JP6749262B2 - Heat sink - Google Patents

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Description

本発明は、放熱板に関する。 The present invention relates to a heat sink.

半導体装置にはICチップやパワーチップなど多数の電子部品が搭載されている。このため、半導体装置の駆動時にこれら電子部品から多くの熱が発生する。この熱は半導体装置の誤作動の原因となるため、効率よく放熱する必要がある。この熱を放熱する材料として、金属層と樹脂層とからなる放熱板が知られている。 Many electronic components such as IC chips and power chips are mounted on a semiconductor device. Therefore, a large amount of heat is generated from these electronic components when the semiconductor device is driven. Since this heat causes malfunction of the semiconductor device, it is necessary to efficiently dissipate the heat. As a material that radiates this heat, a heat dissipation plate including a metal layer and a resin layer is known.

ところで、半導体装置の製造方法の一つとして、トランスファモールド成形法が知られている(例えば、特許文献1)。具体的には、金属層と樹脂層とからなる放熱板の金属層と、樹脂封止用金型とが接するように樹脂封止用金型内に放熱板を載置する。次に電子部品、ワイヤなどが設置されたフレームを放熱板の樹脂層上の所定の位置に載置する。その後、樹脂封止用金型を加熱し、封止用樹脂を充填し、加圧した状態で封止用樹脂を硬化させる方法や、予め樹脂封止用金型を加熱しておき、上記のように各部材を放熱板の樹脂層上に載置し、封止用樹脂を充填し加圧しながら封止用樹脂を硬化させる方法がある。 By the way, a transfer molding method is known as one of methods for manufacturing a semiconductor device (for example, Patent Document 1). Specifically, the heat dissipation plate is placed in the resin sealing mold so that the metal layer of the heat dissipation plate including the metal layer and the resin layer and the resin sealing mold are in contact with each other. Next, a frame on which electronic components, wires, etc. are installed is placed at a predetermined position on the resin layer of the heat dissipation plate. After that, the resin sealing mold is heated, the sealing resin is filled, and the method for curing the sealing resin in a pressurized state, or the resin sealing mold is heated in advance, As described above, there is a method of placing each member on the resin layer of the heat dissipation plate, filling the sealing resin, and curing the sealing resin while applying pressure.

特開2005−109100号公報JP, 2005-109100, A

しかしながら、上述の方法の場合、樹脂封止用金型が加熱されているため、フレームを載置する前に放熱板の樹脂層の硬化反応が進んでしまい、フレームと樹脂層との密着が不十分となる。 However, in the case of the method described above, since the resin sealing mold is heated, the curing reaction of the resin layer of the heat dissipation plate proceeds before the frame is placed, and the adhesion between the frame and the resin layer is unsatisfactory. Will be enough.

上記事情に鑑み、本発明は、トランスファモールド成形法において、フレームなどの被着体との密着性及び耐電圧特性に優れる放熱板を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a heat radiating plate which is excellent in adhesion to an adherend such as a frame and withstand voltage characteristics in the transfer molding method.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、金属層と、樹脂層と、を含む放熱板であって、前記樹脂層に空隙を有し、前記樹脂層の空隙率が10〜30%であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, in a first aspect of the present invention, a heat dissipation plate including a metal layer and a resin layer, having a void in the resin layer, the void ratio of the resin layer It is characterized by being 10 to 30%.

本発明の第2の態様においては、金属層と、樹脂層と、を含む放熱板であって、前記樹脂層の他にさらに第2の樹脂層を含み、前記第2の樹脂層は、前記金属層と前記樹脂層との間に形成され、実質的に空隙を有さない放熱板であることを特徴とする。 In a second aspect of the present invention, a heat sink including a metal layer and a resin layer, further comprising a second resin layer in addition to the resin layer, wherein the second resin layer is A heat dissipation plate formed between the metal layer and the resin layer and having substantially no voids.

本発明は、トランスファモールド成形法において、フレームなどの被着体との密着性及び耐電圧特性に優れる放熱板を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a heat dissipation plate that is excellent in adhesion to an adherend such as a frame and withstand voltage characteristics in the transfer molding method.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not enumerate all necessary features of the present invention. Further, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

実施形態にかかる2層放熱板の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the two-layer heat sink concerning embodiment. 実施形態にかかる3層放熱板の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the three-layer heat sink concerning embodiment.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面中、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。更に図面中、共通する要素について重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Further, not all combinations of the features described in the embodiments are essential to the solving means of the invention. Note that, in the drawings, the positional relationship such as up, down, left, and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratio of the drawings is not limited to the illustrated ratio. Further, in the drawings, duplicate description of common elements is omitted.

(2層放熱板)
図1は、本実施形態にかかる2層放熱板の概略断面図である。放熱板10は、金属層11と、樹脂層13と、を含む放熱板である。
(2-layer heat sink)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a two-layer heat dissipation plate according to this embodiment. The heat dissipation plate 10 is a heat dissipation plate including a metal layer 11 and a resin layer 13.

金属層11の材料は、特に限定はされず、種々の金属を用いることができる。例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼などが挙げられる。これらの中でも、熱伝導率、加工性の観点から、金属層11は銅箔層であることが好ましい。銅箔は、大別して電解銅箔と圧延銅箔があるが、樹脂層との密着性の観点から電解銅箔であることが好ましく、光沢面に比べマット面(粗面)に樹脂層を形成することが好ましい。 The material of the metal layer 11 is not particularly limited, and various metals can be used. For example, copper, aluminum, stainless steel, etc. are mentioned. Among these, the metal layer 11 is preferably a copper foil layer from the viewpoint of thermal conductivity and workability. Copper foil is roughly classified into electrolytic copper foil and rolled copper foil, but electrolytic copper foil is preferred from the viewpoint of adhesion to the resin layer, and a resin layer is formed on the matte surface (rough surface) compared to the glossy surface. Preferably.

金属層11の厚みは、特に限定されず、適宜好適な厚みを選択することができる。本実施形態では、加工性の観点から12〜500μmであることが好ましく、加工性、放熱特性の観点から、35〜105μmであることがより好ましい。 The thickness of the metal layer 11 is not particularly limited, and a suitable thickness can be appropriately selected. In the present embodiment, it is preferably 12 to 500 μm from the viewpoint of workability, and more preferably 35 to 105 μm from the viewpoint of workability and heat dissipation characteristics.

樹脂層13は、主剤、硬化剤、硬化促進剤、及びフィラーを含む樹脂組成物からなる。主剤としては、熱可塑性ポリイミド樹脂(なお本明細書においては熱可塑性ポリイミド前駆体段階であってもよい)、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、又はポリエステル樹脂を適宜選択することができる。なお、放熱板に求められる特性よって、2種以上の樹脂を選択したり、同種の樹脂から2種類以上の樹脂を選択して組み合わせても良い。これらの中でも、耐熱性、難燃性の観点から、熱可塑性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。 The resin layer 13 is made of a resin composition containing a main component, a curing agent, a curing accelerator, and a filler. As the main component, a thermoplastic polyimide resin (which may be in the thermoplastic polyimide precursor stage in this specification), an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, or a polyester resin can be appropriately selected. It should be noted that two or more kinds of resins may be selected or two or more kinds of resins may be selected and combined from the same kind of resin depending on the characteristics required for the heat sink. Among these, it is preferable to use a thermoplastic polyimide resin or an epoxy resin from the viewpoint of heat resistance and flame retardancy.

熱可塑性ポリイミド樹脂としては、テトラカルボン酸二無水物少なくとも1種類以上とジアミン1種類以上を原料として得られるものである。ここで、熱可塑性とは100℃〜400℃の範囲にガラス転移温度を有し、ガラス転移温度以上の加熱によって溶融流動し、成型加工が可能であることをいう。 The thermoplastic polyimide resin is obtained from at least one kind of tetracarboxylic dianhydride and one or more kinds of diamine as raw materials. Here, the thermoplasticity means that it has a glass transition temperature in the range of 100° C. to 400° C., and is melted and fluidized by heating at the glass transition temperature or higher so that it can be molded.

原料として用いられるテトラカルボン酸二無水物、及びジアミンとしては、熱可塑性を有していれば良く、特に限定されず、公知の原料を用いることが可能である。 The tetracarboxylic dianhydride and diamine used as the raw materials are not particularly limited as long as they have thermoplasticity, and known raw materials can be used.

原料であるテトラカルボン酸二無水物としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、m−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、o−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物),TABP、p−メチルフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、3,3’,4,4’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、5−(ジオキソテトラヒドロフリル−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物、4−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−テトラリン−1,2−ジカルボン酸二無水物、テトラヒドロフラン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。また、これらを2種類以上選択して併用することもできる。 Examples of the tetracarboxylic dianhydride as a raw material include 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and 2,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride. 3,6,7-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-biphenyl Ether tetracarboxylic dianhydride, p-phenylene bis (trimellitic acid monoester acid anhydride), m-phenylene bis (trimellitic acid monoester acid anhydride), o-phenylene bis (trimellitic acid monoester acid anhydride) ), TABP, p-methylphenylene bis (trimellitic acid monoester acid anhydride), 3,3′,4,4′-biphenyl sulfone tetracarboxylic acid dianhydride, 2,2-bis(3,4- Dicarboxyphenyl)hexafluoropropanoic acid dianhydride, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propanoic acid dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid dianhydride, bicyclo[ 2.2.2] Oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 5-(dioxotetrahydrofuryl-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid dianhydride Anhydride, 4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-tetralin-1,2-dicarboxylic acid dianhydride, tetrahydrofuran-2,3,4,5-tetracarboxylic acid dianhydride, 1, 2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic acid dianhydride, etc. Also, two or more of these may be selected and used in combination. ..

同様にジアミンとしては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノキシレン、2,4−ジアミノデュレン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−メチレンビス(2−メチルアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−エチルアニリン)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルアニリン)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジエチルアニリン)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、2,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、ベンジジン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、o−トリジン、m−トリジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、p−ターフェニレンジアミン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、イソホロンジアミン、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、シス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、3,8−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5.2.1.0]デカン、1,3−ジアミノアダマンタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)ヘキサフルオロプロパン、1,3−プロパンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、1,5−ペンタメチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,7−ヘプタメチレンジアミン、1,8−オクタメチレンジアミン、1,9−ノナメチレンジアミンが挙げられる。また、これらを2種類以上選択して併用することもできる。 Similarly, as the diamine, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,4-diaminoxylene, 2,4-diaminodurene, 4,4'-diamino. Diphenylmethane, 4,4'-methylenebis(2-methylaniline), 4,4'-methylenebis(2-ethylaniline), 4,4'-methylenebis(2,6-dimethylaniline), 4,4'-methylenebis( 2,6-diethylaniline), 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 2,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3 ,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzanilide, benzidine, 3,3'-dihydroxybenzidine, 3,3'-dimethoxybenzidine , O-tolidine, m-tolidine, 2,2′-bis(trifluoromethyl)benzidine, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1, 3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, bis(4-(3-aminophenoxy)phenyl)sulfone, bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl ) Sulfone, 2,2-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)propane, 2,2-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis(4-amino) (Phenyl)hexafluoropropane, p-terphenylenediamine, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine), isophoronediamine, trans-1,4-diaminocyclohexane, cis-1,4-diaminocyclohexane, 1,4-cyclohexanebis (Methylamine), 2,5-bis(aminomethyl)bicyclo[2.2.1]heptane, 2,6-bis(aminomethyl)bicyclo[2.2.1]heptane, 3,8-bis(amino) Methyl)tricyclo[5.2.1.0]decane, 1,3-diaminoadamantane, 2,2-bis(4-aminocyclohexyl)propane, 2,2-bis(4-aminocyclohexyl)hexafluoropropane, 1 ,3-propanediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 1,5-pepylene Examples include dimethylene diamine, 1,6-hexamethylene diamine, 1,7-heptamethylene diamine, 1,8-octamethylene diamine, and 1,9-nonamethylene diamine. Also, two or more of these may be selected and used in combination.

熱可塑性ポリイミド前駆体を重合する方法、及び前記前駆体のイミド化反応は、公知の方法を適用することができる。前記前駆体をイミド化するタイミングは、例えば、溶剤に溶解させた前記熱可塑性ポリイミド前駆体を金属層11に塗布し、乾燥させ、樹脂層13を形成し、当該樹脂層13上にフレームなどの被着体を載置したところで前記前駆体のイミド化を行う。これにより熱可塑性ポリイミド樹脂を含む樹脂層13を得ることができる。 A known method can be applied to the method of polymerizing the thermoplastic polyimide precursor and the imidization reaction of the precursor. The timing of imidizing the precursor is, for example, applying the thermoplastic polyimide precursor dissolved in a solvent to the metal layer 11 and drying the resin layer 13 to form a resin layer 13, and a resin such as a frame on the resin layer 13. When the adherend is placed, the precursor is imidized. Thus, the resin layer 13 containing the thermoplastic polyimide resin can be obtained.

上述の場合において、イミド化反応の反応温度は高いため、トランスファモールド成形法における樹脂封止用金型の予熱による影響を受けにくいというメリットがある。すなわち、樹脂層13のイミド化反応は樹脂封止用金型の予熱による影響を受け難くなる。 In the above case, since the reaction temperature of the imidization reaction is high, there is an advantage that it is not easily affected by the preheating of the resin sealing mold in the transfer molding method. That is, the imidization reaction of the resin layer 13 is less likely to be affected by the preheating of the resin sealing mold.

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂が挙げられ、密着性の観点からビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、耐熱性の観点からノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。 Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin and other bisphenol type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin and other novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin. Examples thereof include resins and naphthalene ring-containing epoxy resins. From the viewpoint of adhesion, bisphenol type epoxy resin is preferable, and from the viewpoint of heat resistance, novolac type epoxy resin is preferable.

アクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸などのモノマーを重合することにより得られる重合体が挙げられる。 Examples of the acrylic resin include polymers obtained by polymerizing monomers such as (meth)acrylic acid alkyl ester and (meth)acrylic acid.

ウレタン樹脂としては、ポリエステルポリオールとポリイソシアネートとを重合反応させることにより得られるものが挙げられる。 Examples of the urethane resin include those obtained by polymerizing polyester polyol and polyisocyanate.

ポリエステル樹脂としては、ジカルボン酸とポリアルコールとを重縮合することにより得られるものが挙げられる。 Examples of the polyester resin include those obtained by polycondensing dicarboxylic acid and polyalcohol.

硬化剤としては、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、アミド系化合物、イミダゾール系化合物、アミン系化合物、酸無水物系化合物などが挙げられ、エポキシ樹脂との組み合わせとしてはイミダゾール系化合物、アミド系化合物、酸無水物系化合物が好ましく、密着性、硬化性の観点からアミド系化合物のジシアンジアミドがより好ましい。硬化剤の配合量は、樹脂層を構成する主剤100重量部(固形分換算)に対して、0.5〜50重量部であり、密着性の観点から1〜10重量部であることが好ましい。 Examples of the curing agent include an epoxy compound, an isocyanate compound, an amide compound, an imidazole compound, an amine compound, and an acid anhydride compound, and a combination with an epoxy resin, an imidazole compound, an amide compound, Acid anhydride compounds are preferred, and amide compound dicyandiamide is more preferred from the viewpoint of adhesion and curability. The compounding amount of the curing agent is 0.5 to 50 parts by weight, and preferably 1 to 10 parts by weight from the viewpoint of adhesion, with respect to 100 parts by weight (based on solid content) of the main component constituting the resin layer. ..

イソシアネート系硬化剤としては、TDI−TMP(トリレンジイソシアネート−トリメチルプロパンアダクト)、HMDI―TMP(ヘキサメチレンジイソシアネート−トリメチルプロパンアダクト)等のイソシアネート系化合物が挙げられる。 Examples of the isocyanate curing agent include isocyanate compounds such as TDI-TMP (tolylene diisocyanate-trimethylpropane adduct) and HMDI-TMP (hexamethylene diisocyanate-trimethylpropane adduct).

イミダゾール系硬化剤としては、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−メチル−4―メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2,3−ジヒドロ −1H− ピロロ[1,2− a]ベンズイミダゾール、エポキシ−イミダゾールアダクト等のイミダゾール系化合物が挙げられる。 As the imidazole-based curing agent, 2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2- Examples include imidazole compounds such as methyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2,3-dihydro-1H-pyrrolo[1,2-a]benzimidazole, and epoxy-imidazole adduct.

硬化促進剤としては、トリフェニルフォスフェイト、三フッ化ホウ素モノエチルアミンなどのアミン系化合物、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−メチル−4―メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2,3−ジヒドロ −1H− ピロロ[1,2− a]ベンズイミダゾール、エポキシ−イミダゾールアダクト等のイミダゾール系化合物が挙げられ、密着性の観点から2−ウンデシルイミダゾールが好ましい。硬化促進剤の配合量は、樹脂層を構成する主剤100重量部(固形分換算)に対して、0.1〜5重量部であり、密着性、硬化性の観点から0.2〜1重量部であることが好ましい。 As the curing accelerator, triphenyl phosphate, an amine compound such as boron trifluoride monoethylamine, 2-heptadecylimidazole, 2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl. -4-Methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-methyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2,3-dihydro-1H-pyrrolo[1, 2-a] Imidazole compounds such as benzimidazole and epoxy-imidazole adduct are mentioned, and 2-undecylimidazole is preferable from the viewpoint of adhesion. The compounding amount of the curing accelerator is 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the main component (in terms of solid content) constituting the resin layer, and 0.2 to 1 part by weight from the viewpoint of adhesion and curability. It is preferably part.

フィラーとしては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ガリウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、二酸化ケイ素の無機フィラーが挙げられ、熱伝導性の観点から窒化ホウ素が好ましい。フィラーの形状は、一次粒子の形状が鱗片形状、球状などが挙げられ、空隙形成性の観点から鱗片形状であることが好ましい。さらに、結晶状の上記物質を物理的に粉砕して得られる形状(粉砕形状)も一次粒子の形状として空隙形成性の観点から好ましく用いることができる。また、上記一次粒子が凝集した凝集粒子も同様の観点から用いることができる。また、これらを2種以上併用してもよい。フィラーの配合量は、樹脂層を構成する樹脂組成物の全固形分に対して、30〜70体積%であり、空隙形成性、密着性の観点から45〜60体積%であることが好ましい。 Examples of the filler include boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, gallium nitride, aluminum oxide, silicon carbide, and silicon dioxide, and boron nitride is preferable from the viewpoint of thermal conductivity. The shape of the filler may be a scaly shape, a spherical shape, or the like of the primary particles, and the scaly shape is preferable from the viewpoint of void-forming property. Further, a shape (crushed shape) obtained by physically crushing the crystalline substance can also be preferably used as the shape of the primary particles from the viewpoint of void forming property. Agglomerated particles obtained by aggregating the above primary particles can also be used from the same viewpoint. Moreover, you may use these 2 or more types together. The blending amount of the filler is 30 to 70% by volume based on the total solid content of the resin composition constituting the resin layer, and preferably 45 to 60% by volume from the viewpoint of void forming property and adhesiveness.

ゴムとしては、ポリイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリルゴムなどのゴム系樹脂が挙げられる。加工性、密着性の観点から、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムであることが好ましい。ゴムの配合量(固形分換算)は、樹脂層を構成する主剤樹脂100重量部(固形分換算)に対して、5〜100重量部であり、加工性、密着性、樹脂層の柔軟性の観点から10〜50重量部であることが好ましい。 Examples of the rubber include rubber-based resins such as polyisoprene rubber, styrene butadiene rubber, polybutadiene rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, and acrylic rubber. From the viewpoints of workability and adhesion, acrylonitrile butadiene rubber and styrene butadiene rubber are preferable. The amount of the rubber compounded (in terms of solid content) is 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the main resin constituting the resin layer (in terms of solid content). From the viewpoint, it is preferably 10 to 50 parts by weight.

樹脂層13の厚みは、Bステージ硬化状態における樹脂組成物の厚みが30〜300μmである。空隙形成性、密着性、放熱特性の観点から40〜160μmであることが好ましい。樹脂層13の厚みが厚くなる場合は、例えば、厚みが薄い樹脂組成物のシートを複数作製し、これらを積層し加熱圧着することで所望の厚みを有する樹脂層13を得ることができる。ここで、本願発明における樹脂層の硬化度は、示差走査熱量計DSC−60(島津製作所社製、以下DSCともいう)を用いて測定したときの発熱量から算出される硬化度をいう。Bステージ硬化状態とは、硬化度の値が0〜64%の範囲にある場合をいい、半硬化状態ともいう。具体的な測定方法は後述する。なお、DSCにより硬化度を測定できない硬化剤の場合は、JPCA-BM02に準拠した樹脂組成物のレジンフローの測定法から硬化度合いを判断する。 Regarding the thickness of the resin layer 13, the thickness of the resin composition in the B-stage cured state is 30 to 300 μm. The thickness is preferably 40 to 160 μm from the viewpoints of void forming property, adhesiveness, and heat dissipation property. When the thickness of the resin layer 13 becomes thick, for example, a plurality of sheets of the resin composition having a small thickness are produced, and these are laminated and thermocompression bonded to obtain the resin layer 13 having a desired thickness. Here, the degree of cure of the resin layer in the present invention refers to the degree of cure calculated from the amount of heat generated when measured using a differential scanning calorimeter DSC-60 (manufactured by Shimadzu Corporation, hereinafter also referred to as DSC). The B-stage cured state means a case where the value of the degree of curing is in the range of 0 to 64%, and is also called a semi-cured state. A specific measuring method will be described later. In the case of a curing agent whose degree of curing cannot be measured by DSC, the degree of curing is judged from the resin flow measuring method of the resin composition based on JPCA-BM02.

金属層11の表面上に樹脂層13を形成する方法は、特に限定されず、種々の方法を採用することができる。例えば、溶剤で希釈した樹脂組成物をダイコーターで金属層11に塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた後に加熱する方法や、溶剤で希釈した樹脂組成物をダイコーターでセパレータフィルムに塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた後に樹脂面に金属層11を積層し、熱ラミネート、あるいは熱圧プレスする方法がある。樹脂層13の硬化状態は樹脂層13の樹脂組成物の組成を考慮して加工時の熱量により調整する。塗布手段としては、例えば、ダイコーター、コンマコーター、グラビアコーター、バーコーターが挙げられる。 The method of forming the resin layer 13 on the surface of the metal layer 11 is not particularly limited, and various methods can be adopted. For example, a method in which a resin composition diluted with a solvent is applied to the metal layer 11 with a die coater, the solvent in the composition is dried and then heated, or a resin composition diluted with the solvent is applied to a separator film with a die coater. There is a method in which after coating and drying the solvent in the above composition, the metal layer 11 is laminated on the resin surface, and heat lamination or hot pressing is performed. The cured state of the resin layer 13 is adjusted by the amount of heat during processing in consideration of the composition of the resin composition of the resin layer 13. Examples of the coating means include a die coater, a comma coater, a gravure coater, and a bar coater.

溶剤としては、例えば、アルコール(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、セルソルブ)、ケトン(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン)、芳香族炭化水素(例えば、トルエン、キシレン)、脂肪族炭化水素(例えば、ヘキサン、オクタン、デカン、ドデンカン)、エステル(例えば、酢酸エチル、プロピオン酸メチル)、エーテル(例えば、テトラヒドロフラン、エチルブチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル)などが挙げられる。これらは一種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。 Examples of the solvent include alcohols (eg, methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, propylene glycol, cellosolve), ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone), aromatic hydrocarbons (eg, toluene, xylene), aliphatics Hydrocarbons (eg, hexane, octane, decane, dodencan), esters (eg, ethyl acetate, methyl propionate), ethers (eg, tetrahydrofuran, ethyl butyl ether, propylene glycol monoethyl ether) and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

(3層放熱板)
図2は、本実施形態にかかる3層放熱板の概略断面図である。放熱板20は、金属層11と、第2の樹脂層である樹脂層22と、樹脂層13と、を含む放熱板である。金属層11及び樹脂層13の説明は、重複する内容であるため省略する。また、第2の樹脂層である樹脂層22も樹脂層13と異なる部分だけ説明する。
(3-layer heat sink)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the three-layer heat dissipation plate according to this embodiment. The heat dissipation plate 20 is a heat dissipation plate including a metal layer 11, a resin layer 22 that is a second resin layer, and a resin layer 13. Descriptions of the metal layer 11 and the resin layer 13 are omitted because they have overlapping contents. Further, only the portion of the resin layer 22 which is the second resin layer different from the resin layer 13 will be described.

樹脂層22の厚みは、Cステージ硬化状態における樹脂組成物の厚みが30〜300μmである。加工性、耐電圧特性、放熱特性の観点から40〜160μmであることが好ましい。ここで、Cステージ硬化状態は、DSC測定から算出された硬化度の値が65〜100%の範囲にある場合をいい、ゲル化状態ともいう。 Regarding the thickness of the resin layer 22, the thickness of the resin composition in the C-stage cured state is 30 to 300 μm. From the viewpoint of workability, withstand voltage characteristics, and heat dissipation characteristics, it is preferably 40 to 160 μm. Here, the C-stage cured state refers to the case where the value of the degree of curing calculated from the DSC measurement is in the range of 65 to 100%, and is also referred to as a gelled state.

樹脂層22は上記の樹脂層13を形成する方法と同様の方法で金属層11上に形成することができる。例えば、溶剤で希釈した樹脂層22にかかる樹脂組成物をダイコーターで金属層11に塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた後に加熱する方法や、溶剤で希釈した樹脂層22にかかる樹脂組成物をダイコーターでセパレータフィルムに塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた樹脂面に金属層11を積層し、熱ラミネート、あるいは熱圧プレスする方法により形成することができる。この後、樹脂層22に所定の熱量を加えてCステージ硬化状態とする。次に、溶剤で希釈した樹脂層13にかかる樹脂組成物をダイコーターでセパレータフィルムに塗布し、上記組成物中の溶剤を乾燥させた樹脂面に樹脂層22を積層し、熱ラミネート、あるいは熱圧プレスをして、3層放熱板を得る。 The resin layer 22 can be formed on the metal layer 11 by a method similar to the method of forming the resin layer 13 described above. For example, a method in which a resin composition for the resin layer 22 diluted with a solvent is applied to the metal layer 11 with a die coater, the solvent in the composition is dried and then heated, or the resin layer 22 diluted with the solvent is used. It can be formed by a method of applying the resin composition to a separator film with a die coater, laminating the metal layer 11 on the resin surface obtained by drying the solvent in the above composition, and hot laminating or hot pressing. After that, a predetermined amount of heat is applied to the resin layer 22 to bring it into a C stage cured state. Next, a resin composition for the resin layer 13 diluted with a solvent is applied to a separator film with a die coater, and the resin layer 22 is laminated on the resin surface obtained by drying the solvent in the composition, followed by thermal lamination or heat treatment. Pressing is performed to obtain a three-layer heat sink.

本実施形態において、樹脂層13は空隙を有し、空隙率によって表すことができる。空隙率は密着性の観点から10〜30%であることが好ましく、耐電圧特性の観点から10〜20%であることが好ましい。
ここで、放熱板の分野では、放熱特性を高めるために樹脂組成物中に熱伝導率に優れるフィラーを大量に加える。このときフィラーの形状に起因する空隙が生じやすく、上記空隙まで樹脂が十分に行き渡らず、樹脂層中に空隙が残ることがある。この空隙が樹脂中に存在した状態で放熱板が半導体装置に組み込まれた場合、耐電圧特性に悪影響を与えることが知られていた。
このため、放熱板を作製する際に上記空隙をできるだけ除去しておくことが従来の常識であった。
しかし、トランスファモールド成形法のような閉鎖系成形法において、上記放熱板を使用した場合、被着体との密着性が十分ではないという問題があり、本発明は上記常識とは異なる発想により、上記問題点を解決した。
In the present embodiment, the resin layer 13 has voids and can be represented by the void ratio. The porosity is preferably 10 to 30% from the viewpoint of adhesion, and is preferably 10 to 20% from the viewpoint of withstand voltage characteristics.
Here, in the field of heat dissipation plates, a large amount of filler having excellent thermal conductivity is added to the resin composition in order to improve heat dissipation properties. At this time, voids are likely to occur due to the shape of the filler, the resin may not sufficiently reach the voids, and voids may remain in the resin layer. It has been known that when the heat dissipation plate is incorporated in the semiconductor device with the voids existing in the resin, the withstand voltage characteristic is adversely affected.
For this reason, it has been common knowledge in the past to remove the voids as much as possible when manufacturing the heat sink.
However, in a closed molding method such as a transfer molding method, when the heat dissipation plate is used, there is a problem that the adhesion to the adherend is not sufficient, and the present invention is based on an idea different from the above common sense. The above problems were solved.

すなわち、本発明にかかる放熱板は、樹脂層にあえて一定量の空隙を存在させることにより、耐電圧特性の低下を抑えつつ、トランスファモールド成形法のような閉鎖系成形法であっても被着体との密着性に優れるものである。トランスファモールド成形法のような閉鎖系成形法において密着力が生じるメカニズムは以下のように推察している。 That is, the heat sink according to the present invention has a certain amount of voids in the resin layer so as to suppress the deterioration of withstand voltage characteristics and to be adhered even if it is a closed molding method such as a transfer molding method. It has excellent adhesion to the body. It is assumed that the mechanism of the adhesive force in the closed molding method such as the transfer molding method is as follows.

本発明にかかる放熱板の樹脂層13に空隙を形成しやすい鱗片形状、球状などの形状を有する一次粒子のフィラーを含ませて、ある一定の割合の空隙を存在させた放熱板を、トランスファモールド成形法のような閉鎖系成形法において用いると、上記放熱板に存在する空隙が加熱加圧により柔らかくなった上記樹脂層13の樹脂成分を受け入れて、樹脂流動が起こる。さらに樹脂封止用金型が加熱された状態で放熱板が載置された場合に放熱板にかかる樹脂層の硬化反応が進んでも、上述の樹脂流動が従来の放熱板(空隙を樹脂層部分に有さない放熱板)よりも起こりやすくなる。この結果、樹脂層13を介して金属層11とフレームなどの被着体との密着力が大きくなると考えられる。さらに密着後は樹脂層中の空隙がほぼ無くなるため、耐電圧特性も良好となる。 The resin layer 13 of the heat dissipation plate according to the present invention contains a filler of primary particles having a scaly shape, a spherical shape, or the like in which voids are easily formed, and a heat dissipation plate having a certain proportion of voids is formed by transfer molding. When used in a closed molding method such as a molding method, the voids present in the heat dissipation plate receive the resin component of the resin layer 13 softened by heating and pressurization, and resin flow occurs. Further, even if the curing reaction of the resin layer on the heat sink progresses when the heat sink is placed while the mold for resin encapsulation is heated, the resin flow described above causes the conventional heat sink It is more likely to occur than a heat sink that does not have. As a result, it is considered that the adhesion between the metal layer 11 and the adherend such as a frame is increased via the resin layer 13. Further, after the adhesion, the voids in the resin layer are almost eliminated, so that the withstand voltage characteristic is also improved.

樹脂層22は、耐電圧特性の観点から実質的に空隙を有さないことが好ましい。「実質的に空隙を有さない」とは、耐電圧特性に影響を与えない範囲で空隙が存在しないことをいい、空隙率が5%以下であり、好ましくは3%以下である。 The resin layer 22 preferably has substantially no voids from the viewpoint of withstand voltage characteristics. “Substantially free of voids” means that voids do not exist within a range that does not affect the withstand voltage characteristics, and the void ratio is 5% or less, preferably 3% or less.

樹脂層22は、硬化度が樹脂層13よりも高く、空隙が少ない。これにより耐電圧特性に優れた放熱板となる。また、本発明にかかる放熱板の樹脂層13と樹脂層22は同じ樹脂組成物から構成され、プレス加工等により空隙率を調整しているが、上記樹脂層13、22を異なる樹脂組成で構成したり、構成する樹脂組成物中のフィラーの種類、それ以外の樹脂を変えて空隙率を調整してもよい。 The resin layer 22 has a higher degree of curing than the resin layer 13 and has few voids. This results in a heat dissipation plate having excellent withstand voltage characteristics. Further, the resin layer 13 and the resin layer 22 of the heat dissipation plate according to the present invention are made of the same resin composition, and the porosity is adjusted by pressing or the like, but the resin layers 13 and 22 are made of different resin compositions. Alternatively, the porosity may be adjusted by changing the kind of the filler in the resin composition constituting the resin or the other resin.

以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。実施例及び比較例において、各物性の測定及び評価は以下の方法により行った。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. In Examples and Comparative Examples, measurement and evaluation of each physical property were performed by the following methods.

(1)空隙率
空隙率は、まず、比重測定用天秤AUX220(島津製作所社製)を使用してサンプルの密度を算出し、その密度をもとに下記の数式1から空隙率を求めた。
[数式1]
空隙率[%]={1−(空隙を有するサンプルの密度[g/cm]/空隙を実質的に有さないサンプルの密度[g/cm])}×100
空隙を有するサンプルは、後述する空隙を有する2層放熱板の銅箔層をエッチング処理により除去し、水洗後、100℃、1時間乾燥後、23℃、50%RHの雰囲気下で冷却したものであり、空隙を実質的に有さないサンプルは、後述する実質的に空隙を有さない2層放熱板を上記方法と同じように処理したものを、空隙率測定用のサンプルとした。サンプルのサイズは、2×2cmとした。ここで空隙を実質的に有さないサンプルの密度は樹脂組成物の配合割合から求めることができる理論密度と同等であることを確認した。
(1) Porosity For the porosity, first, the density of the sample was calculated using a balance for specific gravity measurement AUX220 (manufactured by Shimadzu Corporation), and the porosity was calculated from the following mathematical formula 1 based on the density.
[Formula 1]
Porosity [%]={1-(density of sample having voids [g/cm 3 ]/density of sample having substantially no voids [g/cm 3 ])}×100
The sample having voids was obtained by removing the copper foil layer of the two-layer heat sink having voids described below by etching, washing with water, drying at 100° C. for 1 hour, and then cooling in an atmosphere of 23° C. and 50% RH. As the sample having substantially no void, a two-layer heat dissipation plate having substantially no void, which will be described later, was treated in the same manner as in the above method, and was used as a sample for measuring voidage. The sample size was 2×2 cm. Here, it was confirmed that the density of the sample having substantially no void is equal to the theoretical density that can be obtained from the blending ratio of the resin composition.

(2)密着性
密着性は、被着体と放熱板にかかる樹脂層との密着力であり、超音波映像装置FineSAT FS300 II(日立パワーソリューションズ社製)により評価した。密着力の程度は、被着体と上記樹脂層との界面の観察画像の白黒の濃淡により判断した。観察エリアが均一になっている場合は密着力が高く、まだら模様などの不均一である場合は密着力が低い。
サンプルは、放熱板から離型PETを剥離した樹脂面と被着体として厚さ300μmの銅板とを合わせ、その状態でMVLP−500(名機製作所社製)を用いて、真空下、180℃、30秒間、非加圧状態で載置し、その後、真空下、180℃、1MPa、30秒間の加圧状態で圧着し、さらに循環式乾燥炉を用いて180℃、1時間加熱し、その後23℃、50%RHの雰囲気下で冷却したものを、密着力測定用のサンプルとした。
密着力の評価は、観察画像に基づいて以下の基準で評価した。
◎・・・観察エリア全体が均一となっている(濃淡エリアがない)。
○・・・観察エリアの一部に不均一エリアがある。
×・・・観察エリアの全体が不均一となっている。
(2) Adhesion Adhesion is the adhesion between the adherend and the resin layer on the heat sink, and was evaluated by an ultrasonic imaging device FineSAT FS300 II (manufactured by Hitachi Power Solutions). The degree of adhesion was judged by the grayscale of the observed image of the interface between the adherend and the resin layer. When the observation area is uniform, the adhesion is high, and when the observation area is nonuniform, the adhesion is low.
For the sample, a resin surface obtained by peeling off the release PET from the heat dissipation plate and a copper plate having a thickness of 300 μm as an adherend are combined, and in that state, MVLP-500 (manufactured by Meiki Seisakusho) is used and the temperature is 180° C. under vacuum. , 30 seconds, in a non-pressurized state, and then pressure-bonded under vacuum at 180° C., 1 MPa, 30 seconds, and further heated at 180° C. for 1 hour using a circulating drying oven, What was cooled in an atmosphere of 23° C. and 50% RH was used as a sample for measuring adhesion.
The evaluation of the adhesive strength was performed based on the observed image according to the following criteria.
◎・・・The entire observation area is uniform (no shade area).
○: There is a non-uniform area in part of the observation area.
X: The entire observation area is non-uniform.

(3)耐電圧
耐電圧は、JIS C2110に準拠して測定した。
サンプルは、以下の手順で作製した。まず、各放熱板から離型PETを剥離した樹脂面と厚さが35μmの電解銅箔の光沢面(福田金属箔粉工業社製)とを合わせ、その状態でMVLP−500(名機製作所社製)を用いて、真空下、180℃、30秒間、非加圧状態で載置し、その後、真空下、180℃、1MPa、30秒間の加圧状態で圧着した。次に循環式乾燥炉を用いて180℃、1時間加熱し、その後23℃、50%RHの雰囲気下で冷却した。さらに、上記電解銅箔をエッチングにより除去し、水洗後、100℃、1時間乾燥させ、その後23℃、50%RHの雰囲気下で冷却したものを耐電圧用のサンプルとした。
測定条件は、油中で6mmφの電極に挟み、0.5kV/分の速度で昇圧し、短絡したときの電圧を測定した。
耐電圧の評価は以下の基準で評価した。
◎・・・7kV以上
○・・・4kV以上、7kV未満
△・・・2kV以上、4kV未満
×・・・2kV未満
(3) Withstand voltage The withstand voltage was measured according to JIS C2110.
The sample was prepared by the following procedure. First, the resin surface from which the release PET was peeled off from each heat sink and the glossy surface of the electrolytic copper foil with a thickness of 35 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil & Powder Co., Ltd.) were combined, and in that state, MVLP-500 Was used in a non-pressurized state under vacuum at 180° C. for 30 seconds, and then pressure-bonded under vacuum at 180° C., 1 MPa for 30 seconds. Next, it was heated at 180° C. for 1 hour using a circulation type drying furnace and then cooled in an atmosphere of 23° C. and 50% RH. Further, the electrolytic copper foil was removed by etching, washed with water, dried at 100° C. for 1 hour, and then cooled in an atmosphere of 23° C. and 50% RH to obtain a withstand voltage sample.
The measurement conditions were such that the electrodes were sandwiched in oil with a diameter of 6 mm, the pressure was increased at a rate of 0.5 kV/min, and the voltage when short-circuited was measured.
The withstand voltage was evaluated according to the following criteria.
◎・・・7kV or more
◯... 4 kV or more and less than 7 kV Δ... 2 kV or more and less than 4 kV ×... less than 2 kV

(4)硬化度
硬化度は、示差走査熱量計DSC−60(島津製作所社製)を用いて発熱量を測定し、下記の数式2から求めた。
[数式2]
硬化度[%]={(H0−H1)/H0}×100
なお、数式2において、H0は硬化前状態の樹脂組成物の発熱量[J/g]であり、H1は各硬化状態の樹脂組成物の発熱量[J/g]である。
サンプルは以下の手順で準備した。まず、硬化前状態の樹脂組成物は、後述する樹脂組成物中に含まれる溶剤分を除去するために120℃、5分間加熱し、23℃、50%RHの雰囲気下で冷却したものを用いた。Bステージ硬化状態、Cステージ硬化状態のサンプルは、後述する各放熱板から樹脂層部分を分離したものをサンプルとした。
測定は、10℃/分の昇温速度で室温から300℃まで行った。次に測定から得られたDSC曲線から各発熱量を求め、上記の数式2から硬化度を求めた。
(4) Curing degree The curing degree was calculated from the following Equation 2 by measuring the calorific value using a differential scanning calorimeter DSC-60 (manufactured by Shimadzu Corporation).
[Formula 2]
Curing degree [%]={(H0-H1)/H0}×100
In Equation 2, H0 is the heat value [J/g] of the resin composition in the pre-cured state, and H1 is the heat value [J/g] of the resin composition in each cured state.
The sample was prepared by the following procedure. First, for the resin composition in a pre-cured state, a resin composition which is heated at 120° C. for 5 minutes to remove a solvent component contained in the resin composition described later and cooled in an atmosphere of 23° C. and 50% RH is used. I was there. The samples in the B-stage cured state and the C-stage cured state were obtained by separating the resin layer portion from each heat dissipation plate described later.
The measurement was performed from room temperature to 300° C. at a heating rate of 10° C./min. Next, each calorific value was obtained from the DSC curve obtained from the measurement, and the degree of curing was obtained from the above mathematical formula 2.

(樹脂組成物の調整)
(実施例1)
樹脂組成物は、エポキシ当量が875〜975g/eqのビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製)を固形分換算で50重量部、エポキシ当量が200〜220g/eqのビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製)を固形分換算で50重量部、ジシアンジアミド(Alz Chem社製)を5重量部、2−ウンデシルイミダゾール(四国化成社製)を0.2重量部、アクリロニトリルブタジエンゴム(日本ゼオン社製)を固形分換算で20重量部、メチルエチルケトンを180重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル ハイソルブMP(東邦化学工業社製)を220重量部を添加し良く撹拌した後に、樹脂組成物中の全固形分に対して60体積%の鱗片形状窒化ホウ素 SGP(電気化学社製)を更に添加して十分に分散させて樹脂組成物を得た。
(Preparation of resin composition)
(Example 1)
The resin composition comprises a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 875 to 975 g/eq (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) in terms of solid content of 50 parts by weight, and an epoxy equivalent of 200 to 220 g/eq of a bisphenol A type epoxy resin (Mitsubishi. 50 parts by weight in terms of solid content, 5 parts by weight of dicyandiamide (manufactured by Alz Chem), 0.2 parts by weight of 2-undecylimidazole (manufactured by Shikoku Kasei), and acrylonitrile butadiene rubber (Nippon Zeon). 20 parts by weight in terms of solid content, 180 parts by weight of methyl ethyl ketone, and 220 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether high-solve MP (manufactured by Toho Kagaku Kogyo Co., Ltd.) are added and well stirred, and then the total solid content in the resin composition is increased. Further, 60% by volume of scaly boron nitride SGP (manufactured by Denki Kagaku) was further added and sufficiently dispersed to obtain a resin composition.

(実施例2〜10、比較例1〜4)
実施例3及び比較例8のフィラー成分の種類、添加量を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により樹脂組成物を調整した。
(Examples 2 to 10, Comparative Examples 1 to 4)
A resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the type and addition amount of the filler component in Example 3 and Comparative Example 8 were changed.

(2層放熱板の作製)
(1)空隙未調整ドライフィルムの作製
上述で得た樹脂組成物を50μmの片面に離型処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、離型フィルムともいう)(リンテック社製)に、バーコーターを用いて、乾燥後の膜厚がおよそ230μmとなるように塗布し、循環式乾燥炉を使用して100〜150℃、5分程度乾燥させ、空隙未調整ドライフィルムを得た。
(Production of two-layer heat sink)
(1) Production of void-unadjusted dry film A polyethylene terephthalate film (hereinafter also referred to as a release film) (manufactured by Lintec Co., Ltd.) having a 50 μm-sided release treatment on one surface thereof was applied to a bar coater. Was applied so that the film thickness after drying would be about 230 μm, and dried at 100 to 150° C. for about 5 minutes using a circulation type drying oven to obtain a void-unadjusted dry film.

(2)樹脂層に空隙を有する2層放熱板の作製
実施例1〜5においては、上述で得た空隙未調整ドライフィルムを空隙率との関係を考慮しながら、樹脂層に空隙を有する2層放熱板を以下のように作製した。空隙未調整ドライフィルムの露出した樹脂面と105μmの銅板(福田金属箔粉工業社製)とを、真空下、80〜150℃、0.5〜10MPa、0.25〜5分の条件で熱圧プレス処理し、さらに70〜120℃、1〜3日間のベーキング処理を行った後、室温まで冷却して樹脂層に空隙を有する2層放熱板を得た。なお、各実施例の硬化度は25%に調整した。
(2) Preparation of Two-Layer Heat Sink Having Voids in Resin Layer In Examples 1 to 5, while considering the relationship with the void ratio of the void-unadjusted dry film obtained above, 2 having a void in the resin layer was used. The layer heat sink was produced as follows. The exposed resin surface of the void-unadjusted dry film and a copper plate of 105 μm (manufactured by Fukuda Metal Foil & Powder Co., Ltd.) are heated under vacuum at 80 to 150° C., 0.5 to 10 MPa, and 0.25 to 5 minutes. After pressure-pressing treatment and further baking treatment at 70 to 120° C. for 1 to 3 days, it was cooled to room temperature to obtain a two-layer heat sink having voids in the resin layer. The degree of cure in each example was adjusted to 25%.

(3)樹脂層に実質的に空隙を有さない2層放熱板の作製
比較例1及び2においては、空隙未調整ドライフィルムの一方の離型フィルムを剥がし、露出した樹脂面と105μmの銅板(福田金属箔粉工業社製)とを140℃、6〜10MPa、4〜6分の条件で、熱圧プレス加工を行い、樹脂層の厚さをおよそ160μmとした。その後70〜120℃、1〜3日間のベーキング処理を行った後、室温まで冷却して樹脂層に実質的に空隙を有さない2層放熱板を得た。なお、各比較例の硬化度は25%に調整した。
(3) Production of two-layer heat dissipation plate having substantially no voids in resin layer In Comparative Examples 1 and 2, one release film of the void-unadjusted dry film was peeled off to expose the resin surface and a copper plate of 105 μm. (Manufactured by Fukuda Metal Foil & Powder Industry Co., Ltd.) and 140° C., 6 to 10 MPa, 4 to 6 minutes, and hot pressing was performed to make the thickness of the resin layer about 160 μm. After that, baking treatment was performed at 70 to 120° C. for 1 to 3 days and then cooled to room temperature to obtain a two-layer heat dissipation plate having substantially no voids in the resin layer. The curing degree of each comparative example was adjusted to 25%.

(3層放熱板の作製)
実施例6〜10、比較例3及び4においては、2層放熱板と同様に、上述で得た空隙未調整ドライフィルムを空隙率との関係を考慮しながら、以下のように作製した。まず、空隙未調整ドライフィルムの離型フィルムを剥離し、露出した樹脂面と105μmの銅板(福田金属箔粉工業社製)とを170℃、6〜10MPa、4〜6分の条件で、熱圧プレス加工を行い、樹脂層の厚さが160μmであって樹脂層に実質的に空隙を有さない2層放熱板を作製した。次に、その樹脂層側に更に空隙未調整ドライフィルムを積層し、真空下、80〜150℃、0.5〜10MPa、0.25〜5分の条件で熱圧プレス処理を行い、各々の空隙率を有する樹脂層を形成した。この後、さらに70〜120℃、1〜3日間のベーキング処理を行い、室温まで冷却して3層放熱板を得た。
(Production of three-layer heat sink)
In Examples 6 to 10 and Comparative Examples 3 and 4, similarly to the two-layer heat dissipation plate, the void-unadjusted dry film obtained above was produced as follows while considering the relationship with the void ratio. First, the release film of the void-unadjusted dry film was peeled off, and the exposed resin surface and a 105 μm copper plate (manufactured by Fukuda Metal Foil & Powder Industry Co., Ltd.) were heated under conditions of 170° C., 6-10 MPa, and 4-6 minutes. By performing pressure pressing, a two-layer heat dissipation plate having a resin layer thickness of 160 μm and having substantially no voids in the resin layer was produced. Next, a void-unadjusted dry film is further laminated on the resin layer side, and hot-pressing treatment is performed under vacuum at 80 to 150° C., 0.5 to 10 MPa, and 0.25 to 5 minutes for each. A resin layer having a porosity was formed. After that, baking treatment was further performed at 70 to 120° C. for 1 to 3 days and then cooled to room temperature to obtain a three-layer heat sink.

表1は、2層放熱板における、空隙を有する樹脂層の各組成と、各実施例及び各比較例の空隙率、硬化度、及び密着力の結果を示したものである。 Table 1 shows each composition of the resin layer having voids in the two-layer heat dissipation plate, and the results of the porosity, the curing degree, and the adhesive force of each of the examples and the comparative examples.

Figure 0006749262
Figure 0006749262

表1の実施例1〜5において、空隙率が10〜30%の場合は密着力が良好であった。さらに、実施例1〜4の空隙率が10〜20%の場合は、耐電圧が4kV以上となり、2層放熱板であっても、密着性、耐電圧特性の両方の特性を満たすことがわかった。なお、実施例5の空隙率が30%の場合は、耐電圧が3kVであったが、放熱板としては十分に実用上利用できるものであり、耐電圧と密着力の両立を実現できるものである。さらに比較例1、2の空隙率が5%以下の場合は、耐電圧が9kVであるものの、表1に示す通り、耐電圧と密着力の両立は実現できていない。 In Examples 1 to 5 of Table 1, the adhesion was good when the porosity was 10 to 30%. Furthermore, when the porosity of Examples 1 to 4 is 10 to 20%, the withstand voltage becomes 4 kV or more, and it can be seen that even the two-layer heat dissipation plate satisfies both characteristics of adhesion and withstand voltage characteristics. It was Note that when the porosity of Example 5 was 30%, the withstand voltage was 3 kV, but it can be sufficiently used practically as a heat dissipation plate, and it is possible to achieve both withstand voltage and adhesion. is there. Further, when the porosity of Comparative Examples 1 and 2 is 5% or less, the withstand voltage is 9 kV, but as shown in Table 1, both the withstand voltage and the adhesive force have not been realized.

表2は、3層放熱板における、実質的に空隙を有さない樹脂層の各組成と、各実施例及び各比較例における空隙率、硬化度、密着力、及び耐電圧特性の結果を示したものである。なお、空隙を有する樹脂層の組成、空隙率、及び硬化度は、表1に記載したものと同じであるため、省略する。実施例6〜10、比較例3〜4に用いた空隙未調整ドライフィルムは、実施例の番号が昇順で対応するように、それぞれ実施例1〜5、比較例1〜2の空隙未調整ドライフィルムを用いた。 Table 2 shows the results of the composition of the resin layer having substantially no voids in the three-layer heat dissipation plate, and the porosity, the degree of cure, the adhesion, and the withstand voltage characteristics in each Example and each Comparative Example. It is a thing. The composition, porosity, and degree of cure of the resin layer having voids are the same as those described in Table 1, and therefore omitted. The void-unadjusted dry films used in Examples 6-10 and Comparative Examples 3-4 have the void-unadjusted dry films of Examples 1-5 and Comparative Examples 1-2, respectively, so that the numbers of Examples correspond in ascending order. A film was used.

Figure 0006749262
Figure 0006749262

表2の実施例6〜10において、耐電圧が10kV以上となり、3層放熱板として、密着性、耐電圧特性の両方の特性を満たすことがわかった。 In Examples 6 to 10 in Table 2, it was found that the withstand voltage was 10 kV or more and the three-layer heat dissipation plate satisfied both the adhesiveness and withstand voltage characteristics.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiment, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It is apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each process such as operation, procedure, step, and step in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, the specification, and the drawings is "preceding" or "prior to". It should be noted that the output of the previous process can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. The operation flow in the claims, the description, and the drawings is described by using “first,” “next,” and the like for the sake of convenience, but it is essential to carry out in this order. Not a thing.

10 2層放熱板、11 金属層、13 樹脂層、20 3層放熱板、22 樹脂層。











10 2 layer heat sink, 11 metal layer, 13 resin layer, 20 3 layer heat sink, 22 resin layer.











Claims (6)

金属層と、樹脂層と、を含む放熱板であって、
前記樹脂層に空隙を有し、
前記樹脂層の空隙率が10〜30%であり、
前記樹脂層はフィラーを含み、
前記フィラーの配合量は樹脂層を構成する樹脂組成物の全固形分に対して45〜60体積%である、トランスファモールド成形法用放熱板。
A heat dissipation plate including a metal layer and a resin layer,
Having a void in the resin layer,
The resin layer has a porosity of 10 to 30%,
The resin layer contains a filler,
A heat sink for a transfer molding method , wherein the amount of the filler to be blended is 45 to 60% by volume based on the total solid content of the resin composition constituting the resin layer.
前記樹脂層は、Bステージ硬化状態である、請求項1に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。 The heat dissipation plate for a transfer molding method according to claim 1, wherein the resin layer is in a B-stage cured state. 前記樹脂層は、更に主剤と、硬化剤と、硬化促進剤と、ゴムと、を含み、
前記フィラーの一次粒子の形状が鱗片形状、球状から選ばれる少なくとも1種の形状である、請求項1または2に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。
The resin layer further contains a main component, a curing agent, a curing accelerator, and rubber,
The heat sink for a transfer molding method according to claim 1, wherein the shape of the primary particles of the filler is at least one shape selected from a scaly shape and a spherical shape.
前記フィラーは、一次粒子が凝集した凝集粒子である、請求項1〜3に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。 The heat sink for transfer molding according to claim 1, wherein the filler is aggregated particles obtained by aggregating primary particles. 前記樹脂層の他にさらに第2の樹脂層を含み、
前記第2の樹脂層は、前記金属層と前記樹脂層との間に形成され、実質的に空隙を有さない、請求項1〜4に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。
In addition to the resin layer, a second resin layer is further included,
The heat dissipation plate for transfer molding according to claim 1, wherein the second resin layer is formed between the metal layer and the resin layer and has substantially no void.
前記第2の樹脂層はCステージ硬化状態である、請求項5に記載のトランスファモールド成形法用放熱板。 The heat sink for transfer molding according to claim 5, wherein the second resin layer is in a C-stage cured state.
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