(57)【要約】    【課題】硬化阻害の抑制されたエポキシ樹脂組成物を提供すること。    【解決手段】  エポキシ樹脂と、アルミナフィラーと、前記エポキシ樹脂を熱硬化させるためのフェノール系硬化剤と、硬化促進剤とを含むエポキシ樹脂組成物であって、特定の硬化促進剤を含むエポキシ樹脂組成物を提供する。【選択図】  図１
2018070687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂と、アルミナフィラーと、前記エポキシ樹脂を熱硬化させるためのフェノール系硬化剤と、硬化促進剤とを含むエポキシ樹脂組成物であって、
１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上の前記硬化促進剤を含むエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
前記硬化促進剤として、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールの内の少なくとも一方を含む請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
エポキシ樹脂と、アルミナフィラーと、前記エポキシ樹脂を熱硬化させるためのフェノール系硬化剤と、硬化促進剤とを含むエポキシ樹脂組成物によって形成された絶縁層を備え、該絶縁層がＢステージ状態の前記エポキシ樹脂組成物によって形成されている絶縁シートであって、
前記エポキシ樹脂組成物が、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上の前記硬化促進剤を含む絶縁シート。
【請求項４】
金属箔からなる基材層をさらに備え、該基材層と前記絶縁層とが積層された積層構造を有する請求項３記載の絶縁シート。
【請求項５】
半導体素子を含む電気回路と、該電気回路を外部から絶縁する絶縁層を備えている半導体モジュールであって、
前記絶縁層がエポキシ樹脂組成物を熱硬化させた硬化物によって形成されており、
前記エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、アルミナフィラーと、前記エポキシ樹脂を熱硬化させるためのフェノール系硬化剤と、硬化促進剤とを含み、該硬化促進剤として、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上の前記硬化促進剤を含む半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂組成物、絶縁シート、及び、半導体モジュールに関し、より詳しくは、エポキシ樹脂とアルミナフィラーとを含むエポキシ樹脂組成物、絶縁層がＢステージ状態の前記エポキシ樹脂組成物によって形成されている絶縁シート、及び、半導体素子を備えた電気回路を外部から絶縁する絶縁層を備えている半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子を搭載したリードフレームなどによって内部に電気回路を形成した半導体装置は、“半導体モジュール”などとも称され、電力制御機器を構成する部品として広く用いられている（下記特許文献１参照）。
また、前記半導体素子としてパワートランジスタなどを搭載した半導体モジュールは、パワーモジュールなどと称されて大型モーターの制御装置に利用されている。
【０００３】
この種の半導体モジュールは、動作時において半導体素子から発生する熱をモジュール外に素早く放熱して内部の温度上昇を抑制させるべく、通常、放熱器などの部材と組み合わせて使用されている。
放熱器は、アルミニウムなどの金属によって形成されており、放熱用グリースなどによって半導体モジュールの外表面との密着性を向上させた状態で使用されたりしている。
【０００４】
半導体モジュールは、放熱器と接する外表面近くに半導体素子を配置する方が放熱には有利となる。
しかしながら、半導体モジュールは、リードフレームや半導体素子といった電気回路を構成する部材を外表面近くに配置しようとするとこれらの部材を外部から絶縁することが難しくなる。
そのため、従来、半導体モジュールを作製する際には、薄くて優れた熱伝導性を有しつつも絶縁信頼性に優れた絶縁層を形成させることが行われており、該絶縁層によって電気回路を外部から絶縁するとともに該絶縁層を介して外部に良好なる伝熱パスを形成させることが行われている。
【０００５】
なお、半導体モジュールにこのような絶縁層を形成させるために、従来、熱伝導性に優れたアルミナフィラーを含むエポキシ樹脂組成物で絶縁層を形成させた絶縁シートが利用されており、絶縁層がＢステージ状態などと称される半硬化な状態のエポキシ樹脂組成物で形成された絶縁シートが利用されている。
該絶縁シートは、絶縁層を形成するエポキシ樹脂組成物がＢステージ状態であるため優れた接着性を発揮するとともに被着体に接着させた後はエポキシ樹脂組成物をＣステージ化させて硬化物とすることで該絶縁層に優れた耐熱性を発揮させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１８６４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
エポキシ樹脂組成物は、通常、硬化剤や硬化促進剤の種類や配合量によって熱硬化性が調整されている。
しかしながら従来のエポキシ樹脂組成物は、硬化剤や硬化促進剤の種類や配合量が同じでも熱硬化の挙動が大きく異なる場合があり、通常の硬化条件では十分な熱硬化を生じない“硬化阻害”と呼ばれる現象を生じさせる場合がある。
【０００８】
このようなことから、従来、絶縁シートを被着体に接着させるのに長時間の加熱が必要になったり、半導体モジュールを製造するのに多大な手間が必要になったりすることがある。
そのため、従来、エポキシ樹脂組成物の硬化阻害を抑制することが求められている。
しかしながら、従来、硬化阻害の原因自体が十分に解明されておらず、エポキシ樹脂組成物の硬化阻害を抑制することは困難な状況である。
【０００９】
なお、硬化阻害の抑制は、絶縁シートの形成に用いられるエポキシ樹脂組成物に限られた要望事項ではなく、各種の用途に用いられるエポキシ樹脂組成物に共通して要望される事項である。
また、エポキシ樹脂組成物の硬化阻害を抑制して被着体への接着性を向上させることは、半導体モジュールの形成に用いられる絶縁シートに限られた要望事項ではなく、各種の用途に用いられる絶縁シートに共通して要望される事項である。
【００１０】
そこで、本発明は、硬化阻害の生じ難いエポキシ樹脂組成物を提供して被着体への接着性を向上させた絶縁シートを提供し、ひいては、半導体モジュールの製造に要する手間の削減を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、アルミナフィラーを含むエポキシ樹脂組成物において、特定の硬化剤と特定の硬化促進剤とを組み合わせて用いることで当該エポキシ樹脂組成物の硬化阻害を抑制し得ることを見出して本発明を完成させるに至ったものである。
【００１２】
すなわち、本発明は、前記課題を解決すべく、エポキシ樹脂と、アルミナフィラーと、前記エポキシ樹脂を熱硬化させるためのフェノール系硬化剤と、硬化促進剤とを含むエポキシ樹脂組成物であって、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上の硬化促進剤を含むエポキシ樹脂組成物を提供する。
【００１３】
また、本発明は、エポキシ樹脂と、アルミナフィラーと、前記エポキシ樹脂を熱硬化させるためのフェノール系硬化剤と、硬化促進剤とを含むエポキシ樹脂組成物によって形成された絶縁層を備え、該絶縁層がＢステージ状態の前記エポキシ樹脂組成物によって形成されている絶縁シートであって、前記エポキシ樹脂組成物が、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上の硬化促進剤を含む絶縁シートを提供する。
【００１４】
さらに、本発明は、半導体素子を含む電気回路と、該電気回路を外部から絶縁する絶縁層を備えている半導体モジュールであって、前記絶縁層がエポキシ樹脂組成物を熱硬化させた硬化物によって形成されており、前記エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、アルミナフィラーと、前記エポキシ樹脂を熱硬化させるためのフェノール系硬化剤と、硬化促進剤とを含み、前記硬化促進剤として、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上の硬化促進剤を含む半導体モジュールを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エポキシ樹脂の硬化剤や硬化促進剤として特定の硬化剤と特定の硬化促進剤とが用いられることからエポキシ樹脂組成物の硬化阻害を抑制させ得る。
そのため、本発明によれば、被着体への接着性を向上させた絶縁シートが提供され得るとともに半導体モジュールの製造に要する手間が削減され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、絶縁シートの一実施形態を示した概略図であり、半導体モジュールの内部構造を示した概略断面図である。
【図２】図２は、半導体モジュールの製造方法の一例を示した概略断面図である。
【図３】図３は、半導体モジュールの製造方法の他の例を示した概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について、本発明のエポキシ樹脂組成物からなる絶縁層を備えた絶縁シートが半導体モジュールの構成材として使用される場合を例に説明する。
図１に示すように、本実施形態における絶縁シート１０は、基材層１１と、絶縁層１２との積層構造を有する。
本実施形態における絶縁シート１０は、前記基材層１１が金属箔で形成され、前記絶縁層１２がエポキシ樹脂組成物で形成されている。
【００１８】
なお、図１は、半導体モジュールの構造を示したもので、本実施形態の半導体モジュール１００は、半導体素子１０１と、該半導体素子１０１の熱を吸熱するためのヒートシンク１０２とを備えている。
また、本実施形態の半導体モジュール１００は、半導体素子１０１とともに電気回路を形成し、且つ、当該半導体モジュール１００の外部端子を構成するリードフレーム１０３を備えている。
本実施形態の半導体モジュール１００は、全体形状が扁平な直方体形状であり、該半導体モジュール１００の外形を画定する矩形枠状のケース１０４を備え、該ケース１０４の内側に半導体素子１０１やヒートシンク１０２が収容されている。
前記半導体素子１０１及び前記ヒートシンク１０２は、ケース１０４の内側においてモールド樹脂１０５に埋設されている。
なお、本実施形態の半導体モジュール１００は、扁平直方体状のヒートシンク１０２の上面側に半導体素子１０１が載置されており、前記半導体素子１０１が半田１０６によって前記ヒートシンク１０２に固定されているとともに前記半導体素子１０１が前記ヒートシンク１０２と電気的に接続されている。
また、前記半導体素子１０１や前記ヒートシンク１０２は、ボンディングワイヤー１０７によってリードフレーム１０３と電気的に接続されている。
そして、本実施形態の半導体モジュール１００は、前記ヒートシンク１０２の下面がモールド樹脂１０５の下面と面一になるように形成されており、該ヒートシンク１０２の下面を下側から覆うように絶縁シート１０が接着されている。
【００１９】
即ち、本実施形態の絶縁シート１０は、ヒートシンク１０２の下面よりも大面積であり、ヒートシンク１０２の下面に絶縁層１２の表面を接着させて半導体モジュール１００を構成している。
また、本実施形態の絶縁シート１０は、ヒートシンク１０２の周囲におけるモールド樹脂１０５の下面にも絶縁層１２の表面を接着させている。
【００２０】
前記のように本実施形態の半導体モジュール１００においては、前記半導体素子１０１や前記リードフレーム１０３と前記ヒートシンク１０２とが電気的に接続されており、該ヒートシンク１０２は前記半導体素子１０１や前記リードフレーム１０３とともに電気回路を形成している。
そして、本実施形態の半導体モジュール１００は、該電気回路を外部から絶縁するために絶縁シート１０が用いられており、該絶縁シート１０によって形成された絶縁層を備えている。
【００２１】
なお、前記絶縁シート１０は、ヒートシンク１０２に接着される以前は、絶縁層１２がＢステージ状態のエポキシ樹脂組成物によって形成されており、ヒートシンク１０２に接着された後で絶縁層１２がＣステージ化されたものである。
【００２２】
本実施形態の半導体モジュール１００は、例えば図２に示すように、絶縁シート以外の部材によって構成された半製品１００ｘと、絶縁層１２ｘがＢステージ状態のエポキシ樹脂組成物によって形成された絶縁シート１０ｘとを用意し、前記半製品１００ｘの下面に絶縁層１２ｘの表面を熱接着させる形で絶縁シート１０ｘを貼り付け、前記絶縁層１２ｘを構成しているエポキシ樹脂組成物をＣステージ化させて硬化物とする方法によって作製することができる。
【００２３】
また、本実施形態の半導体モジュール１００は、例えば図３に示すように、絶縁シート以外の部材によって構成され、且つ、樹脂モールドがされていない半製品１００ｙと、絶縁層１２ｘがＢステージ状態のエポキシ樹脂組成物によって形成された絶縁シート１０ｘとを用意し、前記半製品１００ｙの下側に絶縁層１２ｘを上向きにした絶縁シート１０ｘを配置し、この状態で加熱溶融状態のモールド樹脂（図示せず）をケース１０４の内部に導入し、該モールド樹脂の熱を利用して絶縁シート１０ｘの前記絶縁層１２ｘをヒートシンク１０２に熱接着させた後、該絶縁層１２ｘを構成しているエポキシ樹脂組成物をＣステージ化させる方法によって作製することができる。
【００２４】
前記絶縁層１２を形成するエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、アルミナフィラーと、前記エポキシ樹脂を熱硬化させるためのフェノール系硬化剤と、硬化促進剤とを含む。
【００２５】
前記エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、ジシクロペンタジエン型、クレゾールノボラック型、フェノールノボラック型、ビスフェノール型、ビフェニル型、トリスヒドロキシフェニルメタン型等の各種のものを用いることができる。
これらエポキシ樹脂は単独で用いてもよいし２種以上併用してもよい。
そして、前記エポキシ樹脂は、特に融点または軟化点が常温（２３℃）を超えていることが好ましい。
なかでも、前記エポキシ樹脂組成物には、エポキシ当量４５０〜２０００ｇ／ｅｑの常温固体のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、エポキシ当量１６０〜２２０ｇ／ｅｑの多官能の６０℃から９３℃の間に軟化点を有するノボラック型エポキシ樹脂とが（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂／ノボラック型エポキシ樹脂）＝４０／６０〜６０／４０となる質量比率で含まれることが好ましい。
なお、エポキシ樹脂の「エポキシ当量」は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２３６によって求めることができる。
また、エポキシ樹脂の「軟化点」は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２３４に規定の環球法によって求めることができる。
【００２６】
該エポキシ樹脂を硬化させるためのフェノール系硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、アラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂、ビスフェノール系フェノール樹脂などが挙げられる。
なお、本実施形態のエポキシ樹脂組成物には、１種類又は２種類以上のフェノール系硬化剤を含有させることができる。
【００２７】
前記硬化促進剤としては、例えば、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールなどが挙げられる。
なお、本実施形態のエポキシ樹脂組成物には、１種類又は２種類以上の硬化促進剤を含有させることができる。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物には、前記硬化促進剤として、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、及び、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールの内の１種以上を含有させることが好ましい。
【００２８】
前記アルミナフィラーは、コランダム型の結晶構造を主体としたα−アルミナからなる粒子であっても、スピネル型の結晶構造を主体としたγ−アルミナからなる粒子であってもよい。
なかでも、前記アルミナフィラーは、熱伝導性に優れ、且つ、エポキシ樹脂組成物における高充填性に優れることからα−アルミナからなる球状粒子（以下「球状アルミナフィラー」ともいう）であることが好ましい。
該アルミナフィラーは、レーザー回折散乱法によって求められる体積基準でのメジアン径が、０．１μｍ〜５０μｍであることが好ましく、該メジアン径が１μｍ〜２５μｍであることが好ましい。
【００２９】
本実施形態における前記エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、アルミナフィラー以外の無機フィラーを含有していてもよい。
アルミナフィラー以外にエポキシ樹脂組成物に含有させ得る無機フィラーとしては、例えば、窒化ホウ素フィラー、窒化アルミニウムフィラー、窒化ケイ素フィラー、炭化ケイ素フィラー、シリカフィラー、ジルコニアフィラーなどが挙げられる。
【００３０】
本実施形態の前記エポキシ樹脂組成物は、絶縁層に優れた熱伝導性を発揮させる点において、アルミナフィラーを含めて全ての無機フィラーを絶縁層に占める割合が５０質量％以上となるように配合することが好ましく、７５質量％以上とすることがより好ましく、８５質量％以上とすることが特に好ましい。
また、無機フィラーに占めるアルミナフィラーの割合は５０質量％以上であることが好ましい。
なお、絶縁層に優れた熱接着性を発揮させる上において、該絶縁層に占める無機フィラーの割合は、９９質量％以下であることが好ましく、９５質量％以下であることがより好ましく、９２質量％以下であることが特に好ましい。
【００３１】
本実施形態の前記エポキシ樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、老化防止剤、酸化防止剤、安定剤、分散助剤、消泡剤、難燃剤、増粘剤、顔料などといった各種配合剤をさらに含有させることができる。
【００３２】
該エポキシ樹脂組成物によって形成される絶縁層とともに絶縁シートを構成する前記基材層は、通常、５０〜３００μｍの厚さの金属箔を用いて形成することができ、この金属箔としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄などの純金属や合金が用いられたものを採用することができる。
また、このような金属箔としては、各種メッキが施されたものや、あるいは、複数種類の金属が積層されているクラッド箔なども用いることができる。
【００３３】
本実施形態において、Ｂステージ状態の絶縁層を備えた絶縁シートは、例えば、前記エポキシ樹脂が可溶な有機溶媒を用いて前記エポキシ樹脂組成物を含む塗工液を作製し、該塗工液を前記金属箔に塗布、乾燥することによって作製することができる。
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、前記エポキシ樹脂の硬化剤としてフェノール系の硬化剤を含み、硬化促進剤として前記のような化合物を含有することで、絶縁層をヒートシンクに熱接着させる際の硬化阻害を抑制することができるとともに塗工液の保存性にも優れている。
即ち、本実施形態におけるエポキシ樹脂組成物は、塗工液の調整後、或る程度の日数が経過するまで過度なゲル化を生じず、熱硬化性に優れた絶縁層を形成することができる。
【００３４】
上記のようにして作製される絶縁シートは、絶縁層の厚みが厚いほど半導体モジュールに優れた絶縁信頼性を付与することができる。
一方で半導体素子の放熱性を考慮すると、絶縁層の厚みは薄い方が好ましい。
このようなことから半導体モジュールを構成している絶縁シートにおける絶縁層の平均厚みは、２５μｍ〜３００μｍであることが好ましく、５０μｍ〜２００μｍであることがより好ましい。
また、絶縁層は、Ｃステージ状態における熱伝導率が２Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、５Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましい。
さらに、絶縁層は、Ｃステージ状態における体積抵抗率が、１×１０１０Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１×１０１３Ω・ｃｍ以上であることがさらに好ましい。
なお、Ｃステージ状態における体積抵抗率の値は、通常、１×１０１８Ω・ｃｍ以下である
【００３５】
なお、本実施形態においては、特定の構造を有する半導体モジュールを例示しているが、本発明の半導体モジュールは上記例示に限定されるものではない。
また、本実施形態においては、金属箔からなる基材層を備えた絶縁シートを例示し、且つ、半導体モジュールの構成部材として用いられる絶縁シートを例示しているが本発明の絶縁シートは上記例示に限定されるものではない。
即ち、本発明の絶縁シートは、その用途が半導体モジュールに限定されるものではない。
例えば、本発明の絶縁シートは、銅板やアルミニウム板と張り合わせて金属ベースプリント配線板の原材料などとしても利用可能である。
また、本発明の絶縁シートは、基材層が金属箔以外で構成されていても良く、基材層を有していない絶縁層単体であっても良い。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、その用途が絶縁シートに限定されるものではない。
【実施例】
【００３６】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、下記の「配合物１」に示したエポキシ樹脂組成物を調製し、該「配合物１」にてＢステージ状態の試料を作製した。
＜配合物１＞
・トリスヒドロキシフェニルメタン型のエポキシ樹脂  ：１００質量部
・ビフェニル構造を有するフェノール樹脂系硬化剤    ：  ８０質量部
・テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート：    １質量部
【００３７】
「配合物１」で作製した試料を示差走査熱量分析機（ＤＳＣ）で熱分析し、硬化反応による発熱ピークを観察した。
なお、このときのＤＳＣでの試料の昇温速度は１０℃／ｍｉｎとした。
結果、上記配合物１では温度が１００℃を超えたあたりから立ち上がり、約１７０℃においてピークトップとなる発熱ピークが観測された。
【００３８】
次いで、上記配合物１に対し、メジアン径が９μｍの球状アルミナフィラー８００部をさらに加えた「配合物２」を調整し、該「配合物２」にてＢステージ状態の試料を作製した。
＜配合物２＞
・トリスヒドロキシフェニルメタン型のエポキシ樹脂  ：１００質量部
・ビフェニル構造を有するフェノール樹脂系硬化剤    ：  ８０質量部
・テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート：    １質量部
・球状アルミナフィラー                            ：８００質量部
【００３９】
「配合物２」で作製した試料を前記のようにＤＳＣで熱分析して硬化反応による発熱ピークを観察しところ、１４０℃あたりで立ち上がり、約１９０℃においてピークトップとなる発熱ピークが観測された。
即ち、ＤＳＣで観察される「配合物２」の発熱ピークは、「配合物１」に比べて立ち上がり温度が約４０℃高温側にシフトし、ピークトップ温度が約２０℃高温側にシフトしていた。
このことから「配合物２」では、アルミナフィラーの添加によってエポキシ樹脂の硬化阻害が生じていることが確認できた。
【００４０】
次いで、下記の「配合物３」に示したエポキシ樹脂組成物を調製し、該「配合物３」にてＢステージ状態の試料を作製した。
＜配合物３＞
・トリスヒドロキシフェニルメタン型のエポキシ樹脂      ：１００質量部
・ビフェニル構造を有するフェノール樹脂系硬化剤        ：  ８０質量部
・２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール：    １質量部
【００４１】
「配合物３」で作製した試料を前記のようにＤＳＣで熱分析して硬化反応による発熱ピークを観察しところ、１００℃あたりで立ち上がり、約１５０℃においてピークトップとなる発熱ピークが観測された。
【００４２】
さらに、上記配合物３に対し、メジアン径が９μｍの球状アルミナフィラー８００部をさらに加えた「配合物４」を調整し、該「配合物４」にてＢステージ状態の試料を作製した。
＜配合物４＞
・トリスヒドロキシフェニルメタン型のエポキシ樹脂      ：１００質量部
・ビフェニル構造を有するフェノール樹脂系硬化剤        ：  ８０質量部
・２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール：    １質量部
・球状アルミナフィラー                                ：８００質量部
【００４３】
「配合物４」で作製した試料を前記のようにＤＳＣで熱分析して硬化反応による発熱ピークを観察しところ、「配合物３」で測定された発熱ピークと略同じ発熱ピークが観測された。
即ち、上記の結果からは、特定のイミダゾールを硬化促進剤として含有する「配合物４」のようなエポキシ樹脂では硬化阻害が生じないことが確認できた。
【００４４】
また、前記に挙げた２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールのような他のイミダゾール類についても同様の評価を行ったところ、この「配合物３」と「配合物４」とにおける結果と同様の評価結果となった。
このことから本発明によれば硬化阻害の生じ難いエポキシ樹脂組成物が提供され、被着体への接着性を向上させた絶縁シートが提供されることがわかる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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