JP2008189763A - 絶縁塗料、放熱絶縁塗料、電子部品及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な絶縁塗料、絶縁性、放熱性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な放熱絶縁塗料、該絶縁塗料又は放熱絶縁塗料を用いてなる電子部品、並びに、該放熱絶縁塗料を用いてなる半導体装置を提供する。
【解決手段】Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体及び／又はその水素化物と粘着性付与樹脂とを有する樹脂組成物、並びに、溶剤を含有する絶縁塗料であって、前記樹脂組成物１００重量部に対して、前記溶剤を５０〜１５０重量部含有する絶縁塗料。
【選択図】なし

Description

本発明は、絶縁性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な絶縁塗料、絶縁性、放熱性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な放熱絶縁塗料、該絶縁塗料又は放熱絶縁塗料を用いてなる電子部品、並びに、該放熱絶縁塗料を用いてなる半導体装置に関する。

電子部品は、年々小型化及び多機能化が進んでおり、これを制御する電子部品においては、絶縁コーティング材を塗付して保護コーティング膜を形成する処理が施されている。
従来、絶縁塗料として、例えば、特許文献１には、アクリル樹脂、ポリオレフィン、又はポリウレタンを用い、溶剤として酢酸ｎ−ブチルを用いた絶縁塗料が開示されている。
しかしながら、このような絶縁塗料を用いた場合、電子部品への絶縁塗料の塗布工程で塗布不良等が発生した場合、一旦塗布した絶縁塗膜を除去しようとした場合に電子部品に損傷を与えてしまう場合があった。

また、近年、発熱性電子部品の高性能化や小型化により、いかに発熱性電子部品から熱を効率よく発散させていくかという要求が高まっている。電子部品から熱を発散させるには、従来、放熱シート、放熱スペーサー、放熱グリース、フェーズチェンジ型放熱部材等の放熱材料が用いられており、熱をより効率よく発散させる方法としては、これらの放熱材料を薄膜化させて用いることが好適であるとされている。特に、容易に薄膜化させることができ、かつ、安価であることから、放熱グリースが好適であるとされている。
しかし、従来の放熱グリースは、含有されるベース油分が時間の経過とともに分離しまうため、発熱性電子部品に用いると熱抵抗が上昇し、放熱性が低下するという問題があった。

例えば、特許文献２には、増ちょう剤を含有する潤滑油と熱伝導性粉体とからなる放熱グリースが開示されている。特許文献２に開示された放熱グリースは、塗布性が高く、かつ、ベース油分の分離を極度に抑えることができるため、作業性、放熱性に優れたものとなるとされている。
しかし、特許文献２に記載された放熱グリースでは、平均粒径の比較的大きな熱伝導性粉体が用いられているため、薄膜化することが困難であり、充分な放熱ができないという問題があった。

このような問題に対し、特許文献３には、オルガノポリシロキサン、一定の粒径のアルミナ粉、及び、窒化アルミニウム粉からなる放熱グリースが開示されている。特許文献３に開示された放熱グリースは、熱伝導性が高く、また、薄膜化が容易であるため放熱性に優れるとされている。
しかしながら、このような放熱グリースは、長期間の使用とともに放熱性が低下し、また、半導体チップ等の部材に対して塗布する部位を誤った場合には剥離することができないという問題があった。
特開２００５−１３２９６６号公報 特開平３−１０６９９６号公報 特開２００４−９１７４３号公報

本発明は、上記現状に鑑み、絶縁性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な絶縁塗料、絶縁性、放熱性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な放熱絶縁塗料、該絶縁塗料又は放熱絶縁塗料を用いてなる電子部品、並びに、該放熱絶縁塗料を用いてなる半導体装置を提供することを目的とする。

本発明は、Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体及び／又はその水素化物と粘着性付与樹脂とを有する樹脂組成物、並びに、溶剤を含有する絶縁塗料であって、前記樹脂組成物１００重量部に対して、前記溶剤を５０〜１５０重量部含有する絶縁塗料である。
以下に本発明を詳述する。

本発明者らは、鋭意検討の結果、絶縁塗料において、Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体及び／又はその水素化物と粘着性付与樹脂とを含有させることにより、絶縁性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な絶縁塗料を得ることができ、更に、この絶縁塗料を用いることにより長期間に渡って絶縁性、及び、放熱性に優れる放熱絶縁塗料を得ることができるということを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明の絶縁塗料は、Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体及び／又はその水素化物と粘着性付与樹脂とを有する樹脂組成物を含有する。
上記Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体又はその水素化物としては特に限定されず、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体ゴム（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体ゴム（ＳＩＳ）、スチレン−ビニル・イソプレン−スチレンブロック共重合体ゴム（ＳＶＩＳ）、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体ゴム（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレンブロック共重合体ゴム（ＳＥＰＳ）、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレン共重合体ゴム（ＳＢＢＳ）等が挙げられる。なかでも、剥離性の観点からは、ＳＢＳ又はＳＢＢＳが好ましく、耐熱性の観点からは、ＳＢＢＳ、ＳＥＢＳ、ＳＩＢＳが好ましい。
また、上記Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体として、ブタジエン骨格を有するものは、乾燥後の塗膜強度に優れることから好ましい。なかでも、ブタジエン骨格を有するＡ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体としては、剥離性、耐熱性、塗膜強度を兼ね備える点から、ＳＢＢＳが特に好ましく用いられる。
なお、上記Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体におけるスチレン含有量としては特に限定されないが、好ましい下限は２０ｍｏｌ％、好ましい上限は６０ｍｏｌ％である。２０ｍｏｌ％未満であると、本発明の絶縁塗料の接着性が強すぎ、塗布乾燥後剥離が難しくなることがあり、６０ｍｏｌ％を超えると、塗布乾燥後の本発明の絶縁塗料が堅くなりすぎ、密着性が不充分になることがある。

上記樹脂組成物において、上記Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体及び／又はその水素化物の含有量の好ましい下限は３０重量％、好ましい上限は９０重量％である。３０重量％未満であると、本発明の絶縁塗料の防湿性が劣ることがあり、９０重量％を超えると、ガラス、プリント基板、半導体チップ等の部材との接着性が劣ることがある。より好ましい下限は４０重量％、より好ましい上限は８５重量％であり、更に好ましい下限は５０重量％、更に好ましい上限は８０重量％である。

上記樹脂組成物は、粘着性付与樹脂を含有する。
上記粘着性付与樹脂を含有することにより、本発明の絶縁塗料のガラス、プリント基板、半導体チップ等の部材に対する接着性を向上させることができる。

上記粘着性付与樹脂としては特に限定されないが、石油系樹脂、ロジン系樹脂、及び、テルペン樹脂からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。

上記石油系樹脂としては特に限定されず、例えば、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂環式系石油樹脂、脂肪族／芳香族共重合系石油樹脂及びそれらの水添石油樹脂が挙げられる。

上記ロジン系樹脂としては特に限定されず、例えば、ロジン、ロジン変性樹脂及びその誘導体等が挙げられる。
上記テルペン系樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリテルペン、テルペンフェノール系樹脂及びそれらの水添樹脂等が挙げられる。

上記粘着性付与樹脂の市販品としては、例えば、ＫＥ３１１、ＫＥ６０４、Ｐ１００、Ｐ１２５、Ｐ１４０、Ｍ１００、Ｍ１１５、Ｍ１３５、スーパーエステルＡ１００、Ｓ１００、ビームセット１０１、１０２（荒川化学社製）、ＹＳレジンＴＯ１２５、ＴＲ１０５、クリアロンＰ１２５、クリアロンＭ１１５、クリアロンＫ１１０、クリアロンＫ４０９０（ヤスハラケミカル社製）等が挙げられる。

上記粘着性付与樹脂の軟化点としては特に限定されないが、環球法により測定した好ましい下限が１００℃、好ましい上限が１５０℃である。１００℃未満であると、本発明の絶縁塗料の耐湿性が劣ることがあり、１５０℃を超えると、本発明の絶縁塗料の密着性に劣ることがある。より好ましい下限は１１０℃、より好ましい上限は１４０℃である。

上記樹脂組成物において、上記粘着性付与樹脂の含有量としては、好ましい下限が１０重量％、好ましい上限が７０重量％である。１０重量％未満であると、ガラス、プリント基板、半導体チップ等の部材との接着性が劣ることがあり、７０重量％を超えると、本発明の絶縁塗料の防湿性が劣ることがある。より好ましい下限は１５重量％、より好ましい上限は６５重量％であり、更に好ましい下限は２０重量％、更に好ましい上限は６０重量％である。

本発明の絶縁塗料は、溶剤を含有する。
上記溶剤としては特に限定されず、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶剤、エタノール、ブタノール等のアルコール系溶剤、パラフィン油、ナフテン油等のパラフィン系溶剤、ミネラルターペン、ナフサ等の石油系溶剤等が挙げられる。

上記溶剤の含有量は、上記樹脂組成物１００重量部に対して下限が５０重量部、上限が５００重量部である。５０重量部未満であると、本発明の絶縁塗料の粘度が高くなりすぎ、所望の形状に塗工することができず、５００重量部を超えると、本発明の絶縁塗料の粘度が低くなりすぎ、塗工後の形状を維持することが困難となる。好ましい下限は６０重量部、好ましい上限は３００重量部である。

また、本発明の絶縁塗料の乾燥を室温で行う場合は、作業性も考慮して上記溶剤としては、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の沸点が７０℃以上１４０℃以下であるものを用いることが好ましい。沸点が７０℃未満であると、皮張り等作業性に問題が生じる場合があり、沸点が１４０℃を超えると、溶剤が充分に乾燥しない場合がある。

本発明の絶縁塗料、更にシランカップリング剤を含有することが好ましい。
上記シランカップリング剤としては特に限定されず、例えば、（メタ）アクリロキシ系、アミノ系、イソシアヌル系又はこれらの混合物等が挙げられる。

上記シランカップリング剤の具体的なものとしては、例えば、ＫＢＭ−６０２、ＫＢＭ−５１０３、ＫＢＭ―１４０３、ＫＢＭ―５０３、ＫＢＥ―９００７、Ｘ１２−９６５（いずれも信越化学工業社製）等が挙げられる。

上記シランカップリング剤の含有量としては特に限定されないが、上記樹脂組成物１００重量部に対して好ましい下限が０．１重量部、好ましい上限が５重量部である。０．１重量部未満であると、ガラス、プリント基板、半導体チップ等の部材との接着性が劣ることがあり、５重量部を超えると、耐湿性が劣ることがある。より好ましい下限は０．３重量部、より好ましい上限は３重量部である。

また、本発明の絶縁塗料は、必要に応じて充填剤、改質剤、消泡剤、着色剤、接着性付与剤等を含有してもよい。

上記充填剤としては特に限定されず、例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。なお、上記充填剤は、微粉末状であることが好ましい。

上記改質剤としては特に限定されず、例えば、ナフテン酸マンガン、オクテン酸マンガン等の有機酸金属塩等が挙げられる。このような改質剤を含有させることにより、本発明の絶縁塗料は、より乾燥性に優れたものとなる。

上記消泡剤としては特に限定されず、例えば、シリコーン系オイル、フッ素オイル、ポリカルボン酸系ポリマー等の公知の消泡剤が挙げられる。

上記着色剤としては特に限定されず、例えば、公知の無機顔料、有機系顔料、有機系染料等が挙げられる。

本発明の絶縁塗料は、粘度の好ましい下限が０．１Ｐａ・ｓ、好ましい上限が５０Ｐａ・ｓである。

本発明の絶縁塗料は、更に、放熱絶縁フィラーを含有することにより放熱絶縁塗料として好適に使用することができ、好ましい。上記放熱絶縁フィラーを含有することにより、本発明の絶縁塗料を塗布・乾燥させた後に高い絶縁性と放熱性とを担保させることができる。このような本発明の絶縁塗料に放熱絶縁フィラーを含有させた放熱絶縁塗料もまた、本発明の１つである。
すなわち、本発明の放熱絶縁塗料は、Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体及び／又はその水素化物と粘着性付与樹脂とを有する樹脂組成物、溶剤、並びに、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、及び、酸化亜鉛からなる群より選択される少なくとも１種からなる放熱絶縁フィラーを含有する放熱絶縁塗料であって、前記樹脂組成物１００重量部に対して、前記溶剤を５０〜１５０重量部含有するものである。

本発明の放熱絶縁塗料において、上記Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体及び／又はその水素化物と粘着性付与樹脂とを有する樹脂組成物、並びに、溶剤としては、上述した本発明の絶縁塗料と同様のものが挙げられる。
上記放熱絶縁フィラーは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、及び、酸化亜鉛からなる群より選択される少なくとも１種からなるものである。これらの放熱絶縁フィラーを含有することで本発明の放熱絶縁塗料の耐湿性が向上する。なかでも、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素より選択される少なくとも１種からなることが好ましい。

上記放熱絶縁フィラーの平均粒子径としては特に限定されないが、好ましい下限は０．１μｍ、好ましい上限は５μｍである。０．１μｍ未満であると、充分な放熱性が得られないことがあり、５μｍを超えると、本発明の放熱絶縁塗料の塗布乾燥後の厚みを所望の薄さにすることができないことがある。

このような放熱絶縁フィラーの含有量としては、上述した樹脂組成物１００重量部に対して、好ましい下限が１００重量部、好ましい上限が９００重量部である。１００重量部未満であると、放熱性が充分に得られないことがあり、９００重量部を超えると、ガラス、プリント基板、半導体チップ等の部材に対する接着性が低下することがある。より好ましい下限は１２５重量部、より好ましい上限は７５０重量部であり、更に好ましい下限は１５０重量部、更に好ましい上限は６００重量部である。

本発明の放熱絶縁塗料は、半導体チップ等の部材の放熱用途目的に好適に用いられる。
上述した本発明の絶縁塗料からなる絶縁膜、又は、本発明の放熱絶縁塗料からなる放熱絶縁膜を有する電子部品もまた、本発明の１つである。

本発明の絶縁塗料又は本発明の放熱絶縁塗料を用いて絶縁される電子部品としては、例えば、マイクロコンピュータ、トランジスタ、コンデンサ、抵抗、リレー、トランス、及び、これらを搭載した実装回路板等が挙げられ、更にこれら電子部品に接合されるリード線、ハーネス、フィルム基板等も含むことができる。

また、図１のように、半導体チップ４と半導体用部材６と放熱部材３とを有する半導体装置１であって、上記半導体チップ４は、一方の面が該一方の面に設けられた電気的接続端子５を介して上記半導体用部材６と電気的に接続され、他方の面が該他方の面に設けられた本発明の放熱絶縁塗料からなる放熱絶縁膜２を介して上記放熱部材３と接続されている半導体装置１もまた、本発明の１つである。なお、図１は、本発明の放熱絶縁塗料を用いてなる半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。

本発明によれば、絶縁性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な絶縁塗料、絶縁性、放熱性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な放熱絶縁塗料、該絶縁塗料又は放熱絶縁塗料を用いてなる電子部品、並びに、該放熱絶縁塗料を用いてなる半導体装置を提供することができる。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１〜３、比較例１）
表１に示す組成比になるように各成分を配合し、４０℃で加温しながら３時間攪拌することにより実施例１〜３及び比較例１の絶縁塗料を調製した。

＜評価＞
実施例１〜３及び比較例１で得られた絶縁塗料について以下の評価を行った。結果を表１に示した。

（１）剥離性
実施例１〜３及び比較例１の絶縁塗料について、乾燥後の塗膜が１０ｃｍ×１０ｃｍ×８０μｍとなるようにガラス基板に塗布した後、乾燥させてカッター刃にて剥離し、材料のガラス基板への付着なく剥離できた場合を○、付着無く剥離はできるが剥離した膜が破れた場合を△、付着が見られた場合を×とした。

（２）透湿度
実施例１〜３及び比較例１の絶縁塗料について、ＪＩＳＺ０２０８の「防湿包装材料の透湿度試験方法（カップ法）」に準じ試験を行った。なお、塗膜については、フッ素樹脂板に塗膜の厚みが１００μｍとなるように絶縁塗料を塗布し、２５℃で２４時間乾燥し試験塗膜を作製した。

（実施例４、５、比較例２）
表２に示す組成比になるように各成分を配合し、４０℃で加温しながら３時間攪拌することにより実施例４、５及び比較例２の放熱絶縁塗料を調製した。

＜評価＞
実施例４、５及び比較例２で得られた放熱絶縁塗料について以下の評価を行った。結果を表２に示した。

（１）剥離性
実施例４、５及び比較例２の放熱絶縁塗料について、乾燥後の塗膜が１０ｃｍ×１０ｃｍ×８０μｍとなるようにガラス基板に塗布した後、乾燥させてカッター刃にて剥離し、材料のガラス基板への付着なく剥離できた場合を○、付着無く剥離はできるが剥離した膜が破れた場合を△、付着が見られた場合を×とした。

（２）初期の熱抵抗測定
実施例４、５及び比較例２に記載の放熱絶縁塗料を、先端が□１０ｍｍのヒーターを埋め込んだ銅製治具と、□１０ｍｍの銅製冷却治具との間に試料を挟み、４．２ｋｇの荷重をかけてセットした後、ヒーターに電力２０Ｗをかけて３０分間保持し、銅製ヒーターケースと銅板との温度差（℃）を測定し、下記式により算出した。
熱抵抗（℃／Ｗ）＝温度差（℃）／電力（Ｗ）

（３）ヒートサイクル後の熱抵抗測定
ヒートサイクル装置に（２）で用いた銅製治具と銅製冷却治具に試料を挟みこんだ状態のままセットし、−４０℃×３０分間→１２０℃×３０分間を１サイクルとする試験を２０００サイクル行った後、（２）と同様にして熱抵抗を測定した。

本発明によれば、絶縁性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な絶縁塗料、絶縁性、放熱性、及び、半導体チップ等の部材に対する接着性に長期間優れ、かつ、必要に応じて容易に部材から剥離可能な放熱絶縁塗料、該絶縁塗料又は放熱絶縁塗料を用いてなる電子部品、並びに、該放熱絶縁塗料を用いてなる半導体装置を提供することができる。

本発明の放熱絶縁塗料を用いてなる半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 半導体装置
２ 放熱絶縁膜
３ 放熱部材
４ 半導体チップ
５ 電気的接続端子
６ 半導体用部材

Claims (7)

1. Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体及び／又はその水素化物と粘着性付与樹脂とを有する樹脂組成物、並びに、溶剤を含有する絶縁塗料であって、前記樹脂組成物１００重量部に対して、前記溶剤を５０〜１５０重量部含有することを特徴とする絶縁塗料。
2. Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体は、ブタジエン骨格を有することを特徴とする請求項１記載の絶縁塗料。
3. ブタジエン骨格を有するＡ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体は、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレン共重合体であることを特徴とする請求項２記載の絶縁塗料。
4. 粘着性付与樹脂は、石油系樹脂、ロジン系樹脂、及び、テルペン樹脂からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の絶縁塗料。
5. Ａ−Ｂ−Ａ型スチレンブロック共重合体及び／又はその水素化物と粘着性付与樹脂とを有する樹脂組成物、溶剤、並びに、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、及び、酸化亜鉛からなる群より選択される少なくとも１種からなる放熱絶縁フィラーを含有する放熱絶縁塗料であって、前記樹脂組成物１００重量部に対して、前記溶剤を５０〜１５０重量部含有することを特徴とする放熱絶縁塗料。
6. 請求項１、２、３若しくは４記載の絶縁塗料からなる絶縁膜、又は、請求項５記載の放熱絶縁塗料からなる放熱絶縁膜を有することを特徴とする電子部品。
7. 半導体チップと半導体用部材と放熱部材とを有する半導体装置であって、
   前記半導体チップは、一方の面が該一方の面に設けられた電気的接続端子を介して前記半導体用部材と電気的に接続され、他方の面が該他方の面に設けられた請求項５記載の放熱絶縁塗料からなる放熱絶縁膜を介して前記放熱部材と接続されている
   ことを特徴とする半導体装置。

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