TWI244976B - Thermally conductive rubber material - Google Patents

Description

if44976 五、 發明說明（1)

—、【發明所屬之技術領域] 八本發明係有關使用於電子與電機没備零件之加壓接 t ’將加熱壓接板之熱量傳達至被壓接體的一種熱傳導性 橡膠構件。 〜、【先前技術】

、 夕畺使用於電子·電機設備等的半導體晶片或半導體 &線7L件之接合方法有：引線接合法，藉由金屬之細線將 接合部分予以熱壓接而接合；TAB (輸送膠帶）法，於輸 送膠帶上所形成的連接用導線内側，連接半導體裸晶片； 夕其中，從可進行自動化、高速化裝配的觀點而言，） 夕使用T A B法於電腦或工作站之安裝。 液晶顯示器驅動LS I用TAB之外導線與液晶面板傻」 二方丨生導电缚膜。因為異方性導電薄膜係 等導電性粒子分散於熱硬化性環氧樹脂=的 器的連接。 ¥通’故適用於狹窄間距之顯;

溥^體（設有電子元件之輸送膠帶）與液晶 可以利用例如圖4所示的方法予以進行。亦即，於 之上载置已貼附異方性導電薄膜2之液晶面板3，於 膜薄膜2之上載置薄膜載體4，隔著脫模用樹脂薄 、5及熱傳導性橡膠片材6，而按壓加熱壓接板7，藉此方

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五、發明說明（2) :導電性粒子，將異方性導電薄膜^^ 然而，於圖4所示的方法，由於必須 片材6舆脫模用樹脂薄膜5予以相重置，…傳生橡膠 熱傳導性橡膠片材6與脫模用樹脂薄膜; 之裝置，致使壓接製造之設備變大，為其=及捲取用 另外，雖然該脫模用樹脂薄膜5越薄，熱傳導性 佳，由於配置時容易產生敏稽，故於操作上不能太薄 言將該脫模用樹脂薄膜5減薄，從熱效、 三、【發明内容】 本發明有鑑於别述情形，目的在於提供一種熱傳導性 橡膠構件’期望能夠達到省空間化、小型化，並將加熱壓 接板之熱量，均勻且有效地傳達至被壓接體。

為了達成該目的，本發明之熱傳導性橡膠構件係採取 如下之構造：於含有填充劑之熱傳導性橡膠片材之至少單 面’將由不含填充劑之橡膠組成物所構成的橡膠系脫模層 施以一體化層壓。 亦即’為了解決前述課題，本案發明人累積一連串研 究的成果，發現以下事實，而完成了本發明。亦即，若將 本發明之熱傳導性橡膠構件的構造，作成於含有填充劑之

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五、發明說明（3) 熱傳導性橡膠片材之留—、 膠組成物所；j：| $ Μ P ^ ^ 將由不含填充劑之橡 -體化層】模層施以-體化層厂堅，藉由該 同時，即使形=習知般之大型壓接製造的設備。 不適情形。而且：：：杈層二在配置時也不.會發生縐摺等 所構成，故該脫模#的，$模層係、由不含填充劑之橡膠材 並不會受到因填充二或脫模性（剝離性）等特性 對於被塵接體能夠巧發揮。其結果’ 達至被壓接體，$ πj y '接而忐將熱量均勻地傳 接⑯而可進行良好的壓接操作。 四、【實施方式】 接著參照附圖，詳細鳍日日士 & Da ^ 本發明之熱傳導性橡膠)之實施態樣。 至少單面（單面或Λ &橡，構件係於熱傳導性橡膠片材之 而構成者（參照i2或3))對橡膠系脫模層施以-體化層壓 谬，藉由e習知ΐίί膠二2將含有填充劑之熱傳導性橡 橡膠-般係指添加賦予材：。雖然所謂熱傳導性 使用橡膠本身呈現熱傳導性之填充劑的橡膠，也可以 採用於石夕橡膠等橡膠中二而關於熱傳導性橡膠，可 (A 1 〇 )、翁〃μ ^ 、適®比例摻和氧化鋁 (Mg〇3) '^bl§ (A1^) 予剖）者。此等填充劑可以= (熱傳導職 用。 半獨使用或合併2種以上使 1244976 五、發明說明（4) 上述熱傳導性橡膠片材之厚度，一般設定於〇 . 1 5〜 5mm之範圍内。而且，熱傳導性橡膠片材之熱傳導係數， 基於熱效率的觀點而言，最好設定為〇.4〇W/m ·Κ以上，更 佳為1. OOW/m · Κ以上。 上述熱傳導性橡膠片材之表面，若形成為粗糙面，即 使無密接防止劑（撒佈粉），也能降低片材間之密接力， 由於能夠容易地被收捲展開，不會污染使用環境，操作處 理上也是理想的。此時該粗糙面的表面粗糙度（Ry )較好 設定於10〜30 之範圍内，更佳為設定於i5〜25//m之範 圍内。於此，該表面粗糙度（Ry )為依據JIS —B —〇6〇1所測 得之參數，係表示沿著粗糙曲線之縱向放大倍率方向，測 定形成粗糙面之凹凸的山頂線與谷底線之間隔時之最大高 度（// m )。還有，該粗糙面之形成方法，並未予以特別限 定，例如，可以藉由使用於將片材予以加硫之情形的加壓 成型面形成凹凸的方法；或對片材進行電暈放電處理、低 溫電漿處理、噴沙處理等表面處理。 於上述熱傳導性橡膠片材之單面或兩面所形成的橡膠 系脫模層’重要的是於其形成材料中不含填充劑。亦即， 其原因在於該填充劑僅摻和使其填充劑效果顯現的量，即 會妨害該橡膠系脫模層之柔軟性或脫模性等特性。又，關 於該橡膠系脫模層之形成材料亦即橡膠組成物，可列舉者 有例如：矽橡膠、氟橡膠、丙烯基橡膠、Epdm、EPM等， 可以單獨使用或合併2種以上使用。於其中，從低硬度且 凹陷較少的觀點而言，最好以矽橡膠為主成分。於此所謂

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五、發明說明（5) =「主成分」 分，一般而言 僅由主成分所 另外，於 有的硬化劑， 化方法，適宜 過氧化物，除 运有，於 層的柔軟性或 地摻和脫模劑 線吸收劑、補 本發明之 作。 ’係指對於 ’意指整體 構成的情形 形成上述橡 並未特別予 地加以選擇 此之外的加 上述橡膠組 脫模性等特 、染料、顏 強劑、潤滑 熱傳導性橡 組成物特性具有重大影響之成之重量％以上，也包括整體均 〇 膠系脫模層之橡膠組成物中所含 以限定，可依聚合物之種類、硬 。例如，於熱風加硫可使用醯系 硫可以使用烷系過氧化物。 成物中，若於不妨礙橡膠系脫模 性之範圍内，必要時也可以適度 料、帶電控制劑、安定劑、紫外 劑、防燃劑、油等。 膠構件可依例如下列方式予以製 仆即 將其溶解 導性橡膠 後，藉由 形成橡膠 導性橡膠 片材，雖 添加硫狀 膠系脫模 膠系物件 狀態，由 於溶劑 片材， 於1 〇〇广 糸脫模 構件（ 然可以 態之片 層為同 之情形 力二者 準備如上述 中，調製塗 於上述片材 、200。。經30 層。如此方 參照圖2或3 使用已添加 材。而且， 一系統物件 )，若上述 此夠進行共 布液。 > 口口 —- 之早面 〜60分式，可 )。還 硫狀態 於上述 之情形 埶僂莫 *、、、 交聯， 系脫模 接者’ 或雙面 鐘左右 以得到 有，上 之片材 熱傳導 (例如 性橡膠 使層間 層的形 準備如 塗布該使其加 目的所 述熱傳 ’也可 性橡膠 ，二者 片材為 鍵結力 成材料^ 上述熱傳 塗布液 熱硬化， 要之熱傳 導性橡膠 以使用未 片材與橡 均為矽橡 未添加琉 成為極

1244976 ~ ----_______—__ 五、發明說明（6) 佳。 如此方式所得到之本發明熱傳導性橡膠構件的橡膠系 脫模層厚度’較好設定於3〜5〇 之範圍内，更佳為設定 於10〜30 //m之範圍内。亦即，因為橡膠系脫模層之厚度 若未達3 # m，可觀察到脫模性有變差的傾向，若超過5〇 v m 可觀察到熱效率有變差的傾向。 另外’熱傳導性橡膠構件的橡膠系脫模層之硬度 (J IS-A )，較好設定於4〇〜80。之範圍内，更佳為設定於 5 0〜6 0。之範圍内。亦即，因為橡膠系脫模層之硬度若未 達4 0 可觀察到耐久性及脫模性能有變差的傾向，若超過 8 〇 °則可觀察到對於被壓接體難以密接的傾向。 再者，熱傳導性橡膠構件的橡膠系脫模層之回彈性， 較好没定為5 0 %以上’更佳為設定成6 〇 %以上。亦即，因為 回彈性若未達5 0 %即無法得到所要求之耐久性，且因自被~ 壓縮狀態回復至原來之形狀為止花費時間，而不適合連續 性之壓接作業用途。還有，該回彈性係藉由JIS —κ —6255所 記載之方法予以測定。 又若該橡膠系脫模層之表面也形成為粗糙面，使用於 半導體晶片等之安裝壓接時的脫模性將變得更佳，而為一 理想之作法。此時，該粗糙面之表面粗糙度（Ry)較好設 定於10〜60 之範圍内，特別理想的話，係設定於25〜 50 p之範圍内。亦即，因為該粗糙面之表面粗糙度（Ry) 若未達10…將無法得到所要求之脫模性改善效果，相反 地’該表面粗糖度Uy)若超過6〇M，將難以得到

1244976 五、發明說明（7) ----- 熱傳導性。 關於上述橡膠系脫模層表面之粗糙面化，於此層之形 成面亦即熱傳導性橡膠片材表面形成為粗糙面之情形下 採用下述方式··依照前述製法，對熱傳導性橡膠片材之粗 糙面塗布橡膠系脫模層用之塗布液，沿著該粗糙面而形成 橡膠系脫模層。除此一方法之外，該橡膠系脫模層表面之 粗糙面化亦可採用下述方式··例如於橡膠系脫模層形成之 後，進行電暈放電處理、低溫電漿處理、噴沙處理等表面 處理。‘ 、 如此方式所得到之本發明熱傳導性橡膠構件係使用於 適宜的用途，例如，使用於安裝壓接用片材等。 、 使用由本發明之熱傳導性橡膠片材構成的安裝壓接用 片材而作成的薄膜載體之安裝’例如可依如下方式連續性 進行。亦即，如圖1所示，於底板丨上載置貼附有異方性導 電薄膜2之液晶面板3 進一步於異方性導電薄膜2之上方 載置薄膜載體4。另一方面，自供給用滾筒丨丨間歇性地送 出安裝壓接用片材1 2，將該安裝壓接用片材i 2以橡膠系脫 模層13位在下方，而配置於薄膜載體4與加熱壓接板7之 間，其後，自上方按壓加熱壓接板7、，藉以將異方性導電 薄膜2與薄膜載體4接合。接著，使安裝壓接用片材12移 動’由捲取用滾筒14加以捲取，以進行安裝壓接用片材 之去除。藉由重複此等一連串之製程，而能夠連續地進行 薄膜載體4之安裝。 ' 若使用如此般由本發明之熱傳導性橡膠構件所構成的

第11頁 1244976 ' '^ 五、發明說明（8) 安裝壓接用片絲，戸p ^' -- 性橡膠片枒 、、肩如習知技術般，分別4+ ϋ 材與脫模用樹脂薄膜#菩糾 刀別針對熱傳導 ’而能夠達成製造設備之省：門：給用及捲取用之裝 晚還有，對於該薄膜載體之=化、小型化。 :片材之單—面形橡 _雖然以於熱傳導性橡 未限定於該例，即使於熱加以說明，但是並 糸脫換層的情形，同樣地， =^材之兩面形成橡膠 此情形下，*有如下之優點寻膜載體 < 酉己置。於 接觸於加熱壓接板，能夠；膠片材並不直接 以下，針對實施例並連熱壓接。 〔實施例1〕. 哽1』比較例加以說明。 充劑所作成V熱/二生：3: 2以:構件係於含有填 j之橡膠系脫模層⑷脫 者，依如下方式製得。 丁乂體化層壓而成 梭狀入100重量份（以下則簡稱為「份」）之石夕 2 (UE-221-3U、日本GE 東芝 SIUC0NE 社製）、4〇〇 份 乳化鋁（AS-30、日本昭示電工社製）與丨份硬化劑（Tc_ 8、日本GE東芝SILICONE社製），經揉捏將其成形為片材 狀’夾入於單側加壓成形面設有凹凸之物件中，藉由進行 父聯’製得厚度為〇 · 5 mm、表面粗糙度（Ry )為2 〇 # m、 熱傳導係數為1. 〇 W/m · K之熱傳導性橡膠片材21。還有， δ亥表面粗链度（r y )係依據j I s - B - 〇 6 0 1所測定的。 接著，將矽橡膠（TSE3212、日本GE東芝SILICONE社

第12頁 1244976 五、發明說明（9) f ^加入於與此重量相等的甲苯之中，藉由混合、攪拌以 :周製塗布液，將該塗布液塗布於該熱傳導性橡膠片材2丨之 單面（粗缝面側）’之後，藉由於1〇〇它加熱3〇分鐘使其 硬化，形成矽橡膠塗膜（矽系脫模層）22，得到所要之熱 傳f性橡膠構件。於此，該矽橡膠塗膜（矽系脫模層）22 係厚度為10 、硬度（JIS-A )為50。，回彈性為60%。還 有，該回彈性係藉由JIS_K_6255所測得的。另外，依據 HS-B-0 6 0 1測出該矽橡膠塗膜22之表面粗糙度（Ry)為“ // Π1 0 將如 用片材， 即，首先 板，再於 將由該熱 筒狀以作 安裝壓接 於其下方 上方按壓 接合。接 以捲取， 製程，而 夠以良好 合0 此方式 以如下 於底板 異方性 傳導性 為供給 用片材 ，而配 加熱壓 著，使 將安裝 進行薄 的操作 所得到的熱 之方式連續 之上載置已 導電薄膜之 橡膠構件所 用滾筒，自 ，將橡膠系 置於薄膜載 接板，將異 安裝壓接用 壓接用片材 膜載體之安 性，進行異 ί王体 性進行薄 貼附異方 上載置薄 構成的安 此一供給 脫模層以 體與加熱 方性導電 片材移動 去除。藉 裝（參照 方性導電 膠構件作為安裝壓接 膜載體之安裝。亦 性導電薄膜之液晶面 膜載體。另一方面， 裝壓接用片材作成滾 用滾筒間歇性地送出 該安裝壓接用片材位 堡接板之間’藉由自 薄膜與薄膜載體予以 ’藉由捲取用滾筒予 由重複此等一連串之 圖1 )。其結果，能 薄膜與薄膜載體之接 〔實施例2〕

1244976 —-——- 五、發明說明（10) 如圖3所不，實施例2之熱傳導性橡膠構件係於含有填 充劑所形成的熱傳導性橡膠片材2丨之兩面，一體化層壓由 不含填充劑之橡膠系脫模層（矽橡膠塗膜）2 2、2 2，，進 仃如下之方式製得。亦即，首先與實施例1同樣地形成片 材狀丄將其爽入於兩侧加壓成形面設有凹凸之物件，藉由 進行父聯，製得兩面均具有表面粗糙度（Ry )為2〇 之 熱傳V f生橡膠片材2 1。接著，將與實施例丨同樣地調製的 矽橡膠塗膜塗布液塗布於該熱傳導性橡膠片材21，之兩面， 藉由使其加熱硬化而得到所要之熱傳導性橡膠構件。還 有，各層的厚度作成與實施例丨相同（兩面之橡膠系脫 層Μ、2Y為相同物件）。而且，各層之硬度等特性及橡 膠系脫模層之表面粗糙度（Ry )與實施例i相同。 使用如此方式所得到的熱傳導性橡膠構件，盥 1同樣地，進行薄膜載體安裝的結果，能夠以更佳之μ 性進行異方性導電薄膜與薄膜載體之接合。 " 〔比較例〕 於實施例1的矽橡膠塗膜（橡膠系脫模層）2 材料，每1 00份矽橡膠摻和5 0 0份氧化鋁。而且 ^匕^ 夕…卜，進行與實施例1相同的方式（製法或各層之’ ^ \ 實施例1相同），製得熱傳導性橡膠構件。此昉，二-二 膠塗膜（橡膠系脫模層）22之硬度（jis-a)主 性為45%。 ”為85 ，回彈 使用如此方式所得到之熱傳導性橡膠 > 1依相同的方式，進行薄膜載體之安裝，脫模性’（…条^離施例 1244976

五、發明說明（11) 性）較貫施例為差，同時由於 相密接，壓接操作性> e h t於薄膜载體無法無間隙地 〔發明之效果〕也較貫施例為差。 如上述，本發明之埶 劑之熱傳導性橡膠片材21之σσ 橡膠構件，係於含有填充 橡膠組成物所#成的橡膠：”面㉟由不*填充劑之 此，脫模性極佳的橡膠系施以-體化層壓。藉 為熱傳導性橡膠片材不直接接接觸於被壓接體，因 地進行對於被壓接：:力=:於=接體由：；夠順利 脫模層變薄，⑯熱效率壓，由於能夠使橡膠系 模層為由不含填充劑之後跟从〜此a 们而且该脫 、、 之橡膠材所構成的，由於不受因填充 jf的阻卩’旎夠發揮該脫模層的柔軚性或脫模性等 、 胃於被壓接體，能夠無間隙地相密接，而可以均勻 ，將熱里均等地傳達至被壓接體，故能夠進行良好的壓接 才f作#另外，於熱傳導性橡膠片材之兩面一體化層壓橡膠 系脫k層之情形時，除了上述效果外，由於熱傳導性橡膠 片材也不直接接觸於加熱壓接板，而能夠更順利地進行對 於被壓接體之加熱壓接。 並且’於採用本發明之熱傳導性橡膠構件作為安裝壓 接用片材’將該片材使用於薄膜載體安裝之情形時，當進 行熱壓接操作之際’並不需要2片之熱傳導性橡膠片材與 脫模用财熱薄膜，只1片即可以完成，故能夠實現製造設 備之省空間化、小型化。

第15頁 1244976 五、發明說明（12) 尤其，該 為主成分，為 作。 另外，若 特定之範圍内 再者，若 内，由於熱效 壓接操作。同 定於特定之範 適合於進行壓 另外，若 設定於特定之 降低片材間的 污染使用環境 並且，若 於特定之範圍 脫模性將變得 橡膠系脫模層 低硬度且凹陷 將該熱 ’熱效 將該橡 率不會 時，若 圍内， 接操作 將該熱 範圍内 密接力 ，操作 將該橡 内，則 更佳。 傳導性 率變佳 膠系脫 變差， 將該橡 便可以 〇 傳導性 ，即使 ，由於 處理上 膠系脫 使用於 用之橡膠組成物，若以矽橡膠 全J，能適合於進行壓接操 橡膠片材之熱傳導係數設定於 ’能適合於進行壓接操作。 模層之厚度設定於特定之範圍 脫拉性變佳，而能適合於進行 膠系脫模層之硬度或回彈性設 得到所要求之耐久性等，而能 橡膠片材之表面粗糙度（Ry ) 無接合防止劑（撒佈粉）也能 能夠容易地被收捲展開，不會 亦獲改善。 模層之表面粗糙度（Ry )設定 半導體晶片等之安裝壓接時的

第16頁 1244976 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明】 圖1係用以說明本發明薄膜載體之安裝方法之一例的 示意說明圖。 圖2係示意顯示本發明之熱傳導性橡膠片材之一實施 例的剖面圖。 圖3係示意顯示本發明之熱傳導性橡膠片材之另一實 施例的剖面圖。 圖4係用以說明習知薄膜載體之安裝方法的示意說明 圖。

元件符號說明： 1 :底板 2 :異方性導電薄膜 3 .液晶面板 4 :薄膜載體 5 :脫模用樹脂薄膜 6 :熱傳導性橡膠片材 7 :加熱壓接板

11 供 給 用 滾 筒 12 安 裝 壓 接 用 片 材 13 脫 模 層 14 捲 取 用 滾 筒 21 敎 傳 導 性 橡 膠 片材 22 橡 膠 系 脫 模 層

第17頁 1244976 圖式簡單說明 2 2 ’ ：橡膠系脫模層 画__ 第18頁

Claims (1)

1. Ί24497%；

   9113562S

   i :¾ 8.卩'.".m Ί----.… 六…、肀請專利範圍 —種熱傳導性橡膠構件，其特徵為· ,化：ίϊ選自於由氧化紹、氮化硼、氮化鋁、氧化鎂、 傳導[橡勝片材的至〉'-面，將以選自於由石夕橡膠、氟橡 膠、丙烯基橡膠、EPDM、EPM所構成族群中之至少一種的橡 膠作為主成分、且不含填充劑之橡膠組成物所構成的橡膠 系脫模層，施以一體化層壓， ’ 其中，該熱傳導性橡膠片材之熱傳導係數設定為 0.40W/ni ·Κ以上’同日守其厚度係在0.15〜5mm的範圍内， 該橡膠系脫模層之硬度（J I S - A )設定在4 〇〜8 〇。的範 圍，同時其厚度係在3〜50/zm的範圍内。 2 ·如申請專利範圍第1項之熱傳導性橡膠構件，其 中，該橡膠系脫模層之回彈性係設定為5 0 %以上。 3.如申請專利範圍第1或2項之熱傳導性橡膠構件，其 中，該熱傳導性橡膠片材之表面粗糙度（Ry )設定於1 〇〜 30/zm之範圍内。 4 ·如申請專利範圍第1或2項之熱傳導性橡膠構件，其 中，該橡膠系脫模層之表面粗糙度（Ry )設定於1 〇〜6 〇 // m 之範圍内。

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