(57)【要約】  本発明は、無機充填剤を熱硬化性樹脂中に分散してなる熱伝導性シートであって、前記無機充填剤が、１５μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を等方的に凝集させて形成した二次凝集粒子を含み、且つ前記無機充填剤が、５０μｍ以上の粒径を有する前記二次凝集粒子を２０体積％より多く含むことを特徴とする熱伝導性シートである。この熱伝導性シートは、生産性やコスト面において有利であり、且つ熱伝導性及び電気絶縁性に優れている。
2009041300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機充填剤を熱硬化性樹脂中に分散してなる熱伝導性シートであって、
前記無機充填剤が、１５μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を等方的に凝集させて形成した二次凝集粒子を含み、且つ前記無機充填剤が、５０μｍ以上の粒径を有する前記二次凝集粒子を２０体積％より多く含むことを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項２】
前記熱伝導性シートにおける前記無機充填剤の充填率が、２０体積％以上８０体積％以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導性シート。
【請求項３】
前記無機充填剤が、３μｍ以上５０μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱伝導性シート。
【請求項４】
シート厚み方向にＸ線を照射して得られるＸ線回折図における＜１００＞面に対する＜００２＞面の回折ピークの強度比（Ｉ<002>／Ｉ<100>）が６以上２０以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱伝導性シート。
【請求項５】
前記無機充填剤が、無機粉末をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱伝導性シート。
【請求項６】
一方の放熱部材に搭載された電力半導体素子と、前記電力半導体素子で発生する熱を外部に放熱する他方の放熱部材と、前記半導体素子で発生する熱を前記一方の放熱部材から前記他方の放熱部材に伝達する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱伝導性シートとを備えることを特徴とするパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気・電子機器等の発熱部材から放熱部材へ熱を伝達させるのに用いる熱伝導性シートに関し、特にパワーモジュールの発熱を放熱部材に伝導させる絶縁性の熱伝導性シート、及びこれを用いたパワーモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気・電子機器等の発熱部材から放熱部材へ熱を伝達させる熱伝導樹脂膜層には、高い熱伝導性を有し、且つ絶縁性であることが要求されており、このような要求を満たすものとして、無機充填剤を熱硬化性樹脂中に分散させた熱伝導性シートが広く用いられている。ここで、無機充填剤としては、高い熱伝導率を有し、且つ絶縁性である六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）が用いられている。【０００３】
六方晶窒化ホウ素の結晶構造は、黒鉛と同様の層状構造であり、その粒子形状は鱗片状である。この鱗片状窒化ホウ素は、図１０に示すように、長径方向の熱伝導率が高く、短径方向の熱伝導率が低いという異方的な熱伝導性を有しており、かかる長径方向と短径方向との間の熱伝導率の差は、数倍から数十倍と言われている。図１０において、矢印の方向は熱伝導の方向、矢印の太さは熱伝導の大きさを表す。よって、熱硬化性樹脂中に分散される鱗片状窒化ホウ素を、シート内で直立させた状態、すなわち鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート厚み方向と一致するように配向させることにより、シート厚み方向の熱伝導性を飛躍的に向上させた熱伝導性シートの開発が期待されている。【０００４】
しかし、プレス成形法、射出成形法、押出成形法、カレンダー成形法、ロール成形法、ドクターブレード成形法等の公知の成形方法によってシート状に成形する方法では、成形時の圧力や流動によって、熱硬化性樹脂中の鱗片状窒化ホウ素がシート内で倒れた状態、すなわち、図１１に示すように、鱗片状窒化ホウ素５の長径方向がシート面方向と一致するように配向され易いという傾向がある。そのため、このようにして得られる熱伝導性シートは、シート面方向の熱伝導性に優れたものとなり、シート厚み方向が熱伝導経路となる使用形態において、優れた熱伝導性を十分に発揮できないという問題があった。【０００５】
そこで、熱硬化性樹脂中に分散される鱗片状窒化ホウ素の長径方向を、シート厚み方向と一致させるような方法、すなわち、シート厚み方向に直立状態で配向させる方法がいくつか提案されている。
例えば、特許文献１では、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート面方向と一致するように配向させたシートを厚み方向にスライスすることにより、鱗片状窒化ホウ素の長径方向が厚み方向に直立配向した熱伝導性シートを得ている。
特許文献２では、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート面方向と一致するように配向させたシートを巻き取った積層物を垂直に切断することにより、鱗片状窒化ホウ素の長径方向が厚み方向に直立配向した熱伝導性シートを得ている。【０００６】
特許文献３では、鱗片状窒化ホウ素を含む高分子組成物を硬化させる前に、シート厚み方向に磁場を印加することにより、鱗片状窒化ホウ素の長径方向をシート厚み方向と平行に磁場配行させた熱伝導性シートを得ている。
特許文献４では、オルガノポリシロキサンと鱗片状窒化ホウ素とを含む組成物を硬化させる前に超音波振盪機で振盪することにより、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート面方向に配向しないようにさせた熱伝導性シートを得ている。
特許文献５では、鱗片状窒化ホウ素の二次凝集粒子を含む無機充填剤を配合した熱伝導性シートを提案している。【０００７】
【特許文献１】特公平６−３８４６０号公報
【特許文献２】特許第３５６８４０１号公報
【特許文献３】特開２００２−８０６１７号公報
【特許文献４】特公平６−１２６４３号公報
【特許文献５】特開２００３−６０１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１〜４の方法はいずれも、特殊な設備や複雑な製造工程を必要とするため、生産性やコスト面において不利である。
一方、特許文献５の方法において、二次凝集粒子を構成する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子の平均長径が大きい場合には、一次粒子が同じ方向を向いて凝集してしまうと共に、熱伝導性シートの製造工程において混合撹拌やプレス等を行う際に二次凝集粒子が崩れ易くなる。そのため、このような二次凝集粒子を配合しても、シート厚み方向の熱伝導性は十分に向上しない。また、特許文献５の熱伝導性シートでは、無機充填剤としての窒化ホウ素粉末が、５０μｍ以上の粒径をもつ二次凝集粒子を１〜２０重量％しか含んでいないため、熱伝導性が十分でない。【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、生産性やコスト面において有利であり、且つ熱伝導性及び電気絶縁性に優れた熱伝導性シートを提供することを目的とする。
また、本発明は、熱放散性に優れたパワーモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記のような問題を解決すべく鋭意研究した結果、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子の平均長径を１５μｍ以下とすることで、一次粒子が等方的に凝集して一次粒子の凝集力が向上した二次凝集粒子となり、かかる二次凝集粒子を含む無機充填剤を熱硬化性樹脂中に分散させることで、熱伝導性シートの製造工程中に二次凝集粒子が崩れ難くなり、熱伝導性シートの熱伝導性がどの方向においても等しく向上することを見出した。さらに、５０μｍ以上の粒径を有する二次凝集粒子を２０体積％より多く含む無機充填剤を熱硬化性樹脂中に分散させることで、熱伝導性シートの熱伝導性を飛躍的に向上させることができることを見出した。【００１１】
すなわち、本発明は、無機充填剤を熱硬化性樹脂中に分散してなる熱伝導性シートであって、前記無機充填剤が、１５μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を等方的に凝集させて形成した二次凝集粒子を含み、且つ前記無機充填剤が、５０μｍ以上の粒径を有する前記二次凝集粒子を２０体積％より多く含むことを特徴とする熱伝導性シートである。
また、本発明は、一方の放熱部材に搭載された電力半導体素子と、前記電力半導体素子で発生する熱を外部に放熱する他方の放熱部材と、前記半導体素子で発生する熱を前記一方の放熱部材から前記他方の放熱部材に伝達する上記熱伝導性シートとを備えることを特徴とするパワーモジュールである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生産性やコスト面において有利であり、且つ熱伝導性及び電気絶縁性に優れた熱伝導性シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１における熱伝導性シートの断面模式図である。
【図２】１５μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子から形成される二次凝集粒子の断面模式図である。
【図３】１５μｍよりも大きい平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子から形成される二次凝集粒子の断面模式図である。
【図４】実施の形態１における熱伝導性シートの断面模式図である。
【図５】実施の形態１における熱伝導性シートの断面模式図である。
【図６】実施の形態２におけるパワーモジュールの断面模式図である。
【図７】実施例１〜８及び比較例１〜３の熱伝導性シートにおける熱伝導率の相対値と無機充填剤において５０μｍ以上の粒径を有する粒子の割合との関係を示す図である。
【図８】実施例１〜８及び比較例４〜６の熱伝導性シートにおける熱伝導率の相対値と一次粒子の平均長径との関係を示す図である。
【図９】比較例７の熱伝導性シートの断面模式図である。
【図１０】六方晶窒化ホウ素の熱伝導性を示す図である。
【図１１】従来の熱伝導性シートの断面模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下に、図面を参照して本実施の形態における熱伝導性シートについて説明する。
図１は、本実施の形態における熱伝導性シートの断面模式図である。図１において、熱伝導性シート１は、マトリックスとなる熱硬化性樹脂２と、この熱硬化性樹脂２中に分散された、窒化ホウ素の二次凝集粒子３である無機充填剤とから構成されている。かかる二次凝集粒子３は、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４が等方的に凝集して形成されたものである。【００１５】
鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４の平均長径は、１５μｍ以下であり、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。この範囲であれば、図２に示すように、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４があらゆる方向を向いて凝集、すなわち等方的に凝集した二次凝集粒子３を得ることができ、二次凝集粒子３が等方的な熱伝導性を有することとなる。さらに、この二次凝集粒子３は、一次粒子４の凝集力が大きいので、熱伝導性シートの製造工程において混合撹拌やプレス等を行う際に崩れ難い。その結果、かかる二次凝集粒子３を配合して得られる熱伝導性シート１では、等方的な熱伝導性を有する二次凝集粒子３が熱伝導性シート１の製造工程中に崩れることなく均一に分散しているので、シート厚み方向の熱伝導性が向上する。なお、図２において、矢印の方向は熱伝導の方向、矢印の太さは熱伝導の大きさを表す。特に、一次粒子４の平均長径が１０μｍ以下であれば、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４が等方的且つ密に凝集させることができるので、二次凝集粒子３の熱伝導性がより一層等方的になると共に、熱伝導性シートの製造工程において二次凝集粒子３がより一層崩れ難くなる。【００１６】
一方、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４の平均長径が、１５μｍよりも大きいと、図３に示すように、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４が等方的に凝集せず、二次凝集粒子３の熱伝導性に異方性が現れる（すなわち、特定方向の熱伝導性だけが高くなる）。さらに、二次凝集粒子３の密度が低くなり、二次凝集粒子３自体の熱伝導性が低下すると共に、熱伝導性シートの製造工程において二次凝集粒子３が崩れ易くなる。その結果、かかる二次凝集粒子３を配合して得られる熱伝導性シート１では、シート厚み方向の熱伝導性は十分に向上しない。なお、図３において、矢印の方向は熱伝導の方向、矢印の太さは熱伝導の大きさを表す。【００１７】
ここで、二次凝集粒子３における一次粒子４の凝集力は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定において、超音波を印加する前後の二次凝集粒子３の平均粒径の変化率［（１−超音波を印加した後の二次凝集粒子３の平均粒径／超音波を印加する前の二次凝集粒子３の平均粒径）×１００］によって表すことができる。これは、一次粒子４の凝集力が低いと、超音波の印加によって二次凝集粒子３が崩れるため、超音波を印加する前の二次凝集粒子３の平均粒径に比べて超音波を印加した後の二次凝集粒子３の平均粒径が小さくなるのに対し、一次粒子４の凝集力が高いと、超音波を印加しても二次凝集粒子３は崩れないため、二次凝集粒子３の平均粒径は超音波を印加する前後で変化しないという特性に基づく算出方法である。ここで、超音波の印加条件としては、周波数が２２．５ｋＨｚ、印加時間が１０分間である。
本実施の形態で用いられる二次凝集粒子３は、超音波を印加する前後の二次凝集粒子３の平均粒径の変化率が、４７％以下であることが好ましい。かかる平均粒径の変化率が４７％を超えると、一次粒子４の凝集力が低すぎるため、熱伝導性シートの製造工程において二次凝集粒子３の多くが崩れてしまい、熱伝導性シート１の厚み方向において所望の熱伝導性が得られないことがある。【００１８】
二次凝集粒子３は、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４をスプレードライ法等の公知の方法によって凝集させた後、焼成・粒成長させることによって得ることができる。ここで、焼成温度は、特に限定されることはないが、一般に約２，０００℃である。
二次凝集粒子３の形状は、特に限定されることはないが、球状であることが好ましい。球状の二次凝集粒子３であれば、熱伝導性シート１を製造する際に、樹脂の流動性を確保しつつ、充填量を多くすることができる。【００１９】
二次凝集粒子３の平均粒径は、２０μｍ以上１８０μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以上１３０μｍ以下であることがより好ましい。かかる平均粒径が２０μｍ未満であると、所望の熱伝導率を有する熱伝導性シート１が得られないことがある。一方、かかる平均粒径が１８０μｍを超えると、二次凝集粒子３を熱硬化性樹脂２中に混合分散させることが困難となり、作業性や成形性に支障を生じることがある。また、所望の厚みを有する熱伝導性シートが得られなかったり、電気絶縁性が低下する等の支障も生じることがある。
なお、二次凝集粒子３の最大粒径は、熱伝導性シート１の厚さに対して大きすぎると界面を伝って電気絶縁性が低下するおそれがある。よって、二次凝集粒子３の最大粒径は、熱伝導性シート１の厚さの約９割以下であることが好ましい。【００２０】
熱伝導性シート１において、二次凝集粒子３と熱硬化性樹脂２との界面は熱抵抗が大きく、熱伝達が効率良く進まないため、粒径が小さな二次凝集粒子３を多量に配合した場合には、二次凝集粒子３と熱硬化性樹脂２との界面が多く存在することとなり、熱損失が大きくなる。そのため、熱伝導性シート１に用いられる無機充填剤は、５０μｍ以上の粒径を有する二次凝集粒子３を２０体積％より多く、好ましくは３０体積％以上１００体積％未満含む。このように、粒径が比較的大きな二次凝集粒子３を配合することで、粒径が小さな二次凝集粒子３を多量に配合した場合と比べて、二次凝集粒子３と熱硬化性樹脂２との界面が少なくなり、熱抵抗を抑制して熱伝達が効率良く進む。その結果、熱伝導性シート１の熱伝導性が飛躍的に向上する。５０μｍ以上の粒径を有する二次凝集粒子３が２０体積％以下であると、所望の熱伝導性を有する熱伝導性シート１が得られない。【００２１】
また、一般に、熱伝導率が高い粒子状の無機充填剤の粒径を増大させると、熱伝導性シートの電気絶縁性が低下する。この電気絶縁性の低下は、熱伝導性シートの構成成分の比誘電率の差に起因しており、例えば、熱硬化性樹脂の比誘電率（約４）と大きく異なるアルミナや窒化アルミニウム（比誘電率：約９）の粒径の大きな粒子を無機充填剤として配合した熱伝導性シートでは、電気絶縁性が低下してしまう。これに対して、二次凝集粒子３を無機充填剤として配合した熱伝導性シート１では、熱硬化性樹脂及び二次凝集粒子３の比誘電率がいずれも約４と同程度であるため、粒径が比較的大きな二次凝集粒子３を配合しても熱伝導性シート１の電気絶縁性が低下しない。【００２２】
無機充填剤は、熱伝導性を向上させる観点から、上記二次凝集粒子３を構成する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４とは別に、鱗片状窒化ホウ素を含むことができる。かかる鱗片状窒化ホウ素を無機充填剤としてさらに含む熱伝導性シートの断面模式図を図４に示す。図４において、熱伝導性シート５は、マトリックスとなる熱硬化性樹脂２と、この熱硬化性樹脂２中に分散された、二次凝集粒子３及び鱗片状窒化ホウ素６を含む無機充填剤とから構成されている。また、二次凝集粒子３は、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４が等方的に凝集して形成されたものである。【００２３】
鱗片状窒化ホウ素は、結晶成長する際にａ軸方向（長径方向）に成長し易いという性質があるため、六方晶系の結晶構造を有している。このような鱗片状窒化ホウ素の熱伝導率は、ａ軸方向（長径方向）の方がｃ軸方向（短径方向）よりも数倍から数十倍大きい。そして、一般に、鱗片状窒化ホウ素のみを熱硬化性樹脂中に分散させて熱伝導性シートを形成すると、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート面方向と一致するように配向され易いため、シート厚み方向の熱伝導性は向上しない。
これに対して本実施の形態における熱伝導性シート５では、鱗片状窒化ホウ素６と二次凝集粒子３とを混合して配合することにより、鱗片状窒化ホウ素６の長径方向がシート面方向と平行に配向し難くなり、鱗片状窒化ホウ素６の長径方向がランダムな方向を向いてシート厚み方向にも配向されるので、シート厚み方向の熱伝導性がより一層向上する。【００２４】
ここで、熱伝導性シート１、５における鱗片状窒化ホウ素（鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４、又は鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４及び鱗片状窒化ホウ素６）の配向度に関して、熱伝導性シート１、５の熱伝導性のみを考慮すると、全ての鱗片状窒化ホウ素の長径方向をシート厚み方向に平行に配向させれば、熱伝導性シート１、５の熱伝導性をより一層向上させることができると考えられる。
しかし、全ての鱗片状窒化ホウ素の長径方向をシート厚み方向に平行に配向させた場合には、絶縁破壊特性（電気絶縁性）が著しく低下してしまうので、熱伝導性と絶縁破壊特性とのバランスを考慮しつつ、熱伝導性シート１、５における鱗片状窒化ホウ素の配向度を制御する必要がある。
かかる熱伝導性シート１、５における鱗片状窒化ホウ素の配向度は、Ｘ線回折装置を用いて評価することができる。具体的には、配向度は、熱伝導性シート１、５のシート厚み方向にＸ線を照射して得られるＸ線回折図における＜１００＞面に対する＜００２＞面の回折ピークの強度比（Ｉ<002>／Ｉ<100>）により評価することができる。強度比（Ｉ<002>／Ｉ<100>）は、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート面方向と平行に配向している割合が多い場合に大きくなり、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート厚み方向と平行に配向している割合が多い場合に小さくなる。【００２５】
本実施の形態における熱伝導性シート１、５は、強度比（Ｉ<002>／Ｉ<100>）が、６以上２０以下の範囲にあることが好ましい。かかる強度比が６未満であると、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート厚み方向と平行に配向している割合が多く、絶縁破壊特性が低下してしまうことがある。一方、かかる強度比が２０を超えると、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート面方向と平行に配向している割合が多く、シート厚み方向の所望の熱伝導性向上効果が得られないことがある。【００２６】
熱伝導性シート５に用いられる鱗片状窒化ホウ素６の平均長径は、３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。かかる範囲の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素６を配合すれば、各々の二次凝集粒子３の間に鱗片状窒化ホウ素６がバランス良く充填されるので、熱伝導性シート５の熱伝導性を向上させることができる。特に、５μｍ以上２０μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素６を用いれば、鱗片状窒化ホウ素６の充填率が高くなり、熱伝導性シート５の熱伝導性がより一層向上する。かかる平均長径が３μｍ未満であると、比表面積が著しく増加してしまい、熱抵抗の高いマトリクスと無機充填剤との界面が増加し、熱伝導性シート５の所望の熱伝導性向上効果が得られないことがある。一方、かかる平均長径が５０μｍを超えると、鱗片状窒化ホウ素６のサイズが大きすぎ、各々の二次凝集粒子３の間に鱗片状窒化ホウ素６が適切に充填され難くなることがある。【００２７】
無機充填剤は、熱伝導率を向上させる観点から、無機粉末を含むことができる。かかる無機粉末を無機充填剤としてさらに含む熱伝導性シートの断面模式図を図５に示す。図５において、熱伝導性シート７は、マトリックスとなる熱硬化性樹脂２と、この熱硬化性樹脂２中に分散された、二次凝集粒子３及び無機粉末８を含む無機充填剤とから構成されている。また、二次凝集粒子３は、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４が等方的に凝集して形成されたものである。【００２８】
熱伝導性シート７に用いられる無機粉末８としては、特に制限されることはなく、熱伝導性シートにおいて無機充填剤として一般に使用可能な無機粉末を用いることができる。かかる無機粉末８を配合すれば、各々の二次凝集粒子３の間に無機粉末８が充填されるので、熱伝導性シート７の熱伝導性を向上させることができる。
かかる無機粉末８としては、例えば、溶融シリカ（ＳｉＯ2）、結晶シリカ（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を挙げることができる。特に、窒化ホウ素及び窒化アルミニウムは、熱伝導性に優れるので好ましい。また、上記化合物は、単独又は組み合わせて用いることができる。
無機粉末８の形状も、特に限定されることはないが、球状であることが好ましい。【００２９】
熱伝導性シート１、５、７における上記無機充填剤の充填率は、２０体積％以上８０体積％以下であることが好ましい。特に、かかる充填率が３０体積％以上７０体積％以下の場合には、熱伝導性シート１、５、７を製造する際に、作業性に優れると共に、熱伝導性シート１、５、７の熱伝導性も良好である。かかる充填率が２０体積％未満であると、所望の熱伝導性を有する熱伝導性シート１、５、７が得られないことがある。また、かかる充填率が８０体積％を超えると、熱伝導性シート１、５、７の製造時に、二次凝集粒子３を熱硬化性樹脂２中に混合分散させることが困難となって、作業性や成形性に支障を生じることがある。【００３０】
熱伝導性シート１、５、７のマトリックスとなる熱硬化性樹脂２としては、特に制限されることはなく、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。これらの中でも、エポキシ樹脂は、熱伝導性シート１、５、７の製造が容易になるので特に好ましい。
エポキシ樹脂の主剤としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環脂肪族エポキシ樹脂、グリシジル−アミノフェノール系エポキシ樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独又は組み合わせて用いることができる。【００３１】
エポキシ樹脂の硬化剤としては、例えば、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸及び無水ハイミック酸等の脂環式酸無水物；ドデセニル無水コハク酸等の脂肪族酸無水物；無水フタル酸及び無水トリメリット酸等の芳香族酸無水物；ジシアンジアミド及びアジピン酸ジヒドラジド等の有機ジヒドラジド；トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール；ジメチルベンジルアミン；１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン及びその誘導体；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール及び２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類を用いることができる。これらの硬化剤は、単独又は組み合わせて用いることができる。
硬化剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂２や硬化剤の種類等に併せて適宜調整すればよく、一般的に、１００質量部の熱硬化性樹脂２に対して０．１質量部以上２００質量部以下である。【００３２】
熱伝導性シート１、５、７は、熱硬化性樹脂２と窒化ホウ素の二次凝集粒子３との界面の接着力を向上させる観点から、カップリング剤を含むことができる。かかるカップリング剤としては、例えば、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのカップリング剤は、単独又は組み合わせて用いることができる。
カップリング剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂２やカップリング剤の種類等に併せて適宜設定すればよく、一般的に、１００質量部の熱硬化性樹脂２に対して０．０１質量％以上５質量％以下である。【００３３】
上記のような構成成分を含む本実施の形態の熱伝導性シート１、５、７は、以下のようにして製造することができる。
まず、所定量の熱硬化性樹脂２と、この熱硬化性樹脂２を硬化させるために必要な量の硬化剤を含む熱硬化性樹脂組成物を調製する。
次に、この熱硬化性樹脂組成物に溶剤を加えて熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製し、この溶液に無機充填剤（具体的には、二次凝集粒子３、任意に鱗片状窒化ホウ素６及び無機粉末８）を加えて予備混合する。ここで、熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製するのに使用される溶剤としては、特に限定されることはなく、トルエンやメチルエチルケトン等を用いることができる。また、溶剤の配合量も、予備混合が可能な量であれば特に限定されることはなく、一般に、熱硬化性樹脂組成物と無機充填剤との合計質量に対して４０質量％以上８５質量％以下である。なお、熱硬化性樹脂組成物の粘度が低い場合には、溶剤を加えなくてもよい。また、カップリング剤を配合する場合、カップリング剤は下記の混練工程前までに加えればよい。【００３４】
次に、この予備混合物を３本ロールやニーダ等を用いて混練し、熱伝導性シート用コンパウンドを作製した後、このコンパウンドを離型処理された樹脂シート等にドクターブレード法により塗布する。あるいは、このコンパウンドを放熱部材上に直接塗布してもよい。
次に、この塗布物を乾燥させ、塗布物中の溶剤を揮発させることによって、本実施の形態の熱伝導性シート１、５、７を得ることができる。ここで、乾燥の際には、必要に応じて８０℃以上１５０℃以下に加熱し、溶剤の揮発を促進させてもよい。また、パワーモジュール等に組み込む際には、発熱部材及び放熱部材との接着性等の観点から、マトリックスの熱硬化性樹脂２をＢステージ化させてもよい。【００３５】
このようにして製造される本実施の形態の熱伝導性シート１、５、７は、電気・電子機器の発熱部材と放熱部材との間に配置することにより、発熱部材と放熱部材とを接着すると共に電気絶縁することができる。特に、本実施の形態の熱伝導性シート１、５、７は、熱伝導性が高いので、発熱部材から放熱部材に熱を効率良く伝達することができる。
ここで、本実施の形態の熱伝導性シート１、５、７を電気・電子機器の発熱部材と放熱部材との間に配置する場合、マトリックスの熱硬化性樹脂がＢステージ状態の熱伝導性シートを用い、この熱伝導性シートの配置後に１５０℃以上２００℃以下に加熱して硬化させることによって、発熱部材及び放熱部材を熱伝導性シートに接着することができる。また、電気・電子機器の発熱部材及び放熱部材のいずれか一方に熱伝導性シートを接着し、この熱伝導性シートに他方の発熱部材又は放熱部材を圧接しながら１５０℃以上２００℃以下に加熱して硬化させることにより、発熱部材及び放熱部材の熱伝導性シートに対する接着性をより一層向上させることができる。なお、発熱部材に熱伝導性シートを直接接触させることが適切でない場合には、発熱部材と熱伝導性シートの間に発熱部材を配置してもよい。【００３６】
実施の形態２．
本実施の形態のパワーモジュールは、一方の放熱部材に搭載された電力半導体素子と、前記電力半導体素子で発生する熱を外部に放熱する他方の放熱部材と、前記電力半導体素子で発生する熱を前記一方の放熱部材から前記他方の放熱部材に伝達する上記熱伝導性シートとを備えている。【００３７】
図６は、本実施の形態のパワーモジュールの断面模式図である。図６において、パワーモジュール９は、一方の放熱部材であるリードフレーム１１に搭載された電力半導体素子１２と、他方の放熱部材であるヒートシンク１３と、リードフレーム１１とヒートシンク１３との間に配置された熱伝導性シート１０とを備えている。さらに、電力半導体素子１２と制御用半導体素子１４との間、及び電力半導体素子１２とリードフレーム１１との間は、金属線１５によってワイアボンディングされている。また、リードフレーム１１の端部、及びヒートシンク１３の外部放熱のための部分以外はモールド樹脂１６によって封止されている。
このような構成を有するパワーモジュール９は、熱伝導性及び絶縁性に優れた熱伝導性シートを有しているので、熱放散性に優れたものとなる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例及び比較例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
表１に、実施例１〜１８及び比較例１〜８で用いた無機充填剤の種類及びその特徴を示す。なお、所定の特徴を有する二次凝集粒子は、表１に示した平均長径の一次粒子を用い、公知の方法にて作製した。ここで、一次粒子の平均長径は、二次凝集粒子をエポキシ樹脂に埋封したサンプルを作製し、そのサンプルの断面を研磨して電子顕微鏡で数千倍に拡大した写真を数枚撮影した後、一次粒子の長径を実際に測定し、その測定値を平均することによって求めた。【００３９】
【表１】
2009041300.tif 000003
【００４０】
［実施例１］
液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート８２８：ジャパンエポキシレジン株式会社製）１００質量部と、硬化剤である１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール（キュアゾール２ＰＮ−ＣＮ：四国化成工業株式会社製）１質量部とを含む熱硬化性樹脂組成物を、溶媒であるメチルエチルケトン１６６質量部に添加し、撹拌して、熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製した。
次に、無機充填剤である窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ａを、熱硬化性樹脂組成物と無機充填剤との合計体積に対して６０体積％となるように配合して予備混合した。この予備混合物をさらに、三本ロールにて混練し、熱硬化性樹脂組成物の溶液中に無機充填剤を均一に分散させた熱伝導性シート用コンパウンドを作製した。【００４１】
次に、熱伝導性シート用コンパウンドを、厚さ１０５μｍの放熱部材上にドクターブレード法にて塗布し、１１０℃で１５分間の加熱乾燥処理をし、厚さが１００μｍでＢステージ状態の熱伝導性シートを作製した。
次に、放熱部材上に形成したＢステージ状態の熱伝導性シートを、熱伝導性シート側が内側になるように２枚重ねた後、１２０℃で１時間加熱し、さらに１６０℃で３時間加熱することで、熱伝導性シートのマトリックスである熱硬化性樹脂を完全に硬化させ、２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。【００４２】
［実施例２〜８］
無機充填剤として窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｂ〜Ｄ及びＩ〜Ｌをそれぞれ用いたこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。
［実施例９］
熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製する際にメチルエチルケトン７８質量部を添加したこと、及び無機充填剤として窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃを用い、熱硬化性樹脂組成物と無機充填剤との合計体積に対して３０体積％となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。【００４３】
［実施例１０］
熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製する際にメチルエチルケトン１２５質量部を添加したこと、及び無機充填剤として窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃを用い、熱硬化性樹脂組成物と無機充填剤との合計体積に対して５０体積％となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。
［実施例１１］
熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製する際にメチルエチルケトン２３４質量部を添加したこと、及び無機充填剤として窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃを用い、熱硬化性樹脂組成物と無機充填剤との合計体積に対して７０体積％となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。【００４４】
［比較例１］
比較例１では、鱗片状窒化ホウ素のみを無機充填剤として用いた熱伝導性シートを作製した。ここで、無機充填剤として鱗片状窒化ホウ素Ｎｏ．Ｎを用いたこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。
［比較例２及び３］
比較例２及び３では、５０μｍ以上の粒径を有する二次凝集粒子を２０体積％以下含む無機充填剤を用いた熱伝導性シートを作製した。ここで、無機充填剤として窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｈ及びＧをそれぞれ用いたこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。
［比較例４〜６］
比較例４〜６では、平均長径が１５μｍを超える鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を凝集させて形成した二次凝集粒子を無機充填剤として用いた熱伝導性シートを作製した。ここで、無機充填剤として窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｅ、Ｆ及びＭをそれぞれ用いたこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。
［比較例７］
比較例７では、鱗片状窒化ホウ素のみを無機充填剤として用いた熱伝導性シートを従来の方法により作製した。ここで、鱗片状窒化ホウ素Ｎｏ．Ｏのみを無機充填剤として用いると共に、特許文献３の方法に従い、シート乾燥工程において、シートの厚み方向にＮ極とＳ極とが対向した磁束密度４テスラの磁場雰囲気下にシートを曝したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。【００４５】
上記実施例１〜１１及び比較例１〜７で得られた熱伝導性シートについて、シート厚み方向の熱伝導率をレーザーフラッシュ法にて測定した。かかる熱伝導率の結果を、比較例１の熱伝導性シートで得られた熱伝導率を基準とする各実施例又は各比較例の熱伝導性シートで得られた熱伝導率の相対値（［各実施例又は各比較例の熱伝導性シートで得られた熱伝導率］／［比較例１の熱伝導性シートで得られた熱伝導率］の値）として表２に示した。
また、熱伝導性シートの絶縁破壊電界（ＢＤＥ）について、油中で、放熱部材に挟まれた熱伝導性シートに１ｋＶ／秒の一定昇圧にて電圧を印加することにより測定された絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を熱伝導性シートの厚さで割ることにより算出した。かかる絶縁破壊電界（ＢＤＥ）の結果は、比較例７の熱伝導性シートで得られたＢＤＥを基準とする各実施例又は比較例の熱伝導性シートで得られたＢＤＥの相対値（［各実施例又は比較例の熱伝導性シートで得られたＢＤＥ］／［比較例７の熱伝導性シートで得られたＢＤＥ］の値）として表２に示した。【００４６】
また、熱伝導性シートにおける鱗片状窒化ホウ素の配向度について、Ｘ線回折装置を用い、ＣｕＫα線で３０ＫＶ、１５ｍＡの条件で２θ、０〜６０°をスキャニングし、２６．９°＜００２＞面と、４１．６°＜１００＞面の回折ピークを求め、回折ピークの強度比（Ｉ<002>／Ｉ<100>）として表２に示した。
なお、表２において、各実施例及び比較例で使用した構成成分の種類及び配合量等についてもまとめた。また、配合量については質量部を用いて表した。【００４７】
【表２】
2009041300.tif 000004
【００４８】
表２に示されているように、鱗片状窒化ホウ素のみを無機充填剤として用いた比較例１の熱伝導性シート、５０μｍ以上の粒径を有する二次凝集粒子を２０体積％以下含む無機充填剤を用いた比較例２及び３の熱伝導性シート、並びに平均長径が１５μｍを超える鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を凝集させて形成した二次凝集粒子を無機充填剤として用いた比較例４〜６の熱伝導性シートに比べて、実施例１〜１１の熱伝導性シートはいずれも、シート厚み方向の熱伝導率が著しく高かった。なお、比較例４〜６の熱伝導性シートの断面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、二次凝集粒子の大半が崩れて鱗片状になっているのが確認された。【００４９】
この結果について考察すると、比較例１及び４〜６の熱伝導性シートでは、回折ピークの強度比（Ｉ<002>／Ｉ<100>）が大きいことから、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート面方向と平行に配向している割合が高いと推測される。そのため、比較例１及び４〜６の熱伝導性シートでは、シート厚み方向の熱伝導率が低くなると考えられる。
また、特許文献３の方法に従い、磁場雰囲気下で作製した比較例７の熱伝導性シートでは、回折ピークの強度比（Ｉ<002>／Ｉ<100>）が小さいことから、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート厚み方向と平行に配向している割合が高いと推測される。そのため、比較例７の熱伝導性シートでは、シート厚み方向の熱伝導率が高くなると考えられる。しかし、比較例７の熱伝導性シートでは、図９に示すように、鱗片状窒化ホウ素の長径方向がシート厚み方向と平行に配向している割合が高すぎるために、絶縁破壊特性が低下している。
これに対して実施例１〜１１の熱伝導性シートでは、回折ピークの強度比（Ｉ<002>／Ｉ<100>）が６以上２０以下であることから、鱗片状窒化ホウ素の長径方向が、シート厚み方向やシート面方向等の様々な方向にバランス良く配向していると推測される。そのため、実施例１〜１１の熱伝導性シートでは、良好な絶縁破壊特性を保持しつつ、シート厚み方向の熱伝導率が高くなると考えられる。【００５０】
また、表２の結果を基に、実施例１〜８及び比較例１〜３の熱伝導性シートにおける熱伝導率の相対値と無機充填剤において５０μｍ以上の粒径を有する粒子（本実施例及び比較例においては、二次凝集粒子を意味する）の割合との関係を図７に示した。さらに、実施例１〜８及び比較例４〜６の熱伝導性シートにおける熱伝導率の相対値と一次粒子の平均長径との関係を図８に示した。
図７に示されているように、無機充填剤において５０μｍ以上の粒径を有する粒子（すなわち、二次凝集粒子）の割合が２０体積％を超える場合に、熱伝導率の相対値が著しく高くなることがわかる。さらに、図８に示されているように、一次粒子の平均長径が１５μｍ以下である場合に、熱伝導率の相対値が著しく高くなることがわかる。【００５１】
［実施例１２］
無機充填剤として、窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃと鱗片状窒化ホウ素Ｎｏ．Ｎとを２５：７５の体積比で混合した混合充填剤を用い、熱硬化性樹脂組成物と混合充填剤との合計体積に対して６０体積％（Ｎｏ．Ｃ：１５体積％、Ｎｏ．Ｎ：４５体積％）となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。
［実施例１３］
無機充填剤として、窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃと鱗片状窒化ホウ素Ｎｏ．Ｎとを５０：５０の体積比で混合した混合充填剤を用い、熱硬化性樹脂組成物と混合充填剤との合計体積に対して６０体積％（Ｎｏ．Ｃ：３０体積％、Ｎｏ．Ｎ：３０体積％）となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。【００５２】
［実施例１４］
熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製する際にメチルエチルケトン１６５質量部を添加したこと、及び無機充填剤として、窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃと鱗片状窒化ホウ素Ｎｏ．Ｎとを７５：２５の体積比で混合した混合充填剤を用い、熱硬化性樹脂組成物と混合充填剤との合計体積に対して６０体積％（Ｎｏ．Ｃ：４５体積％、Ｎｏ．Ｎ：１５体積％）となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。
［実施例１５］
熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製する際にメチルエチルケトン１６５質量部を添加したこと、及び無機充填剤として、窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃと球状窒化アルミニウムＮｏ．Ｐとを２５：７５の体積比で混合した混合充填剤を用い、熱硬化性樹脂組成物と混合充填剤との合計体積に対して６０体積％（Ｎｏ．Ｃ：１５体積％、Ｎｏ．Ｐ：４５体積％）となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。【００５３】
［実施例１６］
熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製する際にメチルエチルケトン１６５質量部を添加したこと、及び無機充填剤として、窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃと鱗片状窒化ホウ素Ｎｏ．Ｎと球状窒化アルミニウムＮｏ．Ｑとを５０：２５：２５の体積比で混合した混合充填剤を用い、熱硬化性樹脂組成物と混合充填剤との合計体積に対して６０体積％（Ｎｏ．Ｃ：３０体積％、Ｎｏ．Ｎ：１５体積％、Ｎｏ．Ｑ：１５体積％）となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。
［実施例１７］
熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製する際にメチルエチルケトン１６５質量部を添加したこと、及び無機充填剤として、窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃと溶融シリカＮｏ．Ｒとを５０：５０の体積比で混合した混合充填剤を用い、熱硬化性樹脂組成物と混合充填剤との合計体積に対して６０体積％（Ｎｏ．Ｃ：３０体積％、Ｎｏ．Ｒ：３０体積％）となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。【００５４】
［実施例１８］
熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製する際にメチルエチルケトン１６５質量部を添加したこと、及び無機充填剤として、窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃと鱗片状窒化ホウ素Ｎｏ．Ｎと溶融シリカＮｏ．Ｒとを５０：２５：２５の体積比で混合した混合充填剤を用い、熱硬化性樹脂組成物と混合充填剤との合計体積に対して６０体積％（Ｎｏ．Ｃ：３０体積％、Ｎｏ．Ｎ：１５体積％、Ｎｏ．Ｒ：１５体積％）となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。
［比較例８］
比較例８では、５０μｍ以上の粒径を有する二次凝集粒子を２０体積％以下含む無機充填剤を用いた熱伝導性シートを作製した。無機充填剤として、窒化ホウ素の二次凝集粒子Ｎｏ．Ｃと鱗片状窒化ホウ素Ｎｏ．Ｎとを２０：８０の体積比で混合した混合充填剤を用い、熱硬化性樹脂組成物と混合充填剤との合計体積に対して６０体積％（Ｎｏ．Ｃ：１２体積％、Ｎｏ．Ｎ：４８体積％）となるように配合したこと以外は、実施例１と同様にして２つの放熱部材に挟まれた熱伝導性シートを得た。【００５５】
上記実施例１２〜１８及び比較例８で得られた熱伝導性シートについて、シート厚み方向の熱伝導率、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）、及びＸ線回折ピークを上記と同様にして測定した。その結果を表３に示す。
なお、表３において、各実施例及び比較例で使用した構成成分の種類及び配合量等についてもまとめた。また、配合量については質量部を用いて表した。【００５６】
【表３】
2009041300.tif 000005
【００５７】
表３に示されているように、二次凝集粒子と鱗片状窒化ホウ素とを含むが、５０μｍ以上の粒径を有する二次凝集粒子が２０体積％以下である無機充填剤を用いた比較例８の熱伝導性シートは、シート厚み方向の熱伝導率が低かった。
これに対して、二次凝集粒子と鱗片状窒化ホウ素又は無機粉末とを含み、５０μｍ以上の粒径を有する二次凝集粒子が２０体積％より多い無機充填剤を用いた実施例１２〜１８の熱伝導性シートは、シート厚み方向の熱伝導率が高かった。特に、実施例１２〜１８の熱伝導性シートは、回折ピークの強度比（Ｉ<002>／Ｉ<100>）が６以上２０以下であることから、鱗片状窒化ホウ素の長径方向が、シート厚み方向やシート面方向等の様々な方向にバランス良く配向していると推測される。そのため、実施例１２〜１８の熱伝導性シートでは、良好な絶縁破壊特性を保持しつつ、シート厚み方向の熱伝導率が高くなると考えられる。【００５８】
［実施例１９］
実施例１〜１８の２つの放熱部材（一方はリードフレーム、他方は銅のヒートシンク）に挟まれた熱伝導性シートを、トランスファーモールド法にてモールド樹脂で封止して、パワーモジュールを作製した。
このパワーモジュールにおいて、リードフレームと銅のヒートシンクの中央部とに熱電対を取り付けた後、パワーモジュールを稼動させ、リードフレームとヒートシンクとの温度をそれぞれ測定した。その結果、実施例１〜１８の熱伝導性シートを用いたパワーモジュールはいずれも、リードフレームとヒートシンクとの温度差が小さく、熱放散性に優れていた。【００５９】
以上の結果からわかるように、本発明の熱伝導性シートは、生産性やコスト面において有利であり、且つ熱伝導性及び電気絶縁性に優れている。また、本発明のパワーモジュールは、熱放散性に優れている。
【図１】
2009041300.tif 000006
【図２】
2009041300.tif 000007
【図３】
2009041300.tif 000008
【図４】
2009041300.tif 000009
【図５】
2009041300.tif 000010
【図６】
2009041300.tif 000011
【図７】
2009041300.tif 000012
【図８】
2009041300.tif 000013
【図９】
2009041300.tif 000014
【図１０】
2009041300.tif 000015
【図１１】
2009041300.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月5日(2010.1.5)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、生産性やコスト面において有利であり、且つ熱伝導性及び電気絶縁性に優れた熱伝導性シート及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、熱放散性に優れたパワーモジュールを提供することを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
すなわち、本発明は、無機充填剤を熱硬化性樹脂中に分散してなる熱伝導性シートであって、前記無機充填剤は、１５μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を等方的に凝集させ、焼成して球状に形成した二次凝集粒子を含み、且つ前記無機充填剤には、５０μｍ以上の粒径を有する前記二次凝集粒子が２０体積％より多く含まれることを特徴とする熱伝導性シートである。
また、本発明は、一方の放熱部材に搭載された電力半導体素子と、前記電力半導体素子で発生する熱を外部に放熱する他方の放熱部材と、前記半導体素子で発生する熱を前記一方の放熱部材から前記他方の放熱部材に伝達する上記熱伝導性シートとを備えることを特徴とするパワーモジュールである。
さらに、本発明は、１５μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を凝集させた後、焼成し、５０μｍ以上の粒径を有する球状の二次凝集粒子を形成する工程と、前記二次凝集粒子が２０体積％より多く含まれる無機充填材を、熱硬化性樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物に配合し、分散させてコンパウンドを得る工程と、樹脂シート又は放熱部材に前記コンパウンドを塗布した後、乾燥させる工程とを含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明によれば、生産性やコスト面において有利であり、且つ熱伝導性及び電気絶縁性に優れた熱伝導性シート及びその製造方法を提供することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
二次凝集粒子３は、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子４をスプレードライ法等の公知の方法によって凝集させた後、焼成・粒成長させることによって得ることができる。ここで、焼成温度は、特に限定されることはないが、一般に約２，０００℃である。
二次凝集粒子３の形状は球状である。球状の二次凝集粒子３であれば、熱伝導性シート１を製造する際に、樹脂の流動性を確保しつつ、充填量を多くすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機充填剤を熱硬化性樹脂中に分散してなる熱伝導性シートであって、
前記無機充填剤は、１５μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を等方的に凝集させ、焼成して球状に形成した二次凝集粒子を含み、且つ前記無機充填剤には、５０μｍ以上の粒径を有する前記二次凝集粒子が２０体積％より多く含まれることを特徴とする熱伝導性シート。
【請求項２】
前記熱伝導性シートにおける前記無機充填剤の充填率が、２０体積％以上８０体積％以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導性シート。
【請求項３】
前記無機充填剤が、３μｍ以上５０μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱伝導性シート。
【請求項４】
シート厚み方向にＸ線を照射して得られるＸ線回折図における＜１００＞面に対する＜００２＞面の回折ピークの強度比（Ｉ＜００２＞／Ｉ＜１００＞）が６以上２０以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱伝導性シート。
【請求項５】
前記無機充填剤が、無機粉末をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱伝導性シート。
【請求項６】
一方の放熱部材に搭載された電力半導体素子と、前記電力半導体素子で発生する熱を外部に放熱する他方の放熱部材と、前記半導体素子で発生する熱を前記一方の放熱部材から前記他方の放熱部材に伝達する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱伝導性シートとを備えることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項７】
１５μｍ以下の平均長径を有する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を凝集させた後、焼成し、５０μｍ以上の粒径を有する球状の二次凝集粒子を形成する工程と、
前記二次凝集粒子が２０体積％より多く含まれる無機充填材を、熱硬化性樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物に配合し、分散させてコンパウンドを得る工程と、
樹脂シート又は放熱部材に前記コンパウンドを塗布した後、乾燥させる工程と
を含むことを特徴とする熱伝導性シートの製造方法。
【国際調査報告】
2009041300.tif 000017
2009041300.tif 000018