JPH08181261A - 半導体装置用ヒートスプレッダーおよびその製造法ならびに半導体装置 - Google Patents
半導体装置用ヒートスプレッダーおよびその製造法ならびに半導体装置Info
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- JPH08181261A JPH08181261A JP32445194A JP32445194A JPH08181261A JP H08181261 A JPH08181261 A JP H08181261A JP 32445194 A JP32445194 A JP 32445194A JP 32445194 A JP32445194 A JP 32445194A JP H08181261 A JPH08181261 A JP H08181261A
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱放散性に優れ、チップとの熱膨張差が小さ
く、軽量のヒートスプレッダー、その製造法、およびそ
れを使用した半導体装置を提供する。 【構成】 炭素繊維フィラメントの繊維強化樹脂からな
り、該フィラメントがチップ搭載面から反対面の方向に
貫通して埋設されているとともに、該方向の直交面内で
拘束されているヒートスプレッダー。炭素繊維フィラメ
ントを、該フィラメントの長さ方向を軸とし、かつ該方
向の直交面内で拘束し、樹脂を含浸させて棒状の繊維強
化樹脂を形成し、該繊維強化樹脂から、軸の直交面を切
断面として切り出す。 【効果】 安価で熱抵抗が小さく、耐リフロー性に優
れ、半導体製造時の作業性がよい。
く、軽量のヒートスプレッダー、その製造法、およびそ
れを使用した半導体装置を提供する。 【構成】 炭素繊維フィラメントの繊維強化樹脂からな
り、該フィラメントがチップ搭載面から反対面の方向に
貫通して埋設されているとともに、該方向の直交面内で
拘束されているヒートスプレッダー。炭素繊維フィラメ
ントを、該フィラメントの長さ方向を軸とし、かつ該方
向の直交面内で拘束し、樹脂を含浸させて棒状の繊維強
化樹脂を形成し、該繊維強化樹脂から、軸の直交面を切
断面として切り出す。 【効果】 安価で熱抵抗が小さく、耐リフロー性に優
れ、半導体製造時の作業性がよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱放散性に優れ、Ｓｉ
チップとの熱膨張差が小さく、かつ比重が小さく、高集
積化して発熱量が増大した場合にも対応でき、しかも半
導体装置の製造時のトラブル発生を解消したヒートスプ
レッダー、およびその製造法ならびに該ヒートスプレッ
ダーを使用した半導体装置に関するものである。
チップとの熱膨張差が小さく、かつ比重が小さく、高集
積化して発熱量が増大した場合にも対応でき、しかも半
導体装置の製造時のトラブル発生を解消したヒートスプ
レッダー、およびその製造法ならびに該ヒートスプレッ
ダーを使用した半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣの高集積化による発熱量の増大に対
応して、Ｓｉチップをヒートスプレッダーに搭載し、放
熱しやすい構造とした半導体装置が知られている。その
代表例を図７〜１０に示す。図７は、チップ１１をヒー
トスプレッダー１に接合材１８で接合して搭載し、モー
ルド樹脂１３に埋込んだ構造のプラスチックパッケージ
を、回路基板２１に、半田１５で接合した状態の断面を
示している。チップ１１の熱はＡｇペースト等の接合材
１８を経てヒートスプレッダー１に吸収され、インナリ
ード４およびアウタリード１７を経て回路基板２１に放
熱される。なお、ヒートスプレッダー１は、ヒートシン
クあるいはヘッダーと呼ばれる場合もあるが、本明細書
では、統一してヒートスプレッダーという。
応して、Ｓｉチップをヒートスプレッダーに搭載し、放
熱しやすい構造とした半導体装置が知られている。その
代表例を図７〜１０に示す。図７は、チップ１１をヒー
トスプレッダー１に接合材１８で接合して搭載し、モー
ルド樹脂１３に埋込んだ構造のプラスチックパッケージ
を、回路基板２１に、半田１５で接合した状態の断面を
示している。チップ１１の熱はＡｇペースト等の接合材
１８を経てヒートスプレッダー１に吸収され、インナリ
ード４およびアウタリード１７を経て回路基板２１に放
熱される。なお、ヒートスプレッダー１は、ヒートシン
クあるいはヘッダーと呼ばれる場合もあるが、本明細書
では、統一してヒートスプレッダーという。
【０００３】図８は、ヒートスプレッダー１をモールド
樹脂１３から露出させた構造のプラスチックパッケージ
であり、ヒートスプレッダー１の露出面からも放熱され
