JP7022706B2 - 層間熱接合部材、層間熱接合方法、層間熱接合部材の製造方法 - Google Patents
層間熱接合部材、層間熱接合方法、層間熱接合部材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7022706B2 JP7022706B2 JP2018565558A JP2018565558A JP7022706B2 JP 7022706 B2 JP7022706 B2 JP 7022706B2 JP 2018565558 A JP2018565558 A JP 2018565558A JP 2018565558 A JP2018565558 A JP 2018565558A JP 7022706 B2 JP7022706 B2 JP 7022706B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- thermal bonding
- interlayer
- graphite
- thermal resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/20—Graphite
- C01B32/205—Preparation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J201/00—Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
- C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/20—Two-dimensional structures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/32—Thermal properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/90—Other properties not specified above
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J2203/00—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
- C09J2203/326—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for bonding electronic components such as wafers, chips or semiconductors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
(1)2つの部材の間に狭持されて熱を伝達する層間熱接合部材であって、層間熱接合部材はグラファイト膜を有し、グラファイト膜の厚さは1μm~50μmであり、密度は1.40g/cm3~2.26g/cm3であり、膜面方向の熱伝導度は500W/mK~2000W/mKであり、グラファイト膜の表面の算術平均粗さRaが0.1μm~10μmである層間熱接合部材。
(2)グラファイト膜は複数箇所の表面の算術平均粗さRaと算術平均粗さRaの平均値(Rave)との比(Ra/Rave)が0.2~5.0である(1)に記載の層間熱接合部材。
(3)(1)または(2)に記載の層間熱接合部材を用いた層間熱接合方法であって、2つの部材の表面の算術平均粗さRaが0.2μm~5.0μmであり、2つの部材の表面の10点平均粗さRzが1.0μm~25μmであり、0.2MPaの荷重をかけたときの熱抵抗値が1.0℃cm2/W以下である層間熱接合方法。
(4)(1)または(2)に記載の層間熱接合部材を用いた層間熱接合方法であって、2つの部材の表面の算術平均粗さRaが0.2~5.0μmであり、2つの部材の表面の10点平均粗さRzが1.0μm~25μmの範囲であり、0.1MPaの荷重をかけたときの熱抵抗値(R0.1)と0.5MPaの荷重をかけたときの熱抵抗値(R0.5)の比(R0.1/R0.5)が1.0~3.0である層間熱接合方法。
(5)(1)または(2)に記載の層間熱接合部材を用いた層間熱接合方法であって、2つの部材の表面の算術平均粗さRaが0.2μm~5.0μmであり、2つの部材の表面の10点平均粗さRzが1.0μm~25μmであり、空気中150℃の環境下で240時間経過する耐久試験の前後において、熱抵抗値の増加率が耐久試験の前における熱抵抗値の20%以下である層間熱接合方法。
(6)高分子膜を炭素化して炭素化膜を得る炭素化工程および炭素化膜を黒鉛化してグラファイト膜を得る黒鉛化工程を含む(1)または(2)に記載の層間熱接合部材の製造方法。
(7)高分子膜が縮合系芳香族高分子を含む(6)に記載の層間熱接合部材の製造方法。
(8)高分子膜は芳香族ポリイミドを含み、厚さが1.67μm~125μmであり、高分子膜を2400℃以上の温度で熱処理して得る工程を含む(6)または(7)に記載の層間熱接合部材の製造方法。
(9)炭素化工程および黒鉛化工程の少なくとも1つの工程において、高分子膜、炭素化膜またはグラファイト膜のいずれかが複数の点で保持され、加圧されながら熱処理される(6)~(8)のいずれか1つに記載の層間熱接合部材の製造方法。
(10)高分子膜、炭素化膜またはグラファイト膜の少なくともいずれかの膜の片側の面にはスペーサーが積層されて熱処理される(6)~(9)のいずれか1つに記載の層間熱接合部材の製造方法。
(11)スペーサーの表面粗さRaは0.1μm~10μmである(10)に記載の層間熱接合部材の製造方法。
(12)スペーサーが炭素繊維またはグラファイト繊維からなるフェルトを含む(10)または(11)に記載の層間熱接合部材の製造方法。
(A)グラファイト膜
本発明においてグラファイト膜の厚さは1μm以上である事が好ましく、2μm以上がより好ましく、3μm以上が更に好ましく、3μm超が最も好ましい。また、本発明のグラファイト膜は50μm以下であることが好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下であるが特に好ましい。50μmを超えると熱抵抗値が大きくなるという問題がある。1μm~50μmの範囲の厚さであれば、凹凸のある部材間に用いても特許文献1にあるグラファイト膜TIMよりはるかに優れた熱抵抗特性を実現する事が出来る。実現された熱抵抗特性(1.0℃cm2/W)は従来の複合体TIMと比較しても優れた特性であり、さらに圧倒的な耐熱性、耐久性を有している。
グラファイト膜の製造方法は特に限定されないが、例えば、高分子フィルムを熱処理する方法によって得ることができる。高分子フィルムとしては、縮合系芳香族高分子である事が好ましい。中でもポリアミド、ポリイミド、ポリキノキサリン、ポリオキサジアゾール、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズオキサゾール、ポリベンズチアゾール、ポリキナゾリンジオン、ポリベンゾオキサジノン、ポリキナゾロン、ベンズイミダゾベンゾフェナントロリンラダーポリマー、およびこれらの誘導体から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
本発明のグラファイト膜TIMの製造方法は特に限定されないが、上記高分子膜の炭素化、黒鉛化によって作製する事は好ましい。炭素化、黒鉛化の処理は一つの炉で実施しても良く、別々の炉で実施してもよい。ここでは、高分子フィルムの炭素化・黒鉛化の手法について述べる。炭素化の方法としては特に限定されず、例えば出発物質である高分子フィルムを不活性ガス中、あるいは真空中で予備加熱し炭素化を行う。不活性ガスは、窒素、アルゴンあるいはアルゴンと窒素の混合ガスが好ましく用いられる。予備加熱は通常600~1000℃程度の温度で行う。予備加熱温度に到達するまでの昇温速度は、特に限定されないが、例えば5~15℃/分(好ましくは8~12℃/分)である。予備加熱温度での保持時間は、例えば30分~2時間程度である。予備加熱の段階では出発高分子フィルムの配向性が失われないように、フィルムの破壊が起きない程度の面方向の張力を加える事が有効である。
上記の一般的な手法で作製されるグラファイト膜の場合には、膜全面にわたって、シワのほとんど無い領域や、不均一なシワ(凹凸)が多い領域が存在する。また、発生するシワの凹凸の大きさの制御も困難である。図2(a)は従来の方法で作製された、部分的にシワのほとんど無い部分を有し、また部分的に大きな凹凸を有する不均一なシワを有するグラファイト膜の概略断面のイメージ図である。一般に、炭素化、黒鉛化の工程で以下に述べるような製造方法の工夫を加えない場合には、この様な不均一なシワが発生する事が多い。また、従来の製造プロセスでは、シワの均一性のみでなく発生するシワの凹凸の大きさの制御も困難であった。こうした従来のグラファイト膜は、TIMの特性に大きな影響を与え、シワの制御されたグラファイト膜を作製するためには製造方法に新たな工夫を加える事が好ましい。
本発明の適度な大きさや、均一なシワの形成方法については特に制限はないが、従来の方法で高分子膜からグラファイト膜を製造するだけでは、適切なシワを形成することは困難である。高分子膜として芳香族ポリイミドを用いて炭素化する場合、炭素化時に炭素化膜の面積は元の高分子膜の56~72%程度にまで収縮することが多い。また、最終的に得られるグラファイト膜の面積は炭素膜に比べて伸び、元の高分子膜の寸法の72~90%程度となることが多い。こうした自然の収縮・膨張のために、グラファイト膜には大きなシワが偏っている領域とシワがあまり無い領域が混在したりして、適切なシワを形成する事が出来ない。
本発明のTIMを用いた層間熱接合方法は、上記TIMを熱接合する部材間に設置する工程を含む。すなわち、本発明の層間熱接合方法は、本発明に係る層間熱接合部材を、表面の算術平均粗さRaが0.2μm~5.0μmであり、かつ表面の10点平均粗さRzが1.0μm~25μmである2つの部材と接触させて2つの部材間に設置し(挟持させる)、片方の部材(第一の部材)から他方の部材(第二の部材)へ熱を伝達する層間熱接合方法である。本発明のTIMを層間(第一の部材と第二の部材の間)に狭持させることにより、熱発生源あるいは熱発生源と熱的に接合された部材(第一の部材)から、それ以下の温度(好ましくは第一の部材の温度より低い温度)である第二の部材へ熱を伝える層間熱接合を行うことができる。グラファイト膜は熱源に近い部材と熱源から遠い部材の間に挟持されて設置され、グラファイト膜とそれぞれの部材は直接面接触している。第一及び第二の部材の算術平均粗さRaは、4.5μm以下が好ましく、より好ましくは4.0μm以下であり、またRaが0.23μm以上や0.25μm以上であっても、低熱抵抗値を実現できる。また、第一及び第二の部材の10点平均粗さRzは、好ましくは23μm以下であり、より好ましくは20μm以下であり、10点平均粗さRzが1.5μm以上や1.8μm以上であっても、低熱抵抗値を実現できる。
最初に、下記実施例における物性の測定法について以下に示す。
(1)グラファイト膜の厚さ
50×50mm2に切り出したグラファイト膜の任意の5箇所の厚さを接触式厚さ計にて測定し、その平均値をグラファイト膜の厚さとした。
密度は乾式自動密度計アキュピックII 1340(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。50×50mm2に切り出した5枚のグラファイト膜について1枚ずつ密度を測定し、その平均値を密度とした。
熱拡散率は、周期加熱法による熱拡散率測定装置(アルバック理工(株)社「LaserPit」装置)を用いて、25℃、真空下(10-2Pa程度)、10Hzの周波数を用いて測定した。これはレーザー加熱の点から一定距離だけ離れた点に熱電対を取り付け、その温度変化を測定する方法である。熱伝導率(W/mK)は、熱拡散率(m2/s)と密度(kg/m3)と比熱(798kJ/(kg・K))を掛け合わせることによって算出した。
グラファイト膜の表面粗さ(算術平均粗さ)Raは、JIS B 0601に基づき、表面粗さ測定機Surfcom DX((株)東京精密製)を使用し、室温(20℃)雰囲気下で値を測定した。測定は5cm角の正方形のグラファイト膜を用い、表面粗さRaの測定箇所は、図1の線分で示した5箇所である。基準長さの決定は、JIS B 0633に従い、送り速度0.05mm/秒で描いたチャートから基準長さLの部分を切り取り、その切り取り部分の中心線をX軸、縦方向をY軸として、粗さ曲線Y=f(X)で表したとき、次の式(2)で得られる値をμmで表したものが算術平均粗さRaである。グラファイト膜の5箇所(5つの線分1aの中央部分1β)にてそれぞれRaの値を求め、さらにその平均値を求め、これをグラファイト膜の算術平均粗さRaとした。
選択されたグラファイト膜について、前記5箇所の算術平均粗さRaを測定した時の各箇所の値(Ra)の、全複数箇所での測定結果から求まるRaの平均値(Rave)に対する比、(Ra/Rave)を求めその値をシワの均一性とした。
本発明のグラファイトTIMの熱抵抗測定は、日立テクノロジーアンドサービス製精密熱抵抗測定装置を用いて行なった。本測定装置は精密な熱抵抗測定が可能な装置であって、その誤差は±0.002℃cm2/Wである。試料寸法は10×10mm2、荷重は10~50N(0.1MPa~0.5MPaに相当)の範囲、測定温度は60℃である。具体的には、まず界面温度が60℃になる様に加えるワット数(W)を調節し、測定は温度変化が一定になった後10回測定し、その平均値を測定値とした。
以下に、実施例、比較例に用いた厚さの、シワの状況が異なるグラファイト膜の標準的な作製方法について記載する。尚、ここでは厚さ、焼成条件が同じものは同じアルファベット(A,B・・・など)で表示し、シワの状況の異なる試料を、A-1,A-2・・・などの数字を加えて記載している。
(A-1)厚さ65μm、フィルム面方向熱伝導度:800W/mK、密度:1.4g/cm3、Ra:0.5μm、(Ra/Rave):0.5~2.0、
(B-1)厚さ:48μm、フィルム面方向熱伝導度:1000W/mK、密度:1.8g/cm3、Ra:8μm、(Ra/Rave):0.8~1.2
(B-2)厚さ:48μm、フィルム面方向熱伝導度:1000W/mK、密度:1.8g/cm3、Ra:1.6μm、(Ra/Rave):0.6~1.4
(B-3)厚さ:48μm、フィルム面方向熱伝導度:1000W/mK、密度:1.8g/cm3、Ra:0.3μm、(Ra/Rave):0.9~1.1
(C-1)厚さ:20μm、フィルム面方向熱伝導度:1300W/mK、密度:2.0g/cm3、Ra:0.2、(Ra/Rave):0.8~1.2
(D-1)厚さ:8.1μm、フィルム面方向熱伝導度:1580W/mK、密度:2.1g/cm3、Ra=0.6μm、(Ra/Rave):0.9~1.1
(E-1)厚さ、5.0μm、フィルム面方向熱伝導度:1780W/mK、密度:2.1g/cm3、Ra:0.3μm、(Ra/Rave):0.8~1.2
(F-1)厚さ、2.2μm、フィルム面方向熱伝導度:1800W/mK、密度:2.2g/cm3、Ra:0.4μm、(Ra/Rave):0.7~1.3
(G-1)厚さ、1.0μm、フィルム面方向熱伝導度:1780W/mK、密度:2.1g/cm3、Ra:0.3μm、(Ra/Rave):0.5~1.6
(G-2)厚さ、1.0μm、フィルム面方向熱伝導度:1780W/mK、密度:2.1g/cm3、Ra=2.4μm、(Ra/Rave):0.6~1.5
(G-3)厚さ、1.0μm、フィルム面方向熱伝導度:1780W/mK、密度:2.1g/cm3、Ra:6.3μm、(Ra/Rave):0.9~1.1
(G-4)厚さ、1.0μm、フィルム面方向熱伝導度:1600W/mK、密度:1.9g/cm3、Ra:11μm、(Ra/Rave):0.14~4.0
(G-5)厚さ、1.0μm、フィルム面方向熱伝導度:1600W/mK、密度:1.9g/cm3、Ra:0.03μm、(Ra/Rave):0.9~1.1
(H-1)厚さ、0.8μm、フィルム面方向熱伝導度:1600W/mK、密度:1.9g/cm3、Ra:0.2μm、(Ra/Rave):0.9~1.1
上記各種試料を、異なる表面粗度を持つ3種類の銅箔に狭持し、その熱抵抗値を測定し、その結果を表1に示した。試料(B)~(G)の厚さは本発明の範囲(50μm~1μm)であり、グラファイトフィルム面方向の熱伝導度、密度の値はいずれも本発明のTIMが具備すべき条件の範囲にある。また、Raの値、(Ra/Rave)の値も、好ましい態様における本発明のTIMが具備すべき条件の範囲にある。これらの試料の熱抵抗値は0.4~0.9℃・cm2/W(荷重0.2MPaの場合)であり、従来のTIMの特性を凌駕する低い熱抵抗値を示す事が分かった。さらに、0.1MPaで加圧時の熱抵抗値(R0.1p)と0.5MPaで加圧時の熱抵抗値(R0.5p)の比、R0.1p/R0.5pもきわめて小さく3.0倍以内であった。この事から、本発明の条件を満たすグラファイトTIMは凹凸を有する部材間のTIMとして極めて有効である事が分かった。
(A-1)、(G-4)、(G-5)、(H-1)の4種類の試料をそれぞれ表面粗度の異なる部材間に狭持してその熱抵抗値を測定し結果を表2に示した。これらの試料の内(A-1)(H-1)はその厚さが本発明の範囲を外れている。A-1では3種類の表面粗度の異なる部材にたいして何れの場合でも、1.0℃cm2/W以下の熱抵抗特性は実現出来なかった。これは本発明のグラファイト膜の好ましい厚さが50μm以下である事を示しており、厚さが厚い事と密度から推定されるように空気層の存在によるバルク熱抵抗の増加が原因であると考えられる。H-1は厚さが0.8μmであり本発明の範囲を外れている例である。表面粗度の異なる3種類の部材に対して1.0℃cm2/W以下の熱抵抗特性は実現出来なかった。また、(G-4)はシワが大きくシワの均一性も本発明の好ましい範囲を外れるものである。さらに(G-5)はシワがほとんどない鏡面試料でありシワの大きさが本発明の範囲を外れるものである。これらの場合にも1.0℃cm2/W以下の熱抵抗特性は実現出来なかった。
表3は部材の凹凸が非常に大きい場合の熱抵抗特性を示したもので、本発明の試料としてD-1,B-1を用いて実験を行なった結果である。この結果から本発明によって、0.2MPaの圧力下で1.0℃cm2/W以下の熱抵抗を実現できる部材の表面粗度の範囲は、Ra値で5.0μm以下、Rz値で25μm以下の範囲であると推測できることが分かった。
先にのべた試料(C-1)の作製方法と同じで、黒鉛化の最高処理温度を変えて3種類のグラファイト膜を作製した。黒鉛化処理の最高温度はそれぞれ、2700℃、2400℃、2100℃である。この時、2700℃で処理したグラファイト膜の膜面方向の熱伝導度は1080W/mK、2400℃処理の試料は780W/mK、2100℃処理の試料は500W/mKであった。これらのグラファイト膜を用いて熱抵抗特性を測定したが、0.2MPaの圧力下で1.0℃cm2/W以下の熱抵抗を実現できたのは2700℃、および2400℃処理の試料であり、2100℃処理試料では1.0℃cm2/W以下の熱抵抗は実現できなかった。この事から膜面方向の熱伝導度は500W/mK以上(特に500W/mK超)である事が必要である事が分かった。
作製した前記(A-1)~(H-1)の14種類のグラファイト膜を空気中、150℃の環境下で240時間加熱した。加熱前グラファイト膜と加熱後のグラファイト膜の膜厚、面方向の熱伝導度、表面粗度Raを比較した。その結果膜厚、面方向の熱伝導度、表面粗度Raは全く変化していなかった。また熱処理前後のグラファイト膜を用いてその熱抵抗特性を測定したが、熱抵抗特性のバラツキ(耐久試験の前の熱抵抗値に対する、熱処理前後の熱抵抗値の変化量の比を意味する)は20%以内であった。この事から、本発明のグラファイト膜TIMは150℃の環境下で、240時間経過する耐久試験においてその熱抵抗値の変化を20%以内にする事が出来ると結論した。
1α 各辺の中点
1β 線分の中点
1γ 重心
5a グラファイト膜
5b スペーサー
5c プレス冶具
6a 第一の部材
6b 層間熱接合部材
6c 第二の部材
7a 熱抵抗測定用ロッド
7b シリコングリース
7c 片方の面にある大きさの凹凸を有する銅箔
7d グラファイト膜
8a 熱抵抗測定用ロッド
8b シリコングリース
8c 鏡面銅箔
Claims (13)
- 2つの部材の間に狭持されて熱を伝達する層間熱接合部材であって、該層間熱接合部材はグラファイト膜を有し、該グラファイト膜の厚さは1μm~50μmであり、密度は1.40g/cm3~2.26g/cm3であり、膜面方向の熱伝導度は500W/mK~2000W/mKであり、該グラファイト膜の表面の算術平均粗さRaが0.1μm~10μmである層間熱接合部材。
- 前記グラファイト膜は複数箇所の表面の算術平均粗さRaと該算術平均粗さRaの平均値(Rave)との比(Ra/Rave)が0.2~5.0である請求項1に記載の層間熱接合部材。
- 請求項1または2に記載の層間熱接合部材を用いた層間熱接合方法であって、前記2つの部材の表面の算術平均粗さRaが0.2μm~5.0μmであり、前記2つの部材の表面の10点平均粗さRzが1.0μm~25μmであり、0.2MPaの荷重をかけたときの熱抵抗値が1.0℃cm2/W以下である層間熱接合方法。
- 請求項1または2に記載の層間熱接合部材を用いた層間熱接合方法であって、前記2つの部材の表面の算術平均粗さRaが0.2~5.0μmであり、前記2つの部材の表面の10点平均粗さRzが1.0μm~25μmの範囲であり、0.1MPaの荷重をかけたときの熱抵抗値(R0.1)と0.5MPaの荷重をかけたときの熱抵抗値(R0.5)の比(R0.1/R0.5)が1.0~3.0である層間熱接合方法。
- 請求項1または2に記載の層間熱接合部材を用いた層間熱接合方法であって、前記2つの部材の表面の算術平均粗さRaが0.2μm~5.0μmであり、前記2つの部材の表面の10点平均粗さRzが1.0μm~25μmであり、空気中150℃の環境下で240時間経過する耐久試験の前後において、熱抵抗値の増加率が耐久試験の前における熱抵抗値の20%以下である層間熱接合方法。
- 高分子膜を炭素化して炭素化膜を得る炭素化工程および炭素化膜を黒鉛化してグラファイト膜を得る黒鉛化工程を含む請求項1または2に記載の層間熱接合部材の製造方法。
- 前記高分子膜が縮合系芳香族高分子を含む請求項6に記載の層間熱接合部材の製造方法。
- 前記高分子膜は芳香族ポリイミドを含み、厚さが1.67μm~125μmであり、前記高分子膜を2400℃以上の温度で熱処理する請求項6または7に記載の層間熱接合部材の製造方法。
- 前記炭素化工程および前記黒鉛化工程の少なくとも1つの工程において、前記高分子膜、前記炭素化膜または前記グラファイト膜のいずれかが複数の点で保持され、加圧されながら熱処理される請求項6~8のいずれか1項に記載の層間熱接合部材の製造方法。
- 前記高分子膜、前記炭素化膜または前記グラファイト膜の少なくともいずれかの膜の片側の面にはスペーサーが積層されて熱処理される請求項6~9のいずれか1項に記載の層間熱接合部材の製造方法。
- 前記スペーサーの表面粗さRaは0.1μm~10μmである請求項10に記載の層間熱接合部材の製造方法。
- 前記スペーサーが炭素繊維またはグラファイト繊維からなるフェルトを含む請求項10または11に記載の層間熱接合部材の製造方法。
- 前記グラファイト膜の厚さは2μm~20μmである請求項1又は2に記載の層間熱接合部材。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017017693 | 2017-02-02 | ||
JP2017017693 | 2017-02-02 | ||
PCT/JP2018/002955 WO2018143188A1 (ja) | 2017-02-02 | 2018-01-30 | 層間熱接合部材、層間熱接合方法、層間熱接合部材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018143188A1 JPWO2018143188A1 (ja) | 2019-11-21 |
JP7022706B2 true JP7022706B2 (ja) | 2022-02-18 |
Family
ID=63040686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018565558A Active JP7022706B2 (ja) | 2017-02-02 | 2018-01-30 | 層間熱接合部材、層間熱接合方法、層間熱接合部材の製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11667531B2 (ja) |
JP (1) | JP7022706B2 (ja) |
CN (1) | CN110249423B (ja) |
WO (1) | WO2018143188A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10135225B2 (en) | 2013-08-02 | 2018-11-20 | Koninklijke Philips N.V. | Laser device with adjustable polarization |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11670566B2 (en) * | 2017-02-02 | 2023-06-06 | Kaneka Corporation | Thermal interface material, method for thermally coupling with thermal interface material, and method for preparing thermal interface material |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014133669A (ja) | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Kaneka Corp | 層間熱接続部材および層間熱接続方法 |
WO2016129442A1 (ja) | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 株式会社カネカ | 平滑表面黒鉛膜およびその製造方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3948000B2 (ja) * | 2003-08-26 | 2007-07-25 | 松下電器産業株式会社 | 高熱伝導性部材及びその製造方法ならびにそれを用いた放熱システム |
JP5405084B2 (ja) | 2007-11-06 | 2014-02-05 | 株式会社カネカ | グラファイトフィルムの製造方法 |
JP5329135B2 (ja) | 2008-06-20 | 2013-10-30 | 株式会社カネカ | グラファイト複合フィルム |
JP5322587B2 (ja) * | 2008-08-12 | 2013-10-23 | 株式会社カネカ | グラファイトフィルムの製造方法 |
JP6406760B2 (ja) * | 2013-09-26 | 2018-10-17 | 株式会社カネカ | グラファイトシート、その製造方法、配線用積層板、グラファイト配線材料、および配線板の製造方法 |
JP2016141608A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 日立化成株式会社 | グラファイトフィルムの製造方法及びグラファイトフィルム |
JP6552935B2 (ja) * | 2015-10-06 | 2019-07-31 | 株式会社カネカ | 層間熱接合材料およびパワー半導体用冷却システム |
-
2018
- 2018-01-30 JP JP2018565558A patent/JP7022706B2/ja active Active
- 2018-01-30 US US16/483,386 patent/US11667531B2/en active Active
- 2018-01-30 WO PCT/JP2018/002955 patent/WO2018143188A1/ja active Application Filing
- 2018-01-30 CN CN201880009945.6A patent/CN110249423B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014133669A (ja) | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Kaneka Corp | 層間熱接続部材および層間熱接続方法 |
WO2016129442A1 (ja) | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 株式会社カネカ | 平滑表面黒鉛膜およびその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10135225B2 (en) | 2013-08-02 | 2018-11-20 | Koninklijke Philips N.V. | Laser device with adjustable polarization |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110249423B (zh) | 2023-04-04 |
US20200024144A1 (en) | 2020-01-23 |
CN110249423A (zh) | 2019-09-17 |
WO2018143188A1 (ja) | 2018-08-09 |
JPWO2018143188A1 (ja) | 2019-11-21 |
US11667531B2 (en) | 2023-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7181093B2 (ja) | 層間熱接合部材、層間熱接合方法、層間熱接合部材の製造方法 | |
JP6043188B2 (ja) | 層間熱接続部材および層間熱接続方法 | |
TWI645981B (zh) | 石墨片材、其製造方法、配線用積層板、石墨配線材料及配線板之製造方法 | |
JP4659827B2 (ja) | グラファイトフィルムの製造方法 | |
JP5329135B2 (ja) | グラファイト複合フィルム | |
JP6814267B2 (ja) | グラファイトシート、高熱伝導性放熱基板、及びグラファイトシートの製造方法 | |
WO2017131205A1 (ja) | 黒鉛膜及び黒鉛テープ | |
JP2022126642A (ja) | 高耐荷重性および高熱伝導性を有する放熱シート | |
JP7022706B2 (ja) | 層間熱接合部材、層間熱接合方法、層間熱接合部材の製造方法 | |
JP5624647B2 (ja) | グラファイト複合フィルムの製造方法 | |
JP6108389B2 (ja) | 層間熱接続部材および層間熱接続方法 | |
JP6847686B2 (ja) | 層間熱接合方法、冷却システム | |
JP6552935B2 (ja) | 層間熱接合材料およびパワー半導体用冷却システム | |
JP6800034B2 (ja) | 層間接合部、層間熱接合部材、層間熱接合方法、及び層間熱接合部材の製造方法 | |
JP7075899B2 (ja) | 層間熱接合部材、層間熱接合方法、層間熱接合部材の製造方法 | |
JP2009210731A (ja) | 高い放熱能力を有した複合反射フィルム | |
KR20170009729A (ko) | 그라파이트 플레이트 및 그 제조 방법 | |
JP6313547B2 (ja) | 層間熱接続部材、層間熱接続部材の製造方法、および、層間熱接続方法 | |
TW201313460A (zh) | 熱壓機用之緩衝材及其應用 | |
JP2006100659A (ja) | 熱伝導性フィルム | |
JP2024011672A (ja) | フィルム状グラファイト |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190705 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220207 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7022706 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |