特開2019-192673IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

半導体装置に関する。本発明は、特には熱抵抗の増加を抑制することができる、信頼性の高い半導体装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】 サーマルコンパウンドの熱伝導率を向上させ、製造時の作業性を確保した、熱抵抗増加が抑制され、信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】 半導体素子を実装した積層基板と、封止材とを備える半導体モジュール2と、サーマルコンパウンド1を介して、前記半導体モジュールに配設された冷却器3とを含み、前記サーマルコンパウンドが、基油と、セラミックスを主成分とするマイクロフィラーと、樹脂を主成分とするナノフィラーとを含む、半導体装置。
【選択図】 図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

従来のサーマルコンパウンドの熱伝導率は1W/m・K程度であった。この熱伝導率の値は、半導体チップから冷却器までの放熱経路に位置するはんだ、銅回路、セラミックス絶縁基板、銅板等の部材中で、最も熱伝導率が低い。パワー半導体モジュールを用いた製品全体での高効率化を行う一つの方法として、サーマルコンパウンドの熱伝導率を上げる必要がある。 高熱伝導率化のために、サーマルコンパウンドに一般的に含まれているセラミックス等の充填材の増量が試みられている。しかし、セラミックス等の充填材を増加させると、サーマルコンパウンド中で基油が相対的に占める割合が小さくなり、粘性が増加して、パワー半導体モジュールと冷却器の間に塗布する際の作業性が低下する。また、その結果として、塗布後の製品におけるボイド率が高くなるおそれがある。作業性の低下やボイド率の上昇を招くことなく、サーマルコンパウンドの高熱伝導率化・低熱抵抗化を達成して、信頼性の高い半導体装置を提供することが求められる。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明者らは、鋭意検討の結果、基油及びセラミックス充填材から主として構成されるサーマルコンパウンドにナノサイズのフィラーをさらに添加することで、セラミックスどうしのつながりをスムーズにし、熱伝導性の高いセラミックスの充填率を高くし、作業性を確保したまま熱伝導率を向上させることできることを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
本発明によれば、サーマルコンパウンドの熱伝導率を向上させることができ、熱抵抗の増加を抑制することができる、高効率かつ高信頼性の半導体装置を提供することができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】図1は、本発明に係る半導体装置の断面構造を示す概念的な断面図である。

【図2】図2は、図1中、Aで示す部分を拡大した概念的な断面図である。

【図3】図3は、本発明の実施例による、マイクロフィラー配合率と、サーマルコンパウンドの粘度の関係(ナノフィラーの添加効果)を示すグラフである。

【図4】図4は、本発明の実施例による、マイクロフィラーの平均粒子径と、サーマルコンパウンドの粘度の関係(ナノフィラーの添加効果)を示すグラフである。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1 サーマルコンパウンド   11 マイクロフィラー   12 ナノフィラー   13 基油   2 半導体モジュール   3 冷却器

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