KR20150130367A

KR20150130367A - 장치, 접착제용 조성물, 접착 시트

Info

Publication number: KR20150130367A
Application number: KR1020157027635A
Authority: KR
Inventors: 미카 츠다; 다이스케 기타하라; 요지 시라토; 가즈야 기타가와; 아키히코 도비사와
Original assignee: 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2015-11-23
Also published as: CN105027278A; TW201444962A; WO2014136484A1; JPWO2014136484A1; US20160002439A1

Abstract

장치 (1) 는, 소자 (11) 를 지지하는 지지 기재 (12) 와, 이 지지 기재 (12) 가 설치된 방열 부재 (13) 와, 방열 부재 (13) 와 지지 기재 (12) 사이에 배치된 접착층 (14) 을 구비한다. 접착층 (14) 의 유리 전이점은 -30 ℃ 이하로 되어 있다.

Description

장치, 접착제용 조성물, 접착 시트{APPARATUS, COMPOSITION FOR ADHESIVE, AND ADHESIVE SHEET}

본 발명은, 장치, 접착제용 조성물, 접착 시트에 관한 것이다.

종래, 반도체 소자를 리드 프레임 등의 지지체에 탑재하고, 지지체와 방열 부재를 접착층을 개재하여 접착시킨 반도체 장치가 알려져 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 반도체 소자를 리드 프레임 등의 지지체에 탑재하고, 지지체와, 히트 싱크에 접속되는 전열 금속층을 절연 수지 접착층으로 접착시킨 반도체 장치가 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2011-216619호

특허문헌 1 에 있어서, 반도체 소자를 지지하는 지지체의 선팽창 계수와 전열 금속층의 선팽창 계수의 차가 크게 상이한 경우가 있다. 이 경우, 환경 온도의 변화에 따른 지지체의 팽창 수축률과 전열 금속층의 팽창 수축률이 상이하게 되므로, 절연 수지 접착층이 지지체 혹은 전열 금속층으로부터 박리될 것이 우려된다. 절연 수지 접착층이 지지체 혹은 전열 금속층으로부터 박리된 경우, 반도체 소자의 열을 전열 금속층에 전열시키는 것이 곤란해져, 반도체 장치의 내구성이 저하되어 버린다.

본 발명에 의하면,

소자를 지지하는 지지 기재와,

상기 지지 기재가 설치된 방열 부재와,

상기 방열 부재와 상기 지지 기재 사이에 배치된 접착층을 구비하고,

상기 접착층의 유리 전이점은 -30 ℃ 이하인 장치가 제공된다.

이 발명에 의하면, 접착층의 유리 전이점이 -30 ℃ 이하이기 때문에, 넓은 온도 영역에 있어서 접착층은 고무 상태가 된다. 그 때문에, 환경 온도의 변화로 인해 방열 부재의 팽창 수축률과 지지 기재의 팽창 수축률에 차가 발생해도, 그 차를 접착층에서 완화시킬 수 있다. 이로써, 내구성이 높은 장치로 할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 접착제용 조성물 및 접착 시트도 제공할 수 있다.

즉, 본 발명에 의하면,

소자를 지지하는 지지 기재와, 방열 부재를 접착시키는 접착제용 조성물로서,

150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨 후의 Tg 가 -30 ℃ 이하인 접착제용 조성물이 제공된다.

나아가서는, 본 발명에 의하면, 이와 같은 접착용 조성물을 시트상으로 성형한 접착 시트도 제공된다.

본 발명에 의하면, 내구성이 높은 장치, 내구성이 높은 장치에 사용되는 접착제용 조성물 및 접착 시트가 제공된다.

상기 서술한 목적, 및 그 밖의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 서술하는 바람직한 실시형태, 및 그것에 부수되는 이하의 도면에 의해 더욱 분명해진다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 장치의 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 변형예에 관련된 장치의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 중복되지 않도록 적절히 생략된다.

도 1 을 참조하여 본 실시형태에 대해 설명한다.

처음으로, 본 실시형태의 장치 (1) 의 개요에 대해 설명한다.

장치 (1) 는, 소자 (11) 를 지지하는 지지 기재 (12) 와,

이 지지 기재 (12) 가 설치된 방열 부재 (13) 와,

방열 부재 (13) 와 지지 기재 (12) 사이에 배치된 접착층 (14) 을 구비하고,

접착층 (14) 의 유리 전이점은 -30 ℃ 이하이다.

다음으로, 장치 (1) 에 대해 상세하게 설명한다.

본 실시형태에서는, 장치 (1) 는 반도체 장치이며, 예를 들어, 반도체 파워 모듈이다.

소자 (11) 는 반도체 소자이며, 예를 들어, IGBT (절연 게이트형 바이폴러 트랜지스터) 등의 반도체 소자이다.

소자 (11) 는 지지 기재 (12) 에 땜납 (15) 을 통하여 접합되어 있다.

