导热性绝缘片、功率模块及其制造方法技术

为了确保优异的导热性及电绝缘性，在通过传递模塑法制造具备将含有使鳞片状氮化硼的一次粒子凝聚了的二次凝聚粒子的无机填充材料分散于热固化性树脂中的导热性绝缘片的功率模块时，进行未固化或半固化状态的导热性绝缘片的固化以使得由下述式(1)表示的导热性绝缘片的固化度的变化率成为30％以上。导热性绝缘片的固化度的变化率(％)＝[(B-C)/B]×100(1)(式中，B表示在传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)，C表示在将传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在180℃下加热处理90秒之后在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g))。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导热性绝缘片、功率模块及其制造方法
本专利技术涉及导热性及电绝缘性优异的导热性绝缘片、具备该导热性绝缘片的功率模块及其制造方法。
技术介绍
近年来，就功率半导体芯片而言，正在研究由以往的Si(硅)芯片向高温工作优异、可以提高芯片的电流密度的SiC芯片的置换。但是，在功率半导体芯片中使高电流密度的电流流动时，芯片中的放热量增大，因此必须将功率半导体芯片的热高效率地放散。因此，在导热性绝缘片中，要求确保优异的电绝缘性、且使导热性提高。作为满足该要求的导热性绝缘片，可使用：使用在热固化性树脂等的基体树脂中含有导热性及电绝缘性优异的氮化硼粉末的树脂组合物而制造了的导热性绝缘片。氮化硼的分子结构为与石墨同样的层状结构，一般所市售的氮化硼粒子的形状为鳞片状。该鳞片状氮化硼粒子具有热各向异性，结晶的面方向(a轴方向)的导热率据说为厚度方向(c轴方向)的导热率的数倍至数十倍。因此，期待通过使片中所含有的鳞片状氮化硼粒子以鳞片状氮化硼粒子的a轴方向与片材的厚度方向一致的方式取向，可以迅速地提高片材的厚度方向的导热性。因此，提案有通过在片材中配合使鳞片状氮化硼粒子凝聚了的二次凝聚粒子来使片材的厚度方向的导热性提高(例如参照专利文献1及2)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2003-060134号公报专利文献2:国际公开第2009/041300号
技术实现思路
专利技术要解决的课题在通过传递模塑法、将使没有被凝聚的鳞片状氮化硼粒子填充于热固化性树脂中的导热性绝缘片与电力半导体元件等一起进行密封的情况下，在施加成形压力的时间内，即使热固化性树脂不怎么流动，也可以确保功率模块的电绝缘性。但是，由于专利文献1及2中所记载的二次凝聚粒子为多孔体，因此在通过传递模塑法将使二次凝聚粒子填充于热固化性树脂中的导热性绝缘片进行密封的情况下，如果在施加成形压力的时间内热固化性树脂不流动，则产生在片中容易产生空隙等的缺陷、片的导热性及电绝缘性大大降低的问题。因此，本专利技术是为了解决如上所述的问题而完成的专利技术，其目的在于，提供通过传递模塑法而制造具备导热性及电绝缘性优异的导热性绝缘片的功率模块的方法。用于解决课题的手段本专利技术人等认为：在通过传递模塑法制造功率模块时，为了在片中使空隙等的缺陷难以产生，施加传递模塑的成形压力的短时间中的导热性绝缘片的固化的进行程度是重要的。因此，本专利技术人等对传递模塑前后的导热性绝缘片的固化状态进行了潜心研究，结果发现：在通过传递模塑法制造具备将含有使鳞片状氮化硼的一次粒子凝聚了的二次凝聚粒子的无机填充材料填充于热固化性树脂中的导热性绝缘片的功率模块时，通过适当地控制导热性绝缘片的固化的进行，可以确保导热性绝缘片的优异的导热性和电绝缘性，直至完成本专利技术。即，本专利技术的特征在于，其为通过传递模塑法制造功率模块的方法，所述功率模块具备将含有使鳞片状氮化硼的一次粒子凝聚了的二次凝聚粒子的无机填充材料分散于热固化性树脂中的导热性绝缘片，在进行传递模塑时，进行未固化或半固化状态的导热性绝缘片的固化以使得由下述式(1)表示的导热性绝缘片的固化度的变化率成为30％以上。导热性绝缘片的固化度的变化率(％)＝[(B-C)/B]×100(1)(式中，B表示在传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)，C表示在将传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在180℃下加热处理90秒之后在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g))专利技术的效果根据本专利技术，可以提供具备导热性及电绝缘性优异的导热性绝缘片的功率模块的制造方法。附图说明图1是实施方式1涉及的功率模块的剖面示意图。图2是表示实施例1～10及比较例1～3中的导热性绝缘片的固化度的变化率和功率模块的绝缘击穿电压的相对值的关系的图。图3是实施方式2涉及的导热性绝缘片的剖面示意图。具体实施方式实施方式1.以下，参照附图，对本实施方式的功率模块进行说明。图1是本实施方式涉及的功率模块的剖面示意图。在图1中，功率模块1具备：搭载于作为一个放热部件的引线框架2a的电力半导体元件3；作为另一个放热部件的散热器4；配置于引线框架2a和散热器4之间、且使含有使鳞片状氮化硼的一次粒子凝聚了的二次凝聚粒子的无机填充材料分散于热固化性树脂中的导热性绝缘片5；搭载于引线框架2b的控制用半导体元件6。进而，在电力半导体元件3和控制用半导体元件6之间、及电力半导体元件3和引线框架2a之间，利用金属线7进行引线键合。另外，用于引线框架2a、2b的端部及散热器4的外部放热的部分以外用模塑树脂8密封。制造本实施方式涉及的功率模块1的方法在以下方面具有特征：在进行传递模塑时，进行未固化或半固化状态的导热性绝缘片的固化以使得由下述式(1)表示的导热性绝缘片的固化度的变化率成为30％以上。导热性绝缘片的固化度的变化率(％)＝[(B-C)/B]×100(1)式中，B表示在传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)，C表示在将传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在180℃下加热处理90秒之后在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)。该固化度的变化率低于30％时，在进行传递模塑时，导热性绝缘片5的固化不适当地进行，在导热性绝缘片5内产生空隙等缺陷，导热性、电绝缘性显著地降低。予以说明，本专利技术中的放热量为使用MACSCIENCE制的差示扫描热量计(DSC3100)所测定的值。特别是无机填充材料含有40体积％以上的具有45μm以上的粒径的无机填充材料、或相对于导热性绝缘片含有20体积％以上的该具有45μm以上的粒径的无机填充材料时，优选进行未固化或半固化状态的导热性绝缘片的固化以使得由上述式(1)表示的导热性绝缘片的固化度的变化率成为40％以上，更优选进行以使得成为50％以上。导热性绝缘片的固化度的变化率可以通过变更构成导热性绝缘片材料的组成、或调整传递模塑前的导热性绝缘片的固化状态而适当增减。具体而言，将固化剂的配合量设为一定的情况下，通过延长制作传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片时的加热时间、或提高加热温度，可以使固化度的变化率增加。另外，通过增加固化剂、固化促进剂的配合量，也可以使固化度的变化率增加，但在该情况下，优选根据需要适当调整制作传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片时的加热时间、加热温度。在本实施方式中，传递模塑前的导热性绝缘片为未固化或半固化状态。在此，未固化或半固化状态定义为：由下述式(2)求出的导热性绝缘片的固化度(％)为40％以下。导热性绝缘片的固化度(％)＝[(A-B)/A]×100(2)式中，A表示在涂敷·干燥后的导热性绝缘片在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)，B表示在将涂敷·干燥后的导热性绝缘片进行加热处理而形成未固化或半固化状态的导热性绝缘片在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)。导热性绝缘片的固化度超过40％时，在传递模塑前，导热性绝缘片的反应过于进行，在进行传递模塑时，不能确保导热性绝缘片和放热部件的密合性。导热性绝缘片的固化度可以通过适当变更固化剂的配合量、加热处理的时间或温度而进行调整。另外，未固化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块的制造方法，其特征在于，其为通过传递模塑法而制造功率模块的方法，所述功率模块具备将含有使鳞片状氮化硼的一次粒子凝聚了的二次凝聚粒子的无机填充材料分散于热固化性树脂中的导热性绝缘片，其中，在进行传递模塑时，进行未固化或半固化状态的导热性绝缘片的固化以使得由下述式(1)表示的导热性绝缘片的固化度的变化率成为30％以上，导热性绝缘片的固化度的变化率(％)＝[(B‑C)/B]×100   (1)式中，B表示在传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)，C表示在将传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在180℃下加热处理90秒之后在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 JP 2013-0526701.一种功率模块的制造方法，其特征在于，其为通过传递模塑法而制造功率模块的方法，所述功率模块具备将含有使鳞片状氮化硼的一次粒子凝聚了的二次凝聚粒子的无机填充材料分散于热固化性树脂中的导热性绝缘片，其中，在进行传递模塑时，进行未固化或半固化状态的导热性绝缘片的固化以使得由下述式(1)表示的导热性绝缘片的固化度的变化率成为30％以上，以及未固化或半固化状态的导热性绝缘片的用差示扫描热量计测定的放热峰的温度为200℃以下,导热性绝缘片的比重率为92％以上,导热性绝缘片的固化度的变化率(％)＝[(B-C)/B]×100(1)式中，B表示在传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)，C表示在将传递模塑前的未固化或半固化状态的导热性绝缘片在180℃下加热处理90秒之后在完全固化前用差示扫描热量计测定的放热量(cal/g)。2.根据权利要求1所述的功率模块的制造方法，其特征在于，所述二次凝聚粒子在所述无机填充材料中所占的比例为20体积％以上。3.根据权利要求1或2所述的功率模块的制造方法，其特征在于，所述导热性绝缘片中的所述无机填充材料的填充率为30体积％以上80体积％以下。4.一种功率模块，其特征在于，其为用权利要求1或2所述的方法来得到。5.一种功率模块，其特征在于，其为具备将含有使鳞片状氮化硼的一次粒子凝聚了的二次凝聚粒子的无机填充材料分散于热固化性树脂中的导热性绝缘片的功率模块，其中，未固化或半固化状态的导热性绝缘片的由下述式(1)表示的导热性绝缘片的固化度的变化率成为30％以上，未固化或半固化状态的导热性绝缘片的用差示扫描热量计测定的放热峰的温度为200℃以下,且导热...

【专利技术属性】
技术研发人员：三村研史，中村由利绘，殷晓红，多田和弘，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP