TWI714804B - 熱傳導片及半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

一種熱傳導片，其係含有黏合劑樹脂與導電性纖維狀填料的熱傳導 片，其特徵在於：前述導電性纖維狀填料與前述熱傳導片係滿足以下的關係式(1)：D90-D50≦A×0.035…關係式(1)。此處，D90係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積90%面積纖維長度(μm)，D50係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積50%面積纖維長度(μm)，A係前述熱傳導片的平均厚度(μm)。

Description

熱傳導片及半導體裝置
本發明係關於被配置於電子部件等熱源與散熱片(heat sink)等散熱部材之間的熱傳導片、及具備前述熱傳導片的半導體裝置。
一直以來，於搭載於個人電腦等之各種電氣機器或其他機器的半導體元件，因經由驅動產生熱，若發生的熱被蓄積，則會對半導體元件的驅動或周邊機器產生不良影響，故已使用各種冷卻手段。就半導體元件等之電子部件的冷卻方法而言，已知有於該機器中安裝風扇，而將機器筐體內的空氣冷卻的方式、或於此應冷卻的半導體元件中安裝散熱風扇或散熱板等之散熱片的方法等。
於上述半導體元件中安裝散熱片而進行冷卻的情形，為了使半導體元件的熱更有效率地釋放，而於半導體元件與散熱片之間設置熱傳導片。就該熱傳導片而言，已廣泛使用了於矽樹脂(silicone)中分散含有熱傳導性填料〔例如，鱗片狀粒子(氮化硼(BN)、石墨等)、碳纖維等〕等填充劑之熱傳導片(參照例如專利文獻1~3)。
已知此等熱傳導性填料具有熱傳導之各向異性(anisotropy)，例如於使用碳纖維作為熱傳導性填料的情形，於纖維方向具有約600W/m‧K~1200W/m‧K之熱傳導率，於使用氮化硼的情形，於面方向具有約110W/m‧K之熱傳導率，於與面方向垂直的方向具有約2W/m‧K之熱傳導率，而具有各向異性。
此處，伴隨著個人電腦之CPU等電子部件的高速化、高性能化，其放熱量有逐年增大的傾向。然而，相反地，處理器等芯片尺寸卻隨著微矽電路技術的進步，其尺寸雖然與習知的尺寸相等或變得比習知的尺寸小，但每單位面積的熱流速卻提高。因此，為了避免其溫度上升所造成的故障，正尋求著更有效率地使CPU等電子部件散熱、冷卻。
因此，必須提升熱傳導片的熱傳導性，且就其方法而言，一般係考慮了搭配大量的熱傳導性填料。然而，碳纖維、石墨纖維或金屬纖維等熱傳導性優異的熱傳導性填料係具有導電性。因此，若摻合量增加，則引起其與電子機器部件導通位置接觸所造成之接點接觸不良(短路)的可能性增加。
如此一來，亦尋求著在更進一步地提升熱傳導片之熱傳導率的同時，還要確保絕緣性。
〔先前技術文獻〕
〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2001-322139號公報
〔專利文獻2〕日本特開2009-132810號公報
〔專利文獻3〕日本特開2012-23335號公報
本發明係以解決習知的前述多個問題來達成以下目的，以作為課題。
也就是說，本發明之目的係提供一種具有高熱傳導性且絕緣性亦優異的熱傳導片、及使用前述熱傳導片的半導體裝置。
作為解決前述課題的手段而言，如以下所述。意即，
<1>一種熱傳導片，其係含有黏合劑樹脂與導電性纖維狀填料的熱傳導片，其特徵在於：前述導電性纖維狀填料與前述熱傳導片係滿足以下的關係式(1)：D90-D50≦A×0.035…關係式(1)。
此處，D90係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積90%面積纖維長度(μm)，D50係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積50%面積纖維長度(μm)，A係前述熱傳導片的平均厚度(μm)。
<2>如前述<1>所述之熱傳導片，其中，前述導電性纖維狀填料與前述熱傳導片係滿足以下的關係式(2)：D90-D50≦A×0.018…關係式(2)。
<3>如前述<1>或<2>所述之熱傳導片，其中，前述導電性纖維狀填料係碳纖維。
<4>如前述<1>~<3>中任一者所述之熱傳導片，其中，還包含前述導電性纖維狀填以外的熱傳導性填料。
<5>如前述<1>~<4>中任一者所述之熱傳導片，其中，前述黏合劑樹脂係矽樹脂。
<6>一種半導體裝置，其係包含：熱源；散熱部材；熱傳導片，其係被挾持在前述熱源與前述散熱部材之間；其中，前述熱傳導片係前述<1>~<5>中任一者所述之熱傳導片。
根據本發明，能解決習知的前述多個問題，達成前述目的，能提供一種具有高熱傳導性且絕緣性亦優異的熱傳導片、及使用前述熱傳導片的半導體裝置。
1:熱傳導片
2:熱擴散器
2a:主面
2b:側壁
2c:另一面
3:電子部件
5:散熱片
6:配線基板
〔圖1〕圖1係顯示適用於本發明之半導體裝置一例的剖面圖。
(熱傳導片)
本發明的熱傳導片係至少含有黏合劑樹脂與導電性纖維狀填料，更佳係還含有熱傳導性填料，且更因應必要，含有其他成分。
本發明人們，為了達成提升熱傳導片的熱傳導性與確保絕緣性之難以兼得的目的，進行深入探討。
本發明人們著眼於所使用之導電性纖維狀填料的纖維長度分布。蒐集該纖維狀填料的纖維長度資料，若纖維長度分布某種程度地變窄，則該纖維狀填料 中，比平均纖維長度還長的纖維狀填料較少。因此，長的纖維狀填料能夠防止於熱傳導片厚度方向產生導通。
也就是說，本發明人們發現，就提升熱傳導片的熱傳導性與確保絕緣性而言，纖維狀填料的纖維長度分布與熱傳導片的厚度係重要的。
接著，更進一步進行重複探討的結果，發現藉由使前述導電性纖維狀填料與前述熱傳導片滿足以下的關係式(1)，能夠達成提升熱傳導片的熱傳導性與確保絕緣性之難以兼得的目的，遂而完成本發明。
D90-D50≦A×0.035…關係式(1)
此處，D90係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積90%面積纖維長度(μm)，D50係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積50%面積纖維長度(μm)，A係前述熱傳導片的平均厚度(μm)。
<黏合劑樹脂>
就前述黏合劑樹脂而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如熱硬化性聚合物等。
就前述熱硬化性聚合物而言，可舉出例如交聯橡膠、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、苯並環丁烯樹脂、苯酚樹脂、不飽和聚酯樹脂、酞酸二烯丙酯(diallylphthalate)樹脂、矽樹脂、聚胺基甲酸酯、聚醯亞胺矽樹脂、熱硬化型聚苯醚、熱硬化型改性聚苯醚等。此等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
就前述交聯橡膠而言，可舉出例如天然橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、腈橡膠、氫化腈橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、氯化聚乙烯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、氟橡膠、胺基甲酸酯橡膠、丙烯酸橡膠、聚異丁烯橡膠及矽橡膠等。此等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
此等當中，就成形加工性、耐候性優異且具有對電子部件的密著性及追從性之觀點來看，前述熱硬化性聚合物較佳係矽樹脂。
就前述矽樹脂而言，雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但較佳係含有液狀矽橡膠的主要成分與硬化劑。就如此之矽樹脂而言，可舉出例如加成反應型矽樹脂、將過氧化物用於硫化之熱硫化型可軋(Millable)的矽樹脂等。此等當中，就電子機器的散熱部材而言，因為要求電子部件發熱面與散熱片的密著性，故較佳係加成反應型矽樹脂。
就前述加成反應型矽樹脂而言，較佳係以具有乙烯基的聚有機矽氧烷作為主要成分且以具有Si-H基的聚有機矽氧烷作為硬化劑的二液性加成反應型矽樹脂。
在前述液狀矽凝膠的主要成分與硬化劑的組合中，前述主要成分與前述硬化劑的摻合比例雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但以質量比計，較佳為主要成分：硬化劑=35：65~65：35。
就前述熱傳導片中前述黏合劑樹脂的含量而言，雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但較佳係20體積%~50體積%，更佳係30體積%~40體積%。
再者，本說明書中使用「~」所示之數值範圍係表示將記載於「~」前後的數值作為最大值及最小值時所包含的範圍。
<導電性纖維狀填料>
就前述導電性纖維狀填料(以下，亦稱為「纖維狀填料」)而言，只要是具有導電性的纖維，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如金屬纖維、碳纖維等。此等當中，較佳係碳纖維。
就前述碳纖維而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，能夠使用例如瀝青系碳纖維；PAN系碳纖維；將PBO纖維石墨化的碳纖維；使用雷射蒸發法、CVD法(化學氣相沉積法)、CCVD法(觸媒化學氣相沉積法)等所合成之碳纖維。此等當中，就熱傳導性的觀點來看，較佳係將PBO纖維石墨化的碳纖維、瀝青系碳纖維。
能夠因應必要，將前述碳纖維的一部分或全部進行表面處理來使用。就前述表面處理而言，可舉出例如氧化處理；氮化處理；硝化、磺化、或藉由此等處理而於表面導入官能基；或者是使金屬、金屬化合物、有機化合物等附著或鍵結於碳纖維的表面之處理等。就前述官能基而言，可舉出例如羥基、羧基、羰基、硝基、氨基等。
就前述碳纖維的比重而言，可舉出例如2.10g/cm3~2.26g/cm3。
前述纖維狀填料亦可附著有與前述黏合劑樹脂相異的有機材料。
前述有機材料較佳係具有絕緣性，藉此，能夠使前述熱傳導片的絕緣性更優異。
就前述纖維狀填料的平均纖維長度(平均長軸長度)而言，雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但較佳係50μm~250μm，更佳係75μm~220μm。
前述纖維狀填料的平均纖維長度(μm)較佳係前述熱傳導片平均厚度的0.001倍~1.00倍，更佳係0.01倍~0.50倍，再更佳係0.01~0.30倍，特佳係0.05倍~0.20倍。
若前述平均纖維長度小於前述熱傳導片平均厚度的0.001倍，則熱傳導率下降，若在1.00倍以上，則在高電壓時體積電阻下降。
就前述纖維狀填料的平均纖維直徑(平均短軸長度)而言，雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但較佳4μm~20μm，更佳係5μm~14μm。
就前述纖維狀填料的長寬比(平均長軸長度/平均短軸長度)而言，雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但較佳係8以上，更佳係9~30。若前述長寬比小於8，則因為纖維狀填料的纖維長度(長軸長度)過短，而熱傳導率下降。
此處，前述纖維狀填料的平均長軸長度及平均短軸長度係能夠藉由例如顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、粒度分布計等測定。
前述纖維狀填料的平均長軸長度係作為測定對象之纖維狀填料之纖維長度的算術平均值。
就前述熱傳導片中前述纖維狀填料的含量而言，雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但較佳係4體積%~40體積%，更佳係5體積%~35體積%，特佳係6體積%~30體積%。若前述含量小於4體積%，則難以獲得充分低的熱抵抗，若超過40體積%，則會對前述熱傳導片的成型性造成影響。
<<D50、D90>>
在前述熱傳導片中，前述纖維狀填料與前述熱傳導片係滿足以下的關係式(1)，且較佳係滿足以下的關係式(2)。
D90-D50≦A×0.035…關係式(1)
D90-D50≦A×0.018…關係式(2)
此處，D90係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積90%面積纖維長度(μm)，D50係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積50%面積纖維長度(μm)，A係前述熱傳導片的平均厚度(μm)。
藉由滿足前述關係式(2)，能夠使絕緣性更優異。
此處，「面積纖維長」係指由纖維狀填料的面積所加權後的纖維長度。
接著，在求得將纖維狀填料群的總面積作為100%的累積曲線時，將該累積曲線在10%、50%、90%的點之面積纖維長度各自作為D10、D50、D90。
D90-D50較佳係在50μm以下，更佳係在35μm以下。就D90-D50的下限值而言，雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但可舉出5μm等。
