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_4

文档序号:9490626阅读:来源:国知局
面从密封树脂180露出。应予说明,本实施方式的情况下,如上所述,热传导件140 由于其上表面141与散热器130的第2面132和密封树脂180的下表面182贴合,因此,热 传导件140除了其上表面141以外,均露出于密封树脂180的外部。而且,金属层150整体 露出于密封树脂180的外部。
[0124] 应予说明,散热器130的第2面132和第1面131例如各自平坦地形成。
[0125] 半导体装置100的贴装面积没有特别限制,作为一例,可以设置为IOXlOmm~ 100X 100mm。其中,半导体装置100的贴装面积是金属层150的下表面152的面积。
[0126] 此外,搭载于一个散热器130的半导体芯片110的数量没有特别限制。可以是1 个,也可以是多个。例如,也可以设置为3个以上(6个等)。即,作为一例,可以在一个散热 器130的第1面131侧设置3个以上的半导体芯片110,密封树脂180将这些3个以上的半 导体芯片110 -同密封。
[0127] 半导体装置100例如为动力半导体装置。该半导体装置100例如可以制成在密封 树脂180内密封有2个半导体芯片110的2inl、在密封树脂180内密封有6个半导体芯片 110的6inl或在密封树脂180内密封有7个半导体芯片110的7inl的构成。
[0128] 接下来,对制造本实施方式涉及的半导体装置100的方法的一例进行说明。
[0129] 首先,准备散热器130和半导体芯片110,介由银糊料等导电层120,将半导体芯片 110的下表面112粘着在散热器130的第1面131。
[0130] 接下来,准备含有引线160的引线框(省略整体图示),将半导体芯片110的上表 面111的电极图案和引线160的电极161介由金属线170相互进行电连接。
[0131] 接下来,用密封树脂180将半导体芯片110、导电层120、散热器130、金属线170、 引线160的各一部分一同密封。
[0132] 接下来,准备热传导件140,将该热传导件140的上表面141对散热器130的第2 面132和密封树脂180的下表面182进行贴合。进一步地,将金属层150的一侧的表面(上 表面151)粘着于热传导件140的与散热器130侧相反侧的表面(下表面142)。应予说明, 在将热传导件140对散热器130和密封树脂180贴合之前,也可以预先将金属层150粘着 在热传导件140的下表面142。
[0133] 接下来,将各引线160从引线框的框体(省略图示)切断。这样,得到如图1所示 的结构的半导体装置100。
[0134] 根据以上所述的实施方式,半导体装置100具备:散热器130、在散热器130的第 1面131侧设置的半导体芯片110、在散热器130的与第1面131相反侧的第2面132上贴 合的绝缘性热传导件140、密封半导体芯片110和散热器130的密封树脂180。
[0135] 如上所述,半导体装置的封装在某种程度上更小时,即使热传导件的绝缘性恶化 作为问题没有显著化,但是半导体装置的封装面积越大,在热传导件面内电场最为集中的 位置的电场变得越强。因此,认为热传导件的由微小的膜厚变化引起的绝缘性的恶化,也存 在作为问题显著化的可能性。
[0136] 与此相对,本实施方式涉及的半导体装置100,例如,即使是其贴装面积为 IOX IOmm~100X IOOmm的大型封装,但是通过具备上述结构的热传导件140,也可以期待 得到充分的耐久性。
[0137] 此外,本实施方式涉及的半导体装置100,例如,即使是在一个散热器130的第1面 131侧设置了 3个以上的半导体芯片110,并且密封树脂180将这3个以上的半导体芯片一 同密封的结构,即,即使半导体装置100是大型的封装,但是通过具备上述结构的热传导件 140,也可以期待得到充分的耐久性。
[0138] 此外,半导体装置100进一步具备在热传导件140的与散热器130侧为相反侧的 表面(下表面142)粘着有一侧的表面(上表面151)的金属层150时,由于通过该金属层 150能够很好地散热,因此半导体装置100的散热性提高。
[0139] 此外,金属层150的上表面151比热传导件140的下表面142小时,热传导件140 的下表面142露出至外部,会担心由异物等突起物引起热传导件140产生裂纹。另一方面, 金属层150的上表面151比热传导件140的下表面142大时,金属层150的端部变为漂浮 在空中的外形,在制造工序中处理时等,存在金属层150剥离的可能性。
[0140] 与此相对,通过形成在俯视图中金属层150的上表面151的轮廓线与热传导件140 的下表面142的轮廓线重叠的结构,能够抑制热传导件140产生裂纹和金属层150的剥离。
[0141] 此外,由于金属层150的下表面152的整个表面从密封树脂180露出,因此,在金 属层150的下表面152的整个表面的散热变为可能,能够得到半导体装置100的高的散热 性。
[0142] 图2是本发明的一实施方式涉及的半导体装置100的截面图。该半导体装置100 在以下说明的方面与图1所示的半导体装置100不同,在其他方面与图1所示的半导体装 置100同样地构成。
[0143] 本实施方式中,热传导件140被密封于密封树脂180内。此外,金属层150除了其 下表面152外也被密封于密封树脂180内。而且,金属层150的下表面152和密封树脂180 的下表面182相互位于同一平面上。
[0144] 应予说明,图2是表示在散热器130的第1面131搭载至少2个以上的半导体芯 片110的例子。这些半导体芯片110的上表面111的电极图案之间介由金属线170相互电 连接。在第1面131上搭载有例如总计6个的半导体芯片110。即,例如,每2个半导体芯 片110在图2的进深方向以3列配置。
[0145] 应予说明,通过将上述的图1或图2表示的半导体装置100搭载在基板(省略图 示)上,得到具备基板和半导体装置100的动力模块。
[0146] 应予说明,本发明不限于上述的实施方式,在能够实现本发明目的的范围内的变 形、改良等均包含于本发明。
[0147] 实施例
[0148] 以下,通过实施例和比较例对本发明进行说明,但是本发明不限于这些例子。应予 说明,实施例中,只要没有特别说明,份就表示质量份。此外,各个厚度由平均膜厚表示。
[0149] (由鳞片状氮化硼一次粒子构成的二次聚集粒子的制作)
[0150] 将市售的碳化硼粉末投入碳坩埚中,氮气环境下,在2000°C、10小时的条件下进 行氮化处理。
[0151] 接下来,向得到的氮化硼粉末添加市售的三氧化二硼粉末,用混合器中混合1小 时(氮化硼:三氧化二硼=7 :3(质量比))。将得到的混合物投入碳坩埚中,通过在氮气环 境下,在2000°C、10小时的条件下烧制,得到平均粒径为80 μ m的聚集氮化硼。
[0152] 其中,聚集氮化硼的平均粒径利用激光衍射式粒度分布测定装置(H0RIBA公司生 产,LA-500),按照体积标准测定粒子的粒度分布,作为其中值粒径(D m)。
[0153] (热传导性片材的制作)
[0154] 对于实施例1~7,按照以下方式制作热传导性片材。
[0155] 首先,按照表1所示的配比,将热固化性树脂和固化剂添加至作为溶剂的甲基乙 基酮,将其搅拌而得到热固化性树脂组合物的溶液。接下来,向该溶液添加无机填料进行预 备混合之后,通过三联辊混炼,得到均匀地分散有无机填料的热传导性片材用树脂组合物。 接下来,对得到的热传导性片材用树脂组合物在60°C、0. 6MPa、15小时的条件下进行陈化。 接下来,使用刮刀涂装法将热传导性片材用树脂组合物在铜箱上涂布之后,通过100 °C、30 分钟的热处理将其将其干燥,制作膜厚为400 μ m的树脂片材。接下来,使上述树脂片材通 过二根辊之间进行压缩,由此除去树脂片材内的气泡,得到膜厚为200 μπι的B阶段状的热 传导性片材。
[0156] 应予说明,表1中的各成分的详细内容如下所示。
[0157] 关于实施例8,对热传导性片材用树脂组合物在80°C、0. 6MPa、20小时的条件下进 行陈化以外,与实施例1同样地制作热传导性片材。
[0158] 关于实施例9,对热传导性片材用树脂组合物在40°C、0. 6MPa、10小时的条件下进 行陈化以外,与实施例1同样地制作热传导性片材。
[0159] 关于实施例10,对热传导性片材用树脂组合物在50°C、0. 6MPa、15小时的条件下 进行陈化以外,与实施例1同样地制作热传导性片材。
[0160] 关于实施例11,对热传导性片材用树脂组合物在30°C、0. 6MPa、15小时的条件下 进行陈化,将环氧树脂的种类变更为环氧树脂7,除此以外,与实施例1同样地制作热传导 性片材。
[0161] 关于实施例12,对热传导性片材用树脂组合物在30°C、0. 6MPa、20小时的条件下 进行陈化,将环氧树脂的种类变更为环氧树脂8,除此以外,与实施例1同样地制作热传导 性片材。
[0162] 关于比较例1,除了对热传导性片材用树脂组合物不进行陈化和作为无机填料代 替填料1使用填料2这一点之外,与实施例1同样地制作热传导性片材。
[0163] 关于比较例2,除了对热传导性片材用树脂组合物不进行陈化和作为无机填料代 替填料1使用填料3这一点之外,与实施例1同样地制作热传导性片材。
[0164] 关于比较例3,除了对热传导性片材用树脂组合物不进行陈化这一点之外,与实施 例1同样地制作热传导性片材。
[0165] 应予说明,表1中的各成分的详细内容如下所示。
[0166] (热固化性树脂(A))
[0167] 环氧树脂1 :具有双环戊二烯骨架的环氧树脂(XD-1000,日本化药公司生产)
[0168] 环氧树脂2 :具有联苯骨架的环氧树脂(YX-4000,三菱化学公司生产)
[0169] 环氧树脂3 :具有金刚烷骨架的环氧树脂(E201,出光兴产公司生产)
[0170] 环氧树脂4 :具有苯酚芳烷基骨架的环氧树脂(NC-2000-
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