DE102016213508B4 - Halbleiterbauelement - Google Patents

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Abstract

Halbleiterbauelement, das Folgendes aufweist:
einen Halbleiterchip (110);
ein Schichtsubstrat (120), das eine Isolierplatte (121), eine Platine (122), die in einer Vorderfläche der Isolierplatte (121) ausgebildet ist, und eine Metallplatte (123) beinhaltet, die in einer Rückfläche der Isolierplatte (121) ausgebildet ist, und den Halbleiterchip (110) auf der Platine (122) vorgesehen aufweist;
eine Strahlungsplatte (140), die das Schichtsubstrat (120) in einer Vorderfläche davon vorgesehen und mehrere Kerben (141) aufweist, die in einer Rückfläche davon ausgebildet sind und einander überlappen, wobei die Kerben (141) in der Draufsicht ungefähr kreisförmig sind; und
einen Strahler (170), der in der Rückfläche der Strahlungsplatte (140) mittels eines Wärme abstrahlenden Materials vorgesehen ist.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Gebiet der Erfindung
  • Hierin erörterte Ausführungsformen betreffen Halbleiterbauelemente.
  • Hintergrund des Standes der Technik
  • Ein Leistungshalbleiterbauelement, das als eine Leistungswandlungsvorrichtung oder dergleichen verwendet wird, beinhaltet Folgendes: einen Halbleiterchip; ein Schichtsubstrat, das eine Isolierplatte beinhaltet, die eine Platine und eine Metallplatte aufweist, die in einer Vorderfläche bzw. einer Rückfläche davon ausgebildet sind, wobei der Halbleiterchip auf der Platine mittels Lötzinn vorgesehen wird; und eine Strahlungsbasis, die darin das Schichtsubstrat aufweist, das mittels Lötzinn vorgesehen ist. Eine Strahlungsrippe ist weiterhin mittels einer Wärmeleitpaste an einer kupferbasierten Rückfläche eines Leistungshalbleiterbauelements mit einem derartigen Aufbau, das in einem Gehäuse untergebracht ist, angebracht. Darüber hinaus wird das Leistungshalbleiterbauelement erhitzt, um den Halbleiterchip, das Schichtsubstrat und die Strahlungsbasis mittels Lötzinn zu bonden. Da ein Unterschied bei dem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den jeweiligen Elementen besteht, wird die Strahlungsbasis in diesem Fall verzogen. Wenn eine Lücke zwischen der verzogenen Strahlungsbasis und der Strahlungsrippe hervorgerufen wird, wird die Dicke der Wärmeleitpaste ungleichmäßig und die Strahlungsleistung wird abnehmen.
  • Dann wird eine kaltverfestigte Schicht in der Strahlungsbasis gebildet, um das Verziehen der Strahlungsbasis kontrollieren zu können. Somit ist ein Verfahren bekannt, um eine Strahlungsbasis und eine Strahlungsrippe miteinander in engen Kontakt zu bringen und die Dicke einer Wärmeleitpaste gleichmäßig zu machen, um einen Abbau der Strahlungsleistung zu unterbinden (z. B. siehe die JP 2004-214 284 A ).
  • Da die Temperatur eines Leistungshalbleiterbauelements jedoch in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Halbleiterchips variiert, wird die Strahlungsbasis sich wiederholt verformen. Folglich wird ein Teil der Wärmeleitpaste unter der Strahlungsbasis zu der Außenseite herausgedrückt (herausgepumpt), um eine Streuung der Beschichtungsverteilung der Wärmeleitpaste zu verursachen. Somit wird die Strahlungsleistung des Leistungshalbleiterbauelements abnehmen.
    Aus der Druckschrift DE 11 2013 007 721 T5 ist eine Halbleitervorrichtung bekannt, welche folgendes umfasst: Eine metallische Basisplatte , die mit einer Oberseite und einer Unterseite versehen ist, eine Vielzahl von Isoliersubstraten, die auf der Oberseite vorgesehen ist, und eine Vielzahl von Halbleiterelementen und, die nebeneinander auf den jeweiligen Isoliersubstraten montiert sind. Ringförmige Nuten und zum Unterbringen des isolierenden Fetts sind auf der Unterseite der Basisplatte vorgesehen. Eine Oberfläche einer Kühlrippe ist auf die Unterseite mit dazwischen eingefügtem isolierendem Fett aufgesetzt und Innenseiten der ringförmigen Nuten und sind mit dem isolierenden Fett gefüllt.
    Druckschrift DE 10 2009 033 029 A1 zeigt eine elektronische Vorrichtung, insbesondere elektronischer Schaltkreis oder elektronisches Modul, mit wenigstens einem zumindest aus einer Isolierschicht und wenigstens einer ersten Metallisierung an einer Oberflächenseite der Isolierschicht bestehenden Metall-Isolierschicht-Substrat, dessen erste Metallisierung zur Bildung von Metallisierungsbereichen strukturiert ist, sowie mit wenigstens einem Verlustwärme erzeugenden elektrischen oder elektronischen Bauelement an einem ersten Metallisierungsbereich der ersten Metallisierung, wobei der erste Metallisierungsbereich an einem Teilbereich, mit welchem das Bauelement zumindest thermisch verbunden ist eine Schichtdicke aufweist, die wesentlich größer ist als die Schichtdicke des ersten Metallisierungsbereichs außerhalb dieses ersten Teilbereichs.
    Druckschrift JP 2006-188 638 A zeigt ein wärmeleitendes Fett welches ein Grundöl umfasst, das aus einem Copolymer, einem ungesättigten Dicarbonsäuredibutylester und einem α-Olefins besteht.
    Druckschrift DE 10 2013 206 480 A1 zeigt ein Halbleiterbauelement das Folgendes aufweist: ein Halbleiterelement; ein Substrat; eine Metallplatte und eine Vielzahl sphärischer Partikel. Auf dem Substrat ist das Halbleiterelement montiert. Die Metallplatte hat eine Oberfläche und die andere Oberfläche, die sich einander gegenüberliegen, und das Substrat ist auf der einen Oberfläche bereitgestellt. Jedes der Vielzahl sphärischer Partikel hat eine sphärische äußere Form und ein Teil der sphärischen äußeren Form ist in der anderen Oberfläche der Metallplatte eingebettet.
    Druckschrift JP 2006-332 084 A zeigt ein isolierendes Substrat, bei dem eine Metallwärmeableitungsplatte direkt mit der Unterseite einer Keramikplatte verbunden ist und eine Metallplatine direkt mit der Oberseite verbunden ist. Die konkav verzogene Metallgrundplatte wird im Wesentlichen flach gemacht, indem auf der gegenüberliegenden Seite, auf der das isolierende Substrat verbunden ist, ein Kugelstrahlvorgang durchgeführt wird. Eine Wärmeableitungsrippe wird dann an der Unterseite der Metallgrundplatte befestigt, die im Wesentlichen flach gemacht ist.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Gesichtspunkt wird ein Halbleiterbauelement bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: einen Halbleiterchip; ein Schichtsubstrat, das eine Isolierplatte, die eine Platine, die in einer Vorderfläche der Isolierplatte ausgebildet ist, und eine Metallplatte, die in einer Rückfläche der Isolierplatte ausgebildet ist, beinhaltet, und die den Halbleiterchip auf der Platine vorgesehen aufweist; eine Strahlungsplatte, die das Schichtsubstrat in einer Vorderfläche davon vorgesehen und mehrere Kerben, die in einer Rückfläche davon ausgebildet sind und einander überlappen, aufweist; und einen Strahler, der in der Rückfläche der Strahlungsplatte mittels eines Wärme abstrahlenden Materials vorgesehen ist.
  • Figurenliste
    • 1 stellt ein Halbleiterbauelement in einer Ausführungsform dar;
    • die 2A und 2B stellen einen Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform dar;
    • 3 ist eine schematische Ansicht einer REM-Aufnahme einer Kerbe, die in einer Strahlungsbasis durch den Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform ausgebildet wird;
    • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements in einer Ausführungsform darstellt;
    • 5 ist ein Graph, der Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit und der maximalen Höhe im Vergleich zur durchschnittlichen Teilchengröße eines Kugelmaterials in dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform darstellt;
    • 6 ist ein Graph, der Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit und der maximalen Höhe im Vergleich zur Bearbeitungszeit des Kugelstrahlvorgangs in einer Ausführungsform darstellt;
    • 7 ist ein Graph, der Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit und der maximalen Höhe im Vergleich zur Ultraschallwellenamplitude in dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform darstellt;
    • 8 ist ein Graph, der Veränderungen der Kerbenbreite im Vergleich zur durchschnittlichen Teilchengröße eines Kugelmaterials in dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform darstellt;
    • die 9A und 9B stellen einen Temperaturzyklustest dar, der an einer Strahlungsbasis in einer Ausführungsform durchgeführt wird;
    • 10 ist ein Graph, der die steigende Temperatur im Vergleich zur Anzahl an Zyklen der Strahlungsbasis in einer Ausführungsform darstellt;
    • die 11A und 11B stellen die Beobachtungsergebnisse des Temperaturzyklustests dar, der an einer Strahlungsbasis durchgeführt wurde, die nicht dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform unterzogen wurde;
    • die 12A und 12B stellen die Beobachtungsergebnisse des Temperaturzyklustests dar, der an einer Strahlungsbasis durchgeführt wurde, die dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform unterzogen wurde;
    • 13 stellt die Ergebnisse des Temperaturzyklustests in Bezug auf die durchschnittliche Teilchengröße eines Kugelmaterials in dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform dar und
    • 14 stellt die Ergebnisse des Temperaturzyklustests, wenn ein Sandpapier verwendet wird, als ein Referenzbeispiel dar.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Hierin im Folgenden werden die Ausführungsformen unter Verwendung der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Zuerst wird ein Halbleiterbauelement unter Verwendung von 1 beschrieben.
  • 1 stellt ein Halbleiterbauelement in einer Ausführungsform dar.
  • Ein Halbleiterbauelement 100 beinhaltet einen Halbleiterchip 110, ein Schichtsubstrat 120 und eine Strahlungsbasis (Strahlungsplatte) 140, die in einem Gehäuse 150 übereinander angeordnet und untergebracht sind. Hier sind der Halbleiterchip 110, das Schichtsubstrat 120 und die Vorderflächenseite der Strahlungsbasis 140 mit Harz versiegelt (Darstellung wurde weggelassen).
  • Zu Beispielen des Halbleiterchips 110 zählen Halbleiterelemente, wie ein IGBT („Insulated Gate Bipolar Transistor“, Isolierschicht-Bipolartransistor), ein Leistungs-MOSFET („Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor“, Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und eine FWD („Free Wheeling Diode“, Freilaufdiode). Man beachte, dass, obwohl nur ein Halbleiterchip 110 in 1 dargestellt ist, der Halbleiterchip 110 bei Bedarf mehrfach vorgesehen werden kann.
  • Das Schichtsubstrat 120 beinhaltet eine Isolierplatte 121, eine Platine 122, die in der Vorderfläche der Isolierplatte 121 ausgebildet ist, und eine Metallplatte 123, die in der Rückfläche der Isolierplatte 121 ausgebildet ist. Darüber hinaus ist in dem Schichtsubstrat 120 der Halbleiterchip 110 auf der Platine 122 mittels Lötzinn (Darstellung wurde weggelassen) vorgesehen.
  • Die Strahlungsbasis 140 ist aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, Gold, Silber oder Kupfer, mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Das Schichtsubstrat 120 ist in der Vorderfläche der Strahlungsbasis 140 mittels Lötzinn 130 vorgesehen. Darüber hinaus kann in der Vorderfläche einer derartigen Strahlungsbasis 140 ein Schutzfilm, der aus Nickel oder dergleichen hergestellt ist, ausgebildet werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Chrom, Gold oder dergleichen, bei dem es sich nicht um Nickel handelt, kann auf den Schutzfilm anwendbar sein. Der Schutzfilm wird durch Kathodenzerstäubung, chemische Abscheidung aus der Gasphase („Chemical Vapor Deposition“, CVD) oder Metallisierung gebildet. Darüber hinaus sind in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 mehrere Kerben ausgebildet, die einander überlappen. Man beachte, dass die Einzelheiten eines Verfahrens zum Ausbilden der Kerben in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 später beschrieben werden.
  • Man beachte, dass eine Hauptelektrode des Halbleiterchips 110 und ein Anschluss des Gehäuses 150 durch einen Draht (Darstellung wurde weggelassen) elektrisch verbunden sind.
  • In dem Halbleiterbauelement 100 mit einem derartigen Aufbau ist eine Strahlungsrippe 170 (Strahler) in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 mittels einer Wärmeleitpaste 160 (Wärme abstrahlendes Material) vorgesehen. Die Strahlungsrippe 170 ist aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, Gold, Silber oder Kupfer, mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Die Strahlungsrippe 170 ist an der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 durch eine Schraube (Darstellung wurde weggelassen) mit der Wärmeleitpaste 160 dazwischen angebracht.
  • Man beachte, dass die Wärmeleitpaste 160 beispielsweise ein organisches Öl, das nicht auf Silikon basiert, und einen Füllstoff (eines der Beispiele ist Aluminiumoxid), der sich in dem organischen Öl befindet, enthält. Hier ist die Füllrate des Füllstoffs 80 Gew.-% bis 95 Gew.-% und die durchschnittliche Teilchengröße des Füllstoffs beträgt 0,1 µm bis 10 µm (der Durchschnitt ist 5 µm). Die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitpaste 160 beträgt 1,99 W/(m·K) und die Viskosität ist 542 Pa·s (wenn die Drehzahl 0,3 U/min ist) oder 112 Pa·s (wenn die Drehzahl 3 U/min ist). Eine derartige Wärmeleitpaste 160 wird in der Dicke von ungefähr 100 µm auf die Strahlungsbasis 140 aufgebracht.
  • Ein derartiges Halbleiterbauelement 100 beinhaltet die Strahlungsbasis 140, die mehrere kleine Kerben aufweist, die in der Rückfläche davon ausgebildet sind und einander überlappen. Folglich wird die Benetzbarkeit für die Wärmeleitpaste 160, die auf die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 aufgebracht wird, sich verbessern. Wenn die Strahlungsrippe 170 in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 mittels der Wärmeleitpaste 160 vorgesehen wird, wird die Adhäsion der Kerbe der Strahlungsbasis 140 an der Wärmeleitpaste 160 sich aufgrund eines Verankerungseffekts verbessern. Selbst wenn die Strahlungsbasis 140 sich mit einer Veränderung der Temperatur des Halbleiterbauelements 100 aufgrund der Wärme, die durch den Betrieb des Halbleiterchips 110 erzeugt wird, verformt, wird folglich die Extrusion (das Herauspumpen) der Wärmeleitpaste 160 in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 zu der Außenseite unterbunden. Dementsprechend wird sich in dem Halbleiterbauelement 100 die Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen verbessern und eine Verschlechterung der Strahlungsleistung des Halbleiterbauelements 100 wird folglich unterbunden und die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements 100 wird aufrechterhalten.
  • Hierin im Folgenden werden die Einzelheiten des Verfahrens zum Ausbilden mehrerer Kerben in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 beschrieben.
  • Zunächst wird das Verfahren zum Ausbilden mehrerer Kerben in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 unter Verwendung der 2A und 2B beschrieben.
  • Die 2A und 2B stellen einen Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform dar.
  • Man beachte, dass 2A den Kugelstrahlvorgang darstellt, während 2B die Strahlungsbasis 140 darstellt, die dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde.
  • Mehrere Kerben werden in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 des Halbleiterbauelements 100 durch den Kugelstrahlvorgang (KS-Vorgang) ausgebildet.
  • Um den Kugelstrahlvorgang auf der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 durchzuführen, wird eine Kugelstrahlvorrichtung 200 an der Ausbildungsregion der Kerbe 141 in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 installiert, beispielsweise wie in 2A dargestellt.
  • Die Kugelstrahlvorrichtung 200 beinhaltet eine Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 und mehrere Kugelmaterialien 220, die von der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 zum Schwingen gebracht werden.
  • In einer derartigen Kugelstrahlvorrichtung 200 werden die Kugelmaterialien 220 durch Antreiben der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 zum Schwingen gebracht. Die schwingenden Kugelmaterialien 220 werden gegen die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 geschlagen, so dass mehrere Kerben 141 in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet werden und einander überlappen, wie in 2B dargestellt.
  • Die Kugelstrahlvorrichtung 200 kann die Breite, Tiefe und dergleichen der Kerbe 141 durch Einstellen verschiedener Bearbeitungsbedingungen steuern.
  • Metall (einschließlich einer Metalllegierung), Keramik, Glas oder dergleichen kann beispielsweise als das Kugelmaterial 220 verwendet werden. Materialien mit der durchschnittlichen Teilchengröße von beispielsweise 0,3 mm, 0,5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm oder 4 mm als der durchschnittlichen Teilchengröße eines derartigen Kugelmaterials 220 können verwendet werden. Man beachte, dass die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 durch Beobachten jedes Kugelmaterials 220 durch ein REM (Rasterelektronenmikroskop), Messen der Teilchengröße davon und Mitteln dieser erhalten wird. Die Form dieses Kugelmaterials 220 kann eine Winkel- oder Kugelform sein. Das Kugelmaterial beim Durchführen des Kugelstrahlvorgangs auf dem Schutzfilm, der in der Vorderfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet ist, ist vorzugsweise kugelförmig. Dies liegt daran, dass, wenn ein winkelförmiges Kugelmaterial in dem Kugelstrahlvorgang auf einem derartigen Schutzfilm verwendet wird, der Schutzfilm Risse bilden kann, um ein Abschälen oder dergleichen zu verursachen.
  • Die Amplitude der Ultraschallwelle, die von der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 erzeugt wird, kann beispielsweise auf 35 µm, 55 µm, 70 µm und 80 µm eingestellt sein und die Schwingungszeit (Bearbeitungszeit) kann beispielsweise auf 5 Sekunden, 10 Sekunden, 15 Sekunden, 20 Sekunden und 100 Sekunden eingestellt sein. Durch Kombinieren dieser Bedingungen können die Anzahl der mehreren Kerben 141, die in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet werden, die Größe und dergleichen korrekt gesteuert werden.
  • Hier wird die Kerbe 141, die in der Strahlungsbasis 140 durch den Kugelstrahlvorgang ausgebildet wird, unter Verwendung von 3 beschrieben.
  • 3 ist eine schematische Ansicht einer REM-Aufnahme der Kerbe, die in der Strahlungsbasis durch den Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform ausgebildet wird.
  • Man beachte, dass (A) von 3 eine schematische Ansicht einer REM-Aufnahme der oberen Fläche einer Kerbe 141 ist, die in der Strahlungsbasis 140 durch den Kugelstrahlvorgang ausgebildet wurde, während (B) von 3 eine schematische Ansicht einer REM-Aufnahme des Querschnitts der einen Kerbe 141 ist.
  • Wenn der Kugelstrahlvorgang an der glatten Strahlungsbasis 140 für eine kurze Zeit durchgeführt wird, wird das Kugelmaterial 220 mit der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 kollidieren, was in der Kerbe 141 als eine Bearbeitungsmarkierung resultiert. Hier werden derartige Kerben 141 auf gestreute Weise ausgebildet, ohne einander zu überlappen. Eine Kerbe 141 wird in diesem Fall ausgebildet, als ob die Form des Kugelmaterials 220 übertragen wird. Wenn das Kugelmaterial 220 kugelförmig ist, wird die Kerbe 141 folglich wie ein Teil einer Kugel, wie in (A) von 3 dargestellt. Der Querschnitt der Kerbe wie kreisförmig, wie in (B) von 3 dargestellt. Man beachte, dass die Breite der Kerbe 141 in diesem Fall als die Kerbenbreite bezeichnet wird. Wenn eine Menge der Kerbenmaterialien 220 mit der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 kollidiert, wird dann eine isotrop bearbeitete Fläche ausgebildet, in der die Kerben 141 einander überlappen und die kugelförmigen Kerben nebeneinander angeordnet sind.
  • Beispielsweise wird ein Fall beschrieben, in dem der Kugelstrahlvorgang an der Strahlungsbasis 140 durchgeführt wird, wobei die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra der Rückfläche, bevor sie dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wird, 0,18 µm beträgt und die maximale Höhe Rz 2 µm ist.
  • Man beachte, dass die Messung der OberflächenRauhigkeit der Rückfläche der Strahlungsbasis 140, die dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde, durch ein OberflächenRauhigkeitsmessgerät vom Taster-Typ vorgenommen werden kann. Die Messung wurde unter den folgenden Bedingungen vorgenommen: Die Cut-Off-Länge ist 2,5 mm, die Messlänge ist 12,5 mm, die Geschwindigkeit ist 0,3 mm/s und der Cut-Off-Typ ist gemäß Gauß.
  • Der Kugelstrahlvorgang wird an der Rückfläche einer derartigen Strahlungsbasis 140 unter den folgenden verschiedenen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt. Das heißt, das Kugelmaterial 220 ist SUS 304, die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 ist 1 mm, die Amplitude der Ultraschallwelle, die von der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 erzeugt wird, ist 35 µm und die Bearbeitungszeit ist 20 Sekunden. Die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra der Rückfläche der Strahlungsbasis 140, die dem Kugelstrahlvorgang unter derartigen Bearbeitungsbedingungen unterzogen wurde, beträgt 2,3 µm und die maximale Höhe Rz ist 15,9 µm.
  • Darüber hinaus wird eine andere Bearbeitungsbedingung im Folgenden eingestellt: Das Kugelmaterial 220 ist SUS 304, die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 ist 4 mm, die Amplitude der Ultraschallwelle, die von der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 erzeugt wird, ist 80 µm und die Bearbeitungszeit ist 20 Sekunden. Die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra der Rückfläche der Strahlungsbasis 140, die dem Kugelstrahlvorgang unter derartigen Bearbeitungsbedingungen unterzogen wurde, beträgt 8,1 µm und die maximale Höhe Rz ist 67,9 µm.
  • Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 100, das die Strahlungsbasis 140 beinhaltet, die einem derartigen Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde, unter Verwendung von 4 beschrieben.
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements in einer Ausführungsform darstellt.
  • Man beachte, dass der Kugelstrahlvorgangsschritt nach Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterbauelements 100 beschrieben wird.
  • [Schritt S10] Der Strahlungsbasis 140 wird beispielsweise eine konvexe, nach unten gerichtete (konkave Form) Verzerrung (Anfangsverzerrung) gegeben. Man beachte, dass dieser Schritt weggelassen werden kann.
  • Eine derartige Anfangsverzerrung wird der Strahlungsbasis 140 im Voraus gegeben, da anschließend beim Anordnen des Halbleiterchips 110, des Schichtsubstrats 120 und der Strahlungsbasis 140 übereinander mittels des Lötzinns und Erhitzen und Bonden dieser mittels Lötzinn erwartet wird, dass die Strahlungsbasis 140 sich aufgrund von Unterschieden des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den jeweiligen Elementen konvex nach oben verzerrt.
  • [Schritt S11] Das Schichtsubstrat 120 wird auf der Strahlungsbasis 140 mittels einer Lötzinnplatte vorgesehen, der Halbleiterchip 110 wird auf der Platine 122 des Schichtsubstrats 120 mittels einer Lötzinnplatte vorgesehen und somit werden die jeweiligen Elemente gesetzt.
  • [Schritt S12] Eine Erhitzung wird durchgeführt, um die Lötzinnplatten, die zwischen den jeweiligen Elementen angeordnet sind, d. h. dem Halbleiterchip 110, dem Schichtsubstrat 120 und der Strahlungsbasis 140, zu schmelzen, und das geschmolzene Lötzinn wird dann verfestigt, um den Halbleiterchip 110, das Schichtsubstrat 120 und die Strahlungsbasis 140 zu verlöten.
  • [Schritt S13] Ein Drahtbonden an dem Halbleiterchip 110 wird durchgeführt, um eine Drahtverbindung herzustellen.
  • [Schritt S14] Ein Anschluss wird an dem Gehäuse 150 angebracht.
  • [Schritt S15] Der Halbleiterchip 110, das Schichtsubstrat 120 und die Strahlungsbasis 140, die in Schritt S11 gesetzt wurden, werden in dem Gehäuse 150 untergebracht und an das Gehäuse 150 gebondet, um das Halbleiterbauelement 100 zusammenzufügen.
  • Man beachte, dass in diesem Fall auf der Rückflächenseite des Gehäuses 150 die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 freigelegt ist.
  • [Schritt S16] Der Halbleiterchip 110, das Schichtsubstrat 120 und die Vorderfläche der Strahlungsbasis 140 in dem Gehäuse 150 werden mit Harz oder Silikongel versiegelt.
  • [Schritt S17] Der Anschluss des Gehäuses 150 wird gebogen und ein Deckel wird an dem Gehäuse angebracht.
  • [Schritt S18] Eine Wärmeleitpaste wird auf die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 aufgebracht, so dass sie die Dicke von 100 µm aufweist.
  • [Schritt S19] Die Strahlungsrippe 170 wird an der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 mit der darauf aufgebrachten Wärmeleitpaste 160 angebracht und die Strahlungsrippe 170 wird an der Strahlungsbasis 140 mit einer Schraube befestigt.
  • Dementsprechend wird das Halbleiterbauelement 100 mit der daran angebrachten Strahlungsrippe 170 hergestellt.
  • In einem derartigen Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 100 kann der Kugelstrahlvorgang in Bezug auf die Strahlungsbasis 140 durchgeführt werden, um eine Anfangsverzerrung in Schritt S10 zu geben, oder kann nach einem Schritt der Schritte S12 bis S17 durchgeführt werden. Man beachte, dass im Hinblick auf ein Nichtbeeinträchtigen der anderen Schritte der Kugelstrahlvorgang vorzugsweise nach Schritt S17 durchgeführt wird.
  • Als Nächstes werden im Kugelstrahlvorgang in Bezug auf die Strahlungsbasis 140 Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit Ra und der maximalen Höhe Rz der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 unter verschiedenen Bearbeitungsbedingungen beschrieben. Als verschiedene Bearbeitungsbedingungen sollen beispielsweise die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220, die Bearbeitungszeit der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 und die Amplitude der Ultraschallwelle, die von der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 erzeugt wird, jeweils variiert werden. Man beachte, dass die Rückfläche der Strahlungsbasis 140, die nicht dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde, eine glatte Fläche ist.
  • Zunächst werden im Kugelstrahlvorgang in Bezug auf die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit Ra und der maximalen Höhe Rz der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 im Vergleich zur durchschnittlichen Teilchengröße des Kugelmaterials 220 unter Verwendung von 5 beschrieben.
  • 5 ist ein Graph, der Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit und der maximalen Höhe im Vergleich zur durchschnittlichen Teilchengröße eines Kugelmaterials in dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform darstellt.
  • Man beachte, dass die horizontale Achse des Graphen die durchschnittliche Teilchengröße (mm) des Kugelmaterials 220 darstellt. Die vertikale Achse auf der linken Seite des Graphen stellt die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra (µm) dar und die vertikale Achse auf der rechten Seite stellt die maximale Höhe Rz (µm) dar.
  • Die anderen Bearbeitungsbedingungen des Kugelstrahlvorgangs sind in diesem Fall wie folgt: Das Kugelmaterial 220 ist SUS 304, die Bearbeitungszeit ist 20 Sekunden und die Ultraschallwellenamplitude ist 70 µm.
  • Der Graph von 5 offenbart, dass, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 zunimmt, sowohl die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra als auch die maximale Höhe Rz ebenfalls zunehmen. Das heißt, es kann in Erwägung gezogen werden, dass die kinetische Energie des Kugelmaterials 220 zunimmt, da die Größe des Kugelmaterials 220 zunimmt und folglich eine Kraft, die auf die Strahlungsbasis 140 auftrifft, zunimmt und somit die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz zunehmen. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 im Bereich von 1 mm bis 5 mm liegt, nehmen insbesondere die durchschnittliche Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz im Wesentlichen proportional zu der durchschnittlichen Teilchengröße zu.
  • Als Nächstes werden im Kugelstrahlvorgang in Bezug auf die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit Ra und der maximalen Höhe Rz der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 im Vergleich zur Bearbeitungszeit in der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 unter Verwendung von 6 beschrieben.
  • 6 ist ein Graph, der Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit und der maximalen Höhe im Vergleich zur Bearbeitungszeit des Kugelstrahlvorgangs in einer Ausführungsform darstellt.
  • Man beachte, dass die horizontale Achse des Graphen die Bearbeitungszeit (Sekunden) darstellt. Die vertikale Achse auf der linken Seite des Graphen stellt die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra (µm) dar und die vertikale Achse auf der rechten Seite stellt die maximale Höhe Rz (µm) dar.
  • Darüber hinaus sind die Bearbeitungsbedingungen des Kugelstrahlvorgangs in diesem Fall wie folgt: Das Kugelmaterial 220 ist SUS 304, die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 ist 2 mm und die Ultraschallwellenamplitude ist 70 µm. In diesem Fall wurden die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz gemessen, wenn die Bearbeitungszeit 5 Sekunden, 10 Sekunden, 15 Sekunden und 20 Sekunden ist.
  • Der Graph von 6 offenbart, dass die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz im Wesentlichen konstant sind, nahezu ohne Abhängigkeit von der Bearbeitungszeit der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210.
  • Als Nächstes werden im Kugelstrahlvorgang in Bezug auf die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit Ra und der maximalen Höhe Rz der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 im Vergleich zur Ultraschallwellenamplitude in der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 unter Verwendung von 7 beschrieben.
  • 7 ist ein Graph, der Veränderungen der arithmetischen Mittenrauhigkeit und der maximalen Höhe im Vergleich zur Ultraschallwellenamplitude in dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform darstellt.
  • Man beachte, dass die horizontale Achse des Graphen die Ultraschallwellenamplitude (pm) darstellt. Die vertikale Achse auf der linken Seite des Graphen stellt die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra (µm) dar und die vertikale Achse auf der rechten Seite stellt die maximale Höhe Rz (µm) dar.
  • Darüber hinaus sind die Bearbeitungsbedingungen des Kugelstrahlvorgangs in diesem Fall wie folgt: Das Kugelmaterial 220 ist SUS 304, die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 ist 2 mm und die Bearbeitungszeit der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 ist 20 Sekunden. In diesem Fall wurden die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz gemessen, wenn die Ultraschallwellenamplitude 35 µm, 55 µm, 70 µm und 80 µm ist.
  • Der Graph von 7 offenbart, dass sowohl die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz zunehmen, wenn die Ultraschallwellenamplitude zunimmt. Das heißt, es kann in Erwägung gezogen werden, dass die Energie, die dem Kugelmaterial 220 durch Schwingung gegeben wird, zunimmt, da die Ultraschallwellenamplitude zunimmt und folglich eine Kraft, die auf die Strahlungsbasis 140 auftrifft, zunimmt und somit die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz zunehmen.
  • Dementsprechend offenbaren die Graphen der 5 bis 7, dass die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz mit einem Anstieg der durchschnittlichen Teilchengröße des Kugelmaterials 220 und der Amplitude der Ultraschallwelle, die von der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 erzeugt wird, zunehmen, jedoch nicht von der Bearbeitungszeit der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 abhängen.
  • Als Nächstes wird im Kugelstrahlvorgang in Bezug auf die Strahlungsbasis 140 eine Veränderung des Durchmessers (Kerbenbreite (siehe 3)) der Kerbe (einer Kerbe), die in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet ist, bei Variieren der durchschnittlichen Teilchengröße des Kugelmaterials 220 unter Verwendung von 8 beschrieben.
  • 8 ist ein Graph, der Veränderungen der Kerbenbreite im Vergleich zur durchschnittlichen Teilchengröße eines Kugelmaterials in dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform darstellt.
  • Man beachte, dass die horizontale Achse des Graphen die durchschnittliche Teilchengröße (mm) des Kugelmaterials 220 darstellt. Die vertikale Achse des Graphen stellt die Kerbenbreite (mm) dar.
  • Darüber hinaus sind die Bearbeitungsbedingungen des Kugelstrahlvorgangs in diesem Fall wie folgt: Das Kugelmaterial 220 ist SUS 304, die Bearbeitungszeit der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 ist 20 Sekunden und die Ultraschallwellenamplitude ist 70 µm. In diesem Fall wurde jede Kerbenbreite gemessen, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 0,3 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm und 6 mm ist.
  • Der Graph von 8 offenbart, dass, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 zunimmt, die Kerbenbreite der Kerbe ebenfalls zunimmt. Das heißt, es kann in Erwägung gezogen werden, dass, da die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 zunimmt, der Bereich der Rückfläche der Strahlungsbasis 140, der von dem Kugelmaterial 220 getroffen wird, ebenfalls zunimmt und folglich die Kerbenbreite der Kerbe durch das Kugelmaterial 220 ebenfalls zunimmt.
  • Anders ausgedrückt, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 kleiner wird, wird die Kerbenbreite der Kerbe ebenfalls abnehmen. Wie oben beschrieben, ist jede der Kerben kugelförmig und diese Kerben werden einander überlappen, um eine kugelförmige, isotrop bearbeitete Fläche zu bilden.
  • Als Nächstes wird die Strahlungsleistung des Halbleiterbauelements 100, wenn der Kugelstrahlvorgang an der Strahlungsbasis 140 durchgeführt wurde oder wenn er nicht durchgeführt wurde, beschrieben.
  • Zunächst wird ein Temperaturzyklustest zum Messen der steigenden Temperatur des Halbleiterbauelements 100, wenn der Kugelstrahlvorgang an der Strahlungsbasis 140 durchgeführt wurde oder wenn er nicht durchgeführt wurde, unter Verwendung der 9A und 9B beschrieben.
  • Die 9A und 9B stellen einen Temperaturzyklustest dar, der an einer Strahlungsbasis in einer Ausführungsform durchgeführt wird.
  • Man beachte, dass 9A eine Draufsicht der Strahlungsbasis 140, an der der Kugelstrahlvorgang durchgeführt wird, als ein Muster, das in dem Temperaturzyklustest verwendet wird, ist und 9B die schematische Ansicht einer Temperaturzyklustestvorrichtung 600 zum Durchführen des Temperaturzyklustests darstellt.
  • Als das Muster für den in der Ausführungsform durchgeführten Temperaturzyklustest wird die in 9A dargestellt Strahlungsbasis 140 verwendet.
  • Diese Strahlungsbasis 140 beinhaltet ein Schraubenloch 142 an jeder der vier Ecken und drei bearbeitete Bereiche 143 sind in der Rückfläche vorgesehen.
  • Wenn der Kugelstrahlvorgang an einer derartigen Strahlungsbasis 140 nicht durchgeführt wurde (keine Bearbeitung), ist die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra 0,18 µm und die maximale Höhe Rz beträgt 2 µm.
  • Wenn andererseits der Kugelstrahlvorgang an jedem bearbeiteten Bereich 143 der Strahlungsbasis 140 durchgeführt wurde, ist die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra in dem bearbeiteten Bereich 143 5,3 µm und die maximale Höhe Rz beträgt 38,4 µm. Hier sind die Bearbeitungsbedingungen des Kugelstrahlvorgangs in diesem Fall wie folgt: Das Kugelmaterial 220 ist SUS 304, das Kugelmaterial 220 ist kugelförmig, die durchschnittliche Teilchengröße dieses ist 2 mm, die Bearbeitungszeit der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 ist 20 Sekunden und die Amplitude der Ultraschallwelle, die von der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 erzeugt wird, ist 70 µm.
  • In der Temperaturzyklustestvorrichtung 600 zum Durchführen des Temperaturzyklustests an einem derartigen Muster, wie in 9B dargestellt, ist die Strahlungsbasis 140 an der Strahlungsrippe 170, die an einer Seite vorgesehen ist, mit einer Schraube mittels der Wärmeleitpaste 160 (deren Dicke beträgt ungefähr 100 µm) befestigt. Darüber hinaus sind das Schichtsubstrat 120 und der Halbleiterchip 110 in der Vorderfläche der Strahlungsbasis 140 mittels des Lötzinns (Darstellung wurde weggelassen) vorgesehen.
  • Man beachte, dass entsprechend dem bearbeiteten Bereich 143 der Strahlungsbasis 140 der Halbleiterchip 110 an der Vorderflächenseite der Strahlungsbasis 140 installiert werden kann. Wenn der Halbleiterchip 110 angetrieben wird, wird der Halbleiterchip 110 zu einer Wärmeerzeugungsquelle, und der Rückflächenabschnitt der Strahlungsbasis 140 wird folglich die Wärmeverformung wiederholen. Um das Herauspumpen zu unterbinden, ist es folglich wirksam, den bearbeiteten Bereich 143 in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 entsprechend der Stelle, an der der Halbleiterchip 110 installiert ist, vorzusehen. Man beachte, dass der bearbeitete Bereich 143 über die gesamte Rückfläche der Strahlungsbasis 140 hinweg vorgesehen werden kann.
  • In der Temperaturzyklustestvorrichtung 600 wird die Temperatur der Strahlungsrippe 170, die auf diese Weise angebracht ist, zwischen 25 und 140 Grad variiert und die Temperatur der Strahlungsbasis 140 wird in diesem Fall gemessen. Man beachte, dass in Bezug auf eine Veränderung der Temperatur, die von der Temperaturzyklustestvorrichtung 600 verursacht wird, die Temperatur in 90 Sekunden von 25 auf 140 Grad erhöht wird und dann in 120 Sekunden von 140 auf 25 Grad gesenkt wird, was als ein Zyklus definiert ist. Die Temperaturzyklustestvorrichtung 600 misst alle 100 Zyklen die Temperatur der Strahlungsbasis 140 mit einem Thermometer, das in der Mitte der Strahlungsbasis 140 vorgesehen ist. Die Temperaturzyklustestvorrichtung 600 wiederholt eine derartige Temperaturmessung über 2000 Zyklen.
  • Die Temperaturzyklustestvorrichtung 600 führt eine Temperaturmessung, die ähnlich der oben beschriebenen Temperaturmessung ist, auch an der Strahlungsbasis 140 durch, die nicht dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde.
  • Als Nächstes wird die steigende Temperatur, die von der Temperaturzyklustestvorrichtung 600 gemessen wird, in dem Temperaturzyklustest der Strahlungsbasis 140, die dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde, und der Strahlungsbasis 140, die nicht dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde, unter Verwendung von 10 beschrieben.
  • 10 ist ein Graph, der die steigende Temperatur im Vergleich zur Anzahl an Zyklen der Strahlungsbasis in einer Ausführungsform darstellt.
  • Man beachte, dass in 10 die horizontale Achse die Anzahl an Zyklen (wie viele Mal) des Temperaturzyklustests darstellt und die vertikale Achse die steigende Temperatur (Grad) darstellt. Man beachte, dass die steigende Temperatur einen Anstieg der Temperatur der Strahlungsbasis 140 von einer vorherbestimmten Temperatur nach einem Zyklus anzeigt. Darüber hinaus zeigt ein Symbol einer „leeren Raute“ eine Veränderung der steigenden Temperatur im Fall der Strahlungsbasis 140, die nicht dem Kugelstrahlvorgang (KS-Vorgang) unterzogen wurde, an und ein Symbol eines „schwarzen Quadrats“ zeigt eine Veränderung im Fall der Strahlungsbasis 140, die dem Kugelstrahlvorgang (KS-Vorgang) unterzogen wurde, an.
  • Gemäß dem Graph von 10 steigt die Temperatur in der Strahlungsbasis 140, die nicht dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde, kaum an, bis die Anzahl an Zyklen 400 erreicht. Wenn die Anzahl an Zyklen jedoch 400 übersteigt, beginnt die Temperatur anzusteigen. Wenn die Anzahl an Zyklen anschließend zunimmt, nimmt die steigende Temperatur ebenfalls zu.
  • Dies kann daran liegen, dass bei einer Temperaturveränderung, bis die Anzahl an Zyklen ungefähr 400 erreicht, die Strahlungsbasis 140 sich kaum verformt und wenig Herauspumpen vorliegt. Das heißt, die Wärmeleitpaste 160 zwischen der Strahlungsbasis 140 und der Strahlungsrippe 170 kann in einem Zustand gehalten werden, indem sie über die gesamte Strahlungsbasis 140 (Rückfläche dieser) aufgebracht ist, ohne herunterzutropfen. Bis die Anzahl an Zyklen ungefähr 400 erreicht, kann dementsprechend die Strahlungsleistung von der Strahlungsbasis 140 zu der Strahlungsrippe 170 ohne Verschlechterung aufrechterhalten werden.
  • Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass, sobald die Anzahl an Zyklen ungefähr 400 übersteigt, wenn die Strahlungsbasis 140 beginnt sich zu verformen, auch das Herauspumpen beginnt aufzutreten. Das heißt, die Wärmeleitpaste 160 zwischen der Strahlungsbasis 140 und der Strahlungsrippe 170 beginnt herunterzutropfen und die Beschichtungsverteilung der Wärmeleitpaste 160, die über die gesamte Strahlungsbasis 140 (Rückfläche dieser) aufgebracht ist, beginnt, ungleichmäßig zu werden. Wenn die Anzahl an Zyklen ungefähr 400 übersteigt, beginnt dementsprechend die Strahlungsleistung von der Strahlungsbasis 140 zu der Strahlungsrippe 170, sich zu verschlechtern. Es wird folglich in Erwägung gezogen, dass, wenn die Anzahl an Zyklen ungefähr 400 übersteigt und weiter zunimmt, die steigende Temperatur ebenfalls zunimmt.
  • Andererseits bleibt gemäß dem Graph von 10 in der Strahlungsbasis 140, die dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde, selbst wenn die Anzahl an Zyklen bis auf 2000 zunimmt, die steigende Temperatur um ungefähr 5 Grad am Maximum und die Temperatur nimmt somit kaum zu.
  • Dies kann daran liegen, dass wie bei dem Fall, in dem der Kugelstrahlvorgang nicht durchgeführt wurde, bei einer Temperaturveränderung, bis die Anzahl an Zyklen ungefähr 400 erreicht, die Strahlungsbasis 140 sich kaum verformt und wenig Herauspumpen vorliegt. Das heißt, die Wärmeleitpaste 160 zwischen der Strahlungsbasis 140 und der Strahlungsrippe 170 kann in einem Zustand gehalten werden, indem sie über die gesamte Strahlungsbasis 140 (Rückfläche dieser) aufgebracht ist, ohne herunterzutropfen. Bis die Anzahl an Zyklen ungefähr 400 erreicht, kann dementsprechend die Strahlungsleistung von der Strahlungsbasis 140 zu der Strahlungsrippe 170 ohne Verschlechterung aufrechterhalten werden.
  • Wie bei dem Fall, in dem der Kugelstrahlvorgang nicht durchgeführt wurde, wenn die Anzahl an Zyklen ungefähr 400 übersteigt, kann darüber hinaus die Strahlungsbasis 140 beginnen, sich zu verformen. In der Strahlungsbasis 140 wird jedoch die Adhäsion an der Wärmeleitpaste 160, die auf die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 aufgebracht ist, sich aufgrund des Verankerungseffekts der Kerben, die in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 durch den Kugelstrahlvorgang ausgebildet wurden, verbessern. Es wird folglich in Erwägung gezogen, dass, selbst wenn die Strahlungsbasis 140 sich verformt, wenn die Anzahl an Zyklen zunimmt, das Heruntertropfen der Wärmeleitpaste 160 aufgrund des Herauspumpens unterbunden wird und die Erzeugung der Ungleichmäßigkeit der Beschichtungsverteilung der Wärmeleitpaste 160 über die gesamte Strahlungsbasis 140 (Rückfläche dieser) hinweg wird unterbunden. Selbst wenn die Anzahl an Zyklen zunimmt, kann dementsprechend die Strahlungsleistung von der Strahlungsbasis 140 zu der Strahlungsrippe 170 ohne Verschlechterung aufrechterhalten werden.
  • Im Übrigen wurde der Temperaturzyklustest 2000 Mal an der Strahlungsbasis 140, die nicht dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde, oder an der Strahlungsbasis 140, die dem Kugelstrahlvorgang unterzogen wurde, durchgeführt. Dann wurde die Wärmeleitpaste 160, die an der Strahlungsbasis 140 und der Strahlungsrippe 170 angebracht war, beobachtet.
  • Hierin im Folgenden werden die Beobachtungsergebnisse der Strahlungsbasis 140 und der Strahlungsrippe 170, wenn der Kugelstrahlvorgang nicht durchgeführt wurde oder wenn der Kugelstrahlvorgang durchgeführt wurde, unter Verwendung der 11A, 11B, 12A bzw. 12B beschrieben.
  • Die 11A und 11B stellen die Beobachtungsergebnisse des Temperaturzyklustests dar, der an einer Strahlungsbasis durchgeführt wurde, die nicht dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform unterzogen wurde. Die 12A und 12B stellen die Beobachtungsergebnisse des Temperaturzyklustests dar, der an einer Strahlungsbasis durchgeführt wurde, die dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform unterzogen wurde.
  • Man beachte, dass die 11A und 12A die Rückflächenseite (die beschichtete Fläche der Wärmeleitpaste 160) der Strahlungsbasis 140 darstellen, während die 11B und 12B die Hauptflächenseite (Verbindungsfläche mit der Strahlungsbasis 140) der Strahlungsrippe 170 darstellen.
  • In den 11A, 11B, 12A und 12B ist der Bereich, an dem die Wärmeleitpaste 160 heruntergetropft ist und sich abgelöst hat, durch eine Strichlinie umgeben.
  • Es wird erkannt, dass, wenn der Kugelstrahlvorgang nicht durchgeführt wurde, das Herauspumpen wie oben beschrieben aufgetreten ist und folglich, wie in 11A dargestellt, in einem Mittelteil auf der oberen Seite in der Ansicht der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 und in einem Mittelteil auf der unteren Seite in der Ansicht Bereiche 161a und 161b vorliegen, in denen die Wärmeleitpaste 160 heruntergetropft ist und sich abgelöst hat.
  • Auf ähnliche Weise wird erkannt, dass, wie in 11B dargestellt, in einem Mittelteil auf der oberen Seite in der Ansicht der Hauptfläche der Strahlungsrippe 170 und in einem Mittelteil auf der unteren Seite in der Ansicht Bereiche 162a und 162b vorliegen, in denen die Wärmeleitpaste 160 heruntergetropft ist und sich abgelöst hat.
  • Im Gegensatz dazu, wenn der Kugelstrahlvorgang durchgeführt wurde, wie in 12A dargestellt, liegen in einem Mittelteil auf der oberen Seite in der Ansicht der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 und in einem Mittelteil auf der unteren Seite in der Ansicht Bereiche 163a, 163b und 163c vor, in denen die Wärmeleitpaste 160 heruntergetropft ist und sich abgelöst hat. Da der Kugelstrahlvorgang durchgeführt wurde, um die Kerben in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 zu bilden, hat sich jedoch die Adhäsion der Wärmeleitpaste 160 an der Strahlungsbasis 140 verbessert und folglich sind diese Bereiche 163a, 163b und 163c im Vergleich zu dem Fall von 11A (die Bereiche 161a und 161b) ausreichend klein. Das heißt, ein Verhältnis des Bereichs der Wärmeleitpaste 160 in Bezug auf den Bereich der Strahlungsbasis 140 ist im Vergleich zu dem Fall von 11A ausreichend groß.
  • Auf ähnliche Weise wird erkannt, dass, wie in 12B dargestellt, ein Bereich 164a in einem Mittelteil auf der oberen Seite in der Ansicht der Hauptfläche der Strahlungsrippe 170 und ein Bereich 164b in einem Mittelteil auf der unteren Seite, wo die Wärmeleitpaste 160 heruntergetropft ist und sich abgelöst hat, ebenfalls kleiner als im Fall von 11B (die Bereiche 162a und 162b) sind.
  • Aus dem Obigen ist der Bereich der Wärmeleitpaste 160 zwischen der Strahlungsbasis 140 und der Strahlungsrippe 170, wenn der Kugelstrahlvorgang durchgeführt wurde, im Vergleich zu dem Fall, in dem der Kugelstrahlvorgang nicht durchgeführt wurde, groß. Das heißt, das Auftreten des Herauspumpens wird durch Durchführen des Kugelstrahlvorgangs unterbunden. In dem Fall, in dem der Kugelstrahlvorgang durchgeführt wurde, wird folglich ein Abbau der Strahlungsleistung aufgrund der Strahlungsbasis 140 und der Strahlungsrippe 170 im Vergleich zu dem Fall, in dem er nicht durchgeführt wurde, unterbunden.
  • Dementsprechend offenbaren die 9A, 9B, 10, 11A, 11B, 12A und 12B, dass unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen des Kugelstrahlvorgangs in Bezug auf die Strahlungsbasis die Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste 160 an der Strahlungsbasis 140 sich verbessern wird und die Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen sich verbessern wird: Das Kugelmaterial 220 ist SUS 304, die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 ist 2 mm, die Bearbeitungszeit durch die Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 ist 20 Sekunden und die Amplitude der Ultraschallwelle, die von der Ultraschallschwingungsvorrichtung 210 erzeugt wird, ist 70 µm.
  • Des Weiteren wurde der oben beschriebene Temperaturzyklustest auch in dem Fall durchgeführt, in dem die durchschnittliche Teilchengröße des kugelförmigen Kugelmaterials 220 auf eine andere Größe als 2 mm unter derartigen Bearbeitungsbedingungen des Kugelstrahlvorgangs eingestellt wurde.
  • Die Ergebnisse des Temperaturzyklustests in einem derartigen Fall werden unter Verwendung von 13 beschrieben.
  • 13 stellt die Ergebnisse des Temperaturzyklustests in Bezug auf die durchschnittliche Teilchengröße eines Kugelmaterials in dem Kugelstrahlvorgang in einer Ausführungsform dar.
  • 13 stellt die „arithmetische Mittenrauhigkeit Ra (µm)“, die „maximale Höhe Rz (µm)“, die „Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen“ bzw. die „Benetzbarkeit einer Wärmeleitpaste“ in Bezug auf die „durchschnittliche Teilchengröße (mm) des Kugelmaterials“ dar. Man beachte, dass, wenn die „Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen“ sich verbessert hat, dies durch eine kreisförmige Markierung angezeigt ist, während, wenn die „Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen“ sich nicht verbessert hat, dies durch ein Kreuz angezeigt ist. Auf ähnliche Weise, wenn die „Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste“ sich verbessert hat, ist dies durch eine kreisförmige Markierung angezeigt, während, wenn die „Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste“ sich nicht verbessert hat, dies durch ein Kreuz angezeigt ist.
  • Der Temperaturzyklustest wurde durchgeführt, wenn die „durchschnittliche Teilchengröße (mm) des Kugelmaterials“ 0,3 mm, 0,5 mm, 1 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm und 8 mm neben den oben beschriebenen 2 mm ist. Man beachte, dass die anderen Bearbeitungsbedingungen des Kugelstrahlvorgangs in diesem Fall wie folgt sind: Das Kugelmaterial 220 ist SUS 304, die Bearbeitungszeit ist 20 Sekunden und die Ultraschallwellenamplitude ist 70 µm, wie oben beschrieben.
  • In den Ergebnissen des Temperaturzyklustests in einem derartigen Fall wurde eine Verbesserung der „Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen“ und der „Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste“ erkannt, wenn die „durchschnittliche Teilchengröße (mm) des Kugelmaterials“ 0,3 mm, 0,5 mm, 1 mm, 2mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm und 6 mm ist, wie in 13 dargestellt.
  • Es wird jedoch erkannt, dass, wenn die „durchschnittliche Teilchengröße (mm) des Kugelmaterials“ 8 mm ist, die „Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen“ und die „Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste“ sich nicht verbessert haben.
  • Dementsprechend können ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 6 mm als die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 geeignet sein. Darüber hinaus ist in dem Fall dieser durchschnittlichen Teilchengröße des Kugelmaterials 220 die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra 1 µm bis 10 µm und die maximale Höhe Rz ist 12 µm bis 71,5 µm. Der Bereich der durchschnittlichen Teilchengröße dieses Kugelmaterials 220 wird im Folgenden erörtert.
  • Zunächst, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 in dem Kugelstrahlvorgang, der an der Strahlungsbasis 140 durchgeführt wird, abnimmt, wird auch die Kerbenbreite abnehmen, wie in 7 dargestellt, und folglich wird der Oberflächenbereich mehrerer überlappender Kerben in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 abnehmen. In der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 mit einem kleinen Oberflächenbereich mehrerer überlappender Kerben nimmt eine Reibkraft in Bezug auf die Wärmeleitpaste 160, die auf die Rückfläche aufgebracht wird, ebenfalls ab. Folglich kann die Wärmeleitpaste 160 leicht aus der Strahlungsbasis 140 herausfließen und das Herauspumpen kann auftreten.
  • Darüber hinaus, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 in dem Kugelstrahlvorgang, der an der Strahlungsbasis 140 durchgeführt wird, abnimmt, werden die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz abnehmen, wie ebenfalls in 5 dargestellt. Dann war die durchschnittliche Teilchengröße des Füllstoffs, der in der Wärmeleitpaste 160 enthalten ist, ungefähr 0,1 µm bis ungefähr 10 µm. Folglich, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 in dem Kugelstrahlvorgang, der an der Strahlungsbasis 140 durchgeführt wird, abnimmt, dringt der Füllstoff, der in der Wärmeleitpaste 160 enthalten ist, möglicherweise nicht in die Kerbe ein, die in der Strahlungsbasis 140 ausgebildet ist. Dementsprechend wird in Erwägung gezogen, dass die Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste 160 an der Strahlungsbasis 140 abnimmt und außerdem dass die Adhäsion der Strahlungsbasis 140 an der Wärmeleitpaste 160 sich nicht verbessert und das Auftreten des Herauspumpens nicht unterbunden wird.
  • Dementsprechend wird in Erwägung gezogen, dass, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 unter 0,3 mm fällt, das Auftreten des Herauspumpens nicht unterbunden wird und die Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste sich aus den wie oben beschriebenen Gründen nicht verbessert.
  • Andererseits, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 in dem Kugelstrahlvorgang, der an der Strahlungsbasis 140 durchgeführt wird, zunimmt und beispielsweise ungefähr 6 mm übersteigt, nehmen die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra und die maximale Höhe Rz ebenfalls zu, wie ebenfalls in 5 dargestellt. Folglich wird in Erwägung gezogen, dass, wenn die Aufbringungsquantität der Wärmeleitpaste 160 gering ist, der Abstand zwischen der Strahlungsbasis 140 und der Strahlungsrippe 170 zunimmt und somit die Wärmeleitpaste 160 herausfließen wird. Dann wird in diesem Fall beim Versuchen, die Wärmeleitpaste 160 so aufzubringen, dass sie die gesamten Kerben der Strahlungsbasis 140 füllt, die Aufbringungsquantität der Wärmeleitpaste 160 zunehmen und die Strahlungsleistung von der Strahlungsbasis 140 zu der Strahlungsrippe 170 wird abnehmen.
  • Aus dem Obigen wird eine entweder zu kleine oder zu große durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 die Strahlungsleistung von der Strahlungsbasis 140 zu der Strahlungsrippe 170 verringern.
  • Dementsprechend ist die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 vorzugsweise ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 6 mm. Darüber hinaus, wenn die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 innerhalb eines derartigen Bereichs liegt, ist die arithmetische Mittenrauhigkeit Ra mehrerer überlappender Kerben, die in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet sind, vorzugsweise 1 µm bis 10 µm und die maximale Höhe dieser beträgt 12 µm bis 71,5 µm.
  • Da die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 innerhalb eines derartigen Bereichs liegt, ist darüber hinaus die Kerbenbreite der Kerbe, die in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet ist, vorzugsweise mindestens 0,17 mm bis 0,72 mm, auf der Basis von 8.
  • Als Nächstes werden als ein Referenzbeispiel die Ergebnisse eines Temperaturzyklustests, wenn der Temperaturzyklustest, der dem oben beschriebenen ähnlich ist, durch die Temperaturzyklustestvorrichtung 600 an der Strahlungsbasis 140, deren Rückfläche mit einem Sandpapier geschliffen wird, durchgeführt wurde, ohne Durchführen des Kugelstrahlvorgangs unter Verwendung von 14 beschrieben.
  • 14 stellt die Ergebnisse des Temperaturzyklustests, wenn ein Sandpapier verwendet wird, als ein Referenzbeispiel dar.
  • 14 stellt die „arithmetische Mittenrauhigkeit Ra (µm)“, die „maximale Höhe Rz (µm)“, die „Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen“ bzw. die „Benetzbarkeit einer Wärmeleitpaste“ in Bezug auf das „Sandpapier“ dar. Man beachte, dass, wenn die „Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen“ sich im Vergleich zu dem Fall, in dem der Kugelstrahlvorgang durchgeführt wurde, sich verbessert hat, dies durch eine kreisförmige Markierung angezeigt ist, während, wenn sie sich nicht verbessert hat, dies durch ein Kreuz angezeigt ist. Auf ähnliche Weise, wenn die „Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste“ sich im Vergleich zu dem Fall, in dem der Kugelstrahlvorgang durchgeführt wurde, sich verbessert hat, ist dies durch eine kreisförmige Markierung angezeigt, während, wenn sie sich nicht verbessert hat, dies durch ein Kreuz angezeigt ist.
  • Unter Verwendung des „Sandpapiers“, dessen Rauhigkeit #400 oder #1200 ist, wird ein Schleifen durchgeführt, so dass der bearbeitete Bereich 141 der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 gleichmäßig wird.
  • In den Ergebnissen des Temperaturzyklustests in einem derartigen Fall, wie in 14 dargestellt, in entweder dem Fall, in dem die Rauhigkeit des „Sandpapiers“ #400 ist, oder in dem Fall, in dem sie #1200 ist, verbessern sich die „Leistung gegen das Herauspumpen“ und die „Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste“ im Vergleich zu dem Fall einer glatten Fläche. Es wird jedoch erkannt, dass im Vergleich mit dem Fall, in dem der Kugelstrahlvorgang durchgeführt wurde, die „Leistung (Beständigkeit, Zuverlässigkeit) gegen das Herauspumpen“ und die „Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste“ sich nicht verbessern. Mehrere Nuten, die sich in eine Richtung erstrecken, werden durch Schleifen der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 mit einem Sandpapier ausgebildet. In diesem Fall, wenn die Strahlungsbasis 140 sich mit einer Veränderung der Temperatur aufgrund der Wärme, die von dem Betrieb des Halbleiterchips 110 erzeugt wird, verformt, wird die Adhäsion der Wärmeleitpaste 160 der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 sich aufgrund eines Verankerungseffekts des Nutenteils, der in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet ist, verbessern. Die Wärmeleitpaste 160 der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 wird jedoch zu der Außenseite entlang dem Nutenteil, der in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet ist, herausgedrückt, in Abhängigkeit von dem Verformungsgrad der Strahlungsbasis 140. Das heißt, das Herauspumpen wird auftreten. Wenn mehrere Nutteile in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet werden, wird dann die Benetzbarkeit an der Wärmeleitpaste 160, die auf die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 aufgebracht wird, ebenfalls ungleichmäßig werden und folglich abnehmen.
  • Dementsprechend kann im Vergleich zu dem Fall, in dem die Rückfläche der Strahlungsbasis 140 mit einem Sandpapier geschliffen wird, die Benetzbarkeit der Wärmeleitpaste der Strahlungsbasis 140 verbessert werden und das Herauspumpen kann durch Durchführen des Kugelstrahlvorgangs an der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 und Ausbilden mehrerer kleiner Kerben 141, die einander überlappen, verhindert werden.
  • Wie oben beschrieben, beinhaltet das oben beschriebene Halbleiterbauelement 100 die Strahlungsbasis 140, die mehrere Kerben 141 aufweist, die in der Rückfläche davon ausgebildet sind und einander überlappen. Mehrere Kerben 141 der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 werden durch Durchführen des Kugelstrahlvorgangs an der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 ausgebildet. Als die Bearbeitungsbedingungen des Kugelstrahlvorgangs in diesem Fall wird die durchschnittliche Teilchengröße des Kugelmaterials 220 vorzugsweise auf 0,3 mm bis 6 mm eingestellt, wenn das Kugelmaterial 220 SUS 304 ist, die Bearbeitungszeit 20 Sekunden ist und die Ultraschallwellenamplitude 70 µm ist. Wenn die Strahlungsrippe 170 mittels der Wärmeleitpaste 160 in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140, die dem Kugelstrahlvorgang unter derartigen Bearbeitungsbedingungen unterzogen wird, vorgesehen wird, wird die Adhäsion der Wärmeleitpaste 160 sich aufgrund eines Verankerungseffekts von mehreren überlappenden Kerben 141 der Strahlungsbasis 140 verbessern. Selbst wenn die Strahlungsbasis 140 sich mit einer Veränderung der Temperatur des Halbleiterbauelements 100, die von dem Betrieb des Halbleiterchips 110 verursacht wird, verformt, wird folglich die Extrusion der Wärmeleitpaste 160 in der Rückfläche der Strahlungsbasis 140 zu der Außenseite unterbunden. Dementsprechend wird das Herauspumpen der Wärmeleitpaste 160 unterbunden und eine Verringerung der Strahlungsleistung des Halbleiterbauelements 100 wird folglich unterbunden und die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements 100 wird aufrechterhalten.
  • Gemäß der offenbarten Technik kann eine Verringerung der Strahlungsleistung eines Halbleiterbauelements unterbunden werden.

Claims (10)

  1. Halbleiterbauelement, das Folgendes aufweist: einen Halbleiterchip (110); ein Schichtsubstrat (120), das eine Isolierplatte (121), eine Platine (122), die in einer Vorderfläche der Isolierplatte (121) ausgebildet ist, und eine Metallplatte (123) beinhaltet, die in einer Rückfläche der Isolierplatte (121) ausgebildet ist, und den Halbleiterchip (110) auf der Platine (122) vorgesehen aufweist; eine Strahlungsplatte (140), die das Schichtsubstrat (120) in einer Vorderfläche davon vorgesehen und mehrere Kerben (141) aufweist, die in einer Rückfläche davon ausgebildet sind und einander überlappen, wobei die Kerben (141) in der Draufsicht ungefähr kreisförmig sind; und einen Strahler (170), der in der Rückfläche der Strahlungsplatte (140) mittels eines Wärme abstrahlenden Materials vorgesehen ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei eine arithmetische Mittenrauhigkeit der Rückfläche der Strahlungsplatte (140) 1 µm bis 10 µm ist.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, wobei eine maximale Höhe der Rückfläche der Strahlungsplatte (140) 12 µm bis 71,5 µm ist.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, wobei eine Kerbenbreite der Kerbe (141) 0,17 mm bis 0,72 mm ist.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei eine Wärmeleitfähigkeit des Wärme abstrahlenden Materials 1,5 bis 2 W/m·K ist.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, wobei das Wärme abstrahlende Material einen Füllstoff aufweist, der in einem organischen Öl enthalten ist.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, wobei eine Füllrate des Füllstoffs in dem Wärme abstrahlenden Material 80 Gew.-% bis 95 Gew.-% ist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, wobei eine durchschnittliche Teilchengröße des Füllstoffs 0,1 µm bis 10 µm ist.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, wobei eine Dicke des Wärme abstrahlenden Materials 100 µm ist.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die mehreren Kerben (141) durch Durchführen eines Kugelstrahlvorgangs in der Rückfläche der Strahlungsplatte (140) ausgebildet werden und einander überlappen.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3339656B1 (de) * 2016-12-22 2020-11-11 Grundfos Holding A/S Pumpenaggregat
JP6724876B2 (ja) * 2017-08-31 2020-07-15 株式会社デンソー 電力変換装置
JP7119528B2 (ja) 2018-04-18 2022-08-17 富士電機株式会社 半導体装置
DE102018130936B4 (de) * 2018-12-05 2022-08-11 Infineon Technologies Ag Halbleitergehäuse, Metallblech zur Anwendung in einem Halbleitergehäuse und Verfahren zum Herstellen eines Halbleitergehäuses
CN110416178A (zh) * 2019-07-12 2019-11-05 南通沃特光电科技有限公司 一种集成电路封装结构及其封装方法
JP7455058B2 (ja) 2020-12-28 2024-03-25 三菱電機株式会社 半導体モジュール

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006188638A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Polymatech Co Ltd 熱伝導性グリス
JP2006332084A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置の製造方法、および半導体装置
DE102009033029A1 (de) * 2009-07-02 2011-01-05 Electrovac Ag Elektronische Vorrichtung
DE102013206480A1 (de) * 2012-08-03 2014-02-06 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements
DE112013007721T5 (de) * 2013-12-27 2016-12-08 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5671960A (en) * 1979-11-19 1981-06-15 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and manufacture thereof
US5526867A (en) * 1988-11-10 1996-06-18 Lanxide Technology Company, Lp Methods of forming electronic packages
US5980659A (en) * 1996-07-15 1999-11-09 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Surface-treated metallic part and processing method thereof
US20020111415A1 (en) * 2000-07-28 2002-08-15 Mack Edward J. Thermoplastic materials with improved thermal conductivity and methods for making the same
JP2003027080A (ja) * 2001-07-11 2003-01-29 Hitachi Ltd 熱伝導性グリース、その実装方法、電子部品の冷却方法、電子装置及び情報処理装置
US6555486B2 (en) * 2001-07-12 2003-04-29 Cool Shield, Inc. Thermally conductive silk-screenable interface material
JP3971296B2 (ja) * 2002-12-27 2007-09-05 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 金属−セラミックス接合基板およびその製造方法
JP4553765B2 (ja) * 2005-03-25 2010-09-29 Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 半導体装置の製造方法
JP2008171936A (ja) * 2007-01-10 2008-07-24 Toyota Motor Corp 冷却構造
JP2014187088A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Toshiba Corp パワー半導体装置の製造方法、パワー半導体装置
US20150231763A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 The Nanosteel Company, Inc. Shot Material and Shot Peening Method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006188638A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Polymatech Co Ltd 熱伝導性グリス
JP2006332084A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置の製造方法、および半導体装置
DE102009033029A1 (de) * 2009-07-02 2011-01-05 Electrovac Ag Elektronische Vorrichtung
DE102013206480A1 (de) * 2012-08-03 2014-02-06 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements
DE112013007721T5 (de) * 2013-12-27 2016-12-08 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung

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US20170077009A1 (en) 2017-03-16
US10297527B2 (en) 2019-05-21
JP6582783B2 (ja) 2019-10-02
CN106548988A (zh) 2017-03-29

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