就調整前述纖維狀填料之D90-D50的方法而言，雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但可舉出以下的方法。
‧將市售之纖維狀填料分級，並調整成特定的纖維長度分布。
‧將塊狀或絲狀的填料切斷成一定的長度。
D50、D90係能夠藉由測定纖維狀填料的纖維長度並將測定結果以面積分布表示來求得，例如能夠藉由Malvern公司製的Morphologi G3、Malvern公司製的FPIA-3000來求得。
<熱傳導性填料>
就前述熱傳導性填料而言，只要是前述纖維狀填料以外的熱傳導性填料，則並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如無機物填料等。
就前述無機物填料而言，其形狀、材質、平均粒徑等均未有特別限制，能夠因應目的適當選擇。就前述形狀而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如球狀、橢圓球狀、塊狀、粒狀、扁平狀、針狀等。此等當中，就填充性的觀點來看，較佳係球狀、橢圓球狀，特佳係球狀。
再者，本說明書中，前述無機物填料係與前述纖維狀填料不同。
就前述無機物填料而言，可舉出例如氮化鋁(氮化鋁：AlN)、二氧化矽(Silica)、氧化鋁、氮化硼、二氧化鈦、玻璃、氧化鋅、碳化矽、矽(Silicon)、氧化矽、金屬粒子等。此等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。此等當中，從熱傳導率的觀點來看，較佳係氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氧化鋅、矽，特佳係氧化鋁、氮化鋁。
再者，前述無機物填料亦可施加表面處理。若以偶聯劑作為前述表面處理來處理前述無機物填料，則提升前述無機物填料的分散性，且提升熱傳導片的柔軟性。
就前述無機物填料的平均粒徑而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇。
於前述無機物填料為氧化鋁的情況下，其平均粒徑較佳係1μm~10μm，更佳係1μm~5μm，特佳係3μm~5μm。若前述平均粒徑小於1μm，則黏度變大，混合變得困難，若超過10μm，則前述熱傳導片的熱電阻變大。
於前述無機物填料為氮化鋁的情況下，其平均粒徑較佳係0.3μm~6.0μm，更佳係0.3μm~2.0μm，特佳係0.5μm~1.5μm。若前述平均粒徑小於0.3μm，則黏度變大，混合變得困難，若超過6.0μm，則前述熱傳導片的熱電阻變大。
前述無機物填料的平均粒徑係例如能夠藉由粒度分布計、掃描式電子顯微鏡(SEM)來測定。
又，前述無機物填料亦可為磁性金屬粉末。就前述磁性金屬粉末而言，能夠使用例如非晶質的金屬粉末或結晶質的金屬粉末。
就前述非晶質的金屬粉末而言，可舉出例如Fe-Si-B-Cr系、Fe-Si-B系、Co-Si-B系、Co-Zr系、Co-Nb系、Co-Ta系等金屬粉末。
就前述結晶質的金屬粉末而言，可舉出例如純鐵、Fe系、Co系、Ni系、Fe-Ni系、Fe-Co系、Fe-Al系、Fe-Si系、Fe-Si-Al系、Fe-Ni-Si-Al系等金屬粉末。又，就結晶質的金屬粉末而言，亦可使用在前述結晶質的金屬粉末添加微量的N(氮)、C(碳)、O(氧)、B(硼)等之精細化的微結晶質金屬粉末。
又，就前述磁性金屬粉末而言，亦可使用混合有兩種以上之材料相異或平均粒徑相異的磁性金屬粉末。
就前述磁性金屬粉末而言，雖然亦可為球狀、扁平狀等之形狀，但從提高填充性的觀點來看，因為其粒徑係數μm~數十μm，故較佳係球狀。如此之磁性金屬粉末係例如能夠藉由原子化(Atomize)法來製造。前述 原子化法係具有容易製作球狀粉末的優點，且原子化法係使熔融金屬從噴嘴流出，並將空氣、水、惰性氣體等之噴射(Jet)流吹掃於流出之熔融金屬，而使其作為液滴凝固並製作粉末的方法。藉由前述原子化法製造磁性金屬粉末時，為了使熔融金屬不會結晶化，冷卻速度較佳係在10-6(K/s)左右。藉由上述原子化法，於製造非晶質的金屬粉末時，能夠使非晶質的金屬粉末表面成為平滑的狀態。如此一來，若將表面凹凸少且比表面積小的非晶質金屬粉末作為磁性金屬粉末來使用，則能夠提高對於黏合劑樹脂的填充性。又，藉由進行偶聯處理能夠更進一步提升填充性。
