JPH07142647A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07142647A
JPH07142647A JP30699993A JP30699993A JPH07142647A JP H07142647 A JPH07142647 A JP H07142647A JP 30699993 A JP30699993 A JP 30699993A JP 30699993 A JP30699993 A JP 30699993A JP H07142647 A JPH07142647 A JP H07142647A
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heat
semiconductor element
cap
metal foil
package
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置のパッケージ内に内装する半導体
素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対する
熱応力を緩和して信頼性を改善する。 【構成】 パッケージ４内に内装された回路基板３に搭
載された半導体素子１と、パッケージ４に設けられるキ
ャップ７とを、柔軟な形状に加工された伝熱性金属フォ
イル９により接続する。伝熱性金属フォイルは、高熱伝
導性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部と谷部を
半導体素子１とキャップ７に接続する。半導体素子１で
発生された熱は伝熱性金属フォイル９を介してキャップ
７およびヒートシンク８に伝達される。また、伝熱性金
属フォイル９の柔軟性により熱応力を吸収し、半導体素
子における破損を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の実装構造に
関し、特に回路基板に搭載した半導体素子の放熱性を改
善した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置、特にマルチチップモ
ジュールでは、図６のように、回路基板２３上に複数個
の半導体素子２１をバンプ２２を用いたフリップチップ
接続法等により搭載し、これをパッケージ２４内に内装
しキャップ２７で封止している。また、回路基板２３は
パッケージ２４に設けたリード２５に金属ワイヤ２６で
電気接続される。そして、この半導体素子２１の放熱性
を高めるために、半導体素子２１の裏面にキャップ２７
を直接或いは間接的に接続し、半導体素子２１で発生し
た熱をキャップ２７に設けたヒートシンク２８を介して
放熱させる構成が取られている。しかしながら、このよ
うな構造では、半導体素子２１とキャップ２７やヒート
シンク２８との熱膨張係数の相違により、熱履歴を受け
たときに半導体素子２１とキャップ２７やヒートシンク
２８との間に熱応力が生じ、半導体素子２１の接続部２
２の接続不良が生じたり、半導体素子２１自体に割れが
発生する等の問題が生じる。
【０００３】このため、従来では熱応力を緩和する構造
が提案されており、例えば、特開昭６３−２８７０３８
号公報に記載されているものを図７に示す。この構造
は、多層配線基板３３上にＬＳＩチップ３１を半田３２
により搭載し、これを熱伝導性の良い銅等で形成したキ
ャップ３７内に内装し、かつその上でＬＳＩチップ３１
の裏面に、高熱伝導板３４を接着し、かつこの高熱伝導
板３４とキャップ３７とを金属繊維からなる柔軟性を有
する熱伝導体３５を用いて接続した構成がとられてい
る。３６は多層配線基板とキャップとを接続する金属ベ
ローズである。
【０００４】この構造では、ＬＳＩチップ３１とキャッ
プ３７とを高熱伝導板３４及び金属繊維からなる熱伝導
体３５で接合していることにより、ＬＳＩチップ３１で
発生した熱を高熱伝導板３４及び熱伝導体３５を介して
キャップ３７に伝達させ、このキャップ３７から放熱さ
せることで高い放熱性を得ている。また、熱伝導体３５
を構成する金属繊維は柔軟性を有しているので、ＬＳＩ
チップ３１とキャップ３７との間に熱膨張率の違いによ
り生じる熱応力を吸収し、或いは緩和し、ＬＳＩチップ
３１の接続部３２の不良発生やＬＳＩチップ３１の割れ
を防止することができる効果を得ることができる。な
お、金属ベローズ３６は、金属薄板を部分的に積層接合
して組立てたものであり、半田接合時に生じるキャップ
３７と配線基板３３の相対的な変位に対応して、両者間
での応力を吸収し、或いは緩和することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体装置では、ＬＳＩチップ３１とキャップ３７
の間に設けている金属繊維からなる熱伝導体３５は、高
い柔軟性を得るためには金属繊維に細いものを用い、か
つ各繊維間の間隔を広くとらなければならないので、結
果的に熱伝導体としての有効面積が小さくなり、熱抵抗
が高くなって放熱性の効果が小さなものとなる。逆に、
高い放熱性を得るために、金属繊維に太いものを用い、
或いは繊維間の間隔を狭くして熱抵抗の低減すると、熱
伝導体としての剛性が大きくなり、結果的に高い柔軟性
を得るのは困難になり、ＬＳＩチップに生じる熱応力の
緩和効果が低下される。また、金属繊維間はある間隔を
持たせなければならず、しかも長さを揃える必要がある
ので、熱伝導体の作製プロセスが複雑になり、製造コス
トが高くなるという問題もある。本発明の目的は、半導
体素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対す
る熱応力を緩和することを可能にした半導体装置を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
パッケージ内に内装された半導体素子と、このパッケー
ジに設けられた放熱板とを柔軟な形状に加工された伝熱
性金属フォイルにより接続した構成とする。ここで、伝
熱性金属フォイルは、高熱伝導性の薄い金属板を波形状
に加工し、その山部を半導体素子または放熱板の一方に
接続し、谷部を他方に接続する。また、伝熱性金属フォ
イルは、波形状の山部または谷部の幅方向の一部には、
波の連続方向に沿って切溝を形成することが好ましい。
【０００７】
【作用】本発明によれば、伝熱性金属フォイルは、高い
伝熱性と柔軟性を有しているため、半導体素子で発生し
た熱を効率良く放熱板に伝達して放熱するとともに、半
導体素子と放熱板との間に生じる熱応力をその柔軟性に
より緩和して半導体素子における接続不良や破損等を防
止する。特に、伝熱性金属フォイルを、波形状とし、山
部または谷部を半導体素子と放熱板に接続することで、
広い接触面積を得て、伝熱効果を高めることが可能とな
り、かつ波形状により柔軟性を得ることができる。更
に、波形状の伝熱性金属フォイルに切溝を設けること
で、縦横方向の柔軟性を向上することが可能となる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の実施例１の半導体装置の断面図であ
る。半導体素子１はシリコン等の半導体基板にトランジ
スタ等の能動素子や、抵抗等の受動素子を形成した半導
体チップとして構成されており、その表面に設けた電極
パッドに形成したバンプ２により回路基板３にフリップ
チップ接続法で搭載されている。バンプ２は、例えば、
ｐｂ／ｓｎ＝９５／５ｗｔ．％半田で構成される。ま
た、回路基板３は半導体素子１を構成する材料に近い熱
膨張率を有する材料で構成されている。そして、この半
導体素子１を搭載した回路基板３はパッケージ４内に内
装され、パッケージ４に支持されたリード５に電気接続
される。この電気接続に際しては、ここではＴＡＢ（テ
ープ・オートメイティド・ボンディング）６を用いてお
り、これにより回路基板３はパッケージ４内においてＴ
ＡＢ６により懸架された状態で支持される。そして、前
記パッケージ４の上部の開口部にコバール等の金属で形
成されたキャップ７を半田（ｐｂ／ｓｎ＝３７／６３ｗ
ｔ．％）により接続し、内部を封止する。また、キャッ
プ７の外側面にはＡｌ等からなるヒートシンク８を接続
している。
【０００９】一方、前記半導体素子１とキャップ７との
間には、ＡｌおよびＡｌ系合金、またはＣｕおよびＣｕ
系合金で形成された薄板を波形状に加工した伝熱性金属
フォイル９を接着する。図２は前記伝熱性金属フォイル
９を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は
そのＡ部の拡大斜視図である。伝熱性金属フォイル９は
前記した素材の金属薄板をプレス加工法等によりその長
辺方向に沿って波が進行される波形状に形成する。ま
た、短辺方向の複数箇所（ここでは２箇所）には、山の
頂部を短辺方向に分離する切溝９ａを長辺方向に向けて
延長形成している。例えば、金属フォイル９の厚さは２
０〜１００μｍ程度、波形状に加工後の山と山、および
谷と谷のピッチは０．５〜２ｍｍ程度、高さは０．５〜
２ｍｍ程度である。
【００１０】そして、谷の部分を半導体素子１の裏面に
半田１０で接続し、山の部分をキャップの内面に半田１
０で接続している。この場合、金属フォイル９の材料と
してＡｌ等のｐｂ／ｓｎ半田で直接接着することが困難
な材料を用いる場合は、接着する山と谷の部分、あるい
は全面にＣｕ等のｐｂ／ｓｎ半田と直接接着可能な金属
をクラッド法等を用いて形成しておけば良い。また、波
形状の山の部分には、必ずしも角度が付いている必要が
なく、丸みが付いていても良い。また、この実施例で
は、一つの伝熱性金属フォイル９が回路基板３に搭載さ
れている複数個の半導体素子１の全てにわたって形成さ
れているが、それぞれ独立した複数個の伝熱性フォイル
を各半導体素子に接続してもよい。
【００１１】この構成によれば、伝熱性金属フォイル９
は波形状に加工されており、かつその波形状方向に切溝
９ａが形成されているため、その長辺方向及び短辺方向
の柔軟性に優れている。そのため、熱履歴によって生じ
るパッケージキャップ７と半導体素子１との間の熱膨張
差による熱応力を伝熱性金属フォイル９によって吸収
し、緩和することができる。その結果、半導体素子１と
回路基板３の熱膨張差は影響なくなり、バンプ２におけ
る接続不良の発生を回避することができる。また、これ
と同時に伝熱性金属フォイル９は熱伝導率の高い金属材
料で形成されており、かつ半導体素子１やキャップ７と
は波形状の谷部や山部の広い面積で接続されているた
め、全体の熱抵抗が低くなり、半導体素子１で発生した
熱を効率良くキャップ７に伝熱させ、更にヒートシンク
８から放熱させることができ、半導体装置としての放熱
性を向上することができる。
【００１２】一例として１０ｍｍ□の１チップの放熱に
おける熱抵抗を示す。図３は熱抵抗計算に使用したモデ
ル図であり、図３（ａ）は図７に示した構造の場合、図
３（ｂ）は本発明の実施例１の構造の場合をそれぞれ示
す。簡単のため、接着剤等は省略して考える。本発明の
場合、伝熱性金属フォイル９の材料をＣｕ（熱伝導率３
９５ｗ／ｍ・ｋ）とし、フォイル厚を５０μｍ、加工後
の波形状ピッチを１ｍｍ、高さを１ｍｍとすると、熱抵
抗は０．２８ｋ／ｗが得られる。この熱抵抗と同等の熱
抵抗を従来技術で得る場合、熱伝導体３５の金属繊維の
材料をＣｕとし、太さを５０μｍとすると、１０ｍｍ□
の領域内に約１５０μｍの狭いピッチで４６００本もの
繊維を設けなければならず、柔軟性が低下されて熱応力
の緩和効果が低下されるとともに、その作製が非常に困
難になり、かつ高コストになってしまう。
【００１３】図４は、本発明の実施例２の断面図であ
り、実施例１と同一部分には同一符号を付してある。こ
の実施例では、パッケージ４の開口部を封止するキャッ
プを省略しており、開口部にはヒートシンク８を直接接
続して封止を行っている。そして、半導体素子１の裏面
とヒートシンク８の内面とをＡｌおよびＡｌ系合金、ま
たはＣｕおよびＣｕ系合金からなる伝熱性金属フォイル
９で接続している。この構造によれば、前記実施例１と
同様に放熱効果と熱応力緩和効果の両方の効果が得られ
るのは勿論であるが、ここではキャップが省略されてい
ることにより半導体素子１とヒートシンク８間の熱抵抗
を更に低下することが可能であり、放熱性をより向上す
ることができる。また、キャップ７を取付ける工程が削
減されるのでコストが低下できる。
【００１４】図５は本発明の実施例３の断面図である。
この実施例では半導体素子１を搭載した回路基板３をシ
リコン樹脂等の接着剤１１によりパッケージ８の内底面
に接着して固定し、半導体素子１とインナーリード５と
をＡｕワイヤ１２により接続する。また、パッケージ４
の開口部はヒートシンク８で直接封止する。そして、半
導体素子１の裏面とヒートシンク８の内面とを伝熱性金
属フォイル９で接続する。そして、ここでは伝熱性金属
フォイル９の山と山の間、或いは谷と谷の間の各凹み部
分には高熱伝導率で柔軟性の優れた樹脂１３を充填させ
ている。
【００１５】この構成によれば、実施例２と同様に伝熱
性金属フォイル９により半導体素子１の放熱効果を高
め、かつ熱応力を緩和する効果を得ることができる。ま
た、回路基板３をパッケージ４に直接固定しているの
で、振動に対する強度が増加でき、また、回路基板３と
インナーリード５を金属ワイヤ１２で接続しているので
ＴＡＢが不要となり、更なる低コスト化が可能となる。
また、伝熱性フォイル９に高熱伝導率で柔軟性の優れた
樹脂１３を充填しているので、振動に対する強度が増加
するとともに、半導体素子１とヒートシンク８との間の
熱伝達径路の断面積が増加でき、熱抵抗を更に低下する
ことができる。なお、実施例３においては、実施例１の
ようにキャップを設けた構造としても良い。また、伝熱
性フォイルに充填する樹脂は、フォイルの表面に所要厚
さで塗布した構成としてもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、パッケー
ジ内に内装された半導体素子と放熱板とを柔軟な形状に
加工された高伝熱性の伝熱性金属フォイルにより接続し
ているので、半導体素子で発生した熱を効率良く放熱板
に伝達して放熱することができるとともに、半導体素子
と放熱板との間に生じる熱応力をその柔軟性により緩和
して半導体素子における接続不良や破損等を防止するこ
とができる効果がある。また、伝熱性金属フォイルは、
高熱伝導性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部を
半導体素子または放熱板の一方に接続し、谷部を他方に
接続しているので、半導体素子と放熱板の間に広い接触
面積を得て、伝熱効果を高めることが可能となる。更
に、伝熱性金属フォイルに切溝を形成することで、縦横
方向の柔軟性を向上することが可能となり、熱応力の緩
和ないし吸収効果を高めることができる。また、本発明
の伝熱性金属フォイルは、作製が容易であり、パッケー
ジへのアセンブリも容易であるので製造コストを低くす
ることができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の断面図である。
【図２】伝熱性フォイルを示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）はＡ部の拡大斜視図である。
【図３】実施例１の効果を説明するための模式図であ
る。
【図４】本発明の実施例２の断面図である。
【図５】本発明の実施例３の断面図である。
【図６】従来の半導体装置の一例の断面図である。
【図７】改善された従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子 ３ 回路基板 ４ パッケージ ７ キャップ ８ ヒートシンク ９ 伝熱性金属フォイル １３ 高熱伝導率で柔軟な樹脂
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年９月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の実装構造に
関し、特に回路基板に搭載した半導体素子の放熱性を改
善した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置、特にマルチチップモ
ジュールでは、図６のように、回路基板２３上に複数個
の半導体素子２１をバンプ２２を用いたフリップチップ
接続法等により搭載し、これをパッケージ２４内に内装
しキャップ２７で封止している。また、回路基板２３は
パッケージ２４に設けたリード２５に金属ワイヤ２６で
電気接続される。そして、この半導体素子２１の放熱性
を高めるために、半導体素子２１の裏面にキャップ２７
を直接或いは間接的に接続し、半導体素子２１で発生し
た熱をキャップ２７に設けたヒートシンク２８を介して
放熱させる構成が取られている。しかしながら、このよ
うな構造では、半導体素子２１とキャップ２７やヒート
シンク２８との熱膨張係数の相違により、熱履歴を受け
たときに半導体素子２１とキャップ２７やヒートシンク
２８との間に熱応力が生じ、半導体素子２１の接続部２
２の接続不良が生じたり、半導体素子２１自体に割れが
発生する等の問題が生じる。
【０００３】このため、従来では熱応力を緩和する構造
が提案されており、例えば、特開昭６３−２８７０３８
号公報に記載されているものを図７に示す。この構造
は、多層配線基板３３上にＬＳＩチップ３１を半田３２
により搭載し、これを熱伝導性の良い銅等で形成したキ
ャップ３７内に内装し、かつその上でＬＳＩチップ３１
の裏面に、高熱伝導板３４を接着し、かつこの高熱伝導
板３４とキャップ３７とを金属繊維からなる柔軟性を有
する熱伝導体３５を用いて接続した構成がとられてい
る。３６は多層配線基板とキャップとを接続する金属ベ
ローズである。
【０００４】この構造では、ＬＳＩチップ３１とキャッ
プ３７とを高熱伝導板３４及び金属繊維からなる熱伝導
体３５で接合していることにより、ＬＳＩチップ３１で
発生した熱を高熱伝導板３４及び熱伝導体３５を介して
キャップ３７に伝達させ、このキャップ３７から放熱さ
せることで高い放熱性を得ている。また、熱伝導体３５
を構成する金属繊維は柔軟性を有しているので、ＬＳＩ
チップ３１とキャップ３７との間に熱膨張率の違いによ
り生じる熱応力を吸収し、或いは緩和し、ＬＳＩチップ
３１の接続部３２の不良発生やＬＳＩチップ３１の割れ
を防止することができる効果を得ることができる。な
お、金属ベローズ３６は、金属薄板を部分的に積層接合
して組立てたものであり、半田接合時に生じるキャップ
３７と配線基板３３の相対的な変位に対応して、両者間
での応力を吸収し、或いは緩和することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体装置では、ＬＳＩチップ３１とキャップ３７
の間に設けている金属繊維からなる熱伝導体３５は、高
い柔軟性を得るためには金属繊維に細いものを用い、か
つ各繊維間の間隔を広くとらなければならないので、結
果的に熱伝導体としての有効面積が小さくなり、熱抵抗
が高くなって放熱性の効果が小さなものとなる。逆に、
高い放熱性を得るために、金属繊維に太いものを用い、
或いは繊維間の間隔を狭くして熱抵抗の低減すると、熱
伝導体としての剛性が大きくなり、結果的に高い柔軟性
を得るのは困難になり、ＬＳＩチップに生じる熱応力の
緩和効果が低下される。また、金属繊維間はある間隔を
持たせなければならず、しかも長さを揃える必要がある
ので、熱伝導体の作製プロセスが複雑になり、製造コス
トが高くなるという問題もある。本発明の目的は、半導
体素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対す
る熱応力を緩和することを可能にした半導体装置を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
パッケージ内に内装された半導体素子と、このパッケー
ジに設けられたキャップあるいはヒートシンクとを柔軟
な形状に加工された伝熱性金属フォイルにより接続した
構成とする。ここで、伝熱性金属フォイルは、高熱伝導
性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部を半導体素
子またはキャップあるいはヒートシンクの一方に接続
し、谷部を他方に接続する。また、伝熱性金属フォイル
は、波形状の山部または谷部の幅方向の一部には、波の
連続方向に沿って切溝を形成することが好ましい。
【０００７】
【作用】本発明によれば、伝熱性金属フォイルは、高い
伝熱性と柔軟性を有しているため、半導体素子で発生し
た熱を効率良く放熱板に伝達して放熱するとともに、半
導体素子とキャップあるいはヒートシンクとの間に生じ
る熱応力をその柔軟性により緩和して半導体素子におけ
る接続不良や破損等を防止する。特に、伝熱性金属フォ
イルを、波形状とし、山部または谷部を半導体素子とキ
ャップあるいはヒートシンクに接続することで、山と山
あるいは谷と谷のピッチを狭くすれば広い接触面積が得
られ、伝熱効果を高めることが可能となり、かつ波形状
により柔軟性を得ることができる。更に、波形状の伝熱
性金属フォイルに切溝を設けることで、縦横方向の柔軟
性を向上することが可能となる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の実施例１の半導体装置の断面図であ
る。半導体素子１はシリコン等の半導体基板にトランジ
スタ等の能動素子や、抵抗等の受動素子を形成した半導
体チップとして構成されており、その表面に設けた電極
パッドに形成したバンプ２により回路基板３にフリップ
チップ接続法で搭載されている。バンプ２は、例えば、
Ｐｂ／Ｓｎ＝９５／５ｗｔ．％半田で構成される。ま
た、回路基板３は半導体素子１を構成する材料に近い熱
膨張率を有する材料で構成されている。そして、この半
導体素子１を搭載した回路基板３はパッケージ４内に内
装され、パッケージ４に支持されたリード５に電気接続
される。この電気接続に際しては、ここではＴＡＢ（テ
ープ・オートメイティド・ボンディング）６を用いてお
り、これにより回路基板３はパッケージ４内においてＴ
ＡＢ６により懸架された状態で支持される。そして、前
記パッケージ４の上部の開口部にコバール等の金属で形
成されたキャップ７を半田（Ｐｂ／Ｓｎ＝３７／６３ｗ
ｔ．％）により接続し、内部を封止する。また、キャッ
プ７の外側面にはＡｌ等からなるヒートシンク８を接続
している。
【０００９】一方、前記半導体素子１とキャップ７との
間には、ＡｌおよびＡｌ系合金、またはＣｕおよびＣｕ
系合金で形成された薄板を波形状に加工した伝熱性金属
フォイル９を接着する。図２は前記伝熱性金属フォイル
９を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は
そのＡ部の拡大斜視図である。伝熱性金属フォイル９は
前記した素材の金属薄板をプレス加工法等によりその一
方の辺方向に沿って波が進行される波形状に形成する。
また、他方の辺方向の複数箇所（ここでは２箇所）に
は、山の頂部を他方の辺方向に分離する切溝９ａを一方
の辺方向に向けて延長形成している。例えば、金属フォ
イル９の厚さは２０〜１００μｍ程度、波形状に加工後
の山と山、および谷と谷のピッチは０．５〜２ｍｍ程
度、高さは０．５〜２ｍｍ程度である。
【００１０】そして、谷の部分を半導体素子１の裏面に
半田１０で接続し、山の部分をキャップの内面に半田１
０で接続している。この場合、金属フォイル９の材料と
してＡｌ等のＰｂ／Ｓｎ半田で直接接着することが困難
な材料を用いる場合は、接着する山と谷の部分、あるい
は全面にＣｕ等のＰｂ／Ｓｎ半田と直接接着可能な金属
をクラッド法等を用いて形成しておけば良い。また、波
形状の山の部分には、必ずしも角度が付いている必要が
なく、丸みが付いていても良い。また、この実施例で
は、一つの伝熱性金属フォイル９が回路基板３に搭載さ
れている複数個の半導体素子１の全てにわたって形成さ
れているが、それぞれ独立した複数個の伝熱性フォイル
を各半導体素子に接続してもよい。
【００１１】この構成によれば、伝熱性金属フォイル９
は波形状に加工されており、かつその波形状方向に切溝
９ａが形成されているため、その他方の辺方向及び一方
の辺方向の柔軟性に優れている。そのため、熱履歴によ
って生じるパッケージキャップ７と半導体素子１との間
の熱膨張差による熱応力を伝熱性金属フォイル９によっ
て吸収し、緩和することができる。その結果、半導体素
子１と回路基板３の熱膨張差は影響なくなり、バンプ２
における接続不良の発生を回避することができる。ま
た、これと同時に伝熱性金属フォイル９は熱伝導率の高
い金属材料で形成されており、かつ半導体素子１やキャ
ップ７とは波形状の谷部や山部の広い面積で接続されて
いるため、全体の熱抵抗が低くなり、半導体素子１で発
生した熱を効率良くキャップ７に伝熱させ、更にヒート
シンク８から放熱させることができ、半導体装置として
の放熱性を向上することができる。
【００１２】一例として１０ｍｍ□の１チップの放熱に
おける熱抵抗を示す。図３は熱抵抗計算に使用したモデ
ル図であり、図３（ａ）は図７に示した構造の場合、図
３（ｂ）は本発明の実施例１の構造の場合をそれぞれ示
す。簡単のため、接着剤等は省略して考える。本発明の
場合、伝熱性金属フォイル９の材料をＣｕ（熱伝導率３
９５Ｗ／ｍ・Ｋ）とし、フォイル厚を５０μｍ、加工後
の波形状ピッチを１ｍｍ、高さを１ｍｍとすると、熱抵
抗は０．２８Ｋ／Ｗが得られる。この熱抵抗と同等の熱
抵抗を従来技術で得る場合、熱伝導体３５の金属繊維の
材料をＣｕとし、太さを５０μｍとすると、１０ｍｍ□
の領域内に約１５０μｍの狭いピッチで４６００本もの
繊維を設けなければならず、柔軟性が低下されて熱応力
の緩和効果が低下されるとともに、その作製が非常に困
難になり、かつ高コストになってしまう。
【００１３】図４は、本発明の実施例２の断面図であ
り、実施例１と同一部分には同一符号を付してある。こ
の実施例では、パッケージ４の開口部を封止するキャッ
プを省略しており、開口部にはヒートシンク８を直接接
続して封止を行っている。そして、半導体素子１の裏面
とヒートシンク８の内面とをＡｌおよびＡｌ系合金、ま
たはＣｕおよびＣｕ系合金からなる伝熱性金属フォイル
９で接続している。この構造によれば、前記実施例１と
同様に放熱効果と熱応力緩和効果の両方の効果が得られ
るのは勿論であるが、ここではキャップが省略されてい
ることにより半導体素子１とヒートシンク８間の熱抵抗
を更に低下することが可能であり、放熱性をより向上す
ることができる。また、キャップ７を取付ける工程が削
減されるのでコストが低下できる。
【００１４】図５は本発明の実施例３の断面図である。
この実施例では半導体素子１を搭載した回路基板３をシ
リコン樹脂等の接着剤１１によりパッケージ８の内底面
に接着して固定し、半導体素子１とインナーリード５と
をＡｕワイヤ１２により接続する。また、パッケージ４
の開口部はヒートシンク８で直接封止する。そして、半
導体素子１の裏面とヒートシンク８の内面とを伝熱性金
属フォイル９で接続する。そして、ここでは伝熱性金属
フォイル９の山と山の間、或いは谷と谷の間の各凹み部
分には高熱伝導率で柔軟性の優れた樹脂１３を充填させ
ている。
【００１５】この構成によれば、実施例２と同様に伝熱
性金属フォイル９により半導体素子１の放熱効果を高
め、かつ熱応力を緩和する効果を得ることができる。ま
た、回路基板３をパッケージ４に直接固定しているの
で、振動に対する強度が増加でき、また、回路基板３と
インナーリード５を金属ワイヤ１２で接続しているので
ＴＡＢが不要となり、更なる低コスト化が可能となる。
また、伝熱性フォイル９に高熱伝導率で柔軟性の優れた
樹脂１３を充填しているので、振動に対する強度が増加
するとともに、半導体素子１とヒートシンク８との間の
熱伝達径路の断面積が増加でき、熱抵抗を更に低下する
ことができる。なお、実施例３においては、実施例１の
ようにキャップを設けた構造としても良い。また、伝熱
性フォイルに充填する樹脂は、フォイルの表面に所要厚
さで塗布した構成としてもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、パッケー
ジ内に内装された半導体素子とキャップあるいはヒート
シンクとを柔軟な形状に加工された高伝熱性の伝熱性金
属フォイルにより接続しているので、半導体素子で発生
した熱を効率良くキャップあるいはヒートシンクに伝達
して放熱することができるとともに、半導体素子とキャ
ップあるいはヒートシンクとの間に生じる熱応力をその
柔軟性により緩和して半導体素子における接続不良や破
損等を防止することができる効果がある。また、伝熱性
金属フォイルは、高熱伝導性の薄い金属板を波形状に加
工し、その山部を半導体素子またはキャップあるいはヒ
ートシンクの一方に接続し、谷部を他方に接続している
ので、山と山あるいは谷と谷のピッチを狭くすれば、半
導体素子とキャップあるいはヒートシンクの間に広い接
触面積を得ることができ、伝熱効果を高めることが可能
となる。更に、伝熱性金属フォイルに切溝を形成するこ
とで、縦横方向の柔軟性を向上することが可能となり、
熱応力の緩和ないし吸収効果を高めることができる。ま
た、本発明の伝熱性金属フォイルは、作製が容易であ
り、パッケージへのアセンブリも容易であるので製造コ
ストを低くすることができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の断面図である。
【図２】伝熱性フォイルを示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）はＡ部の拡大斜視図である。
【図３】実施例１の効果を説明するための模式図であ
る。
【図４】本発明の実施例２の断面図である。
【図５】本発明の実施例３の断面図である。
【図６】従来の半導体装置の一例の断面図である。
【図７】改善された従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】 １ 半導体素子 ３ 回路基板 ４ パッケージ ７ キャップ ８ ヒートシンク ９ 伝熱性金属フォイル １３ 高熱伝導率で柔軟な樹脂
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子を回路基板に搭載してパッケ
    ージ内に封止し、このパッケージに設けた放熱板と前記
    半導体素子とを熱的に接続して半導体素子の放熱を行う
    ように構成した半導体装置において、前記半導体素子と
    放熱板とを柔軟な形状に加工された伝熱性金属フォイル
    により接続したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 伝熱性金属フォイルは、高熱伝導性の薄
    い金属板を波形状に加工し、その山部を半導体素子また
    は放熱板の一方に接続し、谷部を他方に接続してなる請
    求項１の半導体装置。
  3. 【請求項３】 伝熱性金属フォイルは、波形状の山部ま
    たは谷部の幅方向の一部には、波の連続方向に沿って切
    溝を形成してなる請求項２の半導体装置。
  4. 【請求項４】 伝熱性金属フォイルは、ＡｌおよびＡｌ
    合金、あるいはＣｕおよびＣｕ合金で形成され、半導体
    素子と放熱板にそれぞれ半田で接続してなる請求項２ま
    たは３の半導体装置。
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