JP6385155B2 - Method for producing thermal conductive paste - Google Patents

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本発明における熱伝導性ペーストは、熱分解によって熱伝導性で電気絶縁性の酸化アルミニウムを析出する有機アルミニウム化合物をアルコールに分散し、この分散液に前記有機アルミニウム化合物の熱分解温度より低い温度で気化する有機化合物を混合して製造する。この熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布して熱処理すると、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体が部品ないしは基材の表面に形成され、部品ないしは基材は新たに熱伝導性で電気絶縁性の性質を持つ。このため、固体の熱伝導性粒子の集まりを、融解した高分子材料に充填する従来の熱伝導性部品ないしは従来の熱伝導性基材とは、材料構成と製法とが全く異なるため、従来における問題点を一切持たない。なお、本発明において基材とは、部品を製作する際に用いる材料を基材と定義する。例えば、銅板を加工して銅の部品を製造する場合は、銅の部品を加工する際に用いる材料である銅板が基材になる。 Thermally conductive paste in the present invention, the organic aluminum compound to deposit electrically insulating aluminum oxide thermally conductive by thermal decomposition dispersed in an alcohol, at a temperature lower than the thermal decomposition temperature of the organic aluminum compound to the dispersion Produced by mixing organic compounds to be vaporized. When this thermal conductive paste is applied to the surface of a part or substrate and then heat-treated, a film-like body consisting of a collection of aluminum oxide fine particles is formed on the surface of the part or base, and the part or base is newly thermally conductive. And has electrical insulating properties. For this reason, since the material configuration and the manufacturing method are completely different from conventional heat conductive parts or conventional heat conductive base materials in which a collection of solid heat conductive particles is filled in a molten polymer material, It has no problems. In the present invention, a base material is defined as a base material that is used when a part is manufactured. For example, when manufacturing a copper component by processing a copper plate, the copper plate, which is a material used when processing the copper component, becomes the base material.

近年エレクトロニクス技術の発展が目覚しく、これに伴い、電子機器の小型化、軽量化、高密度化、高出力化が進み、これによって、電子回路の高密度化に伴う絶縁性に係わる信頼性の向上や、電子デバイスの発熱と高密度実装とによる電子機器の熱劣化防止に役立つ放熱性の向上などが強く求められている。
いっぽう、エレクトロニクス分野では、絶縁材の多くは熱伝導性に劣る高分子材料が用いられている。このため、高分子材料の熱伝導性を高めるために、固体の熱伝導性粒子を熱伝導の担い手として高分子材料に充填する方法が用いられている。この方法では、熱伝導性粒子の集まりが、高分子材料の内部に熱伝導経路を形成することで、優れた熱伝導性が実現する。いっぽう、熱伝導性粒子が高分子材料の内部に熱伝導経路を形成するには、熱伝導性粒子の充填率を高めることが必要になるが、融解した高分子材料に熱伝導性粒子を充填させる割合は粘度の上昇によって限度がある。この結果、固体の熱伝導性粒子を高分子材料に充填させる従来の方法では、高分子材料の熱伝導性の向上には限界がある。
In recent years, the development of electronics technology has been remarkable, and along with this, electronic devices have become smaller, lighter, higher density, and higher output, and this has improved the reliability related to insulation as the density of electronic circuits increases. In addition, there is a strong demand for improvement in heat dissipation that is useful for preventing thermal degradation of electronic devices due to heat generation of electronic devices and high-density mounting.
On the other hand, in the electronics field, many insulating materials are made of polymer materials having poor thermal conductivity. For this reason, in order to increase the thermal conductivity of the polymer material, a method of filling the polymer material with solid thermally conductive particles as a carrier of heat conduction is used. In this method, excellent heat conductivity is realized by a collection of heat conductive particles forming a heat conduction path inside the polymer material. On the other hand, in order for the heat conductive particles to form a heat conduction path inside the polymer material, it is necessary to increase the filling rate of the heat conductive particles, but the molten polymer material is filled with the heat conductive particles. The ratio to be produced is limited by an increase in viscosity. As a result, the conventional method of filling the polymer material with solid thermally conductive particles has a limit in improving the thermal conductivity of the polymer material.

いっぽう、部品ないしは基材に熱伝導性を付与する技術には様々な方法がある。例えば、特許文献1には、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどの絶縁性で熱伝導性の球状粒子を有機結着剤で凝集させた凝集体の製造技術が記載されている。つまり、熱伝導性粒子同士を有機結着剤を介して凝集させた凝集体を熱伝導の担い手とする。
また、特許文献2には、熱伝導性、制振性、緩衝性を兼備したエラストマー材料の製造技術が記載されている。つまり、熱可塑性エラストマーの重量に対し、3−10倍の軟化剤を加えることで、制振性と緩衝性とを確保し、また、熱伝導性の担い手としてピッチ系炭素繊維を用い、成形体の体積の10−40%の体積割合でピッチ系炭素繊維を充填することで、制振性と緩衝性とを犠牲にすることなく熱伝導性を確保する、としている。
さらに、特許文献3には、ポリフェニレンサルファイド系樹脂とポリアミド系樹脂とからなる2種類の樹脂のうちの一方の樹脂を島状構造とし、他方の樹脂を海状構造とする三次元網目構造を形成し、熱伝導性付与剤を海状構造の樹脂中に偏在させることで、機械的強度及び成形性を低下させることなく、熱伝導率が向上する樹脂組成物の製造技術が記載されている。つまり、熱伝導性付与剤を海状構造樹脂中に充填させることで、海状構造樹脂の熱伝導性を高め、海状構造の部分に沿って熱を伝導させ、これによって、樹脂組成物の熱伝導性を高める、としている。
また、特許文献4には、電気絶縁性を低下させることなく、機械的強度、耐熱性、寸法精度、薄肉成形性に優れ、且つ熱伝導性の熱硬化性樹脂の成形材料の製造技術が記載されている。つまり、第一のフィラーとして針状形状で、モース硬度が4.5−5.0の値を持つウォラストナイトを充填することで、引張強度と曲げ強度とを確保し、また、ウォラストナイトの熱膨張係数が6.5×10−6/℃と小さいため、寸法安定性と薄肉成形性が確保される。さらに、ウォラストナイトの融点が1540℃と高いため耐熱性が得られる。また、第二のフィラーとして絶縁性で熱伝導性であるアルミナの球状粒子を用いることで、熱硬化性樹脂の電気絶縁性を低下させることなく、熱導電性を向上させる構成としている。
On the other hand, there are various methods for imparting thermal conductivity to a component or a substrate. For example, Patent Document 1 describes a technique for producing an aggregate in which insulating and thermally conductive spherical particles such as aluminum oxide and aluminum nitride are aggregated with an organic binder. That is, an aggregate obtained by aggregating the heat conductive particles with each other through the organic binder is used as a heat conduction bearer.
Patent Document 2 describes a technique for producing an elastomer material having both thermal conductivity, vibration damping properties, and buffering properties. That is, by adding a softening agent 3 to 10 times the weight of the thermoplastic elastomer, vibration damping properties and buffering properties are ensured, and pitch-based carbon fibers are used as a heat conductive bearer, and a molded body By filling the pitch-based carbon fiber at a volume ratio of 10 to 40% of the volume of heat, the thermal conductivity is ensured without sacrificing the vibration damping property and the buffer property.
Further, Patent Document 3 forms a three-dimensional network structure in which one of two types of resins consisting of polyphenylene sulfide resin and polyamide resin has an island-like structure and the other resin has a sea-like structure. However, there is described a technique for producing a resin composition in which thermal conductivity is improved without deteriorating mechanical strength and moldability by causing the thermal conductivity imparting agent to be unevenly distributed in the resin having a sea structure. That is, the thermal conductivity imparting agent is filled in the sea structure resin, thereby increasing the thermal conductivity of the sea structure resin and conducting the heat along the sea structure portion. It is said to increase thermal conductivity.
Patent Document 4 describes a technique for producing a molding material of a thermosetting resin that is excellent in mechanical strength, heat resistance, dimensional accuracy, and thin-wall moldability without reducing electrical insulation. Has been. That is, by filling wollastonite with a needle-like shape as the first filler and having a Mohs hardness of 4.5-5.0, the tensile strength and bending strength are ensured, and wollastonite Therefore , the dimensional stability and the thin-wall formability are ensured. Furthermore, since the melting point of wollastonite is as high as 1540 ° C., heat resistance can be obtained. Moreover, it is set as the structure which improves thermal conductivity, without reducing the electrical insulation of a thermosetting resin by using the spherical particle | grains of an insulating and heat conductive alumina as a 2nd filler.

しかしながら、特許文献1に記載された技術は、熱伝導性を向上させるうえで次の2つの問題点を持つ。第一に、溶剤によって有機結着剤を溶解させ、溶解した有機結着剤に熱伝導性粒子の集まりを分散させたスラリー液を作成した後に、溶剤を気化させて易変形性凝集体と呼ぶ物質を作成する。この易変形性凝集体における熱伝導性の大きさは、熱伝導性粒子が互いに接近した構造を取ることに大きく依存する。なぜならば、熱伝導性粒子のみが熱伝導の担い手になるからである。熱伝導性粒子を互いに接近させるには、有機結着剤に対する熱伝導粒子の混合割合を著しく高めることが必要になるが、熱伝導粒子の混合割合を高めるほど、易変形性凝集体における有機結着剤の割合が減少し、有機結着剤を介して球状の熱伝導粒子を結合させることが困難になる題点を持つ。第二に、易変形性凝集体を熱伝導性に劣るバインダー樹脂と混合し、この混合物を圧縮することで、熱硬化性のシートを製作する。なぜならば、易変形性凝集体のみでは熱伝導性シートの製造できないため、バインダー樹脂と混合することで易変形性凝集体の集まりを結合させ、バインダー樹脂で結合した易変形性凝集体の集まりを圧縮することで、熱伝導性シートが製作できる。しかしながら、バインダー樹脂は非熱伝導性であるため、バインダー樹脂の混合割合を低下させなければ、易変形性凝集体の熱伝導性が熱伝導シートに反映されない。いっぽう、バインダー樹脂の混合割合を低下させるほど、易変形性凝集体同士の結合が困難になり、熱伝導シートの製作ができないという問題点を持つ。
さらに、特許文献1に記載された技術は、分断された複数の製作工程によって、熱伝導シートを製造するため製造費用が高価になる。また、原料として用いる熱伝導性粒子が、高価な球状微粒子でかつ使用量が少量でないため、高い付加価値、例えば、金属並みの熱伝導性を持ち、かつ、絶縁性であればよいが、本技術で得られた熱伝導性は、金属の熱伝導性より1桁以上低いため、本技術が適応できる製品分野は制限される。
However, the technique described in Patent Document 1 has the following two problems in improving the thermal conductivity. First, an organic binder is dissolved with a solvent, and after preparing a slurry liquid in which a collection of thermally conductive particles is dispersed in the dissolved organic binder, the solvent is vaporized and called an easily deformable aggregate. Create a substance. The magnitude of the thermal conductivity in the easily deformable aggregate depends largely on the fact that the thermally conductive particles have a close structure. This is because only the heat conductive particles are responsible for heat conduction. In order to bring the heat conductive particles closer to each other, it is necessary to significantly increase the mixing ratio of the heat conductive particles to the organic binder. However, the higher the mixing ratio of the heat conductive particles, the more the organic particles in the easily deformable aggregates. proportion of Chakuzai is reduced, with the problem points becomes difficult to bond the thermally conductive spherical particles through an organic binder. Second, the easily deformable aggregate is mixed with a binder resin having poor thermal conductivity, and the mixture is compressed to produce a thermosetting sheet. This is because a heat-conductive sheet cannot be produced with only easily deformable aggregates, and therefore, a group of easily deformable aggregates is combined by mixing with a binder resin, and a group of easily deformable aggregates bonded with a binder resin is formed. A heat conductive sheet can be manufactured by compressing. However, since the binder resin is non-thermally conductive, the thermal conductivity of the easily deformable aggregate is not reflected in the thermal conductive sheet unless the mixing ratio of the binder resin is reduced. On the other hand, the lower the mixing ratio of the binder resin, the more difficult the bonding between the easily deformable aggregates becomes, and there is a problem that the heat conductive sheet cannot be produced.
Furthermore, the technique described in Patent Document 1 is expensive to manufacture because the heat conductive sheet is manufactured by a plurality of divided manufacturing steps. In addition, since the heat conductive particles used as a raw material are expensive spherical fine particles and the amount used is not a small amount, it may have high added value, for example, heat conductivity equivalent to that of metal, and may be insulating. Since the thermal conductivity obtained by the technology is more than an order of magnitude lower than that of metals, the product fields to which this technology can be applied are limited.

また、前記した特許文献2に記載された技術は、ピッチ系炭素繊維の体積割合に応じて、エラストマー材料における熱伝導性が増大するが、非常に高価なピッチ系炭素繊維を50%体積割合まで増大させても、熱伝導率は8.21W/mKであり、製造費用が極めて高い割には熱伝導率が低い。これは、ピッチ系炭素繊維の熱伝導率が異方性を持っており、繊維軸方向の熱伝導率が500W/mKという大きな熱伝導率を持つが、ピッチ系炭素繊維を繊維軸方向に配向させてエラストマー材料に充填することが困難であることに依る。さらに、ピッチ系炭素繊維は、体積抵抗率が2×10−5cmからなる導電性を持ち、ピッチ系炭素繊維の充填率を高めるほどエラストマー材料は導電性を示す。このため、エラストマー材料が電気絶縁性を保って他の部品と組み合わせる場合は、電気絶縁性で非熱伝導性の接着剤を用いることになり、エラストマー材料の熱伝導性が非熱伝導性の接着層によって損なわれる。また、ピッチ系炭素繊維の体積割合が増えるほど、エラストマー材料の硬度が増大し、制振性と緩衝性が低下する。従って、本技術についても、適応できる製品分野は限定される。 Further, the technique described in Patent Document 2 described above increases the thermal conductivity in the elastomer material according to the volume ratio of the pitch-based carbon fiber, but the very expensive pitch-based carbon fiber is reduced to 50% volume ratio. Even if it is increased, the thermal conductivity is 8.21 W / mK, and the thermal conductivity is low for a very high manufacturing cost. This is because the thermal conductivity of pitch-based carbon fibers has anisotropy and the thermal conductivity in the fiber axis direction is as large as 500 W / mK, but the pitch-based carbon fibers are oriented in the fiber axis direction. It is difficult to fill the elastomeric material. Further, the pitch-based carbon fiber has conductivity with a volume resistivity of 2 × 10 −5 cm, and the elastomer material exhibits conductivity as the filling rate of the pitch-based carbon fiber is increased. For this reason, when the elastomer material is electrically insulated and combined with other parts, an electrically insulating and non-thermal conductive adhesive is used, and the thermal conductivity of the elastomer material is a non-thermal conductive adhesive. Damaged by the layer. Further, as the volume ratio of the pitch-based carbon fibers increases, the hardness of the elastomer material increases, and the vibration damping properties and buffering properties decrease. Therefore, the applicable product fields are also limited for this technology.

さらに、前記した特許文献3に記載された技術は、ポリフェニレンサルファイド系樹脂に特殊な相溶化剤を混合した第1のマスターバッチを調製する工程と、ポリアミド系樹脂に表面が改質された熱伝導性付与剤を混合した第2のマスターバッチを調製する工程と、第1のマスターバッチと第2のマスターバッチを溶融混練する工程との3つの製造工程から樹脂成形体が製造される。従って、本技術は3つの分断された工程から樹脂成形体が製造され、また、特殊な相溶化剤を事前に調整する複雑な処理工程と、さらに、熱伝導性付与剤の表面を事前に改質する処理工程とが必要となるため、樹脂成形体の製造費用は高価なものになる。いっぽう、熱伝導性を担う粒子を60%重量割合で充填させても、樹脂成形体の熱伝導率は1−2W/mKと低い。これは、熱伝導性付与剤である熱伝導性粒子をフィラーとして海状構造の樹脂中に充填する割合が、樹脂溶解時の粘度の増大によって制限され、フィラーを互いに接近させることが困難であることに依る。また、熱伝導性粒子が導電性を持つ場合は、海状構造の樹脂中に熱伝導性粒子の充填率を高めるほど、海状構造の樹脂の導電性が増大し、樹脂が海状構造であるため、樹脂成形体の導電率が増大する。このため、樹脂成形体が電気絶縁性を保って他の部品と組み合わせる場合は、電気絶縁性で非熱伝導性の接着剤を用いることになり、樹脂成形体の熱伝導性が非熱伝導性の接着層によって損なわれる。従って、本技術についても、適応できる製品分野は限定される。 Furthermore, the technique described in Patent Document 3 described above includes a step of preparing a first masterbatch in which a special compatibilizer is mixed with a polyphenylene sulfide resin, and a heat conduction whose surface is modified with a polyamide resin. A resin molded body is manufactured from three manufacturing steps including a step of preparing a second master batch in which the property-imparting agent is mixed and a step of melt-kneading the first master batch and the second master batch. Therefore, in this technique, a resin molded body is manufactured from three divided processes, a complicated treatment process in which a special compatibilizer is adjusted in advance, and the surface of the thermal conductivity imparting agent is modified in advance. Therefore, the manufacturing cost of the resin molded body becomes expensive. On the other hand, even if the particles responsible for thermal conductivity are filled at 60% by weight, the thermal conductivity of the resin molding is as low as 1-2 W / mK. This is because the ratio of filling the thermally conductive particles, which are thermal conductivity imparting agents, into the resin having a sea-like structure as a filler is limited by the increase in viscosity when the resin is dissolved, making it difficult to bring the fillers close to each other. It depends. In addition, when the heat conductive particles have conductivity, the higher the filling rate of the heat conductive particles in the resin of the sea structure, the more the conductivity of the resin of the sea structure increases, and the resin has a sea structure. For this reason, the conductivity of the resin molded body increases. For this reason, when the resin molded body maintains electrical insulation and is combined with other parts, an electrically insulating and non-thermal conductive adhesive is used, and the thermal conductivity of the resin molded body is non-thermal conductive. Damaged by the adhesive layer. Therefore, the applicable product fields are also limited for this technology.

また、前記した特許文献4に記載された技術は、第一のフィラーとしてウォラストナイトの針状粒子を用いることに大きな特徴があるが、第二のフィラーとしてアルミナの粒子を用いることは、従来の導電性フィラーとしてアルミナ粒子を樹脂に充填させる技術と変わりない。このため、アルミナ粒子を充填させる割合は、熱硬化性樹脂の溶解時の粘度の上昇から80%重量割合に制限され、80%の重量割合でアルミナ粒子を充填しても、アルミナ粒子同士を互いに熱硬化性樹脂に接近させることは困難であるため、得られた熱硬化性樹脂の成形体の熱伝導度は1W/mK程度に過ぎない。従って、本技術についても、適応できる製品分野は限定される。 In addition, the technique described in Patent Document 4 described above has a great feature in using wollastonite acicular particles as the first filler, but using alumina particles as the second filler has hitherto been known. This is the same as the technique of filling the resin with alumina particles as the conductive filler. For this reason, the rate at which the alumina particles are filled is limited to 80% by weight because of the increase in viscosity when the thermosetting resin is dissolved. Even if the alumina particles are filled at 80% by weight, the alumina particles are mutually bonded. Since it is difficult to approach the thermosetting resin, the thermal conductivity of the obtained thermosetting resin molding is only about 1 W / mK. Therefore, the applicable product fields are also limited for this technology.

ここで、部品ないしは基材に熱伝導性を付与する技術に係わる課題を整理する。熱伝導性を担う物質が、部品ないしは基材において、連続した構造ないしは近接した構造が取れれば、熱伝導経路が部品ないしは基材に形成され、熱伝導性が著しく増大する。いっぽう、従来技術は、熱伝導性を担う物質の間に必ず非熱伝導性の物質が介在し、これによって、熱伝導を妨げる抵抗が形成され、熱伝導性の向上が抑制された。このため、第一の課題は、熱伝導性を担う物質が、部品ないしは基材において、連続した構造ないしは近接した構造を取ることである。従って、熱伝導性の物質を、非熱伝導性の物質に単に複合化するないしは混合する従来技術では、この課題を解決することはできない。
第二の課題は、熱伝導性を担う物質の分散性である。つまり、熱伝導性を担う物質の体積占有率が増大するほど、部品ないしは基材の内部で、熱伝導性を担う物質同士が互いに接触ないしは近接する確率が高くなり、これによって、熱伝導性を担う物質が連続した構造ないしは近接した構造が取りやすくなり、この結果、部品ないしは基材の熱伝導性が増大する。しかしながら、熱伝導性を担う物質が固体である場合は、部品ないしは基材の内部に分散できる割合には限度がある。すなわち、従来技術で説明したように、熱伝導性粒子の充填率を高めるほど、融解した高分子材料の粘度が高まり、融解した高分子材料が押出や射出といった成形加工ができなくなる。また特許文献2の問題点で説明したように、融解した高分子材料にピッチ系炭素繊維を繊維軸方向に配向させて分散することは困難である。また、特許文献4における針状粒子を針状方向に配向させて分散することも困難である。このため、固体からなる熱伝導性の物質を、非熱伝導性の物質に複合化するないしは混合する従来技術では、熱伝導性を担う物質の分散性の課題が解決できない。
第三の課題は、熱伝導性を担う物質の凝集である。つまり、特許文献1、特許文献3および特許文献4には、熱伝導性粒子を融解した高分子材料に充填する技術が記載されているが、粒子が微細になるほど、また、粒子が対称形状であるほど、粒子が凝集しやすくなる。粒子の凝集が起こると、部品ないしは基材の内部で粒子が偏在し、結果として前記した分散性と同様の問題が起こる。従って、微細な粒子や球状粒子を、融解した高分子材料に充填する従来技術では、熱伝導性を担う物質の凝集の課題が解決できない。
第四の課題は、部品ないしは基材に付与される性質が、熱伝導性が金属に近く、かつ、優れた絶縁性であることである。特に、エレクトロニクス分野に用いる製品は、こうした性質が必要となる。つまり、部品ないしは基材に金属に近い熱伝導性が付与されたとしても、導電性である場合は、電気絶縁性を確保することが必要になり、多くの場合は電気絶縁性で非熱伝導性である安価な接着剤を用いるが、非熱伝導性の接着層によって、部品同士ないしは基材同士の熱伝導性を伴った接合ができない。なお、熱伝導性が高いほど、部品ないしは基材が持つ付加価値は高い。前記した従来技術の熱伝導性は、金属の熱伝導性に比べ1桁以上熱伝導性が低いため、付加価値は低い。
第五の課題は、安価な製造方法で、部品ないしは基材に熱伝導性を付与できることである。特に、エレクトロニクス分野に用いる製品は、安価な部品ないしは安価な基材が採用される。従って、前記した従来技術のように、分断された複数の工程からなる製法や、非常に高価な原料を用いる製法や、原料に事前処理が必要になる製法を伴う場合は、製造費用が高騰し、安価な工業用製品を製造する製法として適切でない。
第六の課題は、熱伝導性が付与された部品ないしは基材が、容易に製品として組み付けられることである。つまり、安価な製造方法で部品ないしは基材に熱伝導性を付与できても、容易に製品として組み付けられなければ、部品ないしは基材の付加価値は低い。
第七の課題は、熱伝導性が付与された部品ないしは基材が、軽量で厚みが薄いことである。特に、エレクトロニクス分野における製品は、小型化、軽量化および薄肉化が進んでいるため、重量がかさみ、厚みを占有する部品ないしは基材の付加価値は低い。
Here, the problems relating to the technology for imparting thermal conductivity to the component or the base material are arranged. If the material responsible for thermal conductivity has a continuous structure or a close structure in the component or base material, a heat conduction path is formed in the component or base material, and the thermal conductivity is remarkably increased. On the other hand, in the prior art , a non-thermally conductive material is always present between the materials responsible for thermal conductivity, thereby forming a resistance that prevents thermal conduction and suppressing an improvement in thermal conductivity. For this reason, the first problem is that a substance responsible for thermal conductivity takes a continuous structure or a close structure in a part or a substrate. Therefore, this problem cannot be solved by the conventional technique in which a thermally conductive substance is simply combined or mixed with a non-thermally conductive substance.
The second problem is the dispersibility of the material responsible for thermal conductivity. In other words, the higher the volume occupancy of the material responsible for thermal conductivity, the higher the probability that the materials responsible for thermal conductivity will be in contact with or close to each other inside the part or base material. It becomes easy to take a continuous structure or a close structure of the material to be carried, and as a result, the thermal conductivity of the component or the substrate is increased. However, when the substance responsible for thermal conductivity is a solid, there is a limit to the proportion that can be dispersed inside the component or the substrate. That is, as explained in the prior art, the higher the filling rate of the heat conductive particles, the higher the viscosity of the molten polymer material, and the molten polymer material cannot be molded or extruded. Further, as described in the problem of Patent Document 2, it is difficult to disperse the pitch-based carbon fibers in the melted polymer material by aligning them in the fiber axis direction. It is also difficult to disperse the needle-like particles in Patent Document 4 by aligning them in the needle-like direction. For this reason, the problem of the dispersibility of the material responsible for thermal conductivity cannot be solved by the conventional technique in which a thermally conductive substance made of solid is combined or mixed with a non-thermally conductive substance.
The third problem is the aggregation of substances responsible for thermal conductivity. In other words, Patent Document 1, Patent Document 3 and Patent Document 4 describe a technique of filling a thermally conductive particle into a melted polymer material. However, as the particle becomes finer, the particle has a symmetrical shape. The more it is, the easier it is for the particles to aggregate. When the particles are aggregated, the particles are unevenly distributed inside the part or the substrate, and as a result, the same problem as the above-described dispersibility occurs. Therefore, the conventional technique in which fine particles or spherical particles are filled in a molten polymer material cannot solve the problem of aggregation of substances responsible for thermal conductivity.
A fourth problem is that the property imparted to the component or the base material is that the thermal conductivity is close to that of a metal and has excellent insulating properties. In particular, products used in the electronics field require such properties. In other words, even if thermal conductivity close to that of metal is given to a part or base material, if it is conductive, it is necessary to ensure electrical insulation, and in many cases it is electrically insulating and non-thermally conductive. However, a non-thermal conductive adhesive layer cannot be used to join parts or substrates together with thermal conductivity. Note that the higher the thermal conductivity, the higher the added value of the component or the base material. The thermal conductivity of the above-described prior art is low in added value because the thermal conductivity is one digit or more lower than that of metal.
A fifth problem is that thermal conductivity can be imparted to a component or a substrate by an inexpensive manufacturing method. In particular, products used in the electronics field employ inexpensive parts or inexpensive base materials. Therefore, as in the above-described prior art, when a manufacturing method consisting of a plurality of divided processes, a manufacturing method using a very expensive raw material, or a manufacturing method that requires pretreatment of the raw material is involved, the manufacturing cost increases. It is not suitable as a manufacturing method for manufacturing inexpensive industrial products.
A sixth problem is that a part or a substrate to which thermal conductivity is imparted is easily assembled as a product. That is, even if thermal conductivity can be imparted to a component or base material by an inexpensive manufacturing method, the added value of the component or base material is low unless it is easily assembled as a product.
The seventh problem is that the parts or base materials to which thermal conductivity is imparted are lightweight and thin. In particular, since products in the electronics field are becoming smaller, lighter, and thinner, the weight is increased and the added value of components or base materials that occupy thickness is low.

特開2014−03261号公報JP 2014-03261 A 特開2011−63716号公報JP2011-63716A 特開2009−263476号公報JP 2009-263476 A 特開2009−221308号公報JP 2009-221308 A

前記した部品ないしは基材に熱伝導性を付与する課題の多くは、固体の熱伝導性物質を非熱伝導性物質、例えば融解した高分子材料に複合化ないしは混合することで起こる。従って、固体の熱伝導性物質を非熱伝導性物質に複合化ないしは混合する製法を用いる限り、これらの課題は解決できない。このため、従来の製法に係わる概念を払拭する全く新たな製法でない限り、これらの課題は解決できない。このように、全く新規な考え方に基づく熱伝導性を付与する部品ないしは基材を製造する技術が強く求められている。
本発明が解決しようとする課題は、部品ないしは基材に熱伝導性を付与するに際し、8段落で説明した7つの課題が同時に解決される全く新たな技術を実現することにある。
Many of the above-described problems of imparting thermal conductivity to a component or substrate occur when a solid thermal conductive material is compounded or mixed with a non-thermal conductive material such as a molten polymer material. Therefore, these problems cannot be solved as long as a manufacturing method in which a solid thermal conductive material is combined or mixed with a non-thermal conductive material is used. For this reason, these problems cannot be solved unless it is a completely new manufacturing method that wipes out the concept related to the conventional manufacturing method. As described above, there is a strong demand for a technique for manufacturing a part or a substrate that imparts thermal conductivity based on a completely new concept.
The problem to be solved by the present invention is to realize a completely new technology that simultaneously solves the seven problems described in the 8th paragraph when imparting thermal conductivity to a component or a substrate.

本発明における熱伝導性ペーストの製造方法は、熱分解によって熱伝導性と電気絶縁性との性質を兼備する酸化アルミニウムが析出する有機アルミニウム化合物を、アルコールに分散してアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、前記アルコールに溶解した溶解液ないしは前記アルコールに混和した混和液は、前記アルコールより高い粘度を有する第二の性質と、沸点が前記有機アルミニウム化合物の熱分解温度より低い第三の性質とからなる3つの性質を兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合することによって混合液を作成し、該混合液からなる熱伝導性ペースト製造る熱伝導性ペーストの製造方法である。 The manufacturing method of the heat conductive paste in the present invention is to create an alcohol dispersion by dispersing an organoaluminum compound in which aluminum oxide, which has both thermal conductivity and electrical insulation properties, is deposited in alcohol by pyrolysis, The first property dissolved or mixed in the alcohol, the solution dissolved in the alcohol or the mixed solution mixed in the alcohol, the second property having a higher viscosity than the alcohol, the boiling point of the organoaluminum compound the organic compound having both the three properties consisting of a third property lower than the thermal decomposition temperature, to create a mixture by mixing the alcohol dispersion, you manufacturing a thermally conductive paste comprising the mixture It is a manufacturing method of a heat conductive paste.

つまり、本製造方法で製造した熱伝導性ペーストを、部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷し、この後、部品ないしは基材を熱処理すると、最初にアルコールが気化し、次に有機化合物が気化し、この後、有機アルミニウム化合物が熱分解し、大きさが10−100nmの範囲に入る粒状の酸化アルミニウム微粒子の集まりが析出し、この酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体が部品ないしは基材の表面に形成される。酸化アルミニウムが金属に近い熱伝導性と優れた電気絶縁性との性質を兼備するため、部品ないしは基材の表面は、新たに金属に近い熱導電性と優れた電気絶縁性との性質を併せ持つ。
つまり、本製造方法における熱伝導性ペーストは、有機アルミニウム化合物のアルコール分散液に、アルコールに溶解ないしは混和する有機化合物を混合した液状物質からなる。このため、部品ないしは基材に熱伝導性を付与するに際し、8段落で説明した多くの課題が同時に解決される全く新たな技術である。従って、固体からなる熱伝導性粒子の集まりを、融解した高分子材料に充填する従来の熱伝導性部品ないしは熱伝導性基材とは、材料構成と製法とが全く異なる新規な技術であるため、前記した従来の熱伝導性部品ないしは熱伝導性基材における問題点を一切持たない。
また、有機アルミニウム化合物と有機化合物とは安価な汎用的な工業用薬品であるため、熱伝導性ペーストは安価な費用で製造できる。さらに、熱伝導性ペーストを部品なしは基材の表面に塗布ないしは印刷し、この部品ないしは基材を熱処理するだけで、酸化アルミニウム微粒子の集まりが析出するため、製造費用も安価である。さらに、部品ないしは基材が、有機アルミニウム化合物の熱分解温度に対する耐熱性を持てば、様々な部品や基材の表面に熱伝導性で電気絶縁性の性質を併せ持つ酸化アルミニウムの微粒子の集まりからなる膜状体が形成できる。
さらに、熱伝導性で電気絶縁性の性質を併せ持つ膜状体の厚みは、熱伝導性ペーストの塗布ないしは印刷した厚みに応じて自在に変えられ、ミクロンレベルのごく薄い厚みが容易に形成でき、膜状体の重量は1g以下であり、重量をほとんど持たない。
また、酸化アルミニウム微粒子の大きさが、部品ないしは基材の表面粗さより2桁近く小さいため、酸化アルミニウム微粒子は部品ないしは基材の表面の凹部にも入り込んで析出し、部品ないしは基材の表面に、酸化アルミニウム微粒子の集まりの連続構造が形成される。このため、部品ないしは基材の表面は、確実に熱導電性と電気絶縁性との性質を併せ持つことになる。
なお、有機化合物はアルコールに溶解ないしは混和し、有機化合物のアルコール溶解液ないしはアルコール混和液の粘度はアルコールの粘度より高まり、熱伝導性ペーストの塗布ないしは印刷が可能になる。熱伝導性ペーストは液状物質であり、従来のペースト材のように固体の粒子を含まないため粘度は低く、塗布ないしは印刷が容易になる。
以上に説明したように、本製造方法によれば、液状物質からなる熱伝導性ペーストが製造でき、この熱伝導性ペーストを用いることで、金属に近い熱伝導性で優れた電気絶縁性の膜状体が部品ないしは基材の表面に形成され、8段落で説明した7つの課題が同時に解決できる。
また、本熱伝導性ペーストの製造方法は、熱分解によって熱伝導性と電気絶縁性との性質を兼備する酸化アルミニウムを析出する有機アルミニウム化合物を、アルコールに分散してアルコール分散液を作成する第一の工程と、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、前記アルコールへの溶解液ないしは前記アルコールへの混和液は、前記アルコールより高い粘度を有する第二の性質と、沸点が前記有機アルミニウム化合物の熱分解温度より低い第三の性質とからなる3つの性質を兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合する第二の工程とからなり、これら2つの工程を連続して実施することで、熱伝導性ペーストが製造される製造方法である。こうした極めて簡単な2つの工程を連続して実施することで、熱伝導性ペーストが製造できる。また、原料として用いる有機アルミニウム化合物と有機化合物とは、いずれも汎用的な安価な工業用薬品である。このため、本製造方法によれば、極めて安価な製造費用で熱伝導性ペーストが製造できる。
なお、酸化アルミニウムは熱伝導度が40W/mKであり、体積抵抗率が10 14 Ωcm以上である。ちなみに、電子回路のヒートシンクに用いられるアルミニウムの熱伝導率は236W/mKである。従って、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体は、金属に近い熱伝導性と優れた電気絶縁性とを併せ持つ。また、酸化アルミニウムより熱伝導性が優れた絶縁性材料として窒化アルミニウムがあるが、窒化アルミニウムはその製法によって極めて高価な材料である。すなわち、窒化アルミニウムの製法として還元窒化法と直接窒化法とがある。還元窒化法は、アルミナAl 粒子を出発原料として用い、アルミナ粒子を炭素還元しながら窒化反応によって窒化アルミニウムを製造する。従って、高純度のアルミナ粒子を用いることで、優れた熱伝導性と絶縁性を兼ねる窒化アルミニウム粒子が製造されるが、長時間の高温加熱処理が必要になり、出発原料のアルミナ粒子の10倍近い製造費用が掛かる。いっぽう、直接窒化法は、高純度のアルミニウム粒子を直接高温環境下で窒化させる製法であるため、還元窒化法に比べると製造時に消費する熱エネルギーは少ないが、高温の反応時に窒化アルミニウム粒子の粒成長と焼結が進み、後処理として強制粉砕が必須になる。しかしながら、窒化アルミニウムは非常に硬い物質であるため、強制粉砕の際に酸素と金属のコンタミネーションを伴う。このため、純度の高い窒化アルミニウム粒子を製造する費用は、アルミナ粒子の製造費の10倍に近くなる
That is, when the thermal conductive paste produced by this production method is applied or printed on the surface of a component or substrate, and then the component or substrate is heat-treated, the alcohol is first vaporized and then the organic compound is vaporized. Thereafter, the organoaluminum compound is thermally decomposed, and a collection of particulate aluminum oxide fine particles falling within a range of 10 to 100 nm is deposited, and a film-like body composed of the collection of aluminum oxide fine particles is formed as a part or a substrate. Formed on the surface. Since aluminum oxide has both the properties of thermal conductivity close to that of metal and excellent electrical insulation, the surface of parts or base materials has both the properties of thermal conductivity close to that of metal and excellent electrical insulation. .
That is, the heat conductive paste in this manufacturing method consists of a liquid substance in which an organic compound dissolved or mixed in alcohol is mixed with an alcohol dispersion of an organoaluminum compound . For this reason, when imparting thermal conductivity to a component or a base material, this is a completely new technology that can simultaneously solve many problems described in the eighth paragraph. Therefore, conventional heat conductive parts or heat conductive base materials that fill a molten polymer material with a collection of heat conductive particles made of solid are a new technology with completely different material structure and manufacturing method. There is no problem in the above-mentioned conventional heat conductive parts or heat conductive base materials.
In addition, since the organoaluminum compound and the organic compound are inexpensive general-purpose industrial chemicals, the heat conductive paste can be manufactured at a low cost. Further, since the heat conductive paste is applied or printed on the surface of the base material without a component, and this component or the base material is merely heat-treated, a collection of aluminum oxide fine particles is precipitated, so that the manufacturing cost is low. Furthermore, if the part or base material has heat resistance against the thermal decomposition temperature of the organoaluminum compound, it consists of a collection of aluminum oxide fine particles having both heat-conducting and electrically insulating properties on the surface of various parts and base materials. A film-like body can be formed.
Furthermore, the thickness of the film-like body having both heat conductivity and electrical insulation properties can be freely changed according to the application or printing thickness of the heat conductive paste, and a very thin thickness of micron level can be easily formed. The weight of the membranous body is 1 g or less and has almost no weight.
In addition, since the size of the aluminum oxide fine particles is nearly two orders of magnitude smaller than the surface roughness of the part or the base material, the aluminum oxide fine particles enter the concave portion of the surface of the part or the base material, and are deposited on the surface of the part or the base material. A continuous structure of a collection of aluminum oxide fine particles is formed. For this reason, the surface of the component or the substrate surely has both the properties of thermal conductivity and electrical insulation.
The organic compound is dissolved or mixed in the alcohol, and the viscosity of the organic compound dissolved in the alcohol or mixed with the alcohol is higher than the viscosity of the alcohol, so that the thermal conductive paste can be applied or printed. The heat conductive paste is a liquid substance and does not contain solid particles unlike the conventional paste material, so the viscosity is low and coating or printing becomes easy.
As described above, according to this manufacturing method, a heat conductive paste made of a liquid material can be manufactured, and by using this heat conductive paste, an electrically insulating film excellent in heat conductivity close to metal. The shape is formed on the surface of the component or the substrate, and the seven problems described in the eighth paragraph can be solved simultaneously.
Further, the present method for producing a thermally conductive paste is a method in which an organoaluminum compound that precipitates aluminum oxide having both thermal conductivity and electrical insulating properties by thermal decomposition is dispersed in alcohol to produce an alcohol dispersion. A first property that is dissolved or mixed in the alcohol, a solution in the alcohol or a mixed solution in the alcohol, a second property having a higher viscosity than the alcohol, and a boiling point of the organic It consists of a second step in which an organic compound having three properties consisting of a third property lower than the thermal decomposition temperature of the aluminum compound is mixed with the alcohol dispersion, and these two steps are carried out continuously. In this way, the heat conductive paste is manufactured. A heat conductive paste can be manufactured by carrying out these two very simple processes in succession. The organoaluminum compound and the organic compound used as raw materials are both general-purpose and inexpensive industrial chemicals. For this reason, according to this manufacturing method , a heat conductive paste can be manufactured at an extremely low manufacturing cost.
Aluminum oxide has a thermal conductivity of 40 W / mK and a volume resistivity of 10 14 Ωcm or more. Incidentally, the thermal conductivity of aluminum used for the heat sink of the electronic circuit is 236 W / mK. Therefore, a film-like body made of a collection of aluminum oxide fine particles has both thermal conductivity close to that of metal and excellent electrical insulation. In addition, aluminum nitride is an insulating material having better thermal conductivity than aluminum oxide. Aluminum nitride is an extremely expensive material due to its manufacturing method. That is, there are a reduction nitriding method and a direct nitriding method as a method for producing aluminum nitride. In the reduction nitriding method, alumina Al 2 O 3 particles are used as a starting material, and aluminum nitride is produced by a nitriding reaction while reducing the alumina particles by carbon. Therefore, by using high-purity alumina particles, aluminum nitride particles having both excellent thermal conductivity and insulating properties are produced, but a high-temperature heat treatment is required for a long time, which is 10 times that of the starting alumina particles. Close manufacturing costs are required. On the other hand, the direct nitriding method is a method in which high-purity aluminum particles are directly nitrided in a high-temperature environment. Therefore, compared to the reduction nitriding method, less heat energy is consumed during production, but the particles of aluminum nitride particles are produced during a high-temperature reaction. As growth and sintering progress, forced grinding is essential as a post-treatment. However, since aluminum nitride is a very hard substance, it involves oxygen and metal contamination during forced grinding. For this reason, the cost of producing high-purity aluminum nitride particles is close to 10 times the production cost of alumina particles .

11段落に記載した熱伝導性ペーストの製造方法において、前記有機アルミニウム化合物、カルボキシル基を構成する酸素イオンがアルミニウムイオンに配位結合するカルボン酸アルミニウム化合物であ11段落に記載に記載した熱伝導性ペーストの製造方法である。 The method of manufacturing a thermally conductive paste according to 11 paragraph, the organoaluminum compound, oxygen ions constituting the carboxyl group Ru carboxylic acid aluminum compound der that coordinated to the aluminum ions, as described in paragraph 11 It is a manufacturing method of a heat conductive paste.

つまり、本製造方法によれば、カルボキシル基を構成する酸素イオンが、アルミニウムイオンに近づいて配位結合するカルボン酸アルミニウム化合物は、熱分解によって熱伝導性と電気絶縁性との性質を兼備する酸化アルミニウムを析出する。従って、こうしたカルボン酸アルミニウム化合物は、熱伝導性と電気絶縁性との性質を兼備する酸化アルミニウムを析出する原料になる。
すなわち、カルボキシル基を構成する酸素イオンが、アルミニウムイオンに近づいて配位結合するカルボン酸アルミニウム化合物は、最も大きいイオン半径を有するアルミニウムイオンに配位子イオンである酸素イオンが近づいて配位結合するため、両者の距離は短くなる。これによって、アルミニウムイオンと配位結合する酸素イオンが、アルミニウムイオンの反対側で共有結合するイオンとの距離が最も長くなる。こうした分子構造上の特徴を持つカルボン酸アルミニウム化合物は、カルボン酸アルミニウム化合物を構成するカルボン酸の沸点を超えると、カルボキシル基を構成する酸素イオンがアルミニウムイオンの反対側で共有結合するイオンとの結合部が最初に分断され、アルミニウムイオンと酸素イオンとの化合物である酸化アルミニウムとカルボン酸とに分解する。さらに昇温すると、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、カルボン酸の気化が完了した後に酸化アルミニウムが析出する。こうしたカルボン酸アルミニウム化合物として、酢酸アルミニウム、カプリル酸アルミニウム、安息香酸アルミニウム、ナフテン酸アルミニウムなどがある。なお、カルボン酸アルミニウム化合の熱分解温度は、大気雰囲気では窒素雰囲気より40℃程度低い。
このようなカルボン酸アルミニウム化合物をアルコールに分散し、この分散液にカルボン酸アルミニウム化合物が熱分解される温度より低い沸点を有する有機化合物を混合して熱伝導性ペーストを作成し、この熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布して熱処理すると、最初にアルコールが気化し、次に有機化合物が気化し、この後、カルボン酸アルミニウム化合物が熱分解し、大きさが10−100nmの範囲に入る粒状の酸化アルミニウム微粒子の集まりが析出し、微粒子の集まりからなるごく薄い膜状体が部品ないしは基材の表面に形成される。
さらに、前記したカルボン酸アルミニウム化合物は、いずれも容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、カルボン酸を強アルカリと反応させるとカルボン酸アルカリ金属化合物が生成される。この後、カルボン酸アルカリ金属化合物を無機アルミニウム化合物と反応させると、カルボン酸アルミニウム化合物が合成される。また、カルボン酸は有機酸の沸点の中で相対的に低い沸点を有する有機酸であるため、大気雰囲気においては300℃程度の比較的低い熱処理温度で熱分解して酸化アルミニウムが析出するため、熱処理費用も安価で済む。
In other words, according to this manufacturing method, the oxygen ions constituting the carboxyl group, carboxylic acid aluminum compound or coordinates with approaching to the aluminum ions, which combines the properties of thermal conductivity and electrical insulation properties by thermal decomposition oxidation Precipitate aluminum . Therefore, such an aluminum carboxylate compound becomes a raw material for depositing aluminum oxide having both the properties of thermal conductivity and electrical insulation.
That is, oxygen ions constituting the carboxyl group, carboxylic acid aluminum compound or coordinates with approaching to the aluminum ions, oxygen ions which are ligand-ion coordinates with approaching the aluminum ion having the largest ionic radius Therefore, the distance between the two becomes short. As a result, the distance between the oxygen ion coordinated with the aluminum ion and the ion covalently bonded on the opposite side of the aluminum ion is the longest. When the carboxylate aluminum compound having such molecular structure characteristics exceeds the boiling point of the carboxylic acid constituting the carboxylate aluminum compound, the oxygen ion constituting the carboxyl group is bonded to the ion covalently bonded to the opposite side of the aluminum ion. The part is first divided and decomposed into aluminum oxide and carboxylic acid, which are compounds of aluminum ions and oxygen ions. When the temperature is further increased, the carboxylic acid takes the heat of vaporization and vaporizes, and aluminum oxide is deposited after the vaporization of the carboxylic acid is completed. As such the carboxylic acid aluminum compound, aluminum acetate, aluminum caprylate, aluminum benzoate, and the like naphthenate aluminum. The thermal decomposition temperature of the aluminum carboxylate compound is about 40 ° C. lower than the nitrogen atmosphere in the air atmosphere.
Such an aluminum carboxylate compound is dispersed in alcohol, and an organic compound having a boiling point lower than the temperature at which the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed is mixed with this dispersion to prepare a heat conductive paste. When the paste is applied to the surface of the component or substrate and heat-treated, the alcohol is first vaporized, then the organic compound is vaporized, and then the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed, and the size ranges from 10 to 100 nm. A collection of granular aluminum oxide fine particles entering the material is deposited, and a very thin film-like body composed of the fine particle collection is formed on the surface of the component or base material.
Furthermore, the above-mentioned aluminum carboxylate compounds are inexpensive industrial chemicals that can be easily synthesized. That is, when a carboxylic acid is reacted with a strong alkali, a carboxylic acid alkali metal compound is produced. Thereafter, reacting the carboxylic acid alkali metal compound and an inorganic aluminum compound, a carboxylic acid aluminum compound is synthesized. In addition, since carboxylic acid is an organic acid having a relatively low boiling point among the boiling points of organic acids, aluminum oxide is precipitated by thermal decomposition at a relatively low heat treatment temperature of about 300 ° C. in the atmosphere. The heat treatment cost is low.

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11段落に記載した熱伝導性ペーストの製造方法において、前記有機化合物は、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類からなるいずれかのエステル類、ないしはグリコール類、ないしは液状モノマーからなるいずれかの有機化合物である、11段落に記載した熱伝導性ペーストの製造方法である。 In the method for producing a heat conductive paste described in the eleventh paragraph, the organic compound is any ester composed of a carboxylic acid vinyl ester, an acrylic acid ester, or a methacrylic acid ester, a glycol, or a liquid monomer. Ru any organic compound der made, is a manufacturing method of a thermally conductive paste described in paragraph 11.

つまり、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類からなるいずれかのエステル類、ないしはグリコール類、ないしはスチレンモノマーなどの液状モノマーからなるいずれかの有機化合物には、第一にアルコールに溶解ないしは混和し、第二にアルコール溶解液ないしはアルコール混和液は前記アルコールより高い粘度を有し、第三に熱処理で酸化アルミニウムを析出する有機アルミニウム化合物が熱処理される温度より低い沸点を有する、これらの3つの性質を兼備するものがある。
熱処理で酸化アルミニウムを析出する有機アルミニウム化合物を、メタノールやn−ブタノールなどのアルコールに分散して分散液を作成し、この分散液に前記したいずれかの有機化合物を混合すると、アルコール分散液より高い粘度を有する液状物質となって熱伝導性ペーストが製造できる。この熱伝導性ペーストを、部品ないしは基材に塗布ないしは印刷して熱処理する。最初にアルコールが気化し、次いで有機化合物が気化し、さらに昇温すると、有機アルミニウム化合物が熱分解して熱伝導性で電気絶縁性の酸化アルミニウム微粒子が析出し、この酸化アルミニウムの粒状微粒子の集まりからなる膜状体が、部品ないしは基材の表面に形成される。
That is, any organic compound consisting of liquid monomers such as carboxylic acid vinyl esters, acrylic acid esters, and methacrylic acid esters, or glycols, or styrene monomers, should be alcohol first. Secondly, the alcohol solution or alcohol mixture has a higher viscosity than the alcohol, and thirdly has a boiling point lower than the temperature at which the organoaluminum compound that precipitates aluminum oxide by heat treatment is heat treated, Some have these three properties.
An organoaluminum compound that precipitates aluminum oxide by heat treatment is dispersed in an alcohol such as methanol or n-butanol to create a dispersion, and when any of the organic compounds described above is mixed with this dispersion, it is higher than the alcohol dispersion. A heat conductive paste can be produced as a liquid material having a viscosity. This heat conductive paste is applied to or printed on a part or a substrate and heat-treated. First the alcohol evaporates, then the organic compound is vaporized, further raising the temperature, the organic aluminum compound is thermally decomposed electrically insulating aluminum oxide particles are deposited in the thermal conductivity, a collection of granular particles of this aluminum oxide Is formed on the surface of the component or substrate.

11段落に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、部品同士ないしは基材同士を接合する第一の接合方法は、11段落に記載した製造方法に依って熱伝導性ペーストを製造し、該熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷し、該部品ないしは該基材を熱処理し、該部品ないしは該基材の表面に、酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりを析出させる、さらに、該酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりが析出した部品の表面に別の部品を重ね合わせ、該重ね合わされた部品の一方の部品に圧縮荷重を加える、ないしは、該酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりが析出した基材の表面に別の基材を重ね合わせ、該重ね合わされた基材の一方の基材に圧縮荷重を加える、これによって、前記重ね合わされた部品同士ないしは前記重ね合わされた基材同士が、前記酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりを介して接合される、11段落に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、部品同士ないしは基材同士を接合する第一の接合方法である。 Using a thermally conductive paste, prepared by a manufacturing method described in 11 paragraphs, first joining method of joining together parts together or substrate, the thermally conductive paste, depending on the manufacturing method described in paragraph 11 The thermal conductive paste is applied to or printed on the surface of the part or base material, the part or the base material is heat-treated, and a collection of fine particles of aluminum oxide is formed on the surface of the part or the base material. precipitating further superposed another component to the surface of the parts collection of fine particles of the aluminum oxide deposited, applying a compressive load to one of the parts of the superposed parts, or, fine particles of the aluminum oxide Another substrate is superposed on the surface of the substrate on which the gathering of particles is deposited, and a compressive load is applied to one of the superposed substrates. Using the thermally conductive paste manufactured according to the manufacturing method described in the 11th paragraph, wherein the overlapped parts or the overlapped base materials are joined through a collection of fine particles made of the aluminum oxide , This is a first joining method for joining parts or substrates together.

つまり、本接合方法に依れば、表面に酸化アルミニウム微粒子の集まりが析出した部品ないしは基材を、別の部品ないしは別の基材と重ね合わせ、一方の部品ないしは一方の基材に圧縮荷重を加えると、部品同士ないしは基材同士は、酸化アルミニウム微粒子の集まりを介して接合される。この結果、部品同士ないしは基材同士の間隙には、酸化アルミニウム微粒子の連続構造が形成され、部品同士ないしは基材同士は、優れた熱伝導性と電気絶縁性を持つ酸化アルミニウムの微粒子の集まりを介して接合される。
すなわち、酸化アルミニウム微粒子の大きさが、部品ないしは基材の表面粗さより2桁近く小さいため、酸化アルミニウム微粒子は部品ないしは基材の表面の凹部にも入り込んで析出する。また、酸化アルミニウム微粒子の集まりに圧縮荷重が加えられると、酸化アルミニウム微粒子は部品ないしは基材の表面の凹部に食い込む。さらに、酸化アルミニウム微粒子は粒状形状であるため、酸化アルミニウム微粒子は互いに点接触に近い接触で接しているため、複数の接触点に過大な摩擦熱が発生し、摩擦熱で微粒子同士が互いに接合される。このため、一定の接合強度を持って部品同士ないしは基材同士が接合される。
例えば、ヒートシンクの表面に酸化アルミニウム微粒子の集まりを析出させ、ヒートシンクをプリント基板に載せて圧縮荷重を加えると、硬度が大きい酸化アルミニウム微粒子の集まりが、ヒートシンクの表面とプリント基板の表面とに食い込むとともに、酸化アルミニウムの微粒子同士が互いに接触する部位で発生する摩擦熱で接合する。この結果、ヒートシンクとプリント基板とは、酸化アルミニウム微粒子の集まりを介して接合される。これによって、プリント基板の熱が酸化アルミニウム微粒子の集まりを介して効率よくヒートシンクに伝達され、ヒートシンクから大気に放出される。従って、プリント基板に多くの発熱素子を実装しても、プリント基板に実装された半導体素子が熱劣化することはない。なお、発熱素子としては、例えば、発光ダイオード素子、ワイドギャップ半導体からなるICチップないしはIGBTチップないしはパワーMOSFETなどの発熱素子が挙げられる。
That is, according to this bonding method , a part or base material on which a collection of aluminum oxide fine particles is deposited is superposed on another part or another base, and a compressive load is applied to one part or one base. In addition, the parts or the substrates are joined together through a collection of aluminum oxide fine particles. As a result, a continuous structure of aluminum oxide fine particles is formed in the gap between the parts or the base materials, and the parts or base materials have a collection of fine particles of aluminum oxide having excellent thermal conductivity and electrical insulation. Are joined together.
That is, since the size of the aluminum oxide fine particles is nearly two orders of magnitude smaller than the surface roughness of the part or the base material, the aluminum oxide fine particles enter the concave portion of the surface of the part or the base material and precipitate. Further, when the compression load is applied to the collection of fine particles of aluminum oxide, aluminum oxide fine particles biting into the concave portion of the surface of the component or substrate. Further, since the aluminum oxide fine particles are in a granular shape, the aluminum oxide fine particles are in contact with each other at a point close to a point contact, so that excessive frictional heat is generated at a plurality of contact points, and the fine particles are joined to each other by frictional heat. The For this reason, parts or base materials are joined with a certain joining strength.
For example, if a collection of aluminum oxide particles is deposited on the surface of the heat sink, and the heat sink is placed on a printed circuit board and a compressive load is applied, the collection of aluminum oxide particles with high hardness bites into the surface of the heat sink and the surface of the printed circuit board. The aluminum oxide fine particles are joined by frictional heat generated at sites where the fine particles of aluminum oxide come into contact with each other. As a result, the heat sink and the printed circuit board are bonded via a collection of aluminum oxide fine particles. As a result, the heat of the printed circuit board is efficiently transmitted to the heat sink through the collection of aluminum oxide fine particles, and released from the heat sink to the atmosphere. Therefore, even if many heat generating elements are mounted on the printed circuit board, the semiconductor elements mounted on the printed circuit board do not thermally deteriorate. Examples of the heat generating element include a light emitting diode element, a heat generating element such as an IC chip or IGBT chip or a power MOSFET made of a wide gap semiconductor.

11段落に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、部品同士を接合する第二の接合方法は、11段落に記載した製造方法に依って熱伝導性ペーストを製造し、該熱伝導性ペーストを部品の表面に布ないしは印刷し、該熱導電性ペーストの塗布面ないしは印刷面に別の部品を重ね合わせ、該重ね合わされた部品の一方の部品に圧縮荷重を加え、該重ね合わされた部品を熱処理することによって、該重ね合わされた部品同士の間隙に、酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりが析出するとともに、該酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりを介して前記部品同士が接合される、11段落に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて部品同士を接合する第二の接合方法である、
ないしは、
11段落に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、基材同士を接合する第二の接合方法は、11段落に記載した製造方法に依って熱伝導性ペーストを製造し、該熱導電性ペーストを基材の表面に布ないしは印刷し、該熱導電性ペーストの塗布面ないしは印刷面に別の基材を重ね合わせ、該重ね合わされた基材の一方の基材に圧縮荷重を加え、該重ね合わされた基材を熱処理することによって、該重ね合わされた基材同士の間隙に、酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりが析出するとともに、該酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりを介して前記基材同士が接合される、11段落に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて基材同士を接合する第二の接合方法である。
Using a thermally conductive paste, prepared by a manufacturing method described in 11 paragraphs, the second joining method for joining parts together is to produce a thermally conductive paste, depending on the manufacturing method described in paragraph 11, the thermally conductive paste coated fabric or printed on the surface of the component, the overlay another component to the coated surface or printing surface of the heat conductive paste, a compressive load applied to one part of the superimposed parts, by heat treating the superimposed part, the gap between the parts superimposed said, as well as precipitation collection of fine particles of aluminum oxide, the components to each other are joined via a collection of fine particles of the aluminum oxide that, by using a thermally conductive paste, prepared by a manufacturing method described in paragraph 11, a second bonding process for bonding the parts together,
Or
The second joining method for joining the substrates using the thermally conductive paste produced according to the production method described in the 11th paragraph produces the thermally conductive paste according to the production method described in the 11th paragraph. , the heat conductive paste coated fabric or printed on the surface of the substrate, superposing another substrate coated surface or printing surface of the heat conductive paste on one substrate of said superimposed substrates the compressive load was applied, by heat treating the superimposed substrate, the gap between the superimposed substrate, together with a collection of fine particles made of aluminum oxide is deposited, through the collection of fine particles of the aluminum oxide wherein the substrate to each other are joined Te, by using a thermally conductive paste, prepared by a manufacturing method described in paragraph 11, a second bonding process for bonding substrates together.

つまり、本接合方法に依れば、一対になった部品ないしは基材の間隙に、粒状の酸化アルミニウム微粒子の集まりが析出し、酸化アルミニウム微粒子の硬度が大きいため、印加された圧縮荷重で部品ないしは基材の表面に酸化アルミニウム微粒子が食い込む。また粒状の酸化アルミニウム微粒子が、点接触に近い状態で互いに接触しているため、圧縮荷重を受けると、複数の接触点に過大な摩擦熱が発生し、酸化アルミニウムの微粒子同士が摩擦熱で互いに接合される。この結果、一定の接合強度を持って部品同士ないしは基材同士が、熱伝導性と電気絶縁性との性質を兼備する酸化アルミニウム微粒子の集まりからなるごく薄い膜を介して接合される。
例えば、基板の表面に熱伝導性ペーストを印刷ないしは塗布し、この基板に金属箔を載せて圧縮荷重を加えて熱処理すると、析出した硬度が大きい酸化アルミニウムの微粒子の集まりが、基板の表面と金属箔の表面とに食い込むとともに、酸化アルミニウムの微粒子同士が互いに接触する部位で発生する摩擦熱で接合する。この結果、基板と金属箔とは、酸化アルミニウム微粒子の集まりを介して接合される。この後、金属箔を導体パターンが形成されたプリント配線に加工とすると、酸化アルミニウムが化学的に極めて安定であるため、酸化アルミニウム微粒子の集まりが残存してプリント基板が作成される。このプリント基板においては、プリント配線の熱が、効率よく酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体に伝達され、この膜状体から大気に放出される。従って、プリント配線に多くの発熱素子を実装しても、プリント配線に実装された半導体素子が熱劣化することはない。なお、発熱素子としては、例えば、発光ダイオード素子、ワイドギャップ半導体からなるICチップないしはIGBTチップないしはパワーMOSFETなどの素子が挙げられる。
In other words, according to this bonding method , a collection of granular aluminum oxide fine particles is deposited in the gap between the paired parts or base materials, and the hardness of the aluminum oxide fine particles is high, so the parts or Aluminum oxide fine particles bite into the surface of the substrate. In addition, since the granular aluminum oxide fine particles are in contact with each other in a state close to a point contact, excessive frictional heat is generated at a plurality of contact points when subjected to a compressive load, and the aluminum oxide fine particles are mutually heated by frictional heat. Be joined. As a result, the parts or the substrates are bonded to each other with a certain bonding strength through a very thin film made of a collection of aluminum oxide fine particles having both the properties of thermal conductivity and electrical insulation.
For example, when a thermal conductive paste is printed or applied on the surface of the substrate, and a metal foil is placed on the substrate and a heat treatment is applied by applying a compressive load, the aggregates of precipitated aluminum oxide particles having a large hardness are formed on the surface of the substrate and the metal. While joining the surface of the foil, the aluminum oxide particles are joined by frictional heat generated at the portions where the aluminum oxide fine particles are in contact with each other. As a result, the substrate and the metal foil are bonded via a collection of aluminum oxide fine particles. Thereafter, when the metal foil is processed into a printed wiring on which a conductor pattern is formed, since aluminum oxide is chemically extremely stable, a collection of aluminum oxide fine particles remains and a printed board is produced. In this printed circuit board, the heat of the printed wiring is efficiently transmitted to the film-like body composed of a collection of aluminum oxide fine particles, and is released from the film-like body to the atmosphere. Therefore, even if many heat generating elements are mounted on the printed wiring, the semiconductor elements mounted on the printed wiring are not thermally deteriorated. Examples of the heating element include elements such as a light emitting diode element, an IC chip made of a wide gap semiconductor, an IGBT chip, or a power MOSFET.

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実施形態1
本実施形態は、熱分解で酸化アルミニウムを析出する原料に係わる実施形態である。
熱分解で化アルミニウムを析出する物質が、熱伝導性ペーストを構成するには、液相化しなければならない。酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの無機アルミニウム化合物は、液相化された無機アルミニウム化合物にアルミニウムイオンが溶出し、多くのアルミニウムイオンが酸化アルミニウムの析出に参加できなくなる。従ってアルミニウム化合物は溶剤に溶解せず、溶剤に分散する性質が必要になる。
また、アルコールなどの汎用的な有機溶剤に分散できれば、ルミニウム化合物が溶剤中に均一に分散するため、熱伝導性ペーストの原料になる。機アルミニウム化合物は、アルコールに分散しない。このため、熱分解で化アルミニウムを析出する物質は、無機アルミニウム化合物ではなく有機アルミニウム化合物が望ましい。
さらに、有機アルミニウム化合物は熱分解で酸化アルミニウムを析出しなければならない。いっぽう、有機アルミニウム化合物から酸化アルミニウムが生成される化学反応の中で、最も簡単な化学反応に熱分解反応がある。つまり、有機アルミニウム化合物のアルコール分散液を昇温するだけで、有機アルミニウム化合物が熱分解して酸化アルミニウムが析出する。さらに、有機アルミニウム化合物の合成が容易であれば、有機アルミニウム化合物を安価に製造できる。こうした性質を兼備する有機アルミニウム化合物にカルボン酸アルミニウム化合物がある。
つまり、カルボン酸アルミニウム化合物を構成する物質の中で、最も大きい共有結合半径を持つ物質はアルミニウムイオンである。いっぽう、アルミニウムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとが共有結合するカルボン酸アルミニウム化合物は、アルミニウムイオンと酸素イオンとの距離が最大になる。こうした分子構造上の特徴を持つカルボン酸アルミニウム化合物を昇温させると、カルボン酸の沸点において、カルボン酸とアルミニウムとに分解する。さらに昇温すると、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、カルボン酸の気化が完了した後にアルミニウムが析出する。従って、熱分解によって酸化アルミニウムを析出するカルボン酸アルミニウム化合物は、アルミニウムイオンと結合する酸素イオンとの距離が短く、酸素イオンがアルミニウムイオンの反対側で結合するイオンと結合する距離が最も長い分子構造上の特徴を持つ必要がある。つまり、カルボン酸アルミニウム化合物を昇温させると、カルボン酸の沸点において、酸素イオンがアルミニウムイオンの反対側で結合するイオンと結合する部位が最初に切れ、酸化アルミニウムとカルボン酸とに分解する。このような分子構造上の特徴を持つカルボン酸アルミニウム化合物は、カルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子になってアルミニウムイオンに近づいて配位結合するカルボン酸アルミニウム化合物である。
また、有機アルミニウム化合物の中でカルボン酸アルミニウム化合物は、合成が容易で、安価な有機アルミニウム化合物である。つまり、カルボン酸を水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液と反応させると、カルボン酸アルカリ金属化合物が生成される。このカルボン酸アルカリ金属化合物を、硫酸塩などの無機アルミニウム塩と反応させると、カルボン酸アルミニウム化合物が生成される。また、カルボン酸は沸点が低い有機酸であるため、熱分解温度が比較的低い。このため、カルボキシル基を構成する酸素イオンが、配位子となってアルミニウムイオンに近づいて配位結合するカルボン酸アルミニウム化合物は、安価な工業用薬品であり、熱処理費用も安価で済む。
こうしたカルボン酸アルミニウム化合物として、酢酸アルミニウム、カプリル酸アルミニウム、安息香酸アルミニウム、ナフテン酸アルミニウムなどが挙げられる。
Embodiment 1
This embodiment is an embodiment relating to a raw material for depositing aluminum oxide by thermal decomposition.
Substances to deposit acid aluminum by thermal decomposition, to constitute a thermally conductive paste shall liquid phase. Water aluminum oxide, aluminum chloride, aluminum nitrate, inorganic aluminum compounds such as aluminum sulfate, aluminum ions eluted into the liquid phase of inorganic aluminum compounds, many aluminum ions can not be participating in the precipitation of aluminum oxide. Therefore, the aluminum compound is required not to be dissolved in the solvent but to be dispersed in the solvent.
Also, if dispersed in general organic solvents such as alcohols, for A aluminum compound is uniformly dispersed in a solvent, the raw material of the thermally conductive paste. No machine aluminum compound is not dispersed in the alcohol. Thus, material to deposit acid aluminum by thermal decomposition, the organoaluminum compound rather than an inorganic aluminum compound is desirable.
Furthermore, the organoaluminum compound must deposit aluminum oxide by pyrolysis. On the other hand, among the chemical reactions in which aluminum oxide is produced from an organoaluminum compound, the simplest chemical reaction is a thermal decomposition reaction. In other words, only the alcohol dispersion temperature increase of the organic aluminum compound, an organic aluminum compound is thermally decomposed aluminum oxide is precipitated. Furthermore, if the synthesis of the organoaluminum compound is easy, the organoaluminum compound can be produced at a low cost. Is carboxylic acid aluminum compound in an organic aluminum compound having both these properties.
That is, among the substances constituting the aluminum carboxylate compound, the substance having the largest covalent bond radius is aluminum ion. On the other hand, the carboxylic acid aluminum compound of an oxygen ions constituting the aluminum ions and carboxyl groups covalently attached, the distance between the aluminum ions and oxygen ions is maximized. When the temperature of the carboxylic acid aluminum compound having such molecular structure is raised, it decomposes into carboxylic acid and aluminum at the boiling point of the carboxylic acid. When the temperature is further increased, the carboxylic acid takes the heat of vaporization and vaporizes, and aluminum is deposited after the vaporization of the carboxylic acid is completed. Therefore, an aluminum carboxylate compound that deposits aluminum oxide by thermal decomposition has a short molecular distance to the oxygen ion that binds to the aluminum ion, and the longest distance from the oxygen ion to the ion that binds on the opposite side of the aluminum ion. Need to have the above features. That is, when the temperature of the aluminum carboxylate compound is increased, the site where the oxygen ions are bonded to the ions bonded on the opposite side of the aluminum ions at the boiling point of the carboxylic acid is first cut and decomposed into aluminum oxide and carboxylic acid. Such molecules structurally carboxylic acid aluminum compound having the characteristics of a carboxylic acid aluminum compound oxygen ions constituting the carboxyl group is coordinately bonded approaching aluminum ions become ligand.
Further, the carboxylic acid aluminum compound in an organic aluminum compound, synthesis ease, is an inexpensive organic aluminum compound. That is, when a carboxylic acid is reacted with a strong alkali solution such as sodium hydroxide, a carboxylic acid alkali metal compound is produced. The carboxylic acid alkali metal compound is reacted with an inorganic aluminum salt such as sulfate, aluminum carboxylate compound is produced. In addition, since the carboxylic acid is an organic acid having a low boiling point, the thermal decomposition temperature is relatively low. Therefore, the oxygen ions constituting the carboxyl group, carboxylic acid aluminum compound or coordinates with approaching to the aluminum ion becomes ligand is an inexpensive industrial chemicals, heat treatment costs also requires only inexpensive.
As such the carboxylic acid aluminum compound, aluminum acetate, aluminum caprylate, aluminum benzoate, naphthenate aluminum.

実施形態2
本実施形態は、第一にアルコールに溶解ないしは混和し、第二にアルコール溶解液ないしはアルコール混和液が、アルコールより高い粘度を有し、第三にカルボン酸アルミニウム化合物を熱分解する温度より低い沸点を有する有機化合物に関する実施形態である。つまり、こうした3つの性質を兼備する有機化合物を、カルボン酸アルミニウム化合物のアルコール分散液に混合させると、アルコール分散液より高い粘度を有する液状物質となって熱伝導性ペーストが製造できる。この熱伝導性ペーストを、部品ないしは基材に塗布ないしは印刷して熱処理すると、最初にアルコールが気化し、次いで有機化合物が気化し、さらに昇温すると、有機アルミニウム化合物が熱分解して酸化アルミニウム微粒子の集まりが析出し、この酸化アルミニウムの粒状微粒子の集まりからなる膜状が、部品ないしは基材の表面に形成される。
このような有機化合物として、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類などのエステル類、グリコール類、ないしは、スチレンモノマーなどの液状モノマーに、前記した3つの性質を兼備するものがある。
カルボン酸ビニルエステル類は、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピパリン酸ビニル、オクチル酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、アジピン酸ビニル、クロトン酸ビニル、安息香酸ビニルなど様々なカルボン酸ビニルがある。
例えば、酢酸ビニルは化学式がCHCOO−CHで示され、メタノールに溶解し、メタノールより高い粘性を持ち、沸点がメタノールより高い72.7℃である。従って、カルボン酸アルミニウム化合物をメタノールに分散し、この分散液に酢酸ビニルを混合すると、混合した酢酸ビニルの量に応じて粘度が増大する。このような方法で熱伝導性ペーストを製造し、熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷する。その後、大気雰囲気で熱処理すると、メタノールが気化した後に酢酸ビニルが気化し、この後、カルボン酸アルミニウム化合物が熱分解し、酸化アルミニウムの微粒子の集まりからなるごく薄い膜が、部品ないしは基材の表面に形成される。なお、酢酸ビニルは、酢酸とビニルアルコールとを反応させたエステルで、ポリ酢酸ビニルの合成に用いる原料であって、汎用的な工業用薬品である。
また、モノクロロ酢酸ビニルは化学式がCl−CHCOO−CH=CHで示され、n−ブタノールに溶解し、沸点がn−ブタノールより高い136℃である。従って、カルボン酸アルミニウム化合物をn−ブタノールに分散し、この分散液にモノクロロ酢酸ビニルを混合すると、混合したモノクロロ酢酸ビニルの量に応じて粘度が増大する。このような方法で熱伝導性ペーストを製造し、熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷する。その後、大気雰囲気で熱処理すると、n−ブタノールが気化した後にモノクロロ酢酸ビニルが気化し、この後、カルボン酸アルミニウム化合物が熱分解され、金属酸化物の微粒子の集まりからなるごく薄い膜が、部品ないしは基材の表面に形成される。なお、モノクロロ酢酸ビニルは、アクリルゴムの架橋サイトとして用いられている汎用的な工業用薬品である。
さらに、アクリル酸エステル類は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2エチルヘキシルなどの様々なアクリル酸エステルがある。
例えば、アクリル酸メチルは化学式がCH=CH−COOCHで示され、メタノールに溶解し、沸点がメタノールより高い80℃である。従って、カルボン酸アルミニウム化合物をメタノールに分散し、この分散液にアクリル酸メチルを混合すると、アクリル酸メチルの量に応じて粘度が増大する。このような方法で熱伝導性ペーストを製造し、熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷する。その後、大気雰囲気で熱処理すると、メタノールが気化した後にアクリル酸メチルが気化し、この後、カルボン酸アルミニウム化合物が熱分解し、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなるごく薄い膜が、部品ないしは基材の表面に形成される。なお、アクリル酸メチルはアクリル樹脂の原料であって、汎用的な工業用薬品である。
また、アクリル酸ブチルは、化学式がCH=CH−COOCで示され、n−ブタノールに溶解し、沸点がn−ブタノールより高い148℃である。従って、カルボン酸アルミニウム化合物をn−ブタノールに分散し、この分散液にアクリル酸ブチルを混合すると、アクリル酸ブチルの量に応じて粘度が増大する。このような方法で熱伝導性ペーストを製造し、熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷する。その後、大気雰囲気で熱処理すると、n−ブタノールが気化した後にアクリル酸ブチルが気化し、この後、カルボン酸アルミニウム化合物が熱分解され、金属酸化物微粒子の集まりからなるごく薄い膜が、部品ないしは基材の表面に形成される。なお、アクリル酸ブチルは、アクリル酸とn−ブタノールを反応させたエステルで、繊維処理剤、粘接着剤、塗料、合成樹脂、アクリルゴム、エマルションの原料として使用される汎用的な工業用薬品である。
また、メタクリル酸エステル類は、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸アルキル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリルなど様々なメタクリル酸エステルがある。
例えば、メタクリル酸エチルは、化学式がHC=C(CH)COOCで示され、メタノールに溶解し、沸点がメタノールより高い117℃である。従って、カルボン酸アルミニウム化合物をメタノールに分散し、この分散液にメタクリル酸エチルを混合すると、メタクリル酸エチルの量に応じて粘度が増大する。このような方法で熱伝導性ペーストを製造し、熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷する。その後、大気雰囲気で熱処理すると、メタノールが気化した後にメタクリル酸エチルが気化し、この後、カルボン酸アルミニウム化合物が熱分解し、酸化アルミニウムの微粒子の集まりからなるごく薄い膜が、部品ないしは基材の表面に形成される。なお、メタクリル酸エチルは、顔料、塗料、接着剤、繊維処理剤、成形材料、歯科用材料の原料として用いられている汎用的な工業用薬品である。
さらに、メタクリル酸nブチルは、化学式がCHC(CH)COO(CHCHで示され、n−ブタノールに溶解し、沸点がn−ブタノールより高い163.5℃である。従って、カルボン酸アルミニウム化合物をn−ブタノールに分散し、この分散液にメタクリル酸nブチルを混合すると、メタクリル酸nブチルの量に応じて粘度が増大する。このような方法で熱伝導性ペーストを製造し、熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷する。その後、大気雰囲気で熱処理すると、n−ブタノールが気化した後にメタクリル酸nブチルが気化し、この後、カルボン酸アルミニウム化合物が熱分解され、金属酸化物微粒子の集まりからなるごく薄い膜が、部品ないしは基材の表面に形成される。なおメタクリル酸nブチルは、塗料、分散剤、繊維処理剤の原料として用いられている汎用的な工業用薬品である。
さらに、スチレンモノマーは、化学式がCCH=CHで示され、n−ブタノールと混和し、沸点がn−ブタノールより高い145℃の液状モノマーである。カルボン酸アルミニウム化合物をn−ブタノールに分散し、この分散液にスチレンモノマーを混合すると、スチレンモノマーの量に応じて粘度が増大する。このような方法で熱伝導性ペーストを製造し、熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷する。その後、大気雰囲気で熱処理すると、n−ブタノールが気化した後にスチレンモノマーが気化し、この後、カルボン酸アルミニウム化合物が熱分解され、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなるごく薄い膜が、部品ないしは基材の表面に形成される。なお、スチレンモノマーは、ポリスチレンを始めとして、発泡ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、不飽和ポリエステルなどの合成樹脂の原料となる汎用的な工業用薬品である。
また、化学式がC(OH)で示されるエチレングリコールは、n−ブタノールと混和し、沸点が197.3℃の液状モノマーである。さらに、化学式が(CHCHOH)Oで示されるジエチレングリコールはn−ブタノールと混和し、沸点が244.3℃の液状モノマーである。さらに、化学式がC(OH)で示されるプロピレングリコールは、n−ブタノールと混和し、沸点が188.2℃の液状モノマーである。さらに、ジプロピレングリコールは、化学式が(COH)Oで示され、n−ブタノールと混和し、沸点が232.2℃の液状モノマーである。また、トリプロピレングリコールは、化学式がH(OCOCHで示され、n−ブタノールと混和し、沸点が265.1℃の液状モノマーである。従って、カルボン酸アルミニウム化合物をn−ブタノールに分散し、この分散液に前記したグリコール類を混合すると、グリコール類の量に応じて粘度が増大する。このような方法で熱伝導性ペーストを製造し、熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷する。その後、大気雰囲気で熱処理すると、n−ブタノールが気化した後にグリコール類が気化し、この後、カルボン酸アルミニウム化合物が熱分解され、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなるごく薄い膜が、部品ないしは基材の表面に形成される。また、グリコール類は、樹脂の中間原料として用いるほか、溶剤としての性質に優れ、さらに湿潤作用、保湿作用、保存作用、乳化作用、高沸点、低凝固点などの特長を活かして、食品、医薬品、化粧品、熱媒、冷媒、不凍液などに幅広く用いられる汎用的な工業用薬品である。
Embodiment 2
This embodiment is alcohol soluble or miscible in the first, alcohol solution or alcohol miscible liquid Secondly has a higher viscosity than alcohol, lower boiling point than the temperature of the third to the carboxylic acid aluminum compound is thermally decomposed It is embodiment regarding the organic compound which has this. That is, when an organic compound having these three properties is mixed with an alcohol dispersion of an aluminum carboxylate compound, a heat conductive paste can be produced as a liquid substance having a higher viscosity than the alcohol dispersion. When this heat conductive paste is applied to or printed on a part or a substrate or heat-treated, the alcohol is first vaporized, then the organic compound is vaporized, and when the temperature is further raised, the organoaluminum compound is thermally decomposed to form aluminum oxide fine particles. A film-like body composed of a collection of particulate aluminum oxide particles is formed on the surface of the component or substrate.
Examples of such organic compounds include those having the above three properties in liquid monomers such as carboxylic acid vinyl esters, acrylic acid esters, and methacrylic acid esters, glycols, or styrene monomers. is there.
Carboxylic acid vinyl esters are vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl caproate, vinyl caprylate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl myristate, vinyl palmitate, vinyl stearate, vinyl piperate, octyl There are various vinyl carboxylates such as vinyl acid vinyl, monochloro vinyl acetate, vinyl adipate, vinyl crotonate, vinyl benzoate.
For example, vinyl acetate has a chemical formula of CH 3 COO—CH 2 , dissolves in methanol, has a higher viscosity than methanol, and has a boiling point of 72.7 ° C. higher than that of methanol. Therefore, when an aluminum carboxylate compound is dispersed in methanol and vinyl acetate is mixed with this dispersion, the viscosity increases according to the amount of the mixed vinyl acetate. A heat conductive paste is manufactured by such a method, and a heat conductive paste is apply | coated or printed on the surface of components or a base material. After that, when heat treatment is performed in an air atmosphere, vinyl acetate is vaporized after methanol is vaporized, and then the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed, and a very thin film consisting of a collection of fine particles of aluminum oxide is formed on the surface of the part or substrate. Formed. Vinyl acetate is an ester obtained by reacting acetic acid and vinyl alcohol, and is a raw material used for the synthesis of polyvinyl acetate, and is a general industrial chemical.
Monochlorovinyl acetate has a chemical formula of Cl—CH 2 COO—CH═CH 2 , dissolves in n-butanol, and has a boiling point of 136 ° C. higher than that of n-butanol. Therefore, when an aluminum carboxylate compound is dispersed in n-butanol and monochlorovinyl acetate is mixed into this dispersion, the viscosity increases in accordance with the amount of mixed monochlorovinyl acetate. A heat conductive paste is manufactured by such a method, and a heat conductive paste is apply | coated or printed on the surface of components or a base material. Thereafter, when heat treatment is performed in an air atmosphere, vinyl monochloroacetate is vaporized after vaporizing n-butanol, and then the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed to form a very thin film consisting of a collection of metal oxide fine particles. It is formed on the surface of the substrate. Monochloro vinyl acetate is a general-purpose industrial chemical used as a crosslinking site for acrylic rubber.
Furthermore, acrylic acid esters include various acrylic acid esters such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate.
For example, methyl acrylate has a chemical formula of CH 2 ═CH—COOCH 3 , dissolves in methanol, and has a boiling point of 80 ° C. higher than that of methanol. Therefore, when an aluminum carboxylate compound is dispersed in methanol and methyl acrylate is mixed with this dispersion, the viscosity increases according to the amount of methyl acrylate. A heat conductive paste is manufactured by such a method, and a heat conductive paste is apply | coated or printed on the surface of components or a base material. After that, when heat treatment is performed in an air atmosphere, methyl acrylate is vaporized after the vaporization of methanol, and then the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed, and a very thin film consisting of a collection of aluminum oxide fine particles is formed on the surface of the part or substrate. Formed. Note that methyl acrylate is a raw material for acrylic resin and is a general-purpose industrial chemical.
Further, butyl acrylate has a chemical formula of CH 2 ═CH—COOC 4 H 9 , dissolves in n-butanol, and has a boiling point of 148 ° C. higher than that of n-butanol. Therefore, when an aluminum carboxylate compound is dispersed in n-butanol and butyl acrylate is mixed with this dispersion, the viscosity increases according to the amount of butyl acrylate. A heat conductive paste is manufactured by such a method, and a heat conductive paste is apply | coated or printed on the surface of components or a base material. Thereafter, when heat treatment is performed in an air atmosphere, butyl acrylate is vaporized after vaporization of n-butanol, and then the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed to form a very thin film consisting of a collection of metal oxide fine particles. Formed on the surface of the material. Butyl acrylate is an ester obtained by reacting acrylic acid with n-butanol, and is a general industrial chemical used as a raw material for fiber treatment agents, adhesives, paints, synthetic resins, acrylic rubber, and emulsions. It is.
The methacrylic acid esters include various methacrylic acid esters such as ethyl methacrylate, butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, alkyl methacrylate, tridecyl methacrylate, and stearyl methacrylate.
For example, ethyl methacrylate has a chemical formula of H 2 C═C (CH 3 ) COOC 2 H 5 , dissolves in methanol, and has a boiling point of 117 ° C. higher than that of methanol. Therefore, when an aluminum carboxylate compound is dispersed in methanol and ethyl methacrylate is mixed with this dispersion, the viscosity increases according to the amount of ethyl methacrylate. A heat conductive paste is manufactured by such a method, and a heat conductive paste is apply | coated or printed on the surface of components or a base material. Thereafter, when heat treatment is performed in an air atmosphere, ethyl methacrylate is vaporized after vaporization of methanol, and then the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed, and a very thin film composed of a collection of fine particles of aluminum oxide becomes a component or substrate. Formed on the surface. Ethyl methacrylate is a general-purpose industrial chemical used as a raw material for pigments, paints, adhesives, fiber treatment agents, molding materials, and dental materials.
Further, n-butyl methacrylate has a chemical formula of CH 2 C (CH 3 ) COO (CH 2 ) 3 CH 3 , dissolves in n-butanol, and has a boiling point of 163.5 ° C. higher than that of n-butanol. Therefore, when an aluminum carboxylate compound is dispersed in n-butanol and nbutyl methacrylate is mixed with this dispersion, the viscosity increases according to the amount of nbutyl methacrylate. A heat conductive paste is manufactured by such a method, and a heat conductive paste is apply | coated or printed on the surface of components or a base material. Thereafter, when heat treatment is performed in an air atmosphere, n-butanol is vaporized, and then n-butyl methacrylate is vaporized. Thereafter, the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed to form a very thin film composed of a collection of metal oxide fine particles. It is formed on the surface of the substrate. Note that n-butyl methacrylate is a general-purpose industrial chemical used as a raw material for paints, dispersants, and fiber treatment agents.
Furthermore, the styrene monomer is a liquid monomer having a chemical formula of C 6 H 5 CH═CH 2 , miscible with n-butanol and having a boiling point higher than that of n-butanol at 145 ° C. When an aluminum carboxylate compound is dispersed in n-butanol and a styrene monomer is mixed with this dispersion, the viscosity increases according to the amount of the styrene monomer. A heat conductive paste is manufactured by such a method, and a heat conductive paste is apply | coated or printed on the surface of components or a base material. Thereafter, when heat treatment is performed in an air atmosphere, after styrene monomer is vaporized after vaporizing n-butanol, the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed, and a very thin film composed of a collection of aluminum oxide fine particles is formed on the component or substrate. Formed on the surface. The styrene monomer is a general industrial chemical used as a raw material for synthetic resins such as polystyrene, expanded polystyrene, acrylonitrile / styrene, acrylonitrile / butadiene / styrene, and unsaturated polyester.
In addition, ethylene glycol represented by the chemical formula C 2 H 4 (OH) 2 is a liquid monomer that is miscible with n-butanol and has a boiling point of 197.3 ° C. Furthermore, diethylene glycol represented by the chemical formula (CH 2 CH 2 OH) 2 O is a liquid monomer having a boiling point of 244.3 ° C. mixed with n-butanol. Furthermore, propylene glycol represented by the chemical formula C 3 H 6 (OH) 2 is a liquid monomer that is miscible with n-butanol and has a boiling point of 188.2 ° C. Further, dipropylene glycol is a liquid monomer having a chemical formula of (C 3 H 6 OH) 2 O, miscible with n-butanol, and a boiling point of 232.2 ° C. Tripropylene glycol is a liquid monomer having the chemical formula H (OC 3 H 6 ) 3 OCH 3 , miscible with n-butanol and having a boiling point of 265.1 ° C. Therefore, when an aluminum carboxylate compound is dispersed in n-butanol and the aforementioned glycols are mixed with this dispersion, the viscosity increases according to the amount of glycols. A heat conductive paste is manufactured by such a method, and a heat conductive paste is apply | coated or printed on the surface of components or a base material. Thereafter, when heat treatment is performed in an air atmosphere, glycols are vaporized after vaporization of n-butanol, and then the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed to form a very thin film composed of a collection of aluminum oxide fine particles. Formed on the surface. In addition to being used as an intermediate raw material for resins, glycols are excellent in properties as a solvent, and also take advantage of features such as wetting, moisturizing, preserving, emulsifying, high boiling point, low freezing point, foods, pharmaceuticals, It is a general-purpose industrial chemical that is widely used in cosmetics, heating media, refrigerants, antifreezes, etc.

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実施例
本実施例は、アルミニウム板の表面に、酸化アルミニウムの微粒子の集まりを析出させる実施例である。なお、熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷して熱処理し、部品ないしは基材の表面に形成される酸化アルミニウムの微粒子の集まりからなる膜状体の厚みは、布ないしは印刷した熱伝導性ペーストの厚みと、熱伝導性ペーストにおけるカルボン酸アルミニウム化合物の混合割合とで一義的に決まる。
本実施例におけるアルミニウム板は、cm×2cmで、板厚が2mmである。また、酸化アルミニウムの原料は、安息香酸アルミニウムAl(CCOO)(例えば、三津和化学薬品株式会社の製品)を用いた。有機化合物は点が245℃のジエチレングリコールを用いた。アルコールは、試薬1級のn−ブタノールを用いた。
安息香酸アルミニウムを10重量%としてn−ブタノールに分散し、この分散液にジエチレングリコールが5重量%になるように混合し、熱伝導性ペーストを作成した。この熱伝導性ペーストを、前記したアルミニウム板の表面にスクリーン印刷した。スクリーン印刷にあたっては、厚みが60μmで開口率が37%のスクリーンを用い、マイクロテック社の印刷装置MT−320TVを用いて印刷した
熱伝導性ペーストが印刷された試料を、大気雰囲気で熱処理した。最初に、120℃に昇温してn−ブタノールを気化させ、さらに、250℃に昇温してジエチレングリコールを気化させ、310℃に1分間放置して安息香酸アルミニウムを熱分解した。
次に、試料の表面を電子顕微鏡で観察した。電子顕微鏡は、FEテクノリサーチ株式会社の極低加速電圧SEMを用いた。この装置は100Vからの極低加速電圧による表面観察が可能で、試料に導電性の被膜を形成せずに直接試料の表面が観察できる特徴を持つ。最初に、反射電子線の900−1000Vの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。表面には40−60nmの大きさからなる粒状粒子が、表面全体に形成されていることが分かった。次に、反射電子線の900−1000Vの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡によって材質の違いを観察した。濃淡が認められなかったので、同一の物質から形成されていることが分かった。さらに、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、基板表面に形成された微粒子を構成する元素を分析した。酸素原子がアルミニウム原子より過剰に存在していることが確認できた。さらに、試料の断面の観察から、粒状微粒子が200層に近い厚みで多層構造を形成していることが分かった。以上の表面観察の結果から、40−60nmの大きさの幅に入る酸化アルミニウムの粒状微粒子の集まりが、200層前後の層をなして析出していることが確認できた。
Example 1
In this embodiment, a collection of aluminum oxide fine particles is deposited on the surface of an aluminum plate. Incidentally, the thermally conductive paste was heat treated coated or printed to the surface of the component or substrate, the thickness of the film-like member made of a collection of particles of aluminum oxide formed on the surface of the component or the substrate, the coating fabric or It is uniquely determined by the thickness of the printed thermal conductive paste and the mixing ratio of the aluminum carboxylate compound in the thermal conductive paste.
The aluminum plate in this example is 2 cm × 2 cm and the plate thickness is 2 mm. In addition, aluminum benzoate Al (C 6 H 5 COO) 3 (for example, a product of Mitsuwa Chemicals Co., Ltd.) was used as a raw material for aluminum oxide. Organic compounds boiling point with diethylene glycol 245 ° C.. As the alcohol, reagent primary n-butanol was used.
Aluminum benzoate was dispersed at 10% by weight in n-butanol, and this dispersion was mixed so that diethylene glycol was 5% by weight to prepare a heat conductive paste. This heat conductive paste was screen printed on the surface of the aluminum plate. In screen printing, a screen having a thickness of 60 μm and an aperture ratio of 37% was used, and printing was performed using a printing apparatus MT-320TV manufactured by Microtech .
The sample on which the heat conductive paste was printed was heat-treated in an air atmosphere. First, the temperature was raised to 120 ° C. to vaporize n-butanol. Further, the temperature was raised to 250 ° C. to vaporize diethylene glycol, and the mixture was left at 310 ° C. for 1 minute to thermally decompose aluminum benzoate.
Next, the surface of the sample was observed with an electron microscope. Electron microscopy was used very low acceleration voltage SEM of J FE Techno Research Corporation. This apparatus is capable of observing the surface with an extremely low acceleration voltage from 100 V, and has the feature that the surface of the sample can be observed directly without forming a conductive film on the sample . First, a secondary electron beam between 900 and 1000 V of the reflected electron beam was taken out and image processing was performed. It was found that granular particles having a size of 40-60 nm were formed on the entire surface. Next, image processing was performed by extracting energy between 900-1000 V of the reflected electron beam, and the difference in material was observed depending on the density of the image. Since no shade was observed, it was found that they were formed from the same substance. Further, the energy of the characteristic X- ray and its intensity were subjected to image processing, and the elements constituting the fine particles formed on the substrate surface were analyzed. It was confirmed that oxygen atoms were present in excess of aluminum atoms. Furthermore, from observation of the cross section of the sample, it was found that the particulate fine particles formed a multilayer structure with a thickness close to 200 layers. From the results of the above surface observation, it was confirmed that a collection of aluminum oxide particulates falling within a width of 40-60 nm was deposited in about 200 layers.

実施例
本実施例は、前記した実施例で作成した試料を、アルミナ基板に接合させる実施例である。本実施例は、い酸化アルミニウムからなる微粒子を介して、プリント回路板の中で最も硬いアルミナ基板と、ヒートシンクを構成するアルミニウム板とを接合する実施例で、ヒートシンクとプリント回路板とは、金属に近い熱伝導性と優れた電気絶縁性の性質を兼備する酸化アルミニウムの微粒子の集まりからなる膜状体で接合される。なお、アルミナ基板は、グリーンシートと呼ばれるアルミナにタングステンなどでパターンを形成して積層したものを焼成して製造する。最も高価なプリント基板であるが、高周波特性と熱伝導率に優れるため、主にUHF帯やSHF帯のパワー回路などに限定して使用されている。
アルミナ基板は96%の酸化アルミニウムからなり、大きさが60cm×50cmで、厚さが0.5mmからなる(例えば株式会社フォノン明和の製品)。このアルミナ基板の表面に、実施例で製作したアルミニウム板の6個を離散的に載せ、6個のアルミニウム板に治具を用いて50トン/cmの圧縮荷重を同時に加え、6個のアルミニウム板をアルミナ基板に接合した。アルミニウム板が接合された部位を切断し、切断面を前記した電子顕微鏡で観察した。この結果、酸化アルミニウム微粒子がアルミニウム板の表面とアルミナ基板の表面との双方に食い込むとともに、隣接する酸化アルミニウム微粒子同士が接合され、酸化アルミニウム微粒子の集まりが約9μmの厚さからなる多層構造を形成していた。この結果、酸化アルミニウム微粒子がアルミニウム板の表面とアルミナ基板の表面との双方に食い込むとともに、隣接する酸化アルミニウム微粒子同士が接合され、酸化アルミニウム微粒子の集まりが約9μmの厚さからなる多層構造を形成していた。このため酸化アルミニウム微粒子の集まりによって、アルミナ基板とアルミニウム板とが確実に絶縁化されるとともに、酸化アルミニウム微粒子を介して、アルミナ基板の熱が効率よくアルミニウム板に伝導され、アルミニウム板から大気に熱が放出される。さらに、アルミニウム板の接合強度を引張試験機によって調べた結果、引張応力は60MPaに近い引張強度を有した。
Example 2
In this example, the sample prepared in Example 1 described above is bonded to an alumina substrate. This example, through the fine particles of not hard aluminum oxide, is the most rigid alumina substrate in a printed circuit board, in the embodiment for joining the aluminum plate constituting a heat sink, the heat sink and the printed circuit board, They are joined by a film-like body made of a collection of fine particles of aluminum oxide having both thermal conductivity close to that of metal and excellent electrical insulating properties. Note that the alumina substrate is manufactured by firing a laminate formed by forming a pattern with tungsten or the like on alumina called a green sheet. Although it is the most expensive printed circuit board, it has excellent high-frequency characteristics and thermal conductivity, so it is mainly used only for power circuits in the UHF band and SHF band.
The alumina substrate is made of 96% aluminum oxide, has a size of 60 cm × 50 cm, and a thickness of 0.5 mm (for example, a product of Phonon Meiwa Co., Ltd.). Six aluminum plates manufactured in Example 1 were discretely placed on the surface of the alumina substrate, and a compressive load of 50 ton / cm 2 was simultaneously applied to the six aluminum plates using a jig. An aluminum plate was bonded to the alumina substrate. The part to which the aluminum plate was joined was cut, and the cut surface was observed with the electron microscope described above. As a result, the aluminum oxide fine particles bite into both the surface of the aluminum plate and the surface of the alumina substrate, and adjacent aluminum oxide fine particles are joined together to form a multilayer structure in which the aggregate of aluminum oxide fine particles has a thickness of about 9 μm. Was. As a result, the aluminum oxide fine particles bite into both the surface of the aluminum plate and the surface of the alumina substrate, and adjacent aluminum oxide fine particles are joined together to form a multilayer structure in which the aggregate of aluminum oxide fine particles has a thickness of about 9 μm. Was. For this reason, the alumina substrate and the aluminum plate are reliably insulated by the collection of the aluminum oxide fine particles, and the heat of the alumina substrate is efficiently conducted to the aluminum plate through the aluminum oxide fine particles, and the aluminum plate heats to the atmosphere. Is released. Furthermore, as a result of examining the bonding strength of the aluminum plate with a tensile tester, the tensile stress had a tensile strength close to 60 MPa.

実施例
本実施例は、金属箔を酸化アルミニウムの微粒子の集まりを介して金属板に接合し、これによって、メタル基板を製造する実施例である。従来のメタル基板は、プリント配線が形成される金属箔を、非熱伝導性の接着剤によって金属板に接着していたため、接着層が熱抵抗を形成し、金属箔の熱が金属板に伝導しにくい構造であった。本実施例に依れば、優れた熱伝導性と絶縁性とを兼備する酸化アルミニウム微粒子の集まりを介して、金属箔が金属板に接合されるため、金属箔の熱が金属板に効率よく伝導される。なお、金属箔としてアルミ箔を、金属板として銅板を用いることもできる。
本実施例では、厚みが35μmからなる銅箔を10cm×10cmに切断した。また、アルミニウム板は厚みが1mmからなり、12cm×12cmの大きさに切断した。また実施例3と同様に、酸化アルミニウムの原料は安息香酸アルミニウムを用い、有機化合物はジエチレングリコールを用い、アルコールは試薬1級のn−ブタノールを用いた。
実施例と同様に、安息香酸アルミニウムを10重量%として、n−ブタノールに分散し、この分散液にジエチレングリコールが5重量%になるように混合し、熱伝導性ペーストを作成した。この熱伝導性ペーストを、前記したアルミニウム板の表面にスクリーン印刷した。スクリーン印刷にあたっては、実施例1と同様のスクリーン印刷機を用いた。
次に、熱伝導性ペーストが印刷されたアルミニウム板の表面に、前記した銅箔を載せ、治具を用いて10トン/cmの圧縮荷重を銅箔全体に加え、窒素雰囲気で熱処理した。最初に、120℃に昇温してn−ブタノールを気化させ、さらに、250℃に昇温してジエチレングリコールを気化させ、350℃に1分間放置して安息香酸アルミニウムを熱分解した。
さらに、得られた試料を切断し、切断面を前記した電子顕微鏡で観察した。この結果、酸化アルミニウム微粒子がアルミニウム板の表面と銅箔の表面との双方に食い込むとともに、隣接する酸化アルミニウム微粒子同士が接合され、酸化アルミニウム微粒子の集まりが約8μmの厚さからなる多層構造を形成していた。また、銅箔の接合強度を引張試験機によって調べた結果、引張応力は10MPaに近い引張強度を有した。
なお、本実施例で製造した片面銅張メタル基板に対して、エッチングレジストからなるドライフィルムを銅箔にラミネートし、露光と現像とエッチングとエッチングレジストのはく離とによって、銅箔を導体パターンが形成されたプリント配線とすると、酸化アルミニウムは化学的に極めて安定な物質であるため、酸化アルミニウム微粒子はアルミ板の表面に残留し、絶縁性の熱伝導層として作用する。こうしたメタル基板をプリント基板として用いると、プリント配線に実装される発熱素子の熱が、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体によって、効率よくアルミ板に伝わる。このため、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体とアルミ板とはヒートシンクの作用を発揮し、プリント配線に多くの発熱素子を実装しても、プリント配線に実装された半導体素子は熱劣化しない。
なお本実施例では、銅箔をアルミ板の片面にのみ接合したが、本実施例に準じて、アルミ板の両面に銅箔を接合することができる。これによって、両面銅張メタル基板が製造される。この両面銅張メタル基板についても、銅箔を導体パターンが形成されたプリント配線とすることができる。片面銅張メタル基板と同様に、酸化アルミニウム微粒子の集まりはアルミ板の表面に残留するため、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体とアルミ板とはヒートシンクの作用を発揮し、プリント配線に多くの発熱素子を実装しても、プリント配線に実装された半導体素子は熱劣化しない。
Example 3
In this embodiment, a metal foil is joined to a metal plate through a collection of aluminum oxide fine particles, whereby a metal substrate is manufactured. In the conventional metal substrate, the metal foil on which the printed wiring is formed is bonded to the metal plate with a non-thermal conductive adhesive, so the adhesive layer forms a thermal resistance, and the heat of the metal foil is conducted to the metal plate. It was hard to do. According to the present embodiment, the metal foil is joined to the metal plate through a collection of aluminum oxide fine particles having both excellent thermal conductivity and insulation, so the heat of the metal foil is efficiently applied to the metal plate. Conducted. In addition, an aluminum foil can be used as the metal foil, and a copper plate can be used as the metal plate.
In this example, a copper foil having a thickness of 35 μm was cut into 10 cm × 10 cm. The aluminum plate had a thickness of 1 mm and was cut into a size of 12 cm × 12 cm. As in Example 3, aluminum benzoate was used as the aluminum oxide raw material, diethylene glycol was used as the organic compound, and reagent grade n-butanol was used as the alcohol.
In the same manner as in Example 1 , 10% by weight of aluminum benzoate was dispersed in n-butanol, and this dispersion was mixed so that diethylene glycol was 5% by weight to prepare a heat conductive paste. This heat conductive paste was screen printed on the surface of the aluminum plate. In screen printing, the same screen printer as in Example 1 was used.
Next, the above-described copper foil was placed on the surface of the aluminum plate on which the heat conductive paste was printed, and a compressive load of 10 ton / cm 2 was applied to the entire copper foil using a jig, followed by heat treatment in a nitrogen atmosphere. First, the temperature was raised to 120 ° C. to vaporize n-butanol. Further, the temperature was raised to 250 ° C. to vaporize diethylene glycol, and the mixture was left at 350 ° C. for 1 minute to thermally decompose aluminum benzoate.
Further, the obtained sample was cut, and the cut surface was observed with the electron microscope described above. As a result, the aluminum oxide fine particles bite into both the surface of the aluminum plate and the surface of the copper foil, and adjacent aluminum oxide fine particles are joined together to form a multilayer structure in which the aggregate of aluminum oxide fine particles has a thickness of about 8 μm. Was. Further, as a result of examining the bonding strength of the copper foil with a tensile testing machine, the tensile stress had a tensile strength close to 10 MPa.
In addition, on the single-sided copper-clad metal substrate manufactured in this example, a dry film made of an etching resist is laminated on a copper foil, and a conductive pattern is formed on the copper foil by exposure, development, etching, and peeling of the etching resist. In the case of the printed wiring, since aluminum oxide is a chemically very stable substance, the aluminum oxide fine particles remain on the surface of the aluminum plate and act as an insulating heat conductive layer. When such a metal substrate is used as a printed board, the heat of the heat generating element mounted on the printed wiring is efficiently transmitted to the aluminum plate by the film-like body composed of a collection of aluminum oxide fine particles. For this reason, the film body made of a collection of aluminum oxide fine particles and the aluminum plate exhibit a heat sink effect, and even if many heating elements are mounted on the printed wiring, the semiconductor element mounted on the printed wiring is not thermally deteriorated. .
In this embodiment, the copper foil is bonded only to one side of the aluminum plate, but the copper foil can be bonded to both sides of the aluminum plate according to the present embodiment. Thereby, a double-sided copper-clad metal substrate is manufactured. Also about this double-sided copper-clad metal substrate, copper foil can be used as the printed wiring in which the conductor pattern was formed. Similar to a single-sided copper-clad metal substrate, aggregates of aluminum oxide particles remain on the surface of the aluminum plate, so the film body consisting of the aggregates of aluminum oxide particles and the aluminum plate exhibit a heat sink effect and are often used for printed wiring. Even if this heat generating element is mounted, the semiconductor element mounted on the printed wiring is not thermally deteriorated.

実施例
本実施例は、ガラス繊維からなる布を重ね合わせ、これをエポキシ樹脂に含浸させて製造したガラスエポキシ樹脂からなる基板の両面に、プリント配線板を構成する金属箔を、酸化アルミニウム微粒子の集まりを介して接合し、これによって、両面銅張ガラスエポキシ樹脂基板を製造する実施例である。従来の両面銅張ガラスエポキシ樹脂基板は、プリント配線板を構成する銅箔を、非熱伝導性の接着剤によって、ガラスエポキシ樹脂からなる基板の両面に接着していたため、接着層がガラスエポキシ樹脂と共に熱抵抗を形成し、金属箔の熱が伝導しにくい構造であった。本実施例に依れば、優れた熱伝導性と絶縁性を兼備する酸化アルミニウム微粒子を介して、両面の銅箔がガラスエポキシ樹脂基板に接合されるため、両面の銅箔の熱が酸化アルミニウム微粒子の集まりに効率よく伝導される。なお、金属箔としてアルミ箔を用いることもできる。また、本実施例では、熱分解温度が350℃以上のガラスエポキシ樹脂を用いる。
本実施例では、厚みが35μmからなる銅箔を10cm×10cmに切断した。また、ガラスエポキシ樹脂基板の厚みが0.6mmからなり、12cm×12cmの大きさに切断した。また、実施例と同様に、酸化アルミニウムの原料は安息香酸アルミニウムを用い、有機化合物はジエチレングリコールを用い、アルコールは試薬1級のn−ブタノールを用いた。
実施例と同様に、安息香酸アルミニウムを10重量%として、n−ブタノールに分散し、この分散液にジエチレングリコールが5重量%になるように混合し、熱伝導性ペーストを作成した。この熱伝導性ペーストを、ガラスエポキシ樹脂の両面に10cm×10cmの面積でスクリーン印刷した。スクリーン印刷は、実施例1と同様のスクリーン印刷機を用いた。
熱伝導性ペーストが印刷されたガラスエポキシ樹脂の両面に、前記した銅箔を載せ、治具を用いて10トン/cmの圧縮荷重を加え、窒素雰囲気で熱処理した。最初に、120℃に昇温してn−ブタノールを気化させ、さらに、250℃に昇温してジエチレングリコールを気化させ、350℃に1分間放置して安息香酸アルミニウムを熱分解した。
さらに、得られた試料を切断し、切断面を前記した電子顕微鏡で観察した。この結果、酸化アルミニウム微粒子が銅箔の表面とガラスエポキシ樹脂基板の表面との双方に食い込むとともに、隣接する酸化アルミニウム微粒子同士が接合され、酸化アルミニウム微粒子の集まりが約8μmの厚さからなる多層構造を形成していた。また、銅箔の接合強度を引張試験機によって調べた結果、引張応力は10MPaに近い引張強度を有した。
実施例で製造した両面銅張ガラスエポキシ樹脂基板に対して、エッチングレジストからなるドライフィルムを銅箔にラミネートし、露光と現像とエッチングとエッチングレジストのはく離とによって、銅箔を導体パターンが形成されたプリント配線とすると、酸化アルミニウムは化学的に極めて安定な物質であるため、酸化アルミニウム微粒子の集まりは、ガラスエポキシ樹脂基板の表面に残留し、絶縁性の熱伝導層として作用する。こうした両面銅張ガラスエポキシ樹脂基板をプリント基板として用いると、プリント配線に実装される発熱素子の熱が、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体に伝わり、この膜状体から大気に発散される。このため、プリント配線に多くの発熱素子を実装しても、プリント配線に実装された半導体素子は熱劣化しない。
さらに、本実施例で製造した両面銅張ガラスエポキシ樹脂基板を用いて多層基板を製造する際は、プリント配線が形成された内層基板を、プリント配線が形成されていない2枚の外層基板で挟み、圧縮荷重を加えると、酸化アルミニウム微粒子の集まりを介して基板同士が接合される。従来は、プリプレグと呼ばれる接着シートを介して基板同士を積層するため、非熱伝導性の接着シートによって熱伝導性がさらに悪化する。この後、穴あけ加工を行い、貫通穴の内側を銅メッキし、さらに、内層基板と同様に外層基板にプリント配線を形成する。このようにして製造した多層基板をプリント基板として用いると、プリント配線に実装される発熱素子の熱が、酸化アルミニウム微粒子からなる膜状体に伝わり、この膜状体から大気に発散される。さらに、多層基板の内部に酸化アルミニウム微粒子からなる膜状体が形成されているため、多層基板内部の熱は、酸化アルミニウム微粒子からなる膜状体に伝わり、膜状体の側面から大気に発散される。このため、プリント配線に多くの発熱素子を実装しても、プリント配線に実装された半導体素子は熱劣化しない。
Example 4
In this example, cloths made of glass fibers are stacked and impregnated with epoxy resin, and a metal foil constituting a printed wiring board is formed on both surfaces of a substrate made of glass epoxy resin, and a collection of aluminum oxide fine particles is collected. This is an example of manufacturing a double-sided copper-clad glass epoxy resin substrate. The conventional double-sided copper-clad glass epoxy resin substrate has the copper foil constituting the printed wiring board adhered to both sides of the substrate made of glass epoxy resin with a non-thermal conductive adhesive, so the adhesive layer is glass epoxy resin At the same time, a heat resistance was formed, and the heat of the metal foil was difficult to conduct. According to this embodiment, the copper foils on both sides are bonded to the glass epoxy resin substrate through the aluminum oxide fine particles having both excellent thermal conductivity and insulation, so that the heat of the copper foils on both sides is aluminum oxide. Conducted efficiently to a collection of fine particles. An aluminum foil can also be used as the metal foil. In this embodiment, a glass epoxy resin having a thermal decomposition temperature of 350 ° C. or higher is used.
In this example, a copper foil having a thickness of 35 μm was cut into 10 cm × 10 cm. The glass epoxy resin substrate had a thickness of 0.6 mm and was cut into a size of 12 cm × 12 cm. As in Example 1 , aluminum benzoate was used as the aluminum oxide raw material, diethylene glycol was used as the organic compound, and reagent grade n-butanol was used as the alcohol.
In the same manner as in Example 1 , 10% by weight of aluminum benzoate was dispersed in n-butanol, and this dispersion was mixed so that diethylene glycol was 5% by weight to prepare a heat conductive paste. This thermal conductive paste was screen-printed with an area of 10 cm × 10 cm on both sides of the glass epoxy resin. For the screen printing, the same screen printer as in Example 1 was used.
The above-mentioned copper foil was placed on both sides of the glass epoxy resin on which the heat conductive paste was printed, and a compressive load of 10 ton / cm 2 was applied using a jig, followed by heat treatment in a nitrogen atmosphere. First, the temperature was raised to 120 ° C. to vaporize n-butanol. Further, the temperature was raised to 250 ° C. to vaporize diethylene glycol, and the mixture was left at 350 ° C. for 1 minute to thermally decompose aluminum benzoate.
Further, the obtained sample was cut, and the cut surface was observed with the electron microscope described above. As a result, the aluminum oxide fine particles bite into both the surface of the copper foil and the surface of the glass epoxy resin substrate, the adjacent aluminum oxide fine particles are joined together, and the aggregate of aluminum oxide fine particles has a thickness of about 8 μm. Was forming. Further, as a result of examining the bonding strength of the copper foil with a tensile testing machine, the tensile stress had a tensile strength close to 10 MPa.
On the double-sided copper-clad glass epoxy resin substrate manufactured in this example, a dry film made of an etching resist is laminated on a copper foil, and a conductive pattern is formed on the copper foil by exposure, development, etching, and peeling of the etching resist. In the case of the printed wiring, aluminum oxide is a chemically very stable substance. Therefore, a collection of aluminum oxide fine particles remains on the surface of the glass epoxy resin substrate and acts as an insulating heat conductive layer. When such a double-sided copper-clad glass epoxy resin substrate is used as a printed board, the heat of the heating element mounted on the printed wiring is transferred to a film-like body composed of a collection of aluminum oxide fine particles, and is emitted from the film-like body to the atmosphere. . For this reason, even if many heat generating elements are mounted on the printed wiring, the semiconductor elements mounted on the printed wiring are not thermally deteriorated.
Further, when a multilayer substrate is manufactured using the double-sided copper-clad glass epoxy resin substrate manufactured in this example, the inner layer substrate on which the printed wiring is formed is sandwiched between two outer layer substrates on which the printed wiring is not formed. When a compressive load is applied, the substrates are bonded to each other through a collection of aluminum oxide fine particles. Conventionally, since substrates are laminated through an adhesive sheet called a prepreg, the thermal conductivity is further deteriorated by the non-thermal conductive adhesive sheet. Thereafter, drilling is performed, the inner side of the through hole is plated with copper, and printed wiring is formed on the outer layer substrate in the same manner as the inner layer substrate. When the multilayer board manufactured as described above is used as a printed board, the heat of the heating element mounted on the printed wiring is transferred to the film-like body made of aluminum oxide fine particles, and is emitted from the film-like body to the atmosphere. Furthermore, since a film-like body made of aluminum oxide fine particles is formed inside the multilayer substrate, the heat inside the multilayer substrate is transferred to the film-like body made of aluminum oxide fine particles, and is emitted to the atmosphere from the side surface of the film-like body. The For this reason, even if many heat generating elements are mounted on the printed wiring, the semiconductor elements mounted on the printed wiring are not thermally deteriorated.

実施例
本実施例は、ベースフィルムとなるポリイミドフィルムの片面に熱伝導性ペーストを印刷し、この上に銅箔を載せて圧縮荷重を加えて熱処理し、析出した酸化アルミニウム微粒子の集まりを介して、ベースフィルムを銅箔と接合させる実施例である。従来は、ベースフィルムとなるポリイミドフィルムと銅箔とを、非熱伝導性の接着剤によって接着し、この後、銅箔を導体パターンが形成されたプリント配線とし、さらに、カバーフィルムとなるポリイミドフィルムをプリント配線に接着剤によって接着していたため、2層からなる非熱伝導性の接着層がポリイミドフィルムと共に熱抵抗を形成し、プリント配線に実装された発熱素子の熱が伝導しにくい構造であった。なお、ポリイミドフィルムは、400℃を超える耐熱性を持つ。
本実施例では、厚みが12μmからなる銅箔を、2cm×10cmに切断した。ポリイミドフィルムの厚みが25μmからなり、2.5cm×11cmの大きさに切断した。また、実施例3と同様に、酸化アルミニウムの原料は安息香酸アルミニウムを用い、有機化合物はジエチレングリコールを用い、アルコールは試薬1級のn−ブタノールを用いた。
実施例と同様に、安息香酸アルミニウムを10重量%として、n−ブタノールに分散し、この分散液にジエチレングリコールが5重量%になるように混合し、熱伝導性ペーストを作成した。この熱伝導性ペーストを、ポリイミドフィルムの表面に2cm×10cmの面積でスクリーン印刷した。スクリーン印刷は、実施例1と同様のスクリーン印刷機を用いた。
熱伝導性ペーストが印刷されたポリイミドフィルムの上に、前記した銅箔を載せ、治具を用いて10トン/cmの圧縮荷重を加え、窒素雰囲気で熱処理した。最初に、120℃に昇温してn−ブタノールを気化させ、さらに、250℃に昇温してジエチレングリコールを気化させ、350℃に1分間放置して安息香酸アルミニウムを熱分解した。
さらに、得られた試料を切断し、切断面を前記した電子顕微鏡で観察した。この結果、酸化アルミニウム微粒子が銅箔の表面とガラスエポキシ樹脂基板の表面との双方に食い込むとともに、隣接する酸化アルミニウム微粒子同士が接合され、酸化アルミニウム微粒子の集まりが約8μmの厚さからなる多層構造を形成していた。また、銅箔の接合強度を引張試験機によって調べた結果、引張応力は10MPaに近い引張強度を有した。
本実施例で製造した片面銅張ポリイミドフィルムに対して、エッチングレジストからなるドライフィルムを銅箔にラミネートし、露光と現像とエッチングとエッチングレジストのはく離とによって、銅箔を導体パターンが形成されたプリント配線とすると、酸化アルミニウムは化学的に極めて安定な物質であるため、酸化アルミニウム微粒子の集まりは、ポリイミドフィルムの表面に残留し、絶縁性の熱伝導層として作用する。この後、前記した方法に準じて、ポリイミドフィルムの片面に酸化アルミニウムの微粒子の集まりを析出させ、このポリイミドフィルムをカバーフィルムとして、導体パターンが形成されたプリント配線の上に載せて圧縮荷重を加えると、ポリイミドフィルムが酸化アルミニウム微粒子の集まりを介してプリント配線に接合し、片面フレキシブル基板が製作される。この片面フレキシブル基板は、プリント配線の上下に酸化アルミニウム微粒子の膜状体が形成されるため、プリント配線に実装される発熱素子の熱が、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体に伝わり、この膜状体から大気に発散される。このため、プリント配線に多くの発熱素子を実装しても、プリント配線に実装された半導体素子は熱劣化しない。
なお、両面フレキシブル基板の製作に当たっては、ベースフィルムの両面に熱伝導性ペーストを印刷し、ベースフィルムの両面に銅箔を載せ、圧縮荷重を加えて熱処理する。さらに、銅箔を導体パターンが形成されたプリント配線とする。さらに、カバーフィルムとして用いるポリイミドフィルムの片面に、酸化アルミニウム微粒子の集まりを析出させ、このポリイミドフィルムの2枚の各々を、導体パターンが形成されたプリント配線に接合させると、両面フレキシブル基板が製作される。この両面フレキシブル基板は、プリント配線の上下とカバーフィルムの内側の4カ所に、酸化アルミニウム微粒子の膜状体が形成されるため、プリント配線に実装される発熱素子の熱が、酸化アルミニウム微粒子の集まりからなる膜状体に伝わり、膜状体から大気に発散される。このため、プリント配線に多くの発熱素子を実装しても、プリント配線に実装された半導体素子は熱劣化しない。
以上に、化アルミニウム微粒子の集まりを介して、金属板とプリント基板との接合、および、金属箔とプリント基板との接合に係わる実施例を説明した。いずれの実施例においても、安価な工業用薬品からなる熱伝導性ペーストを接合面に印刷して熱処理し、この後、接合面を重ね合わせ、重ね合わされた被接合体に圧縮荷重をかける、ないしは、熱伝導性ペーストを接合面に印刷して接合面を重ね合わせ、重ね合わされた被接合体に圧縮荷重をかけて熱処理するという極めて簡単な処理によって、化アルミニウム微粒子の集まりを介して、接合面同士が金属に近い熱伝導性と優れた絶縁性の膜状体を介して接合される。このため、部品ないしは基材が熱処理温度に対する耐熱性を持てば、実施例に限定されることなく、異質の材質の組み合わせであっても、どのような材質の組み合わせであっても部品同士ないしは基材同士の接合が容易にできる。また、接合面の清浄化、平坦化や、接合面の溶融や軟化を伴う高温処理などの一切の事前処理が不要である。これによって、安価な費用で部品同士ないしは基材同士の接合ができる。この結果、部品同士ないしは基材同士が、金属に近い熱伝導性と優れた絶縁性の膜状体を介して接合される。
Example 5
In this example, a heat conductive paste is printed on one side of a polyimide film as a base film, a copper foil is placed on the polyimide film, heat treatment is performed by applying a compressive load, and the base is formed through a collection of precipitated aluminum oxide fine particles. It is an Example which joins a film with copper foil. Conventionally, a polyimide film to be a base film and a copper foil are bonded with a non-thermal conductive adhesive, and then the copper foil is used as a printed wiring on which a conductor pattern is formed, and further a polyimide film to be a cover film The non-thermally conductive adhesive layer consisting of two layers forms a thermal resistance together with the polyimide film, and the heat of the heating element mounted on the printed wiring is difficult to conduct. It was. In addition, a polyimide film has heat resistance exceeding 400 degreeC.
In this example, a copper foil having a thickness of 12 μm was cut into 2 cm × 10 cm. The polyimide film had a thickness of 25 μm and was cut into a size of 2.5 cm × 11 cm. As in Example 3, aluminum benzoate was used as the aluminum oxide raw material, diethylene glycol was used as the organic compound, and reagent grade n-butanol was used as the alcohol.
In the same manner as in Example 1 , 10% by weight of aluminum benzoate was dispersed in n-butanol, and this dispersion was mixed so that diethylene glycol was 5% by weight to prepare a heat conductive paste. This thermal conductive paste was screen-printed on the surface of the polyimide film with an area of 2 cm × 10 cm. For the screen printing, the same screen printer as in Example 1 was used.
The above-mentioned copper foil was placed on the polyimide film on which the heat conductive paste was printed, and a compressive load of 10 ton / cm 2 was applied using a jig, followed by heat treatment in a nitrogen atmosphere. First, the temperature was raised to 120 ° C. to vaporize n-butanol. Further, the temperature was raised to 250 ° C. to vaporize diethylene glycol, and the mixture was left at 350 ° C. for 1 minute to thermally decompose aluminum benzoate.
Further, the obtained sample was cut, and the cut surface was observed with the electron microscope described above. As a result, the aluminum oxide fine particles bite into both the surface of the copper foil and the surface of the glass epoxy resin substrate, the adjacent aluminum oxide fine particles are joined together, and the aggregate of aluminum oxide fine particles has a thickness of about 8 μm. Was forming. Further, as a result of examining the bonding strength of the copper foil with a tensile testing machine, the tensile stress had a tensile strength close to 10 MPa.
With respect to the single-sided copper-clad polyimide film manufactured in this example, a dry film made of an etching resist was laminated on a copper foil, and a conductive pattern was formed on the copper foil by exposure, development, etching, and peeling of the etching resist. In the case of printed wiring, aluminum oxide is a chemically very stable substance. Therefore, a collection of aluminum oxide fine particles remains on the surface of the polyimide film and acts as an insulating heat conductive layer. Thereafter, in accordance with the method described above, a collection of fine particles of aluminum oxide is deposited on one side of the polyimide film, and this polyimide film is used as a cover film and placed on the printed wiring on which the conductor pattern is formed, and a compressive load is applied. Then, the polyimide film is bonded to the printed wiring through a collection of aluminum oxide fine particles, and a single-sided flexible substrate is manufactured. In this single-sided flexible board, film bodies of aluminum oxide fine particles are formed on the top and bottom of the printed wiring, so that the heat of the heating element mounted on the printed wiring is transferred to the film-shaped body consisting of a collection of aluminum oxide fine particles. It is emitted from the membrane to the atmosphere. For this reason, even if many heat generating elements are mounted on the printed wiring, the semiconductor elements mounted on the printed wiring are not thermally deteriorated.
In producing the double-sided flexible substrate, a heat conductive paste is printed on both sides of the base film, a copper foil is placed on both sides of the base film, and heat treatment is applied by applying a compressive load. Furthermore, let copper foil be the printed wiring in which the conductor pattern was formed. Furthermore, when a collection of aluminum oxide fine particles is deposited on one side of a polyimide film used as a cover film, and each of the two polyimide films is bonded to a printed wiring on which a conductor pattern is formed, a double-sided flexible substrate is manufactured. The In this double-sided flexible board, film bodies of aluminum oxide fine particles are formed at four places on the upper and lower sides of the printed wiring and inside the cover film, so that the heat of the heating element mounted on the printed wiring gathers the aluminum oxide fine particles. It is transmitted to the film-like body consisting of and emitted from the film-like body to the atmosphere. For this reason, even if many heat generating elements are mounted on the printed wiring, the semiconductor elements mounted on the printed wiring are not thermally deteriorated.
Above, via the collection of acid aluminum particles, the bonding between the metal plate and the printed circuit board, and have been described embodiments relating to the bonding of the metal foil and the printed circuit board. In any of the embodiments, a heat conductive paste made of an inexpensive industrial chemical is printed on the bonding surface and heat-treated, and then the bonding surfaces are overlapped, and a compressive load is applied to the stacked objects to be bonded, or , by an extremely simple process of a thermal grease superposed bonding surfaces printed in the joining surface, is heat-treated by applying a compressive load to the object to be bonded superimposed, through the collection of acid aluminum particles, bonded The surfaces are bonded via a film-like body having a thermal conductivity close to that of a metal and an excellent insulating property. For this reason, as long as the parts or the substrate has heat resistance against the heat treatment temperature, the parts or bases are not limited to the examples, and the parts or the bases may be any combination of different materials. It is possible to easily join materials. Further, it is not necessary to perform any pre-treatment such as cleaning and flattening of the joint surface, and high-temperature treatment that involves melting and softening of the joint surface. As a result, the parts or the base materials can be joined at a low cost. As a result, the parts or the base materials are joined via a thermal conductivity close to that of a metal and an excellent insulating film.

Claims (5)

熱伝導性ペーストの製造方法は、熱分解によって熱伝導性と電気絶縁性との性質を兼備する酸化アルミニウムが析出する有機アルミニウム化合物を、アルコールに分散してアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、前記アルコールに溶解した溶解液ないしは前記アルコールに混和した混和液は、前記アルコールより高い粘度を有する第二の性質と、沸点が前記有機アルミニウム化合物の熱分解温度より低い第三の性質とからなる3つの性質を兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合することによって混合液を作成し、該混合液からなる熱伝導性ペースト製造熱伝導性ペーストの製造方法。 A method for producing a heat conductive paste is a method in which an organoaluminum compound in which aluminum oxide, which has both thermal conductivity and electrical insulation properties by thermal decomposition, is precipitated is dispersed in alcohol to form an alcohol dispersion. A first property to be dissolved or mixed, a solution dissolved in the alcohol or a mixed solution mixed with the alcohol are a second property having a higher viscosity than the alcohol, and a boiling point of the pyrolysis temperature of the organoaluminum compound. the organic compound having both the three properties consisting of a lower third property, create a mixture by mixing the alcohol dispersion, you manufacturing a thermally conductive paste comprising the mixture, the thermal conductivity Manufacturing method of adhesive paste. 請求項1に記載した熱伝導性ペーストの製造方法において、前記有機アルミニウム化合物、カルボキシル基を構成する酸素イオンがアルミニウムイオンに配位結合するカルボン酸アルミニウム化合物であ求項1に記載した熱伝導性ペーストの製造方法。 The method of manufacturing a thermally conductive paste according to claim 1, wherein the organic aluminum compound, Ru carboxylic acid aluminum compound der oxygen ions constituting the carboxyl group is coordinated to the aluminum ions, according to Motomeko 1 Method for producing a thermally conductive paste. 請求項1に記載した熱伝導性ペーストの製造方法において、前記有機化合物が、カルボン酸ビニルエステル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類からなるいずれかのエステル類、ないしはグリコール類、ないしは液状モノマーからなるいずれかの有機化合物である、請求項1に記載した熱伝導性ペーストの製造方法 2. The method for producing a heat conductive paste according to claim 1, wherein the organic compound is one of carboxylic acid vinyl esters, acrylic acid esters, and methacrylic acid esters, glycols, or a liquid monomer. 2. The method for producing a heat conductive paste according to claim 1, wherein the heat conductive paste is any organic compound comprising: 請求項1に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、部品同士ないしは基材同士を接合する第一の接合方法は、請求項1に記載した製造方法に依って熱伝導性ペーストを製造し、該熱伝導性ペーストを部品ないしは基材の表面に塗布ないしは印刷し、該部品ないしは該基材を熱処理し、該部品ないしは該基材の表面に、酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりを析出させる、さらに、該酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりが析出した前記部品の表面に別の部品を重ね合わせ、該重ね合わされた部品の一方の部品に圧縮荷重を加える、ないしは、該酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりが析出した前記基材の表面に別の基材を重ね合わせ、該重ね合わされた基材の一方の基材に圧縮荷重を加える、これによって、前記重ね合わされた部品同士ないしは前記重ね合わされた基材同士が、前記酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりを介して接合される、請求項1に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、部品同士ないしは基材同士を接合する第一の接合方法 A first joining method for joining parts or substrates together using a heat conductive paste produced by the production method according to claim 1 is conducted according to the production method according to claim 1. Producing a heat-resistant paste, applying or printing the heat conductive paste on the surface of the part or base material, heat-treating the part or the base material, and forming particles of aluminum oxide on the surface of the part or the base material. And depositing another part on the surface of the part on which the group of fine particles of aluminum oxide has been deposited, and applying a compressive load to one of the superposed parts, or the aluminum oxide Another base material is superposed on the surface of the base material on which a collection of fine particles made of is deposited, and a compressive load is applied to one of the superposed base materials. The thermally conductive paste produced by the production method according to claim 1, wherein the overlaid parts or the overlaid base materials are joined together through a collection of fine particles made of the aluminum oxide. A first joining method for joining parts or base materials together . 請求項1に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、部品同士を接合する第二の接合方法は、請求項1に記載した製造方法に依って熱伝導性ペーストを製造し、該熱伝導性ペーストを部品の表面に塗布ないしは印刷し、該熱導電性ペーストの塗布面ないしは印刷面に別の部品を重ね合わせ、該重ね合わされた部品の一方の部品に圧縮荷重を加え、該重ね合わされた部品を熱処理することによって、該重ね合わされた部品同士の間隙に、酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりが析出するとともに、該酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりを介して前記部品同士が接合される、請求項1に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、部品同士を接合する第二の接合方法、
ないしは、
請求項1に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、基材同士を接合する第二の接合方法は、請求項1に記載した製造方法に依って熱伝導性ペーストを製造し、該熱導電性ペーストを基材の表面に塗布ないしは印刷し、該熱導電性ペーストの塗布面ないしは印刷面に別の基材を重ね合わせ、該重ね合わされた基材の一方の基材に圧縮荷重を加え、該重ね合わされた基材を熱処理することによって、該重ね合わされた基材同士の間隙に、酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりが析出するとともに、該酸化アルミニウムからなる微粒子の集まりを介して前記基材同士が接合される、請求項1に記載した製造方法に依って製造した熱伝導性ペーストを用いて、基材同士を接合する第二の接合方法
The second joining method for joining parts together using the thermally conductive paste produced by the production method according to claim 1 produces the thermally conductive paste by the production method according to claim 1. Then, the thermal conductive paste is applied or printed on the surface of the component, another component is superimposed on the coated surface or printed surface of the thermal conductive paste, and a compressive load is applied to one of the superimposed components. Then, by heat-treating the superposed parts, a collection of fine particles made of aluminum oxide is deposited in the gap between the superposed parts, and the parts are joined together through the collection of fine particles made of aluminum oxide. A second joining method for joining parts together, using the thermally conductive paste produced by the production method according to claim 1;
Or
The second joining method for joining the substrates together using the thermally conductive paste produced by the production method described in claim 1 is a thermal conductive paste produced by the production method described in claim 1. The thermal conductive paste is manufactured, applied or printed on the surface of the base material, another base material is superposed on the coated surface or printed surface of the thermal conductive paste, and one of the superposed base materials By applying a compressive load to the laminated base material and heat-treating the superposed base materials, a collection of fine particles made of aluminum oxide is deposited in the gap between the superposed base materials, and a fine particle gathering made of the aluminum oxide is collected. A second joining method for joining the substrates together using the thermally conductive paste produced by the production method according to claim 1, wherein the substrates are joined together .
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