JP2845203B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に高い放熱性が要求される高出力半導体装置に関
する。
し、特に高い放熱性が要求される高出力半導体装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図２（ａ）は、従来の高出力半導体装置
を示す平面図、図２（ｂ）は、同断面図である。図２に
示すように、セラミックにタングステン，モリブデン−
マンガン等を塗布・焼成し、その上からＮｉ，Ａｕメッ
キを施して電気回路基板２が構成され、電気回路基板２
が銅または銅−タングステンからなる放熱板３の凸部４
に銀−銅ろう等の金属ろう材で固着される。また電気回
路基板２上のパターンには半導体素子１が搭載され、他
のパターンや外部リードと金線で接続された後、セラミ
ックキャップ７で気密封止される。
を示す平面図、図２（ｂ）は、同断面図である。図２に
示すように、セラミックにタングステン，モリブデン−
マンガン等を塗布・焼成し、その上からＮｉ，Ａｕメッ
キを施して電気回路基板２が構成され、電気回路基板２
が銅または銅−タングステンからなる放熱板３の凸部４
に銀−銅ろう等の金属ろう材で固着される。また電気回
路基板２上のパターンには半導体素子１が搭載され、他
のパターンや外部リードと金線で接続された後、セラミ
ックキャップ７で気密封止される。
【０００３】このように構成された高出力半導体装置に
おいて、放熱板３には銅等の放熱性の高い金属材料が用
いられ、電気回路基板２には、絶縁材料のなかでは比較
的放熱性の高いベリリア，窒化アルミ等のセラミック材
料が用いられる。
おいて、放熱板３には銅等の放熱性の高い金属材料が用
いられ、電気回路基板２には、絶縁材料のなかでは比較
的放熱性の高いベリリア，窒化アルミ等のセラミック材
料が用いられる。
【０００４】ところが、銅，銅タングステン等の金属放
熱板３は、ベリリア，窒化アルミ等のセラミック材料の
電気回路基板２に比べて、熱膨張率が高く、融点８００
℃前後のＡｇ−Ｃｕロウ材等にてロウ付けを行うと、電
気回路基板２に比べて金属放熱板３の収縮量が大きいた
めに、基板２の内部に大きな熱応力が発生し、基板２に
クラックが発生する可能性がある。
熱板３は、ベリリア，窒化アルミ等のセラミック材料の
電気回路基板２に比べて、熱膨張率が高く、融点８００
℃前後のＡｇ−Ｃｕロウ材等にてロウ付けを行うと、電
気回路基板２に比べて金属放熱板３の収縮量が大きいた
めに、基板２の内部に大きな熱応力が発生し、基板２に
クラックが発生する可能性がある。
【０００５】以上説明した問題を回避するために、金属
放熱板３と電気回路基板２との接合面積をできるだけ小
さくし、ロウ付け後の電気回路基板２内部での熱応力を
低減する必要があり、従来の半導体装置では、図２に示
すように、金属放熱板３の電気回路基板２との接合部に
凸部４を設け、接合面積を小さくした構造を備えてい
る。
放熱板３と電気回路基板２との接合面積をできるだけ小
さくし、ロウ付け後の電気回路基板２内部での熱応力を
低減する必要があり、従来の半導体装置では、図２に示
すように、金属放熱板３の電気回路基板２との接合部に
凸部４を設け、接合面積を小さくした構造を備えてい
る。
【０００６】図３は、図２に示した従来の高出力半導体
装置に使用される金属放熱板の製造工程を示す模式図で
ある。図３に示すように、金属素材を金属片または板状
連続体６としてプレス金型５に供給し、圧縮加工するこ
とによって金属放熱板３の凸部４の形成および外形の打
ち抜きを行い、その後、固定用の丸穴をプレスまたは切
削加工にて形成していた。
装置に使用される金属放熱板の製造工程を示す模式図で
ある。図３に示すように、金属素材を金属片または板状
連続体６としてプレス金型５に供給し、圧縮加工するこ
とによって金属放熱板３の凸部４の形成および外形の打
ち抜きを行い、その後、固定用の丸穴をプレスまたは切
削加工にて形成していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】半導体素子の発熱は、
電気回路基板２及び放熱板３中を片側４５度の広がりを
もって発散していくことが広く知られている。
電気回路基板２及び放熱板３中を片側４５度の広がりを
もって発散していくことが広く知られている。
【０００８】図２に示す従来の高出力半導体装置では、
放熱板３の凸部４が側面に傾斜構造を持たない垂直な形
状に形成されているため、前述した熱発散の広がりを考
慮すると、基板２の熱応力によるクラックを防止するた
めに放熱板３と基板２の接合面積を小さくしたときに、
放熱性が悪くなるという相反する問題があった。
放熱板３の凸部４が側面に傾斜構造を持たない垂直な形
状に形成されているため、前述した熱発散の広がりを考
慮すると、基板２の熱応力によるクラックを防止するた
めに放熱板３と基板２の接合面積を小さくしたときに、
放熱性が悪くなるという相反する問題があった。
【０００９】この問題を解決するため、特開平６−２０
４３６６号に開示された技術では、放熱板の凸部が基板
との接合面から下方に向けて、漸次大きくなるような傾
斜面を持たせているが、加工の難しさから凸部を放熱板
とは別体のものとして製造し、これをソルダ等で放熱板
に固着する構造となっており、逆に放熱性を悪くしてし
まうという結果を招いていた。また、凸部を一体構造と
した放熱板を前述したプレス加工によって製造したので
は、半導体装置のコストが高くなるという問題点があっ
た。
４３６６号に開示された技術では、放熱板の凸部が基板
との接合面から下方に向けて、漸次大きくなるような傾
斜面を持たせているが、加工の難しさから凸部を放熱板
とは別体のものとして製造し、これをソルダ等で放熱板
に固着する構造となっており、逆に放熱性を悪くしてし
まうという結果を招いていた。また、凸部を一体構造と
した放熱板を前述したプレス加工によって製造したので
は、半導体装置のコストが高くなるという問題点があっ
た。
【００１０】本発明の目的は、放熱効果の大きい半導体
装置およびその製造方法を提供することにある。
装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、高い放熱性が要求され
る半導体装置であって、電気回路基板と金属放熱板とを
有し、電気回路基板は、半導体素子を搭載したものであ
り、金属放熱板は、電気回路基板の熱を放熱するもので
あって、板面に凸部が隆起して一体に成形されたもので
あり、凸部は、電気回路基板を支持するものであって、
金属放熱板の板面から立上る側面が傾斜構造である。
め、本発明に係る半導体装置は、高い放熱性が要求され
る半導体装置であって、電気回路基板と金属放熱板とを
有し、電気回路基板は、半導体素子を搭載したものであ
り、金属放熱板は、電気回路基板の熱を放熱するもので
あって、板面に凸部が隆起して一体に成形されたもので
あり、凸部は、電気回路基板を支持するものであって、
金属放熱板の板面から立上る側面が傾斜構造である。
【００１２】また本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体素子の搭載された電気回路基板の熱を放熱す
る金属放熱板を引抜き加工する半導体装置の製造方法で
あって、金属放熱板は、平板部と、回路基板を支持する
凸部とを有し、金属放熱板の素材を穴ダイスに押込み、
該素材の断面形状を、平板部と該平板部から一体に隆起
した凸部からなる金属放熱板の形状に引抜き、かつ凸部
の対向する側面に角度を付けて引抜くものである。
は、半導体素子の搭載された電気回路基板の熱を放熱す
る金属放熱板を引抜き加工する半導体装置の製造方法で
あって、金属放熱板は、平板部と、回路基板を支持する
凸部とを有し、金属放熱板の素材を穴ダイスに押込み、
該素材の断面形状を、平板部と該平板部から一体に隆起
した凸部からなる金属放熱板の形状に引抜き、かつ凸部
の対向する側面に角度を付けて引抜くものである。
【００１３】
【作用】金属放熱板１個あたりの製造時間において、引
き抜き加工による場合、プレス加工による場合の１／５
で可能である。また、プレス加工の場合、引き落とした
部分の材料が無駄になるのに対して、引き抜き加工の場
合、材料の無駄がない。
き抜き加工による場合、プレス加工による場合の１／５
で可能である。また、プレス加工の場合、引き落とした
部分の材料が無駄になるのに対して、引き抜き加工の場
合、材料の無駄がない。
【００１４】金属放熱板の凸部の幅寸法を漸次大きくな
るよう傾斜させた構造を有するために、引き抜き加工用
金型の摩耗が低減され、金型寿命が長くなる。
るよう傾斜させた構造を有するために、引き抜き加工用
金型の摩耗が低減され、金型寿命が長くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図に
より説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係
る半導体装置を示す平面図、図１（ｂ）は同断面図であ
る。
より説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係
る半導体装置を示す平面図、図１（ｂ）は同断面図であ
る。
【００１６】図１において本発明の一実施形態に係る半
導体装置は、高い放射性が要求されるものであり、電気
回路基板２と金属放熱板３とを有している。
導体装置は、高い放射性が要求されるものであり、電気
回路基板２と金属放熱板３とを有している。
【００１７】電気回路基板２は、半導体素子１を搭載し
たものであり、アルミナまたはベリリア等のセラミック
の表面に、タングステンやモリブデンマンガン等の金属
被膜（配線パターン及びマウント部を含む）を焼成し、
その金属被膜上にＮｉめっき及びＡｕめっきを施し、金
属被膜のうちマウント部に半導体素子１を金−錫合金に
より搭載し、金属被膜のうち配線パターンと半導体素子
１の電極を金線で配線処理してある。また半導体素子１
は、セラミックキャップ７により気密封止されている。
たものであり、アルミナまたはベリリア等のセラミック
の表面に、タングステンやモリブデンマンガン等の金属
被膜（配線パターン及びマウント部を含む）を焼成し、
その金属被膜上にＮｉめっき及びＡｕめっきを施し、金
属被膜のうちマウント部に半導体素子１を金−錫合金に
より搭載し、金属被膜のうち配線パターンと半導体素子
１の電極を金線で配線処理してある。また半導体素子１
は、セラミックキャップ７により気密封止されている。
【００１８】金属放熱板３は、銅等の熱放散性の良好な
金属からなり、電気回路基板２の熱を放熱するものであ
って、板面に凸部４が一体に隆起して成形されている。
凸部４は、電気回路基板２との接合面積を最小にして電
気回路基板２を支持するものであって、金属放熱板３の
板面から立上る側面４ａが傾斜構造になっており、凸部
４は、基板２との接合部から下方に向けて漸次幅方向に
広がる形状になっている。凸部４の側面４ａは、約４５
度の角度をもって傾斜している。
金属からなり、電気回路基板２の熱を放熱するものであ
って、板面に凸部４が一体に隆起して成形されている。
凸部４は、電気回路基板２との接合面積を最小にして電
気回路基板２を支持するものであって、金属放熱板３の
板面から立上る側面４ａが傾斜構造になっており、凸部
４は、基板２との接合部から下方に向けて漸次幅方向に
広がる形状になっている。凸部４の側面４ａは、約４５
度の角度をもって傾斜している。
【００１９】電気回路基板２は、金属放熱板３の凸部４
に銀−銅ろう材で接合されている。
に銀−銅ろう材で接合されている。
【００２０】半導体素子１からの発熱は、電気回路基板
２に伝わり金属放熱板３より放熱する。電気回路基板２
から金属放熱板３に熱が伝わるときには、垂直方向に対
して約４５°の角度をもつ広がりをもって伝わることが
知られている。
２に伝わり金属放熱板３より放熱する。電気回路基板２
から金属放熱板３に熱が伝わるときには、垂直方向に対
して約４５°の角度をもつ広がりをもって伝わることが
知られている。
【００２１】本発明の実施形態では、電気回路基板２を
支える凸部４の側面が約４５°の角度をもって傾斜し、
下方に向けて漸次幅方向に広がる形状となっているた
め、電気回路基板２の熱が金属放熱板３に効率よく伝わ
ることとなり、半導体素子１の熱を効率よく放散するこ
とができる。
支える凸部４の側面が約４５°の角度をもって傾斜し、
