JPH10237410A

JPH10237410A - 熱伝導性接着剤組成物及び該組成物を用いた熱伝導性接着フィルム

Info

Publication number: JPH10237410A
Application number: JP9043066A
Authority: JP
Inventors: Teiichi Inada; 禎一稲田; Kazunori Yamamoto; 和徳山本; Yasushi Shimada; 靖島田; Yasushi Kamishiro; 恭神代
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: JP3559137B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱伝導性と低弾性率化の両立を図り、接着性、
耐湿性、耐熱性、絶縁信頼性に優れた熱伝導性接着剤組
成物とそれを用いた熱伝導性接着フィルムを提供する。【解決手段】(1)エポキシ樹脂及びその硬化剤を合わせ
て100重量部、(2)エポキシ樹脂と相溶性でありかつ重量
平均分子量が3万以上の高分子量樹脂1〜40重量部、(3)T
g（ガラス転移温度）が0℃以下であり反応性の官能基を
有する重量平均分子量10万以上の高分子量樹脂100〜250
重量部、(4)硬化促進剤0.1〜5重量部及び(5)無機フィラ
ーを、樹脂100体積部に対して30〜130体積部含む熱伝導
率が0.6W/ｍ・K以上である熱伝導性接着剤組成物。この
熱伝導性接着剤組成物を基材上に塗布、加熱乾燥し、そ
の硬化度をＤＳＣ（示差走査熱分析）を用いて測定した
場合の全硬化発熱量の10〜40％の発熱を終えた状態にし
た熱伝導性接着フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱伝導性接着剤組
成物及び該組成物をフィルムにした熱伝導性接着フィル
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、多層配線板、ＰＧＡ、ＢＧＡなど
の半導体パッケージに対する配線の高密度化や電子部品
の搭載密度が大きくなり、また、半導体素子も高集積化
して単位面積あたりの発熱量が大きくなったため、半導
体パッケージからの熱放散をよくすることが望まれるよ
うになっている。それに伴いヒートマネージメントが重
要になってきているが、従来、熱伝導性が良い熱硬化系
接着フィルムで、高レベルの耐熱性、耐湿性を有するも
のは得られていなかった。このような熱伝導性が良い
熱硬化系接着フィルムは異種材料の接着に使用されるた
め、熱膨張率の違いにより発生するそりやクラックを生
じないことが好ましく、そのためには、接着剤が低弾性
率であり、熱応力を緩和することが望まれるが、上記の
特性に加えて低弾性率化を図ったものは得られていなか
った。

【０００３】従来、低弾性率の熱伝導性接着剤として
は、ゴム系粘接着剤に無機フィラーを添加したものなど
が知られている。これは、アクリルゴム、アクリロニト
リルブタジエンゴムなどの各種ゴムを主成分とする接着
剤であり、これらのゴムは、接着剤の強度、可撓性及び
密着性を改善するために使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらのうち、アクリ
ルゴムを主成分とする系では、高温長時間処理後の接着
力の低下は比較的小さいが、高温時の接着強さが不十分
であるほか、吸湿時の特性低下が大きいという欠点があ
った。また、ＮＢＲを主成分とする系では、高温長時間
処理後の接着力の低下が大きいことや、耐電食性に劣る
ことなどの欠点があった。特に、ＰＣＴ処理等、近年の
電子機器の厳しい条件での耐湿性試験を行った場合の劣
化が大きかった。吸湿後のはんだ耐熱性を向上させたも
のとしては、特開昭６０−２４３１８０号公報に示され
るアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソシアネート
及び無機フィラーを含む接着剤があり、また特開昭６１
−１３８６８０号公報に示されるアクリル系樹脂、エポ
キシ樹脂、分子中にウレタン結合を有する両末端が第１
級アミン化合物及び無機フィラーを含む接着剤がある
が、特開昭６０−２４３１８０号公報は、樹脂混合物１
００重量部に対して無機フィラーを１０〜４５重量部添
加するものであり、また特開昭６１−１３８６８０号公
報は、樹脂混合物１００重量部に対して無機フィラーを
１０〜１００部添加するものであり、熱伝導性の向上の
効果はあまり大きくない。

【０００５】また、ゴムーエポキシ樹脂系接着剤におい
て、反応性を有するアクリルゴム、アクリロニトルリル
ブタジエンゴムなどをエポキシ樹脂に混合した接着剤が
あり、これらの接着剤は、高温接着性等が改善されてい
る。反応性ゴム系接着剤として反応性アクリル系接着
剤は、特開平３−１８１５８０号公報に示されるよう
に、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基含有
アクリルエラストマ及びアルキルフェノール、エポキシ
樹脂、イミダゾリウムトリメリテートからなる接着剤組
成物があり、フレキシブル印刷配線板のベースフィルム
と銅箔とを接着する分野に用いられる。また光沢面との
接着性、耐熱性を向上させたものとして特開平７−７６
６７９号公報のエポキシ基を有するアクリルエラストマ
６０〜８０重量部及びアルキルフェノール８〜２０重量
部、エポキシ樹脂８〜２０重量部、イミダゾール系硬化
剤０．２〜１．０重量部を必須成分とする抵抗回路付き
シートヒーター用接着剤組成物があるほか、特開平７−
１７３４４９号公報に示されるように、エポキシ基含有
アクリルゴムを主成分としたエポキシ基含有アクリルエ
ラストマ系接着剤組成物がある。これらは比較的低弾性
率の接着剤であるが熱伝導率はよくない。

