JP6893084B2 - Thermosetting adhesive sheet - Google Patents
Thermosetting adhesive sheet Download PDFInfo
- Publication number
- JP6893084B2 JP6893084B2 JP2016205099A JP2016205099A JP6893084B2 JP 6893084 B2 JP6893084 B2 JP 6893084B2 JP 2016205099 A JP2016205099 A JP 2016205099A JP 2016205099 A JP2016205099 A JP 2016205099A JP 6893084 B2 JP6893084 B2 JP 6893084B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adhesive sheet
- thermosetting adhesive
- thermosetting
- heat
- metal plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 title claims description 166
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 title claims description 166
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 title claims description 109
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 28
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 28
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 27
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 25
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 25
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 18
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 claims description 4
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- USFPINLPPFWTJW-UHFFFAOYSA-N tetraphenylphosphonium Chemical compound C1=CC=CC=C1[P+](C=1C=CC=CC=1)(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 USFPINLPPFWTJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 64
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 64
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 64
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 11
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 6
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 5
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 5
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical class C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- -1 disyandiamide Chemical compound 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N triphenylmethane Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 AAAQKTZKLRYKHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- KZTYYGOKRVBIMI-UHFFFAOYSA-N diphenyl sulfone Chemical compound C=1C=CC=CC=1S(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 KZTYYGOKRVBIMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 description 1
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-tetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010042674 Swelling Diseases 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- ZZTCPWRAHWXWCH-UHFFFAOYSA-N diphenylmethanediamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(N)(N)C1=CC=CC=C1 ZZTCPWRAHWXWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- JDVIRCVIXCMTPU-UHFFFAOYSA-N ethanamine;trifluoroborane Chemical compound CCN.FB(F)F JDVIRCVIXCMTPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 239000013034 phenoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229920006287 phenoxy resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000004439 roughness measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 125000006839 xylylene group Chemical group 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Adhesive Tapes (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
本発明は、熱硬化性接着シートに関する。 The present invention is related to a thermosetting adhesive sheet.
従来、樹脂モールド中に内包された半導体素子を有する半導体モジュールが広く用いられており、この半導体モジュールは、通電時において半導体素子が発熱することから、当該半導体素子が過度に高温になることを防止すべく放熱機構を備えている。
この種の半導体モジュールとしては、金属製のブロックや厚手の金属板で形成されたリードフレーム上に半導体素子を搭載し、これらの金属部材で半導体素子の熱をすばやく奪い去るように構成されたものが知られている。
また、半導体モジュールとしては、薄板状の金属部材を備え、該金属部材の片面を表面露出させて放熱面とし、該放熱面に放熱フィンなどの放熱器を密着させるべく構成されたものが知られている。
さらに、半導体モジュールとしては、放熱フィンが一体化されたものが知られており、この放熱フィンによって大きな放熱面を確保したものが知られている。
Conventionally, a semiconductor module having a semiconductor element enclosed in a resin mold has been widely used, and this semiconductor module prevents the semiconductor element from becoming excessively hot because the semiconductor element generates heat when energized. It is equipped with a heat dissipation mechanism.
This type of semiconductor module is configured such that a semiconductor element is mounted on a lead frame formed of a metal block or a thick metal plate, and the heat of the semiconductor element is quickly removed by these metal members. It has been known.
Further, as a semiconductor module, a thin plate-shaped metal member is provided, one surface of the metal member is exposed to form a heat radiation surface, and a radiator such as a heat radiation fin is brought into close contact with the heat radiation surface. ing.
Further, as a semiconductor module, one in which heat radiation fins are integrated is known, and one in which a large heat radiation surface is secured by the heat radiation fins is known.
従来の半導体モジュールにおいては、半導体素子を搭載するリードフレームなどの金属部材と、放熱面を構成する部材とが、電気絶縁性に優れた熱硬化性接着シートによって接着されており、熱硬化性接着シートの硬化物によって２つの金属部材間に絶縁層が形成されたりしている（下記特許文献１参照）。
該絶縁層には半導体素子が発する熱を素早く放熱面まで伝達することが求められるため、この種の用途に用いられる熱硬化性接着シートは、熱伝導率の高い無機フィラーが高充填されている。
In a conventional semiconductor module, a metal member such as a lead frame on which a semiconductor element is mounted and a member constituting a heat radiating surface are bonded by a thermosetting adhesive sheet having excellent electrical insulation, and the thermosetting adhesion is performed. An insulating layer is formed between two metal members by the cured product of the sheet (see Patent Document 1 below).
Since the insulating layer is required to quickly transfer the heat generated by the semiconductor element to the heat radiating surface, the thermosetting adhesive sheet used for this type of application is highly filled with an inorganic filler having high thermal conductivity. ..
半導体モジュールの製造に際しては、熱硬化性接着シートが一旦金属部材に仮接着された後に本接着されるような２段階の接着工程が行われる。
この仮接着に際し、熱硬化性接着シートは、複数枚が積み重ねられてマガジンに収容され、ロボットアームに装着した吸引パッドなどでマガジンから順に取り出されて金属部材に接着される。
なお、熱硬化性接着シートは、本接着では、仮接着された一方の金属部材と他方の金属部材との間に挟み込まれて加熱並びに加圧が行われて両部材に接着される。
熱硬化性接着シートには無機フィラーが多く含まれており、加熱しても柔軟性が発揮されにくく、しかも、仮接着では、熱硬化性接着シートの熱硬化を過度に進行させないことが必要になるため本接着時のように十分柔軟な状態になるまで熱硬化性接着シートを加熱することができない。
そこで、仮接着では接着する相手部材に対する密着が不充分なものとなって熱硬化性接着シートと部材との間に空気層を形成させてしまうおそれがある。
このようにしてできた空気層は、本接着後に残存して熱抵抗の大きな箇所が形成される原因となるおそれがある。
In manufacturing a semiconductor module, a two-step bonding step is performed in which the thermosetting adhesive sheet is temporarily bonded to a metal member and then finally bonded.
At the time of this temporary bonding, a plurality of thermosetting adhesive sheets are stacked and stored in a magazine, and are sequentially taken out from the magazine by a suction pad or the like attached to a robot arm and bonded to a metal member.
In the main bonding, the thermosetting adhesive sheet is sandwiched between one metal member that has been temporarily bonded and the other metal member, and is heated and pressurized to be bonded to both members.
The thermosetting adhesive sheet contains a large amount of inorganic filler, and it is difficult for it to exhibit flexibility even when heated. Moreover, in temporary bonding, it is necessary to prevent the thermosetting adhesive sheet from being excessively cured. Therefore, the thermosetting adhesive sheet cannot be heated until it becomes sufficiently flexible as in the case of main bonding.
Therefore, in the temporary bonding, the adhesion to the mating member to be bonded becomes insufficient, and there is a possibility that an air layer is formed between the thermosetting adhesive sheet and the member.
The air layer thus formed may remain after the main bonding and cause the formation of a portion having a large thermal resistance.
