厚度方向上与所述中间层4的热阻的差为±5℃/W以内。

所述第1表面层2的热阻优选为75℃/W以下，更优选为6～20℃/W。所述第2表面层3的热阻优选为75℃/W以下，更优选为6～20℃/W。所述中间层4的热阻优选为75℃/W以下，更优选为6～20℃/W。

所述第1表面层2优选在厚度方向上与所述中间层4的热阻的差为±3℃/W以内。所述第2表面层3优选在厚度方向上与所述中间层4的热阻的差为±3℃/W以内。

所述中间层4在厚度方向上的热阻相对于所述第1表面层2在厚度方向上的热阻的比优选为8/10～10/8，更优选为9/10～10/9。所述中间层4在厚度方向上的热阻相对于所述第2表面层3在厚度方向上的热阻的比优选为8/10～10/8，更优选为9/10～10/9。

此外，热阻能够通过JIS A1412－1:1999中规定的方法测定。

各层的性质(热阻、厚度、热传导率等)能够通过对绝缘片进行研磨并使欲测定对象层露出来进行测定。

本实施方式的绝缘片的介质击穿电压(BDV)优选为2kV以上，更优选为3kV以上。

BDV能够基于JIS K6911:1995来测定。

本实施方式的绝缘片被夹装在功率晶体管等电子零件和散热片等散热部件之间进行使用。

本实施方式的绝缘片如上述那样构成，接下来对用于制造本实施方式的绝缘片的制造方法进行说明。

所述制造方法中，通过实施对成为第1表面层2的第1树脂片、成为中间层4的第3树脂片、和成为第2表面层3的第2树脂片进行热冲压的热冲压工序，而能够得到本实施方式的绝缘片。

首先，说明树脂片(第1树脂片、第2树脂片、及第3树脂片)的制造方法。

树脂片的制造方法包括：通过一般方法对无机填料、环氧树脂、根据需要加入的挥发性溶剂及其他成分进行混合来调制树脂组合物的树脂组合物调制工序；将该树脂组合物成形为片状而形成树脂片的树脂片形成工序。

作为所述树脂组合物调制工序中的树脂组合物的制作方法，例如，能够采用以下方法：通过挥发性溶剂对环氧树脂进行溶解，然后再添加无机填料或其他成分进行混合。另外，还能够采用以下方法：例如对环氧树脂进行加热熔融，同时通过搅拌机等对所述无机填料、该加热熔融的环氧树脂及其他的成分进行混合。

作为所述环氧树脂，能够单独采用或并用两种以上如下树脂：双酚A型环氧树脂、改性双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、改性双酚F型环氧树脂、三苯甲烷型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、二聚环戊二烯型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、苯氧基树脂等各种环氧树脂。

所述无机填料只要热传导率比所述环氧树脂高则无特别限定，能够列举例如氮化硼、氮化铝、氮化硅、氮化镓、氧化铝、碳化硅、二氧化硅、氧化镁、金刚石等粒子。

所述无机填料优选平均粒径为10～50μm。

使所述树脂组合物含有固化剂、固化促进剂从而能够赋予其热固化性。

作为所述固化剂，虽无特别限定，但能够使用例如二氨基二苯砜、双氰胺、二氨基二苯基甲烷、三乙烯四胺等胺系固化剂、苯酚酚醛清漆型树脂、芳烷型酚醛树脂、二聚环戊二烯改性酚醛树脂、萘型酚醛树脂、双酚系酚醛树脂等酚醛系固化剂、酸酐等。

其中，考虑到易于确保电特性的可靠性，优选苯酚酚醛清漆型树脂、二氨基二苯砜(Diaminodiphenyl sulfone)。

作为所述固化促进剂，虽无特别限定，但咪唑类、磷酸三苯酯(TPP)、三氟化硼单乙胺等胺系固化促进剂在保存性等方面优选。

作为所述其他成分，还能够在不损害本发明的效果的范围内适当添加被称作分散剂、增粘剂、抗老化剂，防氧化剂、加工助剂、稳定剂、消泡剂、阻燃剂、增稠剂、颜料等的一般用作塑料配合化学药品的其他成分。

所述挥发性溶剂用于使所述树脂组合物中含有的成分均匀地分散。

作为所述挥发性溶剂，虽无特别限定，但考虑树脂片形成工序时易于挥发除去这点，优选沸点为120℃以下的溶剂。另外，因与树脂组合物之间不存在反应性而优选使用甲基乙基甲酮、丙酮、甲苯等。

在所述树脂片形成工序中，例如，在使用挥发性溶剂等、且在使用常温下为液状的树脂组合物的情况下，通过图2所示的一般的涂布装置，将用于形成树脂片的树脂组合物5涂布在支承层6的一面侧，接着，使树脂组合物5干燥，由此能够在支承层6上形成树脂片。

作为涂布所述树脂组合物5的方法，没有特别限定，但能够采用刮片法、涂布(coater)法、挤出成形法、丝网印刷法、金属掩模(metal mask)印刷法等。

作为对所述树脂组合物5进行干燥的方法，除了常压下通过加热进行干燥的方法以外，还能够采用真空条件下使所述树脂组合物5中的挥发性溶剂挥发除去的方法。在所述树脂组合物5中含有挥发性溶剂的情况下，通常，树脂组合物5会通过该干燥而干燥固化。作为使所述树脂组合物5干燥的温度，虽无特别限定，但优选为树脂组合物5中配合的挥发性溶剂的沸点以上且环氧树脂完全固化温度以下的温度，通常70～130℃为适当。

在所述树脂片形成工序中，如图2所示，在使用支承层6的情况下，除了使用表面未处理的支承层作为该支承层6以外，例如，还能够使用进行了表面粗糙化处理、表面脱模处理后的片状的支承层作为该支承层6。作为所述支承层6的材质，没有特别限定，能够列举聚酯、聚烯烃、聚酰亚胺等塑料；铜、铝、镍等金属等。其中，从剥离性良好、外形加工性好、廉价的角度考虑，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。作为所述支承层6的厚度，通常能够例示25～188μm。

另外，在所述树脂片形成工序中，例如，还能够采用被称作所谓“Roll to Roll”等的具有优异生产效率的方法等，该被称作“Roll to Roll”的方法中，将支承层6在一侧送出并在另一侧收卷，在该送出和收卷之间连续地实施液态树脂组合物5的涂布和干燥。

所述树脂片具有空隙(void)。通过对树脂片进行热冲压，能够减少树脂片的空隙，因此，热冲压后所形成的树脂层的厚度与树脂片的厚度相比减小。因此，考虑到该厚度的变化，例如通过适当设定在支承层上涂布树脂组合物时的厚度，而能够得到所希望的树脂层的厚度。

此外，使积层了树脂层的面的每单位面积的树脂层的质量为w，使树脂层的厚度为m，使树脂层的密度为ρ，则通过下式(1)表示。

w＝m×ρ(1)

另外，树脂层的密度ρ能够根据树脂片中树脂层的各成分的密度乘以树脂层中各成分的体积比例后的值的和计算。或者，还可以另外形成一层树脂层，测定其质量和体积，并算出树脂层的密度ρ。

而且，树脂层的质量能够通过从用于形成该树脂层的树脂组合物的质量中除去热冲压时挥发的成分的质量分来计算。

因此，形成干燥后每单位面积的质量为w的树脂片，由此，能够使后面阶段的热冲压工序后的树脂层厚度成为目标的厚度m。

在所述热冲压工序中，首先，以成为第1表面层的第1树脂片与成为中间层的第3树脂片相接的方式，对带支承层的第1树脂片和带支承层的第3树脂片进行积层并热冲压，通过接合第1树脂片和第3树脂片，来制作两面都具有支承层的接合体。

然后，从该接合体使第3树脂片侧的支承层剥离。

接下来，以成为第2表面层的第2树脂片与成为中间层的第3树脂片相接的方式，对带支承层的第2树脂片和带支承层的接合体进行积层并热冲压，通过接合第2树脂片和第3树脂片，来制作两面都具有支承层的绝缘片。

然后，通过从绝缘片的两面剥离支承层，而能够得到绝缘片。

所述热冲压的压力优选为1～20MPa，更优选为2～15MPa。

除压力以外，作为所述热冲压的条件没有特别限定，但能够例示温度为40～160℃、并进行2秒～10小时。考虑到进一步促进热固化而优选温度为40℃以上，为了防止环氧树脂固化反应进行过度而导致无法粘接于应电绝缘的介质间，而优选温度为160℃以下。

另外，考虑到有效除去空隙，优选在减压下进行热冲压。

在实施了所述热冲压工序后，优选环氧树脂为未固化的状态，更详细地说，优选环氧树脂处于没有完全固化的半固化的状态。作为半固化的状态，在进行DSC测定时，若使完全没有固化的环氧树脂的发热量为100％，则优选实施了所述热冲压工序后的环氧树脂的发热量为20～85％的范围。

所述热冲压工序能够通过除了具有加热装置以外，还具有例如减压装置的冲压机、具有冷却装置的冲压机、及其他多级冲压机等实施。

另外，作为实施所述热冲压的具体的方法，能够例示进行加热冲压并自然冷却的方法、通过热交换进行的加热冷却一贯冲压方法、分开进行加热冲压与冷却冲压且在加热冲压后进行冷却冲压的方法等。

然而，第3树脂片因无机填料的体积含有率高而容易产生裂纹。但是，在所述制造方法中，通过第1树脂片及第2树脂片覆盖第3树脂片，并进行热冲压，因此在进行热冲压时能够通过第1树脂片及第2树脂片的环氧树脂填埋其裂纹部位。其结果就是，能够得到裂纹少的绝缘片。

本实施方式的绝缘片如上述方式构成，因此，具有以下优点。

即，本实施方式的绝缘片1为具有3层以上的层结构的绝缘片。另外，本实施方式的绝缘片被粘接于被粘物上使用。而且，本实施方式的绝缘片具有：被粘接于所述被粘物的第1表面层2；成为所述第1表面层2相反侧的面的第2表面层3；从内侧与所述第1表面层2相接的中间层4。所述第1表面层2具有环氧树脂和无机填料。与所述第1表面层2相比，所述中间层4的无机成分的体积含有率高、热传导率高。所述第1表面层2的厚度比所述中间层4小，且厚度方向上与所述中间层4的热阻的差为±5℃/W以内。

在该绝缘片1中，由于与所述中间层4相比，所述第1表面层2的无机成分的体积含有率小，因此，能够使所述第1表面层2中的环氧树脂的体积含有率比所述中间层4中的环氧树脂的体积含有率大。另外，与无机成分不同，环氧树脂具有优异的粘接性。因此，所述第1表面层2具有优异的粘接性，其结果为，该绝缘片1也具有优异的粘接性。

另外，由于与所述中间层4相比所述第1表面层2的无机成分的体积含有率小，所以难以产生裂缝。因此，所述第1表面层2具有优异的绝缘性，其结果为，该绝缘片1具有优异的绝缘性。

另外，在该绝缘片1中，所述中间层4的无机填料的体积含有率比所述第1表面层2大。另外，与环氧树脂相比无机成分的热传导性好。因此，所述中间层4具有优异的热传导性。其结果为，该绝缘片1具有优异的热传导性。

而且，在该绝缘片1中，所述第1表面层2的厚度比所述中间层4小，因此，该绝缘片1具有优异的热传导性。

而且，在该绝缘片1中，所述第1表面层2在厚度方向上与所述中间层4的热阻的差为±5℃/W以内。因此，在该绝缘片1中难以发生热累积。其结果为，该绝缘片1具有优异的热传导性。

如上所述，根据本实施方式，能够提供一种绝缘性、粘接性、及热传导性更优异的绝缘片。

另外，本实施方式的绝缘片1中，所述中间层4含有环氧树脂和无机填料。

本发明的绝缘片不限于上述实施方式。另外，本发明的绝缘片也不限于上述的作用效果。本发明的绝缘片能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。

例如，在本实施方式的绝缘片中，所述中间层4含有环氧树脂和无机填料，但本发明的绝缘片中，所述中间层还可以由陶瓷板构成。陶瓷板本身的机械强度弱，但在本发明的绝缘片中，由于陶瓷板被两个表面层覆盖，因此，具有能够提高机械强度的优点。

该情况下，所述中间层4的厚度优选为100～300μm，更优选为100～200μm。所述第1表面层2的厚度优选为30～200μm，更优选为50～150μm。另外，所述第2表面层3的厚度优选为30～200μm，更优选为50～150μm。

作为所述陶瓷板，优选为氧化铝板、氮化铝板、或氮化硅板，基于具有优异的散热性、且更廉价的观点，尤其优选氮化铝板。

附图标记说明

1：绝缘片，2：第1表面层，3：第2表面层，4：中间层，5：树脂组合物，6：支承层。

Claims

1.一种绝缘片，呈3层以上的层结构，被粘接在被粘物上使用，

该绝缘片具有：

粘接于所述被粘物的第1表面层；

成为所述第1表面层相反侧的面的第2表面层；

从内侧与所述第1表面层相接的中间层，

所述第1表面层含有环氧树脂和无机填料，

2.根据权利要求1所述的绝缘片，所述中间层含有环氧树脂和无机填料。

3.根据权利要求1所述的绝缘片，所述中间层由陶瓷板构成。

4.根据权利要求3所述的绝缘片，所述陶瓷板为氧化铝板、氮化铝板、或氮化硅板。