前述熱傳導片中前述熱傳導性填料的含量較佳係30體積%~70體積%，更佳係40體積%~60體積%。
<其他成分>
就前述其他成分而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如觸變性賦予劑、分散劑、硬化促進劑、延遲劑、微黏著賦予劑、可塑劑、阻燃劑、抗氧化劑、穩定劑、著色劑等。
就前述熱傳導片的平均厚度而言，雖未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但較佳係0.05mm~5.00mm，更佳係0.07mm~4.00mm，特佳係0.10mm~3.00mm。
前述熱傳導片的平均厚度係例如能夠藉由測定熱傳導片之厚度的任意五個位置，在從其算數平均值算出。
(熱傳導片的製造方法)
本發明熱傳導片的製造方法係至少包含成型體製作步驟、成型體片製作步驟，且包含其他步驟。
前述熱傳導片的製造方法係製造本發明前述熱傳導片的方法。
<成型體製作步驟>
就前述成型體製作步驟而言，只要是藉由將含有黏合劑樹脂及導電性纖維狀填料的熱傳導性樹脂組成物成型成特定形狀並使其硬化，來獲得前述熱傳導性樹脂組成物之成型體的步驟，則並未特別限制，能夠因應目的適當選擇。
-熱傳導性樹脂組成物-
前述熱傳導性樹脂組成物係至少含有黏合劑樹脂及導電性纖維狀填料，較佳係還包含熱傳導性填料，且更因應必要，能夠包含其他成分。
就前述黏合劑樹脂而言，可舉出例如在前述熱傳導片的說明中所示例之前述黏合劑樹脂。
就導電性纖維狀填料而言，可舉出例如在前述熱傳導片的說明中所示例之前述導電性纖維狀填料。
就熱傳導性填料而言，可舉出例如在前述熱傳導片的說明中所示例之前述熱傳導性填料。
在前述成型體製作步驟中，就將前述熱傳導性樹脂組成物成型成特定形狀的方法而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如押出成型法、模具成型法等。
就前述押出成型法、及前述模具成型法而言，並未特別限制，能夠因應前述熱傳導性樹脂組成物的黏度或欲獲得之熱傳導片所要求的特性等，在習知的各種押出成型法、及模具成型法中選擇，並適宜採用之。
在前述押出成型法中，藉由押出模來押出前述熱傳導性樹脂組成物時，或在前述模具成型法中，將前述熱傳導性樹脂組成物壓入鑄模時，舉例來說，雖然前述黏合劑樹脂流動並沿其流動方向且使一部分的前述導電性纖維狀填料配向，但大部分的配向係隨機的。
再者，在前述押出成型法中，藉由押出模來押出前述熱傳導性樹脂組成物時，於押出模前端安裝有切口(slit)的情況下，相對於被押出之成型體塊狀物寬度方向的中央部分之導電性纖維狀填料係有容易配向的傾向。另一方面，相對於成型體塊狀物寬度方向的周邊部分係受到切口壁的影響，而使導電性纖維狀填料容易被隨機配向。
成型體(塊狀成型體)的尺寸及形狀係能夠因應欲求得之熱傳導片的尺寸來決定。舉例來說，剖面縱向的尺寸為0.5cm~15cm、橫向的尺寸為0.5cm~15cm的長方體。亦可因應必要來決定長方體的長度。
前述成型體製作步驟中前述熱傳導性樹脂組成物的硬化較佳係熱硬化。就前述熱硬化的硬化溫度而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，例如在含有前述黏合劑樹脂、液狀矽橡膠的主要成分、與硬化劑的情況下，其較佳係80℃~120℃。就前述熱硬化的硬化時間而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如1小時~10小時等。
<成型體片製作步驟>
就前述成型體片製作步驟而言，只要是將前述成型體切斷成片狀，並獲得成型體片的步驟，則並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，例如能夠藉由切片(Slice)裝置來進行。
就前述切片裝置而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如超音波切割機、刨子(刨)等。就前述成型體的切斷方向而言，在使用押出成型法作為成型方法的情況下，因為成型體亦配向於押出方向，故切斷方向較佳係相對於押出方向60度~120度，更佳係70度~110度。
就前述成型體片的平均厚度而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如0.3mm~5.0mm等。
<其他步驟>
就前述其他步驟而言，可舉出例如按壓步驟等。
<<按壓步驟>>
就前述按壓步驟而言，只要是按壓前述成型體片的步驟，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇。
藉由進行前述按壓步驟，能夠使前述成型體片的表面平滑化，並增加與其他材料的密著性，且能夠降低在施加輕荷重時的界面接觸電阻。
前述按壓係能夠使用例如由平板與表面平坦的按壓頭而成之一對的按壓裝置來進行。又，亦可使用夾送輥來進行。
就前述按壓時的壓力而言，雖並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，但若壓力過低而不能進行按壓時，則具有熱電阻不會產生改變的傾 向；若壓力過高，則成型體片會有延伸的傾向，故壓力較佳係0.1MPa~100MPa，更佳係0.5MPa~95MPa。
(半導體裝置)
本發明的半導體裝置係至少具有熱源、散熱部材、熱傳導片，且更因應必要，具有其他部材。
前述熱傳導片係被挾持在前述熱源與前述散熱部材之間。
<熱源>
就前述熱源而言，並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如電子部件。就前述電子部件而言，可舉出例如CPU、微處理器(MPU,Microprocessor Unit)、圖形演算元件等。
<散熱部材>
就前述散熱部材而言，只要是將前述熱源所產生之熱傳導至外部並使其擴散之材料，則並未特別限制，能夠因應目的適當選擇，可舉出例如散熱器、冷卻器、散熱片、熱擴散器、押出模墊、印刷基板、冷卻風扇、珀耳帖(Peltier)元件、熱管、筐體等。
<熱傳導片>
前述熱傳導片係本發明的前述熱傳導片。
使用圖式說明本發明的半導體裝置。
圖1係顯示本發明半導體裝置一例的概略剖面圖。
半導體裝置係具有熱傳導片1、熱擴散器2、電子部件3、散熱片5、與配線基板6。
熱傳導片1係將電子部件3所發出的熱加以散熱者，如圖1所示，熱傳導片1被固定於與熱擴散器2之電子部件3相面對的主面2a，且被夾持於電子部件3與熱擴散器2之間。又，熱傳導片1被夾持於熱擴散器2與散熱片5之間。接著，熱傳導片1與熱擴散器2一同將電子部件3的熱加以散熱。
熱擴散器2係例如形成為方形板狀，且具有與電子部件3相面對的主面2a、及沿主面2a之外周圍直立設置的側壁2b。熱擴散器2於側壁2b包圍的主面2a設置熱傳導片1，又於與主面2a相反側之另一面2c間隔熱傳導片1來設置散熱片5。若熱擴散器2具有越高熱傳導率，則熱電阻越減少，且因為吸收半導體元件等之電子部件3的熱效率越高，故可使用例如熱傳導性良好的銅或鋁來形成。
電子部件3係例如球柵陣列封裝(BGA,Ball Grid Array)等之半導體封裝元件，且被安裝於配線基板6。又，熱擴散器2之側壁2b的前端面亦被安裝於配線基板6，藉此經由側壁2b隔開特定之距離來包圍電子部件3。
接著，藉由於熱擴散器2之主面2a上接著熱傳導片1，來吸收電子部件3發出的熱，且藉由散熱片5進行散熱。熱擴散器2與熱傳導片1之接著能夠藉由熱傳導片1本身的黏著力來進行。
〔實施例〕
接著，針對本發明之實施例加以說明。本發明並不限定於以下的實施例。
(實施例1)
於實施例1，使經矽烷偶合劑偶合處理之平均粒徑為4μm的氧化鋁粒子(熱傳導性粒子：電氣化學工業股份有限公司製)、平均纖維長度150μm且平均纖維徑9μm之瀝青系碳纖維(熱傳導性纖維，XN80C-15F，有施膠劑(Sizing agent)：日本石墨纖維股份有限公司製)分散於二液性加成反應型液狀矽樹脂中，且以體積比計，二液性加成反應型液狀矽樹脂：鋁粒子：瀝青系碳纖維=33vol%：53.5vol%：13.5vol%，而調製矽樹脂組成物(熱傳導性樹脂組成物)。二液性加成反應型液狀矽樹脂係以矽樹脂A液(主要成分)50質量%、矽樹脂B液(硬化劑)50質量%之比率而混合者。將得到之矽樹脂組成物押出至內壁貼有經剝離處理的PET薄膜的長方體狀的模具(30mm×30mm)中而成型為矽樹脂成型體。將得到之矽樹脂成型體置於烘箱，於100℃硬化6小時作成矽樹脂硬化物。將得到之矽樹脂硬化物在烘箱於100℃加熱1小時後，以超音波切割機切斷，獲得平均厚度約2000μm的成型體片。超音波切割機之切片速度設為每秒50mm。又，被賦予於超音波切割機的超音波振動係被設為振盪頻率20.5kHz，振幅60μm。
(實施例2)
於實施例2，使經矽烷偶合劑偶合處理之平均粒徑為4μm的氧化鋁粒子(熱傳導性粒子：電氣化學工業股份有限公司製)、平均纖維長度150μm且平均纖維徑9μm之瀝青系碳纖維(熱傳導性纖維，XN80C-15F，無施膠劑：日本石墨纖維股份有限公司製)分散於二液性加成反應型液狀矽樹脂中，且以體積 比計，二液性加成反應型液狀矽樹脂：鋁粒子：瀝青系碳纖維=33vol%：53.5vol%：13.5vol%，而調製矽樹脂組成物(熱傳導性樹脂組成物)。二液性加成反應型液狀矽樹脂係以矽樹脂A液(主要成分)50質量%、矽樹脂B液(硬化劑)50質量%之比率而混合者。將得到之矽樹脂組成物押出至內壁貼有經剝離處理的PET薄膜的長方體狀的模具(30mm×30mm)中而成型為矽樹脂成型體。將得到之矽樹脂成型體置於烘箱，於100℃硬化6小時作成矽樹脂硬化物。將得到之矽樹脂硬化物在烘箱於100℃加熱1小時後，以超音波切割機切斷，獲得平均厚度約2000μm的成型體片。超音波切割機之切片速度設為每秒50mm。又，被賦予於超音波切割機的超音波振動係被設為振盪頻率20.5kHz，振幅60μm。
(實施例3)
於實施例3，使經矽烷偶合劑偶合處理之平均粒徑為4μm的氧化鋁粒子(熱傳導性粒子：電氣化學工業股份有限公司製)、平均纖維長度200μm且平均纖維徑9μm之瀝青系碳纖維(熱傳導性纖維，XN80C-20F，無施膠劑：日本石墨纖維股份有限公司製)分散於二液性加成反應型液狀矽樹脂中，且以體積比計，二液性加成反應型液狀矽樹脂：鋁粒子：瀝青系碳纖維=33vol%：53.5vol%：13.5vol%，而調製矽樹脂組成物(熱傳導性樹脂組成物)。二液性加成反應型液狀矽樹脂係以矽樹脂A液(主要成分)50質量%、矽樹脂B液(硬化劑)50質量%之比率而混合者。將得到之矽樹脂組成物押出至內壁貼有經剝離處理的PET薄膜的長方體狀的模具(30mm×30mm)中而成型為矽樹脂成型體。將得到之矽樹脂成型體置於烘箱，於100℃硬化6小時作成矽樹脂硬化物。將得到之矽樹脂硬化物在烘箱於 100℃加熱1小時後，以超音波切割機切斷，獲得平均厚度約2000μm的成型體片。超音波切割機之切片速度設為每秒50mm。又，被賦予於超音波切割機的超音波振動係被設為振盪頻率20.5kHz，振幅60μm。
(比較例1)
於比較例1，使經矽烷偶合劑偶合處理之平均粒徑為4μm的氧化鋁粒子(熱傳導性粒子：電氣化學工業股份有限公司製)、平均纖維長度150μm且平均纖維徑9μm之瀝青系碳纖維(熱傳導性纖維，XN80C-15M，有施膠劑：日本石墨纖維股份有限公司製)分散於二液性加成反應型液狀矽樹脂中，且以體積比計，二液性加成反應型液狀矽樹脂：鋁粒子：瀝青系碳纖維=33vol%：53.5vol%：13.5vol%，而調製矽樹脂組成物(熱傳導性樹脂組成物)。二液性加成反應型液狀矽樹脂係以矽樹脂A液(主要成分)50質量%、矽樹脂B液(硬化劑)50質量%之比率而混合者。將得到之矽樹脂組成物押出至內壁貼有經剝離處理的PET薄膜的長方體狀的模具(30mm×30mm)中而成型為矽樹脂成型體。將得到之矽樹脂成型體置於烘箱，於100℃硬化6小時作成矽樹脂硬化物。將得到之矽樹脂硬化物在烘箱於100℃加熱1小時後，以超音波切割機切斷，獲得平均厚度約2000μm的成型體片。超音波切割機之切片速度設為每秒50mm。又，被賦予於超音波切割機的超音波振動係被設為振盪頻率20.5kHz，振幅60μm。
(比較例2)
於比較例2，使經矽烷偶合劑偶合處理之平均粒徑為4μm的氧化鋁粒子(熱傳導性粒子：電氣化學工業股份有限公司製)、平均纖維長度150μm且平均纖維 徑9μm之瀝青系碳纖維(熱傳導性纖維，XN80C-15M，無施膠劑：日本石墨纖維股份有限公司製)分散於二液性加成反應型液狀矽樹脂中，且以體積比計，二液性加成反應型液狀矽樹脂：鋁粒子：瀝青系碳纖維=33vol%：53.5vol%：13.5vol%，而調製矽樹脂組成物(熱傳導性樹脂組成物)。二液性加成反應型液狀矽樹脂係以矽樹脂A液(主要成分)50質量%、矽樹脂B液(硬化劑)50質量%之比率而混合者。將得到之矽樹脂組成物押出至內壁貼有經剝離處理的PET薄膜的長方體狀的模具(30mm×30mm)中而成型為矽樹脂成型體。將得到之矽樹脂成型體置於烘箱，於100℃硬化6小時作成矽樹脂硬化物。將得到之矽樹脂硬化物在烘箱於100℃加熱1小時後，以超音波切割機切斷，獲得平均厚度約2000μm的成型體片。超音波切割機之切片速度設為每秒50mm。又，被賦予於超音波切割機的超音波振動係被設為振盪頻率20.5kHz，振幅60μm。
(比較例3)
於比較例3，使經矽烷偶合劑偶合處理之平均粒徑為4μm的氧化鋁粒子(熱傳導性粒子：電氣化學工業股份有限公司製)、平均纖維長度200μm且平均纖維徑9μm之瀝青系碳纖維(熱傳導性纖維，XN80C-20M，無施膠劑：日本石墨纖維股份有限公司製)分散於二液性加成反應型液狀矽樹脂中，且以體積比計，二液性加成反應型液狀矽樹脂：鋁粒子：瀝青系碳纖維=33vol%：53.5vol%：13.5vol%，而調製矽樹脂組成物(熱傳導性樹脂組成物)。二液性加成反應型液狀矽樹脂係以矽樹脂A液(主要成分)50質量%、矽樹脂B液(硬化劑)50質量%之比率而混合者。將得到之矽樹脂組成物押出至內壁貼有經剝離處理的PET薄膜的長方體狀的模具(30mm×30mm)中而成型為矽樹脂成型體。將得到之矽樹脂成型體置於 烘箱，於100℃硬化6小時作成矽樹脂硬化物。將得到之矽樹脂硬化物在烘箱於100℃加熱1小時後，以超音波切割機切斷，獲得平均厚度約2000μm的成型體片。超音波切割機之切片速度設為每秒50mm。又，被賦予於超音波切割機的超音波振動係被設為振盪頻率20.5kHz，振幅60μm。
〔體積電阻率的測定〕
以依據JIS K-6911的方法，使用三菱化學Analytech公司製Hiresta(MCP-HT800)及URS探針，測定體積電阻率。
〔熱傳導率的測定〕
以依據ASTM-D5470的測定方法，測定施加荷重1kgf/cm2之熱傳導片(成型體片)的熱傳導率。
〔纖維長度測定〕
以Malvern公司製的Morphologi G3，測定所使用之碳纖維的纖維長度分布。
此處，D90係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積90%面積纖維長度(μm)。
D50係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積50%面積纖維長度(μm)。
D10係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積10%面積纖維長度(μm)。
將結果顯示於表1。
Figure 106131013-A0305-02-0025-1
於以下顯示測定體積電阻率時，測定電壓的可測定範圍。於小於可測定範圍的情況下，表記為「UR」，於超過可測定範圍的情況下，表記為「OR」。
Figure 106131013-A0305-02-0025-2
Figure 106131013-A0305-02-0026-3
從本發明人們的實驗結果來看，在前述熱傳導片中，藉由使前述導電性纖維狀填料與前述熱傳導片係滿足以下的關係式(1)，確認到能夠達成提升熱傳導性與確保絕緣性之難以兼得的目的。又，藉由滿足前述關係式(2)，能夠獲得絕緣性更優異的結果。
再者，除了D90-D50以外，雖然亦針對D50-D10及D90-D10是否具備同時提升熱傳導性與確保絕緣性之關係進行探討，但並未認為具有相關關係。
1:熱傳導片
2:熱擴散器
2a:主面
2b:側壁
2c:另一面
3:電子部件
5:散熱片
6:配線基板

Claims (7)

  1. 一種熱傳導片，其係含有黏合劑樹脂與導電性纖維狀填料的熱傳導片，其特徵在於：前述導電性纖維狀填料與前述熱傳導片係滿足以下的關係式(1)：D90-D50≦A×0.035…關係式(1)此處，D90係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積90%面積纖維長度(μm)，D50係指前述導電性纖維狀填料的纖維長度分布中，以短纖維長度側為始的累積50%面積纖維長度(μm)，A係前述熱傳導片的平均厚度(μm)。
  2. 如請求項1所述之熱傳導片，其中，前述導電性纖維狀填料與前述熱傳導片係滿足以下的關係式(2)：D90-D50≦A×0.018…關係式(2)。
  3. 如請求項1所述之熱傳導片，其中，前述導電性纖維狀填料係碳纖維。
  4. 如請求項1所述之熱傳導片，其中，還包含前述導電性纖維狀填以外的熱傳導性填料。
  5. 如請求項1所述之熱傳導片，其中，前述黏合劑樹脂係矽樹脂(silicone)。
  6. 如請求項1所述之熱傳導片，其中，前述導電性纖維狀填料的長寬比(平均長軸長度/平均短軸長度)係8以上。
  7. 一種半導體裝置，其係包含： 熱源；散熱部材；熱傳導片，其係被挾持在前述熱源與前述散熱部材之間；其中，前述熱傳導片係請求項1~6中任一項所述之熱傳導片。
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