(57)【要約】【課題】  電子部品と基板間、セラミックス基板と金属基板間など、材質の異なる部材間の接合に起因する熱膨張率の差による応力発生を抑え、そりの発生や、接着層のクラックおよび剥離発生が無く、均一な高熱伝導性を有した接着層を形成する。【解決手段】  本発明の接着性高熱伝導シートは、多数の貫通孔を有する金属薄板またはセラミックス薄板の貫通孔に、接着性樹脂を充填したものである。金属薄板は、錫、ニッケル、亜鉛などの金属単体或いは合金から構成され、また、セラミックス薄板は、アルミナ、窒化アルミニウム等から構成される。接着性樹脂は、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂などから選ばれる。この接着性高熱伝導シートを、部材間に配設し、樹脂の接着性を発現させ、両部材間を接合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有する金属薄板またはセラミックス薄板の前記貫通孔に、接着性樹脂が充填されていることを特徴とする接着性高熱伝導シート。
【請求項２】
前記複数の貫通孔を有する金属薄板が、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ及びＰｔから選ばれた群の内の少なくとも１種もしくはこれらの合金の薄板であることを特徴とする請求項１に記載の高熱伝導シート。
【請求項３】
前記複数の貫通孔を有する多孔質セラミックス薄板が、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、及び窒化ホウ素の中から選ばれる少なくとも１種以上を主成分とするセラミックスの薄板であることを特徴とする請求項１に記載の接着性高熱伝導シート。
【請求項４】
前記接着性樹脂が、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂から選ばれた少なくとも一種類からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の接着性高熱伝導シート。
【請求項５】
前記接着性樹脂が、高熱伝導性フィラーを充填した樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の接着性高熱伝導シート。
【請求項６】
前記複数の貫通孔を有する金属薄板またはセラミックス薄板が、厚さ１０００μｍ以下で、空孔率が５０％以下であり、かつ前記金属薄板またはセラミックス薄板に形成された貫通孔の直径が５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の接着性高熱伝導シート。
【請求項７】
複数の貫通孔を有する金属薄板またはセラミックス薄板の前記貫通孔に、接着性樹脂が充填されている接着性高熱伝導シートが、電子部品もしくはこれを搭載する基材と他の基材間に配置され、前記電子部品もしくは前記基材と前記他の基材が前記接着性樹脂によって接着されていることを特徴とする電子機器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に搭載し接着するのに適した高熱伝導性樹脂シート及びそれを用いた電子機器装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体分野では半導体の高密度実装のため、パッケージの小型化、薄型化、軽量化が急速に進んでおり、性能面でも高速動作性が年々高まっている。また、放熱を必要とする半導体としては、パーソナルコンピューターに用いられているＣＰＵがあるが、使用時に大きな発熱をともなうものであり、銅、Ａｌ等の金属製ヒートシンクなどにより素子から熱を逃がし、さらに冷却ファンによる放熱が一般的に用いられている。その他、水冷による放熱などの方法を用いた製品化が行なわれている。また、例えばエアコン、自動車、電子レンジ等の分野に広く使用されているバワーデバイス分野ではデバイスの性能面から高耐圧化、大電流化、高速化、高周波数化、高機能化が進んでいる。それにともなって素子自体からの発熱量が増大し、放熱性の観点から、半導体装置の改良が各社で進められ、素子の信頼性を維持するため熱から素子を守る設計変更が一段と重要になってきている。例えば、ＳｉＮなどのセラミック基板に実装された素子の場合、放熱性の点から、素子を実装したセラミック基板の下層にＣｕ基板の放熱板を下層に配置した構造からさらに放熱性を付与させる方法がとられているが、セラミック基板とＣｕ製放熱板との熱膨張の違いが大きいことにより、Ｃｕ製放熱板にそりが発生する。次いで、放熱性を考慮して用いられたＣｕ基板の接続するハンダ層にクラックが発生する。さらに進行すると基板間で完全に剥離してしまう。その結果、放熱性を維持できなくなり、半導体装置が誤動作を起こす。また、素子自体やボンディングワイヤに応力が生じ、動作不良が発生する等の問題が多発することが知られていた。
【０００３】
これらの対策としてマウント剤、接着剤分野では高熱伝導フィラーを高充填した樹脂ペーストや高熱伝導率の接着剤が使用されているが、ポリマー中に高熱伝導性フィラーを混在させた樹脂系はいずれの方法とも、高熱伝導フィラーの連続層を形成させることが非常に難しく、高熱伝導フィラーの界面に熱伝導率の悪い樹脂系が存在することにより、１０ｗ／ｍ・ｋ以上の高熱伝導を達成することが難しかった。また、ハンダの材質から熱膨張率の違いを緩和するハンダ層の開発がおこなわれているが、熱膨張率の違いによる応力発生を抑えることができず、信頼性を維持できる方法は開発されていなかった。また、高熱伝導層の濡れ性向上と膜厚の均一化の点からも課題を有しており、ハンダ層は溶融し、流動することにより、均一化に対応する方法は開発されていなかった。また、高熱伝導性樹脂シートを用いたポリマーハンダはあるものの、高熱伝導性を付与させることは難しく、させにシート化するための樹脂に制約があり、製造コストがかかり、使用できるものが少なかった。また、ハンダのシート化したものを所定のサイズにして用いる方法はあるものの、前述した応力を緩和でき、必要な接着力を有した熱伝導性に優れた材料は見出されていなかった。
【０００４】
また、空孔率が２０〜９５％の多孔質樹脂シートの空孔部の少なくとも１部に、一方の主面から他方の主面に至る金属熱伝導部を形成した熱伝導シートも知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この熱伝導シートは、可撓性があり、基板等の変形に追従するため、残留応力を低減化することができるが、耐熱性に乏しく、また、熱伝導性の点でも十分ではなかった。
【特許文献１】特開２００３−１１００６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は前述した技術課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えば電子部品と基板間、もしくはセラミックス基板と金属基板間などの接続時に、セラミック基板と金属製基板のような材質の異なる部材間の熱膨張率の違いによる応力発生を抑え、金属基板のそりの発生や、熱伝導性接着層のクラックおよび剥離発生が無く、さらに均一な高熱伝導性を有した接着層を形成するものであり、パワーデバイス等の半導体素子を備えた電子機器の信頼性と生産性を飛躍的に向上させる接着性高熱伝導樹脂シートに関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の本発明は、複数の貫通孔を有する金属薄板またはセラミックス薄板の前記貫通孔に、接着性樹脂が充填されていることを特徴とする接着性高熱伝導シートである。
【０００７】
前記第１の本発明において、前記複数の貫通孔を有する金属薄板としては、Ｓｎ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ及びＰｔから選ばれた群の内の少なくとも１種もしくはこれらの合金の薄板とすることができる。また、前記複数の貫通孔を有する多孔質セラミックス薄板としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、及び窒化ホウ素の中から選ばれる少なくとも１種以上を主成分とするセラミックスの薄板とすることができる。
さらに前記第１の本発明において、前記接着性樹脂としては、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂から選ぶことができる。前記接着性樹脂が、高熱伝導性フィラーを充填した樹脂ものとすることができる。
前記複数の貫通孔を有する金属薄板またはセラミックス薄板は、厚さ１０００μｍ以下で、空孔率が５０％以下であり、かつ前記金属薄板またはセラミックス薄板に形成された貫通孔の直径が５００μｍ以下であることが好ましい。
【０００８】
第２の本発明は、複数の貫通孔を有する金属薄板またはセラミックス薄板の前記貫通孔に、接着性樹脂が充填されている接着性高熱伝導シートが、電子部品もしくはこれを搭載する基材と他の基材間に配置され、前記電子部品もしくは前記基材と前記他の基材が前記接着性樹脂によって接着されていることを特徴とする電子機器装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、電子機器において、本発明の接着性高熱伝導シートを用いることにより、ハンダ接合による応力の緩和を低減することができるとともに、電子機器装置から発生する熱応力を低減することができる。また、本接着性高熱伝導シートを用いることにより、電子機器のはんだ接合等において、均一な厚みの生産性の高い、高熱伝導率の接着層を形成できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の接着性高熱伝導シートは、複数の貫通孔を有する金属薄板またはセラミックス薄板の前記貫通孔に接着性樹脂を充填した接着性高熱伝導シートである。この複数の貫通孔を有する薄板は、その主表面を貫通するように孔が形成されているもので、その貫通孔に接着性樹脂が充填されている。この接着性高熱伝導シートは、電子部品とこれを搭載する基板のような接合すべき２つの部材間に配置し、接着性樹脂を硬化させて両部材間の接合を行うものである。これによって、両部材間においては、熱伝導が改善され、電子機器の放熱性の改善を行うことができる。また、多孔質の薄板として金属製の薄板を用いることにより、接合する両部材間の電気的接続を行うこともできる。さらに、かかる金属として、はんだ材料薄板を用いることにより、両部材間に配置したシートの接着性樹脂を硬化して接合を行った後、はんだ溶融温度以上に加熱し、ハンダ材料を熔解してはんだ付けを行うこともできる。これによれば、はんだ接合時に、両部材は接着しており、相互に移動することがないため、安定なはんだ接合を行うことができる。
【００１１】
以下、本実施の形態についてさらに詳細に説明する。
【００１２】
（薄板材質）
前記金属薄板の材料としては、薄膜化が容易であり熱伝導性に優れているＳｎ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔから成る金属あるいはこれらの合金を用いることができる。
この金属薄板としては、前記した金属単体のほか、これらの合金、あるいはハンダ材料として構成することができる。特に、環境保護の観点からは、いわゆる鉛フリーハンダとして構成することが好ましい。具体的には、Ｓｎ−Ｃｕ，Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ，Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ，Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどの鉛フリーハンダが挙げられる。これらは、実装温度、材料の強度、融点、耐クリープ性の観点から適宜選択して使用することが可能である。この鉛フリーはんだを、貫通孔を有する多孔質金属薄板として使用することにより、これを使用した電子機器の廃棄による環境汚染を引き起こすことなく、安定したはんだ接合を有する電子機器を実現することができる。
【００１３】
また、前記セラミックス薄板の材料としては、高強度で高熱伝導性のセラミックスが好ましい。このようなセラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、酸化マグネシウム、窒化ホウ素かの中から選ばれる少なくとも１種以上を主成分とするセラミックスを用いることができる。このセラミックスを用いた薄板としては、セラミックス薄板単層で用いてもよいし、複数の薄板を積層して多層化したものを使用してもよい。いずれにしても、主表面を貫通する孔が形成されていることが必要である。
【００１４】
前記金属薄板或いはセラミックス薄板の厚さは、３０μｍ〜１０００μｍの範囲が好ましい。厚さが、この範囲を下回った場合、薄板あるいはこの薄板に形成された貫通孔に充填される接着性樹脂の機械的強度が低下して、取り扱いが困難になる。一方、薄板の厚さが、この範囲を上回った場合、貫通孔への接着性樹脂の充填が困難になり、好ましくない。
【００１５】
前記金属薄板あるいはセラミックス薄板に形成される貫通孔とは、前記金属薄板或いはセラミックス薄板の主表面を貫通するように形成された孔であり、その孔径は１μｍ〜５００μｍの範囲が好ましい。孔径がこれより小さい場合、接着性樹脂の充填性に問題があり、一方、孔径がこれより大きい場合、薄板の強度が保持できなくなり、さらに充填する接着性樹脂の貫通孔への固定が難しくなり、熱伝導率も低下することになる。
また、開孔率、すなわち、薄板の主表面の面積に対する貫通孔の面積の割合は、５０％以下であることが好ましい。開孔率が高くなると、薄板材料の強度が低下し、搬送時に薄板が変形及び破損しやすくなり、熱伝導性の低下を招くので、好ましくない。また開孔率が低すぎると、基板間の応力発生にともなう緩和を解消することはできず、好ましくない。
【００１６】
前記薄板に形成する貫通孔の形状としては、円形、矩形、長方形、楕円形等のいずれであってもよい。また、貫通孔の配列としては、接着性高熱伝導シートの表面の一部を示す概略図である図５ないし図７に示すように、並列、６０度千鳥形、４５度千鳥形等の配列のほか、長孔並列形、長孔千鳥形、角孔千鳥形等から適宜選択することができる。この貫通孔の配列によって、応力を低減することができ、剥離、クラックの発生しない形状及び配列とすることができる。
【００１７】
（貫通孔の形成方法）
前記金属薄板およびセラミックス薄板に貫通孔を形成するには、金型を用いたパンチングによる打ち抜き法、レーザー加工、ドリルによる切削加工、プラズマ加工、電子ビームによる加工、レジスト等を用いたエッチング加工、型を用いた溶融加工および焼結加工等で作成することが可能で、材料の強度、加工精度、生産性から判断し、材料の性状に合わせた方法を適宜選択することが可能である。貫通孔を有する金属シートの場合は、打ち抜き法、レジスト等を用いたエッチング方法が好ましく、レーザー加工の場合は金属の溶融により、充分な加工精度が出ないことからあまり好ましくない。さらに貫通孔を有するセラミックス薄板の場合は、材料強度の点からレーザー加工や型を用いた焼結加工が好ましく、打ち抜き方法は孔のワレ、カケの点から好ましくない。
【００１８】
（接着性樹脂）
前記貫通孔を有する金属薄板或いはセラミックス薄板に充填する接着性樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの材料も使用可能で、加熱により、接着性を発現するものであれば、どのような材料の使用も可能であるが、好ましくは、高温での接着強度を保持する点から熱硬化性樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂、マレイミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂が好ましい。さらに、リペアー性を考慮し、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ふっ素系樹脂などの熱可塑性樹脂の使用が可能である。
【００１９】
（高熱伝導フィラー）
前記接着性樹脂中には、その熱伝導性を向上させるため、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｎ，窒化珪素、窒化アルミなどの高熱伝導フィラーを混合することも可能である。この高熱伝導フィラーとしては、上記材料で平均粒径が、０．５μｍ〜２０μｍのものが適している。粒径範囲が上記範囲を下回った場合、接着性樹脂が増粘してしまう問題があり、一方、平均粒径が上記範囲を上回った場合、貫通孔に樹脂が充填しにくくなる。また、均一な接着力を得にくい問題がありそれぞれ好ましくない。また、この高熱伝導フィラーの配合量は、接着性樹脂１００重量部に対して、２０〜９５重量部の範囲が好ましい。高熱伝導フィラーの量が、上記範囲を下回った場合、フィラー添加の効果が発揮されず、一方、フィラーの量が上記範囲を上回った場合、接着性樹脂の接合強度が低下し、これを用いて接合を行った電子機器の接着剥離強度が低下して好ましくない。
【００２０】
（高熱伝導接着シートの製造方法）
以下、図１を用いて本実施の形態の高熱伝導接着シートを製造する方法について説明する。図１は、高熱伝導接着シートの製造過程を示す概略断面工程図である。
まず、前記方法により貫通孔４を形成した薄板１の裏面全面に剥離シート３を貼着し、一方、薄板１の表面には、貫通孔部分を除いてマスキングシート２を貼着する。このマスキングシート２は、貫通孔４中に接着性樹脂を充填する際に、接着性樹脂が、薄板１の表面に塗着されることを防止するものである。この剥離シート３及びマスキングシート２は、一般に市販されている粘着シートを用いることができる（図１（ａ））。
【００２１】
次いで、剥離シート３及びマスキングシート２を貼着した薄板１のマスキングシート２側表面に、接着性樹脂５を載置し、スキージー６を用いてその表面を摺刷することにより、接着剤樹脂５を薄板１の貫通孔４中に充填する（図１（ｂ））。この際に用いる接着性樹脂５は、熱硬化性樹脂であれば、架橋硬化前の低分子量樹脂組成物をそのまま、あるいは溶剤に溶解ないし分散させてペースト状で用いることが好ましい。また、接着性樹脂が、熱可塑性樹脂であれば、この熱可塑性樹脂を溶剤に溶解したペースト状で用いることができる。また、これらの接着性樹脂には、高熱伝導フィラーを配合しておいてもよい。
【００２２】
次いで、貫通孔４に充填した接着性樹脂５を、乾燥もしくは一部ゲル化し、高熱伝導接着性シートの取り扱いにおいて接着性樹脂５が漏出すること無く取り扱えるようにする。この際、乾燥もしくはゲル化は、接着性樹脂を含浸した複合材料を加熱することによって行うことができる（図１（ｃ））。
【００２３】
次いで、薄板１の表面に貼着しているマスキングシート２及び剥離シート３を剥離する。これによって、接着性高熱伝導シート７を製造することができる。
【００２４】
上記製造方法において、接着性樹脂を金属薄板もしくはセラミックス薄板の貫通孔に充填する方法としては、上記スキージーを用いて摺刷する方法以外にも種々の方法によって充填を行うことができる。例えば、シルクスクリーンによって所定の貫通孔に印刷法による充填する方法、多点ディスペンサーを用いて貫通孔に樹脂を充填する方法などがあり、樹脂の性状に応じて最適な方法を選択することが可能である。
【００２５】
また、充填した接着性樹脂が貫通孔に完全に保持された状態で垂れ落ちることの無い状態で充填されていることが必要であり、充填に際しては、あらかじめマスキングシート等で基材表面を保護し、パンチング等の方法によって穴あけ加工を行い、次いで、貫通孔に接着性樹脂を充填した後に、加熱等の方法によりこの接着性樹脂を固定化して製造することもできる。
さらに、充填した接着性樹脂の保持方法としては、前述のように加熱による溶媒の除去、樹脂の予備反応により、粘性を上げ、Ｂ−ステージ化により、搬送時に樹脂が落下しないようにして貫通孔に保持する方法等により利用することができる。
【００２６】
（使用方法）
上記接着性高熱伝導シートを用いて、電子部品とこの指示部材とを接合するには、電子部品と接合する方法について、電子回路装置の上面図である図２及びその側面図である図３、さらに図３の一部拡大図である図４を用いて説明する。
図２は、基板上に半導体デバイスを搭載した例を示す上面図であり、印刷配線基板２１上に、半導体装置２２を搭載したセラミックス基板のようなマウント基板２４が配置されている。そして、前記マウント基板２４と、印刷配線基板２１との間には、図３及び図４に示すように、接着性高熱伝導性シート２７が配置されており、印刷配線基板２１とマウント基板２４との間を熱的、及び機械的に接続している。
【００２７】
このような構造の電子機器装置を製作するには、図１で示した前記接着性高熱伝導シート７の表面に被着しているマスキングシート２及び剥離シート３を剥離し、これをマウント基板、半導体装置、その他の電子部品の底部に密接させ、一方、接着性高熱伝導シートの他の面を印刷配線基板のような部材表面に密着させた後、これらを加熱して、接着性樹脂を硬化させて、接合を行う。その後、金属薄板としてはんだ材料薄板を用いた場合には、このはんだの溶融温度以上に加熱して、はんだを溶融し、印刷配線基板のような部材と、電子部品とを電気的に接続してもよい。
【００２８】
（電子機器装置）
上記接着性高熱伝導性シートを用いて接合を行う電子機器装置としては、パワーでバースのような高発熱性の半導体装置をはんだ付けによって印刷配線基板の銅配線上に搭載した装置などが適している。しかしながら、本発明はこのような電子機器に限らず、高消費電力で駆動されるパソコンのＣＰＵやその他の高集積回路半導体素子のような、高発熱性電子部品を前記接着性高熱伝導シートで接合した印刷配線基板を有する電子装置に限らず、熱伝導を必要とされ電子部品素子を直接筐体に前記接着性高熱伝導シートで接合した電子装置、あるいは、高パワー半導体素子を放熱性セラミックス基板に搭載した基板と配線基板とを前記接着性高熱伝導シートで接合した電子装置などにも適用することができる。これに限らず、本発明の特徴を損なわない限り、いかなる電子機器装置にも適用することもできる。
【実施例】
【００２９】
（実施例１）
１００μｍ厚さのＳｎ−０．７５Ｃｕ基材（融点２２７℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形６０°千鳥形状に加工した開孔率２２．６％の図６に示す貫通孔を有する薄板を作成し、図１に示す方法によりマスキングシートを用いて表面を保護し、表１に示すエポキシ樹脂組成物Ａをスキージーにより孔部に充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１５０℃で接着し、次いで、加熱Ｎ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い、作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、Ｃｕ基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
（実施例２）
１００μｍ厚さのＳｎ−３７Ｐｂ基材（融点１８３℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形６０°千鳥形状に加工した開孔率２２．６％の図６に示す貫通孔を有する薄板を作成し、図１に示す方法によりマスキングシートを用いて表面を保護し、表１のエポキシ樹脂組成物Ａをスキージーにより孔部に充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１５０℃で接着し、次いで、Ｎ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００３２】
（実施例３）
１００μｍ厚さのＳｎ−５Ｓｂ基材（融点２４０℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形６０°千鳥形状に加工した開孔率２２．６％の図６に示す貫通孔を有する薄板を作成し、図１に示す方法によりマスキングシートを用いて表面を保護し、表１に示すエポキシ樹脂組成物Ｂをスキージーにより孔部に充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１５０℃で接着し、次いで、Ｎ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００３３】
（実施例４）
１００μｍ厚さのＳｎ−３．５Ａｇ基材（融点２２１℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形６０°千鳥形状に加工した開孔率２２．６％の図６に示す貫通孔有する薄板を作成し、図１に示す方法により、マスキングシートを用いて表面を保護し、表１に示すエポキシ樹脂組成物をスキージーにより孔部に充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板にＮ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００３４】
（実施例５）
１００μｍ厚さのＳｎ−３．５Ａｇ基材（融点２２１℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形６０°千鳥形状に加工した開孔率２２．６％の図６に示す貫通孔を有する薄板を作成し、図１に示す方法により、マスキングシートを用いて表面を保護し、表１のマレイミド樹脂組成物をスキージーにより孔部に充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１８０℃で接着し、次いで、Ｎ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００３５】
（実施例６）
１００μｍ厚さのＳｎ−３．５Ａｇ基材（融点２２１℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形６０°千鳥形状に加工した開孔率２２．６％の図６に示す貫通孔を有する薄板を作成し、図１に示す方法により、マスキングシートを用いて表面を保護し、表１に示すフェノール樹脂組成物をスキージーにより孔部に充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１５０℃で接着し、次いで、Ｎ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００３６】
（実施例７）
１００μｍ厚さのＳｎ−３．５Ａｇ基材（融点２２１℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形６０°千鳥形状に加工した開孔率２２．６％の図６に示す貫通孔を有する薄板を作成し、図１示す方法により、マスキングシートを用いて表面を保護し、表１シリコーン樹脂組成物をスキージーによりにより孔部に充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１２０℃で接着し、次いで、Ｎ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００３７】
（実施例８）
１００μｍ厚さでＳｎ−３．５Ａｇ基材（融点２２１℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形６０°千鳥形状に加工した開孔率２２．６％の図６に示す貫通孔を有する薄板を作成し、シルクスクリーン法により表１のエポキシ樹脂組成物Ａを孔部に充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１５０℃で接着し、次いで、Ｎ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００３８】
（実施例９）
１００μｍ厚さでＳｎ／３．５Ａｇ基材（融点２２１℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形並列型に加工した開孔率１９．６％の図５に示す貫通孔を有する薄板を作成し、図１に示す方法により、表１のエポキシ樹脂組成物を、マスキングシートを用いて表面を保護し、スキージーにより孔部に樹脂を充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１５０℃で接着し、次いで、Ｎ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００３９】
（実施例１０）
１００μｍで厚さＳｎ／３．５Ａｇ基材（融点２２１℃）を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形４５°千鳥形状に加工した開孔率３９．３％の図７に示す貫通孔を有する薄板を作成し、図１に示す方法により、表１のエポキシ樹脂組成物を、マスキングシートを用いて表面を保護し、スキージーにより孔部に樹脂を充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１５０℃で接着し、次いで、Ｎ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００４０】
（実施例１１）
１００μｍ厚さのＡｌＮ基材を０．５ｍｍ径、ピッチ１ｍｍで円形６０°千鳥形状に加工した開孔率２２．６％の図６に示す貫通孔を有する薄板を作成し、図１に示す方法によりマスキングシートを用いて表面を保護し、表１に示すエポキシ樹脂組成物Ａをスキージーにより孔部に充填し、接着性高熱伝導シートを作成した。得られたシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に１５０℃で接着し、作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、Ｃｕ基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００４１】
（比較例１）
１００μｍ厚さでＳｎ／０．７５Ｃｕ基材（融点２２７℃）ハンダシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板にＮ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い。比較サンプルを作成した。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した
【００４２】
（比較例２）
１００μｍ厚さでＳｎ／３７Ｐｂ基材（融点１８３℃）ハンダシートを用いてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板にＮ２ボックス中２６０℃、２分でハンダ付けを行い、比較サンプルを作成した。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
【００４３】
（比較例３）
表１のエポキシ樹脂Ａを用いて１００μｍの接着剤層としてテスト用素子が実装されたＳｉＮ基板をＣｕ基板に接着させ、比較サンプルを作成した。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。作成したサンプルの断面観察から剥離、クラックの発生、基板のそりの変化を表面粗さ計で測定した。さらに実装したテスト用素子の信頼性テストを実施した。
上記実施例及び比較例の結果を、表２に示す。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
上記表２に示した結果から明らかなように、本発明の接着性高熱伝導シートとして、複数の貫通孔を有する金属薄板またはセラミックス薄板の貫通孔に樹脂を充填した接着性高熱伝導シートを用いた電子機器装置は、全面にハンダ層を形成させた従来の方法と比較して、断面観察において接着性高熱伝導シート部にクラックの発生および剥離が無く、Ｃｕ基板のそりも非常に小さく抑えることができ、高温信頼性試験、冷熱サイクル試験においても優れた性能を有することがわかる。さらに高い高熱伝導率も維持することができ、接着性高熱伝導シートとし極めて工業的価値は大きいものである。
【００４６】
以上に詳述したように、本発明は前述した問題点に鑑みて、ハンダ層による応力の緩和を、接着性多孔質高熱伝導層を有したシートを用いることにより、発生する応力を低減でき、多孔質の孔の部分に接着性樹脂を充填した構造により、発生する熱応力を低減でき、シート状態で使用することにより、均一な厚みの生産性の高い、高熱伝導率の接着層を形成できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の多孔質シートの製造過程を示す概略断面図。
【図２】本発明の電子機器装置を示す概略上面図。
【図３】本発明の電子機器装置を示す概略断面図。
【図４】本発明の電子機器装置の一部を示す部分断面図。
【図５】本発明に用いる貫通孔の配列の一例を示す概略図。
【図６】本発明に用いる貫通孔の配列の他の一例を示す概略図。
【図７】本発明に用いる貫通孔の配列のさらに他の一例を示す概略図。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・貫通孔を有する金属もしくはセラミックス薄板
２・・・マスキングシート
３・・・剥離シート
４・・・貫通孔
５・・・接着性樹脂
６・・・スキージー
７・・・接着性高熱伝導シート
８・・・Ｃｕ基板
２１・・・基板
２２・・・電子部品素子
２３・・・配線
２４・・・セラミックス基板
２７・・・接着性高熱伝導シート
２８・・・接着性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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