TWI763868B - 散熱片材、散熱片材之製造方法及積層體 - Google Patents

散熱片材、散熱片材之製造方法及積層體

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TWI763868B
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乾靖
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Abstract

本發明提供一種可有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之散熱片材。 本發明之散熱片材包含縱橫比為2以下之第1無機粒子、縱橫比超過2之第2無機粒子、及黏合劑樹脂，於厚度方向之第1表面側之厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量，且大於中央之厚度70%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。

Description

散熱片材、散熱片材之製造方法及積層體
本發明係關於一種包含無機粒子與黏合劑樹脂之散熱片材及散熱片材之製造方法。又，本發明係關於一種具備包含無機粒子與黏合劑樹脂之絕緣層之積層體。
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。業界存在使用上述樹脂組合物製作導熱性片材或預浸體之情況。
於下述專利文獻1中揭示有包含氮化硼之導熱性片材之一例。專利文獻1中揭示有於熱硬化性樹脂中分散有一部分或全部為凝集粒子狀態之氮化硼粒子之導熱性片材。上述導熱性片材進而含有金屬氧化物粒子。於上述導熱性片材中，上述金屬氧化物粒子與上述氮化硼粒子之合計含量為40體積%～70體積%。於上述導熱性片材中，上述金屬氧化物粒子與上述氮化硼粒子之體積比率為10：90～50：50。於上述導熱性片材中，上述金屬氧化物粒子之中值粒徑為0.5 μm～30 μm。
又，下述專利文獻2中揭示有包含導熱性球狀填料(氮化硼除外)、氮化硼及黏合劑樹脂之導熱性絕緣片材。上述導熱性絕緣片材同時滿足以下之條件(1)～(7)。條件(1)：上述導熱性絕緣片材之空隙率為0.2以下。條件(2)：上述導熱性絕緣片材具有：含有導熱性球狀填料(氮化硼除外)且可能含有氮化硼之層(A)、與含有氮化硼且可能含有導熱性球狀填料(氮化硼除外)之層(B)。條件(3)：上述層(A)與上述層(B)係以上述層(B)不位於最外層之方式交替積層。條件(4)：位於最外側之上述層(Aout )中可能含有之導熱性球狀填料(氮化硼除外)之質量相對大於上述層(B)中可能含有之導熱性球狀填料(氮化硼除外)之質量。條件(5)：上述層(Aout )中之導熱性球狀填料(氮化硼除外)與氮化硼之合計含量於層(Aout )中之導熱性球狀填料(氮化硼除外)、氮化硼及黏合劑樹脂之合計100體積%中大於50體積%。條件(6)：上述氮化硼為造粒成鱗片狀、或鱗片狀一次粒子之造粒體。條件(7)：上述層(B)包含於導熱性球狀填料(氮化硼除外)、氮化硼及黏合劑樹脂之合計100質量%中為30質量%～90質量%之氮化硼。
於下述專利文獻3中揭示有包含氮化硼之預浸體之一例。專利文獻3中揭示有將包含兩種成分以上無機填充材之熱硬化性樹脂組合物加工成片狀且半硬化狀態之加熱加壓成形用預浸體。上述無機填充材包含作為一次粒子之凝集體之填充材(1)，該凝集體之平均粒徑d1為10 μm以上且70 μm以下。上述無機填充材包含粒子狀之填充材(2)，其單個粒子之平均粒徑d2為0.1 μm以上且30 μm以下。於上述熱硬化性樹脂組合物中，於熱硬化性樹脂固形物成分與上述無機填充材之合計100體積%中，上述填充材(1)之含量為5體積%～40體積%。於上述熱硬化性樹脂組合物中，於熱硬化性樹脂固形物成分與上述無機填充材之合計100體積%中，上述填充材(2)之含量為10體積%～50體積%。於上述熱硬化性樹脂組合物100體積%中，上述無機填充材之合計含量為20體積%～80體積%。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-32496號公報 [專利文獻2]日本專利第6135817號公報 [專利文獻3]日本專利特開2012-219251號公報
[發明所欲解決之問題]
如專利文獻1～3記載之先前之包含氮化硼之導熱性片材等存在與銅箔或金屬板等積層而作為積層體使用之情況。存在藉由對上述積層體中之上述銅箔利用蝕刻等進行處理而形成電路圖案之情況。
如專利文獻1～3記載之先前之包含氮化硼之導熱性片材等儘管因使用氮化硼而可提高導熱性，但難以提高導熱性片材等與銅箔之接著性。又，如專利文獻2記載之先前之導熱性絕緣片材由於在導熱性絕緣片材之構成上，最外層之導熱率較低而最外層之熱阻變大，故難以提高導熱性絕緣片材整體之導熱性。先前之包含氮化硼之導熱性片材等難以兼備導熱性與接著性。
又，先前之包含氮化硼之導熱性片材等存在產生孔隙、絕緣性降低之情況。進而，於將先前之包含氮化硼之導熱性片材等用於積層體之情形時，如上所述，難以提高導熱性片材等與銅箔之接著性，因此存在所形成之電路圖案自積層體剝離之情況。若電路圖案發生剝離，則存在剝離之電路圖案與積層體之外表面之間發生局部放電而積層體劣化之情況。結果會導致長期絕緣可靠性降低。
本發明之目的在於提供一種可有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之散熱片材及散熱片材之製造方法。又，本發明之目的在於提供一種可有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之積層體。 [解決問題之技術手段]
根據本發明之較廣態樣，提供一種散熱片材，其包含平均縱橫比為2以下之第1無機粒子、平均縱橫比超過2之第2無機粒子、及黏合劑樹脂，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，於自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量，自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量大於從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。
於本發明之散熱片材之某一特定態樣中，上述散熱片材於上述第1無機粒子與上述第2無機粒子之合計100體積%中，包含30體積%以下之上述第1無機粒子。
於本發明之散熱片材之某一特定態樣中，上述第1無機粒子之平均粒徑未達20 μm。
於本發明之散熱片材之某一特定態樣中，上述第1無機粒子之材料包含鋁元素或碳元素。
於本發明之散熱片材之某一特定態樣中，上述第1無機粒子之平均圓形度為0.9以上。
於本發明之散熱片材之某一特定態樣中，上述第2無機粒子之平均縱橫比為15以下。
於本發明之散熱片材之某一特定態樣中，上述第2無機粒子之材料為氮化硼。
於本發明之散熱片材之某一特定態樣中，上述氮化硼為凝集粒子。
於本發明之散熱片材之某一特定態樣中，上述第1無機粒子之導熱率與上述第2無機粒子之導熱率分別為10 W/m・K以上。
於本發明之散熱片材之某一特定態樣中，上述黏合劑樹脂包含熱硬化性化合物與熱硬化劑。
