JP3468615B2 - 充填材及び接着性シート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板等の電子部品
に用いられる樹脂への充填材とそれを用いた接着性シー
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】回路基板等の電子部品には、その特性を
向上し信頼性を一層高めることを狙いに、エポキシ樹脂
やポリイミド樹脂等の樹脂に無機質の充填材を混合した
コンパウンドが用いられている。例えば、ＩＣの封止材
や半導体素子のポッティング材等には熱膨張率の緩和や
熱伝導率の向上を目的として酸化ケイ素が充填材として
使用されているし、回路基板の製造や電子部品の接着等
に用いられるプリプレグ等の接着性のシートには熱伝導
率を向上する目的で酸化アルミニウムや窒化アルミニウ
ム等が充填されている。

【０００３】しかし、近年の電子機器の高性能化に伴
い、上述のコンパウンドについて、いろいろな特性が要
求されてきている。例えば、回路基板の製造に用いられ
絶縁部分になるプリプレグに代表される接着性シートに
関しては、電源等の分野での大電力化による高発熱化に
対応できるように、より高熱伝導化が要求されている
し、又、無線関連機器分野での高周波動作化に対応し
て、一層の低誘電率化が要求されている。

【０００４】無機質充填材を含有した接着性シートとし
て、特開平５−１７９２１０号公報に高熱伝導化の為に
熱伝導性充填材を用いることが、又、特開平４−２６８
３４０号公報に低誘電率化の為に低誘電率の無機質充填
材を用いることが開示されている。即ち、窒化硼素（以
下単にＢＮで表す）は、高電気絶縁性、高熱伝導性を有
し、しかも、低誘電率なので、高周波に対する有望な充
填材と目されている。

【０００５】しかし、ＢＮは化学的に安定であり、コン
パウンド化するに際し、カップリング剤が有効に作用し
にくいという問題がある。特開平７−３３９８３号公報
では、ＢＮ粉末にアミノ変性シリコーンオイルを被覆す
ることを開示しているが、この方法では単にＢＮ表面に
カップリング剤が被覆しているためか、エポキシ等の樹
脂について樹脂／ＢＮの接着力は必ずしも満足できるも
のでない。この故に、回路基板用の接着シートを得よう
とするとその接着強度が低下したり、封止材として用い
ると耐湿性が劣るという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の従来技
術の実状に鑑みてなされたもので、その目的は、電気絶
縁性、熱伝導性に優れ、しかも低誘電率のＢＮを用い
て、カップリング剤が強固に反応、固定され、樹脂とり
わけエポキシ樹脂との密着性に優れる充填材を提供する
ことにある。又、本発明は、前記充填材を用いた電気絶
縁性、熱伝導性に優れ、しかも低誘電率の接着性シート
を提供することであり、特に、高温に曝されてもその接
着強度が低下することのない、耐熱性に優れる接着性シ
ートを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＢＮを酸化雰
囲気中で加熱してなるＢとＮを含有する無機物の充填材
であって、該充填材をカップリング剤で処理したもの
が、ＣＨ伸縮振動による赤外線吸収スペクトルを有し、
しかも２００℃に加熱した時の重量減少率と６００℃に
加熱した時の重量減少率の差が１％以上２０％以下であ
ることを特徴とする充填材である。更に、本発明は、前
記の充填材を含有することを特徴とする接着性シートで
ある。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。ＢＮに
は、六方晶ＢＮ、立方晶ＢＮ等いろいろな結晶構造のも
のが知られているが、本発明では、いずれをも用いるこ
とができる。これらＢＮの中で工業的規模で入手し易
く、安価であることから、六方晶ＢＮが好ましい。前記
のＢＮは樹脂に混合使用されるので、粒子径が２００μ
ｍ以下の粉末状であることが望ましいが、樹脂及び／又
はカップリング剤との混合において破砕されることもあ
り、特に限定する必要はない。

【０００９】本発明者らは、前記ＢＮを酸化雰囲気中で
加熱したものを樹脂の充填材に用いるときに、充填時に
併せて用いるカップリング剤と強固に反応し、電気絶縁
性と熱伝導性に優れ、誘電率の低い、しかも耐熱性に優
れる接着性シートを容易に得ることができることを、実
験的に見い出し、本発明に至ったものである。

【００１０】即ち、前記ＢＮは、大気中、酸素中等の酸
化雰囲気中で加熱するとき重量増加を示すが、本発明で
は１重量％以上４０重量％以下のものであり、加熱条件
を８００℃〜１３００℃の範囲で１〜８時間とすること
で得られる。８００℃未満では所定の重量増加を達する
に時間を必要とするし、１３００℃を越える温度では重
量増加があまりにも速やかに進行し再現良く所望の重量
増加とすることが容易でないからである。更に、経済的
な時間内に、再現性良く、所望の重量増加をさせる為
に、酸素中又は大気中で９００℃〜１１００℃の温度範
囲で加熱することが好ましく、とりわけ９００〜１００
０℃が好適である。又、酸化雰囲気としてオゾン含有気
体や酸素プラズマ等を必要に応じて適用し、より低温で
ＢＮの重量増加を起こさせても良い。

【００１１】本発明において、前記ＢＮの重量増加率は
１重量％以上４０重量％以下である。１重量％未満の場
合には、カップリングとの反応が不充分で、接着性シー
トの硬化体のプレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）後の
剥離強度が低下し、耐熱性が充分でない。又、４０重量
％を越える場合にも、理由は不明であるが、やはり接着
性シートの硬化体のＰＣＴ後の剥離強度が低下し、耐熱
性が不十分となる。２重量％以上３５重量％以下の範囲
が接着性シートの硬化体のＰＣＴ後の剥離強度が低下し
ないので好ましい。とりわけ７重量％以上２０重量％以
下の範囲は、初期の剥離強度が高く、しかもＰＣＴ後の
剥離強度が高く維持されるので好適である。

【００１２】上述のＢＮを酸化雰囲気中で加熱したもの
（以下「ＢとＮを含有する無機物」という）は樹脂に充
填されるに先立ち、トルエン等の溶剤中で直接にカップ
リング剤に接触させて、カップリング処理が施されるこ
とが望ましい。しかし、簡便的に樹脂との混合時にカッ
プリング処理することを妨げるものではない。カップリ
ング剤としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌなどのアルコ
キシドやそれらの変性品種等の市販のもので良いが、前
記樹脂の種類に併せて適宜選択される必要がある。例え
ば、エポキシ樹脂に対しては、エポキシ変性アルコキシ
シランカップリング剤等を用いる。又、前記カップリン
グ剤の添加量については、ＢＮの酸化雰囲気中での加熱
時の重量増加の程度やカップリング剤の添加時期等によ
り異なるが、最終的には、得られる接着性シート及びそ
の硬化体の特性から判断すれば良い。

【００１３】前記のＢとＮを含有する無機物は、カップ
リング処理を施され、カップリング剤と反応し、強固に
結合する。この結合状況は、フーリエ変換赤外線吸収ス
ペクトルを測定すると、振動数２８５０ｃｍ^-1、２９２
５ｃｍ^-1のＣＨの伸縮振動に基づくピーク（測定条件等
によりシフトしている場合がある）が観察される。この
結合は、前記のカップリング処理したＢとＮを含有する
無機物をアセトンやトルエン等の溶剤を用いて洗浄、乾
燥してもほとんど変化しない。一方、酸化雰囲気中で加
熱をしていないＢＮをカップリング処理した場合には、
カップリング剤とＢＮとの反応は生じず、単にカップリ
ング剤でＢＮが被覆された状態にあるために、アセトン
やトルエン等の溶剤で洗浄、乾燥すると、前記ピークが
観察されなくなる。

【００１４】上述のカップリング処理を施したＢとＮを
含有する無機物は、２００℃に加熱した時の重量減少率
と６００℃に加熱した時の重量減少率の差が１重量％以
上２０重量％である。ＢとＮを含有する無機物と反応し
ていないカップリング剤は、２００℃未満の低温領域で
揮発するが、ＢとＮを含有する無機物と反応しているカ
ップリング剤成分は２００℃以上６００℃未満の温度領
域で揮発する。従って、両者の差異は、ＢとＮを含有す
る無機物に反応したカップリング剤成分の量を示す指標
となる。１重量％未満では、得られる接着性シートの硬
化体のＰＣＴ後の剥離強度が低下すること、又２０重量
％を越える場合も、得られる接着性シートの硬化体のＰ
ＣＴ後の剥離強度は低下する。３重量％以上１５重量％
以下のとき、前記ＰＣＴ後の剥離強度が低下せず、好ま
しい。

【００１５】又、前記ＢとＮを含有する無機物の樹脂へ
の充填量については、特に限定すべきものでないが、回
路基板製造用の接着シートの場合、樹脂と前記ＢとＮを
含有する無機物の合量の中で前記ＢとＮを含有する無機
物の占める割合が２５重量％以上９６重量％以下であ
る。然るに、２５重量％未満の場合前記無機物の特性、
例えば高熱伝導性が接着性シートに反映されないし、９
６重量％を越える場合接着性シートの接着強度が著しく
低下するからである。６０重量％以上８５重量％以下
が、バランスのとれた特性を有する接着性シートを再現
良く得ることができ好ましい。

【００１６】尚、前記ＢとＮを含有する無機物を用いて
得られる接着性シートは、厚さが２０μｍ以上３００μ
ｍ以下のものであり、回路基板の基板と回路用金属導体
箔の接着、回路用導体金属箔同士の接着、或いは基板同
士の接着等に用いることができる。厚さが２０μｍ未満
のものを得ようとしても厚みの均一な接着性シートを得
るのが容易でなく、前記接着の過程で不均一な部分を生
じ、耐電圧特性などが不良となる。又、３００μｍを越
える厚さの接着性シートは、前記接着後の基板の熱抵抗
が高くなるので、実用上価値がない。

【００１７】以下、実施例により本発明を更に詳細に説
明する。

【００１８】

【実施例】

〔実施例１〜１５、比較例１〜４〕 市販のＢＮ粉（電気化学工業（株）製；ＧＰ）を直径
１００ｍｍの石英管中で、酸素を５Ｌ／ｍｉｎ供給しな
がら８００℃〜１３００℃１〜８時間の条件でいろいろ
に変えて加熱し、いろいろなＢとＮを含有する無機物を
準備した。冷却後、トルエン中にサスペンドし、エポキ
シ変性アルコキシシランカップリング剤を処理前のＢＮ
粉基準で１０mol％添加し、８０℃３０分間リフラック
ス処理をし、１００℃で真空乾燥した。 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂７０部とビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂３０部をトルエン−メチルエチル
ケトン混合溶媒（トルエン／メチルエチルケトン＝８０
／２０）１００部に、８０℃で加熱溶解し、室温に冷却
した後、硬化剤として２フェニル４メチル５ヒドロキシ
メチルイミダゾールを３部とで調整したＢとＮを含有
する無機物を樹脂成分との合量に対し２５〜９６重量％
の所定量を加え、３本ロールで混練しスラリーを作成し
た。 で得たスラリーをドクターブレード法により、離形
処理のされたＰＥＴフィルム上に塗工し、送風乾燥器で
乾燥し２０〜３００μｍ厚みの接着性シートを得た。 １．５ｍｍ厚みのアルミニウム板と３５μｍ厚みの銅
箔の間に、で得た接着性シートを挟み、１７０℃３０
Ｋｇ／ｃｍ2にて１時間圧着し、サンプルとした。
サンプルを２つに分け、一方は温度１２１℃相対湿度１
００％のプレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）を経てＪ
ＩＳＣ６４７１に準じた９０度引きはがし（剥離強度と
いう）を測定し、他方はＰＣＴを経ずにそのまま剥離強
度を測定した。又、市販ＢＮ粉をそのまま用い比較例と
した。以上の結果を表１に一覧する。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明により、電気絶縁性、熱伝導性に
優れ、低誘電率のＢＮを樹脂に密着して充填することが
できるので、回路基板製造用の接着性シート、電子部品
の封止剤等を容易に提供できる。又、本発明の接着性シ
ートは、樹脂と充填剤の密着性に優れるので、これを用
いた回路基板の耐熱性向上に寄与する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−268324（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08K 3/38 C08L 1/00 - 101/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】窒化硼素を酸化雰囲気中で加熱してなるＢ
   とＮを含有する無機物の充填材であって、該充填材をカ
   ップリング剤で処理したものが、ＣＨ伸縮振動による赤
   外線吸収スペクトルを有し、しかも２００℃に加熱した
   時の重量減少率と６００℃に加熱した時の重量減少率の
   差が１％以上２０％以下であることを特徴とする充填
   材。
2. 【請求項２】請求項１記載の充填材を含有することを特
   徴とする接着性シート。