特許 7383893 放熱シート及び半導体モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-13

(45)【発行日】2023-11-21

(54)【発明の名称】放熱シート及び半導体モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/40 20060101AFI20231114BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20231114BHJP

   B32B 15/08 20060101ALI20231114BHJP

   B32B 3/02 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

H01L23/40 D

H05K7/20 F

B32B15/08 U

B32B3/02

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019056613

(22)【出願日】2019-03-25

(65)【公開番号】P2020161537

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-02-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000002141

【氏名又は名称】住友ベークライト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(72)【発明者】

【氏名】田頭 宣雄

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 敏寛

【審査官】佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１２５４１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０９２１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１９０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４４０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４４０２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／４０

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｂ３２Ｂ １５／０８

Ｂ３２Ｂ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属基材と、
前記金属基材と重なる樹脂層と、
を含み、
前記金属基材は、前記樹脂層の反対側の第１面と、前記第１面の反対側にあって前記樹脂層と対向する第２面と、を有し、
前記樹脂層は、前記金属基材の反対側の第１面を有し、
前記金属基材及び前記樹脂層は、前記金属基材の前記第１面及び前記樹脂層の前記第１面の間の第１側面を有し、
前記金属基材の前記第１側面及び前記樹脂層の前記第１側面は、前記金属基材の前記第１面から樹脂層の前記第１面に向かうにつれて、前記金属基材の前記第１面に対して、前記金属基材及び前記樹脂層の外側又は内側に向けて傾いており、
前記金属基材の前記第２面は、前記金属基材の前記第１面に沿った第１部分と、前記金属基材の外側に向かうにつれて、前記第１部分に対して、前記金属基材の前記第１面に向けて傾くだれ面を含む第２部分と、を有し、
前記樹脂層は、前記金属基材の前記第２面の前記第２部分のうちの少なくとも一部分を覆っている、放熱シート。

【請求項2】

請求項１に記載の放熱シートにおいて、
前記金属基材の前記第２面の前記第２部分は、前記金属基材の前記第１面に向けて湾曲している、放熱シート。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の放熱シートにおいて、
前記金属基材は、銅、アルミニウム、錫、鉛、銀、金及びニッケルからなる群から選択される少なくとも一を含む、放熱シート。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれか一項記載の放熱シートにおいて、
前記樹脂層は、熱硬化性樹脂と、充填剤と、を含む樹脂組成物を含む、放熱シート。

【請求項5】

請求項４に記載の放熱シートにおいて、
前記熱硬化性樹脂は、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及びアクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも一である、放熱シート。

【請求項6】

請求項４又は５に記載の放熱シートにおいて、
前記充填剤は、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び炭化ケイ素からなる群から選択される少なくとも一である、放熱シート。

【請求項7】

第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を有するリードフレームと、
前記リードフレームの前記第１面上に搭載された半導体素子と、
前記リードフレームの前記第２面から前記樹脂層及び前記金属基材の順に前記リードフレームと重なっている、請求項１から６までのいずれか一項に記載の放熱シートと、
を含む半導体モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放熱シート及び半導体モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体モジュールは、リードフレーム及び半導体素子を含むことがある。半導体素子は、リードフレームに搭載されている。半導体モジュールは、放熱シートをさらに含むことがある。放熱シートは、金属基材及び樹脂層を含んでいる。樹脂層は、リードフレームのうちの半導体素子の反対側に取り付けられている。

【0003】

特許文献１には、放熱シートの一例について記載されている。この放熱シートは、金属層及び樹脂層の間の絶縁層を含んでいる。金属層及び絶縁層は、金属層から絶縁層に向かうにつれて、金属層及び絶縁層の内側に向けて傾く側面を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１１９０５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者は、放熱シートの絶縁耐圧を高くすることを検討した。

【0006】

本発明の目的の一例は、放熱シートの絶縁耐圧を高くすることにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、
金属基材と、
前記金属基材と重なる樹脂層と、
を含み、
前記金属基材は、前記樹脂層の反対側の第１面と、前記第１面の反対側にあって前記樹脂層と対向する第２面と、を有し、
前記金属基材の前記第２面は、前記金属基材の前記第１面に沿った第１部分と、前記金属基材の外側に向かうにつれて、前記第１部分に対して、前記金属基材の前記第１面に向けて傾く第２部分と、を有し、
前記樹脂層は、前記金属基材の前記第２面の前記第２部分のうちの少なくとも一部分を覆っている、放熱シートである。

【0008】

本発明の他の一態様は、
第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を有するリードフレームと、
前記リードフレームの前記第１面上に搭載された半導体素子と、
前記リードフレームの前記第２面から前記樹脂層及び前記金属基材の順に前記リードフレームと重なっている、上述した放熱シートと、
を含む半導体モジュールである。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、放熱シートの絶縁耐圧を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る放熱シートの平面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ´断面図である。

【図3】図１及び図２に示した放熱シートの製造方法の一例を説明するための図である。

【図4】図１及び図２に示した放熱シートの製造方法の一例を説明するための図である。

【図5】図２の変形例を示す図である。

【図6】図５に示した放熱シートの製造方法の一例を説明するための図である。

【図7】実施形態に係る半導体モジュールの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0012】

図１は、実施形態に係る放熱シート１００の平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ´断面図である。

【0013】

放熱シート１００は、第１面１０２及び第２面１０４を有している。第２面１０４は、第１面１０２の反対側にある。図１は、放熱シート１００の第２面１０４を示している。放熱シート１００は、第１面１０２及び第２面１０４の間に、例えば、５０μｍ以上５００μｍ以下の厚さを有している。

【0014】

第１面１０２又は第２面１０４に垂直な方向から見て、放熱シート１００は、実質的に矩形形状を有している。この矩形は、厳密な矩形でなくてもよく、例えば、丸まった角を有していてもよい。放熱シート１００は、第１側面１０６ａ、第２側面１０６ｂ、第３側面１０６ｃ及び第４側面１０６ｄを有している。第１側面１０６ａは、第１面１０２及び第２面１０４の間にある。第２側面１０６ｂは、第１側面１０６ａの反対側にある。第３側面１０６ｃは、第１側面１０６ａ及び第２側面１０６ｂの間にある。第４側面１０６ｄは、第３側面１０６ｃの反対側にある。第１側面１０６ａから第４側面１０６ｄのそれぞれは、第１面１０２から第２面１０４に向かうにつれて、第１面１０２に対して、金属基材１１０及び樹脂層１２０の外側に向けて傾いている。

【0015】

放熱シート１００は、金属基材１１０及び樹脂層１２０を含んでいる。

【0016】

金属基材１１０は、第１面１１２、第２面１１４、第１側面部１１６ａ及び第２側面部１１６ｂを有している。第１面１１２は、放熱シート１００の第１面１０２である。第１面１１２は、実質的に平坦となっている。第２面１１４は、第１面１１２の反対側にある。第１側面部１１６ａは、第１面１１２及び第２面１１４の間にある。第１側面部１１６ａは、放熱シート１００の第１側面１０６ａの一部分である。第２側面部１１６ｂは、第１側面部１１６ａの反対側にある。第２側面部１１６ｂは、放熱シート１００の第２側面１０６ｂの一部分である。

【0017】

樹脂層１２０は、第１面１２２、第２面１２４、第１側面部１２６ａ及び第２側面部１２６ｂを有している。第１面１２２は、放熱シート１００の第２面１０４である。第２面１２４は、第１面１２２の反対側にある。第１側面部１２６ａは、第１面１２２及び第２面１２４の間にある。第１側面部１２６ａは、放熱シート１００の第１側面１０６ａの一部分である。第２側面部１２６ｂは、第１側面部１２６ａの反対側にある。第２側面部１２６ｂは、放熱シート１００の第２側面１０６ｂの一部分である。

【0018】

金属基材１１０及び樹脂層１２０は、金属基材１１０の第２面１１４及び樹脂層１２０の第２面１２４が互いに対向するように重なり合っている。

【0019】

第１側面１０６ａのうちの少なくとも一部分は、金属基材１１０の第１面１１２から樹脂層１２０の第１面１２２に向かうにつれて、金属基材１１０の第１面１１２に対して、金属基材１１０及び樹脂層１２０の外側に向けて角度θ傾いている。角度θは、例えば、９０°超９５°以下である。第２側面１０６ｂ、第３側面１０６ｃ及び第４側面１０６ｄも、第１側面１０６ａと同様にして、金属基材１１０の第１面１１２に対して、傾いている。

【0020】

本実施形態によれば、放熱シート１００の絶縁耐圧を高くすることができる。具体的には、本実施形態において、樹脂層１２０のうちの第１面１２２及び第１側面１０６ａに沿った経路の長さは、第１側面１０６ａが金属基材１１０の第１面１１２に対して垂直になっている場合又は第１側面１０６ａが金属基材１１０の第１面１１２に対して本実施形態（図２）とは逆側に傾いている場合よりも、長くなる。したがって、樹脂層１２０の第１面１２２に導電部材（例えば、図７を用いて後述するリードフレーム３００）が搭載された場合において、導電部材及び金属基材１１０の間における樹脂層１２０の表面に沿った沿面放電を低減することができる。したがって、放熱シート１００の絶縁耐圧を高くすることができる。

【0021】

金属基材１１０の第２面１１４は、第１部分１１４ａ及び第２部分１１４ｂを有している。第１部分１１４ａは、金属基材１１０の第１面１１２に沿っている。具体的には、第１部分１１４ａは、金属基材１１０の第１面１１２と実質的に平行になっている。第２部分１１４ｂは、金属基材１１０の外側に向かうにつれて、第１部分１１４ａに対して、金属基材１１０の第１面１１２に向けて傾いている。具体的には、第２部分１１４ｂは、金属基材１１０の第１面１１２に向けて湾曲している。樹脂層１２０は、金属基材１１０の第２面１１４の第２部分１１４ｂのうちの少なくとも一部分を覆っている。図２に示す例では、第２部分１１４ｂは、第１部分１１４ａの両端部のうちの一方の端部を示しているが、第１部分１１４ａのもう一方の端部も、第２部分１１４ｂと同様の構造を有している。さらに、図２に示す断面とは異なる断面（例えば、Ａ－Ａ´に直交する方向に沿った断面）においても、金属基材１１０の第２面１１４は、図２に示した構造と同様の構造を有している。

【0022】

金属基材１１０は、第１面１１２及び第２面１１４の第１部分１１４ａの間に厚さＴを有している。厚さＴは、例えば、１０μｍ以上２５０μｍ以下である。金属基材１１０の第１側面部１１６ａは、金属基材１１０の第１面１１２に垂直な方向に距離ｄだけ樹脂層１２０から露出している。樹脂層１２０が金属基材１１０の第２面１１４の第２部分１１４ｂのうちの少なくとも一部分を覆っているため、距離ｄは、厚さＴよりも小さくなっている（すなわち、Ｔ－ｄ＞０）。

【0023】

本実施形態によれば、放熱シート１００の絶縁耐圧を高くすることができる。具体的には、本実施形態において、樹脂層１２０のうちの第１側面１０６ａに沿った経路の長さは、金属基材１１０の第２面１１４の第２部分１１４ｂが傾かずに金属基材１１０の第１面１１２と平行になっている場合よりも、長くなる。したがって、樹脂層１２０の第１面１２２に導電部材（例えば、図７を用いて後述するリードフレーム３００）が搭載された場合において、導電部材及び金属基材１１０の間における樹脂層１２０の表面に沿った沿面放電を低減することができる。したがって、放熱シート１００の絶縁耐圧を高くすることができる。

【0024】

さらに本実施形態によれば、金属基材１１０から樹脂層１２０を剥がれにくくすることができる。具体的には、本実施形態において、樹脂層１２０は、金属基材１１０の第２面１１４の第２部分１１４ｂのうちの少なくとも一部分を覆う部分を含んでおり、樹脂層１２０のこの部分には、金属基材１１０の第２部分１１４ｂ（端部）から金属基材１１０の内側に向けて応力が発生し得る。この応力によって樹脂層１２０は、金属基材１１０に強固に接合することができる。

【0025】

樹脂層１２０の第１面１２２は、第１部分１２２ａ及び第２部分１２２ｂを有している。第１部分１２２ａは、金属基材１１０の第１面１１２に沿っている。具体的には、第１部分１２２ａは、金属基材１１０の第１面１１２と実質的に平行になっている。第２部分１２２ｂは、樹脂層１２０の外側に向かうにつれて、第１部分１２２ａに対して、金属基材１１０の第１面１１２に向けて傾いている。具体的には、第２部分１２２ｂは、金属基材１１０の第１面１１２に向けて湾曲している。図２に示す例では、第２部分１２２ｂは、第１部分１２２ａの両端部のうちの一方の端部を示しているが、第１部分１２２ａのもう一方の端部も、第２部分１２２ｂと同様の構造を有している。さらに、図２に示す断面とは異なる断面（例えば、Ａ－Ａ´に直交する方向に沿った断面）においても、樹脂層１２０の第１面１２２は、図２に示した構造と同様の構造を有している。

【0026】

本実施形態によれば、放熱シート１００から保護フィルムを剥がしやすくすることができる。具体的には、保護フィルムが樹脂層１２０の第１面１２２に貼り付けられている場合、第１面１２２の第２部分１２２ｂの傾きによって放熱シート１００から保護フィルムを剥がしやすくすることができる。

【0027】

金属基材１１０は、例えば、銅、アルミニウム、錫、鉛、銀、金及びニッケルからなる群から選択される少なくとも一を含んでいる。

【0028】

樹脂層１２０は、樹脂組成物（Ｐ）を含んでいる。樹脂組成物（Ｐ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）及び充填剤（Ｂ）を含み、硬化剤（Ｃ）をさらに含むことが好ましく、カップリング剤（Ｄ）及びフェノキシ樹脂（Ｅ）をさらに含むことがさらに好ましい。熱硬化性樹脂（Ａ）は、Ｂステージ化されている。

【0029】

［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及びアクリル樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂（Ａ）として、これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。なかでも、高い絶縁性を有する観点から、熱硬化性樹脂（Ａ）としては、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂であることが好ましい。

【0030】

エポキシ樹脂としては、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。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。

【0031】

エポキシ樹脂の中でも、耐熱性及び絶縁信頼性をより一層向上できる観点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂からなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。

【0032】

フェノール樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂及びレゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。フェノール樹脂の中でも、フェノールノボラック樹脂であることが好ましい。

【0033】

熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量は、樹脂組成物（Ｐ）１００質量％に対し、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、樹脂組成物（Ｐ）１００質量％に対し、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましい。熱硬化性樹脂（Ａ）の含有量が上記下限値以上であると、樹脂組成物（Ｐ）のハンドリング性が向上し、樹脂層１２０を形成するのが容易となるとともに、樹脂層１２０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、樹脂層１２０の線膨張率や弾性率がより一層向上したり、熱伝導性がより一層向上したりする。

【0034】

［充填剤（Ｂ）］
本実施形態における充填剤（Ｂ）は、樹脂層１２０の熱伝導性を向上させるとともに強度を得る観点から用いられる。

【0035】

充填剤（Ｂ）としては、熱伝導性フィラーであることが好ましい。より具体的には、充填剤（Ｂ）としては、熱伝導性と電気絶縁性とのバランスを図る観点から、例えば、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び炭化ケイ素等が挙げられる。これらは１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。なかでも、充填剤（Ｂ）は、アルミナ、窒化ホウ素であることが好ましい。

【0036】

充填剤（Ｂ）の含有量は、樹脂組成物（Ｐ）１００質量％に対し、９０質量％以下が好ましく、８０質量％以下がより好ましい。一方、熱伝導性の観点から、当該含有量は、樹脂組成物（Ｐ）１００質量％に対し、４０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましい。

【0037】

［硬化剤（Ｃ）］
樹脂組成物（Ｐ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）としてエポキシ樹脂又はフェノール樹脂を用いる場合、さらに硬化剤（Ｃ）を含むことが好ましい。

【0038】

硬化剤（Ｃ）としては、硬化触媒（Ｃ－１）及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。

【0039】

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；等又はこの混合物が挙げられる。硬化触媒（Ｃ－１）として、これらの中の誘導体も含めて１種類を単独で用いることもできるし、これらの誘導体も含めて２種類以上を併用したりすることもできる。硬化触媒（Ｃ－１）の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物（Ｐ）１００質量％に対し、０．００１質量％以上１質量％以下が好ましい。

【0040】

また、フェノール系硬化剤（Ｃ－２）としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリスフェノールメタン型ノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物；レゾール型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。これらの中でも、ガラス転移温度の向上及び線膨張係数の低減の観点から、フェノール系硬化剤（Ｃ－２）がノボラック型フェノール樹脂又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、樹脂組成物（Ｐ）１００質量％に対し、１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、樹脂組成物（Ｐ）１００質量％に対し、３０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましい。

【0041】

［カップリング剤（Ｄ）］
樹脂組成物（Ｐ）は、カップリング剤（Ｄ）を含んでもよい。カップリング剤（Ｄ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）と充填剤（Ｂ）との界面の濡れ性を向上させることができる。

【0042】

カップリング剤（Ｄ）としては、特に限定されないが、例えば、エポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤及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種又は２種以上のカップリング剤を使用することが好ましい。カップリング剤（Ｄ）の含有量は、特に限定されないが、充填剤（Ｂ）１００質量％に対して、０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましい。一方、当該含有量は、充填剤（Ｂ）１００質量％に対して、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましい。

【0043】

［フェノキシ樹脂（Ｅ）］
さらに、樹脂組成物（Ｐ）は、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含んでもよい。フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことにより樹脂層１２０の耐屈曲性を向上できる。また、フェノキシ樹脂（Ｅ）を含むことにより、樹脂層１２０の弾性率を低下させることが可能となり、樹脂層１２０の応力緩和力を向上させることができる。

【0044】

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、樹脂層１２０を金属部材（例えば、図７を用いて後述するリードフレーム３００）と密着させて用いる場合などに、金属部材と樹脂組成物（Ｐ）の硬化体との密着性を向上できる。これらの相乗効果により、半導体装置（例えば、図７を用いて後述する半導体モジュール１０）の絶縁信頼性をより一層高めることができる。

【0045】

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及びビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂等が挙げられる。また、これらの骨格を複数種有した構造のフェノキシ樹脂を用いることもできる。

【0046】

フェノキシ樹脂（Ｅ）の含有量は、例えば、樹脂組成物（Ｐ）１００質量％に対して、３質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

【0047】

［その他の成分］
樹脂組成物（Ｐ）は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、ほかに酸化防止剤、レベリング剤等を含むことができる。

【0048】

図３及び図４のそれぞれは、図１及び図２に示した放熱シート１００の製造方法の一例を説明するための図である。

【0049】

放熱シート１００は、放熱シート基材１００Ａを製造し、図３及び図４に示すようにして、打ち抜き加工によって放熱シート基材１００Ａから放熱シート１００が形成される。

【0050】

放熱シート基材１００Ａは、例えば、以下のようにして製造される。

【0051】

まず、金属基材１１０上にワニス状の樹脂組成物（Ｐ）を塗布した後、これを加熱して乾燥させる。この乾燥処理により、樹脂組成物（Ｐ）からなる樹脂層１２０はＢステージ化され、放熱シート基材１００Ａを得ることができる。樹脂組成物（Ｐ）の乾燥処理は、例えば８０℃以上１５０℃以下、５分以上１時間以下の条件において行われる。

【0052】

次いで、放熱シート基材１００Ａをプレス機で圧縮することにより放熱シート基材１００Ａ内の気泡を除去してもよい。これによって、放熱シート基材１００Ａの熱伝導率及び絶縁性を向上させることができる。この要因としては、例えば、気泡を除去することにより放熱シート基材１００Ａ内における樹脂成分の密度が上昇することが推定される。圧縮圧力は、例えば、１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下とすることができる。なお、放熱シート基材１００Ａを圧縮する際、同時に加熱を行って放熱シート基材１００Ａを硬化させ、放熱シート基材１００ＡをＣステージ化してもよい。この場合の加熱温度は、例えば、５０℃以上２５０℃以下とすることができる。

【0053】

放熱シート１００は、例えば、図３及び図４に示す製造装置６００を用いた打ち抜き加工によって、以下のようにして、放熱シート基材１００Ａから製造される。

【0054】

製造装置６００は、上型６１０及び下型６２０を含んでいる。上型６１０は、ダイ６１２、エジェクタ６１４、支持部材６１６及び固定部材６１８を含んでいる。下型６２０は、ストリッパ６２２及びパンチ６２４を含んでいる。

【0055】

まず、図３（ａ）に示すように、上型６１０及び下型６２０の間に放熱シート基材１００Ａを置く。放熱シート基材１００Ａは、金属基材１１０が下型６２０に対向し、かつ樹脂層１２０が上型６１０に対向するように置かれる。

【0056】

次いで、図３（ｂ）に示すように、上型６１０を下型６２０に向けて下降させる。下型６２０のストリッパ６２２は、上下方向に可動になっているのに対して、下型６２０のパンチ６２４は、上下方向に固定されている。したがって、上型６１０のダイ６１２は、下型６２０のストリッパ６２２を下方に向けて押し下げる一方で、下型６２０のパンチ６２４は、放熱シート基材１００Ａから放熱シート１００を上方に向けて打ち抜く。このようにして、放熱シート基材１００Ａは、せん断される。

【0057】

金属基材１１０の第１面１１２に対する放熱シート１００の第１側面１０６ａの角度θは、放熱シート基材１００Ａのせん断における破断面によって形成される。角度θは、ダイ６１２及びパンチ６２４の間のクリアランスによって調整可能である。具体的には、角度θは、ダイ６１２及びパンチ６２４の間のクリアランスが小さいほど９０°に近づき、ダイ６１２及びパンチ６２４の間のクリアランスが大きいほど９０°から大きくなる。

【0058】

樹脂層１２０の第１面１２２の第２部分１２２ｂの傾き（湾曲）は、樹脂層１２０のせん断において第１面１２２が引っ張られることにより形成されるだれ面である。同様にして、金属基材１１０の第２面１１４の第２部分１１４ｂの傾き（湾曲）は、金属基材１１０のせん断において第２面１１４が引っ張られることにより形成されるだれ面である。

【0059】

固定部材６１８は、ダイ６１２に対して上下方向に固定されている。エジェクタ６１４は、支持部材６１６によって支持されており、エジェクタ６１４及び支持部材６１６は、固定部材６１８に対して上下方向に可動になっている。パンチ６２４が放熱シート１００を打ち抜いた場合、エジェクタ６１４は、ダイ６１２内に入り込み、放熱シート１００は、ダイ６１２にはめ込まれる。

【0060】

次いで、図４（ａ）に示すように、上型６１０を上昇させる。この場合、放熱シート１００は、上型６１０のダイ６１２にはめ込まれたまま、上型６１０とともに上昇する。

【0061】

次いで、図４（ｂ）に示すように、エジェクタ６１４及び支持部材６１６を下方に向けて移動させる。このようにして、放熱シート１００が上型６１０のダイ６１２から押し出される。

【0062】

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す工程及び後述する図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す工程の比較より、図３及び図４に示す方法において、放熱シート基材１００Ａから打ち抜かれた放熱シート１００の側面は、放熱シート１００がエジェクタ６１４によって押し出される際にダイ６１２から摩擦力を受け得る。しかしながら、図６を用いて後述するように、図３及び図４に示す方法においては、図６に示す方法と比べて、放熱シート１００の側面は、ダイ６１２から摩擦力を受けても、削られにくい。したがって、放熱シート１００の第１側面１０６ａは、放熱シート１００の第１面１０２から第２面１０４に向かうにつれて、放熱シート１００の外側に向けて傾き得る。

【0063】

図５は、図２の変形例を示す図である。

【0064】

図５に示すように、第１側面１０６ａのうちの少なくとも一部分は、金属基材１１０の第１面１１２から樹脂層１２０の第１面１２２に向かうにつれて、金属基材１１０の第１面１１２に対して、金属基材１１０及び樹脂層１２０の内側に向けて角度θ傾いていてもよい。

【0065】

図５に示す例においても、樹脂層１２０は、金属基材１１０の第２面１１４の第２部分１１４ｂのうちの少なくとも一部分を覆っている。したがって、図２に示した例と同様にして、放熱シート１００の絶縁耐圧を高くすることができる。

【0066】

図５に示す例においても、第２部分１２２ｂは、樹脂層１２０の外側に向かうにつれて、第１部分１２２ａに対して、金属基材１１０の第１面１１２に向けて傾いている。したがって、図２に示した例と同様にして、放熱シート１００から保護フィルムを剥がしやすくすることができる。

【0067】

図６は、図５に示した放熱シート１００の製造方法の一例を説明するための図である。

【0068】

まず、実施形態と同様にして、放熱シート基材１００Ａを製造する。次いで、実施形態と同様にして、図３（ａ）に示す工程及び図３（ｂ）に示す工程を実施する。

【0069】

次いで、図６（ａ）に示すように、放熱シート１００をエジェクタ６１４及びパンチ６２４の間に挟んだまま、ダイ６１２及び固定部材６１８を上昇させる。このようにして、放熱シート１００をダイ６１２から抜き出すことができる。

【0070】

次いで、図６（ｂ）に示すように、エジェクタ６１４及び支持部材６１６を上昇させる。

【0071】

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す工程及び図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す工程の比較より、図６に示す方法において、放熱シート基材１００Ａから打ち抜かれた放熱シート１００の側面は、ダイ６１２及び固定部材６１８が上昇する際にダイ６１２から摩擦力を受け得る。この場合、放熱シート１００はエジェクタ６１４及びパンチ６２４の双方から力を受けることで僅かに押しつぶれて、放熱シート１００の側面が外側に向けて広がり得る。したがって、放熱シート１００の側面は、ダイ６１２からの摩擦力によって削られやすくなる。放熱シート１００の第１側面１０６ａは、放熱シート１００の側面がダイ６１２からの摩擦力によって削られることで、放熱シート１００の第１面１０２から第２面１０４に向かうにつれて、放熱シート１００の内側に向けて傾き得る。

【0072】

図７は、実施形態に係る半導体モジュール１０の断面図である。

【0073】

半導体モジュール１０は、放熱シート１００、半導体素子２００、リードフレーム３００、ボンディングワイヤ４００及び封止樹脂５００を含んでいる。リードフレーム３００は、第１面３０２及び第２面３０４を有している。第２面３０４は、第１面３０２の反対側にある。

【0074】

半導体素子２００は、例えば、パワー半導体素子である。半導体素子２００は、リードフレーム３００の第１面３０２上に搭載されている。半導体素子２００は、ボンディングワイヤ４００を介して、リードフレーム３００に電気的に接続されている。半導体素子２００及びボンディングワイヤ４００は、封止樹脂５００によって封止されている。

【0075】

放熱シート１００は、リードフレーム３００の第２面３０４から樹脂層１２０及び金属基材１１０の順にリードフレーム３００と重なっている。具体的には、Ｂステージの樹脂層１２０をリードフレーム３００に貼り付けた後、樹脂層１２０は、加熱によって硬化体となっている。このようにして、放熱シート１００は、リードフレーム３００に取り付けられている。

【0076】

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

【実施例】

【0077】

（実施例１）
実施例１に係る放熱シートは、以下のようにして製造した。

【0078】

以下に示す組成となるように樹脂組成物（Ｐ）を調製した。具体的には、以下に示す各成分をシクロヘキサノン溶媒へ添加して、高速撹拌装置を用いて液温が３５～３８℃となるようにして撹拌し、ワニス状の樹脂組成物（Ｐ）を得た。
熱硬化性樹脂（Ａ）：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（型番：８３０Ｓ、製造元：ＤＩＣ）５０ｇ
充填剤（Ｂ）：窒化ホウ素（型番：ＨＰ－４０、製造元：水島合金鉄）３００ｇ
硬化触媒（Ｃ－１）：イミダゾール（型番：２Ｐ４ＭＺ、製造元：四国化成）
フェノール系硬化剤（Ｃ－２）：ノボラック型フェノール樹脂（型番：ＰＲ－５１４７０、製造元：住友ベークライト）３０ｇ
フェノキシ樹脂（Ｅ）：フェノキシ樹脂（型番：ＹＰ５５Ｕ、製造元：新日鉄住金）２０ｇ

【0079】

次いで、金属基材（厚さ７０μｍの銅箔）上に、樹脂組成物（Ｐ）を塗布した後、１１０℃、１５分乾燥し、さらにプレス機で１０ＭＰａ、１４０℃、５分加圧加温することでＢステージ状態の放熱シート基材を得た。放熱シート基材の厚さは、１００μｍであった。

【0080】

次いで、図３及び図４を用いて説明した方法によって、放熱シート基材から放熱シートを打ち抜いた。

【0081】

放熱シートを観察したところ、図２を用いて説明した構造と同様にして、放熱シートの側面は、金属基材の下面（図２に示した第１面１１２に相当する面）から樹脂層の上面（図２に示した第１面１２２に相当する面）に向かうにつれて、金属基材の下面（図２に示した第１面１１２に相当する面）に対して放熱シートの外側に向けて傾いていた。

【0082】

放熱シートをさらに観察したところ、図２を用いて説明した構造と同様にして、金属基材の上面（図２に示した第２面１１４に相当する面）の端部及び樹脂層の上面（図２に示した第１面１２２に相当する面）の端部のそれぞれは、湾曲しており、丸みを帯びていた。さらに、金属基材の上面（図２に示した第２面１１４に相当する面）の端部は、樹脂層によって覆われていた。なお、金属基材の側面部（図２に示した第１側面部１１６ａに相当する面）は、金属基材の下面（図２に示した第１面１１２に相当する面）に垂直な方向に距離ｄだけ樹脂層から露出しており、（Ｔ－ｄ）／Ｔ（Ｔ：金属基材の厚さ）は、０．６５であった。

【0083】

（実施例２）
実施例２に係る放熱シートは、以下の点を除いて、実施例１に係る放熱シートと同様にして製造した。

【0084】

まず、実施例１と同様にして、放熱シート基材を製造した。

【0085】

次いで、図６を用いて説明した方法によって、放熱シート基材から放熱シートを打ち抜いた。

【0086】

放熱シートを観察したところ、図５を用いて説明した構造と同様にして、放熱シートの側面は、金属基材の下面（図５に示した第１面１１２に相当する面）から樹脂層の上面（図５に示した第１面１２２に相当する面）に向かうにつれて、金属基材の下面（図５に示した第１面１１２に相当する面）に対して放熱シートの内側に向けて傾いていた。

【0087】

放熱シートをさらに観察したところ、図５を用いて説明した構造と同様にして、金属基材の上面（図５に示した第２面１１４に相当する面）の端部及び樹脂層の上面（図５に示した第１面１２２に相当する面）の端部のそれぞれは、湾曲しており、丸みを帯びていた。さらに、金属基材の上面（図５に示した第２面１１４に相当する面）の端部は、樹脂層によって覆われていた。なお、金属基材の側面部（図５に示した第１側面部１１６ａに相当する面）は、金属基材の下面（図５に示した第１面１１２に相当する面）に垂直な方向に距離ｄだけ樹脂層から露出しており、（Ｔ－ｄ）／Ｔは、０．６０であった。
以下、参考形態の例を付記する。
１． 金属基材と、
前記金属基材と重なる樹脂層と、
を含み、
前記金属基材は、前記樹脂層の反対側の第１面と、前記第１面の反対側にあって前記樹脂層と対向する第２面と、を有し、
前記金属基材の前記第２面は、前記金属基材の前記第１面に沿った第１部分と、前記金属基材の外側に向かうにつれて、前記第１部分に対して、前記金属基材の前記第１面に向けて傾く第２部分と、を有し、
前記樹脂層は、前記金属基材の前記第２面の前記第２部分のうちの少なくとも一部分を覆っている、放熱シート。
２． １．に記載の放熱シートにおいて、
前記金属基材の前記第２面の前記第２部分は、前記金属基材の前記第１面に向けて湾曲している、放熱シート。
３． １．又は２．に記載の放熱シートにおいて、
前記金属基材は、銅、アルミニウム、錫、鉛、銀、金及びニッケルからなる群から選択される少なくとも一を含む、放熱シート。
４． １．から３．までのいずれか一つ記載の放熱シートにおいて、
前記樹脂層は、熱硬化性樹脂と、充填剤と、を含む樹脂組成物を含む、放熱シート。
５． ４．に記載の放熱シートにおいて、
前記熱硬化性樹脂は、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及びアクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも一である、放熱シート。
６． ４．又は５．に記載の放熱シートにおいて、
前記充填剤は、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び炭化ケイ素からなる群から選択される少なくとも一である、放熱シート。
７． 第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を有するリードフレームと、
前記リードフレームの前記第１面上に搭載された半導体素子と、
前記リードフレームの前記第２面から前記樹脂層及び前記金属基材の順に前記リードフレームと重なっている、１．から６．までのいずれか一つに記載の放熱シートと、
を含む半導体モジュール。

【符号の説明】

【0088】

１０ 半導体モジュール
１００ 放熱シート
１００Ａ 放熱シート基材
１０２ 第１面
１０４ 第２面
１０６ａ 第１側面
１０６ｂ 第２側面
１０６ｃ 第３側面
１０６ｄ 第４側面
１１０ 金属基材
１１２ 第１面
１１４ 第２面
１１４ａ 第１部分
１１４ｂ 第２部分
１１６ａ 第１側面部
１１６ｂ 第２側面部
１２０ 樹脂層
１２２ 第１面
１２２ａ 第１部分
１２２ｂ 第２部分
１２４ 第２面
１２６ａ 第１側面部
１２６ｂ 第２側面部
２００ 半導体素子
３００ リードフレーム
３０２ 第１面
３０４ 第２面
４００ ボンディングワイヤ
５００ 封止樹脂
６００ 製造装置
６１０ 上型
６１２ ダイ
６１４ エジェクタ
６１６ 支持部材
６１８ 固定部材
６２０ 下型
６２２ ストリッパ
６２４ パンチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】