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JP2000281995A - 熱伝導性接着フィルムおよび半導体装置 - Google Patents

熱伝導性接着フィルムおよび半導体装置

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JP2000281995A
JP2000281995A JP11087482A JP8748299A JP2000281995A JP 2000281995 A JP2000281995 A JP 2000281995A JP 11087482 A JP11087482 A JP 11087482A JP 8748299 A JP8748299 A JP 8748299A JP 2000281995 A JP2000281995 A JP 2000281995A
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JP
Japan
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conductive adhesive
adhesive film
heat
thermal conductivity
heat conductive
Prior art date
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Pending
Application number
JP11087482A
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English (en)
Inventor
Masayuki Hida
雅之 飛田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polymatech Co Ltd
Original Assignee
Polymatech Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Polymatech Co Ltd filed Critical Polymatech Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電気製品に使用される半導体素子や電源、光源
などの部品から発生する熱を効果的に放散させる熱伝導
性接着フィルムおよび放熱特性に優れる半導体装置 【解決手段】熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性充
填材が固体状接着剤中に一定方向に配向されている熱伝
導性接着フィルム、および半導体素子と伝熱部材間を、
前記熱伝導性接着フィルムで接着した半導体装置

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高い熱伝導性が要求
される熱伝導性接着フィルムおよび半導体装置に関す
る。さらに詳しくは、電気製品に使用される半導体素子
や電源、光源などの部品から発生する熱を効果的に放散
させる熱伝導性接着フィルムおよび放熱性に優れる半導
体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、発熱する半導体素子や電子部
品と放熱させる伝熱部材あるいは絶縁性基板と金属箔や
電極などとを接合させる目的で各種の熱伝導性接着フィ
ルムが使用されている。これらの熱伝導性接着フィルム
には、熱伝導性を高めるために、銀、銅、金、アルミニ
ウム、ニッケルなどの熱伝導率の大きい金属や合金、化
合物、あるいは酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、
酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、炭化ケイ素などの電気絶縁性セラミックス製の粉末
状の充填材、カーボンブラックやダイヤモンドなどの粉
粒体形状や繊維形状の熱伝導性充填材が配合されてい
る。
【０００３】熱伝導性充填材として炭素材料を接着性高
分子に配合する熱伝導性接着剤は公知である。たとえ
ば、特開昭６３−３０５５２０号公報では、炭素系の微
粉末や炭素繊維を充填したダイボンド材料が提唱されて
いる。特開平６−２１２１３７号公報では、熱伝導特性
を改良する目的で、特定構造の炭素繊維、すなわちメソ
フェーズピッチを基材とした３次元構造の炭素繊維を充
填した接着性材料が開示されている。また、特開平９−
３２４１２７号公報には、特定の高分子材料を熱処理し
て得られるグラファイトを使用した半導体素子用ダイボ
ンド材が開示されている。
【０００４】さらに、特開平５−２０９１５７号公報、
特開平６−２９９１２９号公報によれば、含有させる炭
素繊維や金属繊維の構造を、かたまり状や糸まり状、あ
るいは織布や不織布の形状に特定することによって放熱
特性を一層改善した電子デバイス用接着フィルムが提案
されている。一方、特開昭６２−１９４６５３号公報、
特開昭６３−６２７６２号公報によれば、ニッケルなど
の強磁性体粉末を含む接着剤を磁場中で厚み方向に配向
させて熱伝導率を向上させる接着方法が開示されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最近の半導体
素子をはじめとする電子部品、電気製品の高密度化、高
性能化に伴う発熱量は著しく増大する傾向にあり、上述
したように様々な熱伝導性充填剤を応用した従来の改善
方法によっても十分に高い熱伝導特性を有する接着フィ
ルムが得られなかった。また、強磁性体粉末を含む接着
剤を磁場中で厚み方向に配向させる接着方法は、通常の
粉末状あるいは針状のニッケル系や鉄系では、その素材
自体の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫにも満たないので、磁
場で配向させても接着剤として十分な高い熱伝導率を発
現することはできなかった。そして、接着時に磁場を与
える方法は必ずしも簡便ではなかった。
【０００６】すなわち、より一層高度な熱伝導特性を有
する接着フィルムが開発されないために、半導体素子な
どの電子部品からの多大な発熱によって、電気化学的な
マイグレーションが加速されたり、配線やパッド部の腐
食が促進されたり、発生する熱応力によって構成材料に
クラックが生じたり、破壊したり、構成材料の接合部の
界面が剥離して電子部品の寿命を損なう様々なトラブル
が発生していた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決する目的で、電気製品に使用される半導体素子や電
源、光源などの部品から発生する熱を効果的に放散させ
る熱伝導性接着フィルムおよび放熱特性に優れる半導体
装置を提供するものである。すなわち、本発明は、熱伝
導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性充填材が固体状接着
剤中に一定方向に配向されていることを特徴とする熱伝
導性接着フィルムである。さらに本発明は、半導体素子
と伝熱部材間を、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁
性充填材が一定方向に配向された熱伝導性接着フィルム
で接着したことを特徴とする半導体装置である。
【０００８】反磁性充填材とは、比磁化率が負である、
すなわち磁場を加えると磁場と反対方向に磁化される磁
性を有する充填材を意味する。具体的にはビスマス、
銅、金、銀、水銀、石英およびこれらの合金や化合物、
水、グラファイト、炭素繊維、塩類、多数の有機化合物
などが存在する。金属のなかではビスマスの反磁性が最
大であることが知られているけれども、ビスマスの熱伝
導率は２０Ｗ／ｍ・Ｋ未満なので本発明で使用する反磁
性充填材としては好ましくない。水や塩類、有機化合物
も適さない。反磁性充填材の反磁性は、強磁性体の磁性
と比較すると非常に弱いけれども、本発明の熱伝導性接
着フィルムおよび半導体装置では、熱伝導率が２０Ｗ／
ｍ・Ｋ以上の反磁性充填材が接着性高分子中に一定方向
に配向されてなることを特徴とする。熱伝導率が２０Ｗ
／ｍ・Ｋ以上の反磁性充填材としては、特に銅、金、
銀、グラファイトが好適である。なかでも、少なくとも
一定方向の熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性を
有するグラファイトを用いると特に熱伝導率の大きい優
れた熱伝導性接着フィルムおよび半導体装置を得ること
ができる。
【０００９】熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性充
填材は、固体状接着剤に多量に充填するほど接着剤の熱
伝導率が大きくなるけれども、実際には多量に充填する
と接着フィルムとしての粘度が高くなりすぎたり混入し
た気泡が除去しにくいなどの不具合を生じる場合があ
る。従って、使用する熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の
反磁性充填材および固体状接着剤や配合剤の種類、目的
とする最終製品の特性によって任意に決定することがで
きるけれども、熱伝導性接着フィルム中の熱伝導率が２
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性充填材の濃度は、５〜８０体
積％が好ましい。５体積％よりも少ないと熱伝導率が小
さく、８０体積％を越える高濃度に充填するのは非常に
困難である。さらに好ましくは１０〜６０体積％、さら
に好ましくは１５〜５０体積％の範囲が実用的である。
【００１０】反磁性体として使用するグラファイトの結
晶構造は六方晶系であり、結晶方位に依存して磁化率が
大きくなる。基底面（ｃ面）の法線方向をｃ軸、それに
垂直にａ軸、ｂ軸をとると、常温での磁化率は結晶方位
によって約７０倍の差異がある。この反磁性磁化率の異
方性を利用して固体状接着剤中にグラファイトを一定方
向に配向することができる。たとえば、繊維状のグラフ
ァイトの場合には、この異方性反磁性磁化率の効果とし
て繊維の長さ方向と外部の磁力線とが平行に整列して配
向する。
【００１１】グラファイトの形状や大きさなどについて
は特定するものではない。原料についてはピッチ系やメ
ソフェーズピッチ系を主原料として溶融紡糸、不融化、
炭化などの処理工程後に２０００〜３０００℃あるいは
３０００℃を越える高温で熱処理したグラファイト構造
の発達した炭素繊維の方が繊維長さ方向の熱伝導率が大
きくて好ましい。さらに気相成長法によって得られるグ
ラファイト化した炭素繊維や、膨張性黒鉛やポリイミド
などの高分子フィルムなどを２４００℃以上の高温で熱
処理して得られるグラファイトフィルムあるいはグラフ
ァイトフィルムを粉砕した粉粒体形状のグラファイト、
球状やウィスカー形状のグラファイトなどを使用するこ
ともできる。
【００１２】使用するグラファイトの熱伝導率は、少な
くとも１方向の熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である
ことが好ましい。２００Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると、得ら
れる熱伝導性接着剤の放熱特性が劣るので好ましくな
い。グラファイト化炭素繊維の場合は、通常は繊維長さ
方向の熱伝導率の方が大きくて垂直方向の熱伝導率はそ
の数１０分の１と小さい。繊維長さ方向の熱伝導率は２
００Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好適で、好ましくは４００Ｗ／ｍ
・Ｋ以上、さらに好ましくは８００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であ
る。
【００１３】グラファイト化炭素繊維の場合の平均直径
としては５〜２０μｍ、平均長さは５〜８００μｍの範
囲が固体状接着剤へ容易に充填でき、得られる熱伝導性
接着フィルムの熱伝導率が大きくなるので好ましい。平
均直径が５μｍよりも小さい場合や、平均長さが８００
μｍよりも長い場合は、固体状接着剤に高濃度で配合す
ることが困難になる。また、平均直径が２０μｍを越え
るグラファイト化炭素繊維は、その生産性が低下するの
で好ましくない。平均長さが５μｍよりも短いとかさ比
重が小さくなり、生産性をはじめ製造工程中の取扱い性
や作業性に問題が生じることがあり好ましくない。な
お、これらのグラファイトは、あらかじめ電解酸化など
による公知の酸化処理を施して差し支えない。
【００１４】反磁性充填材を配合する固体状接着剤とし
ては、常温で固体状、あるいは加熱して半硬化状態で固
体状になるエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系、ポ
リ酢酸ビニルなどのビニル系、ウレタン系、シリコーン
系、オレフィン系、ポリアミド系、ポリアミドイミド
系、フェノール系、アミノ系、ビスマレイミド系、ポリ
イミドシリコーン系、飽和および不飽和ポリエステル
系、ジアリルフタレート系、尿素系、メラミン系、アル
キッド系、ベンゾシクロブテン系、ポリブタジエンやク
ロロプレンゴム、ニトリルゴムなどの合成ゴム系、天然
ゴム系、スチレン系熱可塑性エラストマーなどの公知の
樹脂やゴムからなる材料が好ましい。
【００１５】硬化形態については、熱硬化性、熱可塑
性、紫外線や可視光硬化性、常温硬化性、湿気硬化性な
ど公知のあらゆる硬化形態の接着性高分子を使用でき
る。なかでも、電子部品を構成する材料の各種金属やセ
ラミックス、プラスチックやゴム、エラストマーとの接
着性が良好なエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系、
ウレタン系、シリコーン系より選ばれる少なくとも１種
の熱硬化性の固体状接着剤が好適である。さらに、固体
状接着剤が熱硬化性の場合には、反磁性充填材を充填し
て一定方向に配向させてからＢステージなどの半硬化状
態にした熱伝導性接着フィルムが接着強度や信頼性の点
で好ましい。また、反磁性充填材の表面処理を目的とし
て、反磁性充填材の表面を公知のカップリング剤やサイ
ジング剤で処理することによって固体状接着剤との濡れ
性を向上させたり充填性を改良した熱伝導性接着フィル
ムを得ることが可能である。
【００１６】本発明の熱伝導性接着フィルムには、溶
剤、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化剤、硬化促
進剤、遅延剤、粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止
剤、安定剤、着色剤など公知の添加剤を配合することが
できる。特に固体状接着剤と反磁性充填材を配合した際
の組成物の粘度が大きい場合には、溶剤を添加して組成
物の粘度を低減させることによって、反磁性充填材の磁
場配向を促進させることができる。さらに、粉末形状や
繊維形状の金属やセラミックス、具体的には、銀、銅、
金、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化アルミ
ニウム、炭化ケイ素などや金属被覆樹脂などの従来の熱
伝導性接着剤に使用されている充填剤などを併用するこ
とも可能である。フィルムの膜厚については特定するも
のではないけれども、１０μｍ〜２ｍｍの範囲が好まし
い。配合する反磁性充填材を厚み方向に配向させる場合
には、膜厚は用いる反磁性充填材の配向した最大長さよ
りも厚くした方がフィルムが平坦になり好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の熱伝導性接着フィルムを
製造する方法としては、反磁性充填材と固体状接着剤を
主成分として調製した組成物をポリエチレンテレフタレ
ートシートやフッ素系シート上にバーコーターやブレー
ド、ロールなどでフィルム状に塗布し、外部磁場によっ
てフィルム組成物中の反磁性充填材を一定方向に配向さ
せ、半硬化状態まで加熱し乾燥させる方法が好ましい。
反磁性充填材と接着剤組成物が未硬化時には液状であっ
ても、加熱乾燥して半硬化状態で固体状にすることによ
ってフィルム化することができる。
【００１８】次いで、未硬化時に外部磁場を与え接着フ
ィルム中の反磁性充填材を磁力線に沿って配向させるこ
とによって、反磁性充填材の配向方向に対応するフィル
ムの熱伝導性を向上させることができる。被着体の間隙
方向すなわち接着フィルムの厚み方向に反磁性充填材を
立てるように揃えて配向させるには、厚み方向に永久磁
石や電磁石のＮ極とＳ極を対向させ磁力線の向きが所望
の反磁性充填材の配向方向に対応するように設置する。
【００１９】一方、接着フィルムの面内方向の熱伝導性
を向上させる場合には、厚み方向に対して垂直の方向に
磁石のＮ極とＳ極を対向させれば反磁性充填材を面内方
向に揃えて配向させることができる。あるいは、磁石の
Ｎ極とＮ極、またはＳ極とＳ極を厚み方向に対向させて
も反磁性充填材を面内方向に揃えることができる。ま
た、磁石については必ずしも両側に対向させる必要はな
く、片側のみに配置した磁石によっても接着フィルム中
の反磁性充填材を配向させることが可能である。外部磁
場として使用する磁場発生手段としては永久磁石でも電
磁石でも差し支えないけれども、磁束密度としては０．
０５テスラ〜３０テスラの範囲が実用的で良好な配向が
達成できる。
【００２０】反磁性充填材は、接着フィルム中に多量に
充填するほど接着フィルムの熱伝導率が大きくなる。け
れども、実際には多量に充填すると混入した気泡が除去
しにくく、磁場による反磁性配向も困難になるなどの不
具合を生じる場合がある。従って、使用する反磁性充填
材および固体状接着剤や溶剤、配合剤の種類、目的とす
る最終製品の特性によって任意に決定することができる
けれども、熱伝導性接着フィルム中の反磁性充填材の濃
度は、５〜８０体積％、さらに好ましくは１０〜６０体
