本申請主張日本國專利申請2014－153477號的優(yōu)先權(quán)，并通過引用納入本申請說明書的記載中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及絕緣片。

背景技術(shù)：

以往，絕緣片即被粘接在被粘物上使用的粘接片(例如，夾裝于電子零件和將該電子零件散發(fā)的熱向外部釋放的散熱部件之間進(jìn)行使用的絕緣片等)，包括環(huán)氧樹脂及無機(jī)填料。

例如，專利文獻(xiàn)1中記載了一種絕緣片，其積層有樹脂片和金屬層，其中所述樹脂片由含有環(huán)氧樹脂和無機(jī)填料的樹脂組合物形成，所述金屬層由金屬箔形成。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本國特開2006－191150號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

因此，近來需要一種絕緣性、粘接性、及熱傳導(dǎo)性更好的絕緣片，但以往的絕緣片可能無法充分滿足該要求。

鑒于上述需求，本發(fā)明的課題在于提供一種絕緣片，其具有更優(yōu)異的絕緣性、粘接性、及熱傳導(dǎo)性。

用于解決問題的方案

本發(fā)明為絕緣片，呈3層以上的層結(jié)構(gòu)，被粘接在被粘物上使用，

該絕緣片具有：

粘接于所述被粘物的第1表面層；

成為所述第1表面層相反側(cè)的面的第2表面層；

從內(nèi)側(cè)與所述第1表面層相接的中間層，

所述第1表面層含有環(huán)氧樹脂和無機(jī)填料，

與所述第1表面層相比，所述中間層的無機(jī)成分的體積含有率高、且熱傳導(dǎo)率高，

所述第1表面層比所述中間層的厚度小，且在厚度方向上與所述中間層的熱阻差為±5℃/W以內(nèi)。

這里，作為本發(fā)明的絕緣片的一個(gè)方式，所述中間層含有環(huán)氧樹脂和無機(jī)填料。

另外，作為本發(fā)明的絕緣片的其他方式，所述中間層由陶瓷板構(gòu)成。

而且，作為所述中間層由陶瓷板構(gòu)成的絕緣片的一個(gè)方式，所述陶瓷板為氧化鋁板、氮化鋁板、或氮化硅板。

附圖說明

圖1是一個(gè)實(shí)施方式的絕緣片的概要剖視圖。

圖2是表示涂布裝置的概要剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。

本實(shí)施方式的絕緣片為具有3層以上的層結(jié)構(gòu)的絕緣片。另外，本實(shí)施方式的絕緣片粘接于被粘物上使用。而且，本實(shí)施方式的絕緣片具有：粘接于所述被粘物的第1表面層；成為所述第1表面層相反側(cè)的面的第2表面層；從內(nèi)側(cè)與所述第1表面層相接的中間層。所述第1表面層含有環(huán)氧樹脂和無機(jī)填料。所述中間層的無機(jī)成分的體積含有率高于所述第1表面層、熱傳導(dǎo)率也高于所述第1表面層。所述第1表面層的厚度比所述中間層小，且在厚度方向上與所述中間層的熱阻差為±5℃/W以內(nèi)。

以下，以呈3層結(jié)構(gòu)的絕緣片為例，說明本實(shí)施方式的絕緣片。

本實(shí)施方式的絕緣片是夾裝于電子零件和將該電子零件散發(fā)的熱向外部釋放的散熱部件之間使用的絕緣片。

如圖1所示，本實(shí)施方式的絕緣片1具有：一面?zhèn)鹊牡?表面層2；另一面?zhèn)鹊牡?表面層3；和設(shè)于所述第1表面層2及所述第2表面層3之間、且與所述第1表面層2及所述第2表面層3相接的中間層4。

所述第1表面層2、所述第2表面層3、及所述中間層4分別含有環(huán)氧樹脂和無機(jī)填料。

所述第1表面層2及所述第2表面層3是分別與所述中間層4相比無機(jī)成分即無機(jī)填料的體積含有率小的層。

由于所述第1表面層2及所述第2表面層3的無機(jī)填料的體積含有率分別比所述中間層4小，因此，能夠使所述第1表面層2及所述第2表面層3中環(huán)氧樹脂的體積含有率比所述中間層4的環(huán)氧樹脂的體積含有率大。另外，與作為無機(jī)成分的無機(jī)填料不同，環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘接性。因此，所述第1表面層2及所述第2表面層3具有優(yōu)異的粘接性，其結(jié)果為，本實(shí)施方式的絕緣片1具有優(yōu)異的粘接性。

