JPH01139648A - 熱伝導性樹脂組成物 - Google Patents
熱伝導性樹脂組成物Info
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- JPH01139648A JPH01139648A JP29915987A JP29915987A JPH01139648A JP H01139648 A JPH01139648 A JP H01139648A JP 29915987 A JP29915987 A JP 29915987A JP 29915987 A JP29915987 A JP 29915987A JP H01139648 A JPH01139648 A JP H01139648A
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
樹脂パッケージを構成する注型用樹脂あるいは該樹脂パ
ッケージと放熱板とを接合する接着用樹脂に関し、 熱伝導性の優れた樹脂組成物を提供することを目的とし
、 窒化アルミニウム粉末を注型用樹脂の充填材もしくは接
着用樹脂への混入物として使用して熱伝導性樹脂組成物
を構成する。
ッケージと放熱板とを接合する接着用樹脂に関し、 熱伝導性の優れた樹脂組成物を提供することを目的とし
、 窒化アルミニウム粉末を注型用樹脂の充填材もしくは接
着用樹脂への混入物として使用して熱伝導性樹脂組成物
を構成する。
本発明は熱伝導性を向上した樹脂組成物に関する。
・ トランジスタ、ＩＣなど半４体素子のパッケージングと
して当初は金属ケースとガラス端子を使用するハーメチ
ックシールが使用されていたが、素子に対するパッシベ
ーション技術の向上と樹脂封止材料の改良とによって、
高信頼性を必要とする用途に対しても樹脂パッケージが
使用されるようになった。
・ トランジスタ、ＩＣなど半４体素子のパッケージングと
して当初は金属ケースとガラス端子を使用するハーメチ
ックシールが使用されていたが、素子に対するパッシベ
ーション技術の向上と樹脂封止材料の改良とによって、
高信頼性を必要とする用途に対しても樹脂パッケージが
使用されるようになった。
こ＼で、樹脂パッケージを構成する封止樹脂としてエポ
キシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などが使用
されてきたが、その中でもフェノールノボラック樹脂を
硬化剤とするエポキシ樹脂は電気的特性、耐湿性、半導
体素子に対する密着性などが均衡して優れており、封止
樹脂の主流となっている。
キシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などが使用
されてきたが、その中でもフェノールノボラック樹脂を
硬化剤とするエポキシ樹脂は電気的特性、耐湿性、半導
体素子に対する密着性などが均衡して優れており、封止
樹脂の主流となっている。
さ′ζ、半導体装置はコンデンサなどの受動素子と異な
り使用中の発熱■が大きいが、特に高電力トランジスタ
（以下略してパワートランジスタ）は発熱量が大きく、
使用に当たっては放熱板（以下略してフィン）を備えて
使用することが必要である。
り使用中の発熱■が大きいが、特に高電力トランジスタ
（以下略してパワートランジスタ）は発熱量が大きく、
使用に当たっては放熱板（以下略してフィン）を備えて
使用することが必要である。
例えば、消費電力が１００Ｗのパワートランジスタの場
合、放熱処理を行わない場合は数Ｗ程度の電力しか消費
できない。
合、放熱処理を行わない場合は数Ｗ程度の電力しか消費
できない。
本発明はか−る半導体素子の封止に使用される封止用樹
脂組成物および放熱用フィンとの接合に使用する接着用
樹脂の放熱性の改良に関するものである。
脂組成物および放熱用フィンとの接合に使用する接着用
樹脂の放熱性の改良に関するものである。
使用中における発熱が避けられないトランジスタ、■Ｃ
などの半導体装置は放熱のために基板とパンケージング
材料の両面から改良が進められている。
などの半導体装置は放熱のために基板とパンケージング
材料の両面から改良が進められている。
すなわち、基板については従来より使用されているアル
ミナ基板あるいはガラスセラミック基板を構成するアル
ミナ（α−Ａ １２０．）や硼硅酸ガラスよりも熱伝導
性のよい窒化アルミニウム（ＡβＮ）や炭化硅素（Ｓｉ
Ｃ）などを用いて回路基板を形成することが研究されて
いるが、第１表に示すように融点が高く、また誘電率が
高いことなどから実用化は進んでいない。
ミナ基板あるいはガラスセラミック基板を構成するアル
ミナ（α−Ａ １２０．）や硼硅酸ガラスよりも熱伝導
性のよい窒化アルミニウム（ＡβＮ）や炭化硅素（Ｓｉ
Ｃ）などを用いて回路基板を形成することが研究されて
いるが、第１表に示すように融点が高く、また誘電率が
高いことなどから実用化は進んでいない。
第１表
すなわち、半導体素子の小形化と集積化が進んでＬＳＩ
やＶＬＳＩが実用化されているが、か＼る半導体装置は
端子数が膨大なために多層配線基板が必要であり、それ
には多層化と漏話を少な（するために融点が低く、かつ
低誘電率の材料を用いて形成する必要がある。
やＶＬＳＩが実用化されているが、か＼る半導体装置は
端子数が膨大なために多層配線基板が必要であり、それ
には多層化と漏話を少な（するために融点が低く、かつ
低誘電率の材料を用いて形成する必要がある。
一方、封止樹脂については半導体装置が使用中に数１０
℃の発熱を伴うため０Ｎ−ＯＦＦにより激しい温度サイ
クルを生ずること、吸湿により素子が劣化することなど
から、耐熱性が優れ、熱応力が少なく。
℃の発熱を伴うため０Ｎ−ＯＦＦにより激しい温度サイ
クルを生ずること、吸湿により素子が劣化することなど
から、耐熱性が優れ、熱応力が少なく。
且つ電気的特性が優れた樹脂が必要であって、この要求
を満たすものとして、エポキシ樹脂を主構成材とし、こ
れにシリカなどの充填材、可撓性付与材、カップリング
材、難燃材などを加えた樹脂 ゛組成物が使用されてい
る。
を満たすものとして、エポキシ樹脂を主構成材とし、こ
れにシリカなどの充填材、可撓性付与材、カップリング
材、難燃材などを加えた樹脂 ゛組成物が使用されてい
る。
然し、放熱性の向上を主目的とする樹脂の開発は行われ
ていない。
ていない。
すなわち、半導体集積回路が形成されているＳｉ基板の
熱膨張係数が２．８ Ｘｌ０−６／にであるのに対して
エポキシ樹脂は１．８ Ｘｌ０−’／に程度と大きいた
めに温度サイクルによって、Ｓｉ基板上に形成されてい
るパッシベーション膜にクラックを生じて耐湿性を低下
させたり、配線パターンの変形や断線を生じ易い。
熱膨張係数が２．８ Ｘｌ０−６／にであるのに対して
エポキシ樹脂は１．８ Ｘｌ０−’／に程度と大きいた
めに温度サイクルによって、Ｓｉ基板上に形成されてい
るパッシベーション膜にクラックを生じて耐湿性を低下
させたり、配線パターンの変形や断線を生じ易い。
これらのことから、熱膨張係数の差による応力緩和を主
目的として研究が行われている。
目的として研究が行われている。
以上のように、使用中に発熱を伴う半導体素子を封止す
る樹脂パッケージについては素子の劣化を防ぐための組
成物の実用化が進められているもの＼、放熱性を向上す
るための研究は進んでいない。
る樹脂パッケージについては素子の劣化を防ぐための組
成物の実用化が進められているもの＼、放熱性を向上す
るための研究は進んでいない。
そのために、使用中に最も発熱が著しいパワートランジ
スタの場合、樹脂パッケージの肉厚を極力薄くして放熱
フィンとの距離を如何に狭めるかに努力が払われている
。
スタの場合、樹脂パッケージの肉厚を極力薄くして放熱
フィンとの距離を如何に狭めるかに努力が払われている
。
以」二記したように樹脂封止の技術は向上し、耐熱性、
耐湿性、絶縁性などの点でハーメチックシールを必要と
しない程度にまで進歩しているが、半導体素子の集積度
の向上やパワートランジスタの特性向上によって発熱■
が増加しており、この対策が求められている。
耐湿性、絶縁性などの点でハーメチックシールを必要と
しない程度にまで進歩しているが、半導体素子の集積度
の向上やパワートランジスタの特性向上によって発熱■
が増加しており、この対策が求められている。
上記の問題はＡＮＮ扮末を注型用樹脂組成物の充填材も
しくは接着用樹脂への混入物として用いた熱伝導性樹脂
組成物の使用により解決することができる。
しくは接着用樹脂への混入物として用いた熱伝導性樹脂
組成物の使用により解決することができる。
本発明は樹脂組成物の充填材としてＩＮ粉末を使用する
か、或いは接着用の樹脂の中にＡＩＮ粉末を混合して使
用することにより熱伝導性を向上させるものである。
か、或いは接着用の樹脂の中にＡＩＮ粉末を混合して使
用することにより熱伝導性を向上させるものである。
半導体封止用の樹脂組成物としては先に記したように耐
熱性、耐湿性、封止対象物に対する接着性、電気的特性
などが均衡して優れていることからエポキシ樹脂が主と
して使用されているが、Ｓｔ基板との熱膨張係数の差に
より発生する応力を緩和したり、樹脂自体の熱膨張係数
を少なくしたりするために無機充填材や可撓性付与剤の
添加が行われている。
熱性、耐湿性、封止対象物に対する接着性、電気的特性
などが均衡して優れていることからエポキシ樹脂が主と
して使用されているが、Ｓｔ基板との熱膨張係数の差に
より発生する応力を緩和したり、樹脂自体の熱膨張係数
を少なくしたりするために無機充填材や可撓性付与剤の
添加が行われている。
また、樹脂を着色したり、燃え難くしたり、注型用の型
から離れ易くするために顔料、難燃材。
から離れ易くするために顔料、難燃材。
離型剤などを添加して樹脂組成物が構成されている。
そこで、本発明は無機充填材として従来より使用されて
いるシリカ（５ｉＯｚ）粉末やアルミナ粉末に代えて熱
伝導率の高いへＩＮ粉末を用いるものである。
いるシリカ（５ｉＯｚ）粉末やアルミナ粉末に代えて熱
伝導率の高いへＩＮ粉末を用いるものである。
第１図はエポキシ樹脂に対して平均粒径が１μｍの＾ｌ
Ｎ粉末添加の影響を示すものであり、エポキシ樹脂とし
てはＣＹ２３０ （長瀬チバ■）を用い、これに硬化材
としてＩＩＹ９５６（チバガイギー）を１００；２の比
率に添加して硬化させて得た試料についての結果である
。
Ｎ粉末添加の影響を示すものであり、エポキシ樹脂とし
てはＣＹ２３０ （長瀬チバ■）を用い、これに硬化材
としてＩＩＹ９５６（チバガイギー）を１００；２の比
率に添加して硬化させて得た試料についての結果である
。
一図からへｌＮ粉末の添加量が増すに従って熱伝導率が
顕著に向上するに拘らず、絶縁抵抗の減少は僅かである
。
顕著に向上するに拘らず、絶縁抵抗の減少は僅かである
。
これよりすると、ＡＩＮ粉末からなる無機充填材は多■
に加えるほど良いことになるが、添加量に比例して粘度
が上昇し、樹脂組成物の流れ性が悪くなり、またＳ、ｉ
基板への密着性が低下することから添加■の上限はエポ
キシ樹脂の６０重量％までが適当である。・ 次に、ハーメチックシールパッケージや樹脂パンケージ
の放熱を高める方法として放熱フィンがパッケージに固
定して設けられており、この両者を密着させて熱伝導を
改善するために従来シリコーンオイルに二酸化チタン（
ＴｉＯ□）粉末やアルミナ（Ａ Ｉ２２０３）粉末を混
入して塗布していた。
に加えるほど良いことになるが、添加量に比例して粘度
が上昇し、樹脂組成物の流れ性が悪くなり、またＳ、ｉ
基板への密着性が低下することから添加■の上限はエポ
キシ樹脂の６０重量％までが適当である。・ 次に、ハーメチックシールパッケージや樹脂パンケージ
の放熱を高める方法として放熱フィンがパッケージに固
定して設けられており、この両者を密着させて熱伝導を
改善するために従来シリコーンオイルに二酸化チタン（
ＴｉＯ□）粉末やアルミナ（Ａ Ｉ２２０３）粉末を混
入して塗布していた。
然し、ＴｉＯ２とＡ ｌ ｔ’ｓの熱伝導率（ｃａｌ／
ｃｍ Ｓｅｃ℃）はそれぞれ０．０８と０．０７であり
、エポキシ樹脂の熱伝導率が４〜５Ｘ１０−’あるのに
較べれば優れているもの−１それほど良い材料ではなく
、また使用中にシリコーンオイルはパッケージの発熱に
より蒸気となって飛散し、近傍の接点部に付着して接点
障害を起こすと云う問題があった。
ｃｍ Ｓｅｃ℃）はそれぞれ０．０８と０．０７であり
、エポキシ樹脂の熱伝導率が４〜５Ｘ１０−’あるのに
較べれば優れているもの−１それほど良い材料ではなく
、また使用中にシリコーンオイルはパッケージの発熱に
より蒸気となって飛散し、近傍の接点部に付着して接点
障害を起こすと云う問題があった。
そこで、本発明はＡＩＮは熱伝導率（ｃａｌ／ｃｍ ｓ
ｅｃ ’Ｃ）が０．３８と溝かに優れていることに着目
し、これをエポキシ接着剤に混入して使用することによ
り熱伝導性を向上するものである。
ｅｃ ’Ｃ）が０．３８と溝かに優れていることに着目
し、これをエポキシ接着剤に混入して使用することによ
り熱伝導性を向上するものである。
実施例１ （樹脂組成物）：
エポキシ樹脂（基材） ・・・１００部
〔クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（品名ＥＯＣＮ
−１０２５日本化薬＠）〕 硬化剤 ・・・５５ 部
（フェノールノボラック樹脂） 硬化促進剤 ・・・２ 部（ト
リフヱニールホスフィン） 離型剤 ・・・１．５部（
エステルワックス） 難燃剤 ・・・１０ 部
（臭素化エポキシ樹脂） 難燃助剤 ′ ・・・５ 部（
三酸化アンチモン） 顔料 ・・・１．５部（
カーボンブランク） カンプリング剤 ・・・４．５部（
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）充填材
・・・ ５０重量％（１！Ｎ（
徳山ソーダ、平均粒径１μｍ））これを加圧ニーダを用
いて混練した後、これを２ｔｏｎ／ｃｍ”の圧力を加え
てタブレットとし、これを１７５℃、６０にｇ／ ｃｍ
”、２．５分の条件でトランスファ成形した後、１７５
℃、８時間の条件でキュアして試料を作った。
〔クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（品名ＥＯＣＮ
−１０２５日本化薬＠）〕 硬化剤 ・・・５５ 部
（フェノールノボラック樹脂） 硬化促進剤 ・・・２ 部（ト
リフヱニールホスフィン） 離型剤 ・・・１．５部（
エステルワックス） 難燃剤 ・・・１０ 部
（臭素化エポキシ樹脂） 難燃助剤 ′ ・・・５ 部（
三酸化アンチモン） 顔料 ・・・１．５部（
カーボンブランク） カンプリング剤 ・・・４．５部（
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）充填材
・・・ ５０重量％（１！Ｎ（
徳山ソーダ、平均粒径１μｍ））これを加圧ニーダを用
いて混練した後、これを２ｔｏｎ／ｃｍ”の圧力を加え
てタブレットとし、これを１７５℃、６０にｇ／ ｃｍ
”、２．５分の条件でトランスファ成形した後、１７５
℃、８時間の条件でキュアして試料を作った。
この試料の熱伝導率は０．０６（ｃａｌ／ｃｍ ｓｅｃ
’Ｃ）であり、シリカを用いた従来の試料の熱伝導
率が約Ｉ Ｘｌ０−’（ｃａｌ／ｃｓ＋ ｓｅｃ ”
Ｃ）であるのに較べて優れた結果を得ることができた。
’Ｃ）であり、シリカを用いた従来の試料の熱伝導
率が約Ｉ Ｘｌ０−’（ｃａｌ／ｃｓ＋ ｓｅｃ ”
Ｃ）であるのに較べて優れた結果を得ることができた。
実施例２（接着剤）：
エポキシ接着剤ＡＷ１０６ （長潮チバｎ）の中に平均
粒径が１μ−のＡｎ！Ｎ（徳山ソーダ■）を５０重量％
添加して混合した後に、室温硬化形の硬化剤＋１Ｖ９５
３Ｕをエポキシ樹脂に対して１００：８０の割合にあり
、無添加のものが５ ｘｔｏ−’（ｃａｌ／ｃｍ ｓｅ
ｃ℃）あるのに較べ優れた結果を得ることができた。
粒径が１μ−のＡｎ！Ｎ（徳山ソーダ■）を５０重量％
添加して混合した後に、室温硬化形の硬化剤＋１Ｖ９５
３Ｕをエポキシ樹脂に対して１００：８０の割合にあり
、無添加のものが５ ｘｔｏ−’（ｃａｌ／ｃｍ ｓｅ
ｃ℃）あるのに較べ優れた結果を得ることができた。
なお、ＡＩＮの添加による接着力の低下は約１０％であ
るが、放熱フィンとパッケージとは捻子等を用いて機械
的に固定されているので、影響はない。
るが、放熱フィンとパッケージとは捻子等を用いて機械
的に固定されているので、影響はない。
本発明の実施により樹脂パッケージおよび接着剤につい
て熱伝辱が改善されるため放熱が必須条件であるパワー
トランジスタおよびＬＳＩなどの樹脂パフケージおよび
放熱フィンとの接合に使用することにより、半導体素子
の劣化を抑制することができ、また特性を向上すること
ができる。
て熱伝辱が改善されるため放熱が必須条件であるパワー
トランジスタおよびＬＳＩなどの樹脂パフケージおよび
放熱フィンとの接合に使用することにより、半導体素子
の劣化を抑制することができ、また特性を向上すること
ができる。
第１図はエポキシ樹脂に対するＡＩＮの添加の影響を示
す図、 である。 、ぞ 代理人 弁理士 井桁 貞−１゜
す図、 である。 、ぞ 代理人 弁理士 井桁 貞−１゜
Claims (1)
- 窒化アルミニウム粉末が注型用樹脂組成物の充填材も
しくは接着用樹脂への混入物を構成することを特徴とす
る熱伝導性樹脂組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29915987A JPH01139648A (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 熱伝導性樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29915987A JPH01139648A (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 熱伝導性樹脂組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01139648A true JPH01139648A (ja) | 1989-06-01 |
Family
ID=17868894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29915987A Pending JPH01139648A (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 熱伝導性樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01139648A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01182357A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-20 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂成形材料 |
| JPH03126765A (ja) * | 1989-10-02 | 1991-05-29 | Siemens Ag | 耐高熱性複合材料 |
| JP2002532914A (ja) * | 1998-12-15 | 2002-10-02 | パーカー−ハニフイン・コーポレーシヨン | 相変化熱的インターフェース材料の塗布方法 |
| SG141222A1 (en) * | 2003-12-04 | 2008-04-28 | Sumitomo Bakelite Singapore Pt | Semiconductor devices containing epoxy moulding compositions and the compositions per se |
| WO2018168591A1 (ja) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | 株式会社村田製作所 | モジュール |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP29915987A patent/JPH01139648A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01182357A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-20 | Matsushita Electric Works Ltd | エポキシ樹脂成形材料 |
| JPH03126765A (ja) * | 1989-10-02 | 1991-05-29 | Siemens Ag | 耐高熱性複合材料 |
| JP2002532914A (ja) * | 1998-12-15 | 2002-10-02 | パーカー−ハニフイン・コーポレーシヨン | 相変化熱的インターフェース材料の塗布方法 |
| SG141222A1 (en) * | 2003-12-04 | 2008-04-28 | Sumitomo Bakelite Singapore Pt | Semiconductor devices containing epoxy moulding compositions and the compositions per se |
| WO2018168591A1 (ja) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | 株式会社村田製作所 | モジュール |
| US11171067B2 (en) | 2017-03-13 | 2021-11-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Module having a sealing resin layer with radiating member filled depressions |
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