(57)【要約】【課題】保存安定性に優れた放熱絶縁シートを提供する。【解決手段】放熱絶縁シートは、半導体装置に用いられ、以下の条件１を満たすものである。条件１：Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートについて、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＡ（秒）とし、当該Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートに対し、３０℃、９０％ＲＨで４８時間の吸湿処理を施した後に、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＢ（秒）としたとき、Ｂ／Ａが０．９から１．１となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の条件１を満たす、半導体装置に用いられる放熱絶縁シート。
条件１：Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートについて、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＡ（秒）とし、当該Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートに対し、３０℃、９０％ＲＨで４８時間の吸湿処理を施した後に、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＢ（秒）としたとき、Ｂ／Ａが０．９から１．１となる。
【請求項２】
放熱絶縁シートが、熱硬化性樹脂、および充填剤を含むシート用樹脂組成物からなる、請求項１記載の放熱絶縁シート。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、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、およびアクリル樹脂の中から選ばれる１種または２種以上を含む、請求項２に記載の放熱絶縁シート。
【請求項４】
前記充填剤が、熱伝導性フィラーを含む、請求項２または３項に記載の放熱絶縁シート。
【請求項５】
前記熱伝導性フィラーが、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、および炭化ケイ素の中から選ばれる１種または２種以上を含む、請求項４に記載の放熱絶縁シート。
【請求項６】
前記シート用樹脂組成物が、さらに硬化剤を含む、請求項２乃至５いずれか一項に記載の放熱絶縁シート。
【請求項７】
前記充填剤の含有量が、前記放熱絶縁シート全体に対して、４０質量％以上、９０質量％以下である、請求項２乃至６いずれか一項に記載の放熱絶縁シート。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれか一項に記載の放熱絶縁シートを含む半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱絶縁シート、および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置に用いられる放熱絶縁シートには、半導体素子が発生する熱を外部に放出するための高い熱伝導性と、半導体素子を外部から電気的に絶縁するための絶縁性とが求められる。このような放熱絶縁シートとして、例えば、特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２９７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された技術では、放熱絶縁シートを用いて半導体装置を製造した場合、保存安定性において十分ではないといった課題があることが分かった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記のような保存安定性といった課題を解決すべく検討を行った結果、放熱絶縁シートの製造後、半導体装置が製造されるまでの間の時間経過や放熱絶縁シートの保管条件、流通過程における外的環境の影響により、放熱絶縁シートの硬化特性が変化することを知見した。すなわち、製造後の放熱絶縁シートは、Ｂステージ状態であるため、かかる外的環境の影響により、その後、硬化速度が変化し、硬化状態が変化することにより、十分な放熱性が得られなくなり、絶縁性が低下することが見出された。そこで、放熱絶縁シートが備えるべき特性について、検討を進めたところ、放熱絶縁シートが特定の条件を満たすことが、課題を解決する指針として有効なことを見出し、本発明を完成させた。
【０００６】
本発明によれば、以下の条件１を満たす、半導体装置に用いられる放熱絶縁シートが提供される。
条件１：Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートについて、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＡ（秒）とし、当該Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートに対し、３０℃、９０％ＲＨで４８時間の吸湿処理を施した後に、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＢ（秒）としたとき、Ｂ／Ａが０．９から１．１となる。
【０００７】
本発明によれば、上記放熱絶縁シートを含む半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、保存安定性に優れる放熱絶縁シートを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る半導体装置の構造の一例を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔放熱絶縁シート〕
本実施形態において、放熱絶縁シートは、以下の条件１を満たす。
条件１：Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートについて、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＡ（秒）とし、当該Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートに対し、３０℃、９０％ＲＨで４８時間の吸湿処理を施した後に、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＢ（秒）としたとき、Ｂ／Ａが０．９から１．１となる。
【００１１】
放熱絶縁シートは、上記のような特定の条件１を満たすことによって、長時間にわたって常温、常湿下で取り扱うことができるという効果を奏するものである。かかるメカニズムの詳細は明らかではないが、条件１は、以下のような経緯により新たに見出されたものである。
従来の放熱絶縁シートは、半導体装置が製造されるまでの間の時間経過や放熱絶縁シートの保管条件、流通過程などにおいて常温、常湿下に置かれるため、その硬化特性が変化する傾向にあった。そこで、本発明者らは、放熱絶縁シートの硬化特性に対し検討を行い、硬化特性試験を行うものとして知られるキュラストメータを用いた硬化特性試験の中でも、１８０℃におけるゲル・硬化特性における最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間に着目し、３０℃、９０％ＲＨで４８時間といった吸湿処理に対する硬化特性の変化を制御することが、半導体装置用の放熱絶縁シートの保存安定性を高度に制御することに繋がり、その結果、長時間にわたって常温、常湿化で取り扱うことができるといった効果が得られることを見出した。ここで、１８０℃という条件は、本発明の放熱絶縁シートを用いて半導体装置を製造する際の封止材の硬化温度を想定したものであり、保存安定性を得る観点からこのような条件における硬化特性を制御するという思想は、従来にはなかったものである。
【００１２】
まず、上記のＢステージ状態とは、ＤＳＣ測定における熱硬化性樹脂分に由来する硬化前発熱量の８０％以上を保持している状態を意味している。そして、キュラストメータを用いて、１８０℃にて、当該放熱絶縁シートの硬化トルクを継時的に測定する。そして、測定開始から、最大硬化トルク値に対する１０％のトルク値に到達するまでの時間をＡ（秒）とする。また、放熱絶縁シートに対し、３０℃、９０％ＲＨで４８時間の吸湿処理を施した後、同様にして、１８０℃にて、当該放熱絶縁シートの硬化トルクを継時的に測定し、測定開始から、最大硬化トルク値に対する１０％のトルク値に到達するまでの時間をＢ（秒）とする。
【００１３】
Ａの下限値は、例えば、５５秒以上であり、好ましくは５８秒以上であり、より好ましくは６０秒以上である。一方、Ａの上限値は、例えば、１００秒以下であり、好ましくは９９秒以下であり、より好ましくは９８秒以下である。
【００１４】
Ｂの下限値は、例えば、３５秒以上であり、好ましくは３８秒以上であり、より好ましくは５０秒以上である。一方、Ｂの上限値は、例えば、９０秒以下であり、好ましくは８５秒以下であり、より好ましくは８０秒以下である。
【００１５】
キュラストメータとしては、例えば、株式会社オリエンテック社製、ＪＳＲキュラストメータＩＶＰＳ型を用いることができる。
【００１６】
放熱絶縁シートにおける、上記の条件１における硬化特性を所望のものにするためには、以下のような工夫をすることが重要となる。
（ｉ）放熱絶縁シートを形成するシート用樹脂組成物に含まれる各成分の種類や含有量
（ｉｉ）シートの形成方法
【００１７】
上記（ｉ）としては、熱硬化性樹脂、充填材、硬化剤を適切に組み合わせ、その含有量を調整することが挙げられる。例えば、熱硬化性樹脂および硬化剤としては、吸湿性の低い樹脂を組み合わせることが好ましいことや、エポキシ樹脂には、硬化剤としてのフェノール樹脂を組み合わせることが好ましい。また、組成物において、加水分解をしにくくすることで、保存安定性が得られやすくなることが推測される。
また上記（ｉｉ）としては、たとえば、ワニスの混錬時の混練方法、混練速度、加熱、塗工後の乾燥条件、プレス時の圧縮処理条件などを調整することが挙げられる。これらを調整することにより、硬化速度を制御することが可能である。具体的には、例えば、混練時のワニス温度を４０℃以下にすること等が好ましい。
【００１８】
本実施形態の放熱絶縁シートは、上記の条件１を満たすことで、長時間にわたって常温、常湿化で取り扱うことができる。
【００１９】
また、放熱絶縁シートの２５℃における厚み方向の熱伝導率は、３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が好ましく、６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上がより好ましい。熱伝導率が上記下限値以上であることによって、放熱絶縁シートを用いて動作の安定性に優れる半導体装置を得ることができる。
【００２０】
放熱絶縁シートの熱伝導率は、以下の様に測定できる。
まず、放熱絶縁シート硬化体の密度を水中置換法により測定し、比熱を示差走査熱量測定（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）により測定し、さらに、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定する。そして、厚み方向における熱伝導率をλ＝ρ×ｃ×α×１０００の式を用いて算出する。ここで、λは熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、ρは密度［ｋｇ／ｍ３］、ｃは比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、αは熱拡散率［ｍ２／ｓ］である。
【００２１】
また、放熱絶縁シートの厚み方向の耐電圧は、２００μｍあたり１０００Ｖ以上であることが好ましく、１２００Ｖ以上であることがより好ましい。耐電圧が上記下限値以上であることによって、放熱絶縁シートを用いて信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
放熱絶縁シートの厚み方向の耐電圧は、たとえば耐電圧試験器によって印加電圧の周波数を６０Ｈｚとして測定できる。
【００２２】
本実施形態の放熱絶縁シートは、シート用樹脂組成物を用いて形成されている。以下、シート用樹脂組成物について説明する。
【００２３】
本実施形態において、シート用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（Ａ）、充填剤（Ｂ）、および硬化剤（Ｃ）などを含むことが好ましい。熱硬化性樹脂を含む場合、放熱絶縁シートは、熱硬化性樹脂（Ａ）をＢステージ化したものである。
【００２４】
［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、シアネート樹脂、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、フェノキシ樹脂、およびアクリル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。
なかでも、高い絶縁性を有する観点から、熱硬化性樹脂（Ａ）としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびフェノキシ樹脂であることが好ましい。
【００２５】
エポキシ樹脂としては、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。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。
【００２６】
エポキシ樹脂の中でも、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１種または２種以上であることが好ましい。
【００２７】
フェノール樹脂としては、たとえば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、およびレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。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。
フェノール樹脂の中でも、フェノールノボラック樹脂であることが好ましい。
【００２８】
熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましい。
熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が上記下限値以上であると、シート用樹脂組成物のハンドリング性が向上し、放熱絶縁シートを形成するのが容易となるとともに、放熱絶縁シートの強度が向上する。
熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が上記上限値以下であると、放熱絶縁シートの線膨張率や弾性率がより一層向上したり、熱伝導性がより一層向上したりする。
【００２９】
［充填剤（Ｂ）］
本実施形態における充填剤（Ｂ）は、放熱絶縁シート熱伝導性を向上させるとともに強度を得る観点から用いられる。
【００３０】
充填剤（Ｂ）としては、熱伝導性フィラーであることが好ましい。より具体的には、充填剤（Ｂ）としては、熱伝導性と電気絶縁性とのバランスを図る観点から、たとえば、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、および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。なかでも、充填剤（Ｂ）は、アルミナ、窒化ホウ素であることが好ましい。
【００３１】
充填剤（Ｂ）の含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、９０質量％以下が好ましく、８０質量％以下がより好ましい。一方、熱伝導性の観点から、当該含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、４０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましい。
【００３２】
［硬化剤（Ｃ）］
シート用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（Ａ）としてエポキシ樹脂、またはフェノール樹脂を用いる場合、さらに硬化剤（Ｃ）を含むことが好ましい。
【００３３】
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。
硬化触媒（Ｃ−１）の含有量は、特に限定されないが、シート用樹脂組成物全量に対し、０．００１質量％以上１質量％以下が好ましい。
【００３４】
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。
【００３５】
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、シート用樹脂組成物全量に対し、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、シート用樹脂組成物全量に対し、３０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましい。
【００３６】
［カップリング剤（Ｄ）］
シート用樹脂組成物は、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）と充填剤（Ｂ）との界面の濡れ性を向上させることができる。
【００３７】
カップリング剤（Ｄ）としては、特に限定されないが、たとえば、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種または２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）の含有量は、特に限定されないが、充填剤（Ｂ）１００質量％に対して、０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、充填剤（Ｂ）１００質量％に対して、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましい。
【００３８】
［フェノキシ樹脂（Ｅ）］
さらに、シート用樹脂組成物は、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含んでもよい。フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことにより放熱絶縁シートの耐屈曲性を向上できる。
また、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことにより、放熱絶縁シートの弾性率を低下させることが可能となり、放熱絶縁シートの応力緩和力を向上させることができる。
【００３９】
また、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むと、粘度上昇により、流動性が低減し、ボイド等が発生することを抑制できる。また、放熱絶縁シートを金属部材と密着させて用いる場合などに、金属とシート用樹脂組成物の硬化体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。
【００４０】
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、および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。
【００４１】
フェノキシ樹脂（Ｅ）の含有量は、たとえば、シート用樹脂組成物全量に対して、３質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。
【００４２】
［その他の成分］
シート用樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、ほかに酸化防止剤、レベリング剤等を含むことができる。
【００４３】
つぎに、本実施形態に係るシート用樹脂組成物、放熱絶縁シートの作製方法について説明する。
シート用樹脂組成物は、たとえば以下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、ワニス状のシート用樹脂組成物を得る。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剤（Ｂ）を入れて高速撹拌装置等を用いて撹拌することによりシート用樹脂組成物を得ることができる。これにより、充填剤（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。
上記溶媒としては特に限定されないが、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノン等が挙げられる。
このときワニスの混練時の温度を４０℃以下とすることが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂（Ａ）における充填剤（Ｂ）の分散性を良好にし、分散状態をより安定的に保持できるようになる。その結果、放熱絶縁シートの硬化特性が保持されやすくなり、保存安定性を向上できる。
【００４４】
放熱絶縁シートは、たとえば、以下のようにして作製することができる。
上記シート用樹脂組成物をシート状に成形して、放熱絶縁シートを形成する。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シート用樹脂組成物を塗布した後、これを加熱して乾燥させる。この乾燥処理により、シート用樹脂組成物からなる樹脂膜はＢステージ化され、基材上に形成された放熱絶縁シートを得ることができる。基材及び放熱絶縁シートを合わせて、以後「基材付き樹脂膜」と呼ぶ。基材としては、たとえば剥離可能なキャリア材等を構成する金属箔やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが挙げられる。また、シート用樹脂組成物の乾燥処理は、たとえば８０℃以上１５０℃以下、５分以上１時間以下の条件において行われる。膜厚は、たとえば５０μｍ以上５００μｍ
【００４５】
なお、乾燥処理に次いで、上記基材付き樹脂膜をプレス機で圧縮することにより樹脂膜（放熱絶縁シート）内の気泡を除去することが好ましい。
本実施形態においては、基材付き樹脂膜をプレスによる加圧加温を用いて気泡を除去する工程を含むことにより、放熱絶縁シートの熱伝導率、絶縁性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放熱絶縁シート内における樹脂成分の密度が上昇すること等が要因として推定される。
ここで、圧縮圧力は、たとえば、１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下とすることができる。なお、圧縮する際、同時に加熱を行って硬化させ、Ｃステージ化することもできるが、加熱温度はたとえば、５０℃以上２５０℃以下とすることができる。
【００４６】
〔半導体装置〕
以下、図１を用いて、本実施形態に係る半導体装置１００について説明する。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。また、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。
【００４７】
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１００は、上記のシート用樹脂組成物から形成された放熱絶縁シート１４４を含む。
【００４８】
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に接合された放熱絶縁シート１４４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。
【００４９】
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。
【００５０】
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に電気的に接続されている。
【００５１】
ヒートシンク１３０は、金属板により構成されている。
【００５２】
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。
【００５３】
放熱絶縁シート１４４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。
【００５４】
放熱絶縁シート１４４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、放熱絶縁シート１４４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。
【００５５】
平面視において、金属層１５０の上面１５１の外形線と、放熱絶縁シート１４４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。
【００５６】
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。つまり、封止樹脂１８０は、金属層１５０の下面１５２を除く領域において、金属層１５０および放熱絶縁シート１４４の周囲を覆うようにして形成されている。
【００５７】
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。
【００５８】
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、１０×１０ｍｍ以上１００×１００ｍｍ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。
【００５９】
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つであってもよいし、複数であってもよい。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もよい。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
次に、放熱絶縁シート１４４を準備し、放熱絶縁シート１４４の上面１４１を、ヒートシンク１３０の第２面１３２に対して貼り付ける。更に、金属層１５０の一方の面（上面１５１）を、放熱絶縁シート１４４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、放熱絶縁シート１４４をヒートシンク１３０に対して貼り付ける前に、予め放熱絶縁シート１４４の下面１４２に金属層１５０を固着しておいてもよい。
【００６５】
次いで、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、放熱絶縁シート１４４と、金属層１５０とを、封止樹脂１８０により一括して封止する。
次いで、放熱絶縁シート１４４を加熱硬化させ、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。
【００６６】
以上のような実施形態によれば、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に貼り付けられた放熱絶縁シート１４４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。これにより、半導体装置１００は、小型化、薄型化、高機能化することができる。
【００６７】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００６８】
以下、本実施形態を、実施例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
【００６９】
＜実施例および比較例＞
表１に示す組成となるようにシート用樹脂組成物を調製した。具体的には、表１に示す各成分をシクロヘキサノン溶媒へ添加して、高速撹拌装置を用いて液温が３５〜３８℃となるようにして撹拌し、ワニス状のシート用樹脂組成物を得た。
次いで、得られたシート用樹脂組成物をシート状に成形して、放熱絶縁シートを形成した。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、シート用樹脂組成物を塗布した後、１１０℃、１５分乾燥し、さらにプレス機で１０ＭＰａ、１４０℃、５分加圧加温することでＢステージ状態の放熱絶縁シートを得た。得られた放熱絶縁シートの膜厚は、いずれも１００μｍであった。
【００７０】
実施例および比較例で得られた放熱絶縁シートを用いて、以下の評価・測定を行った。結果を、表１に示した。
【００７１】
＜評価＞
・条件１について
Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートについて、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＡ（秒）とし、当該Ｂステージ状態の当該放熱絶縁シートに対し、３０℃、９０％ＲＨで４８時間の吸湿処理を施した後に、１８０℃におけるゲル・硬化特性として、キュラストメータによるトルク変化を測定し、最大トルクに対する１０％トルクに到達するまでの時間をＢ（秒）として、それぞれについて測定し、Ｂ／Ａを算出した。
・保存安定性
Ｂステージ状態で吸湿処理した当該放熱絶縁シートの硬化性の評価を実施した。具体的には３０℃、９０％ＲＨで４８時間の吸湿処理した放熱絶縁シートを１８０℃、１０ＭＰａ、５分の加圧加温後にＳＡＴ（超音波探傷装置）により欠陥検査を実施した。ＳＡＴの測定で欠陥が見られない場合を「○」、欠陥が見られる場合を「×」とした。
【００７２】
【表１】
2019179835.tif 000003
【符号の説明】
【００７３】
１００    半導体装置
１１０    半導体チップ
１１１    上面
１１２    下面
１２０    導電層
１３０    ヒートシンク
１３１    面
１３２    面
１４１    上面
１４２    下面
１４４    放熱絶縁シート
１５０    金属層
１５１    上面
１５２    下面
１６０    リード
１６１    電極
１７０    ワイヤ
１８０    封止樹脂
１８２    下面
【図１】
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