JP3879361B2 - 半導体装置の実装構造およびその実装方法 - Google Patents
半導体装置の実装構造およびその実装方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3879361B2 JP3879361B2 JP2000083266A JP2000083266A JP3879361B2 JP 3879361 B2 JP3879361 B2 JP 3879361B2 JP 2000083266 A JP2000083266 A JP 2000083266A JP 2000083266 A JP2000083266 A JP 2000083266A JP 3879361 B2 JP3879361 B2 JP 3879361B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating substrate
- heat
- heat radiating
- semiconductor device
- heat dissipation
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の放熱特性を向上させるための実装構造およびその方法に関し、特に、パワー用半導体素子を内蔵した半導体装置に用いて好適な実装構造およびその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
パワー用素子を用いた半導体装置は、パワー用素子の発熱により熱破壊等の不具合が生じる。このため、発生した熱を放熱する特性を向上させるため、一般に、半導体装置と、放熱を促すために半導体装置と接触させる冷却部材との間に高熱伝導放熱部材(以下、単に放熱材とする)を挟んでいる。
【0003】
図5は、従来の半導体装置の実装構造の一例を示す概略断面図である。図5に示すように、半導体素子1の一面1a側に形成されたパッド(図示せず)とリードフレーム2とが、ワイヤボンドにより形成されたワイヤ3により接続されている。
【0004】
また、半導体素子1の他面1b側は接合部材4を介してヒートシンク5の一面に接合されている。また、ヒートシンク5にはその端部において外部と電気的に接続するための電極部5aが形成されており、このヒートシンク5は電極としての働きも兼ねている。
【0005】
また、これらの各部材が樹脂封止され、リードフレーム2とヒートシンク5の電極部5aのみが樹脂6から外部に出た状態でフルモールドされた半導体装置(以下、フルモールド型半導体装置という)10となっている。そして、この半導体装置10におけるヒートシンク5が配置されている側の面に対して、放熱シートや熱伝導率の高いグリス等の放熱材11を介して冷却部材12が接合されている。
【0006】
一方、図6に、従来の半導体装置の実装構造の他の例を概略断面図にて示す。図6における半導体装置は、図5における半導体装置と比較して、ヒートシンク5の他面が樹脂6から露出して放熱面51を形成している点が異なる。以下、この放熱面51を有する半導体装置10を、放熱面形成型半導体装置という。その他の構成は、図5における半導体装置と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【0007】
そして、冷却部材12との接合方法に関しては、図6に示す半導体装置10のヒートシンク5も電極を兼ねているため、半導体装置10と冷却部材12との絶縁を確保する必要がある。そこで、高熱伝導絶縁基板等の絶縁性の放熱材13を介して、上記放熱面51が冷却部材12と接合されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記フルモールド型半導体装置では、ヒートシンク5と放熱材11との間にモールド樹脂6が介在しており、この樹脂は熱伝導率が低いために、特に大電流が流れるパワー素子を用いた場合は十分な放熱性が得られない。
【0009】
また、放熱面形成型半導体装置では、ヒートシンク5と放熱材13との間にモールド樹脂はないが、高熱伝導絶縁基板13とヒートシンク5、および冷却部材12とは接合性が悪いため、接触熱抵抗が大きくなり放熱性が悪い。
【0010】
本発明は上記問題点に鑑み、放熱性を良好に確保できる半導体装置の実装構造およびその方法を提供することを他の目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、放熱面形成型半導体装置の実装構造において、放熱面(51)と冷却部材(12)とを熱伝導性を有する絶縁基板(21)を挟んで積層し、放熱面(51)と絶縁基板(21)との間、および絶縁基板(21)と冷却部材(12)との間に、熱的な接触を確保するための放熱材(31、32)が介在するように、絶縁基板(21)の両面に電気伝導性の材質である放熱材(31、32)が配設されており、放熱材(31、32)の各々は、絶縁基板(21)の外周縁部までは配置されておらず、絶縁基板(21)よりも一回り内側に配置されていることを特徴としている。
【0012】
本発明では、絶縁基板(21)により放熱面(51)と冷却部材(12)とを電気的に絶縁することができる。また、放熱面(51)および冷却部材(12)と放熱材(31、32)とが良好に接続するため、これらの部材(12、31、32、51)の界面における接触熱抵抗を低減することができる。従って、放熱性を良好に確保できる半導体装置の実装構造を提供することができる。また、電気伝導性の材質である放熱材(31、32)の各々が、絶縁基板(21)の外周縁部までは配置されておらず、絶縁基板(21)よりも一回り内側に配置されているので、絶縁基板(21)の両面に配置される各々の放熱材(31、32)間の絶縁距離を確保して、放電等により絶縁が破壊されるのを防ぐことができる。
【0013】
また、請求項2に記載の発明では、放熱面形成型半導体装置の実装方法において、熱伝導性を有する絶縁基板(21)の両面に電気伝導性の材質である放熱材(31、32)を配設し、放熱面(51)と冷却部材(12)とが放熱材(31、32)に接触するように、放熱面(51)と冷却部材(12)とにより絶縁基板(21)を挟み付ける実装方法であり、放熱材(31、32)の各々を、絶縁基板(21)の外周縁部までは配置せずに、絶縁基板(21)よりも一回り内側に配置することを特徴としている。これにより、請求項1の実装構造を適切に実現し得る実装方法を提供することができる。
【0014】
また、請求項3に記載の発明では、請求項2の発明において、放熱材(31)として熱伝導性フィラー充填シリコン系のゲルを用い、絶縁基板(21)の両面にこのシリコン系のゲルを塗布して硬化した後、放熱面(51)と冷却部材(12)とにより絶縁基板(21)を挟み付けることを特徴としている。
【0015】
本発明では、半導体装置を冷却部材(12)に組み付ける際に、絶縁基板(21)と放熱材(31)とが予め一体となったものを介在させるだけで、放熱材(31)により放熱面(51)および冷却部材(12)と絶縁基板(21)との接触熱抵抗を低減でき、絶縁基板(21)により放熱面(51)と冷却部材(12)との絶縁を確保することができる。従って、放熱性が良好に確保できるように半導体装置を容易に組み付けることができる半導体装置の実装方法を提供することができる。
【0016】
また、請求項4に記載の発明では、放熱面形成型半導体装置の実装方法において、熱伝導性を有する絶縁基板(21)の両面に放熱シート(32)を配設し、放熱面(51)と冷却部材(12)とが放熱シート(32)に接触するように、放熱面(51)と冷却部材(12)とにより絶縁基板(21)を挟み付ける実装方法であり、放熱シート(32)の一面および絶縁基板(21)の両面に表面処理を施した後、放熱シート(32)および絶縁基板(21)における表面処理を施した面を、熱伝導性接合部材を介して接合することにより、絶縁基板(21)の両面に放熱シート(32)を配設することを特徴としている。このようにすれば、絶縁基板(21)を放熱面(51)と冷却部材(12)とで挟み付ける際に、絶縁基板(21)と放熱シート(32)とがずれることを防止することができる。
【0017】
また、絶縁基板(21)と放熱材(32)とを予め一体としているため、請求項3に記載の発明と同様の効果を発揮することができる。
【0018】
また、請求項5に記載の発明では、放熱面形成型半導体装置の実装方法において、熱伝導性を有する絶縁基板(21)の両面に放熱シート(32)を配設し、放熱面(51)と冷却部材(12)とが放熱シート(32)に接触するように、放熱面(51)と冷却部材(12)とにより絶縁基板(21)を挟み付ける実装方法であり、絶縁基板(21)として、絶縁基板(21)の両面の端部に、放熱シート(32)を固定するための絶縁物からなる固定部(22)を設けたものを用いることを特徴としている。
【0019】
これにより、固定部(22)によって放熱シート(32)を絶縁基板(21)に位置決めすることができるため、絶縁基板(21)を放熱面(51)と冷却部材(12)とで挟み付ける際に、絶縁基板(21)と放熱シート(32)とがずれることを防止することができる。
【0020】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本実施形態における半導体装置の実装構造について示す。図1は本実施形態の半導体装置の実装構造の概略断面図であり、図2は図1における絶縁基板および放熱材の拡大図である。
【0022】
図1に示すように、本実施形態における半導体装置10は上述の図6に示した半導体装置10と同様の構成であるため、図中、半導体装置10の構成については、図6と同一符号を付して説明を省略し、補足説明を行うに止める。
【0023】
ヒートシンク5の放熱面51と反対側の面に接合された半導体素子1としては、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。また、ワイヤ3は、例えばAu(金)やAl(アルミニウム)等を用いることができる。また、接合部材4としては、半田、ろう材、あるいは導電性接着剤等を用いることができる。また、ヒートシンク5としては、例えばCu(銅)からなるものを用いることができる。また、樹脂6としては、エポキシ系のモールド樹脂を用いることができる。
【0024】
次に、この半導体装置10を冷却部材としての放熱ブロック12に実装する構造について述べる。図1に示すように、本実施形態の半導体装置10は、放熱性を向上させるためにヒートシンク5の一部が樹脂6から露出して放熱面51を形成している。そのため、放熱面51と放熱ブロック12とは電気的に絶縁する必要がある。
【0025】
従って、本実施形態では、放熱面51と放熱ブロック12とが、熱伝導性を有する絶縁基板21を挟んで積層され、放熱面51と絶縁基板21との間、および絶縁基板21と放熱ブロック12との間には、熱的な接触を確保するための放熱材31が介在されている。つまり、放熱ブロック12と放熱面51との間に、放熱材31、絶縁基板21および放熱材31が、この順に積層され、図中の上下側より加圧され互いに圧接されている。
【0026】
また、図1よび図2に示すように、この放熱材31は絶縁基板21の外周縁部までは配置されておらず、絶縁基板21よりも一回り内側に配置されている。これは、放熱材31は後述のように電気伝導性の材質であるため、放熱面51と放熱ブロック12とを絶縁するために絶縁距離を確保するものである。
【0027】
詳しくは、放熱材31が絶縁基板21の端部まで及ぶと、ほぼ絶縁基板21一枚分の厚みのみを隔てて電気伝導性の材質が存在することになり、放電等により絶縁が破壊される恐れがある。従って、絶縁基板21の両面に配置される各々の放熱材31間の距離を確保して、絶縁破壊を防ぐようにしている。
【0028】
ここで、絶縁基板21としては、絶縁性を有するもののうち、熱伝導率の高いものを用いることができる。そのような基板としては、例えば窒化アルミニウム基板や窒化珪素基板などがある。また、放熱材31としては、例えば、熱伝導性フィラー充填シリコン系のゲルタイプ(以下、単にシリコンゲルという)からなるものを用いることができる。この熱伝導性フィラーとしては、Ag(銀)、Cu、C(炭素)、Ni(ニッケル)、Al、Sn(錫)等を用いることができる。
【0029】
そして、このシリコンゲルからなる放熱材31は、ある程度の柔軟性があり、絶縁基板21よりも放熱面51や放熱ブロック12との密着性が良好のものである。また、放熱材31としては、絶縁基板21よりも熱伝導率が高いものを用いると好適である。
【0030】
上述のように、本実施形態では半導体装置10を放熱ブロック12に実装する際に、一対の放熱材31で挟まれた絶縁基板21を介して、放熱面51と放熱ブロック12とを圧接する構成となっている。その結果、放熱材31の柔軟性により放熱面51および放熱ブロック12と放熱材31とが良好に接続するため、これらの部材の界面における接触熱抵抗は低く、放熱性を良好に確保することができる。
【0031】
また、絶縁基板21は、絶縁性を確保するためには熱伝導率のあまり良くない材料を用いるため、放熱性に限界がある。しかし、本実施形態のように、放熱材31として接触熱抵抗が小さく、かつ熱伝導率の高い材料を用いると、放熱面51から絶縁基板21への伝熱性、および絶縁基板21から放熱ブロック12への伝熱性が向上し、その結果、半導体装置10の放熱性が向上する。
【0032】
また、放熱面51と放熱ブロック12との電気的な絶縁は絶縁基板21により確保しており、放熱材31を絶縁基板21よりも一回り内側に配置しているため、放電による絶縁破壊も防ぐことができる。以上のように、半導体装置10の放熱性を向上させ、更に放熱面51と放熱ブロック12との絶縁を確実に確保しているため信頼性の高い半導体装置の実装構造を提供することができる。
【0033】
次に、半導体装置10を上述のような実装構造にする方法について述べる。実装方法としては、例えば、図1に示す各部材の下層から順に積層するように、まず、放熱ブロック12に対してシリコンゲルを塗布し、その後、絶縁基板21を搭載した後、絶縁基板21上に再びシリコンゲルを塗布し、続いて半導体装置10を放熱面51がシリコンゲル側となるように搭載し、最後に全体を加圧して加熱硬化することが考えられる。
【0034】
しかし、この様な方法では、多数の工程を経る必要がありコストが高くなってしまう。また、加圧するときにシリコンゲルが潰されて拡がることにより、絶縁基板21の端部付近までシリコンゲルが配置され、上述のように絶縁距離が十分に確保できないという問題もある。
【0035】
そこで、本実施形態では、以下の方法により実装する。まず、絶縁距離が確保できるような寸法で、絶縁基板21の両面に、絶縁基板21よりも一回り内側に位置するようにシリコンゲルを塗布する。具体的には、絶縁基板21の平面よりも小さい開口部を有する印刷マスク等を用いて、印刷によりシリコンゲルを塗布することができる。
【0036】
次に、このシリコンゲルを加熱硬化して、絶縁基板21とシリコンゲルとを接合する。以下、シリコンゲルの硬化物31を両面に形成した絶縁基板21を、放熱絶縁基板40という。この場合、加圧して加熱硬化すると、絶縁基板21とシリコンゲルとの接合をより強固にすることができる。
【0037】
そして、上述の放熱絶縁基板40を、半導体装置10の放熱面51と放熱ブロック12との間に挟み付けるようにして、これらの部材12、40、51を積層する。この様にして、上述の実装構造が完成する。
【0038】
この様な実装方法では、放熱絶縁基板40を放熱面51と放熱ブロック12との間に積層して組み付けるだけで、上述のような半導体装置10の実装構造を得ることができる。従って、放熱性が良好に確保できるように半導体装置を容易に組み付けることができる半導体装置の実装方法を提供することができる。
【0039】
また、実装工程が簡略化されるため、コストを低減することができる。また、シリコンゲルを硬化した後に半導体装置10を組み付けているため、半導体装置10を組み付けるときに、シリコンゲルがつぶれる等して塗布領域が変更することがなく、放熱材31等の寸法精度良実装することができ、絶縁距離を好適に確保することができる。
【0040】
(第2実施形態)
第1実施形態では、放熱材31としてシリコンゲルからなるものを用いたが、本実施形態では、放熱材として放熱シート32、より具体的にはカーボン系シートを用いるものについて示す。
【0041】
このカーボン系シート32は表面が滑らかであるため、放熱面51と絶縁基板21との間、および絶縁基板21と放熱ブロック12との間に圧接したときに、カーボン系シート32が移動するため組み付け難い。
【0042】
また、カーボン系シート32は導電性であるため、カーボン系シート32が組み付け時に動いて、絶縁基板21の端部付近に配置されたり、絶縁基板21から外にはみ出したりすることにより、放熱面51と放熱ブロック12との絶縁が確保できなくなり製品の信頼性が低下する。
【0043】
更に、放熱面51と放熱ブロック12との間に圧接したときに、絶縁基板21の両面におけるカーボン系シート32の位置がずれることにより、絶縁基板21にかかる応力歪みのバランスが崩れて絶縁基板21にクラックが生じ、絶縁性が十分に確保できなくなる可能性もある。本実施形態はこの様な問題点を考慮した、放熱シート32を用いるときの構成および方法について示す。
【0044】
本実施形態では、半導体装置10の構成や、放熱面51と放熱ブロック12との間に絶縁基板21および放熱材を配置する構成は第1実施形態と同様である。以下、主として、本実施形態の特徴部分である絶縁基板21と放熱材32について述べる。
【0045】
図3は本実施形態の絶縁基板21および放熱材32の断面図である。図3に示すように、絶縁基板21の両面に、放熱材としての放熱シート32が接合層33を介して接合され、第1実施形態と同様に放熱絶縁基板40を形成している。
【0046】
ここで、放熱シート32は、収縮・復元性があるものであり、例えばカーボン系シートを用いることができる。また、この接合層33については後述する。そして、図1と同様にして、放熱面51と放熱ブロック12との間に放熱絶縁基板40が挟まれて積層され、圧接されている。
【0047】
この様な実装構造にすることにより、放熱シート32は収縮・復元性があるため、放熱面51および放熱ブロック12と絶縁基板21とが放熱シート32を介して良好に接続され、第1実施形態と同様にして、放熱性を良好に確保できる半導体装置の実装構造を提供することができる。
【0048】
次に、本実施形態の実装方法について述べる。まず、図3に示す放熱絶縁基板40を形成する。一対の放熱シート32と絶縁基板21とを用意し、放熱シート32の一面および絶縁基板21の両面に表面処理を施す。この表面処理は、絶縁基板21と放熱シート32との接合性を良するために行うものであり、例えば、Ni(ニッケル)メッキや蒸着などのメタライズドが好適である。
【0049】
次に、表面処理を施した面を、Agペースト等の高熱伝導接合材(請求項でいう熱伝導性接合部材)を介して接合する。これにより、表面処理を行った部分と高熱伝導接合材とが、上記接合層33となり、絶縁基板21と放熱シート32とが一体化されて放熱絶縁基板40が形成される。
【0050】
続いて、第1実施形態と同様にして、放熱絶縁基板40を半導体装置10の放熱面51と放熱ブロック12との間に挟み付けるようにして、これらの部材12、40、51を積層することにより、第2実施形態の実装構造が完成する。
【0051】
この様な実装方法により、好適に絶縁基板21と放熱シート32とを接合して一体化することができる。その結果、第1実施形態と同様の理由から、放熱性が良好に確保できるように半導体装置を容易に組み付けることができる半導体装置の実装方法を提供することができる。
【0052】
また、実装工程が簡略となるため、コストを低減することができる。また、放熱シート32と絶縁基板21とを一体化した後、半導体装置10を組み付けているため、半導体装置10を組み付けるときに、放熱シート32が移動せず、上述のような絶縁破壊を防止することができる。また、放熱シート32と絶縁基板21とを高熱伝導接合材を介して接合しているため、半導体装置10を実装する際の接触界面を減らすことができ、接触熱抵抗を低減することができる。
【0053】
なお、カーボン系シート32以外にも、圧縮・復元性があり、熱伝導性の良いシートを用いることができる。
【0054】
(第3実施形態)
本実施形態は、第2実施形態と同様に放熱材として放熱シート32を用いているが、放熱シート32の固定方法が第2実施形態と異なる。以下、第2実施形態と異なる内容について主として述べる。図4は、本実施形態の絶縁基板21および放熱シート32の断面図である。
【0055】
図4に示すように、絶縁基板21の両面の端部に、放熱シート32を固定するための絶縁物からなる固定部(絶縁層)22が形成されている。この固定部22は、絶縁基板21の周縁部を囲むように形成されており、例えば絶縁基板21と同一材質のもので形成することができる。また、この固定部22は、放熱シート32の厚みよりも薄くなっている。
【0056】
この固定部22は、印刷マスク等を用いて、固定部22となるペーストを印刷し、焼結して形成することができる。このとき、絶縁基板21となるためのグリーンシート状のものに、固定部22となるペーストを印刷した後焼結しても良いし、絶縁基板21にペーストを印刷して焼結しても良い。
【0057】
そして、半導体装置10の放熱面51と放熱ブロック12との間に絶縁基板21を配置し、絶縁基板21の両面において、固定部22によって放熱シート32を固定して、半導体装置10、放熱シート32、絶縁基板21および放熱ブロック12を積層して圧接している。
【0058】
つまり、第1および第2実施形態の様に、絶縁基板21と放熱材31、32とを予め一体化するのではなく、放熱ブロック12上に上記各積層部材10、21、32を順次積層すれば良く、放熱面51と放熱ブロック12との間に圧接する際に、絶縁基板21の固定部22により放熱シート32を固定することができる。
【0059】
本実施形態では、放熱シート32を用いているため、第2実施形態と同様に、放熱面51および放熱ブロック12と絶縁基板21との接着性を良好にすることができ、放熱性を向上させることができる。
【0060】
また、固定部22により放熱シート32を絶縁基板21に対して位置決めすることができるため組み付けが容易であり、絶縁基板21を放熱面51と放熱ブロック12とで挟み付ける際に、放熱シート32の位置がずれることを防止することができる。また、放熱シート32よりも固定部22の方が厚みが薄いため、放熱シート32と放熱面51および放熱ブロック12とが確実に密着することができる。
【0061】
なお、固定部22としては、収縮性が高く、高い復元特性を有するシリコン系の絶縁材料を用いることもできる。この場合、放熱シート32の厚みよりも固定部22の厚みを厚くしても良い。なぜなら、放熱面51と放熱ブロック12との間に絶縁基板21および放熱シート32を挟んで圧接する際に、シリコン系の絶縁材料が圧縮されるため、放熱シート32と放熱面51および放熱ブロック12とが接触し、放熱シート32は放熱シート32自身の接触界面抵抗を確保することができるためである。
【0062】
また、固定部22を絶縁基板21の周縁部において囲むように形成する例について示したが、組み付け時に放熱シート32を固定することができれば、放熱シート32の各辺の一部や角に相当する位置に形成しても良い。ただし、組み付け時の圧接により絶縁基板21に均等に圧縮応力がかかるようにする必要がある。
【0063】
(他の実施形態)
上記実施形態では、半導体素子1の他面1b側にのみヒートシンク5を接合して、半導体素子1の片面から放熱する構成の半導体装置10の実装構造およびその方法について述べた。
【0064】
しかし、半導体素子に対して一対のヒートシンクを挟むように接合し、この各々のヒートシンクのうち、半導体素子と接合している面とは反対側の面が放熱面となっており、半導体素子の両面から放熱を行うような構成の半導体装置を放熱ブロックに対して実装する場合にも、上記第1〜第3実施形態を適用することができる。
【0065】
この場合は、半導体装置の両面に形成された一対の放熱面の各々と放熱ブロックとの間に、第1〜第3実施形態のように、絶縁基板および放熱材を積層して、これらの部材を圧接することができる。
【0066】
また、放熱材としては、上記第1〜第3実施形態に記載のもの以外にも、弾性があり、熱伝導率の高いものであれば用いることができる。
【0067】
また、上記各実施形態では、放熱面51と放熱ブロック12との間に絶縁基板21および放熱材31、32を介在させ圧接するときに、各々の部材12、21、31、32、51の界面に接着剤を用いなかった。これは、熱伝導性の悪い接着剤を用いることにより、半導体装置10の放熱性が低下するのを防ぐためである。しかし、熱伝導率の高い接着剤を用いて、放熱性の低下を抑えることができれば、各々の部材の界面を接着剤で接合しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図2】図1における絶縁基板および放熱材の拡大図である。
【図3】第2実施形態の絶縁基板および放熱材の断面図である。
【図4】第3実施形態の絶縁基板および放熱材の断面図である。
【図5】従来の半導体装置の実装構造の一例を示す概略断面図である。
【図6】従来の半導体装置の実装構造の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1…半導体素子、5…ヒートシンク、12…冷却部材、21…絶縁基板、
22…固定部、31、32…放熱材、51…放熱面。
Claims (5)
- 半導体素子(1)と、一面に前記半導体素子(1)が電気的に接続され、他面が放熱面(51)となっているヒートシンク(5)とを備え、前記放熱面(51)に冷却部材(12)を設けてなる半導体装置の実装構造において、
前記放熱面(51)と前記冷却部材(12)とは、熱伝導性を有する絶縁基板(21)を挟んで積層されており、
前記放熱面(51)と前記絶縁基板(21)との間、および前記絶縁基板(21)と前記冷却部材(12)との間に、熱的な接触を確保するための放熱材(31、32)が介在するように、前記絶縁基板(21)の両面に電気伝導性の材質である放熱材(31、32)が配設されており、
前記放熱材(31、32)の各々は、前記絶縁基板(21)の外周縁部までは配置されておらず、前記絶縁基板(21)よりも一回り内側に配置されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。 - 半導体素子(1)と、一面に前記半導体素子(1)が電気的に接続され、他面が放熱面(51)となっているヒートシンク(5)とを備え、前記放熱面(51)に冷却部材(12)を設けてなる半導体装置の実装方法において、
熱伝導性を有する絶縁基板(21)の両面に電気伝導性の材質である放熱材(31、32)を配設し、
前記放熱面(51)と前記冷却部材(12)とが前記放熱材(31、32)に接触するように、前記放熱面(51)と前記冷却部材(12)とにより前記絶縁基板(21)を挟み付ける半導体装置の実装方法であり、
前記放熱材(31、32)の各々を、前記絶縁基板(21)の外周縁部までは配置せずに、前記絶縁基板(21)よりも一回り内側に配置することを特徴とする半導体装置の実装方法。 - 前記放熱材(31)として、熱伝導性フィラー充填シリコン系のゲルを用い、
前記絶縁基板(21)の両面に前記ゲルを塗布して硬化した後、前記放熱面(51)と前記冷却部材(12)とにより前記絶縁基板(21)を挟み付けることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の実装方法。 - 半導体素子(1)と、一面に前記半導体素子(1)が電気的に接続され、他面が放熱面(51)となっているヒートシンク(5)とを備え、前記放熱面(51)に冷却部材(12)を設けてなる半導体装置の実装方法において、
熱伝導性を有する絶縁基板(21)の両面に放熱シート(32)を配設し、
前記放熱面(51)と前記冷却部材(12)とが前記放熱シート(32)に接触するように、前記放熱面(51)と前記冷却部材(12)とにより前記絶縁基板(21)を挟み付ける半導体装置の実装方法であり、
前記放熱シート(32)の一面および前記絶縁基板(21)の両面に表面処理を施した後、
前記放熱シート(32)および前記絶縁基板(21)における前記表面処理を施した面を、熱伝導性接合部材を介して接合することにより、前記絶縁基板(21)の両面に前記放熱シート(32)を配設することを特徴とする半導体装置の実装方法。 - 半導体素子(1)と、一面に前記半導体素子(1)が電気的に接続され、他面が放熱面(51)となっているヒートシンク(5)とを備え、前記放熱面(51)に冷却部材(12)を設けてなる半導体装置の実装方法において、
熱伝導性を有する絶縁基板(21)の両面に放熱シート(32)を配設し、
前記放熱面(51)と前記冷却部材(12)とが前記放熱シート(32)に接触するように、前記放熱面(51)と前記冷却部材(12)とにより前記絶縁基板(21)を挟み付ける半導体装置の実装方法であり、
前記絶縁基板(21)として、前記絶縁基板(21)の両面の端部に、前記放熱シート(32)を固定するための絶縁物からなる固定部(22)を設けたものを用いることを特徴とする半導体装置の実装方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000083266A JP3879361B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 半導体装置の実装構造およびその実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000083266A JP3879361B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 半導体装置の実装構造およびその実装方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001267475A JP2001267475A (ja) | 2001-09-28 |
JP3879361B2 true JP3879361B2 (ja) | 2007-02-14 |
Family
ID=18599935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000083266A Expired - Fee Related JP3879361B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | 半導体装置の実装構造およびその実装方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3879361B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4898145B2 (ja) * | 2005-05-30 | 2012-03-14 | シャープ株式会社 | 集光型太陽電池モジュール |
JP4694892B2 (ja) * | 2005-05-30 | 2011-06-08 | シャープ株式会社 | 集光型太陽電池モジュール |
JP4432892B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2010-03-17 | 株式会社デンソー | 半導体冷却構造 |
JP4904104B2 (ja) * | 2006-07-19 | 2012-03-28 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JP2011199055A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 放熱シートおよびこの放熱シートを用いた電子機器 |
CN103222047B (zh) * | 2010-11-22 | 2016-01-06 | 株式会社东芝 | 用于压力接触结构的陶瓷热沉材料、使用其的半导体模块和用于制造半导体模块的方法 |
JP6382784B2 (ja) | 2015-11-26 | 2018-08-29 | 株式会社Soken | 半導体装置の製造方法 |
JP6724707B2 (ja) * | 2016-10-11 | 2020-07-15 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体冷却装置 |
CN106887391A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-06-23 | 上海长园维安微电子有限公司 | 适用于功率mos的新型塑封结构 |
JP6988345B2 (ja) * | 2017-10-02 | 2022-01-05 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
-
2000
- 2000-03-21 JP JP2000083266A patent/JP3879361B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001267475A (ja) | 2001-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018194153A1 (ja) | 電力用半導体モジュール、電子部品および電力用半導体モジュールの製造方法 | |
US9324684B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP5607829B2 (ja) | 半導体装置 | |
WO2012165045A1 (ja) | 半導体装置及び配線基板 | |
JP7326314B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2001102400A (ja) | 電気機器およびその製造方法 | |
JP3879361B2 (ja) | 半導体装置の実装構造およびその実装方法 | |
JP6643975B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP5664475B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2018026370A (ja) | パワー半導体モジュール | |
JP4967701B2 (ja) | 電力半導体装置 | |
JPWO2020116116A1 (ja) | 半導体装置 | |
JP6095303B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP3928488B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP4096741B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP7163583B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP3601529B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP7117960B2 (ja) | パワーモジュール用基板およびパワーモジュール | |
JP2019106422A (ja) | パワーモジュール用基板およびパワーモジュール | |
JP2007150342A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2004296837A (ja) | 半導体装置 | |
JP4514598B2 (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 | |
JP5987665B2 (ja) | 半導体装置 | |
WO2024116899A1 (ja) | 半導体装置、および半導体装置の製造方法 | |
WO2022244629A1 (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040405 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050111 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050301 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060808 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060922 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061017 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061030 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101117 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111117 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111117 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121117 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131117 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |