JP2001002830A

JP2001002830A - 高熱伝導性組成物

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Publication number: JP2001002830A
Application number: JP17409199A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Imaizumi; 延弘今泉; Eiji Tokuhira; 英士徳平; Hitoaki Date; 仁昭伊達; Makoto Sasaki; 真佐々木; Tomohisa Yagi; 友久八木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2019-06-21
Also published as: JP3746915B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高い熱伝導性および耐湿性を達成し、また電
子部品やこれが実装される基板の冷却構造における接合
部に使用された場合に、部品交換を容易ならしめること
ができる高熱伝導性組成物を提供する。【解決手段】高熱伝導性組成物において、熱伝導率の
高いコア材を加水分解されにくいコート材で被覆した形
態を有する、たとえば平均粒径が５〜３０μｍの第１フ
ィラーと、第１フィラーよりも小さい、たとえば平均粒
径が０．１〜２．０μｍである第２フィラーとを、高分
子材料を主成分とするマトリックス中に分散させた。好
ましくは、コア材として、窒化物を採用し、コート材と
して、無機酸化物を採用する。さらに好ましくは、第２
フィラーとして、酸化亜鉛、アルミナあるいはダイヤモ
ンドを採用し、マトリックスとして、シリコーンオイ
ル、シリコーンゲルあるいはシリコーンゴムを採用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い熱伝導性を有
する組成物、たとえば半導体素子などの電子部品や電子
部品が実装された基板などの発熱体に、ヒートシンクな
どの放熱体を接合する際に、発熱体と放熱体との間の熱
伝導を促進する目的で介在させられる熱伝導層もしくは
その材料として好適に使用される組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピュータシステムに使用され
る半導体素子などの電子部品は、高集積化（多機能化）
され、しかも高速性が要求される。これにともない、電
子部品の駆動時における発熱量が増大する傾向にあり、
効率良く冷却を行わないと電子部品の性能低下を招くお
それがある。

【０００３】電子部品を冷却する方法の１つとして、電
子部品やこれが実装される基板にヒートシンクを接合す
る方法が挙げられる。この場合、冷却効率を向上させる
ためには、ヒートシンクの性能を向上させることが必要
であるばかりでなく、ヒートシンクと電子部品などとの
間の接合部分の熱伝導を促進させることも重要である。
すなわち、ヒートシンクの接合面の凹凸を低減すべく表
面加工を施し、またヒートシンクに荷重をかけて接合界
面の面積を向上しなければならない。しかしながら、こ
れらの方法は、コスト的には不利である。

【０００４】このため、電子部品などとヒートシンクと
の間に放熱性の高い組成物からなる熱伝導層を介在させ
ることにより、冷却効率を向上させる手法が採用されて
いる。すなわち、熱伝導性の高いフィラーと呼ばれる粉
末を、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などのマトリック
スに混ぜ込んで高い熱伝導性を有する組成物とし、これ
をヒートシンクと電子部品などとの接合部分に介在させ
ることにより、冷却効率を向上させるのである。この場
合、電子部品のショートを防止する目的で、マトリック
スやフィラーとして絶縁性の高い材料を用いるのが好ま
しい。

【０００５】このような熱伝導層を構成する組成物とし
ては、たとえば特公平６−１９０２７号公報や特開平６
−２０９０５７号公報に記載されたものがある。特公平
６−１９０２７号公報に記載の組成物は、水酸基含有オ
ルガノポリシロキサン（シリコーンオイル）に熱伝導性
の高い金属化合物、たとえば窒化アルミニウムや窒化ケ
イ素などを添加したものである。一方、特開平６−２０
９０５７号公報に記載の組成物は、絶縁性を有するマト
リックス、たとえばシリコーンオイルなどの高分子材料
に、窒化アルミニウム焼結体の粉末を分散させたもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】各公報に記載した組成
物では、フィラーとして窒化アルミニウムや窒化ケイ素
などといった窒化物が添加されている。しかしながら、
これらの窒化物は、大気中の水分により加水分解してア
ルカリ性を示すため、フィラーとして窒化物を含む組成
物を熱伝導体として使用したならば、加水分解した窒化
物が、その周りの電子部品や基板、あるいはヒートシン
クなどを腐食してしまうおそれがある。すなわち、窒化
物は耐湿性の面で問題があるから、耐湿性のみに着目す
れば、マトリックス内に添加するフィラーとしては、ア
ルミナや酸化亜鉛（亜鉛華）などといった耐湿性に優れ
る無機酸化物のほうが好ましい。しかしながら、無機酸
化物は、窒化物に比較して熱伝導性が低いため、無機酸
化物をフィラーとする組成物では、高い熱伝導性を実現
するのが困難である。

【０００７】また、シリコーンオイル、シリコーンゴ
ム、あるいはシリコーンゲルなどのシリコーン樹脂は、
ほとんど収縮しないため、熱硬化時の収縮力の大きいエ
ポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂と比較すれば、フィラー
添加によっても比較的に大きい熱伝導率を達成すること
ができない。たとえば、フィラーとしての無機酸化物を
マトリックスとしてのエポキシ樹脂に添加した場合に
は、２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高い熱伝導率を得ることができ
るが、上記フィラーとシリコーン樹脂を組み合わせた場
合には、０．８〜１．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導性しか
達成できない。その反面、エポキシ樹脂は、接着強度が
高い熱硬化性樹脂であるため、たとえば電子部品や基板
などに問題が生じて部品の交換が必要になった場合に、
部品交換が困難であるといった問題がある。これに対し
て、シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂などと比較して接
着強度が低いため、部品交換容易性の観点からは、シリ
コーン樹脂が有用である。

【０００８】本発明は、上記した事情のもとで考え出さ
れたものであって、高い熱伝導性および耐湿性を達成
し、また電子部品やこれが実装される基板における冷却
構造の接合部に使用された場合に、部品交換を容易なら
しめることができる高熱伝導性組成物を提供することを
その課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明では、次の技術的手段を講じている。すなわ
ち、本発明により提供される高熱伝導性組成物は、熱伝
導率の高いコア材を加水分解されにくいコート材で被覆
した形態を有する第１フィラーと、この第１フィラーよ
りも平均粒径が小さい第２フィラーとを、高分子材料を
主成分とするマトリックス中に分散させたことを特徴と
している。

【００１０】上記組成物では、第１フィラーと、これよ
りも小粒な第２フィラーをマトリックス中に分散させた
形態とされている。この構成では、マトリックス中に分
散した第１フィラーの間に入り込んだかたちで第２フィ
ラーが分散することとなる。つまり、平均粒径の小さい
第２フィラーを混在させることにより、隣り合う第１フ
ィラーどうしの間に第２フィラーが点在することとな
り、第１フィラーのみを添加する場合に比べて、さらに
高い熱伝導率を確保することができる。

【００１１】ここで、第１フィラーの平均粒径は、熱伝
導性を高める目的で使用される公知のフィラーと同じ程
度、たとえば５〜３０μｍの範囲とするのが好ましい。
一方、第２フィラーの添加による効果を好適に得るため
には、第２フィラーの平均粒径は、０．１〜２．０μｍ
とするのが好ましい。

【００１２】第１フィラーのコア材の構成材料、すなわ
ち熱伝導率の高い物質としては、たとえば酸化ベリリウ
ム（ＢｅＯ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）の他、窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）あるいは窒化ケ
イ素（ＳｉＮ）などの窒化物が挙げられる。例示したこ
れらの化合物は、単独で使用しても、複数種の併用して
もよい。各化合物を単独で使用する場合には、窒化物が
好ましく使用され、その中でもとくに、窒化アルミニウ
ムが最も好ましい。

【００１３】第１フィラーのコート材の構成材料、すな
わち加水分解されにくい物質としては、たとえばシリカ
（ＳｉＯ₂）あるいはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などの無
機酸化物が挙げられる。

【００１４】第２フィラーとしては、第１フィラーと同
様に、樹脂組成物の熱伝導性を向上させる機能を要求さ
れることから、マトリックスよりも熱伝導率が高いこと
が望まれ、たとえば酸化亜鉛（ＺｎＯ）やアルミナ（Ａ
ｌ₂Ｏ₃）などの無機酸化物の他、ダイヤモンドなどが
用いられる。これらの物質は、各々単独で使用しても、
複数種を併用してもよい。また、平均粒径を０．１〜
２．０μｍの範囲にできるのであれば、第１フィラーと
同様に、窒化物などの熱導電性の高い物質を、無機酸化
物などの加水分解されにくい物質で被覆した形態のもの
を第２フィラーとして使用してもよい。

【００１５】マトリックスを構成する主材料としては、
公知の種々の高分子材料を使用することができるが、絶
縁性や熱伝導性を考慮した場合、シリコーンオイル、シ
リコーンゲル、あるいはシリコーンゴム（シリコーンエ
ラストマ）などのシリコーン樹脂が好ましい。また、マ
トリックスとしてシリコーンオイルを使用する場合に
は、長期間の使用に耐えうるように、シリコーンオイル
の揮発性が低いことが望まれるから、たとえば分子量３
０００以上のものを使用するのが好ましい。

【００１６】なお、第１フィラーと第２フィラーとの比
率は、たとえば９：１〜７：３の範囲とされる。第１フ
ィラーに対する第２フィラーの比率が小さい場合には、
第２フィラーを添加することによる効果を十分に得るこ
とができない一方で、第１フィラーに対する第２フィラ
ーの比率をあまりに大きくしても、一定以上の効果を期
待できないことから、第１フィラーと第２フィラーの比
率を上記した範囲とするのが妥当である。

【００１７】また、マトリックス１００重量部に対する
第１フィラーおよび第２フィラーの添加量は、それぞれ
５９〜８１重量部および８．５〜２７重量部とされる。
各フィラーの添加量をこのような範囲とするのが好まし
いのは、各フィラーの添加量があまりに少ない場合に
は、熱伝導性改善の効果が十分に得られない一方で、添
加量があまりに多い場合には、組成物の稠度が大きくな
って使用上不便だからである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、図１
は、本発明に係る高熱伝導性組成物の断面形態を表す模
式図、図２は、種々のフィラーに対する耐湿性の評価結
果を経時的に表したグラフ、図３および図４は、前記高
熱伝導性組成物を熱伝導層として採用した冷却構造の一
例および他の例をそれぞれ表す断面図である。

【００１９】図１に示したように、本発明に係る高熱伝
導性組成物１は、マトリックス１０中に、第１フィラー
１１および第２フィラー１２をそれぞれ分散した形態と
されている。

【００２０】マトリックス１０としては、たとえばシリ
コーン樹脂などの高分子材料を主成分とするものが好ま
しく使用される。

【００２１】第１フィラー１１は、マトリックス１０よ
りもさらに高い熱伝導性を有するコア材１１ａを、加水
分解されにくいコート材１１ｂで被覆した形態を有して
いる。なお、第１フィラー１１の平均粒径は、熱伝導性
を改善する目的で使用される公知のフィラーと同程度、
たとえば５〜３０μｍの範囲とされる。

【００２２】コア材１１ａは、先にも述べたように、た
とえば窒化物により構成される。窒化物としては、たと
えば窒化アルミニウム、窒化ホウ素、および窒化ケイ素
などが挙げられるが、これらの窒化物の熱伝導率は、そ
れぞれ７０〜２４０Ｗ／ｍ・Ｋ、２５〜６０Ｗ／ｍ・
Ｋ、および３０〜８０Ｗ／ｍ・Ｋである。このように、
熱導電率の高い材料である窒化物をコア材１１ａとすれ
ば、第１フィラー１１全体としての高い熱伝導性が確保
できるばかりか、高熱伝導性組成物１全体としても高い
熱伝導性を確保することができる。

【００２３】コート材１１ｂは、たとえばシリカ（Ｓｉ
Ｏ₂）あるいはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ ₃）などの無機酸化
物により構成される。これらの酸化物は、加水分解され
にくい物質であるから、第１フィラー１１では、コート
材１１ｂによりコア材１１ａの加水分解が回避され、第
１フィラー１１の耐湿性が改善される。すなわち、たと
えば窒化物は加水分解されてアルカリ性を示し、周りの
部品などを腐食してしまうといった問題があるが、耐湿
性が改善できれば、このようなアルカリ腐食の問題を回
避することができる。

【００２４】この点を確認すべく、本発明者らは、窒化
物を無機酸化物で被覆したフィラーと、被覆していない
窒化物のそれぞれについて、耐湿性を評価した。すなわ
ち、シリカでコートした窒化アルミニウム（ダウ・ケミ
カル（株）製；「ｓｃａｎ７０」（サンプルＡ））、窒
化アルミニウム（徳山曹達（株）社製；「高純度窒化ア
ルミニウムＦ」（サンプルＢ））、窒化ホウ素（昭和電
工（株）社製；「ジュウビーエヌＶＨＰ」（サンプル
Ｃ））、および窒化ホウ素（電気化学工業（株）社製；
「デンカボロンナイトライド」（サンプルＤ））につい
て、耐湿性を評価した。具体的には、ｐＨが６．５であ
る弱酸性液を１００ｍｌ保持した容器を４つ準備し、各
容器内に、各サンプルを１０ｇずつ添加し、溶液のｐＨ
変化を経時的に測定した。その結果を図２に示すが、被
覆していない窒化アルミニウムは、翌日には溶液のｐＨ
が１２を超えて強アルカリ性を示しており、被覆してい
ない各窒化ホウ素は、溶液のｐＨが上昇してアルカリ性
を示している。これに対して、シリカで被覆した窒化ア
ルミニウムは、実験を行った１１日間において、溶液の
ｐＨがほとんど変化しなかった。このように、コア材と
しての窒化アルミニウムが被覆層により守られて加水分
解されにくく、耐湿性に優れていることが確認できた。

【００２５】第２フィラー１２は、マトリックス１０よ
りも熱伝導率の高い物質により構成するのが好ましく、
たとえば酸化亜鉛やアルミナなどの無機酸化物の他、ダ
イヤモンドなどにより構成される。そして、第２フィラ
ー１２の平均粒径は、第１フィラー１１よりも小さいも
の、たとえば０．１〜２．０μｍの範囲とされる。

【００２６】第２フィラー１２としてマトリックス１０
よりも熱伝導性の高い材料を使用すれば、高熱伝導性組
成物１全体としてさらに高い熱伝導性を確保することが
できる。また、第２フィラー１２の平均粒径を、第１フ
ィラー１１のそれよりも小さくすれば、マトリックス１
０中に分散した第１フィラー１１の間に入り込んだかた
ちで第２フィラー１２が分散することとなるから、平均
粒径の小さい第２フィラー１２を混在させることによ
り、第１フィラー１１のみを添加する場合に比べて、さ
らに高い熱伝導率を確保することができる。

【００２７】以上に説明したように、本発明に係る高熱
伝導性組成物１では、マトリックス１０よりも熱伝導性
の高い第１フィラー１１および第２フィラー１２を添加
することにより、樹脂組成物１全体としての熱伝導性が
高められている。そして、平均粒径の異なる大小２種類
のフィラー１１，１２を混在させることにより、さらに
熱伝導性が高められている。また、窒化物をコア材１１
ａとし、無機酸化物をコート材１２ｂとした構成の第１
フィラー１１を採用した高熱伝導組成物１では、窒化物
の有する高い熱伝導性を有効利用しつつ、無機酸化物に
より耐湿性を改善してアルカリ腐食の問題を適切に回避
することができる。さらに、マトリックス１０としてシ
リコーン樹脂を採用した場合には、高熱伝導性組成物１
の絶縁性も好適に確保される。

【００２８】このような特性を有する高伝導性組成物１
は、たとえば半導体素子の冷却構造の熱伝導体として好
ましく使用される。

【００２９】この冷却構造Ｘの一例としては、たとえば
図３に示したように、フェイスダウン方式で基板２に実
装された半導体素子３の裏面３０側に、熱伝導層４を介
してヒートシンク５が接合された構成のものがある。

【００３０】半導体素子３は、たとえば表面３１側に複
数の端子（図示略）が設けられており、これらの端子
が、基板２に設けられた複数の端子２０のうちの対応す
る端子２０と、はんだバンプ２１を介して導通接続され
ている。そして、半導体素子３の表面３１と基板２との
間が、絶縁性の高い樹脂６、たとえばエポキシ樹脂など
を介して封止されている。

【００３１】ヒートシンク５は、基材５０から複数の放
熱フィン５２が突出形成された形態とされ、表面積、す
なわち放熱面積が大きく確保されている。

【００３２】熱伝導層４は、上述した高熱伝導性組成物
１により構成されている。すなわち、半導体素子３とヒ
ートシンク５の間が、熱伝導性および耐湿性に優れた組
成物により接合されている。したがって、ヒートシンク
５の接触面の凹凸を低減すべく表面加工を施し、またヒ
ートシンク５に荷重をかけて、接触界面の面積を向上す
るまでもなく、高熱伝導性組成物１からなる熱伝導層４
を介在させることにより、ヒートシンク５と半導体素子
３との間の熱伝導を、効果的に促進することができる。
これにより、冷却構造Ｘの高効率化を図り、半導体素子
３などの電子部品の多機能化や高速化による駆動熱の増
大に適切に対応することができる。

【００３３】もちろん、その他の形態の冷却構造、たと
えば図４に示したように、基板２Ａに接合された構成の
冷却構造Ｙの熱伝導層４Ａとしても、本発明の高熱伝導
性組成物１を適用できるのはいうまでもない。この冷却
構造Ｙは、半導体素子３Ａが実装された基板２Ａにおい
て、半導体素子３Ａが実装された表面２ａとは反対の裏
面２ｂ側において構築されており、半導体素子３Ａから
の発熱を、基板２Ａの裏面２ｂ側から放熱するようにな
っている。このような構成の冷却構造Ｙにおいても、基
板２Ａとヒートシンク５Ａの熱伝導が重要となることか
ら、基板２Ａとヒートシンク５Ａの間に、本発明の高熱
伝導性組成物１を介在させることにより、冷却構造Ｙの
冷却効率を向上させることができる。

【００３４】

【実施例】次に、本発明の実施例を、比較例とともに説
明する。

【００３５】

【実施例１】本実施例では、シリコーンオイル（東芝シ
リコーン（株）製；「シリコーンオイルＴＳＦ４５
１」）１１ｇに、チタネート系カップリング剤０．２ｇ
とキシレン６ｇを添加してマトリックスとした。そし
て、シリカコート窒化アルミニウム（ダウ・ケミカル
（株）製；「ｓｃａｎ７０」）をふるいで粒径４０μ
ｍ以下とするとともに平均粒径を２０μｍとし、これを
第１フィラーとした。この第１フィラーを、第２フィラ
ーとしての平均粒径が１μｍの酸化亜鉛（高純度化学
（株）製；「ＺｎＯ」）と重量比で４：１の割合で混合
して混合フィラーとし、この混合フィラー８９ｇを、先
に作製したマトリックスに添加して、回転式混練脱泡機
での５分間混合を２回繰り返して本実施例の組成物を得
た。このようにして得られた組成物について、熱伝導性
および絶縁信頼性を評価した。その結果を表１および図
５に示した。なお、絶縁信頼性については、２つのサン
プルについて評価を行い、それぞれの結果を図５に示し
た。また、部品取り外し性について評価した。

【００３６】（熱伝導性の評価）１６×１６ｍｍ角、厚
さ２ｍｍの銅板の４つの角のそれぞれに、厚さ２５０μ
ｍのスペーサを取り付け、スペーサを避けるようにして
上記した組成物を塗布し、スペーサを取り付けていない
同様な大きさの銅板を押し付けることにより、２枚の銅
板の間に組成物層が介在するサンドイッチ構造のサンプ
ルを作製した。そして、このサンプルの一方の銅板に、
熱源により３５Ｗの出力で熱を与えるとともに、他方の
銅板を５℃の冷却水で冷却したときの温度差ΔＴを測定
し、この値およびサンプルの設計値を下記の式に代入し
て熱伝導率を算出することにより熱伝導性を評価した。

【００３７】

【化１】

【００３８】（部品取り外し性の評価）熱伝導体とし
て、上記した手法により作製した組成物を用いて図３お
よび図４に示した冷却構造をそれぞれ構築し、ヒートシ
ンクに対して剪断方向（図中の矢印方向）にそれぞれ力
を加え、ヒートシンクが取り外されたときの力の大きさ
により部品の取り外し性を評価した。なお、半導体素子
の平面視面積は１６×１６ｍｍ、ヒートシンクの接合面
の面積は１６×１６ｍｍ、図４の基板の平面視面積は４
５×４５ｍｍとした。このとき、ヒートシンクの取り外
し力が、図３に示した冷却構造では、０．７ｋｇｆ／ｃ
ｍ²であり、図４に示した冷却構造では０．７ｋｇｆ／
ｃｍ²であった。

【００３９】（絶縁信頼性の評価）銅板の表面に、厚み
が１００μｍとなるようにして上記手法により作製した
組成物を塗布して絶縁膜を形成し、この絶縁膜に電圧を
印加してその絶縁性を経時的に観測した。具体的には、
絶縁膜が形成された銅板を、温度が８５℃、相対湿度が
８５％に設定された高温高湿室内に放置するとともに、
絶縁膜の表面に、互いの距離が７５μｍとなるようにし
て一対のプローブをそれぞれ接触させて、プローブ間に
３．２Ｖの電圧を継続的に印加し、プローブ間の電圧を
経時的に測定した。

【００４０】

【実施例２】本実施例では、シリコーンオイルに代え
て、シリコーンゲル（東レ・ダウコーニングシリコーン
（株）製；「ＳＥ１８８５」）を用いてマトリックスを
作製し、第２フィラーとして酸化亜鉛に代えて、平均粒
径が１μｍのダイヤモンド（東名ダイヤモンド（株）
製；「ダイヤモンド」）を用いた以外は実施例１と同様
にして組成物を得た。この組成物について、実施例１と
同様な手法により、熱伝導性を評価した。その結果を表
１に示した。なお、シリコーンゲルは、２液性なので、
Ａ剤（主剤）およびＢ剤（硬化剤）をそれぞれ別個に作
製した。

【００４１】

【実施例３】本実施例では、シリコーンオイルに代え
て、シリコーンゲル（東レ・ダウコーニングシリコーン
（株）製；「シリコーンゲルＳＥ１８７５」）を用い
てマトリックスを作製した以外は実施例１と同様にして
組成物を得た。この組成物について、実施例１と同様な
手法により、熱伝導性を評価した。その結果を表１に示
した。

【００４２】

【実施例４】本実施例では、第２フィラーとして酸化亜
鉛に代えて、平均粒径が１μｍのダイヤモンド（東名ダ
イヤモンド（株）製；「ダイヤモンド」）を用いた以外
は実施例１と同様にして組成物を得た。この組成物につ
いて、実施例１と同様のして手法により熱伝導性を評価
した。その結果を表１に示した。

【００４３】

【実施例５】本実施例では、シリコーンオイルに代え
て、シリコーンエラストマ（東レ・ダウ・ユーニング・
シリコーン（株）製；「ＳＥ１８８５」）を用いた以外
は実施例１と同様にして組成物を得た。この組成物につ
いて、実施例１と同様の手法により熱伝導性を評価し
た。その結果を表１に示した。

【００４４】

【実施例６】本実施例では、第２フィラーとして、酸化
亜鉛に代えて平均粒径が１μｍのアルミナ（アドヌテッ
クス（株）製；「Ａｏ−９０２」）を用いた以外は実施
例１と同様にして組成物を得た。この組成物について、
実施例１と同様の手法により熱伝導性を評価した。その
結果を表１に示した。

【００４５】

【比較例１】本比較例では、第１フィラーとして、窒化
アルミニウムをシリコン系カップリング剤により被覆し
た平均粒径が１５μｍのものを用い、マトリックスとし
て、シリコーンオイルを用いたシリコーンコンパウンド
（信越化学工業（株）；「Ｇ７６５」）について、実施
例１と同様の手法により熱伝導性および絶縁信頼性を評
価した。熱伝導性の評価結果については表１に、絶縁信
頼性の評価結果については図５に示した。なお、絶縁信
頼性については、２つのサンプルについて評価を行い、
それぞれの結果を図５に示した。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１から明らかなように、窒化アルミニウ
ムのコア材を、シリカで被覆した第１フィラーを採用
し、これよりも小径の第２フィラーを混在させた各実施
例の組成物は、従来において、マトリックスとしてシリ
コーン樹脂を採用した組成物では困難であった２Ｗ／ｍ
・Ｋ以上の熱伝導率が達成されている。

【００４８】そして、マトリックスとしてシリコーンオ
イルを採用した実施例１の組成物を、熱伝導層として採
用した冷却構造では、ヒートシンクの取り外し力が、図
３に示した冷却構造では、０．７ｋｇｆ／ｃｍ²であ
り、図４に示した冷却構造では０．７ｋｇｆ／ｃｍ²で
あった。このように、実施例１の組成物を熱伝導層とし
て採用した場合には、ヒートシンクの取り外しに要する
力が小さくて済み、部品の交換性が良好なものとされて
いる。

【００４９】また、図５に示したように、実施例１と比
較例１の組成物の絶縁信頼性を比較した場合、測定開始
から５０時間程度までは実施例１および比較例１の組成
物ともに高い絶縁信頼性を示しているが、比較例１の組
成物については、５０時間から１００時間経過後におい
て、測定される電圧値が大きくなり始め、数１００時間
経過後には、全く絶縁性がなくなっている。一方、比較
例１の組成物が絶縁性がなくった時点においても、実施
例１の組成物では全く絶縁性が低下しておらず、実施例
１の組成物は絶縁信頼性が高いことが確認された。これ
は、実施例１の組成物では、コア材を加水分解されにく
いシリカで被覆した第１フィラーを採用しているのに対
し、比較例１の組成物では、コア材をカップリング剤で
被覆している点に起因している考えられる。

【００５０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の高熱伝
導性組成物は、高い熱伝導性および耐湿性が達成され
る。また、上記高熱伝導性組成物が電子部品の冷却構造
の接合部に使用された場合に、アルカリ腐食の問題を回
避しつつ、冷却構造の冷却効率を高めるとともに、部品
交換を容易ならしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高熱伝導性組成物の断面形態を表
す模式図である。

【図２】窒化物（ＡｌＮ、ＢＮ）およびシリカコートし
た窒化物（ＡｌＮ）の耐湿性の評価結果を経時的表した
グラフである。

【図３】前記樹脂組成物を熱伝導体として採用した半導
体素子の冷却構造の一例を表す断面図である。

【図４】前記樹脂組成物を熱伝導体として採用した半導
体素子の冷却構造の他の例を表す断面図である。

【図５】実施例１の樹脂組成物と比較例１の組成物につ
いて、絶縁性の経時的変化を表すグラフである。

【符号の説明】

１高熱導電性組成物１０マトリックス１１第１フィラー１１ａコア材１１ｂコート材１２第２フィラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 83/04 Ｃ０８Ｌ 83/04 (72)発明者伊達仁昭神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者佐々木真神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者八木友久神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 4J002 CP031 DA017 DE066 DE107 DE147 DF016 DJ006 DK006 FB076

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱伝導率の高いコア材を加水分解されに
くいコート材で被覆した形態を有するの第１フィラー
と、この第１フィラーよりも平均粒径の小さい第２フィ
ラーとを、高分子材料を主成分とするマトリックス中に
分散させたことを特徴とする、高熱伝導性組成物。
【請求項２】上記第１フィラーの平均粒径は、５〜３
０μｍであり、上記第２フィラーの平均粒径は、０．１
〜２．０μｍである、請求項１に記載の高熱伝導性組成
物。
【請求項３】上記コア材は、窒化アルミニウム、窒化
ホウ素、および窒化ケイ素からなる群より選ばれる少な
くとも１つの窒化物を含んでおり、上記コート材は、シ
リカあるいはアルミナのうちの少なくとも１つの無機酸
化物を含んでいる、請求項１または２に記載の高熱伝導
性組成物。
【請求項４】上記第２フィラーは、酸化亜鉛、アルミ
ナ、およびダイヤモンドからなる群より選ばれる少なく
も１つの物質を含んでいる、請求項１ないし３のいずれ
か１つに記載の高熱伝導性組成物。
【請求項５】上記マトリックスの主成分は、シリコー
ンオイル、シリコーンゲル、あるいはシリコーンゴムで
ある、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の高熱伝
導性組成物。