DE112010005303B4 - Wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, B-Stufen Wärmeleitfähigkeitsschicht und Leistungsmodul - Google Patents

Wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, B-Stufen Wärmeleitfähigkeitsschicht und Leistungsmodul Download PDF

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Abstract

Wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, die einen anorganischen Füllstoff und eine wärmehärtende Kunstharzmatrixkomponente umfasst, wobei der anorganische Füllstoff sekundäre gesinterte Partikel umfasst, die jeweils aus primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet sind; und wobei zumindest einige der sekundären gesinterten Partikel jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm haben.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht und ein Leistungsmodul jeweils gemäß den Ansprüchen, und im Spezielleren auf eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung und eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht, die zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht verwendet werden, um beispielsweise in einem elektrischen/elektronischen Gerät Wärme von einem Wärme erzeugenden Teil zu einem Wärme abgebenden Teil zu übertragen, und ein Leistungsmodul, das eine wärmeleitfähige Schicht umfasst, die aus der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung und der B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht hergestellt ist.
  • Stand der Technik
  • Ein Teil zum Übertragen von Wärme von einem Wärme erzeugenden Teil zu einem Wärme abgebenden Teil in einem elektrischen/elektronischen Gerät muss sowohl bei der Wärmeleitfähigkeit als auch der elektrischen Isolationseigenschaft ausgezeichnet sein. Eine wärmeleitfähige Schicht, die durch Mischen eines bei der Wärmeleitfähigkeit und der elektrischen Isolationseigenschaft ausgezeichneten anorganischen Füllstoffs hergestellt ist, wird weit verbreitet als ein Teil eingesetzt, das die oben erwähnten Anforderungen erfüllt. Hier umfassen Beispiele eines bei der Wärmeleitfähigkeit und der elektrischen Isolationseigenschaft ausgezeichneten anorganischen Füllstoffs Aluminiumoxid, Bornitrid, Siliciumoxid und Aluminiumnitrid. Insbesondere ist hexagonales Bornitrid (h-BN) besonders zur Verwendung in einer wärmeleitfähigen Schicht geeignet, weil hexagonales Bornitrid zusätzlich zur Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Isolationseigenschaft bei der chemischen Stabilität ausgezeichnet, nicht toxisch und relativ kostengünstig ist. Hexagonales Bornitrid hat eine Schuppenform und wird in Fachkreisen auch schuppiges Bornitrid genannt.
  • Als Bornitrid enthaltende wärmeleitfähige Schicht wird eine wärmeleitfähige Schicht vorgeschlagen, die durch feines Verteilen, und zwar in einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix, von Sekundärpartikeln mit isotropischer Wärmeleitfähigkeit wie etwa sekundären aggregierten Partikeln hergestellt wird, die durch Aggregieren primärer Schuppenbornitridpartikeln oder sekundären gesinterten Partikeln gebildet werden, die durch Sintern der sekundären aggregierten Partikel erhalten werden (siehe z. B. JP 2003-60134 A und WO 2009/041300 A1 ). Aufgrund der sekundären Partikel mit isotropischer Wärmeleitfähigkeit besitzt eine derartige wärmeleitfähige Schicht eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit in einer Dickenrichtung der Schicht.
  • Weiterer relevanter Stand der Technik findet sich in EP 1286394 A2 .
  • Jedoch stieg in den letzten Jahren mit der Entwicklung elektrischer/elektronischer Geräte hoher Stromleistung mit einem hohen Druckwiderstand die Temperatur der durch verschiedene Halbleiterbausteine erzeugten Wärme. Um die Wärme verschiedener Halbleiterbausteine wirksam abzuleiten, wird die Wärmeleitfähigkeit einer wärmeleitfähigen Schicht verbessert, indem die Zumischmenge eines anorganischen Füllstoffs erhöht wird. Wenn jedoch die Zumischmenge eines anorganischen Füllstoffs in einer wärmeleitfähigen Schicht erhöht wird, treten gerne Fehler wie Hohlstellen und Risse in der wärmeleitfähigen Schicht auf, was zu einer Verschlechterung der elektrischen Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht führt. Deshalb wird bei der Herstellung der wärmeleitfähigen Schicht ein Pressschritt durchgeführt, wodurch ein Auftreten von Fehlern in der wärmeleitfähigen Schicht unterbunden wird. Zum Beispiel erfolgt bei einem Leistungsmodul, das eine wärmeleitfähige Schicht enthält, ein Pressschritt zum Zeitpunkt der Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht in einem B-Stufen-Zustand (im Nachstehenden als „B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht” bezeichnet), bevor diese in das Leistungsmodul eingebunden wird, wodurch ein Auftreten von Fehlern in der B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht unterbunden wird. Wenn darüber hinaus eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht zwischen einem Kontaktrahmen, der mit Halbleiterbausteinen bestückt ist, und einer Metallschicht angeordnet wird, und dann das Ganze mit einem Siegelharz versiegelt wird, indem ein Pressspritzverfahren (Transfer Molding) durchgeführt wird, wodurch ein Leistungsmodul hergestellt wird, unterbindet ein Pressspritzdruck beim Durchführen des Pressspritzverfahrens ein Auftreten von Fehlern in der wärmeleitfähigen Schicht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
  • Wenn jedoch bei der Herstellung eines Leistungsmoduls ein Pressspritzverfahren durchgeführt wird, braucht es eine gewisse Zeit, bis Druck an eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht angelegt wird, die durch Anlegen von Druck hergestellt wird, und deshalb verformt und lockert (dehnt) sich die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht, die durch Anlegen von Druck hergestellt wird, in einem drucklosen Hochtemperaturzustand vor dem Anlegen von Druck, was zum Auftreten von Fehlern in der sich ergebenden B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht führt. Dies wird auf das Auftreten von Spannung oder Restspannung in der B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht zurückgeführt, die durch Anlegen von Druck hergestellt wird. Dabei neigen einige der Fehler, die in der wärmeleitfähigen Schicht auftreten, dazu, sich zusammenzuballen und einen größeren Fehler zu ergeben, und ein größerer Fehler verschlechtert die elektrische Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht merklich. Darüber hinaus ist es schwierig, die in der wärmeleitfähigen Schicht auftretenden Fehler zu reduzieren, selbst wenn beim Durchführen des Pressspritzverfahrens Pressdruck angelegt wird. Anzumerken ist, dass es wahrscheinlich auch möglich ist, die Fehler in der wärmeleitfähigen Schicht zu reduzieren, indem der Pressdruck bei Pressspritzverfahren erhöht wird, aber wenn insbesondere sekundäre gesinterte Partikel als anorganischer Füllstoff in einer wärmeleitfähigen Schicht verwendet werden, verursacht ein zu hoher Pressdruck einen Zerfall der sekundären gesinterten Partikel, was zu einer Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht führt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung und eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht bereitzustellen, die zum Herstellen einer wärmeleitfähigen Schicht verwendet werden, in der die elektrische Isolationseigenschaft beibehalten bleibt, indem Auftrittsstellen von Fehlern wie Hohlstellen und Rissen gesteuert werden und ihre Größe gesteuert wird, und die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit besitzt.
  • Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein bei den elektrischen Isolations- und Wärmeableitungseigenschaften ausgezeichnetes Leistungsmodul bereitzustellen.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eingehende Studien durchgeführt, um die vorstehend erwähnten Ziele zu erreichen. Als ein Ergebnis fanden die Erfinder heraus, dass ein Zumischen von jeweils über einen Hohlraum mit einer bestimmten Größe verfügenden, sekundären gesinterten Partikeln in eine wärmeleitfähige Schicht das Auftreten von Fehlern einschränkt, die auf eine Verformung und Lockerung der sekundären gesinterten Partikel in jedem Hohlraum zurückzuführen sind, und die Größe der Fehler steuert, und demzufolge unterbunden werden kann, dass große Fehler in einem Basisabschnitt (wärmehärtende Kunstharzmatrix zwischen anorganischen Füllstoffpartikeln) der wärmeleitfähigen Schicht auftreten.
  • Und zwar bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, die einen anorganischen Füllstoff und eine wärmehärtende Kunstharzmatrixkomponente umfasst, wobei der anorganische Füllstoff sekundäre gesinterte Partikel umfasst, die jeweils aus primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet sind; und wobei zumindest einige der sekundären gesinterten Partikel jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm haben.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht, die einen anorganischen Füllstoff umfasst, der in einem B-Stufen-Zustand in einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix fein verteilt ist, wobei der anorganische Füllstoff sekundäre gesinterte Partikel umfasst, die jeweils aus primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet sind; und wobei zumindest einige der sekundären gesinterten Partikel jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm haben.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Leistungsmodul, das eine wärmeleitfähige Schicht umfasst, die einen anorganischen Füllstoff umfasst, der in einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix fein verteilt ist; wobei: der anorganische Füllstoff sekundäre gesinterte Partikel umfasst, die jeweils aus primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet sind; und wobei zumindest einige der sekundären gesinterten Partikel jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm haben.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung und die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht bereitzustellen, die zum Herstellen einer wärmeleitfähigen Schicht verwendet werden, in der die elektrische Isolationseigenschaft beibehalten bleibt, indem Auftrittsstellen von Fehlern wie Hohlstellen und Rissen gesteuert werden und ihre Größe gesteuert wird, und die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit besitzt.
  • Darüber hinaus ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein bei den elektrischen Isolations- und Wärmeableitungseigenschaften ausgezeichnetes Leistungsmodul bereitzustellen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines sekundären gesinterten Partikels mit einem maximalen Hohlraumquerschnitt von 5 μm bis 80 μm.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Schicht, die aus einer nach Ausführungsform 1 ausgeführten wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung hergestellt ist.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Schicht, die aus einer wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung hergestellt ist, die frei von hohlen, sekundären, gesinterten Partikeln ist.
  • 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Schicht, die aus einer wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung hergestellt ist, die ein Adhäsion verleihendes Mittel enthält.
  • 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Schicht, die aus einer wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung hergestellt ist, die frei von einem Adhäsion verleihenden Mittel ist.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht eines Leistungsmoduls einer Ausführungsform 3.
  • 7 ist ein Schema zur Darstellung von Produktionsschritten für das Leistungsmodul der Ausführungsform 3.
  • 8 ist eine grafische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen der Zumischmenge eines Adhäsion verleihenden Mittels und der Biegefestigkeit jeder B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht in Versuchen 3 und 6 bis 8 und Vergleichsversuchen 1, 4 und 5 zeigt.
  • Arten und Weisen zur Umsetzung der Erfindung
  • Ausführungsform 1
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform umfasst einen anorganischen Füllstoff und eine wärmehärtende Kunstharzmatrixkomponente.
  • Der für die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform zu verwendende anorganische Füllstoff umfasst sekundäre gesinterte Partikel, die aus primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet sind. So wie der Ausdruck „sekundärer gesinterter Partikel” hier verwendet wird, bedeutet er einen Partikel, der durch Aggregieren primärer Partikel aus schuppigem Bornitrid und darauf folgendem Sintern hergestellt wird, und ist auf dem Fachgebiet allgemein bekannt. Obwohl jedoch jeder allgemeine sekundäre gesinterte Partikel einen kleinen Hohlraum hat (konkret einen Hohlraum mit einem maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,5 μm), der sich zwischen primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet hat, haben zumindest einige der für die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform zu verwendenden sekundären gesinterten Partikel jeweils einen Hohlraum mit einem maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm. Die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform weist in sie zugemischte sekundäre Partikel mit jeweils einem solchen Hohlraumdurchmesser auf, und von daher kann die Auftrittsstelle und Größe von Fehlern in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht sachgerecht gesteuert werden. Falls der maximale Hohlraumdurchmesser kleiner als 5 μm ist, kann das Auftreten von Fehlern im Basisabschnitt der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht nicht unterbunden werden, was zu einer Verschlechterung der elektrischen Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht führt. Beträgt hingegen der maximale Hohlraumdurchmesser mehr als 80 μm, kann das Auftreten von Fehlern im Basisabschnitt der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht unterbunden werden, aber ein Fehler, der im Hohlraum jedes der sekundären gesinterten Partikel auftritt, wird zu groß, was zur Verschlechterung der elektrischen Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht führt.
  • So wie der Ausdruck „maximaler Hohlraumdurchmesser sekundärer gesinterter Partikel” hier verwendet wird, bedeutet er einen Wert, der erhalten wird, indem tatsächlich eine wärmeleitfähige Schicht hergestellt wird, in der sekundäre gesinterte Partikeln in einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix fein verteilt sind, ein Querschnitt dieser wärmeleitfähigen Schicht poliert wird, ein Bild des polierten Querschnitts mittels eines Elektronenmikroskops mit einer mehrtausendfachen Vergrößerung vergrößert wird, mehrere Fotografien des Bilds gemacht werden, und dann der maximale Durchmesser des Hohlraums jedes sekundären gesinterten Partikels tatsächlich gemessen wird.
  • Im Folgenden werden sekundäre gesinterte Partikel, die jeweils einen Hohlraum mit einem maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,5 μm haben, als massive sekundäre gesinterte Partikel” bezeichnet, sekundäre gesinterte Partikel, die jeweils einen Hohlraum mit einem maximalen Hohlraumdurchmesser von 0,5 μm oder mehr haben, werden als „hohle sekundäre gesinterte Partikel” bezeichnet, und sowohl die massiven sekundären gesinterten Partikel als auch die hohlen sekundären gesinterten Partikel werden als „sekundäre gesinterte Partikel” bezeichnet.
  • Hier stellt 1 eine Querschnittsansicht eines hohlen sekundären gesinterten Partikels dar. Wie in 1 dargestellt ist, besitzt ein hohler sekundärer gesinterter Partikel 1 einen großen Hohlraum 3, der zwischen primären Partikeln 2 aus schuppigem Bornitrid gebildet ist.
  • Der maximale Hohlraumdurchmesser des hohlen sekundären gesinterten Partikels 1 beträgt vorzugsweise jeweils zwei Drittel oder weniger des mittleren Partikeldurchmessers der hohlen sekundären gesinterten Partikel 1. Falls der maximale Hohlraumdurchmesser des hohlen sekundären gesinterten Partikels 1 jeweils mehr als zwei Drittel des mittleren Partikeldurchmessers der hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 beträgt, wird die Dicke des Hüllenteils um den großen Hohlraum 3 zu dünn, und infolgedessen kann der große Hohlraum 3 zum Zeitpunkt eines Pressschritts (zum Beispiel, wenn zum Zeitpunkt der Herstellung einer B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht Druck angelegt wird oder Pressspritzdruck zum Zeitpunkt der Herstellung eines Leistungsmoduls angelegt wird) seine Form nicht halten.
  • Der große Hohlraum 3 im hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 ist im Vergleich zu einem Fehler größer, der im Basisabschnitt einer wärmeleitfähigen Schicht beim Herstellen eines Leistungsmoduls auftritt. Falls der hohle sekundäre gesinterte Partikel 1 mit einem derart großen Hohlraum 3 in eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung eingemischt wird, verformt und lockert sich, wenn eine aus der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung hergestellte B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht bei der Herstellung eines Leistungsmoduls unter einem drucklosen Zustand hoher Temperatur ausgesetzt wird, die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht, und ihre wärmehärtende Kunstharzmatrix schmilzt und zerfließt auch. Dann bewirkt die auf die Verformung und Lockerung zurückzuführende Dehnung, dass die wärmehärtende Kunstharzmatrix aus dem Inneren des über eine geringe Kapillarkraft verfügenden hohlen sekundären gesinterten Partikels 1 ausläuft, wodurch das Auftreten von Fehlern im Basisabschnitt der wärmeleitfähigen Schicht verhindert wird.
