JPH05121603A - 混成集積回路装置 - Google Patents

混成集積回路装置

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JPH05121603A
JPH05121603A JP28256191A JP28256191A JPH05121603A JP H05121603 A JPH05121603 A JP H05121603A JP 28256191 A JP28256191 A JP 28256191A JP 28256191 A JP28256191 A JP 28256191A JP H05121603 A JPH05121603 A JP H05121603A
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JP
Japan
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substrate
plate
integrated circuit
hybrid integrated
heat
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JP28256191A
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English (en)
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Kazuhiro Tsukamoto
和大 塚本
Masakazu Taguchi
正和 田口
Shogo Ariyoshi
昭吾 有吉
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector 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
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector 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
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector 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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/05Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱的かつ機械的に信頼性の高い混成集積回路
装置を提供する。 【構成】 半導体装置が配設された基板と伝熱板、半導
体装置と伝熱板、または伝熱板相互の間の接着剤層の最
大厚みを接着面にわたって一様にするために、例えば表
面突起、凹部、メッシュ状シート、スペーサを伝熱板表
面上に設けた。 【効果】 良好な伝熱特性と接着層の機械的強度が得ら
れ、装置の信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は伝熱特性を良好にしつ
つ接着強さを確保した混成集積回路装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図14は従来のパワー用の混成集積回路装
置の側面図である。混成集積回路装置は通常多種の半導
体素子がマウントされているが、ここでは代表的な発熱
素子であるパワートランジスタがマウントされたパワー
用の混成集積回路装置を例としている。1は発熱体であ
るパワートランジスタ、2はパワー用混成集積回路の基
板、3は基板2からの伝熱を冷却する伝熱板、すなわち
放熱板、4は基板2と放熱板3とを接着する接着剤、5
ははんだで、パワートランジスタ1の電極と基板2の回
路とを接続している。6はリード線である。図15は従来
のパワー用の混成集積回路装置の平面図であり、パワー
トランジスタ1、基板2等を取り除き、接着剤4および
放熱板3のみ示されている。
【0003】次に動作について説明する。一般にパワー
トランジスタ1のような発熱を伴う素子を使用した混成
集積回路装置では、放熱性を良くするために、混成集積
回路の基板2を放熱板3に接着剤4で接着し、素子の発
熱を基板2を介して放熱板3により放熱し、素子の電気
