JP2016074546A - 造粒粉、放熱用樹脂組成物、放熱シート、半導体装置、および放熱部材 - Google Patents

Abstract

【課題】耐湿性に優れる放熱シートや放熱部材を実現できる造粒粉を提供する。
【解決手段】造粒粉１０は、二次凝集粒子３０を含む。二次凝集粒子３０は一次粒子２０を凝集させることにより形成されている。一次粒子２０は鱗片状の窒化ホウ素である。それぞれの二次凝集粒子３０は、複数の一次粒子２０が積層配向した、少なくともひとつのドメインを有する。二次凝集粒子３０は球状である。
【選択図】図１

Description

本発明は造粒粉、放熱用樹脂組成物、放熱シート、半導体装置、および放熱部材に関する。

電子機器等に用いられる放熱シートには、高い熱伝導性と、高い耐熱性が求められている。
放熱シートの特性を向上させるためには、特許文献１や特許文献２のように六方晶窒化ホウ素を用いる技術がある。

特開２０１０−１５７５６３号公報 特開２０１３−２４１３２１号公報

しかし、本発明者が鋭意検討したところ、高湿度下では、放熱部材や放熱シートの耐電圧性能が不十分となるという問題が見出された。

本発明は、耐湿性に優れる放熱シートや放熱部材を実現できる造粒粉を提供する。

本発明によれば、
一次粒子を凝集させることにより形成された二次凝集粒子を含み、
前記一次粒子は鱗片状の窒化ホウ素であり、
それぞれの前記二次凝集粒子は、複数の前記一次粒子が積層配向した、少なくともひとつのドメインを有し、
前記二次凝集粒子は、球状である造粒粉
が提供される。

本発明によれば、
上記造粒粉と、
熱硬化性樹脂とを含む放熱用樹脂組成物が提供される。

本発明によれば、
上記放熱用樹脂組成物からなる放熱シート
が提供される。

本発明によれば、
上記放熱用樹脂組成物の硬化体を含む半導体装置
が提供される。

本発明によれば、
上記放熱用樹脂組成物の硬化体を含む放熱部材
が提供される。

本発明によれば、
上記放熱部材を含む半導体装置
が提供される。

本発明によれば、耐湿性に優れる放熱シートや放熱部材を実現できる造粒粉を提供できる。

実施形態に係る二次凝集粒子の構造の一例を模式的に示した図である。 実施形態に係る二次凝集粒子の構造の変形例を模式的に示した図である。 実施形態に係る放熱シートの構造の一例を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る半導体装置の構造の一例を模式的に示した断面図である。 （ａ）は実施例１に係る放熱シート硬化体の断面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す図、（ｂ）は、比較例１に係る放熱シート硬化体の断面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る二次凝集粒子３０の構造の一例を模式的に示した図である。
本実施形態に係る造粒粉１０は、二次凝集粒子３０を含む。二次凝集粒子３０は一次粒子２０を凝集させることにより形成されている。一次粒子２０は鱗片状の窒化ホウ素である。それぞれの二次凝集粒子３０は、複数の一次粒子２０が積層配向した、少なくともひとつのドメインを有する。二次凝集粒子３０は球状である。以下に詳しく説明する。

なお、本実施形態において、「放熱シート」はＢステージ状態の樹脂を含むものをいう。また、「放熱部材」は硬化されたＣステージ状態の樹脂を含むものをいい、たとえばさらに金属部材などを含んでも良い。放熱部材の形状は特に限定されず、任意の形状とすることができる。

二次凝集粒子３０は一次粒子２０を凝集させることにより形成された球状の粒子である。なお、ここで球状とは真球には限らず、楕円回転体や、一次粒子２０の凝集体が球形化され丸みを帯びた形状を含む。また、全体として丸みを帯びていれば表面に凹凸があってもよい。

二次凝集粒子３０は、複数の一次粒子２０が積層配向した少なくとも１つのドメイン（領域）を有する。積層配向とは、鱗片状の一次粒子２０の主面同士が向かい合って積み重なっている状況をいう。つまり、ドメイン内では、一次粒子２０の主面に垂直な方向が、同じ向きに揃っている。なお、一次粒子２０が楕円の鱗片状の場合、複数の一次粒子２０の長軸の方向は揃っている必要は無い。

図２は、本実施形態に係る二次凝集粒子３０の構造の変形例を模式的に示した図である。
本図の二次凝集粒子３０は一次粒子２０が積層配向した複数のドメインを含んでいる。造粒粉１０の主面に垂直な方向は、各ドメイン内で揃っており、隣り合うドメイン間で異なっている。

本実施形態において、二次凝集粒子３０は、主な領域として、少なくとも１つの上記ドメインを有していれば良く、たとえば、１つの二次凝集粒子３０の中にはさらに、ランダムな方向に一次粒子２０が凝集した領域がわずかに含まれても良い。すなわち、二次凝集粒子３０は、主な領域が、積層配向した一次粒子２０によって占められていれば良い。
また、造粒粉１０は、一次粒子２０が積層配向したドメインを有さずに凝集した凝集粒子をさらに含んでも良い。

造粒粉１０は、１つまたは２つ以上のドメインにより構成されている二次凝集粒子３０を含むことが好ましく、１つのドメインにより構成されている二次凝集粒子３０を含むことがより好ましい。ランダムな配向領域を含まず、ドメインのみにより構成されているこのような二次凝集粒子３０を含むことにより、高湿度下での耐電圧性能をより向上させることができる。なお、造粒粉１０に含まれる二次凝集粒子３０の内、半数以上の二次凝集粒子３０が１つまたは２つ以上のドメインにより構成されていることが、より好ましい。

上記の様な二次凝集粒子３０の構造や、一次粒子２０の配向状況は、電子顕微鏡で二次凝集粒子３０の外形や断面を観察することによって確認できる。

なお、造粒粉１０は、二次凝集粒子３０を主として含めばよく、凝集していない一次粒子２０や、その他の構成粒子、不純物などをさらに含んでもよい。

二次凝集粒子３０を含む造粒粉１０の製造方法の一例について以下に説明する。

一次粒子２０としては、六方晶の窒化ホウ素粒子を用いることができる。一次粒子２０の平均長径は特に限定されないが、効率良く二次凝集粒子３０を形成する観点、および良好な熱伝導性を得る観点から、０．０１μｍ以上が好ましく、０．１μｍ以上がより好ましい。また、同様の観点から、一次粒子２０の平均長径は２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。
なお、この平均長径は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）を用いた観察により測定することができる。たとえば、以下の手順で測定する。まず、二次凝集粒子３０または二次凝集粒子３０を含む放熱シートをミクロトームなどで切断し、断面を作製する。次いで、走査型電子顕微鏡により、数千倍に拡大した断面像を数枚撮影する。次いで、任意の二次凝集粒子３０を選択し、写真から確認できる各一次粒子２０の最長の断面長さを長径として測定する。このとき、１００個以上の一次粒子２０について長径を測定し、それらの平均値を平均長径とする。

二次凝集粒子３０中に含まれる一次粒子２０の含有量は、特に限定されないが、二次凝集粒子３０を効率良く得る観点から、当該二次凝集粒子１００質量％に対し、７０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましい。また、当該含有量は、９０質量％以下が好ましい。

二次凝集粒子３０は、バインダー樹脂をさらに含むことが好ましい。バインダー樹脂は、バインダーとして作用し得るものであれば特に限定されるものではなく、例として熱可塑性樹脂であっても、熱硬化性樹脂であってもよい。バインダー樹脂としては、たとえば、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）樹脂や、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系樹脂、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタンからなる群から選ばれる１種以上を用いることができる。
これらの中でもバインダーとしてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選ばれる１種以上を用いることが好ましい。このようなバインダーを含むことで、効率良く二次凝集粒子が形成できる。

二次凝集粒子３０中に含まれるバインダーの含有量は、特に限定されないが、二次凝集粒子３０を効率良く得る観点から、当該二次凝集粒子１００質量％に対し、３質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。また、当該含有量は、１５質量％以下が好ましく、１０質量％以下がより好ましい。

二次凝集粒子３０は、ほかに特性向上を目的とした無機粉末、金属粉、樹脂の硬化触媒や硬化促進剤などを含んでもよい。

本実施形態に係る造粒粉１０は、たとえば次のようにして作製することができる。まず、一次粒子２０と、バインダー樹脂とを、ミキサー等を用いて混合する。なお、バインダー樹脂は必要に応じて溶剤に溶かして加えることができる。こうして得られたスラリーを、機械的粒子複合化装置の処理容器に入れ、機械的粒子複合化装置を駆動する。このことで一次粒子２０は凝集され、球形化される。こうして得られた凝集物を、乾燥オーブンを用いて加熱処理し、二次凝集粒子３０を得る。加熱処理は大気下で行うことができる。加熱処理の温度はたとえば９０℃以上１５０℃以下とすることができ、加熱時間はたとえば３０分以上５時間以下とすることができる。このように、本実施形態に係る造粒粉１０は焼結することなく製造することができ、製造コストを低減できる。

ここで、機械的粒子複合化装置について説明する。機械的粒子複合化装置とは、複数種の粉体等の原料に対して圧縮力やせん断力および衝撃力を含む機械的作用を加えることで、複数種の粉体等の原料同士が結合した粉体を得ることができる装置である。機械的作用を加える方式としては、一つあるいは複数の撹拌翼等を備えた回転体と撹拌翼等の先端部と近接した内周面を備えた混合容器を有し、撹拌翼等を回転させる方式や、撹拌翼等を固定し、または回転させながら混合容器を回転させる等の方式が挙げられる。撹拌翼等の形状については、機械的作用を加えることができれば特に制限はなく、楕円型や板状等が挙げられる。また、撹拌翼等は、回転方向に対して角度をもってもよい。また、混合容器はその内面に溝等の加工を施してもよい。

上記攪拌翼等を高速回転させることにより、個々の粒子に圧縮力やせん断力および衝撃力を含む機械的作用を加えることで、上述のような二次凝集粒子３０が形成される。二次凝集粒子３０を効率良く得るために、圧縮せん断応力を含む機械的作用を加えて一次粒子２０を凝集させることが特に好ましいが、これに限定されない。

機械的粒子複合化装置としては、たとえば、株式会社奈良機械製作所製ハイブリダイゼーション、川崎重工業株式会社製クリプトロン、ホソカワミクロン株式会社製メカノフュージョンおよびノビルタ、株式会社徳寿工作所製シータコンポーザ、岡田精工株式会社製メカノミル、日本コークス工業株式会社製ＣＯＭＰＯＳＩ、宇部興産株式会社製ＣＦミル等が挙げられるが、この限りではない。

攪拌翼等の回転速度は、２００ｒｐｍ以上が好ましく、５００ｒｐｍ以上がより好ましい。また、攪拌翼の回転速度は５０００ｒｐｍ以下が好ましく、２０００ｒｐｍ以下がより好ましい。上記下限値以上であることにより二次凝集粒子３０を効率良く得られる。上記上限値以下であることにより、処理時の発熱を抑制し、過粉砕を防止することができる。

機械的粒子複合化装置を用いて一次粒子２０を凝集させる際、処理容器内の温度は、基材、被覆粒子に応じて設定されるが、たとえば５℃以上５０℃以下とすることができる。また、機械的粒子複合化装置による処理時間は、原料に応じて設定されるが、３０秒以上が好ましく、１分以上がより好ましく、５分以上がさらに好ましい。一方、当該処理時間は、１２０分以下が好ましく、９０分以下がより好ましく、６０分以下がさらに好ましい。上記下限値以上、上限以下とすることで、より効率的に二次凝集粒子３０を得られる。

二次凝集粒子３０の平均球形度は０．７０以上であることが好ましく、０．７５以上であることがより好ましい。二次凝集粒子３０の平均球形度が上記下限以上であれば、高湿度下での耐電圧性能に優れる放熱シートや放熱部材をより確実に得られる。平均球形度は、具体的には以下のように測定することができる。粒子の投影像の周囲長をＬ、粒子の投影像の面積をＳとしたとき、４πＳ／Ｌ^２で表される値を球形度として求める。そして、当該球形度を１００００個について測定し、平均値を平均球形度として得る。二次凝集粒子３０の平均球形度はたとえば粒子画像分析装置（マルバーン社製、モフォロギ Ｇ３）を用いて測定することができる。

耐湿性能向上の観点から、造粒粉１０の吸油量は、当該造粒粉１００ｇあたり７５ｍＬ以下であることが好ましく、５０ｍＬ以下であることがより好ましく、３５ｍＬ以下であることがさらに好ましい。吸油量はたとえば吸油量測定装置（あさひ総研社製、Ｓ−５００）を用いて測定することができる。

二次凝集粒子３０のメディアン径Ｄ_５０（０）は、ハンドリングの容易さの観点から、１０μｍ以上であることが好ましく、３０μｍ以上であることがより好ましい。また、メディアン径Ｄ_５０（０）は、６０μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。メディアン径Ｄ_５０（０）が上記下限以上、上限以下であれば、放熱シートや放熱部材の高湿下での耐電圧性能をより確実に向上させることができる。二次凝集粒子３０のメディアン径Ｄ_５０（０）は、たとえばフランホーファー回折理論およびミーの散乱理論による解析を利用したレーザー回折式粒度分布計（堀場製作所製、ＬＡ−９５０Ｖ２）を用いて、湿式法にて測定を行い測定することができる。体積基準で粒度分布を解析し、粉体をある粒子径から２つに分けたとき、大きい側と小さい側が等量となる径をメディアン径とする。湿式法での測定では、純水５０ｍＬ中に測定試料を少量（たとえば３ｍｇ程度。試料により測定に最適な量を調整する。）を加えた後、界面活性剤を添加し、超音波バス中で３分間処理し、試料が分散した溶液を用いる。

二次凝集粒子３０を圧縮した場合の、圧縮後のメディアン径Ｄ_５０（１）は、２０μｍ以上であることが好ましく、３０μｍ以上であることがより好ましい。メディアン径Ｄ_５０（１）が上記下限以上であれば、放熱シートや放熱部材の高湿下での耐電圧性能をより確実に向上させることができる。二次凝集粒子３０の圧縮は粉体層せん断力測定装置（株式会社ナノシーズ製、ＮＳ−Ｓ５００）を用いて行うことができ、１０ＭＰａで１２０秒間、造粒粉１０を圧縮する。圧縮後の二次凝集粒子３０のメディアン径Ｄ_５０（１）は、たとえばレーザー回折式粒度分布計（堀場製作所製、ＬＡ−９５０Ｖ２）を用いて測定することができる。

二次凝集粒子３０の圧縮前後のメディアン径の比は０．４以上であることが好ましい。具体的には、二次凝集粒子３０を１０ＭＰａで圧縮した場合の、圧縮前のメディアン径をＤ_５０（０）とし、圧縮後のメディアン径をＤ_５０（１）としたとき、Ｄ_５０（１）／Ｄ_５０（０）で表される圧縮前後のメディアン径の比が０．４以上であることが好ましく、０．８以上であることがより好ましい。Ｄ_５０（１）／Ｄ_５０（０）の値が上記下限以上であれば、放熱シートや放熱部材の高湿下での耐電圧性能をより確実に向上させることができる。

二次凝集粒子３０の粒径の算術標準偏差は、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。算術標準偏差が上記下限以上であれば、放熱シートや放熱部材の高湿下での耐電圧性能をより確実に向上させることができる。一方で、二次凝集粒子３０の粒径の算術標準偏差は、性能安定性の観点から７０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。二次凝集粒子３０の粒径の算術標準偏差は、たとえばレーザー回折式粒度分布計（堀場製作所製、ＬＡ−９５０Ｖ２）を用いて測定できる。また、上記下限以上、上限以下であれば、放熱シートや放熱部材の高湿下での耐電圧性能をより確実に向上させることができる。

造粒粉１０の比表面積は、１０．０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、８．０ｍ^２／ｇ以下であることがより好ましい。比表面積が上記上限以下であれば、樹脂組成物に添加しても粘性が上がりにくく、成形性を損なうことがない。そのため、樹脂組成物に添加する造粒粉１０の量を多くすることができる。一方、造粒粉１０の比表面積は、２．０ｍ^２／ｇ以上であることが好ましく、３．０ｍ^２／ｇ以上であることがより好ましい。比表面積が上記下限以上であれば、放熱シートや放熱部材の高湿下での耐電圧性能をより確実に向上させることができる。造粒粉１０の比表面積は、たとえばガス／蒸気吸着量測定装置（日本ベル株式会社製、ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍａｘ）にて窒素吸着によるＢＥＴ法によって測定できる。

造粒粉１０の摩擦角は、成形性の観点から２０．０°以下であることが好ましく、１５．０°以下であることがより好ましい。
物体内部で物体の一部が物体の他部に対して、滑り面を境に移動する際、物体の一部と他部の間には、滑り面で摩擦が発生する。この際の摩擦抵抗を、垂直抵抗力（横軸）とせん断抵抗力（縦軸）の関係で表現した時、描かれる直線と横軸との角度のことを、摩擦角と呼ぶ。つまり、摩擦角は、一つの物質（上述の「物体の一部」）と、もう一つの物質（上述の「物体の他部」）との間の、摩擦力の大きさを表す一つの指標である。ここで、摩擦角が大きいと、物質間の摩擦力が大きいため、造粒粉を樹脂組成物に多量に添加した場合に樹脂組成物の粘度が高くなり、成形性が損なわれる。二次凝集粒子３０の摩擦角は、たとえば粉体層せん断力測定想定（株式会社ナノシーズ製、ＮＳ−Ｓ５００）を用いて測定できる。

造粒粉１０のかさ密度は、１．５０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、０．７５ｇ／ｃｍ^３以下であることがより好ましい。一方、当該かさ密度は、０．４０ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、０．６０ｇ／ｃｍ^３以上であることがより好ましい。かさ密度が上記上限以下、下限以上であれば、熱伝導性と成形性の性能バランスに優れる放熱シートや放熱部材を得ることができる。また、放熱シートや放熱部材の耐湿性能をより向上させることができる。造粒粉１０のかさ密度は、たとえばパウダテスタ（ホソカワミクロン株式会社製、ＰＴ−Ｘ）を用いて固めかさ密度として測定できる。

造粒粉１０の真比重は、３．５０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、２．３０ｇ／ｃｍ^３以下であることがより好ましい。一方、当該真比重は、１．００ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、２．００ｇ／ｃｍ^３以上であることがより好ましい。真比重が上記上限以下、下限以上であれば、熱伝導性と成形性の性能バランスに優れる放熱シートや放熱部材を得ることができる。また、高湿度下での耐電圧性能をより確実に向上させることができる。造粒粉１０の真比重は、たとえば自動湿式真密度測定器（株式会社セイシン企業製、ＭＡＴ−７０００）を用いて液相置換法で測定できる。

二次凝集粒子３０の組成、粉体処理装置の駆動条件、加熱処理の条件等を調整することで、上述したような二次凝集粒子３０および造粒粉１０を得ることができる。

以下に、本実施形態に係る放熱用樹脂組成物、放熱シート１４０、および放熱部材について説明する。

図３は、本実施形態に係る放熱シート１４０の構造の一例を模式的に示した断面図である。
本実施形態に係る放熱用樹脂組成物は、上記の造粒粉１０と、熱硬化性樹脂（Ａ）とを含む。放熱シート１４０は当該放熱用樹脂組成物からなり、たとえば図３のように一次粒子２０、および熱硬化性樹脂４１０を含む。放熱シート１４０における熱硬化性樹脂４１０はたとえば熱硬化性樹脂（Ａ）をＢステージ化したものである。また、本実施形態に係る放熱部材は当該放熱用樹脂組成物の硬化体を含む。以下で詳細に説明する。

（熱硬化性樹脂（Ａ））
熱硬化性樹脂（Ａ）としては、たとえば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ビスマレイミド樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂（Ａ）として、これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂（Ａ）としては、エポキシ樹脂（Ａ１）が好ましい。エポキシ樹脂（Ａ１）を使用することで、ガラス転移温度を高くするとともに、放熱用樹脂組成物、放熱シート１４０、および放熱部材の熱伝導性を向上させることができる。

エポキシ樹脂（Ａ１）としては、たとえば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，３−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，４−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂（４，４'−シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂）等のビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノール基メタン型ノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂，縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂；キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂；ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、２官能ないし４官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂等のナフタレン型エポキシ樹脂；アントラセン型エポキシ樹脂；フェノキシ型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂；ノルボルネン型エポキシ樹脂；アダマンタン型エポキシ樹脂；フルオレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。

エポキシ樹脂（Ａ１）として、これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。

エポキシ樹脂（Ａ１）の中でも、得られる放熱用樹脂組成物、放熱シート１４０、および放熱部材の耐熱性および絶縁信頼性をより一層向上できる観点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂からなる群から選択される一種または二種以上が好ましい。

放熱用樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、その目的に応じて適宜調整されればよく、特に限定されないが、放熱用樹脂組成物を１００質量％として、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましい。熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が上記下限値以上であると、放熱用樹脂組成物のハンドリング性が向上し、放熱シート１４０および放熱部材を形成するのが容易となるとともに放熱シート１４０および放熱部材の強度が向上する。熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が上記上限値以下であると、放熱シート１４０および放熱部材の線膨張率や弾性率がより一層向上したり、放熱シート１４０、および放熱部材の熱伝導性がより一層向上したりする。

（充填剤（Ｂ））
本実施形態に係る放熱用樹脂組成物は、充填剤（Ｂ）を含む。充填剤（Ｂ）は、上述した造粒粉１０を含み、造粒粉１０は、二次凝集粒子３０を含む。

放熱用樹脂組成物に含まれる充填材（Ｂ）１００質量％に対して、二次凝集粒子３０は５０質量％以上含まれることが好ましく、６０質量％以上含まれることがより好ましい。また、放熱用樹脂組成物に含まれる二次凝集粒子３０の含有量は、放熱用樹脂組成物を１００質量％として、３０質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがより好ましい。一方、当該含有量は９５質量％以下であることが好ましく、８０質量％以下であることがより好ましい。二次凝集粒子３０の含有量を上記下限値以上とすることにより、放熱シート１４０、および放熱部材の耐湿性能をより確実に向上させることができる。一方で、二次凝集粒子３０の含有量を上記上限値以下とすることにより、放熱用樹脂組成物の成形における作業性を向上させ、放熱シート１４０および放熱部材の膜厚の均一性をより一層良好なものとすることができる。

本実施形態に係る充填剤（Ｂ）は、放熱用樹脂組成物、放熱シート１４０、および放熱部材の熱伝導性をより一層向上させる観点から、二次凝集粒子３０に加えて、二次凝集粒子３０を構成しない鱗片状（六方晶）窒化ホウ素の粒子をさらに含むことが好ましい。当該粒子は、一次粒子２０と同じ粒子でもよいし、異なる粒子でも良い。この鱗片状窒化ホウ素の粒子の平均長径は、０．０１μｍ以上が好ましく、０．１μｍ以上がより好ましい。一方、当該平均長径は、７０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましい。放熱用樹脂組成物に含まれる二次凝集粒子３０を構成しない鱗片状窒化ホウ素の粒子の含有量は、その目的に応じて適宜調整されればよく、特に限定されないが、放熱用樹脂組成物を１００質量％として、１０質量％以上が好ましく、２０質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は４０質量％以下が好ましく、３０質量％以下がより好ましい。これにより、熱伝導性と電気絶縁性のバランスについてより一層優れた放熱シート１４０および放熱部材を実現することができる。

充填剤（Ｂ）は、熱伝導性と電気絶縁性とのバランスを図る観点から、本発明の効果を損なわない範囲において、たとえばシリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等をさらに含んでもよい。これらは１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

（硬化剤（Ｃ））
放熱用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（Ａ）としてエポキシ樹脂（Ａ１）を用いる場合、さらに硬化剤（Ｃ）を含むことが好ましい。
硬化剤（Ｃ）としては、硬化触媒（Ｃ−１）およびフェノール系硬化剤（Ｃ−２）から選択される１種以上を用いることができる。
硬化触媒（Ｃ−１）としては、たとえばナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩ）、トリスアセチルアセトナートコバルト（ＩＩＩ）等の有機金属塩；トリエチルアミン、トリブチルアミン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン等の３級アミン類；２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２，４−ジエチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシイミダゾール、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類；トリフェニルホスフィン、トリ−ｐ−トリルホスフィン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、１，２−ビス−（ジフェニルホスフィノ）エタン等の有機リン化合物；フェノール、ビスフェノールＡ、ノニルフェノール等のフェノール化合物；酢酸、安息香酸、サリチル酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機酸；等、またはこの混合物が挙げられる。硬化触媒（Ｃ−１）として、これらの中の誘導体も含めて１種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて２種類以上を併用したりすることもできる。
放熱用樹脂組成物中に含まれる硬化触媒（Ｃ−１）の含有量は、特に限定されないが、放熱用樹脂組成物を１００質量％として、０．００１質量％以上１質量％以下が好ましい。

また、フェノール系硬化剤（Ｃ−２）としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリスフェノールメタン型ノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物；レゾール型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、ガラス転移温度の向上及び線膨張係数の低減の観点から、フェノール系硬化剤（Ｃ−２）がノボラック型フェノール樹脂またはレゾール型フェノール樹脂が好ましい。
フェノール系硬化剤の含有量は、特に限定されないが、放熱用樹脂組成物を１００質量％として、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、３０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましく、８．５質量％以下がさらに好ましい。

（カップリング剤（Ｄ））
さらに、放熱用樹脂組成物は、カップリング剤を含んでもよい。カップリング剤（Ｄ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）と充填剤（Ｂ）との界面の濡れ性を向上させることができる。

カップリング剤（Ｄ）としては、通常用いられるものなら何でも使用できるが、具体的にはエポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤の中から選ばれる１種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。
カップリング剤（Ｄ）の添加量は特に限定されないが、充填剤（Ｂ）を１００質量％として０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましい。一方、当該添加量は、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましい。

さらに、放熱用樹脂組成物は、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含んでもよい。フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことにより放熱シート１４０や放熱部材の耐屈曲性を向上できる。
また、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことにより、放熱シート１４０および放熱部材の弾性率を低下させることが可能となり、放熱シート１４０および放熱部材の応力緩和力を向上させることができる。
また、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むと、粘度上昇により、流動性が低減し、ボイド等が発生することを抑制できる。また、放熱シート１４０を金属部材と密着させて用いる場合や、放熱部材に金属部材を含む場合などに、金属と放熱性樹脂組成物の硬化体との密着性を向上できる。これらの相乗効果により、半導体装置の絶縁信頼性をより一層高めることができる。

フェノキシ樹脂（Ｅ）としては、たとえば、ビスフェノール骨格を有するフェノキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するフェノキシ樹脂、アントラセン骨格を有するフェノキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。

フェノキシ樹脂（Ｅ）の含有量は、たとえば、放熱用樹脂組成物を１００質量％として、３質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

（その他の成分）
放熱用樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、ほかに酸化防止剤、レベリング剤等を含むことができる。

本実施形態に係る放熱用樹脂組成物、放熱シート１４０、および放熱部材はたとえば以下のようにして作製することができる。
まず、上述の各成分を溶媒へ添加して、ワニス状の放熱用樹脂組成物を得る。本実施形態においては、たとえば溶媒中に熱硬化性樹脂（Ａ）等を添加して樹脂ワニスを作製したのち、当該樹脂ワニスへ充填剤（Ｂ）を入れて三本ロール等を用いて混練することにより放熱用樹脂組成物を得ることができる。これにより、充填剤（Ｂ）をより均一に、熱硬化性樹脂（Ａ）中へ分散させることができる。
上記溶媒としては特に限定されないが、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノン等が挙げられる。

次いで、上記放熱用樹脂組成物をシート状に成形して、放熱シート１４０を形成する。本実施形態においては、たとえば基材上にワニス状の上記放熱用樹脂組成物を塗布した後、これを加熱して乾燥させる。この乾燥処理により、放熱用樹脂組成物からなる樹脂膜はＢステージ化され、基材上に形成された放熱シート１４０を得ることができる。基材及び放熱シート１４０を合わせて、以後「基材付き樹脂膜」と呼ぶ。基材としては、たとえば剥離可能なキャリア材等を構成する金属箔やＰＥＴ（Ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）フィルムが挙げられる。また、放熱用樹脂組成物の乾燥処理は、たとえば８０℃以上１５０℃以下、５分以上１時間以下の条件において行われる。樹脂層の膜厚は、たとえば５０μｍ以上５００μｍ以下である。

なお、乾燥処理に次いで、上記基材付き樹脂膜を二本のロール間に通して圧縮することにより樹脂膜（放熱シート１４０）内の気泡を除去することが好ましい。本実施形態においては、このようにロールによる圧縮圧力をかけて気泡を除去する工程を含むことにより、放熱シート１４０および放熱部材の熱伝導率を向上させることができる。これは、気泡を除去することにより熱伝導性シート１４０および放熱部材内における樹脂成分の密度が上昇すること等が要因として推定される。ここで、圧縮圧力はたとえば５ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下とすることができる。なお、圧縮する際、同時に加熱を行って硬化させ、Ｃステージ化しすることもできる。ここで、加熱温度はたとえば、１５０℃以上２００℃以下とすることができる。

放熱シート１４０の２５℃における熱伝導率は、６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が好ましい。また、放熱シート１４０の１７５℃における熱伝導率は、６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が好ましい。各熱伝導率が上記下限以上であることによって、放熱シート１４０を用いて動作の安定性に優れる半導体装置を得ることができる。

また、Ｂステージ状態の放熱シート１４０を金属部材等に適用した上で、硬化させることで、上記の放熱用樹脂組成物の硬化体を含む放熱部材を得ることができる。まず、金属部材上に上記基材付き樹脂膜を、放熱シート１４０の露出面が金属部材の方に向くようにして積層する。金属部材はたとえば金属製のヒートシンクやリードフレームである。そして、基材を剥離した後、たとえば１５０℃以上２００℃以下で加熱して放熱シート１４０を硬化させる。

なお、基材付き樹脂膜を作製することなく、ワニス状の放熱用樹脂組成物を直接金属部材などの上に塗布し、硬化させて放熱部材を得てもよい。また、ワニス上の放熱用樹脂組成物を所望の形状に成形して放熱部材を得ることもできる。成形には、たとえば射出成形、圧縮成形等の方法を用いることができる。放熱部材は放熱用樹脂組成物のみから成るものでも良いし、上記の様に金属部材などをさらに含むものでも良い。

上記の放熱部材や放熱シートを含む半導体装置として、放熱性に優れ、動作の安定性、信頼性に優れる半導体装置を得ることができる。

なお、放熱シート１４０はたとえば熱伝導シートとして用いることもできる。また、放熱部材はたとえば熱伝導部材として用いることもできる。

以下に、本実施形態に係る半導体装置１００について説明する。
半導体装置１００は、上記の放熱用樹脂組成物の硬化体１４４を含む。図４は、半導体装置１００の構造の一例を模式的に示した断面図である。

以下においては、説明を簡単にするため、半導体装置１００の各構成要素の位置関係（上下関係等）が各図に示す関係であるものとして説明を行う場合がある。ただし、この説明における位置関係は、半導体装置１００の使用時や製造時の位置関係とは無関係である。

本実施形態に係る半導体装置１００は、ヒートシンク１３０と、ヒートシンク１３０の第１面１３１側に設けられた半導体チップ１１０と、ヒートシンク１３０の第１面１３１とは反対側の第２面１３２に接合された硬化体１４４と、半導体チップ１１０およびヒートシンク１３０を封止している封止樹脂１８０と、を備えている。以下で、詳細に説明する。

半導体装置１００は、例えば、上記の構成の他に、導電層１２０、金属層１５０、リード１６０およびワイヤ（金属配線）１７０を有する。

半導体チップ１１０の上面１１１には図示しない電極パターンが形成され、半導体チップ１１０の下面１１２には図示しない導電パターンが形成されている。半導体チップ１１０の下面１１２は、銀ペースト等の導電層１２０を介してヒートシンク１３０の第１面１３１に固着されている。半導体チップ１１０の上面１１１の電極パターンは、ワイヤ１７０を介してリード１６０の電極１６１に電気的に接続されている。

ヒートシンク１３０は、金属板により構成されている。

封止樹脂１８０は、半導体チップ１１０およびヒートシンク１３０の他に、ワイヤ１７０と、導電層１２０と、リード１６０の一部分ずつとを内部に封止している。各リード１６０の他の一部分ずつは、封止樹脂１８０の側面より、該封止樹脂１８０の外部に突出している。本実施形態の場合、例えば、封止樹脂１８０の下面１８２とヒートシンク１３０の第２面１３２とが互いに同一平面上に位置している。

硬化体１４４の上面１４１は、ヒートシンク１３０の第２面１３２と、封止樹脂１８０の下面１８２と、に対して貼り付けられている。つまり、封止樹脂１８０は、ヒートシンク１３０の周囲において硬化体１４４のヒートシンク１３０側の面（上面１４１）に接している。

硬化体１４４の下面１４２には、金属層１５０の上面１５１が固着されている。すなわち、金属層１５０の一方の面（上面１５１）は、硬化体１４４におけるヒートシンク１３０側とは反対側の面（下面１４２）に対して固着されている。

平面視において、金属層１５０の上面１５１の外形線と、硬化体１４４におけるヒートシンク１３０側とは反対側の面（下面１４２）の外形線とが重なっていることが好ましい。

また、金属層１５０は、その一方の面（上面１５１）に対する反対側の面（下面１５２）の全面が封止樹脂１８０から露出している。なお、本実施形態の場合、上記のように、硬化体１４４は、その上面１４１が、ヒートシンク１３０の第２面１３２および封止樹脂１８０の下面１８２に貼り付けられているため、硬化体１４４は、その上面１４１を除き、封止樹脂１８０の外部に露出している。そして、金属層１５０は、その全体が封止樹脂１８０の外部に露出している。

なお、ヒートシンク１３０の第２面１３２および第１面１３１は、例えば、それぞれ平坦に形成されている。

半導体装置１００の実装床面積は、特に限定されないが、一例として、１０×１０ｍｍ以上１００×１００ｍｍ以下とすることができる。ここで、半導体装置１００の実装床面積とは、金属層１５０の下面１５２の面積である。

また、一のヒートシンク１３０に搭載された半導体チップ１１０の数は、特に限定されない。１つであっても良いし、複数であっても良い。例えば、３つ以上（６個等）とすることもできる。すなわち、一例として、一のヒートシンク１３０の第１面１３１側に３つ以上の半導体チップ１１０が設けられ、封止樹脂１８０はこれら３つ以上の半導体チップ１１０を一括して封止してもよい。

半導体装置１００は、例えば、パワー半導体装置である。この半導体装置１００は、例えば、封止樹脂１８０内に２つの半導体チップ１１０が封止された２ｉｎ１、封止樹脂１８０内に６つの半導体チップ１１０が封止された６ｉｎ１または封止樹脂１８０内に７つの半導体チップ１１０が封止された７ｉｎ１の構成とすることができる。

次に、本実施形態に係る半導体装置１００を製造する方法の一例を説明する。

先ず、ヒートシンク１３０および半導体チップ１１０を準備し、銀ペースト等の導電層１２０を介して、半導体チップ１１０の下面１１２をヒートシンク１３０の第１面１３１に固着する。

次に、リード１６０を含むリードフレーム（全体図示略）を準備し、半導体チップ１１０の上面の電極パターンとリード１６０の電極１６１とをワイヤ１７０を介して相互に電気的に接続する。

次に、半導体チップ１１０と、導電層１２０と、ヒートシンク１３０と、ワイヤ１７０と、リード１６０の一部分ずつとを封止樹脂１８０により一括して封止する。

次に、放熱シート１４０を準備し、この放熱シート１４０の上面１４１を、ヒートシンク１３０の第２面１３２と、封止樹脂１８０の下面１８２と、に対して貼り付ける。更に、金属層１５０の一方の面（上面１５１）を、放熱シート１４０におけるヒートシンク１３０側とは反対側の面（下面１４２）に対して固着する。次いで、放熱シート１４０を加熱硬化させ、硬化体１４４とする。なお、放熱シート１４０をヒートシンク１３０および封止樹脂１８０に対して貼り付ける前に、予め放熱シート１４０の下面１４２に金属層１５０を固着しておいてもよい。
次に、各リード１６０をリードフレームの枠体（図示略）から切断する。こうして、図３に示すような構造の半導体装置１００が得られる。

以上のような実施形態によれば、半導体装置１００は、ヒートシンク１３０と、ヒートシンク１３０の第１面１３１側に設けられた半導体チップ１１０と、ヒートシンク１３０の第１面１３１とは反対側の第２面１３２に貼り付けられた絶縁性の放熱シートの硬化体１４４と、半導体チップ１１０およびヒートシンク１３０を封止している封止樹脂１８０と、を備えている。

本実施形態に係る放熱シート１４０および放熱部材においては、二次凝集粒子３０が形状を維持したまま互いに凝集して含まれていても良いし、二次凝集粒子３０の形状が維持されずに一次粒子２０として含まれていても良い。たとえば、放熱用樹脂組成物に含まれる二次凝集粒子３０は、放熱シート１４０や放熱部材の成型時、圧縮により球形状を失うことがあり得るが、その場合でも積層配向したドメインを維持しつつ一次粒子２０が放熱シート１４０や放熱部材に含まれることとなる。そのことによって、放熱シート１４０や放熱部材において、一次粒子２０は密に充填され、ボイドが少ない放熱シート１４０や放熱部材が得られると考えられる。

放熱シート１４０における放熱用樹脂組成物のボイド占有率、および放熱部材における放熱用樹脂組成物の硬化体のボイド占有率は、それぞれたとえば１０％以下、さらには５％以下とすることが出来る。なお、ボイド占有率は以下の様に測定することが出来る。まず、放熱シート、放熱シートの硬化体、または放熱部材を切断し、断面を露出させる。そして、露出した断面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察し、断面観察像を得る。そして、断面観察像中に見られるボイド面積をＳ_Ｂ、ボイド部も含めたシート全体の面積をＳ_Ｓとし、Ｓ_Ｂ／Ｓ_Ｓの値を求める。５枚の断面観察像について求めたＳ_Ｂ／Ｓ_Ｓ×１００の値の平均値をボイド占有率（％）とする。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態によれば、二次凝集粒子３０を含む造粒粉１０を用いて、耐湿性に優れる放熱シートおよび放熱部材を得ることができる。また、耐久性に優れる半導体装置を得ることができる。

また、本実施形態によれば、二次凝集粒子３０はハンドリング性に優れる。よって、放熱シートや放熱部材の製造において、製造効率が高く、製造安定性にも優れる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、それぞれの厚みは平均膜厚で表わされている。

（実施例１）
＜二次凝集粒子の形成＞
以下のように二次凝集粒子を含む造粒粉を作製した。
まず、一次粒子として六方晶窒化ホウ素１（電気化学工業株式会社製、ＳＧＰ）９０．９質量％と、バインダーとしてレゾール型フェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製、ＰＲ−９４０Ｃ）９．１質量％とを、ミキサーを用いて５分間混合した。そうして得られた混合物Ａ１を、機械的粒子複合化装置（ホソカワミクロン株式会社製、ノビルタ）のケーシング（処理容器）にセットした。なお、上記機械的粒子複合化装置（粉体処理装置）は、被処理粉体を受け入れるケーシングと、ケーシングに対して相対回転され、その外周にケーシングの内面との間で被処理粉体に圧縮剪断力を加える羽根部を設けた回転翼とを備えるものである。機械的粒子複合化装置のジャケットをチラー水にて１５℃に保ちながら、攪拌翼を回転数１０００ｒｐｍで１０分間、駆動させた。そうして、ケーシングに、混合物Ａ１の凝集物を得た。

得られた凝集物をケーシングから取り出し、乾燥オーブンを用いて大気下にて１２０℃で２時間、加熱処理を行い、二次凝集粒子１からなる造粒粉１を得た。

＜放熱シートの作製＞
得られた造粒粉を用いて放熱シートを作製した。まず、予め熱硬化性樹脂（Ａ）と硬化触媒（Ｃ−１）とフェノール系硬化剤（Ｃ−２）と希釈溶剤とを混合した溶液に造粒粉１を含む充填剤（Ｂ）を加え、ディスパーザーを用いて１０分間混合し、混合物Ｂ１を得た。

放熱シートの各成分と配合量の詳細は下記の通りである。
熱硬化性樹脂（Ａ）：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製、ＹＸ４０００Ｋ） １５．２質量％
充填剤（Ｂ）：造粒粉１ ４７．２質量％、および六方晶窒化ホウ素１（電気化学工業株式会社製、ＳＧＰ） ２９．６質量％
硬化触媒（Ｃ−１）：２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成工業株式会社製、２ＰＨＺ−ＰＷ） ０．１質量％
フェノール系硬化剤（Ｃ−２）：トリスフェノールメタン型ノボラック樹脂（明和化成株式会社製、ＭＥＨ−７５００） ７．９質量％

次に、得られた混合物Ｂ１を銅箔上にコンマーターを用いて塗布し、乾燥機にて１２０℃で１５分間の加熱処理を行い、Ｂステージ化した。その後、プレス機を用いて、ツール圧１０ＭＰａ、ツール温度１８０℃の条件下で、当該基板を挟み込むようにして３０分間にわたってプレスすることにより、厚さ２００μｍの放熱シート硬化体１（放熱部材）を得た。

＜二次凝集粒子および造粒粉の評価＞
得られた二次凝集粒子１および造粒粉１について、以下の各評価を行った。

（形状観察）
走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ−７４０１Ｆ）を用いて、二次凝集粒子１の形状を観察した。二次凝集粒子１は球状であり、一次粒子が積層して凝集するドメインを有していた。中には、１つのドメインのみから成る二次凝集粒子や、２つ以上のドメインにより構成された二次凝集粒子も含まれていた。

（球形度）
二次凝集粒子１の球形度を粒子画像分析装置（マルバーン社製、モフォロギ Ｇ３）を用いて測定した。なお、電子顕微鏡による観察では、造粒粉１中には未凝集の一次粒子等は見られず、積層配向していない凝集粒子も見られなかったため、造粒粉１について未凝集の一次粒子を分離するなどの工程を経ずに測定を行い、その結果を二次凝集粒子１の球形度とした。当該装置では、粒子の投影像の周囲長をＬ、粒子の投影像の面積をＳとしたとき、４πＳ／Ｌ^２で表される値を球形度として求めている。１００００個について測定し、平均値を平均球形度として求めた。二次凝集粒子１の球形度は０．７９であった。

（比表面積）
造粒粉１の比表面積を測定した。測定は、ガス／蒸気吸着量測定装置（日本ベル株式会社製、ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍａｘ）にて窒素吸着によるＢＥＴ法によって行った。
二次凝集粒子１の比表面積は６．６ｍ^２／ｇであった。

（吸油量）
造粒粉１の吸油量を測定した。測定は、吸油率は吸油量測定装置（あさひ総研社製、Ｓ−５００）を用いて行った。造粒粉１の吸油量は１００ｇあたり３０ｍＬであった。

（摩擦角）
造粒粉１の摩擦角を測定した。測定は粉体層せん断力測定想定（株式会社ナノシーズ製、ＮＳ−Ｓ５００）を用いて行った。具体的には、摩擦角は以下のように測定した。まず、試料セルに造粒粉１を入れた。この試料セルは、側面に間隙を有して上下に２分割されており、直径１５ｍｍの円筒形をしている。次に造粒粉１を入れた試料セルの上に上杵を静かに乗せ、上杵を降下させて造粒粉１に垂直下向きの力を印加した。この際に上杵にかかる力を荷重センサで測定し、力の大きさが目標値まで到達したところで上杵の降下を停止した。荷重センサの値をモニタリングし、十分に力が緩和して変動が小さくなった後、下部のセルを１０μｍ／秒で水平方向に動かし、試料セルの間隙にせん断をかけた。この際に、下部のセルに印加されるせん断方向の力の大きさと、下部のセルに上杵により印加される水力方向の力の大きさを荷重センサでモニタリングし、せん断方向の力が最大となった時点の当該力の大きさと、その時点の垂直方向の力の大きさを記録した。上杵から試料に印加していた力を一旦開放し、下部のセルを測定開始前の位置に戻した。再度上杵を下降させて被覆粒子に目標値の大きさの力をかけ、前記と同様の方法で造粒粉１にせん断をかけた際の各力の大きさを記録した。この作業を、目標値を順に５０Ｎ、１００Ｎ、１５０Ｎとして、計３回の測定結果を記録した。記録した力の大きさを試料セルの断面積で除して応力を算出した。垂直方向の応力を横軸、せん断方向の応力を縦軸としてグラフにプロットし、最小二乗法で得られた近似線と横軸とのなす角を摩擦角として求めた。
造粒粉１の摩擦角は１４．５°であった。

（メディアン径，粒径の算術標準偏差）
二次凝集粒子１のメディアン径および粒径の算術標準偏差を測定した。なお、上述した球形度の測定と同様、造粒粉１を測定した結果を二次凝集粒子１のメディアン径、粒径とした。メディアン径および粒径の算術標準偏差は、レーザー回折式粒度分布計（堀場製作所製、ＬＡ−９５０Ｖ２）を用いて測定した。二次凝集粒子１のメディアン径Ｄ_５０（０）は３７μｍであり、粒径の算術標準偏差は１２μｍであった。
また、二次凝集粒子１について圧縮を行った後に、同様にメディアン径を測定した。圧縮処理は粉体層せん断力測定装置（株式会社ナノシーズ製、ＮＳ−Ｓ５００）を用いて行い、７ｇの造粒粉１に対し、１０ＭＰａの圧力を１２０秒間加えた。二次凝集粒子１の圧縮後のメディアン径Ｄ_５０（１）は３６μｍであった。Ｄ_５０（１）／Ｄ_５０（０）で表される圧縮前後のメディアン径の比は０．９と算出された。

（かさ密度）
造粒粉１のかさ密度を測定した。具体的には、パウダテスタ（ホソカワミクロン株式会社製、ＰＴ−Ｘ）を用い、２５ｍＬのサンプルセルを使用して造粒粉１に対して、タッピングストローク１８ｍｍ、タッピング回数１８０回の条件でかさ密度（固めかさ密度）を測定した。造粒粉１のかさ密度は０．６３ｇ／ｃｍ^３であった。

（真比重）
造粒粉１の真比重を測定した。測定は、自動湿式真密度測定器（株式会社セイシン企業製、ＭＡＴ−７０００）を用いて液相置換法で行った。媒液としてｎ−ブタノール用いた。造粒粉１の真比重は２．２２ｇ／ｃｍ^３であった。

（ハンドリング性）
造粒粉１のハンドリング性を評価した。
まず、造粒粉２００ｇを、４００Ｌの容量のミキサーに投入し、１０００ｒｐｍで５分間ミキサーを駆動させた。ミキサーを停止させた後、ミキサーの内壁への造粒粉の吸着状態を確認した。内壁の全面に造粒粉の付着が見られる場合を×、内壁の一部の領域に造粒粉の付着が見られる場合を△、内壁に造粒粉の付着が見られない場合を○として評価した。造粒粉１においては、付着が見られず、○と評価した。

＜放熱シートの評価＞
得られた放熱シート硬化体１について、以下の各評価を行った。

（断面観察）
放熱シート硬化体１の断面を観察した。放熱シート硬化体１の断面観察は以下のようにして行った。
まず、クロスセクションポリッシャ（ＳＭ−０９０１０、日本電子製）を用いて、放熱シート硬化体１を切断し、断面を露出した。そして、露出した放熱シート硬化体１の断面を、走査型電子顕微鏡（ＪＳＭ−７４０１Ｆ、日本電子製）を用いて観察した。
図５（ａ）は、放熱シート硬化体１の断面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。放熱シート硬化体１では、一次粒子が均一に密に詰まった状態でシート内に含まれていることが分かった。また、一次粒子が積層配向したドメインが維持されており、ボイドは少なかった。

（ボイド占有率）
上記の様に走査型電子顕微鏡で取得した断面観察像を基に、ボイド占有率を測定した。具体的には、断面観察像中に見られるボイド面積をＳ_Ｂ、ボイド部も含めたシート全体の面積をＳ_Ｓとし、Ｓ_Ｂ／Ｓ_Ｓ×１００（％）の値を求めた。５枚の断面観察像について求めたＳ_Ｂ／Ｓ_Ｓ×１００（％）の値の平均値をボイド占有率とした。放熱シート硬化体１では、ボイド占有率は３％であった。

（熱伝導率）
放熱シート硬化体１の密度を水中置換法により測定し、比熱を示差走査熱量測定（ＤＳＣ：Differential Scanning Calorimetry）により測定し、さらに、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定した。そして、厚み方向における熱伝導率を以下の式（１）から算出した。
λ＝ρ×ｃ×α×１０００ （１）
ここで、λは熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、ρは密度［ｋｇ／ｍ^３］、ｃは比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、αは熱拡散率［ｍ^２／ｓ］である。なお、２５℃および１７５℃における熱伝導率をそれぞれ測定した。

求めた熱伝導率が６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の場合を○、６Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合を×として評価した。
放熱シート硬化体１の熱伝導率は２５℃においても１７５℃においても６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であったため、いずれも○と評価された。

（耐電圧）
耐電圧は、耐電圧試験器によって測定した。周波数は６０Ｈｚとした。求めた耐電圧が１０００Ｖ以上の場合を○、１０００Ｖ未満の場合を×として評価した。
さらに、高湿度下での耐電圧性能を評価した。高湿度下での耐電圧性能は、８５℃、８５％ＲＨの環境において、６０Ｈｚ、１０００Ｖの電圧を印加し続け、５００時間経過する間に絶縁破壊されなかった場合を○、絶縁破壊された場合を×として評価した。
放熱シート硬化体１の耐電圧および高湿度下での耐電圧性能はいずれも○と評価された。

（実施例２）
粉体処理装置の攪拌翼を２０分間、駆動させた以外は実施例１と同様にして、二次凝集粒子２からなる造粒粉２を得た。造粒粉１の代わりに造粒粉２を用いた以外は実施例１と同様にして放熱シート硬化体２を得た。得られた造粒粉２、二次凝集粒子２、および放熱シート硬化体２について、実施例１と同様に評価した。

二次凝集粒子２を走査型電子顕微鏡で観察した結果から、二次凝集粒子２は球状であり、一次粒子が積層して凝集するドメインを有していた。中には、１つのドメインのみから成る二次凝集粒子や、２つ以上のドメインにより構成された二次凝集粒子も含まれていた。
また、放熱シート硬化体２の断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果から、放熱シート硬化体２では、一次粒子が均一に密に詰まった状態でシート内に含まれていることが分かった。また、一次粒子が積層配向したドメインが維持されており、ボイドは少なかった。その他の評価結果は表２の通りであった。

（実施例３）
一次粒子として六方晶窒化ホウ素２（電気化学工業株式会社製、ＧＰ）を用いた以外は実施例１と同様にして、二次凝集粒子３からなる造粒粉３を得た。造粒粉１の代わりに造粒粉３を用いた以外は実施例１と同様にして放熱シート硬化体３を得た。得られた造粒粉３、二次凝集粒子３、および放熱シート硬化体３について、実施例１と同様に評価した。

二次凝集粒子３を走査型電子顕微鏡で観察した結果から、二次凝集粒子３は、一次粒子が積層して凝集するドメインを有していた。中には、１つのドメインのみから成る二次凝集粒子や、２つ以上のドメインにより構成された二次凝集粒子も含まれていた。
また、放熱シート硬化体３の断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果から、放熱シート硬化体３では、一次粒子が均一に密に詰まった状態でシート内に含まれていることが分かった。また、一次粒子が積層配向したドメインが維持されており、ボイドは少なかった。その他の評価結果は表２の通りであった。

（比較例１）
造粒粉１の代わりに六方晶窒化ホウ素凝集粒子（ＨＰ−４０、水島合金鉄製）を造粒粉４として用い、各成文と配合量を以下の様に変更した以外は、実施例１と同様にして放熱シート硬化体４を得た。
造粒粉４、二次凝集粒子４および放熱シート硬化体４について、実施例１と同様に評価した。なお、造粒粉４に含まれる凝集粒子を二次凝集粒子４として評価した。

放熱シートの各成分と配合量の詳細は下記の通りである。
熱硬化性樹脂（Ａ）：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製、ＹＸ４０００Ｋ） １６．８質量％
充填剤（Ｂ）：造粒粉４ ７４．４質量％
硬化触媒（Ｃ−１）：２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成工業株式会社製、２ＰＨＺ−ＰＷ） ０．１質量％
フェノール系硬化剤（Ｃ−２）：トリスフェノールメタン型ノボラック樹脂（明和化成株式会社製、ＭＥＨ−７５００） ８．７質量％

二次凝集粒子４の外形および断面を、走査型電子顕微鏡で観察したところ、一次粒子は主にランダムな方向に向いており、積層配向したドメインを有していなかった。

また、図５（ｂ）は、放熱シート硬化体４の断面を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。放熱シート硬化体４では一次粒子の分散にムラがあり、また、ボイドが多く見られた。その他の評価結果は表２の通りであった。

（比較例２）
造粒粉１の代わりに六方晶窒化ホウ素凝集粒子（ＦＰ７０、電気化学工業製）を造粒粉５として用いた以外は、比較例１と同様にして放熱シート硬化体５を得た。
造粒粉５、二次凝集粒子５および放熱シート硬化体５について、実施例１と同様に各評価を行った。なお、造粒粉５に含まれる凝集粒子を二次凝集粒子５として評価した。

二次凝集粒子５の外形および断面を、走査型電子顕微鏡で観察したところ、一次粒子は主にランダムな方向に向いており、積層配向したドメインを有していなかった。
また、放熱シート硬化体５の断面を、走査型電子顕微鏡で観察したところ、一次粒子の分散にムラがあり、また、ボイドが多く見られた。その他の評価結果は表２の通りであった。

以上の条件および評価結果を表１および表２に示す。

実施例１から実施例３の放熱シートは、その硬化体において、ボイド占有率が低く、高湿度下の耐電圧性能が高かった。一方、比較例１および比較例２の放熱シートは、その硬化体において、高湿度下の耐電圧性能が劣っていた。各比較例では高湿度下で放熱シートが水分を吸収するなどした結果、耐電圧性能を低下させたと考えられる。
よって、一次粒子が積層配向したドメインを有する二次凝集粒子を含む造粒粉を用いて、耐湿性に優れる放熱シートや放熱部材を実現できることが確認できた。

また実施例１から実施例３の造粒粉はハンドリング性に優れることも確認された。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 造粒粉
１００ 半導体装置
１１０ 半導体チップ
１１１ 上面
１１２ 下面
１２０ 導電層
１３０ ヒートシンク
１３１ 第１面
１３２ 第２面
１４０ 放熱シート
１４１ 上面
１４２ 下面
１４４ 硬化体
１５０ 金属層
１５１ 上面
１５２ 下面
１６０ リード
１６１ 電極
１７０ ワイヤ
１８０ 封止樹脂
１８２ 下面
２０ 一次粒子
３０ 二次凝集粒子
４１０ 熱硬化性樹脂

Claims (10)

1. 一次粒子を凝集させることにより形成された二次凝集粒子を含み、
   前記一次粒子は鱗片状の窒化ホウ素であり、
   それぞれの前記二次凝集粒子は、複数の前記一次粒子が積層配向した、少なくともひとつのドメインを有し、
   前記二次凝集粒子は、球状である造粒粉。
2. 請求項１に記載の造粒粉において、
   １つまたは２つ以上の前記ドメインにより構成されている前記二次凝集粒子を含む造粒粉。
3. 請求項１または２に記載の造粒粉において、
   前記二次凝集粒子のメディアン径が１０μｍ以上６０μｍ以下である造粒粉。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の造粒粉において、
   前記二次凝集粒子の粒径の算術標準偏差は５μｍ以上７０μｍ以下である造粒粉。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の造粒粉において、
   前記二次凝集粒子は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選ばれる１種以上のバインダーをさらに含む造粒粉。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の造粒粉と、
   熱硬化性樹脂とを含む放熱用樹脂組成物。
7. 請求項６に記載の放熱用樹脂組成物からなる放熱シート。
8. 請求項６に記載の放熱用樹脂組成物の硬化体を含む半導体装置。
9. 請求項６に記載の放熱用樹脂組成物の硬化体を含む放熱部材。
10. 請求項９に記載の放熱部材を含む半導体装置。