(57)【要約】      （修正有）【課題】電子回路体装置及び電子回路装置モジュールに関し、電子回路素子チップと熱拡散・放出部材との間の熱的接続を向上するとともに充分な機械的強度を確保する手段を提供する。【解決手段】発熱源となる電子回路素子チップ１と熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材２との間に樹脂接着剤を介することなく熱伝導性に優れるカーボンナノチューブ３を介在させることにより、微細化、高集積化に耐え得る放熱性を確保することができる。【選択図】図１
2008205273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源となる電子回路素子チップと熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材との間に樹脂接着剤を介することなくカーボンナノチューブを設けたことを特徴とする電子回路装置。
【請求項２】
上記カーボンナノチューブの上記触媒層と接する側と反対側の端部が金属によって被覆されていることを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
【請求項３】
上記カーボンナノチューブの上記触媒層と接する側と反対側の端部にグラファイトシートが直接接しており、且つ、前記グラファイトシートの表面が金属によって被覆されていることを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
【請求項４】
上記電子回路素子チップが回路基板にカーボンナノチューブによって構成されるバンプを介してフリップチップボンディングされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子回路装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子回路装置の回路基板側を、実装配線基板にカーボンナノチューブによって構成されるバンプを介してボンディングされていることを特徴とする電子回路装置モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子回路装置及び電子回路装置モジュールに関するものであり、特に、半導体チップ等の電子回路素子チップとヒートスプレッダー（熱拡散・放出部材）との間を熱的に接続するための構成に特徴のある電子回路装置及び電子回路装置モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＰＵ等の半導体チップは回路基板上にフリップチップボンディングされており、ボンディングの際に用いられるバンプには通常ハンダが用いられている。
この場合、半導体チップで発生した熱を回路基板及び半田バンプを通して逃がすことによって半導体チップの温度上昇を抑制している。
【０００３】
しかし、ＣＰＵ等の半導体チップの性能は日々向上しており、その性能向上は半導体素子の微細化によるところが大きいが、半導体素子の微細化によって半導体チップ内の素子密度が高くなるということは、電力密度が高くなることを意味する。
【０００４】
このように、電力密度が高くなることによって半導体チップの発熱問題が深刻になってきている。
例えば、従来のように、半導体チップで発生した熱を逃がして半導体チップの温度上昇を抑制するためには、回路基板および半田バンプを通しての放熱では不十分である。
【０００５】
そこで、十分な放熱性を確保するためにヒートスプレッダーが用いられ、そのヒートスプレッダーと半導体チップとの間には熱的な接触を良好にするためにインジウムシートやポリマーシートなどが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図１５参照  
図１５は、従来のヒートスプレッダーを用いた半導体モジュールの概念的構成図であり、半導体チップ６１をインジウム半田６３を介してＣｕ製のヒートスプレッダー６２を介して取り付けたのち、半田バンプ６５を介して回路基板６４にフリップチップボンディングする。
【０００７】
次いで、この半導体装置を半田バンプ６７を介してプリント配線基板６６に実装することによって、半導体モジュールが完成する。
この場合、ヒートスプレッダー６２の周辺部と回路基板６４との接触部は接着剤で接着する。
【０００８】
一方、半導体装置等からの放熱効率を向上するために、熱伝導性に優れるカーボン繊維やカーボンナノチューブを放熱部材或いは容器を兼ねるヒートスプレッダーとして用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
この提案においては、例えば、カーボンナノチューブを樹脂を用いてカーボンナノチューブ繊維としてヒートシンクにしたり、或いは、カーボンナノチューブ繊維を組み合わせて容器状にしている。
【特許文献１】特開２００３−２４９６１３号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、半導体素子の微細化、高集積化はとどまるところを知らず、特許文献１に示された従来構造では放熱性の確保が不十分になってきている。
即ち、半導体チップとヒートスプレッダー間に介在しているインジウム半田やポリマー等の介在部材の熱伝導率は十分高くない点が問題となる。
【００１１】
また、半田バンプも放熱経路を構成しているが、半田の熱伝導率は十分に高くないため、この点からも、従来構造では放熱性の確保が不十分になってきている。
【００１２】
また、上記の特許文献２の場合には、カーボンナノチューブ自体の熱伝導率は良好であるものの、カーボンナノチューブを繊維化するために樹脂が必須となり、この樹脂の熱伝導率の低さが問題となって、充分な放熱性が確保できないという問題がある。
【００１３】
また、カーボンナノチューブ繊維を組み合わせて容器状にした場合には、その機械的強度が充分でないため、半導体装置の信頼性が問題となる。
【００１４】
したがって、本発明は、電子回路素子チップと熱拡散・放出部材との間の熱的接続を向上するとともに充分な機械的強度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、電子回路装置において、発熱源となる電子回路素子チップ１と熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材２との間に樹脂接着剤を介することなくカーボンナノチューブ３を設けたことを特徴とする。
【００１６】
このように、電子回路素子チップ１と熱拡散・放出部材（ヒートスプレッダー）２との間に樹脂接着剤を介することなく熱伝導性に優れるカーボンナノチューブ３を介在させることによって、微細化、高集積化に耐えうる放熱性を確保することができる。
即ち、カーボンナノチューブ３は熱伝導率がダイヤモンドと同程度（３０００Ｗ／ｍ・Ｋ）と非常に高いため、従来問題になっていた半導体チップと熱拡散・放出部材２との間の介在材料による全体の放熱特性劣化が低減される。
【００１７】
この場合、カーボンナノチューブ３は撓み性を有していることが望ましく、それによって、電子回路素子チップ１を実装した回路基板７に熱拡散・放出部材２を固着した場合に、熱拡散・放出部材２が電子回路素子チップ１に圧接する際の緩衝材として作用することになる。
【００１８】
また、カーボンナノチューブ３が、少なくともＦｅを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていること、即ち、触媒層４上に成長させたカーボンナノチューブ３であることが望ましく、それによって、熱を的電子回路素子チップ１から垂直方向に成長したカーボンナノチューブ３をヒートパスとすることにより熱拡散・放出部材２へ良好に伝達することができる。
【００１９】
或いは、カーボンナノチューブ３が、少なくともＣｏを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていること、即ち、触媒層４上に成長させたその先端部にグラファイトシート５を伴うカーボンナノチューブ３であることが望ましく、それによって、電子回路素子チップ１から垂直方向に成長したカーボンナノチューブ３に伝達された熱を、グラファイトシート５により横方向拡散させてヒートスプレッダーとしての機能も兼ねさせることができるので、熱拡散・放出部材２へ熱伝達効率がさらに向上する。
【００２０】
また、カーボンナノチューブ３の触媒層４と接する側と反対側の端部を金属６によって被覆しても良く、それによって、カーボンナノチューブ３や触媒層４に起因するパーティクル等を低減することができる。
【００２１】
また、カーボンナノチューブ３の触媒層４と接する側と反対側の端部にグラファイトシート５が直接接している場合には、グラファイトシート５の表面が金属６によって被覆すれば良く、カーボンナノチューブ３の側壁を金属６で覆わない場合には、カーボンナノチューブ３は撓み性を有するので、機械的歪みを吸収することができる。
【００２２】
また、カーボンナノチューブ３の束の側壁を金属６によって被覆しても良く、この場合には、カーボンナノチューブ３や触媒層４に起因するパーティクル等を金属６で封止込むことができるので、汚染を少なくすることができる。
【００２３】
また、電子回路素子チップ１を回路基板７にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ８を介してフリップチップボンディングしても良く、それによって、回路基板７への熱拡散効率を高めることができるとともに、カーボンナノチューブの撓み性（可撓性）によって、電子回路素子チップ１を回路基板７に取り付けた場合の電子回路素子チップ１と回路基板７との熱膨張係数の差による歪みを吸収することができる。
【００２４】
また、上述の電子回路装置の回路基板７側を、実装配線基板１０にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ９を介してボンディングしても良く、半田より熱伝導性を高いカーボンナノチューブで構成されたバンプ９により回路基板７に伝達された熱を効率よく実装配線基板に逃すことができるとともに、半田フリーの電子回路装置モジュールを実現することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ヒートスプレッダーと半導体チップ間の介在材料に熱伝導率の高いカーボンナノチューブを用いているので、従来に比べて放熱性を向上することができ、さらに、カーボンナノチューブの先端にグラファイトシートがほかの介在物を介さずに形成される構造を用いることで、ヒートパスとしての機能のみではなく、ヒートスプレッダーとしての機能も備わり、より放熱性の向上が可能になる。
【００２６】
