JP2000273196A - 熱伝導性樹脂基板および半導体パッケージ - Google Patents

熱伝導性樹脂基板および半導体パッケージ

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resin
resin substrate
substrate
heat
polybenzazole
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Masayuki Hida
雅之 飛田
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Original Assignee
Polymatech Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電気絶縁性と高い熱伝導性を具備し、かつ熱膨
張係数を制御することが可能な熱伝導性樹脂基板および
放熱性に優れる半導体パッケージ 【解決手段】樹脂基板の厚み方向および／または面方向
にポリベンザゾール繊維が配列されている熱伝導性樹脂
基板、さらに、樹脂基板の厚み方向および／または面方
向にポリベンザゾール繊維が配列されている熱伝導性樹
脂基板上に半導体チップを搭載した半導体パッケージで
ある

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器より発生
する熱を放散させる熱伝導性樹脂基板および放熱性に優
れる半導体パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、電子機器の高性能化、小型化、軽
量化にともなう半導体パッケージの高密度実装化やＬＳ
Ｉの高集積化、高速化などによって、電子機器から発生
する熱対策が非常に重要な課題になっている。通常、発
熱する素子の熱を拡散させるには、熱伝導性が良い金属
やセラミックス製のプリント配線基板を使用する方法、
基板内に熱を放散させるサーマルビアホールを形成する
方法、半導体パッケージ材料として熱伝導性が良い金属
やセラミックスあるいは樹脂を使用する方法、発熱源と
放熱器の間や熱源と金属製伝熱板の間に接触熱抵抗を下
げる目的で熱伝導率の大きなグリスや柔軟性のある熱伝
導性ゴム材料を介在させる方法などが実施されている。
【０００３】半導体パッケージなどの電子部品を実装す
るプリント配線基板に使用される従来の樹脂基板、すな
わちガラスクロスエポキシ基板などは、他の金属基板や
セラミック基板と比較すると、機械的性質や寸法精度、
スルーホール加工性、多層化などは比較的に良好である
けれども、熱伝導性が劣ることが一つの欠点であった。
そこで、高い熱伝導性を要求される樹脂基板には、樹脂
中に熱伝導率が大きい酸化アルミニウムや窒化ホウ素、
窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭化
ケイ素、石英、水酸化アルミニウムなどの金属酸化物、
金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物などの電気絶縁
性充填剤を充填する方法が検討されていた。ところが、
これらの熱伝導性充填剤を充填させた樹脂基板の熱伝導
率は最大でも３Ｗ／ｍＫ程度であり、より一層高い熱伝
導率化が切望されていた。
【０００４】
【発明が課題しようとする課題】特開平９−２５５８７
１号公報によれば、ポリベンザゾール繊維を含有する熱
可塑性樹脂組成物および成形品が提唱されている。この
発明は、耐衝撃性、靭性、電気絶縁性、熱伝導性を備え
る硬質の樹脂組成物および基板材料やケース材料などの
成形品である。しかしながら、この樹脂組成物によって
得られる基板材料の熱伝導率は約１Ｗ／ｍＫが上限であ
り、本発明の目的とする非常に高い熱伝導性が要求され
る基板材料や半導体パッケージを得ることはできなかっ
た。
【０００５】一方、特開平１１−１７３６９号公報は、
合成樹脂中に有機繊維を長さ方向に配した一定直径の合
成樹脂線材からなる放熱材である。この放熱材は、プル
トルージョンロッドからなる直径５ｍｍ以下で長さが４
ｍｍ以上の合成樹脂線材を配置するものであり、本発明
の目的とする熱伝導性樹脂基板や放熱性に優れる半導体
パッケージを得ることができない。
【０００６】また、半導体シリコンや銅、鉄系合金、ア
ルミニウム、半田、酸化ケイ素、窒化物、樹脂基板、接
着剤などの複数の異種材料から構成される電子部品の場
合には、各々の構成材料の熱膨張係数が異なるため、発
生する熱応力による不具合への対策が重要になってい
る。すなわち、樹脂基板の熱膨張係数の制御が可能にな
ると、熱的および電気的信頼性が向上して産業界に貢献
することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気絶縁性と
高い熱伝導性を具備し、かつ熱膨張係数を制御すること
が可能な熱伝導性樹脂基板および放熱性に優れる半導体
パッケージを提供するものである。これらの課題を解決
するために鋭意検討した結果、樹脂基板の厚み方向およ
び／または面方向にポリベンザゾール繊維が配列された
熱伝導性樹脂基板が電気絶縁性と高い熱伝導性を具備
し、かつ熱膨張係数を制御できることを見出し、本発明
に到達した。
【０００８】すなわち、本発明は、樹脂基板の厚み方向
および／または面方向にポリベンザゾール繊維が配列さ
れていることを特徴とする熱伝導性樹脂基板、さらに、
樹脂基板の厚み方向および／または面方向にポリベンザ
ゾール繊維が配列されている熱伝導性樹脂基板上に半導
体チップを搭載したことを特徴とする半導体パッケージ
である。
【０００９】本発明の熱伝導性樹脂基板および半導体パ
ッケージで使用するポリベンザゾール繊維は、ポリベン
ザゾールポリマーより構成される繊維であり、ポリベン
ザゾール（ＰＢＺ）とは、ポリベンゾオキサゾールホモ
ポリマー（ＰＢＯ）、ポリベンゾチアゾールホモポリマ
ー（ＰＢＴ）およびそれらＰＢＯ、ＰＢＴのランダムコ
ポリマー、シーケンシャルコポリマー、ブロックコポリ
マーあるいはグラフトコポリマーを意味するもので、強
度、弾性率、耐熱性、難燃性、電気絶縁性に優れる有機
高分子繊維である。
【００１０】ポリベンザゾール繊維の直径、断面形状、
長さなどについては特定するものではないけれども、繊
維の長さは伝熱させる樹脂基板と同一長さである方が好
ましい。長さが同一あるいは同一に近いほど熱伝導率が
大きく、かつ、熱膨張係数が小さくなるからである。ま
た、ポリベンザゾール繊維の引張強度については、４Ｇ
Ｐａ以上でかつ初期引張弾性率が１４０ＧＰａ以上を有
することが好ましい。引張強度、初期引張弾性率がこの
範囲であるポリベンザゾール繊維を使用して樹脂基板内
に配列させることによって、本発明の熱伝導性樹脂基板
および半導体パッケージはより高い熱伝導性を発現する
ことができる。
【００１１】本発明の熱伝導性樹脂基板は、樹脂基板の
厚み方向および／または面方向にポリベンザゾール繊維
が配列されたことを特徴とする。ポリベンザゾール繊維
を基板の厚み方向および／または面方向にポリベンザゾ
ール繊維を配列することによって、その配列した繊維長
さ方向の熱伝導性が良好になる。また、厚み方向（以
下、これをＺ方向とする）あるいは面方向（以下、これ
をＸ方向あるいはＹ方向とする）のいずれかの一方向の
みならず、面の２方向、厚み方向と面内１方向の２方向
（Ｚ方向とＸ方向）、厚み方向と面内２方向の３方向
（Ｚ方向とＸ方向とＹ方向）、厚み方向と面内２方向以
上の３方向以上（Ｚ方向とＸ方向とＹ方向およびＸＹ面
内の別方向）などの複数方向にポリベンザゾール繊維を
配列させることによって、各々のポリベンザゾール繊維
が配列された任意の方向の熱伝導率を大きくするととも
に、熱膨張係数を制御することが可能になった。
【００１２】熱伝導性樹脂基板に含有させるポリベンザ
ゾール繊維の密度は、２〜８０体積％が好ましい。２体
積％よりも少ないと熱伝導性の向上効果が小さく、熱膨
張係数の制御範囲も狭くなる。８０体積％を越えると、
作業性ならびに加工性が非常に悪くなり、かつ気泡の混
入が避けられないので不適である。さらに好ましいポリ
ベンザゾール繊維の添加量は２０〜７０体積％、さらに
好ましくは４０〜６０体積％である。この範囲になると
少なくとも１方向の熱伝導率が４Ｗ／ｍＫ以上となり好
ましい。
【００１３】なお、ポリベンザゾール繊維以外の繊維と
して、少量のガラス繊維やアラミド繊維、ポリエステル
繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ビニロン繊維、ポリエチ
レン繊維などの有機繊維、天然繊維、炭素繊維、金属繊
維、さらにこれらの繊維を複合した複合繊維からなる短
繊維や長繊維、あるいはそれらの少量の織布や不織布な
どを混在させることも可能である。
【００１４】本発明の熱伝導性樹脂基板で使用する樹脂
の種類は特に限定するものではない。目的とする熱伝導
性樹脂基板の硬さや機械的強度、耐熱性、電気的特性、
耐久性、信頼性などの要求性能に応じて熱可塑性樹脂、
熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、架橋ゴムなどを
選択できる。
【００１５】熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーとし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピ
レン共重合体などのエチレンαオレフィン共重合体、ポ
リメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリフッ
化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等のフッ素
樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレ
ン、ポリアクリロニトリル、スチレンアクリロニトリル
共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンエーテルおよび
変性ＰＰＥ樹脂、脂肪族および芳香族ポリアミド類、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリメタクリル酸および
そのメチルエステルなどのポリメタクリル酸エステル
類、ポリアクリル酸類、ポリカーボネート、ポリフェニ
レンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホ
ン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリ
ケトン、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、アイオノマー
等の熱可塑性樹脂、スチレンブタジエンまたはスチレン
イソプレンブロック共重合体とその水添ポリマーおよび
スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑
性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、
ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系
熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラスト
マー等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００１６】熱硬化性樹脂や架橋ゴムとしては、エポキ
シ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾ
シクロブテン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ウ
レタン樹脂、熱硬化型ポリフェニレンエーテルおよび変
性ＰＰＥ樹脂、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレン
ゴム、スチレンブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、
水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピ
レンゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリ
エチレン、ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴム、フ
ッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の架橋ゴム
等が挙げられる。
【００１７】なかでも、通常のガラスクロス入りの樹脂
基板として使用されている公知のエポキシ樹脂、ポリイ
ミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹
脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンエー
テル樹脂より選ばれる少なくとも１種を用いることが好
ましい。誘電率、誘電正接が小さくて高周波領域での周
波数特性を要求される基板用としては、フッ素樹脂や熱
硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂や変性ＰＰＥ樹脂、
ポリオレフィン系樹脂を使用すると良い。さらに、これ
らの樹脂から選択される複数の樹脂からなるポリマーア
ロイを使用しても差し支えない。また、架橋方法につい
ては熱硬化性に限定せず、光硬化性、湿気硬化性などの
公知の架橋方法による樹脂を使用することができる。
【００１８】本発明の熱伝導性樹脂基板に、さらに通常
のガラスクロス基材を含浸させたプリプレグを併用した
り、他の熱伝導性充填剤として熱伝導率が大きい酸化ア
ルミニウムや窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化亜
鉛、炭化ケイ素、石英、水酸化アルミニウムなどの金属
酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物や、
銀、銅、金、錫、鉄、アルミニウム、マグネシウム、炭
素などの金属や合金からなる球状、粉状、繊維状、針
状、鱗片状、ウィスカー状などの少量の充填剤を併用し
ても差し支えない。しかしながら、本発明の熱伝導性樹
脂基板は、導電性の添加剤を配合しない限りは電気絶縁
性を有することも大きな特徴であり、金属や炭素などの
導電性充填剤を補助的に配合する場合は、使用する用途
の電気絶縁性の要求有無を考慮して添加量を決定する必
要がある。
【００１９】本発明の熱伝導性樹脂基板は電気絶縁性、
熱伝導性、熱膨張係数の制御性が優れるために、放熱性
が要求される放熱器や冷却器、ヒートシンク、ヒートス
プレッダー、ダイパッド、筐体などに応用できる。ま
た、リジットあるいはフレキシブルなプリント回路基板
材料や半導体パッケージの絶縁基板材料などに応用する
ことが可能である。プリント配線基板に応用する場合に
は、銅箔を積層して加工するサブトラクティブ法や各種
のアディティブ法、単層片面、単層両面、多層、ビルド
アップ配線板など公知のプリント配線板の製造方法を適
用することができる。
【００２０】樹脂基板の厚み方向および／または面方向
にポリベンザゾール繊維が配列された熱伝導性樹脂基板
上に半導体チップを搭載した本発明の半導体パッケージ
は、特に高性能化、高機能化、高密度化、小型化ととも
に重要になる放熱特性が要求される用途に効果的であ
る。具体的な半導体パッケージ構造の種類としては、各
種ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）やＢＧＡ（ボール
グリッドアレイパッケージ）、ＱＦＰ（クワッドフラッ
トパッケージ）、ＳＯＰ（スモールアウトラインパッケ
ージ）などで、特に限定するものではない。ＭＣＭ（マ
ルチチップモジュール）の絶縁性基板としても利用する
ことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の熱伝導性樹脂基板は、基
板の厚み方向および／または面方向に配列されたポリベ
ンザゾール繊維に樹脂を含浸して固化させて製造するこ
とができる。ポリベンザゾール繊維は、長繊維そのもの
や、１方向あるいは２方向や３方向に揃えた織物状物を
使用し、板状の金型内に配置して液状エポキシ樹脂やベ
ンゾシクロブテン樹脂などのマトリックス樹脂を含浸さ
せて硬化させることによって得ることができる。ポリベ
ンザゾール繊維の織物状物などについては、フィラメン
ト織布や紡績糸織布、ステープル、織編物、不織布、ク
ロス、抄紙、フェルト、パルプ、ペーパー、スクリム、
チョップド繊維などと称される形態のものをすべて使用
できる。
【００２２】また、市販されているポリベンザゾール長
繊維が樹脂中で１方向あるいは２方向以上に配列された
いわゆるプレプリグを１枚あるいは複数枚重ね合せて加
熱圧縮し、硬化させて得ることも可能である。さらに、
これらのプレプリグを重ね合せてブロック状の硬化体を
加熱プレス成形してから、ポリベンザゾール繊維が基板
の厚み方向および／または面内方向の任意の方向に配列
されるようにスライス加工して製造することもできる。
【００２３】ポリベンザゾール繊維とマトリックス樹脂
との濡れ性や接着性を向上させるために、ポリベンザゾ
ール繊維の表面をあらかじめ脱脂や洗浄処理したり、紫
外線処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理な
どの活性化処理を施すことが好ましい。さらに、これら
の表面処理後にシラン系やチタン系、アルミニウム系な
どの通常のカップリング剤で処理することによって、さ
らに多量のポリベンザゾール繊維が配列された樹脂基板
の高強度化、高熱伝導率化が達成できる。また、基板に
成形加工する際には、加圧あるいは減圧して樹脂を硬化
させることによって樹脂中や繊維樹脂の界面に存在する
気泡を除去することができる。
【００２４】本発明の熱伝導性樹脂基板の実施例の概略
図を図１〜図５に示す。図１はポリベンザゾール繊維を
基板の厚み方向（Ｚ方向）に配列した例である。図２は
ポリベンザゾール繊維を基板の面の１方向（Ｘ方向）
