JPH0781200B2 - 電着による微粒子混合有機薄膜の形成方法 - Google Patents
電着による微粒子混合有機薄膜の形成方法Info
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- JPH0781200B2 JPH0781200B2 JP2224117A JP22411790A JPH0781200B2 JP H0781200 B2 JPH0781200 B2 JP H0781200B2 JP 2224117 A JP2224117 A JP 2224117A JP 22411790 A JP22411790 A JP 22411790A JP H0781200 B2 JPH0781200 B2 JP H0781200B2
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- Japan
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- mixed
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- organic thin
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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。
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、部品表面に高熱伝導性でかつ表面絶縁性を付与す
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被膜をコーティン
グする方法があるが、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。
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被膜をコーティン
グする方法があるが、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。
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。
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
などのコーティングに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。
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
などのコーティングに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。
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。
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。
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、エポキシ系樹脂を溶解させ
た水溶液に前記樹脂と化学的に結合する官能基を有する
有機物で被覆されたSiC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SiC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SiC微粒子を被覆する有機物は、水
溶液中のエポキシ系樹脂と化学的結合が可能な官能基を
有するシランカップリング剤がよい。この場合、膜厚10
μｍ以下の混合薄膜を形成するにはSiC微粒子の粒径が
１μｍ以下であるとよい。また混合有機薄膜を形成する
基板は、板部材上にくしば状に並列して立てた板状フィ
ンとする。
混合有機薄膜の形成方法は、エポキシ系樹脂を溶解させ
た水溶液に前記樹脂と化学的に結合する官能基を有する
有機物で被覆されたSiC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SiC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SiC微粒子を被覆する有機物は、水
溶液中のエポキシ系樹脂と化学的結合が可能な官能基を
有するシランカップリング剤がよい。この場合、膜厚10
μｍ以下の混合薄膜を形成するにはSiC微粒子の粒径が
１μｍ以下であるとよい。また混合有機薄膜を形成する
基板は、板部材上にくしば状に並列して立てた板状フィ
ンとする。
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。樹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。
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。樹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。
エポキシ系樹脂を溶解した水溶液中に、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SiC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SiC微粒子は膜厚
の1/10以下の粒径をもつので、SiC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。
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SiC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SiC微粒子は膜厚
の1/10以下の粒径をもつので、SiC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。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。
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２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SU
S316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。
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２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SU
S316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℃、2
5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。
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℃、2
5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。
る。
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0.25μｍのSiC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。
交換水に、無機微粒子として粒径0.25μｍのSiC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。
5wt％のシランカップリング剤（γグリシドロキシプロ
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。
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。
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。
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:20
V、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。
V、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
×10-3W/cm℃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４×10-4W/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。
×10-3W/cm℃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４×10-4W/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、10μ
ｍ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。
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、10μ
ｍ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Ｖ−Ｖ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
LSI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。
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Ｖ−Ｖ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
LSI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。
LSI12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。
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LSI
チップ12に単に接触しているだけであるのでLSIチップ
面の動きに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微粒子を含む混合薄
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。
チップ12に単に接触しているだけであるのでLSIチップ
面の動きに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微粒子を含む混合薄
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。
本発明によれば、エポキシ系樹脂を溶解させた水溶液を
熱伝導性の良いSiC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、絶縁性、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。
熱伝導性の良いSiC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、絶縁性、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。
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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡野 智恵 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 山田 俊宏 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−70341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−41654（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−77395（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−37397（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−67200（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】エポキシ系樹脂を溶解させた水溶液に前記
樹脂と化学的に結合する官能基を有する有機物で被覆さ
れたSiC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
SiC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。 - 【請求項２】前記有機物は、シランカップリング剤であ
ることを特徴とする請求項１記載の電着による微粒子混
合有機薄膜の形成方法。 - 【請求項３】前記SiC微粒子の粒径が１μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の電着による微粒子混合
有機薄膜の形成方法。 - 【請求項４】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１記載の電着による微粒子混合有
機薄膜の形成方法。 - 【請求項５】前記基板は板部材上にくしば状に並列して
立てた板状フィンであることを特徴とする請求項１記載
の電着による微粒子混合有機薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224117A JPH0781200B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 電着による微粒子混合有機薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224117A JPH0781200B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 電着による微粒子混合有機薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107295A JPH04107295A (ja) | 1992-04-08 |
| JPH0781200B2 true JPH0781200B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=16808807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224117A Expired - Lifetime JPH0781200B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 電着による微粒子混合有機薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781200B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111172571B (zh) * | 2020-01-04 | 2021-08-17 | 桂林理工大学 | 一种电沉积制备有机-无机杂化纳米花的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5934799B2 (ja) * | 1975-09-30 | 1984-08-24 | キヤノン株式会社 | 粗性表面状電着塗装膜の製造方法及びその電着塗装組成物 |
| JPS5470341A (en) * | 1977-11-16 | 1979-06-06 | Nippon Paint Co Ltd | Application of insulating coating |
| JPS5767200A (en) * | 1980-10-08 | 1982-04-23 | Nippon Steel Chem Co Ltd | Solid-resin composite material for electrodeposition |
| US4601916A (en) * | 1984-07-18 | 1986-07-22 | Kollmorgen Technologies Corporation | Process for bonding metals to electrophoretically deposited resin coatings |
| JPS6237397A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-02-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電着用分散液の組成物 |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP2224117A patent/JPH0781200B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04107295A (ja) | 1992-04-08 |
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