【０００６】これらの接着剤にフィラーを含有すること
により、熱伝導性接着剤を得ることは容易に類推できる
が、これらにフィラーを混合した場合、熱伝導性が向上
するが、同時に接着性が低下したり、あるいは弾性率が
上昇するという問題点があった。この理由として、フィ
ラーの割合を高くすると、被着体と接する接着剤の表面
に、接着に寄与しないフィラーが存在する確率が大きく
なり、そのため接着性が低下したり、流動性、濡れ性が
低いゴム成分を多量に含んでいるところに、フィラーを
添加するため、被着体との濡れ性がさらに低下し接着性
が低下すると考えられる。また、フィラーの補強効果の
ために弾性率が上昇するということが考えられる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような事
情に鑑みてなされたもので、熱伝導性及び低弾性率化の
両立を図るとともに、特に接着性、耐湿性、耐熱性、絶
縁信頼性に優れた熱伝導性接着剤組成物及び該組成物を
用いた熱伝導性接着フィルムを提供することを目的とす
る。本発明の熱伝導性接着剤組成物は、エポキシ樹脂と
その硬化剤、高分子量樹脂、硬化促進剤、無機フィラー
からなっており、それから得られる熱伝導性接着フィル
ム中の一部をゲル化させ網目構造を形成させることを特
徴としている。これにより、網目より小さい液状樹脂の
成分は網目をすり抜けることが可能であり、濡れ性、接
着性の良い液状樹脂成分のみが被着体と接する接着フィ
ルム表面に浸み出し、接着に寄与する。これに対して、
網目化した高分子量樹脂や無機フィラーは網目をすり抜
けることができないため移動できず、濡れ性、接着性に
乏しい網目化した高分子量樹脂や無機フィラーは接着フ
ィルム表面に浸み出してこないため、接着性が低下する
ことがないと考えられる。本発明は、上記のような考え
によりなされ、低弾性率化、高熱伝導率化をはかったも
のである。

【０００８】本発明は（１）エポキシ樹脂及びその硬化
剤を合わせて１００重量部、（２）エポキシ樹脂と相溶
性でありかつ重量平均分子量３万以上の高分子量樹脂１
〜４０重量部、（３）Ｔｇ（ガラス転移温度）が０℃以
下であり反応性の官能基を有する重量平均分子量１０万
以上の高分子量樹脂１００〜２５０重量部、（４）硬化
促進剤０．１〜５重量部及び（５）無機フィラーを、樹
脂１００体積部に対して３０〜１３０体積部含み、その
熱伝導率が０．６W/ｍ・K以上である熱伝導性接着剤組成
物である。また本発明は、Ｔｇが０℃以下であり反応性
の官能基を有する重量平均分子量１０万以上の高分子量
樹脂が、エポキシ基を１〜１０モル％含んだアクリルゴ
ムであること、無機フィラーが球形アルミナまたは結晶
性シリカであることを特徴とし、さらに、これらの接着
剤組成物を基材上に塗布し、その硬化度をＤＳＣ（示差
走査熱分析）を用いて測定した場合の全硬化発熱量の１
０〜４０％の発熱を終えた状態にした熱伝導性接着フィ
ルムである。さらに、本発明は、上記熱伝導性接着剤組
成物または熱伝導性接着フィルムを金属箔上に塗布また
は貼付してなる接着剤付き金属箔に適用した熱伝導性接
着フィルムに関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において使用される（１）
のエポキシ樹脂は、硬化して接着作用を呈するものであ
れば良く制限するものでないが、二官能以上で、分子量
が５，０００未満、好ましくは３，０００未満のエポキ
シ樹脂が好適に使用される。特に、分子量が５００以下
のビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型液状樹
脂を用いると積層時の流動性を向上させることができて
好ましい。分子量が５００以下のビスフェノールＡ型ま
たはビスフェノールＦ型液状樹脂は、油化シェルエポキ
シ株式会社から、エピコート８０７、エピコート８２
７、エピコート８２８という商品名で市販されている。
また、ダウケミカル日本株式会社からは、Ｄ．Ｅ．Ｒ．
３３０、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３１、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３６１とい
う商品名で市販されている。さらに、東都化成株式会社
から、ＹＤ１２８、ＹＤＦ１７０という商品名で市販さ
れている。

【００１０】高Ｔｇ化を目的に多官能エポキシ樹脂を加
えてもよい。多官能エポキシ樹脂としては、フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂が例示される。フェノールノボラック型エポ
キシ樹脂は、日本化薬株式会社から、ＥＰＰＮ−２０１
という商品名で市販されている。また、クレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂は、住友化学工業株式会社から、
ＥＳＣＮ−００１、ＥＳＣＮ−１９５という商品名で、
また、前記、日本化薬株式会社から、ＥＯＣＮ１０１
２、ＥＯＣＮ１０２５、ＥＯＣＮ１０２７という商品名
で市販されている。

【００１１】本発明において使用される（１）のエポキ
シ樹脂の硬化剤は、特に制限するものではないが、フェ
ノール性水酸基を１分子中に２個以上有する化合物であ
るフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラッ
ク樹脂、クレゾールノボラック樹脂を用いるのが好まし
い。吸湿時の接着性、耐電食性に優れるからである。

【００１２】このような硬化剤として、大日本インキ化
学工業株式会社から、フェノライトＬＦ２８８２、フェ
ノライトＬＦ２８２２、フェノライトＴＤ−２０９０、
フェノライトＴＤ−２１４９、フェノライトＶＨ４１５
０、フェノライトＶＨ４１７０という商品名で市販され
ている。

【００１３】本発明で用いる（４）の硬化促進剤として
は、各種イミダゾール類を用いるのが好ましい。イミダ
ゾールとしては、２−メチルイミダゾール、２−エチル
−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フ
ェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニル
イミダゾリウムトリメリテート等が挙げられる。イミダ
ゾール類は、四国化成工業株式会社から、２Ｅ４ＭＺ、
２ＰＺ−ＣＮ、２ＰＺ−ＣＮＳという商品名で市販され
ている。

【００１４】本発明において使用される（２）のエポキ
シ樹脂と相溶性でありかつ重量平均分子量３万以上の高
分子量樹脂としては、フェノキシ樹脂、高分子量エポキ
シ樹脂、超高分子量エポキシ樹脂、極性の大きい官能基
含有ゴム、極性の大きい官能基含有反応性ゴムなどが挙
げられる。Ｂステージにおける接着剤のタック性の低減
や硬化時の可撓性を向上させるため重量平均分子量が３
万以上とされる。前記極性の大きい官能基含有反応性ゴ
ムは、アクリルゴムにカルボキシル基のような極性が大
きい官能基を付加したゴムが挙げられる。ここで、エポ
キシ樹脂と相溶性があるとは、硬化後にエポキシ樹脂と
分離して二つ以上の相に分かれることなく、均質混和物
を形成する性質を言う。フェノキシ樹脂は、東都化成株
式会社から、フェトートＹＰ−４０、フェトートＹＰ−
５０、フェトートＹＰ−６０という商品名で市販されて
いる。

【００１５】高分子量エポキシ樹脂は、分子量が３〜８
万の高分子量エポキシ樹脂、さらには、分子量が８万を
超える超高分子量エポキシ樹脂（特公平７−５９６１７
号、特公平７−５９６１８号、特公平７−５９６１９
号、特公平７−５９６２０号、特公平７−６４９１１
号、特公平７−６８３２７号公報参照）があり、何れも
日立化成工業株式会社で製造している。カルボキシル基
含有アクリロニトリル−ブダジエンゴムは、日本合成ゴ
ム株式会社から、ＰＮＲ−１という商品名で、また、日
本ゼオン株式会社から、ニポール１０７２という商品名
で市販されている。上記エポキシ樹脂と相溶性がありか
つ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂の添加量
は、エポキシ樹脂を主成分とする相（以下エポキシ樹脂
相という）の可撓性の不足、タック性の低減やクラック
等による絶縁性の低下を防止するため１重量部以上、エ
ポキシ樹脂相のＴｇの低下を防止するため４０重量部以
下とされる。

【００１６】本発明において使用する（３）のＴｇが０
℃以下であり反応性の官能基を有する重量平均分子量１
０万以上の高分子量樹脂としては反応性を有するエポキ
シ基を含有する、アクリルゴム、ＮＢＲ等が挙げられる

【００１７】また、反応性の官能基を有する高分子量樹
脂の重量平均分子量は１０万以上２００万以下であるこ
とが必要であり、好ましくは８０万以上２００万以下で
ある。高分子量樹脂の重量平均分子量が１０万未満であ
ると、接着フィルムの可撓性が低下するとともに、フロ
ー性が大きくなりすぎてしまい、樹脂の浸出量の制御が
困難になる。また、２００万を超えるとフロー性が小さ
くなり、回路充填性の低下等が生じ好ましくない。

【００１８】上記反応性の官能基を有する重量平均分子
量１０万以上の高分子量樹脂の配合量は、１００〜２５
０重量部とされる。配合量が、１００重量部未満である
と、弾性率が大きくなり、熱応力の緩和が不十分にな
り、ひいてはヒートサイクル後のクラック発生、剥離の
発生を生じる点で好ましくなく、２５０重量部を超える
と接着剤のフロー性が低下するため、接着性の低下、ひ
いては絶縁信頼性の低下、耐熱性の低下、耐湿性の低下
が起こるため好ましくない。

【００１９】本発明では、接着剤として異種材料間の界
面結合をよくするために、カップリング剤を配合するこ
ともできる。カップリング剤としては、シランカップリ
ング剤が好ましい。シランカップリング剤としては、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエト
キシシラン、Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン等が挙げられる。