積％さらに好ましくは１５〜５０体積％の範囲が実用的
である。
【００２１】電気絶縁性が要求される用途の場合には、
フィルムの少なくとも片面を電気絶縁性処理することに
よって対応できる。電気絶縁性処理の方法としては、導
電性がある反磁性充填材を含まない組成物から構成され
る１〜５００μｍの電気絶縁性接着剤層を積層する方法
が好ましい。
【００２２】さらに、その電気絶縁性接着剤層には、酸
化ケイ素や窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミ
ニウム、炭化ケイ素などの熱伝導率が大きくて電気絶縁
性の充填剤を配合し、接着層全体の熱伝導率を大きく維
持する方が望ましい。一方、導電性がある反磁性充填材
の最表面を電気絶縁性のセラミックスや高分子からなる
被覆した反磁性充填材を使用することによっても電気絶
縁性を保持できる。
【００２３】半導体素子と伝熱部材間に、本発明の熱伝
導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性充填材が一定方向に
配向した熱伝導性接着フィルムを挟んで接着させること
によって図１〜図４のような本発明の半導体装置を製造
することができる。本発明の熱伝導性接着フィルムは、
フィルム中で反磁性充填材がすでに一定方向に配向して
いるので、基本的には接着時に外部磁場を与える必要は
ない。けれども、反磁性充填材の配向を維持させる目的
で加圧加熱などの接着時に外部磁場を与えても良い。
【００２４】半導体装置と伝熱部材間を、熱伝導率が２
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性充填材が一定方向に配向した
熱伝導性接着フィルムで接着することによって本発明の
半導体装置を製造することができる。ここで、伝熱部材
としては、通常の放熱器や冷却器、ヒートシンク、ヒー
トスプレッダー、ダイパッド、プリント基板、冷却ファ
ン、ヒートパイプ、筐体などが挙げられる。
【００２５】以下、実施例をあげて本発明をさらに詳細
に説明する。
【実施例１】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シ
ェルエポキシ株式会社製：エピコート８２８）４５重量
部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住友化学工
業株式会社製：ＥＳＣＮ００１）１５重量部、硬化剤と
してビスフェノールＡ型ノボラック樹脂（大日本インキ
化学工業株式会社製：ＬＦ２８８２）４０重量部、硬化
促進剤として１−シアノエチル−２−メチルイミダゾー
ル（四国化成工業株式会社製：キュアゾール２ＰＮ−Ｃ
Ｎ）１重量部からなる接着剤の組成物（これをエポキシ
系固体接着剤とする）８０体積％に同一重量部のメチル
エチルケトンを添加し、次いで反磁性充填材として繊維
長さ方向の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋの短繊維状の
グラファイト（株式会社ペトカ製 メルブロンミルド：
直径９μｍ、長さ１００μｍ）２０体積％を混合し３本
ロールで混練してから真空脱泡した。
【００２６】得られた組成物を厚さ１００μｍの片面離
型処理したポリエチレンテレフタレートシート上にドク
ターブレード法で塗布し、図５（３）のように厚み方向
に磁束密度０．６テスラのＮ極とＳ極が対向する磁場雰
囲気で１１０℃で１５分間加熱乾燥し、厚みが８０μｍ
のＢステージ状態の熱伝導性接着フィルムを作製した。
得られた熱伝導性接着フィルムの厚み方向の熱伝導率お
よび９０度引き剥がし強度を測定して結果を表１に記し
た。熱伝導率はレーザーフラッシュ法で測定した。９０
度引き剥がし強度は、ＪＩＳＣ６４７１に準じて厚さ３
５μｍの銅箔と厚さ１．５ｍｍのアルミニウム板との間
に挟み、圧力２ＭＰａ、１７０℃、３０分間加圧加熱し
て接着した試料で測定した。
【００２７】
【実施例２】メチルメタクリレート３０重量部、２−ヒ
ドロキシエチルメタクリレート４０重量部、スチレン系
熱可塑性エラストマー（シェル化学株式会社製：クレイ
トンＧ１６５０）３０重量部、硬化剤としてパーヘキサ
３Ｍ（日本油脂株式会社製）３重量部からなる固体状接
着剤の組成物（これをアクリル系固体接着剤とする）８
０体積％に同一重量部のトルエンとメチルエチルケトン
の混合溶媒を添加し、次いで反磁性充填材として繊維長
さ方向の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋの短繊維状のグ
ラファイト（株式会社ペトカ製 メルブロンミルド：直
径９μｍ、長さ１００μｍ）２０体積％を混合し３本ロ
ールで混練し真空脱泡した。
【００２８】得られた組成物を厚さ１００μｍの片面離
型処理したポリエチレンテレフタレートシート上にバー
コーター法で塗布し、厚み方向に磁束密度０．６テスラ
のＮ極とＳ極が対向する磁場雰囲気で１２０℃で２０分
間加熱乾燥し、厚みが８０μｍのＢステージ状態の熱伝
導性接着フィルムを作製した。得られた熱伝導性接着フ
ィルムの熱伝導率および９０度引き剥がし強度を測定し
て結果を表１に記した。熱伝導率と９０度引き剥がし強
度は実施例１と同様に評価した。
【００２９】
【実施例３〜１２】実施例１と同様に、表１に記す配合
組成の実施例１と同様のエポキシ系固体状接着剤あるい
は実施例２と同様のアクリル系固体接着剤と、反磁性充
填材からなる組成物を使用し、表１に記す磁束密度の条
件下で熱伝導性接着フィルムを作製した。なお、表１に
記載した固体接着剤のポリイミドはポリイミド系接着
剤、ウレタンはウレタン系接着剤、シリコーンは付加型
シリコーンゴム系接着剤、反磁性充填材である銅は熱伝
導率が３９８Ｗ／ｍ・Ｋ、直径５０μｍ、長さ２００μ
ｍの短繊維状のものを使用した。熱伝導率と９０度引き
剥がし強度は実施例１と同様に評価した。
【００３０】
【比較例１】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シ
ェルエポキシ株式会社製：エピコート８２８）４５重量
部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住友化学工
業株式会社製：ＥＳＣＮ００１）１５重量部、硬化剤と
してビスフェノールＡ型ノボラック樹脂（大日本インキ
化学工業株式会社製：ＬＦ２８８２）４０重量部、硬化
促進剤として１−シアノエチル−２−メチルイミダゾー
ル（四国化成工業株式会社製：キュアゾール２ＰＮ−Ｃ
Ｎ）１重量部からなる接着剤の組成物（これをエポキシ
系固体接着剤とする）８０体積％に同一重量部のメチル
エチルケトンを添加し、次いで反磁性充填材として繊維
長さ方向の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋの短繊維状の
グラファイト（株式会社ペトカ製 メルブロンミルド：
直径９μｍ、長さ１００μｍ）２０体積％を混合し３本
ロールで混練してから真空脱泡した。
【００３１】得られた組成物を厚さ１００μｍの片面離
型処理したポリエチレンテレフタレートシート上にドク
ターブレード法で塗布し、磁場を印加しないで１１０℃
で１５分間加熱乾燥し、厚みが８０μｍのＢステージ状
態の熱伝導性接着フィルムを作製した。熱伝導率と９０
度引き剥がし強度は実施例１と同様に評価した。
【００３２】
【比較例２】反磁性充填材として繊維長さ方向の熱伝導
率が７Ｗ／ｍ・Ｋの炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製
パイロフィルＴＲ：直径７μｍ、長さ１００μｍ）を
２０体積％、実施例１と同様のエポキシ系固体状接着剤
８０体積％からなる組成物を使用し、実施例１と同様に
厚み方向に磁束密度０．６テスラのＮ極とＳ極が対向す
る磁場雰囲気で１１０℃で１５分間加熱乾燥し、厚みが
８０μｍのＢステージ状態の熱伝導性接着フィルムを作
製した。熱伝導率と９０度引き剥がし強度は実施例１と
同様に評価した。
【００３３】
【比較例３、４】比較例１と同様に、表１に記す配合組
成の固体状接着剤と反磁性充填材からなる組成物を調製
し、比較例１と同様に磁場を与えずに熱伝導性接着フィ
ルムを作製した。熱伝導率と９０度引き剥がし強度は実
施例１と同様に評価した。
【００３４】
【実施例１３】図６（１）に記すプリント基板１に実装
したボールグリッドアレイ型の半導体パッケージ２上に
本発明の実施例５のシリコーン系熱伝導性接着フィルム
３を使用し（図６（２）、図６（３））のように上部に
放熱器４を配置して加圧加熱して半導体装置（図６
（４）、図６（５））を作製した。この装置に通電して
１０分後の熱抵抗値を測定したところ、０．２５℃／Ｗ
であった。
【００３５】
【比較例５】実施例１３と同様に、プリント基板に実装
したボールグリッドアレイ型の半導体パッケージ上に表
２の比較例３のシリコーン系熱伝導性接着フィルム３を
使用し上部に放熱器４を配置して加圧加熱して半導体装
置（図７）を作製した。実施例１３と同様に、この装置
に通電して１０分後の熱抵抗値を測定したところ、０．
４１℃／Ｗであった。
【００３６】
【実施例１４】図８（１）、図８（２）に示すようにリ
ードフレーム６のダイパッド７と半導体チップ８の間に
本発明の実施例１のエポキシ系熱伝導性接着フィルム３
を挟み図８（３）に記すように配置した磁石１２で厚み
方向に磁束密度２０００ガウスの磁場を与えながら加熱
硬化させた。さらにボンディングワイヤー９で半導体チ
ップ８の電極部とリードフレーム１１のリード部を電気
的に接続し（図８（４））、エポキシ系封止剤１０でト
ランスファーモールドして半導体装置（図８（５）、図
８（６））を製造した。この装置に通電して１０分後の
熱抵抗値を測定したところ、０．２５℃／Ｗであった。
【００３７】
【比較例６】実施例１４と同様に、リードフレーム６の
ダイパッド７と半導体チップ８を、比較例１のエポキシ
系熱伝導性接着フィルム３で加熱硬化させた。さらにボ
ンディングワイヤー９で半導体チップ８の電極部とリー
ドフレーム１１のリード部を電気的に接続し、エポキシ
系封止剤１０でトランスファーモールドして半導体装置
（図９）を製造した。実施例１４と同様に、この装置に
通電して１０分後の熱抵抗値を測定したところ、０．４
１℃／Ｗであった。
【００３８】
【発明の効果】比較例１、比較例３、比較例４の従来の
熱伝導性接着フィルムは、高熱伝導率のグラファイトや
銅を配合しているけれども配向していないので熱伝導率
が小さくて放熱性が劣る。比較例２は、熱伝導率が２０
Ｗ／ｍ・Ｋに満たない炭素材料を配合しているので磁場
で一定方向に配向させても熱伝導率が小さいままであ
る。
【００３９】実施例１〜１２のように、本発明の熱伝導
性接着フィルムは特定の反磁性充填材が一定方向に配向
したものであり、引き剥がし強度が良好で熱伝導率が大
きく放熱性に優れている。また、実施例１３、１４で明
らかなように、本発明の反磁性充填材が一定方向に配向
した熱伝導性接着フィルムで接着した半導体装置は、発
熱量が大きい半導体パッケージとヒートシンクなどの放
熱器との接着、あるいは半導体チップとダイパッド部と
の接着に応用して熱抵抗が小さい放熱特性に優れる有用
な半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱伝導性接着フィルムを使用した半導
体装置の例（ボールグリッドアレイ型半導体パッケージ
２と放熱器４の接着に使用）
【図２】本発明の熱伝導性接着フィルムを使用した半導
体装置の例（チップサイズ半導体パッケージ２とプリン
ト基板１の接着に使用）
【図３】本発明の熱伝導性接着フィルムを使用した半導
体装置の例（ピングリッドアレイ型半導体パッケージ２
とヒートシンク５の接着に使用）
【図４】本発明の熱伝導性接着フィルムを使用した半導
体装置の例（半導体チップ８とダイパッド７の接着に使
用）
【図５】本発明の熱伝導性接着フィルムを製造する方法
を示す概念図
【図６】（１）〜（４）は図１の本発明の半導体装置を
製造する方法、（５）は（４）の熱伝導性接着フィルム
中の反磁性充填材の配向状態を示す概念図
【図７】従来の充填材を含む熱伝導性接着フィルムを使
用した半導体装置の例
【図８】（１）〜（５）は図４の本発明の半導体装置を
製造する方法、（６）は（５）の熱伝導性接着フィルム
中の反磁性充填材の配向状態を示す概念図
【図９】従来の充填材を含む熱伝導性接着フィルムを使
用した半導体装置の例
【符号の説明】
１ プリント基板 ２ 半導体パッケージ ３ 熱伝導性接着フィルム ４ 放熱器 ５ ヒートシンク ６ リードフレーム ７ ダイパッド ８ 半導体チップ ９ ボンディングワイヤー １０ 封止剤 １１ ポリエチレンテレフタレートシート １２ 磁石 １３ 熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性充填材 １４ 従来の充填材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年７月２６日（２０００．７．２
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】
【比較例６】実施例１４と同様に、リードフレーム６の
ダイパッド７と半導体チップ８を、比較例１のエポキシ
系熱伝導性接着フィルム３で加熱硬化させた。さらにボ
ンディングワイヤー９で半導体チップ８の電極部とリー
ドフレーム１１のリード部を電気的に接続し、エポキシ
系封止剤１０でトランスファーモールドして半導体装置
（図９）を製造した。実施例１４と同様に、この装置に
通電して１０分後の熱抵抗値を測定したところ、０．４
１℃／Ｗであった。
【表１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｊ 7/02 Ｃ０９Ｊ 7/02 Ｚ ５Ｅ０４０ 11/04 11/04 ５Ｆ０３６ Ｈ０１Ｆ 1/00 Ｈ０１Ｆ 1/00 Ｚ Ｈ０１Ｌ 23/373 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｍ Ｆターム(参考） 4F100 AD11A AK14A AK25A AK42 AK49A AK51A AK52A AK53A AL09A AT00 AT00B BA02 BA23 CA20 CA20A CA20H CA23 CA23A CA23H DG03 EH46 GB41 JB13A JB15A JB16A JG04B JG06A JJ01 JJ01A YY00A 4G046 EA05 EC03 EC06 4J002 AC011 AC031 AC071 AC091 BB001 BC021 BF021 BG001 CC031 CC131 CC161 CC181 CD001 CF001 CF281 CK021 CL001 CM041 CP031 DA026 FD016 FD206 GQ00 4J004 AA04 AA05 AA07 AA08 AA10 AA11 AA12 AA13 AA14 AA16 AA17 AA18 AA19 AB05 BA02 FA05 4J040 CA001 CA051 CA071 CA151 DA001 DE021 DE041 DF011 DF041 DF051 DF081 DM011 EB031 EB111 EB131 EC001 ED001 EF001 EG001 EH031 EK001 FA181 GA22 HA026 HA036 HA066 HA076 HA166 HA306 JA09 JB02 JB04 JB05 JB08 JB11 KA42 LA06 LA07 LA08 LA11 NA20 5E040 AA20 AB10 AC05 BB03 CA20 NN04 5F036 AA01 BB21 BC23 BD11

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱伝導率が、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性
    充填材が固体状接着剤中に一定方向に配向されているこ
    とを特徴とする熱伝導性接着フィルム
  2. 【請求項２】熱伝導性接着フィルム中の反磁性充填材の
    濃度が、５〜８０体積％である請求項１に記載の熱伝導
    性接着剤
  3. 【請求項３】反磁性充填材が、少なくとも１方向の熱伝
    導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のグラファイトである請求
    項１あるいは２に記載の熱伝導性接着フィルム
  4. 【請求項４】固体状接着剤が、エポキシ系、ポリイミド
    系、アクリル系、ウレタン系、ビニル系、シリコーン系
    あるいは熱可塑性エラストマー系より選ばれる少なくと
    も１種である請求項１、２あるいは３に記載の熱伝導性
    接着フィルム
  5. 【請求項５】固体状接着剤が、熱硬化性であり、かつ半
    硬化状態である請求項１、２、３あるいは４に記載の熱
    伝導性接着フィルム
  6. 【請求項６】少なくとも片面を電気絶縁性処理したこと
    を特徴とする請求項１、２、３、４あるいは５に記載の
    熱伝導性接着フィルム
  7. 【請求項７】半導体素子と伝熱部材間を、熱伝導率が２
    ０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の反磁性充填材が一定方向に配向され
    た熱伝導性接着フィルムで接着したことを特徴とする半
    導体装置
  8. 【請求項８】熱伝導性接着剤中の反磁性充填材の濃度
    が、５〜８０体積％である請求項７に記載の半導体装置
  9. 【請求項９】反磁性充填材が、少なくとも１方向の熱伝
    導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のグラファイトである請求
    項７あるいは８に記載の半導体装置
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