JP2010278281A - 電子部品装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子部品と放熱部品の間に介在されるＴＩＭの良好な熱伝導性を確保するとともに、電子部品の動作時の熱による形状変化を吸収し、安定した熱結合に寄与すること。
【解決手段】放熱部品２０の所定の箇所に凹部２２を設けるとともに、熱インタフェース材（ＴＩＭ）としての熱可塑性樹脂２４を凹部２２に貯留しておき、一方、放熱部品２０の凹部２２が形成されている側の面（又は電子部品１０の露出している側の面）に、ＴＩＭとしての多数の線状の熱伝導性素子１４を起立させて配列したものを用意しておく。次に、この基板１２上に、放熱部品２０の凹部２２が形成されている側の面を内側にして配置し、電子部品１０と放熱部品２０とのクリアランスを調整した状態で放熱部品２０を基板１２上に固定する。この後、樹脂２４が軟化する温度に加熱して流動させ、当該樹脂２４を電子部品１０と放熱部品２０の隙間に流入させて充填する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子部品装置の製造方法に関し、より詳細には、基板上に実装された半導体素子等の電子部品とこの電子部品が発する熱を大気に放出するための放熱部品とが熱インタフェース材を介して結合された電子部品装置の製造方法に関する。
ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）等に使用される半導体素子（チップ）は、配線基板（パッケージ）上に電気的に接続されて固定されている（例えば、フリップチップ実装）。半導体素子はその動作時にかなり高温になるので、その半導体素子温度を強制的に下げないと、半導体素子としての性能を発揮できないばかりか、場合によっては半導体素子が壊れる可能性がある。
このため、半導体素子が発する熱を大気に放出するための放熱部品（例えば、金属製のヒートスプレッダ）を半導体素子上に配置し、半導体素子が発する熱を外部に放出する経路を確保している。その際、半導体素子とヒートスプレッダの間に、ＴＩＭ（サーマル・インタフェース・マテリアル）と呼ばれる材料を挟んで熱的に結合させている。つまり、ＴＩＭを介在させることで、半導体素子とヒートスプレッダのそれぞれの表面の凹凸を吸収しながらその接触熱抵抗を減らし、半導体素子からヒートスプレッダへの熱伝導がスムーズに行われるようにしている。
このような熱インタフェース材（ＴＩＭ）には、インジウム、シリコン（もしくは炭化水素）グリース、金属フィラー、グラファイト等の高熱伝導性物質を樹脂バインダでシート状に成形したものなどがある。インジウムの場合、シート状のものをヒートスプレッダと半導体素子の間に挟み、インジウムの融点以下の温度で硬化する樹脂材料を用いて、いったんヒートスプレッダと、半導体素子を実装しているパッケージとを固定した後、インジウムの融点以上の温度でリフローを行い、インジウムの厚さをコントロールしながら、ヒートスプレッダと半導体素子を強固に接合させている。
その際、インジウム（ＴＩＭ）の厚さが厚すぎると、熱抵抗が大きいといった問題があり、薄すぎると、半導体素子の熱による形状変化（動作時の発熱によって半導体素子に生じる反り）に柔軟に対応できず、十分な特性を発揮できないといった問題が出てくる。
その一方で、インジウムは比較的高価であり、また希少金属であることから、将来的に安定供給の面で不安がある。さらに、リフロー等での熱処理が必要なことから、製造工程が複雑になっていることに加え、リフロー時にボイドが発生するといった品質面での不安もある。
このため、インジウムと同等以上の高熱伝導性を有し、安定した特性を有した代替ＴＩＭの開発が求められている。その一つとして、カーボンナノチューブを用いたＴＩＭの開発が進められている。これは、カーボンナノチューブを熱伝導方向に配列させ樹脂で成形してシート状にする方法であり、熱伝導方向に配列させたカーボンナノチューブを樹脂内で固定し、カーボンナノチューブの先端をヒートスプレッダと半導体素子に接触させておくものである。カーボンナノチューブは、熱伝導性に優れており、また曲げ強度が非常に高い（つまり、スプリングのような弾性を有している）ため、上述したような半導体素子の熱による形状変化（半導体素子の反り）にも追従し得ることが期待されている。