  • In diesem Zusammenhang kann eine Kapillarkraft, die auftritt, wenn eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht unter einem drucklosen Zustand einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, und ihre wärmehärtende Kunstharzmatrix schmilzt und zerfließt, im Allgemeinen durch die folgende Gleichung (1) dargestellt werden. h = 2Tcosθ/ϱgr (1)
  • In der Gleichung (1) stellt h die Leichtigkeit (m) des Ausflusses (= Ausflussspannungsnachlass) einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix dar, T stellt eine Oberflächenspannung (N/m) dar, θ stellt einen Kontaktwinkel (°) dar, ϱ stellt die Dichte (kg/m3) der wärmehärtenden Kunstharzmatrix dar, g stellt eine Schwerkraftbeschleunigung (m/m2) dar, und r stellt den Durchmesser eines Fehlers dar, der in einem Basisabschnitt einer wärmeleitfähigen Schicht und dem maximalen Hohlraumdurchmesser (m) des hohlen sekundären gesinterten Partikels 1 auftritt.
  • Wie aus der Gleichung (1) ersichtlich ist, kann festgestellt werden, dass sich der Ausflussspannungsnachlass einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix beim Schmelzen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix sowohl auf den Durchmesser eines im Basisabschnitt einer wärmeleitfähigen Schicht auftretenden Fehlers als auch den maximalen Hohlraumdurchmesser des hohlen sekundären gesinterten Partikels 1 bezieht, und wenn diese Durchmesser kleiner werden, wird die Kapillarkraft groß. Das heißt, die Fließfähigkeit einer geschmolzenen wärmehärtenden Kunstharzmatrix kann gesteuert werden, indem der maximale Hohlraumdurchmesser des hohlen sekundären gesinterten Partikels 1 auf einen Durchmesser eingestellt wird, der größer ist als der Durchmesser eines im Basisabschnitt einer wärmeleitfähigen Schicht auftretenden Fehlers.
  • Als Nächstes stellt 2 eine Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Schicht dar, die aus der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform hergestellt ist. In 2 umfasst die wärmeleitfähige Schicht eine wärmehärtende Kunstharzmatrix 5 und sekundäre gesinterte Partikel (hohle sekundäre gesinterte Partikel 1 und massive sekundäre gesinterte Partikel 4), die in der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 fein verteilt sind, und optional primäre Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid, die später noch zu beschreiben sind. In dieser wärmeleitfähigen Schicht wird bewirkt, dass ein Fehler 7 in dem großen Hohlraum 3 bei jedem der hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 auftritt, und die Größe des Fehlers 7 wird gesteuert. Im Ergebnis ist es möglich, zu unterbinden, dass Fehler im Basisabschnitt (Abschnitt der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 zwischen Partikeln eines anorganischen Füllstoffs) der wärmeleitfähigen Schicht auftreten.
  • Andererseits stellt 3 eine Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Schicht dar, die aus einer wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung hergestellt ist, die frei von hohlen sekundären gesinterten Partikeln 1 ist. In 3 umfasst die wärmeleitfähige Schicht die wärmehärtende Kunstharzmatrix 5, die in der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 fein verteilten massiven sekundären gesinterten Partikel 4 und optional primäre Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid, die später noch zu beschreiben sind. In dieser wärmeleitfähigen Schicht ist es nicht möglich, das Auftreten von Hohlräumen im Basisabschnitt (Abschnitt der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 zwischen Partikeln eines anorganischen Füllstoffs) zu steuern, und von daher treten große Fehler 7 auf und die elektrische Isolationseigenschaft wird schlechter.
  • Das heißt, wenn ein Pressspritzverfahren beim Herstellen eines Leistungsmoduls durchgeführt wird, braucht es eine gewisse Zeit, bis Druck an eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht angelegt wird, und von daher verformt und lockert (dehnt) sich unter einem drucklosen Hochtemperaturzustand vor dem Anlegen von Druck die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht, die durch Anlegen von Druck hergestellt wird, und die wärmehärtende Kunstharzmatrix 5 schmilzt und zerfließt auch, was zum Auftreten von Fehlern 7 in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht führt. Wird jedoch eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht verwendet, die aus der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform mit den in diese zugemischten vorbestimmten hohlen sekundären gesinterten Partikeln 1 hergestellt ist, kann bewirkt werden, dass die Fehler 7 nur in dem großen Hohlraum 3 jedes der hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 auftreten, und die Größe jeder der Fehler 7 kann gesteuert werden, wodurch sich das Auftreten der Fehler 7 im Basisabschnitt der wärmeleitfähigen Schicht unterbinden lässt. Im Ergebnis kann verhindert werden, dass sich die elektrische Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht verschlechtert.
  • Die mittlere Länge jedes der primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid 2, die jeden sekundären gesinterten Partikel bilden, beträgt vorzugsweise 15 μm oder weniger, bevorzugter 0,1 μm bis 8 μm. So wie er hier verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „mittlere Länge jedes der primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid” einen Wert, der erhalten wird, indem eine wärmeleitfähige Schicht tatsächlich hergestellt wird, in der sekundäre gesinterte Partikel in der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 fein verteilt sind, ein Querschnitt dieser wärmeleitfähigen Schicht poliert wird, ein Bild des polierten Querschnitts mittels eines Elektronenmikroskops mit einer mehrtausendfachen Vergrößerung vergrößert wird, mehrere Fotografien des Bilds gemacht werden, dann die Länge jedes primären Partikels tatsächlich gemessen wird und die Messwerte gemittelt werden. Falls die mittlere Länge jedes der primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid mehr als 15 μm beträgt, können die primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid nicht isotropisch aggregieren, was möglicherweise zum Auftreten von Anisotropie in der Wärmeleitfähigkeit jedes der sich ergebenden sekundären gesinterten Partikel führt. Im Ergebnis wird in manchen Fällen keine wärmeleitfähige Schicht mit der gewünschten Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt.
  • Der mittlere Partikeldurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel beträgt vorzugsweise 20 μm bis 180 μm, bevorzugter 40 μm bis 130 μm. So wie er hier verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „mittlerer Partikeldurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel” einen Wert, der erhalten wird, indem eine wärmeleitfähige Schicht tatsächlich hergestellt wird, in der die sekundären gesinterten Partikel in der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 fein verteilt sind, ein Querschnitt dieser wärmeleitfähigen Schicht poliert wird, ein Bild des polierten Querschnitts mittels eines Elektronenmikroskops mit einer mehrtausendfachen Vergrößerung vergrößert wird, mehrere Fotografien des Bilds gemacht werden, dann der Partikeldurchmesser jedes sekundären gesinterten Partikels tatsächlich gemessen wird und die Messwerte gemittelt werden. Alternativ wird, nachdem eine wärmeleitfähige Schicht, in der die sekundären gesinterten Partikel in der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 fein verteilt sind, tatsächlich hergestellt wurde, die wärmeleitfähige Schicht bei einer Temperatur von 500°C bis 800°C in einer Luftatmosphäre für ca. 5 bis 10 Stunden einer Wärmebehandlung in einem Elektroofen unterzogen, um eine Veraschung zu bewirken, und die sich ergebenden sekundären gesinterten Partikel werden einer Partikelgrößenverteilungsmessung unter Verwendung eines Laserbeugungs-/Laserstreuungsverfahrens unterzogen, um ihre Partikeldurchmesser zu messen, worauf eine Berechnung des Mittelwerts der Partikeldurchmesser folgt. Der Mittelwert lässt sich als der „mittlere Partikeldurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel” definieren. Falls der mittlere Partikeldurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel weniger als 20 μm beträgt, wird in manchen Fällen keine wärmeleitfähige Schicht mit der gewünschten Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt. Beträgt hingegen der mittlere Partikeldurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel mehr als 180 μm, wird es schwierig, die sekundären gesinterten Partikel in eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung einzukneten und fein darin zu verteilen, mit dem Ergebnis, dass es sein kann, dass die Bearbeitbarkeit und Formbarkeit der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung negativ beeinflusst sein kann. Darüber hinaus kann keine wärmeleitfähige Schicht mit der gewünschten Dicke bereitgestellt werden, und die elektrische Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht kann sich verschlechtern.
  • Falls darüber hinaus der maximale Partikeldurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel im Hinblick auf die Dicke der wärmeleitfähigen Schicht zu groß ist, fließt ein elektrischen Strom durch eine Grenzfläche, was möglicherweise zur Verschlechterung der elektrischen Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht führt. Deshalb beträgt der maximale Partikeldurchmesser der sekundären gesinterten Partikel vorzugsweise ca. 90% oder weniger der Dicke der wärmeleitfähigen Schicht.
  • Anzumerken ist, dass die Form jedes der sekundären gesinterten Partikel nicht auf eine Kugelform beschränkt ist, sondern es sich auch um irgendeine andere Form wie etwa eine Schuppenform handeln kann. Anzumerken ist, dass im Falle einer anderen Form als einer Kugelform, der mittlere Durchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel die Länge der langen Seite der anderen Form bedeutet. Wenn darüber hinaus sekundäre gesinterte Partikel verwendet werden, wovon jedes eine Kugelform hat, kann bei der Herstellung einer wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung die Zumischmenge der sekundären gesinterten Partikel erhöht werden, während die Fließfähigkeit einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix aufrechterhalten bleibt. Von daher haben die sekundären gesinterten Partikel vorzugsweise jeweils eine Kugelform.
  • Die sekundären gesinterten Partikel können hergestellt werden, indem die primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid verwendet und folgendes bekannte Verfahren befolgt wird. Im Speziellen können die sekundären gesinterten Partikel durch Aggregieren der primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid durch ein bekanntes Verfahren hergestellt und das entstandene Produkt dann gesintert werden. Hier ist die Temperatur des Sinterns nicht besonders eingeschränkt und beträgt im Allgemeinen ca. 2.000°C. Das Verfahren für die Aggregation ist nicht besonders eingeschränkt. Bevorzugt wird ein Sprühtrocknungsverfahren, bei dem die primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid, ein wasserlösliches Bindemittel und Wasser homogen gemischt werden, was einen Brei ergibt, der Brei von oben zersprüht wird, und eine Trocknung und Granulierung erfolgen, während Tröpfchen des Breis herabfallen. Das Sprühtrocknungsverfahren wird oft zur Massenproduktion eingesetzt, weil kugelförmiges Granulat mit guter Fließfähigkeit (sekundäre aggregierte Partikel) mühelos hergestellt werden kann. Die Größe des Hohlraums in jedem durch das Sprühtrocknungsverfahren hergestellten sekundären aggregierten Partikel kann durch Einstellen der Konzentration des Breis gesteuert werden. Im Sprühtrocknungsverfahren erfolgt das Trocknen, während Tröpfchen eines Breis herabfallen, und von daher wird, wenn die Konzentration der primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid im Brei niedrig gehalten wird, der Betrag an Verformung der Tröpfchen zu getrockneten sekundären aggregierten Partikeln groß, was somit hohle sekundäre aggregierte Partikel ergibt. Wird hingegen die Konzentration der primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid im Brei hoch gehalten, wird der Betrag an Verformung der Tröpfchen zu getrockneten sekundären aggregierten Partikeln gering, was somit massive sekundäre aggregierte Partikel ergibt.
  • Speziell können die massiven sekundären aggregierten Partikel durch Sprühtrocknung eines Breis hergestellt werden, der 30 bis 120 Masseteile Wasser im Hinblick auf 100 Masseteile der primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid enthält. Falls der Gehalt an Wasser im Brei niedriger als derjenige im obigen Bereich ist, besitzt der Brei höhere Viskosität und geringere Fließfähigkeit, und es besteht manchmal der Nachteil, dass der Sprühtrockner beim Sprühen verstopft wird, was dazu führt, dass er nicht in der Lage ist, einen Dauerbetrieb durchzuführen. Falls der Gehalt an Wasser im Brei höher als derjenige im obigen Bereich ist, bilden sich die hohlen sekundären aggregierten Partikel in einem hohen Verhältnis. Andererseits können die hohlen sekundären aggregierten Partikel durch Sprühtrocknung eines Breis hergestellt werden, der 150 bis 300 Masseteile Wasser im Hinblick auf 100 Masseteile der primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid enthält. Falls der Gehalt an Wasser im Brei geringer ist als derjenige im obigen Bereich, bilden sich die massiven sekundären aggregierten Partikel in einem hohen Verhältnis.
  • Die wie vorstehend beschrieben entstandenen hohlen sekundären aggregierten Partikel und massiven sekundären aggregierten Partikel können gesintert werden, um die hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 bzw. die massiven sekundären gesinterten Partikel 4 zu ergeben.
  • Der für die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform zu verwendende anorganische Füllstoff kann vom Standpunkt einer Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht darüber hinaus zusätzlich zu den jeweils sekundäre gesinterte Partikel bildenden primären Partikeln 2 aus schuppigem Bornitrid die primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid umfassen. Die mittlere Länge jedes der primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid beträgt vorzugsweise 3 μm bis 50 μm. Wenn die primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid mit einer in solch einem Bereich liegenden mittleren Länge zugemischt werden, werden die primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid ausgewogen zwischen sekundäre gesinterte Partikel in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht gefüllt, und von daher kann die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht gesteigert werden. Insbesondere kann, wenn die primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid jeweils eine mittlere Länge von 5 μm bis 20 μm haben, das Füllverhältnis der primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid in der wärmeleitfähigen Schicht erhöht werden, und von daher kann die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht weiter gesteigert werden. Wenn die primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid jeweils eine mittlere Länge von weniger als 3 μm haben, muss die Füllmenge an primären Partikeln 6 aus schuppigem Bornitrid erhöht werden, um die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Schicht zu verbessern. Im Ergebnis werden die spezifischen Oberflächen der primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid größer, was zur Zunahme der Fläche der Grenzfläche zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und jeweils den primären Partikeln 6 aus schuppigem Bornitrid führt, wobei die Grenzfläche ein Abschnitt mit hohem Wärmewiderstand ist, und von daher, wenn eine wärmeleitfähige Schicht hergestellt wird, der wärmeleitfähigen Schicht in manchen Fällen nicht die gewünschte Wärmeleitfähigkeit verliehen wird. Beträgt hingegen eine solche mittlere Länge mehr als 50 μm, ist die Größe der primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid zu groß, und die primären Partikel 6 aus schuppigem Bornitrid füllen sich in manchen Fällen nicht mühelos richtig zwischen sekundäre gesinterte Partikel ein.
  • Der für die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform zu verwendende anorganische Füllstoff kann vom Standpunkt einer Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Isolationseigenschaft einer wärmeleitfähigen Schicht und einer Herstellung eines Gleichgewichts zwischen der Wärmeleitfähigkeit und der elektrischen Isolationseigenschaft zusätzlich ein bekanntes anorganisches Pulver umfassen, solange die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Beispiele für das bekannte anorganische Pulver können Schmelzsiliciumdioxid (SiO2), kristallines Siliciumdioxid (SiO2), Aliminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN) und Siliciumcarbid (SiC) umfassen. Eines von diesen kann allein oder zwei oder mehr Arten von diesen können in Kombination verwendet werden.
  • Der Gehalt des anorganischen Füllstoffs in der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform wird so gesteuert, dass der Gehalt des anorganischen Füllstoffs in einer wärmeleitfähigen Schicht (der Feststoffgehalt der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung) vorzugsweise 30 Volumen-% oder mehr, bevorzugter 40 bis 80 Volumen-% beträgt. Beträgt der Gehalt des anorganischen Füllstoffs weniger als 30 Volumen-%, ist der Gehalt des anorganischen Füllstoffs zu gering, und in manchen Fällen wird keine wärmeleitfähige Schicht mit der gewünschten Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt. Der Gehalt an den hohlen sekundären gesinterten Partikeln 1 des anorganischen Füllstoffs in der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform wird so gesteuert, dass der Gehalt an den hohlen sekundären gesinterten Partikeln 1 in einer wärmeleitfähigen Schicht (der Feststoffgehalt der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung) vorzugsweise 3 Volumen-% oder mehr, bevorzugter 5 bis 20 Volumen-% beträgt. Beträgt der Gehalt an den hohlen sekundären gesinterten Partikeln 1 weniger als 5 Volumen-%, ist der Gehalt an den hohlen sekundären gesinterten Partikeln 1 zu gering, und von daher kommt eine Wirkung des Unterbindens des Auftretens von Fehlern in einem Basisabschnitt der wärmeleitfähigen Schicht in manchen Fällen nicht ausreichend zum Tragen.
  • Die für die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform zu verwendende wärmehärtende Kunstharzmatrixkomponente ist eine Komponente, die die wärmehärtende Kunstharzmatrix 5 bildet, die als Basis (Basismaterial) einer wärmeleitfähigen Schicht dient. Die wärmehärtende Kunstharzmatrixkomponente umfasst allgemein ein wärmehärtendes Kunstharz und ein Vernetzungsmittel.
  • Das wärmehärtende Kunstharz ist nicht besonders eingeschränkt und es kann eines verwendet werden, das auf dem Fachgebiet bekannt ist. Beispiele für das wärmehärtende Kunstharz umfassen Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze, Melaminharze, Silikonharze und Polyimidharze.
  • Darüber hinaus ist vom Standpunkt, eine im Wärmewiderstand ausgezeichnete wärmeleitfähige Schicht bereitzustellen, bevorzugt, ein wärmehärtendes Kunstharz zu verwenden, das eine im Wärmewiderstand ausgezeichnete wärmehärtende Kunstharzmatrix 5 liefert. Speziell ist bevorzugt, ein wärmehärtendes Kunstharz bereitzustellen, das eine wärmehärtende Kunstharzmatrix 5 liefert, die ihre ihr innewohnenden physikalischen Eigenschaften selbst dann nicht verliert, wenn sie einer Temperatur von 180°C bis 250°C ausgesetzt wird. Beispiele für ein solches wärmehärtendes Kunstharz umfassen wärmebeständige Epoxidharze. Es ist wünschenswert, ein wärmebeständiges Epoxidharz zu verwenden, das zwei oder mehr Epoxidgruppen pro Molekül und ein Epoxidäquivalent im Bereich von vorzugsweise 100 bis 1.000, bevorzugter 150 bis 500 besitzt.
  • Bevorzugte Beispiel des wärmebeständigen Epoxidharzes umfassen Glycidyletherbasierte Epoxidharze von Polyphenolverbindungen wie etwa Bisphenol A, 2,2-bis(4-Hydroxyphenylbutan) (Bisphenol B), 1,1'-bis(4-Hydroxyphenyl)ethan, bis(4-Hydroxyphenyl)methan (Bisphenol F), 1,1,2,2-tetrakis(4-Hydroxyphenyl)ethan, 4-Hydroxyphenylether und p-(4-Hydroxy)phenol, das heißt, Diglycidylether, Epoxidharze des Typs Bisphenol; ein Epoxidharz des Typs Dicyclopentadien; ein Epoxidharz des Typs Naphthalin; ein Epoxidharz des Typs Biphenyl; ein Epoxidharz des Typs Antracen; Epoxidharze des Typs Novolac wie etwa ein Epoxidharz des Typs Phenol Novolac und ein Epoxidharz des Typs Cresol Novolac; ein Epoxidharz des Typs Glycidylamin; ein Epoxidharz des Typs Triphenolmethan; und ein Epoxidharz des Typs Methylepichlor. Diese wärmebeständigen Epoxidharze sind allgemein im Handel erhältlich, und es ist möglich, beispielsweise EPICRON EXA-4710, das von DIC Corporation vermarktet wird, oder JER YX4000 zu verwenden, das von Japan Epoxy Resins Co., Ltd. vermarktet wird. Eines dieser wärmebeständigen Epoxidharze kann allein oder zwei oder mehr von diesen können in Kombination verwendet werden. Diese wärmebeständigen Epoxidharze sind bei Normaltemperatur im Allgemeinen fest, und von daher ist es bevorzugt, die wärmebeständigen Epoxidharze, nachdem sie in einer Epoxidharzflüssigkeit bei Normaltemperatur aufgelöst wurden, unter Berücksichtigung der Handhabungsfreundlichkeit (insbesondere der Handhabungsfreundlichkeit in einem halbvernetzten Zustand) einer wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung zu verwenden. So wie er hier verwendet wird, bedeutet der Ausdruck „Normaltemperatur” im Allgemeinen eine Temperatur von 25°C (der Ausdruck „Normaltemperatur” hat im Folgenden dieselbe Bedeutung).
  • Das Epoxidharz, das bei Normaltemperatur flüssig ist, ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann eines verwendet werden, das auf dem Fachgebiet bekannt ist. Es ist wünschenswert, ein flüssiges Epoxidharz zu verwenden, das zwei oder mehr Epoxidgruppen pro Molekül besitzt. Bevorzugte Beispiele des flüssigen Epoxidharzes umfassen Epoxidharze des Typs Bisphenol wie etwa ein Epoxidharz des Typs Bisphenol A und ein Epoxidharz des Typs Bisphenol F, eine Epoxidharz des Typs Cresol Novolac wie etwa ein Epoxidharz des Typs o-Cresol Novolac, und ein alicyclisches Epoxidharz. Solche flüssigen Epoxidharze sind allgemein im Handel erhältlich, und es ist möglich, beispielsweise JER 818, das von Japan Epoxy Resins Co., Ltd. vermarktet wird, oder CELLOXIDE 2021P zu verwenden, das von Daicel Chemical Industries, Ltd. vermarktet wird. Eines dieser flüssigen Epoxidharze kann allein oder zwei oder mehr Arten von diesen können in Kombination verwendet werden.
  • Empfohlen wird, dass das Massenverhältnis des wärmebeständigen Epoxidharzes (festen Epoxidharzes) zum flüssigen Epoxidharz je nach den Arten verwendeter Epoxidharze geeignet eingestellt wird, nicht besonders eingeschränkt ist, und im Allgemeinen 10:90 bis 90:10, vorzugsweise 30:70 bis 70:30 beträgt.
  • Das Vernetzungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt und es wird empfohlen, je nach der Art des verwendeten wärmehärtenden Kunstharzes ein bekanntes geeignet auszuwählen. Insbesondere umfassen, wenn ein Epoxidharz als das wärmehärtende Kunstharz verwendet wird, Beispiele des Vernetzungsmittels: alicyclische Säureanhydride wie etwa Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydrid und Himic-Anhydrid; aliphatische Säureanhydride wie etwa Dodecenylbernsteinsäureanhydrid; aromatische Säureanhydride wie etwa Phthalsäureanhydrid und Trimellitsäureanhydrid; organische Dihydrazide wie etwa Dicyandiamid und Adipinsäuredihydrazid; tris(Dimethylaminomethyl)phenol; Dimethylbenzylamin; 1,8-Diazabicyclo(5,4,0)undecen und Derivate davon; Imidazole wie etwa 2-Methylimidazol, 2-Ethyl-4-Methylimidazol und 2-Phenylimidazol; und Phenolharze wie etwa Phenol Novolac, o-Cresol Novolac, p-Cresol Novolac, t-Butylphenol Novolac, Dicyclopentadiencresol, Polyparavinylphenol, Novolac des Typs Bisphenol A, Xylylen-modifiziertes Novolac, Decalin-modifiziertes Novolac, Poly(di-o-hydroxyphenyl)methan, Poly(di-m-hydroxyphenyl)methan und Poly(di-p-phydroxyphenyl)methan. Diese lassen sich allein oder in einer Kombination von zwei oder mehr Arten von diesen verwenden.
  • Es wird empfohlen, dass die Zumischmenge des Vernetzungsmittels in die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung je nach der Art des verwendeten wärmehärtenden Kunstharzes, der Art des verwendeten Vernetzungsmittels u. dgl. geeignet eingestellt wird und im Allgemeinen 0,1 Masseteil bis 200 Masseteile im Hinblick auf 100 Masseteile des wärmehärtenden Kunstharzes beträgt.
  • Die primären Partikel 2 aus schuppigem Bornitrid, die jeden sekundären gesinterten Partikel bilden, haben auf ihren Oberflächen keine funktionelle Gruppe, die mit der wärmehärtenden Kunstharzmatrixkomponente reagieren kann, und von daher ist die Adhäsionsfähigkeit zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und jedem sekundären gesinterten Partikel manchmal unzureichend. Darüber hinaus ist die wärmehärtende Kunstharzmatrix 5, die von ausgezeichneter Wärmebeständigkeit ist, hart und zerbrechlich, und wenn die Zumischmenge des anorganischen Füllstoffs wie etwa der sekundären gesinterten Partikel zu Zwecken der Steigerung der Wärmeleitfähigkeit einer wärmeleitfähigen Schicht erhöht wird, wird die wärmeleitfähige Schicht oftmals zerbrechlich. Wenn nämlich eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung unter Verwendung eines wärmebeständigen Epoxidharzes, das die wärmehärtende Kunstharzmatrix 5 bereitstellt, die von ausgezeichneter Wärmebeständigkeit ist, verwendet wird, um eine wärmeleitfähige Schicht (zum Beispiel beim Beschichten mit der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung oder beim Ausbilden zu einem getrockneten Beschichtungsfilm) herzustellen, kann leicht eine Rissbildung oder ein Abplatzen auftreten, und die Handhabungsfreundlichkeit der wärmehärtenden Harzzusammensetzung ist in manchen Fällen nicht zufriedenstellend.
  • Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, umfasst die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform vorzugsweise also ein besonderes Adhäsion verleihendes Mittel in einem bestimmten Verhältnis. Durch Zumischen des Adhäsion verleihenden Mittels wird es möglich, zu bewirken, dass die wärmehärtende Kunstharzmatrixkomponente zusammen mit dem Adhäsion verleihenden Mittel mühelos in den Hohlraum jedes sekundären gesinterten Partikels eindringt, und eine wärmeleitfähige Schicht herzustellen, in der die Adhäsionsfähigkeit zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und jedem sekundären gesinterten Partikel gesteigert ist, ohne die Handhabungsfreundlichkeit der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung zu verschlechtern.
  • Hier stellt 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Schicht dar, die aus einer wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung hergestellt ist, die ein Adhäsion verleihendes Mittel enthält. Wie in 4 dargestellt ist, dringt ein Adhäsion verleihendes Mittel 8 in den Hohlraum eines sekundären gesinterten Partikels ein, wodurch die Adhäsionsfähigkeit der Grenzfläche zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und jeweils den primären Partikeln 2 aus schuppigem Bornitrid verbessert wird, die den sekundären gesinterten Partikel bilden. Im Ergebnis werden Rissbildung und Ablösung an der Grenzfläche zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und dem sekundären gesinterten Partikel unterbunden, was zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht führt. Andererseits stellt 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer wärmeleitfähigen Schicht dar, die aus einer wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung hergestellt ist, die frei von dem Adhäsion verleihenden Mittel 8 ist. In dieser wärmeleitfähigen Schicht treten, wie in 5 dargestellt ist, Fehler 7 an der Grenzfläche zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und dem sekundären gesinterten Partikel auf. Die Fehler 7 verursachen die Rissbildung und Ablösung der Schicht, was zur Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht führt.
  • Bei dem Adhäsion verleihenden Mittel 8 handelt es sich um ein flexibles Kunstharz mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel von 600 bis 70.000, vorzugsweise 600 bis 60.000 und einer Glasübergangstemperatur von 130°C oder weniger, vorzugsweise 100°C oder weniger. Wenn ein flexibles Kunstharz mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel von 600 zugemischt wird, kommt eine Wirkung, die Adhäsionsfähigkeit zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und jedem sekundären gesinterten Partikel zu verbessern, nicht zufriedenstellend zum Tragen. Wenn hingegen das flexible Kunstharz ein Molekulargewicht im Gewichtsmittel von über 70.000 hat, besitzt das flexible Kunstharz eine höhere Viskosität, und von daher ist es für das flexible Kunstharz schwierig, in den Hohlraum jedes sekundären gesinterten Partikels einzudringen. Im Ergebnis kommt die Wirkung, die Adhäsionsfähigkeit zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und jedem sekundären gesinterten Partikel zu verbessern, nicht zufriedenstellend zum Tragen. Darüber hinaus ist es in einem Fall, in dem ein flexibles Kunstharz mit einer Glasübergangstemperatur von über 130°C zugemischt wird, für das flexible Kunstharz auch schwierig, in den Hohlraum jedes sekundären gesinterten Partikels einzudringen, und von daher kommt eine Wirkung, die Adhäsionsfähigkeit zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und jedem sekundären gesinterten Partikel zu verbessern, nicht zufriedenstellend zum Tragen.
  • Beispiele des flexiblen Kunstharzes umfassen Polyvinylalkohol, Acrylharze, Polyvinylbutyral, Phenoxyharze, Epoxidharze des Typs Bisphenol, Polymere auf Styrolbasis, Siliconkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadienkautschuk, Isoprenkautschuk, Nitrilkautschuk, Butylkautschuk und Acrylkautschuk. Diese lassen sich allein oder in Kombination von zwei oder mehr Arten von diesen verwenden. Von diesen flexiblen Kunstharzen sind vom Standpunkt der Wirkung, die Adhäsionsfähigkeit zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und jedem sekundären gesinterten Partikel zu verbessern, ein Epoxidharz des Typs Bisphenol und ein Polymer auf Styrolbasis bevorzugt.
  • Epoxidharz des Typs Bisphenol bezieht sich auf ein Epoxidharz, das durch eine Reaktion zwischen einem Bisphenol wie etwa Bisphenol A oder Bisphenol F und Epichlorhydrin o. dgl. erhalten wird, und Beispiele davon umfassen Epoxidharze des Typs Bisphenol A, Epoxidharze des Typs Bisphenol F und Epoxidharze des Typs Bisphenol A/F. Von den Epoxidharzen des Typs Bisphenol ist ein Epoxidharz des Typs Bisphenol besonders bevorzugt, das durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt wird.
  • Figure DE112010005303B4_0002
  • In der Formel (1) stellt A einen aliphatischen Kohlenwasserstoff, ein Gerüst des Typs Bisphenol A, ein Gerüst des Typs Bisphenol F, ein Gerüst des Mischtyps Bisphenol A/F, ein Naphthalingerüst, ein Biphenylgerüst, ein Dicyclopentadiengerüst oder
    Figure DE112010005303B4_0003
    dar, vorzugsweise ein Gerüst des Typs Bisphenol A, ein Gerüst des Typs Bisphenol F oder ein Gerüst des Mischtyps Bisphenol A/F, B stellt CH2, CH(CH3) oder C(CH3)2 dar, und n stellt 0 bis 10, vorzugsweise 1 bis 8 dar. Hier bedeutet das Gerüst des Mischtyps Bisphenol A/F ein Gerüst mit sowohl einem Gerüst des Typs Bisphenol A als auch einem Gerüst des Typs Bisphenol F.
  • Epoxidharze des Typs Bisphenol, die jeweils durch die allgemeine Formel (1) dargestellt werden, sind allgemein im Handel erhältlich, und es ist möglich, beispielsweise JER E1256, E4250 oder E4275 zu verwenden, die von Japan Epoxy Resins Co., Ltd. vermarktet werden.
  • Darüber hinaus lässt sich ein Epoxidharz des Typs Bisphenol verwenden, bei dem eine Modifizierung wie etwa eine Alkylenoxidmodifizierung stattgefunden hat. Der Ausdruck „alkylenoxidmodifiziertes Epoxidharz des Typs Bisphenol” bezieht sich auf ein Epoxidharz des Typs Bisphenol, in dem eine oder mehrere Alkylenoxidgruppe/n an ein Sauerstoffatom gebunden ist/sind, das direkt an einen aromatischen Ring gebunden ist, der das Epoxidharz des Typs Bisphenol bildet. In dem alkylenoxidmodifizierten Epoxidharz des Typs Bisphenol umfasst jede Alkylenoxidgruppe vorzugsweise zwei oder mehr sich wiederholende Einheiten. Darüber hinaus verbinden die Alkylenoxidgruppen vorzugsweise alle aromatischen Ringe in einem Molekül, und jede Alkylenoxidgruppe kann direkt an ein Sauerstoffatom gebunden sein, das direkt an einen aromatischen Ring gebunden ist, oder kann beispielsweise über eine Acetalverbindung an das Sauerstoffatom gebunden sein. Beispiele der Alkylenoxidgruppe umfassen eine Ethylenoxyethylgruppe, eine Propylenoxypropylgruppe, eine Poly(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Poly(propylenoxy)propylgruppe und eine Gruppe, die durch Additionspolymerisation zwischen Ethylenoxid und Propylenoxid erhalten wird.
  • Bei einem in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugten alkylenoxidmodifizierten Epoxidharz des Typs Bisphenol handelt es sich um ein Epoxidharz, das durch eine Reaktion zwischen einem alkylenoxidmodifizierten Bisphenol wie etwa einem alkylen-oxidmodifizierten Bisphenol A oder einem alkylenmodifizierten Bisphenol F und Chlorhydrin o. dgl. erhalten wird, das durch die folgende allgemeine Formel (2) dargestellt wird.
  • Figure DE112010005303B4_0004
  • In der Formel (2) stellt B CH2, CH(CH3) oder C(CH3)2 dar, X stellt eine Ethylenoxyethylgruppe, eine Di(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Tri(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Tetra(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Propylenoxypropylgruppe, eine Di(propylenoxy)propylgruppe, eine Tri(propylenoxy)propylgruppe, eine Tetra(propylenoxy)propylgruppe, eine Butylenoxybutylgruppe, eine Di(butylenoxy)butylgruppe, eine Tri(butylenoxy)butylgruppe, eine Tetra(butylenoxy)butylgruppe, eine Alkylengruppe mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit einem Cycloalkangerüst und 6 bis 17 Kohlenstoffatomen dar, und m stellt 0 bis 20, vorzugsweise 2 bis 5 dar.
  • Alkylenoxidmodifizierte Epoxidharze des Typs Bisphenol, die jeweils durch die allgemeine Formel (2) dargestellt werden, sind allgemein im Handel erhältlich. Es ist möglich, beispielsweise YL7175-500 oder YL7175-1000, die von Japan Epoxy Resins Co., Ltd. vermarktet werden, oder EPICLON EXA4850, 4816 oder 4822 zu verwenden, die von DIC Corporation vermarktet werden.
  • Polymer auf Styrolbasis bezieht sich auf ein Polymer mit einer Styroleinheit in einer Molekülkette, und Beispiele davon umfassen Polystyrol, Styrol-Methylmethacrylat-Copolymere, Acrylnitril-Styrol-Copolymere, Maleinsäureanhydrid-Styrol-Copolymere, Maleimid-Styrol-Copolymer und Acrylnitril-Butadien-Styrol.
  • Von den Polymeren auf Styrolbasis sind Polymere auf Styrolbasis mit jeweils einer Epoxidgruppe bevorzugt. Solche Polymere auf Styrolbasis sind allgemein im Handel erhältlich, und es ist möglich, beispielsweise Marproof (Handelsmarke) G-0115S, G-0250S oder G-1005SA zu verwenden, die von NOF CORPORATION vermarktet werden.
  • Die Zumischmenge an dem Adhäsion verleihenden Mittel 8 liegt im Bereich von 5 Masseteilen bis 30 Masseteilen, bevorzugt 5 Masseteilen bis 20 Masseteilen im Hinblick auf 100 Masseteile der wärmehärtenden Kunstharzmatrixkomponente. Wenn die Zumischmenge an dem Adhäsion verleihenden Mittel 8 weniger als 5 Masseteile beträgt, ist die Menge des Adhäsion verleihenden Mittels 8 zu gering, und die Wirkung, die Adhäsionsfähigkeit zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und jedem sekundären gesinterten Partikel zu verbessern, kommt nicht zufriedenstellend zum Tragen. Beträgt hingegen die Zumischmenge an dem Adhäsion verleihenden Mittel 8 mehr als 30 Masseteile, wird die Viskosität der sich ergebenden wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung höher, mit dem Ergebnis, dass, wenn eine wärmeleitfähige Schicht hergestellt wird, Fehler wie etwa Leerstellen in der Schicht auftreten, was zur Verschlechterung der elektrischen Isolationseigenschaft der wärmeleitfähigen Schicht führt.
  • Die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform kann vom Standpunkt, eine Adhäsionskraft an der Grenzfläche zwischen der wärmehärtenden Kunstharzmatrix 5 und dem anorganischen Füllstoff zu verbessern, einen Haftvermittler umfassen. Der Haftvermittler ist nicht besonders eingeschränkt und es kann einer verwendet werden, der auf dem Fachgebiet bekannt ist. Beispiele des Haftvermittlers umfassen γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, N-β(aminoethyl)γ-aminopropyltriethoxysilan, N-Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilan und γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan. Diese Haftvermittler lassen sich allein oder in Kombination von zwei oder mehr Arten von diesen verwenden.
  • Es wird empfohlen, die Zumischmenge des Haftvermittlers je nach der Art des verwendeten wärmehärtenden Kunstharzes und der Art des verwendeten Haftvermittlers einzustellen und beträgt im Allgemeinen 0,01 Masseteile bis 5 Masseteile im Hinblick auf 100 Masseteile des wärmehärtenden Kunstharzes.
  • Vom Standpunkt, die Viskosität der Zusammensetzung einzustellen, kann die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform darüber hinaus ein Lösungsmittel umfassen. Das Lösungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt und es wird empfohlen, ein bekanntes Lösungsmittel je nach der Art des verwendeten wärmehärtenden Kunstharzes und der Art des verwendeten anorganischen Füllstoffs geeignet auszuwählen. Beispiele des Lösungsmittels umfassen Toluol und Methylethylketon. Eines von diesen lässt sich allein verwenden oder zwei oder mehr Arten von diesen lassen sich in Kombination verwenden.
  • Die Zumischmenge des Lösungsmittels in die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung ist nicht besonders eingeschränkt, solange ein Kneten erfolgen kann, und beträgt im Allgemeinen 40 Masseteile bis 300 Masseteile im Hinblick auf 100 Masseteile an wärmehärtendem Kunstharz und anorganischen Füllstoff insgesamt.
  • Ein Herstellungsverfahren für die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform, wobei die Zusammensetzung solche Bestandteile enthält, wie sie vorstehend beschrieben wurden, ist nicht besonders eingeschränkt, und die Herstellung kann nach bekannten Verfahren erfolgen. Die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform kann zum Beispiel auf die folgende Weise hergestellt werden.
  • Zuerst werden eine vorbestimmte Menge eines wärmehärtenden Kunstharzes, ein Vernetzungsmittel in einer zum Vernetzen des wärmehärtenden Kunstharzes notwendigen Menge, und, falls erforderlich, eine vorbestimmte Menge des Adhäsion verleihenden Mittels 8 gemischt.
  • Als Nächstes wird dem Gemisch ein Lösungsmittel und dann ein anorganischer Füllstoff wie etwa sekundäre gesinterte Partikel zugesetzt, um das Ganze vorzumischen. Anzumerken ist, dass kein Lösungsmittel zugesetzt zu werden braucht, wenn die Viskosität des Gemischs niedrig ist.
  • Anschließend wird das Vorgemisch unter Verwendung eines Dreiwalzenwerks oder einer Knetmaschine geknetet, wodurch eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung hergestellt werden kann. Anzumerken ist, dass, wenn ein Haftvermittler in die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung gemischt wird, der Haftvermittler erst vor dem Knetschritt zugesetzt zu werden braucht.
  • Wenn die hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 in die wie vorstehend beschrieben hergestellte wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung dieser Ausführungsform gemischt wurden und daraus ein Leistungsmodul hergestellt wird, kann bewirkt werden, dass ein Fehler nur im großen Hohlraum 3 in jedem der hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 auftritt, und die Größe des Fehlers kann gesteuert werden, wodurch ein Unterbinden des Auftretens von Fehlern in einem Basisabschnitt der wärmeleitfähigen Schicht ermöglicht wird. Das heißt, die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung kann zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht verwendet werden, bei der die elektrische Isolationseigenschaft beibehalten bleibt, indem die Auftrittsstellen von Leerstellen und Rissen und deren Größe gesteuert werden, und die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit besitzt.
  • Ausführungsform 2
  • Eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht dieser Ausführungsform wird hergestellt, indem die vorstehend erwähnte wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung zu einer Schicht ausgebildet und halbvernetzt wird. Und zwar handelt es sich bei der B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht dieser Ausführungsform um eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht, die einen anorganischen Füllstoff umfasst, der in einem B-Stufen-Zustand fein in einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix verteilt wurde, wobei der anorganische Füllstoff sekundäre gesinterte Partikel umfasst, die jeweils aus primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet sind, und zumindest einige der sekundären gesinterten Partikel jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm haben.
  • Die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht dieser Ausführungsform kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das den Schritt des Beschichtens eines Substrats mit der vorstehend erwähnten wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung umfasst, gefolgt von Trocknen, und den Schritt des Halbvernetzens des sich ergebenden getrockneten Beschichtungsfilms.
  • In diesem Fall ist das Substrat nicht besonders eingeschränkt, und beispielsweise kann ein bekanntes Substrat wie etwa eine Harzschicht oder ein Harzfilm verwendet werden, auf die/den eine Freisetzungsbehandlung angewendet wird. Darüber hinaus kann eine Metallschicht wie etwa eine Kupferfolie als Substrat verwendet werden, um eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht mit einer Metallschicht herzustellen.
  • Ein Verfahren für die Beschichtung mit der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann ein bekanntes Verfahren wie etwa ein Rakelverfahren verwendet werden.
  • Die aufgetragene wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung kann bei Umgebungstemperatur getrocknet werden, und vom Standpunkt, die Verflüchtigung des Lösungsmittels zu fördern, kann das Trocknen falls notwendig unter einer Erwärmung auf 80°C bis 150°C erfolgen.
  • Eine Halbvernetzungstemperatur für den getrockneten aufgetragenen Film muss je nach der Art des verwendeten wärmehärtenden Kunstharzes nur geeignet eingestellt werden und beträgt im Allgemeinen 80°C bis 200°C. Darüber hinaus ist eine Vorvernetzungszeit nicht besonders eingeschränkt und beträgt im Allgemeinen 2 Minuten bis 24 Stunden.
  • Darüber hinaus kann, wenn der getrocknete aufgetragene Film halbvernetzt ist, falls notwendig Druck angelegt werden. Insbesondere wird Druck angelegt, wenn Fehler in dem getrockneten aufgetragenen Film aufgrund des Trocknungsschritts auftreten, um die Fehler zu beseitigen. Der Pressdruck beträgt in diesem Fall vorzugsweise 0,5 MPa bis 30 MPa, bevorzugter 4 MPa bis 20 MPa, am Bevorzugtesten 4 MPa bis 15 MPa. Beträgt der Pressdruck weniger als 0,5 MPa, können Fehler in der sich ergebenden B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht manchmal nicht ausreichend beseitigt werden. Beträgt der Pressdruck hingegen mehr als 30 MPa, verformen sich sekundäre gesinterte Partikel oder zerfallen, was manchmal zur Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Isolationseigenschaft der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht führt. Darüber hinaus ist die Presszeit nicht besonders eingeschränkt und beträgt im Allgemeinen 5 Minuten bis 60 Minuten.
  • Die wie vorstehend beschrieben hergestellte B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht dieser Ausführungsform ist von ausgezeichneter Adhäsionseigenschaft für verschiedene Teile wie etwa ein Wärme erzeugendes Teil, und hat in sich die hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 eingemischt, und von daher kann bewirkt werden dass, wenn ein Leistungsmodul hergestellt wird, ein Fehler nur in dem großen Hohlraum 3 in jedem der hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 auftritt, und die Größe des Fehlers gesteuert werden kann, wodurch das Unterbinden des Auftritts von Fehlern im Basisabschnitt der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht ermöglicht wird. Das heißt, es ist möglich, eine wärmeleitfähige Schicht herzustellen, bei der die elektrische Isolationseigenschaft beibehalten bleibt, indem die Auftrittsstellen von Leerstellen und Rissen und deren Größe gesteuert werden, und die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit besitzt.
  • Ausführungsform 3
  • Ein Leistungsbausteil dieser Ausführungsform umfasst eine wärmeleitfähige Schicht, die aus der vorstehend erwähnten wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung oder der vorstehend erwähnten B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht hergestellt ist. Und zwar umfasst das Leistungsmodul dieser Ausführungsform eine wärmeleitfähige Schicht, die einen in einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix fein verteilten anorganischen Füllstoff umfasst, wobei der anorganische Füllstoff sekundäre gesinterte Partikel umfasst, die jeweils aus primären Partikeln schuppigen Bornitrids gebildet sind, und zumindest einige der sekundären gesinterten Partikel jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm haben.
  • Die Struktur des Leistungsmoduls dieser Ausführungsform exklusive der wärmeleitfähigen Schicht ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann eine bekannte Struktur eines Leistungsmoduls übernommen werden.
  • Nachstehend wird ein Beispiel des Leistungsmoduls dieser Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht des Leistungsmoduls dieser Ausführungsform. In 6 umfasst das Leistungsmodul eine wärmeleitfähige Schicht 11, einen Kühlkörper 10 und einen Kontaktrahmen 12, die die wärmeleitfähige Schicht 11 sandwichartig einschließen, und Leistungshalbleiterbausteine 13, die am Kontaktrahmen 12 angebracht sind. Darüber hinaus werden Metalldrähte 14 verwendet, um einen Drahtkontakt der Leistungshalbleiterbausteine 13 untereinander herzustellen und einen Drahtkontakt jedes der Leistungshalbleiterbausteine 13 zum Kontaktrahmen 12 herzustellen. Außerdem wird ein Versiegelungsharz 15 verwendet, um das ganze Teil mit Ausnahme der Anschlüsse zur externen Verbindung des Kontaktrahmens 12 und des Wärme ableitenden Teils des Kühlkörpers 10 zu versiegeln.
  • Bei diesem Leistungsmodul sind alle Teile, exklusive der wärmeleitfähigen Schicht 11, nicht besonders eingeschränkt und es können auf dem Fachgebiet bekannte Teile verwendet werden. Anzumerken ist, dass im Allgemeinen ein aus Silicium hergestellter Leistungshalbleiterbaustein jeweils als Leistungshalbleiterbausteine 13 verwendet werden kann, aber vorzugsweise wird ein Leistungshalbleiterbaustein verwendet, der aus einem Halbleiter mit weiter Bandlücke hergestellt ist, der im Vergleich zu Silicium eine größere Bandlücke hat. Beispiele des Halbleiters mit weiter Bandlücke umfassen Siliciumcarbid, ein Material auf Galliumnitridbasis und Diamant.
  • Der Leistungshalbleiterbaustein 13, der aus dem Halbleiter mit weiter Bandlücke hergestellt ist, hat einen höheren Spannungswiderstand und eine höhere zulässige Stromdichte, und von daher kann der Leistungshalbleiterbaustein 13 von der Größe her kleiner ausgelegt werden. Außerdem ermöglicht die Verwendung des wie vorstehend beschriebenen, von der Größe her kleiner ausgelegten Leistungshalbleiterbausteins 13, dass auch das Leistungsmodul, in das der Leistungshalbleiterbaustein 13 eingebunden wird, von der Größe her kleiner ausgelegt werden kann.
  • Darüber hinaus hat der aus dem Halbleiter mit weiter Bandlücke hergestellte Leistungshalbleiterbaustein 13 auch eine höhere Wärmebeständigkeit, was beispielsweise zu Größenreduzierungen auch des Kühlkörpers 10, der wärmeleitfähigen Schicht 11 und des Kontaktrahmens 12 führt. Demzufolge kann das Leistungsmodul zusätzlich von der Größe her kleiner ausgelegt werden.
  • Zusätzlich verfügt der Leistungshalbleiterbaustein 13, der aus dem Halbleiter mit weiter Bandlücke hergestellt ist, auch einen geringeren Leistungsverlust, und von daher kann auch eine verbesserte Bauteileffizienz erzielt werden.
  • Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren für ein Leistungsmodul mit der vorstehend erwähnten Struktur mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 7 ist ein Schema zur Veranschaulichung von Herstellungsschritten des Leistungsmoduls dieser Ausführungsform. Wie in 7 dargestellt ist, wird zuerst eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16 auf dem Kühlkörper 10 ausgebildet (Schritt (a)). In diesem Fall kann die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht unter Verwendung der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung direkt auf dem Kühlkörper 10 ausgebildet werden. Alternativ ist es auch möglich, dass die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16 separat ausgebildet und dann auf dem Kühlkörper 10 angeordnet wird.
  • Als Nächstes wird der Kühlkörper, auf dem die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16 ausgebildet ist, in einer Pressspritzform 20 angeordnet (Schritt (b)).
  • Anschließend wird ein Kontaktrahmen 12, der mit den Halbleiterbausteinen 13 und den Metalldrähten 14 bestückt ist, auf der B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16 angeordnet (Schritt (c)).
  • Dann wird das Versiegelungsharz 15 in die Pressspritzform 20 gegossen, woraufhin ein Pressen unter Druck folgt, um dadurch zu bewirken, dass das Versiegelungsharz 15 härtet (Schritt (d)). Verschiedene Bedingungen zum Pressen unter Druck sind nicht besonders eingeschränkt. Im Allgemeinen beträgt eine Presstemperatur 80°C bis 250°C, vorzugsweise 150°C bis 200°C, ein Pressdruck beträgt 5 MPa bis 30 MPa, und eine Presszeit beträgt 30 Sekunden bis 180 Sekunden. Im Schritt (d) braucht es eine bestimmte Zeit, bis der Pressdruck durch das Versiegelungsharz 15 an die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16 angelegt wird, und von daher ist die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16 während des Zeitraums, bis der Druck angelegt wird, einem drucklosen Hochtemperaturzustand ausgesetzt. Dabei verformt und lockert (dehnt) sich im Allgemeinen die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16, die durch Anlegen von Druck hergestellt wird, und ihre wärmehärtende Kunstharzmatrix schmilzt und zerfließt auch, was zum Auftreten von Fehlern im Basisabschnitt der B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16 führt. Wenn die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16 jedoch die hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 enthält, wovon jedes einen vorbestimmten maximalen Hohlraumdurchmesser hat, fließt das wärmehärtende Kunstharz aus dem Inneren der hohlen sekundären gesinterten Partikel 1, die eine geringe Kapillarkraft haben, nach außen, wodurch das Auftreten von Fehlern im Basisabschnitt verhindert werden kann.
  • Schließlich wird die Pressspritzform 20 entfernt, wodurch sich ein Leistungsmodul ergeben kann (Schritt (e)).
  • Anzumerken ist, dass das sich ergebende Leistungsmodul nötigenfalls einer Nachvernetzung unterzogen werden kann.
  • Bei der in das so hergestellte Leistungsmodul eingebundenen wärmeleitfähigen Schicht 11 wird bewirkt, dass ein Fehler nur im großen Hohlraum 3 in jedem der hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 auftritt, wodurch das Auftreten von Fehlern im Basisabschnitt der wärmeleitfähigen Schicht unterbunden und die Größe des Fehlers in jedem der hohlen sekundären gesinterten Partikel 1 gesteuert wird. Im Ergebnis kann die Verschlechterung der elektrischen Isolationseigenschaft in der wärmeleitfähigen Schicht 11 verhindert werden, wodurch sich ein Leistungsmodul ergibt, das ausgezeichnet bei der elektrischen Isolationseigenschaft und Wärmeableitungseigenschaft ist. Da die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht 16 eingebunden wird, um ein Leistungsmodul herzustellen, werden die Adhäsionseigenschaft zwischen der wärmeleitfähigen Schicht 11 und dem Kühlkörper 10 und die Adhäsionseigenschaft zwischen der wärmeleitfähigen Schicht 11 und dem Kontaktrahmen 12 verbessert, wodurch sich ein Leistungsmodul ergibt, das ausgezeichnet bei der Zuverlässigkeit ist.
  • Beispiele
  • Nachstehend wird die vorliegende Erfindung im Detail durch Bezug auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, die die vorliegende Erfindung nicht einschränken sollen.
  • Die sekundären gesinterten Partikel, die in den Beispielen und Vergleichbeispielen verwendet werden, wurden durch Sprühtrocknen eines Breis hergestellt, der primäre Partikel aus Bornitrid, ein wasserlösliches Bindemittel und Wasser enthielt, gefolgt durch Sintern bei ca. 2.000°C. In diesem Zusammenhang wurde der maximale Hohlraumdurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel durch Einstellen der Menge des Wassers im Brei gesteuert. Darüber hinaus wurde der maximale Hohlraumdurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel durch Herstellen einer Probe erhalten, in der sekundäre gesinterte Partikel in einem Epoxidharz fein verteilt wurden, ein Querschnitt der Probe poliert wurde, ein Bild des polierten Querschnitts mittels eines Elektronenmikroskops mit einer mehrtausendfachen Vergrößerung vergrößert wurde, mehrere Fotografien des Bilds gemacht wurden, und dann der maximale Durchmesser des Hohlraums jedes sekundären gesinterten Partikels tatsächlich gemessen wurde.
  • (Beispiel 1)
  • Gemischt wurden 100 Masseteile eines flüssigen Epoxidharzes des Typs Bisphenol A (Epikote 828, hergestellt von Japan Epoxy Resins Co., Ltd.), 1 Masseteil 1-Cyanomethyl-2-methylimidazol (Curezol 2PN-CN, hergestellt von Shikoku Chemicals Corporation), das als Vernetzungsmittel dient, und 78 Masseteile Methylethylketon, das als Lösungsmittel dient. Danach wurden dem Gemisch sekundäre gesinterte Partikel und primäre Partikel aus schuppigem Bornitrid als anorganischer Füllstoff zugesetzt, um das Ganze vorzumischen. In diesem Zusammenhang wurde der anorganische Füllstoff so zugesetzt, dass der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 bis 30 μm hatten, 5 Volumen-% in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht betrug, der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die einen maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,1 μm hatten, 10 Volumen-% betrug, und der Gehalt an primären Partikeln (mit einer mittleren Länge von 30 μm) aus schuppigem Bornitrid 15 Volumen-% betrug. Anschließend wurde das Vorgemisch unter Verwendung eines Dreiwalzenwerks geknetet, wodurch sich eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung ergab.
  • Als Nächstes wurde eine Kupferfolie mit einer Dicke von 105 μm unter Verwendung eines Rakelverfahrens mit der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung beschichtet, woraufhin eine 15-minütige Trocknungsbehandlung unter Erwärmung auf 110°C erfolgte, wodurch sich eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht mit einer Dicke von 200 μm ergab.
  • Als Nächstes wurde die auf der Kupferfolie ausgebildete B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht in einer Pressspritzform angeordnet, und dann wurde ein mit Leistungshalbleiterbausteinen und Metalldrähten bestückter Kontaktrahmen auf der B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht angeordnet. Dann wurde ein Versiegelungsharz in die Pressspritzform gegossen, woraufhin ein Pressen unter Druck erfolgte. Beim Pressen unter Druck war die Presstemperatur auf 180°C, der Pressdruck auf 10 MPa und die Presszeit auf 90 Sekunden eingestellt. Anschließend wurde die Pressspritzform entfernt, und dann wurde das sich ergebende Pressprodukt einer 8-stündigen Nachvernetzung bei 175°C unterzogen, wodurch sich ein Leistungsmodul ergab.
  • (Beispiel 2)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht und ein Leistungsmodul wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Zumischmenge an Methylethylketon auf 125 Masseteile eingestellt und ein anorganischer Füllstoff so zugesetzt wurde, dass der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 bis 30 μm hatten, 5 Volumen-% in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht betrug, der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,1 μm hatten, 20 Volumen-% betrug, und der Gehalt an primären Partikeln (mit einer mittleren Länge von 30 μm) aus schuppigem Bornitrid 25 Volumen-% betrug.
  • (Beispiel 3)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht und ein Leistungsmodul wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Zumischmenge an Methylethylketon auf 125 Masseteile eingestellt und ein anorganischer Füllstoff so zugesetzt wurde, dass der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 50 bis 80 μm hatten, 5 Volumen-% in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht betrug, der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,1 μm hatten, 20 Volumen-% betrug, und der Gehalt an primären Partikeln (mit einer mittleren Länge von 30 μm) aus schuppigem Bornitrid 25 Volumen-% betrug.
  • (Beispiel 4)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht und ein Leistungsmodul wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Zumischmenge an Methylethylketon auf 125 Masseteile eingestellt und ein anorganischer Füllstoff so zugesetzt wurde, dass der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 bis 30 μm hatten, 10 Volumen-% in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht betrug, der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,1 μm hatten, 15 Volumen-% betrug, und der Gehalt an primären Partikeln (mit einer mittleren Länge von 30 μm) aus schuppigem Bornitrid 25 Volumen-% betrug.
  • (Beispiel 5)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht und ein Leistungsmodul wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Zumischmenge an Methylethylketon auf 125 Masseteile eingestellt und ein anorganischer Füllstoff so zugesetzt wurde, dass der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 bis 30 μm hatten, 20 Volumen-% in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht betrug, der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,1 μm hatten, 5 Volumen-% betrug, und der Gehalt an primären Partikeln (mit einer mittleren Länge von 30 μm) aus schuppigem Bornitrid 25 Volumen-% betrug.
  • (Beispiel 6)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht und ein Leistungsmodul wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Zumischmenge an Methylethylketon auf 234 Masseteile eingestellt und ein anorganischer Füllstoff so zugesetzt wurde, dass der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 bis 30 μm hatten, 5 Volumen-% in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht betrug, der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,1 μm hatten, 30 Volumen-% betrug, und der Gehalt an primären Partikeln (mit einer mittleren Länge von 30 μm) aus schuppigem Bornitrid 35 Volumen-% betrug.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht und ein Leistungsmodul wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Zumischmenge an Methylethylketon auf 78 Masseteile eingestellt und ein anorganischer Füllstoff so zugesetzt wurde, dass der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser weniger als 0,1 μm hatten, 15 Volumen-% in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht betrug, und der Gehalt an primären Partikeln (mit einer mittleren Länge von 30 μm) aus schuppigem Bornitrid 15 Volumen-% betrug.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht und ein Leistungsmodul wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Zumischmenge an Methylethylketon auf 125 Masseteile eingestellt und ein anorganischer Füllstoff so zugesetzt wurde, dass der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 0,1 bis 1 μm hatten, 5 Volumen-% in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht betrug, der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,1 μm hatten, 20 Volumen-% betrug, und der Gehalt an primären Partikeln (mit einer mittleren Länge von 30 μm) aus schuppigem Bornitrid 25 Volumen-% betrug.
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht und ein Leistungsmodul wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Zumischmenge an Methylethylketon auf 125 Masseteile eingestellt und ein anorganischer Füllstoff so zugesetzt wurde, dass der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 100 bis 150 μm hatten, 5 Volumen-% in der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht betrug, der Gehalt an sekundären gesinterten Partikeln (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 65 μm), die jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von weniger als 0,1 μm hatten, 20 Volumen-% betrug, und der Gehalt an primären Partikeln (mit einer mittleren Länge von 30 μm) aus schuppigem Bornitrid 25 Volumen-% betrug.
  • Die Teilentladungsanfangsspannung und Durchbruchspannung jeder wärmeleitfähigen Schicht, die in jedes der vorstehend erwähnten Leistungsmodule der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichbeispiele 1 bis 3 eingebunden wurde, wurden gemessen, um die elektrische Isolationseigenschaft auszuwerten. Die Teilentladungsanfangsspannung wurde durch Messen einer Spannung bestimmt, bei der eine Teilentladung anfing, indem eine Spannung mit einer konstanten Spannungsanstiegsrate von 0,5 kV/Sek. kontinuierlich an eine wärmeleitfähige Schicht angelegt wurde. Darüber hinaus wurde die Durchbruchspannung durch Messen einer Spannung bestimmt, bei der der Isolationsdurchbruch einer wärmeleitfähigen Schicht auftrat, indem eine Spannung mit einem Stufenspannungsanstieg von jeweils 0,5 kV an die wärmeleitfähige Schicht in Öl angelegt wurde. In diesem Zusammenhang wurde bei der Auswertung der Teilentladungsanfangsspannung eine wärmeleitfähige Schicht mit einer Teilentladungsanfangsspannung von 3 kV oder darüber durch ein Symbol „o” dargestellt, und eine wärmeleitfähige Schicht mit einer Teilentladungsanfangsspannung von weniger als 3 kV wurde durch ein Symbol „x” dargestellt. Darüber hinaus wurde bei der Auswertung der Durchbruchspannung eine wärmeleitfähige Schicht mit einer Durchbruchspannung von 5 kV oder darüber durch ein Symbol „o” dargestellt, und eine wärmeleitfähige Schicht mit einer Durchbruchspannung von weniger als 5 kV wurde durch ein Symbol „x” dargestellt. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse dieser Auswertungen.
  • Figure DE112010005303B4_0005
  • Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 1 ersichtlich ist, hatte die wärmeleitfähige Schicht, die jeweils in die Leistungsmodule der Beispiele 1 bis 6 eingebunden war, sowohl eine hohe Teilentladungsanfangsspannung als auch eine hohe Durchbruchspannung, wodurch sie also eine gute elektrische Isolationseigenschaft hat. Ein Querschnitt der wärmeleitfähigen Schicht wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet, und es bestätigte sich, dass die Fehler in der wärmeleitfähigen Schicht in dem Hohlraumabschnitt in jedem sekundären gesinterten Partikel auftraten.
  • Die in das Leistungsmodul des Vergleichsbeispiels 1 eingebundene wärmeleitfähige Schicht hingegen hatte sowohl eine niedrige Teilentladungsanfangsspannung als auch eine geringe Durchbruchspannung, womit sie eine unzureichende elektrische Isolationseigenschaft hat. Ein Querschnitt der wärmeleitfähigen Schicht wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet, und es bestätigte sich, dass ein Fehler mit einem Durchmesser von 5 μm oder mehr im Basisabschnitt und dem Grenzflächenabschnitt zwischen dem Basisabschnitt und jedem sekundären gesinterten Partikel in der wärmeleitfähigen Schicht aufgetreten war.
  • Ähnlich hatte die in das Leistungsmodul des Vergleichsbeispiels 2 eingebundene wärmeleitfähige Schicht sowohl eine niedrige Teilentladungsanfangsspannung als auch eine geringe Durchbruchspannung, womit sie eine unzureichende elektrische Isolationseigenschaft hat. Ein Querschnitt der wärmeleitfähigen Schicht wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet, und es bestätigte sich, dass Fehler in verschiedenen Abschnitten aufgetreten waren, wie etwa dem Basisabschnitt, dem Grenzflächenabschnitt zwischen dem Basisabschnitt und jedem sekundären gesinterten Partikeln, und dem Hohlraumabschnitt in jedem sekundären gesinterten Partikel in der wärmeleitfähigen Schicht.
  • Ferner hatte die in das Leistungsmodul des Vergleichsbeispiels 3 eingebundene wärmeleitfähige Schicht eine niedrige Teilentladungsanfangsspannung, womit sie eine unzureichende elektrische Isolationseigenschaft hat. Ein Querschnitt der wärmeleitfähigen Schicht wurde mit einem Elektronenmikroskop betrachtet, und es bestätigte sich, dass Fehler in der wärmeleitfähigen Schicht im Hohlraumabschnitt jedes sekundären gesinterten Partikels aufgetreten waren, die Größe jedes der Fehler aber mehr als 100 μm betrug.
  • Wie aus den vorstehend beschriebenen Ergebnissen ersichtlich ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung und eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht bereitzustellen, die zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht verwendet werden, in der die elektrische Isolationseigenschaft beibehalten bleibt, weil die Auftrittsstelle und Größe von Fehlern wie etwa Leerstellen und Rissen gesteuert werden, indem sekundäre gesinterte Partikel, die über Hohlräume mit einer bestimmten Größe verfügen, zugemischt werden, und die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit besitzt. Zusätzlich ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein Leistungsmodul von ausgezeichneter elektrischer Isolationseigenschaft und Wärmeableitungseigenschaft bereitzustellen, indem die vorstehend erwähnte wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung und B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht verwendet werden.
  • Als Nächstes wurden die folgenden Versuche durchgeführt, um Wirkungen nachzuweisen, die durch Zumischen eines bestimmten Adhäsion verleihenden Mittels zu einer wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung bereitgestellt werden.
  • Die in den Versuchen verwendeten sekundären gesinterten Partikel wurden durch Sprühtrocknen eines Breis hergestellt, der primäre Partikel aus Bornitrid jeweils mit einer mittleren Länge von 3 μm, ein wasserlösliches Bindemittel und Wasser enthielt, woraufhin ein Ausheizen bei ca. 2.000°C erfolgte, um ein Sintern (Kornwachstum) zu bewirken. In diesem Zusammenhang wurde die mittlere Länge jeweils der primären Partikel durch Herstellen einer Probe erhalten, in der sekundäre gesinterte Partikel in einem Epoxidharz fein verteilt waren, ein Querschnitt der Probe poliert wurde, ein Bild des polierten Querschnitts mittels eines Elektronenmikroskops mit einer mehrtausendfachen Vergrößerung vergrößert wurde, mehrere Fotografien des Bilds gemacht wurden, und dann die Länge jedes primären Partikels tatsächlich gemessen wurde und die Messwerte gemittelt wurden.
  • Art und Eigenschaften der Adhäsion verleihenden Mittel, die in den folgenden Versuchen verwendet wurden, sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
    Produktname Typ Molekulargewicht im Gewichtsmittel Glasübergangstemperatur (°C)
    A-1 JER E42751) Epoxidharz des Typs Bisphenol 60.000 75
    A-2 JER E42501) Epoxidharz des Typs Bisphenol 59.000 78
    A-3 JER E12561) Epoxidharz des Typs Bisphenol 51.000 98
    A-4 JER YL7290BH301) Epoxidharz des Typs Bisphenol 44.150 166
    A-5 Marproof G-0115S2) Polymer auf Styrolbasis 11.000 69
    A-6 Marproof G-0250S2) Polymer auf Styrolbasis 20.000 74
    A-7 Marproof G-1005S2) Polymer auf Styrolbasis 100.000 96
    A-8 JER YL7175-10001) Modifiziertes Epoxidharz des Typs Bisphenol 2.000 < RT
    A-9 EXA4850-10003) Modifiziertes Epoxidharz des Typs Bisphenol 900 < RT
    (Anmerkung) 1) hergestellt von Japan Epoxy Resins Co., Ltd. 2) hergestellt von NOF CORPORATION 3) hergestellt von DIC Corporation
  • (Versuch 1)
  • 19 Masseteile eines Adhäsion verleihenden Mittels A-1 und 181 Masseteile Methylethylketon MEK (Lösungsmittel) wurden gerührt und vermischt. Danach wurden 80 Masseteile eines Epoxidharzes des Typs Naphthalin (EPICLON EXA-4710: hergestellt von DIC Corporation), das bei Normaltemperatur fest war, 20 Masseteile eines Epoxidharzes des Typs Bisphenol A (JER 828: hergestellt von Japan Epoxy Resins Co., Ltd.), das bei Normaltemperatur flüssig war, und 1 Masseteil 1-Cyanomethyl-2-Methylimidazol (Vernetzungsmittel, Curezol 2PN-CN: hergestellt von Shikoku Chemicals Corporation) zugesetzt, und das Ganze wurde weiter gerührt und vermischt. Anschließend wurden die wie vorstehend beschrieben hergestellten sekundären gesinterten Partikel aus Bornitrid dem Gemisch so zugesetzt, dass das Volumen der sekundären gesinterten Partikel 40 Volumen-% des Gesamtvolumens aller Komponenten, ausschließlich des Lösungsmittels ausmachte, und das Ganz wurde vorgemischt. Das Vorgemisch wurde unter Verwendung eines Dreiwalzenwerks weiter geknetet, wodurch sich eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung ergab, in der die sekundären gesinterten Partikel aus Bornitrid homogen fein verteilt waren.
  • (Versuch 2)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Adhäsion verleihendes Mittel A-2 anstelle des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurde.
  • (Versuch 3)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Adhäsion verleihendes Mittel A-3 anstelle des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurde.
  • (Versuch 4)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Adhäsion verleihendes Mittel A-5 anstelle des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurde.
  • (Versuch 5)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Adhäsion verleihendes Mittel A-6 anstelle des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurde.
  • (Versuch 6)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass 5 Masseteile des Adhäsion verleihenden Mittels A-3 anstelle von 19 Masseteilen des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurden und die Zugabemenge an Methylethylketon MEK auf 160 Masseteile abgeändert wurde.
  • (Versuch 7)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass 11 Masseteile des Adhäsion verleihenden Mittels A-3 anstelle von 19 Masseteilen des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurden und die Zugabemenge an Methylethylketon MEK auf 169 Masseteile abgeändert wurde.
  • (Versuch 8)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass 25 Masseteile des Adhäsion verleihenden Mittels A-3 anstelle von 19 Masseteilen des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurden und die Zugabemenge an Methylethylketon MEK auf 190 Masseteile abgeändert wurde.
  • (Versuch 9)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Adhäsion verleihendes Mittel A-8 anstelle des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurde.
  • (Versuch 10)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Adhäsion verleihendes Mittel A-9 anstelle des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurde.
  • (Versuch 11)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Adhäsion verleihendes Mittel A-3 anstelle des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurde und ein Epoxidharz des Typs Bisphenol (YX4000: hergestellt von Japan Epoxy Resins Co., Ltd.), das bei Normaltemperatur fest war, anstelle des Epoxidharzes des Typs Naphthalin (EPICLON EXA-4710: hergestellt von DIC Corporation), das bei Normaltemperatur fest war, verwendet wurde.
  • (Vergleichsversuch 1)
  • 80 Masseteile eines Epoxidharzes des Typs Naphthalin (EPICLON EXA-4710: hergestellt von DIC Corporation), das bei Normaltemperatur fest war, 20 Masseteile eines Epoxidharzes des Typs Bisphenol A (JER 828: hergestellt von Japan Epoxy Resins Co., Ltd.), das bei Normaltemperatur flüssig war, 1 Masseteil 1-Cyanomethyl-2-Methylimidazol (Vernetzungsmittel, Curezol 2PN-CN: hergestellt von Shikoku Chemicals Corporation) und 152 Masseteile Methylethylketon MEK (Lösungsmittel) wurden gerührt und gemischt. Anschließend wurden die wie zuvor beschrieben hergestellten sekundären gesinterten Partikel aus Bornitrid dem Gemisch so zugesetzt, dass das Volumen der sekundären gesinterten Partikeln 40 Volumen-% des Gesamtvolumens aller Komponenten außer dem Lösungsmittel ausmachte, und das Ganze wurde vorgemischt. Das Vorgemisch wurde unter Verwendung eines Dreiwalzenwerks weiter geknetet, wodurch sich eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung ergab, in der die sekundären gesinterten Partikel aus Bornitrid homogen fein verteilt waren.
  • (Vergleichsversuch 2)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Adhäsion verleihendes Mittel A-4 anstelle des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurde.
  • (Vergleichsversuch 3)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Adhäsion verleihendes Mittel A-7 anstelle des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurde.
  • (Vergleichsversuch 4)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass 3 Masseteile des Adhäsion verleihenden Mittels A-3 anstelle von 19 Masseteilen des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurden und die Zugabemenge an Methylethylketon MEK auf 157 Masseteile abgeändert wurde.
  • (Vergleichsversuch 5)
  • Eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Versuch 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass 34 Masseteile des Adhäsion verleihenden Mittels A-3 anstelle von 19 Masseteilen des Adhäsion verleihenden Mittels A-1 verwendet wurden und die Zugabemenge an Methylethylketon MEK auf 203 Masseteile abgeändert wurde.
  • Ein Wärme ableitendes Teil mit einer Dicke von 105 μm wurde mit der in den Versuchen 1 bis 11 und in den Vergleichsversuchen 1 bis 5 erhaltenen wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung unter Verwendung eines Rakelverfahrens beschichtet, woraufhin eine 15-minütige Trocknungsbehandlung unter Erwärmung auf 110°C erfolgte, wodurch sich ein getrockneter Beschichtungsfilm mit einer Dicke von 100 μm ergab.
  • Als Nächstes wurden zwei Wärme ableitende Teile mit darauf ausgebildeten getrockneten Beschichtungsfilmen schichtweise so angeordnet, dass jeder der getrockneten Beschichtungsfilme auf der Innenseite angeordnet war, und das Ganze wurde dann 20 Minuten lang auf 120°C erwärmt und dabei mit einem Pressdruck von 5 MPa gepresst, wodurch sich eine halbvernetzte (B-Stufen-)Wärmeleitfähigkeitsschicht ergab. Das sich ergebende Produkt wurde dann 3 Stunden lang weiter bei 160°C erwärmt und dabei mit einem Pressdruck von 5 MPa gepresst, wodurch die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht vollständig vernetzt wurde, wodurch sich eine wärmeleitfähige Schicht (mit einer Dicke von 200 μm) ergab, die durch zwei Wärme ableitende Teile sandwichartig eingeschlossen war.
  • Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient der sandwichartig zwischen den beiden Wärme ableitenden Teilen eingeschlossenen wärmeleitfähigen Schicht wurde durch ein Laserblitzverfahren in deren Dickenrichtung gemessen. Das Messergebnis des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten ist in Tabelle 3 als relativer Wert des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten jeder wärmeleitfähigen Schicht, die in jedem Versuch und jedem Vergleichsversuch erhalten wurde, auf Grundlage des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten der im Vergleichsversuch 1 erhaltenen wärmeleitfähigen Schicht gezeigt (Wert [des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten jeder in jedem Versuch oder jedem Vergleichsversuch erhaltenen wärmeleitfähigen Schicht]/[des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten der im Vergleichsversuch 1 erhaltenen wärmeleitfähigen Schicht]).
  • Darüber hinaus wurde die durch die beiden Wärme ableitenden Teile sandwichartig eingeschlossene wärmeleitfähige Schicht auf ihr Durchbruchspannungsfeld (BDE breakdown electric field) hin ausgewertet. Das Durchbruchspannungsfeld (BDE) der wärmeleitfähigen Schicht wurde berechnet, indem die Durchbruchspannung (BDV – breakdown voltage), die gemessen wurde, indem eine Spannung mit einer konstanten Spannungsanstiegsrate von 1 kV/Sekunde an die durch die zwei Wärme ableitenden Teile sandwichartig eingeschlossene wärmeleitfähige Schicht in Öl angelegt wurde, durch die Dicke der wärmeleitfähigen Schicht geteilt wurde. Das Ergebnis des Durchbruchspannungsfelds (BDE) ist in Tabelle 3 als ein relativer Wert des BDE der wärmeleitfähigen Schicht, die in jedem Versuch oder jedem Vergleichsversuch erhalten wurde, auf Grundlage des BDE der im Vergleichsversuch 1 erhaltenen wärmeleitfähigen Schicht gezeigt (Wert [des BDE der in jedem Versuch oder jedem Vergleichsversuch erhaltenen wärmeleitfähigen Schicht]/[des BDE der im Vergleichsversuch 1 erhaltenen wärmeleitfähigen Schicht]).
  • Als Nächstes wurde eine B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht (mit einer Dicke von 200 μm) auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Film, an dem eine Freisetzungsbehandlung durchgeführt wurde, anstelle des Wärme ableitenden Teils verwendet wurde und der Film entfernt wurde, nachdem die getrockneten Beschichtungsfilme halbvernetzt (zu einem B-Stufen-Zustand vernetzt) waren. Die B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht wurde zu einer Streifenform mit einer Größe von 10 × 70 mm verarbeitet, die einem Dreipunkt-Biegefestigkeitstest unterzogen wurde. Das Messergebnis der Biegefestigkeit ist in Tabelle 3 als ein relativer Wert der Biegefestigkeit der wärmeleitenden Schicht, die in jedem Versuch oder jedem Vergleichsversuch erhalten wurde, auf Grundlage der Biegefestigkeit der im Vergleichsversuch 1 erhaltenen wärmeleitfähigen Schicht gezeigt (Wert [der Biegefestigkeit der in jedem Versuch oder jedem Vergleichsversuch erhaltenen wärmeleitfähigen Schicht]/[der Biegefestigkeit der im Vergleichsversuch 1 erhaltenen wärmeleitfähigen Schicht]).
  • Als Nächstes wurde eine wärmeleitfähige Schicht (mit einer Dicke von 200 μm) auf dieselbe Weise wie vorstehend beschrieben erhalten, mit der Ausnahme, dass ein Film, an dem eine Freisetzungsbehandlung durchgeführt wurde, anstelle des Wärme ableitenden Teils verwendet wurde und der Film entfernt wurde, nachdem die getrockneten Beschichtungsfilme vollständig vernetzt waren. Die Glasübergangstemperatur der wärmeleitfähigen Schicht wurde unter Verwendung einer die dynamische Viskoelastizität messenden Vorrichtung gemessen. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse.
  • Anzumerken ist, dass Tabelle 3 auch die Art und Zumischmenge jedes in jedem Versuch und jedem Vergleichsversuch verwendeten Bestandteils auflistet. Die Zumischmenge jedes Bestandteils ist in Masseteil/en ausgedrückt.
  • Tabelle 3
    Figure DE112010005303B4_0006
  • Wie in den Ergebnissen von Tabelle 3 gezeigt ist, stellte sich heraus, dass die wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzungen (Versuche 1 bis 11), wovon in jeder ein flexibles Harz mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel von 600 bis 70.000 und einer Glasübergangstemperatur von 130°C oder weniger als Adhäsion verleihendes Mittel in einem vorbestimmten Verhältnis zugemischt war, jeweils eine wärmeleitfähige Schicht mit einem hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten und einer hohen Durchbruchspannung und von ausgezeichneter Wärmebeständigkeit bereitstellten. Darüber hinaus stellte sich auch heraus, dass die wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzungen jeweils eine große Biegefestigkeit in einem halbvernetzten Zustand (B-Stufen-Zustand) hatten und von daher, wenn eine wärmeleitfähige Schicht hergestellt wurde, verhindert werden konnte, dass die Schicht riss oder abplatzte.
  • Andererseits hatten die wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung (Vergleichsversuch 1), in die kein Adhäsion verleihendes Mittel zugemischt war, die wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzungen (Vergleichsversuche 2 und 3), wovon in jede ein flexibles Harz mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel oder einer Glasübergangstemperatur außerhalb eines vorbestimmten Bereichs als Adhäsion verleihendes Mittel zugemischt war, und die wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzungen (Vergleichsversuche 4 und 5), wovon bei jeder die Zumischmenge des Adhäsion verleihenden Mittels nicht angemessen war, jeweils zwar eine ausreichende Wärmebeständigkeit, aber einen unzureichenden Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten, eine unzureichende Durchbruchspannung und eine unzureichende Biegefestigkeit.
  • Um diese Ergebnisse im Detail zu untersuchen, zeigt 8 eine grafische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen der Zumischmenge eines Adhäsion verleihenden Mittels in den Versuchen 3 und 6 bis 8 und den Vergleichsversuchen 1, 4 und 5 (wärmehärtende Kunstharzzusammensetzungen, die sich nur in der Zumischmenge des Adhäsion verleihenden Mittels unterscheiden) und der Biegefestigkeit jeder B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht zeigt.
  • Wenn, wie aus 8 ersichtlich ist, die Zumischmenge des Adhäsion verleihenden Mittels im Bereich von 5 Masseteilen bis 30 Masseteilen liegt, wird eine ausreichende Biegefestigkeit bereitgestellt, und von daher verbessert sich, wenn eine wärmeleitfähige Schicht hergestellt wird (insbesondere, wenn eine wärmeleitfähige Schicht in einem B-Stufen-Zustand ausgebildet und zu einer Form verarbeitet wird), die Handhabungsfreundlichkeit der wärmeleitfähigen Schicht. Wenn außerdem die Zumischmenge des Adhäsion verleihenden Mittels in diesem Bereich liegt, hat die sich ergebende wärmeleitfähige Schicht eine höhere Durchbruchspannung. Liegt hingegen die Zumischmenge des Adhäsion verleihenden Mittels nicht in dem Bereich von 5 Masseteilen bis 30 Masseteilen, wird keine ausreichende Biegefestigkeit bereitgestellt, und von daher kann, wenn eine wärmeleitfähige Schicht hergestellt wird (insbesondere, wenn eine wärmeleitfähige Schicht in einem B-Stufen-Zustand ausgebildet und zu einer Form verarbeitet wird), die wärmeleitfähige Schicht reißen und abplatzen, was zur Verschlechterung der Handhabungsfreundlichkeit der wärmeleitfähigen Schicht führt. Wenn außerdem die Zumischmenge eines Adhäsion verleihenden Mittels nicht in diesem Bereich liegt, hat die sich ergebende wärmeleitfähige Schicht eine niedrigere Durchbruchspannung.
  • Wenn in Anbetracht des Vorstehenden ein Adhäsion verleihendes Mittel in einer Zumischmenge in einem vorbestimmten Bereich zugemischt wird, verbessert sich die Adhäsionsfähigkeit zwischen einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix und jedem sekundären gesinterten Partikel, was möglicherweise zur Unterbindung des Reißens und Ablösens der sich ergebenden wärmeleitfähigen Schicht führt, was die Ursache für die Verschlechterung der elektrischen Isolationseigenschaft ist. Wird hingegen kein Adhäsion verleihendes Mittel zugemischt, kommt die Wirkung, die Adhäsion zwischen einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix und jedem sekundären gesinterten Partikel zu verbessern, nicht zum Tragen. Wenn die Zumischmenge eines Adhäsion verleihenden Mittels gering ist, kommt die Wirkung, die Adhäsion zwischen einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix und jedem sekundären gesinterten Partikel zu verbessern, nicht ausreichend zum Tragen. Wenn bei der Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht die Zumischmenge eines Adhäsion verleihenden Mittels zu groß ist, könnte ein Lösungsmittel in der wärmeleitfähigen Schicht zurückbleiben, was zum Auftreten von Leerstellen in der Schicht führt. Im Ergebnis reißt die wärmeleitfähige Schicht und löst sich, was wahrscheinlich zur Verschlechterung ihrer elektrischen Isolationseigenschaft führt. Somit wird die Schlussfolgerung gezogen, dass eine richtige Auswahl der Zumischmenge eines Adhäsion verleihenden Mittels wichtig ist, um die gewünschte Handhabungsfreundlichkeit und die gewünschte elektrische Isolationseigenschaft bereitzustellen.
  • Wenn darüber hinaus ein flexibles Harz mit einem höheren Molekulargewicht im Gewichtsmittel oder einer höheren Glasübergangstemperatur als das Adhäsion verleihende Mittel (Vergleichsversuche 2 und 3) verwendet wird, wird keine ausreichende Biegefestigkeit bereitgestellt, und von daher kann, wenn eine wärmeleitfähige Schicht hergestellt wird, diese reißen und abplatzen. Dies ist wahrscheinlich so, weil das Adhäsion verleihende Mittel nicht ausreichend in die Hohlräume in den sekundären gesinterten Partikeln eindringt, und von daher die Adhäsionsfähigkeit zwischen einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix und jedem der sekundären gesinterten Partikel unzureichend ist. Darüber hinaus verursacht auch in diesem Fall das Reißen und Ablösen der wärmeleitfähigen Schicht die Verschlechterung ihrer elektrischen Isolationseigenschaft. Somit wird die Schlussfolgerung gezogen, dass die Auswahl eines flexiblen Harzes mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel und einer Glasübergangstemperatur, die jeweils in einem geeigneten Bereich liegen, wichtig ist, um die gewünschte Handhabungsfreundlichkeit und die gewünschte elektrische Isolationseigenschaft bereitzustellen.
  • Als Nächstes wurde ein Versiegelungsharz verwendet, um die aus der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung jedes der Versuche 1 bis 11 durch ein Pressspritzverfahren hergestellte wärmeleitfähige Schicht zu versiegeln, wodurch ein Leistungsmodul hergestellt wurde.
  • In dem Leistungsmodul wurden Thermoelemente an einem Kontaktrahmen und dem mittleren Abschnitt eines Kupferkühlkörpers angebracht, dann bewirkt, dass das Leistungsmodul arbeitete, und die Temperaturen des Kontaktrahmens und des Kühlkörpers jeweils gemessen. Im Ergebnis hatte das Leistungsmodul, bei dem die aus der wärmehärtenden Kunstharzzusammensetzung jedes der Beispiele 1 bis 11 hergestellte wärmeleitfähige Schicht verwendet wurde, einen geringen Temperaturunterschied zwischen einem Kontaktrahmen und einem Kühlkörper und war von ausgezeichneter Wärmeableitungseigenschaft.
  • Wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, ist es möglich, indem ein bestimmtes Adhäsion verleihendes Mittel in einem bestimmten Verhältnis zugemischt wird, eine wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung bereitzustellen, die zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Schicht verwendet werden kann, die sich in einem unvernetzten und einem halbvernetzten Zustand gut handhaben lässt und von ausgezeichneter Wärmebeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Isolationseigenschaft ist. Darüber hinaus ist es möglich, indem diese wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung verwendet wird, eine wärmeleitfähige Schicht bereitzustellen, die von ausgezeichneter Wärmebeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Isolationseigenschaft ist. Zusätzlich ist es möglich, indem diese wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung und diese wärmeleitfähige Schicht verwendet werden, ein Leistungsmodul bereitzustellen, das von ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und Wärmeableitungseigenschaft ist.

Claims (18)

  1. Wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung, die einen anorganischen Füllstoff und eine wärmehärtende Kunstharzmatrixkomponente umfasst, wobei der anorganische Füllstoff sekundäre gesinterte Partikel umfasst, die jeweils aus primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet sind; und wobei zumindest einige der sekundären gesinterten Partikel jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm haben.
  2. Wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der maximale Hohlraumdurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel zwei Drittel oder weniger eines mittleren Partikeldurchmessers jeweils der sekundären gesinterten Partikel beträgt.
  3. Wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der anorganische Füllstoff darüber hinaus primäre Partikel aus schuppigem Bornitrid umfasst.
  4. Wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, darüber hinaus ein Adhäsion verleihendes Mittel, bei dem es sich um ein flexibles Harz mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel von 600 bis 70.000 und einer Glasübergangstemperatur von 130°C oder weniger handelt, in einem Bereich von 5 Masseteilen bis 30 Masseteilen im Hinblick auf 100 Masseteile der wärmehärtenden Kunstharzmatrixkomponente umfassend.
  5. Wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem flexiblen Harz um mindestens ein Produkt handelt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Epoxidharz des Typs Bisphenol und einem Polymer auf Styrolbasis besteht.
  6. Wärmehärtende Kunstharzzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Epoxidharz des Typs Bisphenol durch die folgende allgemeine Formel (1) oder (2) dargestellt wird:
    Figure DE112010005303B4_0007
    worin A einen aliphatischen Kohlenwasserstoff, ein Gerüst des Typs Bisphenol A, ein Gerüst des Typs Bisphenol F, ein Gerüst des Mischtyps Bisphenol A/F, ein Naphthalingerüst, ein Biphenylgerüst, ein Dicyclopentadiengerüst darstellt, oder
    Figure DE112010005303B4_0008
    B CH2, CH(CH3) oder C(CH3)2 darstellt, X eine Ethylenoxyethylgruppe, eine Di(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Tri(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Tetra(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Propylenoxypropylgruppe, eine Di(propylenoxy)propylgruppe, eine Tri(propylenoxy)propylgruppe, eine Tetra(propylenoxy)propylgruppe, eine Butylenoxybutylgruppe, eine Di(butylenoxy)butylgruppe, eine Tri(butylenoxy)butylgruppe, eine Tetra(butylenoxy)butylgruppe, eine Alkylengruppe mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit einem Cycloalkangerüst und 6 bis 17 Kohlenstoffatomen darstellt, n 0 bis 10 darstellt und m 0 bis 20 darstellt.
  7. B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht, einen in einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix in einem B-Stufen-Zustand fein verteilten anorganische Füllstoff umfassend, wobei der anorganische Füllstoff sekundäre gesinterte Partikel umfasst, die jeweils aus primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet sind; und wobei zumindest einige der sekundären gesinterten Partikel jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm haben.
  8. B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht nach Anspruch 7, wobei der maximale Hohlraumdurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel zwei Drittel oder weniger eines mittleren Partikeldurchmessers jeweils der sekundären gesinterten Partikel beträgt.
  9. B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht nach Anspruch 7 oder 8, wobei der anorganische Füllstoff darüber hinaus primäre Partikel aus schuppigem Bornitrid umfasst.
  10. B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht nach einem der Ansprüche 7 bis 9, darüber hinaus ein Adhäsion verleihendes Mittel, bei dem es sich um ein flexibles Harz mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel von 600 bis 70.000 und einer Glasübergangstemperatur von 130°C oder weniger handelt, in einem Bereich von 5 Masseteilen bis 30 Masseteilen im Hinblick auf 100 Masseteile der wärmehärtenden Kunstharzmatrixkomponente umfassend.
  11. B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht nach Anspruch 10, wobei es sich bei dem flexiblen Harz um mindestens ein Produkt handelt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Epoxidharz des Typs Bisphenol und einem Polymer auf Styrolbasis besteht.
  12. B-Stufen-Wärmeleitfähigkeitsschicht nach Anspruch 11, wobei das Epoxidharz des Typs Bisphenol durch die folgende allgemeine Formel (1) oder (2) dargestellt wird:
    Figure DE112010005303B4_0009
    worin A einen aliphatischen Kohlenwasserstoff, ein Gerüst des Typs Bisphenol A, ein Gerüst des Typs Bisphenol F, ein Gerüst des Mischtyps Bisphenol A/F, ein Naphthalingerüst, ein Biphenylgerüst, ein Dicyclopentadiengerüst darstellt, oder
    Figure DE112010005303B4_0010
    B CH2, CH(CH3) oder C(CH3)2 darstellt, X eine Ethylenoxyethylgruppe, eine Di(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Tri(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Tetra(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Propylenoxypropylgruppe, eine Di(propylenoxy)propylgruppe, eine Tri(propylenoxy)propylgruppe, eine Tetra(propylenoxy)propylgruppe, eine Butylenoxybutylgruppe, eine Di(butylenoxy)butylgruppe, eine Tri(butylenoxy)butylgruppe, eine Tetra(butylenoxy)butylgruppe, eine Alkylengruppe mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit einem Cycloalkangerüst und 6 bis 17 Kohlenstoffatomen darstellt, n 0 bis 10 darstellt und m 0 bis 20 darstellt.
  13. Leistungsmodul, eine wärmeleitfähige Schicht umfassend, die einen in einer wärmehärtenden Kunstharzmatrix fein verteilten anorganischen Füllstoff umfasst, wobei der anorganische Füllstoff sekundäre gesinterte Partikel umfasst, die jeweils aus primären Partikeln aus schuppigem Bornitrid gebildet sind; und wobei zumindest einige der sekundären gesinterten Partikel jeweils einen maximalen Hohlraumdurchmesser von 5 μm bis 80 μm haben.
  14. Leistungsmodul nach Anspruch 13, wobei der maximale Hohlraumdurchmesser jedes der sekundären gesinterten Partikel zwei Drittel oder weniger eines mittleren Partikeldurchmessers jeweils der sekundären gesinterten Partikel beträgt.
  15. Leistungsmodul nach Anspruch 13 oder 14, wobei der anorganische Füllstoff darüber hinaus primäre Partikel aus schuppigem Bornitrid umfasst.
  16. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die wärmeleitfähige Schicht darüber hinaus ein Adhäsion verleihendes Mittel, bei dem es sich um ein flexibles Harz mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel von 600 bis 70.000 und einer Glasübergangstemperatur von 130°C oder weniger handelt, in einem Bereich von 5 Masseteilen bis 30 Masseteilen im Hinblick auf 100 Masseteile der wärmehärtenden Kunstharzmatrixkomponente umfasst.
  17. Leistungsmodul nach Anspruch 16, wobei es sich bei dem flexiblen Harz um mindestens ein Produkt handelt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Epoxidharz des Typs Bisphenol und einem Polymer auf Styrolbasis besteht.
  18. Leistungsmodul nach Anspruch 17, wobei das Epoxidharz des Typs Bisphenol durch die folgende allgemeine Formel (1) oder (2) dargestellt wird:
    Figure DE112010005303B4_0011
    Figure DE112010005303B4_0012
    worin A einen aliphatischen Kohlenwasserstoff, ein Gerüst des Typs Bisphenol A, ein Gerüst des Typs Bisphenol F, ein Gerüst des Mischtyps Bisphenol A/F, ein Naphthalingerüst, ein Biphenylgerüst, ein Dicyclopentadiengerüst darstellt, oder
    Figure DE112010005303B4_0013
    B CH2, CH(CH3) oder C(CH3)2 darstellt, X eine Ethylenoxyethylgruppe, eine Di(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Tri(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Tetra(ethylenoxy)ethylgruppe, eine Propylenoxypropylgruppe, eine Di(propylenoxy)propylgruppe, eine Tri(propylenoxy)propylgruppe, eine Tetra(propylenoxy)propylgruppe, eine Butylenoxybutylgruppe, eine Di(butylenoxy)butylgruppe, eine Tri(butylenoxy)butylgruppe, eine Tetra(butylenoxy)butylgruppe, eine Alkylengruppe mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit einem Cycloalkangerüst und 6 bis 17 Kohlenstoffatomen darstellt, n 0 bis 10 darstellt und m 0 bis 20 darstellt.
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013062379A (ja) * 2011-09-13 2013-04-04 Nitto Denko Corp 熱伝導性シートおよびその製造方法
JP6088731B2 (ja) * 2011-10-14 2017-03-01 日東シンコー株式会社 放熱用部材、及び半導体モジュールの製造方法
WO2013061981A1 (ja) * 2011-10-28 2013-05-02 積水化学工業株式会社 積層体及びパワー半導体モジュール用部品の製造方法
US20150037575A1 (en) * 2012-03-30 2015-02-05 Showa Denko K.K. Curable heat radiation composition
WO2014003193A1 (ja) 2012-06-27 2014-01-03 水島合金鉄株式会社 凹部付きｂｎ球状焼結粒子およびその製造方法ならびに高分子材料
JP5969314B2 (ja) * 2012-08-22 2016-08-17 デンカ株式会社 窒化ホウ素粉末及びその用途
JP6000749B2 (ja) * 2012-08-23 2016-10-05 三菱電機株式会社 熱硬化性樹脂組成物、熱伝導性樹脂シートの製造方法と熱伝導性樹脂シート、並びに電力用半導体装置
JP6296568B2 (ja) * 2013-03-07 2018-03-20 デンカ株式会社 窒化ホウ素粉末及びこれを含有する樹脂組成物
WO2014142123A1 (ja) 2013-03-15 2014-09-18 三菱電機株式会社 熱伝導性絶縁シート、パワーモジュール及びその製造方法
JP5855042B2 (ja) * 2013-03-29 2016-02-09 三菱電機株式会社 パワーモジュールの製造方法
CN105308125B (zh) * 2013-06-14 2017-12-19 三菱电机株式会社 热固性树脂组合物、导热性片材的制造方法及电源模块
JP6514462B2 (ja) * 2013-10-01 2019-05-15 日東電工株式会社 軟磁性樹脂組成物および軟磁性フィルム
JP6276576B2 (ja) * 2013-12-18 2018-02-07 日東電工株式会社 半導体モジュール用熱伝導性シート
JP6413249B2 (ja) * 2014-02-03 2018-10-31 住友ベークライト株式会社 熱伝導性シートおよび半導体装置
JP5854062B2 (ja) * 2014-02-03 2016-02-09 住友ベークライト株式会社 熱伝導性シートおよび半導体装置
JP6375140B2 (ja) * 2014-04-30 2018-08-15 日東電工株式会社 熱伝導性ポリマー組成物及び熱伝導性成形体
JP6572643B2 (ja) * 2014-07-02 2019-09-11 住友ベークライト株式会社 熱伝導性シート、熱伝導性シートの硬化物および半導体装置
JP6413478B2 (ja) * 2014-08-21 2018-10-31 住友ベークライト株式会社 造粒粉、放熱用樹脂組成物、放熱シート、半導体装置、および放熱部材
CN105566852A (zh) * 2014-11-05 2016-05-11 住友电木株式会社 热传导性片用树脂组合物、带有基材的树脂层、热传导性片和半导体装置
JP6648402B2 (ja) * 2014-12-22 2020-02-14 住友ベークライト株式会社 熱伝導性シート、熱伝導性シートの硬化物および半導体装置
JP6675155B2 (ja) * 2015-05-20 2020-04-01 京セラ株式会社 半導体用ダイアタッチペースト及び半導体装置
JP7073716B2 (ja) * 2015-07-21 2022-05-24 住友ベークライト株式会社 熱伝導性樹脂組成物、熱伝導性シートおよび半導体装置
DE102015118245A1 (de) * 2015-10-26 2017-04-27 Infineon Technologies Austria Ag Thermisches Schnittstellenmaterial mit definierten thermischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften
CN108431950B (zh) * 2015-12-25 2021-06-29 三菱电机株式会社 半导体装置及其制造方法
JP6501075B2 (ja) * 2016-02-24 2019-04-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 樹脂構造体とその構造体を用いた電子部品及び電子機器
EP3428962B1 (de) * 2016-03-07 2022-03-30 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung des halbleiterbauelements
JP2018145090A (ja) * 2018-03-28 2018-09-20 住友ベークライト株式会社 造粒粉、放熱用樹脂組成物、放熱シート、半導体装置、および放熱部材
JP7172338B2 (ja) 2018-09-19 2022-11-16 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2020053531A (ja) * 2018-09-26 2020-04-02 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 熱伝導性シート前駆体、並びに該前駆体から得られる熱伝導性シート及びその製造方法
CN113631504B (zh) * 2019-03-27 2024-02-09 富士胶片株式会社 散热片的制造方法
JP7152617B2 (ja) * 2019-09-25 2022-10-12 富士フイルム株式会社 放熱シート
US11912011B2 (en) 2019-10-23 2024-02-27 Denka Company Limited Composite sheet and method for manufacturing same, and laminate and method for manufacturing same
WO2021201063A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 日東電工株式会社 複合材料
EP4130119A4 (de) * 2020-03-31 2024-04-17 Nitto Denko Corp Verbundmaterial
CN115210307A (zh) * 2020-03-31 2022-10-18 日东电工株式会社 复合材料
CN115244117A (zh) * 2020-03-31 2022-10-25 日东电工株式会社 复合材料
US20230124486A1 (en) * 2020-03-31 2023-04-20 Nitto Denko Corporation Composite material and method for manufacturing composite material
CN114401923B (zh) * 2020-03-31 2024-04-30 电化株式会社 块状氮化硼颗粒及其制造方法
JP7271593B2 (ja) * 2020-03-31 2023-05-11 日東電工株式会社 複合材料
US20230146575A1 (en) * 2020-03-31 2023-05-11 Denka Company Limited Boron nitride sintered body, method for manufacturing same, laminate, and method for manufacturing same
WO2021241711A1 (ja) * 2020-05-29 2021-12-02 デンカ株式会社 樹脂の半硬化物と塊状窒化ホウ素粒子とを含有するシート
WO2022118873A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 住友ベークライト株式会社 熱伝導性樹脂組成物および成形体
EP4254487A1 (de) * 2021-01-06 2023-10-04 Denka Company Limited Wärmeableitungsfolie und verfahren zur herstellung einer wärmeableitungsfolie

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1286394A2 (de) * 2001-08-17 2003-02-26 Polymatech Co., Ltd. Thermisch leitende Folie
WO2009041300A1 (ja) * 2007-09-26 2009-04-02 Mitsubishi Electric Corporation 熱伝導性シート及びパワーモジュール

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1260671A (en) * 1984-06-07 1989-09-26 Takahisa Koshida High-purity powder of hexagonal boron nitride and a method for the preparation thereof
JP2545639B2 (ja) * 1990-07-30 1996-10-23 富士通株式会社 積層型圧電素子
US5531945A (en) * 1992-04-13 1996-07-02 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for the production of base board for printed wiring
US6676704B1 (en) * 1994-08-12 2004-01-13 Diamicron, Inc. Prosthetic joint component having at least one sintered polycrystalline diamond compact articulation surface and substrate surface topographical features in said polycrystalline diamond compact
JP3654743B2 (ja) * 1997-07-01 2005-06-02 電気化学工業株式会社 放熱スペーサー
JPH11135443A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Canon Inc 堆積膜の形成装置及び形成方法
SE519862C2 (sv) * 1999-04-07 2003-04-15 Sandvik Ab Sätt att tillverka ett skär bestående av en PcBN-kropp och en hårdmetall- eller cermet-kropp
US7976941B2 (en) * 1999-08-31 2011-07-12 Momentive Performance Materials Inc. Boron nitride particles of spherical geometry and process for making thereof
US20060121068A1 (en) * 1999-08-31 2006-06-08 General Electric Company Boron nitride particles of spherical geometry and process for making thereof
US6610095B1 (en) * 2000-01-30 2003-08-26 Diamicron, Inc. Prosthetic joint having substrate surface topographical featurers and at least one diamond articulation surface
US6891263B2 (en) * 2000-02-07 2005-05-10 Ibiden Co., Ltd. Ceramic substrate for a semiconductor production/inspection device
JP2002270553A (ja) * 2001-03-13 2002-09-20 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 電子部品の製造法
US6709622B2 (en) * 2001-03-23 2004-03-23 Romain Billiet Porous nanostructures and method of fabrication thereof
JP2002343751A (ja) * 2001-05-14 2002-11-29 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 電子部品の製造法
JP3990936B2 (ja) * 2001-07-23 2007-10-17 株式会社リコー 砥粒及びその製造方法、研磨具及びその製造方法、研磨用砥石及びその製造方法、並びに研磨装置
US6645612B2 (en) * 2001-08-07 2003-11-11 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. High solids hBN slurry, hBN paste, spherical hBN powder, and methods of making and using them
US7192644B2 (en) * 2002-04-22 2007-03-20 Stc.Unm Non-aqueous borate routes to boron nitride
US7141086B2 (en) 2002-06-03 2006-11-28 Ricoh Company, Ltd. Abrasive grain and method for producing it, polishing tool and method for producing it, grinding wheel and method for producing it, and polishing apparatus
JP2004082323A (ja) * 2002-06-26 2004-03-18 Ricoh Co Ltd 研磨具およびその製造方法
JP2005014190A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Ricoh Co Ltd 研磨フィルムおよび研磨方法
JP2005089251A (ja) * 2003-09-18 2005-04-07 Mitsui Chemicals Inc 窒化アルミニウム顆粒、その製造方法及び用途
JP2005149770A (ja) 2003-11-11 2005-06-09 Japan Aviation Electronics Industry Ltd コネクタ
WO2006003736A1 (ja) * 2004-07-01 2006-01-12 Ibiden Co., Ltd. セラミック焼成用治具及び多孔質セラミック体の製造方法
US7488537B2 (en) * 2004-09-01 2009-02-10 Radtke Robert P Ceramic impregnated superabrasives
JP2006348139A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Fujikura Ltd アルファサイアロン蛍光体粉末の製造方法
JPWO2007129509A1 (ja) * 2006-05-01 2009-09-17 旭硝子株式会社 ガラス製造方法
DE102008014119B4 (de) * 2008-03-13 2013-11-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Herstellen eines 3-dimensionalen, polymeres Material aufweisenden Formkörpers, Verfahren zum Herstellen einer Beschichtung aus polymerem Material sowie ein 3-dimensionaler Formkörper
JP5047024B2 (ja) 2008-03-25 2012-10-10 三菱電機株式会社 熱伝導性樹脂組成物、熱伝導性樹脂シート及びパワーモジュール
JP2010037501A (ja) 2008-08-08 2010-02-18 Gun Ei Chem Ind Co Ltd トリアゾール系共縮合物およびその製造方法
JP5732202B2 (ja) * 2010-05-07 2015-06-10 株式会社シャネル化粧品技術開発研究所 窒化ホウ素複合粉体を配合してなる化粧料組成物
TWI474991B (zh) * 2010-08-19 2015-03-01 Earthgen Corp 製備球型氮化硼聚集體之漿料及其應用
US8694065B2 (en) * 2011-09-23 2014-04-08 General Electric Company Cryogenic cooling system with wicking structure
TWI547436B (zh) * 2011-11-29 2016-09-01 Mitsubishi Chem Corp 氮化硼凝集粒子、含有該粒子之組成物、以及具有由該組成物所構成的層之三維積體電路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1286394A2 (de) * 2001-08-17 2003-02-26 Polymatech Co., Ltd. Thermisch leitende Folie
WO2009041300A1 (ja) * 2007-09-26 2009-04-02 Mitsubishi Electric Corporation 熱伝導性シート及びパワーモジュール

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WO 2009/041300 A1 IN GUTACHTLICHER VERBINDUNG MIT DER DEUTSCHEN ÜBERSETZUNG DE 112008002566 T2

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