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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_2

文檔序號(hào):9490626閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
出發(fā) 為平衡優(yōu)異的結(jié)構(gòu)。因此,推測(cè)使用本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材時(shí),能夠得到耐久性優(yōu) 異的半導(dǎo)體裝置。
[0044] 本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材中,優(yōu)選上述細(xì)孔徑R在大于10. 0 μπι且30. 0 μπι 以下的范圍進(jìn)一步具有優(yōu)選為1~3個(gè)、更優(yōu)選為1~2個(gè)的峰。由此,熱固化性樹脂(A) 向無(wú)機(jī)填料(B)的粒子間的滲透性提高,能夠提高熱傳導(dǎo)性片材及其固化物中的無(wú)機(jī)填料 (B)之間的密合性。由此,能夠提高熱傳導(dǎo)性片材及其固化物的熱傳導(dǎo)性和絕緣性。
[0045] 應(yīng)予說(shuō)明,推測(cè)這些峰是指粒子間的空隙體積中大的空隙體積。
[0046] 此外,本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材中,上述細(xì)孔徑R在大于10. Ομπι且 30. 0 μ m以下的范圍中的累積細(xì)孔體積V2優(yōu)選為0. 07mL/g~0. 17mL/g。
[0047] 由此,能夠提高熱固化性樹脂⑷對(duì)無(wú)機(jī)填料⑶的粒子間的滲透性,提高熱傳導(dǎo) 性片材及其固化物中的無(wú)機(jī)填料(B)之間的密合性。由此,能夠提高熱傳導(dǎo)性片材及其固 化物的熱傳導(dǎo)性和絕緣性。
[0048] 此外,本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材中,上述細(xì)孔徑R在0.01 μ m以上且小于 Iym的范圍,通常,實(shí)質(zhì)上不具有峰。實(shí)質(zhì)上不具有峰意味著沒(méi)有最大點(diǎn)。其中,0.01 μπι 以上且小于LOym的范圍的峰是指粒子內(nèi)的空隙體積中小的空隙體積,推測(cè)如果具有這 樣的粒子內(nèi)的空隙體積,則無(wú)機(jī)填料(B)的強(qiáng)度降低。
[0049] 因此,通過(guò)實(shí)質(zhì)上不具有峰,在上述范圍內(nèi)能夠提高無(wú)機(jī)填料(B)的強(qiáng)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(wú) 機(jī)填料的形狀和取向(二次聚集粒子的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(wú)機(jī) 填料(B)為二次聚集粒子時(shí),通過(guò)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(jī)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。
[0050] 此外,上述細(xì)孔徑R在0. 01 μ m以上且小于I. 0 μ m的范圍中的累積細(xì)孔體積V3優(yōu) 選為0. 30mL/g以下,更優(yōu)選為0. 15mL/g以下。累積細(xì)孔體積V3的下限值例如為0. 03mL/ g以上。
[0051] 由此,能夠提高無(wú)機(jī)填料(B)的強(qiáng)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(wú)機(jī)填料(B)的形狀和取向(二次聚集 粒子的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(wú)機(jī)填料(B)為二次聚集粒子時(shí),通 過(guò)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(jī) 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。
[0052] 本實(shí)施方式涉及的無(wú)機(jī)填料(B)的峰(P),可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)構(gòu)成熱傳導(dǎo)性片材 的各成分的種類、配合比例和熱傳導(dǎo)性片材的制作方法進(jìn)行控制。
[0053] 本實(shí)施方式中,作為用于控制上述峰(P)的因子,可舉出特別是適當(dāng)選擇熱固化 性樹脂(A)的種類、適當(dāng)選擇構(gòu)成用于形成熱傳導(dǎo)性片材的樹脂漆的溶劑、包括對(duì)熱傳導(dǎo) 性片材施加壓縮壓力的工序、對(duì)添加熱固化性樹脂(A)和無(wú)機(jī)填料(B)的樹脂漆進(jìn)行陳化、 該陳化中的加熱?加壓條件、無(wú)機(jī)填料(B)的燒制條件等。
[0054] 本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材在升溫速度5°C /min、頻率IHz的條件下通過(guò)動(dòng) 態(tài)粘彈性測(cè)定而測(cè)得的、該熱傳導(dǎo)性片材的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選為175Γ以上,更 優(yōu)選為190°C以上。上述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的上限值沒(méi)有特別限制,例如為300°C以下。
[0055] 其中,熱傳導(dǎo)性片材的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以如下地測(cè)定。首先,對(duì)熱傳導(dǎo) 性片材在180°C、IOMPa下熱處理40分鐘,由此得到熱傳導(dǎo)性片材的固化物。接下來(lái),通過(guò) DM(動(dòng)態(tài)粘彈性測(cè)定)在升溫速度5°C /min、頻率IHz的條件下測(cè)定所得到的固化物的玻 璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。
[0056] 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為上述下限值以上時(shí),能夠更進(jìn)一步抑制導(dǎo)電性成分的運(yùn)動(dòng)開 放,因此,能夠更進(jìn)一步抑制溫度上升引起的熱傳導(dǎo)性片材的絕緣性的降低。其結(jié)果,能夠 實(shí)現(xiàn)絕緣可靠性更為優(yōu)異的半導(dǎo)體裝置。
[0057] 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)構(gòu)成熱傳導(dǎo)性片材的各成分的種類、配合比例 和熱傳導(dǎo)性片材的制作方法來(lái)控制。
[0058] 將本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材設(shè)置于例如半導(dǎo)體芯片等發(fā)熱體與搭載該發(fā) 熱體的引線框、配線基板(內(nèi)插器)等基板之間,或者,設(shè)置于該基板與散熱器等散熱部件 之間。由此,能夠?qū)⒂缮鲜霭l(fā)熱體產(chǎn)生的熱,有效地?cái)U(kuò)散至半導(dǎo)體裝置的外部。因此,能夠 提高半導(dǎo)體裝置的耐久性。
[0059] 本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材的平面形狀沒(méi)有特別限制,能夠根據(jù)散熱部件和 發(fā)熱體等的形狀進(jìn)行適宜選擇,例如,可以為矩形。熱傳導(dǎo)性片材的固化物的膜厚優(yōu)選為 50 μ m~250 μ m。由此,實(shí)現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性的提高,同時(shí)能夠?qū)⒂砂l(fā)熱體產(chǎn)生的熱更有 效地傳導(dǎo)至散熱部件。而且,熱傳導(dǎo)件的散熱性和絕緣性的平衡更加優(yōu)異。
[0060] 本實(shí)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 (A)中的無(wú)機(jī)填料(B)。以下,對(duì)構(gòu)成本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材的各材料進(jìn)行說(shuō)明。
[0061] (熱固化性樹脂(A))
[0062] 作為熱固化性樹脂(A),例如可舉出環(huán)氧樹脂、氰酸酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、苯并 0惡嗪樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、硅酮樹脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹脂、丙烯 酸樹脂等。作為熱固化性樹脂(A),可以單獨(dú)使用這些物質(zhì)中的1種,也可以聯(lián)合使用2種 類以上。
[0063] 作為環(huán)氧樹脂,例如可舉出雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚E型環(huán)氧 樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、雙酚M型環(huán)氧樹脂(4, 4'_(1,3-亞苯基二異亞丙基)雙酚型環(huán)氧 樹脂)、雙酚P型環(huán)氧樹脂(4, 4'-(1,4-亞苯基二異亞丙基)雙酚型環(huán)氧樹脂)、雙酚Z型 環(huán)氧樹脂(4, 4' -環(huán)亞己基雙酚型環(huán)氧樹脂)等雙酚型環(huán)氧樹脂;苯酚線型環(huán)氧樹脂、甲階 線型環(huán)氧樹脂、四酚基乙烷型線型環(huán)氧樹脂、具有稠環(huán)芳香族烴結(jié)構(gòu)的線型環(huán)氧樹脂等線 型環(huán)氧樹脂;具有聯(lián)苯骨架的環(huán)氧樹脂;苯二甲基型環(huán)氧樹脂、具有聯(lián)苯芳烷基骨架的環(huán) 氧樹脂等芳基亞烷基型環(huán)氧樹脂;萘醚型環(huán)氧樹脂、萘酚型環(huán)氧樹脂、萘二醇型環(huán)氧樹脂、 2官能~4官能環(huán)氧型萘樹脂、聯(lián)萘型環(huán)氧樹脂、具有萘芳烷基骨架的環(huán)氧樹脂等萘型環(huán)氧 樹脂;蒽型環(huán)氧樹脂;苯氧基型環(huán)氧樹脂;具有雙環(huán)戊二烯骨架的環(huán)氧樹脂;降冰片烯型環(huán) 氧樹脂;具有金剛烷骨架的環(huán)氧樹脂;芴型環(huán)氧樹脂;具有苯酚芳烷基骨架的環(huán)氧樹脂等。
[0064] 其中,作為熱固化性樹脂(A),優(yōu)選具有雙環(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、具有苯酚芳烷基骨架的環(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、氰酸酯樹脂等。
[0065] 通過(guò)使用這樣的熱固化性樹脂(A),能夠在提高本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材 的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的同時(shí),提高熱傳導(dǎo)性片材及其固化物的散熱性和絕緣性。
[0066] 本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材中含有的熱固化性樹脂(A)的含量,相對(duì)于該熱 傳導(dǎo)性片材100質(zhì)量%,優(yōu)選為1質(zhì)量%~30質(zhì)量%,更優(yōu)選為5質(zhì)量%~28質(zhì)量%。熱 固化性樹脂(A)的含量為上述下限值以上時(shí),操作性提高,形成熱傳導(dǎo)性片材變得容易。熱 固化性樹脂(A)的含量為上述上限值以下時(shí),熱傳導(dǎo)性片材及其固化物的強(qiáng)度和阻燃性更 進(jìn)一步提高,熱傳導(dǎo)性片材及其固化物的熱傳導(dǎo)性更進(jìn)一步提高。
[0067] (無(wú)機(jī)填料(B))
[0068] 作為無(wú)機(jī)填料(B),例如可舉出二氧化硅、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化硅、碳化硅 等??梢詥为?dú)使用這些無(wú)機(jī)填料中的1種,也可以聯(lián)合使用2種以上。
[0069] 無(wú)機(jī)填料(B)的形狀沒(méi)有特別限制,通常為球狀。
[0070] 作為無(wú)機(jī)填料(B),從更進(jìn)一步提高本實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)性片材的熱傳導(dǎo)性 的觀點(diǎn)出發(fā),優(yōu)選為通過(guò)使鱗片狀氮化硼一次粒子聚集而形成的二次聚集粒子。
[0071] 通過(guò)使鱗片狀氮化硼一次粒子聚集而形成的二次聚集粒子例如能夠按照以下順 序制造。
[0072] 首先,在氮?dú)猸h(huán)境中,例如,在1200~2500°C、2~24小時(shí)的條件下對(duì)碳化硼進(jìn)行 氮化處理。接下來(lái),向得到的氮化硼添加三氧化二硼,可以通過(guò)將其在非氧化性環(huán)境中燒制 來(lái)形成。燒制溫度為1200~2500°C。燒制時(shí)間例如為2~24小時(shí)。通常,越是提高燒制 溫度,或者越是增加燒制時(shí)間,越是能夠增大與上述峰(Pl)對(duì)應(yīng)的細(xì)孔徑,減小與上述峰 (P2)對(duì)應(yīng)的細(xì)孔徑。
[0073] 因此,作為無(wú)機(jī)填料(B),使用將鱗片狀氮化硼一次粒子燒結(jié)而得到的二次聚集粒 子時(shí),從提高無(wú)機(jī)填料(B)在熱固化性樹脂(A)中的的分散性的觀點(diǎn)出發(fā),作為熱固化性樹 脂(A)特別優(yōu)選具有雙環(huán)戊二烯骨架的環(huán)氧樹脂。
[0074] 無(wú)機(jī)填料⑶的平均粒徑,例如優(yōu)選為5 μ m~180 μ m,更優(yōu)選為10 μ m~100 μ m。 由此,能夠?qū)崿F(xiàn)熱傳導(dǎo)性和絕緣性的平衡更為優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性片材及其固化物。
[0075] 其中,無(wú)機(jī)填料(B)的平均粒徑是利用激光衍射式粒度分布測(cè)定裝置,按照體積 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定粒子的粒度分布時(shí)的中值粒徑(D m)。
[0076] 構(gòu)成上述二次聚集粒子的鱗片狀氮化硼一次粒子的平均長(zhǎng)徑優(yōu)選為0. 01 ym~ 20 μ m,更優(yōu)選為0. 1 μ m~15 μ m。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)熱傳導(dǎo)性和絕緣性的平衡更為優(yōu)異的熱 傳導(dǎo)性片材及其固化物。
[0077] 應(yīng)予說(shuō)明,該平均長(zhǎng)徑可以利用電子顯微鏡照片測(cè)定。例如,按照以下順序測(cè)定。 首先,使用切片機(jī)等將二次聚集粒子切斷,制作樣品。接下來(lái),利用掃描型電子顯微鏡,拍攝 數(shù)張擴(kuò)大數(shù)千倍的二次聚集粒子的斷面照片。接下來(lái),選擇任意的二次聚集粒子,由照片測(cè) 定鱗片狀氮化硼一次粒子的長(zhǎng)徑。此時(shí),對(duì)于10個(gè)以上的一次粒子測(cè)定長(zhǎng)徑,將它們的平 均值作為平均長(zhǎng)徑。
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