DE112016005508T5

DE112016005508T5 - Halbleitereinrichtung

Info

Publication number: DE112016005508T5
Application number: DE112016005508.0T
Authority: DE
Inventors: Shota Sato; Tsuneo Hamaguchi; Yuji Shirakata; Kenta FUJII
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2036-11-29
Also published as: JPWO2017094670A1; JP6618549B2; CN108292639B; DE112016005508B4; CN108292639A; US10912186B2; WO2017094670A1; US20180343736A1

Abstract

Eine Halbleitereinrichtung (101) weist eine gedruckte Leiterplatte (1), eine Elektronikkomponente (2) auf der gedruckten Leiterplatte (1) und einen Diffusionsradiator (3) unterhalb der gedruckten Leiterplatte (1) auf. Die gedruckte Leiterplatte (1) weist eine Isolierschicht (11) auf, und Abstrahlungs-Vias (15), die die gedruckte Leiterplatte (1) durchdringen, sind in sowohl einem ersten Bereich, der die Elektronikkomponente (2) überlappt, als auch einem zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs ausgebildet. Eine Mehrzahl von Leitungsschichten, die in der gedruckten Leiterplatte (1) enthalten sind, sind mit einer Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias (15) querverbunden. Der Diffusionsradiator (3) weist eine Wärmediffusionsplatte (31), ein Abstrahlungselement (32) und einen Kühlkörper (33) auf. Das Abstrahlungselement (32) ist in engem Kontakt mit einer der Hauptflächen des Kühlkörpers (33), und die Wärmediffusionsplatte (31) ist in engem Kontakt mit einer der Hauptflächen des Abstrahlungselements (32) auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers (33). Eine der Hauptflächen der Wärmediffusionsplatte (31) auf der dem Abstrahlungselement (32) gegenüberliegenden Seite ist an die Leitungsschicht (13) der anderen Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte (1) gebondet, so dass sie die Mehrzahl von Abstrahlungselementen (15) schließt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitereinrichtung, insbesondere eine Halbleitereinrichtung, die Wärme, welche von Elektronikkomponenten auf einer gedruckten Leiterplatte erzeugt wird, durch ein Abstrahlungselement abstrahlt.
Stand der Technik
In jüngster Zeit sind Halbleitereinrichtungen, die in On-Board-Industrieausrüstungen oder Fahrzeug-Industrieausrüstungen mit großer Kapazität verwendet werden, tendenziell multifunktional, mit hoher Ausgangsleitung und niedrigem Profil. Im Ergebnis nimmt die Menge der Wärme, die pro Volumeneinheit der Elektronikkomponente erzeugt wird, die auf der Halbleitereinrichtung montiert ist, stark zu, und es gibt einen starken Bedarf nach einer Elektronikkomponente, die eine hohe Abstrahlung erlaubt.
Beispielsweise offenbaren die japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 6-77679 (PTD 1) und 11-345921 (PTD 2) eine Halbleitereinrichtung, die die Wärme abstrahlt, die von Elektronikkomponenten erzeugt wird. In diesen PTDs sind Elektronikkomponenten in einem oberen Bereich einer gedruckten Leiterplatte gebondet, während eine Wärmesenke in einem unteren Bereich gebondet ist. Ein Wärmeleitungskanal ist auf der gedruckten Leiterplatte so ausgebildet, dass er die gedruckte Leiterplatte von einer der Hauptflächen zu der anderen Hauptfläche durchdringt. Die von den Elektronikkomponenten erzeugte Wärme wird auf die Wärmesenke durch den Wärmeleitungskanal übertragen und kann von der Wärmesenke nach außen abgestrahlt werden.
Literaturverzeichnis
Patentdokument

PTD 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr.6-77679
PTD 2: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr.11-345921

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Probleme
In der Vorrichtung der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 6-77679 ist der Wärmeleitungskanal nur in einem Teil der gedruckten Leiterplatte bereitgestellt, und zwar entfernt von dem Bereich unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente. In der Vorrichtung der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 11-345921 ist ein Wärmeleitungsloch nur unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente bereitgestellt. In jedem Fall gilt Folgendes: Durch die kleine Fläche des wärmeübertragungsfähigen Bereichs der gedruckten Leiterplatte und die kleine Menge von Wärme, die von der Elektronikkomponente abgeleitet werden kann, ist die Wärmeabstrahlung in dem Bereich von der Elektronikkomponente zur Wärmesenke unterhalb der Elektronikkomponente unzureichend.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitereinrichtung anzugeben, die die Wärme um die Elektronikkomponente herum radial verbreiten kann und die Wärmeabstrahlung der Wärme verbessern kann, die von der Elektronikkomponente erzeugt wird.
Lösung der Probleme
Eine Halbleitereinrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine gedruckte Leiterplatte, eine Elektronikkomponente auf der gedruckten Leiterplatte und einen Diffusionsradiator unterhalb der gedruckten Leiterplatte auf. Die gedruckte Leiterplatte weist eine Isolierschicht auf, und Abstrahlungs-Vias, die die gedruckte Leiterplatte durchdringen, sind in beiden von einem ersten Bereich, der die Elektronikkomponente überlappt, und einem zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereichs ausgebildet. Eine Mehrzahl von Leitungsschichten, die in der gedruckten Leiterplatte enthalten sind, sind mit jedem der Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias querverbunden. Eine der Mehrzahl von Leitungsschichten ist auf der anderen Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte angeordnet. Der Diffusionsradiator weist eine Wärmediffusionsplatte, ein Abstrahlungselement und einen Kühlkörper auf. Das Abstrahlungselement ist in engem Kontakt mit einer der Hauptflächen des Kühlkörpers, und die Wärmediffusionsplatte ist in engem Kontakt mit einer der Hauptflächen des Abstrahlungselements auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers. Eine der Hauptflächen der Wärmediffusionsplatte auf der dem Abstrahlungselement gegenüberliegenden Seite ist an die Leitungsschicht der anderen Hauptfläche gedruckten Leiterplatte gebondet, so dass sie die Mehrzahl von Abstrahlungselementen schließt, die im ersten Bereich ausgebildet sind, und die Mehrzahl von Abstrahlungselementen schließt, die im zweiten Bereich ausgebildet sind.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Demzufolge kann die vorliegende Erfindung die Halbleitereinrichtung bereitstellen, die die Wärme um die Elektronikkomponente herum radial verbreiten bzw. diffundieren kann, und die Wärmeabstrahlung der Wärme verbessern, die von der Elektronikkomponente erzeugt wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Halbleitereinrichtung gemäß einem ersten Beispiel einer ersten Ausführungsform.
2(A) ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie IIA-IIA in 1, und 2(B) ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht, die einen Bereich S darstellt, der in 2(A) mit einer gepunkteten Linie umgeben ist, in dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform.
3 ist eine schematische Draufsicht, die einen Aspekt darstellt, bei welchem ein gesamter Bereich in 1 aus der Richtung III betrachtet wird, die in 1 mit einem Pfeil angezeigt ist.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen ersten Schritt (A), einen zweiten Schritt (B), einen dritten Schritt (C) und einen vierten Schritt (D) des Verfahrens zum Löten einer Elektronikkomponente und einer Wärmediffusionsplatte zeigt, indem ein Abstrahlungs-Via einer gedruckten Leiterplatte der ersten Ausführungsform hohl gemacht wird.
5(A) und 5(B) sind eine schematische Draufsicht und eine schematische Querschnittsansicht, die Vorsprünge der ersten Ausführungsform veranschaulichen, die auf einer Leitungsschicht der gedruckten Leiterplatte ausgebildet sind, um die Dicke einer Lot-Bondschicht einheitlich zu halten, die die Elektronikkomponente und die Wärmediffusionsplatte bondet.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Bondbereich der Elektronikkomponente und der Wärmediffusionsplatte veranschaulicht, inklusive der Vorsprünge der ersten Ausführungsform in 5.
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Wärmediffusionsplatte des ersten Beispiels der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Vorsprünge der Wärmediffusionsplatte entlang einer Linie VIII-VIII in 1 zeigt.
9 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Halbleitereinrichtung gemäß einem zweiten Beispiel der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in 9.
11(A) ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Wärmeübertragungspfad in der Halbleitereinrichtung des ersten Beispiels der ersten Ausführungsform zeigt, und 11(B) ist eine schematische Draufsicht, die den Wärmeübertragungspfad in der Halbleitereinrichtung des ersten Beispiels der ersten Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Graph, bei welchem die Wärmewiderstandswerte der Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform und einer Halbleitereinrichtung eines Vergleichsbeispiels verglichen werden.
13 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Modell der Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform zeigt, wobei das Modell verwendet wird, um den Graph in 12 herzuleiten.
14 ist eine schematische Draufsicht, die das Modell der Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform zeigt, das verwendet wird, um den Graph in 12 herzuleiten, wenn das Modell aus einer Richtung XIV betrachtet wird, die in 13 mit einem Pfeil angezeigt ist.
15 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Abstand von einer Kante der Elektronikkomponente zu einem äußersten Abstrahlungs-Via, das an die Wärmediffusionsplatte gebondet ist, und dem Wärmewiderstand der Halbleitereinrichtung zeigt.
16 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Halbleitereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
17 ist ein schematisches Diagramm, das einen planaren Aspekt zeigt, wenn durch die Halbleitereinrichtung der zweiten Ausführungsform hindurchgeschaut wird.
18 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in 17.
19 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung gemäß einem ersten Beispiel einer dritten Ausführungsform.
20 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen ersten Schritt (A), einen zweiten Schritt (B), einen dritten Schritt (C), einen vierten Schritt (D) und einen fünften Schritt (E) des Verfahrens zum Löten der Elektronikkomponente und der Wärmediffusionsplatte zeigt, so dass das Abstrahlungs-Via der gedruckten Leiterplatte der dritten Ausführungsform mit Lot gefüllt ist.
21 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung gemäß einem zweiten Beispiel der dritten Ausführungsform.
22(A) ist eine schematische Draufsicht, die einen Merkmalsbereich einer Halbleitereinrichtung gemäß einem dritten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt, und 22(B) ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie XXIIB-XXIIB in 22(A).
23 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitereinrichtung gemäß einem vierten Beispiel der dritten Ausführungsform.
24(A) ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht des Bereichs S, der in 2(A) mit der gepunkteten Linie umgeben ist, in einer vierten Ausführungsform, und 24(B) ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Bereichs XXIVB, der in 24(A) mit einer gepunkteten Linie umgeben ist.
25 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Wärmediffusionsplatte gemäß einer fünften Ausführungsform.
26 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht des Bereichs S, der in 2(A) mit der gepunkteten Linie umgeben ist, in der fünften Ausführungsform.
27 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht des Bereichs S, der in 2(A) mit der gepunkteten Linie umgeben ist, in einer sechsten Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 veranschaulicht einen Erscheinungsaspekt einer gesamten oder eines Teils einer Halbleitereinrichtung gemäß einem ersten Beispiel einer ersten Ausführungsform. Das heißt, wenn 1 ein Teil einer Halbleitereinrichtung ist, dann stellt 1 nur einen Teil der gesamten Halbleitereinrichtung im Ausschnitt dar. Unter Bezugnahme auf 1 gilt Folgendes: Eine Halbleitereinrichtung 101 gemäß einem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform ist eine Vorrichtung, die in einer Energie-Umwandlungseinrichtung verwendet wird, die an einem Hybridfahrzeug, einem Elektrofahrzeug oder dergleichen montiert ist. Die Halbleitereinrichtung 101 weist hauptsächlich eine gedruckte Leiterplatte 1, eine Elektronikkomponente 2 und einen Diffusionsradiator 3 auf. Wärme, die in der Elektronikkomponente 2 erzeugt wird, wird auf den Diffusionsradiator 3 durch die gedruckte Leiterplatte 1 übertragen, und sie wird von einem (später beschriebenen) Kühlkörper 33 gekühlt, der im Diffusionsradiator 3 enthalten ist.
