导热片和半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术的导热片包含热固性树脂(A)和分散在热固性树脂(A)中的无机填充材料(B)。而且，本发明专利技术的导热片，在频率1kHz、100℃～175℃下的该导热片的固化物的介电损耗系数的最大值为0.030以下，且相对介电常数的变化为0.10以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及导热片和半导体装置。
技术介绍
以往，已知有将绝缘栅双极型晶体管(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元件搭载于基板上而构成的逆变器装置或功率半导体装置。这些电力控制装置根据其耐压和电流容量应用于各种设备。尤其，从近年来的环境问题和推进节能化的观点考虑，这些电力控制装置在各种电气机械中的使用逐年扩大。尤其对车载用电力控制装置，随着其小型化和节省空间，要求将电力控制装置设置在发动机室内。发动机室内是温度高且温度变化大等苛刻的环境，因此需要高温下散热性和绝缘性更加优异的部件。例如，专利文献1中公开有将半导体芯片搭载于引线框架等支撑体上，并将支撑体和与散热片连接的散热板用绝缘树脂层来粘合的半导体装置。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-216619号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题然而，这种半导体装置还不能充分满足高温下的绝缘性。因此，有难以保持电子元件的绝缘性的情况，这种情况下半导体装置的性能将会下降。用于解决技术课题的手段根据本专利技术，能够提供一种导热片，其包含热固性树脂和分散在上述热固性树脂中的无机填充材料，其特征在于：在频率1kHz、100℃～175℃下的该导热片的固化物的介电损耗系数的最大值为0.030以下，且相对介电常数的变化为0.10以下。另外，根据本专利技术，能够提供一种半导体装置，该半导体装置具备：金属板；半导体芯片，其设置在上述金属板的第1面侧；导热材料，其接合在上述金属板的与上述第1面相反的一侧的第2面；和密封树脂，其密封上述半导体芯片和上述金属板，上述导热材料由上述导热片形成。专利技术效果根据本专利技术，能够提供能够实现绝缘可靠性高的半导体装置的导热片和绝缘可靠性高的半导体装置。附图说明上述目的以及其他目的、特征和优点，通过下述的优选实施方式和随附于其的以下附图将进一步明确。图1是本专利技术的一个实施方式所涉及的半导体装置的剖视图。图2是本专利技术的一个实施方式所涉及的半导体装置的剖视图。具体实施方式以下，根据附图对本专利技术的实施方式进行说明。另外，在所有附图中，对相同的构成要件标注相同符号，并对其详细的说明适当省略，以免重复。另外，图为示意图，与实际尺寸比例未必一致。另外，数值范围的“～”若无特别说明，表示以上至以下。首先，对本实施方式所涉及的导热片进行说明。本实施方式所涉及的导热片包含热固性树脂(A)和分散在热固性树脂(A)中的无机填充材料(B)。而且，本实施方式所涉及的导热片的固化物，在频率1kHz、100℃～175℃下的介电损耗系数的最大值为0.030以下，优选为0.025以下，尤其优选为0.018以下，且相对介电常数的变化为0.10以下，优选为0.05以下。相对介电常数的变化为从175℃下的相对介电常数的值减去100℃下的相对介电常数的值而得到的值。上述介电损耗系数的最大值的下限值并无特别限定，例如为0.010以上。上述相对介电常数的变化的下限值并无特别限定，例如为0.01以上。另外，本实施方式中，导热片的固化物是通过将B阶段状态的导热片在180℃、10MPa的条件下进行40分钟热处理来固化而得到的物质。在此，频率1kHz、100℃～175℃下的介电损耗系数的最大值表示导热片的固化物的β松弛的指标。即，表示100℃～175℃下的介电损耗系数的最大值越低，β松弛越小。另外，相对介电常数的变化表示导热片的固化物的绝缘性的温度依赖性的指标。即，表示相对介电常数的变化越小，由温度变化引起的导热片的固化物的绝缘性的变化越小。介电损耗系数和相对介电常数能够通过LCR测量仪进行测量。另外，本实施方式中，导热片是指B阶段状态的导热片。另外，将使导热片固化而得到的物质称为“导热片的固化物”。另外，将导热片应用于半导体装置并使该导热片固化而得到的物质称为“导热材料”。导热片例如设置在半导体装置内的要求高导热性的接合界面，促进从发热体向散热体的热传导。由此，能够抑制由半导体芯片等的特性变化导致的故障，提高半导体装置的稳定性。作为应用本实施方式所涉及的导热片的半导体装置的一个例子，例如可举出在散热片(金属板)上设置有半导体芯片，并在散热片的与接合有半导体芯片的面相反的一侧的面上设置有导热材料的结构。另外，作为应用本实施方式所涉及的导热片的半导体装置的另一个例子，可举出一种半导体装置，其具备：导热材料；与导热材料的一个面接合的半导体芯片；接合在上述导热材料的与上述一个面相反
的一侧的面的金属部件；和密封上述导热材料、上述半导体芯片及上述金属部件的密封树脂。根据本专利技术人的研究，明确了通过提高导热片的固化物的玻璃化转变温度，能够一定程度地提高该固化物的绝缘性。但是，仅提高玻璃化转变温度，在高温下仍不能获得充分的绝缘性。因此，本专利技术人鉴于上述情况进行深入研究的结果，发现导热片的固化物的β松弛越小，该固化物的高温下的绝缘性越进一步提高。作为其理由，认为是因为β松弛越低，高温下导热片的固化物中的导电性成分的运动释放越被抑制。当导电性成分的运动释放被抑制时，能够抑制由温度上升导致的导热片的固化物的绝缘性的下降。因此，本实施方式所涉及的导热片在高温下的绝缘性优异，能够实现绝缘可靠性高的半导体装置。本实施方式所涉及的导热片的固化物在100℃～175℃下的介电损耗系数、相对介电常数的变化可通过适当调节构成导热片的各成分的种类和配合比例以及导热片的制备方法来控制。本实施方式中，尤其作为用于控制上述介电损耗系数、相对介电常数的变化的因素可举出适当选择热固性树脂(A)的种类、对添加有热固性树脂(A)和无机填充材料(B)的树脂漆进行老化处理、以及该老化处理中的加热条件等。本实施方式所涉及的导热片的固化物，通过利用离子色谱法对在下述条件下得到的提取水进行分析而测量的离子的总量优选为30,000ppm以下，更优选为20,000ppm以下。在此，上述离子为选自Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+、F-、Cl-、NO22-、Br-、NO3-、PO43-、SO42-、(COO)22-、CH3COO-和HCOO-中的一种或两种以上。(条件)对已冷冻粉碎的导热片的固化物2g中加入40mL的纯水，在125℃下进行20小时热水提取，得到提取水。上述离子的总量为上述上限值以下，由此能够使高温下的导热片的绝缘性进一步提高。通过调整构成导热片的各成分中的离子性杂质的量，能够调整导热片的固化物中的上述离子的总量，当含有进行水
解而生成离子的无机填充材料时，通过选择表面积小的无机填充材料，能够调整导热片的固化物中的上述离子的总量。本实施方式所涉及的导热片，在升温速度5℃/min、频率1Hz的条件下通过动态粘弹性测量而测量的该导热片的固化物的玻璃化转变温度优选为175℃以上，更优选为190℃以上。上述玻璃化转变温度的上限值并无特别限定，例如为300℃以下。在此，能够以如下方式测量导热片的固化物的玻璃化转变温度。首先，通过将导热片在180℃、10MPa的条件下进行40分钟热处理，得到导热片的固化物。接着，通过DMA(动态粘弹性测量)在升温速度5℃/min、频率1Hz的条件下测量已得到的固化物的玻璃化转变温度(Tg)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热片，其包含热固性树脂和分散在所述热固性树脂中的无机填充材料，其特征在于：在频率1kHz、100℃～175℃下的该导热片的固化物的介电损耗系数的最大值为0.030以下，且相对介电常数的变化为0.10以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.03 JP 2014-0186321.一种导热片，其包含热固性树脂和分散在所述热固性树脂中的无机填充材料，其特征在于：在频率1kHz、100℃～175℃下的该导热片的固化物的介电损耗系数的最大值为0.030以下，且相对介电常数的变化为0.10以下。2.根据权利要求1所述的导热片，其特征在于：所述介电损耗系数的最大值为0.025以下，且所述相对介电常数的变化为0.05以下。3.根据权利要求1或2所述的导热片，其特征在于：通过利用离子色谱法对在下述条件下得到的提取水进行分析而测量的所述导热片的固化物中的离子的总量为30,000ppm以下，所述离子为选自Li+、Na+、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+、F-、Cl-、NO22-、Br-、NO3-、PO43-、SO42-、(COO)22-、CH3COO-和HCOO-中的一种或两种以上，(条件)对已冷冻粉碎的该导热片的固化物2g中加入40mL的纯水，在125℃下进行20小时热水提取，得到提取水。4.根据权利要求1至3中任一项所述的导热片，其特征在于：所述热固性树脂为选自具有双环戊二烯骨架的环氧树脂、具有联苯骨架的环氧树脂、具...

【专利技术属性】
技术研发人员：望月俊佑，北川和哉，白土洋次，长桥启太，津田美香，马路哲，黑川素美，平泽宪也，
申请(专利权)人：住友电木株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP