碳納米管片以及半導體裝置、碳納米管片的制造方法以及半導體裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及碳納米管片以及半導體裝置、碳納米管片的制造方法以及半導體裝置的制造方法。
【背景技術】
[0002]以往，在服務器和個人電腦中，為了高效地對半導體元件所發出的熱量進行散熱，半導體元件經由導熱性片與散熱件(heat spreader)連接。作為導熱性片，使用銦片或者娃月旨等。
[0003]散熱件與半導體元件夾著導熱性片與其密合并被固定。另外，導熱性片需要吸收半導體元件在工作中由于發熱而產生的翹曲等，并高效地進行傳熱。
[0004]然而，使用銦片作為導熱性片的情況下，存在由于半導體元件的翹曲而導致在界面上發生剝離的問題。另外，使用硅脂作為導熱性片的情況下，隨著熱循環，硅脂被擠出至外側而容易產生溢流(pump-out)或者空孔。
[0005]近年來，由于半導體元件的高性能化，芯片尺寸大型化，存在在半導體元件工作中發生更大的翹曲的傾向。另外，由于半導體元件的多芯片化，存在在兩個以上半導體元件之間產生階差的情況。因此，期待具有更高的導熱性并且具有能夠充分吸收半導體元件的翹曲和階差的柔軟性的導熱性片。
[0006]作為具有這種特性的導熱性片，提出了一種使用碳納米管的技術。
[0007]現有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2011-96978號公報
[0010]專利文獻2:日本特開2012-224507號公報
【發明內容】
[0011]發明要解決的問題
[0012]本發明的目的在于提供一種新穎結構的碳納米管片和半導體裝置以及它們的制造方法，能夠吸收半導體元件的翹曲等。
[0013]用于解決問題的手段
[0014]根據以下公開的一個觀點，提供一種碳納米管片，該碳納米管片具有:排列有兩根以上碳納米管的碳納米管集合體；熱塑性樹脂部，其形成于上述碳納米管集合體的中央區域；以及未固化的熱固性樹脂部，其按照包圍上述熱塑性樹脂部的方式形成于上述碳納米管集合體的外周區域。
[0015]另外，根據其公開的其它觀點，提供一種半導體裝置，該半導體裝置具有:配線基板；半導體元件，其與上述配線基板的連接焊盤連接；碳納米管片，其配置在上述半導體元件上；以及散熱部件，其配置在上述碳納米管片上，所述碳納米管片包含:排列有兩根以上碳納米管的碳納米管集合體；熱塑性樹脂部，其形成于上述碳納米管集合體的中央區域；以及熱固性樹脂部，其按照包圍上述熱塑性樹脂部的方式形成于上述碳納米管集合體的外周區域。
[0016]此外，根據其公開的其它觀點，提供一種碳納米管片的制造方法，該方法包括如下工序:在基板上形成兩根以上碳納米管而得到碳納米管集合體；在上述碳納米管集合體上的中央區域配置熱塑性樹脂材料，并且按照包圍上述熱塑性樹脂材料的方式在上述碳納米管集合體上的外周區域配置未固化的熱固性樹脂材料；通過進行加熱處理，使上述熱塑性樹脂材料以及上述熱固性樹脂材料流動而浸滲入上述碳納米管集合體的間隙；以及去除上述基板。
[0017]此外，根據其公開的其它觀點，提供一種半導體裝置的制造方法，該方法具有如下工序:將半導體元件連接至配線基板的連接焊盤的工序；準備碳納米管片的工序；將上述碳納米管片配置在上述半導體元件上的工序；以及將散熱部件配置在上述碳納米管片上，通過向下側按壓上述散熱部件并同時進行加熱處理，從而沿著橫向擠出上述碳納米管集合體上的上述熱塑性樹脂以及上述熱固性樹脂，使上述碳納米管的上端與上述散熱部件接觸的工序，所述碳納米管片包含:排列有兩根以上碳納米管的碳納米管集合體；浸滲入上述碳納米管集合體的中央區域中的熱塑性樹脂部；以及按照包圍上述熱塑性樹脂部的方式浸滲入上述碳納米管集合體的外周區域中的未固化的熱固性樹脂部，上述碳納米管的上端被上述熱固性樹脂部以及上述熱塑性樹脂部所覆蓋。
[0018]發明效果
[0019]根據以下的公開，碳納米管片配置于半導體元件的上表面與散熱部件的下表面之間，作為導熱性片發揮功能。
[0020]通過使具有適度的柔軟性的熱塑性樹脂部浸滲入碳納米管片的中央區域，能夠充分地吸收半導體元件在工作時由于發熱而產生的翹曲等。
[0021]另外，通過使接合強度較強的熱固性樹脂部浸滲入碳納米管片的外周區域，能夠使碳納米管片與半導體元件和散熱部件牢固地接合。
[0022]這樣，由于碳納米管片同時具有適度的柔軟性和較強的接合性，因此即使半導體元件產生翹曲等，也可以得到穩定且較高的散熱性能。
【附圖說明】
[0023]圖1的(a)和(b)是示出實施方式的碳納米管片的截面圖以及俯視圖。
[0024]圖2的(a)和(b)是示出實施方式的變形例的碳納米管片的截面圖以及俯視圖。
[0025]圖3的(a)?(d)是示出實施方式的碳納米管片的制造方法的截面圖(其一)。
[0026]圖4的(a)和(b)是示出實施方式的碳納米管片的制造方法的截面圖(其二)。
[0027]圖5的(a)和(b)是示出實施方式的碳納米管片的制造方法的截面圖以及俯視圖(其三)。
[0028]圖6的(a)和(b)是示出實施方式的碳納米管片的制造方法的截面圖以及俯視圖(其四)。
[0029]圖7是示出實施方式的碳納米管片的制造方法的截面圖(其五)。
[0030]圖8是示出實施方式的碳納米管片的制造方法的截面圖(其六)。
[0031]圖9的(a)?(C)是示出實施方式的半導體裝置的制造方法的截面圖(其一)。
[0032]圖10是示出實施方式的半導體裝置的制造方法的截面圖(其二)。
[0033]圖11是示出實施方式的半導體裝置的截面圖(其一)。
[0034]圖12是示出實施方式的半導體裝置的截面圖(其二)。
[0035]圖13是示出實施方式的半導體裝置的截面圖(其三)。
[0036]圖14是示出其它實施方式的碳納米管片的截面圖(其一)。
[0037]圖15的(a)和(b)是示出其它實施方式的碳納米管片的截面圖(其二)。
【具體實施方式】
[0038]以下，參照附圖對實施方式進行說明。
[0039]圖1?圖2示出實施方式的碳納米管片，圖3?圖8示出實施方式的碳納米管片的制造方法。
[0040]如圖1(a)和(b)所示，在實施方式的碳納米管片I中，沿著垂直方向取向的兩根以上碳納米管1a隔著細微的間隙在橫向上并列排列。
[0041]碳納米管集合體10由兩根以上碳納米管1a形成。參照圖1(b)的俯視圖，碳納米管集合體10形成為四邊形。
[0042]在碳納米管集合體10的中央區域A的間隙中形成有熱塑性樹脂部20。熱塑性樹脂部20可以是未固化的或者已固化的。
[0043]作為熱塑性樹脂部20的優選的示例，使用楊氏模量為1.1Gpa左右的聚乙烯樹脂、或者楊氏模量為1.1Gpa左右的聚丙烯樹脂。
[0044]另外，在碳納米管集合體10的外周區域B的間隙中按照包圍熱塑性樹脂部20的方式形成有熱固性樹脂部22。熱固性樹脂部22為未固化的狀態。作為熱固性樹脂部22的一個恰當的示例，使用楊氏模量為2.4Gpa左右的環氧樹脂、或者楊氏模量為2.8Gpa左右的聚酰亞胺樹脂。
[0045]這樣，熱塑性樹脂部20具有楊氏模量比熱固性樹脂部22小的特性。楊氏模量較小則柔軟性優異，楊氏模量較大則柔軟性較低，并具有較硬的特性。
[0046]熱塑性樹脂部20的柔軟性比熱固性樹脂部22更優異，并具