JP2002231864A - 半導体装置用放熱板の製造方法 - Google Patents

半導体装置用放熱板の製造方法

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JP2002231864A JP2001029110A JP2001029110A JP2002231864A JP 2002231864 A JP2002231864 A JP 2002231864A JP 2001029110 A JP2001029110 A JP 2001029110A JP 2001029110 A JP2001029110 A JP 2001029110A JP 2002231864 A JP2002231864 A JP 2002231864A
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Yoshiharu Koizumi
祥治 小泉
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型の半導体素子を搭載する半導体装置に用
いる放熱板を容易にかつ高精度に形成することができ、
加工痕が外観にあらわれず商品価値の高い放熱板を製造
することを可能とする。 【解決手段】 プレス加工により金属板２０の一方の面
に凹部２２を形成すると共に金属板２０の他方の面に前
記凹部２２に対応する凸部２４を形成して、金属板２０
の一方の面に半導体素子を収容する凹部２２を形成する
プレス加工工程と、前記凸部２４をエッチングにより除
去するエッチング工程と、前記エッチングにより凸部２
４が除去された面を研削加工して、金属板２０の他方の
面を平坦面に形成する研削工程とを備えることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置用放熱
板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置では、半導体素子から効率的
に熱を放散させるため半導体素子に放熱板を取り付けた
製品が提供されている。図７、８は放熱板を取り付けた
半導体装置の例である。図７に示す半導体装置は、配線
パターンフィルム１６に放熱板１０を取り付けた例、図
８は樹脂基板１８に放熱板１０を取り付けた例である。
いずれの製品の場合も、放熱板１０には半導体素子１５
を収容する凹部１２が形成され、凹部１２に半導体素子
１５を収容し、配線パターンフィルム１６あるいは樹脂
基板１８と放熱板１０とを接合して半導体装置が組み立
てられている。放熱板１０は熱放散性を考慮して、銅あ
るいはアルミニウムといった熱伝導性の良好な金属によ
って形成される。
【０００３】図９〜１０は、このような凹部１２を有す
る放熱板１０を製造する従来方法を示す。図９に示す方
法は、半導体素子１５を収容する収容孔３０ａを設けた
枠体３０と金属板３２とを組み合わせて接着することに
より組み立てる方法である。図１０に示す方法は、金属
板４０をエッチングして凹部１２を形成する方法であ
る。金属板４０の表面を凹部１２を形成する部位を露出
させてレジスト膜４２により被覆し、金属板４０の露出
部分をエッチングして凹部１２を形成する。
【０００４】図１１に示す方法は、プレス加工によって
放熱板１０を形成する方法であり、金属板４０の凹部１
２を形成する面とは反対面から凸部４６を突出させるよ
うにして金属板４０に凹部４４を形成し（図１１
(b)）、凸部４６を切削刃４８によって切削することに
より（図１１(c)）、金属板４０の他方の面を平坦面に
形成する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】金属板に単に凹部を形
成するのであればプレス加工によって形成することは可
能である。しかしながら、半導体装置に使用する放熱板
の場合は、凹部の深さ寸法、放熱板の平坦度等について
高精度が要求されるから、単に金属板にプレス加工を施
す方法では放熱板が反ってしまって所定の精度を得るこ
とができない。上述した方法は、このような放熱板の反
り等の問題を解消することを考慮してなされている。
【０００６】しかしながら、枠体３０と金属板３２とを
組み合わせる方法は部品点数が増えることと、各部品を
接着して組み立てるために組み立て操作が煩雑になる。
また、金属板４０をエッチングして凹部１２を形成する
方法は、凹部１２の深さを所定の深さ寸法に制御するこ
とが難しく、半導体素子の厚さに応じて適宜深さの凹部
１２をエッチングによって形成することは実際上、困難
である。
【０００７】また、図１１に示すように切削刃４８を用
いて金属板４０の凸部４６を切削して除去する方法は、
切削刃４８のストローク長が限られるため、この方法が
適用できる放熱板の大きさが制限され、大型の半導体素
子１５を搭載する製品には対応できない。また、切削刃
４８を用いて凸部４６を切削した際には金属板４０の表
面に切削痕が残ってしまうため、さらに金属板４０の表
面を研磨加工するといった仕上げ加工が必要となる。な
お、切削加工に限らずフライス加工等によって凸部４６
を除去した場合でも、放熱板１０の表面に加工痕が生じ
るから、研磨加工等の仕上げ加工が必要となる。これら
の切削痕、加工痕は製品の外観に直接あらわれるから、
商品価値の点からきわめて重要な問題である。
【０００８】そこで、本発明はこれらの問題点を解消す
べくなされたものであり、その目的とするところは、大
型の半導体素子を搭載する半導体装置に使用する放熱板
であっても容易に製造でき、切削痕等の加工痕が外観に
あらわれず好適な外観の製品として得ることができ、製
造が容易で量産が可能な半導体装置用放熱板の製造方法
を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、プレス加工
により金属板の一方の面に凹部を形成すると共に金属板
の他方の面に前記凹部に対応する凸部を形成して、金属
板の一方の面に半導体素子を収容する凹部を形成するプ
レス加工工程と、前記凸部をエッチングにより除去する
エッチング工程と、前記エッチングにより凸部が除去さ
れた面を研削加工して、金属板の他方の面を放熱板の全
領域にわたり平坦面に形成する研削工程とを備えること
を特徴とする。
【００１０】また、エッチング工程において、凸部をエ
ッチングして除去した部位が金属板の他方の面よりも低
位となるようにエッチングすることは、後工程での研削
加工により金属板の他方の面を容易に平坦面に形成する
ことができ、エッチング痕が放熱板の外観にあらわれな
いようにできる点で好適である。また、エッチング工程
において、クランプ面にマスキングゴムが設けられたマ
スクにより凸部を露出して金属板をクランプし、凸部に
エッチング液を噴射して凸部を除去することは、凸部を
効率的に除去する方法として好適である。また、プレス
加工工程において、放熱板の外形形状に合わせたスリッ
ト孔が抜き加工され、複数の放熱板が連設された短冊状
の金属板を被加工品としてプレス加工を施すことができ
る。また、プレス加工工程において、放熱板の外形形状
に合わせた個片の金属板を被加工品としてプレス加工を
施した後、研削加工により放熱板に生じる反りを補正す
るための突き加工をあらかじめ凸部に施すことは、表面
の平坦性のすぐれた放熱板を得る方法として好適であ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面とともに詳細に説明する。図１は短
冊状に形成した金属板を被加工品として半導体装置用放
熱板を製造する方法を示す。図２は金属板を加工して放
熱板１０が短冊状に連設されて形成された状態である。
図１(a)は、まず、短冊状に形成した銅あるいはアルミ
ニウム等の金属板２０にプレス抜き加工を施し、放熱板
の外形形状に合わせて金属板２０にスリット孔２１をあ
けた状態である。スリット孔２１は図２に示すように放
熱板１０の４辺を囲むように形成し、放熱板１０のコー
ナー部のみ残すようにする。
【００１２】次に、金属板２０にプレス加工を施して半
導体素子を収容する凹部２２を形成する（図１(b)）。
このプレス加工では、金属板２０の一方の面に所定の深
さの凹部２２を形成すると同時に、凹部２２を形成した
領域に対応して、金属板２２の他方の面に凹部２２の深
さ寸法と略同寸法で凸部２４を突出させるように加工す
る。凹部２２は金属板２０の厚さ以内の深さ寸法で形成
する（半押し加工）。金属板２０の他方の面から凸部２
４を突出させるようにプレス加工することによって、プ
レス加工にって金属板２０に残留する応力を小さくする
ことができ、金属板２０の反り等を防止して精度のよい
加工を施すことができる。
【００１３】次に、金属板２０の他方の面から突出して
いる凸部２４をエッチングにより除去する（図１
(c)）。図３に凸部２４をエッチングして除去するエッ
チング装置を示す。このエッチング装置は金属板２０を
クランプする面にマスキングゴム２６ａ、２６ｂを被着
したマスク２７、２８により金属板２０をクランプし、
金属板２０の凸部２４にエッチング液を噴射して凸部２
４を溶解するように構成されている。マスク２７のクラ
ンプ面は平坦面に形成される一方、マスク２８及びマス
キングゴム２６ｂには、金属板２０に形成された凸部２
４を露出してクランプするための開口孔２８ａが形成さ
れている。
【００１４】図２に示すエッチング装置を用いたエッチ
ング加工によれば、マスク２７、２８及びマスキングゴ
ム２６ａ、２６ｂによって金属板２０をクランプするこ
とによって、エッチング液が凸部２４のみに噴射され、
凸部２４が徐々に溶解されて除去される。実施形態で
は、図１(c)のＡ部分に示すように、凸部２４をエッチ
ングして除去した部位が金属板２０の他方の面よりも１
μｍ程度低位となるようにした。凸部２４をエッチング
した部位を金属板２０の他方の面よりも低位となるよう
にエッチングするのは、エッチング後に凸部２４を若干
残すようにすると、後工程の研削加工の際に凸部２４が
なまってしまい、金属板２０の他方の面を平坦に研削す
ることができなくなるからである。
【００１５】凸部２４をエッチングによって除去する工
程では、エッチング速度が加工効率上問題となる。エッ
チング速度を向上させるにはエッチング液の温度を通常
の液温よりも高温とし、エッチング液の噴射量（流量）
を大きくすることが有効である。本実施形態の半導体装
置用放熱板の製造方法では、エッチングにより凸部２４
を除去した後、金属板２０のエッチングを施した面全体
を研削加工してエッチング痕を消すようにする。したが
って、凸部２４をエッチングにより除去する際のエッチ
ング部の面粗度や寸法精度は問題にならない。したがっ
て、エッチング液の温度を上げ、エッチング液の流量を
大きくして高速でエッチングしても放熱板の外観及び寸
法精度の点で問題になることはない。
【００１６】このようにエッチングによって凸部２４を
除去する方法は、高速エッチングによることで短時間で
凸部２４を除去することができ、エッチングによるから
凸部２４の大きさに影響されることがなく、大型の半導
体装置に使用する放熱板であっても簡単に凸部２４が除
去できるという利点がある。また、エッチングによって
凸部２４を除去した後、金属板２０の表面を研削加工す
るから、エッチング工程ではエッチング部分の面粗度等
を考慮する必要がなく、より高速でエッチングすること
に充填をおいたエッチングが可能となる。
【００１７】なお、凸部２４をエッチングによって除去
する方法としては、図３に示すようにマスク２７、２８
により金属板２０をクランプしてエッチングする方法と
は別に、金属板２０の両面を凸部２４のみ外部に露出さ
せるようにしてレジスト膜によって被覆し、露出部分の
凸部２４をエッチングによって除去することも可能であ
る。また、エッチングにかえて、横方向の切削により凸
部を除去し、凸部を除去した部位が金属板の他方の面よ
りも低位となるようにしてもよい。
【００１８】上記のようにして凸部２４をエッチングに
より除去した後、金属板２０の他方の面をベルトグライ
ンダー等の研削装置を用いて研削し、金属板２０の他方
の面を平坦面に形成する（図１(d)）。研削装置による
研削加工は、金属板２０の他方の面を平坦面に形成して
放熱板を所定の厚さに形成するとともに、凸部２４をエ
ッチングにより除去した際に生じたエッチング痕を消し
て良好な外観の放熱板として得ることを目的とする。実
施形態では短冊状に形成した金属板２０のエッチングを
施した片面について、サイドレール部を含む全体にわた
って研削加工を施した。研削加工に際してはエッチング
痕を消すため、研削方向を金属材の圧延方向とは直角と
なる方向、あるいは圧延方向と４５°の角度をなす方向
に設定し、仕上げ研削の際に金属材の圧延方向と同方向
として研削することによって良好な外観とすることがで
きる。
【００１９】本実施形態の半導体装置用放熱板の製造方
法では、金属板２０の他方の面を研削して所定の厚さの
放熱板とするから、研削加工における研削代を考慮し
て、製品の厚さよりも０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度厚
い材料の金属板２０を使用し、エッチングと研削加工を
施して所定の厚さの放熱板が得られるようにする。上述
したように、凸部２４をエッチングにより除去し、金属
板２０の他方の面を研削加工することによって、外面に
加工痕が残らず外観上の問題がなく、平坦度の良好な放
熱板が得られる。プレス加工によって凹部２２を形成す
るから凹部２２の深さを精度よく設定することができ、
凹部２２の底面の平坦度を良好にすることができる。実
施形態の製造方法では、図２に示すように短冊状の状態
で加工した後、個片に分離することによって単体の放熱
板１０を得ることができる。
【００２０】図４は、半導体装置用放熱板の製造方法の
他の実施形態を示す。この実施形態の半導体装置用放熱
板の製造方法は、単体の金属板２０を被加工品として放
熱板１０に加工する方法である。また、放熱板１０に形
成する凹部１２の領域が図１に示す放熱板１０にくらべ
て広く、金属板２０の周縁部の基板との接合部１４が細
幅に形成されていることが特徴である。本実施形態の場
合も、上記実施形態と同様に、単体の個片に形成した金
属板２０（図４(a)）にプレス加工を施して金属板２０
の一方の面に凹部２２を形成するとともに、金属板２０
の他方の面に、凹部２２を形成した領域に対応して、凹
部２２の深さ寸法と略同寸法で凸部２４を突出させるよ
うに加工し（図４(b)、エッチングにより凸部２４を除
去した後（図４(c)）、凸部２４を除去した面を研削加
工して所定の厚さの放熱板１０を得る（図４(d)）。
【００２１】凸部２４をエッチングによって除去する際
に、凸部２４をエッチングした部位が金属板２０の他方
の面のよりも若干低位となるようにエッチングすること
も上記実施形態と同様である。凸部２４をエッチングし
た部位が金属板２０の他方の面よりも若干低位とするこ
とで、後工程での研削加工によって金属板２０の外面を
きれいに仕上げることができる。凸部２４をエッチング
により除去した後、ベルトグラインダー等の研削装置を
用いて金属板２０の他方の面を研削してエッチング痕を
消し、他方の面を平坦面に形成することも上記実施形態
と同様である。
【００２２】なお、本実施形態のように放熱板の全領域
に対して凹部１２の領域を広くとり金属板２０の他方の
面を全面にわたって研削する場合は、金属板２０を研削
加工した際に、図５に示すように、金属板２０が反った
形状になる。これは、金属板２０を圧延加工によって形
成しているため、研削加工をすることによって金属板２
０の片面のみ圧延加工時の応力が開放され、金属板２０
の表裏面の応力がアンバランスになるためである。この
放熱板の反り量は１５μｍ〜５０μｍ程度になることが
ある。
【００２３】このため、実際の加工工程では、図６に示
すように、金属板２０に半抜き加工を施した後（図６
(a)）、金属板２０の凸部２４を凸部２４の側からパン
チで突いて、図５に示す反り方向とは逆方向に金属板２
０を反らせるように加工した（図６(c)）。この図６(c)
に示すパンチによる突き加工は、凸部２４をエッチング
した後、金属板２０を研削加工した際に、図４(d)に示
すように金属板２０が平坦に形成されるようにするもの
である。なお、実施形態では、金属板２０を半押し加工
した際に、図６(a)に示すように、金属板２０の周縁部
が若干だれるようになるから、図６(b)に示すように、
半押し加工後に、いったんつぶし加工を施して、金属板
２０の周縁部の基板との接合部１４が平坦面となるよう
に整形した。
【００２４】図６(c)に示す金属板２０の凸部２４をパ
ンチで突いて図５の状態とは逆方向に反らせる加工は、
金属板２０を研削加工した際に金属板２０が平坦になる
ように反り量をあらかじめ見込んで行うものである。し
たがって、放熱板に使用する材料、放熱板の大きさ、放
熱板に形成する凹部の大きさ等に応じて適宜設定すれば
よい。
【００２５】放熱板で凹部１２を大きくとる製品の場合
は、プレス加工により凹部を形成する際に凹部２２に応
じて凸部２４も大きく形成されるが、本発明方法によれ
ば、凸部２４をエッチングによって除去することから、
凸部２４の大きさによって作業工程が左右されることが
なく、４０ｍｍ×４０ｍｍといった大きな半導体素子を
収容する凹部を有する放熱板であっても容易に製造でき
るという利点がある。凹部の大きさが異なる場合であっ
ても、エッチング方法であれば容易に製品に対応してエ
ッチング装置を構成することができる。
【００２６】また、エッチング加工とあわせて、金属板
のエッチング加工を施した面の少なくとも放熱板となる
領域について、全面にわたり研削加工することにより、
放熱板の平坦度を良好にすることができ、エッチング痕
等の加工痕が放熱板の外観にあらわれず、すぐれた外観
の商品価値の高い製品を提供することができる。また、
研削加工によって仕上げる放熱板１０の他方の面の面粗
度は使用する研磨装置によって適宜設定することができ
る。ベルトグラインダーを使用する研磨装置ではベルト
の種類によって面粗度を調節することができる。面粗度
を小さくすることによって、放熱板に接合する放熱ファ
ン等の放熱部品との密着性が良好となり放熱板から放熱
部品への熱伝導性が良好となって放熱効果をさらに高め
ることが可能となる。
【００２７】本発明に係る半導体装置用放熱板の製造方
法は、熱伝導性にすぐれた金属材料、たとえば銅、銅合
金、アルミニウム、アルミニウム合金からなる放熱板に
好適に使用できる。もちろん、金属材料はこれらに限る
ものではなく、半導体素子あるいはパッケージの基板と
熱膨張係数が近く、半押し加工等のプレス加工が可能で
あり、エッチングが可能な材料であれば適用することが
可能である。
【００２８】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置用放熱板の製造
方法によれば、上述したように、半導体素子を収容する
凹部を形成した放熱板を高精度に製造することができ
る。また、プレス加工工程で生じる凸部をエッチングし
て除去することにより、大型の半導体素子を搭載する半
導体装置に用いる放熱板であっても容易にかつ精度よく
量産することができ、エッチング痕等の加工痕が外観に
あらわれず商品価値の高い放熱板として提供することが
可能になる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置用放熱板の製造方法を
示す説明図である。
【図２】短冊状に放熱板が連設された状態を示す説明図
である。
【図３】金属板の凸部をエッチングするエッチング装置
の構成を示す説明図である。
【図４】半導体装置用放熱板の製造方法の他の実施形態
を示す説明図である。
【図５】放熱板が反った状態を示す説明図である。
【図６】金属板の加工工程を示す説明図である。
【図７】放熱板を取り付けた半導体装置の例を示す断面
図である。
【図８】放熱板を取り付けた半導体装置の他の例を示す
断面図である。
【図９】放熱板の従来の製造方法を示す説明図である。
【図１０】放熱板の従来の製造方法を示す説明図であ
る。
【図１１】放熱板の従来の製造方法を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
１０ 放熱板 １２ 凹部 １４ 接合部 １５ 半導体素子 １６ 配線パターンフィルム １８ 樹脂基板 ２０ 金属板 ２１ スリット孔 ２２ 凹部 ２２ 金属板 ２４ 凸部 ２６ａ、２６ｂ マスキングゴム ２７、２８ マスク ２８ａ 開口孔 ３０ 枠体 ３２、４０ 金属板 ４４ 凹部 ４６ 凸部 ４８ 切削刃

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プレス加工により金属板の一方の面に凹
    部を形成すると共に金属板の他方の面に前記凹部に対応
    する凸部を形成して、金属板の一方の面に半導体素子を
    収容する凹部を形成するプレス加工工程と、 前記凸部をエッチングにより除去するエッチング工程
    と、 前記エッチングにより凸部が除去された面を研削加工し
    て、金属板の他方の面を放熱板の全領域にわたり平坦面
    に形成する研削工程とを備えることを特徴とする半導体
    装置用放熱板の製造方法。
  2. 【請求項２】 エッチング工程において、凸部をエッチ
    ングして除去した部位が金属板の他方の面よりも低位と
    なるようにエッチングすることを特徴とする請求項１記
    載の半導体装置用放熱板の製造方法。
  3. 【請求項３】 エッチング工程において、クランプ面に
    マスキングゴムが設けられたマスクにより凸部を露出し
    て金属板をクランプし、凸部にエッチング液を噴射して
    凸部を除去することを特徴とする請求項１または２記載
    の半導体装置用放熱板の製造方法。
  4. 【請求項４】 プレス加工工程において、放熱板の外形
    形状に合わせたスリット孔が抜き加工され、複数の放熱
    板が連設された短冊状の金属板を被加工品としてプレス
    加工を施すことを特徴とする請求項１、２または３記載
    の半導体装置用放熱板の製造方法。
  5. 【請求項５】 プレス加工工程において、放熱板の外形
    形状に合わせた個片の金属板を被加工品としてプレス加
    工を施した後、研削加工により放熱板に生じる反りを補
    正するための突き加工をあらかじめ凸部に施すことを特
    徴とする請求項１、２または３記載の半導体装置用放熱
    板の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7387945B2 (en) 2004-05-11 2008-06-17 Seiko Epson Corporation Semiconductor chip, semiconductor device and electronic equipment including warpage control film, and manufacturing method of same
JP2008232195A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 防振ブッシュの製造方法及び防振ブッシュ
DE102023136610A1 (de) 2022-12-27 2024-06-27 Nichia Corporation Verfahren zur herstellung eines basisbereichs für eine lichtemittierende vorrichtung, verfahren zur herstellung einer lichtemittierenden vorrichtung, und lichtemittierende vorrichtung

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