根據本發明之較廣態樣，提供一種散熱片材之製造方法，其係製造上述散熱片材之方法，包括如下步驟：調配平均縱橫比為2以下之上述第1無機粒子、平均縱橫比超過2之上述第2無機粒子、及上述黏合劑樹脂。
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為相反側之表面之導電層，上述絕緣層包含平均縱橫比為2以下之第1無機粒子、平均縱橫比超過2之第2無機粒子、及黏合劑樹脂，上述絕緣層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，於上述絕緣層之自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量，上述絕緣層之自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量大於上述絕緣層之從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。 [發明之效果]
本發明之散熱片材包含平均縱橫比為2以下之第1無機粒子、平均縱橫比超過2之第2無機粒子、及黏合劑樹脂。本發明之散熱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。於本發明之散熱片材中，於自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量。將從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域設為中央區域。於本發明之散熱片材中，自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量大於上述中央區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。本發明之散熱片材由於具備上述構成，故而可有效地提高接著性與長期絕緣可靠性。
本發明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為相反側之表面之導電層。於本發明之積層體中，上述絕緣層包含平均縱橫比為2以下之第1無機粒子、平均縱橫比超過2之第2無機粒子、及黏合劑樹脂。於本發明之積層體中，上述絕緣層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。於本發明之積層體中，於上述絕緣層之自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量。將上述絕緣層之從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域設為中央區域。於本發明之積層體中，上述絕緣層之自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量大於上述絕緣層之上述中央區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。本發明之積層體由於具備上述構成，故而可有效地提高接著性與長期絕緣可靠性。
以下詳細地說明本發明。
(散熱片材及積層體) 本發明之散熱片材包含平均縱橫比為2以下之第1無機粒子、平均縱橫比超過2之第2無機粒子、及黏合劑樹脂。本發明之散熱片材包含複數個第1無機粒子。本發明之散熱片材包含複數個第2無機粒子。
本發明之散熱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。於本發明之散熱片材中，上述第1表面與上述第2表面相對向。於本發明之散熱片材中，於自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量。將從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域設為中央區域。於本發明之散熱片材中，自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量大於上述中央區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。
本發明之散熱片材係藉由調配上述第1無機粒子、上述第2無機粒子及上述黏合劑樹脂而獲得。
本發明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為相反側之表面之導電層。於本發明之積層體中，上述絕緣層包含平均縱橫比為2以下之第1無機粒子、平均縱橫比超過2之第2無機粒子、及黏合劑樹脂。於本發明之積層體中，上述絕緣層包含複數個第1無機粒子。於本發明之積層體中，上述絕緣層包含複數個第2無機粒子。於本發明之積層體中，上述絕緣層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。於本發明之積層體中，於上述絕緣層之自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量。將上述絕緣層之從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域設為中央區域。於本發明之積層體中，上述絕緣層之自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量大於上述絕緣層之上述中央區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。
本發明之散熱片材及本發明之積層體由於具備上述構成，故而可有效地提高接著性與長期絕緣可靠性。
觀察於散熱片材之第1表面上積層有銅箔等導電層之積層體(於積層體中，散熱片材為絕緣層)中，散熱片材與導電層發生剝離時之剝離形態。進而，關於該剝離之形態，本發明者等人發現存在如下情況：因於散熱片材之第1表面附近區域沿面方向配向之第2無機粒子破斷或剝離而導致於散熱片材之第1表面附近區域內發生剝離。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，散熱片材之第1表面附近區域不僅包含縱橫比相對較大之第2無機粒子、且包含縱橫比相對較小之第1無機粒子。於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，於在散熱片材上積層導熱體或銅箔等導電層並藉由加壓等製作積層體時，第2無機粒子受到第1無機粒子之控制而沿厚度方向配向。因此，可減少沿面方向配向之第2無機粒子之含量，故可使散熱片材之第1表面附近區域內不易發生剝離。又，沿厚度方向配向之第2無機粒子發揮作為錨之功能，故可使絕緣層之第1表面附近區域內不易發生剝離。
結果，對於本發明之散熱片材及本發明之積層體，可更有效地提高散熱片材與銅箔等導電層之接著性。
又，於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，散熱片材之第1表面附近區域之第2無機粒子受到控制而沿厚度方向配向，進而，可增加散熱片材之第1表面附近區域以外之區域之第2無機粒子之含量，因此可更有效地提高散熱片材及積層體之導熱性。尤其於使用氮化硼作為第2無機粒子之情形時，由於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的性質，故而藉由控制氮化硼之配向，可更有效地提高厚度方向之導熱性。
又，於本發明之積層體中，存在藉由對作為導電層之銅箔進行蝕刻等處理而形成電路圖案之情況。若所形成之電路圖案自積層體剝離，則存在剝離之電路圖案與積層體之外表面之間發生局部放電而積層體劣化、長期絕緣可靠性降低之情況。於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，如上所述可提高散熱片材與銅箔等導電層之接著性，因此可防止所形成之電路圖案自積層體剝離，可更有效地提高長期絕緣可靠性。於僅由第2無機粒子構成散熱片材之情形時，存在如下情況：於散熱片材內部在第2無機粒子之不同濃度之部位發生應力集中時，容易引起面方向上之剝離，剝離部位之局部放電會導致長期絕緣可靠性降低。於本發明中，使用第1無機粒子與第2無機粒子，可藉由第1無機粒子抑制層間剝離，因此可更有效地提高長期絕緣可靠性。又，藉由使用第1無機粒子，可降低散熱片材形成前之散熱片材形成用材料(硬化性材料)之黏度，而可製作更均質之散熱片材。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，於自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域(R1)之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量。上述區域(R1)係圖3中之第1表面1a與虛線L1之間之區域。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述區域(R1)100體積%中之上述第1無機粒子之含量較佳為5體積%以上，更佳為10體積%以上，又，較佳為35體積%以下，更佳為25體積%以下。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述區域(R1)100體積%中之上述第2無機粒子之含量較佳為10體積%以上，更佳為20體積%以上，又，較佳為未達50體積%，更佳為40體積%以下。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，上述區域(R1)之100體積%中之上述第1無機粒子之含量大於從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域(R2)之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。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中之虛線L1與虛線L2之間之區域。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述區域(R2)100體積%中之上述第1無機粒子之含量較佳為0體積%(不含有)以上，更佳為0.3體積%以上，又，較佳為7體積%以下，更佳為3體積%以下。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述區域(R2)100體積%中之上述第2無機粒子之含量較佳為0體積%(不含有)以上，更佳為0.5體積%以上，又，較佳為10體積%以下，更佳為5體積%以下。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，於自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度15%之區域(R3)之100體積%中，上述第2無機粒子之含量較佳為大於上述第1無機粒子之含量。上述區域(R3)係圖3中之第2表面1b與虛線L2之間之區域。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度15%之區域(R3)之100體積%中之上述第1無機粒子之含量較佳為大於上述區域(R2)之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。上述區域(R2)係圖3中之虛線L1與虛線L2之間之區域。上述區域(R3)係圖3中之第2表面1b與虛線L2之間之區域。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述區域(R3)100體積%中之上述第1無機粒子之含量較佳為5體積%以上，更佳為10體積%以上，又，較佳為35體積%以下，更佳為25體積%以下。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述區域(R3)100體積%中之上述第2無機粒子之含量較佳為10體積%以上，更佳為20體積%以上，又，較佳為未達50體積%，更佳為40體積%以下。
上述區域(R1)、上述區域(R2)及上述區域(R3)100體積%中之無機粒子之含量可根據上述散熱片材或積層體之剖面之電子顯微鏡圖像而算出。
(第1無機粒子) 本發明之散熱片材及本發明之積層體包含第1無機粒子。上述第1無機粒子較佳為具有絕緣性。上述第1無機粒子較佳為絕緣性粒子。上述第1無機粒子例如為無機填料。作為上述第1無機粒子，使用至少一種無機粒子。上述第1無機粒子可僅使用1種無機粒子，亦可將2種以上之無機粒子併用。可調配2種以上之無機粒子而構成第1無機粒子。可將由某材料所形成之無機粒子和由與上述某材料不同之材料所形成之無機粒子進行混合而構成第1無機粒子。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，上述第1無機粒子之平均縱橫比為2以下。上述第1無機粒子之平均縱橫比之下限並無特別限定。上述第1無機粒子之平均縱橫比可為1以上。
上述第1無機粒子之縱橫比表示長徑/短徑。上述第1無機粒子之縱橫比係藉由利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察任意選擇之第1無機粒子，測定各無機粒子之長徑/短徑而求出。上述平均縱橫比可藉由將任意50個第1無機粒子之縱橫比進行平均而求出。任意50個第1無機粒子之平均縱橫比大致等於第1無機粒子整體之平均縱橫比。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，上述第1無機粒子之粒徑較佳為1 μm以上。
關於上述第1無機粒子之粒徑，於無機粒子為真球狀之情形時，意指直徑，於無機粒子為真球狀以外之形狀之情形時，意指假定為與無機粒子體積相當之真球時之直徑。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述第1無機粒子之平均粒徑較佳為6 μm以上，更佳為7 μm以上，又，較佳為未達20 μm，更佳為18 μm以下。
上述第1無機粒子之平均粒徑係藉由將平均縱橫比為2以下之第1無機粒子整體之粒徑進行平均而求出。
上述第1無機粒子之平均粒徑較佳為將以體積基準計之粒徑進行平均所得之平均粒徑。上述第1無機粒子之平均粒徑較佳為第1無機粒子之累積體積為50%時之第1無機粒子之粒徑(d50)。上述第1無機粒子之平均粒徑可使用堀場製作所公司製造之「雷射繞射式粒度分佈測定裝置」測定。上述第1無機粒子之平均粒徑亦可藉由如下方式求出：利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察任意選擇之50個第1無機粒子，測定各無機粒子之粒徑，算出平均值。任意50個第1無機粒子之平均粒徑大致等於第1無機粒子整體之平均粒徑。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述第1無機粒子之平均圓形度較佳為0.70以上，更佳為0.80以上，又，較佳為1.00以下。