る。図９は、さらにヒートスプレッダー１に放熱フィン
２２を設けて放熱効果を高めたものである。以上の構造
において、チップ１１の回路は、ボンディングワイヤ１
２、インナリード１４、アウタリード１７を経て外部の
回路基板２１に接続される。
樹脂１３から露出させた構造のプラスチックパッケージ
であり、ヒートスプレッダー１の露出面からも放熱され
る。図９は、さらにヒートスプレッダー１に放熱フィン
２２を設けて放熱効果を高めたものである。以上の構造
において、チップ１１の回路は、ボンディングワイヤ１
２、インナリード１４、アウタリード１７を経て外部の
回路基板２１に接続される。
【０００４】図１０は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ
Ａｒｒａｙ）タイプのプラスチックパッケージの例であ
る。樹脂で形成された配線基板２３とチップ１１をボン
ディングワイヤ１２で接続し、ボールバンプ２４で外部
と接続され、ボンディングワイヤ１２はモールド樹脂１
３で封止されている。チップ１１の熱は、ヒートスプレ
ッダー１から放熱フィン２２により放熱される。
Ａｒｒａｙ）タイプのプラスチックパッケージの例であ
る。樹脂で形成された配線基板２３とチップ１１をボン
ディングワイヤ１２で接続し、ボールバンプ２４で外部
と接続され、ボンディングワイヤ１２はモールド樹脂１
３で封止されている。チップ１１の熱は、ヒートスプレ
ッダー１から放熱フィン２２により放熱される。
【０００５】上記のような各種タイプの半導体装置にお
いて、ヒートスプレッダー１としては、熱伝導性の良い
材料が望まれる。しかし、実装工程における半田リフロ
ー処理時や、耐用試験としてのＴサイクル熱履歴テスト
（−５５〜＋１５０℃）での熱歪みの問題から、Ｓｉに
近い低熱膨張率を有する金属や焼結体が、モールド樹脂
との間のなじみを考慮し、タイプに応じて採用されてい
る。プラスチックパッケージの場合、４２Ｎｉ−Ｆｅ合
金はモールド樹脂とのなじみがよいが放熱性が悪い。Ｃ
ｕ合金の場合、放熱性は良いがモールド樹脂とのなじみ
が悪い。Ｍｏの場合は、機械加工性、メッキ加工性の問
題や、コストおよび重量の点で改善の余地が残されてい
た。
いて、ヒートスプレッダー１としては、熱伝導性の良い
材料が望まれる。しかし、実装工程における半田リフロ
ー処理時や、耐用試験としてのＴサイクル熱履歴テスト
（−５５〜＋１５０℃）での熱歪みの問題から、Ｓｉに
近い低熱膨張率を有する金属や焼結体が、モールド樹脂
との間のなじみを考慮し、タイプに応じて採用されてい
る。プラスチックパッケージの場合、４２Ｎｉ−Ｆｅ合
金はモールド樹脂とのなじみがよいが放熱性が悪い。Ｃ
ｕ合金の場合、放熱性は良いがモールド樹脂とのなじみ
が悪い。Ｍｏの場合は、機械加工性、メッキ加工性の問
題や、コストおよび重量の点で改善の余地が残されてい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱放散性に
優れ、Ｓｉチップとの熱膨張差が小さく、かつ比重が小
さく、高集積化して発熱量が増大した場合にも対応で
き、しかも半導体装置の製造時のトラブル発生を解消し
たヒートスプレッダー、およびその製造法ならびに該ヒ
ートスプレッダーを使用した半導体装置を提供すること
を目的とする。
優れ、Ｓｉチップとの熱膨張差が小さく、かつ比重が小
さく、高集積化して発熱量が増大した場合にも対応で
き、しかも半導体装置の製造時のトラブル発生を解消し
たヒートスプレッダー、およびその製造法ならびに該ヒ
ートスプレッダーを使用した半導体装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１発明は、炭素繊維フィラメントの繊維強化樹脂
からなり、該フィラメントがチップ搭載面から反対面の
方向に貫通して埋設されているとともに、該方向の直交
面内で拘束されていることを特徴とする半導体装置用ヒ
ートスプレッダーである。
明の第１発明は、炭素繊維フィラメントの繊維強化樹脂
からなり、該フィラメントがチップ搭載面から反対面の
方向に貫通して埋設されているとともに、該方向の直交
面内で拘束されていることを特徴とする半導体装置用ヒ
ートスプレッダーである。
【０００８】また上記目的を達成する本発明の第２発明
は、炭素繊維フィラメントを、該フィラメントの長さ方
向を軸とし、かつ該方向の直交面内で拘束し、樹脂を含
浸させて棒状の繊維強化樹脂を形成し、該繊維強化樹脂
から、軸の直交面を切断面として切り出すことを特徴と
する半導体装置用ヒートスプレッダーの製造法である。
そして、２次元織りの炭素繊維フィラメントに樹脂を含
浸させたシート状のプリプレグを、該フィラメントの長
さ方向を軸として渦巻き状に棒状の繊維強化樹脂を形成
することが好ましい。
は、炭素繊維フィラメントを、該フィラメントの長さ方
向を軸とし、かつ該方向の直交面内で拘束し、樹脂を含
浸させて棒状の繊維強化樹脂を形成し、該繊維強化樹脂
から、軸の直交面を切断面として切り出すことを特徴と
する半導体装置用ヒートスプレッダーの製造法である。
そして、２次元織りの炭素繊維フィラメントに樹脂を含
浸させたシート状のプリプレグを、該フィラメントの長
さ方向を軸として渦巻き状に棒状の繊維強化樹脂を形成
することが好ましい。
【０００９】さらに、上記目的を達成する本発明の第３
発明は、第１発明のヒートスプレッダーに、金属メッキ
層を介して半導体チップが搭載されていることを特徴と
する半導体装置である。
発明は、第１発明のヒートスプレッダーに、金属メッキ
層を介して半導体チップが搭載されていることを特徴と
する半導体装置である。
【００１０】
【作用】第１発明の半導体装置用ヒートスプレッダーの
例を図１および図２に示す。図１のヒートスプレッダー
は、円柱状の繊維強化樹脂４の周囲を樹脂５で固め、四
角柱状に成形したものである。繊維強化樹脂４は上下に
貫通しており、上面あるいは下面に半導体チップが搭載
される。繊維強化樹脂４は、２次元織りの炭素繊維フィ
ラメント２が渦巻き状に巻かれた状態で樹脂３が含浸さ
れているので、フィラメント２は上下に貫通し、かつ横
方向に拘束されている。図２のヒートスプレッダーは、
四角柱状の繊維強化樹脂４で形成され、三次元織りの炭
素繊維フィラメント２に樹脂３が含浸されており、フィ
ラメント２は、やはり上下に貫通し、かつ横方向に拘束
されている。
例を図１および図２に示す。図１のヒートスプレッダー
は、円柱状の繊維強化樹脂４の周囲を樹脂５で固め、四
角柱状に成形したものである。繊維強化樹脂４は上下に
貫通しており、上面あるいは下面に半導体チップが搭載
される。繊維強化樹脂４は、２次元織りの炭素繊維フィ
ラメント２が渦巻き状に巻かれた状態で樹脂３が含浸さ
れているので、フィラメント２は上下に貫通し、かつ横
方向に拘束されている。図２のヒートスプレッダーは、
四角柱状の繊維強化樹脂４で形成され、三次元織りの炭
素繊維フィラメント２に樹脂３が含浸されており、フィ
ラメント２は、やはり上下に貫通し、かつ横方向に拘束
されている。
【００１１】第１発明のヒートスプレッダーにおいて、
繊維強化樹脂４を構成する炭素繊維フィラメント２は、
直径７〜１０μｍ程度の長尺フィラメントが数千本纏ま
ったストランドを、２次元織り、２．５次元織り、ある
いは３次元織りにしたものを採用することができる。二
次元織りの場合は、図１のように渦巻き状に形成する。
そして、図１および図２のように、縦糸をなすフィラメ
ント２がヒートスプレッダーの上下に貫通して埋設され
るように、繊維強化樹脂４を成形している。そして、縦
糸をなすフィラメント２は横糸をなすフィラメント２で
横方向に拘束されている。
繊維強化樹脂４を構成する炭素繊維フィラメント２は、
直径７〜１０μｍ程度の長尺フィラメントが数千本纏ま
ったストランドを、２次元織り、２．５次元織り、ある
いは３次元織りにしたものを採用することができる。二
次元織りの場合は、図１のように渦巻き状に形成する。
そして、図１および図２のように、縦糸をなすフィラメ
ント２がヒートスプレッダーの上下に貫通して埋設され
るように、繊維強化樹脂４を成形している。そして、縦
糸をなすフィラメント２は横糸をなすフィラメント２で
横方向に拘束されている。
【００１２】このような第１発明のヒートスプレッダー
を使用して半導体装置を製造するには、図３に示すよう
に、ヒートスプレッダー１に金属メッキ層６を介してチ
ップ１１を搭載し、またヒートスプレッダー１に絶縁テ
ープ８等の接合材でインナリード１４を接合する。そし
て、チップ１１とインナリード１４をボンディングワイ
ヤ１２で接続し、全体をモールド樹脂１３に埋め込む。
また、図３のようなヒートスプレッダー露出型のほか、
図７、図９および図１０のような各種タイプの半導体装
置にも適用することができる。
を使用して半導体装置を製造するには、図３に示すよう
に、ヒートスプレッダー１に金属メッキ層６を介してチ
ップ１１を搭載し、またヒートスプレッダー１に絶縁テ
ープ８等の接合材でインナリード１４を接合する。そし
て、チップ１１とインナリード１４をボンディングワイ
ヤ１２で接続し、全体をモールド樹脂１３に埋め込む。
また、図３のようなヒートスプレッダー露出型のほか、
図７、図９および図１０のような各種タイプの半導体装
置にも適用することができる。
【００１３】第１発明のヒートスプレッダーを搭載した
半導体装置では、チップ１１で発生した熱が、ヒートス
プレッダー１を経て外部に効率良く放散され、かつ熱膨
張による問題が解消される。すなわち、チップの熱が縦
糸をなす炭素繊維フィラメント２を通って反対面に伝導
するとともに、横糸をなすフィラメント２により、横方
向の熱膨張が抑えられ、また樹脂の耐熱性が補強され
る。一般に、炭素繊維フィラメントは熱伝導率が良いこ
とが知られているが、本発明においては、軸方向の熱伝
導率が２００Ｗ／mK以上であるものを採用するのが好ま
しい。そして、フィラメント２の熱膨脹係数は、２×１
０-6／℃程度と、Ｓｉチップの３．２×１０-6／℃に近
く、リフロー処理等における熱歪みによる問題が解消さ
れる。
半導体装置では、チップ１１で発生した熱が、ヒートス
プレッダー１を経て外部に効率良く放散され、かつ熱膨
張による問題が解消される。すなわち、チップの熱が縦
糸をなす炭素繊維フィラメント２を通って反対面に伝導
するとともに、横糸をなすフィラメント２により、横方
向の熱膨張が抑えられ、また樹脂の耐熱性が補強され
る。一般に、炭素繊維フィラメントは熱伝導率が良いこ
とが知られているが、本発明においては、軸方向の熱伝
導率が２００Ｗ／mK以上であるものを採用するのが好ま
しい。そして、フィラメント２の熱膨脹係数は、２×１
０-6／℃程度と、Ｓｉチップの３．２×１０-6／℃に近
く、リフロー処理等における熱歪みによる問題が解消さ
れる。
【００１４】フィラメント２に含浸させる樹脂３として
は、耐熱性の良いものが良く、ガラス転移温度Ｔｇが１
７５℃以上であるものを採用することが好ましい。この
ようにしてヒートスプレッダーの耐熱性を高めることに
より、ダイボンディング、ワイヤボンディングおよびモ
ールディング時に熱歪みを受けても、品質が損なわれる
ことがない。また、第１発明のヒートスプレッダーを応
力緩衝板として使用するとき、半田性の問題も生じな
い。さらに、モールド樹脂１３に埋め込んだ場合、樹脂
同士が接合するので、リフロー処理等において、ヒート
スプレッダー１とモールド樹脂１３の間の剥離やクラッ
ク発生といった問題が解消される。
は、耐熱性の良いものが良く、ガラス転移温度Ｔｇが１
７５℃以上であるものを採用することが好ましい。この
ようにしてヒートスプレッダーの耐熱性を高めることに
より、ダイボンディング、ワイヤボンディングおよびモ
ールディング時に熱歪みを受けても、品質が損なわれる
ことがない。また、第１発明のヒートスプレッダーを応
力緩衝板として使用するとき、半田性の問題も生じな
い。さらに、モールド樹脂１３に埋め込んだ場合、樹脂
同士が接合するので、リフロー処理等において、ヒート
スプレッダー１とモールド樹脂１３の間の剥離やクラッ
ク発生といった問題が解消される。
【００１５】また、第１発明のヒートスプレッダーは比
重が小さいので、半導体装置製造時の操作性が著しく向
上する。たとえば、２２mm×２２mm×１．５mm寸法のヒ
ートスプレッダーについて、従来の４２合金では約６ｇ
あったものが２〜１．５ｇにできる。したがって、ワイ
ヤボンディングやダイボンディングにおけるレール上、
あるいは真空チャックによる搬送性が優れ、停止時の位
置決め精度が向上する。さらに落下事故等が解消され
る。
重が小さいので、半導体装置製造時の操作性が著しく向
上する。たとえば、２２mm×２２mm×１．５mm寸法のヒ
ートスプレッダーについて、従来の４２合金では約６ｇ
あったものが２〜１．５ｇにできる。したがって、ワイ
ヤボンディングやダイボンディングにおけるレール上、
あるいは真空チャックによる搬送性が優れ、停止時の位
置決め精度が向上する。さらに落下事故等が解消され
る。
【００１６】第１発明のヒートスプレッダーにチップを
搭載するには、図３に示すように、ヒートスプレッダー
１に金属メッキ層６を形成し、その上にＡｇペースト７
等の接合材でチップ１１を接合する。このとき、金属メ
ッキはチップ搭載部位に行い、その周囲および側面には
メッキを施さないで、樹脂が露出した状態にしておく。
これは、前述のように、モールド樹脂１３との接合性を
良くするためである。金属メッキ層６を形成するには、
周囲および側面をマスキングし、Ｃｕの無電解メッキを
施した後、電解でＮｉメッキ層を１〜２μｍ厚さに形成
し、その上に電解でＡｇメッキ層を２μｍ以上の厚さに
形成するのが好ましい。金属メッキ層６はまた、図３の
ように、グランド配線２５を、ボンディングワイヤ１２
を接続したインナリード１４とは別のインナリードに接
続する場合にも効果的である。
搭載するには、図３に示すように、ヒートスプレッダー
１に金属メッキ層６を形成し、その上にＡｇペースト７
等の接合材でチップ１１を接合する。このとき、金属メ
ッキはチップ搭載部位に行い、その周囲および側面には
メッキを施さないで、樹脂が露出した状態にしておく。
これは、前述のように、モールド樹脂１３との接合性を
良くするためである。金属メッキ層６を形成するには、
周囲および側面をマスキングし、Ｃｕの無電解メッキを
施した後、電解でＮｉメッキ層を１〜２μｍ厚さに形成
し、その上に電解でＡｇメッキ層を２μｍ以上の厚さに
形成するのが好ましい。金属メッキ層６はまた、図３の
ように、グランド配線２５を、ボンディングワイヤ１２
を接続したインナリード１４とは別のインナリードに接
続する場合にも効果的である。
【００１７】ヒートスプレッダーの裏面には、金属メッ
キ層６を形成しなくてもよく、外観上の問題等により形
成してもよい。ただし、図３のようなヒートスプレッダ
ー露出型の場合、モールド樹脂１３に埋め込んだ後、ヒ
ートスプレッダー１の裏面に付着したレジンフラッシュ
を除去する作業が必要となる。裏面に金属メッキを施さ
ない場合は、レジンフラッシュが目立たないので、除去
作業を省略することができる。
キ層６を形成しなくてもよく、外観上の問題等により形
成してもよい。ただし、図３のようなヒートスプレッダ
ー露出型の場合、モールド樹脂１３に埋め込んだ後、ヒ
ートスプレッダー１の裏面に付着したレジンフラッシュ
を除去する作業が必要となる。裏面に金属メッキを施さ
ない場合は、レジンフラッシュが目立たないので、除去
作業を省略することができる。
【００１８】また、第１発明のヒートスプレッダーは、
パワートランジスタやパワーモジュールに使用される応
力緩衝板として使用することもできる。図４の断面図に
示すように、チップ１１とヘッダー１６の間に応力緩衝
板９を入れ、半田１５で接合する。応力緩衝板９には表
裏とも金属メッキ層６を形成しておく。金属メッキ層６
としては、上記のようなＣｕメッキおよびＮｉメッキで
よい。この場合も、同様に熱放散性に優れ、かつ熱歪み
による半田疲労の問題等が解決される。従来は主にＭｏ
が使用されており、機械加工性やメッキ性に難点があっ
たが、本発明のヒートスプレッダーを採用することによ
り、このような問題が解決される。
パワートランジスタやパワーモジュールに使用される応
力緩衝板として使用することもできる。図４の断面図に
示すように、チップ１１とヘッダー１６の間に応力緩衝
板９を入れ、半田１５で接合する。応力緩衝板９には表
裏とも金属メッキ層６を形成しておく。金属メッキ層６
としては、上記のようなＣｕメッキおよびＮｉメッキで
よい。この場合も、同様に熱放散性に優れ、かつ熱歪み
による半田疲労の問題等が解決される。従来は主にＭｏ
が使用されており、機械加工性やメッキ性に難点があっ
たが、本発明のヒートスプレッダーを採用することによ
り、このような問題が解決される。
【００１９】以上述べたように、第１発明の半導体装置
用ヒートスプレッダーを各種半導体装置に採用すること
により、チップ１１上の回路を高集積化し、発熱量が増
しても、優れた放熱性を発揮できるとともに、リフロー
処理等において、熱膨張差によるチップ１の変形や破
壊、剥離といったトラブル発生のおそれが解消される。
またヒートスプレッダーとモールド樹脂１３のなじみが
よいので、リフロー処理等における剥離やクラック発生
の問題が解消される。さらに、ヒートスプレッダーの重
量が軽いので、半導体装置の製造およびプリント基盤実
装において、特にＢＧＡ（図１０）の半田バンプ高さを
確保する点できわめて有利な操業が可能になる。
用ヒートスプレッダーを各種半導体装置に採用すること
により、チップ１１上の回路を高集積化し、発熱量が増
しても、優れた放熱性を発揮できるとともに、リフロー
処理等において、熱膨張差によるチップ１の変形や破
壊、剥離といったトラブル発生のおそれが解消される。
またヒートスプレッダーとモールド樹脂１３のなじみが
よいので、リフロー処理等における剥離やクラック発生
の問題が解消される。さらに、ヒートスプレッダーの重
量が軽いので、半導体装置の製造およびプリント基盤実
装において、特にＢＧＡ（図１０）の半田バンプ高さを
確保する点できわめて有利な操業が可能になる。
【００２０】つぎに、第２発明の製造法について説明す
る。図５は、好ましい態様を示すものであり、二次元織
りの炭素繊維フィラメント２に樹脂３を含浸させたシー
ト状のプリプレグ５を渦巻き状に丸め、フィラメント２
の長さ方向を軸とする棒状の繊維強化樹脂４を形成す
る。ついで、所要形状のヒートスプレッダーに合わせて
周囲に樹脂を付着させ、これを加圧し高温で硬化させ、
軸との直交面を切断面１０として切り出す。従来の４２
合金等の金属製ヒートスプレッダーに対して、切断加工
性が優れており、回転刃等により高精度の加工が可能で
ある。
る。図５は、好ましい態様を示すものであり、二次元織
りの炭素繊維フィラメント２に樹脂３を含浸させたシー
ト状のプリプレグ５を渦巻き状に丸め、フィラメント２
の長さ方向を軸とする棒状の繊維強化樹脂４を形成す
る。ついで、所要形状のヒートスプレッダーに合わせて
周囲に樹脂を付着させ、これを加圧し高温で硬化させ、
軸との直交面を切断面１０として切り出す。従来の４２
合金等の金属製ヒートスプレッダーに対して、切断加工
性が優れており、回転刃等により高精度の加工が可能で
ある。
【００２１】また、図６に示すように、３次元織りの炭
素繊維フィラメント２に樹脂３を含浸させ、加圧高温硬
化させて、所要形状の棒状の繊維強化樹脂４を形成し、
軸と直交する切断面１０で切り出すこともできる。さら
に、図示例のほか、Ｃ／Ｃコンポジットを作り、気孔部
に封孔処理を施したヒートスプレッダー材料も考えられ
る。
素繊維フィラメント２に樹脂３を含浸させ、加圧高温硬
化させて、所要形状の棒状の繊維強化樹脂４を形成し、
軸と直交する切断面１０で切り出すこともできる。さら
に、図示例のほか、Ｃ／Ｃコンポジットを作り、気孔部
に封孔処理を施したヒートスプレッダー材料も考えられ
る。
【００２２】第３発明の半導体装置は、上記第１発明の
ヒートスプレッダーを、図３あるいは、図７〜１０のよ
うな各種タイプのものに適用したものであり、その作用
効果は、上記第１発明の説明の中で述べたとおりであ
る。
ヒートスプレッダーを、図３あるいは、図７〜１０のよ
うな各種タイプのものに適用したものであり、その作用
効果は、上記第１発明の説明の中で述べたとおりであ
る。
【００２３】
【実施例】図５に示す本発明法により、２次元織りの炭
素繊維フィラメント２に、樹脂３としてエポキシ樹脂ま
たはフェノール樹脂を含浸させた、厚さ１００〜３００
μｍのプリプレグ５を、フィラメント２の長さ方向を軸
として渦巻き状に丸めた。炭素繊維フィラメント２は３
種類のものを使用し、いずれも１本の太さが１０μｍの
ものを３０００本纏めたストランドを織ったものであ
る。得られた丸棒状の周囲に、樹脂３としてエポキシ樹
脂およびフェノール樹脂を付着させ、圧力１〜１０kg／
cm2 、温度１８０℃で加圧高温硬化させ、２２mm×２２
mmの四角柱の、繊維強化樹脂棒を形成した。この樹脂棒
を、軸との直交面を切断面として切断し、厚さ０．５〜
１．５mmのヒートスプレッダーを製造した。
素繊維フィラメント２に、樹脂３としてエポキシ樹脂ま
たはフェノール樹脂を含浸させた、厚さ１００〜３００
μｍのプリプレグ５を、フィラメント２の長さ方向を軸
として渦巻き状に丸めた。炭素繊維フィラメント２は３
種類のものを使用し、いずれも１本の太さが１０μｍの
ものを３０００本纏めたストランドを織ったものであ
る。得られた丸棒状の周囲に、樹脂３としてエポキシ樹
脂およびフェノール樹脂を付着させ、圧力１〜１０kg／
cm2 、温度１８０℃で加圧高温硬化させ、２２mm×２２
mmの四角柱の、繊維強化樹脂棒を形成した。この樹脂棒
を、軸との直交面を切断面として切断し、厚さ０．５〜
１．５mmのヒートスプレッダーを製造した。
【００２４】得られたヒートスプレッダーについて、厚
さ方向の熱伝導率、および厚さ方向と面方向の熱膨張率
を測定した。また、これらヒートスプレッダーを使用し
て、図３のような半導体装置を製造するときの作業性を
評価した。そして、これら半導体装置について、−５５
℃〜＋１５０℃のＴサイクル熱履歴テストにより半田疲
労を評価し、また樹脂の剥離やクラック等の欠陥状況、
および熱抵抗（熱放散性）を評価した。結果を表１に示
す。本発明例は、いずれも、作業性がよく、チップ、樹
脂、半田ともに破壊や損傷が見られず、接合部の剥離も
認められなかった。
さ方向の熱伝導率、および厚さ方向と面方向の熱膨張率
を測定した。また、これらヒートスプレッダーを使用し
て、図３のような半導体装置を製造するときの作業性を
評価した。そして、これら半導体装置について、−５５
℃〜＋１５０℃のＴサイクル熱履歴テストにより半田疲
労を評価し、また樹脂の剥離やクラック等の欠陥状況、
および熱抵抗（熱放散性）を評価した。結果を表１に示
す。本発明例は、いずれも、作業性がよく、チップ、樹
脂、半田ともに破壊や損傷が見られず、接合部の剥離も
認められなかった。
【００２５】なお、表１において、炭素繊維のＮＴ７
０，ＮＴ８０，ＮＴ−６Ｋは、いずれも新日鉄化学株式
会社の製品ＥＳＫＡＩＮＯＳ（登録商標）のグレード名
である。また、作業性の欄は搬送のしやすさ、および搬
送トラブルによる歩留まり落ちで評価し、◎は極めて良
好、×は不良を示す。半田疲労の欄は、Ｔサイクルテス
トによる結果、◎は半田疲労なし、○は半田疲労良好、
△は半田疲労あり、×は半田疲労大を示す。耐リフロー
試験の欄は、耐リフロー試験によるヒートスプレッダー
と樹脂の剥離状況を評価し、◎は極めて良好、○は良
好、△はやや不良、×は不良を示す。熱抵抗の欄は、放
熱性を評価し、◎は極めて良好、○は良好、△はやや不
良、×は不良を示す。
０，ＮＴ８０，ＮＴ−６Ｋは、いずれも新日鉄化学株式
会社の製品ＥＳＫＡＩＮＯＳ（登録商標）のグレード名
である。また、作業性の欄は搬送のしやすさ、および搬
送トラブルによる歩留まり落ちで評価し、◎は極めて良
好、×は不良を示す。半田疲労の欄は、Ｔサイクルテス
トによる結果、◎は半田疲労なし、○は半田疲労良好、
△は半田疲労あり、×は半田疲労大を示す。耐リフロー
試験の欄は、耐リフロー試験によるヒートスプレッダー
と樹脂の剥離状況を評価し、◎は極めて良好、○は良
好、△はやや不良、×は不良を示す。熱抵抗の欄は、放
熱性を評価し、◎は極めて良好、○は良好、△はやや不
良、×は不良を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【発明の効果】本発明の半導体装置用ヒートスプレッダ
ーは、炭素繊維フィラメントの繊維強化樹脂からなり、
該フィラメントがチップ搭載面から反対面の方向に貫通
して埋設されているとともに、該方向の直交面内で拘束
されているので、熱放散性に優れ、Ｓｉチップとの熱膨
張差が小さく、高集積化して発熱量が増大した場合にも
対応できる。しかも、比重が小さく軽量なので、半導体
装置の製造時の作業性が優れている。また、製造も容易
であり、安価なものが得られる。
ーは、炭素繊維フィラメントの繊維強化樹脂からなり、
該フィラメントがチップ搭載面から反対面の方向に貫通
して埋設されているとともに、該方向の直交面内で拘束
されているので、熱放散性に優れ、Ｓｉチップとの熱膨
張差が小さく、高集積化して発熱量が増大した場合にも
対応できる。しかも、比重が小さく軽量なので、半導体
装置の製造時の作業性が優れている。また、製造も容易
であり、安価なものが得られる。
【００２８】また本発明の製造法は、炭素繊維フィラメ
ントを、該フィラメントの長さ方向を軸とし、かつ該方
向の直交面内で拘束し、樹脂を含浸させて棒状の繊維強
化樹脂を形成し、該繊維強化樹脂から、軸の直交面を切
断面として切り出すものであり、あらかじめ樹脂を含浸
させたプリプレグを使用することもでき、切断加工性が
よく、工業的規模で安定した安価な製造法である。さら
に、本発明の半導体装置は、第１発明のヒートスプレッ
ダーに、金属メッキ層を介して半導体チップが搭載され
ているので、放熱性に優れ、回路の高集積化が可能で、
欠陥発生頻度が低く、信頼性の高いものである。
ントを、該フィラメントの長さ方向を軸とし、かつ該方
向の直交面内で拘束し、樹脂を含浸させて棒状の繊維強
化樹脂を形成し、該繊維強化樹脂から、軸の直交面を切
断面として切り出すものであり、あらかじめ樹脂を含浸
させたプリプレグを使用することもでき、切断加工性が
よく、工業的規模で安定した安価な製造法である。さら
に、本発明の半導体装置は、第１発明のヒートスプレッ
ダーに、金属メッキ層を介して半導体チップが搭載され
ているので、放熱性に優れ、回路の高集積化が可能で、
欠陥発生頻度が低く、信頼性の高いものである。
【図１】本発明ヒートスプレッダーの例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】本発明ヒートスプレッダーの別の例を示す斜視
図である。
図である。
【図３】本発明の半導体装置の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の対象とする応力緩衝板の例を示す斜視
図である。
図である。
【図５】本発明ヒートスプレッダーの製造法を示す斜視
図である。
図である。
【図６】本発明ヒートスプレッダーの製造法の別の例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図７】従来の半導体装置の例を示す断面図である。
【図８】従来の半導体装置の別の例を示す断面図であ
る。
る。
【図９】従来の半導体装置の別の例を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】従来の半導体装置の別の例を示す断面図であ
る。
る。
１…ヒートスプレッダー ２…フィラメント ３…樹脂 ４…繊維強化樹脂 ５…プリプレグ ６…金属メッキ層 ７…Ａｇペースト ８…絶縁テープ ９…応力緩衝板 １０…切断面 １１…チップ １２…ボンディングワイヤ １３…モールド樹脂 １４…インナリード １５…半田 １６…ヘッダー １７…アウタリード １８，１９，２０…接合材 ２１…回路基板 ２２…放熱フィン ２３…配線基板 ２４…ボールバンプ ２５…グランド配線
Claims (4)
- 【請求項１】 炭素繊維フィラメントの繊維強化樹脂か
らなり、該フィラメントがチップ搭載面から反対面の方
向に貫通して埋設されているとともに、該方向の直交面
内で拘束されていることを特徴とする半導体装置用ヒー
トスプレッダー。 - 【請求項２】 炭素繊維フィラメントを、該フィラメン
トの長さ方向を軸とし、かつ該方向の直交面内で拘束
し、樹脂を含浸させて棒状の繊維強化樹脂を形成し、該
繊維強化樹脂から、軸の直交面を切断面として切り出す
ことを特徴とする半導体装置用ヒートスプレッダーの製
造法。 - 【請求項３】 ２次元織りの炭素繊維フィラメントに樹
脂を含浸させたシート状のプリプレグを、該フィラメン
トの長さ方向を軸として渦巻き状に棒状の繊維強化樹脂
を形成することを特徴とする、請求項２記載の半導体装
置用ヒートスプレッダーの製造法。 - 【請求項４】 請求項１に記載のヒートスプレッダー
に、金属メッキ層を介して半導体チップが搭載されてい
ることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32445194A JPH08181261A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 半導体装置用ヒートスプレッダーおよびその製造法ならびに半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32445194A JPH08181261A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 半導体装置用ヒートスプレッダーおよびその製造法ならびに半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181261A true JPH08181261A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18165965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32445194A Withdrawn JPH08181261A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 半導体装置用ヒートスプレッダーおよびその製造法ならびに半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08181261A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004165665A (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Electrovac Fab Elektrotechnischer Spezialartikel Gmbh | 放熱部品 |
| JP2012533882A (ja) * | 2009-07-14 | 2012-12-27 | スペシャルティ ミネラルズ （ミシガン） インコーポレーテツド | 異方性熱伝導要素およびその製造方法 |
| KR101399980B1 (ko) * | 2012-12-28 | 2014-05-29 | 하이쎌(주) | 탄소 섬유 기판을 이용한 led용 방열 플렉서블 모듈 및 이의 제조 방법 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP32445194A patent/JPH08181261A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004165665A (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Electrovac Fab Elektrotechnischer Spezialartikel Gmbh | 放熱部品 |
| JP2012533882A (ja) * | 2009-07-14 | 2012-12-27 | スペシャルティ ミネラルズ （ミシガン） インコーポレーテツド | 異方性熱伝導要素およびその製造方法 |
| KR101399980B1 (ko) * | 2012-12-28 | 2014-05-29 | 하이쎌(주) | 탄소 섬유 기판을 이용한 led용 방열 플렉서블 모듈 및 이의 제조 방법 |
| WO2014104559A1 (ko) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 하이쎌 주식회사 | 탄소 섬유 기판을 이용한 led용 방열 플렉서블 모듈 및 이의 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |