TW201901885A - 絕緣性片材及積層體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可有效地提高導熱性及接著性、且可有效地抑制空隙之產生之絕緣性片材。 本發明之絕緣性片材包含熱硬化性成分與氮化硼，且具有厚度方向之一側之第1表面與厚度方向之另一側之第2表面，在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度10%之區域中之上述氮化硼之第1平均長徑小於在自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度90%之區域中之上述氮化硼之第2平均長徑。

Description

絕緣性片材及積層體
本發明係關於一種包含熱硬化性成分與氮化硼之絕緣性片材。又，本發明係關於一種使用上述絕緣性片材之積層體。
近年來，電子及電氣機器之小型化及高性能化推進，電子零件之安裝密度不斷提高。因此，如何釋放狹小空間中電子零件所產生之熱成為問題。電子零件所產生之熱直接關係到電子及電氣機器之可靠性，故將所產生熱進行有效率之放散成為亟待解決之課題。
關於解決上述課題之一方法，可列舉使用具有較高導熱性之陶瓷基板作為供安裝功率半導體裝置等之散熱基板的方法。關於此種陶瓷基板，可列舉氧化鋁基板及氮化鋁基板等。
然而，上述使用陶瓷基板之方法存在難以多層化、加工性較差、成本高昂之課題。進而，由於上述陶瓷基板與銅電路之線膨脹係數之差較大，故而亦存在於冷熱循環時銅電路易剝離之課題。
因此，使用線膨脹係數較低之氮化硼、尤其是六方晶氮化硼之樹脂組合物作為散熱材料受到關注。六方晶氮化硼之晶體結構為類石墨之六角網狀之層狀結構，六方晶氮化硼之粒子形狀為鱗片狀。因此，已知六方晶氮化硼具有面方向之導熱率高於厚度方向之導熱率，且導熱率呈各向異性之性質。業界有使用上述樹脂組合物成形樹脂片材等之情況。
作為包含氮化硼之樹脂片材之一例，下述專利文獻1中揭示有一種具有樹脂組合物層與接著材層之多層樹脂片材。上述樹脂組合物層包含熱硬化性樹脂與填料。上述接著材層配置於上述樹脂組合物層之至少一表面上。上述接著材層之與上述樹脂組合物層非對向之表面之算術平均粗糙度Ra為1.5 μm以下。上述填料包含氮化硼填料。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-039834號公報
[發明所欲解決之問題]
如專利文獻1記載之先前之包含氮化硼之樹脂片材存在與銅箔或金屬板等積層而製成積層體後使用之情況。
如專利文獻1記載之先前之包含氮化硼之樹脂片材因使用氮化硼而可提高導熱性，但難以提高樹脂片材與銅箔之接著性。先前之包含氮化硼之樹脂片材難以兼備導熱性與接著性。
又，先前之包含氮化硼之樹脂片材有於樹脂片材與銅箔之界面產生空隙之情況。結果有導致絕緣性降低之情況。
本發明之目的在於提供一種可有效地提高導熱性及接著性、且可有效地抑制空隙之產生之絕緣性片材。又，本發明之目的在於提供一種使用上述絕緣性片材之積層體。 [解決問題之技術手段]
根據本發明之較廣態樣，提供一種絕緣性片材，其包含熱硬化性成分與氮化硼，且具有厚度方向之一側之第1表面與厚度方向之另一側之第2表面，在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度10%之區域中之上述氮化硼之第1平均長徑小於在自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度90%之區域中之上述氮化硼之第2平均長徑。
於本發明之絕緣性片材之某一特定態樣中，上述第1平均長徑與上述第2平均長徑之差之絕對值為1 μm以上且20 μm以下。
於本發明之絕緣性片材之某一特定態樣中，絕緣性片材整體中之上述氮化硼之平均縱橫比為2以上且20以下。
於本發明之絕緣性片材之某一特定態樣中，上述第1平均長徑為1 μm以上且20 μm以下。
於本發明之絕緣性片材之某一特定態樣中，上述絕緣性片材100體積%中之上述氮化硼之含量為20體積%以上且80體積%以下。
根據本發明之較廣態樣，提供一種積層體，其具備：導熱體、積層於上述導熱體之一表面之絕緣層、及積層於上述絕緣層之與上述導熱體相反側之表面之導電層，且上述絕緣層之材料為上述絕緣性片材。 [發明之效果]
本發明之絕緣性片材包含熱硬化性成分與氮化硼。本發明之絕緣性片材具有厚度方向之一側之第1表面與厚度方向之另一側之第2表面。於本發明之絕緣性片材中，在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度10%之區域中之上述氮化硼之第1平均長徑小於在自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度90%之區域中之上述氮化硼之第2平均長徑。本發明之絕緣性片材由於具備上述構成，故而可有效地提高導熱性及接著性，且可有效地抑制空隙之產生。
以下，詳細地說明本發明。
(絕緣性片材) 本發明之絕緣性片材包含熱硬化性成分與氮化硼。本發明之絕緣性片材具有厚度方向之一側之第1表面與厚度方向之另一側之第2表面。於本發明之絕緣性片材中，上述第1表面與上述第2表面相對向。於本發明之絕緣性片材中，在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度10%之區域中之上述氮化硼之第1平均長徑小於在自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度90%之區域中之上述氮化硼之第2平均長徑。
本發明之絕緣性片材由於具備上述構成，故而可有效地提高導熱性及接著性，且可有效地抑制空隙之產生。
於本發明之絕緣性片材中，絕緣性片材之第1表面附近區域之氮化硼之平均長徑相對較小。因此，熱硬化性成分可充分地填補氮化硼之周圍之空隙。其結果，於絕緣性片材之第1表面上積層有銅箔等導電層之情形時，可有效地提高絕緣性片材與導電層之接著性，且可有效地抑制空隙之產生。進而，藉由增大絕緣性片材之第1表面附近區域以外之區域之氮化硼之平均長徑，可更有效地提高絕緣性片材之導熱性。
於本發明中，在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度10%之區域(R1)中之上述氮化硼之第1平均長徑小於在自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度90%之區域(R2)中之上述氮化硼之第2平均長徑。上述區域(R1)係圖3中之第1表面1a與虛線L1之間之區域。上述區域(R2)係圖3中之第2表面1b與虛線L1之間之區域。
就更有效地提高導熱性及接著性之觀點、及更有效地抑制空隙之產生之觀點而言，上述區域(R1)中之氮化硼之上述第1平均長徑較佳為1 μm以上，更佳為2 μm以上，又，較佳為20 μm以下，更佳為10 μm以下，進而較佳為8 μm以下。
就更有效地提高導熱性及接著性之觀點、及更有效地抑制空隙之產生之觀點而言，上述區域(R2)中之氮化硼之上述第2平均長徑較佳為10 μm以上，更佳為12 μm以上，又，較佳為40 μm以下，更佳為35 μm以下。
上述第1平均長徑與上述第2平均長徑之差之絕對值較佳為1 μm以上，更佳為2 μm以上，進而較佳為3 μm以上，又，較佳為20 μm以下，更佳為18 μm以下，進而較佳為16 μm以下。若上述第1平均長徑與上述第2平均長徑之差之絕對值為上述下限以上且上述上限以下，則可更有效地提高導熱性及接著性，又，可更有效地抑制空隙之產生。
在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度10%之區域(R1)中之上述氮化硼之第1平均長徑較佳為小於在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上自厚度1/10之位置至厚度9/10之位置即厚度80%之區域(R3)中之上述氮化硼之第3平均長徑。上述區域(R1)係圖4中之第1表面1a與虛線L1之間之區域。上述區域(R3)係圖4中之虛線L1與虛線L2之間之區域。
就更有效地提高導熱性及接著性之觀點、及更有效地抑制空隙之產生之觀點而言，上述區域(R3)中之氮化硼之上述第3平均長徑較佳為10 μm以上，更佳為12 μm以上，又，較佳為40 μm以下，更佳為35 μm以下。
上述第1平均長徑與上述第3平均長徑之差之絕對值較佳為1 μm以上，更佳為2 μm以上，進而較佳為3 μm以上，又，較佳為20 μm以下，更佳為18 μm以下，進而較佳為16 μm以下。若上述第1平均長徑與上述第3平均長徑之差之絕對值為上述下限以上且上述上限以下，則可更有效地提高導熱性及接著性，又，可更有效地抑制空隙之產生。
在自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度10%之區域(R4)中之上述氮化硼之第4平均長徑較佳為小於在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上自厚度1/10之位置至厚度9/10之位置即厚度80%之區域(R3)中之上述氮化硼之第3平均長徑。上述區域(R4)係圖4中之第2表面1b與虛線L2之間之區域。上述區域(R3)係圖4中之虛線L1與虛線L2之間之區域。
就更有效地提高導熱性及接著性之觀點、及更有效地抑制空隙之產生之觀點而言，上述區域(R4)中之氮化硼之上述第4平均長徑較佳為1 μm以上，更佳為2 μm以上，又，較佳為10 μm以下，更佳為8 μm以下。
上述第4平均長徑與上述第3平均長徑之差之絕對值較佳為1 μm以上，更佳為2 μm以上，進而較佳為3 μm以上，又，較佳為20 μm以下，更佳為18 μm以下，進而較佳為16 μm以下。若上述第4平均長徑與上述第3平均長徑之差之絕對值為上述下限以上且上述上限以下，則可更有效地提高導熱性及接著性，又，可更有效地抑制空隙之產生。
上述區域(R1)中之氮化硼之上述第1平均長徑可根據對上述絕緣性片材加壓而製作之片材或積層體之剖面之電子顯微鏡圖像算出。上述區域(R2)中之氮化硼之上述第2平均長徑可根據對上述絕緣性片材加壓而製作之片材或積層體之剖面之電子顯微鏡圖像算出。上述區域(R3)中之氮化硼之上述第3平均長徑可根據對上述絕緣性片材加壓而製作之片材或積層體之剖面之電子顯微鏡圖像算出。上述區域(R4)中之氮化硼之上述第4平均長徑可根據對上述絕緣性片材加壓而製作之片材或積層體之剖面之電子顯微鏡圖像算出。
於本說明書中，亦提供具備以下之第1～第3構成之絕緣性片材。
第1構成：作為一絕緣性片材，包含熱硬化性成分與氮化硼。 第2構成：絕緣性片材具有厚度方向之一側之第1表面與厚度方向之另一側之第2表面。 第3構成：在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度10%之區域中之上述氮化硼之第1平均長徑小於在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上自厚度1/10之位置至厚度9/10之位置即厚度80%之區域中之上述氮化硼之第3平均長徑。
具備上述第1～第3構成之絕緣性片材可不具備以下構成：在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度10%之區域中之上述氮化硼之第1平均長徑小於在自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度90%之區域中之上述氮化硼之第2平均長徑。
(氮化硼) 本發明之絕緣性片材包含氮化硼。作為上述氮化硼，並無特別限定，可列舉：六方晶氮化硼、立方晶氮化硼、藉由硼化合物與氨之還原氮化法所製作之氮化硼、由硼化合物與三聚氰胺等含氮化合物所製作之氮化硼、及由硼氫化鈉與氯化銨所製作之氮化硼等。就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述氮化硼較佳為六方晶氮化硼。
上述氮化硼亦可構成氮化硼凝集粒子。上述氮化硼凝集粒子係由氮化硼(一次粒子)凝集而成之凝集粒子。
構成上述氮化硼凝集粒子之一次粒子可為鱗片狀，亦可為彎曲之形狀。
就更有效地提高導熱性及接著性之觀點、及更有效地抑制空隙之產生之觀點而言，絕緣性片材整體中之上述氮化硼之平均縱橫比較佳為2以上，更佳為3以上，又，較佳為20以下，更佳為18以下。再者，於上述氮化硼已構成氮化硼凝集粒子之情形時，上述氮化硼之平均縱橫比意指構成該氮化硼凝集粒子之氮化硼(一次粒子)之平均縱橫比。
上述氮化硼之縱橫比表示長徑/短徑。上述氮化硼之平均縱橫比係藉由如下方式求出：將上述氮化硼或構成上述氮化硼凝集粒子之一次粒子與熱硬化性樹脂等進行混合，加壓而製作片材或積層體，根據該片材或積層體之剖面之電子顯微鏡圖像，測定任意選擇之50個氮化硼(一次粒子)各自之長徑/短徑，並算出平均值。再者，於上述一次粒子具有彎曲之形狀之情形時，於彎曲位置將該一次粒子一分為二，對所分成之兩個部位測定長徑，將自長徑較大之部位算出之長徑/短徑作為該一次粒子之長徑/短徑。
就更有效地提高導熱性及接著性之觀點、及更有效地抑制空隙之產生之觀點而言，絕緣性片材整體中之上述氮化硼之平均長徑較佳為1 μm以上，更佳為3 μm以上，又，較佳為40 μm以下，更佳為35 μm以下。再者，於上述氮化硼已構成氮化硼凝集粒子之情形時，上述氮化硼之平均長徑意指構成該氮化硼凝集粒子之氮化硼(一次粒子)之平均長徑。
上述氮化硼之平均長徑係藉由如下方式求出：將上述氮化硼或構成上述氮化硼凝集粒子之一次粒子與熱硬化性樹脂等進行混合，加壓而製作片材或積層體，根據該片材或積層體之剖面之電子顯微鏡圖像，測定任意選擇之50個氮化硼(一次粒子)各自之長徑，並算出平均值。再者，於上述一次粒子具有彎曲之形狀之情形時，於彎曲位置將該一次粒子一分為二，對所分成之兩個部位測定長徑，將長徑較大之部位之長徑作為該一次粒子之長徑。
上述絕緣性片材100體積%中之上述氮化硼之含量較佳為20體積%以上，更佳為25體積%以上，進而較佳為30體積%以上，尤佳為40體積%以上，又，較佳為80體積%以下，更佳為75體積%以下，進而較佳為70體積%以下，尤佳為65體積%以下。若上述氮化硼之含量為上述下限以上且上述上限以下，則可更有效地提高導熱性及接著性，又，可更有效地抑制空隙之產生。
(熱硬化性成分：熱硬化性化合物) 本發明之絕緣性片材包含熱硬化性成分。上述熱硬化性成分較佳為包含熱硬化性化合物，較佳為包含熱硬化劑。上述熱硬化性成分較佳為包含上述熱硬化性化合物與上述熱硬化劑。上述熱硬化性化合物並無特別限定。作為上述熱硬化性化合物，可列舉：苯乙烯化合物、苯氧基化合物、氧雜環丁烷化合物、環氧化合物、環硫化合物、(甲基)丙烯酸系化合物、酚系化合物、胺基化合物、不飽和聚酯化合物、聚胺基甲酸酯化合物、聚矽氧化合物及聚醯亞胺化合物等。上述熱硬化性化合物可僅使用1種，亦可將2種以上併用。
就更有效地提高導熱性及接著性之觀點、及更有效地抑制空隙之產生之觀點而言，上述熱硬化性化合物較佳為包含環氧化合物。上述環氧化合物為具有至少1個環氧基之有機化合物。上述環氧化合物可僅使用1種，亦可將2種以上併用。
作為上述環氧化合物，可列舉：雙酚A型環氧化合物、雙酚F型環氧化合物、雙酚S型環氧化合物、酚系酚醛清漆型環氧化合物、聯苯型環氧化合物、聯苯酚醛清漆型環氧化合物、聯苯酚型環氧化合物、萘型環氧化合物、茀型環氧化合物、苯酚芳烷基型環氧化合物、萘酚芳烷基型環氧化合物、二環戊二烯型環氧化合物、蒽型環氧化合物、具有金剛烷骨架之環氧化合物、具有三環癸烷骨架之環氧化合物、萘醚型環氧化合物、及骨架中具有三核之環氧化合物等。
就更有效地提高導熱性及接著性之觀點、及更有效地抑制空隙之產生之觀點而言，上述環氧化合物較佳為雙酚A型環氧化合物。
就更有效地提高導熱性及接著性之觀點、及更有效地抑制空隙之產生之觀點而言，上述絕緣性片材100體積%中之上述熱硬化性化合物之含量較佳為20體積%以上，更佳為25體積%以上，又，較佳為80體積%以下，更佳為75體積%以下。
(熱硬化性成分：熱硬化劑) 於本發明之絕緣性片材中，較佳為將上述熱硬化性化合物與熱硬化劑併用。上述熱硬化劑並無特別限定。作為上述熱硬化劑，可適當使用能夠使上述熱硬化性化合物硬化之熱硬化劑。又，於本說明書中，熱硬化劑包括硬化觸媒。熱硬化劑可僅使用1種，亦可將2種以上併用。
作為上述熱硬化劑，可列舉：氰酸酯(Cyanate ester)化合物(氰酸酯硬化劑)、酚系化合物(酚系熱硬化劑)、胺化合物(胺熱硬化劑)、硫醇化合物(硫醇熱硬化劑)、咪唑化合物、膦化合物、酸酐、活性酯化合物及雙氰胺等。上述熱硬化劑較佳為具有能夠與上述環氧化合物之環氧基反應之官能基。
作為上述氰酸酯化合物，可列舉：酚醛清漆型氰酸酯樹脂、雙酚型氰酸酯樹脂、以及該等經局部三聚化而獲得之預聚物等。作為上述酚醛清漆型氰酸酯樹脂，可列舉：酚系酚醛清漆型氰酸酯樹脂及烷基苯酚型氰酸酯樹脂等。作為上述雙酚型氰酸酯樹脂，可列舉：雙酚A型氰酸酯樹脂、雙酚E型氰酸酯樹脂及四甲基雙酚F型氰酸酯樹脂等。
作為上述氰酸酯化合物之市售品，可列舉：酚系酚醛清漆型氰酸酯樹脂(Lonza Japan公司製造之「PT-30」及「PT-60」)、及雙酚型氰酸酯樹脂經三聚化而獲得之預聚物(Lonza Japan公司製造之「BA-230S」、「BA-3000S」、「BTP-1000S」及「BTP-6020S」)等。
作為上述酚系化合物，可列舉：酚醛清漆型酚、聯苯酚型酚、萘型酚、二環戊二烯型酚、芳烷基型酚及二環戊二烯型酚等。
作為上述酚系化合物之市售品，可列舉：酚醛清漆型酚(DIC公司製造之「TD-2091」)、聯苯酚醛清漆型酚(明和化成公司製造之「MEHC-7851」)、芳烷基型酚系化合物(明和化成公司製造之「MEH-7800」)、以及具有胺基三骨架之酚(DIC公司製造之「LA1356」及「LA3018-50P」)等。
於上述絕緣性片材100體積%中，上述熱硬化性化合物與上述熱硬化劑之合計含量較佳為20體積%以上，更佳為25體積%以上，又，較佳為80體積%以下，更佳為75體積%以下。若上述熱硬化性化合物與上述熱硬化劑之合計含量為上述下限以上且上述上限以下，則可更有效地提高導熱性及接著性，可更有效地抑制空隙之產生。上述熱硬化性化合物與上述熱硬化劑之含量比係以使熱硬化性化合物硬化之方式適當選擇。
以使上述熱硬化性化合物良好地硬化之方式適當選擇上述熱硬化劑之含量。相對於上述熱硬化性化合物100重量份，上述熱硬化劑之含量較佳為1重量份以上，更佳為3重量份以上，又，較佳為50重量份以下，更佳為30重量份以下。若上述熱硬化劑之含量為上述下限以上，則更容易使熱硬化性化合物充分硬化。若上述熱硬化劑之含量為上述上限以下，則不易殘留未參與硬化之剩餘之熱硬化劑。因此，硬化物之耐熱性及接著性進一步提高。
(絕緣性填料) 本發明之絕緣性片材亦可包含絕緣性填料。上述絕緣性填料並非上述氮化硼。上述絕緣性填料具有絕緣性。上述絕緣性填料可為有機填料，亦可為無機填料。上述絕緣性填料可僅使用1種，亦可將2種以上併用。
就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述絕緣性填料較佳為無機填料。就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述絕緣性填料較佳為具有10 W/m・K以上之導熱率。
就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述絕緣性填料之導熱率較佳為10 W/m・K以上，更佳為20 W/m・K以上。上述絕緣性填料之導熱率之上限並無特別限定。業界廣泛知曉的是導熱率為300 W/m・K左右之無機填料，另外可容易地獲得導熱率為200 W/m・K左右之無機填料。
上述絕緣性填料之材質並無特別限定。作為絕緣性填料之材質，可列舉：氮化合物(氮化硼、氮化鋁、氮化矽、氮化碳、及氮化鈦等)、碳化合物(碳化矽、碳化氟、碳化硼、碳化鈦、碳化鎢、及金剛石等)、以及金屬氧化物(氧化矽、氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、及氧化鈹等)等。上述絕緣性填料之材質較佳為上述氮化合物、上述碳化合物、或上述金屬氧化物，更佳為氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化矽、碳化矽、氧化鋅或氧化鎂。藉由使用該等較佳之絕緣性填料，硬化物之導熱性進一步提高。
上述絕緣性填料較佳為球狀粒子、或縱橫比超過2之非凝集粒子及凝集粒子。藉由使用該等絕緣性填料，硬化物之導熱性進一步提高。上述球狀粒子之縱橫比為2以下。
上述絕緣性填料之材質之新莫氏硬度較佳為12以下，更佳為9以下。若絕緣性填料之材質之新莫氏硬度為9以下，則硬化物之加工性進一步提高。
就進一步提高硬化物之加工性之觀點而言，上述絕緣性填料之材質較佳為氮化硼、合成菱鎂礦、結晶氧化矽、氧化鋅、或氧化鎂。該等絕緣性填料之材質之新莫氏硬度為9以下。
就進一步提高導熱性之觀點而言，絕緣性填料之粒徑較佳為0.1 μm以上，又，較佳為50 μm以下。若上述絕緣性填料之粒徑為上述下限以上，則可高密度且容易填充絕緣性填料。若上述絕緣性填料之粒徑為上述上限以下，則硬化物之導熱性進一步提高。
上述絕緣性填料之粒徑較佳為對藉由雷射繞射式粒度分佈測定裝置所測得之體積平均粒徑取平均值而獲得之平均粒徑。上述絕緣性填料之平均粒徑亦可藉由計算任意選擇之50個絕緣性填料之粒徑之平均值而求出。
就更有效地提高導熱性之觀點而言，於上述絕緣性片材100體積%中，上述絕緣性填料之含量較佳為1體積%以上，更佳為3體積%以上，又，較佳為30體積%以下，更佳為25體積%以下。
(其他成分) 上述絕緣性片材除上述成分外，亦可包含分散劑、螯合劑、抗氧化劑等一般樹脂片材及硬化性片材所使用之其他成分。
(積層體) 本發明之積層體具備導熱體、絕緣層、及導電層。上述絕緣層積層於上述導熱體之一表面。上述導電層積層於上述絕緣層之與上述導熱體相反側之表面。於上述導熱體之另一表面亦可積層有上述絕緣層。於本發明之積層體中，上述絕緣層之材料為上述絕緣性片材。
導熱體： 上述導熱體之導熱率較佳為10 W/m・K以上。作為上述導熱體，可使用適宜之導熱體。上述導熱體較佳為金屬材。作為上述金屬材，可列舉金屬箔及金屬板等。上述導熱體較佳為上述金屬箔或上述金屬板，更佳為上述金屬板。
作為上述金屬材之材料，可列舉：鋁、銅、金、銀、及石墨片材等。就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述金屬材之材料較佳為鋁、銅或金，更佳為鋁或銅。
導電層： 用以形成上述導電層之金屬並無特別限定。作為上述金屬，例如可列舉：金、銀、鈀、銅、鉑、鋅、鐵、錫、鉛、鋁、鈷、銦、鎳、鉻、鈦、銻、鉍、鉈、鍺、鎘、矽、鎢、鉬及該等之合金等。又，作為上述金屬，可列舉摻錫氧化銦(ITO)及焊料等。就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述金屬較佳為鋁、銅或金，更佳為鋁或銅。
上述導電層之形成方法並無特別限定。作為上述導電層之形成方法，例如可列舉：無電解鍍覆方法、電鍍法、以及將上述絕緣層與金屬箔加熱壓接之方法等。上述將絕緣層與金屬箔加熱壓接之方法由於可簡便地形成導電層，故而較佳。
圖1係模式性地表示本發明之一實施形態之絕緣性片材的剖視圖。再者，於圖1中，為方便圖示，所示之大小及厚度與實際之大小及厚度不同。
圖1所示之絕緣性片材1包含熱硬化性成分11與氮化硼12。氮化硼12較佳為上述氮化硼。
本實施形態之絕緣性片材1具有一表面(第1表面)1a與另一表面(第2表面)1b。於本實施形態之絕緣性片材1中，在自第1表面1a朝向第2表面1b之方向上厚度10%之區域中之氮化硼12之第1平均長徑小於在自第2表面1b朝向第1表面1a之方向上厚度90%之區域中之氮化硼12之第2平均長徑。
於本實施形態之絕緣性片材1中，熱硬化性成分11可包含熱硬化劑。上述熱硬化性成分較佳為並未完全硬化。上述熱硬化性成分可藉由加熱等而實現B階段化。上述熱硬化性成分可為經過B階段化之B階段化物。
圖2係模式性地表示使用本發明之一實施形態之絕緣性片材所獲得之積層體的剖視圖。再者，於圖2中，為方便圖示，所示之大小及厚度與實際之大小及厚度不同。
圖2所示之積層體21具備絕緣層22、導電層23、及導熱體24。絕緣層22、導電層23及導熱體24分別為上述絕緣層、導電層及導熱體。於圖2中，使用圖1所示之絕緣性片材1作為絕緣層22。
絕緣層22具有一表面(第1表面)22a與另一表面(第2表面)22b。導電層23具有一表面(第1表面)23a與另一表面(第2表面)23b。絕緣層24具有一表面(第1表面)24a與另一表面(第2表面)24b。
於絕緣層22之一表面(第1表面)22a側積層有導電層23。於絕緣層22之另一表面(第2表面)22b側積層有導熱體24。於導電層23之另一表面(第2表面)23b側積層有絕緣層22。於導熱體24之一表面(第1表面)24a側積層有絕緣層22。於導電層23與導熱體24之間配置有絕緣層22。
上述積層體之製造方法並無特別限定。作為上述積層體之製造方法，可列舉將上述導熱體、上述絕緣層及上述導電層加以積層後利用真空加壓等進行加熱壓接之方法等。
於本實施形態之積層體21中，絕緣層22包含硬化物部25與氮化硼12。絕緣層22係由圖1所示之絕緣性片材1所形成。上述絕緣層較佳為藉由以真空加壓等方式將上述絕緣性片材進行加熱壓接而形成。
於本實施形態之積層體21中，在自絕緣層22之第1表面22a朝向第2表面22b之方向上厚度10%之區域中之氮化硼12之第1平均長徑小於在自絕緣層22之第2表面22b朝向第1表面22a之方向上厚度90%之區域中之氮化硼12之第2平均長徑。在自第1表面1a朝向第2表面1b之方向上厚度10%之區域中之氮化硼12之第1平均長徑較佳為小於在自第1表面1a朝向第2表面1b之方向上自厚度1/10之位置至厚度9/10之位置即厚度80%之區域中之氮化硼12之第3平均長徑。
於本實施形態中，硬化物部25係圖1中之熱硬化性成分11硬化而成之部分。硬化物部25係藉由使熱硬化性成分11硬化而獲得。硬化物部25可為包含熱硬化性化合物及熱硬化劑之熱硬化性成分硬化而成之部分。
上述絕緣性片材可用於要求高導熱性及高機械強度等之各種用途。上述積層體例如於電子機器中配置於發熱零件與散熱零件之間而使用。例如上述積層體可用作設置於CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)與散熱片(fin)之間之散熱體、或電動汽車之逆變器(Inverter)等中所利用之功率模塊(Power Card)之散熱體。又，藉由利用蝕刻等方法將上述積層體之導電層形成電路，可將上述積層體作為絕緣電路基板而使用。
以下，列舉本發明之具體之實施例及比較例以更清楚地說明本發明。本發明並不限定於以下之實施例。
熱硬化性成分(熱硬化性化合物)： (1)三菱化學公司製造之「Epikote 828US」，環氧化合物
熱硬化性成分(熱硬化劑)： (1)東京化成工業公司製造之「Dicyandiamide」 (2)四國化成工業公司製造之「2MZA-PW」，異三聚氰酸改性固體分散型咪唑
氮化硼： (1)昭和電工公司製造之「UHP-G1H」，平均縱橫比：6、平均長徑：3 μm (2)邁圖公司製造之「PTX60」，平均縱橫比：13、平均長徑：7 μm (3)水島合金鐵公司製造之「HP-40」，平均縱橫比：6、平均長徑：7 μm (4)邁圖公司製造之「AC6091」，平均縱橫比：6.3、平均長徑：16.8 μm
(氮化硼之平均縱橫比) 氮化硼之平均縱橫比係藉由如下方式測定。
氮化硼之平均縱橫比之測定方法： 測定方法如下：將上述氮化硼或構成上述氮化硼凝集粒子之一次粒子與熱硬化性樹脂等進行混合，加壓而製作片材或積層體，根據該片材或積層體之剖面之電子顯微鏡圖像，測定任意選擇之50個氮化硼(一次粒子)各自之長徑/短徑，並算出平均值。再者，於上述一次粒子具有彎曲之形狀之情形時，於彎曲位置將該一次粒子一分為二，對所分成之兩個部位測定長徑，將自長徑較大之部位算出之長徑/短徑作為該一次粒子之長徑/短徑。
(氮化硼之平均長徑) 氮化硼之平均長徑係藉由如下方式測定。
氮化硼之平均長徑之測定方法： 測定方法如下：將上述氮化硼或構成上述氮化硼凝集粒子之一次粒子與熱硬化性樹脂等進行混合，加壓而製作片材或積層體，根據該片材或積層體之剖面之電子顯微鏡圖像，測定任意選擇之50個氮化硼(一次粒子)各自之長徑，並算出平均值。再者，於上述一次粒子具有彎曲之形狀之情形時，於彎曲位置將該一次粒子一分為二，對所分成之兩個部位測定長徑，將長徑較大之部位之長徑作為該一次粒子之長徑。
絕緣性填料(氧化鋁)： (1)昭和電工公司製造之「A20S」，平均縱橫比：1、平均長徑：20 μm、粒徑20 μm
(實施例1) (1)硬化性材料A及B之製作 以相對於三菱化學公司製造之「Epikote 828US」100重量份，東京化成工業公司製造之「雙氰胺」成為10重量份、四國化成工業公司製造之「2MZA-PW」成為1重量份之方式調配熱硬化性化合物與熱硬化劑。繼而，以下述表1所示之調配量(體積%)調配下述表1所示之氮化硼，使用行星式攪拌機以500 rpm攪拌25分鐘，藉此獲得硬化性材料A及B。
(2)積層體之製作 於離型PET(Polyethylene Terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)片材(厚度50 μm)上，以厚度成為100 μm之方式塗佈所獲得之硬化性材料A，於50℃之烘箱內乾燥20分鐘，而形成第1硬化性材料層。繼而，於第1硬化性材料層上，以厚度成為250 μm之方式塗佈所獲得之硬化性材料B，於50℃之烘箱內乾燥20分鐘，而形成第2硬化性材料層，從而獲得絕緣性片材。所獲得之絕緣性片材具有由第1硬化性材料層所形成之第1表面、與由第2硬化性材料層所形成之第2表面。
其後，將離型PET片材剝離，於絕緣性片材之第1表面積層銅箔，於絕緣性片材之第2表面積層鋁板，於溫度200℃、壓力10 MPa之條件下進行真空加壓，藉此製作積層體。即，所獲得之積層體具備導熱體、積層於上述導熱體之一表面之絕緣層、及積層於上述絕緣層之與上述導熱體相反側之表面之導電層，且上述絕緣層之材料為所獲得之絕緣性片材。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(實施例2) 藉由與實施例1相同之方式獲得硬化性材料A及B。於離型PET片材(厚度50 μm)上，以厚度成為50 μm之方式塗佈所獲得之硬化性材料A，於50℃之烘箱內乾燥20分鐘，而形成第1硬化性材料層。繼而，於第1硬化性材料層上，以厚度成為200 μm之方式塗佈所獲得之硬化性材料B，於50℃之烘箱內乾燥20分鐘，而形成第2硬化性材料層。進而，於第2硬化性材料層上，以厚度成為50 μm之方式塗佈所獲得之硬化性材料A，於50℃之烘箱內乾燥20分鐘，而形成第3硬化性材料層，從而獲得絕緣性片材。所獲得之絕緣性片材具有由第1硬化性材料層所形成之第1表面、與由第3硬化性材料層所形成之第2表面。
其後，將離型PET片材剝離，於絕緣性片材之第1表面積層銅箔，於絕緣性片材之第2表面積層鋁板，於溫度200℃、壓力10 MPa之條件下進行真空加壓，藉此製作積層體。即，所獲得之積層體具備導熱體、積層於上述導熱體之一表面之絕緣層、及積層於上述絕緣層之與上述導熱體相反側之表面之導電層，且上述絕緣層之材料為所獲得之絕緣性片材。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(實施例3) 於製作硬化性材料B時，將氮化硼自「PTX60」變更為「HP-40」，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(實施例4) 於製作硬化性材料B時，將氮化硼自「PTX60」變更為「AC6091」，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(實施例5) 於製作硬化性材料A時，將氮化硼自「UHP-G1H」變更為「HP-40」，且於製作硬化性材料B時，將氮化硼自「PTX60」變更為「AC6091」，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(實施例6) 於製作硬化性材料B時，將氮化硼自「PTX60」變更為「UHP-G1H」及「HP-40」，將「UHP-G1H」及「HP-40」之調配量分別設為30體積%，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(實施例7) 於製作硬化性材料A時，將「UHP-G1H」之調配量自60體積%變更為55體積%，並調配「A20S」，將其調配量設為10體積%，且於製作硬化性材料B時，將氮化硼自「PTX60」變更為「HP-40」，將其調配量設為55體積%，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(實施例8) 於製作硬化性材料A時，將「UHP-G1H」之調配量設為55體積%，並調配「A20S」，將其調配量設為10體積%。於製作硬化性材料B時，將氮化硼自「PTX60」變更為「HP-40」，將其調配量設為55體積%，並調配「A20S」，將其調配量設為10體積%。除上述以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(實施例9) 於製作硬化性材料A時，將「UHP-G1H」之調配量自60體積%變更為55體積%，且於製作硬化性材料B時，將氮化硼自「PTX60」變更為「HP-40」，將其調配量設為55體積%，並調配「A20S」，將其調配量設為10體積%，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(比較例1) 於製作硬化性材料A時，將氮化硼自「UHP-G1H」變更為「PTX60」，且不製作硬化性材料B，使用硬化性材料A代替硬化性材料B，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(比較例2) 不製作硬化性材料B，使用硬化性材料A代替硬化性材料B，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體之絕緣層之厚度為245 μm。
(評價) (1)氮化硼之平均長徑 使用截面拋光儀(日本電子公司製造之「IB-19500CP」)對所獲得之積層體之剖面進行加工而使之變得平滑，使用場發射式掃描電子顯微鏡(日立高新技術公司製造之「S-4800」)觀察加工後之積層體之剖面。利用能量分散型X射線分光器(日立高新技術公司製造之「S-4800EN-EDS」)特定出氮化硼。根據所獲得之電子顯微鏡圖像，算出在自絕緣性片材之第1表面朝向絕緣性片材之第2表面之方向上厚度10%之區域中之氮化硼之第1平均長徑、與在自絕緣性片材之第2表面朝向絕緣性片材之第1表面之方向上厚度90%之區域中之氮化硼之第2平均長徑。進而，算出在自絕緣性片材之第1表面朝向絕緣性片材之第2表面之方向上自厚度1/10之位置至厚度9/10之位置即厚度80%之區域中之上述氮化硼之第3平均長徑、與在自絕緣性片材之第2表面朝向絕緣性片材之第1表面之方向上厚度10%之區域中之氮化硼之第4平均長徑。
(2)導熱率 將所獲得之積層體切成1 cm見方後，於兩面噴灑碳黑，藉此製作測定樣品。使用所獲得之測定樣品，藉由雷射閃光法算出導熱率。導熱率係算出將比較例1之值設為1.0時之相對值，根據以下之基準判定。
[導熱率之判定基準] ○○：導熱率為1.5以上 ○：導熱率超過1.0且未達1.5 △：為比較例1(1.0)、或導熱率與比較例1(1.0)同等程度 ×：導熱率未達1.0
(3)90度剝離強度(peel strength) 將所獲得之積層體切成50 mm×120 mm之大小，而獲得試樣。以使所獲得之試樣之中央寬度10 mm之銅箔殘留之方式剝離銅箔，對於中央寬度10 mm之銅箔，依據JIS C 6481，測定銅箔之剝離強度。作為上述剝離強度測定裝置，使用Orientec公司製造之「Tensilon萬能試驗機」。對20個試樣測定銅箔之剝離強度，獲得20個90度剝離強度之測定值。取20個90度剝離強度之測定值之平均值作為90度剝離強度。90度剝離強度係算出將比較例1之值設為1.0時之相對值，根據以下之基準判定。
[90度剝離強度之判定基準] ○○：90度剝離強度為1.5以上 ○：90度剝離強度超過1.0且未達1.5 △：為比較例1(1.0)、或90度剝離強度與比較例1(1.0)同等程度 ×：90度剝離強度未達1.0
(4)空隙 使用超音波影像探測裝置(Nippon Vans公司製造之「C-SAM D9500」)，觀察所獲得之20個積層體。根據以下之基準判定空隙。
[空隙之判定基準] ○：空隙產生部分之面積未達1 mm2 △：空隙產生部分之面積為1 mm2 以上且未達4 mm2 ×：空隙產生部分之面積為4 mm2 以上
(5)絕緣破壞強度 蝕刻所獲得之積層體中之銅箔，藉此將銅箔圖案化成直徑2 cm之圓形圖案，而獲得試樣。使用耐電壓試驗機(ETECH Electronics公司製造之「MODEL7473」)，於溫度25℃下，以電壓按0.33 kV/秒之速度上升之方式對試樣間施加交流電壓。將試樣中流過10 mA之電流時之電壓設為絕緣破壞電壓。藉由用絕緣破壞電壓除以試樣之厚度而標準化，算出絕緣破壞強度。根據以下之基準判定絕緣破壞強度。
[絕緣破壞強度之判定基準] ○○：60 kV/mm以上 ○：30 kV/mm以上且未達60 kV/mm ×：未達30 kV/mm
將絕緣性片材之構成及結果示於下述表1、2。
[表1]
[表2]
1‧‧‧絕緣性片材
1a‧‧‧一表面(第1表面)
1b‧‧‧另一表面(第2表面)
11‧‧‧熱硬化性成分
12‧‧‧氮化硼
21‧‧‧積層體
22‧‧‧絕緣層
22a‧‧‧一表面(第1表面)
22b‧‧‧另一表面(第2表面)
23‧‧‧導電層
23a‧‧‧一表面(第1表面)
23b‧‧‧另一表面(第2表面)
24‧‧‧導熱體
24a‧‧‧一表面(第1表面)
24b‧‧‧另一表面(第2表面)
25‧‧‧硬化物部(熱硬化性成分硬化而成之部分)
圖1係模式性地表示本發明之一實施形態之絕緣性片材的剖視圖。 圖2係模式性地表示使用本發明之一實施形態之絕緣性片材所獲得之積層體的剖視圖。 圖3係用以說明本發明之絕緣性片材中之待求解氮化硼之平均長徑之各區域的模式圖。 圖4係用以說明本發明之絕緣性片材中之待求解氮化硼之平均長徑之各區域的模式圖。

Claims (6)

  1. 一種絕緣性片材，其包含熱硬化性成分與氮化硼，且 具有厚度方向之一側之第1表面與厚度方向之另一側之第2表面， 在自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度10%之區域中之上述氮化硼之第1平均長徑小於在自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度90%之區域中之上述氮化硼之第2平均長徑。
  2. 如請求項1之絕緣性片材，其中上述第1平均長徑與上述第2平均長徑之差之絕對值為1 μm以上且20 μm以下。
  3. 如請求項1或2之絕緣性片材，其中絕緣性片材整體中之上述氮化硼之平均縱橫比為2以上且20以下。
  4. 如請求項1或2之絕緣性片材，其中上述第1平均長徑為1 μm以上且20 μm以下。
  5. 如請求項1或2之絕緣性片材，其中上述絕緣性片材100體積%中之上述氮化硼之含量為20體積%以上且80體積%以下。
  6. 一種積層體，其具備：導熱體、積層於上述導熱體之一表面之絕緣層、及積層於上述絕緣層之與上述導熱體相反側之表面之導電層，且 上述絕緣層之材料為如請求項1至5中任一項之絕緣性片材。
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