CN117397371A - 树脂片、叠层体及半导体装置 - Google Patents

树脂片、叠层体及半导体装置 Download PDF

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Abstract

本发明的树脂片含有粘合剂树脂和氮化硼粒子，氮化硼粒子的含量为30体积％以上且80体积％以下，树脂片的截面中的空隙率为0.01％以上且2.0％以下，在从40℃到195℃以8℃/分钟的升温速度测定的熔融粘度测定中，熔融粘度比率{[40℃～195℃中的最大熔融粘度(Pa·s)]/[40℃～100℃中的平均熔融粘度(Pa·s)]}为2以上。根据本发明，可以提供绝缘性和导热性优异，并且对金属板的密合性优异的树脂片。

Description

树脂片、叠层体及半导体装置
技术领域
本发明涉及树脂片、具备该树脂片的固化物的叠层体、以及具备该叠层体的半导体装置。
背景技术
以往，在产业用设备、家庭用电气设备、信息终端等广泛的领域中，使用了电源模块。对于电源模块，进行了使用树脂片作为基板的尝试，期待使用了树脂片的电源模块向例如高电压用途的展开。对这样的树脂片一般而言要求导热性优异。
从这样的观点考虑，作为树脂片所含有的无机填料，已知使具有高导热率的氮化硼高填充的技术。另一方面，如果使氮化硼高填充，则有时在树脂片易于形成空隙，绝缘性降低。
从解决该问题的观点考虑，在专利文献1中，记载了与绝缘片的制造方法有关的发明，上述绝缘片的制造方法是将包含含有氮化硼的凝集体和环氧树脂的树脂片2片叠层，进行热压从而使绝缘层形成的绝缘片的制造方法，其特征在于，将热压前后的厚度的关系、175℃下的粘度调整为特定范围。显示出通过该制造方法，从而获得导热性和绝缘性优异的绝缘片。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6214336号公报
发明内容
发明所要解决的课题
根据上述专利文献1所记载的发明，片中的空隙被一定程度减少，绝缘性提高。然而，近年来，要求与以往的绝缘片相比绝缘性更高的树脂片。此外，对于现有技术，空隙率与绝缘性的详细关系丝毫未明确。进一步，对于树脂片，除了绝缘性、导热性以外，也需要对用于形成电路图案的金属板的密合性优异，期待满足这些物性的树脂片的开发。
因此本发明以提供绝缘性和导热性优异，并且对金属板的密合性优异的树脂片作为目的。
用于解决课题的手段
本发明人等为了达到上述目的而反复进行了深入研究。其结果发现，通过下述树脂片可以解决上述课题，从而完成了本发明，上述树脂片是含有粘合剂树脂和氮化硼粒子的树脂片，使氮化硼粒子的含量、树脂片的截面中的空隙率、和熔融粘度比率为特定范围。
即，本发明涉及下述[1]～[14]。
[1]一种树脂片，其含有粘合剂树脂和氮化硼粒子，氮化硼粒子的含量为30体积％以上且80体积％以下，树脂片的截面中的空隙率为0.01％以上且2.0％以下，在从40℃到195℃以8℃/分钟的升温速度测定的熔融粘度测定中，由下述式求出的熔融粘度比率为2以上。
熔融粘度比率＝[40℃～195℃中的最大熔融粘度(Pa·s)]/[40℃～100℃中的平均熔融粘度(Pa·s)]
[2]根据上述[1]所述的树脂片，其含有除上述氮化硼粒子以外的无机填料。
[3]根据上述[2]所述的树脂片，除上述氮化硼粒子以外的无机填料为选自氧化铝、氮化铝、氧化镁、金刚石、和碳化硅中的至少1种。
[4]根据上述[2]或[3]所述的树脂片，除上述氮化硼粒子以外的无机填料的含量为2体积％以上且55体积％以下。
[5]根据上述[2]～[4]中任一项所述的树脂片，上述氮化硼粒子与除上述氮化硼粒子以外的无机填料的合计的含量为65体积％以上且80体积％以下。
[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的树脂片，上述氮化硼粒子包含氮化硼凝集粒子。
[7]上述[1]～[6]中任一项所述的树脂片的固化物。
[8]根据上述[7]所述的树脂片的固化物，其导热率为10W/(m·K)以上。
[9]一种叠层体，其具备上述[7]或[8]所述的树脂片的固化物、金属底板、和金属板，在上述金属底板上依次具备上述树脂片的固化物和上述金属板。
[10]根据上述[9]所述的叠层体，上述叠层体为电路基板。
[11]根据上述[9]或[10]所述的叠层体，上述金属板具有电路图案。
[12]一种半导体装置，其具有上述[9]～[11]中任一项所述的叠层体、和被设置在上述金属板上的半导体元件。
[13]一种叠层体的制造方法，所述叠层体具备树脂片的固化物、金属底板、和金属板，在上述金属底板上依次具备上述树脂片的固化物和上述金属板，所述制造方法具有下述工序：
将含有粘合剂树脂和氮化硼粒子的固化性树脂组合物进行加热和加压从而制作半固化状态的树脂片的第1热压工序；
将上述半固化状态的树脂片配置在上述金属底板与上述金属板之间的叠层工序；以及
将在上述叠层工序中被叠层了的半固化状态的树脂片进行加热和加压从而使其正式固化而获得叠层体的第2热压工序，
上述半固化状态的树脂片的截面中的空隙率为0.01％以上且2.0％以下，
在从40℃到195℃以8℃/分钟的升温速度测定的熔融粘度测定中，由下述式求出的上述半固化状态的树脂片的熔融粘度比率为2以上。
熔融粘度比率＝[40℃～195℃中的最大熔融粘度(Pa·s)]/[40℃～100℃中的平均熔融粘度(Pa·s)]
[14]根据上述[13]所述的叠层体的制造方法，上述第1热压工序的压制温度为60℃以上且130℃以下，压制压力为5MPa以上且30MPa以下。
发明的效果
根据本发明，可以提供绝缘性和导热性优异，并且对金属板的密合性优异的树脂片。
附图说明
图1为显示本发明的一实施方式涉及的叠层体的示意性的截面图。
图2为显示本发明的一实施方式涉及的半导体装置的示意性的截面图。
图3为说明拉伸剪切测定的方法的说明图。
具体实施方式
＜树脂片＞
本发明的树脂片为含有粘合剂树脂和氮化硼粒子的树脂片，氮化硼粒子的含量为30体积％以上且80体积％以下，树脂片的截面中的空隙率为0.01％以上且2.0％以下，在从40℃到195℃以8℃/分钟的升温速度测定的熔融粘度测定中，由下述式求出的熔融粘度比率为2以上。
熔融粘度比率＝[40℃～195℃中的最大熔融粘度(Pa·s)]/[40℃～100℃中的平均熔融粘度(Pa·s)]
[截面中的空隙率]
本发明的树脂片的截面中的空隙率为0.01％以上且2.0％以下。如果空隙率超过2.0％，则树脂片中的空气的比例变高，绝缘性降低。另一方面，如果空隙率小于0.01％，则在树脂片上叠层金属板的情况下等，易于发生树脂流出到横侧的现象(树脂流动)，绝缘性降低。从易于抑制树脂流动的观点考虑，树脂片的截面中的空隙率优选为0.05％以上，更优选为0.1％以上，从使绝缘性提高的观点考虑，优选为1.8％以下，更优选为1.6％以下。
需要说明的是，树脂片的截面中的空隙率是指将树脂片的截面用扫描型电子显微镜(SEM)进行了观察时的、空隙的面积相对于截面的面积的比例，详细而言通过实施例所记载的方法测定。需要说明的是，空隙率可以通过调节后述制造树脂片的条件、具体而言固化性树脂组合物的压制压力、压制时间、压制温度等来调整为所希望的值。
[熔融粘度比率]
本发明的树脂片的熔融粘度比率为2以上。如果熔融粘度比率小于2，则在树脂片上叠层金属板时的密合性变差。从提高密合性的观点考虑，树脂片的熔融粘度比率优选为4以上，更优选为6以上。熔融粘度比率的上限没有特别限定，但通常树脂片的熔融粘度比率为20以下。需要说明的是，熔融粘度比率可以通过调节后述制造树脂片的条件、具体而言固化性树脂组合物的压制压力、压制时间、压制温度等来调整为所希望的值。
熔融粘度比率在从40℃到195℃以8℃/分钟的升温速度测定的熔融粘度测定中，由下述式求出
熔融粘度比率＝[40℃～195℃中的最大熔融粘度(Pa·s)]/[40℃～100℃中的平均熔融粘度(Pa·s)]
具体而言，使用流变仪测定装置(TA instruments社制，“ARES”)，在角速度40rad/sec、测定温度40～195℃、8℃/分钟的升温速度的条件下测定各温度的熔融粘度，求出熔融粘度比率。需要说明的是，所谓40℃～100℃中的平均熔融粘度，是以8℃/分钟从40℃升温到100℃时的温度-熔融粘度的图中的熔融粘度的平均值，是指以至少350点以上的等间隔取得的熔融粘度值的平均值。
[粘合剂树脂]
本发明的树脂片所包含的粘合剂树脂没有特别限定，但优选热固性树脂，可举出例如，脲树脂和三聚氰胺树脂等氨基树脂、酚醛树脂、热固性氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、苯氧基树脂、热固性聚酰亚胺树脂和氨基醇酸树脂等。树脂片所使用的粘合剂树脂可以单独使用1种，也可以并用2种以上。作为粘合剂树脂，上述中，优选环氧树脂。
作为环氧树脂，可举出例如，分子中含有2个以上环氧基的化合物。环氧树脂例如为重均分子量小于5000的物质。
作为环氧树脂，具体而言，可举出含有苯乙烯骨架的环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、联苯酚型环氧树脂、萘型环氧树脂、联苯型环氧树脂、芴型环氧树脂、苯酚芳烷基型环氧树脂、萘酚芳烷基型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、蒽型环氧树脂、具有金刚烷骨架的环氧树脂、具有三环癸烷骨架的环氧树脂、和骨架具有三嗪核的环氧树脂、缩水甘油基胺型环氧树脂。
此外，环氧树脂的环氧当量没有特别限定，例如为70g/eq以上且500g/eq以下。环氧树脂的环氧当量优选为80g/eq以上，另外优选为400g/eq以下，更优选为350g/eq以下。需要说明的是，环氧当量例如可以按照JIS K 7236所规定的方法测定。
上述环氧树脂可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
树脂片中的粘合剂树脂的含量没有特别限定，但优选为10体积％以上，更优选为15体积％以上，另外优选为50体积％以下，更优选为40体积％以下。如果粘合剂树脂的含量为这些下限值以上，则可以在固化后，使氮化硼粒子等无机填料充分粘结，获得所希望的形状的片。如果粘合剂树脂的含量为这些上限值以下，则可以使氮化硼粒子等无机填料含有一定量以上，因此可以在使绝缘性良好的同时，使导热性优异。
[固化剂]
上述树脂片所包含的粘合剂树脂优选通过固化剂而固化，使氮化硼粒子等无机填料粘结。即，本发明涉及的树脂片优选进一步包含固化剂。
作为固化剂，可举出例如，酚化合物(酚热固化剂)、胺化合物(胺热固化剂)、咪唑化合物、酸酐等。它们之中，优选咪唑系化合物。固化剂可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
作为酚化合物，可举出酚醛清漆型酚、联苯酚型酚、萘型酚、二环戊二烯型酚、芳烷基型酚和二环戊二烯型酚等。
作为胺化合物，可举出双氰胺、二氨基二苯基甲烷和二氨基二苯基砜等。
作为咪唑化合物，可举出2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三酸盐、1-氰基乙基-2-苯基咪唑/>偏苯三酸盐、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-十一烷基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物、2-苯基咪唑异氰脲酸加成物、2-甲基咪唑异氰脲酸加成物、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑和2-苯基-4-甲基-5-二羟基甲基咪唑等。
作为酸酐，可举出苯乙烯/马来酸酐共聚物、二苯甲酮四甲酸酐、均苯四甲酸酐、偏苯三甲酸酐、4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、苯基乙炔基邻苯二甲酸酐、甘油双(偏苯三酸酐)单乙酸酯、乙二醇双(偏苯三酸酐)、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、和三烷基四氢邻苯二甲酸酐等。
在使用固化剂的情况下，固化剂相对于粘合剂树脂的含量只要以体积基准计可以将粘合剂树脂适当固化，就没有特别限定，例如为0.1以上且0.8以下。固化剂相对于粘合剂树脂的含量以体积基准计优选为0.15以上，更优选为0.2以上，另外优选为0.6以下，更优选为0.5以下。
[氮化硼粒子]
本发明的树脂片含有氮化硼粒子。通过含有氮化硼粒子，从而树脂片的导热性和绝缘性提高。
树脂片中的氮化硼粒子的含量为30体积％以上且80体积％以下。如果氮化硼粒子的含量小于30体积，则树脂片的导热性易于降低。另一方面，如果氮化硼粒子的含量超过80体积％，则粘合剂树脂的量少，因此不易获得所希望的形状的树脂片及其固化物。
树脂片中的氮化硼粒子的含量优选为40体积％以上，更优选为50体积％以上，另外优选为75体积％以下，更优选为70体积％以下。
氮化硼粒子的一次粒子的平均长径没有特别限定，优选为1μm以上，更优选为1.5μm以上，进一步优选为2.0μm以上，另外优选为20μm以下，更优选为15μm以下，进一步优选为10μm以下。
通过氮化硼粒子的一次粒子的长径和短径而求出的平均长宽比优选为1以上，更优选为2以上，另外优选为7以下，更优选为6以下。
平均长宽比和平均长径通过在利用截面抛光仪而露出了的截面中测定的、氮化硼粒子的一次粒径的长径和短径而求出。具体而言如下所述。
首先，通过截面抛光仪，使树脂片的固化物的截面露出，将该露出了的截面用扫描电子显微镜(SEM)以400～1200倍进行观察，获得观察图像。在该观察图像中，使用图像解析软件，任选地对200个氮化硼粒子的一次粒子测定长径和短径，通过长径/短径而算出各粒子的长宽比，将其200个的平均值设为平均长宽。此外，将测定了的200个一次粒子的长径的平均值设为平均长径。需要说明的是，所谓长径，是在观察图像中，观察到的氮化硼粒子的一次粒子的最长的部分的长度。此外，所谓短径，是在观察图像中，相对于长径方向垂直的方向上的长度。
氮化硼粒子优选包含氮化硼凝集粒子。氮化硼凝集粒子为将一次粒子凝集而构成的凝集粒子。
氮化硼凝集粒子一般而言通过例如采用SEM的截面观察，可以判别是否为凝集粒子。需要说明的是，氮化硼凝集粒子通过经过压制成型等各种工序，从而既有时维持凝集粒子的形态，也有时变形、崩解、粉碎等。然而，氮化硼凝集粒子通过在与粘合剂树脂混合后，经过压制成型等工序，从而即使变形、崩解、粉碎等也一般不会取向，此外，成为某程度的集中而存在，因此例如通过观察上述截面，从而暗示出为氮化硼凝集粒子，由此可以判别是否为凝集粒子。
从有效地提高绝缘性和导热性的观点考虑，被混配于树脂片的氮化硼凝集粒子的平均粒径优选为5μm以上，更优选为10μm以上，此外，优选为200μm以下，更优选为150μm以下，进一步优选为100μm以下。
凝集粒子的平均粒径可以通过激光衍射/散射法测定。关于平均粒径的算出方法，采用累积体积为50％时的凝集粒子的粒径(d50)作为平均粒径。
氮化硼凝集粒子的制造方法没有特别限定，可以通过公知的方法制造。例如，可以使预先准备的一次粒子凝集(造粒)而获得，具体而言，可举出喷雾干燥方法和流化床造粒方法等。喷雾干燥方法(也被称为喷雾干燥)根据喷雾方式，可以分类为二流体喷嘴方式、盘方式(也被称为旋转方式)、和超声波喷嘴方式等，它们的任何方式都可以应用。
此外，作为氮化硼凝集粒子的制造方法，不一定需要造粒工序。例如，随着通过公知的方法进行了结晶化的氮化硼的结晶的生长，可以通过氮化硼的一次粒子自然地集结从而使凝集粒子形成。
此外，作为氮化硼凝集粒子，可举出例如，昭和电工株式会社制的“UHP-G1H”、水岛合金铁株式会社制的“HP-40”等。
[除氮化硼粒子以外的无机填料]
本发明的树脂片除了上述氮化硼粒子以外，还可以含有除氮化硼粒子以外的无机填料。作为除氮化硼粒子以外的无机填料，只要使用导热性填料即可。导热性填料例如导热率为10W/(m·K)以上，优选为15W/(m·K)以上，更优选为20W/(m·K)以上。此外，导热性填料的导热率的上限没有特别限定，例如，可以为300W/(m·K)以下，可以为200W/(m·K)以下。除氮化硼粒子以外的无机填料例如可以进入到氮化硼凝集粒子等氮化硼粒子之间的间隙，更加提高导热性。
需要说明的是，无机填料的导热率例如可以对利用截面抛光仪进行了切削加工的填料截面，使用株式会社ベテル制热显微镜，通过周期性加热热反射法来测定。
作为除氮化硼粒子以外的无机填料，优选为选自氧化铝、氮化铝、氧化镁、金刚石、和碳化硅中的至少1种。通过使用这些无机填料，从而在更加良好地维持导热性的同时，防止绝缘性降低，并且对金属板的密合性也易于提高。从使导热性和对金属板的密合性为更加高的水平，同时防止绝缘性的降低的观点考虑，上述中优选氧化铝。
此外，作为除氮化硼粒子以外的无机填料，可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
除氮化硼粒子以外的无机填料可以使用任何形状的填料，可以为鳞片状、球状、破碎状、不定形状、多边形状等的任一者，也可以为凝集粒子等。然而，作为除氮化硼粒子以外的无机填料，优选一次粒子的平均长宽比为3以下。作为那样的填料，可举出球状填料等。作为球状填料，更优选球状氧化铝。需要说明的是，一次粒子的平均长宽比可以如上所述通过截面观察来测定。
除氮化硼粒子以外的无机填料的平均长宽比更优选为2以下。除氮化硼粒子以外的无机填料的长宽比只要为1以上即可。如果使用这样地长宽比低的除氮化硼粒子以外的无机填料，则易于提高导热性、对金属板的密合性。
除氮化硼粒子以外的无机填料的平均粒径优选为0.1μm以上，更优选为0.2μm以上，进一步优选为0.3μm以上。此外，优选为100μm以下，更优选为80μm以下，进一步优选为70μm以下。如果使平均粒径为这些上限值以下，则易于将无机填料以高填充混配于树脂片。此外，如果为下限值以上，则易于提高绝缘性。除氮化硼粒子以外的无机填料的平均粒径例如可以通过库尔特计数法来测定。
除氮化硼粒子以外的无机填料可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
树脂片中的除氮化硼粒子以外的无机填料的含量例如为2体积％以上且55体积％以下。通过调整为这样的含量，从而例如，可以更加提高导热性、对金属板的密合性。树脂片中的除氮化硼粒子以外的无机填料的含量优选为4体积％以上，更优选为10体积％以上，此外，除氮化硼粒子以外的无机填料的含量优选为55体积％以下，从使氮化硼粒子含有一定量以上而易于确保导热性的观点考虑，更优选为45体积％以下。
在包含除氮化硼粒子以外的无机填料的情况下，相对于氮化硼粒子的、除氮化硼粒子以外的无机填料的以体积基准计的比率(除氮化硼粒子以外的无机填料/氮化硼粒子)例如为0.005以上且4以下。通过为该范围内，从而更加提高导热性、对金属板的密合性，同时易于抑制由加热引起的绝缘性的降低。从那样的观点考虑，上述比率优选为0.01以上，更优选为0.1以上，进一步优选为0.3以上，此外，优选为3以下，更优选为2以下，进一步优选为1以下。
树脂片中的氮化硼粒子与除上述氮化硼粒子以外的无机填料的合计的含量优选为65体积％以上。如果为65体积以上，则可以确保更加高的散热性能。
此外，树脂片中的氮化硼粒子与除上述氮化硼粒子以外的无机填料的合计的含量优选为80体积％以下。如果为80体积％以下，从而树脂片对金属板的密合性变得更加良好。从那样的观点考虑，无机填料的含量优选为78体积％以下，更优选为75体积％以下，进一步优选为70体积％以下。
[其它]
本发明涉及的树脂片除了上述成分以外，还可以包含分散剂、固化促进剂、硅烷偶联剂等偶联剂、阻燃剂、抗氧化剂、离子捕获剂、粘着性赋予剂、增塑剂、触变性赋予剂、和着色剂等其它添加剂。
[厚度]
本发明的树脂片的厚度没有特别限定，例如为50μm以上且500μm以下。如果厚度为50μm以上，则易于确保一定的绝缘性、散热性，如果厚度为500μm以下，则易于将后述电路基板、半导体装置等薄膜化。绝缘树脂片的厚度优选为60μm以上，更优选为70μm以上，另外优选为400μm以下，更优选为200μm以下。
[树脂片的制造方法]
本发明的树脂片通过含有粘合剂树脂、氮化硼粒子、以及根据需要被混配的除氮化硼粒子以外的无机填料、固化剂、和其它添加剂的固化性树脂组合物而形成。通过固化性树脂组合物而形成树脂片的方法没有特别限制，例如，将固化性树脂组合物涂布在剥离片等支持体上进行干燥而得的涂膜在规定的条件下进行热压为好。固化性树脂组合物可以在通过稀释溶剂而进行了稀释后，涂布在支持体上等进行干燥。
热压的条件只要根据粘合剂树脂的种类、氮化硼粒子的含量等，以成为规定的熔融粘度比率和空隙率的方式适当调整即可，没有限定，例如如下所述调整为好。只要使压制压力例如为5MPa以上且30MPa以下，优选为15MPa以上且25MPa以下，使压制温度例如为60℃以上且130℃以下，优选为70℃以上且110℃以下，使压制时间例如为20分钟以上且120分钟以下，优选为30分钟以上且100分钟以下即可。进行热压而被形成了的树脂片所包含的粘合剂树脂为未固化的状态，或成为一部分被固化了的状态。需要说明的是，关于上述一部分被固化了的状态，在本说明书中也称为半固化状态。
热压的具体的方法没有特别限定，但从制造上的成品率提高的观点等考虑，优选为以下方法。最初，准备2个在剥离片(例如脱模PET片)等支持体上涂布固化性树脂组合物进行干燥而使涂膜形成了的试样(在支持体上形成有涂膜的试样)，准备将该2个试样以涂膜彼此接触的方式叠层了的叠层物。进而，将该叠层物的两面用2片金属板夹着而进行热压。通过这样的方法而制造出的树脂片由于成为2层结构，因此可以减少形成了针孔的树脂片被制造的出现率。
[树脂片的固化物]
本发明中的树脂片通过在粘合剂树脂的固化温度以上的温度下进行加热从而使其固化，可以制成树脂片的固化物。固化优选在加压下进行加热而进行。树脂片的固化物可以构成后述叠层体的一部分。
树脂片的固化物的导热率优选为10W/(m·K)以上。通过使导热率为10W/(m·K)以上，从而散热性能变得优异，在作为电路基板而使用了的情况下，可以将由被安装在电路基板上的元件产生的热有效率地放出到外部。因此，例如，即使安装在电源模块中被使用的电源元件等散热量多的元件，也可以防止元件的温度变得过高。树脂片的固化物的导热率更优选为11W/(m·K)以上，进一步优选为12W/(m·K)以上，更进一步优选为15W/(m·K)以上。此外，树脂片的固化物的导热率的上限没有特别限定，但在实用上例如为30W/(m·K)左右。需要说明的是，树脂片的固化物的导热率通过激光闪光法来测定厚度方向的导热率为好。
[叠层体]
本发明的叠层体如图1所示那样，为除了本发明的树脂片的固化物10以外，还具备金属底板11和金属板12，在金属底板11上依次具备树脂片的固化物10和金属板12的叠层体13。
金属底板11和金属板12由于分别发挥作为导热体的功能，因此其导热率优选为10W/m·K以上。作为它们所使用的材料，可举出铝、铜、金、银等金属、和石墨片等。从更加有效地提高导热性的观点考虑，优选为铝、铜、或金，更优选为铝或铜。
金属底板11的厚度优选为0.1～5mm，金属板12的厚度优选为10～2000μm，更优选为10～900μm。需要说明的是，作为金属板，也包含铜板那样的板、铜箔那样的箔的情况。
金属底板的形状没有特别限定，可以为平板状，也可以为凹凸状、波纹状等表面积大的形状。
叠层体13优选作为电路基板而被使用。在作为电路基板而被使用的情况下，叠层体13中的金属板12具有电路图案为好。电路图案只要根据被安装在电路基板上的元件等而适当进行图案形成即可。电路图案没有特别限定，通过蚀刻等而形成为好。此外，在电路基板中，金属底板11作为散热板等而被使用。
[半导体装置]
本发明也提供具有上述叠层体的半导体装置。具体而言，如图2所示那样，半导体装置15具备具有树脂片的固化物10、金属底板11和金属板12的叠层体13、和被设置在叠层体13的金属板12上的半导体元件14。金属板12通过蚀刻等而进行图案形成，具有电路图案为好。
需要说明的是，半导体元件14虽然在图2中显示2个，但半导体元件14的数量没有限定，只要为1个以上就可以为多个。此外，在金属板12上，除了半导体元件14以外，还可以搭载晶体管等其它电子部件(未图示)。各半导体元件14经由被形成在金属板12上的连接导电部16而与金属板12连接。连接导电部16通过焊料而形成为好。此外，在叠层体13的金属板12侧的表面设置密封树脂19。进而，至少半导体元件14被密封树脂19密封，根据需要，金属板12也与半导体元件14一起被密封树脂19密封为好。
半导体元件14没有特别限定，优选至少1个为电源元件(即，电力用半导体元件)，由此，优选半导体装置15为电源模块。电源模块例如被使用于逆变器等。
此外，电源模块例如在电梯、不间断电源装置(UPS)等产业用设备中被使用，但其用途没有特别限定。
在金属板12连接有引线20。引线20例如从密封树脂19延伸到外部，将金属板12与外部设备等连接。此外，线17可以与半导体元件14连接。线17如图2所示那样将半导体元件14与其它半导体元件14、金属板12、引线20等连接为好。
半导体元件14如果经由引线20等而供给电力进行驱动则发热，但由半导体元件14产生了的热经由树脂片的固化物10而被传导到金属底板11，从金属底板11散热。金属底板11根据需要与由散热片等构成的散热件连接为好。
半导体装置15在其制造工序中，经由回流工序而制造为好。具体而言，在半导体装置15的制造方法中，首先，准备叠层体13，在叠层体13的金属板12上通过焊料印刷等而形成连接导电部16，在该连接导电部16上搭载半导体元件14。然后，使搭载了半导体元件14的叠层体13从回流焊炉的内部通过，在回流焊炉的内部加热，通过连接导电部16而使半导体元件14连接在金属板12上。需要说明的是，回流焊炉内的温度没有特别限定，例如为200～300℃左右。在半导体装置15的制造方法中，只要在回流工序后将密封树脂19叠层在叠层体13上而半导体元件14密封即可。此外，在用密封树脂19密封前，适当安装线17、引线20等为好。
需要说明的是，以上，显示出通过回流工序而使半导体元件14与金属板12连接的方案，但不限定于这样的方案，例如，可以通过回流工序，将叠层体13(即，电路基板)与其它基板(未图示)连接。
[叠层体的制造方法]
在制造具备树脂片的固化物、金属底板、和金属板的叠层体的情况下，将树脂片配置在金属底板与金属板之间，通过压制成型进行加热和加压，使金属底板与金属板经由树脂片的固化物进行粘接从而制造叠层体为好。树脂片优选通过压制成型时的加热从而固化，可以在压制成型前使其部分或完全地固化。
在制造具备树脂片的固化物、金属底板、和金属板，在上述金属底板上依次具备上述树脂片的固化物和上述金属板的叠层体的情况下，优选为包含以下说明的各工序的方法。
将含有粘合剂树脂和氮化硼粒子的固化性树脂组合物进行加热和加压从而制作半固化状态的树脂片的第1热压工序。
将上述半固化状态的树脂片配置在上述金属底板与上述金属板之间的叠层工序。
将在上述叠层工序中被叠层了的半固化状态的树脂片进行加热和加压从而使其正式固化而获得叠层体的第2热压工序。
上述半固化状态的树脂片的截面中的空隙率为0.01％以上且2.0％以下，从40℃到195℃以8℃/分钟的升温速度测定的熔融粘度测定中，由下述式求出的上述半固化状态的树脂片的熔融粘度比率为2以上。
熔融粘度比率＝[40℃～195℃中的最大熔融粘度(Pa·s)]/[40℃～100℃中的平均熔融粘度(Pa·s)]
在上述第1热压工序中，只要压制压力例如为5MPa以上且30MPa以下，优选为15MPa以上且25MPa以下，压制温度例如为60℃以上且130℃以下，优选为70℃以上且110℃以下，压制时间例如为20分钟以上且120分钟以下，优选为30分钟以上且100分钟以下即可。
在上述第2热压工序中，压制压力例如为0.5MPa以上且20MPa以下，优选为1MPa以上且10MPa以下，压制温度例如为120℃以上且230℃以下，优选为140℃以上且220℃以下，压制时间例如为30分钟以上且150分钟以下，优选为50分钟以上且120分钟以下。在第2热压工序中，优选在不同的温度下压制2次以上，例如优选在120℃以上且160℃以下进行了热压后，在170℃以上且230℃以下再次进行热压。
实施例
以下，通过实施例和比较例更具体而言地说明本发明，但本发明不限定于它们。
需要说明的是，各物性的测定方法和评价方法如下所述。
[空隙率]
将在各实施例和比较例中制作出的树脂片的截面利用研磨纸进行表面平滑化，利用截面抛光仪(日本电子株式会社制“IB-19500CP”)而制作出观察面。然后，将截面利用Pt离子溅射仪(E-1045，日立ハイテクノロジーズ制)进行溅射而获得的观察面，使用扫描电子显微镜(SEM)以片整体进入的方式获得了500倍截面图像。
接着，对该图像进行了图像处理和解析。通过“ImageJ”(Wayne Rasband开发)，通过Threshold功能而将截面图像用空隙和其它区域进行二值化，由相对于截面的面积的空隙的面积比例求出了空隙率。
[熔融粘度比率]
关于各实施例和比较例的树脂片(样品尺寸1.5cm×1.5cm)，使用流变仪测定装置(TA instruments社制，“ARES”)，在角速度40rad/sec、测定温度40～195℃、8℃/分钟的升温速度的条件下测定各温度的熔融粘度，基于下述式而求出了熔融粘度比率。
熔融粘度比率＝[40℃～195℃中的最大熔融粘度(Pa·s)]/[40℃～100℃中的平均熔融粘度(Pa·s)]
[导热率]
将在实施例、比较例中获得的叠层体切割为1cm见方后，对在两面喷射了炭黑的测定样品，使用测定装置“ナノフラッシュ”(NETZSCH社，型号：LFA447)，通过激光闪光法进行导热率的测定，以以下基准进行了评价。
(评价基准)
AA：10W/m·K以上
A：5W/m·K以上且小于10W/m·K
B：小于5W/m·K
[绝缘击穿电压]
在实施例/比较例中制作出的各叠层体(6cm×6cm)制作φ2的圆形电极，对电极以20kV/分钟的速度施加了电压。将测定试样发生了绝缘击穿的电压设为绝缘击穿电压，基于以下评价基准进行了评价。
(评价基准)
A：2kV以上
B：小于2kV
[拉伸剪切测定]
拉伸剪切测定按照JIS K6850，如以下那样制作拉伸剪切测定用的试样而进行。
如图3所示那样，制作出在各实施例和比较例中制作出的树脂片31(厚度为0.12mm、长度L为12.5mm、宽度25mm)的两面叠层了铜板32和铜板33的试样。各个铜板为长度100mm、宽度25mm、厚度0.5mm。此时，如图3那样以在树脂片31的两面配置铜板32的一端侧32a和铜板33的一端侧33a，并且各个铜板的另一端侧32b和33b彼此分离的方式叠层。将这样制作出的试样以5MPa的压力在145℃下压制了30分钟后，在195℃下压制55分钟，使试样的树脂片31固化，制作出拉伸剪切测定用的试样。将该拉伸剪切测定用的试样通过拉伸试验机而沿剪切方向拉伸，将此时的最大强度设为拉伸剪切力(MPa)，以以下基准进行了评价。作为拉伸试验机，使用A&D社制“テンシロンRTC-1310”，拉伸速度设为10mm/分钟，测力传感器使用了10kN。
(评价基准)
AA：5MPa以上
A：3MPa以上且小于5MPa
B：小于3MPa
在实施例和比较例中使用了的各成分如下所述。
(粘合剂树脂)
环氧树脂：“jER-828”，ジャパンエポキシレジン社制
苯氧基树脂：“jER-1256”，ジャパンエポキシレジン社制
※在各实施例、比较例中，热固性成分将环氧树脂与苯氧基树脂分别以7.4：2.6的体积比率使用。
(固化剂)
“HN2200”，昭和電工マテリアル社制
“1B2MZ”，四国化成社制
※在各实施例、比较例中，固化剂将“HN2200”与“1B2MZ”分别以8.9.：1.1的体积比率使用。
(氮化硼凝集粒子)
·水岛合金铁株式会社制“HP-40”，凝集粒子的平均粒径40μm
·昭和电工株式会社制“UHP-G1H”，凝集粒子的平均粒径33μm
(氧化铝)
·昭和电工株式会社制“CB-P10”，平均粒径8μm
(氮化铝)
·株式会社トクヤマ社制“TFZ-A10P”，平均粒径9μm
[实施例1]
将表1所记载的粘合剂树脂、无机填料、和固化剂以成为表1所记载的量的方式混合，获得了固化性树脂组合物。将该固化性树脂组合物涂覆在脱模PET片(厚度40μm)上，在50℃的烘箱内干燥10分钟，制作在脱模PET片上使由固化性树脂组合物形成的涂膜形成了的试样2个。将这样制作出的2个试样以涂膜接触的方式叠层而制作叠层物，将该叠层物夹于2片金属板后，在压制压力18MPa、压制温度100℃、压制时间45分钟的压制熔融条件下进行了热压。这样操作而获得了被脱模PET片夹着的树脂片。使用该树脂片，进行了各种测定。
另行剥落脱模PET片，将树脂片的两面用第1金属层(铜板，厚度500μm)与第2金属层(铝板，厚度1.0mm)夹着，以5MPa的压力在145℃下压制了30分钟后，在195℃下压制55分钟，制作出依次叠层了第1金属层、树脂片的固化物、第2金属层的叠层体。使用该叠层体，进行了各种测定。
[实施例2～12、比较例1～6]
将固化性树脂组合物所包含的各成分的种类和量、以及压制熔融条件如表1和2那样变更，除此以外，与实施例1同样地操作，制作树脂片和叠层体，进行了各种评价。
[比较例7]
将固化性树脂组合物所包含的氮化硼凝集粒子(BN)的含量变更为85体积％，除此以外，与实施例1同样地操作，想要制作树脂片和叠层体，结果粘合剂树脂的量少因此固化性树脂组合物未充分地固化而得不到树脂片和叠层体。
[表1]
表1
[表2]
表2
由各实施例的结果可知，满足本发明的各要件的树脂片的固化物的导热性和绝缘性高，进一步由于拉伸剪切力高，因此对金属板的密合性也优异。
与此相对，可知氮化硼的含量少的比较例1、6中导热性变低，空隙率为规定的范围外的比较例2、3、6中绝缘性变低。进一步，可知关于熔融粘度比率小的比较例4、5，由于拉伸剪切力低，因此对金属板的密合性差。
符号的说明
10 树脂片的固化物
11 金属底板
12 金属板
13 叠层体
14 半导体元件
15 半导体装置
16 连接导电部
17 线
19 密封树脂
20 引线
31 树脂片
32、33铜板。

Claims (14)

1.一种树脂片，其含有粘合剂树脂和氮化硼粒子，
氮化硼粒子的含量为30体积％以上且80体积％以下，
树脂片的截面中的空隙率为0.01％以上且2.0％以下，
在从40℃到195℃以8℃/分钟的升温速度测定的熔融粘度测定中，由下述式求出的熔融粘度比率为2以上，
熔融粘度比率＝[40℃～195℃中的最大熔融粘度(Pa·s)]/[40℃～100℃中的平均熔融粘度(Pa·s)]。
2.根据权利要求1所述的树脂片，其含有除所述氮化硼粒子以外的无机填料。
3.根据权利要求2所述的树脂片，除所述氮化硼粒子以外的无机填料为选自氧化铝、氮化铝、氧化镁、金刚石、和碳化硅中的至少1种。
4.根据权利要求2或3所述的树脂片，除所述氮化硼粒子以外的无机填料的含量为2体积％以上且55体积％以下。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的树脂片，所述氮化硼粒子与除所述氮化硼粒子以外的无机填料的合计的含量为65体积％以上且80体积％以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的树脂片，所述氮化硼粒子包含氮化硼凝集粒子。
7.权利要求1～6中任一项所述的树脂片的固化物。
8.根据权利要求7所述的树脂片的固化物，其导热率为10W/(m·K)以上。
9.一种叠层体，其具备权利要求7或8所述的树脂片的固化物、金属底板、和金属板，在所述金属底板上依次具备所述树脂片的固化物和所述金属板。
10.根据权利要求9所述的叠层体，所述叠层体为电路基板。
11.根据权利要求9或10所述的叠层体，所述金属板具有电路图案。
12.一种半导体装置，其具备权利要求9～11中任一项所述的叠层体、和被设置在所述金属板上的半导体元件。
13.一种叠层体的制造方法，所述叠层体具备树脂片的固化物、金属底板、和金属板，在所述金属底板上依次具备所述树脂片的固化物和所述金属板，所述制造方法具有下述工序：
将含有粘合剂树脂和氮化硼粒子的固化性树脂组合物进行加热和加压从而制作半固化状态的树脂片的第1热压工序；
将所述半固化状态的树脂片配置在所述金属底板与所述金属板之间的叠层工序；以及
将在所述叠层工序中被叠层了的半固化状态的树脂片进行加热和加压从而使其正式固化而获得叠层体的第2热压工序，
所述半固化状态的树脂片的截面中的空隙率为0.01％以上且2.0％以下，
在从40℃到195℃以8℃/分钟的升温速度测定的熔融粘度测定中，由下述式求出的所述半固化状态的树脂片的熔融粘度比率为2以上，
熔融粘度比率＝[40℃～195℃中的最大熔融粘度(Pa·s)]/[40℃～100℃中的平均熔融粘度(Pa·s)]。
14.根据权利要求13所述的叠层体的制造方法，所述第1热压工序的压制温度为60℃以上且130℃以下，压制压力为5MPa以上且30MPa以下。
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