(57)【要約】【課題】耐久性の高い半導体装置を実現できる熱伝導性シート用樹脂組成物および耐久性の高い半導体装置を提供すること。【解決手段】熱伝導性シート用樹脂組成物は、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。充填材（Ｂ）は、以下の条件（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を満たす二次凝集粒子１４４を含む。（ａ）中心部に空隙１４６が形成されている。（ｂ）空隙１４６から出発して二次凝集粒子１４４の外表面に連通する連通孔１４８が形成されている。（ｃ）空隙１４６の平均空隙径に対する連通孔１４８の平均孔径の比が０．０５以上１．０以下である。【選択図】図１
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【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充填材とを含み、
前記充填材が、以下の条件（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を満たす二次凝集粒子を含む、熱伝導性シート用樹脂組成物。
（ａ）中心部に空隙が形成されている
（ｂ）前記空隙から出発して前記二次凝集粒子の外表面に連通する連通孔が形成されている
（ｃ）前記空隙の平均空隙径に対する前記連通孔の平均孔径の比が０．０５以上１．０以下である
【請求項２】
請求項１に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物において、
前記二次凝集粒子は鱗片状窒化ホウ素の一次粒子により構成されている、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物において、
前記二次凝集粒子の平均粒径が５μｍ以上２００μｍ以下である、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【請求項４】
請求項２または３に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物において、
前記充填材が、前記二次凝集粒子を構成する前記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、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物において、
前記連通孔が、中心部に形成された前記空隙から前記二次凝集粒子の外表面に向かって直線的に形成されている、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか一項に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物において、
前記連通孔の平均孔径が１μｍ以上５０μｍ以下である、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【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用樹脂組成物において、  
前記空隙の平均空隙径が２μｍ以上１５０μｍ以下である、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【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用樹脂組成物において、
前記二次凝集粒子を構成する一次粒子の平均長径が０．０１μｍ以上１５μｍ以下である、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【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用樹脂組成物において、
前記熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂を含む、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれか一項に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物において、
前記二次凝集粒子の含有量が、当該熱伝導性シート用樹脂組成物の全固形分１００質量％に対し、５０質量％以上９５質量％以下である、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれか一項に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物において、
前記熱硬化性樹脂の含有量が、当該熱伝導性シート用樹脂組成物の全固形分１００質量％に対し、１質量％以上３０質量％以下である、熱伝導性シート用樹脂組成物。
【請求項１２】
請求項１乃至１１いずれか一項に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物において、
硬化触媒およびフェノール系硬化剤から選択される一種または二種以上の硬化剤をさらに含む熱伝導性シート用樹脂組成物。
【請求項１３】
請求項１乃至１２いずれか一項に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物からなる樹脂層と、
前記樹脂層の少なくとも一方の面に設けられた基材と、
を備える、基材付き樹脂層。
【請求項１４】
請求項１乃至１２いずれか一項に記載の熱伝導性シート用樹脂組成物により形成された熱伝導性シート。
【請求項１５】
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１４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、熱伝導性シート用樹脂組成物、基材付き樹脂層、熱伝導性シート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、絶縁性を有しつつ、かつ、放熱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】
しかし、このような半導体装置は放熱性がまだ十分に満足できるものでなかった。そのため、電子部品の熱を外部に伝熱させることが困難となる場合があり、その場合は半導体装置の性能が低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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充填材とを含み、
上記充填材が、以下の条件（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を満たす二次凝集粒子を含む、熱伝導性シート用樹脂組成物が提供される。
（ａ）中心部に空隙が形成されている
（ｂ）上記空隙から出発して上記二次凝集粒子の外表面に連通する連通孔が形成されている
（ｃ）上記空隙の平均空隙径に対する上記連通孔の平均孔径の比が０．０５以上１．０以下である
【０００７】
また、本発明によれば、
上記熱伝導性シート用樹脂組成物からなる樹脂層と、
上記樹脂層の少なくとも一方の面に設けられた基材と、
を備える、基材付き樹脂層が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、
上記熱伝導性シート用樹脂組成物により形成された熱伝導性シートが提供される。
【０００９】
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】
【００１０】
本発明によれば、耐久性の高い半導体装置を実現できる熱伝導性シート用樹脂組成物および耐久性の高い半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る二次凝集粒子の模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る熱伝導性シートの模式的な断面図である。
【図３】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４】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５】実施例１で使用した充填材の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図６】比較例１で使用した充填材の電子顕微鏡写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、「〜」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。
【００１３】
はじめに、本実施形態に係る熱伝導性シート用樹脂組成物および熱伝導性シートについて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る二次凝集粒子１４４の模式的な断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る熱伝導性シート１４０の模式的な断面図である。
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。
【００１４】
本実施形態に係る熱伝導性シート用樹脂組成物および熱伝導性シート１４０は、熱硬化性樹脂（Ａ）１４５と、熱硬化性樹脂（Ａ）１４５中に分散された充填材（Ｂ）とを含む。
充填材（Ｂ）は、以下の条件（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を満たす二次凝集粒子１４４を含む。
（ａ）中心部に空隙１４６が形成されている
（ｂ）空隙１４６から出発して二次凝集粒子１４４の外表面に連通する連通孔１４８が形成されている
（ｃ）空隙１４６の平均空隙径に対する連通孔１４８の平均孔径の比が０．０５以上１．０以下である
なお、本実施形態において、熱伝導性シート１４０はＢステージ状態のものをいう。また、熱伝導性シート１４０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。
【００１５】
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１４０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１４０を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パッケージの他の例としては、熱伝導材１４０と、熱伝導材１４０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。
【００１６】
本実施形態に係る熱伝導性シート１４０を用いることにより、耐久性の高い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温度変化が激しい環境下に長時間置かれると、熱伝導性シートの熱伝導率の低下や部分放電等が生じて半導体装置の放熱性および／または電気絶縁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耐久性に劣っていた。
一方、本実施形態に係る熱伝導性シート１４０を用いた半導体装置は温度変化が激しい環境下でも耐久性に優れている。この理由としては、本実施形態に係る熱伝導性シート１４０は、ボイドが発生し難い構造になっており、かつ、熱伝導性シート１４０中に二次凝集粒子１４４が均一に分散されているからだと考えられる。
まず、二次凝集粒子１４４は、（ａ）中心部に空隙１４６が形成されており、（ｂ）空隙１４６から出発して二次凝集粒子１４４の外表面に連通する連通孔１４８が形成されている。このような構造であると、二次凝集粒子１４４の外表面および連通孔１４８内部の両方から、熱硬化性樹脂１４５が二次凝集粒子１４４の内部に浸漬することができるため、二次凝集粒子１４４は熱硬化性樹脂１４５の含浸性が優れている。そのため、熱伝導性シート１４０中のボイドの発生等を抑制でき、熱伝導性シート１４０の熱伝導性の低下を抑制できる。
また、二次凝集粒子１４４は、（ｃ）空隙１４６の平均空隙径に対する連通孔１４８の平均孔径の比が０．０５以上１．０以下である。このような構造であると、二次凝集粒子１４４間の接触面積が増え、熱伝導性シート１４０の熱伝導性を向上できる。
また、上記条件（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を満たす二次凝集粒子１４４は従来のものに比べて、見掛けの比重が小さく、熱硬化性樹脂中で浮力がつきやすい。そのため、熱伝導性シート１４０の製造段階で沈降が起こりにくく、熱伝導性シート１４０中に均一に分散される。これにより、温度変化が激しい環境下に長時間置かれても、熱伝導性シート１４０（熱伝導材）の膜厚の変化等が起きにくく、熱伝導性シート１４０（熱伝導材）と半導体チップ間あるいは熱伝導性シート１４０（熱伝導材）と基板間の剥がれ等を抑制でき、半導体装置の放熱性および／または電気絶縁性の低下を抑制できる。
以上の理由から、本実施形態に係る熱伝導性シート１４０を用いると、耐久性に優れる半導体装置が得られると推察される。
【００１７】
熱伝導性シート１４０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、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、半導体装置の耐久性を向上させることが可能となる。
【００１８】
熱伝導性シート１４０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。熱伝導性シートの膜厚は、５０μｍ以上５００μｍ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。
【００１９】
本実施形態に係る熱伝導性シート用樹脂組成物および熱伝導性シート１４０は、熱硬化性樹脂（Ａ）１４５と、熱硬化性樹脂（Ａ）１４５中に分散された充填材（Ｂ）とを含む。
【００２０】
（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。
【００２１】
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、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。
【００２２】
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。
【００２３】
エポキシ樹脂（Ａ１）の中でも、得られる熱伝導性シート１４０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。
【００２４】
熱伝導性シート１４０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、３質量％以上２５質量％以下がより好ましく、５質量％以上２０質量％以下が特に好ましい。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１４０を形成するのが容易となるとともに熱伝導性シート１４０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、熱伝導性シート１４０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１４０の熱伝導性がより一層向上したりする。
【００２５】
（充填材（Ｂ））
本実施形態に係る充填材（Ｂ）は、（ａ）中心部に空隙１４６が形成されており、（ｂ）空隙１４６から出発して外表面に連通する連通孔１４８が形成されており、さらに（ｃ）空隙１４６の平均空隙径に対する連通孔１４８の平均孔径の比が０．０５以上１．０以下である二次凝集粒子１４４を含む。連通孔１４８は、通常、中心部に形成された空隙１４６から二次凝集粒子１４４の外表面に向かって直線的に形成されている。
二次凝集粒子１４４としては、空隙１４６および連通孔１４８が形成されているならば特に限定されないが、熱伝導性シート１４０の熱伝導性を向上させる観点から、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であることが好ましい。
【００２６】
二次凝集粒子１４４の形状は、特に限定されないが、通常は球状である。
【００２７】
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２００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、熱伝導性と電気絶縁性のバランスにより一層優れた熱伝導性シート１４０を実現することができる。
【００２８】
二次凝集粒子１４４の空隙１４６の平均空隙径は、特に限定されないが、好ましくは２μｍ以上１５０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下であり、さらに好ましくは１５μｍ以上５０μｍ以下であり、特に好ましくは２０μｍ以上４０μｍ以下である。これにより、熱伝導性と電気絶縁性のバランスにより一層優れた熱伝導性シート１４０を実現することができる。
また、二次凝集粒子１４４の空隙１４６の平均空隙径の下限は、特に限定されないが、二次凝集粒子１４４への熱硬化性樹脂１４５の含浸性を向上させる観点から、好ましくは２μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは１５μｍ以上、特に好ましくは２０μｍ以上である。二次凝集粒子１４４の空隙１４６の平均空隙径の上限は、特に限定されないが、二次凝集粒子１４４の熱伝導性を増加させる観点から、好ましくは１５０μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下、特に好ましくは４０μｍ以下である。
なお、この空隙１４６の平均空隙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、熱伝導性シート１４０をミクロトームなどで切断し、断面を作製する。次いで、走査型電子顕微鏡により、数千倍に拡大した熱伝導性シート１４０の断面写真を数枚撮影する。次いで、任意の二次凝集粒子１４４を選択し、写真からその空隙径ｄ１を測定する。このとき、１０個以上の空隙径ｄ１について測定し、それらの平均値を平均空隙径とする。
【００２９】
二次凝集粒子１４４の連通孔１４８の平均孔径は、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下であり、より好ましくは２μｍ以上２０μｍ以下であり、さらに好ましくは３μｍ以上１５μｍ以下であり、特に好ましくは３μｍ以上８μｍ以下である。これにより、熱伝導性と電気絶縁性のバランスにより一層優れた熱伝導性シート１４０を実現することができる。
また、二次凝集粒子１４４の連通孔１４８の平均孔径の下限は、特に限定されないが、二次凝集粒子１４４への熱硬化性樹脂１４５の含浸性を向上させる観点から、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上、さらに好ましくは３μｍ以上である。二次凝集粒子１４４の連通孔１４８の平均孔径の上限は、特に限定されないが、二次凝集粒子１４４間の接触面積を増加させ、熱伝導性シート１４０の熱伝導性を向上させる観点から、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以下、よりさらに好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは８μｍ以下である。
なお、この連通孔１４８の平均孔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、熱伝導性シート１４０をミクロトームなどで切断し、断面を作製する。次いで、走査型電子顕微鏡により、数千倍に拡大した熱伝導性シート１４０の断面写真を数枚撮影する。次いで、任意の二次凝集粒子１４４を選択し、写真から連通孔の孔径ｄ２を測定する。このとき、１０個以上の連通孔について孔径ｄ２を測定し、それらの平均値を平均孔径とする。
【００３０】
空隙１４６の平均空隙径に対する連通孔１４８の平均孔径の比が、０．０５以上１．０以下、好ましくは０．１０以上０．５０以下であり、より好ましくは０．１５以上０．４０以下であり、特に好ましくは０．１５以上０．３０以下である。これにより、熱伝導性と電気絶縁性のバランスにより一層優れた熱伝導性シート１４０を実現することができる。
また、空隙１４６の平均空隙径に対する連通孔１４８の平均孔径の比の下限は、二次凝集粒子１４４への熱硬化性樹脂１４５の含浸性を向上させる観点から、０．０５以上、好ましくは０．０８以上、より好ましくは０．１０以上、さらに好ましくは０．１２以上、特に好ましくは０．１５以上である。
また、空隙１４６の平均空隙径に対する連通孔１４８の平均孔径の比の上限は、二次凝集粒子１４４間の接触面積を増加させ、熱伝導性シート１４０の熱伝導性を向上させる観点から、１．０以下、好ましくは０．８０以下、より好ましくは０．５０以下、さらに好ましくは０．４０以下、よりさらに好ましくは０．３５以下、特に好ましくは０．３０以下である。
【００３１】
二次凝集粒子１４４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１５μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上１２μｍ以下である。これにより、熱伝導性と電気絶縁性のバランスにより一層優れた熱伝導性シート１４０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１４４をミクロトームなどで切断し、断面を作製する。次いで、走査型電子顕微鏡により、数千倍に拡大した熱伝導性シート１４０の断面写真を数枚撮影する。次いで、任意の二次凝集粒子１４４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、１０００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】
二次凝集粒子１４４は、例えば鱗片状窒化ホウ素の粉末とホウ酸メラミンとを水溶性バインダーが溶解した水溶液中に投入・混合し、得られたスラリーをスプレードライ法等の公知の方法により凝集させたあと、これを焼成することにより形成することができる。
空隙１４６および連通孔１４８を形成するためには、鱗片状窒化ホウ素の粉末とホウ酸メラミンとの割合、スラリー中に投入する水溶性バインダーの量および焼成条件が重要となる。
鱗片状窒化ホウ素の粉末とホウ酸メラミンとの割合は、例えば鱗片状窒化ホウ素の粉末：ホウ酸メラミン＝３０：１００（質量比）〜１：１００（質量比）である。
焼成温度は、例えば１５００〜２５００℃と高温に設定する。焼成時間は、例えば１〜１５時間である。バインダーの量は、例えば、スラリー１００質量％に対し、１．５〜３０質量％に設定する。こうすることにより、空隙１４６および連通孔１４８を有する二次凝集粒子１４４を得ることができる。
二次凝集粒子１４４内の空隙１４６の大きさは、スラリーの固形分濃度を調整することによって制御することができる。スラリーの固形分濃度を下げると、空隙を大きくすることができ、スラリーの固形分濃度を上げると、空隙を小さくすることができる。
また、二次凝集粒子１４４内の連通孔１４８の大きさは、水溶性バインダー量によって制御することができる。水溶性バインダー量を上げると、連通孔１４８を大きくすることができ、水溶性バインダー量を下げると、連通孔１４８を小さくすることができる。
水溶性バインダーに関しては、ポリアクリル酸系バインダーを用いることが好ましい。
【００３３】
また、熱伝導性シート１４０中に含まれる二次凝集粒子１４４の含有量は、例えば５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、６５質量％以上９０質量％以下であることがより好ましい。二次凝集粒子１４４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１４０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、二次凝集粒子１４４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１４０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。
【００３４】
本実施形態に係る充填材（Ｂ）は、熱伝導性シート１４０の熱伝導性をより一層向上させる観点から、二次凝集粒子１４４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。二次凝集粒子１４４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の平均長径は、好ましくは０．０１μｍ以上１５μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上５μｍ以下である。これにより、熱伝導性と電気絶縁性のバランスにより一層優れた熱伝導性シート１４０を実現することができる。
【００３５】
充填材（Ｂ）は、熱伝導性と電気絶縁性とのバランスを図る観点から、本発明の効果を損なわない範囲において、例えばシリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等をさらに含んでもよい。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。
【００３６】
（硬化剤（Ｃ））
熱伝導性シート１４０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、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１４０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。
【００３７】
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フェノ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、５質量％以上１５質量％以下がより好ましい。
【００３８】
（カップリング剤（Ｄ））
さらに、熱伝導性シート１４０は、カップリング剤を含んでもよい。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。
【００３９】
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質量部に対して０．０５質量部以上３質量部以下が好ましく、特に０．１質量部以上２質量部以下が好ましい。
【００４０】
（フェノキシ樹脂（Ｅ））
さらに、熱伝導性シート１４０は、さらにフェノキシ樹脂（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１４０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１４０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１４０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１４０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。
【００４１】
フェノキシ樹脂（Ｅ）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。
【００４２】
フェノキシ樹脂（Ｅ）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。
【００４３】
（その他の成分）
熱伝導性シート１４０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。
【００４４】
本実施形態に係る熱伝導性シート１４０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、ワニス状の熱伝導性シート用樹脂組成物を得る。本実施形態においては、例えば溶媒中に熱硬化性樹脂（Ａ）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）を入れて三本ロール等を用いて混練することにより熱伝導性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。
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。
【００４５】
次いで、上記熱伝導性シート用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熱伝導性シート用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基材付き樹脂層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、熱伝導性シート用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。樹脂層の膜厚は、例えば５０μｍ以上５００μｍ以下である。
また、上記基材付き樹脂層から、基材を取り除くことにより熱伝導性シート１４０が得られることとなる。
【００４６】
次いで、上記基材付き樹脂層を二本のロール間に通して圧縮することにより、樹脂層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、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、熱伝導材１４０の熱伝導率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１４０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。
【００４７】
次に、本実施形態に係る半導体装置について説明する。図３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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
ヒートシンク１３０は、金属により構成されている。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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もよい。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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３に示すような構造の半導体装置１００が得られる。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
図４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３に示した半導体装置１００と相違し、その他の点では、図３に示した半導体装置１００と同様に構成されている。
【００７４】
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。
【００７５】
なお、図４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４の奥行き方向において３列に配置されている。
なお、上記の図３または図４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。
【００７６】
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】
【００７７】
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。なお、実施例では、部はとくに特定しない限り質量部を表す。また、それぞれの厚みは平均膜厚で表わされている。
【００７８】
（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：１０μｍ）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、３．０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。
【００７９】
（熱伝導性シートの作製）
実施例１〜５および比較例１〜２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、得られた熱伝導性シート用樹脂組成物に対し、６０℃、１５時間の条件によりエージングを行った。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である樹脂シートを作製した。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し、膜厚が３００μｍであるＢステージ状の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。
【００８０】
（熱硬化性樹脂（Ａ））
エポキシ樹脂１：ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（ＮＣ−３０００、日本化薬社製）
エポキシ樹脂２：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（８２８、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）
【００８１】
（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、四国化成社製）
硬化触媒２：トリフェニルホスフィン（北興化学社製）
（硬化剤Ｃ−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ノボラック樹脂（ＭＥＨ−７５００、明和化成社製）
【００８２】
（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
充填材２：上記作製例において、ポリアクリル酸アンモニウム水溶液の濃度を５質量％に変更した以外は上記二次凝集粒子の作製例と同様の方法により作製された、平均粒径が８０μｍの凝集窒化ホウ素
充填材３：上記作製例において、ポリアクリル酸アンモニウム水溶液の濃度を２質量％に変更した以外は上記二次凝集粒子の作製例と同様の方法により作製された、平均粒径が８０μｍの凝集窒化ホウ素
充填材４：上記作製例において、ポリアクリル酸アンモニウム水溶液の濃度を０．２質量％に変更した以外は上記二次凝集粒子の作製例と同様の方法により作製された、平均粒径が８０μｍの凝集窒化ホウ素
充填材５：上記作製例において、ポリアクリル酸アンモニウム水溶液の濃度を０．５質量％に変更した以外は上記二次凝集粒子の作製例と同様の方法により作製された、平均粒径が８０μｍの凝集窒化ホウ素
【００８３】
（空隙１４６および連通孔１４８の観察）
空隙１４６および連通孔１４８は走査型電子顕微鏡により観察した。具体的には、以下の手順で測定した。まず、熱伝導性シートをミクロトームで切断し、断面を作製した。次いで、走査型電子顕微鏡により、数千倍に拡大した熱伝導性シートの断面写真を撮影することにより、空隙１４６および連通孔１４８を観察した。
図５に、実施例１で使用した充填材１の電子顕微鏡写真を示す。また、図６に、比較例１で使用した充填材４の電子顕微鏡写真を示す。
【００８４】
（空隙１４６の平均空隙径および連通孔１４８の平均孔径の測定）
空隙１４６の平均空隙径および連通孔１４８の平均孔径は電子顕微鏡写真により測定した。まず、熱伝導性シートをミクロトームで切断し、断面を作製した。次いで、走査型電子顕微鏡により、数千倍に拡大した熱伝導性シートの断面写真を数枚撮影した。次いで、任意の二次凝集粒子１４４を選択し、写真からその空隙径ｄ１および連通孔の孔径ｄ２を測定した。このとき、１０個以上の空隙径ｄ１および孔径ｄ２について測定し、それらの平均値を平均空隙径および平均孔径とした。
【００８５】
（絶縁信頼性評価）
実施例１〜５および比較例１〜２のそれぞれについて、半導体パッケージの絶縁信頼性を次のように評価した。まず、熱伝導性シートを用いて図３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。結果を表１に示す。
◎◎：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
【００８６】
（ヒートサイクル試験）
実施例１〜５および比較例１〜２のそれぞれについて、半導体パッケージのヒートサイクル性を次のように評価した。まず、熱伝導性シートを用いて図３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３個を用いて、ヒートサイクル試験を実施した。ヒートサイクル試験は、−４０℃５分〜＋１２５℃５分を１サイクルとして３０００回行なった。
つぎに、超音波映像装置（日立建機ファインテック社製、ＦＳ３００）を用いて、半導体チップ、導電層に異常がないか観察した。結果を表１に示す。
◎：半導体チップ、導電層ともに異常なし。
○：半導体チップおよび／または導電層の一部にクラックが見られるが実用上問題なし。
△：半導体チップおよび／または導電層の一部にクラックが見られ実用上問題あり。
×：半導体チップ、導電層ともにクラックが見られ使用できない。
【００８７】
【表１】
2016094599.tif 000003
【００８８】
中心部に空隙が形成され、空隙から出発して二次凝集粒子の外表面に連通する連通孔が形成されている充填材１〜３を含む熱伝導性シートを用いた実施例１〜５の半導体パッケージは、絶縁信頼性およびヒートサイクル性に優れていた。
一方、連通孔が形成されていない充填材５を含む熱伝導性シートを用いた比較例２の半導体パッケージは、絶縁信頼性およびヒートサイクル性に劣っていた。さらに、空隙および連通孔のいずれもが形成されていない充填材４を含む熱伝導性シートを用いた比較例１の半導体パッケージは、絶縁信頼性およびヒートサイクル性にさらに劣っていた。
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、耐久性の高い半導体装置が得られることが分かった。
【符号の説明】
【００８９】
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
１４４ 二次凝集粒子
１４５ 熱硬化性樹脂
１４６  空隙
１４８  連通孔
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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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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