また、半導体チップと回路基板間および回路基板と実装配線基板間を接続するバンプにカーボンナノチューブを用いることにより放熱性のさらなる向上も可能になるとともに、半田フリーの実装構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、ヒートスプレッダーの内部底面のみに触媒層を設けて、ＣＶＤ法によってカーボンナノチューブを成長させ、回路基板（インターポーザ）にこのヒートスプレッダーを固着する際に、回路基板に半田バンプ或いは転写法により形成したカーボンナノチューブバンプによってフリップチップボンディングした半導体チップ等の電位回路素子チップにカーボンナノチューブを圧接により直接当接、或いは、金属被覆層を介して圧接により当接させ、さらに、半田バンプ或いは転写法により形成したカーボンナノチューブバンプによってプリント配線基板等の実装配線基板にボンディングするものである。
【００２８】
この場合、触媒としてＴｉ／Ｃｏ等のＣｏが表面となる触媒を用いた場合には、カーボンナノチューブの成長先端部にグラファイトシートが形成され、一方、触媒としてＡｌ／Ｆｅ或いはＡｌ／Ｎｉ等の表面がＣｏ以外のＦｅ或いはＮｉ等となる触媒を用いた場合には、グラファイトシートは形成されない。
【実施例１】
【００２９】
ここで、図２を参照して、本発明の実施例１の半導体装置の実装工程を説明する。
図２参照  
まず、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＡｌ膜１３と厚さが、例えば、２ｎｍのＦｅ膜１４を順次成膜して触媒層１２とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
【００３０】
次いで、ＣＶＤ法を用いて、プロセスガスとしてアセチレンガスを用いるとともに、キャリアガスとしてアルゴンガスもしくは水素ガスを用い、例えば、１００Ｐａの圧力において、6 ００℃の成長温度でカーボンナノチューブ１５を成長させる。
この場合、カーボンナノチューブ１５の長さは成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
【００３１】
一方、インタポーザ２０に半田バンプ２１を介して半導体チップ２２をフリップチップボンディングしたのち、カーボンナノチューブ１５を形成したヒートスプレッダー１１を接着剤によりインタポーザ２０に固着する。
この時、半導体チップ２２とカーボンナノチューブ１５とは、接着剤等を介することなくカーボンナノチューブ１５の撓み性を利用して圧接により直接当接されることになる。
【００３２】
次いで、このヒートスプレッダー１１を固着したインターポーザ２０を半田バンプ３１を介してプリント配線基板３０に固着することによって本発明の実施例１の半導体モジュールの基本構造が完成する。
【００３３】
この様に、本発明の実施例１においては、半導体チップ２２とヒートスプレッダー１１に成長させた熱伝導性に優れるカーボンナノチューブ１５と直接当接させているので、素子密度の高まった半導体チップの放熱を十分に効率的に行うことができる。
【実施例２】
【００３４】
次に、図３を参照して、本発明の実施例２の半導体装置の実装工程を説明する。
図３参照  
まず、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉ膜４２と厚さが、例えば、２ｎｍのＣｏ膜４３を順次成膜して触媒層４１とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
【００３５】
次いで、ＣＶＤ法を用いて、プロセスガスとしてアセチレンガスを用いるとともに、キャリアガスとしてアルゴンガスもしくは水素ガスを用い、例えば、１００Ｐａの圧力において、6 ００℃の成長温度でカーボンナノチューブ４４を成長させるが、この時、カーボンナノチューブ４４の先端部にはグラファイトシート４５が形成される。
この場合、カーボンナノチューブ４４の長さも成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
【００３６】
一方、インタポーザ２０に半田バンプ２１を介して半導体チップ２２をフリップチップボンディングしたのち、カーボンナノチューブ４４を形成したヒートスプレッダー１１を接着剤によりインタポーザ２０に固着する。
この時、半導体チップ２２とカーボンナノチューブ４４とは、接着剤等を介することなくカーボンナノチューブ４４の撓み性を利用して圧接によりグラファイトシート４５に直接当接されることになる。
【００３７】
次いで、このヒートスプレッダー１１を固着したインターポーザ２０を半田バンプ３１を介してプリント配線基板３０に固着することによって本発明の実施例２の半導体モジュールの基本構造が完成する。
【００３８】
図４参照  
図４は、本発明の実施例２における熱の拡散状況の説明図であり、半導体チップ２２で発熱した熱はグラファイトシート４５を介して横方向に拡がったのち、カーボンナノチューブ４４に伝わり、カーボンナノチューブ４４からヒートスプレッダー１１に伝達される。
【００３９】
この様に、本発明の実施例２においては、半導体チップ２２をグラファイトシート４５に当接させているので、半導体チップ２２で発熱した熱はグラファイトシート４５を介して横方向に拡がり、放熱が局所的に集中することがないので放熱効率が向上する。
【実施例３】
【００４０】
次に、図５を参照して、本発明の実施例３の半導体装置の実装工程を説明するが、この実施例３は実施例１にメッキ工程を追加したものである。
図５参照  
まず、上記の実施例１と同様に、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＡｌ膜１３と厚さが、例えば、２ｎｍのＦｅ膜１４を順次成膜して触媒層１２とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
【００４１】
