JPH06164174A - 放熱シート - Google Patents
放熱シートInfo
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- JPH06164174A JPH06164174A JP4315368A JP31536892A JPH06164174A JP H06164174 A JPH06164174 A JP H06164174A JP 4315368 A JP4315368 A JP 4315368A JP 31536892 A JP31536892 A JP 31536892A JP H06164174 A JPH06164174 A JP H06164174A
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- aluminum nitride
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
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- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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- H01L2924/151—Die mounting substrate
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- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15312—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、発熱体に対する密着性が高く
発熱体と冷却部品との熱接触抵抗を低減し、発熱体の放
熱特性をより向上させることが可能な高熱伝導性放熱シ
ートを提供することにある。 【構成】本発明に係る放熱シート５ａは、マトリックス
樹脂中にフィラーとして窒化アルミニウム粉末粒子を分
散させ、マトリックス樹脂量に対して重量％で１０〜１
２０％の可塑剤を含有することを特徴とする。また可塑
剤は常温での樹脂を溶解せしめ、沸点が５０℃以上のも
のを使用するとよい。さらにマトリックス樹脂は熱可塑
性樹脂で構成するとよい。また窒化アルミニウム原料粉
末粒子、窒化アルミニウム焼結体粉末粒子および窒化ア
ルミニウム単結晶体粉末粒子の平均粒径は３０μｍ以下
に設定するとよい。窒化アルミニウム焼結体粉末粒子ま
たは窒化アルミニウム単結晶体粉末粒子は熱伝導率が１
５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを使用するとよい。
発熱体と冷却部品との熱接触抵抗を低減し、発熱体の放
熱特性をより向上させることが可能な高熱伝導性放熱シ
ートを提供することにある。 【構成】本発明に係る放熱シート５ａは、マトリックス
樹脂中にフィラーとして窒化アルミニウム粉末粒子を分
散させ、マトリックス樹脂量に対して重量％で１０〜１
２０％の可塑剤を含有することを特徴とする。また可塑
剤は常温での樹脂を溶解せしめ、沸点が５０℃以上のも
のを使用するとよい。さらにマトリックス樹脂は熱可塑
性樹脂で構成するとよい。また窒化アルミニウム原料粉
末粒子、窒化アルミニウム焼結体粉末粒子および窒化ア
ルミニウム単結晶体粉末粒子の平均粒径は３０μｍ以下
に設定するとよい。窒化アルミニウム焼結体粉末粒子ま
たは窒化アルミニウム単結晶体粉末粒子は熱伝導率が１
５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを使用するとよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は放熱シートに係り、特に
発熱体に対する密着性が高く熱抵抗の軽減効果が大きく
発熱体の放熱特性を大幅に改善することが可能な放熱シ
ートに関する。
発熱体に対する密着性が高く熱抵抗の軽減効果が大きく
発熱体の放熱特性を大幅に改善することが可能な放熱シ
ートに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から放熱シートまたは放熱グリース
などの放熱体を発熱体表面に装着したり塗布したりする
ことによって熱抵抗を低減し、発熱体からの熱の放散を
促進する冷却システムが、半導体部品、電子部品、事務
機器およびエネルギ関連部品などの広い分野で採用され
ている。
などの放熱体を発熱体表面に装着したり塗布したりする
ことによって熱抵抗を低減し、発熱体からの熱の放散を
促進する冷却システムが、半導体部品、電子部品、事務
機器およびエネルギ関連部品などの広い分野で採用され
ている。
【０００３】例えば半導体装置分野においては、図１に
示すようなモジュール構造体１が使用されている。すな
わちモジュール構造体１は、電気絶縁性を有するセラミ
ックス基板２上面に、発熱体となるＬＳＩやパワーＩＣ
等の半導体素子３が搭載され、さらに半導体素子３にて
発生した熱を効率的に放散させるために、半導体素子３
の上面に放熱部品としての放熱フィン４が接合されて構
成される。しかしながら、発熱体としての半導体素子３
および放熱部品としての放熱フィン４の接合面には微小
な凹凸が形成されているため、そのまま接合した状態で
は完全に密着することがなく、介在する空気層が接触熱
抵抗となり、放熱特性が低下してしまう。そこで放熱フ
ィン４と半導体素子３との接触圧力を高めたり、両者の
接合面に熱伝導性が良好な有機樹脂接着剤５や放熱シー
ト５ａを介装して伝熱抵抗を低減したりする方策がとら
れている。あるいは有機樹脂中に六方晶系窒化ほう素
（ＢＮ），Ａｌ2 Ｏ3 ，ＢｅＯなどのセラミックス粉末
を添加した充填材を接合面に介在させることにより、凹
凸を減少させると共に熱伝導性を上昇させるような工夫
もなされている。
示すようなモジュール構造体１が使用されている。すな
わちモジュール構造体１は、電気絶縁性を有するセラミ
ックス基板２上面に、発熱体となるＬＳＩやパワーＩＣ
等の半導体素子３が搭載され、さらに半導体素子３にて
発生した熱を効率的に放散させるために、半導体素子３
の上面に放熱部品としての放熱フィン４が接合されて構
成される。しかしながら、発熱体としての半導体素子３
および放熱部品としての放熱フィン４の接合面には微小
な凹凸が形成されているため、そのまま接合した状態で
は完全に密着することがなく、介在する空気層が接触熱
抵抗となり、放熱特性が低下してしまう。そこで放熱フ
ィン４と半導体素子３との接触圧力を高めたり、両者の
接合面に熱伝導性が良好な有機樹脂接着剤５や放熱シー
ト５ａを介装して伝熱抵抗を低減したりする方策がとら
れている。あるいは有機樹脂中に六方晶系窒化ほう素
（ＢＮ），Ａｌ2 Ｏ3 ，ＢｅＯなどのセラミックス粉末
を添加した充填材を接合面に介在させることにより、凹
凸を減少させると共に熱伝導性を上昇させるような工夫
もなされている。
【０００４】この樹脂接着剤５や放熱シート５ａを介在
させることにより、接合面に生じた微小な空隙（凹凸）
を埋めることによって熱接触抵抗を低減し、半導体素子
３にて発生した熱６を放熱フィン４方向に円滑に伝達せ
しめ、放熱特性の改善を図っている。
させることにより、接合面に生じた微小な空隙（凹凸）
を埋めることによって熱接触抵抗を低減し、半導体素子
３にて発生した熱６を放熱フィン４方向に円滑に伝達せ
しめ、放熱特性の改善を図っている。
【０００５】一方、図２に示すようにセラミックス多層
基板７上に半導体素子３を搭載した半導体パッケージ８
をボード９に実装する場合において、半導体素子３にて
発生した熱６をボード９側からも放散させる場合には、
セラミックス多層基板７とボード９との間に、シート状
またはグリース状（ペースト状）の放熱体１０を介在さ
せている。
基板７上に半導体素子３を搭載した半導体パッケージ８
をボード９に実装する場合において、半導体素子３にて
発生した熱６をボード９側からも放散させる場合には、
セラミックス多層基板７とボード９との間に、シート状
またはグリース状（ペースト状）の放熱体１０を介在さ
せている。
【０００６】ここでシート状の放熱体１０の具体例とし
ては、例えばポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピ
レン、ポリイミド、シリコンラバーなどの可撓性を有す
る有機系材料中に、窒化ホウ素、酸化ベリリウム、炭化
けい素などの熱伝導性が高い充填材を添加するか、また
は、これらの充填材を上記有機系材料に被覆したものが
使用されている。一方、グリース状の放熱体１０の具体
例としては、例えば高熱伝導率を有するペースト状のシ
リコーン樹脂接着剤などが広く使用されている。
ては、例えばポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピ
レン、ポリイミド、シリコンラバーなどの可撓性を有す
る有機系材料中に、窒化ホウ素、酸化ベリリウム、炭化
けい素などの熱伝導性が高い充填材を添加するか、また
は、これらの充填材を上記有機系材料に被覆したものが
使用されている。一方、グリース状の放熱体１０の具体
例としては、例えば高熱伝導率を有するペースト状のシ
リコーン樹脂接着剤などが広く使用されている。
【０００７】上記のような放熱体１０を介在させること
により、セラミックス多層基板７とボード９との密着度
が向上し、伝熱抵抗が低減されボード９側への放熱特性
も改善される。
により、セラミックス多層基板７とボード９との密着度
が向上し、伝熱抵抗が低減されボード９側への放熱特性
も改善される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機樹
脂やグリースオイルのみから成る接着剤を使用した場合
においては、いずれも可塑性に優れているため、接合面
に存在する微小な凹凸は充分に埋められるが、有機樹脂
やグリースオイル自体の熱伝導率がせいぜい０．５Ｗ／
ｍ・Ｋと小さいため、放熱性を大幅に改善することは困
難であった。この点を解決するべく、上記のように六方
晶系ＢＮやＳｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス
をフィラーとして添加することも試行されているが、六
方晶系ＢＮやＡｌ2 Ｏ3 の熱伝導率がそれほど大きくな
いため、特に発熱量が大きな発熱体に適用した場合には
熱の放散が不充分になる傾向があった。一方、熱伝導性
に優れたＢｅＯセラミックスを用いることも考えられる
が、ＢｅＯセラミックスは粉末の状態で毒性を有するた
め、安全上積極的に使用することは困難である。
脂やグリースオイルのみから成る接着剤を使用した場合
においては、いずれも可塑性に優れているため、接合面
に存在する微小な凹凸は充分に埋められるが、有機樹脂
やグリースオイル自体の熱伝導率がせいぜい０．５Ｗ／
ｍ・Ｋと小さいため、放熱性を大幅に改善することは困
難であった。この点を解決するべく、上記のように六方
晶系ＢＮやＳｉ3 Ｎ4 ，Ａｌ2 Ｏ3 などのセラミックス
をフィラーとして添加することも試行されているが、六
方晶系ＢＮやＡｌ2 Ｏ3 の熱伝導率がそれほど大きくな
いため、特に発熱量が大きな発熱体に適用した場合には
熱の放散が不充分になる傾向があった。一方、熱伝導性
に優れたＢｅＯセラミックスを用いることも考えられる
が、ＢｅＯセラミックスは粉末の状態で毒性を有するた
め、安全上積極的に使用することは困難である。
【０００９】また上記のような従来の放熱シートにおい
ては、可撓性を有する有機系材料の熱伝導率が一般に低
い一方で熱膨張係数が比較的に大きい欠点があった。し
たがって、上記放熱シートを発熱体に被着した場合に
は、発熱体で発生した熱が円滑に系外に放出されなかっ
たり、また放熱シートと発熱体との熱膨張差が大きい場
合には、両者間の密着性および接着信頼性が低下してし
まう問題点があった。
ては、可撓性を有する有機系材料の熱伝導率が一般に低
い一方で熱膨張係数が比較的に大きい欠点があった。し
たがって、上記放熱シートを発熱体に被着した場合に
は、発熱体で発生した熱が円滑に系外に放出されなかっ
たり、また放熱シートと発熱体との熱膨張差が大きい場
合には、両者間の密着性および接着信頼性が低下してし
まう問題点があった。
【００１０】このような状況に対し、近年の半導体製造
技術の進歩によって、大電力を消費する半導体素子の開
発や半導体素子自体の高集積化や高速化および大電力化
が急速に進行している。このような半導体素子の大電力
化や高集積化等に伴って、半導体素子を代表とする発熱
体からの発熱量はさらに増大化する傾向にあるため、こ
れらの発熱体の放熱性をより高める放熱シートの開発が
希求されている。
技術の進歩によって、大電力を消費する半導体素子の開
発や半導体素子自体の高集積化や高速化および大電力化
が急速に進行している。このような半導体素子の大電力
化や高集積化等に伴って、半導体素子を代表とする発熱
体からの発熱量はさらに増大化する傾向にあるため、こ
れらの発熱体の放熱性をより高める放熱シートの開発が
希求されている。
【００１１】本発明は上記の課題および要請に対応すべ
く発案されたものであり、放熱シートの密着性を高め発
熱体と冷却部品との熱接触抵抗を低減し、発熱体の放熱
特性をより向上させることが可能な放熱シートを提供す
ることを目的とする。
く発案されたものであり、放熱シートの密着性を高め発
熱体と冷却部品との熱接触抵抗を低減し、発熱体の放熱
特性をより向上させることが可能な放熱シートを提供す
ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため、種々のマトリックス材料に各種無機組
成物を添加して放熱シートを形成し、その放熱特性を比
較評価した。その結果、窒化アルミニウム原料粉末（細
長い粒子状の粉末を含む。）、またはこの窒化アルミニ
ウム原料粉末を一旦焼結し、得られた焼結体を粉砕して
得た所定粒径の窒化アルミニウム焼結体粉末粒子または
窒化アルミニウム単結晶体粉末粒子を高分子樹脂マトリ
ックス中にフィラーとして分散せしめ、かつマトリック
ス樹脂量に対して１０〜１２０重量％の可塑剤を含有さ
せて放熱シートを形成したところ、充分な可撓性および
密着性が付与され、放熱シート全体としての熱伝導率が
高く、放熱特性が優れた放熱シートを得ることができ
た。特に高分子樹脂などのマトリックスに対するフィラ
ーとして窒化アルミニウム焼結体粉末粒子または窒化ア
ルミニウム単結晶体粉末粒子を用いて放熱シートを形成
した場合には、その放熱特性をさらに改善でき、同時に
水分との反応性も低下した。本発明は上記知見に基いて
完成されたものである。
を達成するため、種々のマトリックス材料に各種無機組
成物を添加して放熱シートを形成し、その放熱特性を比
較評価した。その結果、窒化アルミニウム原料粉末（細
長い粒子状の粉末を含む。）、またはこの窒化アルミニ
ウム原料粉末を一旦焼結し、得られた焼結体を粉砕して
得た所定粒径の窒化アルミニウム焼結体粉末粒子または
窒化アルミニウム単結晶体粉末粒子を高分子樹脂マトリ
ックス中にフィラーとして分散せしめ、かつマトリック
ス樹脂量に対して１０〜１２０重量％の可塑剤を含有さ
せて放熱シートを形成したところ、充分な可撓性および
密着性が付与され、放熱シート全体としての熱伝導率が
高く、放熱特性が優れた放熱シートを得ることができ
た。特に高分子樹脂などのマトリックスに対するフィラ
ーとして窒化アルミニウム焼結体粉末粒子または窒化ア
ルミニウム単結晶体粉末粒子を用いて放熱シートを形成
した場合には、その放熱特性をさらに改善でき、同時に
水分との反応性も低下した。本発明は上記知見に基いて
完成されたものである。
【００１３】すなわち本発明に係る放熱シートは、マト
リックス樹脂中にフィラーとして窒化アルミニウム粉末
粒子を分散させ、マトリックス樹脂量に対して重量％で
１０〜１２０％の可塑剤を含有することを特徴とする。
リックス樹脂中にフィラーとして窒化アルミニウム粉末
粒子を分散させ、マトリックス樹脂量に対して重量％で
１０〜１２０％の可塑剤を含有することを特徴とする。
【００１４】また可塑剤は常温での樹脂を溶解せしめ、
沸点が５０℃以上であることが望ましい。
沸点が５０℃以上であることが望ましい。
【００１５】さらにマトリックス樹脂は熱可塑性樹脂で
構成するとよい。
構成するとよい。
【００１６】また窒化アルミニウム粉末粒子は、窒化ア
ルミニウム焼結体粉末粒子または窒化アルミニウム単結
晶体粉末粒子で構成するとよい。
ルミニウム焼結体粉末粒子または窒化アルミニウム単結
晶体粉末粒子で構成するとよい。
【００１７】また窒化アルミニウム原料粉末粒子、窒化
アルミニウム焼結体粉末粒子および窒化アルミニウム単
結晶体粉末粒子の平均粒径はマトリックス樹脂中への分
散を良好にするため、３０μｍ以下に設定するとよい。
アルミニウム焼結体粉末粒子および窒化アルミニウム単
結晶体粉末粒子の平均粒径はマトリックス樹脂中への分
散を良好にするため、３０μｍ以下に設定するとよい。
【００１８】上記放熱シートのマトリックスを構成する
絶縁材料としては、アクリル樹脂、ポリウレタンなどの
柔軟性（可撓性）を有する高分子樹脂が好適である。ま
た高温度で軟化し、繰り返しの加熱操作によっても成形
可能であり、長期間に亘り発熱体または放熱部品と良好
な密着性を維持し得るポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレン、塩化ビニール樹脂、ＡＢＳ樹脂などの熱
可塑性樹脂が好ましい。さらに後述する可塑剤の添加に
よる可撓性および密着性の改善効果を充分に発揮させる
ためにも熱可塑性樹脂が好ましい。
絶縁材料としては、アクリル樹脂、ポリウレタンなどの
柔軟性（可撓性）を有する高分子樹脂が好適である。ま
た高温度で軟化し、繰り返しの加熱操作によっても成形
可能であり、長期間に亘り発熱体または放熱部品と良好
な密着性を維持し得るポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレン、塩化ビニール樹脂、ＡＢＳ樹脂などの熱
可塑性樹脂が好ましい。さらに後述する可塑剤の添加に
よる可撓性および密着性の改善効果を充分に発揮させる
ためにも熱可塑性樹脂が好ましい。
【００１９】一方、マトリックス樹脂として熱硬化性樹
脂を使用した場合には、熱が付与された後に硬化が開始
され、その後における放熱シートの脱着に支障を来す上
に発熱体や放熱部品との密着性が劣化するおそれがあ
る。また熱硬化性樹脂では一旦硬化した後では、可塑剤
を添加しても可塑性を回復できず、密着性の維持が困難
となる。したがって、マトリックス樹脂としては、熱可
塑性樹脂を使用することが肝要である。
脂を使用した場合には、熱が付与された後に硬化が開始
され、その後における放熱シートの脱着に支障を来す上
に発熱体や放熱部品との密着性が劣化するおそれがあ
る。また熱硬化性樹脂では一旦硬化した後では、可塑剤
を添加しても可塑性を回復できず、密着性の維持が困難
となる。したがって、マトリックス樹脂としては、熱可
塑性樹脂を使用することが肝要である。
【００２０】特にアクリル樹脂は柔軟性に優れており、
発熱体および冷却部品の接合面に対してフレキシブルな
形状で接触し接合面における熱接触抵抗を大幅に低減す
ることができる。
発熱体および冷却部品の接合面に対してフレキシブルな
形状で接触し接合面における熱接触抵抗を大幅に低減す
ることができる。
【００２１】また上記マトリックス中に分散させる窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）原料粉末粒子や窒化アルミニウ
ム焼結体粉末粒子または窒化アルミニウム単結晶体粉末
粒子は放熱シート全体の熱伝導率を向上させるためおよ
び適度な可撓性（密着性）を付与するために放熱シート
容積に対して５０〜８０容積％の割合で添加される。添
加量が５０容積％未満においては、熱伝導率の改善効果
が少ない一方、添加量が８５容積％を超える場合におい
ては、ＡｌＮ粉末粒子を保持固定するマトリックスの割
合が相対的に低下し、放熱体の可撓性が失われるととも
に構造強度が低下してしまう。最も好適な添加量は６５
〜７５容積％である。
アルミニウム（ＡｌＮ）原料粉末粒子や窒化アルミニウ
ム焼結体粉末粒子または窒化アルミニウム単結晶体粉末
粒子は放熱シート全体の熱伝導率を向上させるためおよ
び適度な可撓性（密着性）を付与するために放熱シート
容積に対して５０〜８０容積％の割合で添加される。添
加量が５０容積％未満においては、熱伝導率の改善効果
が少ない一方、添加量が８５容積％を超える場合におい
ては、ＡｌＮ粉末粒子を保持固定するマトリックスの割
合が相対的に低下し、放熱体の可撓性が失われるととも
に構造強度が低下してしまう。最も好適な添加量は６５
〜７５容積％である。
【００２２】また可塑剤は放熱シートに密着性および可
撓性を付与するために、マトリックス樹脂量に対して１
０〜１２０重量％の範囲で添加される。添加量が１０ｗ
ｔ％未満の場合では、放熱シートから可撓性が失われ、
長期間に亘って安定した密着性が保持できない。一方、
添加量が１２０ｗｔ％を超える過量となると、放熱シー
トの保形性が劣化し、取扱いが困難になる。したがって
添加量は上記範囲に設定されるが、最も好適な範囲とし
ては、マトリックス樹脂および可塑剤の種類によって異
なるが２０〜１００ｗｔ％の範囲である。
撓性を付与するために、マトリックス樹脂量に対して１
０〜１２０重量％の範囲で添加される。添加量が１０ｗ
ｔ％未満の場合では、放熱シートから可撓性が失われ、
長期間に亘って安定した密着性が保持できない。一方、
添加量が１２０ｗｔ％を超える過量となると、放熱シー
トの保形性が劣化し、取扱いが困難になる。したがって
添加量は上記範囲に設定されるが、最も好適な範囲とし
ては、マトリックス樹脂および可塑剤の種類によって異
なるが２０〜１００ｗｔ％の範囲である。
【００２３】さらに発熱部品に放熱シートを装着した場
合に発熱部品からの熱によって可塑剤が揮散することを
防止するため、沸点が５０℃以上の可塑剤を使用するこ
とが望ましい。可塑剤の具体例としては、ジブチルフタ
レート（ＤＢＰ、沸点３３９℃）、ジオクチルフタレー
ト（ＤＯＰ、沸点２４０℃）、トリブチルフォスフェー
ト（ＴＢＰ）、ジエチルヘキシルフタレート（ＤＥＨ
Ｐ、沸点２１５〜２３５℃）、ブチルラウリルフタレー
ト（ＢＬＰ、沸点１６１℃）、トリクレジルフォスフェ
ート（ＴＣＰ、沸点２３５〜２５５℃）、ジエチルヘキ
シルアジペート（ＤＯＡ、沸点２０５〜２２０℃）、ジ
オクチルセバケート（ＤＯＳ、沸点２４８℃）、ブチル
フタリルブチルグリコート（ＢＰＢＧ、沸点２１９℃）
などがある。
合に発熱部品からの熱によって可塑剤が揮散することを
防止するため、沸点が５０℃以上の可塑剤を使用するこ
とが望ましい。可塑剤の具体例としては、ジブチルフタ
レート（ＤＢＰ、沸点３３９℃）、ジオクチルフタレー
ト（ＤＯＰ、沸点２４０℃）、トリブチルフォスフェー
ト（ＴＢＰ）、ジエチルヘキシルフタレート（ＤＥＨ
Ｐ、沸点２１５〜２３５℃）、ブチルラウリルフタレー
ト（ＢＬＰ、沸点１６１℃）、トリクレジルフォスフェ
ート（ＴＣＰ、沸点２３５〜２５５℃）、ジエチルヘキ
シルアジペート（ＤＯＡ、沸点２０５〜２２０℃）、ジ
オクチルセバケート（ＤＯＳ、沸点２４８℃）、ブチル
フタリルブチルグリコート（ＢＰＢＧ、沸点２１９℃）
などがある。
【００２４】本発明においては微細なＡｌＮ原料粉末粒
子をそのままマトリックス樹脂中に添加することも可能
であるが、特に電子部品用の放熱シートを形成する場合
には、ＡｌＮ原料粉末を一旦成形焼結して高熱伝導度の
ＡｌＮ焼結体とし、そのＡｌＮ焼結体を改めて粉砕して
調製したＡｌＮ焼結体粉末粒子として添加することが好
ましい。またマトリックス中に分散させるフィラーとし
て、さらに高い熱導率を有するＡｌＮ単結晶体を使用す
る場合については、粗大なＡｌＮ単結晶体を粉砕して調
製した微細なＡｌＮ単結晶体粉末粒子を使用すること
が、熱伝導特性の異方性を回避するために好ましい。
子をそのままマトリックス樹脂中に添加することも可能
であるが、特に電子部品用の放熱シートを形成する場合
には、ＡｌＮ原料粉末を一旦成形焼結して高熱伝導度の
ＡｌＮ焼結体とし、そのＡｌＮ焼結体を改めて粉砕して
調製したＡｌＮ焼結体粉末粒子として添加することが好
ましい。またマトリックス中に分散させるフィラーとし
て、さらに高い熱導率を有するＡｌＮ単結晶体を使用す
る場合については、粗大なＡｌＮ単結晶体を粉砕して調
製した微細なＡｌＮ単結晶体粉末粒子を使用すること
が、熱伝導特性の異方性を回避するために好ましい。
【００２５】すなわち本願発明者らの実験結果によれ
ば、平均粒径０．５〜１μｍのＡｌＮ原料粉末はそのま
までは３０〜４０Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低い熱伝導率しか保
持せず、このＡｌＮ原料粉末をそのままアクリル樹脂中
に分散せしめて放熱シートを調製した場合、放熱シート
の熱伝導率は１．０〜２．０Ｗ／ｍ・Ｋと低い値しか取
り得ない。
ば、平均粒径０．５〜１μｍのＡｌＮ原料粉末はそのま
までは３０〜４０Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低い熱伝導率しか保
持せず、このＡｌＮ原料粉末をそのままアクリル樹脂中
に分散せしめて放熱シートを調製した場合、放熱シート
の熱伝導率は１．０〜２．０Ｗ／ｍ・Ｋと低い値しか取
り得ない。
【００２６】しかるに本願発明のように、ＡｌＮ原料粉
末を一旦焼結すると、１２０〜２６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の
極めて高い熱伝導率を保持するようになる。
末を一旦焼結すると、１２０〜２６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の
極めて高い熱伝導率を保持するようになる。
【００２７】放熱シートの構成材料となる上記窒化アル
ミニウム焼結体は、本質的に高熱伝導性を備える材料で
あるが、その原料材質や焼結条件、熱処理条件によって
種々の熱伝導率を有するものが得られるため、放熱シー
トの要求特性から一般に１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好まし
くは１７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率を有するＡｌＮ
焼結体を使用することが望ましい。
ミニウム焼結体は、本質的に高熱伝導性を備える材料で
あるが、その原料材質や焼結条件、熱処理条件によって
種々の熱伝導率を有するものが得られるため、放熱シー
トの要求特性から一般に１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、好まし
くは１７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率を有するＡｌＮ
焼結体を使用することが望ましい。
【００２８】上記のようなＡｌＮ焼結体は通常下記のよ
うな手順で製造される。すなわち、平均粒径０．１〜２
μｍ程度の窒化アルミニウム原料粉末に、焼結助剤とし
て周期律表のIIa 族あるいはIIIa族元素の化合物を０．
１〜５重量％添加した混合粉末を成形し、得られた成形
体を、Ｎ2 ガスまたはアルゴンガスなどの非酸化性雰囲
気中で温度１６００〜１９５０℃で２〜１０時間焼結し
て製造される。
うな手順で製造される。すなわち、平均粒径０．１〜２
μｍ程度の窒化アルミニウム原料粉末に、焼結助剤とし
て周期律表のIIa 族あるいはIIIa族元素の化合物を０．
１〜５重量％添加した混合粉末を成形し、得られた成形
体を、Ｎ2 ガスまたはアルゴンガスなどの非酸化性雰囲
気中で温度１６００〜１９５０℃で２〜１０時間焼結し
て製造される。
【００２９】このようにして得られた多結晶質のＡｌＮ
焼結体には原料粉末中に混入していた不純物の酸素等に
よって形成された酸化物粒界相が残っており、この粒界
相が熱伝導の妨げになっていると考えられる。
焼結体には原料粉末中に混入していた不純物の酸素等に
よって形成された酸化物粒界相が残っており、この粒界
相が熱伝導の妨げになっていると考えられる。
【００３０】そこでＡｌＮ焼結体の熱伝導率をさらに向
上させるために、さらにカーボン蒸気や一酸化炭素ガ
ス、窒素ガスを含む還元雰囲気中で温度１８００〜２０
００℃で２〜１００Ｈｒ程度熱処理することにより、Ａ
ｌＮ焼結体の高純度化が図られる。すなわち粒界相を構
成していたＡｌ5 Ｙ3 Ｏ12等の酸化物は、カーボンと窒
素とが共存している雰囲気中で高温で還元窒化されＡｌ
Ｎになる一方、固溶していた酸素はカーボンと結合して
焼結体外に放出される。その結果、ＡｌＮ焼結体組織か
ら熱伝導を阻害する粒界相の酸化物が除去され２００〜
２６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の高熱伝導率を有するＡｌＮ焼結
体が得られる。
上させるために、さらにカーボン蒸気や一酸化炭素ガ
ス、窒素ガスを含む還元雰囲気中で温度１８００〜２０
００℃で２〜１００Ｈｒ程度熱処理することにより、Ａ
ｌＮ焼結体の高純度化が図られる。すなわち粒界相を構
成していたＡｌ5 Ｙ3 Ｏ12等の酸化物は、カーボンと窒
素とが共存している雰囲気中で高温で還元窒化されＡｌ
Ｎになる一方、固溶していた酸素はカーボンと結合して
焼結体外に放出される。その結果、ＡｌＮ焼結体組織か
ら熱伝導を阻害する粒界相の酸化物が除去され２００〜
２６０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の高熱伝導率を有するＡｌＮ焼結
体が得られる。
【００３１】特に上記のような条件で調製した多結晶質
のＡｌＮ焼結体をさらに還元雰囲気中で高温度で焼成
し、焼結体表面から分解蒸発したＡｌＮ分解ガスを冷却
し、粒子成長させることにより、粒界相がなく、熱伝導
率が２００〜２５０Ｗ／ｍ・ＫのＡｌＮ単結晶体が得ら
れる。
のＡｌＮ焼結体をさらに還元雰囲気中で高温度で焼成
し、焼結体表面から分解蒸発したＡｌＮ分解ガスを冷却
し、粒子成長させることにより、粒界相がなく、熱伝導
率が２００〜２５０Ｗ／ｍ・ＫのＡｌＮ単結晶体が得ら
れる。
【００３２】このＡｌＮ単結晶体は、窒化アルミニウム
本来の特徴である高熱伝導性を発現し易い。またＡｌＮ
単結晶体は六方晶系の結晶構造を有しているため、その
ａ軸方向とｃ軸方向とで熱伝導性に異方性を有してい
る。そのため粗大なＡｌＮ単結晶体をそのままマトリッ
クス中に分散させた放熱体では場所によって熱伝導性に
ばらつきを生じるおそれがある。したがって、粗大なＡ
ｌＮ単結晶体は予め粉砕して微細に調整することによ
り、上記異方性の影響を回避することができる。
本来の特徴である高熱伝導性を発現し易い。またＡｌＮ
単結晶体は六方晶系の結晶構造を有しているため、その
ａ軸方向とｃ軸方向とで熱伝導性に異方性を有してい
る。そのため粗大なＡｌＮ単結晶体をそのままマトリッ
クス中に分散させた放熱体では場所によって熱伝導性に
ばらつきを生じるおそれがある。したがって、粗大なＡ
ｌＮ単結晶体は予め粉砕して微細に調整することによ
り、上記異方性の影響を回避することができる。
【００３３】すなわち得られた粗大なＡｌＮ焼結体また
はＡｌＮ単結晶体は通常のボールミルまたは振動ミル等
の混合粉砕機を使用し、乾式粉砕法または湿式粉砕法ま
たは双方を組み合せた粉砕工程において所定粒径となる
ように粉砕される。粉砕されたＡｌＮ焼結体は分級して
おく。また粉砕時に粉末に酸素が付着すると熱伝導性の
低下を招くため、上記粉砕操作は非酸化性雰囲気中で実
施する方が好ましい。
はＡｌＮ単結晶体は通常のボールミルまたは振動ミル等
の混合粉砕機を使用し、乾式粉砕法または湿式粉砕法ま
たは双方を組み合せた粉砕工程において所定粒径となる
ように粉砕される。粉砕されたＡｌＮ焼結体は分級して
おく。また粉砕時に粉末に酸素が付着すると熱伝導性の
低下を招くため、上記粉砕操作は非酸化性雰囲気中で実
施する方が好ましい。
【００３４】樹脂マトリックス中に分散させる窒化アル
ミニウム原料粉末、窒化アルミニウム焼結体粉末および
ＡｌＮ単結晶体粉末の平均粒径は使用する接合面の表面
状態やシートの表面状態および半導体素子封止用材料と
して使用した場合の封止性を考慮して３０μｍ以下に設
定するとよい。平均粒径が３０μｍを超えるように粗大
になると、粒子表面の凹凸が大きくなって伝熱抵抗とな
る空気層が形成され易くなるためである。ＡｌＮ焼結体
の粉砕後の平均粒径は２〜１０μｍの範囲に設定するこ
とがより好ましい。
ミニウム原料粉末、窒化アルミニウム焼結体粉末および
ＡｌＮ単結晶体粉末の平均粒径は使用する接合面の表面
状態やシートの表面状態および半導体素子封止用材料と
して使用した場合の封止性を考慮して３０μｍ以下に設
定するとよい。平均粒径が３０μｍを超えるように粗大
になると、粒子表面の凹凸が大きくなって伝熱抵抗とな
る空気層が形成され易くなるためである。ＡｌＮ焼結体
の粉砕後の平均粒径は２〜１０μｍの範囲に設定するこ
とがより好ましい。
【００３５】また上記のように粉砕して得られた窒化ア
ルミニウム焼結体粉末および窒化アルミニウム単結晶体
粉末のマトリックス樹脂に対する濡れ性を改善し、分散
性を高める目的で、窒化アルミニウム焼結体粉末をマト
リックス樹脂中に混合する前に、予め表面改質処理を施
すことが望ましい。表面改質処理の具体例としては、粉
砕して得た窒化アルミニウム焼結体粉末または単結晶体
粉末に対して０．１〜５重量％のチタネート系カップリ
ング剤、界面活性剤等を滴下し、充分に混合しておく。
上記チタネート系カップリング剤等は各ＡｌＮ粉末表面
に薄い被膜層（コーティング層）を形成し、焼結体粉末
および単結晶体粉末の樹脂に対する濡れ性を著しく向上
させる。その結果、マトリックス樹脂中にＡｌＮ焼結体
粉末等が均一に分散した放熱シート組織が得られる。ま
たＡｌＮ粒子表面にコーティング層が形成されるためＡ
ｌＮ粒子の耐水性も向上する。
ルミニウム焼結体粉末および窒化アルミニウム単結晶体
粉末のマトリックス樹脂に対する濡れ性を改善し、分散
性を高める目的で、窒化アルミニウム焼結体粉末をマト
リックス樹脂中に混合する前に、予め表面改質処理を施
すことが望ましい。表面改質処理の具体例としては、粉
砕して得た窒化アルミニウム焼結体粉末または単結晶体
粉末に対して０．１〜５重量％のチタネート系カップリ
ング剤、界面活性剤等を滴下し、充分に混合しておく。
上記チタネート系カップリング剤等は各ＡｌＮ粉末表面
に薄い被膜層（コーティング層）を形成し、焼結体粉末
および単結晶体粉末の樹脂に対する濡れ性を著しく向上
させる。その結果、マトリックス樹脂中にＡｌＮ焼結体
粉末等が均一に分散した放熱シート組織が得られる。ま
たＡｌＮ粒子表面にコーティング層が形成されるためＡ
ｌＮ粒子の耐水性も向上する。
【００３６】そして本発明に係る放熱シートは、上記Ａ
ｌＮ原料粉末、焼結体粉末または単結晶体粉末の体積分
率が５０〜８０％となるように高分子樹脂粉末を混練配
合して、さらに有機バインダ等を添加して原料混合体を
調製し、しかる後に原料混合体をドクターブレード法、
射出成形法、押出し成形法またはロール成形法を使用し
て所定のシート形状に成形して製造される。
ｌＮ原料粉末、焼結体粉末または単結晶体粉末の体積分
率が５０〜８０％となるように高分子樹脂粉末を混練配
合して、さらに有機バインダ等を添加して原料混合体を
調製し、しかる後に原料混合体をドクターブレード法、
射出成形法、押出し成形法またはロール成形法を使用し
て所定のシート形状に成形して製造される。
【００３７】
【作用】上記構成に係る放熱シートによれば、窒化アル
ミニウム原料粉末、またはそのＡｌＮ原料粉末を一旦焼
結して、その熱伝導率を上昇させた後に粉砕したＡｌＮ
焼結体粉末またはＡｌＮ単結晶体粉末をマトリックス樹
脂中に分散させ、なおかつマトリックス樹脂量に対して
１０〜１２０重量％の可塑剤を含有させて調製している
ため、従来の放熱シートと比較して熱伝導率が非常に大
きく、かつ充分可塑性が高く密着性が優れている。した
がって、発熱体と冷却部品との接合面に介在させた場合
に両者の密着度が高くなり、接触熱抵抗を大幅に低減で
き、発熱体の放熱特性を大幅に改善することができる。
特に通常の多結晶質のＡｌＮ焼結体と比較してさらに熱
伝導度が大きなＡｌＮ単結晶体粉末をマトリックス樹脂
中に分散させるフィラーとして使用することにより、放
熱シートの放熱特性を飛躍的に高めることができる。
ミニウム原料粉末、またはそのＡｌＮ原料粉末を一旦焼
結して、その熱伝導率を上昇させた後に粉砕したＡｌＮ
焼結体粉末またはＡｌＮ単結晶体粉末をマトリックス樹
脂中に分散させ、なおかつマトリックス樹脂量に対して
１０〜１２０重量％の可塑剤を含有させて調製している
ため、従来の放熱シートと比較して熱伝導率が非常に大
きく、かつ充分可塑性が高く密着性が優れている。した
がって、発熱体と冷却部品との接合面に介在させた場合
に両者の密着度が高くなり、接触熱抵抗を大幅に低減で
き、発熱体の放熱特性を大幅に改善することができる。
特に通常の多結晶質のＡｌＮ焼結体と比較してさらに熱
伝導度が大きなＡｌＮ単結晶体粉末をマトリックス樹脂
中に分散させるフィラーとして使用することにより、放
熱シートの放熱特性を飛躍的に高めることができる。
【００３８】
【実施例】次に本発明の一実施例について説明する。
【００３９】実施例１〜５ 窒化アルミニウム原料粉末を篩にかけて３０μｍ以下と
し、得られた粉末にチタネート系カップリング剤を１重
量％の割合で添加混合した後に、アクリル樹脂中に容積
％で６５％になるように添加した。さらにトルエンとエ
タノールとを１：１の割合で配合した有機溶剤を添加
し、さらにアクリル樹脂量に対して可塑剤としてのジブ
チルフタレート（ＤＢＰ）をそれぞれ１０重量％（実施
例１）、４０重量％（実施例２）、８０重量％（実施例
３）、１００重量％（実施例４）、１２０重量％（実施
例５）添加して、可塑剤含有量が異なる５種類の混合体
を調製した。そして各混合体をアルミナ製のボールミル
中に投入して２４時間混合し、しかる後に減圧雰囲気に
て液体粘度を上昇させ、ドクターブレード法にて成形
し、５種類のシート成形体を得た。
し、得られた粉末にチタネート系カップリング剤を１重
量％の割合で添加混合した後に、アクリル樹脂中に容積
％で６５％になるように添加した。さらにトルエンとエ
タノールとを１：１の割合で配合した有機溶剤を添加
し、さらにアクリル樹脂量に対して可塑剤としてのジブ
チルフタレート（ＤＢＰ）をそれぞれ１０重量％（実施
例１）、４０重量％（実施例２）、８０重量％（実施例
３）、１００重量％（実施例４）、１２０重量％（実施
例５）添加して、可塑剤含有量が異なる５種類の混合体
を調製した。そして各混合体をアルミナ製のボールミル
中に投入して２４時間混合し、しかる後に減圧雰囲気に
て液体粘度を上昇させ、ドクターブレード法にて成形
し、５種類のシート成形体を得た。
【００４０】さらに得られた各シート状成形体を積層し
て熱圧着し、厚さ３mmで縦横１cmの正方形状を有する実
施例１〜５に係る放熱シートをそれぞれ形成し、各放熱
シートの熱伝導率をレーザフラッシュ法にて測定した。
て熱圧着し、厚さ３mmで縦横１cmの正方形状を有する実
施例１〜５に係る放熱シートをそれぞれ形成し、各放熱
シートの熱伝導率をレーザフラッシュ法にて測定した。
【００４１】比較例１ 一方、比較例１として、可塑剤としてのＤＢＰの添加量
をアクリル樹脂量に対して５ｗｔ％と過少に設定した以
外は、実施例１〜５と同様な条件で原料調製および成形
を行なってシート状成形体を形成し、得られたシート状
成形体を積層して同一寸法の放熱シートを調製し、その
熱伝導率をレーザフラッシュ法にて測定した。
をアクリル樹脂量に対して５ｗｔ％と過少に設定した以
外は、実施例１〜５と同様な条件で原料調製および成形
を行なってシート状成形体を形成し、得られたシート状
成形体を積層して同一寸法の放熱シートを調製し、その
熱伝導率をレーザフラッシュ法にて測定した。
【００４２】比較例２ 一方、比較例２として、可塑剤の添加量を１３０ｗｔ％
と過量に設定した以外は実施例１〜５と同様な条件シー
ト状成形体を形成し、同一寸法の放熱シートを調製し、
熱伝導率を測定することを試みた。
と過量に設定した以外は実施例１〜５と同様な条件シー
ト状成形体を形成し、同一寸法の放熱シートを調製し、
熱伝導率を測定することを試みた。
【００４３】これらの測定結果を下記表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】表１に示す結果から明らかなように、高熱
伝導性を有する窒化アルミニウム粉末を熱可塑性樹脂中
に分散し、樹脂量に対して２０〜１２０重量％の可塑剤
を含有させた実施例１〜５に係る放熱シートによれば、
熱伝導率が高く熱放散性に優れ、密着性（可撓性）に優
れた放熱シートを得ることができた。またこの放熱シー
トを発熱体と冷却部品との間に密着介在させることがで
き、効率よく熱を放出できるため、発熱体の放熱特性を
大幅に改善できた。
伝導性を有する窒化アルミニウム粉末を熱可塑性樹脂中
に分散し、樹脂量に対して２０〜１２０重量％の可塑剤
を含有させた実施例１〜５に係る放熱シートによれば、
熱伝導率が高く熱放散性に優れ、密着性（可撓性）に優
れた放熱シートを得ることができた。またこの放熱シー
トを発熱体と冷却部品との間に密着介在させることがで
き、効率よく熱を放出できるため、発熱体の放熱特性を
大幅に改善できた。
【００４６】一方、比較例１の放熱シートでは可塑剤の
添加効果が少なく熱圧着が成されず、密着性に乏しいた
め、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率しか得られなかっ
た。また比較例２の放熱シートでは可塑剤が過量に添加
されているため保形性が悪く、熱圧着時およびレーザフ
ラッシュ法による測定時の熱によって変形し、熱伝導率
の測定が不可能であった。
添加効果が少なく熱圧着が成されず、密着性に乏しいた
め、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率しか得られなかっ
た。また比較例２の放熱シートでは可塑剤が過量に添加
されているため保形性が悪く、熱圧着時およびレーザフ
ラッシュ法による測定時の熱によって変形し、熱伝導率
の測定が不可能であった。
【００４７】実施例６ 熱伝導率が２６０Ｗ／ｍ・Ｋである窒化アルミニウム焼
結体ペレットを、ＡｌＮ板を内張りしたボールミルある
いは振動ミルによって粉砕した後に分級し、粒径１０〜
１５μｍの窒化アルミニウム焼結体粉末を調製した。そ
して得られた窒化アルミニウム焼結体粉末に対して５重
量％のチタネート系カップリング剤を添加して均一に混
合して表面改質処理した後に、改質処理したＡｌＮ焼結
体粉末の含有量が６０容積％となるようにアクリル樹脂
バインダ、有機溶剤およびアクリル樹脂量に対して８０
ｗｔ％の可塑剤としてのＤＢＰを添加し、均一な原料混
合体を調製した。次に得られた原料混合体をドクターブ
レード法によって成形し、シート状放熱体を形成した。
結体ペレットを、ＡｌＮ板を内張りしたボールミルある
いは振動ミルによって粉砕した後に分級し、粒径１０〜
１５μｍの窒化アルミニウム焼結体粉末を調製した。そ
して得られた窒化アルミニウム焼結体粉末に対して５重
量％のチタネート系カップリング剤を添加して均一に混
合して表面改質処理した後に、改質処理したＡｌＮ焼結
体粉末の含有量が６０容積％となるようにアクリル樹脂
バインダ、有機溶剤およびアクリル樹脂量に対して８０
ｗｔ％の可塑剤としてのＤＢＰを添加し、均一な原料混
合体を調製した。次に得られた原料混合体をドクターブ
レード法によって成形し、シート状放熱体を形成した。
【００４８】実施例７ 窒化アルミニウム焼結体粉末を使用せずに、平均粒径
１．５μｍの窒化アルミニウム原料粉末をそのままアク
リル樹脂粉末に添加した以外は、実施例６と全く同一条
件で原料混合体を処理成形して同一寸法の実施例７に係
る放熱シートを形成した。
１．５μｍの窒化アルミニウム原料粉末をそのままアク
リル樹脂粉末に添加した以外は、実施例６と全く同一条
件で原料混合体を処理成形して同一寸法の実施例７に係
る放熱シートを形成した。
【００４９】このようにして調製された実施例６および
実施例７に係る各放熱シートの放熱性能および強度を評
価するため、その熱伝導度およびシート密度を測定して
下記表２に示す結果を得た。
実施例７に係る各放熱シートの放熱性能および強度を評
価するため、その熱伝導度およびシート密度を測定して
下記表２に示す結果を得た。
【００５０】
【表２】
【００５１】表２に示す結果から明らかなように、窒化
アルミニウム焼結体粉末を樹脂マトリックス中に分散さ
せた実施例６に係る放熱シートは、微細なＡｌＮ原料粉
末を分散させた実施例７の放熱シートと比較して、強度
特性（密度に対応する）において大きな差異は現われな
いが、伝熱特性は２倍以上優れていることが確認され
た。
アルミニウム焼結体粉末を樹脂マトリックス中に分散さ
せた実施例６に係る放熱シートは、微細なＡｌＮ原料粉
末を分散させた実施例７の放熱シートと比較して、強度
特性（密度に対応する）において大きな差異は現われな
いが、伝熱特性は２倍以上優れていることが確認され
た。
【００５２】実施例８〜９ 実施例６において調製した窒化アルミニウム焼結体を還
元雰囲気中にて焼結した際に、焼結体表面に生成した針
状または繊維状の窒化アルミニウム単結晶体を採取し、
そのまま粉砕したもの（実施例８用）と、採取したＡｌ
Ｎ単結晶体をカーボン製るつぼ中にて再度１８５０℃で
２４時間熱処理してから粉砕したもの（実施例９用）と
の２種類のＡｌＮ単結晶体粉末を調製した。なお２種類
のAlN単結晶体粉末の結晶組織をＸ線回折法にて調査し
たところ、単結晶組織を有することが確認された。
元雰囲気中にて焼結した際に、焼結体表面に生成した針
状または繊維状の窒化アルミニウム単結晶体を採取し、
そのまま粉砕したもの（実施例８用）と、採取したＡｌ
Ｎ単結晶体をカーボン製るつぼ中にて再度１８５０℃で
２４時間熱処理してから粉砕したもの（実施例９用）と
の２種類のＡｌＮ単結晶体粉末を調製した。なお２種類
のAlN単結晶体粉末の結晶組織をＸ線回折法にて調査し
たところ、単結晶組織を有することが確認された。
【００５３】次に上記２種類のＡｌＮ単結晶体粉末をそ
れぞれ篩にかけ、３０μｍ以下の粒径を有する粉末を分
別した。次に得られた２種類のＡｌＮ単結晶体粉末にそ
れぞれチタネートカップリング剤を５ｗｔ％添加混合し
た後に、マトリックスとしてのアクリル樹脂中に容積％
で６５％になるように添加した。さらにトルエンとエタ
ノールとを１：１の割合で配合した有機溶剤を添加し、
さらにアクリル樹脂量に対して可塑剤としてのジブチル
フタレート（ＤＢＰ）を８０重量％添加して混合物を調
製した。次にこの混合物をアルミナ製のボールミル中に
投入し、２４時間混合し、その後減圧雰囲気にて液体粘
度を上昇させ、しかる後にドクターブレード法にて成形
し、２種類のシート状成形体を得た。
れぞれ篩にかけ、３０μｍ以下の粒径を有する粉末を分
別した。次に得られた２種類のＡｌＮ単結晶体粉末にそ
れぞれチタネートカップリング剤を５ｗｔ％添加混合し
た後に、マトリックスとしてのアクリル樹脂中に容積％
で６５％になるように添加した。さらにトルエンとエタ
ノールとを１：１の割合で配合した有機溶剤を添加し、
さらにアクリル樹脂量に対して可塑剤としてのジブチル
フタレート（ＤＢＰ）を８０重量％添加して混合物を調
製した。次にこの混合物をアルミナ製のボールミル中に
投入し、２４時間混合し、その後減圧雰囲気にて液体粘
度を上昇させ、しかる後にドクターブレード法にて成形
し、２種類のシート状成形体を得た。
【００５４】さらに得られた各シート状成形体を積層し
て熱圧着し、厚さ３mmで縦横１cmの正方形状を有する実
施例８，９に係る放熱シートをそれぞれ形成し、各放熱
シートの熱伝導率をレーザフラッシュ法にて測定した。
て熱圧着し、厚さ３mmで縦横１cmの正方形状を有する実
施例８，９に係る放熱シートをそれぞれ形成し、各放熱
シートの熱伝導率をレーザフラッシュ法にて測定した。
【００５５】比較例３ 一方、比較例３として、ＡｌＮ単結晶体粉末の代りに、
実施例６に係る焼結体を調製する際に使用した平均粒径
１．５μｍのＡｌＮ原料粉末をそのまま使用し、可塑剤
の添加量をアクリル樹脂量に対して５重量％とした以外
は実施例８，９と同一条件でシート成形し、同一形状を
有する比較例３に係る放熱体を調製し、同様にレーザフ
ラッシュ法にてその熱伝導率を測定した。これらの測定
結果を下記表３に示す。
実施例６に係る焼結体を調製する際に使用した平均粒径
１．５μｍのＡｌＮ原料粉末をそのまま使用し、可塑剤
の添加量をアクリル樹脂量に対して５重量％とした以外
は実施例８，９と同一条件でシート成形し、同一形状を
有する比較例３に係る放熱体を調製し、同様にレーザフ
ラッシュ法にてその熱伝導率を測定した。これらの測定
結果を下記表３に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】表３に示す結果から明らかなように、実施
例８〜９に係る放熱シートによれば、熱伝導率が高いＡ
ｌＮ単結晶体粉末をマトリックス樹脂のフィラーとして
使用し、可塑剤を適量含有させて形成しているため、単
にＡｌＮ原料粉末を使用した比較例３の放熱シートと比
較して密着性が優れており２倍以上も放熱性に優れてい
る。また可撓性および密着性が優れているため、発熱体
と冷却部品との間に充填した場合、発熱体の放熱特性を
大幅に改善することができた。
例８〜９に係る放熱シートによれば、熱伝導率が高いＡ
ｌＮ単結晶体粉末をマトリックス樹脂のフィラーとして
使用し、可塑剤を適量含有させて形成しているため、単
にＡｌＮ原料粉末を使用した比較例３の放熱シートと比
較して密着性が優れており２倍以上も放熱性に優れてい
る。また可撓性および密着性が優れているため、発熱体
と冷却部品との間に充填した場合、発熱体の放熱特性を
大幅に改善することができた。
【００５８】さらに本実施例に係る放熱シート５ａを図
１に示すモジュール構造体や図２に示す半導体パッケー
ジの放熱体１０として使用した場合には、半導体素子３
の放熱特性を大幅に改善することができた。また本実施
例の放熱シート５ａは、所定量の可塑剤を含有している
ため、長期間に亘って良好な可撓性および密着性を保持
する。したがって特に振動が作用する電動機や複写機等
の感熱ヘッドの放熱材に使用しても、振動によって放熱
シートの接合面に経時的に空隙を発生することも少な
く、伝熱抵抗を常に低く維持し、熱放出を容易にすると
いう優れた効果が発揮される。
１に示すモジュール構造体や図２に示す半導体パッケー
ジの放熱体１０として使用した場合には、半導体素子３
の放熱特性を大幅に改善することができた。また本実施
例の放熱シート５ａは、所定量の可塑剤を含有している
ため、長期間に亘って良好な可撓性および密着性を保持
する。したがって特に振動が作用する電動機や複写機等
の感熱ヘッドの放熱材に使用しても、振動によって放熱
シートの接合面に経時的に空隙を発生することも少な
く、伝熱抵抗を常に低く維持し、熱放出を容易にすると
いう優れた効果が発揮される。
【００５９】
【発明の効果】以上説明の通り本発明に係る放熱シート
によれば、窒化アルミニウム原料粉末、またはそのＡｌ
Ｎ原料粉末を一旦焼結して、その熱伝導率を上昇させた
後に粉砕したＡｌＮ焼結体粉末粒子またはＡｌＮ単結晶
体粉末粒子をマトリックス樹脂中に分散させ、なおかつ
マトリックス樹脂量に対して１０〜１２０重量％の可塑
剤を含有させて調製しているため、従来の放熱シートと
比較して熱伝導率が非常に大きく、かつ充分可塑性が高
く密着性が優れている。したがって、発熱体と冷却部品
との接合面に介在させた場合に両者の密着度が高くな
り、接触熱抵抗を大幅に低減でき、発熱体の放熱特性を
大幅に改善することができる。特に通常の多結晶質のＡ
ｌＮ焼結体と比較してさらに熱伝導度が大きなＡｌＮ単
結晶体粉末粒子をマトリックス樹脂中に分散させるフィ
ラーとして使用することにより、放熱シートの放熱特性
を飛躍的に高めることができる。
によれば、窒化アルミニウム原料粉末、またはそのＡｌ
Ｎ原料粉末を一旦焼結して、その熱伝導率を上昇させた
後に粉砕したＡｌＮ焼結体粉末粒子またはＡｌＮ単結晶
体粉末粒子をマトリックス樹脂中に分散させ、なおかつ
マトリックス樹脂量に対して１０〜１２０重量％の可塑
剤を含有させて調製しているため、従来の放熱シートと
比較して熱伝導率が非常に大きく、かつ充分可塑性が高
く密着性が優れている。したがって、発熱体と冷却部品
との接合面に介在させた場合に両者の密着度が高くな
り、接触熱抵抗を大幅に低減でき、発熱体の放熱特性を
大幅に改善することができる。特に通常の多結晶質のＡ
ｌＮ焼結体と比較してさらに熱伝導度が大きなＡｌＮ単
結晶体粉末粒子をマトリックス樹脂中に分散させるフィ
ラーとして使用することにより、放熱シートの放熱特性
を飛躍的に高めることができる。
【図１】放熱シートを介装したモジュール構造体の構成
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図２】放熱シートを介して半導体パッケージをボード
に装着した状態を示す断面図。
に装着した状態を示す断面図。
１ モジュール構造体 ２ セラミックス基板 ３ 半導体素子（チップ） ４ 放熱フィン ５ 樹脂接着剤 ５ａ 放熱シート ６ 熱 ７ セラミックス多層基板 ７ 半導体パッケージ ９ ボード １０ 放熱体（放熱シート、放熱グリース）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 秀夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐々木 富也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (8)
- 【請求項１】 マトリックス樹脂中にフィラーとして窒
化アルミニウム粉末粒子を分散させ、マトリックス樹脂
量に対して重量％で１０〜１２０％の可塑剤を含有する
ことを特徴とする放熱シート。 - 【請求項２】 可塑剤は常温での樹脂を溶解せしめ、沸
点が５０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の
放熱シート。 - 【請求項３】 マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂である
ことを特徴とする請求項１記載の放熱シート。 - 【請求項４】 窒化アルミニウム粉末粒子が窒化アルミ
ニウム焼結体粉末粒子であることを特徴とする請求項１
記載の放熱シート。 - 【請求項５】 窒化アルミニウム粉末粒子が窒化アルミ
ニウム単結晶体粉末粒子であることを特徴とする請求項
１記載の放熱シート。 - 【請求項６】 窒化アルミニウム粉末粒子の平均粒径が
３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の放
熱シート。 - 【請求項７】 窒化アルミニウム焼結体粉末あるいは窒
化アルミニウム単結晶体粉末粒子の熱伝導率が１５０Ｗ
／ｍ・Ｋ以上であることを特徴する請求項５または６記
載の放熱シート。 - 【請求項８】 窒化アルミニウム粉末粒子の表面にコー
ティング層を形成したことを特徴とする請求項１，４，
５，６，７のいずれかに記載の放熱シート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315368A JPH06164174A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 放熱シート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4315368A JPH06164174A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 放熱シート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06164174A true JPH06164174A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18064575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4315368A Pending JPH06164174A (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 放熱シート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06164174A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017203924A1 (ja) | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物 |
| KR20190069495A (ko) | 2016-10-18 | 2019-06-19 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 열전도성 실리콘 조성물 |
| WO2020116057A1 (ja) | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物の硬化物 |
| WO2022249754A1 (ja) | 2021-05-26 | 2022-12-01 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物 |
| US11702579B2 (en) | 2016-04-28 | 2023-07-18 | Sekisui Polymatech Co., Ltd. | Thermally conductive composition, thermally conductive sheet, and method for producing thermally conductive sheet |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP4315368A patent/JPH06164174A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11702579B2 (en) | 2016-04-28 | 2023-07-18 | Sekisui Polymatech Co., Ltd. | Thermally conductive composition, thermally conductive sheet, and method for producing thermally conductive sheet |
| WO2017203924A1 (ja) | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物及びその硬化物 |
| KR20190011743A (ko) | 2016-05-24 | 2019-02-07 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 열전도성 실리콘 조성물 및 그 경화물 |
| US10647830B2 (en) | 2016-05-24 | 2020-05-12 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Thermally conductive silicone composition and cured product thereof |
| KR20190069495A (ko) | 2016-10-18 | 2019-06-19 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 열전도성 실리콘 조성물 |
| US11248154B2 (en) | 2016-10-18 | 2022-02-15 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Thermoconductive silicone composition |
| WO2020116057A1 (ja) | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物の硬化物 |
| KR20210098991A (ko) | 2018-12-04 | 2021-08-11 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 열전도성 실리콘 조성물의 경화물 |
| WO2022249754A1 (ja) | 2021-05-26 | 2022-12-01 | 信越化学工業株式会社 | 熱伝導性シリコーン組成物 |
| KR20240011681A (ko) | 2021-05-26 | 2024-01-26 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 열전도성 실리콘 조성물 |
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