(57)【要約】      （修正有）【課題】電子部品の発熱が容易に放熱され、電子部品が過熱されなくなることにより電子部品の誤動作を防止すること。【解決手段】熱伝導部材４２をマトリクス材４１に含有した熱伝導接合材４を介して発熱体３と放熱体５とを接合した電子装置の製造方法において、前記熱伝導接合材４を介して放熱体５と発熱体３とを熱伝導および接着する接合工程と、続いて、前記熱伝導接合材４からマトリクス材４１を除去し、且つ前記熱伝導部材４２を前記発熱体３と前記放熱体５との間に残すマトリクス材４１除去工程と、残った熱伝導部材４２を加熱する処理または、残った熱伝導部材４２を加圧する処理の少なくとも1つの処理を行う処理工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導部材をマトリクス材に含有した熱伝導接合材を介して発熱体と放熱体とを接合した電子装置の製造方法において、
前記熱伝導接合材を介して放熱体と発熱体とを熱伝導および接着する接合工程と、
続いて、前記熱伝導接合材からマトリクス材を除去し、且つ前記熱伝導部材を前記発熱体と前記放熱体との間に残すマトリクス材除去工程と、
残った熱伝導部材を加熱する処理または、残った熱伝導部材を加圧する処理の少なくとも1つの処理を行う処理工程と、
を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の除去工程は前記電子装置を溶剤が満たされた液中に浸漬することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１、２、４に記載の除去工程は前記電子装置を浸漬した溶剤に超音波を加えながら除去することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の除去工程は前記電子装置を浸漬した溶液を新しい溶液と交換させながら除去することを特徴とする電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱伝導接合材を介して電子部品と放熱体とを接合した電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板に搭載され電子部品は稼動すると発熱する。この熱は充分に放熱されないと電子部品を昇温して、やがて過熱する。そして過熱された電子部品は誤動作する。これを防止するために、電子部品上に放熱体を載置して放熱量を増大させている。具体的には電子部品の発熱を放熱体に熱伝導し、そしてこの放熱体から放熱する。この電子部品と放熱体との間には熱伝導接合材を介在させて熱伝導を容易にしている。従って電子部品の熱は放熱されて降温する。このような技術は下記特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平０６−２０９０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、電子情報機器は高機能化、高性能化が要求されている。これに伴い電子部品の発熱量が増えている。このために特許文献１に開示されている技術では電子部品の発熱を充分に放熱できなくなってきている。この特許文献１に開示されている熱伝導接合材は熱伝導部材である窒化アルミニウムをマトリックスであるアクリル樹脂に内包したシート状のものである。このためにアクリル樹脂が各窒化アルミニウム間に介在している。この介在するアクリル樹脂は熱抵抗が大きい。このアクリル樹脂が各熱伝導部材間の熱抵抗を増大している。つまり熱伝導率を小さくしている。このために電子部品の熱が放熱体に効率良く熱伝導されない。従って電子部品の発熱を充分に放熱できなくて過熱される。そして電子部品は誤動作をする。
【０００４】
本発明の目的は各熱伝導部材の間に介在している熱抵抗の大きいマトリックスを除去して、各熱伝導部材を直接接触させる。さらに加圧によって各熱伝導部材の熱伝導部材の密度を高め、且つ加熱によって各熱伝導部材の接触面積を増大させる。従って電子部品と放熱体との間に介在する熱伝導接合材の熱抵抗を小さくし、換言すると熱伝導接合材の熱伝導率を向上させて、電子部品の発熱を効率良く放熱部材に熱伝導させる。従って電子部品の発熱は効率良く放熱体から大気に放熱される。そして電子部品は過熱されることなく降温され、電子部品が誤動作することを防止できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は熱伝導部材をマトリックス材に含有した熱伝導接合材を介して発熱体と放熱体とを接合した電子装置の製造方法において、前記熱伝導接合材を介して放熱体と発熱体とを熱伝導および接着する接合工程と、続いて、前記熱伝導接合材からマトリックス材を除去し、且つ前記熱伝導部材を前記発熱体と前記放熱体との間に残すマトリックス材除去工程と、残った熱伝導部材を加熱する処理または、残った熱伝導部材を加圧する処理の少なくとも1つの処理を行うものである。
【０００６】
つまり熱伝導接合材はマトリックス材除去工程にて発熱体と放熱体との間に熱伝導部材を残してマトリックス材が除去される。このマトリックス材は熱抵抗が大きい。熱抵抗が大きいマトリックス材を除去されたため各熱伝導接合材が直接接触する。このため熱が直接各熱伝導接合材を伝導される。したがって熱抵抗が小さくなり、つまり熱伝導率が向上する。そして発熱体と前記放熱体との間に残った熱伝導部材の周囲には空隙部が生じている。そして熱伝導部材が押圧される。このため空隙部に熱伝導部材が押入れられて熱伝導接合材内の熱伝導部材の密度が高くなる。更に熱伝導部材が加圧される。そして熱伝導部材が押し潰され、熱伝導部材相互の接触面積が多くなる。また加熱されて熱伝導部材相互が溶融結合される。従って熱抵抗が低い熱伝導接合材を得ることができる。結果として電子部品で発生した熱は熱伝導接合材を介して放熱体に効率良く熱伝導される。
【発明の効果】
【０００７】
上述したように本発明の電子装置の製造方法は各熱伝導部材の間に介在している熱抵抗の大きいマトリックスを除去して、各熱伝導部材を直接接触させる。さらに加圧によって各熱伝導部材の熱伝導部材の密度を高め、加熱によって各熱伝導部材の接触面積を増大させる。従って熱伝導接合材の熱抵抗を低くできる。つまり熱伝導接合材の熱伝導率を向上できる。そして電子部品の発熱は効率良く放熱体に熱伝導される。このために電子部品の発熱は容易に放熱体から放熱されて、電子部品が過熱されることがない。従って電子部品の誤動作を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【０００９】
本発明の実施の形態を説明する。
＜第１の実施例＞
図１は、本発明の電子装置の製造方法を説明する工程図である。
１は熱伝導接合材を介してと電子部品と放熱体とを接合した電子装置体、２は配線基板、３は発熱体で具体的には電子部品、４はマトリックス材に熱伝導部材を内包した熱伝導接合材、４１は熱伝導部材を内包するマトリックス材、４２はマトリックス材に内包された熱伝導部材、５は放熱体いわゆるヒートシンク、６は封止樹脂、７はマトリックス材を除去された熱伝導接合材を介してと電子部品と放熱体とを接合した電子装置である。
【００１０】
（１）図1−(a)の塗布工程に示すように電子部品３が配線基板２の上に搭載されている。この電子部品３の上に熱伝導接合材４を載置する。この熱伝導接合材４の大略は熱伝導部材4２とマトリックス材４１とを混合した物である。このマトリックス材４１は、例えばシリコーンオイルである。熱伝導部材4２は具体的には熱伝導部材4２１と熱伝導部材4２２とからなる。この熱伝導部材4２１は例えばSn-Bi合金粒子であり、粒径は１μｍφから50μｍφであり、溶融温度は５０度C〜２００度Cである。そして熱伝導部材4２２は銀で被覆された銅粒子であり、粒径は１０μｍφから２００μｍφであり、溶融温度は９００度C〜２２００度Cである。熱伝導部材4２１と熱伝導部材4２２との混合比率は重量比率で１：１である。熱伝導部材4２１は上述したSn-Bi合金粒子以外にIn、Sn、Bi、Pbを少なくとも1つを含有する合金を使用できる。例えばIn-Sn-Bi合金、In-Bi合金、In-Sn合金、Sn-Bi合金、Sn-Pb合金等である。熱伝導部材4２２は上述した銅以外にAu、Ag、AgでメッキしたAl2O3、 AgでメッキしたAlNを使用できる。
【００１１】
そして熱伝導部材4２は熱伝導接合材４の総体積割合で55vol%である。
【００１２】
本実施例１の熱抵抗を測定するために電子部品３の代わりに12.5mmの正方形、厚み2.0mmの銅板２を使用した。
【００１３】
（２）続いて図1(b)の載置工程に示すように上述した熱伝導性接合材４を介して電子部品３と放熱体５とが位置合わせされる。そして電子部品３と熱伝導接合材４と加圧加熱される。そして電子装置体１となる。
【００１４】
本実施例の熱抵抗を測定するために放熱体５の代わりに具体的には12.5mmの正方形、厚み2.0mmの銅板１を使用した。従って熱伝導性接合材４を介して銅板2枚を位置合わせして配置されている。
【００１５】
（３）次に、図1(c)の除去工程に示すように熱伝導性接合材４のマトリックス材４１を溶剤であるキシレンにより溶解除去した。従って熱伝導部材４２が電子部品３と放熱体５との間に残こる。具体的には溶剤を満たした浴槽に電子装置体１を浸漬し、この浴槽内の溶剤に超音波を約１０分〜２０分間加えた。このようにしてマトリックス材４１は９５％から１００％除去できた。溶剤として上述したキシレン以外にアセトン、トルエン等の有機溶剤を使用できる。マトリクス材４１が溶解した溶液を取換えながらマトリックス材４１を溶解除去すると望ましい。あるいは溶剤を浴槽内とマトリックス材４１を濾過する濾過機とを循環させ、そして濾過機で溶解したマトリクス材４１を排出してもよい。
【００１６】
（４）続いて、図1(d)の接合工程に示すように電子部品３と放熱体５との間に残った熱伝導部材4２を介して電子部品３と放熱体５とが配置されている。そして熱伝導部材4２を介して電子部品３と放熱体５とを加熱圧着する。具体的には放熱体５の上方から加熱可能なプレス機を使用して加熱と加圧を行う。熱伝導接合材４はマトリクス材４１を除去されたために、熱伝導部材４２の各粒子間に空隙部が生じている。そして熱伝導部材４２が加圧される。従ってこの空隙部に粒径の小さい熱伝導部材４２１が押入れられ、そして熱伝導接合材内４の熱伝導部材４２の密度が高くなる。更に熱伝導部材４２が加圧される。そして各熱伝導部材４２が押し潰され、熱伝導部材４２相互の接触面積が多くなる。更に熱伝導接合材４は加熱される。まず最初に溶融温度の低い熱伝導部材４２１が溶融され、そして溶融されていない熱伝導部材４２２の表面を覆う。従って熱伝導部材４２２相互が溶融された熱伝導部材４２１を介して結合される。
【００１７】
このようにして電子装置７が作製される。この電子装置７は本実施例の熱抵抗を測定するための試料１となる。この試料１の詳細は熱伝導接合材４を介して銅板１と銅板２が形成されている。
【００１８】
（５）更に図(e)に示す充填工程のように熱伝導接合材４の周囲に封止樹脂６を形成する。具体的にはこの周囲にディスペンサー装置を使用して封止樹脂６を設ける。この封止樹脂６はエポキシ樹脂である。
【００１９】
封止樹脂６は上述したエポキシ樹脂以外にフェノール樹脂、シリコーンゲル、シリコーンゴム等を使用できる。
＜第２の実施例＞
実施例２が実施例１と異なる点は接合工程(d)のみである。実施例２はこの接合工程の接合が加圧のみで行なわれた点だけである。具体的な加圧力は１０kg/平方cmである。その他は実施例１と同様にして電子装置７を作製した。この電子装置７は本実施例の熱抵抗を測定するための試料２となる。
＜第３の実施例＞
実施例３が実施例１と異なる点は接合工程(d)のみである。実施例３はこの接合工程          が加熱のみで行なわれた点だけである。具体的な加熱温度は１５０度Ｃ―０．５時間その他は実施例１と同様にして電子装置７を作製した。この電子装置７は本実施例の熱抵抗を測定するための試料３となる。但し、放熱体５の自重が熱伝導部材４２にかかる。
＜比較例＞
比較例が実施例１と異なる点は除去工程(c)、接合工程(d)、充填工程(e)の工程が無いことである。つまり従来から一般に使用されている製造方法である。この電子装置７は本実施例の熱抵抗を測定するための試料４となる。
＜評価試験＞
上記実施例1〜３と比較例とで作成された試料1〜４の熱抵抗を測定した。
【００２０】
図２はＡＳＴＭＤ  ５４７０に準拠した熱抵抗率の測定方法を説明する概念図である。
【００２１】
図２に示すように、熱伝導接合材４を介して銅板１，２をもうけた試料を上面から冷却ユニットで冷却し、下面からヒーターユニットで加熱する。そして銅板２の温度Ｔ２と、銅板１の温度Ｔ１との温度を測定した。
そして熱抵抗は下記の算術式にて求められる。
【００２２】
Ｒ  ＝  （Ｔ２−Ｔ１）・Ｓ／Ｑ
上記略記号は具体的に
Ｒ；熱抵抗（度Ｃ・平方cm / Ｗ）
Ｔ２；銅板２の温度（度Ｃ）
Ｔ１；銅板１の温度（度Ｃ）
Ｓ；銅板の面積（平方cm）
Ｑ；出力（Ｗ）である。
上記測定方法にて各試料１〜４の熱抵抗を測定した。測定結果は下記のとおりである。
【００２３】
実施例１の熱抵抗値は約０．０３度Ｃ・平方cm / Ｗであった。実施例２の熱抵抗値は約０．０５度Ｃ・平方cm / Ｗであった。実施例３の熱抵抗値は約０．０５度Ｃ・平方cm / Ｗであった。実施例４の熱抵抗値は約０．１０度Ｃ・平方cm / Ｗであった。
【００２４】
評価結果として実施例１は比較例に比べ約３倍の効率向上である。実施例２、３は比較例に比べ約２倍の効率向上である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明による電子装置の製造方法は各熱伝導部材の間に介在している熱抵抗の大きいマトリックスを除去し、各熱伝導部材を直接接触させる。さらに加圧によって各熱伝導部材の熱伝導部材の密度を高め、加熱によって各熱伝導部材の接触面積を増大させる。従って熱伝導接合材の熱抵抗を低くできる。つまり熱伝導接合材の熱伝導率を向上できる。そして電子部品の発熱は効率良く放熱体に熱伝導される。つまり電子部品の発熱は容易に放熱体から放熱されて電子部品が過熱されることがない。従って電子部品の誤動作を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の電子装置の製造方法を説明する工程図、
【図２】熱抵抗率の測定方法を説明する概念図、
【符号の説明】
【００２７】
１  電子装置体、
２  配線基板、
３  発熱体（電子部品）、
４  熱伝導接合材、
４１  マトリックス材、
４２  熱伝導部材、
５  放熱体（ヒートシンク）、
６  封止樹脂、
７  電子装置である。
【図１】
2005277083.tif 000003
【図２】
2005277083.tif 000004