JPH05326762A - 半導体素子搭載装置用放熱板 - Google Patents
半導体素子搭載装置用放熱板Info
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- JPH05326762A JPH05326762A JP4151177A JP15117792A JPH05326762A JP H05326762 A JPH05326762 A JP H05326762A JP 4151177 A JP4151177 A JP 4151177A JP 15117792 A JP15117792 A JP 15117792A JP H05326762 A JPH05326762 A JP H05326762A
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- Japan
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- carbon
- semiconductor element
- heat dissipating
- heat dissipation
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- 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
- 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
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
Abstract
(57)【要約】
【目的】高い放熱特性の要求に応えることができるとと
もに、その使用上の利便性が良好な半導体素子搭載装置
用放熱板を提供すること。 【構成】炭素と銅とが所定の混合比率をもって混合され
て、所望の形状・寸法に形成されているシリコンチップ
のような半導体素子（５）搭載装置用放熱板（３）であ
って、前記放熱板の表面における所要の部位には、前記
放熱板から炭素または銅が剥離・落下することを防止す
るためのメッキ層のような金属層（４）が設けられて構
成されている半導体素子搭載装置用放熱板。
もに、その使用上の利便性が良好な半導体素子搭載装置
用放熱板を提供すること。 【構成】炭素と銅とが所定の混合比率をもって混合され
て、所望の形状・寸法に形成されているシリコンチップ
のような半導体素子（５）搭載装置用放熱板（３）であ
って、前記放熱板の表面における所要の部位には、前記
放熱板から炭素または銅が剥離・落下することを防止す
るためのメッキ層のような金属層（４）が設けられて構
成されている半導体素子搭載装置用放熱板。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体素子搭載装置用
放熱板に関するものであり、特に、高い放熱特性の要求
に応えることができる良好な半導体素子搭載装置用放熱
板に関するものである。
放熱板に関するものであり、特に、高い放熱特性の要求
に応えることができる良好な半導体素子搭載装置用放熱
板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣチップのような半導体素子の搭載装
置のための放熱板としては、従来から、熱伝導性の良好
な銅やアルミニウムからなるヒートシンクが多用されて
きている。また、ＩＣチップの一種としてのシリコンチ
ップを実装するためには、熱膨張率に整合性がある窒化
アルミニウムを用いたり、または、炭素−銅複合材を用
いること（例えば、特開昭６０−２３９０４４号公報を
参照）が考えられている。ところで、前述された銅、ア
ルミニウムまたは窒化アルミニウム等は熱伝導率が大き
い材料であって、実装されるシリコンチップから発生す
る熱を効率的に逃すことはできるけれども、次のような
幾つかの難点がある。即ち、例えば銅についてみると、
その熱膨張係数がシリコンチップのそれよりも相当に大
きいために、このシリコンチップの発熱に基づく膨張率
の差によって、シリコンチップと放熱板との接着面にお
ける剥離等の不具合が発生することがある。また、例え
ば窒化アルミニウムについてみると、その熱膨張係数が
シリコンチップのそれに近いものであり、その限りでは
好都合であるけれども、コストが極めて高いことから特
殊な用途の際を除けば実際的とはいえない。そして、例
えば炭素−銅複合材についてみると、その熱膨張係数が
シリコンチップのそれに近く、コストも低いというメリ
ットがあるけれども、これから剥離する炭素および／ま
たは銅の粉末がシリコンチップ面上に落ちるために、こ
のシリコンチップの動作特性等が劣化するという不都合
がある。また、この炭素−銅複合材は脆弱であるために
使用上の利便性が悪く、更には、シリコンチップとこの
炭素−銅複合材による放熱板との間に金を共晶させる場
合や銀ペーストを用いる場合等において、当該放熱板の
ヌレ性が良くないという難点がある。
置のための放熱板としては、従来から、熱伝導性の良好
