DE112014001422B4 - Herstellen eines Leistungsmoduls mittels eines Spritzpressverfahrens - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen, und zwar mittels eines Spritzpressverfahrens, eines Leistungsmoduls (1), das mit einer wärmeleitfähigen Schicht (5) ausgestattet ist, in der ein anorganischer Füllstoff (12), der aggregierte Sekundärpartikel (13) enthält, die durch Aggregieren von Primärpartikeln (14) aus schuppenförmigem Bornitrid gebildet sind, in einem thermisch härtenden bzw. duroplastischen Harz (11) verteilt ist, und ein Verhältnis spezifischer Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht (5) gleich oder größer als 92% ist, wobeiein Aushärten einer unausgehärteten oder halbausgehärteten leitfähigen Isolierschicht während des Spritzpressens so vorangetrieben wird, dass das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht (5), das durch nachfolgende Formel dargestellt wird, gleich oder größer als 30% ist:A¨nderungsverha¨ltnis(%) des Ausha¨rtungsgrads einer wa¨rmeleitfa¨higen Isolier−schicht=[(B−C)/B]×100wobei in der Formel B einen Wärmewert (cal/g), gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter, darstellt, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht vollständig ausgehärtet ist, und C einen Wärmewert (cal/g), gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter, darstellt, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht nach einer Wärmebehandlung über 90 Sekunden bei 180°C vollständig ausgehärtet ist, undwobei eine Temperatur eines exothermen Spitzenwerts der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter gleich oder niedriger als 200°C ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wärmeleitfähige Isolierschicht, die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationsfähigkeit hat, ein Leistungsmodul, das mit der wärmeleitfähigen Isolierschicht ausgestattet ist, und ein Herstellungsverfahren für diese.
  • Stand der Technik
  • Bei Leistungshalbleiterchips wurde in den letzten Jahren ein Übergang von herkömmlichen Silicium (Si)-Chips zu SiC-Chips untersucht, die sich bei einem Hochtemperaturbetrieb auszeichnen und eine Stromdichte des Chips erhöhen können. Wenn jedoch ein Strom hoher Dichte in einem Leistungshalbleiterchips fließt, steigt der Wärmewert des Chips, und deshalb muss die Wärme des Leistungshalbleiterchips effizient abgeleitet werden. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Wärmeleitfähigkeit einer wärmeleitfähigen Isolierschicht zu erhöhen und dabei eine ausgezeichnete elektrische Isolationsfähigkeit sicherzustellen.
  • Um diese Anforderung zu erfüllen, wird eine wärmeleitfähige Isolierschicht verwendet, die unter Verwendung einer Zusammensetzung hergestellt wird, in der ein Bornitridpulver, das eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationsfähigkeit hat, in einem Matrixharz wie etwa einem thermisch härtenden bzw. duroplastischen Harz enthalten ist. Bornitrid hat eine geschichtete Molekularstruktur ähnlich derjenigen von Graphit, und die im Handel erhältlichen Bornitridpartikel haben eine Schuppenform. Derartige schuppenförmige Bornitridpartikel sind thermisch anisotrop, und deren Wärmeleitfähigkeit beträgt in der Ebenenrichtung (a-Achsenrichtung) des Kristalls das Mehrfache bis mehrere zehnfache von derjenigen in der Dickenrichtung (c-Achsenrichtung). Deshalb ist erwartungsgemäß davon auszugehen, dass die Wärmeleitfähigkeit einer Schicht in der Dickenrichtung stark erhöht werden kann, indem die in der Schicht enthaltenen schuppenförmigen Bornitridpartikel so ausgerichtet werden, dass die a-Achsenrichtung der schuppenförmigen Bornitridpartikel der Dickenrichtung der Schicht angepasst ist.
  • Entsprechend wurde vorgeschlagen, die Wärmeleitfähigkeit in der Dickenrichtung einer Schicht zu erhöhen, indem aggregierte Sekundärpartikel, die durch Aggregation schuppenförmiger Bornitridparikel erhalten werden, in die Schicht eingemischt werden (siehe z.B. Patentschrift 1, 2 oder 3).
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wenn eine wärmeleitfähige Isolierschicht, die durch Befüllen eines thermisch härtenden Harzes mit nicht aggregierten schuppenförmigen Bornitridpartikeln hergestellt wird, durch ein Spritzpressverfahren zusammen mit einem Leistungshalbleiterelement versiegelt wird, kann die elektrische Isolation eines Leistungsmoduls auch dann sichergestellt werden, wenn das thermisch härtende Harz innerhalb eines Zeitraums keine wesentliche Fließfähigkeit zeigt, in dem der Formgebungspressdruck angelegt wird. Da es sich jedoch bei den wie in den Patentschriften 1 und 2 offenbarten aggregierten Sekundärpartikeln um poröse Körper handelt, besteht, wenn die wärmeleitfähige Isolierschicht, in der das thermisch härtende Harz mit den aggregierten Sekundärpartikeln befüllt ist, durch ein Spritzpressverfahren versiegelt wird, ein Problem, das auftritt, wenn ein thermisch härtendes Harz nicht innerhalb des Zeitraums fließt, in dem der Formgebungspressdruck anliegt, darin, dass leicht Defekte wie Hohlräume in der Schicht entstehen und die Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationsfähigkeit der Schicht stark herabgesetzt sind.
  • Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung geschaffen, um das oben erwähnte Problem zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls, das mit einer wärmeleitfähigen Isolierschicht ausgestattet ist, die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationseigenschaft hat, durch ein Spritzpressverfahren bereitzustellen.
  • Lösung für das Problem
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass ein fortgeschrittener Aushärtungsgrad einer wärmeleitfähigen Isolierschicht in einem kurzen Zeitraum, in dem der Formgebungspressdruck beim Spritzpressverfahren anliegt, wichtig ist, um das Auftreten von Defekten wie etwa Hohlräumen in einer Schicht beim Herstellen eines Leistungsmoduls durch ein Spritzpressverfahren zu hemmen. Entsprechend fanden die Erfinder der vorliegenden Erfindung, nachdem sie intensive Studien des Aushärtungszustands der wärmeleitfähigen Schicht vor und nach dem Spritzpressen durchgeführt hatten, heraus, dass, wenn ein Spritzpressverfahren verwendet wird, um ein Leistungsmodul herzustellen, das mit einer wärmeleitfähigen Schicht ausgestattet ist, in der ein thermisch härtendes Harz mit einem anorganischen Füllstoff befüllt ist, der aggregierte Sekundärpartikel enthält, die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid gebildet sind, eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationsfähigkeit sichergestellt werden kann, indem der Aushärtungsfortschritt der wärmeleitfähigen Schicht adäquat gesteuert wird, um die vorliegende Erfindung zu vervollständigen.
  • Somit stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen, und zwar mittels eines Spritzpressverfahrens, eines Leistungsmoduls bereit, das mit einer wärmeleitfähigen Schicht ausgestattet ist, in der ein anorganischer Füllstoff, der aggregierte Sekundärpartikel enthält, die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid gebildet sind, in einem thermisch härtenden Harz verteilt ist, und ein Verhältnis spezifischer Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht (5) gleich oder größer als 92% ist, wobei
    ein Aushärten einer unausgehärteten oder halbausgehärteten leitfähigen Isolierschicht während des Spritzpressens so vorangetrieben wird, dass das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht, das durch nachfolgende Formel dargestellt wird, gleich oder größer als 30% ist: A ¨ nderungsverh a ¨ ltnis ( % )  des Aush a ¨ rtungsgrads einer w a ¨ rmeleitf a ¨ higen Isolier − schicht = [ ( B − C ) /B ] × 100
    Figure DE112014001422B4_0002
    wobei in der Formel B einen Wärmewert (cal/g) darstellt, gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter bzw. Differentialabtastkalorimeter, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht vollständig ausgehärtet ist, und C einen Wärmewert (cal/g) darstellt, gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter bzw. Differentialabtastkalorimeter, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht nach einer Wärmebehandlung über 90 Sekunden bei 180°C vollständig ausgehärtet ist, wobei eine Temperatur eines exothermen Spitzenwerts der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter gleich oder niedriger als 200°C ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls bereitzustellen, das mit einer wärmeleitfähigen Isolierschicht ausgestattet ist, die eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationseigenschaft hat.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leistungsmoduls nach Ausführungsform 1.
    • 2 stellt das Verhältnis zwischen dem Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht in Beispielen 1 bis 10 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und dem relativen Wert der dielektrischen Durchbruchspannung des Leistungsmoduls dar.
    • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht des Leistungsmoduls nach Ausführungsform 2.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Ausführungsform 1
  • Ein Leistungsmodul nach der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leistungsmoduls nach der vorliegenden Ausführungsform. In 1 ist eine Leistungsmodul 1 mit einem Leistungshalbleiterelement 3, das sich auf einem Anschlussrahmen 2a befindet, bei dem es sich um ein Wärme abstrahlendes Teil handelt, einer Wärmesenke 4, bei der es sich um eine anderes Wärme abstrahlendes Teil handelt, einer wärmeleitfähigen Isolierschicht 5, die zwischen dem Anschlussrahmen 2a und der Wärmesenke 4 angeordnet ist, und in der ein anorganischer Füllstoff, der aggregierte Sekundärpartikel enthält, die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid gebildet sind, in einem thermisch härtenden Harz verteilt ist, und einem Halbleitersteuerelement 6 versehen, das sich auf einem Anschlussrahmen 2b befindet. Ferner ist ein Drahtbonding mit einem Metalldraht 7 zwischen dem Leistungshalbleiterelement 3 und dem Halbleitersteuerelement 6 und zwischen dem Leistungshalbleitersteuerelement 3 und dem Anschlussrahmen 2a erfolgt. Das Leistungsmodul ist, mit Ausnahme der Endabschnitte der Anschlussrahmen 2a, 2b und einem Abschnitt der Wärmesenke 2 zur Wärmeabstrahlung nach außen, mit einem Formharz 8 versiegelt.
  • Das spezielle Merkmal des Verfahrens zum Herstellen des Leistungsmoduls 1 nach der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass das Aushärten der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht während des Spritzpressens so vorangetrieben wird, dass das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht, das durch Formel (1) dargestellt ist, gleich oder größer als 30% ist. A ¨ nderungsverh a ¨ ltnis ( % )  des Aush a ¨ rtungsgrads einer w a ¨ rmeleitf a ¨ higen Isolierschicht = [ ( B − C ) /B ] × 100
    Figure DE112014001422B4_0003
  • In der Formel stellt B einen Wärmewert (cal/g) dar, wie er mit einem dynamischen Differenzkalorimeter gemessen wird, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht vollständig ausgehärtet ist, und C stellt einen Wärmewert (cal/g) dar, wie er mit einem dynamischen Differenzkalorimeter gemessen wird, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht nach einer Wärmebehandlung über 90 Sekunden bei 180°C vollständig ausgehärtet ist. Wenn das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads kleiner ist als 30%, kann das Aushärten der wärmeleitfähigen Schicht 5 während des Spritzpressens nicht adäquat voranschreiten, Defekte wie etwa Hohlräume erscheinen im Inneren der wärmeleitfähigen Schicht 5, und die Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationsfähigkeit sind stark herabgesetzt. Bei dem Wärmewert, auf den in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, handelt es sich um einen Wert, der unter Verwendung eines von MAC SCIENCE hergestellten dynamischen Differenzkalorimeters (DSC 3100) gemessen wird. Insbesondere wenn der anorganische Füllstoff 40 Vol.-% oder mehr eines anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm enthält, oder wenn der anorganische Füllstoff mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm in der wärmeleitfähigen Isolierschicht mit 20 Vol.-% oder mehr enthalten ist, wird bevorzugt, dass das Aushärten der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht so vorangetrieben wird, dass das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht, das durch die vorstehende Formel (1) ausgedrückt ist, gleich oder größer als 40%, bevorzugter gleich oder größer als 50% wird.
  • Das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht kann nach Angemessenheit erhöht oder gesenkt werden, indem die Zusammensetzung des Materials verändert wird, das die wärmleitfähige Schicht bildet, oder indem der Aushärtungszustand der wärmeleitfähigen Vorspritzpress-Isolierschicht angepasst wird. In Spezielleren kann, wenn die eingemischte Menge eines Aushärtungskatalysators konstant ist, das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads erhöht werden, indem während der Fertigung der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Vorspritzpress-Isolierschicht die Erwärmungszeit verlängert oder die Erwärmungstemperatur angehoben wird. Das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads kann auch erhöht werden, indem die eingemischte Menge eines Aushärtungskatalysators oder Aushärtungsbeschleunigers angehoben wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Erwärmungszeit oder Erwärmungstemperatur der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Vorspritzpress-Isolierschicht nach Angemessenheit und Notwendigkeit angepasst wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich die wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht in einem unausgehärteten oder halbausgehärteten Zustand. Der unausgehärtete oder halbausgehärtete Zustand, auf den wie hier Bezug genommen wird, ist als ein Zustand definiert, in dem der Aushärtungsgrad (%) der wärmeleitfähigen Isolierschicht, der durch die nachstehende Formel (2) dargestellt wird, gleich oder kleiner als 40% ist. Aush a ¨ rtungsgrads  ( % )  einer w a ¨ rmeleitf a ¨ higen Isolierschicht = [ ( A − B ) /A ] × 100
    Figure DE112014001422B4_0004
  • In der Formel stellt A einen Wärmewert (cal/g) dar, wie er mit einem dynamischen Differenzkalorimeter gemessen wird, bis die aufgetragene und getrocknete wärmeleitfähige Isolierschicht vollständig ausgehärtet ist, und B stellt einen Wärmewert (cal/g) dar, wie er mit einem dynamischen Differenzkalorimeter gemessen wird, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht, die durch eine Wärmebehandlung der aufgetragenen und getrockneten wärmeleitfähigen Isolierschicht erhalten wurde, vollständig ausgehärtet ist. Wenn der Aushärtungsgrad der wärmeleitfähigen Isolierschicht 40% überschreitet, geht die Reaktion der wärmeleitfähigen Isolierschicht vor dem Spritzpressen zu weit vonstatten, und die Adhäsion der wärmeleitfähigen Isolierschicht und des Wärme abstrahlenden Teils kann während des Spritzpressens nicht sichergestellt werden. Der Aushärtungsgrad der wärmeleitfähigen Isolierschicht kann angepasst werden, indem nach Angemessenheit die eingemischte Menge des Aushärtungskatalysators und die Zeit oder Temperatur der Wärmebehandlung verändert werden. Darüber hinaus wird bevorzugt, dass die Temperatur des exothermen Spitzenwerts der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht, gemessen mit einem von MAC SCIENCE hergestellten dynamischen Differenzkalorimeter, gleich oder niedriger als 200°C ist. Wenn die Temperatur des exothermen Spitzenwerts der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht 200°C überschreitet, schreitet das Aushärten des thermisch härtenden Harzes während des Spritzpressens nicht ausreichend voran, die Adhäsion zwischen dem thermisch härtenden Harz und den aggregierten Sekundärpartikeln ist unzureichend, und die elektrische Isolationsfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 kann abnehmen. Darüber hinaus schreitet, wenn die Halbbreite des exothermen Spitzenwerts klein ist, die Aushärtungsreaktion des thermisch härtenden Harzes schnell voran, und deshalb kann behauptet werden, dass die thermisch härtende Harzzusammensetzung eine ausgezeichnete Schnellaushärtungsfähigkeit hat. Wenn die Halbbreite des exothermen Spitzenwerts groß ist, wird die Geschwindigkeit der Aushärtungsreaktion des thermisch härtenden Harzes unerwünschter Weise gesenkt. Deshalb wird es vom Standpunkt der Schellaushärtungsfähigkeit her bevorzugt, dass die exotherme Spitzentemperatur der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht gleich oder niedriger als 200°C und die Halbbreite des exothermen Spitzenwerts klein ist.
  • Der Füllungsgrad (Anteil des in der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 enthaltenen anorganischen Füllstoffs) des anorganischen Füllstoffs in der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 beträgt vorzugsweise von 30 Vol.-% bis 80 Vol.-%, bevorzugter von 40 Vol.-% bis 70 Vol.-%. Wenn der Füllungsgrad weniger als 30 Vol.-% beträgt, nimmt die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 ab, und es kann die für das Leistungsmodul 1 wünschenswerte Wärmeabstrahlungsfähigkeit nicht erzielt werden. Wenn der Füllungsgrad jedoch 80 Vol.-% übersteigt, lässt sich der anorganische Füllstoff im thermisch härtenden Harz schwer verteilen und die Funktionsfähigkeit und Formbarkeit können herabgesetzt sein. Darüber hinaus kann in diesem Fall eine wärmeleitfähige Isolierschicht 5 mit der wünschenswerten Dicke manchmal nicht erzielt werden und die elektrische Isolationsfähigkeit kann abnehmen.
  • Der Anteil der aggregierten Sekundärpartikel, die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid gebildet sind (im Folgenden einfach als aggregierte Sekundärpartikel bezeichnet), im anorganischen Füllstoff ist vorzugsweise gleich oder höher als 20 Vol.-%. Wenn dieser Anteil weniger als 20 Vol.-% beträgt, nimmt die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 ab und die für das Leistungsmodul 1 wünschenswerte Wärmeabstrahlungsfähigkeit kann manchmal nicht erzielt werden. Vom Standpunkt, eine höhere Wärmeabstrahlungsfähigkeit zu erzielen, wird stärker bevorzugt, dass der Anteil der aggregierten Sekundärpartikeln im anorganischen Füllstoff gleich oder mehr als 40 Vol.-% beträgt.
  • Die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel beträgt vorzugsweise von 20 µm bis 180 µm, bevorzugter von 40 µm bis 130 µm. Wenn die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel weniger als 20 µm beträgt, kann manchmal eine wärmeleitfähige Isolierschicht 5 mit der gewünschten Wärmeleitfähigkeit nicht erzielt werden. Wenn jedoch die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel größer ist als 180 µm, lassen sich die aggregierten Sekundärpartikel im thermisch härtenden Harz schwer verteilen, und die Funktionsfähigkeit und Formbarkeit können herabgesetzt sein. Darüber hinaus kann in diesem Fall eine wärmeleitfähige Isolierschicht 5 mit der wünschenswerten Dicke manchmal nicht erzielt werden und die elektrische Isolationsfähigkeit kann abnehmen. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der mittleren Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel um einen Wert, der durch Messen der Partikelgrößenverteilung durch ein Laserbeugungs- und Laserstreuverfahren gewonnen wird.
  • Die Form der aggregierten Sekundärpartikel ist nicht auf eine Kugelform beschränkt, und sie können auch eine andere Form wie etwa eine polygonale Form haben. Wenn die Form nicht kugelförmig ist, bezieht sich die mittlere Partikelgröße auf die Länge der langen Seite bei der Form. Jedoch wird vom Standpunkt, eine Steigerung bei der eingemischten Menge der aggregierten Sekundärpartikel zu ermöglichen und dabei die Fließfähigkeit des thermisch härtenden Harzes bei der Herstellung der thermisch härtenden Harzschicht sicherzustellen, bevorzugt, dass die aggregierten Sekundärpartikel eine Kugelform haben.
  • Die aggregierten Sekundärpartikel können durch ein hinlänglich bekanntes Verfahren anhand von Primärpartikeln aus hinlänglich bekanntem schuppenförmigem Bornitrid hergestellt werden. Im Spezielleren können die Primärpartikel aus hinlänglich bekanntem schuppenförmigem Bornitrid durch ein hinlänglich bekanntes Verfahren wie etwa Sprühtrocknen aggregiert und dann kalziniert und zum Wachsen gebracht werden. In diesem Fall ist die Kalzinationstemperatur nicht eingeschränkt, beträgt aber typischerweise 2000°C.
  • Die Aggregationsstärke der aggregierten Sekundärpartikel kann unter Verwendung eines Formbeständigkeitsfaktors der aggregierten Sekundärpartikel als Indikator dargestellt werden. Der Formbeständigkeitsfaktor der aggregierten Sekundärpartikel bedeutet das Änderungsverhältnis zwischen den mittleren Partikelgrößen der aggregierten Sekundärpartikel vor und nach dem Beaufschlagen mit Ultraschallwellen beim Messen der Partikelgrößenverteilung durch ein Laserbeugungs- und Laserstreuverfahren und kann durch die nachstehende Formel (3) dargestellt werden. Beispiele für Ultraschallwellenbeaufschlagungsbedingungen umfassen eine Frequenz von 10 kHz bis 40 kHz, vorzugsweise 22,5 kHz, und eine Beaufschlagungszeit von 3 Minuten bis 20 Minuten, vorzugsweise 10 Minuten. Formbest a ¨ ndigkeitsverh a ¨ ltnis = [ ( mittlere  Partikelgr o ¨ ße von aggregierten Sekund a ¨ r − partikeln nach einer  Ultraschallwellenbeaufschlagung ) / ( mittlere Partikelgr o ¨ ße von ag − gregierten Sekund a ¨ rpartikeln vor einer  Ultraschallwellenbeaufschlagung ) ] × 100
    Figure DE112014001422B4_0005
  • Das durch die obige Formel (3) dargestellte Formbeständigkeitsverhältnis der aggregierten Sekundärpartikel steht in engem Bezug zur Aggregationsstärke. Somit werden, wenn die Aggregationsstärke der aggregierten Sekundärpartikel gering ist, die aggregierten Sekundärpartikel durch die Beaufschlagung mit Ultraschallwellen zerbrochen, und die mittlere Partikelgröße von aggregierten Sekundärpartikeln wird nach der Ultraschallwellenbeaufschlagung kleiner als die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel vor der Ultraschallwellenbeaufschlagung, wodurch das Formbeständigkeitsverhältnis gesenkt wird. Wenn jedoch die Aggregationsstärke der aggregierten Sekundärpartikel hoch ist, werden die aggregierten Sekundärpartikel auch bei Beaufschlagung mit Ultraschallwellen nicht zerbrochen, die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel ist vor und nach der Ultraschallwellenbeaufschlagung dieselbe, und das Formbeständigkeitsverhältnis nimmt zu. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Formbeständigkeitsverhältnis der aggregierten Sekundärpartikel vorzugsweise gleich oder höher als 40%, bevorzugter gleich oder höher als 50%. Wenn das Formbeständigkeitsverhältnis der aggregierten Sekundärpartikel unter 40% liegt, ist die Aggregationsstärke der aggregierten Sekundärpartikel zu gering. Im Ergebnis werden die aggregierten Sekundärpartikel in dem Prozess zum Herstellen (Pressschritt) der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 oder durch den Formgebungsdruck während des Pressspritzens zerbrochen, die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 sinkt, und eine für das Leistungsmodul 1 wünschenswerte Wärmeabstrahlungsfähigkeit kann manchmal nicht erzielt werden.
  • Der anorganische Füllstoff enthält die aggregierten Sekundärpartikel als wesentlichen Bestandteil, kann aber auch andere typische anorganische Pulver innerhalb von Bereichen enthalten, bei denen die Wirkungen der vorliegenden Anmeldung nicht herabgesetzt werden. Spezielle, aber nicht einschränkende Beispiele solcher anorganischer Pulver umfassen Primärpartikel aus schuppenförmigem Bornitrid (BN), Quarzgut (SiO2), kristallines Siliciumdioxid (SiO2) Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AIN) und Siliciumcarbid (SiC). Diese anorganischen Pulver lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwendet. Unter ihnen sind vom Standpunkt, die Wärmeleitfähigkeit weiter zu erhöhen, die Primärpartikel aus schuppenförmigem Bornitrid bevorzugt. Die mittlere Partikelgröße des anorganischen Pulvers beträgt vorzugsweise von 0, 5 µm bis 100 µm, bevorzugter von 1 µm bis 30 µm. Wenn die mittlere Partikelgröße des anorganischen Pulvers kleiner als 0,5 µm ist, nimmt die Viskosität der Zusammensetzung vor dem Formen zu, Hohlräume werden in die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 eingemischt, und die Wärmeabstrahlungsfähigkeit, Isolationsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls 1 können abnehmen. Wenn jedoch die mittlere Partikelgröße des anorganischen Pulvers 100 µm übersteigt, nimmt die Fähigkeit des anorganischen Pulvers ab, die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 zu füllen, und es können Hohlräume in diese eingemischt sein.
  • Der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm (das Verhältnis des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm zur Gesamtsumme aller Bestandteile mit Ausnahme eines Lösungsmittels) ist vorzugsweise gleich oder größer als 20 Vol.-%. Wenn der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm weniger als 20 Vol.-% beträgt, nimmt die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 ab, und die Wärmeabstrahlungsfähigkeit des Leistungsmoduls 1 kann sinken. Bei dem anorganischen Füllstoff mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm kann es sich um aggregierte Sekundärpartikel, ein anorganisches Pulver oder eine Kombination von diesen handeln.
  • Das thermisch härtende Harz, das für die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann ein hinlänglich bekanntes thermisch härtendes Harz verwendet werden. Beispiele eines solchen thermisch härtenden Harzes umfassen Bisphenol-A-Epoxidharze, Bisphenol-F-Epoxidharze, Cresol-Novolac-Epoxidharze, Phenol-Novolac-Epoxidharze, alizyklische aliphatische Epoxidharze, Glycidyl-Aminophenol-Epoxidharze, Dicyclopentadien-Epoxidharze, Naphthalin-Epoxidharze, Biphenyl-Epoxidharze, Glycidylamin-Epoxidharze, Triphenolmethan-Epoxidharze und Anthrazen-Epoxidharze. Diese thermisch härtenden Harze lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwenden.
  • Die thermisch härtende Harzzusammensetzung zur Herstellung der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 kann einen Aushärtungskatalysator zum Aushärten des thermisch härtenden Harzes enthalten. Der Aushärtungskatalysator ist nicht besonders eingeschränkt, und je nach der Art des thermisch härtenden Harzes kann nach Angemessenheit ein hinlänglich bekannter Aushärtungskatalysator verwendet werden. Beispiele solcher Aushärtungskatalysatoren umfassen alizyklische Säureanhydride wie etwa Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydrid und Himinanhydrid; aliphatische Säureanhydride wie etwa Dodecenylsuccinsäureanhydrid; aromatische Säureanhydride wie etwa Phthalsäureanhydrid und Trimellithsäureanhydrid; organische Dihydrazide wie etwa Dicyandiamid und Adipinsäuredihydrazid; Tri(dimethylaminomethyl)phenol; Dinethylbenzylamin; 1,8-Diazabicyclo-(5, 4,0)-Undecylen und Derivate davon; Imidazole wie etwa 2-Methylimidazol, 2-Ethyl-4-Mtehylimidazol, 2-Phenlyimidazol und 1-Cyanethyl-2-Methylimidazol; und Polyphenolverbindungen wie etwa Bisphenol A, Bisphenol F, Bisphenol S, Phenol-Novolac-Harze, Cresol-Novolac-Harze, und p-Hydroxystyrolharze. Diese Aushärtungskatalysatoren lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwenden.
  • Die eingemischte Menge des Aushärtungskatalysators kann nach Angemessenheit je nach der Art des thermisch härtenden Harzes oder Aushärtungskatalysators, das bzw. der verwendet werden soll, angepasst werden, und typischerweise wird bevorzugt, dass die eingemischte Menge des Aushärtungskatalysators von 0,1 Gewichtsteilen bis 200 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des thermisch härtenden Harzes beträgt.
  • Um die Adhäsionskraft an der Grenze des thermisch härtenden Harzes und des anorganischen Füllstoffs zu verstärken, kann die thermisch härtende Harzzusammensetzung zum Herstellen der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 einen Haftverbesserer enthalten. Der Haftverbesserer ist nicht besonders eingeschränkt und es kann ein hinlänglich bekannter Haftverbesserer nach Angemessenheit je nach der Art des thermisch härtenden Harzes und des anorganischen Füllstoffs ausgewählt werden. Beispiele geeigneter Haftverbesserer umfassen γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)γ-Aminopropyltriethoxysilan, N-Phenyl-γ-Aminopropyltrimethoxysilan und γ-Mercaptopropylthirmethoxysilan. Diese Haftverbesserer lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwenden.
  • Die eingemischte Menge des Haftverbesserers kann nach Angemessenheit je nach der Art des thermisch härtenden Harzes oder Haftverbesserers, das bzw. der verwendet werden soll, angepasst werden, und typischerweise wird bevorzugt, dass die eingemischte Menge des Haftverbesserers von 0,01 Gewichtsteilen bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des thermisch härtenden Harzes beträgt.
  • Um die Viskosität der Zusammensetzung anzupassen, kann die thermisch härtende Harzzusammensetzung zum Herstellen der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 ein Lösungsmittel enthalten. Das Lösungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt und es kann ein hinlänglich bekanntes Lösungsmittel nach Angemessenheit je nach der Art des thermisch härtenden Harzes und des anorganischen Füllstoffs ausgewählt werden, das bzw. der verwendet werden soll. Beispiele geeigneter Lösungsmittel umfassen Toluol und Methylketon. Diese Lösungsmittel lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwenden.
  • Die eingemischte Menge des Lösungsmittels ist nicht besonders eingeschränkt, vorausgesetzt, dass die Viskosität der Zusammensetzung ein Kneten ermöglicht, und typischerweise wird bevorzugt, dass die eingemischte Menge des Lösungsmittels von 20 Gewichtsteilen bis 200 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge aus dem thermisch härtenden Harz und dem anorganischen Füllstoff beträgt.
  • Das Leistungsmodul 1 nach der vorliegenden Ausführungsform wird durch ein Spritzpressverfahren hergestellt, aber die Formgebungsbedingungen sind nicht eingeschränkt. Typischerweise beträgt die Formgebungstemperatur von 80°C bis 200°C, vorzugsweise von 150°C bis 200°C, der Formgebungsdruck von 5 MPa bis 30 MPa, und die Formgebungszeit 30 Sekunden bis 180 Sekunden.
  • Das Leistungsmodul 1 nach der vorliegenden Ausführungsform kann durch ein konventionelles Verfahren hergestellt werden, mit der Ausnahme, dass das Aushärten der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht so vorangetrieben wird, dass das durch die vorstehende Formel (1) dargestellte Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht gleich oder größer als 30% ist. Im Spezielleren wird anfänglich eine Harzlösung durch Zusetzen eines thermisch härtenden Harzes und eines Aushärtungskatalysators zu einem Lösungsmittel, Rühren und Mischen zubereitet. In diesem Fall kann der Haftverbesserer wie gewünscht zugesetzt werden. Dann wird ein anorganischer Füllstoff, der aggregierte Sekundärpartikel enthält, die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid erhalten sind, der Harzlösung zugesetzt, ein vorbereitendes Mischen wird durchgeführt, und dann wird eine thermisch härtende Harzzusammensetzung durch Kneten zubereitet. Die erhaltene thermisch härtende Harzzusammensetzung wird auf ein Wärme abstrahlendes Teil aufgetragen und mit Druck beaufschlagt, um eine unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähigen Isolierschicht herzustellen. Die Schicht kann zusammen mit dem Anschlussrahmen 2, dem Leistungshalbleiterelement 3, der Wärmesenke 4, dem Halbleitersteuerelement 6, und dem Metalldraht 7 unter Verwendung des Spritzpressverfahrens mit dem Formharz 8 versiegelt werden. Das erhaltene Leistungsmodul 1 kann nötigenfalls nachgehärtet werden.
  • Das Verhältnis spezifischer Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 des Leistungsmoduls 1 nach der vorliegenden Ausführungsform, das durch das vorstehend erwähnte Herstellungsverfahren erhalten wird, ist gleich oder größer als 92%. Es ist also eine sehr geringe Anzahl an Defekten wie etwa Hohlräumen in der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 gebildet, und die für das Leistungsmodul 1 wünschenswerte Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationsfähigkeit kann sichergestellt werden. Der Verhältnis spezifischer Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 kann berechnet werden, indem die durch ein Archimedes-Verfahren gemessene spezifische Dichte durch die theoretische spezifische Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 dividiert und das Ergebnis mit 100 multipliziert wird ((gemessene spezifische Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5)/(theoretische spezifische Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5) x 100). Bei dem Archimedes-Verfahren wird ein Teil der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 vom Leistungsmodul 1 abgeschnitten, das Gewicht nach dem Trocknen und das Gewicht in Wasser (reinem Wasser) werden mit einer elektronischen Waage gemessen, die Dichte reinen Wassers wird während der Messungen aus der Wassertemperatur bestimmt, und die spezifische Dichte (ρs) der Probe wird berechnet. Darüber hinaus wird die theoretische spezifische Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 aus dem Mischungsverhältnis und der Dichte von Bestandteilen berechnet, welche die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 bilden.
  • Da das Leistungsmodul 1 nach der vorliegenden Ausführungsform durch das Spritzpressverfahren hergestellt werden kann, drücken sich die Vorzüge des Leistungsmoduls in guter Produktivität und geringen Kosten aus.
  • Ausführungsform 2
  • Die wärmeleitfähige Isolierschicht der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der wärmeleitfähigen Isolierschicht nach der vorliegenden Ausführungsform. In 3 ist die wärmeleitfähige Isolierschicht durch das Spritzpressverfahren erhalten und durch ein thermisch härtendes Harz 11, das als Matrix dient, und einen anorganischen Füllstoff 12 gebildet, der im thermisch härtenden Harz 11 verteilt ist. Der anorganische Füllstoff 12 ist durch aggregierte Sekundärpartikel 13 gebildet, die durch isotrope Aggegation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid und Primärpartikeln 14 aus schuppenförmigem Bornitrid erhalten wurden. Formgebungsbedingungen des Spritzpressverfahrens sind nicht eingeschränkt, und typischerweise beträgt die Formgebungstemperatur von 80°C bis 200°C, vorzugsweise von 150°C bis 200°C, der Formgebungsdruck von 5 MPa bis 30 MPa, und die Formgebungszeit 30 Sekunden bis 180 Sekunden.
  • Die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 nach der vorliegenden Ausführungsform wird erhalten, indem das Aushärten einer unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht so vorangetrieben wird, dass ein Änderungsverhältnis eines Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht, das durch Formel (1) dargestellt ist, gleich oder größer als 30% ist. A ¨ nderungsverh a ¨ ltnis ( % )  des Aush a ¨ rtungsgrads einer w a ¨ rmeleitf a ¨ higen Isolierschicht = [ ( B − C ) /B ] × 100
    Figure DE112014001422B4_0006
  • In der Formel stellt B einen Wärmewert (cal/g), gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter, dar, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht vollständig ausgehärtet ist, und C stellt einen Wärmewert (cal/g), gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter, dar, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht nach einer Wärmebehandlung über 90 Sekunden bei 180°C vollständig ausgehärtet ist. Wenn das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads kleiner ist als 30%, schreitet das Aushärten der wärmeleitfähigen Schicht 5 während des Spritzpressens nicht adäquat voran, schreitet aber während des Nachhärtens oder während des Betriebs des Produkts voran, Defekte wie etwa Hohlräume erscheinen im Inneren der wärmeleitfähigen Schicht 5, und die Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationsfähigkeit sind stark herabgesetzt. Bei dem Wärmewert, auf den in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, handelt es sich um einen Wert, der unter Verwendung eines von MAC SCIENCE hergestellten dynamischen Differenzkalorimeters (DSC 3100) gemessen wird. Insbesondere, wenn der anorganische Füllstoff 40 Vol.-% oder mehr eines anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm enthält, oder wenn der anorganische Füllstoff mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm in der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 mit 20 Vol.-% oder mehr enthalten ist, wird bevorzugt, dass das Aushärten der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht so vorangetrieben wird, dass das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht, das durch die vorstehende Formel (1) ausgedrückt ist, gleich oder größer als 40%, bevorzugter gleich oder größer als 50% wird.
  • Das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht kann nach Angemessenheit erhöht oder gesenkt werden, indem die Zusammensetzung des Materials verändert wird, das die wärmleitfähige Schicht bildet, oder indem der Aushärtungszustand der wärmeleitfähigen Vorspritzpress-Isolierschicht angepasst wird. In Spezielleren kann, wenn die eingemischte Menge eines Aushärtungskatalysators konstant ist, das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads erhöht werden, indem während der Fertigung der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Vorspritzpress-Isolierschicht die Erwärmungszeit verlängert oder die Erwärmungstemperatur angehoben wird. Das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads kann auch erhöht werden, indem die eingemischte Menge eines Aushärtungskatalysators oder Aushärtungsbeschleunigers angehoben wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Erwärmungszeit oder Erwärmungstemperatur der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Vorspritzpress-Isolierschicht nach Angemessenheit und Notwendigkeit angepasst wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich die wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht in einem unausgehärteten oder halbausgehärteten Zustand. Der unausgehärtete oder halbausgehärtete Zustand, auf den wie hier Bezug genommen wird, ist als ein Zustand definiert, in dem der Aushärtungsgrad (%) der wärmeleitfähigen Isolierschicht, der durch die nachstehende Formel (2) dargestellt wird, gleich oder kleiner als 40% ist. Aush a ¨ rtungsgrads  ( % )  einer w a ¨ rmeleitf a ¨ higen Isolierschicht = [ ( A − B ) /A ] × 100
    Figure DE112014001422B4_0007
  • In der Formel stellt A einen Wärmewert (cal/g), gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter, dar, bis die aufgetragene und getrocknete wärmeleitfähige Isolierschicht vollständig ausgehärtet ist, und B stellt einen Wärmewert (cal/g), gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter, dar, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht, die durch eine Wärmebehandlung der aufgetragenen und getrockneten wärmeleitfähigen Isolierschicht erhalten wurde, vollständig ausgehärtet ist. Wenn der Aushärtungsgrad der wärmeleitfähigen Isolierschicht 40% überschreitet, geht die Reaktion der wärmeleitfähigen Isolierschicht vor dem Spritzpressen zu weit vonstatten, und die Adhäsion der wärmeleitfähigen Isolierschicht und des Wärme abstrahlenden Teils kann während des Spritzpressens nicht sichergestellt werden. Der Aushärtungsgrad der wärmeleitfähigen Isolierschicht kann angepasst werden, indem nach Angemessenheit die eingemischte Menge des Aushärtungskatalysators und die Zeit oder Temperatur der Wärmebehandlung verändert werden. Darüber hinaus wird bevorzugt, dass die Temperatur des exothermen Spitzenwerts der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht, gemessen mit einem von MAC SCIENCE hergestellten dynamischen Differenzkalorimeter, gleich oder niedriger als 200°C ist. Wenn die Temperatur des exothermen Spitzenwerts der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht 200°C überschreitet, schreitet das Aushärten des thermisch härtenden Harzes während des Spritzpressens nicht ausreichend voran, die Adhäsion zwischen dem thermisch härtenden Harz 11 und den aggregierten Sekundärpartikeln 13 ist unzureichend, und die elektrische Isolationsfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 kann abnehmen. Darüber hinaus schreitet, wenn die Halbbreite des exothermen Spitzenwerts klein ist, die Aushärtungsreaktion des thermisch härtenden Harzes schnell voran, und deshalb kann behauptet werden, dass die thermisch härtende Harzzusammensetzung eine ausgezeichnete Schnellaushärtungsfähigkeit hat. Wenn die Halbbreite des exothermen Spitzenwerts groß ist, wird die Geschwindigkeit der Aushärtungsreaktion des thermisch härtenden Harzes unerwünschter Weise gesenkt. Deshalb wird es vom Standpunkt der Schellaushärtungsfähigkeit her bevorzugt, dass die exotherme Spitzentemperatur der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht gleich oder niedriger als 200°C und die Halbbreite des exothermen Spitzenwerts klein ist.
  • Der Füllungsgrad (Anteil des in der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 enthaltenen anorganischen Füllstoffs 12) des anorganischen Füllstoffs 12 in der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 beträgt vorzugsweise von 30 Vol.-% bis 80 Vol.-%, bevorzugter von 40 Vol.-% bis 70 Vol.-%. Wenn der Füllungsgrad des anorganischen Füllstoffs 12 weniger als 30 Vol.-% beträgt, kann die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 abnehmen. Wenn der Füllungsgrad des anorganischen Füllstoffs 12 jedoch 80 Vol.-% übersteigt, lässt sich der anorganische Füllstoff 12 im thermisch härtenden Harz 11 schwer verteilen, und die Funktionsfähigkeit und Formbarkeit können herabgesetzt sein. Darüber hinaus kann in diesem Fall eine wärmeleitfähige Isolierschicht 5 mit der wünschenswerten Dicke manchmal nicht erzielt werden und die elektrische Isolationsfähigkeit kann abnehmen.
  • Der Anteil der aggregierten Sekundärpartikel 13 im anorganischen Füllstoff 12 ist vorzugsweise gleich oder höher als 20 Vol.-%. Wenn dieser Anteil weniger als 20 Vol.-% beträgt, nimmt die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 ab. Vom Standpunkt, eine höhere Wärmeabstrahlungsfähigkeit zu erzielen, wird stärker bevorzugt, dass der Anteil des anorganischen Füllstoffs 12 in den aggregierten Sekundärpartikeln 13 gleich oder mehr als 40 Vol.-% beträgt.
  • Die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel 13 beträgt vorzugsweise von 20 µm bis 180 µm, bevorzugter von 40 µm bis 130 µm. Wenn die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel 13 weniger als 20 µm beträgt, kann manchmal eine wärmeleitfähige Isolierschicht 5 mit der gewünschten Wärmeleitfähigkeit nicht erzielt werden. Wenn jedoch die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel 13 größer ist als 180 µm, lassen sich die aggregierten Sekundärpartikel 13 im thermisch härtenden Harz 11 schwer verteilen, und die Funktionsfähigkeit und Formbarkeit können herabgesetzt sein. Darüber hinaus kann in diesem Fall eine wärmeleitfähige Isolierschicht 5 mit der wünschenswerten Dicke manchmal nicht erzielt werden, und die elektrische Isolationsfähigkeit kann abnehmen. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der mittleren Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel um einen Wert, der durch Messen der Partikelgrößenverteilung durch ein Laserbeugungs- und Laserstreuverfahren gewonnen wird.
  • Die Form der aggregierten Sekundärpartikel 13 ist nicht auf eine Kugelform beschränkt, und sie können auch eine andere Form wie etwa eine polygonale Form haben. Wenn die Form nicht kugelförmig ist, bezieht sich die mittlere Partikelgröße auf die Länge der langen Seite bei der Form. Jedoch wird vom Standpunkt, eine Steigerung bei der eingemischten Menge der aggregierten Sekundärpartikel 13 zu ermöglichen und dabei die Fließfähigkeit des thermisch härtenden Harzes 11 bei der Herstellung der thermisch härtenden Harzschicht 5 sicherzustellen, bevorzugt, dass die aggregierten Sekundärpartikel 13 eine Kugelform haben.
  • Die aggregierten Sekundärpartikel 13 können durch ein hinlänglich bekanntes Verfahren anhand von Primärpartikeln aus hinlänglich bekanntem schuppenförmigem Bornitrid hergestellt werden. Im Spezielleren können die Primärpartikel aus hinlänglich bekanntem schuppenförmigem Bornitrid durch ein hinlänglich bekanntes Verfahren wie etwa Sprühtrocknen aggregiert und dann kalziniert und zum Wachsen gebracht werden. In diesem Fall ist die Kalzinationstemperatur nicht eingeschränkt, beträgt aber typischerweise 2000°C.
  • Die Aggregationsstärke der aggregierten Sekundärpartikel 13 kann unter Verwendung eines Formbeständigkeitsfaktors der aggregierten Sekundärpartikel als Indikator dargestellt werden. Der Formbeständigkeitsfaktor der aggregierten Sekundärpartikel bedeutet das Änderungsverhältnis zwischen den mittleren Partikelgrößen der aggregierten Sekundärpartikel vor und nach dem Beaufschlagen mit Ultraschallwellen beim Messen der Partikelgrößenverteilung durch ein Laserbeugungs- und Laserstreuverfahren und kann durch die nachstehende Formel (3) dargestellt werden. Beispiele für Ultraschallwellenbeaufschlagungsbedingungen umfassen eine Frequenz von 10 kHz bis 40 kHz, vorzugsweise 22,5 kHz, und eine Beaufschlagungszeit von 3 Minuten bis 20 Minuten, vorzugsweise 10 Minuten.
  • Formbeständigkeitsverhältnis = [(mittlere Partikelgröße von aggregierten Sekundärpartikeln nach einer Ultraschallwellenbeaufschlagung)/(mittlere Partikelgröße von aggregierten Sekundärpartikeln vor einer Ultraschallwellenbeaufschlagung)] x 100 (3) Das durch die obige Formel (3) dargestellte Formbeständigkeitsverhältnis der aggregierten Sekundärpartikel steht in engem Bezug zur Aggregationsstärke. Somit werden, wenn die Aggregationsstärke der aggregierten Sekundärpartikel gering ist, die aggregierten Sekundärpartikel durch die Beaufschlagung mit Ultraschallwellen zerbrochen, und die mittlere Partikelgröße von aggregierten Sekundärpartikeln wird nach der Ultraschallwellenbeaufschlagung kleiner als die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel vor der Ultraschallwellenbeaufschlagung, wodurch das Formbeständigkeitsverhältnis gesenkt wird. Wenn jedoch die Aggregationsstärke der aggregierten Sekundärpartikel hoch ist, werden die aggregierten Sekundärpartikel auch bei Beaufschlagung mit Ultraschallwellen nicht zerbrochen, die mittlere Partikelgröße der aggregierten Sekundärpartikel ist vor und nach der Ultraschallwellenbeaufschlagung dieselbe, und das Formbeständigkeitsverhältnis nimmt zu. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Formbeständigkeitsverhältnis der aggregierten Sekundärpartikel vorzugsweise gleich oder höher als 40%, bevorzugter gleich oder höher als 50%. Wenn das Formbeständigkeitsverhältnis der aggregierten Sekundärpartikel unter 40% liegt, ist die Aggregationsstärke der aggregierten Sekundärpartikel zu gering. Im Ergebnis werden die aggregierten Sekundärpartikel in dem Prozess zum Herstellen (Pressschritt) der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 oder durch den Formgebungsdruck während des Pressspritzens zerbrochen, und die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 kann sinken.
  • Die mittlere Partikelgröße der Primärpartikel 14 aus schuppenförmigem Bornitrid beträgt vorzugsweise von 0, 5 µm bis 100 µm, bevorzugter von 1 µm bis 30 µm. Wenn die mittlere Partikelgröße der Primärpartikel 14 aus schuppenförmigem Bornitrid kleiner als 0,5 µm ist, nimmt die Viskosität der Zusammensetzung vor dem Formen zu, und Hohlräume können in die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 eingemischt sein. Wenn jedoch die mittlere Partikelgröße der Primärpartikel 14 aus schuppenförmigem Bornitrid 100 µm übersteigt, nimmt die Fähigkeit der Primärpartikel 14 aus schuppenförmigem Bornitrid ab, die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 zu füllen, und es können Hohlräume in diese eingemischt sein.
  • Der anorganische Füllstoff 12 umfasst die aggregierten Sekundärpartikel 13 und die Primärpartikel 14 aus schuppenförmigem Bornitrid, kann aber auch andere typische anorganische Pulver innerhalb von Bereichen enthalten, bei denen die Wirkungen der vorliegenden Anmeldung nicht herabgesetzt werden. Spezielle, aber nicht einschränkende Beispiele solcher anorganischer Pulver umfassen Quarzgut (SiO2), kristallines Siliciumdioxid (SiO2) Aluminiumoxid (Al2O3), Aluminiumnitrid (AIN) und Siliciumcarbid (SiC). Diese anorganischen Pulver lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwendet. Die mittlere Partikelgröße des anorganischen Pulvers beträgt vorzugsweise von 0, 5 µm bis 100 µm, bevorzugter von 1 µm bis 30 µm. Wenn die mittlere Partikelgröße des anorganischen Pulvers kleiner als 0,5 µm ist, nimmt die Viskosität der Zusammensetzung vor dem Formen und Hohlräume können in die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 eingemischt sein. Wenn jedoch die mittlere Partikelgröße des anorganischen Pulvers 100 µm übersteigt, nimmt die Fähigkeit des anorganischen Pulvers ab, die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 zu füllen, und es können Hohlräume in diese eingemischt sein.
  • Der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm in der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 (das Verhältnis des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm zur Gesamtsumme aller Bestandteile mit Ausnahme eines Lösungsmittels) ist vorzugsweise gleich oder größer als 20 Vol.-%. Wenn der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm weniger als 20 Vol.-% beträgt, kann die Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 abnehmen. Bei dem anorganischen Füllstoff mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm kann es sich um die aggregierten Sekundärpartikel 13, die Primärpartikel 14 aus schuppenförmigem Bornitrid, ein anorganisches Pulver oder eine Kombination von diesen handeln.
  • Das thermisch härtende Harz 11, das für die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt und es kann ein hinlänglich bekanntes thermisch härtendes Harz verwendet werden. Beispiele eines solchen thermisch härtenden Harzes umfassen Bisphenol-A-Epoxidharze, Bisphenol-F-Epoxidharze, Cresol-Novolac-Epoxidharze, Phenol-Novolac-Epoxidharze, alizyklische aliphatische Epoxidharze, Glycidyl-Aminophenol-Epoxidharze, Dicyclopentadien-Epoxidharze, Naphthalin-Epoxidharze, Biphenyl-Epoxidharze, Glycidylamin-Epoxidharze, Triphenolmethan-Epoxidharze und Anthrazen-Epoxidharze. Diese thermisch härtenden Harze lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwenden.
  • Die thermisch härtende Harzzusammensetzung zur Herstellung der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 kann einen Aushärtungskatalysator zum Aushärten des thermisch härtenden Harzes 11 enthalten. Der Aushärtungskatalysator ist nicht besonders eingeschränkt, und je nach der Art des thermisch härtenden Harzes 11 kann nach Angemessenheit ein hinlänglich bekannter Aushärtungskatalysator verwendet werden. Beispiele solcher Aushärtungskatalysatoren umfassen alizyklische Säureanhydride wie etwa Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydrid und Himinanhydrid; aliphatische Säureanhydride wie etwa Dodecenylsuccinsäureanhydrid; aromatische Säureanhydride wie etwa Phthalsäureanhydrid und Trimellithsäureanhydrid; organische Dihydrazide wie etwa Dicyandiamid und Adipinsäuredihydrazid; Tri(dimethylaminomethyl)phenol; Dinethylbenzylamin; 1,8-Diazabicyclo-(5, 4,0)-Undecylen und Derivate davon; Imidazole wie etwa 2-Methylimidazol, 2-Ethyl-4-Mtehylimidazol, 2-Phenlyimidazol und 1-Cyanethyl-2-Methylimidazol; und Polyphenolverbindungen wie etwa Bisphenol A, Bisphenol F, Bisphenol S, Phenol-Novolac-Harze, Cresol-Novolac-Harze, und p-Hydroxystyrolharze. Diese Aushärtungskatalysatoren lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwenden.
  • Die eingemischte Menge des Aushärtungskatalysators kann nach Angemessenheit je nach der Art des thermisch härtenden Harzes 11 oder Aushärtungskatalysators, das bzw. der verwendet werden soll, angepasst werden, und typischerweise wird bevorzugt, dass die eingemischte Menge des Aushärtungskatalysators von 0,1 Gewichtsteilen bis 200 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des thermisch härtenden Harzes beträgt.
  • Um die Adhäsionskraft an der Grenze des thermisch härtenden Harzes 11 und des anorganischen Füllstoffs 12 zu verstärken, kann die thermisch härtende Harzzusammensetzung zum Herstellen der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 einen Haftverbesserer enthalten. Der Haftverbesserer ist nicht besonders eingeschränkt und es kann ein hinlänglich bekannter Haftverbesserer nach Angemessenheit je nach der Art des thermisch härtenden Harzes 11 und des anorganischen Füllstoffs 12 ausgewählt werden. Beispiele geeigneter Haftverbesserer umfassen γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl) γ-Aminopropyltriethoxysilan, N-Phenyl-γ-Aminopropyltrimethoxysilan und γ-Mercaptopropylthirmethoxysilan. Diese Haftverbesserer lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwenden.
  • Die eingemischte Menge des Haftverbesserers kann nach Angemessenheit je nach der Art des thermisch härtenden Harzes 11 oder Haftverbesserers, das bzw. der verwendet werden soll, angepasst werden, und typischerweise wird bevorzugt, dass die eingemischte Menge des Haftverbesserers von 0,01 Gewichtsteilen bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des thermisch härtenden Harzes beträgt.
  • Um die Viskosität der Zusammensetzung anzupassen, kann die thermisch härtende Harzzusammensetzung zum Herstellen der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 ein Lösungsmittel enthalten. Das Lösungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt und es kann ein hinlänglich bekanntes Lösungsmittel nach Angemessenheit je nach der Art des thermisch härtenden Harzes 11 und des anorganischen Füllstoffs 12 ausgewählt werden, das bzw. der verwendet werden soll. Beispiele geeigneter Lösungsmittel umfassen Toluol und Methylketon. Diese Lösungsmittel lassen sich einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehr von diesen verwenden.
  • Die eingemischte Menge des Lösungsmittels ist nicht besonders eingeschränkt, vorausgesetzt, dass die Viskosität der Zusammensetzung ein Kneten ermöglicht, und typischerweise wird bevorzugt, dass die eingemischte Menge des Lösungsmittels von 20 Gewichtsteilen bis 200 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtmenge aus dem thermisch härtenden Harz 11 und dem anorganischen Füllstoff 12 beträgt.
  • Die wärmeleitfähige Isolierschicht 5 nach der vorliegenden Ausführungsform kann durch konventionelle Verfahren hergestellt werden, mit der Ausnahme, dass das Aushärten der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht so vorangetrieben wird, dass das durch die vorstehende Formel (1) dargestellte Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht gleich oder größer als 30% ist. Der Verhältnis spezifischer Dichte der so erhaltenen wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 ist gleich oder größer als 92%. Also entsteht eine sehr geringe Anzahl an Defekten wie etwa Hohlräumen in der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5. Der Anteil relativer Dicht der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 wird berechnet, indem die durch ein Archimedes-Verfahren gemessene spezifische Dichte durch die theoretische spezifische Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 dividiert und das Ergebnis mit 100 multipliziert wird ((gemessene spezifische Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5)/(theoretische spezifische Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5) x 100). Bei dem Archimedes-Verfahren wird ein Teil der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 abgeschnitten, das Gewicht nach dem Trocknen und das Gewicht in Wasser (reinem Wasser) werden mit einer elektronischen Waage gemessen, die Dichte reinen Wassers wird während der Messungen aus der Wassertemperatur bestimmt, und die spezifische Dichte (ρs) der Probe wird berechnet. Darüber hinaus wird die theoretische spezifische Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 aus dem Mischungsverhältnis und der Dichte von Bestandteilen berechnet, welche die wärmeleitfähigen Isolierschicht 5 bilden.
  • Beispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend auf der Basis von Beispielen und Vergleichbeispielen ausführlicher beschrieben, die der vorliegenden Erfindung jedoch keine Einschränkung auferlegen.
  • Beispiel 1
  • Insgesamt 100 Massenteile eines flüssigen Bisphenol-A-Epoxidharzes (jER828: hergestellt von Mitsubishi Chemical Corp.) und 0,5 Massenteile 1-Cyanoethyl-2-methylimidazol (Curesol 2PN-CN, hergestellt von Shikoku Chemicals Corp.) wurden 125 Massenteilen Methylethylketon zugesetzt und im Anschluss gerührt und gemischt. Ein anorganischer Füllstoff, der 50 Vol.-% aggregierter Sekundärpartikel I enthielt (die mittlere Partikelgröße betrug 60 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 67 Vol.-%; hergestellt von Momentive Performance Materials Inc.), die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid erhalten waren, und 50 Vol.-% Primärpartikel aus schuppenförmigem Bornitrid (die mittlere Partikelgröße betrug 8 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 0 Vol.-%; hergestellt von Denki Kagaku Kogyo KK), wurden der Harzlösung mit 50 Vol.-% in Bezug auf die Gesamtsumme aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels, zugesetzt und im Anschluss vorgemischt. Das Vorgemisch wurde mit drei Walzen geknetet und eine thermisch härtende Harzzusammensetzung vorbereitet, in welcher der anorganische Füllstoff gleichmäßig feinverteilt war. In der thermisch härtenden Harzzusammensetzung betrug der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm 33,5 Vol.-% in Bezug auf den gesamten anorganischen Füllstoff.
  • Dann wurde eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht mit einer Dicke von 200 µm hergestellt, indem die thermisch härtende Harzzusammensetzung mittels eines Rakelverfahrens auf ein Wärme abstrahlendes Teil mit einer Dicke von 105 µm aufgetragen wurde, das Lösungsmittel entfernt wurde, und sie dann 10 Minuten lang bei 100°C mit Druck beaufschlagt wurde. Ein Leistungsmodul wurde dann unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht, Versiegeln mit einem Formharz mittels eines Spritzpressverfahren (Formgebungstemperatur: 180°C, Formgebungszeit: 180 Sekunden, Formgebungsdruck: 10 MPa), und dann 6 Stunden langem Nachhärten bei 175°C hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 94%.
  • Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 10%, die exotherme Spitzentemperatur 192°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 32%.
  • Beispiel 2
  • Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht mit einer Dicke von 200 µm wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Druckbeaufschlagung nach Entfernen des Lösungsmittels 15 Minuten lang bei 120°C erfolgte, und es wurde ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 96%.
  • Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 21%, die exotherme Spitzentemperatur 188°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 46%.
  • Beispiel 3
  • Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Druckbeaufschlagung nach Entfernen des Lösungsmittels 25 Minuten lang bei 120°C erfolgte, und es wurde ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 96%.
  • Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 25%, die exotherme Spitzentemperatur 189°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 55%.
  • Beispiel 4
  • Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die eingemischte Menge an 1-Cyano-2-methylimidazol auf 1 Massenteil abgeändert wurde und die Druckbeaufschlagung nach Entfernen des Lösungsmittels 15 Minuten lang bei 100°C erfolgte, und es wurde ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 98%.
  • Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 13%, die exotherme Spitzentemperatur 181°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 73%.
  • Beispiel 5
  • Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die eingemischte Menge an 1-Cyano-2-methylimidazol auf 2 Massenteile abgeändert wurde und die Druckbeaufschlagung nach Entfernen des Lösungsmittels 15 Minuten lang bei 110°C erfolgte, und es wurde ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 99%.
  • Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 16%, die exotherme Spitzentemperatur 176°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 89%.
  • Beispiel 6
  • Insgesamt 100 Massenteile eines flüssigen Bisphenol-A-Epoxidharzes (jER828: hergestellt von Mitsubishi Chemical Corp.) und 2 Massenteile 1-Cyanoethyl-2-methylimidazol (Curesol 2PN-CN, hergestellt von Shikoku Chemicals Corp.) wurden 125 Massenteilen Methylethylketon zugesetzt und im Anschluss gerührt und gemischt. Ein anorganischer Füllstoff, der 50 Vol.-% aggregierter Sekundärpartikel II enthielt (die mittlere Partikelgröße betrug 65 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 77,5 Vol.-%), die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid erhalten waren, und 50 Vol.-% Primärpartikel aus schuppenförmigem Bornitrid (die mittlere Partikelgröße betrug 8 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 0 Vol.-%; hergestellt von Denki Kagaku Kogyo KK), wurden der Harzlösung mit 50 Vol.-% in Bezug auf die Gesamtsumme aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels, zugesetzt und im Anschluss vorgemischt. Das Vorgemisch wurde mit drei Walzen geknetet und eine thermisch härtende Harzzusammensetzung vorbereitet, in welcher der anorganische Füllstoff gleichmäßig feinverteilt war. In der thermisch härtenden Harzzusammensetzung betrug der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm 38,8 Vol.-% in Bezug auf den gesamten anorganischen Füllstoff.
  • Es wurde eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht mit einer Dicke von 200 µm durch Auftragen der thermisch härtenden Harzzusammensetzung mittels eines Rakelverfahrens auf ein Wärme abstrahlendes Teil mit einer Dicke von 105 µm, Entfernen des Lösungsmittels und dann einer 15 Minuten langen Druckbeaufschlagung bei 110°C hergestellt. Dann wurde ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht, Versiegeln mit einem Formharz mittels eines Spritzpressverfahrens (Formgebungstemperatur: 180°C, Formgebungszeit: 180 Sekunden, Formgebungsdruck: 10 MPa) und dann 6 Stunden langem Nachhärten bei 175°C hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 98%. Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 17%, die exotherme Spitzentemperatur 174°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 90%. Der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 19,4 Vol.-% in Bezug auf die wärmeleitfähige Isolierschicht (insgesamt aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels).
  • Beispiel 7
  • Eine thermisch härtende Harzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise zubereitet wie in Beispiel 6, mit der Ausnahme, dass der anorganische Füllstoff durch einen anorganischen Füllstoff, der 60 Vol.-% aggregierter Sekundärpartikel II (die mittlere Partikelgröße betrug 65 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 77,5 Vol.-%), die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid erhalten waren, und 40 Vol.-% Primärpartikel aus schuppenförmigem Bornitrid (die mittlere Partikelgröße betrug 8 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 0 Vol.-%; hergestellt von Denki Kagaku Kogyo KK) ersetzt wurde. In der thermisch härtenden Harzzusammensetzung betrug der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm 46,5 Vol.-% in Bezug auf den gesamten anorganischen Füllstoff. Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht wurde hergestellt, und dann wurde ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6 hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 97%. Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 16%, die exotherme Spitzentemperatur 174°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 81%. Der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 20,9 Vol.-% in Bezug auf die wärmeleitfähige Isolierschicht (insgesamt aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels).
  • Beispiel 8
  • Eine thermisch härtende Harzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise zubereitet wie in Beispiel 6, mit der Ausnahme, dass der anorganische Füllstoff durch einen anorganischen Füllstoff, der 70 Vol.-% aggregierter Sekundärpartikel II (die mittlere Partikelgröße betrug 65 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 77,5 Vol.-%), die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid erhalten waren, und 30 Vol.-% Primärpartikel aus schuppenförmigem Bornitrid (die mittlere Partikelgröße betrug 8 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 0 Vol.-%; hergestellt von Denki Kagaku Kogyo KK) ersetzt wurde. In der thermisch härtenden Harzzusammensetzung betrug der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm 54,3 Vol.-% in Bezug auf den gesamten anorganischen Füllstoff. Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht wurde hergestellt, und dann wurde ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6 hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 94%. Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 17%, die exotherme Spitzentemperatur 175°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 86%. Der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 27,1 Vol.-% in Bezug auf die wärmeleitfähige Isolierschicht (insgesamt aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels).
  • Beispiel 9
  • Eine thermisch härtende Harzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise zubereitet wie in Beispiel 6, mit der Ausnahme, dass der anorganische Füllstoff, der 85 Vol.-% aggregierter Sekundärpartikel II (die mittlere Partikelgröße betrug 65 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 77,5 Vol.-%), die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid erhalten waren, und 15 Vol.-% Primärpartikel aus schuppenförmigem Bornitrid (die mittlere Partikelgröße betrug 8 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 0 Vol.-%; hergestellt von Denki Kagaku Kogyo KK) mit 30 Vol.-% in Bezug auf das Gesamtvolumen aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels, zugesetzt wurde. In der thermisch härtenden Harzzusammensetzung betrug der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm 65,9 Vol.-% in Bezug auf den gesamten anorganischen Füllstoff. Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht wurde hergestellt, und dann wurde ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6 hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 98%. Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 19%, die exotherme Spitzentemperatur 179°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 91%. Der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 19,76 Vol.-% in Bezug auf die wärmeleitfähige Isolierschicht (insgesamt aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels).
  • Beispiel 10
  • Eine thermisch härtende Harzzusammensetzung wurde auf dieselbe Weise zubereitet wie in Beispiel 6, mit der Ausnahme, dass der anorganische Füllstoff, der 20 Vol.-% aggregierter Sekundärpartikel II (die mittlere Partikelgröße betrug 65 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 77,5 Vol.-%), die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid erhalten waren, und 80 Vol.-% Primärpartikel aus schuppenförmigem Bornitrid (die mittlere Partikelgröße betrug 8 µm und der Anteil von Partikeln mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 0 Vol.-%; hergestellt von Denki Kagaku Kogyo KK) mit 60 Vol.-% in Bezug auf das Gesamtvolumen aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels, zugesetzt wurde. In der thermisch härtenden Harzzusammensetzung betrug der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm 15,5 Vol.-% in Bezug auf den gesamten anorganischen Füllstoff. Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht wurde hergestellt, und dann wurde ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht auf dieselbe Weise wie in Beispiel 6 hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 93%. Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 14%, die exotherme Spitzentemperatur 172°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 80%. Der Anteil des anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm betrug 20,9 Vol.-% in Bezug auf die wärmeleitfähige Isolierschicht (insgesamt aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels).
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Insgesamt 100 Massenteile eines flüssigen Bisphenol-A-Epoxidharzes (jER828: hergestellt von Mitsubishi Chemical Corp.) und 0,5 Massenteile 1-Cyanoethyl-2-methylimidazol (Curesol 2PN-CN, hergestellt von Shikoku Chemicals Corp.) als Aushärtungskatalysator wurden 125 Massenteilen Methylethylketon zugesetzt und im Anschluss gerührt und gemischt. Ein anorganischer Füllstoff, der aus Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid bestand (die mittlere Partikelgröße betrug 8 µm; hergestellt von Denki Kagaku Kogyo KK), wurden der Harzlösung mit 50 Vol.-% in Bezug auf die Gesamtsumme aller Bestandteile, mit Ausnahme des Lösungsmittels, zugesetzt und im Anschluss vorgemischt. Das Vorgemisch wurde mit drei Walzen geknetet und eine thermisch härtende Harzzusammensetzung vorbereitet, in welcher der anorganische Füllstoff gleichmäßig feinverteilt war.
  • Dann wurde eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht mit einer Dicke von 200 µm hergestellt, indem die thermisch härtende Harzzusammensetzung mittels eines Rakelverfahrens auf ein Wärme abstrahlendes Teil mit einer Dicke von 105 µm aufgetragen wurde, das Lösungsmittel entfernt wurde, und sie dann 20 Minuten lang bei 120°C mit Druck beaufschlagt wurde. Ein Leistungsmodul wurde dann unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht, Versiegeln mit einem Formharz mittels eines Spritzpressverfahren (Formgebungstemperatur: 180°C, Formgebungszeit: 180 Sekunden, Formgebungsdruck: 10 MPa), und dann 6 Stunden langem Nachhärten bei 175°C hergestellt. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 96%.
  • Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 22%, die exotherme Spitzentemperatur 191°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 50%.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die eingemischte Menge an 1-Cyano-2-methylimidazol auf 0,2 Massenteile abgeändert wurde und ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht hergestellt wurde. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 89%.
  • Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 3%, die exotherme Spitzentemperatur 212°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 18%.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Eine halbausgehärtete wärmeleitfähige Isolierschicht wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die eingemischte Menge an 1-Cyano-2-methylimidazol auf 0,3 Massenteile abgeändert wurde und ein Leistungsmodul unter Verwendung der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht hergestellt wurde. Die wärmeleitfähige Isolierschicht wurde dann aus dem erhaltenen Leistungsmodul entfernt, deren spezifische Dichte wurde gemessen, und dann wurde der Anteil der spezifischen Dichte berechnet. Das Ergebnis betrug 91%.
  • Der Aushärtungsgrad der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht betrug 6%, die exotherme Spitzentemperatur 206°C und das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads 27%.
  • Auswertung der Wärmeleitfähigkeit
  • Die Wärmeleitfähigkeit in der Dickenrichtung einer Schicht wurde mit einem Laserblitzverfahren im Hinblick auf die wärmeleitfähigen Isolierschichten der Leistungsmodule in den Beispielen 1 bis 10 und den Vergleichbeispielen 1 bis 3 gemessen. Die Ergebnisse zur Wärmeleitfähigkeit sind in Tabelle 1 als relative Wärmeleitfähigkeitswerte gezeigt, die für die wärmeleitfähigen Isolierschichten der Beispiele bzw. Vergleichbeispiele erhalten wurden, indem als Bezug die Wärmeleitfähigkeit herangezogen wurde, die für die wärmeleitfähige Isolierschicht des Vergleichsbeispiels 1 erhalten wurde ([Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschichten der Beispiele bzw. Vergleichbeispiele]/[Wärmeleitfähigkeit der wärmeleitfähigen Isolierschicht des Vergleichsbeispiels 1]).
  • Auswertung der elektrischen Isolationsfähigkeit
  • Die dielektrische Durchbruchspannung (BDV) der Leistungsmodule, die in den Beispielen 1 bis 10 und den Vergleichbeispielen 1 bis 3 erhalten wurden, wurde gemessen, indem eine Spannung mit einer konstanten Spannungsanstiegsrate von 1 kV/Sek. zwischen den wärmeleitfähigen Isolierschichten der Leistungsmodule in Öl angelegt wurde. Die Ergebnisse zur BDV der Leistungsmodule sind in Tabelle 1 als relative BDV-Werte gezeigt, die für die wärmeleitfähigen Isolierschichten der Beispiele bzw. Vergleichbeispiele erhalten wurden, indem als Bezug die BDV herangezogen wurde, die für die wärmeleitfähigen Isolierschichten des Vergleichsbeispiels 1 erhalten wurde ([BDV der wärmeleitfähigen Isolierschichten der Beispiele bzw. Vergleichbeispiele]/[BDV der wärmeleitfähigen Isolierschicht des Vergleichsbeispiels 1]). Das Verhältnis zwischen dem Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschichten der Beispiele 1 bis 10 bzw. Vergleichbeispiele 1 bis 3 und die relativen Werte der dielektrischen Durchbruchspannung von Leistungsmodulen ist in 2 dargestellt.
    Figure DE112014001422B4_0008
  • Aus Tabelle 1 folgt, dass die Leistungsmodule der Beispiele 1 bis 10, die mit wärmeleitfähigen Isolierschichten ausgestattet sind, die aggregierte Sekundärpartikel aus Bornitrid enthalten und ein Aushärtungsgradänderungsverhältnis von gleich oder größer als 30% haben, eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit an den Tag legen. Darüber hinaus ist klar, dass die Leistungsmodule der Beispiele 1 bis 10 einen relativen BDV-Wert haben, der dem Leistungsmodul von Vergleichsbeispiel 1 ebenbürtig ist, das mit der wärmeleitfähigen Isolierschicht ausgestattet ist, die keine aggregierten Sekundärpartikel aus Bornitrid enthält, und auch eine ausgezeichnete elektrische Isolationsfähigkeit an den Tag legen. Im Gegensatz dazu ist klar, dass das Leistungsmodul von Vergleichsbeispiel 1, das mit der wärmeleitfähigen Isolierschicht ausgestattet ist, die keine aggregierten Sekundärpartikel aus Bornitrid enthält, eine ausgezeichnete elektrische Isolationsfähigkeit, aber eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Darüber hinaus ist klar, dass die Leistungsmodule der Vergleichsbeispiele 2 und 3, die mit den wärmeleitfähigen Isolierschichten ausgestattet sind, die aggregierte Sekundärpartikel aus Bornitrid enthalten, aber ein Aushärtungsgradänderungsverhältnis von weniger als 30% haben, eine große Anzahl an Defekten wie etwa Hohlräume (der Verhältnis spezifischer Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschichten ist gering) und die herabgesetzte elektrische Isolationsfähigkeit haben, während die über eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit verfügen.
  • Aus dem Vorstehenden folgt, dass, wenn ein Leistungsmodul, das mit einer wärmeleitfähigen Isolierschicht ausgestattet ist, die aggregierte Sekundärpartikel aus Bornitrid enthält, durch ein Spritzpressverfahren hergestellt wird, eine ausgezeichnete elektrische Isolationsfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit sichergestellt werden kann, indem das Aushärten der halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht während des Spritzpressens so vorangetrieben wird, dass das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht gleich oder größer als 30% ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Leistungsmodul;
    2a, 2b
    Anschlussrahmen;
    3
    Leistungshalbleiterelement;
    4
    Wärmesenke;
    5
    wärmeleitfähige Isolierschicht;
    6
    Halbleiterelement
    7
    Metalldraht;
    8
    Formharz;
    11
    thermisch härtendes Harz;
    12
    anorganischer Füllstoff;
    13.
    aggregierte Sekundärpartikel, die durch Aggregation von Primärpartikeln aus schuppenförmigem Bornitrid gebildet sind;
    14
    Primärpartikel aus schuppenförmigem Bornitrid

Claims (5)

  1. Verfahren zum Herstellen, und zwar mittels eines Spritzpressverfahrens, eines Leistungsmoduls (1), das mit einer wärmeleitfähigen Schicht (5) ausgestattet ist, in der ein anorganischer Füllstoff (12), der aggregierte Sekundärpartikel (13) enthält, die durch Aggregieren von Primärpartikeln (14) aus schuppenförmigem Bornitrid gebildet sind, in einem thermisch härtenden bzw. duroplastischen Harz (11) verteilt ist, und ein Verhältnis spezifischer Dichte der wärmeleitfähigen Isolierschicht (5) gleich oder größer als 92% ist, wobei ein Aushärten einer unausgehärteten oder halbausgehärteten leitfähigen Isolierschicht während des Spritzpressens so vorangetrieben wird, dass das Änderungsverhältnis des Aushärtungsgrads der wärmeleitfähigen Isolierschicht (5), das durch nachfolgende Formel dargestellt wird, gleich oder größer als 30% ist: A ¨ nderungsverh a ¨ ltnis ( % )  des Aush a ¨ rtungsgrads einer w a ¨ rmeleitf a ¨ higen Isolier − schicht = [ ( B − C ) /B ] × 100
    Figure DE112014001422B4_0009
    wobei in der Formel B einen Wärmewert (cal/g), gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter, darstellt, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht vollständig ausgehärtet ist, und C einen Wärmewert (cal/g), gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter, darstellt, bis die unausgehärtete oder halbausgehärtete wärmeleitfähige Vorspritzpress-Isolierschicht nach einer Wärmebehandlung über 90 Sekunden bei 180°C vollständig ausgehärtet ist, und wobei eine Temperatur eines exothermen Spitzenwerts der unausgehärteten oder halbausgehärteten wärmeleitfähigen Isolierschicht gemessen mit einem dynamischen Differenzkalorimeter gleich oder niedriger als 200°C ist.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls (1) nach Anspruch 1, wobei ein Anteil der aggregierten Sekundärpartikel (13) im anorganischen Füllstoff (12) gleich oder größer als 20 Vol.-% ist.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Füllungsgrad des anorganischen Füllstoffs (12) in der wärmeleitfähigen Isolierschicht (5) von 30 Vol.-% bis 80 Vol.-% beträgt.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der anorganische Füllstoff (12) 40 Vol.-% oder mehr eines anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm enthält.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Füllungsgrad eines anorganischen Füllstoffs mit einer Partikelgröße von gleich oder größer als 45 µm in der wärmeleitfähigen Isolierschicht (5) gleich oder größer als 20 Vol.-% ist.
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