JP4086822B2 - 熱伝導構造体及び熱伝導構造体の製造方法 - Google Patents

熱伝導構造体及び熱伝導構造体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体素子などの発熱体とヒートシンク，ヒートスプレッダなどの放熱体との間に設けられて発熱体からの熱を放熱体へ伝導する伝熱シートと発熱体と放熱体とを備える熱伝導構造体、及び、この熱伝導構造体を製造する熱伝導構造体の製造方法に関する。
近年の半導体素子は、高速化、高集積化などにより発熱量が著しく多いため、発生する熱を効率よく外部へ放散する必要がある。半導体素子で発生した熱をヒートシンクに伝えて放熱する手法が、従来から一般的に用いられている。この際、半導体素子（発熱体）とヒートシンク（放熱体）との間に、熱伝導性を有する材料からなる伝熱シートを接合させて、接合界面での熱抵抗を低減し、放熱特性を向上させる技術が採用されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開昭５８−１６９９１２号公報 特開２００３−５１５７３号公報
伝熱シートに使用する熱伝導性材料としては、シリコーン樹脂に無機フィラーを分散させた材料が良く知られているが、熱伝導性が低いという問題がある。また、接着剤中にＡｇ，Ｃｕなどの熱伝導性が高い金属の粉末を分散させた導電性ペーストを熱伝導性材料に使用することも行われているが、粉末同士が点接触によって熱を伝えるため、十分に高い熱伝導性を発揮できるものではない。
一方、はんだなどの金属材料を熱伝導性材料に使用することも行われている。はんだなどの金属材料から作製された伝熱シートでは、金属材料であるため優れた熱伝導性を発揮できるが、接合時に加熱する必要があるため、熱応力によって半導体素子（発熱体）とヒートシンク（放熱体）との間の接合部の信頼性が低下するという問題がある。
ところで、発熱量が多い近年の半導体素子にあっては、素子内の温度は均一でなく、図８に示すように、半導体素子３１のＣＰＵコア部が他の部分に比べてとりわけ高温であるヒートスポット（高温領域）１ａとなる。このようなヒートスポット１ａについては、特に放熱処理が重要であり、高い熱伝導特性が要求される。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、接合部の信頼性が低下することなく、高い熱伝導特性を発揮できて、優れた放熱特性を実現できる伝熱シートと発熱体と放熱体とを備える熱伝導構造体、及び、この熱伝導構造体を製造する熱伝導構造体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、発熱体の高温領域に対して選択的に高い熱伝導特性を発揮でき、局部的な温度上昇を抑制できる伝熱シートと発熱体と放熱体とを備える熱伝導構造体、及び、この熱伝導構造体を製造する熱伝導構造体の製造方法を提供することにある。
請求項１に係る熱伝導構造体は、発熱体と、放熱体と、該発熱体及び放熱体の間に設けられ、前記発熱体からの熱を前記放熱体へ伝導する伝熱シートとを備える熱伝導構造体において、前記伝熱シートは、前記発熱体及び放熱体にパターン形成された絶縁性樹脂の間に設けられ、金属と樹脂とを含んでおり、金属含有率が互いに異なる複数の領域を有しており、前記金属は、融点が２００℃以下である第１種金属と、該第１種金属より熱伝導性が高い第２種金属とを有することを要件とする。
請求項２に係る熱伝導構造体は、請求項１において、前記発熱体には、温度が互いに異なる複数の領域が存在し、前記発熱体の高温側の領域に前記伝熱シートの金属含有率が多い方の領域を対応させていることを要件とする。
請求項３に係る熱伝導構造体は、請求項１において、前記発熱体には、温度が互いに異なる複数の領域が存在し、前記発熱体の低温側の領域に前記伝熱シートの樹脂含有率が多い方の領域を対応させていることを要件とする。
請求項４に係る熱伝導構造体の製造方法は、発熱体と、放熱体と、該発熱体及び放熱体の間に接合され、前記発熱体からの熱を前記放熱体へ伝導する伝熱シートとを備える熱伝導構造体を製造する方法において、前記発熱体及び放熱体の接合面に絶縁性樹脂をパターン形成する工程と、前記絶縁性樹脂がパターン形成された前記発熱体及び／または放熱体の接合面に、金属と樹脂との混合材を塗布する工程と、前記発熱体及び放熱体にパターン形成された前記絶縁性樹脂を位置合せして、前記発熱体、混合材及び放熱体を加熱接合する工程とを有することを要件とする。
請求項５に係る熱伝導構造体の製造方法は、請求項４において、前記発熱体及び放熱体の接合面への前記絶縁性樹脂のパターン形成率が接合面全体の６０％以下であることを要件とする。
請求項６に係る熱伝導構造体の製造方法は、請求項４または５において、前記混合材は、熱硬化性樹脂に熱伝導性の金属フィラーを分散させた材料であることを要件とする。
請求項７に係る熱伝導構造体の製造方法は、請求項６において、前記金属フィラーは、融点が２００℃以下の第１種金属フィラーと、該第１種金属フィラーより熱伝導性が高い第２種金属フィラーとを含むことを要件とする。
請求項８に係る熱伝導構造体の製造方法は、請求項７において、前記第１種金属フィラーは、Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ合金，Ｐｂ−Ｓｎ合金，及びＩｎからなる群から選ばれた材料であることを要件とする。
請求項９に係る熱伝導構造体の製造方法は、請求項７において、前記第２種金属フィラーは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，及びＡｌからなる群から選ばれた材料であることを要件とする。
本発明にあっては、金属と樹脂とを併用した熱伝導性材料を使用し、伝熱シートに金属接続部と樹脂接続部とを形成して、金属接合の問題点であった熱応力を緩和する。例えば、具体的には、高熱伝導特性を有する金属フィラーと融点が２００℃以下である低融点フィラーとを熱硬化性樹脂に分散させた熱伝導性材料を用いる。接合時の加熱によって、低融点フィラーが溶融して、金属フィラー同士が接続して熱伝導性が高い金属接続部を形成する。続いて、残っている樹脂が硬化して樹脂接続部を形成する。このように、伝熱シートが金属接続部と樹脂接続部とで構成されるため、はんだ接合などの金属接合で問題となっていた熱応力を樹脂接続部で緩和できる。この結果、接続信頼性が良好であって、放熱特性に優れた熱伝導構造体が得られる。
本発明にあっては、発熱体及び放熱体に予め絶縁性樹脂をパターン形成しておくことにより、金属と樹脂とを併用した熱伝導性材料を使用する場合、絶縁性樹脂が形成されていない発熱体及び放熱体の開口面では溶融した金属と濡れるために金属接続部が形成され、絶縁性樹脂が形成されている発熱体及び放熱体の面では金属と濡れないために樹脂接続部が形成される。よって、絶縁性樹脂の形成パターンに応じて、金属接続部と樹脂接続部とを所望の位置に形成することが可能となる。そこで、発熱体の高温となるヒートスポットの領域では、絶縁性樹脂を予め形成しておかずに金属接続部を形成するようにすることにより、高い熱伝導性を発揮できて放熱特性が良好となり、局部的な温度上昇を抑制できる。
なお、熱伝導性材料における金属フィラーとしては、熱伝導性が良好なＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ａｌなどの金属を使用できる。熱伝導性材料における低融点フィラーとしては、Ｓｎ−Ｂｉ，Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ，Ｉｎ−Ｂｉ，Ｉｎ−Ｓｎ，Ｐｂ−Ｓｎなどの合金、またはＩｎなどの低融点金属を使用できる。また、熱伝導性材料における熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂，フェノール樹脂，シリコーン樹脂などを使用できるが、硬化温度が低くて信頼性が良好なエポキシ樹脂が最も好ましい。