JPH10284651A - Heat dissipating sheet and manufacture therefor - Google Patents

Heat dissipating sheet and manufacture therefor

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JPH10284651A
JPH10284651A JP9085268A JP8526897A JPH10284651A JP H10284651 A JPH10284651 A JP H10284651A JP 9085268 A JP9085268 A JP 9085268A JP 8526897 A JP8526897 A JP 8526897A JP H10284651 A JPH10284651 A JP H10284651A
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JP
Japan
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sheet
heat
resin
sheet base
heat dissipation
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JP9085268A
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Japanese (ja)
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Yuji Hotta
祐治 堀田
Mitsuru Shimizu
満 清水
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
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    • H01L2224/48245Connecting 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 metallic
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the generation of cracks and the separations by arranging a plurality of thermally conductive paths, made of thermally conductive material, in a state such that they penetrate a sheet base in the thickness direction thereof and their both end parts are exposed at the front and rear surface of the sheet base. SOLUTION: A plurality of thermally conductive paths 2, made of thermally conductive material, are arranged within a sheet base 4 in a state such that they penetrate the sheet base 4 in the thickness direction thereof and their both end parts 3 are exposed at the front and rear surfaces of the sheet base 4. Herein, the plurality of thermally conductive paths 2 are arranged within the sheet base 4 in a state that they are separated from each other. Further, the resin material forming the sheet base 4 is an adhesive material, and a heat- dissipating sheet 1 is applied directly to a semiconductor device 6, via no adhesive agent. Thus, it can have high heat-dissipating ability. Further, even when the heat of the semiconductor causes expansion or contraction of the thermally conductive paths, the sheet base becomes a buffer material to alleviate repeatedly generated internal stresses, so that the generation of cracks and the separations can be suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を構成
する部品の一つであって、半導体素子に装着されて用い
られる放熱シート及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat dissipation sheet, which is one of components constituting a semiconductor device and is used by being mounted on a semiconductor element, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置のパッケージは、半導
体素子を樹脂により封止パッケージ化したものから、半
導体素子を樹脂により封止せずにそのまま回路基板に実
装するパッケージに変わりつつある。なお、ここでいう
半導体素子は、ベアチップとも呼ばれるものであり、結
晶基板(ウエハ)上に回路が形成され、切り出された段
階のものを指す。
2. Description of the Related Art In recent years, the package of a semiconductor device has been changed from a package in which a semiconductor element is sealed with a resin to a package in which the semiconductor element is directly mounted on a circuit board without being sealed with a resin. Note that the semiconductor element referred to here is also called a bare chip, and indicates a semiconductor element at a stage where a circuit is formed on a crystal substrate (wafer) and cut out.

【0003】また、これらの種のパッケージ(半導体パ
ッケージ)においては、半導体分野の技術革新によっ
て、半導体素子の集積度が増大し、半導体素子の寸法が
大型化するに伴い、半導体素子に発生する熱は増加の傾
向にある。そのため、半導体素子の作動時に発生した熱
が半導体装置内部で蓄積され、半導体素子のジャンクシ
ョン温度を越えて、機能不良に陥ることがある。このた
め、耐熱性および放熱性の向上が課題となっている。
In these types of packages (semiconductor packages), the degree of integration of semiconductor elements has increased due to technological innovation in the semiconductor field, and the heat generated in the semiconductor elements has increased as the dimensions of the semiconductor elements have increased. Is increasing. Therefore, heat generated during operation of the semiconductor element is accumulated in the semiconductor device, and may exceed the junction temperature of the semiconductor element, resulting in malfunction. For this reason, improvement in heat resistance and heat dissipation has been an issue.

【0004】これらの課題に対して、上記半導体パッケ
ージでは、半導体素子や封止樹脂の熱伝導率が極めて低
いため、例えば、特開平5−198701号公報では、
半導体素子を固定しているダイパッドに金属箔を積層さ
せて、この金属箔によって放熱を図ることが提案されて
いる。
[0004] In order to solve these problems, in the above semiconductor package, the thermal conductivity of the semiconductor element and the sealing resin is extremely low.
It has been proposed to stack a metal foil on a die pad to which a semiconductor element is fixed, and to radiate heat using the metal foil.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合、半
導体装置の厚み方向での構成材料のアンバランスから、
即ち、金属箔の線膨張係数は、一般に半導体素子やダイ
パッドに比べて大きいため、半導体素子が発熱を繰り返
すことにより、金属箔に繰り返しの応力が発生し、つい
には金属箔が剥離したり、金属疲労によって金属箔にク
ラックが生じるという問題がある。
However, in this case, due to the imbalance of constituent materials in the thickness direction of the semiconductor device,
That is, since the linear expansion coefficient of a metal foil is generally larger than that of a semiconductor element or a die pad, repeated stress is generated in the metal foil due to repeated heat generation of the semiconductor element, and eventually, the metal foil peels off, There is a problem that cracks occur in the metal foil due to fatigue.

【0006】また、特開昭63−187652号公報で
は、半導体装置の片面または両面に接着剤を介して金属
箔を貼り合わせることが開示されている。しかし、この
方法では、貼り合わせで形成される接着剤層は一般に吸
湿性が大きいため、半田付け時に水分の急激な膨張が発
生し、金属箔と接着剤層との界面にボイドまたは剥離を
生じるという問題がある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-187652 discloses that a metal foil is bonded to one or both sides of a semiconductor device via an adhesive. However, in this method, the adhesive layer formed by bonding generally has a large hygroscopic property, so that rapid expansion of moisture occurs at the time of soldering, and voids or peeling occurs at the interface between the metal foil and the adhesive layer. There is a problem.

【0007】更に、特開平8−17855号公報では、
封止樹脂の表面を金属箔で被覆する半導体装置が開示さ
れているが、この場合でも金属箔の剥離やクラックの問
題を解決するには至っていない。
[0007] Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-17855,
Although a semiconductor device in which the surface of a sealing resin is covered with a metal foil is disclosed, even in this case, the problem of peeling or cracking of the metal foil has not been solved.

【0008】本発明の課題は、半導体素子に対して高い
放熱性を示し、半導体装置の表面から剥離し難く、クラ
ックが生じ難い放熱シート及びその製造方法を提供する
ことである。
An object of the present invention is to provide a heat dissipation sheet which exhibits high heat dissipation to a semiconductor element, hardly peels off from the surface of a semiconductor device, and hardly causes cracks, and a method of manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の特徴を
有する。
The present invention has the following features.

【0010】(1) 樹脂材料からなるシート基材中
に、熱伝導性材料からなる複数の熱伝導路が、シート基
材を厚み方向に貫通し、且つ、シート基材の表裏面にそ
の両端部を露出させた状態で配置されている半導体素子
装着用の放熱シート。
(1) In a sheet base made of a resin material, a plurality of heat conduction paths made of a heat conductive material penetrate the sheet base in a thickness direction, and are provided on both sides of the sheet base. A heat dissipation sheet for mounting a semiconductor element, which is arranged in a state where the portion is exposed.

【0011】(2) 上記シート基材の弾性率が10M
Pa〜20GPaである上記(1)記載の放熱シート。
(2) The elastic modulus of the sheet substrate is 10M
The heat dissipation sheet according to the above (1), which has a Pa to 20 GPa.

【0012】(3) 熱伝導路が互いに隔離された状態
でシート基材中に配置されている上記(1)記載の放熱
シート。
(3) The heat-dissipating sheet according to the above (1), wherein the heat-conducting paths are arranged in the sheet substrate in a state of being isolated from each other.

【0013】(4) 熱伝導路の両端部を除いた表面
に、シート基材を構成する材料とは異なる材料からなる
被覆層が形成されている上記(1)記載の放熱シート。
(4) The heat-dissipating sheet according to the above (1), wherein a coating layer made of a material different from the material constituting the sheet base material is formed on the surface excluding both ends of the heat conduction path.

【0014】(5) シート基材と被覆層のうちの少な
くとも一方が接着性の材料から形成されたものである上
記(4)記載の放熱シート。
(5) The heat dissipation sheet according to the above (4), wherein at least one of the sheet substrate and the coating layer is formed from an adhesive material.

【0015】(6) 当該放熱シートを装着すべき面を
除いた全面が樹脂により封止された半導体素子に装着さ
れる上記(1)記載の放熱シート。
(6) The heat radiating sheet according to the above (1), which is mounted on a semiconductor element whose entire surface except for the surface on which the heat radiating sheet is to be mounted is sealed with a resin.

【0016】(7) 熱伝導性材料が金属材料である上
記(1)記載の放熱シート。
(7) The heat dissipation sheet according to the above (1), wherein the heat conductive material is a metal material.

【0017】(8) 少なくとも一つの熱伝導路の少な
くとも一つの端部が、シート基材の表面より突出してい
る上記(1)記載の放熱シート。
(8) The heat dissipation sheet according to the above (1), wherein at least one end of at least one heat conduction path protrudes from the surface of the sheet substrate.

【0018】(9) 熱伝導性材料からなる細線に少
なくとも樹脂層を形成する工程と、樹脂層が形成され
た細線を芯材に巻線する工程と、巻線コイルを加熱お
よび/または加圧して、樹脂層どうしを融着および/ま
たは圧着させて一体化し、巻線コイルブロックを形成す
る工程と、巻きつけられた細線の巻きつけ方向と角度
をなして交差する平面がシート面となるようにして、巻
線コイルブロックから放熱シートを切り出す工程とを少
なくとも有する放熱シートの製造方法。
(9) A step of forming at least a resin layer on a thin wire made of a heat conductive material, a step of winding the thin wire on which the resin layer is formed around a core material, and heating and / or pressurizing the wound coil. And bonding the resin layers together by fusing and / or crimping to form a wound coil block, and a plane intersecting the winding direction of the wound fine wire at an angle to the sheet surface. And cutting out the heat radiation sheet from the coil coil block.

【0019】(10) 樹脂層の形成前に、樹脂層を構
成する材料とは異なる材料で細線を被覆する工程を有す
る上記(9)記載の放熱シートの製造方法。
(10) The method for manufacturing a heat-dissipating sheet according to the above (9), further comprising a step of coating the fine wires with a material different from the material constituting the resin layer before forming the resin layer.

【0020】[0020]

【作用】本発明の放熱シートは、樹脂材料からなるシー
ト基材中に、複数の熱伝導路が厚み方向に貫通し、且
つ、シート基材の表裏面にその両端部が露出した構造と
なっている。そのため、高い放熱性を有することがで
き、更に、半導体素子の放熱に伴って熱伝導路が膨張又
は縮小する場合において、シート基材は緩衝材となって
熱伝導路に繰り返し発生する内部応力を緩和し、熱伝導
路の疲労を抑制する。
The heat dissipation sheet of the present invention has a structure in which a plurality of heat conduction paths penetrate in a thickness direction in a sheet base made of a resin material, and both ends are exposed on the front and back surfaces of the sheet base. ing. Therefore, it can have high heat dissipation, and furthermore, when the heat conduction path expands or contracts due to the heat dissipation of the semiconductor element, the sheet base acts as a buffer material to reduce the internal stress repeatedly generated in the heat conduction path. Alleviates fatigue of the heat conduction path.

【0021】本発明の製造方法によれば、放熱シート
は、巻線コイルを加熱等して形成した巻線コイルブロッ
クから切り出されて製造される。そのため、シート基材
に熱伝導路用の貫通孔を形成する必要がなく、又貫通孔
に熱伝導性材料を充填する手間が省ける。
According to the manufacturing method of the present invention, the heat radiating sheet is manufactured by cutting out the wound coil block formed by heating the wound coil or the like. Therefore, it is not necessary to form a through hole for the heat conduction path in the sheet substrate, and the labor for filling the through hole with the heat conductive material can be omitted.

【0022】また、本発明の放熱シートでは、熱伝導路
の両端部を除いた表面に、シート基材を構成する材料と
は異なる材料からなる被覆層を形成することができる
が、本発明の製造方法を用いれば、被覆層の形成が容易
にでき、被覆層を構成する材料や被覆層の厚みの変更も
容易に行える。従って、放熱シートの分布構成を自由に
設計でき、ひいては放熱シートの面方向の線膨張係数も
自由に設定できる。
Further, in the heat dissipation sheet of the present invention, a coating layer made of a material different from the material constituting the sheet base material can be formed on the surface excluding both end portions of the heat conduction path. By using the manufacturing method, the coating layer can be easily formed, and the material of the coating layer and the thickness of the coating layer can be easily changed. Therefore, the distribution configuration of the heat radiating sheet can be freely designed, and the linear expansion coefficient in the surface direction of the heat radiating sheet can also be freely set.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】次に、本発明を図を用いて詳細に
説明する。図1は、本発明の放熱シートの一例を示した
図であり、同図(a)は上面図、同図(b)は断面図で
ある。同図(a)、(b)に示すように、放熱シート1
は半導体素子装着用の放熱シートであり、半導体装置を
構成するための部材である。樹脂材料からなるシート基
材4中に、熱伝導性材料からなる複数の熱伝導路2が、
シート基材4を厚み方向に貫通し、且つ、その両端部3
をシート基材4の表裏面に露出させた状態で配置されて
いる。同図(a)の例では、複数の熱伝導路2は互いに
隔離された状態でシート基材中に配置されている。シー
ト基材4を形成する樹脂材料は接着性の材料である。同
図(b)の例では、放熱シート1は半導体素子6に接着
剤を介さないで直接貼付されている。
Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing an example of a heat dissipation sheet of the present invention, wherein FIG. 1 (a) is a top view and FIG. 1 (b) is a sectional view. As shown in FIGS.
Is a heat dissipation sheet for mounting a semiconductor element, which is a member for constituting a semiconductor device. In a sheet substrate 4 made of a resin material, a plurality of heat conduction paths 2 made of a heat conductive material are formed.
Penetrates the sheet substrate 4 in the thickness direction, and has both end portions 3
Are exposed on the front and back surfaces of the sheet substrate 4. In the example of FIG. 3A, the plurality of heat conduction paths 2 are arranged in the sheet base material in a state where they are isolated from each other. The resin material forming the sheet base 4 is an adhesive material. In the example of FIG. 2B, the heat radiation sheet 1 is directly attached to the semiconductor element 6 without using an adhesive.

【0024】図2は、本発明の他の例を示した図であ
り、同図(a)は上面図、同図(b)は断面図である。
同図の例では、熱伝導路2の両端部3を除いた表面に、
被覆層5が形成されており、それ以外は図1の例と同様
である。被覆層5を形成する材料は、シート基材を形成
する材料とは異なる材料である。
FIGS. 2A and 2B show another example of the present invention. FIG. 2A is a top view, and FIG. 2B is a sectional view.
In the example of the figure, on the surface excluding both ends 3 of the heat conduction path 2,
A coating layer 5 is formed, and the rest is the same as the example of FIG. The material forming the coating layer 5 is different from the material forming the sheet base material.

【0025】上記図1、2に示した構造とすることによ
り、半導体素子が発熱する際に、放熱シートに掛かる応
力を緩和することができ、放熱シートの剥離やクラック
を抑制することができる。更に、接着剤を使用しないで
半導体素子に貼付できるため、前述した接着剤による問
題を解消することもできる。
With the structure shown in FIGS. 1 and 2, when the semiconductor element generates heat, the stress applied to the heat radiating sheet can be reduced, and peeling and cracking of the heat radiating sheet can be suppressed. Furthermore, since it can be attached to a semiconductor element without using an adhesive, the problem caused by the adhesive described above can be solved.

【0026】本発明の放熱シートは、半導体素子に直接
装着されるものであり、そのため、シート基材を形成す
る樹脂材料は接着性の材料であるのが好ましい。なお、
ここでいう「接着性」とは、半導体素子に対する接着性
をいい、接着力が200g/cm〜2kg/cmである
ことをいう。なお、接着力の測定は、樹脂材料を300
℃程度に加熱して圧着力20kg/cm2 で貼付けた
後、室温で180°ピールにより行う。
The heat radiation sheet of the present invention is directly mounted on a semiconductor element, and therefore, the resin material forming the sheet substrate is preferably an adhesive material. In addition,
The term “adhesiveness” as used herein refers to adhesiveness to a semiconductor element, and means that the adhesive strength is 200 g / cm to 2 kg / cm. In addition, the measurement of the adhesive force was performed by using a resin material of 300
After heating to about ° C. and pasting with a compression force of 20 kg / cm 2 , the peeling is performed at room temperature by 180 ° peel.

【0027】また、「接着性の材料」とは、それ自体が
そのままの状態で接着性を示す材料だけでなく、そのま
まの状態では接着性を示さないが、加熱および/または
加圧により接着可能となる材料をもいう。例えば、加熱
および/または加圧により、融着および/または圧着す
る熱可塑性樹脂や、加熱により熱硬化する熱硬化性樹脂
が挙げられる。
The term "adhesive material" means not only a material that exhibits adhesiveness as it is, but also does not exhibit adhesiveness as it is, but can be adhered by heating and / or pressing. Also referred to as For example, a thermoplastic resin that is fused and / or pressed by heating and / or pressurization, and a thermosetting resin that is thermoset by heating.

【0028】シート基材を形成する樹脂材料としては、
一般的な樹脂シートに用いられる材料等を用いることが
できる。但し、樹脂材料が接着性材料であるならば、熱
可塑性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルイ
ミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノキ
シ樹脂、アクリル樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、フッ
素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げ
られ、これらの中から目的に応じて適宜選択すれば良
い。なお、これらの樹脂は単独で使用しても良いし、二
種以上を混合して使用しても良い。
As the resin material forming the sheet substrate,
Materials and the like used for general resin sheets can be used. However, if the resin material is an adhesive material, thermoplastic polyimide resin, epoxy resin, polyetherimide resin, polyamide resin, silicone resin, phenoxy resin, acrylic resin, polycarbodiimide resin, fluororesin, polyester resin, polyurethane resin And the like may be appropriately selected from these depending on the purpose. These resins may be used alone or in combination of two or more.

【0029】上記で例示した樹脂材料が、熱可塑性樹脂
であるならば、リワークが可能になる点で好ましい。一
方、熱硬化性樹脂であるならば、高温での接着信頼性が
高くなるという利点を有する点で好ましい。シート基材
を形成する樹脂材料として熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹
脂のいずれを用いるかは、放熱シートの用途等に応じて
適宜決定すれば良い。
If the resin material exemplified above is a thermoplastic resin, it is preferable in that rework can be performed. On the other hand, a thermosetting resin is preferable in that it has an advantage that the bonding reliability at high temperatures is improved. Whether a thermoplastic resin or a thermosetting resin is used as the resin material for forming the sheet base material may be appropriately determined according to the use of the heat radiation sheet.

【0030】上記で例示した樹脂材料には、その用途に
応じ、各種の充填剤、可塑剤等あるいはゴム材料を添加
してもよい。充填剤としては、例えば、SiO2 、Al
2 3 、可塑剤としては、例えばTCP(リン酸トリク
レシル)、DOP(フタル酸ジオクチル)、ゴム材料と
しては、例えばNBS(アクリロニトリルブタジエンゴ
ム)、SBS(ポリスチレン−ポリブチレン−ポリスチ
レン)等が挙げられる。
The resin materials exemplified above include
Add various fillers, plasticizers or rubber materials as appropriate
May be. As the filler, for example, SiOTwo, Al
TwoO ThreeAs the plasticizer, for example, TCP (tric acid phosphate)
Resyl), DOP (dioctyl phthalate), rubber materials
For example, NBS (acrylonitrile butadienego)
), SBS (polystyrene-polybutylene-polystyrene)
Len) and the like.

【0031】熱伝導路の両端部を除いた表面には、図2
と同様の被覆層を形成するのが好ましい。被覆層を形成
することにより、面方向に関して、放熱シートの分布構
成を変えることができ、よって、放熱シートの線膨張係
数を容易に設定できる。更に、被覆層の形成により、シ
ート基材と熱伝導路との接着性、得られる放熱シートの
強度、耐熱性を向上させることもできる。
The surface excluding both ends of the heat conduction path is shown in FIG.
It is preferable to form the same coating layer as described above. By forming the coating layer, the distribution configuration of the heat radiating sheet can be changed in the plane direction, so that the linear expansion coefficient of the heat radiating sheet can be easily set. Further, by forming the coating layer, the adhesiveness between the sheet substrate and the heat conduction path, the strength of the obtained heat dissipation sheet, and the heat resistance can be improved.

【0032】熱伝導路に被覆層を形成する場合、シート
基材又は被覆層のうち少なくともどちらか一方は、前述
した理由から接着性の材料から形成されたものであるの
が好ましい。被覆層を形成する材料(以下「被覆材料」
という。)は、絶縁性であっても非絶縁性であっても良
い。被覆材料として絶縁性、且つ、接着性の材料を用い
るのであれば、上記のシート基材を形成する樹脂材料と
して例示したものと同様のものを用いることができる。
但し、シート基材を形成する樹脂材料とは異なる樹脂材
料を用いる必要がある。
When a coating layer is formed on the heat conduction path, at least one of the sheet substrate and the coating layer is preferably formed of an adhesive material for the above-mentioned reason. The material that forms the coating layer (hereinafter “coating material”)
That. ) May be insulating or non-insulating. If an insulating and adhesive material is used as the coating material, the same materials as those exemplified above as the resin material for forming the sheet substrate can be used.
However, it is necessary to use a resin material different from the resin material forming the sheet base material.

【0033】シート基材を形成する樹脂材料と被覆材料
とを適宜選択し、組み合わせることによって、前述した
被覆層により生じる効果を、より好ましいものとするこ
とができる。例えば、シート基材と熱伝導路との接着性
を向上させるためには、シート基材を形成する樹脂材料
としてポリエーテルイミド樹脂を、被覆材料としてポリ
アミド樹脂を選択するのが好ましい。放熱シートの強度
を向上させるためには、シート基材を形成する樹脂材料
としてポリイミド樹脂を、被覆材料としてエポキシ樹脂
を選択するのが好ましい。放熱シートの耐熱性を向上さ
せるためには、シート基材を形成する樹脂材料としてポ
リイミド樹脂やポリカルボジイミド樹脂を、被覆材料と
してポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂を選択するの
が好ましい。
By appropriately selecting and combining the resin material and the coating material forming the sheet base material, the effect produced by the above-mentioned coating layer can be made more preferable. For example, in order to improve the adhesiveness between the sheet substrate and the heat conduction path, it is preferable to select a polyetherimide resin as a resin material forming the sheet substrate and a polyamide resin as a coating material. In order to improve the strength of the heat radiation sheet, it is preferable to select a polyimide resin as a resin material forming the sheet base material and an epoxy resin as a coating material. In order to improve the heat resistance of the heat radiating sheet, it is preferable to select a polyimide resin or a polycarbodiimide resin as a resin material forming the sheet base material, and to select a polyester resin or a polyurethane resin as a coating material.

【0034】シート基材の弾性率は、半導体素子が発熱
した際に放熱シート内部に発生する応力を緩和する点か
ら、好ましくは10MPa〜20GPa、より好ましく
は10MPa〜2GPaに設定するのが良い。熱伝導路
に被覆層を形成する場合においては、被覆層の弾性率
は、好ましくは10MPa〜30GPa、より好ましく
は1000MPa〜20GPaに設定するのが良い。
The elastic modulus of the sheet substrate is preferably set to 10 MPa to 20 GPa, more preferably 10 MPa to 2 GPa, from the viewpoint of relaxing the stress generated inside the heat radiating sheet when the semiconductor element generates heat. When forming a coating layer on the heat conduction path, the elastic modulus of the coating layer is preferably set to 10 MPa to 30 GPa, more preferably to 1000 MPa to 20 GPa.

【0035】シート基材の弾性率と被覆層の弾性率と
は、一方が他方に対して10倍以上となるよう設定され
ているのが好ましいが、応力緩和性の点から、シート基
材の弾性率が被覆層の弾性率の10倍以上となるように
設定されているのがより好ましい。このように設定する
ことにより、放熱シート内部に発生する応力をより好ま
しく緩和することができ、放熱シートの信頼性を高める
ことができる。
The modulus of elasticity of the sheet substrate and the modulus of elasticity of the coating layer are preferably set so that one is at least 10 times as large as the other. More preferably, the elastic modulus is set to be 10 times or more the elastic modulus of the coating layer. With this setting, the stress generated inside the heat dissipation sheet can be more preferably alleviated, and the reliability of the heat dissipation sheet can be improved.

【0036】シート基材又は被覆層の弾性率の設定は、
材料の選択や、充填剤、ゴム材料等の添加等により適宜
設定すれば良い。なお、充填剤やゴム材料としては、前
述した充填剤やゴム材料と同様のものを使用すれば良
い。シート基材を形成する樹脂材料や被覆材料が、熱硬
化性樹脂である場合には硬化条件を選択する方法も採用
される。
The elastic modulus of the sheet substrate or the coating layer is set as follows.
What is necessary is just to set suitably by selection of a material, addition of a filler, a rubber material, etc. In addition, what is necessary is just to use the thing similar to the above-mentioned filler and rubber material as a filler and a rubber material. When the resin material or the coating material forming the sheet base is a thermosetting resin, a method of selecting curing conditions is also adopted.

【0037】熱伝導路は、熱伝導性材料で形成されたも
のであって、シート基材を厚み方向に貫通し、且つ、そ
の両端部をシート基材に露出させた状態で設置されるも
のであれば良い。熱伝導路は、シート基材中に設置され
たとき、他の熱伝導路と接触した状態にあっても良い
し、互いに隔離された状態であっても良い。なお、本発
明でいう「熱伝導性」とは、熱伝導率が0.1〜0.9
5であることをいう。
The heat conduction path is formed of a heat conductive material, and is installed with the sheet base material penetrated in the thickness direction and both ends thereof exposed to the sheet base material. Is fine. The heat conduction path may be in a state of being in contact with another heat conduction path when installed in the sheet substrate, or may be in a state of being isolated from each other. In the present invention, “thermal conductivity” means that the thermal conductivity is 0.1 to 0.9.
It means that it is 5.

【0038】熱伝導性材料としては、例えば、銅、金、
アルミニウム、ニッケル等の金属材料、及び、これら金
属材料とポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂、フッ素樹脂等の有機材料との混合物等が挙げられ
る。熱伝導性材料は、本発明の放熱シートの用途により
適宜選択すれば良いが、熱伝導特性の点で金属材料が好
ましく、特に銅を用いるのが好ましい。
As the heat conductive material, for example, copper, gold,
Examples include metal materials such as aluminum and nickel, and mixtures of these metal materials with organic materials such as polyimide resins, epoxy resins, acrylic resins, and fluororesins. The heat conductive material may be appropriately selected depending on the use of the heat radiation sheet of the present invention, but a metal material is preferable in terms of heat conductive characteristics, and copper is particularly preferable.

【0039】熱伝導路の大きさや数は、放熱シートの用
途等に応じて適宜選択すれば良い。例えば、図1に示し
たような円柱状の熱伝導路の場合、直径が10〜300
μm程度、ピッチが30〜150μm程度で配置される
のが好ましい。熱伝導路が小さすぎたり、数が少なすぎ
ると熱伝導性が劣り好ましくない。逆に、熱伝導路が大
きすぎたり、数が多すぎると放熱シートの強度が劣る。
熱伝導路の形状は、このような問題が生じない範囲であ
れば、どのような形状でも良く、図1に示される円柱状
以外の形状、例えば多角柱状であっても良い。
The size and number of the heat conduction paths may be appropriately selected according to the use of the heat radiation sheet. For example, in the case of a cylindrical heat conduction path as shown in FIG.
It is preferable that they are arranged with a pitch of about 30 μm and about 30 μm. If the heat conduction path is too small or the number is too small, the heat conductivity is inferior, which is not preferable. Conversely, if the heat conduction paths are too large or too many, the strength of the heat radiating sheet will be poor.
The shape of the heat conduction path may be any shape as long as such a problem does not occur, and may be a shape other than the column shape shown in FIG. 1, for example, a polygonal column shape.

【0040】熱伝導路の貫通方向は、図1に示すような
厳密な意味でのシート基材の厚み方向、即ちシート基材
面に垂直な方向に限られず、シート基材面に垂直な方向
に対して角度をなした方向であっても良い。
The direction of penetration of the heat conduction path is not limited to the thickness direction of the sheet substrate in a strict sense as shown in FIG. 1, that is, the direction perpendicular to the sheet substrate surface, but the direction perpendicular to the sheet substrate surface. The direction may be an angle with respect to.

【0041】図3は、本発明の放熱シートの他の例を示
した断面図である。同図に示すように、少なくとも一つ
の熱伝導路32の、少なくとも一つの端部33がシート
基材34の表面より突出している。同図の例では、シー
ト基材34の一方の面に半導体素子36が貼付されてい
る。熱伝導路32の半導体素子の反対側にある全ての端
部33は、シート基材34面から半球状に突起してい
る。35は被覆層である。また、図示していないが、端
部33の形状は、同図の半球部分が更に熱伝導路32の
直径を越えて面方向に広がった形状となってもいても良
いし、円柱状や角柱状であっても良い。このように熱伝
導路の端部を突出させれば、熱伝導路の露出面積を拡大
できるので、本発明の放熱シートの放熱性を更に高める
ことができる。
FIG. 3 is a sectional view showing another example of the heat radiation sheet of the present invention. As shown in the figure, at least one end 33 of at least one heat conduction path 32 protrudes from the surface of the sheet base 34. In the example shown in the figure, a semiconductor element 36 is attached to one surface of a sheet base 34. All the ends 33 of the heat conduction path 32 on the opposite side of the semiconductor element project hemispherically from the surface of the sheet base 34. 35 is a coating layer. Although not shown, the shape of the end portion 33 may be a shape in which the hemispherical portion in the figure is further expanded in the plane direction beyond the diameter of the heat conduction path 32, or may be a columnar shape or a square shape. It may be columnar. By protruding the end of the heat conduction path in this way, the exposed area of the heat conduction path can be enlarged, so that the heat radiation of the heat radiation sheet of the present invention can be further enhanced.

【0042】熱伝導路の端部をシート基材面より円柱状
に突出させる方法としては、例えば、得られた放熱シー
トの表面を選択的に除去する方法が挙げられる。具体的
には、有機溶剤によるウエットエッチングやプラズマエ
ッチング、アルゴンイオンレーザー、KrFエキシマレ
ーザーなどによるドライエッチング等が挙げられ、これ
らを単独又は併用して除去すれば良い。上記有機溶剤は
シート基材となる絶縁性材料や被覆材料の種類により適
宜選択される。例えば、ジメチルアセトアミド、ジオキ
サン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン等が挙げられ
る。熱伝導路の端部を図3に示すように半球状に突出さ
せる方法としては、無電解メッキにより突出させる方法
が挙げられる。
As a method of projecting the end of the heat conduction path from the sheet substrate surface in a cylindrical shape, for example, there is a method of selectively removing the surface of the obtained heat radiation sheet. Specific examples include wet etching with an organic solvent, plasma etching, dry etching with an argon ion laser, a KrF excimer laser, and the like. These may be removed alone or in combination. The above-mentioned organic solvent is appropriately selected depending on the kind of the insulating material and the coating material to be the sheet substrate. For example, dimethylacetamide, dioxane, tetrahydrofuran, methylene chloride and the like can be mentioned. As a method of projecting the end of the heat conduction path in a hemispherical shape as shown in FIG. 3, there is a method of projecting by electroless plating.

【0043】熱伝導路の端部をシート基材面から窪ませ
る方法としては、得られた放熱シートの熱伝導路のみを
選択的に除去する方法が挙げられる。具体的には、酸又
はアルカリによるケミカルエッチングが挙げられる。
As a method of depressing the end of the heat conduction path from the surface of the sheet substrate, there is a method of selectively removing only the heat conduction path of the obtained heat radiation sheet. Specific examples include chemical etching using an acid or an alkali.

【0044】本発明の放熱シートの、厚み方向に対して
垂直な方向、即ち面拡張方向の線膨張係数は、2ppm
〜100ppmであれば良く、4ppm〜30ppmで
あるのが好ましい。このように設定すれば、上記線膨張
係数は熱導電性材料の線膨張係数と半導体素子の線膨張
係数との間の値となり、TCTテストにおいて放熱シー
トに歪みや剥離が生じるのを防止できる。線膨張係数の
設定は、放熱シートの分布構成を変更したり、その構成
材料の選択により自由に行える。
The thermal expansion sheet of the present invention has a linear expansion coefficient of 2 ppm in the direction perpendicular to the thickness direction, that is, in the plane extending direction.
It is sufficient if it is 100 ppm, and it is preferably 4 ppm to 30 ppm. With this setting, the coefficient of linear expansion becomes a value between the coefficient of linear expansion of the thermally conductive material and the coefficient of linear expansion of the semiconductor element, and it is possible to prevent the heat dissipation sheet from being distorted or peeled off in the TCT test. The coefficient of linear expansion can be set freely by changing the distribution configuration of the heat radiation sheet or by selecting the constituent material.

【0045】本発明の放熱シートの厚みは、25μm〜
1000μmに設定されていれば良く、50μm〜40
0μmに設定されているのが好ましい。厚みが25μm
未満であると半導体素子への接着力が低下するため好ま
しくない。逆に、1000μmを越えると、放熱性が低
くなるので好ましくない。
The thickness of the heat radiation sheet of the present invention is from 25 μm to
It may be set to 1000 μm, and 50 μm to 40 μm.
It is preferably set to 0 μm. 25 μm thick
If it is less than this, the adhesive strength to the semiconductor element decreases, which is not preferable. Conversely, if the thickness exceeds 1000 μm, the heat radiation property is undesirably reduced.

【0046】本発明の放熱シートを取り付けた半導体素
子の実装方法は、特に限定されるものではなく、フリッ
プチップ工法によるフェイスダウン実装や、ワイヤーボ
ンディング工法によるフェイスアップ実装等の実装方法
が利用できる。図4は、本発明の放熱シートを半導体素
子に装着して半導体装置を形成した場合の一例を示す断
面図である。なお、放熱シート41においては、熱伝導
路にのみハッチングを施している。同図の例では、放熱
シート41が固着された半導体素子46を、フリップチ
ップ工法によるフェイスダウン実装法で回路基板48に
実装して半導体装置40を形成している。47は回路配
線である。なお、同図では、半導体素子46は回路基板
48に直接実装されているが、これらの間に異方導電性
フィルムや導電性樹脂を介在させて間接的に実装されて
いても良い。放熱シート41は、半導体素子46を回路
基板へ実装した後、半導体素子46に固着させても良
い。半導体素子46は、樹脂により封止しても良い。
The mounting method of the semiconductor element to which the heat radiation sheet of the present invention is attached is not particularly limited, and a mounting method such as a face-down mounting by a flip chip method or a face-up mounting by a wire bonding method can be used. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example in which a semiconductor device is formed by mounting the heat dissipation sheet of the present invention on a semiconductor element. In the heat dissipation sheet 41, only the heat conduction path is hatched. In the example shown in the figure, the semiconductor device 46 to which the heat radiation sheet 41 is fixed is mounted on a circuit board 48 by a face-down mounting method by a flip chip method, thereby forming the semiconductor device 40. 47 is a circuit wiring. Although the semiconductor element 46 is directly mounted on the circuit board 48 in FIG. 3, it may be mounted indirectly with an anisotropic conductive film or conductive resin interposed therebetween. The heat radiation sheet 41 may be fixed to the semiconductor element 46 after the semiconductor element 46 is mounted on the circuit board. The semiconductor element 46 may be sealed with a resin.

【0047】図5は、本発明の放熱シートを半導体素子
に装着して半導体装置を形成した場合の他の例を示す断
面図である。なお、放熱シート51においては、熱伝導
路にのみハッチングを施している。同図の例では、放熱
シート51が固着された半導体素子56を、ワイヤボン
ディング工法によるフェイスアップ実装法で回路基板に
実装して半導体装置50を形成している。半導体素子5
6はワイヤ57を介してグランリード58に電気的に接
続されている。半導体素子56は、放熱シート51を装
着すべき面を除いた全面が樹脂59により封止されてい
る。なお、放熱シート51の取付は、半導体素子56を
実装した後であっても良いし、更に樹脂による封止前、
封止中、封止後のいずれの段階であっても良い。放熱シ
ート51は、いずれの場合であっても、大気中に放熱面
を露出している。
FIG. 5 is a sectional view showing another example in which a semiconductor device is formed by mounting the heat dissipation sheet of the present invention on a semiconductor element. In the heat dissipation sheet 51, only the heat conduction path is hatched. In the example shown in the figure, the semiconductor device 56 to which the heat radiation sheet 51 is fixed is mounted on a circuit board by a face-up mounting method using a wire bonding method to form the semiconductor device 50. Semiconductor element 5
6 is electrically connected to a ground lead 58 via a wire 57. The entire surface of the semiconductor element 56 except for the surface on which the heat radiation sheet 51 is to be mounted is sealed with a resin 59. Note that the heat radiation sheet 51 may be attached after the semiconductor element 56 is mounted, or before the resin sealing.
Either during or after sealing may be performed. In any case, the heat radiating sheet 51 has a heat radiating surface exposed to the atmosphere.

【0048】半導体素子の封止樹脂としては、半導体分
野において、通常用いられる各種樹脂を用いることがで
きる。具体的には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の
耐熱性樹脂に、必要に応じて適宜の充填材を添加したも
の等が挙げられる。ワイヤボンディング工法に用いられ
るワイヤの材料としては、各種の金属、例えば、アルミ
ニウム、金、銅、金属粉末(例えば銀)を含有する有機
材料等が挙げられる。
As the sealing resin for the semiconductor element, various resins generally used in the semiconductor field can be used. Specifically, a resin obtained by adding an appropriate filler as needed to a heat-resistant resin such as an epoxy resin or a polyimide resin may be used. Examples of the material of the wire used in the wire bonding method include various metals, for example, aluminum, gold, copper, and an organic material containing a metal powder (for example, silver).

【0049】図6は、本発明の放熱シートの製造方法及
びその製造方法により製造された放熱シートを示す図で
ある。同図(a)、(b)に示すように放熱シート61
は、熱伝導性材料からなる細線65に樹脂層66を形
成する工程と、樹脂層66が形成された細線65を、
芯材67に巻線する工程と、この巻線コイルを加熱お
よび/または加圧して、樹脂層66を融着および/また
は圧着させて一体化し巻線コイルブロック68を形成す
る工程と、巻つけられた細線65の巻きつけ方法と角
度をなして交差する平面を切断面とし、この切断面がシ
ート面となるようにして、巻線コイルブロック68から
放熱シート61を切り出す工程とにより製造される。
FIG. 6 is a view showing a method of manufacturing a heat radiation sheet of the present invention and a heat radiation sheet manufactured by the method. As shown in FIGS.
Is a step of forming a resin layer 66 on a thin wire 65 made of a heat conductive material, and forming the thin wire 65 on which the resin layer 66 is formed by:
A step of winding the core coil 67, a step of heating and / or pressurizing the coil, and a step of fusing and / or pressing the resin layer 66 to form a unitary coil coil block 68; A flat surface that intersects at an angle with the winding method of the thin wire 65 is used as a cutting surface, and the heat dissipation sheet 61 is cut out from the coil coil block 68 so that the cut surface becomes a sheet surface. .

【0050】同図(a)の例では、巻線コイルブロック
68から放熱シートを切り出す直前を示している。細線
65には樹脂層66のみが形成されている。芯材67の
形状は四角柱である。細線65は、芯材67を中心とし
て、芯材67の軸方向(長手方向)に対して略垂直に巻
線され、細密充填されている。放熱シート61の切り出
しは、刃物69によって行われる。刃物69は心材67
の軸方向に平行に設置されている。なお、図示していな
いが、刃物69は放熱シートの厚み分の間隔で芯材の軸
方向に入れられる。
The example of FIG. 9A shows a state immediately before cutting out the heat radiation sheet from the coil block 68. Only the resin layer 66 is formed on the fine wire 65. The shape of the core 67 is a quadrangular prism. The fine wire 65 is wound substantially perpendicularly to the axial direction (longitudinal direction) of the core material 67 around the core material 67 and is finely filled. The cutting out of the heat radiation sheet 61 is performed by a blade 69. Blade 69 is heartwood 67
It is installed in parallel to the axial direction of. Although not shown, the blades 69 are inserted in the axial direction of the core at intervals corresponding to the thickness of the heat radiation sheet.

【0051】同図(b)の例では、巻線コイルブロック
68から刃物69によって切り出された放熱シート61
を示している。細線65に形成された樹脂層66は、放
熱シート61のシート基材64となっており、細線65
は熱伝導路62となっている。熱伝導路62は、シート
基材64を厚み方向に貫通し、且つ、その両端部をシー
ト基材64の表裏に露出させた状態で設置されており、
互いに隔離されている。なお、図示していないが、放熱
シート61は、必要に応じて更に厚みが薄くされ、半導
体素子の大きさに合わせてカットされて、半導体素子に
装着される。
In the example shown in FIG. 5B, the heat radiation sheet 61 cut out from the coil block 68 by a blade 69 is used.
Is shown. The resin layer 66 formed on the fine wire 65 serves as a sheet base 64 of the heat radiation sheet 61.
Are heat conduction paths 62. The heat conduction path 62 penetrates the sheet base 64 in the thickness direction, and is installed in a state where both ends thereof are exposed on the front and back of the sheet base 64,
Isolated from each other. Although not shown, the heat radiation sheet 61 is further reduced in thickness as necessary, cut to fit the size of the semiconductor element, and mounted on the semiconductor element.

【0052】本発明の製造方法に用いられる細線の材料
としては、前述した熱伝導性材料を用いれば良い。細線
の線径も前述した熱伝導路の直径と同様であれば良い。
ここで細線の材料が金属材料であれば、その線径は本発
明の放熱シートの用途により適宜選択されるが、直径1
0〜200μm程度に設定するのが好ましく、20μm
〜100μm程度に設定するのがより好ましい。細線の
断面形状は、図6に示したような丸形に限定されず、放
熱シートの用途等に応じて適宜決定すれば良い。
As the material of the fine wire used in the manufacturing method of the present invention, the above-mentioned heat conductive material may be used. The diameter of the thin wire may be the same as the diameter of the heat conduction path described above.
Here, if the material of the fine wire is a metal material, the wire diameter is appropriately selected depending on the use of the heat radiation sheet of the present invention.
It is preferably set to about 0 to 200 μm,
More preferably, it is set to about 100 μm. The cross-sectional shape of the thin wire is not limited to the round shape as shown in FIG. 6 and may be appropriately determined according to the use of the heat radiation sheet and the like.

【0053】細線に樹脂層を形成する方法としては、公
知の方法が利用でき、例えば溶剤コーティング(湿式コ
ーティング)、溶融コーティング(乾式コーティング)
等が挙げられる。樹脂層の厚みは、得られる放熱シート
中の熱伝導路の所望するピッチ、即ち単位面積当たりの
数により適宜選択されるが、好ましくは10μm〜10
0μm、より好ましくは20μm〜50μmである。
As a method for forming a resin layer on a fine wire, known methods can be used, for example, solvent coating (wet coating), melt coating (dry coating).
And the like. The thickness of the resin layer is appropriately selected depending on the desired pitch of the heat conduction paths in the obtained heat dissipation sheet, that is, the number per unit area, but is preferably 10 μm to 10 μm.
0 μm, and more preferably 20 μm to 50 μm.

【0054】図6の例では、細線には樹脂層のみが形成
されているが、図2に示した放熱シートを製造するので
あれば、樹脂層の形成前に予め該樹脂層とは異なる材料
からなる被覆層を形成し、図6と同様に製造すれば良
い。被覆層の形成方法としては、上記に示した樹脂層の
形成方法と同様の方法を用いることができる。
In the example of FIG. 6, only the resin layer is formed on the fine wire. However, if the heat radiation sheet shown in FIG. 2 is to be manufactured, a material different from the resin layer must be formed before the resin layer is formed. May be formed in the same manner as in FIG. As a method for forming the coating layer, a method similar to the method for forming the resin layer described above can be used.

【0055】巻線は、少なくとも樹脂層が形成された細
線を、芯材に所定の幅、厚みでロール状に巻き付けて行
えば良いが、幅方向(芯材の軸方向)、厚み方向に均一
に細密充填されるように行われているのが好ましい。巻
線に用いられる細線の数は、一本であっても良いし、複
数本であっても良い。複数本の場合は、複数本の細線を
同時に繰り出して巻線しても良い。巻き方向は、通常
は、図6に示したように芯材の軸とほぼ垂直な方向であ
るが、特に限定されるものではない。
The winding may be performed by winding at least a thin wire on which a resin layer is formed around a core material in a roll shape with a predetermined width and thickness, and it is uniform in the width direction (axial direction of the core material) and the thickness direction. It is preferable that the packing is performed so as to be finely packed. The number of fine wires used for the winding may be one or a plurality. In the case of a plurality of wires, a plurality of fine wires may be simultaneously drawn out and wound. The winding direction is generally a direction substantially perpendicular to the axis of the core material as shown in FIG. 6, but is not particularly limited.

【0056】芯材は、図6に示した形状が四角柱のもの
に限られず、四角柱以外の多角柱や円柱であっても良
い。芯材を構成する材料は、放熱シートの製造過程にお
いて、変形、劣化等の少ない材料であれば良く、具体的
にはポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ
樹脂、BTレジン(三菱瓦斯化学社製)等が挙げられ
る。これらの樹脂には、用途に応じて各種の充填剤を添
加しても良く、充填剤としてはSiO2 、Al2 3
が挙げられる。
The shape of the core material is not limited to the one shown in FIG. 6 as a square pillar, but may be a polygonal pillar or a cylinder other than the square pillar. The material constituting the core material may be any material that has little deformation, deterioration, etc. in the manufacturing process of the heat radiation sheet, and specifically, polyimide resin, polycarbonate resin, epoxy resin, BT resin (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company), etc. Is mentioned. Various fillers may be added to these resins depending on the application. Examples of the fillers include SiO 2 and Al 2 O 3 .

【0057】巻線コイルを加熱する場合の温度は、樹脂
層を形成する樹脂材料の種類に応じて適宜選択すれば良
いが、樹脂材料の軟化点〜300℃程度、好ましくは5
0℃〜300℃程度に設定すれば良い。樹脂材料として
熱硬化性樹脂を使用した場合には、硬化温度よりも低い
温度で加熱すれば良い。巻線コイルを加圧する場合の圧
力は、好ましくは1kg/cm2 〜100kg/c
2 、より好ましくは2kg/cm2 〜20kg/cm
2 程度に設定するのが良い。
The temperature for heating the winding coil may be appropriately selected according to the type of the resin material forming the resin layer. The softening point of the resin material is about 300 ° C., preferably about 5 ° C.
What is necessary is just to set to about 0 degreeC-300 degreeC. When a thermosetting resin is used as the resin material, heating may be performed at a temperature lower than the curing temperature. The pressure for pressurizing the wound coil is preferably 1 kg / cm 2 to 100 kg / c.
m 2 , more preferably 2 kg / cm 2 to 20 kg / cm
It is better to set to about 2 .

【0058】巻線コイルブロックからの放熱シートの切
り出しは、巻きつけられた細線の方向と角度をなして交
差する平面がシート面となるようにして行われていれば
良い。即ち、巻線コイルをカットする方向が、金属細線
の巻き付け方向とは異なる方向であれば良く、通常は、
芯材の軸方向と垂直な方向ではない方向である。カット
する間隔は、得られる放熱シートの厚さに相当するの
で、刃物を入れる間隔を変えることによりシートの厚み
を任意に設定できる。このような製造方法によれば、厚
みが50μm以上の放熱シートを容易につくることが可
能となる。
The heat-dissipating sheet is cut out from the coil coil block only if the plane intersecting the direction of the wound fine wire at an angle is the sheet surface. That is, the direction in which the winding coil is cut may be different from the direction in which the thin metal wire is wound.
The direction is not a direction perpendicular to the axial direction of the core material. Since the cut interval corresponds to the thickness of the obtained heat radiation sheet, the thickness of the sheet can be arbitrarily set by changing the interval at which the blade is inserted. According to such a manufacturing method, a heat radiation sheet having a thickness of 50 μm or more can be easily formed.

【0059】なお、シート基材面の垂直方向に対して角
度をなした熱伝導路を作製するのであれば、刃物を入れ
る方向を、金属細線の巻き付け方向と垂直な方向に対し
て所定の角度をなす方向(通常は、芯材の軸方向と所定
の角度をなす方向)とすれば良い。このようにすること
により、熱伝導路は、シート基材面の垂直方向に対して
所定の角度をなして配置される。
If a heat conduction path is formed at an angle with respect to the direction perpendicular to the surface of the sheet substrate, the direction in which the blade is inserted should be at a predetermined angle with respect to the direction perpendicular to the direction in which the thin metal wire is wound. (Usually, a direction that forms a predetermined angle with the axial direction of the core material). By doing so, the heat conduction path is arranged at a predetermined angle with respect to the vertical direction of the sheet substrate surface.

【0060】本発明の放熱シートの表面に記録材料層を
設け、その記録材料層に固体識別情報を記録しておけ
ば、本発明の放熱シートは情報記録ラベルとしても使用
することができ、好ましい態様となる。
If a recording material layer is provided on the surface of the heat radiating sheet of the present invention and solid identification information is recorded on the recording material layer, the heat radiating sheet of the present invention can be used as an information recording label, which is preferable. It becomes an aspect.

【0061】[0061]

【実施例】【Example】

実施例1 実際に、図6に示す製造工程に準じて図1に示す放熱シ
ートを製造し、得られた放熱シートについての評価を行
なった。
Example 1 The heat radiation sheet shown in FIG. 1 was actually manufactured according to the production process shown in FIG. 6, and the obtained heat radiation sheet was evaluated.

【0062】図6に示すように、直径35μmの銅線
(長さ10万m)に、ポリエーテルイミド樹脂(ウルテ
ム−1000、日本ポリイミド製、弾性率1000MP
a)を被覆した。なお、該樹脂層の厚みは25μmとな
るようにした。次に、芯材(プラスチック製、四角柱:
30mm×30mm×300mm)に、この樹脂層が形
成された銅線を所定の幅、厚みで、幅及び厚み方向に均
一に細密充填されるように、且つ、芯材の軸にほぼ垂直
になるように巻き取った。なお、この場合、一般的な被
覆電線をロール状に巻き取る装置を使用した。
As shown in FIG. 6, a copper wire having a diameter of 35 μm (length: 100,000 m) was coated on a polyetherimide resin (Ultem-1000, manufactured by Nippon Polyimide, with an elastic modulus of 1000 MP).
a) was coated. Note that the thickness of the resin layer was set to 25 μm. Next, the core material (plastic, square pillar:
(30 mm x 30 mm x 300 mm), the copper wire on which this resin layer is formed is uniformly and finely packed in a predetermined width and thickness in the width and thickness directions, and is substantially perpendicular to the axis of the core material. Rolled up. In this case, a device for winding a general coated electric wire in a roll shape was used.

【0063】得られた巻線コイルを約300℃に加熱し
ながら、加圧(60kg/cm2 )して、ポリエーテル
イミド樹脂を融着させ、室温まで冷却して巻線コイルブ
ロックを形成した。次に、巻線コイルブロックに、刃物
を10mm間隔で芯材の軸方向に入れて、300mm×
約120mm×約10mm(縦×横×厚み)のシートを
切り出した。この切り出されたシートをさらに刃物によ
りスライスして、300mm×30mm×0.1mm
(縦×横×厚み)の放熱シートを得た。放熱シートの弾
性率は1100MPa、線膨張係数は60ppmであっ
た。この放熱シートを更に切断して半導体素子(5.7
mm×5.7mm×5.7mm)に貼着し、半導体素子
を図4と同様に回路基板に実装して半導体装置を得た。
While the obtained coil was heated to about 300 ° C., pressure (60 kg / cm 2 ) was applied to fuse the polyetherimide resin, and the coil was cooled to room temperature to form a coil coil block. . Next, the cutting tool was inserted into the winding coil block at an interval of 10 mm in the axial direction of the core material, and the length was 300 mm ×
A sheet of about 120 mm × about 10 mm (length × width × thickness) was cut out. The cut-out sheet is further sliced by a knife, and is 300 mm × 30 mm × 0.1 mm
A heat radiating sheet (length × width × thickness) was obtained. The heat dissipation sheet had an elastic modulus of 1100 MPa and a coefficient of linear expansion of 60 ppm. This heat radiation sheet is further cut to obtain a semiconductor element (5.7).
(mm × 5.7 mm × 5.7 mm), and the semiconductor element was mounted on a circuit board in the same manner as in FIG. 4 to obtain a semiconductor device.

【0064】実施例2 銅線の直径を100μm、長さを1万mとした以外は、
実施例1と同様にして放熱シートを作製し、同様にして
回路基板に実装して半導体装置を得た。
Example 2 Except that the diameter of the copper wire was 100 μm and the length was 10,000 m,
A heat dissipation sheet was prepared in the same manner as in Example 1, and mounted on a circuit board in the same manner to obtain a semiconductor device.

【0065】実施例3 実施例1で作製した放熱シートを、同様の半導体素子に
貼付し、図5に示すようにワイヤーボンディング法によ
り実装して半導体装置を得た。なお、ワイヤーの材料と
しては金を使用し、封止樹脂としてはエポキシ樹脂を使
用した。
Example 3 The heat radiation sheet produced in Example 1 was attached to a similar semiconductor element and mounted by a wire bonding method as shown in FIG. 5 to obtain a semiconductor device. Note that gold was used as the material of the wire, and epoxy resin was used as the sealing resin.

【0066】実施例4 直径35μmの銅線にフッ素樹脂(PTFE樹脂、弾性
率10MPa)を厚みが5μmとなるように被覆し、更
にこれにポリエーテルイミド樹脂を厚みが25μmとな
るように被覆した。次に、実施例1と同様の処理を行っ
て、放熱シートを作製し、実施例1と同様の半導体装置
を得た。
Example 4 A copper wire having a diameter of 35 μm was coated with a fluororesin (PTFE resin, elastic modulus 10 MPa) so as to have a thickness of 5 μm, and further coated with a polyetherimide resin so as to have a thickness of 25 μm. . Next, the same processing as in Example 1 was performed to produce a heat dissipation sheet, and a semiconductor device similar to that in Example 1 was obtained.

【0067】比較例1 実施例1と同様の半導体素子を、回路基板にフリップチ
ップ実装した。但し、半導体素子には放熱シートは貼着
されていない。
Comparative Example 1 The same semiconductor element as in Example 1 was flip-chip mounted on a circuit board. However, the heat dissipation sheet is not attached to the semiconductor element.

【0068】比較例2 図7に示すように黒色アルマイト製放熱フィン71を、
実施例1と同様の半導体素子76に貼付し、回路基板
(図示せず)に実装して半導体装置70を得た。
Comparative Example 2 As shown in FIG. 7, a radiation fin 71 made of black alumite was used.
The semiconductor device was affixed to the same semiconductor element as in Example 1 and mounted on a circuit board (not shown) to obtain a semiconductor device.

【0069】実施例及び比較例の評価 実施例1〜4及び比較例1、2で得た半導体装置を用い
て放熱テストを行なった。具体的には、消費電力1W、
風速4m/秒において、熱抵抗の測定を行なった。さら
に、各々の半導体装置に対して、−50℃/5分〜15
0℃/5分のTCTテストを行い、剥離発生個数を測定
した。この結果を表1に示す。
Evaluation of Examples and Comparative Examples A heat radiation test was performed using the semiconductor devices obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2. Specifically, the power consumption is 1 W,
Thermal resistance was measured at a wind speed of 4 m / sec. Further, each semiconductor device has a temperature of -50 ° C./5 min.
A TCT test was performed at 0 ° C. for 5 minutes, and the number of peelings was measured. Table 1 shows the results.

【0070】[0070]

【表1】 [Table 1]

【0071】表1から明らかなように、比較例2では、
放熱シートの剥離が数多く発生しており、比較例1では
実施例に比べて放熱性に問題があった。これに対し、実
施例1〜4ではいずれの評価項目についても良好な結果
が得られていた。
As is clear from Table 1, in Comparative Example 2,
Many peeling of the heat radiating sheet occurred, and in Comparative Example 1, there was a problem in heat radiation as compared with the Examples. On the other hand, in Examples 1 to 4, good results were obtained for all the evaluation items.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明の放熱シートでは、半導体素子の
発熱によって、クラックが生じたり、半導体装置から剥
離したりすることが抑制されている。よって、本発明に
よれば信頼性の高い放熱シートを提供することができ
る。更に、本発明の製造方法によれば、簡単な工程で放
熱シートを製造できるため、低コストで放熱シートを提
供できる。
According to the heat radiating sheet of the present invention, cracks and peeling from the semiconductor device due to heat generation of the semiconductor element are suppressed. Therefore, according to the present invention, a highly reliable heat radiation sheet can be provided. Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, since the heat radiation sheet can be manufactured by a simple process, the heat radiation sheet can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の放熱シートの一例を示す図である。FIG. 1 is a view showing an example of a heat dissipation sheet of the present invention.

【図2】本発明の放熱シートの他の例を示す図である。FIG. 2 is a view showing another example of the heat dissipation sheet of the present invention.

【図3】本発明の放熱シートの他の例を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the heat radiation sheet of the present invention.

【図4】本発明の放熱シートを半導体素子に装着して半
導体装置を形成した場合の一例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a case where a semiconductor device is formed by mounting a heat dissipation sheet of the present invention on a semiconductor element.

【図5】本発明の放熱シートを半導体素子に装着して半
導体装置を形成した場合の他の例を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example in which a semiconductor device is formed by mounting a heat dissipation sheet of the present invention on a semiconductor element.

【図6】本発明の製造方法及びその製造方法により製造
された放熱シートを示す図である。
FIG. 6 is a view showing a production method of the present invention and a heat dissipation sheet produced by the production method.

【図7】従来の半導体装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 放熱シート 2 熱伝導路 3 端部(両端部) 4 シート基材 5 被覆層 6 半導体素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat dissipation sheet 2 Heat conduction path 3 End part (both ends) 4 Sheet base material 5 Coating layer 6 Semiconductor element

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 樹脂材料からなるシート基材中に、熱伝
導性材料からなる複数の熱伝導路が、シート基材を厚み
方向に貫通し、且つ、シート基材の表裏面にその両端部
を露出させた状態で配置されている半導体素子装着用の
放熱シート。
1. A plurality of heat conduction paths made of a heat conductive material penetrate a sheet base in a thickness direction in a sheet base made of a resin material, and are provided on both sides of the front and back surfaces of the sheet base. A heat radiation sheet for mounting a semiconductor element, which is arranged in a state where the semiconductor device is exposed.
【請求項2】 上記シート基材の弾性率が10MPa〜
20GPaである請求項1記載の放熱シート。
2. An elastic modulus of the sheet base material is 10 MPa or more.
The heat dissipation sheet according to claim 1, wherein the heat dissipation sheet has a pressure of 20 GPa.
【請求項3】 熱伝導路が互いに隔離された状態でシー
ト基材中に配置されている請求項1記載の放熱シート。
3. The heat-dissipating sheet according to claim 1, wherein the heat-conducting paths are arranged in the sheet substrate in a state of being isolated from each other.
【請求項4】 熱伝導路の両端部を除いた表面に、シー
ト基材を構成する材料とは異なる材料からなる被覆層が
形成されている請求項1記載の放熱シート。
4. The heat dissipation sheet according to claim 1, wherein a coating layer made of a material different from a material forming the sheet base material is formed on a surface excluding both end portions of the heat conduction path.
【請求項5】 シート基材と被覆層のうちの少なくとも
一方が接着性の材料から形成されたものである請求項4
記載の放熱シート。
5. At least one of the sheet substrate and the coating layer is formed of an adhesive material.
Heat dissipation sheet as described.
【請求項6】 当該放熱シートを装着すべき面を除いた
全面が樹脂により封止された半導体素子に装着される請
求項1記載の放熱シート。
6. The heat radiating sheet according to claim 1, wherein the heat radiating sheet is mounted on a semiconductor element which is entirely sealed with resin except for the surface on which the heat radiating sheet is to be mounted.
【請求項7】 熱伝導性材料が金属材料である請求項1
記載の放熱シート。
7. The heat conductive material is a metal material.
Heat dissipation sheet as described.
【請求項8】 少なくとも一つの熱伝導路の少なくとも
一つの端部が、シート基材の表面より突出している請求
項1記載の放熱シート。
8. The heat dissipation sheet according to claim 1, wherein at least one end of at least one heat conduction path protrudes from a surface of the sheet substrate.
【請求項9】 熱伝導性材料からなる細線に少なくと
も樹脂層を形成する工程と、樹脂層が形成された細線
を芯材に巻線する工程と、巻線コイルを加熱および/
または加圧して、樹脂層どうしを融着および/または圧
着させて一体化し、巻線コイルブロックを形成する工程
と、巻きつけられた細線の巻きつけ方向と角度をなし
て交差する平面がシート面となるようにして、巻線コイ
ルブロックから放熱シートを切り出す工程とを少なくと
も有する放熱シートの製造方法。
9. A step of forming at least a resin layer on a thin wire made of a heat conductive material, a step of winding the thin wire on which the resin layer is formed on a core material, and heating and / or heating the wound coil.
Alternatively, a step of forming a wound coil block by applying pressure and fusing and / or crimping the resin layers together to form a wound coil block, and a plane intersecting the winding direction of the wound fine wire at an angle to the sheet surface. A step of cutting out the heat radiating sheet from the wound coil block.
【請求項10】 樹脂層の形成前に、樹脂層を構成する
材料とは異なる材料で細線を被覆する工程を有する請求
項9記載の放熱シートの製造方法。
10. The method for manufacturing a heat radiation sheet according to claim 9, further comprising a step of coating the fine wires with a material different from a material forming the resin layer before forming the resin layer.
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Cited By (4)

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JP2003110069A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Kyocera Chemical Corp Thermal conduction sheet and composite member using it
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