次いで、ＣＶＤ法を用いて、プロセスガスとしてアセチレンガスを用いるとともに、キャリアガスとしてアルゴンガスもしくは水素ガスを用い、例えば、１００Ｐａの圧力において、6 ００℃の成長温度でカーボンナノチューブ１５を成長させる。
この場合、カーボンナノチューブ１５の長さは成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
【００４２】
次いで、電解メッキ法を用いてヒートスプレッダー１１及びカーボンナノチューブ１５の表面に厚さが、例えば、２μｍの金メッキ層１６を形成する。
この時、Ｃｕ製のヒートスプレッダー１１もカーボンナノチューブ１５も導電性であるので、メッキシード層を用いることなく電解メッキが可能である。
【００４３】
以降は、再び、上記の実施例１と同様に、インタポーザ２０に半田バンプ２１を介して半導体チップ２２をフリップチップボンディングしたのち、カーボンナノチューブ１５を形成したヒートスプレッダー１１を接着剤によりインタポーザ２０に固着する。
この時、半導体チップ２２とカーボンナノチューブ１５とは、接着剤等を介することなくカーボンナノチューブ１５の撓み性を利用して圧接により金メッキ層１６を介して当接されることになる。
【００４４】
次いで、このヒートスプレッダー１１を固着したインターポーザ２０を半田バンプ３１を介してプリント配線基板３０に固着することによって本発明の実施例１の半導体モジュールの基本構造が完成する。
【００４５】
この様に、本発明の実施例３においては、半カーボンナノチューブ１５の表面を金メッキ層１６で覆っているので、圧接時におけるカーボンナノチューブ１５の剥離やカーボンナノチューブ１５に起因するパーティクルによる汚染を防止することができる。
【実施例４】
【００４６】
次に、図６を参照して、本発明の実施例４の半導体装置の実装工程を説明するが、この実施例４は実施例２にメッキ工程を追加したものである。
図６参照  
まず、上記の実施例２と同様に、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉ膜４２と厚さが、例えば、２ｎｍのＣｏ膜４３を順次成膜して触媒層４１とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
【００４７】
次いで、ＣＶＤ法を用いて、プロセスガスとしてアセチレンガスを用いるとともに、キャリアガスとしてアルゴンガスもしくは水素ガスを用い、例えば、１００Ｐａの圧力において、6 ００℃の成長温度でカーボンナノチューブ４４を成長させるが、この時、カーボンナノチューブ４４の先端部にはグラファイトシート４５が形成される。
この場合、カーボンナノチューブ４４の長さも成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
【００４８】
次いで、電解メッキ法を用いてヒートスプレッダー１１及びグラファイトシート４５の表面に厚さが、例えば、２μｍの金メッキ層４６を形成する。
この時、メッキ条件にもよるが、カーボンナノチューブ４４よりもグラファイトシート４５のメッキ液に対する濡れ性が高いので、グラファイトシート４５の表面に優先的にメッキが行われて、カーボンナノチューブ４４の側壁には金メッキ層４６が形成されない。  なお、メッキ成膜レートを遅くし時間をかけてメッキを行うと、カーボンナノチューブ４４の側面にも金メッキ層４６を形成することは可能である。
【００４９】
以降は、再び、上記の実施例２と同様に、インタポーザ２０に半田バンプ２１を介して半導体チップ２２をフリップチップボンディングしたのち、カーボンナノチューブ１５を形成したヒートスプレッダー１１を接着剤によりインタポーザ２０に固着する。
この時も、半導体チップ２２はグラファイトシート４５とは、カーボンナノチューブ４４の撓み性を利用して圧接により金メッキ層４６を介して当接されることになる。
【００５０】
次いで、このヒートスプレッダー１１を固着したインターポーザ２０を半田バンプ３１を介してプリント配線基板３０に固着することによって本発明の実施例４の半導体モジュールの基本構造が完成する。
【００５１】
この様に、本発明の実施例４においては、グラファイトシート４５の表面を金メッキ層１６で覆っているので、圧接時におけるグラファイトシート４５の剥離やカーボンナノチューブ４４及びグラファイトシート４５に起因するパーティクルによる汚染を防止することができる。
【実施例５】
【００５２】
次に、図７を参照して、本発明の実施例５の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例５は実施例１におけるフリップチップボンディングをカーボンナノチューブからなるバンプ２３を用いたものである。
図７参照  
図７は、本発明の実施例５の半導体モジュールの概略的断面図であり、カーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
【００５３】
なお、この場合のバンプ２３は転写法によりインターポーザ２０に設けるものである。  即ち、基材が樹脂製のインターポーザ２０はカーボンナノチューブの成長温度に耐えられないので、例えば、シリコンウェーハ上にＡｌ／Ｆｅ触媒層を設けてカーボンナノチューブを成長させる。
【００５４】
次いで、パッド上に導電性接着剤を塗布したインターポーザにカーボンナノチューブの成長面を押しつけて接着剤を硬化させ、次いで、基板の剥離を行うことによって、一番機械的強度の弱い触媒層の位置で剥離が起こり、パッド上にのみバンプ２３が形成されることになる。
【００５５】
この実施例５においては、フリップチップボンディングに際して電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブ製のバンプ２３を用いているので、ボンディング時の温度から室温に降温する際のインターポーザ２０と半導体チップ２２の熱膨張係数に基づく歪みの発生を緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
【実施例６】
【００５６】
次に、図８を参照して、本発明の実施例６の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例６は実施例５におけるプリント配線基板への実装をカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて行ったものである。
図８参照  
図８は、本発明の実施例６の半導体モジュールの概略的断面図であり、カーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０はカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
なお、この場合のバンプ３０もバンプ２３と全く同様に転写法によりプリント配線基板３０に形成される。
【００５７】
この実施例６においては、プリント配線基板への実装を電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて実装しているので、実装時における機械的歪みを緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０からプリント配線基板３０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
【実施例７】
【００５８】
次に、図９を参照して、本発明の実施例７の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例７は実施例２におけるフリップチップボンディングを実施例５と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ２３を用いたものである。
図９参照  
図９は、本発明の実施例７の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
【００５９】
この実施例７においても、実施例５と同様にフリップチップボンディングに際して電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブ製のバンプ２３を用いているので、ボンディング時の温度から室温に降温する際のインターポーザ２０と半導体チップ２２の熱膨張係数に基づく歪みの発生を緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
【実施例８】
【００６０】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例８の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例８は実施例７におけるプリント配線基板への実装を実施例６と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて行ったものである。
図１０参照  
図１０は、本発明の実施例８の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０は転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
【００６１】
この実施例８においても、実施例６と同様にプリント配線基板への実装を電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて実装しているので、実装時における機械的歪みを緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０からプリント配線基板３０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
【実施例９】
【００６２】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例９の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例９は実施例３におけるフリップチップボンディングを実施例５と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ２３を用いたものである。
図１１参照  
図１１は、本発明の実施例９の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
【００６３】
この実施例９においても、実施例５と同様にフリップチップボンディングに際して電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブ製のバンプ２３を用いているので、ボンディング時の温度から室温に降温する際のインターポーザ２０と半導体チップ２２の熱膨張係数に基づく歪みの発生を緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
【実施例１０】
【００６４】
次に、図１２を参照して、本発明の実施例１０の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例１０は実施例９におけるプリント配線基板への実装を実施例６と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて行ったものである。
図１２参照  
図１２は、本発明の実施例１０の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０は転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
【００６５】
この実施例１０においても、実施例６と同様にプリント配線基板への実装を電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて実装しているので、実装時における機械的歪みを緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０からプリント配線基板３０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
【実施例１１】
【００６６】
次に、図１３を参照して、本発明の実施例１１の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例１１は実施例４におけるフリップチップボンディングを実施例５と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ２３を用いたものである。
図１３参照  
図１３は、本発明の実施例１１の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
【００６７】
この実施例１１においても、実施例５と同様にフリップチップボンディングに際して電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブ製のバンプ２３を用いているので、ボンディング時の温度から室温に降温する際のインターポーザ２０と半導体チップ２２の熱膨張係数に基づく歪みの発生を緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
【実施例１２】
【００６８】
次に、図１４を参照して、本発明の実施例１２の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例１２は実施例１１におけるプリント配線基板への実装を実施例６と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて行ったものである。
図１４参照  
図１４は、本発明の実施例１２の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０は転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
【００６９】
この実施例１２においても、実施例６と同様にプリント配線基板への実装を電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて実装しているので、実装時における機械的歪みを緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０からプリント配線基板３０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
【００７０】
以上、本発明の各実施例を説明したが、本発明は各実施例に示した構成、条件、数値に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、上記の実施例１等においては、触媒層をＡｌ／Ｆｅ層で構成しているが、Ａｌ／Ｎｉ層等の他の触媒層で形成しても良いものである。
【００７１】
また、上記の実施例２等においては、グラファイトシートを形成するために触媒層をＴｉ／Ｃｏ層で構成しているが、Ｔｉ／Ｃｏ層に限られるものではなく、ＴｉＮ／Ｃｏ層等の他の触媒層で形成しても良いものである。
【００７２】
また、上記の実施例４等においては、カーボンナノチューブの側面にはメッキ層を形成していないが、メッキ条件を変えることによって、カーボンナノチューブの側面にもメッキ層を形成しても良いものである。
【００７３】
また上記の実施例５乃至実施例１２においては、カーボンナノチューブ製のバンプを転写法により形成する際に、全面に成長させて転写させたのち、エッチングによりパッドに位置合わせしているが、全面に成長させのちにエッチングによりパッド配置に合わせてパターニングし、その後、インターポーザ或いはプリント配線基板側に転写しても良いものである。
【００７４】
さらには、予め触媒層をパッド配置に合わせてパターニングしてカーボンナノチューブを選択的に成長させたのち、インターポーザ或いはプリント配線基板側に転写しても良いものである。
【００７５】
また、上記の各実施例においては示していないが、半導体チップのフリップチップボンディングを通常の半田バンプで行い、インターポーザとプリント配線基板との接続を転写法によって形成したカーボンナノチューブからなるバンプにより行っても良いものである。
【００７６】
また、上記の実施例３或いは実施例４等においては、金メッキ層を設けているが、メッキ層は金である必要はなく、Ｃｕメッキ層、Ｎｉメッキ層或いはＰｔメッキ層等の他のメッキ層を用いても良いものである。
【００７７】
また、上記の各実施例においては特に言及していないが、ヒートスプレッダーをインターポーザに固着する際に、密閉空間をＮ2 ガスやＡｒガスで置換しても良いものである。
【００７８】
ここで、再び図１を参照して、改めて、本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照  
（付記１）  発熱源となる電子回路素子チップ１と熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材２との間に樹脂接着剤を介することなくカーボンナノチューブ３を設けたことを特徴とする電子回路装置。
（付記２）  上記カーボンナノチューブ３が撓み性を有していることを特徴とする付記１記載の電子回路装置。
（付記３）  上記カーボンナノチューブ３が、少なくともＦｅを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていることを特徴とする付記１または２に記載の電子回路装置。
（付記４）  上記カーボンナノチューブ３が、少なくともＣｏを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていることを特徴とする付記１または２に記載の電子回路装置。
（付記５）  上記カーボンナノチューブ３の上記触媒層４と接する側と反対側の端部が金属６によって被覆されていることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の電子回路装置。
（付記６）  上記カーボンナノチューブ３の上記触媒層４と接する側と反対側の端部にグラファイトシート５が直接接しており、且つ、前記グラファイトシート５の表面が金属６によって被覆されていることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の電子回路装置。
（付記７）  上記カーボンナノチューブ３の束の側壁が金属６によって被覆されていることを特徴とする付記５または６に記載の電子回路装置。
（付記８）  上記電子回路素子チップ１が回路基板７にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ８を介してフリップチップボンディングされていることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載の電子回路装置。
（付記９）  付記８記載の電子回路装置の回路基板７側を、実装配線基板１０にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ９を介してボンディングされていることを特徴とする電子回路装置モジュール。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の活用例としては、ＣＰＵ等の半導体チップの放熱構造が典型的なものであるが、半導体チップに限られるものではなく、ＣＰＵ等の半導体チップの放熱のみならず、高出力・高周波電力増幅器の放熱、電気自動車などで用いられるＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の高出力トランジスタの放熱にも応用可能であり、さらには、半導体装置の放熱構造に限られるものではなく、強誘電体デバイスやＬ，Ｃ，Ｒ等の他の電子デバイス放熱構造にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の半導体装置の実装工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例２の半導体装置の実装工程の説明図である。
【図４】本発明の実施例２における熱の拡散状況の説明図である。
【図５】本発明の実施例３の半導体装置の実装工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例４の半導体装置の実装工程の説明図である。
【図７】本発明の実施例５の半導体モジュールの概略的断面図である。
【図８】本発明の実施例６の半導体モジュールの概略的断面図である。
【図９】本発明の実施例７の半導体モジュールの概略的断面図である。
【図１０】本発明の実施例８の半導体モジュールの概略的断面図である。
【図１１】本発明の実施例９の半導体モジュールの概略的断面図である。
【図１２】本発明の実施例１０の半導体モジュールの概略的断面図である。
【図１３】本発明の実施例１１の半導体モジュールの概略的断面図である。
【図１４】本発明の実施例１２の半導体モジュールの概略的断面図である。
【図１５】従来のヒートスプレッダーを用いた半導体モジュールの概念的構成図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  電子回路素子チップ
２  熱拡散・放出部材
３  カーボンナノチューブ
４  触媒層
５  グラファイトシート
６  金属
７  回路基板
８  バンプ
９  バンプ
１０  実装配線基板
１１  ヒートスプレッダー
１２  触媒層
１３  Ａｌ膜
１４  Ｆｅ膜
１５  カーボンナノチューブ
１６  金メッキ層
２０  インタポーザ
２１  半田バンプ
２２  半導体チップ
２３  バンプ
３０  プリント配線基板
３１  半田バンプ
３２  バンプ
４１  触媒層
４２  Ｔｉ膜
４３  Ｃｏ膜
４４  カーボンナノチューブ
４５  グラファイトシート
４６  金メッキ層
６１  半導体チップ
６２  ヒートスプレッダー
６３  インジウム半田
６４  回路基板
６５  半田バンプ
６６  プリント配線基板
６７  半田バンプ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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