JPH07273256A - 半導体装置および該装置用ヒートスプレッダー - Google Patents
半導体装置および該装置用ヒートスプレッダーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱放散性に優れ、かつリフロー処理時などに
おける樹脂の剥離やクラック発生や重量増によるハンド
リングの問題を解決した高速大容量の半導体装置、およ
びそれに使用されるヒートスプレッダーを提供する。 【構成】 樹脂封止型半導体装置において、ヒートスプ
レッダーがＴｉと、半導体チップの搭載位置にて上下に
貫通して埋設された銅製柱体とからなる。本発明ヒート
スプレッダーは、Ｔｉ製の板状ブロックに、銅製柱体が
上下に貫通して埋設されており、また低熱膨張かつ軽量
Ｔｉ製の柱体と銅製柱体が混合して埋設され銅製柱体は
上下に貫通してなるコアを有している。そしてＳｉ溶射
皮膜を有しているのが好ましく、また銅製柱体に放熱フ
ィンが装着されているのが好ましい。
おける樹脂の剥離やクラック発生や重量増によるハンド
リングの問題を解決した高速大容量の半導体装置、およ
びそれに使用されるヒートスプレッダーを提供する。 【構成】 樹脂封止型半導体装置において、ヒートスプ
レッダーがＴｉと、半導体チップの搭載位置にて上下に
貫通して埋設された銅製柱体とからなる。本発明ヒート
スプレッダーは、Ｔｉ製の板状ブロックに、銅製柱体が
上下に貫通して埋設されており、また低熱膨張かつ軽量
Ｔｉ製の柱体と銅製柱体が混合して埋設され銅製柱体は
上下に貫通してなるコアを有している。そしてＳｉ溶射
皮膜を有しているのが好ましく、また銅製柱体に放熱フ
ィンが装着されているのが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放熱性の優れた半導体
装置および該半導体装置に使用されるヒートスプレッダ
ーに関するものである。
装置および該半導体装置に使用されるヒートスプレッダ
ーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化かつ大容量化に伴
い、半導体チップの発熱量が増加してきており、図１０
に示すように、半導体チップ１をヒートスプレッダー２
に搭載したものが使用されている。ヒートスプレッダー
２は、半導体チップ１の放熱効果を発揮するために、熱
伝導性のよいＣｕや４２Ｎｉ−Ｆｅ合金などの金属材料
で構成されている。
い、半導体チップの発熱量が増加してきており、図１０
に示すように、半導体チップ１をヒートスプレッダー２
に搭載したものが使用されている。ヒートスプレッダー
２は、半導体チップ１の放熱効果を発揮するために、熱
伝導性のよいＣｕや４２Ｎｉ−Ｆｅ合金などの金属材料
で構成されている。
【０００３】図１０の半導体装置において、半導体チッ
プ１は、Ａｇペースト等の接合材１９でヒートスプレッ
ダー２に接合され、またインナリード１６とボンディン
グワイヤ１７で接続されている。またヒートスプレッダ
ー２は絶縁性材料からなる接合材２０でインナリード１
６に接続されており、これらが樹脂１８で封止されてい
る。また、ヒートスプレッダー２の底面が樹脂１８から
露出しているものもある。このような樹脂封止型半導体
装置は、半田２５を付着したアウタリード２４を回路基
板２６に固定するため、熱照射や加熱によって半田２５
を融解する、いわゆるリフロー処理に付される。なお、
ヒートスプレッダー２は、ヒートシンク、ヘッダーなど
と呼ばれることもある。
プ１は、Ａｇペースト等の接合材１９でヒートスプレッ
ダー２に接合され、またインナリード１６とボンディン
グワイヤ１７で接続されている。またヒートスプレッダ
ー２は絶縁性材料からなる接合材２０でインナリード１
６に接続されており、これらが樹脂１８で封止されてい
る。また、ヒートスプレッダー２の底面が樹脂１８から
露出しているものもある。このような樹脂封止型半導体
装置は、半田２５を付着したアウタリード２４を回路基
板２６に固定するため、熱照射や加熱によって半田２５
を融解する、いわゆるリフロー処理に付される。なお、
ヒートスプレッダー２は、ヒートシンク、ヘッダーなど
と呼ばれることもある。
【０００４】半導体装置をリフロー処理すると、ヒート
スプレッダー２と樹脂１８の熱膨張差に起因して、境界
が剥離したり、境界の樹脂にクラックが発生することも
あり、さらに、その剥離部の水分が膨張して樹脂のクラ
ックが拡大することもある。また一般に、半導体装置の
封止樹脂には、エポキシ樹脂など吸湿性を有するものが
使用されるため、径時的に水分を吸収する傾向がある。
そして樹脂１８とヒートスプレッダー２との境界に水分
が溜まりやすい。これをリフロー処理すると、加熱によ
って水分が急激に膨張し、図１０に示すように、主にヒ
ートスプレッダー２のコーナー部にクラック２７が生じ
る。
スプレッダー２と樹脂１８の熱膨張差に起因して、境界
が剥離したり、境界の樹脂にクラックが発生することも
あり、さらに、その剥離部の水分が膨張して樹脂のクラ
ックが拡大することもある。また一般に、半導体装置の
封止樹脂には、エポキシ樹脂など吸湿性を有するものが
使用されるため、径時的に水分を吸収する傾向がある。
そして樹脂１８とヒートスプレッダー２との境界に水分
が溜まりやすい。これをリフロー処理すると、加熱によ
って水分が急激に膨張し、図１０に示すように、主にヒ
ートスプレッダー２のコーナー部にクラック２７が生じ
る。
【０００５】従来、このような問題の解決手段が各種提
案されている。まず、樹脂とヒートスプレッダーとの熱
膨張差による問題点の解決策として、特開平４−２９３
６０号公報には、Ｓｉ半導体素子と熱膨張係数の近い４
２Ｎｉ合金をリードフレームに使用し、熱伝導性がよ
く、かつ熱膨張係数が４２Ｎｉ合金に近いＭｏ，Ｗ，Ａ
ｌＮをヒートスプレッダーに使用することが提案されて
いる。
案されている。まず、樹脂とヒートスプレッダーとの熱
膨張差による問題点の解決策として、特開平４−２９３
６０号公報には、Ｓｉ半導体素子と熱膨張係数の近い４
２Ｎｉ合金をリードフレームに使用し、熱伝導性がよ
く、かつ熱膨張係数が４２Ｎｉ合金に近いＭｏ，Ｗ，Ａ
ｌＮをヒートスプレッダーに使用することが提案されて
いる。
【０００６】また、樹脂の剥離やクラック発生の防止策
として、特開平１−５０４３号公報には、ヒートスプレ
ッダーに、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂などの有
機皮膜、あるいは該皮膜中にアルミナ、シリカを例とす
る金属酸化物を混入した皮膜を形成することが記載さ
れ、特開平４−２５０５２号公報には、ポリイミド系の
絶縁性有機高分子化合物および低融点ガラスを例とする
絶縁性無機高分子化合物の皮膜を形成することが、それ
ぞれ記載されている。
として、特開平１−５０４３号公報には、ヒートスプレ
ッダーに、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂などの有
機皮膜、あるいは該皮膜中にアルミナ、シリカを例とす
る金属酸化物を混入した皮膜を形成することが記載さ
れ、特開平４−２５０５２号公報には、ポリイミド系の
絶縁性有機高分子化合物および低融点ガラスを例とする
絶縁性無機高分子化合物の皮膜を形成することが、それ
ぞれ記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、樹脂とヒートスプレッダーの熱膨張差による問題の
解決策を提案している特開平４−２９３６０号公報の技
術については、ヒートスプレッダーに使用されるＭｏ，
Ｗ，ＡｌＮの熱伝導度がＡｌやＣｕに比べて低いため、
高速かつ大容量の半導体装置としては問題が残る。また
ヒートスプレッダーの皮膜については、特開平１−５０
４３号公報のような有機皮膜は、皮膜自体が吸湿性を有
しており、特開平４−２５０５２号公報のようなガラス
皮膜は皮膜の強度に問題がある。一方、本発明者の一人
は熱放散性がよく、クラック発生のない半導体装置とし
て特願平５−２９９９１０号にて銅とＦｅ−Ｎｉ低熱膨
張材からなる複合材ヒートスプレッダーを出願してい
る。しかし、銅（８．９６），Ｆｅ−Ｎｉ（８．３６）
といずれの素材も密度が高いためヒートスプレッダーの
重量増が避けられず、半導体装置組立時のヒートスプレ
ッダー材のハンドリング、半導体装置位置決めの際の停
止精度悪化など重量並びに貫性の増大に伴う問題が発生
した。
て、樹脂とヒートスプレッダーの熱膨張差による問題の
解決策を提案している特開平４−２９３６０号公報の技
術については、ヒートスプレッダーに使用されるＭｏ，
Ｗ，ＡｌＮの熱伝導度がＡｌやＣｕに比べて低いため、
高速かつ大容量の半導体装置としては問題が残る。また
ヒートスプレッダーの皮膜については、特開平１−５０
４３号公報のような有機皮膜は、皮膜自体が吸湿性を有
しており、特開平４−２５０５２号公報のようなガラス
皮膜は皮膜の強度に問題がある。一方、本発明者の一人
は熱放散性がよく、クラック発生のない半導体装置とし
て特願平５−２９９９１０号にて銅とＦｅ−Ｎｉ低熱膨
張材からなる複合材ヒートスプレッダーを出願してい
る。しかし、銅（８．９６），Ｆｅ−Ｎｉ（８．３６）
といずれの素材も密度が高いためヒートスプレッダーの
重量増が避けられず、半導体装置組立時のヒートスプレ
ッダー材のハンドリング、半導体装置位置決めの際の停
止精度悪化など重量並びに貫性の増大に伴う問題が発生
した。
【０００８】本発明はこのような問題点を解消するもの
であって、熱放散性に優れ、かつリフロー処理時などに
おける樹脂の剥離やクラック発生や重量増によるハンド
リングの問題を解決した高速大容量の半導体装置、およ
び該半導体装置に使用されるヒートスプレッダーを提供
することを目的とする。
であって、熱放散性に優れ、かつリフロー処理時などに
おける樹脂の剥離やクラック発生や重量増によるハンド
リングの問題を解決した高速大容量の半導体装置、およ
び該半導体装置に使用されるヒートスプレッダーを提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明半導体装置は、半導体チップ、半導体チップを
搭載するヒートスプレッダー、および半導体チップとボ
ンディングワイヤで接続されたインナリードが樹脂で封
止された樹脂封止型半導体装置において、ヒートスプレ
ッダーが低熱膨張係数を有しかつ軽量のＴｉ（密度４．
５）と、半導体チップの搭載位置にて上下に貫通して埋
設された１本または複数本の銅製柱体からなることを特
徴とする。そしてヒートスプレッダーがＳｉ溶射皮膜を
有しているのが好ましく、また半導体チップの反対側に
て、ヒートスプレッダーの銅製柱体に、放熱フィンが露
出して装着されているのが好ましい。
の本発明半導体装置は、半導体チップ、半導体チップを
搭載するヒートスプレッダー、および半導体チップとボ
ンディングワイヤで接続されたインナリードが樹脂で封
止された樹脂封止型半導体装置において、ヒートスプレ
ッダーが低熱膨張係数を有しかつ軽量のＴｉ（密度４．
５）と、半導体チップの搭載位置にて上下に貫通して埋
設された１本または複数本の銅製柱体からなることを特
徴とする。そしてヒートスプレッダーがＳｉ溶射皮膜を
有しているのが好ましく、また半導体チップの反対側に
て、ヒートスプレッダーの銅製柱体に、放熱フィンが露
出して装着されているのが好ましい。
【００１０】また本発明のヒートスプレッダーは、低熱
膨張係数を有しかつ軽量のＴｉ製の板状ブロックに、１
本または複数本の銅製柱体が上下に貫通して埋設されて
いることを特徴とし、また低熱膨張係数を有しかつ軽量
の複数本のＴｉ製柱体と、複数本の銅製柱体とが混合し
て埋設され、銅製柱体が上下に貫通してなるコアを有し
ていることを特徴とする。そしてＳｉ溶射皮膜を有して
いるのが好ましく、また半導体チップ搭載面の反対側に
て、銅製柱体に放熱フィンが装着されているのが好まし
い。
膨張係数を有しかつ軽量のＴｉ製の板状ブロックに、１
本または複数本の銅製柱体が上下に貫通して埋設されて
いることを特徴とし、また低熱膨張係数を有しかつ軽量
の複数本のＴｉ製柱体と、複数本の銅製柱体とが混合し
て埋設され、銅製柱体が上下に貫通してなるコアを有し
ていることを特徴とする。そしてＳｉ溶射皮膜を有して
いるのが好ましく、また半導体チップ搭載面の反対側に
て、銅製柱体に放熱フィンが装着されているのが好まし
い。
【００１１】
【作用】以下、本発明を図面により説明する。本発明の
半導体装置は、図１の例に示すように、半導体チップ
１、半導体チップ１を搭載するヒートスプレッダー２、
および半導体チップ１とボンディングワイヤ１７で接続
されたインナリード１６が樹脂１８で封止された樹脂封
止型半導体装置において、ヒートスプレッダー２がＴｉ
３と、１本または複数本の銅製柱体４（図の断面では３
本見える）とからなり、銅製柱体４は半導体チップ１の
搭載位置にて上下に貫通して埋設されている。半導体チ
ップ１はＡｇペーストなどの接合材１９でヒートスプレ
ッダー２に、また絶縁性の接合材２０でインナリード１
６に接合されている。接合材２０は絶縁性テープの両面
に接着剤のついた両面テープなどが使用される。
半導体装置は、図１の例に示すように、半導体チップ
１、半導体チップ１を搭載するヒートスプレッダー２、
および半導体チップ１とボンディングワイヤ１７で接続
されたインナリード１６が樹脂１８で封止された樹脂封
止型半導体装置において、ヒートスプレッダー２がＴｉ
３と、１本または複数本の銅製柱体４（図の断面では３
本見える）とからなり、銅製柱体４は半導体チップ１の
搭載位置にて上下に貫通して埋設されている。半導体チ
ップ１はＡｇペーストなどの接合材１９でヒートスプレ
ッダー２に、また絶縁性の接合材２０でインナリード１
６に接合されている。接合材２０は絶縁性テープの両面
に接着剤のついた両面テープなどが使用される。
【００１２】ヒートスプレッダー２は、図１のように底
面が露出しているほか、図２のように樹脂１８内に封入
されていてもよい。また、図３のように半導体チップ１
の上側に接合されていてもよい。図２の例では、ヒート
スプレッダー２はＳｉ溶射皮膜５を有している。なおイ
ンナリード１６は低熱膨張係数を有するＦｅ−Ｎｉ合金
とするのが望ましい。
面が露出しているほか、図２のように樹脂１８内に封入
されていてもよい。また、図３のように半導体チップ１
の上側に接合されていてもよい。図２の例では、ヒート
スプレッダー２はＳｉ溶射皮膜５を有している。なおイ
ンナリード１６は低熱膨張係数を有するＦｅ−Ｎｉ合金
とするのが望ましい。
【００１３】さらに、ヒートスプレッダー２は各種形状
のものを採用することができ、その主なものを図４に示
す。図４（ａ）はインナリード１６を支持する受台２２
を設けたもの、図４（ｂ）は半導体チップ１を凹部２３
で接合させることにより薄型化したもの、図４（ｃ）は
さらにヒートスプレッダー２の露出している下面にもＳ
ｉ溶射被膜７を形成したものである。
のものを採用することができ、その主なものを図４に示
す。図４（ａ）はインナリード１６を支持する受台２２
を設けたもの、図４（ｂ）は半導体チップ１を凹部２３
で接合させることにより薄型化したもの、図４（ｃ）は
さらにヒートスプレッダー２の露出している下面にもＳ
ｉ溶射被膜７を形成したものである。
【００１４】図４（ｄ）はＴＣＰ（Tape Carrior Packa
ge）の半導体装置を示し、ボンディングワイヤを使用せ
ず、半導体チップ１とインナリード１６をＴＡＢ（Tape
Au-tomated Bonding ）で接続したものに本発明のヒー
トスプレッダー２を採用したものである。図４（ｅ）は
複数個の半導体チップ１を搭載したマルチタイプのもの
であり、各チップ１の搭載位置のヒートスプレッダー２
に銅製柱体４が埋設されている。同図において１５は、
プリント配線されたＦＰＣ（Flexible PrintedCircui
t）テープであり、これにボンディングワイヤ１７が接
続される。なお、ＦＰＣに替えて、ＴＡＢテープなどを
用いることもできる。
ge）の半導体装置を示し、ボンディングワイヤを使用せ
ず、半導体チップ１とインナリード１６をＴＡＢ（Tape
Au-tomated Bonding ）で接続したものに本発明のヒー
トスプレッダー２を採用したものである。図４（ｅ）は
複数個の半導体チップ１を搭載したマルチタイプのもの
であり、各チップ１の搭載位置のヒートスプレッダー２
に銅製柱体４が埋設されている。同図において１５は、
プリント配線されたＦＰＣ（Flexible PrintedCircui
t）テープであり、これにボンディングワイヤ１７が接
続される。なお、ＦＰＣに替えて、ＴＡＢテープなどを
用いることもできる。
【００１５】このように本発明の半導体装置は、ヒート
スプレッダー２が、低熱膨張係数を有しかつ軽量のＴｉ
３で構成されているので、リフロー処理時および実用時
において熱膨張が抑制され、樹脂との境界の剥離やクラ
ック発生が防止されるとともに、半導体チップ１との接
合部における歪発生の問題もなく、さらに半導体チップ
１の搭載位置に銅製柱体４が上下に貫通して埋設されて
いるので、チップ１に発生する熱の放熱性が優れてい
る。また、Ｆｅ−Ｎｉ合金製のインナリード１６との接
着後の変形も見られず良好である。Ｆｅ−Ｎｉ合金製の
インナリードは、強度に優れ、多ピン構造に適してい
る。さらにＴｉ部分で軽量化されたためＩＣハンドリン
グや停止位置精度が改善され、生産性が向上する。
スプレッダー２が、低熱膨張係数を有しかつ軽量のＴｉ
３で構成されているので、リフロー処理時および実用時
において熱膨張が抑制され、樹脂との境界の剥離やクラ
ック発生が防止されるとともに、半導体チップ１との接
合部における歪発生の問題もなく、さらに半導体チップ
１の搭載位置に銅製柱体４が上下に貫通して埋設されて
いるので、チップ１に発生する熱の放熱性が優れてい
る。また、Ｆｅ−Ｎｉ合金製のインナリード１６との接
着後の変形も見られず良好である。Ｆｅ−Ｎｉ合金製の
インナリードは、強度に優れ、多ピン構造に適してい
る。さらにＴｉ部分で軽量化されたためＩＣハンドリン
グや停止位置精度が改善され、生産性が向上する。
【００１６】本発明の半導体装置において、ヒートスプ
レッダーがＳｉ溶射皮膜５を有していると、樹脂１８と
の密着性が優れ、リフロー処理および実用時における樹
脂のクラック発生を防止することができる。これは、Ｓ
ｉあるいはその表面に形成されている可能性のある酸化
珪素と、樹脂１８とのなじみが良いこと、およびＳｉ溶
射皮膜５が、溶射皮膜特有の表面あらさを有しているこ
とに起因すると考えられる。また、Ｓｉ溶射皮膜５は、
Ａｇペースト等との接着性もよく、半導体チップ１と接
合する場合にも問題ない。
レッダーがＳｉ溶射皮膜５を有していると、樹脂１８と
の密着性が優れ、リフロー処理および実用時における樹
脂のクラック発生を防止することができる。これは、Ｓ
ｉあるいはその表面に形成されている可能性のある酸化
珪素と、樹脂１８とのなじみが良いこと、およびＳｉ溶
射皮膜５が、溶射皮膜特有の表面あらさを有しているこ
とに起因すると考えられる。また、Ｓｉ溶射皮膜５は、
Ａｇペースト等との接着性もよく、半導体チップ１と接
合する場合にも問題ない。
【００１７】また本発明の半導体装置において、図５あ
るいは図６に示すように、ヒートスプレッダー２の銅製
柱体４に、半導体チップ１の反対側にて、放熱フィン６
が露出して装着されているのが好ましい。このような放
熱フィンにより、半導体チップ１の熱をより効果的に放
散することができる。
るいは図６に示すように、ヒートスプレッダー２の銅製
柱体４に、半導体チップ１の反対側にて、放熱フィン６
が露出して装着されているのが好ましい。このような放
熱フィンにより、半導体チップ１の熱をより効果的に放
散することができる。
【００１８】つぎに、本発明のヒートスプレッダーは、
図７に示すように、低熱膨張係数を有しかつ軽量のＴｉ
３からなる板状ブロックに、１本または複数本の銅製柱
体４が上下に貫通して埋設されている。また、図８
（ｃ）に示すように、複数本の低熱膨張係数を有するＴ
ｉ製柱体３と、複数本の銅製柱体４とが混合して埋設さ
れ、銅製柱体４が上下に貫通してなるコア１０を有して
いてもよい。さらに図８（ｄ）に示すように円筒状Ｔｉ
３に銅製柱体４を埋込んだものを集合一体化してコア１
０を形成してもよい。このようなコア１０は、図８
（ａ），（ｂ）あるいは（ｅ）のように、枠体１１内に
収められて、ヒートスプレッダーを構成することができ
る。
図７に示すように、低熱膨張係数を有しかつ軽量のＴｉ
３からなる板状ブロックに、１本または複数本の銅製柱
体４が上下に貫通して埋設されている。また、図８
（ｃ）に示すように、複数本の低熱膨張係数を有するＴ
ｉ製柱体３と、複数本の銅製柱体４とが混合して埋設さ
れ、銅製柱体４が上下に貫通してなるコア１０を有して
いてもよい。さらに図８（ｄ）に示すように円筒状Ｔｉ
３に銅製柱体４を埋込んだものを集合一体化してコア１
０を形成してもよい。このようなコア１０は、図８
（ａ），（ｂ）あるいは（ｅ）のように、枠体１１内に
収められて、ヒートスプレッダーを構成することができ
る。
【００１９】このような本発明のヒートスプレッダー２
は、図７および図８（ａ）に示すようにＳｉ溶射皮膜５
を有しているのが好ましい。また図５および図６に示し
たように放熱フィン６を有しているのが好ましい。
は、図７および図８（ａ）に示すようにＳｉ溶射皮膜５
を有しているのが好ましい。また図５および図６に示し
たように放熱フィン６を有しているのが好ましい。
【００２０】Ｔｉとしては、加工性の良好な純Ｔｉであ
ればよく、この点に特別の限定はない。また銅製柱体４
は、図３のように円柱を上下に貫通させて埋設したもの
のほか、角柱など各種形状のものを採用することができ
る。
ればよく、この点に特別の限定はない。また銅製柱体４
は、図３のように円柱を上下に貫通させて埋設したもの
のほか、角柱など各種形状のものを採用することができ
る。
【００２１】板状ブロックに銅製柱体４を埋設したヒー
トスプレッダーは、所要の形状に成形したＴｉ３に穿孔
し、該孔に銅製柱体４を焼きばめ等により装着して製造
することができる。また、Ｔｉビレットに縦方向に穿孔
し、該孔に銅棒を挿入し圧延等の加工を行って小断面化
したものを輪切りにし、所要の形状に加工して製造する
こともできる。
トスプレッダーは、所要の形状に成形したＴｉ３に穿孔
し、該孔に銅製柱体４を焼きばめ等により装着して製造
することができる。また、Ｔｉビレットに縦方向に穿孔
し、該孔に銅棒を挿入し圧延等の加工を行って小断面化
したものを輪切りにし、所要の形状に加工して製造する
こともできる。
【００２２】図８（ｃ）および（ｄ）のようなコアは、
複数本のＴｉ製柱体３と複数本の銅製柱体４を、また銅
製柱体４を包み込んだ複数のＴｉ製柱体３を亜鉛あるい
は亜鉛合金などの低融点金属で互いに接合して製造する
ことができ、このコアを、Ｔｉからなる枠体１１に嵌め
込むことによりヒートスプレッダーを製造することがで
きる。また、Ｔｉビレットの孔に、両柱体を混合して挿
入し、低融点金属を鋳込んだものを輪切りにして、ヒー
トスプレッダーを製造することもできる。
複数本のＴｉ製柱体３と複数本の銅製柱体４を、また銅
製柱体４を包み込んだ複数のＴｉ製柱体３を亜鉛あるい
は亜鉛合金などの低融点金属で互いに接合して製造する
ことができ、このコアを、Ｔｉからなる枠体１１に嵌め
込むことによりヒートスプレッダーを製造することがで
きる。また、Ｔｉビレットの孔に、両柱体を混合して挿
入し、低融点金属を鋳込んだものを輪切りにして、ヒー
トスプレッダーを製造することもできる。
【００２３】Ｓｉ溶射皮膜５はヒートスプレッダー２の
両面にあってもよく、また半導体チップ１側の面あるい
は反対側の面のみにあってもよい。皮膜の厚さは１〜３
０μｍとするのが好ましい。１μｍ未満では十分な密着
性が得られない場合が生じ、３０μｍを越えても効果が
飽和する。
両面にあってもよく、また半導体チップ１側の面あるい
は反対側の面のみにあってもよい。皮膜の厚さは１〜３
０μｍとするのが好ましい。１μｍ未満では十分な密着
性が得られない場合が生じ、３０μｍを越えても効果が
飽和する。
【００２４】Ｓｉ溶射皮膜７を形成するには、通常の溶
射法により大気中で行うことができる。部分的に溶射す
る場合は、溶射不要部をマスクで遮蔽して行えばよい。
溶射によれば、ヒートスプレッダー２の端面にも回りこ
んで溶射皮膜が形成される。また、溶射前にヒートスプ
レッダー２を、２００〜３００℃程度の酸化されない温
度に予熱するとＳｉ溶射皮膜が形成されやすい。さら
に、Ｓｉ溶射皮膜を形成する前のヒートスプレッダー２
の表面は、サンドブラスト処理等により粗面にしておく
のがよく、平均あらさで１〜４μｍ程度が好ましい。
射法により大気中で行うことができる。部分的に溶射す
る場合は、溶射不要部をマスクで遮蔽して行えばよい。
溶射によれば、ヒートスプレッダー２の端面にも回りこ
んで溶射皮膜が形成される。また、溶射前にヒートスプ
レッダー２を、２００〜３００℃程度の酸化されない温
度に予熱するとＳｉ溶射皮膜が形成されやすい。さら
に、Ｓｉ溶射皮膜を形成する前のヒートスプレッダー２
の表面は、サンドブラスト処理等により粗面にしておく
のがよく、平均あらさで１〜４μｍ程度が好ましい。
【００２５】放熱フィン６は、図５では、基板７から縦
方向に複数のフィン８が伸びており、図６では支柱９か
ら横方向に伸びている。いずれも接合材２１で銅製柱体
に接合されている。放熱フィン６の材料としては、熱伝
導率の高いＣｕ，Ａｌなどを採用することができる。
方向に複数のフィン８が伸びており、図６では支柱９か
ら横方向に伸びている。いずれも接合材２１で銅製柱体
に接合されている。放熱フィン６の材料としては、熱伝
導率の高いＣｕ，Ａｌなどを採用することができる。
【００２６】また本発明のヒートスプレッダーにおい
て、図７あるいは図８（ａ）のような受台２２を設けた
場合、受台２２の部分の皮膜をＡｌ2 Ｏ3 などの絶縁体
皮膜にすると、接着剤のみでインナリード１６と接合す
ることができる。またインナリード１６との接合をカシ
メにより行うこともできる。
て、図７あるいは図８（ａ）のような受台２２を設けた
場合、受台２２の部分の皮膜をＡｌ2 Ｏ3 などの絶縁体
皮膜にすると、接着剤のみでインナリード１６と接合す
ることができる。またインナリード１６との接合をカシ
メにより行うこともできる。
【００２７】さらに、図８（ｂ）に示すように、ヒート
スプレッダーの側面に多条の溝１２を設けると樹脂１８
との密着性がより向上する。溝１２は四角柱状のヒート
スプレッダーの４面全てに設けてもよく、一部の面に設
けてもよい。このような溝付きのヒートスプレッダー
は、図９（ａ）あるいは図９（ｂ）に示すように、棒材
１３の側面にあらかじめ切削加工などにより溝１２を設
けておき、切断線１４で輪切りにして製造することがで
きる。棒材は、Ｔｉに銅棒が埋め込まれたもの、あるい
は断面が図８（ｂ），（ｅ）のようにコア１０が埋め込
まれたものとすることができる。
スプレッダーの側面に多条の溝１２を設けると樹脂１８
との密着性がより向上する。溝１２は四角柱状のヒート
スプレッダーの４面全てに設けてもよく、一部の面に設
けてもよい。このような溝付きのヒートスプレッダー
は、図９（ａ）あるいは図９（ｂ）に示すように、棒材
１３の側面にあらかじめ切削加工などにより溝１２を設
けておき、切断線１４で輪切りにして製造することがで
きる。棒材は、Ｔｉに銅棒が埋め込まれたもの、あるい
は断面が図８（ｂ），（ｅ）のようにコア１０が埋め込
まれたものとすることができる。
【００２８】
【実施例】図１のような半導体装置について、ヒートス
プレッダー２およびインナリード１６の材料を表１のよ
うにしたものを製造し、半導体装置組立時の取扱性並び
にリフロー処理後の状況を観察した結果、本発明例のＮ
ｏ．１は全てにわたって良好であった。また図６のよう
に放熱フィンを設けたＮｏ．２は放熱性が非常に優れて
いた。さらに本発明のＮｏ．１および２について、ヒー
トスプレッダー２にＳｉ溶射皮膜を施したものは、樹脂
との密着性が非常に優れていた。
プレッダー２およびインナリード１６の材料を表１のよ
うにしたものを製造し、半導体装置組立時の取扱性並び
にリフロー処理後の状況を観察した結果、本発明例のＮ
ｏ．１は全てにわたって良好であった。また図６のよう
に放熱フィンを設けたＮｏ．２は放熱性が非常に優れて
いた。さらに本発明のＮｏ．１および２について、ヒー
トスプレッダー２にＳｉ溶射皮膜を施したものは、樹脂
との密着性が非常に優れていた。
【００２９】なお、表１において絶縁材接着性は、ヒー
トスプレッダー２とインナリード１６とを絶縁材両面接
着テープで接合した後の変形状況、ダイボンディング歪
みはヒートスプレッダー２と半導体チップ１を接合した
後の歪み発生状況、リード強度はインナリード１６およ
びアウタリード２４の強度であり、Ｇは良好、ＶＧは非
常に良好、ＮＧは不良を示す。
トスプレッダー２とインナリード１６とを絶縁材両面接
着テープで接合した後の変形状況、ダイボンディング歪
みはヒートスプレッダー２と半導体チップ１を接合した
後の歪み発生状況、リード強度はインナリード１６およ
びアウタリード２４の強度であり、Ｇは良好、ＶＧは非
常に良好、ＮＧは不良を示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】本発明の樹脂封止型半導体装置は、ヒー
トスプレッダーの熱放散性が優れているとともに軽量化
されて、ヒートスプレッダーと樹脂との密着性も優れ、
リフロー処理および実用時における樹脂のクラック発生
が防止され、さらに半導体チップおよびリードフレーム
との接合性にも優れている。そしてＩＣ製造における軽
量化されたヒートスプレッダーのハンドリング改善によ
り生産性能の優れた高速かつ大容量の半導体装置を達成
するものである。また本発明のヒートスプレッダーを採
用することにより、上記のような優れた半導体装置が得
られる。
トスプレッダーの熱放散性が優れているとともに軽量化
されて、ヒートスプレッダーと樹脂との密着性も優れ、
リフロー処理および実用時における樹脂のクラック発生
が防止され、さらに半導体チップおよびリードフレーム
との接合性にも優れている。そしてＩＣ製造における軽
量化されたヒートスプレッダーのハンドリング改善によ
り生産性能の優れた高速かつ大容量の半導体装置を達成
するものである。また本発明のヒートスプレッダーを採
用することにより、上記のような優れた半導体装置が得
られる。
【図１】本発明半導体装置の例を示す断面図である。
【図２】本発明半導体装置の他の例を示す断面図であ
る。
る。
【図３】本発明半導体装置の他の例を示す断面図であ
る。
る。
【図４】本発明半導体装置の他の例を示す断面図であ
る。
る。
【図５】本発明半導体装置の放熱フィン付きの例を示す
断面図である。
断面図である。
【図６】（ａ）は本発明半導体装置の放熱フィン付きの
他の例を示す断面図である。（ｂ）は同上の平面図であ
る。
他の例を示す断面図である。（ｂ）は同上の平面図であ
る。
【図７】本発明ヒートスプレッダーの例を示す断面図で
ある。
ある。
【図８】（ａ）は本発明ヒートスプレッダーの他の例を
示す断面図である。（ｂ）は本発明ヒートスプレッダー
の他の例を示す斜視図である。（ｃ）は本発明ヒートス
プレッダーのコアを示す斜視図である。（ｄ）は別の本
発明ヒートスプレッダーのコアを示す斜視図である。
（ｅ）は（ｄ）のコアを使用した本発明ヒートスプレッ
ダーを示す斜視図である。
示す断面図である。（ｂ）は本発明ヒートスプレッダー
の他の例を示す斜視図である。（ｃ）は本発明ヒートス
プレッダーのコアを示す斜視図である。（ｄ）は別の本
発明ヒートスプレッダーのコアを示す斜視図である。
（ｅ）は（ｄ）のコアを使用した本発明ヒートスプレッ
ダーを示す斜視図である。
【図９】本発明ヒートスプレッダーの素材を示す斜視図
である。
である。
【図１０】従来の半導体装置の例を示す断面図である。
１：半導体チップ ２：ヒートスプレッダー ３：Ｔｉ ４：銅製柱体 ５：Ｓｉ溶射皮膜 ６：放熱フィン ７：基板 ８：フィン ９：支柱 １０：コア １１：枠体 １２：溝 １３：棒材 １４：切断線 １５：ＦＰＣ １６：インナリード １７：ボンディングワイヤ １８：樹脂 １９，２０，２１：接合材 ２２：受台 ２３：凹部 ２４：アウタリード ２５：半田 ２６：回路基板 ２７：クラック ２８：ＴＡＢ
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体チップ、半導体チップを搭載する
ヒートスプレッダー、および半導体チップとボンディン
グワイヤで接続されたインナリードが樹脂で封止された
樹脂封止型半導体装置において、ヒートスプレッダーが
Ｔｉと、半導体チップの搭載位置にて上下に貫通して埋
設された１本または複数本の銅製柱体からなることを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 ヒートスプレッダーがＳｉ溶射皮膜を有
していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 半導体チップの反対側にて、ヒートスプ
レッダーの銅製柱体に、放熱フィンが露出して装着され
ていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体
装置。 - 【請求項４】 Ｔｉ製の板状ブロックに、１本または複
数本の銅製柱体が上下に貫通して埋設されていることを
特徴とする半導体装置用ヒートスプレッダー。 - 【請求項５】 複数本のＴｉ製柱体と、複数本の銅製柱
体とが混合して埋設され、銅製柱体が上下に貫通してな
るコアを有していることを特徴とする半導体装置用ヒー
トスプレッダー。 - 【請求項６】 銅芯の周囲をＴｉでクラッドされた棒状
体を上下に貫通になるコアを有していることを特徴とす
る半導体装置用ヒートスプレッダー。 - 【請求項７】 Ｓｉ溶射皮膜を有していることを特徴と
する請求項４，５あるいは６のいずれかに記載の半導体
装置用ヒートスプレッダー。 - 【請求項８】 半導体チップ搭載面の反対側にて、銅製
柱体に放熱フィンが装着されていることを特徴とする請
求項４，５あるいは６のいずれかに記載の半導体装置用
ヒートスプレッダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6534194A JPH07273256A (ja) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | 半導体装置および該装置用ヒートスプレッダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6534194A JPH07273256A (ja) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | 半導体装置および該装置用ヒートスプレッダー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07273256A true JPH07273256A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13284156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6534194A Withdrawn JPH07273256A (ja) | 1994-04-01 | 1994-04-01 | 半導体装置および該装置用ヒートスプレッダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07273256A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031736A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2007042738A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置 |
| US7219721B2 (en) | 2002-01-16 | 2007-05-22 | Fujitsu Limited | Heat sink having high efficiency cooling capacity and semiconductor device comprising it |
| JP2014192202A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Toyota Motor Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| CN104716110A (zh) * | 2013-12-11 | 2015-06-17 | 南茂科技股份有限公司 | 芯片封装结构及其制造方法 |
| JP2016074935A (ja) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 富士電機株式会社 | 溶射用複合粉体材料及び溶射絶縁基板 |
| JP2016096205A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
-
1994
- 1994-04-01 JP JP6534194A patent/JPH07273256A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031736A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US7219721B2 (en) | 2002-01-16 | 2007-05-22 | Fujitsu Limited | Heat sink having high efficiency cooling capacity and semiconductor device comprising it |
| US7431072B2 (en) | 2002-01-16 | 2008-10-07 | Fujitsu Limited | Heat sink with increased cooling capacity and semiconductor device comprising the heat sink |
| JP2007042738A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2014192202A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Toyota Motor Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| CN104716110A (zh) * | 2013-12-11 | 2015-06-17 | 南茂科技股份有限公司 | 芯片封装结构及其制造方法 |
| CN104716110B (zh) * | 2013-12-11 | 2017-09-22 | 南茂科技股份有限公司 | 芯片封装结构及其制造方法 |
| JP2016074935A (ja) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 富士電機株式会社 | 溶射用複合粉体材料及び溶射絶縁基板 |
| JP2016096205A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |