JPH098188A - Heat spreader - Google Patents

Heat spreader

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Publication number
JPH098188A
JPH098188A JP17270395A JP17270395A JPH098188A JP H098188 A JPH098188 A JP H098188A JP 17270395 A JP17270395 A JP 17270395A JP 17270395 A JP17270395 A JP 17270395A JP H098188 A JPH098188 A JP H098188A
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JP
Japan
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heat
heat spreader
copper
plate
insulating layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP17270395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hirayama
浩士 平山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Publication of JPH098188A publication Critical patent/JPH098188A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a heat spreader which has a high cooling capability and in which an insulating film, whose characteristics such as an insulating property, a heat-resistant property, a heat-resistant fatigue property, a solvent-resistant property and the like are excellent, is formed on the surface at low costs. CONSTITUTION: A heat spreader 1 for a semiconductor device is covered with a plate 3 which is composed of copper or of an alloy composed mainly of copper and with an insulating layer 4 in which at least the heat dissipating face of a fin part 5 has been formed on the surface and which uses a solder resist film.

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、半導体装置に用いられ
るセラミックパッケージ等の電子デバイスにおいて、半
導体素子からの熱を大気中に放散するための放熱部材と
してのヒートスプレッダーの改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a heat spreader as a heat dissipation member for dissipating heat from a semiconductor element into the atmosphere in an electronic device such as a ceramic package used in a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置用のセラミックパッケージ等
の電子デバイスにおいて、高速で動作する半導体素子
は、大きな発熱量の熱を発生するため、発生した熱を効
率良く逃がすための放熱部材としてヒートスプレッダー
が使用されている。
2. Description of the Related Art In an electronic device such as a ceramic package for a semiconductor device, a semiconductor element that operates at high speed generates a large amount of heat, and therefore a heat spreader is used as a heat dissipation member for efficiently dissipating the generated heat. in use.

【0003】従来のヒートスプレッダーには、アルミニ
ウム材が一般的に使用されており、アルミニウム材を板
状のまま単独で使用したり、板状のアルミニウム材の上
にさらに熱放散能力を向上させるために、アルミニウム
材をフィン状に加工したものを熱伝導の良好な接着剤に
より接着して使用されていた。
Aluminum materials are generally used in conventional heat spreaders. In order to use the aluminum material alone in the form of a plate or to further improve the heat dissipation ability on the plate-shaped aluminum material. In addition, a fin-shaped aluminum material is used by being bonded with an adhesive having good thermal conductivity.

【0004】また、これらのヒートスプレッダーに用い
られるアルミニウム材の表面には、電気的に絶縁し、耐
熱・耐熱疲労特性などの安全性を確保するために、アル
マイト処理により絶縁層が形成されており、この絶縁層
を形成させる際には、ヒートスプレッダーに、高い熱輻
射能を与えながら、高級感を持たせるために、完全黒体
に近い黒色に着色されたアルマイトが好まれ、汎用され
ている。
In addition, an insulating layer is formed on the surface of the aluminum material used for these heat spreaders by anodizing in order to electrically insulate and secure safety such as heat resistance and heat fatigue resistance. , When forming this insulating layer, in order to give a high-grade feeling to the heat spreader while giving high heat radiation ability, alumite colored in black close to a perfect black body is preferred and widely used. .

【0005】しかしながら、最近の電子デバイスの高速
化、高出力化にともない、電子デバイスのパワー要求が
増し、アルミニウム材からなるヒートスプレッダーの熱
放散能力では、充分なものではなくなってきた。
However, with the recent increase in speed and output of electronic devices, the power demands of the electronic devices have increased, and the heat dissipation capability of the heat spreader made of an aluminum material has become insufficient.

【0006】また、熱放散特性を向上させるために、ア
ルミニウム材をフィン状に加工したものを板状のヒート
スプレッダーに接着して使用した場合、必然的にパッケ
ージが大きくなってしまうという問題もあった。
In addition, when a fin-shaped aluminum material is used by being adhered to a plate-shaped heat spreader in order to improve heat dissipation characteristics, the package inevitably becomes large. It was

