JPH07153878A - Manufacture of plastic packaged semiconductor device and heat sink - Google Patents
Manufacture of plastic packaged semiconductor device and heat sinkInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックパッケー
ジされた半導体装置ならびにプラスチックパッケージさ
れた半導体装置に用いるヒートシンクの製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plastic packaged semiconductor device and a method of manufacturing a heat sink used in the plastic packaged semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、樹脂流入モールド形式により半導
体チップをパッケージして成るプラスチックパッケージ
が多用される傾向にある。このようなプラスチックパッ
ケージは、半導体チップから生じる熱を放射させるため
に不可避のヒートシンクを備えている。一方、ヒートシ
ンクがなければ、半導体チップには、温度特性の低下や
劣化が生じる。2. Description of the Related Art Recently, there has been a tendency that a plastic package formed by packaging a semiconductor chip by a resin inflow molding method is frequently used. Such a plastic package has an unavoidable heat sink for radiating heat generated from the semiconductor chip. On the other hand, without a heat sink, the temperature characteristics of the semiconductor chip are degraded or deteriorated.
【０００３】従来、種々のヒートシンクが提案され、半
導体チップを収容するためのパッケージに実際に使用さ
れている。提案されているヒートシンクの大部分は、そ
の熱膨張係数を、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（Ｇ
ａＡｓ）等の半導体チップを形成している半導体材料の
熱膨張係数に近づけるようにしたものである。これは、
半導体チップとヒートシンクとの間の熱膨張係数の相違
による半導体チップの破壊を避けるためである。この点
を考慮して、熱膨張係数において半導体材料に近いモリ
ブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の高融点金属が
ヒートシンクの材料として用いられている。Conventionally, various heat sinks have been proposed and actually used in a package for housing a semiconductor chip. Most of the proposed heat sinks have a thermal expansion coefficient of silicon (Si) or gallium arsenide (G).
aAs) and the like so that the coefficient of thermal expansion of the semiconductor material forming the semiconductor chip is approximated. this is,
This is to avoid destruction of the semiconductor chip due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the heat sink. Considering this point, refractory metals such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), which have a thermal expansion coefficient close to that of a semiconductor material, are used as the material of the heat sink.
【０００４】一方、最近、半導体装置やヒートシンクな
どを軽量化し、大量生産によって半導体装置を安価にす
ることが要望されている。ところが、高融点金属は一般
に高密度を有しており、高融点金属の使用することによ
って、ヒートシンクや半導体装置は重くなる。即ち、高
融点金属の使用は、軽量化の要求には不適当である。On the other hand, recently, it has been desired to reduce the weight of semiconductor devices, heat sinks, etc., and to reduce the cost of semiconductor devices by mass production. However, refractory metals generally have a high density, and the use of refractory metals makes the heat sink and the semiconductor device heavy. That is, the use of refractory metal is not suitable for the demand for weight reduction.
【０００５】本発明者等の実験によると、ヒートシンク
とプラスチック材料とが、半導体チップの熱膨張係数よ
りもある程度大きい熱膨張係数を有していても、半導体
チップの破壊が生じないことを経験的に発見した。この
事実は、ヒートシンクの熱膨張係数は半導体チップの半
導体材料の熱膨張係数に必ずしも近接していなくとも良
いことを示している。ただし、ヒートシンクの熱膨張係
数は、プラスチックの熱膨張係数をこえてはならない。
これは、ヒートシンクが高融点金属よりも密度が低く、
軽い材料で形成されても良いことを示している。According to experiments conducted by the present inventors, it has been empirically found that even if the heat sink and the plastic material have a coefficient of thermal expansion which is somewhat higher than that of the semiconductor chip, the semiconductor chip is not destroyed. I found it. This fact indicates that the coefficient of thermal expansion of the heat sink does not necessarily have to be close to the coefficient of thermal expansion of the semiconductor material of the semiconductor chip. However, the coefficient of thermal expansion of the heat sink should not exceed that of plastic.
This is because the heat sink has a lower density than the refractory metal,
It indicates that it may be formed of a light material.
【０００６】さらに、プラスチックパッケージには種々
の構造のものがあるため、これらに適用できるように、
種々のヒートシンクが用意されることが望ましい。した
がって、ヒートシンクの材料は、種々の形状に成形し得
ることが必要である。Further, since there are various structures of plastic packages, so that they can be applied to these,
It is desirable that various heat sinks be provided. Therefore, it is necessary that the material of the heat sink can be formed into various shapes.
【０００７】この要求は、熱膨張係数がエポキシ樹脂の
１８×１０-6／Ｋよりも低い１７．３×１０-6／Ｋの熱
膨張係数を有する銅（Ｃｕ）によってヒートシンクを形
成することによって達成されるかもしれない。This requirement is achieved by forming the heat sink with copper (Cu) having a coefficient of thermal expansion of 17.3 × 10 -6 / K, which is lower than that of epoxy resin, which is 18 × 10 -6 / K. May be achieved.
