JP2024074156A - Semiconductor device with heat dissipation member and method for manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor device with heat dissipation member and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024074156A JP2024074156A JP2022185255A JP2022185255A JP2024074156A JP 2024074156 A JP2024074156 A JP 2024074156A JP 2022185255 A JP2022185255 A JP 2022185255A JP 2022185255 A JP2022185255 A JP 2022185255A JP 2024074156 A JP2024074156 A JP 2024074156A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat dissipation
- vapor chamber
- semiconductor element
- semiconductor device
- dissipation member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 335
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims abstract description 141
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 112
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 110
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 110
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 99
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 26
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 18
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- -1 etc. Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
本開示は、放熱部材付半導体装置及び放熱部材付半導体装置の製造方法に関する。 This disclosure relates to a semiconductor device with a heat dissipation component and a method for manufacturing a semiconductor device with a heat dissipation component.
近年、基板に実装される半導体装置の小型化及び薄型化が要求されてきている。このような要求に対応すべく、リードフレームを用い、その載置面に載置した半導体素子を封止樹脂によって封止するとともに、裏面側にリードの一部分を露出させて構成された、いわゆるQFN(Quad Flat Non-lead)タイプの半導体装置が種々提案されている。 In recent years, there has been a demand for smaller and thinner semiconductor devices mounted on substrates. To meet this demand, various types of so-called QFN (Quad Flat Non-lead) type semiconductor devices have been proposed, which use a lead frame, encapsulate the semiconductor element mounted on the mounting surface with sealing resin, and expose a portion of the leads on the back side.
また、半導体装置に半導体素子の熱を冷却するための放熱部材が取り付けられた放熱部材付半導体装置が知られている。 In addition, semiconductor devices with heat dissipation members are known, in which a heat dissipation member is attached to the semiconductor device to cool the heat of the semiconductor element.
近年、半導体素子の高機能化、高密度等に伴い、半導体素子の発熱量がますます増大してきている。一方、従来の半導体装置においては、半導体素子が封止樹脂により封止されていることから、半導体素子の熱を外部に放出しにくく、内部に熱が籠るおそれがあった。 In recent years, the amount of heat generated by semiconductor elements has been increasing due to the increasing functionality and density of semiconductor elements. However, in conventional semiconductor devices, the semiconductor elements are sealed with a sealing resin, making it difficult to release heat from the semiconductor elements to the outside, and there was a risk of heat building up inside.
本開示は、このような点を考慮し、半導体素子を効率良く冷却することができる放熱部材付半導体装置及び放熱部材付半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 Taking these points into consideration, the present disclosure aims to provide a semiconductor device with a heat dissipation component that can efficiently cool a semiconductor element and a method for manufacturing a semiconductor device with a heat dissipation component.
本開示の第1の態様は、
放熱部材付半導体装置であって、
半導体素子と、
前記半導体素子に電気的に接続されたリード部と、
前記半導体素子と前記リード部とを封止する封止樹脂と、
前記半導体素子に熱的に接続された第1放熱部材であって、前記半導体素子の側に位置する第1外面と、前記第1外面とは反対側に位置する第2外面とを有する第1放熱部材と、を備え、
前記第1放熱部材の前記第2外面の少なくとも一部が、前記封止樹脂の外部に露出している、放熱部材付半導体装置である。
A first aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a semiconductor device comprising:
A semiconductor device with a heat dissipation component,
A semiconductor element;
a lead portion electrically connected to the semiconductor element;
a sealing resin that seals the semiconductor element and the lead portion;
a first heat dissipation member thermally connected to the semiconductor element, the first heat dissipation member having a first outer surface located on the semiconductor element side and a second outer surface located on the opposite side to the first outer surface;
At least a portion of the second outer surface of the first heat dissipation member is exposed to the outside of the sealing resin.
本開示の第2の態様は、上述した第1の態様による放熱部材付半導体装置において、
前記第1放熱部材の平面面積は、前記半導体素子の平面面積よりも大きくてもよい。
A second aspect of the present disclosure is a semiconductor device with a heat dissipation component according to the first aspect,
The first heat dissipation member may have a planar area larger than a planar area of the semiconductor element.
本開示の第3の態様は、上述した第1の態様及び上述した第2の態様のそれぞれによる放熱部材付半導体装置において、
前記第1放熱部材の少なくとも一部が、前記封止樹脂に埋め込まれていてもよい。
A third aspect of the present disclosure is a semiconductor device with a heat dissipation component according to the first aspect or the second aspect,
At least a portion of the first heat dissipation member may be embedded in the sealing resin.
本開示の第4の態様は、上述した第3の態様による放熱部材付半導体装置において、
前記第1放熱部材の前記封止樹脂に埋め込まれている部分が、前記半導体素子と接触していてもよい。
A fourth aspect of the present disclosure is a semiconductor device with a heat dissipation component according to the third aspect,
A portion of the first heat dissipation member embedded in the sealing resin may be in contact with the semiconductor element.
本開示の第5の態様は、上述した第1の態様から上述した第3の態様のそれぞれによる放熱部材付半導体装置において、
前記半導体素子と前記第1放熱部材との間に第1伝熱部材が介在されていてもよい。
A fifth aspect of the present disclosure is a semiconductor device with a heat dissipation component according to any one of the first to third aspects described above,
A first heat transfer member may be interposed between the semiconductor element and the first heat dissipation member.
本開示の第6の態様は、上述した第1の態様から上述した第5の態様のそれぞれによる放熱部材付半導体装置において、
前記第1放熱部材は、前記第1放熱部材が屈曲した屈曲領域を含んでいてもよい。
A sixth aspect of the present disclosure is a semiconductor device with a heat dissipation component according to any one of the first to fifth aspects described above,
The first heat dissipation member may include a bent region in which the first heat dissipation member is bent.
本開示の第7の態様は、上述した第6の態様による放熱部材付半導体装置において、
前記第1放熱部材は、前記屈曲領域を介して隔てられた第1領域及び第2領域と、を含み、
前記第1放熱部材の前記第1領域が、前記半導体素子に熱的に接続され、
前記第1放熱部材の前記第2領域が、前記放熱部材付半導体装置が配置される実装基板又は前記放熱部材付半導体装置を収容する筐体に熱的に接続されていてもよい。
A seventh aspect of the present disclosure is the semiconductor device with a heat dissipation component according to the sixth aspect,
the first heat dissipation member includes a first region and a second region separated by the bent region,
the first region of the first heat dissipation member is thermally connected to the semiconductor element;
The second region of the first heat dissipation member may be thermally connected to a mounting board on which the semiconductor device with heat dissipation member is disposed or to a housing that houses the semiconductor device with heat dissipation member.
本開示の第8の態様は、上述した第1の態様から上述した第7の態様のそれぞれによる放熱部材付半導体装置において、
前記第1放熱部材は、前記放熱部材付半導体装置が配置される実装基板又は前記放熱部材付半導体装置を収容する筐体と第2伝熱部材を介して熱的に接続されていてもよい。
An eighth aspect of the present disclosure is a semiconductor device with a heat dissipation component according to any one of the first to seventh aspects described above,
The first heat dissipation member may be thermally connected to a mounting board on which the semiconductor device with heat dissipation member is disposed or to a housing that houses the semiconductor device with heat dissipation member via a second heat transfer member.
本開示の第9の態様は、上述した第1の態様から上述した第8の態様のそれぞれによる放熱部材付半導体装置において、
前記放熱部材付半導体装置は、実装基板上に配置され、
前記実装基板は、前記半導体素子の側に位置する第1基板面と、前記第1基板面とは反対側に位置する第2基板面とを有し、
前記実装基板の前記第2基板面に、前記第1放熱部材とは異なる第2放熱部材が配置されていてもよい。
A ninth aspect of the present disclosure is a semiconductor device with a heat dissipation component according to any one of the first to eighth aspects described above,
The semiconductor device with a heat dissipation component is disposed on a mounting substrate,
the mounting substrate has a first substrate surface located on the semiconductor element side and a second substrate surface located on the opposite side to the first substrate surface,
A second heat dissipation member different from the first heat dissipation member may be disposed on the second board surface of the mounting board.
本開示の第10の態様は、上述した第1の態様から上述した第9の態様のそれぞれによる放熱部材付半導体装置において、
前記第1放熱部材は、ベイパーチャンバーであってもよい。
A tenth aspect of the present disclosure is a semiconductor device with a heat dissipation component according to any one of the first to ninth aspects described above,
The first heat dissipation member may be a vapor chamber.
本開示の第11の態様は、
放熱部材付半導体装置の製造方法であって、
リード部を有するリードフレームと、第1外面と前記第1外面とは反対側に位置する第2外面とを有する放熱部材と、を準備する工程と、
前記リードフレーム上に半導体素子を載置する工程と、
前記半導体素子と前記リード部とを電気的に接続する工程と、
前記半導体素子と前記リード部とを封止樹脂により封止する工程と、
前記リードフレームを半導体装置毎に切断する工程と、
前記半導体素子に前記放熱部材を熱的に接続する工程と、を備え、
前記放熱部材の前記第1外面が、前記半導体素子の側に位置し、
前記放熱部材の前記第2外面の少なくとも一部が、前記封止樹脂の外部に露出している、放熱部材付半導体装置の製造方法である。
An eleventh aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a semiconductor device comprising:
A method for manufacturing a semiconductor device with a heat dissipation component, comprising the steps of:
preparing a lead frame having a lead portion and a heat dissipation member having a first outer surface and a second outer surface located on an opposite side to the first outer surface;
placing a semiconductor element on the lead frame;
a step of electrically connecting the semiconductor element and the lead portion;
a step of sealing the semiconductor element and the lead portion with a sealing resin;
cutting the lead frame into individual semiconductor devices;
and thermally connecting the heat dissipation member to the semiconductor element.
the first outer surface of the heat dissipation member is located on the semiconductor element side,
In the method for manufacturing a semiconductor device with a heat dissipation component, at least a portion of the second outer surface of the heat dissipation component is exposed to the outside of the sealing resin.
本開示によれば、半導体素子を効率良く冷却することができる。 This disclosure allows semiconductor elements to be cooled efficiently.
(第1の実施の形態)
以下、第1の実施の形態について、図1~図11を参照して説明する。なお、各図において、同一部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する場合がある。
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to Figures 1 to 11. In each figure, the same parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted.
まず、図1及び図2を用いて、本実施の形態による放熱部材付半導体装置(以下、単に半導体装置と称する)を作製するためのリードフレームの概略について説明する。 First, using Figures 1 and 2, we will explain the outline of the lead frame for manufacturing the semiconductor device with heat dissipation component (hereinafter simply referred to as the semiconductor device) according to this embodiment.
図1及び図2に示すリードフレーム10は、図3及び図4に示す半導体装置20を作製する際に用いられる部材である。リードフレーム10は、多列及び多段に(マトリックス状に)配置された複数のパッケージ領域10aを有している。なお、図1においては、1つのパッケージ領域10aを中心とする一部のみを図示している。
The
本明細書中、「内」、「内側」とは、各パッケージ領域10aにおいてダイパッド11の中心方向を向く側をいい、「外」、「外側」とは、各パッケージ領域10aにおいてダイパッド11の中心から離れる側(コネクティングバー13側)をいう。また、「表面」とは、半導体素子21が搭載される側の面をいい、「裏面」とは、「表面」の反対側の面であって実装基板5に接続される側の面をいう。なお、後述する半導体装置20の説明において用いる、「内」、「内側」、「外」、「外側」も、リードフレーム10の説明において用いる、それらの用語と同じ側を示している。また、半導体装置20の説明において用いる、「表面」、「裏面」も、リードフレーム10の説明において用いる、「表面」、「裏面」と同じ方向を向く面を示している。
In this specification, "inside" and "inner side" refer to the side of each
また、本明細書中、ハーフエッチングとは、被エッチング材料をその厚み方向に途中までエッチングすることをいう。ハーフエッチング後の被エッチング材料の厚みは、ハーフエッチング前の被エッチング材料の厚みの例えば30%以上70%以下、好ましくは40%以上60%以下となる。 In addition, in this specification, half-etching refers to etching the material to be etched partway in the thickness direction. The thickness of the material to be etched after half-etching is, for example, 30% to 70%, preferably 40% to 60%, of the thickness of the material to be etched before half-etching.
図1及び図2に示すように、リードフレーム10は、ダイパッド11と、複数のリード部12とを有している。ダイパッド11上には、後述する半導体素子21が載置される。ダイパッド11の平面形状は、矩形状であってもよい。例えば、図1に示すように、ダイパッド11の平面形状は、正方形状であってもよい。各リード部12は、ダイパッド11の周囲に配置されている。各リード部12は、半導体素子21に電気的に接続される。各リード部12は、半導体素子21と実装基板5(図4参照)とを電気的に接続する。図1に示すように、各リード部12は、細長状に形成されていてもよい。
1 and 2, the
また、リードフレーム10は、上述したように、複数のパッケージ領域10aを有している。パッケージ領域10aは、それぞれ後述する半導体装置20に対応する領域であり、図1において仮想線の内側に位置する領域である。なお、本実施の形態においては、リードフレーム10は、複数のパッケージ領域10aを含んでいるが、このことに限られることはなく、1つのパッケージ領域10aのみを含んでいてもよい。
As described above, the
複数のパッケージ領域10aは、コネクティングバー13を介して互いに連結されている。コネクティングバー13は、ダイパッド11とリード部12とを支持する部材である。コネクティングバー13は、X方向及びY方向に沿ってそれぞれ延びている。ここで、X方向、Y方向とは、リードフレーム10の面内において、ダイパッド11の各辺に平行な二方向である。X方向とY方向とは互いに直交している。Z方向は、X方向及びY方向の両方に対して垂直な方向である。なお、本明細書中、平面視とは、半導体装置20又は半導体装置20を構成する部材を、Z方向に沿って見ることを意味する。
The
ダイパッド11の四つのコーナー部にはそれぞれ吊りリード14が連結されている。ダイパッド11は、この4本の吊りリード14を介してコネクティングバー13に連結支持されている。各吊りリード14は、その全域にわたりハーフエッチングにより裏面側から薄肉に形成されていてもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、吊りリード14の一部のみが裏面側から薄肉化されていてもよいし、吊りリード14の全体が薄肉化されていなくてもよい。
A hanging
コネクティングバー13は、パッケージ領域10aの周囲であってパッケージ領域10aよりも外側に配置されている。コネクティングバー13は、細長い棒形状を有している。コネクティングバー13には、複数のリード部12が長手方向に沿って間隔を空けて連結されている。コネクティングバー13は、薄肉化(ハーフエッチング)されることなく、加工前の金属基板(後述する金属基板S)と同一の厚みを有していてもよい。
The connecting
図2に示すように、ダイパッド11は、ダイパッド厚肉部11aと、ダイパッド薄肉部11bとを有している。ダイパッド厚肉部11aは、ダイパッド11の中央部に位置している。ダイパッド薄肉部11bは、ダイパッド厚肉部11aの周縁全周にわたって形成されている。ダイパッド厚肉部11aは、ハーフエッチングされておらず、加工前の金属基板(後述する金属基板S)と同一の厚みを有している。ダイパッド厚肉部11aの厚みは、半導体装置20の構成にもよるが、例えば80μm以上200μm以下であってもよい。一方、ダイパッド薄肉部11bは、ハーフエッチングにより裏面側から薄肉に形成されている。このようなダイパッド薄肉部11bを設けることにより、ダイパッド11を後述する封止樹脂23から離脱しにくくすることができる。
2, the
各リード部12は、後述するように、ボンディングワイヤ22を介して半導体素子21に電気的に接続される。各リード部12とダイパッド11との間には、空間が設けられている。各リード部12は、それぞれコネクティングバー13から内側に延び出ている。複数のリード部12の形状は、互いに同一であってもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、複数のリード部12の形状は、互いに異なっていてもよい。
As described below, each
複数のリード部12は、上述したように、ダイパッド11の周囲において、コネクティングバー13の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置されている。隣接するリード部12同士は、半導体装置20の製造後に互いに電気的に絶縁されるようになっている。また、各リード部12は、半導体装置20の製造後にダイパッド11とも電気的に絶縁されるようになっている。各リード部12の裏面には、実装基板5(図4参照)に電気的に接続される外部端子17が形成されている。各外部端子17は、半導体装置20の製造後に半導体装置20から外部に露出するようになっている。
As described above, the
この場合、外部端子17は、ダイパッド11の各辺に沿って平面視で1列に配置されていてもよい。各リード部12は、ダイパッド11の側の端部(内側の端部)に、ハーフエッチングにより裏面側から薄肉化された薄肉部12aが形成されていてもよい。また、各リード部12の表面には、内部端子15が形成されている。内部端子15は、後述するように、ボンディングワイヤ22を介して半導体素子21に電気的に接続される部分である。なお、内部端子15には、ボンディングワイヤ22との密着性を向上させるためのめっき部が設けられていてもよい。
In this case, the
各リード部12の基端部は、コネクティングバー13に連結されている。各リード部12は、当該リード部12が連結されるコネクティングバー13の長手方向に対して垂直に延びている。しかしながら、このことに限られることはなく、各リード部12の一部又は全部がコネクティングバー13に対して傾斜して延びていてもよい。
The base end of each
以上説明したリードフレーム10は、全体として、銅、銅合金、42合金(Ni42%のFe合金)等の金属材料で構成されていてもよい。また、リードフレーム10の厚みは、製造する半導体装置20の構成にもよるが、例えば80μm以上200μm以下であってもよい。
The
なお、本実施の形態において、リード部12は、ダイパッド11の4辺全てに沿って配置されているが、このことに限られることはなく、例えばダイパッド11の対向する2辺のみに沿って配置されていてもよい。
In this embodiment, the
次に、図3及び図4を用いて、本実施の形態による放熱部材付半導体装置(半導体装置)について説明する。本実施の形態による半導体装置は、半導体パッケージとも称される。図4に示すように、半導体装置20は実装基板5上に配置され、実装基板5に電気的に接続される。
Next, a semiconductor device with a heat dissipation component (semiconductor device) according to this embodiment will be described with reference to Figures 3 and 4. The semiconductor device according to this embodiment is also called a semiconductor package. As shown in Figure 4, the
図3及び図4に示すように、半導体装置20は、ダイパッド11と、複数のリード部12と、半導体素子21と、複数のボンディングワイヤ22と、封止樹脂23と、第1伝熱部材25と、ベイパーチャンバー30(放熱部材の一例)と、を含んでいる。ダイパッド11、リード部12、半導体素子21、ボンディングワイヤ22及び第1伝熱部材25は、封止樹脂23により封止されている。なお、図3においては、封止樹脂23のうち、ダイパッド11及びリード部12よりも表面側に位置する部分の表示を省略している。また、図3においては、ベイパーチャンバー30の表示を省略している。
As shown in Figures 3 and 4, the
ダイパッド11及びリード部12は、上述したリードフレーム10から作製される。図4に示すように、ダイパッド11の裏面11cは、封止樹脂23の外部に露出していてもよい。ダイパッド11の裏面11cは、封止樹脂23の裏面23aと同一平面上に位置していてもよい。各リード部12の内側の部分は、平面視で封止樹脂23内に位置し、各リード部12の外側の部分は、平面視で封止樹脂23の外側に位置していてもよい。すなわち、リード部12の内側の部分は、封止樹脂23に埋め込まれていてもよい。一方、リード部12の外側の部分は、封止樹脂23の外部に露出していてもよい。また、リード部12の裏面(外部端子17)は、封止樹脂23の外部に露出していてもよい。リード部12の裏面は、ダイパッド11の裏面11cと同一平面上に位置していてもよい。また、リード部12の裏面は、封止樹脂23の裏面23aと同一平面上に位置していてもよい。
The
ダイパッド11及びリード部12の他の構成は、半導体装置20に含まれない領域を除き、上述した図1及び図2に示す構成と同一であるため、再度の説明は省略する。
The rest of the configuration of the
半導体素子21は、ダイパッド11上に載置されている。半導体素子21としては、一般に用いられる各種半導体素子を用いることができる。半導体素子21として、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード等を用いることができる。半導体素子21は、各々のボンディングワイヤ22が取り付けられる複数の電極21aを有している。半導体素子21は、例えばダイボンディングペースト等の接着剤により、ダイパッド11の表面に固定されていてもよい。
The
各ボンディングワイヤ22は、各リード部12と半導体素子21とを電気的に接続している。各ボンディングワイヤ22は、その一端が半導体素子21の電極21aに接続されるとともに、その他端が各リード部12の内部端子15に接続されている。なお、内部端子15には、ボンディングワイヤ22との密着性を向上させるためのめっき部が設けられていてもよい。各ボンディングワイヤ22は、例えば金、銅等の導電性の良い金属材料で構成されていてもよい。
Each
封止樹脂23は、ダイパッド11、リード部12、半導体素子21及びボンディングワイヤ22を封止している。封止樹脂23としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはPPS樹脂等の熱可塑性樹脂を用いてもよい。封止樹脂23の厚み(Z方向における寸法)は、例えば300μm以上1200μm以下であってもよい。封止樹脂23の平面形状は、正方形状又は長方形状であってもよい。この場合、封止樹脂23の一辺の長さは、例えば6mm以上16mm以下であってもよい。
The sealing
第1伝熱部材25は、半導体素子21と後述するベイパーチャンバー30との間に配置されている。すなわち、半導体素子21とベイパーチャンバー30との間に第1伝熱部材25が介在されている。第1伝熱部材25は、封止樹脂23に埋め込まれていてもよい。第1伝熱部材25は、半導体素子21上に配置されている。第1伝熱部材25は、平面視で半導体素子21の外縁よりも内側に配置され、第1伝熱部材25の平面面積は、半導体素子21の平面面積よりも小さくてもよい。第1伝熱部材25は、第1伝熱面25aと第2伝熱面25bとを有している。第1伝熱面25aは、半導体素子21の側に位置している。第2伝熱面25bは、第1伝熱面25aとは反対側であって、後述するベイパーチャンバー30の側に位置している。第1伝熱面25aは、半導体素子21と接触していてもよい。第2伝熱面25bは、後述するベイパーチャンバー30の第1外面30aと接触していてもよい。なお、本明細書において、平面面積とは、その部材の平面視における面積を意味する。
The first
第1伝熱部材25は、半導体素子21の熱をベイパーチャンバー30に伝える役割を有している。第1伝熱部材25は、熱伝導性の高い材料で構成されている。第1伝熱部材25は、例えば金属材料で構成されていてもよい。金属材料としては、鉄、ニッケル、アルミニウム、金、銅、銀等が挙げられる。また、第1伝熱部材25は、例えば炭素材料で構成されていてもよい。炭素材料としては、グラファイト等が挙げられる。第1伝熱部材25の厚みは、例えば10μm以上2000μm以下であってもよい。
The first
ベイパーチャンバー30は、半導体素子21を冷却可能に構成されている。すなわち、ベイパーチャンバー30は、半導体素子21の熱を外部に放熱する。ベイパーチャンバー30は、半導体素子21に熱的に接続されている。本実施の形態においては、ベイパーチャンバー30と半導体素子21との間に第1伝熱部材25が介在されている。このため、ベイパーチャンバー30は、第1伝熱部材25を通って伝わった半導体素子21の熱を冷却することができる。図4において、矢印は熱の流れを示している。
The
ベイパーチャンバー30は、第1外面30aと第2外面30bとを有している。第1外面30aは、半導体素子21の側に位置している。第1外面30aは、第1伝熱部材25の第2伝熱面25bと接触していてもよい。第2外面30bは、第1外面30aとは反対側に位置している。第2外面30bの少なくとも一部は、封止樹脂23の外部に露出している。図4に示すように、第2外面30bの全体が、封止樹脂23の外部に露出していてもよい。
The
ベイパーチャンバー30は、平面視で第1伝熱部材25を覆っていてもよい。ベイパーチャンバー30の平面面積は、第1伝熱部材25の平面面積よりも大きくてもよい。ベイパーチャンバー30は、平面視で半導体素子21を覆っていてもよい。ベイパーチャンバー30の平面面積は、半導体素子21の平面面積よりも大きくてもよい。ベイパーチャンバー30は、平面視で封止樹脂23を覆っていてもよい。ベイパーチャンバー30の平面面積は、封止樹脂23の平面面積よりも大きくてもよい。
The
次に、図5~図7を用いて、ベイパーチャンバー30の構成の一例について、より詳細に説明する。
Next, an example of the configuration of the
ベイパーチャンバー30は、内部に作動流体31a、31bが封入されている。ベイパーチャンバー30は、作動流体31a、31bが封入された密封空間32を有しており、密封空間32内の作動流体31a、31bが相変化を繰り返すことにより、対象物を冷却するように構成されている。作動流体31a、31bの例としては、純水、エタノール、メタノール、アセトン等、及びそれらの混合液が挙げられる。
The
図5及び図6に示すように、ベイパーチャンバー30は、第1シート40と、第2シート50と、第1シート40と第2シート50との間に介在された本体シート60(ウィックシート)とを含んでいてもよい。図示された例においては、ベイパーチャンバー30は、第1シート40、本体シート60及び第2シート50が、この順番で積層されて構成されている。
As shown in Figures 5 and 6, the
ベイパーチャンバー30は、薄い平板状に形成されていてもよい。図5に示すように、ベイパーチャンバー30の平面形状は、矩形状であってもよい。図5に示すように、ベイパーチャンバー30の平面形状は、X方向に長手方向を有し、Y方向に短手方向を有する長方形状であってもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、ベイパーチャンバー30の平面形状は、正方形状、円形状、楕円形状、L字形状、T字形状、U字形状等、任意の形状とすることができる。ベイパーチャンバー30を構成する上述した第1シート40、第2シート50及び本体シート60も、図5に示すベイパーチャンバー30の平面形状と同様の平面形状を有していてもよい。
The
図6に示すように、第1シート40は、第1シート外面40aと第1シート内面40bとを有している。第1シート外面40aは、本体シート60とは反対側に位置している。第1シート内面40bは、第1シート外面40aとは反対側であって、本体シート60の側に位置している。第1シート外面40aが、上述したベイパーチャンバー30の第1外面30aを構成している。第1シート40は、全体的に平坦状に形成されていてもよく、第1シート40は全体的に一定の厚みを有していてもよい。第1シート40の厚みは、例えば6μm以上200μm以下であってもよい。
As shown in FIG. 6, the
図6に示すように、第2シート50は、第2シート内面50aと第2シート外面50bとを有している。第2シート内面50aは、本体シート60の側に位置している。第2シート外面50bは、第2シート内面50aとは反対側であって、本体シート60とは反対側に位置している。第2シート外面50bは、上述したベイパーチャンバー30の第2外面30bを構成している。第2シート50は、全体的に平坦状に形成されていてもよく、第2シート50は全体的に一定の厚みを有していてもよい。第2シート50の厚みは、第1シート40の厚みと同様に設定されてもよい。第2シート50の厚みは、第1シート40の厚みと異なっていてもよい。
As shown in FIG. 6, the
図6に示すように、本体シート60は、第1本体面60aと第2本体面60bとを有している。第1本体面60aは、第1シート40の側に位置している。第2本体面60bは、第1本体面60aとは反対側であって、第2シート50の側に位置している。第1本体面60aは、第1シート内面40bに熱圧着により接合されていてもよい。第2本体面60bは、第2シート内面50aに熱圧着により接合されていてもよい。熱圧着による接合の例としては、例えば拡散接合やろう付け等が挙げられる。
As shown in FIG. 6, the
図6及び図7に示すように、本体シート60は、枠体部62と、複数のランド部63とを有していてもよい。枠体部62は、平面視で矩形枠状に形成されていてもよい。各ランド部63は、枠体部62内に配置されていてもよい。各ランド部63は、X方向に延びていてもよい。各ランド部63は、平面視で細長の矩形状に形成されていてもよい。各ランド部63は、Y方向において離間して、互いに平行に配置されていてもよい。図示しないが、ランド部63を枠体部62に支持する支持部が複数設けられていてもよい。
6 and 7, the
図6及び図7に示すように、枠体部62と各ランド部63との間、及び隣り合うランド部63の間には、蒸気流路65が設けられていてもよい。蒸気流路65は、主として、作動流体の蒸気である作動蒸気31aが通る流路である。蒸気流路65に、作動流体の液体である作動液31bも通ってもよい。図6に示すように、蒸気流路65は、本体シート60を第1本体面60aから第2本体面60bまで貫通していてもよい。図7に示すように、蒸気流路65は、主として、X方向に延びていてもよい。蒸気流路65は、作動蒸気31aが通るように比較的大きな流路断面積を有している。蒸気流路65の幅(最小幅)は、例えば400μm以上1600μm以下であってもよい。図6に示すように、蒸気流路65の断面形状は、輪郭線が内側に張り出すように形成された砂時計状であってもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、蒸気流路65の断面形状は、矩形状、台形状、樽形状等、任意の形状とすることができる。このような蒸気流路65は、上述した密封空間32の一部を構成している。
6 and 7, a
また、図6及び図7に示すように、本体シート60の各ランド部63における第1本体面60aに、液流路66が設けられていてもよい。液流路66は、主として、作動液31bが通る溝状の流路である。液流路66に、作動蒸気31aが通ってもよい。液流路66は、上述した蒸気流路65に連通している。液流路66は、作動液31bを輸送するための毛細管構造(ウィック)として構成されている。液流路66は、各ランド部63の第1本体面60aの全体にわたって形成されていてもよい。図7に示すように、液流路66は、主として、X方向に延びていてもよい。液流路66は、作動液31bが毛細管作用によって流れるように、蒸気流路65よりも小さな流路断面積を有している。液流路66の幅は、例えば5μm以上150μm以下であってもよい。液流路66の深さは、例えば3μm以上150μm以下であってもよい。なお、図示された例においては、各ランド部63の第2本体面60bに液流路66は設けられていないが、各ランド部63の第2本体面60bに液流路66が設けられていてもよい。このような液流路66は、上述した密封空間32の一部を構成している。
6 and 7, a
本体シート60の厚みは、例えば50μm以上400μm以下であってもよい。また、ベイパーチャンバー30全体としての厚みは、例えば100μm以上1000μm以下であってもよい。第1シート40、第2シート50及び本体シート60は、熱伝導性が高い材料で構成されている。第1シート40、第2シート50及び本体シート60は、例えば銅又は銅合金等の金属材料で構成されていてもよい。
The thickness of the
ベイパーチャンバー30は冷却対象物からの熱を受けると、熱を受けた領域において密封空間32内の作動液31bが蒸発して作動蒸気31aが生成される。生成された作動蒸気31aは、蒸気流路65内で拡散して、冷却対象物から離れる位置に輸送される(図7の実線矢印参照)。その後、作動蒸気31aは、主として第2シート50に放熱して冷却される。第2シート50が作動蒸気31aから受けた熱は、外気に伝達される。作動蒸気31aは放熱により凝縮し、作動液31bが生成される。生成された作動液31bは、液流路66に入り込み、毛細管作用により冷却対象物の側に向かって輸送される(図7の破線矢印参照)。このように、作動流体31a、31bが相変化、すなわち蒸発と凝縮とを繰り返しながら密封空間32内を還流して冷却対象物の熱を輸送して放出する。こうして、ベイパーチャンバー30により冷却対象物が冷却される。
When the
なお、ここではベイパーチャンバーの一例について説明したが、ベイパーチャンバーは上述した構成に限られることはなく、他の任意の構成を有することができる。例えば、上述したベイパーチャンバーは、第1シートと第2シートと本体シートの三層で構成されているが、ベイパーチャンバーは、第1シートと本体シートの二層で構成されていてもよい。この場合、蒸気流路及び液流路は、いずれか一方のシートに形成されていてもよく、両方のシートに形成されていてもよく、内部構成は任意である。蒸気流路がいずれか一方のシートに形成される場合、液流路は、同じシートに形成されていてもよく、他方のシートに形成されていてもよい。 Although an example of a vapor chamber has been described here, the vapor chamber is not limited to the above-mentioned configuration and can have any other configuration. For example, the above-mentioned vapor chamber is composed of three layers, a first sheet, a second sheet, and a main body sheet, but the vapor chamber may be composed of two layers, a first sheet and a main body sheet. In this case, the vapor flow path and the liquid flow path may be formed in either one of the sheets, or in both sheets, and the internal configuration is arbitrary. When the vapor flow path is formed in either one of the sheets, the liquid flow path may be formed in the same sheet, or in the other sheet.
また例えば、上述したベイパーチャンバーの液流路は、溝状の流路で構成されているが、液流路は、ウィック部材で構成されていてもよい。ウィック部材は、毛細管作用を発揮する部材であれば、金属メッシュ、多孔質焼結体、不織布等により形成されていてもよい。ウィック部材が金属メッシュで形成される場合、銅線又はステンレス線を、平織、綾織、平畳織または綾畳織等の形状にして、金属メッシュを形成してもよい。 For example, the liquid flow path of the vapor chamber described above is configured as a groove-shaped flow path, but the liquid flow path may be configured as a wick member. The wick member may be formed of a metal mesh, a porous sintered body, a nonwoven fabric, or the like, as long as it is a material that exerts capillary action. When the wick member is formed of a metal mesh, the metal mesh may be formed by shaping copper wire or stainless steel wire into a plain weave, twill weave, plain tatami weave, twill tatami weave, or the like.
また例えば、上述したベイパーチャンバーの本体シートは、1つのシートで構成されているが、本体シートは、2つ以上のシートで構成されていてもよい。この場合、ベイパーチャンバーは、第1シートと第2シートを含めて、四層以上で構成されていてもよい。この場合も、蒸気流路及び液流路の構成は任意である。 For example, while the main body sheet of the vapor chamber described above is composed of one sheet, the main body sheet may be composed of two or more sheets. In this case, the vapor chamber may be composed of four or more layers, including the first and second sheets. In this case, the configuration of the vapor flow path and the liquid flow path is also arbitrary.
なお、後述するようにベイパーチャンバーを屈曲させる場合は(図14~図22等参照)、第1シートと第2シートと1つ又は複数の本体シートの三層以上で構成されたベイパーチャンバーが、屈曲させやすく、より好ましい。 In addition, when bending the vapor chamber as described below (see Figures 14 to 22, etc.), a vapor chamber made up of three or more layers, including a first sheet, a second sheet, and one or more main body sheets, is easier to bend and is more preferable.
更に、ここでは放熱部材の一例としてベイパーチャンバーを挙げているが、放熱部材はベイパーチャンバーに限られることはない。例えば、放熱部材として、外面に多数のフィンが設けられたヒートシンクを採用してもよい。また例えば、放熱部材として、ヒートパイプ、グラファイトシート、銅やアルミニウム、SUS等の金属板を採用してもよい。なお、ベイパーチャンバーは、ヒートシンクやヒートパイプよりも薄型化及び軽量化が可能であり、グラファイトシートや上記金属板よりも熱伝導率が高いことから、放熱部材としては、ベイパーチャンバーを採用することがより好ましい。 Furthermore, although a vapor chamber is given here as an example of a heat dissipation member, the heat dissipation member is not limited to a vapor chamber. For example, a heat sink with multiple fins on its outer surface may be used as the heat dissipation member. Also, for example, a heat pipe, a graphite sheet, or a metal plate such as copper, aluminum, or SUS may be used as the heat dissipation member. Note that a vapor chamber can be made thinner and lighter than a heat sink or heat pipe, and has a higher thermal conductivity than a graphite sheet or the above-mentioned metal plate, so it is more preferable to use a vapor chamber as the heat dissipation member.
次に、上述したリードフレーム10の製造方法について、図8を用いて説明する。
Next, the manufacturing method of the above-mentioned
まず、図8(a)に示すように、平板状の金属基板Sを準備する。金属基板Sとしては、銅、銅合金、42合金(Ni42%のFe合金)等の金属材料で構成された基板を用いてもよい。金属基板Sは、その両面に対して脱脂等が行われ、洗浄処理が施されていてもよい。 First, as shown in FIG. 8(a), a flat metal substrate S is prepared. The metal substrate S may be a substrate made of a metal material such as copper, a copper alloy, or a 42 alloy (a 42% Ni-Fe alloy). Both sides of the metal substrate S may be degreased or cleaned.
次に、図8(b)に示すように、金属基板Sの両面にそれぞれ感光性レジストRaを塗布し、これを乾燥する。感光性レジストRaとしては、公知の感光性レジストを用いてもよい。 Next, as shown in FIG. 8(b), photosensitive resist Ra is applied to both sides of the metal substrate S and then dried. A known photosensitive resist may be used as the photosensitive resist Ra.
続いて、図8(c)に示すように、金属基板Sに対してフォトマスクを介して露光し、現像することにより、所望の開口部Rbを有するエッチング用レジスト層Rを形成する。 Next, as shown in FIG. 8(c), the metal substrate S is exposed through a photomask and developed to form an etching resist layer R having the desired openings Rb.
次に、図8(d)に示すように、エッチング用レジスト層Rを耐エッチング膜として金属基板Sにエッチング液でエッチングを施す。これにより、ダイパッド11及びリード部12の外形が形成される。エッチング液は、使用する金属基板Sの材質に応じて適宜選択してもよい。例えば、金属基板Sとして銅を用いる場合、エッチング液として塩化第二鉄水溶液を用いてもよく、金属基板Sの両面からスプレーエッチングを行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 8(d), the metal substrate S is etched with an etching solution using the etching resist layer R as an etching-resistant film. This forms the outer shapes of the
その後、図8(e)に示すように、エッチング用レジスト層Rを剥離して除去することにより、図1及び図2に示すようなリードフレーム10を得ることができる。
Then, as shown in FIG. 8(e), the etching resist layer R is peeled off and removed to obtain the
次に、上述したベイパーチャンバー30の製造方法について、図9を用いて説明する。
Next, the manufacturing method of the
まず、準備工程として、第1シート40、第2シート50及び本体シート60を準備する。準備工程は、本体シート60を作製する工程を含んでいてもよい。本体シート60を作製する工程は、金属材料シートMを準備する材料シート準備工程と、金属材料シートMをエッチングするエッチング工程と、を含んでいてもよい。
First, in a preparation process, the
材料シート準備工程においては、図9(a)に示すように、第1材料面Maと第2材料面Mbとを有する平板状の金属材料シートMを準備する。金属材料シートMとしては、所望の厚さを有する圧延材を用いてもよい。 In the material sheet preparation process, as shown in FIG. 9(a), a flat metal material sheet M having a first material surface Ma and a second material surface Mb is prepared. A rolled material having a desired thickness may be used as the metal material sheet M.
エッチング工程においては、図9(b)に示すように、金属材料シートMを、第1材料面Ma及び第2材料面Mbからエッチングして、蒸気流路65及び液流路66を形成する。エッチング工程において、まず、金属材料シートMの第1材料面Ma及び第2材料面Mbに、フォトリソグラフィー技術によって、パターン状のレジスト膜(図示せず)を形成してもよい。そして、パターン状のレジスト膜の開口を介して、金属材料シートMの第1材料面Ma及び第2材料面Mbをエッチングしてもよい。エッチング液としては、例えば、塩化第二鉄水溶液等の塩化鉄系エッチング液、あるいは塩化銅水溶液等の塩化銅系エッチング液を用いてもよい。
In the etching process, as shown in FIG. 9(b), the metal material sheet M is etched from the first material surface Ma and the second material surface Mb to form the
次に、仮止め工程として、第1シート40、本体シート60及び第2シート50を仮止めする。例えば、各シート40、50、60は、スポット溶接あるいはレーザ溶接で仮止めされてもよい。
Next, in the temporary fixing process, the
続いて、接合工程として、第1シート40、本体シート60及び第2シート50を、熱圧着により互いに接合する。例えば、各シート40、50、60は、拡散接合により互いに接合されてもよい。
Next, in the joining process, the
次に、注入工程として、図示しない注入部から密封空間32に作動液31bを注入する。
Next, in the injection process, the
その後、封止工程として、注入部を閉塞して密封空間32を封止する。これにより、図5~図7に示すようなベイパーチャンバー30を得ることができる。
Then, in the sealing process, the injection portion is closed to seal the sealed
次に、上述した半導体装置20の製造方法について、図10A及び図10Bを用いて説明する。
Next, a method for manufacturing the above-mentioned
まず、準備工程として、図10A(a)に示すように、上述したリードフレーム10を準備する。リードフレーム10は、上述したリードフレーム10の製造方法を用いて作製してもよい。また、準備工程として、上述したベイパーチャンバー30を準備する。ベイパーチャンバー30は、上述したベイパーチャンバー30の製造方法を用いて作製してもよい。
First, as a preparation step, the above-mentioned
次に、素子載置工程(ダイアタッチ工程)として、図10A(b)に示すように、リードフレーム10のダイパッド11上に半導体素子21を載置する。ここで、例えばダイボンディングペースト等の接着剤を用いて、半導体素子21をダイパッド11上に固定してもよい。
Next, in the element mounting process (die attach process), as shown in FIG. 10A (b), the
続いて、電気接続工程(ワイヤボンディング工程)として、図10A(c)に示すように、半導体素子21とリード部12とを電気的に接続する。より具体的には、半導体素子21の各電極21aと各リード部12の内部端子15とを、それぞれボンディングワイヤ22を介して互いに電気的に接続する。
Next, as an electrical connection process (wire bonding process), the
次に、伝熱部材配置工程として、図10A(d)に示すように、半導体素子21上に第1伝熱部材25を配置する。ここで、第1伝熱部材25と半導体素子21とは、はんだ等の接合材によりに互いに接合されてもよい。
Next, as a heat transfer member placement step, a first
続いて、樹脂封止工程として、図10B(e)に示すように、ダイパッド11とリード部12と半導体素子21とボンディングワイヤ22と第1伝熱部材25とを封止樹脂23により封止する。ここで、リードフレーム10に対して熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を射出成形又はトランスファ成形することにより、封止樹脂23を形成してもよい。この際、各封止樹脂23に対応するキャビティを有する金型(図示せず)にリードフレーム10を配置し、各キャビティ内に封止樹脂23を流し込んでもよい。これにより、パッケージ領域10a毎に、ダイパッド11、リード部12、半導体素子21、ボンディングワイヤ22及び第1伝熱部材25を封止樹脂23により封止することができる。
Next, as a resin sealing process, as shown in FIG. 10B(e), the
次に、切断工程として、図10B(f)に示すように、リードフレーム10を半導体装置毎に切断する。すなわち、リードフレーム10を切断することにより、リードフレーム10をパッケージ領域10a毎に分離する。この際、切断用の金型(図示せず)を用いて、各半導体装置20間のリードフレーム10を打ち抜いて切断してもよい。これにより、各リード部12のうち、パッケージ領域10aよりも外側に位置する部分が切り離される。
Next, as a cutting process, as shown in FIG. 10B(f), the
その後、熱接続工程として、図10B(g)に示すように、半導体素子21にベイパーチャンバー30を熱的に接続する。ここで、ベイパーチャンバー30は、第2外面30bの少なくとも一部が封止樹脂23の外部に露出するように、半導体素子21に熱的に接続される。ベイパーチャンバー30は、第1外面30aが第1伝熱部材25の第2伝熱面25bと接触するように、第1伝熱部材25上に配置されてもよい。これにより、ベイパーチャンバー30は、第1伝熱部材25を介して半導体素子21に熱的に接続される。ベイパーチャンバー30の第1外面30aと第1伝熱部材25の第2伝熱面25bとは、はんだ等の接合材により互いに接合されてもよい。また、ベイパーチャンバー30の第1外面30aと第1伝熱部材25の第2伝熱面25bとは、熱伝導性を有するTIM(Thermal Interface Material)シートやグリース、両面テープ等で固定されてもよい。
After that, as shown in FIG. 10B(g), as a thermal connection step, the
このようにして、図3及び図4に示すような半導体装置20を得ることができる。
In this manner, a
このように本実施の形態によれば、半導体素子21に熱的に接続されたベイパーチャンバー30の第2外面30bの少なくとも一部が、封止樹脂23の外部に露出している。このことにより、半導体素子21の熱をベイパーチャンバー30を介して外部に効率的に放出することができる。このため、半導体素子21を効率良く冷却することができる。
As described above, according to this embodiment, at least a portion of the second
また、本実施の形態によれば、ベイパーチャンバー30の平面面積は、半導体素子21の平面面積よりも大きくなっている。このことにより、ベイパーチャンバー30の第1外面30aから半導体素子21の熱を効率的に吸熱することができるとともに、ベイパーチャンバー30の第2外面30bから熱を外部に効率的に放出することができる。このため、半導体素子21を効率良く冷却することができる。
In addition, according to this embodiment, the planar area of the
また、本実施の形態によれば、半導体素子21とベイパーチャンバー30との間に第1伝熱部材25が介在されている。このことにより、封止樹脂23内の半導体素子21の熱を、第1伝熱部材25を介してベイパーチャンバー30に伝えることができる。そして、ベイパーチャンバー30は、第2外面30bから熱を外部に効率的に放出することができる。このため、ベイパーチャンバー30によって、封止樹脂23内の半導体素子21を効率良く冷却することができる。また、この場合、半導体装置20の製造において、後述するように、ベイパーチャンバー30を屈曲させたり、ベイパーチャンバー30を封止樹脂23に埋め込んだりしなくてもよい。このため、半導体装置20の製造工程の増加を抑制することができ、半導体装置20の製造コストの増大を抑制することができる。
In addition, according to this embodiment, the first
なお、上述した本実施の形態においては、半導体装置20の製造方法において、半導体素子21上に第1伝熱部材25を配置し、半導体素子21と第1伝熱部材25とを封止樹脂23により封止した後に、ベイパーチャンバー30を第1伝熱部材25上に配置する例について説明した(図10A(d)~図10B(g)参照)。しかしながら、このことに限られることはなく、半導体装置20を製造することができれば、これらの工程の順序は任意である。例えば、図11(a)に示すように、封止樹脂23による封止の前に、ベイパーチャンバー30を第1伝熱部材25上に配置してもよい。その後、図11(b)に示すように、半導体素子21と第1伝熱部材25とを封止樹脂23により封止してもよい。なお、半導体素子21上に第1伝熱部材25を配置する前に、ベイパーチャンバー30を第1伝熱部材25上に配置して接合していてもよい。すなわち、半導体素子21上には、ベイパーチャンバー30が接合された第1伝熱部材25を配置するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, an example has been described in which the first
また、上述した本実施の形態において、図12に示すように、実装基板5の第2基板面5bに、上述したベイパーチャンバー30(第1放熱部材)とは異なる他のベイパーチャンバー30’(第2放熱部材)が配置されていてもよい。図12に示す例においては、実装基板5は、第1基板面5aと第2基板面5bとを有している。第1基板面5aは、半導体素子21の側に位置している。第1基板面5aは、ダイパッド11の裏面11c及びリード部12の裏面(外部端子17)と接触していてもよい。第2基板面5bは、第1基板面5aとは反対側であって、半導体素子21とは反対側に位置している。この実装基板5の第2基板面5bに、ベイパーチャンバー30とは異なる他のベイパーチャンバー30’が配置されていてもよい。当該他のベイパーチャンバー30’は、上述したベイパーチャンバー30と同様に、第1外面30a’と第2外面30b’とを有している。第1外面30a’は、実装基板5の側に位置している。第1外面30a’は、実装基板5の第2基板面5bと接触していてもよい。第2外面30b’は、第1外面30a’とは反対側であって、実装基板5とは反対側に位置している。この場合、実装基板5の第2基板面5bに配置された他のベイパーチャンバー30’により、実装基板5からも放熱することができ、半導体素子21を更に効率良く冷却することができる
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 12, another vapor chamber 30' (second heat dissipation member) different from the vapor chamber 30 (first heat dissipation member) may be arranged on the
更に、図13に示すように、上述したベイパーチャンバー30’の第2外面30b’は、筐体7と接触していてもよい。筐体7は、半導体装置20及び実装基板5を収容する部材である。ベイパーチャンバー30’の第2外面30b’の全体が、筐体7と接触していてもよい。また、ベイパーチャンバー30’の平面面積は、実装基板5の平面面積よりも大きくてもよい。この場合、実装基板5からの熱をベイパーチャンバー30’によって広範囲に広げて筐体7に伝えることができ、半導体素子21を更に効率良く冷却することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 13, the second
また、この場合、ベイパーチャンバー30’と実装基板5及び/又は筐体7とは、はんだ等の接合材により互いに接合されていてもよい。また、ベイパーチャンバー30’と実装基板5及び/又は筐体7とは、熱伝導性を有するTIMシートやグリース、両面テープ等で固定されていてもよい。この場合、ベイパーチャンバー30’と実装基板5及び/又は筐体7との間の隙間を小さくし、熱抵抗を小さくすることができ、熱をスムースに伝えることができる。また、ベイパーチャンバー30’にネジ穴が形成されていてもよく、ネジ穴を通ったネジを介してベイパーチャンバー30’と実装基板5及び/又は筐体7とが固定されていてもよい。この場合、ベイパーチャンバー30’を実装基板5及び/又は筐体7にしっかりと固定することができ、落下や振動に対する半導体装置20の信頼性を高めることができる。
In this case, the vapor chamber 30' and the mounting
また、上述した本実施の形態において、図14に示すように、ベイパーチャンバー30が屈曲していてもよい。ベイパーチャンバー30は、屈曲領域35と、第1領域36と、第2領域37と、を含んでいてもよい。屈曲領域35は、ベイパーチャンバー30が屈曲した領域である。第1領域36及び第2領域37は、屈曲領域35を介して隔てられたベイパーチャンバー30上の領域である。ベイパーチャンバー30の第1領域36が、半導体素子21に熱的に接続され、ベイパーチャンバー30の第2領域37が、実装基板5に熱的に接続されていてもよい。図14に示すように、ベイパーチャンバー30はU字状に屈曲し、屈曲領域35は、曲線状の断面形状を有していてもよい。図14に示す例においては、第1領域36は、半導体素子21上に配置されている。図14に示すように、第1領域36は、第1伝熱部材25を介して半導体素子21上に配置されていてもよい。また、図14に示す例においては、第2領域37は、実装基板5の第2基板面5b上に配置されている。図14に示すように、第2領域37は、実装基板5の第2基板面5bと接触していてもよい。換言すると、ベイパーチャンバー30は、第1領域36と第2領域37との間に、実装基板5、ダイパッド11、リード部12、半導体素子21、ボンディングワイヤ22、第1伝熱部材25及び封止樹脂23を挟み込むように、屈曲している。この場合、半導体素子21の熱をベイパーチャンバー30を介して実装基板5に伝えて放熱することができ、半導体素子21を更に効率良く冷却することができる。また、1つのベイパーチャンバー30を屈曲させて用いることにより、複数のベイパーチャンバー30を用いる場合よりも、平面視における面積当たりの熱輸送効率を高めることができ、また、製造コストを低減することができる。
In the above-described embodiment, the
更に、図15に示すように、屈曲したベイパーチャンバー30は、実装基板5及び筐体7の両方と接触していてもよい。図15に示すように、ベイパーチャンバー30の第2領域37の第1外面30aが、実装基板5の第2基板面5bと接触し、ベイパーチャンバー30の第2領域37の第2外面30bが、筐体7と接触していてもよい。すなわち、実装基板5と筐体7との間に、ベイパーチャンバー30の第2領域37が配置されていてもよい。この場合、半導体素子21の熱をベイパーチャンバー30を介して実装基板5と筐体7の両方に素早く伝えることができ、半導体素子21を更に効率良く冷却することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 15, the
また、この場合も、ベイパーチャンバー30と実装基板5及び/又は筐体7とは、はんだ等の接合材により互いに接合されていてもよい。また、ベイパーチャンバー30と実装基板5及び/又は筐体7とは、熱伝導性を有するTIMシートやグリース、両面テープ等で固定されていてもよい。この場合、ベイパーチャンバー30と実装基板5及び/又は筐体7との間の隙間を小さくし、熱抵抗を小さくすることができ、熱をスムースに伝えることができる。また、ベイパーチャンバー30にネジ穴が形成されていてもよく、ネジ穴を通ったネジを介してベイパーチャンバー30と実装基板5及び/又は筐体7とが固定されていてもよい。この場合、ベイパーチャンバー30を実装基板5及び/又は筐体7にしっかりと固定することができ、落下や振動に対する半導体装置20の信頼性を高めることができる。
In this case, the
また、図14及び図15に示す例においては、屈曲領域35が曲線状の断面形状を有していたが、このことに限られない。図16に示すように、屈曲領域35は、直線状の断面形状を有していてもよい。図16に示すように、屈曲領域35は、第1領域36及び第2領域37に直交し、Z方向に直線状に延びた断面形状を有していてもよい。また、図14~図16に示す例においては、ベイパーチャンバー30の第2領域37が、実装基板5の第2基板面5b上に配置されていたが、このことに限られない。図17~図19に示すように、ベイパーチャンバー30の第2領域37は、実装基板5の第1基板面5a上に配置されていてもよい。図17に示すように、屈曲領域35が曲線状の断面形状を有し、第2領域37の第2外面30bが実装基板5の第1基板面5aと接触していてもよい。また、図18に示すように、屈曲領域35がZ方向に直線状に延びた断面形状を有し、第2領域37の第1外面30aが実装基板5の第1基板面5aと接触していてもよい。また、図19に示すように、屈曲領域35が、Z方向に対して傾斜して延びた断面形状を有していてもよい。図19に示す例においては、屈曲領域35と実装基板5との間の角度θ1が90度よりも小さくなっている。この場合、半導体素子21の熱を、半導体装置20からより離れた位置に伝えることができ、熱が再び半導体装置20に伝わることを抑制することができる。このため、半導体素子21を更に効率良く冷却することができる。
In the examples shown in Figures 14 and 15, the bending
また、図20~図22に示すように、屈曲したベイパーチャンバー30は、筐体7と接触していてもよい。図20に示すように、屈曲領域35が曲線状の断面形状を有し、第2領域37の第2外面30bが、筐体7と接触していてもよい。また、図21に示すように、屈曲領域35がZ方向に直線状に延びた断面形状を有し、第2領域37の第1外面30aが筐体7と接触していてもよい。また、図22に示すように、屈曲領域35が、Z方向に対して傾斜して延びた断面形状を有していてもよい。図22に示す例においては、屈曲領域35と筐体7との間の角度θ2が90度よりも小さくなっている。この場合、半導体素子21の熱を、半導体装置20からより離れた位置に伝えることができ、熱が再び半導体装置20に伝わることを抑制することができる。このため、半導体素子21を更に効率良く冷却することができる。
20 to 22, the
これらの場合においても、ベイパーチャンバー30と実装基板5又は筐体7とは、はんだ等の接合材により互いに接合されていてもよい。また、ベイパーチャンバー30と実装基板5又は筐体7とは、熱伝導性を有するTIMシートやグリース、両面テープ等で固定されていてもよい。この場合、ベイパーチャンバー30と実装基板5又は筐体7との間の隙間を小さくし、熱抵抗を小さくすることができ、熱をスムースに伝えることができる。また、ベイパーチャンバー30にネジ穴が形成されていてもよく、ネジ穴を通ったネジを介してベイパーチャンバー30と実装基板5又は筐体7とが固定されていてもよい。この場合、ベイパーチャンバー30を実装基板5又は筐体7にしっかりと固定することができ、落下や振動に対する半導体装置20の信頼性を高めることができる。
Even in these cases, the
また、図23に示すように、ベイパーチャンバー30は、第2伝熱部材25’を介して実装基板5と熱的に接続されていてもよい。図23に示すように、ベイパーチャンバー30と実装基板5との間に第2伝熱部材25’が介在され、ベイパーチャンバー30の第1外面30aが第2伝熱部材25’と接触するとともに、実装基板5の第1基板面5aが第2伝熱部材25’と接触していてもよい。第2伝熱部材25’は、上述した第1伝熱部材25と同じ材料で構成されていてもよい。この第2伝熱部材25’の厚みは、例えば100μm以上5000μm以下であってもよい。また、図24に示すように、ベイパーチャンバー30は、第2伝熱部材25’を介して筐体7と熱的に接続されていてもよい。図24に示すように、ベイパーチャンバー30と筐体7との間に第2伝熱部材25’が介在され、ベイパーチャンバー30の第1外面30aが第2伝熱部材25’と接触するとともに、筐体7が第2伝熱部材25’と接触していてもよい。この第2伝熱部材25’の厚みは、例えば100μm以上10000μm以下であってもよい。この場合、ベイパーチャンバー30を屈曲させることなく、半導体素子21の熱を実装基板5又は筐体7に伝えることができる。すなわち、半導体装置20の製造において、ベイパーチャンバー30を屈曲させなくてもよい。このため、半導体装置20の製造工程の増加を抑制することができ、半導体装置20の製造コストの増大を抑制することができる。
23, the
また、この場合、ベイパーチャンバー30と第2伝熱部材25’とは、はんだ等の接合材により互いに接合されていてもよい。また、ベイパーチャンバー30と第2伝熱部材25’とは、熱伝導性を有するTIMシートやグリース、両面テープ等で固定されていてもよい。同様に、第2伝熱部材25’と実装基板5又は筐体7とは、はんだ等の接合材により互いに接合されていてもよい。また、第2伝熱部材25’と実装基板5又は筐体7とは、熱伝導性を有するTIMシートやグリース、両面テープ等で固定されていてもよい。この場合、両者間の隙間を小さくし、熱抵抗を小さくすることができ、熱をスムースに伝えることができる。
In this case, the
なお、ベイパーチャンバー30と実装基板5又は筐体7との間に第2伝熱部材25’を介在させずに、両者を熱伝導性を有するTIMシートやグリース、両面テープ等で熱的に接続し互いに固定していてもよい。この場合、半導体装置20の製造部品の増加を抑制することができ、半導体装置20の製造コストの増大を抑制することができる。
In addition, instead of interposing the second heat transfer member 25' between the
また、図25~図33に示すように、半導体装置20は様々な平面構成を有することができる。図25~図33に示す半導体装置20において、実線はベイパーチャンバー30を示し、破線は熱源である半導体素子21(熱源)を示し、二点鎖線はベイパーチャンバー30の実装基板5又は筐体7との接続面33を示し、矢印は熱の流れを示している。接続面33は、ベイパーチャンバー30が実装基板5又は筐体7と熱的に接続している部分であり、ベイパーチャンバー30と実装基板5又は筐体7とが直接接触している場合を含む他、両者の間に第2伝熱部材25’等の部材が介在されている場合も含む。
As shown in Figs. 25 to 33, the
図25に示すように、ベイパーチャンバー30は、一方向における一方の側で実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。図25に示すように、ベイパーチャンバー30は、X方向に延びた細長状の平面形状を有していてもよく、X方向における一側(図における左側)の端部で半導体素子21と熱的に接続されるとともに、X方向における他側(図における右側)の端部で実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。また、図26に示すように、ベイパーチャンバー30は、一方向における両方の側で実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。図26に示すように、ベイパーチャンバー30は、X方向に延びた細長状の平面形状を有していてもよく、X方向における中央部で半導体素子21と熱的に接続されるとともに、X方向における一側の端部及び他側の端部のそれぞれで実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。
25, the
また、図27~図29に示すように、ベイパーチャンバー30は、3箇所以上で実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。図27に示すように、ベイパーチャンバー30は、T字状(逆T字状)の平面形状を有していてもよく、中央部(T字の分岐部)からX方向における一側及び他側並びにY方向における一側(図における上側)にそれぞれ延びていてもよい。そして、ベイパーチャンバー30は、その中央部で半導体素子21と熱的に接続されるとともに、そのX方向における一側の端部及び他側の端部並びにY方向における一側の端部のそれぞれで実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。また、図28に示すように、ベイパーチャンバー30は、十字状の平面形状を有していてもよく、中央部からX方向における一側及び他側並びにY方向における一側(図における上側)及び他側(図における下側)にそれぞれ延びていてもよい。そして、ベイパーチャンバー30は、その中央部で半導体素子21と熱的に接続されるとともに、そのX方向における一側の端部及び他側の端部並びにY方向における一側の端部及び他側の端部のそれぞれで実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。また、図29に示すように、ベイパーチャンバー30は、中央部から放射状に延びた平面形状を有していてもよい。一例として、図29に、ベイパーチャンバー30が中央部から放射状に8方向に延びた例を示す。図29に示す例においては、ベイパーチャンバー30は、中央部で半導体素子21と熱的に接続されるとともに、8方向に延びた各端部のそれぞれで実装基板5又は筐体7と熱的に接続されている。
27 to 29, the
また、図30~図33に示すように、ベイパーチャンバー30は、複数の半導体素子21と熱的に接続されていてもよい。図30に示すように、ベイパーチャンバー30は、X方向に延びた細長状の平面形状を有していてもよく、X方向における一側の端部及び他側の端部のそれぞれで各半導体素子21と熱的に接続されるとともに、X方向における中央部で実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。また、図31に示すように、ベイパーチャンバー30は、T字状(逆T字状)の平面形状を有していてもよく、中央部(T字の分岐部)からX方向における一側及び他側並びにY方向における一側にそれぞれ延びていてもよい。そして、ベイパーチャンバー30は、そのX方向における一側の端部及び他側の端部並びにY方向における一側の端部のそれぞれで各半導体素子21と熱的に接続されるとともに、その中央部で実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。また、図32に示すように、ベイパーチャンバー30は、十字状の平面形状を有していてもよく、中央部からX方向における一側及び他側並びにY方向における一側及び他側にそれぞれ延びていてもよい。そして、ベイパーチャンバー30は、そのX方向における一側の端部及び他側の端部並びにY方向における一側の端部及び他側の端部のそれぞれで各半導体素子21と熱的に接続されるとともに、その中央部で実装基板5又は筐体7と熱的に接続されていてもよい。また、図33に示すように、ベイパーチャンバー30は、中央部から放射状に延びた平面形状を有していてもよい。一例として、図33に、ベイパーチャンバー30が中央部から放射状に8方向に延びた例を示す。図33に示す例においては、ベイパーチャンバー30は、8方向に延びた各端部のそれぞれで各半導体素子21と熱的に接続されるとともに、中央部で実装基板5又は筐体7と熱的に接続されている。
Also, as shown in Figures 30 to 33, the
また、図34~図36に示すように、ベイパーチャンバー30は、半導体素子21、リード部12及び封止樹脂23を囲むように屈曲していてもよい。図34~図36に示すように、ベイパーチャンバー30は、X方向における両側でそれぞれ屈曲するとともに、Y方向における両側でもそれぞれ屈曲していてもよい。すなわち、ベイパーチャンバー30の中央部に第1領域36が位置するとともに、第1領域36のX方向における両側及びY方向における両側に、それぞれ屈曲領域35を介して第2領域37が位置している。図35に示すように、各屈曲領域35がZ方向に直線状に延びた断面形状を有し、各第2領域37の第1外面30aが実装基板5の第1基板面5aと接触していてもよい。また、図36に示すように、各屈曲領域35がZ方向に直線状に延びた断面形状を有し、各第2領域37の第1外面30aが筐体7と接触していてもよい。この場合、ベイパーチャンバー30の実装基板5又は筐体7との接続面33の面積を大きくすることができ、半導体素子21の熱をベイパーチャンバー30を介して実装基板5又は筐体7に素早く伝えることができる。また、ベイパーチャンバー30を構成するシートのいずれかが純銅、銅合金、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料やセラミックスで構成されている場合、ベイパーチャンバー30は電磁波を防ぐシールドケースの役割を有することができ、半導体素子21を電磁波から防ぐことができる。
34 to 36, the
また、図37~図40に示すように、ベイパーチャンバー30は、封止樹脂23に埋め込まれていてもよい。図37に示すように、封止樹脂23の上面がベイパーチャンバー30の第1外面30aと第2外面30bとの間に位置し、ベイパーチャンバー30の厚み方向における一部(例えば下半分の部分)が封止樹脂23に埋め込まれていてもよい。また、図38に示すように、封止樹脂23の上面がベイパーチャンバー30の第2外面30bと同じ高さに位置し、ベイパーチャンバー30の厚み方向における全体が封止樹脂23に埋め込まれていてもよい。また、図39に示すように、封止樹脂23の上面がベイパーチャンバー30の第2外面30bよりも上方に位置し、ベイパーチャンバー30の厚み方向における全体が封止樹脂23に埋め込まれていてもよい。また、図40に示すように、封止樹脂23の上面がベイパーチャンバー30の第2外面30bよりも上方に位置し、ベイパーチャンバー30の厚み方向における全体が封止樹脂23に埋め込まれるとともに、ベイパーチャンバー30の第2外面30bの一部(ベイパーチャンバー30の周縁部に近い部分)が封止樹脂23に覆われていてもよい。なお、いずれの場合も、封止樹脂23は、ベイパーチャンバー30の周縁部の全周に沿って配置されていなくてもよく、ベイパーチャンバー30の周縁部のうちの一部と接触するように配置されていればよい。このようにベイパーチャンバー30が封止樹脂23に埋め込まれていることにより、ベイパーチャンバー30を半導体装置20に対して強固に固定することができる。このため、ベイパーチャンバー30と第1伝熱部材25との間に隙間が生じ、熱抵抗が増大することを抑制することができる。
37 to 40, the
(第2の実施の形態)
次に、図41~図43を用いて、本開示の第2の実施の形態による放熱部材付半導体装置について説明する。
Second Embodiment
Next, a semiconductor device with a heat dissipation component according to a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS.
図41~図43に示す第2の実施の形態においては、放熱部材の少なくとも一部が封止樹脂に埋め込まれ、放熱部材の封止樹脂に埋め込まれている部分が半導体素子と接触している点が主に異なる。他の構成は、図1~図11に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図41~図43において、図1~図11に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The second embodiment shown in Figures 41 to 43 differs mainly in that at least a portion of the heat dissipation member is embedded in the sealing resin, and the portion of the heat dissipation member embedded in the sealing resin is in contact with the semiconductor element. The other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in Figures 1 to 11. Note that in Figures 41 to 43, the same parts as those in the first embodiment shown in Figures 1 to 11 are given the same reference numerals and detailed descriptions are omitted.
上述した第1の実施の形態による半導体装置20においては、図4に示すように、半導体素子21とベイパーチャンバー30との間に第1伝熱部材25が設けられており、ベイパーチャンバー30は、第1伝熱部材25を介して半導体素子21に接続されていた。本実施の形態による半導体装置20においては、図41及び図42に示すように、ベイパーチャンバー30の一部が、封止樹脂23に埋め込まれており、ベイパーチャンバー30の封止樹脂23に埋め込まれている部分が、半導体素子21と接触している。ベイパーチャンバー30と半導体素子21との間には他の部材が介在されていなくてもよく、ベイパーチャンバー30の封止樹脂23に埋め込まれている部分は、半導体素子21と直接接触していてもよい。なお、本明細書において、ベイパーチャンバー30が封止樹脂23に埋め込まれているとは、ベイパーチャンバー30の最下面よりも上方に封止樹脂23の最上面が位置し、かつ封止樹脂23がベイパーチャンバー30の周縁部のうちの少なくとも一部と接触するように配置されていることを意味する。また、ベイパーチャンバー30の一部が封止樹脂23に埋め込まれているとは、ベイパーチャンバー30の当該部分の最下面よりも上方に封止樹脂23の最上面が位置し、かつ封止樹脂23が当該部分の周縁部のうちの少なくとも一部と接触するように配置されていることを意味する。
In the
図41及び図42に示す例においては、ベイパーチャンバー30は、中央部30cと周辺部30dとを有している。中央部30cは、平面視で、ベイパーチャンバー30の中央に位置する部分である。周辺部30dは、平面視で、中央部30cの周辺に位置する部分である。ベイパーチャンバー30は、中央部30cが周辺部30dに対して半導体素子21の側に向かって凸状になるように屈曲している。このベイパーチャンバー30の中央部30cが、封止樹脂23に埋め込まれている。そして、このベイパーチャンバー30の中央部30cにおける第1外面30aが、半導体素子21と接触している。ベイパーチャンバー30の中央部30cと半導体素子21との間には他の部材が介在されていなくてもよく、ベイパーチャンバー30の中央部30cは、半導体素子21と直接接触していてもよい。図41及び図42に示すように、ベイパーチャンバー30の中央部30c上、すなわちベイパーチャンバー30の中央部30cにおける第2外面30b上に、封止樹脂23が配置されていてもよい。中央部30c上の封止樹脂23は、他の部分の封止樹脂23と分離して配置されていてもよい。中央部30c上の封止樹脂23は、島状に配置されていてもよい。すなわち、図42に示すように、中央部30c上の封止樹脂23は、平面視で、ベイパーチャンバー30に囲まれ、X方向における両側及びY方向における両側にベイパーチャンバー30の周辺部30dが位置していてもよい。また、図41に示すように、上述した第1の実施の形態とは異なり、半導体素子21とベイパーチャンバー30との間に、第1伝熱部材25は配置されていなくてもよい。
41 and 42, the
本実施の形態による半導体装置20を製造する場合、例えば、図43(a)に示すように、封止樹脂23による封止の前に、屈曲したベイパーチャンバー30を中央部30cが周辺部30dに対して半導体素子21の側に向かって凸状になるように半導体素子21上に配置してもよい。ここで、ベイパーチャンバー30の中央部30cにおける第1外面30aが半導体素子21と接触するように、ベイパーチャンバー30を半導体素子21上に配置してもよい。ベイパーチャンバー30の中央部30cは、はんだ等の接合材により半導体素子21に接合されてもよい。その後、図43(b)に示すように、半導体素子21とベイパーチャンバー30の中央部30cとを封止樹脂23により封止してもよい。
When manufacturing the
本実施の形態によれば、ベイパーチャンバー30の封止樹脂23に埋め込まれている部分が半導体素子21と接触していることにより、封止樹脂23内の半導体素子21の熱を、ベイパーチャンバー30により直接吸熱することができる。このため、ベイパーチャンバー30によって、封止樹脂23内の半導体素子21を更に効率良く冷却することができる。
According to this embodiment, the portion of the
なお、上述した本実施の形態においては、ベイパーチャンバー30の中央部30c上に封止樹脂23が配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図44に示すように、ベイパーチャンバー30の中央部30c上に封止樹脂23は配置されていなくてもよい。また、上述した本実施の形態においては、中央部30c上の封止樹脂23が島状に配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、中央部30c上の封止樹脂23は島状に配置されていなくてもよい。例えば、図45に示すように、中央部30c上の封止樹脂23は、平面視で、Y方向において一側の縁部から他側の縁部まで延びていてもよく、X方向における両側にベイパーチャンバー30の周辺部30dが位置するが、Y方向における両側にはベイパーチャンバー30の周辺部30dが位置していなくてもよい。この場合、中央部30cも、平面視で、Y方向において一側の縁部から他側の縁部まで延びていてもよく、中央部30のX方向における両側に周辺部30dが位置していてもよい。また、上述した本実施の形態においては、ベイパーチャンバー30の中央部30cが封止樹脂23に埋め込まれ、この埋め込まれた中央部30cが半導体素子21と接触している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、半導体素子21と接触する部分は、ベイパーチャンバー30の中央部30cでなくてもよい。例えば、図46及び図47に示すように、ベイパーチャンバー30の隅部30eが封止樹脂23に埋め込まれ、この埋め込まれた隅部30eが半導体素子21と接触していてもよい。この場合、図46に示すように、ベイパーチャンバー30は、その隅部30eがその他の部分に対して半導体素子21の側に向かって窪むように屈曲していてもよい。また、半導体素子21と接触する部分は、ベイパーチャンバー30のその他の任意の部分であってもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the sealing
また、上述した本実施の形態においては、ベイパーチャンバー30が屈曲している例について説明した。しかしながら、このことに代えて、図48に示すように、ベイパーチャンバー30は、半導体素子21の側に向けて突出した凸部30fを有していてもよい。そして、このベイパーチャンバー30の凸部30fが封止樹脂23に埋め込まれ、この埋め込まれた凸部30fが半導体素子21と接触していてもよい。図48に示す例においては、凸部30fは、ベイパーチャンバー30の中央部30cに設けられているが、このことに限られることはなく、凸部30fは、ベイパーチャンバー30の任意の位置に設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
また、本実施の形態において、図12及び図13に示す例と同様に、実装基板5の第2基板面5bに、他のベイパーチャンバー30’(第2放熱部材)を配置してもよい。また、図14~図22に示す例と同様に、ベイパーチャンバー30を屈曲させて、実装基板5及び/又は筐体7と熱的に接触させてもよい。また、図23及び図24に示す例と同様に、ベイパーチャンバー30を、第2伝熱部材25’を介して実装基板5と熱的に接続してもよい。その他、第2の実施の形態の構成に、適宜、第1の実施の形態の構成の一部を適用してもよい。
In addition, in this embodiment, similar to the example shown in Figures 12 and 13, another vapor chamber 30' (second heat dissipation member) may be disposed on the
(第3の実施の形態)
次に、図49及び図50を用いて、本開示の第3の実施の形態による放熱部材付半導体装置について説明する。
Third Embodiment
Next, a semiconductor device with a heat dissipation component according to a third embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS.
図49及び図50に示す第3の実施の形態においては、半導体素子がリード部上に載置され、リード部がバンプを介して半導体素子に電気的に接続されている点が主に異なる。他の構成は、図1~図11に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図49及び図50において、図1~図11に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 The third embodiment shown in Figures 49 and 50 differs mainly in that the semiconductor element is placed on the lead portion, and the lead portion is electrically connected to the semiconductor element via a bump. The other configuration is substantially the same as the first embodiment shown in Figures 1 to 11. Note that in Figures 49 and 50, the same parts as those in the first embodiment shown in Figures 1 to 11 are given the same reference numerals and detailed explanations are omitted.
上述した第1の実施の形態による半導体装置20においては、図4に示すように、半導体素子21は、ダイパッド11上に載置されており、リード部12は、ボンディングワイヤ22を介して半導体素子21に電気的に接続されていた。本実施の形態による半導体装置20においては、図49及び図50に示すように、半導体素子21は、リード部12上に載置されており、リード部12は、バンプ26を介して半導体素子21に電気的に接続されている。すなわち、本実施の形態による半導体装置20は、いわゆるフリップチップ型の半導体装置である。
In the
各バンプ26は、各リード部12と半導体素子21とを電気的に接続している。各バンプ26は、その一端が半導体素子21の電極21aに接続されるとともに、その他端が各リード部12の内部端子15に接続されている。なお、内部端子15には、バンプ26との密着性を向上させるためのめっき部が設けられていてもよい。各バンプ26は、例えば銅等の導電性の良い金属材料で構成されていてもよい。各バンプ26は、中実の略円筒形状を有していてもよい。バンプ26は、リード部12及び半導体素子21と共に、封止樹脂23により封止されている。
Each
図49に示す例においては、ベイパーチャンバー30は、半導体素子21上に配置されている。図49に示すように、ベイパーチャンバー30の第1外面30aは、半導体素子21と接触していてもよい。ベイパーチャンバー30の第1外面30aと半導体素子21とは、はんだ等の接合材により互いに接合されていてもよい。また、ベイパーチャンバー30の第1外面30aと半導体素子21とは、熱伝導性を有するTIMシートやグリース、両面テープ等で固定されていてもよい。図49に示すように、ベイパーチャンバー30は、平面視で半導体素子21を覆い、ベイパーチャンバー30の平面面積は、半導体素子21の平面面積よりも大きくなっていてもよい。また、図49に示すように、ベイパーチャンバー30は、平面視で封止樹脂23を覆い、ベイパーチャンバー30の平面面積は、封止樹脂23の平面面積よりも大きくなっていてもよい。
In the example shown in FIG. 49, the
図50に示す例においても、ベイパーチャンバー30は、半導体素子21上に配置されている。図50に示すように、ベイパーチャンバー30の第1外面30aは、半導体素子21と接触していてもよい。ベイパーチャンバー30の第1外面30aと半導体素子21とは、はんだ等の接合材により互いに接合されていてもよい。図50に示すように、ベイパーチャンバー30は、平面視で半導体素子21を覆い、ベイパーチャンバー30の平面面積は、半導体素子21の平面面積よりも大きくなっていてもよい。一方、図50に示すように、ベイパーチャンバー30は、平面視で封止樹脂23の外縁よりも内側に配置され、ベイパーチャンバー30の平面面積は、封止樹脂23の平面面積よりも小さくなっていてもよい。この場合、ベイパーチャンバー30は、第2外面30bの少なくとも一部が外部に露出するように、封止樹脂23に埋め込まれていてもよい。図50に示すように、ベイパーチャンバー30の第2外面30bの全体が、封止樹脂23の外部に露出していてもよい。
50, the
本実施の形態においても、半導体素子21に熱的に接続されたベイパーチャンバー30の第2外面30bの少なくとも一部が、封止樹脂23の外部に露出していることにより、半導体素子21の熱をベイパーチャンバー30を介して外部に効率的に放出することができる。このため、半導体素子21を効率良く冷却することができる。
In this embodiment, at least a portion of the second
また、本実施の形態によれば、ベイパーチャンバー30が半導体素子21と接触していることにより、封止樹脂23内の半導体素子21の熱を、ベイパーチャンバー30により直接吸熱することができる。このため、ベイパーチャンバー30によって、封止樹脂23内の半導体素子21を更に効率良く冷却することができる。
In addition, according to this embodiment, since the
また、本実施の形態によれば、半導体装置20の製造において、ベイパーチャンバー30を屈曲させなくてもよい。このため、半導体装置20の製造工程の増加を抑制することができ、半導体装置20の製造コストの増大を抑制することができる。
In addition, according to this embodiment, it is not necessary to bend the
なお、本実施の形態においても、図12及び図13に示す例と同様に、実装基板5の第2基板面5bに、他のベイパーチャンバー30’(第2放熱部材)を配置してもよい。また、図14~図22に示す例と同様に、ベイパーチャンバー30を屈曲させて、実装基板5及び/又は筐体7と熱的に接触させてもよい。また、図23及び図24に示す例と同様に、ベイパーチャンバー30を、第2伝熱部材25’を介して実装基板5と熱的に接続してもよい。その他、第3の実施の形態の構成に、適宜、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の構成の一部を適用してもよい。
In this embodiment, as in the example shown in FIG. 12 and FIG. 13, another vapor chamber 30' (second heat dissipation member) may be disposed on the
以上述べた実施の形態によれば、半導体素子を効率良く冷却することができる。 According to the embodiment described above, semiconductor elements can be cooled efficiently.
本発明は上記各実施の形態及び各変形例そのままに限定されず、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施の形態及び各変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。各実施の形態及び各変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be embodied in practice by modifying the components without departing from the spirit of the invention. In addition, various inventions can be created by appropriately combining the multiple components disclosed in the above-described embodiments and modifications. Some components may be deleted from all the components shown in each embodiment and modification.
5 実装基板
5a 第1基板面
5b 第2基板面
10 リードフレーム
11 ダイパッド
12 リード部
20 半導体装置
21 半導体素子
22 ボンディングワイヤ
23 封止樹脂
25 第1伝熱部材
25’ 第2伝熱部材
26 バンプ
30 ベイパーチャンバー
30a 第1外面
30b 第2外面
30’ 他のベイパーチャンバー
31a 作動蒸気
31b 作動液
35 屈曲領域
36 第1領域
37 第2領域
5 Mounting
Claims (11)
半導体素子と、
前記半導体素子に電気的に接続されたリード部と、
前記半導体素子と前記リード部とを封止する封止樹脂と、
前記半導体素子に熱的に接続された第1放熱部材であって、前記半導体素子の側に位置する第1外面と、前記第1外面とは反対側に位置する第2外面とを有する第1放熱部材と、を備え、
前記第1放熱部材の前記第2外面の少なくとも一部が、前記封止樹脂の外部に露出している、放熱部材付半導体装置。 A semiconductor device with a heat dissipation component,
A semiconductor element;
a lead portion electrically connected to the semiconductor element;
a sealing resin that seals the semiconductor element and the lead portion;
a first heat dissipation member thermally connected to the semiconductor element, the first heat dissipation member having a first outer surface located on the semiconductor element side and a second outer surface located on the opposite side to the first outer surface;
At least a portion of the second outer surface of the first heat dissipation member is exposed to the outside of the sealing resin.
前記第1放熱部材の前記第1領域が、前記半導体素子に熱的に接続され、
前記第1放熱部材の前記第2領域が、前記放熱部材付半導体装置が配置される実装基板又は前記放熱部材付半導体装置を収容する筐体に熱的に接続されている、請求項6に記載の放熱部材付半導体装置。 the first heat dissipation member includes a first region and a second region separated by the bent region,
the first region of the first heat dissipation member is thermally connected to the semiconductor element;
The semiconductor device with a heat dissipation component according to claim 6, wherein the second region of the first heat dissipation component is thermally connected to a mounting board on which the semiconductor device with a heat dissipation component is placed or to a housing that houses the semiconductor device with a heat dissipation component.
前記実装基板は、前記半導体素子の側に位置する第1基板面と、前記第1基板面とは反対側に位置する第2基板面とを有し、
前記実装基板の前記第2基板面に、前記第1放熱部材とは異なる第2放熱部材が配置されている、請求項1に記載の放熱部材付半導体装置。 The semiconductor device with a heat dissipation component is disposed on a mounting substrate,
the mounting substrate has a first substrate surface located on the semiconductor element side and a second substrate surface located on the opposite side to the first substrate surface,
2 . The semiconductor device with a heat dissipation component according to claim 1 , further comprising a second heat dissipation component different from the first heat dissipation component, the second substrate surface of the mounting substrate being disposed on the second substrate surface.
リード部を有するリードフレームと、第1外面と前記第1外面とは反対側に位置する第2外面とを有する放熱部材と、を準備する工程と、
前記リードフレーム上に半導体素子を載置する工程と、
前記半導体素子と前記リード部とを電気的に接続する工程と、
前記半導体素子と前記リード部とを封止樹脂により封止する工程と、
前記リードフレームを半導体装置毎に切断する工程と、
前記半導体素子に前記放熱部材を熱的に接続する工程と、を備え、
前記放熱部材の前記第1外面が、前記半導体素子の側に位置し、
前記放熱部材の前記第2外面の少なくとも一部が、前記封止樹脂の外部に露出している、放熱部材付半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device with a heat dissipation component, comprising the steps of:
preparing a lead frame having a lead portion and a heat dissipation member having a first outer surface and a second outer surface located on an opposite side to the first outer surface;
placing a semiconductor element on the lead frame;
a step of electrically connecting the semiconductor element and the lead portion;
a step of sealing the semiconductor element and the lead portion with a sealing resin;
cutting the lead frame into individual semiconductor devices;
and thermally connecting the heat dissipation member to the semiconductor element.
the first outer surface of the heat dissipation member is located on the semiconductor element side,
A method for manufacturing a semiconductor device with a heat dissipation component, wherein at least a portion of the second outer surface of the heat dissipation component is exposed to the outside of the sealing resin.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022185255A JP2024074156A (en) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | Semiconductor device with heat dissipation member and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022185255A JP2024074156A (en) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | Semiconductor device with heat dissipation member and method for manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024074156A true JP2024074156A (en) | 2024-05-30 |
Family
ID=91227401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022185255A Pending JP2024074156A (en) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | Semiconductor device with heat dissipation member and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024074156A (en) |
-
2022
- 2022-11-18 JP JP2022185255A patent/JP2024074156A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6919631B1 (en) | Structures for improving heat dissipation in stacked semiconductor packages | |
JP6195689B1 (en) | Power module | |
TW201631722A (en) | Encapsulation module of power-converting circuit and manufacturing method thereof | |
TWI546912B (en) | Semiconductor packages with heat dissipation structures and related methods | |
WO2018146933A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
CN109494202A (en) | A kind of semiconductor chip packaging method and encapsulating structure | |
JP7552744B2 (en) | Vapor chamber, sheet for vapor chamber, and method for manufacturing vapor chamber | |
TW510158B (en) | Heat dissipation structure for semiconductor device | |
TWI283049B (en) | Cavity down ball grid array package | |
JP2008085002A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2011096830A (en) | Semiconductor device | |
JP2024074156A (en) | Semiconductor device with heat dissipation member and method for manufacturing the same | |
JP2020161807A (en) | Semiconductor module and semiconductor device used therefor | |
CN111009493A (en) | Semiconductor packaging structure and assembly structure | |
US20010040300A1 (en) | Semiconductor package with heat dissipation opening | |
WO2020189508A1 (en) | Semiconductor module and semiconductor device used therefor | |
JP4556732B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2006294729A (en) | Semiconductor device | |
JP2007096083A (en) | Hybrid integrated circuit device | |
JPH09330994A (en) | Semiconductor device | |
CN115602656B (en) | Semiconductor assembly, preparation method thereof and semiconductor device | |
JP2003023126A (en) | Semiconductor device | |
JP7180735B2 (en) | Lead frames and semiconductor equipment | |
JP2002124623A (en) | Semiconductor device | |
JP4019081B2 (en) | Electronic device with electronic components mounted |