JP2014003258A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発熱量の多い電子部品の放熱性を大幅に高める。
【解決手段】電子制御装置１は、電子部品３と、該電子部品３を実装する実装基板２と、該実装基板２を搭載する下部筐体４と、第１の表面に、接合材１６を介して電子部品３が金属接合されるヒートスプレッダ８とを有する。下部筐体４は、ヒートスプレッダ８を係合させる開口部４ａを有し、ヒートスプレッダ８は、開口部４ａに接合材１７を介して接合される。そして、ヒートスプレッダ８は、第１の表面に対向する第２の表面が下部筐体４から露出している。
【選択図】図２
【解決手段】電子制御装置１は、電子部品３と、該電子部品３を実装する実装基板２と、該実装基板２を搭載する下部筐体４と、第１の表面に、接合材１６を介して電子部品３が金属接合されるヒートスプレッダ８とを有する。下部筐体４は、ヒートスプレッダ８を係合させる開口部４ａを有し、ヒートスプレッダ８は、開口部４ａに接合材１７を介して接合される。そして、ヒートスプレッダ８は、第１の表面に対向する第２の表面が下部筐体４から露出している。
【選択図】図２
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に有効な技術に関する。
自動車などには、エンジンや電子機器などを制御する様々な電子制御装置が搭載されている。近年、電子機器の多機能化、小型・高密度化に伴い、電子制御装置に設けられた電子部品の発熱損失が大きくなる傾向にあり、該電子部品を保障温度以下に保つことが重要である。
発熱損失が大きい電子部品を放熱する技術としては、例えば、電子部品のパッケージを直接、電子制御装置の筐体に接触させ、筐体を放熱部品として用いる放熱構造が知られている。
なお、この種の電子部品の放熱技術としては、マルチチップモジュールにおけるＬＳＩチップを簡略な気密封止を用いて空冷するためにキャップ穴のあるキャップを用い、ロー材の飛び出しを防止すると共に、キャップ穴を介して伝熱材により冷却フィンに伝熱するもの（例えば、特許文献１参照）、あるいは半導体チップのボンディングパッドの限定された上面に、高い熱伝導性を有するヒートスプレッダを熱伝導性に優れた絶縁接着剤によって付着するとともに、該ヒートスプレッダの上面にサーマルコンパウンドを介して、半導体素子を封止するメタルキャップを密着させるもの（例えば、特許文献２参照）などがある。
ところが、上記のような電子制御装置に設けられた電子部品の放熱技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
前述した放熱構造において、電子部品と筐体とは、樹脂などからなる放熱グリスを介して接触されている。樹脂製の放熱グリスは、熱抵抗が大きく、電子部品の発熱量が大きくなると、放熱性が不十分となってしまうという問題がある。
近年、自動車においては、電子機器の高機能化、多機能化などにより、電子制御装置の搭載数が増加する傾向にあり、該電子制御装置の搭載場所などに制約が生じており、さらなる小型化の要求が高まっている。
このような要求に応えるために、電子制御装置を小型化した場合、筐体も小型されることになり、その結果、放熱面積も小さくなってしまい、電子部品の放熱性が大きく悪化し、電子部品などに悪影響を及ぼしてしまう恐れがある。
本発明の目的は、電子部品の放熱性を大幅に高めることのできる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
上記課題を解決するために、本発明は、電子部品と、該電子部品を実装する基板と、該基板を搭載する下部筐体と、第１の表面に、第１の接合材を介して電子部品が金属接合されるヒートスプレッダとを有する半導体装置からなる。
また、下部筐体は、ヒートスプレッダを係合させる開口部を有し、該ヒートスプレッダは、開口部に第２の接合材を介して接合され、第１の表面に対向する第２の表面が下部筐体から露出しているものである。
さらに、本発明は、以下の工程を有する半導体装置の製造方法である。
この半導体装置の製造方法は、電子部品、および該電子部品が発生する熱を拡散するヒートスプレッダを準備する工程と、電子部品を、第１の接合材を介してヒートスプレッダの第１の表面に接合する工程、ヒートスプレッダを係合させる開口部を有する下部筐体を準備する工程と、下部筐体の開口部の周辺に第２の接合材を塗布する工程と、下部筐体の開口部にヒートスプレッダを挿入し、下部筐体とヒートスプレッダとを接合する工程とを有する。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
（１）本発明によれば、電子部品の放熱性を高めることができる。
（２）上記（１）により、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
〈発明の概要〉
本発明の第１の概要は、電子部品（電子部品３）と、該電子部品を実装する基板（実装基板２）と、該基板を搭載する下部筐体（ベース４）と、第１の表面に、第１の接合材（接合材１６）を介して電子部品が金属接合されるヒートスプレッダ（ヒートスプレッダ８）とを有する半導体装置（電子制御装置１）である。
〈発明の概要〉
本発明の第１の概要は、電子部品（電子部品３）と、該電子部品を実装する基板（実装基板２）と、該基板を搭載する下部筐体（ベース４）と、第１の表面に、第１の接合材（接合材１６）を介して電子部品が金属接合されるヒートスプレッダ（ヒートスプレッダ８）とを有する半導体装置（電子制御装置１）である。
また、下部筐体は、ヒートスプレッダを係合させる開口部（開口部４ａ）を有し、該ヒートスプレッダは、開口部に第２の接合材（接合材１７）を介して接合される。そして、ヒートスプレッダは、第１の表面に対向する第２の表面が下部筐体から露出している。
本発明の第２の概要は、以下の工程を有する半導体装置（電子制御装置１）の製造方法である。
その製造方法は、電子部品（電子部品３）、および該電子部品が発生する熱を拡散するヒートスプレッダ（ヒートスプレッダ８）を準備する工程、電子部品を、第１の接合材（接合材１６）を介してヒートスプレッダの第１の表面に接合する工程、ヒートスプレッダを係合させる開口部（開口部４ａ）を有する下部筐体（ベース４）を準備する工程、下部筐体の開口部の周辺に第２の接合材（接合材１７）を塗布する工程、および下部筐体の開口部にヒートスプレッダを挿入し、下部筐体とヒートスプレッダとを接合する工程である。
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
〈電子制御装置の構成例〉
図１は、本実施の形態１による電子制御装置１における構成の一例を示す断面模式図である。
図１は、本実施の形態１による電子制御装置１における構成の一例を示す断面模式図である。
本実施の形態１において、電子制御装置１は、例えば、自動車などに搭載され、エンジンや電子機器などの各種制御を司るＥＣＵ(Electric Control Unit)である。電子制御装置１には、図１に示すように、実装基板２が設けられている。
この実装基板２の主面には、電子部品３が実装されている。なお、図１では、電子部品３のみを記載しているが、実装基板２には、電子部品３以外にも、図示しない複数の電子部品が搭載されている。
電子部品３は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの半導体集積回路装置からなり、例えば、ＱＦＰ（Quad Flat Package）などのパッケージ形状からなる。また、実装基板２に搭載されている図示しない電子部品は、例えば、マイクロコンピュータ、抵抗、およびコンデンサなどである。
ＡＳＩＣ（電子部品３）は、モジュールの小型化に向け、機能を集約し、発熱密度が増加する傾向にあり、ＡＳＩＣ１つ当たりの電力損失は、例えば、５Ｗ程度以上である。このため、電子部品３は、実装基板２に搭載されている他の電子部品よりも発熱量が大きい部品となっている。
実装基板２は、例えば、ガラスエポキシ材を基材とするプリント配線基板などからなる。あるいはセラミックを基材とするセラミック基板などであってもよい。この実装基板２は、ベース４とカバー５とによって構成される筐体６に収納されている。
また、図１において、筐体６の左側には、コネクタ７が設けられている。コネクタ７は、該コネクタ７に設けられたピン（図示せず）が、実装基板２に形成された電極（図示せず）と電気的に接続されており、このコネクタ７を介して外部の電子機器との電気的な接続がなされる。
ベース４、およびカバー５は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、またはアルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）などを主成分とする合金などからなる。
これらベース４、およびカバー５は、例えば、金型を用いた鋳造、プレス、あるいは切削加工などにより製造される。また、前述の製造方法以外に、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂材によって形成されることもある。
ベース４には、四角形状の開口部４ａが設けられており、この開口部４ａには、電子部品３が発生する熱を拡散するヒートスプレッダ８が接合されている。このヒートスプレッダ８は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはセラミックスなどからなり、ベース４よりも高い熱伝導率（例えば、３９８Ｗ／ｍ・Ｋ程度）を有し、効率よく放熱することができる。
〈電子部品、およびその放熱構成〉
図２は、図１の電子部品３、およびその周辺部を拡大した電子制御装置１の断面の一例を示す説明図である。
図２は、図１の電子部品３、およびその周辺部を拡大した電子制御装置１の断面の一例を示す説明図である。
電子部品３は、前述したように例えば、ＱＦＰからなり、該電子部品３の中央部には、熱拡散板であるヒートシンク９が設けられている。このヒートシンク９の主面上には、接合材（図示せず）を介して半導体チップ１１が搭載されている。
ヒートシンク９は、例えば、銅（Ｃｕ）、あるいはアルミニウム（Ａｌ）などを主体とする合金からなる。接合材は、例えば金属粉入りのペースト、あるいは絶縁性を有する樹脂系のダイボンド材などを使用する。
半導体チップ１１における４辺の周辺部近傍には、複数のリード１２が位置しており、これらリード１２の先端部と半導体チップ１１に形成された電極（図示せず）とが、金線などからなるボンディングワイヤ１３によって電気的にそれぞれ接続されている。
さらに、半導体チップ１１、リード１２、ならびにボンディングワイヤ１３は、熱硬化性の封止樹脂などによって封止され、矩形状のパッケージ１５が形成されている。パッケージ１５の４つの側面から突出したリード１２の一部は、ガルウィング状に形成され、電子部品３の外部接続端子となる。
電子部品３における外部接続端子は、接合部材であるはんだ１４によって実装基板２に形成された電極２ａにそれぞれ接続されている。また、ヒートシンク９の裏面は、パッケージ１５の主面から露出するように形成されており、このヒートシンク９によって半導体チップ１１が発生した熱が放熱される。
電子部品３の下方には、ヒートスプレッダ８が位置している。このヒートスプレッダ８の主面には、接合材１６を介してパッケージ１５から露出したヒートシンク９が接合されている。接合材１６は、例えば、高い放熱性を有する金（Ａｇ）ペースト、あるいははんだなどを用いる。
ベース４には、四角形状の開口部４ａが設けられている。この開口部４ａの周辺部には、Ｌ字状の溝が形成されている。また、ヒートスプレッダ８の周辺部においても、開口部４ａと同様に、Ｌ字状の溝が形成されている。
そして、開口部４ａのＬ字状の溝とヒートスプレッダ８の周辺部に形成されたＬ字状の溝とが重ね合わされて接合材１７によって接合されている。このように、Ｌ字状の溝を重ねて系合させることにより、ヒートスプレッダ８がベース４から抜け落ちることはない。
接合材１７は、室温で熱伝導率１０〜４００Ｗ／ｍ・Ｋ程度の金属、および金属粉入りのペーストを使用するのが望ましく、例えば、高い放熱性を有する金（Ａｇ）ペースト、あるいははんだなどを用いる。
また、その他にも、例えば、シリコーン系、あるいはエポキシ系などの有機物からなる樹脂や、セラミックスなどを用いるようにしてもよい。接合部の厚さを、例えば、１ｍｍ程度以下、特に１００μｍ程度以下に制御することで熱伝導率が室温で１Ｗ／ｍ・Ｋ程度以下の樹脂を主体とする接合材料を使うことも可能となる。
ヒートスプレッダ８の厚みは、ベース４よりも厚く、ヒートスプレッダの主面、および裏面は、ベース４の上面（内面）、および下面（外面）からそれぞれ突出した構成となっている。
続いて、ベース４に設けられた開口部４ａ、およびヒートスプレッダ８の形状について説明する。
〈開口部の形状例〉
図３は、図２のＡ方向（ベース４の下方）から見た平面の一例を示す説明図である。また、図４は、図２のＡ方向（ベース４の下方）から見た平面の他の例を示す説明図である。
図３は、図２のＡ方向（ベース４の下方）から見た平面の一例を示す説明図である。また、図４は、図２のＡ方向（ベース４の下方）から見た平面の他の例を示す説明図である。
ベース４に設けられた開口部４ａの形状は、図３に示すように、例えば、四角形状からなり、同様に、ヒートスプレッダ８の形状においても、四角形状からなる。なお、開口部４ａ、およびヒートスプレッダ８の形状は、図３に示した四角形状に制限されるものではない。開口部４ａ、およびヒートスプレッダ８の形状は、例えば、図４に示すように、円形状などであってもよい。また、ベース４の開口部４ａの位置は、適当な箇所でよく、ベース４において制限されるものではない。
このように、ベース４よりも高い熱伝導率を有するヒートスプレッダ８を電子部品３に直接接合させて、電子部品３が発生する熱を電子制御装置１の外部に放熱することにより、高い放熱効果を得ることができる。それによって、電子部品３の熱による劣化などを低減することができ、電子制御装置１における信頼性を向上させることができる。
さらに、電子部品３の接合部に用いられるはんだ１４の温度上昇も低減することができるので、接続信頼性を改善することができる。
〈電子制御装置１の製造工程例〉
次に、図１の電子制御装置１における製造工程の一例について説明する。
次に、図１の電子制御装置１における製造工程の一例について説明する。
図５は、図１の電子制御装置１における製造工程の一例を示す説明図である。図６は、図５に続く説明図であり、図７は、図６に続く説明図である。図８は、図７に続く説明図であり、図９は、図８に続く説明図である。
まず、電子部品３、およびヒートスプレッダ８を準備し、図５に示すように、ヒートスプレッダ８に接合材１６を塗布した後、電子部品３のパッケージ１５から露出したヒートシンク９を接合する。
続いて、電子部品３を実装する実装基板２を準備し、図６に示すように、電子部品３の外部接続端子が接続される実装基板２の電極２ａに、例えば、はんだ印刷機などによる印刷やディスペンサによるはんだペーストの塗布などによってはんだ１４を形成する。
ヒートスプレッダ８が接着された電子部品３は、図７に示すように、電子部品を実装するマウンタによって実装基板２の電極２ａに電子部品３の外部電極が接するように搭載され、はんだ付け装置によって電子部品３のはんだ付けが行われる。
このはんだ付け装置によるはんだ付けは、例えば、実装基板２を加熱することによってはんだ１４を溶融させて接続する、いわゆるはんだリフローなどによって行われる。
電子部品３のはんだ付けが終了すると、図８に示すように、接合材を一定量供給するディスペンサなどによって、接合材１７をベース４における開口部４ａ周辺部に塗布する。
そして、ヒートスプレッダ８をベース４の開口部４ａにはめ込むように搭載し、図９に示すように、ヒートスプレッダ８のＬ字状の溝と開口部４ａのＬ字状の溝とを重合させる。続いて、ヒートスプレッダ８が搭載されたベース４は、ヒータなどによって加熱することで接着し、ヒートスプレッダ８とベース４との隙間を封止する。
その後、ベース４の周辺部に接合材を塗布し、該ベース４にカバー５を重ね合わせた後、ヒータなどによって加熱することによりベース４とカバー５とを接合する。この場合、接合材は、例えば、接合材１７と同様の材料からなるものを使用する。これにより、図１に示す電子制御装置１の製造が終了となる。
なお、ヒートスプレッダ８とベース４との接合、およびベース４とカバー５とを接合するヒータなどによる加熱は、同時行うようにしてもよい。
それにより、本実施の形態１によれば、電子部品３が発生した熱を、熱伝導率の高いヒートスプレッダ８から直接、電子制御装置１の外部（大気中）に放熱することができるので、放熱効率を向上させることができる。
また、電子部品３の接合部に用いられるはんだ１４の温度上昇も低減することができるので、接続信頼性を改善することができる。
また、本実施の形態１では、ヒートスプレッダ８が、ベース４の上面、および下面からそれぞれ突出した構成としたが、ヒートスプレッダ８の形状は、これに限定されるものではない。
図１０は、図１の電子制御装置１に設けられたヒートスプレッダ８における構成の一例を示す説明図であり、図１１は、図１０の他の例を示す説明図である。
ヒートスプレッダ８は、例えば、図１０に示すように、ヒートスプレッダ８の裏面が、ベース４の下面（外面）よりも低くなる形状（凹状）や、図１１に示すように、ヒートスプレッダ８の裏面とベース４の下面（外面）とが略同じ高さになる形状などであってもよい。
これによっても、電子部品３が発生した熱を、熱伝導率の高いヒートスプレッダ８から直接、電子制御装置１の外部（大気中）に放熱することができるので、放熱効率を向上させることができる。
図１２は、図１の電子制御装置１における製造工程の他の例を示す説明図であり、図１３は、図１２に続く製造工程の説明図である。
図８では、接合材１７をベース４における開口部４ａ周辺部に塗布した後、ヒートスプレッダ８を搭載しているが、例えば、図１２に示すように、ベース４にヒートスプレッダ８を搭載した後、図１３に示すように、ディスペンサなどによって接合材１７をベース４における開口部４ａ周辺部に注入するようにしてもよい。
（実施の形態２）
本実施の形態２では、電子部品３が発生する熱を外部に散逸させる能力が高いだけではなく、半導体チップ１１への熱的ダメージの低減、およびはんだ１４による接合部のクラック進展を抑制することのできる技術について説明する。
本実施の形態２では、電子部品３が発生する熱を外部に散逸させる能力が高いだけではなく、半導体チップ１１への熱的ダメージの低減、およびはんだ１４による接合部のクラック進展を抑制することのできる技術について説明する。
〈電子部品およびその放熱構造〉
図１４は、本実施の形態２による電子制御装置１における構成の一例を示す一部を拡大した断面模式図である。この図１４は、電子制御装置１に設けられた電子部品３、およびその周辺部を拡大した説明図である。
図１４は、本実施の形態２による電子制御装置１における構成の一例を示す一部を拡大した断面模式図である。この図１４は、電子制御装置１に設けられた電子部品３、およびその周辺部を拡大した説明図である。
本実施の形態２において、電子制御装置１は、前記実施の形態１の図１と同様の構成となっており、異なるところは、図１４に示すように、電子部品３、ヒートスプレッダ８、およびその周辺部に封止樹脂１８が充填されて覆われている点である。
封止樹脂１８は、例えばシリコーン系、あるいはエポキシ系の樹脂を用いる。また、封止樹脂１８の中には、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）や、二酸化珪素（ＳｉＯ2）などのセラミック粒子を含んでいてもよい。
このように、大気より熱伝導率の高い封止樹脂１８によって電子部品３、およびヒートスプレッダ８を覆うことにより、該電子部品３から発生する熱を外部に散逸させる能力が高まり、半導体チップ１１におけるジャンクション温度の上昇を抑えることができる。
また、ジャンクション温度が低くなることにより、はんだ１４、ならびに半導体チップ１１を接合する接合材１６などの接合部における温度上昇を抑制することができる。
よって、それら接合部、およびその周囲の変形を抑制できるため、接合部のひずみ振幅を低減し、はんだ１４、あるいは接合材１６などのクラックなどの進展を抑制することができる。
〈電子制御装置１の製造工程例〉
図１４の電子制御装置１を製造する際には、例えば、前記実施の形態１の図７までの製造工程を終えた後、封止樹脂１８をディスペンサなどを用いて注入した後、ヒータなどによって加熱して封止樹脂１８を硬化させる。続いて、図８、および図９と同様の処理を行うことにより、電子制御装置１が製造される。
図１４の電子制御装置１を製造する際には、例えば、前記実施の形態１の図７までの製造工程を終えた後、封止樹脂１８をディスペンサなどを用いて注入した後、ヒータなどによって加熱して封止樹脂１８を硬化させる。続いて、図８、および図９と同様の処理を行うことにより、電子制御装置１が製造される。
それにより、本実施の形態２においては、電子部品３、およびヒートスプレッダ８を封止樹脂１８によって覆うことにより、該電子部品３から発生する熱を外部に散逸させる能力をより向上させることができる。
また、はんだ１４、および接合材１６などの接合部におけるクラックなどを防止することができるので、電子部品３の接続信頼性を、より高めることができる。それらによって、電子制御装置１における信頼性をより向上させることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態３では、パッケージ１５が形成されていない電子部品の構成例ついて説明する。
本実施の形態３では、パッケージ１５が形成されていない電子部品の構成例ついて説明する。
〈電子部品およびその放熱構造〉
図１５は、本実施の形態３による電子制御装置１における構成の一例を示す一部を拡大した断面模式図である。図１５は、電子制御装置１に設けられた電子部品３、およびその周辺部を拡大した説明図である。
図１５は、本実施の形態３による電子制御装置１における構成の一例を示す一部を拡大した断面模式図である。図１５は、電子制御装置１に設けられた電子部品３、およびその周辺部を拡大した説明図である。
電子部品３において、半導体チップ１１は、例えば、ベアチップからなり、図示するように、接合材１６を介してヒートスプレッダ８の主面に、直接搭載されている。実装基板２においては、開口部２ｂが形成されている。
ヒートスプレッダ８は、図２と同様に、ベース４の開口部４ａのＬ字状の溝とヒートスプレッダ８の周辺部に形成されたＬ字状の溝とが、接合材１７を介して接合されている。また、ヒートスプレッダ８は、その裏面がベース４の下面よりも突出し、該ヒートスプレッダ８の主面が実装基板２の裏面と略同じ、あるいは少し低い程度となる厚みを有している。ヒートスプレッダ８には、接合材１６を介して半導体チップ１１が搭載されており、該半導体チップ１１は、実装基板２に設けられた開口部２ｂの中央部に位置している。
実装基板２において、開口部２ｂの周辺部には、電極（図示せず）が形成されており、それら電極と半導体チップ１１に設けられた電極（図示せず）とが、ボンディングワイヤ１３によって電気的にそれぞれ接続されている。
また、実装基板２の開口部２ｂ、実装基板２の電極（図示せず）、ボンディングワイヤ１３、および半導体チップ１１は、封止樹脂１９などによって覆われている。
封止樹脂１９は、例えばシリコーン系、あるいはエポキシ系の樹脂を用いる。また、封止樹脂１９の中には、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）や、二酸化珪素（ＳｉＯ2）などのセラミック粒子を含んでいてもよい。
このように、半導体チップ１１をヒートスプレッダ８に直接搭載することにより、半導体チップ１１が発生した熱を、ヒートシンク９やパッケージ１５などを介さずに、直ちにヒートスプレッダ８によって放熱することができるので、熱抵抗を大幅に低減することができる。
さらに、半導体チップ１１、およびその周辺部を封止樹脂１９によって覆う構成とすることにより、半導体チップ１１が発生する熱を外部に散逸させる能力を高めることができる。
半導体チップ１１のジャンクション温度が低くなることにより、半導体チップ１１を接合する接合材１６などの接合部における温度上昇を抑制することができ、該接合部、およびその周囲の変形を抑制できる。その結果、接合部のひずみ振幅を低減し、接合材１６などのクラックなどの進展を抑制することができる。
〈電子制御装置１の製造工程例〉
次に、図１５の電子制御装置１における製造工程について説明する。
次に、図１５の電子制御装置１における製造工程について説明する。
図１６は、図１５の電子制御装置１における製造工程の一例を示す説明図である。図１７は、図１６に続く説明図であり、図１８は、図１７に続く説明図である。
まず、ヒートスプレッダ８の主面に、ディスペンサなどによって接合材１６を塗布した後、半導体チップ１１をマウンタなどによってヒートスプレッダ８に搭載し、図１６に示すように、半導体チップ１１を接合する。
続いて、ベース４の開口部４ａに形成されたＬ字状の溝にディスペンサなどによって接合材１７を塗布する。そして、図１７に示すように、ヒートスプレッダ８をベース４の開口部４ａにはめ込むように搭載し、ヒータなどによって加熱することにより、ヒートスプレッダ８とベース４とを接着する。
実装基板２をベース４に搭載した後、図１８に示すように、ワイヤボンディング装置によって、ボンディングワイヤ１３のボンディングを行う。これにより、実装基板２に形成された電極（図示せず）と半導体チップ１１に形成された電極（図示せず）とがボンディングワイヤ１３によりそれぞれ接続される。
そして、半導体チップ１１、ボンディングワイヤ１３、およびその周辺部を覆うようにディスペンサなどによって封止樹脂１９を塗布する。その後、ヒータなどによって加熱して、封止樹脂１９を硬化させる。これにより、図１５に示す状態となる。
続いて、ベース４の周辺部に接合材を塗布し、ベース４とカバー５とを接合する。この場合、接合材は、例えば、接合材１７と同様の材料からなるものを使用する。これにより、電子制御装置１の製造が終了となる。
それにより、本実施の形態３においても、半導体チップ１１をヒートスプレッダ８に直接搭載し、該半導体チップ１１、およびその周辺部を封止樹脂１９によって覆う構成とすることにより、半導体チップ１１が発生する熱を外部に散逸させる能力を高めることができる。これにより、電子部品３の温度上昇を大幅に抑えることが可能となる。
また、半導体チップ１１をヒートスプレッダ８と接合する接合材１６などの接合部などのクラックなどの進展を抑制することができ、電子制御装置１の信頼性を向上させることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
１ 電子制御装置
２ 実装基板
２ａ 電極
２ｂ 開口部
３ 電子部品
４ ベース
４ａ 開口部
５ カバー
６ 筐体
７ コネクタ
８ ヒートスプレッダ
９ ヒートシンク
１１ 半導体チップ
１２ リード
１３ ボンディングワイヤ
１４ はんだ
１５ パッケージ
１６ 接合材
１７ 接合材
１８ 封止樹脂
１９ 封止樹脂
２ 実装基板
２ａ 電極
２ｂ 開口部
３ 電子部品
４ ベース
４ａ 開口部
５ カバー
６ 筐体
７ コネクタ
８ ヒートスプレッダ
９ ヒートシンク
１１ 半導体チップ
１２ リード
１３ ボンディングワイヤ
１４ はんだ
１５ パッケージ
１６ 接合材
１７ 接合材
１８ 封止樹脂
１９ 封止樹脂
Claims (12)
- 電子部品と、
前記電子部品を実装する基板と、
前記基板を搭載する下部筐体と、
第１の表面に、第１の接合材を介して前記電子部品が金属接合されるヒートスプレッダとを有し、
前記下部筐体は、
前記ヒートスプレッダを係合させる開口部を有し、
前記ヒートスプレッダは、
前記開口部に第２の接合材を介して接合され、前記第１の表面に対向する第２の表面が前記下部筐体から露出していることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記ヒートスプレッダは、
金属、またはセラミックを主体とする材料からなることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記ヒートスプレッダは、
前記下部筐体よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記第２の接合材は、
金属、セラミック、または有機物を主体とする材料からなることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記ヒートスプレッダは、
前記第２の表面が、前記下部筐体の外面と略同じ高さであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記ヒートスプレッダは、
前記第２の表面が、前記下部筐体の内面に向けて迫り出す高さであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記第１の接合材を介して接合される前記ヒートスプレッダと前記下部筐体との接合部の厚さは、１ｍｍ程度以下であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
上部筐体を有し、
前記基板、および前記電子部品は、
前記上部筐体と前記下部筐体とによって気密封止されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記電子部品は、
前記ヒートスプレッダに実装され、前記基板に形成された電極と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 電子部品、および前記電子部品が発生する熱を拡散するヒートスプレッダを準備する工程と、
前記電子部品を、第１の接合材を介して前記ヒートスプレッダの第１の表面に接合する工程と、
前記電子部品を基板に実装する工程と、
前記ヒートスプレッダを係合させる開口部を有する下部筐体を準備する工程と、
前記下部筐体の開口部の周辺に第２の接合材を塗布する工程と、
前記下部筐体の開口部に前記ヒートスプレッダを挿入し、前記下部筐体と前記ヒートスプレッダとを接合する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の接合材は、
前記下部筐体と前記ヒートスプレッダとを接合した後に、前記下部筐体の開口部と前記ヒートスプレッダとの間に充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
さらに、上部筐体を準備する工程と、
前記ヒートスプレッダが接合された前記下部筐体の周辺部に接合材を塗布する工程と、
前記下部筐体と前記上部筐体とを重ね合わせて接合し、前記基板、および前記電子部品を気密封止する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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