(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性接着剤において、
バインダと；
０．０５乃至０．１５ｍ２／ｇの第１の表面積対重量比を有し、矩形の粒子を含む第１の銀粉末と；
０．５９乃至２．１９ｍ２／ｇの第２の表面積対重量比を有する第２の銀粉末とを含み、
第１の銀粉末と第２の銀粉末の配合比率が重量比で６５：３５〜３０：７０であることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項２】
請求項１記載の熱伝導性接着剤において、
第２の銀粉末の第２の表面積対重量比が０．８５〜１．３５ｍ２／ｇであることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱伝導性接着剤において、
前記第１の表面積対重量比で割った前記第２の表面積対重量比の商は少なくとも４．０であることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載の熱伝導性接着剤において、
前記第１の銀粉末は４．７乃至８．２ｇ／ｃｍ３のタップ密度を有することを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項５】
請求項４に記載の熱伝導性接着剤において、
前記第２の銀粉末は３．２乃至６．９ｇ／ｃｍ３のタップ密度を有することを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱伝導性接着剤において、
前記第１の銀粉末は、前記第１の銀粉末および前記第２の銀粉末の総重量の少なくとも３０％であることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項７】
更に溶媒を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱伝導性接着剤。
【請求項８】
請求項７に記載の熱伝導性接着剤において、
前記バインダは、本質的に熱可塑性ポリマーから成ることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項９】
請求項７に記載の熱伝導性接着剤において、
前記溶媒は、テルペンと、エステル結合を有するアルコールとから成るグループから選択されることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の熱伝導性接着剤において、
前記バインダは前記熱伝導性接着剤の１０重量％未満であり、前記溶媒は前記熱伝導性接着剤の７重量％未満であることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項１１】
請求項１０に記載の熱伝導性接着剤において、
前記溶媒は、前記熱伝導性接着剤の少なくとも４重量％であることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の熱伝導性接着剤において、
前記溶媒は、一面当たり１０．１６ｍｍのダイサイズの下で１時間１００℃の前乾燥中に前記溶媒の７５％超を放出するのに十分な蒸気圧を有することを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項１３】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱伝導性接着剤において、
前記バインダは、熱硬化性液体材料であることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項１４】
請求項１３に記載の熱伝導性接着剤において、
前記熱硬化性液体材料は、脂環式エポキシ樹脂を含むことを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項１５】
請求項１４に記載の熱伝導性接着剤において、
前記熱硬化性液体材料は、硬化触媒を更に含むことを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項１６】
実質的に溶媒が無いことを特徴とする請求項１に記載の熱伝導性接着剤。
【請求項１７】
熱伝導性接着剤において、
バインダと；
０．０４乃至０．１７ｍ２／ｇの第１の表面積対重量比を有し、矩形の粒子を含む第１の銀粉末と；
０．５９乃至２．１９ｍ２／ｇの第２の表面積対重量比を有する第２の銀粉末とを含み、
第１の銀粉末と第２の銀粉末の配合比率が重量比で６５：３５〜３０：７０であり、前記第１の表面積対重量比で割った前記第２の表面積対重量比の商は少なくとも４．０であることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【請求項１８】
熱伝導性接着剤を製造する方法において、
バインダを提供するステップと；
０．０５乃至０．１５ｍ２／ｇの第１の表面積対重量比を有し、矩形の粒子を含む第１の銀粉末を提供するステップと；
０．５９乃至２．１９ｍ２／ｇの第２の表面積対重量比を有する第２の銀粉末を提供するステップと；
第１の銀粉末と第２の銀粉末の配合比率が重量比で６５：３５〜３０：７０であり、
前記バインダと、前記第１の銀粉末と、前記第２の銀粉末とを混合するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
溶媒を提供するステップと、
前記バインダおよび前記溶媒を混合するステップとを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
第１の部分と；
第２の部分と；
前記第２の部分に前記第１の部分を結合する熱伝導性接着剤とを具え、
前記熱伝導性接着剤が、
バインダと；
０．０５乃至０．１５ｍ２／ｇの第１の表面積対重量比を有し、矩形の粒子を含む第１の銀粉末と；
０．５９乃至２．１９ｍ２／ｇの第２の表面積対重量比を有する第２の銀粉末とを含み、第１の銀粉末と第２の銀粉末の配合比率が重量比で６５：３５〜３０：７０であることを特徴とする装置。
【請求項２１】
熱伝導性接着剤において、
バインダと；
０．０４乃至０．１７ｍ２／ｇの第１の表面積対重量比を有し、矩形の粒子を含む第１の銀粉末と；
０．５９乃至２．１９ｍ２／ｇの第２の表面積対重量比を有する第２の銀粉末とを含み、第１の銀粉末と第２の銀粉末の配合比率が重量比で６５：３５〜３０：７０であることを特徴とする熱伝導性接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に熱伝導性接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで説明する本発明は、接着剤のボンドラインを介して、最低限の耐熱性を有する基板に高電力素子を結合するための接着剤ペーストおよびその使用方法に関する。
【０００３】
基板または電子パッケージにおける半導体ダイなどの能動素子の取り付けは、有機または無機の接着剤を用いて歴史上行われてきた。一般に半導体ダイは、半導体パッケージの一部である基板に結合される。この結合または取り付けを行う接着剤は通常、（１）バインダまたは接着成分、（２）フィラー、および（３）任意の希釈剤から成る湿ったペーストの形態をしている。
【０００４】
接着剤の目的は、半導体素子と基板との間の結合を生成することである。その素子と基板との間の接着層は、しばしばボンドラインと呼ばれる。無機および有機バインダは、双方とも以前から用いられていた。最も一般的な無機バインダは、ガラス、半田、またはシリコンと金の共融混合物である。一般にこの種類のバインダは、セラミックまたは金属などの無機パッケージで用いられる。高温処理が要求されるため、それらはプラスチックパッケージ内のダイの結合に適していない。米国特許第４，９３３，０３０号で説明されているように、例えば銀を添加したガラスによる最低の接着温度は約３００℃である。しかしながら、この加工温度はプラスチック積層パッケージでの使用には高すぎる。一方、これらの無機接着剤系の熱伝導率は高く、約４０乃至６５Ｗ／ｍＫに及ぶ。
【０００５】
有機バインダはその加工温度が低いため、プラスチックパッケージ内のダイの取り付けに用いる最も一般的な種類のバインダである。しかしながら、従来の有機接着剤系の熱伝導率は約３乃至４Ｗ／ｍＫに制限され、これによりプラスチックパッケージ内で生じ得る熱損失の量が制限されている。
【０００６】
更に有機バインダは熱硬化性と熱可塑性に分類することができる。熱可塑性の有機バインダは、米国特許第５，３９１，６０４号で詳細に記載されている。熱硬化性のバインダは、名前が意味するように熱サイクル中に発生可能な化学反応によって「凝固」または「架橋」する。一般に熱硬化性接着剤は、エポキシ樹脂、硬化剤、フィラー、および多くの場合に少量の反応性溶媒を含む。硬化剤の機能は、エポキシ樹脂と架橋し、液体から固体に変わることである。最近では、米国特許第５，４８０，９５７号に記載されているように、硬化剤は「潜伏性」、すなわち室温を十分に超えるまで樹脂と反応しないようにすることができる。潜伏性硬化剤の使用により、室温架橋の結果調合できないレベルに粘度が増加するまで可使時間または寿命が延長された。
【０００７】
エポキシ樹脂と組み合わせた熱硬化性接着剤で時々用いられる他の成分には、反応性の希釈剤または溶媒が含まれる。反応性の溶媒は一般にエポキシと架橋し、硬化組織の一部になれる不飽和の低粘度モノマーである。それはエポキシ樹脂の粘度を低下させるために用いられ、フィラーを沢山添加するのを可能にする。従って、導電性接着剤の場合には、フィラーは通常銀であり、より高い導電率および熱伝導率が実現する。しかしながら、反応性溶媒の分子量は低いため、耐熱性および他の機能特性を犠牲にしないように限られた量だけしか用いることができない。このように先行技術の有機接着剤では、熱伝導率が約３乃至４Ｗ／ｍＫに制限されていた。
【０００８】
幾つかのケースでは、一過性の非反応性溶媒がエポキシ樹脂と共に用いられる。例えば、米国特許第３，７１６，４８９号は、エポキシ樹脂にフォトクロミック材料を溶かして、透明なエポキシのフォトクロミックフィルタを形成するのに用いる揮発性の溶媒を記載している。ここで説明する本発明と異なり、上記材料は接着剤として用いられず、粒状の伝導性フィラーと共に添加されない。
【０００９】
更に米国特許第５，０１１，６２７号および第４，５６４，５６３号は、熱可塑性のエポキシ樹脂を溶かすのに用いる一過性の非反応性溶媒を含んだスクリーン印刷可能な導電性ペーストを記載している。しかしながら、これらの実施例は接着剤よりもむしろ膜型キーボードなどの導電性トレースとして用いられ、従って溶媒は架橋によって組織内に取り込まれる前に容易に蒸発してしまう。したがって、架橋が発生する前にダイと基板との間のボンドラインから溶媒が揮発してしまうため、溶媒の封じ込めと空洞を回避するのに接着剤としてそれらを使用することはできなかった。
【００１０】
本発明と同一出願人による米国特許第６，２６５，４７１号は、従来利用可能なものより一桁高い熱伝導率を有し、更に低温で容易に調合および処理され、ダイと基板との間の強力な接着結合および優れた保存特性を提供する有機接着剤を提供している。米国特許第６，２６５，４７１号は、
ａ）単位当たり約１５乃至７５体積％の熱硬化性液状樹脂と、
ｂ）最大約４５体積％の溶媒と、
ｃ）約２０乃至４５体積％の伝導性フィラーとを含む熱硬化性接着剤ペーストを開示する。’４７１号の特許によって教示されたペーストの実施形態は、硬化したとき、約５０μΩｃｍ未満である電気抵抗率と約５Ｗ／ｍＫより大きい熱伝導率とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付図面の同じ参照符号は別々の図全体に渡って同一または機能的に類似の要素を指し、添付図面は以下の詳細な説明と共に明細書に組み入れられ、明細書の一部を形成し、更に様々な実施形態を図示し、かつ本発明による様々な原理および利点の全てを説明する役目を果たす。
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態で用いる第１の種類の銀粉の電子顕微鏡写真である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に従って図１に示す銀粉と組み合わせて用いる第２の種類の銀粉の電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従って図１に示す銀粉と組み合わせて用いる第３の種類の銀粉の電子顕微鏡写真である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従って熱伝導性接着剤を用いる製品の断面正面図である。
【００１３】
当業者は、図面中の要素が簡潔および明瞭に図示されており、必ずしも一律の縮尺で描かれていないことを認識するだろう。例えば、図面中の要素の幾つかの寸法は、本発明の実施形態の理解の向上を支援するために他の要素に比べて誇張されている。
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、全体の熱伝導率が従来利用可能なものより約４０％高く、更に容易に低温で調合および処理され、ダイと基板との間の強力な接着結合および優れた保存特性を提供する有機接着剤を提供する。
【００１５】
本発明は、
３乃至１５重量％のバインダと；
本質的に非反応性溶媒から成る０乃至１５重量％の溶媒と；
少なくとも８５重量％の熱伝導性フィラーとを含むことを特徴とする熱伝導性接着剤を提供する。
【００１６】
熱伝導性フィラーは、３．２乃至６．９ｇ／ｃｍ３の範囲のタップ密度および０．５９乃至２．１９ｍ２／ｇの表面積対重量比を有する第２の粉末と、４．７乃至８．２ｇ／ｃｍ３のタップ密度および０．０４乃至０．１７ｍ２／ｇの表面積対重量比を有する第１の粉末とを含む２つの異なる粉末の混合物である。第１の粉末および第２の粉末は好ましくは銀である。あるいは、銀粉の一つまたは双方は金、ニッケル、銅、亜鉛、スズ・パラジウムおよび／または白金とすることが可能である。
【００１７】
一実施形態によれば、バインダは硬化する際に重合する液状エポキシ樹脂を含む。溶媒を含む実施形態は特に高い熱伝導率を達成し、あるいは溶媒を含まない。溶媒を用いない利点は接着剤の保存中および使用中のフィラーの定着の減少と、収縮の減少と、硬化中の排気の必要性の減少とを含んでおり、溶媒の無いバージョンの最終的な高いバインダ成分は結合強度の増加を提供することができる。別の代替実施形態によれば、粉末バインダが液状エポキシバインダの代わりに用いられる。一般に粉末バインダは、溶媒と共に用いられるだろう。溶媒が粉末と共に用いられるとき、硬化する前に接着剤に凝集性を与える。更に代替実施形態によれば、熱硬化性型材料である上記液状エポキシの代わりに熱可塑性材料を用いる。例えば、熱可塑性ポリマーを用いてもよい。用いる熱可塑性ポリマーの実施例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィンなどを含む。更なる実施形態によれば、有機樹脂を用いるよりもむしろシリコンの化学的性質に基づいた樹脂、例えば、ポリシランタイプのポリマーを用いることができる。
【００１８】
本発明による熱伝導性接着剤は、同一出願人による’４７１の特許によって教示されるものを実質的に超える性能レベルを達成した。すなわち、約６０Ｗ／ｍＫより高い熱伝導率が達成された。約１０μΩｃｍ未満の電気抵抗率も達成された。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本文では、第１と第２、上部と下部などの関係語は、必ずしも実体または動作間の実際の関係または順序を要求または意味せず、一の実体または動作を別の実体または動作から識別するために用いるかもしれない。「含む」、「含んでいる」、またはその他の変形した用語は排他しない包含物を包含するように意図しており、要素のリストを含むプロセス、方法、物品または装置はそれらの要素を含むだけでなく、特に列挙しない他の要素またはプロセス、方法、物品または装置などの本質的な要素を含んでもよい。「〜を含む」で始まる要素は、更に制限せず、その要素を含むプロセス、方法、物品または装置における付加的な同一の要素の存在を排除しない。
【００２０】
本発明の接着剤ペーストの各主成分は、独自のペーストシステムの不可欠な部分として以下で説明され、予想外に高い熱特性を提供する。
【００２１】
熱硬化性バインダ／硬化剤
多彩な既知の熱硬化性樹脂を本発明で用いることができ、これは硬化剤の機能的な要件によって選択されるだろう。約１０００ｇ／ｍｏｌ未満、好ましくは約５００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する脂環式エポキシ樹脂が好まれる。低粘度の樹脂は吸着力があり、一過性の大量の溶媒を使用せずに適切な粘度で高い割合のフィラーを添加することができる。熱硬化性樹脂の粘度は、好ましくは２００乃至２０００センチポイズである。
【００２２】
液状樹脂に組み入れられる硬化剤は潜伏性であるべきであり、すなわち約１００℃より高い温度で活性化される。以下で更に十分に議論するように、特定の硬化剤は溶媒特性と矛盾のない温度で有効となるように選択される。１００℃を超えるまで架橋の開始を遅らせる硬化剤システムを有する樹脂が特に適することが判明した。
【００２３】
硬化または架橋の潜伏性はそのシステムの主要なパラメータである。架橋は、十分な量の溶媒が接着剤の基体から抽出され、または乾燥することができる温度内で十分に遅れなければならない。溶媒が接着剤から放出する前にあまりにも多くの架橋が発生する場合、溶媒は架橋に起因する三次元ネットワーク内でダイの下に封入される可能性がある。このように使用する何れかの溶媒の蒸気圧と架橋の潜伏性との間の関係は重要である。
【００２４】
幾つかの実施形態によれば、脂環式エポキシ樹脂が十分な量で潜伏性の硬化剤と硬化触媒と組み合わされており、１時間後に１５％未満まで１００℃未満の架橋を最小化し、４５分間１７５℃の温度で少なくとも９５％の架橋を可能にする。液状の脂環式エポキシ樹脂と共に用いる硬化触媒および硬化剤は、当業者に既知の材料から選択されてもよい。
【００２５】
樹脂は実質的にアルカリとハロゲン化物イオンの無いものが好ましい。そのようなイオンが非気密環境で硬化した接着剤の生成物に存在する場合、それらは結合領域に移動することができ、腐食を含む不適当な条件に帰着する。
【００２６】
幾つかの実施形態によれば、高い割合の伝導性フィラーを使用することができるようにバインダは（硬化前の）熱性接着剤の１０重量％未満に制限される。
【００２７】
溶媒
熱伝導性接着剤の配合に用いる溶媒は、好ましくは以下の一般的特性を特徴とする：
１）例えば架橋したエポキシ系の一部にならない樹脂と非反応性である；
２）好ましくは樹脂が溶媒中で可溶である；
３）非滲出性、すなわち幾らかの表面張力を有する僅かにイオン化した溶媒がダイ取付の隅肉部の端部での滲出を最小化するのに望ましい；
４）適度な蒸気圧、すなわち実用的な時間内で高温の基体から大量に抽出することができる溶媒（２０℃で０．０１乃至０．０２ｍｍＨｇの範囲で蒸気圧を有する溶媒が首尾よく用いられた）。
【００２８】
これらのパラメータ内で、例えば、アルコール、エーテル、エステルおよびケトンを含む多彩な溶媒を用いることができる。非可溶の溶媒は分離し、粘度を増加させて、液状エポキシ樹脂に基づく接着剤に不十分に硬化した組織をもたらす傾向がある。それほど可溶でない溶媒は加熱で容易にシステムから乾燥または抽出される傾向があるが、溶解度の具体的な程度は重大ではない。溶媒の蒸気圧が高すぎる場合、溶媒は室温で準備中および保存中に接着剤ペーストから蒸発する傾向があり、従って粘度が増加し調剤の特性が下がってしまう。蒸気圧が低すぎる場合、樹脂基体から溶媒を抽出または乾燥させるのに必要な時間は非実用的に長い。接着剤が大きなダイの下にあるとき、乾燥速度は更に妨害されるため、溶媒の選択がより重大となる。
【００２９】
熱可塑性バインダを用いる実施形態では、熱可塑性バインダが溶媒中で溶けない溶媒を選択すべきである。
【００３０】
特定の溶媒が選択され、その結果溶媒の大部分、好ましくは９０％を超える溶媒が有意な架橋が発生する前に接着剤の基体から抽出される。溶媒の抽出が十分でない場合、架橋は基体中に溶媒を封入し、ボンドライン内の空洞と貧弱な接着を引き起こす可能性がある。好ましくは、初期乾燥中に約１５％未満まで樹脂の架橋を制限し、大抵の溶媒が蒸発するように構成要素を選択する。本発明で特に適すると判明した溶媒は、テルペンまたはエステルアルコールである。幾つかの実施形態によれば、溶媒は十分に高い蒸気圧を有しており、一面当たり０．４００インチ（１０．１６ｍｍ）のダイサイズの下から１時間１００℃の前乾燥中に約７５％より高い溶媒が蒸発することができる。
【００３１】
溶媒が接着剤ペーストの粘度を低減し、より多くのフィラーの添加を可能にするので、溶媒の使用は好ましい。フィラーの添加が多いと、得られる硬化済みの接着剤の生成物がより低い電気抵抗率とより高い熱伝導率を示すので望ましい。幾つかの実施形態によれば、溶媒は４重量％から最大７重量％の範囲の量で存在する。しかしながら、溶媒の無い接着剤の組成として有益な配合が準備されてもよい。
フィラー
【００３２】
フィラーは、少なくとも２つの異なる粉末の混合物を含む。２つの異なる粉末の化学的構成が可能であり、好適な実施形態では実質的に同じ（すなわち銀）であるが、２つの粉末は物理的性質が異なる。フィラーは、４．７乃至８．２ｇ／ｃｍ３の間のタップ密度と０．０４乃至０．１７ｍ２／ｇの間の表面積対重量比とを有する第１の粉末、および３．２乃至６．９ｇ／ｃｍ３の間のタップ密度と０．５９乃至２．１９ｍ２／ｇの表面積対重量比を有する第２の銀粉を含む。本発明の幾つかの実施形態によれば、第１の粉末の単位重量当たりの表面積で割った第２の粉末の単位重量当たりの表面積の割合は少なくとも４である。第１の粉末および第２の粉末は好ましくは銀である。あるいは、金、ニッケル、銅、アルミニウム、亜鉛、スズ、パラジウムおよび白金から成るグループから一つまたは双方の粉末を選択する。一般に低い表面積対重量比は、１：１に近いアスペクト比を有する粒子から構成された粉末を用いることによって達成することができる。しかしながら、本発明の実施形態によれば、より低い表面積対重量比としての第１の粉末は縦長の粒子を含む。概して言えば、矩形形状の銀および／または矩形形状の銀と薄片の組合せは、ペースト中に最高容量のフィラーの添加を提供する。十分に分類された大小の平均粒径を有する２つの粉末の組合せが特に適すると判明した。別の言い方をすれば、多様な（例えば二峰性の）粒径（および単位重量当たりの表面積）分布を有するフィラーの粉末が特に適すると判明した。幾つかの実施形態によれば、単位重量当たりの多様な（例えば二峰性の）表面積の分布は単位重量当たりの第１の表面積の値で第１のピークを有し、単位重量当たりの第２の表面積の値で第２のピークを有し、単位重量当たりの第１の表面積で割った単位重量当たりの第２の表面積の割合は少なくとも４である。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態で用いる上記第１の種類の銀粉の実施例の電子顕微鏡写真である。図１に示す銀粉は、視野内に長方形の粒子１０２を含む。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態による図１に示す銀粉と組み合わせて用いる上記第２の種類の銀粉の実施例の電子顕微鏡写真である。各図中の１０ミクロンのラインによって示す図１および図２の目盛りの差異に留意されたい。図２に示す平均粒径は、図１に示す平均粒径より実質的に小さい。図１および図２に示す各粉末は、２つの粉末の混合物の多様な粒径分布における１つの分布ピーク（モード）の大きな要因となるだろう。
【００３５】
図３は、本発明の実施形態による図１に示す銀粉と組み合わせた図２に示す銀粉の代わりとして用いることができる第３の種類の銀粉の電子顕微鏡写真である。
【００３６】
形状がより球状であり、均一に近い平均アスペクト比を有する図３に示す粉末の粒子とは対照的に図２に示す粉末の粒子は板状に形成される。ここで開示する熱性接着剤中の図１と図２に示す粉末の組合せは、図１と図３に示す粉末の組合せより一貫した機械的結合をもたらしたことに留意されたい。
【００３７】
添加剤
様々な添加剤を本発明のペーストと組み合わせて、弾性係数、樹脂滲出、および熱伝導率などの接着剤の幾つかの特性を強化することができる。
【００３８】
基板に大面積のシリコンダイを取り付ける際に、ダイと基板の膨張係数に大きなずれがある場合、ボンドライン界面で生じる界面剪断応力が重大になる可能性がある。生じる剪断応力は、接合される部品の熱膨張のずれの関数だけでなく、ボンドライン材料（すなわちダイ接着材料）の弾性係数の関数でもある。したがって、低い係数（弾力性）を有する硬化性のダイ接着材料を設計して、ダイと基板の特徴的な膨張のずれによって生成された応力を吸収するのが非常に望ましい。これを達成する１つの方法は、微粒子または液状の形態でより低い係数のエラストマ、ゴム、シリコン、熱可塑性物質などを少量加えることである。
【００３９】
熱可塑性物質は、一般に熱硬化性樹脂より係数が遥かに低い。また、熱可塑性粉末を用いる利点は、エポキシ樹脂基体内の相互貫入網目構造（ＩＰＮ）を溶かして形成することによって結合に寄与するということである。
【００４０】
堆積物の端部における望ましくないエポキシ樹脂の滲出は、ときに先行技術に関する機能的な問題であった。非常に表面積の大きな微粒子を使用することによって、この樹脂滲出が削減された。本発明では非常に表面積の大きな銀とシリカを少量で用いることができ、この問題を緩和する。非常に表面積の大きな添加剤の多くは粘度を過度に増加するか、逆に伝導率と接着性などの後硬化特性に影響を与えるだろう。適切な量は０．１％乃至１．０％の範囲である。更にエチルセルロースなどの少量の粘度調整剤（増粘剤）を組成に組み入んで端部での滲出を低減することができる。一般に約０．５乃至１体積％を有効に用いることができる。
【００４１】
また、少量の微細な伝導性粉末またはセラミックス、ダイヤモンド、若しくは他のカーボン系の材料などのファイバを加えることができ、銀粒子と粒子の熱界面を強化し、それによって硬化性接着剤の熱伝導率が増加する。
【００４２】
また、可塑剤と粘着付与剤を熱性接着剤に加えることができる。
【００４３】
実施例１〜７
ここで以下の表１に列挙された幾つかの代表的な実施形態によって本発明を図示する。実施例は単に例示となるように意図されており、本発明の変更および均等物が当業者に明らかになるだろう。表１に列挙された実施例１乃至７は、脂環式エポキシ樹脂バインダ、アルコール溶媒、ヒュームドシリカ、およびエチルセルロースを有しており、後者の２つはレオロジーの添加剤である。実施例１乃至７の熱伝導性接着剤は、溶媒に樹脂を加え、次に銀粉のフィラーを加え、次に混合することによって準備した。熱伝導性接着剤を用いる試験サンプルは、７５μＬ／ｉｎ．２（１１．６μＬ／ｃｍ２）の量の熱伝導性接着剤を用いてアルミナ基板に０．２５０ｉｎ．（６．３５ｍｍ）のシリコンダイを結合することによって準備し、６０分間１１０℃でサンプルを乾燥した後、３０分間２００℃で現下のサンプルを乾燥した。このように準備したサンプルを剪断力接着試験に用いた。
【００４４】
熱伝導率、熱拡散率を試験するため、直径が０．５”（１２．７ｍｍ）および厚さが０．１２５”（３．１７５ｍｍ）であるペレット剤をテフロン（登録商標）型内で成形した。これらのペレット剤を１０５分間９０℃で乾燥し、６０分間２００℃で硬化した。ＡＳＴＭ  Ｅ１４６１によって規定する試験方法をレーザー閃光を介して熱伝導率試験に用いた。
【表１】
0005579604.tif 000002
【００４５】
上記表１は、微粒および粗粒のフィラー混合物が最適な封し込めまたは比較的低い間隙率を有する高い熱伝導率の接着剤を提供することができることを表している。表１では、「銀Ａ」は図１に示す銀粉を指し、「銀Ｂ１」は図２に示す銀粉を指し、「銀Ｂ２」は図３に示す銀粉を指す。表に示すように、実施例の全ては９４％を超える銀を有し、特に９５％の銀を有した。実施例では、銀Ａは結合した銀Ａと銀Ｂの総重量の少なくとも３０％である。表に示すように、列１乃至７に示す本発明の実施例の熱伝導率は比較例より著しく良くなった。
【００４６】
図４は、製品４００の断面正面図である。物品４００は、本発明の教示に従って作成された少量の接着剤４０６を用いて第２の部分４０４に接着された第１の部分４０２を含む。例えば、第１の部分４０２は能動的な電子または光電子素子を含むことができ、例えば、第２の部分４０４はアルミナ、銅、またはプリント回路基板などの基板を含むことができる。接着剤４０６は、第１の部分４０２から第２の部分４０４に優れた熱伝導を提供し、それによって第１の部分４０２の温度上昇の制限を効果的に可能にする。多くの電子および光電子素子は、相対的により低温での動作を要求し、またはその動作から利益を得る。
【００４７】
前述の明細書では本発明の特徴的な実施形態が説明された。しかしながら、以下の特許請求の範囲で説明する本発明の範囲から逸脱せずに様々な変更および変形を行なうことができることを当業者は認識する。従って、明細書と図面は限定的な意味よりもむしろ例示的な意味に捉えるべきであり、そのような変更は全て本発明の範囲内に含まれるように意図している。利益、利点、問題の解決策、および何れかの利益、利点、若しくは解決策を発生またはより顕著にする何れかの要素は、何れかの若しくは全ての特許請求の範囲の重大な、必須な、又は不可欠な特徴若しくは要素として解釈すべきでない。本発明は、本出願の係属中になされた任意の補正を含む添付の特許請求の範囲と、その発行済みの特許請求の範囲の全ての均等物とによって専ら規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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