本發(fā)明涉及導熱片和半導體裝置。

背景技術：

在對半導體芯片進行模制而得到的封裝結構中，為了防止因半導體芯片的發(fā)熱而引起的故障，要求提高散熱特性。作為提高散熱特性的方法，通常將在半導體芯片中產生的熱量釋放至冷卻部件。搭載半導體芯片的部件與冷卻部件通過導熱性高的導熱部件而接合。

作為該導熱部件的材料，廣泛利用導熱片，該導熱片的結構為在樹脂中包含導熱性填料。專利文獻1和專利文獻2中，記載有這種導熱片的例子。

專利文獻1中，記載有一種導熱性成形體，其通過對含有高分子基質材料和碳粉末的導熱性高分子組合物進行成形而形成，其中，該碳粉末通過對在主鏈上具有芳香環(huán)的高分子材料進行熱處理使其石墨化而得到。另外，專利文獻2中，記載有含有環(huán)氧樹脂單體、酚醛清漆樹脂和無機填充材料的樹脂組合物。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2002-363421號公報

專利文獻2：國際公開第2011/040416號小冊子

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術問題

對于隔著導熱部件設置有散熱部件的半導體裝置，要求提高在高溫環(huán)境下使用時的穩(wěn)定性。然而，專利文獻1和專利文獻2中所記載的技術中，很難得到充分的穩(wěn)定性。

用于解決技術問題的手段

根據(jù)本發(fā)明，提供一種導熱片，其包含熱固性樹脂和分散在所述熱固性樹脂中的填充材料，其特征在于，通過以下的步驟(a)～(d)測定的所述導熱片的固化體的高溫保管穩(wěn)定率Q₁為0.7以上1.0以下：

(a)測定所述固化體的厚度方向上的導熱率，將所得到的測定值設為λ₀，

(b)將所述固化體在200℃的環(huán)境下保管24小時，

(c)測定按步驟(b)進行保管后的上述固化體的厚度方向上的導熱率，將所得到的測定值設為λ₁，

(d)計算出Q₁＝λ₁/λ₀。

另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導體裝置，其具備：導熱部件；與所述導熱部件的一個表面接合的半導體芯片；與所述導熱部件的與所述一個表面相反的一側的表面接合的金屬部件；和將所述導熱部件、所述半導體芯片和所述金屬部件密封的密封部件，所述導熱部件由上述的導熱片形成。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提高半導體裝置在高溫環(huán)境下使用時的穩(wěn)定性。

附圖說明

上述的目的和其他的目的、特征和優(yōu)點，通過以下說明的優(yōu)選實施方式和附隨于其的以下的附圖將進一步明確。

圖1為本實施方式所涉及的半導體裝置的示意性截面圖。

圖2為表示本實施方式所涉及的半導體裝置的變形例的示意性截面圖。

具體實施方式

以下，利用附圖來對實施方式進行說明。另外，所有附圖中，對相同的構成要件賦予相同的符號，并適當省略說明。

本實施方式所涉及的導熱片包含熱固性樹脂和分散在上述熱固性樹脂中的填充材料。另外，通過以下的步驟(a)～(d)測定的導熱片的固化體的高溫保管穩(wěn)定率Q₁為0.7以上1.0以下：

(a)測定上述固化體的厚度方向上的導熱率，將所得到的測定值設為λ₀，

(b)將上述固化體在200℃的環(huán)境下保管24小時，

(c)測定按步驟(b)進行保管后的所述固化體的厚度方向上的導熱率，將所得到的測定值設為λ₁，

(d)計算出Q₁＝λ₁/λ₀。

半導體裝置中，例如通過隔著導熱部件來設置散熱部件，使在裝置內部產生的熱量有效地散發(fā)至外部，其中，該導熱部件是使用使導熱片固化而得到的固化體形成的。由此，抑制由半導體元件等的特性變化引起的故障，提高了半導體裝置的穩(wěn)定性。

另一方面，對于用于車載用途等的半導體裝置，要求將嚴酷的高溫環(huán)境下的故障率抑制到非常低的水平，使其穩(wěn)定性提高到更高的高度。然而，尤其是在150℃以上的高溫環(huán)境下，很難實現(xiàn)具有充分的穩(wěn)定性的半導體裝置。本發(fā)明人對在高溫環(huán)境下半導體裝置的穩(wěn)定性降低的主要原因進行了深入研究。其結果，新發(fā)現(xiàn)了高溫環(huán)境下的半導體裝置的穩(wěn)定性降低是因為：由于賦予高溫的熱歷史，導熱部件的導熱率降低，由此，導致對從半導體裝置內部產生的熱量的散熱效率降低。

本實施方式中，根據(jù)這樣的見解，將導熱片的固化體在200℃下保管24小時前后的導熱率的比設定為高溫保管穩(wěn)定率，將該高溫保管穩(wěn)定率控制在一定的范圍內。根據(jù)本實施方式，能夠將導熱片的固化體的高溫保管穩(wěn)定率Q₁(＝λ₁/λ₀)控制在0.7以上1.0以下。由此，能夠提高半導體裝置在高溫環(huán)境下使用時的穩(wěn)定性。

以下，對本實施方式所涉及的導熱片和半導體裝置進行詳細說明。

首先，對本實施方式所涉及的導熱片進行說明。

本實施方式中，導熱片尤其是指B階狀態(tài)的導熱片。將導熱片應用于半導體封裝件并使其固化而得到的固化體，在半導體封裝件內作為導熱部件發(fā)揮作用。

使導熱片固化而得到的導熱部件例如設置在半導體芯片等發(fā)熱體或搭載該發(fā)熱體的引線框等基板與構成散熱片等散熱部件的金屬板之間。由此，能夠使由上述發(fā)熱體產生的熱量有效地散發(fā)至半導體封裝件的外部。

作為應用本實施方式所涉及的導熱片的半導體封裝件的一個例子，可舉出具備以下部件的半導體封裝件：導熱部件；與上述導熱部件的一個表面接合的半導體芯片；與上述導熱部件的與上述一個表面相反的一側的表面接合的金屬部件；和將上述導熱部件、上述半導體芯片和上述金屬部件密封的密封部件。在此，作為上述導熱部件，可使用通過使導熱片固化而得到的固化體。

導熱片的平面形狀并無特別限定，能夠根據(jù)散熱部件和發(fā)熱體等的形狀適當選擇，例如能夠為矩形。導熱片的膜厚例如為50μm以上500μm以下。由此，能夠在提高機械強度和耐熱性的同時將來自發(fā)熱體的熱量更有效地傳遞至散熱部件。

導熱片通過以下的步驟(a)～(d)測定的固化體的高溫保管穩(wěn)定率Q₁為0.7以上1.0以下。

(a)測定上述固化體的厚度方向上的導熱率，將所得到的測定值設為λ₀，

(b)將上述固化體在200℃的環(huán)境下保管24小時，

(c)測定按步驟(b)進行保管后的上述固化體的厚度方向上的導熱率，將所得到的測定值設為λ₁，

(d)計算出Q₁＝λ₁/λ₀。

在此，導熱片的固化體是指使導熱片在180℃、1小時的條件下熱固化而得到的固化物。以下，在與高溫保管穩(wěn)定率Q₂和高溫保管穩(wěn)定率Q₃的計算方法有關的記載中相同。

通過使高溫保管穩(wěn)定率Q₁為上述下限值以上，即使在高溫環(huán)境下長時間保管或使用的情況下，也能夠充分維持導熱片的固化體的導熱率。由此，能夠提高半導體裝置在高溫環(huán)境下使用或保管時的穩(wěn)定性。另外，還能夠抑制由賦予高溫的熱歷史而導致的導熱片的絕緣擊穿。另外，高溫保管穩(wěn)定率Q₁的上限值并無特別限定，例如能夠為1.0。本實施方式中，高溫保管穩(wěn)定率Q₁并無特別限定，從更有效地提高高溫環(huán)境下的半導體裝置的穩(wěn)定性的觀點考慮，例如優(yōu)選為0.75以上，更優(yōu)選為0.8以上，進一步優(yōu)選為0.9以上。

另外，導熱片的固化體的導熱率λ₁和導熱率λ₀均為在25℃下測定的值。另外，導熱片的固化體的導熱率例如能夠通過激光閃光法測定。

本實施方式中，導熱率λ₀的上限值并無特別限定，例如能夠為50W/m·K。本實施方式中，從更有效的提高高溫環(huán)境下的半導體裝置的穩(wěn)定性的觀點考慮，導熱率λ₀優(yōu)選為8W/m·K以上，更優(yōu)選為10W/m·K以上，進一步優(yōu)選為11W/m·K以上，更進一步優(yōu)選為12W/m·K以上。

另外，導熱片的固化體的導熱率λ₁并無特別限定，例如優(yōu)選為6W/m·K以上，更優(yōu)選為7W/m·K以上，進一步優(yōu)選為8W/m·K以上，更進一步優(yōu)選為9W/m·K以上。由此，能夠更有效地提高半導體裝置的穩(wěn)定性。另外，導熱率λ₁(25℃)的上限值并無特別限定，例如能夠為30W/m·K。

導熱片的固化體的導熱率λ₁和導熱率λ₀以及根據(jù)它們計算出的高溫保管穩(wěn)定率Q₁，能夠通過適當調節(jié)構成導熱片的各成分的種類和配合比例以及導熱片的制作方法來控制。本實施方式中，作為用于對導熱率λ₁、導熱率λ₀和高溫保管穩(wěn)定率Q₁進行控制的因素，尤其可舉出適當選擇熱固性樹脂(A)和填充材料(B)的種類、適當選擇構成用于形成導熱片的樹脂清漆的溶劑、在特定條件下進行熱固性樹脂(A)和填充材料(B)的混煉、包含對導熱片施加壓縮壓力的步驟等。

