JPWO2016076264A1 - 接合体及びその製造方法、並びに冷却装置及び冷却装置を用いた電子装置 - Google Patents
接合体及びその製造方法、並びに冷却装置及び冷却装置を用いた電子装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2016076264A1 JPWO2016076264A1 JP2016559037A JP2016559037A JPWO2016076264A1 JP WO2016076264 A1 JPWO2016076264 A1 JP WO2016076264A1 JP 2016559037 A JP2016559037 A JP 2016559037A JP 2016559037 A JP2016559037 A JP 2016559037A JP WO2016076264 A1 JPWO2016076264 A1 JP WO2016076264A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- copper
- group
- bonded
- base plate
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 64
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 207
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 207
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 44
- -1 triazine thiol Chemical class 0.000 claims abstract description 43
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 202
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 201
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 199
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 79
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 20
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 19
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 claims description 15
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 13
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 13
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 9
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 8
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 7
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000004663 dialkyl amino group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 2
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 claims description 2
- VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N Cu+ Chemical compound [Cu+] VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 50
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 30
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 6
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical group C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 125000005370 alkoxysilyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 2
- GIWYLXXUOJRNAJ-UHFFFAOYSA-N sodium;1,3,5-triazinane-2,4,6-trithione Chemical compound [Na].SC1=NC(S)=NC(S)=N1 GIWYLXXUOJRNAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Chemical group 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229960003280 cupric chloride Drugs 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- XEMZLVDIUVCKGL-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide;sulfuric acid Chemical compound OO.OS(O)(=O)=O XEMZLVDIUVCKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004436 sodium atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
- B32B15/085—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyolefins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
- B32B15/088—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyamides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
- B32B15/09—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyesters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/16—Layered products comprising a layer of synthetic resin specially treated, e.g. irradiated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/28—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
- B32B27/286—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polysulphones; polysulfides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
- B32B27/365—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters comprising polycarbonates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
- B32B3/30—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer formed with recesses or projections, e.g. hollows, grooves, protuberances, ribs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
- B32B38/0012—Mechanical treatment, e.g. roughening, deforming, stretching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/05—Interconnection of layers the layers not being connected over the whole surface, e.g. discontinuous connection or patterned connection
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
-
- 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
- C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
- C09J5/02—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving pretreatment of the surfaces to be joined
-
- 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
- C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
- C09J5/06—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving heating of the applied adhesive
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/20—Cooling means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
- H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
-
- 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
- H01L23/3736—Metallic materials
-
- 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
- H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/02—2 layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/44—Number of layers variable across the laminate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2255/00—Coating on the layer surface
- B32B2255/06—Coating on the layer surface on metal layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2255/00—Coating on the layer surface
- B32B2255/24—Organic non-macromolecular coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
- B32B2307/302—Conductive
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/538—Roughness
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/726—Permeability to liquids, absorption
- B32B2307/7265—Non-permeable
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/732—Dimensional properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/748—Releasability
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2311/00—Metals, their alloys or their compounds
- B32B2311/12—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2323/00—Polyalkenes
- B32B2323/10—Polypropylene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2457/00—Electrical equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/04—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the partial melting of at least one layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
- B32B38/0008—Electrical discharge treatment, e.g. corona, plasma treatment; wave energy or particle radiation
-
- 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
-
- 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
- C09J2400/00—Presence of inorganic and organic materials
- C09J2400/10—Presence of inorganic materials
- C09J2400/16—Metal
- C09J2400/163—Metal in the substrate
-
- 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
- C09J2400/00—Presence of inorganic and organic materials
- C09J2400/10—Presence of inorganic materials
- C09J2400/16—Metal
- C09J2400/166—Metal in the pretreated surface to be joined
-
- 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
- C09J2400/00—Presence of inorganic and organic materials
- C09J2400/20—Presence of organic materials
- C09J2400/22—Presence of unspecified polymer
- C09J2400/226—Presence of unspecified polymer in the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
本発明の接合体は、銅(1)と樹脂(2)との接合体であって、銅(1)は、樹脂(2)との接合面において、素地面(1a)にはトリアジンチオール誘導体又はトリアジンチオール誘導体及びシランカップリング剤が、接合面の一部に形成された酸化膜(1A)にはシランカップリング剤がそれぞれ結合しており、銅(1)と樹脂(2)とが分子接合している。この構成により、銅(1)と樹脂(2)とを接合する際に、銅(1)の接合面の一部に酸化膜(1A)が形成されても、銅(1)の素地面(1a)及び酸化膜(1A)の双方と樹脂(2)とを確実に分子接合し、銅(1)と樹脂(2)との強固な接合を実現して、信頼性の高い接合体を得ることができる。
Description
本発明は、接合体及びその製造方法、並びに冷却装置及び冷却装置を用いた電子装置に関する。
電子装置の冷却装置では、システムボード上のCPU等の電子部品と熱的に接続されたクーリングプレートに冷媒を循環して、熱交換器まで輸送して放熱する。クーリングプレートのうち、ベースプレートや放熱用のフィンは、銅のような熱伝導率の高い金属で構成することが必要である。これに対して、ベースプレートやフィン以外のカバー、隣り合うクーリングプレート間を接続する配管は材料特性として熱伝導性が求められない。そのため、カバーや配管の材料を樹脂に置き換えることが検討されている。これが可能となれば、クーリングプレートに代表される接液部材の軽量化に大いに貢献できる可能性がある。
クーリングプレートにおいて、金属製のベースプレートと樹脂製のカバーとを接合するには、両者間にOリングを介して、接合部の外周部位をネジやボルトで機械的に締結する手法がある。しかしながらこの場合、締結のために複数のネジやボルトが必要となり、構造の煩雑化を招く。
そこで、ネジやボルトを用いることなく金属製のベースプレートと樹脂製のカバーとを接合する手法として、銅製のベースプレート(銅ベースプレート)を表面処理で粗化して凹凸を形成し、樹脂製のカバー(樹脂カバー)を熱圧着することが考えられる。
また、銅ベースプレートの表面、及び樹脂カバーの表面の双方に反応する化合物を付与し、熱圧着を行って化学結合により部品同士を密着させることが考えられる。この場合、銅表面に反応性を与えるため、洗浄した銅ベースプレートを反応性化合物溶液に浸漬処理して反応性皮膜を形成する。洗浄等した銅表面は空気に触れると容易に酸化膜が形成され、酸化膜の形成部分においては、反応性皮膜の形成が困難になるという課題がある。銅表面に酸化膜が形成された部分でも反応性皮膜を形成し、銅表面に均一な反応性皮膜を形成した後、樹脂と接合させる技術が待たれる現況にある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、銅と樹脂とを接合する際に、銅の接合面の一部に酸化膜が形成されても、銅の素地面及び酸化膜の双方と樹脂とを確実に分子接合し、銅と樹脂との強固な接合を実現して、信頼性の高い接合体を得ることを可能とする接合体及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、銅ベースプレートと樹脂カバーとを接合する際に、銅ベースプレートの接合面の一部に酸化膜が形成されても、素地面及び酸化膜の双方と樹脂カバーとを確実に分子接合し、銅ベースプレートと樹脂カバーとの強固な接合を実現して、可及的に軽量で冷却液の漏洩を確実に防止することができるクーリングプレートを備えた信頼性の高い冷却装置を提供することを目的とする。
接合体の一態様は、銅と樹脂との接合体であって、前記銅は、前記樹脂との接合面において、素地面にはトリアジンチオール誘導体又はトリアジンチオール誘導体上にシランカップリング剤が、前記接合面の一部に形成された酸化膜にはシランカップリング剤がそれぞれ結合しており、前記銅と前記樹脂とが分子接合している。
接合体の製造方法の一態様は、接合面における素地面にはトリアジンチオール誘導体或いはトリアジンチオール誘導体及びシランカップリング剤が、前記接合面の一部に形成された酸化膜にはシランカップリング剤がそれぞれ結合した銅と、樹脂とを接触させて分子接合させる。
冷却装置の一態様は、電子部品が熱的に接続された銅ベースプレートと、前記銅ベースプレート上を覆い、内部空間に冷却液が供給される樹脂カバーとを備えたクーリングプレートを含み、前記冷却液を循環させて前記電子部品を冷却する冷却システムであって、前記銅ベースプレートは、前記樹脂カバーとの接合面において、素地面にはトリアジンチオール誘導体又はトリアジンチオール誘導体及びシランカップリング剤が、前記接合面の一部に形成された酸化膜にはシランカップリング剤がそれぞれ結合しており、前記銅ベースプレートと前記樹脂カバーとが分子接合している。
電子装置の一態様は、電子部品が熱的に接続された銅ベースプレートと、前記銅ベースプレート上を覆い、内部空間に冷却液が供給される樹脂カバーとを備えたクーリングプレートを含み、前記冷却液を循環させて前記電子部品を冷却する冷却装置と前記電子部品を含む電子機器とを有し、前記銅ベースプレートは、前記樹脂カバーとの接合面において、素地面にはトリアジンチオール誘導体又はトリアジンチオール誘導体及びシランカップリング剤が、前記接合面の一部に形成された酸化膜にはシランカップリング剤がそれぞれ結合しており、前記銅ベースプレートと前記樹脂カバーとが分子接合している。
上記の態様によれば、銅と樹脂とを接合する際に、銅の接合面の一部に酸化膜が形成されても、銅の素地面及び酸化膜の双方と樹脂とを確実に分子接合し、銅と樹脂との強固な接合を実現して、信頼性の高い接合体を得ることができる。
上記の態様によれば、銅ベースプレートと樹脂カバーとを接合する際に、銅ベースプレートの接合面の一部に酸化膜が形成されても、銅ベースプレートの素地面及び酸化膜の双方と樹脂カバーとが確実に分子接合される。これにより、銅ベースプレートと樹脂カバーとの強固な接合を実現して、可及的に軽量で冷却液水の漏洩を確実に防止することができるクーリングプレートを備えた信頼性の高い冷却装置を得ることができる。
以下、具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(第1の実施形態)
本実施形態では、銅と樹脂との接合体及びその製造方法を開示する。説明の便宜上、接合体の構造について、その製造方法と共に述べる。
本実施形態では、銅と樹脂との接合体及びその製造方法を開示する。説明の便宜上、接合体の構造について、その製造方法と共に述べる。
図1A〜図1C及び図2A〜図2Cは、第1の実施形態による接合体の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
本実施形態では、銅板と樹脂層とを接合して接合体を形成する場合について例示する。
本実施形態では、銅板と樹脂層とを接合して接合体を形成する場合について例示する。
先ず、図1Aに示すように、銅板1の素地面1aに表面粗化処理を施す。
詳細には、銅板1の素地面1aにおいて、樹脂層との接合部分のみを露出し、他の部分をエッチングマスクで覆う。この状態で、塩化第二銅液、塩化第二鉄液、又は硫酸過酸化水素水液等をエッチング液として用いて、素地面1aの露出部分をウェットエッチングして粗化する。この表面粗化処理により、銅板1の素地面1aの露出部分に例えば10点平均表面粗さが2μm以上の凹凸を形成する。エッチングマスクは所定のウェット処理等により除去される。
詳細には、銅板1の素地面1aにおいて、樹脂層との接合部分のみを露出し、他の部分をエッチングマスクで覆う。この状態で、塩化第二銅液、塩化第二鉄液、又は硫酸過酸化水素水液等をエッチング液として用いて、素地面1aの露出部分をウェットエッチングして粗化する。この表面粗化処理により、銅板1の素地面1aの露出部分に例えば10点平均表面粗さが2μm以上の凹凸を形成する。エッチングマスクは所定のウェット処理等により除去される。
銅板1の素地面1aを表面粗化することにより、素地面1aには微細な凹凸が形成され、後述する樹脂層と接触する面積が増大する。これにより、銅板1と樹脂層との間において、強固で確実な分子接合が得られることになる。
続いて、図1Bに示すように、表面粗化された銅板1の素地面1aに反応性皮膜処理を施す。
詳細には、表面粗化された銅板1を表面洗浄した後、素地面1aに対して、反応性皮膜形成用材料を含有する処理液を用いて反応性皮膜処理を施す。反応性皮膜形成用材料としては、図3Aの構造式1で表されるトリアジン骨格を有するトリアジンチオール誘導体を用いる。構造式1において、XはNR2及びSAの少なくともいずれかを表す。Rは水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、及びフェニル基の少なくともいずれか1種を表し、Aは水素原子、Li原子、Na原子、K原子、Rb原子、及びCs原子の少なくともいずれか1種を表す。トリアジン骨格を有する化合物としては、構造式1で表されるトリアジンチオール誘導体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。反応性に優れる点で図3Bの構造式2で表されるトリアジンチオール、具体的には、2,4,6-トリメルカプト-1,3,5-トリアジンモノナトリウム塩等が好適である。
詳細には、表面粗化された銅板1を表面洗浄した後、素地面1aに対して、反応性皮膜形成用材料を含有する処理液を用いて反応性皮膜処理を施す。反応性皮膜形成用材料としては、図3Aの構造式1で表されるトリアジン骨格を有するトリアジンチオール誘導体を用いる。構造式1において、XはNR2及びSAの少なくともいずれかを表す。Rは水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、及びフェニル基の少なくともいずれか1種を表し、Aは水素原子、Li原子、Na原子、K原子、Rb原子、及びCs原子の少なくともいずれか1種を表す。トリアジン骨格を有する化合物としては、構造式1で表されるトリアジンチオール誘導体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。反応性に優れる点で図3Bの構造式2で表されるトリアジンチオール、具体的には、2,4,6-トリメルカプト-1,3,5-トリアジンモノナトリウム塩等が好適である。
銅板は、空気に触れると容易に表面酸化される。例えば表面洗浄等された銅板は、空気の接触によりその樹脂層との接合面の一部に銅酸化膜が形成される。本実施形態では、銅板1の素地面1aの一部に銅酸化膜1Aが形成される。銅板1の素地面1aのうちで銅酸化膜1Aの形成されていない部分(素地面1aの露出部分)には、表面粗化処理によってトリアジンチオールが結合してトリアジンチオール皮膜が形成される。一方、銅板1の素地面1aのうちで銅酸化膜1Aの形成された部分には、表面粗化処理を施してもトリアジンチオール皮膜は形成されない。
続いて、図1Cに示すように、反応性皮膜処理された銅板1にシランカップリング剤処理を施す。
詳細には、図3Cの構造式3で表されるシランカップリング剤の水溶液に銅板1を浸漬してシランカップリング剤処理し、シランカップリング剤の皮膜を形成する。シランカップリング剤は有機物とケイ素からなる化合物で、分子中に無機材料と化学結合する反応基と、有機材料と化学結合する反応基との2種類以上の異なった反応基を有するため、通常は結びつかない有機材料と無機材料を結びつける仲介役を担う。銅板1の表面のうちで銅酸化膜1Aの形成された部分のみにシランカップリング剤を結合させるようにしても良いが、本実施形態では、銅酸化膜1Aの表面1Aaと、銅酸化膜1Aの形成されていない素地面1aに結合したトリアジンチオールとの双方にシランカップリング剤を結合させる。
詳細には、図3Cの構造式3で表されるシランカップリング剤の水溶液に銅板1を浸漬してシランカップリング剤処理し、シランカップリング剤の皮膜を形成する。シランカップリング剤は有機物とケイ素からなる化合物で、分子中に無機材料と化学結合する反応基と、有機材料と化学結合する反応基との2種類以上の異なった反応基を有するため、通常は結びつかない有機材料と無機材料を結びつける仲介役を担う。銅板1の表面のうちで銅酸化膜1Aの形成された部分のみにシランカップリング剤を結合させるようにしても良いが、本実施形態では、銅酸化膜1Aの表面1Aaと、銅酸化膜1Aの形成されていない素地面1aに結合したトリアジンチオールとの双方にシランカップリング剤を結合させる。
シランカップリング剤としては、分子中にアミノ基、メルカプト基、エポキシ基、イミダゾール基、及びジアルキルアミノ基からなる群から選択された少なくとも1種を含むものが望ましい。シランカップリング剤の水溶液に浸漬させた後の銅板1を乾燥処理することが好ましい。乾燥温度は70℃〜150℃程度が好ましく、90℃〜130℃程度がより好ましい。乾燥時間は5分間〜120分間程度が好ましく、10分間〜60分間程度がより好ましい。
図2Aに示すように、樹脂層2の表面2aに表面処理を施す。
樹脂層2の材料としては例えば、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリフェニレンスルフィド等から選ばれた一種が用いられる。樹脂層2の材料は、銅板1との接合において熱圧着を行うので、樹脂の融点近傍で軟化する熱可塑性樹脂であることが望ましい。
樹脂層2の材料としては例えば、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリフェニレンスルフィド等から選ばれた一種が用いられる。樹脂層2の材料は、銅板1との接合において熱圧着を行うので、樹脂の融点近傍で軟化する熱可塑性樹脂であることが望ましい。
樹脂層2の表面2aに表面処理し、表面2aに水酸基又はカルボキシル基、或いは双方を形成する。樹脂層2の表面2aに水酸基やカルボキシル基が存在すると、シランカップリング剤のアミノ基やトリアジンチオールのメルカプト基との反応が促進され、樹脂と銅をアンカー部の中で確実な分子接合が行われる。表面2aに水酸基を形成するための表面処理としては、紫外線(UV)オゾン処理、酸素プラズマ処理、アルカリ洗浄、煮沸処理等がある。表面2aにカルボキシル基を形成するための表面処理としては、UVオゾン処理、酸素プラズマ処理、コロナ放電処理等がある。
上記の表面処理を行う代わりに、表面に水酸基又はカルボキシル基、或いは双方を有する樹脂層を用いるようにしても良い。
上記の表面処理を行う代わりに、表面に水酸基又はカルボキシル基、或いは双方を有する樹脂層を用いるようにしても良い。
続いて、図2Bに示すように、銅板1の接合面(素地面1a及び銅酸化膜1Aの表面1Aa)と、樹脂層2の表面2aとを対向させる。
続いて、図2Cに示すように、銅板1と樹脂層2とを熱圧着して接合する。
詳細には、銅板1の接合面(素地面1a及び銅酸化膜1Aの表面1Aa)と、樹脂層2の表面2aとを熱圧着する。熱圧着温度は100℃〜300℃程度とし、接合圧力は0.1MPa〜3MPa程度とし、熱圧着時間は30秒間〜120秒間程度とすることが、接合性の観点から好ましい。
詳細には、銅板1の接合面(素地面1a及び銅酸化膜1Aの表面1Aa)と、樹脂層2の表面2aとを熱圧着する。熱圧着温度は100℃〜300℃程度とし、接合圧力は0.1MPa〜3MPa程度とし、熱圧着時間は30秒間〜120秒間程度とすることが、接合性の観点から好ましい。
上記の熱圧着により、銅板1の接合面(素地面1a及び銅酸化膜1Aの表面1Aa)の末端に位置するアミノ基(−NH2)と、樹脂層2の表面2aの末端に位置する水酸基(−OH)とが脱水反応により結合する。このとき、図4に示すように、銅板1の素地面1aの凹凸に樹脂層2の表面2aの樹脂が入り込んでアンカー部3が形成される。アンカー部3では、素地面1aの凹凸のアンカー効果により、銅と樹脂との間で強固で確実な分子接合が得られる。
このように、銅板1と樹脂層2との間では、接合面の全面、即ち銅板1の素地面1aと樹脂層2の表面2a及び銅板1の銅酸化膜1Aの表面1Aaと樹脂層2の表面2aとの双方における完全な分子接合が得られ、極めて高い接合強度が実現する。
このように、銅板1と樹脂層2との間では、接合面の全面、即ち銅板1の素地面1aと樹脂層2の表面2a及び銅板1の銅酸化膜1Aの表面1Aaと樹脂層2の表面2aとの双方における完全な分子接合が得られ、極めて高い接合強度が実現する。
−比較例−
ここで、本実施形態の諸比較例について説明する。
ここで、本実施形態の諸比較例について説明する。
(比較例1)
比較例1では、特許文献1に基づいて作製した接合体C1を例示する。本例では、図5Aに示すように、銅板101及び樹脂層102をトリアジンチオール水溶液に浸漬させ、素地面101a及び表面102aにトリアジンチオール皮膜を形成する。この場合、本実施形態と同様に、銅板101の素地面101aが空気に触れることによりその一部に銅酸化膜101Aが形成されており、銅酸化膜101Aの表面101Aaにはトリアジンチオール皮膜は形成されない。そのため、銅板101と樹脂の密着性は弱く不十分なものとなる。
比較例1では、特許文献1に基づいて作製した接合体C1を例示する。本例では、図5Aに示すように、銅板101及び樹脂層102をトリアジンチオール水溶液に浸漬させ、素地面101a及び表面102aにトリアジンチオール皮膜を形成する。この場合、本実施形態と同様に、銅板101の素地面101aが空気に触れることによりその一部に銅酸化膜101Aが形成されており、銅酸化膜101Aの表面101Aaにはトリアジンチオール皮膜は形成されない。そのため、銅板101と樹脂の密着性は弱く不十分なものとなる。
(比較例2)
比較例2では、特許文献2に基づいて作製した銅板C2を例示する。本例では、銅板103の表面に酸化処理を施し、続いてシランカップリング剤処理を施す。この場合、酸化処理が十分ではない素地面103aにはシランカップリング剤が結合されない。本例では、このような場合を考慮して、図5Bに示すように、素地面103aの一部に形成された銅酸化膜103Aの表面103Aaのみにシランカップリング剤が結合した銅板103を提示する。
比較例2では、特許文献2に基づいて作製した銅板C2を例示する。本例では、銅板103の表面に酸化処理を施し、続いてシランカップリング剤処理を施す。この場合、酸化処理が十分ではない素地面103aにはシランカップリング剤が結合されない。本例では、このような場合を考慮して、図5Bに示すように、素地面103aの一部に形成された銅酸化膜103Aの表面103Aaのみにシランカップリング剤が結合した銅板103を提示する。
(比較例3)
比較例3では、特許文献3に基づいて作製した樹脂層C3を例示する。本例では、アルコキシシリル基とチオール基を有するトリアジンチオール誘導体において、チオール基部分でトリアジンチオール誘導体が被覆された金属微粒子のアルコキシシリル基を加水分解することによりシラノール基を生成する。図5Cに示すように、このシラノール基を、金属配線を形成しようとする下地の樹脂層104の表面104aに化学的に結合させる。
比較例3では、特許文献3に基づいて作製した樹脂層C3を例示する。本例では、アルコキシシリル基とチオール基を有するトリアジンチオール誘導体において、チオール基部分でトリアジンチオール誘導体が被覆された金属微粒子のアルコキシシリル基を加水分解することによりシラノール基を生成する。図5Cに示すように、このシラノール基を、金属配線を形成しようとする下地の樹脂層104の表面104aに化学的に結合させる。
(比較例4)
比較例4では、比較例1の接合体C1の一部と比較例2の銅板C2に対応する銅板103とを組み合わせて作製した接合体を例示する。本例では、図6Aに示すように、接合体C1のうちの樹脂層102と銅板103とを接合する。この場合、図6Bに示すように、樹脂層102のチオール基(−SH)は銅板103の素地面103aと結合するが、樹脂層102のチオール基(−SH)は銅板103のアミノ基(−NH2)とは結合しない。このように、銅板103と樹脂層102とは部分的にのみ接合され、その密着性は弱く不十分なものとなる。
比較例4では、比較例1の接合体C1の一部と比較例2の銅板C2に対応する銅板103とを組み合わせて作製した接合体を例示する。本例では、図6Aに示すように、接合体C1のうちの樹脂層102と銅板103とを接合する。この場合、図6Bに示すように、樹脂層102のチオール基(−SH)は銅板103の素地面103aと結合するが、樹脂層102のチオール基(−SH)は銅板103のアミノ基(−NH2)とは結合しない。このように、銅板103と樹脂層102とは部分的にのみ接合され、その密着性は弱く不十分なものとなる。
(比較例5)
比較例5では、比較例1の接合体C1の一部と、比較例3の樹脂層C3に対応する樹脂層104とを組み合わせて作製した接合体を例示する。本例では、図7Aに示すように、接合体C1のうちの銅板101と樹脂層104とを接合する。樹脂層104としては、樹脂層C3と、樹脂層C3から類推される構造である樹脂層C3a、樹脂層C3bを用意する。
比較例5では、比較例1の接合体C1の一部と、比較例3の樹脂層C3に対応する樹脂層104とを組み合わせて作製した接合体を例示する。本例では、図7Aに示すように、接合体C1のうちの銅板101と樹脂層104とを接合する。樹脂層104としては、樹脂層C3と、樹脂層C3から類推される構造である樹脂層C3a、樹脂層C3bを用意する。
図7Bに接合結果を示す。
銅板101と樹脂層C3とを接合する場合では、銅板101のチオール基(−SH)は樹脂層C3の末端とは結合せず、銅板101の銅酸化膜101Aには樹脂層C3の末端は結合しない。このように、銅板101と樹脂層C3とでは全く接合が得られない。
銅板101と樹脂層C3aとを接合する場合では、銅板101のチオール基(−SH)は樹脂層C3aのチオール基(−SH)と結合するが、銅板101の銅酸化膜101Aには樹脂層C3aの末端は結合しない。このように、銅板101と樹脂層C3aとは部分的にのみ接合され、その密着性は弱く不十分なものとなる。
銅板101と樹脂層C3bとを接合する場合では、銅板101のチオール基(−SH)は樹脂層C3bの末端とは結合せず、銅板101の銅酸化膜101Aには樹脂層C3bの末端は結合しない。このように、銅板101と樹脂層C3bとでは全く接合が得られない。
銅板101と樹脂層C3とを接合する場合では、銅板101のチオール基(−SH)は樹脂層C3の末端とは結合せず、銅板101の銅酸化膜101Aには樹脂層C3の末端は結合しない。このように、銅板101と樹脂層C3とでは全く接合が得られない。
銅板101と樹脂層C3aとを接合する場合では、銅板101のチオール基(−SH)は樹脂層C3aのチオール基(−SH)と結合するが、銅板101の銅酸化膜101Aには樹脂層C3aの末端は結合しない。このように、銅板101と樹脂層C3aとは部分的にのみ接合され、その密着性は弱く不十分なものとなる。
銅板101と樹脂層C3bとを接合する場合では、銅板101のチオール基(−SH)は樹脂層C3bの末端とは結合せず、銅板101の銅酸化膜101Aには樹脂層C3bの末端は結合しない。このように、銅板101と樹脂層C3bとでは全く接合が得られない。
(比較例6)
比較例6では、比較例2の銅板C2に対応する銅板103と、比較例3の樹脂層C3に対応する樹脂層104とを組み合わせて作製した接合体を例示する。本例では、図8Aに示すように、銅板103と樹脂層104とを接合する。樹脂層104としては、樹脂層C3と、樹脂層C3から類推される構造である樹脂層C3a、樹脂層C3bを用意する。
比較例6では、比較例2の銅板C2に対応する銅板103と、比較例3の樹脂層C3に対応する樹脂層104とを組み合わせて作製した接合体を例示する。本例では、図8Aに示すように、銅板103と樹脂層104とを接合する。樹脂層104としては、樹脂層C3と、樹脂層C3から類推される構造である樹脂層C3a、樹脂層C3bを用意する。
図8Bに接合結果を示す。
銅板103と樹脂層C3とを接合する場合では、銅板103の銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は樹脂層C3の末端とは結合せず、銅板101の素地面101aには樹脂層C3の末端は結合しない。このように、銅板103と樹脂層C3とでは全く接合が得られない。
銅板103と樹脂層C3aとを接合する場合では、銅板101の素地面101aには樹脂層C3aのチオール基(−SH)は結合するが、銅板103の銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は樹脂層C3aの末端とは結合しない。このように、銅板103と樹脂層C3aとは部分的にのみ接合され、その密着性は弱く不十分なものとなる。
銅板103と樹脂層C3bとを接合する場合では、銅板103の銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は樹脂層C3bのアミノ基(−NH2)とは結合しない。同様に、銅板101の素地面101aには樹脂層C3bのアミノ基(−NH2)は結合しない。このように、銅板103と樹脂層C3bとでは全く接合が得られない。
銅板103と樹脂層C3とを接合する場合では、銅板103の銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は樹脂層C3の末端とは結合せず、銅板101の素地面101aには樹脂層C3の末端は結合しない。このように、銅板103と樹脂層C3とでは全く接合が得られない。
銅板103と樹脂層C3aとを接合する場合では、銅板101の素地面101aには樹脂層C3aのチオール基(−SH)は結合するが、銅板103の銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は樹脂層C3aの末端とは結合しない。このように、銅板103と樹脂層C3aとは部分的にのみ接合され、その密着性は弱く不十分なものとなる。
銅板103と樹脂層C3bとを接合する場合では、銅板103の銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は樹脂層C3bのアミノ基(−NH2)とは結合しない。同様に、銅板101の素地面101aには樹脂層C3bのアミノ基(−NH2)は結合しない。このように、銅板103と樹脂層C3bとでは全く接合が得られない。
(比較例7)
比較例7では、比較例1の接合体C1の一部と、比較例2のシランカップリング剤処理と、比較例3の樹脂層C3に対応する樹脂層104とを組み合わせて作製した接合体を例示する。本例では、先ず、図9Aに示すように、接合体C1のうちの銅板101に比較例2のシランカップリング剤処理を施す。このとき、図9Bに示すように、銅板101の素地面101aのトリアジンチオールにはシランカップリング剤が結合し、銅板101の銅酸化膜101Aにはシランカップリング剤が結合する。このときの銅板101を銅板C1+C2と言う。
比較例7では、比較例1の接合体C1の一部と、比較例2のシランカップリング剤処理と、比較例3の樹脂層C3に対応する樹脂層104とを組み合わせて作製した接合体を例示する。本例では、先ず、図9Aに示すように、接合体C1のうちの銅板101に比較例2のシランカップリング剤処理を施す。このとき、図9Bに示すように、銅板101の素地面101aのトリアジンチオールにはシランカップリング剤が結合し、銅板101の銅酸化膜101Aにはシランカップリング剤が結合する。このときの銅板101を銅板C1+C2と言う。
続いて、図10Aに示すように、銅板C1+C2と樹脂層104とを接合する。樹脂層104としては、樹脂層C3と、樹脂層C3から類推される構造である樹脂層C3a、樹脂層C3bを用意する。
図10Bに接合結果を示す。
銅板C1+C2と樹脂層C3とを接合する場合では、銅板C1+C2の素地面101aのアミノ基(−NH2)及び銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は共に、樹脂層C3の末端とは結合しない。このように、銅板C1+C2と樹脂層C3とでは全く接合が得られない。
銅板C1+C2と樹脂層C3aとを接合する場合では、銅板C1+C2の素地面101aのアミノ基(−NH2)及び銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は共に、樹脂層C3aの末端とは結合しない。このように、銅板C1+C2と樹脂層C3aとでは全く接合が得られない。
銅板C1+C2と樹脂層C3aとを接合する場合では、銅板C1+C2の素地面101aのアミノ基(−NH2)及び銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は共に、樹脂層C3aのアミノ基(−NH2)とは結合しない。このように、銅板C1+C2と樹脂層C3bとでは全く接合が得られない。
銅板C1+C2と樹脂層C3とを接合する場合では、銅板C1+C2の素地面101aのアミノ基(−NH2)及び銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は共に、樹脂層C3の末端とは結合しない。このように、銅板C1+C2と樹脂層C3とでは全く接合が得られない。
銅板C1+C2と樹脂層C3aとを接合する場合では、銅板C1+C2の素地面101aのアミノ基(−NH2)及び銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は共に、樹脂層C3aの末端とは結合しない。このように、銅板C1+C2と樹脂層C3aとでは全く接合が得られない。
銅板C1+C2と樹脂層C3aとを接合する場合では、銅板C1+C2の素地面101aのアミノ基(−NH2)及び銅酸化膜103Aのアミノ基(−NH2)は共に、樹脂層C3aのアミノ基(−NH2)とは結合しない。このように、銅板C1+C2と樹脂層C3bとでは全く接合が得られない。
以上説明したように、本実施形態によれば、銅板1と樹脂層2とを接合する際に、銅板1の接合面の一部に銅酸化膜1Aが形成されても、銅板1の素地面1a及び銅酸化膜1Aの双方と樹脂層2とが確実に分子接合される。これにより、銅板1と樹脂層2との強固な接合を実現して、信頼性の高い接合体を得ることができる。
(第2の実施形態)
本実施形態では、第1の実施形態による接合体をクーリングプレートに適用した、電子装置の冷却システムを開示する。
本実施形態では、第1の実施形態による接合体をクーリングプレートに適用した、電子装置の冷却システムを開示する。
図11は、第2の実施形態による電子装置の冷却装置の概略構成を示す模式図である。
この冷却装置は、サーバー等の電子機器20を冷却するためのものであり、冷却部10、熱交換器11、冷却液のタンク12、及び駆動ポンプ13が循環ライン14に接続されて構成される。駆動ポンプ13の駆動力によってタンク12内の冷却液C0が循環ライン14を循環しており、冷却部10によって電子機器20が冷却される。
この冷却装置は、サーバー等の電子機器20を冷却するためのものであり、冷却部10、熱交換器11、冷却液のタンク12、及び駆動ポンプ13が循環ライン14に接続されて構成される。駆動ポンプ13の駆動力によってタンク12内の冷却液C0が循環ライン14を循環しており、冷却部10によって電子機器20が冷却される。
電子機器20には、電子部品、例えばCPUを含むLSI等の半導体装置が搭載されている。
冷却部10は、冷却液C0を分流するための銅マニフォールド15と、銅マニフォールド15から出た冷却液C0が通る樹脂チューブ16と、樹脂チューブ16が接続されたクーリングプレート17とを備える。
冷却部10は、冷却液C0を分流するための銅マニフォールド15と、銅マニフォールド15から出た冷却液C0が通る樹脂チューブ16と、樹脂チューブ16が接続されたクーリングプレート17とを備える。
クーリングプレート17は、電子機器20に搭載されたLSI等の半導体装置ごとに設けられている。各半導体装置は、クーリングプレート17により個別に冷却される。
クーリングプレート17の概略構成を図12に示す。クーリングプレート17は、半導体装置と熱的に接続された銅ベースプレート21と、銅ベースプレート21の表面に形成された銅フィン22と、銅ベースプレート21上で銅フィン22を覆い、内部空間に冷却液が供給される樹脂カバー23とを備えて構成される。
クーリングプレート17の概略構成を図12に示す。クーリングプレート17は、半導体装置と熱的に接続された銅ベースプレート21と、銅ベースプレート21の表面に形成された銅フィン22と、銅ベースプレート21上で銅フィン22を覆い、内部空間に冷却液が供給される樹脂カバー23とを備えて構成される。
クーリングプレート17においては、銅ベースプレート21と樹脂カバー23との接合に第1の実施形態が適用される。銅ベースプレート21の樹脂カバー23との接合面は、表面粗化処理により微細な凹凸が形成されてアンカー部24とされている。アンカー部24において、当該凹凸に樹脂カバー23の樹脂の一部が入り込んで銅ベースプレート21と樹脂カバー23とが分子接合している。第1の実施形態の図2Cと同様に、接合面において、銅ベースプレート21の一部に銅酸化膜が形成されていても、接合面の全面、即ち素地面と樹脂カバー23及び銅酸化膜と樹脂カバー23の双方における完全な分子接合が得られる。これにより、銅ベースプレート21と樹脂カバー23との極めて高い接合強度が実現する。
冷却液C0は特に限定されないが、本実施形態ではインヒビター(腐食防止剤)を純水に溶解してなるものを使用する。インヒビターとしては、銅材料の腐食防止に有効なベンゾトリアゾールを使用するのが好適である。この場合、インヒビター濃度は、例えば100ppm程度とすれば良い。銅用のインヒビターを使用することで、Cuマニフォールド15及びクーリングプレート17の銅ベースプレート21において冷却液C0と接する部分が冷却液C0によって溶出することが防止される。
電子機器20によって温められた冷却液C0は、電子機器20の下流の循環ライン14に設けられた熱交換器11に入る。熱交換器11では、ファンにより冷却液C0が空冷され、冷却液C0の熱が外部に放熱される。冷却液C0と接する部分の熱交換器11には銅材料が使用されるが、上記のように冷却液C0に銅用のインヒビターを添加することにより、熱交換器11の腐食を抑制し、熱交換器11における漏水を防止することができる。
図11の冷却装置の具体例を図13及び図14に示す。図11と同様の構成部材については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
サーバーでは、ラック31内に複数、例えば数十枚のシャーシ32が積層されている。各シャーシ32内には、配線基板33上に多数の中央演算処理装置(CPU)34が設けられており、CPU34ごとにクーリングプレート17が設置されている。
循環ライン14は、各一端がそれぞれ金属カプラ30によりラック31に接続された第1のラックホース14a及び第2のラックホース14bを有しており、第1のラックホース14aがラック31に冷却液を供給し、第2のラックホース14bがラック31から使用済みの冷却液を排出する。
図13では不図示であるが、図14に示すように、ラック31内には第1の主配管35及び第2の主配管36が設けられている。第1のラックホース14aの一端が第1の主配管35に、第2のラックホース14bの一端が第2の主配管36に金属カプラ30によりそれぞれ接続されている。
シャーシ32内の各クーリングプレート17には、1本の樹脂チューブ16が接続されており、樹脂チューブ16の一端から冷却液が供給され、樹脂チューブ16の他端から使用済みの冷却液が排出される。この冷却液の循環により、各クーリングプレート17が配された各CPU33が適宜冷却される。
第1の主配管35は、各シャーシ32に対応した複数(図示の例では2つのみ示す。)の端子35aを有している。各端子35aには、第1のフレキシブルホース37の一端が金属カプラ30により接続されており、第1のフレキシブルホース37の他端が金属カプラ30により樹脂チューブ16の一端に接続されている。
第2の主配管36は、各シャーシ32に対応した複数(図示の例では2つのみ示す。)の端子36aを有している。各端子36aには、第2のフレキシブルホース38の一端が金属カプラ30により接続されており、第1のフレキシブルホース38の他端が金属カプラ30により樹脂チューブ16の一端に接続されている。
第1のラックホース14a及び第2のラックホース14bの各他端は、冷却水循環装置(CDU)39に金属カプラ30により接続されている。CDU39は、タンク12を兼ねており、熱交換器11及び駆動ポンプ13をその内部に有している。
以上説明したように、本実施形態によれば、銅ベースプレート21と樹脂カバー23とを接合する際に、銅ベースプレート21の接合面の一部に銅酸化膜が形成されても、当該接合面の全面で分子接合される。即ち、銅ベースプレート21の素地面及び銅酸化膜の双方と樹脂カバーとの間で確実な分子接合が得られる。これにより、銅ベースプレート21と樹脂カバー23との強固な接合を実現して、可及的に軽量で冷却水の漏洩を確実に防止することができるクーリングプレート17を備えた信頼性の高い冷却装置が実現する。
(第1の実施例)
第1の実施例では、第2の実施形態による冷却装置の構成要素であるクーリングプレートについて、その製造方法に関する具体例について説明する。
第1の実施例では、第2の実施形態による冷却装置の構成要素であるクーリングプレートについて、その製造方法に関する具体例について説明する。
先ず、銅フィンを備えた銅ベースプレートを用意し、銅ベースプレートにおける樹脂カバーとの接合面以外の部分をマスキングテープによって保護した。銅ベースプレートの接合面の表面粗化処理は、薬液(メック株式会社の商品名アマルファA-10201)の中にベースプレートを5分間浸漬させて行った。
続いて、銅ベースプレートについて、水洗、アルカリ洗浄(5%のNaOH水溶液、20秒間の浸漬処理)、水洗、中和処理(5%のH2SO4水溶液に20秒間の浸漬処理)、水洗を行った。
続いて、銅ベースプレートを、2,4,6-トリメルカプト-1,3,5-トリアジンモノナトリウム塩(三協化成株式会社製の商品名サンチオールN-1)の0.1mol/Lの水溶液に5分間浸漬させた。
続いて、銅ベースプレートを、シランカップリング剤として0.05mol/Lの3-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製の商品名KBE903)水溶液に浸漬させた。その後、銅ベースプレートを100℃で30分間乾燥させた。
続いて、銅ベースプレートを、2,4,6-トリメルカプト-1,3,5-トリアジンモノナトリウム塩(三協化成株式会社製の商品名サンチオールN-1)の0.1mol/Lの水溶液に5分間浸漬させた。
続いて、銅ベースプレートを、シランカップリング剤として0.05mol/Lの3-アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製の商品名KBE903)水溶液に浸漬させた。その後、銅ベースプレートを100℃で30分間乾燥させた。
ポリプロピレン樹脂(ダイセルポリマー株式会社製の商品名FP994)を用いてカバー形状に成形し、樹脂カバーを形成した。
続いて、樹脂カバーの銅ベースプレートとの接合面に、UVオゾン照射を10分間行った。
続いて、樹脂カバーの銅ベースプレートとの接合面に、UVオゾン照射を10分間行った。
樹脂カバーと銅ベースプレートとを、圧着温度170℃、圧力0.5MPa、圧着時間60秒間の条件で熱圧着(ホットプレス)をして一体化し、クーリングプレートを形成した。
(第2の実施例)
第2の実施例では、接合強度試験及び耐水圧試験を行った。接合強度試験では、第2の実施形態による冷却装置の構成要素であるクーリングプレートについて、銅ベースプレートと樹脂カバーとの接合強度について、測定用サンプルを用いて調べた。耐水圧試験では、作製されたクーリングプレートの内部に水を充填し、水圧ポンプを用いて耐水圧を調べた。
(第2の実施例)
第2の実施例では、接合強度試験及び耐水圧試験を行った。接合強度試験では、第2の実施形態による冷却装置の構成要素であるクーリングプレートについて、銅ベースプレートと樹脂カバーとの接合強度について、測定用サンプルを用いて調べた。耐水圧試験では、作製されたクーリングプレートの内部に水を充填し、水圧ポンプを用いて耐水圧を調べた。
測定用サンプルは、第1の実施例と同様の条件で作製した。ここでは、トリアジンチオール誘導体を用いた反応性皮膜処理(トリアジンチオール処理)を行った測定用サンプルを「実施例」(実施例1〜8)、トリアジンチオール処理を行わない測定用サンプルを「比較例」(比較例8〜15)とする。
接合強度の測定は、具体的には以下の方法で行った。
銅部材として、50mm×25mm×1.5mm厚みの板材(無酸素銅:C1020)を用いた。
樹脂部材として、25mm×25mm×2mm厚みに成形した板材(ダイセルポリマー社製の商品名FP994)を用いた。
銅部材として、50mm×25mm×1.5mm厚みの板材(無酸素銅:C1020)を用いた。
樹脂部材として、25mm×25mm×2mm厚みに成形した板材(ダイセルポリマー社製の商品名FP994)を用いた。
銅部材及び樹脂部材を上記の銅部材、及び樹脂部材にそれぞれ代えた以外は、第1の実施形態及び第1の実施例と同様にして、表面粗化処理、トリアジンチオール誘導体を用いた反応性皮膜処理、シランカップリング剤処理、樹脂表面処理(ここではUVオゾン処理)、及び熱圧着を適宜行い、各測定用サンプルを作製した。
銅部材と樹脂部材との接合面の面積は、312.5mm2(=25mm×12.5mm)である。
銅部材と樹脂部材との接合面の面積は、312.5mm2(=25mm×12.5mm)である。
図15に示す測定装置を用いて、接合強度を測定した。測定装置としては、Instron社製の商品名5878 Micro Testerを用いた。具体的には、接合面において銅部材41が上側、樹脂部材42が下側となるように、固定具43に銅部材41を固定した。接合面の端部から5mmの位置で、樹脂部材42の上面に圧子44を押し当て、押し下げ速度1mm/secで圧子44を押し下げた。その際の押し当て力を、接合強度(MPa)として評価した。接合強度(MPa)は、押し当て時の負荷曲線から求めた押込み剥がし荷重(最大負荷)(N)を接合面積で除した値として評価した。
評価結果を図16の表に示す。
評価結果を図16の表に示す。
実施例1〜4の測定用サンプルについて、表面粗化処理、トリアジンチオール誘導体を用いた反応性皮膜処理、及びシランカップリング剤処理を行い、接合圧力を0.2MPa〜1MPaとした。
実施例1〜4の測定用サンプルでは、最大荷重が81N〜120Nであり、接合強度は0.26〜0.38MPaであった。これらの測定用サンプルでは、樹脂部材は銅部材から剥離せず、最大荷重後のモードとしては、樹脂部材に変形が見られた。
実施例1〜4の測定用サンプルでは、最大荷重が81N〜120Nであり、接合強度は0.26〜0.38MPaであった。これらの測定用サンプルでは、樹脂部材は銅部材から剥離せず、最大荷重後のモードとしては、樹脂部材に変形が見られた。
実施例1〜4の測定用サンプルに対応して作製されたクーリングプレートでは、水圧0.5MPa、5分間の試験でも水漏れ等の変化は生じなかった。
実施例5〜8の測定用サンプルについて、トリアジンチオール誘導体を用いた反応性皮膜処理及びシランカップリング剤処理を行い、表面粗化処理は行わず、接合圧力を0.2MPa〜1MPaとした。
実施例5〜8の測定用サンプルでは、最大荷重が84N〜112Nであり、接合強度は0.27MPa〜0.36MPaであった。これらの測定用サンプルでは、樹脂部材は銅部材から剥離せず、最大荷重後のモードとしては、樹脂部材に変形が見られた。
実施例5〜8の測定用サンプルでは、最大荷重が84N〜112Nであり、接合強度は0.27MPa〜0.36MPaであった。これらの測定用サンプルでは、樹脂部材は銅部材から剥離せず、最大荷重後のモードとしては、樹脂部材に変形が見られた。
実施例5〜8の測定用サンプルに対応して作製されたクーリングプレートでは、水圧0.5MPa、5分間の試験でも水漏れ等の変化は生じなかった。
比較例8〜11の測定用サンプルについて、表面粗化処理及びシランカップリング剤処理を行い、トリアジンチオール誘導体を用いた反応性皮膜処理は行わず、接合圧力を0.2MPa〜1MPaとした。
比較例8〜11の測定用サンプルでは、樹脂部材と銅部材との接合面の一部で界面剥離が生じた。その際の最大荷重は57N〜65Nであり、接合強度は0.18〜0.21MPaであった。
比較例8〜11の測定用サンプルでは、樹脂部材と銅部材との接合面の一部で界面剥離が生じた。その際の最大荷重は57N〜65Nであり、接合強度は0.18〜0.21MPaであった。
比較例8〜11の測定用サンプルに対応して作製されたクーリングプレートでは、水圧0.4MPaの印可で、樹脂部材と、銅部材との接合面から水漏れが生じた。
比較例12〜15の測定用サンプルについて、表面粗化処理を行い、トリアジンチオール誘導体を用いた反応性皮膜処理及びシランカップリング剤処理は行わなかった。比較例12〜13では接合圧力を大きく(0.75MPa〜1MPa)し、比較例14〜15では接合圧力を小さく(0.2MPa〜0.5MPa)した。
比較例12〜13の測定用サンプルでは、樹脂部材と銅部材との接合面の一部で界面剥離が生じた。その際の最大荷重は57Nであり、接合強度は0.18MPaであった。
比較例14〜15の測定用サンプルでは、樹脂部材と銅部材との接合面で界面剥離が生じた。その際の最大荷重は47N〜48Nであり、接合強度は0.15MPaであった。
比較例12〜13の測定用サンプルでは、樹脂部材と銅部材との接合面の一部で界面剥離が生じた。その際の最大荷重は57Nであり、接合強度は0.18MPaであった。
比較例14〜15の測定用サンプルでは、樹脂部材と銅部材との接合面で界面剥離が生じた。その際の最大荷重は47N〜48Nであり、接合強度は0.15MPaであった。
比較例12〜13の測定用サンプルに対応して作製されたクーリングプレートでは、水圧0.4MPaの印可で、樹脂部材と、銅部材との接合面から水漏れが生じた。
比較例14〜15の測定用サンプルに対応して作製されたクーリングプレートでは、水圧0.3MPaの印可で、樹脂部材と、銅部材との接合面から水漏れが生じた。
比較例14〜15の測定用サンプルに対応して作製されたクーリングプレートでは、水圧0.3MPaの印可で、樹脂部材と、銅部材との接合面から水漏れが生じた。
以上のように、第2の実施例により、第2の実施形態による冷却システムの構成要素であるクーリングプレートについて、銅ベースプレートと樹脂カバーとの接合について、以下のことが確認された。
銅ベースプレートと樹脂カバーとの接合に際して、トリアジンチオール誘導体を用いた反応性皮膜処理及びシランカップリング剤処理を行うことにより、接合部で剥離が生じることなく十分に高い接合強度が得られる。
本発明によれば、銅と樹脂とを接合する際に、銅の接合面の一部に酸化膜が形成されても、銅の素地面及び酸化膜の双方と樹脂とを確実に分子接合し、銅と樹脂との強固な接合を実現して、信頼性の高い接合体を得ることができる。
本発明によれば、銅ベースプレートと樹脂カバーとを接合する際に、銅ベースプレートの接合面の一部に酸化膜が形成されても、銅ベースプレートの素地面及び酸化膜の双方と樹脂カバーとが確実に分子接合される。これにより、銅ベースプレートと樹脂カバーとの強固な接合を実現して、可及的に軽量で冷却水の漏洩を確実に防止することができるクーリングプレートを備えた信頼性の高い冷却装置を得ることができる。
Claims (18)
- 銅と樹脂との接合体であって、
前記銅は、前記樹脂との接合面において、素地面にはトリアジンチオール誘導体又はトリアジンチオール誘導体及びシランカップリング剤が、前記接合面の一部に形成された酸化膜にはシランカップリング剤がそれぞれ結合しており、
前記銅と前記樹脂とが分子接合していることを特徴とする接合体。 - 前記銅の前記接合面には凹凸が形成されており、
前記銅と前記樹脂とが、前記凹凸に前記樹脂の一部が入り込んで分子接合していることを特徴とする請求項1に記載の接合体。 - 前記樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の接合体。
- 前記シランカップリング剤は、分子中にアミノ基、メルカプト基、エポキシ基、イミダゾール基、及びジアルキルアミノ基からなる群から選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の接合体。
- 接合面における素地面にはトリアジンチオール誘導体或いはトリアジンチオール誘導体及びシランカップリング剤が、前記接合面の一部に形成された酸化膜にはシランカップリング剤がそれぞれ結合した銅と、
樹脂と
を接触させて分子接合させることを特徴とする接合体の製造方法。 - 前記銅の前記接合面を粗化処理して凹凸を形成し、
前記銅と前記樹脂とが、前記凹凸に前記樹脂の一部が入り込んで分子接合することを特徴とする請求項5に記載の接合体の製造方法。 - 前記樹脂は、熱可塑性樹脂であって、表面に水酸基又はカルボキシル基が結合されており、
前記銅と前記樹脂とを熱圧着することで前記分子接合させることを特徴とする請求項5又は6に記載の接合体の製造方法。 - 前記樹脂に表面処理を施すことにより、前記樹脂の表面に水酸基又はカルボキシル基が結合することを特徴とする請求項7に記載の接合体の製造方法。
- 前記表面処理は、前記樹脂の表面に水酸基を結合させる場合には、UVオゾン処理、酸素プラズマ処理、アルカリ洗浄、及び煮沸処理から選ばれた1つの処理であり、前記樹脂の表面にカルボキシル基を結合させる場合には、UVオゾン処理、酸素プラズマ処理、及びコロナ放電処理から選択された1種の処理であることを特徴とする請求項8に記載の接合体の製造方法。
- 前記シランカップリング剤は、その分子中にアミノ基、メルカプト基、エポキシ基、イミダゾール基、及びジアルキルアミノ基からなる群から選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項に記載の接合体の製造方法。
- 電子部品が熱的に接続された銅ベースプレートと、
前記銅ベースプレート上を覆い、内部空間に冷却液が供給される樹脂カバーと
を備えたクーリングプレートを含み、前記冷却液を循環させて前記電子部品を冷却する冷却装置であって、
前記銅ベースプレートは、前記樹脂カバーとの接合面において、素地面にはトリアジンチオール誘導体又はトリアジンチオール誘導体及びシランカップリング剤が、前記接合面の一部に形成された酸化膜にはシランカップリング剤がそれぞれ結合しており、
前記銅ベースプレートと前記樹脂カバーとが分子接合していることを特徴とする冷却装置。 - 前記銅ベースプレートの前記接合面には凹凸が形成されており、
前記銅ベースプレートと前記樹脂カバーとが、前記凹凸に前記樹脂カバーの一部が入り込んで分子接合していることを特徴とする請求項11に記載の冷却装置。 - 前記樹脂カバーは、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項12に記載の冷却装置。
- 前記シランカップリング剤は、分子中にアミノ基、メルカプト基、エポキシ基、イミダゾール基、及びジアルキルアミノ基からなる群から選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の冷却装置。
- 電子部品が熱的に接続された銅ベースプレートと、前記銅ベースプレート上を覆い、内部空間に冷却液が供給される樹脂カバーとを備えたクーリングプレートを含み、前記冷却液を循環させて前記電子部品を冷却する冷却装置と、
前記電子部品を含む電子機器と
を有し、
前記銅ベースプレートは、前記樹脂カバーとの接合面において、素地面にはトリアジンチオール誘導体又はトリアジンチオール誘導体及びシランカップリング剤が、前記接合面の一部に形成された酸化膜にはシランカップリング剤がそれぞれ結合しており、
前記銅ベースプレートと前記樹脂カバーとが分子接合していることを特徴とする電子装置。 - 前記銅ベースプレートの前記接合面には凹凸が形成されており、
前記銅ベースプレートと前記樹脂カバーとが、前記凹凸に前記樹脂カバーの一部が入り込んで分子接合していることを特徴とする請求項15に記載の電子装置。 - 前記樹脂カバーは、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項16に記載の電子装置。
- 前記シランカップリング剤は、分子中にアミノ基、メルカプト基、エポキシ基、イミダゾール基、及びジアルキルアミノ基からなる群から選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項15〜17のいずれか1項に記載の電子装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014232026 | 2014-11-14 | ||
JP2014232026 | 2014-11-14 | ||
PCT/JP2015/081475 WO2016076264A1 (ja) | 2014-11-14 | 2015-11-09 | 接合体及びその製造方法、並びに冷却装置及び冷却装置を用いた電子装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016076264A1 true JPWO2016076264A1 (ja) | 2017-09-28 |
Family
ID=55954349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016559037A Withdrawn JPWO2016076264A1 (ja) | 2014-11-14 | 2015-11-09 | 接合体及びその製造方法、並びに冷却装置及び冷却装置を用いた電子装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170243808A1 (ja) |
JP (1) | JPWO2016076264A1 (ja) |
WO (1) | WO2016076264A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6454858B2 (ja) * | 2016-06-15 | 2019-01-23 | 株式会社新技術研究所 | ポリエステル系樹脂を含む銅合金物品およびその製造方法 |
JP7130382B2 (ja) * | 2018-02-06 | 2022-09-05 | 三井化学株式会社 | 物品、金属樹脂接合体、金属樹脂接合体の製造方法、コールドプレートおよび冷却装置 |
JP6661847B1 (ja) * | 2018-03-29 | 2020-03-11 | リンテック株式会社 | 2つの被着体を接合する方法、及び、接合構造体の製造方法 |
JP2020011410A (ja) * | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 株式会社デンソー | 接合構造体およびその製造方法、熱交換器 |
EP3905322A4 (en) * | 2018-12-25 | 2022-09-21 | Mitsui Chemicals, Inc. | COOLING UNIT, COOLING UNIT MANUFACTURING METHOD AND STRUCTURE |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2574635B2 (ja) * | 1992-10-22 | 1997-01-22 | 三井石油化学工業株式会社 | 銅害耐性に優れた銅含有金属と変性ポリオレフィンよりなる積層体及びその製造法 |
JPH0974273A (ja) * | 1995-06-27 | 1997-03-18 | Nippon Denkai Kk | プリント回路用銅張積層板とその接着剤 |
JP2003324173A (ja) * | 2002-05-02 | 2003-11-14 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体素子の冷却装置 |
JP4817733B2 (ja) * | 2005-07-06 | 2011-11-16 | 富士通株式会社 | 金属表面処理液、積層体および積層体の製造方法 |
JP5046378B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-10-10 | ニチコン株式会社 | パワー半導体モジュール、および該モジュールを搭載したパワー半導体デバイス |
JP2011189631A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Tohno Seimitsu Co Ltd | インサート成形品及びインサート成形品の製造方法 |
JP5569932B2 (ja) * | 2010-05-12 | 2014-08-13 | 株式会社新技術研究所 | 金属体と樹脂体を接合した部材およびその製造方法 |
JP2013244726A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Teijin Ltd | 熱可塑性複合材料と金属部材との接合体の製造方法 |
US9527230B2 (en) * | 2012-03-29 | 2016-12-27 | Teijin Limited | Method for manufacturing joint member and joint member |
WO2014065133A1 (ja) * | 2012-10-23 | 2014-05-01 | 株式会社アテックス | 複合部品、及び、当該複合部品の製造方法 |
JP2016009776A (ja) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | 長瀬産業株式会社 | 冷却装置及び冷却装置の製造方法 |
-
2015
- 2015-11-09 WO PCT/JP2015/081475 patent/WO2016076264A1/ja active Application Filing
- 2015-11-09 JP JP2016559037A patent/JPWO2016076264A1/ja not_active Withdrawn
-
2017
- 2017-05-10 US US15/591,511 patent/US20170243808A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20170243808A1 (en) | 2017-08-24 |
WO2016076264A1 (ja) | 2016-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2016076264A1 (ja) | 接合体及びその製造方法、並びに冷却装置及び冷却装置を用いた電子装置 | |
JP6519365B2 (ja) | 接合体、接合体の製造方法、冷却システム、及び情報処理装置 | |
US20130058062A1 (en) | Method for manufacturing base material having gold-plated metal fine pattern, base material having gold-plated metal fine pattern, printed wiring board, interposer, and semiconductor device | |
CN100541749C (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
JP5109411B2 (ja) | 電子機器用接着剤組成物およびそれを用いた電子機器用接着剤シート、電子部品 | |
JP5131109B2 (ja) | 電子部品用接着剤組成物およびそれを用いた電子部品用接着剤シート | |
JP6156020B2 (ja) | 樹脂組成物 | |
JP5983825B2 (ja) | フレキシブルプリント基板の製法 | |
Shin et al. | Effect of PCB surface modifications on the EMC-to-PCB adhesion in electronic packages | |
TWI392421B (zh) | 金屬配線基板之製造方法 | |
JP7405100B2 (ja) | 分解洗浄組成物、接着性ポリマーの洗浄方法、及びデバイスウェハの製造方法 | |
TW526282B (en) | Laminated structure for electronic equipment and method of electroless gold plating | |
JP7457645B2 (ja) | 積層体及びその製造方法 | |
TWI448580B (zh) | 積層體之形成方法 | |
EP2244542A1 (en) | Multilayer printed circuit board manufacture | |
JP2013023766A (ja) | テープキャリア付半導体実装用導電基材の表面処理方法、ならびにこの処理方法を用いてなるテープキャリア付半導体実装用導電基材および半導体パッケージ | |
KR20180113995A (ko) | 인쇄 회로 표면 마감, 사용 방법, 및 이로부터 제작된 조립체 | |
JP3969902B2 (ja) | チップサイズパッケージ用インターポーザーの製造方法 | |
JP7336170B1 (ja) | 積層体の製造方法 | |
JP2007134695A (ja) | 金属配線耐熱性樹脂基板の製造方法 | |
JP5961970B2 (ja) | 積層体およびそれを用いた素子 | |
JP2005126712A (ja) | 半導体素子用接着剤組成物、それを用いた接着シート及び接着テープ | |
TWI489920B (zh) | 多層印刷電路板之製造 | |
TW201011125A (en) | Surface treating agent for copper or copper alloy and use thereof | |
JP2009059910A (ja) | リード、配線部材、パッケージ部品、樹脂付金属部品及び樹脂封止半導体装置、並びにこれらの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170427 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20171225 |