【００２０】前記したシランカップリング剤は、γ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシランがＮＵＣＡ−
１８７、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが
ＮＵＣＡ−１８９、γ−アミノプロピルトリエトキシ
シランがＮＵＣＡ−１１００、γ−ウレイドプロピル
トリエトキシシランがＮＵＣＡ−１１６０、Ｎ−β−
アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
がＮＵＣＡ−１１２０という商品名で、いずれも日本
ユニカー株式会社から市販されている。カップリング剤
の配合量は、添加による効果や耐熱性およびコストか
ら、樹脂１００重量部に対し０．１〜１０重量部を添加
するのが好ましい。

【００２１】さらに、イオン性不純物を吸着して、吸湿
時の絶縁信頼性をよくするために、イオン捕捉剤を配合
することができる。イオン捕捉剤の配合量は、添加によ
る効果や耐熱性、コストより、５〜１０重量部が好まし
い。イオン捕捉剤としては、銅がイオン化して溶け出す
のを防止するため銅害防止剤として知られる化合物、例
えば、トリアジンチオール化合物、ビスフェノール系還
元剤を配合することもできる。ビスフェノール系還元剤
としては、２，２’−メチレン−ビス−（４−メチル−
６−第３−ブチルフェノール）、４，４’−チオ−ビス
−（３−メチル−６−第３−ブチルフェノール）等が挙
げられる。トリアジンチオール化合物を成分とする銅害
防止剤は、三協製薬株式会社から、ジスネットＤＢとい
う商品名で市販されている。またビスフェノール系還元
剤を成分とする銅害防止剤は、吉富製薬株式会社から、
ヨシノックスＢＢという商品名で市販されている。

【００２２】また、無機イオン吸着剤としては、東亜合
成化学工業株式会社から、ジルコニウム系化合物を成分
とするものがＩＸＥ−１００という商品名で、アンチモ
ンビスマス系化合物を成分とするものがＩＸＥ−６００
という商品名で、マグネシウムアルミニウム系化合物を
成分とするものがＩＸＥ−７００という商品名で、市販
されている。また、ハイドロタルサイトは、協和化学工
業から、ＤＨＴ−４Ａという商品名で市販されているも
のがある。

【００２３】さらに、本発明においては（５）の無機フ
ィラーを樹脂１００体積部に対して３０〜１３０体積部
配合する。無機フィラーの配合は、接着フィルムの熱伝
導性を０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることを目的とするも
のである。無機フィラーの配合量が樹脂１００体積部に
対して３０体積部未満であると、配合の効果が少なく、
１３０体積部を超えて配合すると、接着剤の可撓性低
下、接着性の低下、ボイド残存による耐電圧の低下等の
問題が発生する。なお、４０体積部以上を配合する場合
には、パッキングのよい適切な粒度分布を有するものを
使用する必要がある。なお、熱伝導率はチップや基板
からの熱を放散するために０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以上が必要
である。

【００２４】無機フィラーとしては、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、ケイ酸カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、ほう酸アルミ
ウイスカ、窒化ホウ素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、
炭化ケイ素などが挙げられる。

【００２５】特に、熱伝導性をよくするためには、アル
ミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、結晶性シリカが
好ましい。

【００２６】この内、アルミナは、熱伝導性が良く、耐
熱性、絶縁性が良好な点で好適である。また、球形アル
ミナはフィラーを多量の添加した場合でも接着剤の弾性
率の上昇が少ない点で特に好ましい。このような球形ア
ルミナとしては昭和電工株式会社からAS-50、AS-40、AS
-30という商品名で市販されている。結晶性シリカは、
熱伝導性の点ではアルミナより劣るが、イオン性不純物
が少ないため、ＰＣＴ処理時の絶縁性が高く、銅箔、ア
ルミ線、アルミ板等の腐食が少ない点で好適である。

【００２７】本発明の熱伝導性接着剤組成物は、ワニス
としてそのまま使用するほか、各成分を溶剤に溶解・分
散してワニスとし、基材上に塗布し、加熱して溶剤を除
去してフィルム状態で使用することが可能である。ワニ
ス化の溶剤は、比較的低沸点の、メチルエチルケトン、
アセトン、メチルイソブチルケトン、２−エトキシエタ
ノール、トルエン、ブチルセルソルブ、メタノール、エ
タノール、２−メトキシエタノールなどを用いるのが好
ましい。また、塗膜性を向上するなどの目的で、高沸点
溶剤を加えても良い。高沸点溶剤としては、ジメチルア
セトアミド、ジメチルホルムアミド、メチルピロリド
ン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。ワニスの製造
は、無機フィラーの分散を考慮した場合には、らいかい
機、３本ロール及びビーズミル等により、またこれらを
組み合わせて行なうことができる。フィラーと低分子量
物をあらかじめ混合した後、高分子量物を配合すること
により、混合に要する時間を短縮することも可能とな
る。また、ワニスとした後、真空脱気によりワニス中の
気泡を除去することが好ましい。基材としては、ポリエ
ステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレ
ンフィルム、ポリイミドフィルム等やそれらを離型処理
したフィルムなどを使用することができる。

【００２８】さらに、銅箔やアルミニウム箔等の金属箔
を基材として使用することができる。金属箔を基材とし
て使用し、本発明の接着剤組成物を塗布することによ
り、接着剤付きの金属箔として、さらに、アルミニウム
板、銅板上にスクリーン印刷または塗布したり、フィル
ムを貼付けして使用することも可能である。これらの金
属箔は、マット処理等の粗面化処理を行っていることが
好ましい。

【００２９】これらに接着剤組成物ワニスを塗布または
印刷した後、溶剤を乾燥、接着剤の若干の硬化を行う必
要がある。

【００３０】上記プラスチックフィルム等の基材上に接
着剤ワニスを塗布し、加熱乾燥して溶剤を除去するが、
これにより得られる接着フィルムは、ＤＳＣ（示差走査
熱分析）を用いて測定した全硬化発熱量の１０〜４０％
の発熱を終えた状態とされる。溶剤を除去する際に加熱
するが、この時、接着剤組成物の硬化反応が進行しゲル
化してくる。その際の硬化状態が接着剤の流動性に影響
し、接着性や取扱い性を適正化する。ＤＳＣ（示差走査
熱分析）は、測定温度範囲内で、発熱、吸熱の無い標準
試料との温度差をたえず打ち消すように熱量を供給また
は除去するゼロ位法を測定原理とするものであり、測定
装置が市販されておりそれを用いて測定できる。樹脂組
成物の反応は、発熱反応であり、一定の昇温速度で試料
を昇温していくと、試料が反応し熱量が発生する。その
発熱量をチャートに出力し、ベースラインを基準として
発熱曲線とベースラインで囲まれた面積を求め、これを
発熱量とする。室温から２５０℃まで５〜１０℃／分の
昇温速度で測定し、上記した発熱量を求める。これら
は、全自動で行なうものもあり、それを使用すると容易
に行なうことができる。つぎに、上記ベースフィルムに
塗布し、乾燥して得た接着剤の発熱量は、つぎのように
して求める。まず、２５℃で真空乾燥器を用いて溶剤を
乾燥させた未硬化試料の全発熱量を測定し、これをＡ
（Ｊ／ｇ）とする。つぎに、塗工、乾燥した試料の発熱
量を測定し、これをＢとする。試料の硬化度Ｃ（％）
（加熱、乾燥により発熱を終えた状態）は、つぎの数１
で与えられる。

【００３１】

【数１】Ｃ（％）＝（Ａ−Ｂ）×１００／Ａ

【００３２】熱伝導性接着フィルムの硬化度について
は、ＤＳＣを用いて測定した場合の全硬化発熱量の１０
〜４０％の発熱を終えた状態にすることが必要である。

【００３３】硬化度が１０％未満の場合、網目構造が十
分発生していないため、液状成分、高分子量成分、無機
フィラーがともに流動し、被着面と接着するため、接着
性が低下する点で好ましくない。また、硬化度が４０％
を越えると、網目構造が密になり、その他の液状成分ま
で硬化するため、液状成分、無機フィラーの流動性が低
下し、接着性が低下するので好ましくない。

【００３４】硬化度が１０％以上、40％以下の場合、接
着剤中に網目構造が適度に形成されるため、網目より小
さい液状樹脂の成分は網目をすり抜けることが可能であ
り、濡れ性、接着性の良い液状樹脂成分のみが被着体と
接する接着剤表面に浸み出し、接着に寄与する。これに
対して、網目化した高分子量成分及び無機フィラーは網
目をすり抜けることができないため移動できず、濡れ
性、接着性の悪い網目化した高分子量成分及び無機フィ
ラーは接着剤表面に浸み出してこないため、接着性が低
下することがないと考えられる。

【００３５】またこれに付随する本発明の接着剤の特徴
として、熱伝導性接着剤組成物中のエポキシ基含有アク
リルゴムやエポキシ樹脂等のエポキシ樹脂の混合比率が
大きいことである。エポキシ樹脂はＴｇが比較的高く、
かつ、耐湿性が良好であるため、エポキシ樹脂混合比を
大きくすることで、耐湿性、耐熱性の向上が図られる。

【００３６】以上をまとめると、以下のような特徴を有
する。１）未反応のエポキシ樹脂の成分が多数残存している
ため、圧力がかかった場合、ゲル中より未反応成分が浸
みだすため、多量の高分子量成分やフィラーを多量に含
む場合でも接着性が良好である。２）エポキシ樹脂を添加したことで、耐湿性の向上がは
かられる。３）分子量の大きい高分子量樹脂を使用することで、接
着剤の低弾性率化を図れる。４）本発明で規定したエポキシ基含有アクリルゴムを使
用することにより、耐電圧、耐電食性の特性を付与でき
る。５）高分子量樹脂がゲル化しているため、エポキシ樹脂
の未反応成分が多数残存している場合に圧力をかけたと
しても、未反応成分が極端に流動し多量の浸み出しを発
生し、接続端子を覆う等の不良が発生しない。６）接着剤がエポキシ樹脂等の未反応成分を多く含んだ
状態でフィルム化できるため接着フィルムのライフ（有
効使用期間）が長くなるという利点がある。７）上記の効果に加えて、接着剤の熱伝導性向上、接着
剤に難燃性を付与できる。以下、本発明に係る熱伝導性接着剤組成物及びその組成
物を用いた熱伝導性接着フィルムについて実施例により
具体的に説明する。

【００３７】

【実施例】＜実施例１＞以下に示す組成物より熱伝導性接着フィル
ムを作製した。エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂（エポキシ当量＝２００、油化シェルエポ
キシ株式会社製商品名、エピコート８２８を使用した）
４５重量部とクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住
友化学工業株式会社製商品名、ＥＳＣＮ００１を使用し
た）１５重量部、硬化剤としてビスフェノールＡ型ノボ
ラック樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製商品名、
プライオ−フェンＬＦ２８８２を使用した）４０重量
部、そしてエポキシ樹脂と相溶性でありかつ重量平均分
子量が３万以上の高分子量樹脂としてフェノキシ樹脂
（分子量５万、東都化成株式会社製商品名、フェトート
ＹＰ−５０を使用した）１５重量部、反応性の官能基を
有する重量平均分子量１０万以上の高分子量樹脂として
エポキシ基含有アクリルゴム（分子量１００万、Ｔｇ−
７℃、帝国化学産業株式会社製商品名、ＨＴＲ−８６０
Ｐ−３を使用した）１５０重量部、硬化促進剤として１
−シアノエチル−２−メチルイミダゾール（四国化成工
業株式会社製商品名、キュアゾール２ＰＺ−ＣＮ）０．
５重量部、γ−グリシドキシプロピルトリトメキシシラ
ン（日本ユニカー株式会社製商品名、ＮＵＣＡ−１８
７を使用した）０．５重量部からなる組成物に、メチル
エチルケトンを加え、さらに無機フィラーとして平均粒
径５μｍのアルミナ（昭和電工株式会社製商品名、ＡＳ
−５０を使用した）１５００重量部（樹脂１００体積部
に対して４０体積部）。これをビーズミルで混合し、さ
らにメチルエチルケトンを加えて粘度を調整し、真空脱
気した。得られたワニスを、基材として厚さ７０μｍの
離型処理ポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布
し、１１０℃で１５分間加熱乾燥して、フィルム厚みが
０．１ｍｍのＢステージ状態の熱伝導性接着フィルムを
作製した。なおこの状態での接着フィルムの硬化度は、
ＤＳＣ（デュポン社製９１２型ＤＳＣ）を用いて測定
（昇温速度、１０℃／分）した結果、全硬化発熱量の２
０％の発熱を終えた状態であった。

【００３８】＜実施例２＞アルミナを平均粒径５μｍの
アルミナを７５０重量部にしたこと以外は実施例１と同
様の方法で接着フィルムを作製した。なおこの状態での
接着フィルムの硬化度は、ＤＳＣを用いて測定した結
果、全硬化発熱量の１５％の発熱を終えた状態であっ
た。

【００３９】上記＜実施例１＞＜実施例２＞の配合組成
を表１に示す。

【００４０】

【表１】 ―――――――――――――――――――――――――――――― 項目品名実施例１実施例２ ―――――――――――――――――――――――――――――― エポキシ樹脂(エヒ゜コート828) 45 45 (ESCN-001) 15 15 硬化剤(フ゜ライオ-フェンLF2882) 40 40 相溶性高分子量樹脂(YP-50) 15 15 反応性高分子量樹脂 150 150 (HTR-860P-3) 硬化促進剤(2PZ-CN) 0.5 0.5シランカッフ゜リンク゛剤(NUC A-187) 0.5 0.5 無機フィラー（ＡＳ−５０）３００
７５０樹脂１００部に対する 30 82フィラーの体積部 ――――――――――――――――――――――――――――――

【００４１】＜比較例１＞エポキシ基含有アクリルゴム
の添加量を４５重量部に変更し、アルミナの添加量を48
0重量部にした以外は実施例2と同様にして接着フィルム
を作製した。

【００４２】＜比較例２＞エポキシ基含有アクリルゴム
の添加量を300重量部に変更し、アルミナの添加量を126
0重量部にした以外は実施例2と同様にして接着フィルム
を作製した。

【００４３】＜比較例３＞アルミナの添加量３００重量
部を１５０重量部にしたこと以外は実施例１と同様の方
法で接着フィルムを作製した。

【００４４】＜比較例４＞アルミナの添加量を７５０重
量部を１５００重量部にしたことは以外は実施例２と同
様の方法で接着フィルムを作製した。

【００４５】＜比較例５＞実施例１のワニスを、厚さ７
０μｍの離型処理ポリエチレンテレフタレートフィルム
上に塗布し、実施例２より高い温度で同じ時間の１３０
℃で１５分間加熱乾燥して、厚み０．１ｍｍの接着フィ
ルムを作製した。なおこの状態での接着剤の硬化度は、
ＤＳＣを用いて測定した結果、全硬化発熱量の５０％の
発熱を終えた状態であった。

【００４６】＜比較例６＞実施例１のワニスを、厚さ７
０μｍの離型処理ポリエチレンテレフタレートフィルム
上に塗布し、実施例２より低い温度で同じ時間である１
００℃で１５分間加熱乾燥して、厚み０．１ｍｍの接着
フィルムを作製した。なおこの状態での接着フィルムの
硬化度は、ＤＳＣを用いて測定した結果、全硬化発熱量
の７％の発熱を終えた状態であった。

【００４７】上記＜比較例１＞〜＜比較例６＞の配合組
成を表２に示す。

【００４８】

【表２】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 項目比較例１２３４５６ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― エポキシ樹脂(エヒ゜コート828) 45 45 45 45 45 45 (ESCN-001) 15 15 15 15 15 15 硬化剤(フ゜ライオ-フェンLF2882) 40 40 40 40 40 40 相溶性高分子量樹脂(YP-50) 15 15 15 15 15 15 反応性高分子量樹脂(HTR-860P-3) 45 300 150 150 150 150 硬化促進剤(2PZ-CN) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5シランカッフ゜リンク゛剤(NUC A-187) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 無機フィラー(AS-50) 480 1260 150 1500 300 300 樹脂100部に対する 82 82 15 150 30 30フィラーの体積部 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００４９】次に、実施例１，２及び比較例１〜５によ
り得られた接着フィルムを１７０℃３０分加熱処理して
硬化させ、硬化後の熱伝導性接着フィルムの各種特性を
調べ、その結果を表３に示した。また、得られた接着
フィルムを、厚さ３５μｍ、５０ｍｍ×５０ｍｍの銅箔
と厚さ２ｍｍ、５０ｍｍ×５０ｍｍのアルミニウム板と
の間に挟み、温度１７０℃、圧力１．９６ＭＰａで３０
分間加熱加圧して接着した。その後、耐電圧測定用とし
て銅箔の周囲をエッチングして直径２０ｍｍの円形部分
を残した。またひきはがし強さ測定用として幅１０ｍ
ｍの銅箔を残した。またチップ抵抗素子（1.6ｍｍ、3.2
ｍｍ）をはんだ付けするための回路パターン（パッド２
ｍｍ×２ｍｍ、パッド端部間距離２ｍｍ）を形成し、
チップ抵抗素子（1.6ｍｍ、3.2ｍｍ）をはんだ付けし
た。

【００５０】

【表３】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 項目単位実施例比較例１２１２３４５６ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 弾性率 (ＭＰa) 250 650 2100 400 200 4500 600 650 引き剥がし強さ(ｋＮ／ｍ)1.6 1.5 1.5 0.6 1.5 0.8 1.0 1.2 熱抵抗 (℃／Ｗ) 1.5 0.8 0.8 0.8 1.9 0.5 0.8 0.8 熱伝導率 (Ｗ／ｍ・Ｋ)0.8 1.4 1.4 1.4 0.5 2.8 1.4 1.4 回路充填性 (−) 良好良好良好不良良好不良不良良好密着性 (−) 良好良好良好不良良好不良不良良好耐電圧処理前(KV) 8.8 8.2 8.0 6.5 7.9 5.4 8.5 7.9 処理後(KV) 7.8 7.5 7.8 0.5 6.9 0.5 2.8 5.5 チップ部品の実装信頼性良好良好不良良好良好不良良好良好そり極良良好不良良好極良不良良好良好 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００５１】試験方法は以下の通りである。（チップ部品の実装信頼性）：−４０℃、３０分間、１
２５℃、３０分間放置を１サイクルとし、５００サイク
ル経過後のチップ抵抗素子（1.6ｍｍ、3.2ｍｍ）のはん
だ接続部の表面及び断面を観察し、はんだクラック発生
の有無を調査した。はんだクラックの発生が１％以上あ
るものは不良とし、はんだクラックの発生１％未満のも
のを良好と判定した。（そり）：得られた接着フィルムを、厚さ１ｍｍ、５０
ｃｍ×５０ｃｍのガラスエポキシ基板と、厚さ２ｍｍ、
５０ｃｍ×５０ｃｍのアルミニウム板との間に挟み、温
度１７０℃、圧力１．９６ＭＰａで３０分間加熱加圧し
て接着した。この試料を、２５℃雰囲気中で平板上に放
置した場合の試料（大きさ１０ｃｍ×１０ｃｍ）のそり
の量を、試料端面と平面間の距離として測定した。そり
量が0.２ｍｍ超の場合を不良とし、そり量が0.２ｍｍ以
下の場合を良好とし、そり量が0.１ｍｍ以下の場合を極
良とした。（密着性）：温度１２１℃、相対湿度１００％、気圧２
０２６ｈＰａのプレッシャークッカーテスターにて９６
時間処理後の試験片について、層間に剥離が生じている
ものを不良、層間に剥離が生じていないものを良好とし
た。（耐電圧）：温度１２１℃、相対湿度１００％、気圧２
０２６ｈＰａのプレッシャークッカーテスターにて処理
前と９６時間処理後の試験片を絶縁油中に浸漬し、室温
で交流電圧を銅箔とアルミニウム板間に印加し、絶縁破
壊する電圧を測定した。なお、耐電圧の単位はＫＶであ
る。（回路充填性）：パターン（パターン幅０．５ｍｍ、パ
ターン間距離０．５ｍｍ）を形成したガラスエポキシ両
面板（基材厚さ２００μｍ、銅箔厚さ３５μｍ）と１０
０ｍｍ×１００ｍｍの接着フィルム及び厚さ２ｍｍ、１
００ｍｍ×１００ｍｍのアルミニウム板とを、温度１７
０℃、圧力１．９６ＭＰａで３０分間加熱加圧して接着
した。その後、断面を光学顕微鏡で観察し、ガラスエポ
キシ両面板、接着フィルム、アルミニウム板間にボイド
が発生していないものを良好と判定し、ボイドが発生し
ているものを不良と判定した。（弾性率）：２５℃で５０ｍｍ／分の引っ張り速度で引
っ張り試験を行い初期の弾性率を測定した。（引きはがし強さ）：銅箔と基板を９０度の角度で５０
ｍｍ／分の引っ張り速度で剥離した。その他はＪＩＳ
Ｃ６４８１に準じた。（熱抵抗）：得られた接着フィルム（厚み１００μｍ）
を、厚さ３５μｍ、３０ｍｍ×３０ｍｍの銅箔と、厚さ
２ｍｍ、３０ｍｍ×３０ｍｍのアルミニウム板とを、温
度１７０℃、圧力１．９６ＭＰａで３０分間加熱加圧し
て接着した。その後、銅箔の周囲をエッチングして、１
０ｍｍ×１４ｍｍの長方形の部分を形成した。この試験
片の銅箔にトランジスタ（２ＳＣ２２３３）をはんだで
固着し、アルミニウム板側が放熱ブロックと接するよう
にして放熱ブロックの上において、トランジスタに電流
を通じた。そして、トランジスタの温度（Ｔ１）と、放
熱ブロックの温度（Ｔ２）を測定し、測定値と印加電力
（Ｗ）から、次の数２によって熱抵抗（Ｘ）を算出し
た。