このような空気層の形成を防止する上において熱硬化性接着シートを表面平滑なものとし、接着する部材への密着性を高めて接着界面への空気の巻き込みを抑制することが考えられる。
しかしながら、熱硬化性接着シートを表面平滑なものとすると熱硬化性接着シートどうしの密着性も高くなってマガジンから取り出す際に２、３枚一度に吸引パッドで取り出されてしまうような問題が生じるおそれがある。
また、吸引パッドなどを用いない場合においても熱硬化性接着シートどうしの密着性が高いと取り扱いが難しくなる。
そこで、この種の熱硬化性接着シートには空気層の形成を抑制しつつ取扱い性を改善することが要望されている。
In order to prevent the formation of such an air layer, it is conceivable to make the thermosetting adhesive sheet smooth on the surface, improve the adhesion to the member to be bonded, and suppress the entrainment of air in the bonding interface.
However, if the surface of the thermosetting adhesive sheet is smooth, the adhesion between the thermosetting adhesive sheets becomes high, and there arises a problem that a few sheets are taken out by the suction pad at a time when they are taken out from the magazine. There is a risk.
Further, even when a suction pad or the like is not used, handling becomes difficult if the thermosetting adhesive sheets have high adhesion to each other.
Therefore, there is a demand for this type of thermosetting adhesive sheet to improve handleability while suppressing the formation of an air layer.
なお、空気層の形成を防止して接着する相手部材に良好な接着性を発揮することが要望される熱硬化性接着シートは、前記のような半導体モジュールの構成材として利用されるものに限定されるものではない。
即ち、取り扱い容易でありながら接着する部材に良好な接着性を発揮することは、熱硬化性接着シートに広く求められている事柄である。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、取扱いが容易な熱硬化性接着シートを提供し、ひいては製造容易な半導体モジュールを提供することを課題としている。
The thermosetting adhesive sheet, which is required to prevent the formation of an air layer and exhibit good adhesiveness to the mating member to be adhered, is limited to those used as a constituent material of the semiconductor module as described above. It is not something that is done.
That is, it is a matter widely required for a thermosetting adhesive sheet to exhibit good adhesiveness to a member to be adhered while being easy to handle.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a thermosetting adhesive sheet that is easy to handle, and to provide a semiconductor module that is easy to manufacture.
上記課題を解決するための本発明の熱硬化性接着シートは、熱硬化性樹脂と該熱硬化性樹脂よりも熱伝導率の高い無機フィラーとを含む半硬化状態の熱硬化性接着シートであって、２つの部材の接着に用いられ、２つの部材の内の一部材に接着される第１接着面と、他部材に接着される第２接着面とを有し、前記第１接着面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以上０．７μｍ以下であり、前記第２接着面の表面粗さ（Ｒａ）が２μｍ以上２０μｍ以下である。 The heat-curable adhesive sheet of the present invention for solving the above problems is a semi-curable heat-curable adhesive sheet containing a heat-curable resin and an inorganic filler having a higher heat conductivity than the heat-curable resin. It has a first adhesive surface that is used for adhering two members and is adhered to one of the two members, and a second adhesive surface that is adhered to the other member. The surface roughness (Ra) is 0.4 μm or more and 0.7 μm or less, and the surface roughness (Ra) of the second adhesive surface is 2 μm or more and 20 μm or less.
本発明の熱硬化性接着シートは、表面粗さの小さな第１接着面を有することで接着する相手部材に密着させ易く、空気層の形成を抑制させ得る。
本発明の熱硬化性接着シートは、表面粗さの大きな第２接着面を有する。
従って、一つの熱硬化性接着シートの第１接着面に他の熱硬化性接着シートの第２接着面を接触させて重ねることができ、重なり合った熱硬化性接着シートどうしが密着してしまうことを抑制させ得る。
即ち、本発明によれば取り扱い容易でありながら接着する部材に良好な接着性を発揮する熱硬化性接着シートを提供しうる。
Since the thermosetting adhesive sheet of the present invention has a first adhesive surface having a small surface roughness, it can easily adhere to the mating member to be adhered and can suppress the formation of an air layer.
The thermosetting adhesive sheet of the present invention has a second adhesive surface having a large surface roughness.
Therefore, the first adhesive surface of one thermosetting adhesive sheet can be brought into contact with the second adhesive surface of another thermosetting adhesive sheet and can be overlapped, and the overlapping thermosetting adhesive sheets will be in close contact with each other. Can be suppressed.
That is, according to the present invention, it is possible to provide a thermosetting adhesive sheet that is easy to handle and exhibits good adhesiveness to a member to be adhered.
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図を参照しつつ説明する。
まず、半導体モジュールについて説明する。
図１は、本実施形態の半導体モジュールの概略正面図であり、図２は、本実施形態の半導体モジュールの内部構造を示す概略断面図である。
なお、以下においては、図１、２の正面視における「縦方向」を半導体モジュールの「上下方向」、「垂直方向」、並びに、「厚み方向」などと称することがある。
また、以下においては、図１、２の正面視における「横方向」を半導体モジュールの「左右方向」、「水平方向」、並びに、「平面方向」などと称することがある。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the semiconductor module will be described.
FIG. 1 is a schematic front view of the semiconductor module of the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the semiconductor module of the present embodiment.
In the following, the "vertical direction" in the front view of FIGS. 1 and 2 may be referred to as the "vertical direction", the "vertical direction", the "thickness direction", and the like of the semiconductor module.
Further, in the following, the "horizontal direction" in the front view of FIGS. 1 and 2 may be referred to as the "horizontal direction", the "horizontal direction", the "planar direction", and the like of the semiconductor module.
本実施形態の半導体モジュールは、平面視矩形で垂直方向の寸法が水平方向の寸法よりも小さい扁平な直方体形状を有している。
また、本実施形態の半導体モジュールは、天面から２本の端子が上向きに突出している以外は底面及び側面が平坦面となっている。
The semiconductor module of the present embodiment has a rectangular parallelepiped shape that is rectangular in a plan view and whose vertical dimension is smaller than that of the horizontal dimension.
Further, in the semiconductor module of the present embodiment, the bottom surface and the side surface are flat surfaces except that two terminals project upward from the top surface.
本実施形態の半導体モジュール１００は、厚み方向中央部、且つ、平面方向中央部となる位置に半導体素子１０を有している。
本実施形態の半導体モジュール１００は、該半導体素子１０への導電路となるリードフレーム２０と、板状の金属部材（金属板３０）と、該金属板３０の片面に積層された絶縁シート４０とをさらに備えている。
本実施形態の半導体モジュール１００は、４つの側面を形成する矩形枠状のケース５０と、該ケース５０に充填されて半導体素子１０等を埋設し、且つ、上縁部が半導体モジュール１００の天面を形成するモールド樹脂６０とをさらに備えている。
The
The
In the
本実施形態の前記半導体素子１０は、パッケージングされた素子でもベアチップのようなものであってもよい。
The
本実施形態の前記リードフレーム２０は、２つの短冊状の金属板がそれぞれ長さ方向における１箇所で略直角に折り曲げられたもので、該折り曲げによって形成されたコーナー部２１を有している。
前記リードフレーム２０は、該コーナー部２１を境界とした一方が水平方向に延び、他方が垂直方向に延びるように半導体モジュール１００に配されている。
２つのリードフレーム２０の内の一方のリードフレーム２０ａの水平方向に延びる部分（水平部２２）は、上面側に半導体素子１０が搭載されており、該リードフレーム２０ａの垂直方向に延びる部分（垂直部２３）は、その上端部がモールド樹脂６０の上縁部よりも上側に突出して前記の端子となっている。
該リードフレーム２０ａは、導電路を形成すべく半導体モジュール１００に備えられているとともに半導体素子１０が発する熱を半導体素子１０から速やかに取り除くための機能を担っている。
２つのリードフレーム２０の内の他方のリードフレーム２０ｂも一方のリードフレーム２０ａと同様に垂直部２３の上端部が前記の端子となっている。
The
The
The horizontally extending portion (horizontal portion 22) of one of the two
The
Like the one
該リードフレーム２０は、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルなどの汎用金属によって形成されたものを採用することができ、導電性に優れ、比熱が大きいことが好ましいことから銅製であることが好ましい。
リードフレーム２０を銅製とする場合、該リードフレーム２０は、純銅製である必要はなく銅を基とした合金（銅合金）製であってもよい。
リードフレーム２０は、さらにメッキなどの表面処理が施されたものであってもよい。
The
When the
The
前記金属板３０は、半導体モジュール１００の底面を形成するもので、前記絶縁シート４０が積層された面を上向きにしてリードフレーム２０ａの下方に配されている。
前記金属板３０は、絶縁シート４０が積層されている面とは逆側の面を半導体モジュール１００の下側において表面露出させている。
半導体モジュール１００は、主として金属板３０を通じて外部への放熱を行うべく構成されており、下側に表面露出した金属板３０の片面を主たる放熱面１００ａとして活用するものである。
例えば、半導体モジュール１００は、当該半導体モジュールを構成部品として備えた装置において、冷媒循環式の放熱器や大気放熱のための放熱フィンを放熱面１００ａに当接させた状態で用いられ得る。
また、半導体モジュール１００は、装置を構成する部材の内、当該半導体モジュールよりも熱容量の大きな部材（例えば、筐体など）に放熱面１００ａを当接させた状態で用いられ得る。
The
The surface of the
The
For example, the
Further, the
前記金属板３０は、熱伝導性に優れることが好ましい。
前記金属板３０は、放熱器や放熱フィンとの密着性を勘案すると表面硬度が高く、傷付き難い素材で形成されることが好ましい。
また、前記金属板３０は、放熱器や放熱フィンとの密着性を勘案すると剛性が高く、反りや捩れが生じ難い素材で形成されることが好ましい。
そのような観点から前記金属板３０は、アルミニウム製であることが好ましい。
金属板３０をアルミニウム製とする場合、該金属板３０は純アルミニウム製であってもアルミニウムを基とした合金（アルミニウム合金）製であってもよい。
The
The
Further, the
From such a viewpoint, the
When the
本実施形態においては、後段において詳述するように絶縁シート４０を構成するための熱硬化性接着シート４０’が半硬化な状態で当該金属板３０の側に仮接着される。
金属板３０をアルミニウム製とする場合、絶縁シート４０との接着性を考慮するとアルマイト処理を行って表面をポーラスなものとする方が高いアンカー効果を期待することができる。
しかしながら、本実施形態においては、後段において詳述するように金属板３０には、半硬化状態の熱硬化性接着シートを過度に加熱することなく素早く仮接着させることが要望され、しかも、仮接着に際して熱硬化性接着シートとの界面から空気を出来るだけ排除し易いことが要望されるため、金属板３０は、少なくとも絶縁シート４０との接着面がポーラスな状態になっていないことが好ましい。
このようなことから金属板３０は、アルミニウム製である場合、絶縁シート４０との接着面である表面に研磨仕上げがされているかメッキ仕上げがされているかの何れかであることが好ましい。
なかでも、金属板３０は、フライス研磨で仕上げられて前記表面がフライス研磨面となっていることが好ましい。
In the present embodiment, as will be described in detail later, the thermosetting adhesive sheet 40'for forming the insulating
When the
However, in the present embodiment, as will be described in detail later, it is required that the thermosetting adhesive sheet in the semi-cured state is quickly temporarily adhered to the
For this reason, when the
Above all, it is preferable that the
金属板３０の絶縁シート４０との接着面ではない側の面は、前記のように放熱面を構成するものであるので、高い表面硬度を有することが好ましい。
このような観点からは、金属板３０の片面にはアルマイト処理がなどが施されていることが好ましい。
一方で、金属板３０の片面をフライス研磨面とし、もう一方の面をアルマイト処理面とすると金属板３０の取扱い時に表裏を注意する必要が生じる。
そのため、取扱いの簡便さを重要視する場合は、金属板３０は、両面ともフライス研磨で仕上げられていることが好ましい。
Since the surface of the
From this point of view, it is preferable that one side of the
On the other hand, if one side of the
Therefore, when the ease of handling is important, it is preferable that both sides of the
該金属板３０としては、Ａ１１００、Ａ１０５０、Ａ５０５２製の０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚みを有するアルミニウム板を採用することができ、正面フライスなどによって両表面の粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以上１０μｍ以下となるように表面仕上げがされているものが好ましい。
As the
前記絶縁シート４０は、リードフレーム２０の水平部２２の下面と前記金属板３０の上面との間に介装されてこれらの間を電気的に絶縁する絶縁層を形成するものとしてモジュール内に備えられている。
前記絶縁シート４０は、熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物製の熱硬化性接着シートで形成されており、熱硬化性接着シートを熱硬化した硬化物で形成されている。
また、前記金属板３０と前記リードフレーム２０とは、当該絶縁シート４０によって接着されている。
本実施形態の半導体モジュール１００は、上記のように半導体素子の熱を外部に速やかに放熱するために半導体素子１０から放熱面１００ａまでの放熱経路にリードフレーム２０と金属板３０との２つの金属部材が備えられている。
半導体モジュール１００は、２つの金属部材の内、放熱経路上流側に設けられた第１金属部材としてリードフレーム２０を有し、放熱経路下流側の第２金属部材として前記金属板３０を有している。
本実施形態の半導体モジュール１００は、この放熱経路における２つの金属部材間の熱の流れに滞りが生じないように無機フィラーが高充填された絶縁シート４０を有している。
The insulating
The insulating
Further, the
The
Of the two metal members, the
The
熱硬化されて前記絶縁シート４０として利用される本実施形態の熱硬化性接着シートは、熱硬化性樹脂と、該熱硬化性樹脂よりも熱伝導率の高い無機フィラーとを含む樹脂組成物によって形成されており、半硬化状態の樹脂組成物によって形成されたものである。
The thermosetting adhesive sheet of the present embodiment, which is thermoset and used as the insulating
本実施形態の熱硬化性接着シートは、図３にも示すように２層構造を有している。
該熱硬化性接着シート４０’は、第１層４１’と、該第１層４１’の上に積層された第２層４２’とを備えており、前記第１層４１’が金属板３０との接着に用いられ、前記第２層４２’がリードフレーム２０との接着に用いられる。
熱硬化性接着シート４０’は、２つの部材の内の一部材（金属板３０）との接着に用いられる第１接着面４０ａ’と他部材（リードフレーム２０）との接着に用いられる第２接着面４０ｂ’とを有する。
また、熱硬化性接着シート４０’は、第１接着面４０ａ’の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以上０．７μｍ以下で、第２接着面４０ｂ’の表面粗さ（Ｒａ）が２μｍ以上２０μｍ以下である。
The thermosetting adhesive sheet of the present embodiment has a two-layer structure as shown in FIG.
The thermosetting adhesive sheet 40' includes a first layer 41'and a second layer 42'laminated on the first layer 41', and the first layer 41'is a metal plate 30'. The second layer 42'is used for adhesion to the
The thermosetting adhesive sheet 40'is used for adhering the first adhesive surface 40a'used for adhering to one of the two members (metal plate 30) and the other member (lead frame 20). It has an
Further, in the thermosetting adhesive sheet 40', the surface roughness (Ra) of the first adhesive surface 40a'is 0.4 μm or more and 0.7 μm or less, and the surface roughness (Ra) of the second
なお、表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ６０１−２００１に準拠して算術平均粗さ（Ｒａ）を測定することによって求めることができ、具体的には、下記のような測定条件によって求められ得る。
（表面粗さ測定条件）
測定機器：株式会社東京精密社製、型名「ＳＵＲＦＣＯＭ １４００Ｄ−３ＤＦ」
測定条件：
カットオフ値：２．５ｍｍ
基準長さ：２．５ｍｍ
評価長さ：１２．５ｍｍ
測定速度：０．３ｍｍ／ｓ
触針先端半径：Ｒ ２μｍ
The surface roughness can be determined by measuring the arithmetic mean roughness (Ra) in accordance with JIS B601-2001, and specifically, it can be determined by the following measurement conditions.
(Surface roughness measurement conditions)
Measuring equipment: Made by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., model name "SURFCOM 1400D-3DF"
Measurement condition:
Cut-off value: 2.5 mm
Reference length: 2.5 mm
Evaluation length: 12.5 mm
Measurement speed: 0.3 mm / s
Radius of stylus tip: R 2 μm
熱硬化性接着シート４０’は、仮接着に利用される第１接着面４０ａ’が平滑性に優れることで金属板３０との密着性に優れる。
この点に関し、第２接着面４０ｂ’も第１接着面４０ａ’と同様に平滑なものとすることが考えられるが、両面とも平滑な熱硬化性接着シートは、複数枚の熱硬化性接着シートを重ねたときに熱硬化性接着シートどうしが密着してこれらを個々のシートに分離し難くなる。
本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、第１接着面４０ａ’よりも表面の粗い第２接着面４０ｂ’を有することから一つの熱硬化性接着シートの第１接着面４０ａ’と他の熱硬化性接着シートの第２接着面４０ｂ’とを当接させて複数枚のものを重ね合わせることができる。
そのため、本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、熱硬化性接着シートどうしの密着が表面粗さの粗い第２接着面４０ｂ’によって抑制され得る。
なお、第２接着面４０ｂ’の表面粗さが粗いことで本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、リードフレーム２０との密着性においては一見不利なものと考えられるもののリードフレーム２０との接着が行われる本接着においては、熱硬化性接着シート４０’を十分に加熱して軟化させることができるため第２接着面４０ｂ’の表面粗さがリードフレーム２０との接着性に悪影響を及ぼす危険性は低い。
即ち、本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、一面側を一つの部材に接着させる第１の接着を行った後に、他面側を別の部材に接着させる第２の接着を行うような使用方法がされることで第１の接着では第１接着面４０ａ’の平滑性を利用して硬化の進行を防止しつつ部材に対する優れた密着性を発揮させ得る。
一方で、第２の接着においては、第１の接着に比べると硬化が進行することに対して配慮する必要性が低いので、熱硬化性接着シート４０’を十分に加熱することができ、第１接着面４０ａ’よりも粗い第２接着面４０ｂ’を使った接着が行われるにも関わらず部材に対して優れた密着性を発揮させ得る。
The thermosetting adhesive sheet 40'is excellent in adhesion to the
In this regard, it is conceivable that the second adhesive surface 40b'is as smooth as the first
Since the thermosetting adhesive sheet 40'of this embodiment has a second
Therefore, in the thermosetting adhesive sheet 40'of the present embodiment, the adhesion between the thermosetting adhesive sheets can be suppressed by the second
Since the surface roughness of the second adhesive surface 40b'is rough, the heat-curable adhesive sheet 40'of the present embodiment is considered to be disadvantageous in terms of adhesion to the
That is, in the thermosetting adhesive sheet 40'of the present embodiment, after the first adhesion of adhering one surface side to one member is performed, the second adhesion of adhering the other surface side to another member is performed. In the first bonding, the smoothness of the first bonding surface 40a'can be utilized to prevent the progress of curing and to exhibit excellent adhesion to the member.
On the other hand, in the second bonding, it is less necessary to consider the progress of curing as compared with the first bonding, so that the thermosetting adhesive sheet 40'can be sufficiently heated, and the second bonding can be performed. Despite the fact that the second
熱硬化性接着シート４０’を構成する樹脂組成物のベース樹脂となる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を採用することが好ましい。
即ち、本実施形態の樹脂組成物は、エポキシ樹脂組成物であることが好ましい。
エポキシ樹脂は特に限定されるものではなく、例えば、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、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、変性ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂型エポキシ樹脂などの各種のエポキシ樹脂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。
なかでもエポキシ樹脂としては熱を加えた際に優れた流動性を発揮し、迅速な硬化（接着）が可能なトリフェニルメタン型エポキシ樹脂が好ましく、熱硬化性接着シート４０’に含有させるエポキシ樹脂の８０質量％以上がトリフェニルメタン型エポキシ樹脂であることが好ましい。
エポキシ樹脂は、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂であることがより好ましい。
It is preferable to use an epoxy resin as the thermosetting resin which is the base resin of the resin composition constituting the thermosetting adhesive sheet 40'.
That is, the resin composition of the present embodiment is preferably an epoxy resin composition.
The epoxy resin is not particularly limited, and for example, a triphenylmethane type epoxy resin, a cresol novolac type epoxy resin, a biphenyl type epoxy resin, a modified bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, Various epoxy resins such as modified bisphenol F type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, and phenoxy resin type epoxy resin can be used.
These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
Among them, as the epoxy resin, a triphenylmethane type epoxy resin that exhibits excellent fluidity when heat is applied and is capable of rapid curing (adhesion) is preferable, and an epoxy resin contained in the thermosetting adhesive sheet 40'. It is preferable that 80% by mass or more of the above is a triphenylmethane type epoxy resin.
The epoxy resin is more preferably a trishydroxyphenylmethane type epoxy resin.
熱硬化性接着シート４０’を形成する樹脂組成物は、エポキシ樹脂を硬化させるための硬化剤、及び、硬化促進剤を含有させることができる。
前記硬化剤としては、特に限定されるものではないが、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のフェノール系硬化剤、ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルメタン、トリエチレンテトラミンなどのアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤などが挙げられる。
なかでも、エポキシ樹脂組成物に含有させる硬化剤は、キシリレンノボラックフェノールやビフェニルノボラックフェノールといったアラルキル型フェノール樹脂（フェノールアラルキル樹脂）が好適である。
The resin composition forming the thermosetting adhesive sheet 40'can contain a curing agent for curing the epoxy resin and a curing accelerator.
The curing agent is not particularly limited, and is, for example, a phenol-based curing agent such as a phenol novolac resin, an aralkyl-type phenol resin, a dicyclopentadiene-modified phenol resin, a naphthalene-type phenol resin, or a bisphenol-based phenol resin, or diamino. Examples thereof include amine-based curing agents such as diphenylsulfone, disyandiamide, diaminodiphenylmethane, and triethylenetetramine, and acid anhydride-based curing agents.
Among them, as the curing agent contained in the epoxy resin composition, an aralkyl-type phenol resin (phenol aralkyl resin) such as xylylene novolac phenol or biphenyl novolac phenol is preferable.
前記硬化促進剤としては、特に限定されるものではないが、イミダゾール類や、トリフェニルフォスフェイト（ＴＰＰ）、三フッ化ホウ素モノエチルアミンなどのアミン系硬化促進剤が熱硬化性接着シート４０’の保存性などにおいて好適であり、なかでもトリフェニルフォスフェイト（ＴＰＰ）が特に好適である。
また、好ましい前記硬化促進剤としては、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートが挙げられる。
The curing accelerator is not particularly limited, but amine-based curing accelerators such as imidazoles, triphenylphosphofate (TPP), and boron trifluoride monoethylamine are used in the thermosetting adhesive sheet 40'. It is suitable in terms of storage stability and the like, and among them, triphenylphosphofate (TPP) is particularly preferable.
Moreover, as the said curing accelerator preferable, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate can be mentioned.
本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、無機フィラーを高充填しても金属製の部材などに対して短時間での接着操作（加熱・加圧操作）で優れた接着性を発揮する上において、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型のフェノールアラルキル樹脂、及び、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートを含むものが好ましい。 The epoxy resin composition of the present embodiment exhibits excellent adhesiveness to a metal member or the like in a short time (heating / pressurizing operation) even if it is highly filled with an inorganic filler. Those containing a trishydroxyphenylmethane type epoxy resin, a biphenyl type phenol aralkyl resin, and a tetraphenylphosphonium tetraphenylborate are preferable.
エポキシ樹脂とともに熱硬化性接着シート４０’に含有される無機フィラーとしては、例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素などの無機窒化物フィラー、酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化チタン（チタニア）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）などの無機酸化物フィラー、ダイヤモンド、タルク、クレー、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
なかでも、熱硬化性接着シート４０’に含有させる無機フィラーとしては、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、及び、酸化ケイ素の何れかであることが好ましく、少なくとも窒化ホウ素と酸化アルミニウムとを含む混合品か、又は、少なくとも窒化ホウ素と酸化珪素とを含む混合品かの何れかであることがより好ましい。
また、前記混合品としては、窒化ホウ素の含有量が５０質量％以上９５質量％以下であることが好ましい。
Examples of the inorganic filler contained in the thermosetting adhesive sheet 40'along with the epoxy resin include inorganic nitride fillers such as boron nitride, aluminum nitride and silicon nitride, silicon oxide (silica), aluminum oxide (alumina) and titanium oxide. (Titania), inorganic oxide fillers such as zirconia oxide (zirconia), diamond, talc, clay, calcium carbonate and the like can be mentioned.
Among them, the inorganic filler contained in the heat-curable adhesive sheet 40'preferably any of boron nitride, aluminum oxide, and silicon oxide, and is a mixture containing at least boron nitride and aluminum oxide. Alternatively, it is more preferably one of a mixture containing at least boron nitride and silicon oxide.
Further, the mixed product preferably has a boron nitride content of 50% by mass or more and 95% by mass or less.
前記無機フィラーは、優れた熱伝導性を硬化物（絶縁シート４０）に発揮させる上において熱硬化性接着シート４０’における含有量が高いことが好ましい。
一方で熱硬化性接着シート４０’に優れた接着性を発揮させ、硬化後の絶縁シート４０とリードフレーム２０との接着界面や、該絶縁シート４０と金属板３０との接着界面における熱抵抗をより確実に低減する観点からは該熱硬化性接着シート４０’における無機フィラーの含有量は一定以下であることが好ましい。
本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、金属板３０との密着性に優れた第１接着面４０ａ’を有することから熱硬化性接着シート４０’に無機フィラーを高充填させても優れた接着性が発揮され得る。
このような点において本実施形態の熱硬化性接着シート４０’における無機フィラーの含有量は５０体積％以上７０体積％以下であることが好ましく、５５体積％以上６５体積％以下であることがより好ましい。
The inorganic filler preferably has a high content in the thermosetting adhesive sheet 40'in order to exert excellent thermal conductivity on the cured product (insulating sheet 40).
On the other hand, the thermosetting adhesive sheet 40'exhibits excellent adhesiveness, and the thermal resistance at the adhesive interface between the cured insulating
Since the thermosetting adhesive sheet 40'of this embodiment has a first
In this respect, the content of the inorganic filler in the thermosetting adhesive sheet 40'of the present embodiment is preferably 50% by volume or more and 70% by volume or less, and more preferably 55% by volume or more and 65% by volume or less. preferable.
熱硬化性接着シート４０’を硬化させた後の硬化物は、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することが好ましく、７Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することがより好ましく、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有することが特に好ましい。
なお、熱硬化性接着シート４０’は、接着性や機械的強度などの関係から無機フィラーの含有量が制限され、通常、硬化物の熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とされる。
The cured product after curing the thermosetting adhesive sheet 40'preferably has a thermal conductivity of 5 W / m · K or more, and more preferably 7 W / m · K or more. It is particularly preferable to have a thermal conductivity of 10 W / m · K or more.
The content of the inorganic filler in the thermosetting adhesive sheet 40'is limited due to adhesiveness, mechanical strength, and the like, and the thermal conductivity of the cured product is usually 20 W / m · K or less.
前記熱硬化性接着シート４０’は、厚み（平均厚み）が薄い方がリードフレーム２０から金属板３０までの熱抵抗値を低減する上において有利である。
一方で熱硬化性接着シート４０’の厚みが過度に薄いと取扱いが困難になるとともに硬化後の絶縁シート４０に対して絶縁信頼性を十分に発揮させることが難しくなる。
上記のような観点から熱硬化性接着シート４０’の厚みは、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく５０μｍ以上２５０μｍ以下であることがより好ましい。
即ち、硬化後の絶縁シート４０の厚みについても１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく５０μｍ以上２５０μｍ以下であることがより好ましい。
The thinner the thickness (average thickness) of the thermosetting adhesive sheet 40'is, the more advantageous it is in reducing the thermal resistance value from the
On the other hand, if the thickness of the thermosetting adhesive sheet 40'is excessively thin, it becomes difficult to handle and it becomes difficult to sufficiently exhibit the insulation reliability of the cured insulating
From the above viewpoint, the thickness of the thermosetting adhesive sheet 40'is preferably 10 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 50 μm or more and 250 μm or less.
That is, the thickness of the cured insulating
熱硬化性接着シート４０’を構成する樹脂組成物には、各種添加剤を含有してもよい。
該添加剤としては、分散剤、粘着性付与剤、老化防止剤、酸化防止剤、加工助剤、安定剤、消泡剤、難燃剤、増粘剤、顔料などといったプラスチック配合薬品として一般に用いられるものが挙げられる。
The resin composition constituting the thermosetting adhesive sheet 40'may contain various additives.
As the additive, it is generally used as a plastic compounding chemical such as a dispersant, a tackifier, an antiaging agent, an antioxidant, a processing aid, a stabilizer, a defoaming agent, a flame retardant, a thickener, and a pigment. Things can be mentioned.
但し、前記熱硬化性接着シート４０’は、絶縁シート４０が１×１０１２Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率（ＪＩＳ Ｃ ２１３９）を有するものとなるように樹脂組成物の配合調整が行われていることが好ましく、体積抵抗率が１×１０１３Ω・ｃｍ以上の電気絶縁性を絶縁シート４０に発揮させ得るものであることがより好ましい。
なお、無機フィラーが高充填された絶縁シート４０には、過度な電気絶縁性を期待することが難しく、通常、絶縁シート４０の体積抵抗率は１×１０１８Ω・ｃｍ以下とされる。
絶縁シート４０にこのような体積抵抗率を発揮させるためには、通常、熱硬化性接着シート４０’の時点で上記のような体積抵抗率が発揮されるようにすればよい。
However, in the thermosetting adhesive sheet 40', the composition of the resin composition is adjusted so that the insulating sheet 40 has a volume resistivity (JIS C 2139) of 1 × 10 12 Ω · cm or more. It is more preferable that the insulating
It is difficult to expect excessive electrical insulation from the insulating
In order to make the insulating
熱硬化性接着シート４０’の第１層４１’と第２層４２’とは、その形成に用いられる樹脂組成物が共通していても異なっていてもよい。
また、熱硬化性接着シート４０’の第１層４１’と第２層４２’とは、その厚みなどが共通していても異なっていてもよい。
The first layer 41'and the second layer 42' of the thermosetting adhesive sheet 40'may have the same or different resin compositions used for their formation.
Further, the first layer 41'and the second layer 42' of the thermosetting adhesive sheet 40'may have the same or different thicknesses.
第１接着面４０ａ’と第２接着面４０ｂ’との表面粗さ（Ｒａ）が異なる熱硬化性接着シート４０’は、無機フィラーを含む熱硬化性の樹脂組成物によって両面が同じ表面粗さを有する熱硬化性接着シートを作製した後に、該熱硬化性接着シートを表面粗さの異なる２本のローラーの間を通過させ、このローラー間を通過する際にローラーで熱硬化性接着シートを加圧し、該ローラー表面の形状を熱硬化性接着シートに転写させる方法で作製することができる。
The heat-curable adhesive sheet 40'with different surface roughness (Ra) between the first adhesive surface 40a'and the second
表面粗さ（Ｒａ）が異なる熱硬化性接着シート４０’は、表面粗さの異なる２枚の面材の間に両面が同じ表面粗さを有する熱硬化性接着シートを挟んでプレスする方法によっても作製することができる。 The thermosetting adhesive sheet 40'with different surface roughness (Ra) is pressed by sandwiching a thermosetting adhesive sheet having the same surface roughness on both sides between two face materials having different surface roughness. Can also be produced.
表面粗さ（Ｒａ）が異なる熱硬化性接着シート４０’は、第１層４１’を形成するための樹脂組成物を溶媒を使ってワニス化するとともに第２層４２’を形成するための樹脂組成物を溶媒を使ってワニス化し、異なる表面粗さを有する２種類のセパレータの表面にそれぞれのワニスを塗布乾燥し、乾燥塗膜どうしを接着させた後でセパレータを除去する方法などによっても作製することができる。 The thermosetting adhesive sheet 40'with different surface roughness (Ra) is a resin for varnishing the resin composition for forming the first layer 41'with a solvent and forming the second layer 42'. The composition is also varnished using a solvent, each varnish is applied and dried on the surfaces of two types of separators having different surface roughness, and the dried coatings are adhered to each other and then the separator is removed. can do.
該熱硬化性接着シート４０’は、その後、所定の形状にカットして半導体モジュール１００の構成材として利用することができる。
半導体モジュール１００の製造に際しては、熱硬化性接着シート４０’を使って接着する２つの部材の内の一方の部材（金属板３０）に表面粗さ（Ｒａ）の値が相対的に小さい面（第１接着面４０ａ’）を接着させる第１の接着を実施した後に、他方の部材（リードフレーム２０）に表面粗さ（Ｒａ）の値が相対的に大きい面（第２接着面４０ｂ’）を接着させるような方法を採用することができる。
The thermosetting adhesive sheet 40'can then be cut into a predetermined shape and used as a constituent material of the
In the manufacture of the
複数の半導体モジュール１００を作製する場合、例えば、複数の熱硬化性接着シート４０’を第１接着面４０ａ’の向きを揃えた形で積層し、積層方向において隣り合う熱硬化性接着シート４０’を第１接着面４０ａ’と第２接着面４０ｂ’とが接するように積層して積層体を作製し、該積層体をマガジンにストックし、吸引パッド付きのロボットアームを使って前記マガジンから熱硬化性接着シート４０’を一枚ずつ取り出して金属板３０に供給して仮接着（第１の接着）を実施し、この仮接着によって熱硬化性接着シート付金属板を複数作製した後で、該熱硬化性接着シート付金属板をリードフレームに接着（第２の接着）させるようにすれば効率的に半導体モジュール１００を作製することができる。
When a plurality of
前記の第１の接着は、熱プレスなどによって実施することができる。
一方で第２の接着については、熱プレスなどによって実施することが難しい場合がある。
その場合は、例えば、射出成形金型などの加圧可能な密閉空間内に熱硬化性接着シート４０’が仮接着された金属板３０と、半導体素子１０が搭載されたリードフレーム２０とをケース５０などとともに収容し、次いで、この空間内に加熱溶融状態のモールド樹脂６０を導入し、該モールド樹脂６０の樹脂圧と熱容量とを利用して第２の接着を実施することができる。
本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、第１の接着に利用する第１接着面４０ａ’の表面粗さが十分小さいため、過度な熱や圧力を加えなくても金属板３０に対して良好な密着状態で仮接着させることができる。
そのため、本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、第１の接着後において硬化反応が過度に進行することを抑制できる。
本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、第１の接着において硬化反応が進行することを抑制できるため、第２の接着において熱硬化性樹脂に良好なる流動性を発揮させ得る。
従って、本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、第１の接着より低圧で第２の接着を実施し、例えば、モールド樹脂６０の樹脂圧を利用するような方法で第２の接着を実施してもリードフレーム２０に対して優れた接着性を発揮させることができる。
その結果として、本実施形態の半導体モジュール１００には、半導体素子１０から放熱面１００ａまでの良好な伝熱パスが形成されることになる。
The first bonding can be carried out by a hot press or the like.
On the other hand, it may be difficult to carry out the second bonding by a hot press or the like.
In that case, for example, a
Since the surface roughness of the first adhesive surface 40a'used for the first adhesion is sufficiently small in the heat-curable adhesive sheet 40'of the present embodiment, the surface roughness of the first adhesive surface 40a'is sufficiently small with respect to the
Therefore, the thermosetting adhesive sheet 40'of the present embodiment can suppress the excessive progress of the curing reaction after the first adhesion.
Since the thermosetting adhesive sheet 40'of the present embodiment can suppress the progress of the curing reaction in the first adhesion, the thermosetting resin can exhibit good fluidity in the second adhesion.
Therefore, the thermosetting adhesive sheet 40'of the present embodiment performs the second adhesion at a lower pressure than the first adhesion, and for example, the second adhesion is performed by a method such as utilizing the resin pressure of the
As a result, in the
なお、本実施形態の熱硬化性接着シート４０’は、図４に示すように金属板３０に代えて放熱フィン３０ｘが備えられた半導体モジュールにおいても同様の効果を発揮することができる。
As shown in FIG. 4, the thermosetting adhesive sheet 40'of this embodiment can exhibit the same effect in a semiconductor module provided with
さらに、本実施形態の熱硬化性接着シート（熱硬化性接着シート）や半導体モジュールに対しては、各種の変更が加えられ得る。
即ち本発明の熱硬化性接着シートや半導体モジュールは上記例示に何等限定されるものではない。
例えば、本発明の熱硬化性接着シートは、半導体モジュールの構成部材として用途が限定されるものではない。
Further, various changes can be made to the thermosetting adhesive sheet (thermosetting adhesive sheet) and the semiconductor module of the present embodiment.
That is, the thermosetting adhesive sheet and the semiconductor module of the present invention are not limited to the above examples.
For example, the thermosetting adhesive sheet of the present invention is not limited in its use as a constituent member of a semiconductor module.
無機フィラーを５９体積％の割合で含むエポキシ樹脂組成物を用い、厚みが２００μｍで６０ｍｍ×１０８ｍｍの大きさを有する半硬化状態の熱硬化性接着シートを作製した。
該熱硬化性接着シートは、一方の接着面（第１接着面）の表面粗さ（Ｒａ）が０．４５μｍで、他方の接着面（第２接着面）の表面粗さ（Ｒａ）が２．０μｍとなるように作製した。
これとは別に金属板として両面フライス研磨仕上げ（Ｒａ：０．３５μｍ）された厚みが１３ｍｍのアルミニウム板（大きさ６２ｍｍ×１１０ｍｍ）を用意した。
Using an epoxy resin composition containing an inorganic filler in a proportion of 59% by volume, a semi-cured thermosetting adhesive sheet having a thickness of 200 μm and a size of 60 mm × 108 mm was prepared.
The thermosetting adhesive sheet has a surface roughness (Ra) of 0.45 μm on one adhesive surface (first adhesive surface) and a surface roughness (Ra) of 2 on the other adhesive surface (second adhesive surface). It was prepared to be 0.0 μm.
Separately from this, an aluminum plate (size 62 mm × 110 mm) having a thickness of 13 mm and having a double-sided milling finish (Ra: 0.35 μm) was prepared as a metal plate.
先の熱硬化性接着シートを複数枚用意して積み重ね、一熱硬化性接着シートの第１接着面と他熱硬化性接着シートの第２接着面とが接触するようにして複数枚の熱硬化性接着シートを積み重ねた。
この積み重ねられた熱硬化性接着シートを上から順に取り出す際には、下側の熱硬化性接着シートが取り出される熱硬化性接着シートに同伴されることなく１枚ずつ容易に取り出すことができた。
A plurality of the above thermosetting adhesive sheets are prepared and stacked, and a plurality of thermosetting sheets are heat-cured so that the first adhesive surface of the one thermosetting adhesive sheet and the second adhesive surface of the other thermosetting adhesive sheet are in contact with each other. The sex adhesive sheets were stacked.
When the stacked thermosetting adhesive sheets were taken out in order from the top, they could be easily taken out one by one without being accompanied by the thermosetting adhesive sheet from which the lower thermosetting adhesive sheet was taken out. ..
次いで、熱硬化性接着シートをアルミニウム板の中央部に接着してテストピースを作製した。
なお、テストピースは、アルミニウム板の表面に第１接着面を接着させた第１のテストピースと、第２接着面を接着させた第２のテストピースとの２種類作製した。
テストピースは、熱プレスを使って作製し、第１のテストピースを作製するためのプレス条件と第２のテストピースを作製するためのプレス条件とは同じとし、以下に示すような条件とした。
（熱プレス条件）
方法：３００秒間加熱後、２４０秒間冷却
加熱時の条件： １２０℃×６ＭＰａ
冷却時の条件： ２０℃×６ＭＰａ
Next, a thermosetting adhesive sheet was adhered to the central portion of the aluminum plate to prepare a test piece.
Two types of test pieces were produced: a first test piece in which the first adhesive surface was adhered to the surface of the aluminum plate, and a second test piece in which the second adhesive surface was adhered.
The test piece was manufactured using a hot press, and the press conditions for manufacturing the first test piece and the press conditions for manufacturing the second test piece were the same, and the conditions were as shown below. ..
(Heat press conditions)
Method: After heating for 300 seconds, cooling for 240 seconds Heating conditions: 120 ° C x 6 MPa
Cooling conditions: 20 ° C x 6 MPa
作製したテストピースを１７５℃、５ｋＰａの真空オーブン中で５分間加熱したところ、熱硬化性接着シートの第１接着面をアルミニウム板に接着させた第１のテストピースについては特別な変化が見られなかったが、第２接着面をアルミニウム板に接着させた第２のテストピースについてはアルミニウム板と熱硬化性接着シートとの間に空気が介在したことが原因と見られる複数の膨れが観察された。 When the prepared test piece was heated in a vacuum oven at 175 ° C. and 5 kPa for 5 minutes, a special change was observed in the first test piece in which the first adhesive surface of the heat-curable adhesive sheet was adhered to the aluminum plate. However, for the second test piece in which the second adhesive surface was adhered to the aluminum plate, multiple swellings were observed, which seemed to be caused by the presence of air between the aluminum plate and the heat-curable adhesive sheet. It was.
以上のことからも本発明によれば取扱いの容易な熱硬化性接着シートが提供され得ることがわかる。 From the above, it can be seen that according to the present invention, a thermosetting adhesive sheet that is easy to handle can be provided.
１０ 半導体素子
２０ リードフレーム
３０ 金属板
４０ 絶縁シート
４０’ 熱硬化性接着シート
５０ ケース
６０ モールド樹脂
１００ 半導体モジュール
10
Claims (3)
２つの部材の接着に用いられ、２つの部材の内の一部材に接着される第１接着面と、他部材に接着される第２接着面とを有し、
前記第１接着面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以上０．７μｍ以下であり、
前記第２接着面の表面粗さ（Ｒａ）が２μｍ以上２０μｍ以下であり、
体積抵抗率が１×１０１２Ω・ｃｍ以上である
熱硬化性接着シート。 A semi-cured thermosetting adhesive sheet containing a thermosetting resin and an inorganic filler having a higher thermal conductivity than the thermosetting resin.
It has a first adhesive surface that is used for adhering two members and is adhered to one of the two members, and a second adhesive surface that is adhered to the other member.
The surface roughness (Ra) of the first adhesive surface is 0.4 μm or more and 0.7 μm or less.
The surface roughness (Ra) of the second adhesive surface is 2 μm or more and 20 μm or less.
A thermosetting adhesive sheet having a volume resistivity of 1 × 10 12 Ω · cm or more.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016205099A JP6893084B2 (en) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Thermosetting adhesive sheet |
| JP2021043531A JP7240432B2 (en) | 2016-10-19 | 2021-03-17 | Semiconductor module and method for manufacturing semiconductor module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016205099A JP6893084B2 (en) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Thermosetting adhesive sheet |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021043531A Division JP7240432B2 (en) | 2016-10-19 | 2021-03-17 | Semiconductor module and method for manufacturing semiconductor module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018065921A JP2018065921A (en) | 2018-04-26 |
| JP6893084B2 true JP6893084B2 (en) | 2021-06-23 |
Family
ID=62086816
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016205099A Active JP6893084B2 (en) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Thermosetting adhesive sheet |
| JP2021043531A Active JP7240432B2 (en) | 2016-10-19 | 2021-03-17 | Semiconductor module and method for manufacturing semiconductor module |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021043531A Active JP7240432B2 (en) | 2016-10-19 | 2021-03-17 | Semiconductor module and method for manufacturing semiconductor module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP6893084B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022097442A1 (en) * | 2020-11-04 | 2022-05-12 | リンテック株式会社 | Adhesive film, adehsive film with support sheet, cured body and method for producing structure |
| EP4086949A1 (en) * | 2021-05-07 | 2022-11-09 | Infineon Technologies Austria AG | Semiconductor package with a scratch protection layer and method of fabrication |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07318282A (en) * | 1994-05-20 | 1995-12-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Channel type radiating fin and manufacture thereof |
| JP2001326307A (en) | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat sink for electronic component and its manufacturing method |
| JP4365007B2 (en) * | 2000-06-20 | 2009-11-18 | 関西ペイント株式会社 | Overcoat composition for laminated film of packaging material |
| JP2002161251A (en) * | 2000-11-28 | 2002-06-04 | Hitachi Chem Co Ltd | Adhesive film, method for producing the same, and method for adhering the same |
| JP2003188320A (en) | 2001-12-17 | 2003-07-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat sink for electronic component and its manufacturing method |
| JP5472103B2 (en) * | 2008-05-30 | 2014-04-16 | ダイソー株式会社 | Epoxy resin cured product and epoxy resin adhesive |
| JP5601682B2 (en) * | 2010-06-03 | 2014-10-08 | 日東電工株式会社 | Die-bonding adhesive film and semiconductor device using the same |
| US20140079913A1 (en) | 2011-03-28 | 2014-03-20 | Tomoo Nishiyama | Multilayer resin sheet, resin sheet laminate, cured multilayer resin sheet and method for producing same, multilayer resin sheet with metal foil, and semiconductor device |
| JP6088731B2 (en) | 2011-10-14 | 2017-03-01 | 日東シンコー株式会社 | Heat dissipation member and method for manufacturing semiconductor module |
| JP2015081339A (en) | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 日東シンコー株式会社 | Resin composition for insulating sheet, insulating sheet, and semiconductor module |
| JP6283520B2 (en) * | 2014-01-16 | 2018-02-21 | 京セラ株式会社 | Adhesive composition for semiconductor and semiconductor device |
| JP6340956B2 (en) * | 2014-07-01 | 2018-06-13 | Dic株式会社 | Thermal adhesive sheet and article |
| JP5871098B1 (en) * | 2015-07-16 | 2016-03-01 | 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 | Conductive adhesive layer, conductive adhesive sheet and printed wiring board |
-
2016
- 2016-10-19 JP JP2016205099A patent/JP6893084B2/en active Active
-
2021
- 2021-03-17 JP JP2021043531A patent/JP7240432B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018065921A (en) | 2018-04-26 |
| JP7240432B2 (en) | 2023-03-15 |
| JP2021103783A (en) | 2021-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6402763B2 (en) | Multilayer resin sheet, resin sheet laminate, cured multilayer resin sheet and method for producing the same, multilayer resin sheet with metal foil, and semiconductor device | |
| JP7240432B2 (en) | Semiconductor module and method for manufacturing semiconductor module | |
| TWI590747B (en) | A method of a a heat-conductive sheet supplier and a heat-conductive sheet | |
| JP2009024126A (en) | Polymer composition, thermally-conductive sheet, highly thermally-conductive adhesive sheet with metal foil, highly thermally-conductive adhesive sheet with metal plate, metal-based circuit board and power module | |
| JP6829998B2 (en) | Adhesive sheet with base material and semiconductor module | |
| WO2015056555A1 (en) | Metal substrate, metal-based circuit board, electronic device, and method for manufacturing metal-based circuit board | |
| WO2015163054A1 (en) | Metal-based substrate, method for manufacturing metal-based substrate, metal-based circuit board, and electronic device | |
| JP2014099504A (en) | Heat dissipation member with adhesive layer and semiconductor device | |
| JP5910731B2 (en) | Method for manufacturing heat conductive sheet, heat conductive sheet, heat conductive sheet with metal foil, and semiconductor device | |
| WO2015190388A1 (en) | Resin sheet for sealing | |
| JP5130173B2 (en) | Semiconductor module and semiconductor module manufacturing method | |
| WO2019230252A1 (en) | Highly thermal conductive electrically-insulative composite member and semiconductor module | |
| CN112805825A (en) | Insulating radiating fin with stripping piece | |
| JP7077526B2 (en) | Composite member | |
| JP2015082652A (en) | Polymer sheet and semiconductor module | |
| JP6340220B2 (en) | Thermally conductive sheet for semiconductor module and semiconductor module | |
| JP7139600B2 (en) | Thermally conductive insulating adhesive sheet and method for manufacturing same | |
| US20190154362A1 (en) | Cooler | |
| CN210403709U (en) | Heat dissipation device and electronic device comprising same | |
| JP5371564B2 (en) | Semiconductor module and method for manufacturing semiconductor module | |
| JP2013211556A (en) | Electronic component | |
| JP2023064361A (en) | semiconductor module | |
| WO2015163055A1 (en) | Metal-based substrate, method for manufacturing metal-based substrate, metal-based circuit board, and electronic device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20180615 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190816 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200526 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200612 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200806 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210317 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210514 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210531 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6893084 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |