WO2013094395A1 - 半導体装置、光半導体装置および放熱部材 - Google Patents

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WO2013094395A1
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meth
heat
semiconductor device
mounting substrate
optical semiconductor
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好夫 寺田
裕介 河本
憲司 古田
翠 東城
中山 純一
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日東電工株式会社
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    • C09J133/00Adhesives based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09J133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09J133/062Copolymers with monomers not covered by C09J133/06
    • C09J133/066Copolymers with monomers not covered by C09J133/06 containing -OH groups
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    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
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    • C08F220/10Esters
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    • C08F220/16Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • C08F220/1808C8-(meth)acrylate, e.g. isooctyl (meth)acrylate or 2-ethylhexyl (meth)acrylate
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F222/10Esters
    • C08F222/1006Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device, an optical semiconductor device, and a heat radiating member, and more particularly to a semiconductor device including the optical semiconductor device, and a heat radiating member used therefor. About.
  • liquid crystal display devices and lighting devices include semiconductor devices such as optical semiconductor devices (light-emitting diode devices).
  • an optical semiconductor device for example, a light emitting module having an LED element mounted on a substrate and a front surface thereof, a heat sink disposed at a rear side thereof, and heat dissipation interposed therebetween
  • a light source device including a sheet has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below).
  • the light emitting module is attached to the heat sink via the heat dissipation sheet by locking the end of the substrate with a claw at the front end of the hook member that is provided on the side of the heat sink and extends forward. It is closely attached to.
  • An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device including a semiconductor device that can effectively prevent the mounting substrate and the heat dissipation member from floating, and a heat dissipation member used therefor.
  • a semiconductor device includes a mounting substrate on which a semiconductor element is mounted, a cooling member disposed to face the mounting substrate with a space therebetween, and is interposed between the mounting substrate and the cooling member.
  • the heat dissipating member is adhesive.
  • the heat dissipating member includes an adhesive heat conductive layer formed from an adhesive heat conductive composition containing an adhesive resin composition and heat conductive particles.
  • the adhesive resin composition is preferable to contain an acrylic polymer.
  • the optical semiconductor device of the present invention is interposed between a mounting substrate for mounting a semiconductor element, a cooling member disposed opposite to the mounting substrate with an interval, and between the mounting substrate and the cooling member,
  • An optical semiconductor device comprising a semiconductor device comprising a mounting substrate and a heat dissipation member in close contact with the cooling member, wherein the semiconductor element is an optical semiconductor element, the mounting substrate is an optical semiconductor mounting substrate, and the heat dissipation
  • the member is characterized in that the tensile elastic modulus measured at a distance between chucks of 20 mm, a tensile speed of 300 mm / min, and 23 ° C. is 600 MPa or less.
  • the heat dissipating member of the present invention is interposed between a mounting substrate on which a semiconductor element is mounted and a cooling member disposed to face the mounting substrate with a space therebetween, and is in close contact with the mounting substrate and the cooling member.
  • the heat radiating member is characterized in that the tensile elastic modulus measured at a distance between chucks of 20 mm, a tensile speed of 300 mm / min, and 23 ° C. is 600 MPa or less.
  • heat generated by the semiconductor element can be conducted to the cooling member through the heat dissipating member in the mounting substrate.
  • the heat dissipation member has a tensile elastic modulus of 600 MPa or less, the heat dissipation member sufficiently absorbs the pressing force applied to the mounting substrate even when the mounting substrate is fixed based on the clamping force against the cooling member. Therefore, it is possible to effectively prevent the mounting substrate and the heat dissipation member from floating (warping).
  • the optical semiconductor device of the present invention is composed of a semiconductor device having excellent thermal conductivity, it is possible to effectively reduce the light emission efficiency of the optical semiconductor element by efficiently conducting heat in the optical semiconductor element and the optical semiconductor mounting substrate. Can be prevented.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an adhesive heat radiating sheet which is an embodiment of the heat radiating member of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical semiconductor device which is an embodiment of the semiconductor device of the present invention.
  • FIG. 2A is a state in which the optical semiconductor mounting substrate and the heat sink are attached via an adhesive heat-dissipating sheet.
  • Sectional drawing of the state by which the both ends of the optical semiconductor device of the comparative examples 1 and 2 are fastened with a screw is shown.
  • 4A and 4B are explanatory diagrams of a thermal characteristic evaluation apparatus that measures thermal resistance in the evaluation of the examples.
  • FIG. 4A is a front view
  • FIG. 4B is a side view.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an adhesive heat radiating sheet which is an embodiment of a heat radiating member of the present invention.
  • an adhesive heat-dissipating sheet 1 includes a base material 2 and an adhesive heat conductive layer 3 laminated on both surfaces of the base material 2.
  • the substrate 2 is, for example, a paper-based substrate such as paper, for example, a fiber-based substrate such as cloth, unemployed cloth, or a net, for example, a metal-based substrate such as metal foil or a metal plate, such as a resin film.
  • resin-based substrates such as rubber sheets, for example, rubber-based substrates such as rubber sheets, foams such as foam sheets, and laminates thereof (particularly laminates of plastic-based substrates and other substrates) And appropriate thin leaves such as a laminate of plastic films (or sheets).
  • a resin base material is used.
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polybutylene terephthalate (PBT), such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), and ethylene- Olefin resins containing ⁇ -olefin as a monomer component such as propylene copolymer and ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), for example, polyvinyl chloride (PVC), for example, vinyl acetate resin, for example, polyphenylene sulfide ( PPS), for example, polyamide resins (nylon), amide resins such as wholly aromatic polyamide (aramid), for example, polyimide resins, for example, polyetheretherketone (PEEK) and the like.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • EVA ethylene- Olefin
  • the resin is preferably a polyester resin.
  • the resin can be used alone or in combination.
  • the substrate 2 can be formed of a plurality of layers.
  • the thickness of the substrate 2 is, for example, 2 to 100 ⁇ m, preferably 5 to 50 ⁇ m, and more preferably 12 to 38 ⁇ m.
  • surface treatment such as corona treatment, chromic acid treatment, ozone exposure, flame exposure, high piezoelectric impact Oxidation treatment by a chemical or physical method such as exposure or ionizing radiation treatment can be performed, or a coating treatment with a primer or a release agent can be performed.
  • the adhesive heat conductive layer 3 is a layer having both adhesiveness and heat conductivity, and is formed of, for example, an adhesive heat conductive composition.
  • the adhesive heat conductive composition contains an adhesive resin composition and heat conductive particles.
  • the adhesive resin composition for example, thermoplastic elastomers, silicone rubbers, and acrylic polymers. These can be used alone or in combination.
  • an acrylic polymer is used from the viewpoints of tackiness and buffering properties. That is, preferably, the adhesive heat conductive composition contains an acrylic polymer and heat conductive particles.
  • the acrylic polymer is obtained by copolymerizing a monomer component containing a (meth) acrylic acid alkyl ester having 2 to 14 carbon atoms in the alkyl moiety as a main component.
  • R 1 is hydrogen or a methyl group.
  • R 2 is, for example, an alkyl group having 2 to 14 carbon atoms, preferably an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 4 to 9 carbon atoms. It is a group.
  • the alkyl group of R 2 may be either a straight chain or a branched chain, and preferably includes a branched chain because of its low glass transition temperature.
  • (meth) acrylic acid alkyl ester for example, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid Isobutyl, s-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, isopentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, (meth ) Isoheptyl acrylate, octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, decyl (meth) (meth) acryl
  • (meth) acrylic acid C 3-12 alkyl ester is preferable, and (meth) acrylic acid C 4-9 alkyl ester is more preferable because it is easy to balance the adhesive properties.
  • (Meth) acrylic acid alkyl ester can be used alone or in combination of two or more.
  • the blending ratio of the (meth) acrylic acid alkyl ester is, for example, 60% by mass or more (specifically, 60 to 99% by mass), preferably 80% by mass or more (specifically, 80% by mass or more with respect to the monomer component). To 98 mass%). Further, the blending ratio of the (meth) acrylic acid alkyl ester is set to, for example, 50 to 98% by mass, preferably 60 to 98% by mass, and more preferably 70 to 90% by mass with respect to the monomer component. You can also. (Meth) If the proportion of the acrylic acid alkyl ester is less than the above lower limit, it may become poor in adhesiveness.
  • the monomer component may contain a polar group-containing monomer.
  • the adhesive force to the optical semiconductor mounting substrate 6 can be improved, or the cohesive force of the adhesive heat conductive layer 3 can be increased.
  • Examples of the polar group-containing monomer include a nitrogen-containing monomer, a hydroxyl group-containing monomer, a sulfonic acid group-containing monomer, a phosphate group-containing monomer, and a carboxyl group-containing monomer.
  • nitrogen-containing monomer examples include N- (2-hydroxyethyl) (meth) acrylamide (HEMA / HEAA), N- (2-hydroxypropyl) (meth) acrylamide, and N- (1-hydroxypropyl) (meth).
  • N- (3-hydroxypropyl) (meth) acrylamide N- (2-hydroxybutyl) (meth) acrylamide, N- (3-hydroxybutyl) (meth) acrylamide, N- (4-hydroxybutyl) ( N-hydroxyalkyl (meth) acrylamides such as meth) acrylamide, for example, cyclic (meth) acrylamides such as N- (meth) acryloylmorpholine, N-acryloylpyrrolidine, such as (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide N-methoxyme Ru (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide, N-vinylacetamide, N, N′-methylenebis (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, etc.
  • N-substituted (meth) acrylamides N-alkyl (meth) acrylamides such as N-ethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, Nn-butyl (meth) acrylamide, etc.
  • N-alkyl (meth) acrylamides such as N-ethyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, Nn-butyl (meth) acrylamide, etc.
  • N- Non-cyclic (meth) acrylamides such as N, N-dialkyl (meth)
  • Examples thereof include itaconimide monomers such as imide, N-ethylitaconimide, N-butylitaconimide, N-2-ethylhexylitaconimide, N-laurylitaconimide, and N-cyclohexylitaconimide.
  • examples of the nitrogen-containing monomer also include cyano group-containing monomers such as acrylonitrile and methacrylonitrile.
  • N-hydroxyalkyl (meth) acrylamide and N-vinyl cyclic amide are preferable from the viewpoint of good adhesion at the initial stage of adhesion, and more preferable are HEMA / HEAA, NVP. Is mentioned.
  • the hydroxyl group-containing monomer is a monomer excluding the above-mentioned N-hydroxyalkyl (meth) acrylamide.
  • N-hydroxyalkyl (meth) acrylamide For example, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-methacrylate (meth) acrylate Hydroxybutyl, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 6-hydroxyhexyl (meth) acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth) acrylate, 10-hydroxydecyl (meth) acrylate, 12- (meth) acrylic acid Hydroxylauryl, (4-hydroxymethylcyclohexyl) methyl methacrylate, N-methylol (meth) acrylamide, N-hydroxy (meth) acrylamide, vinyl alcohol, allyl alcohol, 2-hydroxyethyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl Vinyl ether, and the like diethylene glycol monovinyl ether.
  • sulfonic acid group-containing monomers examples include styrene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid, (meth) acrylamide propane sulfonic acid, sulfopropyl (meth) acrylate, and (meth) acryloyloxy. And naphthalenesulfonic acid.
  • Examples of phosphoric acid group-containing monomers include 2-hydroxyethyl acryloyl phosphate.
  • the carboxyl group-containing monomer is a monomer having at least one carboxyl group (may be in the form of an anhydride) in one molecule, for example, (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid , Isocrotonic acid, carboxyethyl (meth) acrylate, carboxypentyl (meth) acrylate, maleic anhydride, itaconic anhydride and the like.
  • (meth) acrylic acid is mentioned.
  • polar group-containing monomers a cyano group-containing monomer, a sulfonic acid group-containing monomer, a phosphoric acid group-containing monomer, and a carboxyl group-containing monomer are used as components for improving aggregability and heat resistance.
  • polar group-containing monomers preferably, monomers other than carboxyl group-containing monomers, specifically, hydroxyl group-containing monomers, nitrogen-containing monomers, sulfonic acid group-containing monomers, phosphate group-containing monomers, more preferably From the viewpoint of adhesive properties, examples thereof include a hydroxyl group-containing monomer and a nitrogen-containing monomer.
  • the polar group-containing monomers can be used alone or in combination of two or more.
  • the blending ratio of the polar group-containing monomer is, for example, 5% by mass or more, preferably 5 to 30% by mass, and more preferably 6 to 25% by mass with respect to the monomer component.
  • the blending ratio of the polar group-containing monomer is set to, for example, 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.2 to 10% by mass, and further preferably 0.2 to 7% by mass with respect to the monomer component. You can also
  • the blending ratio of the polar group-containing monomer is at least the above lower limit, good holding power can be obtained.
  • the blending ratio of the polar group-containing monomer is less than the above lower limit, the cohesive force of the adhesive heat conductive layer 3 may be reduced and high holding power may not be obtained. The cohesive force of the layer 3 becomes too high, and the adhesiveness may be lowered.
  • a polyfunctional monomer can be added to the monomer component as necessary.
  • a crosslinked structure By blending a polyfunctional monomer into the monomer component, a crosslinked structure can be introduced into the acrylic polymer, and the cohesive force required for the adhesive heat conductive layer 3 can be adjusted.
  • multifunctional monomer examples include hexanediol (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, and pentaerythritol diester.
  • (Meth) acrylate pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tetramethylolmethane tri (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, vinyl (meth) Examples include acrylate, divinylbenzene, epoxy acrylate, polyester acrylate, and urethane acrylate.
  • dipentaerythritol hexa (meth) acrylate is used.
  • Polyfunctional monomers can be used alone or in combination of two or more.
  • the blending ratio of the polyfunctional monomer is, for example, 2% by mass or less, preferably 0.01 to 2% by mass, and more preferably 0.02 to 1% by mass with respect to the monomer component.
  • the blending ratio of the polyfunctional monomer exceeds the above upper limit, the cohesive force of the adhesive heat conductive layer 3 becomes too high, and the adhesiveness may decrease. Moreover, the cohesion force of the adhesive heat conductive layer 3 may fall that the compounding ratio of a polyfunctional monomer is less than the said minimum.
  • the other monomer is a copolymerizable monomer copolymerizable with (meth) acrylic acid alkyl ester and a polar group-containing monomer.
  • epoxy groups such as glycidyl (meth) acrylate and allyl glycidyl ether are used.
  • alkoxy group-containing monomers such as 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 3-methoxypropyl (meth) acrylate, methoxyethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, , Aromatic vinyl monomers (styrene monomers) such as styrene, chlorostyrene, chloromethylstyrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, for example, ⁇ -olefins such as ethylene, propylene, isoprene, butadiene, isobutylene,
  • isocyanate group-containing monomers such as 2-isocyanate ethyl acrylate and 2-isocyanate ethyl methacrylate
  • vinyl ester monomers such as vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl laurate, such as tetrahydrofurfur
  • Examples thereof include siloxane bond-containing monomers such as silicone (meth) acrylate.
  • a component having a functional group that functions as an adhesive force-improving or crosslinking base point such as a vinyl ether monomer, and a (meth) acryl having a linear alkyl moiety of 1 or 15 or more.
