本發(fā)明涉及導熱片和半導體裝置。

背景技術(shù)：

以往，已知有將絕緣柵雙極型晶體管(IGBT；Insulated Gate Bipolar Transistor)和二極管等半導體芯片、電阻以及電容器等電子元件搭載于基板上而構(gòu)成的逆變器裝置或功率半導體裝置。

這些電力控制裝置根據(jù)其耐壓和電流容量應用于各種設備。尤其，從近年來的環(huán)境問題和推進節(jié)能化的觀點考慮，這些電力控制裝置在各種電氣機械中的使用逐年擴大。

尤其對車載用電力控制裝置，隨著其小型化和節(jié)省空間，要求將電力控制裝置設置在發(fā)動機室內(nèi)。發(fā)動機室內(nèi)是溫度高且溫度變化大等苛刻的環(huán)境，因此需要高溫下散熱性和絕緣性更加優(yōu)異的部件。

例如，專利文獻1中公開有將半導體芯片搭載于引線框架等支撐體上，并將支撐體和與散熱片連接的散熱板用絕緣樹脂層來粘合的半導體裝置。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-216619號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

然而，這種半導體裝置還不能充分滿足高溫下的絕緣性。因此，有難以保持電子元件的絕緣性的情況，這種情況下半導體裝置的性能將會下降。

用于解決技術(shù)課題的手段

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種導熱片，其包含熱固性樹脂和分散在上述熱固性樹脂中的無機填充材料，其特征在于：

根據(jù)JIS K6911，在以施加電壓1000V施加電壓后1分鐘后測量的175℃下的該導熱片的固化物的體積電阻率為1.0×10⁸Ω·m以上。

另外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種半導體裝置，該半導體裝置具備：

金屬板；

半導體芯片，其設置在上述金屬板的第1面?zhèn)龋?/p>

導熱材料，其接合在上述金屬板的與上述第1面相反的一側(cè)的第2面；和

密封樹脂，其密封上述半導體芯片和上述金屬板，

上述導熱材料由上述導熱片形成。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣可靠性高的半導體裝置的導熱片和絕緣可靠性高的半導體裝置。

附圖說明

上述目的以及其他目的、特征和優(yōu)點，通過下述的優(yōu)選實施方式和隨附于其的以下附圖將進一步明確。

圖1是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的半導體裝置的剖視圖。

圖2是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的半導體裝置的剖視圖。

具體實施方式

以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。另外，在所有附圖中，相同的構(gòu)成要件標注相同符號，并對其詳細的說明適當省略，以免重復。另外，圖為示意圖，與實際尺寸比例未必一致。另外，數(shù)值范圍的“～”若無特別說明，表示以上至以下。

首先，對本實施方式所涉及的導熱片進行說明。

本實施方式所涉及的導熱片包含熱固性樹脂(A)和分散在熱固性樹脂(A)中的無機填充材料(B)。

而且，本實施方式所涉及的導熱片的固化物，根據(jù)JIS K6911，在以施加電壓1000V施加電壓后1分鐘后測量的175℃下的體積電阻率為1.0×10⁸Ω·m以上，優(yōu)選為1.0×10⁹Ω·m以上，尤其優(yōu)選為1.0×10¹⁰Ω·m以上。175℃下的體積電阻率的上限值并無特別限定，例如為1.0×10¹³Ω·m以下。另外，本實施方式中，導熱片的固化物是通過將B階段狀態(tài)的導熱片在180℃、10MPa的條件下進行40分鐘熱處理來固化而得到的物質(zhì)。

在此，175℃下的體積電阻率表示導熱片的高溫下的絕緣性的指標。即，表示175℃下的體積電阻率越高，高溫下的絕緣性越優(yōu)異。

另外，本實施方式中，導熱片是指B階段狀態(tài)的導熱片。另外，將使導熱片固化而得到的物質(zhì)稱為“導熱片的固化物”。另外，將導熱片應用于半導體裝置并使該導熱片固化而得到的物質(zhì)稱為“導熱材料”。

導熱片例如設置在半導體裝置內(nèi)的要求高導熱性的接合界面，促進從發(fā)熱體向散熱體的熱傳導。由此，能夠抑制由半導體芯片等的特性變化導致的故障，提高半導體裝置的穩(wěn)定性。

作為應用本實施方式所涉及的導熱片的半導體裝置的一個例子，例如可舉出在散熱片(金屬板)上設置有半導體芯片，并在散熱片的與接合有半導體芯片的面相反的一側(cè)的面上設置有導熱材料的結(jié)構(gòu)。

