固化性樹脂組合物及其制造方法、高導(dǎo)熱性樹脂組合物及高導(dǎo)熱性層疊基板的制作方法
【專利摘要】提供可以以低成本形成具有必需充分的接合強(qiáng)度、且具有高導(dǎo)熱性的絕緣性的粘接層的固化性樹脂組合物。一種固化性樹脂組合物，其為含有氮化鋁顆粒、環(huán)氧樹脂、固化劑、及下述通式(1)所示的酸式磷酸酯的固化性樹脂組合物，上述各成分相互混合。(式(1)中，R1：碳數(shù)4～20的烴基R2：碳數(shù)1～20的飽和亞烴基R3：碳數(shù)2～3的飽和亞烴基R4：碳數(shù)1～8的亞烴基k：0～20l：0～20m：0～20n：1～2，Ri(i：1～4)有多個時，該多個Ri可以相同也可以不同，k個-COR2O-基、l個-R3O-基、及m個-COR4COO-基所成的順序是任意的，n＝2時，2個側(cè)鏈可以相同也可以不同。)
【專利說明】固化性樹脂組合物及其制造方法、高導(dǎo)熱性樹脂組合物及 局導(dǎo)熱性層疊基板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于電子材料的散熱用途的高導(dǎo)熱性樹脂組合物。

【背景技術(shù)】
[0002] 被稱作功率半導(dǎo)體的半導(dǎo)體元件已經(jīng)用于電子儀器的電源的變壓、調(diào)制。使用了 功率半導(dǎo)體的功率器件的輸出密度隨著電子儀器的小型化、高效率化的要求而急劇增大。 另一方面，為了元件的穩(wěn)定的動作及壽命，需要將元件的溫度保持為一定溫度以下，效率良 好地釋放這些元件所產(chǎn)生的熱是重要的課題。即便是這樣的功率器件，對于特別是輸出功 率高的、例如具有l(wèi)kW以上的輸出功率的器件的散熱，通常也使用在氮化鋁、氮化硅、氧化 鋁等導(dǎo)熱率高的絕緣性陶瓷的基板上形成有銅等金屬布線的、金屬化陶瓷基板。
[0003] 為了在陶瓷基板上接合金屬，一直以來使用以銀釬焊為代表的、被稱作釬焊材料 的合金。有下述方法：通過利用包含釬焊材料及粘結(jié)劑的糊劑組合物將電路印刷到陶瓷基 板上，然后，在釬焊材料的熔點以上的溫度下對基板進(jìn)行加熱，由此將陶瓷和金屬牢固地結(jié) 合（專利文獻(xiàn)1)。另外，下述方法是通常的方法：需要更高精度的情況下，將釬焊材料涂布 在陶瓷基板的整面后，通過鍍覆或粘貼將銅等的金屬層形成于基板表面，之后對金屬層進(jìn) 行蝕刻（專利文獻(xiàn)2)。但是，存在下述問題：由于釬焊材料使用銀，所以原料成本高；由于 釬焊材料的熔點通常為600°C以上，所以用于制造的能量成本也高；以及金屬層厚時，由于 陶瓷和金屬之間的熱膨脹系數(shù)的差異，所以有時在過嚴(yán)格的熱循環(huán)試驗中在陶瓷和金屬之 間引起剝離等。
[0004] 另一方面，近年來，LED元件隨著其亮度的提高，用途逐漸急劇擴(kuò)大。特別是使用高 亮度的LED元件時，電路基板也要求高散熱性。先前所述的功率半導(dǎo)體的輸出功率通常為 數(shù)百W或其以上，也存在具有l(wèi)kW以上的輸出功率的功率半導(dǎo)體，而LED元件的輸出功率最 大為數(shù)百瓦特左右。因此，對于功率半導(dǎo)體用的電路基板和LED元件用的電路基板，電路基 板所要求的特性不同。即，功率器件的情況下，在其使用條件下，元件的動作溫度通常為百 數(shù)十°C，因此功率半導(dǎo)體用的電路基板要求耐受從這樣的高溫至室溫、根據(jù)情況不同而直 至冰點下的溫度范圍內(nèi)的熱循環(huán)的接合強(qiáng)度。另一方面，LED元件的壽命對動作溫度帶來 較大影響，因此，LED元件用的電路基板要求盡可能地降低元件的動作溫度這樣的、優(yōu)異的 散熱性。LED的動作溫度通常為KKTC以下，因此LED元件用的電路基板中的陶瓷-金屬之 間的接合強(qiáng)度并不要求搭載高輸出功率的功率半導(dǎo)體的基板所要求的那樣苛刻的條件。制 造 LED元件用的電路基板時，例如采用下述方法：將鈦等金屬蒸鍍或噴鍍到氮化鋁等絕緣 基板上，由此形成粘接層，在該粘接層上通過鍍覆、噴鍍或蒸鍍形成鎳、金等的導(dǎo)電層（專 利文獻(xiàn)3)。然而，為了 LED的正式的普及，降低制造成本是重要的課題，因此部件、制造工序 全部要求低成本化。
[0005] LED元件用的電路基板中，作為得到必需充分的陶瓷-金屬之間的接合強(qiáng)度的低 成本的接合方法，可以舉出利用環(huán)氧樹脂等樹脂系材料的粘接。但是，將目前的環(huán)氧樹脂用 于這樣的粘接用途時，粘接層的導(dǎo)熱率變得不充分，因此難以提高作為金屬化陶瓷基板整 體的導(dǎo)熱率。另外，通過將氧化鋁、氮化硼、氮化鋁等高導(dǎo)熱性填料添加到環(huán)氧樹脂中從而 提高環(huán)氧樹脂粘接層的導(dǎo)熱率的嘗試近年來也盛行，但是即使添加這樣的填料，也尚未得 到作為粘接層的充分的導(dǎo)熱率。
[0006] 另一方面，對于未必要求上述那樣的高散熱性的用途、例如液晶電視的背光燈用 LED、低輸出功率的照明用LED等，通常使用導(dǎo)熱率沒那么高的大面積的基板來進(jìn)行散熱。 這樣的情況下，使用金屬基底基板、特別是利用鋁作為金屬的鋁基底基板。鋁基底基板為具 有用于形成電路的金屬箔、作為絕緣層的有機(jī)無機(jī)復(fù)合樹脂、及鋁基板的層疊基板。但是， 目前，復(fù)合樹脂的導(dǎo)熱率不充分，因此無法提高作為層疊基板整體的導(dǎo)熱率。因此，對于鋁 基底基板，例如用于照明用LED等較高輸出功率的用途時，LED元件的溫度上升，結(jié)果，有產(chǎn) 生發(fā)光效率及壽命降低等問題的擔(dān)心。從而必須提高復(fù)合樹脂的導(dǎo)熱率，但是目前還沒有 開發(fā)出能夠利用簡便且低成本的工藝制造的、耐于實用的高導(dǎo)熱性的絕緣性樹脂。
[0007] 進(jìn)而，不僅上述那樣的基板材料，在電子材料領(lǐng)域中也要求各種各種的高導(dǎo)熱性 的絕緣性材料。其中，熱固化性高導(dǎo)熱性樹脂作為半導(dǎo)體密封材料、用于粘接半導(dǎo)體元件和 基板的底部填充劑、芯片接合材料、及其他粘接劑等具有廣范圍的用途。另一方面，如前述 所述，隨著半導(dǎo)體元件的小型化、高輸出功率化，對散熱性能的要求水準(zhǔn)急劇提高，因此，熱 固化性高導(dǎo)熱性樹脂要求其導(dǎo)熱率的進(jìn)一步的提高。
[0008] 通常，填充有無機(jī)顆粒的樹脂的導(dǎo)熱率隨著無機(jī)顆粒的填充量的增加而上升，填 充量越高，其彎曲的傾斜度越變大。因此，為了得到高導(dǎo)熱性的樹脂，需要將高導(dǎo)熱的無機(jī) 顆粒大量地分散在樹脂中，因此，需要將填充有無機(jī)顆粒的樹脂的粘度抑制地較低。目前， 出于上述目的，已經(jīng)提出了下述各種技術(shù)：將粒徑不同的球狀顆粒組合（專利文獻(xiàn)4);添加 高沸點溶劑（專利文獻(xiàn)5)。然而，即使將這些技術(shù)適用于環(huán)氧樹脂，其效果也是不充分的。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平09-181423號公報
[0012] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平10-284813號公報
[0013] 專利文獻(xiàn)3 :國際公開2006/098454號小冊子
[0014] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2005-320479號公報
[0015] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開平10-173097號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明要解決的問是頁
[0017] 如上，金屬化陶瓷基板要求以低成本實現(xiàn)具有必需充分的陶瓷-金屬之間的接合 強(qiáng)度、且導(dǎo)熱率高的粘接層的新的接合方法。另外，還要求能夠以低成本在金屬基底基板上 形成熱阻低的絕緣層的、導(dǎo)熱率高的復(fù)合樹脂。
[0018] 因此，本發(fā)明人以提供能夠以低成本形成具有必需充分的接合強(qiáng)度、且具有高導(dǎo) 熱性的絕緣性的粘接層的、固化性樹脂組合物及其制造方法為課題。另外，提供高導(dǎo)熱性樹 脂組合物、高導(dǎo)熱性層疊基板及其制造方法。
[0019] 用于解決問題的方案
[0020] 本發(fā)明的第1方案為一種固化性樹脂組合物，其為含有氮化鋁顆粒、環(huán)氧樹脂、固 化劑、及下述通式（1)所示的酸式磷酸酯的固化性樹脂組合物，該固化性樹脂組合物中，氮 化鋁顆粒、環(huán)氧樹脂、固化劑、及下述通式（1)所示的酸式磷酸酯相互混合。需要說明的是， 本發(fā)明的第1方案中，"氮化鋁顆粒、環(huán)氧樹脂、固化劑、及下述通式（1)所示的酸式磷酸酯 相互混合"，可以換言之為"將氮化鋁顆粒分散在含有環(huán)氧樹脂、固化劑、及下述通式（1)所 示的酸式磷酸酯的混合物中"。
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種固化性樹脂組合物，其特征在于， 其是含有氮化鋁顆粒、環(huán)氧樹脂、固化劑、及下述通式（1)所示的酸式磷酸酯的固化性 樹脂組合物， 該固化性樹脂組合物中，所述氮化鋁顆粒、所述環(huán)氧樹脂、所述固化劑、及下述通式（1) 所示的酸式磷酸酯相互混合，
式⑴中， & :碳數(shù)4?20的飽和或不飽和烴基 R2 :碳數(shù)1?20的飽和亞烴基 R3 :碳數(shù)2或3的飽和亞烴基 R4 :碳數(shù)1?8的飽和或不飽和亞烴基 k :0?20的整數(shù) 1 :〇?20的整數(shù) m :0?20的整數(shù) η :1 或 2， Ri存在多個時，多個Ri可以相同也可以不同， R2存在多個時，多個馬可以相同也可以不同， 馬存在多個時，多個馬可以相同也可以不同， R4存在多個時，多個&可以相同也可以不同， k個-C0R20-基、1個-R30-基、及m個-COR4COO_基所成的順序是任意的， η = 2時，ZfRiCKCO^OhO^C^dCOKCOOh基可以相同也可以不同。
2. -種固化性樹脂組合物的制造方法，其特征在于，包括將氮化鋁顆粒、環(huán)氧樹脂、固 化劑、及下述通式（1)所示的酸式磷酸酯相互混合的工序，
式⑴中， & :碳數(shù)4?20的飽和或不飽和烴基 R2 :碳數(shù)1?20的飽和亞烴基 R3 :碳數(shù)2或3的飽和亞烴基 R4 :碳數(shù)1?8的飽和或不飽和亞烴基 k :0?20的整數(shù) 1 :〇?20的整數(shù) m :0?20的整數(shù) η :1 或 2， Ri存在多個時，多個Ri可以相同也可以不同， R2存在多個時，多個r2可以相同也可以不同， 馬存在多個時，多個馬可以相同也可以不同， r4存在多個時，多個&可以相同也可以不同， k個-C0R20-基、1個-R30-基、及m個-C0R4C00-基所成的順序是任意的， η = 2時，ZfRiCKCO^OhO^C^dCOKCOOh基可以相同也可以不同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固化性樹脂組合物的制造方法，其中，所述混合的工序包括： 將所述氮化鋁顆粒與包含所述環(huán)氧樹脂的全部或一部分和所述酸式磷酸酯的混合物混合 的工序。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的固化性樹脂組合物的制造方法，其中，所述混合的工序包 括： (i) 工序，將所述酸式磷酸酯和所述環(huán)氧樹脂混合；及 (ii) 工序，將所述（i)工序中得到的混合物、所述氮化鋁顆粒、和所述固化劑混合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的固化性樹脂組合物的制造方法，其中，所述混合的工序包 括： (i) 工序，將所述酸式磷酸酯、和所述環(huán)氧樹脂的一部分混合； (ii) 工序，將所述（i)工序中得到的混合物、和所述氮化鋁顆?；旌?；及 (iii) 工序，將所述（ii)工序中得到的混合物、所述環(huán)氧樹脂的剩余部分、和所述固化 劑混合， 所述固化劑為堿性固化劑。
6. -種高導(dǎo)熱性樹脂組合物，其是通過使權(quán)利要求1所述的固化性樹脂組合物固化而 得到的。
7. -種高導(dǎo)熱性層疊基板，其是將金屬箔、權(quán)利要求6所述的高導(dǎo)熱性樹脂組合物、及 金屬基板或高導(dǎo)熱性陶瓷基板按照該順序依次層疊而成的。
8. -種高導(dǎo)熱性層疊基板的制造方法，其特征在于，其依次包括： 將金屬箔、和金屬基板或高導(dǎo)熱性陶瓷基板介由權(quán)利要求1所述的固化性樹脂組合物 層置的工序；和 使所述固化性樹脂組合物固化的工序。
【文檔編號】H01L23/36GK104204084SQ201380017342
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】大野秀樹 申請人:株式會社德山