热传导性片材、热传导性片材的固化物和半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热传导性片材、热传导性片材的固化物和半导体装置。
【背景技术】
[0002] 以往已知将绝缘概双极晶体管（IGBT !Insulated Gate Bipolar Transistor)和 二极管等半导体芯片、电阻以及电容器等电子部件搭载于基板上而构成的变频器装置或动 力半导体装置。
[0003] 这些电力控制装置根据其耐压和电流容量应用于各种机器。尤其是，从近年的环 境问题、节能化推进的观点出发，这些电力控制装置面向各种电动机械的使用正逐年扩大。
[0004] 尤其是关于车载用电力控制装置，要求其小型化、省空间化且将电力控制装置设 置于引擎室内。引擎室内为温度高、温度变化大等严酷的环境，需要高温下的散热性和绝缘 性更加优异的部件。
[0005] 例如，专利文献1公开了一种将半导体芯片搭载于引线框等支撑体，将支撑体和 与散热器连接的散热板用绝缘树脂层粘合而成的半导体装置。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2011-216619号公报
【发明内容】
[0009] 但是，这样的半导体装置仍然不能充分满足在高温下的散热性和绝缘性。因此，存 在使半导体芯片的热量充分散热至外部，保持电子部件的绝缘性变得困难的情况，这种情 况下，半导体装置的性能降低。
[0010] 根据本发明，提供一种热传导性片材，该热传导性片材含有固化性树脂和分散于 上述热固化性树脂中的无机填料，对于将该热传导性片材的固化物在700°C加热处理4小 时灰化后的灰化残渣含有的上述无机填料，利用水银压入法进行细孔径分布测定时，利用 上述水银压入法测得的、以细孔径R为横轴且以对数微分细孔容积（dV/dlogR)为纵轴时的 上述无机填料的细孔径分布曲线，上述细孔径R在〇. Iym~5. Oym的范围具有第1极大 值，上述细孔径R在10 μπι~30 μπι的范围具有第2极大值，上述第2极大值处的第2细孔 径与上述第1极大值处的第1细孔径之差为9. 9 μ m~25 μ m。
[0011] 热传导性片材中的上述无机填料的细孔分布曲线，上述细孔径R在〇. 1 μπι~ 5· 0 μ m的范围具有第1极大值，上述细孔径R在ΙΟμπι~30 μπι的范围具有第2极大值，而 且上述第2极大值处的第2细孔径与上述第1极大值处的第1细孔径之差为9. 9 μπι以上 时，能够提高无机填料的强度，其结果，在热传导性片材制造前后，能够在某种程度上保持 上述无机填料的形状和取向。由此，能够提高热传导性片材及其固化物的热传导性，因此能 够提高所得到的半导体装置的散热性。
[0012] 此外，上述第2细孔径与上述第1细孔径之差为25 μ m以下时，热固化性树脂充分 进入无机填料的内部，因此，热传导性片材中的空隙的产生少。由此，能够提高热传导性片 材及其固化物的绝缘性，因此能够提高所得到的半导体装置的绝缘可靠性。
[0013] 而且上述第2细孔径与上述第1细孔径之差为25 μ m以下时，无机填料（B)在热 传导性片材中的填充性高。无机填料（B)之间的接触面积大。由此，能够提高热传导性片 材及其固化物的热传导性。
[0014] 由以上可推测，根据本发明，通过将热传导性片材中的无机填料的上述第2细孔 径与上述第1细孔径之差控制在上述范围内，能够得到散热性和绝缘性的平衡优异的热传 导性片材及其固化物。而且，通过将该热传导性片材应用于半导体装置，能够实现耐久性高 的半导体装置。
[0015] 此外，根据本发明，能够提供使上述热传导性片材固化而成的热传导性片材的固 化物。
[0016] 此外，根据本发明，能够提供半导体装置，其具备金属板、设置于上述金属板的第1 面侧的半导体芯片、在上述金属板的与上述第1面相反侧的第2面接合的热传导件、以及将 上述半导体芯片和上述金属板密封的密封树脂，上述热传导件由上述热传导性片材形成。
[0017] 根据本发明，能够提供散热性和绝缘性的平衡优异的热传导性片材及其固化物以 及耐久性高的半导体装置。
[0018] 上述的目的和其他目的、特征和优点通过以下所述的适当的实施方式及其附带的 以下附图进一步明确。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的一实施方式涉及的半导体装置的截面图。
[0020] 图2是本发明的一实施方式涉及的半导体装置的截面图。
【具体实施方式】
[0021] 以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。应予说明，所有的附图中，同样的 构成要素标以相同符号，为了不重复，其详细说明适当省略。此外，图是概略图，未必与实际 的尺寸比率一致。此外，只要"~"没有特别说明，则表示以上至以下。
[0022] 首先，对本实施方式涉及的热传导性片材进行说明。
[0023] 本实施方式涉及的热传导性片材含有热固化性树脂（A)和分散于热固化性树脂 ⑷中的无机填料（B)。
[0024] 而且，对于将该热传导性片材的固化物在700°C加热处理4小时灰化后的灰化残 渣含有的无机填料（B)，利用水银压入法进行细孔径分布测定时，利用上述水银压入法测 得的、以细孔径R为横轴且以对数微分细孔容积（dV/dlogR)为纵轴时的无机填料（B)的 细孔径分布曲线，上述细孔径R在〇. Iym~5. 0 μπκ优选为0. 2 μπι~1. 5 μπκ更优选为 0·2μηι~Ι.Ομηι的范围具有第1极大值，上述细孔径R在10 μ m~30 μ m、优选为11 μ m~ 25 μ m，更优选为12 μ m~20 μ m的范围具有第2极大值，上述第2极大值处的第2细孔径 与上述第1极大值处的第1细孔径之差为9. 9 μ m~25 μ m，优选为11 μ m~23 μ m，更优选 为 12 μ m ~20 μ m〇
[0025] 其中，上述各范围内各个极大值有2个以上时，将最大的数值作为第1极大值或第 2极大值。
[0026] 无机填料⑶的上述细孔径R例如能够利用水银压入式的孔隙率计测定。其中，无 机填料⑶的细孔分布曲线的峰在细孔径〇. 03 μπ?~100 μπ?的范围有2个以上时，通常， 细孔径为〇. 03 μπι~3. 0 μπι的范围的峰表示粒子内空隙体积，细孔径为3. 0 μπι~100 μπι 的范围的峰表示粒子间空隙体积。因此，第1细孔径表示粒子内的细孔径，第2细孔径表示 粒子间的细孔径。其中，细孔径R在上述范围内具有峰意味着峰的极大值在上述范围内。此 外，本实施方式中，细孔径表示细孔的直径。第1细孔径和第2细孔径为众数直径。
[0027] 根据本实施方式，上述第2细孔径与上述第1细孔径之差为上述下限值以上时，能 够提高无机填料（B)的强度（二次聚集粒子的情况下为聚集力），其结果，在热传导性片材 制造前后，能够在某种程度上保持无机填料（B)的形状和取向（二次聚集粒子情况下为一 次粒子的取向）。由此，能够提高热传导性片材及其固化物的热传导性，因此能够提高所得 到的半导体装置的散热性。尤其是无机填料（B)为二次聚集粒子时，通过在某种程度上维 持二次聚集粒子的形状，一次粒子间的接触被保持，且一次粒子的随机取向被保持，因此能 够更进一步提高热传导性片材及其固化物的热传导性。
[0028] 此外，上述第2细孔径与上述第1细孔径之差为上述上限值以下时，热固化性树脂 (A)充分进入无机填料（B)的内部，因此热传导性片材中的空隙的产生少。由此，能够提高 热传导性片材及其固化物的绝缘性，因此能够提高所得到的半导体装置的绝缘可靠性。
[0029] 而且上述第2细孔径与上述第1细孔径之差为上述上限值以下时，无机填料（B) 在热传导性片材中的填充性高，无机填料（B)之间的接触面积大。由此，能够提高热传导性 片材及其固化物的热传导性。
[0030] 由以上可推测，根据本实施方式，通过将热传导性片材中的无机填料（B)的上述 第2细孔径与上述第1细孔径之差控制在上述范围内，能够得到热传导性和散热性优异的 热传导性片材及其固化物。而且，通过将该热传导性片材应用于半导体装置，能够实现耐久 性高的半导体装置。
[0031] 应予说明，本实施方式中，热传导性片材是指B阶段状态的片材。此外，将使热传 导性片材固化而得的固化物称为"热传导性片材的固化物"。此外，将热传导性片材应用于 半导体装置，并使其固化而得的部件称为"热传导件"。热传导性片材的固化物包含热传导 件。此外，本实施方式中，热传导性片材的固化物称为C阶段状态的片材，其是通过对B阶 段状态的热传导性片材在例如180°C、10MPa下进行40分钟热处理使其固化而得到的固化 物。
[0032] 将热传导性片材设置于例如要求半导体装置内的高热传导性的接合界面，促进从 发热体向散热体的热传导。由此，抑制半导体芯片等的因特性变动引起的故障，实现半导体 装置的稳定性的提高。
[0033] 作为应用本实施方式涉及的热传导性片材的半导体装置的一例，例如，可举出将 半导体芯片设置于散热器（金属板）上，在散热器的与接合有半导体芯片的面相反侧的面 上设置热传导件的结构。
[0034] 此外，作为应用本实施方式涉及的热传导性片材的半导体封装件的其他例子，可 举出具备热传导件、在热传导件的一面接合的半导体芯片、在上述热传导件的与上述一面 相反侧的表面接合的金属部件、将上述热传导件、上述半导体芯片和上述金属部件密封的 密封树脂。
[0035] 通过使用本实施方式涉及的热传导性片材，能够实现耐久性高的半导体装置。其 理由未必是明确的，认为是以下的理由。
[0036] 根据本发明人的研究，明确了使用以往的热传导性片材的半导体装置在汽车的引 擎室内等温度变化剧烈的环境下长时间放置时，会产生热传导性片材的