樹脂組合物、樹脂片、樹脂片固化物、樹脂片結(jié)構(gòu)體、樹脂片結(jié)構(gòu)體固化物、樹脂片結(jié)構(gòu)體 ...的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及樹脂組合物、樹脂片、樹脂片固化物、樹脂片結(jié)構(gòu)體、樹脂片結(jié)構(gòu)體固 化物、樹脂片結(jié)構(gòu)體固化物的制造方法、半導體裝置、及L邸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著使用半導體的電子機器的小型化、大容量化、高性能化等的進行，來自高密度 安裝而成的半導體的發(fā)熱量日益增加。例如，為了電腦的中央處理器及控制電動車的馬達 所使用的半導體裝置的穩(wěn)定運作，散熱用的散熱器或散熱罐片已變得不可或缺，作為結(jié)合 半導體裝置與散熱器等的構(gòu)件，要求可兼顧絕緣性與導熱性的原料。
[0003] 另外，一般而言，在安裝半導體裝置等的印刷基板等所使用的絕緣材料中，已廣泛 使用有機材料。運些有機材料的絕緣性高，但是其導熱性低，對于半導體裝置等的散熱并無 太大幫助。另一方面，為了半導體裝置等的散熱，而有時使用無機陶瓷等無機材料。雖然運 些無機材料的導熱性高，但是其絕緣性與有機材料相比難W稱為充分，需要兼顧絕緣性與 導熱性的材料。
[0004] 關(guān)于上述情況，對被稱為填料的高導熱性的無機填充劑與樹脂復合而成的材料進 行了各種研究。例如，已知一種環(huán)氧樹脂組合物，其烙融粘度低且可高填充密度地將進行填 充（例如，參照日本特開2001-055425號公報）。另外，已知一種樹脂固化物，其由一般的雙 酪A型環(huán)氧樹脂與氧化侶填料的復合體系構(gòu)成，且在采用氣閃光法時，可達3. 8W/mK的導熱 率，在采用溫度波熱分析法時，則可達4. 5W/mK的導熱率（例如，參照日本特開2008-013759 號公報）。同樣地，已知一種樹脂固化物，其由特殊的環(huán)氧樹脂、胺系固化劑及氧化侶填料的 復合體系構(gòu)成，且在采用氣閃光法時，可達9. 4W/mK的導熱率，在采用溫度波熱分析法時， 則可達10. 4W/mK的導熱率（例如，參照日本特開2008-013759號公報）。 陽0化]此外，作為導熱性優(yōu)異的熱固化性樹脂固化物，已公開一種導熱性樹脂組合物的 樹脂固化物，其含有：氮化棚、及環(huán)氧樹脂、胺系固化劑、固化催化劑等聚合物成分，且在采 用溫度波熱分析法時，可達6W/mK~llW/mK的導熱率（例如，參照日本特開2008-189818 號公報）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的問題
[0007] 但是，利用日本特開2001-055425號公報、日本特開2008-013759號公報及日本特 開2008-189818號公報中所述的樹脂固化物，難W高水準地兼顧導熱性、及與被粘體之間 的粘接強度。尤其是，若使用酪化合物來作為固化劑，則樹脂組合物的粘度會有變高的傾 向，因此，為了獲得與被粘體之間的充足的粘接強度，有時需要提高固化時的壓制壓力。
[0008] 本發(fā)明的課題在于，提供一種樹脂片固化物，其導熱性、及與被粘體之間的粘接強 度運兩方面都優(yōu)異；并且提供能夠形成該樹脂片固化物的樹脂片及樹脂組合物。另外，本發(fā) 明的課題在于，提供使用上述樹脂片而構(gòu)成的樹脂片結(jié)構(gòu)體、樹脂片結(jié)構(gòu)體固化物、樹脂片 結(jié)構(gòu)體固化物的制造方法、半導體裝置及L邸裝置。
[0009] 用于解決問題的方法
[0010] 用于解決上述問題的具體手段如下。
[0011] < 1 >. 一種樹脂組合物，其包含： 陽〇1引環(huán)氧樹脂單體；
[0013] 酪醒樹脂，其包含具有下述通式（I)所表示的結(jié)構(gòu)單元的化合物；W及，
[0014] 填料；
[0015] 所述填料在使用激光衍射法所測定的粒徑分布中，至少具有4個波峰，且所述波 峰存在于0. 01μmW上且小于1μm、1μmW上且小于10μm、10μmW上且50μmW下、及 20μmW上且100μmW下的各范圍內(nèi)，其中，存在于10μmW上且50μmW下的范圍內(nèi)的波 峰含有氧化侶粒子，存在于20μmW上且100μmW下的范圍內(nèi)的波峰含有氮化棚粒子，
[0016] [化U
[0017]
[0018] 通式（1)中，Ri表示烷基、芳基或芳烷基；R2及R3分別獨立地表示氨原子、烷基、芳 基或芳烷基；m表示0~2的數(shù)，η表示1~7的數(shù)；m為2時，2個Ri可W相同，也可W不 同。
[0019] < 2 >. -種樹脂組合物，其包含：
[0020] 環(huán)氧樹脂單體；
[0021] 酪醒樹脂，其包含具有下述通式（I)所表示的結(jié)構(gòu)單元的化合物；W及， 陽02引填料；
[0023] 所述填料包含：
[0024] 第一填料，其體積平均粒徑為0. 01μmW上且小于1μm;
[0025] 第二填料，其體積平均粒徑為1μmW上且小于10μm;
[0026] 第Ξ填料，其體積平均粒徑為10μmW上且50μmW下，并含有氧化侶粒子；W及，
[0027] 第四填料，其體積平均粒徑為20μmW上且100μmW下，并含有氮化棚粒子。 陽02引[化引
[0029]
[0030] 通式（1)中，Ri表示烷基、芳基或芳烷基；R2及R3分別獨立地表示氨原子、烷基、芳 基或芳烷基；m表示0~2的數(shù)，η表示1~7的數(shù)；m為2時，2個Ri可W相同，也可W不 同。
[0031] < 3 >.根據(jù)上述< 2 >所述的樹脂組合物，其中，在所述填料的總體積中，所述 第=填料及所述第四填料的總含有率為60體積^上％且98體積％W下。 陽0巧 < 4 >.根據(jù)上述< 2 >或< 3 >所述的樹脂組合物，其中，所述第四填料的含量 相對于所述第Ξ填料的含量的體積比為0. 1W上且5W下。
[003引 < 5 >.根據(jù)上述< 1 >~< 4 >中任一項所述的樹脂組合物，其中，在所述填料 的總體積中，所述氮化棚粒子的含有率為30體積％W上且90體積％W下。
[0034] < 6 >.根據(jù)上述< 1 >~< 5 >中任一項所述的樹脂組合物，其中，所述酪醒樹 脂包含構(gòu)成酪醒樹脂的酪化合物，且該酪化合物的含有率為5質(zhì)量％W上且50質(zhì)量％W下。
[00對 < 7 >.根據(jù)上述< 1 >~< 6 >中任一項所述的樹脂組合物，其中，所述酪醒樹 脂還含有具有下述通式（II)所表示的結(jié)構(gòu)單元的化合物。
[0036] [化引
[0037]
陽03引通式（Π)中，η康示1~10的數(shù)。
[0039] < 8 > . -種樹脂化其為< 1 >~< 7 >中任一項所述的樹脂組合物的片狀成 形物，且平均厚度為40μmW上且250μmW下。
[0040] < 9 > .根據(jù)上述< 8 >所述的樹脂片，其為第一樹脂層和第二樹脂層的重疊體，
[0041] 所述第一樹脂層由< 1 >~< 7 >中任一項所述的樹脂組合物所形成，所述第二 樹脂層由<1 >~< 7 >中任一項所述的樹脂組合物所形成。
[0042] < 10 >.根據(jù)上述< 9 >所述的樹脂片，其在所述重疊體的一面上還具有金屬 錐，且在另一面上還具有保護薄膜。
[0043] < 11 > . 一種樹脂片固化物，其為上述< 8 >~< 10 >中任一項所述的樹脂片 的熱處理物。 W44] < 12 > . -種樹脂片結(jié)構(gòu)體，其具有： W45] 上述< 8 >或< 9 >所述的樹脂片；W及，
[0046] 金屬板或散熱板，其被配置于所述樹脂片的至少一面上。
[0047] < 13 >. -種樹脂片結(jié)構(gòu)體固化物，其為上述< 12 >所述的樹脂片結(jié)構(gòu)體的熱 處理物。
[0048] < 14 > . 一種樹脂片結(jié)構(gòu)體固化物的制造方法，其具有下述工序：
[0049] 在上述< 8 >或< 9 >所述的樹脂片的至少一面上配置金屬板或散熱板，而獲得 樹脂片結(jié)構(gòu)體的工序；W及，
[0050] 對所述樹脂片結(jié)構(gòu)體供熱，而使所述樹脂片固化的工序。
[0051] < 15 >. -種半導體裝置，其具備： 陽05引半導體元件；化及，
[0053] 上述< 11 >所述的樹脂片固化物，其被配置于所述半導體元件上。
[0054] < 16 >. -種LED裝置，其依次具有LED元件、上述< 11 >所述的樹脂片固化物 W及基板。 陽化引發(fā)明的效果
[0056] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種樹脂片固化物，其導熱性、及與被粘體之間的粘接強度 運兩方面都優(yōu)異；并且能夠提供可形成該樹脂片固化物樹脂片及樹脂組合物。另外，根據(jù)本 發(fā)明，能夠提供使用上述樹脂片而構(gòu)成的樹脂片結(jié)構(gòu)體、樹脂片結(jié)構(gòu)體固化物、樹脂片結(jié)構(gòu) 體固化物的制造方法、半導體裝置及L邸裝置。
【附圖說明】
[0057] 圖1是表示本發(fā)明的樹脂片固化物中的填料分布的一例的概略剖面圖。
[005引圖2是表示比較的樹脂片固化物中的填料分布的一例的概略剖面圖。
[0059] 圖3是表示比較的樹脂片固化物中的填料分布的另一例的概略剖面圖。
[0060] 圖4是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的功率半導體裝置的構(gòu)成的一例 的概略剖面圖。
[0061] 圖5是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的功率半導體裝置的構(gòu)成的一例 的概略剖面圖。
[0062] 圖6是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的功率半導體裝置的構(gòu)成的一例 的概略剖面圖。
[0063] 圖7是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的功率半導體裝置的構(gòu)成的一例 的概略剖面圖。
[0064] 圖8是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的功率半導體裝置的構(gòu)成的一例 的概略剖面圖。 陽0化]圖9是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的功率半導體裝置的構(gòu)成的一例 的概略剖面圖。
[0066] 圖10是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的LED燈條的構(gòu)成的一例的概略 剖面圖。
[0067] 圖11是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的L邸燈泡的構(gòu)成的一例的概略 剖面圖。
[0068] 圖12是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的L邸燈泡的構(gòu)成的一例的概略 剖面圖。
[0069] 圖13是表示使用本發(fā)明的樹脂片固化物而構(gòu)成的L邸基板的構(gòu)成的一例的概略 剖面圖。
【具體實施方式】
[0070] 本說明書中，"工序"一詞，不僅指獨立的工序，即使是無法與其他工序明確區(qū)別 時，只要能實現(xiàn)該工序所希望的目的，也包含于本用詞中。另外，使用"~"所表示的數(shù)值范 圍，是表示該范圍包含"~"前后所述的數(shù)值，而分別作為最大值及最小值。此外，組合物中 相當于各成分的物質(zhì)存在多個時，只要未特別指明，則組合物中的各成分的含量代表存在 于組合物中的該多個物質(zhì)的合計量。 陽0川 <樹脂組合物>
[0072] 本發(fā)明的第一方式的樹脂組合物，其包含：環(huán)氧樹脂單體；酪醒樹脂，其包含具有 通式（I)所表示的結(jié)構(gòu)單元的化合物；W及填料；上述填料，在使用激光衍射法所測定的 粒徑分布中，至少具有4個波峰，且上述波峰分別存在于0. 01μπιW上且小于1μπι、1μπι W上且小于10μm、10μmw上且50μmw下、及20μmw上且100μmw下的各范圍內(nèi)，其 中，存在于10μmW上且50μmW下的范圍內(nèi)的波峰含有氧化侶粒子，存在于20μmW上且 100μπιW下的范圍內(nèi)的波峰含有氮化棚粒子。上述樹脂組合物可根據(jù)需要還包含其他成 分。
[0073] 另外，本發(fā)明的第二方式的樹脂組合物，其包含：環(huán)氧樹脂單體；酪醒樹脂，其包 含具有通式（I)所表示的結(jié)構(gòu)單元的化合物；W及填料；關(guān)于上述填料，其包含：第一填料， 其體積平均粒徑為0. 01μmW上且小于1μm;第二填料，其體積平均粒徑為1μmW上且小 于10μm;第立填料，其體積平均粒徑為10μmW上且50μmW下，并含有氧化侶粒子；W 及，第四填料，其體積平均粒徑為20μmW上且100μmW下，并含有氮化棚粒子。上述樹脂 組合物，可根據(jù)需要還包含其他成分。 陽074][化" 陽0巧]
[0076] 通式（1)中，Ri表示烷基、芳基或芳烷基。R2及R3分別獨立地表示氨原子、烷基、 芳基或芳烷基。m表示0~2的數(shù)，η表示1~7的數(shù)。m為2時，2個r1可W相同，也可W 不同。
[0077] 包含該構(gòu)成的樹脂組合物的樹脂片，在固化前，對于金屬板及散熱板的粘接性優(yōu) 異。另外，對該樹脂片進行熱處理而實施熱固化，由此可構(gòu)成導熱性及粘接強度優(yōu)異的樹脂 片固化物。例如可參考W下內(nèi)容。
[0078] 可認為：本發(fā)明的第一方式的樹脂組合物，通過組合并包含環(huán)氧樹脂單體和具有 特定結(jié)構(gòu)單元的酪醒樹脂，而在固化前表現(xiàn)出優(yōu)異的粘接性。另外可認為：通過組合環(huán)氧樹 脂單體和具有特定結(jié)構(gòu)單元的酪醒樹脂，從而在固化時維持粘接強度及絕緣性，并且填料 在使用激光衍射法所測定的粒徑分布中，至少具有4個波峰，且上述波峰存在于0. 01μmW 上且小于1μm、1μmW上且小于10μm、10μmW上且50μmW下、及20μmW上且100μm W下的各范圍內(nèi)，其中，存在于10ymW上且50ymW下的范圍內(nèi)的波峰含有氧化侶粒子， 存在于20μπιW上且100μπιW下的范圍內(nèi)的波峰含有氮化棚粒子，由此，在進行熱處理 而實施固化時，通過填料的組合而引起的導熱通路形成效果，從而有效率地形成導熱通路 (詳細如后述），能夠表現(xiàn)出特別優(yōu)異的導熱性。
[0079] 另外，可認為：本發(fā)明的第二方式的樹脂組合物，通過組合并包含環(huán)氧樹脂單體 和具有特定結(jié)構(gòu)單元的酪醒樹脂，而在固化前表現(xiàn)出優(yōu)異的粘接性。另外可認為：通過組 合環(huán)氧樹脂單體和具有特定結(jié)構(gòu)單元的酪醒樹脂，從而在固化時維持粘接強度及絕緣性， 并且在使用激光衍射法所測定的粒徑分布中，包含下述填料：第一填料，其體積平均粒徑為 0. 01μπιW上且小于1μπι;第二填料，其體積平均粒徑為1μπιW上且小于10μπι;第Ξ填 料，其體積平均粒徑為10μmW上且50μmW下，并含有氧化侶粒子；W及第四填料，其體積 平均粒徑為20μmW上且100μmW下，并含有氮化棚粒子；由此，在進行熱處理而實施固化 時，通過填料的組合而引起的導熱通路形成效果，從而更有效率地形成導熱通路，能夠表現(xiàn) 出特別優(yōu)異的導熱性。
[0080] 需要說明的是，第一方式的樹脂組合物中的填料，例如可包含第二方式的樹脂組 合物中的第一填料、第二填料、第Ξ填料及第四填料來構(gòu)成。因此，W下使用第一填料、第二 填料、第Ξ填料及第四填料進一步說明第一方式的樹脂組合物及第二方式的樹脂組合物的 導熱性的表現(xiàn)。
[0081] 氮化棚的莫氏硬度為2,與氧化侶（抓±，莫氏硬度9)、氮化侶（莫氏硬度7)等其 他絕緣性陶瓷相比，其莫氏硬度較低而軟。此外，具有球形或近球狀的粒子形狀的氮化棚成 為初級粒子凝聚而成的形狀，在凝聚粒子內(nèi)部存在有空桐，雖然比烙融的樹脂硬，但凝聚粒 子本身也變得容易變形。
[0082] 因此，在后述的加熱加壓工序、層壓工序及壓制工序時，樹脂片中具有較大粒徑的 氮化棚粒子可變形，從而可通過在其變形時將存在于填料間的樹脂擠壓去除，使填料彼此 容易靠近。例如，體積平均粒徑為10μmW上且50μmW下、且包含氧化侶粒子的第Ξ填料， 若在該第Ξ填料之間存在有包含氮化棚粒子的第四填料，則氮化棚粒子在變形的同時填充 于硬的氧化侶粒子間。由此，可認為容易形成在樹脂片及樹脂片固化物的厚度方向上填料 連續(xù)而接觸的結(jié)構(gòu)（也稱為"導熱通路"），從而提升導熱率。
[0083] 可認為在第一填料與第四填料之間、第二填料與第四填料之間、第Ξ填料與第四 填料之間、第四填料彼此之間等任何粒徑范圍的填料之間都會發(fā)生與上述相同現(xiàn)象。通過 將具有更小粒徑的填料埋填于具有較大粒徑的氮化棚粒子的周圍，可提高填充率，并可加 寬導熱通路，因此，可進一步提升導熱性。
[0084] 需要說明的是，作為導熱性比氮化棚粒子高的填料，已知有氮化侶粒子，但是作為 粒子，氮化侶粒子較硬而較難變形，因此，較難產(chǎn)生導熱通路。因此，可認為氮化侶粒子提升 導熱性的效果比氮化棚粒子小。
[00化]一邊參照附圖，一邊說明運樣的導熱通路形成效果。圖1、圖2及圖3是概念性地 表示樹脂片固化物中的導熱通路的形成狀態(tài)的剖面圖。運些圖為示意性地描繪填料的分布 的圖，為了方便，省略第一填料及第二填料的圖示，僅圖示第Ξ填料1及第四填料2。
[0086] 圖1是表示本發(fā)明的樹脂片固化物20中的導熱通路的形成狀態(tài)的示意剖面圖，該 樹脂片固化物20配置于2個金屬基材10之間。在圖1中，在多個第Ξ填料1之間，第四填 料2沿著第Ξ填料1的形狀進行變形而被配置。第Ξ填料1由于包含硬的氧化侶粒子而不 易變形，但是第四填料2包含較易變形的氮化棚粒子，因此，由第Ξ填料1與沿著第Ξ填料 1的形狀進行變形的第四填料2形成了導熱通路。
[0087] 可W認為，通過在與2個金屬基材10相接而配置的樹脂片固化物20中形成運樣 的導熱通路，從而2個金屬基材10之間的導熱性優(yōu)異，2個金屬基材10借助樹脂片固化物 20牢固地粘接。
[0088] 圖2是表示具有比較的構(gòu)成的樹脂片固化物22中的導熱通路的形成狀態(tài)的示意 剖面圖，該樹脂片固化物22配置于2個金屬基材10之間。樹脂片固化物22不包含第四填 料，而包含第一填料（未圖示）、第二填料（未圖示）及第Ξ填料1。在圖2中，多個第Ξ填 料1隔開地配置。第Ξ填料1由于包含硬的氧化侶粒子而不易變形，多個第Ξ填料1無法 充分相互接觸，而未形成高效的導熱通路。因此，認為未充分獲得2個金屬基材10之間的 導熱性。
[0089] 圖3是表示具有比較的構(gòu)成的樹脂片固化物24中的導熱通路的形成狀態(tài)的示意 剖面圖，該樹脂片固化物24配置于2個金屬基材10之間。樹脂片固化物24不包含第Ξ填 料，而包含第一填料（未圖示），第二填料（未圖示）及第四填料2。圖3中，多個第四填料 2相互大幅變形而接觸。第四填料2包含較易變形的氮化棚粒子，所W在相對于為了粘接而 施加的壓力方向的垂直方向上也發(fā)生變形。因此，為了形成導熱通路，需要施加高的壓力。 另外，為了形成充分的導熱通路，與使用硬的氧化侶粒子的情況相比，需要使樹脂片固化物 24含有較多量的第四填料2。由此可認為，圖3所示的樹脂片固化物24,