的特性の劣化を防止している。この放熱板3と基板2と
の接着方法は、放熱板3上に接着剤4を塗布し接着剤4
上に基板2を載置し、放熱板3と基板2とに押圧力を加
え、乾燥させる。この放熱板3と基板2との間の接着剤
4の層厚みが厚すぎると伝熱効果が低下し、薄いと接着
層の機械的強度が低下するので、上記押圧力を調整して
良好な伝熱性を保ちつつ接着力が充分得られるように接
着剤4の層厚みを適切にすることが大切である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の混成集積回路装
置は以上の様に構成され、また製造されているので、基
板2と放熱板3とを接着するとき、押圧力を微妙に調整
せねば接着剤層厚みが一定せず、その上環境条件の変動
によっても接着剤層厚みが変動し、このため接着剤層厚
みを一定にすることが困難で、素子の伝熱効果と接着層
の機械的強度とのバランスが取れない。すなわち、接着
剤厚みが厚すぎると、熱抵抗が大きくなり、基板2の熱
が放熱板3に伝わり難く放熱板3の放熱効果が低下し、
これに反して、接着剤厚みが薄すぎると、放熱板3と基
板2の熱膨張差が吸収出来ずクラックが生じたり、製品
の取扱上で発生する僅かな衝撃を吸収できずクラックが
生ずるなど、機械的強度が低下するという問題点があ
り、延いては混成集積回路装置の信頼性を低下させると
いう問題点があった。
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、熱的かつ機械的に信頼性の高い
混成集積回路装置の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に関わる混成集
積回路装置は、半導体装置が配設された基板と伝熱板ま
たは伝熱板相互の接着剤層の最大厚みを接着面にわたっ
て一様にする手段を、伝熱板表面上に備えたものであ
る。また、第2の発明に関わる混成集積回路装置は、半
導体装置と伝熱板または伝熱板相互の接着剤層の最大厚
みを接着面にわたって一様にする手段を、伝熱板表面上
に備えたものである。
【0007】
【作用】上記のように構成された混成集積回路装置にお
いては、接着剤層の最大厚みを接着面にわたって一様に
する手段を備えているので、押圧力の変動や環境条件の
変動を受けても、熱伝導が良好であると共に充分な機械
強度を持つ接着剤層の厚みを容易に確保することができ
る。
【0008】
【実施例】実施例1.図1は第1の発明による混成集積
回路装置の一実施例を示す側面図であり、1〜6は上記
従来例と全く同一のものである。7は伝熱板3上に配設
された複数の突起である。図2は第1の発明の一実施例
を示す平面図であり、接着されるべき基板2が取り去ら
れた状態で示されている。突起7は、放熱板3の表面上
の、基板2が接着されるべき位置に、放熱板3の表面か
ら各々一様な高さで設けられている。第1の発明による
混成集積回路装置では基板2の回路上にパワートランジ
スタ1およびリード線6がはんだ5で接着されており、
この基板2は伝熱板3上に配設された突起の上に載置さ
れ、この突起配設領域に塗布された接着剤4で接着され
ている。この放熱板3と基板2との接着方法は、放熱板
3上に設けられた突起配設領域に接着剤4を塗布し接着
剤4上に基板2を載置し、放熱板3と基板2とに、基板
2の底面と放熱板3上の突起7の先端とが一様に接触す
る程度の押圧力を加え、乾燥させる。
【0009】次に動作について説明する。上記の様に構
成された混成集積回路装置においては、製造工程におい
て放熱板3上に設けられた突起7上に載置された基板2
が押圧されるが、その押圧力は突起7の先端で受けら
れ、突起7の先端は僅か変形するが、放熱板3と基板2
との接着剤の最大厚みは接着領域全体にわたってほぼ一
様に保たれる。このためパワートランジスタ1から発生
し基板2に伝導された熱は、基板2から突起7の先端を
介して効果的に放熱板3に伝導されると共に、基板2と
放熱板3との間に突起7の高さに基づく接着剤厚みが確
保されるため、充分な機械的強度が確保される。
【0010】上記の説明では、突起7が放熱板3上の、
基板2が接着されるべき位置に配設される例を記載した
が、放熱板3上の一部あるいは全面に設けてもよい。放
熱板3上の全面に設けた場合は放熱面積が増加し放熱特
性が向上する。また、上記の説明では、放熱板3上に突
起7を設けたが、逆に放熱板3の表面に凹部を設けて接
着剤の最大厚みを確保しつつ、放熱板3の表面に基板2
を密着させ熱伝導性を高めてもよい。このように凹部1
0を設けた場合には、粘性の小さな接着剤でも凹部10
に注入することができて、接着剤の流出がない。図3は
凹部10を設けた場合の実施例の側面図、図4は図3の
場合の平面図であり、図5は凹部10を設けた場合の他
の実施例の側面図、図6は図5の場合の平面図であり、
図4及び図6は共に接着されるべき基板2が取り去られ
た状態で示されている。各図において1〜6はは上記従
来例と全く同一のものであり、10は凹部である。
【0011】実施例2.図7は第1の発明による混成集
積回路装置の他の実施例を示す側面図であり、1〜6は
上記従来例と全く同一のものである。8は放熱板3上に
配設されたメッシュ状シートで例えばテフロンなどのエ
ンジニアリングプラスチックで製造されている。メッシ
ュ状シート8の厚みは一定、例えば50μm、に調製さ
れている。図8は第1の発明の他の実施例を示す平面図
であり、接着されるべき基板2が取り去られた状態で示
されている。この放熱板3と基板2との接着方法は、メ
ッシュ状シート8を接着剤4に浸しておき、このメッシ
ュ状シート8を放熱板3上に載置しさらに、その上に基
板2を載置し、放熱板3と基板2とに、基板2の底面と
メッシュ状シート8と放熱板3とが各々一様に接触する
程度の押圧力を加え、乾燥させる。上記の様に構成され
た混成集積回路装置においては、基板2とメッシュ状シ
ート8およびメッシュ状シート8と放熱板3とが各々密
着されると共に、メッシュ状シート8のメッシュ間には
接着剤4が保持され、基板2と放熱板3とがほぼメッシ
ュ状シート8の厚み程度の間隔で接着されるので、パワ
ートランジスタ1から発生し基板2に伝導された熱は、
基板2からメッシュ状シート8を介して効果的に放熱板
3に伝導されると共に、基板2と放熱板3の間にメッシ
ュ状シート8の厚み程度の接着剤厚みが確保されるた
め、充分な機械的強度が確保される。さらにメッシュ状
シート8を使用することにより、放熱板に突起あるいは
凹部の前加工の必要がなく通常の金属板が使用できるの
で加工が容易である。そのうえ、メッシュ状シート8は
ほぼ均一な網目となっているので基板2から放熱板3へ
均一に熱伝導されるので基板2の温度分布が均一とな
り、反りが生じ難い。
【0012】実施例3.図9は第1の発明による混成集
積回路装置の他の実施例を示す断面図であり、1〜6は
上記従来例と全く同一のものである。9は放熱板3上に
塗布された接着剤4に混在された、熱伝導率の良い素材
からなるスペーサである。このスペーサ9は例えば粒径
の揃った金属粒とか、短く切断されたグラスファイバな
どである。図10は第1の発明の他の実施例を示す平面
図であり、接着されるべき基板2が取り去られた状態で
示されている。この放熱板3と基板2との接着方法は、
放熱板3上に接着剤4を塗布し、この接着剤4にスペー
サ9を散布して、接着剤4にスペーサ9を混在させ、こ
の上に基板2を載置し、放熱板3と基板2とに、基板2
の底面と放熱板3上の間で各スペーサ9が一様に接触す
る程度の押圧力を加え、乾燥させる。接着剤4にスペー
サ9を混在させる方法として、接着剤4にあらかじめス
ペーサ9を混入しておき、スペーサ9が混入された接着
剤4を放熱板3上に塗布してもよい。上記の様に構成さ
れた混成集積回路装置においては、基板2とスペーサ9
と放熱板3とが密着されると共に、基板2と放熱板3と
がスペーサ9の粒径の間隔に一様に保たれて接着され、
パワートランジスタ1から発生し基板2に伝導された熱
は基板2からスペーサ9を介して効果的に放熱板3に伝
導されると共に、基板2と放熱板3との間にスペーサ9
の直径に基づく接着剤厚みが確保されるため充分な機械
的強度が確保される。さらに、スペーサ9を使用する場
合は、パワートランジスタ1の熱発生の程度に応じてス
ペーサ9の混入率を適切に制御できるので、接着層の伝
熱と機械的強度のバランスを容易に最適化できる。ま
た、図11は例えば第1の発明の実施例1をシングルイ
ンタイプの混成集積回路装置に適用した応用例を示す側
面図であり、図12は同様に第1の発明の実施例1をデ
ュアルインタイプの混成集積回路装置に適用した応用例
を示す側面図である。
【0013】実施例4.図13は第2の発明による混成
集積回路装置の一実施例を示す側面図であり、1、3、
4、7は第1の発明の実施例1で説明したものと同一で
ある。この発明においては、パワートランジスタ1が直
接、突起7の設けられた放熱板3上に載置され接着剤4
で接着されている。パワートランジスタ1は必ずしも回
路基板に配設されるわけではなく、直接放熱板3に取り
付けられて冷却される場合がある。この場合にパワート
ランジスタ1と放熱板3との間で伝熱特性の向上と接着
層の充分な機械的強度を確保するため、放熱板3上に突
起7を設け接着面の接着層の最大厚さを、接着面にわた
って一様にすると共にパワートランジスタ1と放熱板3
とを密着させている。製造方法及び動作については、第
1の発明では、基板2と放熱板3とを接着する場合につ
いて説明しているが、第2の発明では、パワートランジ
スタ1と放熱板3とを接着する場合になるだけで、第1
の発明と同様である。このような構成にすることにより
パワートランジスタ1と放熱板3の間で良好な伝熱特性
を保持しつつ接着層の充分な機械的強度が確保され、更
にパワートランジスタ1の発生熱がより直接的に放熱板
3に伝導され放熱される。また、第2の発明では突起7
を設ける場合について説明したが、第1の発明と同様に
凹部10を設けたり、メッシュ状シートやスペーサを設
けてもよい。この構成による効果も第1の発明の説明と
同様である。
【0014】なお、上記説明において、第1の発明では
基板2と放熱板3とが、また第2の発明ではパワトラン
ジスタ1と放熱板3とが直接接触する場合について記載
したが、基板2と放熱板3との間、またはパワトランジ
スタ1と放熱板3との間に伝熱板が介在した場合でも、
この発明を適用することが出来る。さらに、第1の発明
では基板2と放熱板3との接着面において基板2側に、
また第2の発明では半導体装置と放熱板3との接着面に
おいて半導体装置側に突起をもうけても同様の効果があ
る。
【0015】ところで上記説明では、パワトランジスタ
について説明したが、他の半導体装置または基板の接着
にも利用できることはいうまでもない。
【0016】
【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、基板と伝導板、半導体装置と伝導板そして
伝導板相互の間に良好な伝熱特性が得られると共に必要
な接着剤厚みが確保されて接着層の充分な機械的強度が
得られる。延いては装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の一実施例を示す側面図である。
【図2】第1の発明の一実施例を示す平面図である。
【図3】第1の発明の凹部を設けた場合の一実施例を示
す側面図である。
【図4】第1の発明の凹部を設けた場合の一実施例を示
す平面図である。
【図5】第1の発明の凹部を設けた場合の他の実施例を
示す側面図である。
【図6】第1の発明の凹部を設けた場合の他の実施例を
示す平面図である。
【図7】第1の発明の他の実施例を示す側面図である。
【図8】第1の発明の他の実施例を示す平面図である。
【図9】第1の発明の他の実施例を示す側面図である。
【図10】第1の発明の他の実施例を示す平面図であ
る。
【図11】第1の発明のシングルインタイプの混成集積
回路装置への応用例を示す側面図である。
【図12】第1の発明のデュアルインタイプの混成集積
回路装置への応用例を示す側面図である。
【図13】第2の発明の一実施例を示す側面図である。
【図14】従来のパワー用の混成集積回路装置の側面図
である。
【図15】従来のパワー用の混成集積回路装置の平面図
である。
【符号の説明】
1 半導体装置 2 基板 3 伝熱板 7 突起 8 メッシュ状シート 9 スペーサ 10 凹部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体装置が配設された基板と、 この基板を載置する伝熱板と、 この伝熱板表面上に配設され、伝熱板と上記基板または
    伝熱板相互を接着する接着剤層の最大厚みを接着面にわ
    たって一様にする手段とを備えた混成集積回路装置。
  2. 【請求項2】半導体装置と、 この半導体装置を載置する伝熱板と、 この伝熱板表面上に配設され、伝熱板と上記半導体装置
    または伝熱板相互とを接着する接着剤層の最大厚みを接
    着面にわたって一様にする手段とを備えた混成集積回路
    装置。
JP28256191A 1991-10-29 1991-10-29 混成集積回路装置 Pending JPH05121603A (ja)

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