专利名称：树脂-反磁性物质复合结构体、其制造方法、以及使用其的半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种树脂-反磁性物质复合结构体，尤其涉及可用作半导体装置的散热构件的树脂-反磁性物质复合结构体。
背景技术：
作为承担能源的有效利用的部件，存在具有控制电源电力的功能的电力元件及装入该电力元件的电源组件。作为电力元件开发中的一个重要因素，例举出构成其的半导体材料。在电力元件中，代替现有的Si系材料，提出有使用能够应对更高频率的GaN、以及具·有更高耐压的SiC等材料的方案，且该方案得到实用化。在使用这些材料之际，要求从电力元件产生的热量有效地向周围分散。因此，例如进行如下设置，即，利用散热性高的材料形成安装例如电力元件的基板，或将散热板或散热片(统称为“散热构件”)与基板或电力元件邻接设置。当将基板由散热性(导热性)高的材料(例如，金属)形成时，该基板大多具有导热性和导电性。因此，为了确保基板表面绝缘性，进行如下处理，即，在基板表面配置绝缘性的树脂层(绝缘性材料的层)，或使用将导热性高的材料混炼于具有绝缘性的树脂中而成的材料来形成基板。另外，散热板使用铜(Cu)等金属材料构成的板(金属板)。金属材料通常具有导电性，因此，当使金属板(散热板)直接与基板或电力元件邻接时，产生导通而对电力元件或电源组件的动作带来影响。因此，金属板(散热板)经由绝缘性材料构成的层而与基板或电力元件邻接使用。g卩，电源组件的散热性基板或散热板均需要伴随绝缘性材料(具体而言，树脂)的使用。具有由绝缘性材料构成的层的基板以及散热板被由绝缘性材料构成的层阻碍散热，从而具有散热特性降低的倾向。另外，在树脂中混合了导热性高的材料的基板中，由于在树脂中结合导热性高的材料而产生导通路径，从而无法确保所需的绝缘性。为了避免上述不良情况，考虑使用具有更高导热性的材料来提高散热特性，由此来填补使用绝缘性树脂导致的散热特性降低。例如，作为具有比铜(Cu)高的导热性的材料，石墨被引起关注，提出了将石墨用于散热的提案(例如，参照专利文献I)。图6为专利文献I记载的导热片的局部剖视图。在专利文献I中，如图6所示，记载了导热片I为在由树脂构成的绝缘片5内混入了由石墨片构成的多个小片6的结构。根据专利文献1，利用该结构在绝缘片内独立配置各个石墨片的小片，因此，能够在灵活运用石墨片所具有的高导热性的同时确保电绝缘性。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2006-165153号公报在现有的散热构件的结构中，具有导热性的构件(例如，专利文献I记载的导热片中的石墨片所构成的小片)从由绝缘性的材料构成的层露出，导致电绝缘性降低。为了避免这种问题，考虑例如利用树脂片覆盖具有导热性的构件而成为复合结构体。然而，根据本发明者们研究结果可知，在利用这种树脂片覆盖的复合结构体中，存在具有导热性的构件部材向树脂片的粘接性通常不佳的情况。因此，为了提高两者的一体性，需要适当选择将树脂片粘接于导热性构件的粘接剂的材料。粘接剂的材料的选择限制了散热构件的用途。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由导热性及/或导电性优良的物质和树脂构成的复合结构体且两者被良好固定的复合结构体。为了解决上述课题，本发明的树脂-反磁性物质复合结构体的特征在于，包括反磁性物质层；覆盖所述反磁性物质层的表面的至少一部分的树脂层，所述反磁性物质层为反磁性物质的粒子集合而成的层。另外，为了解决上述课题，本发明的树脂-反磁性物质复合结构体的制造方法的特征在于，将反磁性物质的粒子和树脂配置在模具内，并对配置在所述模具内的所述反磁性物质施加磁场，在使所述反磁性物质向远离所述模具的内侧表面的至少一部分的方向移动后，使所述树脂在所述模具内硬化而制造树脂-反磁性物质复合结构体。发明效果根据本发明，能够提供由导热性及/或导电性优良的物质和树脂构成且两者被良好地固定的复合结构体。
图1(a)是表示本发明的树脂-反磁性物质复合结构体的一例的剖视图、图1(b)是表示本发明的树脂-反磁性物质复合结构体的一例的立体图。图2 (a)是表示本发明的树脂-反磁性物质复合结构体的另一例的剖视图、图2 (b)是表示本发明的树脂-反磁性物质复合结构体的另一例的立体图。图3是本发明的树脂-反磁性物质复合结构体的制造方法的流程图。图4 (a) (d)是本发明的树脂-反磁性物质复合结构体的制造方法的一例的工序剖视图。图5是表示本发明的电源组件的一例的剖视图。图6是专利文献I的石墨片的局部剖视图。图7(a) (d)是本发明的树脂-反磁性物质复合结构体的制造方法的另一例的工序剖视图。符号说明I 导热片5绝缘片6 小片10、20、50 复合结构体
12、52反磁性物质层14、54 树脂层22反磁性物质24 树脂25混合物30 模具40电源组件
42电力元件44驱动元件46冲模垫48导电性膏剂
具体实施例方式本发明的树脂-反磁性物质复合结构体(在包含以下说明的本说明书中，简称为“复合结构体”)包括反磁性物质层和树脂层。首先，对构成上述层的反磁性物质和树脂进行说明。(反磁性物质)反磁性物质是指，在施加磁场时，被磁化为磁场的反向，在与磁铁排斥的方向上产生与磁场和其梯度的积成比例的力的具有磁性的物质。具体而言，作为反磁性物质例举出金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、锌(Zn)、萊(Hg)、秘(Bi)、石墨及石墨烯。反磁性物质可以通过将两个以上不同种类的物质组合使用。在重视复合结构体的散热特性的情况下，作为反磁性物质尤其优选使用石墨及石墨烯。其原因在于，石墨及石墨烯具有高导热性，且能够构成具有良好散热特性的散热构件。另外，在重视复合结构体的噪音特性的情况下，作为反磁性物质尤其优选使用铋(Bi)。其原因在于，铋显示更高的反磁性，能够利用反磁性物质进一步降低电磁噪音。铋的导热性比其他的反磁性物质低。因此，例如，可以进一步将利用铋的镀敷等而以铋覆盖导热性高的反磁性物质(例如、铜)的表面，并将由此形成的粒子或片状物作为反磁性物质使用。因此，例如，当使用由铋镀敷后的反磁性物质(例如铜)时，能够实现具有高的电磁噪音降低效果和高的散热效果的复合结构体。对于复合结构体的反磁性物质的形式没有特别限定。反磁性物质可以为例如片状，或者可以为粒子状。当反磁性物质为粒子状时，复合结构体中的反磁性物质层成为粒子集合的形态。如后所述，本发明的复合结构体通过利用反磁性而形成反磁性物质层的方法而制造，因此，即使反磁性物质没有预先形成为片状，也能够形成层叠结构。即，本发明能够使用粒子状的反磁性物质来构成复合结构体。当使用粒子状的反磁性物质时，通过调节粒子的尺寸及成形时使用的模具的尺寸，能够使反磁性物质层的厚度非常薄。在反磁性物质为任一方式的情况下，其尺寸也没有特别限定。例如，在使用片状的反磁性物质的情况下，可以使用厚度为O. 5 μ m以上且150 μ m以下的片材。特别是，在反磁性物质为石墨或石墨烯的情况下，可以使用厚度为O. 5 μ m以上且150 μ m以下的片材,优选使用O. I μ m以上且100 μ m以下的片材。由石墨或石墨稀构成的片材可以为该范围内的厚度薄的片材，具有良好的散热特性。当使用粒子状的反磁性物质的情况下，可以使用例如粒径为O. 01 μ m以上且250μπι以下的粒子。在此所称的粒径是指，通过显微镜等测定的粒子的最大外径(连结利用显微镜等观察的粒子的轮廓的任意两点而得到的线段中最大线段的长度)。优选使用粒径不同的粒子状反磁性物质时，各粒子的粒径处于上述范围内。特别是，在反磁性物质为石墨的情况下，优选使用粒径为0.01 μ m以上且250 μ m以下的粒子，进而优选使用O. Olym以上且100 μ m以下的粒子。由粒径处于该范围内的石墨构成的粒子通过后述的方法在成形前与树脂混合时良好地分散。另外，由粒径处于该范围内的石墨构成的粒子的粒径分布更均匀。使用由石墨构成的粒子时，粒子可以是由任意的方法制造出的。另外，由石墨构成的粒子的形状并没有特别的限定，可以是鳞片状、球状、杆状、薄片状或针状。
在使用由石墨构成的粒子形成反磁性物质层时，反磁性物质层的导热性及导电性的各向异性比使用片状石墨或石墨烯形成的反磁性物质层小。从而，在期待反磁性物质层的导热性及导电性的各向异性小的特性、进而在复合结构体的厚度方向上具有导热性及导电性的特性的情况下，优选使用粒子状石墨。需要说明的是，片状的石墨或石墨烯通常在面方向上具有高的导热性等。粒子状的反磁性物质可以是一个方向上的尺寸比另一尺寸刻意大的柱状粒子。或者，粒子状的反磁性物质可以是具有宽面(主表面)且相对于该宽面垂直的方向的尺寸刻意小的粒子、即板状粒子。在反磁性物质为柱状或板状粒子的情况下，如后所述，通过控制柱状粒子的长轴(与尺寸最大的方向相当的轴)或板状粒子的宽面(主表面)的取向，能够控制复合结构体的导热性的方向。柱状粒子可以是截面为圆形、椭圆形、三角形、矩形或其他形状(不定形)的粒子。在柱状粒子中，在截面的面积比较小的情况下，称为针状粒子。板状粒子可以是宽面例如具有长方形、圆形、椭圆形或三角形的粒子，或者可以是不定形的粒子。在柱状粒子的反磁性物质中，优选长度(长轴方向的尺寸)相对于截面直径(连结截面轮廓的任意两点而得的线段中最大的线段长度)之比(纵横比)为I. 01以上且20以下。在板状粒状的反磁性物质中，连结宽面的轮廓的任意两点而得到的线段中最大线段的长度相对于垂直于宽面的方向的尺寸之比(纵横比)优选为1.01以上且20以下。具有上述纵横比的粒子状的反磁性物质在复合结构体的规定方向上赋予更高的导热性。柱状粒子或板状粒子的反磁性物质具体而言为由石墨构成的粒子。上述粒子原本被提供作为柱状粒子或板状粒子，因此，优选在复合结构体中对所需方向赋予导热各向异性时使用。或者，柱状粒子或板状粒子的反磁性物质可以是将金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、锌(Zn)、汞(Hg)、或铋(Bi)加工成这种形状的物质。(树脂)在复合结构体中，树脂覆盖反磁性物质层的表面的至少一部分，且具有确保该一部分的绝缘性的作用。只要具有所需的绝缘性，树脂可以任意地使用公知的物质。具体而言，可以使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇缩醛(PVA)、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、酚醛树脂、硅酮树脂、环氧树脂、尿素树脂、不饱和聚酯树脂、或己二烯钛酸酯树脂形成树脂层。树脂层优选为热硬化性树脂硬化而成的层。其原因在于，热硬化性树脂直到因热而硬化为止具有流动性，因此，在以后述的方法制造复合结构体时，容易在模具内利用磁场移动及/或再配置反磁性物质。此外，热硬化性树脂通常具有高的耐热性和优良的散热性，另外还表现出高的电绝缘性。具体而言，热硬化性树脂为环氧树脂、尿素树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯(PU)以及己二烯钛酸酯树脂。特别是，环氧树脂由于流动性、绝缘性及耐药性优良，因此，优选用作热硬化性树脂。(树脂-反磁性物质复合结构体)
本发明的复合结构体是使用前述的反磁性物质和树脂并利用后述的方法制造的。本发明的复合结构体例如具有图1(a)所示的剖面或图2(a)所示的剖面，具有图1(b)所示的外观或图2(b)所示的外观。图I (a)、(b)及图2(a)、(b)的复合结构体10,20均为具有宽敞的主表面和与主表面的尺寸相比具有刻意小尺寸的侧面的片状，两个主表面被树脂层14覆盖。在此，两个主表面是指反磁性物质层12的两个平行对置的表面。在图1(a)、(b)的复合结构体10中，反磁性物质层12的侧面全部被树脂层14覆盖。在图2(a)、(b)的复合结构体20中，除反磁性物质层12的两个主表面之外，与主表面垂直的四个侧面中的三个侧面也被树脂层14覆盖(即，五个表面被覆盖)，一个侧面(第一侧面)露出。在此，反磁性物质层12为上述的反磁性物质，树脂层14为上述的树脂。如图1(a)、(b)及图2(a)、(b)所示，本发明的复合结构体10、20具有反磁性物质层12的全部或一部分的侧面被树脂层14覆盖的结构。通常，片状的层叠结构体具有在在侧面各层露出的结构。相对于此，本发明的复合结构体由后述的方法制造，从而能够利用树脂形成其侧面。因此，本发明的复合结构体为还能够确保侧面的绝缘性的结构。在图1(a)、(b)及图2(a)、(b)所示的片状的复合结构体10、20中，明确规定出反磁性物质层12的主表面及侧面，另外，明确规定出复合结构体10、20的主表面及侧面。然而，在实际得到的片状的复合结构体10、20中，各层的轮廓未必为直线，有时整体弯曲或带圆角。这种片状的复合结构体也包含在反磁性物质层整体具有可被视为两个主表面和四个侧面的面且复合结构体10、20整体视作片状的情况下的图1(a)、(b)及图2(a)、(b)所示的片状的复合结构体10、20中。在片状的复合结构体10、20中，片状的复合结构体10、20整体的厚度T为例如10 μ m以上且250 μ m以下。反磁性物质层12的厚度tl为例如O. 5 μ m以上且150 μ m以下。树脂层14的厚度t2(覆盖反磁性物质层12的一个面的层的厚度)为例如4.5μπι以上且100 μ m以下。片状的复合结构体10、20的整体的厚度T以及各层的厚度(tl、t2)可以通过在后述的制造方法中调节模具的尺寸来调节。从而，在使用粒子状的反磁性物质的情况下，可以使反磁性物质层12的厚度tl小于O. I μ m。另外，同样地，可以使树脂层14的厚度t2小于ΙΟμπι。需要说明的是，在使用片状的树脂的情况下，从处理树脂的观点出发，难以使片状的树脂的厚度小于10 μ m。在图1(a)及图2(a)中，记载了树脂层14在任一部位都具有相同厚度t2的形式，但本发明的片状的复合结构体可以为在一个方式下树脂层厚度不同的结构。例如，可以为如下结构，即，在两个主表面中，一侧(例如，图1(a)中为上侧)的树脂层的厚度比另一侧(例如，图I (a)中下侧)的树脂层的厚度大。对于树脂层的厚度在两侧不同的复合结构体而言，例如，树脂层的厚度大的一侧作为绝缘耐压更高的一侧在半导体装置中位于接近元件的一侧，从而能够提高与元件接近的一侧的绝缘耐压。或者，如图7Cc)所示，在利用后述的方法制造复合结构体之际，通过使模具内的磁场的强弱变化，从而可以使树脂层的厚度变化。例如，通过使接近元件一侧的模具内的磁场变弱，从而能够提高接近元件一侧的绝缘耐压。
由于反磁性物质层12与树脂层14 一体成形，因此，在复合结构体中，反磁性物质层12和树脂层14的界面无间隙地密接。在反磁性物质层12由粒子构成的情况下，粒子集合而形成层。在以后述的方法制造复合结构体时，在粒子集合的过程中，有时树脂未完全与粒子分离，而树脂进入反磁性物质层12的内部，有时在粒子和粒子之间形成薄膜。在反磁性物质层12由粒子构成的情况下，粒子凝集而构成一个大的粒子，有时在该大的粒子与粒子之间形成树脂膜。在本发明中，包含这种膜的层也包含于反磁性物质层12中。在反磁性物质层12为由柱状粒子或板状粒子构成的情况下，在以后述的方法制造复合结构体时，通过控制施加磁场的方向，能够使柱状粒子的长轴或板状粒子的宽面沿磁场方向排列。由反磁性物质构成的柱状粒子及板状粒子分别在长轴方向及面方向上表现出更高的导热性。从而，只要使所述方向与例如片状的复合结构体的厚度方向平行，即可获得厚度方向上的导热性高的具有导热各向异性的复合结构体。在使用两种以上的物质构成且他们的比重不同的反磁性物质的情况下，比重大的反磁性物质容易位于铅直下侧。因此，例如，当作为反磁性物质组合使用铋和石墨时，铋的比重比石墨的比重大，因此，可以想到的是，能够利用一方的表面与另一方的表面获得反磁性物质的组成不同的层叠结构的反磁性物质层12。接下来，以制造复合结构体10的方法为例使用图3及图4(a) (C)对本发明的复合结构体的制造方法进行说明。在此，对作为反磁性物质层12使用粒子状的石墨、作为树脂层14使用热硬化性树脂而形成负荷结构体的方法进行说明。图4(a)表示使用转送成形的模具30。首先，如图4(a)所示那样配置模具30(图3的步骤S01)。在图4(a)中，模具30闭合，在内部形成的型腔(空间)的形状及尺寸决定制造的复合结构体的形状及尺寸。在模具30闭合的状态下规定两个平行对置的内侧表面(图中为上下方向的面)。在此，两个平行对置的内侧表面为形成所成型的复合结构体的两个主表面的表面。模具30由磁性体形成，通过施加来自未图示的电源的电流而能够向模具30的型腔内施加磁场。作为形成模具30的磁性体可以使用例如氧化铁、氧化铬、钴铁氧体或无定形合金。从注入口 30a向模具30的型腔内导入热硬化性的树脂24及反磁性物质22的混合物25 (图4 (b)、图3的步骤S02)。需要说明的是，树脂24为硬化前的物质，树脂24和反磁性物质22的混合物25具有流动性。在混合物25中，反磁性物质22的粒子分散在液状的树脂24中。向模具30导入混合物25是在使用适当的柱塞(未图示)施加压力的情况下实施的。在混合物25充满模具30的型腔后，进一步将规定的压力保持例如90 180秒(保压)，从而对模具30内的混合物25施加压力。规定的压力为例如IOOkgf (9. 8MPa)。在向模具30的型腔内注入混合物25并进行保压的期间，向模具30施加电流而对型腔内的反磁性物质22施加磁场(图3的步骤S03)。对反磁性物质22施加磁场的结果是，反磁性物质22向远离模具30的内侧表面的方向均等地移动(图3的步骤S04)，与此相伴，树脂24被向与模具30的内侧表面接近的方向挤出。其结果是，如图4(c)所示，获得树脂24内包有层状的反磁性物质22的结构。施加磁场期间的磁通密度为例如O. 5T以上，优选为IOT以上。接下来，通过对混合物25提供热量而使热硬化性树脂即树脂24硬化而变化为树脂层14(图3的步骤S05)。另外，反磁性物质22成为反磁性物质层12。然后，停止向模具30施加电流(图3的步骤S06)，从而停止向型腔内施加磁场。通过上述步骤，如图4(d)所示，制造反磁性物质层12的表面被树脂层14覆盖的本发明的复合结构体10，打开模具30·脱模取出复合结构体10(图3的步骤S07)。在此，由于模具30的内侧表面整体由磁性体构成，因此，反磁性物质22以远离模具30的内侧表面整体的方式移动，其结果是，能够制造反磁性物质层12的表面整体被树脂·层14覆盖的复合结构体10。需要说明的是，如图2(a)、(b)所示，在制造反磁性物质层12在第一侧面露出的复合结构体20的情况下，由磁性体以外的材料形成与第一侧面相接的模具30的部分，从而不对该第一侧面施加磁场。在由片状的反磁性物质22形成反磁性物质层12的情况下，预先在如图4 (a)所示的模具30的型腔内配置反磁性物质22，然后，将树脂24注入型腔内。S卩，将图3的步骤S02分成两个流程来进行。在此，对使用磁性体构成的模具30的制造方法的例子进行说明。然而，只要能够在本发明的目标模具内形成磁场，可以不使用由磁性体构成的模具30，而使用施加磁场的其他机构。在该情况下，在与需要由树脂层覆盖的反磁性物质层的表面对应的部位以使反磁性物质远离模具的内侧表面的方式施加磁场。施加磁场的机构可以为产生磁场的装置，或者可以为内置或安装于模具中的磁铁。在模具30内形成的磁场的强度可以不均，例如，可以一部分的磁场强度比其他部分强。在该情况下，在形成比其他部分强的磁场的区域，由于反磁性物质22以进一步远离强磁场的方式移动，因此树脂层14的厚度变厚。例如，如图7(a)所示，当将由模具30形成的型腔分成三个部分(30b、30c、30d)时，如图7(b)所示，以在中央部分30c施加更强的磁场、在两端部分30b、30d施加更弱的磁场的方式施加电流时,如图7 (c)所不,对于混合物25而言中央部分30c处产生反磁性物质22厚度变薄且树脂24的厚度变厚的形态。因此，在使树脂24硬化而形成的复合结构体11中，如图7(d)所示，在中央部分30c使树脂层14的厚度变厚，在两端部分30b、30d使反磁性物质层12的厚度变厚。由于例如在模具30的所需部位设置电气配线来产生磁场，因此磁场的强弱通过使施加在该电气配线的电流值强弱来控制。如前所述，反磁性物质层12可以由柱状或板状粒子形成。在该情况下，在向模具30内形成磁场之际，优选以柱状粒子的长轴或板状粒子的宽面与所需方向平行的方式控制磁场的方向。例如，当以磁场的方向与复合结构体10、11的厚度方向平行的方式施加磁场时，柱状粒子的长轴或板状粒子的宽面与复合结构体10、11的厚度方向平行。与复合结构体10、11的厚度方向平行的方向的磁场以通过对配置于模具30的电气配线施加电流而产生所需磁场的方式来形成。例如，在图4中，当从模具30所规定的两个平行对置的内侧表面(上下方向的面)分别施加磁场时，在模具30的内侧表面分别设置平行的电气配线，通过对该电气配线施加电流而产生磁场，从而形成与复合结构体10、11的厚度方向平行的方向的磁场。复合结构体的成形方法并不限于转送成形，可以为射出成形或压缩成形等其他成形方法。例如，在树脂24为热塑性树脂的情况下，可以通过射出成形方法来成形。或者，复合结构体的成形方法可以为压缩成形法。在使用任一成形方法时，在由粒子形成反磁性物质层12的情况下，当施加磁场时，为使粒子状的反磁性物质22能够移动，需要树脂24具有流动性。另外，当将热塑性树脂射出成形时，由于在其周围产生毛刺，因此需要将模具30的上下间隙(clearance)设为5 μ m以下。以上，对片状的复合结构体及其制造方法进行了说明。片状的复合结构体可以称为层叠结构体。片状的复合结构体尤其适合用于半导体装置。需要说明的是，片状的复合结构体并不局限于图示的结构，例如，可以构成为反磁性物质层12的至少一个主表面和至 少两个侧面被树脂层覆盖。根据本发明的制造方法，能够容易地获得反磁性物质层12的至少三个表面被树脂层14覆盖的结构。复合结构体并不局限于片状的结构，例如，可以为具有厚度尺寸比较大的长方体或立方体的形状。或者，可以应用本发明获得具有在内部具有反磁性物质层12的其他形状(例如球状、圆柱状或其他立体形状)的结构体。通过在施加磁场的同时使用模具30来成形，能够获得反磁性物质层12的表面的一部分或全部被树脂层14覆盖的任意形状的树脂成形体。例如，只要是成形球状体的模具，即可获得内置有球状的反磁性物质层12的球状的复合结构体。在不是片状的复合结构体中，也存在反磁性物质层12不是矩形或薄膜形式的情况，但这种形状或形式的结构也适当包含于本说明书所指的“反磁性物质层”中。(半导体装置)对于如此获得的复合结构体而言，由于利用绝缘层即树脂层14覆盖反磁性物质层12的表面的至少一部分，因此能够作为半导体装置的部件使用。在反磁性物质层12由石墨构成的情况下，反磁性物质层12具有优良的导热性，因此，复合结构体优选用作散热构件(例如，散热块或散热片)。另外，反磁性物质22具有反射电磁波的性质，其放置在规定方向的磁场时，在消除该磁场的方向上产生磁场。由此，复合结构体发挥构成半导体装置的元件或降低从部件发生的电磁波的作用。图5表示装入本发明的复合结构体的电源组件的一例的剖面。图5所示的电源组件40包括电力元件42及驱动元件44，它们安装于金属制引线框的冲模垫(die pad)46上。电力元件42及驱动元件44通过导线连接。在安装有电力元件42的冲模垫46上通过导电性膏剂48安装有本发明的片状的复合结构体50。导电性膏剂48为将导电性粒子分散于树脂中的膏剂，发挥将从电力元件42放出的热向复合结构体50转移的作用。电源组件40及装入其的电力半导体为半导体装置的一例。复合结构体50为导热性高的金属或石墨，包括反磁性物质层52，因此作为散热构件发挥作用，使电力元件42产生的热量向外部散出，从而降低因热导致的半导体装置的劣化及故障等，能够提高可靠性及寿命。复合结构体50的树脂层54作为绝缘层发挥作用，防止电流流入反磁性物质层52。另外，由于复合结构体50反射电磁波，因此产生与电力元件42发生的磁场反向的磁场，减弱因电力元件42的驱动而产生的磁场的强度。与电力元件42 —起使用的驱动元件44因受到电磁波的影响而容易产生不必要的电信号(即、电磁噪音)。电磁噪音会导致电源组件40的误动作等，因而不优选。复合结构体50可发挥降低这种电磁噪音的作用。尤其是在复合结构体50中，在反磁性物质层52由反磁性高的铋或由铋覆盖了表面的其他反磁性物质构成的情况下，能够进一步降低电磁噪音。工业上的可利用性本发明的树脂-反磁性物质复合结构体例如构成具有高导热性等的石墨等反磁
性物质构成的层，且其表面具有绝缘性，从而作为半导体装置的散热构件是有用的。
权利要求
1.一种树脂-反磁性物质复合结构体，其包括 反磁性物质层； 覆盖所述反磁性物质层的表面的至少一部分的树脂层， 所述反磁性物质层为反磁性物质的粒子集合而成的层。
2.根据权利要求I所述的树脂-反磁性物质复合结构体，其特征在干， 所述反磁性物质层具有平行的两个表面以及与所述两个表面垂直的ー个或多个侧面， 所述树脂层覆盖所述两个表面和所述ー个或所述多个侧面中的至少ー个侧面。
3.根据权利要求I或2所述的树脂-反磁性物质复合结构体，其特征在干， 在与树脂-反磁性物质复合结构体的厚度方向垂直的方向上，所述反射物质层的中央部的厚度薄， 在与树脂-反磁性物质复合结构体的厚度方向垂直的方向上，所述树脂层的中央部的厚度厚。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的树脂-反磁性物质复合结构体，其特征在于， 所述树脂层具有小于10 y m的厚度。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的树脂-反磁性物质复合结构体，其特征在干， 所述反磁性物质的粒子为柱状粒子或板状粒子， 在所述反磁性物质层中，所述柱状粒子的长轴或所述板状粒子的宽面沿与树脂-反磁性物质复合结构体的厚度方向平行的方向取向。
6.根据权利要求I 5中任一项所述的树脂-反磁性物质复合结构体，其特征在干， 所述反磁性物质为石墨。
7.根据权利要求I 5中任一项所述的树脂-反磁性物质复合结构体，其特征在干， 所述反磁性物质为铋或由铋覆盖了表面的物质。
8.根据权利要求I 7中任一项所述的树脂-反磁性物质复合结构体，其特征在于， 所述树脂层为热硬化性树脂硬化而成的层。
9.一种半导体装置，其包括作为散热构件的权利要求I 8中任一项所述的树脂-反磁性物质复合结构体。
10.一种树脂-反磁性物质复合结构体的制造方法，其中， 将反磁性物质的粒子和树脂配置在模具内，并对配置在所述模具内的所述反磁性物质施加磁场，在使所述反磁性物质向远离所述模具的内侧表面的至少一部分的方向移动后， 使所述树脂在所述模具内硬化而制造复合结构体。
11.根据权利要求10所述的树脂-反磁性物质复合结构体的制造方法，其特征在于， 所述反磁性物质为柱状粒子或板状粒子，移动所述反磁性物质而使所述柱状粒子的长轴或所述板状粒子的宽面沿与所述磁场的方向平行的方向取向。
12.根据权利要求10或11所述的树脂-反磁性物质复合结构体的制造方法，其特征在干， 所述模具为磁性体， 向配置在所述模具内的所述反磁性物质施加通过对所述模具施加电流而产生的磁场。
13.一种半导体装置的制造方法，其特征在干， 利用权利要求10 12中任一项所述的制造方法制造树脂-反磁性物质复合结构体，将所述树脂-反磁性物质复合结构体作为 散热构件密封而制造半导体装置。
全文摘要
一种由导热性及/或导电性优良的物质和树脂构成的树脂-反磁性物质复合结构体，其能够良好地将两者接合，且能够减小树脂构成的层的厚度。通过如下的制造树脂-反磁性物质复合结构体的方法获得由反磁性物质层(12)和树脂层(14)构成的树脂-反磁性物质的复合结构体(10)。在该方法中，通过将反磁性物质(22)的粒子和树脂(24)配置在模具(30)内，并对配置在模具(30)内的反磁性物质(22)施加磁场，在使反磁性物质(22)向从模具(30)的内侧表面的至少一部分离开的方向移动后，在模具(30)内使树脂(24)硬化。
文档编号H01L23/373GK102956578SQ20121030161
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月22日 优先权日2011年8月24日
发明者南尾匡纪, 氏原大介, 和田浩 申请人:松下电器产业株式会社