な銅やアルミニウムからなるヒートシンクが多用されて
きている。また、ＩＣチップの一種としてのシリコンチ
ップを実装するためには、熱膨張率に整合性がある窒化
アルミニウムを用いたり、または、炭素−銅複合材を用
いること（例えば、特開昭６０−２３９０４４号公報を
参照）が考えられている。ところで、前述された銅、ア
ルミニウムまたは窒化アルミニウム等は熱伝導率が大き
い材料であって、実装されるシリコンチップから発生す
る熱を効率的に逃すことはできるけれども、次のような
幾つかの難点がある。即ち、例えば銅についてみると、
その熱膨張係数がシリコンチップのそれよりも相当に大
きいために、このシリコンチップの発熱に基づく膨張率
の差によって、シリコンチップと放熱板との接着面にお
ける剥離等の不具合が発生することがある。また、例え
ば窒化アルミニウムについてみると、その熱膨張係数が
シリコンチップのそれに近いものであり、その限りでは
好都合であるけれども、コストが極めて高いことから特
殊な用途の際を除けば実際的とはいえない。そして、例
えば炭素−銅複合材についてみると、その熱膨張係数が
シリコンチップのそれに近く、コストも低いというメリ
ットがあるけれども、これから剥離する炭素および／ま
たは銅の粉末がシリコンチップ面上に落ちるために、こ
のシリコンチップの動作特性等が劣化するという不都合
がある。また、この炭素−銅複合材は脆弱であるために
使用上の利便性が悪く、更には、シリコンチップとこの
炭素−銅複合材による放熱板との間に金を共晶させる場
合や銀ペーストを用いる場合等において、当該放熱板の
ヌレ性が良くないという難点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記されたように、前
記の従来技術においては、銅、アルミニウム、窒化アル
ミニウムまたは炭素−銅複合材等が、ＩＣチップの一種
であるシリコンチップを実装する際の放熱板として用い
られているけれども、シリコンチップの熱膨張係数と放
熱板のそれとの差の大きさ、材料としてのコストの高
さ、その使用上の利便性の悪さ等の、実用面における多
くの問題点があった。
記の従来技術においては、銅、アルミニウム、窒化アル
ミニウムまたは炭素−銅複合材等が、ＩＣチップの一種
であるシリコンチップを実装する際の放熱板として用い
られているけれども、シリコンチップの熱膨張係数と放
熱板のそれとの差の大きさ、材料としてのコストの高
さ、その使用上の利便性の悪さ等の、実用面における多
くの問題点があった。
【０００４】この発明は上記された問題点を解決するた
めになされたものであり、高い放熱特性の要求に応える
ことができるとともに、その使用上の利便性が良好な半
導体素子搭載装置用放熱板を提供することを目的とする
ものである。
めになされたものであり、高い放熱特性の要求に応える
ことができるとともに、その使用上の利便性が良好な半
導体素子搭載装置用放熱板を提供することを目的とする
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体素
子搭載装置用放熱板は、炭素と銅とが所定の混合比率を
もって混合され、所望の形状・寸法に形成された半導体
素子（５）搭載装置用放熱板（３）であって、前記放熱
板の表面における所要の部位には、前記放熱板から炭素
または銅が剥離・落下することを防止するための金属層
（４）が設けられていることを特徴とするものである。
子搭載装置用放熱板は、炭素と銅とが所定の混合比率を
もって混合され、所望の形状・寸法に形成された半導体
素子（５）搭載装置用放熱板（３）であって、前記放熱
板の表面における所要の部位には、前記放熱板から炭素
または銅が剥離・落下することを防止するための金属層
（４）が設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】この発明に係る半導体素子搭載装置用放熱板
は、炭素と銅とが所定の混合比率をもって混合され、所
望の形状・寸法に形成された半導体素子（５）搭載装置
用放熱板（３）であるから、熱伝導率の著しい改善やシ
リコンチップの熱膨張係数の一致性の向上が可能であ
る。また、前記放熱板の表面の所要の部位には金属層
（４）が設けられているために、炭素や銅のシリコンチ
ップ面上への落下の防止、金や銀ペーストのヌレ性の顕
著な改良とそれにともなうシリコンチップとの接着性の
向上等の利点がもたらされる。更に、この発明に係る半
導体素子搭載装置用放熱板は導電体からなるものであ
り、グランドに対して絶縁させたり接地させたりするこ
とを必要に応じて任意に選択することができる。
は、炭素と銅とが所定の混合比率をもって混合され、所
望の形状・寸法に形成された半導体素子（５）搭載装置
用放熱板（３）であるから、熱伝導率の著しい改善やシ
リコンチップの熱膨張係数の一致性の向上が可能であ
る。また、前記放熱板の表面の所要の部位には金属層
（４）が設けられているために、炭素や銅のシリコンチ
ップ面上への落下の防止、金や銀ペーストのヌレ性の顕
著な改良とそれにともなうシリコンチップとの接着性の
向上等の利点がもたらされる。更に、この発明に係る半
導体素子搭載装置用放熱板は導電体からなるものであ
り、グランドに対して絶縁させたり接地させたりするこ
とを必要に応じて任意に選択することができる。
【０００７】
【実施例】この発明の実施例に係る半導体素子搭載装置
用放熱板は次のようにして作成された。（１）まず、１
００ｍｅｓｈの電解銅粉末と３２５ｍｅｓｈの炭素（カ
ーボン）粉末とを対象として、アルゴン雰囲気におい
て、適当なボールミルを用いることによって均一に混合
した。（２）このようにして混合した炭素−銅混合粉末
から、一辺が１７ｍｍで厚みが１ｍｍの方形基板を形成
して、８００℃の温度条件下で焼成した。（３）このよ
うに形成・焼成した基板全面に銅メッキを施し、シリコ
ンチップの当接する部位にニッケル・金メッキを施し
た。（４）炭素−銅に対する炭素の体積比率が６０〜９
０％の範囲になるようにされた方形基板の熱膨張係数
は、半導体素子の一種であるシリコンチップのそれと合
致することが認められた。（５）また、前記基板の全面
に所要のメッキを施したことから、炭素の粉末や銅の粉
末が基板から剥離して落下することが防止可能にされ
た。（６）更に、その放熱性を向上させるために、基板
全体を黒化処理することが有効であることも確認され
た。なお、この発明に係る半導体素子搭載装置用放熱板
の製造の態様は上記に限られるものではない。例えば、
コークス等の炭素粉末とピッチ等とを混練・成形・焼成
して得た炭素材料に必要に応じて黒鉛化処理を施し、こ
れに次いで高温下において溶融状態の銅を前記炭素材料
の粒子間に圧入するやり方によっても、前記この発明に
係る半導体素子搭載装置用放熱板を製造することは可能
である。
用放熱板は次のようにして作成された。（１）まず、１
００ｍｅｓｈの電解銅粉末と３２５ｍｅｓｈの炭素（カ
ーボン）粉末とを対象として、アルゴン雰囲気におい
て、適当なボールミルを用いることによって均一に混合
した。（２）このようにして混合した炭素−銅混合粉末
から、一辺が１７ｍｍで厚みが１ｍｍの方形基板を形成
して、８００℃の温度条件下で焼成した。（３）このよ
うに形成・焼成した基板全面に銅メッキを施し、シリコ
ンチップの当接する部位にニッケル・金メッキを施し
た。（４）炭素−銅に対する炭素の体積比率が６０〜９
０％の範囲になるようにされた方形基板の熱膨張係数
は、半導体素子の一種であるシリコンチップのそれと合
致することが認められた。（５）また、前記基板の全面
に所要のメッキを施したことから、炭素の粉末や銅の粉
末が基板から剥離して落下することが防止可能にされ
た。（６）更に、その放熱性を向上させるために、基板
全体を黒化処理することが有効であることも確認され
た。なお、この発明に係る半導体素子搭載装置用放熱板
の製造の態様は上記に限られるものではない。例えば、
コークス等の炭素粉末とピッチ等とを混練・成形・焼成
して得た炭素材料に必要に応じて黒鉛化処理を施し、こ
れに次いで高温下において溶融状態の銅を前記炭素材料
の粒子間に圧入するやり方によっても、前記この発明に
係る半導体素子搭載装置用放熱板を製造することは可能
である。
【０００８】図１は、この発明の実施例に係る半導体素
子搭載装置用放熱板に関する概略的な説明図である。こ
の図１において、セラミック系または樹脂系等の適当な
材質および形状（例えば方形）のパッケージ１の周辺部
には所要本数のピン２が植設されている。このパッケー
ジ１の中央部に設けられた上部開口部には、その全面に
銅メッキ層４（その厚みは、約１０〜２０μ）を有する
放熱板３が埋め込まれており、更にその上部には適当な
材料からなる櫛状の放熱フィン７が設けられている。ま
た、パッケージ１の中央部に設けられた前記上部開口部
に通じている下部開口部には、放熱板３の下方面と接す
るようにシリコンチップ５が設けられており、このシリ
コンチップ５からのリード５Ａはパッケージ１における
導電パターン（図示されない）に接続されている。そし
て、このシリコンチップ５の実装部位を保護するように
フタ（カバー）６が設けられて、所要の半導体装置が形
成されている。
子搭載装置用放熱板に関する概略的な説明図である。こ
の図１において、セラミック系または樹脂系等の適当な
材質および形状（例えば方形）のパッケージ１の周辺部
には所要本数のピン２が植設されている。このパッケー
ジ１の中央部に設けられた上部開口部には、その全面に
銅メッキ層４（その厚みは、約１０〜２０μ）を有する
放熱板３が埋め込まれており、更にその上部には適当な
材料からなる櫛状の放熱フィン７が設けられている。ま
た、パッケージ１の中央部に設けられた前記上部開口部
に通じている下部開口部には、放熱板３の下方面と接す
るようにシリコンチップ５が設けられており、このシリ
コンチップ５からのリード５Ａはパッケージ１における
導電パターン（図示されない）に接続されている。そし
て、このシリコンチップ５の実装部位を保護するように
フタ（カバー）６が設けられて、所要の半導体装置が形
成されている。
【０００９】図２は、上記実施例に係る半導体素子搭載
装置用放熱板に関する概略的な別の説明図である。この
図２においては、前記図１の放熱フィンにメッキ処理が
施されたものが示されている。即ち、放熱フィン７の底
面部を除く部位には銅メッキ層７Ａ（その厚みは、約１
０〜２０μ）が設けられており、また、この放熱フィン
７の底面部にはニッケル・金銅メッキ層７Ｂ（その厚み
は、それぞれに約１μおよび０．１μ）が設けられてい
る。このようなメッキ処理が施された放熱フィン７を用
いるときには、前記図１における放熱板３の設置を省略
することができる。即ち、パッケージ１の中央部に設け
られた上部開口部に前記メッキ処理が施された放熱フィ
ン７を埋め込むことによって、放熱板３の設置を省略す
ることができる。
装置用放熱板に関する概略的な別の説明図である。この
図２においては、前記図１の放熱フィンにメッキ処理が
施されたものが示されている。即ち、放熱フィン７の底
面部を除く部位には銅メッキ層７Ａ（その厚みは、約１
０〜２０μ）が設けられており、また、この放熱フィン
７の底面部にはニッケル・金銅メッキ層７Ｂ（その厚み
は、それぞれに約１μおよび０．１μ）が設けられてい
る。このようなメッキ処理が施された放熱フィン７を用
いるときには、前記図１における放熱板３の設置を省略
することができる。即ち、パッケージ１の中央部に設け
られた上部開口部に前記メッキ処理が施された放熱フィ
ン７を埋め込むことによって、放熱板３の設置を省略す
ることができる。
【００１０】図３は、上記実施例に係る半導体素子搭載
装置用放熱板に関する概略的な更に別の説明図である。
この図３においては、前記図１の放熱板に２種のメッキ
処理が施されたものが示されている。即ち、放熱板３の
底面部を除く部位（放熱フィン７に近接する側の部位）
には銅メッキ層３Ａ（その厚みは、約１０〜２０μ）が
設けられており、また、この放熱板３の底面部にはニッ
ケル・金銅メッキ層３Ｂ（その厚みは、それぞれに約１
μおよび０．１μ）が設けられている。なお、この発明
の実施例においては、放熱板３または放熱フィン７の表
面を金属化する態様としてメッキ処理をする場合を例に
とって説明されたけれども、これは主としてコスト上の
観点からなされたものであって、このような制約を要し
ないときには、スパッタリング処理やＣＶＤ等の種々の
やり方を採用することができる。
装置用放熱板に関する概略的な更に別の説明図である。
この図３においては、前記図１の放熱板に２種のメッキ
処理が施されたものが示されている。即ち、放熱板３の
底面部を除く部位（放熱フィン７に近接する側の部位）
には銅メッキ層３Ａ（その厚みは、約１０〜２０μ）が
設けられており、また、この放熱板３の底面部にはニッ
ケル・金銅メッキ層３Ｂ（その厚みは、それぞれに約１
μおよび０．１μ）が設けられている。なお、この発明
の実施例においては、放熱板３または放熱フィン７の表
面を金属化する態様としてメッキ処理をする場合を例に
とって説明されたけれども、これは主としてコスト上の
観点からなされたものであって、このような制約を要し
ないときには、スパッタリング処理やＣＶＤ等の種々の
やり方を採用することができる。
【００１１】
【発明の効果】以上詳細に説明されたように、この発明
に係る半導体素子搭載装置用放熱板は、炭素と銅とが所
定の混合比率をもって混合され、所望の形状・寸法に形
成された半導体素子（５）搭載装置用放熱板（３）であ
って、前記放熱板の表面における所要の部位には、前記
放熱板から炭素または銅が剥離・落下することを防止す
るための金属層（４）を設けて構成されていることを特
徴とするものである。そして、このような特徴をもって
構成されていることから、（１）放熱板として用いられ
る炭素−銅複合材における炭素と銅との組成比率を適当
に変えることにより、その熱膨張係数を実装される半導
体素子の熱膨張係数と適宜に合致させることができる；
（２）その熱伝導率が著しく改善される；（３）半導体
素子の実装面の近傍にメッキが施されているために、炭
素粉末や銅粉末が当該半導体素子の面上に落ちることが
なくなり、また、金や半田に対するヌレ性が良好にな
る；（４）窒化アルミニウム等に比べてコストが低くな
る。（５）その密度が小さく、軽量であることから使用
上の利便性が向上する；等の様々な効果が奏せられる。
に係る半導体素子搭載装置用放熱板は、炭素と銅とが所
定の混合比率をもって混合され、所望の形状・寸法に形
成された半導体素子（５）搭載装置用放熱板（３）であ
って、前記放熱板の表面における所要の部位には、前記
放熱板から炭素または銅が剥離・落下することを防止す
るための金属層（４）を設けて構成されていることを特
徴とするものである。そして、このような特徴をもって
構成されていることから、（１）放熱板として用いられ
る炭素−銅複合材における炭素と銅との組成比率を適当
に変えることにより、その熱膨張係数を実装される半導
体素子の熱膨張係数と適宜に合致させることができる；
（２）その熱伝導率が著しく改善される；（３）半導体
素子の実装面の近傍にメッキが施されているために、炭
素粉末や銅粉末が当該半導体素子の面上に落ちることが
なくなり、また、金や半田に対するヌレ性が良好にな
る；（４）窒化アルミニウム等に比べてコストが低くな
る。（５）その密度が小さく、軽量であることから使用
上の利便性が向上する；等の様々な効果が奏せられる。
【図１】 この発明の実施例に係る半導体素子搭載装置
用放熱板に関する概略的な説明図である。
用放熱板に関する概略的な説明図である。
【図２】 上記実施例に係る半導体素子搭載装置用放熱
板に関する概略的な別の説明図である。
板に関する概略的な別の説明図である。
【図３】 上記実施例に係る半導体素子搭載装置用放熱
板に関する概略的な更に別の説明図である。
板に関する概略的な更に別の説明図である。
１：パッケージ； ２：ピン； ３：放熱板； ３Ａ，４，７Ａ：銅メッキ層； ３Ｂ，７Ｂ：ニッケル・金メッキ層； ５：シリコンチップ； ５Ａ：リード； ６：フタ（カバー）； ７：放熱フィン；
Claims (1)
- 【請求項１】炭素と銅とが所定の混合比率をもって混合
され、所望の形状・寸法に形成された半導体素子搭載装
置用放熱板であって、 前記放熱板の表面における所要の部位には、前記放熱板
から炭素または銅が剥離・落下することを防止するため
の金属層が設けられている、 ことを特徴とする半導体素子搭載装置用放熱板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4151177A JPH05326762A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 半導体素子搭載装置用放熱板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4151177A JPH05326762A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 半導体素子搭載装置用放熱板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326762A true JPH05326762A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=15512989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4151177A Pending JPH05326762A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 半導体素子搭載装置用放熱板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05326762A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010205806A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Canon Inc | 放熱ユニット及び露光装置 |
| WO2015111242A1 (ja) | 2014-01-21 | 2015-07-30 | 富士通株式会社 | 放熱部品、放熱部品の製造方法、電子装置、電子装置の製造方法、一体型モジュール、情報処理システム |
| JP2020113758A (ja) * | 2019-01-10 | 2020-07-27 | 株式会社アカネ | 放熱体及びパワー半導体用放熱体 |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP4151177A patent/JPH05326762A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010205806A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Canon Inc | 放熱ユニット及び露光装置 |
| WO2015111242A1 (ja) | 2014-01-21 | 2015-07-30 | 富士通株式会社 | 放熱部品、放熱部品の製造方法、電子装置、電子装置の製造方法、一体型モジュール、情報処理システム |
| US10537044B2 (en) | 2014-01-21 | 2020-01-14 | Fujitsu Limited | Heat dissipating component, manufacturing method for heat dissipating component, electronic device, manufacturing method for electronic device, integrated module, and information processing system |
| JP2020113758A (ja) * | 2019-01-10 | 2020-07-27 | 株式会社アカネ | 放熱体及びパワー半導体用放熱体 |
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