Die gedruckte Leiterplatte 1 zum Verbinden der Elektronikkomponente 2 und dergleichen mittels einer Verdrahtung ist in der Halbleitereinrichtung 101 ausgebildet. In der gedruckten Leiterplatte 1 ist eine Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias 15, die von einer der Hauptflächen, die in 1 mit einem Rechteck angezeigt sind, zu der anderen Hauptfläche, die der einen der Hauptflächen gegenüberliegt, in Intervallen ausgebildet. Ein Teilbereich 1A, der mit einer gepunkteten Linie umgeben ist, auf der einen der Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte 1 ist ein Bereich, wo die (nicht dargestellte) Verdrahtung angeordnet ist, die mit einem Anschlussleiter der Elektronikkomponente 2 verbunden ist, die auf die gedruckte Leiterplatte 1 gebondet werden soll.
Die Verdrahtung verbindet elektrisch die Elektronikkomponente 2 und eine weitere Komponente. Aus diesem Grund ist das Abstrahlungs-Via 15 im Bereich 1A nicht bereitgestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch darauf nicht besonders beschränkt. Es sei angemerkt, dass der Anschlussleiter 21 an eine Elektrode gebondet ist, die in einem Teil des Bereichs 1A der gedruckten Leiterplatte 1 bereitgestellt ist.
Die Elektronikkomponente 2 ist eine Packung, in welcher ein Halbleiterchip, der einen MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) enthält, mit einem Harz abgedichtet ist. Da der Halbleiterchip enthalten ist, ist der Wärmeerzeugungswert der Elektronikkomponente 2 sehr groß.
Der Diffusionsradiator 3 weist eine Wärmediffusionsplatte 31, ein Abstrahlungselement 32 und einen Kühlkörper 33 auf. Die Wärmediffusionsplatte 31, das Abstrahlungselement 32 und der Kühlkörper 33 sind in dieser Reihenfolge von der oberen Seite aus, d. h. der Seite, die der Elektronikkomponente 2 näher liegt, in Richtung der unteren Seite laminiert. Das Abstrahlungselement 32 und der Kühlkörper 33 sind im Wesentlichen im gesamten Bereich angeordnet, der die Abstrahlungs-Vias 15 an einem Transmissionsbetrachtungspunkt von der Seite auf der einen der Hauptflächen (der oberen Seite in 1) der gedruckten Leiterplatte 1 überlappt (mit anderen Worten, in der Draufsicht der gedruckten Leiterplatte 1), wobei der gesamte Bereich einen Bereich beinhaltet, der die Elektronikkomponente 2 überlappt, wobei die Abstrahlungs-Vias 15 unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2 und um die Elektronikkomponente 2 herum angeordnet sind. Die Wärmediffusionsplatte 31 ist nicht in dem Bereich angeordnet, der den Bereich 1A überlappt sondern in anderen Bereichen. Demzufolge ist ein Teil der anderen Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 (die Hauptfläche auf der unteren Seite in 1 gegenüber der einen der Hauptflächen, die die obere Hauptfläche in 1 ist) an die obere Hauptfläche der Wärmediffusionsplatte 31 gebondet, und ein anderer Teil der anderen Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 ist an die obere Hauptfläche des Abstrahlungselements 32 gebondet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch darauf nicht besonders beschränkt.
2(A) ist eine schematische vergrößerte Ansicht einer laminierten Struktur der gedruckten Leiterplatte 1 und des Diffusionsradiators 3 inklusive der Elektronikkomponente 2, und 2(B) ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teilbereich S der gedruckten Leiterplatte 1 und des Diffusionsradiators 3 in 2(A) veranschaulicht, inklusive der Elektronikkomponente 2.
3 veranschaulicht einen planaren Aspekt des gesamten Bereichs in 1 an einem Transmissionsbetrachtungspunkt (planare Ansicht von 1) von Seiten der einen Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1.
Unter Bezugnahme auf 2(A) und 2(B) weist die gedruckte Leiterplatte 1 eine Isolierschicht 11 auf. In der ersten Ausführungsform hat die Isolierschicht 11 eine rechteckige Form einer flachen Platte. Beispielsweise ist die Isolierschicht 11 vorzugsweise aus Glasfaser und Epoxidharz gebildet.
Die Isolierschicht 11 ist jedoch nicht auf Glasfaser und Epoxidharz beschränkt, sondern sie kann z. B. auch aus Aramidharz und Epoxidharz gebildet sein.
Eine obere Leitungsschicht 12 ist an einer der Hauptflächen (obere Hauptfläche) der Isolierschicht 11 ausgebildet, und eine untere Leitungsschicht 13 ist an der anderen Hauptfläche (untere Hauptfläche) der Isolierschicht 11 ausgebildet. Eine interne Leitungsschicht 14 ist in der Isolierschicht 11 ausgebildet. Die interne Leitungsschicht 14 ist so angeordnet, dass sie vertikal von der oberen und unteren Leitungsschicht 12 und 13 beabstandet ist. Die interne Leitungsschicht 14 liegt der oberen und unteren Leitungsschicht 12 und 13 gegenüber, so dass sie im Wesentlichen parallel zur oberen Leitungsschicht 12 und zur unteren Leitungsschicht 13 ist.
Das heißt, die interne Leitungsschicht 14 liegt den beiden Hauptflächen der Isolierschicht 11 gegenüber, so dass sie im Wesentlichen parallel zu den beiden Hauptflächen ist. Zwei interne Leitungsschichten 14 sind in 2 ausgebildet. Die Anzahl von internen Leitungsschichten 14 ist jedoch nicht auf zwei beschränkt.
Die gedruckte Leiterplatte 1 (Isolierschicht 11) weist vier Leitungsschichten auf, d. h. eine obere Leitungsschicht 12 auf einer der Hauptflächen, eine untere Leitungsschicht 13 auf der anderen Hauptfläche und zwei interne Leitungsschichten 14, die zwischen der oberen Leitungsschicht 12 und der unteren Leitungsschicht 13 angeordnet sind, sind als eine Mehrzahl von Leitungsschichten angeordnet. Alle Leitungsschichten 12, 13 und 14 sind ausgebreitet (so dass sie im Wesentlichen parallel sind), und zwar entlang der Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte 1. Die Leitungsschichten 12, 13 und 14 sind aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit wie z. B. Kupfer gebildet, und die Dicke von jeder der Leitungsschichten 12, 13 und 14 beträgt ungefähr 100 µm. Umgekehrt weist die gedruckte Leiterplatte 1 eine Mehrzahl von Isolierschichten 11 auf, die von den Leitungsschichten 12, 13 und 14 definiert sind.
Die Elektronikkomponente 2 ist an die obere Leitungsschicht 12 auf einer der Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte 1 unter Verwendung eines Bondmaterials 7a gebondet. Beispielsweise wird vorzugsweise Lot als das Bondmaterial 7a verwendet. Es kann ein leitfähiges Adhäsionsmittel oder ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit, das von Lot verschieden ist, wie z. B. Nano-Silber verwendet werden.
Auf der gedruckten Leiterplatte 1 sind die Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias 15 so ausgebildet, dass sie von der einen der Hauptflächen zur anderen Hauptfläche der Isolierschicht 11 durchdringen. Die Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias 15 sind in Intervallen in der Richtung entlang beider Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte 1 ausgebildet. Die gedruckte Leiterplatte 1 wird berücksichtigt, während sie in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich unterteilt ist. Der erste Bereich ist ein Bereich, der die Elektronikkomponente 2 an einem Transmissionsbetrachtungspunkt von der Seite der einen der Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte 1 aus überlappt, und der zweite Bereich ist ein Bereich um den ersten Bereich herum, d. h. ein Bereich, der außerhalb des ersten Bereichs am Transmissionsbetrachtungspunkt von der Seite der einen der Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte 1 angeordnet ist. An diesem Punkt sind die Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias 15 klassifiziert in ein erstes Abstrahlungs-Via 15a, das im ersten Bereich ausgebildet ist, und ein zweites Abstrahlungs-Via 15b, das im zweiten Bereich ausgebildet ist. Das heißt, das Abstrahlungs-Via 15 ist sowohl im ersten Bereich, als auch im zweiten Bereich ausgebildet.
Das erste Abstrahlungs-Via 15a und das zweite Abstrahlungs-Via 15b sind ein Loch, das in einem Teil der Isolierschicht 11 ausgebildet ist, und ein Leitungsbelag, der aus Kupfer oder dergleichen gebildet ist, ist an einer Innenwandfläche des Lochs ausgebildet. In diesem Fall kann erwogen werden, dass das Abstrahlungs-Via 15 (das erste Abstrahlungs-Via 15a und das zweite Abstrahlungs-Via 15b) sowohl das Loch, als auch den Leitungsbelag innerhalb des Lochs beinhaltet, und zwar in Abhängigkeit von der Situation, oder dass es kein besonderes Problem gibt, selbst wenn erwogen wird, dass das Abstrahlungs-Via 15 nur eines von Loch und Leitungsbelag angibt. Das heißt, in 2 sind das erste Abstrahlungs-Via 15a und das zweit Abstrahlungs-Via 15b ein Loch (hohl), mit Ausnahme des Leitungsbelag-Bereichs. Das erste Abstrahlungs-Via 15a und das zweite Abstrahlungs-Via 15b in FIG. 2 können jedoch mit einem Material gefüllt werden, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, wie z. B. ein leitfähiges Adhäsionsmittel, das mit einem Silber-Füllstoff gemischt ist, oder Lot.
Bei dem letzteren kann ein Bestandteil wie z. B. das leitfähige Adhäsionsmittel, mit welchem das Loch gefüllt ist, in einem Element des Abstrahlungs-Vias 15 enthalten sein. Das Abstrahlungs-Via 15, das ausgebildet wird, indem das Abstrahlungs-Via 15 mit dem leitfähigen Adhäsionsmittel gefüllt wird, kann dem Bereich, der aus dem leitfähigen Element gebildet ist, eine Wärmeleitfähigkeit verleihen, die größer ist als dann, wenn es hohl ist, und dies kann weiter zur Verbesserung der Wärmeabstrahlung beitragen.
Die Halbleitereinrichtung, bei welcher das Abstrahlungs-Via 15 mit Lot gefüllt ist, wird in einer (später beschriebenen) dritten Ausführungsform beschrieben.
Das obige Loch hat eine Säulenform mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,6 mm in der Draufsicht, und die Dicke des Leitungsbelags der Innenwandfläche ist beispielsweise 0,05 mm. Das Loch ist nicht auf die Säulenform beschränkt, sondern es kann auch ein viereckiges Prisma sein oder eine Polygonform haben, und zwar an einem Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb.
Das erste Abstrahlungs-Via 15a und das zweite Abstrahlungs-Via 15b schneiden beide Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte 1, so dass sie beispielsweise orthogonal zu beiden Hauptflächen sind. Die Leitungsschichten 12, 13 und 14 sind so angeordnet, dass sie in einer flachen Form von dem ersten Bereich zu dem zweiten Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 ausgebreitet sind, und so dass sie entlang beider Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte 1 sind, d. h. im Wesentlichen parallel zueinander. Aus diesem Grund sind das erste Abstrahlungs-Via 15a und das zweite Abstrahlungs-Via 15b mit den Leitungsschichten 12, 13 und 14 querverbunden. Umgekehrt sind die Mehrzahl von Leitungsschichten 12, 13 und 14 mit jeder der Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias 15 querverbunden. Genauer gesagt: Der Leitungsbelag, der an der Innenwandfläche des Lochs des Abstrahlungs-Vias 15 ausgebildet ist, und die Leitungsschichten 12, 13 und 14 sind miteinander querverbunden.
Die Leitungsschichten 12, 13 und 14 können so angeordnet sein, dass sie sich in einer planaren Weise über den gesamten Bereich erstrecken, der die gedruckte Leiterplatte 1 überlappt (exakt den Bereich mit Ausnahme des Bereichs, der das Abstrahlungs-Via 15 in der gedruckten Leiterplatte 1 überlappt). Vorzugsweise sind die Leitungsschichten 12, 13 und 14 zumindest in dem Bereich angeordnet, der den Bereich überlappt, wo die Abstrahlungs-Vias 15 in den ersten und zweiten Bereichen bereitgestellt sind (exakt der Bereich, der zwischen einem Paar von Abstrahlungs-Vias 15, die benachbart sind, sandwichartig aufgenommen ist), und sie sind mit den Abstrahlungs-Vias 15 querverbunden. Das heißt, die Mehrzahl von Leitungsschichten 12, 13 und 14 kann nicht in dem Bereich angeordnet sein, der den Bereich überlappt, wo die Abstrahlungs-Vias 15 nicht ausgebildet sind, wie z. B. im Bereich 1A in 1, sondern nur in dem Bereich, der den Bereich überlappt, wo die Abstrahlungs-Vias 15 bereitgestellt sind (exakt der Bereich, der zwischen dem Paar von Abstrahlungs-Vias 15, die benachbart sind, sandwichartig aufgenommen ist)
In den 1 und 2(a) passen die Anzahlen der Abstrahlungs-Vias 15 nicht zueinander. Es sei jedoch angenommen, dass die Abstrahlungs-Vias 15 in 1 und 2(A) einander entsprechen. Das gleiche gilt für die folgenden Zeichnungen.
Die Wärmediffusionsplatte 31, die den Diffusionsradiator 3 bildet, ist an die untere Leitungsschicht 13 gebondet, die in der gedruckten Leiterplatte 1 ausgebildet ist, wodurch sie an die andere Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 gebondet ist. Die eine der Hauptflächen der Wärmediffusionsplatte 31 in 1 (die Hauptfläche auf der oberen Seite in 2 und auf der dem Abstrahlungselement 32 gegenüberliegenden Seite) ist an die untere Leitungsschicht 13 mittels eines Bondmaterials 7b gebondet, so dass sie die Löcher in dem Bereich schließt, wo die Mehrzahl von ersten Abstrahlungs-Vias 15a und zweiten Abstrahlungs-Vias 15 von unterhalb bereitgestellt sind. Da das Abstrahlungs-Via im Bereich 1A nicht ausgebildet ist, ist die Wärmediffusionsplatte 31 nicht angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Als Bondmaterial 7b wird Lot verwendet. In dem Fall, in welchem das Lot als Bondmaterialien 7a und 7b verwendet wird, ist eine intermetallische Verbindung an einer Bond-Grenzfläche zwischen den Bondmaterialien 7a und 7b und jeder von Elektronikkomponente 2, oberer Leitungsschicht 12, unterer Leitungsschicht 13 und Wärmediffusionsplatte 31 bereitgestellt, und ein Kontakt-Wärmewiderstand kann an der Bond-Grenzfläche verringert werden. Vorzugsweise wird das Lot als Bondmaterialien 7a und 7b verwendet, aber es können auch andere Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, die von dem Lot verschieden sind, wie z. B. ein leitfähiges Adhäsionsmittel und Nano-Silber.
Wie später beschrieben, hat die Wärmediffusionsplatte 31 die Funktion, Wärme von der Elektronikkomponente 2 nach außerhalb der Elektronikkomponente 2 (nach Seiten der zweiten Region) zu verteilen bzw. zu diffundieren. Außerdem hat die Wärmediffusionsplatte 31 vorzugsweise eine Biegesteifigkeit, die höher ist als diejenige der gedruckten Leiterplatte 1, nämlich ein großes Produkt aus dem Young-Modul und dem geometrischen Trägheitsmoment. Das heißt, die Wärmediffusionsplatte 31 ist an die andere Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 gebondet, so dass sie die Wärme von der Seite der gedruckten Leiterplatte 1 abwärts und auf die Wärme in Richtung der Hauptfläche überträgt, und die Wärmediffusionsplatte 31 ist an die gedruckte Leiterplatte 1 gebondet, um die Steifigkeit einer Struktur zu verbessern, die mit der gedruckten Leiterplatte 1 und der Wärmediffusionsplatte 31 konstruiert ist. Im Ergebnis wird die gedruckte Leiterplatte 1 kaum gegen eine externe Kraft wie z. B. eine Fixierung und Vibrationen verformt.
Vorzugsweise ist die Wärmediffusionsplatte 31 aus Kupfer mit einer Dicke von beispielsweise 0,5 mm gebildet. Dies kann sowohl die Steifigkeit, als auch die Wärmeleitfähigkeit (Wärmeabstrahlung) verbessern. Die Wärmediffusionsplatte 31 kann jedoch auch aus einem Keramikmaterial mit einer guten Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein, wie z. B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, wobei ein metallischer Belag aus Kupfer oder dergleichen auf deren Fläche ausgebildet ist, oder aus einem metallischen Material, bei welchem eine Kupferlegierung, eine Aluminiumlegierung, eine Magnesiumlegierung oder dergleichen mit Nickel oder Gold plattiert ist. Die Dicke der Wärmediffusionsplatte 31 ist nicht auf 0,5 mm beschränkt.
Vorzugsweise ist das Abstrahlungselement 32 aus einem Material gebildet, das elektrische Isolationseigenschaften und eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. Genauer gesagt: Vorzugsweise ist das Abstrahlungselement 32 aus einem Flächenkörper gebildet, bei welchem Partikel von Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder dergleichen in Silikonharz gemischt sind. Dies rührt daher, dass Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid eine gute Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolationseigenschaften haben. Das Abstrahlungselement 32 kann jedoch auch ein Schmierstoff oder ein Adhäsionsmittel anstelle des Flächenkörpers sein.
Der Kühlkörper 33 ist ein rechteckiges Element in flacher Plattenform, das aus einem metallischen Material mit guter Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. Beispielsweise kann der Kühlkörper 33 ein Gehäuse, ein Wärmerohr oder eine Abstrahlungsrippe sein. Genauer gesagt: Beispielsweise ist der Kühlkörper 33 vorzugsweise aus Aluminium gebildet. Der Kühlkörper 33 kann jedoch auch aus Kupfer, einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung gebildet sein. Der Kühlkörper 33 ist direkt unterhalb des Abstrahlungselements 32 angeordnet. Demzufolge ist der Kühlkörper 33 thermisch mit der gedruckten Leiterplatte 1 und der Wärmediffusionsplatte 31 durch das Abstrahlungselement 32 verbunden. Mit anderen Worten: Das Abstrahlungselement 32 ist in engem Kontakt mit einer der Hauptflächen (auf der oberen Hauptfläche) des Kühlkörpers 33, und die Wärmediffusionsplatte 31 ist in engem Kontakt mit einer der Hauptflächen (auf der oberen Hauptfläche) des Abstrahlungselements 32 gegenüber dem Kühlkörper 33.
Allgemein gilt: In dem unteren Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 in den Zeichnungen wird angenommen, dass das untere Element in den Zeichnungen in engen Kontakt mit dem oberen Element von unterhalb kommt (dass es dieses bedeckt). Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck „enger Kontakt“, dass es zumindest an einen Teil seiner Fläche gebondet ist. Wie in 1 und 2 dargestellt, bedeckt jedoch noch bevorzugter das Abstrahlungselement 32 die andere Hauptfläche (die Hauptfläche auf der unteren Seite in den Zeichnungen und gegenüber der einen der Hauptflächen) der Wärmediffusionsplatte 31.Damit kann die Wärme erfolgreich von der Wärmediffusionsplatte 31 auf das Abstrahlungselement 32 übertragen werden. Der Ausdruck „bedecken“ bedeutet, dass das Abstrahlungselement 32 an die gesamte Fläche der anderen Hauptfläche gebondet ist.
In der Halbleitereinrichtung 101 des ersten Beispiels der ersten Ausführungsform, die die obigen Komponenten hat, ist das Abstrahlungs-Via 15 hohl. Ein Verfahren zum Herstellen der Konfiguration in 2(A), wenn Lot als Bondmaterialien 7a und 7b verwendet wird, wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 4(A) wird die Lötpaste 5a in einem Bereich auf der oberen Leitungsschicht 12 im ersten Bereich gedruckt, und in dem Bereich, der von dem Loch des ersten Abstrahlungs-Vias 15a um mindestens 100 µm in einer Richtung entlang der Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 beabstandet ist. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Mustern der Lötpaste 5a in eine Punktform in der Draufsicht ausgebildet.
Unter Bezugnahme auf 4(B) ist die Elektronikkomponente 2 auf die Lötpaste 5a montiert, und es wird ein bekannter Erwärmungs-Reflow-Prozess durchgeführt. Demzufolge schmilzt die Lötpaste 5a und fließt entlang der Fläche der oberen Leitungsschicht 12, und sie wird als ein geschichtetes Bondmaterial 7a ausgebildet. Das Bondmaterial 7a bondet die Elektronikkomponente 2 und die obere Leitungsschicht 12 zusammen. Wie in 4(A) dargestellt, wird die Lötpaste 5a in dem Bereich gedruckt, der vom Loch des ersten Abstrahlungs-Vias 15a beabstandet ist, was es ermöglicht, dass verhindert wird, dass das Lot in das Loch des ersten Abstrahlungs-Vias 15a eindringt.
Unter Bezugnahme auf 4(C) gilt Folgendes: Auf der unteren Leitungsschicht 13 sowohl im ersten, als auch im zweiten Bereich wird die Lötpaste 5a in dem Bereich gedruckt, der von den Löchern der ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b um mindestens 100 µm in der Richtung entlang der Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 beabstandet ist.
Unter Bezugnahme auf 4(D) wird die Wärmediffusionsplatte 31 auf der Lötpaste 5a montiert, und es wird ein bekannter Erwärmungs-Reflow-Prozess durchgeführt. Demzufolge schmilzt die Lötpaste 5a und fließt entlang der Fläche der unteren Leitungsschicht 13, und sie wird als ein geschichtetes Bondmaterial 7b ausgebildet. Das Bondmaterial 7b bondet die Elektronikkomponente 2 und die untere Leitungsschicht 13 zusammen. Auch in diesem Fall gilt, wie in 4(C) gezeigt: Die Lötpaste 5a wird in dem Bereich gedruckt, der von dem Loch des ersten Abstrahlungs-Vias 15a beabstandet ist, was es ermöglicht, dass es verhindert wird, dass das Lot in das Loch des ersten Abstrahlungs-Vias 15a eindringt.
Die 5(A) und 5(B) veranschaulichen ein Verfahren zum Herstellen der Konfiguration in 2(A), das von dem Verfahren in 4 verschieden ist. Unter Bezugnahme auf 5(A) und 5(B) gilt Folgendes: In dem Bereich, der an die ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b in der Draufsicht auf die oberen und unteren Leitungsschichten 12 und 13 angrenzt, sind beispielsweise runde konvexe Bereiche 8 so ausgebildet, dass sie die ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b umgeben. Beispielsweise ist der konvexe Bereich 8 aus einem Lot-Resist gebildet. Unter Bezugnahme auf 6, die ein Beispiel der Konfiguration in 2(A) darstellt, das unter Verwendung des Prozesses in 5 hergestellt wurde, gilt bei der gedruckten Leiterplatte 1 Folgendes: Im Ergebnis werden konvexe Bereiche 8 als ein erster Vorsprung an den oberen und unteren Leitungsschichten 12 und 13 gebildet.
Unter Bezugnahme auf 6 gilt Folgendes: Lötpaste 5a (siehe 4) wird einem Bereich zugeführt, der zwischen ein Paar von angrenzenden konvexen Bereichen 8 auf der oberen Leitungsschicht 12 sandwichartig gefügt ist, und die Elektronikkomponente 2 wird auf der Lötpaste 5a montiert. Ähnlich wird die Lötpaste 5a (siehe 4) einem Bereich zugeführt, der zwischen ein Paar von angrenzenden konvexen Bereichen 8 auf der unteren Leitungsschicht 13 sandwichartig gefügt ist, und die Wärmediffusionsplatte 31 wird auf der Lötpaste 5a angeordnet. An diesem Punkt wird ein bekannter Erwärmungs-Reflow-Prozess durchgeführt, wodurch die Lötpaste 5a als Bondmaterial 7a ausgebildet wird, die die Elektronikkomponente 2 und die obere Leitungsschicht 12 aneinander bondet, und als Bondmaterial 7b, die die untere Leitungsschicht 13 und die Wärmediffusionsplatte 31 aneinander bondet.
Wenn der konvexe Bereich 8 wie in 5 und 6 dargestellt verwendet wird, verhindert der konvexe Bereich 8 einen Defekt, dass die Lötpaste 5a in das Loch des ersten Abstrahlungs-Vias 15a eindringt.
7 veranschaulicht einen Gesamtaspekt der Wärmediffusionsplatte 31 der ersten Ausführungsform. 8 veranschaulicht die Querschnittsform der Halbleitereinrichtung 101 inklusive der Wärmediffusionsplatte 31 in 7 in einem Bereich, der breiter ist als derjenige in 2(A) (über die gesamte Tiefenrichtung in 1).Unter Bezugnahme auf 7 gilt Folgendes: In der Halbleitereinrichtung 101 der ersten Ausführungsform weist die Wärmediffusionsplatte 31 eine Mehrzahl von Vorsprüngen 31A (zweite Vorsprünge) auf, die aufwärts verlaufen (die Seite der gedruckten Leiterplatte 1). Obwohl der Vorsprung 31A in jedem von vier Eckbereichen des Rechtecks ausgebildet ist, sind der Installationsort und die Anzahl von Vorsprüngen 31A darauf nicht beschränkt. In 7 ist der Grund dafür, dass die Form am Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb verschieden von derjenigen in 1 ist, dass die Wärmediffusionsplatte 31 so konfiguriert ist, dass sie nur den Bereich mit Ausnahme des Bereichs 1A in 1 überlappt. Vorzugsweise ist der Vorsprung 31A im Wesentlichen aus demselben Material wie das Material des Hauptkörpers der Wärmediffusionsplatte 31 gebildet.
Unter Bezugnahme auf 8 gilt Folgendes: Der Vorsprung 31A ist so angeordnet, dass er in Kontakt mit einem Ende der gedruckten Leiterplatte 1 ist, und das Bondmaterial 7b wird so zugeführt, dass es an den Vorsprung 31A in Hinblick auf die Richtung entlang der Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 grenzt, wodurch die Wärmediffusionsplatte 31 an die (untere Leitungsschicht 13 der) gedruckte(n) Leiterplatte 1 gebondet wird.
9 veranschaulicht einen Erscheinungsaspekt einer gesamten oder eines Teils einer Halbleitereinrichtung gemäß einem zweiten Beispiel der ersten Ausführungsform. 10 ist eine schematische vergrößerte Ansicht, die die laminierte Struktur der gedruckten Leiterplatte 1 und des Diffusionsradiators 3 der Halbleitereinrichtung in 9 veranschaulicht, inklusive der Elektronikkomponente 2.Unter Bezugnahme auf 9 und 10 gilt Folgendes: Da eine Halbleitereinrichtung 102 des zweiten Beispiels der ersten Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Konfiguration hat wie diejenige der Halbleitereinrichtung 101, wird deren detaillierte Beschreibung weggelassen. Die Wärmediffusionsplatte 31 ist jedoch so angeordnet, dass sie die Gesamtheit des Bereichs bedeckt, wo das erste Abstrahlungs-Via 15a der gedruckten Leiterplatte 1 ausgebildet ist, und einen Teil des Bereichs, wo das zweite Abstrahlungs-Via 15b von unterhalb ausgebildet ist. Die Halbleitereinrichtung 102 unterscheidet sich von der Halbleitereinrichtung 101 in diesem Punkt. In der Halbleitereinrichtung 101 ist die Wärmediffusionsplatte 31 so angeordnet, dass sie den gesamten Bereich bedeckt, wo die ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b ausgebildet sind. Die Wärmediffusionsplatte 31 kann zumindest den Bereich bedecken, wo das erste Abstrahlungs-Via 15a bereitgestellt ist. Demzufolge bedeutet der Begriff „Bereich, wo das Abstrahlungs-Via 15 bereitgestellt ist“ einen Teil oder die Gesamtheit (zumindest einen Teil) des Bereichs, wo das Abstrahlungs-Via 15 bereitgestellt ist.
Im Gegensatz zu den 9 und 10 kann die Wärmediffusionsplatte 31 eine Größe aufweisen, die über die Gesamtheit des Bereichs angeordnet ist, der die gedruckte Leiterplatte 1 überlappt, inklusive dem Bereich inklusive nicht nur unmittelbar unterhalb des Bereichs, wo die ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b ausgebildet sind, sondern auch den Bereich unmittelbar unterhalb des Bereichs 1A.
Sowohl bei der Halbleitereinrichtung 101 in 1, als auch bei der Halbleitereinrichtung 102 in 9 der ersten Ausführungsform, breiten sich zumindest das Abstrahlungselement 32 und der Kühlkörper 33 so aus, dass sie die Gesamtheit des Bereichs überlappen, der die gedruckte Leiterplatte 1 an einem Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb überlappt. Das heißt, zumindest ein Teil des Diffusionsradiators 3 breitet sich so aus, dass er die Gesamtheit des Bereichs überlappt, der die gedruckte Leiterplatte 1 an einem Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb überlappt. Wie oben beschrieben, kann die Wärmediffusionsplatte 31 auch über dem gesamten Bereich bereitgestellt sein, der die gedruckte Leiterplatte 1 überlappt, so dass sich alle Bestandteile, die den Diffusionsradiator 3 bilden, so ausbreiten, dass sie die Gesamtheit des Bereichs überlappen, der die gedruckte Leiterplatte 1 am Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb überlappt.
Die Wirkung der Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform mit der obigen Konfiguration und eine weitere bevorzugte Konfiguration werden untenstehend beschrieben.
11(A) veranschaulicht einen Wärmeleitungspfad der Halbleitereinrichtung 101 in demselben Bereich wie der Bereich S, der in der vergrößerten Schnittansicht von 2(B) dargestellt ist. 11(B) veranschaulicht einen Wärmeleitungspfad der gesamten Halbleitereinrichtung 101 am Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb.
Unter Bezugnahme auf 11(A) und 11(B) gilt Folgendes: Die Wärme, die von der Elektronikkomponente 2 durch das Treiben der Halbleitereinrichtung 101 erzeugt wird, wird abwärts (in Richtung der Seite des Diffusionsradiators 3) durch das erste Abstrahlungs-Via 15a übertragen, das in der gedruckten Leiterplatte 1 unterhalb der Elektronikkomponente 2 ausgebildet ist, wie mit einem Pfeil H in 11 angezeigt. Die Wärme H geht ebenfalls durch die obere Leitungsschicht 12, die untere Leitungsschichten 13 oder die interne Leitungsschicht 14, so dass die Wärme H radial in Richtung des zweiten Bereichs um die (außerhalb der) Elektronikkomponente 2 in 11(B) diffundiert. Dann wird ein Teil der Wärme H, der den zweiten Bereich erreicht, abwärts geleitet (in Richtung der Seite des Diffusionsradiators 3), und zwar durch das zweite Abstrahlungs-Via 15b. Der Grund dafür, dass die Wärme der Elektronikkomponente 2 sowohl zur unteren Seite (der Seite des Diffusionsradiators 3), als auch nach außerhalb (der Seite des zweiten Bereichs) geleitet werden kann, ist, dass die Abstrahlungs-Vias 15a und 15b, die entlang der Richtung verlaufen, die die Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 kreuzt, und die Leitungsschichten 12, 13 und 14, die sich entlang der Hauptfläche ausbreiten, miteinander querverbunden sind.
Die Wärme, die sich in der gedruckten Leiterplatte 1 abwärts bewegt, erreicht die untere Leitungsschicht 13 sowohl im Bereich unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2, als auch dem Bereich außerhalb der Elektronikkomponente 2, und sie erreicht den Diffusionsradiator 3, der mit dem Bondmaterial 7b gebondet ist. Dann wird die Wärme abwärts durch die Wärmediffusionsplatte 31 geleitet, und sie wird zum Kühlkörper 33 durch das Abstrahlungselement 32 auf der unteren Seite der Wärmediffusionsplatte 31 geleitet. Obwohl nicht dargestellt, wird beispielsweise die Wärme, die zum Kühlkörper 33 geleitet wird, an einen Wasser- oder Luft-Kühlmechanismus abgestrahlt, der an der Unterseite in 11(A) bereitgestellt ist. In der Wärmediffusionsplatte 31 kann die Wärme radial diffundiert werden, so dass sie von der Elektronikkomponente 2 getrennt ist (in Richtung des zweiten Bereichs), und zwar ähnlich wie die Leitungsschichten 12, 13 und 14.
Wie oben beschrieben, wird in der Halbleitereinrichtung 101 der ersten Ausführungsform die Wärme, die von der Elektronikkomponente 2 erzeugt wird, vom ersten Bereich zum zweiten Bereich diffundiert, und zwar mittels der Leitungsschicht wie z. B. der oberen Leitungsschicht 12 und der Wärmediffusionsplatte 31, wodurch die Wärme effizient an den Kühlkörper 33 durch das Abstrahlungselement 32 abgestrahlt wird. Bei der Halbleitereinrichtung 101 der ersten Ausführungsform sind Abstrahlungs-Vias 15 sowohl im ersten Bereich, als auch im zweiten Bereich ausgebildet. Demzufolge kann nicht nur die Wärme, die von der Elektronikkomponente 2 erzeugt wird, abwärts durch das erste Abstrahlungs-Via 15a im ersten Bereich unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2 bewegt werden, sondern es kann auch die Wärme, die nach auswärts von der Elektronikkomponente 2 diffundiert wird, abwärts durch das zweite Abstrahlungs-Via 15b im zweiten Bereich bewegt werden. Die Wärme H wird radial in der gedruckten Leiterplatte 1 durch die Leitungsschichten 12, 13 und 14 diffundiert, was es erlaubt, dass die Wärme vom ersten Bereich zum zweiten Bereich bewegt wird. Aus diesem Grund kann die Wärme, die zum zweiten Bereich übertragen wird, abwärts vom zweiten Abstrahlungs-Via 15b abgestrahlt werden.
Die Wärmediffusionsplatte 31 ist an die andere Hauptfläche (die untere Leitungsschicht 13) gebondet, die der unterste Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 ist. Demzufolge wird die Wärme H, die an die andere Hauptfläche (die untere Leitungsschicht 13) geleitet wird, effizient an die Wärmediffusionsplatte 31 als ein Auslass der Wärme H übertragen, was es ermöglicht, dass die Wärme H effizient nach außerhalb der Halbleitereinrichtung 101 abgestrahlt wird. Diese Wirkung wird weiter durch das Vorhandensein des Diffusionsradiators 3 inklusive der Wärmediffusionsplatte 31, dem Abstrahlungselement 32, das an die Wärmediffusionsplatte 31 gebondet ist, und den Kühlkörper 33 (der mittels Wasser oder Luft gekühlt wird), verbessert.
Ähnlich wie die Leitungsschichten 12, 13 und 14 kann die Wärmediffusionsplatte 31 die Wärme H im ersten Bereich unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2 in Richtung der Seite des zweiten Bereichs diffundieren.
Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Da die Wärme sowohl vom ersten Bereich, als auch vom zweiten Bereich nach außen abgestrahlt wird, wird die Fläche des wärmeabstrahlenden Bereichs vergrößert, und die Wirkung, dass die Wärmeabstrahlung verbessert wird, wird weiter erhöht. In der ersten Ausführungsform breitet sich der Diffusionsradiator 3 (zumindest das Abstrahlungselement 32 und der Kühlkörper 33) so aus, dass er die Gesamtheit des Bereichs überlappt, der die gedruckte Leiterplatte 1 in der Draufsicht überlappt. Demzufolge kann die Kontaktfläche zwischen dem Kühlkörper 33 und der gedruckten Leiterplatte 1 ausreichend vergrößert werden, und die Wärmeabstrahlung kann weiter verbessert werden.
Wie stark die Abstrahlungs-Effizienz infolge des Vorhandenseins des zweiten Abstrahlungs-Vias 15b und der Wärmediffusionsplatte 31 verbessert wird, wird untenstehend unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Genauer gesagt: Es wird das Ergebnis dargestellt, dass der Abstrahlungs-Widerstand bei der thermischen Leitung bei Verwendung eines Wärmewiderstandswerts in Hinblick auf die Konfiguration als die Halbleitereinrichtung 101 inklusive dem Abstrahlungs-Via 15b und der Wärmewiderstand 31 zusätzlich zum ersten Abstrahlungs-Via 15a und die Konfiguration als das Vergleichsbeispiel, das das zweite Abstrahlungs-Via 15b und die Wärmediffusionsplatte 31 nicht aufweist (sondern nur das erste Abstrahlungs-Via 15a aufweist), berücksichtigt wird.
Wie hierin verwendet, ist der Ausdruck „Wärmewiderstand“ ein Index, der die Schwierigkeit zum Übertragen von Temperatur darstellt, und er bedeutet einen Temperaturanstieg pro Erwärmungswert-Einheit. Bei der Halbleitereinrichtung 101 der ersten Ausführungsform ist ein Wärmewiderstand (R_th) im Bereich in der vertikalen Richtung von der Elektronikkomponente 2 zum Kühlkörper 33 durch den folgenden Ausdruck (1) gegeben. Im Ausdruck (1) ist S_i (m²) die Wärmeübertragungsfläche jedes Elements, I_i (m) ist die Dicke jedes Elements, λ_i(W/(m•K)) ist die Wärmeleitfähigkeit jedes Elements, Q (W) ist der Wert des Durchgangs-Erwärmungswerts, und Th_i (K) und Tl_i (K) sind die Temperaturen auf Seiten der hohen und der niedrigen Temperatur.
[Mathematische Formel 1] $R_{t h} = \sum \frac{l_{i}}{λ_{i} S_{i}} = \sum \frac{T h_{i} - T l_{i}}{Q}$
Unten wird ein Modell beschrieben, das zum Berechnen eines Wärmewiderstands verwendet wird. Die Größe der gedruckten Leiterplatte 1 am Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb beträgt 50 × 50 mm, und die Dicke der gedruckten Leiterplatte 1 beträgt 1,3 mm. Die Größe der Elektronikkomponente 2 am Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb beträgt 7 × 7 mm, und die Elektronikkomponente 2 ist an einen Zentralbereich der gedruckten Leiterplatte 1 gebondet. Das bedeutet, dass die Intervalle zwischen den Kanten bei Betrachtung der Elektronikkomponente 2 von oberhalb und den Kanten bei Betrachtung der gedruckten Leiterplatte 1 im Wesentlichen parallel gegenüber den Kanten der Elektronikkomponente 2 von oberhalb im Wesentlichen zueinander gleich sind. Die obere Leitungsschicht 12, die untere Leitungsschicht 13 und die interne Leitungsschicht 14 haben jeweils eine Dicke von 105 µm und bilden eine Vierschicht-Struktur (siehe 2). Bei der gedruckten Leiterplatte 1 sind 49 erste Abstrahlungs-Vias 15a unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2 in gleichen Intervallen angeordnet, und 217 zweite Abstrahlungs-Vias 15b sind um die ersten Abstrahlungs-Vias 15a in gleichen Intervallen angeordnet. Die ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b haben eine zylindrische Form, das Loch von jedem der ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b hat einen Durchmesser von 0,6 mm bei Betrachtung von oberhalb, und der Leitungsbelag auf der Innenwandfläche des Loches hat eine Dicke von 0,05 mm.
In dem obigen Modell hat die Wärmediffusionsplatte 31 des Diffusionsradiators 3 eine Größe von 50 × 35 mm am Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb und eine Dicke von 0,5 mm, und sie bedeckt sowohl das erste Abstrahlungs-Via 15a, als auch das zweite Abstrahlungs-Via 15b von unterhalb. Das Abstrahlungselement 32 hat ein Ausmaß von 50 × 35 mm an einem Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb und eine Dicke von 0,5 mm.
In dem obigen Modell sind die obere Leitungsschicht 12, die untere Leitungsschicht 13, die interne Leitungsschicht 14, der Leitungsbelag auf der Innenwandfläche des Abstrahlungs-Vias 15 und die Wärmediffusionsplatte 31 aus Kupfer hergestellt, und sie haben eine Wärmeleitfähigkeit von 398 W/(m•K), das Abstrahlungselement 32 hat eine Wärmeleitfähigkeit von 2,0 W/(m•K).
Das Modell der Halbleitereinrichtung 101 der ersten Ausführungsform und ein Modell eines Vergleichsbeispiels unterscheiden sich voneinander nur durch das Vorhandensein des zweiten Abstrahlungs-Vias 15b und der Wärmediffusionsplatte 31, und das Modell der Halbleitereinrichtung 101 und das Modell des Vergleichsbeispiels sind hinsichtlich der weiteren Konfiguration inklusive den obigen Ausmaßen zueinander identisch.
Unter Verwendung des obigen Modells wurde der Wärmewiderstand für die Halbleitereinrichtung 101 und das Vergleichsbeispiel mittels Thermoanalysesoftware auf Basis von Ausdruck (1) simuliert. 12 veranschaulicht das Ergebnis. Unter Bezugnahme auf 12 gilt Folgendes: Das zweite Abstrahlungs-Via 15b und die Wärmewiderstand 31 sind wie die Halbleitereinrichtung 101 der ersten Ausführungsform bereitgestellt, was es ermöglicht, dass der Wärmewiderstand um ungefähr 25% im Vergleich zum Vergleichsbeispiel verringert wird, in welchem das zweite Abstrahlungs-Via 15b und die Wärmediffusionsplatte 31 nicht bereitgestellt sind. Da der kleine Wärmewiderstand eine hohe Wärmeabstrahlung bedeutet, ist aus diesem Ergebnis erkennbar, dass die Wärmeabstrahlung im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel verbessert ist, wenn das zweite Abstrahlungs-Via 15b und die Wärmediffusionsplatte 31 bereitgestellt sind, wie bei der Halbleitereinrichtung 101 der ersten Ausführungsform.
Es wird ein Studienergebnis des Bereichs, wo das Abstrahlungs-Via 15, das an die Wärmediffusionsplatte 31 gebondet ist, angeordnet werden sollte, unten unter Bezugnahme auf die 13 bis 15 beschrieben. Die 13 und 14 veranschaulichen im Wesentlichen das gleiche Modell wie das obige Modell, und die Intervalle zwischen den Kanten bei Betrachtung der Elektronikkomponente 2 von oberhalb und den äußersten Bereichen der zweiten Abstrahlungs-Vias 15b, die auf Seiten der jeweiligen Kanten der gedruckten Leiterplatte 1 ausgebildet sind, die im Wesentlichen parallel gegenüber den Kanten der Elektronikkomponente 2 sind, sind mit L1, L2 und L3 bezeichnet. Wie oben beschrieben, gilt bei diesem Modell Folgendes: Da die Intervalle zwischen den Kanten bei Betrachtung der Elektronikkomponente 2 von oberhalb und den Kanten der gedruckten Leiterplatte 1 gegenüber der Elektronikkomponente 2 im Wesentlichen zueinander gleich sind, sind die Abstände L1 bis L3 im Wesentlichen zueinander gleich. Im Allgemeinen ist in der Halbleitereinrichtung 101 das zweite Abstrahlungs-Via 15b im Bereich 1A nicht ausgebildet (siehe 1), und das zweite Abstrahlungs-Via 15b ist auf der Seite eines Maßes L4 in 13 und 14 nicht vorhanden. Das Maß L4 wird jedoch als eine Referenz auf die gleiche Weise wie die übrigen Richtungen angegeben.
Bei dem Graphen von 15 gibt die Horizontalachse den Abstand von der Elektronikkomponente 2 zum äußersten Bereich der zweiten Abstrahlungs-Vias 15b auf den Seiten der drei Richtungen L1 bis L3 an, wo die zweiten Abstrahlungs-Vias 15b insbesondere ausgebildet sind, und die Vertikalachse gibt den Wärmewiderstandswert der Halbleitereinrichtung 101 von jedem Modell an. Unter Bezugnahme auf 15 wird mit zunehmenden Ausmaßen von L1 bis L3 (d. h. mit einer vergrößerten Fläche, wo die zweiten Abstrahlungs-Vias 15b ausgebildet sind) der Wärmewiderstand verringert, wodurch die Abstrahlungs-Effizienz verbessert wird. Die Verringerung des Wärmewiderstandswerts ist jedoch gesättigt, wenn die Werte von L1 bis L3 20 mm annehmen, und der Wärmewiderstand ändert sich nicht, selbst wenn die Werte von L1 bis L3 weiter vergrößert werden und selbst wenn das Abstrahlungs-Via 15 im Bereich, wo die Werte von L1 bis L3 größer als oder gleich 20 mm sind, und die Wärmediffusionsplatte 31 aneinander gebondet sind.
Demzufolge bedeckt die Wärmediffusionsplatte 31 vorzugsweise die ersten Abstrahlungs-Vias 15a im ersten Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 und die Mehrzahl von zweiten Abstrahlungs-Vias 15b, die im Bereich ausgebildet sind, wo der Abstand vom äußersten Bereich im ersten Bereich innerhalb von 20 mm im zweiten Bereich liegt und an die Abstrahlungs-Vias 15a und 15b gebondet ist.
Wie in 7 und 8 veranschaulicht, weist die Wärmediffusionsplatte 31 der ersten Ausführungsform Vorsprünge 31A auf. Demzufolge kann die Dicke des Bondmaterials 7b in 8 einheitlich gehalten werden, und die Wärmeübertragung von der unteren Leitungsschicht 13 an die Wärmediffusionsplatte 31 wird gleichmäßig in Richtung der Seite des zweiten Bereichs in der Wärmediffusionsplatte 31 diffundiert. Dies ermöglicht es, dass die Effizienz der Wärmeabstrahlung weiter verbessert wird.
In der ersten Ausführungsform ist das zweite Abstrahlungs-Via 15b nicht bloß im ersten Bereich der gedruckten Leiterplatte 1, sondern auch im zweiten Bereich um den ersten Bereich herum ausgebildet. Demzufolge ist die mechanische Steifigkeit der gedruckten Leiterplatte 1 im Vergleich zu dem Fall verringert, in welchem das zweite Abstrahlungs-Via 15b nicht ausgebildet ist. Die Biegesteifigkeit der Struktur, die mit der gedruckten Leiterplatte 1 und der Wärmediffusionsplatte 31 konstruiert ist, wird jedoch höher als diejenige der einzelnen gedruckten Leiterplatte 1, indem die Wärmediffusionsplatte 31 an die untere Leitungsschicht 13 auf der anderen Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 gebondet wird. Dies ermöglicht es, die Verformung der gedruckten Leiterplatte 1 zu verhindern.
Zweite Ausführungsform
16 veranschaulicht einen Erscheinungsaspekt einer gesamten oder eines Teils einer Halbleitereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. 17 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleitereinrichtung 201 in 16, wenn die Halbleitereinrichtung 201 von oberhalb betrachtet wird, wie in 16 mit einem Pfeil angezeigt. 18 ist eine Querschnittsansicht zum einfachen Verständnis von Merkmalen der Halbleitereinrichtung der zweiten Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 16 gilt Folgendes: Da die Halbleitereinrichtung 201 der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Konfiguration hat wie diejenige der Halbleitereinrichtung 101 in 1, ist die gleiche Komponente mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die überlappende Beschreibung wird weggelassen. Bei der Halbleitereinrichtung 201 ist eine Elektrode 22, die mit einem Anschlussleiter 21 der Elektronikkomponente 2 verbunden ist, mit einem dritten Abstrahlungs-Via 15c verbunden, aber das dritte Abstrahlungs-Via 15c ist zumindest mit der Wärmediffusionsplatte 31 unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2 elektrisch nicht verbunden. Das heißt, die Elektrode 22, die mit dem Anschlussleiter 21 verbunden ist, ist so angeordnet, dass sie an das dritte Abstrahlungs-Via 15c angrenzt, das im Bereich ausgebildet ist, wo die Abstrahlungs-Vias 15a und 15b nicht ausgebildet sind, da der Bereich zum Bereich 1A in der Halbleitereinrichtung 101 gehört. Demzufolge ist die Elektrode 22 elektrisch mit dem Leitungsbelag im Loch des dritten Abstrahlungs-Vias 15c verbunden.
Wie in 17 dargestellt, ist in der zweiten Ausführungsform eine Wärmediffusionsplatte 31c, die ein Teil der Wärmediffusionsplatte 31 ist, ebenfalls im Bereich angeordnet, der zum Bereich 1A der Halbleitereinrichtung 101 gehört. Dies rührt daher, dass das dritte Abstrahlungs-Via 15c auch im Bereich 1A ausgebildet ist. Wie in 18 dargestellt, ist in der Halbleitereinrichtung 201 die Elektrode 22 elektrisch nicht mit der oberen Leitungsschicht 12 verbunden, die an die Elektronikkomponente 2 unter Verwendung des Bondmaterials 7a gebondet ist. Die untere Leitungsschicht 13, die mit dem dritten Abstrahlungs-Via 15c verbunden ist, und die untere Leitungsschicht 13, die mit den Abstrahlungs-Vias 15a und 15b verbunden ist, sind elektrisch mittels eines Lot-Resists 4 isoliert. Da die obere Leitungsschicht 12 teilweise in Hinblick auf die Richtung entlang der Hauptfläche getrennt ist, sind die obere Leitungsschicht 12, die mit dem dritten Abstrahlungs-Via 15c verbunden ist, und die untere Leitungsschicht 13, die mit den Abstrahlungs-Vias 15a und 15b verbunden ist, elektrisch mittels der Isolierschicht 11 isoliert. Das heißt, das dritte Abstrahlungs-Via 15c und die Elektrode 22 sind elektrisch nicht mit dem Bereich der Wärmediffusionsplatte 31 unmittelbar unterhalb der unteren Leitungsschicht 13 verbunden, die mit den Abstrahlungs-Vias 15a und 15b verbunden ist. Der Bereich der Wärmediffusionsplatte 31 unmittelbar unterhalb der unteren Leitungsschicht 13, die mit den Abstrahlungs-Vias 15a und 15b verbunden ist, weist die Wärmediffusionsplatte 31 unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2 auf (den Bereich, der die Elektronikkomponente 2 in der Draufsicht überlappt).Die Wärmediffusionsplatte 31c in 17 ist von den anderen Bereichen getrennt, insbesondere dem Bereich der Wärmediffusionsplatte 31 unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2.Das Abstrahlungselement 32 hat eine elektrische Isolierung. Demzufolge sind die Elektrode 22 und das dritte Abstrahlungs-Via 15c elektrisch nicht mit der Wärmediffusionsplatte 31 verbunden (insbesondere dem Bereich, der unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2 angeordnet ist).
Wenn die Elektrode 22 und die Wärmediffusionsplatte 31 (insbesondere der Bereich, der unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2 angeordnet ist) miteinander elektrisch verbunden sind, tritt ein unvorteilhafter Kurzschluss zwischen der Elektrode 22 und der Wärmediffusionsplatte 31 auf. Aus diesem Grund gilt Folgendes: Wenn das Abstrahlungs-Via 15c im Bereich 1A ausgebildet ist, ist die Elektrode 22 nicht mit zumindest der Wärmediffusionsplatte 31 unmittelbar unterhalb der Elektronikkomponente 2 verbunden. Es gibt kein besonderes Problem mit der elektrischen Verbindung zwischen der Elektrode 22 und der Wärmediffusionsplatte 31c im Bereich 1A.
Die Wännediffusionsplatten 31c sind aneinander mittels eines Bondmaterials 7c gebondet (die gleiche Schicht wie das Bondmaterial 7b), das aus Lot gebildet ist. Wie oben beschrieben, kann in der zweiten Ausführungsform die Wärme von der Elektronikkomponente 2 abwärts abgestrahlt werden, und zwar nicht nur von den Abstrahlungs-Vias 15a und 15b, sondern auch vom Abstrahlungs-Via 15c und dem Anschlussleiter 21, der mit der Elektrode 22 verbunden ist, so dass das Wärmeabstrahlungsvermögen im Vergleich zur ersten Ausführungsform weiter verbessert werden kann.
Dritte Ausführungsform
19 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Bereich veranschaulicht, der dem Bereich in 2(A) entspricht, d. h. ein Bereich, der dem Bereich entspricht, der entlang der Linie IIA-IIA in 1 gebildet ist, und zwar hinsichtlich einer Halbleitereinrichtung gemäß einem ersten Beispiel einer dritten Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 19 gilt Folgendes: Da eine Halbleitereinrichtung 301 des ersten Beispiels der dritten Ausführungsform im Wesentlichen eine Konfiguration hat, die ähnlich derjenigen der Halbleitereinrichtung 101 in 1 ist, ist die gleiche Komponente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, und die überlappende Beschreibung wird weggelassen. In der Halbleitereinrichtung 301 sind jedoch die ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b mit dem Lot gefüllt, das die Bondmaterialien 7a und 7b bildet. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Halbleitereinrichtung 301 der dritten Ausführungsform von der Halbleitereinrichtung 101, bei welcher das leitfähige Material, das vom Leitungsbelag auf der Innenwandfläche verschieden ist, nicht im Loch des ersten Abstrahlungs-Vias 15a oder dergleichen angeordnet ist.
Diese Konfiguration kann die Wärmemenge erhöhen, die von der Elektronikkomponente 2 zur Seite der Wärmediffusionsplatte 31 in den ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b übertragen wird. Da das leitfähige Element wie z. B. Lot eine Wärmeleitfähigkeit hat, die höher ist als diejenige des Hohlraums, ist das Innere des ersten Abstrahlungs-Vias 15a oder dergleichen mit Lot gefüllt, und die Fläche des Bereichs, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat, nimmt unter den Abschnitten zu, die die Ausdehnungsrichtung des ersten Abstrahlungs-Vias 15a schneiden.
Ein Verfahren zum Herstellen der Konfiguration in 19 wird unter Bezugnahme auf 20 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 20(A) gilt Folgendes: Eine Lotplatte 5b wird auf der oberen Leitungsschicht 12 im ersten Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 angeordnet, während ein Flussmittel zum Entfernen einer Oxidschicht des Lots dazwischengefügt wird. Genauer gesagt: Die Lotplatte 5b wird auf einer (nicht dargestellten) Elektrode im ersten Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 angeordnet. Die Lotplatte 5b hat eine plane Fläche, die ungefähr gleich derjenigen des ersten Bereichs ist, und sie bedeckt das erste Abstrahlungs-Via 15a von gerade oberhalb. Vorzugsweise sind konvexe Bereiche 8 ähnlich denjenigen in 5 und 6 an der oberen Leitungsschicht 12 so ausgebildet, dass sie die Lotplatte 5b umgeben. Ein wärmebeständiges Band 6a aus Polyimid haftet an der unteren Leitungsschicht 13 (der unteren Seite in den Zeichnungen) im ersten Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 und einem Teil des zweiten Bereichs.
Unter Bezugnahme auf 20(B) ist die Elektronikkomponente 2 auf der Lotplatte 5b montiert, und es wird ein bekannter Erwärmungs-Reflow-Prozess durchgeführt. Unter Bezugnahme auf 20(C) schmilzt die Lotplatte 5b und fließt entlang der Fläche der oberen Leitungsschicht 12, und das erste Abstrahlungs-Via 15a wird mit der Lotplatte 5b gefüllt. Das rührt daher, dass die Lotplatte 5b so angeordnet ist, dass sie das Loch des ersten Abstrahlungs-Vias 15a bedeckt. Da der konvexe Bereich 8 auf der oberen Leitungsschicht 12 angeordnet ist, wird verhindert, dass die geschmolzene Lotplatte 5b in den zweiten Bereich eindringt, der der Bereich außerhalb des konvexen Bereichs 8 ist. Da das wärmebeständige Band 6a an der unteren Leitungsschicht 13 im ersten Bereich haftet, tritt die geschmolzene Lotplatte 5b nicht zur unteren Seite des wärmebeständigen Bandes 6a aus, sondern das erste Abstrahlungs-Via 15a wird mit der geschmolzenen Lotplatte 5b gefüllt. Der Bereich, wo die Lotplatte 5b angeordnet ist, bildet das Bondmaterial 7a des Lots, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf 20(D) gilt Folgendes: Nachdem das Lot im ersten Abstrahlungs-Via 15a verfestigt ist, wird das wärmebeständige Band 6a entfernt, und die Lötpaste 5a wird auf die untere Leitungsschicht 13 gedruckt. Die Lötpaste 5a wird jedoch im breiteren Bereich im Vergleich mit dem Prozess in 4(C) gedruckt, und die Lötpaste 5a kann so gedruckt werden, dass sie die ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b teilweise überlappt. Andernfalls kann die Lötpaste 5a in dem Bereich gedruckt werden, wo der Abstand in der Richtung entlang der Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte 1 von den Löchern der ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b kleiner als oder gleich groß wie 100 µm ist. Dann wird die Wärmediffusionsplatte 31 auf der Lötpaste 5a montiert.
Unter Bezugnahme auf 20(E) gilt Folgendes: An diesem Punkt wird ein bekannter Erwärmungs-Reflow-Prozess durchgeführt. Demzufolge schmilzt die Lötpaste 5a und fließt entlang der Fläche der unteren Leitungsschicht 13. Da die Lötpaste 5a so gedruckt wird, dass sie den Bereich enthält, der die Löcher der ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b überlappt, oder den Bereich, der an die Löcher der ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b angrenzt, benetzt die geschmolzene Lötpaste 5a aufwärts des Loches des zweiten Abstrahlungs-Vias 15b. Im Ergebnis wird das zweite Abstrahlungs-Via 15b mit dem Lot gefüllt.
Eine Halbleitereinrichtung 302 in 21 ist im Wesentlichen ähnlich zu der Halbleitereinrichtung 301 in 20, aber sie unterscheidet sich von der Halbleitereinrichtung 301 in dem Aspekt des Lots, das das Abstrahlungs-Via 15 füllt. Genauer gesagt: Unter Bezugnahme auf 21 ist in der Halbleitereinrichtung 302 nur ein Teil des Lochs des Abstrahlungs-Vias 15 mit dem Lot gefüllt, das das Bondmaterial 7a bildet. Genauer gesagt: In den Löchern der ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b ist nur der Bereich, der sich relativ nahe an den oberen und unteren Leitungsschichten 12 und 13 befindet, mit dem Lot gefüllt, aber ein Zentralbereich in der Ausdehnungsrichtung des Abstrahlungs-Vias 15 ist nicht mit dem Lot gefüllt. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Halbleitereinrichtung 302 von der Halbleitereinrichtung 301, bei welcher das gesamte Loch des Abstrahlungs-Vias 15 mit der Leitungsschicht der Innenwandfläche und dem Lot gefüllt ist.
Wenn die Lötpaste 5a oder die Lotplatte 5b vor einem Leitungsbelag 9 an der Innenwandfläche des Abstrahlungs-Vias 15 beim Erwärmen der gedruckten Leiterplatte 1 durch den Erwärmungs-Reflow-Prozess geschmolzen wird, dann fließt das geschmolzene Lot kaum entlang der Innenwandfläche des Abstrahlungs-Vias 15.Im Ergebnis wird das geschmolzene Lot zu einem massiven Lot 7d, so dass das Abstrahlungs-Via 15 geblockt wird, aber ein Teil des Bereichs ist nicht mit dem Lot gefüllt, wie in 21 gezeigt. Wenn die Menge des zugeführten Lots unzureichend ist, wird ein Anteil des Lots verringert, das im Abstrahlungs-Via 15 angeordnet ist.
Sogar in dem Aspekt von 21 gilt jedoch Folgendes: Zumindest in dem Bereich des massiven Lots 7d, der an die oberen und unteren Leitungsschichten 12 und 13 angrenzt, ist der Abschnitt, der die Ausdehnungsrichtung des Abstrahlungs-Vias 15 kreuzt, mit massivem Lot 7d gefüllt, so dass ein Anteil, der von dem Lot besetzt wird, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, im Querschnitt zunimmt. Demzufolge kann die Wärmeabstrahlung zu einem gewissen Grad verbessert werden, und zwar im Vergleich zu dem Fall, dass das Abstrahlungs-Via 15 überhaupt nicht mit dem Lot gefüllt ist, wie bei der Halbleitereinrichtung 101. Die Wirkung, die die Wärmeabstrahlung verbessert, wird ausreichend erhalten, wenn massives Lot 7d, das sich von der Seite der oberen Leitungsschicht 12 erstreckt, und massives Lot 7d, das sich von der Seite der unteren Leitungsschicht 12 erstreckt, eine Höhe h haben, die gleich groß wie oder größer als 1/3 der Länge des Abstrahlungs-Vias 15 in seiner Ausdehnungsrichtung ist. Das gleiche gilt für den Fall, dass sich ein Blocklot 7d nur von einer der Seiten der oberen und unteren Leitungsschichten 12 und 13 erstreckt. Das bedeutet, vorzugsweise ist das Lot in der Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias 15 vorhanden, die von mindestens einer der Hauptflächen (obere Seite) der Wärmediffusionsplatte 31 geschlossen sind, so dass ein Volumen größer als oder gleich groß wie 1/3 des Volumens des Abstrahlungs-Vias 15 mit dem Lot gefüllt ist.
Unten wird eine Halbleitereinrichtung gemäß einem dritten Beispiel der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 22 beschrieben. 22(A) veranschaulicht insbesondere einen ebenen oder planaren Aspekt des ersten Abstrahlungs-Vias 15a im ersten Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 einer Halbleitereinrichtung 303 des dritten Beispiels der dritten Ausführungsform. 22(B) ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie XXIIB-XXIIB in 22(A).Unter Bezugnahme auf 22(A) und 22(B) ist bei der Halbleitereinrichtung 303 in dem Bereich, der sandwichartig zwischen eine Mehrzahl (insbesondere: ein paar) von angrenzenden ersten Abstrahlungs-Vias 15a in der oberen Leitungsschicht 12 gefügt ist, eine Nut 15d so ausgebildet, dass die Löcher der ersten Abstrahlungs-Vias 15a verbunden sind. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Halbleitereinrichtung 303 von der Halbleitereinrichtung 301, bei welcher die Nut 15d nicht ausgebildet ist. Die Konfiguration der Halbleitereinrichtung 303 ist im Allgemeinen ähnlich zu derjenigen der Halbleitereinrichtung 301 in anderer Hinsicht, und die überlappende Beschreibung wird weggelassen.
Die Nut 15d kann mittels einer gewöhnlichen Fotolitografie-Technik und durch Ätzen ausgebildet werden, wenn die obere Leitungsschicht 12 der gedruckten Leiterplatte 1 mit einem Muster versehen wird.
In der Halbleitereinrichtung 303 kann das Bereitstellen der Nut 15d Luft freisetzen, die sich im ersten Abstrahlungs-Via 15a infolge der Erwärmung zum Schmelzen des Lots während der Herstellung ausdehnt, und zwar nach außerhalb durch die Nut 15d. Demzufolge kann das erste Abstrahlungs-Via 15a auf einfache Weise mit dem Lot gefüllt werden, indem eine Druckzunahme des ersten Abstrahlungs-Vias 15a verhindert wird. Eine Halbleitereinrichtung gemäß einem vierten Beispiel der dritten Ausführungsform wird unten unter Bezugnahme auf 23 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 23 gilt Folgendes: Eine Halbleitereinrichtung 304 des vierten Beispiels der dritten Ausführungsform hat eine Konfiguration, die im Wesentlichen ähnlich ist wie die Konfiguration mit dem konvexen Bereich 8 der ersten Ausführungsform in 6.Bei der Halbleitereinrichtung 304 ist jedoch der Leitungsbelag 9 im Vergleich zu 6 dicker ausgebildet, da das Lot entlang dem Leitungsbelag 9 fließt, der an der Innenwandfläche der Löcher der ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b ausgebildet ist. Im Ergebnis ist die Querschnittsfläche des Bereichs des Leitungsbelags 9, der eine Wärmeleitfähigkeit hat, die höher ist als diejenige des Hohlraums, in den Abschnitten, die die Ausdehnungsrichtung der ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b schneiden. Demzufolge kann bei der Halbleitereinrichtung 304 die Wärmemenge, die von der Elektronikkomponente 2 zur Seite der Wärmediffusionsplatte 31 in den ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b übertragen wird, im Vergleich zur ersten Ausführungsform erhöht werden.
Die Wirkung, dass der Wert der Wärmeübertragung im Abstrahlungs-Via 15 erhöht wird, wird ausreichend erhalten, wenn das Volumen des Lots in dem Loch (die Lotmenge, die als Leitungsbelag 9 ausgebildet ist) größer als oder gleich groß wie 1/3 des Volumens im Loch des Abstrahlungs-Vias 15 ist.
Vierte Ausführungsform
24(A) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Konfiguration des gleichen Bereichs wie Bereich S in 2(B) und 11(A) der ersten Ausführungsform in einer Halbleitereinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt. 24(B) zeigt eine Konfiguration der Isolierschicht 11, die die gedruckte Leiterplatte 1 in 24(A) aufweist. Unter Bezugnahme auf 24(A) und 24(B) gilt Folgendes: Da die Halbleitereinrichtung 401 der vierten Ausführungsform im Wesentlichen die gleiche Konfiguration hat wie diejenige der Halbleitereinrichtung 101, ist die gleiche Komponente mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die überlappende Beschreibung wird weggelassen. Die Halbleitereinrichtung 401 der vierten Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der Halbleitereinrichtung 101 darin, dass die Isolierschicht 11 der gedruckten Leiterplatte 1 einen Füllstoff 16 enthält. Wie in 24(B) veranschaulicht, weist die Isolierschicht 11 eine Glasfaser 17 und ein Epoxidharz 18 auf.
Der Füllstoff 16 sind ein anorganischer Füllstoff-Partikel, und vorzugsweise werden Aluminiumoxid-Partikel als Füllstoff 16 verwendet. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt, und es können auch keramische Partikel wie z. B. Aluminiumnitrid oder Bornitrid verwendet werden. Der Füllstoff 16 kann eine Konfiguration haben, bei welcher verschiedene Arten von Partikeln gemischt sind, und beispielsweise kann Aluminiumhydroxid mit Aluminiumoxid gemischt sein. Demzufolge können die Wärmeleitfähigkeit und der Wärmewiderstand der Isolierschicht 11 verbessert werden. Wenn der Füllstoff 16 als anorganischer Füllstoff-Partikel enthalten ist, kann die Isolierschicht 11 die Wärme durch den Füllstoff 16 leiten. Demzufolge kann die thermische Leitung der Isolierschicht 11 erhöht werden, und der Wärmewiderstand der gedruckten Leiterplatte 1 kann verringert werden.
Der Wärmewiderstandswert wurde unter Verwendung von Ausdruck (1) und einem Modell simuliert, das ähnlich demjenigen der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Halbleitereinrichtung 401 inklusive der gedruckten Leiterplatte 1 ist, die mit der Isolierschicht 11 konstruiert ist, die 70 Gew.-% des Füllstoffs 16 aus Aluminiumoxid enthält. Mit Ausnahme des Vorhandenseins des Füllstoffs 16 hat das Modell die gleiche Größe und Konfiguration wie diejenige des Modells der Halbleitereinrichtung 101 der ersten Ausführungsform. Im Ergebnis wurde herausgefunden, dass der Wärmewiderstandswert weiter um ungefähr 5% verringert werden kann, und zwar im Vergleich mit der Halbleitereinrichtung 101 in 12.
In der vierten Ausführungsform gilt Folgendes: Um die Abstrahlungswirkung zu erhöhen, ist es notwendig, die Packungsdichte des Füllstoffs 16 zu erhöhen, der in der Isolierschicht 11 enthalten ist. Genauer gesagt, wird vorzugsweise die Packungsdichte des Füllstoffs 16 auf bis zu 80 Gew.-% erhöht. Aus diesem Grund ist die Form des Füllstoffs 16 nicht auf eine sphärische Form beschränkt, wie in 24(B) gezeigt, sondern sie kann auch eine dreidimensionale Form auf Basis eines Polygons wie z. B. eines tetraedrischen oder hexagonalen Kristalls sein.
In der vierten Ausführungsform braucht die Größe des Füllstoffs 16, mit welchem die Isolierschicht 11 gefüllt ist, nicht einheitlich gehalten werden. Das heißt, selbst wenn nur die Partikel einer einzigen Art von Füllstoff 16 in der Isolierschicht 11 enthalten sind, kann der Füllstoff 16 ausgebildet werden, indem Partikel verschiedener Größen gemischt werden. In diesem Fall gilt Folgendes: Da der Füllstoff 16 mit kleiner Größe in den Bereich eintritt, der sandwichartig zwischen die Mehrzahl von Füllstoffen 16 mit großer Größe gefügt ist, kann die Isolierschicht 11 mit dem Füllstoff 16 mit höherer Dichte gefüllt werden. Demzufolge kann die Wärmeabstrahlung der Isolierschicht 11 weiter verbessert werden.
Fünfte Ausführungsform
25 veranschaulicht einen Gesamtaspekt der Wärmediffusionsplatte 31 gemäß einer fünften Ausführungsform. 26 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Konfiguration des gleichen Bereichs wie der Bereich S in 2(B) und 11(A) der ersten Ausführungsform in der Halbleitereinrichtung der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Da eine Halbleitereinrichtung 501 der fünften Ausführungsform im Allgemeinen eine Konfiguration hat, die ähnlich wie diejenige der Halbleitereinrichtung 101 ist, ist die gleiche Komponente mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die überlappende Beschreibung wird weggelassen. Unter Bezugnahme auf 25 gilt jedoch Folgendes: Die Wärmediffusionsplatte 31 der fünften Ausführungsform hat eine größere Anzahl von Vorsprüngen 31A im Vergleich mit der Wärmediffusionsplatte 31 in 7 der ersten Ausführungsform, und die Vorsprünge 31A sind als zweite Vorsprünge über im Wesentlichen den gesamten Bereich hinweg ausgebildet, der die ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b am Transmissionsbetrachtungspunkt von oberhalb überlappt.
Unter Bezugnahme auf 26 ist jede der Mehrzahl von Vorsprüngen 31A, die an der Wärmediffusionsplatte 31 der fünften Ausführungsform ausgebildet sind, in das Loch eingeführt und darin aufgenommen, das das entsprechende der Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias 15 bildet (erste Abstrahlungs-Vias 15a, die im ersten Bereich angeordnet sind, und zweite Abstrahlungs-Vias 15b, die im zweiten Bereich angeordnet sind). Jede der Mehrzahl von Vorsprüngen 31A, die in das Abstrahlungs-Via 15 eingeführt sind, haftet an dem Abstrahlungs-Via 15 (an der gedruckten Leiterplatte 1, die das Abstrahlungs-Via 15 enthält), und zwar mittels des Bondmaterials 7b wie z. B. dem Lot oder einem leitfähigen Adhäsionsmittel.
Wie oben beschrieben, können die Löcher der ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b mit Vorsprüngen 31A aus einem Material gefüllt werden, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, indem die Vorsprünge 31A in die Löcher der Mehrzahl von ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b eingeführt werden. Aus diesem Grund wird die Wärmemenge erhöht, die durch die ersten und zweiten Abstrahlungs-Vias 15a und 15b geleitet wird, und der Wärmewiderstand kann verringert werden.
Die Vorsprünge 31A können in alle Abstrahlungs-Vias 15 eingeführt werden, und die Vorsprünge 31A können auch nur in einige der Abstrahlungs-Vias 15 eingeführt werden. Für den Fall, dass die Vorsprünge 31A nur in einige der Abstrahlungs-Vias 15 eingeführt werden, kann vorzugsweise die Größe der Löcher der Abstrahlungs-Vias 15, in welche die Vorsprünge 31A eingeführt werden, größer vorgegeben werden als die Größe der Löcher der Abstrahlungs-Vias 15, in welche die Vorsprünge 31A nicht eingeführt werden, und zwar in der Draufsicht. Demzufolge kann die Größe der Löcher von einigen der Abstrahlungs-Vias 15 verschieden von der Größe der Löcher der übrigen Abstrahlungs-Vias 15 sein, und zwar in der Draufsicht. In diesem Fall wird der Vorsprung 31A auf einfache Weise in das Loch des Abstrahlungs-Vias 15 eingeführt, wenn die Wärmediffusionsplatte 31 auf der Seite der anderen Hauptfläche des gedruckten Leiterplatte 1 installiert ist, wodurch die Handhabbarkeit in einem Zusammenbauprozess verbessert werden kann.
In der fünften Ausführungsform kann die dreidimensionale Form des Vorsprungs 31A irgendeine Form haben, wie z. B. eine Zylinderform, eine konische Form und eine quadratische Pyramidenform, und zwar gemäß der dreidimensionalen Form des Abstrahlungs-Vias 15. Wenn die dreidimensionale Form des Vorsprungs 31A auf diese Weise passend verändert wird, wird der Vorsprung 31A auf einfache Weise in das Loch des Abstrahlungs-Vias 15 eingeführt, und die Handhabbarkeit kann im Zusammenbauprozess verbessert werden.
Sechste Ausführungsform
27 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Konfiguration des gleichen Bereichs wie der Bereich S in 2(B) und 11(A) der ersten Ausführungsform veranschaulicht, und zwar in einer Halbleitereinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform. Da eine Halbleitereinrichtung 601 der sechsten Ausführungsform im Allgemeinen eine Konfiguration hat, die ähnlich wie diejenige der Halbleitereinrichtung 101 ist, ist die gleiche Komponente mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die überlappende Beschreibung wird weggelassen. Unter Bezugnahme auf 27 gilt jedoch Folgendes: Bei der Halbleitereinrichtung 601 der sechsten Ausführungsform hat weist jede der Mehrzahl von Leitungsschichten 12, 13 und 14 ein kleines Loch 19 auf, das die Leitungsschicht 12, 13 oder 14 von der Seite von einer der Hauptflächen (obere Seite) zu der Seite der anderen Hauptfläche (untere Seite) durchdringt, und zwar in dem Bereich zwischen dem Paar von Abstrahlungs-Vias 15, die aneinander in der Links-Rechts-Richtung in 27 angrenzen, entlang beider Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte 1.
Beispielsweise ist das kleine Loch 19 im Zentrum eines kleinen Teils der Leitungsschichten 12, 13 und 14 ausgebildet, die sandwichartig zwischen das Paar von angrenzenden Abstrahlungs-Vias 15 gefügt sind. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise ist vorzugsweise das kleine Loch 19 in der Draufsicht in einer Kreisform ausgebildet, und dessen Durchmesser beträgt ungefähr 100 µm. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. In 27 gilt Folgendes: Das kleine Loch 19 der oberen Leitungsschicht 12, das kleine Loch 19 der unteren Leitungsschicht 13 und das kleine Loch 19 der internen Leitungsschicht 14 überlappen einander planar (so dass die zentralen Positionen der kleinen Löcher 19 im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt, und es kann zwischen den zentralen Bereichen ein Versatz bestehen. Das kleine Loch 19 kann mittels einer gewöhnlichen Fotolitografie-Technik und durch Ätzen ausgebildet werden.
Wenn das kleine Loch 19 in den Leitungsschichten 12, 13 und 14 ausgebildet ist, kann Wasserdampf, der aus Feuchtigkeit, die in der Isolierschicht 11 enthalten ist, durch das Erwärmen während des Bondens der Elektronikkomponente 2 oder der Wärmediffusionsplatte 31 unter Verwendung von Lot erzeugt wird, nach außerhalb der gedruckten Leiterplatte 1 durch das kleine Loch 19 austreten. Demzufolge kann ein Ablösen der Leitungsschichten 12, 13 und 14 von der Isolierschicht 11 infolge der Zunahme des Druckes innerhalb der Isolierschicht 11 unterbunden werden, wenn die Feuchtigkeit der Isolierschicht 11 verdampft. Demzufolge wird die Notwendigkeit der Dehydratation der gedruckten Leiterplatte 1 beseitigt werden, bevor die Elektronikkomponente 2 oder die Wärmediffusionsplatte 31 unter Verwendung des Lots gebondet werden, und die Halbleitereinrichtung 601 kann mit niedrigen Kosten durch Verringerung der Anzahl von Schritten hergestellt werden.
Die Flächen der Leitungsschichten 12, 13 und 14 werden in der Draufsicht verringert, indem das kleine Loch 19 ausgebildet wird, aber das Verringerungsverhältnis ist klein. Die Zunahme des Wärmewiderstands beträgt ungefähr 2% in Hinblick auf die Richtung entlang der Hauptflächen, und zwar infolge der Flächenverringerung der Leitungsschichten 12, 13 und 14. Demzufolge ist die Wärmemenge, die von der gedruckten Leiterplatte 1 auf den Diffusionsradiator 3 durch Wärmeleitung übertragen wird, äquivalent zu derjenigen der Halbleitereinrichtung 101 der ersten Ausführungsform. Indem das kleine Loch 19 ausgebildet wird, kann demzufolge ein Ablösen der Leitungsschichten 12, 13 und 14 von der Isolierschicht 11 unterbunden werden, ohne die Abstrahlungs-Effizienz zu beeinträchtigen.
Die Merkmale, die in den obigen Ausführungsformen beschrieben sind (die Beispiele, die in den Ausführungsformen enthalten sind), können passend kombiniert werden, und zwar innerhalb eines Bereichs, wo sich kein technischer Widerspruch ergibt. Es ist zu beachten, dass die offenbarten Ausführungsformen in jeglicher Hinsicht beispielhaft und nicht einschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die obige Beschreibung definiert, sondern durch die Ansprüche, und es ist beabsichtigt, dass jegliche Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs der Ansprüche in der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
Bezugszeichenliste

1: gedruckte Leiterplatte,
2: Elektronikkomponente,
3: Diffusionsradiator,
5a: Lötpaste,
5b: Lotplatte,
6a: wärmebeständiges Band,
7a: Bondmaterial,
7b: Bondmaterial,
7c: Bondmaterial,
7d: massives Lot;
8: konvexer Bereich,
11: Isolierschicht,
12: obere Leitungsschicht,
13: untere Leitungsschicht,
14: interne Leitungsschicht,
15: Abstrahlungs-Via,
15a: erstes Abstrahlungs-Via,
15b: zweites Abstrahlungs-Via,
15c: drittes Abstrahlungs-Via,
15d: Nut,
16: Füllstoff,
17: Glasfaser,
18: Epoxidharz,
19: kleines Loch,
21: Anschlussleiter,
22: Elektrode,
31: Wärmediffusionsplatte,
31A: Vorsprung,
32: Abstrahlungselement,
33: Kühlkörper,
101: Halbleitereinrichtung
102: Halbleitereinrichtung
201: Halbleitereinrichtung
301: Halbleitereinrichtung
302: Halbleitereinrichtung
303: Halbleitereinrichtung
304:: Halbleitereinrichtung;
H:: Wärme.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 677679 [0003]
JP 6077679 [0003, 0004]
JP 11345921 [0003, 0004]

Claims

Halbleitereinrichtung, die Folgendes aufweist: eine gedruckte Leiterplatte; - eine Elektronikkomponente, die an eine der Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte gebondet ist; und - einen Diffusionsradiator, der an eine andere Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte auf der der einen der Hauptflächen gegenüberliegenden Seite gebondet ist, wobei - die gedruckte Leiterplatte eine Isolierschicht aufweist, die eine Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias aufweist, die die gedruckte Leiterplatte von der einen der Hauptflächen mit der anderen Hauptfläche verbindet, und zwar in sowohl einem ersten Bereich, der die Elektronikkomponente an einem Transmissionsbetrachtungspunkt von einer Seite der einen der Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte überlappt, als auch einem zweiten Bereich, der außerhalb des ersten Bereichs an dem Transmissionsbetrachtungspunkt von der Seite der einen der Hauptflächen der gedruckten Leiterplatte überlappt, - die gedruckte Leiterplatte ferner eine Mehrzahl von Leitungsschichten aufweist, die entlang beider Hauptflächen von dem ersten Bereich zu dem zweiten Bereich bereitgestellt sind und mit jeder der Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias querverbunden sind, wobei eine der Mehrzahl von Leitungsschichten auf der anderen Hauptfläche der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist, - der Diffusionsradiator eine Wärmediffusionsplatte, ein Abstrahlungselement und einen Kühlkörper aufweist, - das Abstrahlungselement in engem Kontakt mit einer der Hauptflächen des Kühlkörpers ist und die Wärmediffusionsplatte in engem Kontakt mit einer der Hauptflächen des Abstrahlungselements auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers ist, und - eine der Hauptflächen der Wärmediffusionsplatte auf der dem Abstrahlungselement gegenüberliegenden Seite an die Leitungsschicht der anderen Hauptfläche gedruckten Leiterplatte gebondet ist, so dass sie die Mehrzahl von Abstrahlungselementen schließt.
Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Abstrahlungselement eine andere Hauptfläche der Wärmediffusionsplatte auf einer der einen der Hauptflächen der Wärmediffusionsplatte gegenüberliegenden Seite bedeckt.
Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei - ein Anschlussleiter mit der Elektronikkomponente verbunden ist, - der Anschlussleiter an eine Elektrode gebondet ist, und - die Elektrode mit dem Abstrahlungs-Via verbunden ist, das nicht mit der Wärmediffusionsplatte verbunden ist.
Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Lot in der Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias vorhanden ist, die mittels der einen der Hauptflächen der Wärmediffusionsplatte geschlossen sind, so dass ein Volumen, das größer als oder gleich groß wie 1/3 eines Volumens der Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias ist, mit dem Lot gefüllt ist.
Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei - die gedruckte Leiterplatte die Isolierschicht aufweist, die eine Mehrzahl von Isolierschichten aufweist, und -jede der Mehrzahl von Isolierschichten einen anorganischen Füllstoff-Partikel aufweist.
Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede der Mehrzahl von Leitungsschichten der gedruckten Leiterplatte ein kleines Loch aufweist, das jede der Mehrzahl von Leitungsschichten von der Seite der einen der Hauptflächen zur Seite der anderen Hauptfläche durchdringt, und zwar in einem Bereich zwischen einem Paar von aneinander angrenzenden Abstrahlungs-Vias der Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias in einer Richtung entlang beider Hauptflächen.
Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die gedruckte Leiterplatte erste Vorsprünge auf der Leitungsschicht, die sich am nächsten zu der Seite der einen der Hauptflächen in der Mehrzahl von Leitungsschichten befindet, und auf der Leitungsschicht aufweist, die sich am nächsten zu der Seite der anderen Hauptfläche in der Mehrzahl von Leitungsschichten befindet.
Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wärmediffusionsplatte eine Mehrzahl von zweiten Vorsprüngen aufweist, die in Richtung der gedruckten Leiterplatte verlaufen.
Halbleitereinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Mehrzahl von zweiten Vorsprüngen in jeweiligen Löchern der Mehrzahl von Abstrahlungs-Vias aufgenommen sind, die in den ersten und zweiten Bereichen angeordnet sind.
Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Biegesteifigkeit der Wärmediffusionsplatte höher als die Biegesteifigkeit der gedruckten Leiterplatte ist.