固化型導熱油脂、散熱結構及散熱結構的制造方法
【專利摘要】本發明的目的是提供一種發熱體與散熱體的間隔大時也可以將發熱體散發的熱有效地傳遞至散熱體的固化型導熱油脂。本發明的固化型導熱油脂1a包含可固化的液態高分子、平均粒徑小于10μm的導熱填料(A)及平均粒徑在10μm以上的導熱填料(B)，導熱填料(A)與導熱填料(B)的體積比(A)/(B)為0.65～3.02，粘度為700Pa·s～2070Pa·s，并具有在發熱體或散熱體上涂布厚度5mm后，將該發熱體或散熱體垂直豎立時不流淌滑落的耐流動性。
【專利說明】
固化型導熱油脂、散熱結構及散熱結構的制造方法
技術領域
[0001] 本發明涉及在發熱體與散熱體之間配置的固化型導熱油脂。更詳細地說，本發明 涉及發熱體與散熱體的間隙大時也可以切實地填埋該間隙的固化型導熱油脂和利用該油 脂的散熱結構。
【背景技術】
[0002] 對半導體元件或機械部件等發熱體生成的熱進行散熱時使用散熱片等散熱體，而 為了有效地進行熱傳遞，會在發熱體與散熱體之間涂布導熱油脂。
[0003] 與發熱體或散熱體(典型的為金屬制）相比，該導熱油脂導熱率低，因而薄的情形 有利。并且，為了避免導熱率極低的空氣層介入到發熱體與散熱體之間，優選采用低粘度、 流動性高的導熱油脂。基于這些理由，發熱體與散熱體的間隔小時，目前多是采用低粘度的 導熱油脂。
[0004] 然而，近年來出現了發熱元件增多、發熱量的總量也增加的傾向。因此，不局限于 特定的電子元件，目前對于在多個電子元件或基板整體層面可以充分進行散熱的情形提出 了要求。但作為散熱對象的電子元件的高度各不相同，且會有在傾斜或橫向配置的發熱體 中組裝散熱體的情形等，散熱的需求形式趨于多樣化。
[0005] 針對以上需求，采用現有的導熱油脂時，由于是低粘度，會出現無法維持涂布狀 態、流失的問題。因此，如日本特開2011-088953號公報（專利文獻1)的記載，目前已開發出 提高了觸變性的導熱油脂。
[0006] 另一方面，發熱體與散熱體的間隙大時，也可以考慮采用如日本特開2006-332126 號公報(專利文獻2)記載的散熱片。采用這類散熱片時，可以采用分別與不同高度的發熱體 匹配的散熱片，或采用柔軟的散熱片，或對于高度高的發熱體的部位采用在散熱片的接觸 部位進行開孔的方式。
[0007] 現有技術文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開2011-088953號公報 [0010] 專利文獻2:日本特開2006-332126號公報
【發明內容】
[0011] 發明要解決的問題
[0012] 然而，就日本特開2011-088953號公報(專利文獻1)記載的提高了觸變性的導熱油 脂而言，散熱體緊貼發熱體時可以抑制液滴垂落，但發熱體與散熱體之間的間隙大且涂布 厚膜時會出現無法維持其涂布厚度的問題。并且，在傾斜或橫向配置的發熱體上涂布時，也 會出現在組裝散熱體之前流失掉而無法使用的問題。
[0013] 并且，即使是利用如日本特開2006-332126號公報(專利文獻2)記載的散熱片的方 法，在準備與不同高度的發熱體匹配的散熱片時，也會產生如需要將多個散熱片分別貼附 在對應的部位、操作步驟繁瑣的問題。并且，采用柔軟的散熱片時，應力在壓縮率不同的部 位會有所不同，因而會產生如應力集中在基板的特定部位的問題。進而，散熱片開孔后加以 利用時，會產生如開孔部位的導熱性變差的問題。
[0014]鑒于以上問題，本發明的目的是提供一種技術方案。根據該技術方案，在如發熱體 與散熱體的間隔大的現有的導熱油脂無法應對的情形、或采用散熱片時會產生問題的情形 也可以高效地將發熱體散發的熱傳遞至散熱體。
[0015]解決問題的方法
[0016] 為了實現上述目的，本發明提供一種固化型導熱油脂，該固化型導熱油脂處于半 導體元件或機械部件等發熱體與對該發熱體散發的熱進行散熱的散熱體之間，使自發熱體 向散熱體的熱傳遞順利進行，其特征在于，包含可固化的液態高分子、平均粒徑小于IOym的 導熱填料(A)及平均粒徑在?ομπι以上的導熱填料(B)，導熱填料(A)與導熱填料(B)的體積比 (八)/(8)為0.65~3.02，粘度為70(^3* 8~207(^&*8，并具有在發熱體或散熱體上涂布5臟 厚度后，將該發熱體或散熱體垂直豎立時不流淌滑落的耐流動性。
[0017] 所述固化型導熱油脂處于半導體元件或機械部件等發熱體與對該發熱體散發的 熱進行散熱的散熱體之間，使自發熱體向散熱體的熱傳遞順利進行，因而不會產生使用散 熱片時出現的問題，適于進行散熱。
[0018] 由于采用了可固化的液態高分子，可以防止組裝時在發熱體或散熱體上施加過度 的壓縮應力的問題，固化后更加難以發生液滴垂落或滑落的問題。
[0019] 由于包含平均粒徑低于IOMi的導熱填料(A)和平均粒徑在ΙΟμπι以上的導熱填料 (B)，導熱填料(A)與導熱填料(B)的體積比(Α)/(Β)為0.65~3.02,在散熱體或發熱體上涂 布固化型導熱油脂后，可以使固化型導熱油脂維持該涂布狀態。并且，可以得到適宜的導熱 率。
[0020] 進而，由于粘度控制在700Pa · s~2070Pa · s，涂布后難以發生液滴垂落，并可以 用點膠機進行涂布。此外，在散熱體或發熱體上涂布固化型導熱油脂后，可以使固化型導熱 油脂保持該涂布狀態。
[0021] 以JIS K6253規定的E硬度計，固化型導熱油脂固化后的硬度可以在E70以下。由于 以JIS K6253規定的E硬度計將固化后的硬度控制在E70以下，受到外部的振動或沖擊時也 可以追隨發熱體和散熱體的變動，難以發生剝離等問題。
[0022] 再者，本發明提供一種具有半導體元件或機械部件等發熱體、對該發熱體散發的 熱進行散熱的散熱體、及處于這些發熱體與散熱體之間使自發熱體向散熱體的熱傳遞順利 進行的固化型導熱油脂的電子設備的散熱結構，其特征在于，在發熱體與散熱體之間填埋 的固化型導熱油脂的厚度超過Imm且為IOmm以下，發熱體或散熱體所承受的固化型導熱油 脂的壓縮應力在Ι.ΟΝ/cm 2以下。
[0023] 在發熱體與散熱體之間填埋的固化型導熱油脂的厚度超過Imm且為IOmm以下，因 而在如發熱體與散熱體的間隔超過Imm且為IOmm以下寬的情形也可以適用。并且，也適用于 如存在多個發熱體和散熱體，它們的間隔不相同的情形。
[0024] 發熱體或散熱體所承受的固化型導熱油脂的壓縮應力在l.ON/cm2以下，因而可以 減小對于發熱體或散熱體的負荷。因此，可以防止發熱體或散熱體、乃至基板等的變形的發 生。
[0025] 在具有發熱體的電子設備中，可以傾斜地將該發熱體組裝在電子設備中。在具有 發熱體的電子設備中，該發熱體即使傾斜安裝，換言之，固化型導熱油脂的涂布對象不為水 平時也可以維持涂布時的固化型導熱油脂的狀態。因此，可以切實地在發熱體上組裝散熱 體。
[0026] 進而，本發明提供一種具有半導體元件或機械部件等發熱體、對該發熱體產生的 熱進行散熱的散熱體、及處于這些發熱體與散熱體之間使自發熱體向散熱體的熱傳遞順利 進行的固化型導熱油脂的電子設備的散熱結構的制造方法，其特征在于，依次實施將處于 發熱體與散熱體之間的固化型導熱油脂的設定厚度控制在超過Imm且為IOmm以下的范圍， 以比該設定厚度厚的方式將固化前的固化型導熱油脂涂布在發熱體或散熱體上的工序，將 涂布后的固化型導熱油脂擠壓至設定厚度來組裝發熱體和散熱體的工序，以及使固化型導 熱油脂固化的工序。
[0027]以超過Imm且為IOmm以下的設定厚度進行涂布時，固化型導熱油脂也可以保持涂 布后的狀態，因而以稍厚的方式涂布后可以壓縮至設定厚度。隨后，通過將厚的固化型導熱 油脂擠壓至設定厚度，可以防止在散熱體或發熱體之間摻入氣泡或生成間隙的問題。從而， 發熱體與散熱體的間隙大時也可以切實地填埋該間隙。并且，固化型導熱油脂是以未固化 狀態形成設定厚度后再加以固化，因而壓縮應力不會過度附加在散熱體或發熱體、乃至基 板上，可以得到不會出現因壓縮導致的應力集中問題的散熱結構。
[0028]發明的效果
[0029] 根據本發明，即使發熱體與散熱體的間隙大時也可以切實地填埋該間隙，可以有 效地進行散熱。并且，可以得到適于該情形的結構。
[0030] 根據本發明，發熱體或散熱體不會出現因壓縮導致的應力集中問題，可以有效地 進行散熱。并且，可以得到適于該情形的結構。
【附圖說明】
[0031] 圖1是表示固化型導熱油脂的使用狀態的散熱結構的剖面示意圖。
[0032] 圖2是表示流動度試驗后的狀態的說明圖，分圖2 (A)表示狀態1，分圖2 (B)表示狀 態2,分圖2(C)表示狀態3。
[0033] 圖3是說明固化型導熱油脂的施工方法的剖面示意圖。
[0034]符號的說明
[0035] l，la，lb，lc固化型導熱油脂、2發熱體、3散熱體、4安裝銷、5散熱結構、6鋁 板、7試驗片、P基板
【具體實施方式】
[0036]以下，說明本實施方式的固化型導熱油脂1。如圖1所示，固化型導熱油脂1處于在 基板P上搭載的多個發熱體2與自該發熱體2較為相隔且相向的散熱體3之間，起到將發熱體 2產生的熱傳遞到散熱體3的作用。
[0037]該固化型導熱油脂包含可固化的液態高分子、平均粒徑小于ΙΟμπι的導熱填料(A) 及平均粒徑為IOMi以上的導熱填料(B)。再者，導熱填料(A)與導熱填料(B)的體積比(A)/ (8)為0.65~3.02，固化型導熱油脂的粘度為70(^%~207(^.8。
[0038] 固化型導熱油脂適于用作為厚膜。更具體地說，可以適用在發熱體和散熱體的一 部分間隔至少超過Imm的間隙配置的電子設備中。作為該間隙，典型的是3mm~8mm，優選為 2mm~IOmm的范圍。間隙超過IOmm時，在發熱體上組裝散熱體時會出現無法維持涂布時的固 化型導熱油脂的形狀的問題。
[0039] 在發熱體和散熱體的間隙為如以往常見的5μπι~400μπι的Imm以下的微小間隙的情 形也可以利用固化型導熱油脂。另一方面，就以薄薄地延展后使用為前提的現有的導熱油 脂而言，以超過Imm的厚度進行涂布時會產生流動后無法維持涂布后的厚度的問題。
[0040] 為了適應以上提到的稍厚情形的用途，固化型導熱油脂具有在實施指定的流動度 試驗時不會出現不良問題的耐流動性。
[0041 ]以下，說明流動度試驗的概要和試驗結果的類型。
[0042] 在未經表面處理的厚度ΙΟμπι的鋁片6上，以30mmX30mmX厚度5mm的規格涂布固化 型導熱油脂，從而制作試驗片7。隨后，在將該試驗片7垂直豎立的狀態，觀察在環境溫度23 °C靜止了 60分鐘后的狀態。該觀察結果可以歸類為圖2所示的3種狀態。
[0043] 狀態1···固化型導熱油脂Ia沒有特別的變化，維持了涂布初始狀態的狀態（圖2 (A))
[0044] 狀態2···固化型導熱油脂Ib向下滴落的液滴垂落的狀態（圖2(B))
[0045] 狀態3···整體維持了涂布形狀，但在保持該形狀的狀態下固化型導熱油脂Ic向下 滑落的狀態（圖2(C))
[0046] 以上3種狀態中，狀態1為沒有出現不良問題的狀態，是固化型導熱油脂應當持有 的狀態。
[0047] 以下，說明固化型導熱油脂中使用的材質。
[0048] 作為液態高分子，可以使用粘度為0.05Pa · s~2Pa · s程度的可固化的液態高分 子。粘度低于〇.〇5Pa · s的液態高分子為低分子量，固化后也難以提高分子量，因而會產生 固化型導熱油脂的固化體變脆的問題。另一方面，粘度超過2Pa · s時，固化型導熱油脂的粘 度易于上升，將固化型導熱油脂控制在所期望的粘度范圍時，導熱填料的摻混量相應變少， 會產生涂布初始的形狀維持性下降的問題。
[0049] 就可固化的液態高分子而言，包括加熱液態高分子本身或通過光照射來進行固化 的液態高分子，并且，也包括加入與液態高分子不同的固化材料來進行固化的液態高分子。 進而，主劑和固化劑兩者皆可以為液態高分子。
[0050] 作為這種可固化的液態高分子，特別優選加成反應型的液態高分子。這是由于，加 成反應型的液態高分子固化收縮小的緣故。更詳細地說，在用發熱體和散熱體夾持的狀態 固化固化型導熱油脂時，如果固化收縮大，在發熱體或散熱體之間會生成間隙，但如果采用 的是加成反應型的液態高分子，由于固化收縮小，將難以出現生成間隙的問題。作為加成反 應型的液態高分子，例如，可以列舉聚氨酯、環氧樹脂、聚-α-烯烴等烯烴類聚合物，有機聚 硅氧烷等。在這些中特別優選使用柔軟、導熱填料的充填性良好的有機聚硅氧烷。
[0051] 作為導熱填料(A)及(B)(也有將導熱填料(A)及(B) -并稱為"導熱填料"的情況）， 例如，可以列舉金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氫氧化物等的球狀、鱗片 狀等的粉末，碳纖維等。作為金屬，可以列舉鋁、銅、鎳等，作為金屬氧化物，可以列舉氧化 鋁、氧化鎂、氧化鋅、石英等，作為金屬氮化物，可以列舉氮化硼及氮化鋁等。并且，作為金屬 碳化物，可以列舉碳化硅，作為金屬氫氧化物，可以列舉氫氧化鋁。進而，作為碳纖維，可以 列舉瀝青類碳纖維、PAN類碳纖維、樹脂纖維做了碳化處理的纖維、樹脂纖維做了石墨化處 理的纖維等。這些纖維中，特別是在要求絕緣性的用途中，優選使用金屬氧化物、金屬氮化 物、金屬碳化物、金屬氫氧化物的粉末。
[0052]作為導熱填料，優選的是低比重的材質。更具體地說，優選使用比重為4.0以下的 材質。作為比重4.0以下的材質，可以列舉鋁、氧化鋁、氧化鎂、石英、氮化硼、氮化鋁、碳化 硅、氫氧化鋁、碳纖維等。并且，更優選比重為3.0以下。作為比重3.0以下的材質，可以列舉 鋁、氫氧化鋁、石英、碳纖維。這是由于，與使用高比重的填料時相比，導熱填料的比重低時 可以提尚耐流動性的緣故。
[0053] 導熱填料可以分為平均粒徑小于ΙΟμπι的導熱填料(A)和平均粒徑在ΙΟμπι以上的導 熱填料(Β)。以兩者的體積比(Α)/(Β)計，可以將這兩種填料的比例控制在0.65~3.02。在該 指定范圍，通過調整添加量使固化型導熱油脂的粘度處在指定的范圍來提高耐流動性。導 熱填料的體積比(Α)/(Β)低于0.65時，易于發生狀態3的滑落，難以保持涂布后的狀態。另一 方面，超過3.02時，難以提高導熱率。
[0054]兩種導熱填料(A)及(B)的總摻混量（重量）一定時，如果提高大粒徑的導熱填料 (B)的比例，固化型導熱油脂的流動性會下降，表面的粗糙度也變得明顯。并且，未固化時也 易于維持固化型導熱油脂的形狀，但在流動度試驗中易于形成狀態3的滑落狀態。究其原 因，是由于固化型導熱油脂的表面變粗糙，表面露出的導熱填料的量增多，由液態高分子的 表面張力產生的附著力下降的緣故。此外，基于所謂提高固化型導熱油脂的導熱性的觀點， 優選提高大粒徑的導熱填料的比例。
[0055]固化型導熱油脂的粘度為700Pa · s~2070Pa · s。低于700Pa · s的低粘度時，流動 性變高，流動度試驗中易于形成狀態2的液滴垂落狀態。另一方面，基于耐流動性的觀點，對 于粘度的上限沒有限定，但超過2070Pa · s時，涂布作業變得困難。
[0056]導熱填料(A)的平均粒徑優選為0 · 3μπι~5μπι。這是由于，低于0 · 3μπι時粘度變得比 所需程度高，無法進行高度充填，超過5Μ1時難以在大粒徑的間隙細密充填的緣故。
[0057] 導熱填料(B)的平均粒徑優選為30μπι~100μπι。這是由于，低于30μπι時難以獲得充 分的導熱性，大于IOOym時容易沉降的緣故。
[0058]導熱填料的平均粒徑可以是利用激光衍射散射法(JIS R1629)測定的粒度分布的 體積平均粒徑。并且，粘度可以用粘度計(BROOK FIELD制旋轉粘度計DV-E)并使用Spindle No. 14轉子，在旋轉速度lrpm、測定溫度23°C進行測定。
[0059] 導熱填料(A)和導熱填料(B)可以是同樣的材質，但也可以是下述的不同的材質。
[0060] 作為導熱填料(A)，優選含有氫氧化鋁。采用氫氧化鋁時，可以降低固化型導熱油 脂的比重，從而可以抑制液態高分子與導熱填料的分離。
[0061] 另一方面，作為導熱填料(B)，優選使用氧化鋁。氧化鋁的導熱性特別高，用作為大 粒徑的導熱填料(B)時可以有效地提高導熱率。
[0062] 導熱填料(B)的形狀優選為球狀。這是由于與其他形狀相比，球狀的比表面積小的 緣故。即，由于比表面積小，導熱填料中所占的大粒徑的導熱填料(B)比例增多時，固化型導 熱油脂的流動性也難以降低，也可以減少表面的粗糙。因此，采用球狀的導熱填料(B)時可 以有效地提尚耐流動性。
[0063] 固化型導熱油脂中可以含有各種添加劑。例如，可以適當添加分散劑、阻燃劑、偶 聯劑、增塑劑、緩凝劑、抗氧化劑、著色劑、催化劑等。
[0064] 作為固化型導熱油脂，液態高分子中添加有導熱填料或上述添加劑時，通過混合 所述添加劑來進行制造。
[0065] 如圖3所示，按照所期望的厚度在發熱體2上涂布固化型導熱油脂1，之上再組裝散 熱體3。此時，用安裝銷4進行組裝，從而使發熱體2與散熱體3隔開指定間隔。隨后，使固化型 導熱油脂1固化。因此，散熱體3組裝時雖然會用發熱體2和散熱體3壓縮固化型導熱油脂1， 但由于是在固化前，發熱體2或散熱體3不會承受過度的壓力。隨后，固化型導熱油脂1固化 后，構成自發熱體2向散熱體3借助固化型導熱油脂1的固化體進行導熱的散熱路徑。
[0066] 就固化型導熱油脂的涂布而言，優選以比發熱體和散熱體組裝后的最終形態的間 隙更厚的方式進行涂布。例如，間隙為2mm時，涂布厚度為超過2_的厚度。這是由于，以比完 成狀態的間隙更厚的方式涂布后，通過安裝散熱體的同時對固化型導熱油脂進行壓縮，可 以避免在散熱體2和固化型導熱油脂之間生成間隙的緣故。作為該涂布厚度，優選控制在間 隙厚度的110%~150%。涂布厚度的設定低于110%時，存在著因涂布厚度的波動導致在局 部生成間隙的問題。另一方面，超過150%時，固化型導熱油脂滲出到發熱體或散熱體的外 側，會出現無益于傳熱的無用部分變多的問題。
[0067] 就固化型導熱油脂的涂布而言，可以采用借助通常的點膠機的涂布方法。尤其是， 優選的是準備作為主劑的固化型導熱油脂和作為固化劑的固化型導熱油脂，用涂布前混合 兩種液體類型的固化型導熱油脂，用點膠機進行涂布的方式。這是由于，該方法是在涂布前 混合兩種液體，因而在涂布工序中難以發生固化，易于保管并在涂布后可以使之迅速固化 的緣故。此外，作為固化型導熱油脂的涂布方法，并不局限于點膠機。
[0068] 使固化型導熱油脂固化時，可以采用基于固化型導熱油脂的材質的固化手段，除 了通過常溫放置使之緩緩固化的方法以外，還可以列舉熱固化或紫外線固化等。
[0069]就固化后的固化型導熱油脂（固化型導熱油脂的固化體)而言，以JIS K6253規定 的E硬度計，可以將其硬度控制在E70以下。
[0070] 就具有散熱體或發熱體的電子設備而言，如果是在車輛或移動設備中搭載的電子 設備，則可以設想存在著經受行駛中的振動、或落下造成的沖擊的問題。針對這類振動或沖 擊，固化型導熱油脂的硬度超過E70時，會出現在基板上施加過度的壓力、或從發熱體或散 熱體上剝離后生成間隙的問題。但將硬度控制在E70以下時，固化型導熱油脂吸收振動后可 以避免在基板上施加過度的壓力，并可以追隨發熱體和散熱體的變動來避免在兩者之間生 成間隙的問題。
[0071] 此外，對于硬度的下限沒有特別的限定，但實際在EO以上。
[0072] 固化型導熱油脂的固化體與發熱體或散熱體的粘合力優選為3N/cm2以上。這是由 于，粘合力為3N/cm 2以上時，受到振動或沖擊后也難以剝離、難以生成間隙的緣故。
[0073] 固化型導熱油脂具有指定的組成，因而涂布厚度超過Imm且為IOmm以下的范圍時 也不會出現液滴垂落或滑落的問題，可以維持涂布后的狀態。由此，在發熱體與散熱體的間 隙大時也可以在發熱體與散熱體之間填埋固化型導熱油脂。
[0074]就用以上方法得到的適于自發熱體向散熱體傳遞熱的電子設備的散熱結構5而 言，發熱體或散熱體所承受的固化型導熱油脂的壓縮應力為l.ON/cm2以下。由此，可以減輕 對于發熱體或散熱體、基板P的負荷，特別是可以避免基板P發生變形等的問題。
[0075]相對于此，就現有通常的導熱油脂而言，由于液態油脂薄薄地被延展，且為了避免 在使用期間油脂流動后生成間隙，發熱體或散熱體以14N/cm2~70N/cm2的荷重被強力壓接。 并且，采用散熱片時也是在一定的壓縮狀態下加以利用，并以6.9N/cm 2~50N/cm2進行壓接。 [0076] 實施例 [0077] 試樣的制備
[0078]試樣 1
[0079]混合作為液態高分子的加成反應型的液態硅即乙烯基末段有機聚硅氧烷(液態硅 主劑，25°C時的粘度為300mPa · s)100重量份、作為導熱填料的不定形且平均粒徑Ιμπι的氫 氧化鋁粉末140重量份、平均粒徑3μπι的球狀氧化鋁200重量份、平均粒徑70μπι的球狀氧化鋁 600重量份，從而制備了固化型導熱油脂的主劑。并且，在粘度為400mPa · s的有機氫化聚硅 氧烷(液態硅固化劑HOO重量份中，等量混合與主劑相同的導熱填料，從而制備了僅液態高 分子的組成不同的固化型導熱油脂的固化劑。隨后，將混合該主劑和固化劑的固化型導熱 油脂作為了試樣1。
[0080]就試樣1的固化型導熱油脂而言，平均粒徑小于IOwiI的小粒徑的導熱填料(A)與平 均粒徑在IOMi以上的大粒徑的導熱填料(B)的體積比(A)/(B)為0.713。并且，混合后的25°C 時的粘度為1500?&.8，固化后的導熱率為3.11/111.1(，比重為3.00。
[0081]導熱填料的平均粒徑是利用激光衍射散射法(JIS R1629)測定的粒度分布的體積 平均粒徑。并且，粘度是用粘度計（BROOK FIELD制的旋轉粘度計DV-E)并使用Spindle No. 14轉子，在旋轉速度Irpm、測定溫度23°C測定的值。比重依據JIS K7311規定的水中置換 法進行測定。
[0082] 此外，主劑和固化劑的混合是在為以下說明的各試驗制作的試驗片上涂布以前進 行。
[0083] 試樣2~試樣11
[0084] 除了將導熱填料的摻混量變更為表1、表2所示的比例以外，與試樣1相同地制作了 試樣2~試樣11 〇
[0085] 表 1
[0089] 耐流動性
[0090] 在未經表面處理的厚度ΙΟμπι的鋁片上涂布30mm X 30mm X厚度5mm的上述各試樣的 固化型導熱油脂，從而制作了試驗片。隨后，觀察將該試驗片在垂直豎立的狀態靜止了 60分 鐘后的狀態。試驗的環境溫度為23°C。
[0091 ]將上述試驗后的各試驗片的狀態歸類為以下的3種狀態。
[0092 ]狀態1…沒有特別的變化，維持了初始狀態
[0093] 狀態2···固化型導熱油脂向下垂落后呈液滴垂落的狀態
[0094] 狀態3···整體維持了涂布形狀，但在鋁板與固化型導熱油脂的界面發生滑動，以塊 狀的形式向下滑落
[0095] 比較粘度幾乎相等的試樣3和試樣8時，試樣3得到了狀態1的理想結果，但試樣8呈 現了狀態3而發生了滑落。可以認為，這是由于試樣8表觀上呈現表面的粗糙醒目的外觀，導 熱填料的體積比(A)/(B) =O . 618，大粒徑粒子的比例大，其粒子的一部分在表面露出的緣 故。另一方面，就呈現良好結果的試樣3而言，（A)/(B)=0.658。并且，（A)/(B)的值超過0.65 的各試樣均呈現了良好的狀態1，進而將耐流動性設為指標時，可以確認(A)/(B)的值大致 為0.65是下限。
[0096]比較粘度不同的各試樣時，與試樣2(粘度860Pa · s)或試樣6(粘度700Pa · s)呈現 了良好的狀態1的情形相比，低粘度的試樣7(粘度660Pa · S)或試樣9(粘度530Pa · S)呈現 了發生液滴垂落的狀態2。并且，比試樣6的粘度700Pa · s高粘度的各試樣均呈現了良好的 狀態1。基于這些結果，可以確認將耐流動性作為指標時粘度的值700Pa · s是下限。
[0097] 涂布適應性
[0098] 對于涂布適應性，用管徑6.2_的靜態混合器并利用手動噴槍進行了涂布實驗。根 據其結果，將沒有問題可以進行涂布的情形設為了 "〇"、可以進行涂布但吐出速度慢的情 形設為了 "A"、無法進行涂布的情形設為了 "X"。
[0099] 由涂布實驗的結果可知，試樣3(粘度1710Pa · s)的粘度以下的較低粘度的各試樣 雖為"〇"，但試樣5(粘度2070Pa · s)為"Δ"、試樣11(粘度3170Pa · s)為"X"。基于這些結 果，可以確認粘度為2070Pa · s以下時可以進行涂布，在1710Pa · s以下可以得到理想的涂 布適應性。
[0100] 導熱性
[0101] 固化型導熱油脂的導熱率高是優選的情形，優選至少為1.8W/m· K以上，因而進行 了導熱性的試驗。
[0102] 針對各試樣的固化型導熱油脂，制作了用厚度20_的固化體形成的導熱率測定用 的試驗片。隨后，用京都電子工業株式會社制的快速熱導儀QTM-500并利用瞬態熱線法測定 了各試驗片的導熱率。
[0103] 比較涂布適應性為"〇"、粘度處于同等水平的試樣4與試樣11時，試樣11的導熱率 相當低。試樣4的(A)/(B) = 3.02,試樣11的(A)/(B) = 3.25,由此可知，小粒徑的導熱填料的 體積比例增多時導熱率會降低。基于這些結果，可以確認導熱填料的體積比例(A)/(B)優選 在3.02以下。
[0104] 粘合性
[0105] 通常的散熱體多為鋁制，且半導體多是用環氧樹脂封裝，因而測試了對于鋁及環 氧樹脂的各試樣的粘合性。
[0106] 將各試樣的涂布厚度設為100μπι后，實施了JIS K6850規定的拉伸剪切試驗時，各 試樣的固化型導熱油脂對于鋁的粘合力在12.5N/cm2~16.3N/cm 2的范圍，對于環氧樹脂的 粘合力在3. lN/cm2~4.8N/cm2的范圍，由此可知所有試樣對于發熱體及散熱體均具有充分 的粘合力。
[0107] 該粘合性試驗中，與環氧樹脂相比，各試樣對于鋁的粘合力高。因而可以預想以下 的情況，即，例如，在由表面為環氧樹脂制的半導體組件構成的發熱體與鋁制的散熱體之間 夾持并粘合了固化型導熱油脂后，分離該部件時，固化型導熱油脂的固化體會在與發熱體 的界面發生剝離，并以附著在散熱體側的狀態被分離。除了發熱體以外還包含多個元件的 基板與散熱體中，散熱體更易于清洗，因而除了基板的再利用以外，散熱體的再利用也變得 容易。由此可知，各試樣的固化型導熱油脂的修復性優異。
[0108]上述實施方式是本發明的一個示例，本發明并不局限于上述的形式。在不脫離本 發明構思的范圍內，各部件的形狀、材質、制造方法等的改良形式也包含在本發明中。并且， 在以上示例性地說明了在發熱體上涂布固化型導熱油脂的情形，但既可以在散熱體上涂 布，也可以在發熱體與散熱體兩者上涂布。
【主權項】
1. 一種固化型導熱油脂，該固化型導熱油脂處于半導體元件或機械部件等發熱體與對 該發熱體散發的熱進行散熱的散熱體之間，使自發熱體向散熱體的熱傳遞順利進行，其特 征在于， 包含可固化的液態高分子、平均粒徑小于ΙΟμπι的導熱填料(A)及平均粒徑在?ομπι以上 的導熱填料（Β)，導熱填料（Α)與導熱填料（Β)的體積比（Α)ΛΒ)為0.65~3.02,粘度為 700Pa · s~2070Pa · s， 具有在發熱體或散熱體上涂布5mm厚度后，將該發熱體或散熱體垂直豎立時不流淌滑 落的耐流動性。2. 如權利要求1所述的固化型導熱油脂，其中，以JIS K6253規定的E硬度計，固化后的 硬度在E70以下。3. -種散熱結構，該散熱結構是具有半導體元件或機械部件等發熱體、對該發熱體散 發的熱進行散熱的散熱體、及處于這些發熱體與散熱體之間使自發熱體向散熱體的熱傳遞 順利進行的固化型導熱油脂的電子設備的散熱結構，其特征在于， 在發熱體與散熱體之間填埋的固化型導熱油脂的厚度超過1_且在1〇_以下， 發熱體或散熱體所承受的固化型導熱油脂的壓縮應力在l.ON/cm2以下。4. 如權利要求3所述的散熱結構，其中，在具有所述發熱體的電子設備中，傾斜地將該 發熱體安裝在電子設備中。5. -種散熱結構的制造方法，該制造方法是具有半導體元件或機械部件等發熱體、對 該發熱體散發的熱進行散熱的散熱體、及處于這些發熱體與散熱體之間使自發熱體向散熱 體的熱傳遞順利進行的固化型導熱油脂的電子設備的散熱結構的制造方法，其特征在于， 依次實施將處于發熱體與散熱體之間的固化型導熱油脂的設定厚度控制在超過1mm且 為10mm以下的范圍，以比該設定厚度厚的方式將固化前的固化型導熱油脂涂布在發熱體或 散熱體上的工序， 將涂布后的固化型導熱油脂擠壓至設定厚度來組裝發熱體和散熱體的工序，以及 使固化型導熱油脂固化的工序。
【文檔編號】H01L23/373GK105829450SQ201380081655
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2013年12月18日
【發明人】北田學, 渡部泰佳
【申請人】保力馬科技(日本)株式會社