(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に分散された無機充填材と、シリコーンオイルと、を含む熱伝導性シートであって、
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、或いは、シアネート樹脂及びエポキシ樹脂であり、
前記シリコーンオイルの含有量が、当該熱伝導性シート１００質量％に対し、１質量％以上５質量％以下であり、
前記シリコーンオイルが、分子構造中にエポキシ基、水酸基、ポリエーテル基、アミノ基、カルボキシル基、カルビノール基、アクリル基、メタクリル基、メルカプト基、フロロアルキル基、フェニル基、アラルキル基、エステル基、炭素数２以上のアルキル基、アミド基、ハイドロジェン基、カルボン酸無水物基、アルコキシ基、フェノール基、ジオール基から選択される一種または二種以上の有機基を有する変性シリコーンオイルであり、
前記熱伝導性シートの膜厚が６０μｍ以上５００μｍ以下である、半導体装置用の熱伝導性シート。
【請求項２】
請求項１に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記シリコーンオイルの２５℃における動粘度が１００ｍｍ２／ｓ以上５，０００ｍｍ２／ｓ以下である熱伝導性シート。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記熱硬化性樹脂がジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂、フェノールアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、およびシアネート樹脂から選択される一種または二種以上である、熱伝導性シート。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか一項に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記無機充填材は、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子により構成されている二次凝集粒子である、熱伝導性シート。
【請求項５】
請求項４に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記二次凝集粒子の平均粒径が５μｍ以上１８０μｍ以下である、熱伝導性シート。
【請求項６】
請求項４または５に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記二次凝集粒子を構成する前記一次粒子の平均長径が０．０１μｍ以上２０μｍ以下である、熱伝導性シート。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれか一項に記載の熱伝導性シートにおいて、  
前記無機充填材の含有量が、当該熱伝導性シート１００質量％に対し、５０質量％以上９５質量％以下である、熱伝導性シート。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれか一項に記載の熱伝導性シートにおいて、  
硬化剤をさらに含む、熱伝導性シート。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれか一項に記載の熱伝導性シートを硬化してなる熱伝導性シートの硬化物。
【請求項１０】
金属板と、
前記金属板の第１面側に設けられた半導体チップと、
前記金属板の前記第１面とは反対側の第２面に接合された熱伝導材と、
前記半導体チップおよび前記金属板を封止する封止樹脂とを備え、
前記熱伝導材が、請求項１乃至８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性シート、熱伝導性シートの硬化物および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ；Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）およびダイオード等の半導体チップ、抵抗、ならびにコンデンサ等の電子部品を基板上に搭載して構成したインバーター装置またはパワー半導体装置が知られている。
これらの電力制御装置は、その耐圧や電流容量に応じて各種機器に応用されている。特に、近年の環境問題、省エネルギー化推進の観点から、各種電気機械へのこれら電力制御装置の使用が年々拡大している。
特に車載用電力制御装置について、その小型化、省スペ−ス化と共に電力制御装置をエンジンル−ム内に設置することが要望されている。エンジンル−ム内は温度が高く、温度変化が大きい等過酷な環境であり、高温での放熱性および絶縁性により一層優れる部材が必要とされる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、半導体チップをリードフレーム等の支持体に搭載し、支持体と、ヒートシンクに接続される放熱板とを、絶縁樹脂層とで接着した半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１６６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置においては、例えば、熱伝導性シートを硬化して得られる硬化物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・高湿度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、とくに高温・高湿度環境下においては、十分な絶縁安定性を有する半導体装置を実現することが難しかった。
【０００６】
本発明者は、高温・高湿度環境下において半導体装置の絶縁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・高湿度環境下における半導体装置の絶縁安定性の低下が、高温・高湿度の履歴にかかることによって熱伝導性シートの絶縁性が低下し、これによって半導体装置内部の絶縁安定性及び、半導体装置内部から生じる漏れ電流起因のジュール発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。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高温・高湿度環境下における絶縁安定性に優れた半導体装置を実現できる熱伝導性シートを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、
熱硬化性樹脂と、上記熱硬化性樹脂中に分散された無機充填材と、シリコーンオイルと、を含む熱伝導性シートであって、
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、或いは、シアネート樹脂及びエポキシ樹脂であり、
前記シリコーンオイルの含有量が、当該熱伝導性シート１００質量％に対し、１質量％以上５質量％以下であり、
前記シリコーンオイルが、分子構造中にエポキシ基、水酸基、ポリエーテル基、アミノ基、カルボキシル基、カルビノール基、アクリル基、メタクリル基、メルカプト基、フロロアルキル基、フェニル基、アラルキル基、エステル基、炭素数２以上のアルキル基、アミド基、ハイドロジェン基、カルボン酸無水物基、アルコキシ基、フェノール基、ジオール基から選択される一種または二種以上の有機基を有する変性シリコーンオイルであり、
前記熱伝導性シートの膜厚が６０μｍ以上５００μｍ以下である、半導体装置用の熱伝導性シートが提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、
上記熱伝導性シートを硬化してなる熱伝導性シートの硬化物が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、
金属板と、
上記金属板の第１面側に設けられた半導体チップと、
上記金属板の上記第１面とは反対側の第２面に接合された熱伝導材と、
上記半導体チップおよび上記金属板を封止する封止樹脂とを備え、
上記熱伝導材が、上記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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高温・高湿度環境下における絶縁安定性に優れた半導体装置を実現できる熱伝導性シートおよびその硬化物ならびに高温・高湿度環境下における絶縁安定性に優れた半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同一符号を付し、その詳細な説明は重複しないように適宜省略される。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは必ずしも一致していない。また、文中の数字の間にある「〜」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。
【００１４】
はじめに、本実施形態に係る熱伝導性シートについて説明する。
【００１５】
本実施形態に係る熱伝導性シートは、熱硬化性樹脂（Ａ）と、熱硬化性樹脂（Ａ）中に分散された無機充填材（Ｂ）と、シリコーンオイル（Ｃ）とを含む。
ここで、本実施形態において、熱伝導性シートはＢステージ状態のものをいう。また、熱伝導性シートを硬化させたものを「熱伝導性シートの硬化物」と呼ぶ。また、熱伝導性シートを半導体装置に適用し、硬化させたものを「熱伝導材」と呼ぶ。熱伝導性シートの硬化物は熱伝導材を含む。また、本実施形態において、熱伝導性シートの硬化物はＣステージ状態のものをいい、Ｂステージ状態の熱伝導性シートを、例えば、１８０℃、１０ＭＰａで４０分間熱処理することにより硬化して得られたものである。
【００１６】
熱伝導性シートは、例えば、半導体装置内の高熱伝導性が要求される接合界面に設けられ、発熱体から放熱体への熱伝導を促進する。これにより、半導体チップ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。
本実施形態に係る熱伝導性シートを適用した半導体装置の一例としては、例えば、半導体チップがヒートシンク（金属板）上に設けられており、ヒートシンクの半導体チップが接合された面とは反対側の面に、熱伝導材が設けられた構造が挙げられる。
また、本実施形態に係る熱伝導性シートを適用した半導体装置の他の例としては、熱伝導材と、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樹脂と、を備えるものが挙げられる。
【００１７】
本実施形態に係る熱伝導性シートを用いることにより、高温・高湿度環境下における絶縁安定性、特に直流電圧印加下における絶縁信頼性に優れた半導体装置を実現できる。この理由は必ずしも明らかではないが、以下のような理由が考えられる。
本発明者の検討によれば、従来の熱伝導性シートを用いた半導体装置は、自動車のエンジンルーム内等の過酷な高温・高湿度環境下に長時間置かれると、熱伝導材の絶縁性の低下が生じて半導体装置の絶縁安定性が低下してしまうことが明らかになった。そのため、従来の半導体装置は高温・高湿度環境下における絶縁安定性に劣っていた。
一方、本実施形態に係る熱伝導性シートを用いた半導体装置は高温・高湿度環境下でも絶縁安定性に優れている。この理由としては、本実施形態に係る熱伝導材中のシリコーンオイル（Ｃ）が、半導体装置内部に侵入してきた水分を束縛し、熱伝導材中の水分子の通り道を遮断できるからだと推察される。
熱伝導材中の水分子の通り道が遮断されると、熱伝導材の絶縁性が低下することを抑制できる。そのため、本実施形態に係る熱伝導性シートによれば、高温・高湿度環境下における絶縁安定性の高い半導体装置を実現できる。
【００１８】
本実施形態に係る熱伝導性シートは、昇温速度５℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で動的粘弾性測定により測定される、当該熱伝導性シートの硬化物のガラス転移温度が好ましくは１５０℃以上であり、より好ましくは１６０℃以上であり、さらに好ましくは１７５℃以上であり、特に好ましくは１９０℃以上である。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３００℃以下である。
ここで、熱伝導性シートの硬化物のガラス転移温度は次のように測定できる。まず、熱伝導性シートを１８０℃、１０ＭＰａで４０分間熱処理することにより、熱伝導性シートの硬化物を得る。次いで、得られた硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）を、ＤＭＡ（動的粘弾性測定）により昇温速度５℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で測定する。
ガラス転移温度が上記下限値以上であると、導電性成分の運動開放をより一層抑制できるため、温度上昇による熱伝導性シートの絶縁性の低下をより一層抑制できる。その結果、より一層絶縁安定性に優れた半導体装置を実現できる。
ガラス転移温度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。
【００１９】
本実施形態に係る熱伝導性シートは、例えば、半導体チップ等の発熱体と当該発熱体を搭載するリードフレーム、配線基板（インターポーザ）等の基板との間、あるいは、当該基板とヒートシンク等の放熱部材との間に設けられる。これにより、半導体装置の絶縁性を保ちつつ、上記発熱体から生じる熱を、半導体装置の外部へ効果的に放散させることができる。このため、半導体装置の絶縁安定性を向上させることが可能となる。
【００２０】
本実施形態に係る熱伝導性シートの平面形状は、特に限定されず、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、例えば矩形とすることができる。熱伝導性シートの硬化物の膜厚は、５０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましい。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。さらに、熱伝導材の放熱性と絶縁性のバランスがより一層優れる。
【００２１】
本実施形態に係る熱伝導性シートは、熱硬化性樹脂（Ａ）と、熱硬化性樹脂（Ａ）中に分散された無機充填材（Ｂ）と、シリコーンオイル（Ｃ）とを含む。以下、本実施形態に係る熱伝導性シートを構成する各材料について説明する。
【００２２】
（熱硬化性樹脂（Ａ））
熱硬化性樹脂（Ａ）としては、例えば、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、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。
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１４０の熱伝導性を向上させることができる。
【００２３】
エポキシ樹脂（Ａ１）としては、例えば、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、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；ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂；キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を有する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骨格を有する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骨格を有するエポキシ樹脂；ノルボルネン型エポキシ樹脂；アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂；フルオレン型エポキシ樹脂；フェノールアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２４】
これらの中でも、熱硬化性樹脂（Ａ）としては、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂、フェノールアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、シアネート樹脂等から選択される一種または二種以上が好ましい。
このような熱硬化性樹脂（Ａ）を使用することで、本実施形態に係る熱伝導性シートの硬化物のガラス転移温度を高くするとともに、熱伝導性シートおよびその硬化物の放熱性および絶縁性を向上させることができる。
【００２５】
本実施形態に係る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、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、５質量％以上２８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、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、熱伝導性シートおよびその硬化物の強度や難燃性がより一層向上したり、熱伝導性シートおよびその硬化物の熱伝導性がより一層向上したりする。
【００２６】
（無機充填材（Ｂ））
無機充填材（Ｂ）としては、例えば、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、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。
【００２７】
無機充填材（Ｂ）の形状は、特に限定されないが、通常は球状である。
【００２８】
無機充填材（Ｂ）としては、本実施形態に係る熱伝導性シートおよびその硬化物の熱伝導性をより一層向上させる観点から、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を凝集させることにより形成される二次凝集粒子であることが好ましい。
【００２９】
鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を凝集させることにより形成される二次凝集粒子は、例えば鱗片状窒化ホウ素にバインダーを混ぜてスラリーを作製し、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、例えば１２００〜２５００℃である。焼成時間は、例えば２〜２４時間である。
このように、無機充填材（Ｂ）として、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子を焼結させて得られる二次凝集粒子を用いる場合には、熱硬化性樹脂（Ａ）中における無機充填材（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骨格を有するエポキシ樹脂がとくに好ましい。
【００３０】
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凝集粒子の平均粒径は、例えば５μｍ以上１８０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。これにより、熱伝導性と絶縁性のバランスにより一層優れた熱伝導性シートを実現することができる。
ここで、二次凝集粒子の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により、粒子の粒度分布を体積基準で測定したときのメディアン径（Ｄ５０）である。
【００３１】
二次凝集粒子を構成する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子の平均長径は、好ましくは０．０１μｍ以上２０μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上１５μｍ以下である。これにより、熱伝導性と絶縁性のバランスにより一層優れた熱伝導性シートおよびその硬化物を実現することができる。
なお、この平均長径は電子顕微鏡写真により測定することができる。例えば、以下の手順で測定する。まず、二次凝集粒子をミクロトームなどで切断しサンプルを作製する。次いで、走査型電子顕微鏡により、数千倍に拡大した二次凝集粒子の断面写真を数枚撮影する。次いで、任意の二次凝集粒子を選択し、写真から鱗片状窒化ホウ素の一次粒子の長径を測定する。このとき、１０個以上の一次粒子について長径を測定し、それらの平均値を平均長径とする。
【００３２】
本実施形態に係る熱伝導性シート中に含まれる無機充填材（Ｂ）の含有量は、当該熱伝導性シート１００質量％に対し、５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、５５質量％以上８８質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以上８０質量％以下であることが特に好ましい。
無機充填材（Ｂ）の含有量を上記下限値以上とすることにより、熱伝導性シートおよびその硬化物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、無機充填材（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、熱伝導性シートおよびその硬化物の膜厚の均一性をより一層良好なものとすることができる。
【００３３】
本実施形態に係る無機充填材（Ｂ）は、熱伝導性シートおよびその硬化物の熱伝導性をより一層向上させる観点から、上記二次凝集粒子に加えて、二次凝集粒子を構成する鱗片状窒化ホウ素の一次粒子とは別の鱗片状窒化ホウ素の一次粒子をさらに含むのが好ましい。この鱗片状窒化ホウ素の一次粒子の平均長径は、好ましくは０．０１μｍ以上２０μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上１５μｍ以下である。
これにより、熱伝導性と絶縁性のバランスにより一層優れた熱伝導性シートおよびその硬化物を実現することができる。
【００３４】
（シリコーンオイル（Ｃ））
本実施形態において、シリコーンオイル（Ｃ）とは、シロキサン結合を主骨格とする高分子化合物のうち、常温（２３℃）においてオイル状である化合物である。
【００３５】
本実施形態において、動粘度計による２５℃におけるシリコーンオイル（Ｃ）の動粘度が、加圧成形時の流動性、樹脂組成物中の分散性の観点から、５０ｍｍ２／ｓ以上１０，０００ｍｍ２／ｓ以下であることが好ましく、１００ｍｍ２／ｓ以上５，０００ｍｍ２／ｓ以下であることがより好ましい。
【００３６】
シリコーンオイル（Ｃ）は、熱伝導材中に侵入してきた水分をより効果的に束縛し、得られる半導体装置の絶縁安定性をより効果的に向上させる観点から、分子構造中にエポキシ基、水酸基、ポリエーテル基、アミノ基、カルボキシル基、カルビノール基、アクリル基、メタクリル基、メルカプト基、フロロアルキル基、フェニル基、アラルキル基、エステル基、炭素数２以上のアルキル基、アミド基、ハイドロジェン基、カルボン酸無水物基、アルコキシ基、フェノール基、ジオール基から選択される一種または二種以上の有機基を有する変性シリコーンオイルであることが好ましく、エポキシ基、水酸基、ポリエーテル基、アミノ基、メルカプト基、アルコキシ基から選択される一種または二種以上の有機基を有する変性シリコーンオイルであることがより好ましく、エポキシ基、アミノ基およびポリエーテル基から選択される一種または二種以上の有機基を有する変性シリコーンオイルであることがさらに好ましく、エポキシ基およびポリエーテル基から選択される一種または二種以上の有機基を有する変性シリコーンオイルであることがさらに好ましく、ポリエーテル基を有する変性シリコーンオイルであることが特に好ましい。
なお、本実施形態において、変性シリコーンオイルとは、直鎖状のシロキサン骨格（ポリシロキサンとも呼ぶ。）を有し、分子構造中に炭化水素基以外の有機基を有するものを言う。
また、変性シリコーンオイルの中でも、分子構造中にジメチルシリコーン骨格を有するものが好ましい。
【００３７】
変性シリコーンオイル中の有機基は、ポリシロキサンの側鎖の一部に導入されていてもよいし、ポリシロキサンの片末端又は両末端に導入されていてもよいし、ポリシロキサンの側鎖に加えて、片末端又は両末端に導入されていてもよい。
ここで、ポリシロキサンの側鎖の一部に有機基が導入された変性シリコーンオイルを側鎖型変性シリコーンオイルと呼び、ポリシロキサンの片末端に有機基が導入された変性シリコーンオイルを片末端型変性シリコーンオイルと呼び、ポリシロキサンの両末端に有機基が導入された変性シリコーンオイルを両末端型変性シリコーンオイルと呼び、ポリシロキサンの側鎖の一部とポリシロキサンの両末端に有機基が導入された変性シリコーンオイルを側鎖両末端型変性シリコーンオイルと呼ぶ。
【００３８】
本実施形態においてシリコーンオイル（Ｃ）としては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイル；側鎖型モノアミノ変性シリコーンオイル、側鎖型ジアミノ変性シリコーンオイル、側鎖型特殊アミノ変性シリコーンオイル、側鎖型エポキシ変性シリコーンオイル、側鎖型脂環式エポキシ変性シリコーンオイル、側鎖型カルビノール変性シリコーンオイル、側鎖型メルカプト変性シリコーンオイル、側鎖型カルボキシル変性シリコーンオイル、側鎖型ハイドロジェン変性シリコーンオイル、側鎖型アミノ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、側鎖型エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、側鎖型エポキシ・アラルキル変性シリコーンオイル等の側鎖型変性反応性シリコーンオイル；側鎖型ポリエーテル変性シリコーンオイル、側鎖型アラルキル変性シリコーンオイル、側鎖型フロロアルキル変性シリコーンオイル、側鎖型長鎖アルキル変性シリコーンオイル、側鎖型高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、側鎖型高級脂肪酸アミド変性シリコーンオイル、側鎖型ポリエーテル・長鎖アルキル・アラルキル変性シリコーンオイル、側鎖型長鎖アルキル・アラルキル変性シリコーンオイル、側鎖型フェニル変性シリコーンオイル等の側鎖型変性非反応性シリコーンオイル；両末端型アミノ変性シリコーンオイル、両末端型エポキシ変性シリコーンオイル、両末端型脂環式エポキシ変性シリコーンオイル、両末端型カルビノール変性シリコーンオイル、両末端型メタクリル変性シリコーンオイル、両末端型ポリエーテル変性シリコーンオイル、両末端型メルカプト変性シリコーンオイル、両末端型カルボキシル変性シリコーンオイル、両末端型フェノール変性シリコーンオイル、両末端型シラノール変性シリコーンオイル、両末端型アクリル変性シリコーンオイル、両末端型カルボン酸無水物変性シリコーンオイル等の両末端型変性反応性シリコーンオイル；両末端型ポリエーテル変性シリコーンオイル、両末端型ポリエーテル・メトキシ変性シリコーンオイル等の両末端型変性非反応性シリコーンオイル；片末端型エポキシ変性シリコーンオイル、片末端型カルビノール変性シリコーンオイル、片末端型ジオール変性シリコーンオイル、片末端型メタクリル変性シリコーンオイル、片末端型カルボキシル変性シリコーンオイル等の片末端型変性反応性シリコーンオイル；側鎖アミノ・両末端メトキシ変性シリコーンオイル、側鎖両末端型エポキシ変性シリコーンオイル等の側鎖両末端型変性反応性シリコーンオイル；等から選択される一種または二種以上を用いることができる。
これらの中でも側鎖型アミノ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、側鎖型エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、側鎖型ポリエーテル変性シリコーンオイル、側鎖両末端型エポキシ変性シリコーンオイル、側鎖型エポキシ・アラルキル変性シリコーンオイルから選択される一種または二種以上が好ましく、側鎖型ポリエーテル変性シリコーンオイルおよび側鎖型アミノ・ポリエーテル変性シリコーンオイルから選択される一種または二種以上がより好ましい。
これらのシリコーンオイル（Ｃ）は、市販品を使用することができ、例えば、信越シリコーン社等から販売されているものを用いることができる。
【００３９】
本実施形態に係る熱伝導性シート中に含まれるシリコーンオイル（Ｃ）の含有量は、熱伝導材中に侵入してきた水分を効果的に束縛しながら、当該熱伝導性シートの硬化物のガラス転移温度をより向上させることにより、得られる半導体装置の絶縁安定性をより一層向上させる観点から、熱伝導性シート１００質量％に対し、０．２質量％以上１０質量％以下が好ましく、１質量％以上５質量％以下がより好ましく、１．５質量％以上４．５質量％以下であることが特に好ましい。
【００４０】
（硬化剤（Ｄ））
本実施形態に係る熱伝導性シートは、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（Ｄ）を含むのが好ましい。
硬化剤（Ｄ）としては、硬化触媒（Ｄ−１）およびフェノール系硬化剤（Ｄ−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（Ｄ−１）としては、例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、またはこれらの混合物が挙げられる。硬化触媒（Ｄ−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。
本実施形態に係る熱伝導性シート中に含まれる硬化触媒（Ｄ−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。
【００４１】
また、フェノール系硬化剤（Ｄ−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、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、ノボラック樹脂、トリスフェニルメタン型のフェノール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（Ｄ−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（Ｄ−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、５質量％以上１５質量％以下がより好ましい。
【００４２】
（カップリング剤（Ｅ））
さらに、本実施形態に係る熱伝導性シートは、カップリング剤（Ｅ）を含んでもよい。
カップリング剤（Ｅ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）と無機充填材（Ｂ）との界面の濡れ性を向上させることができる。
【００４３】
カップリング剤（Ｅ）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（Ｅ）の添加量は無機充填材（Ｂ）の比表面積に依存するので、特に限定されないが、無機充填材（Ｂ）１００質量部に対して０．１質量部以上１０質量部以下が好ましく、特に０．５質量部以上７質量部以下が好ましい。
【００４４】
（フェノキシ樹脂（Ｆ））
さらに、本実施形態に係る熱伝導性シートは、さらにフェノキシ樹脂（Ｆ）を含んでもよい。フェノキシ樹脂（Ｆ）を含むことにより熱伝導性シートおよびその硬化物の耐屈曲性をより一層向上できる。
また、フェノキシ樹脂（Ｆ）を含むことにより、熱伝導性シートおよびその硬化物の弾性率を低下させることが可能となり、熱伝導性シートおよびその硬化物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（Ｆ）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、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、半導体装置の絶縁安定性をより一層高めることができる。
【００４５】
フェノキシ樹脂（Ｆ）としては、例えば、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。
【００４６】
フェノキシ樹脂（Ｆ）の含有量は、例えば、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。
【００４７】
（その他の成分）
本実施形態に係る熱伝導性シートには、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。
【００４８】
本実施形態に係る熱伝導性シートは、例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、例えば溶媒中に熱硬化性樹脂（Ａ）、シリコーンオイル（Ｃ）等を添加して樹脂ワニスを作製したのち、当該樹脂ワニスへ無機充填材（Ｂ）を入れて三本ロール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、無機充填材（Ｂ）およびシリコーンオイル（Ｃ）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。
【００４９】
次いで、上記樹脂組成物をシート状に成形して、熱伝導性シートを形成する。本実施形態においては、例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熱伝導性シートを得ることができる。基材としては、例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、例えば８０〜１５０℃、５分〜１時間の条件において行われる。熱伝導性シートの膜厚は、例えば６０μｍ以上５００μｍ以下である。
【００５０】
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、本発明の一実施形態に係る半導体装置１００の断面図である。
【００５１】
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。
【００５２】
本実施形態では、金属板がヒートシンクである例を説明する。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に接合された熱伝導材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。
以下、詳細に説明する。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
ヒートシンク１３０は、金属により構成されている。
【００５６】
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。
【００５７】
熱伝導材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材１４０のヒートシンク１３０側の面（上面１４１）に接している。
【００５８】
熱伝導材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、熱伝導材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。
【００５９】
平面視において、金属層１５０の上面１５１の外形線と、熱伝導材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。
【００６０】
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、熱伝導材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、熱伝導材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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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１１１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。
【００６８】
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。
【００６９】
次に、熱伝導材１４０を準備し、この熱伝導材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、熱伝導材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、熱伝導材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、予め熱伝導材１４０の下面１４２に金属層１５０を固着しておいてもよい。
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。
【００７０】
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に貼り付けられた絶縁性の熱伝導材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。
【００７１】
上述のように、半導体装置のパッケージがある程度よりも小さい場合には熱伝導材の絶縁性の悪化が問題として顕在化しなくても、半導体装置のパッケージが大面積となるほど、熱伝導材の面内で電界が最も集中する箇所での電界が強くなる。このため、熱伝導材の僅かな膜厚の変動による絶縁性の悪化も、問題として顕在化する可能性があると考えられる。
これに対し、本実施形態に係る半導体装置１００は、例えば、その実装床面積が１０×１０ｍｍ以上１００×１００ｍｍ以下の大型のパッケージであったとしても、上記の構造の熱伝導材１４０を備えることにより、十分な耐久性を得ることが期待できる。
【００７２】
また、本実施形態に係る半導体装置１００は、例えば、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、これら３つ以上の半導体チップを封止樹脂１８０が一括して封止している構造のものであったとしても、すなわち、半導体装置１００が大型のパッケージであったとしても、上記の構造の熱伝導材１４０を備えることにより、十分な耐久性を得ることが期待できる。
【００７３】
また、熱伝導材１４０におけるヒートシンク１３０側とは反対側の面（下面１４２）に対して一方の面（上面１５１）が固着された金属層１５０を半導体装置１００が更に備える場合、この金属層１５０によって好適に放熱することができるため、半導体装置１００の放熱性が向上する。
【００７４】
また、金属層１５０の上面１５１が熱伝導材１４０の下面１４２よりも小さいと、熱伝導材１４０の下面１４２が外部に露出し、異物などの突起物により熱伝導材１４０にクラックが発生する懸念が生じる。一方、金属層１５０の上面１５１が熱伝導材１４０の下面１４２よりも大きいと金属層１５０の端部が宙に浮いたような格好になり、製造工程での取り扱いの際などにおいて、金属層１５０が剥がれてしまう可能性がある。
これに対し、平面視において、金属層１５０の上面１５１の外形線と、熱伝導材１４０の下面１４２の外形線と、が重なっている構造とすることにより、熱伝導材１４０におけるクラックの発生および金属層１５０の剥離を抑制することができる。
【００７５】
また、金属層１５０の下面１５２の全面が封止樹脂１８０から露出しているので、金属層１５０の下面１５２の全面での放熱が可能となり、半導体装置１００の高い放熱性が得られる。
【００７６】
図２は、本発明の一実施形態に係る半導体装置１００の断面図である。この半導体装置１００は、以下に説明する点で、図１に示した半導体装置１００と相違し、その他の点では、図１に示した半導体装置１００と同様に構成されている。
【００７７】
本実施形態の場合、熱伝導材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。
【００７８】
なお、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の電極パターン同士が、ワイヤ１７０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。
【００７９】
なお、上記の図１または図２に示した半導体装置１００を基板（図示略）上に搭載することにより、基板と、半導体装置１００と、を備えるパワーモジュールが得られる。
【００８０】
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。
以下、本発明の参考形態の一例を示す。
＜１＞
熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に分散された無機充填材と、シリコーンオイルとを含む熱伝導性シート。
＜２＞
＜１＞に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記シリコーンオイルが、分子構造中にエポキシ基、水酸基、ポリエーテル基、アミノ基、カルボキシル基、カルビノール基、アクリル基、メタクリル基、メルカプト基、フロロアルキル基、フェニル基、アラルキル基、エステル基、炭素数２以上のアルキル基、アミド基、ハイドロジェン基、カルボン酸無水物基、アルコキシ基、フェノール基、ジオール基から選択される一種または二種以上の有機基を有する変性シリコーンオイルである熱伝導性シート。
＜３＞
＜１＞または＜２＞に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記シリコーンオイルの２５℃における動粘度が１００ｍｍ２／ｓ以上５，０００ｍｍ２／ｓ以下である熱伝導性シート。
＜４＞
＜１＞乃至＜３＞いずれか一に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記熱硬化性樹脂がジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂、フェノールアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル骨格を有するエポキシ樹脂、およびシアネート樹脂から選択される一種または二種以上である、熱伝導性シート。
＜５＞
＜１＞乃至＜４＞いずれか一に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記無機充填材は、鱗片状窒化ホウ素の一次粒子により構成されている二次凝集粒子である、熱伝導性シート。
＜６＞
＜５＞に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記二次凝集粒子の平均粒径が５μｍ以上１８０μｍ以下である、熱伝導性シート。
＜７＞
＜５＞または＜６＞に記載の熱伝導性シートにおいて、
前記二次凝集粒子を構成する前記一次粒子の平均長径が０．０１μｍ以上２０μｍ以下である、熱伝導性シート。
＜８＞
＜１＞乃至＜７＞いずれか一に記載の熱伝導性シートにおいて、  
前記無機充填材の含有量が、当該熱伝導性シート１００質量％に対し、５０質量％以上９５質量％以下である、熱伝導性シート。
＜９＞
＜１＞乃至＜８＞いずれか一に記載の熱伝導性シートにおいて、  
前記シリコーンオイルの含有量が、当該熱伝導性シート１００質量％に対し、１質量％以上５質量％以下である、熱伝導性シート。
＜１０＞
＜１＞乃至＜９＞いずれか一に記載の熱伝導性シートを硬化してなる熱伝導性シートの硬化物。
＜１１＞
金属板と、
前記金属板の第１面側に設けられた半導体チップと、
前記金属板の前記第１面とは反対側の第２面に接合された熱伝導材と、
前記半導体チップおよび前記金属板を封止する封止樹脂とを備え、
前記熱伝導材が、＜１＞乃至＜９＞いずれか一に記載の熱伝導性シートにより形成された半導体装置。
【実施例】
【００８１】
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、それぞれの厚みは平均膜厚で表わされている。
【００８２】
（鱗片状窒化ホウ素の一次粒子により構成された二次凝集粒子の作製）
ホウ酸メラミン（ホウ酸：メラミン＝２：１（モル比））と鱗片状窒化ホウ素粉末（平均長径：１５μｍ）を混合して得られた混合物（ホウ酸メラミン：鱗片状窒化ホウ素粉末＝１０：１（質量比））を、０．２質量％の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（ポリアクリル酸アンモニウム水溶液：混合物＝１００：３０（質量比））。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℃、１０時間の条件で焼成することにより、平均粒径が８０μｍの凝集窒化ホウ素を得た。
ここで、凝集窒化ホウ素の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＡ−５００）により、粒子の粒度分布を体積基準で測定し、そのメディアン径（Ｄ５０）とした。
【００８３】
（熱伝導性シートの作製）
実施例１〜７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（Ａ）と、シリコーンオイル（Ｃ）と、硬化剤（Ｄ）とを溶媒である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、この溶液に無機充填材（Ｂ）を入れて予備混合した後、三本ロールにて混練し、無機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、熱伝導性シート用樹脂組成物を、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て、膜厚が４００μｍであるＢステージ状の熱伝導性シートを作製した。
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。
【００８４】
（熱硬化性樹脂（Ａ））
エポキシ樹脂１：ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（ＸＤ−１０００、日本化薬社製）
エポキシ樹脂２：ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂（ＹＸ−４０００、三菱化学社製）
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、ロンザジャパン社製）
【００８５】
（無機充填材（Ｂ））
充填材１：上記鱗片状窒化ホウ素の一次粒子により構成された二次凝集粒子の作製により作製された凝集窒化ホウ素
【００８６】
（シリコーンオイル（Ｃ））
シリコーンオイル１：ＫＦ６１５Ａ（信越化学工業社製、側鎖型ポリエーテル変性シリコーンオイル、動粘度計による２５℃における動粘度：９２０ｍｍ２／ｓ）
シリコーンオイル２：Ｘ−２２−３９３９Ａ（信越化学工業社製、側鎖型アミノ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、動粘度計による２５℃における動粘度：３３００ｍｍ２／ｓ）
シリコーンオイル３：Ｘ−２２−２０００（信越化学工業社製、側鎖型エポキシ変性シリコーンオイル（側鎖フェニルタイプ）、動粘度計による２５℃における動粘度：１９０ｍｍ２／ｓ）
【００８７】
（硬化剤（Ｄ））
（硬化触媒Ｄ−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、四国化成社製）
硬化触媒２：トリフェニルホスフィン（北興化学社製）
（フェノール系硬化剤Ｄ−２）
フェノール系硬化剤１：トリスフェノールメタン型フェノール樹脂（ＭＥＨ−７５００、明和化成社製）
【００８８】
（Ｔｇ（ガラス転移温度）の測定）
熱伝導性シートの硬化物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℃、１０ＭＰａで４０分間熱処理することにより、熱伝導性シートの硬化物を得た。次いで、得られた硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）を、ＤＭＡ（動的粘弾性測定）により昇温速度５℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で測定した。
【００８９】
（絶縁安定性評価）
実施例１〜７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絶縁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物を用いて図１に示す半導体パッケージを作製した。次いで、この半導体パッケージを用いて、温度８５℃、湿度８５％、直流印加電圧１．５ｋＶの条件で連続湿中絶縁抵抗を評価した。なお、抵抗値１０６Ω以下を故障とした。評価基準は以下の通りである。
◎◎：３００時間以上故障なし
◎  ：２００時間以上３００時間未満で故障あり
○  ：１５０時間以上２００時間未満で故障あり
△  ：１００時間以上１５０時間未満で故障あり
×  ：１００時間未満で故障あり
【００９０】
【表１】
0006648402.tif 000002
【００９１】
シリコーンオイル（Ｃ）を含む熱伝導性シートを用いた実施例１〜７の半導体パッケージは、高温・高湿度環境下における絶縁安定性に優れていた。
シリコーンオイル（Ｃ）を含まない比較例１の半導体パッケージは、高温・高湿度環境下における絶縁安定性に劣っていた。
したがって、本発明による熱伝導性シートを用いることにより、高温・高湿度環境下における絶縁安定性に優れた半導体装置が得られることが分かった。
【符号の説明】
【００９２】
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（金属板）
１３１ 第１面
１３２ 第２面
１４０ 熱伝導性シート（熱伝導材）
１４１ 上面
１４２ 下面
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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【図２】
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