に、図３は厚み方向（Ｚ方向）と面方向（Ｘ方向）の２
方向に、図４は面の２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に、
図５は厚み方向（Ｚ方向）と面の２方向（Ｘ方向および
Ｙ方向）の３方向に各々配列した例である。図６は本発
明の熱伝導性樹脂基板をプリント配線基板２および放熱
体３に使用した例である。図７〜図１２は、本発明の半
導体パッケージの例である。
【００２５】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳し
く説明する。
【実施例１】ポリベンザゾール繊維を５８体積％含浸さ
せたエポキシ製プリプレグ（新日鉄化学株式会社製 ザ
イロンＵＤ材）の繊維方向を揃えて積層し、加熱プレス
成形してブロック状成形体を得た。ブロック状成形体を
アブレーシブ型ウォータージェット切断加工機にて厚み
２ｍｍに切断加工して図１に示すような厚み方向（Ｚ方
向）にポリベンザゾール繊維を配列して熱伝導性樹脂基
板を作製した。得られた熱伝導性樹脂基板の体積抵抗
率、各方向の熱伝導率と熱膨張係数（線膨張係数）を測
定して結果を表１に記した。
【００２６】
【実施例２】実施例１のポリベンザゾール繊維を５８体
積％含浸させたエポキシ製プリプレグ（新日鉄化学株式
会社製 ザイロンＵＤ材）の繊維方向を揃えて積層し、
加熱プレス成形して図２に示すような樹脂基板のＸ方向
にポリベンザゾール繊維を配列して厚み２ｍｍの熱伝導
性樹脂基板を作製した。得られた熱伝導性樹脂基板の体
積抵抗率、各方向の熱伝導率と熱膨張係数を実施例１と
同様に測定し、結果を表１に記した。
【００２７】
【実施例３】実施例１のポリベンザゾール繊維を５８体
積％含浸させたエポキシ製プリプレグ（新日鉄化学株式
会社製 ザイロンＵＤ材）の繊維方向を直交させるよう
に１枚ずつ交互に積層し、加熱プレス成形して、図４に
示すような面の２方向（Ｘ方向とＹ方向）にポリベンザ
ゾール繊維を配列して熱伝導性樹脂基板を作製した。得
られた熱伝導性樹脂基板の体積抵抗率、各方向の熱伝導
率と熱膨張係数を実施例１と同様に測定し、結果を表１
に記した。
【００２８】
【実施例４】ポリベンザゾール繊維（東洋紡績株式会社
製 ザイロンＨＭフィラメント）をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ
方向にそれぞれ同量で構成される３次元織物（繊維計４
８体積％）に熱硬化性の液状ポリイミド樹脂（５２体積
％）を含浸させて、真空加熱プレス成形してブロック状
成形体を得た。ブロック状成形体をアブレーシブ型ウォ
ータージェット切断加工機にて厚み２ｍｍに切断加工し
て図５に示すようなＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３方向に
ポリベンザゾール繊維を配列して熱伝導性樹脂基板を作
製した。得られた熱伝導性樹脂基板の体積抵抗率、各方
向の熱伝導率と熱膨張係数を実施例１と同様に測定し、
結果を表１に記した。
【００２９】
【実施例５】ポリベンザゾール長繊維（東洋紡績株式会
社製 ザイロンＨＤ）をＸ方向とＹ方向に各１２体積
％、Ｚ方向（厚み方向）に２４体積％になるように構成
した３次元織物に、熱硬化性のベンゾシクロブテン樹脂
（５２体積％）を含浸させ、真空加熱プレス成形してブ
ロック状成形体を得た。ブロック状成形体をアブレーシ
ブ型ウォータージェット切断加工機にて厚み２ｍｍに切
断加工して図５に示すようなＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の
３方向にポリベンザゾール繊維を配列して熱伝導性樹脂
基板を作製した。得られた熱伝導性樹脂基板の体積抵抗
率、各方向の熱伝導率と熱膨張係数を実施例１と同様に
測定し、結果を表１に記した。
【００３０】
【比較例１】実施例１で使用したエポキシ樹脂のみから
なる樹脂基板を作製し、体積抵抗率、熱伝導率、熱膨張
係数を測定し、結果を表１に記した。
【００３１】
【比較例２】ガラス繊維クロス４８体積％を含むガラス
クロス含浸エポキシ樹脂基板を作製し、体積抵抗率、熱
伝導率、熱膨張係数を測定し、結果を表１に記した。
【００３２】
【実施例６】図６に示すように、実施例４の熱伝導性樹
脂基板に銅箔を積層して配線回路を形成したプリント回
路基板２上に、半導体パッケージなどの電子部品４を表
面実装した。さらに、熱伝導性ゴムシート５を介して実
施例１の熱伝導性樹脂基板を放熱体３として電子機器を
作製して通電したところ、放熱性が優れていることを確
認した。
【００３３】
【実施例７】実施例５の熱伝導性樹脂基板を絶縁基板６
として使用したチップサイズパッケージ（図７）を作製
した。熱的および電気的信頼性試験の結果、熱応力によ
る材料間の剥離や、チップや接続材料、樹脂のクラック
などの不良現象は発生しなかった。
【００３４】
【実施例８】実施例５の熱伝導性樹脂基板を絶縁基板６
として使用し、厚み方向（Ｚ方向）にポリベンザゾール
繊維を配列させたシリコーンゴムをマトリックスとする
熱伝導性シリコーンゴム基板を伝熱部材１３として使用
したチップサイズパッケージ（図８）を作製した。熱的
および電気的信頼性試験の結果、熱応力による材料間の
剥離や、チップや接続材料、樹脂のクラックなどの不良
現象は発生しなかった。
【００３５】
【実施例９】熱伝導性樹脂基板として厚み方向（Ｚ方
向）にポリベンザゾール繊維を配列させたビスマレイミ
ド樹脂をマトリックスとする熱伝導性ビスマレイミド樹
脂を絶縁基板６として使用したチップサイズパッケージ
（図９）を作製した。熱的および電気的信頼性試験の結
果、熱応力による材料間の剥離や、チップや接続材料、
樹脂のクラックなどの不良現象は発生しなかった。
【００３６】
【実施例１０】厚み方向（Ｚ方向）と面方向（Ｘ方向と
Ｙ方向）にポリベンザゾール繊維を配列したベンゾシク
ロブテン樹脂をマトリックスとする熱伝導性樹脂を絶縁
基板６として使用したチップサイズパッケージ（図１
０）を作製した。熱的および電気的信頼性試験の結果、
熱応力による材料間の剥離や、チップや接続材料、樹脂
のクラックなどの不良現象は発生しなかった。
【００３７】
【実施例１１】厚み方向（Ｚ方向）にポリベンザゾール
繊維を配列したフッ素樹脂をマトリックスとする熱伝導
性フッ素樹脂を絶縁基板６として使用したチップサイズ
パッケージ（図１１）を作製した。熱的および電気的信
頼性試験の結果、熱応力による材料間の剥離や、チップ
や接続材料、樹脂のクラックなどの不良現象は発生しな
かった。
【００３８】
【実施例１２】熱伝導性樹脂基板として厚み方向（Ｚ方
向）にポリベンザゾール繊維を配列したポリフェニレン
エーテル樹脂をマトリックスとする熱伝導性ポリフェニ
レンエーテル樹脂を絶縁基板６として使用し、厚み方向
（Ｚ方向）にポリベンザゾール繊維を配列した熱伝導性
シリコーンゴム基板を伝熱部材１３として使用したチッ
プサイズパッケージ（図１２）を作製し、プリント回路
基板１６に実装した。熱的および電気的信頼性試験の結
果、熱応力による材料間の剥離や、チップや接続材料、
樹脂のクラックなどの不良現象は発生しなかった。
【００３９】
【表１】 表１によれば、エポキシ樹脂単独の樹脂基板の比較例１
は、熱伝導率が小さくて熱膨張係数が大きい。比較例２
は、通常のプリント配線板に使用されるガラスクロスエ
ポキシ樹脂基板であり、Ｘ方向とＹ方向の面方向の線膨
張係数は小さいけれども厚み方向（Ｚ方向）の熱膨張係
数が大きいことと、熱伝導率が小さいことが欠点であっ
た。
【００４０】一方、本発明の実施例１〜実施例５の厚み
方向および／または面方向にポリベンザゾール繊維を配
列した熱伝導性樹脂基板は、いずれも電気絶縁性であ
り、ポリベンザゾール繊維を配列した方向の熱伝導率が
特に大きく、かつその繊維を配列する方向によって熱膨
張係数を制御することが可能であった。
【００４１】
【発明の効果】本発明の熱伝導性樹脂基板は、電気絶縁
性に優れて熱伝導性が良好であり、かつ熱膨張係数を制
御できるために、高い放熱性や熱膨張係数の制御が要求
される放熱器や放熱板、冷却器、ヒートシンク、ヒート
スプレッダー、ダイパッド、筐体などのほか、プリント
回路基板材料などに有用である。さらに本発明の、樹脂
基板の厚み方向および／または面方向にポリベンザゾー
ル繊維を配列した熱伝導性樹脂基板上に半導体チップを
搭載した半導体パッケージは、特に高い放熱性を有して
熱伝導率の制御が可能であることから高信頼性が要求さ
れる用途に非常に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の厚み方向（Ｚ方向）にポリベンザゾー
ル繊維を配列した熱伝導性樹脂基板の概略図の例
【図２】本発明の面内方向（Ｘ方向）にポリベンザゾー
ル繊維を配列した熱伝導性樹脂基板の概略図の例
【図３】本発明の厚み方向（Ｚ方向）と面内方向（Ｘ方
向）にポリベンザゾール繊維を配列した熱伝導性樹脂基
板の概略図の例
【図４】本発明の面の２方向（Ｘ方向とＹ方向）にポリ
ベンザゾール繊維を配列した熱伝導性樹脂基板の概略図
の例
【図５】本発明の面方向（Ｘ方向とＹ方向）と厚み方向
（Ｚ方向）にポリベンザゾール繊維を配列した熱伝導性
樹脂基板の概略図の例
【図６】本発明の熱伝導性樹脂基板をプリント配線基板
２および放熱体３に使用した概略図の例
【図７】本発明の半導体パッケージの断面図の例
【図８】本発明の半導体パッケージの断面図の例
【図９】本発明の半導体パッケージの断面図の例
【図１０】本発明の半導体パッケージの断面図の例
【図１１】本発明の半導体パッケージの断面図の例
【図１２】本発明の半導体パッケージをプリント回路基
板１６に実装した断面図の例
【符号の説明】
１ ポリベンザゾール繊維 ２ プリント回路基板 ３ 放熱体 ４ 半導体パッケージなどの電子部品 ５ 熱伝導性ゴムシート ６ 熱伝導性樹脂基板 ７ 半導体チップ ８ ボンディングワイヤー ９ 封止樹脂 １０ チップ接着層 １１ 配線 １２ 接続端子 １３ 伝熱部材 １４ ヒートシンク １５ サーマルビア １６ プリント回路基板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年４月２日（１９９９．４．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】熱伝導性樹脂基板に含有させるポリベンザ
ゾール繊維の濃度は、２〜８０体積％が好ましい。２体
積％よりも少ないと熱伝導性の向上効果が小さく、熱膨
張係数の制御範囲も狭くなる。８０体積％を越えると、
作業性ならびに加工性が非常に悪くなり、かつ気泡の混
入が避けられないので不適である。さらに好ましいポリ
ベンザゾール繊維の添加量は２０〜７０体積％、さらに
好ましくは４０〜６０体積％である。この範囲になると
少なくとも１方向の熱伝導率が４Ｗ／ｍＫ以上となり好
ましい。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 1/03 ６１０ Ｄ０１Ｆ 6/74 Ｚ // Ｄ０１Ｆ 6/74 Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｒ Ｆターム(参考） 4F072 AA02 AA04 AB07 AB28 AB29 AD07 AD23 AD42 AD45 AD46 AD47 AH21 AJ04 AJ11 AL11 AL13 4J002 BD121 CD001 CH071 CM022 CM041 CN062 CP031 FA042 GQ05 4L035 EE01 EE12 FF01 MD06

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】樹脂基板の厚み方向および／または面方向
    にポリベンザゾール繊維が配列されていることを特徴と
    する熱伝導性樹脂基板
  2. 【請求項２】ポリベンザゾール繊維密度が、２〜８０体
    積％の密度で配列されている請求項１に記載の熱伝導性
    樹脂基板
  3. 【請求項３】樹脂が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、
    ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、シリコ
    ーン樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂よ
    り選ばれる少なくとも１種である請求項１あるいは２に
    記載の熱伝導性樹脂基板
  4. 【請求項４】少なくとも一方向の熱伝導率が、４Ｗ／ｍ
    Ｋ以上である請求項１、２あるいは３に記載の熱伝導性
    樹脂基板
  5. 【請求項５】樹脂基板の厚み方向および／または面方向
    にポリベンザゾール繊維が配列されている熱伝導性樹脂
    基板上に半導体チップを搭載したことを特徴とする半導
    体パッケージ
  6. 【請求項６】熱伝導性樹脂基板中のポリベンザゾール繊
    維密度が、２〜８０体積％の密度で配列されている請求
    項５に記載の半導体パッケージ
  7. 【請求項７】樹脂が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、
    ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、シリコ
    ーン樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂よ
    り選ばれる少なくとも１種である請求項５あるいは６に
    記載の半導体パッケージ
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