JP2015117311A - Heat-conductive sheet for semiconductor module - Google Patents

Heat-conductive sheet for semiconductor module Download PDF

Info

Publication number
JP2015117311A
JP2015117311A JP2013261478A JP2013261478A JP2015117311A JP 2015117311 A JP2015117311 A JP 2015117311A JP 2013261478 A JP2013261478 A JP 2013261478A JP 2013261478 A JP2013261478 A JP 2013261478A JP 2015117311 A JP2015117311 A JP 2015117311A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy
semiconductor module
sheet
group
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013261478A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6276576B2 (en
Inventor
沙織 山本
Saori Yamamoto
沙織 山本
誠治 泉谷
Seiji Izumitani
誠治 泉谷
剛 近藤
Takeshi Kondo
剛 近藤
山口 美穂
Yoshio Yamaguchi
美穂 山口
章浩 大橋
Akihiro Ohashi
章浩 大橋
裕児 山岸
Yuji Yamagishi
裕児 山岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Nitto Shinko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Nitto Shinko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp, Nitto Shinko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Priority to JP2013261478A priority Critical patent/JP6276576B2/en
Publication of JP2015117311A publication Critical patent/JP2015117311A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6276576B2 publication Critical patent/JP6276576B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat-conductive sheet for a semiconductor module having an epoxy resin layer with excellent thermal conductivity.SOLUTION: In a conductive sheet for a semiconductor module, an epoxy resin layer is formed with a composition including an epoxy monomer having a specific structure, a phenolic curative having a specific structure and boron nitride particles or aluminum nitride particles. The boron nitride particles or aluminum nitride particles are contained in a state of agglomerated particles. The epoxy composition further includes an onium salt-based hardening accelerator.

Description

本発明は、半導体モジュール用の熱伝導性シートに関し、より詳しくは半導体モジュールにおける半導体素子と放熱用部材との間に介在される熱伝導性シートに関する。   The present invention relates to a heat conductive sheet for a semiconductor module, and more particularly to a heat conductive sheet interposed between a semiconductor element and a heat dissipation member in the semiconductor module.

従来、パワートランジスタやサイリスタなどの作動時に発熱をともなう半導体素子と、該半導体素子が発する熱を放熱するための金属板や放熱フィンといった放熱用部材とが一体化された半導体モジュールが機械類のパワー制御などにおいて広く用いられている。
この種の半導体モジュールにおいては、前記半導体素子が樹脂モールドされてなるモジュール本体と前記放熱用部材との間に熱伝導性に優れたシート状の部材が介装されており、該シート状部材は、「熱伝導性シート」などと称されたりしている。
Conventionally, a semiconductor module in which a semiconductor element that generates heat during operation of a power transistor, a thyristor, and the like, and a heat radiating member such as a metal plate or a heat radiating fin for radiating the heat generated by the semiconductor element has been integrated. Widely used in control and the like.
In this type of semiconductor module, a sheet-like member having excellent thermal conductivity is interposed between the module body in which the semiconductor element is resin-molded and the heat radiating member, and the sheet-like member is It is also called “thermal conductive sheet”.

この半導体モジュール用の熱伝導性シートとしては、銅箔などの基材シートの片面や両面にエポキシ組成物からなるエポキシ樹脂層を形成させたものや、基材シートなどを有していないエポキシ樹脂層のみからなるものなどが知られている。
そして、従来、半導体モジュール用熱伝導性シートには、高い熱伝導性が求められており、エポキシ樹脂層を高熱伝導率化させるために、窒化ホウ素や酸化アルミニウムなどの熱伝導性に優れた無機フィラーを高充填させることが試みられている。
As a heat conductive sheet for this semiconductor module, an epoxy resin layer having an epoxy resin layer formed of an epoxy composition on one or both sides of a base sheet such as a copper foil, or an epoxy resin having no base sheet What consists only of layers is known.
Conventionally, a thermal conductive sheet for a semiconductor module has been required to have high thermal conductivity, and in order to increase the thermal conductivity of the epoxy resin layer, an inorganic material having excellent thermal conductivity such as boron nitride and aluminum oxide. Attempts have been made to highly fill the filler.

なお、半導体モジュール用熱伝導性シートは、通常、エポキシ樹脂層における無機フィラーの含有量に応じて熱伝導性が向上されるものの、過度に無機フィラーを含有させるとエポキシ樹脂層の強度が低下し、エポキシ樹脂層に割れ等の不具合が生じ易くなる。
また、半導体モジュール用熱伝導性シートは、前記エポキシ樹脂層の厚みを薄くすることによっても熱伝導性を向上させうるものの、その場合も過度にエポキシ樹脂層の厚みを減少させると強度が損なわれることになる。
In addition, although the thermal conductivity of the semiconductor module thermal conductive sheet is usually improved according to the content of the inorganic filler in the epoxy resin layer, the strength of the epoxy resin layer is reduced when the inorganic filler is excessively contained. In addition, defects such as cracks are likely to occur in the epoxy resin layer.
Moreover, although the heat conductive sheet for semiconductor modules can improve thermal conductivity also by making the thickness of the said epoxy resin layer thin, intensity | strength will be impaired if the thickness of an epoxy resin layer is reduced too much also in that case. It will be.

このようなことを背景として、従来、エポキシ樹脂自体の熱伝導率を向上させることが試みられている。
例えば、下記特許文献1においては、高い熱伝導率を有するエポキシ樹脂成形体を形成させるべく、メソゲン骨格を有するエポキシモノマーを用い、高い磁場を一方向に印加してエポキシ樹脂成形体を形成させることが記載されている。
このようなメソゲン骨格を有するエポキシ樹脂は、分子鎖がそろった結晶化箇所を成形体内に形成させ易く、該結晶化箇所が他のアモルファスな箇所に比べて高い熱伝導性を示すことから熱伝導率に優れたエポキシ樹脂成形体を形成させる上において一般的なエポキシ樹脂に比べて有利である。
Against this background, attempts have been made to improve the thermal conductivity of the epoxy resin itself.
For example, in the following Patent Document 1, in order to form an epoxy resin molded body having high thermal conductivity, an epoxy monomer having a mesogen skeleton is used, and a high magnetic field is applied in one direction to form an epoxy resin molded body. Is described.
The epoxy resin having such a mesogenic skeleton easily forms a crystallized portion with a uniform molecular chain in the molded body, and the crystallized portion exhibits higher thermal conductivity than other amorphous portions. It is more advantageous than general epoxy resins in forming an epoxy resin molded article having an excellent rate.

しかし、特許文献1に記載された特殊な製造方法によってエポキシ樹脂層を形成させることは熱伝導性シートの生産性の観点などから好ましいものではない。   However, it is not preferable to form the epoxy resin layer by a special manufacturing method described in Patent Document 1 from the viewpoint of productivity of the heat conductive sheet.

特許第4414674号公報Japanese Patent No. 4414674

本発明は、製造方法が著しく制限されることなく作製可能で、且つ、優れた熱伝導性を有する半導体モジュール用熱伝導性シートの提供を課題としている。   This invention makes it a subject to provide the heat conductive sheet for semiconductor modules which can be produced without the manufacturing method being restrict | limited remarkably, and has the outstanding heat conductivity.

このような課題を解決するための半導体モジュール用熱伝導性シートに係る本発明は、半導体素子が樹脂モールドされてなるモジュール本体と、前記半導体素子が発する熱を放熱するための放熱用部材とを有する半導体モジュールにおいて前記放熱用部材と前記モジュール本体との間に介装される半導体モジュール用熱伝導性シートであって、エポキシ組成物からなるエポキシ樹脂層を備え、前記エポキシ組成物は、下記一般式(1)で表されるエポキシモノマーと、下記一般式(2)で表されるフェノール系硬化剤と、窒化ホウ素粒子又は窒化アルミニウム粒子とを含み、前記窒化ホウ素粒子又は前記窒化アルミニウム粒子を凝集粒子の状態で含有していることを特徴としている。   The present invention relating to a semiconductor module thermal conductive sheet for solving such problems includes a module body in which a semiconductor element is resin-molded, and a heat radiating member for radiating heat generated by the semiconductor element. A semiconductor module having a heat conductive sheet for a semiconductor module interposed between the heat dissipating member and the module main body, comprising an epoxy resin layer made of an epoxy composition, An epoxy monomer represented by the formula (1), a phenolic curing agent represented by the following general formula (2), and boron nitride particles or aluminum nitride particles are aggregated, and the boron nitride particles or the aluminum nitride particles are aggregated. It is characterized by containing in the form of particles.

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(ただし、式中の「G」はグリシジル基を表し、「A」は非置換又は炭素数1〜6の炭化水素基で置換されたビフェニル環を表している。また、「X」は下記一般式(x)で表される基であり、「n」は1以上15以下の数を表している。) (However, “G” in the formula represents a glycidyl group, “A” represents a biphenyl ring which is unsubstituted or substituted with a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. (It is a group represented by the formula (x), and “n” represents a number from 1 to 15.)

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(ただし、式中の「B」は非置換又は炭素数1〜6の炭化水素基で置換されたベンゼン環を表し、「R1」〜「R4」は、水素原子又は炭素数1〜6の炭化水素基を表し、「R1」〜「R4」は、互いに共通していても異なっていてもよい。) (However, “B” in the formula represents a benzene ring which is unsubstituted or substituted with a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and “R 1 ” to “R 4 ” are hydrogen atoms or 1 to 6 carbon atoms. And “R 1 ” to “R 4 ” may be the same as or different from each other.)

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(ただし、「R5」は、水酸基、メチル基、エチル基、プロピル基、又は、水素原子のいずれかであり、「Ph1」、「Ph2」及び「Ph3」は、互いに共通していても異なっていてもよく、下記一般式(y)で表される置換又は非置換のフェニルで、且つ当該「Ph1」、「Ph2」及び「Ph3」の内の少なくとも2つが水酸基を有する置換フェニルである。) (However, “R 5 ” is any one of a hydroxyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a hydrogen atom, and “Ph 1 ”, “Ph 2 ”, and “Ph 3 ” are common to each other. Or a substituted or unsubstituted phenyl represented by the following general formula (y), and at least two of the “Ph 1 ”, “Ph 2 ” and “Ph 3 ” have a hydroxyl group. Having substituted phenyl.)

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(ただし、式中の「R6」〜「R10」は、水酸基、メチル基、エチル基、プロピル基、又は、水素原子のいずれかである。) (However, “R 6 ” to “R 10 ” in the formula are any of a hydroxyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a hydrogen atom.)

本発明においては、特定の硬化剤とともに特定のエポキシモノマーがエポキシ組成物に含有されていることから当該硬化剤とエポキシモノマーとにより高い熱伝導率を有する硬化物を形成させ得る。
さらに、本発明においては、特定の無機フィラーがエポキシ組成物に含有されていることから当該エポキシ組成物によって形成されるエポキシ樹脂層に優れた熱伝導性を発揮させ得る。
従って、本発明によれば半導体モジュール用熱伝導性シートを高磁場のような特別な環境以外で作製しても熱伝導性に優れたものとすることができ、製造方法が著しく制限されることなく作製可能な半導体モジュール用熱伝導性シートが提供される。
In this invention, since the specific epoxy monomer is contained in the epoxy composition with the specific hardening | curing agent, the hardened | cured material which has high thermal conductivity can be formed with the said hardening | curing agent and an epoxy monomer.
Furthermore, in this invention, since the specific inorganic filler is contained in the epoxy composition, the thermal conductivity excellent in the epoxy resin layer formed with the said epoxy composition can be exhibited.
Therefore, according to the present invention, the thermal conductivity sheet for a semiconductor module can be made excellent in thermal conductivity even if it is produced outside a special environment such as a high magnetic field, and the manufacturing method is significantly limited. There is provided a thermally conductive sheet for a semiconductor module that can be produced without any problems.

一実施形態の熱伝導性シートの断面構造を示した概略断面図。The schematic sectional drawing which showed the cross-section of the heat conductive sheet of one Embodiment. 図1の熱伝導性シートの使用状態を模式的に示した半導体モジュールの概略断面図。The schematic sectional drawing of the semiconductor module which showed the use condition of the heat conductive sheet of FIG. 1 typically. 他実施形態の熱伝導性シートの使用状態を模式的に示した半導体モジュールの概略断面図。The schematic sectional drawing of the semiconductor module which showed the use condition of the heat conductive sheet of other embodiment typically.

以下に、本発明の半導体モジュール用熱伝導性シート(以下、単に「熱伝導性シート」ともいう)の好ましい実施の形態について説明する。
本実施形態の熱伝導性シートは、所定のエポキシ組成物によって形成されたエポキシ樹脂層を有している。
本実施形態のエポキシ組成物は、特定のエポキシモノマーやフェノール系硬化剤を含有することで無機フィラーなどを含有させないエポキシ樹脂のみからなる状態でエポキシ樹脂層に0.3W/(m・K)以上もの優れた熱伝導性を発揮させ得るものである。
また、本実施形態のエポキシ組成物は、特定の無機フィラーを含有させており、当該無機フィラーの含有量などにもよるが、エポキシ樹脂層に14W/(m・K)以上もの優れた熱伝導性を発揮させ得るものである。
さらに、本実施形態における熱伝導性シートは、エポキシ樹脂層の形成時などにおいて高磁場を印加するなどの特別な操作を行うことなく当該エポキシ樹脂層に上記のような優れた熱伝導性を発揮させうるものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the heat conductive sheet for semiconductor module of the present invention (hereinafter also simply referred to as “heat conductive sheet”) will be described.
The heat conductive sheet of this embodiment has an epoxy resin layer formed of a predetermined epoxy composition.
The epoxy composition of this embodiment contains a specific epoxy monomer and a phenolic curing agent, so that the epoxy resin layer contains only an epoxy resin that does not contain an inorganic filler or the like, and the epoxy resin layer has 0.3 W / (m · K) or more. It can exhibit excellent thermal conductivity.
In addition, the epoxy composition of the present embodiment contains a specific inorganic filler. Depending on the content of the inorganic filler and the like, the epoxy resin layer has an excellent heat conductivity of 14 W / (m · K) or more. It is possible to exhibit the nature.
Furthermore, the thermal conductive sheet in the present embodiment exhibits the excellent thermal conductivity as described above in the epoxy resin layer without performing a special operation such as applying a high magnetic field when forming the epoxy resin layer. It can be made.

まず、前記エポキシ樹脂層の形成に用いられるエポキシ組成物について説明する。
本実施形態における前記エポキシ組成物は、下記一般式(1)で表されるエポキシモノマーと下記一般式(2)で表されるフェノール系硬化剤とを含有している。
First, the epoxy composition used for forming the epoxy resin layer will be described.
The epoxy composition in the present embodiment contains an epoxy monomer represented by the following general formula (1) and a phenolic curing agent represented by the following general formula (2).

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(ただし、式中の「G」はグリシジル基を表し、「A」は非置換又は炭素数1〜6の炭化水素基で置換されたビフェニル環を表している。また、「X」は下記一般式(x)で表される基であり、「n」は1以上15以下の数を表している。) (However, “G” in the formula represents a glycidyl group, “A” represents a biphenyl ring which is unsubstituted or substituted with a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. (It is a group represented by the formula (x), and “n” represents a number from 1 to 15.)

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(ただし、式中の「B」は非置換又は炭素数1〜6の炭化水素基で置換されたベンゼン環を表し、「R1」〜「R4」は、水素原子又は炭素数1〜6の炭化水素基を表し、「R1」〜「R4」は、互いに共通していても異なっていてもよい。) (However, “B” in the formula represents a benzene ring which is unsubstituted or substituted with a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and “R 1 ” to “R 4 ” are hydrogen atoms or 1 to 6 carbon atoms. And “R 1 ” to “R 4 ” may be the same as or different from each other.)

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(ただし、「R5」は、水酸基、メチル基、エチル基、プロピル基、又は、水素原子のいずれかであり、「Ph1」、「Ph2」及び「Ph3」は、互いに共通していても異なっていてもよく、下記一般式(y)で表される置換又は非置換のフェニルで、且つ当該「Ph1」、「Ph2」及び「Ph3」の内の少なくとも2つが水酸基を有する置換フェニルである。) (However, “R 5 ” is any one of a hydroxyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a hydrogen atom, and “Ph 1 ”, “Ph 2 ”, and “Ph 3 ” are common to each other. Or a substituted or unsubstituted phenyl represented by the following general formula (y), and at least two of the “Ph 1 ”, “Ph 2 ” and “Ph 3 ” have a hydroxyl group. Having substituted phenyl.)

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(ただし、式中の「R6」〜「R10」は、水酸基、メチル基、エチル基、プロピル基、又は、水素原子のいずれかである。) (However, “R 6 ” to “R 10 ” in the formula are any of a hydroxyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a hydrogen atom.)

本実施形態における前記エポキシ組成物は、さらに、硬化促進剤と無機フィラーとを含有している。   The epoxy composition in the present embodiment further contains a curing accelerator and an inorganic filler.

前記エポキシモノマーは、前記一般式(1)における「A」が非置換のビフェニル環であることが好ましい。
また、前記エポキシモノマーは、前記一般式(x)における「B」が非置換のベンゼン環であることが好ましい。
さらに、前記エポキシモノマーは、前記一般式(x)における「R1」〜「R4」が全て水素原子であることが好ましい。
In the epoxy monomer, “A” in the general formula (1) is preferably an unsubstituted biphenyl ring.
In the epoxy monomer, “B” in the general formula (x) is preferably an unsubstituted benzene ring.
Further, in the epoxy monomer, “R 1 ” to “R 4 ” in the general formula (x) are preferably all hydrogen atoms.

即ち、前記エポキシモノマーは、下記一般式(3)に示した構造を有していることが特に好ましい。   That is, it is particularly preferable that the epoxy monomer has a structure represented by the following general formula (3).

Figure 2015117311
(ただし、式中の「n」は、1〜15の数を表す。)
Figure 2015117311
(However, “n” in the formula represents a number of 1 to 15.)

前記フェノール系硬化剤は、前記一般式(2)で表される構造を有するものを採用することが重要である。
該フェノール系硬化剤は、水酸基を有するフェニルを2つ以上備えていることが重要で、全てのフェニル(「Ph1」、「Ph2」及び「Ph3」)が水酸基を有していることが好ましい。
また、前記フェノール系硬化剤としては、各フェニル(「Ph1」〜「Ph3」)の水酸基の数が、1又は2であることが好ましい。
また、前記フェノール系硬化剤としては、各フェニルに水酸基以外の置換基を有していないことが好ましい(水酸基以外が水素原子であることが好ましい)。
即ち、本実施形態における前記フェノール系硬化剤は、例えば、下記一般式(4)に示す4,4’,4”−メチリジントリスフェノールなどであることが好ましい。
It is important to employ a phenolic curing agent having a structure represented by the general formula (2).
It is important that the phenolic curing agent has two or more phenyl groups having a hydroxyl group, and all phenyls (“Ph 1 ”, “Ph 2 ” and “Ph 3 ”) have a hydroxyl group. Is preferred.
Further, examples of the phenolic curing agent, it is preferable that the number of hydroxyl groups of the phenyl ( "Ph 1" - "Ph 3") is 1 or 2.
Moreover, as said phenol type hardening | curing agent, it is preferable that each phenyl does not have substituents other than a hydroxyl group (it is preferable that other than a hydroxyl group is a hydrogen atom).
That is, it is preferable that the said phenol type hardening | curing agent in this embodiment is 4,4 ', 4 "-methylidyne trisphenol etc. which are shown to following General formula (4), for example.

Figure 2015117311
Figure 2015117311

前記エポキシモノマーとの配合比率や硬化促進剤などといったその他の配合材料の有無などにもよるが、上記のような好ましいフェノール系硬化剤を採用することで本実施形態のエポキシ組成物は、ガラス転移温度が150℃以上もの値を示す硬化物を形成可能なものとなる。
即ち、耐熱性に優れたエポキシ樹脂層を形成させ得る上においても本実施形態のエポキシ組成物には4,4’,4”−メチリジントリスフェノールなどのフェノール系硬化剤を採用することが好ましい。
Depending on the blending ratio with the epoxy monomer and the presence or absence of other blending materials such as a curing accelerator, the epoxy composition of the present embodiment adopts a preferable phenol-based curing agent as described above to achieve a glass transition. A cured product having a temperature of 150 ° C. or higher can be formed.
That is, in order to form an epoxy resin layer having excellent heat resistance, it is preferable to employ a phenolic curing agent such as 4,4 ′, 4 ″ -methylidynetrisphenol in the epoxy composition of this embodiment. .

該フェノール系硬化剤は、通常、水酸基の数が前記エポキシモノマーのグリシジル基の数と略同等(例えば、0.8倍〜1.25倍の間の比率)になるようにエポキシ組成物に含有させることができる。   The phenolic curing agent is usually contained in the epoxy composition so that the number of hydroxyl groups is substantially the same as the number of glycidyl groups of the epoxy monomer (for example, a ratio between 0.8 times to 1.25 times). Can be made.

なお、本実施形態のエポキシ組成物は、要すれば、その他のフェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ポリメルカプタン系硬化剤、ポリアミノアミド系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤等を本発明の効果が著しく損なわれない範囲において含有してもよい。   In addition, the epoxy composition of the present embodiment includes other phenolic curing agents, amine curing agents, acid anhydride curing agents, polymercaptan curing agents, polyaminoamide curing agents, and isocyanate curing agents, if necessary. Further, a blocked isocyanate curing agent and the like may be contained within a range in which the effects of the present invention are not significantly impaired.

また、本実施形態のエポキシ組成物は、該フェノール系硬化剤とともに硬化促進剤を含有しており、当該硬化促進剤としては、ホスホニウム塩系硬化促進剤、スルホニウム塩系硬化促進剤などのオニウム塩系硬化促進剤を含有させることが好ましい。
前記に示したフェノール系硬化剤は、軟化温度が200℃を超えるものが多いため、エポキシ組成物に含有させる硬化促進剤としては200℃以下の温度において触媒活性が過度に発揮されないものが好ましい。
そのようなことから本実施形態のエポキシ組成物は、前記オニウム塩系硬化促進剤としてテトラフェニルホスホニウム塩系硬化促進剤やトリフェニルホスホニウム塩系硬化促進剤といったホスホニウム塩系硬化促進剤を含有させることが特に好ましく、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートを含有させることが最も好ましい。
該テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどのオニウム塩系硬化促進剤は、通常、エポキシモノマー100質量部に対する割合が0.1質量部以上5質量部以下となるようにエポキシ組成物に含有させることができる。
Moreover, the epoxy composition of the present embodiment contains a curing accelerator together with the phenolic curing agent, and examples of the curing accelerator include onium salts such as a phosphonium salt-based curing accelerator and a sulfonium salt-based curing accelerator. It is preferable to contain a system curing accelerator.
Since many of the phenolic curing agents shown above have a softening temperature exceeding 200 ° C., those that do not exhibit excessive catalytic activity at temperatures of 200 ° C. or less are preferable as curing accelerators to be included in the epoxy composition.
Therefore, the epoxy composition of the present embodiment contains a phosphonium salt-based curing accelerator such as a tetraphenylphosphonium salt-based curing accelerator or a triphenylphosphonium salt-based curing accelerator as the onium salt-based curing accelerator. Is particularly preferable, and it is most preferable to contain tetraphenylphosphonium tetraphenylborate.
The onium salt-based curing accelerator such as tetraphenylphosphonium tetraphenylborate can usually be contained in the epoxy composition so that the ratio with respect to 100 parts by mass of the epoxy monomer is 0.1 parts by mass or more and 5 parts by mass or less. .

本実施形態のエポキシ組成物には、前記のようにエポキシ樹脂層を熱伝導性に優れたものとするために、熱伝導性に優れた無機フィラーをさらに含有している。
より具体的には、本実施形態のエポキシ組成物には、窒化ホウ素粒子又は窒化アルミニウム粒子が必須成分として含有されている。
しかも、窒化ホウ素粒子や窒化アルミニウム粒子は、エポキシ樹脂層を熱伝導性に優れた状態にする上において、凝集粒子の状態でエポキシ組成物に含有されていることが重要である。
なお、通常、窒化ホウ素や窒化アルミニウムからなる粒子は、単一粒子の状態では板状となっている。
これに対し、前記凝集粒子は、板状の粒子を複数集合させてなるもので、通常、球状や不定形状となっている。
窒化ホウ素凝集粒子としては、例えば、板状の粒子をホウ酸などの焼結剤とともに焼結したものを採用することができレーザー回折散乱式粒度分布計による測定によって求められるメジアン径が10μm〜100μmのものを採用することが好ましい。
また、窒化アルミニウム凝集粒子としては、メジアン径が1μm〜100μmのものを採用することが好ましい。
前記窒化アルミニウム凝集粒子としては、例えば、板状の粒子を酸化イットリウムなどの焼結剤とともに焼結したものを採用することができメジアン径が10μm〜100μmのものを採用することが好ましい。
The epoxy composition of this embodiment further contains an inorganic filler having excellent thermal conductivity in order to make the epoxy resin layer excellent in thermal conductivity as described above.
More specifically, the epoxy composition of this embodiment contains boron nitride particles or aluminum nitride particles as an essential component.
Moreover, it is important that the boron nitride particles and the aluminum nitride particles are contained in the epoxy composition in the form of aggregated particles in order to make the epoxy resin layer excellent in thermal conductivity.
In general, particles made of boron nitride or aluminum nitride have a plate shape in a single particle state.
On the other hand, the agglomerated particles are formed by aggregating a plurality of plate-like particles, and are usually spherical or indefinite.
As the boron nitride agglomerated particles, for example, plate-like particles sintered together with a sintering agent such as boric acid can be used, and the median diameter determined by measurement with a laser diffraction scattering particle size distribution meter is 10 μm to 100 μm. It is preferable to adopt one.
Further, as the aluminum nitride aggregated particles, those having a median diameter of 1 μm to 100 μm are preferably employed.
As the aluminum nitride agglomerated particles, for example, those obtained by sintering plate-like particles together with a sintering agent such as yttrium oxide, and those having a median diameter of 10 μm to 100 μm are preferably employed.

また、本実施形態のエポキシ組成物には、上記以外の無機フィラーを含有させることも可能であり、該無機フィラーとしては、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭素、金属被覆樹脂などからなる粒状物、板状物、繊維状物等のが挙げられる。
前記金属としては、銀、銅、金、白金、ジルコニウム等、金属酸化物としては酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等、金属窒化物としては窒化ケイ素等、金属炭化物としては炭化ケイ素等、金属水酸化物としては水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等、炭素としては、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等が挙げられる。
In addition, the epoxy composition of the present embodiment can contain an inorganic filler other than those described above, and examples of the inorganic filler include metals, metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal hydroxides, Examples thereof include granular materials made of carbon, metal-coated resins, plate-like materials, fibrous materials, and the like.
Examples of the metal include silver, copper, gold, platinum, and zirconium, metal oxides such as aluminum oxide and magnesium oxide, metal nitrides such as silicon nitride, metal carbides such as silicon carbide, and metal hydroxides. Includes aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, and examples of carbon include carbon black, graphite, carbon nanotube, and carbon nanohorn.

本実施形態のエポキシ組成物に前記無機フィラーを含有させる場合には、該エポキシ組成物の硬化物に占める前記無機フィラーの体積割合が、通常、30体積%以上90体積%以下となるように含有させることができる。
本実施形態のエポキシ組成物は、窒化ホウ素粒子及び窒化アルミニウム粒子以外の無機フィラーの含有量を無機フィラー全体の50質量%以下とすることが好ましく、25質量%以下とすることが特に好ましく、10質量%以下とすることが最も好ましい。
When the inorganic filler is contained in the epoxy composition of the present embodiment, the inorganic filler is contained so that the volume ratio of the inorganic filler in the cured product of the epoxy composition is usually 30% by volume or more and 90% by volume or less. Can be made.
In the epoxy composition of the present embodiment, the content of inorganic fillers other than boron nitride particles and aluminum nitride particles is preferably 50% by mass or less, particularly preferably 25% by mass or less, based on the whole inorganic filler. Most preferably, it is not more than mass%.

また、エポキシ組成物には必要に応じて顔料、染料、蛍光増白剤、分散剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、熱安定剤、滑剤、可塑剤、溶剤等を適宜含有させることも可能である。
なお、本実施形態においては、前記エポキシモノマーと前記フェノール系硬化剤とによって剛直な分子構造を有する硬化物が形成される。
そして、本実施形態においては、エポキシ樹脂層中における分子−分子間の相互作用によって良好な熱伝達がなされることから、要すれば、前記硬化物以外の樹脂やゴムをエポキシ樹脂層に含有させることも可能ではあるが、前記相互作用を阻害するおそれのあるこれらのポリマーはエポキシ樹脂層に含有させないようにすることが好ましい。
従って、本実施形態における前記エポキシ組成物は、実質的にゴム成分を含んでいないことが好ましい。
また、前記エポキシ組成物は、実質的に他の樹脂成分を含んでいないことが好ましい。
In addition, the epoxy composition contains pigments, dyes, fluorescent brighteners, dispersants, stabilizers, ultraviolet absorbers, antistatic agents, antioxidants, flame retardants, heat stabilizers, lubricants, plasticizers, as necessary. It is also possible to appropriately contain a solvent or the like.
In the present embodiment, a cured product having a rigid molecular structure is formed by the epoxy monomer and the phenolic curing agent.
And in this embodiment, since favorable heat transfer is made | formed by the molecule | numerator-molecule interaction in an epoxy resin layer, if needed, resin and rubber other than the said hardened | cured material are included in an epoxy resin layer. Although it is possible, it is preferable not to contain these polymers which may inhibit the interaction in the epoxy resin layer.
Therefore, it is preferable that the epoxy composition in the present embodiment does not substantially contain a rubber component.
Moreover, it is preferable that the said epoxy composition does not contain the other resin component substantially.

本実施形態における前記熱伝導性シートは、上記のようなエポキシ組成物のみをシート化したり、或いは、別のシート状の部材などに積層したりすることで形成させることができる。
なお、熱伝導性シートに熱伝導のみならず電気絶縁性などが求められるような場合においては、該熱伝導性シートには、エポキシ樹脂層を2層以上積層した状態で備えさせ、且つ、該エポキシ樹脂層を担持させるための基材層を別途備えさせることが好ましい。
The thermally conductive sheet in the present embodiment can be formed by forming only the above epoxy composition into a sheet or laminating it on another sheet-like member.
In the case where not only heat conduction but also electrical insulation is required for the heat conductive sheet, the heat conductive sheet is provided with two or more epoxy resin layers laminated, and the It is preferable to separately provide a base material layer for supporting the epoxy resin layer.

以下に、本実施形態における熱伝導性シートの一つの実施態様を示す事例として、電気絶縁性に優れ、絶縁シートとしても利用可能な熱伝導性シートについて図を参照しつつ説明する。   Hereinafter, as an example showing one embodiment of the thermally conductive sheet in the present embodiment, a thermally conductive sheet that is excellent in electrical insulation and can also be used as an insulating sheet will be described with reference to the drawings.

この電気絶縁性に優れた熱伝導性シート(以下「絶縁シート」ともいう)は、図1にその断面構造を示すように、2層のエポキシ樹脂層11,12(以下「絶縁層」ともいう)と、この絶縁層11,12を支持するための基材層13とを備えている。
即ち、本実施形態の絶縁シート10は、3層の積層構造を有するシート体であり、2層の絶縁層11,12の内の第一の絶縁層11(以下、「第一絶縁層11」ともいう)によって一面側が構成され、他面側が前記基材層13によって構成されているとともに該基材層13と前記第一絶縁層11との間の中間層が第二の絶縁層12(以下、「第二絶縁層12」ともいう)によって構成されている。
This thermally conductive sheet (hereinafter also referred to as “insulating sheet”) having excellent electrical insulation properties is also referred to as two epoxy resin layers 11 and 12 (hereinafter also referred to as “insulating layers”) as shown in FIG. And a base material layer 13 for supporting the insulating layers 11 and 12.
That is, the insulating sheet 10 of the present embodiment is a sheet body having a three-layer laminated structure, and the first insulating layer 11 (hereinafter referred to as “first insulating layer 11”) of the two insulating layers 11 and 12. The other side is constituted by the base material layer 13 and the intermediate layer between the base material layer 13 and the first insulating layer 11 is the second insulating layer 12 (hereinafter also referred to as the other side). , Also referred to as “second insulating layer 12”).