【0007】この熱放散能力を向上させるためには、ア
ルミニウム材に比較して、大幅に高い熱輻射能力(冷却
能力)を有する銅または銅を主成分とする合金材のヒー
トスプレッダーを使用することが効果的であるが、銅の
表面層に絶縁性、耐熱・耐熱疲労性、耐溶剤性等の優れ
た特性を有する例えば黒色の絶縁被膜を形成することが
困難であった。
In order to improve this heat dissipation ability, it is necessary to use a heat spreader made of copper or an alloy material containing copper as a main component, which has significantly higher heat radiation ability (cooling ability) than aluminum material. Is effective, but it is difficult to form, for example, a black insulating film having excellent properties such as insulation, heat resistance, heat fatigue resistance, and solvent resistance on the copper surface layer.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高い冷却能
力を有し、表面に絶縁性、耐熱・耐熱疲労性、耐溶剤性
等の優れた特性を有する絶縁膜を安価に形成したヒート
スプレッダーを提供することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has a heat spreader having a high cooling capacity and an insulating film formed on the surface at a low cost, which has excellent properties such as insulation, heat resistance, heat fatigue resistance, and solvent resistance. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による課題を解決
する手段は、銅または銅を主成分とする合金の表面を酸
洗い、あるいはバフ研磨等の手段を用いて清浄化した
後、スクリーン印刷法、あるいは静電スプレー塗装法等
により、銅または銅合金の板の少なくとも放熱面もしく
はフィン状に加工された少なくともフィン部の放熱面を
放熱面の表面上に形成された絶縁層、特に絶縁層として
のソルダーレジスト膜によって形成している。
Means for Solving the Problems According to the present invention, the surface of copper or an alloy containing copper as a main component is pickled, or buffing is used to clean the surface, and then screen printing is performed. Layer formed on the surface of at least the heat radiation surface of the plate of copper or copper alloy or at least the heat radiation surface of the fin portion processed into a fin shape by the electrostatic spray coating method, etc. It is formed by a solder resist film.

【0010】[0010]

【作用】銅の熱伝導率は、約400W/m・Kであり、
アルミニウムの約2倍の熱伝導率を有しているため、従
来のアルミニウム製のヒートスプレッダーに比べて、大
幅に熱放散能力を向上させることができる。
[Function] Copper has a thermal conductivity of about 400 W / m · K,
Since it has a thermal conductivity about twice that of aluminum, it can greatly improve the heat dissipation ability as compared with the conventional aluminum heat spreader.

【0011】本発明による半導体装置用のヒートスプレ
ッダーとして使用される銅または銅合金の板厚は、取り
付けられる電子デバイスの熱放散設計により決定される
が、通常、0.3から1.5mm程度である。また、銅
または銅合金の放熱面に形成される絶縁層としてのソル
ダーレジスト膜の厚さは、5から10μmであり、その
色は、熱輻射能を高めるために、黒色とする。
The plate thickness of the copper or copper alloy used as the heat spreader for the semiconductor device according to the present invention is determined by the heat dissipation design of the electronic device to be mounted, but is usually about 0.3 to 1.5 mm. is there. The thickness of the solder resist film as an insulating layer formed on the heat dissipation surface of copper or copper alloy is 5 to 10 μm, and its color is black in order to enhance the heat radiation ability.

【0012】電子デバイス、あるいは半導体パッケージ
と本発明によるヒートスプレッダーとの接合は、熱抵抗
の低減のために、熱伝導性の良好なAlN等の微粒子を
含有した接着剤を用いるか、錫、銅合金等の金属ソルダ
ーを用いる。これにより、接合部分でも、良好な熱伝導
性を得ることができる。
To bond the electronic device or semiconductor package to the heat spreader according to the present invention, an adhesive containing fine particles of AlN or the like having good thermal conductivity is used to reduce the thermal resistance, or tin, copper or the like is used. A metal solder such as an alloy is used. As a result, good thermal conductivity can be obtained even at the joint portion.

【0013】さらに、熱放散能力を向上させるために
は、銅または銅合金の板をフィン状に加工したものを板
状のヒートスプレッダーまたは電子デバイスあるいはパ
ッケージに接着して使用することができる。この場合、
必然的にパッケージが大きくならざるを得ないが、熱放
散能力は、板状のヒートスプレッダー単体のものよりも
向上する。
Further, in order to improve the heat dissipation ability, a plate of copper or copper alloy processed into a fin shape can be used by adhering it to a plate-shaped heat spreader or electronic device or package. in this case,
Inevitably the package will be larger, but the heat dissipation capability will be better than that of a single plate-shaped heat spreader.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1は、本発明による板状のヒートスプレ
ッダー1を有する半導体パッケージ2を示している。ヒ
ートスプレッダー1は銅材の平坦な放熱・冷却用の板3
と、その一方の放熱面に形成されたソルダーレジスト膜
による絶縁層4によって構成されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a semiconductor package 2 having a plate-shaped heat spreader 1 according to the present invention. The heat spreader 1 is a flat copper plate 3 for heat dissipation and cooling.
And an insulating layer 4 made of a solder resist film formed on one of the heat dissipation surfaces.

【0015】ヒートスプレッダー1は、板3の他方の面
で、上面開口型のセラミックケース5およびこのセラミ
ックケース5の内部に収納されたLSIチップ6の面に
対してAlN微粒子を含有させた高熱伝導タイプの高分
子熱可塑性の接着剤7によって接着され、それらと一体
化している。
In the heat spreader 1, the other surface of the plate 3 has a high thermal conductivity in which AlN fine particles are contained in the upper surface of the ceramic case 5 and the surface of the LSI chip 6 housed in the ceramic case 5. They are adhered to and integrated with a type of polymeric thermoplastic adhesive 7.

【0016】なお、LSIチップ6は、セラミックケー
ス5の内部で、リード線9によってリードフレーム8の
一端に電気的に接続されている。リードフレーム8は、
絶縁材10によってセラミックケース5に固定されてい
る。
The LSI chip 6 is electrically connected to one end of the lead frame 8 by a lead wire 9 inside the ceramic case 5. The lead frame 8 is
It is fixed to the ceramic case 5 by an insulating material 10.

【0017】上記放熱・冷却用の板3は、厚さ1mmの
銅板である。この銅板の表面は、LSIチップ6に対す
る面接触を良好な状態とし、また絶縁層4に対する結合
を良くするために、湿式バフ研磨法により清浄化され
る。その後、銅製の板3の放熱面にスクリーン印刷法に
より例えば黒色のエポキシ系ソルダーレジストが塗布さ
れ、ソルダーレジスト膜による絶縁層4が形成される。
The heat radiation / cooling plate 3 is a copper plate having a thickness of 1 mm. The surface of the copper plate is cleaned by a wet buffing method so that the surface contact with the LSI chip 6 is good and the bond with the insulating layer 4 is good. After that, a black epoxy solder resist, for example, is applied to the heat dissipation surface of the copper plate 3 by a screen printing method to form the insulating layer 4 of the solder resist film.

【0018】次に、ソルダーレジスト膜を塗布した銅製
の板3をラック搬送式の電気炉に入れ、130°Cで1
0分間にわたって加熱し、熱硬化させることによって、
絶縁性、耐熱・耐熱疲労特性、耐溶剤性特性を付与す
る。その後、打ち抜き加工によって、外形寸法として、
たて・よこ30×30mmの板状のヒートスプレッダー
1を作成する。
Next, the copper plate 3 coated with the solder resist film is placed in a rack-conveying electric furnace and heated at 130 ° C. for 1 hour.
By heating for 0 minutes and thermosetting,
Provides insulation, heat resistance, heat fatigue resistance, and solvent resistance. After that, by punching, as external dimensions,
A plate-shaped heat spreader 1 having a length and width of 30 × 30 mm is prepared.

【0019】本発明によるヒートスプレッダー1を使用
した半導体パッケージ2は、良好な放熱特性が得られ
た。ここで、絶縁層4としてのソルダーレジスト膜の特
性は次の表1に示す通りである。
The semiconductor package 2 using the heat spreader 1 according to the present invention has good heat dissipation characteristics. Here, the characteristics of the solder resist film as the insulating layer 4 are as shown in Table 1 below.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】(実施例2)図2は、板3にさらにフィン
状に加工したヒートスプレッダー11を取り付けた半導
体パッケージ2の例である。板3は、前記実施例1のも
のと同様のものとして製作され、LSIチップ6とTA
B(tape automated bonding)12とを組み込んだセラ
ミックケース13に、AlN微粒子を含有させた高熱伝
導タイプの高分子熱可塑性の接着剤7を用いて接着され
ている。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows an example of a semiconductor package 2 in which a heat spreader 11 processed into a fin shape is further attached to a plate 3. The board 3 is manufactured as the same as that of the first embodiment, and includes the LSI chip 6 and the TA.
A ceramic case 13 in which B (tape automated bonding) 12 is incorporated is adhered using a high thermal conductivity type polymer thermoplastic adhesive 7 containing AlN fine particles.

【0022】そして、この板3の上面に、フィン状に加
工されたヒートスプレッダー11が鉛合金ソルダー14
によって固定されている。フィン状のヒートスプレッダ
ー11は、銅材を用いて成形されており、円柱体の外周
面に形成された放熱面としてのフィン部15には、静電
スプレー塗装法によって、黒色のエポキシ系ソルダーレ
ジスト膜による絶縁層16が形成されている。このヒー
トスプレッダー11を使用した半導体パッケージ2は、
実施例1に示す例よりもさらに良好な熱放散特性とな
る。
On the upper surface of the plate 3, the heat spreader 11 processed into a fin shape is provided with the lead alloy solder 14.
Has been fixed by. The fin-shaped heat spreader 11 is formed by using a copper material, and the fin portion 15 as a heat dissipation surface formed on the outer peripheral surface of the cylindrical body is coated with a black epoxy solder resist by an electrostatic spray coating method. An insulating layer 16 made of a film is formed. The semiconductor package 2 using this heat spreader 11 is
The heat dissipation property is better than that of the example shown in the first embodiment.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によるヒートスプレッダーを用い
れば、銅または銅を主成分とする合金の優れた熱輻射能
力によって、熱放散性の極めて優れた半導体装置を製造
することができ、電子デバイスの高出力化、演算の高速
化に伴う発熱量の増加に充分対応できる熱放散能力を有
する半導体装置を安価に提供することが可能となる。
By using the heat spreader according to the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor device having an extremely excellent heat dissipation property due to the excellent heat radiation ability of copper or an alloy containing copper as a main component. It is possible to inexpensively provide a semiconductor device having a heat dissipation capability that can sufficiently cope with an increase in the amount of heat generated due to higher output and higher speed calculation.

【0024】さらに、銅または銅を主成分とする合金の
放熱面としての表面に、絶縁層としてのソルダーレジス
ト膜が印刷または塗装法により簡単に形成でき、これに
よってヒートスプレッダーに必要な機能、すなわち絶縁
性、耐熱・耐熱疲労性、耐溶剤性等の機能が確保でき
る。しかも、エポキシ系のソルダーレジスト膜の着色の
選択によって、熱輻射能の良好な例えば黒色の絶縁層が
形成できるから、銅または銅を主成分とする合金の板状
の黒色系のヒートスプレッダーもしくはフィン状に加工
された黒色系のヒートスプレッダーの提供が可能とな
る。
Further, a solder resist film as an insulating layer can be easily formed on the surface of copper or an alloy containing copper as a heat dissipation surface by a printing or painting method, whereby the function required for the heat spreader, that is, Functions such as insulation, heat resistance, heat fatigue resistance and solvent resistance can be secured. Moreover, by selecting the coloring of the epoxy-based solder resist film, for example, a black insulating layer having good heat radiation ability can be formed. Therefore, a plate-shaped black heat spreader or fin of copper or an alloy containing copper as a main component is formed. It is possible to provide a black heat spreader that is processed into a shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1によるヒートスプレッダーの
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a heat spreader according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2によるヒートスプレッダーの
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a heat spreader according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヒートスプレッダー 2 半導体パッケージ 3 板 4 絶縁層 5 セラミックケース 6 LSIチップ 7 接着剤 8 リードフレーム 9 リード線 10 絶縁材 11 ヒートスプレッダー 12 TAB 13 セラミックケース 14 鉛合金ソルダー 15 フィン部 16 絶縁層 1 Heat Spreader 2 Semiconductor Package 3 Plate 4 Insulation Layer 5 Ceramic Case 6 LSI Chip 7 Adhesive 8 Lead Frame 9 Lead Wire 10 Insulation Material 11 Heat Spreader 12 TAB 13 Ceramic Case 14 Lead Alloy Solder 15 Fin Part 16 Insulation Layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体装置用のヒートスプレッダーであ
って、銅または銅を主成分とする合金からなる板の少な
くとも放熱面が上記板の表面上に形成された絶縁層によ
って被覆されていることを特徴とするヒートスプレッダ
ー。
1. A heat spreader for a semiconductor device, wherein at least a heat radiation surface of a plate made of copper or an alloy containing copper as a main component is covered with an insulating layer formed on the surface of the plate. Characteristic heat spreader.
【請求項2】 半導体装置用のヒートスプレッダーであ
って、銅または銅を主成分とする合金からなり、フィン
状に加工された少なくともフィン部の放熱面がフィン部
の表面上に形成された絶縁層によって被覆されているこ
とを特徴とするヒートスプレッダー。
2. A heat spreader for a semiconductor device, wherein the heat spreader is made of copper or an alloy containing copper as a main component, and the fin-shaped heat dissipation surface of at least the fin portion is formed on the surface of the fin portion. A heat spreader characterized by being covered by layers.
【請求項3】 絶縁層がソルダーレジスト膜であること
を特徴とする請求項1または請求項2記載のヒートスプ
レッダー。
3. The heat spreader according to claim 1, wherein the insulating layer is a solder resist film.
JP17270395A 1995-06-15 1995-06-15 Heat spreader Pending JPH098188A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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