지지 기재 (12) 는 소자 (11) 가 탑재되는 것이다. 본 실시형태에서는, 지지 기재 (12) 는, 리드 프레임 (121) 과, 절연 시트 (122) 와, 열전도층 (123) 을 구비한다.

리드 프레임 (121) 은, 다이 패드부 (121A) 와, 이 다이 패드부 (121A) 에 접속된 이너 리드 (도시 생략) 와, 이너 리드에 접속된 아우터 리드를 구비한다. 리드 프레임 (121) 은 다이 패드부 (121A) 에서 소자 (11) 를 지지하고 있다. 다이 패드부 (121A) 는 땜납 (15) 을 통하여 소자 (11) 에 전기적으로 접속되어 있다. 리드 프레임 (121) 은 도전성의 부재이면 되는데, 예를 들어, Cu 등의 금속제이다.

절연 시트 (122) 는 열전도층 (123) 을 리드 프레임 (121) 으로부터 절연하기 위한 것이다. 절연 시트 (122) 는 수지 재료로 구성되어 있다.

예를 들어, 절연 시트 (122) 는, 수지 성분인 에스테르 결합을 갖는 수지와, 열전도성의 필러를 함유한다.

에스테르 결합을 갖는 수지로는, 아크릴산부틸 및 아크릴산에틸 중 어느 것 또는 양방을 주요 원료 성분으로 한, 폴리(메트)아크릴산에스테르계 고분자 화합물 (이른바 아크릴 고무) 을 들 수 있다.

또, 열전도성의 필러로는, 질화붕소나 알루미나 등을 사용할 수 있다.

열전도성 필러의 함유량은 절연 시트 (122) 전체에 대해 50 ∼ 60 체적％ 이며, 수지 성분은 40 ∼ 50 체적％ 인 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 절연 시트 (122) 는 리드 프레임 (121) 의 다이 패드부보다 평면 형상이 크게 되어 있어, 소자 (11), 지지 기재 (12), 접착층 (14), 방열 부재 (13) 의 적층 방향을 따라, 장치 (1) 를 평면에서 보았을 때에, 다이 패드부 (121A) 의 외주 가장자리로부터 돌출되어 있다.

열전도층 (123) 은, 접착층 (14) 과 절연 시트 (122) 사이에 배치되고, 접착층 (14) 에 직접 접촉되어 있다.

이 열전도층 (123) 은 소자 (11) 로부터의 열을 방열 부재 (13) 에 전달한다. 열전도층 (123) 은 예를 들어 Cu 등의 금속제이다. 열전도층 (123) 은 판상의 부재이며, 절연 시트 (122) 와 거의 동일한 크기로 되어 있다.

접착층 (14) 은, 지지 기재 (12) 를 방열 부재 (13) 에 접착시키기 위한 층이다. 이 접착층 (14) 의 두께는, 예를 들어, 10 ∼ 100 ㎛ 이다. 접착층 (14) 의 두께를 100 ㎛ 이하로 함으로써, 소자 (11) 로부터의 열을 방열 부재 (13) 에 전달시키기 쉽게 할 수 있다.

여기서, 접착층 (14) 의 조성에 대해 설명한다.

접착층 (14) 은, 열경화성 수지 (A) 와, 경화제 (B) 와, 무기 충전재 (C) 를 함유하는 접착제용 조성물을 열경화시킨 것이다. 즉, 접착층 (14) 은, 열경화된 경화 수지를 함유한 C 스테이지상으로 되어 있다.

열경화성 수지 (A) 로는, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르, 아크릴 수지 중 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

에폭시 수지로는, 방향족 고리 구조 혹은 지환 구조 (지환식의 탄소 고리 구조) 를 갖는 에폭시 수지를 들 수 있고, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 비스페놀 S 형 에폭시 수지, 비스페놀 E 형 에폭시 수지, 비스페놀 M 형 에폭시 수지, 비스페놀 P 형 에폭시 수지, 비스페놀 Z 형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 테트라페놀기 에탄형 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지 등의 아릴알킬렌형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중 1 종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 2 종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다.

또, 에폭시 수지로는, 접착층 (14) 의 유리 전이점을 -30 ℃ 이하로 하기 위해서는 방향 고리 구조를 갖지 않는 지방족 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 접착층 (14) 의 저장 탄성률을 후술하는 소정의 범위로 하는 관점에서, 글리시딜기를 2 이상 갖는 2 관능 이상의 지방족 에폭시 수지가 바람직하다.

나아가서는, 상기 지방족 에폭시 수지로는, 상온에서 액상인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 지방족 에폭시 수지는, 25 ℃ 에 있어서 10 ∼ 30 ㎩·s 인 것이 바람직하다.

이상과 같은 지방족 에폭시 수지로는, 화학식 (1) ∼ (10) 으로 나타내는 것이 바람직하고, 적어도 어느 하나 이상을 함유하는 것이 바람직하다.

[화학식 1]

(식 (1) 에 있어서, l, m, n, p, q, r 은 0 이상의 정수 (整數), 단, l, m, n 이 모두 0 인 경우를 제외하고, p, q, r 이 모두 0 인 경우를 제외한다. 그 중에서도, l ＝ 1 ∼ 5, m ＝ 5 ∼ 20, n ＝ 0 ∼ 8, p ＝ 0 ∼ 8, q ＝ 3 ∼ 12, r ＝ 0 ∼ 4 가 바람직하다.)

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

(식 (9) 에 있어서, l, m, n 은 0 이상의 정수, 단, l, m, n 이 모두 0 인 경우를 제외한다. 그 중에서도, l ＝ 1 ∼ 12, m ＝ 8 ∼ 30, n ＝ 0 ∼ 10 이 바람직하다.)

[화학식 10]

(식 (10) 에 있어서, n 은 1 이상의 정수이며, 그 중에서도 2 ∼ 15 인 것이 바람직하다.)

불포화 폴리에스테르로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 수소화 비스페놀 A, 네오펜틸글리콜, 이소펜틸글리콜, 1,6-헥산디올 등의 어느 하나 이상의 다가 알코올과, 말레산, 무수 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등의 어느 하나 이상의 불포화 이염기산을 반응시키고, 추가로 스티렌, t-부틸스티렌, 디비닐벤젠, 디알릴프탈레이트, 비닐톨루엔, 아크릴산에스테르 등 중 어느 1 종 이상의 비닐 단량체를 공중합시킨 것을 들 수 있다.

아크릴 수지는, 분자 내에 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물이며, (메트)아크릴로일기가 반응함으로써 3 차원적 망목 구조를 형성하고, 경화되는 수지이다. (메트)아크릴로일기는 분자 내에 1 개 이상 가질 필요가 있는데, 2 개 이상 함유되어 있는 것이 바람직하다.

아크릴 수지로는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 탄소수 30 이하, 특히 탄소수 4 ∼ 18 의 직사슬 혹은 분기의 알킬기를 갖는 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르의 1 종 또는 2 종 이상을 성분으로 하는 중합체 등을 들 수 있다. 상기 알킬기로는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, 이소부틸기, 아밀기, 이소아밀기, 헥실기, 헵틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 이소옥틸기, 노닐기, 이소노닐기, 데실기, 이소데실기, 운데실기, 라우릴기, 트리데실기, 테트라데실기, 스테아릴기, 옥타데실기, 또는 도데실기 등을 들 수 있다. 또, 상기 중합체를 형성하는 다른 모노머로는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시에틸아크릴레이트, 카르복시펜틸아크릴레이트, (메트)아크릴산2-하이드록시에틸, (메트)아크릴산2-하이드록시프로필, (메트)아크릴산4-하이드록시부틸, (메트)아크릴산6-하이드록시헥실, (메트)아크릴산8-하이드록시옥틸, (메트)아크릴산10-하이드록시데실, (메트)아크릴산12-하이드록시라우릴 혹은 (4-하이드록시메틸시클로헥실)-메틸아크릴레이트 등과 같은 하이드록실기 함유 모노머를 들 수 있다.

열경화성 수지 (A) 는, 접착층 (14) 을 구성하는 수지 조성물의 20 질량％ 이상, 50 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 30 질량％ 이상, 45 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

열경화성 수지 (A) 중에 함유되는 상기 지방족 에폭시 수지 (예를 들어, 화학식 (1) ∼ (10) 에서 선택되는 1 종 이상의 에폭시 수지의 합계) 는, 열경화성 수지 (A) 전체의 50 질량％ 이상, 80 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 75 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

경화제 (B) (경화 촉매) 로는, 예를 들어 나프텐산아연, 나프텐산코발트, 옥틸산주석, 옥틸산코발트, 비스아세틸아세토네이트코발트 (II), 트리스아세틸아세트네이트코발트 (III) 등의 유기 금속염, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디아자비시클로[2,2,2]옥탄 등의 3 급 아민류, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-에틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시이미다졸, 2-페닐-4,5-디하이드록시이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸류, 트리페닐포스핀, 트리-p-톨릴포스핀, 테트라페닐포스포늄·테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀·트리페닐보란, 1,2-비스-(디페닐포스피노)에탄 등의 유기 인 화합물, 페놀, 비스페놀 A, 노닐페놀 등의 페놀 화합물, 아세트산, 벤조산, 살리실산, 파라톨루엔술폰산 등의 유기산 등, 또는 이 혼합물을 들 수 있다. 경화 촉매로서, 이들 중의 유도체도 포함하여 1 종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 이들 유도체도 포함하여 2 종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다.

그 중에서도, 25 ℃ 에 있어서 액상인 경화 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 25 ℃ 에 있어서 액상으로 이미다졸류를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸을 들 수 있다.