另外，所述第1表面層及所述第2表面層中無機(jī)成分即無機(jī)填料的體積含有率分別比所述中間層小，由此，難以發(fā)生破裂。因此，所述第1表面層2及所述第2表面層3具有優(yōu)異的絕緣性，其結(jié)果，本實(shí)施方式的絕緣片1具有優(yōu)異的絕緣性。

所述中間層4的無機(jī)填料的體積含有率優(yōu)選為50體積％以上，更優(yōu)選為50～70體積％。

所述第1表面層2及所述第2表面層3的各層中無機(jī)填料的體積含有率優(yōu)選為60體積％以下，更優(yōu)選為30～60體積％。

此外，體積是指20℃時(shí)的體積。

所述中間層4的熱傳導(dǎo)率比所述第1表面層及所述第2表面層高。

所述中間層4的熱傳導(dǎo)率優(yōu)選為10～50W/(m·K)，更優(yōu)選為10～30W/(m·K)。

所述第1表面層的熱傳導(dǎo)率優(yōu)選為10～50W/(m·K)，更優(yōu)選為10～30W/(m·K)。另外，所述第2表面層的熱傳導(dǎo)率優(yōu)選為10～50W/(m·K)，更優(yōu)選為10～30W/(m·K)。

此外，熱傳導(dǎo)率能夠通過JIS A1412－1:1999中規(guī)定的方法進(jìn)行測定。

所述第1表面層2及所述第2表面層3各自的厚度分別比所述中間層4的厚度小。通過該結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式的絕緣片1具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性。

所述中間層4的厚度優(yōu)選為100～300μm，更優(yōu)選為100～200μm。

所述第1表面層2的厚度優(yōu)選為30～100μm，更優(yōu)選為30～80μm。另外，所述第2表面層3的厚度優(yōu)選為30～100μm，更優(yōu)選為30～80μm。

此外，厚度能夠通過千分尺(micrometer)來測定。

所述第1表面層2在厚度方向上與所述中間層4的熱阻的差為±5℃/W以內(nèi)。在本實(shí)施方式的絕緣片1中，通過該結(jié)構(gòu)而難以發(fā)生熱累積。其結(jié)果，本實(shí)施方式的絕緣片1具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性。

所述第2表面層3優(yōu)選在厚度方向上與所述中間層4的熱阻的差為±5℃/W以內(nèi)。

所述第1表面層2的熱阻優(yōu)選為75℃/W以下，更優(yōu)選為6～20℃/W。所述第2表面層3的熱阻優(yōu)選為75℃/W以下，更優(yōu)選為6～20℃/W。所述中間層4的熱阻優(yōu)選為75℃/W以下，更優(yōu)選為6～20℃/W。

所述第1表面層2優(yōu)選在厚度方向上與所述中間層4的熱阻的差為±3℃/W以內(nèi)。所述第2表面層3優(yōu)選在厚度方向上與所述中間層4的熱阻的差為±3℃/W以內(nèi)。

所述中間層4在厚度方向上的熱阻相對于所述第1表面層2在厚度方向上的熱阻的比優(yōu)選為8/10～10/8，更優(yōu)選為9/10～10/9。所述中間層4在厚度方向上的熱阻相對于所述第2表面層3在厚度方向上的熱阻的比優(yōu)選為8/10～10/8，更優(yōu)選為9/10～10/9。

此外，熱阻能夠通過JIS A1412－1:1999中規(guī)定的方法測定。

各層的性質(zhì)(熱阻、厚度、熱傳導(dǎo)率等)能夠通過對絕緣片進(jìn)行研磨并使欲測定對象層露出來進(jìn)行測定。

本實(shí)施方式的絕緣片的介質(zhì)擊穿電壓(BDV)優(yōu)選為2kV以上，更優(yōu)選為3kV以上。

BDV能夠基于JIS K6911:1995來測定。

本實(shí)施方式的絕緣片被夾裝在功率晶體管等電子零件和散熱片等散熱部件之間進(jìn)行使用。

本實(shí)施方式的絕緣片如上述那樣構(gòu)成，接下來對用于制造本實(shí)施方式的絕緣片的制造方法進(jìn)行說明。

所述制造方法中，通過實(shí)施對成為第1表面層2的第1樹脂片、成為中間層4的第3樹脂片、和成為第2表面層3的第2樹脂片進(jìn)行熱沖壓的熱沖壓工序，而能夠得到本實(shí)施方式的絕緣片。

首先，說明樹脂片(第1樹脂片、第2樹脂片、及第3樹脂片)的制造方法。

樹脂片的制造方法包括：通過一般方法對無機(jī)填料、環(huán)氧樹脂、根據(jù)需要加入的揮發(fā)性溶劑及其他成分進(jìn)行混合來調(diào)制樹脂組合物的樹脂組合物調(diào)制工序；將該樹脂組合物成形為片狀而形成樹脂片的樹脂片形成工序。

