JP2625236B2 - 半導体パッケージの放熱構造 - Google Patents

半導体パッケージの放熱構造

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板上に搭載された半導体素子を気密封止し
て成る半導体パッケージに関するものであり、前記半導
体素子からの発熱を放熱するための半導体パッケージの
放熱構造に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体パッケージにおける放熱は、表面側に半
導体素子を搭載している基板の裏面側に、放熱体として
の放熱フィンを接着することにより取り付けた構造と
し、この放熱フィンを介して半導体素子から発生する熱
を外部に逃がすことによりパッケージ内の放熱を行って
いた。
このような従来の半導体パッケージの放熱構造を、特
開昭60−66834号に基づいて説明する。
第3図は従来の半導体パッケージの放熱構造を示す断
面図であり、図において1は給電されることで発熱する
半導体素子、2はこの半導体素子1を所定の位置に接着
剤3により接着することで搭載している薄板状の基板で
ある。4はこの基板2上に搭載された半導体素子1を覆
うようにして基板2に封止剤5により取りつけたキャッ
プである。そして、この基板2、キャップ4、封止剤5
により半導体素子1を気密封止するためのパッケージを
構成している。
6は外部からパッケージ内にその一部を導入させてい
る導電部材から成る複数のリード端子、7はこのリード
端子6と半導体素子1とを電気的に接続している複数本
のワイヤボンディングであり、このワイヤボンディング
7と前記リード端子6との接合部を含めて、前記半導体
素子1の周囲を前記パッケージ内に収容して気密封止す
ることで半導体パッケージが構成されている。
上述した構造の半導体パッケージの半導体素子1にリ
ード端子6,ワイヤボンディング7を介して給電すると、
半導体素子1は発熱する。
この発熱を放熱するため従来は、半導体素子1を搭載
している基板2の、半導体素子1を搭載している側とは
反対側の面、つまり半導体パッケージの外側となる面に
放熱体としての放熱フィン8を接着剤9により取りつけ
ている。
放熱フィン8は軽量でかつ熱伝導性の良いアルミ材等
により形成されており、この放熱フィン8により半導体
素子1の熱を効率よくパッケージ外部に放熱するように
していた。
ところで、上述した従来の放熱構造においては前記放
熱フィン8と基板2とを接着する接着剤9の材質が、種
々の問題、例えばキャップに亀裂が生じる等の問題を引
き起こす要因となっており、これらの問題を解決するた
めに従来より前記接着剤9には以下に示すような特性が
要求されている。
つまり、接着剤9はまず熱伝導性が良く、そして接着
強度が充分あり、かつ適度な弾性があって基板2と放熱
フィン8との熱応力を吸収することができ、さらに耐熱
性を有する材質でなければならない。この条件を全て満
たす材質については前出の従来文献である特開昭60−66
834号公報に述べられているとおりである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、近年、半導体における集積度,動作速
度等の増加はめざましく、1チップ当たり10W以上の発
熱を生じるものも多く出てきている。また、その外形も
大きくなり、パッケージサイズで矩形の縦横寸法が数10
mmのものもでてきている。
従って、上述した接着剤の特性の中でも、特に熱伝導
性と弾性の度合いが重要になってくる。
一般的に熱伝導性接着剤として代表的なシリコーン系
とエポキシ系を比較してみると、熱伝導性ではシリコー
ン系よりエポキシ系のほうが3〜5倍程度良い特性を有
している。このため熱伝導特性的にはエポキシ系の接着
剤を使用したいが、しかしエポキシ系の接着剤は、シリ
コーン系の接着剤に比べて弾性が無いので、基板と、放
熱フィンの材質の熱膨張係数を完全に一致させないと
(特に基板のサイズが大きいほど必要となってく
る。)、亀裂が剥離等が生じて、放熱フィン用の接着剤
としては使用できないという問題があった。
そこで、本発明は前記問題点を解決するためになされ
たものであり、基板と、放熱フィンの材質の熱膨張係数
を完全に一致させなくとも、熱伝導性が良く、かつ適度
な弾性を有する従来からの接着剤により放熱フィンを基
板に接着できるような構造を提供することを目的とする
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
上述した目的を達成するため本発明は、接着剤をそれ
ぞれの特性、つまり熱伝導性を有するものと、弾性率が
小さくかつ熱応力を吸収するものとの2種類を用意し、
それぞれの特性に対応して使用するようにしたものであ
る。
つまり、絶縁性基板の片面側を覆うようにしてキャッ
プを封止剤により封止することで、前記基板の片面中央
に搭載した半導体素子と、この半導体素子とリード端子
とを電気的に接続している接合部とを気密封止するパッ
ケージを構成し、 前記基板の他面側に放熱体を接着剤により接着するこ
とで前記半導体素子からの発熱を放熱する半導体パッケ
ージの放熱構造において、前記放熱体と基板とを接着す
るための接着剤を、熱伝導性の良いエポキシ系接着剤
と、弾性率の低いシリコーン系接着剤との2種類で構成
する。
そして、半導体素子を取りつけた前記基板の中央に対
応する他面側にエポキシ系接着剤を、そしてこれを取り
囲むようにしてその周囲にシリコーン系接着剤を配する
ようにしたものである。
〔作用〕
上述した構造によれば、基板に取りつけられた半導体
素子にリード端子を介して電気が供給されると、半導体
素子は発熱する。そして、この発熱は半導体素子が取り
つけられている基板中央に対応する他面側(裏面側)に
配された熱伝導性の良いエポキシ系接着剤により、効率
良くパッケージ外部の放熱フィンへと伝達される。
また、この放熱フィンは前記エポキシ系接着剤を取り
囲むようにして、弾性率が低くかつ接着性の良いシリコ
ーン系接着剤が配されているので、基板と放熱体とは剥
離や亀裂等の障害を生じることなく確実に接着される。
〔実 施 例〕
以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の半導体パッケージの放熱構造の一実
施例を示す断面図、第2図は放熱フィンと基板を接着す
る前の状態を示す斜視図である。
第1図及び第2図において、1は給電されることで発
熱する半導体素子、2はこの半導体素子1を所定の位置
に接着剤3により接着することで搭載している薄板状の
基板である。4はこの基板2上に搭載された半導体素子
1を覆うようにして基板2に封止剤5により取りつけた
キャップであり、これら基板2、キャップ4、封止剤5
により前記半導体素子1を気密封止するためのパッケー
ジが構成されている。
6は外部から前記パッケージ内にその一部を導入させ
ている導電部材から成る複数のリード端子、7はこのリ
ード端子6と半導体素子1とを電気的に接続している複
数本のワイヤボンディングであり、このワイヤボンディ
ング7と前記リード端子6との接合部を含めて、前記半
導体素子1の周囲を前記パッケージ内に収容して気密封
止することで半導体パッケージを構成しており、この構
造は従来と全く同様のものである。
また、8は前記構成における半導体パッケージの放熱
を行うための放熱体としての放熱フィンであり、やはり
従来と同様に半導体素子1を搭載している基板2の、半
導体素子1を搭載している側とは反対側の面、つまり半
導体パッケージの外側となる面(図中においては下面)
に取りつけられている。
10と11はこの放熱フィン8を基板2に接着するためそ
れぞれに特性の異なる2種類の接着剤であり、10は熱伝
導性の良いエポキシ系接着剤(熱伝導率;10×10-3〜20
×10-3Cal/cm・sec℃)、11は密着性が良く適度な弾性
を有するシリコーン系接着剤である。なお、シリコーン
系接着剤11においてはその熱伝導率の良いもので、4.5
×10-3Cal/cm・sec℃程度であり、エポキシ系接着剤10
のそれに比べてかなり低い。
これら各接着剤10と11とはそれぞれ、第2図に示すよ
うに、互いに交わることなくそれぞれに設定されている
所定の領域に塗布あるいは印刷するようになっている。
熱伝導性の良いエポキシ系接着剤10は、基板2の表面
(図においては上面)のほぼ中央に搭載されている半導
体素子1と、その裏面側で対応する位置、つまり第2図
に示すように放熱フィン8の上面の中央部に、半導体パ
ッケージの大きさよりも僅かに大きい領域で、スクリー
ン印刷、あるいはディスペンサにより塗布している。
また、シリコーン系接着剤11は、前記エポキシ系接着
剤10が塗布されている領域に対応する中央部分を除い
て、その周囲を取り囲むようにして基板2の裏面のほぼ
全体にスクリーン印刷によって印刷されている。なお、
このシリコーン系接着剤11は、その中央に溝部14を形成
して、大きく2つに分離されている。この溝部14は、基
板2と放熱フィン8を貼り合わせた時の、エポキシ系接
着剤10付近の空気抜き用の溝であり、この溝部14を形成
しておくことで、エポキシ系接着剤10の周囲に空気が押
し込められることがないので、密着性を良くすることが
できる。
これにより、基板2と放熱フィン8とを、第2図に示
すように、それぞれ接着剤10と11が塗布あるいは印刷さ
れている面同士を対向するようにして貼り合わせると、
互いの接着剤10と11はそれぞれ混じり合うことなく、そ
れぞれ相手方の部材を接着する。
ここで、基板2に対する放熱フィン8はシリコーン系
接着剤11にて接着固定が確保されることから、中央部に
塗布あるいは印刷されたエポキシ系接着剤10は、純粋に
熱伝導性のみを追求した材料の使用が可能となる。通
常、熱伝導性を上げるためには、Ag粉末,無機質フィラ
ーを含有させれば良いが、これらの充填率を上げると、
接着能力が低下してしまうという特性があった。このた
め充填率には限界があり、その結果、従来は熱伝導性を
上げれば接着力が弱くなり、接着力を強くすれば熱伝導
性が下がってしまうという問題があったが、本願におい
ては熱伝導性のみを追求した材料の使用を可能としてい
る。
従って、半導体素子1からの発熱は、基板2を通りエ
ポキシ系接着剤10により効率良く放熱フィン8に伝えら
れ、この放熱フィン8によって半導体パッケージ外部へ
と放熱される。そして、この時のエポキシ系接着剤10が
塗布されている領域は半導体素子1とほぼ同等の広さの
みであるために、基板2と放熱フィン8との熱膨張率係
数に差があっても、その差による熱応力は小さく(熱応
力=熱膨張係数の差×接着面の流さ)、両者2と8との
接着に支障をきたすことはない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、絶縁性基板の片
面中央に搭載した半導体素子と、この半導体素子とリー
ド端子とを電気的に接続している接合部とをキャップに
より覆って封止剤により封止して内部を気密封止したパ
ッケージの、前記基板の他面側に放熱体を接着剤にて接
着して半導体素子からの発熱を放熱する半導体パッケー
ジの放熱構造において、前記放熱体と基板とを接着する
ための接着剤を、熱伝導性の良いエポキシ系接着剤と、
弾性率の低いシリコーン系接着剤との2種類で構成し、
前記半導体素子を取りつけた前記基板の中央に対応する
他面側にエポキシ系接着剤を、そしてこれを取り囲むよ
うにしてその周囲にシリコーン系接着剤を配するように
した。
このため、半導体素子からの発熱は基板を通りエポキ
シ系接着剤により効率良く放熱フィンに伝えられて放熱
され、かつこのエポキシ系接着剤による熱応力は、その
塗布あるいは印刷面が少ないことから大きくなることは
なく、接着に支障をきたすことはない。
このように、基板と放熱体との接着剤は、従来からの
ものを、それぞれの特性に合わせて、各々に対応する領
域にのみ配するだけで、高い熱伝導性と確実な接着性を
得ることができ、その結果、放熱特性が良好で、かつ接
着信頼性の高い半導体パッケージの放熱構造を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体パッケージの放熱構造の一実施
例を示す断面図、第2図は放熱フィンと基板を接着する
前の状態を示す斜視図、第3図は従来の構造を示す断面
図である。 1……半導体素子、2……基板 4……キャップ、5……封止剤 6……リード端子、8……放熱フィン 10……エポキシ系接着剤 11……シリコーン系接着剤

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性基板の片面側を覆うようにしてキャ
    ップを封止剤により封止することで、前記基板の片面中
    央に搭載した半導体素子と、この半導体素子とリード端
    子とを電気的に接続している接合部とを気密封止するパ
    ッケージを構成し、 前記基板の他面側に放熱体を接着剤により接着すること
    で前記半導体素子からの発熱を放熱する半導体パッケー
    ジの放熱構造において、 前記放熱体と基板とを接着するための接着剤を、熱伝導
    性の良いエポキシ系接着剤と、弾性率の低いシリコーン
    系接着剤との2種類で構成し、 前記基板中央に取りつけた半導体素子と対応する基板他
    面側にエポキシ系接着剤を、そしてこれを取り囲むよう
    にしてその周囲にシリコーン系接着剤を配したことを特
    徴とする半導体パッケージの放熱構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2974552B2 (ja) * 1993-06-14 1999-11-10 株式会社東芝 半導体装置
JP2625392B2 (ja) * 1994-12-22 1997-07-02 日本電気株式会社 ジョセフソンラッチ回路
JPWO2004068679A1 (ja) * 2003-01-27 2006-05-25 株式会社日立製作所 コントローラ付き電動モータユニット

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101340512B1 (ko) * 2006-12-01 2013-12-12 삼성디스플레이 주식회사 반도체 칩 패키지 및 이를 포함하는 인쇄 회로 기판어셈블리

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