(57)【要約】【課題】熱伝導効率を向上させながら、同時に、温度変化に対しても放熱効果の劣化が抑制された放熱構造を提供すること。【解決手段】  金属板４の板面（または放熱器の熱受入れ面）の一部の領域内に、熱伝導性材料からなる突起１を複数形成し、該領域内の残りには、接着性を有しかつ線膨張率１００ｐｐｍ以下である充填用樹脂２を前記突起の高さと実質的に同じ高さまで充填する。さらに、前記領域の周囲の一部または全部には、前記突起の高さと実質的に同じ高さを有し少なくとも上面が接着性樹脂からなる接着用凸部３を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の少なくとも一方の板面の一部の領域内に、熱伝導性材料からなる突起が複数形成され、
該領域内の残りには、接着性を有しかつ線膨張率１００ｐｐｍ以下である充填用樹脂が前記突起の高さと実質的に同じ高さまで充填され、
前記領域の周囲の一部または全部には、前記突起の高さと実質的に同じ高さを有し少なくとも上面が接着性樹脂からなる接着用凸部が設けられていることを特徴とする、放熱シート。
【請求項２】
金属板の厚さが、１５μｍ〜２ｍｍである、請求項１記載の放熱シート。
【請求項３】
突起が、金属板の両方の板面のそれぞれの上記領域内に形成されている、請求項１記載の放熱シート。
【請求項４】
充填用樹脂が、両方の板面のそれぞれの上記領域内に、突起の高さと実質的に同じ高さまで充填されている、請求項３記載の放熱シート。
【請求項５】
接着用凸部が、両方の板面のそれぞれの上記領域の周囲の一部または全部に設けられている、請求項３または４記載の放熱シート。
【請求項６】
充填用樹脂中に熱伝導性フィラーが分散している、請求項１記載の放熱シート。
【請求項７】
当該放熱シートの装着対象が半導体素子であって、金属板の外周形状が前記半導体素子の外周形状と略一致する形状である、請求項１記載の放熱シート。
【請求項８】
充填用樹脂と、接着用凸部に用いられる接着性樹脂とが、互いに異なる樹脂である、請求項１記載の放熱シート。
【請求項９】
接着用凸部全体が接着性樹脂からなり、該接着性樹脂の弾性率が２ＭＰａ〜２ＧＰａである、請求項１記載の放熱シート。
【請求項１０】
放熱器の熱受入れ面の一部の領域内に、熱伝導性材料からなる突起が複数形成され、
該領域内の残りには、接着性を有しかつ線膨張率１００ｐｐｍ以下である充填用樹脂が前記突起の高さと実質的に同じ高さまで充填され、
前記領域の周囲の一部または全部には、前記突起の高さと実質的に同じ高さを有し少なくとも上面が接着性樹脂からなる接着用凸部が設けられていることを特徴とする、放熱部材。
【請求項１１】
上記充填用樹脂中に熱伝導性フィラーが分散している、請求項１０記載の放熱部材。
【請求項１２】
充填用樹脂と、接着用凸部に用いられる接着性樹脂とが、互いに異なる樹脂である、請求項１０記載の放熱部材。
【請求項１３】
接着用凸部全体が接着性樹脂からなり、該接着性樹脂の弾性率が２ＭＰａ〜２ＧＰａである、請求項１０記載の放熱部材。
【請求項１４】
上記請求項１〜９のいずれかに記載の放熱シート、または、上記請求項１０〜１３のいずれかに記載の放熱部材が、半導体素子に装着された構成を有する半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子などの電子部品に生ずる熱を放熱すべく、該電子部品に装着して用いられる放熱シート、放熱部材、およびこれらが半導体素子に取付けられてなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高機能化・小型化に伴う高密度実装や、各種半導体素子の集積度の増大によって、電子部品から発生する熱を速やかに取り除くための放熱技術が重要となっている。
発熱する電子部品に対して施される従来の放熱構造としては、該電子部品と放熱器（ヒートシンクや筐体など）とを、熱伝導性シリコーンゲルや熱伝導性シリコーングリスなどの熱伝導性材料を介して接続するという構造が挙げられ、これによって熱は放熱器に伝わり拡散する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