かかる従来技術に関連する技術の一例は、下記の特許文献１に記載されている。この文献には、パワー半導体モジュールの冷却面となる放熱板と放熱フィンの間に、フィラーの混入により熱伝達性を高めた樹脂からなる熱結合用シートを介在させたものが開示されている。そして、この熱結合用シートの組成である樹脂として、パワー半導体モジュールの通電により発熱したときの温度で溶融する熱溶融型樹脂が用いられている。
特開２００３−２６４２６１号公報
上述したように従来の技術では、電子部品（半導体素子）と放熱部品（ヒートスプレッダ）の間に介在される熱インタフェース材（ＴＩＭ）として、インジウムと同等以上の高熱伝導性を有し、曲げ強度が非常に高いカーボンナノチューブを用いたＴＩＭの開発が進められている。しかし、その方法は、熱伝導方向に配列させたカーボンナノチューブを樹脂内で固定し、その先端をヒートスプレッダ等に接触させるものであったため、以下の課題があった。
すなわち、半導体素子とヒートスプレッダの間に充填される樹脂の量や、ヒートスプレッダをパッケージ（これに半導体素子が実装されている）に固定する際に加熱と共に行う加圧の量次第では、カーボンナノチューブの先端が必ずしもヒートスプレッダ等の表面に確実に接触するとは限らない。カーボンナノチューブの先端がヒートスプレッダ等の表面に接触していないと、その部分には樹脂が介在していることになり、この部分での熱抵抗が著しく大きくなってしまう。また、これとは逆に、加圧の量を増やして押さえつけ過ぎると、カーボンナノチューブが横に寝てしまい、カーボンナノチューブが本来有している曲げ強度の強さ（弾性）を活かしきれず、半導体素子の発熱時の反り（形状変化）に柔軟に追従できない可能性がある。
図５はこのような状態を模式的に示したものである。図中、（ａ）に示すように、熱伝導方向（図示の例では上下方向）にそれぞれ配列されたカーボンナノチューブ１は、樹脂層２内で固定されているが、それぞれの長さにばらつきがある。一方、カーボンナノチューブ１の先端が接触されるべきヒートスプレッダ３の表面（図示の例では下面）は、図示のように微視的には凹凸があり、その凹凸の度合いは、カーボンナノチューブ１の長さばらつきに対して小さい。このため、長さの短いカーボンナノチューブ１は、その先端がヒートスプレッダ３の表面に到達できず、その部分（図中、４で示す破線で囲まれた部分）に樹脂層２が介在するため、熱抵抗が大きくなってしまう。また、長さ的にはヒートスプレッダ３に到達しそうなカーボンナノチューブ１であっても、その先端とヒートスプレッダ３の表面との間に、極薄の樹脂層２が介在する可能性が高い。
このように、カーボンナノチューブ１の先端とヒートスプレッダ３の表面との間に樹脂層２が存在すると、その部分での熱抵抗が大きくなってしまうため、カーボンナノチューブ１が有している高熱伝導性を活かしきれず、半導体素子とヒートスプレッダ３の間の熱伝導性が低下するといった課題があった。
一方、ヒートスプレッダ３を固定する際に加圧の量を増やして押さえつけ過ぎると、図５（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ１が横に寝てしまい、カーボンナノチューブ１が有している弾性（この場合、元の上下方向に配列された状態に復元する性質）を活かしきれない可能性が高い。この場合、半導体素子の熱による形状変化（反り）に追従することができない。また、この場合も同様に、カーボンナノチューブ１の先端とヒートスプレッダ３の表面との間に、極薄の樹脂層２が介在する可能性が高い。
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、電子部品と放熱部品の間に介在されるＴＩＭの良好な熱伝導性を確保するとともに、電子部品の動作時の熱による形状変化を吸収し、ひいては安定した熱結合に寄与することができる電子部品装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記の従来技術の課題を解決するため、本発明によれば、基板上に実装された電子部品と、その主要部分が板状に成形された放熱部品とが熱インタフェース材を介して結合された電子部品装置を製造する方法であって、前記放熱部品の板状部分の、前記電子部品のエリアに対応する部分の周囲の箇所に、凹部を設けるとともに、前記熱インタフェース材としての熱可塑性樹脂を当該凹部に貯留しておく工程と、前記放熱部品の凹部が形成されている側の面または前記電子部品の露出している側の面に、前記熱インタフェース材としての多数の線状の熱伝導性素子を起立させて配列したものを用意する工程と、前記配線基板の前記電子部品が実装されている側の面に、前記放熱部品の前記凹部が形成されている側の面を対向させて配置し、前記電子部品と前記放熱部品とのクリアランスを調整した状態で前記放熱部品を前記配線基板に固定する工程と、前記熱可塑性樹脂が軟化する温度に加熱して流動させ、当該樹脂を前記電子部品と前記放熱部品の隙間に流入させて充填する工程とを含むことを特徴とする電子部品装置の製造方法が提供される。
本発明に係る電子部品装置の製造方法によれば、電子部品（例えば、半導体素子）と放熱部品（例えば、ヒートスプレッダ）との間に適正なクリアランスを保って放熱部品を配線基板（これに電子部品が実装されている）に固定した後に、放熱部品の所定の箇所に設けた凹部に貯留しておいた熱可塑性樹脂（熱インタフェース材）を、それが軟化する温度に加熱している。そして、その加熱により溶融した樹脂を放熱部品と電子部品の隙間に流入させ、放熱部品の凹部が形成されている側の面上又は電子部品上に配列された線状の熱伝導性素子（例えば、カーボンナノチューブ）同士の隙間に充填している。
このように本発明によれば、電子部品と放熱部品の間に適正なクリアランス（隙間）を確保した後に熱インタフェース材（熱可塑性樹脂）をその隙間に充填しているので、樹脂を充填する時点では、線状の熱伝導性素子の先端が放熱部品の表面又は電子部品の表面に接触した状態が確保されている。これにより、従来技術に見られたような不都合（線状の熱伝導性素子の先端と放熱部品の表面との間に樹脂層が介在し、その部分での熱抵抗が大きくなること）を解消することができ、電子部品と放熱部品の間に介在される熱インタフェース材（ＴＩＭ）としての良好な熱伝導性を確保することが可能となる。
また、電子部品と放熱部品の間に適正なクリアランス（隙間）を確保した後に熱インタフェース材（熱可塑性樹脂）をその隙間に充填しているので、従来技術で行われていたような、放熱部品の固定の際の加圧処理を行う必要がなく、そのため、図５（ｂ）に例示したような問題点（線状の熱伝導性素子が横に寝てしまい、元の配列状態に復元できない可能性があること）も生じない。これにより、電子部品の動作時の発熱による形状変化（反り）が発生した場合でも、その形状変化に柔軟に対応することができる。このことは、電子部品と放熱部品との間の安定した熱結合に寄与する。
本発明の一実施形態に係る熱インタフェース材（ＴＩＭ）を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を示したもので、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡの部分の拡大断面図である。 図１の半導体装置の製造工程（その１）を示したもので、（ａ）はその半導体装置に用いられるヒートスプレッダの上面図、（ｂ）はその断面図である。 図１の半導体装置の製造工程（その２）を示したもので、（ａ）はカーボンナノチューブ（熱インタフェース材）が設けられた半導体素子を実装した配線基板にヒートスプレッダを固定する様子を示す断面図、（ｂ）はその半導体素子とヒートスプレッダの隙間に樹脂（熱インタフェース材）を充填する様子を示す断面図である。 図１の半導体装置に用いられるヒートスプレッダの他の構成例を示したもので、（ａ）はその上面図、（ｂ）はその断面図である。 カーボンナノチューブを熱インタフェース材として用いた場合の従来の問題点を説明するための図である。
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る熱インタフェース材を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を示したものであり、（ａ）はその断面構造、（ｂ）は（ａ）におけるＡの部分を拡大断面構造を示している。
本実施形態の半導体装置３０において、１０は放熱対象とされる電子部品としての半導体素子（チップ）を示し、この半導体素子（チップ）１０は、そのフェイス面（回路が形成されている側の面）を下にして配線基板（パッケージ）１２上に実装されている。この配線基板１２とチップ１０との接続部分については具体的な図示を省略しているが、この部分の構成は、通常のパッケージにチップをフリップチップ接続した場合の構成と同じである。例えば、配線基板１２として樹脂基板（プラスチックパッケージ）を用いた場合、その樹脂基板の最外層の絶縁層（ソルダレジスト層）から露出するパッド（ソルダレジスト層によって覆われた配線層の所要の箇所に画定される部分）に、シリコンチップ１０の電極端子をはんだバンプ等を介して電気的に接続する（フリップチップ実装）。さらに、その実装されたチップ１０とパッケージ１２との隙間にアンダーフィル樹脂（熱硬化性のエポキシ系樹脂など）を充填し、熱硬化させて機械的に接合する。
半導体素子（チップ）１０のフェイス面と反対側の面（露出している側の面）には、熱インタフェース材（ＴＩＭ）として機能する多数のカーボンナノチューブ１４が設けられている。各カーボンナノチューブ１４は、熱伝導方向（図示の例では上下方向）にそれぞれ起立させて配列されている。このようなカーボンナノチューブ１４は、ＣＶＤ法などを用いて基板上に成長させることが可能である。本実施形態では、後述するヒートスプレッダ２０上にカーボンナノチューブ１４を成長させている。
２０は金属製のヒートスプレッダを示し、半導体素子（チップ）１０が動作時に発する熱を大気に放出するためのものである。このヒートスプレッダ２０には、その材料として銅（Ｃｕ）が用いられ、さらにその表面にニッケル（Ｎｉ）めっきが施されている。ヒートスプレッダ２０は、その主要部分が板状に成形されており（板状部２０ａ）、この板状部２０ａの周囲に側壁部２０ｂが一体的に形成された構造を有している。この側壁部２０ｂは、図２に示すように方形のリング状に成形されている。ヒートスプレッダ２０は、この側壁部２０ｂを介して、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等に代表される熱硬化性樹脂２６により、パッケージ１２上に固定化されている。
また、ヒートスプレッダ２０の板状部２０ａの内側（パッケージ１２に実装されたチップ１０に対向する側）の表面に、図示のようにカーボンナノチューブ１４の先端が接触した状態で、固定化されている。この固定化は、後述するようにカーボンナノチューブ１４同士の隙間に樹脂２４を充填して硬化させることで、行われる。
また、ヒートスプレッダ２０の板状部２０ａの所定の箇所（パッケージ１２上のチップ１０の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所）には、本発明を特徴付ける凹部２２が形成されている。この凹部２２には、あらかじめ所要量の樹脂２４が貯留されている。この貯留しておく樹脂２４には、熱可塑性（加熱により軟化（溶融）して流動性を示し、冷却すると硬化する性質）を有した樹脂が用いられる。この熱可塑性樹脂２４は、後述するようにヒートスプレッダ２０をパッケージ１２に固定した後に加熱されるので、ヒートスプレッダ２０を固定する際に使用される熱硬化性樹脂２６が硬化する温度よりも高い融点を有している必要がある。例えば、ポリオレフィン、ポリビニル化合物等の熱可塑性樹脂２４が用いられる。
この熱可塑性樹脂２４は、カーボンナノチューブ１４と協働してチップ１０とヒートスプレッダ２０との熱インタフェース材（ＴＩＭ）として機能する。そして、加熱時に凹部２２から流出してヒートスプレッダ２０とチップ１０の隙間に流入し、その隙間を充填することで、カーボンナノチューブ１４の先端とチップ１０及びヒートスプレッダ２０（金属表面）との接触状態を固定化している。
また、ヒートスプレッダ２０の板状部２０ａの内側の周辺部分とパッケージ１２との間には、耐熱性の材料（好適には金属材料）からなるスペーサ２８が複数箇所に配置されている。このスペーサ２８は、後述するように熱可塑性樹脂２４の加熱に先立ち、パッケージ１２上のチップ１０とヒートスプレッダ２０とのクリアランスを適正な間隔に調整する際に用いられる。
以下、本実施形態に係る熱インタフェース材（カーボンナノチューブ１４、熱可塑性樹脂２４）を用いた半導体装置３０を製造する方法について、その製造工程の一例を示す図２及び図３を参照しながら説明する。
先ず、半導体素子（チップ）１０を実装する配線基板（パッケージ）１２に固定されるヒートスプレッダ２０を用意する。図２はその一例を示したものであり、（ａ）はそのヒートスプレッダ２０を上面（最終的に露出する側）から見たときの構成、（ｂ）はその断面構造を示している。
図２（ａ）において、破線で囲まれた方形状の部分は、後の工程でヒートスプレッダ２０をパッケージ１２に固定したときにパッケージ１２上のチップ１０が位置する箇所（実装エリア）を示している。また、一点鎖線で囲まれた矩形状の部分は、熱可塑性樹脂２４を貯留しておくための凹部２２が形成される箇所を示している。この凹部２２が形成される箇所は、チップ１０の実装エリア（破線で囲まれた方形状の部分）の周囲の一部（図示の例では、チップ１０の実装エリアの一辺に隣接する箇所）に選定されている。
ヒートスプレッダ２０の材料としては、代表的に銅（Ｃｕ）が用いられる。例えば、所要の大きさ（サイズは５０×５０ｍｍ程度）を有した厚めの銅板を用意し、この銅板の周囲に沿った部分を残して他の部分（中央部分）を、例えば、プレスやエッチング加工などにより、所要の深さまで凹部状に除去する。これにより、図示のようにその主要部分が板状に成形された板状部２０ａとその周囲に一体的に形成された側壁部２０ｂとからなる構造体が出来上がる。
さらに、その板状部２０ａの所定の箇所（図２（ａ）において一点鎖線で囲まれた矩形状の部分）に、例えば、プレスや切削加工などにより、凹部２２を形成し、さらに、全面にニッケル（Ｎｉ）めっきを施すことで、所要のヒートスプレッダ２０を得ることができる。プレス加工を用いれば、これらの凹部（凹部２２を含む）を同時に形成することも可能である。
次に、例えばＣＶＤ法を用いて、板状部２０ａの凹部２２が形成されている側の面に、多数のカーボンナノチューブ１４を熱伝導方向（図示の例では上下方向）に起立させて形成する。
次いで、このヒートスプレッダ２０に設けられた凹部２２に、ポリオレフィン、ポリビニル化合物等の熱可塑性樹脂２４を貯留しておく。この貯留しておく樹脂２４の量は、所要量よりも若干多めにしておくのが望ましい。ここでいう「所要量」とは、ヒートスプレッダ２０とチップ１０の隙間を充填するのに必要とされる量をいう。所要量以下の量にすると、チップ１０とヒートスプレッダ２０（金属表面）との接触状態を樹脂２４で固定化できない場合が起こり得るからである。
次に、図３（ａ）に示すように、半導体素子（チップ）１０をそのフェイス面（回路が形成されている側の面）を下にして配線基板（パッケージ）１２上に実装する。
次いで、このパッケージ１２のチップ１０が実装されている側の面に、ヒートスプレッダ２０の凹部２２が形成されている側の面を対向させ、ヒートスプレッダ２０上のカーボンナノチューブ１４の先端がチップ１０の表面に接触するように配置する。その際、ヒートスプレッダ２０とパッケージ１２の間に所要の厚さ（高さ）のスペーサ（金属等の耐熱性材料からなるもの）２８を介在させて、パッケージ１２上のチップ１０とヒートスプレッダ２０とのクリアランスを適正な間隔に調整する。
さらに、固定用の樹脂（エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等の熱硬化性樹脂）２６を用いて、ヒートスプレッダ２０（側壁部２０ｂ）をパッケージ１２上に固定することで、チップ１０とヒートスプレッダ２０との適正なクリアランスを固定化する。
なお、特に図示はしていないが、ヒートスプレッダ２０の側壁部２０ｂの下面（パッケージ１２に接合される側の面）は、その一部が開口されている。これは、ヒートスプレッダ２０の側壁部２０ｂの下面がパッケージ１２の面に対して気密になっていると、固定用の樹脂２６を溶融させてヒートスプレッダ２０を固定する際の加圧時に空気の逃げ場がないため、樹脂２６を介してヒートスプレッダ２０とパッケージ１２の接合を信頼性良く行うことができないからである。
次に、図３（ｂ）に示すように、パッケージ１２上のチップ１０とヒートスプレッダ２０との適正なクリアランスを固定化した状態で、凹部２２に貯留しておいた熱可塑性樹脂２４が軟化する温度に加熱する。これにより、その熱可塑性樹脂２４は軟化（溶融）し、その溶融した樹脂は、図中矢印で示す方向に流動し、毛細管現象により、チップ１０とヒートスプレッダ２０との隙間に流入し、チップ１０上のカーボンナノチューブ１４同士の隙間に充填される。
そして、凹部２２に貯留しておいた樹脂２４が無くなった時点で、その樹脂２４がチップ１０とヒートスプレッダ２０のクリアランスに十分に充填され、さらに冷却されて硬化する。これにより、その硬化された樹脂２４は、カーボンナノチューブ１４の先端とチップ１０の表面との接触状態を固定化するとともに、カーボンナノチューブ１４と協働して熱インタフェース材（ＴＩＭ）として機能する。
なお、熱可塑性樹脂２４を加熱している間、凹部２２の部分を上側にしてパッケージ１２及びヒートスプレッダ２０を立てた状態に保持すれば、樹脂２４の充填を早く完了させることができる。
なお、上述した製造工程では、カーボンナノチューブ１４をヒートスプレッダ２０上に成長させた場合を例にとって説明したが、他の方法を用いてカーボンナノチューブ１４を形成することも可能である。例えば、シリコン基板又はガラス基板からなる支持体（仮基板）上にカーボンナノチューブ１４を形成しておき、このカーボンナノチューブ１４をヒートスプレッダ２０又はチップ１０の表面に転写するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る熱インタフェース材（ＴＩＭ）を用いた半導体装置３０の製造方法によれば、パッケージ１２上に実装された半導体素子（チップ）１０とヒートスプレッダ２０との間に適正なクリアランスを保ってヒートスプレッダ２０をパッケージ１２に固定した後に、ヒートスプレッダ２０の所定の箇所に設けた凹部２２に貯留しておいた熱可塑性樹脂（熱インタフェース材）２４を、それが軟化する温度に加熱している。そして、その加熱により溶融した樹脂２４をヒートスプレッダ２０とチップ１０の隙間に流入させ、多数のカーボンナノチューブ１４同士の隙間に充填している。
つまり、チップ１０とヒートスプレッダ２０の間に適正なクリアランス（隙間）を確保した後に熱インタフェース材（熱可塑性樹脂２４）をその隙間に充填しているので、樹脂２４を充填する時点では、カーボンナノチューブ１４の先端がヒートスプレッダ２０の金属表面に接触した状態が確保されている。これにより、従来技術（図５）に見られたような、カーボンナノチューブ１の先端とヒートスプレッダ３の表面との間に樹脂層２が介在し、その部分での熱抵抗が大きくなるといった不都合を解消することができ、チップ１０とヒートスプレッダ２０の間に介在される熱インタフェース材（カーボンナノチューブ１４と熱可塑性樹脂２４）としての良好な熱伝導性を確保することが可能となる。
また、チップ１０とヒートスプレッダ２０の間に適正なクリアランス（隙間）を確保した後に熱インタフェース材（熱可塑性樹脂２４）をその隙間に充填しているので、従来技術で行われていたような、ヒートスプレッダ３の固定の際の加圧処理を行う必要がない。その結果、図５（ｂ）に例示したような問題点（カーボンナノチューブ１が横に寝てしまい、元の配列状態に復元できない可能性があること）は生じない。
これにより、本実施形態で用いられる熱インタフェース材（カーボンナノチューブ１４と熱可塑性樹脂２４）は、チップ１０の動作時の発熱による形状変化（反り）が発生した場合でも、その形状変化に柔軟に追従することができる。つまり、ヒートスプレッダ２０とチップ１０との熱結合された部分の熱抵抗を最小限に維持することができる。このことは、チップ１０とヒートスプレッダ２０との間の安定した熱結合に大いに寄与するものである。
上述した実施形態では、ヒートスプレッダ２０の所定の１箇所に凹部２２を設けた場合（図２参照）を例にとって説明したが、かかる凹部の配置形態がこれに限定されないことはもちろんである。
図４はその一例を示したもので、図１の半導体装置３０に用いられるヒートスプレッダ２０の他の構成例（ヒートスプレッダ２１）を示したものである。図中、（ａ）はそのヒートスプレッダ２１を上面（最終的に露出する側）から見たときの構成、（ｂ）はその断面構造を示している。
本実施形態のヒートスプレッダ２１は、上述した実施形態のヒートスプレッダ２０（図２参照）と比べて、ヒートスプレッダ２１をパッケージ１２に固定したときにパッケージ１２上のチップ１０が位置する箇所（実装エリア）を挟んでその両側の２箇所に凹部２３が形成されている点で相違する。そして、このヒートスプレッダ２１も同様に、その主要部分が板状に成形された板状部２１ａとその周囲に一体的に形成された側壁部２１ｂとから構成されている。他の構成については、上述した実施形態の場合と同様であるので、その説明は省略する。
この実施形態によれば、半導体素子（チップ）１０とヒートスプレッダ２０のクリアランスに、チップ１０の両側の２箇所の凹部２３からそれぞれ熱可塑性樹脂２４が供給されて充填されるので、上述した実施形態のように（図３（ｂ））樹脂充填の際に凹部２２の部分を上側にしてパッケージ１２及びヒートスプレッダ２０を立てた状態に保持しなくても、樹脂２４の充填を早く完了させることができる。
また、上述した実施形態では、チップ１０とヒートスプレッダ２０の間に介在される熱インタフェース材として、チップ１０上に設けたカーボンナノチューブ１４とヒートスプレッダ２０の凹部２２から供給される熱可塑性樹脂２４との組合せからなるものを使用した場合を例にとって説明したが、本発明の要旨（電子部品と放熱部品との適正なクリアランスを固定化した後、放熱部品の所定の箇所に設けた凹部に貯留しておいた熱インタフェース材を軟化（溶融）させて流動させ、そのクリアランスに流入させて充填すること）からも明らかなように、熱インタフェース材の形態がこれに限定されないことはもちろんである。要は、高熱伝導性を有した材料であれば十分であり、例えば、インジウムを使用することも技術的には可能である。
熱インタフェース材としてインジウムを使用する場合には、上述した実施形態においてヒートスプレッダ２０，２１に設けた凹部２２，２３（Ｃｕの基体上にＮｉめっきが施されている）に、さらに金（Ａｕ）めっきを施しておく。このＡｕめっき層は、凹部２２，２３内にインジウムを密着させて保持しておくために設けられるものである、なお、Ｎｉめっき層は、基体（Ｃｕ）とＡｕ層との密着性を高め、ＣｕがＡｕ層中へ拡散するのを防止する役割を果たす。
この場合も、凹部２２，２３内にあらかじめ密着保持させておくインジウムの量は、所要量よりも若干多めにしておくのが望ましい。ただし、ここでいう「所要量」とは、ヒートスプレッダ２０とチップ１０の隙間を充填するのに必要とされる量をいう。
１０…半導体素子（チップ／電子部品）、
１２…パッケージ（配線基板）、
１４…カーボンナノチューブ（線状の熱伝導性素子／熱インタフェース材）、
２０，２１…ヒートスプレッダ（放熱部品）、
２２，２３…（樹脂貯留用の）凹部、
２４…熱可塑性樹脂（熱インタフェース材）、
２６…熱硬化性樹脂、
２８…スペーサ、
３０…半導体装置（電子部品装置）。

Claims (4)

  1. 基板上に実装された電子部品と、その主要部分が板状に成形された放熱部品とが熱インタフェース材を介して結合された電子部品装置を製造する方法であって、
    前記放熱部品の板状部分の、前記電子部品のエリアに対応する部分の周囲の箇所に、凹部を設けるとともに、前記熱インタフェース材としての熱可塑性樹脂を当該凹部に貯留しておく工程と、
    前記放熱部品の凹部が形成されている側の面または前記電子部品の露出している側の面に、前記熱インタフェース材としての多数の線状の熱伝導性素子を起立させて配列したものを用意する工程と、
    前記配線基板の前記電子部品が実装されている側の面に、前記放熱部品の前記凹部が形成されている側の面を対向させて配置し、前記電子部品と前記放熱部品とのクリアランスを調整した状態で前記放熱部品を前記配線基板に固定する工程と、
    前記熱可塑性樹脂が軟化する温度に加熱して流動させ、当該樹脂を前記電子部品と前記放熱部品の隙間に流入させて充填する工程とを含むことを特徴とする電子部品装置の製造方法。
  2. 前記線状の熱伝導性素子は、カーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置の製造方法。
  3. 前記放熱部品を前記配線基板に固定する工程において、所要の厚さのスペーサを介在させて前記電子部品と前記放熱部品とのクリアランスの調整を行った状態で、前記熱可塑性樹脂が軟化する温度よりも低い融点を有する熱硬化性樹脂を用いて前記放熱部品を前記配線基板に接合することを特徴とする請求項２に記載の電子部品装置の製造方法。
  4. 前記電子部品は、平面的に見て方形状の半導体チップであり、前記凹部は、前記放熱部品の板状部分の、前記半導体チップのエリアに対応する部分の周囲において対向する２箇所に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品装置の製造方法。
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