另外，作為應用本實施方式所涉及的導熱片的半導體裝置的另一個例子，可舉出一種半導體裝置，其具備：導熱材料；與導熱材料的一個面接合的半導體芯片；接合在上述導熱材料的與上述一個面相反的一側(cè)的面的金屬部件；和密封上述導熱材料、上述半導體芯片及上述金屬部件的密封樹脂。

根據(jù)本發(fā)明人的研究，明確了通過提高導熱片的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，能夠一定程度地提高導熱片的固化物的絕緣性。但是，僅提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在高溫下仍不能獲得充分的絕緣性。

因此，本發(fā)明人鑒于上述情況進行深入研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)導熱片的固化物的β松弛越小，導熱片的高溫下的體積電阻率越提高。作為其理由，認為是因為β松弛越低，高溫下導熱片的固化物中的導電性成分的運動釋放越被抑制。

當導電性成分的運動釋放被抑制時，能夠抑制由溫度上升導致的導熱片的固化物的體積電阻率的下降。因此，本實施方式中，通過抑制導熱片的β松弛，能夠?qū)崿F(xiàn)上述175℃下的體積電阻率。

滿足上述175℃下的體積電阻率的本實施方式所涉及的導熱片，高溫下的導熱片的絕緣性優(yōu)異，能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣可靠性高的半導體裝置。

本實施方式所涉及的導熱片的固化物的175℃下的體積電阻率可通過適當調(diào)節(jié)構(gòu)成導熱片的各成分的種類和配合比例以及導熱片的制備方法來控制。

本實施方式中，尤其作為用于控制175℃下的體積電阻率的因素可舉出適當選擇熱固性樹脂(A)的種類、對添加有熱固性樹脂(A)和無機填充材料(B)的樹脂漆進行老化處理、以及該老化處理中的加熱條件等。

本實施方式所涉及的導熱片的固化物，通過利用離子色譜法對在下述條件下得到的提取水進行分析而測量的離子的總量優(yōu)選為30,000ppm以下，更優(yōu)選為20,000ppm以下。

在此，上述離子為選自Li⁺、Na⁺、NH⁴⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、F^-、Cl^-、NO₂^2-、Br^-、NO₃^-、PO₄^3-、SO₄^2-、(COO)₂^2-、CH₃COO^-和HCOO^-中的一種或兩種以上。

(條件)

對已冷凍粉碎的導熱片的固化物2g中加入40mL的純水，在125℃下進行20小時熱水提取，得到提取水。

上述離子的總量為上述上限值以下，由此能夠使高溫下的導熱片的絕緣性進一步提高。通過調(diào)整構(gòu)成導熱片的各成分中的離子性雜質(zhì)的量，能夠調(diào)整導熱片的固化物中的上述離子的總量，當含有進行水解而生成離子的無機填充材料時，通過選擇表面積小的無機填充材料，能夠調(diào)整導熱片的固化物中的上述離子的總量。

本實施方式所涉及的導熱片，在升溫速度5℃/min、頻率1Hz的條件下通過動態(tài)粘彈性測量而測量的該導熱片的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選為175℃以上，更優(yōu)選為190℃以上。上述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的上限值并無特別限定，例如為300℃以下。

在此，能夠以如下方式測量導熱片的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。首先，通過將導熱片在180℃、10MPa的條件下進行40分鐘熱處理，得到導熱片的固化物。接著，通過DMA(動態(tài)粘彈性測量)在升溫速度5℃/min、頻率1Hz的條件下測量已得到的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。

當玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為上述下限值以上時，能夠進一步抑制導電性成分的運動釋放，因此能夠進一步抑制由溫度上升導致的導熱片的絕緣性的下降。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣可靠性更加優(yōu)異的半導體裝置。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度能夠通過適當調(diào)節(jié)構(gòu)成導熱片的各成分的種類和配合比例以及導熱片的制備方法來控制。

本實施方式所涉及的導熱片例如設置在半導體芯片等發(fā)熱體與搭載該發(fā)熱體的引線框架、配線基板(內(nèi)插板)等基板之間，或設置在該基板與散熱片等散熱部件之間。由此，能夠保持半導體裝置的絕緣性，并且將由上述發(fā)熱體產(chǎn)生的熱有效地向半導體裝置的外部發(fā)散。因此，能夠提高半導體裝置的絕緣可靠性。

本實施方式所涉及的導熱片的平面形狀并無特別限定，可根據(jù)散熱部件和發(fā)熱體等的形狀適當選擇，例如能夠為矩形。導熱片的固化物的膜厚優(yōu)選為50μm以上250μm以下。由此，能夠提高機械強度和耐熱性，并且將來自發(fā)熱體的熱有效地傳遞至散熱部件。而且，導熱材料的散熱性與絕緣性的平衡更加優(yōu)異。

本實施方式所涉及的導熱片包含熱固性樹脂(A)和分散在熱固性樹脂(A)中的無機填充材料(B)。

(熱固性樹脂(A))

作為熱固性樹脂(A)，可舉出具有雙環(huán)戊二烯骨架的環(huán)氧樹脂、具有聯(lián)苯骨架的環(huán)氧樹脂、具有金剛烷骨架的環(huán)氧樹脂、具有酚芳烷基骨架的環(huán)氧樹脂、具有聯(lián)苯芳烷基骨架的環(huán)氧樹脂、具有萘芳烷基骨架的環(huán)氧樹脂和氰酸酯樹脂等。

作為熱固性樹脂(A)，可以單獨使用這些樹脂中的一種，也可以并用兩種以上。

通過使用這樣的熱固性樹脂(A)，能夠提高本實施方式所涉及的導熱片的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且能夠抑制導熱片的固化物的β松弛，能夠抑制高溫下的體積電阻率的増加。另外，導熱片的固化物的β松弛例如可通過介電質(zhì)損耗系數(shù)和相對介電常數(shù)的變化來進行評價。

熱固性樹脂(A)中，從進一步提高175℃下的體積電阻率的觀點考慮，尤其優(yōu)選具有雙環(huán)戊二烯骨架的環(huán)氧樹脂。

本實施方式所涉及的導熱片中所包含的熱固性樹脂(A)的含量，相對于該導熱片100質(zhì)量％，優(yōu)選為1質(zhì)量％以上30質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為5質(zhì)量％以上28質(zhì)量％以下。當熱固性樹脂(A)的含量為上述下限值以上時，處理性提高，容易形成導熱片。當熱固性樹脂(A)的含量為上述上限值以下時，導熱片的強度和阻燃性進一步提高，導熱片的導熱性進一步提高。

(無機填充材料(B))

作為無機填充材料(B)，例如可舉出二氧化硅、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化硅和碳化硅等。這些可以單獨使用一種，也可以并用兩種以上。

作為無機填充材料(B)，從進一步提高本實施方式所涉及的導熱片的導熱性觀點考慮，優(yōu)選為通過使鱗片狀氮化硼的一次顆粒凝聚而形成的二次凝聚顆粒。

通過使鱗片狀氮化硼凝聚而形成的二次凝聚顆粒，例如可通過使用噴霧干燥法等使鱗片狀氮化硼凝聚后對其進行燒制來形成。燒制溫度例如為1200～2500℃。

當使用這樣使鱗片狀氮化硼燒結(jié)而得到的二次凝聚顆粒時，從提高熱固性樹脂(A)中的無機填充材料(B)的分散性的觀點考慮，作為熱固性樹脂(A)尤其優(yōu)選具有雙環(huán)戊二烯骨架的環(huán)氧樹脂。

通過使鱗片狀氮化硼凝聚而形成的二次凝聚顆粒的平均粒徑例如優(yōu)選為5μm以上180μm以下，更優(yōu)選為10μm以上100μm以下。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)導熱性與絕緣性的平衡更加優(yōu)異的導熱片。

構(gòu)成上述二次凝聚顆粒的鱗片狀氮化硼的一次顆粒的平均長徑優(yōu)選為0.01μm以上20μm以下，更優(yōu)選為0.1μm以上10μm以下。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)導熱性與絕緣性的平衡更加優(yōu)異的導熱片。

另外，該平均長徑可通過電子顯微鏡照片來測量。例如，按照以下步驟進行測量。首先，用切片機等將二次凝聚顆粒切斷制備樣品。接著，通過掃描式電子顯微鏡拍攝數(shù)張放大至數(shù)千倍的二次凝聚顆粒的截面照片。接著，選擇任意的二次凝聚顆粒，從照片測量鱗片狀氮化硼的一次顆粒的長徑。此時，對10個以上的一次顆粒測量長徑，將它們的平均值作為平均長徑。

本實施方式所涉及的導熱片中所包含的無機填充材料(B)的含量，相對于該導熱片100質(zhì)量％，優(yōu)選為50質(zhì)量％以上95質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為55質(zhì)量％以上88質(zhì)量％以下，尤其優(yōu)選為60質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下。

通過將無機填充材料(B)的含量設定為上述下限值以上，能夠更有效地實現(xiàn)導熱片的導熱性和機械強度的提高。另一方面，通過將無機填充材料(B)的含量設定為上述上限值以下，能夠提高樹脂組合物的成膜性和操作性，并且使本導熱片的膜厚的均勻性更加良好。

本實施方式所涉及的無機填充材料(B)，從進一步提高導熱片的導熱性的觀點考慮，優(yōu)選除了上述二次凝聚顆粒以外，還包含與構(gòu)成二次凝聚顆粒的鱗片狀氮化硼的一次顆粒不同的鱗片狀氮化硼的一次顆粒。該鱗片狀氮化硼的一次顆粒的平均長徑優(yōu)選為0.01μm以上20μm以下，更優(yōu)選為0.1μm以上10μm以下。

由此，能夠?qū)崿F(xiàn)導熱性與絕緣性的平衡更加優(yōu)異的導熱片。

(固化劑(C))

本實施方式所涉及的導熱片，當作為熱固性樹脂(A)使用環(huán)氧樹脂時，優(yōu)選還包含固化劑(C)。

作為固化劑(C)，可使用選自固化催化劑(C-1)和酚類固化劑(C-2)中的一種以上的固化劑。

作為固化催化劑(C-1)，例如可舉出：環(huán)烷酸鋅、環(huán)烷酸鈷、辛酸錫、辛酸鈷、雙乙酰丙酮鈷(II)和三乙酰丙酮鈷(III)等有機金屬鹽；三乙胺、三丁胺和1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷等叔胺類；2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2,4-二乙基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基咪唑和2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑等咪唑類；三苯基膦、三對甲苯基膦、四苯基鏻-四苯基硼酸鹽、三苯基膦-三苯基硼烷和1,2-雙-(二苯基膦基)乙烷等有機磷化合物；苯酚、雙酚A和壬基酚等苯酚化合物；乙酸、苯甲酸、水楊酸和對甲苯磺酸等有機酸等；或它們的混合物。作為固化催化劑(C-1)，包括這些物質(zhì)的衍生物在內(nèi)可以單獨使用一種，包括這些物質(zhì)的衍生物在內(nèi)也可以并用兩種以上。

本實施方式所涉及的導熱片中所包含的固化催化劑(C-1)的含量并無特別限定，但相對于導熱片100質(zhì)量％，優(yōu)選為0.001質(zhì)量％以上1質(zhì)量％以下。

另外，作為酚類固化劑(C-2)，可舉出：苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、萘酚酚醛清漆樹脂、氨基三嗪酚醛清漆樹脂、酚醛清漆樹脂和三苯基甲烷型苯酚酚醛清漆樹脂等酚醛清漆型酚醛樹脂；萜烯改性酚醛樹脂和雙環(huán)戊二烯改性酚醛樹脂等改性酚醛樹脂；具有亞苯基骨架和/或亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基樹脂、具有亞苯基骨架和/或亞聯(lián)苯基骨架的萘酚芳烷基樹脂等芳烷基型樹脂；雙酚A和雙酚F等雙酚化合物；和甲階酚醛樹脂等，這些物質(zhì)可以單獨使用一種也可以并用兩種以上。

這些物質(zhì)中，從提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和降低線膨脹系數(shù)的觀點考慮，酚類固化劑(C-2)優(yōu)選為酚醛清漆型酚醛樹脂或甲階酚醛樹脂。

酚類固化劑(C-2)的含量并無特別限定，但相對于導熱片100質(zhì)量％，優(yōu)選為1質(zhì)量％以上30質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為5質(zhì)量％以上15質(zhì)量％以下。

(偶聯(lián)劑(D))

另外，本實施方式所涉及的導熱片可以包含偶聯(lián)劑(D)。偶聯(lián)劑(D)能夠提高熱固性樹脂(A)與無機填充材料(B)的界面的潤濕性。

作為偶聯(lián)劑(D)，能夠使用通常使用的任何偶聯(lián)劑，具體而言優(yōu)選使用選自環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑、陽離子硅烷偶聯(lián)劑、氨基硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑和硅油型偶聯(lián)劑中的一種以上的偶聯(lián)劑。

偶聯(lián)劑(D)的添加量依賴于無機填充材料(B)的比表面積，因此并無特別限定，但相對于無機填充材料(B)100質(zhì)量份，優(yōu)選為0.1質(zhì)量份以上10質(zhì)量份以下，尤其優(yōu)選為0.5質(zhì)量份以上7質(zhì)量份以下。

(苯氧基樹脂(E))

另外，本實施方式所涉及的導熱片還可以包含苯氧基樹脂(E)。通過包含苯氧基樹脂(E)，能夠進一步提高導熱片的抗彎性。

另外，通過包含苯氧基樹脂(E)，能夠降低導熱片的彈性模量，能夠提高導熱片的應力松弛力。

另外，當包含苯氧基樹脂(E)時，由于粘度上升，流動性降低，能夠抑制空隙等的產(chǎn)生。另外，能夠提高導熱片與散熱部件的密合性。通過它們的協(xié)同效應，能夠進一步提高半導體裝置的絕緣可靠性。

作為苯氧基樹脂(E)，例如可舉出具有雙酚骨架的苯氧基樹脂、具有萘骨架的苯氧基樹脂、具有蒽骨架的苯氧基樹脂和具有聯(lián)苯骨架的苯氧基樹脂等。另外，也可使用具有這些骨架中的多種骨架的結(jié)構(gòu)的苯氧基樹脂。

苯氧基樹脂(E)的含量例如相對于導熱片100質(zhì)量％，為3質(zhì)量％以上10質(zhì)量％以下。

(其他成分)

在不損害本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)，本實施方式所涉及的導熱片中可包含抗氧化劑和流平劑等。

本實施方式所涉及的導熱片例如能夠以如下方式制備。

首先，將上述各成分添加到溶劑中，得到清漆狀的樹脂組合物。本實施方式中，例如在溶劑中添加熱固性樹脂(A)等而制備樹脂漆后，在該樹脂漆中加入無機填充材料(B)并使用三輥機等進行混煉，由此能夠得到樹脂組合物。由此，能夠使無機填充材料(B)更均勻地分散在熱固性樹脂(A)中。

作為上述溶劑并無特別限定，但可舉出甲乙酮、甲基異丁酮、丙二醇單甲醚和環(huán)己酮等。

接著，對導熱片用樹脂組合物進行老化。由此，能夠抑制所得到的導熱片的β松弛，并且抑制高溫下的體積電阻率的増加。對此，作為主要原因推測是通過老化，無機填充材料(B)對熱固性樹脂(A)的親和性上升等。老化例如能夠以30～80℃、12～24小時的條件來進行。

接著，將上述樹脂組合物成形為片狀而形成導熱片。本實施方式中，例如可通過在基材上涂布清漆狀的上述樹脂組合物后，對其進行熱處理以使其干燥而得到導熱片。作為基材，例如可舉出構(gòu)成散熱部件、引線框架、可剝離的載體材料等的金屬箔。另外，用于使樹脂組合物干燥的熱處理例如在80～150℃、5分鐘～1小時的條件下進行。樹脂片的膜厚例如為60μm以上500μm以下。

接著，對本實施方式所涉及的半導體裝置進行說明。圖1是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的半導體裝置100的剖視圖。

以下，為了使說明簡單，有時將半導體裝置100的各構(gòu)成要件的位置關(guān)系(上下關(guān)系等)假設為各圖所示的關(guān)系的情形來進行說明。但是，該說明中的位置關(guān)系與半導體裝置100的使用時或制造時的位置關(guān)系無關(guān)。

本實施方式中，對金屬板為散熱片的例子進行說明。本實施方式所涉及的半導體裝置100具備：散熱片130；設置在散熱片130的第1面131側(cè)的半導體芯片110；接合在散熱片130的與第1面131相反的一側(cè)的第2面132的導熱材料140；和密封半導體芯片110和散熱片130的密封樹脂180。

以下，進行詳細的說明。

半導體裝置100，例如除了上述結(jié)構(gòu)以外，還具有導電層120、金屬層150、引線160和金屬線(金屬配線)170。

在半導體芯片110的上表面111形成有未圖示的電極圖案，在半導體芯片110的下表面112形成有未圖示的導電圖案。半導體芯片110的下表面112經(jīng)由銀膏等導電層120固定于散熱片130的第1面131。半導體芯片110的上表面111的電極圖案經(jīng)由金屬線170與引線160的電極161電連接。

散熱片130由金屬構(gòu)成。

密封樹脂180，除了半導體芯片110和散熱片130之外，還將金屬線170、導電層120和引線160的一部分密封在內(nèi)部。各引線160的另一部分從密封樹脂180的側(cè)面突出到該密封樹脂180的外部。本實施方式的情況下，例如，密封樹脂180的下表面182與散熱片130的第2面132彼此位于同一平面上。

導熱材料140的上表面141粘貼在散熱片130的第2面132和密封樹脂180的下表面182。即，密封樹脂180在散熱片130的周圍與導熱材料140的散熱片130側(cè)的面(上表面141)接觸。

金屬層150的上表面151被固定在導熱材料140的下表面142。即，金屬層150的一個面(上表面151)被固定在導熱材料140的與散熱片130側(cè)相反的一側(cè)的面(下表面142)。

優(yōu)選在俯視時，金屬層150的上表面151的外形線和導熱材料140的與散熱片130側(cè)相反的一側(cè)的面(下表面142)的外形線重疊。

另外，金屬層150的與其一個面(上表面151)相反的一側(cè)的面(下表面152)的整個面從密封樹脂180露出。另外，本實施方式的情況下，如上所述，導熱材料140的上表面141粘貼在散熱片130的第2面132和密封樹脂180的下表面182，因此導熱材料140除了其上表面141以外露出到密封樹脂180的外部。而且，金屬層150整體露出到密封樹脂180的外部。

另外，散熱片130的第2面132和第1面131例如分別平坦地形成。

半導體裝置100的安裝底面面積并無特別限定，但作為一個例子能夠為10×10mm以上100×100mm以下。在此，半導體裝置100的安裝底面面積是指金屬層150的下表面152的面積。

另外，搭載于一個散熱片130上的半導體芯片110的數(shù)量并無特別限定。可以是一個，也可以是多個。例如，可以是3個以上(6個等)。即，作為一個例子，可以在一個散熱片130的第1面131側(cè)設置3個以上的半導體芯片110，密封樹脂180一并密封這3個以上的半導體芯片110。

半導體裝置100例如為功率半導體裝置。該半導體裝置100例如可以是在密封樹脂180內(nèi)密封有2個半導體芯片110的二合一結(jié)構(gòu)、在密封樹脂180內(nèi)密封有6個半導體芯片110的六合一結(jié)構(gòu)或在密封樹脂180內(nèi)密封有7個半導體芯片110的七合一結(jié)構(gòu)。

接著，對制造本實施方式所涉及的半導體裝置100的方法的一個例子進行說明。

首先，準備散熱片130和半導體芯片110，將半導體芯片110的下表面112經(jīng)由銀膏等導電層120固定于散熱片130的第1面131。

接著，準備包含引線160的引線框架(整體圖示省略)，將半導體芯片110的上表面111的電極圖案與引線160的電極161經(jīng)由金屬線170相互電連接。

接著，利用密封樹脂180將半導體芯片110、導電層120、散熱片130、金屬線170和引線160的一部分一并密封。

接著，準備導熱材料140，將該導熱材料140的上表面141粘貼在散熱片130的第2面132和密封樹脂180的下表面182。進而，將金屬層150的一個面(上表面151)固定于導熱材料140的與散熱片130側(cè)相反的一側(cè)的面(下表面142)。另外，可以在將導熱材料140粘貼于散熱片130和密封樹脂180之前，預先將金屬層150固定在導熱材料140的下表面142。

接著，將各引線160從引線框架的框體(圖示省略)切斷。這樣，得到如圖1所示的結(jié)構(gòu)的半導體裝置100。

根據(jù)如上所述的實施方式，半導體裝置100具備：散熱片130；設置在散熱片130的第1面131側(cè)的半導體芯片110；粘貼在散熱片130的與第1面131相反的一側(cè)的第2面132的絕緣性的導熱材料140；和密封半導體芯片110和散熱片130的密封樹脂180。

如上所述，即使當半導體裝置的封裝件小于某個程度時導熱材料的絕緣性的惡化沒有作為問題顯現(xiàn)出來，半導體裝置的封裝件的面積越大，在導熱材料的面內(nèi)電場最集中的部位的電場也變得越強。因此，認為存在由導熱材料的微小的膜厚變化導致的絕緣性的惡化也作為問題顯現(xiàn)出來的可能性。

與此相對，本實施方式所涉及的半導體裝置100例如即使是其安裝底面面積為10×10mm以上100×100mm以下的大型的封裝件，通過具備上述結(jié)構(gòu)的導熱材料140，也能夠期待獲得充分的絕緣可靠性。

另外，本實施方式所涉及的半導體裝置100例如即使是在一個散熱片130的第1面131側(cè)設置3個以上的半導體芯片110、并且密封樹脂180將這3個以上的半導體芯片一并密封的結(jié)構(gòu)，即，即使半導體裝置100為大型的封裝件，通過具備上述結(jié)構(gòu)的導熱材料140，也能夠期待獲得充分的絕緣可靠性。

另外，當半導體裝置100還具備一個面(上表面151)被固定于導熱材料140的與散熱片130側(cè)相反的一側(cè)的面(下表面142)的金屬層150時，能夠通過該金屬層150適當?shù)剡M行散熱，因此半導體裝置100的散熱性提高。

另外，當金屬層150的上表面151小于導熱材料140的下表面142時，導熱材料140的下表面142露出到外部，有可能因異物等突起物導致導熱材料140產(chǎn)生裂紋。另一方面，當金屬層150的上表面151大于導熱材料140的下表面142時，金屬層150的端部成為懸空的形態(tài)，在制造工序中進行操作等時，存在金屬層150被剝離的可能性。

與此相對，通過形成為在俯視時，金屬層150的上表面151的外形線與導熱材料140的下表面142的外形線重疊的結(jié)構(gòu)，能夠抑制導熱材料140的裂紋的產(chǎn)生和金屬層150的剝離。

另外，金屬層150的下表面152的整個面從密封樹脂180露出，因此可在金屬層150的下表面152的整個面進行散熱，能夠獲得半導體裝置100的高的散熱性。

圖2是本發(fā)明的一個實施方式所涉及的半導體裝置100的剖視圖。該半導體裝置100，在以下說明的方面，不同于圖1所示的半導體裝置100，在其他方面與圖1所示的半導體裝置100相同地構(gòu)成。

本實施方式的情況下，導熱材料140被密封在密封樹脂180內(nèi)。另外，金屬層150除了其下表面152以外也被密封在密封樹脂180內(nèi)。而且，金屬層150的下表面152與密封樹脂180的下表面182彼此位于同一平面上。

另外，圖2中示出了在散熱片130的第1面131至少搭載有2個以上的半導體芯片110的例子。這些半導體芯片110的上表面111的電極圖案彼此經(jīng)由金屬線170互相電連接。在第1面131例如搭載有共計6個半導體芯片110。即，例如，每2個一組的半導體芯片110在圖2的進深方向上配置成3列。

另外，通過將上述的圖1或圖2所示的半導體裝置100搭載于基板(圖示省略)上，能夠獲得具備基板和半導體裝置100的功率模塊。

另外，本發(fā)明并不限定于前述實施方式，在可達到本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)的變形、改進等包含在本發(fā)明中。

實施例

以下，根據(jù)實施例和比較例對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明并不受這些實施例和比較例限定。另外，實施例中，就份而言，只要沒有特別規(guī)定就表示質(zhì)量份。另外，各厚度用平均膜厚來表示。

(凝聚氮化硼的制備)

將硼酸三聚氰胺與鱗片狀氮化硼粉末(平均長徑：15μm)混合而得到的混合物添加到聚丙烯酸銨水溶液中，混合2小時，制備了噴霧用漿料。接著，將該漿料供給至噴霧造粒機，在噴霧器的轉(zhuǎn)速15000rpm、溫度200℃、漿料供給量5ml/min的條件下進行噴霧，由此制備了復合顆粒。接著，將已得到的復合顆粒在氮氣氣氛下、2000℃的條件下進行燒制，由此得到了平均粒徑為80μm的凝聚氮化硼。

在此，凝聚氮化硼的平均粒徑為通過激光衍射式粒度分布測量裝置(株式會社堀場制作所(HORIBA,LTD.)制造的LA-500)以體積基準來測量顆粒的粒度分布而得到的中值粒徑(D₅₀)。

(導熱片的制備)

在實施例1～7和比較例1～2中，如以下那樣制備了導熱片。

首先，按照表1所示的配合，將熱固性樹脂和固化劑添加到作為溶劑的甲乙酮中，對其進行攪拌，得到了熱固性樹脂組合物的溶液。接著，在該溶液中加入無機填充材料并進行預混合后，用三輥機進行混煉，得到了使無機填充材料均勻地分散的導熱片用樹脂組合物。接著，對已得到的導熱片用樹脂組合物，在60℃、15小時的條件下進行了老化。接著，使用刮板法在銅箔上涂布導熱片用樹脂組合物后，通過100℃下進行30分鐘的熱處理對其進行干燥，制備了膜厚為400μm的B階段狀的導熱片。

另外，表1中的各成分的詳細情況如下所述。

在比較例3中，除了對導熱片用樹脂組合物未進行老化以外，與實施例1同樣地制備了導熱片。

另外，表1中的各成分的詳細情況如下所述。

(熱固性樹脂(A))

環(huán)氧樹脂1：具有雙環(huán)戊二烯骨架的環(huán)氧樹脂(XD-1000，日本化藥株式會社(Nippon Kayaku Co.,Ltd)制造)

環(huán)氧樹脂2：具有聯(lián)苯骨架的環(huán)氧樹脂(YX-4000，三菱化學株式會社(Mitsubishi Chemical Corporation)制造)

環(huán)氧樹脂3：具有金剛烷骨架的環(huán)氧樹脂(E201，出光興產(chǎn)株式會社(Idemitsu Kosan Co.,Ltd.)制造)

環(huán)氧樹脂4：具有酚芳烷基骨架的環(huán)氧樹脂(NC-2000-L，日本化藥株式會社制造)

環(huán)氧樹脂5：具有聯(lián)苯芳烷基骨架的環(huán)氧樹脂(NC-3000，日本化藥株式會社制造)

環(huán)氧樹脂6：具有萘芳烷基骨架的環(huán)氧樹脂(NC-7000，日本化藥株式會社制造)

環(huán)氧樹脂7：雙酚F型環(huán)氧樹脂(830S，大日本油墨化學工業(yè)株式會社(DIC Corporation)制造)

環(huán)氧樹脂8：雙酚A型環(huán)氧樹脂(828，三菱化學株式會社制造)

氰酸酯樹脂1：苯酚酚醛清漆型氰酸酯樹脂(PT-30，龍沙日本有限公司(Lonza Japan Ltd.)制造)

(固化催化劑C-1)

固化催化劑1：2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑(2PHZ-PW，四國化成工業(yè)株式會社(Shikoku Chemicals Corporation)制造)

固化催化劑2：三苯基膦(北興化學工業(yè)株式會社(HOKKO CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD.)制造)

(固化劑C-2)

酚類固化劑1：三苯基甲烷型苯酚酚醛清漆樹脂(MEH-7500，明和化成株式會社(MEIWA PLASTIC INDUSTRIES,LTD.)制造)

(無機填充材料(B))

填充材料1：通過上述制備例制備的凝聚氮化硼

(Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)的測量)

以如下方式測量了導熱片的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。首先，對已得到的導熱片在180℃、10MPa的條件下進行40分鐘熱處理，由此得到了導熱片的固化物。接著，通過DMA(動態(tài)粘彈性測量)在升溫速度5℃/min、頻率1Hz的條件下測量了已得到的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。

(離子的總量的測量)

以如下方式測量了導熱片的固化物中的離子的總量。首先，對已得到的導熱片在180℃、10MPa的條件下進行40分鐘熱處理，由此得到了導熱片的固化物。接著，將已得到的固化物進行冷凍粉碎。對已冷凍粉碎的導熱片2g中加入40mL的純水，在125℃下進行20小時熱水提取，得到了提取水。

對該提取水，使用DIONEX ICS-3000型、ICS-2000型和DX-320型離子色譜裝置測量了選自Li⁺、Na⁺、NH⁴⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、F^-、Cl^-、NO₂^2-、Br^-、NO₃^-、PO₄^3-、SO₄^2-、(COO)₂^2-、CH₃COO^-和HCOO^-中的一種或兩種以上的離子的總量。

在此，在離子色譜裝置中導入試樣液和標準溶液，通過校正曲線法求出各離子濃度，計算出來自試樣的溶出離子量。

(25℃和175℃下的體積電阻率的測量)

以如下方式測量了導熱片的固化物的體積電阻率。首先，對已得到的導熱片在180℃、10MPa的條件下進行40分鐘熱處理，由此得到了導熱片的固化物。接著，根據(jù)JIS K6911，使用ULTRA HIGH RESISTANCE METER R8340A(ADC CORPORATION制造)，在以施加電壓1000V施加電壓后1分鐘后測量了已得到的固化物的體積電阻率。

另外，使用導電性漿料制備了φ25.4mm的圓形狀的主電極。另外此時未制作保護電極。對電極利用了在制作片時用作基材的銅箔。

(絕緣可靠性評價)

對實施例1～7和比較例1～3分別以如下方式評價了半導體封裝件的絕緣可靠性。首先，使用導熱片的固化物制備了圖1所示的半導體封裝件。接著，使用該半導體封裝件，在溫度85℃、濕度85％、交流施加電壓1.5kV的條件下對連續(xù)濕中絕緣電阻進行了評價。另外，將電阻值10⁶Ω以下設為故障。評價標準如下所示。

◎◎：300小時以上無故障

◎：200小時以上且小于300小時出現(xiàn)故障

○：150小時以上且小于200小時出現(xiàn)故障

△：100小時以上且小于150小時出現(xiàn)故障

×：小于100小時出現(xiàn)故障

使用了175℃下的體積電阻率在本發(fā)明的范圍內(nèi)的導熱片的實施例1～7的半導體封裝件的絕緣可靠性優(yōu)異。

另一方面，使用了175℃下的體積電阻率在本發(fā)明的范圍以外的導熱片的比較例1～3的半導體封裝件的絕緣可靠性差。

本申請主張基于2014年2月3日在日本申請的日本專利申請?zhí)卦?014-018633號的優(yōu)選權(quán)，并將其公開的全部內(nèi)容援用于此。