樹脂-反磁性物質復合結構體、其制造方法、以及使用其的半導體裝置的制作方法

專利名稱：樹脂-反磁性物質復合結構體、其制造方法、以及使用其的半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種樹脂-反磁性物質復合結構體，尤其涉及可用作半導體裝置的散熱構件的樹脂-反磁性物質復合結構體。
背景技術：
作為承擔能源的有效利用的部件，存在具有控制電源電力的功能的電力元件及裝入該電力元件的電源組件。作為電力元件開發中的一個重要因素，例舉出構成其的半導體材料。在電力元件中，代替現有的Si系材料，提出有使用能夠應對更高頻率的GaN、以及具·有更高耐壓的SiC等材料的方案，且該方案得到實用化。在使用這些材料之際，要求從電力元件產生的熱量有效地向周圍分散。因此，例如進行如下設置，即，利用散熱性高的材料形成安裝例如電力元件的基板，或將散熱板或散熱片(統稱為“散熱構件”)與基板或電力元件鄰接設置。當將基板由散熱性(導熱性)高的材料(例如，金屬)形成時，該基板大多具有導熱性和導電性。因此，為了確保基板表面絕緣性，進行如下處理，即，在基板表面配置絕緣性的樹脂層(絕緣性材料的層)，或使用將導熱性高的材料混煉于具有絕緣性的樹脂中而成的材料來形成基板。另外，散熱板使用銅(Cu)等金屬材料構成的板(金屬板)。金屬材料通常具有導電性，因此，當使金屬板(散熱板)直接與基板或電力元件鄰接時，產生導通而對電力元件或電源組件的動作帶來影響。因此，金屬板(散熱板)經由絕緣性材料構成的層而與基板或電力元件鄰接使用。g卩，電源組件的散熱性基板或散熱板均需要伴隨絕緣性材料(具體而言，樹脂)的使用。具有由絕緣性材料構成的層的基板以及散熱板被由絕緣性材料構成的層阻礙散熱，從而具有散熱特性降低的傾向。另外，在樹脂中混合了導熱性高的材料的基板中，由于在樹脂中結合導熱性高的材料而產生導通路徑，從而無法確保所需的絕緣性。為了避免上述不良情況，考慮使用具有更高導熱性的材料來提高散熱特性，由此來填補使用絕緣性樹脂導致的散熱特性降低。例如，作為具有比銅(Cu)高的導熱性的材料，石墨被引起關注，提出了將石墨用于散熱的提案(例如，參照專利文獻I)。圖6為專利文獻I記載的導熱片的局部剖視圖。在專利文獻I中，如圖6所示，記載了導熱片I為在由樹脂構成的絕緣片5內混入了由石墨片構成的多個小片6的結構。根據專利文獻1，利用該結構在絕緣片內獨立配置各個石墨片的小片，因此，能夠在靈活運用石墨片所具有的高導熱性的同時確保電絕緣性。在先技術文獻專利文獻專利文獻I日本特開2006-165153號公報在現有的散熱構件的結構中，具有導熱性的構件(例如，專利文獻I記載的導熱片中的石墨片所構成的小片)從由絕緣性的材料構成的層露出，導致電絕緣性降低。為了避免這種問題，考慮例如利用樹脂片覆蓋具有導熱性的構件而成為復合結構體。然而，根據本發明者們研究結果可知，在利用這種樹脂片覆蓋的復合結構體中，存在具有導熱性的構件部材向樹脂片的粘接性通常不佳的情況。因此，為了提高兩者的一體性，需要適當選擇將樹脂片粘接于導熱性構件的粘接劑的材料。粘接劑的材料的選擇限制了散熱構件的用途。

發明內容
本發明的目的在于提供一種由導熱性及/或導電性優良的物質和樹脂構成的復合結構體且兩者被良好固定的復合結構體。為了解決上述課題，本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體的特征在于，包括反磁性物質層；覆蓋所述反磁性物質層的表面的至少一部分的樹脂層，所述反磁性物質層為反磁性物質的粒子集合而成的層。另外，為了解決上述課題，本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體的制造方法的特征在于，將反磁性物質的粒子和樹脂配置在模具內，并對配置在所述模具內的所述反磁性物質施加磁場，在使所述反磁性物質向遠離所述模具的內側表面的至少一部分的方向移動后，使所述樹脂在所述模具內硬化而制造樹脂-反磁性物質復合結構體。發明效果根據本發明，能夠提供由導熱性及/或導電性優良的物質和樹脂構成且兩者被良好地固定的復合結構體。


圖1(a)是表示本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體的一例的剖視圖、圖1(b)是表示本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體的一例的立體圖。圖2 (a)是表示本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體的另一例的剖視圖、圖2 (b)是表示本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體的另一例的立體圖。圖3是本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體的制造方法的流程圖。圖4 (a) (d)是本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體的制造方法的一例的工序剖視圖。圖5是表示本發明的電源組件的一例的剖視圖。圖6是專利文獻I的石墨片的局部剖視圖。圖7(a) (d)是本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體的制造方法的另一例的工序剖視圖。符號說明I 導熱片5絕緣片6 小片10、20、50 復合結構體
12、52反磁性物質層14、54 樹脂層22反磁性物質24 樹脂25混合物30 模具40電源組件
42電力元件44驅動元件46沖模墊48導電性膏劑
具體實施例方式本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體(在包含以下說明的本說明書中，簡稱為“復合結構體”)包括反磁性物質層和樹脂層。首先，對構成上述層的反磁性物質和樹脂進行說明。(反磁性物質)反磁性物質是指，在施加磁場時，被磁化為磁場的反向，在與磁鐵排斥的方向上產生與磁場和其梯度的積成比例的力的具有磁性的物質。具體而言，作為反磁性物質例舉出金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、萊(Hg)、秘(Bi)、石墨及石墨烯。反磁性物質可以通過將兩個以上不同種類的物質組合使用。在重視復合結構體的散熱特性的情況下，作為反磁性物質尤其優選使用石墨及石墨烯。其原因在于，石墨及石墨烯具有高導熱性，且能夠構成具有良好散熱特性的散熱構件。另外，在重視復合結構體的噪音特性的情況下，作為反磁性物質尤其優選使用鉍(Bi)。其原因在于，鉍顯示更高的反磁性，能夠利用反磁性物質進一步降低電磁噪音。鉍的導熱性比其他的反磁性物質低。因此，例如，可以進一步將利用鉍的鍍敷等而以鉍覆蓋導熱性高的反磁性物質(例如、銅)的表面，并將由此形成的粒子或片狀物作為反磁性物質使用。因此，例如，當使用由鉍鍍敷后的反磁性物質(例如銅)時，能夠實現具有高的電磁噪音降低效果和高的散熱效果的復合結構體。對于復合結構體的反磁性物質的形式沒有特別限定。反磁性物質可以為例如片狀，或者可以為粒子狀。當反磁性物質為粒子狀時，復合結構體中的反磁性物質層成為粒子集合的形態。如后所述，本發明的復合結構體通過利用反磁性而形成反磁性物質層的方法而制造，因此，即使反磁性物質沒有預先形成為片狀，也能夠形成層疊結構。即，本發明能夠使用粒子狀的反磁性物質來構成復合結構體。當使用粒子狀的反磁性物質時，通過調節粒子的尺寸及成形時使用的模具的尺寸，能夠使反磁性物質層的厚度非常薄。在反磁性物質為任一方式的情況下，其尺寸也沒有特別限定。例如，在使用片狀的反磁性物質的情況下，可以使用厚度為O. 5 μ m以上且150 μ m以下的片材。特別是，在反磁性物質為石墨或石墨烯的情況下，可以使用厚度為O. 5 μ m以上且150 μ m以下的片材,優選使用O. I μ m以上且100 μ m以下的片材。由石墨或石墨稀構成的片材可以為該范圍內的厚度薄的片材，具有良好的散熱特性。當使用粒子狀的反磁性物質的情況下，可以使用例如粒徑為O. 01 μ m以上且250μπι以下的粒子。在此所稱的粒徑是指，通過顯微鏡等測定的粒子的最大外徑(連結利用顯微鏡等觀察的粒子的輪廓的任意兩點而得到的線段中最大線段的長度)。優選使用粒徑不同的粒子狀反磁性物質時，各粒子的粒徑處于上述范圍內。特別是，在反磁性物質為石墨的情況下，優選使用粒徑為0.01 μ m以上且250 μ m以下的粒子，進而優選使用O. Olym以上且100 μ m以下的粒子。由粒徑處于該范圍內的石墨構成的粒子通過后述的方法在成形前與樹脂混合時良好地分散。另外，由粒徑處于該范圍內的石墨構成的粒子的粒徑分布更均勻。使用由石墨構成的粒子時，粒子可以是由任意的方法制造出的。另外，由石墨構成的粒子的形狀并沒有特別的限定，可以是鱗片狀、球狀、桿狀、薄片狀或針狀。
在使用由石墨構成的粒子形成反磁性物質層時，反磁性物質層的導熱性及導電性的各向異性比使用片狀石墨或石墨烯形成的反磁性物質層小。從而，在期待反磁性物質層的導熱性及導電性的各向異性小的特性、進而在復合結構體的厚度方向上具有導熱性及導電性的特性的情況下，優選使用粒子狀石墨。需要說明的是，片狀的石墨或石墨烯通常在面方向上具有高的導熱性等。粒子狀的反磁性物質可以是一個方向上的尺寸比另一尺寸刻意大的柱狀粒子。或者，粒子狀的反磁性物質可以是具有寬面(主表面)且相對于該寬面垂直的方向的尺寸刻意小的粒子、即板狀粒子。在反磁性物質為柱狀或板狀粒子的情況下，如后所述，通過控制柱狀粒子的長軸(與尺寸最大的方向相當的軸)或板狀粒子的寬面(主表面)的取向，能夠控制復合結構體的導熱性的方向。柱狀粒子可以是截面為圓形、橢圓形、三角形、矩形或其他形狀(不定形)的粒子。在柱狀粒子中，在截面的面積比較小的情況下，稱為針狀粒子。板狀粒子可以是寬面例如具有長方形、圓形、橢圓形或三角形的粒子，或者可以是不定形的粒子。在柱狀粒子的反磁性物質中，優選長度(長軸方向的尺寸)相對于截面直徑(連結截面輪廓的任意兩點而得的線段中最大的線段長度)之比(縱橫比)為I. 01以上且20以下。在板狀粒狀的反磁性物質中，連結寬面的輪廓的任意兩點而得到的線段中最大線段的長度相對于垂直于寬面的方向的尺寸之比(縱橫比)優選為1.01以上且20以下。具有上述縱橫比的粒子狀的反磁性物質在復合結構體的規定方向上賦予更高的導熱性。柱狀粒子或板狀粒子的反磁性物質具體而言為由石墨構成的粒子。上述粒子原本被提供作為柱狀粒子或板狀粒子，因此，優選在復合結構體中對所需方向賦予導熱各向異性時使用。或者，柱狀粒子或板狀粒子的反磁性物質可以是將金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、汞(Hg)、或鉍(Bi)加工成這種形狀的物質。