热固性树脂组合物、导热性片材的制造方法及电源模块 |
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| 申请号 | CN201480033696.6 | 申请日 | 2014-01-10 | 公开(公告)号 | CN105308125B | 公开(公告)日 | 2017-12-19 |
| 申请人 | 三菱电机株式会社; | 发明人 | 高原万里子; 三村研史; 中村由利绘; 正木元基; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及热固性 树脂 组合物、导热性片材的制造方法、及电源模 块 。所述热固性树脂组合物的特征在于，其为含有热固性树脂及无机填充材料的热固性树脂组合物，上述无机填充材料含有由具有10以上且20以下的长宽比的氮化 硼 的一次粒子形成的二次粒子(A)、和由具有2以上且9以下的长宽比的氮化硼的一次粒子形成的二次粒子(B)。就该热固性树脂组合物而言，无机填充材料的填充性良好，可产生导热性、粘接性及电绝缘性优异的导热性片材。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热固性树脂组合物，其特征在于，其为含有热固性树脂及无机填充材料的热固性树脂组合物， |
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| 说明书全文 | 热固性树脂组合物、导热性片材的制造方法及电源模块技术领域[0001] 本发明涉及热固性树脂组合物、导热性片材的制造方法及电源模块，特别涉及在从电气·电子设备的发热部件向散热部件传递热的导热性片材的制造中使用的热固性树脂组合物、使用了该热固性树脂组合物的导热性片材的制造方法及电源模块。 背景技术[0002] 使从电气·电子设备的发热部产生了的热传递到散热部件的部件，要求导热性及电绝缘性优异。作为满足这样的要求的部件，广泛使用使无机填充材料分散于热固性树脂的固化物中的导热性片材。作为在该导热性片材中使用的无机填充材料，可举出：氧化铝、氮化硼、二氧化硅、氮化铝等，其中，氮化硼不仅导热性及电绝缘性、而且化学稳定性也优异，而且由于其无毒性且较便宜，因此适合用于导热性片材。 [0003] 氮化硼具有与石墨同样的分子构造。另外，就一般市售的氮化硼而言，如图5中所示具有鳞片状的结晶构造。该氮化硼具有a轴方向(面方向)的导热率高、c轴方向(厚度方向)的导热率低这样的热的各向异性，可以说，结晶的a轴方向的导热率为c轴方向的数倍至数十倍。另外，就氮化硼的结晶成长而言，与c轴方向相比，a轴方向优先，一次粒子的形状为，与a轴方向平行的(002)面宽，与c轴方向平行的(100)面窄。因此，(002)面称为层叠面，(100)面称为端面。进而，从图6中所示的氮化硼的分子构造可知，在氮化硼的粒子表面存在羟基、氨基等的官能团，这些官能团主要与氮化硼的端面上的硼原子共价键合。而且，由于该官能团的存在，具有与有机溶剂及树脂的亲和性变高这样的特征。 [0004] 另外，就氮化硼等的无机填充材料而言，与树脂相比，导热性高，因此为了使导热性片材的导热性提高，正在进行增大了无机填充材料的含量的导热性片材的开发。 [0006] 另外，在专利文献2中提案有：通过作为无机填充材料组合凝聚强度不同的2种氮化硼的二次粒子、使无机填充材料的含量为40体积％～80体积％、同时使导热性及电绝缘性提高了的导热性片材。 [0007] 现有技术文献 [0008] 专利文献 [0009] 专利文献1：日本特开2009-144072号公报 [0010] 专利文献2：日本特开2011-6586号公报 发明内容[0011] 发明要解决的课题 [0012] 但是，就氮化硼而言，从一般被用作润滑剂的情况可知，是具有难粘接性质的物质。因此，使用了氮化硼作为无机填充材料的以往的导热性片材存在氮化硼和树脂之间的粘接性低这样的问题。特别是，如专利文献1及2那样，在为了使导热性片材的导热性提高而使氮化硼的含量增加了的情况下，由于承担粘接性的树脂的比例变少，因此粘接性的降低显著。其结果，导热性片材和其他的部件(例如，发热部件、散热部件等)的粘接性也降低，有可能损害装有导热性片材的电气·电子设备的电绝缘性。 [0013] 本发明是为了解决如上所述问题而进行的，其目的在于提供无机填充材料的填充性良好、可产生导热性、粘接性及电绝缘性优异的导热性片材的热固性树脂组合物。 [0014] 另外，本发明的目的在于提供无机填充材料的填充性良好、导热性、粘接性及电绝缘性优异的导热性片材的制造方法。 [0015] 进而，本发明的目的在于提供热扩散性及电绝缘性优异的电源模块。 [0016] 用于解决课题的手段 [0017] 本发明人等为了解决如上述的问题而进行了专心研究，结果发现：在含有氮化硼的二次粒子作为无机填充材料的热固性树脂组合物中，着眼于构成氮化硼的二次粒子的氮化硼的一次粒子的长宽比与导热性片材的导热性及粘接性密切相关的方面，通过配合由长宽比不同的一次粒子形成的2种二次粒子作为无机填充材料，可使导热性片材的导热性、粘接性及电绝缘性的全部同时提高。 [0018] 即，本发明为热固性树脂组合物，其特征在于，为含有热固性树脂及无机填充材料的热固性树脂组合物，上述无机填充材料含有由具有10以上且20以下的长宽比的氮化硼的一次粒子形成的二次粒子(A)、和由具有2以上且9以下的长宽比的氮化硼的一次粒子形成的二次粒子(B)。 [0019] 另外，本发明为导热性片材的制造方法，其特征在于，包括：在脱模性基材上涂布上述热固性树脂组合物而使其干燥的工序、将涂布干燥物一边以0.5MPa以上且50MPa以下的挤压力进行加压一边使其固化的工序。 [0020] 进而，本发明是电源模块，其特征在于，具备：搭载于一散热部件的电力半导体元件、将在上述电力半导体元件产生的热向外部放出的另一散热部件、将在上述半导体元件产生的热从上述一散热部件向上述另一散热部件进行传递的、通过上述导热性片材的制造方法所制造了的导热性片材。 [0021] 发明的效果 [0022] 根据本发明，可以提供无机填充材料的填充性良好、可产生导热性、粘接性及电绝缘性优异的导热性片材的热固性树脂组合物。 [0023] 另外，根据本发明，可以提供无机填充材料的填充性良好、导热性、粘接性及电绝缘性优异的导热性片材的制造方法。 [0025] 图1是二次粒子(A)的剖面示意图。 [0026] 图2是二次粒子(B)的剖面示意图。 [0027] 图3是导热性片材的剖面示意图。 [0028] 图4电源模块的剖面示意图。 [0029] 图5是氮化硼的结晶构造。 [0030] 图6是氮化硼的分子构造。 具体实施方式[0031] 实施方式1. [0032] 本实施方式的热固性树脂组合物含有热固性树脂及无机填充材料。 [0033] 无机填充材料含有由氮化硼的一次粒子形成的2种二次粒子(A)及(B)。在此，在本说明书中所谓二次粒子，是指通过使氮化硼的一次粒子各向同性地凝聚、进行烧结而使氮化硼的一次粒子彼此粘结了的粒子。就二次粒子而言，由于一次粒子朝向所有方向来凝聚，因此具有各向同性的导热性。通过调节在制造二次粒子时的作为原料而使用的氮化硼的一次粒子的长宽比及烧成条件，可以控制二次粒子(A)及(B)的比表面积及压缩强度。 [0034] 就二次粒子(A)及(B)而言，作为原料而使用的氮化硼的一次粒子的长宽比不同，构成二次粒子(A)的氮化硼的一次粒子的长宽比比构成二次粒子(B)的氮化硼的一次粒子的长宽比还大。 [0035] 在此，在本说明书中，所谓构成二次粒子的氮化硼的一次粒子的长宽比，是指：制作将二次粒子埋封于环氧树脂的样品、将该样品的剖面进行研磨而拍摄数张用电子显微镜放大至数千倍的照片后，任意测定100个构成二次粒子的一次粒子的长径及短径、算出长径和短径之比(长径/短径)、求出平均值而由此所得的值。 [0036] 图1中表示二次粒子(A)的剖面示意图。如图1中所示，二次粒子(A)1由长宽比大的氮化硼的一次粒子2形成。具体而言，二次粒子(A)1由具有10以上且20以下、优选10.2且以上18以下、更优选10.3以上且16以下的长宽比的氮化硼的一次粒子2形成。就具有这样的长宽比的氮化硼的一次粒子2而言，由于与导热率低的c轴方向(厚度方向)的粒径相比，导热率高的a轴方向(面方向)的粒径大，因此可高效率地进行热传递。因此，二次粒子(A)1主要作为使导热性片材的导热性提高的成分来起作用。如果氮化硼的一次粒子2的长宽比低于10，在导热率低的c轴方向(厚度方向)的粒径变大，得不到具有希望的导热性的导热性片材。另一方面，如果氮化硼的一次粒子2的长宽比超过20，则难以形成二次粒子(A)1，并且二次粒子(A)1的凝聚强度降低，因此在导热性片材的制造时(例如，挤压工序时)二次粒子(A) 1损坏，得不到具有希望的导热性的导热性片材。 [0037] 二次粒子(A)1的形状没有特别限定，除球状外，也可以是椭圆状、鳞片状等。特别是，如果二次粒子(A)1为球状，则在制造热固性树脂组合物时，可确保热固性树脂组合物的流动性、且提高二次粒子(A)1的配合量，因此二次粒子(A)1优选为球状。 [0038] 二次粒子(A)1的平均粒径没有特别限定，优选为20μm以上且110μm以下，更优选为40μm以上且80μm以下。如果二次粒子(A)1的平均粒径低于20μm，则二次粒子(A)1的界面热阻增加，导热率降低。通过使用具有上述的范围的平均粒径的二次粒子(A)1，可以稳定地得到本发明的效果。 [0039] 在此，在测定热固性树脂组合物中的二次粒子的平均粒径的情况下，可以将原料的二次粒子作为样品、对该样品进行利用激光衍射·散射法的粒度分布测定而由此求得。另外，在测定导热性片材中的二次粒子的平均粒径的情况下，可以将通过使用电炉在500℃～800℃的温度下在空气气氛中将导热性片材进行5～10小时左右热处理来使其灰化而得的二次粒子作为样品、对该样品进行利用激光衍射·散射法的粒度分布测定，由此求得。 [0040] 图2中表示二次粒子(B)的剖面示意图。如图2中所示，二次粒子(B)3由长宽比小的氮化硼的一次粒子4形成。具体而言，二次粒子(B)3由具有2以上且9以下、优选2.3以上且8.5以下、更优选2.5以上且8以下的长宽比的氮化硼的一次粒子4形成。就具有这样的长宽比的氮化硼的一次粒子4而言，由于具有官能团的端面的面积的比例大，因此与热固性树脂的粘接性优异，作为其结果，可以产生与其他部件的粘接性优异的导热性片材。因此，二次粒子(B)3主要作为使导热性片材的粘接性提高的成分起作用。如果氮化硼的一次粒子4的长宽比低于2，则导热率低的c轴方向(厚度方向)的粒径变大，导热率显著降低。另一方面，如果氮化硼的一次粒子4的长宽比高于9，则由于氮化硼的一次粒子4的端面的面积的比例变小，不能使导热性片材的粘接性提高。 [0041] 二次粒子(B)3的形状与二次粒子(A)1同样，没有特别限定，除球状外，也可以是椭圆状、鳞片状等。特别是如果二次粒子(B)3为球状，则在制造热固性树脂组合物时，可以确保热固性树脂组合物的流动性、且提高二次粒子(B)的配合量，因此二次粒子(B)3优选为球状。 [0042] 二次粒子(B)3的平均粒径没有特别限定，但优选为1μm以上且150μm以下，更优选为3μm以上且120μm以下，特别优选为5μm以上且100μm以下。通过使用具有该范围的平均粒径的二次粒子(B)3，可以稳定地得到本发明的效果。 [0043] 在含有二次粒子(A)1及二次粒子(B)3作为无机填充材料的热固性树脂组合物中，如果增加二次粒子(A)1及二次粒子(B)3的含量，则在由热固性树脂组合物得到的导热性片材中容易产生空隙等的缺陷。该导热性片材中的缺陷成为使导热性片材的导热性、粘接性及电绝缘性等的特性降低的原因。 [0044] 但是，通过将二次粒子(A)1及二次粒子(B)3的比表面积及压缩强度控制在规定的范围，可以防止导热性片材中的缺陷的产生。 [0045] 二次粒子(A)1的比表面积优选为4m2/g以上且15m2/g以下，更优选为6m2/g以上且12m2/g以下，二次粒子(B)3的比表面积优选低于4m2/g，更优选为3m2/g以下。通过控制在这样的范围的比表面积，即使在增加二次粒子(A)1及二次粒子(B)3的含量的情况下，也难以在导热性片材中产生缺陷。 [0046] 如果二次粒子(A)1的比表面积超过15m2/g，则填充于二次粒子(A)1的空隙的热固性树脂的量变多。其结果，在增加了二次粒子(A)1及二次粒子(B)3的含量的情况下，有时热固性树脂的量不足而容易在导热性片材中产生缺陷。进而，因为构成二次粒子(A)1的氮化硼的一次粒子2彼此的粘结变少，因此二次粒子(A)1的导热率降低，有时得不到具有希望的导热性的导热性片材。另一方面，如果二次粒子(A)1的比表面积低于4m2/g，主要承担导热性片材的导热性的提高的二次粒子(A)1的致密度降低。其结果，二次粒子(A)1的导热性降低，有时得不到具有希望的导热性的导热性片材。 [0047] 另外，如果二次粒子(B)3的比表面积超过4m2/g，则填充于二次粒子(B)3的空隙的热固性树脂的量变多。其结果，在增加了二次粒子(A)1及二次粒子(B)3的含量的情况下，有时热固性树脂的量不足而容易在导热性片材中产生缺陷。 [0048] 在此，在本说明书中，所谓二次粒子(A)1及二次粒子(B)3的比表面积，是指使用气体吸附式比表面积测定装置、通过三点BET法进行测定而得的值。 [0049] 二次粒子(A)1的压缩强度优选为6MPa以上，二次粒子(B)3的压缩强度优选为3MPa以上且5MPa以下。通过控制在这样的范围的压缩强度，即使在增加了二次粒子(A)1及二次粒子(B)3的含量的情况下，也难以在导热性片材中产生缺陷。 [0050] 如果二次粒子(A)1的压缩强度低于6MPa，则主要承担导热性片材的导热性的提高的二次粒子(A)1在导热性片材的制造时(例如挤压工序时)损坏的比例增多，有时得不到具有希望的导热性的导热性片材。 [0051] 另外，如果二次粒子(B)3的压缩强度低于3MPa，则在制备热固性树脂组合物时的混炼工序中二次粒子(B)3容易因混炼时的剪切力而损坏，有时得不到具有希望的导热性及粘接性的导热性片材。另一方面，如果二次粒子(B)3的压缩强度超过5MPa，则二次粒子(B)3变得过硬，有可能作为二次粒子(A)1之间的缓冲材料的作用受到损坏。其结果，有时得不到具有希望的导热性及粘接性的导热性片材、或在导热性片材中产生缺陷。 [0052] 在此，在本说明书中，所谓二次粒子(A)1及二次粒子(B)3的压缩强度，是指通过以下的方法求出的值。 [0053] 首先，在实际制作了在热固性树脂中分散了二次粒子(A)1及二次粒子(B)3的导热性片材后，使用电炉，在空气氛围气中、500℃～800℃的温度对该导热性片材进行5～10小时左右热处理来使其灰化。对于通过灰化而剩余了的二次粒子，使用显微镜根据外观形状区分为二次粒子(A)1和二次粒子(B)3。而且，对于二次粒子(A)1及二次粒子(B)3，由通过进行利用微小压缩试验机的压缩试验而得到了的应力-变形曲线，计算压缩强度。 [0054] 构成二次粒子(A)1的氮化硼的一次粒子2及构成二次粒子(B)3的氮化硼的一次粒子4的平均长径没有特别限定，但优选为0.1μm以上且30μm以下，更优选为0.5μm以上且20μm以下，特别优选为1μm以上且15μm以下。只要是该范围，氮化硼的一次粒子2，4朝向所有方向凝聚、二次粒子(A)1及(B)3具有各向同性的导热性。其结果，可以使导热性片材的导热性提高。如果氮化硼的一次粒子2、4的平均长径超过30μm，则难以形成二次粒子(A)1及(B)3，凝聚强度降低，因此在导热性片材的制造时(例如，挤压工序时)，二次粒子(A)1及(B)3损坏，有时得不到具有希望的导热性的导热性片材。另一方面，如果氮化硼的一次粒子2，4的平均长径低于0.1μm，则每单位质量的氮化硼的一次粒子2、4的数量变多，界面阻力大，有时得不到具有希望的导热性的导热性片材。 [0055] 二次粒子(A)1相对于二次粒子(B)3的平均粒径之比(DA/DB)没有特别限定，优选为0.8以上且10以下，更优选为0.8以上且9以下，最优选为0.9以上且8以下。如果平均粒径之比(DA/DB)低于0.8，则承担导热性的提高的二次粒子(A)1的大小过小，热的传导变差，结果，有时得不到具有希望的导热性的导热性片材。另一方面，如果平均粒径之比(DA/DB)超过10，则承担粘接性的提高的二次粒子(B)3的大小过小，因此有时得不到具有希望的粘接性的导热性片材。 [0056] 热固性树脂组合物中的二次粒子(A)1与二次粒子(B)3的体积比没有特别地限定，优选5：95～90：10，更优选20：80～80：20，最优选40：60～70：30。如果二次粒子(A)1的体积比比上述范围少，则由于承担导热性的提高的二次粒子(A)1的比例过少，因此有时得不到具有希望的导热性的导热性片材。另一方面，如果二次粒子(A)1的体积比比上述范围大，则由于承担粘接性的提高的二次粒子(B)3的比例过小，因此有时得不到具有希望的粘接性的导热性片材。 [0057] 二次粒子(A)1及(B)3可以在通过喷雾干燥法等的公知的方法使含有具有规定的长宽比的氮化硼的一次粒子2、4的浆料凝聚后，通过烧结来制造。在此，烧结温度没有特别限定，一般为约2，000℃。 [0058] 在热固性树脂组合物中使用的无机填充材料含有上述的二次粒子(A)1及(B)3作为必须成分，但在不妨碍本发明的效果的范围中，还可以含有其他的一般的无机粉末。作为该无机粉末，没有特别限定，可以列举氮化硼(BN)的一次粒子、熔融二氧化硅(SiO2)、结晶二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)等。另外，无机填充材料也可以含有二次粒子(A)1及(B)3以外的二次粒子。例如，可以含有氮化硼的一次粒子的长宽比大于20的二次粒子。 [0059] 就热固性树脂组合物而言，作为无机填充材料，与承担导热性的提高的二次粒子(A)1一起含有承担粘接性的提高的二次粒子(B)3，因此即使使无机填充材料的含量增加，也可产生粘接性优异的导热性片材。 [0060] 无机填充材料的含量没有特别限定，在热固性树脂组合物的固体成分中为40体积％以上且80体积％以下，优选为45体积％以上且70体积％以下。在此，在本说明书中，所谓热固性树脂组合物的固体成分，是指残留在导热性片材中的成分。例如，在热固性树脂组合物含有下述中说明的溶剂的情况下，是指除了溶剂以外的热固性树脂组合物的成分。如果无机填充材料的含量低于40体积％，则有时得不到具有希望的导热性的导热性片材。另一方面，如果无机填充材料的含量超过80体积％，则容易在导热性片材内产生空隙等的缺陷，有时导热性片材的导热性、粘接性及电绝缘性降低。 [0061] 作为在热固性树脂组合物中使用的热固性树脂，没有特别限定，可以使用在该技术领域中公知的热固性树脂。作为热固性树脂的例子，可列举：环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、蜜胺树脂、有机硅树脂、及聚亚胺树脂等。这些热固性树脂中，环氧树脂的耐热性及粘接性等的特性优异，因此优选。作为环氧树脂的例子，可列举:双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、邻甲酚酚醛清漆型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、脂环脂肪族环氧树脂、及缩水甘油基-氨基苯酚系环氧树脂等。这些树脂可以单独或组合2种以上使用。 [0062] 就热固性树脂组合物而言，为了使热固性树脂固化，还可以含有固化剂。作为固化剂，没有特别限定，可以按照热固性树脂的种类来适当选择。作为固化剂的例子，列举：甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐及纳迪克酸酐等的脂环式酸酐；十二烯基琥珀酸酐等的脂肪族酸酐；邻苯二甲酸酐及偏苯三甲酸酐等的芳香族酸酐；双氰胺及己二酸二酰肼等的有机二酰肼，双酚A、双酚F、双酚S、苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、对羟基苯乙烯树脂等的多元酚化合物；三(二甲基氨基甲基)苯酚；二甲基苄胺；1，8-二氮杂双环(5，4，0)十一烯及其衍生物；2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑及2-苯基咪唑等的咪唑类等。这些固化剂可以单独或组合2种以上使用。 [0063] 固化剂的配合量需要根据使用的热固性树脂及固化剂的种类等适当设定，一般地，相对于100质量份的热固性树脂，为0.1质量份以上且200质量份以下。 [0064] 就热固性树脂组合物而言，从使热固性树脂和无机填充材料的界面的粘接力提高的观点来看，还可以含有偶联剂。作为偶联剂，没有特别限定，可按照热固性树脂及无机填充材料的种类来适当选择。作为该偶联剂，例如，可列举：γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷等的硅烷偶联剂；烷氧基钛酯及钛螯合物等的钛酸酯系偶联剂；乙酰烷氧基二异丙醇铝等的铝酸盐系偶联剂。这些偶联剂可以单独或组合2种以上使用。 [0065] 就热固性树脂组合物中的偶联剂的配合量而言，可以根据使用的热固性树脂及偶联剂的种类等来适当设定，一般地，相对于100质量份的热固性树脂为0.01质量份以上且10质量份以下。 [0066] 就热固性树脂组合物而言，从调节该组合物的粘度的观点来看，还可以含有溶剂。作为溶剂，没有特别限定，可以按照热固性树脂及无机填充材料的种类来适当选择。作为该溶剂，例如可列举：甲苯、甲基乙基酮等。这些溶剂可以单独或组合2种以上使用。 [0067] 就热固性树脂组合物的溶剂的配合量而言，如果是可混炼的量就不不受特别限定，一般地，相对于热固性树脂和无机填充剂的合计100质量份为20质量份以上且200质量份以下。 [0068] 作为含有如上所述的构成成分的热固性树脂组合物的制造方法，没有特别限定，可以根据公知的方法来进行。例如，热固性树脂组合物可以如以下来进行制造。 [0069] 首先，将规定量的热固性树脂、和为了使该热固性树脂固化所需要的量的固化剂进行混合。接着，在该混合物中添加溶剂后，加入无机填充材料(具体地说，二次粒子(A)1及(B)3)来进行预混合。予以说明，在热固性树脂组合物的粘度低的情况下，也可以不添加溶剂。接着，可以通过使用三辊、捏合机等将该预备混合物进行混炼而得到热固性树脂组合物。予以说明，在向热固性树脂组合物中配合偶联剂的情况下，偶联剂在混炼工序前添加即可。 [0070] 就如上述制造的热固性树脂组合物而言，由于配合有承担导热性的提高的二次粒子(A)1和承担粘接性的提高的二次粒子(B)3作为无机填充材料，因此即使使无机填充材料的含量增加也可以抑制粘接性的降低，可以提供同时使导热性、粘接性及电绝缘性的全部提高了的导热性片材。 [0071] 实施方式2. [0072] 就本实施方式的导热性片材而言，一边以规定的挤压力对上述的热固性树脂组合物加压一边使其固化而成的。 [0073] 以下，对于本实施方式的导热性片材，使用附图进行说明。 [0074] 图3是本实施方式的导热性片材的剖面示意图。在图3中，导热性片材5由作为基质的热固性树脂6、分散于该热固性树脂中的二次粒子(A)1及二次粒子(B)3构成。 [0075] 就具有这样的构成的导热性片材5而言，由于含有具有各向同性的导热性的二次粒子(A)1及二次粒子(B)3，因此可以提高片材厚度方向的导热性。特别是由于二次粒子(A)1的氮化硼的一次粒子2的长宽比大，因此可高效率地传递热，可以更进一步提高导热性片材5的导热率。另外，由于二次粒子(B)3的氮化硼的一次粒子4的长宽比小、具有官能团的端面的面积的比例大，因此与热固性树脂6的粘接性优异。因此，对于热固性树脂6的粘接性提高，作为其结果，可以使导热性片材5的粘接性提高。 [0076] 与此相对，在由只含有氮化硼的一次粒子的长宽比大的二次粒子(A)1的热固性树脂组合物所得到的导热性片材5中，虽然导热性优异，但与热固性树脂6的粘接性低，因此得不到具有希望的粘接性的导热性片材5。 [0077] 另外，在由只含有氮化硼的一次粒子4的长宽比小的二次粒子(B)3的热固性树脂组合物所得到的导热性片材5中，虽然粘接性优异，但导热性低，因此得不到具有希望的导热性的导热性片材5。 [0078] 就本实施方式的导热性片材5而言，可以通过以下包含以下的工序的方法来制造：在脱模性基材上涂布上述的热固性树脂组合物而使其干燥的工序、和一边以规定的挤压力将涂布干燥物进行加压一边使其固化的工序。 [0079] 在此，作为脱模性基材没有特别限定，例如，可以使用被脱模处理了的树脂片材、膜等的公知的脱模性基材。 [0080] 作为热固性树脂组合物的涂布方法，没有特别限定，可以使用刮刀法等的公知的方法。 [0081] 涂布了的热固性树脂组合物的干燥可以在周围温度下进行，但从促进溶剂的挥发的观点来看，也可以根据需要加热至80℃以上且150℃以下。 [0082] 涂布干燥物的加压时的挤压力为0.5MPa以上且50MPa以下，优选为1.9MPa以上且30MPa以下。如果挤压力低于0.5MPa，则不能充分去除导热性片材5内的空隙。另一方面，如果挤压力超过50MPa，则二次粒子(A)1及二次粒子(B)3变形或损坏，导热性片材5的导热性及电绝缘性降低。另外，挤压时间没有特别限定，一般为5分钟以上且300分钟以下。 [0083] 就涂布干燥物的固化温度而言，可以按照使用的热固性树脂的种类来适当设定，一般为80℃以上且250℃以下。另外，固化时间没有特别限定，一般为2分钟以上且24小时以下。 [0084] 如上述制造了的导热性片材5的粘接性优异，因此通过配置于电气·电子设备的发热部件和散热部件之间，可以将发热部件和散热部件稳定地粘接而进行电绝缘。另外，本实施方式的导热性片材5的导热性高，因此也可从发热部件向散热部件效率良好地传递热。 [0085] 在将导热性片材5装入电气·电子设备的情况下，还可以在发热部件或散热部件上直接涂布热固性树脂组合物而制作导热性片材5。另外，预先制作基质的热固性树脂6处于B级状态的导热性片材5，将其配置于发热部件和散热部件之间后，一边以规定的挤压力进行加压一边加热至80℃以上且250℃以下，由此也可制作导热性片材5。根据这些方法，可以更进一步提高发热部件及散热部件对于导热性片材5的粘接性。 [0086] 实施方式3. [0087] 本实施方式的电源模块具备：搭载于一散热部件的电力半导体元件、将在上述电力半导体元件产生的热向外部放出的另一散热部件、将在上述半导体元件产生的热从上述一散热部件向上述另一散热部件进行传递的上述的导热性片材。 [0088] 以下，对于本实施方式的电源模块，使用附图进行说明。 [0089] 图4是本实施方式的电源模块的剖面示意图。在图4中，电源模块10具备：作为一散热部件的引线框12、作为另一散热部件的散热器14、配置于引线框12和散热器14之间的导热性片材11、搭载于引线框12的电力半导体元件13及控制用半导体元件15。而且，电力半导体元件13和控制用半导体元件15之间、及电力半导体元件13和引线框12之间，通过金属线16进行引线接合。另外，引线框12的外部连接部、及散热器14的外部散热部以外用密封树脂 17密封。 [0090] 在该电源模块10中，导热性片材11以外的部件没有特别限定，可以使用在该技术领域公知的部件。例如，作为电力半导体元件13，可以使用由硅形成的元件，但优选使用由与硅相比、带隙大的宽带隙半导体形成的电力半导体元件。作为宽带隙半导体，例如列举：碳化硅、氮化镓系材料或金刚石。 [0091] 就通过宽带隙半导体而形成了的电力半导体元件13而言，由于耐电压性高、容许电流密度也高，因此可以电力半导体元件13的小型化。而且，通过使用这样小型化了的电力半导体元件13，也可以装入了电力半导体元件13的电源模块10的小型化。 [0092] 另外，就通过宽带隙半导体而形成了的电力半导体元件13而言，由于耐热性也高，因此也关系到引线框12、散热器14等的散热部件等的小型化，可以电源模块10的进一步小型化。 [0093] 进而，就通过宽带隙半导体而形成了的电力半导体元件13而言，由于电力损失也小，因此也可作为元件的高效率化。 [0094] 作为向电源模块10中装入导热性片材11的方法，没有特别限定，可以根据公知的方法来进行。例如，在分别地制作导热性片材11的情况下，可以在搭载了电力半导体元件13等的各种零件的引线框12和散热器14之间插入导热性片材11后、将其配置于传递模塑成型用模具、使用传递模塑成型装置将密封树脂17流入模具、进行加压及加热而密封。 [0095] 另外，在散热器14直接形成了导热性片材11的情况下，可以将搭载了电力半导体元件13等的各种元件的引线框12配置在导热性片材11上后、将其配置于传递模塑成型用模具、使用传递模塑成型装置将密封树脂17流入模具、进行加压及加热而密封。 [0097] 特别是，在电源模块10中装入导热性片材11的情况下，优选的是:预先制作热固性树脂处于B级状态(半固化状态)的导热性片材11，将其插入引线框12和散热器14之间后，一边以规定的挤压力进行加压一边加热至150℃以上且250℃以下，由此制作导热性片材11。根据该方法，可以提高引线框12及散热器14对于导热性片材11的粘接性。 [0098] 就如上述制造的本实施方式的电源模块10而言，由于具有导热性、粘接性及电绝缘性全部优异的导热性片材，因此热扩散性及电绝缘性高。 [0099] 实施例 [0100] 以下，通过实施例及比较例来说明本发明的详细情况，但本发明不受这些例子限定。 [0101] 就在下述的实施例及比较例中使用的二次粒子二眼，通过喷雾干燥法等的公知的方法使含有氮化硼的一次粒子的浆料凝聚后，在约2，000℃进行烧结,由此来制造。将改变原料或制造条件等而制作了的各种二次粒子的特征示于表1。予以说明，就一次粒子的平均长径及长宽比、以及二次粒子的比表面积、压缩强度及平均粒径而言，通过上述的方法而求得。 [0102] [表1] [0103] [0104] (实施例1) [0105] 将液体状的双酚A型环氧树脂(热固性树脂，ジャパンエポキシレジン株式会社制エピコート828)100质量份、1-氰乙基-2-甲基咪唑(固化剂、四国化成工业株式会社制キュアゾール2PN-CN)1质量份混合后，再添加甲基乙基酮(溶剂)166质量份而进行混合搅拌。接着，在该混合物中添加将二次粒子No.A与二次粒子No.D以60：40的体积比混合了的无机填充材料以使得固体成分(除去了溶剂的所有成分)中的无机填充材料的含量为60体积％而进行预混合。接着，用三辊将该预备混合物进行混炼，制备二次粒子No.A和二次粒子No.D被均匀地分散了的热固性树脂组合物。 [0106] 接着，在厚度105μm的铜箔(散热部件)上用刮刀法涂布了该热固性树脂组合物后，在110℃下加热干燥15分钟，由此得到厚度为100μm、B级状态的导热性片材。 [0107] 接着，将两片形成于铜箔上的B级状态的导热性片材以导热性片材侧为内侧地进行重叠后，一边以10～20MPa的挤压力进行加压一边在120℃加热1小时，再在160℃加热3小时，由此使导热性片材的基质即热固性树脂完全固化，得到被两片铜箔夹持的导热性片材。 [0108] (实施例2) [0109] 除代替二次粒子No.D而使用二次粒子No.E以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0110] (实施例3) [0111] 除作为无机填充材料使用二次粒子No.C和二次粒子No.F的混合物(体积比60：40)以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0112] (实施例4) [0113] 除作为无机填充材料使用二次粒子No.B和二次粒子No.D的混合物(体积比60：40)以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0114] (实施例5) [0115] 除代替二次粒子No.A而使用二次粒子No.C以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0116] (实施例6) [0117] 除作为无机填充材料使用二次粒子No.A和二次粒子No.D的混合物(体积比40：60)以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0118] (实施例7) [0119] 除作为无机填充材料使用二次粒子No.A和二次粒子No.D的混合物(体积比85：15)以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0120] (实施例8) [0121] 除添加无机填充材料以使得固体成分(除了溶剂以外的所有成分)中的无机填充材料的含量为45体积％、及将甲基乙基酮的添加量变为125质量份以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0122] (实施例9) [0123] 除添加无机填充材料以使得固体成分(除了溶剂以外的所有成分)中的无机填充材料的含量为75体积％、及将甲基乙基酮的添加量变为208质量份以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0124] (比较例1) [0125] 除作为无机填充材料使用氮化硼的一次粒子(平均长径8μm、长宽比11.4)以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0126] (比较例2) [0127] 除作为无机填充材料只使用二次粒子No.A以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0128] (比较例3) [0129] 除作为无机填充材料只使用二次粒子No.D以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0130] (比较例4) [0131] 除代替二次粒子No.A而使用二次粒子No.G以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0132] (比较例5) [0133] 除代替二次粒子No.D而使用二次粒子No.H以外，与实施例1同样地得到导热性片材。 [0134] 对于在上述实施例及比较例中得到了的导热性片材，用激光闪光法(レーザーフラッシュ法)来测定片材厚度方向的导热率。就该导热率的测定结果而言，以在比较例1的导热性片材得到了的导热率为基准、作为在各实施例或各比较例的导热性片材得到了的导热率的相对值([在各实施例或各比较例的导热性片材得到了的导热率]/[在比较例1的导热性片材得到了的导热率]的值)而示于表2。 [0135] 另外，对于导热性片材的粘接强度，通过基于JIS C6481的拉伸试验而求得。就该粘接强度的测定结果而言，以在比较例1的导热性片材得到了的粘接强度为基准，作为在各实施例或各比较例的导热性片材得到了的粘接强度的相对值([在各实施例或各比较例的导热性片材得到了的粘接强度]/[在比较例1的导热性片材得到了的粘接强度]的值)而示于表2。 [0136] 另外，将设置于导热性片材的两面的铜箔(散热部件)剥离后，通过阿基米德法测定比重、通过下述的式(1)而算出表示导热性片材的空隙含量的致密度。将其结果示于表2。 [0137] 致密度＝(导热性片材的实测比重/导热性片材的理论比重)×100(1) [0138] 予以说明，在表2中，对于在各实施例及比较例中使用了的构成成分的种类及配合量进行了汇总。另外，各配合量使用质量份来表示。 [0139] [0140] 如表2中所示，就使用作为无机填充材料含有二次粒子(A)及(B)的两者的热固性树脂组合物而制造了的实施例1～9的导热性片材而言，导热率及粘接强度高。 [0141] 与此相对，就使用作为无机填充材料只含有二次粒子(A)的热固性树脂组合物而制造了的比较例2的导热性片材而言，虽然导热率高，但粘接强度与基准的导热性片材(使用作为无机填充材料含有氮化硼的一次粒子的热固性树脂组合物而制造了的比较例1的导热性片材)为同程度，并不充分。 [0142] 另外，就使用作为无机填充材料只含有二次粒子(B)的热固性树脂组合物而制造了的比较例3的导热性片材而言，虽然粘接强度高，但导热率与基准的导热性片材为同程度，并不充分。 [0143] 进而，就使用代替二次粒子(A)而含有由长宽比大的一次粒子形成的二次粒子No.G的热固性树脂组合物而制造了的导热性片材(比较例4)、及使用代替二次粒子(B)含有由长宽比小的一次粒子形成的二次粒子No.H的热固性树脂组合物而制造了的导热性片材(比较例5)而言，虽然粘接强度高，但导热率也比基准的导热性片材小，并不充分。 [0144] (实施例10) [0145] 使用在实施例1～9中制造了的导热性片材，利用传递模塑法用密封树脂密封，制作电源模块。 [0146] 在该电源模块中，将热电偶安装于引线框和铜的散热器的中央部后，开动电源模块，分别测定了引线框和散热器的温度。其结果，使用了实施例1～9的导热性片材的电源模块的引线框和散热器的温度差都小，热扩散性优异。 [0147] 从以上的结果可知，根据本发明，可以提供无机填充材料的填充性良好、可产生导热性、粘接性及电绝缘性优异的导热性片材的热固性树脂组合物。另外，根据本发明，可以提供无机填充材料的填充性良好、导热性、粘接性及电绝缘性优异的导热性片材的制造方法。进而，根据本发明，可以提供热扩散性及电绝缘性优异的电源模块。 |
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