半導体パッケージ放熱用部品
【課題】熱伝導性が高く、放熱性の良い半導体パッケージ放熱用部品を提供する。
【解決手段】半導体パッケージ２０上に配置され、熱伝導部材３０に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、線状の高熱伝導性物質６０が熱伝導方向に林立するように形成され、前記線状の高熱伝導性物質の先端部は、前記熱伝導部材の表面に密着している半導体パッケージ放熱用部品により解決することができる。
【解決手段】半導体パッケージ２０上に配置され、熱伝導部材３０に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、線状の高熱伝導性物質６０が熱伝導方向に林立するように形成され、前記線状の高熱伝導性物質の先端部は、前記熱伝導部材の表面に密着している半導体パッケージ放熱用部品により解決することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等に使用される半導体素子は、パッケージ上に電気的に接続され、固定される。半導体素子は、動作時に高温となるため、半導体素子の温度を強制的に下げなければ、半導体素子の性能を発揮できず、半導体素子が壊れる可能性がある。したがって、半導体素子上に、放熱板（ヒートシンク）や、放熱フィン（あるいはヒートパイプ）を装着することにより、半導体素子が発する熱を外部に有効に放出する経路を確保している。半導体素子と、放熱板等の間には、熱伝導部材（ＴＩＭ；Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を挟み、それぞれの凹凸面に追従して接触熱抵抗を減らし、スムーズな熱伝導が行なわれるよう試みられている。
【０００３】
図１は、半導体パッケージに従来の放熱部品を装着した例を示す断面図である。半導体パッケージにおいて、基板１００に搭載された半導体素子２００から発する熱は、半導体素子２００上に配置した熱伝導部材３００を介して放熱板４００に伝熱される。また、放熱板４００に伝熱された熱は、放熱板４００上に配置した熱伝導部材３００を介して放熱フィン５００に伝熱される。
【０００４】
このように、熱伝導部材３００は、半導体素子２００と放熱板４００とを、また放熱板４００と放熱フィン５００とを、直接接触させずに熱的に接続する手段として使用される。
【０００５】
熱伝導部材３００の材料には、熱伝導性の良いインジウムが使用されることが多いが、インジウムは希少金属であるため、高価であり、将来的に供給の面で不安がある。また、放熱板４００に密着させるためのリフロー等の熱処理が必要とされるため、製造工程が複雑という問題もあった。
【０００６】
そのため、熱伝導部材３００の他の例として、シリコングリース、あるいは高熱伝導性物質としての金属フィラー、グラファイト等を含有した有機系の樹脂バインダー等が使用されている。また、カーボンナノチューブを熱伝導方向に配列させて、樹脂で成形してシート状にした熱伝導部材３００も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４７５００号公報
【特許文献２】特開２００４−３４９４９７号公報
【特許文献３】特開２００８−２０５２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した金属フィラーや、グラファイト等の高熱伝導性物質を、樹脂をバインダーとして成形した熱伝導部材３００は、樹脂の熱伝導性が高くないため放熱性能的に問題があった。また、熱伝導方向に配列させたカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ端面と放熱部品との接触熱抵抗が大きく、期待される性能が得られないという問題があった。これは、カーボンナノチューブのうち長さの短いものが放熱部品表面に到達できないためである。
【０００９】
例えば、図２は、高熱伝導性物質を含有した熱伝導部材と従来の放熱部品との接触面を示す断面図である。図２に示すように、放熱板４００又は放熱フィン５００（以下、放熱板４００を例に示す。）と熱伝導部材３００との接触面は、ミクロ的には表面が粗くなっているため、空間６００が生じている。また、熱伝導部材３００は、熱伝導部材３００の最表面が、樹脂の割合の高い層である低熱伝導物質層３０１に覆われている。
【００１０】
したがって、放熱板４００と金属フィラーや、グラファイト等の高熱伝導性物質３０２との間に物理的な接触がなく、放熱板４００と高熱伝導性物質３０２との間の接触熱抵抗が大きくなり、熱伝導性が低くなるため、放熱性が良くないという問題があった。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、熱伝導性が高く放熱性の良い半導体パッケージ放熱用部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１３】
半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、前記線状の高熱伝導性物質の先端部は、前記熱伝導部材の表面に密着している半導体パッケージ放熱用部品により解決することができる。
【００１４】
また、半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、第１の線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、前記熱伝導部材の当該放熱用部品と対向する面には、第２の線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、前記第１の線状の高熱伝導性物質の先端部は、隣接する前記第２の線状の高熱伝導性物質が形成する空隙に入り込み、前記第２の線状の高熱伝導性物質の先端部は、隣接する前記第１の線状の高熱伝導性物質が形成する空隙に入り込むことにより互いに密着している半導体パッケージ放熱用部品により解決することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱伝導性が高く放熱性の良い半導体パッケージ放熱用部品を提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】半導体パッケージに従来の放熱部品を装着した例を示す断面図である。
【図２】高熱伝導性物質を含有した熱伝導部材と従来の放熱部品との接触面を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る放熱板及び放熱フィンを半導体パッケージに装着した断面図である。
【図４】低熱伝導物質層と高熱伝導性物質からなるＴＩＭの断面図である。
【図５】放熱板又は放熱フィンに形成されたカーボンナノチューブを拡大した断面図である。
【図６】放熱板又は放熱フィンとＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。
【図７】半導体パッケージ放熱用部品の製造工程を示すフローチャートである。
【図８】半導体パッケージ放熱用部品装着工程を示す図である。
【図９】半導体パッケージ実装工程を示すフローチャートである。
【図１０】樹脂シート内に金属やカーボン等のピラーを貫通させたＴＩＭを示す図である。
【図１１】図５に示す放熱板又は放熱フィンと、図１０に示すＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。
【図１２】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したＴＩＭの断面図である。
【図１３】放熱板又は放熱フィンと図１２に示すＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
（第１の実施形態に係る半導体パッケージ放熱用部品）
図３は、第１の実施形態に係る放熱板及び放熱フィンを半導体パッケージに装着した断面図である。図３に示すように、第１の実施形態に係る放熱板４０は、基板１０に搭載された半導体素子２０の上面に設置された熱伝導部材としてのＴＩＭ３０の上面に配置されている。又、第１の実施形態に係る放熱フィン５０は、放熱板４０の上面に設置されたＴＩＭ３０の上面に配置されている。
【００１９】
なお、ＴＩＭ３０は、例えば金属フィラー、カーボンフィラー、グラファイト、カーボンナノチューブ等の高熱伝導性物質を含有し、エポキシ樹脂や有機系の樹脂を主成分として成形されている。
【００２０】
ＴＩＭ３０は、半導体素子２０と放熱板４０との間に配置されることにより、半導体素子２０と放熱板４０とを熱的に接続する。またＴＩＭ３０は、放熱板４０と放熱フィン５０との間に配置されることにより、放熱板４０と放熱フィン５０とを熱的に接続する。
【００２１】
放熱板４０は、例えばヒートシンク等を示し、放熱フィン５０は、例えばヒートポンプが付いた放熱フィン等を示す。放熱板４０、及び放熱フィン５０は、例えば無酸素銅にニッケルめっきを施したものやアルミニウム等の熱伝導率の良い材料からなり、半導体素子２０が発する熱を外部に伝熱放散させる役割を担う。なお、放熱板４０の厚さは、約０．５〜２ｍｍである。
【００２２】
図３に示すように、放熱板４０と放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面には、線状の高熱伝導性物質であるカーボンナノチューブ６０が熱伝導方向（放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。なお、第１の実施形態では、放熱板４０の上下両面にカーボンナノチューブ６０が形成されているが、特に両面に限定されるものではない。
【００２３】
図４は、低熱伝導物質層と高熱伝導性物質からなるＴＩＭの断面図である。図４に示すように、ＴＩＭ３０の最表面は、低熱伝導物質層３１で覆われて、高熱伝導性物質３２は、ＴＩＭ３０の内部に含まれている。
【００２４】
低熱伝導物質層３１は、樹脂の割合が高い層であり、金属フィラー等の高熱伝導物質３２をわずかに含むだけであるため、熱伝導が低くなっている。
【００２５】
高熱伝導性物質３２には、例えば導電性金属である金属フィラー、カーボンフィラー、又はグラファイト、カーボンナノチューブ等のうち少なくとも１つを含み、それらが密集しているため、熱伝導性が高い。なお、ＴＩＭ３０の全体の厚さは、約０．２５ｍｍであり、低熱伝導物質層３１の厚さは、約４μｍ〜５μｍである。
【００２６】
図５は、放熱板又は放熱フィンに形成されたカーボンナノチューブを拡大した断面図である。図５に示すように、カーボンナノチューブ６０は、放熱板４０と放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に、熱伝導方向（放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。
【００２７】
カーボンナノチューブ６０は、直径が０．７〜７０ｎｍ程度の略円筒形状（線状）をした炭素の結晶である。カーボンナノチューブ６０は熱伝導性が高く、その熱伝導率は、例えば３０００Ｗ／ｍ・ｋ程度である。すなわち、カーボンナノチューブ６０は線状の高熱伝導性物質である。
【００２８】
放熱板４０と放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面からカーボンナノチューブ６０の先端部６２までの高さＬ１は、例えば５０〜１００μｍとすることができる。カーボンナノチューブ６０の先端部６２の位置は、所定のばらつきを有する。最短のカーボンナノチューブ６０と最長のカーボンナノチューブ６０のそれぞれの先端部６２の位置の相対的な差異Ｌ２は、約２０μｍ程度である。
【００２９】
図６は、放熱板又は放熱フィンとＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。カーボンナノチューブ６０は撓み性を有しているため、図６に示すように、カーボンナノチューブ６０がＴＩＭ３０の表面に配置され熱伝導方向に加圧されると、カーボンナノチューブ６０の先端部６２は、様々な方向に変形するので、カーボンナノチューブ６０とＴＩＭ３０の最表面の低熱伝導物質層３１とが接触する確率を高めることができる。その結果、カーボンナノチューブ６０はＴＩＭ３０の最表面の低熱伝導物質層３１と密着するため、接触熱抵抗を低減することが可能となり、熱伝導性を向上することができる。
【００３０】
また、放熱板４０又は放熱フィン５０、ＴＩＭ３０の表面形状（表面の凹凸）に依存されることなく、接触熱抵抗を低減することができ、密着性の向上も可能となる。
【００３１】
（第１の実施形態に係る半導体パッケージ放熱用部品の製造方法）
次に、上記した放熱板４０及び放熱フィン５０の製造方法について図７〜図９にしたがって説明する。
【００３２】
図７は、半導体パッケージ放熱用部品の製造工程を示すフローチャートである。図７に示すように、まず、放熱板４０にカーボンナノチューブ６０を形成する（Ｓ２０〜２２）。Ｓ２０では、例えば無酸素銅にＮｉめっきが施された放熱板４０を用意する。放熱板４０の材料は無酸素銅には限定されないが、放熱板４０の材料として無酸素銅を主成分とする材料を用いることにより、カーボンナノチューブ６０を良好に成長させることができる。
【００３３】
次に、Ｓ２２では、放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面に対して、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）等によりカーボンナノチューブ６０を、熱伝導方向（放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成する。
【００３４】
より具体的には、始めに、放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面にスパッタリング法等によって、金属触媒層を形成する。金属触媒層としては、例えばＦｅ、Ｃｏ及びＮｉ等を用いることができる。金属触媒層の厚さは、例えば数ｎｍ程度とすることができる。
【００３５】
次いで、金属触媒層が形成された放熱板４０を所定の圧力及び温度に調整された加熱炉に入れて、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）により金属触媒上にカーボンナノチューブ６０を形成する。加熱炉の圧力及び温度は、例えば１００ｐａ及び６００℃とすることができる。又、プロセスガスとしては、例えばアセチレンガス等を用いることができ、キャリアガスとしては、例えばアルゴンガスや水素ガス等を用いることができる。
【００３６】
カーボンナノチューブ６０は、金属触媒上に、放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向に形成されるが、放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面からカーボンナノチューブ６０の先端部６２までの高さＬ１は、カーボンナノチューブ６０の成長時間によって制御することができる。なお、第１の実施形態では、放熱板４０の上下両面に対してカーボンナノチューブ６０を形成する。
【００３７】
次に、放熱フィン５０に対しても同様にカーボンナノチューブ６０を形成する。放熱フィン５０にカーボンナノチューブ６０を形成する工程について説明する（Ｓ３０〜Ｓ３２）。
【００３８】
Ｓ３０では、例えばアルミニウム等の熱伝導率の良い放熱フィン５０を用意する。この放熱フィン５０はヒートパイプが付いていても良い。次に、Ｓ３２では、放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に対して、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）等によりカーボンナノチューブ６０を、熱伝導方向（放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成する。具体的な方法については前述の通りである。このようにして、放熱フィン５０にカーボンナノチューブ６０を形成する。なお、この工程（Ｓ３０〜Ｓ３２）は、放熱板４０にカーボンナノチューブ６０を形成する工程（Ｓ２０〜Ｓ２２）と同時に又は予め別に行っておくことも可能である。
【００３９】
次に、カーボンナノチューブ６０を形成した放熱板４０と放熱フィン５０をＴＩＭ３０に装着する工程を、図８を用いながら説明する（Ｓ４２〜Ｓ４６）。図８は、半導体パッケージ放熱用部品装着工程を示す図である。ここで、ＴＩＭ３０を２つ用意する（ＴＩＭ３０Ａ、ＴＩＭ３０Ｂ）。
【００４０】
Ｓ４２では、ＴＩＭ３０Ａと放熱板４０を用意し、図８（Ａ）に示すように、放熱板４０の上面に形成したカーボンナノチューブ６０をＴＩＭ３０Ａの下面に向けて、加圧する。次に、Ｓ４４では、放熱板４０の下面に設けたカーボンナノチューブ６０をＴＩＭ３０Ｂの上面に向けて、加圧する。
【００４１】
次に、Ｓ４６では、放熱フィン５０を用意し、図８（Ａ）に示すように、放熱フィン５０の下面に形成したカーボンナノチューブ６０を、ＴＩＭ３０Ａの上面に向けて加圧する。このようにして、図８（Ｂ）に示すように、放熱板４０及び放熱フィン５０をＴＩＭ３０Ａ、Ｂにそれぞれ装着する。
【００４２】
なお、Ｓ４２から４６の工程で、加える圧力は、約０．５ＭＰａ〜５ＭＰａである。この圧力は、撓み性を有するカーボンナノチューブ６０の先端部６２が、低熱伝導物質層３１と接触して様々な方向に変形することができる圧力とする。
【００４３】
次に、図８（Ｃ）の放熱部品装着図にしたがって、半導体パッケージ実装工程について説明する。図９は、半導体パッケージ実装工程を示すフローチャートである。図９に示すように、Ｓ５０は、基板１０に半導体素子２０を実装する工程である。ここでは、基板１０上に半導体素子２０を配置した後、公知の方法で接着固定する。
【００４４】
次に、Ｓ５２は、Ｓ４６の処理により放熱部品製造工程で得られた放熱部品を半導体素子２０に接着する。具体的には、例えば図８（Ｃ）に示すように、Ｓ４６において、放熱フィン５０、ＴＩＭ３０Ａ、放熱板４０を装着したＴＩＭ３０Ｂの下面と、Ｓ５０で基板上に実装した半導体素子２０の上面を合わせて、接着する。
【００４５】
これにより、上記図３に示した半導体パッケージが完成する。なお、上記順序は、適宜変更することができる。例えば、放熱板４０を装着したＴＩＭ３０Ｂの下面を、半導体素子２０の上面に接着した後、放熱板４０の上面にＴＩＭ３０Ａの下面を装着し、ＴＩＭ３０Ａの上面に、放熱フィン５０を装着してもよい。
【００４６】
上述したように、第１の実施形態では、放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に、線状の高熱伝導性物質であるカーボンナノチューブ６０が熱伝導方向（放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。その結果、カーボンナノチューブ６０がＴＩＭ３０の表面に配置され熱伝導方向に加圧されると、カーボンナノチューブ６０の先端部６２が様々な方向に変形するため、カーボンナノチューブ６０とＴＩＭ３０の最表面の低熱伝導物質層３１とが接触する確率を高めることができる。その結果、カーボンナノチューブ６０はＴＩＭ３０の最表面の低熱伝導物質層３１と密着するため、接触熱抵抗を低減することが可能となり、熱伝導性を向上することができる。よって半導体素子２０から発する熱を外部に放出する放熱性能を良くすることが可能となる。
【００４７】
また、放熱板４０又は放熱フィン５０、ＴＩＭ３０の表面形状（表面の凹凸）に依存されることなく、接触熱抵抗を低減することができ、密着性の向上も可能となる。
【００４８】
（半導体パッケージ放熱用部品の変形例１）
図１０は、樹脂シート内に金属やカーボン等のピラーを貫通させたＴＩＭを示す図である。図１０に示すように、ＴＩＭ３５は、樹脂シート３７内に金属やカーボン等のピラーである高熱伝導性物質３９を貫通させたシートである。
【００４９】
図１０の拡大図に示すように、樹脂シート３７と高熱伝導性物質３９の水平面における高さを比較すると、樹脂シート３７の樹脂面に対して、金属ピラーである高熱伝導性物質３９の方が窪んで、わずかに低くなっている。このため、例えば従来の放熱板を使用した場合に、放熱板とＴＩＭ３５との接触面には空気層ができて、接触熱抵抗が上がり、熱伝導性を低くしていた。
【００５０】
図１１は、図５に示す放熱板又は放熱フィンと、図１０に示すＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。図１１に示すように、放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３５と対向する面にはカーボンナノチューブ６０が形成されている。カーボンナノチューブ６０がＴＩＭ３５の表面に配置され熱伝導方向に加圧されると、カーボンナノチューブ６０の先端部６２が様々な方向に変形するため、ＴＩＭ３５の高熱伝導性物質３９が樹脂シート３７よりも低くなっていたとしても、カーボンナノチューブ６０がＴＩＭ３５の表面全体と接する。その結果、放熱板４０又は放熱フィン５０とＴＩＭ３５との接触熱抵抗を低減することが可能となり、熱伝導性を向上することができる。よって半導体素子２０から発する熱を外部に放出する放熱性能を良くすることが可能となる。
【００５１】
（第２の実施形態）
（第２の実施形態に係る半導体パッケージ放熱用部品）
第２の実施形態は、第１の実施形態の図３におけるＴＩＭ３０をＴＩＭ７０に置換したものであり、それ以外は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
図１２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したＴＩＭの断面図である。図１２に示すように、ＴＩＭ７０は、熱伝導方向に配列させたカーボンナノチューブ８０を樹脂９０で成形してシート状にした構造を有する。カーボンナノチューブ８０の一方の端部８２は樹脂９０の一方の面から突出し、カーボンナノチューブ８０の他方の端部８４は樹脂９０の他方の面から突出している。カーボンナノチューブ８０は、図４に示すＴＩＭ３０の高熱伝導性物質３２に相当する。樹脂９０は、例えばエポキシ樹脂や有機系の樹脂を主成分として成形されている。カーボンナノチューブ８０の詳細についてはカーボンナノチューブ６０と同様であるため、その説明は省略する。なお、カーボンナノチューブ８０を樹脂９０の一方の面のみから突出させることも可能である。
【００５３】
樹脂９０の一方の面からカーボンナノチューブ８０の一方の端部８２までの高さＬ３は、例えば５０〜１００μｍとすることができる。カーボンナノチューブ８０の一方の端部８２の位置は、所定のばらつきを有する。最短のカーボンナノチューブ８０と最長のカーボンナノチューブ８０のそれぞれの一方の端部８２の位置の相対的な差異Ｌ４は、約２０μｍ程度である。
【００５４】
又、樹脂９０の他方の面からカーボンナノチューブ８０の他方の端部８４までの高さＬ５は、例えば５０〜１００μｍとすることができる。カーボンナノチューブ８０の他方の端部８４の位置は、所定のばらつきを有する。最短のカーボンナノチューブ８０と最長のカーボンナノチューブ８０のそれぞれの他方の端部８４の位置の相対的な差異Ｌ６は、約２０μｍ程度である。なお、ＴＩＭ７０の全体の厚さは、約０．２５ｍｍである。
【００５５】
図１３は、放熱板又は放熱フィンと図１２に示すＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。カーボンナノチューブ６０及び８０は撓み性を有しており、カーボンナノチューブ６０の先端部６２は、隣接するカーボンナノチューブ８０が形成するｎｍオーダーの空隙に入り込み、カーボンナノチューブ８０の一方の端部８２は、隣接するカーボンナノチューブ６０が形成するｎｍオーダーの空隙に入り込んでいる。
【００５６】
なお、半導体パッケージ放熱用部品装着工程については、第１の実施形態の図８に示す工程と同様であるため、その説明は省略する。
【００５７】
上述したように、第２の実施形態では、放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ７０と対向する面に、線状の高熱伝導性物質であるカーボンナノチューブ６０が熱伝導方向（放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ７０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。更に、ＴＩＭ７０の放熱板４０又は放熱フィン５０と対向する面に、線状の高熱伝導性物質であるカーボンナノチューブ８０が熱伝導方向（ＴＩＭ７０の放熱板４０又は放熱フィン５０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。そのため、カーボンナノチューブ６０がカーボンナノチューブ８０と対向するように配置され熱伝導方向に加圧されると、カーボンナノチューブ６０の先端部６２は、隣接するカーボンナノチューブ８０が形成するｎｍオーダーの空隙に入り込み、カーボンナノチューブ８０の一方の端部８２は、隣接するカーボンナノチューブ６０が形成するｎｍオーダーの空隙に入り込む。その結果、カーボンナノチューブ６０とカーボンナノチューブ８０とは互いに密着するため、接触熱抵抗を低減することが可能となり、熱伝導性を向上することができる。よって半導体素子２０から発する熱を外部に放出する放熱性能を良くすることが可能となる。
【００５８】
また、放熱板４０又は放熱フィン５０、樹脂９０の表面形状（表面の凹凸）に依存されることなく、接触熱抵抗を低減することができる。又、放熱板４０又は放熱フィン５０とＴＩＭ７０との密着性を向上することができる。
【００５９】
なお、カーボンナノチューブ８０に代えて、カーボンナノチューブ８０と同様な線状の高熱伝導性物質（金属フィラー、カーボンフィラー、グラファイト等）を用いても、同様の効果を奏する。
【００６０】
上述したように、本発明によれば、熱伝導性が高く放熱性の良い半導体パッケージ放熱用部品を提供することを可能とする。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００６２】
１０，１００ 基板
２０，２００ 半導体素子
３０，３５，７０，３００ ＴＩＭ（熱伝導部材）
３１，３７，３０１ 低熱伝導物質層
３２、３９，３０２ 高熱伝導性物質
４０，４００ 放熱板（ヒートシンク）
５０，５００ 放熱フィン
６０，８０ カーボンナノチューブ
６２ 先端部
８２ 一方の端部
８４ 他方の端部
９０ 樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等に使用される半導体素子は、パッケージ上に電気的に接続され、固定される。半導体素子は、動作時に高温となるため、半導体素子の温度を強制的に下げなければ、半導体素子の性能を発揮できず、半導体素子が壊れる可能性がある。したがって、半導体素子上に、放熱板（ヒートシンク）や、放熱フィン（あるいはヒートパイプ）を装着することにより、半導体素子が発する熱を外部に有効に放出する経路を確保している。半導体素子と、放熱板等の間には、熱伝導部材（ＴＩＭ；Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を挟み、それぞれの凹凸面に追従して接触熱抵抗を減らし、スムーズな熱伝導が行なわれるよう試みられている。
【０００３】
図１は、半導体パッケージに従来の放熱部品を装着した例を示す断面図である。半導体パッケージにおいて、基板１００に搭載された半導体素子２００から発する熱は、半導体素子２００上に配置した熱伝導部材３００を介して放熱板４００に伝熱される。また、放熱板４００に伝熱された熱は、放熱板４００上に配置した熱伝導部材３００を介して放熱フィン５００に伝熱される。
【０００４】
このように、熱伝導部材３００は、半導体素子２００と放熱板４００とを、また放熱板４００と放熱フィン５００とを、直接接触させずに熱的に接続する手段として使用される。
【０００５】
熱伝導部材３００の材料には、熱伝導性の良いインジウムが使用されることが多いが、インジウムは希少金属であるため、高価であり、将来的に供給の面で不安がある。また、放熱板４００に密着させるためのリフロー等の熱処理が必要とされるため、製造工程が複雑という問題もあった。
【０００６】
そのため、熱伝導部材３００の他の例として、シリコングリース、あるいは高熱伝導性物質としての金属フィラー、グラファイト等を含有した有機系の樹脂バインダー等が使用されている。また、カーボンナノチューブを熱伝導方向に配列させて、樹脂で成形してシート状にした熱伝導部材３００も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４７５００号公報
【特許文献２】特開２００４−３４９４９７号公報
【特許文献３】特開２００８−２０５２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した金属フィラーや、グラファイト等の高熱伝導性物質を、樹脂をバインダーとして成形した熱伝導部材３００は、樹脂の熱伝導性が高くないため放熱性能的に問題があった。また、熱伝導方向に配列させたカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ端面と放熱部品との接触熱抵抗が大きく、期待される性能が得られないという問題があった。これは、カーボンナノチューブのうち長さの短いものが放熱部品表面に到達できないためである。
【０００９】
例えば、図２は、高熱伝導性物質を含有した熱伝導部材と従来の放熱部品との接触面を示す断面図である。図２に示すように、放熱板４００又は放熱フィン５００（以下、放熱板４００を例に示す。）と熱伝導部材３００との接触面は、ミクロ的には表面が粗くなっているため、空間６００が生じている。また、熱伝導部材３００は、熱伝導部材３００の最表面が、樹脂の割合の高い層である低熱伝導物質層３０１に覆われている。
【００１０】
したがって、放熱板４００と金属フィラーや、グラファイト等の高熱伝導性物質３０２との間に物理的な接触がなく、放熱板４００と高熱伝導性物質３０２との間の接触熱抵抗が大きくなり、熱伝導性が低くなるため、放熱性が良くないという問題があった。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、熱伝導性が高く放熱性の良い半導体パッケージ放熱用部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１３】
半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、前記線状の高熱伝導性物質の先端部は、前記熱伝導部材の表面に密着している半導体パッケージ放熱用部品により解決することができる。
【００１４】
また、半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、第１の線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、前記熱伝導部材の当該放熱用部品と対向する面には、第２の線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、前記第１の線状の高熱伝導性物質の先端部は、隣接する前記第２の線状の高熱伝導性物質が形成する空隙に入り込み、前記第２の線状の高熱伝導性物質の先端部は、隣接する前記第１の線状の高熱伝導性物質が形成する空隙に入り込むことにより互いに密着している半導体パッケージ放熱用部品により解決することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱伝導性が高く放熱性の良い半導体パッケージ放熱用部品を提供することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】半導体パッケージに従来の放熱部品を装着した例を示す断面図である。
【図２】高熱伝導性物質を含有した熱伝導部材と従来の放熱部品との接触面を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る放熱板及び放熱フィンを半導体パッケージに装着した断面図である。
【図４】低熱伝導物質層と高熱伝導性物質からなるＴＩＭの断面図である。
【図５】放熱板又は放熱フィンに形成されたカーボンナノチューブを拡大した断面図である。
【図６】放熱板又は放熱フィンとＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。
【図７】半導体パッケージ放熱用部品の製造工程を示すフローチャートである。
【図８】半導体パッケージ放熱用部品装着工程を示す図である。
【図９】半導体パッケージ実装工程を示すフローチャートである。
【図１０】樹脂シート内に金属やカーボン等のピラーを貫通させたＴＩＭを示す図である。
【図１１】図５に示す放熱板又は放熱フィンと、図１０に示すＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。
【図１２】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したＴＩＭの断面図である。
【図１３】放熱板又は放熱フィンと図１２に示すＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
（第１の実施形態に係る半導体パッケージ放熱用部品）
図３は、第１の実施形態に係る放熱板及び放熱フィンを半導体パッケージに装着した断面図である。図３に示すように、第１の実施形態に係る放熱板４０は、基板１０に搭載された半導体素子２０の上面に設置された熱伝導部材としてのＴＩＭ３０の上面に配置されている。又、第１の実施形態に係る放熱フィン５０は、放熱板４０の上面に設置されたＴＩＭ３０の上面に配置されている。
【００１９】
なお、ＴＩＭ３０は、例えば金属フィラー、カーボンフィラー、グラファイト、カーボンナノチューブ等の高熱伝導性物質を含有し、エポキシ樹脂や有機系の樹脂を主成分として成形されている。
【００２０】
ＴＩＭ３０は、半導体素子２０と放熱板４０との間に配置されることにより、半導体素子２０と放熱板４０とを熱的に接続する。またＴＩＭ３０は、放熱板４０と放熱フィン５０との間に配置されることにより、放熱板４０と放熱フィン５０とを熱的に接続する。
【００２１】
放熱板４０は、例えばヒートシンク等を示し、放熱フィン５０は、例えばヒートポンプが付いた放熱フィン等を示す。放熱板４０、及び放熱フィン５０は、例えば無酸素銅にニッケルめっきを施したものやアルミニウム等の熱伝導率の良い材料からなり、半導体素子２０が発する熱を外部に伝熱放散させる役割を担う。なお、放熱板４０の厚さは、約０．５〜２ｍｍである。
【００２２】
図３に示すように、放熱板４０と放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面には、線状の高熱伝導性物質であるカーボンナノチューブ６０が熱伝導方向（放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。なお、第１の実施形態では、放熱板４０の上下両面にカーボンナノチューブ６０が形成されているが、特に両面に限定されるものではない。
【００２３】
図４は、低熱伝導物質層と高熱伝導性物質からなるＴＩＭの断面図である。図４に示すように、ＴＩＭ３０の最表面は、低熱伝導物質層３１で覆われて、高熱伝導性物質３２は、ＴＩＭ３０の内部に含まれている。
【００２４】
低熱伝導物質層３１は、樹脂の割合が高い層であり、金属フィラー等の高熱伝導物質３２をわずかに含むだけであるため、熱伝導が低くなっている。
【００２５】
高熱伝導性物質３２には、例えば導電性金属である金属フィラー、カーボンフィラー、又はグラファイト、カーボンナノチューブ等のうち少なくとも１つを含み、それらが密集しているため、熱伝導性が高い。なお、ＴＩＭ３０の全体の厚さは、約０．２５ｍｍであり、低熱伝導物質層３１の厚さは、約４μｍ〜５μｍである。
【００２６】
図５は、放熱板又は放熱フィンに形成されたカーボンナノチューブを拡大した断面図である。図５に示すように、カーボンナノチューブ６０は、放熱板４０と放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に、熱伝導方向（放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。
【００２７】
カーボンナノチューブ６０は、直径が０．７〜７０ｎｍ程度の略円筒形状（線状）をした炭素の結晶である。カーボンナノチューブ６０は熱伝導性が高く、その熱伝導率は、例えば３０００Ｗ／ｍ・ｋ程度である。すなわち、カーボンナノチューブ６０は線状の高熱伝導性物質である。
【００２８】
放熱板４０と放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面からカーボンナノチューブ６０の先端部６２までの高さＬ１は、例えば５０〜１００μｍとすることができる。カーボンナノチューブ６０の先端部６２の位置は、所定のばらつきを有する。最短のカーボンナノチューブ６０と最長のカーボンナノチューブ６０のそれぞれの先端部６２の位置の相対的な差異Ｌ２は、約２０μｍ程度である。
【００２９】
図６は、放熱板又は放熱フィンとＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。カーボンナノチューブ６０は撓み性を有しているため、図６に示すように、カーボンナノチューブ６０がＴＩＭ３０の表面に配置され熱伝導方向に加圧されると、カーボンナノチューブ６０の先端部６２は、様々な方向に変形するので、カーボンナノチューブ６０とＴＩＭ３０の最表面の低熱伝導物質層３１とが接触する確率を高めることができる。その結果、カーボンナノチューブ６０はＴＩＭ３０の最表面の低熱伝導物質層３１と密着するため、接触熱抵抗を低減することが可能となり、熱伝導性を向上することができる。
【００３０】
また、放熱板４０又は放熱フィン５０、ＴＩＭ３０の表面形状（表面の凹凸）に依存されることなく、接触熱抵抗を低減することができ、密着性の向上も可能となる。
【００３１】
（第１の実施形態に係る半導体パッケージ放熱用部品の製造方法）
次に、上記した放熱板４０及び放熱フィン５０の製造方法について図７〜図９にしたがって説明する。
【００３２】
図７は、半導体パッケージ放熱用部品の製造工程を示すフローチャートである。図７に示すように、まず、放熱板４０にカーボンナノチューブ６０を形成する（Ｓ２０〜２２）。Ｓ２０では、例えば無酸素銅にＮｉめっきが施された放熱板４０を用意する。放熱板４０の材料は無酸素銅には限定されないが、放熱板４０の材料として無酸素銅を主成分とする材料を用いることにより、カーボンナノチューブ６０を良好に成長させることができる。
【００３３】
次に、Ｓ２２では、放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面に対して、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）等によりカーボンナノチューブ６０を、熱伝導方向（放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成する。
【００３４】
より具体的には、始めに、放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面にスパッタリング法等によって、金属触媒層を形成する。金属触媒層としては、例えばＦｅ、Ｃｏ及びＮｉ等を用いることができる。金属触媒層の厚さは、例えば数ｎｍ程度とすることができる。
【００３５】
次いで、金属触媒層が形成された放熱板４０を所定の圧力及び温度に調整された加熱炉に入れて、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）により金属触媒上にカーボンナノチューブ６０を形成する。加熱炉の圧力及び温度は、例えば１００ｐａ及び６００℃とすることができる。又、プロセスガスとしては、例えばアセチレンガス等を用いることができ、キャリアガスとしては、例えばアルゴンガスや水素ガス等を用いることができる。
【００３６】
カーボンナノチューブ６０は、金属触媒上に、放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向に形成されるが、放熱板４０のＴＩＭ３０と対向する面からカーボンナノチューブ６０の先端部６２までの高さＬ１は、カーボンナノチューブ６０の成長時間によって制御することができる。なお、第１の実施形態では、放熱板４０の上下両面に対してカーボンナノチューブ６０を形成する。
【００３７】
次に、放熱フィン５０に対しても同様にカーボンナノチューブ６０を形成する。放熱フィン５０にカーボンナノチューブ６０を形成する工程について説明する（Ｓ３０〜Ｓ３２）。
【００３８】
Ｓ３０では、例えばアルミニウム等の熱伝導率の良い放熱フィン５０を用意する。この放熱フィン５０はヒートパイプが付いていても良い。次に、Ｓ３２では、放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に対して、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）等によりカーボンナノチューブ６０を、熱伝導方向（放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成する。具体的な方法については前述の通りである。このようにして、放熱フィン５０にカーボンナノチューブ６０を形成する。なお、この工程（Ｓ３０〜Ｓ３２）は、放熱板４０にカーボンナノチューブ６０を形成する工程（Ｓ２０〜Ｓ２２）と同時に又は予め別に行っておくことも可能である。
【００３９】
次に、カーボンナノチューブ６０を形成した放熱板４０と放熱フィン５０をＴＩＭ３０に装着する工程を、図８を用いながら説明する（Ｓ４２〜Ｓ４６）。図８は、半導体パッケージ放熱用部品装着工程を示す図である。ここで、ＴＩＭ３０を２つ用意する（ＴＩＭ３０Ａ、ＴＩＭ３０Ｂ）。
【００４０】
Ｓ４２では、ＴＩＭ３０Ａと放熱板４０を用意し、図８（Ａ）に示すように、放熱板４０の上面に形成したカーボンナノチューブ６０をＴＩＭ３０Ａの下面に向けて、加圧する。次に、Ｓ４４では、放熱板４０の下面に設けたカーボンナノチューブ６０をＴＩＭ３０Ｂの上面に向けて、加圧する。
【００４１】
次に、Ｓ４６では、放熱フィン５０を用意し、図８（Ａ）に示すように、放熱フィン５０の下面に形成したカーボンナノチューブ６０を、ＴＩＭ３０Ａの上面に向けて加圧する。このようにして、図８（Ｂ）に示すように、放熱板４０及び放熱フィン５０をＴＩＭ３０Ａ、Ｂにそれぞれ装着する。
【００４２】
なお、Ｓ４２から４６の工程で、加える圧力は、約０．５ＭＰａ〜５ＭＰａである。この圧力は、撓み性を有するカーボンナノチューブ６０の先端部６２が、低熱伝導物質層３１と接触して様々な方向に変形することができる圧力とする。
【００４３】
次に、図８（Ｃ）の放熱部品装着図にしたがって、半導体パッケージ実装工程について説明する。図９は、半導体パッケージ実装工程を示すフローチャートである。図９に示すように、Ｓ５０は、基板１０に半導体素子２０を実装する工程である。ここでは、基板１０上に半導体素子２０を配置した後、公知の方法で接着固定する。
【００４４】
次に、Ｓ５２は、Ｓ４６の処理により放熱部品製造工程で得られた放熱部品を半導体素子２０に接着する。具体的には、例えば図８（Ｃ）に示すように、Ｓ４６において、放熱フィン５０、ＴＩＭ３０Ａ、放熱板４０を装着したＴＩＭ３０Ｂの下面と、Ｓ５０で基板上に実装した半導体素子２０の上面を合わせて、接着する。
【００４５】
これにより、上記図３に示した半導体パッケージが完成する。なお、上記順序は、適宜変更することができる。例えば、放熱板４０を装着したＴＩＭ３０Ｂの下面を、半導体素子２０の上面に接着した後、放熱板４０の上面にＴＩＭ３０Ａの下面を装着し、ＴＩＭ３０Ａの上面に、放熱フィン５０を装着してもよい。
【００４６】
上述したように、第１の実施形態では、放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に、線状の高熱伝導性物質であるカーボンナノチューブ６０が熱伝導方向（放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。その結果、カーボンナノチューブ６０がＴＩＭ３０の表面に配置され熱伝導方向に加圧されると、カーボンナノチューブ６０の先端部６２が様々な方向に変形するため、カーボンナノチューブ６０とＴＩＭ３０の最表面の低熱伝導物質層３１とが接触する確率を高めることができる。その結果、カーボンナノチューブ６０はＴＩＭ３０の最表面の低熱伝導物質層３１と密着するため、接触熱抵抗を低減することが可能となり、熱伝導性を向上することができる。よって半導体素子２０から発する熱を外部に放出する放熱性能を良くすることが可能となる。
【００４７】
また、放熱板４０又は放熱フィン５０、ＴＩＭ３０の表面形状（表面の凹凸）に依存されることなく、接触熱抵抗を低減することができ、密着性の向上も可能となる。
【００４８】
（半導体パッケージ放熱用部品の変形例１）
図１０は、樹脂シート内に金属やカーボン等のピラーを貫通させたＴＩＭを示す図である。図１０に示すように、ＴＩＭ３５は、樹脂シート３７内に金属やカーボン等のピラーである高熱伝導性物質３９を貫通させたシートである。
【００４９】
図１０の拡大図に示すように、樹脂シート３７と高熱伝導性物質３９の水平面における高さを比較すると、樹脂シート３７の樹脂面に対して、金属ピラーである高熱伝導性物質３９の方が窪んで、わずかに低くなっている。このため、例えば従来の放熱板を使用した場合に、放熱板とＴＩＭ３５との接触面には空気層ができて、接触熱抵抗が上がり、熱伝導性を低くしていた。
【００５０】
図１１は、図５に示す放熱板又は放熱フィンと、図１０に示すＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。図１１に示すように、放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ３５と対向する面にはカーボンナノチューブ６０が形成されている。カーボンナノチューブ６０がＴＩＭ３５の表面に配置され熱伝導方向に加圧されると、カーボンナノチューブ６０の先端部６２が様々な方向に変形するため、ＴＩＭ３５の高熱伝導性物質３９が樹脂シート３７よりも低くなっていたとしても、カーボンナノチューブ６０がＴＩＭ３５の表面全体と接する。その結果、放熱板４０又は放熱フィン５０とＴＩＭ３５との接触熱抵抗を低減することが可能となり、熱伝導性を向上することができる。よって半導体素子２０から発する熱を外部に放出する放熱性能を良くすることが可能となる。
【００５１】
（第２の実施形態）
（第２の実施形態に係る半導体パッケージ放熱用部品）
第２の実施形態は、第１の実施形態の図３におけるＴＩＭ３０をＴＩＭ７０に置換したものであり、それ以外は第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
図１２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したＴＩＭの断面図である。図１２に示すように、ＴＩＭ７０は、熱伝導方向に配列させたカーボンナノチューブ８０を樹脂９０で成形してシート状にした構造を有する。カーボンナノチューブ８０の一方の端部８２は樹脂９０の一方の面から突出し、カーボンナノチューブ８０の他方の端部８４は樹脂９０の他方の面から突出している。カーボンナノチューブ８０は、図４に示すＴＩＭ３０の高熱伝導性物質３２に相当する。樹脂９０は、例えばエポキシ樹脂や有機系の樹脂を主成分として成形されている。カーボンナノチューブ８０の詳細についてはカーボンナノチューブ６０と同様であるため、その説明は省略する。なお、カーボンナノチューブ８０を樹脂９０の一方の面のみから突出させることも可能である。
【００５３】
樹脂９０の一方の面からカーボンナノチューブ８０の一方の端部８２までの高さＬ３は、例えば５０〜１００μｍとすることができる。カーボンナノチューブ８０の一方の端部８２の位置は、所定のばらつきを有する。最短のカーボンナノチューブ８０と最長のカーボンナノチューブ８０のそれぞれの一方の端部８２の位置の相対的な差異Ｌ４は、約２０μｍ程度である。
【００５４】
又、樹脂９０の他方の面からカーボンナノチューブ８０の他方の端部８４までの高さＬ５は、例えば５０〜１００μｍとすることができる。カーボンナノチューブ８０の他方の端部８４の位置は、所定のばらつきを有する。最短のカーボンナノチューブ８０と最長のカーボンナノチューブ８０のそれぞれの他方の端部８４の位置の相対的な差異Ｌ６は、約２０μｍ程度である。なお、ＴＩＭ７０の全体の厚さは、約０．２５ｍｍである。
【００５５】
図１３は、放熱板又は放熱フィンと図１２に示すＴＩＭとの接触部を拡大した断面図である。カーボンナノチューブ６０及び８０は撓み性を有しており、カーボンナノチューブ６０の先端部６２は、隣接するカーボンナノチューブ８０が形成するｎｍオーダーの空隙に入り込み、カーボンナノチューブ８０の一方の端部８２は、隣接するカーボンナノチューブ６０が形成するｎｍオーダーの空隙に入り込んでいる。
【００５６】
なお、半導体パッケージ放熱用部品装着工程については、第１の実施形態の図８に示す工程と同様であるため、その説明は省略する。
【００５７】
上述したように、第２の実施形態では、放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ７０と対向する面に、線状の高熱伝導性物質であるカーボンナノチューブ６０が熱伝導方向（放熱板４０又は放熱フィン５０のＴＩＭ７０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。更に、ＴＩＭ７０の放熱板４０又は放熱フィン５０と対向する面に、線状の高熱伝導性物質であるカーボンナノチューブ８０が熱伝導方向（ＴＩＭ７０の放熱板４０又は放熱フィン５０と対向する面に直角な方向）に林立するように形成されている。そのため、カーボンナノチューブ６０がカーボンナノチューブ８０と対向するように配置され熱伝導方向に加圧されると、カーボンナノチューブ６０の先端部６２は、隣接するカーボンナノチューブ８０が形成するｎｍオーダーの空隙に入り込み、カーボンナノチューブ８０の一方の端部８２は、隣接するカーボンナノチューブ６０が形成するｎｍオーダーの空隙に入り込む。その結果、カーボンナノチューブ６０とカーボンナノチューブ８０とは互いに密着するため、接触熱抵抗を低減することが可能となり、熱伝導性を向上することができる。よって半導体素子２０から発する熱を外部に放出する放熱性能を良くすることが可能となる。
【００５８】
また、放熱板４０又は放熱フィン５０、樹脂９０の表面形状（表面の凹凸）に依存されることなく、接触熱抵抗を低減することができる。又、放熱板４０又は放熱フィン５０とＴＩＭ７０との密着性を向上することができる。
【００５９】
なお、カーボンナノチューブ８０に代えて、カーボンナノチューブ８０と同様な線状の高熱伝導性物質（金属フィラー、カーボンフィラー、グラファイト等）を用いても、同様の効果を奏する。
【００６０】
上述したように、本発明によれば、熱伝導性が高く放熱性の良い半導体パッケージ放熱用部品を提供することを可能とする。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００６２】
１０，１００ 基板
２０，２００ 半導体素子
３０，３５，７０，３００ ＴＩＭ（熱伝導部材）
３１，３７，３０１ 低熱伝導物質層
３２、３９，３０２ 高熱伝導性物質
４０，４００ 放熱板（ヒートシンク）
５０，５００ 放熱フィン
６０，８０ カーボンナノチューブ
６２ 先端部
８２ 一方の端部
８４ 他方の端部
９０ 樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、
当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、
前記線状の高熱伝導性物質の先端部は、前記熱伝導部材の表面に密着していることを特徴とする半導体パッケージ放熱用部品。
【請求項２】
前記線状の高熱伝導性物質は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ放熱用部品。
【請求項３】
半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、
当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、第１の線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、
前記熱伝導部材の当該放熱用部品と対向する面には、第２の線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、
前記第１の線状の高熱伝導性物質の先端部は、隣接する前記第２の線状の高熱伝導性物質が形成する空隙に入り込み、前記第２の線状の高熱伝導性物質の先端部は、隣接する前記第１の線状の高熱伝導性物質が形成する空隙に入り込むことにより互いに密着していることを特徴とする半導体パッケージ放熱用部品。
【請求項４】
前記第１の線状の高熱伝導性物質はカーボンナノチューブであり、前記第２の線状の高熱伝導性物質は、金属フィラー、カーボンフィラー、グラファイト、及びカーボンナノチューブのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体パッケージ放熱用部品。
【請求項５】
無酸素銅を主成分とする請求項１乃至４の何れか一項記載の半導体パッケージ放熱用部品。
【請求項１】
半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、
当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、
前記線状の高熱伝導性物質の先端部は、前記熱伝導部材の表面に密着していることを特徴とする半導体パッケージ放熱用部品。
【請求項２】
前記線状の高熱伝導性物質は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ放熱用部品。
【請求項３】
半導体パッケージ上に配置され、熱伝導部材に接する半導体パッケージ放熱用部品であって、
当該放熱用部品の前記熱伝導部材と対向する面には、第１の線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、
前記熱伝導部材の当該放熱用部品と対向する面には、第２の線状の高熱伝導性物質が熱伝導方向に林立するように形成され、
前記第１の線状の高熱伝導性物質の先端部は、隣接する前記第２の線状の高熱伝導性物質が形成する空隙に入り込み、前記第２の線状の高熱伝導性物質の先端部は、隣接する前記第１の線状の高熱伝導性物質が形成する空隙に入り込むことにより互いに密着していることを特徴とする半導体パッケージ放熱用部品。
【請求項４】
前記第１の線状の高熱伝導性物質はカーボンナノチューブであり、前記第２の線状の高熱伝導性物質は、金属フィラー、カーボンフィラー、グラファイト、及びカーボンナノチューブのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体パッケージ放熱用部品。
【請求項５】
無酸素銅を主成分とする請求項１乃至４の何れか一項記載の半導体パッケージ放熱用部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１７１２００（Ｐ２０１０−１７１２００Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２２７０（Ｐ２００９−１２２７０）
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
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