이와 같은 액상의 경화 촉매를 사용함과 함께, 전술한 액상의 지방족 에폭시 수지를 사용함으로써, 용제를 함유하지 않는 액상의 접착제용 조성물을 얻을 수 있다. 그리고, 용제를 함유하지 않는 액상의 접착제용 조성물로부터 접착층 (14) 을 형성하였을 때에, 휘발에 의해 접착층 (14) 에 공극이 생겨 버리는 것을 억제할 수 있다. 접착층 (14) 에 공극이 형성되어 버리면 방열 부재 (13) 에 대한 열전도가 저해되지만, 접착층 (14) 의 공극의 발생을 억제함으로써, 접착층 (14) 으로부터 방열 부재 (13) 에 확실하게 열을 전할 수 있다.

경화 촉매의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 접착층 (14) 을 구성하는 조성물 전체의 0.05 질량％ 이상 5 질량％ 이하가 바람직하고, 특히 0.2 질량％ 이상 2 질량％ 이하가 바람직하다.

무기 충전재 (C) 로는, 예를 들어 탤크, 소성 클레이, 미소성 클레이, 마이카, 유리 등의 규산염, 산화티탄, 알루미나, 실리카, 용융 실리카, 베이마이트, 산화마그네슘 등의 산화물, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 하이드로탈사이트 등의 탄산염, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘 등의 수산화물, 황산바륨, 황산칼슘, 아황산칼슘 등의 황산염 또는 아황산염, 붕산아연, 붕산바륨, 붕산알루미늄, 붕산칼슘, 붕산나트륨 등의 붕산염, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 질화탄소 등의 질화물, 티탄산스트론튬, 티탄산바륨 등의 티탄산염 등을 들 수 있다. 이들 중 1 종류를 단독으로 사용할 수도 있고, 2 종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다.

그 중에서도, 접착층 (14) 의 열전도성을 향상시키기 위해서, 열전도성 필러를 함유하는 것이 바람직하다. 열전도성 필러로는, 알루미나, 질화붕소, 베이마이트, 질화알루미늄, 산화마그네슘 중 어느 1 종 이상을 사용할 수 있다.

그 중에서도, 열전도 필러로서, 알루미나와 질화붕소를 함유하는 것이 바람직하다.

그리고, 알루미나로는, 평균 입경이 18 ㎛ 이상 대입경 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다. 알루미나의 평균 입경의 상한치는, 예를 들어, 50 ㎛ 이다.

한편, 질화붕소로는, 질화붕소의 입자의 응집체를 사용하는 것이 바람직하고, 평균 입경이 1 ∼ 10 ㎛ 인 응집체를 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 평균 입경이 7 ㎛ 이하, 특히는 5 ㎛ 이하인, 질화붕소의 응집체를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 서술한 대입경 알루미나만을 사용하여 원하는 열전도율을 달성시키고자 하면, 알루미나는 모스 경도가 높기 때문에, 접착층 (14) 의 탄성률이 높아져, 후술하는 원하는 범위의 탄성률로 하는 것이 곤란해진다.

이것에 대해, 상기 서술한 대입경 알루미나와, 알루미나에 비해 모스 경도가 낮은 질화붕소의 응집체를 병용함으로써, 접착층 (14) 의 탄성률을 저하시키는 것이 가능해진다.

또, 상기 서술한 질화붕소의 응집체만을 사용하여 원하는 열전도율을 달성 시키고자 하면, 접착제용 조성물의 점도가 높아져, 사용감이 나빠진다.

이것에 대해, 상기 서술한 대입경 알루미나와 질화붕소의 응집체를 병용함으로써, 접착제용 조성물의 점도를 낮게 하는 것이 가능해진다.

또, 상기 서술한 질화붕소의 응집체를 사용함으로써, 접착층 (14) 의 두께 방향, 면 내 방향의 열전도율을 균일하게 할 수 있다.

여기서, 평균 입경은, 이하와 같이 하여 계측할 수 있다.

레이저 회절식 입도 분포 측정 장치 SALD-7000 을 사용하여, 수중에 무기 충전재 (C) 를 1 분간 초음파 처리함으로써 분산시키고, 입자경의 측정을 실시한다. 그리고, d50 값을 평균 입경으로 한다.

대입경 알루미나와 질화붕소의 응집체를 사용하는 경우에는, 대입경 알루미나/질화붕소의 응집체로 나타내는 질량비를 1.5 ∼ 3 으로 하는 것이 바람직하다.

나아가서는, 무기 충전재 (C) 의 함유량은, 접착층 (14) 을 구성하는 조성물 전체의 40 질량％ 이상 70 질량％ 이하가 바람직하고, 특히 50 질량％ 이상 65 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

그리고, 무기 충전재 (C) 가 대입경 알루미나와 질화붕소의 응집체로 이루어지는 것 (대입경 알루미나 및 질화붕소의 응집체 이외의 다른 성분을 함유하지 않는 것) 이 바람직하다.

또한, 접착층 (14) 은, 실리콘 수지를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 실록산 가스의 발생을 방지할 수 있다.

다음으로, 접착층 (14) 의 물성에 대해 설명한다.

접착층 (14) 은, 유리 전이점이 -30 ℃ 이하이다. 그 중에서도, 접착층 (14) 의 유리 전이점은 -35 ℃ 이하, 나아가서는 -40 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 접착층 (14) 의 유리 전이점의 하한치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, -60 ℃ 이다.

접착층 (14) 의 유리 전이점은, JIS K 7121 에 기초하여, 이하와 같이 하여 계측할 수 있다.

퍼킨엘머사 제조의 온도 변조 시차 주사 열량계 PYRIS Diamond DSC 를 사용하고, 스텝 온도 2 ℃, 승온 속도 5 ℃/분, 온도 유지 시간 1 분, 질소 분위기 (20 ㎖/분) 의 조건하에서 측정한다. 그리고, X 축을 온도, Y 축을 비열용량으로 한 미분 비열용량 곡선의 유리 전이점 전의 안정된 지점에 있어서의 접선과 유리 전이점 후의 안정된 지점에 있어서의 접선과 교점을 유리 전이점으로 하였다.

이와 같이, 접착층 (14) 의 유리 전이점이 -30 ℃ 이하이기 때문에, 넓은 온도 영역에 있어서 접착층 (14) 은 고무 상태가 된다. 그 때문에, 환경 온도의 변화로 인해, 방열 부재 (13) 의 팽창 수축률과 지지 기재 (12) (특히 열전도층 (123)) 의 팽창 수축률에 차가 생겨도, 그 차를 접착층 (14) 에서 완화시킬 수 있다. 이로써, 내구성이 높은 장치 (1) 로 할 수 있다.

또, 접착층 (14) 의 25 ℃ 의 탄성률 (저장 탄성률) (E') 은 400 ㎫ 이하인 것이 바람직하다.

그 중에서도, 저장 탄성률 (E') 은 300 ㎫ 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 200 ㎫ 이하인 것이 바람직하다.

이와 같이, 접착층 (14) 의 저장 탄성률이 낮음으로써, 방열 부재 (13) 와 지지 기재 (12) 사이에서 팽창 수축차가 생겨도 접착층 (14) 이 변형되어, 방열 부재 (13) 와 지지 기재 (12) 의 팽창 수축차에서 기인하여 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다. 이로써, 내구성이 높은 장치로 할 수 있다.

또, 접착층 (14) 의 강도를 확보하는 관점에서, 저장 탄성률 (E') 은 5 ㎫ 이상, 그 중에서도 10 ㎫ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 저장 탄성률은, 동적 점탄성 측정 장치로 측정한 것이다.

저장 탄성률 (E') 은, 접착층 (14) 에 인장 하중을 가하여, 주파수 1 ㎐, 승온 속도 5 ∼ 10 ℃/분으로 -50 ℃ 내지 300 ℃ 에서 측정하였을 때의 25 ℃ 의 저장 탄성률의 값이다.

또, 접착층 (14) 은 높은 열전도성을 갖는다. 구체적으로는, 접착층 (14) 의 두께 방향 (장치 (1) 의 각 부재의 적층 방향) 의 열전도율 (C1) 이 3 W/m·K 이상이며,

접착층 (14) 의 면 내 방향의 열전도율 (C2) 이 4 W/m·K 이상인 것이 바람직하고, 그 중에서도 5 W/m·K 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, ｜C1 － C2｜≤ 2 인 것이 바람직하다. 또한, ｜C1 － C2｜의 하한치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0 이다.

이와 같이 함으로써, 접착층 (14) 의 면 내 방향, 두께 방향의 열전도율이 모두 높아짐과 함께, 접착층 (14) 의 면 내 방향의 열전도율과 두께 방향의 열전도율의 차를 작게 할 수 있다. 이로써, 소자 (11) 로부터의 열이 접착층 (14) 전체에 퍼지게 되어, 이 접착층 (14) 을 통하여 방열 부재 (13) 에 전달시키기 쉽게 할 수 있다.

그 중에서도, 접착층 (14) 의 두께 방향의 열전도율 (C1) 은 5 W/m·K 이상인 것이 바람직하다. 접착층 (14) 의 두께 방향의 열전도율 (C1) 의 상한치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 60 W/m·K 이다.

나아가서는, 접착층 (14) 의 면 내 방향의 열전도율 (C2) 은 7 W/m·K 이상인 것이 바람직하다. 또, 접착층 (14) 의 면 내 방향의 열전도율 (C2) 의 상한치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 60 W/m·K 이다.

다음으로, 방열 부재 (13) 에 대해 설명한다.

방열 부재 (13) 는, 예를 들어, Al 등의 금속제의 히트 싱크이다.

이상과 같은 장치 (1) 는, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.

처음으로, 방열 부재 (13) 를 준비한다.

