TWI462831B - 多層樹脂片及其製造方法、樹脂片層合體及其製造方法、多層樹脂片硬化物、附金屬箔之多層樹脂片、以及半導體裝置 - Google Patents

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Hideyuki Katagi
Naoki Hara
Yasuo Miyazaki
Kensuke Yoshihara
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Description

多層樹脂片及其製造方法、樹脂片層合體及其製造方法、多層樹脂片硬化物、附金屬箔之多層樹脂片、以及半導體裝置
本發明係關於一種多層樹脂片及其製造方法、樹脂片層合體及其製造方法、多層樹脂片硬化物、附金屬箔之多層樹脂片、以及半導體裝置。
隨使用半導體之電子機器的小型化、大容量化、高性能化等之進行,源自被高密度封裝之半導體的發熱量係漸漸變大。例如,於個人電腦之中央處理單元或電動車之馬達的控制所使用之半導體裝置的安定動作中,為了散熱,吸熱槽(heat sink)或散熱鰭片是不可或缺的,就結合半導體裝置與吸熱槽等之構件而言,尋求一種可使絕緣性與導熱性並存之材料。
又,一般,封裝半導體裝置等之印刷基板等的絕緣材料係廣泛使用有機材料。此等之有機材料雖然絕緣性高但導熱性低,對半導體裝置等之散熱幫助不大。另外,為了半導體裝置等之散熱,有時可使用無機陶瓷等之無機材料。此等之無機材料雖然導熱性高但本身之絕緣性在與有機材料比較下難謂充分,因此尋求一種可使高絕緣性與導熱性並存之材料。
關於上述,已研究各種使稱為「填料(filler)」之導熱性高的無機填充劑複合於樹脂之材料。例如,已知由一般之雙酚A型環氧樹脂與氧化鋁填料之複合系所構成之硬 化物,在氙閃光法係可達成3.8W/mK之導熱率,而在溫度波熱分析法中係可達成4.5W/mK之導熱率(例如,參照日本專利公開號2008-13759公報)。同樣地,已知由特殊之環氧樹脂與胺系的硬化劑與氧化鋁填料之複合系所構成之硬化物,在氙閃光法係可達成9.4W/mK之導熱率,在溫度波熱分析法中係可達成10.4W/mK之導熱率(例如,參照日本專利公開號2008-13759公報)。
進一步,就導熱性優異之熱硬化性樹脂硬化物而言,在含有氮化硼、環氧樹脂、胺系硬化劑、及硬化觸媒等之聚合物成分的導熱性樹脂組成物中,在溫度波熱分析法中係可達成6W/mK~11W/mK之導熱率(例如,參照日本專利公開號2008-189818公報)。但,氮化硼為柔軟的填料,故恐怕在包含氮化硼的樹脂層中樹脂層之黏著強度會降低。
進一步,就適於電力模組之黏著材層的構造而言,於包含填料之第一黏著材層的至少單面,設有實質上只由黏著材所構成的第二黏著材層,而可維持黏著強度,抑制剝離等之發生(例如,參照日本專利公開號2009-21530公報)。於該公報中係未記載有關此黏著材層的物性或評估法。但,認為因黏著材層不含填料,故恐怕薄片之厚度方向的導熱性明顯地降低,又,因於第二黏著材層使用熱塑性樹脂,故不與金屬以化學方式黏著,而使得黏著強度變低。
就此而言,在日本專利公開號2008-13759公報、日本專利公開號2008-189818公報、及日本專利公開號2009-21530公報記載的導熱性樹脂硬化物中,高度滿足導熱性、黏著強度、及絕緣性之全部是有困難的。
本發明之課題在於提供一種導熱性、黏著強度及絕緣性之全部優異之多層樹脂片硬化物、樹脂片層合體及其製造方法,以及可形成該多層樹脂片硬化物之多層樹脂片。
本發明係包含以下之態樣。
本發明之第一態樣係一種多層樹脂片,其係具備:樹脂層,其包含環氧樹脂單體、硬化劑及填料;以及黏著材層,其配置於前述樹脂層之至少一面上;前述填料在使用雷射繞射法所測定之粒徑分布中,於0.01μm以上未達1μm、1μm以上未達10μm、及10μm以上100μm以下之各別的範圍內具有譜峰,具有10μm以上100μm以下之粒徑的填料包含氮化硼填料。
前述多層樹脂片較佳為將前述具有10μm以上100μm以下之粒徑的填料之至少一部分混入前述黏著材層中。又,前述多層樹脂片較佳為,前述環氧樹脂單體之至少1種是具有液晶原基(mesogenic group)之環氧樹脂單體,且前述硬化劑之至少一種為酚醛清漆樹脂。進一步,前述多 層樹脂片較佳為,前述黏著材層包含改性聚醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂及環氧樹脂之至少1種。
本發明之第二態樣係一種多層樹脂片,其係具備樹脂層與黏著材層,該樹脂層係含有:環氧樹脂單體、硬化劑、體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼填料之第三填料;該黏著材層係配置於前述樹脂層之至少一面上。
前述多層樹脂片較佳為,將前述第三填料之至少一部分混入前述黏著材層中。前述樹脂片較佳為,前述環氧樹脂單體之至少1種是具有液晶原基之環氧樹脂單體,且前述硬化劑之至少一種為酚醛清漆樹脂。進一步,前述多層樹脂片較佳為,前述黏著材層包含改性聚醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂及環氧樹脂之至少1種。
本發明之第三態樣係一種多層樹脂片硬化物,其係具備:硬化樹脂層,含有樹脂硬化物與填料,該樹脂硬化物包含環氧樹脂單體與硬化劑之反應物;以及黏著材層,配置於前述硬化樹脂層的至少一面上;前述填料在使用雷射繞射法所測定之粒徑分布中,於0.01μm以上未達1μm、1μm以上未達10μm、及10μm以上100μm以下之各別的範圍內具有譜峰,具有10μm以上100μm以下之粒徑的填料包含氮化硼填料,且其至少一部分混入前述黏著材層中。
前述多層樹脂片硬化物較佳為,前述具有10μm以上 100μm以下之粒徑的填料之至少一部分在前述硬化樹脂層中互相接觸。又,前述多層樹脂片硬化物較佳為,前述環氧樹脂單體之至少1種是具有液晶原基之環氧樹脂單體,且前述硬化劑之至少一種為酚醛清漆樹脂。進一步,前述多層樹脂片硬化物較佳為,前述黏著材層包含改性聚醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂及環氧樹脂之至少1種。
本發明之第四態樣係一種多層樹脂片硬化物,其係具備:硬化樹脂層,其含有樹脂硬化物、體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼填料之第三填料,該樹脂硬化物包含環氧樹脂單體與硬化劑之反應物;以及黏著材層,配置於前述樹脂層之至少一面上;前述第三填料之至少一部分混入前述黏著材層中。
前述多層樹脂片硬化物較佳為,前述第三填料之至少一部分在前述硬化樹脂層中互相接觸。又,前述多層樹脂片硬化物較佳為,前述環氧樹脂單體之至少1種為具有液晶原基之環氧樹脂單體,且前述硬化劑之至少一種為酚醛清漆樹脂。進一步,前述多層樹脂片硬化物較佳為,前述黏著材層包含改性聚醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂及環氧樹脂之至少1種。
本發明之第五態樣係一種多層樹脂片之製造方法,其係具有如下步驟:得到樹脂層之步驟,該樹脂層係含有環氧樹脂單體、硬化劑、體積平均粒徑為0.01μm以上未達 1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼填料之第三填料;與於前述樹脂層之至少一面上配置黏著材層,同時於前述黏著材層中混入前述第三填料之至少一部分之步驟。
本發明之第六態樣係一種樹脂片層合體,其係具有:前述多層樹脂片硬化物、與配置於前述多層樹脂片硬化物之至少一面上之金屬板或散熱板。
本發明之第七態樣係一種樹脂片層合體之製造方法,其係具有:於前述多層樹脂片之黏著材層上配置金屬板或散熱板而得到層合體之步驟;與於前述黏著材層中混入前述氮化硼填料之至少一部分之步驟。
本發明之第八態樣係一種附金屬箔之多層樹脂片,其具有金屬箔,該金屬箔位於前述多層樹脂片之黏著材層上。
本發明之第九態樣係一種半導體裝置,其係具備:半導體元件;與配置於前述半導體元件上之前述多層樹脂片硬化物。
若依本發明,可提供一種導熱性、黏著強度及絕緣性之全部優異的多層樹脂片硬化物及其製造方法、高導熱樹脂片層合體及其製造方法、以及可形成該多層樹脂片硬化物之多層樹脂片。
[用以實施發明之最佳形態]
在本說明書中「步驟」之語詞並非僅只是獨立之步驟,即使在無法與其他之步驟明確地區別時,若能達成其步驟之所希望的作用,則均包含於本用語中。又,在本說明書中,使用「~」所示之數值範圍係表示包含「~」之前後所記載的數值分別為最小值及最大值的範圍。進一步,在本說明書中,就組成物中之各成分的量而言,當組成物中相當於各成分之物質以複數個存在時,只要無特別聲明,則組成物中之各成分的量意指存在於組成物中之該複數個物質之合計量。
<多層樹脂片>
本發明之多層樹脂片,係具備:樹脂層,包含環氧樹脂單體、硬化劑及填料;與黏著材層,配置於前述樹脂層之至少一面上;前述填料在使用雷射繞射法所測定之粒徑分布中,於0.01μm以上未達1μm、1μm以上未達10μm、及10μm以上100μm以下之各別的範圍內具有譜峰,具有10μm以上100μm以下之粒徑的填料包含氮化硼填料。
本發明之多層樹脂片較佳為具備樹脂層與黏著材層,該樹脂層含有:環氧樹脂單體、硬化劑、體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且含有氮化硼填料之第三填料;該黏著材 層係配置於前述樹脂層之至少一面上。
藉由如此之構成的多層樹脂片,前述多層樹脂片係在硬化前保存安定性優異,在熱壓接被黏物而硬化後係可達成高的導熱性,進一步,黏著強度及絕緣性(絕緣破壞強度)優異。此係例如如下般想法。
藉由使黏著材層設於樹脂層上而形成多層樹脂片,可提昇薄片之黏著強度。這是因為,於前述黏著材層可使用黏著強度高、進而彈性率低且吸收與被黏物之線膨脹差的樹脂。
在導熱性之黏著薄片中,為提昇黏著強度,亦考量使用黏著性優異之樹脂,使導熱性之樹脂層黏著性與導熱性並存之方法。此時,為賦予高的導熱性,高度填充填料為不可或缺。但若使填料高度填充,則樹脂層之熔融黏度增加,變成硬且脆之樹脂薄片,故亦可謂其為導熱性與黏著強度相反之特性。
僅於樹脂層設有無填料之黏著材層時,黏著材層之導熱性大幅地小於包含填料之樹脂層,故有時黏著材層隔熱,硬化後之多層樹脂片全體的厚度方向之導熱性大幅地降低。相較之下,使黏著材層之厚度較樹脂層之厚度更薄,可提昇導熱性。但,於黏著材層之薄膜化係有物理上極限,難以藉黏著材層之薄膜化而構成具有優異之導熱性的多層樹脂片。
因此,終於發明如前述構成之多層樹脂片。使前述多層樹脂片藉加熱加壓處理而貼黏於被貼體以得到樹脂片層 合體時,樹脂層中之填料移動至多層樹脂片之厚度方向的黏著材層側,藉其而可使第三填料粒子的至少一部分混入黏著材層中,可使填料粒子移動至多層樹脂片的表面附近。因此,充分顯現對被黏體之黏著性,同時並可進一步得到導熱性高的層合體。對此而言,本案發明人等認為是如以下般之理由。亦即,使用多層樹脂片時,於薄片最外層表面係存在黏著材層,故可顯現與只黏著黏著材層時同等之黏著力。進一步,藉加熱加壓處理而於黏著材層中混入樹脂層中之第三填料的一部分,填料移動至多層樹脂片之最外層表面附近,故可顯現與只黏著導熱性之樹脂層時同等之導熱性。進一步,混入黏著材層之第三填料為氮化硼時,可沿著被黏體之黏著面而變形,故黏著材層與被黏體界面之導熱性係非常良好。因此,即使表面粗糙之被黏體,可充分得到導熱性、絕緣性、黏著性等本發明之效果。
為了使樹脂層中之第三填料混入黏著層中,較佳為,使第三填料粒徑控制於10μm~100μm,及,使全體之填料填充率在樹脂層之總固體成分體積中為30體積%~85體積%以上。此處,所謂樹脂層之總固體成分體積係意指構成樹脂層之不揮發性成分之總體積。
進一步,前述多層樹脂片較佳為,樹脂層所含有之樹脂組成物及黏著材層所含有之樹脂組成物為半硬化的狀態。藉由為半硬化狀態(B階段狀態)之多層樹脂片,對被黏體之黏著性及該薄片之處理性提昇。
此處,所謂半硬化狀態(B階段狀態)係樹脂層之黏度在常溫(25度)中係105 Pa.s~107 Pa.s,若從100℃加熱至180℃,樹脂成分軟化而黏著性顯現。若直接持續加熱,硬化反應進行而黏度上昇至107 Pa.s以上以顯現黏著性。又,上述黏度係可依動態黏彈性測定(頻率1Hz、荷重40g、昇溫速度5℃/分)而測定。
一邊參照圖式一邊說明前述多層樹脂片之構成例。於圖15示出概略截面圖之多層樹脂片40中,黏著材層3配置於包含填料1與樹脂組成物2之樹脂層的雙面。此處,在貼合被黏體之前,填料1不混入至黏著材層。又,在圖16示出概略截面圖之多層樹脂片40A中,黏著材層3配置於包含填料1與樹脂組成物2之樹脂層的雙面,且混入黏著材層3中的填料4存在。透過使前述多層樹脂片成為於圖16示出之構成,可顯現充分的黏著力,同時並可更提昇導熱性。關於此理由,本案發明人認為是如以下所述。認為在貼合多層樹脂片之前,第三填料混入黏著材層時,樹脂層中之填料更容易朝多層樹脂片之最外層表面移動。亦即,前述多層樹脂片較佳為,採用如圖15或圖16之構成,其中,依上述理由,特佳為採用如圖16之構成。
[樹脂層]
如於圖1示出之概略截面圖的一例,本發明中之樹脂層10係包含填料1與樹脂組成物2,該填料1包含第三 填料、第一填料及第二填料,該樹脂組成物2包含環氧樹脂單體及硬化劑等。
(填料)
前述樹脂層較佳為,含有至少3種體積平均粒徑相異之填料。前述填料之中,第一填料係體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm,但從分散性之觀點,較佳為0.05μm以上0.8μm以下,從填充性之觀點,更佳為0.1μm以上0.6μm以下。又,第二填料係體積平均粒徑為1μm以上未達10μm,但從樹脂熔融黏度之觀點,較佳為2μm以上8μm以下,從填充性之觀點,更佳為2μm以上6μm以下。進一步,第三填料係體積平均粒徑為10μm以上100μm以下,從絕緣性之觀點,較佳為15μm以上60μm以下,從導熱性之觀點,更佳為20μm以上50μm以下。透過含有體積平均粒徑相異之3種的填料,導熱性有效地提昇。
又,當前述樹脂層所含有的填料具有如上述之構成時,以橫軸為粒徑,以縱軸為頻率,測定於樹脂層所含有之填料全體的粒徑分布時,可顯示粒徑為0.01μm以上未達1μm之範圍內、1μm以上未達10μm之範圍內及10μm以上100μm以下之範圍內分別具有譜峰之粒徑分布。
又,本發明中之填料的體積平均粒徑係使用雷射繞射法、或樹脂層之截面觀察,直接實測來測定。使用雷射繞射法時,首先,萃取樹脂組成物中之填料,使用雷射繞射 散射粒度分布測定裝置(例如,Beckman Coulter公司製、LS230)測定。具體上係使用有機溶劑等或硝酸、王水等,而從樹脂組成物中萃取填料成分,以超音波分散機等充分分散。透過測定此分散液之粒徑分布,可定量填料之體積平均粒徑。
又,可以掃描型電子顯微鏡觀察、並實測樹脂層、多層樹脂片或其等之硬化物的截面。具體上,係使此等之樹脂層埋入於透明的環氧樹脂中,以研磨劑或漿液等進行研磨,使樹脂層之截面露出。透過直接觀察此截面,可定量填料粒徑。又,期望使用FIB裝置(聚焦離子束SEM)等,而連續地進行二次元的截面觀察,進行三次元構造解析。
於圖18及圖19中示出於前述多層樹脂片之樹脂層所含有的填料粒徑分布之一例。如圖18及圖19所示般,粒徑為0.01μm以上未達1μm之範圍內、粒徑為1μm以上未達10μm之範圍內及粒徑為10μm以上100μm以下之範圍內分別存在粒徑分布之譜峰。透過使用含有具如此之粒徑分布的填料之樹脂層,前述多層樹脂片係可充分顯現導熱、絕緣性等之功能。
本發明中之前述第一填料、第二填料及第三填料係分別具有前述體積平均粒徑者,但從導熱性、絕緣性之觀點,第二填料的體積平均粒徑對前述第一填料的體積平均粒徑之比(第二填料之體積平均粒徑/第一填料之體積平均粒徑)較佳為5~50,從填充性與導熱性之觀點,更佳為8~20。
又,從導熱性、絕緣性之觀點,第三填料的體積平均粒徑對前述第二填料的體積平均粒徑之比(第三填料之體積平均粒徑/第二填料之體積平均粒徑)較佳為3~40,更佳為5~30。
本發明中之前述第一填料、第二填料及第三填料係只要分別具有特定之體積平均粒徑者,其粒徑分布係無特別限制,可為顯示廣的粒徑分布,亦可為顯示狹窄的粒徑分布者。
又,本發明中之填料係就填料全體而言,較佳為含有前述第一填料、第二填料及第三填料。亦即,測定填料全體之粒徑分布時,較佳為觀察如下之至少3個譜峰:對應於體積平均粒徑為0.01μm以上、未達1μm之第一填料、對應於體積平均粒徑為1μm以上、未達10μm之第二填料、對應於體積平均粒徑為10μm以上、100μm以下之第三填料。
如此態樣的填料係亦可分別混合例如在粒徑分布中顯示單一譜峰之前述第一填料、第二填料及第三填料而構成,又,亦可使用在粒徑分布中具有2以上之譜峰的填料而構成。
又,在本發明中,有關全填料中之以體積為基準的含有比率,較佳為第一填料的含有比率為1%~15%,第二填料的含有比率為10%~40%,第三填料的含有比率為45%~80%,從填充性、導熱性之觀點,更佳為第一填料的含有比率為6%~15%,第二填料的含有比率為18%~35%, 第三填料的含有比率為50%~70%。透過達成上述範圍,可防止黏度上昇造成的成形性之惡化或空穴生成造成的絕緣性之惡化。
又,進一步,透過極力提高第三填料含有比率,然後,提高第二填料之含有比率,可更有效地提昇導熱性。如此地,透過以特定之含有比率(以體積為基準)包含體積平均粒徑相異之至少3種的填料,更有效地提昇導熱性。
就前述第一填料及第二填料而言,若為具有絕緣性之無機化合物,則無特別限制,但較佳為具有高的導熱性。
前述第一填料及第二填料之具體例,可舉例如氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、氮化矽、滑石、雲母、氫氧化鋁、硫酸鋇等。其中,從導熱性之觀點,較佳為氧化鋁、氮化硼、氮化鋁。又,此等之填料的材質係可為單獨1種,亦可併用2種以上。
又,前述第三填料係只要至少包含氮化硼即可,除了氮化硼,亦可進一步包含其他具絕緣性的無機化合物。透過包含氮化硼,導熱性急劇地提高。其例如可認為是如下述般之理由。氮化硼之Mohs硬度為2,較其他之氧化鋁或氮化鋁之絕緣陶瓷(例如硬度8)低且柔軟。進一步,所謂球形或圓狀之粒形的氮化硼係成為1次粒子凝聚之形態,粒子內部存在空洞,較所熔融之樹脂更硬,但粒子本身會變得容易變形。因此,該第三填料可受外力更容易地變形,可於後述之加熱加壓步驟、積層步驟、及沖壓步驟時變形,此時,排除填料間之樹脂。因此,認為填料彼此 間可容易接近,易形成於樹脂層內部含有氮化硼的第三填料連續之構造,導熱性急劇地提高。
前述填料之粒子形狀係無特別限制,可舉例如球形、圓狀、破碎狀、鱗片狀、凝聚粒子形狀等。其中,從填充性與導熱性之觀點,較佳為球狀、圓狀。
本發明之填料較佳為,第一填料的體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm,第二填料的體積平均粒徑為1μm以上未達10μm,第三填料的體積平均粒徑為10μm以上100μm以下,進一步,第一填料、第二填料、及第三填料之含有比率在體體之基準上更佳分別為1%~15%、10%~40%、45%~80%。又,較佳為第一填料的體積平均粒徑為0.01μm以上0.6μm以下,第二填料的體積平均粒徑為2μm以上6μm以下,第三填料的體積平均粒徑為20μm以上50μm以下,進一步,第一填料、第二填料、及第三填料之含有比率在體體之基準上更佳分別為6%~15%、18%~35%、50%~70%。
在本發明中前述樹脂層中的填料之總含有率並無特別限制,從導熱性與黏著性之觀點,該總含有率較佳於樹脂層之全部固體成分中為30體積%~85體積%,從導熱性之觀點,更佳為50體積%~80體積%。
又,樹脂層之全部固體成分係指構成樹脂層之成分中非揮發性成分之總量。
(環氧樹脂單體)
本發明之樹脂層係包含環氧樹脂單體(以下,有時僅稱為「環氧樹脂」)之至少一種。前述環氧樹脂係無特別限制,可使用通常所使用之一般性環氧樹脂。其中,較佳為,該環氧樹脂在硬化前係低黏度,填料填充性或成形性優異,熱硬化後係除了高耐熱性或黏著性外還具有高導熱性。
一般性環氧樹脂之具體例可舉例如雙酚A型、F型、S型、AD型等之縮水甘油醚、氫化之雙酚A型的縮水甘油醚、酚類酚醛清漆型的縮水甘油醚、甲酚類酚醛清漆型的縮水甘油醚、雙酚A型的酚醛清漆型縮水甘油醚、萘型的縮水甘油醚、聯酚(biphenol)型的縮水甘油醚、二羥基戊二烯型的縮水甘油醚等。
其中,構成樹脂硬化物時,以高Tg(玻璃轉移溫度)化、高導熱化為目的,較佳為多官能環氧樹脂。使酚類酚醛清漆進行環氧化所得到之環氧樹脂,可舉例如酚類酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚類酚醛清漆型環氧樹脂等、三酚型環氧樹脂。又,亦舉出具有液晶原基之環氧樹脂,以作為顯現高導熱之環氧樹脂。
又,本發明中之環氧樹脂係亦可含有液狀環氧樹脂,藉此,可降低A階段或B階段時之樹脂軟化點。具體而言,有提昇薄片之處理性之情況。但,液狀環氧樹脂係有時Tg或導熱性低,故液狀環氧樹脂之含量可依與樹脂硬化物的物性之均衡而適當選擇。
就前述環氧樹脂單體而言,從導熱性之觀點較佳之樹 脂係具有液晶原基之環氧樹脂及三酚類酚醛清漆型的環氧樹脂之至少一種。
此處所謂液晶原基在環氧樹脂單體與硬化劑一起形成樹脂硬化物時,只要可於樹脂硬化物中形成源自液晶原基之高次構造者即可,而無特別限制。
又,此處所謂高次構造係意指樹脂組成物之硬化後分子配向排列之狀態。例如,於樹脂硬化物中存在結晶構造或液晶構造。就如此之結晶構造或液晶構造而言,例如藉由在正交尼科耳(crossed Nicols)下的偏光顯微鏡之觀察或X線散射,可直接確認該等結構存在。又,也可透過貯存彈性率對溫度之變化變小而間接地確認該等結構存在。
具體上可舉例如聯苯基、聯三苯基、聯三苯基類似物、蔥基、及使前述基團以偶氮次甲基(azomethine)或酯基連接之基等作為前述液晶原基。
在本發明中,透過使用具有液晶原基之環氧樹脂單體作為環氧樹脂單體,與硬化劑一起構成樹脂硬化物,而可達成高的導熱性。其例如可認為是如下述般之理由。亦即,藉由於分子中具有液晶原基之環氧樹脂單體與硬化劑(較佳係後述之酚醛清漆樹脂)一起形成樹脂硬化物,而可於樹脂硬化物中形成源自液晶原基之規則性高的高次構造。因此,認為可抑制聲子(其為絕緣樹脂中的導熱媒介)的散射,藉此,可達成高的導熱性。
前述具有液晶原基之環氧樹脂單體,具體上係可舉例如4,4’-聯酚縮水甘油醚、1-{(3-甲基-4-環氧乙烷基甲 氧基)苯基}-4-(4-環氧乙烷基甲氧基苯基)-1-環己烯、4-(環氧乙烷基甲氧基)安息香酸-1,8-辛烷二基雙(氧-1,4-伸苯基)酯、2,6-雙[4-[4-[2-(環氧乙烷基甲氧基)乙氧基]苯基]苯氧基]吡啶等。其中,從提昇導熱性之觀點,特佳為1-{(3-甲基-4-環氧乙烷基甲氧基)苯基}-4-(4-環氧乙烷基甲氧基苯基)-1-環己烯。
前述樹脂層中之環氧樹脂單體的含有率並無特別限定,但,從導熱性與黏著性之觀點,構成樹脂層之全部固體成分中,較佳為3質量%~30質量%,從導熱性之觀點,更佳為5質量%~25質量%。
(硬化劑)
本發明中之樹脂層係包含至少一種硬化劑。前述硬化劑係只要為可與環氧樹脂單體反應而形成樹脂硬化物之化合物即可,無特別限制。具體上,可使用例如酚醛清漆樹脂、芳香族胺系硬化劑、脂肪族胺系硬化劑、氫硫系硬化劑、酸酐硬化劑等之聚加成型硬化劑、或咪唑、TPP等之潛在型硬化劑等。
其中,從導熱性與絕緣性之觀點,較佳為包含至少一種酚醛清漆樹脂以作為硬化劑。
前述酚醛清漆樹脂係只要為一般可使用來作為環氧樹脂之硬化劑的酚醛清漆樹脂即可,無特別限制。其中,從導熱性與絕緣性之觀點,宜為具有以下述通式(I)所示之構造單元的化合物之至少一種。
在上述通式(I)中R1 係表示烷基、芳基、或芳烷基。以R1 所示之烷基、芳基、或芳烷基,只要可能,亦可進一步具有取代基,該取代基可舉例如烷基、芳基、鹵素原子、及羥基等。
m表示0~2之整數,m為2時,2個R1 係可為相同,亦可為相異。在本發明中,m較佳為0或1,更佳為0。
前述酚醛清漆樹脂較佳為包含具以上述通式(I)所示之構造單元的化合物之至少一種,但,亦可包含具以上述通式(I)所示之構造單元的化合物之2種以上。
前述酚醛清漆樹脂較佳為包含源自間苯二酚之部分構造作為酚性化合物,但進一步亦可含有源自間苯二酚以外之酚性化合物的部分構造之至少一種。間苯二酚以外之酚性化合物可舉例如酚、甲酚、兒茶酚、氫醌等。前述酚醛清漆樹脂可包含單獨1種源自此等之部分構造,亦可包含2種以上之組合。
此處,源自酚性化合物之部分構造意指從酚性化合物之苯環部分除去1個或2個氫原子所構成之1價或2價的基。又,除去氫原子之位置係無特別限制。
在本發明中,就源自間苯二酚以外之酚性化合物的部 分構造而言,從導熱性、黏著性之觀點,較佳為源自於由酚、甲酚、兒茶酚、氫醌、1,2,3-三羥基苯、1,2,4-三羥基苯、及1,3,5-三羥基苯選出之至少一種的部分構造,更佳為源自由兒茶酚及氫醌選出之至少一種的部分構造,進而更佳為兒茶酚間苯二酚酚醛清漆樹脂或氫醌間苯二酚酚醛清漆樹脂。
又,對於前述酚醛清漆樹脂中源自間苯二酚的部分構造之含有比率,無特別限制,但從導熱性之觀點,相對酚醛清漆樹脂之全質量,源自間苯二酚的部分構造之含有比率較佳為55質量%以上,從更高之導熱性的觀點,更佳為80質量%以上。
在通式(I)中R2 及R3 係分別獨立表示氫原子、烷基、芳基、苯基或芳烷基。以R2 及R3 所示之烷基、苯基、芳基及芳烷基若可能則亦可進一步具有取代基,該取代基係可舉例如烷基、芳基、鹵素原子、及羥基等。
就前述酚醛清漆樹脂之數目平均分子量而言,從導熱性之觀點,較佳為800以下,從樹脂黏度與導熱性、玻璃轉移溫度之觀點,更佳為300以上、700以下,從更高之導熱性的觀點,更佳為350以上550以下。
在本發明中之樹脂層中,含有具以上述通式(I)所示之構造單元的化合物之酚醛清漆樹脂係亦可含有構成酚醛清漆樹脂之酚性化合物之單體。構成酚醛清漆樹脂之酚性化合物之單體的含有比率(以下,有時謂「單體含有比率」)係無特別限制,但從成形性或導熱性、玻璃轉移溫 度之觀點,較佳為酚醛清漆樹脂中之5質量%~80質量%,從高的導熱性或玻璃轉移溫度之觀點,更佳為15質量%~60質量%,從高的導熱性或玻璃轉移溫度之觀點,進而更佳為20質量%~50質量%。
透過使單體含有比率為20質量%以上,抑制酚醛清漆樹脂之黏度上昇,前述填料之密著性更加提高。又,透過使單體含有比率為50質量%以下,藉由硬化時之交聯反應,形成更高密度的高次構造,可達成優異之導熱性與耐熱性。
又,構成酚醛清漆樹脂之酚性化合物之單體係可舉例如間苯二酚、兒茶酚、氫醌,較佳為至少包含間苯二酚作為單體。
又,樹脂層中之硬化劑的含有率,無特別限制,但從導熱性與黏著性之觀點,較佳為於樹脂層之全部固體成分中為1質量%~10質量%,更佳為1質量%~8質量%。
又,樹脂層中之硬化劑的含有量相對於前述環氧樹脂單體,以當量為基準,較佳為0.8~1.2,更佳為0.9~1.1。
(矽烷偶合劑)
本發明中之樹脂層係亦可進一步含有至少一種矽烷偶合劑。透過包含矽烷偶合劑,含有環氧樹脂及酚醛清漆樹脂之樹脂成分與填料之結合性更提高,可達成更高的導熱性與更強的黏著性。
前述矽烷偶合劑係只要為具有與樹脂成分結合之官能 基、及與填料結合之官能基的化合物即可,而無特別限制,可使用一般所使用之矽烷偶合劑。
前述與填料結合之官能基係可舉例如三甲氧基甲矽烷基、三乙氧基甲矽烷基等之三烷氧基甲矽烷基。又,與前述樹脂成分結合之官能基,可舉例如環氧基、胺基、氫硫基、脲基、胺基苯基等。
矽烷偶合劑具體上可舉例如3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-(2-胺基乙基)胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-(2-胺基乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷、3-苯基胺基丙基三甲氧基矽烷、3-氫硫基三乙氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷等。
又,亦可使用以SC-6000KS2為代表之矽烷偶合劑寡聚物(日立化成Coated Sand公司製)。
此等之矽烷偶合劑係可以單獨1種使用,亦可併用2種以上。
前述樹脂層中之矽烷偶合劑的含有比率係無特別限制,但從導熱性之觀點,較佳為相對於樹脂層之全部固體成分為0.02質量%~0.83質量%,更佳為0.04質量%~0.42質量%。
且,就相對於填料的矽烷偶合劑含有比率而言,從導熱性、絕緣性、成形性之觀點,其較佳為0.02質量%~1 質量%,從高的導熱性之觀點,更佳為0.05質量%~0.5質量%。
(其他之成分)
在本發明中之樹脂層係除了上述必需成分外,依需要可包含其他之成分。其他之成分可舉例如有機溶劑、硬化促進劑、分散劑等。
(樹脂層之調製方法)
在本發明中之樹脂層的調製方法係無特別限制,可使用一般所使用之樹脂片的製造方法。
例如,使前述環氧樹脂單體、前述硬化劑(較佳為酚醛清漆樹脂)、前述填料、依需要而包含之其他的成分、與有機溶劑混合而調製樹脂組成物,成形為薄片狀,除去(乾燥)有機溶劑之至少一部分,而可調製樹脂層。
本發明中之前述樹脂層較佳為,從進一步包含有機溶劑之樹脂組成物所形成的薄片狀之樹脂組成物層除去(乾燥)有機溶劑之至少一部分而得到。進一步,較佳為藉由使除去有機溶劑之至少一部分之樹脂層加熱加壓處理,使構成樹脂層的樹脂組成物形成半硬化狀態(B階段)者。
前述有機溶劑係無特別限制,可依照目的而適當選擇。前述有機溶劑係於樹脂層之調製時的乾燥步驟被除去之物,若大量地殘留,則會對導熱性或絕緣性能造成影響,故期望該有機溶劑是沸點或蒸氣壓低之物。又,若乾 燥時被完全除去,則樹脂層變硬,黏著性能喪失,故必須為與乾燥方法、乾燥條件相配合。
進一步亦可依使用之樹脂的種類或填料之種類、樹脂層調製時之乾燥性等適當選擇。
具體上較佳為使用例如:甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、環己醇等之醇類;甲基乙基酮、環己酮、環戊酮等之酮系溶劑;二甲基甲醯胺或二甲基乙醯胺等之氮系溶劑。
又,使構成樹脂組成物之成分進行混合、分散的方法,係可適宜組合一般之攪拌機、攪碎機、三滾筒研磨機、球磨機等之分散機而進行。
本發明中之樹脂層係例如使包含前述填料之樹脂組成物塗佈於支撐體上而形成塗佈層,從塗佈層除去(乾燥)有機溶劑之至少一部分,成形為薄片狀來調製。又,於成形為薄片狀之樹脂層的單面或雙面係可設有用以保護黏著面之支撐體。藉此,可保護樹脂組成物遠離源自外在環境之黏著面的異物附著或衝擊。
又,本發明中之樹脂層的膜厚係可依目的而適當選擇,但例如為50μm~400μm,較佳為100μm~250μm。
前述支撐體可舉例如聚四氟乙烯薄膜、聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚醯亞胺薄膜等之塑膠薄膜等。對於此等之薄膜,依需要亦可進行底塗塗佈、UV處理、電暈放電處理、研磨處理、蝕刻處理、離型處理等之表面處理。又,就前述支 撐體而言,亦可使用銅箔或鋁板等之金屬。
前述支撐體為薄膜時,其膜厚係無特別限制,依所形成之樹脂層的膜厚或多層樹脂片的用途而適當地依據熟悉此技藝者而定,但就經濟性佳、處理性佳之觀點,較佳為10μm~150μm,更佳為30μm~110μm。
對於前述樹脂組成物之塗佈方法、乾燥方法係無特別限制,可適宜選擇一般所使用之方法。塗佈方法可舉例如Comma塗佈器或模頭塗佈器(die coater)、浸漬塗佈等,乾燥方法可舉例如在常壓下或減壓下之加熱乾燥、自然乾燥或凍結乾燥等。
前述樹脂層係可為由形成於支撐體上之1層的塗佈層所構成之物,亦可為進行2層重疊塗佈之物。又,亦可使形成於支撐體上之塗佈層張貼2層以上而構成。
進一步,在本發明中前述樹脂層較佳為,樹脂層所包含的樹脂組成物呈半硬化之狀態。透過半硬化狀態(B階段狀態)之樹脂層提高處理性。
使前述樹脂層形成半硬化狀態之方法係無特別限制。可舉例如使用熱沖壓或積層而進行加熱加壓處理之方法。使構成樹脂層之樹脂組成物形成半硬化狀態之加熱加壓條件係可依樹脂組成物之構成而適當選擇,但例如可以加熱溫度80℃~180℃、壓力0.1MPa~100MPa、0.3分~30分鐘之條件而進行加熱加壓處理。
[黏著材層]
本發明之多層樹脂片係於前述樹脂層之至少一面上具備黏著材層。構成前述黏著材層之樹脂係只要為具有黏著性之樹脂即可,無特別限制,但較佳為具有絕緣性之樹脂。其中,從黏著性、絕緣性及耐熱性之觀點,較佳為包含聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂、及環氧樹脂之至少一種。就上述樹脂而言,可以單獨1種使用,亦可混合2種以上而使用。從黏著性之觀點,更佳為由聚醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂、及環氧樹脂所構成之群中選出的至少一種。
前述聚醯亞胺樹脂係可舉例如Upicoat FS-100L(宇部興產股份公司製)、Semicofine SP-300、SP-400、SP-800(Toray股份公司製)、U醯亞胺系列(Unitika股份公司製)等為代表之製品等。又,聚醯胺醯亞胺樹脂或改性聚醯胺醯亞胺樹脂,可舉例如Vylomax系列(東洋紡績股份公司製)、Torlon(Solvay Advanced Polymers公司製)等。其中,從高耐熱性、高黏著性之觀點,宜使用以KS系列(日立化成工業股份公司製)為代表之改性聚醯胺醯亞胺樹脂。
可適宜使用於前述黏著材層之聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、及改性聚醯胺醯亞胺樹脂係可以單獨1種使用,亦可混合2種以上而使用。又,此等之樹脂一般係樹脂溶解於溶劑之清漆的狀態,透過直接塗佈於PET薄膜等之支撐體,使溶劑乾燥,以進行薄膜化,而用來作為黏著材層。
又,亦可使用環氧樹脂,其為代表性之熱硬化系的黏著性樹脂。具體上係亦可使包含環氧樹脂、其硬化劑、丙烯酸縮水甘油酯、硬化促進劑之環氧樹脂組成物作為黏著層。有關如此之環氧樹脂組成物的詳細內容係可參照例如日本專利公開號2002-134531公報、日本專利公開號2002-226796公報、日本專利公開號2003-221573公報等之記載。
在本發明之黏著材層中所使用的環氧樹脂只要硬化而顯現黏著作用即可,無特別限制。尤其若使用分子量為500以下之雙酚A型或雙酚F型液狀樹脂,則可提昇層合時之流動性,此為較佳。為了提高Tg(玻璃轉移溫度),亦可加入多官能環氧樹脂,多官能環氧樹脂係可舉例如酚類酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚類酚醛清漆型環氧樹脂等。
前述環氧樹脂之硬化劑係可從一般使用來作為環氧樹脂之硬化劑適當選擇而使用。可舉例如聚醯胺、酸酐、酚類酚醛清漆、聚硫醚、三氟化硼、及雙酚A、雙酚F、雙酚S(前述三者為於1分子中具有2個以上的酚性羥基之化合物)等。尤其,從吸濕時之耐電蝕性優異的觀點,較佳為使用為酚樹脂之酚類酚醛清漆樹脂、雙酚類酚醛清漆樹脂或甲酚類酚醛清漆樹脂等。
較佳為使用硬化劑以及硬化促進劑。硬化促進劑較佳為使用各種咪唑類。咪唑可舉例如2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪 唑鎓三偏苯三甲酸酯等。咪唑類係由四國化成工業股份公司,以所謂2E4MZ、2PZ-CN、2PZ-CNS之商品名販售。
使用於黏著材層之環氧樹脂較佳為,包含與環氧樹脂相溶之高分子量樹脂的高分子量環氧樹脂。與環氧樹脂相溶之高分子量樹脂可舉例如高分子量環氧樹脂、含有極性大之官能基的橡膠、含有極性大之官能基的反應性橡膠等。前述含有極性大之官能基的反應性橡膠可舉例如於丙烯酸橡膠加成如羧基之極性大的官能基之丙烯酸改性橡膠。
此處,所謂與環氧樹脂相溶係指硬化後不與環氧樹脂分離而分開成二個以上之相,形成均質混合物之性質。
前述高分子量樹脂之重量平均分子量係無特別限定。從提昇在B階段之黏著材層的沾黏性之降低或硬化時之可撓性的觀點,較佳為重量平均分子量為3萬以上。
高分子量環氧樹脂係分子量為3萬~8萬的高分子量環氧樹脂,進一步而言,其為分子量超過8萬之超高分子量環氧樹脂,該等環氧樹脂記載於日本專利公告號平7-59617、日本專利公告號平7-59618、日本專利公告號平7-59619、日本專利公告號平7-59620、日本專利公告號平7-64911、日本專利公告號平7-68327。
又,就含有極性大之官能基的反應性橡膠而言,含有羧基之丙烯酸橡膠係由Nagase Chemtex股份公司以HTR-860 P之商品名所販售。
就與上述環氧樹脂相溶且重量平均分子量為3萬以上 之高分子量樹脂的添加量而言,當使構成黏著材層之樹脂設為100質量份時,該添加量較佳為10質量份以上,又,較佳為40質量份以下。
若為10質量份以上,則可防止以環氧樹脂作為主成分之相(以下稱為環氧樹脂相)的可撓性不足、沾黏性之降低或龜裂等所造成之絕緣性降低。又,若為40質量份以下,則可防止環氧樹脂相之Tg的降低。
高分子量環氧樹脂之重量平均分子量較佳為2萬以上50萬以下。在此範圍,可抑制薄片狀、薄膜狀之強度或可撓性降低,可抑制沾黏性增大。
前述黏著材層係亦可含有至少一種填料。前述填料係只要為具有絕緣性之無機化合物即可,無特別限制,但較佳為具有高的導熱性之物。填料之具體例可舉例如氧化鋁、氧化鎂、氮化硼、氮化鋁、氮化矽、滑石、雲母、氫氧化鋁、硫酸鋇等。其中,從導熱性之觀點,較佳為氧化鋁、氮化硼、氮化鋁。又,此等之填料的材質可為單獨1種使用,亦可併用2種以上。
黏著材層所含有之填料的體積平均粒徑係無特別限制。例如,從導熱性之觀點,較佳為0.1μm~10μm,更佳為0.5μm~5μm。
在本發明中,使用薄膜化之黏著材層時,從取得黏著性與導熱性之均衡的觀點,黏著材層中之填料的含有率較佳為50體積%以下。進一步,從導熱性之觀點,較佳為20體積%以上50體積%以下。
本發明之多層樹脂片之特徵在於,黏著材層配置於樹脂層之至少一面上而成。配置前述黏著材層之方法係例如使前述樹脂層與如前述般進行薄膜化之黏著材層貼合的方法、於前述樹脂層之表面直接塗佈前述樹脂清漆後乾燥溶劑而配置黏著材層之方法等。
在本發明中,從作業性等之要點,較佳為下述方法:預先調製薄膜狀之黏著材層,再將其貼合於樹脂層。就薄膜狀之黏著材層而言,例如,於支撐體上塗佈包含具黏著性之樹脂的塗佈液而構成附支撐體之黏著材層薄片,而使用該黏著材層薄片。
又,黏著材層之膜厚係無特別限制,但從導熱性與黏著性之觀點,較佳為3μm~16μm,更佳為4μm~14μm。
使用薄膜狀之黏著材層,而於前述樹脂層上設有黏著材層的方法,可舉例如使用熱沖壓、層合機等,於前述樹脂層上層合薄膜狀之黏著材層,再將此物進行積層處理之方法。
以積層處理進行之加熱加壓的條件係可依樹脂層及黏著材層之構成而適當選擇。例如,較佳為在加熱溫度80℃~200℃、壓力0.2MPa~20MPa、減壓下(例如30kPa以下)進行加熱加壓處理。
在本發明中之多層樹脂片係可於其單面或雙面設有用以保護黏著材層之表面的支撐體。藉此,可保護多層樹脂片遠離源自外在環境的異物對黏著面之附著或衝擊。又,使用前述多層樹脂片時,剝離前述支撐體而加以使用。
前述支撐體係亦可於形成黏著材層之後配置於黏著材層上,又,在使用附支撐體之黏著材層薄片而形成黏著材層時,可直接使用黏著材層薄片之支撐體作為多層樹脂片之支撐體。
〈多層樹脂片之製造方法〉
前述多層樹脂片之第一製造方法,係由如下步驟所構成:得到樹脂層之步驟,該樹脂層係含有環氧樹脂單體、硬化劑、體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼之第三填料;與於前述樹脂層之至少一面上配置黏著材層之步驟;依需要而包含其他之步驟。
有關得到前述樹脂層之步驟係與先前所述之樹脂層的調製方法同樣。就以前述第一製造方法所得到的多層樹脂片而言,前述第三填料粒子之至少一部分可不混入前述黏著材層,亦可混入。從藉由抑制黏著時之樹脂流動或降低壓黏壓力以防止被黏材變形的觀點,較佳為第三填料之至少一部分混入黏著材層。
於前述樹脂層上配置前述黏著材層之方法係可舉例如使前述樹脂層與如前述般進行薄膜化之黏著材層貼合的方法、於前述樹脂層之表面直接塗佈前述樹脂清漆後乾燥溶劑而配置黏著材層之方法等。
在本發明中,從作業性等之要點,較佳為下述方法: 預先調製薄膜狀之黏著材層,再將其設於前述樹脂層之至少一面上。
使用薄膜狀之黏著材層,而於前述樹脂層上設有黏著材層之方法,可舉例如使用沖壓裝置、積層裝置、橡膠輥輪沖壓裝置、金屬輥沖壓裝置、真空沖壓裝置等,對層合有樹脂層及薄膜狀之黏著材層之物加壓加熱之方法。於前述樹脂層上設有黏著材層時進行加熱加壓之條件較佳為,例如使加熱溫度為60℃~220℃、壓力為0.1MPa~100MPa,處理時間為0.1分~60分鐘。更佳為,溫度為80℃~180℃、壓力為0.2MPa~80MPa,處理時間為0.15分~30分鐘。
又,得到前述層合體之步驟係可在大氣壓(常壓下)進行,但較佳在減壓下進行。減壓條件較佳為30000Pa以下,更佳為10000Pa以下。
前述第一製造方法較佳為,進一步具有:在形成於前述樹脂層上之前述黏著材中,使樹脂層中之第三填料粒子的至少一部分混入黏著材層中之步驟。藉此所得到之多層樹脂片係在貼合於被黏體之前,使樹脂層中之第三填料粒子的至少一部分混入黏著材層,藉由抑制黏著時之樹脂流動或降低壓黏壓力以防止被黏材的變形。
透過於前述樹脂層上形成黏著材層後進行加熱加壓處理而使樹脂層中之第三填料粒子混入黏著材層中之方法係可例如使用真空加熱沖壓或金屬加熱輥等。
一邊參照圖式一邊說明有關第一製造方法之一例,該 第一製造方法具有樹脂層中之第三填料粒子的至少一部分混入黏著材層中之步驟。在圖13(a)中,如先前所述般做法,得到樹脂層10,該樹脂層10含有:含有環氧樹脂單體、硬化劑之樹脂組成物2;以及填料1,該填料1包含:體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼之第三填料。然後,如圖13(b)所示般,於前述樹脂層10之雙面配置黏著材層3。黏著材層3之形成方法係如先前所述般。然後,使用真空加熱沖壓或金屬加熱輥將於樹脂層10之雙面配置黏著材層3之樹脂薄片40進行加熱加壓處理,而將樹脂層10中之填料的一部分混入黏著材層3中。藉此,如圖13(c)所示般,可製造存在混入黏著材層3中之填料4的多層樹脂片40A。
又前述多層樹脂片之第二製造方法,係由如下步驟所構成:得到樹脂層之步驟,該樹脂層含有環氧樹脂單體、硬化劑、體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼之第三填料;與於前述樹脂層之至少一面上配置黏著材層,同時於前述黏著材層中混入前述第三填料之至少一部分之步驟;依需要而包含其他之步驟。
有關得到前述樹脂層之步驟係如先前所述般。
又,於前述樹脂層上設有黏著材層,同時前述第三填 料之至少一部分混入前述黏著材層中之方法較佳為,例如於前述樹脂層上設有黏著材層時進行加熱加壓之條件,使加熱溫度為80℃~220℃、壓力為1MPa~100MPa,處理時間為0.1分~60分鐘。更佳為,溫度為100℃~200℃、壓力為1.5MPa~80MPa,處理時間為0.3分~40分鐘。又,進而期望此條件取得與後述之沖壓步驟之均衡而適當決定。
又,加熱加壓係可在大氣壓(常壓下)下進行,但較佳為在減壓下進行。減壓條件較佳為30000Pa以下,更佳為10000Pa以下。
一邊參照圖式一邊說明有關前述第二製造方法之一例。在圖14(a)中,如先前所述般做法,得到樹脂層10,該樹脂層係含有:含有環氧樹脂單體、硬化劑之樹脂組成物2,及填料1;該填料1包含:體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼之第三填料。然後,如上述般,控制設置黏著材層時之加熱加壓的條件以於前述樹脂層10的雙面形成黏著材層3,同時於黏著材層3中混入樹脂層10中之填料的一部分。藉此,如圖14(b)所示般,可製造存在混入黏著材層3中之填料4的多層樹脂片40A。
〈多層樹脂片之使用方法〉
在本發明中之多層樹脂片係可如以下般使用。例如於樹脂層之一面形成有黏著材層的多層樹脂片時,於金屬板等之被黏體配置成與前述多層樹脂片的黏著材層側面相對,進行加熱加壓處理以得到層合體(層合體形成步驟)。在此階段中,較佳為得到第三填料的至少一部分混入黏著材層的多層樹脂片層合體。進一步,可藉由進行加熱加壓處理而形成多層樹脂片層合體硬化物(硬化步驟)。在上述硬化步驟中之加熱加壓處理的條件係只要為樹脂層可被硬化之條件即可,無特別限制。例如,較佳為,使加熱溫度為80℃~250℃,壓力為1MPa~100MPa,處理時間為0.1分~360分鐘。更佳為,溫度為100℃~220℃,壓力為1.5MPa~80MPa,處理時間為10分~240分鐘。
又,硬化步驟係可在大氣壓下(常壓下)進行,但較佳為在減壓下進行。減壓條件較佳為30000Pa以下,更佳為10000Pa以下。
硬化步驟後,透過進一步進行加熱處理,可更提昇導熱性及耐熱性。前述加熱處理例如可在100℃~250℃、10分~300分鐘加熱處理。又,從導熱性之觀點,較佳為包含使具液晶原骨架之環氧樹脂容易配向的溫度,尤其,更佳為,進行100℃~160℃與160℃~250℃之至少2階段的加熱,進而更佳為,進行100℃以上未達150℃、150℃以上未達180℃、180℃以上220℃以下之至少3階段的加熱。
[第三填料混入黏著材層之多層樹脂片的情況]
在使用樹脂層中之第三填料的至少一部分混入黏著材層的多層樹脂片的情況,層合體形成步驟中之加熱加壓條件係無特別限制,但可如下般進行。例如,較佳為使加熱溫度為60℃~200℃,壓力為1MPa~100MPa,處理時間為0.1分~360分鐘。從保持導熱性之觀點,較佳為,溫度為80℃~180℃,壓力為1MPa~30MPa,處理時間為0.5分~240分鐘。
[第三填料未混入黏著材層之多層樹脂片的情況]
在使用樹脂層中之第三填料的至少一部分未混入黏著材層的多層樹脂片的情況,較佳為進行用以使樹脂層中之第三填料的至少一部分混入黏著材層的加熱加壓處理。此時之加熱加壓條件係如以下般。較佳為使加熱溫度為60℃~200℃,壓力為0.5MPa~200MPa,處理時間為0.1分~20分鐘。更佳為,溫度為80℃~180℃,壓力為1MPa~100MPa,處理時間為0.1分~15分鐘。藉此,可得到樹脂層中之第三填料的至少一部分混入黏著材層的多層樹脂片層合體。
繼而,在前述層合體形成步驟中之加熱加壓條件係無特別限制,但可如下般進行。例如,較佳為使加熱溫度為100℃~250℃,壓力為1MPa~100MPa,處理時間為0.1分~20分鐘。更佳為溫度為70℃~220℃,壓力為 1MPa~60MPa,處理時間為0.2分~10分鐘。
又,在上述層合體形成步驟中,係亦可與層合體形成步驟一起使樹脂層中之第三填料的至少一部分混入黏著材層。此時之加熱加壓條件係如以下般。較佳為使加熱溫度為60℃~200℃,壓力為1.5MPa~100MPa,處理時間為0.1分~20分鐘。更佳為,溫度為80℃~180℃,壓力為2MPa~80MPa,處理時間為0.2分~20分鐘。從步驟數之刪減的觀點,較佳為,與層合體形成步驟一起使樹脂層中之第三填料的至少一部分混入黏著材層之方法。
即使在本發明中之多層樹脂片為只於單面形成黏著材層時,仍可於雙面配置被黏體。又,即使於其雙面形成黏著材層時,亦可於雙面配置被黏體。一邊參照圖式一邊說明有關此等情況的層合體形成步驟之一例。如圖17(a)所示般,依序層合第一被黏體72、多層樹脂片70及第二被黏體73,透過加熱加壓以使第一被黏體72及第二被黏體73挾住多層樹脂片70,可得到如圖17(b)所示般之第一被黏體72、多層樹脂片80及第二被黏體73依序被層合黏著之層合體。
前述被黏體係無特別限制,但可舉例如銅或鋁、鉻銅或鍍鎳之金屬板等的金屬、或聚醯亞胺、環氧樹脂、三嗪、三聚氰胺、尼龍、ABS等之樹脂、或氧化鋁、氮化硼、氧化鎂、氮化矽、氮化鋁等之陶瓷或其等之混合物的複合材料等。
本發明之多層樹脂片係可形成具有高的導熱性以及可 承受封裝時及真實驅動時等之嚴苛熱衝擊的高導熱性之多層樹脂片硬化物,可期待在今後預期需求急速增加的混合汽車轉換器用散熱材或產業機器轉換器用散熱材料、或LED用散熱材料方面的發展。
〈多層樹脂片硬化物〉
本發明之多層樹脂片硬化物係具備:硬化樹脂層,包含源自環氧樹脂單體及硬化劑之樹脂硬化物以及填料;與黏著材層,配置於前述硬化樹脂層之至少一面上。又,前述填料包含:體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼之第三填料。進一步前述第三填料的至少一部分混入前述黏著材層中。
在本發明中,前述第三填料的至少一部分較佳為在樹脂層中互相以點接觸,更佳為如可互相熱傳導般以面接觸。此處所謂之可如熱傳導般以面接觸係如圖5所示之多層樹脂片硬化物的截面SEM照片之一例般,第三填料彼此間互相接近而存在,變形而於面彼此間互相面對之狀態。透過第三填料之至少一部分互相接觸,導熱性更加提昇。又,可知在作為被黏體的銅箔57與多層樹脂片之界面附近第三填料56沿著銅箔57表面的形狀而變形並依隨,此與薄片中央附近的填料相連,可形成填料之網絡。此處,於第三填料所含有的氮化硼填料係導熱性較樹脂單 體高達100倍以上。若可形成填料之網絡,可形成不經由樹脂的導熱通路,故可急劇地提昇導熱性。另外,若使用如氧化鋁般硬的填料,無法變形,故有時於與銅箔等之被黏材的界面附近填料無法接近。因此,認為填料之網絡係很難形成,導熱性係很難提昇。因此,較佳為包含可變形之氮化硼填料。
進一步,已變形之填料係包含於導熱性低之黏著材層,但因為形成填料網絡,故幾乎不受黏著材層之樹脂的導熱性影響。如前所述,這是因為形成了導熱通路且於填料中傳導熱。
又,圖5係於多層樹脂片之雙面張貼銅箔作為被黏體後,加熱加壓處理而形成多層樹脂片硬化物之截面SEM照片。
在本發明中,較佳為不僅第三填料,亦包含前述第一填料及第二填料的填料之至少一部分互相接觸,例如亦可第一填料彼此接觸、第一填料與第三填料接觸。
為了使第三填料至少一部分互相接觸的構成硬化樹脂層之方法,可舉例如適當選擇樹脂層中之填料的含有率之方法、適當選擇填料之混合比率的方法,尤其,適當選擇柔軟的填料與硬的填料之比率的方法、加熱加壓處理包含填料之樹脂層的方法等,亦可適當組合此等之方法。
在本發明之多層樹脂片硬化物20中,如於圖2所示之概略截面圖,前述第三填料粒子的至少一部分混入黏著材層3中。亦即,於樹脂硬化物層2A所含有之第三填料 中,關於在與黏著材層3對向之面的表面附近所存在的第三填料4的至少一部分,其粒子之一部分混入黏著材層3中,成為樹脂硬化物層2A與黏著材層3之兩者皆包含該等粒子的狀態。混入黏著材層3中之第三填料4係可混入至黏著材層3之最外層表面附近,但如圖2般,多層樹脂片硬化物20之最外層表面較佳為第三填料未露出,多層樹脂片硬化物20之表面較佳為被黏著材層3的硬化物被覆。
因第三填料的至少一部分混入黏著材層中,故作為多層樹脂片硬化物全體之導熱性提昇,黏著性與絕緣性優異。
又,第三填料中,在與黏著材層對向之面的表面附近以外之處所存在的第三填料成為只包含於樹脂層中之狀態,但這些第三填料較佳為包含混入黏著材層中之第三填料,成為互相接觸之狀態,較佳為以可導熱的狀態接觸。
此處,所謂第三填料混入黏著材層中可為第三填料從樹脂層露出而混入黏著材層中,第三填料粒子以分別接觸樹脂層與黏著材層之兩者的狀態被樹脂層與黏著材層之兩者所包含的狀態,又,亦可為第三填料與構成樹脂層之樹脂成分一起混入黏著材層中,第三填料粒子藉由構成樹脂層之樹脂成分而與黏著材層接觸之狀態,進一步,亦可為兩者之狀態混在一起的狀態。
於樹脂層所含有之第三填料的至少一部分為混入黏著材層中之狀態,例如關於垂直於多層樹脂片硬化物之樹脂 層與黏著材層之邊界面的截面,使用掃描型電子顯微鏡(SEM)與電子束X射線微分析儀(XMA)而觀察截面,可從填料之分布狀態或樹脂層與黏著層之邊界及其構造進行判斷。又,檢測只於黏著材層所含有之元素,亦可劃分成黏著材層與導熱層。例如,將聚矽氧改性之聚醯胺醯亞胺樹脂用於黏著材層時,檢測矽之元素,可劃分界面。若未知試料,亦可組合顯微紅外線分光法或元素分析、重量分析等之化學分析而判斷。例如,認為透過以紅外線分光法劃分成樹脂成分與填料成分,使用重量分析、分光分析、化學分析,組合此等而進行分析,而能夠進行成分之分析。如此劃分黏著材層與導熱層,可確認出第三填料的至少一部分是否混入黏著材層。
〈樹脂片層合體〉
本發明之樹脂片層合體之特徵在於:具有前述多層樹脂片硬化物、與金屬板或散熱板,該金屬板或散熱板配置於前述多層樹脂片硬化物的至少一面上。以如此之構成,導熱性與絕緣性優異,進一步多層樹脂片硬化物、與金屬板或散熱板之黏著強度良好,進一步耐熱衝擊性亦優異。
有關前述多層樹脂片層合體硬化物的詳細內容係如上所敘述般。
前述金屬板或散熱板係可舉例如銅板、鋁板、陶瓷板等。又,金屬板或散熱板之厚度係無特別限制。又,金屬板或散熱板亦可使用銅箔或鋁箔等之金屬箔。
在本發明中係於多層樹脂片硬化物的至少一面上配置金屬板或散熱板,但,較佳為配置於兩面上。
〈樹脂片層合體之製造方法〉
本發明之樹脂片層合體的製造方法具有:於前述多層樹脂片之黏著材層上配置金屬板或散熱板之步驟;與對前述多層樹脂片賦予熱而使前述樹脂層硬化之步驟。
有關各別之步驟的詳細內容係如先前所述般。
圖6~圖8中示出使用本發明之多層樹脂片硬化物所構成的電力半導體裝置之構成例。
圖6係示出電力半導體裝置100的構成例之概略截面圖,該電力半導體裝置100是透過下述方式構成:將銅板104、本發明之多層樹脂片硬化物102、散熱基材106層合,電力半導體晶片110藉由焊接層112而配置於該銅板104,而該散熱基材106藉由油脂(grease)層108而配置於水冷夾套120上。包含電力半導體晶片110之發熱體藉由本發明之多層樹脂片硬化物102而與散熱構件接觸,而可有效率地進行散熱。又,前述散熱基材106係可使用具有導熱性之銅或鋁而構成。又,電力半導體晶片可舉例如IGBT或閘流體等。
圖7係示出於電力半導體晶片110之雙面配置冷卻構件所構成之電力半導體裝置150的構成例之概略截面圖。在電力半導體裝置150中,配置於電力半導體裝置110之上面的冷卻構件包含2層之銅板104,而構成該裝置。藉 由如此之構成,可更有效地抑制晶片龜裂或焊接龜裂之發生。在圖7中,多層樹脂片硬化物102與水冷夾套120是藉由油脂層108而配置,但亦可以使多層樹脂片硬化物102與水冷夾套120直接接觸般配置。
圖8係示出於電力半導體晶片110之雙面配置冷卻構件所構成之電力半導體裝置200的構成例之概略截面圖。在電力半導體裝置200中,配置於電力半導體晶片110之雙面的冷卻構件分別包含1層之銅板104,而構成該裝置。在圖8中,多層樹脂片硬化物102與水冷夾套120是藉由油脂層108而配置,但亦可以使多層樹脂片硬化物102與水冷夾套120直接接觸般配置。
圖9係示出使用本發明之樹脂硬化物所構成之LED燈條300的構成之一例的概略截面圖。LED燈條300係由殼體138、油脂層136、鋁基板134、本發明之樹脂片132、LED晶片130依序配置而構成。作為發熱體之LED晶片130為藉由本發明之多層樹脂片硬化物132配置於鋁基板134上,而可有效率地散熱。
圖10係示出LED電燈之發光部350的構成例之概略截面圖。LED電燈之發光部350係由殼體138、油脂層136、鋁基板134、本發明之多層樹脂片硬化物132、電路層142、LED晶片130依序配置而構成。
又,圖11係示出LED電燈450之全體構成的一例之概略截面圖。
圖12係示出LED基板400之構成的一例之概略截面 圖。LED基板400係由鋁基板134、本發明之多層樹脂片硬化物132、電路層142、LED晶片130依序配置而構成。作為發熱體之LED晶片130為藉由電路層、本發明之多層樹脂片硬化物132配置於鋁基板134上,而可有效率地散熱。
[實驗例]
以下,具體地說明本發明,但本發明係不限定於此等之實驗例。又,只要無特別聲明,則「份」及「%」係以質量為基準。
又,環氧樹脂單體之合成法係參考日本專利公開號2005-206814公報及日本專利公開號2005-29778公報等。兒茶酚間苯二酚酚醛清漆樹脂之製造方法係參考日本專利公開號2006-131852公報、日本專利公開號2010-518183公報等。
以下示出使用於多層樹脂片之製作的材料與其簡稱。
〈樹脂層〉
(無機填充劑)
.AA-18:氧化鋁、製品名:AA-18、住友化學股份公司製、體積平均粒徑18μm
.AA-3:氧化鋁、製品名:AA-3、住友化學股份公司製、體積平均粒徑3μm
.AA-04:氧化鋁、製品名:AA-04、住友化學股份公司 製、體積平均粒徑0.4μm
.FS-3:氮化硼、製品名:FS-3、水島合金鐵股份公司製、體積平均粒徑76μm
.HP-40:氮化硼、製品名:HP40MF100、水島合金鐵股份公司製、體積平均粒徑45μm
.PTX-25:氮化硼、製品名:PTX-25、Momentive股份公司製、體積平均粒徑25μm
(硬化劑)
.CRN:兒茶酚間苯二酚酚醛清漆樹脂(含環己酮(CHN)50%)、合成品
(環氧樹脂單體)
.BPGE:4,4’-聯酚型環氧樹脂、製品名:YL 6121H、三菱化學股份公司製
.PNAP:三苯基甲烷型環氧樹脂、製品名:EPPN-502H、日本化藥製
.MOPOC:1-{(3-甲基-4-環氧乙烷基甲氧基)苯基}-4-(4-環氧乙烷基甲氧基苯基)-1-環己烯、合成品
又,MOPOC係以日本專利公開號2005-206814公報及日本專利公開號2005-29778公報等作為參考而調製。
(添加劑)
.TPP:三苯基膦(和光純藥製)
.PAM:3-苯基胺基丙基三甲氧基矽烷(矽烷偶合劑、製品名:KBM-573、信越化學工業製)
(溶劑)
.MEK:甲基乙基酮(和光純藥製、1級)
.CHN:環己酮(和光純藥製、1級)
(支撐體)
.PET薄膜:製品名75E-0010CRT-4、藤森工業股份公司製
.銅箔:製品名GTS 080、古河電工股份公司製、厚80μm
<黏著材層>
(改性聚醯胺醯亞胺系黏著材層用材料)
.KS-7003:改性聚醯胺醯亞胺清漆、製品名:KS-7003、日立化成工業製(固體成分量40%)
(環氧樹脂系黏著材層用材料)
(填料)
.A0802:氧化鋁、製品名:A0802、東洋油墨製造股份公司製、體積平均粒徑0.7μm、固體成分量76%
(偶合劑)
.A-189:氫硫基末端矽烷偶合劑、製品名:A-189、日本Unicar股份公司製
.A-1160:脲基末端矽烷偶合劑、製品名:A-1160、日本Unicar股份公司製(固體成分量50%)
(環氧樹脂單體)
.YD-8170C:雙酚F型環氧樹脂、製品名:YD-8170C、東都化成製
.YDCN-703:甲酚類酚醛清漆型環氧樹脂、製品名:YDCN-703、東都化成製(固體成分量60%)
(硬化劑)
.LF-2882:雙酚A型酚醛清漆、製品名:LF-2882、大日本油墨股份公司製(固體成分量60%)
(硬化促進劑)
.2-苯基-4-氰咪唑:2PZ-CN、四國化成股份公司製
(丙烯酸改性橡膠)
.HTR-860P-3:丙烯酸橡膠、製品名:HTR-860P-3、Nagase ChemteX股份公司製(固體成分量12%)
(溶劑)
.CHN:環己酮(和光純藥製、1級)
(支撐體)
.PET薄膜:製品名A31、帝人Dupont Film股份公司製、
(酚醛清漆樹脂之合成)
(合成例1)
在氮氣氛下於分離式燒瓶中量取作為單體之間苯二酚105g(0.95mol)與兒茶酚5g(0.05mol)、作為觸媒之草酸0.11g(0.1wt%)、作為溶劑之甲醇15g後,攪拌內容物,以油浴冷卻成40℃以下,同時並加入福馬林30g(約0.33mol、F/P=0.33)。攪拌2小時後,使油浴為100℃,一邊加溫一邊減壓餾去水及甲醇。確認不再有水及甲醇出來之後,使用CHN而製作對酚醛清漆樹脂的質量比成為50%之溶液,得到兒茶酚間苯二酚酚醛清漆樹脂溶液(CRN)。
以GPC所得到之分子量測定所得到之生成物的數目平均分子量為484,重複單元數係n=3.9。又,單體含有比率為40%。藉1 H-NMR測定,可知於重複單元含有2.1個羥基。羥基當量為62g/eq。
<實驗例1a>
(樹脂層之調製)
使氧化鋁混合物(AA-3(第二填料):AA-04(第一填 料);體積基準混合比2.4:1)42.91份、氮化硼(FS-3、第三填料)46.04份(相對於AA-04之體積基準混合比6.6:1)、矽烷偶合劑(PAM;KBM-573)0.13份、作為硬化劑(酚醛清漆樹脂:合成品)之單體含有比率為40%之CRN的CHN溶液11.96份(固體成分50%)、MEK 44.77份、CHN 9.29份混合,確認成為均一後,進一步加入作為環氧樹脂單體之MOPOC 19.39份、與TPP 0.20份而混合後,進行40小時~60小時球磨機粉碎,得到樹脂層形成用塗佈液以作為樹脂組成物。
使用Comma塗佈器(Hirano Tecseed股份公司製)而於PET(聚對苯二甲酸乙二酯)薄膜的離型面上塗佈所得到之樹脂層形成用塗佈液以使厚度成為約110μm,以100℃之箱型烘箱乾燥10分鐘,除去有機溶劑而於PET薄膜上形成樹脂層。
使用2片形成有上述所得到之樹脂層的PET薄膜,重疊以使樹脂層彼此間相對,使用熱沖壓裝置(熱板130℃、壓力1MPa、處理時間1分),進行加熱加壓處理而貼合後,剝離PET薄膜,得到厚度為200μm之B階段狀態之樹脂層。
(黏著材層1之調製聚醯胺醯亞胺樹脂系黏著材層)
使用Comma塗佈器(Hirano Tecseed股份公司製),使改性聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(日立化成工業股份公司製、品名:KS7003、固體成分40質量%)塗佈於己實施離形處 理之PET薄膜A31上。以設定於130~140℃之輸送帶式乾燥爐進行乾燥約8分鐘,於PET薄膜上形成黏著材層而得到黏著材薄膜。膜厚係藉由調整Comma塗佈器與PET薄膜之間隙,製作乾燥後之黏著材層的膜厚為6μm與12μm之2種黏著材層1。
(黏著材層2之調製 環氧系黏著材層)
分別計量作為環氧樹脂之YD-8170C 24.2份與YDCN-703 13.5份、作為硬化劑之LF-2882 30.67份、作為硬化促進劑之2PZCN 0.083份、作為丙烯酸改性橡膠之HTR-860P-3 196.53份、作為偶合劑之A-189 0.21份與A-1160 0.83份、作為填料之AO 802 231.58份,以混合機混合1小時,得到黏著材層用塗佈液。接著,使用Comma塗佈器(Hirano Tecseed股份公司製),塗佈於己實施離形處理之PET薄膜A31上,以設定於100℃之輸送帶式乾燥爐進行乾燥約6分鐘,於PET薄膜上形成黏著材層而得到黏著材層2。又,乾燥後之黏著材層的膜厚為10μm。
(多層樹脂片之製作)
於上述所得到之B階段狀態的樹脂層之雙面,分別重疊形成有上述所得到之黏著材層1的PET薄膜,以使黏著材層與B階段薄片相對,使用積層機(名機製作所製、MVLP-600/700),以溫度120℃、壓力1.0MPa、真空度 ≦1kPa、時間15秒的條件,於樹脂層之雙面貼上厚6μm之黏著材層1,得到B階段狀態之多層樹脂片。
從上述所得到之多層樹脂片的雙面剝離PET薄膜,於其雙面重疊80μm厚之銅箔後,進行沖壓處理(沖壓步驟條件:熱板溫度165℃、真空度≦1kPa、壓力10MPa、處理時間3分)。其後,在箱型烘箱中,藉由以140℃ 2小時、以165℃ 2小時、以190℃ 2小時之階段熟化,得到於雙面設有銅箔之薄片狀的多層樹脂片硬化物1a,以作為樹脂片層合體。
於圖4中,示出多層樹脂片硬化物1a之以掃描型電子顯微鏡得到的截面觀察照片。如圖4所示般,在多層樹脂片硬化物50中,於硬化樹脂層中存在第一填料與第二填料的混合物55,進一步第三填料56之一部分混入黏著材層57中。使用圖1及圖2概略性說明此狀態。
於圖1示出設有黏著材層前之樹脂層的概略截面圖。如圖1所示般,樹脂層10成為於樹脂組成物2中分散有填料1之狀態。
又,於圖2中,示出對於在樹脂層的雙面設有黏著材層3之多層樹脂片進行沖壓處理所得到的多層樹脂片硬化物20之概略截面圖。如圖2所示般,在沖壓處理後之多層樹脂片硬化物20中,第三填料4之一部分混入黏著材層3中。進一步,於樹脂硬化物層2A中之填料中,成為第三填料之一部分變形而互相接觸之狀態。
<實驗例1b>
在實驗例1a中,除使黏著材層1之膜厚為12μm以外,其餘係與實驗例1a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物1b。
<實驗例1c、1d>
除了在實驗例1a及1b中之多層樹脂片硬化物的製作中使沖壓處理條件為(熱板溫度165℃、真空度≦1kPa、壓力1MPa、處理時間3分)以外,其餘係分別與實驗例1a及實驗例1b同樣做法,而分別得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物1c及1d。
在所得到之多層樹脂片硬化物1c及1d中,樹脂層中之第三填料係未混入黏著材層中。
<實驗例2a>
除了在實驗例1a中使用氮化硼混合物(FS-3、HP-40=1:1(質量比)、第三填料)46.04份(相對於AA-04之體積基準混合比為3.3:3.3:1)取代氮化硼(FS-3、第三填料)46.04份以外,其餘係與實驗例1a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物2a。
<實驗例2b>
除了在實驗例2a中使黏著材層1之膜厚為12μm以外,其餘係與實驗例2a同樣做法,而得到於雙面設有銅 箔之多層樹脂片硬化物2b。
<實驗例2c、2d>
除了在實驗例2a及2b中之多層樹脂片硬化物的製作中使沖壓處理條件為(熱板溫度165℃、真空度≦1kPa、壓力1MPa、處理時間3分)以外,其餘係分別與實驗例2a及實驗例2b同樣做法,而分別得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物2c及2d。
所得到之多層樹脂片硬化物2c及2d中,樹脂層中之第三填料係未混入黏著材層中。
<實驗例3a>
除了在實驗例1a中使用氮化硼(HP-40、第三填料)46.04份(相對於AA-04之體積基準混合比為6.6:1)取代氮化硼(FS-3)46.04份以外,其餘係與實驗例1a同樣做法而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物3a。
<實驗例3b>
除了在實驗例3a中使黏著材層1之膜厚為12μm以外,其餘係與實驗例3a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物3b。
<實驗例3c>
除了在實驗例3a中使用黏著材層2以外,其餘係與 實驗例3a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物3c。
<實驗例3d、3e、3f>
除了在實驗例3a及3b、實驗例3c中之多層樹脂片硬化物的製作中使沖壓處理條件為(熱板溫度165℃、真空度≦1kPa、壓力1MPa、處理時間3分)以外,其餘係分別與實驗例3a、實驗例3b及實驗例3c同樣做法,而分別得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物3d、3e及3f。
所得到之多層樹脂片硬化物3d、3e及3f中,樹脂層中之第三填料係未混入黏著材層中。
圖5中示出在實驗例3d所得到之多層樹脂片硬化物3d的掃描型電子顯微鏡所得到之截面觀察照片。從圖5,可知第三填料未混入銅箔67正下方的黏著層68。使用圖3而概略性地說明此狀態。如圖3所示般,於硬化樹脂層2A中存在填料1,但在黏著材層3中,填料1未混入。
<實驗例4a>
除了在實驗例1a中使用氮化硼(PTX-25、第三填料)46.04份(相對於AA-04之體積基準混合比為6.6:1)取代氮化硼(FS-3)46.04份以外,其餘係與實驗例1a同樣做法而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物4a。
<實驗例4b>
除了在實驗例4a中使黏著材層1之膜厚為12μm以外,其餘係與實驗例4a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物4b。
<實驗例4c、4d>
除了在實驗例4a及4b中之多層樹脂片硬化物的製作中使沖壓處理條件為(熱板溫度165℃、真空度≦1kPa、壓力1MPa、處理時間3分)以外,其餘係分別與實驗例4a及實驗例4b同樣做法,而分別得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物4c及4d。
所得到之多層樹脂片硬化物4c及4d中,樹脂層中之第三填料未混入黏著材層中。
<實驗例5a>
除了在實驗例3a中之多層樹脂片硬化物的製作中,使用沖壓機(井本製作所製、IMC-1823型)取代積層機,使積層處理條件為熱板溫度165℃、真空度≦1kPa、壓力10MPa、處理時間3分而得到B階段狀態之多層樹脂片以外及使針對所得到之B階段狀態之多層樹脂片的沖壓處理條件為熱板溫度180℃、真空度≦1kPa、壓力10MPa、處理時間3分以外,其餘係與實驗例3a同樣做法而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物5a。
<實驗例5b>
除了在實驗例5a中使黏著材層1之膜厚為12μm以外,其餘係與實驗例5a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物5b。
<實驗例6a>
除了在實驗例5a中使用BPGE 19.52份取代MOPOC 19.39份作為環氧樹脂單體,並將硬化劑1之調配量變更為11.52份以外,其餘係與實驗例5a同樣做法而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物6a。
<實驗例6b>
除了在實驗例6a中使黏著材層1之膜厚為12μm以外,其餘係與實驗例6a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物6b。
<實驗例7a>
除了在實驗例5a中使用PNAP 17.38份取代MOPOC 19.39份作為環氧樹脂單體,並將硬化劑1之調配量變更為13.06份以外,其餘係與實驗例5a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物7a。
<實驗例7b>
除了在實驗例7a中使用黏著材層2取代黏著材層1 以外,其餘係與實驗例7a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物7b。
<實驗例8a>
(樹脂層之形成)
以與實驗例7a同樣的方式製作樹脂層形成用塗佈液。以Comma塗佈器於PET(聚對苯二甲酸乙二酯)薄膜之離型面上塗佈此塗佈液以使厚度成為約110μm,以100℃之箱型烘箱乾燥10分鐘,除去有機溶劑而於PET薄膜上形成樹脂層。
使用形成有樹脂層的PET薄膜與厚度6μm之黏著材層1,重疊以使樹脂層彼此相對,使用熱沖壓裝置(熱板165℃、真空度≦1kPa、壓力15MPa、處理時間3分之條件),於樹脂層之單面貼合黏著材層1,而得到B階段狀態之多層樹脂片。所得到之多層樹脂片的樹脂層之厚度係105μm。
除使用所得到之多層樹脂片以外,其餘係與實驗例5a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物8a。
<實驗例8b>
除了在實驗例8a中使用黏著材層2取代黏著材層1以外,其餘係與實驗例8a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物8b。
<實驗例9a>
除了在實驗例1a中之多層樹脂片的製作中,使用沖壓機(井本製作所製、IMC-1823型)取代積層機,使積層處理條件為熱板溫度165℃、真空度≦1kPa、壓力10MPa、處理時間3分之外,以及除了使沖壓處理條件為熱板溫度165℃、真空度≦1kPa、壓力1MPa、處理時間3分以外,其餘係與實驗例1a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物9a。
<實驗例9b>
除了在實驗例9a中使黏著材層之膜厚為12μm以外,其餘係與實驗例9a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物9b。
<實驗例10a>
除了在實驗例1a中使用BGPE 19.52份取代MOPOC 19.39份作為環氧樹脂單體,並將硬化劑之調配量變更為11.71份以外,其餘係與實驗例1a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物10a。
<實驗例10b>
除了在實驗例10a中使黏著材層之膜厚為12μm以外,其餘係與實驗例10a同樣做法,而得到於雙面設有銅 箔之多層樹脂片硬化物10b。
<實驗例11>
除了在實驗例1a中於作為樹脂層之B階段薄片的雙面不設有黏著材層以外,其餘係與實驗例1a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之薄片狀的樹脂硬化物11。
<實驗例12>
除了在實驗例2a中於作為樹脂層之B階段薄片的雙面不設有黏著材層以外,其餘係與實驗例2a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之薄片狀的樹脂硬化物12。
<實驗例13>
除了在實驗例3a中於作為樹脂層之B階段薄片的雙面不設有黏著材層以外,其餘係與實驗例3a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之薄片狀的樹脂硬化物13。
<實驗例14>
除了在實驗例4a中於作為樹脂層之B階段薄片的雙面不設有黏著材層以外,其餘係與實驗例4a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之薄片狀的樹脂硬化物14。
<實驗例15a>
除了在實驗例11中之樹脂層的調製中使用與氮化硼 同體積分率之氧化鋁(AA-18、第三填料)83.29份(相對於AA04之體積基準混合比為6.6:1)取代氮化硼(FS-3)46.04份以外,其餘係與實驗例11同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物15a。
<實驗例15b>
除了在實驗例1a中之樹脂層的調製中使用與氮化硼同體積分率之氧化鋁(AA-18)83.29份取代氮化硼(FS-3)46.04份以外,其餘係與實驗例1a同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物15b。
<實驗例15c>
除了在實驗例15b中使黏著材層1之膜厚為12μm以外,其餘係與實驗例15b同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物15c。
<實驗例15d>
除了在實驗例15b中使用黏著材層2以外,其餘係與實驗例15b同樣做法,而得到於雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物15d。
<評估>
對於上述所得到之雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物及B階段狀態的多層樹脂片等,進行以下之評估。評估結 果表示於表1~表3中。
(導熱率)
導熱率係藉導熱方程式,分別從所實測之密度、比熱與熱擴散率之積求出。最初將熱擴散率之測定方法表示於下文。從所得到之貼銅箔的樹脂片硬化物,使用過硫酸鈉溶液只蝕刻除去銅,得到薄片狀之樹脂硬化物。使用NETZSCH公司製Nanoflash LFA447型藉閃光法測定所得到之樹脂硬化物的熱擴散率。測定條件係測定溫度25±1℃、測定電壓270V、Amplitude 5000、脈衝寬0.06ms。
又,密度係同樣地使用已除去銅箔之薄片硬化物,藉阿基米得法求出。進一步,以微分熱分析裝置(DSC)Parkin Elmer公司製Phyris 1型之輸入熱量的差求出比熱。測定條件係以高純度氧化鋁作為對照組,在氮氣氛下,以昇溫速度5℃/分測定。
(絕緣耐壓)
從於上述所得到之雙面設有銅箔之多層樹脂片硬化物,使用過硫酸鈉溶液蝕刻除去銅箔,得到薄片狀之樹脂硬化物。使用Yamayo試驗機製YST-243-100RHO而測定所得到之樹脂硬化物在交流電下的絕緣耐壓。測定條件係在昇壓速度1kv/秒、測定溫度23℃±2℃、Fluorinert FC-77(氟系惰性液體、住友3M股份公司製)中進行測定。
(剪切速度)
從上述所得到之B階段狀態的多層樹脂片之雙面剝離PET薄膜,貼合金屬板,依據JIS K 6850,進行拉張剪切強度的測定。具體上係使2片100mm×25mm×3mm之銅板於12.5mm×25mm之B階段狀態的多層樹脂片交替地重疊而黏著、硬化。對此物再使用股份公司島津製作AGC-100型,以試驗速度1mm/分、測定溫度23℃的條件拉張而進行剪切強度之測定。
又,黏著、硬化係如以下般進行。進行真空熱沖壓(熱板溫度165℃、真空度≦1kPa、壓力4MPa、處理時間3分)後,在箱型烘箱中,藉由以140℃ 2小時、以165℃ 2小時、以190℃ 2小時之階段熟化來進行。
(可使用時間)
對於上述所得到之多層樹脂片(B階段薄片),以常溫保存特定時間後,押在半徑20mm之圓柱而彎曲時,是否不產生龜裂而彎曲,而判定可使用時間。
(黏著材層中之填料)
如以下般做法評估黏著材層中之填料的混入。關於上述所得到之多層樹脂片,針對進行沖壓硬化處理之前的B階段處理及沖壓硬化處理後之硬化物狀態的2種試樣,對於垂直於樹脂層與黏著材層之邊界面的截面,使用掃描型 電子顯微鏡(SEM、Oxford Instruments股份公司製、INCA Energy 350)與附屬之電子束X線微分析儀(XMA、加速電壓20kV、蒸鍍物質Pt-Pd)而進行截面觀察,從填料之分布狀態或樹脂層與黏著層之邊界及其構造,判斷填料有無混入黏著材層。
(填料之粒徑分布)
使B階段狀態之多層樹脂片溶解於過量的環己酮而製作分散液。將此物再以過濾膜進行過濾,分離過濾物之固體物質與液狀物質,取出固體物質作為填料。使所得到之填料的粒徑分布透過雷射繞射法以濕式法測定。具體上係使填料在水中以超音波分散機分散,使用Beckman Coulter(型號LS230)雷射繞射散射粒度分布測定裝置而反覆測定5次,並定量。所測定之粒徑分布作為橫軸,以粒徑作為縱軸,將取得頻率的圖表之一例示於圖18及圖19中。
關於在實驗例1a~實驗例15d所得到之多層樹脂片的樹脂層之粒徑分布全體,確認出在0.01μm以上未達1μm、1μm以上未達10μm及10μm以上100μm以下之範圍內分別存在譜峰。
從表1至表3、圖5及圖6可知,於樹脂層之表面設有黏著材層,加熱加壓處理而使樹脂層中之填料混入黏著材層之多層樹脂片硬化物中,顯示高的導熱性,黏著強度及絕緣破壞電壓均衡性相當優異。另外,可知若樹脂層中所含有之填料未混入黏著材層中,則導熱性降低。
日本國專利申請案2010-226601號之揭示之全體以參考形式併入本說明書中。本說明書所記載之全部文獻、申請專利、及技術規格係以參考形式併入本說明書中,其程度達到如同「具體地且個別地記載各別之文獻、申請專利、及技術規格以參考形式所併入之內容」之情形。
1‧‧‧填料
2‧‧‧樹脂組成物
2A‧‧‧樹脂硬化物層
3‧‧‧黏著材層
4‧‧‧填料
10‧‧‧樹脂層
20‧‧‧多層樹脂片硬化物
40A‧‧‧多層樹脂片
50‧‧‧多層樹脂片硬化物
55‧‧‧混合物
56‧‧‧第三填料
57‧‧‧銅箔
圖1係示出根據本發明之樹脂層的構成之一例的概略截面圖。
圖2係示出根據本發明之多層樹脂片硬化物的構成之一例的概略截面圖。
圖3係示出具有與本發明之實施形態類似的構成之多層樹脂片硬化物的構成之一例的概略截面圖。
圖4係示出根據本發明之多層樹脂片硬化物的截面SEM照片的一例。
圖5係具有與本發明之實施形態類似的構成之多層樹脂片硬化物之截面SEM照片的一例。
圖6係示出使用根據本發明之多層樹脂片所構成的電力半導體裝置構成之一例的概略截面圖。
圖7係示出使用根據本發明之多層樹脂片所構成的電力半導體裝置構成之一例的概略截面圖。
圖8係示出使用根據本發明之多層樹脂片所構成的電力半導體裝置構成之一例的概略截面圖。
圖9係示出使用根據本發明之多層樹脂片所構成的LED燈條構成之一例的概略截面圖。
圖10係示出使用根據本發明之多層樹脂片所構成的LED燈泡構成之一例的概略截面圖。
圖11係示出使用根據本發明之多層樹脂片所構成的LED燈泡構成之一例的概略截面圖。
圖12係示出使用根據本發明之多層樹脂片所構成的LED基板構成之一例的概略截面圖。
圖13係示出根據本發明之多層樹脂片的製造方法之步驟圖的一例之概略截面圖。
圖14係示出根據本發明之多層樹脂片的製造方法之步驟圖的一例之概略截面圖。
圖15係示出根據本發明之多層樹脂片的構成之一例的概略截面圖。
圖16係示出根據本發明之多層樹脂片的構成之一例的概略截面圖。
圖17係示出根據本發明之樹脂片層合體的製造方法之步驟圖的一例之概略截面圖。
圖18係示出根據本發明之多層樹脂片的樹脂層所含有之填料粒徑分布的一例之圖。
圖19係示出根據本發明之多層樹脂片的樹脂層所含有之填料粒徑分布的一例之圖。
1‧‧‧填料
2A‧‧‧樹脂硬化物層
3‧‧‧黏著材層
4‧‧‧填料
10‧‧‧樹脂層
20‧‧‧多層樹脂片硬化物

Claims (19)

  1. 一種多層樹脂片,其具備:樹脂層,包含環氧樹脂單體、硬化劑及填料;以及黏著材層,配置於前述樹脂層之至少一面上;前述填料在使用雷射繞射法所測定之粒徑分布,於0.01μm以上未達1μm、1μm以上未達10μm、及10μm以上100μm以下之各別的範圍內具有譜峰,具有10μm以上100μm以下之粒徑的填料包含氮化硼填料,其中前述具有10μm以上100μm以下之粒徑的填料之至少一部分混入前述黏著材層中。
  2. 如申請專利範圍第1項之多層樹脂片,其中前述環氧樹脂單體之至少一種係具有液晶原基(mesogenic group)之環氧樹脂單體,且前述硬化劑之至少一種係酚醛清漆樹脂。
  3. 如申請專利範圍第1項之多層樹脂片,其中前述黏著材層包含由改性聚醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂及環氧樹脂所構成之群組中選出的至少一種。
  4. 一種多層樹脂片,其具備樹脂層與黏著材層,該樹脂層含有:環氧樹脂單體、硬化劑、體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料、體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料、及 體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼填料之第三填料;該黏著材層係配置於前述樹脂層之至少一面上,其中前述第三填料之至少一部分混入前述黏著材層中。
  5. 如申請專利範圍第4項之多層樹脂片,其中前述環氧樹脂單體之至少一種係具有液晶原基之環氧樹脂單體,且前述硬化劑之至少一種係酚醛清漆樹脂。
  6. 如申請專利範圍第4項之多層樹脂片,其中前述黏著材層包含由改性聚醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂及環氧樹脂所構成之群組中選出的至少一種。
  7. 一種多層樹脂片硬化物,其具備:硬化樹脂層,含有樹脂硬化物及填料,該樹脂硬化物包含環氧樹脂單體與硬化劑之反應物;以及黏著材層,配置於前述硬化樹脂層的至少一面上;前述填料在使用雷射繞射法所測定之粒徑分布中,於0.01μm以上未達1μm、1μm以上未達10μm、及10μm以上100μm以下之各別的範圍具有譜峰,具有10μm以上100μm以下之粒徑的填料包含氮化硼填料,且其至少一部分混入前述黏著材層中。
  8. 如申請專利範圍第7項之多層樹脂片硬化物,其中前述具有10μm以上100μm以下之粒徑的填料之至少一部分係在前述硬化樹脂層中互相接觸。
  9. 如申請專利範圍第7項之多層樹脂片硬化物,其中 前述環氧樹脂單體之至少一種係具有液晶原基之環氧樹脂單體,且前述硬化劑之至少一種係酚醛清漆樹脂。
  10. 如申請專利範圍第7項之多層樹脂片硬化物,其中前述黏著材層包含由改性聚醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂及環氧樹脂所構成之群組中選出的至少一種。
  11. 一種多層樹脂片硬化物,其具備:硬化樹脂層,含有:樹脂硬化物,包含環氧樹脂單體與硬化劑之反應物;體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料;體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料;以及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼填料之第三填料;與黏著材層,配置於前述樹脂層之至少一面上;前述第三填料之至少一部分混入前述黏著材層中。
  12. 如申請專利範圍第11項之多層樹脂片硬化物,其中前述第三填料之至少一部分係在前述硬化樹脂層中互相接觸。
  13. 如申請專利範圍第11項之多層樹脂片硬化物,其中前述環氧樹脂單體之至少一種係具有液晶原基之環氧樹脂單體,且前述硬化劑之至少一種係酚醛清漆樹脂。
  14. 如申請專利範圍第11項之多層樹脂片硬化物,其 中前述黏著材層包含由改性聚醯亞胺樹脂、改性聚醯胺醯亞胺樹脂及環氧樹脂所構成之群組中選出的至少一種。
  15. 一種多層樹脂片之製造方法,其係具有如下步驟:得到樹脂層之步驟,該樹脂層含有:環氧樹脂單體;硬化劑;體積平均粒徑為0.01μm以上未達1μm之第一填料;體積平均粒徑為1μm以上未達10μm之第二填料;以及體積平均粒徑為10μm以上100μm以下且包含氮化硼填料之第三填料;於前述樹脂層之至少一面上配置黏著材層之步驟;與於前述黏著材層中混入有前述第三填料之至少一部分之步驟。
  16. 一種樹脂片層合體,其具有:如申請專利範圍第7~14項中任一項之多層樹脂片硬化物;與金屬板或散熱板,配置於前述多層樹脂片硬化物之至少一面上。
  17. 一種樹脂片層合體之製造方法,其具有:於如申請專利範圍第1~6項中任一項之多層樹脂片之黏著材層上配置金屬板或散熱板而得到層合體之步驟;與 於前述黏著材層中混入前述氮化硼填料之至少一部分之步驟。
  18. 一種附金屬箔之多層樹脂片,其具有金屬箔,該金屬箔位於如申請專利範圍第1~6項中任一項之多層樹脂片之黏著材層上。
  19. 一種半導體裝置,其具備:半導體元件;與配置於前述半導體元件上的如申請專利範圍第7~14項中任一項之多層樹脂片硬化物。
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