JP3886626B2 - Manufacturing method of heat sink for semiconductor device - Google Patents
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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用放熱板の製造方法に関し、更に詳細には金属製プレートの一面側に突出する凸部の上面に形成された平坦面に、半導体素子が搭載される半導体装置用放熱板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置100には、図8に示す多層P−PGA(Multi Layer Plastic Pin Grid Array)型のものがある。この半導体装置100は、多層のプラスチック基板102の各層間に形成された導体パターン104、104・・と電気的に接続された複数本のピン106、106・・が、プラスチック基板102に形成された貫通孔内に立設され、且つキャビティ108の底面が銅や銅合金等から成る金属製プレート110によって形成されている。かかる金属製プレート104の凸部118の平坦面には、半導体素子112が搭載され、搭載された半導体素子112は導体パターン104の各々とボンディングワイヤ114、114・・によって電気的に接続される。
この様に、半導体素子112を金属製プレート110に搭載することにより、半導体装置100の放熱性が向上できる。
尚、金属製プレート110に搭載された半導体素子112等は、キャビティ108の開口部に装着されたキャップ116によって封止される。
【0003】
かかる金属製プレート110には、その斜視図である図9(a)及びY−Y面における断面図である図9(b)に示す様に、中央部近傍に半導体素子112が搭載される平坦面が上面に形成された凸部118が設けられている。
この凸部118の平坦面である上面118aは、極めて高度な平坦度が要求されるため、従来、金属製プレート110の凸部118を研削加工によって形成していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
研削加工によって形成された金属製プレート110は、凸部118の上面118aを極めて高度の平坦度に仕上げることができる。
しかし、金属製プレート110を研削加工によって製造することは、金属製プレート110の加工コストが高額となるため、最終的に得られる半導体装置も高額となる。更に、研削加工では金属製プレート110の加工速度の向上を容易に図ることができず、生産能力にも限界が生じ易い。
このため、本発明者等は、研削加工よりも製造コストを低減でき且つ優れた生産能力を有する冷間鍛造(プレス加工)によって、図9に示す金属製プレート110を製造する製造方法を試みた。この製造方法は、金属製プレートの一面側からプレス加工を施して凸部を形成するものであるが、この製造方法では、金属製プレート110の外周方向への延びが生じてしまうため好ましくない。
一方、金属製プレートの一面側に凹部をプレス加工によって形成し、金属製プレートの他面側に凸部を突出する製造方法によれば、金属製プレート110の外周方向への延びを抑制できる。しかしながら、かかる製造方法によって形成した金属製プレート110は、凸部118の上面118aの平坦度が、研削加工して得た金属製プレートの凸部の上面よりも劣るため、半導体素子を搭載する放熱板としては到底採用し得ないことが判明した。
唯、金属製プレート110にプレス加工によって形成した凸部118の上面118aの平坦化を図ることができれば、研削加工よりも低コストの金属製プレート110を大量に且つ安価に供給することが可能である。
そこで、本発明の課題は、金属製プレートの外周方向への延びを抑制しつつプレス加工して得られた金属製プレートの凸部の平坦面を、半導体素子を搭載し得るように平坦化し得る半導体装置用放熱板の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく、先ず、金属製プレートの一面側に凹部をプレス加工によって形成し、金属製プレートの他面側に凸部を突出させて得た金属製プレートに形成した凸部の上面の平坦度が研削加工したものよりも劣る原因について検討したところ、プレス加工に因る加工歪みが内在していること、及びプレス加工においては、通常、コイル状に巻いた金属帯状体を使用するため、得られた金属製プレートには、コイル状に巻かれた際の巻き癖が残留していることに因るものと考えられる。
このため、本発明者等は、プレス加工によって得た金属製プレートを、その各面の凹凸形状に倣う一対のスペーサを用いて挟み込みつつ平坦化処理を施すことによって、凸部の上面が高度に平坦化された金属製プレートを得ることができることを見出し、本発明に到達した。
【0006】
すなわち、本発明は、金属製プレートの一面側に突出する凸部の上面に形成された平坦面に、半導体素子が搭載される半導体装置用放熱板を製造する際に、該金属製プレートの他面側に凹部をプレス加工によって形成し、前記凹部に対応する凸部を金属製プレートの一面側に突出させた後、前記凸部を形成した金属製プレートを、前記金属製プレートの凸部に対応する凹部が形成された第1スペーサと、前記金属製プレートの凹部に対応する凸部が形成された第2スペーサとの間に、前記第1スペーサの凹部の底面と金属製プレートの凸部の上面とを当接させると共に、前記第1スペーサの凹部形成面と金属製プレートの凸部形成面との間にクリアランスを設けて挟み込み、次いで、前記第1スペーサと第2スペーサとによって挟み込まれた金属製プレートを加圧しつつ加熱処理を施して前記金属製プレートの凸部の上面を平坦化することを特徴とする半導体装置用放熱板の製造方法にある。
【0007】
かかる本発明において、金属製プレートの凸部を、冷間鍛造によって形成することによって、温間鍛造の如く、プレス加工後の金属製プレートの熱収縮等を配慮することを必要とせず好ましい。
また、第1スペーサの凹部形成面と金属製プレートの凸部形成面との間のクリアランスを0.005〜0.2mmとすることが好ましい。更に、第2スペーサの凸部形成面と金属製プレートの凹部形成面とを当接すると共に、前記第2スペーサの凸部の上面と金属製プレートの凹部の底面との間にもクリアランスを形成することにより、金属製プレートの凹部形成面の平坦化も図ることができる。
この第1スペーサと第2スペーサとを、金属製プレートと同一金属によって形成した金属製のスペーサを用いることによって、第1スペーサ及び第2スペーサと金属製プレートとの相互矯正を図ることができる。この様に、金属製のスペーサを用いる場合、加熱処理の温度を、金属製プレートの軟化点よりも低温であって、前記金属製プレートと金属製スペーサとが接着することのない温度とすることによって、両者の接着を防止できる。
また、第1スペーサと第2スペーサとの間に挟み込む金属製プレートとして、他面側に複数個の凹部をプレス加工によって一列に形成し、前記凹部の各々に対応する凸部を一面側に突出させた帯状金属製プレートを用い、前記第1スペーサと第2スペーサとによって挟み込まれた前記帯状金属製プレートを加圧しつつ加熱処理した後、前記帯状金属製プレートの凸部間の所定箇所を切断して個片の金属製プレートとすることにより、半導体装置用放熱板の生産効率を更に向上できる。
【0008】
本発明によれば、プレス加工によって上面が平坦面である凸部が形成された金属製プレートを第1スペーサと第2スペーサとの間に挟み込む際に、金属製プレートの凸部の上面が第1スペーサに形成された凹部の底面と当接したとき、第1スペーサの凹部形成面と金属製プレートの凸部形成面との間にクリアランスが形成される。このため、第1スペーサの凹部形成面と金属製プレートの凸部形成面とが、金属製プレートの凸部の上面と第1スペーサに形成された凹部の底面とが当接する前に当接することを防止できる。
従って、金属製プレートの凸部の上面は、第1スペーサに形成された凹部の底面に確実に当接した状態で、第1スペーサと第2スペーサとによって所定圧力で挟まれて加熱処理が施されるため、金属製プレートの凸部の上面の平坦度を向上できる結果、この凸部の上面に半導体素子の背面を確実に接合できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体装置用放熱板として用いる金属製プレートは、図1(a)に示す様に、アルミニウムから成る帯状金属製プレート10の一面側14に、その長手方向に沿って上面が平坦面である凸部12、12・・を一列に形成した後、凸部12間の所定箇所〔図1(a)の一点鎖線Aで示す箇所〕で切断して得ることができる。
かかる帯状金属製プレート10の凸部12、12・・は、冷間鍛造(プレス加工)によって形成する。このプレス加工においては、所定長さに切断された帯状金属製プレート10の他面側16に、図1(a)のX−X面における横断面である図1(b)に示す様に、凹部18をプレス加工により形成した際に、凹部18に対応する帯状金属製プレート10の一面側14の箇所が突出して凸部12を形成する。
尚、このプレス加工においては、凹部18の開口面積が凸部12の突出面積よりも若干小さくなるように、凹部18を形成することが好ましい。
【0010】
この様な、帯状金属製プレート10には、プレス加工による加工歪み等の種々の残留応力が残留しており、帯状金属製プレート10の平坦度が充分でなく、平坦面である凸部12の上面12a(以下、凸部平坦面12aと称することもある)には、半導体素子を搭載することはできない。
この残留応力には、帯状金属製プレート10の原材であるアルミニウムプレートについたコイル状の巻き癖も含まれる。つまり、アルミニウムプレートは、通常、コイル状に巻かれた金属帯状体から切り取られて用いられるため、コイル状の巻き癖が残留している状態でプレス加工が施されるためである。
【0011】
かかる残留応力を除去して凸部平坦面12aの平坦度を向上するには、金属製プレート10の凸部平坦面12aを拘束状態で加熱処理する平坦化処理を施すことによって行うことができる。
図1に示す帯状金属製プレート10には、その一面側14(以下、凸部形成面14と称することがある)及び他面側16(以下、凹部形成面16と称することがある)に凸部12や凹部18等の凹凸が形成されている。このため、図2に示す様に、表面側又は裏面側が帯状金属製プレート10の凸部形成面14又は凹部形成面16の形状に倣って形成された一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とを用い、帯状金属製プレート10を第1スペーサ20と第2スペーサ22との間に挟み込むことによって、帯状金属製プレート10の凸部平坦面12aに平坦化処理を容易に施すことができる。
この一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とは、帯状金属製プレート10と略同一のサイズであり、帯状金属製プレート10の凸部形成面14側に装着される第1スペーサ20は、その表面側32は平坦面に形成されているが、金属製プレート10の凸部形成面14に対応する裏面側24(以下、凹部形成面24と称することがある)には、帯状金属製プレート10の凸部形成面14に形成された凸部12が挿入される凹部26が形成されている。
他方、帯状金属製プレート10の凹部形成面16に装着される第2スペーサ22は、その裏面側34が平坦面に形成されているが、帯状金属製プレート10の凹部形成面16に対応する表面側28(以下、凸部形成面28と称することがある)には、帯状金属製プレート10の凹部形成面16に形成された凹部18に挿入される凸部30が形成されている。
【0012】
かかる一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22との各々を、帯状金属製プレート10の所定面に装着することによって、図3に示す様に、一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とによって帯状金属製プレート10を挟み込むことができる。
この際、第1スペーサ20に形成した凹部26の底面26a(以下、凹部底面26aと称することがある)と、帯状金属製プレート10の凸部平坦面12aとを当接させることが大切である。かかる第1スペーサ20の凹部底面26aと帯状金属製プレート10の凸部平坦面12aとを当接させることなく、後述の平坦化処理を施しても、帯状金属製プレート10の凸部平坦面12aを充分な平坦度とすることができない。
ここで、第1スペーサ20の凹部底面26aと帯状金属製プレート10の凸部平坦面12aとを確実に当接させるためには、図3に示す様に、第1スペーサ20の凹部底面26aと帯状金属製プレート10の凸部平坦面12aとが当接したとき、第1スペーサ20の凹部形成面24と金属製プレート10の凸部形成面14との間にクリアランスt1 を設ける。このクリアランスt1 を設けることによって、第1スペーサ20及び帯状金属製プレート10の加工精度等に因り、第1スペーサ20の凹部底面26aと帯状金属製プレート10の凸部平坦面12aとの当接よりも先に、第1スペーサ20の凹部形成面24と帯状金属製プレート10の凸部形成面14とが当接する事態を回避できる。
【0013】
他方、帯状金属製プレート10を切断して得た半導体装置用放熱板の裏面(半導体素子が搭載される面に対して反対側となる面)に放熱フィン等を装着する予定がない場合には、半導体装置用放熱板の裏面となる帯状金属製プレート10の凹部形成面16又は凹部18の底面のいずれにも厳格な平坦性が要求されず、帯状金属製プレート10と第2スペーサ22とが当接した際に、両者のいずれかの箇所にクリアランスを設ける必要はない。
但し、放熱フィン等を装着すべく、帯状金属製プレート10の凹部形成面16の平坦性が要求される場合には、図4に示す様に、帯状金属製プレート10の凹部形成面16と第2スペーサ22の凸部形成面28とが当接したとき、帯状金属製プレート10の凹部18の底面と第2スペーサ22の凸部30の上面との間にクリアランスt2 を形成し、帯状金属製プレート10の凹部形成面16と第2スペーサ22の凸部形成面28とを確実に当接させることが好ましい。
尚、半導体装置用放熱板の裏面に形成された凹部18に、放熱フィン等を装着する場合には、帯状金属製プレート10の凹部形成面16と第2スペーサ22の凸部形成面28とが当接したとき、帯状金属製プレート10の凹部18の底面と第2スペーサ22の凸部30の平坦面である上面との間にクリアランスt2 を形成し、帯状金属製プレート10の凹部形成面16と第2スペーサ22の凸部形成面28とを確実に当接できるようにする。
【0014】
本発明においては、図3又は図4に示す様に、一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とによって帯状金属製プレート10を挟み込み、帯状金属製プレート10の両面に対応する一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22との平坦面である表面側32と裏面側34とに力F1、F2を加えることによって、帯状金属製プレート10を所定圧力で挟み込むことができる。
更に、本発明では、図3又は図4に示す様に、一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とによって所定圧力で挟み込んだ状態で帯状金属製プレート10に平坦化処理を施す。
この平坦化処理では、帯状金属製プレート10に加熱処理を施した後、冷却処理を施す。先ず、加熱処理においては、図5に示す帯状金属製プレート10のロックウエル硬さ(HR )と温度との関係を示すグラフにおいて、HR が急激に低下する矢印Bで示す変曲点(軟化点)近傍の温度で所定時間保持することが好ましい。この変曲点(軟化点)の温度は、金属の種類によって変わるため、平坦化処理を施す帯状金属製プレート10を形成する金属について予め調査しておくことが好ましい。
この加熱処理は、帯状金属製プレート10が酸化され易い金属から成る場合、窒素雰囲気中や真空中等の非酸化雰囲気下で施すことが好ましい。
ここで、帯状金属製プレート10がアルミニウムによって形成されている場合、金属製プレート10を一対のスペーサ20、22によって0.5〜1.0kg/cm2 の力で挟み込み、200〜300℃で1〜2時間の加熱処理を施すことが好ましい。
【0015】
かかる加熱処理を施した後、一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とに挟み込んだ状態で金属製プレート10に冷却処理を施す。この冷却処理は、一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とに挟み込まれた帯状金属プレート10を、加熱炉等の加熱雰囲気中から徐々に雰囲気温度が低下するように制御された冷却雰囲気中を通過させて冷却してもよく、加熱雰囲気中から室温下に取り出して放冷してもよい。
室温近傍まで冷却された一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22との間から帯状金属製プレート10を取り出すことによって、凸部平坦面12a等の平坦度が著しく向上された帯状金属製プレート10を得ることができる。このため、得られた帯状金属製プレート10を、凸部12間の所定箇所〔図1(a)の一点鎖線Aで示す箇所〕で切断することによって、半導体装置用放熱板を得ることができる。この放熱板の凸部12の上面に形成された凸部平坦面12aは、その平坦度が著しく向上されおり、半導体素子を搭載できる。
また、図4に示す様に、帯状金属製プレート10の凹部形成面16と第2スペーサ22の凸部形成面28とを当接させて平坦化処理を施した帯状金属製プレート10から形成された半導体装置用放熱板は、半導体素子が搭載される凸部平坦面12a及び放熱フィン等が装着される凹部形成面16の平坦度を著しく向上できる。
ここで、冷却処理の途中において、一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22との間から帯状金属製プレート10を取り出すと、帯状金属製プレート10の熱収縮等に因る凹凸が帯状金属製プレート10の凸部平坦面12aや凹部形成面16に発生し易い。
【0016】
この様に、帯状金属製プレート10を挟み込んで平坦化処理を施す一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22としては、セラミックやタングステンカーバイト等の帯状金属製プレート10よりも著しく軟化点温度の高い材料で形成したものであってもよいが、平坦化処理を施す帯状金属製プレート10と同一金属によって形成した一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とを用いることによって、一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22と帯状金属製プレート10との相互矯正を図ることができ好ましい。
但し、この場合、加熱処理では、帯状金属製プレート10と第1スペーサ20及び第2スペーサ22との接着を防止すべく、帯状金属製プレート10の軟化点温度よりも低温であって、帯状金属製プレート10と一対の第1スペーサ20及び第2スペーサ22とが接着することのない温度で施す。かかる加熱処理温度は、図5に示す矢印Bの温度よりも低温となるため、加熱時間を矢印Bの温度で施す場合よりも長くすることが好ましい。
【0017】
以上、述べてきた図3及び図4においては、一枚の帯状金属製プレート10を一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22との間に挟み込んで平坦化処理を施したが、図6に示す様に、複数枚の帯状金属製プレート10、10・・の各々を一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22との間に挟み込み積層して平坦化処理を施してもよい。
この様に、複数枚の帯状金属製プレート10、10・・を積層して平坦化処理する場合、図7に示す様に、一枚の帯状金属製プレート10を挟み込んだ一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とを積層した後、最上部と最下部とに位置する第1スペーサ20と第2スペーサ22とに所定の力F1、F2を加えることによって、帯状金属製プレート10の各々を一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22とにより所定圧力で挟み込むことができる。
【0018】
図7において、複数枚の帯状金属製プレート10、10・・を積層し、各凸部平坦面12aを平坦化処理する際に、図7(a)は、第1スペーサ20の凹部底面26aと帯状金属製プレート10の凸部平坦面12aとが当接したとき、第1スペーサ20の凹部形成面24と金属製プレート10の凸部形成面14との間のみにクリアランスを設ける例である。また、図7(b)は、第1スペーサ20の凹部形成面24と金属製プレート10の凸部形成面14との間にクリアランスを設け、更に帯状金属製プレート10の凹部18の底面と第2スペーサ22の凸部30の上面とが当接したとき、帯状金属製プレート10の凹部形成面16と第2スペーサ22の凸部形成面28との間にクリアランスを設ける例である。
【0019】
以上、述べてきた図1〜図7においては、帯状金属製プレート10を一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22との間に挟み込んで平坦化処理を施しているが、プレス加工で形成した帯状金属製プレート10を、図1(a)に示す一点鎖線Aの箇所で切断し、凸部12が一個形成された個片とした後、この個片の金属製プレートを一対の第1スペーサ20と第2スペーサ22との間に挟み込んで平坦化処理を施してもよい。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、第1スペーサと第2スペーサとによって金属製プレートを挟み込んで平坦化処理を行う際に、半導体素子が搭載される金属製プレートの凸部に形成された凸部平坦面と第1スペーサの凹部底面とが、第1スペーサの凸部形成面と金属製プレートの凸部形成面との間にクリアランスを形成することによって確実に当接して平坦化処理が施される。
このため、金属製プレートの凸部の上面は確実に平坦度が向上される結果、平坦化処理が施された金属製プレートを半導体装置用放熱板に用いることによって、この放熱板の凸部の上面に搭載された半導体素子は、その背面が凸部の上面に密着でき、放熱性が向上された半導体装置を得ることができる。
また、従来、研削加工によって形成されていた半導体装置用放熱板をプレス加工によって形成可能となり、金属製の放熱板を使用した半導体装置の製造コストの低減を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置用放熱板を得ることができる帯状金属製プレートを説明する斜視図と横断面図である。
【図2】帯状金属製プレートと一対のスペーサとの関係を説明する横断面図である。
【図3】帯状金属製プレートを一対のスペーサによって挟み込んだ状態を説明する横断面図である。
【図4】帯状金属製プレートを一対のスペーサによって挟み込んだ他の状態を説明する横断面図である。
【図5】平坦化処理の加熱処理において採用する加熱処理温度について説明するグラフである。
【図6】複数枚の帯状金属製プレートに平坦化処理を施す際の金属製プレートの各々と一対のスペーサとの関係を説明する横断面図である。
【図7】複数枚の帯状金属製プレートの各々を一対のスペーサで挟み積層した状態を説明する横断面図である。
【図8】半導体装置の一例を説明する断面図である。
【図9】半導体装置の放熱板に使用される従来の金属製プレートの一例を説明する斜視図と横断面図である。
【符号の説明】
10 帯状金属製プレート
12 帯状金属製プレート10の凸部
12a 凸部12の平坦面である上面
14 帯状金属製プレート10の凸部形成面
16 帯状金属製プレート10の凹部形成面
18 帯状金属製プレート10の凹部
20 第1スペーサ
22 第2スペーサ
24 第1スペーサ20の凹部形成面
26 第1スペーサ20の凹部
26a 第1スペーサ20の凹部底面
28 第2スペーサ22の凸部形成面
30 第2スペーサ22の凸部
F1、F2 力[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a heat sink for a semiconductor device, and more specifically, a heat sink for a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted on a flat surface formed on an upper surface of a convex portion protruding to one surface side of a metal plate. It relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
The
Thus, by mounting the
The
[0003]
As shown in FIG. 9A, which is a perspective view of the
Since the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The
However, manufacturing the
For this reason, the present inventors have attempted a manufacturing method for manufacturing the
On the other hand, according to the manufacturing method in which the concave portion is formed on one surface side of the metal plate by press working and the convex portion protrudes on the other surface side of the metal plate, extension of the
However, if the
Then, the subject of this invention can planarize the flat surface of the convex part of the metal plate obtained by pressing, suppressing the extension to the outer peripheral direction of a metal plate so that a semiconductor element can be mounted. It is providing the manufacturing method of the heat sink for semiconductor devices.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventors first formed a metal plate by pressing a concave portion on one surface side of a metal plate and projecting the convex portion on the other surface side of the metal plate. The reason why the flatness of the upper surface of the formed convex part is inferior to that obtained by grinding was examined. The processing distortion due to the press work was inherent, and the press work was usually wound in a coil shape. Since a metal strip is used, it is considered that the obtained metal plate is caused by residual curl when wound in a coil shape.
For this reason, the present inventors have performed a flattening process while sandwiching a metal plate obtained by pressing using a pair of spacers following the uneven shape of each surface, so that the upper surface of the convex portion is highly enhanced. It has been found that a flattened metal plate can be obtained, and the present invention has been reached.
[0006]
That is, the present invention provides a method for manufacturing a heat sink for a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted on a flat surface formed on the upper surface of a convex portion that protrudes to one surface of a metal plate. A concave portion is formed on the surface side by press working, and a convex portion corresponding to the concave portion is protruded to one surface side of the metal plate, and then the metal plate having the convex portion is formed on the convex portion of the metal plate. Between the first spacer in which the corresponding concave portion is formed and the second spacer in which the convex portion corresponding to the concave portion of the metal plate is formed, the bottom surface of the concave portion of the first spacer and the convex portion of the metal plate Between the first spacer and the concave portion forming surface of the metal plate and a convex portion forming surface of the metal plate, and then sandwiched by the first spacer and the second spacer. The In a method of manufacturing a semiconductor device for radiating plate, characterized in that flattening the upper surface of the convex portion of the metal plate genus plate made by subjecting a pressed while heating.
[0007]
In the present invention, the convex portion of the metal plate is preferably formed by cold forging, so that it is not necessary to consider the thermal shrinkage of the metal plate after press working as in warm forging.
Moreover, it is preferable that the clearance between the recessed part formation surface of a 1st spacer and the convex part formation surface of metal plates shall be 0.005-0.2 mm. Further, the convex portion forming surface of the second spacer and the concave portion forming surface of the metal plate are brought into contact with each other, and a clearance is also formed between the top surface of the convex portion of the second spacer and the bottom surface of the concave portion of the metal plate. Thereby, the flat surface of the recessed portion forming surface of the metal plate can also be achieved.
By using the first spacer and the second spacer made of the same metal as that of the metal plate, mutual correction of the first spacer, the second spacer, and the metal plate can be achieved. In this way, when using a metal spacer, the temperature of the heat treatment is set to a temperature that is lower than the softening point of the metal plate and does not adhere to the metal plate and the metal spacer. Therefore, adhesion between the two can be prevented.
Further, as a metal plate sandwiched between the first spacer and the second spacer, a plurality of recesses are formed in a row on the other surface side by pressing, and the protrusions corresponding to each of the recesses protrude to the one surface side. Using the strip-shaped metal plate, the heat treatment is performed while pressing the strip-shaped metal plate sandwiched between the first spacer and the second spacer, and then a predetermined portion between the convex portions of the strip-shaped metal plate is cut. By using individual metal plates, the production efficiency of the semiconductor device heat sink can be further improved.
[0008]
According to the present invention, when the metal plate on which the convex portion having a flat upper surface is formed by pressing is sandwiched between the first spacer and the second spacer, the upper surface of the convex portion of the metal plate is the first surface. When contacting the bottom surface of the recess formed in one spacer, a clearance is formed between the recess formation surface of the first spacer and the projection formation surface of the metal plate. For this reason, the concave portion forming surface of the first spacer and the convex portion forming surface of the metal plate abut before the upper surface of the convex portion of the metal plate contacts the bottom surface of the concave portion formed in the first spacer. Can be prevented.
Therefore, the upper surface of the convex portion of the metal plate is sandwiched at a predetermined pressure by the first spacer and the second spacer while being securely in contact with the bottom surface of the concave portion formed in the first spacer. Therefore, as a result of improving the flatness of the upper surface of the convex portion of the metal plate, the back surface of the semiconductor element can be reliably bonded to the upper surface of the convex portion.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1A, a metal plate used as a heat sink for a semiconductor device according to the present invention has a flat upper surface along the longitudinal direction on one
The
In this press working, it is preferable to form the
[0010]
Such a strip-shaped
This residual stress includes a coiled wrinkle attached to an aluminum plate that is a raw material of the strip-shaped
[0011]
In order to remove the residual stress and improve the flatness of the convex
The strip-shaped
The pair of
On the other hand, the
[0012]
By attaching each of the pair of
At this time, it is important that the
Here, in order to make the
[0013]
On the other hand, when there is no plan to attach a radiation fin or the like to the back surface (surface opposite to the surface on which the semiconductor element is mounted) of the semiconductor device heat radiation plate obtained by cutting the strip-shaped
However, when flatness of the
In addition, when attaching a radiation fin etc. to the recessed
[0014]
In the present invention, as shown in FIG. 3 or FIG. 4, the pair of
Furthermore, in the present invention, as shown in FIG. 3 or FIG. 4, the band-shaped
In this flattening process, the belt-shaped
This heat treatment is preferably performed in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen atmosphere or a vacuum when the strip-shaped
Here, when the strip-shaped
[0015]
After performing this heat treatment, the
By taking out the strip-shaped
Further, as shown in FIG. 4, the belt-shaped
Here, when the strip-shaped
[0016]
As described above, the pair of
However, in this case, in the heat treatment, in order to prevent adhesion between the strip-shaped
[0017]
In FIG. 3 and FIG. 4 described above, a single band-shaped
When a plurality of
[0018]
7, when a plurality of strip-shaped
[0019]
As described above, in FIG. 1 to FIG. 7, the band-shaped
[0020]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the metal plate is sandwiched between the first spacer and the second spacer and the planarization process is performed, the convex flat surface formed on the convex portion of the metal plate on which the semiconductor element is mounted; The bottom surface of the concave portion of the first spacer is brought into contact with the surface by forming a clearance between the convex portion forming surface of the first spacer and the convex portion forming surface of the metal plate, so that the flattening process is performed.
For this reason, the flatness of the upper surface of the convex portion of the metal plate is reliably improved. As a result, by using the metal plate that has been subjected to the flattening process as the heat sink for the semiconductor device, The semiconductor element mounted on the upper surface can be closely adhered to the upper surface of the convex portion of the semiconductor element, and a semiconductor device with improved heat dissipation can be obtained.
Further, a heat sink for a semiconductor device that has been conventionally formed by grinding can be formed by press working, and it is possible to reduce the manufacturing cost of a semiconductor device using a metal heat sink.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view illustrating a belt-shaped metal plate from which a heat sink for a semiconductor device according to the present invention can be obtained.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the relationship between a belt-shaped metal plate and a pair of spacers.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a state in which a belt-shaped metal plate is sandwiched between a pair of spacers.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating another state in which a belt-shaped metal plate is sandwiched between a pair of spacers.
FIG. 5 is a graph for explaining a heat treatment temperature employed in the heat treatment of the flattening treatment.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the relationship between each metal plate and a pair of spacers when a plurality of strip-shaped metal plates are flattened.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a state in which each of a plurality of strip-shaped metal plates is sandwiched and stacked between a pair of spacers.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an example of a semiconductor device.
FIGS. 9A and 9B are a perspective view and a cross-sectional view illustrating an example of a conventional metal plate used for a heat sink of a semiconductor device. FIGS.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該金属製プレートの他面側に凹部をプレス加工によって形成し、前記凹部に対応する凸部を金属製プレートの一面側に突出させた後、
前記凸部を形成した金属製プレートを、前記金属製プレートの凸部に対応する凹部が形成された第1スペーサと、前記金属製プレートの凹部に対応する凸部が形成された第2スペーサとの間に、前記第1スペーサの凹部の底面と金属製プレートの凸部の上面とを当接させると共に、前記第1スペーサの凹部形成面と金属製プレートの凸部形成面との間にクリアランスを設けて挟み込み、
次いで、前記第1スペーサと第2スペーサとによって挟み込まれた金属製プレートを加圧しつつ加熱処理を施して前記金属製プレートの凸部の上面を平坦化することを特徴とする半導体装置用放熱板の製造方法。When manufacturing a heat sink for a semiconductor device on which a semiconductor element is mounted on a flat surface formed on the upper surface of a convex portion protruding to one surface side of a metal plate,
After forming a concave portion on the other surface side of the metal plate by press working and projecting a convex portion corresponding to the concave portion to one surface side of the metal plate,
A metal plate having the convex portion, a first spacer having a concave portion corresponding to the convex portion of the metal plate, and a second spacer having a convex portion corresponding to the concave portion of the metal plate, Between the bottom surface of the concave portion of the first spacer and the top surface of the convex portion of the metal plate, and a clearance between the concave portion forming surface of the first spacer and the convex portion forming surface of the metal plate. And sandwiched,
Next, the metal plate sandwiched between the first spacer and the second spacer is subjected to heat treatment while pressurizing the metal plate to flatten the upper surface of the convex portion of the metal plate. Manufacturing method.
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