JP2005268514A - 熱伝導シート、当該熱伝導シートの製造方法および当該熱伝導シートを放熱に利用した半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱伝導性が良好で製造が容易な熱伝導シート、当該熱伝導シートの製造方法および当該熱伝導シートを放熱に利用した半導体装置を提供する。
【解決手段】熱伝導シート4Aは、半導体チップ2を含む発熱部10が発生した熱を、ヒートシンク3を含む放熱部11へ効率的に伝達するために設けられる。熱伝導シート4Aは、ポリベンゾビスオキサゾールの樹脂からなる。すなわち、従来技術では、熱伝導を主に担う、ポリベンゾオキサゾール短繊維がマトリックスであるエポキシ樹脂中にゲストとして分散されているのに対して、熱伝導性シートの厚み方向に分子鎖が配向したポリベンゾビスオキサゾール樹脂そのものが熱伝導シート4Aを構成している。
【選択図】図1
【解決手段】熱伝導シート4Aは、半導体チップ2を含む発熱部10が発生した熱を、ヒートシンク3を含む放熱部11へ効率的に伝達するために設けられる。熱伝導シート4Aは、ポリベンゾビスオキサゾールの樹脂からなる。すなわち、従来技術では、熱伝導を主に担う、ポリベンゾオキサゾール短繊維がマトリックスであるエポキシ樹脂中にゲストとして分散されているのに対して、熱伝導性シートの厚み方向に分子鎖が配向したポリベンゾビスオキサゾール樹脂そのものが熱伝導シート4Aを構成している。
【選択図】図1
Description
本発明は、熱伝導性が良好で製造が容易な熱伝導シート、当該熱伝導シートの製造方法および当該熱伝導シートを放熱に利用した半導体装置に関する。
従来より、パワーモジュールの放熱用部材として有機系の熱伝導シートが用いられている。このような熱伝導シートでは、エポキシなどの樹脂にシリカやアルミナなどの高熱伝導性の無機粉末フィラーを充填することにより熱伝導性の向上が図られている。
一方、無機粉末フィラーを用いず有機繊維を用いた熱伝導性が良好な有機系の熱伝導シートとして、繊維軸方向に熱伝導性が良好なポリベンザゾールの短繊維をエポキシ等の樹脂内で一軸配向させたものがある(特許文献1参照)。
また、ポリベンザゾールの長繊維を配列し、この長繊維に樹脂を含浸して固化させたブロック状の成形体を配列した繊維方向に対して直角方向に切断加工して形成した熱伝導性樹脂基板がある(特許文献2参照)。
無機粉末フィラーを充填した熱伝導シートでは、例えば、アルミナ粉末を90重量%充填したもので約6W/mKの熱伝導率が現状で得られており、熱伝導率の向上の余地が小さくなりつつある。また、無機粉末フィラーを高充填した熱伝導シートでは、樹脂内の界面により絶縁耐性が低下するという問題も有している。
また、無機粉末フィラーを用いずポリベンザゾールの短繊維をエポキシ等の樹脂内で一軸配向させた特許文献1の熱伝導シートでは、短繊維の充填に限界がある。すなわち、特許文献1の熱伝導シートでは、短繊維間にエポキシ等の樹脂層が介在するため、熱伝導率としては4W/mK程度が限界が得られれるのみであり、無機粉末フィラーを高充填した熱伝導シートより熱伝導率が劣るとの問題があった。
また、ポリベンザゾールの長繊維に樹脂を含浸して固化させたブロック状の成形体を切断加工して形成した上述の熱伝導性樹脂基板は、厚み方向に高い熱伝導率を有している。しかし、ポリベンザゾール繊維が剛直な繊維であるので、ポリベンザゾール繊維を高充填した樹脂硬化物は繊維配向と垂直方向の切断が難しく、基板のような厚み(2mm)には切断加工が可能であるが、パワーモジュール等の半導体素子の放熱に利用するために好適な100μm〜500μmの均一な厚みを有するシート形状に加工することは容易でないという問題があった。
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、熱伝導性が良好で製造が容易な熱伝導シート、当該熱伝導シートの製造方法および当該熱伝導シートを放熱に利用した半導体装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、ポリベンゾビスオキサゾール樹脂の硬化物をマトリックスとする熱伝導シートであって、前記ポリベンゾビスオキサゾール樹脂の分子鎖が、前記熱伝導シートの厚み方向に配向していることを特徴とする。
また、請求項5の発明は、樹脂硬化物の熱伝導シートの製造方法であって、溶剤に可溶なポリベンゾビスオキサゾール前駆体を溶解させたワニスを保持体に保持する保持工程と、前記ワニス中の前記ポリベンゾビスオキサゾール前駆体の分子鎖を前記熱伝導シートの厚み方向に磁場を用いて配向させる配向工程と、分子鎖が配向したポリベンゾビスオキサゾール前駆体を含有する前記ワニスから溶剤を除去する除去工程と、前記ポリベンゾビスオキサゾール前駆体の閉環によって前記ポリベンゾビスオキサゾール前駆体からポリベンゾビスオキサゾール樹脂を生成する閉環工程とを備えることを特徴とする。
また、請求項7の発明は、半導体装置であって、半導体チップを含む発熱部と、前記発熱部において発生した熱を雰囲気中に放熱する放熱部と、前記発熱部から前記放熱部への熱の伝達を行う熱伝導部とを備え、前記熱伝導部が請求項に記載の熱伝導シートを備えることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、ポリベンゾビスオキサゾール樹脂の分子鎖が、熱伝導シートの厚み方向に配向しているので、厚み方向に高い熱伝導率を有する薄い熱伝導シートを容易に得られる。
請求項5の発明によれば、ポリベンゾビスオキサゾール樹脂の前駆体の分子を磁場により配向させるので、厚み方向に高い熱伝導率を有する薄い熱伝導シートを容易に製造可能となる。
請求項7の発明によれば、熱伝導性が良好な熱伝導シートを使用するので、放熱効率が良好な半導体装置を得ることができる。
実施の形態1.
○半導体装置の断面構造;
図1は、実施の形態1の半導体装置1Aの断面構造を示す断面模式図である。
○半導体装置の断面構造;
図1は、実施の形態1の半導体装置1Aの断面構造を示す断面模式図である。
半導体装置1Aは、インバータやACサーボ等のモータ制御装置に使用されるパワーモジュールである。半導体装置1Aは、パワーデバイスであるMOS(Metal Oxide Semiconductor)−FET(Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体チップ2、半導体チップ2の駆動回路および各種保護回路をひとつのパッケージに収めたモノリシックなモジュールである。半導体装置1Aは、半導体チップ2が発生した熱を雰囲気中に放熱するヒートシンク3を備える。
ヒートシンク3の放熱面3aには、放熱面積を増加させることによりヒートシンク3の熱抵抗を低下させるフィン31が設けられる。ヒートシンク3の結合面3bには、熱伝導シート4Aおよびヒートスプレッダ5を介して半導体チップ2が取り付けられる。ヒートスプレッダ5は、例えば、銅、アルミニウムあるいはこれらの金属を主成分とする合金からなる。
さらに、半導体装置1Aは、半導体装置1Aの外部への電気的接続点を提供する銅フレーム6を備える。銅フレーム6は、ヒートスプレッダ5および半導体チップ2と電気的に接続される。半導体チップ2と銅フレーム6とはボンディングワイヤ7によって電気的に接続される。
半導体装置1Aのこれらの部材は、モールド樹脂の外装9によって一体化される。
なお、上述の説明では、熱伝導シートが放熱に利用された半導体装置1Aがパワーモジュールであるとして説明を行ったが、半導体装置1Aはパワーモジュールに制限されない。例えば、半導体装置1Aは、熱伝導シートを介してヒートシンクが取り付けられた、コンピュータ用のMPU(MicroProcessor Unit)、無線通信機の送信部電力増幅回路に使用される高周波パワーモジュールであってもよい。あるいは、半導体装置1Aは、熱伝導シートを介してヒートシンクが取り付けられた半導体ディスクリート素子であってもよい。
また、図1の半導体チップ2は、MOS−FETやIGBTに限られず、サイリスタやバイポーラ接合トランジスタであってもよい。
○熱伝導シートの形状および材質;
熱伝導シート4Aは、半導体チップ2を含む発熱部10が発生した熱を、ヒートシンク3を含む放熱部11へ効率的に伝達するために設けられる。なお、放熱部11が空冷ファンやペルチエ素子によって構成されてもよい。
熱伝導シート4Aは、半導体チップ2を含む発熱部10が発生した熱を、ヒートシンク3を含む放熱部11へ効率的に伝達するために設けられる。なお、放熱部11が空冷ファンやペルチエ素子によって構成されてもよい。
図2の断面模式図に示すように、熱伝導シート4Aは、ポリベンゾビスオキサゾールの分子鎖41がシートの厚み方向に配向している100μm〜500μmの均一な厚みを有するポリベンゾビスオキサゾール樹脂のシートである。熱伝導シート4Aは、ポリベンゾビスオキサゾール樹脂を主成分とする樹脂硬化物のシートであるので、良好な電気的絶縁性を有する。したがって、半導体装置1Aにおいては、ヒートスプレッダ5およびヒートシンク3との間で電気的絶縁性が確保される。
熱伝導シート4Aは、マトリックスがポリベンゾビスオキサゾールの樹脂からなる。すなわち、従来技術では、熱伝導を主に担う、化学式(3)に示す分子構造を有するポリベンザゾール短繊維がマトリックスであるエポキシ樹脂中にゲストとして分散されているのに対して、本実施の形態では、熱伝導を担うポリベンゾビスオキサゾールそのものがマトリックスの樹脂として熱伝導シート4Aを構成している。
本実施の形態で用いられる熱伝導シート4Aを構成するポリベンゾビスオキサゾール樹脂の分子構造は、一般式(1)で示される。
ただし、一般式(1)においては、
(a)基XがCF3であり、l=m=0,n=50〜300の整数;
(b)基XがHであり、l=1,m=0,n=50〜300の整数;または
(c)基XがHであり、l=0,m=1,n=50〜300の整数;
のいずれかである。
(a)基XがCF3であり、l=m=0,n=50〜300の整数;
(b)基XがHであり、l=1,m=0,n=50〜300の整数;または
(c)基XがHであり、l=0,m=1,n=50〜300の整数;
のいずれかである。
一般式(1)に示すポリベンゾビスオキサゾール樹脂は、基Xとl,mおよびnとを上記のように選択することにより、当該ポリベンゾビスオキサゾール樹脂のオキサゾール環(ベンゾオキサゾール環)が閉環する前の前駆体(一般式(2))がジメチルアセトアミド(DMAc)や2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液等の溶剤に可溶となる。すなわち、上述の(a)〜(c)によってポリベンゾビスオキサゾール分子に与えられる分子構造は、ポリベンゾビスオキサゾールの前駆体に溶剤への可溶性を発現させる可溶性発現構造となっている。
ただし、一般式(2)においては、
(a)基XがCF3であり、l=m=0,n=50〜300の整数;
(b)基XがHであり、l=1,m=0,n=50〜300の整数;または
(c)基XがHであり、l=0,m=1,n=50〜300の整数;
のいずれかである。
(a)基XがCF3であり、l=m=0,n=50〜300の整数;
(b)基XがHであり、l=1,m=0,n=50〜300の整数;または
(c)基XがHであり、l=0,m=1,n=50〜300の整数;
のいずれかである。
このような可溶性発現構造をポリベンゾビスオキサゾール分子が有することにより、上記一般式(2)に示す前駆体が上記溶剤に可溶となるので、当該前駆体をこれらの溶剤に溶解させたワニスとし、これを保持体に保持し、保持体に保持されたワニス層中の上記前駆体の分子鎖をこのワニス層の厚み方向に配向させた後、ワニス層から溶剤を除去してオキサゾール環の閉環処理を行うことにより、厚み方向に分子鎖が配向したポリベンゾビスオキサゾールの樹脂シートを容易に得ることができる。この熱伝導シート4Aの詳細な製造方法は後述する。
○熱伝導シートの製造装置;
図3は、熱伝導シート4Aの製造に使用される製造装置100の断面構造を示す断面模式図である。
図3は、熱伝導シート4Aの製造に使用される製造装置100の断面構造を示す断面模式図である。
製造装置100は、熱伝導シート4Aの原料となるワニスを保持する保持体101と、、ワニスを350℃まで加熱可能な加熱装置103と、磁場発生源となる磁石104とを備える。
本実施の形態では、保持体101には、ワニス層102が保持される。保持体101としては、例えば、表面が平滑な金属板が用いられる。あるいは、図3に図示するように、四方に壁を設けた無蓋箱状の保持体を保持体101として採用することにより、単なる金属板では形成することができない厚さを有するシートを得ることも可能になる。なお、保持体101は、好ましくは、図3に図示するように、上面102aが開放された形状とすることが望ましい。これにより、ワニス層102からの溶剤の除去(蒸発)を効率的に行うことが可能になる。本実施の形態では、加熱装置103はヒータブロックであり、保持体に保持したワニス層102を加熱する。加熱装置103は、これに限定するものではなく、加熱オーブンであってもよい。磁石104は永久磁石および電磁石のいずれでもよいが、保持体101に保持されたワニス層102の厚さ方向に磁力線Mを生ぜしめるように配置される。
保持体101に保持されるワニス層102に含まれる前駆体の分子は、透磁率の異方性を有するので、このような磁力線Mにより分子鎖が溶剤中で一定方向(ここでは熱伝導シートの厚み方向)に配向させられる。
○熱伝導シートの製造方法;
図4は、熱伝導シート4Aの製造方法を示すフローチャートである。以下では、図4のフローチャートを参照しながら、熱伝導シート4Aの製造方法を説明する。
図4は、熱伝導シート4Aの製造方法を示すフローチャートである。以下では、図4のフローチャートを参照しながら、熱伝導シート4Aの製造方法を説明する。
最初に、ポリベンゾビスオキサゾールの前駆体を溶剤に溶解させたワニスが、保持体101に採取される(ステップS101)。ステップS101で使用される溶剤は、当該前駆体を溶解可能でオキサゾール環の閉環処理温度以下で効率的に蒸発させることができるものであれば制限されないが、例えば、ジメチルアセトアミド(DMAc)や2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液等を使用可能である。
続いて、磁力線Mで示される磁場をワニス層102に印加して、前駆体分子の配向処理を行う(ステップS102)。ステップS102によって、前駆体の分子鎖はシートの厚み方向に配向した状態となる。このとき、前駆体の分子鎖を配向させるので、従来技術でマトリックスとして用いられるエポキシ樹脂(硬化前)中で、サイズの大きい短繊維を配向させる場合より、低磁場でも効率的に配向処理を行うことができる。
さらに、ステップS102で印加した磁場を維持しながら、保持体101がヒータブロック103によって加熱されてワニス層102に含まれる溶剤が除去され、前駆体が固化する(ステップS103)。加熱温度および加熱時間は、使用されている溶剤の種類および量に応じて、オキサゾール環の閉環処理温度以下の範囲で適宜決定する。
さらに、ワニス層102がヒータブロック103によって加熱されて、前駆体に含まれるオキサゾール環の閉環処理が行われる(ステップS104)。これにより、分子鎖が厚み方向に配向したポリベンゾビスオキサゾールのシートが得られる。
上述の説明から明らかなように、熱伝導シート4Aの製造方法においては、切断等の加工処理を要せずにポリベンゾビスオキサゾールのシートを容易に作製可能である。また、当該製造方法においては、保持体101に保持するワニスの量やワニス中の前駆体含有量を変更することによってシート厚を制御可能であるので、100μm〜500μmの均一な厚みを有するシートも容易に作製可能である。また、このようにして得られた熱伝導シートの電気的絶縁性は良好である。
さらに、上述の製造方法によれば、分子鎖方向への熱伝導性が良好なポリベンゾビスオキサゾールの分子鎖が厚み方向に配向したシートが得られるので、厚み方向の熱伝導性がさらに良好な熱伝導シートを得ることができる。
実施の形態2.
実施の形態2の半導体装置1Bは、半導体装置1Aと類似の構成を有するが、製造される熱伝導シート4Bが熱伝導シート4Aとは異なる。具体的には、熱伝導シート4Bでは、等方性の熱伝導体である無機粉末フィラーがさらに充填されている点が熱伝導シート4Aとは異なる。以下では、この熱伝導シート4Bを得るための製造方法について説明する。なお、熱伝導シート4Bの製造装置は、製造装置100と同様であるので、重複説明は省略する。
実施の形態2の半導体装置1Bは、半導体装置1Aと類似の構成を有するが、製造される熱伝導シート4Bが熱伝導シート4Aとは異なる。具体的には、熱伝導シート4Bでは、等方性の熱伝導体である無機粉末フィラーがさらに充填されている点が熱伝導シート4Aとは異なる。以下では、この熱伝導シート4Bを得るための製造方法について説明する。なお、熱伝導シート4Bの製造装置は、製造装置100と同様であるので、重複説明は省略する。
○熱伝導シートの製造方法;
本実施形態の熱伝導シート4Bの製造方法は、ステップS101において保持体101に保持されるワニスに無機粉末フィラーが含有させられている点が熱伝導シート4Aと異なり、残余の点は同様である。なお、熱伝導シート4Bに充填される、すなわち、ワニスに含有される無機粉末フィラーは、好ましくは、熱伝導性が良好な無機粉末であり、例えば、アルミナ、シリカおよび窒素ホウ素である。また、ワニス中の無機粉末フィラーの含有量は、ワニスの粘度を顕著に増加させない程度にすることが望ましい。
本実施形態の熱伝導シート4Bの製造方法は、ステップS101において保持体101に保持されるワニスに無機粉末フィラーが含有させられている点が熱伝導シート4Aと異なり、残余の点は同様である。なお、熱伝導シート4Bに充填される、すなわち、ワニスに含有される無機粉末フィラーは、好ましくは、熱伝導性が良好な無機粉末であり、例えば、アルミナ、シリカおよび窒素ホウ素である。また、ワニス中の無機粉末フィラーの含有量は、ワニスの粘度を顕著に増加させない程度にすることが望ましい。
上述の説明から明らかなように、熱伝導シート4Aと同様に、熱伝導シート4Bの製造方法においても、切断等の加工処理を要せずにポリベンゾビスオキサゾールのシートを容易に作製可能である。また、当該製造方法においては、保持体101に保持するワニスの量やワニス中の前駆体含有量を変更することによってシート厚を制御可能であるので、100μm〜500μmの均一な厚みを有するシートも容易に作製可能である。また、分子鎖方向への熱伝導性が良好なポリベンゾビスオキサゾールの分子鎖が厚み方向に配向したシートが得られるので、厚み方向の熱伝導性がさらに良好な熱伝導シートを得ることができる。
また、等方性の熱伝導体粉末が含まれたシートが得られるので、面内方向の熱伝導性も良好な熱電導シートを得ることができる。このようにして得られた熱伝導シートの電気的絶縁性は良好である。
実施の形態1〜2に係る実施例1〜5と、本願発明の範囲外の比較例1〜3について以下で説明する。実施例1〜3は実施の形態1に係る実施例であり、実施例4〜5は実施の形態2に係る実施例である。なお、下記の実施例および比較例に使用された材料および作製条件を図5に一覧にして示す。
実施例1.
実施例1では、一般式(2)において、基XがCF3であり、l=m=0,n=200の下記化学式(4)で示されるポリベンゾビスオキサゾールの前駆体(セントラル硝子株式会社)の15重量部を、溶剤のDMAc100重量部に溶解させたワニスを使用した。
実施例1では、一般式(2)において、基XがCF3であり、l=m=0,n=200の下記化学式(4)で示されるポリベンゾビスオキサゾールの前駆体(セントラル硝子株式会社)の15重量部を、溶剤のDMAc100重量部に溶解させたワニスを使用した。
次に、当該ワニスを製造装置100の保持体101に保持した(ステップS101)。次に、保持体101に保持されたワニス層102に、約8Tの磁場をワニス層102の厚み方向に印加して、上記ワニス中のポリベンゾビスオキサゾールの前駆体の分子を配向させる処理を行った(ステップS102)。さらに、当該磁場の印加を維持したまま、ヒータブロック103で120℃まで加熱して10分間保持することにより溶剤を除去し、ワニス層102を固化させた(ステップS103)。さらに、ヒータブロック103で350℃まで加熱して2時間保持することによりオキサゾール環の閉環処理を行って(ステップS104)、分子鎖を厚み方向に配向させた。これにより、下記化学式(5)で示されるポリベンゾビスオキサゾール樹脂(PBO-A)のシートを得た。
このシートの厚み方向の熱伝導率を測定したところ、14W/mKと良好な熱伝導率が得られていることを確認できた。また、このシートのX線回折パターンを観察したところ、ブロードな回折パターンが観察され、ポリベンゾビスオキサゾールの分子鎖の配向が行われていることを確認できた。
実施例2.
実施例2では、一般式(2)において、基XがHであり、l=1,m=0,n=200の下記化学式(6)で示されるポリベンゾビスオキサゾールの前駆体(セントラル硝子株式会社)を用いた以外実施例1と同様にして分子鎖を厚み方向に配向させた下記一般式(7)で示されるポリベンゾビスオキサゾール樹脂(PBO-B)の熱伝導シートを得た。
実施例2では、一般式(2)において、基XがHであり、l=1,m=0,n=200の下記化学式(6)で示されるポリベンゾビスオキサゾールの前駆体(セントラル硝子株式会社)を用いた以外実施例1と同様にして分子鎖を厚み方向に配向させた下記一般式(7)で示されるポリベンゾビスオキサゾール樹脂(PBO-B)の熱伝導シートを得た。
このシートの厚み方向の熱伝導率を測定したところ、14W/mKと良好な熱伝導率が得られていることを確認できた。また、このシートのX線回折パターンを観察したところ、ブロードな回折パターンが観察され、ポリベンゾビスオキサゾールの分子鎖の配向が行われていることを確認できた。
実施例3.
実施例3では、一般式(2)において、基XがHであり、l=0,m=1,n=200の下記化学式(8)で示されるポリベンゾビスオキサゾールの前駆体(セントラル硝子株式会社)を用いた以外実施例1と同様にして分子鎖を厚み方向に配向させた下記化学式(9)で示されるポリベンゾビスオキサゾール樹脂(PBO-C)の熱伝導シートを得た。
実施例3では、一般式(2)において、基XがHであり、l=0,m=1,n=200の下記化学式(8)で示されるポリベンゾビスオキサゾールの前駆体(セントラル硝子株式会社)を用いた以外実施例1と同様にして分子鎖を厚み方向に配向させた下記化学式(9)で示されるポリベンゾビスオキサゾール樹脂(PBO-C)の熱伝導シートを得た。
このシートの厚み方向の熱伝導率を測定したところ、14W/mKと良好な熱伝導率が得られていることを確認できた。また、このシートのX線回折パターンを観察したところ、ブロードな回折パターンが観察され、ポリベンゾビスオキサゾールの分子鎖の配向が行われていることを確認できた。
実施例4.
実施例4では、実施例1のワニスに20重量部(溶剤を除く)のアルミナ粉末(A−22:昭和電工株式会社)をさらに含有させたものを用いて、実施例1と同様の手順で熱伝導シートの作製を行った。このシートの厚み方向の熱伝導率を測定したところ、15W/mKと良好な熱伝導率が得られていることを確認できた。
実施例4では、実施例1のワニスに20重量部(溶剤を除く)のアルミナ粉末(A−22:昭和電工株式会社)をさらに含有させたものを用いて、実施例1と同様の手順で熱伝導シートの作製を行った。このシートの厚み方向の熱伝導率を測定したところ、15W/mKと良好な熱伝導率が得られていることを確認できた。
実施例5.
実施例5では、実施例4のアルミナ粉末にかえて、窒化ホウ素粉末(GP:電気化学工業株式会社)を用いたものである。このようにして得られたシートの厚み方向の熱伝導率を測定したところ、16W/mKと良好な熱伝導率が得られていることを確認できた。
実施例5では、実施例4のアルミナ粉末にかえて、窒化ホウ素粉末(GP:電気化学工業株式会社)を用いたものである。このようにして得られたシートの厚み方向の熱伝導率を測定したところ、16W/mKと良好な熱伝導率が得られていることを確認できた。
比較例1.
比較例1では、約8Tの磁場を印加することをせずに配向処理を行わずに作製をした以外、実施例1と同様にして、ポリベンゾビスオキサゾール樹脂(PBO-A)の熱伝導シートを作製した。
比較例1では、約8Tの磁場を印加することをせずに配向処理を行わずに作製をした以外、実施例1と同様にして、ポリベンゾビスオキサゾール樹脂(PBO-A)の熱伝導シートを作製した。
このシートの厚み方向の熱伝導率を測定したところ、3W/mKの熱伝導率であった。
比較例2.
剛直なポリベンゾオキサゾール短繊維(繊維長50μm)12重量部をエポキシ樹脂に充填した従来技術に係るシートを作製した。この場合、厚み方向の熱伝導率は0.3W/mKであった。
剛直なポリベンゾオキサゾール短繊維(繊維長50μm)12重量部をエポキシ樹脂に充填した従来技術に係るシートを作製した。この場合、厚み方向の熱伝導率は0.3W/mKであった。
比較例3.
比較例2の熱伝導シート作製時のエポキシ樹脂の硬化前に10Tの磁場を印加して短繊維をシートの厚み方向に配向させた熱伝導シートを作製したところ、当該熱伝導シートの厚み方向の熱伝導率は1.8W/mKであった。
比較例2の熱伝導シート作製時のエポキシ樹脂の硬化前に10Tの磁場を印加して短繊維をシートの厚み方向に配向させた熱伝導シートを作製したところ、当該熱伝導シートの厚み方向の熱伝導率は1.8W/mKであった。
実施例1〜5と比較例1〜3とを比較すれば明らかように、前駆体が溶剤に可溶なポリベンゾビスオキサゾールを使用し、磁場による分子鎖の配向処理を行うことにより、熱伝導性が特に良好な熱伝導シートを容易に得ることができる。
1A,1B 半導体装置、2 半導体チップ、3 ヒートシンク、3a 放熱面、3b 結合面、31 フィン、4A 熱伝導シート、5 ヒートスプレッダ、6 銅フレーム、7 ボンディングワイヤ、9 外装、100 製造装置、101 保持体、102 ワニス層、103 ヒータブロック、104 磁石、M 磁力線。
Claims (7)
- ポリベンゾビスオキサゾール樹脂の硬化物をマトリックスとする熱伝導シートであって、
前記ポリベンゾビスオキサゾール樹脂の分子鎖が、前記熱伝導シートの厚み方向に配向していることを特徴とする熱伝導シート。 - 請求項1に記載の熱伝導シートにおいて、
前記ポリベンゾビスオキサゾール樹脂の分子が、
オキサゾール環が閉環する前の前駆体に溶剤への可溶性を発現させる可溶性発現構造を備えることを特徴とする熱伝導シート。 - 請求項3に記載の熱伝導シートにおいて、
前記樹脂硬化物に等方性熱伝導体無機粉末が充填されることを特徴とする熱伝導シート。 - 樹脂硬化物の熱伝導シートの製造方法であって、
溶剤に可溶なポリベンゾビスオキサゾール前駆体を溶解させたワニスを保持体に保持する保持工程と、
前記ワニス中の前記ポリベンゾビスオキサゾール前駆体の分子鎖を前記熱伝導シートの厚み方向に磁場を用いて配向させる配向工程と、
分子鎖が配向したポリベンゾビスオキサゾール前駆体を含有する前記ワニスから溶剤を除去する除去工程と、
前記ポリベンゾビスオキサゾール前駆体の閉環によって前記ポリベンゾビスオキサゾール前駆体からポリベンゾビスオキサゾール樹脂を生成する閉環工程と、
を備えることを特徴とする熱伝導シートの製造方法。 - 半導体装置であって、
半導体チップを含む発熱部と、
前記発熱部において発生した熱を雰囲気中に放熱する放熱部と、
前記発熱部から前記放熱部への熱の伝達を行う熱伝導部と、
を備え、
前記熱伝導部が請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の熱伝導シートを備えることを特徴とする半導体装置。
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---|---|---|---|
JP2004078487A JP2005268514A (ja) | 2004-03-18 | 2004-03-18 | 熱伝導シート、当該熱伝導シートの製造方法および当該熱伝導シートを放熱に利用した半導体装置 |
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US8426962B2 (en) | 2010-10-13 | 2013-04-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
JP2019006939A (ja) * | 2017-06-28 | 2019-01-17 | 株式会社Kri | 熱伝導性シート状樹脂組成物及び積層シート |
-
2004
- 2004-03-18 JP JP2004078487A patent/JP2005268514A/ja not_active Withdrawn
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