CN107004651B - 导热片的制造方法、导热片和半导体装置 - Google Patents

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Abstract

导热片的制造方法，其包含下述的工序：成型体制作工序，通过将含有粘合剂树脂和导热性填料的导热性树脂组合物成型为规定形状并进行固化，获得上述导热性树脂组合物的成型体；成型体片制作工序，将上述成型体裁断成片状，获得在表面上有上述导热性填料突出的成型体片；以及，压制工序，将上述成型体片压制，以追随基于突出的上述导热性填料的凸形状的方式，将上述成型体片的表面通过从上述成型体片中渗出的渗出成分覆盖。

Description

导热片的制造方法、导热片和半导体装置
技术领域
本发明涉及布置于半导体元件等的热源与热沉(heat sink)等的散热部件之间的导热片的制造方法、导热片和具备导热片的半导体装置。
背景技术
以往，装载于个人电脑等的各种电子仪器或其它仪器中的半导体元件，由于驱动而产生热，当所产生的热累积时，会对半导体元件的驱动或周边仪器产生不良影响，因此使用各种了冷却手段。作为半导体元件等电子零件的冷却方法，已知有下述的方法：在该仪器中安装风扇，来冷却仪器机壳内的空气的方式；在其应该冷却的半导体元件中安装散热片或散热板等的热沉的方法等。
在半导体元件中安装热沉进行冷却时，为了使半导体元件的热有效地释放，在半导体元件与热沉之间设置导热片。作为导热片，广泛使用的是使导热性填料[鳞片状颗粒(氮化硼(BN)、石墨等)、碳纤维等]等的填充剂分散含有于有机硅树脂中而得的导热片(例如，参照专利文献1)。
这些导热性填料具有热传导的各向异性，例如已知：使用碳纤维作为导热性填料时，在纤维方向上具有约600W/m・K～1200W/m・K的导热率，使用氮化硼作为导热性填料时，在面方向上具有约110W/m・K、在与面方向垂直的方向上具有约2W/m・K的导热率，从而具有各向异性。
在此，个人电脑的CPU等的电子零件中，伴随其高速化、高性能化，有其散热量逐年增大的倾向。但是，相反地，由于微细硅电路技术的进步，处理器等的芯片尺寸为与以往同等尺寸或更小的尺寸，每单位面积的热流速增高。因此，为了避免由于其温度升高而导致的不良情形等，要求对CPU等的电子零件进行更有效地散热、冷却。
为了提高导热片的散热特性，要求显示传热难度的指标即热阻降低。为了降低热阻，有效的手段是使对作为热源的电子零件或热沉等的散热部件的粘附性提高。
但是，若碳纤维等的导热性填料在片表面露出(例如，参照专利文献2)，则对热源或散热部件的追随性、粘附性差，无法充分地降低热阻。另外，为了使导热性填料没入片内，还提出了使导热片在热源与散热部件之间以高载荷夹持的方法(例如，参照专利文献3)，但用于要求低载荷的热源时，导热性填料不能没入，无法降低热阻。
另外，若碳纤维等的导热性填料在片表面露出，则片表面的微粘结性(粘性)低，无法临时固定于热源或散热部件上。因此，将导热片安装于热源与散热部件之间时，产生另外使用粘结片或粘结剂进行临时固定的需要。但是，若使这样的粘结片或粘结剂介于其间，安装工序会变得烦杂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2012-23335号公报；
专利文献2：特开2014-1388号公报；
专利文献3：特开2006-335958号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的课题在于，解决以往的上述各问题，实现以下的目的。即，本发明的目的在于，提供：使对热源或散热部件的粘附性提高，导热性优异，且可以不使用粘结剂等而进行临时固定，安装性优异的导热片的制造方法；导热片；和使用了该导热片的半导体装置。
用于解决课题的手段
用于解决上述课题的手段如下所示。即，
＜1＞导热片的制造方法，其特征在于，包含下述的工序：
成型体制作工序，通过将含有粘合剂树脂和导热性填料的导热性树脂组合物成型为规定形状并进行固化，获得上述导热性树脂组合物的成型体；
成型体片制作工序，将上述成型体裁断成片状，获得在表面上有上述导热性填料突出的成型体片；
压制工序，将上述成型体片压制，以追随基于突出的上述导热性填料的凸形状的方式，将上述成型体片的表面通过从上述成型体片中渗出的渗出成分覆盖。
＜2＞上述＜1＞中所述的导热片的制造方法，其中，上述粘合剂树脂含有液状硅凝胶的主剂和固化剂，
上述主剂与上述固化剂的掺混比例以质量比计为主剂：固化剂=35：65～65：35。
＜3＞上述＜1＞～＜2＞的任一项中所述的导热片的制造方法，其中，上述成型体制作工序通过向中空状的模内填充上述导热性树脂组合物，并将上述导热性树脂组合物热固化来进行，
上述导热性填料含有碳纤维和无机物填料，
上述导热片中，上述碳纤维无规地取向。
＜4＞上述＜1＞～＜3＞的任一项中所述的导热片的制造方法，其中，上述压制工序使用用于将上述成型体片压缩成规定厚度的隔板来进行。
＜5＞上述＜1＞～＜4＞的任一项中所述的导热片的制造方法，其中，上述压制工序通过将多个的上述成型体片毗邻，一并进行压制来进行，获得上述多个的成型体片一体化了的导热片。
＜6＞导热片，其特征在于，所述导热片具有将含有粘合剂树脂和导热性填料的导热性树脂组合物固化而成的片主体，
以追随基于突出的上述导热性填料的凸形状的方式，通过从上述片主体中渗出的渗出成分覆盖上述片主体的表面。
＜7＞上述＜6＞中所述的导热片，其中，上述导热性填料含有碳纤维和无机物填料。
＜8＞上述＜7＞中所述的导热片，其中，基于突出的上述导热性填料的凸形状中，上述无机物填料附着于上述碳纤维的表面。
＜9＞导热片，其特征在于，所述导热片通过上述＜1＞～＜5＞的任一项中所述的导热片的制造方法制造。
＜10＞半导体装置，其特征在于，所述半导体装置具有热源、散热部件、和夹持于上述热源与上述散热部件之间的导热片，
上述导热片为上述＜6＞～＜9＞的任一项中所述的导热片。
发明效果
根据本发明，解决以往的上述各问题，可以实现上述目的，可以提供：使对热源或散热部件的粘附性提高，导热性优异，且可以不使用粘结剂等而进行临时固定，安装性优异的导热片的制造方法；导热片；和使用了该导热片的半导体装置。
附图说明
[图1] 图1是显示使成型体片隔着隔板进行压制的状态的斜视图。
[图2A] 图2A是显示将多个的成型体片毗邻，一并进行压制，由此获得大尺寸的导热片的工序的斜视图(其一)。
[图2B] 图2B是显示将多个的成型体片毗邻，一并进行压制，由此获得大尺寸的导热片的工序的斜视图(其二)。
[图3] 图3是本发明的半导体装置的一个例子的剖面示意图。
[图4A] 图4A是实施例4的导热片样品的表面的SEM(扫描型电子显微镜)照片。
[图4B] 图4B是实施例4的导热片样品的表面的SEM照片。
[图5A] 图5A是实施例5的导热片样品的表面的SEM照片。
[图5B] 图5B是实施例5的导热片样品的表面的SEM照片。
[图6A] 图6A是实施例6的导热片样品的表面的SEM照片。
[图6B] 图6B是实施例6的导热片样品的表面的SEM照片。
[图7A] 图7A是实施例7的导热片样品的表面的SEM照片。
[图7B] 图7B是实施例7的导热片样品的表面的SEM照片。
[图8A] 图8A是比较例2的导热片样品的表面的SEM照片。
[图8B] 图8B是比较例2的导热片样品的表面的SEM照片。
具体实施方式
(导热片的制造方法和导热片)
本发明的导热片的制造方法至少包含成型体制作工序、成型体片制作工序和压制工序，进一步根据需要，包含其它工序。
本发明的导热片是具有将含有粘合剂树脂和导热性填料的导热性树脂组合物固化而成的片主体的导热片，其中，以追随基于突出的上述导热性填料的凸形状的方式，将上述片主体的表面通过从上述片主体中渗出的渗出成分覆盖。
本发明的上述导热片可以通过本发明的上述导热片的制造方法适当地制造。
＜成型体制作工序＞
作为上述成型体制作工序，只要是通过将含有粘合剂树脂和导热性填料的导热性树脂组合物成型为规定形状并固化来获得上述导热性树脂组合物的成型体的工序，则没有特别限定，可以根据目的适宜选择。
＜＜导热性树脂组合物＞＞
上述导热性树脂组合物至少含有粘合剂树脂和导热性填料，进一步根据需要，含有其它成分。
上述导热性树脂组合物可以通过公知的方法调制。
-粘合剂树脂-
作为上述粘合剂树脂，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以举出：热固化性聚合物等。
作为上述热固化性聚合物，例如可以举出：交联橡胶、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、苯并环丁烯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯、聚酰亚胺-有机硅、热固化型聚苯醚、热固化型改性聚苯醚等。这些能够以一种单独使用，也可以将两种以上并用。
作为上述交联橡胶，例如可以举出：天然橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、加氢丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯丙烯橡胶、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸橡胶、聚异丁烯橡胶、硅橡胶等。这些能够以一种单独使用，也可以将两种以上并用。
这些之中，从成形加工性、耐候性优异的同时，对电子零件的粘附性和追随性的角度出发，特别优选上述热固化性聚合物为有机硅树脂。
作为上述有机硅树脂，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，优选含有液状硅凝胶的主剂和固化剂。作为这样的有机硅树脂，例如可以举出：加成反应型液状有机硅树脂、将过氧化物用于硫化的热硫化型混炼(millable)型的有机硅树脂等。这些之中，作为电子仪器的散热部件，由于要求电子零件的发热面与热沉面的粘附性，特别优选加成反应型液状有机硅树脂。
作为上述加成反应型液状有机硅树脂，优选以具有乙烯基的聚有机硅氧烷为主剂、以具有Si-H基的聚有机硅氧烷为固化剂的双液性的加成反应型有机硅树脂。
上述液状硅凝胶的主剂与固化剂的组合中，作为上述主剂与上述固化剂的掺混比例，优选以质量比计为主剂：固化剂=35：65～65：35。
通过使掺混比率在上述优选的范围内，在压制工序中，从成型体片中渗出的渗出成分容易对所得的导热片赋予适度的微粘结性。
作为上述导热性树脂组合物中的上述粘合剂树脂的含量，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，优选10质量％～50质量％、更优选15质量％～40质量％。
-导热性填料-
上述导热性填料是用于使来自热源的热有效传导至散热部件的材料。
作为上述导热性填料，优选碳纤维、无机物填料。
--碳纤维--
作为上述碳纤维，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以使用：沥青系碳纤维，PAN系碳纤维，将PBO纤维石墨化而得的碳纤维，通过电弧放电法、激光蒸发法、CVD法(化学气相沉积法)、CCVD法(催化化学气相沉积法)等合成的碳纤维。这些之中，从导热性的角度出发，特别优选将PBO纤维石墨化而得的碳纤维、沥青系碳纤维。
就上述碳纤维而言，根据需要，可以对其一部或全部进行表面处理而使用。作为上述表面处理，例如可以举出：氧化处理、氮化处理、硝化、磺化、或在通过这些处理导入表面的官能团或碳纤维的表面上使金属、金属化合物、有机化合物等附着或结合的处理等。作为上述官能团，例如可以举出：羟基、羧基、羰基、硝基、氨基等。
作为上述碳纤维的平均纤维长度(平均长轴长度)，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，优选50μm～250μm、更优选75μm～200μm、特别优选90μm～170μm。
作为上述碳纤维的平均纤维径(平均短轴长度)，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，优选4μm～20μm、更优选5μm～14μm。
作为上述碳纤维的纵横比(平均长轴长度/平均短轴长度)，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，优选8以上、更优选9～30。若上述纵横比低于8，则由于碳纤维的纤维长度(长轴长度)短，因此导热率可能会降低。
在此，上述碳纤维的平均长轴长度和平均短轴长度，例如可以通过显微镜、扫描型电子显微镜(SEM)等进行测定。
作为上述导热片中的上述碳纤维的含量，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，优选10体积％～40体积％、更优选12体积％～38体积％、特别优选15体积％～35体积％。若上述含量低于10体积％，则可能难以充分地获得低的热阻，若超过40体积％，则可能会对上述导热片的成型性和上述碳纤维的取向性造成影响。
--无机物填料--
作为上述无机物填料，关于其形状、材质、平均粒径等，没有特别限定，可以根据目的适宜选择。作为上述形状，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以举出：球状、椭圆球状、块状、粒状、扁平状、针状等。这些之中，从填充性的角度出发，优选球状、椭圆形状，特别优选球状。
需要说明的是，本说明书中，上述无机物填料与上述碳纤维不同。
作为上述无机物填料，例如可以举出：氮化铝(aluminum nitride：AIN)、二氧化硅、矾土(aluminum oxide)、氮化硼、二氧化钛、玻璃、氧化锌、碳化硅、硅(silicon)、氧化硅、氧化铝、金属颗粒等。这些能够以一种单独使用，也可以将两种以上并用。这些之中，优选矾土、氮化硼、氮化铝、氧化锌、二氧化硅，从导热率的角度出发，特别优选矾土、氮化铝。
需要说明的是，上述无机物填料可以被实施表面处理。作为上述表面处理，若用偶联剂处理上述无机物填料，则上述无机物填料的分散性提高，导热片的柔软性提高。
作为上述无机物填料的平均粒径，没有特别限定，可以根据目的适宜选择。
上述无机物填料为矾土时，其平均粒径优选1μm～10μm、更优选1μm～5μm、特别优选4μm～5μm。若上述平均粒径低于1μm，则粘度变大，可能会变得难以混合，若超过10μm，则上述导热片的热阻可能变大。
上述无机物填料为氮化铝时，其平均粒径优选0.3μm～6.0μm、更优选0.3μm～2.0μm、特别优选0.5μm～1.5μm。若上述平均粒径低于0.3μm，则粘度变大，可能会变得难以混合，若超过6.0μm，则上述导热片的热阻可能变大。
上述无机物填料的平均粒径，例如可以通过粒度分布计、扫描型电子显微镜(SEM)进行测定。
作为上述导热片中的上述无机物填料的含量，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，优选25体积％～65体积％、更优选30体积％～60体积％。若上述含量低于25体积％，则上述导热片的热阻可能变大，若超过60体积％，则上述导热片的柔软性可能降低。
-其它成分-
作为上述导热性树脂组合物中的上述其它成分，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以举出：触变性赋予剂、分散剂、固化促进剂、阻滞剂、微粘结赋予剂、增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂、稳定剂、着色剂等。
上述成型体制作工序中，作为将上述导热性树脂组合物成型为规定形状的方法，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以举出：挤出成型法、模具成型法等。
上述成型体制作工序通过向中空状的模内填充上述导热性树脂组合物，并将上述导热性树脂组合物热固化来进行，这从在所得的上述导热片中上述导热性填料(例如，碳纤维)能够无规地取向的角度出发而优选。
所得的上述导热片中，通过上述碳纤维无规地取向，上述碳纤维彼此的纠缠增加，因此与上述碳纤维沿一定方向取向的情形相比，导热率增大。另外，上述导热性填料含有上述碳纤维和球状的上述无机物填料时，通过上述碳纤维无规地取向，除了上述碳纤维彼此的纠缠之外，上述碳纤维与球状的上述无机物填料的接点也增加，因此与上述碳纤维沿一定方向取向的情形相比，导热率进一步增大。
作为上述挤出成型法和上述模具成型法，没有特别限定，可以从公知的各种的挤出成型法和模具成型法之中，根据上述导热性树脂组合物的粘度或所得的导热片所要求的特性等，适宜采用。
上述挤出成型法中将上述导热性树脂组合物自模头挤出时，或者，上述模具成型法中将上述导热性树脂组合物压入模具中时，例如，上述粘合剂树脂流动，一部分的碳纤维沿着其流动方向取向，但大部分的取向变得无规。
需要说明的是，在模头的顶端安装有狭缝(slit)时，相对于所挤出的成型体块的宽度方向，中央部的碳纤维具有容易取向的倾向。其另一方面，相对于成型体块的宽度方向，周边部受到狭缝壁的影响而使碳纤维容易无规地取向。
成型体(块状的成型体)的尺寸和形状可以根据所要求的导热片的尺寸进行确定。例如可以举出：剖面的纵向尺寸为0.5cm～15cm、横向尺寸为0.5cm～15cm的长方体。长方体的长度可以根据需要进行确定。
上述成型体制作工序中的上述导热性树脂组合物的固化优选为热固化。作为上述热固化的固化温度，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如，上述粘合剂树脂含有液状硅凝胶的主剂和固化剂时，优选80℃～120℃。作为上述热固化的固化时间，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以举出：1小时～10小时等。
＜成型体片制作工序＞
作为上述成型体片制作工序，只要是将上述成型体裁断成片状，获得在表面上有上述导热性填料突出的成型体片的工序，则没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如，可以通过切片装置进行。
上述成型体片制作工序中，将上述成型体裁断成片状，获得成型体片。上述导热性填料在所得的上述成型体片的表面上突出。认为这是由于：将上述成型体通过切片装置等裁断成片状时，由于上述粘合剂树脂的固化成分与上述导热性填料的硬度差，上述粘合剂树脂的固化成分在切片装置等的裁断部件上被拉伸而伸长，从而在上述成型体片表面上，上述粘合剂树脂的固化成分从上述导热性填料表面去除。
作为上述切片装置，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以举出：超声波切割机、刨(铇)等。作为上述成型体的裁断方向，成型方法为挤出成型法时，也存在沿挤出方向取向的成分，因此相对于挤出方向，优选60度～120度、更优选70度～100度、特别优选90度(垂直)。
作为上述成型体片的平均厚度，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以举出：1mm～5mm等。
＜压制工序＞
作为上述压制工序，只要是将上述成型体片压制，以追随基于突出的上述导热性填料的凸形状的方式，将上述成型体片的表面通过从上述成型体片中渗出的渗出成分覆盖的工序，则没有特别限定，可以根据目的适宜选择。
在此，“渗出成分”是包含于上述导热性树脂组合物中但对固化无贡献的成分，是指非固化性成分和粘合剂树脂中的不固化的成分等。
上述压制例如可以使用由平盘和表面平坦的冲头(模压头)构成的一对压制装置来进行。另外，还可以使用夹辊来进行。
作为上述压制时的压力，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，但若过低和不压制时，则存在热阻不变的倾向，若过高则存在片延伸的倾向，因此优选0.1MPa～100MPa、更优选0.5MPa～95MPa。
作为上述压制的时间，没有特别限定，可以根据粘合剂树脂的成分、压制压力、片面积、渗出成分的渗出量等适宜选择。
上述压制工序中，为了进一步促进渗出成分的渗出、片主体表面的覆盖效果，可以使用内装有加热器的冲头，边加热边进行。为了提高这样的效果，优选以加热温度在粘合剂树脂的玻璃转变温度以上进行。由此，可以缩短压制时间。
上述压制工序中，通过将上述成型体片压制，使渗出成分从片主体中渗出，通过上述渗出成分覆盖表面。所得的导热片的表面上表现出来源于上述渗出成分的微粘结性(粘性)。因此，所得的导热片对热源或散热部件的表面的追随性、粘附性提高，可以使热阻降低。另外，通过使基于上述渗出成分的覆盖为反映片表面的导热性填料的形状的程度的厚度，能够避免热阻的升高。
另外，导热片中，通过使片主体的表面被上述渗出成分覆盖，在表面上表现出微粘结性，使得对散热部件的主表面的粘接、或与对热源的上表面的临时固定成为可能。因此，导热片不需要另外使用粘接剂，可以实现制造工序的省力化、低成本化。
并且，导热片即使在操作中丧失了表面的微粘结性的情形下，若进行压制，则上述渗出成分再次从片主体中渗出，通过上述渗出成分覆盖表面。因此，导热片即使在对散热部件的粘接位置或对热源的临时固定位置错位的情形下，也能够修正。
另外，导热片中，上述渗出成分从片主体的整个面渗出，不仅片主体的正反面就连侧面也被覆盖。由于上述渗出成分具有绝缘性，因此导热片的侧面被赋予绝缘性。因此，即使在导热片被热源与散热部件所夹持而向周边膨出、并与布置于周边的导电性的部件接触的情形下，也可以经由导热片来防止热源或热沉与该导电性部件发生短路。
需要说明的是，导热片通过被压制而在厚度方向被压缩，可以使导热性填料彼此的接触频率增大。由此，能够使导热片的热阻降低。
上述压制工序优选使用用于将上述成型体片压缩成规定厚度的隔板来进行。即，就导热片而言，如图1所示，在与冲头对峙的载放面上布置隔板10，并压制成型体片11，由此可以形成与隔板10的高度相对应的规定的片厚度。
另外，如图2A所示，未布置隔板10，使多个(例如4片)的成型体片11毗邻，利用冲头一并进行热压，由此可以制造使多个的成型体片11一体化而得的图2B所示的大尺寸的导热片1。该情形下，优选各成型体片11制成以相同尺寸、相同厚度形成的近似矩形状，将一边与毗邻的成型体片11的一边对齐，以均等间隔毗邻。由此，能够制造没有接缝或凹凸的均匀厚度的导热片1。另外，大尺寸的导热片1中，多个的成型体片11被一体化的同时，渗出成分通过压制而渗出，片主体的整个表面被覆盖。
＜关于L*a*b*表色系中的明度L*＞
物体的颜色通常由明度(亮度)、色相(色调)和彩度(鲜艳度)的三要素构成。为了准确地测定、表现这些要素，将这些要素客观性地数值化而进行表现的表色系是必要的。作为这样的表色系，例如可以举出：L*a*b*表色系。L*a*b*表色系可以例如通过市售的分光测色仪等的测定器容易地进行测定。
L*a*b*表色系是例如记载于“JIS Z 8781-4”和“JIS Z 8730”中的表色系，将各色配置于球形的色空间来表示。L*a*b*表色系中，明度用纵轴(z轴)方向的位置表示，色相用外围方向的位置表示，彩度用离开中心轴的距离表示。
显示明度的纵轴(z轴)方向的位置由L*所示。明度L*的值为正数、其数字越小则明度越低，具有变暗的倾向。具体而言，L*的值从相当于黑色的0变化到相当于白色的100。
另外，将球形的色空间在L*=50的位置水平地裁断的剖面图中，x轴的正方向为红色方向、y轴的正方向为黄色方向、x轴的负方向为绿色方向、y轴的负方向为蓝色方向。x轴方向的位置通过取-60～+60的值的a*表示。y轴方向的位置通过取-60～+60的值的b*表示。如此，a*和b*是表示色度的正负的数字，越接近于0越变黑。色相和彩度通过这些a*的值和b*的值表示。
L*a*b*表色系中，若明度L*变大则变得发白，若明度L*变小则变得发黑。另外，L*a*b*表色系中，若a*低于-1则变得发绿，若a*为-1以上则变得发红。另外，若b*低于-1则变得发蓝，若b*超过+1则变得发黄。
导热片含有例如作为导热性填料的碳纤维和球状的无机物填料，若碳纤维的体积％增大，则存在表面的明度L*变小的倾向，若球状的无机物填料的体积％增大，则存在明度L*变大的倾向。具体而言，含有碳纤维和球状的无机物填料，且球状的无机物填料为矾土、氮化铝和氢氧化铝之中至少包含矾土的1种以上的导热片，在对表面进行观察的情况下，当碳纤维的面积多、表面上露出的白色的矾土或氮化铝少时，存在明度L*变小的倾向，当碳纤维的面积少、表面上露出的白色的矾土或氮化铝多时，存在明度L*变大的倾向。
为了获得具有高导热率的导热片，不能单纯地增加导热率高的碳纤维的含量，为了保持形状还必需添加球状的无机物填料。另外，为了使挤出时的导热性树脂组合物的粘度降低，必需适量地掺混碳纤维和球状的无机物填料。
发现通过使明度L*的值在规定的范围内，可以获得良好的导热率。即，本实施方式涉及的导热片含有导热性填料，导热片的表面的L*a*b*表色系中的L*值优选为25以上且70以下。导热性填料更优选含有碳纤维和球状的无机物填料。由此，可以使导热片的厚度方向的导热性良好。即使片的表面存在花斑图案或条纹状的线条，只要在上述的L*的范围内即可。片的表面存在花斑图案或条纹状的线条时，在厚度方向上碳纤维不沿一定方向取向而是无规地取向。通过无规地取向，碳纤维彼此的纠缠与球状的无机物填料的接点增加，与沿一定方向取向相比，导热率变大。将导热性树脂组合物挤出到中空状的模的内部的工序中，经过狭缝出来的导热性树脂组合物彼此在中空状的模的内部粘附。该过程中，在表面上呈现颜色的浓淡。另外，通过调整混合时间或搅拌速度等，能够调整导热片的表面的L*a*b*表色系中的L*值。若混合时间延长或者搅拌速度增大，则纤维状填料变小，L*值变小。另外，若混合时间缩短或者搅拌速度降低，则纤维状填料不变小，因而可以使L*变大。另外，片的表面具有光泽时，L*值存在变大的倾向。通过混合油、或者改变液状硅凝胶的主剂与固化剂的比率，也可以调整片表面的光泽程度。
(半导体装置)
本发明的半导体装置至少具有热源、散热部件和导热片，进一步根据需要，具有其它部件。
上述导热片被夹持在上述热源与上述散热部件之间。
＜热源＞
作为上述热源，没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以举出电子零件等。作为上述电子零件，例如可以举出：CPU、MPU、图解演算元件等。
＜散热部件＞
作为上述散热部件，只要是传导从上述热源产生的热且扩散到外部，就没有特别限定，可以根据目的适宜选择，例如可以举出：散热器、冷却器、热沉、热散布器(heatspreader)、压料垫(die pad)、印刷基板、冷却风扇、珀耳帖元件、热导管、机壳等。
＜导热片＞
上述导热片是本发明的上述导热片。
利用附图来说明本发明的半导体装置的一个例子。
图3是显示本发明的半导体装置的一个例子的剖面示意图。
半导体装置具有：导热片1、热散布器2、电子零件3、热沉5和布线基板6。
导热片1是对电子零件3所产生的热进行散热的物品，如图1所示，被固定于热散布器2的与电子零件3对峙的主表面2a上，且夹持于电子零件3与热散布器2之间。另外，导热片1夹持于热散布器2与热沉5之间。于是，导热片1与热散布器2一起对电子零件3的热进行散热。
导热片1中，从片主体7渗出渗出成分8，通过渗出成分8覆盖表面。
热散布器2例如形成为方形板状，具有与电子零件3对峙的主表面2a和沿着主表面2a的外围竖起设置的侧壁2b。对于热散布器2，在被侧壁2b包围的主表面2a上设置有导热片1，且在与主表面2a相反一侧的另一面2c上隔着导热片1设置有热沉5。热散布器2越具有高的导热率，热阻越减少，有效吸收半导体元件等的电子零件3的热，因此，例如可以使用导热性良好的铜或铝来形成。
电子零件3是例如BGA等的半导体封装，被安装在布线基板6上。另外，热散布器2的侧壁2b的顶端面也安装在布线基板6上，由此，通过侧壁2b，隔着规定的距离包围电子零件3。
于是，通过使导热片1粘接于热散布器2的主表面2a上，来吸收电子零件3所产生的热，并通过热沉5散热。热散布器2与导热片1的粘接可以通过导热片1本身的粘结力来进行。
实施例
以下，说明本发明的实施例，但本发明不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
实施例1中，使用硅烷偶联剂进行过偶联处理的平均粒径4μm的矾土颗粒(导热性颗粒：电气化学工业株式会社制)、平均纤维长度150μm、平均纤维径9μm的沥青系碳纤维(导热性纤维：日本グラファイトファイバー株式会社制)和用硅烷偶联剂进行过偶联处理的平均粒径1μm的氮化铝(导热性颗粒：株式会社トクヤマ制)分散于双液性的加成反应型液状有机硅树脂中，使得以体积比计为双液性的加成反应型液状有机硅树脂：矾土颗粒：沥青系碳纤维：氮化铝=34vol％：20vol％：22vol％：24vol％，调制了有机硅树脂组合物(导热性树脂组合物)。双液性的加成反应型液状有机硅树脂是以有机硅A液(主剂)35质量％、有机硅B液(固化剂)65质量％的比率混合而得的。将所得的有机硅树脂组合物挤出到内壁上贴合有经剥离处理的PET膜的长方体状的模具(50mm×50mm)之中，将有机硅成型体成型。将所得的有机硅成型体在烘箱中于100℃固化6小时，得到了有机硅固化物。
将所得的有机硅固化物在烘箱中于100℃加热1小时之后，用超声波切割机裁断，获得了厚度3.05mm的成型体片。超声波切割机的切片速度设为每秒50mm。另外，关于赋予超声波切割机的超声波振动，将振荡频率设为20.5kHz，振幅设为60μm。
将所得的成型体片用经剥离处理的PET膜夹持之后，将厚度2.98mm的隔板放入进行压制，由此获得了厚度3.00mm的导热片样品。压制条件是在50℃、0.5MPa设定下进行3min。刚切片后的表面所见的填料没有被粘合剂覆盖，但通过压制，填料被压合到片上，并没入片内，由此粘合剂成分出现于表面，因此反映片表面的填料形状，被粘合剂覆盖。压制后在与片接触的剥离PET面上能够确认到粘合剂成分。
(实施例2)
实施例2中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液40质量％和有机硅B液60质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
(实施例3)
实施例3中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液45质量％和有机硅B液55质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
(实施例4)
实施例4中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液50质量％和有机硅B液50质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
所得导热片样品的表面的SEM照片示于图4A和图4B中。
(实施例5)
实施例5中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液55质量％和有机硅B液45质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
所得导热片样品的表面的SEM照片示于图5A和图5B中。
(实施例6)
实施例6中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液60质量％和有机硅B液40质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
所得导热片样品的表面的SEM照片示于图6A和图6B中。
(实施例7)
实施例7中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液65质量％和有机硅B液35质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
所得导热片样品的表面的SEM照片示于图7A和图7B中。
(比较例1)
比较例1中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液25质量％和有机硅B液75质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
(比较例2)
比较例2中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液30质量％和有机硅B液70质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
所得导热片样品的表面的SEM照片示于图8A和图8B中。
(比较例3)
比较例3中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液70质量％和有机硅B液30质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
(比较例4)
比较例4中，作为双液性的加成反应型液状有机硅树脂，使用将有机硅A液75质量％和有机硅B液25质量％混合所得物，除此之外，在与实施例1相同的条件下，制作了导热片样品。
＜操作性能的评价＞
对于各导热片样品，对切出成片状、和从剥离膜上剥离且进行粘贴时的操作性能进行了评价。作为评价标准，将可以利用超声波切割机从有机硅固化物上切出厚度2.00mm的成型体片，且从导热片样品上剥离PET时也无片主体的变形、能够以表现出规定粘性的状态粘贴的情形记为良好(〇)，将在切出之后的片的剥离、粘贴操作上没有障碍但微粘结性不足的情形记为及格(△)，将在切出操作或剥离、粘贴操作上出现障碍的情形记为不良(×)。结果示于表1-1和表1-2中。
＜拉伸断裂伸长率和拉伸断裂强度＞
将各实施例和各比较例的有机硅固化物裁断成厚度2.00mm获得成型体片之后，在与实施例1相同的条件下进行压制，进一步裁断为50mm×10mm。其后，使用拉伸压缩试验机((株)A&D制、Tensilon RTG1225)，以拉伸速度100mm/min沿长度方向拉伸，测定了至断裂为止的伸长率和断裂时的强度。结果示于表1-1和表1-2中。
＜微粘结性＞
各导热片样品的微粘结性的评价中，将有机硅固化物切片，将所得的成型体片用未经剥离处理的PET膜夹持之后，将厚度2.98mm的隔板放入，在80℃、2.45MPa设定下压制3min之后，冷却至常温为止，由此获得了微粘结性评价用导热片样品。
将该微粘结性评价用导热片样品的PET膜的端部用手剥离，利用试验机夹持该端部之后，在90°上方以50mm/min的速度拉伸，测定载荷，根据剥离力(载荷)，对微粘结性(粘性)进行了评价。各样品的剥离力以规定的宽度进行测量。
评价标准如下。结果示于表1-1和表1-2中。
◎(最佳)：剥离力在0.05(N/cm)～0.25(N/cm)的范围内摇摆的情形；
○(良好)：剥离力在0.02(N/cm)～0.05(N/cm)或0.20(N/cm)～0.30(N/cm)的范围内摇摆的情形；
△(一般)：剥离力在0(N/cm)～0.04(N/cm)的范围内摇摆的情形；
×(不良)：即使片的一部分确认到未表现微粘结性的部位的情形。
＜L*值＞
对于导热片的表面，测定了L*a*b*表色系中的L*值。测定中使用了色彩色差计(コニカミノルタ(株)制、CR-221)。结果示于表1-1和表1-2中。
＜热阻＞
对于各导热片的热阻，依据ASTM D 5470，使用导热率测定装置(ソニー株式会社制)，施加载荷1kgf/cm2，进行了测定。结果示于表1-1和表1-2中。
[表1-1]
[表1-2]
实施例1～7所涉及的导热片样品中，片的整个表面反映表面的填料的形状，粘合剂树脂的未固化成分(渗出成分)渗出、被覆盖，由此表现出适度的微粘结性。因此，实施例1～7所涉及的导热片样品中，对粘贴对象的表面的追随性、粘附性提高，能够使热阻降低。
另外，实施例1～7所涉及的导热片样品，表面被粘合剂树脂的未固化成分(渗出成分)覆盖，对表面赋予微粘结性，由此能够临时固定，不需要另外使用粘接剂，可以实现制造工序的省力化、低成本化。
另一方面，比较例1、2所涉及的导热片样品中，有机硅A液的构成比率低、为30质量％以下，因此未固化成分(渗出成分)不能充分地残留，即使通过压制也无法达到覆盖片的整个表面，未表现出微粘结性。另外，比较例1、2所涉及的导热片样品，在柔软性欠缺的同时碳纤维在表面上露出，因此对粘接对象的追随性、粘附性差，热阻升高。
另外，比较例3、4所涉及的导热片样品中，有机硅A液的构成比率高、为70质量％以上，因此没有能够在片主体维持形状的程度的硬度，若剥离PET膜则无法维持片形状，难以处理。另外，比较例3、4所涉及的导热片样品中，通过压制，碳纤维倒向面方向，导热片表面变得平滑，热阻升高。另外，有机硅固化物的硬度不足，也难以进行切出薄的片状的工序。
产业上的可利用性
本发明的导热片的制造方法可以制造：使对热源或散热部件的粘附性提高、导热性优异、且可以不使用粘结剂等而进行临时固定、安装性优异的导热片；因此可以适合地用于夹持于热源与散热部件之间的导热片的制造。
符号说明
1　 导热片
2　 热散布器
2a　主表面
2b　侧壁
2c
3　 电子零件
3a　上表面
5　 热沉
6　 布线基板
7　 片主体
8　 渗出成分
10　隔板
11　成型体片

Claims (9)

1.导热片的制造方法，其特征在于，包含下述的工序：
成型体制作工序，通过将含有粘合剂树脂和导热性填料的导热性树脂组合物成型为规定形状并进行固化，获得上述导热性树脂组合物的成型体；
成型体片制作工序，将上述成型体裁断成片状，获得在表面上有上述导热性填料突出的成型体片；
压制工序，将上述成型体片压制，以追随基于突出的上述导热性填料的凸形状的方式，将上述成型体片的表面通过从上述成型体片中渗出的渗出成分覆盖，
其中，上述粘合剂树脂含有固化剂和液状硅凝胶的主剂，
上述主剂与上述固化剂的掺混比例以质量比计为主剂：固化剂=60：40～65：35。
2.权利要求1所述的导热片的制造方法，其中，上述成型体制作工序通过向中空状的模内填充上述导热性树脂组合物，并将上述导热性树脂组合物热固化来进行，
上述导热性填料含有碳纤维和无机物填料，
上述导热片中，上述碳纤维无规地取向。
3.权利要求1～2的任一项中所述的导热片的制造方法，其中，上述压制工序使用用于将上述成型体片压缩成规定厚度的隔板来进行。
4.权利要求1～2的任一项中所述的导热片的制造方法，其中，上述压制工序通过将多个的上述成型体片毗邻，一并进行压制来进行，获得上述多个的成型体片一体化了的导热片。
5.导热片，其特征在于，所述导热片具有将含有粘合剂树脂和导热性填料的导热性树脂组合物固化而成的片主体，
以追随基于突出的上述导热性填料的凸形状的方式，通过从上述片主体中渗出的渗出成分覆盖上述片主体的表面，
其中，上述粘合剂树脂含有固化剂和液状硅凝胶的主剂，
上述主剂与上述固化剂的掺混比例以质量比计为主剂：固化剂=60：40～65：35。
6.权利要求5中所述的导热片，其中，上述导热性填料含有碳纤维和无机物填料。
7.权利要求6中所述的导热片，其中，基于突出的上述导热性填料的凸形状中，上述无机物填料附着于上述碳纤维的表面上。
8.导热片，其特征在于，通过权利要求1～4的任一项中所述的导热片的制造方法制造。
9.半导体装置，其特征在于，具有热源、散热部件和夹持于上述热源与上述散热部件之间的导热片，
上述导热片为权利要求5～8的任一项中所述的导热片。
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