JPH04107295A - 電着による微粒子混合有機薄膜の形成方法 - Google Patents

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〕 本発明は、高熱伝導性とともに表面絶縁性を要求される
電子機器部品、精密機器部品の表面改質を行うに好適な
電着による微粒子混合有機薄膜の形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来１部品表面に高熱伝導性でかつ表面＃＠縁性を付与
する方法には、特開昭６３−２６１５２８号公報に記載
のようにダイヤモンド、窒化アルミニウムなどのコーテ
ィングを行う方法があるが、このコーティングにおいて
は信頼性の高いコーティング技術はまだ確立されておら
ず、また処理コストが高いこともあって実用性に乏しい
。

また、材料表面に絶縁性と耐食性を付与する方法には、
米国特許第３２３０１６２号に記載のように電着法によ
る有機膜の形成方法があり、一般的にこの有機膜の形成
方法は膜厚数十μｍの厚膜形成に主として用いられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のダイヤモンド、窒化アルミニウムなどのコーティ
ング従来技術は、スパッタ・反応性蒸着等のＰＶＤ　（
物理的蒸着法）を用いると、膜のつき回りが悪く、複雑
形状を有する物には適用できず、また処理コストが高い
という問題があった。

またダイヤモンド、窒化アルミニウムのコーティングに
ＣＶＤ　（化学的蒸着）を用いると、成膜温度が高く（
約１０００℃）なるため、膜を形成できる被処理物質が
限定され、その上処理コストが高いなどの問題があった
。

また従来の電着による有機物の形成方法では。

膜の主成分はエポキシなどの有機物であり、熱伝導性の
点で問題があった。またその電着によれば、膜厚は数十
μｍ程度と厚くなり、これを１０μｍ以下の薄い膜厚に
すると膜品質の点で問題があった。

本発明の目的は、熱伝導性の良好な無機微粒子を混在さ
せた有機被膜を電着によって形成することによって、熱
伝導性がよくかつ絶縁性を有する薄膜を部品表面に低コ
ストで形成する電着による微粒子混合有機薄膜の形成方
法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の電着による微粒子
混合有機薄膜の形成方法は、樹脂を溶解させた水溶液に
前記樹脂と同種の有機物で被覆された熱伝導性良好な無
機微粒子を分散させて混合溶液をつくり、該混合溶液中
で基板の表面に無機微粒子を混在させた有機薄膜すなわ
ち混合薄膜を電着することを特徴としている。そして無
機微粒子に被覆された有機物は、水溶液中の樹脂と化学
的結合が可能な官能基を有するものがよく、樹脂として
エポキシ系樹脂を、無機微粒子としてＳｉＣを用いるの
がよい。この場合、膜厚１ｏμｍ以下の混合薄膜を形成
するには無機微粒子の粒径が１μｍ以下であるとよい。

〔作用〕

電着は、樹脂を溶解した水溶液中で電気伝導体である基
板ともう一つの電極との間に直流電圧を印加し、樹脂成
分を電気的な力によって基板表面に析出させて被膜を形
成する方法である。捕脂が析出すると析出箇所の電気抵
抗が増すため、その後は析出していない箇所を選んで樹
脂が析出する。

したがって電着法はつき回りが極めて良い。通常の電着
においては、被膜析出後、百数十℃で焼成し、析出した
樹脂を重合させて被覆を硬化させるのが一般的である。

本発明は、上記電着の基本原理を応用したものである。

上記水溶液中に、この水溶液に溶解させた樹脂と化学的
結合が可能な官能基を表面にコーティングした高熱伝導
性の無機微粒子を分散、混合するとこの微粒子も電気的
な力を受けて基板表面に析出する。この場合、微粒子は
粒径１μｍ以下のものを用いるので、比較的小さな電圧
によっても、微粒子は基板表面に析出することができる
。また電子機器、精密機器で要求される１０μｍ以下の
膜厚においても無機微粒子は膜厚の１／１０以下の粒径
をもつので、無機微粒子が十分均一に分散した薄膜を形
成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

第１図は本実施例で用いた電着装置を示す図である。こ
の電着装置は、被処理材なる基板１と、電着用電極２と
、基板１と電着用電極２間に電圧を印加する直流電源３
と、基板１と電着用電極を漬ける電着液４と、その電着
液４を貯えた容器５とから構成されている。本実施例で
は、基板１には無酸素銅板を、電着用電極２にはＳＵＳ
　３１６ステンレス鋼板を用いており、基板１は直流電
源３のマイナス極に接続され、一方電着用電極２はプラ
ス極に接続されている。電着液４にはエポキシ樹脂と有
機物で被覆された無機微粒子とが含有されている。基板
１と電着用電極２に電圧が印加されると、電着液中のエ
ポキシ樹脂と無機微粒子はプラスに帯電し、マイナス極
の基板１表面に析出する。

第２図は、本発明の一実施例の工程を示した図である。

まず、基板１の銅板表面を鏡面状態まで研摩しアセトン
洗浄によって脱脂し、イオン交換水で洗浄し、その後、
水滴跡が生じないようにガスブローによって乾燥させた
。次に第１図に示す電着装置によって適正な印加電圧、
電着時間の条件で電着を行った。電着された基板１を純
水で洗い、Ｎ２ガスで乾燥した後、大気中で１７５℃、
２５分間の焼成を行い、基板１表面に析出した樹脂を重
合、硬化させた。

次に電着液と無機微粒子との混合方法について詳述する
。

〔溶液Ａ〕

２ｗｔ％の水系分散剤（燐−ホウ素系）を溶解したイオ
ン交換水に、無機微粒子として粒径Ｑ、２５μｍのＳｉ
Ｃ超微粒子を２ｗｔ％入れ、８０℃で２時間混合させ、
ＳｉＣ超微粒子表面に分散剤を反応、吸着させた。

〔溶液Ｂ〕

５ｗｔ％のシランカップリング剤（γグリシトロキシプ
ロピルトリメトキシシラン）を混合させたイオン交換水
を８０℃で２時間撹拌して、加水分解させた。

〔溶解Ｃ〕

溶液Ａと溶液Ｂを重量％で５０：５０の比較で混合し、
６時間撹拌させた。

この液Ｃとエポキシ樹脂を溶解した水溶液〔溶液Ｄ〕と
を混合し、電着液とした。

第３図は溶液Ｃ：溶液Ｄ＝５０：５０の混合比で、電着
電圧：２０Ｖ、電着時間＝１５秒の条件で形成した被膜
中の粒子構造を示す電子顕微鏡写真である。この電子顕
微鏡写真において、基板１表面には約１μｍの被膜６が
形成され、この被膜６はエポキシ樹脂の有機膜７と、そ
の有機膜７内に均一に分散する０、２５μｍのＳｉＣの
微粒子８から構成されているのが見られる。

この被膜６（以下混合薄膜６という）の熱伝導率は１　
、５　Ｘ　１０−’Ｗ／ｃｍ’ｃであった。したがって
ＳｉＣ微粒子を混合しない有機膜の熱伝導率４Ｘ　１０
−’Ｗ／ｃｍ℃と比較して、この被膜は約４倍の熱伝導
率を持っていることがわかる。

以上述べたように本実施例によれば、熱伝導率の良好な
ＳｉＣ微粒子を用いることにより、薄膜で高熱伝導性と
絶縁性を有する被膜を形成することができる。なお、上
記実施例と同様にして、粒径１μｍのＳｉＣを用いて、
１０μｍの混合薄膜を基板に形成した。この混合薄膜は
膜中にＳｉＣを均一に分散した品質のよいものであるこ
とを確認した。

次に前記実施例により混合薄膜６を形成した銅製冷却用
フィンで構成される半導体素子冷却装置について述べる
。第４図はその半導体素子冷却装置を示す断面斜視図、
第５図は第４図の■−■断面図である。半導体素子冷却
装置は、半導体素子セラミック基板１１に搭載されたＬ
　Ｓ　Ｉチップ１２の背面にバネ（図示せず）によって
押し付けられた冷却用フィン１３と、ＬＳＩチップ１２
全体を覆うハウジング１４の内面に設けられた冷却用フ
ィン１５とが互いに嵌合された構造となっており、断面
がくしば状で互いに嵌合するフィンの表面に混合薄膜６
が形成されている。なおＬＳＩチップ１２の配線とセラ
ミックス基板１１の配線ははんだボール１６により接続
されている。

ＬＳ１１２で生じた熱は、冷却用フィン１３、冷却用フ
ィン１５を通じて伝達し、ハウジング１４に伝わり、ハ
ウジング１４上部に設けられた冷却器（図示せず）によ
り除去される。

このような冷却装置において、冷却フィン１３の底はＬ
ＳＩチップ１２に単に接触しているだけであるのでＬＳ
Ｉチップ面の動き追従し可動することができる。そのた
め、嵌合された冷却フィン１３と１５の表面は互いに摩
擦接触する。しかしながら、冷却フィン１３と１５はそ
の表面にそれぞれ有機膜中に熱伝導性の良いＳｉＣ微粒
子を含めた混合薄膜６を成形しているため、耐摩耗性が
良く、摩耗によって金属粉が発生してショートを引き起
こすことがなく、また熱伝導が良いので冷却性能を高め
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、樹脂を溶解させた水溶液を熱伝導性の
良い無機微粒子を分散させた混合溶液を用いて電着を行
うことにより、無機高熱伝導微粒子を電着有機膜に均一
に混在させることができるので、＃＠縁性、耐食性を有
する有機膜の熱伝導特性を、簡便な方法により大幅に向
上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電着による微粒子混合有機薄膜の形成
方法の一実施例に用いる電着装置の概略構成図、第２図
は一実施例の工程を示す図、第３図は一実施例により形
成した混合薄膜中の粒子構造を示す電子顕微鏡写真、第
４図は一実施例を適用した半導体素子冷却装置の斜視図
、第５図は第４図のＶ−Ｖ断面図である。 １・・・基板、２・・・電着用電極、３・・・直流用電
源、４・・・電着液、６・・・被膜（混合薄膜）、７・
・・有機膜、８・・・ＳｉＣ微粒子、１１・・・セラミ
ック基板、１２・・・ＬＳＩチップ、１３．１５・・・
冷却用フィン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂を溶解させた水溶液に熱伝導性良好な無機微粒
   子を分散させて混合溶液をつくり、該混合溶液中に基板
   とその基板に相対する電極を浸漬し、前記基板と電極間
   に電圧を印加して、前記基板の表面に前記無機微粒子を
   混在させた有機薄膜なる混合薄膜を形成する電着による
   微粒子混合有機薄膜の形成方法。 ２、樹脂を溶解させた水溶液に前記樹脂と同種の有機物
   で被覆された熱伝導性良好な無機微粒子を分散させて混
   合溶液をつくり、該混合溶液中に基板とその基板に相対
   する電極を浸漬し、前記基板と電極間に電圧を印加して
   、前記基板に表面に前記無機微粒子を混在させた有機薄
   膜なる混合薄膜を形成する電着による微粒子混合有機薄
   膜の形成方法。 ３、前記無機微粒子に被覆された有機物は、前記樹脂と
   化学的結合が可能な官能基を有することを特徴とする請
   求項１または２記載の電着による微粒子混合有機薄膜の
   形成方法。 ４、前記樹脂はエポキシ系樹脂なることを特徴とする請
   求項１〜３記載の電着による微粒子混合有機薄膜の形成
   方法。 ５、前記無機微粒子はＳｉＣなることを特徴とする請求
   項４記載の電着による微粒子混合有機薄膜の形成方法。 ６、前記無機微粒子の粒径が１μｍ以下であることを特
   徴とする請求項５記載の電着による微粒子混合有機薄膜
   の形成方法。 ７、前記混合薄膜の膜厚は１０μｍ以下であることを特
   徴とする請求項６記載の電着による微粒子混合有機薄膜
   の形成方法。 ８、請求項１〜３記載の電着による微粒子混合有機薄膜
   の形成方法により、表面に混合薄膜を形成された電子機
   器部品。 ９、請求項１〜３記載の電着による微粒子混合有機薄膜
   の形成方法により、表面に混合薄膜を形成された冷却用
   フィン。