專利名稱：傳熱基板用片狀物和它的制造方法及使用它的傳熱基板和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于利用樹脂和無機(jī)填料混合物以提高放熱性的電路基板，特別是關(guān)于為動(dòng)力用電子安裝的高放熱樹脂基板(傳熱基板)。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著電子器械的高性能化、微型化的要求，則對(duì)半導(dǎo)體器件要求其高密度、高功能化。因此，希望安裝這些器件的電路基板更加微型高密度化。其結(jié)果，設(shè)計(jì)最為重要的是要考慮電路板的放熱問題。已知作為改進(jìn)電路基板放熱性的技術(shù)，對(duì)于過去的玻璃-環(huán)氧樹脂制印刷基板，使用鋁等金屬基板，在這種金屬基板的一面或兩面上，通過絕緣層形成電路圖案的金屬基質(zhì)基板。要求有更高傳熱性能時(shí)，可使用在氧化鋁和氮化鋁等陶瓷基板上直接接合了銅板的基板。在比較小的電力用途中，雖然一般使用金屬基質(zhì)基板，但為改善傳熱，絕緣層不僅要求薄，而且在金屬板之間受到噪音的影響，絕緣耐壓成為研究的課題。
上述金屬基質(zhì)基板和陶瓷基板，由于性能和費(fèi)用難以兩者兼顧，所以近年來提出的方案是在熱塑性樹脂中填充傳熱性填料的組合物，通過噴射成形與電極引線框架成一體化的傳熱模塊，這種噴射成形的傳熱模塊，與利用陶瓷基的相比，機(jī)械強(qiáng)度很好，但另一方面，難以高濃度填充無機(jī)填料以付與熱可塑性樹脂放熱性。所以放熱性很差。這是因?yàn)樵诟邷叵?，熱塑性樹脂和填料混合時(shí)，當(dāng)填料量太多時(shí)，熔融粘度急劇增高，不僅不能混合，而且也不能噴射成形。而且所填充的填料起到研磨劑的作用，多次磨損成形模具后，使成形變得很困難。為此，存在填充的填料量必然產(chǎn)生界限，對(duì)于陶瓷基板，只能得到低的熱傳熱性能的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題，其目的就是可高濃度填充無機(jī)填料，而且利用簡(jiǎn)易加工方法可制作傳熱模塊，進(jìn)而基板平面方向的熱膨脹系數(shù)接近于半導(dǎo)體，放熱性優(yōu)良的傳熱基板用片狀物，及制造方法，以及使用它的傳熱基板和制造方法。
為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種傳熱基板用片狀物，是由70-95重量份無機(jī)填料，和5～30重量份至少含有熱硬化樹脂、硬化劑和硬化促進(jìn)劑的樹脂組合物形成的混合物片，其特征在于上述混合物片在半硬化或部分硬化狀態(tài)下具有可撓曲性，所述半硬化或部分硬化狀態(tài)有102～105(Pa·s)的粘度范圍，并且在熱硬化樹脂組合物設(shè)為100重量份時(shí)，對(duì)于合計(jì)為100重量份的所述無機(jī)填料和熱硬化樹脂組合物，還添加0.1～2重量份的具有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑。
這種傳熱基板用片狀物，利用它的可撓曲性，可以進(jìn)行所要形狀的成型加工，而且利用加熱使上述熱硬化樹脂硬化制成機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良的基板。
由于可撓曲性和加工性優(yōu)良，所以很容易成型加工成所要的形狀。半硬化或部分硬化狀態(tài)，其粘度范圍在103～104(Pa·s)特別好。
使用粘彈性測(cè)量裝置(動(dòng)粘彈性測(cè)量裝置MR-500(株)レォロジ制)進(jìn)行測(cè)定。將片狀物加工成規(guī)定的尺寸，夾持在錐徑17.97mm，錐角1.15度的錐體上，對(duì)樣品給與螺旋方向的正弦波振動(dòng)，由此得到產(chǎn)生的扭矩相位差等，并算出粘度。評(píng)價(jià)本片狀物時(shí)，使用1Hz的正弦波，扭歪量為0.1度，荷重500g，求出25℃下的值。
上述本發(fā)明傳熱基板用片狀物中，對(duì)于合計(jì)量為100重量份的無機(jī)填料和熱硬化樹脂組合物，最好添加0.1～2重量份具有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑。其撓曲性和加工性更為優(yōu)良。
在上述本發(fā)明傳熱基板用片狀物中，具有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑，最好是選自下列溶劑中的至少1種，即乙基卡必醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇乙酸酯。處理容易，即使在室溫下，都可以付與熱硬化樹脂可撓曲性。并能制作成易于進(jìn)行成型加工的粘土。
上述本發(fā)明傳熱基板用片狀物的可撓曲性和加工性非常好。
上述本發(fā)明傳熱基板用片狀物中，作為室溫下為液狀的熱硬化樹脂的主要成分，最好是選自以下樹脂中的1種以上，即雙酚A型環(huán)氧樹脂，雙酚F型環(huán)氧樹脂，或液狀酚樹脂?？煞€(wěn)定保持B級(jí)狀態(tài)，硬化后的電絕緣性，機(jī)械強(qiáng)度等都非常好。
上述本發(fā)明傳熱基板用片狀物中，熱硬化樹脂組合物的主要成分至少是以下樹脂中的一種，即，環(huán)氧樹脂、酚樹脂和氰酸鹽樹脂。
在上述本發(fā)明傳熱基板用片狀物中，熱硬化樹脂組合物是將溴化的多官能環(huán)氧樹脂作為主要成分，最好含有硬化劑雙酚A型酚醛樹脂和硬化促進(jìn)劑咪唑。硬化后的基板阻燃性優(yōu)良，而且，電絕緣性、機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良。
上述本發(fā)明傳熱基板用片狀物中，溴化的多官能環(huán)氧樹脂為60～80重量份，硬化劑雙酚A型酚醛樹脂為18～39.9重量份，硬化促進(jìn)劑咪唑?yàn)?.1～2重量份的范圍。
上述本發(fā)明傳熱基板用片狀物中，無機(jī)填料最好是選自Al2O3、MgO、BN和AlN中的至少一種填料。這些填料的傳熱性能非常好。
上述本發(fā)明傳熱基板用片狀物中，上述傳熱基板用片狀物中，最好添加偶合劑、分散劑、著色劑和離型劑中的至少一種。
本發(fā)明的傳熱基板是將上述傳熱基板用片狀物中的熱硬化樹脂成分進(jìn)行硬化的電絕緣性傳熱基板，其特征是熱膨脹系數(shù)為8～20ppm/℃的范圍，傳熱速率為1～10W/mK范圍。根據(jù)這種傳熱基板，不產(chǎn)生熱變形，而且可得到接近半導(dǎo)體的熱膨脹系數(shù)。
上述本發(fā)明的傳熱基板中，傳熱基板的抗折強(qiáng)度最好在10kgf/mm2以上。上述范圍是實(shí)用的機(jī)械強(qiáng)度。作為抗折強(qiáng)度可依照如下進(jìn)行測(cè)定。
抗折強(qiáng)度的評(píng)價(jià)，以JIS R-1601(精細(xì)陶瓷彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法)中定義的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)方法是將加工成一定尺寸的基板材料作試驗(yàn)片，放置在相距一定距離的2個(gè)支點(diǎn)上，在支點(diǎn)間中央1點(diǎn)處施加負(fù)荷，測(cè)量出折斷時(shí)最大彎曲應(yīng)力。又稱作3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度。
試驗(yàn)片的形狀和尺寸全長(zhǎng)Lr36mm幅W4.0±0.1mm厚度t3.0±0.1mm彎曲強(qiáng)度的計(jì)算(3點(diǎn)彎曲時(shí))σ＝3PL/2wt2其中σ3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度(kgf/mm2)P試驗(yàn)片受到破壞時(shí)的最大負(fù)荷(kgf)
W試驗(yàn)片的幅(mm)t試驗(yàn)片的厚度(mm)上述本發(fā)明的傳熱基板中，傳熱基板的抗折強(qiáng)度最好為10～20kgf/mm2。
上述本發(fā)明的傳熱基板中，傳熱基板和引線框架形成一個(gè)整體，上述傳熱基板最好填充到引線框架的表面。在引線框架中很容易搭載電子部件，而且可將放熱的熱阻抗抑制到很低。作為外部取出電極，沒有必要重新焊接接線柱，引線框架可以作為外部信號(hào)和電流取出電極直接使用，信賴性非常好。
上述本發(fā)明的傳熱基板中，在傳熱基板的引線框架接合面的反面，最好形成放熱用金屬板。進(jìn)而可將熱阻抗抑制到很低，機(jī)械強(qiáng)度也非常好。
上述本發(fā)明的傳熱基板中，傳熱基板的引線框架接合面的一部分具有2層以上配線層的印刷基板，并形成一個(gè)整體，上述傳熱基板最好填充到具有引線框架和2層以上配線層的印刷基板表面。由于基板上過電流的保護(hù)和溫度補(bǔ)償?shù)瓤刂齐娐沸纬梢粋€(gè)整體，所以可小型高密度化。
上述本發(fā)明的傳熱基板中，傳熱基板上設(shè)置貫通孔(穿孔)，在貫通孔中填充導(dǎo)電性樹脂組合物，或者利用銅鍍形成通孔，最好在它的兩個(gè)面上形成一個(gè)整體的金屬箔配線圖案。得到放熱性優(yōu)良的兩面基板。
上述本發(fā)明的傳熱基板中，將數(shù)個(gè)傳熱基板疊層，在各個(gè)傳熱基板上設(shè)置貫通孔，貫通孔內(nèi)填充導(dǎo)電性樹脂組合物，而且由導(dǎo)電性樹脂組合物構(gòu)成內(nèi)部配線圖案，進(jìn)一步在其兩面上的金屬箔配線圖案最好形成一個(gè)整體。不僅形成導(dǎo)電性優(yōu)良的層間連續(xù)和內(nèi)部配線圖案，而且傳熱性能非常好。
上述本發(fā)明的傳熱基板中，金屬箔最好是12～200μm厚的銅箔，至少有一個(gè)面是粗糙的面。
上述本發(fā)明的傳熱基板中，導(dǎo)電性樹脂組合物最好含有70～95重量份選自銀、銅和鎳中的至少一種金屬粉，和5-30重量份的熱硬化樹脂和硬化劑。
上述本發(fā)明的傳熱基板中，無機(jī)填料的平均粒徑為0.1～100μm范圍。
本發(fā)明的傳熱基板用片狀物的第1個(gè)制造方法，其特征是包括制作至少含有70-95重量份無機(jī)填料、4.9～28重量份熱硬化樹脂組合物、0.1～2重量份沸點(diǎn)為150℃以上的溶劑，和沸點(diǎn)在100℃以下的溶劑的混合物漿液工序，將上述漿液制成規(guī)定厚度膜的工序，和將造膜漿液中沸點(diǎn)為100℃以下溶劑進(jìn)行干燥的工序。
本發(fā)明的傳熱基板用片狀物的第2個(gè)制造方法，其特征是包括制作由70～95重量份無機(jī)填料，總計(jì)量為5～30重量份的室溫下固體熱硬化樹脂和室溫下液狀熱硬化樹脂組合物，和沸點(diǎn)為100℃以下溶劑形成混合物漿液的工序，將上述漿液制成規(guī)定厚度膜的工序，和將造膜漿液中沸點(diǎn)為100℃以下溶劑進(jìn)行干燥的工序。
上述第2種方法中，將室溫下固體熱硬化樹脂和室溫下液體熱硬化樹脂組合物，取為100重量份時(shí)，1)室溫下固體樹脂最好為0～45重量份，2)室溫下液體樹脂最好為5～50重量份，3)硬化劑最好為4.9～45重量份，和4)硬化促進(jìn)劑最好為0.1～5重量份。
上述第2種方法中，作為室溫下液體熱硬化樹脂的主要成分，最好是選自雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、或液體酚樹脂中的至少1種。
在上述第1和2的方法中，無機(jī)填料最好是選自Al2O3、MgO、BN和AlN中的至少1種。
在上述第1和2的方法中，熱硬化樹脂組合物的主要成分，最好是選自環(huán)氧樹脂、酚樹脂和氰酸鹽樹脂中的至少一種樹脂。
在上述第1和2的方法中，熱硬化樹脂組合物最好是含有作為主要成分的溴化多官能環(huán)氧樹脂、作為硬化劑的雙酚A型酚醛樹脂，和作為硬化促進(jìn)劑的咪唑。
在上述第1和2的方法中，溴化多官能環(huán)氧樹脂最好為60～80重量份，硬化劑雙酚A型酚醛樹脂最好為18～39.9重量份，硬化促進(jìn)劑咪唑最好為0.1～2重量份的范圍。
上述第1種方法中，沸點(diǎn)在150℃以上的溶劑，最好是選自乙基卡必醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇乙酸酯中的至少一種。
上述第1和2的方法中，沸點(diǎn)在100℃以下的溶劑，最好是選自甲基乙基酮、異丙醇和甲苯中的至少一種。
上述第1和2的方法中，在上述傳熱基板用片狀物中，最好添加選自偶合劑、分散劑、著色劑和離型劑中的至少一種。
上述第1和2的方法中，造膜法最好是選自刮刀法、涂布法和擠壓成形法中的至少一種方法。
本發(fā)明的傳熱基板制造方法，其特征是將引線框架重疊在用本發(fā)明的方法制作的傳熱基板用片狀物上，在低于熱硬化樹脂組合物的硬化溫度下，以10～200kg/cm2的壓力進(jìn)行成形，直到填充到引線框架表面形成一個(gè)整體，再在0～200kg/cm2壓力下，加壓加熱，使熱硬化性樹脂硬化。
在上述方法中，在傳熱基板的引線框架接合面的反面上，最好再形成一層放熱用金屬板。
本發(fā)明的傳熱基板的制造方法，特征是不是重疊上述引線框架和上述印刷基板，而是在用本發(fā)明的方法制作的傳熱基板用片狀物上，配置引線框架和具有2層以上配線層的印刷基板，在低于傳熱基板用片狀物中熱硬化樹脂組合物的硬化溫度下，并以10～200kg/cm2的壓力進(jìn)行成形。填充到上述引線框架和上述具有2層以上配線層的印刷基板的表面，形成一個(gè)整體，再以0～200kg/cm2的壓力使熱硬化性樹脂硬化。
本發(fā)明的傳熱板制造方法，特征是包括如下工序，即，在用本發(fā)明的方法制作的傳熱基板用片狀物上，進(jìn)行穿孔加工的工序，將上述導(dǎo)電性樹脂組合物向穿孔填充的工序，在上述填充好的片狀物兩個(gè)面上重疊金屬箔的工序，以10-200kg/cm2的壓力進(jìn)行加熱加壓，使上述片狀物的熱硬化性樹脂進(jìn)行硬化的工序，加工上述金屬箔形成配線圖案的一串工序。
本發(fā)明的傳熱基板的制造方法，特征是包括如下工序，即，在用本發(fā)明的方法制作的傳熱基板用片狀物的兩個(gè)面上，重疊金屬箔的工序，以10～200kg/cm2壓力進(jìn)行加熱加壓，使上述傳熱基板用片狀物的熱硬化性樹脂進(jìn)行硬化的工序，在上述硬化好的熱片狀物上進(jìn)行加工穿孔的工序，在穿孔加工好的片狀物全面上進(jìn)行鍍銅的工序，加工上述金屬箔和銅鍍層形成配線圖案的工序。
本發(fā)明的傳熱基板的制造方法，特征是包括如下工序，即，準(zhǔn)備數(shù)個(gè)所要的用本發(fā)明的方法制作的傳熱基板用片狀物，在上述各片狀物的所要位置上進(jìn)行穿孔加工的工序，向上述穿孔上填充導(dǎo)電性樹脂組合物的工序，在填充好的片狀物一個(gè)面上，用導(dǎo)電性樹脂組合物形成配線圖案的工序，將形成上述配線圖案的各個(gè)片狀物，以配線圖案面向上的位置，進(jìn)行重合，而且，將在最上面的穿孔中填充了導(dǎo)電性樹脂組合物的片狀物，進(jìn)行定位重合的工序，再在重合好的片狀物疊層體的兩個(gè)面上重合金屬箔的工序，以10～200kg/cm2壓力進(jìn)行加熱加壓，使傳熱基板用片狀物的熱硬化性樹脂進(jìn)行硬化的工序，加工上述金屬箔形成配線圖案的工序。
上述方法中，穿孔的加工，最好根據(jù)激光加工、鉆孔加工和沖孔加工中的一種方法進(jìn)行加工。
上述方法中，金屬箔最好是12～200μm厚的銅箔，至少一個(gè)面是粗糙面。
上述方法中，導(dǎo)電性樹脂組合物，最好含有70～95重量份選自銀、銅和鎳中的至少一種金屬粉，和5～30重量份的熱硬化樹脂和硬化劑。
上述方法中，加壓加熱的溫度最好為170～260℃。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，利用傳熱性片狀物的可撓曲性，可加工成所要的形狀，硬化形成高傳熱性硬基板，提高了放熱性，從而提供了一種適于動(dòng)力用電子安裝的高放熱樹脂基板(傳熱基板)。
根據(jù)本發(fā)明方法，可更有效，更合理地制造傳熱基板。
本發(fā)明，作為第1種形態(tài)，基本是在未硬化狀態(tài)的熱硬化性樹脂中添加高濃度無機(jī)填料，平面方向的熱膨脹系數(shù)和半導(dǎo)體大致相同，而且付與高熱傳導(dǎo)性，具有可撓曲性的傳熱片狀物。本發(fā)明的傳熱片狀物是，在熱硬化樹脂組合物中添加高沸點(diǎn)溶劑?；蛘咴跓嵊不瘶渲惺褂檬覝叵聻楣腆w的樹脂和室溫下為液體的熱硬化樹脂的混合物，和在與無機(jī)填料混合中使用低沸點(diǎn)溶劑而進(jìn)行造膜，不僅可以高濃度添加無機(jī)填料，而且，上述傳熱片狀物中的熱硬化性樹脂，在未硬化狀態(tài)下可發(fā)揮撓曲性，在低溫低壓下能加工成所希望的形狀。進(jìn)而通過加熱加壓使熱硬化樹脂硬化，從而可制成硬基板。使用具有可撓曲性的傳熱片狀物，可獲得能簡(jiǎn)便地直接安裝半導(dǎo)體器件的傳熱性基板。
作為第2種形態(tài)，使用上述傳熱片狀物，重疊引線框架，利用加熱加壓，使傳熱片狀物硬化，并和引線框架形成一個(gè)整體。從而得到具有放熱性的可直接安裝半導(dǎo)體器件的傳熱基板。
作為第3種形態(tài)，在上述傳熱片狀物上形成穿孔，在該穿孔中填充導(dǎo)電性樹脂組合物，在其兩個(gè)面上形成金屬箔圖案，由于兩面都可導(dǎo)電，所以獲得具有高傳熱性能的雙面?zhèn)鳠峄濉?br> 作為第4種形態(tài)，通過在第3種形態(tài)的穿孔中進(jìn)行鍍銅，得到可導(dǎo)電的高傳熱雙面基板。
進(jìn)而作為第5種形態(tài)，使用多個(gè)上述傳熱片狀物，形成填充導(dǎo)電性樹脂組合物的穿孔，和在該傳熱片狀物的單面上形成配線圖案，得到重疊多個(gè)傳熱片狀物的，多層電路結(jié)構(gòu)的傳熱基板(多層板)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的傳熱片狀物結(jié)構(gòu)的示意斷面圖。
圖2A～E是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的，使用傳熱片狀物制作傳熱基板，各制造工序的示意斷面圖。
圖3是根據(jù)圖2制作的傳熱基板的引線框架接合面的相對(duì)面上，進(jìn)一步形成放熱金屬板的傳熱基板斷面圖。
圖4A～F是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，使用傳熱片狀物制作傳熱基板各制造工序的斷面示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，制造多層配線傳熱基板工序的斷面示意圖。
圖6A～J是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，制作傳熱性多層配線基板方法的各工序斷面圖。
圖7A、B是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，用傳熱片狀物制作傳熱基板各工序的斷面示意圖。
100 傳熱片狀物101 分型性薄膜200 傳熱片狀物201 引線框架300 傳熱片狀物301 引線框架302 放熱性金屬板400 傳熱片狀物401 分型性薄膜402 穿孔403 導(dǎo)電性樹脂組合物404 金屬箔405 配線圖案500 硬化的傳熱片狀物510 穿孔502 銅鍍層
503 配線圖案600 傳熱片狀物601 分型性薄膜602 穿孔603 導(dǎo)電性樹脂組合物604 配線圖案形成用導(dǎo)電性樹脂組合物605 金屬箔606 金屬箔配線圖案具體實(shí)施方式
下面根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，參照

雙基片安裝用的傳熱基板(單面配線、雙面配線、多層配線基板)。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的傳熱片狀物構(gòu)成的斷面圖。圖中，傳熱片狀物100，是在分型性薄膜101上，進(jìn)行造膜。這種形成方法，至少要準(zhǔn)備由無機(jī)填料、熱硬化樹脂組合物，和具有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑及具有100℃以下沸點(diǎn)的溶劑形成的混合物漿液，在分型性薄膜101上造膜。造膜方法，可利用現(xiàn)有的刮刀法和涂布法，擠壓成形法。將上述造膜的漿液中具有100℃以下沸點(diǎn)的溶劑進(jìn)行干燥，獲得具有撓曲性的傳熱片狀物。
同樣，至少準(zhǔn)備無機(jī)填料、室溫下固體熱硬化樹脂和室溫下液體熱硬化樹脂組合物，和具有100℃以下沸點(diǎn)的溶劑的混合物漿液，和上述一樣在分型薄膜101上造膜，將上述溶劑干燥獲得具有撓曲性的傳熱片狀物。
作為上述熱硬化性樹脂，例如有環(huán)氧樹脂，酚樹脂和氰酸鹽樹脂。作為上述無機(jī)填料，有Al2O3、MgO、BN、AlN。作為上述150℃以上沸點(diǎn)的溶劑，有乙基卡必醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯。
作為上述室溫下為液體的熱硬化樹脂，有雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂等環(huán)氧樹脂、和液狀酚樹脂。
作為上述100℃以下沸點(diǎn)的溶劑，有甲基乙基酮、異丙醇、甲苯。根據(jù)需要，可在傳熱片狀物組合物中，進(jìn)一步添加偶合劑、分散劑、著色劑和離型劑。
如上述添加150℃以下沸點(diǎn)的溶劑和室溫下液體的熱硬化樹脂，將具有100℃以下沸點(diǎn)的溶劑進(jìn)行干燥，得到適宜粘度(102～105pa·s)的半硬化或部分硬化狀態(tài)的傳熱基板用片狀物。粘度在102泊(Pa·s)以下，片狀物的粘著性強(qiáng)，不僅不能從分型薄膜上剝離下來，而且加工后的變形量很大，可操作性很差。而粘度在105Pa·s以上，沒有撓曲性、難以在室溫下加工。希望粘度范圍為103～104Pa·s，作業(yè)性，加工性最適宜。
作為使這種傳熱片狀物硬化的基板本體，所使用的傳熱基板，由于可大量地填充無機(jī)填料，所以，不僅熱膨脹系數(shù)和半導(dǎo)體大致相同，而且是放熱性優(yōu)良的基板。
圖2A～E是使用傳熱片狀物100。制作傳熱基板的制造工序的各斷面圖。圖2A中，200是如上述制作的傳熱片狀物，圖2B的201是形成配線的引線框架。引線框架201可利用模具按規(guī)定形狀沖壓銅板制得，也可通過腐蝕法形成。對(duì)加工的引線框架表面。進(jìn)行鍍鎳處理，以防止銅氧化，這種處理是經(jīng)常使用的。
圖2C是將引線框架201和上述傳熱片狀物200重合的圖。
圖2D表示將引線框架和傳熱片狀物進(jìn)行加熱加壓，利用傳熱片狀物的撓曲性，將傳熱片狀物填充到引線框架的表面，進(jìn)而，使上述傳熱片狀物中的熱硬化樹脂硬化的狀態(tài)圖。
圖2E表示進(jìn)行切割，保留硬化后傳熱基板的引線框架的必要部分，取出作為電極，對(duì)引線框架進(jìn)行垂直彎曲加工。據(jù)此制作成傳熱基板。之后還有，用焊接進(jìn)行部件安裝，填充絕緣樹脂等工序。由于此處不是本質(zhì)的內(nèi)容，所以略去。
圖3表示在利用圖2制作的傳熱基板引線框架接合面的相反一側(cè)，進(jìn)一步形成放熱性金屬板302的圖。
圖4A～F表示和上述方法不同的，具有雙面配線傳熱基板的成形方法。圖4A中，表示在分型性薄膜401上造膜的傳熱片狀物400。圖4B表示從上述傳熱片狀物400的分型性薄膜401側(cè)形成穿孔402的圖。穿孔的形成，可通過利用二氧化碳和ェキシス等的進(jìn)行激光加工法和模具加工，也可用鉆機(jī)加工成形。當(dāng)用激光束沖孔加工時(shí)，可以微小間距進(jìn)行沖孔，而且不出切屑，非常好。圖4C表示在上述穿孔402中填充導(dǎo)電性樹脂組合物403。作為上述導(dǎo)電性樹脂組合物，例如有將銅粉、環(huán)氧樹脂和環(huán)氧樹脂硬化劑進(jìn)行混合形成的導(dǎo)電性漿狀物。圖4D表示在兩個(gè)面上重合金屬箔404。在這種狀態(tài)下進(jìn)行加熱加壓，如圖4E所示使上述傳熱片狀物硬化，最后如圖4F所示對(duì)兩面的金屬箔進(jìn)行加工，得到配線圖案405。據(jù)此，可得到雙面都有配線圖案的傳熱基板。這時(shí)，也可以使用引線框架代替金屬箔，可省略此時(shí)最后形成的配線圖案。
圖5是根據(jù)圖4制作的傳熱基板的兩面電連接方法，不使用導(dǎo)電性樹脂組合物，而是通過加熱加壓硬化后進(jìn)行穿孔加工，隨后，利用銅鍍法進(jìn)行層間連接的方法，制成傳熱基板的斷面圖。501表示在穿孔中形成的銅鍍層，502表示配線圖案，500表示使上述傳熱片狀物硬化的傳熱基板。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例制作傳熱性多層配線基板的方法，各工序的斷面圖。圖6A～C和圖4中所示在傳熱片狀物上進(jìn)行穿孔加工，填充導(dǎo)電性樹脂組合物，完全相同。圖6D、F和G是填充了上述導(dǎo)電性樹脂組合物603的傳熱片狀物，進(jìn)而，在它的單面上用導(dǎo)電性樹脂組合物603形成配線圖案604。配線圖案的形成方法可以利用絲網(wǎng)印刷法和凹版膠印印刷等形成。圖6E表示沒有利用上述導(dǎo)電性樹脂組合物形成配線圖案。
圖6H表示將在上述圖6E～G中所示傳熱片狀物如圖那樣重疊，進(jìn)而在它的兩面上重疊金屬箔605。圖6I表示將其加熱加壓使各傳熱片狀物硬化接合，圖6J表示最后形成最上層的配線圖案606。此處的配線圖案可通過腐蝕法進(jìn)行形成。腐蝕法，一般是例如使用氯化亞鐵作腐蝕液的濕式腐蝕。通過這種方法可獲得具有多層配線結(jié)構(gòu)的高密度傳熱基板。
本來的印刷基板，還有涂布焊錫保護(hù)膜，印刷文字和記號(hào)、沖開部件插孔等工序。這些工序，由于可采用公知方法，所以省去詳細(xì)說明。
圖7A、B是使用傳熱基板用片狀物700制作傳熱基板的各制造工序斷面示意圖。圖7A中，700表示如上述制作的傳熱基板用片狀物、701是形成配線的引線框架。引線框架701可利用模具將銅板沖切成規(guī)定的形狀，也可以利用腐蝕法形成。加工的引線框架表面一般通過鍍鎳進(jìn)行處理，防止銅氧化。702是具有2層以上配線層的印刷基板，在配線圖案703和層間具有為通電連接的孔704。
圖7B表示將上述引線框架701，傳熱基板用片狀物700和具有2層以上配線層的印刷基板702進(jìn)行加熱加壓，利用傳熱基板用片狀物700的撓曲性，將傳熱基板用片狀物填充到引線框架700和印刷基板702的表面，進(jìn)而使上述傳熱基板用片狀物中的熱硬化樹脂硬化的狀態(tài)。以后，如圖2E那樣，進(jìn)行切割，保留傳熱基板引線框架的必要部分，為取出作電極，將引線框架進(jìn)行垂直彎曲加工。據(jù)此制得傳熱基板。隨后還有用焊接進(jìn)行部件安裝、填充絕緣樹脂等工序，這些工序，由于采用已知方法，省去了詳細(xì)說明。
以下利用具體實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
實(shí)施例1制作本發(fā)明的傳熱片狀物時(shí)，將無機(jī)填料，熱硬化樹脂和溶劑混合，獲得充分分散狀態(tài)，再混合氧化鋁卵石球，制作成漿液，所實(shí)施的傳熱片狀物組成示于表1。


表1中，評(píng)價(jià)作為無機(jī)填料的Al2O3，變化添加量時(shí)的傳熱片狀物的性能，Al2O3，用住友化學(xué)(株)制(AL-33，平均粒徑12μm)，作為環(huán)氧樹脂，使用以下成分的。
1)熱硬化樹脂主劑 溴化多官能環(huán)氧樹脂65重量份(油化シエルエポキシ株制5049-B-70)2)硬化劑 雙酚A型酚醛樹脂34.4重量份(油化シエルエポキシ株制152)3)硬化促進(jìn)劑 咪唑 0.6重量份(油化シエルエポキシ株制EMI-12)使用將本樹脂組合物作固體成分，用甲基乙基酮樹脂溶解的物質(zhì)。固體成分量為70wt％。
稱取表1的成分，為調(diào)整粘度，加入100℃以下沸點(diǎn)的甲基乙基酮溶劑，添加到漿液粘度達(dá)到20Pa·s為止，再加入上述卵石。在釜中以500rpm的速度，旋轉(zhuǎn)混合48小時(shí)。這時(shí)，低沸點(diǎn)溶劑起到粘度調(diào)節(jié)作用，添加高濃度的無機(jī)填料是非常重要的構(gòu)成要素。但是，在后面的干燥工序中，由于低沸點(diǎn)溶劑揮發(fā)掉，而在傳熱片狀組組成中沒有殘存，所以表1中沒有記載。作為分型薄膜，準(zhǔn)備厚度7.5μm的聚乙烯對(duì)酞酸酯薄膜，利用刮刀法，以約1.4mm間隙，用上述漿液造膜。接著，在100℃下放置1小時(shí)，使造膜片中的甲基乙基酮溶劑揮發(fā)干燥。這樣獲得如表1所示，具有適宜粘度的可撓曲性傳熱片狀物(750μm)。
從這樣制得的傳熱片狀物上剝離下分型薄膜，再度用熱性分型薄膜(PPS聚亞苯基亞硫酸酯75μm厚)夾持，在200℃下，以50kg/cm2的壓力使其硬化。再剝離下PPS分型薄膜。加工成規(guī)定的尺寸，測(cè)定傳熱性、熱膨脹系數(shù)、絕緣耐壓、抗折強(qiáng)度。結(jié)果示于表2中。


傳熱性，將切斷成10mm角的試料表面與加熱器進(jìn)行接觸加熱，由向?qū)γ鎮(zhèn)鬟f的溫度計(jì)算，求出傳熱度。表2中所示絕緣耐壓，以每單位厚度計(jì)算，求出傳熱基板厚度方向的AC耐壓。絕緣耐壓，對(duì)傳熱基板的熱硬化樹脂和無機(jī)填料的粘合性產(chǎn)生影響。即，無機(jī)填料和熱硬化樹脂的濕潤(rùn)性很差時(shí)，它們之間產(chǎn)生微小的間隙，其結(jié)果造成基板的強(qiáng)度和絕緣耐壓降低。僅樹脂的絕緣耐壓，一般取為15KV/mm，如果在10KV/mm以上的話，可以斷定獲得了良好的粘接。
從表1～2的結(jié)果，從如上方法制作的傳熱片狀物制得的傳熱基板，與過去玻璃環(huán)氧基板比較，獲得了20倍以上的傳熱性，而且與過去的噴射成形法相比，也發(fā)揮幾倍以上的性能。由于添加了90wt％以上的Al2O3，獲得了與二氧化硅半導(dǎo)體相接近的熱膨脹系數(shù)。作為基板的抗折強(qiáng)度也顯示出15kg/mm2以上的值，可以說作為基板具有足夠的強(qiáng)度。因此有望作為倒裝用基板，直接安裝半導(dǎo)體器件。
接著，評(píng)價(jià)變更無機(jī)填料種類時(shí)的性能，表3中示出它的組成，表4示出評(píng)價(jià)結(jié)果。



如從表3～4可知，作為無機(jī)填料，除了使用Al2O3以外，還可以使用AlN、MgO、BN等粉末(7～12μm)，添加量可與上述相同，都能發(fā)揮出無機(jī)填料所特有的性能。即，若利用AlN的良好傳熱性，就能獲得近似于陶瓷基板的傳熱性(實(shí)施例1h)。添加BN時(shí)，如實(shí)施例1i所示，可獲得高傳熱，而且獲得低熱膨脹性。這時(shí)添加量的設(shè)定，根據(jù)無機(jī)填料的密度和分散性，由于可獲得最適宜狀態(tài)，可大量添加像AlN這樣的分散劑等。在對(duì)傳熱片狀物進(jìn)行著色時(shí)?？色@得富于熱放散性的傳熱基板。如上述那樣，由于改善了無機(jī)填料和熱硬化樹脂的粘合，再添加硅烷系偶合劑，對(duì)絕緣而壓起到了良好作用。
表5中，評(píng)價(jià)使用Al2O3作無機(jī)填料，付與撓曲性的另一種方法，添加室溫下為液體的樹脂時(shí)傳熱片狀物的性能。Al2O3為住友化學(xué)(株)制(AL-33、平均粒徑12μm)，作為環(huán)氧樹脂，日本レッケ(株)制(NVR-1010、含硬化劑)的一部分，用表5所示液體樹脂置換而得。


雙F雙酚F型環(huán)氧樹脂(806油Fシエルエボキシ株式會(huì)社)雙A雙酚A型環(huán)氧樹脂(806油Fシエルエボキシ株式會(huì)社)酚液體酚樹脂(101ャメダィン株式會(huì)社)硬化劑S1-100サニエィド(三新化學(xué)株式會(huì)社)
著色劑碳黑(Raven 1060ロンビァカ-ボン日本株式會(huì)社)稱取表5的成分，進(jìn)而為調(diào)節(jié)粘度、添加100℃以下沸點(diǎn)的甲基乙基酮溶劑，直到漿液粘度達(dá)到20P.s為止，加入上述卵石，在釜中，以500rpm的速度旋轉(zhuǎn)混合48小時(shí)。此時(shí)，低沸點(diǎn)溶劑起到調(diào)節(jié)粘度作用，就添加高濃度的無機(jī)填料而言，是重要的構(gòu)成要素。但是，在后面的干燥工序中，由于低沸點(diǎn)溶劑揮發(fā)掉，所以傳熱片狀物的組成中沒有殘留，表5中沒有記載。作為分型薄膜，準(zhǔn)備厚度75μm的聚乙烯對(duì)酞酸酯薄膜，使用刮刀法，以約1.4mm的間隙，將上述漿液進(jìn)行造膜。接著在100℃下放置1小時(shí)，使造膜片中的甲基乙基酮溶劑揮發(fā)干燥。這樣得到如表5所示，添加了室溫下為液體的樹脂，得到具有適宜粘度的可撓曲性傳熱片狀物(750μm)。
從這樣獲得的傳熱片狀物上剝離下分型薄膜，再次用耐熱性分型薄膜(PPS聚苯撐亞硫酸酯75μm厚)進(jìn)行夾持，在200℃下，以50kg/cm2使其硬化。剝離下PPS分型薄膜，加工成規(guī)定尺寸，測(cè)定傳熱性、熱膨脹系數(shù)、絕緣耐壓、抗折強(qiáng)度，結(jié)果示于表6。


如從表6明確，以添加室溫下為液體的樹脂，可付與傳熱片狀物撓曲性，而且能發(fā)揮無機(jī)填料所特有的性能。這種狀況，與上述實(shí)施例添加高沸點(diǎn)溶劑的方法相比，由于在傳熱片狀物的成型加工中不存在溶劑，由中空產(chǎn)生的絕緣耐壓和抗折強(qiáng)度非常好。
實(shí)施例2表示使用和實(shí)施例1相同的方法制作的傳熱片狀物，與引線框架形成一個(gè)整體的傳熱基板的實(shí)施例，本實(shí)施例中所用傳熱片狀物的組成如下。
(1)無機(jī)填料Al2O3，90(重量)％(昭和電工(株)制[AS-40](商品名)、球狀、平均粒子徑12μm)(2)熱硬化樹脂氰酸鹽酯樹脂，9(重量)％(旭チバ(株)制，[Arocy M30](商品名)(3)150℃以上沸點(diǎn)的溶劑丁基卡必醇，0.5(重量)％(關(guān)東化學(xué)(株)試藥1級(jí))(4)其它填加物碳黑0.3(重量)％(東洋カ-ボン(株)制)，分散劑0.2(重量)％(第一工業(yè)制藥(株)制[プラィサ-フ、F-208F](商品名)使用以以上成分制作的傳熱片狀物(厚度770μm)，作為引線框架，利用腐蝕法加工厚度500μm的銅板，進(jìn)而進(jìn)行鍍鎳，將其重疊，在110℃下，以60kg/cm2的壓力進(jìn)行加熱加壓。這樣，上述傳熱片狀物流入到引線框架的間隙中，填充到引線框架的表面，形成如圖2D的結(jié)構(gòu)。之后，將上述和引線框架成一體的傳熱片狀物，使用干燥機(jī)，在175℃下加熱1小時(shí)，使傳熱片狀物中的熱硬化樹脂硬化。因此，只能在低溫下進(jìn)行成形，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行處理，而且成形后，因進(jìn)行硬化，作為整體過程，實(shí)現(xiàn)了短時(shí)間內(nèi)大量處理。如圖2E所示的那樣，將引線框架的外圍部分切割，進(jìn)行接線柱的彎曲加工，從而完成傳熱基板。雖然上述成形工序和硬化工序分別實(shí)施，但從對(duì)其邊加壓邊加熱成形，到硬化，可以一串加工過程連續(xù)進(jìn)行。
評(píng)價(jià)這樣得到的傳熱基板的傳熱性時(shí)，獲得3.7W/mK的值。與過去的噴射成形法和金屬基板相比，這樣得到了約高2倍的性能。作為信賴性的評(píng)價(jià)，在最高溫度260℃下，進(jìn)行10秒鐘的軟熔試驗(yàn)，這時(shí)在基板和引線框架的界面沒有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，可以確認(rèn)獲得了牢固的緊密接合。
實(shí)施例3表示使用以和實(shí)施例1相同的方法制作的傳熱片狀物，在兩個(gè)面上具有金屬箔配線，且在其層間通過填充導(dǎo)電性樹脂組合物進(jìn)行電接通的傳熱基板實(shí)施例。本實(shí)施例中所用的傳熱片狀物組成如下。
(1)無機(jī)填料Al2O3，90(重量)％(昭和電工(株)制[AS-40](商品名)，球狀12μm)(2)熱硬化樹脂(日本レッケ(株)制[NRV-1010](商品名))
主劑-溴化的多官能環(huán)氧樹脂，60重量份硬化劑-雙酚A型酚醛樹脂，39.5重量份硬化促進(jìn)劑-咪唑，0.5重量份由以上形成的混合物9(重量)％(3)150℃以上沸點(diǎn)的溶劑丁基卡必醇乙酸酯，0.5(重量)％(關(guān)東化學(xué)(株)試藥1級(jí))(4)其它添加物碳黑0.3(重量)％(東洋カ-ボン(株)制)，偶合劑0.2(重)％(味四素(株)制[プレンァケト，KR-55](商品名))將按上述組成制作的付有分型性薄膜的傳熱片狀物切割成規(guī)定的大小，由分型性薄膜面上，用二氧化碳激光束，以0.2mm～2mm的等間距處，形成直徑0.15mm的貫通孔(圖4B)。
在該貫通孔中，作為通孔填充用的導(dǎo)電性樹脂組合物403，利用篩網(wǎng)印刷法，填充如下混合物，將85(重量)％的銅球狀金屬顆粒、3(重量)％樹脂成分的雙酚A型環(huán)氧樹脂(エピコ-ト828，油化シエルエポキシ制)，9(重量)％格路賽丁酯系環(huán)氧樹脂(YD-171東都化成制)和3(重量)％硬化劑氨加合物硬化劑(MY-24味の素制)的混合物。用三個(gè)輥?zhàn)舆M(jìn)行混練(圖4C)。從填充了漿狀物的傳熱片狀物中，去除聚亞乙基對(duì)酞酸酯薄膜401后，在該傳熱片狀物的兩個(gè)面上貼合35μm的單面粗糙銅箔，使傳熱片狀物側(cè)面形成粗糙面，利用熱壓機(jī)，在180℃下，以50kg/cm2的壓力，對(duì)其進(jìn)行加熱加壓60分鐘，形成雙面?zhèn)鳠峄?圖4E)。
這樣，通過傳熱片狀物中環(huán)氧樹脂的硬化，獲得和銅箔粗糙面牢固接合，同時(shí)，上述導(dǎo)電性樹脂組合物403中的環(huán)氧樹脂也被硬化，和雙面的銅箔進(jìn)行機(jī)械的、電的接通(內(nèi)通孔連接)。
使用腐蝕技術(shù)，將該雙面銅板的銅箔進(jìn)行腐蝕，在內(nèi)通孔上形成直徑0.2mm電報(bào)圖案和配線圖案的電路，得到雙面基板。測(cè)定利用本方法制作的傳熱基板的傳熱性能和熱膨脹系數(shù)，得到良好的結(jié)果，傳熱度為4.1W/mK，熱膨脹系數(shù)(從室溫～150℃)為10ppm/℃。用這種傳熱基板，試驗(yàn)半導(dǎo)體的倒裝安裝。該方法是，在半導(dǎo)體元件的電極上，使用公知的電纜結(jié)合法，形成Au塊形(bump)，在這種塊形物的頂部涂布含有Ag-Pd導(dǎo)電物質(zhì)的粘接劑，將半導(dǎo)體元件的表面向下以倒裝方式，與雙面?zhèn)鳠峄迳闲纬傻碾姌O圖案接合，硬化。進(jìn)一步形成樹脂模，進(jìn)行安裝。像這樣得到的安裝了半導(dǎo)體的雙面?zhèn)鳠峄澹谧罡邷囟?60℃下，進(jìn)行20次10秒鐘的軟熔試驗(yàn)。包含此時(shí)基板和半導(dǎo)體接通的電阻值變化，對(duì)于初期接通電阻35mΩ/塊，試驗(yàn)后，變化量非常小，為40mΩ/塊。
為了比較，使用形成2mm間隔通孔的過去的玻璃環(huán)氧基板，由于半導(dǎo)體和基板的熱膨脹系數(shù)不同。所以半導(dǎo)體和基板的接合部位電阻值增大，10次中，都斷線。對(duì)此，基板平面方向的熱膨脹系數(shù)接近半導(dǎo)體的本實(shí)施例基板，由軟熔次數(shù)而引起電阻值的變化相當(dāng)小。
實(shí)施例4是為使用以和實(shí)施例1相同方法制作的傳熱片狀物，雙面具有金屬箔配線層，而且其層間由鍍銅通孔進(jìn)行電連通的傳熱基板實(shí)施例。本實(shí)施例中使用的傳熱片狀物的組成如下。
(1)無機(jī)填料Al2O3，87(重量)％(住友化學(xué)(株)制[AS-28](商品名)，球狀、平均粒徑12μm)(2)熱硬化樹脂酚樹脂、11(重量)％(大日本ィンキ制[フュノラィト，VH4150](商品名))(3)150℃以上沸點(diǎn)的溶劑乙基卡必醇、1.5(重量)％(關(guān)東化學(xué)(株)試劑1級(jí))(4)其它添加物碳黑、0.3(重量)％(東洋カ-ボン(株)制)，偶合劑0.2(重量)％(味四素(株)制[プレンァケト，KR-55](商品名))以上述組成制作的傳熱片狀物，剝離下分型薄膜后，將這種傳熱片狀物切割成規(guī)定大小，在傳熱片狀物的雙面上貼合35μm單面粗糙的銅箔，在傳熱片狀物側(cè)面上形成粗糙面，使用熱壓機(jī)，在180℃下，以50kg/cm2的壓力，對(duì)其進(jìn)行60分鐘的加熱加壓，形成雙面?zhèn)鳠峄濉?br> 這樣通過傳熱片狀物中酚樹脂的硬化，獲得和銅箔粗糙面的牢固接合。對(duì)接合了銅箔的傳熱基板，用鉆孔器進(jìn)行0.3mm直徑的穿孔加工，進(jìn)而，在含有穿孔的整個(gè)面上，用現(xiàn)有的方法進(jìn)行鍍銅，厚度約為20μm。使用蝕刻技術(shù)對(duì)雙面貼銅的傳熱基板的銅箔進(jìn)行蝕刻，得到形成配線圖案的雙面?zhèn)鳠峄?參照?qǐng)D5)。測(cè)定用本方法制作的傳熱基板的傳熱性能和熱膨脹系數(shù)，獲得良好的結(jié)果，傳熱度為2.8w/mk，熱膨脹系數(shù)(從室溫到150℃)，為18ppm/℃。
實(shí)施例5表示使用數(shù)個(gè)以和實(shí)施例1相同方法制作的傳熱片狀物，具有數(shù)層的配線層，而且，層間由導(dǎo)電性樹脂組合物進(jìn)行電接通的多層配線傳熱基板實(shí)施例。本實(shí)施例中使用的傳熱片狀物組成如下。
(1)無機(jī)填料Al2O3，92(重量)％(住友化學(xué)(株)制[AM-28]、球狀、平均粒徑12μm)(2)熱硬化樹脂氰酸鹽酯樹脂，7.3(重量)％(三菱ガス化學(xué)制、BT2170(商品名))(3)150℃以上沸點(diǎn)的溶劑乙基卡必醇，0.2(重量)％(關(guān)東化學(xué)(株)試劑1級(jí))(4)其它添加物碳黑0.3(重量)％(東洋カ-ボン(株)制)，偶合劑0.2(重量)％(味四素(株)制[プレンァケトKR-55](商品名)使用付有上述組成的分型薄膜(聚亞乙基對(duì)酞酸酯)601的傳熱片狀物600，從這種傳熱片狀物單面的聚亞乙基對(duì)酞酸酯薄膜一側(cè)，用二氧化碳?xì)饧す馐?，?.2～2mm等間距的位置上形成直徑0.15mm的穿孔602。參照?qǐng)D6(b)。利用篩網(wǎng)印刷法，在該穿孔602中作為導(dǎo)電性樹脂組合物603的混合物，填充如下，即將85(重量)％銅球狀金屬粒子，3(重量)％樹脂成分雙酚A型環(huán)氧樹脂(エピコ-ト828油化シエルエポキシ制)、9(重量)％格路賽丁系環(huán)氧樹脂(YD-171東都化成制)和3(重量)％硬化劑氨加合物硬化劑(MY-24味四素制)，用三個(gè)輥?zhàn)舆M(jìn)行混練的混合物。
進(jìn)一步剝離下分型薄膜601，在它的剝離面上用篩網(wǎng)印刷法填充形成配線圖案的導(dǎo)電性樹脂組合物，該組合物包括80(重量)％針狀A(yù)g粉末、10(重量)％樹脂成分雙酚A型環(huán)氧樹脂(エピコ-ト828油化シエルエポキシ制)和2(重量)％硬化劑氨加合物硬化劑(MY-24味四素制)和8(重量)％溶劑松節(jié)油，用三個(gè)輥?zhàn)舆M(jìn)行混練，參照?qǐng)D6D。同樣制作2個(gè)其它的傳熱片狀物形成配線圖案。參照?qǐng)D6F、G。以同樣的方法，向穿孔602中填充導(dǎo)電性樹脂組合物603，準(zhǔn)備傳熱片狀物[圖6E]，將該傳熱片狀物作最上表面，重合在圖6H相同的位置上。在重合的最外層重疊上內(nèi)側(cè)為粗糙面的銅箔(18μm厚，單面粗糙)。使用熱壓機(jī)，在180℃下，以50kg/cm2的壓力，將其進(jìn)行60分鐘的加熱加壓，形成多層結(jié)構(gòu)的傳熱基板。
使用蝕刻技術(shù)，對(duì)該多層結(jié)構(gòu)基板的銅箔進(jìn)行蝕刻，形成配線圖案。這種多層結(jié)構(gòu)的傳熱基板，由于最外層使用了銅箔，通過焊錫可進(jìn)行部件安裝。在內(nèi)層，利用篩網(wǎng)印刷形成配線圖案，并可形成50μm的細(xì)線，同時(shí)，利用導(dǎo)電性樹脂組合物可形成內(nèi)孔，可形成高密度配線，極有希望用作高密度安裝用基板。測(cè)定根據(jù)本方法制作的具有多層結(jié)構(gòu)傳熱基板的傳熱性能和熱膨脹系數(shù)，獲得良好的結(jié)果，傳熱度為4.5W/mK，熱膨脹系數(shù)(室溫到150℃)為8ppm/℃。
和上述一樣，進(jìn)行評(píng)價(jià)通過半導(dǎo)體倒裝安裝的傳熱基板的多片電路模塊。實(shí)施方法，在半導(dǎo)體元件的電極上，使用公知的電纜結(jié)合法，形成Au塊形，在該塊的頂部涂布含有Ag-Pd導(dǎo)電物質(zhì)的粘合劑，將半導(dǎo)體元件的表面向下以倒裝方式，和傳熱基板圖案上形成的電極接合，硬化，形成樹脂模塊，進(jìn)行安裝。將安裝了這種半導(dǎo)體的基板，在最高溫度260℃下，進(jìn)行20次10秒鐘的軟熔試驗(yàn)，這時(shí)含基板和半導(dǎo)體接通的電阻值變化，初期的塊接通阻抗為34mΩ/塊，試驗(yàn)后為37mΩ/塊，可以確認(rèn)極為穩(wěn)定。
通過本實(shí)施例的基板向安裝了半導(dǎo)體芯片通入一定的電流。測(cè)定含有連續(xù)發(fā)熱1w時(shí)基板和半導(dǎo)體接通的電阻值變化，就本實(shí)施例的基板，就內(nèi)通孔數(shù)量引起的電阻值變化不存在問題。
上述實(shí)施例1～5中，雖然使用銅顆粒、銀顆粒作導(dǎo)電性樹脂組合物的導(dǎo)電填料，但本發(fā)明中導(dǎo)電粒子并不僅限于銅粒子，也可以使用其它的金屬粒子。特別是使用鎳時(shí)，導(dǎo)電部分可保持更高的導(dǎo)電性能。
正如以上作得說明，本發(fā)明中的這種傳熱片狀物，向未硬化狀態(tài)的熱硬化性樹脂中添加高濃度的無機(jī)填料，平面方向的熱膨脹系數(shù)和半導(dǎo)體大致相同，而且可用作具有很高的傳熱性的傳熱基板。本發(fā)明的傳熱片狀物，通過使用高沸點(diǎn)溶劑，或使用室溫下為液體的熱硬化樹脂，不僅可高濃度添加無機(jī)填料，而且，上述傳熱片狀物中的熱硬化性樹脂，在未硬化狀態(tài)下，能發(fā)揮可撓曲性能，而且在低溫低壓下也能加工成所希望的形狀。進(jìn)而通過加熱加壓，使熱硬化樹脂硬化。可形成硬性基板。使用具有這種可撓曲性的傳熱片狀物，可以獲得能簡(jiǎn)便直接安裝半導(dǎo)體的傳熱性基板。特別是在上述熱硬化樹脂中混合了室溫下為液體的熱硬化樹脂的傳熱片狀物，由于100℃以下沸點(diǎn)的溶劑已完全干燥，所以片狀物中不存在溶劑。因此，本片狀物加熱硬化時(shí)，不產(chǎn)生空隙，傳熱度良好，同時(shí)絕緣可靠性也好。
本發(fā)明的傳熱基板，用上述傳熱片狀物重疊引線框架，通過加熱加壓，使上述傳熱片狀物硬化，并與引線框架形成一個(gè)整體，從而實(shí)現(xiàn)了具有放熱性，可直接安裝半導(dǎo)體的傳熱基板。
本發(fā)明的傳熱基板，在上述傳熱片狀物上形成穿孔，在該穿孔中填充導(dǎo)電性樹脂組合物，在其雙面上形成金屬箔圖案，由于可在兩個(gè)面上導(dǎo)電，從而實(shí)現(xiàn)了具有高傳熱性的雙面?zhèn)鳠峄濉?br> 另外，本發(fā)明的傳熱基板，在穿孔中，通過銅鍍，實(shí)現(xiàn)了電可導(dǎo)通的高傳熱雙面基板。
進(jìn)而，本發(fā)明的傳熱基板，使用數(shù)個(gè)傳熱片狀物，形成填充導(dǎo)電性樹脂組合物的穿孔，和在該傳熱片狀物的平面上形成配線圖案，可獲得重疊多個(gè)傳熱片狀物，形成多層電路結(jié)構(gòu)的傳熱基板(多層基板)。
使用了如上本發(fā)明傳熱片狀物的傳熱基板(具有平面、雙面、多層配線結(jié)構(gòu)的傳熱基板)，由于可高濃度填充無機(jī)填料，具有通常印刷基板得不到的高傳熱性能。再有，由于傳熱片狀物具有可撓曲性，可加工成任何形狀，以簡(jiǎn)易的工藝方法就能進(jìn)行基板制造，工業(yè)上極為有效。而且，硬化后的基板，很硬，所以機(jī)械強(qiáng)度很高，具有可與陶瓷基板相匹配的傳熱性和熱膨脹系數(shù)。因此，有望用作今后日益增大的動(dòng)力電路用基板，和產(chǎn)生高電力損失的數(shù)字高速LSI安裝用基板。加之，作為直接安裝半導(dǎo)體的倒裝安裝用多片狀模塊用基板也是很有效的。
權(quán)利要求
1.一種傳熱基板用片狀物，是由70-95重量份無機(jī)填料，和5～30重量份至少含有熱硬化樹脂、硬化劑和硬化促進(jìn)劑的樹脂組合物形成的混合物片，其特征在于上述混合物片在半硬化或部分硬化狀態(tài)下具有可撓曲性，所述半硬化或部分硬化狀態(tài)有102～105(Pa·s)的粘度范圍，并且在熱硬化樹脂組合物設(shè)為100重量份時(shí)，對(duì)于合計(jì)為100重量份的所述無機(jī)填料和熱硬化樹脂組合物，還添加0.1～2重量份的具有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的傳熱基板用片狀物，其特征是所述半硬化或部分硬化狀態(tài)是粘度為103～104(Pa.s)范圍的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的傳熱基板用片狀物，其特征是上述具有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑是選自乙基卡必醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇乙酸酯中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的傳熱基板用片狀物，其特征是上述熱硬化樹脂組合物的主要成分是選自環(huán)氧樹脂、酚樹脂和氰酸鹽樹脂中的至少一種樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的傳熱在板用片狀物，其特征是上述熱硬化樹脂組合物，把溴化的多官能環(huán)氧樹脂作為主成分，還含有硬化劑雙酚A型酚醛樹脂、和硬化促進(jìn)劑咪唑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5記載的傳熱基板用片狀物，其特征是上述溴化的多官能環(huán)氧樹脂為60-80重量份、硬化劑雙酚A型酚醛樹脂為18～39.9重量份，硬化促進(jìn)劑咪唑?yàn)?.1～2重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的傳熱基板用片狀物，其特征是上述無機(jī)填料是選自Al2O3、MgO、BN和AlN中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1記載的傳熱基板用片狀物，其特征是進(jìn)一步添加選自偶合劑、分散劑、著色劑和分型劑中的至少一種。
9.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1中記載的傳熱基板用片狀物的方法，其特征是包括如下工序制作含有70-95重量份無機(jī)填料、4.9-28重量份熱硬化樹脂組合物、0.1-2重量份150℃以上沸點(diǎn)溶劑，和至少有100℃以下沸點(diǎn)溶劑的混合物漿液的工序；將該漿液形成規(guī)定厚度的造膜工序；將上述造膜的漿液中100℃以下沸點(diǎn)溶劑進(jìn)行干燥的工序；對(duì)于合計(jì)為100重量份的所述無機(jī)填料和熱硬化樹脂組合物，還添加0.1～2重量份的具有150℃以上沸點(diǎn)的溶劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中記載的傳熱板用片狀物的制造方法，其特征是上述熱硬化樹脂組合物將溴化的多官能環(huán)氧樹脂作主成分，含有硬化劑雙酚A型酚醛樹脂，和硬化促進(jìn)劑咪唑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9中記載的傳熱基板用片狀物的制造方法，其特征是上述溴化的多官能環(huán)氧樹脂為60～80重量份，硬化劑雙酚A型酚醛樹脂為18～39.9重量份，硬化促進(jìn)劑咪唑?yàn)?.1～2重量份。
12.根據(jù)權(quán)利要求9中記載的傳熱基板用片狀物的制造方法，其特征是上述150℃以上沸點(diǎn)溶劑是選自乙基卡必醇、丁基卡必醇和丁基卡必醇乙酸酯中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要9中記載的傳熱基板用片狀物的制造方法，其特征是上述100℃以下沸點(diǎn)溶劑是選自甲基乙基酮、異丙醇和甲苯中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種傳熱基板用片狀物，是由70－95重量份無機(jī)填料，和5～30重量份至少含有熱硬化樹脂、硬化劑和硬化促進(jìn)劑的樹脂組合物形成的混合物片，其特征在于上述混合物片在半硬化或部分硬化狀態(tài)下具有可撓曲性，所述半硬化或部分硬化狀態(tài)有10
文檔編號(hào)H01L23/498GK1516542SQ0314936
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期1997年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月9日
發(fā)明者中谷誠一, 之, 半田浩之 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社