JPWO2016121579A1 - Cof型半導体パッケージ及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、粘着剤層とアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる層上に、熱放射層を設けた熱放射シートを積層した、除熱用放熱シートが開示されている。
特許文献2には、COF型半導体パッケージの放熱対策として、COF型半導体パッケージングのポリイミドフィルム基板下部およびICチップ上部にアルミニウムなどの金属類で構成された放熱パッドを設けることが開示されている。
すなわち、本発明は以下に示す構成を備えるものである。
(第1実施形態)
図1は、本発明の一態様にかかるCOF型半導体パッケージの断面を模式的に示した図である。図1に示すCOF型半導体パッケージ20は、下部絶縁層9と、下部絶縁層9の上面に形成され、終端が中央部分に集合されるように配置された複数のリード8と、リード8の終端8Aを除いて被覆する表面絶縁層7と、リード8の終端8Aに接着されたチップ5と、チップ5のリードの終端8Aが接着された面と反対側の面に接着された熱放射シート10とを備える。熱放射シート10は、絶縁層1と、熱放射フィラーおよびバインダーを含有する熱放射層2と、金属層3と、粘着層4とを順に備え、粘着層4の面がチップ5に接着される。図1では、下部絶縁層9、リード8、表面絶縁層7からなるシートフィルム上に一つのチップ5が実装されているが、本発明のCOF型半導体パッケージはこの態様に限られず、シートフィルムに複数のチップ5が実装されているものも含む。チップ5が固定されている周辺には、アンダーフィル層6が埋め込まれてチップを安定に固定している。アンダーフィル層6には、例えば異方導電性フィルム(Anisotropic Conductive Film:ACF)や非導電性ペースト(Non−Conductive Paste:NCP)などを用いることができる。
熱放射シート10は、絶縁層1と、熱放射フィラーおよびバインダーを含有する熱放射層2と、金属層3と、粘着層4とを順に有する。
熱放射シート10は、チップ5のリードの終端8Aが接着された面と反対側の面に接着される。熱放射シート10は、チップ5に接着する前には必要に応じてさらに粘着層4の露出面に剥離シートを積層していても良い。また各層の間には、その他の層を有していてもよい。
本明細書において、「平均厚み」とは、熱放射シート10の断面を観察し、無作為に選んだ10カ所の厚みを測定し、その算術平均値として得られた値を指す。厚みの測定は、マイクロスコープで観察した断面画像から算出もしくはマイクロメーターにより直接測定を行った。
絶縁層1は、チップ5を外部と電気的に遮断する層であり、熱放射シート10を接合した際に、最外層となる層である。
熱放射層2の上に層を設けることは、熱放射を阻害するおそれがあり、当業者の通常の技術常識からは行われないが、本発明者らは熱放射層2の上に絶縁層1を設けても高い熱拡散性及び絶縁性を実現できることを見出した。
絶縁層1が絶縁性を有することで、電子部品等の中の絶縁性を必要とする場所での使用も可能となる。
熱放射層2は、熱放射フィラーおよびバインダーを含有する。
熱放射層2における熱放射フィラーの含有量は、好ましくは20〜50質量%、より好ましくは30〜40質量%である。この範囲内であることにより熱放射フィラー単体の熱放射率に近づけ、放熱性を向上させるメリットがある。熱放射層2におけるバインダーの含有量は、好ましくは50〜80質量%、より好ましくは60〜70質量%である。この範囲内であることにより熱放射フィラーを基材上に担持するメリットがある。
熱放射フィラーおよびバインダーを含有する組成物は、必要に応じて溶剤で希釈してから塗布、乾燥、さらに硬化させて熱放射層2を形成してもよい。
熱放射フィラーおよびバインダーを含有する組成物の塗工方法としては、均一の厚みの薄膜を形成することが出来るグラビア塗工が好ましい。
熱放射層の平均厚みとしては、0.1〜5μmであることが好ましく、0.5〜3μmであることがより好ましい。熱放射層の平均厚みが0.1〜5μmであれば、熱放射層内の熱放射フィラー量を十分確保でき、十分な放熱性を得られる。
金属層3は、熱放射層2と電子部品等の発熱体(チップ5)の間に備えられる。金属層3は、高い熱伝導性を有することで、熱放射層2にチップ5で発生した熱を効率よく伝えることができる。
粘着層4は、熱放射シート10を電子機器等の発熱体であるチップ5と接着するための層である。
