碳纳米管片以及半导体装置、碳纳米管片的制造方法以及半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳纳米管片以及半导体装置、碳纳米管片的制造方法以及半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，在服务器和个人电脑中，为了高效地对半导体元件所发出的热量进行散热，半导体元件经由导热性片与散热件(heat spreader)连接。作为导热性片，使用铟片或者娃月旨等。
[0003]散热件与半导体元件夹着导热性片与其密合并被固定。另外，导热性片需要吸收半导体元件在工作中由于发热而产生的翘曲等，并高效地进行传热。
[0004]然而，使用铟片作为导热性片的情况下，存在由于半导体元件的翘曲而导致在界面上发生剥离的问题。另外，使用硅脂作为导热性片的情况下，随着热循环，硅脂被挤出至外侧而容易产生溢流(pump-out)或者空孔。
[0005]近年来，由于半导体元件的高性能化，芯片尺寸大型化，存在在半导体元件工作中发生更大的翘曲的倾向。另外，由于半导体元件的多芯片化，存在在两个以上半导体元件之间产生阶差的情况。因此，期待具有更高的导热性并且具有能够充分吸收半导体元件的翘曲和阶差的柔软性的导热性片。
[0006]作为具有这种特性的导热性片，提出了一种使用碳纳米管的技术。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2011-96978号公报
[0010]专利文献2:日本特开2012-224507号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题
[0012]本发明的目的在于提供一种新颖结构的碳纳米管片和半导体装置以及它们的制造方法，能够吸收半导体元件的翘曲等。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]根据以下公开的一个观点，提供一种碳纳米管片，该碳纳米管片具有:排列有两根以上碳纳米管的碳纳米管集合体；热塑性树脂部，其形成于上述碳纳米管集合体的中央区域；以及未固化的热固性树脂部，其按照包围上述热塑性树脂部的方式形成于上述碳纳米管集合体的外周区域。
[0015]另外，根据其公开的其它观点，提供一种半导体装置，该半导体装置具有:配线基板；半导体元件，其与上述配线基板的连接焊盘连接；碳纳米管片，其配置在上述半导体元件上；以及散热部件，其配置在上述碳纳米管片上，所述碳纳米管片包含:排列有两根以上碳纳米管的碳纳米管集合体；热塑性树脂部，其形成于上述碳纳米管集合体的中央区域；以及热固性树脂部，其按照包围上述热塑性树脂部的方式形成于上述碳纳米管集合体的外周区域。
[0016]此外，根据其公开的其它观点，提供一种碳纳米管片的制造方法，该方法包括如下工序:在基板上形成两根以上碳纳米管而得到碳纳米管集合体；在上述碳纳米管集合体上的中央区域配置热塑性树脂材料，并且按照包围上述热塑性树脂材料的方式在上述碳纳米管集合体上的外周区域配置未固化的热固性树脂材料；通过进行加热处理，使上述热塑性树脂材料以及上述热固性树脂材料流动而浸渗入上述碳纳米管集合体的间隙；以及去除上述基板。
[0017]此外，根据其公开的其它观点，提供一种半导体装置的制造方法，该方法具有如下工序:将半导体元件连接至配线基板的连接焊盘的工序；准备碳纳米管片的工序；将上述碳纳米管片配置在上述半导体元件上的工序；以及将散热部件配置在上述碳纳米管片上，通过向下侧按压上述散热部件并同时进行加热处理，从而沿着横向挤出上述碳纳米管集合体上的上述热塑性树脂以及上述热固性树脂，使上述碳纳米管的上端与上述散热部件接触的工序，所述碳纳米管片包含:排列有两根以上碳纳米管的碳纳米管集合体；浸渗入上述碳纳米管集合体的中央区域中的热塑性树脂部；以及按照包围上述热塑性树脂部的方式浸渗入上述碳纳米管集合体的外周区域中的未固化的热固性树脂部，上述碳纳米管的上端被上述热固性树脂部以及上述热塑性树脂部所覆盖。
[0018]发明效果
[0019]根据以下的公开，碳纳米管片配置于半导体元件的上表面与散热部件的下表面之间，作为导热性片发挥功能。
[0020]通过使具有适度的柔软性的热塑性树脂部浸渗入碳纳米管片的中央区域，能够充分地吸收半导体元件在工作时由于发热而产生的翘曲等。
[0021]另外，通过使接合强度较强的热固性树脂部浸渗入碳纳米管片的外周区域，能够使碳纳米管片与半导体元件和散热部件牢固地接合。
[0022]这样，由于碳纳米管片同时具有适度的柔软性和较强的接合性，因此即使半导体元件产生翘曲等，也可以得到稳定且较高的散热性能。
【附图说明】
[0023]图1的(a)和(b)是示出实施方式的碳纳米管片的截面图以及俯视图。
[0024]图2的(a)和(b)是示出实施方式的变形例的碳纳米管片的截面图以及俯视图。
[0025]图3的(a)?(d)是示出实施方式的碳纳米管片的制造方法的截面图(其一)。
[0026]图4的(a)和(b)是示出实施方式的碳纳米管片的制造方法的截面图(其二)。
[0027]图5的(a)和(b)是示出实施方式的碳纳米管片的制造方法的截面图以及俯视图(其三)。
[0028]图6的(a)和(b)是示出实施方式的碳纳米管片的制造方法的截面图以及俯视图(其四)。
[0029]图7是示出实施方式的碳纳米管片的制造方法的截面图(其五)。
[0030]图8是示出实施方式的碳纳米管片的制造方法的截面图(其六)。
[0031]图9的(a)?(C)是示出实施方式的半导体装置的制造方法的截面图(其一)。
[0032]图10是示出实施方式的半导体装置的制造方法的截面图(其二)。
[0033]图11是示出实施方式的半导体装置的截面图(其一)。
[0034]图12是示出实施方式的半导体装置的截面图(其二)。
[0035]图13是示出实施方式的半导体装置的截面图(其三)。
[0036]图14是示出其它实施方式的碳纳米管片的截面图(其一)。
[0037]图15的(a)和(b)是示出其它实施方式的碳纳米管片的截面图(其二)。
【具体实施方式】
[0038]以下，参照附图对实施方式进行说明。
[0039]图1?图2示出实施方式的碳纳米管片，图3?图8示出实施方式的碳纳米管片的制造方法。
[0040]如图1(a)和(b)所示，在实施方式的碳纳米管片I中，沿着垂直方向取向的两根以上碳纳米管1a隔着细微的间隙在横向上并列排列。
[0041]碳纳米管集合体10由两根以上碳纳米管1a形成。参照图1(b)的俯视图，碳纳米管集合体10形成为四边形。
[0042]在碳纳米管集合体10的中央区域A的间隙中形成有热塑性树脂部20。热塑性树脂部20可以是未固化的或者已固化的。
[0043]作为热塑性树脂部20的优选的示例，使用杨氏模量为1.1Gpa左右的聚乙烯树脂、或者杨氏模量为1.1Gpa左右的聚丙烯树脂。
[0044]另外，在碳纳米管集合体10的外周区域B的间隙中按照包围热塑性树脂部20的方式形成有热固性树脂部22。热固性树脂部22为未固化的状态。作为热固性树脂部22的一个恰当的示例，使用杨氏模量为2.4Gpa左右的环氧树脂、或者杨氏模量为2.8Gpa左右的聚酰亚胺树脂。
[0045]这样，热塑性树脂部20具有杨氏模量比热固性树脂部22小的特性。杨氏模量较小则柔软性优异，杨氏模量较大则柔软性较低，并具有较硬的特性。
[0046]热塑性树脂部20的柔软性比热固性树脂部22更优异，并具