熱傳導(dǎo)性片材、熱傳導(dǎo)性片材的固化物和半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱傳導(dǎo)性片材、熱傳導(dǎo)性片材的固化物和半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往已知將絕緣概雙極晶體管（IGBT !Insulated Gate Bipolar Transistor)和 二極管等半導(dǎo)體芯片、電阻以及電容器等電子部件搭載于基板上而構(gòu)成的變頻器裝置或動 力半導(dǎo)體裝置。
[0003] 這些電力控制裝置根據(jù)其耐壓和電流容量應(yīng)用于各種機器。尤其是，從近年的環(huán) 境問題、節(jié)能化推進(jìn)的觀點出發(fā)，這些電力控制裝置面向各種電動機械的使用正逐年擴大。
[0004] 尤其是關(guān)于車載用電力控制裝置，要求其小型化、省空間化且將電力控制裝置設(shè) 置于引擎室內(nèi)。引擎室內(nèi)為溫度高、溫度變化大等嚴(yán)酷的環(huán)境，需要高溫下的散熱性和絕緣 性更加優(yōu)異的部件。
[0005] 例如，專利文獻(xiàn)1公開了一種將半導(dǎo)體芯片搭載于引線框等支撐體，將支撐體和 與散熱器連接的散熱板用絕緣樹脂層粘合而成的半導(dǎo)體裝置。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2011-216619號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 但是，這樣的半導(dǎo)體裝置仍然不能充分滿足在高溫下的散熱性和絕緣性。因此，存 在使半導(dǎo)體芯片的熱量充分散熱至外部，保持電子部件的絕緣性變得困難的情況，這種情 況下，半導(dǎo)體裝置的性能降低。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種熱傳導(dǎo)性片材，該熱傳導(dǎo)性片材含有固化性樹脂和分散于 上述熱固化性樹脂中的無機填料，對于將該熱傳導(dǎo)性片材的固化物在700°C加熱處理4小 時灰化后的灰化殘渣含有的上述無機填料，利用水銀壓入法進(jìn)行細(xì)孔徑分布測定時，利用 上述水銀壓入法測得的、以細(xì)孔徑R為橫軸且以對數(shù)微分細(xì)孔容積（dV/dlogR)為縱軸時的 上述無機填料的細(xì)孔徑分布曲線，上述細(xì)孔徑R在〇. Iym~5. Oym的范圍具有第1極大 值，上述細(xì)孔徑R在10 μπι~30 μπι的范圍具有第2極大值，上述第2極大值處的第2細(xì)孔 徑與上述第1極大值處的第1細(xì)孔徑之差為9. 9 μ m~25 μ m。
[0011] 熱傳導(dǎo)性片材中的上述無機填料的細(xì)孔分布曲線，上述細(xì)孔徑R在〇. 1 μπι~ 5· 0 μ m的范圍具有第1極大值，上述細(xì)孔徑R在ΙΟμπι~30 μπι的范圍具有第2極大值，而 且上述第2極大值處的第2細(xì)孔徑與上述第1極大值處的第1細(xì)孔徑之差為9. 9 μπι以上 時，能夠提高無機填料的強度，其結(jié)果，在熱傳導(dǎo)性片材制造前后，能夠在某種程度上保持 上述無機填料的形狀和取向。由此，能夠提高熱傳導(dǎo)性片材及其固化物的熱傳導(dǎo)性，因此能 夠提高所得到的半導(dǎo)體裝置的散熱性。
[0012] 此外，上述第2細(xì)孔徑與上述第1細(xì)孔徑之差為25 μ m以下時，熱固化性樹脂充分 進(jìn)入無機填料的內(nèi)部，因此，熱傳導(dǎo)性片材中的空隙的產(chǎn)生少。由此，能夠提高熱傳導(dǎo)性片 材及其固化物的絕緣性，因此能夠提高所得到的半導(dǎo)體裝置的絕緣可靠性。
[0013] 而且上述第2細(xì)孔徑與上述第1細(xì)孔徑之差為25 μ m以下時，無機填料（B)在熱 傳導(dǎo)性片材中的填充性高。無機填料（B)之間的接觸面積大。由此，能夠提高熱傳導(dǎo)性片 材及其固化物的熱傳導(dǎo)性。
[0014] 由以上可推測，根據(jù)本發(fā)明，通過將熱傳導(dǎo)性片材中的無機填料的上述第2細(xì)孔 徑與上述第1細(xì)孔徑之差控制在上述范圍內(nèi)，能夠得到散熱性和絕緣性的平衡優(yōu)異的熱傳 導(dǎo)性片材及其固化物。而且，通過將該熱傳導(dǎo)性片材應(yīng)用于半導(dǎo)體裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)耐久性高 的半導(dǎo)體裝置。
[0015] 此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供使上述熱傳導(dǎo)性片材固化而成的熱傳導(dǎo)性片材的固 化物。
[0016] 此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供半導(dǎo)體裝置，其具備金屬板、設(shè)置于上述金屬板的第1 面?zhèn)鹊陌雽?dǎo)體芯片、在上述金屬板的與上述第1面相反側(cè)的第2面接合的熱傳導(dǎo)件、以及將 上述半導(dǎo)體芯片和上述金屬板密封的密封樹脂，上述熱傳導(dǎo)件由上述熱傳導(dǎo)性片材形成。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供散熱性和絕緣性的平衡優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性片材及其固化物以 及耐久性高的半導(dǎo)體裝置。
[0018] 上述的目的和其他目的、特征和優(yōu)點通過以下所述的適當(dāng)?shù)膶嵤┓绞郊捌涓綆У?以下附圖進(jìn)一步明確。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的一實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的截面圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明的一實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的截面圖。
【具體實施方式】
[0021] 以下，基于附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。應(yīng)予說明，所有的附圖中，同樣的 構(gòu)成要素標(biāo)以相同符號，為了不重復(fù)，其詳細(xì)說明適當(dāng)省略。此外，圖是概略圖，未必與實際 的尺寸比率一致。此外，只要"~"沒有特別說明，則表示以上至以下。
[0022] 首先，對本實施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材進(jìn)行說明。
[0023] 本實施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材含有熱固化性樹脂（A)和分散于熱固化性樹脂 ⑷中的無機填料（B)。
[0024] 而且，對于將該熱傳導(dǎo)性片材的固化物在700°C加熱處理4小時灰化后的灰化殘 渣含有的無機填料（B)，利用水銀壓入法進(jìn)行細(xì)孔徑分布測定時，利用上述水銀壓入法測 得的、以細(xì)孔徑R為橫軸且以對數(shù)微分細(xì)孔容積（dV/dlogR)為縱軸時的無機填料（B)的 細(xì)孔徑分布曲線，上述細(xì)孔徑R在〇. Iym~5. 0 μπκ優(yōu)選為0. 2 μπι~1. 5 μπκ更優(yōu)選為 0·2μηι~Ι.Ομηι的范圍具有第1極大值，上述細(xì)孔徑R在10 μ m~30 μ m、優(yōu)選為11 μ m~ 25 μ m，更優(yōu)選為12 μ m~20 μ m的范圍具有第2極大值，上述第2極大值處的第2細(xì)孔徑 與上述第1極大值處的第1細(xì)孔徑之差為9. 9 μ m~25 μ m，優(yōu)選為11 μ m~23 μ m，更優(yōu)選 為 12 μ m ~20 μ m〇
[0025] 其中，上述各范圍內(nèi)各個極大值有2個以上時，將最大的數(shù)值作為第1極大值或第 2極大值。
[0026] 無機填料⑶的上述細(xì)孔徑R例如能夠利用水銀壓入式的孔隙率計測定。其中，無 機填料⑶的細(xì)孔分布曲線的峰在細(xì)孔徑〇. 03 μπ?~100 μπ?的范圍有2個以上時，通常， 細(xì)孔徑為〇. 03 μπι~3. 0 μπι的范圍的峰表示粒子內(nèi)空隙體積，細(xì)孔徑為3. 0 μπι~100 μπι 的范圍的峰表示粒子間空隙體積。因此，第1細(xì)孔徑表示粒子內(nèi)的細(xì)孔徑，第2細(xì)孔徑表示 粒子間的細(xì)孔徑。其中，細(xì)孔徑R在上述范圍內(nèi)具有峰意味著峰的極大值在上述范圍內(nèi)。此 外，本實施方式中，細(xì)孔徑表示細(xì)孔的直徑。第1細(xì)孔徑和第2細(xì)孔徑為眾數(shù)直徑。
[0027] 根據(jù)本實施方式，上述第2細(xì)孔徑與上述第1細(xì)孔徑之差為上述下限值以上時，能 夠提高無機填料（B)的強度（二次聚集粒子的情況下為聚集力），其結(jié)果，在熱傳導(dǎo)性片材 制造前后，能夠在某種程度上保持無機填料（B)的形狀和取向（二次聚集粒子情況下為一 次粒子的取向）。由此，能夠提高熱傳導(dǎo)性片材及其固化物的熱傳導(dǎo)性，因此能夠提高所得 到的半導(dǎo)體裝置的散熱性。尤其是無機填料（B)為二次聚集粒子時，通過在某種程度上維 持二次聚集粒子的形狀，一次粒子間的接觸被保持，且一次粒子的隨機取向被保持，因此能 夠更進(jìn)一步提高熱傳導(dǎo)性片材及其固化物的熱傳導(dǎo)性。
[0028] 此外，上述第2細(xì)孔徑與上述第1細(xì)孔徑之差為上述上限值以下時，熱固化性樹脂 (A)充分進(jìn)入無機填料（B)的內(nèi)部，因此熱傳導(dǎo)性片材中的空隙的產(chǎn)生少。由此，能夠提高 熱傳導(dǎo)性片材及其固化物的絕緣性，因此能夠提高所得到的半導(dǎo)體裝置的絕緣可靠性。
[0029] 而且上述第2細(xì)孔徑與上述第1細(xì)孔徑之差為上述上限值以下時，無機填料（B) 在熱傳導(dǎo)性片材中的填充性高，無機填料（B)之間的接觸面積大。由此，能夠提高熱傳導(dǎo)性 片材及其固化物的熱傳導(dǎo)性。
[0030] 由以上可推測，根據(jù)本實施方式，通過將熱傳導(dǎo)性片材中的無機填料（B)的上述 第2細(xì)孔徑與上述第1細(xì)孔徑之差控制在上述范圍內(nèi)，能夠得到熱傳導(dǎo)性和散熱性優(yōu)異的 熱傳導(dǎo)性片材及其固化物。而且，通過將該熱傳導(dǎo)性片材應(yīng)用于半導(dǎo)體裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)耐久 性高的半導(dǎo)體裝置。
[0031] 應(yīng)予說明，本實施方式中，熱傳導(dǎo)性片材是指B階段狀態(tài)的片材。此外，將使熱傳 導(dǎo)性片材固化而得的固化物稱為"熱傳導(dǎo)性片材的固化物"。此外，將熱傳導(dǎo)性片材應(yīng)用于 半導(dǎo)體裝置，并使其固化而得的部件稱為"熱傳導(dǎo)件"。熱傳導(dǎo)性片材的固化物包含熱傳導(dǎo) 件。此外，本實施方式中，熱傳導(dǎo)性片材的固化物稱為C階段狀態(tài)的片材，其是通過對B階 段狀態(tài)的熱傳導(dǎo)性片材在例如180°C、10MPa下進(jìn)行40分鐘熱處理使其固化而得到的固化 物。
[0032] 將熱傳導(dǎo)性片材設(shè)置于例如要求半導(dǎo)體裝置內(nèi)的高熱傳導(dǎo)性的接合界面，促進(jìn)從 發(fā)熱體向散熱體的熱傳導(dǎo)。由此，抑制半導(dǎo)體芯片等的因特性變動引起的故障，實現(xiàn)半導(dǎo)體 裝置的穩(wěn)定性的提高。
[0033] 作為應(yīng)用本實施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材的半導(dǎo)體裝置的一例，例如，可舉出將 半導(dǎo)體芯片設(shè)置于散熱器（金屬板）上，在散熱器的與接合有半導(dǎo)體芯片的面相反側(cè)的面 上設(shè)置熱傳導(dǎo)件的結(jié)構(gòu)。
[0034] 此外，作為應(yīng)用本實施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材的半導(dǎo)體封裝件的其他例子，可 舉出具備熱傳導(dǎo)件、在熱傳導(dǎo)件的一面接合的半導(dǎo)體芯片、在上述熱傳導(dǎo)件的與上述一面 相反側(cè)的表面接合的金屬部件、將上述熱傳導(dǎo)件、上述半導(dǎo)體芯片和上述金屬部件密封的 密封樹脂。
[0035] 通過使用本實施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材，能夠?qū)崿F(xiàn)耐久性高的半導(dǎo)體裝置。其 理由未必是明確的，認(rèn)為是以下的理由。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明人的研究，明確了使用以往的熱傳導(dǎo)性片材的半導(dǎo)體裝置在汽車的引 擎室內(nèi)等溫度變化劇烈的環(huán)境下長時間放置時，會產(chǎn)生熱傳導(dǎo)性片材的