JPH07142647A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH07142647A JPH07142647A JP30699993A JP30699993A JPH07142647A JP H07142647 A JPH07142647 A JP H07142647A JP 30699993 A JP30699993 A JP 30699993A JP 30699993 A JP30699993 A JP 30699993A JP H07142647 A JPH07142647 A JP H07142647A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置のパッケージ内に内装する半導体
素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対する
熱応力を緩和して信頼性を改善する。 【構成】 パッケージ4内に内装された回路基板3に搭
載された半導体素子1と、パッケージ4に設けられるキ
ャップ7とを、柔軟な形状に加工された伝熱性金属フォ
イル9により接続する。伝熱性金属フォイルは、高熱伝
導性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部と谷部を
半導体素子1とキャップ7に接続する。半導体素子1で
発生された熱は伝熱性金属フォイル9を介してキャップ
7およびヒートシンク8に伝達される。また、伝熱性金
属フォイル9の柔軟性により熱応力を吸収し、半導体素
子における破損を防止する。
素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対する
熱応力を緩和して信頼性を改善する。 【構成】 パッケージ4内に内装された回路基板3に搭
載された半導体素子1と、パッケージ4に設けられるキ
ャップ7とを、柔軟な形状に加工された伝熱性金属フォ
イル9により接続する。伝熱性金属フォイルは、高熱伝
導性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部と谷部を
半導体素子1とキャップ7に接続する。半導体素子1で
発生された熱は伝熱性金属フォイル9を介してキャップ
7およびヒートシンク8に伝達される。また、伝熱性金
属フォイル9の柔軟性により熱応力を吸収し、半導体素
子における破損を防止する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の実装構造に
関し、特に回路基板に搭載した半導体素子の放熱性を改
善した半導体装置に関する。
関し、特に回路基板に搭載した半導体素子の放熱性を改
善した半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置、特にマルチチップモ
ジュールでは、図6のように、回路基板23上に複数個
の半導体素子21をバンプ22を用いたフリップチップ
接続法等により搭載し、これをパッケージ24内に内装
しキャップ27で封止している。また、回路基板23は
パッケージ24に設けたリード25に金属ワイヤ26で
電気接続される。そして、この半導体素子21の放熱性
を高めるために、半導体素子21の裏面にキャップ27
を直接或いは間接的に接続し、半導体素子21で発生し
た熱をキャップ27に設けたヒートシンク28を介して
放熱させる構成が取られている。しかしながら、このよ
うな構造では、半導体素子21とキャップ27やヒート
シンク28との熱膨張係数の相違により、熱履歴を受け
たときに半導体素子21とキャップ27やヒートシンク
28との間に熱応力が生じ、半導体素子21の接続部2
2の接続不良が生じたり、半導体素子21自体に割れが
発生する等の問題が生じる。
ジュールでは、図6のように、回路基板23上に複数個
の半導体素子21をバンプ22を用いたフリップチップ
接続法等により搭載し、これをパッケージ24内に内装
しキャップ27で封止している。また、回路基板23は
パッケージ24に設けたリード25に金属ワイヤ26で
電気接続される。そして、この半導体素子21の放熱性
を高めるために、半導体素子21の裏面にキャップ27
を直接或いは間接的に接続し、半導体素子21で発生し
た熱をキャップ27に設けたヒートシンク28を介して
放熱させる構成が取られている。しかしながら、このよ
うな構造では、半導体素子21とキャップ27やヒート
シンク28との熱膨張係数の相違により、熱履歴を受け
たときに半導体素子21とキャップ27やヒートシンク
28との間に熱応力が生じ、半導体素子21の接続部2
2の接続不良が生じたり、半導体素子21自体に割れが
発生する等の問題が生じる。
【0003】このため、従来では熱応力を緩和する構造
が提案されており、例えば、特開昭63−287038
号公報に記載されているものを図7に示す。この構造
は、多層配線基板33上にLSIチップ31を半田32
により搭載し、これを熱伝導性の良い銅等で形成したキ
ャップ37内に内装し、かつその上でLSIチップ31
の裏面に、高熱伝導板34を接着し、かつこの高熱伝導
板34とキャップ37とを金属繊維からなる柔軟性を有
する熱伝導体35を用いて接続した構成がとられてい
る。36は多層配線基板とキャップとを接続する金属ベ
ローズである。
が提案されており、例えば、特開昭63−287038
号公報に記載されているものを図7に示す。この構造
は、多層配線基板33上にLSIチップ31を半田32
により搭載し、これを熱伝導性の良い銅等で形成したキ
ャップ37内に内装し、かつその上でLSIチップ31
の裏面に、高熱伝導板34を接着し、かつこの高熱伝導
板34とキャップ37とを金属繊維からなる柔軟性を有
する熱伝導体35を用いて接続した構成がとられてい
る。36は多層配線基板とキャップとを接続する金属ベ
ローズである。
【0004】この構造では、LSIチップ31とキャッ
プ37とを高熱伝導板34及び金属繊維からなる熱伝導
体35で接合していることにより、LSIチップ31で
発生した熱を高熱伝導板34及び熱伝導体35を介して
キャップ37に伝達させ、このキャップ37から放熱さ
せることで高い放熱性を得ている。また、熱伝導体35
を構成する金属繊維は柔軟性を有しているので、LSI
チップ31とキャップ37との間に熱膨張率の違いによ
り生じる熱応力を吸収し、或いは緩和し、LSIチップ
31の接続部32の不良発生やLSIチップ31の割れ
を防止することができる効果を得ることができる。な
お、金属ベローズ36は、金属薄板を部分的に積層接合
して組立てたものであり、半田接合時に生じるキャップ
37と配線基板33の相対的な変位に対応して、両者間
での応力を吸収し、或いは緩和することが可能である。
プ37とを高熱伝導板34及び金属繊維からなる熱伝導
体35で接合していることにより、LSIチップ31で
発生した熱を高熱伝導板34及び熱伝導体35を介して
キャップ37に伝達させ、このキャップ37から放熱さ
せることで高い放熱性を得ている。また、熱伝導体35
を構成する金属繊維は柔軟性を有しているので、LSI
チップ31とキャップ37との間に熱膨張率の違いによ
り生じる熱応力を吸収し、或いは緩和し、LSIチップ
31の接続部32の不良発生やLSIチップ31の割れ
を防止することができる効果を得ることができる。な
お、金属ベローズ36は、金属薄板を部分的に積層接合
して組立てたものであり、半田接合時に生じるキャップ
37と配線基板33の相対的な変位に対応して、両者間
での応力を吸収し、或いは緩和することが可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体装置では、LSIチップ31とキャップ37
の間に設けている金属繊維からなる熱伝導体35は、高
い柔軟性を得るためには金属繊維に細いものを用い、か
つ各繊維間の間隔を広くとらなければならないので、結
果的に熱伝導体としての有効面積が小さくなり、熱抵抗
が高くなって放熱性の効果が小さなものとなる。逆に、
高い放熱性を得るために、金属繊維に太いものを用い、
或いは繊維間の間隔を狭くして熱抵抗の低減すると、熱
伝導体としての剛性が大きくなり、結果的に高い柔軟性
を得るのは困難になり、LSIチップに生じる熱応力の
緩和効果が低下される。また、金属繊維間はある間隔を
持たせなければならず、しかも長さを揃える必要がある
ので、熱伝導体の作製プロセスが複雑になり、製造コス
トが高くなるという問題もある。本発明の目的は、半導
体素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対す
る熱応力を緩和することを可能にした半導体装置を提供
することにある。
来の半導体装置では、LSIチップ31とキャップ37
の間に設けている金属繊維からなる熱伝導体35は、高
い柔軟性を得るためには金属繊維に細いものを用い、か
つ各繊維間の間隔を広くとらなければならないので、結
果的に熱伝導体としての有効面積が小さくなり、熱抵抗
が高くなって放熱性の効果が小さなものとなる。逆に、
高い放熱性を得るために、金属繊維に太いものを用い、
或いは繊維間の間隔を狭くして熱抵抗の低減すると、熱
伝導体としての剛性が大きくなり、結果的に高い柔軟性
を得るのは困難になり、LSIチップに生じる熱応力の
緩和効果が低下される。また、金属繊維間はある間隔を
持たせなければならず、しかも長さを揃える必要がある
ので、熱伝導体の作製プロセスが複雑になり、製造コス
トが高くなるという問題もある。本発明の目的は、半導
体素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対す
る熱応力を緩和することを可能にした半導体装置を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
パッケージ内に内装された半導体素子と、このパッケー
ジに設けられた放熱板とを柔軟な形状に加工された伝熱
性金属フォイルにより接続した構成とする。ここで、伝
熱性金属フォイルは、高熱伝導性の薄い金属板を波形状
に加工し、その山部を半導体素子または放熱板の一方に
接続し、谷部を他方に接続する。また、伝熱性金属フォ
イルは、波形状の山部または谷部の幅方向の一部には、
波の連続方向に沿って切溝を形成することが好ましい。
パッケージ内に内装された半導体素子と、このパッケー
ジに設けられた放熱板とを柔軟な形状に加工された伝熱
性金属フォイルにより接続した構成とする。ここで、伝
熱性金属フォイルは、高熱伝導性の薄い金属板を波形状
に加工し、その山部を半導体素子または放熱板の一方に
接続し、谷部を他方に接続する。また、伝熱性金属フォ
イルは、波形状の山部または谷部の幅方向の一部には、
波の連続方向に沿って切溝を形成することが好ましい。
【0007】
【作用】本発明によれば、伝熱性金属フォイルは、高い
伝熱性と柔軟性を有しているため、半導体素子で発生し
た熱を効率良く放熱板に伝達して放熱するとともに、半
導体素子と放熱板との間に生じる熱応力をその柔軟性に
より緩和して半導体素子における接続不良や破損等を防
止する。特に、伝熱性金属フォイルを、波形状とし、山
部または谷部を半導体素子と放熱板に接続することで、
広い接触面積を得て、伝熱効果を高めることが可能とな
り、かつ波形状により柔軟性を得ることができる。更
に、波形状の伝熱性金属フォイルに切溝を設けること
で、縦横方向の柔軟性を向上することが可能となる。
伝熱性と柔軟性を有しているため、半導体素子で発生し
た熱を効率良く放熱板に伝達して放熱するとともに、半
導体素子と放熱板との間に生じる熱応力をその柔軟性に
より緩和して半導体素子における接続不良や破損等を防
止する。特に、伝熱性金属フォイルを、波形状とし、山
部または谷部を半導体素子と放熱板に接続することで、
広い接触面積を得て、伝熱効果を高めることが可能とな
り、かつ波形状により柔軟性を得ることができる。更
に、波形状の伝熱性金属フォイルに切溝を設けること
で、縦横方向の柔軟性を向上することが可能となる。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の実施例1の半導体装置の断面図であ
る。半導体素子1はシリコン等の半導体基板にトランジ
スタ等の能動素子や、抵抗等の受動素子を形成した半導
体チップとして構成されており、その表面に設けた電極
パッドに形成したバンプ2により回路基板3にフリップ
チップ接続法で搭載されている。バンプ2は、例えば、
pb/sn=95/5wt.%半田で構成される。ま
た、回路基板3は半導体素子1を構成する材料に近い熱
膨張率を有する材料で構成されている。そして、この半
導体素子1を搭載した回路基板3はパッケージ4内に内
装され、パッケージ4に支持されたリード5に電気接続
される。この電気接続に際しては、ここではTAB(テ
ープ・オートメイティド・ボンディング)6を用いてお
り、これにより回路基板3はパッケージ4内においてT
AB6により懸架された状態で支持される。そして、前
記パッケージ4の上部の開口部にコバール等の金属で形
成されたキャップ7を半田(pb/sn=37/63w
t.%)により接続し、内部を封止する。また、キャッ
プ7の外側面にはAl等からなるヒートシンク8を接続
している。
る。図1は本発明の実施例1の半導体装置の断面図であ
る。半導体素子1はシリコン等の半導体基板にトランジ
スタ等の能動素子や、抵抗等の受動素子を形成した半導
体チップとして構成されており、その表面に設けた電極
パッドに形成したバンプ2により回路基板3にフリップ
チップ接続法で搭載されている。バンプ2は、例えば、
pb/sn=95/5wt.%半田で構成される。ま
た、回路基板3は半導体素子1を構成する材料に近い熱
膨張率を有する材料で構成されている。そして、この半
導体素子1を搭載した回路基板3はパッケージ4内に内
装され、パッケージ4に支持されたリード5に電気接続
される。この電気接続に際しては、ここではTAB(テ
ープ・オートメイティド・ボンディング)6を用いてお
り、これにより回路基板3はパッケージ4内においてT
AB6により懸架された状態で支持される。そして、前
記パッケージ4の上部の開口部にコバール等の金属で形
成されたキャップ7を半田(pb/sn=37/63w
t.%)により接続し、内部を封止する。また、キャッ
プ7の外側面にはAl等からなるヒートシンク8を接続
している。
【0009】一方、前記半導体素子1とキャップ7との
間には、AlおよびAl系合金、またはCuおよびCu
系合金で形成された薄板を波形状に加工した伝熱性金属
フォイル9を接着する。図2は前記伝熱性金属フォイル
9を示す図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は
そのA部の拡大斜視図である。伝熱性金属フォイル9は
前記した素材の金属薄板をプレス加工法等によりその長
辺方向に沿って波が進行される波形状に形成する。ま
た、短辺方向の複数箇所(ここでは2箇所)には、山の
頂部を短辺方向に分離する切溝9aを長辺方向に向けて
延長形成している。例えば、金属フォイル9の厚さは2
0〜100μm程度、波形状に加工後の山と山、および
谷と谷のピッチは0.5〜2mm程度、高さは0.5〜
2mm程度である。
間には、AlおよびAl系合金、またはCuおよびCu
系合金で形成された薄板を波形状に加工した伝熱性金属
フォイル9を接着する。図2は前記伝熱性金属フォイル
9を示す図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は
そのA部の拡大斜視図である。伝熱性金属フォイル9は
前記した素材の金属薄板をプレス加工法等によりその長
辺方向に沿って波が進行される波形状に形成する。ま
た、短辺方向の複数箇所(ここでは2箇所)には、山の
頂部を短辺方向に分離する切溝9aを長辺方向に向けて
延長形成している。例えば、金属フォイル9の厚さは2
0〜100μm程度、波形状に加工後の山と山、および
谷と谷のピッチは0.5〜2mm程度、高さは0.5〜
2mm程度である。
【0010】そして、谷の部分を半導体素子1の裏面に
半田10で接続し、山の部分をキャップの内面に半田1
0で接続している。この場合、金属フォイル9の材料と
してAl等のpb/sn半田で直接接着することが困難
な材料を用いる場合は、接着する山と谷の部分、あるい
は全面にCu等のpb/sn半田と直接接着可能な金属
をクラッド法等を用いて形成しておけば良い。また、波
形状の山の部分には、必ずしも角度が付いている必要が
なく、丸みが付いていても良い。また、この実施例で
は、一つの伝熱性金属フォイル9が回路基板3に搭載さ
れている複数個の半導体素子1の全てにわたって形成さ
れているが、それぞれ独立した複数個の伝熱性フォイル
を各半導体素子に接続してもよい。
半田10で接続し、山の部分をキャップの内面に半田1
0で接続している。この場合、金属フォイル9の材料と
してAl等のpb/sn半田で直接接着することが困難
な材料を用いる場合は、接着する山と谷の部分、あるい
は全面にCu等のpb/sn半田と直接接着可能な金属
をクラッド法等を用いて形成しておけば良い。また、波
形状の山の部分には、必ずしも角度が付いている必要が
なく、丸みが付いていても良い。また、この実施例で
は、一つの伝熱性金属フォイル9が回路基板3に搭載さ
れている複数個の半導体素子1の全てにわたって形成さ
れているが、それぞれ独立した複数個の伝熱性フォイル
を各半導体素子に接続してもよい。
【0011】この構成によれば、伝熱性金属フォイル9
は波形状に加工されており、かつその波形状方向に切溝
9aが形成されているため、その長辺方向及び短辺方向
の柔軟性に優れている。そのため、熱履歴によって生じ
るパッケージキャップ7と半導体素子1との間の熱膨張
差による熱応力を伝熱性金属フォイル9によって吸収
し、緩和することができる。その結果、半導体素子1と
回路基板3の熱膨張差は影響なくなり、バンプ2におけ
る接続不良の発生を回避することができる。また、これ
と同時に伝熱性金属フォイル9は熱伝導率の高い金属材
料で形成されており、かつ半導体素子1やキャップ7と
は波形状の谷部や山部の広い面積で接続されているた
め、全体の熱抵抗が低くなり、半導体素子1で発生した
熱を効率良くキャップ7に伝熱させ、更にヒートシンク
8から放熱させることができ、半導体装置としての放熱
性を向上することができる。
は波形状に加工されており、かつその波形状方向に切溝
9aが形成されているため、その長辺方向及び短辺方向
の柔軟性に優れている。そのため、熱履歴によって生じ
るパッケージキャップ7と半導体素子1との間の熱膨張
差による熱応力を伝熱性金属フォイル9によって吸収
し、緩和することができる。その結果、半導体素子1と
回路基板3の熱膨張差は影響なくなり、バンプ2におけ
る接続不良の発生を回避することができる。また、これ
と同時に伝熱性金属フォイル9は熱伝導率の高い金属材
料で形成されており、かつ半導体素子1やキャップ7と
は波形状の谷部や山部の広い面積で接続されているた
め、全体の熱抵抗が低くなり、半導体素子1で発生した
熱を効率良くキャップ7に伝熱させ、更にヒートシンク
8から放熱させることができ、半導体装置としての放熱
性を向上することができる。
【0012】一例として10mm□の1チップの放熱に
おける熱抵抗を示す。図3は熱抵抗計算に使用したモデ
ル図であり、図3(a)は図7に示した構造の場合、図
3(b)は本発明の実施例1の構造の場合をそれぞれ示
す。簡単のため、接着剤等は省略して考える。本発明の
場合、伝熱性金属フォイル9の材料をCu(熱伝導率3
95w/m・k)とし、フォイル厚を50μm、加工後
の波形状ピッチを1mm、高さを1mmとすると、熱抵
抗は0.28k/wが得られる。この熱抵抗と同等の熱
抵抗を従来技術で得る場合、熱伝導体35の金属繊維の
材料をCuとし、太さを50μmとすると、10mm□
の領域内に約150μmの狭いピッチで4600本もの
繊維を設けなければならず、柔軟性が低下されて熱応力
の緩和効果が低下されるとともに、その作製が非常に困
難になり、かつ高コストになってしまう。
おける熱抵抗を示す。図3は熱抵抗計算に使用したモデ
ル図であり、図3(a)は図7に示した構造の場合、図
3(b)は本発明の実施例1の構造の場合をそれぞれ示
す。簡単のため、接着剤等は省略して考える。本発明の
場合、伝熱性金属フォイル9の材料をCu(熱伝導率3
95w/m・k)とし、フォイル厚を50μm、加工後
の波形状ピッチを1mm、高さを1mmとすると、熱抵
抗は0.28k/wが得られる。この熱抵抗と同等の熱
抵抗を従来技術で得る場合、熱伝導体35の金属繊維の
材料をCuとし、太さを50μmとすると、10mm□
の領域内に約150μmの狭いピッチで4600本もの
繊維を設けなければならず、柔軟性が低下されて熱応力
の緩和効果が低下されるとともに、その作製が非常に困
難になり、かつ高コストになってしまう。
【0013】図4は、本発明の実施例2の断面図であ
り、実施例1と同一部分には同一符号を付してある。こ
の実施例では、パッケージ4の開口部を封止するキャッ
プを省略しており、開口部にはヒートシンク8を直接接
続して封止を行っている。そして、半導体素子1の裏面
とヒートシンク8の内面とをAlおよびAl系合金、ま
たはCuおよびCu系合金からなる伝熱性金属フォイル
9で接続している。この構造によれば、前記実施例1と
同様に放熱効果と熱応力緩和効果の両方の効果が得られ
るのは勿論であるが、ここではキャップが省略されてい
ることにより半導体素子1とヒートシンク8間の熱抵抗
を更に低下することが可能であり、放熱性をより向上す
ることができる。また、キャップ7を取付ける工程が削
減されるのでコストが低下できる。
り、実施例1と同一部分には同一符号を付してある。こ