(樹脂)在復合結構體中，樹脂覆蓋反磁性物質層的表面的至少一部分，且具有確保該一部分的絕緣性的作用。只要具有所需的絕緣性，樹脂可以任意地使用公知的物質。具體而言，可以使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇縮醛(PVA)、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、酚醛樹脂、硅酮樹脂、環氧樹脂、尿素樹脂、不飽和聚酯樹脂、或己二烯鈦酸酯樹脂形成樹脂層。樹脂層優選為熱硬化性樹脂硬化而成的層。其原因在于，熱硬化性樹脂直到因熱而硬化為止具有流動性，因此，在以后述的方法制造復合結構體時，容易在模具內利用磁場移動及/或再配置反磁性物質。此外，熱硬化性樹脂通常具有高的耐熱性和優良的散熱性，另外還表現出高的電絕緣性。具體而言，熱硬化性樹脂為環氧樹脂、尿素樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯(PU)以及己二烯鈦酸酯樹脂。特別是，環氧樹脂由于流動性、絕緣性及耐藥性優良，因此，優選用作熱硬化性樹脂。(樹脂-反磁性物質復合結構體)
本發明的復合結構體是使用前述的反磁性物質和樹脂并利用后述的方法制造的。本發明的復合結構體例如具有圖1(a)所示的剖面或圖2(a)所示的剖面，具有圖1(b)所示的外觀或圖2(b)所示的外觀。圖I (a)、(b)及圖2(a)、(b)的復合結構體10,20均為具有寬敞的主表面和與主表面的尺寸相比具有刻意小尺寸的側面的片狀，兩個主表面被樹脂層14覆蓋。在此，兩個主表面是指反磁性物質層12的兩個平行對置的表面。在圖1(a)、(b)的復合結構體10中，反磁性物質層12的側面全部被樹脂層14覆蓋。在圖2(a)、(b)的復合結構體20中，除反磁性物質層12的兩個主表面之外，與主表面垂直的四個側面中的三個側面也被樹脂層14覆蓋(即，五個表面被覆蓋)，一個側面(第一側面)露出。在此，反磁性物質層12為上述的反磁性物質，樹脂層14為上述的樹脂。如圖1(a)、(b)及圖2(a)、(b)所示，本發明的復合結構體10、20具有反磁性物質層12的全部或一部分的側面被樹脂層14覆蓋的結構。通常，片狀的層疊結構體具有在在側面各層露出的結構。相對于此，本發明的復合結構體由后述的方法制造，從而能夠利用樹脂形成其側面。因此，本發明的復合結構體為還能夠確保側面的絕緣性的結構。在圖1(a)、(b)及圖2(a)、(b)所示的片狀的復合結構體10、20中，明確規定出反磁性物質層12的主表面及側面，另外，明確規定出復合結構體10、20的主表面及側面。然而，在實際得到的片狀的復合結構體10、20中，各層的輪廓未必為直線，有時整體彎曲或帶圓角。這種片狀的復合結構體也包含在反磁性物質層整體具有可被視為兩個主表面和四個側面的面且復合結構體10、20整體視作片狀的情況下的圖1(a)、(b)及圖2(a)、(b)所示的片狀的復合結構體10、20中。在片狀的復合結構體10、20中，片狀的復合結構體10、20整體的厚度T為例如10 μ m以上且250 μ m以下。反磁性物質層12的厚度tl為例如O. 5 μ m以上且150 μ m以下。樹脂層14的厚度t2(覆蓋反磁性物質層12的一個面的層的厚度)為例如4.5μπι以上且100 μ m以下。片狀的復合結構體10、20的整體的厚度T以及各層的厚度(tl、t2)可以通過在后述的制造方法中調節模具的尺寸來調節。從而，在使用粒子狀的反磁性物質的情況下，可以使反磁性物質層12的厚度tl小于O. I μ m。另外，同樣地，可以使樹脂層14的厚度t2小于ΙΟμπι。需要說明的是，在使用片狀的樹脂的情況下，從處理樹脂的觀點出發，難以使片狀的樹脂的厚度小于10 μ m。在圖1(a)及圖2(a)中，記載了樹脂層14在任一部位都具有相同厚度t2的形式，但本發明的片狀的復合結構體可以為在一個方式下樹脂層厚度不同的結構。例如，可以為如下結構，即，在兩個主表面中，一側(例如，圖1(a)中為上側)的樹脂層的厚度比另一側(例如，圖I (a)中下側)的樹脂層的厚度大。對于樹脂層的厚度在兩側不同的復合結構體而言，例如，樹脂層的厚度大的一側作為絕緣耐壓更高的一側在半導體裝置中位于接近元件的一側，從而能夠提高與元件接近的一側的絕緣耐壓。或者，如圖7Cc)所示，在利用后述的方法制造復合結構體之際，通過使模具內的磁場的強弱變化，從而可以使樹脂層的厚度變化。例如，通過使接近元件一側的模具內的磁場變弱，從而能夠提高接近元件一側的絕緣耐壓。
由于反磁性物質層12與樹脂層14 一體成形，因此，在復合結構體中，反磁性物質層12和樹脂層14的界面無間隙地密接。在反磁性物質層12由粒子構成的情況下，粒子集合而形成層。在以后述的方法制造復合結構體時，在粒子集合的過程中，有時樹脂未完全與粒子分離，而樹脂進入反磁性物質層12的內部，有時在粒子和粒子之間形成薄膜。在反磁性物質層12由粒子構成的情況下，粒子凝集而構成一個大的粒子，有時在該大的粒子與粒子之間形成樹脂膜。在本發明中，包含這種膜的層也包含于反磁性物質層12中。在反磁性物質層12為由柱狀粒子或板狀粒子構成的情況下，在以后述的方法制造復合結構體時，通過控制施加磁場的方向，能夠使柱狀粒子的長軸或板狀粒子的寬面沿磁場方向排列。由反磁性物質構成的柱狀粒子及板狀粒子分別在長軸方向及面方向上表現出更高的導熱性。從而，只要使所述方向與例如片狀的復合結構體的厚度方向平行，即可獲得厚度方向上的導熱性高的具有導熱各向異性的復合結構體。在使用兩種以上的物質構成且他們的比重不同的反磁性物質的情況下，比重大的反磁性物質容易位于鉛直下側。因此，例如，當作為反磁性物質組合使用鉍和石墨時，鉍的比重比石墨的比重大，因此，可以想到的是，能夠利用一方的表面與另一方的表面獲得反磁性物質的組成不同的層疊結構的反磁性物質層12。接下來，以制造復合結構體10的方法為例使用圖3及圖4(a) (C)對本發明的復合結構體的制造方法進行說明。在此，對作為反磁性物質層12使用粒子狀的石墨、作為樹脂層14使用熱硬化性樹脂而形成負荷結構體的方法進行說明。圖4(a)表示使用轉送成形的模具30。首先，如圖4(a)所示那樣配置模具30(圖3的步驟S01)。在圖4(a)中，模具30閉合，在內部形成的型腔(空間)的形狀及尺寸決定制造的復合結構體的形狀及尺寸。在模具30閉合的狀態下規定兩個平行對置的內側表面(圖中為上下方向的面)。在此，兩個平行對置的內側表面為形成所成型的復合結構體的兩個主表面的表面。模具30由磁性體形成，通過施加來自未圖示的電源的電流而能夠向模具30的型腔內施加磁場。作為形成模具30的磁性體可以使用例如氧化鐵、氧化鉻、鈷鐵氧體或無定形合金。從注入口 30a向模具30的型腔內導入熱硬化性的樹脂24及反磁性物質22的混合物25 (圖4 (b)、圖3的步驟S02)。需要說明的是，樹脂24為硬化前的物質，樹脂24和反磁性物質22的混合物25具有流動性。在混合物25中，反磁性物質22的粒子分散在液狀的樹脂24中。向模具30導入混合物25是在使用適當的柱塞(未圖示)施加壓力的情況下實施的。在混合物25充滿模具30的型腔后，進一步將規定的壓力保持例如90 180秒(保壓)，從而對模具30內的混合物25施加壓力。規定的壓力為例如IOOkgf (9. 8MPa)。在向模具30的型腔內注入混合物25并進行保壓的期間，向模具30施加電流而對型腔內的反磁性物質22施加磁場(圖3的步驟S03)。對反磁性物質22施加磁場的結果是，反磁性物質22向遠離模具30的內側表面的方向均等地移動(圖3的步驟S04)，與此相伴，樹脂24被向與模具30的內側表面接近的方向擠出。其結果是，如圖4(c)所示，獲得樹脂24內包有層狀的反磁性物質22的結構。施加磁場期間的磁通密度為例如O. 5T以上，優選為IOT以上。接下來，通過對混合物25提供熱量而使熱硬化性樹脂即樹脂24硬化而變化為樹脂層14(圖3的步驟S05)。另外，反磁性物質22成為反磁性物質層12。然后，停止向模具30施加電流(圖3的步驟S06)，從而停止向型腔內施加磁場。通過上述步驟，如圖4(d)所示，制造反磁性物質層12的表面被樹脂層14覆蓋的本發明的復合結構體10，打開模具30·脫模取出復合結構體10(圖3的步驟S07)。在此，由于模具30的內側表面整體由磁性體構成，因此，反磁性物質22以遠離模具30的內側表面整體的方式移動，其結果是，能夠制造反磁性物質層12的表面整體被樹脂·層14覆蓋的復合結構體10。需要說明的是，如圖2(a)、(b)所示，在制造反磁性物質層12在第一側面露出的復合結構體20的情況下，由磁性體以外的材料形成與第一側面相接的模具30的部分，從而不對該第一側面施加磁場。在由片狀的反磁性物質22形成反磁性物質層12的情況下，預先在如圖4 (a)所示的模具30的型腔內配置反磁性物質22，然后，將樹脂24注入型腔內。S卩，將圖3的步驟S02分成兩個流程來進行。在此，對使用磁性體構成的模具30的制造方法的例子進行說明。然而，只要能夠在本發明的目標模具內形成磁場，可以不使用由磁性體構成的模具30，而使用施加磁場的其他機構。在該情況下，在與需要由樹脂層覆蓋的反磁性物質層的表面對應的部位以使反磁性物質遠離模具的內側表面的方式施加磁場。施加磁場的機構可以為產生磁場的裝置，或者可以為內置或安裝于模具中的磁鐵。在模具30內形成的磁場的強度可以不均，例如，可以一部分的磁場強度比其他部分強。在該情況下，在形成比其他部分強的磁場的區域，由于反磁性物質22以進一步遠離強磁場的方式移動，因此樹脂層14的厚度變厚。例如，如圖7(a)所示，當將由模具30形成的型腔分成三個部分(30b、30c、30d)時，如圖7(b)所示，以在中央部分30c施加更強的磁場、在兩端部分30b、30d施加更弱的磁場的方式施加電流時,如圖7 (c)所不,對于混合物25而言中央部分30c處產生反磁性物質22厚度變薄且樹脂24的厚度變厚的形態。因此，在使樹脂24硬化而形成的復合結構體11中，如圖7(d)所示，在中央部分30c使樹脂層14的厚度變厚，在兩端部分30b、30d使反磁性物質層12的厚度變厚。由于例如在模具30的所需部位設置電氣配線來產生磁場，因此磁場的強弱通過使施加在該電氣配線的電流值強弱來控制。如前所述，反磁性物質層12可以由柱狀或板狀粒子形成。在該情況下，在向模具30內形成磁場之際，優選以柱狀粒子的長軸或板狀粒子的寬面與所需方向平行的方式控制磁場的方向。例如，當以磁場的方向與復合結構體10、11的厚度方向平行的方式施加磁場時，柱狀粒子的長軸或板狀粒子的寬面與復合結構體10、11的厚度方向平行。與復合結構體10、11的厚度方向平行的方向的磁場以通過對配置于模具30的電氣配線施加電流而產生所需磁場的方式來形成。例如，在圖4中，當從模具30所規定的兩個平行對置的內側表面(上下方向的面)分別施加磁場時，在模具30的內側表面分別設置平行的電氣配線，通過對該電氣配線施加電流而產生磁場，從而形成與復合結構體10、11的厚度方向平行的方向的磁場。復合結構體的成形方法并不限于轉送成形，可以為射出成形或壓縮成形等其他成形方法。例如，在樹脂24為熱塑性樹脂的情況下，可以通過射出成形方法來成形。或者，復合結構體的成形方法可以為壓縮成形法。在使用任一成形方法時，在由粒子形成反磁性物質層12的情況下，當施加磁場時，為使粒子狀的反磁性物質22能夠移動，需要樹脂24具有流動性。另外，當將熱塑性樹脂射出成形時，由于在其周圍產生毛刺，因此需要將模具30的上下間隙(clearance)設為5 μ m以下。以上，對片狀的復合結構體及其制造方法進行了說明。片狀的復合結構體可以稱為層疊結構體。片狀的復合結構體尤其適合用于半導體裝置。需要說明的是，片狀的復合結構體并不局限于圖示的結構，例如，可以構成為反磁性物質層12的至少一個主表面和至 少兩個側面被樹脂層覆蓋。根據本發明的制造方法，能夠容易地獲得反磁性物質層12的至少三個表面被樹脂層14覆蓋的結構。復合結構體并不局限于片狀的結構，例如，可以為具有厚度尺寸比較大的長方體或立方體的形狀。或者，可以應用本發明獲得具有在內部具有反磁性物質層12的其他形狀(例如球狀、圓柱狀或其他立體形狀)的結構體。通過在施加磁場的同時使用模具30來成形，能夠獲得反磁性物質層12的表面的一部分或全部被樹脂層14覆蓋的任意形狀的樹脂成形體。例如，只要是成形球狀體的模具，即可獲得內置有球狀的反磁性物質層12的球狀的復合結構體。在不是片狀的復合結構體中，也存在反磁性物質層12不是矩形或薄膜形式的情況，但這種形狀或形式的結構也適當包含于本說明書所指的“反磁性物質層”中。(半導體裝置)對于如此獲得的復合結構體而言，由于利用絕緣層即樹脂層14覆蓋反磁性物質層12的表面的至少一部分，因此能夠作為半導體裝置的部件使用。在反磁性物質層12由石墨構成的情況下，反磁性物質層12具有優良的導熱性，因此，復合結構體優選用作散熱構件(例如，散熱塊或散熱片)。另外，反磁性物質22具有反射電磁波的性質，其放置在規定方向的磁場時，在消除該磁場的方向上產生磁場。由此，復合結構體發揮構成半導體裝置的元件或降低從部件發生的電磁波的作用。圖5表示裝入本發明的復合結構體的電源組件的一例的剖面。圖5所示的電源組件40包括電力元件42及驅動元件44，它們安裝于金屬制引線框的沖模墊(die pad)46上。電力元件42及驅動元件44通過導線連接。在安裝有電力元件42的沖模墊46上通過導電性膏劑48安裝有本發明的片狀的復合結構體50。導電性膏劑48為將導電性粒子分散于樹脂中的膏劑，發揮將從電力元件42放出的熱向復合結構體50轉移的作用。電源組件40及裝入其的電力半導體為半導體裝置的一例。復合結構體50為導熱性高的金屬或石墨，包括反磁性物質層52，因此作為散熱構件發揮作用，使電力元件42產生的熱量向外部散出，從而降低因熱導致的半導體裝置的劣化及故障等，能夠提高可靠性及壽命。復合結構體50的樹脂層54作為絕緣層發揮作用，防止電流流入反磁性物質層52。另外，由于復合結構體50反射電磁波，因此產生與電力元件42發生的磁場反向的磁場，減弱因電力元件42的驅動而產生的磁場的強度。與電力元件42 —起使用的驅動元件44因受到電磁波的影響而容易產生不必要的電信號(即、電磁噪音)。電磁噪音會導致電源組件40的誤動作等，因而不優選。復合結構體50可發揮降低這種電磁噪音的作用。尤其是在復合結構體50中，在反磁性物質層52由反磁性高的鉍或由鉍覆蓋了表面的其他反磁性物質構成的情況下，能夠進一步降低電磁噪音。工業上的可利用性本發明的樹脂-反磁性物質復合結構體例如構成具有高導熱性等的石墨等反磁
性物質構成的層，且其表面具有絕緣性，從而作為半導體裝置的散熱構件是有用的。
權利要求
1.一種樹脂-反磁性物質復合結構體，其包括 反磁性物質層； 覆蓋所述反磁性物質層的表面的至少一部分的樹脂層， 所述反磁性物質層為反磁性物質的粒子集合而成的層。
2.根據權利要求I所述的樹脂-反磁性物質復合結構體，其特征在干， 所述反磁性物質層具有平行的兩個表面以及與所述兩個表面垂直的ー個或多個側面， 所述樹脂層覆蓋所述兩個表面和所述ー個或所述多個側面中的至少ー個側面。
3.根據權利要求I或2所述的樹脂-反磁性物質復合結構體，其特征在干， 在與樹脂-反磁性物質復合結構體的厚度方向垂直的方向上，所述反射物質層的中央部的厚度薄， 在與樹脂-反磁性物質復合結構體的厚度方向垂直的方向上，所述樹脂層的中央部的厚度厚。
4.根據權利要求I 3中任一項所述的樹脂-反磁性物質復合結構體，其特征在于， 所述樹脂層具有小于10 y m的厚度。
5.根據權利要求I 4中任一項所述的樹脂-反磁性物質復合結構體，其特征在干， 所述反磁性物質的粒子為柱狀粒子或板狀粒子， 在所述反磁性物質層中，所述柱狀粒子的長軸或所述板狀粒子的寬面沿與樹脂-反磁性物質復合結構體的厚度方向平行的方向取向。
6.根據權利要求I 5中任一項所述的樹脂-反磁性物質復合結構體，其特征在干， 所述反磁性物質為石墨。
7.根據權利要求I 5中任一項所述的樹脂-反磁性物質復合結構體，其特征在干， 所述反磁性物質為鉍或由鉍覆蓋了表面的物質。
8.根據權利要求I 7中任一項所述的樹脂-反磁性物質復合結構體，其特征在于， 所述樹脂層為熱硬化性樹脂硬化而成的層。
9.一種半導體裝置，其包括作為散熱構件的權利要求I 8中任一項所述的樹脂-反磁性物質復合結構體。
10.一種樹脂-反磁性物質復合結構體的制造方法，其中， 將反磁性物質的粒子和樹脂配置在模具內，并對配置在所述模具內的所述反磁性物質施加磁場，在使所述反磁性物質向遠離所述模具的內側表面的至少一部分的方向移動后， 使所述樹脂在所述模具內硬化而制造復合結構體。
11.根據權利要求10所述的樹脂-反磁性物質復合結構體的制造方法，其特征在于， 所述反磁性物質為柱狀粒子或板狀粒子，移動所述反磁性物質而使所述柱狀粒子的長軸或所述板狀粒子的寬面沿與所述磁場的方向平行的方向取向。
12.根據權利要求10或11所述的樹脂-反磁性物質復合結構體的制造方法，其特征在干， 所述模具為磁性體， 向配置在所述模具內的所述反磁性物質施加通過對所述模具施加電流而產生的磁場。
13.一種半導體裝置的制造方法，其特征在干， 利用權利要求10 12中任一項所述的制造方法制造樹脂-反磁性物質復合結構體，將所述樹脂-反磁性物質復合結構體作為 散熱構件密封而制造半導體裝置。
全文摘要
一種由導熱性及/或導電性優良的物質和樹脂構成的樹脂-反磁性物質復合結構體，其能夠良好地將兩者接合，且能夠減小樹脂構成的層的厚度。通過如下的制造樹脂-反磁性物質復合結構體的方法獲得由反磁性物質層(12)和樹脂層(14)構成的樹脂-反磁性物質的復合結構體(10)。在該方法中，通過將反磁性物質(22)的粒子和樹脂(24)配置在模具(30)內，并對配置在模具(30)內的反磁性物質(22)施加磁場，在使反磁性物質(22)向從模具(30)的內側表面的至少一部分離開的方向移動后，在模具(30)內使樹脂(24)硬化。
文檔編號H01L23/373GK102956578SQ20121030161
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月22日 優先權日2011年8月24日
發明者南尾匡紀, 氏原大介, 和田浩 申請人:松下電器產業株式會社