专利摘要

本发明提供具备优异的散热性、耐热性、绝缘性和成型性的绝缘片。提供一种绝缘片，其是将树脂组合物制成片状而成的，所述树脂组合物含有环氧树脂、固化剂和无机填料，环氧树脂和固化剂中的任一方或双方含有萘结构，无机填料含有六方晶氮化硼，无机填料为树脂组合物总体的70～85体积％。该绝缘片通过使环氧树脂和/或固化剂中含有与无机填料中所含的六方晶氮化硼的润湿性良好的萘结构，可以提高无机填料的填充性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有优异的导热性且绝缘可靠性也优异的绝缘片、电路基板以及绝缘片的制造方法。

背景技术

专利文献1和2中记载有将六方晶氮化硼用作无机填料的基板用绝缘树脂片的制造方法。专利文献3中记载有电路基板的连续的制造方法，专利文献4中记载有使用辊压的电路基板的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-343577号公报

专利文献2：日本特开2009-94110号公报

专利文献3：日本特开2004-335929号公报

专利文献4：日本特开2008-280436号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了提高将六方晶氮化硼用于无机填料的绝缘片的散热性和耐热性，优选提高六方晶氮化硼的填充性。然而，以往的将六方晶氮化硼用于无机填料的绝缘片难以提高六方晶氮化硼的填充性，绝缘片的散热性和耐热性不充分，绝缘性、成型性也不充分。

因此，本发明的目的在于，提供一种提高了含有六方晶氮化硼的无机填料的填充性、具有优异的散热性、耐热性、绝缘性和成型性的绝缘片。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明提供一种绝缘片，其是将树脂组合物制成片状而成的，所述树脂组合物含有环氧树脂、固化剂和无机填料，环氧树脂和固化剂中的任一方或双方含有萘结构，无机填料含有六方晶氮化硼，无机填料为树脂组合物总体的70～85体积％。

该绝缘片通过使环氧树脂和/或固化剂中含有与无机填料中所含的六方晶氮化硼的润湿性良好的萘结构，可以提高无机填料的填充性。

该绝缘片中，前述无机填料优选由平均粒径为10～400μm的粗粉和平均粒径为0.5～4.0μm的微粉组成。

该绝缘片优选为B阶状态或C阶状态。

可以将多张该绝缘片层压，沿厚度方向切断，并将切断端面制成平面，从而制成新的绝缘片。在这些绝缘片中，前述无机填料优选沿固定方向取向。

另外，本发明还提供一种电路基板，其具备金属制基板、层压在该金属制基板上的上述绝缘片和层压在该绝缘片上的金属层，在该金属层中形成有电路。

该电路基板可以在前述电路上搭载有电子部件。

进而，本发明还提供一种绝缘片的制造方法，其包括将树脂组合物层压在两张支撑膜之间的层压工序和将层压工序后的层压物成型使其厚度达到50～500μm的成型工序，所述树脂组合物含有环氧树脂、固化剂和无机填料，环氧树脂和固化剂中的任一方或双方含有萘结构，无机填料含有六方晶氮化硼，无机填料为树脂组合物总体的70～85体积％。

在该制造方法中，优选的是，前述成型工序中的成型手段为辊压、成型时的树脂组合物的温度为5～300℃。

另外，在该制造方法中，前述支撑膜优选使用对与树脂组合物接触的面实施了脱膜处理的高分子薄膜，或者金属箔。

该制造方法还可以包括将多张上述绝缘片层压的层压工序、将层压工序后的层压物沿厚度方向切断的切断工序、和将切断端面制成平面的平面成型工序。

发明的效果

根据本发明，提供一种提高了含有六方晶氮化硼的无机填料的填充性且具有优异的散热性、耐热性、绝缘性和成型性的绝缘片。

附图说明

图1是用于说明实施例的绝缘片的制造方法的概略图。

具体实施方式

以下，对用于实施本发明的优选的实施方式进行说明。需要说明的是，以下说明的实施方式例示出了本发明的代表实施方式的一例，本发明的保护范围不会因此而被狭义地解释。说明按照以下顺序进行。

1.绝缘片

(1)环氧树脂

(2)固化剂

(3)无机填料

(4)绝缘片

2.电路基板

3.绝缘片的制造方法

1.绝缘片

本发明的绝缘片是将树脂组合物制成片状而成的绝缘片，所述树脂组合物含有环氧树脂、固化剂和无机填料，环氧树脂和固化剂中的任一方或双方含有萘结构，无机填料含有六方晶氮化硼，无机填料为树脂组合物总体的70～85体积％。

(1)环氧树脂

环氧树脂为1分子中具有2个以上环氧基的环氧化合物，为了提高无机填料的填充性，优选含有与无机填料中所含的六方晶氮化硼的润湿性良好的萘结构骨架的环氧树脂。

环氧树脂的配合量优选为7.5质量份以上且18.0质量份以下，进一步优选为8.8质量份以上且16.7质量份以下。

(2)固化剂

固化剂为环氧树脂的固化剂，具体而言，有苯酚酚醛树脂、酸酐树脂、氨基树脂、咪唑类。对该固化剂而言，为了提高无机填料的填充性，优选含有萘结构骨架的物质。作为苯酚酚醛树脂中含有萘结构骨架的物质，有萘酚芳烷基型苯酚，作为酸酐树脂中含有萘结构骨架的物质，有萘四甲酸二酐。为了能够提高无机填料的填充性，在环氧树脂和固化剂中的至少一方中含有萘结构骨架即可。

固化剂的配合量优选为0.5质量份以上且8.0质量份以下，进一步优选为0.9质量份以上且6.55质量份以下。

(3)无机填料

无机填料为用于提高导热性的物质，具体而言，有球状氧化铝、氧化铝、氧化镁、氮化硼、六方晶氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅。无机填料中优选含有六方晶氮化硼、球状氧化铝。通过使用六方晶氮化硼，可以使绝缘片的介电常数降低、使绝缘性和导热性提高。

无机填料的含有率为总体积中的70～85体积％，优选为75～83体积％。导热性填料的含有率变低时，存在绝缘片的热导率降低的倾向，含有率变高时，存在成型时容易产生空隙、绝缘性和机械强度降低的倾向。

无机填料优选由平均粒径为10～400μm的粗粉和平均粒径为0.5～4.0μm的微粉组成。通过将无机填料分成粗粉和微粉进行配合，可以使微粉填充至粗粉之间，从而可以提高无机填料总体的充填率。在无机填料由粗粉和微粉形成的情况下，粗粉的配合比率优选为70％以上，进一步优选为75％以上。这是因为，粗粉比率低时，存在树脂组合物的流动性降低、得不到致密填充的绝缘片的倾向。

绝缘片优选为B阶状态或C阶状态。B阶状态是指，树脂组合物在室温下呈现干的状态，而加热至高温时再次熔融的状态，更严格地说，表示以使用DSC(Differential scanning calorimetry：差示扫描型量热计)由固化时产生的热量计算的值计，固化度不足70％的状态。C阶状态是指，在树脂组合物的固化大致结束的状态下，即使加热至高温也不会再度熔融的状态，是指固化度为70％以上的状态。通过使绝缘片为B阶状态或C阶状态，可以得到更高的导热性。

构成绝缘片的树脂组合物中所配合的无机填料优选沿固定方向取向。通过使无机填料的取向为固定方向，可以控制散热方向。绝缘片的无机填料的取向具体而言在辊压的情况下为辊压的成型方向，即绝缘片的平面的延伸方向。

也可以将多张绝缘片层压，沿厚度方向切断，并将切断端面制成平面，从而制成新的基板材。该构成的绝缘片由于无机填料沿绝缘片的厚度方向(与平面的延伸方向垂直的方向)取向，因此在需要沿厚度方向散热的情况下有用。

2.电路基板

本发明的电路基板具备金属制基板、层压在金属制基板上的上述绝缘片和层压在绝缘片上的金属层，并在金属层中形成有电路。该电路基板可以在前述电路上搭载有电子部件。

如上所述，本发明的绝缘片通过提高无机填料的填充性，从而发挥优异的散热性、耐热性和绝缘性。因此，该电路基板成为散热性和耐热性良好、低介电常数且高绝缘性的基板。

3.绝缘片的制造方法

本发明的绝缘片的制造方法包括将树脂组合物层压在两张支撑膜之间的层压工序和将层压工序后的层压物成型使其厚度达到50～500μm的成型工序，所述树脂组合物含有环氧树脂、固化剂和无机填料，环氧树脂和固化剂中的任一方或双方含有萘结构，无机填料含有六方晶氮化硼，无机填料为树脂组合物总体的70～85体积％。

在该制造方法中，成型工序的成型手段优选为辊压，成型时的树脂组合物的温度优选为5～300℃。成型时的树脂组合物的温度变低时，存在维持低温的装置环境变繁杂、操作性受到影响的倾向；成型时的树脂组合物的温度变高时，由于辊压机和支撑膜的热膨胀而难以得到均匀厚度的绝缘片，因此不优选。通过使成型时的温度在上述范围内，可以将绝缘片保持在B阶状态。为了使绝缘片达到C阶状态，优选在更高温下进行处理。

在该制造方法中，支撑膜优选为对与树脂组合物接触的面实施了脱膜处理的高分子薄膜，或者金属箔。通过使用对与树脂组合物接触的面实施了脱膜处理的高分子薄膜，或者金属箔，可以更稳定地保持耐热性。

用于支撑膜的高分子薄膜的材质有聚丙烯、聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺等。该高分子薄膜的厚度可以为例如5～300μm。

用于支撑膜的金属箔的材质有铜、铝、镍、铁、锡、银、钛、金、镁、硅或这些金属的合金。也可以对该材质实施镀镍、利用镍与金的合金的镀敷。金属箔的厚度可以为例如4～300μm。

该制造方法可以包括将多张上述绝缘片层压的层压工序、将层压工序后的层压物沿厚度方向切断的切断工序和将切断端面制成平面的平面成型工序。根据这些工序，可以得到使无机填料沿厚度方向(与平面的延伸方向垂直的方向)取向的绝缘片。

实施例

与比较例对比，参照表1、表2和附图，对本发明的实施例进行详细说明。

[表1]

1.绝缘片

(实施例1)

将表1所示配比的树脂组合物制成片状。环氧树脂使用含有萘结构的萘型环氧树脂(DIC公司制、HP4032)，使用咪唑类(四国化成公司制、2E4MZ-CN)作为固化剂，使用硅烷偶联剂(DowCorning Toray Co.，Ltd.制、Z-0640N)作为偶联剂。无机填料使用六方晶氮化硼(表中以“BN”表示)。

无机填料的平均粒径使用岛津制作所制“激光衍射式粒度分布测定装置SALD-200”进行测定。对于试样，向玻璃烧杯中添加50cc的纯水和5g待测定的导热性粉末，使用抹刀(spatula)进行搅拌，然后利用超声波清洗机进行10分钟分散处理。将进行分散处理后的导热性材料的粉末的溶液逐滴添加到装置的取样器中，等待吸光度稳定至可以测定为止。在吸光度变稳定的时刻进行测定。在激光衍射式粒度分布测定装置中，由通过传感器检测出的颗粒的衍射/散射光的光强度分布的数据计算粒度分布。将测定的粒径的值乘以相对颗粒量(差分％)，再除以相对颗粒量的合计(100％)，从而求出平均粒径。平均粒径为颗粒的平均直径。

在效果的测定中，使用通过图1所示制造装置将树脂组合物成型为片状的绝缘片(参照表1的制造方法栏的成型工序栏)。

在成型为片状时，如图1所示，在用下表面支撑膜4和上表面支撑膜5夹住树脂组合物3的同时，利用辊压机，使其通过设定为120℃的上辊1和下辊2之间，从而以2000kg/10cm的线性荷载将其成型为半固化为薄膜状的绝缘片6。然后，如表1的制造方法栏的后处理工序栏所示，层压50张半固化状态的绝缘片，利用热压机在150℃下进行1小时的加热处理从而使其一体化，再沿厚度方向切断并将该切断面制成平面，从而制备绝缘片。

参照表1，说明评价。

导热性通过耐热性和热导率进行评价。另外，绝缘可靠性通过初始耐电压进行评价。

(耐热性)

将20mg树脂组合物装入铂制的容器内，测定以10℃/min的升温速度从25℃到1000℃的热失重，求出重量减少率5wt％时的温度。测定装置使用TG-DTA(Rigaku  Corporation制ThermoPlus Evo TG 8120)。耐热性需要为350℃以上。

(热导率)

<厚度方向的热导率>

将树脂组合物的热扩散率、比重、比热全部相乘从而算出厚度方向的热导率。厚度方向的热导率需要为2.0W/mK以上。作为计算的基础数据的热扩散率通过将树脂组合物加工成宽度10mm×10mm×厚度1mm，利用激光闪光法求出。测定装置使用氙气闪光分析仪(xenon flash analy ser)(NETZ S CH公司制LFA447NanoFlash)。比重利用阿基米德法求出。比热利用DSC(Rigaku Corporation制ThermoPlus Evo DSC8230)求出。

<面内方向的热导率>

面内方向的热导率也同样地由热扩散率、试样的比重和比热容量的乘积计算出。面内方向的热导率也需要为2.0W/mK以上。作为计算的基础数据的热扩散率通过将树脂组合物加工成宽度5mm×30mm×厚度0.4mm，通过光交流法求出。测定装置使用光交流法热扩散率测定装置(ULVAC-RIKO，Inc.制Laser Pit)。比重和比热容量使用通过前述厚度方向的热导率测定求出的值。

(绝缘可靠性)

<初始耐电压>

在厚度1.5mm的铝板上层压厚度0.5mm的绝缘片，再在绝缘片上层压厚度0.1mm的铜箔。层压后，在150℃下静置2.0小时完成固化，制作电路基板。将该电路基板的铜箔的周围蚀刻，留出直径20mm的圆形部分，然后将其浸渍在绝缘油中，在室温下在铜箔与铝板之间施加交流电压，根据JIS C2110测定初始耐电压。测定器使用菊水电子工业株式会社制TO S-8700。初始耐电压需要为20(kV/mm)以上。

实施例1的绝缘片在任一个评价中都是良好。

(实施例2-10)

实施例2-10除了表1所示的变更以外，与实施例1相同。

实施例6的Al₂O₃为球状的氧化铝(电气化学工业公司制ASFP-20)，是含有90体积％粒径3.0μm以下的氧化铝且平均粒径为0.5μm的球状氧化铝。

实施例7、8中的无机填料的粗粉中记为“聚集”的BN为Momentive Performance Materials Inc制PT670，平均粒径300μm、振实密度1.0g/cm³、GI(GraphitizationIndex：石墨化指数)值为1.1。GI值是在X射线衍射时，如下述式所示由002衍射线的面积〔Area(002)〕与100衍射线的面积〔Area(100)〕之比来表示的。GI值越低结晶化进行程度越高，结晶度低的BN，颗粒没有充分成长，导热性降低，因此不优选。

GI＝Area(100)/Area(002)

实施例9中的作为固化树脂的萘四甲酸二酐为JFE ChemicalCorporation制造的NTCDA。

实施例10中的作为固化树脂的萘酚芳烷基型酚醛树脂为东都化成株式会社制SN-485。

(实施例11-13)

实施例11-13除了表2所示组成的变更和后处理工序的变更以外，与实施例1相同。表2中的固化催化剂使用三苯基膦。

[表2]

对于实施例11～13，在求基板材中的无机颗粒的取向度时，均为0.01以下，确认了颗粒良好地沿着面内方向取向。结果向面内方向的热导率高，由此与实施例1相比，基板总体的温度变得均匀。温度变均匀时，使用了基板的电子装置总体的温度也变得均匀，其工作稳定。

(实施例14)

对于实施例14，作为无机填料的粗粉的平板状的六方晶氮化硼采用水岛铁工所株式会社制HP-P4，除此以外与实施例13相同。本实施例也获得了良好的效果。

(实施例15)

实施例15将无机填料的粗粉与微粉的配合比率如表2所示进行变更，除此以外与实施例13相同。本实施例也获得了良好的效果。

(实施例16和17)

实施例16除了将辊压变更为热压以外，与实施例15相同。实施例17除了加入有机溶剂(丁基溶纤剂：和光纯药制)以外，与实施例16相同。

(实施例18和19)

实施例18除了将辊压变更为丝网印刷法以外，与实施例15相同。实施例19除了加入有机溶剂(丁基溶纤剂：和光纯药制)以外，与实施例18相同。

(比较例1和2)

比较例1和2除了如表2所示进行变更以外，与实施例1相同。表2记载的组合物采用以下物质。

作为环氧树脂的脂环式双A型：东都化成株式会社制ST-3000。

作为环氧树脂的联苯型：Japan Epoxy Resins Co.Ltd.制造YX4000H。

作为环氧树脂的三环氧树脂三嗪型：日产化学工业株式会社制TEPIC-PAS。

比较例1和2在耐热性、热导率、初始耐电压中的至少一个上较差。

2.电路基板

使用实施例1的绝缘片制作电路基板。

在金属基板上依次层压绝缘片和金属层，在金属层上形成电路，再在电路上搭载电子部件。该电路基板为耐热性、热导率和初始耐电压良好的基板。

附图标记说明

1：上辊、2：下辊、3：树脂组合物、4：下表面支撑膜、5：上表面支撑膜、6：绝缘片

绝缘片、电路基板和绝缘片的制造方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。