JPH02286768A

JPH02286768A - 回路基板用絶縁接着剤組成物およびその用途

Info

Publication number: JPH02286768A
Application number: JP10728389A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fukuda; 誠福田; Kazuo Kato; 和男加藤; Shinichiro Asai; 新一郎浅井
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-26
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JP3006617B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野つ本発明は、特定の無機フィラーが高充填でき、熱伝導率
が高く、金属基板との＠着性に富んだ回路基板用絶縁接
着剤組成物及びぞの用途にｒＡするものである。

（従来の技術〕従来からアルミニウム、鉄、鉄−ニッケル合金などの金
属基板上に無機フィラーを充填したエポキシ樹脂系の接
着剤を１００μｍ前後の厚さで塗布し、その上に金属箔
を接着した回路基板は知られていた（特開昭５６−６２
６８８号公報、特開昭５８−１５２９０号公報）。

しかしこれらの回路基板では、絶縁層として使用してい
る接着剤の熱伝導率が低いため、熱伝導性の良い金属基
板本来の特性音生かすことができず、満足のいく放熱性
を得ることができない欠点があった。この対策としてこ
の接着剤の厚みを数十μｍと薄くすることによシ熱伝導
性を良くする試みも見られるが、逆に基板として用いる
場合には絶縁層の耐電圧信頼性が悪くなるという重大な
欠点があった。

このため樹脂に無機フィラーをさらに高充填−その接着
剤の熱伝導性を向上させる方法が一般にとられているが
、無機フィラーを高充填すると接着剤の粘度が上昇し、
塗工性が悪くな多気泡を巻込む様になるため、かえって
熱伝導性や絶縁特性が落ちてしまうという問題があった
。

（発明が解決するだめの課題）本発明はかかる欠点を解決するものであシ、回路基板用
絶縁接着剤組成物として従来とおシの接着力全保持しつ
つ、熱伝導性の良い無機フィラーを高充填した接着剤組
成物全開発し、さらにこれ全使用して熱伝導性の高い混
成集積回路基板及び混成集積回路を完成するに至った。

（課題を解決するだめの手段）すなわち本発明は、耐熱性側胴１０〜４０容量チと、最
大粒径か１００μｍ以下の球状の粗粒粒子として粒子径
５０μｒｎ’ｌｉ＝　５０重量チ以上含有し、しかも平
均粒子径が５〜５０μｍである無機フィラー４２〜６３
容ｉ％及び球状微粒子として粒子径１．５μｍ以下が７
０重量％、粒子径０．２μｍ以上が７０ｉｆＥ量チで、
しかも平均粒子径が［ｌＪ、２〜１．５μｍである無機
フィラー１８〜２７谷ｔチとを主成分としてなる回路基
板用絶縁接着剤組成物と該絶縁接着剤組成物を用いた高
熱伝導性混成集積回路基板及び高熱伝導性混成集積回路
を特徴とするものである。

本発明の接着剤組成物に用いる耐熱樹脂としては、例え
はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ア
クリル樹脂等がある。そして耐熱樹脂の割合は、１０〜
４０容に％であり、１０容ｌｊ１％未満では接着剤組成
物の粘度か上昇して作業性が落ち、４０容ｉチを超える
と絶縁層としての熱伝導性が低下して好ましくない。

また本発明の接着剤組成物に用いる無機ンイラーとして
は、例えは酸化アルミニウム（アルミナ入酸化ケイ素、
酸化マグネシウム等の酸化物セラミックス、窒化アルミ
ニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の窒化物セラミック
ス及び炭化物セラミックス等がある。そして無機フィラ
ーの割合は、最大粒子径が１００μｍ以下の球状の粗粒
単一粒子として粒子径５〜５０μ、ｍ　全ｓ　ｏ重ｔＳ
以上含有し、しかも平均粒子径が５〜５０μｍである無
機フィラー４２〜６３容’ｉ％及び球状微粒子として粒
子径１．５μｍ以下が７０重量％、粒子径０．２μｍ以
上が７０重量％で、しかも平均粒子径が０．２〜１．５
μｍある無機フィラー１８〜２７容量チであシ、この範
囲以外では樹脂組成物粘度の上昇、熱伝導率の低下があ
シ好ましくない。また前記の球状の粗粒単一粒子として
は、たとえばアルミナでは特開昭６２−１９１４２０号
公報に記載されているよりなカッティングエツジを有し
ない球状コランダムアルミナ粒子が好ましい。

また無機フィラーは、全ｉＬ’ｔ−１０口とした場合に
粒子径の異なる球状の粗粒粒子と球状微粒子との比で粗
粒単一粒子が６０〜９０容量優になる配合が接着剤組成
物への高充填配合として好ましく、この範囲以外では高
充填できても熱伝導性が悪くなる。球状の粗粒単一粒子
としては、最大粒径が１００μ扉以下で、粒子径５〜５
０μｍを５０重量％以上含有し、しかも平均粒子径５〜
５０μｍであシ、この範囲以外では熱伝導率が低下して
好ましくない。この粗粒の最大粒子径が１００μｒＩＬ
を超えると、一般に金属基板を用いた混成集積回路基板
の絶縁層の厚みが１００μｍ前後のため、耐電圧不良や
、基板の外観不良が生じ好ましくない。

また球状微粒子としては粒子径１．５μｍ以下が７０重
量％、粒子径０．２μｍ以上が７０重量％でしかも平均
粒子径が０．２〜１．５μ扉であシ、この範囲以外では
充填性が低下し、熱伝導性が悪くなる。

接着剤組成物の粘度を低くするためにはこの球状微粉の
粒度分布がシャープなほど良い。

さらに本発明の接着剤組成物は、熱伝導率が４、ＯＸ　
Ｉ　Ｑ−”　ｃａｔ／　ｃＩｎ−ｓｅｃ−ｄｅｇ以上Ａ
あるいは５．０〜２０　Ｘ　１０−”　ｃａｔ／　ｃｍ
　・ｓｅｃ−ｄｅｇが好ましい。

本発明の接着剤組成物には必要に応じてシラン系カップ
リング剤、チタネート系カップリング剤、安定剤、硬化
促進剤等も用いることができる。

本発明者らは本発明による特定された無機フィラーを用
いた無機フィラー高充填接着剤の製造において、驚くべ
きことに、従来、無機フィラー高充填接着剤の製造にお
いて用いられている、熟練が必要で手間のかかる高シェ
ア下でのロール混線作業なしに、一般に用いられている
混練機の与で容易に短時間に混線できることを見出した
。

また本発明による混成集積回路基板は、無機フィラーを
従来以上に充填しているため、回路形成した基板をプレ
スによ多分割する時に金型が著しく摩耗することが懸念
されたが、球状の形をした無機フィラーのため、金型摩
耗も少なく十分に実用に耐えることがわかった。

次に第１図は、本発明の絶縁接着剤組成物２を介して金
属基板１と導電性金属箔層３からなる混成集積回路基板
の断面図である。金属基板１としては、アルミニウム及
びその合金、鉄、ケイ素鋼、ステンレス、銅／インバー
／銅クラッド材、銅／モリブデン／銅等のクラツド材で
ある。また導電性金属箔層３としては、銅箔、銅−アル
ミニウムクラツド箔、銅−ニッケルーアルミニウムクラ
ツド箔等である。また第２図は、前記の回路基板を用い
て実装した混成集積回路の１断面図を示すものであシ、
導電性金属箔層３をエツチングして形成した回路には、
パワートランジスタ４、テッグ抵抗５、テッグコンデン
サー６、外部リード７が半田付によシ搭載されている。

（実施例）以下実施例によシ本発明を更に詳細に説明する。

（実施例１）まず最大粒径７５μｍ以下で５〜５０μｍ’に５ＯＮ童
チ以上含有し、平均粒子径１７μｍからなる酸化アルミ
ニウム（以下アルミナという）球状粗粒単一粒子７０重
量％と、１．５μｍ以下が９０重量％、０．２μｍ以上
が９０重量％で平均粒子０．７μｍからなるアルミナ球
状微粒子６０重−Ｊｉ％とを混合した無機フィラーを作
成した。次にこの無機フィラーとビスフェノールＡ型液
状エポキシ樹脂とを第１表に示す割合とし、シランカッ
ブリング剤１重量部（無機フィラー１００重量部に対し
て）を添加して加熱温度５０°Ｃで混練機によシ混練し
、回路基板用絶縁接着剤組成物を作成した。尚、混線中
は経時的に無機フィラーの分散状態をツブデージ法によ
シチェックした。その結果ツブデ−ジ法で無機フィラー
が１００μｍ以下の粒径になるまでに袈した時間は１．
５時間であった。得られた各絶縁接着剤組成物の熱伝導
率を第１表に示す。

（実施例２）アルミナ球状粗粒単一粒子は実施例１と同じものを７０
重童チ用い、アルミナ球状微粒子は、１．５μｍ以下が
７０重量％、０．２μｍ以上が７０重量％で平均粒子径
が第２表に示すものを６０重量％として混合した無機フ
ィラーを作成した。次に該混合無機フィラーにビスフェ
ノールＡ型液状エポキシ樹脂を実施例１と同様な操作を
行ない混合し、最大充填できる絶縁接着剤組成物比を調
べた。

各絶縁接着剤組成物の熱伝導率を第２表に示す。

（比較例）ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂と実施例１の球状
粗粒単一粒子と最大粒子径が７５μｍ以下で平均粒子径
が１２μｍのアルミナ破砕粉末、最大粒子径が７５μｍ
以下で平均粒子径が２２μｍの板状粉末及び最大粒径が
７５１ｔｙｎ以下で平均粒子径２２μｍの球状造粒粉末
を第６表に示す割合とした以外は、実施例１と同様な操
作を行ない絶縁接着剤組成物を得た。各絶縁接着剤組成
物の熱伝導率と分散に要した時間を第６表に示す。

（実施例６）実施例１の混合無機フィラーの充填率８０容量チの絶縁
接着剤組成物にアミン系硬化剤を２１１を部加え、８０
℃、１時間＋１５０°０．２時間硬化させて硬化物を得
、レーデ−フラッシュ法でこの硬化物の熱伝導峯ヲ測定
した。その結果硬化物の熱伝導率は１４　Ｘ　１０−３
ｃａｔ　／（、−７１（−ｓｅｅ−ｄｅｇであった。

（実施例４）実施例６と同じ配合で得た絶縁接着剤組成物を、厚み１
．５ｉｚのアルミニウム板上ＶＣｉｏｏμｍ厚に塗布し
、加熱して半硬化状態にした後、これに６５μｍ厚の銅
箔を張シ合わせ、高熱伝導性混成集積回路基板全作成し
た。この基板の初期特性と長期信頼性テスト結果を表４
に示す。

これらの結果よシこの基板は混成集積回路基板として十
分な耐熱性と耐湿性を有していることがわかる。

（実施例５）実施例４で得た基板を３Ｘ４ｃＩｎに切断し、エツチン
グして１０Ｘ１０Ｘ１０銅箔パターンを形成した。この
銅箔上にＴＯ−２２０型トランジスターを半田付し、水
冷した放熱フィン上に放熱グリースを介して固定した。

トランジスターに実際に通電し、発熱させることにより
熱抵抗値を測定し、放熱グリースの熱抵抗値を補正する
ことによシ０．２４°Ｏ／Ｗ／閑２の値を得た。

（比較例〕破砕アルミナを５５容蓋チ含んだ絶縁接着剤を用いた他
は実施例４と同様にして混成集積回路基板を作成した。

次に実施例５と同様にしてこの基板の熱抵抗値を測定し
たところ、０．５０’Ｃ／Ｗ／（１ｍ２であった。

以下余白（発明の効果）以上のとお多本発明は、特定された二種類の無機フィラ
ーを特定された比率で用いることによシ容易に無機フィ
シ−を高充填できるため、高熱伝導率の回路基板用絶縁
接着剤組成物を得ることができ、しかもその用途として
熱放散性が良好なため高密度実装用混成集積回路基板及
び高密度に実装された混成集積回路を作成できる効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高熱伝導性混成集積回路基板の側面断
面図であυ、第２図は、その混成集積回路の側面断面図
を表わす。符号１・・・金属基板　　　　　　５・・・テッグ抵抗２・
・・接着剤組成物　　　　６・・・テッグコンデンサー
３・・・導電性金属箔層　　　７・・・外部リード線４
・・・パワートランジスタ　８・・・半田層特許出願人
　電気化学工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐熱性樹脂１０〜４０容量％と、最大粒子径が１
００μｍ以下の球状の粗粒でかつ単一粒子として粒子径
５〜５０μｍを５０重量％以上含有し、しかも平均粒子
径が５〜５０μｍである無機フィラー４２〜６３容量％
及び球状微粒子として粒子径１．５μｍ以下が７０重量
％、粒子径０．２μｍ以上が７０重量％で、しかも平均
粒子径が０．２〜１．５μｍである無機フィラー１８〜
２７容量％とを主成分としてなる回路基板用絶縁接着剤
組成物。
（２）無機フィラーが酸化アルミニウムであることを特
徴とする請求項（１）記載の回路基板用絶縁接着剤組成
物。
（３）請求項（１）記載の接着剤組成物を介して導電性
金属基板と導電性金属箔層とを積層してなる高熱伝導性
混成集積回路基板。
（４）請求項（３）記載の高熱伝導性混成集積回路基板
に電子部品を搭載してなる高熱伝導性混成集積回路。