本實施方式中，通過以下的步驟(e)～(h)測定的固化體的高溫保管穩(wěn)定率Q₂例如為0.7以上1.0以下。

(e)測定上述固化體在25℃下的儲存彈性模量，將所得到的測定值設為E'₀，

(f)將上述固化體在200℃的環(huán)境下保管24小時，

(g)測定按步驟(f)進行保管后的上述固化體在25℃下的儲存彈性模量，將所得到的測定值設為E'₁，

(h)計算出Q₂＝E'₁/E'₀。

通過使高溫保管穩(wěn)定率Q₂為上述下限值以上，即使在高溫環(huán)境下長時間保管或使用的情況下，也能夠充分維持導熱片的機械強度。另一方面，通過使高溫保管穩(wěn)定率Q₂為上述上限值以下，即使在高溫環(huán)境下長時間保管或使用的情況下，也能夠充分維持對來自外部的應力的應力緩和效果。本實施方式中，從維持機械強度和應力緩和效果的觀點考慮，高溫保管穩(wěn)定率Q₂更優(yōu)選為0.8以上1.0以下，尤其優(yōu)選為0.85以上1.0以下。

另外，本實施方式中，通過以下的步驟(i)～(l)測定的固化體的高溫保管穩(wěn)定率Q₃例如為0.7以上1.0以下。

(i)測定上述固化體在25℃下的損失彈性模量，將所得到的測定值設為E″₀，

(j)將上述固化體在200℃的環(huán)境下保管24小時，

(k)測定按步驟(j)進行保管后的上述固化體在25℃下的損失彈性模量，將所得到的測定值設為E″₁，

(l)計算出Q₃＝E″₁/E″₀。

通過使高溫保管穩(wěn)定率Q₃為上述下限值以上，尤其能夠有效地緩和在溫度循環(huán)時產生的應力。另一方面，通過使高溫保管穩(wěn)定率Q₃為上述上限值以下，能夠提高導熱片的膜厚的均勻性，抑制由膜厚的偏差引起的熱應力的偏差。本實施方式中，從使應力緩和和膜厚的均勻性提高的觀點考慮，高溫保管穩(wěn)定率Q₃更優(yōu)選為0.8以上1.0以下，尤其優(yōu)選為0.85以上1.0以下。

另外，導熱片的固化體的儲存彈性模量E'₁和儲存彈性模量E'₀以及損失彈性模量E″₁和損失彈性模量E″₀，例如能夠通過動態(tài)粘彈性測定(DMA(Dynamic Mechanical Analysis))來測定。

另外，導熱片的固化體的儲存彈性模量E'₁和儲存彈性模量E'₀、損失彈性模量E″₁和損失彈性模量E″₀以及根據(jù)它們計算出的高溫保管穩(wěn)定率Q₂和高溫保管穩(wěn)定率Q₃，能夠通過適當調節(jié)構成導熱片的各成分的種類和配合比例以及導熱片的制作方法來控制。

導熱片包含熱固性樹脂(A)和分散在熱固性樹脂(A)中的填充材料(B)。

(熱固性樹脂(A))

作為熱固性樹脂(A)，例如可舉出環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、苯并噁嗪樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、硅樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、氰酸酯樹脂等。作為熱固性樹脂(A)，可以單獨使用這些中的1種，也可以并用2種以上。

作為熱固性樹脂(A)，優(yōu)選環(huán)氧樹脂(A1)。通過使用環(huán)氧樹脂(A1)，能夠提高玻璃化轉變溫度、并且提高導熱片的導熱性。另外，通過使用氰酸酯樹脂，能夠提高玻璃化轉變溫度，因此，能夠提高導熱片的耐熱性。

作為環(huán)氧樹脂(A1)，例如可舉出：雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚E型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、雙酚M型環(huán)氧樹脂(4,4'-(1,3-亞苯基二異亞丙基)雙酚型環(huán)氧樹脂)、雙酚P型環(huán)氧樹脂(4,4'-(1,4-亞苯基二異亞丙基)雙酚型環(huán)氧樹脂)、雙酚Z型環(huán)氧樹脂(4,4'-環(huán)己二烯雙酚型環(huán)氧樹脂)等雙酚型環(huán)氧樹脂；苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、三酚基甲烷型酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、四酚基乙烷型酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、具有稠環(huán)芳香烴結構的酚醛清漆型環(huán)氧樹脂等酚醛清漆型環(huán)氧樹脂；聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂；亞二甲苯型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯芳烷基型環(huán)氧樹脂等芳基亞烷基型環(huán)氧樹脂；萘醚型環(huán)氧樹脂、萘酚型環(huán)氧樹脂、萘二酚型環(huán)氧樹脂、2官能至4官能環(huán)氧型萘樹脂、聯(lián)萘型環(huán)氧樹脂、萘芳烷基型環(huán)氧樹脂等萘型環(huán)氧樹脂；蒽型環(huán)氧樹脂；苯氧基型環(huán)氧樹脂；雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂；降冰片烯型環(huán)氧樹脂；金剛烷型環(huán)氧樹脂；芴型環(huán)氧樹脂等。

作為環(huán)氧樹脂(A1)，可以單獨使用這些中的1種，也可以并用2種以上。

環(huán)氧樹脂(A1)中，從能夠進一步提高所得到的導熱片的耐熱性和絕緣可靠性的觀點考慮，優(yōu)選為選自雙酚型環(huán)氧樹脂、酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂、芳基亞烷基型環(huán)氧樹脂、萘型環(huán)氧樹脂、蒽型環(huán)氧樹脂和雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂中的一種或兩種以上。其中，從提高導熱片的導熱性的觀點考慮，尤其優(yōu)選包含雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂或酚醛清漆型環(huán)氧樹脂。

本實施方式中，作為氰酸酯樹脂，并無特別限定，例如為在分子內具有-OCN基的化合物，且為-OCN基通過加熱進行反應而形成三維網狀結構并固化的樹脂。具體地例示，可舉出1,3-二氰氧基苯、1,4-二氰氧基苯、1,3,5-三氰氧基苯、1,3-二氰氧基萘、1,4-二氰氧基萘、1,6-二氰氧基萘、1,8-二氰氧基萘、2,6-二氰氧基萘、2,7-二氰氧基萘、1,3,6-三氰氧基萘、4,4'-二氰氧基聯(lián)苯、雙(4-氰氧基苯基)甲烷、雙(3,5-二甲基-4-氰氧基苯基)甲烷、2,2-雙(4-氰氧基苯基)丙烷、2,2-雙(3,5-二溴-4-氰氧基苯基)丙烷、雙(4-氰氧基苯基)醚、雙(4-氰氧基苯基)硫醚、雙(4-氰氧基苯基)砜、三(4-氰氧基苯基)亞磷酸酯、三(4-氰氧基苯基)磷酸酯和通過酚醛清漆樹脂與鹵化氰反應得到的氰酸酯類等，也能夠使用通過使這些多官能氰酸酯樹脂中的氰酸酯基團三聚化而形成的具有三嗪環(huán)的預聚物。該預聚物可通過例如將無機酸、路易斯酸等酸、乙醇鈉、叔胺類等堿、碳酸鈉等鹽類作為催化劑使上述的多官能氰酸酯樹脂單體聚合而得到。

本實施方式中，在作為熱固性樹脂使用氰酸酯樹脂(尤其是酚醛清漆型氰酸酯樹脂)的情況下，可以并用環(huán)氧樹脂。

導熱片中所包含的熱固性樹脂(A)的含量可以根據(jù)其目的適當調整，并無特別限定，相對于該導熱片100質量％，優(yōu)選為1質量％以上30質量％以下，更優(yōu)選為2質量％以上28質量％以下，進一步優(yōu)選為5質量％以上20質量％以下。當熱固性樹脂(A)的含量為上述下限值以上時，操作性提高，形成導熱片變得容易。當熱固性樹脂(A)的含量為上述上限值以下時，導熱片的線膨脹系數(shù)和彈性模量進一步提高，導熱片的導熱性進一步提高。

另外，本實施方式中，在將氰酸酯樹脂與環(huán)氧樹脂并用的情況下，氰酸酯樹脂的含量并無特別限定，相對于熱固性樹脂整體，例如優(yōu)選為20質量％以上60質量％以下，更優(yōu)選為30質量％以上50質量％以下。由此，玻璃化轉變溫度得到提高，能夠得到導熱性和耐熱性優(yōu)異的導熱片。

(填充材料(B))

作為填充材料(B)，例如可舉出二氧化硅、氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、碳化硅等。這些可以單獨使用1種，也可以并用2種以上。

本實施方式中，從提高導熱片的固化體的導熱率和基于該導熱率的高溫保管穩(wěn)定率的觀點考慮，作為填充材料(B)，更優(yōu)選包含通過使鱗片狀氮化硼凝聚而形成的二次顆粒。在此，尤其優(yōu)選同時包含鱗片狀氮化硼的一次顆粒和使該一次顆粒凝聚而形成的二次顆粒的方式。

通過使鱗片狀氮化硼凝聚而形成的二次顆粒，例如能夠在利用噴霧干燥法等使鱗片狀氮化硼凝聚之后，對其進行燒制來形成。燒制溫度例如為1500～2500℃。

在使用這樣使鱗片狀氮化硼燒結而得到的二次顆粒的情況下，從提高熱固性樹脂(A)中的填充材料(B)的分散性的觀點考慮，作為熱固性樹脂(A)尤其優(yōu)選使用雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂、酚醛清漆型環(huán)氧樹脂或聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂。

通過使鱗片狀氮化硼凝聚而形成的二次顆粒的平均粒徑例如優(yōu)選為5μm以上180μm以下。由此，能夠實現(xiàn)導熱性與電絕緣性的平衡優(yōu)異的導熱片。

填充材料(B)相對于導熱片整體的含量例如優(yōu)選為65質量％以上90質量％以下，更優(yōu)選為70質量％以上85質量％以下。通過使填充材料(B)的含量為上述下限值以上，能夠更有效地實現(xiàn)導熱片的導熱性和機械強度的提高。另一方面，通過使填充材料(B)的含量為上述上限值以下，能夠提高樹脂組合物的成膜性和操作性，使導熱片的膜厚的均勻性良好。

(固化劑(C))

導熱片，在作為熱固性樹脂(A)使用環(huán)氧樹脂(A1)的情況下，優(yōu)選還包含固化劑(C)。作為固化劑(C)，可使用選自固化催化劑(C-1)和酚類固化劑(C-2)中的1種以上。

作為固化催化劑(C-1)，例如可舉出：環(huán)烷酸鋅、環(huán)烷酸鈷、辛酸錫、辛酸鈷、雙乙酰丙酮鈷(II)和三乙酰丙酮鈷(III)等有機金屬鹽；三乙胺、三丁胺和1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷等叔胺類；2-苯基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2,4-二乙基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基咪唑和2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑等咪唑類；三苯基膦、三對甲苯基膦、四苯基鏻-四苯基硼酸鹽、三苯基膦-三苯基硼烷和1,2-雙-(二苯基膦基)乙烷等有機磷化合物；苯酚、雙酚A和壬基酚等苯酚化合物；乙酸、苯甲酸、水楊酸和對甲苯磺酸等有機酸等；或它們的混合物。作為固化催化劑(C-1)，包括這些物質的衍生物在內可以單獨使用1種，包括這些物質的衍生物在內也可以并用2種以上。

導熱片中所包含的固化催化劑(C-1)的含量并無特別限定，但相對于導熱片100質量％，優(yōu)選為0.001質量％以上1質量％以下。

另外，作為酚類固化劑(C-2)，可舉出：苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、三苯酚甲烷型酚醛清漆樹脂、萘酚酚醛清漆樹脂和氨基三嗪酚醛清漆樹脂等酚醛清漆型酚醛樹脂；萜烯改性酚醛樹脂和雙環(huán)戊二烯改性酚醛樹脂等改性酚醛樹脂；具有亞苯基骨架和/或亞聯(lián)苯基骨架的苯酚芳烷基樹脂、具有亞苯基骨架和/或亞聯(lián)苯基骨架的萘酚芳烷基樹脂等芳烷基型樹脂；雙酚A和雙酚F等雙酚化合物；和甲階酚醛樹脂等，這些物質可以單獨使用1種，也可以并用2種以上。

這些物質中，從提高玻璃化轉變溫度和降低線膨脹系數(shù)的觀點考慮，優(yōu)選酚類固化劑(C-2)為酚醛清漆型酚醛樹脂或甲階酚醛樹脂。

酚類固化劑(C-2)的含量并無特別限定，但相對于導熱片100質量％，優(yōu)選為1質量％以上30質量％以下，更優(yōu)選為3質量％以上20質量％以下，進一步優(yōu)選為5質量％以上15質量％以下。

(偶聯(lián)劑(D))

另外，導熱片可以包含偶聯(lián)劑(D)。偶聯(lián)劑(D)能夠提高熱固性樹脂(A)與填充材料(B)的界面的潤濕性。

作為偶聯(lián)劑(D)，能夠使用通常使用的任何偶聯(lián)劑，具體而言，優(yōu)選使用選自環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑、陽離子硅烷偶聯(lián)劑、氨基硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑和硅油型偶聯(lián)劑中的1種以上的偶聯(lián)劑。

偶聯(lián)劑(D)的添加量依賴于填充材料(B)的比表面積，因此并無特別限定，但相對于填充材料(B)100質量％，優(yōu)選為0.05質量％以上3質量％以下，尤其優(yōu)選為0.1質量％以上2質量％以下。

(苯氧基樹脂(E))

導熱片可以包含苯氧基樹脂(E)。通過包含苯氧基樹脂(E)，能夠進一步提高導熱片的耐彎曲性。另外，通過包含苯氧基樹脂(E)，能夠降低導熱片的彈性模量，能夠提高導熱片的應力緩和力。另外，當包含苯氧基樹脂(E)時，能夠抑制由于由粘度上升引起的流動性降低而產生空隙等。另外，能夠提高導熱片與散熱部件的密合性。通過這些的協(xié)同效應，能夠進一步提高半導體裝置的絕緣可靠性。

作為苯氧基樹脂(E)，例如可舉出具有雙酚骨架的苯氧基樹脂、具有萘骨架的苯氧基樹脂、具有蒽骨架的苯氧基樹脂和具有聯(lián)苯骨架的苯氧基樹脂等。另外，也可使用具有這些骨架中的多種骨架的結構的苯氧基樹脂。

苯氧基樹脂(E)的含量例如相對于導熱片100質量％為3質量％以上10質量％以下。

(其他成分)

在不損害本發(fā)明的效果的范圍內，導熱片可包含抗氧化劑和流平劑等。

本實施方式所涉及的導熱片例如能夠如以下那樣制作。

首先，將上述各成分添加到溶劑中，得到清漆狀的樹脂組合物。本實施方式中，例如在將熱固性樹脂(A)等添加到溶劑中而制作樹脂清漆之后，在該樹脂清漆中加入填充材料(B)并使用攪拌機等進行混煉，由此能夠得到樹脂組合物。由此，能夠使填充材料(B)更均勻地分散在熱固性樹脂(A)中。

作為溶劑，并無特別限定，例如能夠使用甲醇、乙醇、異丙醇、1-丁醇或2-丁醇等醇類溶劑、和/或甲基乙基酮、環(huán)己酮或甲基異丁基酮等酮類溶劑。可以從這些溶劑中使用1種或2種以上。由此，能夠提高導熱片的固化物的導熱率?？赏茢噙@是因為構成樹脂組合物的溶劑的種類與使用該樹脂組合物形成的導熱片中的填充材料(B)的取向性相關。即，可認為這是因為能夠抑制填充材料(B)在導熱片內在面內方向取向，使其更加各向同性地存在。

作為用于上述樹脂組合物的混煉的攪拌機，例如能夠使用自轉公轉真空攪拌機。即，在包含熱固性樹脂(A)的樹脂清漆中添加填充材料(B)并進行預混合之后，使用自轉公轉真空攪拌機以不切斷的方式進行混煉，由此能夠進行脫泡并且使填充材料均勻地分散。由此，能夠提高所得到的導熱片的固化物的高溫保管穩(wěn)定率Q₁。尤其，在作為填充材料(B)使用通過使鱗片狀氮化硼凝聚而形成的二次顆粒的情況下，通過使用自轉公轉真空攪拌機，能夠不破壞該二次顆粒的形狀地進行混煉。由此，能夠更加有效地提高高溫保管穩(wěn)定率Q₁?？赏茢噙@是因為構成樹脂組合物的凝聚氮化硼的形狀與使用該樹脂組合物形成的導熱片中的填充材料(B)的取向性相關。即，可認為這是因為能夠抑制填充材料(B)在導熱片內在面內方向取向，使其更加各向同性地存在。

接著，將上述樹脂組合物成形為片狀而形成樹脂片。本實施方式中，例如能夠通過在基材上涂布清漆狀的上述樹脂組合物之后，對其進行熱處理以使其干燥而得到樹脂片。作為基材，例如可舉出構成散熱部件、引線框、可剝離的載體材料等的金屬箔。另外，用于使樹脂組合物干燥的熱處理，例如在80～150℃、1分鐘～1小時的條件下進行。樹脂片的膜厚例如為50μm以上500μm以下。

接著，使上述樹脂片通過兩個輥之間來對其進行壓縮，由此除去樹脂片內的氣泡。由此可得到導熱片。導熱片的膜厚例如為50μm以上500μm以下。

本實施方式中，通過包含這樣利用輥施加壓縮壓力來除去氣泡的工序，能夠提高導熱片的固化物的導熱率和根據(jù)該導熱率計算出的高溫保管穩(wěn)定率Q₁。可推斷其主要原因為：通過除去氣泡，導熱片內的樹脂成分的密度提高；填充材料(B)中包含的二次凝聚顆粒因壓縮壓力而變形，由此填充材料(B)相對于熱固性樹脂(A)的密合性提高等。

本實施方式中，將導熱片用樹脂組合物例如在180℃下進行1小時的熱處理而得到的固化物的玻璃化轉變溫度，并無特別限定，例如優(yōu)選為180℃以上，更優(yōu)選為190℃以上，進一步優(yōu)選為200℃以上。上述玻璃化轉變溫度的上限值并無特別限定，例如能夠為250℃以下。作為該導熱片的固化體的玻璃化轉變溫度的測定方法，例如，首先，將所得到的導熱片在180℃、1小時的條件下進行固化，由此得到導熱片的固化體。接著，通過DMA(動態(tài)粘彈性測定)測定所得到的固化體的玻璃化轉變溫度(Tg)。

接著，對本實施方式所涉及的半導體裝置進行說明。

圖1為本實施方式所涉及的半導體裝置100的示意性截面圖。另外，以下，為了使說明簡單，有時將半導體裝置100的各構成要件的位置關系(上下關系等)假設為各圖中所示的關系的情形來進行說明。然而，該說明中的位置關系與半導體裝置100的使用時或制造時的位置關系無關。

本實施方式所涉及的半導體裝置100具備：散熱片130；設置在散熱片130的第1面131側的半導體芯片110；粘貼在散熱片130的與第1面131相反的一側的第2面132上的絕緣性的導熱片140；和將半導體芯片110和散熱片130密封的密封樹脂180。作為導熱片140，能夠使用上述的本實施方式所涉及的導熱片。

半導體裝置100，例如除了上述構成以外，還具有導電層120、金屬層150、引線160和金屬線(金屬配線)170。

在半導體芯片110的上表面111形成有未圖示的電極圖案，在半導體芯片110的下表面112形成有未圖示的導電圖案。半導體芯片110的下表面112經由銀膏等導電層120固定在散熱片130的第1面131。半導體芯片110的上表面111的電極圖案經由金屬線170與引線160的電極161電連接。

散熱片130由金屬構成。

密封樹脂180，除了半導體芯片110和散熱片130以外，還將金屬線170、導電層120和引線160的一部分密封在內部。各引線160的另一部分從密封樹脂180的側面突出到該密封樹脂180的外部。在本實施方式的情況下，例如密封樹脂180的下表面182與散熱片130的第2面132彼此位于同一平面上。

導熱片140的上表面141粘貼在散熱片130的第2面132和密封樹脂180的下表面182。即，密封樹脂180在散熱片130的周圍與導熱片140的散熱片130側的表面(上表面141)接觸。

金屬層150的上表面151被固定在導熱片140的下表面142。即，金屬層150的一個表面(上表面151)被固定在導熱片140的與散熱片130側相反的一側的表面(下表面142)。

優(yōu)選在俯視時，金屬層150的上表面151的外形線和導熱片140的與散熱片130側相反的一側的表面(下表面142)的外形線重疊。

另外，金屬層150的與其一個表面(上表面151)相反的一側的表面(下表面152)的整個面從密封樹脂180露出。另外，在本實施方式的情況下，如上所述，導熱片140的上表面141粘貼在散熱片130的第2面132和密封樹脂180的下表面182，因此，導熱片140除了其上表面141以外露出到密封樹脂180的外部。而且，金屬層150整體露出到密封樹脂180的外部。

另外，散熱片130的第2面132和第1面131例如分別平坦地形成。

半導體裝置100的實際安裝底面面積并無特別限定，作為一個例子，能夠為10mm×10mm以上100mm×100mm以下。在此，半導體裝置100的實際安裝底面面積為金屬層150的下表面152的面積。

另外，搭載于一個散熱片130上的半導體芯片110的數(shù)量并無特別限定?？梢詾?個，也可以為多個。例如，可以為3個以上(6個等)。即，作為一個例子，在一個散熱片130的第1面131側設置有3個以上的半導體芯片110，密封樹脂180將這3個以上的半導體芯片110一并密封。

半導體裝置100例如為功率半導體裝置。該半導體裝置100例如可以為在密封樹脂180內密封有2個半導體芯片110的二合一(2in1)、在密封樹脂180內密封有6個半導體芯片110的六合一(6in1)或在密封樹脂180內密封有7個半導體芯片110的七合一(7in1)的結構。

接著，對制造本實施方式所涉及的半導體裝置100的方法的一個例子進行說明。

首先，準備散熱片130和半導體芯片110，將半導體芯片110的下表面112經由銀膏等導電層120固定于散熱片130的第1面131。接著，準備包含引線160的引線框(整體圖示省略)，將半導體芯片110的上表面的電極圖案與引線160的電極161經由金屬線170彼此電連接。接著，利用密封樹脂180將半導體芯片110、導電層120、散熱片130、金屬線170和引線160的一部分一并密封。

接著，準備導熱片140，將該導熱片140的上表面141粘貼在散熱片130的第2面132和密封樹脂180的下表面182。進而，將金屬層150的一個表面(上表面151)固定在導熱片140的與散熱片130側相反的一側的表面(下表面142)。另外，可以在將導熱片140粘貼于散熱片130和密封樹脂180之前，預先將金屬層150固定在導熱片140的下表面142。接著，將各引線160從引線框的框體(圖示省略)切斷。這樣，得到如圖1所示的結構的半導體裝置100。

圖2為表示本實施方式所涉及的半導體裝置100的變形例的示意性截面圖。本變形例所涉及的半導體裝置100，在以下說明的方面與圖1所示的半導體裝置100不同，在其他方面與圖1所示的半導體裝置100相同地構成。

在本變形例的情況下，導熱片140被密封在密封樹脂180內。另外，金屬層150除了其下表面152以外也被密封在密封樹脂180內。而且，金屬層150的下表面152與密封樹脂180的下表面182彼此位于同一平面上。

圖2中示出了在散熱片130的第1面131至少搭載有2個以上的半導體芯片110的例子。這些半導體芯片110的上表面111的電極圖案彼此經由金屬線互相電連接。在第1面131例如搭載有合計6個半導體芯片110。即，例如，每2個一組的半導體芯片110在圖2的進深方向上配置成3列。

另外，本實施方式中，散熱片130可以為中間凹下的引線或散熱板。

實施例

接著，對本發(fā)明的實施例進行說明。

(凝聚氮化硼的制備)

將硼酸三聚氰胺和鱗片狀氮化硼粉末混合而得到的混合物添加到聚丙烯酸銨水溶液中，混合2小時，制備了噴霧用漿料。接著，將該漿料供給至噴霧造粒機，在噴霧器的轉速15000rpm、溫度200℃、漿料供給量5ml/min的條件下進行噴霧，由此制備了復合顆粒。接著，將所得到的復合顆粒在氮氣氣氛下、2000℃的條件下進行燒制，由此得到了凝聚氮化硼。

(導熱片的制備)

在實施例1～實施例5和比較例1中，如以下那樣制備了導熱片。

首先，按照表1所示的配合，將熱固性樹脂和固化劑添加到作為溶劑的MEK(甲基乙基酮)中，對其進行攪拌，得到了熱固性樹脂組合物的溶液。接著，在該溶液中加入填充材料并進行預混合之后，利用自轉公轉真空攪拌機以不切斷的方式進行混煉，不破壞凝聚氮化硼的形狀地得到了進行了脫泡并且均勻地分散有填充材料的導熱片用樹脂組合物。接著，利用刮刀法將所得到的樹脂組合物涂布在銅箔上之后，通過在100℃下進行30分鐘的熱處理對其進行干燥，制備了膜厚為300μm的B階狀態(tài)的樹脂片。接著，使所得到的樹脂片通過兩個輥之間來進行壓縮，由此除去了樹脂片內的氣泡。由此，得到了膜厚為100μm的導熱片。

另外，表1中的各成分的詳細情況如下所述。

(環(huán)氧樹脂)

環(huán)氧樹脂1：雙環(huán)戊二烯型環(huán)氧樹脂(HP-7200、DIC Corporation制造)

環(huán)氧樹脂2：聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂(YL6121、三菱化學株式會社(Mitsubishi Chemical Corporation)制造)

環(huán)氧樹脂3：具有萘芳烷基骨架的環(huán)氧樹脂(NC-7000、日本化藥株式會社(Nippon Kayaku Co.,Ltd)制造)

環(huán)氧樹脂4：具有聯(lián)苯骨架的環(huán)氧樹脂(YX-4000、三菱化學株式會社制造)

環(huán)氧樹脂5：雙酚A型環(huán)氧樹脂(JER828、三菱化學株式會社制造)

(氰酸酯樹脂)

氰酸酯樹脂1：苯酚酚醛清漆型氰酸酯樹脂(PT-30、龍沙日本有限公司(Lonza Japan Ltd.)制造)

(固化劑)

(固化催化劑C-1)

固化催化劑1：2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑(2PHZ-PW、四國化成工業(yè)株式會社(Shikoku Chemicals Corporation)制造)

固化催化劑2：三苯基膦(北興化學工業(yè)株式會社(HOKKO CHEMICAL INDUSTRY CO.,LTD.)制造)

(酚類固化劑C-2)

固化劑1：三苯酚甲烷型酚醛清漆樹脂(MEH-7500、明和化成株式會社(MEIWA PLASTIC INDUSTRIES,LTD.)制造)

(填充材料)

通過上述制備例制備的凝聚氮化硼。

(Tg(玻璃化轉變溫度)的測定)

在實施例1～實施例5和比較例1各自中，如以下那樣測定了導熱片的固化體的玻璃化轉變溫度。首先，將所得到的導熱片在180℃、1小時的條件下進行固化，由此得到了導熱片的固化體。接著，通過DMA(動態(tài)粘彈性測定)測定了所得到的固化體的玻璃化轉變溫度(Tg)。表1中的玻璃化轉變溫度的單位為℃。

(導熱率λ₀和導熱率λ₁以及高溫保管穩(wěn)定率Q₁的測定)

在實施例1～實施例5和比較例1各自中，如以下那樣測定了導熱片的固化體的高溫保管穩(wěn)定率Q₁。首先，在180℃、1小時的條件下使所得到的導熱片固化，由此得到了導熱片的固化體。接著，對該固化體，依次進行以下的步驟(a)～(d)，測定了高溫保管穩(wěn)定率Q₁。

(a)測定上述固化體的厚度方向上的導熱率，將所得到的測定值設為λ₀，

(b)將上述固化體在200℃的環(huán)境下保管24小時，

(c)測定按步驟(b)進行保管后的上述固化體的厚度方向上的導熱率，將所得到的測定值設為λ₁，

(d)計算出Q₁＝λ₁/λ₀。

另外，導熱片的固化體的導熱率λ₀和導熱率λ₁為在25℃下測定的值。另外，導熱片的固化體的導熱率使用激光閃光法測定。表1中的λ₀和λ₁的單位為W/m·K。

(儲存彈性模量E'₀和儲存彈性模量E'₁以及高溫保管穩(wěn)定率Q₂的測定)

在實施例1～實施例5和比較例1各自中，如以下那樣測定了導熱片的固化體的高溫保管穩(wěn)定率Q₂。首先，在180℃、1小時的條件下使所得到的導熱片固化，由此得到了導熱片的固化體。接著，對該固化體，依次進行以下的步驟(e)～(h)，測定了高溫保管穩(wěn)定率Q₂。

(e)測定上述固化體在25℃下的儲存彈性模量，將所得到的測定值設為E'₀，

(f)將上述固化體在200℃的環(huán)境下保管24小時，

(g)測定按步驟(f)進行保管后的上述固化體在25℃下的儲存彈性模量，將所得到的測定值設為E'₁，

(h)計算出Q₂＝E'₁/E'₀。

另外，導熱片的固化體的儲存彈性模量通過DMA(動態(tài)粘彈性測定)來測定。表1中的E'₀和E'₁的單位為GPa。

(損失彈性模量E″₀和損失彈性模量E″₁以及高溫保管穩(wěn)定率Q₃)

在實施例1～實施例5和比較例1各自中，如以下那樣測定了導熱片的固化體的高溫保管穩(wěn)定率Q₃。首先，在180℃、1小時的條件下使所得到的導熱片固化，由此得到了導熱片的固化體。接著，對該固化體，依次進行以下的步驟(i)～(l)，測定了高溫保管穩(wěn)定率Q₃。

(i)測定上述固化體在25℃下的損失彈性模量，將所得到的測定值設為E″₀，

(j)將上述固化體在200℃的環(huán)境下保管24小時，

(k)測定按步驟(j)進行保管后的上述固化體在25℃下的損失彈性模量，將所得到的測定值設為E″₁，

(l)計算出Q₃＝E″₁/E″₀。

另外，導熱片的固化體的損失彈性模量通過DMA(動態(tài)粘彈性測定)來測定。表1中的E″₀和E″₁的單位為GPa。

(高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性的評價)

在實施例1～實施例5和比較例1各自中，如以下那樣對半導體封裝件在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性進行了評價。首先，作為樣品，準備300個使用導熱片的固化體得到的半導體封裝件。接著，將各樣品在200℃的環(huán)境下保管24小時。接著，計算出保管后的樣品的故障率。在此，將故障率小于1％的評價為◎，將故障率為1％以上且小于3％的評價為○，將故障率為3％以上的評價為×，對高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性進行了評價。

本申請主張基于2014年7月3日申請的日本專利申請2014-138076號的優(yōu)先權，在此插入其全部公開內容。