그 후, 방열 부재 (13) 상에 접착층 (14) 을 형성한다. 이 때, 접착층 (14) 이 되는 액상의 접착제용 조성물을 방열 부재 (13) 에 도포해도 되고, 또, 미리 접착제용 조성물을 시트상으로 성형하고, 이 시트를 방열 부재 (13) 에 첩부해도 된다.

접착제용 수지 조성물은, 미경화이며 (A 스테이지), 150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨 후의 유리 전이점 (Tg) 이 -30 ℃ 이하이다.

또, 접착제용 조성물은, 150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨 후의 25 ℃ 에서의 저장 탄성률 (E') 이 400 ㎫ 이하인 것이 바람직하다. 접착제용 조성물의 저장 탄성률 (Tg) 의 바람직한 범위는 접착층 (14) 과 동일하다.

당해 접착제용 조성물은 액상이다. 그리고, 이 접착제용 조성물은 용제를 함유하지 않고, E 형 점도계로 측정한 25 ℃ 에서의 점도가 5 ㎩·s 이상, 70 ㎩·s 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 60 ㎩·s 이하인 것이 바람직하다.

E 형 점도계로 측정한 25 ℃ 에서의 점도를 70 ㎩·s 이하로 함으로써, 접착제용 조성물은 도포하기 쉬워진다. 또, 접착제용 조성물이 용제를 함유하지 않음으로써, 접착층 (14) 중에서 용제가 휘발되고, 기포가 발생하여, 열전도성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

점도는 이하와 같이 계측할 수 있다.

E 형 점도계를 사용하여, 측정 온도 25 ℃, 콘 각도 3 도, 회전수 5.0 rpm 으로 점도를 측정하였다.

또, 접착제용 조성물의 틱소비 (E 형 점도계에 의한 회전수 5 rpm 으로의 점도에 대한 1 rpm 으로의 점도의 비율) 가 1.1 이상 3.0 이하이면 바람직하다. 1.1 이상으로 함으로써 필러의 침강 방지라는 효과가 있고, 3.0 이하로 함으로써 작업성의 개선이라는 효과가 있다.

또, 접착제용 조성물로 이루어지는 시트는, 150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨 후의 Tg 가 -30 ℃ 이하이며, 150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨 후의 25 ℃ 에서의 저장 탄성률 (E') 이 400 ㎫ 이하인 것이 바람직하다. 시트의 저장 탄성률 (Tg) 의 바람직한 범위는 접착층 (14) 과 동일하다.

또한, 이 시트는 접착층 (14) 이 되는 것이기 때문에, 150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨 후의 시트의 두께 방향의 열전도율 (C1) 이 3 W/m·K 이상이고, 시트의 면 내 방향의 열전도율 (C2) 이 4 W/m·K 이상이며, ｜C1 － C2｜≤ 2 인 것이 바람직하다. C1, C2 의 바람직한 범위는 접착층 (14) 과 동일하다. 또한, 경화 전의 시트는 반경화 (B 스테이지 상태) 이다.

그 후, 시트 혹은 접착제용 조성물 상에 열전도층 (123) 을 형성하고, 그 후, 시트 혹은 접착제용 조성물을 150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨다. 이로써, 접착층 (14) 이 형성된다. 접착층 (14) 은 완전 경화된 상태가 된다.

다음으로, 열전도층 (123) 상에, 절연 시트 (122), 리드 프레임 (121) 을 배치한다. 그 후, 리드 프레임 (121) 의 다이 패드부와 소자 (11) 를 땜납 (15) 을 통하여 접합시킨다. 그 후, 봉지재 (16) 에 의해 소자 (11) 를 봉지한다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 지지 기재 (12) 는, 리드 프레임 (121) 과 절연 시트 (122) 와 열전도층 (123) 을 구비하고 있었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 지지 기재 (22) 로서 세라믹스 기판을 사용해도 된다. 이 경우에는, 접착층 (14) 은 세라믹스 기판과 방열 부재 (13) 를 접착시키게 된다.

또, 소자 (11) 를 반도체 소자로 하였지만, 이것에 한정되지 않고, 열을 발생시키는 소자이면 되고, 발광 소자 등의 광학 소자로 해도 된다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

(실시예 1)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 이 접착제용 조성물을, 35 ㎛ 두께의 전해 조화 동박 GTSMP (후루카와 서킷 포일 제조 상품명) 의 매트면 상에 건조 후의 막두께가 100 ㎛ 가 되도록 도포하고, 80 ℃, 10 분간 건조시켜 B 스테이지의 접착 시트를 얻었다. 그 후, 상기 접착 시트 부착 동박과 35 ㎛ 두께의 전해 조화 동박 GTSMP (후루카와 서킷 포일 제조 상품명) 를, 150 ℃ 2 ㎫ 60 분간 프레스 접착하여 적층체를 제작하였다. 그 적층체의 특성을 측정하여, 결과를 표 1 에 나타냈다.

또한, 표 1 에 나타낸 특성의 측정 방법은 이하와 같다. 후술하는 실시예, 비교예에 있어서도 동일하다.

1. 접착제용 조성물의 특성

(1) 점도

(2) 틱소트로피

또, E 형 점도계를 사용하여, 측정 온도 25 ℃, 콘 각도 3 도, 회전수 1.0 rpm 으로 점도를 측정하였다. 그리고, E 형 점도계에 의한 회전수 5 rpm 으로의 점도 A 에 대한 1 rpm 으로의 점도 B 의 비율 (A/B) 을 틱소트로피의 값으로 하였다.

2. 경화물 특성

(1) Tg (유리 전이점)

JIS K 7121 에 기초하여, 이하와 같이 하여 측정하였다.

150 ℃ 2 ㎫ 60 분 동안 프레스 접착하여 제조된 적층체로부터 전해 조화 동박 GTSMP 를 박리하여 접착층을 얻었다. 그리고, 퍼킨엘머 제조의 온도 변조 시차 주사 열량계 PYRIS Diamond DSC 를 사용하고, 스텝 온도 2 ℃, 승온 속도 5 ℃/분, 온도 유지 시간 1 분, 질소 분위기 (20 ㎖/분) 의 조건하에서 측정하였다. X 축을 온도, Y 축을 비열용량으로 한 미분 비열용량 곡선의 유리 전이점 전의 안정된 지점에 있어서의 접선과 유리 전이점 후의 안정된 지점에 있어서의 접선과의 교점을 유리 전이점으로 하였다.

(2) 저장 탄성률 (E')

150 ℃ 2 ㎫ 60 분 동안 프레스 접착하여 제조된 적층체로부터 전해 조화 동박 GTSMP 를 박리하여 접착층을 얻었다. 그리고, 접착층을 절삭하여 8 × 20 ㎜ 의 시험편을 얻었다. 동적 점탄성 측정 장치에 의해, 인장 모드, 주파수 1 ㎐, 승온 속도 5 ℃/분으로 하여 -50 ℃ ∼ 300 ℃ 의 온도 범위에서 측정을 실시하였다. 그리고, 25 ℃ 의 저장 탄성률을 얻었다.

(3) 열전도율

150 ℃ 2 ㎫ 60 분 동안 프레스 접착하여 제조된 적층체로부터 전해 조화 동박 GTSMP 를 박리하여 접착층 (두께 100 ㎛) 을 얻었다. 그리고 접착층의 두께 방향 및 면 내 방향의 열전도율을 계측하였다. 구체적으로는, 레이저 플래시법 (하프타임법) 으로 측정한 열확산 계수 (α), DSC 법에 의해 측정한 비열 (Cp), JIS-K-6911 에 준거하여 측정한 밀도 (ρ) 로부터 다음 식을 사용하여 열전도율을 산출하였다. 열전도율의 단위는 W/m·K 이다.

열전도율 [W/m·K] ＝ α[㎟/s] × Cp [J/g·K] × ρ [g/㎤]

(실시예 2)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 24 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 10 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 3)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 18 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 16 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 4)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 22 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 43 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 5)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 20 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 45 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 6)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 17 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 48 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 7)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 27 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 17 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 37 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 8)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (쇼와 전공사 제조 UHP-S1, 평균 입경 7 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 9)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (스미토모 화학사 제조 AA-18, 평균 입경 18 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 10)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1-벤질-2-페닐이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1 B2PZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 11)

1,6-헥산디올디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-212, 식 (2) 로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 12)

네오펜틸글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-211, 식 (6) 으로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 13)

1,4-부탄디올디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-214, 식 (3) 으로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(실시예 14)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 21 g, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (나가세 켐텍스사 제조 R-45EPT, 식 (9) 로 나타낸다) 13 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(비교예 1)

폴리부타디엔 변성 에폭시 수지 (다이셀 화학사 제조 PB-3600, 식 (1) 로 나타낸다) 13 g, 비스페놀 A 형 에폭시 수지 (신닛테츠 화학사 제조 YD-128) 21 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(비교예 2)

비스페놀 A 형 에폭시 수지 (신닛테츠 화학사 제조 YDF-128) 34 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(비교예 3)

비스페놀 F 형 에폭시 수지 (신닛테츠 화학사 제조 YDF-170) 34 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(비교예 4)

디에틸렌글리콜디글리시딜에테르 (나가세 켐텍스사 제조 EX-851, 식 (7) 로 나타낸다) 34 g, 1,2-디메틸이미다졸 (시코쿠 화성사 제조 1,2-DMZ) 1 g, 질화붕소 (덴키 화학 공업사 제조 SP-3, 평균 입경 4 ㎛) 18 g, 알루미나 (덴키 화학 공업사 제조 DAM-45, 평균 입경 45 ㎛) 47 g 을 250 ㎖ 디스포저블 컵에 넣고 1 시간 교반한 후, 다음으로, 소형 교반 탈포 장치인 아와토리렌타로 MX-201 ((주) 팅키 제조 상품명) 로 5 분 교반·혼련하여 접착제용 조성물을 얻었다. 그 후의 공정은 실시예 1 과 동일하다.

(평가)

실시예 1 ∼ 14, 비교예 1 ∼ 4 에서 얻어진 접착제용 수지 조성물을 사용하여 도 1 에 나타낸 반도체 장치를 제조하였다. 단, 봉지재는 형성하지 않았다.

알루미늄제의 방열 부재 (13) 에 접착제용 수지 조성물을 도포하여 접착층을 형성하였다. 그 후, 접착제용 조성물 상에 Cu 제의 열전도층 (123) 을 형성하고, 그 후, 접착제용 조성물을 150 ℃ 1 시간 동안 경화시켰다. 또한, 열전도층 (123) 상에, 절연 시트 (122), Cu 제의 리드 프레임 (121) 을 배치하였다. 절연 시트 (122) 로는 후루카와 전공사 제조의 에후코 TM 시트 HF 를 사용하였다. 그 후, 리드 프레임 (121) 의 다이 패드부와 소자 (11) 를 땜납 (15) (재료 Sn-3.0 Ag-0.5 Cu) 을 통하여 접합하였다.

이상과 같이 하여, 각 실시예, 각 비교예에 대해, 반도체 장치 10 개를 준비하고, 히트 사이클 시험을 실시하였다. 히트 사이클 시험은, -40 ℃ 7 분 ∼ +175 ℃ 7 분을 1 사이클로 하여 3000 회 실시하였다. 히트 사이클 시험 후의 접착층과, 방열 부재 (13) 혹은 열전도층 (123) 의 박리를 관찰하고, 박리된 것을 카운트하였다.

결과를 표 1 에 나타낸다.

실시예 1 ∼ 14 에서는, 접착층의 박리는 일어나지 않았다. 그 때문에, 반도체 소자의 열을 방열 부재에 확실하게 전도시킬 수 있고, 내구성이 높은 장치가 되었다.

이것에 대해, 비교예 1 ∼ 4 에서는, 접착층의 박리가 일어나 버렸다. 그 때문에, 반도체 소자의 열을 방열 부재에 전도시키는 것이 어려워졌다. 이로써, 반도체 소자의 성능에 영향이 미치는 것으로 생각된다.

본 출원은, 2013년 3월 7일에 출원된 일본 특허출원 2013-045500호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시된 모두를 여기에 도입한다.

Claims

소자를 지지하는 지지 기재와,
상기 지지 기재가 설치된 방열 부재와,
상기 방열 부재와 상기 지지 기재 사이에 배치된 접착층을 구비하고,
상기 접착층의 유리 전이점은 -30 ℃ 이하인, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 접착층은 경화된 경화 수지를 함유하는, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 접착층은 실리콘 수지를 함유하지 않는, 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접착층은 25 ℃ 에서의 저장 탄성률 (E') 이 400 ㎫ 이하인, 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접착층은, 수지 성분과 열전도성 필러를 함유하고,
상기 열전도성 필러로서, 평균 입경이 18 ㎛ 이상인 알루미나와,
질화붕소의 입자의 응집체이며, 평균 입경이 7 ㎛ 이하인 응집체를 함유하는, 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접착층은, 경화 수지와 열전도성 필러를 함유하고,
상기 경화 수지는, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르, 아크릴 수지 중 어느 1 종 이상을 함유하는, 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접착층의 두께는 100 ㎛ 이하인, 장치.
소자를 지지하는 지지 기재와, 방열 부재를 접착시키는 접착제용 조성물로서,
150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨 후의 유리 전이점이 -30 ℃ 이하인, 접착제용 조성물.
제 8 항에 있어서,
상기 접착제용 조성물은, 열경화되어 상기 지지 기재와 상기 방열 부재를 접착시키는 것이고,
상기 접착제용 조성물은 열경화성 수지를 함유하고,
상기 접착제용 조성물은 실리콘 수지를 함유하지 않는, 접착제용 조성물.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨 후의 25 ℃ 에서의 저장 탄성률 (E') 이 400 ㎫ 이하인, 접착제용 조성물.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
당해 접착제용 조성물은 용제를 함유하지 않고,
E 형 점도계로 측정한 25 ℃ 에서의 점도가 70 ㎩·s 이하인, 접착제용 조성물.
제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 접착제용 조성물을 시트상으로 성형한 접착 시트로서,
수지 성분과 열전도성 필러를 함유하고,
150 ℃ 1 시간 동안 경화시킨 후에 있어서,
시트의 두께 방향의 열전도율 (C1) 이 3 W/m·K 이상이고,
시트의 면 내 방향의 열전도율 (C2) 이 4 W/m·K 이상이며,
｜C1 － C2｜≤ 2 Wm·K 인, 접착 시트.