の実施例では、パッケージ4の開口部を封止するキャッ
プを省略しており、開口部にはヒートシンク8を直接接
続して封止を行っている。そして、半導体素子1の裏面
とヒートシンク8の内面とをAlおよびAl系合金、ま
たはCuおよびCu系合金からなる伝熱性金属フォイル
9で接続している。この構造によれば、前記実施例1と
同様に放熱効果と熱応力緩和効果の両方の効果が得られ
るのは勿論であるが、ここではキャップが省略されてい
ることにより半導体素子1とヒートシンク8間の熱抵抗
を更に低下することが可能であり、放熱性をより向上す
ることができる。また、キャップ7を取付ける工程が削
減されるのでコストが低下できる。
【0014】図5は本発明の実施例3の断面図である。
この実施例では半導体素子1を搭載した回路基板3をシ
リコン樹脂等の接着剤11によりパッケージ8の内底面
に接着して固定し、半導体素子1とインナーリード5と
をAuワイヤ12により接続する。また、パッケージ4
の開口部はヒートシンク8で直接封止する。そして、半
導体素子1の裏面とヒートシンク8の内面とを伝熱性金
属フォイル9で接続する。そして、ここでは伝熱性金属
フォイル9の山と山の間、或いは谷と谷の間の各凹み部
分には高熱伝導率で柔軟性の優れた樹脂13を充填させ
ている。
この実施例では半導体素子1を搭載した回路基板3をシ
リコン樹脂等の接着剤11によりパッケージ8の内底面
に接着して固定し、半導体素子1とインナーリード5と
をAuワイヤ12により接続する。また、パッケージ4
の開口部はヒートシンク8で直接封止する。そして、半
導体素子1の裏面とヒートシンク8の内面とを伝熱性金
属フォイル9で接続する。そして、ここでは伝熱性金属
フォイル9の山と山の間、或いは谷と谷の間の各凹み部
分には高熱伝導率で柔軟性の優れた樹脂13を充填させ
ている。
【0015】この構成によれば、実施例2と同様に伝熱
性金属フォイル9により半導体素子1の放熱効果を高
め、かつ熱応力を緩和する効果を得ることができる。ま
た、回路基板3をパッケージ4に直接固定しているの
で、振動に対する強度が増加でき、また、回路基板3と
インナーリード5を金属ワイヤ12で接続しているので
TABが不要となり、更なる低コスト化が可能となる。
また、伝熱性フォイル9に高熱伝導率で柔軟性の優れた
樹脂13を充填しているので、振動に対する強度が増加
するとともに、半導体素子1とヒートシンク8との間の
熱伝達径路の断面積が増加でき、熱抵抗を更に低下する
ことができる。なお、実施例3においては、実施例1の
ようにキャップを設けた構造としても良い。また、伝熱
性フォイルに充填する樹脂は、フォイルの表面に所要厚
さで塗布した構成としてもよい。
性金属フォイル9により半導体素子1の放熱効果を高
め、かつ熱応力を緩和する効果を得ることができる。ま
た、回路基板3をパッケージ4に直接固定しているの
で、振動に対する強度が増加でき、また、回路基板3と
インナーリード5を金属ワイヤ12で接続しているので
TABが不要となり、更なる低コスト化が可能となる。
また、伝熱性フォイル9に高熱伝導率で柔軟性の優れた
樹脂13を充填しているので、振動に対する強度が増加
するとともに、半導体素子1とヒートシンク8との間の
熱伝達径路の断面積が増加でき、熱抵抗を更に低下する
ことができる。なお、実施例3においては、実施例1の
ようにキャップを設けた構造としても良い。また、伝熱
性フォイルに充填する樹脂は、フォイルの表面に所要厚
さで塗布した構成としてもよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、パッケー
ジ内に内装された半導体素子と放熱板とを柔軟な形状に
加工された高伝熱性の伝熱性金属フォイルにより接続し
ているので、半導体素子で発生した熱を効率良く放熱板
に伝達して放熱することができるとともに、半導体素子
と放熱板との間に生じる熱応力をその柔軟性により緩和
して半導体素子における接続不良や破損等を防止するこ
とができる効果がある。また、伝熱性金属フォイルは、
高熱伝導性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部を
半導体素子または放熱板の一方に接続し、谷部を他方に
接続しているので、半導体素子と放熱板の間に広い接触
面積を得て、伝熱効果を高めることが可能となる。更
に、伝熱性金属フォイルに切溝を形成することで、縦横
方向の柔軟性を向上することが可能となり、熱応力の緩
和ないし吸収効果を高めることができる。また、本発明
の伝熱性金属フォイルは、作製が容易であり、パッケー
ジへのアセンブリも容易であるので製造コストを低くす
ることができる効果もある。
ジ内に内装された半導体素子と放熱板とを柔軟な形状に
加工された高伝熱性の伝熱性金属フォイルにより接続し
ているので、半導体素子で発生した熱を効率良く放熱板
に伝達して放熱することができるとともに、半導体素子
と放熱板との間に生じる熱応力をその柔軟性により緩和
して半導体素子における接続不良や破損等を防止するこ
とができる効果がある。また、伝熱性金属フォイルは、
高熱伝導性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部を
半導体素子または放熱板の一方に接続し、谷部を他方に
接続しているので、半導体素子と放熱板の間に広い接触
面積を得て、伝熱効果を高めることが可能となる。更
に、伝熱性金属フォイルに切溝を形成することで、縦横
方向の柔軟性を向上することが可能となり、熱応力の緩
和ないし吸収効果を高めることができる。また、本発明
の伝熱性金属フォイルは、作製が容易であり、パッケー
ジへのアセンブリも容易であるので製造コストを低くす
ることができる効果もある。
【図1】本発明の実施例1の断面図である。
【図2】伝熱性フォイルを示す図であり、(a)は平面
図、(b)はA部の拡大斜視図である。
図、(b)はA部の拡大斜視図である。
【図3】実施例1の効果を説明するための模式図であ
る。
る。
【図4】本発明の実施例2の断面図である。
【図5】本発明の実施例3の断面図である。
【図6】従来の半導体装置の一例の断面図である。
【図7】改善された従来の半導体装置の断面図である。
1 半導体素子 3 回路基板 4 パッケージ 7 キャップ 8 ヒートシンク 9 伝熱性金属フォイル 13 高熱伝導率で柔軟な樹脂
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年9月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の実装構造に
関し、特に回路基板に搭載した半導体素子の放熱性を改
善した半導体装置に関する。
関し、特に回路基板に搭載した半導体素子の放熱性を改
善した半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置、特にマルチチップモ
ジュールでは、図6のように、回路基板23上に複数個
の半導体素子21をバンプ22を用いたフリップチップ
接続法等により搭載し、これをパッケージ24内に内装
しキャップ27で封止している。また、回路基板23は
パッケージ24に設けたリード25に金属ワイヤ26で
電気接続される。そして、この半導体素子21の放熱性
を高めるために、半導体素子21の裏面にキャップ27
を直接或いは間接的に接続し、半導体素子21で発生し
た熱をキャップ27に設けたヒートシンク28を介して
放熱させる構成が取られている。しかしながら、このよ
うな構造では、半導体素子21とキャップ27やヒート
シンク28との熱膨張係数の相違により、熱履歴を受け
たときに半導体素子21とキャップ27やヒートシンク
28との間に熱応力が生じ、半導体素子21の接続部2
2の接続不良が生じたり、半導体素子21自体に割れが
発生する等の問題が生じる。
ジュールでは、図6のように、回路基板23上に複数個
の半導体素子21をバンプ22を用いたフリップチップ
接続法等により搭載し、これをパッケージ24内に内装
しキャップ27で封止している。また、回路基板23は
パッケージ24に設けたリード25に金属ワイヤ26で
電気接続される。そして、この半導体素子21の放熱性
を高めるために、半導体素子21の裏面にキャップ27
を直接或いは間接的に接続し、半導体素子21で発生し
た熱をキャップ27に設けたヒートシンク28を介して
放熱させる構成が取られている。しかしながら、このよ
うな構造では、半導体素子21とキャップ27やヒート
シンク28との熱膨張係数の相違により、熱履歴を受け
たときに半導体素子21とキャップ27やヒートシンク
28との間に熱応力が生じ、半導体素子21の接続部2
2の接続不良が生じたり、半導体素子21自体に割れが
発生する等の問題が生じる。
【0003】このため、従来では熱応力を緩和する構造
が提案されており、例えば、特開昭63−287038
号公報に記載されているものを図7に示す。この構造
は、多層配線基板33上にLSIチップ31を半田32
により搭載し、これを熱伝導性の良い銅等で形成したキ
ャップ37内に内装し、かつその上でLSIチップ31
の裏面に、高熱伝導板34を接着し、かつこの高熱伝導
板34とキャップ37とを金属繊維からなる柔軟性を有
する熱伝導体35を用いて接続した構成がとられてい
る。36は多層配線基板とキャップとを接続する金属ベ
ローズである。
が提案されており、例えば、特開昭63−287038
号公報に記載されているものを図7に示す。この構造
は、多層配線基板33上にLSIチップ31を半田32
により搭載し、これを熱伝導性の良い銅等で形成したキ
ャップ37内に内装し、かつその上でLSIチップ31
の裏面に、高熱伝導板34を接着し、かつこの高熱伝導
板34とキャップ37とを金属繊維からなる柔軟性を有
する熱伝導体35を用いて接続した構成がとられてい
る。36は多層配線基板とキャップとを接続する金属ベ
ローズである。
【0004】この構造では、LSIチップ31とキャッ
プ37とを高熱伝導板34及び金属繊維からなる熱伝導
体35で接合していることにより、LSIチップ31で
発生した熱を高熱伝導板34及び熱伝導体35を介して
キャップ37に伝達させ、このキャップ37から放熱さ
せることで高い放熱性を得ている。また、熱伝導体35
を構成する金属繊維は柔軟性を有しているので、LSI
チップ31とキャップ37との間に熱膨張率の違いによ
り生じる熱応力を吸収し、或いは緩和し、LSIチップ
31の接続部32の不良発生やLSIチップ31の割れ
を防止することができる効果を得ることができる。な
お、金属ベローズ36は、金属薄板を部分的に積層接合
して組立てたものであり、半田接合時に生じるキャップ
37と配線基板33の相対的な変位に対応して、両者間
での応力を吸収し、或いは緩和することが可能である。
プ37とを高熱伝導板34及び金属繊維からなる熱伝導
体35で接合していることにより、LSIチップ31で
発生した熱を高熱伝導板34及び熱伝導体35を介して
キャップ37に伝達させ、このキャップ37から放熱さ
せることで高い放熱性を得ている。また、熱伝導体35
を構成する金属繊維は柔軟性を有しているので、LSI
チップ31とキャップ37との間に熱膨張率の違いによ
り生じる熱応力を吸収し、或いは緩和し、LSIチップ
31の接続部32の不良発生やLSIチップ31の割れ
を防止することができる効果を得ることができる。な
お、金属ベローズ36は、金属薄板を部分的に積層接合
して組立てたものであり、半田接合時に生じるキャップ
37と配線基板33の相対的な変位に対応して、両者間
での応力を吸収し、或いは緩和することが可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体装置では、LSIチップ31とキャップ37
の間に設けている金属繊維からなる熱伝導体35は、高
い柔軟性を得るためには金属繊維に細いものを用い、か
つ各繊維間の間隔を広くとらなければならないので、結
果的に熱伝導体としての有効面積が小さくなり、熱抵抗
が高くなって放熱性の効果が小さなものとなる。逆に、
高い放熱性を得るために、金属繊維に太いものを用い、
或いは繊維間の間隔を狭くして熱抵抗の低減すると、熱
伝導体としての剛性が大きくなり、結果的に高い柔軟性
を得るのは困難になり、LSIチップに生じる熱応力の
緩和効果が低下される。また、金属繊維間はある間隔を
持たせなければならず、しかも長さを揃える必要がある
ので、熱伝導体の作製プロセスが複雑になり、製造コス
トが高くなるという問題もある。本発明の目的は、半導
体素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対す
る熱応力を緩和することを可能にした半導体装置を提供
することにある。
来の半導体装置では、LSIチップ31とキャップ37
の間に設けている金属繊維からなる熱伝導体35は、高
い柔軟性を得るためには金属繊維に細いものを用い、か
つ各繊維間の間隔を広くとらなければならないので、結
果的に熱伝導体としての有効面積が小さくなり、熱抵抗
が高くなって放熱性の効果が小さなものとなる。逆に、
高い放熱性を得るために、金属繊維に太いものを用い、
或いは繊維間の間隔を狭くして熱抵抗の低減すると、熱
伝導体としての剛性が大きくなり、結果的に高い柔軟性
を得るのは困難になり、LSIチップに生じる熱応力の
緩和効果が低下される。また、金属繊維間はある間隔を
持たせなければならず、しかも長さを揃える必要がある
ので、熱伝導体の作製プロセスが複雑になり、製造コス
トが高くなるという問題もある。本発明の目的は、半導
体素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対す
る熱応力を緩和することを可能にした半導体装置を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
パッケージ内に内装された半導体素子と、このパッケー
ジに設けられたキャップあるいはヒートシンクとを柔軟
な形状に加工された伝熱性金属フォイルにより接続した
構成とする。ここで、伝熱性金属フォイルは、高熱伝導
性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部を半導体素
子またはキャップあるいはヒートシンクの一方に接続
し、谷部を他方に接続する。また、伝熱性金属フォイル
は、波形状の山部または谷部の幅方向の一部には、波の
連続方向に沿って切溝を形成することが好ましい。
パッケージ内に内装された半導体素子と、このパッケー
ジに設けられたキャップあるいはヒートシンクとを柔軟
な形状に加工された伝熱性金属フォイルにより接続した
構成とする。ここで、伝熱性金属フォイルは、高熱伝導
性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部を半導体素
子またはキャップあるいはヒートシンクの一方に接続
し、谷部を他方に接続する。また、伝熱性金属フォイル
は、波形状の山部または谷部の幅方向の一部には、波の
連続方向に沿って切溝を形成することが好ましい。
【0007】
【作用】本発明によれば、伝熱性金属フォイルは、高い
伝熱性と柔軟性を有しているため、半導体素子で発生し
た熱を効率良く放熱板に伝達して放熱するとともに、半
導体素子とキャップあるいはヒートシンクとの間に生じ
る熱応力をその柔軟性により緩和して半導体素子におけ
る接続不良や破損等を防止する。特に、伝熱性金属フォ
イルを、波形状とし、山部または谷部を半導体素子とキ
ャップあるいはヒートシンクに接続することで、山と山
あるいは谷と谷のピッチを狭くすれば広い接触面積が得
られ、伝熱効果を高めることが可能となり、かつ波形状
により柔軟性を得ることができる。更に、波形状の伝熱
性金属フォイルに切溝を設けることで、縦横方向の柔軟
性を向上することが可能となる。
伝熱性と柔軟性を有しているため、半導体素子で発生し
た熱を効率良く放熱板に伝達して放熱するとともに、半
導体素子とキャップあるいはヒートシンクとの間に生じ
る熱応力をその柔軟性により緩和して半導体素子におけ
る接続不良や破損等を防止する。特に、伝熱性金属フォ
イルを、波形状とし、山部または谷部を半導体素子とキ
ャップあるいはヒートシンクに接続することで、山と山
あるいは谷と谷のピッチを狭くすれば広い接触面積が得
られ、伝熱効果を高めることが可能となり、かつ波形状
により柔軟性を得ることができる。更に、波形状の伝熱
性金属フォイルに切溝を設けることで、縦横方向の柔軟
性を向上することが可能となる。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の実施例1の半導体装置の断面図であ
る。半導体素子1はシリコン等の半導体基板にトランジ
スタ等の能動素子や、抵抗等の受動素子を形成した半導
体チップとして構成されており、その表面に設けた電極
パッドに形成したバンプ2により回路基板3にフリップ
チップ接続法で搭載されている。バンプ2は、例えば、
Pb/Sn=95/5wt.%半田で構成される。ま
た、回路基板3は半導体素子1を構成する材料に近い熱
膨張率を有する材料で構成されている。そして、この半
導体素子1を搭載した回路基板3はパッケージ4内に内
装され、パッケージ4に支持されたリード5に電気接続
される。この電気接続に際しては、ここではTAB(テ
ープ・オートメイティド・ボンディング)6を用いてお
り、これにより回路基板3はパッケージ4内においてT
AB6により懸架された状態で支持される。そして、前
記パッケージ4の上部の開口部にコバール等の金属で形
成されたキャップ7を半田(Pb/Sn=37/63w
t.%)により接続し、内部を封止する。また、キャッ
プ7の外側面にはAl等からなるヒートシンク8を接続
している。
る。図1は本発明の実施例1の半導体装置の断面図であ
る。半導体素子1はシリコン等の半導体基板にトランジ
スタ等の能動素子や、抵抗等の受動素子を形成した半導
体チップとして構成されており、その表面に設けた電極
パッドに形成したバンプ2により回路基板3にフリップ
チップ接続法で搭載されている。バンプ2は、例えば、
Pb/Sn=95/5wt.%半田で構成される。ま
た、回路基板3は半導体素子1を構成する材料に近い熱
膨張率を有する材料で構成されている。そして、この半
導体素子1を搭載した回路基板3はパッケージ4内に内
装され、パッケージ4に支持されたリード5に電気接続
される。この電気接続に際しては、ここではTAB(テ
ープ・オートメイティド・ボンディング)6を用いてお
り、これにより回路基板3はパッケージ4内においてT
AB6により懸架された状態で支持される。そして、前
記パッケージ4の上部の開口部にコバール等の金属で形
成されたキャップ7を半田(Pb/Sn=37/63w
t.%)により接続し、内部を封止する。また、キャッ
プ7の外側面にはAl等からなるヒートシンク8を接続
している。
【0009】一方、前記半導体素子1とキャップ7との
間には、AlおよびAl系合金、またはCuおよびCu
系合金で形成された薄板を波形状に加工した伝熱性金属
フォイル9を接着する。図2は前記伝熱性金属フォイル
9を示す図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は
そのA部の拡大斜視図である。伝熱性金属フォイル9は
前記した素材の金属薄板をプレス加工法等によりその一
方の辺方向に沿って波が進行される波形状に形成する。
また、他方の辺方向の複数箇所(ここでは2箇所)に
は、山の頂部を他方の辺方向に分離する切溝9aを一方
の辺方向に向けて延長形成している。例えば、金属フォ
イル9の厚さは20〜100μm程度、波形状に加工後
の山と山、および谷と谷のピッチは0.5〜2mm程
度、高さは0.5〜2mm程度である。
間には、AlおよびAl系合金、またはCuおよびCu
系合金で形成された薄板を波形状に加工した伝熱性金属
フォイル9を接着する。図2は前記伝熱性金属フォイル
9を示す図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は
そのA部の拡大斜視図である。伝熱性金属フォイル9は
前記した素材の金属薄板をプレス加工法等によりその一
方の辺方向に沿って波が進行される波形状に形成する。
また、他方の辺方向の複数箇所(ここでは2箇所)に
は、山の頂部を他方の辺方向に分離する切溝9aを一方
の辺方向に向けて延長形成している。例えば、金属フォ
イル9の厚さは20〜100μm程度、波形状に加工後
の山と山、および谷と谷のピッチは0.5〜2mm程
度、高さは0.5〜2mm程度である。
【0010】そして、谷の部分を半導体素子1の裏面に
半田10で接続し、山の部分をキャップの内面に半田1
0で接続している。この場合、金属フォイル9の材料と
してAl等のPb/Sn半田で直接接着することが困難
な材料を用いる場合は、接着する山と谷の部分、あるい
は全面にCu等のPb/Sn半田と直接接着可能な金属
をクラッド法等を用いて形成しておけば良い。また、波
形状の山の部分には、必ずしも角度が付いている必要が
なく、丸みが付いていても良い。また、この実施例で
は、一つの伝熱性金属フォイル9が回路基板3に搭載さ
れている複数個の半導体素子1の全てにわたって形成さ
れているが、それぞれ独立した複数個の伝熱性フォイル
を各半導体素子に接続してもよい。
半田10で接続し、山の部分をキャップの内面に半田1
0で接続している。この場合、金属フォイル9の材料と
してAl等のPb/Sn半田で直接接着することが困難
な材料を用いる場合は、接着する山と谷の部分、あるい
は全面にCu等のPb/Sn半田と直接接着可能な金属
をクラッド法等を用いて形成しておけば良い。また、波
形状の山の部分には、必ずしも角度が付いている必要が
なく、丸みが付いていても良い。また、この実施例で
は、一つの伝熱性金属フォイル9が回路基板3に搭載さ
れている複数個の半導体素子1の全てにわたって形成さ
れているが、それぞれ独立した複数個の伝熱性フォイル
を各半導体素子に接続してもよい。
【0011】この構成によれば、伝熱性金属フォイル9
は波形状に加工されており、かつその波形状方向に切溝
9aが形成されているため、その他方の辺方向及び一方
の辺方向の柔軟性に優れている。そのため、熱履歴によ
って生じるパッケージキャップ7と半導体素子1との間
の熱膨張差による熱応力を伝熱性金属フォイル9によっ
て吸収し、緩和することができる。その結果、半導体素
子1と回路基板3の熱膨張差は影響なくなり、バンプ2
における接続不良の発生を回避することができる。ま
た、これと同時に伝熱性金属フォイル9は熱伝導率の高
い金属材料で形成されており、かつ半導体素子1やキャ
ップ7とは波形状の谷部や山部の広い面積で接続されて
いるため、全体の熱抵抗が低くなり、半導体素子1で発
生した熱を効率良くキャップ7に伝熱させ、更にヒート
シンク8から放熱させることができ、半導体装置として
の放熱性を向上することができる。
は波形状に加工されており、かつその波形状方向に切溝
9aが形成されているため、その他方の辺方向及び一方
の辺方向の柔軟性に優れている。そのため、熱履歴によ
って生じるパッケージキャップ7と半導体素子1との間
の熱膨張差による熱応力を伝熱性金属フォイル9によっ
て吸収し、緩和することができる。その結果、半導体素
子1と回路基板3の熱膨張差は影響なくなり、バンプ2
における接続不良の発生を回避することができる。ま
た、これと同時に伝熱性金属フォイル9は熱伝導率の高
い金属材料で形成されており、かつ半導体素子1やキャ
ップ7とは波形状の谷部や山部の広い面積で接続されて
いるため、全体の熱抵抗が低くなり、半導体素子1で発
生した熱を効率良くキャップ7に伝熱させ、更にヒート
シンク8から放熱させることができ、半導体装置として
の放熱性を向上することができる。
【0012】一例として10mm□の1チップの放熱に
おける熱抵抗を示す。図3は熱抵抗計算に使用したモデ
ル図であり、図3(a)は図7に示した構造の場合、図
3(b)は本発明の実施例1の構造の場合をそれぞれ示
す。簡単のため、接着剤等は省略して考える。本発明の
場合、伝熱性金属フォイル9の材料をCu(熱伝導率3
95W/m・K)とし、フォイル厚を50μm、加工後
の波形状ピッチを1mm、高さを1mmとすると、熱抵
抗は0.28K/Wが得られる。この熱抵抗と同等の熱
抵抗を従来技術で得る場合、熱伝導体35の金属繊維の
材料をCuとし、太さを50μmとすると、10mm□
の領域内に約150μmの狭いピッチで4600本もの
繊維を設けなければならず、柔軟性が低下されて熱応力
の緩和効果が低下されるとともに、その作製が非常に困
難になり、かつ高コストになってしまう。
おける熱抵抗を示す。図3は熱抵抗計算に使用したモデ
ル図であり、図3(a)は図7に示した構造の場合、図
3(b)は本発明の実施例1の構造の場合をそれぞれ示
す。簡単のため、接着剤等は省略して考える。本発明の
場合、伝熱性金属フォイル9の材料をCu(熱伝導率3
95W/m・K)とし、フォイル厚を50μm、加工後
の波形状ピッチを1mm、高さを1mmとすると、熱抵
抗は0.28K/Wが得られる。この熱抵抗と同等の熱
抵抗を従来技術で得る場合、熱伝導体35の金属繊維の
材料をCuとし、太さを50μmとすると、10mm□
の領域内に約150μmの狭いピッチで4600本もの
繊維を設けなければならず、柔軟性が低下されて熱応力
の緩和効果が低下されるとともに、その作製が非常に困
難になり、かつ高コストになってしまう。
【0013】図4は、本発明の実施例2の断面図であ
り、実施例1と同一部分には同一符号を付してある。こ
の実施例では、パッケージ4の開口部を封止するキャッ
プを省略しており、開口部にはヒートシンク8を直接接
続して封止を行っている。そして、半導体素子1の裏面
とヒートシンク8の内面とをAlおよびAl系合金、ま
たはCuおよびCu系合金からなる伝熱性金属フォイル
9で接続している。この構造によれば、前記実施例1と
同様に放熱効果と熱応力緩和効果の両方の効果が得られ
るのは勿論であるが、ここではキャップが省略されてい
ることにより半導体素子1とヒートシンク8間の熱抵抗
を更に低下することが可能であり、放熱性をより向上す
ることができる。また、キャップ7を取付ける工程が削
減されるのでコストが低下できる。
り、実施例1と同一部分には同一符号を付してある。こ
の実施例では、パッケージ4の開口部を封止するキャッ
プを省略しており、開口部にはヒートシンク8を直接接
続して封止を行っている。そして、半導体素子1の裏面
とヒートシンク8の内面とをAlおよびAl系合金、ま
たはCuおよびCu系合金からなる伝熱性金属フォイル
9で接続している。この構造によれば、前記実施例1と
同様に放熱効果と熱応力緩和効果の両方の効果が得られ
るのは勿論であるが、ここではキャップが省略されてい
ることにより半導体素子1とヒートシンク8間の熱抵抗
を更に低下することが可能であり、放熱性をより向上す
ることができる。また、キャップ7を取付ける工程が削
減されるのでコストが低下できる。
【0014】図5は本発明の実施例3の断面図である。
この実施例では半導体素子1を搭載した回路基板3をシ
リコン樹脂等の接着剤11によりパッケージ8の内底面
に接着して固定し、半導体素子1とインナーリード5と
をAuワイヤ12により接続する。また、パッケージ4
の開口部はヒートシンク8で直接封止する。そして、半
導体素子1の裏面とヒートシンク8の内面とを伝熱性金
属フォイル9で接続する。そして、ここでは伝熱性金属
フォイル9の山と山の間、或いは谷と谷の間の各凹み部
分には高熱伝導率で柔軟性の優れた樹脂13を充填させ
ている。
この実施例では半導体素子1を搭載した回路基板3をシ
リコン樹脂等の接着剤11によりパッケージ8の内底面
に接着して固定し、半導体素子1とインナーリード5と
をAuワイヤ12により接続する。また、パッケージ4
の開口部はヒートシンク8で直接封止する。そして、半
導体素子1の裏面とヒートシンク8の内面とを伝熱性金
属フォイル9で接続する。そして、ここでは伝熱性金属
フォイル9の山と山の間、或いは谷と谷の間の各凹み部
分には高熱伝導率で柔軟性の優れた樹脂13を充填させ
ている。
【0015】この構成によれば、実施例2と同様に伝熱
性金属フォイル9により半導体素子1の放熱効果を高
め、かつ熱応力を緩和する効果を得ることができる。ま
た、回路基板3をパッケージ4に直接固定しているの
で、振動に対する強度が増加でき、また、回路基板3と
インナーリード5を金属ワイヤ12で接続しているので
TABが不要となり、更なる低コスト化が可能となる。
また、伝熱性フォイル9に高熱伝導率で柔軟性の優れた
樹脂13を充填しているので、振動に対する強度が増加
するとともに、半導体素子1とヒートシンク8との間の
熱伝達径路の断面積が増加でき、熱抵抗を更に低下する
ことができる。なお、実施例3においては、実施例1の
ようにキャップを設けた構造としても良い。また、伝熱
性フォイルに充填する樹脂は、フォイルの表面に所要厚
さで塗布した構成としてもよい。
性金属フォイル9により半導体素子1の放熱効果を高
め、かつ熱応力を緩和する効果を得ることができる。ま
た、回路基板3をパッケージ4に直接固定しているの
で、振動に対する強度が増加でき、また、回路基板3と
インナーリード5を金属ワイヤ12で接続しているので
TABが不要となり、更なる低コスト化が可能となる。
また、伝熱性フォイル9に高熱伝導率で柔軟性の優れた
樹脂13を充填しているので、振動に対する強度が増加
するとともに、半導体素子1とヒートシンク8との間の
熱伝達径路の断面積が増加でき、熱抵抗を更に低下する
ことができる。なお、実施例3においては、実施例1の
ようにキャップを設けた構造としても良い。また、伝熱
性フォイルに充填する樹脂は、フォイルの表面に所要厚
さで塗布した構成としてもよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、パッケー
ジ内に内装された半導体素子とキャップあるいはヒート
シンクとを柔軟な形状に加工された高伝熱性の伝熱性金
属フォイルにより接続しているので、半導体素子で発生
した熱を効率良くキャップあるいはヒートシンクに伝達
して放熱することができるとともに、半導体素子とキャ
ップあるいはヒートシンクとの間に生じる熱応力をその
柔軟性により緩和して半導体素子における接続不良や破
損等を防止することができる効果がある。また、伝熱性
金属フォイルは、高熱伝導性の薄い金属板を波形状に加
工し、その山部を半導体素子またはキャップあるいはヒ
ートシンクの一方に接続し、谷部を他方に接続している
ので、山と山あるいは谷と谷のピッチを狭くすれば、半
導体素子とキャップあるいはヒートシンクの間に広い接
触面積を得ることができ、伝熱効果を高めることが可能
となる。更に、伝熱性金属フォイルに切溝を形成するこ
とで、縦横方向の柔軟性を向上することが可能となり、
熱応力の緩和ないし吸収効果を高めることができる。ま
た、本発明の伝熱性金属フォイルは、作製が容易であ
り、パッケージへのアセンブリも容易であるので製造コ
ストを低くすることができる効果もある。
ジ内に内装された半導体素子とキャップあるいはヒート
シンクとを柔軟な形状に加工された高伝熱性の伝熱性金
属フォイルにより接続しているので、半導体素子で発生
した熱を効率良くキャップあるいはヒートシンクに伝達
して放熱することができるとともに、半導体素子とキャ
ップあるいはヒートシンクとの間に生じる熱応力をその
柔軟性により緩和して半導体素子における接続不良や破
損等を防止することができる効果がある。また、伝熱性
金属フォイルは、高熱伝導性の薄い金属板を波形状に加
工し、その山部を半導体素子またはキャップあるいはヒ
ートシンクの一方に接続し、谷部を他方に接続している
ので、山と山あるいは谷と谷のピッチを狭くすれば、半
導体素子とキャップあるいはヒートシンクの間に広い接
触面積を得ることができ、伝熱効果を高めることが可能
となる。更に、伝熱性金属フォイルに切溝を形成するこ
とで、縦横方向の柔軟性を向上することが可能となり、
熱応力の緩和ないし吸収効果を高めることができる。ま
た、本発明の伝熱性金属フォイルは、作製が容易であ
り、パッケージへのアセンブリも容易であるので製造コ
ストを低くすることができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の断面図である。
【図2】伝熱性フォイルを示す図であり、(a)は平面
図、(b)はA部の拡大斜視図である。
図、(b)はA部の拡大斜視図である。
【図3】実施例1の効果を説明するための模式図であ
る。
る。
【図4】本発明の実施例2の断面図である。
【図5】本発明の実施例3の断面図である。
【図6】従来の半導体装置の一例の断面図である。
【図7】改善された従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】 1 半導体素子 3 回路基板 4 パッケージ 7 キャップ 8 ヒートシンク 9 伝熱性金属フォイル 13 高熱伝導率で柔軟な樹脂
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体素子を回路基板に搭載してパッケ
ージ内に封止し、このパッケージに設けた放熱板と前記
半導体素子とを熱的に接続して半導体素子の放熱を行う
ように構成した半導体装置において、前記半導体素子と
放熱板とを柔軟な形状に加工された伝熱性金属フォイル
により接続したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 伝熱性金属フォイルは、高熱伝導性の薄
い金属板を波形状に加工し、その山部を半導体素子また
は放熱板の一方に接続し、谷部を他方に接続してなる請
求項1の半導体装置。 - 【請求項3】 伝熱性金属フォイルは、波形状の山部ま
たは谷部の幅方向の一部には、波の連続方向に沿って切
溝を形成してなる請求項2の半導体装置。 - 【請求項4】 伝熱性金属フォイルは、AlおよびAl
合金、あるいはCuおよびCu合金で形成され、半導体
素子と放熱板にそれぞれ半田で接続してなる請求項2ま
たは3の半導体装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30699993A JP2570605B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 半導体装置 |
US08/341,933 US5528456A (en) | 1993-11-15 | 1994-11-15 | Package with improved heat transfer structure for semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30699993A JP2570605B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07142647A true JPH07142647A (ja) | 1995-06-02 |
JP2570605B2 JP2570605B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=17963800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30699993A Expired - Fee Related JP2570605B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 半導体装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5528456A (ja) |
JP (1) | JP2570605B2 (ja) |
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TW382736B (en) | 1996-04-18 | 2000-02-21 | Eastern Kk | Circuit board for a semiconductor device and method of making the same |
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