作為所述樹脂組合物調(diào)制工序中的樹脂組合物的制作方法，例如，能夠采用以下方法：通過揮發(fā)性溶劑對環(huán)氧樹脂進(jìn)行溶解，然后再添加無機(jī)填料或其他成分進(jìn)行混合。另外，還能夠采用以下方法：例如對環(huán)氧樹脂進(jìn)行加熱熔融，同時(shí)通過攪拌機(jī)等對所述無機(jī)填料、該加熱熔融的環(huán)氧樹脂及其他的成分進(jìn)行混合。

作為所述環(huán)氧樹脂，能夠單獨(dú)采用或并用兩種以上如下樹脂：雙酚A型環(huán)氧樹脂、改性雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、改性雙酚F型環(huán)氧樹脂、三苯甲烷型環(huán)氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、二聚環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、苯氧基樹脂等各種環(huán)氧樹脂。

所述無機(jī)填料只要熱傳導(dǎo)率比所述環(huán)氧樹脂高則無特別限定，能夠列舉例如氮化硼、氮化鋁、氮化硅、氮化鎵、氧化鋁、碳化硅、二氧化硅、氧化鎂、金剛石等粒子。

所述無機(jī)填料優(yōu)選平均粒徑為10～50μm。

使所述樹脂組合物含有固化劑、固化促進(jìn)劑從而能夠賦予其熱固化性。

作為所述固化劑，雖無特別限定，但能夠使用例如二氨基二苯砜、雙氰胺、二氨基二苯基甲烷、三乙烯四胺等胺系固化劑、苯酚酚醛清漆型樹脂、芳烷型酚醛樹脂、二聚環(huán)戊二烯改性酚醛樹脂、萘型酚醛樹脂、雙酚系酚醛樹脂等酚醛系固化劑、酸酐等。

其中，考慮到易于確保電特性的可靠性，優(yōu)選苯酚酚醛清漆型樹脂、二氨基二苯砜(Diaminodiphenyl sulfone)。

作為所述固化促進(jìn)劑，雖無特別限定，但咪唑類、磷酸三苯酯(TPP)、三氟化硼單乙胺等胺系固化促進(jìn)劑在保存性等方面優(yōu)選。

作為所述其他成分，還能夠在不損害本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)適當(dāng)添加被稱作分散劑、增粘劑、抗老化劑，防氧化劑、加工助劑、穩(wěn)定劑、消泡劑、阻燃劑、增稠劑、顏料等的一般用作塑料配合化學(xué)藥品的其他成分。

所述揮發(fā)性溶劑用于使所述樹脂組合物中含有的成分均勻地分散。

作為所述揮發(fā)性溶劑，雖無特別限定，但考慮樹脂片形成工序時(shí)易于揮發(fā)除去這點(diǎn)，優(yōu)選沸點(diǎn)為120℃以下的溶劑。另外，因與樹脂組合物之間不存在反應(yīng)性而優(yōu)選使用甲基乙基甲酮、丙酮、甲苯等。

在所述樹脂片形成工序中，例如，在使用揮發(fā)性溶劑等、且在使用常溫下為液狀的樹脂組合物的情況下，通過圖2所示的一般的涂布裝置，將用于形成樹脂片的樹脂組合物5涂布在支承層6的一面?zhèn)?，接著，使樹脂組合物5干燥，由此能夠在支承層6上形成樹脂片。

作為涂布所述樹脂組合物5的方法，沒有特別限定，但能夠采用刮片法、涂布(coater)法、擠出成形法、絲網(wǎng)印刷法、金屬掩模(metal mask)印刷法等。

作為對所述樹脂組合物5進(jìn)行干燥的方法，除了常壓下通過加熱進(jìn)行干燥的方法以外，還能夠采用真空條件下使所述樹脂組合物5中的揮發(fā)性溶劑揮發(fā)除去的方法。在所述樹脂組合物5中含有揮發(fā)性溶劑的情況下，通常，樹脂組合物5會通過該干燥而干燥固化。作為使所述樹脂組合物5干燥的溫度，雖無特別限定，但優(yōu)選為樹脂組合物5中配合的揮發(fā)性溶劑的沸點(diǎn)以上且環(huán)氧樹脂完全固化溫度以下的溫度，通常70～130℃為適當(dāng)。

在所述樹脂片形成工序中，如圖2所示，在使用支承層6的情況下，除了使用表面未處理的支承層作為該支承層6以外，例如，還能夠使用進(jìn)行了表面粗糙化處理、表面脫模處理后的片狀的支承層作為該支承層6。作為所述支承層6的材質(zhì)，沒有特別限定，能夠列舉聚酯、聚烯烴、聚酰亞胺等塑料；銅、鋁、鎳等金屬等。其中，從剝離性良好、外形加工性好、廉價(jià)的角度考慮，優(yōu)選聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。作為所述支承層6的厚度，通常能夠例示25～188μm。

另外，在所述樹脂片形成工序中，例如，還能夠采用被稱作所謂“Roll to Roll”等的具有優(yōu)異生產(chǎn)效率的方法等，該被稱作“Roll to Roll”的方法中，將支承層6在一側(cè)送出并在另一側(cè)收卷，在該送出和收卷之間連續(xù)地實(shí)施液態(tài)樹脂組合物5的涂布和干燥。

所述樹脂片具有空隙(void)。通過對樹脂片進(jìn)行熱沖壓，能夠減少樹脂片的空隙，因此，熱沖壓后所形成的樹脂層的厚度與樹脂片的厚度相比減小。因此，考慮到該厚度的變化，例如通過適當(dāng)設(shè)定在支承層上涂布樹脂組合物時(shí)的厚度，而能夠得到所希望的樹脂層的厚度。

此外，使積層了樹脂層的面的每單位面積的樹脂層的質(zhì)量為w，使樹脂層的厚度為m，使樹脂層的密度為ρ，則通過下式(1)表示。

w＝m×ρ(1)

另外，樹脂層的密度ρ能夠根據(jù)樹脂片中樹脂層的各成分的密度乘以樹脂層中各成分的體積比例后的值的和計(jì)算。或者，還可以另外形成一層樹脂層，測定其質(zhì)量和體積，并算出樹脂層的密度ρ。

而且，樹脂層的質(zhì)量能夠通過從用于形成該樹脂層的樹脂組合物的質(zhì)量中除去熱沖壓時(shí)揮發(fā)的成分的質(zhì)量分來計(jì)算。

因此，形成干燥后每單位面積的質(zhì)量為w的樹脂片，由此，能夠使后面階段的熱沖壓工序后的樹脂層厚度成為目標(biāo)的厚度m。

在所述熱沖壓工序中，首先，以成為第1表面層的第1樹脂片與成為中間層的第3樹脂片相接的方式，對帶支承層的第1樹脂片和帶支承層的第3樹脂片進(jìn)行積層并熱沖壓，通過接合第1樹脂片和第3樹脂片，來制作兩面都具有支承層的接合體。

然后，從該接合體使第3樹脂片側(cè)的支承層剝離。

接下來，以成為第2表面層的第2樹脂片與成為中間層的第3樹脂片相接的方式，對帶支承層的第2樹脂片和帶支承層的接合體進(jìn)行積層并熱沖壓，通過接合第2樹脂片和第3樹脂片，來制作兩面都具有支承層的絕緣片。

然后，通過從絕緣片的兩面剝離支承層，而能夠得到絕緣片。

所述熱沖壓的壓力優(yōu)選為1～20MPa，更優(yōu)選為2～15MPa。

除壓力以外，作為所述熱沖壓的條件沒有特別限定，但能夠例示溫度為40～160℃、并進(jìn)行2秒～10小時(shí)?？紤]到進(jìn)一步促進(jìn)熱固化而優(yōu)選溫度為40℃以上，為了防止環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)進(jìn)行過度而導(dǎo)致無法粘接于應(yīng)電絕緣的介質(zhì)間，而優(yōu)選溫度為160℃以下。

另外，考慮到有效除去空隙，優(yōu)選在減壓下進(jìn)行熱沖壓。

在實(shí)施了所述熱沖壓工序后，優(yōu)選環(huán)氧樹脂為未固化的狀態(tài)，更詳細(xì)地說，優(yōu)選環(huán)氧樹脂處于沒有完全固化的半固化的狀態(tài)。作為半固化的狀態(tài)，在進(jìn)行DSC測定時(shí)，若使完全沒有固化的環(huán)氧樹脂的發(fā)熱量為100％，則優(yōu)選實(shí)施了所述熱沖壓工序后的環(huán)氧樹脂的發(fā)熱量為20～85％的范圍。

所述熱沖壓工序能夠通過除了具有加熱裝置以外，還具有例如減壓裝置的沖壓機(jī)、具有冷卻裝置的沖壓機(jī)、及其他多級沖壓機(jī)等實(shí)施。

另外，作為實(shí)施所述熱沖壓的具體的方法，能夠例示進(jìn)行加熱沖壓并自然冷卻的方法、通過熱交換進(jìn)行的加熱冷卻一貫沖壓方法、分開進(jìn)行加熱沖壓與冷卻沖壓且在加熱沖壓后進(jìn)行冷卻沖壓的方法等。

然而，第3樹脂片因無機(jī)填料的體積含有率高而容易產(chǎn)生裂紋。但是，在所述制造方法中，通過第1樹脂片及第2樹脂片覆蓋第3樹脂片，并進(jìn)行熱沖壓，因此在進(jìn)行熱沖壓時(shí)能夠通過第1樹脂片及第2樹脂片的環(huán)氧樹脂填埋其裂紋部位。其結(jié)果就是，能夠得到裂紋少的絕緣片。

本實(shí)施方式的絕緣片如上述方式構(gòu)成，因此，具有以下優(yōu)點(diǎn)。

即，本實(shí)施方式的絕緣片1為具有3層以上的層結(jié)構(gòu)的絕緣片。另外，本實(shí)施方式的絕緣片被粘接于被粘物上使用。而且，本實(shí)施方式的絕緣片具有：被粘接于所述被粘物的第1表面層2；成為所述第1表面層2相反側(cè)的面的第2表面層3；從內(nèi)側(cè)與所述第1表面層2相接的中間層4。所述第1表面層2具有環(huán)氧樹脂和無機(jī)填料。與所述第1表面層2相比，所述中間層4的無機(jī)成分的體積含有率高、熱傳導(dǎo)率高。所述第1表面層2的厚度比所述中間層4小，且厚度方向上與所述中間層4的熱阻的差為±5℃/W以內(nèi)。

在該絕緣片1中，由于與所述中間層4相比，所述第1表面層2的無機(jī)成分的體積含有率小，因此，能夠使所述第1表面層2中的環(huán)氧樹脂的體積含有率比所述中間層4中的環(huán)氧樹脂的體積含有率大。另外，與無機(jī)成分不同，環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘接性。因此，所述第1表面層2具有優(yōu)異的粘接性，其結(jié)果為，該絕緣片1也具有優(yōu)異的粘接性。

另外，由于與所述中間層4相比所述第1表面層2的無機(jī)成分的體積含有率小，所以難以產(chǎn)生裂縫。因此，所述第1表面層2具有優(yōu)異的絕緣性，其結(jié)果為，該絕緣片1具有優(yōu)異的絕緣性。

另外，在該絕緣片1中，所述中間層4的無機(jī)填料的體積含有率比所述第1表面層2大。另外，與環(huán)氧樹脂相比無機(jī)成分的熱傳導(dǎo)性好。因此，所述中間層4具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性。其結(jié)果為，該絕緣片1具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性。

而且，在該絕緣片1中，所述第1表面層2的厚度比所述中間層4小，因此，該絕緣片1具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性。

而且，在該絕緣片1中，所述第1表面層2在厚度方向上與所述中間層4的熱阻的差為±5℃/W以內(nèi)。因此，在該絕緣片1中難以發(fā)生熱累積。其結(jié)果為，該絕緣片1具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠提供一種絕緣性、粘接性、及熱傳導(dǎo)性更優(yōu)異的絕緣片。

另外，本實(shí)施方式的絕緣片1中，所述中間層4含有環(huán)氧樹脂和無機(jī)填料。

本發(fā)明的絕緣片不限于上述實(shí)施方式。另外，本發(fā)明的絕緣片也不限于上述的作用效果。本發(fā)明的絕緣片能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。

例如，在本實(shí)施方式的絕緣片中，所述中間層4含有環(huán)氧樹脂和無機(jī)填料，但本發(fā)明的絕緣片中，所述中間層還可以由陶瓷板構(gòu)成。陶瓷板本身的機(jī)械強(qiáng)度弱，但在本發(fā)明的絕緣片中，由于陶瓷板被兩個(gè)表面層覆蓋，因此，具有能夠提高機(jī)械強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。

該情況下，所述中間層4的厚度優(yōu)選為100～300μm，更優(yōu)選為100～200μm。所述第1表面層2的厚度優(yōu)選為30～200μm，更優(yōu)選為50～150μm。另外，所述第2表面層3的厚度優(yōu)選為30～200μm，更優(yōu)選為50～150μm。

作為所述陶瓷板，優(yōu)選為氧化鋁板、氮化鋁板、或氮化硅板，基于具有優(yōu)異的散熱性、且更廉價(jià)的觀點(diǎn)，尤其優(yōu)選氮化鋁板。

附圖標(biāo)記說明

1：絕緣片，2：第1表面層，3：第2表面層，4：中間層，5：樹脂組合物，6：支承層。