  • An acid alkyl ester and a cycloalkyl (meth) acrylate having a cyclic alkyl moiety (cycloalkyl) can also be exemplified.
  • vinyl ether-based monomers e.g., methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether.
  • Examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester having 1 or 15 or more carbon atoms in the alkyl moiety include, for example, methyl (meth) acrylate, pentadecyl (meth) acrylate, hexadecyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid Examples include heptadecyl, octadecyl (meth) acrylate, isooctadecyl acrylate, nonadecyl (meth) acrylate, eicosyl (meth) acrylate, and the like.
  • (meth) acrylic acid cycloalkyl examples include cyclopentyl (meth) acrylate and isobornyl (meth) acrylate.
  • the above other polymerizable monomers may be used alone, or can be used by mixing two or more kinds.
  • an alkoxy group-containing monomer is used.
  • the ratio of the other monomer is, for example, 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less, and, for example, 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more with respect to the monomer component. .
  • the ratio of another monomer can also be set to 50 mass% or less with respect to a monomer component, for example, Preferably, it is 35 mass% or less, More preferably, it is 25 mass% or less.
  • the obtained acrylic polymer may be a homopolymer (copolymer) or a copolymer (copolymer).
  • a copolymer a random copolymer or a block copolymer is used. Any of a graft copolymer and the like may be used.
  • the monomer component described above is polymerized (curing reaction) with heat or ultraviolet light in the presence of a polymerization initiator such as a photopolymerization initiator (photoinitiator) or a thermal polymerization initiator.
  • a polymerization initiator such as a photopolymerization initiator (photoinitiator) or a thermal polymerization initiator.
  • polymerization initiator for example, when bulk polymerization is employed, a photopolymerization initiator is preferably used.
  • a thermal polymerization initiator is used. Adopted.
  • the photopolymerization initiator examples include a benzoin ether photopolymerization initiator, an acetophenone photopolymerization initiator, an ⁇ -ketol photopolymerization initiator, an aromatic sulfonyl chloride photopolymerization initiator, and a photoactive oxime photopolymerization initiator.
  • examples of the benzoin ether photopolymerization initiator include benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin propyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane- Examples include 1-one and anisole methyl ether.
  • examples of the acetophenone photopolymerization initiator include 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 4-phenoxydichloroacetophenone, and 4- (t-butyl). Examples include dichloroacetophenone.
  • Examples of the ⁇ -ketol photopolymerization initiator include 2-methyl-2-hydroxypropiophenone, 1- [4- (2-hydroxyethyl) phenyl] -2-methylpropan-1-one, and the like.
  • Examples of the aromatic sulfonyl chloride photopolymerization initiator include 2-naphthalenesulfonyl chloride.
  • Examples of the photoactive oxime photopolymerization initiator include 1-phenyl-1,1-propanedione-2- (o-ethoxycarbonyl) -oxime.
  • examples of the benzoin photopolymerization initiator include benzoin.
  • examples of the benzyl photopolymerization initiator include benzyl.
  • examples of the benzophenone photopolymerization initiator include benzophenone, benzoylbenzoic acid, 3,3′-dimethyl-4-methoxybenzophenone, polyvinylbenzophenone, ⁇ -hydroxycyclohexyl phenyl ketone, and the like.
  • ketal photopolymerization initiator examples include thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2,4-diisopropylthioxanthone, decylthioxanthone, and the like.
  • the photopolymerization initiator can be used alone or in combination.
  • Preferred examples of the photopolymerization initiator include benzoin ether photopolymerization initiators and acetophenone photopolymerization initiators.
  • the blending ratio of the photopolymerization initiator is, for example, 0.01 to 5 parts by mass, preferably 0.05 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer component.
  • thermal polymerization initiators examples include 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis-2-methylbutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methyl). Dimethyl propionate), 4,4'-azobis-4-cyanovaleric acid, azobisisovaleronitrile, 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2'-azobis [2- (5 -Methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) disulfate, 2,2'-azobis (N, N'-dimethyleneisobutylamidine) Azo-based polymerization such as hydrochloride and 2,2'-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] hydrate Agents such as di (2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, di (4-tert-butyl
  • the polymerization initiator may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used, but the total blending ratio is, for example, about 0.1 parts by weight with respect to 100 parts by mass of the monomer component. 005 to 1 part by mass, preferably 0.02 to 0.5 part by mass.
  • the blending ratio of the photopolymerization initiator is, for example, 0.01 to 5 parts by mass, preferably 0.05 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer component.
  • the blending ratio of the thermal polymerization initiator is, for example, 0.01 to 0.2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer component.
  • the monomer component is preferably polymerized by irradiation with ultraviolet rays in the presence of the above-described photopolymerization initiator.
  • the irradiation energy is, for example, 100 to 5000 mJ / cm 2 , preferably 300 to 3000, and the illuminance is, for example, 1 to 20 mW / cm 2 , preferably 3 to 15 mW / cm 2 .
  • the irradiation time is, for example, 0.1 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes.
  • an acrylic polymer can be prepared by dividing and irradiating the monomer component with ultraviolet rays. Specifically, the monomer component is irradiated with ultraviolet rays (first polymerization) so that the viscosity of the reaction liquid containing the monomer component reactant is within a predetermined range, and the precursor (only part of the monomer is removed). A syrup containing a polymerized partial polymer) is prepared, and then the precursor is irradiated with ultraviolet rays (second polymerization, specifically, curing) to prepare an acrylic polymer.
  • the first polymerization only a part of the monomer components are reacted to prepare a precursor, and then the remaining (additional) monomer component is added to the precursor to form a precursor composition.
  • the product can also be subjected to a second polymerization.
  • a (meth) acrylic acid alkyl ester, a polar group-containing monomer and other monomers are photopolymerized (first polymerization) in the presence of a photopolymerization initiator to prepare a precursor, which is multifunctional.
  • a monomer composition is added to prepare a precursor composition, which is subjected to photopolymerization (second polymerization).
  • the viscosity of the precursor for example, 1 ⁇ 100 Pa ⁇ s, preferably from 10 ⁇ 50Pa ⁇ s.
  • the viscosity is No. It is measured with a BH viscometer using a 5-rotor at a rotation speed of 10 rpm and a measurement temperature of 30 ° C.
  • a monomer component prepared by solution polymerization of the acrylic polymer, a monomer component, the presence of a thermal polymerization initiator, to polymerize.
  • the monomer component and the thermal polymerization initiator are dissolved in an appropriate solvent (for example, toluene or ethyl acetate) to prepare a monomer solution.
  • the solvent is blended in the monomer component so that the blending ratio of the monomer component in the monomer solution is, for example, 1 to 60% by mass, preferably 10 to 50% by mass.
  • the monomer solution is, for example, at a temperature of 20 to 100 ° C., preferably 40 to 80 ° C., more preferably 50 to 80 ° C., for example, 0.1 to 40 hours, preferably 2 to 30 hours. Heat.
  • the reaction is carried out under an inert gas stream such as nitrogen.
  • a chain transfer agent can also be incorporated into the monomer components.
  • a chain transfer agent By using a chain transfer agent, the molecular weight (weight average molecular weight) of the acrylic polymer can be appropriately adjusted.
  • chain transfer agent examples include lauryl mercaptan, glycidyl mercaptan, mercaptoacetic acid, 2-mercaptoethanol, thioglycolic acid, 2-ethylhexyl thioglycolate, and 2,3-dimercapto-1-propanol. These chain transfer agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the mixing ratio of the chain transfer agent is, for example, 0.01 to 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer component.
  • the monomer component is polymerized in the presence of an emulsifier.
  • the emulsifier include anionic emulsifiers such as sodium lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, sodium dodecylbenzene sulfonate, ammonium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, such as polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene Nonionic emulsifiers such as ethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, and polyoxyethylene-polyoxypropylene block polymer are listed. These emulsifiers may be used alone or in combination of two or more.
  • a reactive emulsifier into which a radical polymerizable functional group such as a propenyl group or an allyl ether group is introduced can also be used.
  • the reaction bioemulsifier include, for example, Aqualon HS-10, HS-20, KH-10, BC-05, BC-10, BC-20 (all of which are manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) ADEKA rear soap SE10N (made by ADEKA) etc. are mentioned.
  • the reactive emulsifier is incorporated into the polymer chain after polymerization, and the water resistance is improved.
  • the blending ratio of the emulsifier is, for example, 0.3 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer component, and preferably 0.5 to 1 part by mass from the viewpoint of polymerization stability and mechanical stability.
  • the weight average molecular weight of the acrylic polymer obtained by the above production method is, for example, 600,000 or more, preferably 700,000 to 3,000,000, more preferably 800,000 to 2.5 million. If the weight average molecular weight is less than 600,000, durability may be poor. On the other hand, from the viewpoint of workability, the weight average molecular weight is preferably 3 million or less.
  • the weight average molecular weight is a value measured by GPC (gel permeation chromatography) and calculated in terms of polystyrene.
  • the glass transition temperature (Tg) of the acrylic polymer is, for example, ⁇ 5 ° C. or lower, preferably ⁇ 10 ° C. or lower.
  • the glass transition temperature of the acrylic polymer is higher than ⁇ 5 ° C., the acrylic polymer is difficult to flow, wetness to the mounting substrate and the cooling member becomes insufficient, and the adhesive force may be reduced.
  • the glass transition temperature (Tg) of the acrylic polymer can be adjusted within the above range by appropriately changing the monomer component and composition ratio to be used.
  • the adhesive resin composition may contain a crosslinking agent for the purpose of further improving the adhesive strength and durability.
  • a crosslinking agent for the purpose of further improving the adhesive strength and durability.
  • the crosslinking agent include conventionally known crosslinking agents such as isocyanate crosslinking agents, epoxy crosslinking agents, melamine crosslinking agents, oxazoline crosslinking agents, carbodiimide crosslinking agents, aziridine crosslinking agents, metal chelate crosslinking agents, and the like.
  • an isocyanate type crosslinking agent is mentioned.
  • the isocyanate-based crosslinking agent is a polyfunctional isocyanate having a plurality of isocyanate groups in the molecule.
  • aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate and xylene diisocyanate, such as cyclopentylene diisocyanate, cyclohexylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate.
  • Alicyclic isocyanates for example, aliphatic isocyanates such as butylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, for example, aromatics such as 2,4-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, polymethylene polyphenyl isocyanate family diisocyanates, such as trimethylolpropane / tolylene diisocyanate trimer adduct (Japan poly Retan Kogyo Co., Ltd., trade name Coronate L), trimethylolpropane / hexamethylene diisocyanate trimer adduct (made by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., trade name Coronate HL), hexamethylene diisocyanate isocyanurate (made by Japan Polyurethane Industry Co., Ltd., Isocyanate adducts such as the product name Coronate H
  • the crosslinking agent may be used alone or in combination of two or more.
  • the blending ratio of the crosslinking agent is set so that a gel fraction described later of the adhesive heat conductive layer 3 falls within a desired range. Specifically, for example, 0.02 to 5 with respect to 100 parts by mass of the acrylic polymer. Parts by mass, preferably 0.04 to 3 parts by mass, and more preferably 0.05 to 2 parts by mass.
  • the gel fraction of the adhesive heat conductive layer 3 formed from the adhesive heat conductive composition is, for example, 40 to 90% by mass, preferably 50 to 85% by mass, and more preferably 55 to 80% by mass. .
  • the cohesive force is lowered, so that the durability may be lowered.
  • the adhesiveness may be lowered.
  • the gel fraction (mass%) of the adhesive heat conductive layer 3 is obtained by taking a sample of dry mass W1 (g) from the heat conductive organic resin layer 3 and immersing the sample in ethyl acetate. It can be obtained by taking out from the ethyl, measuring the mass W2 (g) after drying, and calculating (W2 / W1) ⁇ 100.
  • the thermally conductive particles are particles having excellent thermal conductivity (heat dissipation), and examples thereof include inorganic particles and organic particles. Preferably, inorganic particles are used.
  • inorganic materials that form inorganic particles include hydrated metal compounds, carbides, nitrides, oxides, metals, and carbon-based materials.
  • the hydrated metal compound is represented by the general formula M m O n ⁇ XH 2 O (where M is a metal, m and n are integers of 1 or more determined by the valence of the metal, and X is a number indicating the contained crystal water). Or a double salt containing the compound.
  • Examples of the hydrated metal compound include aluminum hydroxide [Al 2 O 3 .3H 2 O or Al (OH) 3 ], boehmite [Al 2 O 3 .H 2 O or AlOOH], magnesium hydroxide [MgO.H 2 O or Mg (OH) 2 ], calcium hydroxide [CaO ⁇ H 2 O or Ca (OH) 2 ], zinc hydroxide [Zn (OH) 2 ], silicic acid [H 4 SiO 4 , H 2 SiO 3 or H 2 Si 2 O 5], iron hydroxide [Fe 2 O 3 ⁇ H 2 O or 2FeO (OH)], copper hydroxide [Cu (OH) 2], barium hydroxide [BaO ⁇ H 2 O or BaO ⁇ 9H 2 O], zirconium oxide hydrate [ZrO ⁇ nH 2 O], tin oxide hydrate [SnO ⁇ H 2 O], basic magnesium carbonate [3MgCO 3 ⁇ Mg (OH) 2 ⁇ 3H 2 O], C Hydro
  • Examples of the carbide include silicon carbide, boron carbide, aluminum carbide, titanium carbide, and tungsten carbide.
  • nitride examples include silicon nitride, boron nitride, aluminum nitride, gallium nitride, chromium nitride, tungsten nitride, magnesium nitride, molybdenum nitride, and lithium nitride.
  • the oxide is an oxide excluding the above-mentioned hydrated metal compounds (such as zirconium oxide hydrate and tin oxide hydrate). Specifically, for example, iron oxide, silicon oxide (silica), aluminum oxide (Alumina), magnesium oxide (magnesia), titanium oxide, cerium oxide, zinc oxide, barium titanate, potassium titanate and the like. Further, examples of the oxide include metal ions doped, for example, indium tin oxide and antimony tin oxide.
  • Examples of the metal include copper, gold, silver, nickel, aluminum, platinum, tin, iron, and alloys thereof.
  • Examples of the carbon-based material include carbon black, graphite, diamond, fullerene, carbon nanotube, carbon nanofiber, nanohorn, carbon microcoil, and nanocoil.
  • a hydrated metal compound is used as the inorganic material.
  • the shape of the thermally conductive particles is not particularly limited, bulk, needle shape, a plate shape, such as the layered and the like.
  • the bulk shape includes, for example, a spherical shape, a rectangular parallelepiped shape, a crushed shape, or a deformed shape thereof.
  • the average value of the maximum length of the heat conductive particles is, for example, 0.1 to 1000 ⁇ m as the primary particle diameter (primary average particle diameter) in the case of bulk-shaped (spherical) heat conductive particles. Is 1 to 100 ⁇ m, more preferably 5 to 80 ⁇ m. If the primary particle diameter exceeds the above range, the thermally conductive particles may exceed the thickness of the adhesive heat conductive layer 3 and cause the thickness variation of the adhesive heat conductive layer 3 in some cases.
  • the primary particle diameter is a volume-based value obtained by a particle size distribution measurement method in the laser scattering method. Specifically, it is calculated
  • the average value of the maximum length is 0.1 to 1000 ⁇ m, preferably 1 to 100 ⁇ m, and more preferably 5 to 45 ⁇ m. . Easily thermally conductive particles to each other exceeds the above range are agglomerated, there is a case where the handling is difficult.
  • the average value of the maximum length is obtained by the same measurement method as the above average particle diameter.
  • the aspect ratio of the needle-shaped or plate-shaped thermally conductive particles (in the case of needle-shaped crystals, it is expressed by the major axis length / minor axis length or major axis length / thickness.
  • the length is expressed by diagonal length / thickness or long side length / thickness), for example, 1 to 10000, preferably 1 to 1000.
  • Thermally conductive particles can be used alone or in combination of two or more.
  • two or more kinds of thermally conductive particles having different average values (average particle diameters) of maximum lengths are used in combination.
  • two or more kinds of thermally conductive particles having different average values (average particle diameters) of the maximum length are used in combination, for example, large particles having an average value (average particle diameter) of the maximum length of the thermally conductive particles of 25 ⁇ m or more. And small particles of less than 25 ⁇ m.
  • the heat conductive particles can be packed more closely in the adhesive heat conductive layer 3. Therefore, it becomes easy to construct a heat conduction path by the heat conductive particles, and the heat conductivity of the adhesive heat conductive layer 3 can be improved.
  • the mixing ratio of large particles having an average maximum length of 25 ⁇ m or more and small particles less than 25 ⁇ m is, for example, 1:10 to 10: 1, preferably 1: 5 to 5: 1, more preferably 1: 2 to 2: 1 is desirable.
  • thermally conductive particles general commercial products can be used.
  • the trade name “Hijilite H-100-ME” primary particle diameter 75 ⁇ m) (manufactured by Showa Denko KK)
  • trade name “Hijilite H-10” primary particle diameter 55 ⁇ m) (manufactured by Showa Denko KK)
  • trade name “Hijilite H-32” primary particle diameter 8 ⁇ m) (manufactured by Showa Denko KK)
  • trade name “Heidilite H” -42 "(primary particle diameter 1 ⁇ m) manufactured by Showa Denko KK
  • trade name“ B103ST ” (primary particle diameter 8 ⁇ m) (manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd.) and the like
  • B103ST primary particle diameter 8 ⁇ m
  • magnesium hydroxide a trade name “KISUMA 5A” (primary particle diameter 1 ⁇ m) (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) can be used.
  • boron nitride the trade name “HP-40” (manufactured by Mizushima Alloy Iron Co., Ltd.), the trade name “PT620” (manufactured by Momentive, Inc.), etc. can be used.
  • trade name “SnO-310” (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.), trade name “ZnO-350” (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.), trade name “ZnO-4” 0 "(manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) and the like can be used.
  • the blending ratio of the heat conductive particles is, for example, 100 to 500 parts by mass, preferably 200 to 450 parts by mass, and more preferably 300 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic polymer.
  • the blending ratio of the heat conductive particles is within the above range, high heat conductivity can be obtained.
  • the blending ratio of the thermally conductive particles is less than the above range, sufficient thermal conductivity may not be imparted, and if the blending ratio exceeds the above range, the flexibility decreases, Adhesive strength and holding power may be reduced.
  • a dispersant can be added to the adhesive heat conductive composition.
  • the dispersant is blended in the adhesive heat conductive composition in order to stably disperse the heat conductive particles in the acrylic polymer without agglomeration.
  • Examples of the dispersing agent include phosphate esters.
  • Examples of the phosphoric acid ester include polyoxyethylene alkyl (or alkylallyl) ether or phosphoric acid monoester of polyoxyethylene alkyl aryl ether, polyoxyethylene alkyl ether or polyoxyethylene alkyl aryl ether phosphoric diester, phosphoric acid Examples include triesters or derivatives thereof.
  • Dispersing agents can be used alone or in combination of two or more.
  • phosphoric acid monoester of polyoxyethylene alkyl ether or polyoxyethylene alkyl aryl ethers, phosphate diester Preferably, phosphoric acid monoester of polyoxyethylene alkyl ether or polyoxyethylene alkyl aryl ethers, phosphate diester.
  • the dispersant a general commercial product can be used.
  • the trade name “Plisurf A212E” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
  • the trade name “Plisurf A210G” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
  • “Plysurf A212C” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
  • trade name “Plisurf A215C” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
  • trade name “Phosphanol RE610” (Toho Chemical Co., Ltd.)
  • trade name “Phosfa Nord RS710 (manufactured by Toho Chemical Co., Ltd.)
  • trade name” Phosphanol RS610 "(manufactured by Toho Chemical Co., Ltd.) and the like are used.
  • the mixing ratio of the dispersant is, for example, 0.01 to 10 parts by mass, preferably 0.05 to 5 parts by mass, and more preferably 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic polymer. Part.
  • tackifying resin such as a rosin resin
  • an adhesive heat conductive composition can also be added to an adhesive heat conductive composition as needed, for example.
  • the addition ratio of the tackifying resin is, for example, 5 to 50 parts by mass, preferably 10 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the acrylic polymer.
  • an adhesive heat conductive composition for example, an acrylic polymer, heat conductive particles, and a crosslinking agent, a dispersant and / or a tackifier resin, which are blended as necessary, are blended as described above. Blend in.
  • a precursor is prepared, and then the precursor is thermally conductive particles, if necessary, a dispersant, and if necessary, the remaining monomer component.
  • the adhesive heat conductive composition can also be prepared by carrying out.
  • a (meth) acrylic acid alkyl ester, a polar group-containing monomer, and other monomers are polymerized (first polymerization) to prepare a precursor.
  • a precursor composition is prepared by blending the precursor with heat conductive particles, a dispersant, and a polyfunctional monomer, and this is subjected to polymerization (second polymerization).
  • an acrylic polymer solution containing an acrylic polymer and a solvent is prepared, and subsequently, a crosslinking agent, a dispersing agent and / or a tackifying resin are added thereto. Combine and prepare as a solution containing them.
  • the base material 2 is prepared and the adhesive heat conductive layer 3 is laminated
  • the adhesive heat conductive layer 3 is previously laminated on a release film (not shown) and adhered to both surfaces of the substrate 2.
  • the heat conductive layer 3 is transferred from the release film (transfer method).
  • the adhesive heat conductive layer 3 can be directly formed on both surfaces of the substrate 2.
  • a transfer method is used.
  • the precursor composition when the acrylic polymer is prepared by bulk polymerization (photopolymerization method), for example, the precursor composition is applied to the surface of the release sheet, and then another release sheet is used as the precursor composition. By sticking to the upper surface of the object, the precursor composition is sandwiched between two release sheets. Thereafter, ultraviolet rays are irradiated to the precursor composition while passing through the release sheet.
  • photopolymerization method photopolymerization method
  • plastic films such as polyester film (polyethylene terephthalate film, etc.), olefin resin film (polyethylene film, polypropylene film, etc.), polyvinyl chloride film, polyimide film, polyamide film (nylon film), rayon film, etc.
  • synthetic resin film those obtained by laminating these by lamination, coextrusion, etc. (composites of 2 to 3 layers) and the like can also be mentioned.
  • the release sheet can also be treated with a release treatment agent, and examples of such release treatment agents include silicone release treatment agents, fluorine release treatment agents, and long-chain alkyl release treatment agents. Is mentioned.
  • the thickness of the release sheet is not particularly limited and is, for example, 1 to 1000 ⁇ m.
  • the precursor composition for example, roll coating, kiss roll coating, gravure coating, reverse coating, roll brush, spray coating, dip roll coating, bar coating, knife coating, air knife coating , Curtain coat, lip coat, die coater and the like.
  • the acrylic polymer is prepared by solution polymerization (thermal polymerization method)
  • a solution containing the acrylic polymer is applied to the upper surface of one release sheet, and then, for example, 50 to 50- Heat at 100 ° C. for 1-60 minutes to dry.
  • the thickness of the adhesive heat conductive layer 3 thus formed is, for example, 10 to 250 ⁇ m, preferably 20 to 200 ⁇ m, and more preferably 30 to 100 ⁇ m.
  • the thickness of the adhesive heat conductive layer 3 is less than the above range, sufficient adhesive force and holding power may not be obtained. On the other hand, when the thickness exceeds the above range, sufficient heat conductivity cannot be obtained. There is.
  • the thickness (total thickness) of the adhesive heat dissipation sheet 1 is, for example, 10 to 1000 ⁇ m, preferably 50 to 500 ⁇ m. If the thickness of the adhesive heat-dissipating sheet 1 is less than the lower limit, the film may not be formed because it exceeds the average value of the maximum length of the heat conductive particles. When the thickness of the adhesive heat-radiating sheet 1 exceeds the above upper limit, the thermal conductivity may not be sufficiently improved.
  • the thickness (total thickness) of the adhesive heat-radiating sheet 1 is the sum of the thicknesses of the base material 2 and the adhesive heat conductive layer 3, and does not include the thickness of the release sheet (not shown).
  • the tensile modulus of elasticity measured at 23 ° C. of the adhesive heat-dissipating sheet 1 is 600 MPa or less, preferably 500 MPa or less, more preferably 450 MPa or less, particularly preferably 400 MPa or less, further 350 MPa or less, 300 MPa or less. 200 MPa or less, preferably 100 MPa or less, and for example, 0.01 MPa or more, and preferably 0.1 MPa or more.
  • the tensile modulus exceeds the above upper limit, it is not possible to effectively prevent the adhesive heat-dissipating sheet 1 and the optical semiconductor mounting substrate 6 that is in close contact therewith from being lifted.
  • the tensile modulus is less than the above lower limit, the adhesive heat-dissipating sheet 1 becomes too soft, the handleability is lowered, and adhesive residue may be generated in the peeling at the time of rework.
  • the tensile elastic modulus is obtained by cutting the adhesive heat-dissipating sheet 1 into a size of 20 ⁇ 10 mm to produce a sample, and then subjecting the sample to a tensile test at a distance between chucks of 20 mm, a tensile speed of 300 mm / min, and 23 ° C. Is measured.
  • the length in the longitudinal direction is set to 20 mm.
  • the length is not limited to this.
  • the cross-sectional area along the thickness direction and the longitudinal direction is 1.2 to 5.0 mm 2.
  • the length in the longitudinal direction can be set.
  • the heat resistance of the adhesive heat-radiating sheet 1 is, for example, 10 cm 2 ⁇ K / W or less, preferably 6 cm 2 ⁇ K / W or less, and more preferably 4 cm 2 ⁇ K / W or less.
  • the thermal resistance is measured by a method described in detail in Examples described later.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of an optical semiconductor device which is an embodiment of the semiconductor device of the present invention.
  • an optical semiconductor device 5 includes an optical semiconductor mounting substrate 6 as a mounting substrate, a heat sink 7 as a cooling member opposed to the optical semiconductor mounting substrate 6 with a space therebetween, and their An adhesive heat-dissipating sheet 1 interposed therebetween is provided.
  • the optical semiconductor mounting substrate 6 has a flat plate shape, and an optical semiconductor element 8 as a semiconductor element is mounted at the center of the upper surface.
  • the optical semiconductor mounting substrate 6 is made of a metal such as aluminum, iron, or copper, for example, a resin such as polyimide. Preferably, it is formed from a metal.
  • the thickness of the optical semiconductor mounting substrate 6 is, for example, 10 to 5000 ⁇ m, preferably 100 to 3000 ⁇ m.
  • the heat sink 7 is formed in a sheet shape having a size including the optical semiconductor mounting substrate 6 when projected in the thickness direction. Specifically, the heat sink 7 is formed larger than the optical semiconductor mounting substrate 6 in plan view.
  • the heat sink 7 is made of a metal having excellent thermal conductivity, such as nickel, copper, or aluminum.
  • the thickness of the heat sink 7 is, for example, 0.01 to 100 mm, preferably 0.1 to 50 mm.
  • the adhesive heat radiating sheet 1 is formed in a sheet shape overlapping with the optical semiconductor mounting substrate 6 when projected in the thickness direction. Specifically, the adhesive heat-radiating sheet 1 is formed in the same shape as the optical semiconductor mounting substrate 6 in plan view.
  • the adhesive heat radiation sheet 1 is cut into a predetermined size (cut), and two release sheets (not shown) sandwiching the adhesive heat conductive layer are sandwiched. Peel from each of the adhesive heat conductive layers. That is, the two adhesive heat conductive layers formed on the front surface and the back surface of the substrate are exposed.
  • an optical semiconductor mounting substrate 6 and a heat sink 7 are prepared.
  • the optical semiconductor mounting substrate 6 is disposed opposite to the upper portion of the center of the heat sink 7, and these are adhered in the thickness direction with the adhesive heat-dissipating sheet 1 interposed therebetween. Thereby, the optical semiconductor device 5 is manufactured.
  • the heat generated by the optical semiconductor element 8 in the optical semiconductor mounting substrate 6 can be thermally conducted to the heat sink 7 through the adhesive heat radiating sheet 1.
  • the adhesive heat dissipation sheet 1 has a tensile elastic modulus of 600 MPa or less, even when the optical semiconductor mounting substrate 6 is fixed based on the tightening force with respect to the heat sink 7, Since the pressure-sensitive heat radiation sheet 1 can sufficiently absorb the pressure, the optical semiconductor mounting substrate 6 and the pressure-sensitive heat radiation sheet 1 can be effectively prevented from being lifted.
  • the adhesive heat-dissipating sheet 1 shown in FIGS. 2A and 2B has a tensile elastic modulus equal to or lower than the lower limit, so that the optical semiconductor mounting substrate 6 is based on the tightening force of the screw 9 against the heat sink 7. Even in the case of being fixed, the adhesive sheet 1 can sufficiently absorb the high pressing force applied to the optical semiconductor mounting substrate 6. Therefore, the pressure resulting from the above reaction does not occur, and the floating (protrusion) of the optical semiconductor mounting substrate 6 and the adhesive heat-dissipating sheet 1 can be effectively prevented.
  • the optical semiconductor device 5 can effectively prevent a decrease in light emission efficiency of the optical semiconductor element 8 by efficiently conducting heat in the optical semiconductor element 8 and the optical semiconductor mounting substrate 6.
  • the optical semiconductor device 5 having excellent luminous efficiency can be suitably used as a light source device for a liquid crystal display device and a lighting device.
  • the semiconductor device of the present invention is described as the optical semiconductor device 5.
  • other semiconductor devices specifically, for example, It can also be used for discrete devices such as diodes, transistors, and thyristors, for example, IC devices such as microcomputers, memories, and ASICs.
  • FIG. 1 although demonstrated as the adhesive heat-radiation sheet 1 of the heat radiating member of this invention, it uses as the adhesive heat-radiating film 1, the adhesive heat-radiating tape 1, the adhesive heat-radiating plate 1, etc., for example. You can also.
  • the heat radiating member of the present invention is described as an adhesive pressure-sensitive heat-dissipating sheet 1, but it can also be formed as a non-adhesive heat-dissipating sheet 1 having no adhesiveness.
  • Example 1 (Preparation of adhesive heat dissipation sheet) 82 parts by mass of 2-ethylhexyl acrylate and 12 parts by mass of 2-methoxyethyl acrylate as alkyl (meth) acrylate, 5 parts by mass of N-vinyl-2-pyrrolidone (NVP) as a polar group-containing monomer, and hydroxyethylacrylamide (HEAA) 1 part by weight of a monomer component is blended with a trade name “Irgacure 651” (2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.) as a photopolymerization initiator.
  • NDP N-vinyl-2-pyrrolidone
  • HEAA hydroxyethylacrylamide
  • Hijilite H-32 aluminum hydroxide particles, shape: crushed, average maximum length: 8 ⁇ m, manufactured by Showa Denko KK
  • H-10 aluminum hydroxide particles, shape: crushed, average length: 55 ⁇ m
  • the precursor composition is placed between the release treatment surfaces of two release sheets made of polyethylene terephthalate (trade name “Diafoil MRF38” (manufactured by Mitsubishi Chemical Polyester Film Co., Ltd.)).
  • the precursor composition was applied so that the thickness after drying and curing was 54 ⁇ m, that is, the precursor composition was sandwiched between two release sheets.
  • the precursor composition is irradiated with ultraviolet rays having an illuminance of about 5 mW / cm 2 from both sides for 3 minutes (corresponding to an irradiation energy of 900 mJ / cm 2 ), and the remaining monomer components are polymerized, thereby allowing the acrylic polymer and the thermal conductivity to be polymerized.
  • An adhesive heat radiation layer made of an adhesive heat conductive composition containing particles was prepared between two release sheets.
  • one release sheet is peeled off from the adhesive heat conductive layer, and the adhesive heat conductive layer is adhered to both surfaces of a polyethylene terephthalate film having a thickness of 12 ⁇ m, a trade name “Lumirror S-10” (manufactured by Toray Industries, Inc.).
  • the total thickness (excluding the thickness of the release sheet. That is, the thickness of the polyethylene terephthalate film is 12 ⁇ m and the thickness of each adhesive heat conductive layer.
  • An adhesive heat-dissipating sheet having a thickness of 120 ⁇ m was prepared.
  • the produced adhesive heat-radiation sheet was cut into a size of 100 ⁇ 100 mm, and two release sheets were peeled from each of the adhesive heat conductive layers. That is, the two adhesive heat conductive layers formed on the front side and the back side of the substrate were exposed.
  • an optical semiconductor mounting substrate made of aluminum having a size of 100 ⁇ 100 mm and a thickness of 400 ⁇ m and a heat sink made of aluminum having a size of 200 ⁇ 200 mm and a thickness of 1 mm were prepared.
  • an optical semiconductor mounting substrate was placed oppositely above the central portion of the heat sink, and they were adhered in the thickness direction with an adhesive heat radiating sheet interposed therebetween. Thus, an optical semiconductor device was produced.
  • a hole having an inner diameter of 1 mm and a depth of 0.6 mm was formed in the center portion in the width direction at each of both ends in the longitudinal direction of the optical semiconductor device (a portion of 0.7 mm from each end edge).
  • the hole was formed from the upper surface of the heat sink to a portion having a depth of 0.5 mm while passing through the thickness direction of the optical semiconductor mounting substrate and the adhesive heat dissipation sheet.
  • Example 2 In Example 1, an adhesive heat-dissipating sheet having a total thickness of 250 ⁇ m was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the adhesive heat conductive layer was 119 ⁇ m, and then an optical semiconductor device was manufactured. Thereafter, both ends in the longitudinal direction of the optical semiconductor device were tightened with screws.
  • Example 3 an adhesive heat-dissipating sheet having a total thickness of 500 ⁇ m was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the adhesive heat conductive layer was 244 ⁇ m. Subsequently, an optical semiconductor device was manufactured, Thereafter, both ends in the longitudinal direction of the optical semiconductor device were tightened with screws.
  • Example 4 In Example 1, the thickness of the adhesive heat conductive layer was 47.5 ⁇ m, and a polyethylene terephthalate film having a thickness of 25 ⁇ m as a base material, trade name “Lumirror S-10” (manufactured by Toray Industries, Inc.) was used.
  • Example 5 An adhesive heat-dissipating sheet having a total thickness of 120 ⁇ m was prepared, an optical semiconductor device was subsequently manufactured, and then both ends in the longitudinal direction of the optical semiconductor device were tightened with screws.
  • Example 5 Example 1 except that the adhesive heat conductive layer had a thickness of 112.5 ⁇ m, a polyethylene terephthalate film having a thickness of 25 ⁇ m, and a trade name “Lumirror S-10” (manufactured by Toray Industries, Inc.) was used.
  • Example 6 An adhesive heat-dissipating sheet having a total thickness of 250 ⁇ m was prepared in the same manner as above, followed by manufacturing an optical semiconductor device, and then tightening both ends in the longitudinal direction of the optical semiconductor device with screws.
  • the thickness of the adhesive heat conductive layer was set to 237.5 ⁇ m, and a polyethylene terephthalate film having a thickness of 25 ⁇ m was used as a base material, trade name “Lumirror S-10” (manufactured by Toray Industries, Inc.).
  • Example 7 In the same manner, an adhesive heat-dissipating sheet having a total thickness of 500 ⁇ m was prepared, an optical semiconductor device was subsequently manufactured, and then both ends in the longitudinal direction of the optical semiconductor device were tightened with screws.
  • Example 7 In Example 1, the thickness of the adhesive heat conductive layer was set to 41 ⁇ m, and a polyethylene terephthalate film having a thickness of 38 ⁇ m and a trade name “Lumirror S-10” (manufactured by Toray Industries, Inc.) were used as the base material.
  • an adhesive heat-dissipating sheet having a total thickness of 120 ⁇ m was prepared, subsequently an optical semiconductor device was manufactured, and then both longitudinal ends of the optical semiconductor device were tightened with screws.
  • Example 8 In Example 1, the thickness of the adhesive heat conductive layer was set to 106 ⁇ m, and a polyethylene terephthalate film having a thickness of 38 ⁇ m and a trade name “Lumirror S-10” (manufactured by Toray Industries, Inc.) were used as the base material. In this formulation, an adhesive heat-dissipating sheet having a total thickness of 250 ⁇ m was prepared, subsequently an optical semiconductor device was manufactured, and then both ends in the longitudinal direction of the optical semiconductor device were tightened with screws.
  • Example 9 In Example 1, the thickness of the adhesive heat conductive layer was set to 231 ⁇ m, and a polyethylene terephthalate film having a thickness of 38 ⁇ m was used as a base material, and the product name “Lumirror S-10” (manufactured by Toray Industries, Inc.) was used. In this formulation, an adhesive heat-dissipating sheet having a total thickness of 500 ⁇ m was prepared, subsequently an optical semiconductor device was manufactured, and then both longitudinal ends of the optical semiconductor device were tightened with screws.
  • Example 10 (Preparation of acrylic polymer solution) Using a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a nitrogen introduction pipe, a thermometer, and a stirrer, 70 parts by mass of butyl acrylate and 30 parts by mass of 2-ethylhexyl acrylate as the alkyl (meth) acrylate, and acrylic acid as the polar group-containing monomer 3 parts by weight and 0.05 part by weight of 4-hydroxybutyl acrylate, 0.1 part of 2,2′-azobisisobutyronitrile as a thermal polymerization initiator and 155 parts by weight of toluene as a solvent were added.
  • a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a nitrogen introduction pipe, a thermometer, and a stirrer 70 parts by mass of butyl acrylate and 30 parts by mass of 2-ethylhexyl acrylate as the alkyl (meth) acrylate, and acrylic acid as the polar group-containing monomer 3 parts by weight and 0.05 part
  • Adhesive heat conductive layers were bonded to both sides of a polyethylene terephthalate film having a thickness of 12 ⁇ m and a trade name “Lumirror S-10” (manufactured by Toray Industries, Inc.) to produce an adhesive heat-dissipating sheet having a total thickness of 100 ⁇ m. Then, both ends in the longitudinal direction of the optical semiconductor device were tightened with screws.
  • Example 1 is the same as Example 1 except that the adhesive heat conductive layer has a thickness of 100 ⁇ m, a polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 ⁇ m, and a trade name “Lumirror S-10” (manufactured by Toray Industries, Inc.) is used.
  • a pair of aluminum blocks (A5052, thermal conductivity: 140 W / m ⁇ K) formed so as to form a cube having one side of 20 mm (sometimes referred to as a rod) L.
  • the adhesive heat-dissipating sheet 1 (20 mm ⁇ 20 mm) of each example and each comparative example was sandwiched, and a pair of blocks L were adhered with the adhesive heat-dissipating sheet 1.
  • the heating element H is disposed on the upper block L
  • the radiator C is disposed below the block L on the lower side.
  • the pair of blocks L adhered by the adhesive heat-dissipating sheet 1 are located between a pair of pressure adjusting screws T penetrating the heat generating body H and the heat dissipating body C.
  • a load cell R is disposed between the pressure adjusting screw T and the heating element H, and is configured to measure the pressure when the pressure adjusting screw T is tightened. Was used as pressure applied to the adhesive heat-dissipating sheet 1.
  • the temperature sensor D was attached to the heating element H and the upper and lower blocks L. Specifically, the temperature sensor D was attached to one place of the heating element H, and the temperature sensors D were attached to the five places of each block L at intervals of 5 mm in the vertical direction.
  • the pressure adjusting screw T is tightened, pressure is applied to the adhesive heat-dissipating sheet 1, the temperature of the heating element H is set to 80 ° C., and cooling water of 20 ° C. is applied to the radiator C. It was circulated.
  • the temperature of the upper and lower blocks L is measured by each temperature sensor D, and the thermal conductivity (W / m ⁇ K) and temperature gradient of the upper and lower blocks L are measured.
  • the thermal conductivity (W / m ⁇ K) and temperature gradient of the upper and lower blocks L are measured.
  • the temperature at the interface between the upper and lower blocks L and the adhesive heat-dissipating sheet 1 was calculated.
  • the thermal resistance (cm ⁇ 2 > * K / W) in the said pressure was computed using the following thermal conductivity equation (Fourier's law).
  • the adhesive heat-dissipating sheet 1 (20 mm ⁇ 20 mm) of each example and each comparative example was loaded into an evaluation apparatus in the same manner as in the case of measuring the thermal resistance.
  • the pressure adjusting screw T is tightened and sandwiched between the upper and lower blocks, a pressure of 25 N / cm 2 (250 kPa) is applied to the adhesive heat-dissipating sheet 1, and the heating value of the heating element H is kept constant at 30W.
  • 20 ° C. cooling water was circulated through the radiator C.
  • the case where the temperature change of the thermocouple was 0.02 ° C. or less in 30 seconds was regarded as a stable state, and the temperature of the thermocouple on the heater side closest to the adhesive heat-radiating sheet was read as the module temperature.
  • the adhesive heat-dissipating sheets of each Example and each Comparative Example had an initial length in the longitudinal direction of 20 mm, an initial width of 10 mm, and a cross-sectional area (thickness direction and cross-sectional area along the longitudinal direction) of 1.2 to 5.0 mm 2 . It cut
  • a tensile test was performed at a measurement temperature of 23 ° C., a distance between chucks of 20 mm, and a tensile speed of 300 mm / min, and the amount of change (mm) in sample elongation was measured.
  • the adhesive heat radiation sheets of Examples 1 to 9 were in close contact with both the optical semiconductor mounting substrate and the heat sink. That is, as shown in FIG.2 (b), the clearance gap was not observed between the adhesive heat-radiation sheet (1) and the heat sink (7).
  • the central portion of the adhesive heat-dissipating sheet (1) was lifted together with the central portion of the optical semiconductor substrate (6). Specifically, the central portion of the adhesive heat-dissipating sheet (1) and the optical semiconductor substrate (6) protruded upward in a curved shape.
  • the size of the gap (9) in Comparative Example 1 was a maximum thickness of 10 ⁇ m and a length in the longitudinal direction of 45 mm.
  • the optical semiconductor device of the present invention is used for an optical semiconductor device and other semiconductor devices, specifically, for example, discrete devices such as diodes, transistors, and thyristors, for example, IC devices such as a microcomputer, a memory, and an ASIC.
  • semiconductor devices specifically, for example, discrete devices such as diodes, transistors, and thyristors, for example, IC devices such as a microcomputer, a memory, and an ASIC.

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Abstract

 半導体装置は、半導体素子を実装する実装基板と、実装基板と間隔を隔てて対向配置される冷却部材と、実装基板と冷却部材との間に介在され、実装基板と冷却部材とに密着する放熱部材とを備える。放熱部材は、チャック間距離20mm、引張速度300mm/min、23℃で測定される引張弾性率が、600MPa以下である。

Description

半導体装置、光半導体装置および放熱部材
 本発明は、半導体装置、光半導体装置および放熱部材、詳しくは、光半導体装置を含む半導体装置、および、それに用いられる放熱部材に関する。
に関する。
 近年、液晶表示装置や照明装置は、光半導体装置(発光ダイオード装置)などの半導体装置を備える。
 そのような光半導体装置として、例えば、基板およびそれの前面に実装されるLED素子を有する発光モジュールと、それの後側に間隔を隔てて配置されるヒートシンクと、それらの間に介在される放熱シートとを備える光源装置が提案されている(例えば、下記特許文献1参照。)。
 また、下記特許文献1の光源装置では、ヒートシンクの側部に設けられ、前方に延びるフック部材の前端部の爪によって基板の端部を係止することにより、発光モジュールを放熱シートを介してヒートシンクに密着させている。
 これにより、下記特許文献1の光源装置では、LED素子で発生する熱を放熱シートによってヒートシンクに効率的に熱伝導させている。
特開2011-204495号公報
 しかし、上記特許文献1の光源装置では、基板は、端部が爪で係止されていることから、爪による締付力が強い場合には、基板の中央部が浮き上がる(反る)場合がある。その場合には、粘着性放熱シートの中央部も、基板の浮き上がりに付随して、浮き上がる。そうすると、粘着性放熱シートとヒートシンクとの間に隙間を生じる。その結果、粘着性放熱シートおよびヒートシンクによる上記した熱伝導性が低下する不具合がある。
 本発明の目的は、実装基板および放熱部材の浮き上がりを有効に防止することのできる半導体装置を含む光半導体装置、および、それに用いられる放熱部材を提供することにある。
 本発明の半導体装置は、半導体素子を実装する実装基板と、前記実装基板と間隔を隔てて対向配置される冷却部材と、前記実装基板と前記冷却部材との間に介在され、前記実装基板と前記冷却部材とに密着する放熱部材とを備え、前記放熱部材は、チャック間距離20mm、引張速度300mm/min、23℃で測定される引張弾性率が、600MPa以下であることを特徴としている。
 また、本発明の半導体装置では、前記放熱部材は、粘着性であることが好適である。
 また、本発明の半導体装置では、前記放熱部材は、粘着性樹脂組成物および熱伝導性粒子を含有する粘着性熱伝導組成物から形成される粘着性熱伝導層を備えることが好適である。
 また、本発明の半導体装置では、前記粘着性樹脂組成物は、アクリル系ポリマーを含んでいることが好適である。
 また、本発明の光半導体装置は、半導体素子を実装する実装基板と、前記実装基板と間隔を隔てて対向配置される冷却部材と、前記実装基板と前記冷却部材との間に介在され、前記実装基板と前記冷却部材とに密着する放熱部材とを備える半導体装置からなる光半導体装置であり、前記半導体素子が、光半導体素子であり、前記実装基板が、光半導体実装基板であり、前記放熱部材は、チャック間距離20mm、引張速度300mm/min、23℃で測定される引張弾性率が、600MPa以下であることを特徴としている。
 また、本発明の放熱部材は、半導体素子を実装する実装基板と、前記実装基板と間隔を隔てて対向配置される冷却部材との間に介在され、前記実装基板と前記冷却部材とに密着するための放熱部材であり、前記放熱部材は、チャック間距離20mm、引張速度300mm/min、23℃で測定される引張弾性率が、600MPa以下であることを特徴としている。
 本発明の放熱部材を備える本発明の半導体装置では、実装基板において、半導体素子によって生じる熱を、放熱部材を介して、冷却部材に熱伝導させることができる。
 また、放熱部材は、引張弾性率が、600MPa以下であるので、実装基板が、冷却部材に対する締付力に基づいて固定される場合でも、実装基板にかかる押圧力を放熱部材が十分に吸収することができるので、実装基板および放熱部材の浮き上がり(反り)を有効に防止することができる。
 そのため、上記した放熱部材を介した冷却部材への熱伝導性の低下を有効に防止することができる。
 また、本発明の光半導体装置は、熱伝導性に優れる半導体装置からなるので、光半導体素子および光半導体実装基板における熱を効率よく熱伝導させることにより、光半導体素子の発光効率の低下を有効に防止することができる。
図1は、本発明の放熱部材の一実施形態である粘着性放熱シートの断面図を示す。 図2は、本発明の半導体装置の実施形態である光半導体装置の断面図であり、(a)は、光半導体実装基板およびヒートシンクが粘着性放熱シートを介して貼着される状態、(b)は、光半導体装置の両端部がねじで締め付けられる状態を示す。 比較例1および2の光半導体装置の両端部がねじで締め付けられる状態の断面図を示す。 図4は、実施例の評価において熱抵抗を測定する熱特性評価装置の説明図であり、(a)は、正面図、(b)は、側面図を示す。
発明の実施形態
 図1は、本発明の放熱部材の一実施形態である粘着性放熱シートの断面図を示す。
 図1において、粘着性放熱シート1は、基材2と、基材2の両面に積層される粘着性熱伝導層3とを備える。
 基材2は、例えば、紙などの紙系基材、例えば、布、不職布、ネットなどの繊維系基材、例えば、金属箔、金属板などの金属系基材、例えば、樹脂のフィルムやシートなどの樹脂系基材、例えば、ゴムシートなどのゴム系基材、例えば、発泡シートなどの発泡体やこれらの積層体(特に、プラスチック系基材と他の基材との積層体や、プラスチックフィルム(またはシート)同士の積層体など)などの適宜な薄葉体などが挙げられる。
 好ましくは、樹脂系基材が挙げられる。
 樹脂系基材を形成する樹脂として、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル樹脂、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)などのα-オレフィンをモノマー成分とするオレフィン系樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、例えば、酢酸ビニル系樹脂、例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、例えば、ポリアミド(ナイロン)、全芳香族ポリアミド(アラミド)などのアミド系樹脂、例えば、ポリイミド系樹脂、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などが挙げられる。
 樹脂として、好ましくは、ポリエステル樹脂が挙げられる。
 樹脂は、単独使用または併用することができる
 基材2は、複数層から形成することもできる。
 基材2の厚みは、例えば、2~100μm、好ましくは、5~50μm、さらに好ましくは、12~38μmである。
 また、基材2の表面(上面および下面の両面)に、粘着性熱伝導層3との密着性を高めるため、表面処理、例えば、コロナ処理、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理などの化学的または物理的方法による酸化処理などを施すことができ、あるいは、下塗り剤や剥離剤などによるコーティング処理を施すこともできる。
 粘着性熱伝導層3は、粘着性と熱伝導性とを併有する層であって、例えば、粘着性熱伝導組成物から形成されている。
 粘着性熱伝導組成物は、粘着性樹脂組成物と熱伝導性粒子とを含有している。
 粘着性樹脂組成物としては、例えば、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム、アクリル系ポリマーなどが挙げられる。これらは、単独使用または併用することができる。好ましくは、粘着性および緩衝性の観点から、アクリル系ポリマーが挙げられる。つまり、好ましくは、粘着性熱伝導組成物は、アクリル系ポリマーと熱伝導性粒子とを含有している。
 アクリル系ポリマーは、アルキル部分の炭素数が2~14である(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分として含有するモノマー成分を共重合することにより得られる。
 (メタ)アクリル酸アルキルエステルは、下記一般式(1)で表される。
   CH=C(R)COOR              (1)
 上記一般式(1)において、Rは水素またはメチル基である。
 また、上記一般式(1)において、Rは、例えば、炭素数2~14のアルキル基であり、好ましくは、炭素数3~12のアルキル基、より好ましくは、炭素数4~9のアルキル基である。また、Rのアルキル基は、直鎖または分岐鎖のいずれも使用でき、好ましくは、ガラス転移温度が低いことから、分岐鎖が挙げられる。
 具体的には、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸イソウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸イソドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸イソトリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸イソテトラデシルなどの(メタ)アクリル酸C2-14アルキルエステルが挙げられる。
 特に接着特性のバランスを取り易いという点から、好ましくは(メタ)アクリル酸C3-12アルキルエステル、さらに好ましくは、(メタ)アクリル酸C4-9アルキルエステルが挙げられる。
 (メタ)アクリル酸アルキルエステルは、単独使用または2種以上併用することができる。
 (メタ)アクリル酸アルキルエステルの配合割合は、例えば、モノマー成分に対して、60質量%以上(具体的には、60~99質量%)、好ましくは80質量%以上(具体的には、80~98質量%)である。また、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの配合割合を、モノマー成分に対して、例えば、50~98質量%、好ましくは、60~98質量%、より好ましくは、70~90質量%に設定することもできる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルの配合割合が上記下限に満たないと、接着性に乏しくなる場合がある。
 モノマー成分には、極性基含有モノマーを含有させることもできる。
 これにより、例えば、光半導体実装基板6(後述、図2(a)参照)への接着力を向上させたり、粘着性熱伝導層3の凝集力を高めたりすることができる。
 極性基含有モノマーとしては、例えば、窒素含有モノマー、水酸基含有モノマー、スルホン酸基含有モノマー、リン酸基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマーなどを挙げることができる。
 窒素含有モノマーとしては、例えば、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド(HEMA/HEAA)、N-(2-ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N-(1-ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N-(3-ヒドロキシプロピル)(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシブチル)(メタ)アクリルアミド、N-(3-ヒドロキシブチル)(メタ)アクリルアミド、N-(4-ヒドロキシブチル)(メタ)アクリルアミドなどのN-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド、例えば、N-(メタ)アクリロイルモルホリン、N-アクリロイルピロリジンなどの環状(メタ)アクリルアミド、例えば、(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、N-ビニルアセトアミド、N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどのN-置換(メタ)アクリルアミド(他にも、例えば、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-n-ブチル(メタ)アクリルアミドなどのN-アルキル(メタ)アクリルアミド、例えば、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジイソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジ(n-ブチル)(メタ)アクリルアミド、N,N-ジ(t-ブチル)(メタ)アクリルアミドなどのN,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミドが例示される。)などの非環状(メタ)アクリルアミド、例えば、N-ビニル-2-ピロリドン(NVP)、N-ビニル-2-ピペリドン、N-ビニル-3-モルホリノン、N-ビニル-2-カプロラクタム、N-ビニル-1,3-オキサジン-2-オン、N-ビニル-3,5-モルホリンジオン、N-ビニル-2-ピロリドンなどのN-ビニル環状アミド、例えば、アミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N-(メタ)アクリロイルモルホリンなどの、アミノ基を有するモノマー、例えば、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-プロピルマレイミド、N-イソプロピルマレイミド、N-ブチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミドなどの、マレイミド骨格を有するモノマー、例えば、N-メチルイタコンイミド、N-エチルイタコンイミド、N-ブチルイタコンイミド、N-2-エチルヘキシルイタコンイミド、N-ラウリルイタコンイミド、N-シクロヘキシルイタコンイミドなどの、イタコンイミド系モノマーなどが挙げられる。また、窒素含有モノマーとして、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアノ基含有モノマーも挙げられる。
 窒素含有モノマーのうち、好ましくは、貼着初期の接着性が良好であるという点から、N-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド、N-ビニル環状アミドが挙げられ、さらに好ましくは、HEMA/HEAA、NVPが挙げられる。
 水酸基含有モノマーは、上記したN-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミドを除くモノマーであり、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8-ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10-ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12-ヒドロキシラウリル、(4-ヒドロキシメチルシクロへキシル)メチルメタクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシ(メタ)アクリルアミド、ビニルアルコール、アリルアルコール、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテルなどが挙げられる。なかでも、好ましくは、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
 スルホン酸基含有モノマーとしては、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸などを挙げることができる。
 リン酸基含有モノマーとしては、2-ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどを挙げることができる。
 カルボキシル基含有モノマーは、1分子中にカルボキシル基(無水物の形態であり得る。)を1つ以上有するモノマーであって、例えば(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、無水マレイン酸、無水イタコン酸など挙げられる。好ましくは、(メタ)アクリル酸が挙げられる。
 極性基含有モノマーのうち、シアノ基含有モノマー、スルホン酸基含有モノマー、リン酸基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマーは、凝集性・耐熱性向上成分とされる。
 極性基含有モノマーのうち、好ましくは、カルボキシル基含有モノマー以外のモノマー、具体的には、水酸基含有モノマー、窒素含有モノマー、スルホン酸基含有モノマー、リン酸基含有モノマーが挙げられ、さらに好ましくは、接着特性の観点から、水酸基含有モノマー、窒素含有モノマーが挙げられる。
 極性基含有モノマーは、単独使用または2種以上併用することができる。
 極性基含有モノマーの配合割合は、モノマー成分に対して、例えば、5質量%以上、好ましくは、5~30質量%、さらに好ましくは、6~25質量%である。また、極性基含有モノマーの配合割合を、モノマー成分に対して、例えば、0.1~20質量%、より好ましくは0.2~10質量%、さらに好ましくは0.2~7質量%に設定することもできる。
 極性基含有モノマーの配合割合が上記下限以上であれば、良好な保持力を得ることができる。一方、極性基含有モノマーの配合割合が上記下限未満であると、粘着性熱伝導層3の凝集力が低下し、高い保持力が得られない場合があり、上記上限を超えると粘着性熱伝導層3の凝集力が高くなり過ぎ、接着性が低下する場合がある。 
 さらに、モノマー成分に、必要に応じて、多官能性モノマーを配合することもできる。
 多官能性モノマーをモノマー成分に配合することにより、アクリル系ポリマーに架橋構造を導入することができ、粘着性熱伝導層3として必要な凝集力を調整することができる。
 多官能性モノマーとしては、例えば、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ビニル(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレートなどが挙げられる。
 好ましくは、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
 多官能性モノマーは、単独使用または2種以上併用することができる。
 多官能性モノマーの配合割合は、モノマー成分に対して、例えば、2質量%以下、好ましくは、0.01~2質量%、さらに好ましくは、0.02~1質量%である。
 多官能性モノマーの配合割合が上記上限を超えると、粘着性熱伝導層3の凝集力が高くなり過ぎ、接着性が低下する場合がある。また、多官能性モノマーの配合割合が上記下限未満であると、粘着性熱伝導層3の凝集力が低下する場合がある。
 なお、モノマー成分として、必要に応じて、その他のモノマーを配合することもできる。
 その他のモノマーは、(メタ)アクリル酸アルキルエステルおよび極性基含有モノマーと共重合可能な共重合性モノマーであって、具体的には、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテルなどのエポキシ基含有モノマー、例えば、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸3-メトキシプロピル、(メタ)アクリル酸メトキシエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシポリプロピレングリコールなどのアルコキシ基含有モノマー、例えば、スチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニルモノマー(スチレン系モノマー)、例えば、エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン、イソブチレンなどのα-オレフィン、例えば、2-イソシアナートエチルアクリレート、2-イソシアナートエチルメタクリレートなどのイソシアネート基含有モノマー、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ラウリン酸ビニルなどのビニルエステル系モノマー、例えば、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートなどの複素環含有(メタ)アクリル酸エステル、例えば、フッ素(メタ)アクリレートなどの、ハロゲン原子含有モノマー、例えば、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのアルコキシシリル基含有モノマー、例えば、シリコーン(メタ)アクリレートなどの、シロキサン結合含有モノマーなどが挙げられる。また、その他のモノマーとして、ビニルエーテル系モノマーなどの接着力向上や架橋化基点として働く官能基を有する成分、さらには、直鎖状のアルキル部分の炭素数が1または15以上である(メタ)アクリル酸アルキルエステル、環状のアルキル部分(シクロアルキル)を有する(メタ)アクリル酸シクロアルキルなどを挙げることもできる。
 ビニルエーテル系モノマーとしては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテルなどが挙げられる。
 アルキル部分の炭素数が1または15以上である(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、アクリル酸イソオクタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシルなどが挙げられる。
 (メタ)アクリル酸シクロアルキルとしては、例えば、シクロペンチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
 上記その他の重合性モノマーは、単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用することもできる。
 好ましくは、アルコキシ基含有モノマーが挙げられる。
 これらその他のモノマーは、単独使用または併用することができる。
 その他のモノマーの割合は、モノマー成分に対して、例えば、30質量%以下、好ましくは、20質量%以下であり、また、例えば、0.1質量%以上、好ましくは、1質量%以上でもある。また、その他のモノマーの割合を、モノマー成分に対して、例えば、50質量%以下、好ましくは、35質量%以下、より好ましくは、25質量%以下に設定することもできる。
 そして、アクリル系ポリマーを調製するには、例えば、溶液重合、塊状重合、乳化重合、各種ラジカル重合などの公知の製造方法を適宜選択できる。また、得られるアクリル系ポリマーは、単独重合体(ホモポリマー)であっても共重合体(コポリマー)であってもよく、共重合体である場合には、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体などいずれでもよい。
 具体的には、上記したモノマー成分を、光重合開始剤(光開始剤)や熱重合開始剤などの重合開始剤の存在下で、熱や紫外線による重合(硬化反応)させる。
 重合開始剤として、例えば、塊状重合が採用される場合には、好ましくは、光重合開始剤が挙げられ、また、例えば、溶液重合が採用される場合には、好ましくは、熱重合開始剤が採用される。
 光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインエーテル系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤、α-ケトール系光重合開始剤、芳香族スルホニルクロリド系光重合開始剤、光活性オキシム系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、ベンジル系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、ケタール系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤などが挙げられる。
 具体的には、ベンゾインエーテル系光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、アニソールメチルエーテルなどが挙げられる。アセトフェノン系光重合開始剤としては、例えば、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、4-フェノキシジクロロアセトフェノン、4-(t-ブチル)ジクロロアセトフェノンなどが挙げられる。α-ケトール系光重合開始剤としては、例えば、2-メチル-2-ヒドロキシプロピオフェノン、1-[4-(2-ヒドロキシエチル)フェニル]-2-メチルプロパン-1-オンなどが挙げられる。芳香族スルホニルクロリド系光重合開始剤としては、例えば、2-ナフタレンスルホニルクロライドなどが挙げられる。光活性オキシム系光重合開始剤としては、例えば、1-フェニル-1,1-プロパンジオン-2-(o-エトキシカルボニル)-オキシムなどが挙げられる。
 また、ベンゾイン系光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインなどが挙げられる。ベンジル系光重合開始剤としては、例えば、ベンジルなどが挙げられる。ベンゾフェノン系光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、3、3′-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、ポリビニルベンゾフェノン、α-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどが挙げられる。ケタール系光重合開始剤としては、例えば、チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、デシルチオキサントンなどが挙げられる。
 光重合開始剤は、単独使用または併用することができる。
 光重合開始剤として、好ましくは、ベンゾインエーテル系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤が挙げられる。
 光重合開始剤の配合割合は、モノマー成分100質量部に対して、例えば、0.01~5質量部、好ましくは、0.05~3質量部である。
 なお、熱重合開始剤としては、例えば、2,2′-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2′-アゾビス-2-メチルブチロニトリル、2,2′-アゾビス(2-メチルプロピオン酸)ジメチル、4,4′-アゾビス-4-シアノバレリアン酸、アゾビスイソバレロニトリル、2,2′-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロライド、2,2′-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロライド、2,2′-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二硫酸塩、2,2′-アゾビス(N,N′-ジメチレンイソブチルアミジン)ヒドロクロライド、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]ハイドレートなどのアゾ系重合開始剤、例えば、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、ジラウロイルパーオキシド、ジ-n-オクタノイルパーオキシド、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ(4-メチルベンゾイル)パーオキシド、ジベンゾイルパーオキシド、t-ブチルパーオキシイソブチレート、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、t-ブチルハイドロパーオキシド、過酸化水素などの過酸化物系重合開始剤、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、例えば、過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウムとの組み合わせ、過酸化物とアスコルビン酸ナトリウムとの組み合わせなどのレドックス系重合開始剤などが挙げられる。熱重合開始剤として、好ましくは、アゾ系重合開始剤が挙げられ、より好ましくは、AIBNが挙げられる。
 また、重合開始剤は、単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用してもよいが、全体としての配合割合は、モノマー成分100質量部に対して、例えば、0.005~1質量部であり、好ましくは、0.02~0.5質量部である。
 とりわけ、光重合開始剤の配合割合は、モノマー成分100質量部に対して、例えば、0.01~5質量部、好ましくは、0.05~3質量部である。
 また、とりわけ、熱重合開始剤の配合割合は、モノマー成分100質量部に対して、例えば、0.01~0.2質量部である。
 アクリル系ポリマーを塊状重合により調製するには、好ましくは、モノマー成分を、上記した光重合開始剤の存在下、紫外線の照射によって、重合させる。
 紫外線の照射条件に関し、照射エネルギーが、例えば、100~5000mJ/cm、好ましくは、300~3000であり、照度が、例えば、1~20mW/cm、好ましくは、3~15mW/cmであり、照射時間が、例えば、0.1~10分間、好ましくは、1~5分間である。
 また、モノマー成分に対する紫外線の照射を分割して実施することによりアクリル系ポリマーを調製することもできる。具体的には、モノマー成分の反応物を含む反応液の粘度が所定の範囲となるように、モノマー成分に紫外線を照射(第1回目の重合)して、前駆体(モノマーの一部のみが重合した部分重合物を含むシロップ)を調製し、その後、前駆体に紫外線を照射(第2回目の重合、具体的には、硬化)することにより、アクリル系ポリマーを調製する。
 その場合には、第1回目の重合において、モノマー成分のうち、一部のみを反応させて、前駆体を調製し、その後、前駆体に残部(追加)のモノマー成分を加えて、前駆体組成物を第2回目の重合に供することもできる。
 例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、極性基含有モノマーおよびその他のモノマーを、光重合開始剤の存在下、光重合(第1回目の重合)させて、前駆体を調製し、それに多官能性モノマーを加えて前駆体組成物を調製し、これを光重合(第2回目の重合)に供する。
 前駆体の粘度は、例えば、1~100Pa・s、好ましくは、10~50Pa・sである。粘度は、No.5ローターを用いるBH粘度計により、回転速度10rpm、測定温度30℃にて測定される。
 一方、アクリル系ポリマーを溶液重合により調製するには、モノマー成分を、熱重合開始剤の存在下、重合させる。具体的には、モノマー成分および熱重合開始剤を適宜な溶媒(例えば、トルエンや酢酸エチル)に溶解して、モノマー溶液を調製する。溶媒は、モノマー溶液におけるモノマー成分の配合割合が、例えば、1~60質量%、好ましくは、10~50質量%になるように、モノマー成分に配合される。続いて、モノマー溶液を、例えば、20~100℃、好ましくは、40~80℃、より好ましくは、50~80℃の温度で、例えば、0.1~40時間、好ましくは、2~30時間加熱する。また、反応は窒素などの不活性ガス気流下で、実施される。
 また、溶液重合および/または塊状重合では、必要により、連鎖移動剤をモノマー成分に配合することもできる。連鎖移動剤を用いることにより、アクリル系ポリマーの分子量(重量平均分子量)を適宜調整することができる。
 連鎖移動剤としては、例えば、ラウリルメルカプタン、グリシジルメルカプタン、メルカプト酢酸、2-メルカプトエタノール、チオグリコール酸、チオグルコール酸2-エチルヘキシル、2,3-ジメルカプト-1-プロパノールなどが挙げられる。
これらの連鎖移動剤は、単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用することもできる。連鎖移動剤の配合割合は、モノマー成分100質量部に対して、例えば、0.01~0.1質量部である。
 また、乳化重合では、乳化剤の存在下でモノマー成分を重合させる。乳化剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウムなどのアニオン系乳化剤、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンブロックポリマーなどのノニオン系乳化剤などが挙げられる。これらの乳化剤は、単独で用いてもよく2種以上を併用することもできる。
 さらに、乳化剤として、プロペニル基、アリルエーテル基などのラジカル重合性官能基が導入された反応性乳化剤を用いることもできる。反応生乳化剤としては、具体的には、例えば、アクアロンHS-10、HS-20、KH-10、BC-05、BC-10、BC-20(以上、いずれも第一工業製薬社製)、アデカリアソープSE10N(ADEKA社製)などが挙げられる。
 乳化剤として、好ましくは、重合後にポリマー鎖に反応性乳化剤が取り込まれて、耐水性が向上することから、反応性乳化剤が挙げ得られる。
 乳化剤の配合割合は、モノマー成分100質量部に対して、例えば、0.3~5質量部、好ましくは、重合安定性や機械的安定性から、0.5~1質量部である。
 上記した製造方法により得られるアクリル系ポリマーの重量平均分子量は、例えば、60万以上であり、好ましくは、70万~300万であり、より好ましくは、80万~250万である。重量平均分子量が60万より小さくなると、耐久性に乏しくなる場合がある。一方、作業性の観点より、重量平均分子量は300万以下が好ましい。なお、重量平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値である。
 さらに、アクリル系ポリマーのガラス転移温度(Tg)は、例えば、-5℃以下、好ましくは、-10℃以下であること。アクリル系ポリマーのガラス転移温度が-5℃より高い場合には、アクリル系ポリマーが流動し難く、実装基板および冷却部材への濡れが不十分となり、接着力が低下する場合がある。なお、アクリル系ポリマーのガラス転移温度(Tg)は、用いるモノマー成分や組成比を適宜変えることにより上記範囲内に調整することができる。
 また、粘着性樹脂組成物には、接着力および耐久力をより向上させる目的で、架橋剤を含有することもできる。架橋剤としては、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、メラミン系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、アジリジン系架橋剤、金属キレート系架橋剤、など従来周知の架橋剤が挙げられ、好ましくは、イソシアネート系架橋剤が挙げられる。
 イソシアネート系架橋剤は、分子中に複数のイソシアネート基を有する多官能イソシアネートであって、例えば、トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、例えば、シクロペンチレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの脂環族イソシアネート、例えば、ブチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネート、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート類、例えば、トリメチロールプロパン/トリレンジイソシアネート3量体付加物(日本ポリウレタン工業社製、商品名コロネートL)、トリメチロールプロパン/ヘキサメチレンジイソシアネート3量体付加物(日本ポリウレタン工業社製、商品名コロネートHL)、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(日本ポリウレタン工業社製、商品名コロネートHX)などのイソシアネート付加物、例えば、ポリエーテルポリイソシアネート、ポリエステルポリイソシアネート、ならびにこれらと各種のポリオールとの付加物、さらに、例えば、イソシアヌレート結合、ビューレット結合、アロファネート結合などで多官能化したポリイソシアネートなどが挙げられる。
 架橋剤は単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用することもできる。
 架橋剤の配合割合は、粘着性熱伝導層3の後述するゲル分率が所望範囲となるように設定され、具体的には、アクリル系ポリマー100質量部に対し、例えば、0.02~5質量部、好ましくは、0.04~3質量部、より好ましくは、0.05~2質量部である。架橋剤を上記範囲で用いることにより、より確実に凝集力や耐久性の向上したものとすることができ、一方、上記上限を越えると、架橋形成が過多となり、接着性が低下する場合がある。
 粘着性熱伝導組成物から形成された粘着性熱伝導層3のゲル分率は、例えば、40~90質量%、好ましくは、50~85質量%、より好ましくは、55~80質量%である。
ゲル分率が上記下限より小さくなると、凝集力が低下するため耐久性に低下する場合があり、ゲル分率が上記上限より大きくなると、接着性に低下する場合がある。
 粘着性熱伝導層3のゲル分率(質量%)は、熱伝導性有機樹脂層3から乾燥質量W1(g)の試料採取し、これを酢酸エチルに浸漬した後、試料の不溶分を酢酸エチル中から取り出し、乾燥後の質量W2(g)を測定し、(W2/W1)×100を計算して求めることができる。
 熱伝導性粒子は、熱伝導性(放熱性)に優れる粒子であって、例えば、無機粒子、有機粒子が挙げられる。好ましくは、無機粒子が挙げられる。
 無機粒子を形成する無機材料としては、例えば、水和金属化合物、炭化物、窒化物、酸化物、金属、炭素系材料などが挙げられる。
 水和金属化合物は、一般式M・XHO(ここにMは金属、m,nは金属の原子価によって定まる1以上の整数、Xは含有結晶水を示す数)で表される化合物または該化合物を含む複塩である。
 水和金属化合物としては、例えば、水酸化アルミニウム[Al・3HOまたはAl(OH)]、ベーマイト[Al・HOまたはAlOOH]、水酸化マグネシウム[MgO・HOまたはMg(OH)]、水酸化カルシウム[CaO・HOまたはCa(OH)]、水酸化亜鉛[Zn(OH)]、珪酸[HSiO、HSiOまたはHSi]、水酸化鉄[Fe・HOまたは2FeO(OH)]、水酸化銅[Cu(OH)]、水酸化バリウム[BaO・HOまたはBaO・9HO]、酸化ジルコニウム水和物[ZrO・nHO]、酸化スズ水和物[SnO・HO]、塩基性炭酸マグネシウム[3MgCO・Mg(OH)・3HO]、ハイドロタルサイト[6MgO・Al・HO]、ドウソナイト[NaCO・Al・nHO]、ホウ砂[NaO・B・5HO]、ホウ酸亜鉛[2ZnO・3B・3.5HO]などが挙げられる。
 炭化物としては、例えば、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化チタン、炭化タングステンなどが挙げられる。
 窒化物としては、例えば、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化クロム、窒化タングステン、窒化マグネシウム、窒化モリブデン、窒化リチウムなどが挙げられる。
 酸化物は、上記した水和金属化合物(酸化ジルコニウム水和物および酸化スズ水和物など)を除く酸化物であって、具体的には、例えば、酸化鉄、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化マグネシウム(マグネシア)、酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸カリウムなどが挙げられる。さらに、酸化物として、金属イオンがドーピングされている、例えば、酸化インジウムスズ、酸化アンチモンスズなども挙げられる。
 金属としては、例えば、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム、白金、錫、鉄、または、それらの合金が挙げられる。
 炭素系材料としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛、ダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、ナノホーン、カーボンマイクロコイル、ナノコイルなどが挙げられる。
 無機材料として、好ましくは、水和金属化合物が挙げられる。
 熱伝導性粒子の形状は特に限定されず、バルク状、針形状、板形状、層状などが挙げられる。バルク形状は、例えば、球形状、直方体形状、破砕状またはそれらの異形形状を含む。
 熱伝導性粒子の最大長さの平均値は、バルク形状(球状)の熱伝導性粒子の場合には、1次粒子径(1次平均粒子径)として、例えば、0.1~1000μm、好ましくは、1~100μm、さらに好ましくは、5~80μmである。1次粒子径が上記範囲を超えると熱伝導性粒子が粘着性熱伝導層3の厚みを超えて、粘着性熱伝導層3の厚みバラツキの原因となる場合がある。なお、1次粒子径は、レーザー散乱法における粒度分布測定法によって求められる体積基準の値である。具体的には、レーザー散乱式粒度分布系により、D50値を測定することによって求められるものである。
 熱伝導性粒子が針形状または板形状の熱伝導性粒子の場合には、最大長さの平均値が、0.1~1000μm、好ましくは、1~100μm、さらに好ましくは、5~45μmである。上記範囲を超えると熱伝導性粒子同士が凝集し易くなり、取り扱いが難しくなる場合がある。
 最大長さの平均値は、上記した平均粒子径と同様の測定方法により求められる。
 さらに針形状または板形状の熱伝導性粒子のアスペクト比(針状結晶の場合には、長軸長さ/短軸長さ、または長軸長さ/厚みで表現される。また板状結晶の場合には、対角長さ/厚み、または長辺長さ/厚みで表現される)が,例えば、1~10000、好ましくは、1~1000である。
 熱伝導性粒子は、単独使用または2種以上併用することができる。
 好ましくは、最大長さの平均値(平均粒子径)の異なる2種以上の熱伝導性粒子を併用する。最大長さの平均値(平均粒子径)が異なる2種以上の熱伝導性粒子を併用する場合、例えば、熱伝導性粒子の最大長さの平均値(平均粒子径)が25μm以上の大きな粒子と25μm未満の小さな粒子とを組合せが挙げられる。これによって、熱伝導性粒子を粘着性熱伝導層3内により最密に充填することができる。そのため、熱伝導性粒子による熱伝導パスが構築され易くなり、粘着性熱伝導層3の熱伝導性を向上させることができる。
 上記した効果を高めるべく、例えば、最大長さの平均値が25μm以上の大きな粒子と25μm未満の小さな粒子との配合比(質量比、最大長さの平均値が25μm以上の大きな粒子の質量部数:最大長さの平均値が25μm未満の小さな粒子の質量部数)が、例えば、1:10~10:1、好ましくは、1:5~5:1、さらに好ましくは、1:2~2:1であることが望ましい。
 熱伝導性粒子は、一般の市販品を用いることができ、例えば、水酸化アルミニウムとして、商品名「ハイジライトH-100-ME」(1次粒子径75μm)(昭和電工社製)、商品名「ハイジライトH-10」(1次粒子径55μm)(昭和電工社製)、商品名「ハイジライトH-32」(1次粒子径8μm)(昭和電工社製)、商品名「ハイジライトH-42」(1次粒子径1μm)(昭和電工社製)、商品名「B103ST」(1次粒子径8μm)(日本軽金属社製)などを用いることができる。また、例えば、水酸化マグネシウムとして、商品名「KISUMA 5A」(1次粒子径1μm)(協和化学工業社製)などを用いることができる。さらに、例えば、窒化ホウ素として、商品名「HP-40」(水島合金鉄社製)、商品名「PT620」(モメンティブ社製)などを用いることができ、例えば、酸化アルミニウムとして、商品名「AS-50」(昭和電工社製)などを用いることができ、例えば、アンチモン酸ドープスズとしては、商品名「SN-100S」(石原産業社製)、商品名「SN-100P」(石原産業社製)、商品名「SN-100D(水分散品)」(石原産業社製)などを用いることができ、例えば、酸化チタンとしては、商品名「TTOシリーズ」(石原産業社製)などを用いることができ、例えば、酸化亜鉛としては、商品名「SnO-310」(住友大阪セメント社製)、商品名「ZnO-350」(住友大阪セメント社製)、商品名「ZnO-410」(住友大阪セメント社製)などを用いることができる。
 熱伝導性粒子の配合割合は、アクリル系ポリマー100質量部に対して、例えば、100~500質量部、好ましくは、200~450質量部、さらに好ましくは、300~400質量部である。熱伝導性粒子の配合割合が上記範囲内であれば、高い熱伝導性を得ることができる。一方、熱伝導性粒子の配合割合が上記範囲未満であると、十分な熱伝導性を付与することができない場合があり、また、配合割合が上記範囲を超えると可撓性が低下して、粘着力や保持力が低下する場合がある。
 また、粘着性熱伝導組成物には、分散剤をさせることもできる。
 分散剤は、熱伝導性粒子をアクリル系ポリマー中に凝集させることなく安定して分散させるために、粘着性熱伝導組成物に配合される。
 分散剤としては、例えば、リン酸エステルが挙げられる。
 リン酸エステルとしては、例えば、ポリオキシエチレンアルキル(またはアルキルアリル)エーテルまたはポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸モノエステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルまたはポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸ジエステル、リン酸トリエステル、あるいはそれらの誘導体などが挙げられる。
 分散剤は、単独または2種以上併用することができる。
 好ましくは、ポリオキシエチレンアルキルエーテルまたはポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルのリン酸モノエステル、リン酸ジエステルが挙げられる。
 分散剤は、一般の市販品を用いることができ、例えば、商品名「プライサーフA212E」(第一工業製薬社製)、商品名「プライサーフA210G」(第一工業製薬社製)、商品名「プライサーフA212C」(第一工業製薬社製)、商品名「プライサーフA215C」(第一工業製薬社製)、商品名「フォスファノールRE610」(東邦化学社製)、商品名「フォスファノールRS710」(東邦化学社製)、商品名「フォスファノールRS610」(東邦化学社製)などが用いられる。
 また、分散剤の配合割合は、アクリル系ポリマー100質量部に対して、例えば、0.01~10質量部、好ましくは、0.05~5質量部、さらに好ましくは、0.1~3質量部である。
 なお、粘着性熱伝導組成物には、必要により、例えば、ロジン系樹脂などの粘着付与樹脂を添加することもできる。粘着付与樹脂の添加割合は、アクリル系ポリマー100質量部に対して、例えば、5~50質量部、好ましくは、10~40質量部である。
 そして、粘着性熱伝導組成物を調製するには、例えば、アクリル系ポリマーと、熱伝導性粒子と、必要により配合される架橋剤、分散剤および/または粘着付与樹脂とを、上記した配合割合で配合する。
 具体的には、アクリル系ポリマーを塊状重合により調製する場合には、まず、前駆体を調製し、その後、前駆体に、熱伝導性粒子と、必要により分散剤と、必要により残部のモノマー成分とを配合して、前駆体と、熱伝導性粒子と、必要により分散剤と、必要により残部のモノマー成分とを含有する前駆体組成物を調製し、これを重合(第2回目の重合を実施)することにより、粘着性熱伝導組成物を調製することもできる。
 具体的には、まず、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、極性基含有モノマーおよびその他のモノマーを、重合(第1回目の重合)させて、前駆体を調製する。その後、前駆体に、熱伝導性粒子と、分散剤と、多官能性モノマーとを配合して前駆体組成物を調製し、これを重合(第2回目の重合)に供する。
 一方、アクリル系ポリマーを溶液重合により調製する場合には、まず、アクリル系ポリマーおよび溶媒を含むアクリル系ポリマー溶液を調製し、続いて、これに、架橋剤、分散剤および/または粘着付与樹脂を配合して、それらを含む溶液として調製する。
 そして、図1に示すように、粘着性放熱シート1を得るには、まず、基材2を用意し、その両面に、粘着性熱伝導層3を積層する。
 粘着性熱伝導層3を基材2の両面に積層するには、例えば、予め、粘着性熱伝導層3を離型フィルム(図示せず)の上に積層し、基材2の両面に粘着性熱伝導層3を離型フィルムから転写する(転写法)。あるいは、基材2の両面に、粘着性熱伝導層3を直接形成することもできる。
 好ましくは、転写法が用いられる。
 転写法において、アクリル系ポリマーが塊状重合(光重合法)により調製される場合には、例えば、離型シートの表面に前駆体組成物を塗布し、その後、別の離型シートを前駆体組成物の上面に貼着することにより、2枚の離型シートによって、前駆体組成物を挟み込む。その後、紫外線を、前駆体組成物に対して、離型シートを通過させながら、照射する。
 離型シートとしては、ポリエステルフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルムなど)、オレフィン系樹脂フィルム(ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなど)、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム(ナイロンフィルム)、レーヨンフィルムなどのプラスチック系フィルム(合成樹脂フィルム)の他、これらを、ラミネートや共押出などにより、複層化したもの(2~3層の複合体)なども挙げられる。
 また、離型シートには、剥離処理剤などによって処理することもでき、そのような剥離処理剤としては、例えば、シリコーン系剥離処理剤、フッ素系剥離処理剤、長鎖アルキル系剥離処理剤などが挙げられる。
 離型シートの厚みは、特に制限されず、例えば、1~1000μmである。
 また、前駆体組成物を離型シートに塗布する方法として、例えば、ロールコート、キスロールコート、グラビアコート、リバースコート、ロールブラッシュ、スプレーコート、ディップロールコート、バーコート、ナイフコート、エアーナイフコート、カーテンコート、リップコート、ダイコーターなどが挙げられる。
 一方、転写法において、アクリル系ポリマーが溶液重合(熱重合法)により調製される場合には、アクリル系ポリマーを含む溶液を1枚の離型シートの上面に塗布し、その後、例えば、50~100℃で、1~60分間加熱して、乾燥させる。
 これにより、粘着性熱伝導層3を作製する。
 このようにして形成される粘着性熱伝導層3の厚みは、例えば、10~250μm、好ましくは、20~200μm、さらに好ましくは、30~100μmである。
 粘着性熱伝導層3の厚みが上記範囲に満たないと、十分な接着力および保持力を得ることができない場合がある一方、上記範囲を超えると、十分な熱伝導性を得ることができない場合がある。
 粘着性放熱シート1の厚み(総厚)は、例えば、10~1000μm、好ましくは、50~500μmである。粘着性放熱シート1の厚みが上記下限未満であると熱伝導性粒子の最大長さの平均値を超えるため製膜できない場合がある。粘着性放熱シート1の厚みが上記上限を超えると、熱伝導性を十分に向上させることができない場合がある。
 なお、粘着性放熱シート1の厚み(総厚)は、基材2および粘着性熱伝導層3の厚みの総和であり、離型シート(図示せず)の厚みは含まない。
 そして、粘着性放熱シート1の23℃で測定される引張弾性率は、600MPa以下、好ましくは、500MPa以下、さらに好ましくは、450MPa以下、とりわけ好ましくは、400MPa以下、さらには、350MPa以下、300MPa以下、200MPa以下、100MPa以下が好ましく、また、例えば、0.01MPa以上、好ましくは、0.1MPa以上でもある。
 引張弾性率が上記上限を超えると、粘着性放熱シート1およびそれに密着する光半導体実装基板6の浮き上がりを有効に防止できない。一方、引張弾性率が上記下限に満たない場合には、粘着性放熱シート1が柔らかくなりすぎて、取扱性が低下し、また、リワークの際の引き剥がしにおいて糊残りが生じる場合がある。
 なお、引張弾性率は、粘着性放熱シート1を大きさ20×10mmに切断加工して、サンプルを作製し、その後、サンプルを、チャック間距離20mm、引張速度300mm/min、23℃で引張試験を実施することにより、測定される。
 なお、サンプルの作製に際し、長手方向の長さを20mmに設定しているが、これに限定されず、例えば、厚み方向および長手方向に沿う断面積が1.2~5.0mmとなるように、長手方向長さを設定することもできる。
 また、粘着性放熱シート1の熱抵抗は、例えば、10cm・K/W以下、好ましくは6cm・K/W以下、さらに好ましくは、4cm・K/W以下である。熱抵抗は、後述する実施例にて詳述する方法によって測定される。
 図2は、本発明の半導体装置の実施形態である光半導体装置の断面図を示す。
 次に、図1に示す粘着性放熱シート1を備える光半導体装置を図2(a)および図2(b)を参照して説明する。
 図2(a)において、光半導体装置5は、実装基板としての光半導体実装基板6と、光半導体実装基板6の下方に間隔を隔てて対向配置される冷却部材としてのヒートシンク7と、それらの間に介在される粘着性放熱シート1とを備えている。
 光半導体実装基板6は、平板状をなし、その上面の中央部において、半導体素子としての光半導体素子8を実装する。
 光半導体実装基板6は、例えば、アルミニウム、鉄、銅などの金属、例えば、ポリイミドなどの樹脂から形成されている。好ましくは、金属から形成されている。
 光半導体実装基板6の厚みは、例えば、10~5000μm、好ましくは、100~3000μmである。
 ヒートシンク7は、厚み方向に投影したときに、光半導体実装基板6を含む大きさのシート形状に形成されている。具体的には、ヒートシンク7は、平面視において、光半導体実装基板6より大きく形成されている。
 ヒートシンク7は、例えば、ニッケル、銅、アルミニウムなど、熱伝導性に優れる金属から形成されている。
 ヒートシンク7の厚みは、例えば、0.01~100mm、好ましくは、0.1~50mmである。
 粘着性放熱シート1は、厚み方向に投影したときに、光半導体実装基板6と重複するシート形状に形成されている。具体的には、粘着性放熱シート1は、平面視において、光半導体実装基板6と同一形状に形成されている。
 そして、この光半導体装置5を製造するには、粘着性放熱シート1を所定の大きさに切断加工(カット)し、粘着性熱伝導層を挟む2枚の離型シート(図示せず)を粘着性熱伝導層のそれぞれから剥離する。つまり、基材の表面および裏面に形成される2枚の粘着性熱伝導層を露出させる。
 別途、光半導体実装基板6およびヒートシンク7を用意する。
 次いで、ヒートシンク7の中央部の上方に、光半導体実装基板6を対向配置し、それらを粘着性放熱シート1を介在させて、厚み方向に密着させる。これにより、光半導体装置5を作製する。
 その後、製造した光半導体装置5の長期信頼性を確保すべく、光半導体装置5の長手方向両端部に孔10を形成し、その後、軸部11および軸部11の上端部に設けられる頭部12を一体的に備えるねじ9の軸部11を孔10に挿入することによって、光半導体装置5の長手方向両端部を締め付ける。これによって、光半導体実装基板6をヒートシンク7に固定する。
 そして、光半導体装置5では、光半導体実装基板6において、光半導体素子8によって生じる熱を、粘着性放熱シート1を介して、ヒートシンク7に熱伝導させることができる。
 また、粘着性放熱シート1は、引張弾性率が、600MPa以下であるので、光半導体実装基板6が、ヒートシンク7に対する締付力に基づいて固定される場合でも、光半導体実装基板6にかかる押圧力を粘着性放熱シート1が十分に吸収することができるので、光半導体実装基板6および粘着性放熱シート1の浮き上がりを有効に防止することができる。
 つまり、図3に示すように、光半導体層装置5において、長手方向両端部に形成された孔10にねじ9の軸部11を挿入して、光半導体実装基板6をヒートシンク7に固定する際、ねじ9の締付力が過度に高い場合には、光半導体実装基板6の長手方向両端部は、下方への高い押圧力を受けて、その反作用に起因する圧力で半導体基板6の中央部は、粘着性放熱シート1の中央部とともに、浮き上がる(反る)。つまり、粘着性放熱シート1と光半導体基板6との中央部は、上側に湾曲状に突出する。そうすると、粘着性放熱シート1の中央部と、ヒートシンク7の中央部との間には、隙間9が形成される。
 その結果、光半導体素子8から生じる熱を、光半導体基板6および粘着性放熱シート1に効率よく熱伝導させることができない。
 他方、図2(a)および図2(b)の粘着性放熱シート1は、引張弾性率が上記下限以下であるので、光半導体実装基板6が、ねじ9のヒートシンク7に対する締付力に基づいて固定される場合でも、光半導体実装基板6にかかる高い押圧力を粘着性放熱シート1によって十分に吸収することができる。そのため、上記した反作用に起因する圧力を生じず、光半導体実装基板6および粘着性放熱シート1の浮き上がり(突出)を有効に防止することができる。
 そのため、上記した粘着性放熱シート1を介したヒートシンク7への熱伝導性を有効に防止することができる。
 また、この光半導体装置5は、光半導体素子8および光半導体実装基板6における熱を効率よく熱伝導させることにより、光半導体素子8の発光効率の低下を有効に防止することができる。
 そのため、発光効率に優れる光半導体装置5を、液晶表示装置および照明装置の光源装置として好適に用いることができる。
 なお、図2(a)および図2(b)の実施形態では、本発明の半導体装置を、光半導体装置5として説明しているが、例えば、その他の半導体装置、具体的には、例えば、ダイオード、トランジスタ、サイリスタなどのディスクリートデバイス、例えば、マイコン、メモリ、ASICなどのICデバイスなどに用いることもできる。
 また、図1の実施形態では、本発明の放熱部材の粘着性放熱シート1として説明しているが、例えば、粘着性放熱フィルム1、粘着性放熱テープ1および粘着性放熱板1などとして用いることもできる。
 また、図1の実施形態では、本発明の放熱部材を、粘着性のある粘着性放熱シート1として説明しているが、粘着性を有しない非粘着性放熱シート1として形成することもできる。
 以下に、実施例および比較例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例および比較例により何ら限定されるものではない。
  (実施例1)
  (粘着性放熱シートの作製)
 (メタ)アクリル酸アルキルエステルとしてアクリル酸2-エチルヘキシル82質量部およびアクリル酸2-メトキシエチル12質量部と、極性基含有モノマーとしてN-ビニル-2-ピロリドン(NVP)5質量部およびヒドロキシエチルアクリルアミド(HEAA)1質量部とが配合されたモノマー成分に、光重合開始剤として商品名「イルガキュアー651」(2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、チバ・ジャパン社製)0.05質量部および商品名「イルガキュアー184」(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チバ・ジャパン社製)0.05質量部を配合した後、粘度(BH粘度計No.5ローター、10rpm、測定温度30℃)が約20Pa・sになるまで紫外線を照射して、一部が重合した前駆体(シロップ)を調製した。
 このシロップ100質量部に、多官能性モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名「KAYARAD DPHA-40H」、日本化薬社製)0.05質量部と、分散剤として商品名「プライサーフA212E」(第一工業製薬社製)1質量部とを添加した。さらに、熱伝導性粒子として商品名「ハイジライトH-32」(水酸化アルミニウム粒子、形状:破砕状、最大長さの平均値:8μm、昭和電工社製)175質量部および商品名「ハイジライトH-10」(水酸化アルミニウム粒子、形状:破砕状、最大長さの平均値:55μm)(昭和電工社製)175質量部を添加して、前駆体組成物を調製した。
 その後、前駆体組成物を、片面に剥離処理が施されているポリエチレンテレフタレート製の2枚の離型シート(商品名「ダイアホイルMRF38」(三菱化学ポリエステルフィルム社製)の剥離処理面の間に、乾燥および硬化後の厚みが54μmとなるように塗布した。つまり、2枚の離型シートの間に前駆体組成物を挟み込んだ。
 次いで、照度約5mW/cmの紫外線を前駆体組成物に両側から3分間(照射エネルギー900mJ/cmに相当)照射し、残部のモノマー成分を重合させることにより、アクリル系ポリマーと熱伝導性粒子とを含有する粘着性熱伝導組成物からなる粘着性放熱層を、2枚の離型シートの間に作製した。
 その後、一方の離型シートを粘着性熱伝導層から剥離し、粘着性熱伝導層を厚み12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、商品名「ルミラーS-10」(東レ社製)の両面に貼着することにより、ポリエチレンテレフタレートフィルムと、その両面に積層された粘着性熱伝導層とを備える、総厚(離型シートの厚みを除く。つまり、ポリエチレンテレフタレートフィルムの厚み12μmおよび各粘着性熱伝導層の厚み54μm。以下同様。)120μmの粘着性放熱シートを作製した。
  (光半導体装置の作製)
 まず、作製した粘着性放熱シートを、大きさ100×100mmの大きさにカットし、2枚の離型シートを粘着性熱伝導層のそれぞれから剥離した。つまり、基材の表側および裏側のそれぞれに形成される2枚の粘着性熱伝導層を露出させた。
 別途、大きさ100×100mm、厚み400μmの、アルミニウムからなる光半導体実装基板と、大きさ200×200mm、厚み1mmの、アルミニウムからなるヒートシンクとを、それぞれ用意した。
 次いで、ヒートシンクの中央部の上方に、光半導体実装基板を対向配置し、それらを粘着性放熱シートを介在させて、厚み方向に密着させた。これにより、光半導体装置を作製した。
 その後、光半導体装置の長手方向両端部(両端縁のそれぞれから0.7mmの部分)のそれぞれにおける幅方向中央部に、内径1mm、深さ0.6mmの孔を形成した。なお、孔は、光半導体実装基板および粘着性放熱シートの厚み方向を貫通する一方、ヒートシンクの上面から深さ0.5mmの部分まで形成された。
 その後、2つの孔のそれぞれに、内径1mm、長さ1.1mmの軸部と、外径3mmの頭部とを備えるねじを、圧力2kgf・cmのトルク(圧力46MPaに相当)で回転させながら挿入することによって、光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(実施例2)
 実施例1において、粘着性熱伝導層の厚みを119μmとした以外は実施例1と同様の処方で、総厚が250μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(実施例3)
 実施例1において、粘着性熱伝導層の厚みを244μmとした以外は実施例1と同様の処方で、総厚が500μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(実施例4)
 実施例1において、粘着性熱伝導層の厚みを47.5μmとし、基材として厚みが25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、商品名「ルミラーS-10」(東レ社製)を用いた以外は実施例1と同様の処方で、総厚が120μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(実施例5)
 実施例1において、粘着性熱伝導層の厚みを112.5μmとし、基材として厚みが25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、商品名「ルミラーS-10」(東レ社製)を用いた以外は実施例1と同様の処方で、総厚が250μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(実施例6)
 実施例1において、粘着性熱伝導層の厚みを237.5μmとし、基材として厚みが25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、商品名「ルミラーS-10」(東レ社製)を用いた以外は実施例1と同様の処方で、総厚が500μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(実施例7)
 実施例1において、粘着性熱伝導層の厚みを41μmとし、基材として厚みが38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、商品名「ルミラーS-10」(東レ社製)を用いた以外は実施例1と同様の処方で、総厚が120μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(実施例8)
 実施例1において、粘着性熱伝導層の厚みを106μmとし、基材として厚みが38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、商品名「ルミラーS-10」(東レ社製)を用いた以外は実施例1と同様の処方で、総厚が250μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(実施例9)
 実施例1において、粘着性熱伝導層の厚みを231μmとし、基材として厚みが38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、商品名「ルミラーS-10」(東レ社製)を用いた以外は実施例1と同様の処方で、総厚が500μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(実施例10)
(アクリル系ポリマー溶液の調製)
 冷却管、窒素導入管、温度計および攪拌機を備えた反応容器を用い、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしてアクリル酸ブチル70質量部および2-エチルヘキシルアクリレート30質量部と、極性基含有モノマーとしてアクリル酸3質量部および4-ヒドロキシブチルアクリレート0.05質量部と、熱重合開始剤として2,2′-アゾビスイソブチロニトリル0.1部と、溶媒としてトルエン155質量部とを加え、系内を十分窒素ガスで置換した後、80℃で3時間加熱して固形分が40.0質量%のアクリル系ポリマー溶液を得た。
(粘着性熱伝導組成物の調製)
 上記アクリル系ポリマー溶液に、その固形分100質量部に対して、粘着付与樹脂として商品名「ペンセルD-125」(ロジン系樹脂、荒川化学社製)30質量部と、熱伝導性粒子として商品名「ハイジライトH-32」(水酸化アルミニウム粒子、形状:破砕状、最大長さの平均値:8μm、昭和電工社製)100質量部と、分散剤として商品名「プライサーフA212E」(第一工業製薬社製)1質量部と、架橋剤として商品名「コロネートL」(多官能イソシアネート化合物、日本ポリウレタン工業社製)2質量部とを配合し、ディスパーにて15分間攪拌し、粘着性熱伝導組成物を調製した。
得られた粘着性熱伝導組成物をポリエチレンテレフタレートの片面をシリコーン剥離剤で処理した剥離フィルムの剥離処理面に乾燥後の厚みが44μmとなるよう塗布し、70℃で15分間乾燥し、粘着性熱伝導層を作製した。粘着性熱伝導層を厚み12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、商品名「ルミラーS-10」(東レ社製)の両面に貼り合せ、総厚100μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(比較例1)
 実施例1において、粘着性熱伝導層の厚みを100μmとし、基材として厚みが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、商品名「ルミラーS-10」(東レ社製)を用いた以外は実施例1と同様の処方で、総厚が250μmの粘着性放熱シートを作製し、続いて、光半導体装置を作製し、その後、ねじで光半導体装置の長手方向両端部を締め付けた。
(試験評価)
 各実施例および各比較例の粘着性放熱シートおよび光半導体装置について以下の試験を実施した。試験結果を表1に示す。
(熱抵抗)
 熱抵抗の測定は、図4に示す熱特性評価装置を用いて実施した。
 具体的には、1辺が20mmの立方体となるように形成されたアルミニウム製(A5052、熱伝導率:140W/m・K)の1対のブロック(ロッドと称する場合もある。)L間に、各実施例および各比較例の粘着性放熱シート1(20mm×20mm)を挟み込み、1対のブロックLを粘着性放熱シート1で貼着した。
 そして、1対のブロックLが上下となるように発熱体(ヒーターブロック)Hと放熱体(冷却水が内部を循環するように構成された冷却ベース板)Cとの間に配置した。具体的には、上側のブロックLの上に発熱体Hを配置し、下側にブロックLの下に放熱体Cを配置した。
 この際、粘着性放熱シート1で貼着された1対のブロックLは、発熱体Hおよび放熱体Cを貫通する1対の圧力調整用ネジTの間に位置している。なお、圧力調整用ネジTと発熱体Hとの間にはロードセルRが配置されており、圧力調整用ネジTを締めこんだ際の圧力が測定されるように構成されており、斯かる圧力を粘着性放熱シート1に加わる圧力として用いた。
 また、下側のブロックLおよび粘着性放熱シート1を放熱体C側から貫通するように接触式変位計の3本のプローブP(直径1mm)を設置した。この際、プローブPの上端部は、上側のブロックLの下面に接触した状態になっており、上下のブロックL間の間隔(粘着性放熱シート1の厚み)を測定可能に構成されている。
 発熱体Hおよび上下のブロックLには温度センサーDを取り付けた。具体的には、発熱体Hの1箇所に温度センサーDを取り付け、各ブロックLの5箇所に上下方向に5mm間隔で温度センサーDをそれぞれ取り付けた。
 測定では、まず初めに、圧力調整用ネジTを締めこんで、粘着性放熱シート1に圧力を加え、発熱体Hの温度を80℃に設定するともに、放熱体Cに20℃の冷却水を循環させた。
 そして、発熱体Hおよび上下のブロックLの温度が安定した後、上下のブロックLの温度を各温度センサーDで測定し、上下のブロックLの熱伝導率(W/m・K)と温度勾配から粘着性放熱シート1を通過する熱流束を算出するとともに、上下のブロックLと粘着性放熱シート1との界面の温度を算出した。そして、これらを用いて当該圧力における熱抵抗(cm・K/W)を、下記の熱伝導率方程式(フーリエの法則)を用いて算出した。
 Q=-λgradT
 R=L/λ
  Q:単位面積あたりの熱流速
  gradT:温度勾配
  L:粘着性放熱シート1の厚み
  λ:熱伝導率 
  R:熱抵抗
 粘着性放熱シート1に加える圧力25N/cm(250kPa)における熱抵抗を採用した。
(熱伝導性)
 熱伝導性の測定は、上記で説明した図4に示す熱特性評価装置を用いて実施した。
 各実施例および各比較例の粘着性放熱シート1(20mm×20mm)を熱抵抗の測定の場合と同様にして評価装置に装填した。
 測定はまず初めに、圧力調整用ネジTを締めこんで、上下のブロックの間に挟み込み粘着性放熱シート1に25N/cm(250kPa)の圧力を加え、発熱体Hの発熱量30W一定に設定するともに、放熱体Cに20℃の冷却水を循環させた。その際、熱電対の温度変化が30秒間で0.02℃以下の場合を安定状態とみなし、粘着性放熱シートから最も近いヒーター側の熱電対の温度をモジュール温度として読み取った。
(引張弾性率)
 各実施例および各比較例の粘着性放熱シートを、初期の長手方向長さ20mm、初期の幅10mm、断面積(厚み方向および長手方向に沿う断面積)が1.2~5.0mmとなるように切断して、サンプルを作製した。つまり、実施例1、4、7および比較例1のサンプルでは、断面積が0.12mm×10mm=1.2mm、実施例2、5、8および比較例2、5のサンプルでは、断面積が0.25mm×10mm=2.5mm、実施例3、6および比較例3、4のサンプルでは、断面積が0.0.50mm×10mm=5.0mmであった。
 次いで、測定温度23℃、チャック間距離20mm、引張速度300mm/minで引張試験を行い、サンプルの伸びの変化量(mm)を測定した。
 その結果、得られたS-S曲線の初期の立ち上がりの部分に接線を引き、その接線が100%伸びに相当するときの引張強度をサンプルの断面積で割り、引張弾性率とした。
(隙間の観察)
 各実施例および各比較例の光半導体装置における粘着性放熱シートの状態を観察した。
 その結果、実施例1~9の粘着性放熱シートは、光半導体実装基板およびヒートシンクの両方に密着していた。つまり、図2(b)に示すように、粘着性放熱シート(1)とヒートシンク(7)との間に隙間が観察されなかった。
 一方、比較例1の光半導体実装基板では、図3に示すように、粘着性放熱シート(1)の中央部は、光半導体基板(6)の中央部とともに、浮き上がっていた。詳しくは、粘着性放熱シート(1)と光半導体基板(6)との中央部は、上側に湾曲状に突出していた。
 粘着性放熱シート(1)の中央部と、ヒートシンク(7)の中央部との間には、隙間(9)が形成されたことを観察した。
 隙間(9)の大きさは、比較例1で、最大厚み10μm、長手方向長さ45mmであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 なお、上記発明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記特許請求の範囲に含まれる。
 本発明の光半導体装置は、光半導体装置、その他の半導体装置、具体的には、例えば、ダイオード、トランジスタ、サイリスタなどのディスクリートデバイス、例えば、マイコン、メモリ、ASICなどのICデバイスなどに用いられる。

Claims (6)

  1.  半導体素子を実装する実装基板と、
     前記実装基板と間隔を隔てて対向配置される冷却部材と、
     前記実装基板と前記冷却部材との間に介在され、前記実装基板と前記冷却部材とに密着する放熱部材とを備え、
     前記放熱部材は、チャック間距離20mm、引張速度300mm/min、23℃で測定される引張弾性率が、600MPa以下であることを特徴とする、半導体装置。
  2.  前記放熱部材は、粘着性であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。
  3.  前記放熱部材は、粘着性樹脂組成物および熱伝導性粒子を含有する粘着性熱伝導組成物から形成される粘着性熱伝導層を備えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。
  4.  前記粘着性樹脂組成物は、アクリル系ポリマーを含んでいることを特徴とする、請求項3に記載の半導体装置。
  5.  半導体素子を実装する実装基板と、前記実装基板と間隔を隔てて対向配置される冷却部材と、前記実装基板と前記冷却部材との間に介在され、前記実装基板と前記冷却部材とに密着する放熱部材とを備える半導体装置からなる光半導体装置であり、
     前記半導体素子が、光半導体素子であり、
     前記実装基板が、光半導体実装基板であり、
     前記放熱部材は、チャック間距離20mm、引張速度300mm/min、23℃で測定される引張弾性率が、600MPa以下である
    ことを特徴とする、光半導体装置。
  6.  半導体素子を実装する実装基板と、前記実装基板と間隔を隔てて対向配置される冷却部材との間に介在され、前記実装基板と前記冷却部材とに密着するための放熱部材であり、
     前記放熱部材は、チャック間距離20mm、引張速度300mm/min、23℃で測定される引張弾性率が、600MPa以下であることを特徴とする、放熱部材。
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