樹脂浸滲氮化硼燒結體及其用圖
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及樹脂浸滲氮化棚燒結體。
【背景技術】
[0002] 功率器件、兩面散熱晶體管、晶閩管、CPU等放熱性電子部件中，如何有效地將使用 時產(chǎn)生的熱散出成為重要的問題。一直W來，作為運樣的散熱對策，通常進行了（1)將安裝 有放熱性電子部件的印刷線路板的絕緣層高導熱化；(2)將放熱性電子部件或安裝有放熱 性電子部件的印刷線路板通過電絕緣性的熱接口材料（ThermalInterfaceMaterials)、 陶瓷絕緣板安裝于散熱器。作為印刷線路板的絕緣層和熱接口材料，使用了在有機娃樹脂、 環(huán)氧樹脂中添加陶瓷粉末并固化而成的散熱構件。
[0003] 近年來，伴隨著放熱性電子部件內(nèi)的電路的高速?高集成化W及放熱性電子部件 對于印刷線路板的安裝密度的增加，電子設備內(nèi)部的放熱密度和精密化逐年增加。因此，要 求具有與W往相比更高的導熱系數(shù)的散熱構件。
[0004] 根據(jù)W上那樣的背景，具有（1)高導熱系數(shù)、似高絕緣性等作為電絕緣材料的優(yōu) 異的性質的六方氮化棚化exagonalBoronNitride)粉末受到關注。然而，氮化棚的面內(nèi) 方向（a軸方向）的導熱系數(shù)為100~400W/(m·Κ)，而厚度方向（C軸方向）的導熱系數(shù)為 2W/(m，K)，來自晶體結構和鱗片形狀的導熱系數(shù)的各向異性大。因此，例如，制造熱接口材 料時，氮化棚顆粒的面內(nèi)方向（a軸方向）與熱接口材料的厚度方向變成垂直，無法充分發(fā) 揮氮化棚顆粒的面內(nèi)方向（a軸方向）的高導熱系數(shù)。 陽00引（第1觀點）
[0006] 通過使氮化棚顆粒的面內(nèi)方向（a軸方向）與熱接口材料的厚度方向平行，從而可W達成氮化棚顆粒的面內(nèi)方向（a軸方向）的高導熱系數(shù)，但可W舉出對于厚度方向的應力 弱的缺點。
[0007] 專利文獻1中公開了：陶瓷、金屬等的高剛性顆粒W體積比例計為40~90%、且 ΚΞ維的方式彼此接觸的樹脂復合材料和其制造方法。而且，記載了 ：能夠適合在W鋼絲銀 導漉（wiresawroller)為代表的滑動構件、齒輪等機械部件中使用。
[0008] 另外，專利文獻2中公開了：至少包含儀橄攬石和氮化棚作為主要成分、且氮化 棚W單向取向的燒結體即陶瓷構件、使用陶瓷構件形成的探針支架W及陶瓷構件的制造方 法。而且記載了 ：在半導體檢查、液晶檢查中使用的微型接觸器中，可W適合作為插入將檢 查對象的電路結構和輸出檢查用的信號的電路結構電連接的探針的探針支架的材料使用。
[0009] 專利文獻3中公開了如下方法：將形狀或導熱系數(shù)的各向異性大的填充材料與熱 固性樹脂材料混合并使其分散，使前述熱固性樹脂固化，將固化后的熱固性樹脂粉碎，將分 散有填充材料的熱固性樹脂與熱塑性樹脂混合形成成型體用樹脂組合物，將該樹脂組合物 加熱并軟化，成型為期望的形狀。
[0010] 專利文獻4、5中公開了一種印刷線路用基板的制造法，其特征在于，在選自由 氮化侶-氮化棚復合體（A1N-BN)、氧化侶-氮化棚復合體（AI2O3-BN)、氧化錯-氮化棚 復合體狂r〇2-BN)、氮化娃-氮化棚復合體（Si3N4-BN)、六方氮化棚化-BN)、β-娃灰石 (e-CaSi〇3)、云母和白砂（化irasu)組成的組中的無機連續(xù)氣孔體中浸滲熱固性樹脂 (II)，形成使其固化而成的板狀體。而且，記載了可W適合作為高頻用、半導體忍片的直接 搭載用等使用。
[0011] 專利文獻6中公開了 ：具有W多孔質聚酷亞胺片作為起始原料而合成的Ξ維骨架 結構且具有石墨結構的B-C-N系的多孔體、和在其氣孔部中浸滲樹脂而形成復合材料的散 熱材料。記載了，與在通常的碳多孔體中浸滲有樹脂的材料相比熱電阻小，通過使多孔體轉 化為h-BN，從而變?yōu)榻^緣性的復合材料，有望作為熱電阻小且需要絕緣性的電子部件的冷 卻用材料。 陽〇1引（第2觀點）
[0013] 另外，不僅要求現(xiàn)有那樣的僅在厚度方向或面方向的單向的散熱，還要求向厚度 方向和面方向的兩個方向的高散熱性。
[0014] 專利文獻7中提出了一種電子電路用基板，其特征在于，其為由陶瓷質復合體形 成的電子電路用基板，所述陶瓷質復合體的特征在于，在晶體結構為Ξ維網(wǎng)狀且具有開放 氣孔的多孔質陶瓷質燒結體的前述開放氣孔中填充有樹脂，前述多孔質陶瓷質燒結體由平 均晶體粒徑為10μmW下的晶粒的陶瓷材料構成。然而，專利文獻7的方法中，使鱗片狀氮 化棚顆粒隨機地取向是困難的，無法降低導熱系數(shù)的各向異性。
[0015] 專利文獻2的方法中，鱗片狀氮化棚的取向度I. 0.P.(取向性能指數(shù)，化eIndex of化ientationPerhrmance)為0. 07W下，取向度大，因此無法降低導熱系數(shù)的各向異 性。
[0016] 專利文獻3的方法中，在導熱系數(shù)較低且最高為5. 8W/(m·Κ)的基礎上，經(jīng)過將暫 時制成的熱固性樹脂粉碎、再次混合?軟化的過程，因此，在雜質的混入、樹脂的軟化狀態(tài)的 均勻性所引起的可靠性的觀點上存在問題。
[0017] 專利文獻8中提出了，通過使進行樹脂成型時的模具溫度高溫化，從而使無機填 料的排熱方向隨機的方法。然而，專利文獻8的方法中，無機填料的取向控制不充分，導熱 系數(shù)的各向異性降低不充分。
[0018] 專利文獻9中提出了，通過調(diào)整氮化棚的制造條件從而制造鱗片狀氮化棚顆粒集 合的蓬松狀的氮化棚粉末的方法。然而，專利文獻9的方法中，制成導熱性片的工序的涂布 工序、加熱加壓工序中蓬松狀的氮化棚集合顆粒的一部分發(fā)生取向，導熱系數(shù)的各向異性 降低不充分。
[0019] 專利文獻10中提出了，在氮化棚燒結體和復合燒結體中浸滲陶瓷粉漿料而進行 無塵。然而，專利文獻10的氮化棚燒結體和復合燒結體一般來說經(jīng)過粉末成型、熱壓來制 造，因此，無法避免氮化棚的取向，導熱系數(shù)存在各向異性。
[0020] 專利文獻11中提出了一種導熱片，其含有板狀氮化棚顆粒和具有50°CW下的玻 璃化轉變溫度（Tg)的有機高分子化合物，前述板狀氮化棚顆粒在片的厚度方向上W其長 軸方向取向。然而，專利文獻11的方法中，導熱片的厚度方向的導熱系數(shù)最高高至26. 9W/ (m·K)，板狀氮化棚顆粒發(fā)生取向，因此導熱系數(shù)存在各向異性。
[0021] 現(xiàn)有技術的散熱構件經(jīng)過氮化棚等陶瓷粉末和樹脂的混合工序、擠出成型工序、 涂布工序、加熱加壓工序等來制造，因此，難W避免氮化棚晶體的取向，因此導熱系數(shù)的各 向異性降低存在限度。使用作為球狀顆粒的氧化侶粉末、氧化娃粉末等時，難w引起取向的 問題，但運些陶瓷粉末的導熱系數(shù)為20~30W/(m·Κ)左右，與氮化棚相比低，此外，顆粒為 硬質，因此存在使裝置、模具磨損的問題。另外，利用現(xiàn)有技術制造的散熱構件中，將氮化棚 等導熱性填料W粉末狀添加，因此為了形成傳熱網(wǎng)絡，必須將導熱性填料的填充量增加至 60體積％左右，但本方法導致成本的增大，并且導熱系數(shù)也為6W/(m·Κ)W下，難W充分應 對最近的高導熱化的要求。
[0022] 使用了散熱構件的電子部件中，對于現(xiàn)有技術的導熱系數(shù)的各向異性大的散熱構 件，冷卻單元、熱輸送單元的配置存在限制，因此，難W追隨電子設備的進一步的輕薄短小 化。因此，強烈期待開發(fā)出導熱系數(shù)優(yōu)異、導熱系數(shù)的各向異性小的散熱構件。
[0023] 針對運些問題，通過使用包含氮化棚燒結體和樹脂的樹脂浸滲氮化棚燒結體來制 造散熱構件，從而可W制成導熱系數(shù)優(yōu)異、導熱系數(shù)的各向異性小的散熱構件，所述氮化棚 燒結體具有特定的巧含有率、氮化棚的石墨化指數(shù)，由適當控制了平均粒徑的鱗片狀氮化 棚顆粒形成，縮小氮化棚晶體的取向度，ΚΞ維方式連接而提高氮化棚顆粒之間的接觸性。 然而，至今尚未發(fā)現(xiàn)立足于運樣的觀點的技術。
[0024] 現(xiàn)有技術文獻 陽〇2引專利文獻 陽0%] 專利文獻1:日本特開2002-212309號公報
[0027] 專利文獻2:日本特開2010-275149號公報
[0028] 專利文獻3:日本特開2008-248048號公報
[0029] 專利文獻4:日本特開平5-291706號公報
[0030] 專利文獻5:日本特開平6-152086號公報
[0031] 專利文獻6 :日本特開2010-153538號公報
[0032] 專利文獻7 :日本特公平5-82760號公報
[0033] 專利文獻8 :日本特開2011-20444號公報
[0034] 專利文獻9 :日本特開平9-202663號公報
[0035] 專利文獻10 :日本特開2009-263147號公報
[0036]專利文獻11 :W02010/047278號公報

【發(fā)明內(nèi)容】
陽的7] 發(fā)巧要解決的間顆 陽03引（第1觀點）
[0039] 然而，專利文獻1的方法中，使樹脂浸滲于陶瓷、金屬等ΚΞ維方式彼此接觸的成 型物，從而實現(xiàn)耐磨損性、電絕緣性的提高，但關于導熱系數(shù)的提高不充分。
[0040] 專利文獻2中提出了至少包含儀橄攬石和氮化棚作為主要成分、且氮化棚在單向 上取向的燒結體即陶瓷構件、使用陶瓷構件形成的探針支架W及陶瓷構件的制造方法，提 出了具有易切削性W及與娃近似的熱膨脹系數(shù)、具備高強度的陶瓷構件，但關于導熱系數(shù) 的提高不充分。
[0041]專利文獻3的方法中，導熱系數(shù)較低且最高為5. 8W/(m·K)，除此之外經(jīng)過將暫時 制成的熱固性樹脂粉碎、再次混合?軟化的過程，因此在雜質的混入、樹脂的軟化狀態(tài)的均 勻性所引起的可靠性的觀點上存在問題。
[0042] 專利文獻4、5中，沒有記載樹脂向燒結體氮化棚單質的浸滲，導熱系數(shù)最高為 45W/(m·K)，但彎曲強度低至28MPa，難W實現(xiàn)高導熱系數(shù)和高強度。
[0043] 專利文獻6中，片的厚度為100 μπι W下，在樹脂的軟化狀態(tài)的均勻性、耐濕狀態(tài)下 的氮化