CN109891577A - 导热片和半导体装置 - Google Patents
导热片和半导体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109891577A CN109891577A CN201780065575.3A CN201780065575A CN109891577A CN 109891577 A CN109891577 A CN 109891577A CN 201780065575 A CN201780065575 A CN 201780065575A CN 109891577 A CN109891577 A CN 109891577A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mentioned
- thermally conductive
- conductive sheet
- bat wool
- fiber length
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 71
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims abstract description 55
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000004840 adhesive resin Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920006223 adhesive resin Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 10
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 claims description 42
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 30
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 30
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 24
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 29
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 26
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 23
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 23
- 238000006757 chemical reactions by type Methods 0.000 description 22
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 17
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 14
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 12
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 6
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 5
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 4
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229920000914 Metallic fiber Polymers 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002796 Si–Al Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910008423 Si—B Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 2
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020641 Co Zr Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020520 Co—Zr Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004641 Diallyl-phthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004727 Noryl Substances 0.000 description 1
- 229920001207 Noryl Polymers 0.000 description 1
- 229920005987 OPPANOL® Polymers 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006311 Urethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N bis(prop-2-enyl) benzene-1,2-dicarboxylate Chemical compound C=CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC=C QUDWYFHPNIMBFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N butyronitrile Chemical compound CCCC#N KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229920002681 hypalon Polymers 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
本发明涉及一种导热片,其中,所述导热片含有粘合剂树脂和具有导电性的纤维状填料,上述具有导电性的纤维状填料和上述导热片满足下述关系式(1)。D90-D50≤A×0.035···关系式(1),在此,D90是指在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积90%的面积纤维长度(μm),D50是指在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积50%的面积纤维长度(μm),A为上述导热片的平均厚度(μm)。
Description
技术领域
本发明涉及配置在电子部件等的热源与热沉(heat sink)等散热部件之间的导热片、以及具备上述导热片的半导体装置。
背景技术
以往,在个人电脑等各种电气设备或其他设备所搭载的半导体元件中,因驱动而产生热,若产生的热蓄积,则会对半导体元件的驱动或周边设备产生不良影响,因此采用了各种冷却手段。作为半导体元件等电子部件的冷却方法,已知有在该设备上安装风扇以冷却设备壳体内的空气的方式、或者在其应该冷却的半导体元件上安装散热翅片或散热板等热沉的方法等。
在上述半导体元件上安装热沉以进行冷却的情况下,为了高效率地散放出半导体元件的热,在半导体元件与热沉之间设置导热片。作为该导热片,广泛使用在硅氧烷中分散含有导热性填料〔鳞片状粒子(氮化硼(BN)、石墨等)、碳纤维等〕等填充剂的导热片(例如参照专利文献1~3)。
已知这些导热性填料具有导热的各向异性,例如在使用碳纤维作为导热性填料的情况下,在纤维方向具有约600W/m·K~1200W/m·K的导热率,在使用氮化硼的情况下,在面方向具有约110W/m·K、在垂直于面方向的方向具有约2W/m·K的导热率,具有各向异性。
在此,个人电脑的CPU等电子部件随着其高速化、高性能化,其散热量处于逐年增大的趋势。然而,相反的是,处理器等的芯片尺寸随着微细硅电路技术的进步而形成与以往同等的尺寸或者更小的尺寸,每单位面积的热流速增加。因此,为了避免因其温度上升引起的不良情形等,要求更有效地对CPU等电子部件进行散热、冷却。
因此,需要提高导热片的导热性,作为其方法,通常是考虑大量混合导热性填料。然而,碳纤维或石墨纤维、金属纤维等导热性优异的导热性填料具有导电性。因此,若增加混合量,则由于其与电子设备部件的导通部位的接触引起触点不良(短路)的可能性会增加。
由此,对于导热片要求在进一步提高导热率的同时也要确保绝缘性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-322139号公报;
专利文献2:日本特开2009-132810号公报;
专利文献3:日本特开2012-23335号公报。
发明内容
技术问题
本发明以解决上述现有的各种问题、达到以下目的为课题。即,本发明的目的在于:提供一种在具有高导热性的同时绝缘性也优异的导热片、和使用了上述导热片的半导体装置。
解决问题的方案
用于解决上述课题的方案如下所述。即:
<1>一种导热片,其特征在于,该导热片含有粘合剂树脂和具有导电性的纤维状填料,
上述具有导电性的纤维状填料与上述导热片满足下述关系式(1)。
D90-D50≤A×0.035···关系式(1)
在此,D90是在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积90%的面积纤维长度(μm),D50是在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积50%的面积纤维长度(μm),A为上述导热片的平均厚度(μm)。
<2>上述<1>所述的导热片,其中,上述具有导电性的纤维状填料与上述导热片满足下述关系式(2)。
D90-D50≤A×0.018···关系式(2)
<3>上述<1>~<2>中任一项所述的导热片,其中,上述具有导电性的纤维状填料为碳纤维。
<4>上述<1>~<3>中任一项所述的导热片,其中,进一步含有上述具有导电性的纤维状填料以外的导热性填料。
<5>上述<1>~<4>中任一项所述的导热片,其中,上述粘合剂树脂为硅氧烷。
<6>一种半导体装置,其特征在于,具有热源、散热部件和夹持在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<1>~<5>中任一项所述的导热片。
发明效果
根据本发明,可以解决上述现有的各种问题、达到上述目的,可以提供一种在具有高导热性的同时绝缘性也优异的导热片、和使用了上述导热片的半导体装置。
附图说明
图1是显示应用了本发明的半导体装置之一例的截面图。
具体实施方式
(导热片)
本发明的导热片至少含有粘合剂树脂和具有导电性的纤维状填料,优选含有导热性填料,根据需要进一步含有其他成分。
本发明人为了达到互为二律背反的提高导热片的导热性和确保其绝缘性的目的,进行了深入研究。
本发明人着眼于所使用的具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布。如果该纤维状填料的纤维长度一致、在一定程度上纤维长度分布窄,则在该纤维状填料中长于平均纤维长度的纤维状填料少。因此,能够防止长的纤维状填料在导热片的厚度方向发生导通。
即,本发明人发现了:在提高导热片的导热性和确保其绝缘性上,纤维状填料的纤维长度分布和导热片的厚度较为重要。
而且,进一步反复研究,结果发现:通过使上述具有导电性的纤维状填料和上述导热片满足下述关系式(1),可达到互为二律背反的提高导热性和确保绝缘性的目的,从而完成了本发明。
D90-D50≤A×0.035···关系式(1)
在此,D90是指在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积90%的面积纤维长度(μm),D50是指在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积50%的面积纤维长度(μm),A为上述导热片的平均厚度(μm)。
<粘合剂树脂>
对上述粘合剂树脂没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举热固化性聚合物等。
作为上述热固化性聚合物,例如可以列举: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、硅氧烷、聚氨酯、聚酰亚胺硅氧烷、热固化型聚苯醚、热固化型改性聚苯醚等。它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为上述交联橡胶,例如可以列举:天然橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、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、氨基甲酸酯橡胶、丙烯酸橡胶、聚异丁烯橡胶、硅橡胶等。它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
其中,从成型加工性和耐候性优异、同时对电子部件的密合性和追踪性的角度考虑,上述热固化性聚合物特别优选为硅氧烷。
对上述硅氧烷没有特别限定,可以根据目的而适当选择,优选含有液态硅氧烷凝胶主剂和固化剂。作为这样的硅氧烷,例如可以列举:加成反应型硅氧烷、在硫化中使用过氧化物的热硫化型混炼型硅氧烷等。其中,作为电子设备的散热部件,要求电子部件的发热面与热沉面的密合性,因此特别优选加成反应型硅氧烷。
作为上述加成反应型硅氧烷,优选以具有乙烯基的聚硅氧烷作为主剂、以具有Si-H基的聚硅氧烷作为固化剂的双组份加成反应型硅氧烷。
在上述液态硅氧烷凝胶主剂与固化剂的组合中,对上述主剂与上述固化剂的配比没有特别限定,可以根据目的而适当选择,优选以质量比计主剂:固化剂=35:65~65:35。
对上述导热片中的上述粘合剂树脂的含量没有特别限定,可以根据目的而适当选择,优选20体积%~50体积%,更优选30体积%~40体积%,特别优选30体积%~40体积%。
此外,本说明书中用“~”显示的数值范围表示分别包含“~”前后记载的数值作为最小值和最大值的范围。
<具有导电性的纤维状填料>
作为上述具有导电性的纤维状填料(以下,有时称作“纤维状填料”),如果是具有导电性的纤维,则没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举金属纤维、碳纤维等。其中优选碳纤维。
对上述碳纤维没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以使用:沥青系碳纤维;PAN系碳纤维;将PBO纤维进行了石墨化的碳纤维;通过电弧放电法、激光蒸发法、CVD法(化学气相生长法)、CCVD法(催化化学气相生长法)等合成的碳纤维。其中,从导热性的角度考虑,特别优选将PBO纤维进行了石墨化的碳纤维、沥青系碳纤维。
上述碳纤维根据需要可以对其一部分或全部进行表面处理后再使用。作为上述表面处理,例如可以列举:氧化处理、氮化处理、硝化、磺化;或者在通过这些处理而导入至表面的官能团或碳纤维的表面附着或者结合金属、金属化合物、有机化合物等的处理等。作为上述官能团,例如可以列举羟基、羧基、羰基、硝基、氨基等。
作为上述碳纤维的比重,例如可以列举2.10g/cm3~2.26g/cm3等。
在上述纤维状填料上可以附着不同于上述粘合剂树脂的有机材料。上述有机材料优选具有绝缘性,通过如此操作,可以使上述导热片的绝缘性变得更优异。
对上述纤维状填料的平均纤维长度(平均长轴长度)没有特别限定,可以根据目的而适当选择,优选50μm~250μm,更优选75μm~220μm。
上述纤维状填料的平均纤维长度(μm)优选为上述导热片的平均厚度(μm)的0.001倍~1.00倍,更优选0.01倍~0.50倍,更进一步优选0.01倍~0.30倍,特别优选0.05倍~0.20倍。
若上述平均纤维长度不足上述导热片的平均厚度的0.001倍,则导热率有时会降低,若为1.00倍以上,则在高电压的情况下体积电阻有时会降低。
对上述纤维状填料的平均纤维直径(平均短轴长度)没有特别限定,可以根据目的而适当选择,优选4μm~20μm,更优选5μm~14μm。
对上述纤维状填料的长径比(平均长轴长度/平均短轴长度)没有特别限定,可以根据目的而适当选择,优选8以上,更优选9~30。若上述长径比不足8,则因纤维状填料的纤维长度(长轴长度)短,故导热率有时会降低。
在此,上述纤维状填料的平均长轴长度和平均短轴长度例如可以使用显微镜、扫描型电子显微镜(SEM)、粒度分布计等进行测定。
上述纤维状填料的平均长轴长度是指测定对象的纤维状填料的纤维长度的算术平均值。
对上述导热片中的上述纤维状填料的含量没有特别限定,可以根据目的而适当选择,优选4体积%~40体积%,更优选5体积%~35体积%,特别优选6体积%~30体积%。若上述含量不足4体积%,则有时难以获得充分低的热电阻,若超过40体积%,则有时会给上述导热片的成型性带来影响。
<<D50、D90>>
在上述导热片中,上述纤维状填料和上述导热片满足下述关系式(1),优选满足下述关系式(2)。
D90-D50≤A×0.035···关系式(1)
D90-D50≤A×0.018···关系式(2)
在此,D90是指在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积90%的面积纤维长度(μm),D50是指在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积50%的面积纤维长度(μm),A为上述导热片的平均厚度(μm)。
通过满足上述关系式(2),可以使绝缘性更优异。
在此,“面积纤维长度”是指根据纤维状填料的面积加权的纤维长度。
而且,在以纤维状填料的集团总面积作为100%计算累积曲线时,其累积曲线达到10%、50%、90%的点的面积纤维长度分别为D10、D50、D90。
D90-D50优选50μm以下,更优选35μm以下。对D90-D50的下限值没有特别限定,可以根据目的而适当选择,可以列举5μm等。
对调整上述纤维状填料的D90-D50的方法没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举以下的方法等。
·将市售的纤维状填料分级,调整至规定的纤维长度分布。
·切割块状或丝状的填料使达到一定长的长度。
D50、D90可以通过测定纤维状填料的纤维长度、并以面积分布表示测定结果而求得,例如,可以利用Malvern公司制造的Morphologi G3、Malvern公司制造的FPIA-3000来求出。
<导热性填料>
作为上述导热性填料,如果是上述纤维状填料以外的导热性填料,则没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举无机物填料等。
作为上述无机物填料,对其形状、材质、平均粒径等没有特别限定,可以根据目的而适当选择。对上述形状没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举球形、椭圆球形、块状、粒状、扁平状、针状等。其中,从填充性的角度考虑,优选球形、椭圆形状,特别优选球形。
此外,在本说明书中,上述无机物填料不同于上述纤维状填料。
作为上述无机物填料,例如可以列举氮化铝(Aluminum nitride:AlN)、二氧化硅、氧化铝(alumina)、氮化硼、氧化钛、玻璃、氧化锌、碳化硅、硅(硅氧烷)、氧化硅、氧化铝、金属粒子等。它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,优选氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化锌、二氧化硅,从导热率的角度考虑,特别优选氧化铝、氮化铝。
此外,可以对上述无机物填料施行表面处理。作为上述表面处理,若利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。
对上述无机物填料的平均粒径没有特别限定,可以根据目的而适当选择。
在上述无机物填料为氧化铝的情况下,其平均粒径优选1μm~10μm,更优选1μm~5μm,特别优选3μm~5μm。若上述平均粒径不足1μm,则有时粘度会变大而不易混合,若超过10μm,则上述导热片的热电阻有时会变大。
在上述无机物填料为氮化铝的情况下,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。若上述平均粒径不足0.3μm,则有时粘度会变大而不易混合,若超过6.0μm,则上述导热片的热电阻有时会变大。
上述无机物填料的平均粒径例如可以使用粒度分布计、扫描型电子显微镜(SEM)进行测定。
另外,上述无机物填料可以是磁性金属粉末。作为上述磁性金属粉末,例如可以使用非晶质金属粉末或结晶质的金属粉末。
作为上述非晶质金属粉末,例如可以列举Fe-Si-B-Cr系、Fe-Si-B系、Co-Si-B系、Co-Zr系、Co-Nb系、Co-Ta系的金属粉末等。
作为上述结晶质的金属粉末,例如可以列举纯铁、Fe系、Co系、Ni系、Fe-Ni系、Fe-Co系、Fe-Al系、Fe-Si系、Fe-Si-Al系、Fe-Ni-Si-Al系的金属粉末等。另外,作为结晶质的金属粉末,还可以使用在结晶质的金属粉末中加入微量的N(氮)、C(碳)、O(氧)、B(硼)等使之微细化而得到的微晶质金属粉末。
另外,作为上述磁性金属粉末,可以使用将2种以上的材料不同的磁性金属粉末或平均粒径不同的磁性金属粉末混合而得到的混合物。
作为上述磁性金属粉末,可以是球形、扁平状等任何形状,从提高填充性的角度考虑,优选粒径为数μm~数十μm、且呈球形的形状。这样的磁性金属粉末例如可以利用雾化法来制造。上述雾化法具有容易制作球形粉末的优点,使熔融金属从喷嘴流出,对流出的熔融金属吹空气、水、惰性气体等的喷射流,使其以液滴的形式凝固以制作粉末。利用上述雾化法制造磁性金属粉末时,为了不使熔融金属发生结晶化,优选将冷却速度设为10―6(K/秒)左右。在利用上述的雾化法制造非晶质金属粉末的情况下,例如可以使非晶质金属粉末的表面形成光滑的状态。若使用像这样表面凹凸少、比表面积小的非晶质金属粉末作为磁性金属粉末,则相对于粘合剂树脂可以提高填充性。另外,通过进行偶联处理,可以进一步提高填充性。
上述导热片中的上述导热性填料的含量优选30体积%~70体积%,更优选40体积%~60体积%。
<其他成分>
对上述的其他成分没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举触变性赋予剂、分散剂、固化促进剂、延迟剂、微粘合赋予剂、增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂、稳定剂、着色剂等。
对上述导热片的平均厚度没有特别限定,可以根据目的而适当选择,优选0.05mm~5.00mm,更优选0.07mm~4.00mm,特别优选0.10mm~3.00mm。
关于上述导热片的平均厚度,例如可以在任意的5个位置测定导热片的厚度,由其算术平均值算出。
(导热片的制造方法)
本发明的导热片的制造方法至少包括成型体制作工序和成型体片制作工序,还包括其他工序。
上述导热片的制造方法是制造本发明的上述导热片的方法。
<成型体制作工序>
作为上述成型体制作工序,如果是通过将含有粘合剂树脂和具有导电性的纤维状填料的导热性树脂组合物成型成规定的形状进行固化而得到上述导热性树脂组合物的成型体的工序,则没有特别限定,可以根据目的而适当选择。
-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具有导电性的纤维状填料,优选含有导热性填料,根据需要,进一步含有其他成分。
作为上述粘合剂树脂,可以列举在上述导热片的说明中例示的上述粘合剂树脂。
作为上述具有导电性的纤维状填料,可以列举在上述导热片的说明中例示的上述具有导电性的纤维状填料。
作为上述导热性填料,可以列举在上述导热片的说明中例示的上述导热性填料。
在上述成型体制作工序中,对将上述导热性树脂组合物成型成规定形状的方法没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举挤出成型法、金属模成型法等。
对上述挤出成型法和上述金属模成型法没有特别限定,可以根据上述导热性树脂组合物的粘度或所要得到的导热片所要求的特性等,从公知的各种挤出成型法和金属模成型法中适当采用。
在上述挤出成型法中从模头挤出上述导热性树脂组合物时、或者在上述金属模成型法中将上述导热性树脂组合物压入金属模时,例如,上述粘合剂树脂发生流动,上述具有导电性的一部分纤维状填料沿着上述的流动方向取向,但取向往往是随机的。
此外,在上述挤出成型法中,从模头挤出上述导热性树脂组合物时,在模头的顶端安装有狭缝的情况下,相对于所挤出的成型体块的横向,中央部存在着具有导电性的纤维状填料容易取向的趋势。另一方面,相对于成型体块的横向,在周边部具有导电性的纤维状填料受到狭缝壁的影响而容易随机取向。
成型体(块状成型体)的大小和形状可以根据所需求的导热片的大小来决定。例如,可以列举截面的纵向大小为0.5cm~15cm、横向大小为0.5cm~15cm的长方体。长方体的长度可以根据需要来决定。
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。对上述热固化中的固化温度没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如,在上述粘合剂树脂含有液态硅氧烷凝胶主剂和固化剂的情况下,优选80℃~120℃。对上述热固化中的固化时间没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举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,如果是将上述成型体切割成片状、而得到成型体片的工序,则没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以使用切片装置来进行。
对上述切片装置没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举超声波切割机、刨子(plane)等。作为上述成型体的切割方向,在成型方法为挤出成型法的情况下,由于还存在沿挤出方向取向的成型体,故相对于挤出方向优选60度~120度、更优选70度~110度。
对上述成型体片的平均厚度没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举0.3mm~5.0mm等。
<其他工序>
作为上述的其他工序,例如可以列举冲压工序等。
<<冲压工序>>
作为上述的冲压工序,如果是对上述成型体片冲压的工序,则没有特别限定,可以根据目的而适当选择。
通过进行上述冲压工序,上述成型体片的表面变得平滑,与其他部件的密合性增强,可以减小轻负载时的界面接触电阻。
上述冲压例如可以使用由平盘和表面平坦的压头构成的一对冲压装置来进行。另外,可以使用夹辊来进行。
对上述冲压时的压力没有特别限定,可以根据目的而适当选择,若过低则存在着没有冲压的情形和热电阻没有变化的趋势,若过高则存在着薄片发生拉伸的趋势,因此优选0.1MPa~100MPa,更优选0.5MPa~95MPa。
(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,根据需要,进一步具有其他部件。
上述导热片夹持在上述热源与上述散热部件之间。
<热源>
对上述热源没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举电子部件等。作为上述电子部件,例如可以列举CPU、MPU、图形演算元件等。
<散热部件>
作为上述散热部件,如果是传递由上述热源产生的热使其散放到外部的部件,则没有特别限定,可以根据目的而适当选择,例如可以列举散热器、冷却器、热沉、散热器、压料垫、印刷基板、冷却扇、珀耳帖元件、热管、壳体等。
<导热片>
上述导热片为本发明的上述导热片。
利用附图说明本发明的半导体装置之一例。
图1是显示本发明的半导体装置之一例的截面模式图。
半导体装置具有导热片1、散热器2、电子部件3、热沉5和配线基板6。
导热片1是散出电子部件3的产热的部件,如图1所示,其固定在散热器2的与电子部件3相对的主面2a,夹持在电子部件3与散热器2之间。另外,导热片1夹持在散热器2与热沉5之间。而且,导热片1和散热器2一同散出电子部件3的热。
散热器2具有例如形成方形板状、且与电子部件3相对的主面2a和沿主面2a的外周设立的侧壁2b。散热器2在被侧壁2b包围的主面2a上设有导热片1,另外经由导热片1在主面2a的相反侧的另一个面2c上设有热沉5。散热器2具有的高导热率越高,则热电阻越减少,越可高效地吸收半导体元件等的电子部件3的热,因此例如可以使用导热性良好的铜或铝来形成。
电子部件3例如为BGA等半导体封装,安装在配线基板6上。另外,散热器2的侧壁2b的顶端面也安装在配线基板6上,由此利用侧壁2b间隔着规定的距离包围电子部件3。
而且,在散热器2的主面2a上接合有导热片1,从而吸收电子部件3产生的热,由热沉5散热。散热器2与导热片1的接合可以通过导热片1自身的粘合力来进行。
实施例
接着,对本发明的实施例进行说明。本发明并不受下述实施例的限定。
(实施例1)
在实施例1中,将用硅烷偶联剂进行了偶联处理的平均粒径为4μm的氧化铝粒子(导热性粒子:电气化学工业株式会社制造)和平均纤维长度为150μm、平均纤维直径为9μm的沥青系碳纤维(导热性纤维、XN80C-15F、有胶粘剂:日本Graphite Fiber株式会社制造)分散在双组份加成反应型液态硅氧烷中,使以体积比计双组份加成反应型液态硅氧烷:氧化铝粒子:沥青系碳纤维=33vol%:53.5vol%:13.5vol%,制备硅氧烷组合物(导热性树脂组合物)。双组份加成反应型液态硅氧烷是以50质量%的硅氧烷A液(主剂)、50质量%的硅氧烷B液(固化剂)的比率混合的混合物。将所得的硅氧烷组合物挤出到内壁贴有进行了剥离处理的PET膜的长方体状金属模(30mm×30mm)中,成型成硅氧烷成型体。将所得的硅氧烷成型体在烘箱中、在100℃下固化6小时,形成硅氧烷固化物。将所得的硅氧烷固化物在烘箱中、在100℃下加热1小时,之后用超声波切割机进行切割,得到平均厚度为2000μm的成型体片。超声波切割机的切片速度设为每秒50mm。另外,对超声波切割机赋予的超声波振动的振荡频率设为20.5kHz、振幅设为60μm。
(实施例2)
在实施例2中,将用硅烷偶联剂进行了偶联处理的平均粒径为4μm的氧化铝粒子(导热性粒子:电气化学工业株式会社制造)和平均纤维长度为150μm、平均纤维直径为9μm的沥青系碳纤维(导热性纤维、XN80C-15F、无胶粘剂:日本Graphite Fiber株式会社制造)分散在双组份加成反应型液态硅氧烷中,使以体积比计双组份加成反应型液态硅氧烷:氧化铝粒子:沥青系碳纤维=33vol%:53.5vol%:13.5vol%,制备了硅氧烷组合物(导热性树脂组合物)。双组份加成反应型液态硅氧烷是以50质量%的硅氧烷A液(主剂)、50质量%的硅氧烷B液(固化剂)的比率混合的混合物。将所得的硅氧烷组合物挤出到内壁贴有进行了剥离处理的PET膜的长方体状金属模(30mm×30mm)中,成型成硅氧烷成型体。将所得的硅氧烷成型体在烘箱中、在100℃下固化6小时,形成硅氧烷固化物。将所得的硅氧烷固化物在烘箱中、在100℃下加热1小时,之后使用超声波切割机进行切割,得到了平均厚度为2000μm的成型体片。超声波切割机的切片速度设为每秒50mm。另外,对超声波切割机赋予的超声波振动的振荡频率设为20.5kHz、振幅设为60μm。
(实施例3)
在实施例3中,将用硅烷偶联剂进行了偶联处理的平均粒径为4μm的氧化铝粒子(导热性粒子:电气化学工业株式会社制造)和平均纤维长度为200μm、平均纤维直径为9μm的沥青系碳纤维(导热性纤维、XN80C-20F、无胶粘剂:日本Graphite Fiber株式会社制造)分散在双组份加成反应型液态硅氧烷中,使以体积比计双组份加成反应型液态硅氧烷:氧化铝粒子:沥青系碳纤维=33vol%:53.5vol%:13.5vol%,制备硅氧烷组合物(导热性树脂组合物)。双组份加成反应型液态硅氧烷是以50质量%的硅氧烷A液(主剂)、50质量%的硅氧烷B液(固化剂)的比率混合的混合物。将所得的硅氧烷组合物挤出到内壁贴有进行了剥离处理的PET膜的长方体状金属模(30mm×30mm)中,成型成硅氧烷成型体。将所得的硅氧烷成型体在烘箱中、在100℃下固化6小时,形成硅氧烷固化物。将所得的硅氧烷固化物在烘箱中、在100℃下加热1小时,之后使用超声波切割机进行切割,得到了平均厚度为2000μm的成型体片。超声波切割机的切片速度设为每秒50mm。另外,对超声波切割机赋予的超声波振动的振荡频率设为20.5kHz、振幅设为60μm。
(比较例1)
在比较例1中,将用硅烷偶联剂进行了偶联处理的平均粒径为4μm的氧化铝粒子(导热性粒子:电气化学工业株式会社制造)和平均纤维长度为150μm、平均纤维直径为9μm的沥青系碳纤维(导热性纤维、XN80C-15M、有胶粘剂:日本Graphite Fiber株式会社制造)分散在双组份加成反应型液态硅氧烷中,使以体积比计双组份加成反应型液态硅氧烷:氧化铝粒子:沥青系碳纤维=33vol%:53.5vol%:13.5vol%,制备硅氧烷组合物(导热性树脂组合物)。双组份加成反应型液态硅氧烷是以50质量%的硅氧烷A液(主剂)、50质量%的硅氧烷B液(固化剂)的比率混合的混合物。将所得的硅氧烷组合物挤出到内壁贴有进行了剥离处理的PET膜的长方体状金属模(30mm×30mm)中,成型成硅氧烷成型体。将所得的硅氧烷成型体在烘箱中、在100℃下固化6小时,得到了硅氧烷固化物。将所得的硅氧烷固化物在烘箱中、在100℃下加热1小时,之后使用超声波切割机进行切割,得到了平均厚度为2000μm的成型体片。超声波切割机的切片速度为每秒50mm。另外,对超声波切割机赋予的超声波振动的振荡频率设为20.5kHz、振幅设为60μm。
(比较例2)
在比较例2中,将用硅烷偶联剂进行了偶联处理的平均粒径为4μm的氧化铝粒子(导热性粒子:电气化学工业株式会社制造)和平均纤维长度为150μm、平均纤维直径为9μm的沥青系碳纤维(导热性纤维、XN80C-15M、无胶粘剂:日本Graphite Fiber株式会社制造)分散在双组份加成反应型液态硅氧烷中,使以体积比计双组份加成反应型液态硅氧烷:氧化铝粒子:沥青系碳纤维=33vol%:53.5vol%:13.5vol%,制备硅氧烷组合物(导热性树脂组合物)。双组份加成反应型液态硅氧烷是以50质量%的硅氧烷A液(主剂)、50质量%的硅氧烷B液(固化剂)的比率混合的混合物。将所得的硅氧烷组合物挤出到内壁贴有进行了剥离处理的PET膜的长方体状金属模(30mm×30mm)中,成型成硅氧烷成型体。将所得的硅氧烷成型体在烘箱中、在100℃下固化6小时,形成硅氧烷固化物。将所得的硅氧烷固化物在烘箱中、在100℃下加热1小时,之后使用超声波切割机进行切割,得到了平均厚度为2000μm的成型体片。超声波切割机的切片速度设为每秒50mm。另外,对超声波切割机赋予的超声波振动的振荡频率设为20.5kHz、振幅设为60μm。
(比较例3)
在比较例3中,将用硅烷偶联剂进行了偶联处理的平均粒径为4μm的氧化铝粒子(导热性粒子:电气化学工业株式会社制造)和平均纤维长度为200μm、平均纤维直径为9μm的沥青系碳纤维(导热性纤维、XN80C-20M、无胶粘剂:日本Graphite Fiber株式会社制造)分散在双组份加成反应型液态硅氧烷中,使以体积比计双组份加成反应型液态硅氧烷:氧化铝粒子:沥青系碳纤维=33vol%:53.5vol%:13.5vol%,制备硅氧烷组合物(导热性树脂组合物)。双组份加成反应型液态硅氧烷是以50质量%的硅氧烷A液(主剂)、50质量%的硅氧烷B液(固化剂)的比率混合的混合物。将所得的硅氧烷组合物挤出到内壁贴有进行了剥离处理的PET膜的长方体状金属模(30mm×30mm)中,成型成硅氧烷成型体。将所得的硅氧烷成型体在烘箱中、在100℃下固化6小时,形成硅氧烷固化物。将所得的硅氧烷固化物在烘箱中、在100℃下加热1小时,之后使用超声波切割机进行切割,得到了平均厚度为2000μm的成型体片。超声波切割机的切片速度设为每秒50mm。另外,对超声波切割机赋予的超声波振动的振荡频率设为20.5kHz、振幅设为60μm。
[体积电阻率的测定]
按照依据JIS K-6911的方法,使用三菱化学Analytech公司制造的Hiresta(MCP-HT800)和URS探针测定体积电阻率。
[导热率的测定]
按照依据ASTM-D5470的测定方法,施加1kgf/cm2的负载,测定导热片(成型体片)的导热率。
[纤维长度测定]
所使用的碳纤维的纤维长度分布利用Malvern公司制造的Morphologi G3进行测定。
在此,D90是指在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积90%的面积纤维长度(μm)。
D50是指在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积50%的面积纤维长度(μm)。
D10是指在上述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积10%的面积纤维长度(μm)。
结果见表1。
[表1]
体积电阻率测定时的测定电压的可测定范围如下所示。在未到可测定范围的情况下记作“UR”,在超过可测定范围的情况下记作“OR”。
[表2]
由本发明人的实验结果可以确认:在上述导热片中,由于上述具有导电性的纤维状填料与上述导热片满足上述关系式(1),所以可达到提高导热性和确保绝缘性的悖论的目的。另外,通过满足上述关系式(2),得到了绝缘性更优异的结果。
此外,除D90-D50以外,还研究了D50-D10或D90-D10与兼顾提高导热性和确保绝缘性的关系,但没有确认到相关关系。
附图标记说明
1 导热片
2 散热器
2a 主面
2b 侧壁
2c 另一个面
3 电子部件
3a 上表面
5 热沉
6 配线基板
Claims (6)
1.一种导热片,其特征在于,含有粘合剂树脂和具有导电性的纤维状填料,
所述具有导电性的纤维状填料和所述导热片满足下述关系式(1):
D90-D50≤A×0.035···关系式(1)
在此,D90是在所述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积90%的面积纤维长度,D50是在所述具有导电性的纤维状填料的纤维长度分布中从短纤维长度侧起累积50%的面积纤维长度,A为所述导热片的平均厚度,所述面积纤维长度单位和所述导热片的平均厚度单位均为μm。
2.根据权利要求1所述的导热片,其中,
所述具有导电性的纤维状填料和所述导热片满足下述关系式(2):
D90-D50≤A×0.018···关系式(2)。
3.根据权利要求1或2所述的导热片,其中,
所述具有导电性的纤维状填料为碳纤维。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的导热片,其中,
所述导热片进一步含有所述具有导电性的纤维状填料以外的导热性填料。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的导热片,其中,
所述粘合剂树脂为硅氧烷。
6.一种半导体装置,其特征在于,
具有热源、散热部件和夹持在所述热源与所述散热部件之间的导热片,
所述导热片为权利要求1~5中任一项所述的导热片。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016177977A JP6753745B2 (ja) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | 熱伝導シート、及び半導体装置 |
JP2016-177977 | 2016-09-12 | ||
PCT/JP2017/031980 WO2018047828A1 (ja) | 2016-09-12 | 2017-09-05 | 熱伝導シート、及び半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109891577A true CN109891577A (zh) | 2019-06-14 |
CN109891577B CN109891577B (zh) | 2023-10-24 |
Family
ID=61562508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780065575.3A Active CN109891577B (zh) | 2016-09-12 | 2017-09-05 | 导热片和半导体装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6753745B2 (zh) |
CN (1) | CN109891577B (zh) |
TW (1) | TWI714804B (zh) |
WO (1) | WO2018047828A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11615999B1 (en) | 2022-07-22 | 2023-03-28 | GuangDong Suqun New Material Co., Ltd | Oriented heat conducting sheet and preparation method thereof, and semiconductor heat dissipating device |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113150558B (zh) | 2021-05-12 | 2021-11-26 | 广东思泉新材料股份有限公司 | 一种定向导热片及其制备方法、及半导体散热装置 |
WO2023157829A1 (ja) * | 2022-02-16 | 2023-08-24 | デンカ株式会社 | 放熱シートの製造方法及び放熱シート |
WO2023182268A1 (ja) | 2022-03-25 | 2023-09-28 | バンドー化学株式会社 | 熱伝導性シート |
WO2023190587A1 (ja) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 積水ポリマテック株式会社 | 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002097372A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-04-02 | Polymatech Co Ltd | 熱伝導性高分子組成物及び熱伝導性成形体 |
JP2003026828A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Jsr Corp | 熱伝導シートおよびその製造方法並びに熱伝導板 |
JP2003201116A (ja) * | 2001-10-10 | 2003-07-15 | Showa Denko Kk | アルミナ粒、アルミナ粒の製造方法、アルミナ粒を含む組成物 |
JP2006259712A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-09-28 | Canon Inc | 加熱定着部材および加熱定着装置 |
CN103748674A (zh) * | 2012-07-07 | 2014-04-23 | 迪睿合电子材料有限公司 | 导热性片材 |
CN104212368A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 日东电工株式会社 | 导热性粘合片 |
CN105308740A (zh) * | 2013-06-19 | 2016-02-03 | 迪睿合株式会社 | 导热性片材及导热性片材的制备方法 |
JP2016121341A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導シートの製造方法、熱伝導シート、及び半導体装置 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000192337A (ja) * | 1998-12-21 | 2000-07-11 | Mitsubishi Chemicals Corp | 黒鉛質炭素繊維及びそれを用いた放熱シート |
JP2001322139A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-20 | Jsr Corp | 複合シートの製造方法および複合シート |
JP4833398B2 (ja) * | 2000-09-18 | 2011-12-07 | ポリマテック株式会社 | 熱伝導性成形体の製造方法 |
WO2006003774A1 (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-12 | Mitsubishi Corporation | 半導体用ヒートシンクに好適な炭素繊維強化炭素複合材料の製造方法 |
JP2009108118A (ja) * | 2007-10-26 | 2009-05-21 | Teijin Ltd | ピッチ系炭素短繊維フィラー及びそれを用いた成形体 |
JP4971958B2 (ja) * | 2007-11-30 | 2012-07-11 | 帝人株式会社 | シート状熱伝導性成形体 |
JP2012023335A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-02-02 | Sony Chemical & Information Device Corp | 熱伝導性シート及びその製造方法 |
JP5668349B2 (ja) * | 2010-07-22 | 2015-02-12 | 三菱樹脂株式会社 | 放熱性部材及び筐体 |
JP5779693B2 (ja) * | 2013-06-27 | 2015-09-16 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導性シート、及びその製造方法、並びに半導体装置 |
-
2016
- 2016-09-12 JP JP2016177977A patent/JP6753745B2/ja active Active
-
2017
- 2017-09-05 WO PCT/JP2017/031980 patent/WO2018047828A1/ja active Application Filing
- 2017-09-05 CN CN201780065575.3A patent/CN109891577B/zh active Active
- 2017-09-11 TW TW106131013A patent/TWI714804B/zh active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002097372A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-04-02 | Polymatech Co Ltd | 熱伝導性高分子組成物及び熱伝導性成形体 |
JP2003026828A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-29 | Jsr Corp | 熱伝導シートおよびその製造方法並びに熱伝導板 |
JP2003201116A (ja) * | 2001-10-10 | 2003-07-15 | Showa Denko Kk | アルミナ粒、アルミナ粒の製造方法、アルミナ粒を含む組成物 |
JP2006259712A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-09-28 | Canon Inc | 加熱定着部材および加熱定着装置 |
CN103748674A (zh) * | 2012-07-07 | 2014-04-23 | 迪睿合电子材料有限公司 | 导热性片材 |
CN104212368A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 日东电工株式会社 | 导热性粘合片 |
CN105308740A (zh) * | 2013-06-19 | 2016-02-03 | 迪睿合株式会社 | 导热性片材及导热性片材的制备方法 |
JP2016121341A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | デクセリアルズ株式会社 | 熱伝導シートの製造方法、熱伝導シート、及び半導体装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11615999B1 (en) | 2022-07-22 | 2023-03-28 | GuangDong Suqun New Material Co., Ltd | Oriented heat conducting sheet and preparation method thereof, and semiconductor heat dissipating device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201826465A (zh) | 2018-07-16 |
TWI714804B (zh) | 2021-01-01 |
JP2018046073A (ja) | 2018-03-22 |
WO2018047828A1 (ja) | 2018-03-15 |
JP6753745B2 (ja) | 2020-09-09 |
CN109891577B (zh) | 2023-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112055513B (zh) | 电磁波吸收导热片 | |
CN109891577A (zh) | 导热片和半导体装置 | |
WO2018079240A1 (ja) | 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法及び半導体装置 | |
CN107004651B (zh) | 导热片的制造方法、导热片和半导体装置 | |
JP6379320B1 (ja) | 電磁波吸収熱伝導シート、電磁波吸収熱伝導シートの製造方法及び半導体装置 | |
US20010004546A1 (en) | Heat conductive mold and manufacturing method thereof | |
WO2018061712A1 (ja) | 電磁波吸収熱伝導シート、電磁波吸収熱伝導シートの製造方法及び半導体装置 | |
KR20200070435A (ko) | 열전도 시트, 열전도 시트의 제조 방법, 방열 부재 및 반도체 장치 | |
CN107871721A (zh) | 导热性片材及其制备方法、以及半导体装置 | |
TW201943034A (zh) | 半導體裝置 | |
TW201824474A (zh) | 半導體裝置 | |
WO2020162164A1 (ja) | 熱伝導シート、熱伝導シートの実装方法、電子機器の製造方法 | |
JP6393816B2 (ja) | 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置 | |
WO2019244950A1 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
WO2018147228A1 (ja) | 電磁波抑制熱伝導シート、電磁波抑制熱伝導シートの製造方法及び半導体装置 | |
KR102445111B1 (ko) | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
US20240120254A1 (en) | Thermally-conductive sheet and electronic device | |
WO2022176823A1 (ja) | 熱伝導シート |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |