KR20200129087A

KR20200129087A - 세라믹스 수지 복합체와 금속판의 가접착체, 그 제조 방법, 당해 가접착체를 포함한 수송체, 및 그 수송 방법

Info

Publication number: KR20200129087A
Application number: KR1020207013587A
Authority: KR
Inventors: 요시타카 미나카타; 도시타카 야마가타; 사오리 이노우에; 료 요시마츠; 류지 고가
Original assignee: 덴카 주식회사
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-11-17
Also published as: EP3763690A1; EP3763690B1; JPWO2019172345A1; WO2019172345A1; KR102637221B1; EP3763690A4; JP7258845B2; US20200406586A1; CN111356669A

Abstract

강도가 낮은 세라믹스 수지 복합체를 파손·열화시키기 어렵게 하는 것. 비산화물 세라믹스 소결체에, 시차 주사형 열량계로부터 계산되는 경화율이 5.0 ％ 이상 70 ％ 이하가 되도록 시아네이트기를 갖는 열경화성 수지 조성물을 함침시킨 세라믹스 수지 복합체와, 그 세라믹스 수지 복합체 중 적어도 하나의 면에 가접착된 상태에 있는 금속판을 포함하고, 상기 세라믹스 수지 복합체와 상기 금속판의 전단 접착 강도가 0.1 ㎫ 이상 1.0 ㎫ 이하인 세라믹스 금속 가접착제.

Description

세라믹스 수지 복합체와 금속판의 가접착체, 그 제조 방법, 당해 가접착체를 포함한 수송체, 및 그 수송 방법

본 발명은, 열경화성 수지 조성물을 사용한 세라믹스 수지 복합체와 금속판의 가접착체와 그 제조 방법에 관한 것으로, 나아가서는 당해 가접착체를 포함한 수송체와 그 수송 방법에 관한 것이기도 하다.

최근, 휴대 전화, LED 조명 장치, 차재용 파워 모듈 등으로 대표되는 전자 기기의 고성능화 및 소형화에 따라, 반도체 디바이스, 프린트 배선판 실장, 장치 실장의 각 계층에 있어서 실장 기술이 급격하게 진보하고 있다. 그 때문에, 전자 기기 내부의 발열 밀도는 해마다 증가하고 있어, 사용시에 발생하는 열을 어떻게 효율적으로 방열할지, 그리고 그 전자 기기의 신뢰성이 중요한 과제가 된다. 그 때문에, 전자 부재를 고정시키기 위한 세라믹스 수지 복합체 시트에는, 높은 열전도율 및 신뢰성이 요구되고 있다.

상기의 세라믹스 수지 복합체 시트에는, 종래부터, 미경화 상태의 열경화성 수지에 산화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 질화알루미늄 등의 열전도율이 높은 세라믹스 분말을 분산시킨 후, 각종 코터에 의한 도공 등으로 시트상으로 성형하고, 가열에 의해 열경화성 수지를 반경화 상태로 한 열경화성 수지 조성물이 사용되어 왔다.

특허문헌 1 에서는, 금속 베이스 회로 기판에 있어서, 반경화 상태 (B 스테이지) 의 열경화성 수지 중에 세라믹스 분말을 분산시킨 열전도성 절연 접착 시트 상에 금속박을 배치한 상태에서, 열전도성 절연 접착 시트에 함유되는 열경화성 수지를 경화시켜 C 스테이지로 함으로써, 방열성이 우수한 금속 베이스 회로 기판을 간편한 방법으로 얻는 것을 가능하게 하고 있다.

그러나, 상기의 특허문헌 1 의 발명에 있어서는, 세라믹스 분말의 각 입자 간에 열전도율이 낮은 열경화성 수지층이 존재하는 것으로부터, 열전도율은 최고라도 15 W/(m·K) 로, 높은 열전도율을 얻는 것에는 한계가 있었다.

그래서 특허문헌 2 에서는, 열전도율이 높은 세라믹스 일차 입자를 소결하고, 3 차원적으로 연속되는 일체 구조로 이루어진 세라믹스 소결체의 세공 중에 열경화성 수지를 충전한 세라믹스 수지 복합체를 판상으로 가공한 것이 제안되어 있다. 이 구조에 의해 높은 열전도율·접착성을 갖는 세라믹스 수지 복합체가 실현되어 있다.

일본 공개특허공보 2009-49062호 일본 공개특허공보 2016-111171호

그러나, 상기의 특허문헌 2 의 발명에 있어서는 세라믹스 수지 복합체 시트와 금속판의 접착 방법으로서, 세라믹스 수지 복합체 시트를 가열 경화시킨 후에, 사용하고 있는 열경화성 수지를 다시 세라믹스 수지 복합체 시트의 표면에 도포하고 나서 가압·가열을 실시하는 방법을 취하고 있다. 이 방법에서는 수지의 완전 경화에 의해 강한 접착력을 나타내지만, 한편으로 한번 접착을 실시하면 열경화성 수지가 완전히 불가역으로 경화·변성 (변질) 되어, 한번 더 접착을 실시하는 것은 불가능하다. 요컨대 세라믹스 수지 복합체 시트의 양면에 금속판을 접착하는 경우에는 한꺼번에 한번의 가열에 의해 실시할 필요가 있었다.

이와 같이 가열과 압력 인가에 의해 양면에 금속판을 접착한 세라믹스 수지 복합체 시트는, 더 이상 추가로 가공할 수 없다. 이 때문에, 세라믹스 수지 복합체 시트의 가공을 실시하고자 하는 수요자의 요망에 충분히 부응할 수 없는 문제가 있었다. 그러나 그 한편으로, 금속판을 접착하지 않고 세라믹스 수지 복합체 시트만을 수송하면, 그 강도가 약한 점에서 수송시에 크랙 등의 열화가 발생하기 쉬운 문제가 발생한다.

본 발명은, 상기와 같은 배경 기술을 감안하여, 강도가 낮은 세라믹스 수지 복합체를 포함하고 있어도 안전하고 또한 간이하게 수송할 수 있고, 게다가 재차 가공이 가능한 가접착체를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명자는, 수요자에게 세라믹스 수지 복합체를 수송하기 전에, 그 편면에 금속판을, 열경화성 수지를 변질시키지 않고 접착시켜 둠으로써, 수송 후에도 나머지 편면에 금속판을 접착할 수 있음과 함께, 수송 중에 세라믹스 수지 복합체에 가해지는 충격을 완화시켜 열화를 방지할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명의 실시형태에서는 상기의 과제를 해결하기 위해, 이하를 제공할 수 있다.

[1] 비산화물 세라믹스 소결체에, 시차 주사형 열량계로부터 계산되는 경화율이 5.0 ％ 이상 70 ％ 이하가 되도록 시아네이트기를 갖는 열경화성 수지 조성물을 함침시킨 세라믹스 수지 복합체와,

그 세라믹스 수지 복합체 중 적어도 하나의 면에 가접착된 상태에 있는 금속판을 포함하고,

상기 세라믹스 수지 복합체와 상기 금속판의 전단 접착 강도가 0.1 ㎫ 이상 1.0 ㎫ 이하인 세라믹스 금속 가접착제.

[2] 그 세라믹스 수지 복합체의 하나의 면에만 금속판이 가접착된 상태에 있는, [1] 에 기재된 세라믹스 금속 가접착제.

[3] [1] 또는 [2] 에 기재된 세라믹스 금속 가접착제를 포장 자재로 포장한 수송체.

[4] 비산화물 세라믹스 소결체에, 시차 주사형 열량계로부터 계산되는 경화율이 5.0 ％ 이상 70 ％ 이하가 되도록 시아네이트기를 갖는 열경화성 수지 조성물을 함침시켜 세라믹스 수지 복합체를 얻는 스텝과,

상기 세라믹스 수지 복합체 또는 10 점 평균 조도가 20 ㎛ 이하인 금속판 중 적어도 편측의 면에 활성 수소를 갖는 액체 화합물을 도포하는 스텝과,

상기 세라믹스 수지 복합체와 상기 금속판을 밀착시키고 나서, 0 ℃ ∼ 40 ℃ 의 범위의 온도에서 250 ㎫ 이하의 압축 가중을 가하여 상기 세라믹스 수지 복합체와 상기 금속판을 가접착하고, 상기 세라믹스 수지 복합체와 상기 금속판의 전단 접착 강도를 0.1 ㎫ 이상 1.0 ㎫ 이하로 하는 스텝을 포함하는 세라믹스 금속 가접착제의 제조 방법.

[5] [3] 에 기재된 수송체를 수송용 상자에 수납하는 스텝과,

상기 수송용 상자를 수송하는 스텝을 포함하는 세라믹스 금속 가접착제의 수송 방법.

[6] 상기 수송체를, 완충재와 함께 수송용 상자에 수납함으로써, 상기 세라믹스 금속 가접착제가 상기 수송용 상자 중에서 실질적으로 이동하지 않도록 구성하는, [5] 에 기재된 수송 방법.

본 발명의 실시형태에 의해 제공되는 세라믹스 금속 가접착제는, 수요자에게 수송한 후에도 세라믹스 수지 복합체 부분의 가공을 실시할 수 있고, 게다가 수송시의 충격에도 강하여, 신뢰성이 높다는 효과를 발휘한다.

본 명세서에 있어서는, 특별한 언급이 없는 한, 수치 범위는 그 상한값 및 하한값을 포함하는 것으로 한다. 이하에, 본 발명의 실시형태에 있어서 사용되는 각종 재료, 평가 방법 및 평가 결과에 대하여 설명한다.

＜가접착체＞

본 발명의 실시형태에 관련된 세라믹스 금속 가접착제란, 후술하는「세라믹스 수지 복합체」또는「세라믹스 수지 복합체 시트」중 적어도 편측의 면, 바람직하게는 일방의 면에만, 금속판이 가접착된 것을 말한다. 본 명세서에 있어서 금속판의「가접착」이란, 가접착의 대상인 세라믹스 수지 복합체에 함침되어 있는 열경화성 수지를 가열하지 않고, 즉 당해 열경화성 수지가 변질되지 않는 상태에서, 금속판이 당해 세라믹스 수지 복합체에 접착하는 것을 가리킨다. 또한 상기「가접착」의 정의에 관하여 말하는「가열」이란, 가접착의 대상이 되는 세라믹스 수지 복합체와 금속판이 놓여진 환경하에서, 주위 온도를 초과하는 온도가 되도록 대상에 열을 가하는 것을 말한다. 주위 온도는 통상적으로, 0 ∼ 40 ℃ 또는 상온이다. 그러한「가열」에는 예를 들어 40 ℃ 또는 상온을 초과하는 온도가 되도록 열을 가하는 것이 포함되고, 일례로는 200 ℃ 정도의 열을 히터 등에 의해 가하는 것을 들 수 있지만, 프레스 가압에 의한 약간의 온도 상승은 포함하지 않는 것으로 한다. 즉 본 명세서에서의「가접착체」란, 최종 제품이 아니라, 그러한「가열」이 실질적으로 되어 있지 않고 추가로 세라믹스 수지 복합체 부분의 가공을 실시할 수 있는 상태의 것을 말한다. 또 상기「가접착」의 정의에 관하여 말하는「변질」이란, 열경화성 수지가 열에 의해 변성되고, 경화 반응이 진행되어 경화율이 실질적으로 상승하는 것을 말한다. 본 명세서에 있어서의 가접착 전후에 있어서는, 측정 오차를 제외하고 경화율이 실질적으로 상승하지 않기 때문에, 열경화성 수지가 변질되어 있지 않은 것으로 간주할 수 있다. 당해 가접착에 의한 세라믹스 수지 복합체와 금속판의 전단 접착 강도는, 가접착체를 움직이거나 방향을 바꾸거나 해도 떨어지지 않을 정도인 것이 실용상 바람직하다. 바람직한 실시형태에서는, 당해 전단 접착 강도는, 0.1 ㎫ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.2 ㎫ 이상, 더욱 바람직하게는 0.3 ㎫ 이상이어도 된다. 전단 접착 강도가 0.1 ㎫ 를 하회하면, 금속판과 세라믹스 수지 복합체가 용이하게 떨어지는 경우가 있어, 바람직하지 않다. 또 전단 접착 강도의 상한은 1.0 ㎫ 이고, 세라믹스 수지 복합체에 함침되어 있는 열경화성 수지가 가열에 의해 변질되지 않는 상태에서 접착하면 이것을 상회하는 경우는 거의 없다. 어느 실시형태에 있어서는, 가접착된 지점을, 기계적 수단 등에 의해 박리할 수도 있다. 다른 실시형태에서는, 가접착된 지점은, 최종 제품이 얻어질 때까지 박리되지 않은 채로 되어 있어도 된다. 또 본 명세서에서는, 최종 제품을 얻기 위한 가열 가압을 수반하는 접착을「본접착」이라고 칭하여, 상기「가접착」과 구별하기도 한다. 또한 일반적으로, 가열 가압에 의해 본접착을 한 경우의 세라믹스 수지 복합체와 금속판의 전단 접착 강도는, 낮아도 2 ㎫ 를 초과하는 정도라고 생각되어, 상기「가접착」에 의한 것과는 명확하게 구별할 수 있다.

＜비산화물 세라믹스 소결체, 세라믹스 수지 복합체, 세라믹스 수지 복합체 시트, 절연층＞

본 명세서에서는, 비산화물 세라믹스 일차 입자끼리가 소결에 의해 결합된 상태에서 2 개 이상 집합된 상태를, 3 차원적으로 연속되는 일체 구조의「비산화물 세라믹스 소결체」라고 정의한다. 또한 본 명세서에서는, 비산화물 세라믹스 소결체와 열경화성 수지 조성물로 이루어지는 복합체를「세라믹스 수지 복합체」라고 정의한다. 또, 세라믹스 수지 복합체를 판상으로 가공한 것을「세라믹스 수지 복합체 시트」라고 정의한다. 「세라믹스 수지 복합체」또는「세라믹스 수지 복합체 시트」에는, 금속판을 접착할 수 있는 면이 적어도 2 면 있는 것으로 한다.

비산화물 세라믹스 일차 입자끼리의 소결에 의한 결합은, 주사형 전자 현미경 (예를 들어「JSM-6010LA」(니혼 전자사 제조)) 을 사용하여, 비산화물 세라믹스 일차 입자의 단면의 일차 입자끼리의 결합 부분을 관찰함으로써 평가할 수 있다. 관찰의 전처리로서, 비산화물 세라믹스 입자를 수지로 포매 후, CP (크로스 섹션 폴리셔) 법에 의해 가공하여, 시료대에 고정시킨 후에 오스뮴 코팅을 실시하도록 할 수 있다. 관찰 배율은 예를 들어 1500 배로 할 수 있다. 또, 평가용의 비산화물 세라믹스 소결체는, 세라믹스 수지 복합체의 열경화성 수지 조성물을 대기 분위기, 500 ∼ 900 ℃ 에서 회화 (灰化) 함으로서 얻을 수 있다. 비산화물 세라믹스 일차 입자끼리의 소결에 의한 결합이 없는 경우에는, 회화시에 형상을 유지할 수 없다.

＜평균 장경＞

비산화물 세라믹스 소결체 중의 비산화물 세라믹스 일차 입자의 평균 장경은 3.0 ∼ 60 ㎛ 의 범위인 것이 바람직하다. 평균 장경이 3.0 ㎛ 보다 작으면 비산화물 세라믹스 소결체의 탄성률이 높아지기 때문에, 금속판이나 금속 회로 등의 피착체를 세라믹스 수지 복합체 시트에 가열 가압에 의해 접착할 때에, 피착체 표면의 요철에 세라믹스 소결체가 추종하기 어려워져, 열전도율이나 인장 전단 접착력이 저하될 가능성이 있다. 평균 장경이 60 ㎛ 초과이면, 세라믹스 수지 복합체의 강도가 저하되기 때문에, 피착체와의 접착력이 저하될 가능성이 있다.

＜평균 장경의 정의·평가 방법＞

비산화물 세라믹스 일차 입자의 평균 장경에 대해서는, 그 관찰의 전처리로서, 비산화물 세라믹스 소결체를 수지로 포매 후, CP (크로스 섹션 폴리셔) 법에 의해 가공하여, 시료대에 고정시킨 후에 오스뮴 코팅을 실시할 수 있다. 그 후, 주사형 전자 현미경, 예를 들어「JSM-6010LA」(니혼 전자사 제조) 로 SEM 이미지를 촬영하고, 얻어진 단면의 입자 이미지를 화상 해석 소프트웨어, 예를 들어「A 조우쿤 (像君)」(아사히 화성 엔지니어링사 제조) 에 입력하여, 측정할 수 있다. 이 때의 화상의 배율은 예를 들어 100 배, 화상 해석의 화소수는 1510 만 화소로 할 수 있다. 매뉴얼 측정에서, 얻어진 임의의 입자 100 개의 장경을 구하여 그 평균값을 평균 장경으로 할 수 있다.

＜애스펙트비＞

비산화물 세라믹스 일차 입자는, 애스펙트비가 5.0 ∼ 30 의 범위인 것이 바람직하다. 애스펙트비가 5.0 보다 작아지면 비산화물 세라믹스 소결체의 탄성률이 높아지기 때문에, 금속판 (금속 회로 등도 포함할 수 있다) 인 피착체를 세라믹스 수지 복합체 시트에 가열 가압에 의해 접착할 때에, 피착체 표면의 요철에 세라믹스 소결체가 추종하기 어려워져, 열전도율이나 인장 전단 접착력이 저하될 가능성이 있다. 반대로 애스펙트비가 30 보다 커지면 세라믹스 수지 복합체의 강도가 저하되기 때문에, 피착체와의 접착력이 저하될 가능성이 있다.

＜애스펙트비의 평가 방법＞

애스펙트비는, 관찰의 전처리로서, 비산화물 세라믹스 소결체를 수지로 포매 후, CP (크로스 섹션 폴리셔) 법에 의해 가공하여, 시료대에 고정시킨 후에 오스뮴 코팅을 실시하였다. 그 후, 주사형 전자 현미경, 예를 들어「JSM-6010LA」(니혼 전자사 제조) 로 SEM 이미지를 촬영하고, 얻어진 단면의 입자 이미지를 화상 해석 소프트웨어, 예를 들어「A 조우쿤」(아사히 화성 엔지니어링사 제조) 에 입력하여, 측정할 수 있다. 이 때의 화상의 배율은 100 배, 화상 해석의 화소수는 1510 만 화소로 할 수 있다. 매뉴얼 측정에서, 얻어진 임의의 입자 100 개를 관찰하여, 각 입자의 장경과 단경의 길이를 측정하고, 애스펙트비 ＝ 장경/단경의 계산식으로부터 각 입자의 값을 산출하여, 그들의 평균값을 애스펙트비로서 정의할 수 있다.

＜비산화물 세라믹스 소결체의 비율＞

세라믹스 수지 복합체 중의 비산화물 세라믹스 소결체의 양은 35 ∼ 70 체적％ (즉 열경화성 수지 조성물의 양은 65 ∼ 30 체적％) 의 범위 내인 것이 바람직하다. 비산화물 세라믹스 소결체의 양이 35 체적％ 보다 작으면 열전도율이 낮은 열경화성 수지 조성물의 비율이 증가하기 때문에, 열전도율이 저하된다. 비산화물 세라믹스 소결체의 양이 70 체적％ 보다 크면, 금속판 (금속 회로 등도 포함할 수 있다) 인 피착체를 세라믹스 수지 복합체에 가열 가압에 의해 본접착할 때에, 피착체 표면의 요철에 열경화성 수지 조성물이 침입하기 어려워져, 인장 전단 접착력과 열전도율이 저하될 가능성이 있다. 세라믹스 수지 복합체 중의 비산화물 세라믹스 소결체의 비율 (체적％) 은, 이하에 나타내는 비산화물 세라믹스 소결체의 벌크 밀도와 기공률의 측정으로부터 구할 수 있다.

비산화물 세라믹스 소결체 벌크 밀도 (D) ＝ 질량/체적 ····· (1)

비산화물 세라믹스 소결체 기공률 ＝ (1 － (D/비산화물 세라믹스의 진밀도)) × 100 ＝ 열경화성 수지의 비율 ···· ·(2)

비산화물 세라믹스 소결체의 비율 ＝ 100 － 열경화성 수지의 비율 ····· (3)

또, 통상적인 세라믹스 소결체의 기공에는, 폐 (閉) 기공과 개 (開) 기공이 존재하는데, 비산화물 세라믹스 소결체는, 비산화물 세라믹스 입자의 평균 장경이나 애스펙트비 등을 특정한 범위 내에서 제어함으로써, 폐기공의 존재는 무시할 수 있다 (1 ％ 이하). 또한, 평균 기공 직경에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 열경화성 수지의 함침성 등으로부터 0.1 ∼ 3.0 ㎛ 가 실제적이다.

＜비산화물 세라믹스 소결체의 주성분＞

비산화물 세라믹스 소결체를 포함한 세라믹스 수지 복합체는, 고신뢰성이 요구되는 파워 모듈 등에 사용되는 것이 상정된다. 따라서 비산화물 세라믹스 소결체의 주성분은 질화붕소인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 실시형태에서는, 그 질화붕소의 열전도율을 40 W/(m·K) 이상으로 할 수 있다. 또, 시트상의 최종 제품을 얻는 것을 목적으로 하고 있는 경우에는, 비산화물 세라믹스 소결체의 형상은 평판상인 것이 바람직하다.

＜비산화물 세라믹스 소결체의 제조 방법＞

비산화물 세라믹스 소결체는, 예를 들어 질화붕소 분말에, 탄산칼슘, 탄산나트륨, 붕산 등의 소결 보조제를 0.01 ∼ 20 중량％ 정도의 비율로 배합하고, 금형이나 냉간 등방압 가압법 (CIP) 등의 공지된 방법으로 성형한 후, 질소, 아르곤 등의 비산화성 분위기 중, 온도 1500 ∼ 2200 ℃ 에서 1 ∼ 30 시간 정도 소결함으로써 제조할 수 있다. 이와 같은 제조법은 공지된 것이며, 또한 시판품도 있다. 또한, 질화알루미늄, 질화규소 분말을 사용하는 경우에도, 이트리아, 알루미나, 마그네시아, 희토류 원소 산화물 등의 소결 보조제를 사용하여, 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 소결로로는, 머플로, 관상로, 분위기로 등의 배치식 노나, 로터리 킬른, 스크루 컨베이어로, 터널로, 벨트로, 푸셔로, 수형 (竪形) 연속로 등의 연속식 노를 들 수 있다. 이들은 목적에 따라 구분하여 사용할 수 있고, 예를 들어 많은 품종의 비산화물 세라믹스 소결체를 소량씩 제조할 때에는 배치식 노가, 일정한 품종을 다량 제조할 때에는 연속식 노가 채용된다.

＜비산화물 세라믹스 소결체와 열경화성 수지 조성물의 복합화＞

비산화물 세라믹스 소결체와 열경화성 수지 조성물은, 예를 들어 비산화물 세라믹스 소결체에 열경화성 수지 조성물을 함침시킴으로써, 복합화할 수 있다. 열경화성 수지 조성물의 함침은, 진공 함침, 혹은 1 ∼ 300 ㎫ 에서의 가압 함침, 또는 그들의 조합의 함침으로 실시할 수 있다. 진공 함침시의 압력은, 1000 ㎩ 이하가 바람직하고, 100 ㎩ 이하가 더욱 바람직하다. 가압 함침을 하는 경우에는, 압력 1 ㎫ 미만에서는 비산화물 세라믹스 소결체의 내부까지 열경화성 수지 조성물을 충분히 함침시키지 못할 가능성이 있고, 300 ㎫ 초과에서는 설비가 대규모가 되기 때문에 비용적으로 불리하다. 비산화물 세라믹스 소결체의 내부에 열경화성 수지 조성물을 용이하게 함침시키기 위해서는, 진공 함침 또는 가압 함침시에 100 ∼ 180 ℃ 로 가열하여, 열경화성 수지 조성물의 점도를 저하시키면 더욱 바람직하다.

＜열경화성 수지 조성물의 반경화＞

비산화물 세라믹스 소결체와 복합화된 열경화성 수지 조성물을 반경화 (B 스테이지화) 함으로써 세라믹스 수지 복합체를 얻을 수 있다. 가열 방식으로는, 적외선 가열, 열풍 순환, 오일 가열 방식, 핫 플레이트 가열 방식 또는 그들의 조합으로 실시할 수 있다. 반경화는, 함침 종료 후에 함침 장치의 가열 기능을 이용하여 그대로 실시해도 되고, 함침 장치로부터 꺼낸 후에, 열풍 순환식 컨베이어로 등의 공지된 장치를 사용하여 별도로 실시해도 된다. 본 발명의 실시형태에 있어서는, 이렇게 하여 반경화시킨 열경화성 수지 조성물의 경화율이, 후술하는 바와 같이 시차 주사형 열량계로부터 계산하여 5.0 ％ 이상 또한 70 ％ 이하의 범위에 들어가도록 한다.

＜열경화성 수지 조성물의 발열 개시 온도＞

세라믹스 수지 복합체에 함유되는 열경화성 수지 조성물의 시차 주사형 열량계로 측정한 발열 개시 온도는 180 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 발열 개시 온도가 180 ℃ 보다 작으면, 진공 함침 및 가압 함침시에 열경화성 수지 조성물을 가열했을 때에, 열경화성 수지 조성물의 경화 반응이 진행되어, 열경화성 수지 조성물의 점도가 상승하여, 세라믹스 수지 복합체에 보이드가 발생하고, 절연 파괴 전압이 저하된다. 발열 개시 온도의 상한에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 금속판 (금속 회로 등을 포함할 수 있다) 인 피착체를 세라믹스 수지 복합체 시트에 가열 가압에 의해 본접착할 때의 생산성이나 장치 부품의 내열성을 고려하면, 300 ℃ 이하가 실제적이다. 발열 개시 온도는, 경화 촉진제 등에 의해 제어할 수 있다.

＜열경화성 수지 조성물의 발열 개시 온도의 평가 방법＞

발열 개시 온도란, 열경화성 수지 조성물을 시차 주사형 열량계로 가열 경화시킨 경우에 얻어지는, 발열 곡선에 있어서, 베이스 라인과 곡선의 상승에서부터 그은 외삽선의 교점으로부터 구한 온도이다.

＜열경화성 수지 조성물의 종류＞

열경화성 수지 조성물로는, 시아네이트기를 갖는 물질이 필요하다. 시아네이트기를 갖는 물질로는, 2,2'-비스(4-시아나토페닐)프로판, 비스(4-시아나토-3,5-디메틸페닐)메탄, 2,2'-비스(4-시아나토페닐)헥사플루오로프로판, 1,1'-비스(4-시아나토페닐)에탄, 1,3-비스(2-(4-시아나토페닐)이소프로필)벤젠 등을 들 수 있다. 시아네이트기를 갖는 물질을 사용하는 이유는, 시아네이트기가 활성 수소를 갖는 액체 화합물과 반응함으로써 약한 접착성을 나타내므로, 가접착이 가능해지기 때문이다.

또, 이 시아네이트기를 갖는 수지는 단체로 사용하는 것도 가능하지만, 에폭시기, 수산기, 말레이미드기를 갖는 수지를 적절히 혼합하는 편이 바람직하다. 에폭시기를 갖는 물질로는, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 다관능 에폭시 수지 (크레졸 노볼락 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 등), 고리형 지방족 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지 등, 수산기를 갖는 물질로는, 페놀 노볼락 수지, 4,4'-(디메틸메틸렌)비스[2-(2-프로페닐)페놀] 등, 말레이미드기를 갖는 물질로는, 4,4'-디페닐메탄비스말레이미드, m-페닐렌비스말레이미드, 비스페놀 A 디페닐에테르비스말레이미드, 3,3'-디메틸-5,5'-디에틸-4,4'-디페닐메탄비스말레이미드, 4-메틸-1,3-페닐렌비스말레이미드, 1,6'-비스말레이미드-(2,2,4-트리메틸)헥산, 4,4'-디페닐에테르비스말레이미드, 4,4'-디페닐술폰비스말레이미드, 1,3-비스(3-말레이미드페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-말레이미드페녹시)벤젠, 비스-(3-에틸-5-메틸-4-말레이미드페닐)메탄, 2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판 등을 들 수 있다.

＜열경화성 수지 조성물의 밀착성 향상 방법＞

열경화성 수지 조성물에는 적절히, 비산화물 세라믹스 소결체와 열경화성 수지 조성물 간의 밀착성을 향상시키기 위한 실란 커플링제, 젖음성이나 레벨링성의 향상 및 점도 저하를 촉진하여 함침·경화시의 결함의 발생을 저감시키기 위한 소포제, 표면 조정제, 습윤 분산제를 함유할 수 있다. 또, 수지가, 산화알루미늄, 산화규소, 산화아연, 질화규소, 질화알루미늄, 질화붕소, 수산화알루미늄의 군에서 선택된 단체 또는 2 종 이상의 세라믹스 분말을 포함하면 더욱더 바람직하다.

＜열경화성 수지 조성물의 경화율＞

열경화성 수지 조성물을 비산화물 세라믹스 소결체에 함침시킨 후의 열경화성 수지 조성물의 경화율은 5.0 ％ 이상 70 ％ 이하인 것이 필요하다. 경화율이 5.0 ％ 보다 작으면, 세라믹스 수지 복합체를 판상의 세라믹스 수지 복합체 시트로 절단할 때의 열에 의해, 미경화 상태의 열경화성 수지가 용융되어 두께의 편차가 발생한다. 또, 세라믹스 수지 복합체가 절단시의 충격을 견디지 못하여 균열이 발생하여, 회로 기판의 절연 파괴 전압이 저하된다. 나아가서는, 피착체 표면의 요철에 열전도율이 낮은 접착 (수지) 층이 형성되어, 열전도율이 저하된다. 경화율이 70 ％ 보다 크면 열 인가에 의한 접착시에 배어나오는 열경화성 수지 조성물이 적어져 금속판에 접착시킬 때에 세라믹스 수지 복합체-금속판 계면에 공극이 생기기 쉬워져 접착력이 저하된다. 그 영향에 의해 절연 내압이 감소될 우려가 있다.

＜열경화성 수지 조성물의 경화율의 평가 방법＞

열경화성 수지 조성물의 경화율은 다음 식을 사용하여 산출할 수 있다. 시차 주사형 열량계로는 예를 들어 DSC6200R (세이코 인스트루사 제조) 을 사용할 수 있다. 열경화성 수지 조성물을 완전 경화시키기 위해, 샘플량 5 ㎎ 을, α 알루미나 5 ㎎ 을 레퍼런스로 하여, 질소 기류하, 실온으로부터 10 ℃/분의 승온 속도로 300 ℃ 까지 승온시키고 있다.

경화율 (％) ＝ (X － Y)/X × 100

X : 가열에 의해 경화를 진행시키기 전 상태의 열 경화 수지 조성물을, 시차 주사형 열량계를 사용하여, 완전 경화시켰을 때에 발생한 열량의 합계 (J/g).

Y : 가열에 의해, 반경화 상태 (B 스테이지) 로 한 열경화성 수지 조성물에 대해, 시차 주사형 열량계를 사용하여 완전 경화시켰을 때에 발생한 열량의 합계 (J/g).

또한, 상기 서술한 X 및 Y 에 있어서「경화시킨」상태는, 얻어진 발열 곡선의 피크로부터 특정할 수 있다. 또, 상기 Y 는 열경화성 수지 조성물 그 자체가 아니고, 세라믹스 수지 복합체를 사용한 경우에도 다음 식에 의해 산출할 수 있다.

Y ＝ Y' × 100/Z

Y' : 세라믹스 수지 복합체를 사용한 경우에 시차 주사형 열량계를 사용하여 세라믹스 수지 복합체 내의 수지 조성물을 완전 경화시켰을 때에 발생한 열량의 합계 (J/g).

Z : 세라믹스 수지 복합체에 포함되어 있는 열경화성 수지 조성물의 체적 비율 (vol％).

＜열경화성 수지 조성물의 용융 온도와 평가 방법＞

본 발명에 있어서의 세라믹스 수지 복합체에 함유되는 열경화성 수지 조성물의 용융 온도는, 70 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 용융 온도가 70 ℃ 보다 작으면, 세라믹스 수지 복합체를 판상의 세라믹스 수지 복합체 시트로 절단할 때의 열에 의해, 열경화성 수지가 용융되어 두께의 편차가 발생할 우려가 있다. 용융 온도의 상한에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 금속판이나 금속 회로 등의 피착체를 세라믹스 수지 복합체 시트에 가열 가압에 의해 접착할 때에, 열경화성 수지 조성물의 경화 반응의 진행에 따른 점도 상승을 억제할 필요가 있는 것을 생각하면, 용융 온도는 180 ℃ 이하가 실제적이다. 또한 본 명세서에 있어서의 당해 융해 온도는, 시차 주사 열량 측정에 의해 열경화성 수지 조성물을 가열했을 때의 흡열 피크의 온도이다.

＜세라믹스 수지 복합체의 두께＞

세라믹스 수지 복합체 (세라믹스 수지 복합체 시트) 의 두께는, 통상적으로 0.32 ㎜ 이지만, 요구 특성에 따라 바뀔 수 있다. 예를 들어, 고전압에서의 절연성이 그다지 중요하지 않고 열저항이 중요한 경우에는, 0.1 ∼ 0.25 ㎜ 의 얇은 기판을 사용할 수 있고, 반대로 고전압에서의 절연성이나 부분 방전 특성이 중요한 경우에는, 0.35 ∼ 1.0 ㎜ 의 두꺼운 것이 사용된다. 이와 같이 얇은 세라믹스 수지 복합체는 충격, 특히 수송시의 충격에 약하지만, 본 발명의 실시형태에 의해 충격에 대한 신뢰성을 높이는 것이 가능해진다.

＜금속판＞

본 명세서에 있어서는,「금속판」은 단순한 금속의 무구판 (無垢板) 뿐만 아니라, 피착체가 될 수 있는 금속 회로 등도 포함하는 개념으로 한다. 금속판의 재료로는, 시아네이트기를 갖는 열경화성 수지 조성물과 0 ℃ ∼ 40 ℃ 의 범위의 온도 혹은 상온 또한 활성 수소를 갖는 액체 화합물의 존재하에서 가접착할 수 있는 것이면, 임의의 금속을 사용할 수 있다. 바람직한 실시형태에 있어서는, 열전도율 및 가격 면에서, 구리 또는 알루미늄을 사용할 수 있다. 또 특성 면만을 생각하면 은, 금 등도 사용 가능하지만, 가격 면에는 문제가 있다. 금속판의 판 두께는 0.070 ∼ 5.0 ㎜ 가 바람직하다. 판 두께 0.070 ㎜ 미만에서는, 회로 기판으로서의 강도가 저하되어, 전자 부품의 실장 공정에서 균열, 결손, 휨 등이 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 판 두께 5.0 ㎜ 를 초과하면 금속판 자체의 열저항이 커져, 회로 기판의 방열 특성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

＜금속판의 가접착면＞

세라믹스 수지 복합체 (절연층이라고도 칭한다) 와 금속판의 밀착성을 향상시키기 위해, 금속판의 가접착면에 대해서는, 탈지 처리, 샌드 블라스트, 에칭, 각종 도금 처리, 실란 커플링제 등의 프라이머 처리 등의 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 또, 금속판의 가접착면의 표면 조도는, 10 점 평균 조도 (Rzjis) 로 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.1 ㎛ ∼ 20 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 0.1 ㎛ 미만이면 세라믹스 수지 복합체 시트와의 충분한 밀착성을 확보하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또 20 ㎛ 초과이면 접착 계면에서 결함이 발생하기 쉬워져, 내전압이나 밀착성의 저하의 요인이 된다.

＜금속판의 가접착 방법＞

본 발명의 실시형태에 있어서는, 금속판과 세라믹스 수지 복합체의 가접착은, 0 ℃ ∼ 40 ℃ 의 범위의 온도에서 실시할 수 있고, 바람직하게는 상온하에서, 실질적으로 가열하지 않고 실시할 수 있다. 또한 본 명세서에 있어서「상온」이란, JIS Z8703 : 1983 이 정하는 것, 즉 5 ∼ 35 ℃ 의 온도 범위를 말한다. 가접착을 함에 있어서는, 상기 온도 범위에 있어서 액체이고 또한 활성 수소를 갖는 화합물 (이하, 간단히「액체 화합물」이라고도 칭한다) 을, 세라믹스 수지 복합체와 금속판 중의 적어도 어느 일방이 갖는 편측의 면에 도포하고, 그 후 양 평면을 밀착시키고 나서, 압력을 가하면서 상기 액체 화합물을 증발시킬 필요가 있다. 즉, 가접착 후에는 접착 계면에 상기 액체 화합물은 실질적으로 잔존하지 않게 된다. 이 방법에 의해 상기 액체 화합물과 시아네이트가 약접착성을 가져, 가접착에 기여한다. 또한 가접착을 실시할 때의 온도가 0 ℃ 보다 낮은 경우에는, 일부의 상기 액체 화합물이 융점을 하회하기 때문에 응고되어, 가접착에 기여하지 않게 되기 때문에 바람직하지 않다. 또 온도가 40 ℃ 초과인 경우에는 일부의 상기 액체 화합물이 바로 휘발되어, 약접착성을 갖지 않게 되기 때문에 바람직하지 않다. 또 가접착시의 압력은, 바람직하게는 0.1 ㎫ 이상 250 ㎫ 이하, 보다 바람직하게는 30 ㎫ 이하로 해도 된다. 압력이 250 ㎫ 초과와 같이 지나치게 높으면, 프레스시에 세라믹스 소결체를 파괴할 우려가 있다. 압력이 0.1 ㎫ 이하와 같이 지나치게 낮으면 접착 계면에 상기 액체 화합물이 침입하지 않아 접착성이 생기지 않는다. 또, 가접착에 걸리는 시간으로는, 상기 액체 화합물의 증발에 걸리는 시간을 취하는 것이 바람직하고, 예를 들어 10 분 이상인 것이 바람직하다.

＜활성 수소를 갖는 액체 화합물의 종류＞

활성 수소를 갖는 액체 화합물의 종류로는 폭넓게 선택할 수 있지만, 분자 내에 수산기나, 아미노기, 카르복실기를 갖는 화합물이 해당하고, 예를 들어, 알코올류, 아민류나 카르복실산류를 예시할 수 있고, 이와 같은 범주에는, 이들 관능기를 갖는 실란계나 티타네이트계의 커플링제도 포함된다. 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 액체 화합물로서 메탄올, 에탄올, 페놀 등의 탄소수 1 ∼ 10 까지의 알코올을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 메탄올 또는 에탄올을 사용할 수 있다. 상기 액체 화합물은, 0 ℃ ∼ 40 ℃ 의 범위의 온도 또는 상온에 있어서 휘발성인 것이, 가접착을 실시하는 데에 있어서 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예, 비교예를 들어 구체적으로 설명한다.

[가접착의 성공 여부 : 실시예 1 ∼ 10, 비교예 1 ∼ 5]

＜세라믹스 수지 복합체 시트의 제작＞

표 1 에 나타내는 조합으로, 세라믹스 소결체에 열경화성 수지를 함침시켜, 얻어진 세라믹스 수지 복합체를 멀티 컷 와이어 소 (SW1215, Yasunaga 사 제조) 를 사용함으로써, 세라믹스 수지 복합체 시트를 제작하였다. 또한 표 1 에 나타내는 시아네이트 A 는 비스말레이미드 트리아진 수지 (BT2160, 미츠비시 가스 화학사 제조), 시아네이트 B 는 노볼락형 시아네이트 수지 (PT-30, 론자사 제조), 시아네이트 C 는 비스페놀 A 형 시아네이트 수지 (CYTESTERTA, 미츠비시 가스 화학사 제조), 시아네이트 D 는 노볼락형 시아네이트 수지와 2 관능 나프탈렌형 에폭시 수지 (HP-4032D, DIC 사 제조), 시아네이트 E 는 노볼락형 시아네이트 수지와 4,4'-디페닐메탄형 비스말레이미드 수지 (BMI, 케이·아이 화성사 제조) 를 사용하였다. 표 1 에 나타내는 에폭시에는, 2 관능 나프탈렌형 에폭시 수지 (HP-4032D, DIC 사 제조) 를, 실리콘에는 KR311 (신에츠 화학사 제조) 을 사용하였다. 상기의 세라믹스 소결체는 CIP (냉간 등방압 가압법) 장치 (「ADW800」, 코베 제강소사 제조) 를 사용하여 프레스한 후에 배치식 고주파로 (「FTH-300-1H」, 후지 전파 공업사 제조) 에서 소결시킴으로써 제작하였다. 또, 열경화성 수지의 함침에는 진공 가온 함침 장치 (「G-555AT-R」, 쿄신 엔지니어링사 제조) 및 가압 가온 함침 장치 (「HP-4030AA-H45」, 쿄신 엔지니어링사 제조) 를 사용하였다. 또, 세라믹스 수지 복합체를 제작 후, 추가로 가열을 실시함으로써 열경화성 수지의 경화율을 표 1 에 나타내는 값으로 제어하였다. 열경화성 수지 조성물의 경화율은, 시차 주사형 열량계로서 DSC6200R (세이코 인스트루사 제조) 을 사용하여 구하였다.

＜가접착체의 제작＞

금속판으로서 10 점 평균 조도가 10 ㎛ 인 구리판을 사용하고, 표 1 에 나타내는 압력과 용매를 사용하여, 실온 (상온) 에서 프레스기 (장치명 : MHPC-VF-350-350-1-45, 메이키 제작소사 제조) 를 사용하여 가접착체를 제작하였다. 주위 환경은 대기압이었다. 가접착에 필요로 한 가압 시간은 10 min (분간) 으로 하였다. 또 용매로서 사용한 활성 수소를 갖는 액체 화합물은, 세라믹스 수지 복합체면에 상온하에서 도포하고, 액 고임이 생기지 않을 정도로 도포하였다. 상기 용매의 양이 많은 경우라도, 계면에 스며드는 분을 제외하고 프레스에 의해 전부 접착면의 외측으로 새어 나오기 때문에 문제는 발생하지 않는다.

＜가접착체의 제작 가부의 판단＞

가접착체의 제작 가부의 판단으로서, JIS K6850 ; 1999 에 준거한 인장 전단 접착 강도 측정을 사용하였다. 즉, 가접착체의 금속판은, 텐실론 시험기 (토요 볼드윈사 제조) 를 사용하여 잡고, 인장 속도를 50 ㎜/초로 하여 측정을 실시하였다. 이 측정을 실시한 결과 인장 전단 접착 강도가 0.1 ㎫ 이상을 나타낸 시료를 가접착이 되어 있다고 판정하였다. 이것은 인장 전단 접착 강도가 0.1 ㎫ 미만인 경우에는 시료를 뒤집으면 세라믹스 수지 복합체가 박리되어 떨어지는, 인장 전단 접착 강도 측정을 실시할 때에 시료가 박리되어 측정을 실시할 수 없는, 수송시에 세라믹스 수지 복합체가 박리되는 현상이 발생하기 때문이다. 또한, 종래 기술에 관련된 접착 (본접착) 을 하기 전에, 세라믹스 수지 복합체와 금속판의 계면을 공기 배출을 위해 맞추는 공정에서는, 통상적으로 그 계면의 전단 접착 강도는 0.1 ㎫ 미만이 되기 때문에, 상기의 가접착에는 해당하지 않는다. 또 가접착 계면의 전단 접착 강도가, 현실적으로는 가압·가열에 의한 본접착의 계면의 전단 접착 강도를 상회하는 경우는 없다.

＜실시예 1＞

실시예 1 은 열경화성 수지에 시아네이트 A 를, 수지의 경화율은 15 ％, 용매는 에탄올을, 금속판은 구리판을 사용하고, 인가 압력은 2 ㎫ 로 하였다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.30 ㎫ 이었다.

＜실시예 2＞

실시예 1 과 다른 점은 인가 압력을 0.1 ㎫ 로 한 점이었다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.27 ㎫ 이었다.

＜실시예 3＞

실시예 1 과 다른 점은 인가 압력을 250 ㎫ 로 한 점이었다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.32 ㎫ 이었다.

＜실시예 4＞

실시예 1 과 다른 점은 용매를 메탄올로 한 점이었다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.30 ㎫ 이었다.

＜실시예 5＞

실시예 1 과 다른 점은 용매를 메탄올로 하고, 인가 압력을 20 ㎫ 로 한 점이었다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.29 ㎫ 이었다.

＜실시예 6＞

실시예 1 과 다른 점은 열경화성 수지의 경화율을 50 ％ 로 한 점이었다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.31 ㎫ 이었다.

＜실시예 7＞

실시예 1 과 다른 점은 열경화성 수지를 시아네이트 B 로 하고, 수지 경화율을 40 ％ 로 한 점이었다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.32 ㎫ 이었다.

＜실시예 8＞

실시예 1 과 다른 점은 열경화성 수지를 시아네이트 C 로 하고, 수지 경화율을 45 ％ 로 한 점이었다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.33 ㎫ 이었다.

＜실시예 9＞

실시예 1 과 다른 점은 열경화성 수지를 시아네이트 D 로 하고, 수지 경화율을 35 ％ 로 한 점이었다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.29 ㎫ 이었다.

＜실시예 10＞

실시예 1 과 다른 점은 열경화성 수지를 시아네이트 E 로 하고, 수지 경화율을 40 ％ 로 한 점이었다. 얻어진 가접착체의 인장 전단 접착 강도는 0.27 ㎫ 이었다.

＜비교예 1＞

실시예 1 과 다른 점은 수지 경화율을 25 ％ 로 하고, 용매를 활성 수소를 갖지 않는 아세톤으로 한 점이었다. 전단 접착 강도는 0 ㎫ (미접착) 이 되었다.

＜비교예 2＞

실시예 1 과 다른 점은 수지 경화율을 80 ％ 로 한 점이었다. 전단 접착 강도는 0.02 ㎫ 이 되었다.

＜비교예 3＞

실시예 1 과 다른 점은 열경화성 수지를 시아네이트기를 갖지 않는 에폭시로 하고, 수지 경화율을 30 ％ 로 한 점이었다. 전단 접착 강도는 0 ㎫ (미접착) 이 되었다.

＜비교예 4＞

실시예 1 과 다른 점은 열경화성 수지를 시아네이트기를 갖지 않는 실리콘으로 하고, 수지 경화율을 20 ％ 로 한 점이었다. 전단 접착 강도는 0 ㎫ (미접착) 이 되었다.

＜비교예 5＞

실시예 1 과 다른 점은 용매를 사용하지 않고, 수지 경화율을 25 ％ 로 한 점이었다. 전단 접착 강도는 0 ㎫ (미접착) 이 되었다.

또한 가열을 수반하지 않는 가접착을 실시한 모든 실시예와 비교예에 대하여, 열경화성 수지의 경화율은 가접착 전후에 2 ％ 이하 정도의 측정 오차라고 생각되는 차이밖에 없어, 가접착에 의해서는 열경화성 수지가 실질적으로는 변질되지 않는 것도 확인되었다. 이상의 결과로부터, 가접착을 달성하려면, 시아네이트기를 갖는 열경화성 수지를 경화율 5.0 ％ ∼ 70 ％ 로 사용하고, 또한 용매로서 활성 수소를 갖는 액체 화합물을 사용하는 것이 필요한 것이 이해된다.

[수송에 대한 신뢰성의 확인 : 실시예 A, B, 비교예 A, B]

상기 실시예에 기초하여 제작한 가접착체 및 통상적인 세라믹스 수지 복합체 시트를 사용하여 수송에 대한 신뢰성의 확인을 실시하였다. 수송은 JIS Z0232 : 2004 의 시험 구분에 기초하여, 가장 수송에서 엄격한 조건으로 구분되는 2500 ㎞ 의 수송을 실시하였다. 수송용 시료가 된 세라믹스 수지 복합체 시트에는, 상기 표 1 의 실시예 1 에서 제작된 것을 사용하고, 실시예 A, B 에서는 가접착체의 형태로, 비교예 A, B 에서는 세라믹스 수지 복합체 시트 단체의 형태로 사용하였다.

제 1 곤포 방법은, 시료를 제 1 완충재 (그린 시트나 미러 매트 등) 로 완전히 포장함으로써 수송체로 하여, 수송용 상자 (골판지 상자 등) 중에서 이동하지 않도록 추가로 제 2 완충재 (기포 완충재, 판지를 둥글게 한 것, 수지 칩 등) 를 사용한 것이다. 또한 제 2 곤포 방법은, 시료를 제 1 완충재 (그린 시트나 미러 매트 등) 로 간단히 포장함으로써 수송체로 하여, 그대로 수송용 상자에 수납하는 것이다. 요컨대 제 2 곤포 방법에서는, 완충 작용을 나타내는 것은 제 1 완충재와 수송용 상자 자체만이 되어, 수송에 의한 충격이 제 1 곤포 방법보다 커지지만, 보다 간이한 방법으로 수송을 실시할 수 있는 것이다.

하기 표 2 에 나타내는 구성으로 2500 ㎞ 의 수송을 실시하고, 수송 후에 가열 가압에 의한 본접착을 실시하여, 본접착체의 열저항 특성을 측정하여 비교하였다. 당해 본접착체는, 세라믹스 수지 복합체 시트의 양면 (비교예) 혹은 가접착체의 세라믹스 수지 복합체 시트의 노출면 (실시예) 에, 당해 시트와 동일한 외형 사이즈의 두께 1.0 ㎜ 구리판을, 압력 5 ㎫, 가열 온도 240 ℃, 가열 시간 5 시간의 조건에서, 진공 가열 프레스기 (「MHPC-VF-350-350-1-45」, 메이키 제작소사 제조) 를 사용하여 프레스 접착함으로써 제작하였다. 단순한 절연재 단체로서가 아니라, 절연재와 방열판, 냉각기를 포함하는 적층체의, 그 계면 열저항도 포함한 열저항 특성으로서, 과도 열저항값을 측정하였다. 구체적으로는, 히터용 칩에 일정한 발열량을 부여한 가열시에 있어서의, 칩 온도 실측값이 거의 일정한 값으로 수속될 때까지의 시간 변화 (시각력 (時刻歷)) 를 측정하였다. 칩 온도 실측값 Ta 의 시간 변화를 측정하는 장치로서, Mentor Graphics Corporation 제의「T3Ster」를 채용하였다.

＜실시예 A＞

실시예 A 에서는 수송체는 가접착체를 포함하고 있고, 제 1 곤포 방법을 채용하였다. 수송 후에 가접착체를 가공하여 얻어진 본접착체의 열저항값을 기준으로 하였다.

＜실시예 B＞

실시예 A 와 다른 점은 제 2 곤포 방법을 사용한 점이고, 얻어진 본접착체의 열저항값의 상대값은 110 ％ 가 되어, 약간 악화되었지만 허용 범위였다.

＜비교예 A＞

실시예 A 와 다른 점은 수송시의 상태를 세라믹스 수지 복합체 시트 단체로 한 점이고, 본접착체의 열저항값의 실시예 A 에 대한 상대값은 130 ％ 가 되어, 세라믹스 수지 복합체 시트 단체로 수송함으로써 열화된 것을 알 수 있다.

＜비교예 B＞

실시예 A 와 다른 점은 수송시의 상태를 세라믹스 수지 복합체 시트 단체로 하고, 또한 제 2 곤포 방법을 사용한 점이고, 본접착체의 열저항값의 실시예 A 에 대한 상대값은 150 ％ 가 되어 현저하게 열저항이 상승하여 열화가 심한 것을 알 수 있다.

[가접착 후에 본접착을 실시한 피착체의 물성 : 실시예 1-1 ∼ 3-1, 비교예 1-1, 1-2]

가접착이 본접착체에 미치는 영향을 평가하였다. 하기 표 3 에 나타내는 가접착 조건에서 가접착을 실시한 후에, 폭 × 길이 × 두께 ＝ 25 ㎜ × 12.5 ㎜ × 320 ㎛ 의 가접착체의 세라믹스 수지 복합체 시트의 노출면에 대해, 폭 × 길이 × 두께 ＝ 25 ㎜ × 12.5 ㎜ × 1.0 ㎜ 의 구리판을, 압력 5 ㎫, 가열 온도 240 ℃, 가열 시간 5 시간의 조건에서, 진공 가열 프레스기 (「MHPC-VF-350-350-1-45」, 메이키 제작소사 제조) 를 사용하여 프레스 접착함으로써, 본접착체를 제작하였다. 또 비교예에서는, 비교를 위해 가접착의 조건도 가열 가압하로 하였다.

＜본접착체의 열전도율의 측정＞

측정 시료는 본접착체를 사용하고, JIS H8453 : 2010 에 준거하여 측정하였다. 측정기에는, 어드밴스 리코사 제조,「TC-1200RH」를 사용하였다.

＜본접착체의 인장 전단 접착 강도의 측정＞

본접착체에 대해, JIS K6850 : 1999 에 준거하여 인장 전단 접착 강도를 측정하였다. 측정 장치는, 오토그래프 (「AG-100kN」시마즈 제작소사 제조) 를 사용하고, 측정 조건은, 측정 온도 25 ℃, 크로스 헤드 스피드 5.0 ㎜/min 으로 측정을 실시하였다.

＜실시예 1-1＞

실시예 1-1 에서는, 가접착체를 상기 표 1 의 실시예 1 의 조건 (에탄올 도포·실온·2 ㎫ 로 프레스·10 분간) 에서 제작하고, 본접착체는 압력 5 ㎫, 가열 온도 240 ℃, 가열 시간 5 시간의 조건에서 프레스 접착함으로써 제작하였다. 이 본접착체의 열전도율과 인장 전단 접착 강도를 기준값으로 하여, 다른 실시예·비교예와의 비교에 사용하였다.

＜실시예 2-1＞

실시예 1-1 과 다른 점은 가접착체의 제작 조건으로서 표 1 의 실시예 3 의 조건 (에탄올 도포·실온·250 ㎫ 로 프레스·10 분간) 을 사용한 점이었다. 본접착 후의 열전도율·인장 전단 접착 강도 모두 실시예 1-1 과 큰 차이는 없었다.

＜실시예 3-1＞

실시예 1-1 과 다른 점은 가접착체의 제작 조건으로서 표 1 의 실시예 4 의 조건 (메탄올 도포·실온·2 ㎫ 로 프레스·10 분간) 으로 한 점이었다. 본접착 후의 열전도율·인장 전단 접착 강도 모두 실시예 1-1 과 큰 차이는 없었다.

＜비교예 1-1＞

실시예 1-1 과 다른 점은 가접착을, 압력 5 ㎫, 가열 온도 240 ℃, 가열 시간 5 시간의 조건에서, 진공 가열 프레스기를 사용하여 프레스 접착하여 실시한 점이었다. 본접착 후의 열전도율·인장 전단 접착 강도 모두 실시예 1-1 보다 크게 열화되었다. 이로써, 가열 가압에 의해 한번 접착을 실시하면, 그 후에 재차 접착을 물성을 열화시키지 않고 실시할 수 없는 것이 뒷받침된다.

＜비교예 1-2＞

실시예 1-1 과 다른 점은 가접착을, 압력 5 ㎫, 가열 온도 240 ℃, 가열 시간 5 시간의 조건에서, 진공 가열 프레스기를 사용하여 프레스 접착하여 실시하고, 그리고 본접착을, 에탄올 도포·실온·2 ㎫ 로 프레스·10 분간으로 하여 실시한 점이었다. 본접착 후에 금속판과 세라믹스 수지 복합체 시트는 접착되지 않았다. 이로써, 가접착과 본접착의 순서를 바꿔도 기능하지 않는 것이 뒷받침되었다.

Claims

비산화물 세라믹스 소결체에, 시차 주사형 열량계로부터 계산되는 경화율이 5.0 ％ 이상 70 ％ 이하가 되도록 시아네이트기를 갖는 열경화성 수지 조성물을 함침시킨 세라믹스 수지 복합체와,
그 세라믹스 수지 복합체 중 적어도 하나의 면에 가접착된 상태에 있는 금속판을 포함하고,
상기 세라믹스 수지 복합체와 상기 금속판의 전단 접착 강도가 0.1 ㎫ 이상 1.0 ㎫ 이하인 세라믹스 금속 가접착제.
제 1 항에 있어서,
그 세라믹스 수지 복합체의 하나의 면에만 금속판이 가접착된 상태에 있는, 세라믹스 금속 가접착제.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 세라믹스 금속 가접착제를 포장 자재로 포장한 수송체.
비산화물 세라믹스 소결체에, 시차 주사형 열량계로부터 계산되는 경화율이 5.0 ％ 이상 70 ％ 이하가 되도록 시아네이트기를 갖는 열경화성 수지 조성물을 함침시켜 세라믹스 수지 복합체를 얻는 스텝과,
상기 세라믹스 수지 복합체 또는 10 점 평균 조도가 20 ㎛ 이하인 금속판 중 적어도 편측의 면에 활성 수소를 갖는 액체 화합물을 도포하는 스텝과,
상기 세라믹스 수지 복합체와 상기 금속판을 밀착시키고 나서, 0 ℃ ∼ 40 ℃ 의 범위의 온도에서 250 ㎫ 이하의 압축 가중을 가하여 상기 세라믹스 수지 복합체와 상기 금속판을 가접착하고, 상기 세라믹스 수지 복합체와 상기 금속판의 전단 접착 강도를 0.1 ㎫ 이상 1.0 ㎫ 이하로 하는 스텝을 포함하는 세라믹스 금속 가접착제의 제조 방법.
제 3 항에 기재된 수송체를 수송용 상자에 수납하는 스텝과,
상기 수송용 상자를 수송하는 스텝을 포함하는 세라믹스 금속 가접착제의 수송 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 수송체를, 완충재와 함께 수송용 상자에 수납함으로써, 상기 세라믹스 금속 가접착제가 상기 수송용 상자 중에서 실질적으로 이동하지 않도록 구성하는, 수송 방법.