下方に向けて漸次幅方向に広がる形状となっているた
め、電気回路基板２の熱が金属放熱板３に効率よく伝わ
ることとなり、半導体素子１の熱を効率よく放散するこ
とができる。
【００２２】図２は、本発明の実施形態に係る半導体装
置の製造方法を示す図である。
置の製造方法を示す図である。
【００２３】図１，図２に示すように本発明に用いる金
属放熱板３は、横方向に一定の板厚をもつ平板部３ａ
と、平板部３ａのほぼ中央から隆起した凸部４とからな
っており、引抜き加工に適した形状になっている。
属放熱板３は、横方向に一定の板厚をもつ平板部３ａ
と、平板部３ａのほぼ中央から隆起した凸部４とからな
っており、引抜き加工に適した形状になっている。
【００２４】そこで本発明では、金属放熱板３を引抜き
加工により製造することを特徴とするものである。
加工により製造することを特徴とするものである。
【００２５】図２に示すように引抜き加工用の金型５
は、金属放熱板３の素材を押込む穴ダイス５ａを有して
いる。穴ダイス５ａは、金属放熱板素材８の断面形状
を、横長の矩形断面をなす平板部３ａの形状に引抜き加
工する穴ダイス５ａ1と、金属放熱板素材８の断面形状
を、平板部３ａの約中央から隆起した凸部４の形状に引
抜き加工する穴ダイス５ａ2とからなっている。さらに
穴ダイス５ａ2は、ダイスをなす稜線５ａ3が垂直方向か
ら約４５°内側に傾斜している。
は、金属放熱板３の素材を押込む穴ダイス５ａを有して
いる。穴ダイス５ａは、金属放熱板素材８の断面形状
を、横長の矩形断面をなす平板部３ａの形状に引抜き加
工する穴ダイス５ａ1と、金属放熱板素材８の断面形状
を、平板部３ａの約中央から隆起した凸部４の形状に引
抜き加工する穴ダイス５ａ2とからなっている。さらに
穴ダイス５ａ2は、ダイスをなす稜線５ａ3が垂直方向か
ら約４５°内側に傾斜している。
【００２６】金属放熱板３の素材８を引抜き加工用金型
５の穴ダイス５ａに押込み、その素材８の断面形状を、
平板部３ａと平板部３ａから一体に隆起した凸部４から
なる金属放熱板３の形状に引抜き、かつ穴ダイス５ａ2
を使って凸部４の対向する側面４ａに角度を付けて引抜
く。
５の穴ダイス５ａに押込み、その素材８の断面形状を、
平板部３ａと平板部３ａから一体に隆起した凸部４から
なる金属放熱板３の形状に引抜き、かつ穴ダイス５ａ2
を使って凸部４の対向する側面４ａに角度を付けて引抜
く。
【００２７】なお、金属放熱板３の素材は、軟化させて
穴ダイス５ａに押込むようにしてもよい。
穴ダイス５ａに押込むようにしてもよい。
【００２８】次に引抜き加工により帯状に成形された金
属放熱板３を切断刃６にて引抜き方向と直交する方向に
個々にスライスし、金属放熱板３を完成させる。
属放熱板３を切断刃６にて引抜き方向と直交する方向に
個々にスライスし、金属放熱板３を完成させる。
【００２９】引き抜き加工は高温，高圧下で行うと、穴
ダイス５ａ1と５ａ2の継目のコーナー部７が９０度付近
であると、製造中にコーナー部７の破損，摩耗が発生し
やすい。しかし、本発明においては、金属放熱板３の凸
部４の幅寸法を漸次大きくなるように側面４ａを傾斜さ
せた構造を有しているために、引き抜き加工用金型５の
コーナー部７の角度が９０度より小さくなり、金型の破
損が少なくなり、結果として金型寿命が長くなり、加工
費の低減につながる。
ダイス５ａ1と５ａ2の継目のコーナー部７が９０度付近
であると、製造中にコーナー部７の破損，摩耗が発生し
やすい。しかし、本発明においては、金属放熱板３の凸
部４の幅寸法を漸次大きくなるように側面４ａを傾斜さ
せた構造を有しているために、引き抜き加工用金型５の
コーナー部７の角度が９０度より小さくなり、金型の破
損が少なくなり、結果として金型寿命が長くなり、加工
費の低減につながる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属放熱板を引き抜き加工にて形成するため、加工費，材
料費を低減することができる。
属放熱板を引き抜き加工にて形成するため、加工費，材
料費を低減することができる。
【００３１】また、金属放熱板の凸部の幅寸法を漸次大
きくなるように傾斜させたため、放熱効果が大きく、引
き抜き加工用金型の摩耗が低減され、金型寿命が長くな
り、結果として、さらに加工を低減することができる。
きくなるように傾斜させたため、放熱効果が大きく、引
き抜き加工用金型の摩耗が低減され、金型寿命が長くな
り、結果として、さらに加工を低減することができる。
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装
置を示す平面図、（ｂ）は同断面図である。
置を示す平面図、（ｂ）は同断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図３】（ａ）は、従来例を示す平面図、（ｂ）は同断
面図である。
面図である。
【図４】従来の製造方法を示す断面図である。
１ 半導体素子 ２ 電気回路基板 ３ 金属放熱板 ４ 凸部 ５ 引抜き加工用金型 ５ａ，５ａ1，５ａ2 穴ダイス
Claims (2)
- 【請求項１】 高い放熱性が要求される半導体装置であ
って、 電気回路基板と金属放熱板とを有し、 電気回路基板は、半導体素子を搭載したものであり、 金属放熱板は、電気回路基板の熱を放熱するものであっ
て、板面に凸部が隆起して一体に成形されたものであ
り、 凸部は、電気回路基板を支持するものであって、金属放
熱板の板面から立上る側面が傾斜構造であることを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項２】 半導体素子の搭載された電気回路基板の
熱を放熱する金属放熱板を引抜き加工する半導体装置の
製造方法であって、 金属放熱板は、平板部と、回路基板を支持する凸部とを
有し、 金属放熱板の素材を穴ダイスに押込み、該素材の断面形
状を、平板部と該平板部から一体に隆起した凸部からな
る金属放熱板の形状に引抜き、かつ凸部の対向する側面
に角度を付けて引抜くことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19101596A JP2845203B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19101596A JP2845203B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041441A JPH1041441A (ja) | 1998-02-13 |
| JP2845203B2 true JP2845203B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=16267469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19101596A Expired - Fee Related JP2845203B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2845203B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100572716B1 (ko) | 2004-09-24 | 2006-04-24 | 주식회사 리더시스템 | 핸드폰슬라이딩용 알루미늄가이드 인발방법 |
| EP2109138B1 (en) * | 2006-12-26 | 2015-12-23 | Kyocera Corporation | Heat dissipating substrate and electronic device using the same |
| JP5397497B2 (ja) * | 2012-04-20 | 2014-01-22 | ダイキン工業株式会社 | 冷凍装置 |
-
1996
- 1996-07-19 JP JP19101596A patent/JP2845203B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1041441A (ja) | 1998-02-13 |
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