關於上述第1無機粒子之圓形度，可測定自將上述第1無機粒子與熱硬化性樹脂等混合所製作之積層體剖面之電子顯微鏡圖像中任意選擇之第1無機粒子之截面面積(S)及周長(L)，根據下述式(1)而算出。上述圓形度係表示圓近似值，上述圓形度越接近1，表示越近似於圓。
圓形度＝[4πS/L2 ] 式(1)
為了有效發揮本發明之效果，上述第1無機粒子之平均圓形度較佳為0.90以上。上述第1無機粒子之平均圓形度可超過0.90。
上述第1無機粒子之平均圓形度係藉由將平均縱橫比為2以下之第1無機粒子整體之圓形度進行平均而求出。
上述第1無機粒子之平均圓形度可藉由將任意選擇之50個第1無機粒子之圓形度進行平均而求出。任意50個第1無機粒子之平均圓形度大致等於第1無機粒子整體之平均圓形度。
上述第1無機粒子較佳為球狀粒子或弧形粒子。上述第1無機粒子可為球狀粒子，亦可為弧形粒子。此處，所謂球狀粒子，意指上述圓形度為0.95以上之粒子。又，所謂弧形粒子，意指整體形狀帶有弧度且結晶角較少之粒子，具體而言，意指上述圓形度為0.70以上且0.90以下之粒子。於上述第1無機粒子為球狀粒子之情形時，可有效地提高散熱片材之流動性。又，於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，若表面附近存在球狀粒子，則可抑制發生電場集中，可抑制產生局部放電。結果，可更有效地提高散熱片材及積層體之長期絕緣可靠性。於上述第1無機粒子為弧形粒子之情形時，可有效地提高散熱片材及積層體之導熱性。於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，作為上述第1無機粒子，可僅使用球狀粒子，亦可僅使用弧形粒子，亦可併用球狀粒子與弧形粒子。於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，作為上述第1無機粒子，較佳為併用球狀粒子與弧形粒子。
上述第1無機粒子之材料並無特別限定。上述第1無機粒子較佳為絕緣性填料。上述第1無機粒子之材料可並非氮化硼。作為上述第1無機粒子之材料，例如可列舉：氧化鋁(alumina)、氧化鈣及氧化鎂等金屬氧化物，氮化鋁及氮化鈦等金屬氮化物，氫氧化鋁及氫氧化鎂等金屬氫氧化物，碳酸鈣及碳酸鎂等碳酸金屬鹽，矽酸鈣等矽酸金屬鹽，水合金屬化合物，晶質二氧化矽、非晶質二氧化矽，氮化硼，碳化矽以及金剛石等。上述第1無機粒子之材料可僅使用1種，亦可將2種以上併用。
就實用上之觀點、及就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述第1無機粒子之材料較佳為包含鋁元素或碳元素。就實用上之觀點、及就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述第1無機粒子之材料較佳為氧化鋁(alumina)、氮化鋁、氫氧化鋁或金剛石，更佳為氧化鋁(alumina)或金剛石。該等較佳材料可僅使用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，上述第1無機粒子之導熱率較佳為10 W/m・K以上，更佳為20 W/m・K以上。上述第1無機粒子之導熱率之上限並無特別限定。上述第1無機粒子之導熱率可為300 W/m・K以下，亦可為200 W/m・K以下。若上述第1無機粒子之導熱率處於上述較佳範圍，則可提高接著性與絕緣性，進而可提高導熱性。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，於上述散熱片材100體積%中及上述絕緣層100體積%中，上述第1無機粒子之含量較佳為2體積%以上，更佳為3體積%以上，又，較佳為20體積%以下，更佳為17體積%以下。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，於上述散熱片材及上述絕緣層中，於上述第1無機粒子與上述第2無機粒子之合計100體積%中，較佳為包含上述第1無機粒子30體積%以下，更佳為包含25體積%以下。於上述第1無機粒子與上述第2無機粒子之合計100體積%中，上述第1無機粒子之含量之下限並無特別限定。於上述第1無機粒子與上述第2無機粒子之合計100體積%中，上述第1無機粒子之含量可為5體積%以上，亦可為10體積%以上。
(第2無機粒子) 本發明之散熱片材及本發明之積層體包含第2無機粒子。上述第2無機粒子較佳為具有絕緣性。上述第2無機粒子較佳為絕緣性粒子。上述第2無機粒子例如為無機填料。上述第2無機粒子較佳為絕緣性填料。作為上述第2無機粒子，使用至少一種無機粒子。上述第2無機粒子可僅使用1種無機粒子，亦可將2種以上之無機粒子併用。可調配2種以上之無機粒子而構成第2無機粒子。可將由某材料所形成之無機粒子和由與上述某材料不同之材料所形成之無機粒子進行混合而構成第2無機粒子。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，上述第2無機粒子之平均縱橫比超過2。就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述第2無機粒子之平均縱橫比較佳為4以上，更佳為5以上，又，較佳為15以下，更佳為12以下。上述第2無機粒子例如為板狀填料。於本說明書中，粒子亦包括板狀填料在內。
上述第2無機粒子之縱橫比表示長徑/短徑。上述第2無機粒子之縱橫比係藉由利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察將第2無機粒子與硬化性樹脂進行混合並使之硬化所製作之片材或積層體之剖面，測定第2無機粒子之長徑/短徑而求出。上述平均縱橫比可藉由將任意50個第2無機粒子之縱橫比進行平均而求出。任意50個第2無機粒子之平均縱橫比大致等於第2無機粒子整體之平均縱橫比。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，上述第2無機粒子之粒徑較佳為1 μm以上。
上述第2無機粒子之粒徑較佳為長徑。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述第2無機粒子之平均長徑較佳為3 μm以上，更佳為5 μm以上，又，較佳為40 μm以下，更佳為20 μm以下。
上述第2無機粒子之平均長徑係藉由將平均縱橫比超過2之第2無機粒子整體之長徑進行平均而求出。
上述第2無機粒子之平均長徑可藉由如下方式求出：利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察任意選擇之50個第2無機粒子，測定各無機粒子之長徑，算出平均值。任意50個第2無機粒子之平均長徑大致等於第2無機粒子整體之平均長徑。又，上述第2無機粒子之平均長徑亦可藉由如下方式求出：利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察將第2無機粒子與硬化性樹脂進行混合並使之硬化所製作之片材或積層體之剖面，測定任意選擇之50個第2無機粒子之長徑，算出平均值。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述第2無機粒子較佳為構成凝集粒子之一次粒子。本發明之散熱片材及本發明之積層體可包含凝集粒子。上述第2無機粒子較佳為並非凝集粒子。作為上述凝集粒子，例如可列舉氮化硼凝集粒子等。此處，於上述第2無機粒子為構成凝集粒子之一次粒子之情形時，上述平均長徑意指上述一次粒子之平均長徑。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述第2無機粒子之材料較佳為氮化硼。就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述氮化硼較佳為凝集粒子。上述氮化硼並無特別限定。作為上述氮化硼，可列舉：六方晶氮化硼、立方晶氮化硼、由硼化合物與氨藉由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。
就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述第2無機粒子之導熱率較佳為10 W/m・K以上，更佳為30 W/m・K以上。上述第2無機粒子之縱橫比相對較大，且導熱率呈各向異性，因此上述第2無機粒子之導熱率較佳為平均導熱率。上述第2無機粒子之導熱率之上限並無特別限定。上述第2無機粒子之導熱率可為300 W/m・K以下，亦可為200 W/m・K以下。若上述第2無機粒子之導熱率處於上述較佳範圍，則可提高接著性與絕緣性，進而可提高導熱性。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述散熱片材100體積%中及上述絕緣層100體積%中之上述第2無機粒子之含量較佳為35體積%以上，更佳為40體積%以上，又，較佳為65體積%以下，更佳為60體積%以下。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，於上述散熱片材及上述絕緣層中，上述第1無機粒子與上述第2無機粒子之合計100體積%中之上述第2無機粒子之含量較佳為70體積%以上，更佳為75體積%以上。就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，於上述散熱片材及上述絕緣層中，上述第1無機粒子與上述第2無機粒子之合計100體積%中之上述第2無機粒子之含量較佳為95體積%以下，更佳為90體積%以下。
(粒徑未達1 μm之無機粒子) 於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，亦可包含粒徑未達1 μm之無機粒子(第3無機粒子)。於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，上述第1無機粒子可包含上述第3無機粒子，上述第2無機粒子可包含上述第3無機粒子，上述第1無機粒子及上述第2無機粒子可包含上述第3無機粒子。就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，上述散熱片材及上述積層體較佳為包含上述第3無機粒子。上述第3無機粒子可為凝集粒子，亦可為構成凝集粒子之一次粒子。上述第3無機粒子之材料並無特別限定。作為上述第3無機粒子之材料，可列舉上文記述之上述第1無機粒子之材料及上述第2無機粒子之材料等。
上述第1無機粒子、上述第2無機粒子、及上述第3無機粒子可利用矽烷偶合劑等表面處理劑進行表面處理。
就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述第3無機粒子之粒徑較佳為未達1 μm。上述第3無機粒子之粒徑可藉由上文記述之上述第1無機粒子之粒徑或上述第2無機粒子之粒徑之計算方法求出。
於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，上述第3無機粒子之含量並無特別限定。就更有效地提高導熱性之觀點而言，上述散熱片材100體積%中及上述絕緣層100體積%中之上述第3無機粒子之含量較佳為0.5體積%以上，更佳為1體積%以上，又，較佳為5體積%以下，更佳為3體積%以下。
(黏合劑樹脂：熱硬化性化合物) 本發明之散熱片材及本發明之積層體包含黏合劑樹脂。上述黏合劑樹脂並無特別限定。作為上述黏合劑樹脂，可使用公知之絕緣性樹脂。上述黏合劑樹脂較佳為包含熱塑性成分(熱塑性化合物)或硬化性成分，更佳為包含硬化性成分。作為上述硬化性成分，可列舉熱硬化性成分及光硬化性成分。上述熱硬化性成分較佳為包含熱硬化性化合物及熱硬化劑。上述光硬化性成分較佳為包含光硬化性化合物及光聚合起始劑。上述黏合劑樹脂較佳為包含熱硬化性成分。上述黏合劑樹脂較佳為包含熱硬化性化合物與熱硬化劑。上述熱硬化性成分亦可包含硬化促進劑。上述黏合劑樹脂亦可包含硬化促進劑。上述黏合劑樹脂可僅使用1種，亦可將2種以上併用。
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之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，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、及骨架中具有三𠯤核之環氧化合物等。
就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，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之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，於上述散熱片材100體積%中，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70體積%以下。就更有效地提高導熱性之觀點、及更有效地提高接著性與長期絕緣可靠性之觀點而言，於上述絕緣層100體積%中，來自上述熱硬化性化合物之成分之含量較佳為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70體積%以下。
(黏合劑樹脂：熱硬化劑) 於本發明之散熱片材及本發明之積層體中，較佳為將上述熱硬化性化合物與熱硬化劑一併使用。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、以及該等經部分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」)、以及具有胺基三𠯤骨架之酚(DIC公司製造之「LA1356」及「LA3018-50P」)等。
於上述散熱片材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50體積%以下，更佳為45體積%以下。於上述絕緣層100體積%中，來自上述熱硬化性化合物與上述熱硬化劑之成分之合計含量較佳為20體積%以上，更佳為25體積%以上，又，較佳為50體積%以下，更佳為45體積%以下。若上述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，可更有效地提高接著性。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。
(其他成分) 上述散熱片材除上述成分以外，亦可包含硬化促進劑、分散劑、螯合劑、抗氧化劑等樹脂片材及硬化性片材一般所使用之其他成分。又，為了提高散熱片材等之成形性，上述散熱片材亦可包含聚合物成分。作為上述聚合物成分，可列舉聚醯亞胺等。又，上述散熱片材亦可包含溶劑。就進一步抑制散熱片材等中產生孔隙之觀點而言，上述散熱片材100重量%中之上述溶劑之含量較佳為5重量%以下。
(散熱片材之其他詳細說明) 上述散熱片材之製造方法包括調配上述第1無機粒子、上述第2無機粒子及上述黏合劑樹脂之步驟。於上述步驟中，調配上述第1無機粒子、上述第2無機粒子及上述黏合劑樹脂之方法可採用先前公知之混合方法，並無特別限定。作為調配上述第1無機粒子、上述第2無機粒子及上述黏合劑樹脂之方法，可列舉使用勻相分散型攪拌機進行混練之方法等。
(積層體之其他詳細說明) 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為相反側之表面。亦可於上述導熱體之另一表面積層上述絕緣層。於本發明之積層體中，上述絕緣層之材料為上述散熱片材。於本發明之積層體中，上述絕緣層較佳為上述散熱片材之硬化物。上述硬化物可藉由使用加壓機等對上述散熱片材進行加熱及加壓處理而獲得。
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。上述導熱體較佳為使用金屬材。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，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：無電鍍方法、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散熱片材之剖視圖。再者，為方便圖示，圖1中之大小及厚度與實際之大小及厚度存在差異。
圖1所示之散熱片材1包含第1無機粒子11、第2無機粒子12及黏合劑樹脂13。第1無機粒子11較佳為上述第1無機粒子，第2無機粒子12較佳為上述第2無機粒子。
本實施形態之散熱片材1具有一表面(第1表面)1a與另一表面(第2表面)1b。於本實施形態之散熱片材1中，於自第1表面1a朝向第2表面1b之方向上厚度15%之區域之100體積%中，第2無機粒子12之含量大於第1無機粒子11之含量。於本實施形態之散熱片材1中，上述厚度15%之區域之100體積%中之第1無機粒子11之含量大於從自第1表面1a朝向第2表面1b之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域之100體積%中之第1無機粒子11之含量。
於本發明之散熱片材中，於自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量較佳為大於上述第1無機粒子之含量。於本發明之散熱片材中，上述厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量較佳為大於從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。
於本實施形態之散熱片材1中，黏合劑樹脂13較佳為包含熱硬化性化合物與熱硬化劑。上述黏合劑樹脂較佳為未完全硬化。上述黏合劑樹脂可藉由加熱等而進行B階段化。上述黏合劑樹脂亦可為經過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散熱片材所獲得之積層體之剖視圖。再者，為方便圖示，圖2中之大小及厚度與實際之大小及厚度存在差異。
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所示之散熱片材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藉由真空加壓等進行加熱壓接之方法等。加壓時未必需為真空。
於本實施形態之積層體21中，絕緣層22包含平均縱橫比為2以下之第1無機粒子11、平均縱橫比超過2之第2無機粒子12、及硬化物部25。絕緣層22係由圖1所示之散熱片材1所形成。上述絕緣層較佳為藉由利用真空加壓等對上述散熱片材進行加熱壓接而形成。
於本實施形態之積層體21中，於絕緣層22之自第1表面22a朝向第2表面22b之方向上厚度15%之區域之100體積%中，第2無機粒子12之含量大於第1無機粒子11之含量。將絕緣層22之從自第1表面22a朝向第2表面22b之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域設為中央區域。於本實施形態之積層體21中，絕緣層22之自第1表面22a朝向第2表面22b之方向上厚度15%之區域之100體積%中之第1無機粒子11之含量大於絕緣層22之上述中央區域之100體積%中之第1無機粒子11之含量。
於本發明之積層體中，於上述絕緣層之自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量較佳為大於上述第1無機粒子之含量。將上述絕緣層之從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域設為中央區域。於本發明之積層體中，上述絕緣層之自上述第2表面朝向上述第1表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量較佳為大於上述絕緣層之上述中央區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。
於本實施形態中，硬化物部25係由圖1中之黏合劑樹脂13硬化而成之部分。硬化物部25可藉由使黏合劑樹脂13硬化而獲得。硬化物部25可為由包含熱硬化性化合物及熱硬化劑之黏合劑樹脂硬化而成之部分。
上述散熱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。
黏合劑樹脂(熱硬化性化合物)： (1)三菱化學公司製造之「Epikote 828US」，環氧化合物 (2)日本化藥公司製造之「NC-3000」，環氧化合物 (3)DIC公司製造之「HP-4032D」，萘型環氧化合物
黏合劑樹脂(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 (3)含氰酸酯化合物之液體(Lonza Japan公司製造之「BA-3000S」，固形物成分75重量%)，實施例中記載固形物成分量。
黏合劑樹脂(硬化促進劑)： (1)咪唑化合物(2-苯基-4-甲基咪唑，四國化成工業公司製造之「2P4MZ」，陰離子性硬化促進劑)
無機粒子： (1)昭和電工公司製造之「AS-50」，平均粒徑9 μm，平均縱橫比1.2(平均縱橫比為2以下)，平均圓形度0.78，導熱率30 W/m・K，氧化鋁 (2)Micron公司製造之「AX10-75」，平均粒徑8 μm，平均縱橫比1.0(平均縱橫比為2以下)，平均圓形度0.99，導熱率30 W/m・K，氧化鋁 (3)昭和電工公司製造之「CB-P05」，平均粒徑4 μm，平均縱橫比1.0(平均縱橫比為2以下)，平均圓形度0.99，導熱率30 W/m・K，氧化鋁 (4)昭和電工公司製造之「CB-P15」，平均粒徑16 μm，平均縱橫比1.0(平均縱橫比為2以下)，平均圓形度0.99，導熱率30 W/m・K，氧化鋁 (5)昭和電工公司製造之「AS-30」，平均粒徑18 μm，平均縱橫比1.2(平均縱橫比為2以下)，平均圓形度0.78，導熱率30 W/m・K，氧化鋁 (6)昭和電工公司製造之「CB-A40」，平均粒徑40 μm，平均縱橫比1.0(平均縱橫比為2以下)，圓形度0.99，導熱率30 W/m・K，氧化鋁 (7)Momentive公司製造之「PTX25」，平均長徑7 μm，平均縱橫比12(平均縱橫比超過2)，導熱率60 W/m・K，氮化硼凝集粒子 (8)昭和電工公司製造之「UHP-G1H」，平均長徑4 μm，平均縱橫比7(平均縱橫比超過2)，導熱率60 W/m・K，氮化硼凝集粒子 (9)Momentive公司製造之「PTX60」，平均長徑7 μm，平均縱橫比12(平均縱橫比超過2)，導熱率60 W/m・K，氮化硼凝集粒子 (10)水島合金鐵公司製造之「HP-40」，平均長徑7 μm，平均縱橫比7(平均縱橫比超過2)，導熱率60 W/m・K，氮化硼凝集粒子 (11)Momentive公司製造之「PT110」，平均長徑45 μm，平均縱橫比9.5(平均縱橫比超過2)，導熱率60 W/m・K，氮化硼 (12)Momentive公司製造之「PT100」，平均長徑13 μm，平均縱橫比16(平均縱橫比超過2)，導熱率60 W/m・K，氮化硼
(無機粒子之平均縱橫比) 藉由如下方式測定無機粒子之平均縱橫比。
無機粒子之平均縱橫比之測定方法： 藉由如下方式求出：利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察將無機粒子與硬化性樹脂進行混合並使之硬化所製作之片材或積層體之剖面，測定任意選擇之50個各無機粒子之長徑/短徑，算出平均值。
(無機粒子之平均粒徑) 藉由如下方式測定無機粒子之平均粒徑。
無機粒子之平均粒徑之測定方法： 使用堀場製作所公司製造之「雷射繞射式粒度分佈測定裝置」進行測定，算出無機粒子之累積體積為50%時之無機粒子之粒徑(d50)之值。
(無機粒子之平均長徑) 藉由如下方式測定無機粒子之平均長徑。
無機粒子之平均長徑之測定方法： 利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察將無機粒子與硬化性樹脂進行混合並使之硬化所製作之片材或積層體之剖面，測定任意選擇之50個無機粒子之長徑，算出平均值。
(實施例1、2、4～7、8～10、13) (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「Dicyandiamide」為10重量份、四國化成工業公司製造之「2MZA-PW」為1重量份之方式進行調配。繼而，按照下述表1～3所示之調配量(體積%)調配下述表1～3所示之無機粒子，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 於脫模PET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10分鐘以形成第1硬化性材料層，而獲得第1散熱片材。繼而，於脫模PET片材(厚度50 μm)上以厚度成為300 μm之方式塗佈所獲得之硬化性材料B，於50℃之烘箱內乾燥10分鐘以形成第2硬化性材料層，而獲得第2散熱片材。將所獲得之第1、第2兩片散熱片材重疊而獲得散熱片材。所獲得之散熱片材具有由第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，剝離脫模PET片材，於散熱片材之第1表面積層銅箔，於散熱片材之第2表面積層鋁板，於溫度200℃、壓力12 MPa之條件下進行真空加壓，藉此製作積層體。所獲得之積層體中之藉由使散熱片材硬化而形成之絕緣層之厚度為200 μm。
(實施例3) 藉由與實施例1相同之方式獲得硬化性材料A及B。於脫模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分鐘以形成第1硬化性材料層，而獲得第1散熱片材。繼而，於脫模PET片材(厚度50 μm)上以厚度成為300 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分鐘以形成第2散熱片材。進而，於脫模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分鐘以形成第3硬化性材料層，而獲得第3散熱片材。將所獲得之第1、第2、第3三片散熱片材以由第1散熱片材與第3散熱片材夾持第2散熱片材之方式設置。以第1散熱片材與第3散熱片材分別接觸銅箔與鋁板之方式，使用銅箔與鋁板夾持由第1、第2、第3散熱片材重疊而成之散熱片材。所獲得之散熱片材具有由第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，剝離脫模PET片材，於散熱片材之第1表面積層銅箔，於散熱片材之第2表面積層鋁板，於溫度200℃、壓力12 MPa之條件下進行真空加壓，藉此製作積層體。所獲得之積層體中之藉由使散熱片材硬化而形成之絕緣層之厚度為200 μm。
(實施例11) 以相對於日本化藥公司製造之「NC-3000」100重量份，DIC公司製造之「HP-4032D」為50重量份、含氰酸酯化合物之液體「BA3000-S」為150重量份、咪唑化合物「2P4MZ」為0.3重量份之方式進行調配。繼而，按照下述表3所示之調配量(體積%)調配下述表3所示之無機粒子，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。
使用所獲得之硬化性材料A及B，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體中之藉由使散熱片材硬化而形成之絕緣層之厚度為200 μm。
(實施例12) 藉由與實施例1相同之方式製作硬化性材料A。又，以相對於日本化藥公司製造之「NC-3000」100重量份，DIC公司製造之「HP-4032D」為50重量份、含氰酸酯化合物之液體「BA3000-S」為150重量份、咪唑化合物「2P4MZ」為0.3重量份之方式進行調配。繼而，按照下述表3所示之調配量(體積%)調配下述表3所示之無機粒子，而獲得硬化性材料B。
使用所獲得之硬化性材料A及B，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體中之藉由使散熱片材硬化而形成之絕緣層之厚度為200 μm。
(實施例14) 藉由與實施例1相同之方式製作硬化性材料A。又，以相對於日本化藥公司製造之「NC-3000」100重量份，DIC公司製造之「HP-4032D」為50重量份、含氰酸酯化合物之液體「BA3000-S」為150重量份、咪唑化合物「2P4MZ」為0.3重量份之方式進行調配。繼而，按照下述表3所示之調配量(體積%)調配下述表3所示之無機粒子，而獲得硬化性材料B。
使用所獲得之硬化性材料A及B，除此以外，藉由與實施例3相同之方式製作積層體。所獲得之積層體中之藉由使散熱片材硬化而形成之絕緣層之厚度為200 μm。
(比較例1～5) 於製作硬化性材料A及B時，將硬化性材料A及B之無機粒子之調配量變更為表4所示之調配量，除此以外，藉由與實施例1相同之方式製作積層體。所獲得之積層體中之藉由使散熱片材硬化而形成之絕緣層之厚度為200 μm。
(評價) (1)第1無機粒子及第2無機粒子之有無 確認於所獲得之硬化性材料A中是否調配有第1無機粒子及第2無機粒子。根據以下基準判定第1無機粒子及第2無機粒子之有無。
[第1無機粒子及第2無機粒子有無之判定基準] ○：於硬化性材料A中調配有第1無機粒子及第2無機粒子 ×：於硬化性材料A中未調配有第1無機粒子或第2無機粒子
(2)第1無機粒子及第2無機粒子之含量 利用截面拋光儀(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使之變得平滑，利用場發射式掃描電子顯微鏡(Hitachi High-Technologies公司製造之「S-4800」)觀察經加工後之積層體之剖面。利用能量分散型X射線光譜儀(Hitachi High-Technologies公司製造之「S-4800EN-EDS」)特定出第1無機粒子及第2無機粒子。
根據所獲得之電子顯微鏡圖像，算出散熱片材之自第1表面朝向第2表面之方向上厚度15%之區域(R1)之100體積%中之第1無機粒子之含量(區域(R1)100體積%中之第1無機粒子及第2無機粒子之含量)。又，算出散熱片材之從自第1表面朝向第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域(R區域2)之100體積%中之上述第1無機粒子((區域R2)100體積%中之第1無機粒子及第2無機粒子之含量)。進而，算出散熱片材之自第2表面朝向第1表面之方向上厚度15%之區域(R3)之100體積%中之第1無機粒子之含量((R3)100體積%中之第1無機粒子及第2無機粒子之含量)。
(3)導熱率 將所獲得之積層體裁切成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，根據以下基準進行判定。
[導熱率之判定基準] ○○：導熱率為1.5以上 ○：導熱率超過1.1且未達1.5 ×：比較例1(1.0)、或導熱率與比較例1(1.0)為同等水平(所謂同等，意指0.9倍至1.1倍之範圍)
(4)90度剝離強度(peel strength) 將所獲得之積層體裁切成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，依據JIS C 6481對中央寬度10 mm之銅箔測定銅箔之剝離強度。作為剝離強度測定裝置，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。採用20個試樣之銅箔之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，根據以下基準進行判定。
[90度剝離強度(peel strength)之判定基準] ○○：90度剝離強度為1.2以上 ○：90度剝離強度超過1.0且未達1.2 △：比較例1(1.0) ×：90度剝離強度未達1.0
(5)絕緣破壞強度 蝕刻所獲得之積層體中之銅箔，藉此將銅箔圖案化為直徑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/s之速度上升之方式對試樣間施加交流電壓。採用試樣上流過10 mA之電流時之電壓作為絕緣破壞電壓。藉由用絕緣破壞電壓除以試樣厚度而標準化，算出絕緣破壞強度。根據以下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
(6)長期絕緣可靠性 藉由與上述(5)相同之方式獲得20個試樣。使用所獲得之20個試樣，於溫度85℃及濕度85%之環境下對試樣間施加3 kV之交流電壓1000小時，評價是否產生絕緣破壞。根據以下基準判定長期絕緣可靠性。
[長期絕緣可靠性之判定基準] ○○：發生絕緣破壞之試樣為0個 ○：發生絕緣破壞之試樣為1個以上且未達3個 △：發生絕緣破壞之試樣為3個以上且未達10個 ×：發生絕緣破壞之試樣為10個以上
將結果示於下述表1～4。
[表1]
Figure 107121463-A0304-0001
[表2]
Figure 107121463-A0304-0002
[表3]
Figure 107121463-A0304-0003
[表4]
Figure 107121463-A0304-0004
1‧‧‧散熱片材1a‧‧‧一表面(第1表面)1b‧‧‧另一表面(第2表面)11‧‧‧第1無機粒子12‧‧‧第2無機粒子13‧‧‧黏合劑樹脂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(由黏合劑樹脂硬化而成之部分)
圖1係模式性地表示本發明之一實施形態之散熱片材之剖視圖。 圖2係模式性地表示使用本發明之一實施形態之散熱片材所獲得之積層體之剖視圖。 圖3係用以說明本發明之散熱片材中之待求解第1無機粒子及第2無機粒子之含量之各區域之模式圖。
1‧‧‧散熱片材
1a‧‧‧一表面(第1表面)
1b‧‧‧另一表面(第2表面)
11‧‧‧第1無機粒子
12‧‧‧第2無機粒子
13‧‧‧黏合劑樹脂

Claims (11)

  1. 一種散熱片材，其包含平均縱橫比為2以下之第1無機粒子、平均縱橫比超過2之第2無機粒子、及黏合劑樹脂，上述第1無機粒子之導熱率與上述第2無機粒子之導熱率分別為10W/m‧K以上，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，於自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量，且自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量大於從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。
  2. 如請求項1之散熱片材，其中於上述第1無機粒子與上述第2無機粒子之合計100體積%中，包含30體積%以下之上述第1無機粒子。
  3. 如請求項1或2之散熱片材，其中上述第1無機粒子之平均粒徑未達20μm。
  4. 如請求項1或2之散熱片材，其中上述第1無機粒子之材料包含鋁元素或碳元素。
  5. 如請求項1或2之散熱片材，其中上述第1無機粒子之平均圓形度為0.9以上。
  6. 如請求項1或2之散熱片材，其中上述第2無機粒子之平均縱橫比為15以下。
  7. 如請求項1或2之散熱片材，其中上述第2無機粒子之材料為氮化硼。
  8. 如請求項7之散熱片材，其中上述氮化硼為凝集粒子。
  9. 如請求項1或2之散熱片材，其中上述黏合劑樹脂包含熱硬化性化合物與熱硬化劑。
  10. 一種散熱片材之製造方法，其係製造如請求項1至9中任一項之散熱片材之方法，包括如下步驟：調配平均縱橫比為2以下之上述第1無機粒子、平均縱橫比超過2之上述第2無機粒子、及上述黏合劑樹脂。
  11. 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為相反側之表面之導電層，上述絕緣層包含平均縱橫比為2以下之第1無機粒子、平均縱橫比超過2之第2無機粒子、及黏合劑樹脂，上述絕緣層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，於上述絕緣層之自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中，上述第2無機粒子之含量大於上述第1無機粒子之含量，且上述絕緣層之自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上厚度15%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量大於上述絕緣層之從自上述第1表面朝向上述第2表面之方向上之厚度15/100之位置至厚度85/100之位置之厚度70%之區域之100體積%中之上述第1無機粒子之含量。
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