專利名稱：樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體、其制造方法、以及使用其的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，尤其涉及可用作半導(dǎo)體裝置的散熱構(gòu)件的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體。
背景技術(shù)：
作為承擔(dān)能源的有效利用的部件，存在具有控制電源電力的功能的電力元件及裝入該電力元件的電源組件。作為電力元件開發(fā)中的一個(gè)重要因素，例舉出構(gòu)成其的半導(dǎo)體材料。在電力元件中，代替現(xiàn)有的Si系材料，提出有使用能夠應(yīng)對(duì)更高頻率的GaN、以及具·有更高耐壓的SiC等材料的方案，且該方案得到實(shí)用化。在使用這些材料之際，要求從電力元件產(chǎn)生的熱量有效地向周圍分散。因此，例如進(jìn)行如下設(shè)置，即，利用散熱性高的材料形成安裝例如電力元件的基板，或?qū)⑸岚寤蛏崞?統(tǒng)稱為“散熱構(gòu)件”)與基板或電力元件鄰接設(shè)置。當(dāng)將基板由散熱性(導(dǎo)熱性)高的材料(例如，金屬)形成時(shí)，該基板大多具有導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。因此，為了確保基板表面絕緣性，進(jìn)行如下處理，即，在基板表面配置絕緣性的樹脂層(絕緣性材料的層)，或使用將導(dǎo)熱性高的材料混煉于具有絕緣性的樹脂中而成的材料來形成基板。另外，散熱板使用銅(Cu)等金屬材料構(gòu)成的板(金屬板)。金屬材料通常具有導(dǎo)電性，因此，當(dāng)使金屬板(散熱板)直接與基板或電力元件鄰接時(shí)，產(chǎn)生導(dǎo)通而對(duì)電力元件或電源組件的動(dòng)作帶來影響。因此，金屬板(散熱板)經(jīng)由絕緣性材料構(gòu)成的層而與基板或電力元件鄰接使用。g卩，電源組件的散熱性基板或散熱板均需要伴隨絕緣性材料(具體而言，樹脂)的使用。具有由絕緣性材料構(gòu)成的層的基板以及散熱板被由絕緣性材料構(gòu)成的層阻礙散熱，從而具有散熱特性降低的傾向。另外，在樹脂中混合了導(dǎo)熱性高的材料的基板中，由于在樹脂中結(jié)合導(dǎo)熱性高的材料而產(chǎn)生導(dǎo)通路徑，從而無法確保所需的絕緣性。為了避免上述不良情況，考慮使用具有更高導(dǎo)熱性的材料來提高散熱特性，由此來填補(bǔ)使用絕緣性樹脂導(dǎo)致的散熱特性降低。例如，作為具有比銅(Cu)高的導(dǎo)熱性的材料，石墨被引起關(guān)注，提出了將石墨用于散熱的提案(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。圖6為專利文獻(xiàn)I記載的導(dǎo)熱片的局部剖視圖。在專利文獻(xiàn)I中，如圖6所示，記載了導(dǎo)熱片I為在由樹脂構(gòu)成的絕緣片5內(nèi)混入了由石墨片構(gòu)成的多個(gè)小片6的結(jié)構(gòu)。根據(jù)專利文獻(xiàn)1，利用該結(jié)構(gòu)在絕緣片內(nèi)獨(dú)立配置各個(gè)石墨片的小片，因此，能夠在靈活運(yùn)用石墨片所具有的高導(dǎo)熱性的同時(shí)確保電絕緣性。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開2006-165153號(hào)公報(bào)在現(xiàn)有的散熱構(gòu)件的結(jié)構(gòu)中，具有導(dǎo)熱性的構(gòu)件(例如，專利文獻(xiàn)I記載的導(dǎo)熱片中的石墨片所構(gòu)成的小片)從由絕緣性的材料構(gòu)成的層露出，導(dǎo)致電絕緣性降低。為了避免這種問題，考慮例如利用樹脂片覆蓋具有導(dǎo)熱性的構(gòu)件而成為復(fù)合結(jié)構(gòu)體。然而，根據(jù)本發(fā)明者們研究結(jié)果可知，在利用這種樹脂片覆蓋的復(fù)合結(jié)構(gòu)體中，存在具有導(dǎo)熱性的構(gòu)件部材向樹脂片的粘接性通常不佳的情況。因此，為了提高兩者的一體性，需要適當(dāng)選擇將樹脂片粘接于導(dǎo)熱性構(gòu)件的粘接劑的材料。粘接劑的材料的選擇限制了散熱構(gòu)件的用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種由導(dǎo)熱性及/或?qū)щ娦詢?yōu)良的物質(zhì)和樹脂構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)體且兩者被良好固定的復(fù)合結(jié)構(gòu)體。為了解決上述課題，本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的特征在于，包括反磁性物質(zhì)層；覆蓋所述反磁性物質(zhì)層的表面的至少一部分的樹脂層，所述反磁性物質(zhì)層為反磁性物質(zhì)的粒子集合而成的層。另外，為了解決上述課題，本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的制造方法的特征在于，將反磁性物質(zhì)的粒子和樹脂配置在模具內(nèi)，并對(duì)配置在所述模具內(nèi)的所述反磁性物質(zhì)施加磁場(chǎng)，在使所述反磁性物質(zhì)向遠(yuǎn)離所述模具的內(nèi)側(cè)表面的至少一部分的方向移動(dòng)后，使所述樹脂在所述模具內(nèi)硬化而制造樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供由導(dǎo)熱性及/或?qū)щ娦詢?yōu)良的物質(zhì)和樹脂構(gòu)成且兩者被良好地固定的復(fù)合結(jié)構(gòu)體。


圖1(a)是表示本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的一例的剖視圖、圖1(b)是表示本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的一例的立體圖。圖2 (a)是表示本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的另一例的剖視圖、圖2 (b)是表示本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的另一例的立體圖。圖3是本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的制造方法的流程圖。圖4 (a) (d)是本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的制造方法的一例的工序剖視圖。圖5是表示本發(fā)明的電源組件的一例的剖視圖。圖6是專利文獻(xiàn)I的石墨片的局部剖視圖。圖7(a) (d)是本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的制造方法的另一例的工序剖視圖。符號(hào)說明I 導(dǎo)熱片5絕緣片6 小片10、20、50 復(fù)合結(jié)構(gòu)體
12、52反磁性物質(zhì)層14、54 樹脂層22反磁性物質(zhì)24 樹脂25混合物30 模具40電源組件
42電力元件44驅(qū)動(dòng)元件46沖模墊48導(dǎo)電性膏劑
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體(在包含以下說明的本說明書中，簡(jiǎn)稱為“復(fù)合結(jié)構(gòu)體”)包括反磁性物質(zhì)層和樹脂層。首先，對(duì)構(gòu)成上述層的反磁性物質(zhì)和樹脂進(jìn)行說明。(反磁性物質(zhì))反磁性物質(zhì)是指，在施加磁場(chǎng)時(shí)，被磁化為磁場(chǎng)的反向，在與磁鐵排斥的方向上產(chǎn)生與磁場(chǎng)和其梯度的積成比例的力的具有磁性的物質(zhì)。具體而言，作為反磁性物質(zhì)例舉出金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、萊(Hg)、秘(Bi)、石墨及石墨烯。反磁性物質(zhì)可以通過將兩個(gè)以上不同種類的物質(zhì)組合使用。在重視復(fù)合結(jié)構(gòu)體的散熱特性的情況下，作為反磁性物質(zhì)尤其優(yōu)選使用石墨及石墨烯。其原因在于，石墨及石墨烯具有高導(dǎo)熱性，且能夠構(gòu)成具有良好散熱特性的散熱構(gòu)件。另外，在重視復(fù)合結(jié)構(gòu)體的噪音特性的情況下，作為反磁性物質(zhì)尤其優(yōu)選使用鉍(Bi)。其原因在于，鉍顯示更高的反磁性，能夠利用反磁性物質(zhì)進(jìn)一步降低電磁噪音。鉍的導(dǎo)熱性比其他的反磁性物質(zhì)低。因此，例如，可以進(jìn)一步將利用鉍的鍍敷等而以鉍覆蓋導(dǎo)熱性高的反磁性物質(zhì)(例如、銅)的表面，并將由此形成的粒子或片狀物作為反磁性物質(zhì)使用。因此，例如，當(dāng)使用由鉍鍍敷后的反磁性物質(zhì)(例如銅)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高的電磁噪音降低效果和高的散熱效果的復(fù)合結(jié)構(gòu)體。對(duì)于復(fù)合結(jié)構(gòu)體的反磁性物質(zhì)的形式?jīng)]有特別限定。反磁性物質(zhì)可以為例如片狀，或者可以為粒子狀。當(dāng)反磁性物質(zhì)為粒子狀時(shí)，復(fù)合結(jié)構(gòu)體中的反磁性物質(zhì)層成為粒子集合的形態(tài)。如后所述，本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)體通過利用反磁性而形成反磁性物質(zhì)層的方法而制造，因此，即使反磁性物質(zhì)沒有預(yù)先形成為片狀，也能夠形成層疊結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明能夠使用粒子狀的反磁性物質(zhì)來構(gòu)成復(fù)合結(jié)構(gòu)體。當(dāng)使用粒子狀的反磁性物質(zhì)時(shí)，通過調(diào)節(jié)粒子的尺寸及成形時(shí)使用的模具的尺寸，能夠使反磁性物質(zhì)層的厚度非常薄。在反磁性物質(zhì)為任一方式的情況下，其尺寸也沒有特別限定。例如，在使用片狀的反磁性物質(zhì)的情況下，可以使用厚度為O. 5 μ m以上且150 μ m以下的片材。特別是，在反磁性物質(zhì)為石墨或石墨烯的情況下，可以使用厚度為O. 5 μ m以上且150 μ m以下的片材,優(yōu)選使用O. I μ m以上且100 μ m以下的片材。由石墨或石墨稀構(gòu)成的片材可以為該范圍內(nèi)的厚度薄的片材，具有良好的散熱特性。當(dāng)使用粒子狀的反磁性物質(zhì)的情況下，可以使用例如粒徑為O. 01 μ m以上且250μπι以下的粒子。在此所稱的粒徑是指，通過顯微鏡等測(cè)定的粒子的最大外徑(連結(jié)利用顯微鏡等觀察的粒子的輪廓的任意兩點(diǎn)而得到的線段中最大線段的長(zhǎng)度)。優(yōu)選使用粒徑不同的粒子狀反磁性物質(zhì)時(shí)，各粒子的粒徑處于上述范圍內(nèi)。特別是，在反磁性物質(zhì)為石墨的情況下，優(yōu)選使用粒徑為0.01 μ m以上且250 μ m以下的粒子，進(jìn)而優(yōu)選使用O. Olym以上且100 μ m以下的粒子。由粒徑處于該范圍內(nèi)的石墨構(gòu)成的粒子通過后述的方法在成形前與樹脂混合時(shí)良好地分散。另外，由粒徑處于該范圍內(nèi)的石墨構(gòu)成的粒子的粒徑分布更均勻。使用由石墨構(gòu)成的粒子時(shí)，粒子可以是由任意的方法制造出的。另外，由石墨構(gòu)成的粒子的形狀并沒有特別的限定，可以是鱗片狀、球狀、桿狀、薄片狀或針狀。
在使用由石墨構(gòu)成的粒子形成反磁性物質(zhì)層時(shí)，反磁性物質(zhì)層的導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性的各向異性比使用片狀石墨或石墨烯形成的反磁性物質(zhì)層小。從而，在期待反磁性物質(zhì)層的導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性的各向異性小的特性、進(jìn)而在復(fù)合結(jié)構(gòu)體的厚度方向上具有導(dǎo)熱性及導(dǎo)電性的特性的情況下，優(yōu)選使用粒子狀石墨。需要說明的是，片狀的石墨或石墨烯通常在面方向上具有高的導(dǎo)熱性等。粒子狀的反磁性物質(zhì)可以是一個(gè)方向上的尺寸比另一尺寸刻意大的柱狀粒子?；蛘?，粒子狀的反磁性物質(zhì)可以是具有寬面(主表面)且相對(duì)于該寬面垂直的方向的尺寸刻意小的粒子、即板狀粒子。在反磁性物質(zhì)為柱狀或板狀粒子的情況下，如后所述，通過控制柱狀粒子的長(zhǎng)軸(與尺寸最大的方向相當(dāng)?shù)妮S)或板狀粒子的寬面(主表面)的取向，能夠控制復(fù)合結(jié)構(gòu)體的導(dǎo)熱性的方向。柱狀粒子可以是截面為圓形、橢圓形、三角形、矩形或其他形狀(不定形)的粒子。在柱狀粒子中，在截面的面積比較小的情況下，稱為針狀粒子。板狀粒子可以是寬面例如具有長(zhǎng)方形、圓形、橢圓形或三角形的粒子，或者可以是不定形的粒子。在柱狀粒子的反磁性物質(zhì)中，優(yōu)選長(zhǎng)度(長(zhǎng)軸方向的尺寸)相對(duì)于截面直徑(連結(jié)截面輪廓的任意兩點(diǎn)而得的線段中最大的線段長(zhǎng)度)之比(縱橫比)為I. 01以上且20以下。在板狀粒狀的反磁性物質(zhì)中，連結(jié)寬面的輪廓的任意兩點(diǎn)而得到的線段中最大線段的長(zhǎng)度相對(duì)于垂直于寬面的方向的尺寸之比(縱橫比)優(yōu)選為1.01以上且20以下。具有上述縱橫比的粒子狀的反磁性物質(zhì)在復(fù)合結(jié)構(gòu)體的規(guī)定方向上賦予更高的導(dǎo)熱性。柱狀粒子或板狀粒子的反磁性物質(zhì)具體而言為由石墨構(gòu)成的粒子。上述粒子原本被提供作為柱狀粒子或板狀粒子，因此，優(yōu)選在復(fù)合結(jié)構(gòu)體中對(duì)所需方向賦予導(dǎo)熱各向異性時(shí)使用?；蛘?，柱狀粒子或板狀粒子的反磁性物質(zhì)可以是將金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、汞(Hg)、或鉍(Bi)加工成這種形狀的物質(zhì)。(樹脂)在復(fù)合結(jié)構(gòu)體中，樹脂覆蓋反磁性物質(zhì)層的表面的至少一部分，且具有確保該一部分的絕緣性的作用。只要具有所需的絕緣性，樹脂可以任意地使用公知的物質(zhì)。具體而言，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)、聚乙烯醇縮醛(PVA)、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、酚醛樹脂、硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂、尿素樹脂、不飽和聚酯樹脂、或己二烯鈦酸酯樹脂形成樹脂層。樹脂層優(yōu)選為熱硬化性樹脂硬化而成的層。其原因在于，熱硬化性樹脂直到因熱而硬化為止具有流動(dòng)性，因此，在以后述的方法制造復(fù)合結(jié)構(gòu)體時(shí)，容易在模具內(nèi)利用磁場(chǎng)移動(dòng)及/或再配置反磁性物質(zhì)。此外，熱硬化性樹脂通常具有高的耐熱性和優(yōu)良的散熱性，另外還表現(xiàn)出高的電絕緣性。具體而言，熱硬化性樹脂為環(huán)氧樹脂、尿素樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯(PU)以及己二烯鈦酸酯樹脂。特別是，環(huán)氧樹脂由于流動(dòng)性、絕緣性及耐藥性優(yōu)良，因此，優(yōu)選用作熱硬化性樹脂。(樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體)
本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)體是使用前述的反磁性物質(zhì)和樹脂并利用后述的方法制造的。本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)體例如具有圖1(a)所示的剖面或圖2(a)所示的剖面，具有圖1(b)所示的外觀或圖2(b)所示的外觀。圖I (a)、(b)及圖2(a)、(b)的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10,20均為具有寬敞的主表面和與主表面的尺寸相比具有刻意小尺寸的側(cè)面的片狀，兩個(gè)主表面被樹脂層14覆蓋。在此，兩個(gè)主表面是指反磁性物質(zhì)層12的兩個(gè)平行對(duì)置的表面。在圖1(a)、(b)的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10中，反磁性物質(zhì)層12的側(cè)面全部被樹脂層14覆蓋。在圖2(a)、(b)的復(fù)合結(jié)構(gòu)體20中，除反磁性物質(zhì)層12的兩個(gè)主表面之外，與主表面垂直的四個(gè)側(cè)面中的三個(gè)側(cè)面也被樹脂層14覆蓋(即，五個(gè)表面被覆蓋)，一個(gè)側(cè)面(第一側(cè)面)露出。在此，反磁性物質(zhì)層12為上述的反磁性物質(zhì)，樹脂層14為上述的樹脂。如圖1(a)、(b)及圖2(a)、(b)所示，本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、20具有反磁性物質(zhì)層12的全部或一部分的側(cè)面被樹脂層14覆蓋的結(jié)構(gòu)。通常，片狀的層疊結(jié)構(gòu)體具有在在側(cè)面各層露出的結(jié)構(gòu)。相對(duì)于此，本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)體由后述的方法制造，從而能夠利用樹脂形成其側(cè)面。因此，本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)體為還能夠確保側(cè)面的絕緣性的結(jié)構(gòu)。在圖1(a)、(b)及圖2(a)、(b)所示的片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、20中，明確規(guī)定出反磁性物質(zhì)層12的主表面及側(cè)面，另外，明確規(guī)定出復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、20的主表面及側(cè)面。然而，在實(shí)際得到的片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、20中，各層的輪廓未必為直線，有時(shí)整體彎曲或帶圓角。這種片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體也包含在反磁性物質(zhì)層整體具有可被視為兩個(gè)主表面和四個(gè)側(cè)面的面且復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、20整體視作片狀的情況下的圖1(a)、(b)及圖2(a)、(b)所示的片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、20中。在片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、20中，片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、20整體的厚度T為例如10 μ m以上且250 μ m以下。反磁性物質(zhì)層12的厚度tl為例如O. 5 μ m以上且150 μ m以下。樹脂層14的厚度t2(覆蓋反磁性物質(zhì)層12的一個(gè)面的層的厚度)為例如4.5μπι以上且100 μ m以下。片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、20的整體的厚度T以及各層的厚度(tl、t2)可以通過在后述的制造方法中調(diào)節(jié)模具的尺寸來調(diào)節(jié)。從而，在使用粒子狀的反磁性物質(zhì)的情況下，可以使反磁性物質(zhì)層12的厚度tl小于O. I μ m。另外，同樣地，可以使樹脂層14的厚度t2小于ΙΟμπι。需要說明的是，在使用片狀的樹脂的情況下，從處理樹脂的觀點(diǎn)出發(fā)，難以使片狀的樹脂的厚度小于10 μ m。在圖1(a)及圖2(a)中，記載了樹脂層14在任一部位都具有相同厚度t2的形式，但本發(fā)明的片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體可以為在一個(gè)方式下樹脂層厚度不同的結(jié)構(gòu)。例如，可以為如下結(jié)構(gòu)，即，在兩個(gè)主表面中，一側(cè)(例如，圖1(a)中為上側(cè))的樹脂層的厚度比另一側(cè)(例如，圖I (a)中下側(cè))的樹脂層的厚度大。對(duì)于樹脂層的厚度在兩側(cè)不同的復(fù)合結(jié)構(gòu)體而言，例如，樹脂層的厚度大的一側(cè)作為絕緣耐壓更高的一側(cè)在半導(dǎo)體裝置中位于接近元件的一側(cè)，從而能夠提高與元件接近的一側(cè)的絕緣耐壓?；蛘?，如圖7Cc)所示，在利用后述的方法制造復(fù)合結(jié)構(gòu)體之際，通過使模具內(nèi)的磁場(chǎng)的強(qiáng)弱變化，從而可以使樹脂層的厚度變化。例如，通過使接近元件一側(cè)的模具內(nèi)的磁場(chǎng)變?nèi)?，從而能夠提高接近元件一?cè)的絕緣耐壓。
由于反磁性物質(zhì)層12與樹脂層14 一體成形，因此，在復(fù)合結(jié)構(gòu)體中，反磁性物質(zhì)層12和樹脂層14的界面無間隙地密接。在反磁性物質(zhì)層12由粒子構(gòu)成的情況下，粒子集合而形成層。在以后述的方法制造復(fù)合結(jié)構(gòu)體時(shí)，在粒子集合的過程中，有時(shí)樹脂未完全與粒子分離，而樹脂進(jìn)入反磁性物質(zhì)層12的內(nèi)部，有時(shí)在粒子和粒子之間形成薄膜。在反磁性物質(zhì)層12由粒子構(gòu)成的情況下，粒子凝集而構(gòu)成一個(gè)大的粒子，有時(shí)在該大的粒子與粒子之間形成樹脂膜。在本發(fā)明中，包含這種膜的層也包含于反磁性物質(zhì)層12中。在反磁性物質(zhì)層12為由柱狀粒子或板狀粒子構(gòu)成的情況下，在以后述的方法制造復(fù)合結(jié)構(gòu)體時(shí)，通過控制施加磁場(chǎng)的方向，能夠使柱狀粒子的長(zhǎng)軸或板狀粒子的寬面沿磁場(chǎng)方向排列。由反磁性物質(zhì)構(gòu)成的柱狀粒子及板狀粒子分別在長(zhǎng)軸方向及面方向上表現(xiàn)出更高的導(dǎo)熱性。從而，只要使所述方向與例如片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體的厚度方向平行，即可獲得厚度方向上的導(dǎo)熱性高的具有導(dǎo)熱各向異性的復(fù)合結(jié)構(gòu)體。在使用兩種以上的物質(zhì)構(gòu)成且他們的比重不同的反磁性物質(zhì)的情況下，比重大的反磁性物質(zhì)容易位于鉛直下側(cè)。因此，例如，當(dāng)作為反磁性物質(zhì)組合使用鉍和石墨時(shí)，鉍的比重比石墨的比重大，因此，可以想到的是，能夠利用一方的表面與另一方的表面獲得反磁性物質(zhì)的組成不同的層疊結(jié)構(gòu)的反磁性物質(zhì)層12。接下來，以制造復(fù)合結(jié)構(gòu)體10的方法為例使用圖3及圖4(a) (C)對(duì)本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)體的制造方法進(jìn)行說明。在此，對(duì)作為反磁性物質(zhì)層12使用粒子狀的石墨、作為樹脂層14使用熱硬化性樹脂而形成負(fù)荷結(jié)構(gòu)體的方法進(jìn)行說明。圖4(a)表示使用轉(zhuǎn)送成形的模具30。首先，如圖4(a)所示那樣配置模具30(圖3的步驟S01)。在圖4(a)中，模具30閉合，在內(nèi)部形成的型腔(空間)的形狀及尺寸決定制造的復(fù)合結(jié)構(gòu)體的形狀及尺寸。在模具30閉合的狀態(tài)下規(guī)定兩個(gè)平行對(duì)置的內(nèi)側(cè)表面(圖中為上下方向的面)。在此，兩個(gè)平行對(duì)置的內(nèi)側(cè)表面為形成所成型的復(fù)合結(jié)構(gòu)體的兩個(gè)主表面的表面。模具30由磁性體形成，通過施加來自未圖示的電源的電流而能夠向模具30的型腔內(nèi)施加磁場(chǎng)。作為形成模具30的磁性體可以使用例如氧化鐵、氧化鉻、鈷鐵氧體或無定形合金。從注入口 30a向模具30的型腔內(nèi)導(dǎo)入熱硬化性的樹脂24及反磁性物質(zhì)22的混合物25 (圖4 (b)、圖3的步驟S02)。需要說明的是，樹脂24為硬化前的物質(zhì)，樹脂24和反磁性物質(zhì)22的混合物25具有流動(dòng)性。在混合物25中，反磁性物質(zhì)22的粒子分散在液狀的樹脂24中。向模具30導(dǎo)入混合物25是在使用適當(dāng)?shù)闹?未圖示)施加壓力的情況下實(shí)施的。在混合物25充滿模具30的型腔后，進(jìn)一步將規(guī)定的壓力保持例如90 180秒(保壓)，從而對(duì)模具30內(nèi)的混合物25施加壓力。規(guī)定的壓力為例如IOOkgf (9. 8MPa)。在向模具30的型腔內(nèi)注入混合物25并進(jìn)行保壓的期間，向模具30施加電流而對(duì)型腔內(nèi)的反磁性物質(zhì)22施加磁場(chǎng)(圖3的步驟S03)。對(duì)反磁性物質(zhì)22施加磁場(chǎng)的結(jié)果是，反磁性物質(zhì)22向遠(yuǎn)離模具30的內(nèi)側(cè)表面的方向均等地移動(dòng)(圖3的步驟S04)，與此相伴，樹脂24被向與模具30的內(nèi)側(cè)表面接近的方向擠出。其結(jié)果是，如圖4(c)所示，獲得樹脂24內(nèi)包有層狀的反磁性物質(zhì)22的結(jié)構(gòu)。施加磁場(chǎng)期間的磁通密度為例如O. 5T以上，優(yōu)選為IOT以上。接下來，通過對(duì)混合物25提供熱量而使熱硬化性樹脂即樹脂24硬化而變化為樹脂層14(圖3的步驟S05)。另外，反磁性物質(zhì)22成為反磁性物質(zhì)層12。然后，停止向模具30施加電流(圖3的步驟S06)，從而停止向型腔內(nèi)施加磁場(chǎng)。通過上述步驟，如圖4(d)所示，制造反磁性物質(zhì)層12的表面被樹脂層14覆蓋的本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10，打開模具30·脫模取出復(fù)合結(jié)構(gòu)體10(圖3的步驟S07)。在此，由于模具30的內(nèi)側(cè)表面整體由磁性體構(gòu)成，因此，反磁性物質(zhì)22以遠(yuǎn)離模具30的內(nèi)側(cè)表面整體的方式移動(dòng)，其結(jié)果是，能夠制造反磁性物質(zhì)層12的表面整體被樹脂·層14覆蓋的復(fù)合結(jié)構(gòu)體10。需要說明的是，如圖2(a)、(b)所示，在制造反磁性物質(zhì)層12在第一側(cè)面露出的復(fù)合結(jié)構(gòu)體20的情況下，由磁性體以外的材料形成與第一側(cè)面相接的模具30的部分，從而不對(duì)該第一側(cè)面施加磁場(chǎng)。在由片狀的反磁性物質(zhì)22形成反磁性物質(zhì)層12的情況下，預(yù)先在如圖4 (a)所示的模具30的型腔內(nèi)配置反磁性物質(zhì)22，然后，將樹脂24注入型腔內(nèi)。S卩，將圖3的步驟S02分成兩個(gè)流程來進(jìn)行。在此，對(duì)使用磁性體構(gòu)成的模具30的制造方法的例子進(jìn)行說明。然而，只要能夠在本發(fā)明的目標(biāo)模具內(nèi)形成磁場(chǎng)，可以不使用由磁性體構(gòu)成的模具30，而使用施加磁場(chǎng)的其他機(jī)構(gòu)。在該情況下，在與需要由樹脂層覆蓋的反磁性物質(zhì)層的表面對(duì)應(yīng)的部位以使反磁性物質(zhì)遠(yuǎn)離模具的內(nèi)側(cè)表面的方式施加磁場(chǎng)。施加磁場(chǎng)的機(jī)構(gòu)可以為產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，或者可以為內(nèi)置或安裝于模具中的磁鐵。在模具30內(nèi)形成的磁場(chǎng)的強(qiáng)度可以不均，例如，可以一部分的磁場(chǎng)強(qiáng)度比其他部分強(qiáng)。在該情況下，在形成比其他部分強(qiáng)的磁場(chǎng)的區(qū)域，由于反磁性物質(zhì)22以進(jìn)一步遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)的方式移動(dòng)，因此樹脂層14的厚度變厚。例如，如圖7(a)所示，當(dāng)將由模具30形成的型腔分成三個(gè)部分(30b、30c、30d)時(shí)，如圖7(b)所示，以在中央部分30c施加更強(qiáng)的磁場(chǎng)、在兩端部分30b、30d施加更弱的磁場(chǎng)的方式施加電流時(shí),如圖7 (c)所不,對(duì)于混合物25而言中央部分30c處產(chǎn)生反磁性物質(zhì)22厚度變薄且樹脂24的厚度變厚的形態(tài)。因此，在使樹脂24硬化而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)體11中，如圖7(d)所示，在中央部分30c使樹脂層14的厚度變厚，在兩端部分30b、30d使反磁性物質(zhì)層12的厚度變厚。由于例如在模具30的所需部位設(shè)置電氣配線來產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此磁場(chǎng)的強(qiáng)弱通過使施加在該電氣配線的電流值強(qiáng)弱來控制。如前所述，反磁性物質(zhì)層12可以由柱狀或板狀粒子形成。在該情況下，在向模具30內(nèi)形成磁場(chǎng)之際，優(yōu)選以柱狀粒子的長(zhǎng)軸或板狀粒子的寬面與所需方向平行的方式控制磁場(chǎng)的方向。例如，當(dāng)以磁場(chǎng)的方向與復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、11的厚度方向平行的方式施加磁場(chǎng)時(shí)，柱狀粒子的長(zhǎng)軸或板狀粒子的寬面與復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、11的厚度方向平行。與復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、11的厚度方向平行的方向的磁場(chǎng)以通過對(duì)配置于模具30的電氣配線施加電流而產(chǎn)生所需磁場(chǎng)的方式來形成。例如，在圖4中，當(dāng)從模具30所規(guī)定的兩個(gè)平行對(duì)置的內(nèi)側(cè)表面(上下方向的面)分別施加磁場(chǎng)時(shí)，在模具30的內(nèi)側(cè)表面分別設(shè)置平行的電氣配線，通過對(duì)該電氣配線施加電流而產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而形成與復(fù)合結(jié)構(gòu)體10、11的厚度方向平行的方向的磁場(chǎng)。復(fù)合結(jié)構(gòu)體的成形方法并不限于轉(zhuǎn)送成形，可以為射出成形或壓縮成形等其他成形方法。例如，在樹脂24為熱塑性樹脂的情況下，可以通過射出成形方法來成形?；蛘撸瑥?fù)合結(jié)構(gòu)體的成形方法可以為壓縮成形法。在使用任一成形方法時(shí)，在由粒子形成反磁性物質(zhì)層12的情況下，當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，為使粒子狀的反磁性物質(zhì)22能夠移動(dòng)，需要樹脂24具有流動(dòng)性。另外，當(dāng)將熱塑性樹脂射出成形時(shí)，由于在其周圍產(chǎn)生毛刺，因此需要將模具30的上下間隙(clearance)設(shè)為5 μ m以下。以上，對(duì)片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體及其制造方法進(jìn)行了說明。片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體可以稱為層疊結(jié)構(gòu)體。片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體尤其適合用于半導(dǎo)體裝置。需要說明的是，片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體并不局限于圖示的結(jié)構(gòu)，例如，可以構(gòu)成為反磁性物質(zhì)層12的至少一個(gè)主表面和至 少兩個(gè)側(cè)面被樹脂層覆蓋。根據(jù)本發(fā)明的制造方法，能夠容易地獲得反磁性物質(zhì)層12的至少三個(gè)表面被樹脂層14覆蓋的結(jié)構(gòu)。復(fù)合結(jié)構(gòu)體并不局限于片狀的結(jié)構(gòu)，例如，可以為具有厚度尺寸比較大的長(zhǎng)方體或立方體的形狀?；蛘?，可以應(yīng)用本發(fā)明獲得具有在內(nèi)部具有反磁性物質(zhì)層12的其他形狀(例如球狀、圓柱狀或其他立體形狀)的結(jié)構(gòu)體。通過在施加磁場(chǎng)的同時(shí)使用模具30來成形，能夠獲得反磁性物質(zhì)層12的表面的一部分或全部被樹脂層14覆蓋的任意形狀的樹脂成形體。例如，只要是成形球狀體的模具，即可獲得內(nèi)置有球狀的反磁性物質(zhì)層12的球狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體。在不是片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體中，也存在反磁性物質(zhì)層12不是矩形或薄膜形式的情況，但這種形狀或形式的結(jié)構(gòu)也適當(dāng)包含于本說明書所指的“反磁性物質(zhì)層”中。(半導(dǎo)體裝置)對(duì)于如此獲得的復(fù)合結(jié)構(gòu)體而言，由于利用絕緣層即樹脂層14覆蓋反磁性物質(zhì)層12的表面的至少一部分，因此能夠作為半導(dǎo)體裝置的部件使用。在反磁性物質(zhì)層12由石墨構(gòu)成的情況下，反磁性物質(zhì)層12具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，因此，復(fù)合結(jié)構(gòu)體優(yōu)選用作散熱構(gòu)件(例如，散熱塊或散熱片)。另外，反磁性物質(zhì)22具有反射電磁波的性質(zhì)，其放置在規(guī)定方向的磁場(chǎng)時(shí)，在消除該磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)。由此，復(fù)合結(jié)構(gòu)體發(fā)揮構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的元件或降低從部件發(fā)生的電磁波的作用。圖5表示裝入本發(fā)明的復(fù)合結(jié)構(gòu)體的電源組件的一例的剖面。圖5所示的電源組件40包括電力元件42及驅(qū)動(dòng)元件44，它們安裝于金屬制引線框的沖模墊(die pad)46上。電力元件42及驅(qū)動(dòng)元件44通過導(dǎo)線連接。在安裝有電力元件42的沖模墊46上通過導(dǎo)電性膏劑48安裝有本發(fā)明的片狀的復(fù)合結(jié)構(gòu)體50。導(dǎo)電性膏劑48為將導(dǎo)電性粒子分散于樹脂中的膏劑，發(fā)揮將從電力元件42放出的熱向復(fù)合結(jié)構(gòu)體50轉(zhuǎn)移的作用。電源組件40及裝入其的電力半導(dǎo)體為半導(dǎo)體裝置的一例。復(fù)合結(jié)構(gòu)體50為導(dǎo)熱性高的金屬或石墨，包括反磁性物質(zhì)層52，因此作為散熱構(gòu)件發(fā)揮作用，使電力元件42產(chǎn)生的熱量向外部散出，從而降低因熱導(dǎo)致的半導(dǎo)體裝置的劣化及故障等，能夠提高可靠性及壽命。復(fù)合結(jié)構(gòu)體50的樹脂層54作為絕緣層發(fā)揮作用，防止電流流入反磁性物質(zhì)層52。另外，由于復(fù)合結(jié)構(gòu)體50反射電磁波，因此產(chǎn)生與電力元件42發(fā)生的磁場(chǎng)反向的磁場(chǎng)，減弱因電力元件42的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度。與電力元件42 —起使用的驅(qū)動(dòng)元件44因受到電磁波的影響而容易產(chǎn)生不必要的電信號(hào)(即、電磁噪音)。電磁噪音會(huì)導(dǎo)致電源組件40的誤動(dòng)作等，因而不優(yōu)選。復(fù)合結(jié)構(gòu)體50可發(fā)揮降低這種電磁噪音的作用。尤其是在復(fù)合結(jié)構(gòu)體50中，在反磁性物質(zhì)層52由反磁性高的鉍或由鉍覆蓋了表面的其他反磁性物質(zhì)構(gòu)成的情況下，能夠進(jìn)一步降低電磁噪音。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體例如構(gòu)成具有高導(dǎo)熱性等的石墨等反磁
性物質(zhì)構(gòu)成的層，且其表面具有絕緣性，從而作為半導(dǎo)體裝置的散熱構(gòu)件是有用的。
權(quán)利要求
1.一種樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，其包括 反磁性物質(zhì)層； 覆蓋所述反磁性物質(zhì)層的表面的至少一部分的樹脂層， 所述反磁性物質(zhì)層為反磁性物質(zhì)的粒子集合而成的層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，其特征在干， 所述反磁性物質(zhì)層具有平行的兩個(gè)表面以及與所述兩個(gè)表面垂直的ー個(gè)或多個(gè)側(cè)面， 所述樹脂層覆蓋所述兩個(gè)表面和所述ー個(gè)或所述多個(gè)側(cè)面中的至少ー個(gè)側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，其特征在干， 在與樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的厚度方向垂直的方向上，所述反射物質(zhì)層的中央部的厚度薄， 在與樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的厚度方向垂直的方向上，所述樹脂層的中央部的厚度厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，其特征在于， 所述樹脂層具有小于10 y m的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，其特征在干， 所述反磁性物質(zhì)的粒子為柱狀粒子或板狀粒子， 在所述反磁性物質(zhì)層中，所述柱狀粒子的長(zhǎng)軸或所述板狀粒子的寬面沿與樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的厚度方向平行的方向取向。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，其特征在干， 所述反磁性物質(zhì)為石墨。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，其特征在干， 所述反磁性物質(zhì)為鉍或由鉍覆蓋了表面的物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，其特征在于， 所述樹脂層為熱硬化性樹脂硬化而成的層。
9.一種半導(dǎo)體裝置，其包括作為散熱構(gòu)件的權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體。
10.一種樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的制造方法，其中， 將反磁性物質(zhì)的粒子和樹脂配置在模具內(nèi)，并對(duì)配置在所述模具內(nèi)的所述反磁性物質(zhì)施加磁場(chǎng)，在使所述反磁性物質(zhì)向遠(yuǎn)離所述模具的內(nèi)側(cè)表面的至少一部分的方向移動(dòng)后， 使所述樹脂在所述模具內(nèi)硬化而制造復(fù)合結(jié)構(gòu)體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于， 所述反磁性物質(zhì)為柱狀粒子或板狀粒子，移動(dòng)所述反磁性物質(zhì)而使所述柱狀粒子的長(zhǎng)軸或所述板狀粒子的寬面沿與所述磁場(chǎng)的方向平行的方向取向。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在干， 所述模具為磁性體， 向配置在所述模具內(nèi)的所述反磁性物質(zhì)施加通過對(duì)所述模具施加電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
13.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在干， 利用權(quán)利要求10 12中任一項(xiàng)所述的制造方法制造樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，將所述樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體作為 散熱構(gòu)件密封而制造半導(dǎo)體裝置。
全文摘要
一種由導(dǎo)熱性及/或?qū)щ娦詢?yōu)良的物質(zhì)和樹脂構(gòu)成的樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體，其能夠良好地將兩者接合，且能夠減小樹脂構(gòu)成的層的厚度。通過如下的制造樹脂-反磁性物質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)體的方法獲得由反磁性物質(zhì)層(12)和樹脂層(14)構(gòu)成的樹脂-反磁性物質(zhì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)體(10)。在該方法中，通過將反磁性物質(zhì)(22)的粒子和樹脂(24)配置在模具(30)內(nèi)，并對(duì)配置在模具(30)內(nèi)的反磁性物質(zhì)(22)施加磁場(chǎng)，在使反磁性物質(zhì)(22)向從模具(30)的內(nèi)側(cè)表面的至少一部分離開的方向移動(dòng)后，在模具(30)內(nèi)使樹脂(24)硬化。
文檔編號(hào)H01L23/373GK102956578SQ20121030161
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者南尾匡紀(jì), 氏原大介, 和田浩 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社