JPWO2016002892A1 - Thermally conductive sheet and semiconductor device - Google Patents

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Abstract

熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に分散された充填材と、を含む熱伝導性シートであって、以下の手順(a)〜(d)により測定される前記熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Q1が、0.7以上1.0以下である。(a)前記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλ0とする(b)前記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する(c)手順(b)による保管後の前記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλ1とする(d)Q1=λ1/λ0を算出するA heat conductive sheet comprising a thermosetting resin and a filler dispersed in the thermosetting resin, wherein the heat conductive sheet is measured by the following procedures (a) to (d). The high temperature storage stability factor Q1 of the cured body is 0.7 or more and 1.0 or less. (A) The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body is measured, and the obtained measured value is set to λ0. (B) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours. (C) Procedure (b) Measure the thermal conductivity in the thickness direction of the cured body after storage by (1) and calculate the obtained measurement value as λ1 (d) Q1 = λ1 / λ0

Description

本発明は、熱伝導性シートおよび半導体装置に関する。   The present invention relates to a heat conductive sheet and a semiconductor device.

半導体チップをモールドしたパッケージ構造では、半導体チップの発熱による故障を防止するため、放熱特性を向上させることが求められる。放熱特性の向上の手段として、半導体チップで発生した熱を冷却部材へ放熱することが一般に行われている。半導体チップを搭載する部材と冷却部材とは、高い熱伝導性の熱伝導材により接合される。
この熱伝導材の材料として、樹脂中に熱伝導性フィラーを含む構造の熱伝導性シートが広く利用されている。特許文献1および2には、こうした熱伝導性シートの例が記載されている。
In a package structure in which a semiconductor chip is molded, it is required to improve heat dissipation characteristics in order to prevent a failure due to heat generation of the semiconductor chip. As a means for improving heat dissipation characteristics, it is generally performed to radiate heat generated in a semiconductor chip to a cooling member. The member on which the semiconductor chip is mounted and the cooling member are joined by a heat conductive material having high heat conductivity.
As a material for the heat conductive material, a heat conductive sheet having a structure including a heat conductive filler in a resin is widely used. Patent Documents 1 and 2 describe examples of such a heat conductive sheet.

特許文献1には、高分子マトリックス材料と、主鎖に芳香族環を有する高分子材料を熱処理して黒鉛化させて得られる炭素粉末と、を含有する熱伝導性高分子組成物を成形してなる熱伝導性成形体が記載されている。また、特許文献2には、エポキシ樹脂モノマーと、ノボラック樹脂と、無機充填材と、を含有する樹脂組成物が記載されている。   In Patent Document 1, a thermally conductive polymer composition containing a polymer matrix material and a carbon powder obtained by graphitizing a polymer material having an aromatic ring in the main chain by heat treatment is molded. A thermally conductive molded body is described. Patent Document 2 describes a resin composition containing an epoxy resin monomer, a novolac resin, and an inorganic filler.

特開2002−363421号公報JP 2002-363421 A 国際公開第2011/040416号パンフレットInternational Publication No. 2011/040416 Pamphlet

熱伝導材を介して放熱部材が設けられた半導体装置については、高温環境下における使用時の安定性を向上させることが求められている。しかしながら、特許文献1および2に記載される技術では、十分な安定性を得ることが難しかった。   For a semiconductor device provided with a heat radiating member via a heat conductive material, it is required to improve stability during use in a high temperature environment. However, with the techniques described in Patent Documents 1 and 2, it has been difficult to obtain sufficient stability.

本発明によれば、
熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に分散された充填材と、を含む熱伝導性シートであって、以下の手順(a)〜(d)により測定される前記熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Qが、0.7以上1.0以下である熱伝導性シートが提供される。
(a)前記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλとする
(b)前記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(c)手順(b)による保管後の前記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλとする
(d)Q=λ/λを算出する
According to the present invention,
A heat conductive sheet comprising a thermosetting resin and a filler dispersed in the thermosetting resin, wherein the heat conductive sheet is measured by the following procedures (a) to (d). high-temperature storage stability rate to Q 1 cured product, the thermally conductive sheet is provided at 0.7 to 1.0.
(A) The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body is measured, and the obtained measured value is set to λ 0. (b) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours. (C) Procedure (b) ), The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body after storage is measured, and the obtained measured value is λ 1 (d) Q 1 = λ 1 / λ 0 is calculated.

また、本発明によれば、熱伝導材と、前記熱伝導材の一方の面に接合した半導体チップと、前記熱伝導材の前記一方の面と反対側の面に接合した金属部材と、前記熱伝導材、前記半導体チップおよび前記金属部材を封止する封止材と、を備え、前記熱伝導材が、上述の熱伝導性シートにより形成された半導体装置が提供される。   Further, according to the present invention, a heat conductive material, a semiconductor chip bonded to one surface of the heat conductive material, a metal member bonded to a surface opposite to the one surface of the heat conductive material, There is provided a semiconductor device comprising a heat conductive material, a sealing material for sealing the semiconductor chip and the metal member, wherein the heat conductive material is formed of the above-described heat conductive sheet.

本発明によれば、半導体装置の高温環境下における使用時の安定性を向上できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stability at the time of use in the high temperature environment of a semiconductor device can be improved.

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。   The above-described object and other objects, features, and advantages will become more apparent from the preferred embodiments described below and the accompanying drawings.

本実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。It is a typical sectional view of a semiconductor device concerning this embodiment. 本実施形態に係る半導体装置の変形例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the modification of the semiconductor device which concerns on this embodiment.

以下、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。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

本実施形態に係る熱伝導性シートは、熱硬化性樹脂と、上記熱硬化性樹脂中に分散された充填材と、を含んでいる。また、以下の手順(a)〜(d)により測定される熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Qは、0.7以上1.0以下である。
(a)上記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλとする
(b)上記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(c)手順(b)による保管後の前記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλとする
(d)Q=λ/λを算出する
The heat conductive sheet which concerns on this embodiment contains the thermosetting resin and the filler disperse | distributed in the said thermosetting resin. Also, high temperature storage stability rate to Q 1 cured body of the thermal conductive sheet to be measured by the following procedures (a) ~ (d) is 0.7 to 1.0.
(A) The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body is measured, and the obtained measured value is λ 0. (b) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours. (C) Procedure (b) ), The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body after storage is measured, and the obtained measured value is λ 1 (d) Q 1 = λ 1 / λ 0 is calculated.

半導体装置においては、たとえば熱伝導性シートを硬化して得られる硬化体を用いて形成される熱伝導材を介して放熱部材を設けることにより、装置内部において生じる熱を外部へ効果的に放散させている。これにより、半導体素子等における特性変動に起因した故障を抑え、半導体装置の安定性の向上が図られている。
一方で、車載用途等に用いられる半導体装置については、過酷な高温環境下における故障率を非常に低いレベルに抑え、その安定性をより高度に向上させることが求められる。しかしながら、とくに150℃以上という高温環境下においては、十分な安定性を有する半導体装置を実現することは難しかった。本発明者は、高温環境下において半導体装置の安定性が低下する要因について鋭意検討した。その結果、高温環境下における半導体装置の安定性の低下が、高温の熱履歴がかかることによって熱伝導材の熱伝導率が低下し、これによって半導体装置内部から生じる熱に対する放熱効率が低下してしまうことに起因するものであることを新たに見出した。
In a semiconductor device, for example, by providing a heat radiating member through a heat conductive material formed using a cured body obtained by curing a heat conductive sheet, heat generated inside the device is effectively dissipated to the outside. ing. As a result, failures due to characteristic fluctuations in semiconductor elements and the like are suppressed, and the stability of the semiconductor device is improved.
On the other hand, with respect to semiconductor devices used for in-vehicle applications, etc., it is required to suppress the failure rate in a severe high temperature environment to a very low level and improve its stability to a higher degree. However, it has been difficult to realize a semiconductor device having sufficient stability, particularly in a high temperature environment of 150 ° C. or higher. The inventor diligently studied the factors that cause the stability of the semiconductor device to deteriorate under a high temperature environment. As a result, a decrease in the stability of the semiconductor device in a high temperature environment results in a decrease in the thermal conductivity of the heat conducting material due to the application of a high temperature thermal history, thereby reducing the heat dissipation efficiency for the heat generated from inside the semiconductor device. It was newly found out that it is caused by this.

本実施形態は、このような知見に基づいて、熱伝導性シートの硬化体の200℃で24時間保管する前後における熱伝導率の比を、高温保管安定率として定め、これを一定の範囲内に制御するというものである。本実施形態によれば、熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Q(=λ/λ)を0.7以上1.0以下に制御することができる。これにより、半導体装置の高温環境下における使用時の安定性を向上させることが可能となる。In the present embodiment, based on such knowledge, the ratio of thermal conductivity before and after storing the cured body of the thermal conductive sheet at 200 ° C. for 24 hours is defined as a high temperature storage stability rate, which is within a certain range. It is to control to. According to this embodiment, the high-temperature storage stability factor Q 1 (= λ 1 / λ 0 ) of the cured body of the heat conductive sheet can be controlled to 0.7 or more and 1.0 or less. This makes it possible to improve the stability of the semiconductor device when used in a high temperature environment.

以下、本実施形態に係る熱伝導性シート、および半導体装置について詳細に説明する。   Hereinafter, the thermally conductive sheet and the semiconductor device according to the present embodiment will be described in detail.

まず、本実施形態に係る熱伝導性シートについて説明する。
本実施形態において、熱伝導性シートは、とくにBステージ状態のものを指す。熱伝導性シートを半導体パッケージに適用し、これを硬化させた硬化体は、半導体パッケージ内において熱伝導材として機能することとなる。
First, the heat conductive sheet which concerns on this embodiment is demonstrated.
In this embodiment, a heat conductive sheet points out especially the thing of a B stage state. A cured body obtained by applying a thermally conductive sheet to a semiconductor package and curing the sheet functions as a thermally conductive material in the semiconductor package.

熱伝導性シートを硬化して得られる熱伝導材は、たとえば半導体チップ等の発熱体、または当該発熱体を搭載するリードフレーム等の基板と、ヒートシンク等の放熱部材を構成する金属板と、の間に設けられる。これにより、上記発熱体から生じる熱を、半導体パッケージの外部へ効果的に放散させることができる。
本実施形態に係る熱伝導性シートを適用した半導体パッケージの一例としては、熱伝導材と、上記熱伝導材の一方の面に接合した半導体チップと、上記熱伝導材の上記一方の面と反対側の面に接合した金属部材と、上記熱伝導材、上記半導体チップおよび上記金属部材を封止する封止材と、を備えるものが挙げられる。このとき、上記熱伝導材として、熱伝導性シートを硬化させて得られる硬化体が用いられることとなる。
The heat conductive material obtained by curing the heat conductive sheet is, for example, a heating element such as a semiconductor chip, or a substrate such as a lead frame on which the heating element is mounted, and a metal plate constituting a heat dissipation member such as a heat sink. Between. Thereby, the heat generated from the heating element can be effectively dissipated to the outside of the semiconductor package.
As an example of a semiconductor package to which the thermally conductive sheet according to the present embodiment is applied, a thermally conductive material, a semiconductor chip bonded to one surface of the thermally conductive material, and opposite to the one surface of the thermally conductive material What is provided with the metal member joined to the surface of the side, and the sealing material which seals the said heat conductive material, the said semiconductor chip, and the said metal member is mentioned. At this time, a cured body obtained by curing the heat conductive sheet is used as the heat conductive material.

熱伝導性シートの平面形状は、とくに限定されず、放熱部材や発熱体等の形状に合わせて適宜選択することが可能であるが、たとえば矩形とすることができる。熱伝導性シートの膜厚は、たとえば50μm以上500μm以下である。これにより、機械的強度や耐熱性の向上を図りつつ、発熱体からの熱をより効果的に放熱部材へ伝えることができる。   The planar shape of the heat conductive sheet is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the shape of the heat radiating member, the heating element, and the like, and may be rectangular, for example. The film thickness of the heat conductive sheet is, for example, 50 μm or more and 500 μm or less. Thereby, the heat | fever from a heat generating body can be more effectively transmitted to a heat radiating member, improving mechanical strength and heat resistance.

熱伝導性シートは、以下の手順(a)〜(d)により測定される硬化体の高温保管安定率Qが、0.7以上1.0以下である。
(a)上記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλとする
(b)上記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(c)手順(b)による保管後の前記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλとする
(d)Q=λ/λを算出する
ここで、熱伝導性シートの硬化体とは、熱伝導性シートを180℃、1時間の条件下において熱硬化させて得られる硬化物を指す。以下、高温保管安定率Qおよび高温保管安定率Qの算出方法に関する記載において同様である。
Thermally conductive sheet, the following steps (a) ~ high temperature storage stability rate to Q 1 cured product as determined by (d) is 0.7 to 1.0.
(A) The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body is measured, and the obtained measured value is λ 0. (b) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours. (C) Procedure (b) ), The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body after storage is measured, and the obtained measured value is λ 1 (d) Q 1 = λ 1 / λ 0 is calculated. Here, the thermal conductive sheet The cured product refers to a cured product obtained by thermally curing a thermally conductive sheet at 180 ° C. for 1 hour. Hereinafter, similar in description of a method of calculating the high-temperature storage stability rate Q 2 and high temperature storage stability rate Q 3.

高温保管安定率Qを上記下限値以上とすることにより、高温環境下において長時間保管または使用した場合においても、熱伝導性シートの硬化体における熱伝導率を十分に維持することができる。これにより、半導体装置の高温環境下における使用または保管時の安定性を向上させることが可能となる。また、高温の熱履歴がかかることによる熱伝導性シートの絶縁破壊を抑制することもできる。なお、高温保管安定率Qの上限値は、とくに限定されないが、たとえば1.0とすることができる。本実施形態においては、高温環境下における半導体装置の安定性をより効果的に向上させる観点から、高温保管安定率Qは、特に限定されないが、例えば、0.75以上が好ましく、0.8以上がより好ましく、0.9以上がさらに好ましい。By the high-temperature storage stability rate Q 1 and less than the above lower limit, even when the long time storage or use in a high temperature environment, the thermal conductivity of the thermally conductive sheet cured product of can be sufficiently maintained. This makes it possible to improve the stability of the semiconductor device when used or stored in a high temperature environment. Moreover, the dielectric breakdown of the heat conductive sheet due to a high-temperature heat history can be suppressed. The upper limit of the high temperature storage stability rate Q 1 is, although not particularly limited and may be, for example, 1.0. In the present embodiment, from the viewpoint of more effectively improving the stability of the semiconductor device under a high temperature environment, the high temperature storage stability factor Q 1 is not particularly limited, but is preferably 0.75 or more, for example, 0.8 The above is more preferable, and 0.9 or more is more preferable.

なお、熱伝導性シートの硬化体の熱伝導率λおよび熱伝導率λは、いずれも25℃において測定された値である。また、熱伝導性シートの硬化体の熱伝導率は、たとえばレーザーフラッシュ法により測定することが可能である。Note that the thermal conductivity λ 1 and the thermal conductivity λ 0 of the cured body of the heat conductive sheet are both values measured at 25 ° C. The thermal conductivity of the cured body of the heat conductive sheet can be measured by, for example, a laser flash method.

本実施形態において、熱伝導率λの上限値は、とくに限定されないが、たとえば50W/m・Kとすることができる。本実施形態においては、高温環境下における半導体装置の安定性をより効果的に向上させる観点から、熱伝導率λは、8W/m・K以上が好ましく、10W/m・K以上がより好ましく、11W/m・K以上がさらに好ましく、12W/m・K以上が一層好ましい。In the present embodiment, the upper limit value of the thermal conductivity λ 0 is not particularly limited, but can be set to, for example, 50 W / m · K. In the present embodiment, from the viewpoint of more effectively improving the stability of the semiconductor device under a high temperature environment, the thermal conductivity λ 0 is preferably 8 W / m · K or more, and more preferably 10 W / m · K or more. 11 W / m · K or more is more preferable, and 12 W / m · K or more is more preferable.

また、熱伝導性シートの硬化体の熱伝導率λは、特に限定されないが、例えば、6W/m・K以上が好ましく、7W/m・K以上がより好ましく、8W/m・K以上がさらに好ましく、9W/m・K以上が一層好ましい。これにより、半導体装置の安定性をより効果的に向上させることができる。なお、熱伝導率λ(25℃)の上限値は、とくに限定されないが、たとえば30W/m・Kとすることができる。Further, the thermal conductivity λ 1 of the cured body of the heat conductive sheet is not particularly limited, but is preferably 6 W / m · K or more, more preferably 7 W / m · K or more, and 8 W / m · K or more, for example. More preferred is 9 W / m · K or more. Thereby, the stability of the semiconductor device can be improved more effectively. The upper limit value of the thermal conductivity λ 1 (25 ° C.) is not particularly limited, but can be set to, for example, 30 W / m · K.

熱伝導性シートの硬化体の熱伝導率λおよび熱伝導率λ、ならびにこれらから算出される高温保管安定率Qは、熱伝導性シートを構成する各成分の種類や配合割合、および熱伝導性シートの作製方法を適切に調節することにより制御することが可能である。本実施形態においては、とくに熱硬化性樹脂(A)および充填材(B)の種類を適切に選択することや、熱伝導性シートを形成するための樹脂ワニスを構成する溶媒を適切に選択すること、熱硬化性樹脂(A)および充填材(B)の混練を特定の条件で行うこと、熱伝導性シートに対して圧縮圧力を印加する工程を含むこと等が、熱伝導率λ、熱伝導率λ、および高温保管安定率Qを制御するための因子として挙げられる。The thermal conductivity λ 1 and thermal conductivity λ 0 of the cured body of the thermal conductive sheet, and the high-temperature storage stability Q 1 calculated from these are the types and blending ratios of the respective components constituting the thermal conductive sheet, and It can be controlled by appropriately adjusting the method for producing the heat conductive sheet. In the present embodiment, the type of the thermosetting resin (A) and the filler (B) is particularly appropriately selected, and the solvent constituting the resin varnish for forming the thermally conductive sheet is appropriately selected. The kneading of the thermosetting resin (A) and the filler (B) under specific conditions, including a step of applying a compression pressure to the heat conductive sheet, and the like, the heat conductivity λ 1 , It is mentioned as a factor for controlling the thermal conductivity λ 0 and the high-temperature storage stability Q 1 .

本実施形態においては、以下の手順(e)〜(h)により測定される硬化体の高温保管安定率Qが、たとえば0.7以上1.0以下である。
(e)上記硬化体の25℃における貯蔵弾性率を測定し、得られた測定値をE'とする
(f)上記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(g)手順(f)による保管後の前記硬化体の25℃における貯蔵弾性率を測定し、得られた測定値をE'とする
(h)Q=E'/E'を算出する
In the present embodiment, the following steps (e) ~ high temperature storage stability rate Q 2 of the cured product as determined by (h), for example 0.7 to 1.0.
(E) The storage elastic modulus at 25 ° C. of the cured body is measured, and the obtained measured value is defined as E ′ 0. (f) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours (g) Procedure ( The storage elastic modulus at 25 ° C. of the cured body after storage according to f) is measured, and the measured value obtained is defined as E ′ 1 (h) Q 2 = E ′ 1 / E ′ 0 is calculated.

高温保管安定率Qを上記下限値以上とすることにより、高温環境下において長時間保管または使用した場合においても、熱伝導性シートにおける機械的強度を十分に維持することができる。一方で、高温保管安定率Qを上記上限値以下とすることにより、高温環境下において長時間保管または使用した場合においても、外部からの応力に対する応力緩和効果を十分に維持することができる。本実施形態においては、機械的強度や応力緩和効果の維持の観点から、高温保管安定率Qが、0.8以上1.0以下であることがより好ましく、0.85以上1.0以下であることがとくに好ましい。By the high-temperature storage stability rate Q 2 and less than the above lower limit, even when the long time storage or use in a high temperature environment, the mechanical strength in the thermally conductive sheet can be sufficiently maintained. On the other hand, by the high-temperature storage stability rate Q 2 and more than the above upper limit, even when the long time storage or use under a high-temperature environment, it is possible to sufficiently maintain the stress relaxation effect against external stress. In the present embodiment, from the viewpoint of maintaining mechanical strength and stress relaxation effect, the high temperature storage stability Q 2 is more preferably 0.8 or more and 1.0 or less, and 0.85 or more and 1.0 or less. Is particularly preferred.

また、本実施形態においては、以下の手順(i)〜(l)により測定される硬化体の高温保管安定率Qが、たとえば0.7以上1.0以下である。
(i)上記硬化体の25℃における損失弾性率を測定し、得られた測定値をE''とする
(j)上記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(k)手順(j)による保管後の前記硬化体の25℃における損失弾性率を測定し、得られた測定値をE''とする
(l)Q=E''/E''を算出する
In the present embodiment, the following steps (i) ~ (l) high temperature storage stability rate Q 3 of the cured product is measured by, for example 0.7 to 1.0.
(I) The loss elastic modulus at 25 ° C. of the cured body is measured, and the obtained measured value is set to E ″ 0. (j) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours (k) Procedure The loss elastic modulus at 25 ° C. of the cured body after storage according to (j) is measured, and the obtained measured value is defined as E ″ 1 (l) Q 3 = E ″ 1 / E ″ 0 is calculated. Do

高温保管安定率Qを上記下限値以上とすることにより、とくに温度サイクル時に生じる応力を効果的に緩和することができる。一方で、高温保管安定率Qを上記上限値以下とすることにより、熱伝導性シートの膜厚における均一性を高め、膜厚のばらつきに起因した熱応力のばらつきを抑えることが可能となる。本実施形態においては、応力緩和や膜厚の均一性を向上させる観点から、高温保管安定率Qが、0.8以上1.0以下であることがより好ましく、0.85以上1.0以下であることがとくに好ましい。The high-temperature storage stability rate Q 3 by the above-described lower limit, it is possible in particular to stress effectively mitigate generated during temperature cycling. On the other hand, by the high-temperature storage stability rate Q 3 and more than the above upper limit, increasing the uniformity in thickness of the thermally conductive sheet, it is possible to suppress variations in the resulting thermal stress to variations in thickness . In the present embodiment, from the viewpoint of improving the uniformity of stress relaxation and a thickness, high temperature storage stability rate Q 3, more preferably 0.8 to 1.0, 0.85 or 1.0 The following is particularly preferable.

なお、熱伝導性シートの硬化体の貯蔵弾性率E'および貯蔵弾性率E'、ならびに損失弾性率E''損失弾性率およびE''は、たとえば動的粘弾性測定(DMA(Dynamic Mechanical Analysis))により測定することができる。
また、熱伝導性シートの硬化体の貯蔵弾性率E'および貯蔵弾性率E'、損失弾性率E''損失弾性率およびE''、ならびにこれらから算出される高温保管安定率Qおよび高温保管安定率Qは、熱伝導性シートを構成する各成分の種類や配合割合、および熱伝導性シートの作製方法を適切に調節することにより制御することができる。
The storage elastic modulus E ′ 1 and storage elastic modulus E ′ 0 and the loss elastic modulus E ″ 1 loss elastic modulus and E ″ 0 of the cured body of the heat conductive sheet are measured by, for example, dynamic viscoelasticity measurement (DMA (Dynamic Mechanical Analysis).
Further, the storage elastic modulus E ′ 1 and storage elastic modulus E ′ 0 , the loss elastic modulus E ″ 1 the loss elastic modulus and E ″ 0 of the cured body of the heat conductive sheet, and the high-temperature storage stability calculated from them. Q 2 and high temperature storage stability rate Q 3 are can be controlled types and proportions of the components constituting the thermally conductive sheet, and by appropriately adjusting the manufacturing method of the thermal conductive sheet.

熱伝導性シートは、熱硬化性樹脂(A)と、熱硬化性樹脂(A)中に分散された充填材(B)と、を含む。   A heat conductive sheet contains a thermosetting resin (A) and the filler (B) disperse | distributed in the thermosetting resin (A).

(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、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、シアネート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、熱伝導性シートの熱伝導性を向上させることができる。また、シアネート樹脂を使用することにより、ガラス転移温度を高めることができるので、熱伝導性シートの耐熱性を向上させることができる。
(Thermosetting resin (A))
Examples of the thermosetting resin (A) include epoxy resins, polyimide resins, benzoxazine resins, unsaturated polyester resins, phenol resins, melamine resins, silicone resins, bismaleimide resins, acrylic resins, and cyanate resins. As the thermosetting resin (A), one of these may be used alone, or two or more may be used in combination.
As the thermosetting resin (A), an epoxy resin (A1) is preferable. By using the epoxy resin (A1), the glass transition temperature can be increased, and the thermal conductivity of the thermal conductive sheet can be improved. Moreover, since glass transition temperature can be raised by using cyanate resin, the heat resistance of a heat conductive sheet can be improved.

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。   Examples of the epoxy resin (A1) include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol M type epoxy resin (4,4 ′-(1,3- Phenylenediisopridiene) bisphenol type epoxy resin), bisphenol P type epoxy resin (4,4 '-(1,4-phenylenediisopridiene) bisphenol type epoxy resin), bisphenol Z type epoxy resin (4,4' -Cyclohexiene bisphenol type epoxy resin), etc .; phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, trisphenol group methane type novolac type epoxy resin, tetraphenol group ethane type novo Type epoxy resins, novolak type epoxy resins such as novolak type epoxy resins having a condensed ring aromatic hydrocarbon structure; biphenyl type epoxy resins; xylylene type epoxy resins, arylalkylene type epoxy resins such as biphenyl aralkyl type epoxy resins; Naphthalene type epoxy resins such as renether type epoxy resins, naphthol type epoxy resins, naphthalene diol type epoxy resins, bifunctional or tetrafunctional epoxy type naphthalene resins, binaphthyl type epoxy resins, naphthalene aralkyl type epoxy resins, etc .; anthracene type epoxy resins; phenoxy Type epoxy resin; dicyclopentadiene type epoxy resin; norbornene type epoxy resin; adamantane type epoxy resin; fluorene type epoxy resin.

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。   As the epoxy resin (A1), one of these may be used alone, or two or more may be used in combination.

エポキシ樹脂(A1)の中でも、得られる熱伝導性シート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。これらの中でも、熱伝導性シートの熱伝導性を向上させる観点からは、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、またはノボラック型エポキシ樹脂を含むことがとくに好ましい。   Among the epoxy resins (A1), from the viewpoint of further improving the heat resistance and insulation reliability of the obtained heat conductive sheet, bisphenol type epoxy resin, novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, arylalkylene type epoxy resin, One or more selected from the group consisting of naphthalene type epoxy resins, anthracene type epoxy resins and dicyclopentadiene type epoxy resins are preferred. Among these, it is particularly preferable that a dicyclopentadiene type epoxy resin or a novolac type epoxy resin is included from the viewpoint of improving the thermal conductivity of the heat conductive sheet.

本実施形態において、シアネート樹脂としては、特に限定されないが、例えば、分子内に−OCN基を有する化合物であり、加熱により−OCN基が反応することで3次元的網目構造を形成し、硬化する樹脂である。具体的に例示すると、1,3−ジシアナトベンゼン、1,4−ジシアナトベンゼン、1,3,5−トリシアナトベンゼン、1,3−ジシアナトナフタレン、1,4−ジシアナトナフタレン、1,6−ジシアナトナフタレン、1,8−ジシアナトナフタレン、2,6−ジシアナトナフタレン、2,7−ジシアナトナフタレン、1,3,6−トリシアナトナフタレン、4,4'−ジシアナトビフェニル、ビス(4−シアナトフェニル)メタン、ビス(3,5−ジメチル−4−シアナトフェニル)メタン、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−シアナトフェニル)プロパン、ビス(4−シアナトフェニル)エーテル、ビス(4−シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4−シアナトフェニル)スルホン、トリス(4−シアナトフェニル)ホスファイト、トリス(4−シアナトフェニル)ホスフェート、及びノボラック樹脂とハロゲン化シアンとの反応により得られるシアネート類などが挙げられ、これらの多官能シアネート樹脂のシアネート基を三量化することによって形成されるトリアジン環を有するプレポリマーも使用できる。このプレポリマーは、上記の多官能シアネート樹脂モノマーを、例えば、鉱酸、ルイス酸などの酸、ナトリウムアルコラート、第三級アミン類などの塩基、炭酸ナトリウムなどの塩類を触媒として重合させることにより得られる。
本実施形態において、熱硬化性樹脂としてシアネート樹脂(特にノボラック型シアネート樹脂)を用いる場合、エポキシ樹脂を併用してもよい。
In the present embodiment, the cyanate resin is not particularly limited. For example, the cyanate resin is a compound having an -OCN group in the molecule, and forms a three-dimensional network structure by the reaction of the -OCN group by heating, and is cured. Resin. Specifically, 1,3-dicyanatobenzene, 1,4-dicyanatobenzene, 1,3,5-tricyanatobenzene, 1,3-dicyanatonaphthalene, 1,4-dicyanatonaphthalene, 1, 6-dicyanatonaphthalene, 1,8-dicyanatonaphthalene, 2,6-dicyanatonaphthalene, 2,7-dicyanatonaphthalene, 1,3,6-tricyanatonaphthalene, 4,4'-dicyanatobiphenyl, bis (4-cyanatophenyl) methane, bis (3,5-dimethyl-4-cyanatophenyl) methane, 2,2-bis (4-cyanatophenyl) propane, 2,2-bis (3,5-dibromo -4-Cyanatophenyl) propane, bis (4-cyanatophenyl) ether, bis (4-cyanatophenyl) thioether, bis (4-cyanatophenyl) s Examples of the polyfunctional cyanate resins include luphone, tris (4-cyanatophenyl) phosphite, tris (4-cyanatophenyl) phosphate, and cyanates obtained by reacting novolac resins with cyanogen halides. A prepolymer having a triazine ring formed by trimerizing a cyanate group can also be used. This prepolymer is obtained by polymerizing the above-mentioned polyfunctional cyanate resin monomer using, for example, an acid such as mineral acid or Lewis acid, a base such as sodium alcoholate or tertiary amine, or a salt such as sodium carbonate as a catalyst. It is done.
In this embodiment, when using cyanate resin (especially novolak-type cyanate resin) as a thermosetting resin, you may use an epoxy resin together.

熱伝導性シート中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、当該熱伝導性シート100質量%に対し、1質量%以上30質量%以下が好ましく、2質量%以上28質量%以下がより好ましく、5質量%以上20質量%以下がさらに好ましい。熱硬化性樹脂(A)の含有量が上記下限値以上であると、ハンドリング性が向上し、熱伝導性シートを形成するのが容易となる。熱硬化性樹脂(A)の含有量が上記上限値以下であると、熱伝導性シートの線膨張率や弾性率がより一層向上したり、熱伝導性シートの熱伝導性がより一層向上したりする。   Although content of the thermosetting resin (A) contained in a heat conductive sheet should just be suitably adjusted according to the objective, it is not specifically limited, 1 mass% with respect to 100 mass% of the said heat conductive sheets It is preferably 30% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 28% by mass or less, and further preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less. When the content of the thermosetting resin (A) is not less than the above lower limit value, the handling property is improved, and it becomes easy to form a heat conductive sheet. When the content of the thermosetting resin (A) is not more than the above upper limit value, the linear expansion coefficient and elastic modulus of the heat conductive sheet are further improved, or the heat conductivity of the heat conductive sheet is further improved. Or

また、本実施形態において、シアネート樹脂とエポキシ樹脂とを併用する場合、シアネート樹脂の含有量は、熱硬化性樹脂全体に対して、特に限定されないが、例えば、20質量%以上60質量%以下が好ましく、30質量%以上50質量%以下がより好ましい。これにより、ガラス転移温度が高められ、熱伝導性と耐熱性に優れた熱伝導シートを得ることができる。   Moreover, in this embodiment, when using together cyanate resin and an epoxy resin, content of cyanate resin is not specifically limited with respect to the whole thermosetting resin, For example, 20 mass% or more and 60 mass% or less are Preferably, 30 mass% or more and 50 mass% or less are more preferable. Thereby, a glass transition temperature is raised and the heat conductive sheet excellent in heat conductivity and heat resistance can be obtained.

(充填材(B))
充填材(B)としては、たとえばシリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等が挙げられる。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。
本実施形態においては、熱伝導性シートの硬化体の熱伝導率や、これに基づく高温保管安定率を向上させる観点から、充填材(B)として、鱗片状窒化ホウ素を凝集させることにより形成される二次粒子を含むことがより好ましい。ここでは、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子と、当該一次粒子を凝集させてなる二次粒子をともに含む態様がとくに好ましい。
(Filler (B))
Examples of the filler (B) include silica, alumina, boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
In this embodiment, it is formed by aggregating scaly boron nitride as the filler (B) from the viewpoint of improving the thermal conductivity of the cured body of the thermal conductive sheet and the high-temperature storage stability based thereon. More preferably, secondary particles are included. Here, an embodiment including both primary particles of scaly boron nitride and secondary particles obtained by aggregating the primary particles is particularly preferable.

鱗片状窒化ホウ素を凝集させることにより形成される二次粒子は、たとえば鱗片状窒化ホウ素を、スプレードライ法等を用いて凝集させたあと、これを焼成することにより形成することができる。焼成温度は、たとえば1500〜2500℃である。
このように、鱗片状窒化ホウ素を焼結させて得られる二次粒子を用いる場合には、熱硬化性樹脂(A)中における充填材(B)の分散性を向上させる観点から、熱硬化性樹脂(A)としてジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂またはビフェニル型エポキシ樹脂を用いることがとくに好ましい。
The secondary particles formed by aggregating the flaky boron nitride can be formed, for example, by aggregating the flaky boron nitride using a spray drying method or the like and then firing it. The firing temperature is, for example, 1500 to 2500 ° C.
Thus, when using the secondary particle obtained by sintering flaky boron nitride, from the viewpoint of improving the dispersibility of the filler (B) in the thermosetting resin (A), thermosetting It is particularly preferable to use a dicyclopentadiene type epoxy resin, a novolac type epoxy resin or a biphenyl type epoxy resin as the resin (A).

鱗片状窒化ホウ素を凝集させることにより形成される二次粒子の平均粒径は、たとえば5μm以上180μm以下であることが好ましい。これにより、熱伝導性と電気絶縁性のバランスに優れた熱伝導性シートを実現することができる。   The average particle diameter of secondary particles formed by aggregating scaly boron nitride is preferably, for example, 5 μm or more and 180 μm or less. Thereby, the heat conductive sheet excellent in the balance of heat conductivity and electrical insulation can be realized.

熱伝導性シート全体に対する充填材(B)の含有量は、たとえば65質量%以上90質量%以下であることが好ましく、70質量%以上85質量%以下であることがより好ましい。充填材(B)の含有量を上記下限値以上とすることにより、熱伝導性シートにおける熱伝導性や機械的強度の向上をより効果的に図ることができる。一方で、充填材(B)の含有量を上記上限値以下とすることにより、樹脂組成物の成膜性や作業性を向上させ、熱伝導性シートの膜厚における均一性を良好なものとすることができる。   The content of the filler (B) with respect to the entire thermal conductive sheet is preferably, for example, from 65% by mass to 90% by mass, and more preferably from 70% by mass to 85% by mass. By making content of a filler (B) more than the said lower limit, the thermal conductivity and mechanical strength in a heat conductive sheet can be improved more effectively. On the other hand, by setting the content of the filler (B) to the upper limit value or less, the film formability and workability of the resin composition are improved, and the uniformity in the film thickness of the heat conductive sheet is good. can do.

(硬化剤(C))
熱伝導性シートは、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)を含むのが好ましい。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。
熱伝導性シート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、熱伝導性シート100質量%に対し、0.001質量%以上1質量%以下が好ましい。
(Curing agent (C))
When using an epoxy resin (A1) as a thermosetting resin (A), it is preferable that a heat conductive sheet contains a hardening | curing agent (C) further. As a hardening | curing agent (C), 1 or more types selected from a hardening catalyst (C-1) and a phenol type hardening | curing agent (C-2) can be used.
Examples of the curing catalyst (C-1) include organic metal salts such as zinc naphthenate, cobalt naphthenate, tin octylate, cobalt octylate, bisacetylacetonate cobalt (II), and trisacetylacetonate cobalt (III); Tertiary amines such as triethylamine, tributylamine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane; 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2,4-diethylimidazole, Imidazoles such as 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxyimidazole and 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole; triphenylphosphine, tri-p-tolylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, triphenyl Phosphine Organic phosphorus compounds such as rephenylborane and 1,2-bis- (diphenylphosphino) ethane; phenolic compounds such as phenol, bisphenol A and nonylphenol; organic acids such as acetic acid, benzoic acid, salicylic acid and p-toluenesulfonic acid; Etc., or mixtures thereof. As the curing catalyst (C-1), one kind including these derivatives can be used alone, or two or more kinds including these derivatives can be used in combination.
Although content of the curing catalyst (C-1) contained in a heat conductive sheet is not specifically limited, 0.001 mass% or more and 1 mass% or less are preferable with respect to 100 mass% of heat conductive sheets.

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(C−2)の含有量は、特に限定されないが、熱伝導性シート100質量%に対し、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上20質量%以下がより好ましく、5質量%以上15質量%以下がさらに好ましい。
Examples of the phenolic curing agent (C-2) include phenol novolak resins, cresol novolak resins, trisphenol methane type novolak resins, naphthol novolak resins, aminotriazine novolak resins and the like; Modified phenol resins such as cyclopentadiene-modified phenol resin; Aralkyl type resins such as phenol aralkyl resin having phenylene skeleton and / or biphenylene skeleton, naphthol aralkyl resin having phenylene skeleton and / or biphenylene skeleton; Bisphenol such as bisphenol A and bisphenol F Compound; resol type phenol resin and the like may be mentioned, and these may be used alone or in combination of two or more.
Among these, from the viewpoint of improving the glass transition temperature and reducing the linear expansion coefficient, the phenolic curing agent (C-2) is preferably a novolac type phenol resin or a resol type phenol resin.
Although content of a phenol type hardening | curing agent (C-2) is not specifically limited, 1 mass% or more and 30 mass% or less are preferable with respect to 100 mass% of heat conductive sheets, and 3 mass% or more and 20 mass% or less are more. Preferably, 5 mass% or more and 15 mass% or less are more preferable.

(カップリング剤(D))
さらに、熱伝導性シートは、カップリング剤(D)を含んでもよい。カップリング剤(D)は、熱硬化性樹脂(A)と充填材(B)との界面の濡れ性を向上させることができる。
(Coupling agent (D))
Furthermore, the heat conductive sheet may contain a coupling agent (D). The coupling agent (D) can improve the wettability of the interface between the thermosetting resin (A) and the filler (B).

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)の添加量は充填材(B)の比表面積に依存するので、特に限定されないが、充填材(B)100質量%に対して0.05質量%以上3質量%以下が好ましく、特に0.1質量%以上2質量%以下が好ましい。
As the coupling agent (D), any commonly used one can be used. Specifically, an epoxy silane coupling agent, a cationic silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, a titanate coupling agent, and a silicone oil type. It is preferable to use one or more coupling agents selected from coupling agents.
The addition amount of the coupling agent (D) depends on the specific surface area of the filler (B) and is not particularly limited, but is 0.05% by mass to 3% by mass with respect to 100% by mass of the filler (B). Particularly preferred is 0.1% by mass or more and 2% by mass or less.

(フェノキシ樹脂(E))
熱伝導性シートは、フェノキシ樹脂(E)を含んでもよい。フェノキシ樹脂(E)を含むことにより熱伝導性シートの耐屈曲性をより一層向上できる。また、フェノキシ樹脂(E)を含むことにより、熱伝導性シートの弾性率を低下させることが可能となり、熱伝導性シート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、粘度上昇による流動性の低減に起因してボイド等が発生してしまうことを抑制できる。また、熱伝導性シートと放熱部材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。
(Phenoxy resin (E))
The heat conductive sheet may contain a phenoxy resin (E). By including the phenoxy resin (E), the bending resistance of the heat conductive sheet can be further improved. Moreover, by including a phenoxy resin (E), it becomes possible to reduce the elasticity modulus of a heat conductive sheet, and can improve the stress relaxation force of a heat conductive sheet. Moreover, when a phenoxy resin (E) is included, it can suppress that a void etc. generate | occur | produce due to the fluidity | liquidity reduction by a viscosity raise. Moreover, the adhesiveness of a heat conductive sheet and a heat radiating member can be improved. These synergistic effects can further increase the insulation reliability of the semiconductor device.

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。   Examples of the phenoxy resin (E) include a phenoxy resin having a bisphenol skeleton, a phenoxy resin having a naphthalene skeleton, a phenoxy resin having an anthracene skeleton, and a phenoxy resin having a biphenyl skeleton. A phenoxy resin having a structure having a plurality of these skeletons can also be used.

フェノキシ樹脂(E)の含有量は、たとえば、熱伝導性シート100質量%に対し、3質量%以上10質量%以下である。   Content of a phenoxy resin (E) is 3 to 10 mass% with respect to 100 mass% of heat conductive sheets, for example.

(その他の成分)
熱伝導性シートは、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、レベリング剤等を含むことができる。
(Other ingredients)
A heat conductive sheet can contain antioxidant, a leveling agent, etc. in the range which does not impair the effect of this invention.

本実施形態に係る熱伝導性シートは、たとえば次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材(B)を入れて攪拌機等を用いて混練することにより樹脂組成物を得ることができる。これにより、充填材(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。
The heat conductive sheet which concerns on this embodiment can be produced as follows, for example.
First, the above-mentioned components are added to a solvent to obtain a varnish-like resin composition. In the present embodiment, for example, a thermosetting resin (A) or the like is added to a solvent to prepare a resin varnish, and then the filler (B) is put into the resin varnish and kneaded using a stirrer or the like. A resin composition can be obtained. Thereby, a filler (B) can be disperse | distributed more uniformly in a thermosetting resin (A).

溶媒としては、とくに限定されないが、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、1−ブタノール、または2−ブタノール等のアルコール系溶媒、および/またはメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、またはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒を使用することができる。この中から1種または2種以上を使用してもよい。これにより、熱伝導性シートの硬化物の熱伝導率を向上させることができる。これは、樹脂組成物を構成する溶媒の種類と、当該樹脂組成物を用いて形成される熱導電性シート中における充填材(B)の配向性と、が相関しているためであると推定される。すなわち、熱伝導性シート内において充填材(B)が面内方向へ配向することを抑制し、より等方的に存在させることができるためであると考えられる。   The solvent is not particularly limited, but for example, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-butanol, or 2-butanol, and / or ketone solvents such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, or methyl isobutyl ketone should be used. Can do. You may use 1 type (s) or 2 or more types from these. Thereby, the heat conductivity of the hardened | cured material of a heat conductive sheet can be improved. This is presumed to be because the type of solvent constituting the resin composition and the orientation of the filler (B) in the thermal conductive sheet formed using the resin composition are correlated. Is done. That is, it is considered that the filler (B) can be prevented from being oriented in the in-plane direction in the thermally conductive sheet and can be made to exist more isotropically.

上記樹脂組成物の混練に用いられる攪拌機としては、たとえば自転公転真空攪拌機を使用することができる。すなわち、熱硬化性樹脂(A)を含む樹脂ワニスへ充填材(B)を入れて予備混合した後、自転公転真空攪拌機を用いてせん断することなく混練を行うことにより、脱泡かつ充填材を均一に分散させることができる。これにより、得られる熱伝導性シートの硬化物の高温保管安定率Qを向上させることができる。とくに、充填材(B)として鱗片状窒化ホウ素を凝集させることにより形成される二次粒子を使用する場合においては、自転公転真空攪拌機を用いることにより、この二次粒子の形状を崩さずに混練を行うことができる。これにより、高温保管安定率Qをより効果的に向上させることが可能となる。これは、樹脂組成物を構成する凝集窒化ホウ素の形状と、この樹脂組成物を用いて形成される熱導電性シート中における充填材(B)の配向性と、が相関しているためであると推定される。すなわち、熱伝導性シート内において充填材(B)が面内方向へ配向することを抑制し、より等方的に存在させることができるためであると考えられる。As a stirrer used for kneading the resin composition, for example, a rotation and revolution vacuum stirrer can be used. That is, after the filler (B) is put into the resin varnish containing the thermosetting resin (A) and premixed, the mixture is defoamed and filled by kneading without shearing using a rotating and rotating vacuum stirrer. It can be uniformly dispersed. Thus, it is possible to improve the high temperature storage stability rate to Q 1 cured product of the resulting thermally conductive sheet. In particular, in the case of using secondary particles formed by agglomerating flaky boron nitride as the filler (B), kneading without breaking the shape of the secondary particles by using a rotating and rotating vacuum stirrer. It can be performed. This makes it possible to more effectively improve the high temperature storage stability rate Q 1. This is because the shape of the aggregated boron nitride constituting the resin composition and the orientation of the filler (B) in the thermally conductive sheet formed using this resin composition are correlated. It is estimated to be. That is, it is considered that the filler (B) can be prevented from being oriented in the in-plane direction in the thermally conductive sheet and can be made to exist more isotropically.

次いで、上記樹脂組成物をシート状に成形して、樹脂シートを形成する。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樹脂組成物を塗布した後、これを熱処理して乾燥することにより樹脂シートを得ることができる。基材としては、たとえば放熱部材やリードフレーム、剥離可能なキャリア材等を構成する金属箔が挙げられる。また、樹脂組成物を乾燥するための熱処理は、たとえば80〜150℃、1分〜1時間の条件において行われる。樹脂シートの膜厚は、たとえば50μm以上500μm以下である。   Next, the resin composition is formed into a sheet shape to form a resin sheet. In this embodiment, for example, after applying the varnish-like resin composition on a substrate, the resin sheet can be obtained by heat-treating and drying the resin composition. As a base material, the metal foil which comprises a heat radiating member, a lead frame, a peelable carrier material etc. is mentioned, for example. Moreover, the heat processing for drying a resin composition is performed, for example on the conditions of 80-150 degreeC and 1 minute-1 hour. The film thickness of the resin sheet is, for example, 50 μm or more and 500 μm or less.

次いで、上記樹脂シートを二本のロール間に通して圧縮することにより、樹脂シート内の気泡を除去する。これにより熱伝導性シートが得られることとなる。熱伝導性シートの膜厚は、たとえば50μm以上500μm以下である。
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、熱伝導性シートの硬化物の熱伝導率や、これに基づいて算出される高温保管安定率Q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内における樹脂成分の密度が上昇すること、圧縮圧力に起因して充填材(B)に含まれる二次凝集粒子が変形することにより充填材(B)の熱硬化性樹脂(A)に対する密着性が上昇すること、等が要因として推定される。
Next, the resin sheet is compressed by passing between two rolls to remove bubbles in the resin sheet. Thereby, a heat conductive sheet will be obtained. The film thickness of the heat conductive sheet is, for example, 50 μm or more and 500 μm or less.
In this embodiment, by including the step of removing bubbles by applying a compression pressure by the roll in this way, the thermal conductivity of the cured product of the heat conductive sheet and the high temperature storage stability rate calculated based on this it is possible to improve the Q 1. This is because the density of the resin component in the thermally conductive sheet is increased by removing the bubbles, and the secondary aggregated particles contained in the filler (B) are deformed due to the compression pressure. It is estimated that the adhesion of B) to the thermosetting resin (A) is increased.

本実施形態において、熱伝導性シート用樹脂組成物を、例えば、180℃で1時間熱処理して得られる硬化物のガラス転移温度が、特に限定されないが、例えば、180℃以上が好ましく、190℃以上がより好ましく、200℃以上がさらに好ましい。上記ガラス転移温度の上限値は、特に限定されないが、例えば、250℃以下とすることができる。かかる熱伝導性シートの硬化体のガラス転移温度の測定方法としては、例えば、まず、得られた熱伝導性シートを180℃、1時間の条件により硬化することにより、熱伝導性シートの硬化体を得る。次いで、得られた硬化体のガラス転移温度(Tg)を、DMA(動的粘弾性測定)により測定する。   In this embodiment, the glass transition temperature of the cured product obtained by heat-treating the resin composition for a heat conductive sheet at 180 ° C. for 1 hour is not particularly limited, but is preferably 180 ° C. or higher, for example, 190 ° C. The above is more preferable, and 200 ° C. or higher is even more preferable. Although the upper limit of the said glass transition temperature is not specifically limited, For example, it can be 250 degrees C or less. As a method for measuring the glass transition temperature of the cured body of the thermally conductive sheet, for example, first, the cured body of the thermally conductive sheet is obtained by curing the obtained thermally conductive sheet at 180 ° C. for 1 hour. Get. Next, the glass transition temperature (Tg) of the obtained cured product is measured by DMA (dynamic viscoelasticity measurement).

次に、本実施形態に係る半導体装置について説明する。
図1は、本実施形態に係る半導体装置100の模式的な断面図である。なお、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。
Next, the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device 100 according to this embodiment. In the following, in order to simplify the description, the positional relationship (vertical relationship or the like) of each component of the semiconductor device 100 may be described as the relationship shown in each drawing. However, the positional relationship in this description is independent of the positional relationship when the semiconductor device 100 is used or manufactured.

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に貼り付けられた絶縁性の熱伝導性シート140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。熱伝導性シート140としては、上述した本実施形態に係る熱伝導性シートを用いることができる。   The semiconductor device 100 according to the present embodiment is attached to the heat sink 130, the semiconductor chip 110 provided on the first surface 131 side of the heat sink 130, and the second surface 132 opposite to the first surface 131 of the heat sink 130. The insulating heat conductive sheet 140 and the sealing resin 180 that seals the semiconductor chip 110 and the heat sink 130 are provided. As the heat conductive sheet 140, the heat conductive sheet according to the present embodiment described above can be used.

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。   The semiconductor device 100 includes, for example, a conductive layer 120, a metal layer 150, a lead 160, and a wire (metal wiring) 170 in addition to the above configuration.

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に対して電気的に接続されている。   An electrode pattern (not shown) is formed on the upper surface 111 of the semiconductor chip 110, and a conductive pattern (not shown) is formed on the lower surface 112 of the semiconductor chip 110. The lower surface 112 of the semiconductor chip 110 is fixed to the first surface 131 of the heat sink 130 via a conductive layer 120 such as silver paste. The electrode pattern on the upper surface 111 of the semiconductor chip 110 is electrically connected to the electrode 161 of the lead 160 via the wire 170.

ヒートシンク130は、金属により構成されている。   The heat sink 130 is made of metal.

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。   In addition to the semiconductor chip 110 and the heat sink 130, the sealing resin 180 seals the wires 170, the conductive layer 120, and part of the leads 160 inside. Another part of each lead 160 protrudes from the side surface of the sealing resin 180 to the outside of the sealing resin 180. In the present embodiment, for example, the lower surface 182 of the sealing resin 180 and the second surface 132 of the heat sink 130 are located on the same plane.

熱伝導性シート140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の周囲において熱伝導性シート140のヒートシンク130側の面(上面141)に接している。   The upper surface 141 of the heat conductive sheet 140 is attached to the second surface 132 of the heat sink 130 and the lower surface 182 of the sealing resin 180. That is, the sealing resin 180 is in contact with the surface (upper surface 141) of the heat conductive sheet 140 on the heat sink 130 side around the heat sink 130.

熱伝導性シート140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、熱伝導性シート140におけるヒートシンク130側とは反対側の面(下面142)に対して固着されている。   The upper surface 151 of the metal layer 150 is fixed to the lower surface 142 of the heat conductive sheet 140. That is, one surface (upper surface 151) of the metal layer 150 is fixed to a surface (lower surface 142) opposite to the heat sink 130 side in the heat conductive sheet 140.

平面視において、金属層150の上面151の外形線と、熱伝導性シート140におけるヒートシンク130側とは反対側の面(下面142)の外形線と、が重なっていることが好ましい。   In plan view, the outline of the upper surface 151 of the metal layer 150 and the outline of the surface (lower surface 142) on the opposite side of the heat conductive sheet 140 from the heat sink 130 side preferably overlap.

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、熱伝導性シート140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、熱伝導性シート140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。   Further, the entire surface of the metal layer 150 opposite to the one surface (upper surface 151) (lower surface 152) is exposed from the sealing resin 180. In the case of the present embodiment, as described above, the heat conductive sheet 140 has the upper surface 141 attached to the second surface 132 of the heat sink 130 and the lower surface 182 of the sealing resin 180, so The adhesive sheet 140 is exposed outside the sealing resin 180 except for its upper surface 141. The entire metal layer 150 is exposed outside the sealing resin 180.

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。   In addition, the 2nd surface 132 and the 1st surface 131 of the heat sink 130 are each formed flat, for example.

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、10mm×10mm以上100mm×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。   Although the mounting floor area of the semiconductor device 100 is not particularly limited, as an example, the mounting floor area may be 10 mm × 10 mm or more and 100 mm × 100 mm or less. Here, the mounting floor area of the semiconductor device 100 is the area of the lower surface 152 of the metal layer 150.

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いる。   Further, the number of semiconductor chips 110 mounted on one heat sink 130 is not particularly limited. There may be one or more. For example, it may be 3 or more (6 etc.). That is, as an example, three or more semiconductor chips 110 are provided on the first surface 131 side of one heat sink 130, and the sealing resin 180 collectively seals these three or more semiconductor chips 110.

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。   The semiconductor device 100 is, for example, a power semiconductor device. The semiconductor device 100 includes, for example, 2 in 1 in which two semiconductor chips 110 are sealed in a sealing resin 180, 6 in 1 in which six semiconductor chips 110 are sealed in a sealing resin 180, or a sealing resin 180. A 7-in-1 configuration in which seven semiconductor chips 110 are sealed can be employed.

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。
Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device 100 according to the present embodiment will be described.
First, the heat sink 130 and the semiconductor chip 110 are prepared, and the lower surface 112 of the semiconductor chip 110 is fixed to the first surface 131 of the heat sink 130 via the conductive layer 120 such as silver paste. Next, a lead frame (not shown) including the lead 160 is prepared, and the electrode pattern on the upper surface of the semiconductor chip 110 and the electrode 161 of the lead 160 are electrically connected to each other through the wire 170. Next, the semiconductor chip 110, the conductive layer 120, the heat sink 130, the wire 170, and a part of the lead 160 are collectively sealed with a sealing resin 180.

次に、熱伝導性シート140を準備し、この熱伝導性シート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、熱伝導性シート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。なお、熱伝導性シート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、予め熱伝導性シート140の下面142に金属層150を固着しておいても良い。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1に示すような構造の半導体装置100が得られる。   Next, the heat conductive sheet 140 is prepared, and the upper surface 141 of the heat conductive sheet 140 is attached to the second surface 132 of the heat sink 130 and the lower surface 182 of the sealing resin 180. Furthermore, one surface (upper surface 151) of the metal layer 150 is fixed to the surface (lower surface 142) on the opposite side of the heat conductive sheet 140 from the heat sink 130 side. Note that the metal layer 150 may be fixed to the lower surface 142 of the heat conductive sheet 140 in advance before the heat conductive sheet 140 is attached to the heat sink 130 and the sealing resin 180. Next, each lead 160 is cut from a frame (not shown) of the lead frame. Thus, the semiconductor device 100 having the structure as shown in FIG. 1 is obtained.

図2は、本実施形態に係る半導体装置100の変形例を示す模式的な断面図である。本変形例に係る半導体装置100は、以下に説明する点で、図1に示す半導体装置100と相違し、その他の点では図1に示す半導体装置100と同様に構成されている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the semiconductor device 100 according to the present embodiment. The semiconductor device 100 according to this modification is different from the semiconductor device 100 shown in FIG. 1 in the points described below, and is otherwise configured in the same manner as the semiconductor device 100 shown in FIG.

本変形例の場合、熱伝導性シート140は、封止樹脂180内に封止されている。また、金属層150も、その下面152を除き、封止樹脂180内に封止されている。そして、金属層150の下面152と、封止樹脂180の下面182とが互いに同一平面上に位置している。   In the case of this modification, the heat conductive sheet 140 is sealed in the sealing resin 180. The metal layer 150 is also sealed in the sealing resin 180 except for the lower surface 152 thereof. The lower surface 152 of the metal layer 150 and the lower surface 182 of the sealing resin 180 are located on the same plane.

図2には、ヒートシンク130の第1面131に少なくとも2つ以上の半導体チップ110が搭載されている例が示されている。これら半導体チップ110の上面111の電極パターンどうしが、ワイヤを介して相互に電気的に接続されている。第1面131には、例えば、合計6つの半導体チップ110が搭載されている。すなわち、例えば、2つずつの半導体チップ110が、図2の奥行き方向において3列に配置されている。
なお、本実施形態において、ヒートシンク130は、ディプレスされたリード、または放熱板であってもよい。
FIG. 2 shows an example in which at least two or more semiconductor chips 110 are mounted on the first surface 131 of the heat sink 130. The electrode patterns on the upper surface 111 of the semiconductor chip 110 are electrically connected to each other through wires. For example, a total of six semiconductor chips 110 are mounted on the first surface 131. That is, for example, two semiconductor chips 110 are arranged in three rows in the depth direction of FIG.
In the present embodiment, the heat sink 130 may be a depressed lead or a heat sink.

次に、本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

(凝集窒化ホウ素の作製)
ホウ酸メラミンと鱗片状窒化ホウ素粉末を混合して得られた混合物を、ポリアクリル酸アンモニウム水溶液へ添加し、2時間混合して噴霧用スラリーを調製した。次いで、このスラリーを噴霧造粒機に供給し、アトマイザーの回転数15000rpm、温度200℃、スラリー供給量5ml/minの条件で噴霧することにより、複合粒子を作製した。次いで、得られた複合粒子を、窒素雰囲気下、2000℃の条件で焼成することにより、凝集窒化ホウ素を得た。
(Production of aggregated boron nitride)
A mixture obtained by mixing melamine borate and scaly boron nitride powder was added to an aqueous solution of ammonium polyacrylate and mixed for 2 hours to prepare a slurry for spraying. Subsequently, this slurry was supplied to a spray granulator and sprayed under the conditions of an atomizer rotation speed of 15000 rpm, a temperature of 200 ° C., and a slurry supply amount of 5 ml / min, thereby producing composite particles. Next, the obtained composite particles were baked under a nitrogen atmosphere at 2000 ° C. to obtain aggregated boron nitride.

(熱伝導性シートの作製)
実施例1〜5および比較例1について、以下のように熱伝導性シートを作製した。
まず、表1に示す配合に従い、熱硬化性樹脂と、硬化剤と、を溶媒であるMEK(メチルエチルケトン)に添加し、これを撹拌して熱硬化性樹脂組成物の溶液を得た。次いで、この溶液に充填材を入れて予備混合した後、自転公転真空攪拌機にてせん断することなく混練して、凝集窒化ホウ素の形状を崩さずに、脱泡かつ充填材を均一に分散させた熱伝導性シート用樹脂組成物を得た。次いで、得られた樹脂組成物を、銅箔上にドクターブレード法を用いて塗布した後、これを100℃、30分間の熱処理により乾燥し、膜厚が300μmであるBステージ状の樹脂シートを作製した。次いで、得られた樹脂シートを二本のロール間に通して圧縮することにより、樹脂シート内の気泡を除去した。これにより、膜厚が100μmである熱伝導性シートを得た。
なお、表1中における各成分の詳細は下記のとおりである。
(Preparation of thermal conductive sheet)
About Examples 1-5 and the comparative example 1, the heat conductive sheet was produced as follows.
First, according to the composition shown in Table 1, a thermosetting resin and a curing agent were added to MEK (methyl ethyl ketone) as a solvent, and this was stirred to obtain a solution of a thermosetting resin composition. Next, after the filler was put into this solution and premixed, the mixture was kneaded without being sheared by a rotating and rotating vacuum stirrer, and defoamed and the filler was uniformly dispersed without breaking the shape of the aggregated boron nitride. A resin composition for a heat conductive sheet was obtained. Next, the obtained resin composition was applied onto a copper foil using a doctor blade method, and then dried by a heat treatment at 100 ° C. for 30 minutes to obtain a B-stage resin sheet having a film thickness of 300 μm. Produced. Next, the obtained resin sheet was compressed by passing between two rolls to remove bubbles in the resin sheet. Thereby, the heat conductive sheet whose film thickness is 100 micrometers was obtained.
The details of each component in Table 1 are as follows.

(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂1:ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(HP−7200、DIC(株)製)
エポキシ樹脂2:ビフェニル型エポキシ樹脂(YL6121、三菱化学(株)製)
エポキシ樹脂3: ナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂(NC−7000、日本化薬(株)製)
エポキシ樹脂4:ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂(YX−4000、三菱化学(株)製)
エポキシ樹脂5:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(JER828、三菱化学(株)製)
(シアネート樹脂)
シアネート樹脂1:フェノールノボラック型シアネート樹脂(PT−30、ロンザジャパン(株)製))
(Epoxy resin)
Epoxy resin 1: dicyclopentadiene type epoxy resin (HP-7200, manufactured by DIC Corporation)
Epoxy resin 2: biphenyl type epoxy resin (YL6121, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Epoxy resin 3: Epoxy resin having naphthalene aralkyl skeleton (NC-7000, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
Epoxy resin 4: Epoxy resin having a biphenyl skeleton (YX-4000, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Epoxy resin 5: bisphenol A type epoxy resin (JER828, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
(Cyanate resin)
Cyanate resin 1: phenol novolac-type cyanate resin (PT-30, manufactured by Lonza Japan Co., Ltd.))

(硬化剤)
(硬化触媒C−1)
硬化触媒1:2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(2PHZ−PW、四国化成工業(株)製)
硬化触媒2:トリフェニルホスフィン(北興化学工業(株)製)
(フェノール系硬化剤C−2)
硬化剤1:トリスフェノールメタン型ノボラック樹脂(MEH−7500、明和化成(株)製)
(Curing agent)
(Curing catalyst C-1)
Curing catalyst 1: 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole (2PHZ-PW, manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.)
Curing catalyst 2: Triphenylphosphine (made by Hokuko Chemical Co., Ltd.)
(Phenolic curing agent C-2)
Curing agent 1: Trisphenol methane type novolak resin (MEH-7500, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.)

(充填材)
上記作製例により作製された凝集窒化ホウ素
(Filler)
Agglomerated boron nitride produced by the above production example

(Tg(ガラス転移温度)の測定)
実施例1〜5および比較例1のそれぞれについて、熱伝導性シートの硬化体のガラス転移温度を次のように測定した。まず、得られた熱伝導性シートを180℃、1時間の条件により硬化することにより、熱伝導性シートの硬化体を得た。次いで、得られた硬化体のガラス転移温度(Tg)を、DMA(動的粘弾性測定)により測定した。表1中におけるガラス転移温度の単位は、℃である。
(Measurement of Tg (glass transition temperature))
About each of Examples 1-5 and the comparative example 1, the glass transition temperature of the hardening body of a heat conductive sheet was measured as follows. First, the obtained heat conductive sheet was cured at 180 ° C. for 1 hour to obtain a cured body of the heat conductive sheet. Next, the glass transition temperature (Tg) of the obtained cured product was measured by DMA (dynamic viscoelasticity measurement). The unit of glass transition temperature in Table 1 is ° C.

(熱伝導率λおよびλ、ならびに高温保管安定率Qの測定)
実施例1〜5および比較例1のそれぞれについて、熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Qを次のように測定した。まず、得られた熱伝導性シートを180℃、1時間の条件により硬化することにより、熱伝導性シートの硬化体を得た。次いで、この硬化体について、以下の手順(a)〜(d)を順に行い、高温保管安定率Qを測定した。
(a)上記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλとする
(b)上記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(c)手順(b)による保管後の上記硬化体の厚み方向における熱抵抗値を測定し、得られた測定値をλとする
(d)Q=λ/λを算出する
なお、熱伝導性シートの硬化体の熱伝導率λおよび熱伝導率λは、25℃において測定した値である。また、熱伝導性シートの硬化体の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法を用いて測定した。表1中におけるλとλの単位は、W/m・Kである。
(Measurement of thermal conductivity λ 0 and λ 1 and high-temperature storage stability Q 1 )
For each of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were measured high-temperature storage stability rate to Q 1 thermally conductive sheet cured product, as follows. First, the obtained heat conductive sheet was cured at 180 ° C. for 1 hour to obtain a cured body of the heat conductive sheet. Then, this cured product, do the following procedure (a) ~ (d) in order to measure the high-temperature storage stability rate Q 1.
(A) The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body is measured, and the obtained measured value is λ 0. (b) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours. (C) Procedure (b) ) To measure the thermal resistance value in the thickness direction of the cured body after storage, and the obtained measurement value is λ 1 (d) Q 1 = λ 1 / λ 0 is calculated. The thermal conductivity λ 0 and the thermal conductivity λ 1 of the cured body are values measured at 25 ° C. The thermal conductivity of the cured body of the heat conductive sheet was measured using a laser flash method. The unit of λ 0 and λ 1 in Table 1 is W / m · K.

(貯蔵弾性率E'およびE'、ならびに高温保管安定率Qの測定)
実施例1〜5および比較例1のそれぞれについて、熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Qを次のように測定した。まず、得られた熱伝導性シートを180℃、1時間の条件により硬化することにより、熱伝導性シートの硬化体を得た。次いで、この硬化体について、以下の手順(e)〜(h)を順に行い、高温保管安定率Qを測定した。
(e)上記硬化体の25℃における貯蔵弾性率を測定し、得られた測定値をE'とする
(f)上記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(g)手順(f)による保管後の上記硬化体の25℃における貯蔵弾性率を測定し、得られた測定値をE'とする
(h)Q=E'/E'を算出する
なお、熱伝導性シートの硬化体の貯蔵弾性率は、DMA(動的粘弾性測定)により測定した。表1中におけるE'とE'の単位は、GPaである。
(Measurement of storage elastic modulus E ′ 0 and E ′ 1 and high temperature storage stability Q 2 )
For each of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were measured high-temperature storage stability rate Q 2 of the thermally conductive sheet cured product, as follows. First, the obtained heat conductive sheet was cured at 180 ° C. for 1 hour to obtain a cured body of the heat conductive sheet. Then, this cured product, do the following procedure (e) ~ (h) in order to measure the high-temperature storage stability rate Q 2.
(E) The storage elastic modulus at 25 ° C. of the cured body is measured, and the obtained measured value is defined as E ′ 0. (f) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours (g) Procedure ( The storage elastic modulus at 25 ° C. of the cured product after storage according to f) is measured, and the measured value obtained is defined as E ′ 1 (h) Q 2 = E ′ 1 / E ′ 0 is calculated. The storage elastic modulus of the cured body of the conductive sheet was measured by DMA (dynamic viscoelasticity measurement). The unit of E ′ 0 and E ′ 1 in Table 1 is GPa.

(損失弾性率E''およびE''、ならびに高温保管安定率Q
実施例1〜5および比較例1のそれぞれについて、熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Qを次のように測定した。まず、得られた熱伝導性シートを180℃、1時間の条件により硬化することにより、熱伝導性シートの硬化体を得た。次いで、この硬化体について、以下の手順(i)〜(l)を順に行い、高温保管安定率Qを測定した。
(i)上記硬化体の25℃における損失弾性率を測定し、得られた測定値をE''とする
(j)上記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(k)手順(j)による保管後の上記硬化体の25℃における損失弾性率を測定し、得られた測定値をE''とする
(l)Q=E''/E''を算出する
なお、熱伝導性シートの硬化体の損失弾性率は、DMA(動的粘弾性測定)により測定した。表1中におけるE''とE''の単位は、GPaである。
(Loss elastic modulus E ″ 0 and E ″ 1 , and high-temperature storage stability Q 3 )
For each of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were measured high-temperature storage stability rate Q 3 of the thermal conductive sheet cured product, as follows. First, the obtained heat conductive sheet was cured at 180 ° C. for 1 hour to obtain a cured body of the heat conductive sheet. Then, this cured product, do the following procedure (i) ~ (l) in order to measure the high-temperature storage stability rate Q 3.
(I) The loss elastic modulus at 25 ° C. of the cured body is measured, and the obtained measured value is set to E ″ 0. (j) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours (k) Procedure The loss elastic modulus at 25 ° C. of the cured product after storage according to (j) is measured, and the obtained measured value is defined as E ″ 1 (l) Q 3 = E ″ 1 / E ″ 0 is calculated. However, the loss elastic modulus of the cured body of the heat conductive sheet was measured by DMA (dynamic viscoelasticity measurement). E '' 0 and E '' 1 of the unit in the Table 1 is GPa.

(高温環境下における安定性評価)
実施例1〜5および比較例1のそれぞれについて、半導体パッケージの高温環境下における安定性を次のように評価した。まず、熱伝導性シートの硬化体を用いて得られた半導体パッケージを、サンプルとして300個用意した。次いで、各サンプルを200℃の環境下で24時間保管した。次いで、保管後におけるサンプルの故障率を算出した。ここでは、故障率が1%未満であるものを◎、1%以上3%未満であるものを○、3%以上であるものを×として、高温環境下における安定性の評価を行った。
(Stability evaluation under high temperature environment)
For each of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, the stability of the semiconductor package in a high temperature environment was evaluated as follows. First, 300 semiconductor packages obtained using a cured body of a heat conductive sheet were prepared as samples. Each sample was then stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours. Next, the failure rate of the sample after storage was calculated. Here, the failure rate of less than 1% was evaluated as ◎, the case where the failure rate was 1% or more and less than 3% was given as ◯, and the case where it was 3% or more as x.

Figure 2016002892
Figure 2016002892

この出願は、2014年7月3日に出願された日本出願特願2014−138076号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。   This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2014-138076 for which it applied on July 3, 2014, and takes in those the indications of all here.

Claims (10)

熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に分散された充填材と、を含む熱伝導性シートであって、以下の手順(a)〜(d)により測定される前記熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Qが、0.7以上1.0以下である熱伝導性シート。
(a)前記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλとする
(b)前記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(c)手順(b)による保管後の前記硬化体の厚み方向における熱伝導率を測定し、得られた測定値をλとする
(d)Q=λ/λを算出する
A heat conductive sheet comprising a thermosetting resin and a filler dispersed in the thermosetting resin, wherein the heat conductive sheet is measured by the following procedures (a) to (d). high-temperature storage stability rate Q 1 is the heat conductive sheet is 0.7 to 1.0 of the cured product.
(A) The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body is measured, and the obtained measured value is set to λ 0. (b) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours. (C) Procedure (b) ), The thermal conductivity in the thickness direction of the cured body after storage is measured, and the obtained measured value is λ 1 (d) Q 1 = λ 1 / λ 0 is calculated.
請求項1に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記硬化体について、以下の手順(e)〜(h)により測定される前記熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Qが、0.7以上1.0以下である熱伝導性シート。
(e)前記硬化体の25℃における貯蔵弾性率を測定し、得られた測定値をE'とする
(f)前記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(g)手順(f)による保管後の前記硬化体の25℃における貯蔵弾性率を測定し、得られた測定値をE'とする
(h)Q=E'/E'を算出する
In the heat conductive sheet according to claim 1,
For the cured product, the following steps (e) ~ high temperature storage stability rate Q 2 of the thermally conductive sheet cured product as determined by (h), the thermally conductive sheet is 0.7 to 1.0 .
(E) The storage elastic modulus at 25 ° C. of the cured body is measured, and the obtained measured value is defined as E ′ 0. (f) The cured body is stored in an environment of 200 ° C. for 24 hours (g) Procedure ( The storage elastic modulus at 25 ° C. of the cured body after storage according to f) is measured, and the measured value obtained is defined as E ′ 1 (h) Q 2 = E ′ 1 / E ′ 0 is calculated.
請求項1または2に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記硬化体について、以下の手順(i)〜(l)により測定される前記熱伝導性シートの硬化体の高温保管安定率Qが、0.7以上1.0以下である熱伝導性シート。
(i)前記硬化体の25℃における損失弾性率を測定し、得られた測定値をE''とする
(j)前記硬化体を200℃の環境下で24時間保管する
(k)手順(j)による保管後の前記硬化体の25℃における損失弾性率を測定し、得られた測定値をE''とする
(l)Q=E''/E''を算出する
In the heat conductive sheet of Claim 1 or 2,
For the cured product, the following steps (i) ~ (l) high temperature storage stability rate Q 3 of the thermally conductive sheet cured product as determined by the heat conductive sheet is 0.7 to 1.0 .
(I) The loss elastic modulus at 25 ° C. of the cured body is measured, and the obtained measured value is set to E ″ 0. (j) The cured body is stored for 24 hours in an environment of 200 ° C. (k) Procedure The loss elastic modulus at 25 ° C. of the cured body after storage according to (j) is measured, and the obtained measured value is defined as E ″ 1 (l) Q 3 = E ″ 1 / E ″ 0 is calculated. Do
請求項1〜3いずれか一項に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記充填材は、鱗片状窒化ホウ素を凝集させることにより形成される二次粒子を含む熱伝導性シート。
In the heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-3,
The filler is a thermally conductive sheet containing secondary particles formed by agglomerating scaly boron nitride.
請求項1〜4いずれか一項に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記硬化体のλが8.0W/m・K以上である、熱伝導性シート。
In the heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-4,
The heat conductive sheet whose lambda 0 of the said hardening body is 8.0 W / m * K or more.
請求項1〜5いずれか一項に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記熱伝導性シート全体に対する前記充填材の含有量が、65質量%以上90質量%以下である熱伝導性シート。
In the heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-5,
The heat conductive sheet whose content of the said filler with respect to the said whole heat conductive sheet is 65 to 90 mass%.
請求項1〜6いずれか一項に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記熱伝導性シートの膜厚が、50μm以上500μm以下である熱伝導性シート。
In the heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-6,
The heat conductive sheet whose film thickness of the said heat conductive sheet is 50 micrometers or more and 500 micrometers or less.
請求項1〜7いずれか一項に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂および/またはシアネート樹脂を含む熱伝導性シート。
In the heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-7,
The heat conductive sheet in which the said thermosetting resin contains an epoxy resin and / or cyanate resin.
請求項1〜8いずれか一項に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記熱伝導性シートに対して、180℃で1時間熱処理して得られる硬化体のガラス転移温度が180℃以上250℃以下である熱伝導性シート。
In the heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-8,
The heat conductive sheet whose glass transition temperature of the hardening body obtained by heat-processing with respect to the said heat conductive sheet at 180 degreeC for 1 hour is 180 degreeC or more and 250 degrees C or less.
熱伝導材と、
前記熱伝導材の一方の面に接合した半導体チップと、
前記熱伝導材の前記一方の面と反対側の面に接合した金属部材と、
前記熱伝導材、前記半導体チップおよび前記金属部材を封止する封止材と、
を備え、
前記熱伝導材が、請求項1〜9いずれか一項に記載の熱伝導性シートにより形成された半導体装置。
A heat conductive material;
A semiconductor chip bonded to one surface of the heat conducting material;
A metal member joined to a surface opposite to the one surface of the heat conducting material;
A sealing material for sealing the heat conductive material, the semiconductor chip and the metal member;
With
The semiconductor device with which the said heat conductive material was formed with the heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-9.
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