【００５２】

【数２】Ｘ＝（Ｔ１−Ｔ２）／Ｗ……（数１）

【００５３】（熱伝導率）：熱伝導率は接着フィルムを
用い「迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００（京都電子工業株
式会社製）」熱電導率計を用いて２５℃で測定した。

【００５４】表３から明らかなように、実施例１，２
は、何れも、エポキシ樹脂及びその硬化剤、反応性高分
子量成分、本発明で規定したエポキシ基含有アクリルゴ
ムをともに含む接着剤である。これらは、熱伝導性の尺
度である熱抵抗が小さく、また熱伝導率は大きいほか、
そり、チップ部品の実装信頼性ともに良好である。また
ＰＣＴ処理後耐電圧、密着性が良好であるほか、回路充
填性も良好である。

【００５５】また、比較例１は、反応性の高分子量樹脂
量が少なくなっているため、弾性率が大きくなってお
り、そり、チップ部品の実装信頼性ともに不良である。
比較例２は、反応性の高分子量樹脂量が多くなっている
ため、フロー性が悪く、回路充填性、ＰＣＴ処理後耐電
圧、密着性が低下している。比較例３は、フィラー量が
少なく、熱伝導性は実施例と比較して悪くなっている。
比較例４は、フィラー量が多すぎるため、熱伝導性は良
好であるが、密着性が低下している他、弾性率が大きく
なっており、そり、チップ部品の実装信頼性ともに不良
である。また、ＰＣＴ処理後耐電圧も悪くなっている。
比較例５は、熱伝導性接着フィルムを製造する際に、硬
化が進みすぎているため、フロー性、回路充填性が不良
である。比較例６は逆に、硬化が不足しているために、
やや密着性が低下している。

【００５６】

【発明の効果】本発明に係る熱伝導性接着剤組成物及び
熱伝導性接着フィルムは、高熱伝導性と低弾性率化の両
立が図られている他、耐湿性、耐熱性、絶縁信頼性に優
れる効果を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神代恭茨城県下館市大字小川1500番地日立化成工業株式会社下館研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）エポキシ樹脂及びその硬化剤を合
わせて１００重量部、（２）エポキシ樹脂と相溶性であ
りかつ重量平均分子量が３万以上の高分子量樹脂１〜４
０重量部、（３）Ｔｇ（ガラス転移温度）が０℃以下で
あり反応性の官能基を有する重量平均分子量１０万以上
の高分子量樹脂１００〜２５０重量部、（４）硬化促進
剤０．１〜５重量部及び（５）無機フィラーを、樹脂１
００体積部に対して３０〜１３０体積部含む熱伝導率が
０．６W/ｍ・K以上である熱伝導性接着剤組成物。
【請求項２】Ｔｇが０℃以下であり反応性の官能基を
有する重量平均分子量１０万以上の高分子量樹脂がエポ
キシ基を１〜１０モル％含んだアクリルゴムであること
を特徴とする請求項１記載の熱伝導性接着剤組成物。
【請求項３】無機フィラーが球形アルミナまたは結晶
性シリカであることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の熱伝導性接着剤組成物。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の熱伝導
性接着剤組成物を基材上に塗布し、その硬化度をＤＳＣ
（示差走査熱分析）を用いて測定した場合の全硬化発熱
量の１０〜４０％の発熱を終えた状態にしたことを特徴
とする熱伝導性接着フィルム。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の熱伝導
性接着剤組成物または熱伝導性接着フィルムを金属箔上
に塗布または貼付してなることを特徴とする熱伝導性接
着フィルム。