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或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热固化性树脂和分散 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下加热处理 4小时灰化后的灰化残渣含有的无机填料，利用水银压入法进行细孔径分布测定时，将上述 灰化残渣含有的上述无机填料的粒子体积作为a，将上述灰化残渣含有的上述无机填料的 利用上述水银压入法测定的粒子内空隙体积作为b时，以100Xb/a表示的上述无机填料的 气孔率为40%~65%，上述灰化残渣含有的上述无机填料的利用上述水银压入法测定的 平均气孔直径为0. 20 μ m~1. 35 μ m。
[0011] 热传导性片材中的上述无机填料的气孔率为40%以上，且上述无机填料的平均气 孔直径为〇. 20 μπι以上时，由于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耐压，因此能够提高所 得到的半导体装置的绝缘可靠性。
[0012] 此外，通过热传导性片材中的上述无机填料的气孔率为65%以下，且上述无机填 料的平均气孔直径为1. 35 μ m以下，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。
[0013] 而且，上述气孔率和上述平均气孔直径为上述范围内时，上述无机填料被均匀地 分散在热传导性片材中。因此，即使在温度变化剧烈的环境下长时间放置，膜厚等也不易变 化，因此使用本发明的热传导性片材的半导体装置难以引起散热性的降低。
[0014] 根据以上可推测，根据本发明，通过将上述无机填料的上述气孔率和平均气孔直 径控制在上述范围内，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面上接合的热传导件、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和其附带的 以下附图进一步明确。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明一实施方式涉及的半导体装置的截面图。
[0020] 图2是本发明一实施方式涉及的半导体装置的截面图。
[0021] 图3是用于说明无机填料（B)的气孔率的不意图。
【具体实施方式】
[0022] 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。
[0023] 首先，对本实施方式涉及的热传导性片材进行说明。
[0024] 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)。
[0025] 而且，本实施方式涉及的热传导性片材中的无机填料（B)的气孔率为40%以上， 优选为42 %以上，更优选为45 %以上，而且为65 %以下，优选为63 %以下，进一步优选为 60%以下。
[0026] 其中，对于将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，将上述灰化残渣含有的无机 填料（B)的粒子体积作为a，将上述灰化残渣含有的无机填料（B)的利用上述水银压入法 测定的粒子内空隙体积作为b时，以100Xb/a表示热传导性片材中的无机填料（B)的气孔 率。图3是用于说明无机填料（B)的气孔率的示意图。
[0027] 无机填料（B)的上述粒子内空隙体积b，例如能够利用水银压入式的孔隙率计测 定。将细孔径R作为横轴、将对数微分细孔容积（dV/dlogR)作为纵轴时的无机填料（B)的 细孔径分布曲线（无机填料（B)的Log微分细孔容积分布曲线）的峰在细孔径0.03μπι~ 100 μm的范围有2个以上的情况下，通常，细孔径在0. 03 μm~3. 0 μm的范围形成峰 时被压入的水银的体积表示无机填料（B)的每单位重量的粒子内空隙体积b，细孔径在 3. 0 μ m~100 μ m的范围形成峰时被压入的水银的体积表示无机填料（B)的每单位重量的 粒子间空隙体积。
[0028] 此外，粒子体积a可以由细孔径在0. 03 μ m~3. 0 μ m的范围内形成峰之前被压入 的水银的体积和测定中使用的粉体用容器的体积计算出。此外，可以由得到的粒子体积a 和无机填料（B)的重量（g)计算出无机填料（B)的密度（g/mL)。
[0029] 其中，无机填料（B)的密度（g/mL)为能够利用上述水银压入法测定的粒子密度， 其是将无机填料（B)重量（g)除以无机填料（B)体积（即粒子体积a)而得到的数值。无 机填料（B)的体积不包含上述粒子间空隙体积，其是粒子物质自身的体积、粒子内的封闭 细孔的体积和粒子内空隙体积b之和。
[0030] 此外，本实施方式中，细孔径表示细孔的直径。此外，平均气孔直径为众数直径。
[0031] 此外，本实施方式涉及的热传导性片材中的无机填料（B)的平均气孔直径为 0. 20 μ m以上，优选为0. 22 μ m以上，更优选为0. 25 μ m以上，而且为1. 35 μ m以下，优选为 1. 00 μ m以下，更优选为0· 90 μ m以下，特另Ij优选为0· 80 μ m以下。
[0032] 其中，本实施方式涉及的热传导性片材中的无机填料（B)的平均气孔直径，是将 该热传导性片材在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的平均气 孔直径，利用水银压入法测定。无机填料（B)的上述平均气孔直径，例如能够使用水银压入 式的孔隙率计测定。例如，无机填料（B)的细孔分布曲线的峰在细孔径0.03 μπι~100 μπι 的范围内有2个以上时，细孔径为0. 03 μ m~3. 0 μ m的范围内的峰表示粒子内空隙体积b， 与该峰对应的细孔径的平均值为上述平均气孔直径。其中上述平均气孔直径是众数直径。
[0033] 通过热传导性片材中的无机填料（B)的气孔率为上述下限值以上，且热传导性片 材中的无机填料（B)的平均气孔直径为上述下限值以上，热固化性树脂充分进入无机填料 (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 物的绝缘耐压，因此能够提高所得到的半导体装置的绝缘可靠性。
[0034] 此外，通过热传导性片材中的上述无机填料（B)的气孔率为上述上限值以下，且 无机填料（B)的平均气孔直径为上述上限值以下，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上 述无机填料的形状和取向（二次聚集粒子的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。
[0035] 而且，本实施方式涉及的热传导性片材，上述气孔率和上述平均气孔直径为上述 范围内时，上述无机填料被均匀地分散在热传导性片材及其固化物中。因此，即使在温度变 化剧烈的环境下长时间放置，膜厚等也不易变化，因此使用本实施方式涉及的热传导性片 材的半导体装置难以引起热传导性的降低。
[0036] 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的上述气孔 率和平均气孔直径控制在上述范围内，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。
[0037] 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、10