粘着層4に用いられる粘着剤としては、特に限定されない。絶縁性と粘着力が十分であれば良く、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ゴム系粘着剤等を用いることが出来る。中でも、粘着力の点でアクリル系粘着剤を用いることが好ましい。
粘着剤は、溶剤を含んだもの、無溶剤のもの、何れも用いることができる。粘着剤の凝集力を高める目的で、粘着剤に応じた硬化剤を含んでも良い。硬化剤としては、例えば、イソシアネート系化合物、エポキシ系化合物、アジリジン系化合物、メラミン系化合物等を用いることができる。
粘着層4の形成方法としては、例えば、金属層3または剥離シートの一方の面に、溶剤で希釈された粘着剤を塗布し、乾燥して熱硬化させる方法等が挙げられる。
粘着層4の粘着力は、以下に示す方法により求める。
厚さ50μmのPETフィルム(東レ株式会社製、「ルミラー(登録商標)S−10」)を基材とし、基材上に粘着層4を形成して、試験用積層シートとする。次に、試験用積層シートを縦25mm、横100mmの大きさに切り取り、短冊状シートとする。次いで、SUS304からなる試験板上に、粘着層を試験板に向けて短冊状シートを積層する。その後、短冊状シート上を、2kgのゴムローラー(幅:約50mm)を1往復させて試験板と短冊状シートとを接合する。
熱放射シート10の製造方法について特に制限はない。例えば、金属層3の片面に熱放射層2を形成し、その後、熱放射層2に絶縁層1をラミネートする。さらに金属層3のもう片面に粘着層4を貼り合せることで熱放射シート10を得ることが出来る。得られた熱放射シート10は、粘着層4の金属層3と貼り合せた面の反対側に、剥離シートが積層されることで、熱放射シート10を発熱体に接合するまでの間、剥離シートによって粘着層4を保護できる。熱放射シート10は、絶縁層1、熱放射層2、金属層3、および粘着層4がこの順で積層されていれば良く、必要に応じて各層の間に粘着剤層やラミネート層等の他の層を含んでもよい。
本発明の一態様にかかるCOF型半導体パッケージに備えられた下部絶縁層9、リード8、表面絶縁層7、チップ5は従来公知の物を用いることができる。
下部絶縁層9、リード8、表面絶縁層7は、全体で柔軟性を有しており、下部絶縁層9を例えばポリイミドとし、リード8を例えば銅とし、表面絶縁層7を例えばSR(ソルダーレジスト)層として、互いを積層して構成することができる。終端の一部が露出されたリード8の上部面には、半導体集積回路を有するチップ5が固定され、チップ5が固定されている周辺には、アンダーフィル層6が埋め込まれてチップを安定に固定している。アンダーフィル層6には、例えば異方導電性フィルム(Anisotropic Conductive Film:ACF)や非導電性ペースト(Non−Conductive Paste:NCP)などを用いることができる。
図3および図4は、本発明の第2実施形態にかかるCOF型半導体パッケージの断面模式図である。第2実施形態のCOF型半導体パッケージは、チップ5が複数あり、熱放射シート10が、この複数のチップ5を橋架けるように接着されている。このとき、チップ5は半導体パッケージ40のように一枚のシートに複数接着されていてもよく、半導体パッケージ50のように、1つのシートにチップ5が1つずつ接着されていてもよい。
このように、複数のチップに対して一つの熱放射シート10が設けられている場合、各チップに熱放射シート10を接着させる必要が無くなり、パッケージングが容易になる。各チップを一体として扱うことができ、実装時にも一括でボンディングすることができる。
本発明の一態様に係る液晶表示装置は、上述のCOF型半導体パッケージ20、30、40または50を備える。COF型半導体パッケージは、LCDパネルと接続されて実装される。このようにすることで、LCDパネルのフレキシブルプリント配線板上に、ドライバICであるチップが実装される。
絶縁層1として12μm厚のPETフィルム(東洋紡エステル(登録商標)フィルムE5100:東洋紡社製)に接着剤を1μm厚となるように塗工乾燥し、次いで熱放射層2と金属層3を有するカーボンコートアルミ金属シート(昭和電工製:カーボンコートアルミ箔 SDX(商標))のカーボンコート層上に貼り合せ、絶縁層1、熱放射層2、金属層3が順に積層された積層シートを形成した。熱放射層2は、熱放射フィラーとしてカーボンブラック、バインダーとしてキトサン誘導体をピロメリット酸により架橋させたものである。熱放射層2の平均厚みは1μmであり、金属層3は、平均厚み50μmのアルミ箔である。
次いで、粘着層を作製した。粘着層を構成する粘着剤組成物は、アクリル系粘着剤(昭和電工株式会社製 ビニロール(登録商標) PSA SV−6805 固形分 47% )100質量部、イソシアネート系架橋剤(東ソー株式会社製 コロネート(登録商標) HX 固形分100%)1質量部、及び希釈用溶剤の酢酸エチル100質量部を混合し、作製した。この粘着剤組成物を、剥離処理されたPETフィルム上にドクターブレードにより塗工し溶剤を乾燥させ、次いで剥離PETを被せて粘着シートを得た。この粘着シートを、金属層3と接着させることで粘着層を得た。
このようにして作製された熱放射シートを、チップ上に接着し、チップの温度及び電気絶縁性を測定した。
熱放射シートを用いない場合のチップの温度及び電気絶縁性を測定した。
(比較例2〜4)
熱放射シートの構成を表1に示す構成として、チップの温度及び電気絶縁性を測定した。
JIS C2110−1に準拠した方法で、各実施例および各比較例で作製した熱放射シートの厚さ方向の絶縁破壊電圧を測定した。
具体的には、縦100mm、横100mmの正方形の熱放射シートの剥離PETフィルムを剥がしたものを測定サンプルとして用いた。
測定には菊水電子工業(株)製の耐電圧試験器(TOS5101)を使用し、上部電極は直径25mm、高さ25mm、下部電極は直径70mm、高さ15mmのものを使用した。
昇圧はJIS C2110−1の60秒段階昇圧試験の条件に従って行い、サンプルが破壊された電圧を絶縁破壊電圧とした。
得られた結果について、以下のように評価した。
○:1kV以上
×:1kV未満
回路基板(FR−4)に半導体チップ(0.5mm厚、9mm角)を実装した半導体装置を使用し、そのチップの上に実施例1、比較例1〜4で作製したサンプルを貼りつけ、外気温25℃下、電圧5V、電力5Wにおけるチップの温度を測定した。測定のタイミングは、動作させてから温度が一定になった際の温度をチップ温度として測定した。チップの温度の測定方法は、チップと放熱積層シートの間にK熱電対用リード線(オメガ社製)を挟み、AS TOOL USB データロガー(アズワン社製)で測定した。
また実施例1の構成のCOF型半導体パッケージと、比較例4の構成のCOF型半導体パッケージを比較すると、実施例1の構成のCOF型半導体パッケージは、電気絶縁性を有していることがわかる。すなわち、絶縁性を有する部分でも、当該COF型半導体パッケージを用いることができることがわかる。
Claims (12)
- フィルムと、
前記フィルム上に付着されたチップと、
前記チップ上に設けられ、粘着層と、金属層と、熱放射フィラーおよびバインダーを含有する熱放射層と、絶縁層とを順に具備する熱放射シートと、を備えるCOF型半導体パッケージ。 - 前記熱放射シートが、前記フィルムの前記チップが形成されていない面にさらに接着されている請求項1に記載のCOF型半導体パッケージ。
- 前記チップ上の熱放射シートと、前記フィルムの前記チップが形成されていない面にさらに接着された熱放射シートが、前記フィルムをはさんで対向する位置に接着されている請求項2に記載のCOF型半導体パッケージ。
- 前記絶縁層の平均厚みが5〜50μmである請求項1〜3のいずれか一項に記載のCOF型半導体パッケージ。
- 前記熱放射フィラーが炭素質材料である請求項1〜4のいずれか一項に記載のCOF型半導体パッケージ。
- 前記炭素質材料が、カーボンブラック、黒鉛および気相法炭素繊維から選ばれる1種または2種以上の材料である請求項5に記載のCOF型半導体パッケージ。
- 前記熱放射層の平均厚みが0.1〜5μmである請求項1〜6のいずれか一項に記載のCOF型半導体パッケージ。
- 前記金属層の平均厚みが20〜100μmである請求項1〜7のいずれか一項に記載のCOF型半導体パッケージ。
- 前記金属層がアルミニウム、銅、及びこれらを含む合金のいずれかであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のCOF型半導体パッケージ。
- 前記粘着層の平均厚みが5〜50μmである請求項1〜9のいずれか一項に記載のCOF型半導体パッケージ。
- 前記チップが複数あり、
前記熱放射シートが、前記複数のチップを橋架けるように接着された請求項1〜10のいずれか一項に記載のCOF型半導体パッケージ。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載のCOF型半導体パッケージを備えた液晶表示装置。
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