第一絶縁層11及び第二絶縁層12は、本実施形態のエポキシ組成物からなり、Bステージ化(半硬化)させた前記エポキシ組成物からなるものである。
本実施形態の前記絶縁層11,12は、無機フィラーを含有する前記エポキシ組成物によって形成されており、優れた熱伝導性を発揮するように形成されている。
なお、第一絶縁層11及び第二絶縁層12に対して優れた熱伝導性を発揮させるべく無機フィラーを高充填させようとすると当該絶縁層11,12が脆くなって絶縁シートに対して慎重な取り扱いが求められるおそれがあるが本実施形態の絶縁シート1は、前記基材層13を設けることで前記絶縁層11,12の割れやクラックを抑制させている。
特にBステージと呼ばれる未反応なエポキシ基を含んだ半硬化な状態においては、未反応なエポキシ基が系内に実質的に存在しないCステージと呼ばれる状態となるように硬化させた場合と違って絶縁層11,12が僅かな変形によっても割れやすいため、本実施形態の絶縁シート1は、前記基材層13が重要な役割を担っているといえる。
The 1st insulating layer 11 and the 2nd insulating layer 12 consist of the epoxy composition of this embodiment, and consist of the said epoxy composition made into B-stage (semi-hardened).
The insulating layers 11 and 12 of this embodiment are formed of the epoxy composition containing an inorganic filler, and are formed so as to exhibit excellent thermal conductivity.
In addition, when it is going to make high filling with an inorganic filler in order to exhibit the outstanding heat conductivity with respect to the 1st insulating layer 11 and the 2nd insulating layer 12, the said insulating layers 11 and 12 will become weak and will be careful with respect to an insulating sheet. However, the insulating sheet 1 of the present embodiment suppresses cracking and cracking of the insulating layers 11 and 12 by providing the base material layer 13.
In particular, in a semi-cured state containing an unreacted epoxy group called a B stage, unlike the case where the unreacted epoxy group is cured so as to be in a state called a C stage that does not substantially exist in the system. Since the insulating layers 11 and 12 are easily broken even by slight deformation, it can be said that the base material layer 13 plays an important role in the insulating sheet 1 of the present embodiment.

また、無機フィラーを高充填させようとすると絶縁層11,12にピンホールやボイドなどの欠陥が形成され易くなるが、本実施形態の絶縁シート10は、絶縁層を2層積層することで仮に欠陥箇所が形成された場合でも当該欠陥が絶縁シートの厚み方向に連続的なものとなることを防いでいる。
即ち、本実施形態の絶縁シート10は、絶縁層を積層構造とすること、及び、該絶縁層を基材層13によって支持させることで電気的信頼性が確保されている。
なお、無機フィラーとして球状のサブミクロン〜数μmのメジアン径を有する一般的なもののみを含んだエポキシ組成物によって被膜を形成させようとした場合、樹脂と無機フィラーとの界面が多く存在し、樹脂を介して無機フィラーどうしが点接触する状態になるために、熱伝導率の低い被膜が形成される場合がある。
本実施形態においては、このような粗大な凝集粒子をエポキシ組成物に含有させていることから、凝集粒子どうしの接触を面接触状態にすることができ、前記のような場合に比べて樹脂と無機フィラーとの界面を減少させることができるため、熱伝導率の高い被膜が形成されることになる。
即ち、本実施形態の絶縁シート10は、絶縁層に前記凝集粒子が含有されていることで厚み方向における優れた熱伝導性が発揮されるものである。
In addition, if an attempt is made to highly fill the inorganic filler, defects such as pinholes and voids are likely to be formed in the insulating layers 11 and 12, but the insulating sheet 10 of the present embodiment is temporarily formed by stacking two insulating layers. Even when a defective portion is formed, the defect is prevented from being continuous in the thickness direction of the insulating sheet.
That is, the electrical reliability of the insulating sheet 10 of this embodiment is ensured by making the insulating layer a laminated structure and by supporting the insulating layer by the base material layer 13.
In addition, when it is going to form a film with the epoxy composition containing only the general thing which has a median diameter of spherical submicron-several micrometers as an inorganic filler, there are many interfaces of resin and an inorganic filler, Since the inorganic fillers are in point contact with each other through the resin, a film having low thermal conductivity may be formed.
In the present embodiment, since such coarse agglomerated particles are contained in the epoxy composition, the contact between the agglomerated particles can be brought into a surface contact state. Since the interface with the inorganic filler can be reduced, a film having high thermal conductivity is formed.
That is, the insulating sheet 10 of this embodiment exhibits excellent thermal conductivity in the thickness direction by containing the aggregated particles in the insulating layer.

該第一絶縁層11及び第二絶縁層12は、絶縁シート10に優れた電気絶縁性を発揮させ得る上において、トータルでの体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上であることが好ましく、1×1014Ω・cm以上であることがより好ましい。
また、第一絶縁層11及び第二絶縁層12は、個々の体積抵抗率も1×1013Ω・cm以上であることが好ましく、1×1014Ω・cm以上であることがより好ましい。
The first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 preferably have a total volume resistivity of 1 × 10 13 Ω · cm or more so that the insulating sheet 10 can exhibit excellent electrical insulation. More preferably, it is 1 × 10 14 Ω · cm or more.
The first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 also preferably have an individual volume resistivity of 1 × 10 13 Ω · cm or more, and more preferably 1 × 10 14 Ω · cm or more.

また、前記第一絶縁層11及び第二絶縁層12は、絶縁シート10に優れた熱伝導性を発揮させる上において、前記エポキシ組成物を十分に硬化(Cステージ化)させた際の熱伝導率が5W/m・K以上となるように前記無機フィラーの種類や配合量の調整がなされていることが好ましく、前記熱伝導率が14W/m・K以上となるように前記無機フィラーの種類や配合量の調整がなされていることが好ましい。
なお、前記熱伝導率の上限は、通常30W/m・K程度となる。
エポキシ組成物によって形成させた成形体の熱伝導率については、通常、キセノンフラッシュアナライザー(例えば、NETZSCH社製、「LFA−447型」)によって測定することができる。
この熱伝導率については、キセノンフラッシュアナライザーによらず、他のレーザーフラッシュ法やTWA法により測定することができ、例えば、レーザーフラッシュ法では、アルバック理工社製の「TC−9000」を用いて測定することができる。
そして、TWA法では、アイフェイズ社製の「ai−Phase mobile」を用いて測定することができる。
In addition, the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 have a thermal conductivity when the epoxy composition is sufficiently cured (C-staged) in order to exhibit excellent thermal conductivity in the insulating sheet 10. It is preferable that the type and amount of the inorganic filler are adjusted so that the rate is 5 W / m · K or more, and the type of the inorganic filler is so that the thermal conductivity is 14 W / m · K or more. It is preferable that the amount is adjusted.
The upper limit of the thermal conductivity is usually about 30 W / m · K.
About the heat conductivity of the molded object formed with the epoxy composition, it can measure normally with a xenon flash analyzer (For example, the product made from NETZSCH, "LFA-447 type").
This thermal conductivity can be measured by other laser flash methods or TWA methods without using a xenon flash analyzer. For example, the laser flash method is measured using “TC-9000” manufactured by ULVAC-RIKO. can do.
And in TWA method, it can measure using "ai-Phase mobile" by an eye phase company.

第一絶縁層11及び第二絶縁層12を形成させるエポキシ組成物は、窒化ホウ素粒子や窒化アルミニウム粒子を凝集粒子の状態で含有させる場合には、窒化ホウ素粒子や窒化アルミニウム粒子が酸化アルミニウム粒子や酸化ケイ素粒子などに比べて樹脂との親和性が低く、窒化ホウ素粒子や窒化アルミニウム粒子だけでは第一絶縁層11や第二絶縁層12に対して優れた凝集力を発揮させ難いことから、第一絶縁層11や第二絶縁層12に優れた接着性が求められる場合であれば酸化アルミニウム粒子や酸化ケイ素粒子などの金属酸化物粒子を含有させることが好ましい。
なお、熱伝導性と接着性とをバランス良く第一絶縁層11や第二絶縁層12に発揮させる上においては、第一絶縁層11及び第二絶縁層12に占める無機フィラーの合計量を40体積%〜70体積%とすることが好ましい。
また、熱伝導性と接着性とをバランス良く第一絶縁層11や第二絶縁層12に発揮させる上においては、前記窒化ホウ素粒子と前記窒化アルミニウム粒子との合計量(BN+AlN)と前記金属酸化物粒子の量(MO)とは、これらの体積比率[(BN+AlN):MO]が50:50〜99.5:0.5となるように第一絶縁層11及び第二絶縁層12に含有させることが好ましい。
さらに、前記金属酸化物粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布計による測定によって求められるメジアン径が0.1μm〜30μmであることが好ましい。
When the epoxy composition for forming the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 contains boron nitride particles or aluminum nitride particles in the state of aggregated particles, the boron nitride particles or aluminum nitride particles are aluminum oxide particles or Compared to silicon oxide particles and the like, the affinity with the resin is low, and it is difficult to exert excellent cohesive force on the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 only with boron nitride particles and aluminum nitride particles. If excellent adhesiveness is required for the one insulating layer 11 and the second insulating layer 12, it is preferable to contain metal oxide particles such as aluminum oxide particles and silicon oxide particles.
In addition, when making the 1st insulating layer 11 and the 2nd insulating layer 12 exhibit heat conductivity and adhesiveness with sufficient balance, the total amount of the inorganic filler which occupies for the 1st insulating layer 11 and the 2nd insulating layer 12 is 40. It is preferable to set it as volume%-70 volume%.
In order to make the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 exhibit a good balance between thermal conductivity and adhesiveness, the total amount (BN + AlN) of the boron nitride particles and the aluminum nitride particles and the metal oxide are used. The amount of physical particles (MO) is contained in the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 so that the volume ratio [(BN + AlN): MO] is 50:50 to 99.5: 0.5. It is preferable to make it.
Further, the metal oxide particles preferably have a median diameter of 0.1 μm to 30 μm determined by measurement with a laser diffraction / scattering particle size distribution meter.

なお、第一絶縁層11と第二絶縁層12とは、同じエポキシ組成物によって形成させる必要性はなくエポキシモノマーと硬化剤との配合割合や無機フィラーの含有量などを異ならせていても良い。
さらに、第一絶縁層11と第二絶縁層12とは、それぞれの厚みも共通させる必要はない。
この第一絶縁層11及び第二絶縁層12の厚みは、通常、25μm〜300μm程度とすることができる。
In addition, the 1st insulating layer 11 and the 2nd insulating layer 12 do not need to form with the same epoxy composition, and may mix | blend the mixture ratio of an epoxy monomer and a hardening | curing agent, content of an inorganic filler, etc. .
Furthermore, it is not necessary for the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 to have the same thickness.
The thicknesses of the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 can usually be about 25 μm to 300 μm.

なお、前記基材層13については、通常、5μm〜500μmの厚みを有するポリマーフィルム、金属箔、繊維シートなどによって形成させることができる。   In addition, about the said base material layer 13, it can form with the polymer film, metal foil, fiber sheet, etc. which have thickness of 5 micrometers-500 micrometers normally.

前記ポリマーフィルムであれば、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリアリレートなどのポリエステル樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂;ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド11、ポリアミド12等の脂肪族ポリアミド樹脂;ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド、ポリ−m−フェニレンイソフタルアミドなどの芳香族ポリアミド樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの塩素系樹脂;ポリテトラフロロエチレン、テトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、テトラフロロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂;ポリイミド樹脂;ポリカーボネート樹脂;アクリル樹脂;ポリフェニレンサルファイド樹脂;ポリウレタン樹脂;ポリビニルアルコール樹脂などからなる樹脂フィルムを基材層13の形成に用いることができる。   In the case of the polymer film, for example, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polylactic acid, and polyarylate; polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; polyamide 6, polyamide 6, 6 Aliphatic polyamide resins such as polyamide 11, polyamide 12; aromatic polyamide resins such as poly-p-phenylene terephthalamide and poly-m-phenylene isophthalamide; chlorinated resins such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride; Fluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer Polyimide resins; polycarbonate resins, acrylic resins, polyphenylene sulfide resins; polyurethane resins; polymer, fluorine-based resins such as polyvinylidene fluoride resin film made of a polyvinyl alcohol resin can be used in the formation of the base layer 13.

また、前記金属箔であれば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄などの金属やその合金からなる金属箔によって基材層13を形成させることができる。
該金属箔としては、異種金属が貼り合わされてなるクラッド箔や異種金属をメッキしたメッキ箔であってもよい。
Moreover, if it is the said metal foil, the base material layer 13 can be formed with metal foil which consists of metals, such as copper, aluminum, nickel, iron, and its alloy.
The metal foil may be a clad foil formed by bonding different metals or a plating foil plated with different metals.

さらに、前記繊維シートであれば、ポリエステル繊維不織布、パルプシート、ガラスマット、カーボン繊維シートなどを採用して前記基材層13を形成させることができる。   Furthermore, if it is the said fiber sheet, a polyester fiber nonwoven fabric, a pulp sheet, a glass mat, a carbon fiber sheet, etc. are employ | adopted and the said base material layer 13 can be formed.

なお、基材層は、これらが複合化されたシートによって形成させることも可能であり、例えば、アルミラミネート樹脂フィルムなどの金属箔とポリマーフィルムとが積層された積層フィルムを用いて形成させることができる。   In addition, the base material layer can be formed by a sheet in which these are combined, for example, by using a laminated film in which a metal foil such as an aluminum laminated resin film and a polymer film are laminated. it can.

該絶縁シート10の具体的な使用方法としては、例えば、図2、3に示すような半導体モジュールの構成部材としての使用方法が挙げられる。
まず、図2に基づいて絶縁シート10の使用方法を説明する。
この図2は、半導体モジュールの断面を示した概略図であり、該半導体モジュール100は、半導体素子が樹脂モールドされてなるモジュール本体100xと前記半導体素子が発する熱を放熱するための放熱用部材20との間に絶縁シート10が介装されている。
As a specific usage method of the insulating sheet 10, for example, a usage method as a constituent member of a semiconductor module as shown in FIGS.
First, the usage method of the insulating sheet 10 is demonstrated based on FIG.
FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of a semiconductor module. The semiconductor module 100 includes a module body 100x in which a semiconductor element is resin-molded and a heat radiating member 20 for radiating heat generated by the semiconductor element. Insulating sheet 10 is interposed between the two.

前記モジュール本体100xは、前記半導体素子30と、該半導体素子30のヒートシンクとして機能する金属板40とを有し、平置き配置された前記金属板40の上面側にハンダ50によって固定された状態で前記半導体素子30を有している。
前記半導体素子30は、前記金属板40の上面の面積に比べて小さなものであり、本実施形態においては、ベアチップの状態で金属板上に搭載されている。
The module body 100x includes the semiconductor element 30 and a metal plate 40 that functions as a heat sink for the semiconductor element 30, and is fixed to the upper surface side of the metal plate 40 that is placed flat by solder 50. The semiconductor element 30 is included.
The semiconductor element 30 is smaller than the area of the upper surface of the metal plate 40. In the present embodiment, the semiconductor element 30 is mounted on the metal plate in a bare chip state.

本実施形態のモジュール本体100xは、その外殻をなす角筒状のケース60を有し、該ケース60は、平面視における形状が前記金属板40よりも一回り大きく、且つ、正面視における形状が、絶縁シート10、金属板40、及び、半導体素子30の厚みを足し合わせた高さよりも高く形成されている。
即ち、前記ケース60は、絶縁シート10、金属板40、及び、半導体素子30の全てを内包可能な大きさを有している。
そして、モジュール本体100xは、前記金属板40を包囲するように前記ケース60を配置させており、該ケース60の側壁を貫通してケースの内外に延びるリードフレーム70をさらに備えている。
The module main body 100x of the present embodiment includes a rectangular tube-shaped case 60 that forms an outer shell thereof, and the case 60 has a shape that is slightly larger than that of the metal plate 40 in a plan view and a shape in a front view. However, the insulating sheet 10, the metal plate 40, and the semiconductor element 30 are formed to be higher than the total height.
That is, the case 60 has a size capable of including all of the insulating sheet 10, the metal plate 40, and the semiconductor element 30.
The module body 100x further includes the case 60 disposed so as to surround the metal plate 40, and further includes a lead frame 70 that penetrates the side wall of the case 60 and extends inside and outside the case.

また、該モジュール本体100xは、前記リードフレーム70のケース内における端部と前記半導体素子30とがボンディングワイヤ80によって電気的に接続され、且つ、前記ケース内の空きスペースに封止樹脂が充填されてなるモールド部90が形成されている。
本実施形態における該モールド部90は、半導体素子30、及び、金属板40を埋設させている。
そして、本実施形態の前記絶縁シート10は、前記半導体素子30が搭載されている側とは逆側となる金属板40の下面に配されている。
本実施形態の絶縁シート10は、平面視における形状が金属板40の下面に相当する形状となっており、金属板40の下面外縁40eと第一絶縁層11の外縁とを揃えた状態で当該金属板40の下面に接着されている。
また、本実施形態の絶縁シート10は、前記モールド部90に上面側を埋設させ且つ前記放熱用部材20が無い状態においては、その下面側が露出するように半導体モジュール100の形成に用いられている。
即ち、本実施形態の半導体モジュール100は、モールド部90の下面が絶縁シート10の前記基材層13の下面と略面一な状態となるように形成されている。
In addition, the module body 100x has an end portion of the lead frame 70 in the case electrically connected to the semiconductor element 30 by a bonding wire 80, and an empty space in the case is filled with sealing resin. The mold part 90 is formed.
In the present embodiment, the mold portion 90 has the semiconductor element 30 and the metal plate 40 embedded therein.
And the said insulating sheet 10 of this embodiment is distribute | arranged to the lower surface of the metal plate 40 used as the opposite side to the side in which the said semiconductor element 30 is mounted.
The insulating sheet 10 of the present embodiment has a shape corresponding to the lower surface of the metal plate 40 in a plan view, and the lower surface outer edge 40e of the metal plate 40 and the outer edge of the first insulating layer 11 are aligned. It is bonded to the lower surface of the metal plate 40.
In addition, the insulating sheet 10 of the present embodiment is used for forming the semiconductor module 100 so that the lower surface side is exposed when the upper surface side is embedded in the mold part 90 and the heat radiating member 20 is not provided. .
That is, the semiconductor module 100 of this embodiment is formed such that the lower surface of the mold part 90 is substantially flush with the lower surface of the base material layer 13 of the insulating sheet 10.

なお、本実施形態においては、前記放熱用部材20として、上面が前記金属板40の下面よりも大きな平坦面となった板状の基板部21と該基板部21の下面から複数のフィンを垂下させてなるフィン部22とを有する放熱フィンが採用されている。   In the present embodiment, as the heat radiating member 20, a plate-like substrate portion 21 whose upper surface is a flat surface larger than the lower surface of the metal plate 40 and a plurality of fins are suspended from the lower surface of the substrate portion 21. A heat dissipating fin having a fin portion 22 is employed.

なお、本実施形態の半導体モジュール100は、Bステージ化されたエポキシ樹脂層たる第一絶縁層11の上面を前記金属板40の下面に接着させるのに際して前記モールド部90を形成させる際の封止樹脂の熱と圧力とが利用されている。
即ち、前記モールド部90の形成前には金属板40と絶縁シート10とは仮接着程度、又は、全く接着されていない状態で実質的に接着された状態とはなっておらず、絶縁シート10は、前記モールド部90を形成させるべく加熱溶融された封止樹脂がケース内に加圧充填されることによって前記第一絶縁層11と金属板40の下面とが加熱状態で圧接されて金属板40に接着固定されている。
The semiconductor module 100 of the present embodiment is sealed when the mold portion 90 is formed when the upper surface of the first insulating layer 11 that is a B-staged epoxy resin layer is bonded to the lower surface of the metal plate 40. Resin heat and pressure are utilized.
That is, before the formation of the mold part 90, the metal plate 40 and the insulating sheet 10 are not temporarily bonded to each other, or are not bonded at all. In this case, the first insulating layer 11 and the lower surface of the metal plate 40 are brought into pressure contact with each other when the sealing resin heated and melted to form the mold part 90 is pressurized and filled in the case, so that the metal plate is heated. 40 is bonded and fixed.

また、絶縁シート10は、このモールド部90を形成させる際の熱、及び、必要に応じて行われる追加加熱によって最終的には第一絶縁層11及び第二絶縁層12をCステージ化させて半導体モジュール100に備えられている。
このようにして半導体モジュール100の一部分を構成している前記絶縁シート10は、ここでは基材層13の下面側のみをモジュール本体100xの下面において露出させている。
本実施形態の絶縁シート10は、該基材層13を金属箔によって形成させており、該金属箔の露出面がモジュール本体100xから前記放熱用部材20への主たる放熱面として利用されるべく当該半導体モジュール100に備えられている。
Further, the insulating sheet 10 is finally made into a C-stage by forming the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 by heat when forming the mold portion 90 and additional heating performed as necessary. The semiconductor module 100 is provided.
In this way, the insulating sheet 10 constituting a part of the semiconductor module 100 is exposed only on the lower surface side of the base material layer 13 on the lower surface of the module body 100x.
The insulating sheet 10 of the present embodiment has the base layer 13 formed of a metal foil, and the exposed surface of the metal foil is used as a main heat radiating surface from the module main body 100x to the heat radiating member 20. The semiconductor module 100 is provided.

そして、本実施形態の絶縁シート10は、前記のように第一絶縁層11の接着性を利用してモジュール本体100xに接着されている一方で、基材層13が接着性を示すものではないので、前記モジュール本体100xに対して前記放熱用部材20が接着固定されることによって放熱用部材20に当接されている。
より具体的には、本実施形態の前記絶縁シート10は、間に放熱グリスを介在させて放熱用部材20の基板部21の上面に当接されている。
And while the insulating sheet 10 of this embodiment is adhere | attached on the module main body 100x using the adhesiveness of the 1st insulating layer 11 as mentioned above, the base material layer 13 does not show adhesiveness. Therefore, the heat radiating member 20 is bonded and fixed to the module main body 100x to be in contact with the heat radiating member 20.
More specifically, the insulating sheet 10 of the present embodiment is in contact with the upper surface of the substrate portion 21 of the heat dissipation member 20 with heat dissipation grease interposed therebetween.

前記のように本実施形態の半導体モジュール100は、この金属板40に半導体素子30が直接搭載されており、半導体素子30と金属板40とが略同電位となっている。
従って、前記絶縁シート10は、金属板40から前記放熱用部材20までの間に良好なる伝熱経路を形成させるとともに金属板40と放熱用部材20とを電気的な接続が遮断された状態となすべく半導体モジュール100に備えられている。
As described above, in the semiconductor module 100 of the present embodiment, the semiconductor element 30 is directly mounted on the metal plate 40, and the semiconductor element 30 and the metal plate 40 have substantially the same potential.
Therefore, the insulating sheet 10 forms a good heat transfer path between the metal plate 40 and the heat radiating member 20, and the electrical connection between the metal plate 40 and the heat radiating member 20 is interrupted. The semiconductor module 100 is provided as necessary.

本実施形態の絶縁シート10は、優れた電気絶縁性と熱伝導性を有することから半導体モジュール100の動作時における半導体素子30のジャンクション温度が過度に上昇することを抑制させることができ、半導体モジュール100の故障を防いで耐用期間を長期化させ得る。   Since the insulating sheet 10 of the present embodiment has excellent electrical insulation and thermal conductivity, it is possible to suppress an excessive increase in the junction temperature of the semiconductor element 30 during the operation of the semiconductor module 100, and the semiconductor module It can prevent 100 failures and prolong the service life.

このような効果を発揮するのは、必ずしも図2に例示した態様のみならず、図3に例示するような半導体モジュールにおいても同じである。
このことを図3を参照しつつ説明する。
なお、図3も図2と同様に半導体モジュールの断面を示した概略図であり、図3において図2と同じ数値の符号が付されている構成部分は図2と同様であるため、ここでは必要以上に繰り返して説明は行わない。
Such an effect is not limited to the embodiment illustrated in FIG. 2 but also in the semiconductor module illustrated in FIG.
This will be described with reference to FIG.
3 is a schematic diagram showing a cross section of the semiconductor module as in FIG. 2. In FIG. 3, the components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2 are the same as those in FIG. The explanation will not be repeated more than necessary.

この図3に示した半導体モジュール100’は、絶縁シート10’が積層構造を有しておらず、無機フィラーを含有するエポキシ組成物をBステージ化させてなるエポキシ樹脂層単層のシート体である点において図2の半導体モジュール100と異なっている。   The semiconductor module 100 ′ shown in FIG. 3 is an epoxy resin layer single layer sheet body in which the insulating sheet 10 ′ does not have a laminated structure, and an epoxy composition containing an inorganic filler is B-staged. It differs from the semiconductor module 100 of FIG. 2 in a certain point.

また、該半導体モジュール100’は、絶縁シート10’がケース60’の平面形状と同等に形成されており、且つ、前記モールド部90’が金属板40’の下面と略面一となるように形成されている点においても図2の半導体モジュール100と異なっている。   In addition, the semiconductor module 100 ′ has an insulating sheet 10 ′ formed in the same shape as the planar shape of the case 60 ′, and the mold part 90 ′ is substantially flush with the lower surface of the metal plate 40 ′. It differs from the semiconductor module 100 of FIG. 2 also in the point formed.

そして、前記絶縁シート10’は、当該絶縁シート10’を除いた半導体モジュール100’の主要部分たるモジュール本体100x’の下面に接着させて用いられ、前記金属板40’に対する絶縁を施して半導体モジュール100’を構成させるべく用いられる。   The insulating sheet 10 ′ is used by being adhered to the lower surface of the module main body 100x ′, which is a main part of the semiconductor module 100 ′ excluding the insulating sheet 10 ′, and insulates the metal plate 40 ′. Used to construct 100 '.

また、該絶縁シート10’は、図3に示すように、前記モジュール本体100x’と放熱用部材20’との間に介装させて用いられている。   Further, as shown in FIG. 3, the insulating sheet 10 'is used by being interposed between the module main body 100x' and the heat radiating member 20 '.

なお、該絶縁シート10’を用いて図3に示すような半導体モジュール100’を形成させる場合は、該絶縁シート10’をモジュール本体側に先に接着させた後に前記絶縁シート10’を使ってさらに放熱用部材20’を接着させるようにしても良く、逆に一旦絶縁シート10’を放熱用部材20’の基板部21’の上面に接着させて絶縁層付放熱用部材を作製した後で、該絶縁層付放熱用部材をモジュール本体100x’に接着させるようにしてもよい。
さらには、モジュール本体100x’と放熱用部材20’との間に絶縁シート10’を挟んで熱プレスするなどして絶縁シート10’をモジュール本体部100x’と放熱用部材20’とに同時に接着させるようにしてもよい。
When forming the semiconductor module 100 ′ as shown in FIG. 3 by using the insulating sheet 10 ′, the insulating sheet 10 ′ is used after first bonding the insulating sheet 10 ′ to the module body side. Further, the heat dissipating member 20 ′ may be adhered, and conversely, after the insulating sheet 10 ′ is once adhered to the upper surface of the substrate portion 21 ′ of the heat dissipating member 20 ′, the heat dissipating member with the insulating layer is produced. The heat dissipation member with an insulating layer may be bonded to the module main body 100x ′.
Further, the insulating sheet 10 ′ is bonded to the module body 100x ′ and the heat radiating member 20 ′ at the same time by, for example, hot pressing the insulating sheet 10 ′ between the module main body 100x ′ and the heat radiating member 20 ′. You may make it make it.

このような場合も、Cステージ化された絶縁シート10’が優れた電気絶縁性と熱伝導性を発揮することから該絶縁シート10’を構成部材として備えた半導体モジュール100’は、その耐用期間を長期化させ得る。
ここではこれ以上に詳細な説明を繰り返すことは行わないが、例えば、図3に例示した態様において、絶縁シート10’を図1、2での例示と同様に2層以上の絶縁層を有するものとしたり、絶縁層以外に基材層を有するものとしたりすることも可能である。
また、本発明の熱伝導性シートについては、従来公知の技術事項を本発明の効果が著しく損なわれない範囲において適宜採用することが可能なものである。
Even in such a case, since the C-staged insulating sheet 10 ′ exhibits excellent electrical insulation and thermal conductivity, the semiconductor module 100 ′ including the insulating sheet 10 ′ as a constituent member has a useful life. Can be prolonged.
Here, detailed description will not be repeated any more. For example, in the embodiment illustrated in FIG. 3, the insulating sheet 10 ′ has two or more insulating layers as illustrated in FIGS. It is also possible to have a base material layer other than the insulating layer.
Moreover, about the heat conductive sheet of this invention, a conventionally well-known technical matter can be suitably employ | adopted in the range in which the effect of this invention is not impaired remarkably.

なお、本発明においては、絶縁シートの形成材料としたエポキシ組成物は、前記モールド部90,90’や前記ケース60,60’などの形成にも利用可能なものである。   In the present invention, the epoxy composition as a material for forming the insulating sheet can also be used for forming the mold parts 90, 90 'and the cases 60, 60'.

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.

<エポキシ組成物の調製>
評価用のエポキシ組成物を調整すべく以下の材料を用意した。
<Preparation of epoxy composition>
The following materials were prepared to adjust the evaluation epoxy composition.

(エポキシA1):エポキシ当量 180g/eqの下記一般式(3)で表される物質
(エポキシA2):エポキシ当量 187g/eqの下記一般式(3)で表される物質
なお、「エポキシA1」と「エポキシA2」とは、構造的には同じであるが、繰返し単位の平均繰返し数(式中の「n」)の値が異なっている。
(Epoxy A1): Epoxy equivalent 180 g / eq of the following general formula (3) (epoxy A2): Epoxy equivalent 187 g / eq of the following general formula (3) The substance “Epoxy A1” And “epoxy A2” are structurally the same, but have different values of the average number of repeating units (“n” in the formula).

Figure 2015117311
(ただし、式中の「n」は、1〜15の数を表す。)
Figure 2015117311
(However, “n” in the formula represents a number of 1 to 15.)

(エポキシB):エポキシ当量 167g/eqの下記一般式(5)で表される物質) (Epoxy B): Substance represented by the following general formula (5) having an epoxy equivalent of 167 g / eq)

Figure 2015117311
(ただし、式中の「n」は、1〜3の数を表す。)
Figure 2015117311
(However, “n” in the formula represents a number of 1 to 3.)

(フェノールC):水酸基当量 97g/eqの下記一般式(4)で表される4,4’,4”−メチリジントリスフェノール (Phenol C): 4,4 ', 4 "-methylidynetrisphenol represented by the following general formula (4) having a hydroxyl group equivalent of 97 g / eq

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(フェノールD):水酸基当量 105g/eqの下記一般式(6)で表される物質 (Phenol D): A substance represented by the following general formula (6) having a hydroxyl group equivalent of 105 g / eq

Figure 2015117311
Figure 2015117311

(硬化促進剤E):テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート(TPPK)
(シランカップリング剤F):フェニルトリメトキシシラン
(無機フィラーG):窒化ホウ素凝集粒子(水島合金鉄社製、商品名「HP−40」)
(無機フィラーH):窒化アルミニウム凝集粒子(古河電子社製、商品名「f−50J」)
(無機フィラーI):酸化アルミニウム粒子(昭和電工社製、商品名「CB−P10」)
(Curing accelerator E): Tetraphenylphosphonium tetraphenylborate (TPPK)
(Silane coupling agent F): Phenyltrimethoxysilane (inorganic filler G): Boron nitride aggregated particles (manufactured by Mizushima Alloy Iron Company, trade name “HP-40”)
(Inorganic filler H): Aluminum nitride aggregated particles (manufactured by Furukawa Denshi Co., Ltd., trade name “f-50J”)
(Inorganic filler I): Aluminum oxide particles (manufactured by Showa Denko KK, trade name “CB-P10”)

<テストピース1の作製>
(実施例1)
前記の「エポキシA1」と「フェノールC」とを、「エポキシA1」によるエポキシ基の数(EX)と「フェノールC」による水酸基の数(OH)とが、1:1(EX:OH)となるように配合するとともに「エポキシA1」100質量部に対する割合が1質量部となるように「硬化促進剤E」を配合した。
この配合物(「エポキシA1」、「フェノールC」及び「硬化促進剤E」)との合計に占める割合が30質量%となるようにシクロペンタノンを加えてエポキシ溶液を作製した。
このエポキシ溶液をアルミカップに流し入れ、約100℃の温度に加熱して溶媒(シクロペンタノン)を除去し乾燥固体を作製した。
次いで、この乾燥固体をガラス板の上に乗せた状態で140℃の真空チャンバー内に10分間保管し、溶融脱泡させた。
このガラス板の周囲にスペーサーを乗せ、さらにその上に別のガラス板を乗せて180℃の乾燥機中に3時間保管する間に「エポキシA1」と「フェノールC」とを十分に反応させ、厚み0.45mmのシート状の硬化体を作製した。
この硬化体の熱伝導率を測定した結果0.32W/m・Kであった。
<Production of test piece 1>
Example 1
The above-mentioned “epoxy A1” and “phenol C” are obtained by changing the number of epoxy groups (EX) by “epoxy A1” and the number of hydroxyl groups (OH) by “phenol C” to 1: 1 (EX: OH). The “curing accelerator E” was blended so that the ratio to 100 parts by mass of “epoxy A1” was 1 part by mass.
An epoxy solution was prepared by adding cyclopentanone so that the proportion of the total of the blends (“epoxy A1”, “phenol C”, and “curing accelerator E”) was 30% by mass.
This epoxy solution was poured into an aluminum cup and heated to a temperature of about 100 ° C. to remove the solvent (cyclopentanone) to produce a dry solid.
Next, this dried solid was placed on a glass plate and stored in a vacuum chamber at 140 ° C. for 10 minutes to melt and degas.
Place a spacer around this glass plate, and put another glass plate on it, and allow it to sufficiently react with “epoxy A1” and “phenol C” while being stored in a dryer at 180 ° C. for 3 hours, A sheet-like cured body having a thickness of 0.45 mm was produced.
It was 0.32 W / m * K as a result of measuring the heat conductivity of this hardening body.

次に、「エポキシA1」、「フェノールC」及び「硬化促進剤E」の配合割合は上記と同じ割合とし、さらに無機フィラーを含有させたエポキシ組成物を使って熱伝導性シートを作製した。
なお、以下における「質量部」との用語は、特段の断りが無い限りにおいて、「エポキシA1」と「フェノールC」との合計100質量部に対する質量割合を意味する。
まず、無機フィラー100質量部に対するシランカップリング剤の割合が1.5質量部となるようにして無機フィラーのシランカップリング処理を実施した。
即ち、表1に示すように、「無機フィラーG(BN)」を245.80質量部秤量し、これを袋に収容した後、3.69質量部の「シランカップリング剤F」を加えて袋中で混合攪拌した。
同様に、「エポキシA1」と「フェノールC」との合計100質量部に対する割合が88.64質量部となるように「無機フィラーH(AlN)」を秤量し、これを袋に収容した後、1.33質量部の「シランカップリング剤F」を加えて袋中で混合攪拌した。
そして、この「無機フィラーG」及び「無機フィラーH」は、それぞれ袋に収容した状態のまま2日間以上静置しシランカップリング処理を行った。
Next, the mixing ratio of “epoxy A1”, “phenol C” and “curing accelerator E” was the same as described above, and a heat conductive sheet was prepared using an epoxy composition containing an inorganic filler.
In the following, the term “parts by mass” means a mass ratio with respect to a total of 100 parts by mass of “epoxy A1” and “phenol C” unless otherwise specified.
First, the silane coupling treatment of the inorganic filler was performed so that the ratio of the silane coupling agent to 100 parts by mass of the inorganic filler was 1.5 parts by mass.
That is, as shown in Table 1, 245.80 parts by mass of “inorganic filler G (BN)” was weighed and accommodated in a bag, and 3.69 parts by mass of “silane coupling agent F” was added. Mix and stir in the bag.
Similarly, after weighing “inorganic filler H (AlN)” so that the ratio of “epoxy A1” and “phenol C” to 100 parts by mass in total is 88.64 parts by mass, 1.33 parts by mass of “silane coupling agent F” was added and mixed and stirred in the bag.
And this "inorganic filler G" and "inorganic filler H" were left still for 2 days or more with the state accommodated in the bag, respectively, and the silane coupling process was performed.

次いで、289.96質量部のシクロペンタノンを用意し、これにシリカ系増粘剤5.23質量部を加え、さらに「エポキシA1」64.9質量部、「フェノールC」35.1質量部及び「硬化促進剤E」0.65質量部を加えた後、これをホットスターラーにセットして約70℃の温度で混合攪拌した。
そして、最後に前記のカップリング処理されたフィラーを加え塗工液を調製した。
表面粗化処理したポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)フィルムを粗化面が上向きになるように台上にセットし、これに厚み200μm用のアプリケータを使って前記塗工液を塗工した。
この塗工液を塗工したPETフィルムを130℃の乾燥機中に10分間収容させて塗膜からシクロペンタノンを揮発除去させることにより、PETフィルム上にエポキシ樹脂層が形成されたサンプルシートを得た。
このサンプルシートから、一辺50mmの略正方形のシート片を4枚切り出し、この内の2枚を塗膜が内側となるように重ね合わせて熱プレスで接着させた。
また、残りの2枚のシート片についても同様に熱プレスで接着させた。
なお、この時の熱プレスは、重ね合わせた2枚のシート片に対し、厚み方向に10MPaの圧力が加わるようにし、常温から加熱して温度が130℃に達した時点で温度を一定させ、加熱開始後から20分経過した時点で冷却するようにして実施した。
また、この熱プレスにおいては、冷却中も加圧を継続させ、且つ、該加圧状態での冷却を20分以上実施した。
Next, 289.96 parts by mass of cyclopentanone was prepared, and 5.23 parts by mass of a silica-based thickener was added thereto, and further 64.9 parts by mass of “Epoxy A1” and 35.1 parts by mass of “Phenol C”. And after adding 0.65 mass part of "curing accelerator E", this was set to the hot stirrer, and it stirred at the temperature of about 70 degreeC.
Finally, the filler subjected to the coupling treatment was added to prepare a coating solution.
A surface-roughened polyethylene terephthalate resin (PET) film was set on a table so that the roughened surface was facing upward, and the coating solution was applied thereto using an applicator for a thickness of 200 μm.
A sample sheet in which an epoxy resin layer is formed on a PET film by containing the PET film coated with this coating solution in a dryer at 130 ° C. for 10 minutes to volatilize and remove cyclopentanone from the coating film. Obtained.
Four pieces of approximately square sheet pieces each having a side of 50 mm were cut out from this sample sheet, and two of them were superposed so that the coating film was on the inside, and bonded by hot pressing.
Further, the remaining two sheet pieces were similarly bonded by hot pressing.
In addition, the hot press at this time is such that a pressure of 10 MPa is applied in the thickness direction to the two pieces of the stacked sheets, and the temperature is made constant when the temperature reaches 130 ° C. by heating from room temperature, The cooling was carried out when 20 minutes had passed since the start of heating.
Moreover, in this hot press, pressurization was continued during cooling, and cooling in the pressurized state was performed for 20 minutes or more.

このようにして得られた2枚の積層シート(PETフィルム/エポキシ樹脂層/エポキシ樹脂層/PETフィルムの4層積層品)のそれぞれ片面からPETフィルムを除去し、表面露出させたエポキシ樹脂層どうしが接するように重ね合わせ、これを再び熱プレスすることにより熱伝導率測定用の試料を作製した。
この時の熱プレスは、重ね合わせた2枚の積層シートに対し、厚み方向に5MPaの圧力が加わるようにし、常温から加熱して温度が180℃に達した時点で温度を一定させ、加熱開始後から60分経過した時点で冷却するようにし、エポキシ樹脂層を構成しているエポキシ組成物が略完全に硬化するように実施した。
また、この熱プレスにおいても、冷却中も加圧を継続させ、且つ、該加圧状態での冷却を20分以上実施した。
そして、最後に、熱プレス後のシートから外側のPETフィルムを除去し、エポキシ樹脂層が4層積層された熱伝導性シートを得、該熱伝導性シートを熱伝導率測定用試料とした。
The PET films were removed from one side of each of the two laminated sheets (PET film / epoxy resin layer / epoxy resin layer / PET film four-layer laminate) thus obtained, and the epoxy resin layers exposed on the surface were mutually exposed. The samples were stacked so as to contact each other and heat-pressed again to prepare a sample for thermal conductivity measurement.
The heat press at this time is such that a pressure of 5 MPa is applied to the two laminated sheets in the thickness direction, the temperature is constant when the temperature reaches 180 ° C. when heated from room temperature, and heating is started. Cooling was performed at the time when 60 minutes passed later, and the epoxy composition constituting the epoxy resin layer was cured almost completely.
Moreover, also in this hot press, pressurization was continued during cooling, and cooling in the pressurized state was performed for 20 minutes or more.
Finally, the outer PET film was removed from the hot-pressed sheet to obtain a thermally conductive sheet in which four epoxy resin layers were laminated, and this thermally conductive sheet was used as a sample for measuring thermal conductivity.

この熱伝導性シート(4層積層試料)の熱伝導率については、前記の無機フィラーを含有していないシートについての測定結果とともに表1に示す。
なお、熱伝導率は、キセノンフラッシュアナライザー「LFA−447型」(NETZSCH社製)によって測定したものである。
About the heat conductivity of this heat conductive sheet (4 layer lamination | stacking sample), it shows in Table 1 with the measurement result about the sheet | seat which does not contain the said inorganic filler.
The thermal conductivity is measured by a xenon flash analyzer “LFA-447 type” (manufactured by NETZSCH).

(実施例2〜4、比較例1〜7)
エポキシ組成物の配合を表1、2に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様に試料を作製し熱伝導率の測定を実施した。
結果を、併せて表1、2に示す。
(Examples 2-4, Comparative Examples 1-7)
A sample was prepared and the thermal conductivity was measured in the same manner as in Example 1 except that the composition of the epoxy composition was changed as shown in Tables 1 and 2.
The results are also shown in Tables 1 and 2.

Figure 2015117311
Figure 2015117311

Figure 2015117311
Figure 2015117311

上記の表に示された結果においては、無機フィラーの含有量を略共通させながらもエポキシモノマーの種類を異ならせた、実施例1、2と比較例3との対比から、前記一般式(1)に示した構造を有するエポキシモノマー、なかでも前記一般式(3)に示した構造を有するエポキシモノマーを採用することが熱伝導性に優れたエポキシ樹脂層を形成させるのに有用であることがわかる。
また、上記の表に示された結果においては、フェノール系硬化剤の種類を異ならせた、実施例1と比較例1との対比や実施例2と比較例2とのの対比から、前記一般式(2)に示した構造を有するフェノール系硬化剤、なかでも前記一般式(4)に示した構造を有するフェノール系硬化剤を採用することが熱伝導性に優れたエポキシ樹脂層を形成させるのに有用であることがわかる。
さらに、上記の表に示された結果においては、比較例3と比較例4との対比から、前記一般式(4)に示した構造を有するフェノール系硬化剤が前記一般式(1)に示した構造を有するエポキシモノマーと組み合わされることで有効に作用するものであることがわかる。
以上のようなことからも、本発明によれば熱伝導性に優れた熱伝導性シート、及び、このような熱伝導性シートの形成に適したエポキシ組成物を提供し得ることがわかる。
In the results shown in the above table, from the comparison between Examples 1 and 2 and Comparative Example 3 in which the kind of the epoxy monomer was made different while the content of the inorganic filler was substantially the same, the general formula (1 It is useful to form an epoxy resin layer having excellent thermal conductivity by adopting an epoxy monomer having the structure shown in the formula (3), in particular, an epoxy monomer having the structure shown in the general formula (3). Recognize.
Moreover, in the result shown by said table | surface, from the comparison with Example 1 and the comparative example 1 and the comparison with Example 2 and the comparative example 2 which differed in the kind of phenol type hardening | curing agent, the said general Employing a phenolic curing agent having the structure represented by the formula (2), in particular, a phenolic curing agent having the structure represented by the general formula (4) forms an epoxy resin layer having excellent thermal conductivity. It turns out that it is useful for.
Furthermore, in the results shown in the above table, from the comparison between Comparative Example 3 and Comparative Example 4, the phenolic curing agent having the structure shown in General Formula (4) is shown in General Formula (1). It can be seen that it works effectively when combined with an epoxy monomer having a different structure.
From the above, it can be seen that the present invention can provide a thermally conductive sheet excellent in thermal conductivity and an epoxy composition suitable for forming such a thermally conductive sheet.

10:熱伝導性シート(絶縁シート)、11:エポキシ樹脂層(第一絶縁層)、12:エポキシ樹脂層(第二絶縁層)、20:放熱用部材、30:半導体素子、40:金属板、100:半導体モジュール、100x:モジュール本体 10: Thermally conductive sheet (insulating sheet), 11: Epoxy resin layer (first insulating layer), 12: Epoxy resin layer (second insulating layer), 20: Heat radiation member, 30: Semiconductor element, 40: Metal plate , 100: semiconductor module, 100x: module body

Claims (4)

半導体素子を備えたモジュール本体と、前記半導体素子が発する熱を放熱するための放熱用部材とを有する半導体モジュールにおいて前記放熱用部材と前記半導体素子との間に介在される半導体モジュール用熱伝導性シートであって、
エポキシ組成物からなるエポキシ樹脂層を備え、前記エポキシ組成物は、下記一般式(1)で表されるエポキシモノマーと、下記一般式(2)で表されるフェノール系硬化剤と、窒化ホウ素粒子又は窒化アルミニウム粒子とを含み、前記窒化ホウ素粒子又は前記窒化アルミニウム粒子を凝集粒子の状態で含有していることを特徴とする半導体モジュール用熱伝導性シート。
Figure 2015117311
(ただし、式中の「G」はグリシジル基を表し、「A」は非置換又は炭素数1〜6の炭化水素基で置換されたビフェニル環を表している。また、「X」は下記一般式(x)で表される基であり、「n」は1以上15以下の数を表している。)
Figure 2015117311
(ただし、式中の「B」は非置換又は炭素数1〜6の炭化水素基で置換されたベンゼン環を表し、「R1」〜「R4」は、水素原子又は炭素数1〜6の炭化水素基を表し、「R1」〜「R4」は、互いに共通していても異なっていてもよい。)
Figure 2015117311
(ただし、「R5」は、水酸基、メチル基、エチル基、プロピル基、又は、水素原子のいずれかであり、「Ph1」、「Ph2」及び「Ph3」は、互いに共通していても異なっていてもよく、下記一般式(y)で表される置換又は非置換のフェニルで、且つ当該「Ph1」、「Ph2」及び「Ph3」の内の少なくとも2つが水酸基を有する置換フェニルである。)
Figure 2015117311
(ただし、式中の「R6」〜「R10」は、水酸基、メチル基、エチル基、プロピル基、又は、水素原子のいずれかである。)
Thermal conductivity for a semiconductor module interposed between the heat radiating member and the semiconductor element in a semiconductor module having a module body including the semiconductor element and a heat radiating member for radiating heat generated by the semiconductor element A sheet,
An epoxy resin layer comprising an epoxy composition is provided, and the epoxy composition comprises an epoxy monomer represented by the following general formula (1), a phenol-based curing agent represented by the following general formula (2), and boron nitride particles Or the aluminum nitride particle | grains, The said boron nitride particle | grains or the said aluminum nitride particle | grains are contained in the state of the aggregated particle, The heat conductive sheet for semiconductor modules characterized by the above-mentioned.
Figure 2015117311
(However, “G” in the formula represents a glycidyl group, “A” represents a biphenyl ring which is unsubstituted or substituted with a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. (It is a group represented by the formula (x), and “n” represents a number from 1 to 15.)
Figure 2015117311
(However, “B” in the formula represents a benzene ring which is unsubstituted or substituted with a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and “R 1 ” to “R 4 ” are hydrogen atoms or 1 to 6 carbon atoms. And “R 1 ” to “R 4 ” may be the same as or different from each other.)
Figure 2015117311
(However, “R 5 ” is any one of a hydroxyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a hydrogen atom, and “Ph 1 ”, “Ph 2 ”, and “Ph 3 ” are common to each other. Or a substituted or unsubstituted phenyl represented by the following general formula (y), and at least two of the “Ph 1 ”, “Ph 2 ” and “Ph 3 ” have a hydroxyl group. Having substituted phenyl.)
Figure 2015117311
(However, “R 6 ” to “R 10 ” in the formula are any of a hydroxyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a hydrogen atom.)
前記エポキシ組成物にはオニウム塩系硬化促進剤がさらに含まれている請求項1記載の半導体モジュール用熱伝導性シート。   The thermally conductive sheet for a semiconductor module according to claim 1, wherein the epoxy composition further contains an onium salt-based curing accelerator. 前記オニウム塩系硬化促進剤が、ホスホニウム塩系硬化促進剤である請求項2記載の半導体モジュール用熱伝導性シート。   The thermally conductive sheet for a semiconductor module according to claim 2, wherein the onium salt-based curing accelerator is a phosphonium salt-based curing accelerator. エポキシ樹脂層の熱伝導率が14W/(m・K)以上である請求項1乃至3の何れか1項に記載の半導体モジュール用熱伝導性シート。   The thermal conductivity sheet for a semiconductor module according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermal conductivity of the epoxy resin layer is 14 W / (m · K) or more.
JP2013261478A 2013-12-18 2013-12-18 Thermally conductive sheet for semiconductor modules Active JP6276576B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013261478A JP6276576B2 (en) 2013-12-18 2013-12-18 Thermally conductive sheet for semiconductor modules

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013261478A JP6276576B2 (en) 2013-12-18 2013-12-18 Thermally conductive sheet for semiconductor modules

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015117311A true JP2015117311A (en) 2015-06-25
JP6276576B2 JP6276576B2 (en) 2018-02-07

Family

ID=53530354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013261478A Active JP6276576B2 (en) 2013-12-18 2013-12-18 Thermally conductive sheet for semiconductor modules

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6276576B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107189348A (en) * 2017-05-11 2017-09-22 华中科技大学 A kind of epoxy resin heat conduction composite and its preparation and application
JP6350891B1 (en) * 2016-09-12 2018-07-04 三菱瓦斯化学株式会社 Resin composition, prepreg, metal foil-clad laminate, resin sheet and printed wiring board
JP2019077859A (en) * 2017-10-23 2019-05-23 日東シンコー株式会社 Resin composition

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011176024A (en) * 2010-02-23 2011-09-08 Mitsubishi Electric Corp Thermosetting resin composition, b-stage heat conductive sheet, and power module
JP2012251048A (en) * 2011-06-01 2012-12-20 Panasonic Corp Epoxy resin composition for sealing semiconductor, and semiconductor device
JP2013177564A (en) * 2012-02-08 2013-09-09 Nitto Denko Corp Heat-conductive sheet, particle aggregate powder for forming heat-conductive sheet and method for producing them
JP2013209503A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd Epoxy resin composition and cured product thereof
WO2014065152A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 新日鉄住金化学株式会社 Epoxy resin composition, method for producing epoxy resin cured product, and semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011176024A (en) * 2010-02-23 2011-09-08 Mitsubishi Electric Corp Thermosetting resin composition, b-stage heat conductive sheet, and power module
JP2012251048A (en) * 2011-06-01 2012-12-20 Panasonic Corp Epoxy resin composition for sealing semiconductor, and semiconductor device
JP2013177564A (en) * 2012-02-08 2013-09-09 Nitto Denko Corp Heat-conductive sheet, particle aggregate powder for forming heat-conductive sheet and method for producing them
JP2013209503A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd Epoxy resin composition and cured product thereof
WO2014065152A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 新日鉄住金化学株式会社 Epoxy resin composition, method for producing epoxy resin cured product, and semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6350891B1 (en) * 2016-09-12 2018-07-04 三菱瓦斯化学株式会社 Resin composition, prepreg, metal foil-clad laminate, resin sheet and printed wiring board
US10703855B2 (en) 2016-09-12 2020-07-07 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Resin composition, prepreg, metal-foil-clad laminate, resin sheet, and printed circuit board
CN107189348A (en) * 2017-05-11 2017-09-22 华中科技大学 A kind of epoxy resin heat conduction composite and its preparation and application
JP2019077859A (en) * 2017-10-23 2019-05-23 日東シンコー株式会社 Resin composition

Also Published As

Publication number Publication date
JP6276576B2 (en) 2018-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6402763B2 (en) Multilayer resin sheet, resin sheet laminate, cured multilayer resin sheet and method for producing the same, multilayer resin sheet with metal foil, and semiconductor device
JP6304419B2 (en) Resin composition, and resin sheet, prepreg, laminate, metal substrate, printed wiring board and power semiconductor device using the same
KR101597390B1 (en) Multilayer resin sheet and method for producing same, method for producing multilayer resin sheet cured product, and highly thermally conductive resin sheet laminate and method for producing same
JP5330910B2 (en) Resin composition and use thereof
WO2015166609A1 (en) Thermally conductive polymer composition and thermally conductive molded object
JP4495772B1 (en) Insulating sheet and laminated structure
JP7389014B2 (en) insulation heat dissipation sheet
JP6627303B2 (en) Thermal conductive resin composition, laminate for circuit board, circuit board and semiconductor device
KR20140009107A (en) Resin composition, molded object and substrate material both obtained from the resin composition, and circuit board including the substrate material
JP6226664B2 (en) Epoxy composition and heat conductive sheet
JP2016192474A (en) Granulated powder, resin composition for heat dissipation, heat dissipation sheet, heat dissipation member, and semiconductor device
TW201213113A (en) Epoxy resin laminate having excellent formability and method for preparing the same
JP6276576B2 (en) Thermally conductive sheet for semiconductor modules
JP2015189884A (en) Thermosetting resin composition, resin sheet, prepreg and laminate sheet
JP6458433B2 (en) Granulated powder, heat radiation resin composition, heat radiation sheet, semiconductor device, and heat radiation member
JP5614301B2 (en) Thermosetting resin composition, and semi-cured product and cured product thereof
JP5888584B2 (en) Resin composition, resin sheet, prepreg sheet, cured resin sheet, structure, and semiconductor device for power or light source
JP6476820B2 (en) Granulated powder, resin composition for heat dissipation, heat dissipation sheet, semiconductor device, and heat dissipation member
JPWO2018056205A1 (en) Method of manufacturing heat dissipation structure
JP6116354B2 (en) Epoxy composition and epoxy resin molded body
JP2015173232A (en) Heat conductive sheet for semiconductor module and semiconductor module
JP7102793B2 (en) Resin substrate
JP2013071991A (en) Resin composition, b stage sheet, metal foil with applied resin, metal substrate and led substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171011

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180112

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6276576

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250