JP2002020501A - 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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conductive resin
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Masayuki Hida
雅之 飛田
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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
向に超高分子量ポリエチレン繊維が配列されたことを特
徴とする熱伝導性樹脂基板、および樹脂基板の厚み方向
および／または面方向に超高分子量ポリエチレン繊維が
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
た半導体パッケージ

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。
【０００４】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／ｍ・Ｋ程度であり、
より一層高い熱伝導率化が切望されていた。
【０００５】
【発明が課題しようとする課題】特開昭６１−２９６０
６８号公報によれば、プラスチック中で通常の高分子繊
維を高度に配向したプラスチックコンパウンド組成物が
提唱されている。この発明は、電気絶縁性、熱伝導性を
備えるプラスチックコンパウンド組成物であり、長さ１
ｍｍなどに切断した通常のポリエチレンなどの高分子繊
維をプラスチック中に配列させていることが特徴であ
る。
【０００６】しかしながら、このプラスチックコンパウ
ンド組成物中に添加する高分子繊維は特殊な繊維ではな
く、かつ、繊維は短く切断されたものであり、成形加工
して得られる基板材料の熱伝導率は必ずしも十分な熱伝
導性を有するものではなかった。
【０００７】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。
【０００８】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。
【０００９】
【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／または面方向に超高分子量ポリエチレン繊維が配列
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。
【００１０】すなわち、本発明は、樹脂基板の厚み方向
および／または面方向に超高分子量ポリエチレン繊維が
配列された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／または面方向に超高分
子量ポリエチレン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ことを特徴とする半導体パッ
ケージである。
【００１１】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超高分子量ポリエチレン繊維は、繰
返しモノマー単位が主にエチレンより構成されるポリオ
レフィンを原料ポリマーとして構成される繊維である。
原料ポリマーの超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子
量としては５０万以上、好ましくは１００万以上、さら
に好ましくは１５０万以上である。粘度平均分子量が５
０万に満たないと、得られる熱伝導性樹脂基板の熱伝導
率が小さくなり不適である。
【００１２】また、本発明においてはエチレン以外の少
量の共重合モノマーとして、プロピレン、ブテンなどの
αオレフィン、アクリル酸およびその誘導体、メタクリ
ル酸およびその誘導体、ビニルエステルおよびその誘導
体、ビニルエーテルおよびその誘導体、スチレンおよび
その誘導体、ビニルシランおよびその誘導体などとの公
知の共重合体や少量のこれらのポリマーとのブレンド物
でも差し支えない。
【００１３】本発明の構成、効果に影響するものではな
いけれども、これらのエチレン以外の共重合モノマーの
含有量は５モル％以下、超高分子量ポリエチレンと異な
るポリマーの含有量は１０体積％以下が好ましい。この
ような超高分子量ポリエチレン繊維としては、たとえ
ば、東洋紡績株式会社製のダイニーマＳＫ６０、ダイニ
ーマＳＫ７１などが市販品として入手可能である。
【００１４】超高分子量ポリエチレン繊維の直径、長
さ、断面形状、強度、弾性率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
の任意の方向の長さと同一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。
【００１５】超高分子量ポリエチレン繊維のマルチフィ
ラメントの場合、引張強度は２５ｇ／ｄ（デニール）以
上、初期引張弾性率は７００ｇ／ｄ（デニール）以上で
あることが好ましい。引張強度、初期引張弾性率がこの
範囲である超高分子量ポリエチレン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。
【００１６】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／または面方向に超高分子量ポリエチレ
ン繊維が配列されていることを特徴とする。基板の厚み
方向および／または面方向に超高分子量ポリエチレン繊
維を配列させることによって、その配列した繊維長さ方
向の熱伝導性が良好になる。
【００１７】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、厚み方向と面の１方向との２方向（Ｚ方向とＸ方
向）、厚み方向と面の２方向との３方向（Ｚ方向とＸ方
向とＹ方向）、厚み方向と面の２方向以上との３方向以
上（Ｚ方向とＸ方向とＹ方向およびＸＹ面の別方向）な
どの複数方向に超高分子量ポリエチレン繊維を配列させ
ることによって、各々の超高分子量ポリエチレン繊維が
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。
【００１８】熱伝導性樹脂基板に含有させる超高分子量
ポリエチレン繊維の濃度は、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
しい超高分子量ポリエチレン繊維の添加量は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２Ｗ／ｍ
・Ｋ以上、さらには５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以
上となり好ましい。
【００１９】なお、超高分子量ポリエチレン繊維以外の
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
リベンザゾール繊維、ポリオレフィ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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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、チューブ状、コイル状など
の少量の充填剤を併用しても差し支えない。
【００２６】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
絶縁性の必要性有無を考慮して添加量を決定する必要が
ある。
【００２７】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。
【００２８】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。
【００２９】樹脂基板の厚み方向および／または面方向
に超高分子量ポリエチレン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。
【００３０】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。Ｍ
ＣＭ（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。
【００３１】
【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超高分
子量ポリエチレン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。超高分子量ポリエチレン繊維は、長
繊維のマルチフィラメント、１方向あるいは２方向や３
方向にマルチフィラメントを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液状ポリイ
ミド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。
【００３２】超高分子量ポリエチレン繊維の織物状物な
どについては、マルチフィラメント、フィラメント織
布、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。
【００３３】また、超高分子量ポリエチレン繊維が樹脂
中で１方向あるいは２方向以上に配列されたプレプリグ
を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、超高分
子量ポリエチレン繊維が基板の厚み方向および／または
面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。
【００３４】超高分子量ポリエチレン繊維とマトリック
ス樹脂との濡れ性、密着性、接着性を向上させるため
に、超高分子量ポリエチレン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。
【００３５】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、さらに多量の超高分子量ポリ
エチレン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。
【００３６】さらに、繊維の耐熱変形性などの信頼性を
向上させる目的で、超高分子量ポリエチレン繊維を、
熱、放射線、シラン水架橋法等の公知の方法で３次元架
橋させたものを用いることも可能である。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。
【００３７】本発明の熱伝導性樹脂基板の概略図の例を
図１〜図５に示す。図１は超高分子量ポリエチレン繊維
を基板の厚み方向（Ｚ方向）に配列させた例である。図
２は超高分子量ポリエチレン繊維を基板の面の１方向
（Ｘ方向）に、図３は厚み方向（Ｚ方向）と面方向（Ｘ
方向）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）に各々配列させた例である。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。
【００３８】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】粘度平均分子量が１００万以上の超高分子
量ポリエチレン繊維（東洋紡績株式会社製 ダイニーマ
ＳＫ６０：マルチフィラメント、８００ｄ（デニー
ル）、密度０.９７ｇ／ｃｍ３、引張強度３２ｇ／ｄ、
初期引張弾性率１０００ｇ／ｄ）の表面をアルコールで
脱脂し洗浄後、シランカップリング剤で処理した。この
処理した超高分子量ポリエチレン繊維を１方向に揃えて
５８体積％含浸させたエポキシ製プリプレグを積層し、
加熱プレス成形してブロック状成形体を得た。
【００３９】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）に超高分子量
ポリエチレン繊維を配列させた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。
【００４０】
【実施例２】実施例１の超高分子量ポリエチレン繊維
（東洋紡績株式会社製 ダイニーマＳＫ６０）５８体積
％を含浸させたエポキシ製プリプレグの繊維方向を揃え
て積層し、加熱プレス成形して、図２に示すような樹脂
基板の面のＸ方向に超高分子量ポリエチレン繊維を配列
させた厚み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。
【００４１】
【実施例３】実施例１の超高分子量ポリエチレン繊維Ｓ
Ｋ６０（東洋紡績株式会社製 ダイニーマＳＫ６０）５
８体積％を含浸させたエポキシ製プリプレグの繊維方向
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）に超高分子量ポリエチレン繊維を配列させた熱伝導
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。
【００４２】
【実施例４】超高分子量ポリエチレン繊維（東洋紡績株
式会社製 ダイニーマＳＫ７１）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
に超高分子量ポリエチレン繊維を配列させた熱伝導性樹
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。
【００４３】
【実施例５】ポリエチレン長繊維（東洋紡績株式会社製
ダイニーマＳＫ７１）を面方向のＸ方向とＹ方向に各
１２体積％、厚み方向のＺ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方向に超高分子量ポリエチレン繊維を配列させ
た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。
【００４４】
【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。
【００４５】
【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。
【００４６】
【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。
【００４７】
【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、図７に示すチップサイズパッケージを
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。
【００４８】
【表1】
【００４９】
【発明の効果】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
欠点である。
【００５０】一方、本発明の実施例１〜実施例５の厚み
方向および／または面方向に超高分子量ポリエチレン繊
維が配列された熱伝導性樹脂基板は、いずれも電気絶縁
性であり、超高分子量ポリエチレン繊維が配列された方
向の熱伝導率が特に大きく、かつその繊維を配列させる
方向によって熱膨張係数を制御することが可能である。
【００５１】すなわち、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。
【００５２】さらに、実施例７のように、本発明の、樹
脂基板の厚み方向および／または面方向に超高分子量ポ
リエチレン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）に超高分子量ポ
リエチレン繊維を配列させた熱伝導性樹脂基板の概略図
の例
【図２】 本発明の面方向（Ｘ方向）に超高分子量ポリ
エチレン繊維を配列させ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）と面方向（Ｘ方
向）に超高分子量ポリエチレン繊維を配列させた熱伝導
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）に超
高分子量ポリエチレン繊維を配列させた熱伝導性樹脂基
板の概略図の例
【図５】 本発明の面の２方向（Ｘ方向とＹ方向）と厚
み方向（Ｚ方向）に超高分子量ポリエチレン繊維を配列
させ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（熱
伝導性樹脂基板として実施例５の熱伝導性樹脂基板６を
使用）
【図８】 本発明の半導体パッケージの断面図の例（熱
伝導性樹脂基板として実施例５の熱伝導性樹脂基板６と
厚み方向（Ｚ方向）に超高分子量ポリエチレン繊維を配
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製の伝熱部材１３を使用）
【図９】 本発明の半導体パッケージの断面図の例（熱
伝導性樹脂基板として厚み方向（Ｚ方向）に超高分子量
ポリエチレン繊維を配列させた熱伝導性ビスマレイミド
樹脂基板６を使用）
【図１０】 本発明の半導体パッケージの断面図の例
（熱伝導性樹脂基板として厚み方向（Ｚ方向）と面の２
方向（Ｘ方向とＹ方向）に超高分子量ポリエチレン繊維
を配列させた熱伝導性ベンゾシクロブテン樹脂基板６を
使用）
【図１１】 本発明の半導体パッケージの断面図の例
（熱伝導性樹脂基板として厚み方向（Ｚ方向）に超高分
子量ポリエチレン繊維を配列させた熱伝導性フッ素樹脂
基板６を使用）
【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（熱伝導性樹脂基板とし
て厚み方向（Ｚ方向）に超高分子量ポリエチレン繊維を
配列させた熱伝導性ポリフェニレンエーテル樹脂基板６
と、厚み方向（Ｚ方向）に超高分子量ポリエチレン繊維
を配列させた熱伝導性シリコーンゴム基板製の伝熱部材
１３を使用）
【符号の説明】
１ 超高分子量ポリエチレン繊維 ２ 本発明の熱伝導性樹脂基板製のプリント回路基板 ３ 本発明の熱伝導性樹脂基板製の放熱体 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 本発明の熱伝導性樹脂基板 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 本発明の厚み方向（Ｚ方向）に超高分子量ポリエ
チレン繊維を配列させた熱伝導性シリコーンゴム基板製
の伝熱部材 １４ ヒートシンク １５ サーマルビア １６ プリント回路基板

Claims (5)

    【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
    に超高分子量ポリエチレン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】超高分子量ポリエチレン繊維の配列濃度
    が、２〜８０体積％である請求項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】超高分子量ポリエチレン繊維の長さが、樹
    脂基板の長さと同一である請求項1，２あるいは３に記
    載の熱伝導性樹脂基板
  5. 【請求項５】請求項１から４のいずれか1に記載の熱伝
    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
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