JP2008205273A - 電子回路装置及び電子回路装置モジュール - Google Patents
電子回路装置及び電子回路装置モジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008205273A JP2008205273A JP2007040777A JP2007040777A JP2008205273A JP 2008205273 A JP2008205273 A JP 2008205273A JP 2007040777 A JP2007040777 A JP 2007040777A JP 2007040777 A JP2007040777 A JP 2007040777A JP 2008205273 A JP2008205273 A JP 2008205273A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electronic circuit
- carbon nanotube
- carbon nanotubes
- heat
- circuit device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 144
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 117
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 117
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 37
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 26
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 95
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 description 31
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 26
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 26
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 12
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector 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
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector 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
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector 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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- 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
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
Abstract
【課題】電子回路体装置及び電子回路装置モジュールに関し、電子回路素子チップと熱拡散・放出部材との間の熱的接続を向上するとともに充分な機械的強度を確保する手段を提供する。
【解決手段】発熱源となる電子回路素子チップ１と熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材２との間に樹脂接着剤を介することなく熱伝導性に優れるカーボンナノチューブ３を介在させることにより、微細化、高集積化に耐え得る放熱性を確保することができる。
【選択図】図１
【解決手段】発熱源となる電子回路素子チップ１と熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材２との間に樹脂接着剤を介することなく熱伝導性に優れるカーボンナノチューブ３を介在させることにより、微細化、高集積化に耐え得る放熱性を確保することができる。
【選択図】図１
Description
本発明は電子回路装置及び電子回路装置モジュールに関するものであり、特に、半導体チップ等の電子回路素子チップとヒートスプレッダー（熱拡散・放出部材）との間を熱的に接続するための構成に特徴のある電子回路装置及び電子回路装置モジュールに関するものである。
従来、ＣＰＵ等の半導体チップは回路基板上にフリップチップボンディングされており、ボンディングの際に用いられるバンプには通常ハンダが用いられている。
この場合、半導体チップで発生した熱を回路基板及び半田バンプを通して逃がすことによって半導体チップの温度上昇を抑制している。
この場合、半導体チップで発生した熱を回路基板及び半田バンプを通して逃がすことによって半導体チップの温度上昇を抑制している。
しかし、ＣＰＵ等の半導体チップの性能は日々向上しており、その性能向上は半導体素子の微細化によるところが大きいが、半導体素子の微細化によって半導体チップ内の素子密度が高くなるということは、電力密度が高くなることを意味する。
このように、電力密度が高くなることによって半導体チップの発熱問題が深刻になってきている。
例えば、従来のように、半導体チップで発生した熱を逃がして半導体チップの温度上昇を抑制するためには、回路基板および半田バンプを通しての放熱では不十分である。
例えば、従来のように、半導体チップで発生した熱を逃がして半導体チップの温度上昇を抑制するためには、回路基板および半田バンプを通しての放熱では不十分である。
そこで、十分な放熱性を確保するためにヒートスプレッダーが用いられ、そのヒートスプレッダーと半導体チップとの間には熱的な接触を良好にするためにインジウムシートやポリマーシートなどが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
図１５参照
図１５は、従来のヒートスプレッダーを用いた半導体モジュールの概念的構成図であり、半導体チップ６１をインジウム半田６３を介してＣｕ製のヒートスプレッダー６２を介して取り付けたのち、半田バンプ６５を介して回路基板６４にフリップチップボンディングする。
図１５は、従来のヒートスプレッダーを用いた半導体モジュールの概念的構成図であり、半導体チップ６１をインジウム半田６３を介してＣｕ製のヒートスプレッダー６２を介して取り付けたのち、半田バンプ６５を介して回路基板６４にフリップチップボンディングする。
次いで、この半導体装置を半田バンプ６７を介してプリント配線基板６６に実装することによって、半導体モジュールが完成する。
この場合、ヒートスプレッダー６２の周辺部と回路基板６４との接触部は接着剤で接着する。
この場合、ヒートスプレッダー６２の周辺部と回路基板６４との接触部は接着剤で接着する。
一方、半導体装置等からの放熱効率を向上するために、熱伝導性に優れるカーボン繊維やカーボンナノチューブを放熱部材或いは容器を兼ねるヒートスプレッダーとして用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この提案においては、例えば、カーボンナノチューブを樹脂を用いてカーボンナノチューブ繊維としてヒートシンクにしたり、或いは、カーボンナノチューブ繊維を組み合わせて容器状にしている。
特開２００３−２４９６１３号公報
特開２００５−１１６８３９号公報
しかしながら、半導体素子の微細化、高集積化はとどまるところを知らず、特許文献１に示された従来構造では放熱性の確保が不十分になってきている。
即ち、半導体チップとヒートスプレッダー間に介在しているインジウム半田やポリマー等の介在部材の熱伝導率は十分高くない点が問題となる。
即ち、半導体チップとヒートスプレッダー間に介在しているインジウム半田やポリマー等の介在部材の熱伝導率は十分高くない点が問題となる。
また、半田バンプも放熱経路を構成しているが、半田の熱伝導率は十分に高くないため、この点からも、従来構造では放熱性の確保が不十分になってきている。
また、上記の特許文献２の場合には、カーボンナノチューブ自体の熱伝導率は良好であるものの、カーボンナノチューブを繊維化するために樹脂が必須となり、この樹脂の熱伝導率の低さが問題となって、充分な放熱性が確保できないという問題がある。
また、カーボンナノチューブ繊維を組み合わせて容器状にした場合には、その機械的強度が充分でないため、半導体装置の信頼性が問題となる。
したがって、本発明は、電子回路素子チップと熱拡散・放出部材との間の熱的接続を向上するとともに充分な機械的強度を確保することを目的とする。
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、電子回路装置において、発熱源となる電子回路素子チップ１と熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材２との間に樹脂接着剤を介することなくカーボンナノチューブ３を設けたことを特徴とする。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、電子回路装置において、発熱源となる電子回路素子チップ１と熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材２との間に樹脂接着剤を介することなくカーボンナノチューブ３を設けたことを特徴とする。
このように、電子回路素子チップ１と熱拡散・放出部材（ヒートスプレッダー）２との間に樹脂接着剤を介することなく熱伝導性に優れるカーボンナノチューブ３を介在させることによって、微細化、高集積化に耐えうる放熱性を確保することができる。
即ち、カーボンナノチューブ３は熱伝導率がダイヤモンドと同程度（３０００Ｗ／ｍ・Ｋ）と非常に高いため、従来問題になっていた半導体チップと熱拡散・放出部材２との間の介在材料による全体の放熱特性劣化が低減される。
即ち、カーボンナノチューブ３は熱伝導率がダイヤモンドと同程度（３０００Ｗ／ｍ・Ｋ）と非常に高いため、従来問題になっていた半導体チップと熱拡散・放出部材２との間の介在材料による全体の放熱特性劣化が低減される。
この場合、カーボンナノチューブ３は撓み性を有していることが望ましく、それによって、電子回路素子チップ１を実装した回路基板７に熱拡散・放出部材２を固着した場合に、熱拡散・放出部材２が電子回路素子チップ１に圧接する際の緩衝材として作用することになる。
また、カーボンナノチューブ３が、少なくともＦｅを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていること、即ち、触媒層４上に成長させたカーボンナノチューブ３であることが望ましく、それによって、熱を的電子回路素子チップ１から垂直方向に成長したカーボンナノチューブ３をヒートパスとすることにより熱拡散・放出部材２へ良好に伝達することができる。
或いは、カーボンナノチューブ３が、少なくともＣｏを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていること、即ち、触媒層４上に成長させたその先端部にグラファイトシート５を伴うカーボンナノチューブ３であることが望ましく、それによって、電子回路素子チップ１から垂直方向に成長したカーボンナノチューブ３に伝達された熱を、グラファイトシート５により横方向拡散させてヒートスプレッダーとしての機能も兼ねさせることができるので、熱拡散・放出部材２へ熱伝達効率がさらに向上する。
また、カーボンナノチューブ３の触媒層４と接する側と反対側の端部を金属６によって被覆しても良く、それによって、カーボンナノチューブ３や触媒層４に起因するパーティクル等を低減することができる。
また、カーボンナノチューブ３の触媒層４と接する側と反対側の端部にグラファイトシート５が直接接している場合には、グラファイトシート５の表面が金属６によって被覆すれば良く、カーボンナノチューブ３の側壁を金属６で覆わない場合には、カーボンナノチューブ３は撓み性を有するので、機械的歪みを吸収することができる。
また、カーボンナノチューブ３の束の側壁を金属６によって被覆しても良く、この場合には、カーボンナノチューブ３や触媒層４に起因するパーティクル等を金属６で封止込むことができるので、汚染を少なくすることができる。
また、電子回路素子チップ１を回路基板７にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ８を介してフリップチップボンディングしても良く、それによって、回路基板７への熱拡散効率を高めることができるとともに、カーボンナノチューブの撓み性（可撓性）によって、電子回路素子チップ１を回路基板７に取り付けた場合の電子回路素子チップ１と回路基板７との熱膨張係数の差による歪みを吸収することができる。
また、上述の電子回路装置の回路基板７側を、実装配線基板１０にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ９を介してボンディングしても良く、半田より熱伝導性を高いカーボンナノチューブで構成されたバンプ９により回路基板７に伝達された熱を効率よく実装配線基板に逃すことができるとともに、半田フリーの電子回路装置モジュールを実現することができる。
本発明によれば、ヒートスプレッダーと半導体チップ間の介在材料に熱伝導率の高いカーボンナノチューブを用いているので、従来に比べて放熱性を向上することができ、さらに、カーボンナノチューブの先端にグラファイトシートがほかの介在物を介さずに形成される構造を用いることで、ヒートパスとしての機能のみではなく、ヒートスプレッダーとしての機能も備わり、より放熱性の向上が可能になる。
また、半導体チップと回路基板間および回路基板と実装配線基板間を接続するバンプにカーボンナノチューブを用いることにより放熱性のさらなる向上も可能になるとともに、半田フリーの実装構造を実現することができる。
本発明は、ヒートスプレッダーの内部底面のみに触媒層を設けて、ＣＶＤ法によってカーボンナノチューブを成長させ、回路基板（インターポーザ）にこのヒートスプレッダーを固着する際に、回路基板に半田バンプ或いは転写法により形成したカーボンナノチューブバンプによってフリップチップボンディングした半導体チップ等の電位回路素子チップにカーボンナノチューブを圧接により直接当接、或いは、金属被覆層を介して圧接により当接させ、さらに、半田バンプ或いは転写法により形成したカーボンナノチューブバンプによってプリント配線基板等の実装配線基板にボンディングするものである。
この場合、触媒としてＴｉ／Ｃｏ等のＣｏが表面となる触媒を用いた場合には、カーボンナノチューブの成長先端部にグラファイトシートが形成され、一方、触媒としてＡｌ／Ｆｅ或いはＡｌ／Ｎｉ等の表面がＣｏ以外のＦｅ或いはＮｉ等となる触媒を用いた場合には、グラファイトシートは形成されない。
ここで、図２を参照して、本発明の実施例１の半導体装置の実装工程を説明する。
図２参照
まず、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＡｌ膜１３と厚さが、例えば、２ｎｍのＦｅ膜１４を順次成膜して触媒層１２とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
図２参照
まず、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＡｌ膜１３と厚さが、例えば、２ｎｍのＦｅ膜１４を順次成膜して触媒層１２とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
次いで、ＣＶＤ法を用いて、プロセスガスとしてアセチレンガスを用いるとともに、キャリアガスとしてアルゴンガスもしくは水素ガスを用い、例えば、１００Ｐａの圧力において、6 ００℃の成長温度でカーボンナノチューブ１５を成長させる。
この場合、カーボンナノチューブ１５の長さは成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
この場合、カーボンナノチューブ１５の長さは成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
一方、インタポーザ２０に半田バンプ２１を介して半導体チップ２２をフリップチップボンディングしたのち、カーボンナノチューブ１５を形成したヒートスプレッダー１１を接着剤によりインタポーザ２０に固着する。
この時、半導体チップ２２とカーボンナノチューブ１５とは、接着剤等を介することなくカーボンナノチューブ１５の撓み性を利用して圧接により直接当接されることになる。
この時、半導体チップ２２とカーボンナノチューブ１５とは、接着剤等を介することなくカーボンナノチューブ１５の撓み性を利用して圧接により直接当接されることになる。
次いで、このヒートスプレッダー１１を固着したインターポーザ２０を半田バンプ３１を介してプリント配線基板３０に固着することによって本発明の実施例１の半導体モジュールの基本構造が完成する。
この様に、本発明の実施例１においては、半導体チップ２２とヒートスプレッダー１１に成長させた熱伝導性に優れるカーボンナノチューブ１５と直接当接させているので、素子密度の高まった半導体チップの放熱を十分に効率的に行うことができる。
次に、図３を参照して、本発明の実施例２の半導体装置の実装工程を説明する。
図３参照
まず、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉ膜４２と厚さが、例えば、２ｎｍのＣｏ膜４３を順次成膜して触媒層４１とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
図３参照
まず、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉ膜４２と厚さが、例えば、２ｎｍのＣｏ膜４３を順次成膜して触媒層４１とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
次いで、ＣＶＤ法を用いて、プロセスガスとしてアセチレンガスを用いるとともに、キャリアガスとしてアルゴンガスもしくは水素ガスを用い、例えば、１００Ｐａの圧力において、6 ００℃の成長温度でカーボンナノチューブ４４を成長させるが、この時、カーボンナノチューブ４４の先端部にはグラファイトシート４５が形成される。
この場合、カーボンナノチューブ４４の長さも成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
この場合、カーボンナノチューブ４４の長さも成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
一方、インタポーザ２０に半田バンプ２１を介して半導体チップ２２をフリップチップボンディングしたのち、カーボンナノチューブ４４を形成したヒートスプレッダー１１を接着剤によりインタポーザ２０に固着する。
この時、半導体チップ２２とカーボンナノチューブ４４とは、接着剤等を介することなくカーボンナノチューブ４４の撓み性を利用して圧接によりグラファイトシート４５に直接当接されることになる。
この時、半導体チップ２２とカーボンナノチューブ４４とは、接着剤等を介することなくカーボンナノチューブ４４の撓み性を利用して圧接によりグラファイトシート４５に直接当接されることになる。
次いで、このヒートスプレッダー１１を固着したインターポーザ２０を半田バンプ３１を介してプリント配線基板３０に固着することによって本発明の実施例２の半導体モジュールの基本構造が完成する。
図４参照
図４は、本発明の実施例２における熱の拡散状況の説明図であり、半導体チップ２２で発熱した熱はグラファイトシート４５を介して横方向に拡がったのち、カーボンナノチューブ４４に伝わり、カーボンナノチューブ４４からヒートスプレッダー１１に伝達される。
図４は、本発明の実施例２における熱の拡散状況の説明図であり、半導体チップ２２で発熱した熱はグラファイトシート４５を介して横方向に拡がったのち、カーボンナノチューブ４４に伝わり、カーボンナノチューブ４４からヒートスプレッダー１１に伝達される。
この様に、本発明の実施例２においては、半導体チップ２２をグラファイトシート４５に当接させているので、半導体チップ２２で発熱した熱はグラファイトシート４５を介して横方向に拡がり、放熱が局所的に集中することがないので放熱効率が向上する。
次に、図５を参照して、本発明の実施例３の半導体装置の実装工程を説明するが、この実施例３は実施例１にメッキ工程を追加したものである。
図５参照
まず、上記の実施例１と同様に、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＡｌ膜１３と厚さが、例えば、２ｎｍのＦｅ膜１４を順次成膜して触媒層１２とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
図５参照
まず、上記の実施例１と同様に、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＡｌ膜１３と厚さが、例えば、２ｎｍのＦｅ膜１４を順次成膜して触媒層１２とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
次いで、ＣＶＤ法を用いて、プロセスガスとしてアセチレンガスを用いるとともに、キャリアガスとしてアルゴンガスもしくは水素ガスを用い、例えば、１００Ｐａの圧力において、6 ００℃の成長温度でカーボンナノチューブ１５を成長させる。
この場合、カーボンナノチューブ１５の長さは成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
この場合、カーボンナノチューブ１５の長さは成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
次いで、電解メッキ法を用いてヒートスプレッダー１１及びカーボンナノチューブ１５の表面に厚さが、例えば、２μｍの金メッキ層１６を形成する。
この時、Ｃｕ製のヒートスプレッダー１１もカーボンナノチューブ１５も導電性であるので、メッキシード層を用いることなく電解メッキが可能である。
この時、Ｃｕ製のヒートスプレッダー１１もカーボンナノチューブ１５も導電性であるので、メッキシード層を用いることなく電解メッキが可能である。
以降は、再び、上記の実施例１と同様に、インタポーザ２０に半田バンプ２１を介して半導体チップ２２をフリップチップボンディングしたのち、カーボンナノチューブ１５を形成したヒートスプレッダー１１を接着剤によりインタポーザ２０に固着する。
この時、半導体チップ２２とカーボンナノチューブ１５とは、接着剤等を介することなくカーボンナノチューブ１５の撓み性を利用して圧接により金メッキ層１６を介して当接されることになる。
この時、半導体チップ２２とカーボンナノチューブ１５とは、接着剤等を介することなくカーボンナノチューブ１５の撓み性を利用して圧接により金メッキ層１６を介して当接されることになる。
次いで、このヒートスプレッダー１１を固着したインターポーザ２０を半田バンプ３１を介してプリント配線基板３０に固着することによって本発明の実施例１の半導体モジュールの基本構造が完成する。
この様に、本発明の実施例３においては、半カーボンナノチューブ１５の表面を金メッキ層１６で覆っているので、圧接時におけるカーボンナノチューブ１５の剥離やカーボンナノチューブ１５に起因するパーティクルによる汚染を防止することができる。
次に、図６を参照して、本発明の実施例４の半導体装置の実装工程を説明するが、この実施例４は実施例２にメッキ工程を追加したものである。
図６参照
まず、上記の実施例２と同様に、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉ膜４２と厚さが、例えば、２ｎｍのＣｏ膜４３を順次成膜して触媒層４１とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
図６参照
まず、上記の実施例２と同様に、Ｃｕからなる上蓋状のヒートスプレッダー１１の内部底面にスパッタリング法によって、厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉ膜４２と厚さが、例えば、２ｎｍのＣｏ膜４３を順次成膜して触媒層４１とする。
なお、この時、治具を用いてヒートスプレッダー１１の内部底面以外に触媒層が形成されないようにする。
次いで、ＣＶＤ法を用いて、プロセスガスとしてアセチレンガスを用いるとともに、キャリアガスとしてアルゴンガスもしくは水素ガスを用い、例えば、１００Ｐａの圧力において、6 ００℃の成長温度でカーボンナノチューブ４４を成長させるが、この時、カーボンナノチューブ４４の先端部にはグラファイトシート４５が形成される。
この場合、カーボンナノチューブ４４の長さも成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
この場合、カーボンナノチューブ４４の長さも成長時間によって制御可能であり、ここでは、例えば、１００μｍとする。
次いで、電解メッキ法を用いてヒートスプレッダー１１及びグラファイトシート４５の表面に厚さが、例えば、２μｍの金メッキ層４６を形成する。
この時、メッキ条件にもよるが、カーボンナノチューブ４４よりもグラファイトシート４５のメッキ液に対する濡れ性が高いので、グラファイトシート４５の表面に優先的にメッキが行われて、カーボンナノチューブ４４の側壁には金メッキ層４６が形成されない。 なお、メッキ成膜レートを遅くし時間をかけてメッキを行うと、カーボンナノチューブ４４の側面にも金メッキ層４６を形成することは可能である。
この時、メッキ条件にもよるが、カーボンナノチューブ４４よりもグラファイトシート４５のメッキ液に対する濡れ性が高いので、グラファイトシート４５の表面に優先的にメッキが行われて、カーボンナノチューブ４４の側壁には金メッキ層４６が形成されない。 なお、メッキ成膜レートを遅くし時間をかけてメッキを行うと、カーボンナノチューブ４４の側面にも金メッキ層４６を形成することは可能である。
以降は、再び、上記の実施例２と同様に、インタポーザ２０に半田バンプ２１を介して半導体チップ２２をフリップチップボンディングしたのち、カーボンナノチューブ１５を形成したヒートスプレッダー１１を接着剤によりインタポーザ２０に固着する。
この時も、半導体チップ２２はグラファイトシート４５とは、カーボンナノチューブ４４の撓み性を利用して圧接により金メッキ層４６を介して当接されることになる。
この時も、半導体チップ２２はグラファイトシート４５とは、カーボンナノチューブ４４の撓み性を利用して圧接により金メッキ層４６を介して当接されることになる。
次いで、このヒートスプレッダー１１を固着したインターポーザ２０を半田バンプ３１を介してプリント配線基板３０に固着することによって本発明の実施例４の半導体モジュールの基本構造が完成する。
この様に、本発明の実施例４においては、グラファイトシート４５の表面を金メッキ層１６で覆っているので、圧接時におけるグラファイトシート４５の剥離やカーボンナノチューブ４４及びグラファイトシート４５に起因するパーティクルによる汚染を防止することができる。
次に、図７を参照して、本発明の実施例５の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例５は実施例１におけるフリップチップボンディングをカーボンナノチューブからなるバンプ２３を用いたものである。
図７参照
図７は、本発明の実施例５の半導体モジュールの概略的断面図であり、カーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
図７参照
図７は、本発明の実施例５の半導体モジュールの概略的断面図であり、カーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
なお、この場合のバンプ２３は転写法によりインターポーザ２０に設けるものである。 即ち、基材が樹脂製のインターポーザ２０はカーボンナノチューブの成長温度に耐えられないので、例えば、シリコンウェーハ上にＡｌ／Ｆｅ触媒層を設けてカーボンナノチューブを成長させる。
次いで、パッド上に導電性接着剤を塗布したインターポーザにカーボンナノチューブの成長面を押しつけて接着剤を硬化させ、次いで、基板の剥離を行うことによって、一番機械的強度の弱い触媒層の位置で剥離が起こり、パッド上にのみバンプ２３が形成されることになる。
この実施例５においては、フリップチップボンディングに際して電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブ製のバンプ２３を用いているので、ボンディング時の温度から室温に降温する際のインターポーザ２０と半導体チップ２２の熱膨張係数に基づく歪みの発生を緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
次に、図８を参照して、本発明の実施例６の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例６は実施例５におけるプリント配線基板への実装をカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて行ったものである。
図８参照
図８は、本発明の実施例６の半導体モジュールの概略的断面図であり、カーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０はカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
なお、この場合のバンプ３０もバンプ２３と全く同様に転写法によりプリント配線基板３０に形成される。
図８参照
図８は、本発明の実施例６の半導体モジュールの概略的断面図であり、カーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０はカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
なお、この場合のバンプ３０もバンプ２３と全く同様に転写法によりプリント配線基板３０に形成される。
この実施例６においては、プリント配線基板への実装を電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて実装しているので、実装時における機械的歪みを緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０からプリント配線基板３０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
次に、図９を参照して、本発明の実施例７の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例７は実施例２におけるフリップチップボンディングを実施例５と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ２３を用いたものである。
図９参照
図９は、本発明の実施例７の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
図９参照
図９は、本発明の実施例７の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
この実施例７においても、実施例５と同様にフリップチップボンディングに際して電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブ製のバンプ２３を用いているので、ボンディング時の温度から室温に降温する際のインターポーザ２０と半導体チップ２２の熱膨張係数に基づく歪みの発生を緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
次に、図１０を参照して、本発明の実施例８の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例８は実施例７におけるプリント配線基板への実装を実施例６と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて行ったものである。
図１０参照
図１０は、本発明の実施例８の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０は転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
図１０参照
図１０は、本発明の実施例８の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０は転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
この実施例８においても、実施例６と同様にプリント配線基板への実装を電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて実装しているので、実装時における機械的歪みを緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０からプリント配線基板３０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
次に、図１１を参照して、本発明の実施例９の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例９は実施例３におけるフリップチップボンディングを実施例５と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ２３を用いたものである。
図１１参照
図１１は、本発明の実施例９の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
図１１参照
図１１は、本発明の実施例９の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
この実施例９においても、実施例５と同様にフリップチップボンディングに際して電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブ製のバンプ２３を用いているので、ボンディング時の温度から室温に降温する際のインターポーザ２０と半導体チップ２２の熱膨張係数に基づく歪みの発生を緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
次に、図１２を参照して、本発明の実施例１０の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例１０は実施例９におけるプリント配線基板への実装を実施例６と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて行ったものである。
図１２参照
図１２は、本発明の実施例１０の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０は転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
図１２参照
図１２は、本発明の実施例１０の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０は転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
この実施例１０においても、実施例６と同様にプリント配線基板への実装を電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて実装しているので、実装時における機械的歪みを緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０からプリント配線基板３０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
次に、図１３を参照して、本発明の実施例１１の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例１１は実施例４におけるフリップチップボンディングを実施例５と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ２３を用いたものである。
図１３参照
図１３は、本発明の実施例１１の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
図１３参照
図１３は、本発明の実施例１１の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされている。
この実施例１１においても、実施例５と同様にフリップチップボンディングに際して電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブ製のバンプ２３を用いているので、ボンディング時の温度から室温に降温する際のインターポーザ２０と半導体チップ２２の熱膨張係数に基づく歪みの発生を緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
次に、図１４を参照して、本発明の実施例１２の半導体モジュールの実装構造を説明するが、実施例１２は実施例１１におけるプリント配線基板への実装を実施例６と同様にカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて行ったものである。
図１４参照
図１４は、本発明の実施例１２の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０は転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
図１４参照
図１４は、本発明の実施例１２の半導体モジュールの概略的断面図であり、転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ２３を設けたインターポーザ２０に半導体チップ２２がフリップチップボンディングされているとともに、半導体チップ２２をボンディングしたインターポーザ２０は転写法により形成されたカーボンナノチューブからなるバンプ３２を介してプリント配線基板３０に実装されている。
この実施例１２においても、実施例６と同様にプリント配線基板への実装を電気伝導性及び熱伝導性に優れ且つ撓み性を有するカーボンナノチューブからなるバンプ３２を用いて実装しているので、実装時における機械的歪みを緩和することができるとともに、電気抵抗を小さくし、且つ、インターポーザ２０からプリント配線基板３０への熱の拡散を効率的に行うことができる。
以上、本発明の各実施例を説明したが、本発明は各実施例に示した構成、条件、数値に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、上記の実施例１等においては、触媒層をＡｌ／Ｆｅ層で構成しているが、Ａｌ／Ｎｉ層等の他の触媒層で形成しても良いものである。
また、上記の実施例２等においては、グラファイトシートを形成するために触媒層をＴｉ／Ｃｏ層で構成しているが、Ｔｉ／Ｃｏ層に限られるものではなく、ＴｉＮ／Ｃｏ層等の他の触媒層で形成しても良いものである。
また、上記の実施例４等においては、カーボンナノチューブの側面にはメッキ層を形成していないが、メッキ条件を変えることによって、カーボンナノチューブの側面にもメッキ層を形成しても良いものである。
また上記の実施例５乃至実施例１２においては、カーボンナノチューブ製のバンプを転写法により形成する際に、全面に成長させて転写させたのち、エッチングによりパッドに位置合わせしているが、全面に成長させのちにエッチングによりパッド配置に合わせてパターニングし、その後、インターポーザ或いはプリント配線基板側に転写しても良いものである。
さらには、予め触媒層をパッド配置に合わせてパターニングしてカーボンナノチューブを選択的に成長させたのち、インターポーザ或いはプリント配線基板側に転写しても良いものである。
また、上記の各実施例においては示していないが、半導体チップのフリップチップボンディングを通常の半田バンプで行い、インターポーザとプリント配線基板との接続を転写法によって形成したカーボンナノチューブからなるバンプにより行っても良いものである。
また、上記の実施例３或いは実施例４等においては、金メッキ層を設けているが、メッキ層は金である必要はなく、Ｃｕメッキ層、Ｎｉメッキ層或いはＰｔメッキ層等の他のメッキ層を用いても良いものである。
また、上記の各実施例においては特に言及していないが、ヒートスプレッダーをインターポーザに固着する際に、密閉空間をＮ2 ガスやＡｒガスで置換しても良いものである。
ここで、再び図１を参照して、改めて、本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１） 発熱源となる電子回路素子チップ１と熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材２との間に樹脂接着剤を介することなくカーボンナノチューブ３を設けたことを特徴とする電子回路装置。
（付記２） 上記カーボンナノチューブ３が撓み性を有していることを特徴とする付記１記載の電子回路装置。
（付記３） 上記カーボンナノチューブ３が、少なくともＦｅを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていることを特徴とする付記１または２に記載の電子回路装置。
（付記４） 上記カーボンナノチューブ３が、少なくともＣｏを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていることを特徴とする付記１または２に記載の電子回路装置。
（付記５） 上記カーボンナノチューブ３の上記触媒層４と接する側と反対側の端部が金属６によって被覆されていることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の電子回路装置。
（付記６） 上記カーボンナノチューブ３の上記触媒層４と接する側と反対側の端部にグラファイトシート５が直接接しており、且つ、前記グラファイトシート５の表面が金属６によって被覆されていることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の電子回路装置。
（付記７） 上記カーボンナノチューブ３の束の側壁が金属６によって被覆されていることを特徴とする付記５または６に記載の電子回路装置。
（付記８） 上記電子回路素子チップ１が回路基板７にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ８を介してフリップチップボンディングされていることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載の電子回路装置。
（付記９） 付記８記載の電子回路装置の回路基板７側を、実装配線基板１０にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ９を介してボンディングされていることを特徴とする電子回路装置モジュール。
再び、図１参照
（付記１） 発熱源となる電子回路素子チップ１と熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材２との間に樹脂接着剤を介することなくカーボンナノチューブ３を設けたことを特徴とする電子回路装置。
（付記２） 上記カーボンナノチューブ３が撓み性を有していることを特徴とする付記１記載の電子回路装置。
（付記３） 上記カーボンナノチューブ３が、少なくともＦｅを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていることを特徴とする付記１または２に記載の電子回路装置。
（付記４） 上記カーボンナノチューブ３が、少なくともＣｏを含む触媒層４を介して熱拡散・放出部材２に設けられていることを特徴とする付記１または２に記載の電子回路装置。
（付記５） 上記カーボンナノチューブ３の上記触媒層４と接する側と反対側の端部が金属６によって被覆されていることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の電子回路装置。
（付記６） 上記カーボンナノチューブ３の上記触媒層４と接する側と反対側の端部にグラファイトシート５が直接接しており、且つ、前記グラファイトシート５の表面が金属６によって被覆されていることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の電子回路装置。
（付記７） 上記カーボンナノチューブ３の束の側壁が金属６によって被覆されていることを特徴とする付記５または６に記載の電子回路装置。
（付記８） 上記電子回路素子チップ１が回路基板７にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ８を介してフリップチップボンディングされていることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載の電子回路装置。
（付記９） 付記８記載の電子回路装置の回路基板７側を、実装配線基板１０にカーボンナノチューブによって構成されるバンプ９を介してボンディングされていることを特徴とする電子回路装置モジュール。
本発明の活用例としては、ＣＰＵ等の半導体チップの放熱構造が典型的なものであるが、半導体チップに限られるものではなく、ＣＰＵ等の半導体チップの放熱のみならず、高出力・高周波電力増幅器の放熱、電気自動車などで用いられるＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の高出力トランジスタの放熱にも応用可能であり、さらには、半導体装置の放熱構造に限られるものではなく、強誘電体デバイスやＬ，Ｃ，Ｒ等の他の電子デバイス放熱構造にも適用されるものである。
１ 電子回路素子チップ
２ 熱拡散・放出部材
３ カーボンナノチューブ
４ 触媒層
５ グラファイトシート
６ 金属
７ 回路基板
８ バンプ
９ バンプ
１０ 実装配線基板
１１ ヒートスプレッダー
１２ 触媒層
１３ Ａｌ膜
１４ Ｆｅ膜
１５ カーボンナノチューブ
１６ 金メッキ層
２０ インタポーザ
２１ 半田バンプ
２２ 半導体チップ
２３ バンプ
３０ プリント配線基板
３１ 半田バンプ
３２ バンプ
４１ 触媒層
４２ Ｔｉ膜
４３ Ｃｏ膜
４４ カーボンナノチューブ
４５ グラファイトシート
４６ 金メッキ層
６１ 半導体チップ
６２ ヒートスプレッダー
６３ インジウム半田
６４ 回路基板
６５ 半田バンプ
６６ プリント配線基板
６７ 半田バンプ
２ 熱拡散・放出部材
３ カーボンナノチューブ
４ 触媒層
５ グラファイトシート
６ 金属
７ 回路基板
８ バンプ
９ バンプ
１０ 実装配線基板
１１ ヒートスプレッダー
１２ 触媒層
１３ Ａｌ膜
１４ Ｆｅ膜
１５ カーボンナノチューブ
１６ 金メッキ層
２０ インタポーザ
２１ 半田バンプ
２２ 半導体チップ
２３ バンプ
３０ プリント配線基板
３１ 半田バンプ
３２ バンプ
４１ 触媒層
４２ Ｔｉ膜
４３ Ｃｏ膜
４４ カーボンナノチューブ
４５ グラファイトシート
４６ 金メッキ層
６１ 半導体チップ
６２ ヒートスプレッダー
６３ インジウム半田
６４ 回路基板
６５ 半田バンプ
６６ プリント配線基板
６７ 半田バンプ
Claims (5)
- 発熱源となる電子回路素子チップと熱を拡散するとともに放出する機能を有する熱拡散・放出部材との間に樹脂接着剤を介することなくカーボンナノチューブを設けたことを特徴とする電子回路装置。
- 上記カーボンナノチューブの上記触媒層と接する側と反対側の端部が金属によって被覆されていることを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
- 上記カーボンナノチューブの上記触媒層と接する側と反対側の端部にグラファイトシートが直接接しており、且つ、前記グラファイトシートの表面が金属によって被覆されていることを特徴とする請求項１記載の電子回路装置。
- 上記電子回路素子チップが回路基板にカーボンナノチューブによって構成されるバンプを介してフリップチップボンディングされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子回路装置。
- 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子回路装置の回路基板側を、実装配線基板にカーボンナノチューブによって構成されるバンプを介してボンディングされていることを特徴とする電子回路装置モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007040777A JP4992461B2 (ja) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | 電子回路装置及び電子回路装置モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007040777A JP4992461B2 (ja) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | 電子回路装置及び電子回路装置モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008205273A true JP2008205273A (ja) | 2008-09-04 |
| JP4992461B2 JP4992461B2 (ja) | 2012-08-08 |
Family
ID=39782432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007040777A Expired - Fee Related JP4992461B2 (ja) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | 電子回路装置及び電子回路装置モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4992461B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010073843A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Nitto Denko Corp | マイクロプロセッサ構造 |
| JP2010073842A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Nitto Denko Corp | マイクロプロセッサ構造 |
| JP2010278281A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 電子部品装置の製造方法 |
| JP2011086700A (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-28 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 放熱用部品 |
| JP2012238916A (ja) * | 2008-03-18 | 2012-12-06 | Fujitsu Ltd | シート状構造体及びその製造方法、並びに電子機器及びその製造方法 |
| TWI493665B (zh) * | 2012-01-25 | 2015-07-21 | Fujitsu Ltd | 電子裝置及其之製造方法 |
| WO2015138110A1 (en) * | 2014-03-10 | 2015-09-17 | The Boeing Company | Graphene-based thermal management systems |
| CN106098654A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-09 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种散热优化的集成电路封装 |
| JP2018067581A (ja) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 富士通株式会社 | カーボンナノチューブ構造、放熱シート及びカーボンナノチューブ構造の製造方法 |
| US10839975B2 (en) | 2014-03-10 | 2020-11-17 | The Boeing Company | Graphene coated electronic components |
| JP2022087063A (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 華為技術有限公司 | クロック発振器およびクロック発振器の生産方法 |
| US11960318B2 (en) | 2020-11-30 | 2024-04-16 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Clock oscillator and clock oscillator production method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003249613A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-09-05 | Intel Corp | カーボンナノチューブ熱インターフェイス構造 |
| JP2006108377A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Fujitsu Ltd | カーボンナノチューブ構造体、半導体装置、および半導体パッケージ |
| JP2006295120A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Kofukin Seimitsu Kogyo (Shenzhen) Yugenkoshi | 熱伝導材料の製造方法 |
| WO2006127208A2 (en) * | 2005-05-26 | 2006-11-30 | Nanocomp Technologies, Inc. | Systems and methods for thermal management of electronic components |
| JP2007012830A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
-
2007
- 2007-02-21 JP JP2007040777A patent/JP4992461B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003249613A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-09-05 | Intel Corp | カーボンナノチューブ熱インターフェイス構造 |
| JP2006108377A (ja) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Fujitsu Ltd | カーボンナノチューブ構造体、半導体装置、および半導体パッケージ |
| JP2006295120A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Kofukin Seimitsu Kogyo (Shenzhen) Yugenkoshi | 熱伝導材料の製造方法 |
| WO2006127208A2 (en) * | 2005-05-26 | 2006-11-30 | Nanocomp Technologies, Inc. | Systems and methods for thermal management of electronic components |
| JP2007012830A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012238916A (ja) * | 2008-03-18 | 2012-12-06 | Fujitsu Ltd | シート状構造体及びその製造方法、並びに電子機器及びその製造方法 |
| JP2010073843A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Nitto Denko Corp | マイクロプロセッサ構造 |
| JP2010073842A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Nitto Denko Corp | マイクロプロセッサ構造 |
| JP2010278281A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 電子部品装置の製造方法 |
| JP2011086700A (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-28 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 放熱用部品 |
| TWI493665B (zh) * | 2012-01-25 | 2015-07-21 | Fujitsu Ltd | 電子裝置及其之製造方法 |
| WO2015138110A1 (en) * | 2014-03-10 | 2015-09-17 | The Boeing Company | Graphene-based thermal management systems |
| US9930808B2 (en) | 2014-03-10 | 2018-03-27 | The Boeing Company | Graphene-based thermal management systems |
| US10839975B2 (en) | 2014-03-10 | 2020-11-17 | The Boeing Company | Graphene coated electronic components |
| CN106098654A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-09 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种散热优化的集成电路封装 |
| CN106098654B (zh) * | 2016-06-20 | 2018-12-14 | 绍兴杭铭饰品有限公司 | 一种散热优化的集成电路封装 |
| JP2018067581A (ja) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 富士通株式会社 | カーボンナノチューブ構造、放熱シート及びカーボンナノチューブ構造の製造方法 |
| JP2022087063A (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 華為技術有限公司 | クロック発振器およびクロック発振器の生産方法 |
| JP7284242B2 (ja) | 2020-11-30 | 2023-05-30 | 華為技術有限公司 | クロック発振器およびクロック発振器の生産方法 |
| US11960318B2 (en) | 2020-11-30 | 2024-04-16 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Clock oscillator and clock oscillator production method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4992461B2 (ja) | 2012-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4992461B2 (ja) | 電子回路装置及び電子回路装置モジュール | |
| JP5356972B2 (ja) | 放熱用部品及びその製造方法、半導体パッケージ | |
| CN1258815C (zh) | 包括可焊热界面的电子组件及其制造方法 | |
| US8890312B2 (en) | Heat dissipation structure with aligned carbon nanotube arrays and methods for manufacturing and use | |
| JP5628312B2 (ja) | ナノチューブの熱インターフェース構造 | |
| US8304291B2 (en) | Semiconductor chip thermal interface structures | |
| JPS62194652A (ja) | 半導体装置 | |
| JP5276565B2 (ja) | 放熱用部品 | |
| TWI355048B (en) | Heat-dissipation semiconductor package and heat-di | |
| KR20070027482A (ko) | 집적 회로 마이크로-냉각기의 설계 및 제조시 자체-조합된나노 구조물을 이용하는 시스템 및 방법 | |
| TWI354529B (en) | Metal thermal interface material and thermal modul | |
| JP2008210954A (ja) | カーボンナノチューブバンプ構造体とその製造方法、およびこれを用いた半導体装置 | |
| JP2009260238A (ja) | シート状構造体及びその製造方法、並びに電子機器及びその製造方法 | |
| JPWO2013046291A1 (ja) | 放熱材料及びその製造方法並びに電子機器及びその製造方法 | |
| JP2006303400A (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置ならびに電子装置の実装構造 | |
| US9024436B2 (en) | Thermal interface material for integrated circuit package | |
| JP2008060172A (ja) | 半導体装置 | |
| TWI485823B (zh) | 半導體封裝結構及半導體封裝結構的製作方法 | |
| JP4735446B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2013197560A (ja) | パワー半導体モジュール | |
| JP2022010018A (ja) | 熱応力補償接合層及びこれを包含するパワーエレクトロニクスアセンブリ | |
| JP2010171200A (ja) | 半導体パッケージ放熱用部品 | |
| US9644128B2 (en) | Carbon nanotube sheet, electronic device, method of manufacturing carbon nanotube sheet, and method of manufacturing electronic device | |
| KR20100014789A (ko) | 집적 회로 패키지 및 그 제작 방법과 집적 회로 다이 및 그 제작 방법 | |
| JP5018419B2 (ja) | モジュール構造体、その製造方法および半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091110 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110823 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110830 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20110915 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111031 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120130 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120410 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120423 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150518 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4992461 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |