JP2002314015A - Semiconductor device - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/2612—Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
- H01L2224/26152—Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers being formed on an item to be connected not being a semiconductor or solid-state body
- H01L2224/26175—Flow barriers
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、航空宇宙機器，
通信機器などの電子製品に広く用いられる、熱膨張率の
異なる回路基板と金属板とから構成される半導体装置に
関するものである。ここでいう「金属板」とは、金属製
の板状部材に限らず、金属製の板状部材からなる底面を
含む金属容器であってもよい。The present invention relates to aerospace equipment,
The present invention relates to a semiconductor device including a circuit board and a metal plate having different coefficients of thermal expansion widely used for electronic products such as communication devices. The “metal plate” here is not limited to a metal plate member, but may be a metal container including a bottom surface made of a metal plate member.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４を参照して、従来技術に基づく半導
体装置の一例について説明する。これは、特開平５−１
７５３７８号公報に示された半導体装置の分解図であ
る。図４に示すように、この半導体装置では、半導体素
子６が、回路基板としてのアルミナセラミックス基板１
の表面に搭載され、アルミナセラミックス基板１は、応
力緩衝材としての炭素繊維強化炭素複合材（Carbon Fib
er Reinforced Carbon）７を介在して金属板２に搭載さ
れている。2. Description of the Related Art An example of a conventional semiconductor device will be described with reference to FIG. This is disclosed in
FIG. 1 is an exploded view of a semiconductor device disclosed in Japanese Patent No. 75378. As shown in FIG. 4, in this semiconductor device, the semiconductor element 6 is an alumina ceramic substrate 1 as a circuit board.
Alumina ceramics substrate 1 is mounted on a surface of carbon fiber reinforced carbon composite (Carbon Fib
er Reinforced Carbon) 7 is mounted on the metal plate 2.
【０００３】半導体素子６とアルミナセラミックス基板
１との接合は，両者の熱膨張率が近いため熱応力的には
問題ない。しかし、アルミナセラミックス基板１と金属
板２とを直に接合すると両者の熱膨張率の差が大きいた
め、温度変化により多大な熱応力が発生し、アルミナセ
ラミックス基板１を破損するおそれがある。[0003] The bonding between the semiconductor element 6 and the alumina ceramic substrate 1 has no problem in terms of thermal stress because the thermal expansion coefficients of the two are close. However, when the alumina ceramics substrate 1 and the metal plate 2 are directly joined, a large difference in the coefficient of thermal expansion between them causes a large thermal stress due to a temperature change, which may damage the alumina ceramics substrate 1.
【０００４】このため，応力緩衝材として両者の熱膨張
率の中間の値をもつ炭素繊維強化炭素複合材７を介在さ
せ、接合している。For this reason, a carbon fiber reinforced carbon composite material 7 having an intermediate value between the thermal expansion coefficients of the two is interposed and joined as a stress buffering material.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来技術に基づく半導
体装置は、熱膨張率が互いに異なる回路基板と金属板と
を接合する際に、それらの中間の熱膨張率をもつ材料を
介在させなければならず、半導体装置の部品点数の増
加、製造工程の増加などの問題をもたらしていた。In a semiconductor device based on the prior art, when a circuit board and a metal plate having different coefficients of thermal expansion are joined together, a material having an intermediate coefficient of thermal expansion must be interposed therebetween. However, there have been problems such as an increase in the number of parts of the semiconductor device and an increase in the number of manufacturing steps.
【０００６】そこで、この発明は、回路基板を金属板に
接合する際に、部品点数を増加させずに回路基板の破壊
を防止する構造を提供することを目的とする。さらに放
熱特性に優れた構造を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a structure for preventing the destruction of a circuit board without increasing the number of components when the circuit board is joined to a metal plate. It is another object of the present invention to provide a structure having excellent heat radiation characteristics.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に基づく半導体装置は、回路基板と、上記回
路基板を搭載する金属板とを備え、上記金属板は、上記
回路基板を搭載する領域の外周に沿って溝を有し、上記
溝の内面に塗布された第１の接着剤を介して、上記金属
板と、上記回路基板の側面とが相互に固定されている。
この構成を採用することにより、回路基板と金属板と
は、接する面の全面が接着されるのではなく、回路基板
の外周部分に配置された接着剤によって接合されるた
め、回路基板と金属板との熱膨張率の差によって回路基
板に発生する応力を小さく抑えることができる。In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a circuit board and a metal plate on which the circuit board is mounted, and the metal plate mounts the circuit board. The metal plate and the side surface of the circuit board are fixed to each other via a first adhesive applied to the inner surface of the groove.
By adopting this configuration, the circuit board and the metal plate are not bonded on the entire surface in contact with each other, but are bonded by the adhesive disposed on the outer peripheral portion of the circuit board. The stress generated in the circuit board due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the two can be reduced.
【０００８】上記発明において好ましくは、上記金属板
のうち、上記回路基板を搭載する領域の表面は、上記溝
を境に他の領域の表面より低くなっている。この構成を
採用することにより、少ない接着剤の量であってもより
強固に接合することができる。[0008] In the above invention, preferably, a surface of the metal plate on which the circuit board is mounted is lower than surfaces of other regions with the groove as a boundary. By adopting this configuration, it is possible to more firmly join even a small amount of the adhesive.
【０００９】上記発明において好ましくは、上記回路基
板の底面と、上記金属板との間に、熱伝導率が１Ｗ／ｍ
・Ｋ以上のグリースが介在する。この構成を採用するこ
とにより、回路基板および金属板の熱膨張時の変形を拘
束することなく、回路基板から金属板への放熱を容易に
することができ、放熱特性に優れた半導体装置とするこ
とができる。In the above invention, preferably, a thermal conductivity between the bottom surface of the circuit board and the metal plate is 1 W / m.
・ Grease of K or more is interposed. By adopting this configuration, heat dissipation from the circuit board to the metal plate can be facilitated without restraining deformation of the circuit board and the metal plate during thermal expansion, and a semiconductor device having excellent heat dissipation characteristics can be obtained. be able to.
【００１０】上記発明において好ましくは、上記回路基
板の底面と、上記金属板との間に、弾性率１０ｋｇｆ／
ｍｍ2以下の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の第２の接着
剤が介在する。この構成を採用することにより、回路基
板および金属板の熱膨張時の変形をほぼ拘束することな
く、回路基板から金属板への放熱を容易にすることがで
き、放熱特性に優れた半導体装置とすることができる。In the above invention, preferably, an elastic modulus of 10 kgf / kg is provided between the bottom surface of the circuit board and the metal plate.
A second adhesive having a thermal conductivity of 1 W / m · K or more of not more than 1 mm 2 is interposed. By adopting this configuration, heat dissipation from the circuit board to the metal plate can be facilitated without substantially restraining deformation of the circuit board and the metal plate during thermal expansion, and a semiconductor device having excellent heat dissipation characteristics. can do.
【００１１】上記発明において好ましくは、上記第２の
接着剤の弾性率は、２．０ｋｇｆ／ｍｍ2以下である。
この構成を採用することにより、回路基板および金属板
の熱膨張時の変形に対する拘束の度合いをより小さく抑
えつつ、回路基板から金属板への放熱を容易にすること
ができ、放熱特性に優れた半導体装置とすることができ
る。In the above invention, preferably, the elastic modulus of the second adhesive is 2.0 kgf / mm 2 or less.
By adopting this configuration, heat dissipation from the circuit board to the metal plate can be facilitated while suppressing the degree of restraint against deformation during thermal expansion of the circuit board and the metal plate, and the heat dissipation characteristics are excellent. It can be a semiconductor device.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】（実施の形態１） （構成）図１（ａ），（ｂ）を参照して、本発明に基づ
く実施の形態１における半導体装置について説明する。
図１（ａ）は、平面図であり、図１（ｂ）は断面図であ
る。回路基板としてのアルミナセラミックス基板１に
は、半導体素子（図示省略）が実装されている。金属板
２には、アルミナセラミックス基板１を搭載する矩形領
域が用意されており、この領域の外周に沿って溝３が設
けられている。この例の場合、図１（ａ）に示すように
溝３は長方形を描くように延びている。この溝３のう
ち、各辺の一部には、第１の接着剤として接着剤４が塗
布されている。この接着剤４は、図１（ｂ）に示すよう
に、溝３の内面からアルミナセラミックス基板１の側面
に接するのに十分な量を充填されており、この接着剤４
によってアルミナセラミックス基板１と金属板２との間
は相互に固定されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) (Configuration) A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b).
FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view. A semiconductor element (not shown) is mounted on an alumina ceramic substrate 1 as a circuit board. The metal plate 2 is provided with a rectangular area on which the alumina ceramic substrate 1 is mounted, and a groove 3 is provided along the outer periphery of this area. In the case of this example, as shown in FIG. 1A, the groove 3 extends so as to draw a rectangle. An adhesive 4 is applied as a first adhesive to a part of each side of the groove 3. As shown in FIG. 1B, the adhesive 4 is filled in an amount sufficient to come into contact with the side surface of the alumina ceramic substrate 1 from the inner surface of the groove 3.
Thus, the alumina ceramic substrate 1 and the metal plate 2 are fixed to each other.
【００１３】なお、金属板２に設ける溝３の断面形状
は、矩形状のものを示したが、これ以外の形状、たとえ
ば円弧状などであってもよい。また，接着剤４の塗布位
置は、この例では、溝３の各辺の一部としたが、溝３の
全周に塗布してもよく、適宜部分的に塗布してもよい。The cross-sectional shape of the groove 3 provided in the metal plate 2 is rectangular, but may be other shapes, for example, an arc shape. Further, in this example, the application position of the adhesive 4 is a part of each side of the groove 3, but the adhesive 4 may be applied to the entire circumference of the groove 3 or may be partially applied as appropriate.
【００１４】溝３の平面的に見た形状は、長方形とした
が、他の形状であってもよい。 （作用・効果）回路基板と金属板とは、接する面の全面
が接着されるのではなく、回路基板の外周部分に配置さ
れた接着剤によって接合されるため、回路基板と金属板
との熱膨張率の差によって回路基板に発生する応力を小
さく抑えることができる。また、接着剤は、回路基板の
角部のみに塗布するのではなく、回路基板の外周に沿っ
て塗布するため、回路基板の角部の接着剤に発生する応
力も小さく抑え、接着剤部分の破壊も防止することがで
きる。The shape of the groove 3 as viewed in plan is rectangular, but may be other shapes. (Operation / Effect) Since the circuit board and the metal plate are not bonded on the entire surface in contact with each other, but are bonded by an adhesive disposed on the outer peripheral portion of the circuit board, the heat between the circuit board and the metal plate is reduced. The stress generated on the circuit board due to the difference in expansion coefficient can be suppressed to a small value. In addition, since the adhesive is applied not only to the corners of the circuit board but to the periphery of the circuit board, the stress generated in the adhesive at the corners of the circuit board is also reduced, and Destruction can also be prevented.
【００１５】（実施の形態２） （構成）図２を参照して、本発明に基づく実施の形態２
における半導体装置について説明する。図２において、
図１（ｂ）と同一の符号を付したものは、図１（ｂ）に
おけるものと同一またはこれに相当するものであるの
で、説明は繰り返さない。この半導体装置では、金属板
２のアルミナセラミックス基板１を搭載する矩形領域が
他の部分より低くなっている。他の部分の構成は、実施
の形態１におけるものと同様である。(Embodiment 2) (Configuration) Embodiment 2 based on the present invention with reference to FIG.
Will be described. In FIG.
1B are the same as or correspond to those in FIG. 1B, and therefore, description thereof will not be repeated. In this semiconductor device, the rectangular area of the metal plate 2 on which the alumina ceramics substrate 1 is mounted is lower than other areas. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
【００１６】（作用・効果）回路基板を搭載する面が低
くなっているため、接着剤が回路基板の側面に達するよ
うに充填しようとした際に、必要な接着剤の量を抑える
ことができる。また、溝の内面と回路基板の側面とが近
くなるため、少ない接着剤の量であってもより強固に接
着することができる。(Operation / Effect) Since the surface on which the circuit board is mounted is low, the amount of adhesive required when the adhesive is to be filled so as to reach the side surface of the circuit board can be suppressed. . Further, since the inner surface of the groove and the side surface of the circuit board are close to each other, even if the amount of the adhesive is small, it is possible to adhere more firmly.
【００１７】（実施の形態３） （構成）図３を参照して、本発明に基づく実施の形態３
における半導体装置について説明する。図３において、
図１（ｂ）と同一の符号を付したものは、図１（ｂ）に
おけるものと同一またはこれに相当するものであるの
で、説明は繰り返さない。この半導体装置では、図３に
示すように、金属板２とアルミナセラミックス基板１と
の間に熱伝導性グリース５が介在している。ただし、
「熱伝導性グリース」とは、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以
上のグリースをいうものとする。(Embodiment 3) (Configuration) Embodiment 3 based on the present invention with reference to FIG.
Will be described. In FIG.
1B are the same as or correspond to those in FIG. 1B, and therefore, description thereof will not be repeated. In this semiconductor device, as shown in FIG. 3, a thermally conductive grease 5 is interposed between the metal plate 2 and the alumina ceramic substrate 1. However,
The term “thermally conductive grease” refers to grease having a thermal conductivity of 1 W / m · K or more.
【００１８】熱伝導性グリース５の代わりに、第２の接
着剤として、固化時の弾性率が１０ｋｇｆ／ｍｍ2以下
の熱伝導性接着剤を介在させてもよい。ただし、「熱伝
導性接着剤」とは、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上の接着
剤をいうものとする。Instead of the heat conductive grease 5, a heat conductive adhesive having an elastic modulus at the time of solidification of 10 kgf / mm 2 or less may be interposed as the second adhesive. However, the term “thermally conductive adhesive” refers to an adhesive having a thermal conductivity of 1 W / m · K or more.
【００１９】他の部分の構成は、実施の形態１における
ものと同様である。 （作用・効果）熱伝導性グリースや熱伝導性接着剤を介
在させているため、回路基板上の半導体素子で発生した
熱は、回路基板から金属板に放熱しやすくなり、放熱特
性の優れた半導体装置とすることができる。熱伝導性グ
リースは、回路基板と金属板との間に存在しても、熱膨
張による変形を拘束しないため、実施の形態１で述べた
応力低減効果を妨げない。また、熱伝導性接着剤は、接
着剤ではあるが、弾性率が１０ｋｇｆ／ｍｍ2以下のも
のに限っているため、この接着力によって熱膨張による
変形を拘束する度合いは小さく、問題とならない。仮に
弾性率が１０ｋｇｆ／ｍｍ2を超える接着剤とすると、
熱膨張時に回路基板を破損するおそれがある。さらに、
熱伝導性接着剤を用いる場合に、好ましくは、弾性率が
２．０ｋｇｆ／ｍｍ2以下であることがよい。The structure of the other parts is the same as that of the first embodiment. (Function / Effect) Since the heat conductive grease or the heat conductive adhesive is interposed, the heat generated in the semiconductor element on the circuit board is easily radiated from the circuit board to the metal plate, and the heat radiating property is excellent. It can be a semiconductor device. Even if the thermal conductive grease is present between the circuit board and the metal plate, it does not restrain deformation due to thermal expansion, and thus does not hinder the stress reduction effect described in the first embodiment. Although the heat conductive adhesive is an adhesive, its elastic modulus is limited to 10 kgf / mm 2 or less. Therefore, the degree of restraint of deformation due to thermal expansion by this adhesive force is small, and does not pose a problem. Assuming that the adhesive has an elastic modulus exceeding 10 kgf / mm 2 ,
The circuit board may be damaged during thermal expansion. further,
When a heat conductive adhesive is used, the elastic modulus is preferably 2.0 kgf / mm 2 or less.
【００２０】なお、今回開示した上記実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更を含むものである。The above embodiment disclosed this time is illustrative in all aspects and is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、回路基板と金属板と
は、接する面の全面が接着されるのではなく、回路基板
の外周部分に配置された接着剤によって接合されるた
め、回路基板と金属板との熱膨張率の差によって回路基
板に発生する応力を小さく抑えることができる。According to the present invention, the circuit board and the metal plate are joined not by the entire surface of the contacting surface but by the adhesive arranged on the outer peripheral portion of the circuit board. The stress generated on the circuit board due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the circuit board and the metal plate can be reduced.
【図１】 （ａ）は、本発明に基づく実施の形態１にお
ける半導体装置の平面図である。（ｂ）は、本発明に基
づく実施の形態１における半導体装置の断面図である。FIG. 1A is a plan view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2B is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明に基づく実施の形態２における半導体
装置の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】 本発明に基づく実施の形態３における半導体
装置の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図４】 従来技術に基づく半導体装置の分解図であ
る。FIG. 4 is an exploded view of a semiconductor device according to the related art.
１ アルミナセラミックス基板、２ 金属板、３ 溝、
４ 接着剤、５ 熱伝導性グリース、６ 半導体素子、
７ 炭素繊維強化炭素複合材。1 Alumina ceramic substrate, 2 metal plates, 3 grooves,
4 adhesive, 5 heat conductive grease, 6 semiconductor element,
7 Carbon fiber reinforced carbon composite.
Claims (5)
って溝を有し、 前記溝の内面に塗布された第１の接着剤を介して、前記
金属板と、前記回路基板の側面とが相互に固定されてい
る、半導体装置。1. A circuit board, comprising: a metal plate on which the circuit board is mounted, wherein the metal plate has a groove along an outer periphery of a region on which the circuit board is mounted, and is coated on an inner surface of the groove. A semiconductor device, wherein the metal plate and the side surface of the circuit board are fixed to each other via the first adhesive.
する領域の表面は、前記溝を境に他の領域の表面より低
くなっている、請求項１に記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a surface of a region of the metal plate on which the circuit board is mounted is lower than surfaces of other regions with the groove as a boundary.
間に、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上のグリースが介在す
る、請求項１または２に記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a grease having a thermal conductivity of 1 W / m · K or more is interposed between the bottom surface of the circuit board and the metal plate.
間に、弾性率１０ｋｇｆ／ｍｍ2以下の熱伝導率が１Ｗ
／ｍ・Ｋ以上の第２の接着剤が介在する、請求項１また
は２に記載の半導体装置。4. The thermal conductivity having an elastic modulus of 10 kgf / mm 2 or less between the bottom surface of the circuit board and the metal plate is 1 W.
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a second adhesive of at least / m · K is interposed.
ｇｆ／ｍｍ2以下である、請求項４に記載の半導体装
置。5. The elastic modulus of the second adhesive is 2.0 k
The semiconductor device according to claim 4, wherein gf / mm 2 or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112970A JP2002314015A (en) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112970A JP2002314015A (en) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002314015A true JP2002314015A (en) | 2002-10-25 |
Family
ID=18964279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001112970A Withdrawn JP2002314015A (en) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002314015A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2015102046A1 (en) * | 2014-01-06 | 2017-03-23 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
-
2001
- 2001-04-11 JP JP2001112970A patent/JP2002314015A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2015102046A1 (en) * | 2014-01-06 | 2017-03-23 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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