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_2

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有适度的弹性。另一方面,热固性树脂部22的柔软性较低,但是具有较高的接合力。
[0047]如后述那样,实施方式的碳纳米管片I配置在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。导热性片也称为TIM(热界面材料,ThermalInterface Material)。
[0048]通过将具有适度的柔软性的热塑性树脂部20配置在碳纳米管片I的中央区域A,能够充分吸收半导体元件在工作时由于发热而产生的翘曲等。
[0049]此外,将接合强度较强的热固性树脂部22配置在碳纳米管片I的外周区域B,能够使碳纳米管片I的外周区域B与半导体元件以及散热部件牢固地接合。
[0050]热塑性树脂部20以及热固性树脂部22覆盖各碳纳米管1a的上端。另一方面,各碳纳米管1a的下端从热塑性树脂部20以及热固性树脂部22露出。
[0051]碳纳米管1a的热导率为1500W/mK?3000W/mK的程度,远高于铟的热导率(81W/mK左右)。而且,碳纳米管1a的机械强度远优于铟。
[0052]因此,碳纳米管片I能够适合地用作用于将来自半导体元件的发热传导至散热部件的导热性片。
[0053]如上述那样,实施方式的碳纳米管片I配置在半导体元件与散热部件之间作为导热性片发挥功能。此时,由于热塑性树脂部20以及热固性树脂部22的热导率较低,因此利用散热部件对覆盖各碳纳米管1a上端的热塑性树脂部20以及热固性树脂部22进行按压,并使其沿着横向挤出。
[0054]由此,各碳纳米管1a的上端与散热部件的下表面接触。
[0055]因此,热固性树脂部22成为未固化的状态。另外,热塑性树脂部20即使在固化之后,当再次加热时也会流动化,因此可以是固化状态,也可以是未固化状态。
[0056]或者,如图2(a)以及(b)的碳纳米管片Ia那样,各碳纳米管1a的上端也可以从热塑性树脂部20以及热固性树脂部22的上表面露出。这种情况下,通过机械研磨,对上述的图1(a)以及(b)的碳纳米管片I的上表面侧的热塑性树脂部20以及热固性树脂部22进行研磨,直到各碳纳米管1a的上端露出。其它结构与图1(a)以及(b)的碳纳米管片I相同。
[0057]在将图2(a)以及(b)的碳纳米管片Ia用作导热性片时,保持该状态使各碳纳米管1a上端的露出面与散热部件接触。
[0058]图2 (a)以及(b)的碳纳米管片Ia由于需要进行机械研磨的工序,因此,与图1 (a)以及(b)的碳纳米管片I相比,在制造成本方面较为不利。
[0059]接着,对图1(a)以及(b)的碳纳米管片I的制造方法进行说明。
[0060]如图3(a)所示,首先,准备硅基板30。硅基板30用作用于形成碳纳米管的基座。在硅基板30的两面可以形成有硅氧化膜。在硅基板30上划定有两个以上碳纳米管形成区域,在图3(a)中示出一个碳纳米管形成区域。
[0061]以硅基板30作为基板进行了示例,但是也能够使用陶瓷基板或者玻璃基板等各种基板。
[0062]接着,如图3(b)所示,通过溅射法等在硅基板30上的整个面上形成膜厚为2.5nm左右的铁(Fe)膜作为催化剂金属膜32。催化剂金属膜32是通过CVD法形成的,作为用于形成碳纳米管的催化剂。
[0063]作为催化剂金属膜32,除了铁之外,还可以使用钴(Co)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、或者钼(Pt)。
[0064]接着,如图3 (C)所示,以650°C的温度对硅基板30进行5分钟?10分钟的加热处理。由此,使催化剂金属膜32微粒化而得到催化剂金属微粒32a。
[0065]接着,如图3(d)所示,通过热CVD(化学气相沉积,Chemical Vapor Deposit1n)法,以催化剂金属微粒32a作为催化剂,在硅基板30上使两根以上碳纳米管1a生长。由此,得到沿着横向排列两根以上碳纳米管1a而形成的碳纳米管集合体10。
[0066]如图3 (d)的部分放大图所示,在催化剂金属微粒32a上生长的各碳纳米管1a是沿着垂直于娃基板30表面的方向取向而形成的。
[0067]作为使用热CVD法的碳纳米管1a的生长条件,例如,使用分压比为1:9的乙炔.IS气的混合气体作为原料气体,设定成膜腔的总气压为lkPa、温度为650°C、生长时间为30分钟。
[0068]接着,如图4(a)所示,准备在中央部上设置有开口部22x的热固性树脂片22a。热固性树脂片22a为未固化状态(B阶段)的树脂。热固性树脂片22a是热固性树脂材料的一个示例,其是用于形成前述的图1(a)以及(b)的碳纳米管片I的热固性树脂部22的树脂材料。
[0069]另外,如图4(b)所示,准备尺寸与热固性树脂片22a的开口部22x的尺寸对应的未固化的热塑性树脂片20a。热塑性树脂片20a是热塑性树脂材料的一个示例,其是用于形成前述的图1(a)以及(b)的碳纳米管片I的热塑性树脂部20的树脂材料。
[0070]然后,如图5(a)以及(b)所示,将图4(a)的热固性树脂片22a配置在碳纳米管集合体10的外周区域B之上。进而,将图4(b)的热塑性树脂片20a配置在热固性树脂片22a的开口部22x内。由此,按照包围配置在碳纳米管集合体10上的中央区域A内的热塑性树脂片20a的方式将热固性树脂片22a配置在外周区域B。
[0071]接着,利用按压部件(未图示)向下侧按压热塑性树脂片20a以及热固性树脂片22a,同时以温度:200°C、处理时间:1分钟的条件进行加热处理。
[0072]由此,如图6(a)以及(b)所示,使配置于碳纳米管集合体10上的热塑性树脂片20a以及热固性树脂片22a软化,从而使各树脂流入并浸渗入碳纳米管集合体10内的间隙。
[0073]由此,使热塑性树脂部20浸渗入碳纳米管集合体10的中央区域A的间隙,并使热固性树脂部件22浸渗入外周区域B的间隙。
[0074]当采用上述树脂的加热条件时,在该时刻,热塑性树脂部20以及热固性树脂部22仍然是未固化的状态。
[0075]通过以上方式,通过热塑性树脂部20以及热固性树脂部22使碳纳米管集合体10一体化并形成片状。
[0076]在上述方式中,对热塑性树脂片20a以及热固性树脂片22a进行加热,同时形成了热塑性树脂部20以及热固性树脂部22。此外,也可以在形成热塑性树脂部20之后形成热固性树脂部22。另外,相反地,也可以在形成热固性树脂部22之后形成热塑性树脂部20。
[0077]或者,也可以通过分配器等分别涂布液态的热塑性树脂以及热固性树脂从而形成热塑性树脂部20以及热固性树脂部22。
[0078]然后,如图7所示,将一体化为片状的碳纳米管集合体从硅基板30中剥离。然后,将一体化为片状的碳纳米管集合体10切断以得到各个碳纳米管形成区域。
[0079]通过以上方式,制造前述的图1(a)以及(b)的碳纳米管片I。由于利用树脂对碳纳米管集合体10进行一体化并形成单片状,因此碳纳米管片I具有良好的可操作性。
[0080]在采用前述的图2(a)以及(b)的碳纳米管片Ia的情况下,如图8所示,在前述的图6(a)的工序之后,通过机械研磨等去除碳纳米管集合体10的上表面侧的热塑性树脂部20以及热固性树脂部22。由此,使各碳纳米管1a的上端从热塑性树脂部20以及热固性树脂部22露出。
[0081]接着,对使用图1 (a)以及(b)的碳纳米管片I作为导热性片的半导体装置的制造方法进行说明。
[0082]如图9(a)所示,首先,准备配线基板40。配线基板40的上表面侧具有由铜等构成的连接焊盘P,下表面
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