【０００８】しかしながら、Ｃｕによるヒートシンク
は、半導体チップの温度増加によって変形しやすく、機
械的強度に劣る。したがって、Ｃｕのヒートシンクは、
プラスチックパッケージには不適当である。However, the heat sink made of Cu is easily deformed by an increase in temperature of the semiconductor chip and is inferior in mechanical strength. Therefore, the Cu heat sink
Not suitable for plastic packaging.
【０００９】一般に、半導体チップを搭載あるいはパッ
ケージするセラミックパッケージに適用したヒートシン
クの材料は、発明者等によって特願平３−２８８５１７
号、特願平４−２０７２５号および特願平４−３０５６
号で提案されている。Generally, the material of the heat sink applied to the ceramic package on which the semiconductor chip is mounted or packaged is, by the inventors, Japanese Patent Application No. 3-288517.
Japanese Patent Application No. 4-20725 and Japanese Patent Application No. 4-3056
Proposed in the issue.
【００１０】特に、特願平３−２８８５１７号において
は、ＣｕとＭｏとの混合物を焼結およびプレス加工して
成るヒートシンク板が開示されている。ＣｕとＭｏとの
上記混合物は、Ｃｕを１０〜７０重量％含むものであ
る。In particular, Japanese Patent Application No. 3-288517 discloses a heat sink plate formed by sintering and pressing a mixture of Cu and Mo. The above mixture of Cu and Mo contains 10 to 70% by weight of Cu.
【００１１】しかし、特願平３−２８８５１７号では、
このヒートシンク板を、セラミックパッケージよりも高
い熱膨張係数を有するプラスチックパッケージに適用す
ることについては、何等言及していない。したがって、
この提案から、上記混合物のプラスチックパッケージへ
の適用について考慮することは困難である。However, in Japanese Patent Application No. 3-288517,
Nothing is said about applying this heat sink plate to a plastic package having a higher coefficient of thermal expansion than a ceramic package. Therefore,
From this proposal, it is difficult to consider the application of the above mixture to plastic packages.
【００１２】一方、特願平４−２０７２５号において
は、Ｃｕ膜で被覆されたＭｏ粒から成る複合材料が開示
されており、他方、特願平４−３０５６号においては、
Ｃｕ膜で被覆されたＷ粒から成る複合材料が開示されて
いる。On the other hand, Japanese Patent Application No. 4-20725 discloses a composite material composed of Mo particles coated with a Cu film, while Japanese Patent Application No. 4-3056 discloses a composite material.
A composite material consisting of W grains coated with a Cu film is disclosed.
【００１３】これら複合材料は、プラスチックパッケー
ジに適用可能であると考えられる。しかし、被覆状のＣ
ｕ量を所定の範囲に制御することは困難であるため、プ
ラスチックパッケージを大量生産するには不適当である
ことがわかった。It is believed that these composite materials are applicable to plastic packages. However, coated C
It has been found that it is not suitable for mass production of plastic packages because it is difficult to control the u amount within a predetermined range.
【００１４】いずれにしても、上記提案は、プラスチッ
クパッケージやプラスチックパッケージ用のヒートシン
クについて開示していない。したがって、前述したよう
なプラスチックパッケージに対する要求を、上記特許出
願によって満足させることは困難である。In any case, the above proposal does not disclose a plastic package or a heat sink for a plastic package. Therefore, it is difficult to satisfy the above-mentioned demand for the plastic package by the above patent application.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、プラ
スチックパッケージに適した熱膨張係数および熱伝導率
を有するヒートシンクを備え、プラスチックパッケージ
された半導体装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plastic packaged semiconductor device having a heat sink having a thermal expansion coefficient and thermal conductivity suitable for a plastic package.
【００１６】本発明の他の課題は、種々のプラスチック
パッケージに応じて適当な形状に、容易に成形できると
共に、大量生産に適したヒートシンクを備え、プラスチ
ックパッケージされた半導体装置を提供することであ
る。Another object of the present invention is to provide a plastic packaged semiconductor device which can be easily molded into an appropriate shape according to various plastic packages and which is equipped with a heat sink suitable for mass production. .
【００１７】本発明はさらに、上記プラスチックパッケ
ージされた半導体装置に用いるヒートシンクの製造方法
を提供することを課題とする。A further object of the present invention is to provide a method of manufacturing a heat sink used in the plastic packaged semiconductor device.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ヒート
シンクを備え、プラスチックパッケージされた半導体装
置において、前記ヒートシンクは、高融点の第１の金属
と該第１の金属よりも低融点かつ高熱伝導率の第２の金
属とから成り、熱膨張係数が９〜１７×１０-6／Ｋ、か
つ熱伝導率が２００ワット／ｍ・Ｋ以上であることを特
徴とするプラスチックパッケージされた半導体装置が得
られる。According to the present invention, in a plastic packaged semiconductor device having a heat sink, the heat sink has a high melting point first metal and a lower melting point and higher heat than the first metal. A semiconductor device packaged in plastic which is made of a second metal having a conductivity and has a thermal expansion coefficient of 9 to 17 × 10 −6 / K and a thermal conductivity of 200 watts / m · K or more. Is obtained.
【００１９】本発明によればまた、前記ヒートシンクに
おいて、前記第１の金属と前記第２の金属とは、互いに
均一に混合されていてもよい。さらに、前記第１の金属
はタングステンおよびモリブデンのうちの一方であり、
前記第２の金属は銅であってもよい。また、前記銅は、
３７．７〜９７．０重量％の範囲の組成比を有しても
い。さらに、前記ヒートシンクは、基板部と該基板部の
板面から突出する突出部とから成る段付き形状を呈して
もよい。また、前記突出部は、前記基板部の前記板面上
の中心線について、非対称な位置にあってもよい。さら
に、前記段付き形状は、プレス加工あるいはサイジング
により形成されてもよい。According to the invention, in the heat sink, the first metal and the second metal may be uniformly mixed with each other. Further, the first metal is one of tungsten and molybdenum,
The second metal may be copper. Further, the copper is
It may have a composition ratio in the range of 37.7 to 97.0% by weight. Further, the heat sink may have a stepped shape including a substrate portion and a protrusion protruding from the plate surface of the substrate portion. Further, the protrusion may be located at an asymmetric position with respect to a center line on the plate surface of the substrate unit. Further, the stepped shape may be formed by pressing or sizing.
【００２０】本発明によればさらに、高融点の第１の金
属と該第１の金属よりも低融点かつ高熱伝導率の第２の
金属とを混合する混合工程と、混合物をプレス成形する
プレス成形工程と、圧粉体を焼結する焼結工程とを有す
ることを特徴とするプラスチックパッケージされた半導
体装置に用いるヒートシンクの製造方法が得られる。ま
た、前記ヒートシンクの製造方法において、前記焼結工
程により得られた焼結体を、熱間圧延加工および冷間圧
延加工のうち少なくとも熱間圧延加工する圧延工程を有
してもよい。さらに、前記圧延工程により得られた圧延
体を、段付き形状を呈する金型を用いてプレス成形し、
該圧延体に段付き形状を形成するサイジング工程を有し
てもよい。According to the present invention, further, a mixing step of mixing a first metal having a high melting point and a second metal having a lower melting point and a higher thermal conductivity than the first metal, and a press for press-molding the mixture. A method of manufacturing a heat sink used for a semiconductor device packaged in a plastic package, which has a molding step and a sintering step of sintering a green compact can be obtained. Further, the heat sink manufacturing method may include a rolling step of performing at least hot rolling of the sintered body obtained by the sintering step among hot rolling and cold rolling. Furthermore, the rolled body obtained by the rolling step is press-molded using a die having a stepped shape,
A sizing step of forming a stepped shape on the rolled body may be included.
【００２１】[0021]
【実施例】図１および図２はそれぞれ、樹脂流入モール
ド形式のプラスチックパッケージされた半導体装置の例
を示す断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 and 2 are sectional views showing an example of a semiconductor device packaged in a resin inflow mold type plastic.
【００２２】まず、図１における半導体装置は、ヒート
シンク１０と、ヒートシンク１０上に接合された半導体
チップ１１と、ヒートシンク１０上からパッケージの外
側へ延びた複数のピン１２と、複数のピン１２と半導体
チップ１１との間を電気的に接続する複数の電線１３
と、各部品にわたってモールドされた合成樹脂１５とを
備えている。First, in the semiconductor device shown in FIG. 1, a heat sink 10, a semiconductor chip 11 bonded on the heat sink 10, a plurality of pins 12 extending from the heat sink 10 to the outside of the package, a plurality of pins 12 and a semiconductor. A plurality of electric wires 13 that electrically connect to the chip 11
And a synthetic resin 15 molded over each part.
【００２３】このプラスチックパッケージされた半導体
装置は、ヒートシンク１０、半導体チップ１１、複数の
ピン１２、および複数の電線１３に、合成樹脂（例え
ば、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等）１５を流入モー
ルドすることによって製造される。ただし、図１に示す
プラスチックパッケージでは、ヒートシンク１０の裏面
はモールドされておらず、外部に露出している。In this plastic packaged semiconductor device, a heat sink 10, a semiconductor chip 11, a plurality of pins 12, and a plurality of electric wires 13 are filled with synthetic resin (for example, epoxy resin or phenol resin) 15 by inflow molding. Manufactured. However, in the plastic package shown in FIG. 1, the back surface of the heat sink 10 is not molded and is exposed to the outside.
【００２４】ところで、合成樹脂１５は、上述したよう
にエポキシ樹脂やフェノール樹脂等から成っているた
め、通常、その熱膨張係数は１８×１０-6／Ｋ〜２３×
１０-6／Ｋの範囲にあり、また、熱伝導率は５００ワッ
ト／ｍ・Ｋ〜１０００ワット／ｍ・Ｋの範囲にある。一
方、半導体チップ１１は、例えば、ＳｉやＧａＡｓから
成っており、通常、その熱膨張係数は４×１０-6／Ｋ〜
６．５×１０-6／Ｋの範囲にあり、熱伝導率は５０ワッ
ト／ｍ・Ｋ〜１００ワット／ｍ・Ｋの範囲にある。By the way, since the synthetic resin 15 is made of an epoxy resin, a phenol resin or the like as described above, its thermal expansion coefficient is usually 18 × 10 −6 / K to 23 ×.
It is in the range of 10 −6 / K and the thermal conductivity is in the range of 500 watt / m · K to 1000 watt / m · K. On the other hand, the semiconductor chip 11 is made of, for example, Si or GaAs, and usually has a coefficient of thermal expansion of 4 × 10 −6 / K to.
It is in the range of 6.5 × 10 −6 / K and the thermal conductivity is in the range of 50 watt / m · K to 100 watt / m · K.
【００２５】次に、図２における半導体装置は、ヒート
シンク１０の厚さが図１に示すものより薄い点と、この
ヒートシンク１０の裏面も合成樹脂１５によりモールド
されている点とで、図１におけるプラスチックパッケー
ジと異っている。他の部分は、図１に示すものと同様の
構成である。Next, in the semiconductor device shown in FIG. 2, the thickness of the heat sink 10 is thinner than that shown in FIG. 1, and the back surface of the heat sink 10 is also molded with the synthetic resin 15. It is different from a plastic package. The other parts have the same configuration as that shown in FIG.
【００２６】また、図１および図２における各ヒートシ
ンク１５はいずれも、その板面が長方形を呈している。Each of the heat sinks 15 shown in FIGS. 1 and 2 has a rectangular plate surface.
【００２７】本発明は、図１および図２に示すプラパッ
ケージされた半導体装置の両タイプに用いられるヒート
シンクに関する。The present invention relates to a heat sink used for both types of the plastic packaged semiconductor device shown in FIGS.
【００２８】図３〜図５は、図１あるいは図２に示した
ヒートシンクの変形例であるヒートシンク１０ａ、１０
ｂ、および１０ｃを示す図である。尚、図３において、
（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。3 to 5 are heat sinks 10a and 10 which are modified examples of the heat sink shown in FIG. 1 or FIG.
It is a figure which shows b and 10c. In addition, in FIG.
(A) shows a plan view and (b) shows a side view.
【００２９】図３〜図５におけるヒートシンク１０ａ、
１０ｂおよび１０ｃはいずれも、基板部２０と、基板部
２０上に突出する突出部２１とから成る段付き形状を呈
する一体物である。これ等段付き形状は、後述する方法
によって形成される。突出部２１は、図１あるいは図２
に示した半導体チップ１１を保持するものであるため、
支持部ともいえる。The heat sink 10a shown in FIGS. 3 to 5,
Each of 10b and 10c is an integrated body having a stepped shape including a substrate portion 20 and a protruding portion 21 protruding above the substrate portion 20. These stepped shapes are formed by the method described below. The projecting portion 21 has the shape shown in FIG.
Since it holds the semiconductor chip 11 shown in FIG.
It can be said to be a support section.
【００３０】より具体的に説明すると、まず、図３
（ａ）および（ｂ）のヒートシンク１０ａは、その突出
部２１が四隅がＣ面取りされた長方形を呈している。突
出部２１はまた、基板部２０の図中水平方向の中心線Ｃ
１および図中垂直方向の中心線Ｃ２について対称位置に
ある。More specifically, first, referring to FIG.
In the heat sink 10a of (a) and (b), the protruding portion 21 has a rectangular shape with four chamfered corners. The protruding portion 21 also has a horizontal center line C in the drawing of the substrate portion 20.
1 and the center line C2 in the vertical direction in the drawing at symmetrical positions.
【００３１】図４のヒートシンク１０ｂは、一隅がＣ面
取りされた基板部２０と、基板部２０上に形成された長
方形を呈する突出部２１とを有している。突出部２１の
基板部２０に対する位置は、図３と同様である。The heat sink 10b of FIG. 4 has a substrate portion 20 whose one corner is chamfered, and a rectangular protrusion 21 formed on the substrate portion 20. The position of the protruding portion 21 with respect to the substrate portion 20 is the same as that in FIG.
【００３２】図５のヒートシンク１０ｂは、四隅が円弧
状に面取りされた基板部２０と、基板部２０上に形成さ
れた長方形を呈する突出部２１とを有している。突出部
２１は、図３あるいは図４と同様に、基板部２０の中央
に位置している。The heat sink 10b of FIG. 5 has a substrate portion 20 whose four corners are chamfered in an arc shape, and a rectangular projection portion 21 formed on the substrate portion 20. The protruding portion 21 is located at the center of the substrate portion 20 as in FIG. 3 or 4.
【００３３】図６は、さらに他のヒートシンクを示す斜
視図である。図６において、ヒートシンク１０ｄは、長
方形の基板部２０と、基板部２０上に形成された突出部
２１とを有している。ヒートシンク１０ｄにおいて、突
出部２１は、図３（ａ）中の中心線Ｃ１、Ｃ２のような
水平および垂直方向の各中心線について、非対称の位置
にある。また、突出部２１は、図中右方向に開口するＵ
字状の凹部２２を備えている。FIG. 6 is a perspective view showing still another heat sink. In FIG. 6, the heat sink 10 d has a rectangular substrate portion 20 and a protruding portion 21 formed on the substrate portion 20. In the heat sink 10d, the protrusions 21 are asymmetrical with respect to the horizontal and vertical centerlines C1 and C2 in FIG. 3A. Further, the protruding portion 21 has a U opening that opens rightward in the drawing.
It is provided with a V-shaped recess 22.
【００３４】以上説明した種々の形状を呈するヒートシ
ンクは、図１あるいは図２に示したプラスチックパッケ
ージされた半導体装置に用いられる。The heat sinks having various shapes described above are used in the plastic packaged semiconductor device shown in FIG. 1 or 2.
【００３５】図７は、種々の物質の熱膨張係数および熱
伝導率を示す図である。図中、領域Ｚ2 は、プラスチッ
クパッケージに用いられる合成樹脂の一つであるエポキ
シ樹脂の熱膨張係数および熱伝導率の範囲であり、領域
Ｚ3 は、半導体チップの材料であるＳｉやＧａＡｓ等が
分布する熱膨張係数および熱伝導率の分布範囲である。FIG. 7 is a diagram showing the thermal expansion coefficient and thermal conductivity of various substances. In the figure, a region Z 2 is a range of thermal expansion coefficient and thermal conductivity of an epoxy resin which is one of synthetic resins used for a plastic package, and a region Z 3 is a semiconductor chip material such as Si or GaAs. Is a distribution range of the coefficient of thermal expansion and the coefficient of thermal conductivity.
【００３６】ここで、発明者等の実験によれば、熱膨張
係数が１８×１０-6／Ｋ程度のエポキシ樹脂をプラスチ
ックパッケージの材料として用いた場合には、ヒートシ
ンク１０ａ〜１０ｄの材料は、熱膨張係数が９×１０-6
／Ｋ〜１７×１０-6／Ｋの範囲にあり、また、熱伝導率
が２００ワット／ｍ・Ｋ以上であることが好ましいこと
がわかった。即ち、この範囲は、図７における領域Ｚ1
である。図中、領域Ｚ1 の熱膨張係数は、Ｍｏよりも高
い一方、Ｃｕよりも低い。According to experiments conducted by the present inventors, when an epoxy resin having a coefficient of thermal expansion of about 18 × 10 −6 / K is used as the material for the plastic package, the materials for the heat sinks 10a to 10d are: Coefficient of thermal expansion is 9 × 10 -6
It was found that it is preferably in the range of / K to 17 × 10 −6 / K and the thermal conductivity is 200 watt / m · K or more. That is, this range is the area Z 1 in FIG.
Is. In the figure, the coefficient of thermal expansion of the region Z 1 is higher than Mo but lower than Cu.
【００３７】次に、上記条件を満たし、本発明によるプ
ラスチックパッケージされた半導体装置に適用可能なヒ
ートシンクについて説明する。Next, a heat sink satisfying the above conditions and applicable to the plastic packaged semiconductor device according to the present invention will be described.
【００３８】本実施例では、高融点の第１の金属として
のＭｏと、第１の金属より低融点かつ高い熱伝導率の第
２の金属としてのＣｕとを、Ｃｕを１０．０〜９７．０
重量％（Ｍｏは９０．０〜３．０重量％）の組成比で混
合し、３トン／cm2 の圧力でプレス成形した圧粉体を還
元ガスまたは不活性ガス雰囲気中にて１０００℃〜１４
００℃の範囲で焼結し、まず焼結体を得る。尚、このよ
うな形式の金属の複合方法は、一般に、混合法と呼ばれ
ている。In the present embodiment, Mo as the first metal having a high melting point, Cu as the second metal having a lower melting point and higher thermal conductivity than the first metal, and Cu of 10.0 to 97 are used. .0
The green compact was mixed at a composition ratio of wt% (Mo is 90.0 to 3.0 wt%) and press-molded at a pressure of 3 ton / cm 2 in a reducing gas or inert gas atmosphere at 1000 ° C to 14
Sintering is performed in the range of 00 ° C. to obtain a sintered body. In addition, the metal composite method of this type is generally called a mixing method.
【００３９】次に、この焼結体を還元ガスまたは不活性
ガス雰囲気中にて８００℃〜１０００℃の範囲で数分間
加熱保持した後、熱間圧延加工する。尚、８００℃に満
たない場合は変形能が小さいためにクラックが生じ易い
一方、１０００℃を越えるとＣｕ等が著しく軟化したり
加熱温度のゆらぎで一部が溶融するため好ましくない。Next, this sintered body is heated and held at 800 ° C. to 1000 ° C. for several minutes in a reducing gas or inert gas atmosphere, and then hot rolled. If the temperature is less than 800 ° C., the deformability is small and cracks are likely to occur. On the other hand, if the temperature exceeds 1000 ° C., Cu or the like is remarkably softened or a part of it is melted due to fluctuation of heating temperature, which is not preferable.
【００４０】続いて、同雰囲気かつ同温度で数分間加熱
保持した後に再び熱間圧延加工する工程を繰り返し、所
望する最終板厚よりも所定の厚さだけ厚く仕上げる。Then, the process of heating and holding in the same atmosphere and at the same temperature for several minutes and then hot rolling again is repeated to finish the product by a predetermined thickness larger than the desired final plate thickness.
【００４１】そして、所望する最終板厚よりも厚く仕上
げた圧延体を、冷間圧延加工により所望の板厚にまで最
終的に仕上げ、予め定められた形状に打ち抜き加工す
る。Then, the rolled body finished thicker than the desired final plate thickness is finally finished by cold rolling to a desired plate thickness and punched into a predetermined shape.
【００４２】以上のようにして、全くひび割れのない本
発明によるプラスチックパッケージされた半導体装置に
用いるヒートシンクが得られる。As described above, the heat sink used for the plastic packaged semiconductor device according to the present invention having no crack is obtained.
【００４３】上記製造方法におけるＭｏとＣｕとの組成
比を調整し、他の条件は同様にして、複数のヒートシン
クを製造して試料とした。また、比較例として、１００
重量％のＭｏ（純Ｍｏ）から成るヒートシンク、ならび
に、１００重量％のＣｕ（純Ｃｕ）から成るヒートシン
クも製造した。各試料ならびに比較例は、いずれも１０
０％の相対密度を有し、部位による組織の差は見られな
かった。各試料ならびに比較例の熱膨張係数および熱伝
導率を表１に示す。A plurality of heat sinks were manufactured and used as samples by adjusting the composition ratio of Mo and Cu in the above manufacturing method and under the same conditions other than the above. As a comparative example, 100
A heat sink consisting of wt% Mo (pure Mo) as well as a heat sink consisting of 100 wt% Cu (pure Cu) was also produced. 10 for each sample and comparative example
It had a relative density of 0%, and no tissue difference was found depending on the site. Table 1 shows the thermal expansion coefficient and thermal conductivity of each sample and the comparative example.
【００４４】[0044]
【表１】 [Table 1]
【００４５】表１において、本実施例によるプラスチッ
クパッケージされた半導体装置に用いるヒートシンク
は、そのＣｕおよびＭｏの組成比により、熱膨張係数お
よび熱伝導率を広範囲に調整可能である。各試料は、そ
のＣｕの組成比が高いほど熱膨張係数および熱伝導率が
大きく、逆にＣｕの組成比が低いほど熱膨張係数および
熱伝導率が小さい傾向にある。In Table 1, the heat expansion coefficient and the thermal conductivity of the heat sink used for the plastic packaged semiconductor device according to this embodiment can be adjusted in a wide range by the composition ratio of Cu and Mo. In each sample, the higher the Cu composition ratio, the larger the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity, and conversely, the lower the Cu composition ratio, the smaller the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity.
【００４６】したがって、本実施例によるプラスチック
パッケージされた半導体装置に用いるヒートシンクは、
半導体に対する熱膨張係数のマッチングや、パッケージ
材料との熱膨張係数に近似しているかあるいは若干異っ
ていること等の要求を、ＣｕおよびＭｏの組成比を調整
することにより実現できる。Therefore, the heat sink used in the plastic packaged semiconductor device according to the present embodiment is
The matching of the coefficient of thermal expansion with the semiconductor and the requirement that the coefficient of thermal expansion be close to or slightly different from that of the package material can be realized by adjusting the composition ratio of Cu and Mo.
【００４７】ここで、前述したプラスチックパッケージ
された半導体装置に用いるヒートシンクとして好ましい
組成について検討する。熱膨張係数が９×１０-6／Ｋ〜
１７×１０-6／Ｋの範囲にあり、かつ熱伝導率が２００
ワット／ｍ・Ｋ以上であるヒートシンク、即ち、図７の
領域Ｚ1 に該当するものは、Ｃｕの含有量（比率）が３
７．７重量％以上９７．０重量％以下の範囲にある試料
であることが判る。Now, a preferable composition for the heat sink used in the above-mentioned plastic packaged semiconductor device will be examined. Thermal expansion coefficient 9 × 10 -6 / K〜
It is in the range of 17 × 10 -6 / K and has a thermal conductivity of 200.
A heat sink having a watt / m · K or more, that is, a heat sink corresponding to the region Z 1 in FIG. 7 has a Cu content (ratio) of 3
It can be seen that the sample is in the range of 7.7% by weight or more and 97.0% by weight or less.
【００４８】尚、本実施例では第１の金属としてＭｏを
用いたが、本発明において、第１の金属はＭｏに限ら
ず、Ｗ等を用いてもよい。Although Mo is used as the first metal in this embodiment, the first metal is not limited to Mo in the present invention, and W or the like may be used.
【００４９】次に、前述した段付き形状を有するヒート
シンクを製造する。前述した製造方法によって最終板厚
よりも厚い３．１mmに熱間圧延して仕上げられた板状の
圧延体を、１００℃以上に加熱保持しかつ温風に曝しつ
つ、図３〜図６に示した形状に応じた段付き形状を呈す
る金型によって、段付け加工（サイジングと呼ばれる）
を施すことで、基板部と突出部とが一体に形成された総
厚２．５mmのヒートシンクが得られる。尚、この製造方
法によっても、得られたヒートシンクにひび割れ等は生
じなかった。Next, the heat sink having the stepped shape described above is manufactured. The plate-shaped rolled body finished by hot rolling to 3.1 mm, which is thicker than the final plate thickness by the above-described manufacturing method, is heated and maintained at 100 ° C. or higher and exposed to warm air, and as shown in FIGS. Step processing (called sizing) by a die that has a stepped shape according to the shape shown.
Thus, a heat sink having a total thickness of 2.5 mm, in which the substrate portion and the protruding portion are integrally formed, can be obtained. Even with this manufacturing method, the heat sink obtained did not crack.
【００５０】[0050]
【発明の効果】本発明によるプラスチックパッケージさ
れた半導体装置は、プラスチックパッケージに適した熱
膨張係数および熱伝導率を有するヒートシンクを用いて
いるため、熱的特性に優れている。また、このヒートシ
ンクは種々のプラスチックパッケージに応じて適当な形
状に容易に成形できるため、大量生産に適している。The plastic-packaged semiconductor device according to the present invention uses a heat sink having a thermal expansion coefficient and a thermal conductivity suitable for the plastic package, and therefore has excellent thermal characteristics. Further, this heat sink can be easily molded into an appropriate shape according to various plastic packages, and thus is suitable for mass production.
【図１】モールドされて成るプラスチックパッケージの
一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a molded plastic package.
【図２】モールドされて成るプラスチックパッケージの
他の例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of a molded plastic package.
【図３】図１あるいは図２に示したヒートシンクの変形
例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図で
ある。3A and 3B are views showing a modified example of the heat sink shown in FIG. 1 or 2, in which FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a side view.
【図４】図１あるいは図２に示したヒートシンクの変形
例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a modified example of the heat sink shown in FIG. 1 or FIG.
【図５】図１あるいは図２に示したヒートシンクの変形
例を示す平面図である。5 is a plan view showing a modified example of the heat sink shown in FIG. 1 or FIG.
【図６】図１あるいは図２に示したヒートシンクの変形
例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a modified example of the heat sink shown in FIG. 1 or FIG.
【図７】本発明によるプラスチックパッケージされた半
導体装置に用いるヒートシンクならびに種々の物質の熱
膨張係数および熱伝導率を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a heat sink used in a semiconductor device packaged in a plastic according to the present invention and coefficients of thermal expansion and thermal conductivity of various substances.
１０ ヒートシンク １１ 半導体チップ １２ ピン １３ 電線 １５ 合成樹脂 ２０ 基板部 ２１ 突出部 10 heat sink 11 semiconductor chip 12 pins 13 electric wire 15 synthetic resin 20 substrate part 21 protruding part
Claims (10)
ケージされた半導体装置において、前記ヒートシンク
は、高融点の第１の金属と該第１の金属よりも低融点か
つ高熱伝導率の第２の金属とから成り、熱膨張係数が９
〜１７×１０-6／Ｋ、かつ熱伝導率が２００ワット／ｍ
・Ｋ以上であることを特徴とするプラスチックパッケー
ジされた半導体装置。1. A semiconductor device including a heat sink and packaged in a plastic, wherein the heat sink comprises a first metal having a high melting point and a second metal having a lower melting point and a higher thermal conductivity than the first metal. , The coefficient of thermal expansion is 9
~ 17 × 10 -6 / K and thermal conductivity of 200 watt / m
A plastic packaged semiconductor device characterized by having a value of K or more.
金属と前記第２の金属とは、互いに均一に混合されてい
ることを特徴とする請求項１記載のプラスチックパッケ
ージされた半導体装置。2. The semiconductor device packaged in plastic according to claim 1, wherein in the heat sink, the first metal and the second metal are uniformly mixed with each other.
金属はタングステンおよびモリブデンのうちの一方であ
り、前記第２の金属は銅であることを特徴とする請求項
１または２記載のプラスチックパッケージされた半導体
装置。3. The plastic package according to claim 1, wherein, in the heat sink, the first metal is one of tungsten and molybdenum, and the second metal is copper. Semiconductor device.
３７．７〜９７．０重量％の範囲の組成比を有すること
を特徴とする請求項３記載のプラスチックパッケージさ
れた半導体装置。4. In the heat sink, the copper is
4. The plastic packaged semiconductor device according to claim 3, which has a composition ratio in the range of 37.7 to 97.0% by weight.
の板面から突出する突出部とから成る段付き形状を呈す
ることを特徴とする請求項２乃至４いずれかに記載のプ
ラスチックパッケージされた半導体装置。5. The plastic package according to claim 2, wherein the heat sink has a stepped shape including a substrate portion and a protruding portion protruding from a plate surface of the substrate portion. Semiconductor device.
は、前記基板部の前記板面上の中心線について、非対称
な位置にあることを特徴とする請求項５記載のプラスチ
ックパッケージされた半導体装置。6. The semiconductor device packaged in plastic according to claim 5, wherein, in the heat sink, the protruding portion is located at an asymmetric position with respect to a center line on the plate surface of the substrate portion.
形状は、プレス加工あるいはサイジングにより形成され
ていることを特徴とする請求項５または６記載のプラス
チックパッケージされた半導体装置。7. The plastic packaged semiconductor device according to claim 5, wherein in the heat sink, the stepped shape is formed by pressing or sizing.
も低融点かつ高熱伝導率の第２の金属とを混合する混合
工程と、混合物をプレス成形するプレス成形工程と、圧
粉体を焼結する焼結工程とを有することを特徴とするプ
ラスチックパッケージされた半導体装置に用いるヒート
シンクの製造方法。8. A mixing step of mixing a first metal having a high melting point with a second metal having a lower melting point and a higher thermal conductivity than the first metal, a press molding step of press molding the mixture, and a pressure step. A method of manufacturing a heat sink used for a semiconductor device packaged in a plastic package, comprising: a sintering step of sintering powder.
熱間圧延加工および冷間圧延加工のうち少なくとも熱間
圧延加工する圧延工程を有することを特徴とする請求項
８記載のプラスチックパッケージされた半導体装置に用
いるヒートシンクの製造方法。9. The sintered body obtained by the sintering step,
9. The method for manufacturing a heat sink used in a plastic-packaged semiconductor device according to claim 8, further comprising a rolling step of performing at least hot rolling among hot rolling and cold rolling.
を、段付き形状を呈する金型を用いてプレス成形し、該
圧延体に段付き形状を形成するサイジング工程を有する
ことを特徴とする請求項９記載のプラスチックパッケー
ジされた半導体装置に用いるヒートシンクの製造方法。10. A sizing step for forming a stepped shape on the rolled body by press-molding the rolled body obtained by the rolling step using a die having a stepped shape. Item 10. A method for manufacturing a heat sink used in a plastic-packaged semiconductor device according to Item 9.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29672893A JPH07153878A (en) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | Manufacture of plastic packaged semiconductor device and heat sink |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP29672893A JPH07153878A (en) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | Manufacture of plastic packaged semiconductor device and heat sink |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153878A true JPH07153878A (en) | 1995-06-16 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07153878A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997027626A1 (en) * | 1996-01-26 | 1997-07-31 | The Whitaker Corporation | Integrated circuit package having enhanced heat dissipation and grounding |
| EP0883170A1 (en) * | 1996-02-22 | 1998-12-09 | Nitto Denko Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| WO1998056526A1 (en) * | 1997-06-12 | 1998-12-17 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Sheet metal member, method of manufacturing same, and heat radiation plate |
| JP2003124400A (en) * | 2001-10-10 | 2003-04-25 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor power module and manufacturing method therefor |
| JP2003282589A (en) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Denso Corp | Method for manufacturing semiconductor device |
| US7145254B2 (en) | 2001-07-26 | 2006-12-05 | Denso Corporation | Transfer-molded power device and method for manufacturing transfer-molded power device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03188654A (en) * | 1989-12-18 | 1991-08-16 | Nippon Steel Corp | Radiator for resin mold type semiconductor |
| JPH04348062A (en) * | 1991-01-09 | 1992-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of heat-dissipating substrate for semiconductor mounting and package for semiconductor using the substrate |
-
1993
- 1993-11-26 JP JP29672893A patent/JPH07153878A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03188654A (en) * | 1989-12-18 | 1991-08-16 | Nippon Steel Corp | Radiator for resin mold type semiconductor |
| JPH04348062A (en) * | 1991-01-09 | 1992-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of heat-dissipating substrate for semiconductor mounting and package for semiconductor using the substrate |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997027626A1 (en) * | 1996-01-26 | 1997-07-31 | The Whitaker Corporation | Integrated circuit package having enhanced heat dissipation and grounding |
| EP0883170A1 (en) * | 1996-02-22 | 1998-12-09 | Nitto Denko Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| EP0883170A4 (en) * | 1996-02-22 | 2001-01-31 | Nitto Denko Corp | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| WO1998056526A1 (en) * | 1997-06-12 | 1998-12-17 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Sheet metal member, method of manufacturing same, and heat radiation plate |
| US6139975A (en) * | 1997-06-12 | 2000-10-31 | Hitachi Powered Metals Co., Ltd. | Sheet metal member, method of manufacturing same, and heat radiation plate |
| US7145254B2 (en) | 2001-07-26 | 2006-12-05 | Denso Corporation | Transfer-molded power device and method for manufacturing transfer-molded power device |
| JP2003124400A (en) * | 2001-10-10 | 2003-04-25 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor power module and manufacturing method therefor |
| JP2003282589A (en) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Denso Corp | Method for manufacturing semiconductor device |
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