JPH10284651A

JPH10284651A - 放熱シート及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10284651A
Application number: JP9085268A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hotta; 祐治堀田; Mitsuru Shimizu; 満清水
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体素子に対して高い放熱性を示し、半導
体素子の表面から剥離し難く、クラックが生じ難い放熱
シート及びその製造方法を提供することである。【解決手段】樹脂材料からなるシート基材４中に、熱
伝導性材料からなる複数の熱伝導路２を、シート基材４
の厚み方向に貫通させ、且つ、シート基材４の表裏面に
その両端部３が露出するように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を構成
する部品の一つであって、半導体素子に装着されて用い
られる放熱シート及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置のパッケージは、半導
体素子を樹脂により封止パッケージ化したものから、半
導体素子を樹脂により封止せずにそのまま回路基板に実
装するパッケージに変わりつつある。なお、ここでいう
半導体素子は、ベアチップとも呼ばれるものであり、結
晶基板（ウエハ）上に回路が形成され、切り出された段
階のものを指す。

【０００３】また、これらの種のパッケージ（半導体パ
ッケージ）においては、半導体分野の技術革新によっ
て、半導体素子の集積度が増大し、半導体素子の寸法が
大型化するに伴い、半導体素子に発生する熱は増加の傾
向にある。そのため、半導体素子の作動時に発生した熱
が半導体装置内部で蓄積され、半導体素子のジャンクシ
ョン温度を越えて、機能不良に陥ることがある。このた
め、耐熱性および放熱性の向上が課題となっている。

【０００４】これらの課題に対して、上記半導体パッケ
ージでは、半導体素子や封止樹脂の熱伝導率が極めて低
いため、例えば、特開平５−１９８７０１号公報では、
半導体素子を固定しているダイパッドに金属箔を積層さ
せて、この金属箔によって放熱を図ることが提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合、半
導体装置の厚み方向での構成材料のアンバランスから、
即ち、金属箔の線膨張係数は、一般に半導体素子やダイ
パッドに比べて大きいため、半導体素子が発熱を繰り返
すことにより、金属箔に繰り返しの応力が発生し、つい
には金属箔が剥離したり、金属疲労によって金属箔にク
ラックが生じるという問題がある。

【０００６】また、特開昭６３−１８７６５２号公報で
は、半導体装置の片面または両面に接着剤を介して金属
箔を貼り合わせることが開示されている。しかし、この
方法では、貼り合わせで形成される接着剤層は一般に吸
湿性が大きいため、半田付け時に水分の急激な膨張が発
生し、金属箔と接着剤層との界面にボイドまたは剥離を
生じるという問題がある。

【０００７】更に、特開平８−１７８５５号公報では、
封止樹脂の表面を金属箔で被覆する半導体装置が開示さ
れているが、この場合でも金属箔の剥離やクラックの問
題を解決するには至っていない。

【０００８】本発明の課題は、半導体素子に対して高い
放熱性を示し、半導体装置の表面から剥離し難く、クラ
ックが生じ難い放熱シート及びその製造方法を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の特徴を
有する。

【００１０】（１）樹脂材料からなるシート基材中
に、熱伝導性材料からなる複数の熱伝導路が、シート基
材を厚み方向に貫通し、且つ、シート基材の表裏面にそ
の両端部を露出させた状態で配置されている半導体素子
装着用の放熱シート。

【００１１】（２）上記シート基材の弾性率が１０Ｍ
Ｐａ〜２０ＧＰａである上記（１）記載の放熱シート。

【００１２】（３）熱伝導路が互いに隔離された状態
でシート基材中に配置されている上記（１）記載の放熱
シート。

【００１３】（４）熱伝導路の両端部を除いた表面
に、シート基材を構成する材料とは異なる材料からなる
被覆層が形成されている上記（１）記載の放熱シート。

【００１４】（５）シート基材と被覆層のうちの少な
くとも一方が接着性の材料から形成されたものである上
記（４）記載の放熱シート。

【００１５】（６）当該放熱シートを装着すべき面を
除いた全面が樹脂により封止された半導体素子に装着さ
れる上記（１）記載の放熱シート。

【００１６】（７）熱伝導性材料が金属材料である上
記（１）記載の放熱シート。

【００１７】（８）少なくとも一つの熱伝導路の少な
くとも一つの端部が、シート基材の表面より突出してい
る上記（１）記載の放熱シート。

【００１８】（９）熱伝導性材料からなる細線に少
なくとも樹脂層を形成する工程と、樹脂層が形成され
た細線を芯材に巻線する工程と、巻線コイルを加熱お
よび／または加圧して、樹脂層どうしを融着および／ま
たは圧着させて一体化し、巻線コイルブロックを形成す
る工程と、巻きつけられた細線の巻きつけ方向と角度
をなして交差する平面がシート面となるようにして、巻
線コイルブロックから放熱シートを切り出す工程とを少
なくとも有する放熱シートの製造方法。

【００１９】（１０）樹脂層の形成前に、樹脂層を構
成する材料とは異なる材料で細線を被覆する工程を有す
る上記（９）記載の放熱シートの製造方法。

【００２０】

【作用】本発明の放熱シートは、樹脂材料からなるシー
ト基材中に、複数の熱伝導路が厚み方向に貫通し、且
つ、シート基材の表裏面にその両端部が露出した構造と
なっている。そのため、高い放熱性を有することがで
き、更に、半導体素子の放熱に伴って熱伝導路が膨張又
は縮小する場合において、シート基材は緩衝材となって
熱伝導路に繰り返し発生する内部応力を緩和し、熱伝導
路の疲労を抑制する。

【００２１】本発明の製造方法によれば、放熱シート
は、巻線コイルを加熱等して形成した巻線コイルブロッ
クから切り出されて製造される。そのため、シート基材
に熱伝導路用の貫通孔を形成する必要がなく、又貫通孔
に熱伝導性材料を充填する手間が省ける。

【００２２】また、本発明の放熱シートでは、熱伝導路
の両端部を除いた表面に、シート基材を構成する材料と
は異なる材料からなる被覆層を形成することができる
が、本発明の製造方法を用いれば、被覆層の形成が容易
にでき、被覆層を構成する材料や被覆層の厚みの変更も
容易に行える。従って、放熱シートの分布構成を自由に
設計でき、ひいては放熱シートの面方向の線膨張係数も
自由に設定できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明を図を用いて詳細に
説明する。図１は、本発明の放熱シートの一例を示した
図であり、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は断面図で
ある。同図（ａ）、（ｂ）に示すように、放熱シート１
は半導体素子装着用の放熱シートであり、半導体装置を
構成するための部材である。樹脂材料からなるシート基
材４中に、熱伝導性材料からなる複数の熱伝導路２が、
シート基材４を厚み方向に貫通し、且つ、その両端部３
をシート基材４の表裏面に露出させた状態で配置されて
いる。同図（ａ）の例では、複数の熱伝導路２は互いに
隔離された状態でシート基材中に配置されている。シー
ト基材４を形成する樹脂材料は接着性の材料である。同
図（ｂ）の例では、放熱シート１は半導体素子６に接着
剤を介さないで直接貼付されている。

【００２４】図２は、本発明の他の例を示した図であ
り、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は断面図である。
同図の例では、熱伝導路２の両端部３を除いた表面に、
被覆層５が形成されており、それ以外は図１の例と同様
である。被覆層５を形成する材料は、シート基材を形成
する材料とは異なる材料である。

【００２５】上記図１、２に示した構造とすることによ
り、半導体素子が発熱する際に、放熱シートに掛かる応
力を緩和することができ、放熱シートの剥離やクラック
を抑制することができる。更に、接着剤を使用しないで
半導体素子に貼付できるため、前述した接着剤による問
題を解消することもできる。

【００２６】本発明の放熱シートは、半導体素子に直接
装着されるものであり、そのため、シート基材を形成す
る樹脂材料は接着性の材料であるのが好ましい。なお、
ここでいう「接着性」とは、半導体素子に対する接着性
をいい、接着力が２００ｇ／ｃｍ〜２ｋｇ／ｃｍである
ことをいう。なお、接着力の測定は、樹脂材料を３００
℃程度に加熱して圧着力２０ｋｇ／ｃｍ²で貼付けた
後、室温で１８０°ピールにより行う。

【００２７】また、「接着性の材料」とは、それ自体が
そのままの状態で接着性を示す材料だけでなく、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材料をもいう。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。

【００２８】シート基材を形成する樹脂材料としては、
一般的な樹脂シートに用いられる材料等を用いることが
できる。但し、樹脂材料が接着性材料であるならば、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、これらの中から目的に応じて適宜選択すれば良
い。なお、これらの樹脂は単独で使用しても良いし、二
種以上を混合して使用しても良い。

【００２９】上記で例示した樹脂材料が、熱可塑性樹脂
であるならば、リワークが可能になる点で好ましい。一
方、熱硬化性樹脂であるならば、高温での接着信頼性が
高くなるという利点を有する点で好ましい。シート基材
を形成する樹脂材料として熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹
脂のいずれを用いるかは、放熱シートの用途等に応じて
適宜決定すれば良い。

【００３０】上記で例示した樹脂材料には、その用途に
応じ、各種の充填剤、可塑剤等あるいはゴム材料を添加
してもよい。充填剤としては、例えば、ＳｉＯ₂、Ａｌ
₂Ｏ ₃、可塑剤としては、例えばＴＣＰ（リン酸トリク
レシル）、ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）、ゴム材料と
しては、例えばＮＢＳ（アクリロニトリルブタジエンゴ
ム）、ＳＢＳ（ポリスチレン−ポリブチレン−ポリスチ
レン）等が挙げられる。

【００３１】熱伝導路の両端部を除いた表面には、図２
と同様の被覆層を形成するのが好ましい。被覆層を形成
することにより、面方向に関して、放熱シートの分布構
成を変えることができ、よって、放熱シートの線膨張係
数を容易に設定できる。更に、被覆層の形成により、シ
ート基材と熱伝導路との接着性、得られる放熱シートの
強度、耐熱性を向上させることもできる。

【００３２】熱伝導路に被覆層を形成する場合、シート
基材又は被覆層のうち少なくともどちらか一方は、前述
した理由から接着性の材料から形成されたものであるの
が好ましい。被覆層を形成する材料（以下「被覆材料」
という。）は、絶縁性であっても非絶縁性であっても良
い。被覆材料として絶縁性、且つ、接着性の材料を用い
るのであれば、上記のシート基材を形成する樹脂材料と
して例示したものと同様のものを用いることができる。
但し、シート基材を形成する樹脂材料とは異なる樹脂材
料を用いる必要がある。

【００３３】シート基材を形成する樹脂材料と被覆材料
とを適宜選択し、組み合わせることによって、前述した
被覆層により生じる効果を、より好ましいものとするこ
とができる。例えば、シート基材と熱伝導路との接着性
を向上させるためには、シート基材を形成する樹脂材料
としてポリエーテルイミド樹脂を、被覆材料としてポリ
アミド樹脂を選択するのが好ましい。放熱シートの強度
を向上させるためには、シート基材を形成する樹脂材料
としてポリイミド樹脂を、被覆材料としてエポキシ樹脂
を選択するのが好ましい。放熱シートの耐熱性を向上さ
せるためには、シート基材を形成する樹脂材料としてポ
リイミド樹脂やポリカルボジイミド樹脂を、被覆材料と
してポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂を選択するの
が好ましい。

【００３４】シート基材の弾性率は、半導体素子が発熱
した際に放熱シート内部に発生する応力を緩和する点か
ら、好ましくは１０ＭＰａ〜２０ＧＰａ、より好ましく
は１０ＭＰａ〜２ＧＰａに設定するのが良い。熱伝導路
に被覆層を形成する場合においては、被覆層の弾性率
は、好ましくは１０ＭＰａ〜３０ＧＰａ、より好ましく
は１０００ＭＰａ〜２０ＧＰａに設定するのが良い。

【００３５】シート基材の弾性率と被覆層の弾性率と
は、一方が他方に対して１０倍以上となるよう設定され
ているのが好ましいが、応力緩和性の点から、シート基
材の弾性率が被覆層の弾性率の１０倍以上となるように
設定されているのがより好ましい。このように設定する
ことにより、放熱シート内部に発生する応力をより好ま
しく緩和することができ、放熱シートの信頼性を高める
ことができる。

【００３６】シート基材又は被覆層の弾性率の設定は、
材料の選択や、充填剤、ゴム材料等の添加等により適宜
設定すれば良い。なお、充填剤やゴム材料としては、前
述した充填剤やゴム材料と同様のものを使用すれば良
い。シート基材を形成する樹脂材料や被覆材料が、熱硬
化性樹脂である場合には硬化条件を選択する方法も採用
される。

【００３７】熱伝導路は、熱伝導性材料で形成されたも
のであって、シート基材を厚み方向に貫通し、且つ、そ
の両端部をシート基材に露出させた状態で設置されるも
のであれば良い。熱伝導路は、シート基材中に設置され
たとき、他の熱伝導路と接触した状態にあっても良い
し、互いに隔離された状態であっても良い。なお、本発
明でいう「熱伝導性」とは、熱伝導率が０．１〜０．９
５であることをいう。

【００３８】熱伝導性材料としては、例えば、銅、金、
アルミニウム、ニッケル等の金属材料、及び、これら金
属材料とポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂、フッ素樹脂等の有機材料との混合物等が挙げられ
る。熱伝導性材料は、本発明の放熱シートの用途により
適宜選択すれば良いが、熱伝導特性の点で金属材料が好
ましく、特に銅を用いるのが好ましい。

【００３９】熱伝導路の大きさや数は、放熱シートの用
途等に応じて適宜選択すれば良い。例えば、図１に示し
たような円柱状の熱伝導路の場合、直径が１０〜３００
μｍ程度、ピッチが３０〜１５０μｍ程度で配置される
のが好ましい。熱伝導路が小さすぎたり、数が少なすぎ
ると熱伝導性が劣り好ましくない。逆に、熱伝導路が大
きすぎたり、数が多すぎると放熱シートの強度が劣る。
熱伝導路の形状は、このような問題が生じない範囲であ
れば、どのような形状でも良く、図１に示される円柱状
以外の形状、例えば多角柱状であっても良い。

【００４０】熱伝導路の貫通方向は、図１に示すような
厳密な意味でのシート基材の厚み方向、即ちシート基材
面に垂直な方向に限られず、シート基材面に垂直な方向
に対して角度をなした方向であっても良い。

【００４１】図３は、本発明の放熱シートの他の例を示
した断面図である。同図に示すように、少なくとも一つ
の熱伝導路３２の、少なくとも一つの端部３３がシート
基材３４の表面より突出している。同図の例では、シー
ト基材３４の一方の面に半導体素子３６が貼付されてい
る。熱伝導路３２の半導体素子の反対側にある全ての端
部３３は、シート基材３４面から半球状に突起してい
る。３５は被覆層である。また、図示していないが、端
部３３の形状は、同図の半球部分が更に熱伝導路３２の
直径を越えて面方向に広がった形状となってもいても良
いし、円柱状や角柱状であっても良い。このように熱伝
導路の端部を突出させれば、熱伝導路の露出面積を拡大
できるので、本発明の放熱シートの放熱性を更に高める
ことができる。

【００４２】熱伝導路の端部をシート基材面より円柱状
に突出させる方法としては、例えば、得られた放熱シー
トの表面を選択的に除去する方法が挙げられる。具体的
には、有機溶剤によるウエットエッチングやプラズマエ
ッチング、アルゴンイオンレーザー、ＫｒＦエキシマレ
ーザーなどによるドライエッチング等が挙げられ、これ
らを単独又は併用して除去すれば良い。上記有機溶剤は
シート基材となる絶縁性材料や被覆材料の種類により適
宜選択される。例えば、ジメチルアセトアミド、ジオキ
サン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン等が挙げられ
る。熱伝導路の端部を図３に示すように半球状に突出さ
せる方法としては、無電解メッキにより突出させる方法
が挙げられる。

【００４３】熱伝導路の端部をシート基材面から窪ませ
る方法としては、得られた放熱シートの熱伝導路のみを
選択的に除去する方法が挙げられる。具体的には、酸又
はアルカリによるケミカルエッチングが挙げられる。

【００４４】本発明の放熱シートの、厚み方向に対して
垂直な方向、即ち面拡張方向の線膨張係数は、２ｐｐｍ
〜１００ｐｐｍであれば良く、４ｐｐｍ〜３０ｐｐｍで
あるのが好ましい。このように設定すれば、上記線膨張
係数は熱導電性材料の線膨張係数と半導体素子の線膨張
係数との間の値となり、ＴＣＴテストにおいて放熱シー
トに歪みや剥離が生じるのを防止できる。線膨張係数の
設定は、放熱シートの分布構成を変更したり、その構成
材料の選択により自由に行える。

【００４５】本発明の放熱シートの厚みは、２５μｍ〜
１０００μｍに設定されていれば良く、５０μｍ〜４０
０μｍに設定されているのが好ましい。厚みが２５μｍ
未満であると半導体素子への接着力が低下するため好ま
しくない。逆に、１０００μｍを越えると、放熱性が低
くなるので好ましくない。

【００４６】本発明の放熱シートを取り付けた半導体素
子の実装方法は、特に限定されるものではなく、フリッ
プチップ工法によるフェイスダウン実装や、ワイヤーボ
ンディング工法によるフェイスアップ実装等の実装方法
が利用できる。図４は、本発明の放熱シートを半導体素
子に装着して半導体装置を形成した場合の一例を示す断
面図である。なお、放熱シート４１においては、熱伝導
路にのみハッチングを施している。同図の例では、放熱
シート４１が固着された半導体素子４６を、フリップチ
ップ工法によるフェイスダウン実装法で回路基板４８に
実装して半導体装置４０を形成している。４７は回路配
線である。なお、同図では、半導体素子４６は回路基板
４８に直接実装されているが、これらの間に異方導電性
フィルムや導電性樹脂を介在させて間接的に実装されて
いても良い。放熱シート４１は、半導体素子４６を回路
基板へ実装した後、半導体素子４６に固着させても良
い。半導体素子４６は、樹脂により封止しても良い。

【００４７】図５は、本発明の放熱シートを半導体素子
に装着して半導体装置を形成した場合の他の例を示す断
面図である。なお、放熱シート５１においては、熱伝導
路にのみハッチングを施している。同図の例では、放熱
シート５１が固着された半導体素子５６を、ワイヤボン
ディング工法によるフェイスアップ実装法で回路基板に
実装して半導体装置５０を形成している。半導体素子５
６はワイヤ５７を介してグランリード５８に電気的に接
続されている。半導体素子５６は、放熱シート５１を装
着すべき面を除いた全面が樹脂５９により封止されてい
る。なお、放熱シート５１の取付は、半導体素子５６を
実装した後であっても良いし、更に樹脂による封止前、
封止中、封止後のいずれの段階であっても良い。放熱シ
ート５１は、いずれの場合であっても、大気中に放熱面
を露出している。

【００４８】半導体素子の封止樹脂としては、半導体分
野において、通常用いられる各種樹脂を用いることがで
きる。具体的には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の
耐熱性樹脂に、必要に応じて適宜の充填材を添加したも
の等が挙げられる。ワイヤボンディング工法に用いられ
るワイヤの材料としては、各種の金属、例えば、アルミ
ニウム、金、銅、金属粉末（例えば銀）を含有する有機
材料等が挙げられる。

【００４９】図６は、本発明の放熱シートの製造方法及
びその製造方法により製造された放熱シートを示す図で
ある。同図（ａ）、（ｂ）に示すように放熱シート６１
は、熱伝導性材料からなる細線６５に樹脂層６６を形
成する工程と、樹脂層６６が形成された細線６５を、
芯材６７に巻線する工程と、この巻線コイルを加熱お
よび／または加圧して、樹脂層６６を融着および／また
は圧着させて一体化し巻線コイルブロック６８を形成す
る工程と、巻つけられた細線６５の巻きつけ方法と角
度をなして交差する平面を切断面とし、この切断面がシ
ート面となるようにして、巻線コイルブロック６８から
放熱シート６１を切り出す工程とにより製造される。

【００５０】同図（ａ）の例では、巻線コイルブロック
６８から放熱シートを切り出す直前を示している。細線
６５には樹脂層６６のみが形成されている。芯材６７の
形状は四角柱である。細線６５は、芯材６７を中心とし
て、芯材６７の軸方向（長手方向）に対して略垂直に巻
線され、細密充填されている。放熱シート６１の切り出
しは、刃物６９によって行われる。刃物６９は心材６７
の軸方向に平行に設置されている。なお、図示していな
いが、刃物６９は放熱シートの厚み分の間隔で芯材の軸
方向に入れられる。

【００５１】同図（ｂ）の例では、巻線コイルブロック
６８から刃物６９によって切り出された放熱シート６１
を示している。細線６５に形成された樹脂層６６は、放
熱シート６１のシート基材６４となっており、細線６５
は熱伝導路６２となっている。熱伝導路６２は、シート
基材６４を厚み方向に貫通し、且つ、その両端部をシー
ト基材６４の表裏に露出させた状態で設置されており、
互いに隔離されている。なお、図示していないが、放熱
シート６１は、必要に応じて更に厚みが薄くされ、半導
体素子の大きさに合わせてカットされて、半導体素子に
装着される。

【００５２】本発明の製造方法に用いられる細線の材料
としては、前述した熱伝導性材料を用いれば良い。細線
の線径も前述した熱伝導路の直径と同様であれば良い。
ここで細線の材料が金属材料であれば、その線径は本発
明の放熱シートの用途により適宜選択されるが、直径１
０〜２００μｍ程度に設定するのが好ましく、２０μｍ
〜１００μｍ程度に設定するのがより好ましい。細線の
断面形状は、図６に示したような丸形に限定されず、放
熱シートの用途等に応じて適宜決定すれば良い。

【００５３】細線に樹脂層を形成する方法としては、公
知の方法が利用でき、例えば溶剤コーティング（湿式コ
ーティング）、溶融コーティング（乾式コーティング）
等が挙げられる。樹脂層の厚みは、得られる放熱シート
中の熱伝導路の所望するピッチ、即ち単位面積当たりの
数により適宜選択されるが、好ましくは１０μｍ〜１０
０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜５０μｍである。

【００５４】図６の例では、細線には樹脂層のみが形成
されているが、図２に示した放熱シートを製造するので
あれば、樹脂層の形成前に予め該樹脂層とは異なる材料
からなる被覆層を形成し、図６と同様に製造すれば良
い。被覆層の形成方法としては、上記に示した樹脂層の
形成方法と同様の方法を用いることができる。

【００５５】巻線は、少なくとも樹脂層が形成された細
線を、芯材に所定の幅、厚みでロール状に巻き付けて行
えば良いが、幅方向（芯材の軸方向）、厚み方向に均一
に細密充填されるように行われているのが好ましい。巻
線に用いられる細線の数は、一本であっても良いし、複
数本であっても良い。複数本の場合は、複数本の細線を
同時に繰り出して巻線しても良い。巻き方向は、通常
は、図６に示したように芯材の軸とほぼ垂直な方向であ
るが、特に限定されるものではない。

【００５６】芯材は、図６に示した形状が四角柱のもの
に限られず、四角柱以外の多角柱や円柱であっても良
い。芯材を構成する材料は、放熱シートの製造過程にお
いて、変形、劣化等の少ない材料であれば良く、具体的
にはポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ
樹脂、ＢＴレジン（三菱瓦斯化学社製）等が挙げられ
る。これらの樹脂には、用途に応じて各種の充填剤を添
加しても良く、充填剤としてはＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等
が挙げられる。

【００５７】巻線コイルを加熱する場合の温度は、樹脂
層を形成する樹脂材料の種類に応じて適宜選択すれば良
いが、樹脂材料の軟化点〜３００℃程度、好ましくは５
０℃〜３００℃程度に設定すれば良い。樹脂材料として
熱硬化性樹脂を使用した場合には、硬化温度よりも低い
温度で加熱すれば良い。巻線コイルを加圧する場合の圧
力は、好ましくは１ｋｇ／ｃｍ²〜１００ｋｇ／ｃ
ｍ²、より好ましくは２ｋｇ／ｃｍ²〜２０ｋｇ／ｃｍ
²程度に設定するのが良い。

【００５８】巻線コイルブロックからの放熱シートの切
り出しは、巻きつけられた細線の方向と角度をなして交
差する平面がシート面となるようにして行われていれば
良い。即ち、巻線コイルをカットする方向が、金属細線
の巻き付け方向とは異なる方向であれば良く、通常は、
芯材の軸方向と垂直な方向ではない方向である。カット
する間隔は、得られる放熱シートの厚さに相当するの
で、刃物を入れる間隔を変えることによりシートの厚み
を任意に設定できる。このような製造方法によれば、厚
みが５０μｍ以上の放熱シートを容易につくることが可
能となる。

【００５９】なお、シート基材面の垂直方向に対して角
度をなした熱伝導路を作製するのであれば、刃物を入れ
る方向を、金属細線の巻き付け方向と垂直な方向に対し
て所定の角度をなす方向（通常は、芯材の軸方向と所定
の角度をなす方向）とすれば良い。このようにすること
により、熱伝導路は、シート基材面の垂直方向に対して
所定の角度をなして配置される。

【００６０】本発明の放熱シートの表面に記録材料層を
設け、その記録材料層に固体識別情報を記録しておけ
ば、本発明の放熱シートは情報記録ラベルとしても使用
することができ、好ましい態様となる。

【００６１】

【実施例】

実施例１実際に、図６に示す製造工程に準じて図１に示す放熱シ
ートを製造し、得られた放熱シートについての評価を行
なった。

【００６２】図６に示すように、直径３５μｍの銅線
（長さ１０万ｍ）に、ポリエーテルイミド樹脂（ウルテ
ム−１０００、日本ポリイミド製、弾性率１０００ＭＰ
ａ）を被覆した。なお、該樹脂層の厚みは２５μｍとな
るようにした。次に、芯材（プラスチック製、四角柱：
３０ｍｍ×３０ｍｍ×３００ｍｍ）に、この樹脂層が形
成された銅線を所定の幅、厚みで、幅及び厚み方向に均
一に細密充填されるように、且つ、芯材の軸にほぼ垂直
になるように巻き取った。なお、この場合、一般的な被
覆電線をロール状に巻き取る装置を使用した。

【００６３】得られた巻線コイルを約３００℃に加熱し
ながら、加圧（６０ｋｇ／ｃｍ²）して、ポリエーテル
イミド樹脂を融着させ、室温まで冷却して巻線コイルブ
ロックを形成した。次に、巻線コイルブロックに、刃物
を１０ｍｍ間隔で芯材の軸方向に入れて、３００ｍｍ×
約１２０ｍｍ×約１０ｍｍ（縦×横×厚み）のシートを
切り出した。この切り出されたシートをさらに刃物によ
りスライスして、３００ｍｍ×３０ｍｍ×０．１ｍｍ
（縦×横×厚み）の放熱シートを得た。放熱シートの弾
性率は１１００ＭＰａ、線膨張係数は６０ｐｐｍであっ
た。この放熱シートを更に切断して半導体素子（５．７
ｍｍ×５．７ｍｍ×５．７ｍｍ）に貼着し、半導体素子
を図４と同様に回路基板に実装して半導体装置を得た。

【００６４】実施例２銅線の直径を１００μｍ、長さを１万ｍとした以外は、
実施例１と同様にして放熱シートを作製し、同様にして
回路基板に実装して半導体装置を得た。

【００６５】実施例３実施例１で作製した放熱シートを、同様の半導体素子に
貼付し、図５に示すようにワイヤーボンディング法によ
り実装して半導体装置を得た。なお、ワイヤーの材料と
しては金を使用し、封止樹脂としてはエポキシ樹脂を使
用した。

【００６６】実施例４直径３５μｍの銅線にフッ素樹脂（ＰＴＦＥ樹脂、弾性
率１０ＭＰａ）を厚みが５μｍとなるように被覆し、更
にこれにポリエーテルイミド樹脂を厚みが２５μｍとな
るように被覆した。次に、実施例１と同様の処理を行っ
て、放熱シートを作製し、実施例１と同様の半導体装置
を得た。

【００６７】比較例１実施例１と同様の半導体素子を、回路基板にフリップチ
ップ実装した。但し、半導体素子には放熱シートは貼着
されていない。

【００６８】比較例２図７に示すように黒色アルマイト製放熱フィン７１を、
実施例１と同様の半導体素子７６に貼付し、回路基板
（図示せず）に実装して半導体装置７０を得た。

【００６９】実施例及び比較例の評価実施例１〜４及び比較例１、２で得た半導体装置を用い
て放熱テストを行なった。具体的には、消費電力１Ｗ、
風速４ｍ／秒において、熱抵抗の測定を行なった。さら
に、各々の半導体装置に対して、−５０℃／５分〜１５
０℃／５分のＴＣＴテストを行い、剥離発生個数を測定
した。この結果を表１に示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１から明らかなように、比較例２では、
放熱シートの剥離が数多く発生しており、比較例１では
実施例に比べて放熱性に問題があった。これに対し、実
施例１〜４ではいずれの評価項目についても良好な結果
が得られていた。

【００７２】

【発明の効果】本発明の放熱シートでは、半導体素子の
発熱によって、クラックが生じたり、半導体装置から剥
離したりすることが抑制されている。よって、本発明に
よれば信頼性の高い放熱シートを提供することができ
る。更に、本発明の製造方法によれば、簡単な工程で放
熱シートを製造できるため、低コストで放熱シートを提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放熱シートの一例を示す図である。

【図２】本発明の放熱シートの他の例を示す図である。

【図３】本発明の放熱シートの他の例を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の放熱シートを半導体素子に装着して半
導体装置を形成した場合の一例を示す断面図である。

【図５】本発明の放熱シートを半導体素子に装着して半
導体装置を形成した場合の他の例を示す断面図である。

【図６】本発明の製造方法及びその製造方法により製造
された放熱シートを示す図である。

【図７】従来の半導体装置を示す図である。

【符号の説明】

１放熱シート２熱伝導路３端部（両端部）４シート基材５被覆層６半導体素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂材料からなるシート基材中に、熱伝
導性材料からなる複数の熱伝導路が、シート基材を厚み
方向に貫通し、且つ、シート基材の表裏面にその両端部
を露出させた状態で配置されている半導体素子装着用の
放熱シート。
【請求項２】上記シート基材の弾性率が１０ＭＰａ〜
２０ＧＰａである請求項１記載の放熱シート。
【請求項３】熱伝導路が互いに隔離された状態でシー
ト基材中に配置されている請求項１記載の放熱シート。
【請求項４】熱伝導路の両端部を除いた表面に、シー
ト基材を構成する材料とは異なる材料からなる被覆層が
形成されている請求項１記載の放熱シート。
【請求項５】シート基材と被覆層のうちの少なくとも
一方が接着性の材料から形成されたものである請求項４
記載の放熱シート。
【請求項６】当該放熱シートを装着すべき面を除いた
全面が樹脂により封止された半導体素子に装着される請
求項１記載の放熱シート。
【請求項７】熱伝導性材料が金属材料である請求項１
記載の放熱シート。
【請求項８】少なくとも一つの熱伝導路の少なくとも
一つの端部が、シート基材の表面より突出している請求
項１記載の放熱シート。
【請求項９】熱伝導性材料からなる細線に少なくと
も樹脂層を形成する工程と、樹脂層が形成された細線
を芯材に巻線する工程と、巻線コイルを加熱および／
または加圧して、樹脂層どうしを融着および／または圧
着させて一体化し、巻線コイルブロックを形成する工程
と、巻きつけられた細線の巻きつけ方向と角度をなし
て交差する平面がシート面となるようにして、巻線コイ
ルブロックから放熱シートを切り出す工程とを少なくと
も有する放熱シートの製造方法。
【請求項１０】樹脂層の形成前に、樹脂層を構成する
材料とは異なる材料で細線を被覆する工程を有する請求
項９記載の放熱シートの製造方法。