発熱体及び放熱体に予めパターン形成する絶縁性樹脂としては、ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を使用できるが、信頼性の観点からポリイミド樹脂が最も好ましい。熱伝導性材料における金属フィラーの添加量は、５０体積％以上であることが好ましい。これは、良好な熱伝導性を発揮するためである。また、絶縁性樹脂のパターン形成率は、接合面全体の６０％以下であることが好ましい。これは、６０％を超える場合には、金属接続部の割合が低くなって、熱伝導性が低下するためである。また、接合時の加熱温度は、１５０℃〜２００℃が好ましい。
本発明では、金属と樹脂とを併用した熱伝導性材料を使用し、伝熱シートに金属接続部と樹脂接続部とを形成するようにしたので、金属接合の問題点であった熱応力を緩和することができ、接続信頼性が良好であって、放熱特性に優れた熱伝導構造体を提供することができる。
また、本発明では、伝熱シートの所望の部分に熱伝導性が良好な金属接続部を形成することができるので、局部的な温度上昇を確実に抑えることが可能となる。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明に係る熱伝導構造体１０の構成を示す断面図である。
図１において、１は発熱体としてのシリコンチップ（半導体素子）（一辺：１８ｍｍ）であり、シリコンチップ１の接合面（上側の面）には、ポリイミド樹脂からなる絶縁性樹脂４がパターン形成されている。また、２は多数の放熱フィン２ａを有する放熱体としてのヒートシンクであり、ヒートシンク２の接合面（下側の面）には、絶縁性樹脂４に位置合せされて、ポリイミド樹脂からなる絶縁性樹脂５がパターン形成されている。
シリコンチップ１とヒートシンク２とは、伝熱シート３を介して接合されている。絶縁性樹脂４，５が形成されていない領域では、金属によってシリコンチップ１及びヒートシンク２が接合されて金属接続部３ａとなっており、絶縁性樹脂４，５が形成されている領域では、樹脂によってシリコンチップ１及びヒートシンク２が接合されて樹脂接続部３ｂとなっている。
次に、このような構成を有する熱伝導構造体１０の製造方法について、具体的な材料を記載して説明する。図２は、この製造方法の工程を示す断面図である。
まず、シリコンチップ１の一方の面（接合面）に絶縁性樹脂４をパターン形成する（図２（ａ））と共に、ヒートシンク２の一方の面（接合面）に絶縁性樹脂５をパターン形成する（図２（ｂ））。図３は、このパターン形成の手順を示す図である。
図３において、１１は具体的にはシリコンチップ１またはヒートシンク２である基材であり、基材１１の一方の面に、下記のような組成を有する感光液を塗布して感光液層１２を形成した後、１００℃，１時間の条件でプリベークを行う（図３（ａ））。
（感光液の組成）
ポリイミド前駆体ワニス：ポリイミド前駆体 ５０重量部
アクリルモノマ：トリメチロールプロパントリアクリレート １0 重量部
光反応開始剤：ベンゾフェノン ２重量部
マスク１３を設置して、紫外線を照射する（図３（ｂ））。次いで、現像液としてＮ−メチル−２−ピロリドン、リンス液としてイソプロピルアルコールを用いて、現像・リンス処理を行う（図３（ｃ））。最後に、２８０℃でポストベークを行い、残存しているポリイミド前駆体をポリイミド樹脂１４（絶縁性樹脂４，５）に変換する（図３（ｄ））。
このようにして絶縁性樹脂４がパターン形成されたシリコンチップ１の接合面に、下記のような組成を有する金属フィラー及び樹脂（エポキシ樹脂）の混合材６を塗布する（図２（ｃ））。なお、樹脂（エポキシ樹脂）に対する金属フィラー添加量を５５体積％とする。
（金属フィラーの組成）
Ｓｎ−Ｂｉ合金（平均粒径：８μｍ，融点：１３８℃）
Ｃｕ（Ａｇメッキ品，平均粒径：３５μｍ）
（Ｓｎ−ＢｉフィラーとＣｕフィラーとの配合比率は１：１）
（樹脂（エポキシ樹脂）の組成）
主剤１：ビスフェノールＦ型エポキシ（ＥＸＡ−８３０ＬＶＰ：大日本インキ）
５０重量部
主剤２：ナフタレン型エポキシ（ＨＰ−４０３２Ｄ：大日本インキ）
５０重量部
硬化剤：酸無水物（ＫＲＭ−２９１−５：旭電化） １００重量部
促進剤：イミダゾール（１Ｍ２ＥＺ：四国化成） ０．１重量部
シリコンチップ１とヒートシンク２とを、絶縁性樹脂４，５が対向するように位置合せした後（図２（ｄ））、１５０℃，１時間の条件で加熱して、混合材６を介して、シリコンチップ１及びヒートシンク２を接合する（図２（ｅ））。
この加熱処理により、Ｓｎ−Ｂｉ合金フィラーが溶融して、絶縁性樹脂４，５が形成されていない領域ではＳｎ−Ｂｉ合金に濡れるため、溶融したＳｎ−Ｂｉ合金フィラーにＣｕフィラーが分散した態様の熱伝導性が高い金属接続部３ａが形成され、一方、絶縁性樹脂４，５が形成されている領域ではこれらの金属に濡れないため、エポキシ樹脂が硬化して樹脂接続部３ｂが形成された伝熱シート３が得られる。この金属接続部３ａでは、金属フィラーが点接触とならずに面接触となるため、熱伝導性が高くなる。
シリコンチップ１及びヒートシンク２は、融点が２００℃以下の金属フィラーとの濡れ性が良好である必要がある。よって、濡れ性が悪い場合には、シリコンチップ１及び／またはヒートシンク２に、例えばＡｕメッキなどの前処理を行っておくことが好ましい。
このような構成を有する本発明の熱伝導構造体１０では、金属フィラーと樹脂とを併用した熱伝導性材料を用いて、シリコンチップ１とヒートシンク２との間に介在される金属接続部３ａ及び樹脂接続部３ｂを有する伝熱シート３を設けるようにしたので、金属の加熱に伴う熱応力を樹脂接続部３ｂにて緩和でき、シリコンチップ１とヒートシンク２との接続信頼性は良好であり、また、高熱伝導特性を有する金属接続部３ａの存在によって放熱特性も優れている。
また、本発明の熱伝導構造体１０では、絶縁性樹脂４，５の形成パターンを制御することにより、伝熱シート３における金属接続部３ａ及び樹脂接続部３ｂの形成位置を調整することが可能である。よって、シリコンチップ１のヒートスポットの領域に対応させて、熱伝導性が高い金属接続部３ａを選択的に形成することができ、局部的な温度上昇を抑制して、効率的な熱放散を行える。
次に、本発明の熱伝導構造体１０を用いて作製した試作品における熱特性の評価について説明する。
図４は、評価対象の試作品の構造を示す断面図であり、図４において図１と同一部分には同一番号を付している。シリコンチップ１の電極（図示せず）と樹脂製の基板２１の電極２２とは、バンプ２３によって接続されている。この接続部分は、樹脂２４で封止されている。
試作品として、絶縁性樹脂４，５のパターン形成率を接合面全体の８０％，６０％，４０％，２０％，０％（言い換えると、絶縁性樹脂４，５を形成しない開口部の比率を接合面全体の２０％，４０％，６０％，８０％，１００％）としたものを作製した。なお、伝熱シート３、絶縁性樹脂４，５における金属フィラー，各種の樹脂は上述した材料を使用した。
作製したこれらの試作品の接合部の熱抵抗を測定した結果、絶縁性樹脂４，５のパターン形成率が６０％以下（言い換えると、開口部の比率が４０％以上）である試作品では、０．０４℃・ｃｍ2 ／Ｗ以下と良好な熱特性を呈したのに対して、絶縁性樹脂４，５のパターン形成率が８０％（言い換えると、開口部の比率が２０％）である試作品では、０．０４℃・ｃｍ2 ／Ｗを超える値であった。
また、作製したこれらの試作品に対して温度サイクル試験（−２５℃〜１２５℃，１００サイクル）を施して、温度サイクル試験後の熱特性を調べた。試験後の各試料の熱抵抗を測定した結果、絶縁性樹脂４，５のパターン形成率が６０％以下（言い換えると、開口部の比率が４０％以上）である試作品では、０．０４℃・ｃｍ2 ／Ｗ以下と試験前と同等の熱特性を維持できていたのに対して、絶縁性樹脂４，５のパターン形成率が８０％（言い換えると、開口部の比率が２０％）である試作品では、試験前と同等の熱特性を維持できていなかった。
以上のことから、絶縁性樹脂４，５のパターン形成率は接合面全体の６０％以下（言い換えると、絶縁性樹脂４，５を形成しない開口部の比率は接合面全体の４０％以上）であることが好ましいことが分かった。
図５は、本発明の評価対象の試作品の構造を示す断面図であり、図５において図１と同一部分には同一番号を付している。１ａは基板２１のシリコンチップ１のＣＰＵコア部からなるヒートスポット（図８参照）である。ヒートスポット１ａは、他の部分に比べて発熱量が多くて高温になる。図５に示す試作品では、ヒートスポット１ａに対応する領域では、絶縁性樹脂４，５が形成されておらず、伝熱シート３の全てが金属接続部３ａであって樹脂接続部３ｂは存在していない。
図６は、比較例としての評価対象の試作品の構造を示す断面図であり、図６において図１と同一部分には同一番号を付している。図６に示す試作品では、ヒートスポット１ａの位置とは無関係に金属接続部３ａ及び樹脂接続部３ｂが形成されており、ヒートスポット１ａに対応する領域にも樹脂接続部３ｂが存在している。
なお、図５，図６に示す各試作品では、絶縁性樹脂４，５のパターン形成率を接合面全体の６０％以下（言い換えると、絶縁性樹脂４，５を形成しない開口部の比率を接合面全体の４０％以上）とした。また、伝熱シート３、絶縁性樹脂４，５における金属フィラー，各種の樹脂は上述した材料を使用した。
図５，図６に示す各試作品におけるシリコンチップ１内の温度分布を測定した。図５に示す試作品では、最大の温度ばらつきが３．５℃であったのに対して、図６に示す試作品では、最大の温度ばらつきが９．３℃であった。この結果から、ヒートスポット１ａに対応する領域に、絶縁性樹脂４，５を形成しないで金属接続部３ａのみを設けることにより、シリコンチップ１内の温度ばらつきを小さくできたことが分かった。つまり、ヒートスポット１ａに対応する領域の伝熱シート３を全て金属接続部３ａで構成することにより、局部的な温度上昇（ヒートスポット１ａでの温度上昇）を抑えて、シリコンチップ１内の温度ばらつきを抑制する効果を奏し得ることを確認できた。
なお、上述した実施の形態は本発明の一例であり、本発明がこの実施の形態に限定されるものではない。
図７は、本発明の熱伝導構造体の他の実施の形態を示す断面図である。図７において、図５と同一部分には同一符号を付している。図７に示す実施の形態の伝熱シート３では、ヒートスポット１ａに対応する領域が、絶縁性樹脂４，５を形成しない金属接続部３ａであり、ヒートスポット１ａに対応する領域以外の領域が、絶縁性樹脂４，５を形成した樹脂接続部３ｂである。
絶縁性樹脂４，５として、ポリイミド樹脂を使用したが、エポキシ樹脂，フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いてもよい。また、混合材６に含まれる融点が２００℃以下である金属フィラーとして、Ｓｎ−Ｂｉ合金を使用したが、これに限らず、Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ合金，Ｐｂ−Ｓｎ合金，Ｉｎの中の少なくとも１種類の材料を使用することができる。混合材６に含まれる熱伝導性が良好な金属フィラーとして、ＡｇメッキされたＣｕを使用したが、Ｃｕ以外に、Ａｕ，Ａｇ，Ｓｎ，Ａｌなどの金属を使用してもよく、融点が２００℃以下の金属フィラーとの濡れ性を良くするためにＡｕメッキ，Ａｇメッキなどの表面処理を施しておいてもよい。更に、混合材６に含まれる熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を使用したが、フェノール樹脂，シリコーン樹脂などの他の種類の熱硬化性樹脂を用いてもよい。
絶縁性樹脂４がパターン形成されたシリコンチップ１に混合材６を塗布するようにしたが、絶縁性樹脂５がパターン形成されたヒートシンク２に混合材６を塗布してもよく、また、シリコンチップ１及びヒートシンク２の両方に混合材６を塗布してもよい。
（付記１）発熱体と放熱体との間に設けられ、前記発熱体からの熱を前記放熱体へ伝導する伝熱シートにおいて、金属と樹脂とを含んでおり、金属含有率が互いに異なる複数の領域を有することを特徴とする伝熱シート。
（付記２）前記複数の領域の形状は、ヒートスポット領域と該ヒートスポット領域以外の領域との形状と同じであることを特徴とする付記１記載の伝熱シート。
（付記３）前記金属は、融点が２００℃以下である第１種金属と、該第１種金属より熱伝導性が高い第２種金属とを有することを特徴とする付記１または２記載の伝熱シート。 （付記４）前記第１種金属は、Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ合金，Ｐｂ−Ｓｎ合金，及びＩｎからなる群から選ばれた金属であることを特徴とする付記３記載の伝熱シート。
（付記５）前記第２種金属は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，及びＡｌからなる群から選ばれた金属であることを特徴とする付記３記載の伝熱シート。
（付記６）発熱体と、放熱体と、該発熱体及び放熱体の間に設けられ、前記発熱体からの熱を前記放熱体へ伝導する伝熱シートとを備える熱伝導構造体において、前記伝熱シートは、金属と樹脂とを含んでおり、金属含有率が互いに異なる複数の領域を有することを特徴とする熱伝導構造体。
（付記７）前記発熱体には、温度が互いに異なる複数の領域が存在し、前記発熱体の高温側の領域に前記伝熱シートの金属含有率が多い方の領域を対応させていることを特徴とする付記６記載の熱伝導構造体。
（付記８）前記発熱体には、温度が互いに異なる複数の領域が存在し、前記発熱体の低温側の領域に前記伝熱シートの樹脂含有率が多い方の領域を対応させていることを特徴とする付記６記載の熱伝導構造体。
（付記９）前記金属は、融点が２００℃以下である第１種金属と、該第１種金属より熱伝導性が高い第２種金属とを有することを特徴とする付記６乃至８のいずれかに記載の熱伝導構造体。
（付記１０）前記第１種金属は、Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ合金，Ｐｂ−Ｓｎ合金，及びＩｎからなる群から選ばれた金属であることを特徴とする付記９記載の熱伝導構造体。
（付記１１）前記第２種金属は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，及びＡｌからなる群から選ばれた金属であることを特徴とする付記９記載の熱伝導構造体。
（付記１２）発熱体と、放熱体と、該発熱体及び放熱体の間に接合され、前記発熱体からの熱を前記放熱体へ伝導する伝熱シートとを備える熱伝導構造体を製造する方法において、前記発熱体及び放熱体の接合面に絶縁性樹脂をパターン形成する工程と、前記絶縁性樹脂がパターン形成された前記発熱体及び／または放熱体の接合面に、金属と樹脂との混合材を塗布する工程と、前記発熱体及び放熱体にパターン形成された前記絶縁性樹脂を位置合せして、前記発熱体、混合材及び放熱体を加熱接合する工程とを有することを特徴とする熱伝導構造体の製造方法。
（付記１３）前記発熱体及び放熱体の接合面への前記絶縁性樹脂のパターン形成率が接合面全体の６０％以下であることを特徴とする付記１２記載の熱伝導構造体の製造方法。 （付記１４）前記混合材は、熱硬化性樹脂に熱伝導性の金属フィラーを分散させた材料であることを特徴とする付記１２または１３記載の熱伝導構造体の製造方法。
（付記１５）前記金属フィラーは、融点が２００℃以下の第１種金属フィラーと、該第１種金属フィラーより熱伝導性が高い第２種金属フィラーとを含むことを特徴とする付記１４記載の熱伝導構造体の製造方法。
（付記１６）前記第１種金属フィラーは、Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ合金，Ｐｂ−Ｓｎ合金，及びＩｎからなる群から選ばれた材料であることを特徴とする付記１５記載の熱伝導構造体の製造方法。
（付記１７）前記第２種金属フィラーは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，及びＡｌからなる群から選ばれた材料であることを特徴とする付記１５記載の熱伝導構造体の製造方法。
本発明に係る熱伝導構造体の構成を示す断面図である。 本発明に係る熱伝導構造体の製造方法の工程を示す断面図である。 絶縁性樹脂のパターン形成の手順を示す図である。 評価対象の試作品の構造を示す断面図である。 本発明の評価対象の試作品の構造を示す断面図である。 比較例としての評価対象の試作品の構造を示す断面図である。 本発明の熱伝導構造体の他の実施の形態を示す断面図である。 半導体素子におけるヒートスポットを示す図である。
符号の説明
１ シリコンチップ（発熱体）
１ａ ヒートスポット
２ ヒートシンク（放熱体）
３ 伝熱シート
３ａ 金属接続部
３ｂ 樹脂接続部
４，５ 絶縁性樹脂
６ 混合材
１０ 熱伝導構造体
１１ 基材
１２ 感光液層
１３ マスク
１４ ポリイミド樹脂

Claims (9)

  1. 発熱体と、放熱体と、該発熱体及び放熱体の間に設けられ、前記発熱体からの熱を前記放熱体へ伝導する伝熱シートとを備える熱伝導構造体において、
    前記伝熱シートは、前記発熱体及び放熱体にパターン形成された絶縁性樹脂の間に設けられ、金属と樹脂とを含んでおり、金属含有率が互いに異なる複数の領域を有しており、前記金属は、融点が２００℃以下である第１種金属と、該第１種金属より熱伝導性が高い第２種金属とを有することを特徴とする熱伝導構造体。
  2. 前記発熱体には、温度が互いに異なる複数の領域が存在し、前記発熱体の高温側の領域に前記伝熱シートの金属含有率が多い方の領域を対応させていることを特徴とする請求項１記載の熱伝導構造体。
  3. 前記発熱体には、温度が互いに異なる複数の領域が存在し、前記発熱体の低温側の領域に前記伝熱シートの樹脂含有率が多い方の領域を対応させていることを特徴とする請求項１記載の熱伝導構造体。
  4. 発熱体と、放熱体と、該発熱体及び放熱体の間に接合され、前記発熱体からの熱を前記放熱体へ伝導する伝熱シートとを備える熱伝導構造体を製造する方法において、
    前記発熱体及び放熱体の接合面に絶縁性樹脂をパターン形成する工程と、
    前記絶縁性樹脂がパターン形成された前記発熱体及び／または放熱体の接合面に、金属と樹脂との混合材を塗布する工程と、
    前記発熱体及び放熱体にパターン形成された前記絶縁性樹脂を位置合せして、前記発熱体、混合材及び放熱体を加熱接合する工程と
    を有することを特徴とする熱伝導構造体の製造方法。
  5. 前記発熱体及び放熱体の接合面への前記絶縁性樹脂のパターン形成率が接合面全体の６０％以下であることを特徴とする請求項４記載の熱伝導構造体の製造方法。
  6. 前記混合材は、熱硬化性樹脂に熱伝導性の金属フィラーを分散させた材料であることを特徴とする請求項４または５記載の熱伝導構造体の製造方法。
  7. 前記金属フィラーは、融点が２００℃以下の第１種金属フィラーと、該第１種金属フィラーより熱伝導性が高い第２種金属フィラーとを含むことを特徴とする請求項６記載の熱伝導構造体の製造方法。
  8. 前記第１種金属フィラーは、Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｂｉ合金，Ｉｎ−Ｓｎ合金，Ｐｂ−Ｓｎ合金，及びＩｎからなる群から選ばれた材料であることを特徴とする請求項７記載の熱伝導構造体の製造方法。
  9. 前記第２種金属フィラーは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，及びＡｌからなる群から選ばれた材料であることを特徴とする請求項７記載の熱伝導構造体の製造方法。
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