KR102535298B1 - 복합 부재 - Google Patents

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KR102535298B1
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insulating adhesive
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나오히로 타나카
카오리 사카구치
켄지 안도
히데노부 코바야시
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토요잉크Sc홀딩스주식회사
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Abstract

복합 부재(1)는 열 발생 부재(10)에 열 전도성 절연 접착막(20)을 통해서 방열 베이스 기판(30)이 접착되고, 아래의 식을 충족한다. X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥50, X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥50, Y / |CTE(B)-CTE(A)| × L(BA)≥50, Y / |CTE(B)-CTE(C)| × L(BC)≥50. X : 방열 베이스 기판 / 열 발생 부재 사이의 전단 접착력(MPa), Y : 열 전도성 절연 접착막의 파단 신장도(-), E : 열 전도성 절연 접착막의 탄성률(MPa), CTE(A) : 방열 베이스 기판의 선팽창계수(℃-1), CTE(B) : 열 전도성 절연 접착막의 선팽창계수(℃-1), CTE(C) : 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 재질의 선팽창계수(℃-1), L(BA) : 열 전도성 절연 접착막과 방열 베이스 기판과의 초기 접촉 길이(m), L(BC) : 열 전도성 절연 접착막과 열 발생 부재의 초기 접촉 길이(m).

Description

복합 부재
본 발명은, 열을 발생할 수 있는 열 발생부를 포함하는 열 발생 부재 중 적어도 하나의 면에, 열 전도성 절연 접착막을 통해서 방열 베이스 기판이 접착된 복합 부재에 관한 것이다.
각종 전자부품(예를 들면, 파워 반도체 소자 및 이를 포함하는 파워 카드 등)의 열을 발생할 수 있는 열 발생 부재에서 히트 싱크 등의 방열 부재로의 열 전도를 촉진시키고, 방열을 촉진하기 위해 방열 부재의 방열 베이스 기판과 열 발생부재 사이에 열 전도성 절연 접착막을 배치하는 것이 바람직하다. 고열 전도성을 발현할 수 있기 때문에 열 전도성 절연 접착막은, 열 전도성 절연 필러와 바인더 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
열 전도성 절연 접착막은, 예를 들면, 열 전도성 필러와 열 경화성 수지인 바인더 수지의 미경화물 및/또는 반경화물을 포함한 열 전도성 절연 시트를 방열 부재와 열 발생부재 사이에 배치하고, 가열 및 가압에 의해 경화시킴으로써, 간단하고 쉽게 형성할 수 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 금속판, 솔더층, 및 반도체 칩이 이 순서로 적층된 반도체 모듈과 방열 부재를 포함하고, 상기 금속판과 상기 방열 부재 사이에 에폭시 수지 모노머와 노볼락 수지 경화제와 α-알루미나 및 질화 붕소의 혼합 필러를 함유하는 에폭시 수지 조성물의 경화체가 배치된 파워 반도체 장치가 개시되어 있다(청구항 17). 이 파워 반도체 장치에서는 반도체 모듈이 열 발생 부재이며, 에폭시 수지 조성물의 경화체가 열 전도성 절연 접착막이다.
일본 특허공개공보 제2016-155985호
특허문헌 1에서는, 반경화 상태인 에폭시 수지 조성물(바람직하게는 시트형상 성형체)을 방열 부재와 열 발생 부재인 반도체 모듈 사이에 배치하고, 가열 및 가압에 의해 경화시킴으로써 강력한 접착력을 발현시키고 있다. 그러나, 에폭시 수지 조성물의 경화체는 매우 단단하기 때문에 온도 변화에 따른 방열 부재 및 열 발생 부재의 팽창 또는 신축으로 인한 응력을 완화하는 작용이 매우 약하다. 따라서, 온도 변화에 의한 응력 변형에 의해 에폭시 수지 조성물의 경화체로 이루어지는 열 전도성 절연 접착막에 크랙 및/또는 벗겨짐이 발생하고, 절연성 및/또는 열 전도성이 저하할 우려가 있다.
파워 반도체 소자 및 이를 포함하는 파워 카드 등의 열 발생 부재가 자동차 등에 탑재되어 사용되는 경우, 사용 환경 온도는 과혹하여, 저온 환경 온도로서 예를 들면 -40℃정도(예를 들면 고위도 지역의 겨울철)에서부터, 고온 환경 온도로서 열 발생 부재의 발열 온도인 예를 들면 150℃정도 또는 그 이상(발열 온도는 열 발생 부재의 출력에 의한)까지 광범위하게 미친다. 이러한 온도 변화가 큰 조건에서 사용되었다 하더라도 열 전도성 절연 접착막은 크랙 및 박리의 발생이 없고, 고 절연성 및 고 열전도성을 유지할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 열을 발생할 수 있는 열 발생부를 포함하는 열 발생 부재의 적어도 한 면에 열 전도성 절연 접착막을 통해서 방열 베이스 기판이 접착된 구조를 가지며, 온도 변화가 큰 조건에서 사용되었다 하더라도 내구성이 뛰어난 복합 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 복합 부재는,
열을 발생할 수 있는 열 발생부를 포함하는 열 발생 부재의 적어도 하나의 면에 열 전도성 절연 접착막을 통해서 방열 베이스 기판이 접착된 복합 부재이며,
하기 식(1-0)~(4-0)을 충족하는(다만, |CTE(B)-CTE(A)|>0, |CTE(B)-CTE(C) |>0) 것이다.
X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥50…(1-0)
X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥50…(2-0)
Y / |CTE(B)-CTE(A)|×L(BA)≥50…(3-0)
Y / |CTE(B)-CTE(C)|×L(BC)≥50…(4-0)
상기 식에서, 각 부호는 다음의 파라미터를 나타낸다.
X : 열 전도성 절연 접착막을 통해서 접착된 방열 베이스 기판과 열 발생부재 사이의 25℃에서의 전단 접착력(MPa)
Y : 열 전도성 절연 접착막의 25℃에서의 파단 신장도(-),
E : 열 전도성 절연 접착막의 25℃에서의 탄성률(MPa),
CTE(A) : 방열 베이스 기판의 선팽창계수(℃-1),
CTE(B) : 열 전도성 절연 접착막의 선팽창계수(℃-1),
CTE(C) : 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 재질의 선팽창계수(℃-1),
L(BA) : 열 전도성 절연 접착막의 방열 베이스 기판과 접하는 영역의 초기의 최대 일축 방향 길이(m),
L(BC) : 열 전도성 절연 접착막의 열 발생 부재와 접하는 영역의 초기의 최대 일축 방향 길이(m).
본 발명에 따르면, 열을 발생할 수 있는 열 발생부를 포함하는 열 발생 부재중 적어도 하나의 면에 열 전도성 절연 접착막을 통해서 방열 베이스 기판이 접착된 구조를 가지며, 온도 변화가 큰 조건에서 사용하더라도 내구성이 뛰어난 복합 부재를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 관련한 제1 실시형태의 복합부재의 모식 단면도이고,
도 2는, 본 발명에 관련한 제2 실시형태의 복합부재의 모식 단면도이고,
도 3은, 본 발명에 관련한 제3 실시형태의 복합부재의 모식 단면도이고,
도 4는, 본 발명에 관련한 제4 실시형태의 복합부재의 모식 단면도이고,
도 5는, 본 발명에 관련한 제5 실시형태의 복합부재의 모식 단면도이다.
[복합 부재]
본 발명은, 열을 발생할 수 있는 열 발생부를 포함하는 열 발생부재 중 적어도 하나의 면에, 열 전도성 절연 접착막을 통해서 방열 베이스 기판이 접착된 복합부재에 관한 것이다.
일반적으로, 상기 구성의 복합부재에 있어서는, 각 부재의 선팽창계수의 차이에 기인하여 온도 변화에 의해 생기는 응력 변형(stress strain)에 의해 열 전도성 절연 접착막에 크랙 및/또는 박리가 생기고, 절연성 및/또는 열 전도성이 저하될 우려가 있다.
복합 부재의 온도 영역은, 복합 부재가 사용되는 저온 외부 환경 온도의 하한 ~ 열 발생 부재의 발열시에 복합 부재가 노출되는 고온 발열 환경 온도의 상한이다. 예를 들면, 열 발생 부재로서 파워 반도체 소자 및 이를 포함하는 파워 카드 등을 들 수 있다. 관련한 열 발생 부재가 자동차 등에 탑재되어 사용되는 경우, 저온 외부 환경 온도의 하한으로서는 예를 들면 -40℃ 정도가 상정되고(예를 들면 고위도 지역의 겨울철), 고온 발열 환경 온도의 상한으로서는, 예를 들면 150℃ 정도 또는 그 이상(발열 온도는 열 발생 부재의 출력에 의한다)이 상정된다.
복합 부재의 온도 변화를 ΔT(℃)로 하면, 상정되는 ΔT는 예를 들면 50℃ 이상, 100℃이상, 150℃이상, 또는 200℃이상이다. 이러한 온도 변화가 큰 조건에서 사용되더라도 열 전도성 절연 접착막의 크랙 및/또는 벗겨짐 발생이 억제되는 것이 바람직하다.
열 응력에 대해서 열 전도성 절연 접착막의 전단 접착력이 충분히 높으면, 열 전도성 절연 접착막의 박리가 억제될 것으로 생각된다. 각 부재의 선팽창계수의 차이에 의해 생기는 변형의 크기(변형 길이)에 대해서 열 전도성 절연 접착막의 파단 신장도가 충분히 높으면 열 전도성 절연 접착막의 균열이 억제될 것으로 생각된다.
본 명세서에 있어서, 다음의 각 부호는 각각 아래의 파라미터를 나타낸다.
X : 열 전도성 절연 접착막을 통해서 접착된 방열 베이스 기판과 열 발생 부재 사이의 25℃에서의 전단 접착력(MPa),
Y : 열 전도성 절연 접착막의 25℃에서의 파단 신장도(-),
E : 열 전도성 절연 접착막의 25℃에서의 탄성률(MPa),
CTE(A) : 방열 베이스 기판의 선팽창계수(℃-1),
CTE(B) : 열 전도성 절연 접착막의 선팽창계수(℃-1),
CTE(C) : 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 재질의 선팽창계수(℃-1),
L(BA) : 열 전도성 절연 접착막의 방열 베이스 기판과 접하는 영역의 초기의 최대 일축 방향 길이(m),
L(BC) : 열 전도성 절연 접착막의 열 발생 부재와 접하는 영역의 초기의 최대 일축 방향 길이(m).
열 응력에 대해서 열 전도성 절연 접착막의 전단 접착력이 충분히 높은 것은, 아래 식 (1-A), (2-A)로 표현된다.
X≥E × (|CTE(B)-CTE(A)|×ΔT)…(1-A)
X≥E × (|CTE(B)-CTE(C)|×ΔT)…(2-A)
선팽창계수는 1℃당 팽창의 정도를 나타내는 지표이기 때문에, 서로 인접하는 부재의 재질의 선팽창계수차의 절대 값에 대해서 온도 변화(ΔT)를 곱하면, 온도 변화(ΔT)에서의 서로 인접하는 부재의 재질의 팽창 정도의 차가 나타난다. 이것에 열 전도성 절연 접착막의 탄성률을 곱함으로써 열 응력이 나타난다. 이 값에 대해서 열 전도성 절연 접착막의 전단 접착력이 동일한 이상이면, 열 응력에 대해서 열 전도성 절연 접착막의 전단 접착력이 충분히 높다고 할 수 있다.
상기 식 (1-A), (2-A)에서, 다음 식 (1-B), (2-B)이 구해진다.
X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥ΔT …(1-B)
X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥ΔT …(2-B)
본 발명의 복합 부재에 있어서는, ΔT가 50℃이상, 바람직하게는 100℃이상, 더 바람직하게는 150℃이상, 특히 바람직하게는 200℃이상의 조건에서, 상기 식 (1-B), (2-B)을 충족할 수 있다.
변형 길이에 대해서 열 전도성 절연 접착막의 파단 신장도가 충분히 높은 것은, 아래 식 (3-A), (4-A)으로 나타낸다.
Y≥|CTE(B)-CTE(A)| × ΔT/L(BA)…(3-A)
Y≥|CTE(B)-CTE(C)| × ΔT/L(BC)…(4-A)
선팽창계수는 1℃당 팽창의 정도를 나타내는 지표이기 때문에, 서로 인접한 부재의 재질의 선팽창계수차의 절대 값에 대해서 온도 변화(ΔT)를 곱하면, 온도 변화(ΔT)에서의 서로 인접한 부재의 재질의 팽창의 정도의 차가 나타난다. 이것을 열 전도성 절연 접착막의 인접 부재와의 초기 접촉 길이로 나눔으로써, 온도 변화(ΔT)에서의 서로 인접하는 부재의 재질의 팽창 정도를 단위 길이 당으로 환산할 수 있다. 이 값에 대해서, 열 전도성 절연 접착막의 파단 신장도가 동일 이상이면, 변형 길이 대해서 열 전도성 절연 접착막의 파단 신장도가 충분히 높다고 할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 「열 전도성 절연 접착막이, 인접하는 부재와 접하는 영역의 초기의 최대 일축 방향 길이」는, 25℃의 환경하에서 구해진다. 「최대 일축 방향 길이」는, 상기 접하는 영역의 면 내에서의 일축 방향의 최대 길이이며, 예를 들면, 상기 접하는 영역의 형상이 대략 구형의 경우에는 장축의 길이, 상기 접하는 영역의 형상이 대략 타원의 경우에는 장축의 길이이다. 또한, 「초기」란, 파단 신장도의 측정 전을 의미한다.
상기 식(3-A), (4-A)에서, 다음 식(3-B),(4-B)이 구해진다.
Y / |CTE(B)-CTE(A)|×L(BA)≥ΔT…(3-B)
Y / |CTE(B)-CTE(C)|×L(BC)≥ΔT…(4-B)
본 발명의 복합 부재에 있어서는, ΔT가 50℃이상, 바람직하게는 100℃이상, 더 바람직하게는 150℃이상, 특히 바람직하게는 200℃이상의 조건에 있어서, 상기 식(3-B), (4-B)을 충족할 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 복합 부재는, 다음 식(1-0)~(4-0)을 충족할(단, |CTE(B)-CTE(A)|>0, |CTE(B)-CTE(C)|>0) 수가 있다(ΔT = 50(℃)의 조건에 상당).
X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥50…(1-0)
X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥50…(2-0)
Y / |CTE(B)-CTE(A)|×L(BA)≥50…(3-0)
Y / |CTE(B)-CTE(C)|×L(BC)≥50…(4-0)
본 발명의 복합 부재는 바람직하게는, 하기 식(1-1)~(4-1)를 충족할 수 있다 (ΔT=100(℃)의 조건에 상당).
X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥100…(1-1)
X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥100…(2-1)
Y / |CTE(B)-CTE(A)|×L(BA)≥100…(3-1)
Y / |CTE(B)-CTE(C)|×L(BC)≥100…(4-1)
본 발명의 복합 부재는 바람직하게는, 하기 식(1-2)~(4-2)를 충족할 수 있다 (ΔT=150(℃)의 조건에 상당).
X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥150…(1-2)
X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥150…(2-2)
Y / |CTE(B)-CTE(A)|×L(BA)≥150…(3-2)
Y / |CTE(B)-CTE(C)|×L(BC)≥150…(4-2)
본 발명의 복합 부재는 더 바람직하게는, 하기 식(1-3)~(4-3)를 충족할 수 있다(ΔT=200(℃)의 조건에 상당).
X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥200…(1-3)
X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥200…(2-3)
Y / |CTE(B)-CTE(A)|×L(BA)≥200…(3-3)
Y / |CTE(B)-CTE(C)|×L(BC)≥200…(4-3)
본 발명의 복합 부재는, 상기 식(1-0)~(4-0), 바람직하게는 (1-1)~(4-1), 더 바람직하게는 (1-2)~(4-2), 특히 바람직하게는 (1-3)~(4-3)를 충족하기 위해, 온도 변화가 큰 조건(구체적으로는 온도 변화(ΔT)가 50℃이상, 100℃이상, 150℃이상, 또는 200℃이상)에서 사용되더라도, 열 전도성 절연 접착막의 크랙 및/또는 벗겨짐의 발생이 효과적으로 억제되어 내구성이 우수하다.
방열 베이스 기판의 재질 및 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 재질은 선택지가 한정되어 있다. 따라서, 이들 재질의 선팽창계수에 따라 상기 식(1-0)~(4-0), 바람직하게는 (1-1)~(4-1), 더 바람직하게는 (1-2)~(4-2), 특히 바람직하게는 (1-3)~(4-3)을 충족하도록, 열 전도성 절연 접착막의 선팽창계수, 탄성률, 파단 신장도, 및 접착력(방열베이스 기판과 열 발생 부재를 접착하는 힘)을 설계하면 좋다. 열 전도성 절연 접착막의 선팽창계수, 탄성률, 파단 신장도, 및 접착력의 조정 방법에 관해서, 후술한다.
충분한 유연성을 가지고 열 응력을 효과적으로 완화할 수 있기 때문에 열 전 도성 절연 접착막은, -40℃이상 25℃미만의 범위에서의 탄성률이 10GPa이하이며, 25℃이상 200℃이하의 범위에서의 탄성률이 1GPa이하인 것이 바람직하다. 또, -40~200℃의 범위에서의 열 전도성 절연 접착막의 탄성률은 0.1MPa이상인 것이 바람직하다.
열 전도성 절연 접착막은, 방열 베이스 기판과의 사이의 선팽창계수차, 및 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 재질과의 사이의 선팽창계수차가 모두 작은 것이 바람직하다. 방열 베이스 기판의 재질 및 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 재질의 선택지가 제한되어 있으며, 이러한 재질의 선팽창계수와의 차가 작아지므로 열 전도성 절연 접착막의 선팽창 계수는, 바람직하게는 10×10-6 ~ 160×10-6(℃-1), 더 바람직하게는 10×10-6 ~ 120×10-6(℃-1), 특히 바람직하게는 10×10-6 ~ 100×10-6(℃-1), 특히 바람직하게는 15×10-6 ~ 80×10-6(℃-1)이다. 열 전도성 절연 접착막의 선팽창계수가 걸리는 범위 내이면, 열 전도성 절연 접착막이 방열 베이스 기판 및 열 발생 부재의 온도 변화에 의한 팽창 또는 신축에 양호하게 추종할 수 있어 열 응력이 효과적으로 감소된다.
열 전도성 절연 접착막의 25℃에서의 파단 신장도는, 바람직하게는 0.02(-) 이상, 더 바람직하게는 0.05(-)이상, 특히 바람직하게는 0.1(-)이상이다. 열 전도성 절연 접착막의 파단 신장도가 0.02(-)이상이면, 열 응력에 대해서 파단되기 어렵고, 크랙의 발생이 효과적으로 억제된다.
열 전도성 절연 접착막의 열전도율은 특별히 한정되지 않는다. 일반적으로 파워 반도체 소자 및 이를 포함하는 파워 카드 등의 열 발생부재의 출력이 커질수록, 또 열 발생 부재의 소형화가 진행될수록, 단위 체적당 발열량이 커져서 더 높은 방열성이 요구된다. 열 전도성 절연 접착막의 열 전도율은 높은 쪽이 바람직하고, 바람직하게는 1W/m·K 이상, 더 바람직하게는 3W/m·K이상이다.
열 전도율은, 예를 들면, 열 저항으로부터 역산할 수 있다.
열 전도율은, 또 시료 중을 열이 전도하는 속도를 나타내는 열 확산율(㎟/s)과, 시료의 비열 용량(J/(g·K))과, 밀도(g /㎤)로부터, 다음 식으로 구할 수 있다.
열 전도율(W/m·K) = 열 확산율(㎟/s) × 비열용량(J/(g·K)) × 밀도(g/㎤)
열 확산율의 측정 방법으로서는, 예를 들면,주기(周期)가열법, 핫 디스크 법, 온도파 분석법, 및 플래시법 등을 들 수 있다. 예를 들면, 플래시법이라면, xenon flash analyzer LFA447 NanoFlash(NETZSCH사제)를 이용하여 열 확산율을 측정할 수 있다.
열 전도성 절연 접착막의 절연성이 높은 것이 바람직하다. 열 전도성 절연 접착막의 절연 파괴 전압은 높은 것이 바람직하고, 바람직하게는 0.5kV이상, 더 바람직하게는 3kV이상, 특히 바람직하게는 6kV이상이다.
온도 변화에 대한 내구성은 냉열 사이클 시험을 시행함으로써 평가할 수 있다. 예를 들면, ESPEC Corp. 제품 냉열충격장치 TSE-12-A를 이용하여 복합 부재에 대해서 -40℃에서 15분간 유지한 후 150℃에서 15분간 유지하는 냉열 사이클을 3000사이클 실시하고, 냉열 사이클 시험의 전후에서 절연 파괴 전압을 측정함으로써 절연 내구성을 평가할 수 있다. 후술의 [실시 예]란에서와 같이, 본 발명의 복합부재는, 상기 냉열 사이클 시험 후에 있어서도 양호한 절연 파괴 전압을 유지할 수 있다.
열 전도성 절연 접착막의 두께는 특별히 제한되지 않고, 절연성, 열전도성, 핸드링, 및 열 응력 완화의 관점에서, 바람직하게는 40~1100μm, 더 바람직하게는 50~1000μm이다. 두께가 40μm이상이면, 내구성 및 절연성이 향상되는 경향이 있다. 두께가 1100μm이하이면, 열 전도성이 적합해지는 경향이 있다.
본 명세서에서, 각종 파라미터는 별도로 명시하지 않는 한, 후기 [실시 예] 란에 기재된 방법으로 구하는 것으로 한다.
(방열 베이스 기판)
방열 베이스 기판은, 히트 싱크 등의 방열 부재의 베이스 기판이다.
방열 베이스 기판의 재질로서는, 일반적으로 금속 및/또는 세라믹이 사용된다. 예를 들면, 알루미늄, 구리, 철, 텅스텐, 몰리브덴, 마그네슘, 구리-텅스텐 합금, 구리-몰리브덴 합금, 구리-텅스텐-몰리브덴 합금, 질화 알루미늄, 탄화 규소, 및 질화규소 등을 들 수있다. 이들은 1종 또는 2종이상 사용할 수 있다.
방열 베이스 기판의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 표면 거칠기(Ra)는 바람직하게는 0.1~2μm, 더 바람직하게는 0.2~1.7μm이다. Ra가 0.1μm이상이면, 앵커 효과에 의해 방열 베이스 기판과 열 전도성 절연 접착막과의 밀착성이 향상되고, 내구성이 향상된다. Ra가 2μm이하이면, 방열 베이스 기판의 표면 요철이 작고, 절연성이 향상된다.
본 명세서에 있어서, Ra는 산술 평균 거칠기이며, JIS B0601 2001에 준하여 측정할 수 있다.
방열 베이스 기판에는, 방열 효율을 높이기 위해 공지된 핀(fin)이 설치되어 있어도 좋다. 핀으로서는, 예를 들면, 스트레이트 핀, 웨이비 핀, 오프셋 핀, 핀 핀(pin fin), 및 코루게이트 핀(corrugated fin) 등을 들 수있다. 이들 핀은, 방열 베이스 기판과 일체화되어 있어도 좋다.
(열 발생 부재)
열 발생 부재는, 열을 발생할 수 있는 열 발생부를 포함한다. 열 발생 부재로서는, 집적 회로, IC 칩, 하이브리드 패키지와 같은 반도체 패키지, 멀티 모듈과 같은 반도체 모듈, 파워 트랜지스터, 파워 반도체 소자, 파워 반도체 소자를 포함하는 파워 카드, 면 저항기, 및 열전변환 모듈 등의 각종 전자부품; 건축재; 차량, 항공기, 및 선박 등의 부재 등을 들 수 있다.
본 발명의 복합 부재는, 예를 들면, 열 발생 부재가 파워 반도체 소자를 포함하는 파워 카드 등의 파워 반도체 모듈인 경우에, 적합하다.
파워 카드 등의 전력 반도체 모듈은, 적어도 표면(파워 반도체 소자의 실장면)이 도전성을 갖는 기판 상에 솔더(solder)와 같은 접합제를 통해서 하나 또는 복수의 파워 반도체 소자가 구현되고, 바람직하게는 에폭시 수지 등의 봉지재로 봉지된 것이다. 파워 카드 등의 파워 반도체 모듈에서는, 그 한면 또는 양면에, 열 전도성 절연 접착막을 통해서 방열베이스 기판을 접착할 수 있다. 이 경우, 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 부재는, 적어도 표면이 도전성을 갖는 기판, 및/또는 에폭시 수지 등의 봉지재이다.
적어도 표면이 도전성을 갖는 기판으로서는 예를 들면, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 주석, 철, 납, 이들의 합금, 및 탄소 등의 도전성 기판을 들 수 있다. 도전성 기판에는 회로 패턴이 형성되어 있어도 좋다. 적어도 표면이 도전성을 갖는 기판은, 수지 및 세라믹 등의 비도전성 기판 상에 도전막이 형성된 기판일 수 있다.
열 발생 부재와 열 전도성 절연 접착막과의 밀착성이 향상되고, 내구성이 향상되므로, 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 표면 거칠기(Ra)는 바람직하게는 0.1~2μm, 더 바람직하게는 0.2~1.7μm이다. Ra가 0.1μm이상이면, 앵커 효과에 의해 열 발생 부재와 열 전도성 절연 접착막과의 밀착성이 향상되고, 내구성이 향상된다. Ra가 2μm이하이면, 열 발생 부재의 표면 요철이 작고, 절연성이 향상된다.
(열 전도성 절연 접착막)
열 전도성 절연 접착막은, 열 전도성 및 절연성을 가지며, 방열 베이스 기판과 열 발생 부재를 양호하게 접착할 수 있는 것이면 된다. 높은 열 전도성을 발현할 수 있어서, 열 전도성 절연 접착막은 열 전도성 절연 필러와 바인더 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
열 전도성 절연 필러로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 산화 알루미늄, 산화 칼슘, 및 산화 마그네슘 등의 금속 산화물; 질화 알루미늄, 및 질화 붕소 등의 금속 질화물; 수산화 알루미늄, 및 수산화 마그네슘 등의 금속 수산화물; 탄산 칼슘, 및 탄산 마그네슘 등의 탄산 금속염; 규산 칼슘 등의 규산 금속염; 수화 금속 화합물; 결정성 실리카, 비정질 실리카, 탄화 규소, 및 이들의 복합물 등을 들 수 있다. 이들은, 1종 또는 2종이상 사용할 수 있다. 중에서도, 알루미나, 질화 알루미늄, 및 질화 붕소 등이 바람직하다.
열 전도성 절연 필러의 형태는 특별히 제한되지 않고, 일차 입자, 일차 입자를 조립한 과립체, 이들의 응집체, 및 이들의 조합을 들 수 있다.
열 전도성 절연 필러는, 열 전도율이 높은 질화 붕소 필러를 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로 질화 붕소 필러는 젖음성이 나쁘고 또한 형상이 불규칙하기 때문에, 열 전도성 절연 필러로서 질화 붕소 필러만을 사용하는 경우, 내부에 보이드(void)가 생기기 쉬운 경향이 있다. 높은 열 전도율과 낮은 공극률의 관점에서, 열 전도성 절연 필러는 질화 붕소를 제외한 열 전도성 구상 필러와 질화 붕소 필러를 포함하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서 「구상(球狀)」은, 예를 들면, 「원형도(圓形度)」로 나타낼 수 있다. 「원형도」는, 입자를 SEM(주사형 전자현미경) 등으로 촬영한 사진에서 임의의 수의 입자를 선택하여, 입자의 면적을 S, 주위 길이를 L로 했을 때, 식:(원형도)=4πS/L2에서 구할 수 있다. 본 명세서에 있어서 「구상의 입자」는 특별히 명기하지 않는 한, Toa Medical Electronics Co., Ltd. 제품 플로우식 입자 상(像) 분석 장치 FPIA-1000을 이용하여 입자의 평균 원형도를 측정했을 때의 평균 원형도가 0.9 ~ 1인 것을 말한다. 바람직하게는 평균 원형도가 0.96 ~ 1이다.
열 전도성 구상 필러의 종류는, 질화 붕소 이외의 열 전도성을 갖는 것이면 좋고, 예를 들면, 알루미나, 산화 칼슘, 산화 마그네슘, 결정성 실리카, 및 비결 정성 실리카 등의 금속 산화물; 질화 알루미늄 등의 금속 질화물; 수산화 알루미늄 및 수산화 마그네슘 등의 금속 수산화물; 탄화 규소 등의 금속 탄화물; 탄산 칼슘 및 탄산 마그네슘 등의 탄산 금속염; 규산 칼슘 등의 규산 금속염; 수화 금속 화합물; 이들의 조합 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종이상 사용할 수 있다.
구형도(球形度), 열 전도성, 및 절연성의 관점에서, 열 전도성 구형 필러는, 알루미나 및 질화 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
바인더 수지로서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 폴리우레탄 수지, 폴리우레탄 폴리우레아 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르 우레탄 수지, 알키드 수지, 부티랄 수지, 아세탈 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 스티렌-아크릴 수지, 스티렌 수지, 니트로셀룰로오스, 벤질셀룰로오스, 셀룰로오스(트리)아세테이트, 카제인, 셸락, 길소나이트, 젤라틴, 스티렌-무수 말레인산 수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리염화 비닐 수지, 폴리염화 비닐리덴 수지, 폴리불화 비닐리덴 수지, 폴리 초산 비닐 수지, 에틸렌 초산 비닐 수지, 염화 비닐/초산 비닐 공중합체 수지, 염화 비닐/초산 비닐/ 말레인산 공중합체 수지, 불소 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 페놀 수지, 말레산 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 케톤 수지, 석유 수지, 로진, 로진 에스테르, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리아크릴아미드, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸니트로 셀룰로오스, 에틸렌/비닐 알코올 수지, 폴리올레핀 수지, 염소화 폴리올레핀 수지, 변성 염소화 폴리올레핀 수지, 및 염소화 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있다. 바인더 수지는, 1종 또는 2종이상을 사용할 수 있다.
상기 중에서도, 유연성의 관점에서는 폴리우레탄 수지 및 폴리아미드 수지 등이 적합하게 사용되며, 전자부품으로서 이용할 때의 절연성 및 내열성 등의 관점에서는 에폭시계 수지 등이 적합하게 사용된다.
바인더 수지로서는, 바인더 수지 자체 경화하거나, 혹은 적당한 경화제와의 반응에 의해 경화하는 것을 사용할 수 있다.
예를 들면, 바인더 수지가 카르복시기, 아미노기, 및 페놀성 수산기 등의 반응기를 갖는 경우, 이 반응기와 반응할 수 있는 경화제로서, 2관능 이상의 에폭시기 함유 화합물, 2관능 이상의 이소시아네이트기 함유 화합물, 2관능 이상의 카르보디이미드기 함유 화합물, 2관능 이상의 금속 킬레이트 화합물, 2관능 이상의 금속 알콕사이드 화합물, 및 2관능 이상의 금속 아실레이트 화합물 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
열 전도성 절연 접착막은 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 필요에 따라서 난연제, 충전제, 및 기타 각종 첨가제를 포함할 수 있다. 난연제로서는 예를 들면, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 및 인산 화합물 등을 들 수 있다. 다른 첨가제로서는, 예를 들면, 기재 밀착성을 높이기 위한 커플링제; 흡습시 또는 고온시의 신뢰성을 높이기 위한 이온 포착제 및 산화 방지제; 레벨링제 등을 들 수있다.
열 전도성 절연 접착막은, 열 전도성 절연 필러와 열경화성 수지인 바인더 수지의 미경화물 및/또는 반경화물을 포함한 열 전도성 절연 시트를 방열 부재와 열 발생 부재 사이에 배치하고, 가열 및 가압에 의해 경화시켜서 형성된 것이라는 것이 바람직하다. 이 경우, 열 전도성 절연 접착막은, 열 전도성 절연 필러와 열 경화성 수지의 경화물를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 상호 반응할 수 있는 관능기를 갖는 여러 종류의 열경화성 수지를 사용하는 경우, 양적으로 많은 쪽을 주제(主劑), 적은 쪽을 경화제로 칭할 수 있다.
열 전도성 절연 시트는, 예를 들면 다음과 같은 방법으로 얻을 수 있다.
열 전도성 절연 필러, 바인더 수지, 용제, 및 필요에 따라서 다른 임의 성분을 함유하는 도액을 조제하고, 이것을 박리성 시트 상에 도공한 후, 용제를 휘발 건조시킴으로써 박리성 시트가 구비된 열 전도성 절연 시트를 얻을 수 있다. 또한, 열 전도성 절연 시트를 사용할 때에 박리성 시트는 박리된다.
도액은, 열 전도성 절연 필러, 바인더 수지, 용제, 및 필요에 따라서 다른 임의 성분을 교반 혼합함으로써 제조할 수 있다. 교반 혼합기로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 디스퍼(disperser), 믹서, 혼련기, 스캔덱스, 페인트 컨디셔너, 샌드 밀, 모르타르 기계(mortar machine), 미디어레스 디스퍼(media-less disperser), 삼본롤 밀(three-roll mill), 및 비드 밀(bead mill) 등을 들 수 있다. 교반 혼합 후는, 도액에서 기포를 제거하기 위해, 탈포 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 탈포 방법으로서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 진공 탈포 및 초음파 탈포 등을 들 수 있다.
박리성 시트로서는, 예를 들면, 폴리에스테르 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리 프로필렌 필름, 및 폴리이미드 필름 등의 플라스틱 필름에 이형 처리한 것 등을 들 수 있다.
박리성 시트로의 도액의 도공 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 나이프 코팅(knife coating), 블레이드 코팅, 컴마 코팅, 다이 코팅, 립 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅, 플렉소 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 스크린 코팅, 스핀 코팅, 디스펜서를 이용하는 방법, 및 잉크젯 인쇄 등을 들 수 있다.
상기 방법으로 얻어지는 여러 종류의 단층 구조의 열 전도성 절연 시트를 겹쳐 완전 경화되지 않는 온도로 가압해서 열 전도성 절연 필러의 종류 및/또는 농도, 및/또는 바인더 수지의 종류 및/또는 농도가 두께 방향으로 변화한 적층 구조의 열 전도성 절연 시트를 얻는 것도 가능하다. 이러한 적층 구조의 열 전도성 절연 시트를 이용함으로써, 열 전도성 절연 필러의 종류 및/또는 농도, 및/또는 바인더 수지의 종류 및/또는 농도가 두께 방향으로 변화한 적층 구조의 열 전도성 절연 접착막을 얻을 수 있다.
열 전도성 절연 접착막의 바람직한 적층 구성으로서는, 예를 들면, 유연성 및 접착성이 높아지도록 열 전도성 절연 필러를 비교적 저밀도로 포함한 2층 이상의 열 전도층(A)과 열 전도성 절연 필러를 비교적 고밀도로 포함하는 1층 이상의 열 전도층(B)을, 열 전도층(A)이 가장 바깥 쪽이 되도록, 번갈아 적층한 구성을 들 수 있다. 이러한 적층 구성에서는, 최외층을 이루는 열 전도층(A)에 의해 방열 베이스 기판 및 열 발생 부재에 대한 밀착성 및 접착성을 확보하고, 열 전도층(B)에 의해 높은 열 전도성을 확보하는 것이 가능하다.
단층 구조 또는 적층 구조의 열 전도성 절연 시트를 방열 부재와 열 발생 부재 사이에 배치하고 가열 및 가압함으로써, 열 전도성 절연 접착막을 얻을 수 있다. 가열 및 가압에 의해 공극이 저감되고, 열전도성 및 절연성이 향상된다. 열 전도성 절연 시트가 열 경화성 수지를 포함하는 경우, 가열 및 가압에 의해 경화 반응이 일어나고, 열 전도성 절연 접착막의 응집력을 향상하고, 접착력 및 내구성이 향상된다. 여러 장의 열 전도성 절연 시트를 이용해서 열 전도성 절연 접착막을 형성해도 좋다.
열 전도성 절연 접착막의 선팽창계수, 탄성률, 파단 신장도, 및 접착력은, 바인더 수지의 종류, 바인더 수지의 분자량, 경화제의 비율, 열 전도성 절연 필러의 종류 및 양 등의 열 전도성 절연 시트의 조성, 그리고 열 전도성 절연 시트의 가열 가압 조건 등에 따라서 조정할 수 있다.
(복합 부재의 실시 형태)
도면을 참조해서, 본 발명에 관련한 제1 ~ 제5 실시형태의 복합 부재의 구조에 관해서 설명한다. 도 1 내지 도 5는 모식 단면도이고, 같은 구성 요소에는 같은 참조 부호를 붙인다.
도 1에 나타내는 제1 실시형태의 복합부재(1)는, 파워 반도체 소자 등의 열 발생 부재(10)의 한면에 열 전도성 절연 접착막(20)을 통해서 방열 베이스 기판(30)이 접착된 것이다.
도 2에 나타내는 제2 실시형태의 복합부재(2)는, 파워 반도체 소자 등의 열 발생부재(10)의 양면에 열 전도성 절연 접착막(20)을 통해서 방열 베이스 기판(30)이 접착된 것이다.
복합부재(1,2)에서는, 열 발생부재(10)의 거의 전체가 열 발생부이다.
도 3, 도 4에 있어서, 부호 50은 파워 반도체 소자를 포함하는 파워 카드 등의 파워 반도체 모듈(열 발생부재)이다. 파워 반도체 모듈(50)은, 금속 기판 등의 적어도 표면(파워 반도체 소자의 실장면)이 도전성을 갖는 기판(51) 상에 솔더층(52)을 통해서 파워 반도체 소자(53)가 구현되고, 에폭시 수지 등의 봉지재(54)로 봉지된 것이다. 파워 반도체 모듈(50)에서는 파워 반도체 소자(53)가 열 발생부이다. 기판(51) 상에 복수의 파워 반도체 소자(53)가 구현되어 있어도 좋다.
도 3에 나타내는 제3 실시형태의 복합부재(3)는, 상기의 파워 반도체 모듈 (50)의 한면(기판(51)의 비실장면)에 열 전도성 절연 접착막(20)을 통해서 방열 베이스 기판(30)이 접착된 것이다. 도 3에 나타내는 예에서는, 기판(51) 측에 열 전도성 절연 접착막(20)과 방열 베이스 기판(30)을 배치하고 있는데, 봉지재(54) 측에 이들을 배치할 수 있다.
도 4에 나타내는 제4 실시형태의 복합부재(4)는, 상기 파워 반도체 모듈 (50)의 양면에 열 전도성 절연 접착막(20)을 통해서 방열 베이스 기판(30)이 접착 된 것이다.
도 5에 있어서, 부호 60은 파워 반도체 소자를 포함하는 파워 카드와 같은 파워 반도체 모듈(열발생부재)이다. 파워 반도체 모듈(60)은, 금속 기판 등의 적어도 한쪽 면(파워 반도체 소자측의 면)이 도전성을 갖는 제1의 기판(61) 상에 제1 솔더층(62)을 통해서 파워 반도체 소자(63)가 구현되고, 그 위에 제2 솔더층(64)을 통해서 금속 기판 등의 적어도 한쪽 면(파워 반도체 소자 측의 면)이 도전성을 갖는 제2의 기판(65)이 접합되고, 에폭시 수지 등의 봉지재(66)로 봉지된 것이다. 파워 반도체 모듈(60)에서는, 파워 반도체 소자(63)가 열 발생부이다. 제1의 기판(61) 상에 복수의 파워 반도체 소자(63)가 구현되어 있어도 좋다.
도 5에 나타내는 제5 실시형태의 복합 부재(5)는, 상기의 파워 반도체 모듈 (60)의 양면에 열 전도성 절연 접착막(20)을 통해서 방열 베이스 기판(30)이 접착 된 것이다.
도 1 내지 도 5에 나타내는 복합부재는, 적절히 설계 변경이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 열을 발생할 수 있는 열 발생부를 포함하는 열 발생부재의 적어도 한쪽 면에, 열 전도성 절연 접착막을 통해서 방열 베이스 기판이 접착된 구조를 가지고, 온도 변화가 큰 조건에서 사용되었다 하더라도 열 전도성 절연 접착막의 크랙 및/또는 벗겨짐의 발생이 효과적으로 억제되고, 내구성이 뛰어난 복합부재를 제공할 수 있다.
실시 예
이하, 본 발명에 관련한 실시 예 및 비교 예에 관해서 설명한다. 또한, 실시 예] 의 항목에서, 「부(部)」 및 「%」는 특별히 언급하지 않는 한, 각각 「질량부」, 「중량%」를 나타낸다. RH는 상대 습도를 나타낸다.
[각 부재의 평가 항목과 평가 방법]
(선팽창계수)
금속 등의 선팽창계수가 공지인 재료에 대해서는 문헌 값을 이용하였다. 열 전도성 절연 접착막 등의 선팽창계수가 미지의 재료에 관해서는 아래 방법에 의해 선팽창계수를 구하였다.
폭 4mm, 길이 20mm의 스트립 형태의 시료(striped sample)에 대해 TA Instruments 제품 TMA Q400를 이용하여, 5g의 하중으로 -40℃에서 180℃까지 승온 속도 10℃/min의 조건에서 가열 부하를 걸었을 때의 변위를 측정했다. 선팽창계수는, 시료 온도를 횡축에 변위를 세로축에 잡아서 플롯했을 때의 -40~150℃ 사이의 기울기의 평균에 의해 구했다.
(탄성률, 파단 신장도)
열 전도성 절연 접착막 형성용의 열 전도성 절연 시트를 2장의 박리성 시트로 사이에 끼우고, 복합 부재의 테스트 피스(test piece) 제조와 같은 가열 가압 조건(150℃에서 60분간, 3MPa의 가열 가압 조건, 또는 150℃에서 60분간, 1MPa의 가열 가압 조건)에서 열 프레스 한 후, 2장의 박리성 시트를 벗겨서 열 전도성 절연 접착막 단체(單體)를 얻었다. 이 열 전도성 절연 접착막 단체에서 폭 10mm 길이 50mm의 스트립 형태의 시료를 잘라냈다. Orientec Co., Ltd 제품 TENSILON RTE-1210을 이용하여 한 쌍의 척으로 시료의 양단부를 파지하고, 25℃-50% RH, -40℃, 및 175℃의 분위기하, 인장속도 2mm/분의 조건에서 측정을 실시했다. 시험 개시시의 한 쌍의 척 사이 거리는 25mm로 했다.
얻어진 측정 값을 이용하여 JIS-K7161:1994에 준거하여 탄성율을 산출했다. 또한, 시료가 파단했을 때의 길이를 구하고, 다음 식에서 파단 신장도를 구했다. 또한, 초기 길이는 25mm(시험 시작시의 한 쌍의 척 사이 거리)이다.
파단 신장도(-) = ((파단했을 때의 길이) - (초기길이)) / (초기 길이)
[필러의 평가 항목과 평가 방법]
(평균 입자 지름)
필러의 평균 입자 지름은, Malvern Instruments 제품 입도 분포계 마스터 사이저 2000을 이용하여 측정하였다. 측정시에는 건식 유닛을 이용하고, 공기압은 2.5bar로 하였다. 피드 속도는 샘플에 의해 최적화하였다.
[수지 용액의 평가 항목과 평가 방법]
(고형분량)
박형의 뚜껑이 있는 금속 용기 내에 수지용액 1g을 재서, 200℃의 오븐에서 20 분간 가열한 후의 남은 질량을 측정하고, 다음 식에 의해 고형분량을 구했다.
고형분량(질량%) = (남은 질량(g)/1g) × 100
(중량 평균 분자량(MW))
TOSOH CORPORATION 제품 GPC(겔 투과 크로마토그래피)「HLC8220GPC」를 이용하여 Mw를 측정했다. GPC는, 용매(THF; 테트라히드로푸란)에 용해된 물질을 분자 사이즈의 차이에 의해 분리 정량하는 액체 크로마토그래피이다.
칼럼으로서, 두 개의 「TOSOH TSKgel Super HZM-N」(TOSOH CORPORATION 제품)을 직렬로 접속한 것을 이용하여, 시료 농도 0.1질량%, 유량 0.34ml/min, 압력 7.4MPa, 칼럼 온도 40℃의 조건에서 측정을 실시해서, 폴리스티렌 환산의 Mw를 구했다. 장치 내장 소프트를 사용해서 검량선의 작성, 분자량 및 피크 면적의 산출을 행하고, 유지 시간 5~9.85분의 범위를 분석 대상으로서 Mw를 구했다.
(점도)
수지 용액 10g을 유리제 스크류 관에 넣고, 이것을 25℃의 항온조 내에서 하룻밤 방치한 후, B형 점도계(TOKI SANGYO CO.,LTD 제품 TVB-15)를 이용하여, 로터 No.4, 회전수 30rpm의 조건에서, 점도를 측정했다.
[열 전도성 절연 필러]
이용한 열 전도성 절연 필러는, 다음과 같다.
(열 전도성 구상 필러)
AO509 : 평균 입자 지름 10μm의 구상 알루미나(Admatechs 제품, ADMAFINE AO509),
CB-A20S : 평균 입자 지름 20μm의 구상 알루미나(Showa Denko K.K. 제품 ALUNABEADS CB-A20S),
DAW-45 : 평균 입자 지름 45μm의 구상 알루미나(Denka Company Limited 제품 DAW-45),
A30 : 평균 입자 지름 30μm의 구상 알루미나(Showa Denko K.K. 제품 ALUNABEADS CB-A30S)
(질화 붕소 필러)
PTX60 : 평균 입자 지름 55~65μm의 과립 질화 붕소 필러(Momentive 제품 PTX-60),
PTX25 : 평균 입자 지름 25μm의 과립 질화 붕소 필러(Momentive 제품 PTX-25),
agg100 : 평균 입자 지름 65~85μm의 과립 질화 붕소 필러(3M Japan Ltd. 제품, Agglomerates100),
agg50 : 평균 입자 지름 15~30μm의 과립 질화 붕소 필러(3M Japan Ltd. 제품, Agglomerates50).
[합성 예 1] 폴리우레탄 폴리우레아 수지(수지 R1) 용액의 합성
교반기, 온도계, 환류 냉각기, 적하(滴下) 장치, 및 질소 도입관을 갖춘 반응 용기에, 테레프탈산과 아디프산과 3-메틸-1,5-펜탄디올에서 얻어진 폴리에스테르 폴리올(Kuraray Co., Ltd. 제품 「Kuraray polyol P-1011」, Mn = 1006) 401.9부, 디메틸올부탄산 12.7부, 이소포론 디이소시아네이트 151.0부, 및 톨루엔 40부를 준비하여, 질소 분위기하, 90℃ 3시간 동안 반응시켰다. 이에 톨루엔 300부를 추가하여 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프레폴리머 용액을 얻었다.
이어서, 이소포론디아민 27.8부, 디-n-부틸아민 3.2부, 2-프로판올 342.0부, 및 톨루엔 396.0부를 혼합한 용액에, 얻어진 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프레폴리머 용액 815.1부를 첨가하고, 70℃ 3시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후에, 톨루엔 144.0부 및 2-프로판올 72.0부의 혼합 용제를 사용하여 희석하였다. 이상과 같이 해서, 고형분량 30질량%, Mw120,000, 점도 3,000mPa·s의 열경화성 폴리우레탄 폴리우레아 수지(수지 R1)의 용액을 얻었다.
[합성 예 2] 폴리아미드 수지(수지 R2) 용액의 합성
교반기, 수분정량수기를 갖는 환류 냉각관, 질소 도입관, 및 온도계를 갖춘 4구 플라스크에, 탄소수 36의 다염기산 화합물로서 Pripol 1009(Croda Japan KK 제품)을 70.78부, 페놀성 수산기를 갖는 다염기산 화합물로서 5-히드록시이소프탈산(Sugai Chemical Industry Co., Ltd. 제품, 이하 「5-HIPA」라고도 함)을 5.24 부, 탄소수 36의 폴리아민 화합물로서 Priamine 1074(Croda Japan KK 제품)을 82.84부, 톨루엔을 4.74부 준비하였다. 이들 혼합물을 교반하면서 동시에 물의 유출을 계속 확인하고, 온도를 220℃까지 승온하여, 탈수 반응을 계속했다. 1시간마다 샘플링을 실시하여, Mw가 40,000되었음을 확인하고 충분히 냉각한 후, 시클로헥사논 40부, 톨루엔 91.34부 및 이소프로필 알코올 96.12부를 희석 용제로서 더하여 충분히 용해시켰다. 이상과 같이 해서, 고형분량 40.2질량%, Mw 41,038, 점도 9,580mPa·s의 페놀성 수산기 함유 폴리아미드 수지(수지 R2)의 용액을 얻었다.
[합성 예 3] 폴리아미드 수지(수지 R3) 용액의 합성
교반기, 수분정량수기를 갖는 환류 냉각관, 질소 도입관, 온도계를 갖춘 4 구 플라스크에, 탄소수 36의 다염기산 화합물로서 Pripol 1009(Croda Japan KK 제품)를 70.99부, 페놀성 수산기를 갖는 다염기산 화합물로서 5-히드록시이소프탈산 (5-HIPA)을 5.24부, 탄소수 36의 폴리아민 화합물로서 Priamine 1074(Croda Japan KK 제품)을 83.77부, 크실렌을 4.2부 준비하여 교반하면서 동시에 물의 유출을 계속 확인하고, 온도를 220℃까지 승온하여 탈수 반응을 계속했다. 1시간마다 샘플링을 실시하여 Mw가 45,000되었음을 확인하여 충분히 냉각한 후, 톨루엔 112.5부 및 이소프로필 알코올 112.5부를 희석 용제로서 더하여 75℃에서 충분히 용해시켰다. 이상과 같이 해서 고형분량 40.5질량%, Mw 45,251, 점도 22,750mPa·s의 페놀성 수산기 함유 폴리아미드 수지(수지 R3)의 용액을 얻었다.
[제조 예 1] 열 전도성 절연 시트(S-1)의 제조
수지 R1과, 알루미나 필러로서 CB-A20S와, 질화 붕소 필러로서 PTX60을 혼합하였다. 배합 비율은, 수지 R1을 40체적%, CB-A20S를 45체적%, PTX60를 15체적%로하였다. 그리고 또한, 경화제로서 Epikote 1001의 50% 톨루엔 용액(Japan Epoxy Resins Co., Ltd. 제품)을, 고형분 환산으로서 수지에 대해서 2%가 되도록 첨가하여, 전체의 고형분이 50%가 되도록 톨루엔으로 조정했다. 이어서, 얻어진 도액을 건조 후의 막 두께가 50μm가 되도록 박리성 시트 상에 도공하고, 건조시켰다. 이렇게 해서, 박리성 시트 상에 2종의 열 전도성 절연 필러와 미경화의 바인더 수지를 포함하는 시트(A'-1)를 얻었다. 이것을 2세트 준비했다.
별도, 수지 R1과, 알루미나 필러로서 DAW-45와, 질화 붕소 필러로서 PTX60을 혼합했다. 배합 비율은, 수지 R1을 40체적%, DAW-45를 10체적%, PTX60를 50체적%로 하였다. 그리고 또한, 경화제로서 Epikote 1001의 50% 톨루엔 용액(Japan Epoxy Resins Co., Ltd. 제품)을, 고형분 환산으로서 수지에 대해서 2%가 되도록 첨가하여, 전체 고형분이 50%가 되도록 톨루엔으로 조정했다. 이어서, 얻어진 도액을 건조 후의 막 두께가 100μm가 되도록 박리성 시트 상에 도공하고, 건조시켰다. 이렇게 해서, 박리성 시트 상에 2종의 열 전도성 절연 필러와 미경화의 바인더 수지를 포함하는 시트(B'-1)를 얻었다.
상기에서 얻은 2장의 박리성 시트가 구비된 시트(A'-1)와 1장의 박리성 시트가 구비된 시트(B'-1)를 이용하여, 박리성 시트/시트(A'-1)/시트(B'-1)/시트(A'-1)/박리성 시트의 적층 구조가 되도록 적층했다. 이 적층체를, 한 쌍의 롤 온도 80℃, 라미네이트압 1.5MPa, 속도 0.5m/분의 조건으로 롤 라미네이트한 후, 2장의 박리성 시트를 벗겨서 열 전도성 절연 접착막 형성용의 3층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-1)를 얻었다.
[제조 예 2] 열 전도성 절연 시트(S-2)의 제조
수지 R1을 수지 R2로 변경하고, 경화제를 TETRAD-X(MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY, INC. 제품, 5% 톨루엔 용액)로 변경한 것 이외에는 제조 예 1의 시트(A'-1)와 동일하게 해서, 박리성 시트 상에 시트(A'-2)를 형성했다.
수지 R1을 수지 R2로 변경하고, 경화제를 TETRAD-X(MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY, INC. 제품, 5% 톨루엔 용액)으로 변경한 것 이외에는 제조 예 1의 시트 (B'-1)와 동일하게 해서, 박리성 시트 상에 시트(B'-2)를 형성했다.
제조 예 1과 같은 방법으로, 박리성 시트/시트(A'-2)/시트(B'-2)/시트(A'-2)/박리성 시트의 적층체를 얻고, 롤 라미네이트하여 2장의 박리성 시트를 벗겨서 열 전도성 절연 접착막 형성용의 3층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-2)를 얻었다.
[제조 예 3] 열 전도성 절연 시트(S-3)의 제조
수지 R2의 첨가량을 45체적%로 하고, 알루미나 필러로서 45체적%의 AO509을 이용하여, 질화 붕소 필러로서 10체적%의 agg100을 이용한 것 이외에는 제조 예 2의 시트(A'-2)와 동일하게 해서 박리성 시트 상에 시트(A'-3)를 형성했다.
수지 R2의 첨가량을 45체적%로 하고, 알루미나 필러로서 A30를 이용하여 PTX60의 첨가량을 45체적%로 한 이외는 제조 예 2의 시트(B'-2)와 동일하게 해서 박리성 시트 상에 시트(B'-3)을 형성했다.
제조 예 2와 동일한 방법으로서, 박리성 시트/시트(A'-3)/시트(B'-3)/시트(A'-3)/박리성 시트의 적층체를 얻어 롤 라미네이트하고, 2장의 박리성 시트를 벗겨서 열 전도성 절연 접착막 형성용의 3층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-3)를 얻었다.
[제조 예 4] 열 전도성 절연 시트(S-4)의 제조
경화제의 첨가량을 고형분 환산으로 수지에 대해서 10질량%로 변경한 것 이외는 제조 예 2의 시트(A'-2)와 동일하게 해서, 박리성 시트 상에 시트(A'-4)를 형성했다.
경화제의 첨가량을 고형분 환산으로 수지에 대해서 10질량%로 변경한 것 이외에는 제조 예 2의 시트(B'-2)와 동일하게 해서, 박리성 시트 상에 시트(B'-4)를 형성했다.
제조 예 2와 동일한 방법으로, 박리성 시트/시트(A'-4)/시트(B'-4)/시트 (A'-4)/박리성 시트의 적층체를 얻고 롤 라미네이트하여 2장의 박리성 시트를 벗겨서 열 전도성 절연 접착막 형성용의 3층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-4)를 얻었다.
[제조 예 5] 열 전도성 절연 시트(S-5)의 제조
수지 R2를 수지 R3로 변경하고, 경화제의 첨가량을 고형분 환산으로 수지에 대해서 10질량%로 변경한 이외에는 제조 예 2의 시트(A'-2)와 동일하게 해서 박리성 시트 상에 시트(A'-5)를 형성했다.
수지 R2를 수지 R3으로 변경하고, 경화제의 첨가량을 고형분 환산으로 수지에 대해서 10질량%로 변경한 것 이외에는 제조 예 2의 시트(B'-2)와 동일하게 해서 박리성 시트 상에 시트(B'-5)를 형성했다.
제조 예 2와 동일한 방법으로, 박리성 시트/시트(A'-5)/시트(B'-5)/시트 (A'-5)/박리성 시트의 적층체를 얻고, 롤 라미네이트하여 2장의 박리성 시트를 벗겨서 열 전도성 절연 접착막 형성용의 3층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-5)를 얻었다.
[제조 예 6] 열 전도성 절연 시트(S-6)의 제조
수지 R1과 알루미나 필러로서 AO509을 혼합했다. 배합 비율은, 수지 R1을 30 체적%, 알루미나 필러를 70체적%로 하였다. 그리고 또한, 경화제로서 Epikote 1001의 50% 톨루엔 용액(Japan Epoxy Resins Co., Ltd. 제품)을, 고형분 환산으로서 수지에 대해서 2%가 되도록 첨가하여 전체 고형분이 50%가 되도록 톨루엔으로 조정했다. 이어서, 얻어진 도액을 건조 후의 막 두께가 100μm가 되도록 박리성 시트 상에 도공하여 건조시켰다. 이렇게 해서 박리성 시트 상에 1종의 열 전도성 절연 필러와 미경화의 바인더 수지를 포함하는 단층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-6)를 형성했다.
[제조 예 7] 열 전도성 절연 시트(S-7)의 제조
수지 R1의 첨가량을 55체적%, 알루미나 필러의 첨가량을 45체적%로 변경한 것 이외에는 제조 예 6과 동일하게 해서, 박리성 시트 상에 1종의 열 전도성 절연 필러와 미경화의 바인더 수지를 포함하는 단층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-7)를형성했다.
[제조 예 8] 열 전도성 절연 시트(S-8)의 제조
수지로서 25체적%의 수지 R2를 이용하여 알루미나 필러 대신에 75체적%의 질화 붕소 필러 PTX25을 이용한 것 이외에는 제조 예 6과 동일하게 해서 박리성 시트상에 1종의 열 전도성 절연 필러와 미경화의 바인더 수지를 포함하는 단층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-8)을 형성했다.
[제조 예 9] 열 전도성 절연 시트(S-9)의 제조
수지 R2의 첨가량을 45체적%로 하고, 알루미나 필러로서 35체적%의 AO509을 이용하여 질화 붕소 필러로서 20체적%의 agg50을 이용한 것 이외에는 제조 예 2의 시트(A'-2)와 동일하게 해서 박리성 시트 상에 시트(A'-9)를 형성했다.
수지 R2의 첨가량을 50체적%로 하고, 알루미나 필러를 사용하지 않고, PTX60의 첨가량을 50체적%로 한 이외는 제조 예 2의 시트(B'-2)와 동일하게 해서 박리성 시트 상에 시트(B'-9)를 형성했다.
제조 예 2와 동일한 방법으로, 박리성 시트/시트(A'-9)/시트(B'-9)/시트(A'-9)/박리성 시트의 적층체를 얻고 롤 라미네이트 해서, 2장의 박리성 시트를 벗겨서 열 전도성 절연 접착막 형성용의 3층 구조의 열 전도성 절연 시트 (S-9)를 얻었다.
[제조 예 10] 열 전도성 절연 시트(S-11)의 제조
수지 R1을, 에폭시기 함유 스티렌 수지 G-1010S(NOF CORPORATION 제품)/결정성 비페닐 골격 에폭시 수지 YX-4000(Mitsubishi Chemical Corporation 제품)/비스페놀 A형 액상 에폭시 수지 Epikote 828US(Mitsubishi Chemical Corporation 제품)(질량비:35/50/5)의 혼합 수지 R4로 변경하고, 경화제로서 디시안디아미드와 2MZA-PW(SHIKOKU CHEMICALS CORPORATION 제품)의 혼합물(질량비:60/40)을, 고형분 환산으로 수지에 대해서 2질량% 사용한 것을 제외하고는 제조 예 6과 동일하게 해서 박리성 시트 상에 1종의 열 전도성 절연 필러와 미경화 바인더 수지를 포함하는 단층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-11)을 형성했다.
[제조 예 11] 열 전도성 절연 시트(S-12)의 제조
경화제의 첨가량을 고형분 환산으로 수지에 대해서 5%로 변경한 것 이외에는 제조 예 10과 동일하게 해서 박리성 시트 상에 1종의 열 전도성 절연 필러와 미경화의 바인더 수지를 포함하는 단층 구조의 열 전도성 절연 시트(S-12)을 형성했다.
[실시 예 1~11, 비교 예 1, 2]
실시 예 1~11, 비교 예 1, 2의 각 예에 있어서는, 표 1에 나타내는 재질 및 선팽창계수의 방열 베이스 기판(폭 25mm, 길이 100mm, 두께 2mm)과, 표 1에 나타내는 열 전도성 절연 시트와, 표 1에 나타내는 재질 및 선팽창계수의 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 부재(폭 25mm, 길이 100mm, 두께 2mm)를 겹쳐서, 표 1에 나타내는 가열 가압 조건에서 열 프레스를 실시하여 복합 부재의 테스트 피스를 얻었다. 열 전도성 절연 시트의 상하의 부재에 사이에 끼워진 부분의 크기는, 폭 25mm, 길이 40mm로 하였다. 이 「길이 40mm」가 초기의 최대 일축 방향 길이(uniaxial length)이다.
열 전도성 절연 접착막의 형성에 이용한 열 전도성 절연 시트를 이용하여, 표 1에 나타내는 가열 가압 조건에서 열 프레스를 실시하고, 얻어진 열 전도성 절연 접착막 단체의 파단 신장도와 선팽창계수의 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 그 밖의 주요한 제조 조건을 표 1에 나타낸다.
얻어진 테스트 피스에 관해서 다음 방법으로 전단 접착력의 평가 및 초기의 절연 파괴 전압(내전압)의 평가를 실시했다.
이어서, ESPEC Corp. 제품의 냉열 충격 장치 TSE-12-A를 이용하여 -40℃에서 15분간 유지한 후 150℃에서 15분간 유지하는 냉열 사이클을 3000사이클 실시했다. 이 냉열 사이클 시험 후에 다시 아래 방법으로 절연 파괴 전압(내전압)의 평가를 실시했다.
[복합 부재의 평가 항목과 평가 방법]
(전단 접착력)
전단 접착력은 JIS K 6850에 준거하여 측정했다.
복합 부재의 테스트 피스에 대해서 시마즈제작소 제품 SHIMADZU/Autograph AGS-X를 이용하여, 25℃에서 인장 속도 1mm/분의 조건에서 전단력을 측정했다. 측정은 2회 행하여 평균값을 전단 접착력으로 하였다.
(초기 및 냉열 사이클 시험후의 절연 파괴 전압(내전압))
냉열 사이클 시험전(초기)과 냉열 사이클 시험후에, 다음의 방법으로 절연 파괴 전압의 측정을 실시했다.
복합 부재의 테스트 피스를 25℃-50%RH의 환경하에서 하룻밤 방치 한 후, 절연 파괴 전압의 측정을 실시했다. 내전압시험기(Tsuruga Electric Co., Ltd. 제품 TM650)를 이용하여, 방열 베이스 기판과 열 발생부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 부재에 각각 전극을 장착하고, 25℃-50% RH의 환경하에서 100초 동안 전압을 0kV에서 10kV까지 상승시켜 임계값 2mA를 초과한 시점의 전압을 읽어들였다. 4개의 시료로 측정하여 평균값을 절연 파괴 전압으로 하였다. 이하의 기준으로 평가했다.
◎ : 절연 파괴 전압이 6kV이상.
○ : 절연 파괴 전압이 3kV이상 6kV미만.
△ : 절연 파괴 전압이 0kV초과 3kV미만.
× : 전압 인가 직후에 절연 파괴가 일어나서, 측정 불가.
[평가 결과]
실시 예 1~11, 비교 예 1, 2의 각 예에 있어서, 식(1-B)~(4-B)의 좌변의 값과 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
실시 예 1~11에서는, 바인더 수지의 종류, 바인더 수지의 분자량, 경화제의 비율, 열 전도성 절연 필러의 종류 및 양 등의 열 전도성 절연 시트의 조성, 그리고 열 전도성 절연 시트의 가열 가압 조건을 조정함으로써, 식 (1-B)~(4-B)의 좌변의 값을 모두 50이상, 바람직하게는 100이상, 더 바람직하게는 150이상, 특히 바람직하게는 200이상으로 할 수 있었다. 실시 예 1~11에서는, 식 (1-0)~(4-0), 바람직하게는 식 (1-1)~(4-1), 더 바람직하게는 식 (1-2)~(4-2), 특히 바람직하게는 식 (1-3)~(4-3)을 충족하는 복합 부재의 테스트 피스를 제조할 수 있었다.
상기에서, 실시 예 1~11에서 얻어진 복합 부재의 테스트 피스는, 50℃이상, 바람직하게는 100℃이상, 더 바람직하게는 150℃이상, 특히 바람직하게는 200℃이상의 온도 변화(ΔT)에 대해서 양호한 내구성을 가질 수 있는 것으로 생각된다. 실제의 평가에 있어서, 실시 예 1~11에서 얻어진 복합 부재의 테스트 피스는 모두 초기의 절연 파괴 전압이 높고 양호하며, -40℃와 150℃ 사이에서 온도를 변화시킨 냉열 사이클 시험을 실시한 후에 있어서도 절연 파괴 전압의 저하가 작고 내구성이 양호했다.
비교 예 1, 2에서 얻어진 복합 부재의 테스트 피스에서는, 바인더 수지로서 열 경화성의 에폭시 수지를 포함하는 열 전도성 절연 시트를 이용했기 때문에, 열 전도성 절연 접착막의 유연성이 낮고, 열 전도성 절연 접착막의 탄성률이 실시 예 1~11과 비교해서 현저하게 크고, 열 전도성 절연 접착막의 파단 신장도가 현저하게 작아졌다. 비교 예 1, 2에서 얻어진 복합 부재의 테스트 피스는, 식(1-B)~(3-B), 또는 식(1-B)~(4-B)의 좌변의 값이 50미만이었다. 이 점에서 비교 예 1, 2에서 얻어진 복합부재의 테스트 피스는, 100℃이상의 온도 변화(ΔT)에 대해서 양호한 내구성을 가질 수 없다고 생각된다. 실제의 평가에 있어서, 비교 예 1, 2에서 얻어진 복합 부재의 테스트 피스는, 모두 초기의 절연 파괴 전압은 비교적 양호했지만, -40℃와 150℃ 사이에서 온도를 변화시킨 냉열 사이클 시험을 실시한 후에는, 전압 인가 직후에 절연 파괴가 일어났다. 열 전도성 절연 접착막은, 열 응력을 완화할 수 없으며, 크랙 및/또는 벗겨짐이 발생한 것으로 생각된다.
[표 1]
Figure 112020021411870-pct00001
[표 2]
Figure 112020021411870-pct00002
본 발명은 상기 실시형태 및 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 적절하게 설계 변경이 가능하다.
이 출원은, 2017년 8월 14일에 출원된 일본 특허출원 제2017-156413호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 여기에 포함한다.
1,2,3,4,5; 복합 부재
10; 열 발생 부재
20; 열 전도성 절연 접착막
30; 방열 베이스 기판
50,60; 파워 반도체 모듈(열 발생 부재)
51,61,65; 기판
52,62,64; 솔더층
53,63; 파워 반도체 소자(열 발생부)
54,66; 봉지재

Claims (10)

  1. 열을 발생할 수 있는 열 발생부를 포함하는 열 발생부재의 적어도 하나의 면에, 열 전도성 절연 접착막을 통해서 방열 베이스 기판이 접착된 복합 부재이며,
    하기 식(1-0)~(4-0)을 충족하는(단, |CTE(B)-CTE(A)|>0, |CTE(B)-CTE(C)|> 0), 복합 부재:
    962 ≥ X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥50…(1-0)
    1563 ≥ X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥50…(2-0)
    571 ≥ Y / |CTE(B)-CTE(A)| × L(BA)≥50…(3-0)
    1143 ≥ Y / |CTE(B)-CTE(C)| × L(BC)≥50…(4-0)
    상기 식 중, 각 부호는 다음의 파라미터를 나타낸다.
    X : 열 전도성 절연 접착막을 통해서 접착된 방열 베이스 기판과 열 발생부재 사이의 25℃에서의 전단 접착력(MPa),
    Y : 열 전도성 절연 접착막의 25℃에서의 파단 신장도(-),
    E : 열 전도성 절연 접착막의 25℃에서의 탄성률(MPa),
    CTE(A) : 방열 베이스 기판의 선팽창계수(℃-1),
    CTE(B) : 열 전도성 절연 접착막의 선팽창계수(℃-1),
    CTE(C) : 열 발생 부재의 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 재질의 선팽창계수(℃-1),
    L(BA) : 열 전도성 절연 접착막의 방열 베이스 기판과 접하는 영역의 초기의 최대 일축 방향 길이(m),
    L(BC) : 열 전도성 절연 접착막의 열 발생 부재와 접하는 영역의 초기의 최대 일축 방향 길이(m).
  2. 제1항에 있어서,
    하기 식 (1-1) ~ (4-1)을 충족하는 복합 부재:
    962 ≥ X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥100…(1-1)
    1563 ≥ X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥100…(2-1)
    571 ≥ Y / |CTE(B)-CTE(A)| × L(BA)≥100…(3-1)
    1143 ≥ Y / |CTE(B)-CTE(C)| × L(BC)≥100…(4-1)
  3. 제1항에 있어서,
    하기 식 (1-2) ~ (4-2)를 충족하는 복합 부재:
    962 ≥ X / (E ×|CTE(B)-CTE(A)|)≥150…(1-2)
    1563 ≥ X / (E ×|CTE(B)-CTE(C)|)≥150…(2-2)
    571 ≥ Y / |CTE(B)-CTE(A)| × L(BA)≥150…(3-2)
    1143 ≥ Y / |CTE(B)-CTE(C)| × L(BC)≥150…(4-2)
  4. 제1항에 있어서,
    하기 식 (1-3)~(4-3)을 충족하는 복합 부재:
    962 ≥ X / (E×|CTE(B)-CTE(A)|)≥200…(1-3)
    1563 ≥ X / (E×|CTE(B)-CTE(C)|)≥200…(2-3)
    571 ≥ Y / |CTE(B)-CTE(A)| × L(BA)≥200…(3-3)
    1143 ≥ Y / |CTE(B)-CTE(C)| × L(BC)≥200…(4-3)
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도성 절연 접착막이 열 전도성 절연 필러와 바인더 수지를 포함하는 복합 부재.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 베이스 기판의 재질이 금속이고, 상기 열 발생 부재의 상기 열 전도성 절연 접착막과 접하는 면의 재질이 금속 및 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 복합 부재.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도성 절연 접착막은, -40℃이상 25℃미만의 범위에서의 탄성률이 0.1MPa이상 10GPa이하이며, 25℃이상 200℃이하의 범위에서의 탄성률이 0.1MPa이상 1GPa이하인, 복합 부재.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도성 절연 접착막의 선팽창계수가 10×10-6 ~ 120×10-6(℃-1)인, 복합 부재.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도성 절연 접착막의 25℃에서의 파단 신장도가 0.02(-)이상인, 복합 부재.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 발생 부재가 파워 반도체 소자를 포함하는, 복합 부재.
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