電子部品と放熱器との間に介在させる熱伝導性材料は、電子部品から発せられる熱を放熱器へ確実に伝導させる為に、熱抵抗が小さく、接続性が良好で、且つ耐熱性を有することが必要である。
そのため、熱伝導性材料としては、熱伝導性シリコーンゲルや熱伝導性シリコーングリスなどの母材に、熱伝導率の高い熱伝導性フィラー（金属酸化物や窒化ホウ素など）を多量に混入させて、熱伝導性を向上させたものが主として用いられている。
また、電子部品と放熱器との間に介在させる熱伝導性材料の代わりに、高分子材料からなるシート中に熱伝導性の粒子や金属線を配置し、熱伝導性を向上させた伝熱シートなども開発されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５６２２７号公報
【特許文献２】特開２０００−１５０７４２号公報
【特許文献３】特開２００２−２４６４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えばコンピュータのＭＰＵの処理速度のさらなる高速化や、素子のさらなる高密度実装に伴なって、各電子部品から発生する熱量はより急速に増大しており、従来のような熱伝導性シリコーンゲル、熱伝導性シリコーングリスを介した放熱構造では充分な放熱効果を得ることができなくなってきている。
【０００５】
また本発明者等が、従来の放熱シートについて詳細に検討したところ、例えば、−５５℃と１２５℃との間での冷熱サイクル試験を行なうと、線膨張の差によって放熱シートが素子からはずれるなど、放熱効果が温度変化によって劣化し、これが放熱構造の信頼性を阻害していることがわかった。
【０００６】
本発明の課題は、熱伝導効率を向上させながら、同時に、温度変化に対しても放熱効果の劣化が抑制された放熱構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下の特徴を有するものである。
（１）金属板の少なくとも一方の板面の一部の領域内に、熱伝導性材料からなる突起が複数形成され、
該領域内の残りには、接着性を有しかつ線膨張率１００ｐｐｍ以下である充填用樹脂が前記突起の高さと実質的に同じ高さまで充填され、
前記領域の周囲の一部または全部には、前記突起の高さと実質的に同じ高さを有し少なくとも上面が接着性樹脂からなる接着用凸部が設けられていることを特徴とする、放熱シート。
（２）金属板の厚さが、１５μｍ〜２ｍｍである、上記（１）記載の放熱シート。
（３）突起が、金属板の両方の板面のそれぞれの上記領域内に形成されている、上記（１）記載の放熱シート。
（４）充填用樹脂が、両方の板面のそれぞれの上記領域内に、突起の高さと実質的に同じ高さまで充填されている、上記（３）記載の放熱シート。
（５）接着用凸部が、両方の板面のそれぞれの上記領域の周囲の一部または全部に設けられている、上記（３）または（４）記載の放熱シート。
（６）充填用樹脂中に熱伝導性フィラーが分散している、上記（１）記載の放熱シート。
（７）当該放熱シートの装着対象が半導体素子であって、金属板の外周形状が前記半導体素子の外周形状と略一致する形状である、上記（１）記載の放熱シート。
（８）充填用樹脂と、接着用凸部に用いられる接着性樹脂とが、互いに異なる樹脂である、上記（１）記載の放熱シート。
（９）接着用凸部全体が接着性樹脂からなり、該接着性樹脂の弾性率が２ＭＰａ〜２ＧＰａである、上記（１）記載の放熱シート。
（１０）放熱器の熱受入れ面の一部の領域内に、熱伝導性材料からなる突起が複数形成され、該領域内の残りには、接着性を有しかつ線膨張率１００ｐｐｍ以下である充填用樹脂が前記突起の高さと実質的に同じ高さまで充填され、
前記領域の周囲の一部または全部には、前記突起の高さと実質的に同じ高さを有し少なくとも上面が接着性樹脂からなる接着用凸部が設けられていることを特徴とする、放熱部材。
（１１）上記充填用樹脂中に熱伝導性フィラーが分散している、上記（１０）記載の放熱部材。
（１２）充填用樹脂と、接着用凸部に用いられる接着性樹脂とが、互いに異なる樹脂である、上記（１０）記載の放熱部材。
（１３）接着用凸部全体が接着性樹脂からなり、該接着性樹脂の弾性率が２ＭＰａ〜２ＧＰａである、上記（１０）記載の放熱部材。
（１４）上記（１）〜（９）のいずれかに記載の放熱シート、または、上記（１０）〜（１３）のいずれかに記載の放熱部材が、半導体素子に装着された構成を有する半導体装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、先ず、金属板面、放熱器の熱受入れ面に、熱伝導性の突起を設けた構造を採用することによって、素子などの対象物から良好に熱を伝導させている。
また、突起同士の間に、接着性を有する充填用樹脂を充填し、かつ、突起を設けた領域の周囲に接着用凸部を設け、装着対象物への接着性を高めている。さらには、前記充填用樹脂の線膨張率を１００ｐｐｍ以下に限定し、金属板と、突起と、充填用樹脂と、素子との間の線膨張率差を小さくすることによって、該線膨張率差に起因する歪（応力）発生を抑制し、当該熱伝導シート（部材）が対象物から剥離するというトラブルを抑制している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
先ず、本発明による放熱シートを詳細に説明する。
図１は、当該放熱シートの一例を示した図である。同図に示すように、当該放熱シートは、金属板４の少なくとも一方の板面中の領域ｅ内に、熱伝導性材料からなる突起１が複数形成された構成を有する。図１（ｂ）の構成例では、金属板４の片方の板面のみに突起１が設けられ、図１（ｃ）、（ｄ）の例では、金属板４の一方の板面のみならず、他方の板面にも突起１ｂが設けられている。
領域ｅ内の残りには、充填用樹脂２が、前記突起１の高さと実質的に同じ高さまで充填されており、突起の上面が露出している。充填用樹脂には、接着性を有し、かつ線膨張率１００ｐｐｍ以下であるものを用いる。
【００１０】
領域ｅの周囲の一部または全部には、接着用凸部３が設けられている。図１（ａ）の例では、接着用凸部３は、領域ｅの周囲全周に枠のように連なって取り囲んだ凸条の態様として設けられている。
接着用凸部は、突起１の高さと実質的に同じ高さを有し、少なくとも上面が接着性樹脂からなる。これによって、突起と共に対象物に接触し、接着力を示すことができる。
【００１１】
上記構成とすることによって、突起が素子などの対象物から良好に熱を受け取り、放熱部材へ伝える。また、充填用樹脂と接着用凸部とを設け、さらに、前記充填用樹脂の線膨張率を１００ｐｐｍ以下に限定することによって、室温〜高温のヒートサイクルがかかっても、当該熱伝導シートが対象物から剥離するというトラブルが抑制され、対象物への接着状態は保たれる。
【００１２】
当該放熱シートの基板として用いられる金属板の材料は、放熱シートとしての用途に合致した熱伝導性の高いものであればよく、例えば、金、銀、銅、アルミニウム等が好ましい材料として挙げられる。金属板にどのような材料を用いるかは、放熱シートの用途によって適宜決定すればよく、任意の材料からなる多層構造であっても良い。低コストの点からは、銅、アルミニウムが好ましい材料である。
【００１３】
基板の厚さ、板面の大きさや形状に限定は無く、装着対象の電子部品の面積規模や発熱量などに応じて適宜決定してよい。
厚さは、実使用上、０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度が挙げられ、特に、ベアチップを装着対象とする場合、０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい厚さである。
基板の板面の外周形状を方形とする場合、大きさは一般的なベアチップの大きさ（５ｍｍ×５ｍｍ）から、比較的大きい放熱板の大きさ（５０ｍｍ×５０ｍｍ）程度までの範囲が例示されるが、これらの範囲には限定されない。
【００１４】
当該放熱シートでは、金属板の両主面のうちの少なくとも一方の面に、突起１、充填用樹脂２、接着用凸部３を設けるが、その設けた面を電子部品に接続するか、放熱部材に接続するかは、使用時の条件に応じて適宜選択してよい。当該放熱シートの好ましい熱伝導性と信頼性の高い接着性とを電子部品に生かす点からは、前記の面を電位部品に接続することが好ましい。
【００１５】
図１（ｂ）のように、金属板４の一方の面だけに、突起１、充填用樹脂２、接着用凸部３を設け、他方の面が平坦な態様では、金属板の他方の面と相手方との接続には、従来公知の熱伝導性シリコーンゲルや熱伝導性シリコーングリスなどを介在させてよい。
【００１６】
当該放熱シートは、電子部品と放熱部材との間に介在させるので、これら両方との良好な熱伝導上の接続を確保するために、図１（ｃ）のように、他方の面にも突起１ｂを設ける態様が好ましい。また、これら両方との良好な接着を確保するために、他方の面にも充填用樹脂または接着用凸部を設けて良い。図１（ｄ）では、充填用樹脂と接着用凸部とを同時に付与しているが、いずれか一方だけを付与したものは図示を省略している。このような態様によって、金属接合できない材料からなる接続対象物であっても、充分な接着とそれによる熱伝導の確保が可能となる。
【００１７】
図１（ｃ）の態様では、金属製の放熱器（ヒートスプレッダやヒートシンクなど）へ接合される側の突起を、はんだ等の低融点金属で形成し、放熱器に対して直接金属接合できる構造としてもよい。
図１（ｄ）のように、金属板の両方の面に、突起１、１ｂ、充填用樹脂２、２ｂ、接着用凸部３、３ｂを設けた態様によって、電子部品、放熱部材の両方に対して、良好な接着性と熱伝導上の接続を確保できる。
【００１８】
基板面に形成される突起の高さは、当該放熱シートの規模や対象物にもよるが、ベアチップを対象とするならば、３０μｍ〜１００μｍ、特に３０μｍ〜５０μｍが好ましい高さの範囲である。
個々の突起の形状は、例えば、柱状（円柱状、角注状など）、円（角）錐台状、半球状、略球状、紡錘形状、断面異形の任意の形状などであってもよい。
突起の外径は、径が高さ方向に変化する場合や、横断面（高さ方向に垂直な断面）の形状が円形でない場合は、最も直径が太い部位で測定するとして、２００μｍ〜１０００μｍ程度、特に３００μｍ〜５００μｍが好ましい外径の範囲である。
【００１９】
領域内への突起の配置パターンは、正方行列状、図１（ａ）のような細密状、不規則な集合などであってよい。
突起の集合密度は、突起の外径によっても異なるが、例えば、直径４７０μｍの円柱状の突起であれば、単位面積当たりの突起総面積で規定するとして、全体の３０％〜６０％が、良好な接着性と熱伝導性とが得られる好ましい範囲である。
【００２０】
突起の材料は、熱伝導性の良好な材料であればよく、金属板と同じ材料であっても、異なる材料であってもよい。
突起の形成方法の点からは、金属板に外部より突起を接合することによって形成するアディティブな方法であっても、金属板をエッチングして突起を残すサブトラクティブな方法であってもよい。また、突起とすべき材料からなる層を予め金属板に積層しておき、その層をエッチングして突起を残すことによって、サブトラクティブな方法でありながら金属板とは異なる材料からなる突起を形成することができる。
金属板に必要な基板としての機械的強度と熱伝導性、突起に必要な対象物との接続性と熱伝導性、それぞれの材料コストなどを考慮して、基板・突起の各材料の選択、突起の形成方法の選択を行えばよい。
【００２１】
突起の材料・形態としては、例えば、はんだ等の低融点の金属材料や、熱伝導性ペーストなどによって形成したバンプが好ましいものとして挙げられる。低融点の金属材料からなるバンプは、装着時に溶融させることで、電子部品や放熱器との間の接触抵抗を減少させ放熱効率が向上する。
熱伝導性ペーストによってバンプを形成する場合の手順としては、例えば、先に金属板に充填用樹脂層を形成し、該樹脂層に突起用の孔をパターニングしておき、該孔内に熱伝導性ペーストを充填することによって、ペースト状のバンプが得られる。
突起を外部からバンプとして金属板に付け加える場合、形状は、円柱状、半球状が好ましい形状である。
【００２２】
金属板の両面に突起を形成する場合、両面の突起の形状、材料、位置などの仕様は、接合すべき対象物に従って、それぞれの面毎に独立的に選択してよい。当該熱伝導シートの厚さ方向に、熱を良好に伝導させる点からは、金属板の両面の突起は、同じ外径のものを、互いに表裏で対応する同じ位置に形成し、金属板内を単純に板厚方向に熱伝導させる態様としてもよい。
【００２３】
充填用樹脂は、接着性を有しかつ線膨張率が１００ｐｐｍ以下のもの用いる。
本発明でいう接着性は、充填用樹脂が自体そのままの状態で相手方に接着可能な性質だけでなく、そのままの状態では接着性を示さないが、加熱および／または加圧により接着可能となる性質であってもよい。例えば、加熱および／または加圧により、融着および／または圧着する熱可塑性樹脂や、加熱により熱硬化する熱硬化性樹脂が挙げられる。
接着性を発現させた場合の、充填用樹脂に必要な接着力（即ち、剥離力）は、５ＭＰａ以上であればよく、特に１０ＭＰａ以上であることが好ましい。該接着力の測定方法としては、半導体チップに充填用樹脂を貼り付け、当該放熱シートの金属板の材料からなる測定用プレートにフリップチップボンディングによって接着し、１７５℃、５時間でキュア後、push-pullゲージを用いて、半導体チップに対して測定用プレート面に沿った方向に力を作用させ、剥離したときの力（せん断接着力）を測定し、該接着力とする測定方法が挙げられる。
【００２４】
充填用樹脂の線膨張率は１００ｐｐｍ以下とするが、特に、５０ｐｐｍ〜３０ｐｐｍが好ましい範囲である。このような接着性を示す充填用樹脂を形成するための材料としては、熱可塑性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂を用い、また、適宜成分を調整し、重合し、混合して、前記範囲の線膨張率を有する樹脂を形成すればよい。
【００２５】
金属板の線膨張率と、放熱路である突起の線膨張率との間に差があると、温度変化によってこれらの間には大きな応力が生じる。このとき、突起間を充填している充填用樹脂の弾性率が高いと、前記応力は更に高くなるので、これを軽減する点から、充填用樹脂の弾性率をできるだけ低くすることが好ましい。
【００２６】
充填用樹脂には、熱伝導性フィラーを分散させて、熱伝導性をより高めてもよい。熱伝導性フィラーの材料としては、例えば、銀、銅、アルミニウム、アルミナ、はんだ、酸化亜鉛、錫等が挙げられる。また、熱伝導性フィラーの形状としては、球状、麟片状、針状、繊維状等が挙げられる。
どのような材料、形状の熱伝導性フィラーを用いるかは、放熱シートの用途によって適宜決定すればよい。
【００２７】
充填用樹脂は、突起の高さと実質的に同じ高さまで充填し、突起が対象物に直接的に接触し得る態様とすることが好ましい。充填用樹脂には形状に若干の自由度があるので、突起の方が少し突き出す態様としてもよい。
【００２８】
突起同士の間に充填用樹脂を充填する方法としては、例えば次のものが挙げられる。
（ｉ）金属板上に突起を形成した後、充填用樹脂からなるシートで突起を覆い、その上から加熱・加圧することで樹脂を突起間に浸透させた後、上面から研磨していくことで突起を露出させ、両者の高さを揃える方法。
（ii）金属板上に突起を形成した後、突起の上に平板を配置し、平板と金属板との隙間に樹脂を流し込む方法。
【００２９】
接着用凸部は、位置的には、図１（ａ）のように、上記領域ｅの周囲を全周取り巻く態様、または、図２のように、上記領域ｅの周囲の一部に設ける態様とする。図２では、方形の金属板の４つの角部に、板面を見たときに三角形を呈する形態として接着用凸部を設けているが、パターンは限定されず、対象物との接着性を高め、本発明の目的を達成し得るパターンであればよい。
接着用凸部の高さは、前記突起の高さと実質的に同じ高さとし、突起の接触を妨げないように、また、突起が接着用凸部の接着を妨げないようにすることが好ましい。
【００３０】
接着用凸部は、全体が接着性樹脂からなるものであっても、上面に露出した部分だけが接着性樹脂からなる多層の構造（例えば、下層が、金属板が突起した層や、別の材料からなる層など）であってもよい。
接着用凸部の高さは、突起に対して、製造誤差の許容範囲内において実質的に同じ高さに揃っていることが好ましいが、１μｍ程度まで低くてもよい。
接着用凸部を帯状に連なる凸条とする場合の断面形状（連なる方向に垂直に切断した場合の断面の形状）は、方形、矩形、半円形など、任意の形状であってよい。対象物との接着性を確保する点、無駄な熱のたまりが生じる可能性などを考慮すると円柱状、半球状が好ましい断面形状である。
【００３１】
接着用凸部の接着性は、上記充填用樹脂の接着性と同じ意味である。
接着用凸部に必要な接着力（剥離力）は１０ＭＰａ以上であればよく、特に２０ＭＰａ以上であることが好ましい。
接着用凸部に用いられる接着性樹脂としては、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
【００３２】
充填用樹脂と、接着用凸部に用いられる接着性樹脂とは、互いに異なる樹脂とすることが好ましい。これは、充填用樹脂が、応力緩和を目的とするために接着力が低く、これを補うために接着性樹脂を設けているからである。
【００３３】
接着性樹脂の弾性率を２ＭＰａ〜３Ｇｐａ、好ましくは１００ＭＰａ〜２ＧＰａとすることによって、接着用凸部を、当該放熱シートの機械的強度（例えば、曲げ剛性など）を向上させるための外枠・補強部材として用いることもできる。このような樹脂としては、熱可塑性ポリイミド、ポリカルボジイミド、エポキシなどが挙げられる。
【００３４】
接着用凸部の形成方法としては、例えば、金属板に目的のパターンとなるように接着性樹脂を直接塗布する方法や、目的のパターンを有する接着性樹脂製シートを別途作製しておき、これを金属板に加熱・加圧することで貼り付ける方法などが挙げられる。
【００３５】
次に、本発明の放熱部材を説明する。
当該放熱部材は、本発明の放熱シートの金属板を、放熱器に置き換えたものである。より具体的には、図３に示すように、放熱器５の熱受入れ面５ａ（図３（ｂ））の一部の領域内に、上記放熱シートに必須の片面の構成と同様、熱伝導性材料からなる突起１が複数形成され、充填用樹脂が充填され、その周囲に接着用凸部が設けられた構成である。
ただし、当該放熱部材では、放熱器の熱受入れ面に直接的に突起が設けられているので、放熱器の裏面側の態様は、特に限定されるものではない。放熱器がさらにどのような部材に接続されるかによって、適宜、裏面側の態様を決定してよい。
突起、充填用樹脂、接着用凸部の材料、形状、位置関係など、詳細な説明については、全て、上記放熱シートの説明と同様である。
突起および接着機能をヒートスプレッダなどの放熱器に直接的に形成することによって、接触抵抗による熱伝達の損失を低減することができる。
【００３６】
放熱器としては、ヒートスプレッダ、ヒートシンク、装置の筐体自体など、熱受入れ面を有する全ての放熱可能な部材であればよい。
【００３７】
本発明の放熱シート・放熱部材の接続対象となる電子部品は、特に限定されず、モーター駆動する装置などが挙げられるが、特に、ベアチップは直接、装置にこもる熱を排出できるため、本発明の有用性が特に顕著となる。
【００３８】
本発明による半導体装置は、本発明の放熱シート・放熱部材を、電子部品、特に半導体素子に接合したものである。
半導体素子としては、シリコンチップ等、各種の集積回路が挙げられる
図４は、図１（ｂ）に例示した放熱シートＡの突起側を半導体素子に接合し、放熱器Ｈとの間には熱伝導性接着剤層Ｂを介在させた装置構成例である。
図４（ａ）は、図１（ｂ）に例示した放熱シートＡの突起側を半導体素子Ｃに接合し、放熱シートＡの他方側の面を、熱伝導性接着剤層Ｂを介在させて放熱器Ｈに接合した装置構成例である。
図４（ｃ）は、図３（ｂ）に例示した放熱部材を、半導体素子Ｃに接合した装置構成例である。
【実施例１】
【００３９】
本実施例では、図１（ｂ）に示すとおり、金属板の片面だけに突起を備えた放熱シートを実際に製作し、その性能を評価した。
金属板として、２５０μｍ厚、２５ｍｍ×２５ｍｍの銅板を用い、その主面上の１８ｍｍ×１８ｍｍの領域内に、はんだバンプ（略球状、外径４７０μｍ、板面からの高さ１５０μｍ）を図１（ａ）のような正三角形を最小単位とする細密状の配列パターンにて配置した。隣り合ったバンプ同士の中心間ピッチは６００μｍである。
【００４０】
次に、充填用樹脂として、厚さ１２０μｍ、形状２０ｍｍ×２０ｍｍ、線膨張率８０ｐｐｍのポリカルボジイミドフィルムを、ホットロールラミネータを用いて、温度１００℃、線圧３．５〔ｋｇ／ｃｍ２〕、速度１０００ｒｐｍの条件で凸部形成面の上を覆うように貼合わせ、１５０℃、３０分プリキュアを行い、バンプ同士の間に浸透させ充填した。
本実施例では、上記１８ｍｍ×１８ｍｍの領域から全周囲にはみ出したポリカルボジイミドフィルムを、接着用凸部とした。
その後、耐水研磨紙（８００番）を用いて、突起（はんだバンプ）表面が露出するまで研磨を行い、本発明の放熱シートを得た。このときの研磨後の突起の高さ（＝充填用樹脂の厚さは、約１００μｍである。
当該放熱シートの評価は、他の実施例品、比較例品と共に後述する。
【実施例２】
【００４１】
本実施例では、実施例１の態様において、接着用凸部を充填用樹脂とは異なる樹脂にて形成した。
実施例１と同様に、金属板として、２５０μｍ厚、２５ｍｍ×２５ｍｍの銅板を用い、その主面上の１８ｍｍ×１８ｍｍの領域内に、はんだバンプを細密状の配列パターンにて配置した。
【００４２】
次に、充填用樹脂として、厚さ１２０μｍ、形状１８ｍｍ×１８ｍｍのポリカルボジイミドフィルムを、ホットロールラミネータを用いて、温度１００℃、線圧３．５〔ｋｇ／ｃｍ２〕、速度１０００ｒｐｍの条件で凸部形成領域と一致するように重ねて貼合わせ、１５０℃、３０分プリキュアを行い、バンプ同士の間に浸透させ充填した。
【００４３】
次に、突起形成領域の周囲全周にわたって、幅１ｍｍ、高さ１２０μｍの断面方形のポリカルジイミド樹脂をホットロールラミネータを用いて張り合わせた後、更に１５０℃１５分硬化させ、接着用凸部とした。
その後、耐水研磨紙（８００番）を用いて、突起（はんだバンプ）表面が露出するまで研磨を行い、本発明の放熱シートを得た。このときの研磨後の突起の高さ（＝充填用樹脂の厚さは、約１００μｍである。
当該放熱シートの評価は、他の実施例品、比較例品と共に後述する。
比較例１
【００４４】
比較例１
本比較例では、外周の接着用凸部をもたないこと以外は、上記実施例１と同様に放熱シートを製作した。即ち、形状１８ｍｍ×１８ｍｍのポリカルボジイミドフィルムを、突起領域と一致させて重ね合わせたものである。
【００４５】
〔評価〕
熱抵抗測定装置を用い、実施例１、２と比較例において得られた各放熱シートの熱抵抗率を測定した。熱抵抗測定装置は、ヒーターとクーラーとによって放熱シートを両面から挟み込み、その時の温度勾配の測定をすることで、各放熱シートの熱抵抗率を測定する方式の装置である。
また、各放熱シートをフリップチップボンダーを用いてシリコンウエハに接合し（接合面の材料はシリコン）、高温側１２５℃〜低温側−５５℃、１周期３０分、１０００周期分のヒートサイクルを作用させた後、ＩＣベアチップのエッジからの放熱シートの浮きを観察した。放熱シートの浮きの観察には、超音波深傷装置（ＳＡＴ）を用いてシリコンウェハと放熱シートとの界面を観察した。
実施例、比較例のそれぞれの熱抵抗率〔ｃｍ２Ｋ／Ｗ〕、エッジからの浮きを表１に示す。
【００４６】
【表１】
2005093842.tif 000003
【００４７】
上記表１から明らかなとおり、実施例の方が比較例よりもシリコンウェハ端面での接着効果が優れていることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上の説明のとおり、本発明の放熱シート・放熱構造は、熱伝導効率を向上させながら、同時に、温度変化に対しても接着状態の劣化が少ない。従って、電子部品に対してより効果的で信頼性の高い放熱構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による放熱シートの一構成例を示した断面図である。図１（ａ）は、当該放熱シートの主面を見た図（上面図）であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。図１（ｃ）、（ｄ）は、図１（ｂ）の代わりの構成として種々のバリエーションを示した断面図である。
【図２】本発明による放熱シートの他の構成例を示した図であって、当該放熱シートの主面を見た場合の、接着性凸部の形状を例示している。
【図３】本発明による放熱部材の一構成例を示した断面図である。
【図４】本発明による半導体装置の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    突起
２    充填用樹脂
３    接着用凸部
４    金属板
５    放熱器
【図１】
2005093842.tif 000004
【図２】
2005093842.tif 000005
【図３】
2005093842.tif 000006
【図４】
2005093842.tif 000007