JP7119528B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
マイクロフィラーの配合率を変化させたサーマルコンパウンドについて、配合率と粘性の関係、並びにナノフィラーの添加効果を検討した。
マイクロフィラーの平均粒子径を変化させたサーマルコンパウンドについて、マイクロフィラーの平均粒子径と粘性の関係、並びにナノフィラーの添加効果を検討した。
サーマルコンパウンドを調製し、その特性を評価した。ナノフィラー(PTFE粒子、動摩擦係数=0.1)とマイクロフィラー(Al2O3粒子)を最初に混合し、混合物をシリコーン系の基油(主成分:ジメチルシリコーンオイル)に添加して、均一に分散して、サーマルコンパウンドを得た。評価したサーマルコンパウンドのナノフィラー及びマイクロフィラーの仕様、並びに配合率を以下の表に示す。なお、以下の表中の、フィラー径は平均粒子径をいうものとする。
パワー半導体モジュールを作製した。積層基板としては、Cu導電性板厚さ0.3mm、絶縁基板厚さ0.625mmのデンカSINプレート(電気化学工業製、額縁長1.0mm)を用いた。積層基板上に、はんだ及びSiパワー半導体素子、はんだ及び銅ピン、プリント基板を、N2リフロー炉ではんだ接合することにより配設して、被封止部材を得た。次に裏面導電性板が露出するように、封止材を配置した。被封止部材を金型にセットし、封止材で封止した。封止材としては、脂肪族エポキシ樹脂主剤:jER630(三菱化学製)、硬化剤:jERキュア113(三菱化学製)、無機充填剤(シリカ):エクセリカ 平均粒径数μm~数十μm(トクヤマ)を、質量比10:5:3で混合したものを用いた。この封止材を真空脱泡し、金型に注入した。これを、100℃、1時間で一次硬化後、150℃、3時間で二次硬化して、パワー半導体モジュールを得た。
上述のパワー半導体装置について、ヒートサイクル試験を行った。ヒートサイクル試験は、室温で30分、-40℃で1時間、室温で30分、175℃で1時間を1サイクルとして、これを2000サイクル繰り返し、2000サイクル終了後のSiパワー半導体素子の電気特性を確認した。その結果、特性の変動はなかった。また、2000サイクル終了後のボイド率を、超音波探傷装置(SAT)にて測定したところ、1以下であった。
11 マイクロフィラー
12 ナノフィラー
13 基油
2 半導体モジュール
3 冷却器
Claims (7)
- 半導体素子を実装した積層基板と、封止材とを備える半導体モジュールと、
サーマルコンパウンドを介して、前記半導体モジュールに配設された冷却器と
を含み、
前記サーマルコンパウンドが、基油と、セラミックスを主成分とするマイクロフィラーと、樹脂を主成分とするナノフィラーとを含み、
前記マイクロフィラーの総体積が、前記マイクロフィラーの総体積と前記基油の総体積の和に対して、30%以上であって75%以下であり、前記ナノフィラーの総体積が、前記マイクロフィラーの総体積に対して、0.1%以上であって10%以下である、半導体装置。 - 前記ナノフィラーが、動摩擦係数が0.4以下の樹脂を主成分とする、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ナノフィラーが、フッ素樹脂である、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記ナノフィラーの平均粒子径が、10nm以上であって100nm以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記マイクロフィラーの平均粒子径に対する、前記ナノフィラーの平均粒子径が、0.0003以上であって0.01以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記マイクロフィラーの平均粒子径が、1μm以上であって30μm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 基油と、セラミックスを主成分とするマイクロフィラーと、樹脂を主成分とするナノフィラーとを含み、
前記マイクロフィラーの総体積が、前記マイクロフィラーの総体積と前記基油の総体積の和に対して、30%以上であって75%以下であり、前記ナノフィラーの総体積が、前記マイクロフィラーの総体積に対して、0.1%以上であって10%以下である、サーマルコンパウンド。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002091465A1 (en) | 2001-04-23 | 2002-11-14 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Heat radiating member |
WO2006132253A1 (ja) | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Nihon Handa Co., Ltd. | 熱伝導性オイル組成物、放熱剤および電子機器 |
JP2007504663A (ja) | 2003-09-03 | 2007-03-01 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 導電性ナノ粒子を用いた熱伝導性材料 |
US20080111111A1 (en) | 2006-10-23 | 2008-05-15 | Fornes Timothy D | Highly filled polymer materials |
JP2008189835A (ja) | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 熱伝導性組成物及びその製造方法 |
JP2010044998A (ja) | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Sekisui Chem Co Ltd | 絶縁シート及び積層構造体 |
JP2011236376A (ja) | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Hitachi Chem Co Ltd | 高熱伝導性複合粒子及びそれを用いた放熱材料 |
WO2015083340A1 (ja) | 2013-12-06 | 2015-06-11 | ナガセケムテックス株式会社 | 熱硬化性樹脂組成物および熱伝導性シート |
JP2017226749A (ja) | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 住友金属鉱山株式会社 | 熱伝導性グリース組成物およびその製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02166753A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-27 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体封止用樹脂成形材料 |
WO2010007804A1 (ja) | 2008-07-17 | 2010-01-21 | ニホンハンダ株式会社 | 熱伝導性オイル組成物、放熱剤及び電子機器 |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002091465A1 (en) | 2001-04-23 | 2002-11-14 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Heat radiating member |
JP2007504663A (ja) | 2003-09-03 | 2007-03-01 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 導電性ナノ粒子を用いた熱伝導性材料 |
WO2006132253A1 (ja) | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Nihon Handa Co., Ltd. | 熱伝導性オイル組成物、放熱剤および電子機器 |
US20080111111A1 (en) | 2006-10-23 | 2008-05-15 | Fornes Timothy D | Highly filled polymer materials |
JP2008189835A (ja) | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | 熱伝導性組成物及びその製造方法 |
JP2010044998A (ja) | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Sekisui Chem Co Ltd | 絶縁シート及び積層構造体 |
JP2011236376A (ja) | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Hitachi Chem Co Ltd | 高熱伝導性複合粒子及びそれを用いた放熱材料 |
WO2015083340A1 (ja) | 2013-12-06 | 2015-06-11 | ナガセケムテックス株式会社 | 熱硬化性樹脂組成物および熱伝導性シート |
JP2017226749A (ja) | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 住友金属鉱山株式会社 | 熱伝導性グリース組成物およびその製造方法 |
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