JPH056949A - ヒ−トシンク - Google Patents
ヒ−トシンクInfo
- Publication number
- JPH056949A JPH056949A JP3183383A JP18338391A JPH056949A JP H056949 A JPH056949 A JP H056949A JP 3183383 A JP3183383 A JP 3183383A JP 18338391 A JP18338391 A JP 18338391A JP H056949 A JPH056949 A JP H056949A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat sink
- heat
- plating
- plated
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
- H10W72/381—Auxiliary members
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
- H10W90/734—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 パワ−素子がヒ−トシンクを介して搭載され
る半導体装置において、前記ヒ−トシンクの材料の線膨
張係数が３〜７×１０- 6 ／Ｋの物質で構成し、該ヒ−
トシンク材の表面に少なくとも５０μｍ以上の厚さのＣ
ｕめっきが施されており、上下・端面すべてにＣｕめっ
きされていることを特徴とするヒ−トシンク。 【効果】 高放熱性のヒ−トシンクが安価に得られ、さ
らに、ヒ−トシンク材としての低熱膨張材料の選定と、
Ｃｕメッキの厚さを適当に選定すれば、両者の特徴を生
かしたヒ−トシンクが得られる。
る半導体装置において、前記ヒ−トシンクの材料の線膨
張係数が３〜７×１０- 6 ／Ｋの物質で構成し、該ヒ−
トシンク材の表面に少なくとも５０μｍ以上の厚さのＣ
ｕめっきが施されており、上下・端面すべてにＣｕめっ
きされていることを特徴とするヒ−トシンク。 【効果】 高放熱性のヒ−トシンクが安価に得られ、さ
らに、ヒ−トシンク材としての低熱膨張材料の選定と、
Ｃｕメッキの厚さを適当に選定すれば、両者の特徴を生
かしたヒ−トシンクが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パワ−素子用ヒ−トシ
ンクに関し、接合部信頼性と放熱性を改善したＣｕめっ
きヒ−トシンクに係わる。
ンクに関し、接合部信頼性と放熱性を改善したＣｕめっ
きヒ−トシンクに係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来、ヒ−トシンク材料としては、放熱
性の面からＣｕおよびＣｕ合金が、はんだ接合部信頼性
の面からＭｏやＷが用いられており、いずれもＮｉめっ
きを施してパワ−素子とＡｌ2 Ｏ3 セラミックス基板の
間に接合される。
性の面からＣｕおよびＣｕ合金が、はんだ接合部信頼性
の面からＭｏやＷが用いられており、いずれもＮｉめっ
きを施してパワ−素子とＡｌ2 Ｏ3 セラミックス基板の
間に接合される。
【０００３】Ｃｕは熱伝導性が高く優れた放熱性を有す
るが、熱膨張係数がＳｉやＡｌ2 Ｏ3 よりも３〜４倍大
きく、ハイパワ−素子が搭載される場合、熱膨張の違い
による歪が接合材のはんだの劣化を促進してしまう。一
方、ＭｏやＷは熱膨張係数が較的低く、はんだ劣化を遅
延させるには優れた材料であるが、熱伝導率が低いた
め、Ｃｕを用いた場合よりも放熱性の点で劣る。従っ
て、両者を複合化することにより、パワ−素子用に適し
たヒ−トシンクが期待できる。
るが、熱膨張係数がＳｉやＡｌ2 Ｏ3 よりも３〜４倍大
きく、ハイパワ−素子が搭載される場合、熱膨張の違い
による歪が接合材のはんだの劣化を促進してしまう。一
方、ＭｏやＷは熱膨張係数が較的低く、はんだ劣化を遅
延させるには優れた材料であるが、熱伝導率が低いた
め、Ｃｕを用いた場合よりも放熱性の点で劣る。従っ
て、両者を複合化することにより、パワ−素子用に適し
たヒ−トシンクが期待できる。
【０００４】ＣｕとＭｏやＷを複合させる提案として
は、ＭｏやＷを樹脂とともに成形し、樹脂を除去してポ
−ラスとしたのちＣｕを含浸する方法や、クラッドによ
り接合（ＣｕとＦｅ−４２Ｎｉ合金が一般的）する方法
がある。
は、ＭｏやＷを樹脂とともに成形し、樹脂を除去してポ
−ラスとしたのちＣｕを含浸する方法や、クラッドによ
り接合（ＣｕとＦｅ−４２Ｎｉ合金が一般的）する方法
がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術におい
て、低熱膨張金属へのＣｕの含浸は工程が複雑でコスト
高をまねき、クラッド法では圧接条件が厳しく、信頼性
の高い接合は望めない。特にＭｏおよびＷは焼結インゴ
ットからの圧延のため、長尺材を得るのが難しく、さら
に強固な酸化物の存在のため、異種金属とのクラッドは
困難を極める。
て、低熱膨張金属へのＣｕの含浸は工程が複雑でコスト
高をまねき、クラッド法では圧接条件が厳しく、信頼性
の高い接合は望めない。特にＭｏおよびＷは焼結インゴ
ットからの圧延のため、長尺材を得るのが難しく、さら
に強固な酸化物の存在のため、異種金属とのクラッドは
困難を極める。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するためになされたもので、金属もしくは合金にＣｕ
めっきしてなるヒ−トシンクを提案するものである。例
えば４２Ｎｉ−Ｆｅ合金へのＣｕめっきでは、切断成形
された４２Ｎｉ−Ｆｅ合金に、電気もしくは無電解でＣ
ｕをめっきし、上下・端面にＣｕがめっきされた４２Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金の小片を得る。
決するためになされたもので、金属もしくは合金にＣｕ
めっきしてなるヒ−トシンクを提案するものである。例
えば４２Ｎｉ−Ｆｅ合金へのＣｕめっきでは、切断成形
された４２Ｎｉ−Ｆｅ合金に、電気もしくは無電解でＣ
ｕをめっきし、上下・端面にＣｕがめっきされた４２Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金の小片を得る。
【０００７】放熱性の程度により、Ｃｕめっきとヒ−ト
シンク材の厚さを変えて各種のヒ−トシンクを得ること
がができる。また、よりパワ−素子との接合部の信頼性
を重視する場合には、Ｃｕめっきの上にさらにＮｉめっ
きを施す。すなわち、本発明の要旨とするところは、Ｍ
ｏ、Ｗの金属もしくはその合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金より選
ばれた材料に上下・端面すべてにＣｕめっきしてなるヒ
−トシンクであり、放熱性を高めるためにＣｕめっき厚
さは５０μｍ以上が好ましい。
シンク材の厚さを変えて各種のヒ−トシンクを得ること
がができる。また、よりパワ−素子との接合部の信頼性
を重視する場合には、Ｃｕめっきの上にさらにＮｉめっ
きを施す。すなわち、本発明の要旨とするところは、Ｍ
ｏ、Ｗの金属もしくはその合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金より選
ばれた材料に上下・端面すべてにＣｕめっきしてなるヒ
−トシンクであり、放熱性を高めるためにＣｕめっき厚
さは５０μｍ以上が好ましい。
【０００８】
【作用およに効果】本発明により、高放熱性のヒ−トシ
ンクが安価に得られる。さらに、ヒ−トシンク材として
の低膨張材料の選定と、Ｃｕめっきの厚さを適当に選定
すれば、両者の特徴を生かしたヒ−トシンクが得られ
る。
ンクが安価に得られる。さらに、ヒ−トシンク材として
の低膨張材料の選定と、Ｃｕめっきの厚さを適当に選定
すれば、両者の特徴を生かしたヒ−トシンクが得られ
る。
【０００９】
【実施例】以下に本発明をその一実施例に基づいて説明
する。 （実施例１） 図１において、１は熱膨張係数が低い４
２Ｎｉ−Ｆｅ製板８に熱伝導性が高いＣｕめっき９を施
した作製したヒ−トシンクで、２は前記ヒ−トシンク１
上に搭載されたパワ−素子で、３は前記ヒ−トシンク１
のパワ−素子２とは反対側に配置されたセラミックス基
板で、４は前記セラミックス基板３のヒ−トシンク１と
は反対側に配置されたファンである。５はセラミックス
基板３とファン４との間に介在させた放熱グリ−スで、
６はヒ−トシンク１をパワ−素子２及びセラミックス基
板３に接合させるはんだである。
する。 （実施例１） 図１において、１は熱膨張係数が低い４
２Ｎｉ−Ｆｅ製板８に熱伝導性が高いＣｕめっき９を施
した作製したヒ−トシンクで、２は前記ヒ−トシンク１
上に搭載されたパワ−素子で、３は前記ヒ−トシンク１
のパワ−素子２とは反対側に配置されたセラミックス基
板で、４は前記セラミックス基板３のヒ−トシンク１と
は反対側に配置されたファンである。５はセラミックス
基板３とファン４との間に介在させた放熱グリ−スで、
６はヒ−トシンク１をパワ−素子２及びセラミックス基
板３に接合させるはんだである。
【００１０】より具体的に説明すると、ダイヤモンド砥
石により７mm×７mmの形状に切断した厚さ０．３mmの４
２Ｎｉ−Ｆｅ板８の端面を含む全面に、厚さ１００μm
のＣｕめっき９を施した。ここで、Ｃｕめっきは一般的
なピロリン酸浴による電気めっき法で行った。
石により７mm×７mmの形状に切断した厚さ０．３mmの４
２Ｎｉ−Ｆｅ板８の端面を含む全面に、厚さ１００μm
のＣｕめっき９を施した。ここで、Ｃｕめっきは一般的
なピロリン酸浴による電気めっき法で行った。
【００１１】（実施例２） 図２は熱膨張係数が低い４
２Ｎｉ−Ｆｅ製板８に熱伝導性が高いＣｕめっき９を施
したのち、さらにはんだ接合部の信頼性の高いＮｉめっ
き１０を施して作製したヒ−トシンクであり、他の構成
は実施例１と同じである。
２Ｎｉ−Ｆｅ製板８に熱伝導性が高いＣｕめっき９を施
したのち、さらにはんだ接合部の信頼性の高いＮｉめっ
き１０を施して作製したヒ−トシンクであり、他の構成
は実施例１と同じである。
【００１２】より具体的に説明すると、ダイヤモンド砥
石により７mm×７mmの形状に切断した厚さ０．３mmの４
２Ｎｉ−Ｆｅ板８の端面を含む全面に、厚さ１００μm
のＣｕめっき９を施したものに、Ｎｉめっき１０を施し
た。ここで、Ｃｕめっきは一般的なピロリン酸Ｃｕめっ
き浴による電気めっき法で行い、Ｎｉめっきは一般的な
ワット浴による電気めっき法で行い５μm のめっき厚と
した。
石により７mm×７mmの形状に切断した厚さ０．３mmの４
２Ｎｉ−Ｆｅ板８の端面を含む全面に、厚さ１００μm
のＣｕめっき９を施したものに、Ｎｉめっき１０を施し
た。ここで、Ｃｕめっきは一般的なピロリン酸Ｃｕめっ
き浴による電気めっき法で行い、Ｎｉめっきは一般的な
ワット浴による電気めっき法で行い５μm のめっき厚と
した。
【００１３】（実施例３） 実施例１と同様にヒ−トシ
ンク１を７mm×７mmの形状に作製し、また、厚さ０．５
mmの４２Ｎｉ−Ｆｅ板８から切り出し７mm×７mmの小片
を作成し、比較材とした。
ンク１を７mm×７mmの形状に作製し、また、厚さ０．５
mmの４２Ｎｉ−Ｆｅ板８から切り出し７mm×７mmの小片
を作成し、比較材とした。
【００１４】これらのヒ−トシンク１を図３に示す如
く、理想放熱を想定した積層構造に組み込み、パワ−素
子２とセラミックス基板３とで挟んではんだ６で接合
し、該セラミックス基板３を放熱グリ−ス５を介してＡ
ｌ製のファン４と接触させた。さらに、パワ−素子２を
発熱させ、そのときの温度上昇を温度測定点７で熱電対
により測定した。
く、理想放熱を想定した積層構造に組み込み、パワ−素
子２とセラミックス基板３とで挟んではんだ６で接合
し、該セラミックス基板３を放熱グリ−ス５を介してＡ
ｌ製のファン４と接触させた。さらに、パワ−素子２を
発熱させ、そのときの温度上昇を温度測定点７で熱電対
により測定した。
【００１５】図４が発熱量５Ｗ、１０Ｗ，１５Ｗのとき
の温度上昇を示した図であり、比較材の４２Ｎｉ−Ｆｅ
（１ｂ）が熱抵抗３．９Ｋ／Ｗの熱抵抗を示すのに対し
て、本発明のＣｕめっき４２Ｎｉ−Ｆｅ（１ａ）では
１．０Ｋ／Ｗへ放熱性が改善されている。
の温度上昇を示した図であり、比較材の４２Ｎｉ−Ｆｅ
（１ｂ）が熱抵抗３．９Ｋ／Ｗの熱抵抗を示すのに対し
て、本発明のＣｕめっき４２Ｎｉ−Ｆｅ（１ａ）では
１．０Ｋ／Ｗへ放熱性が改善されている。
【００１６】
【図１】図１は、４２Ｎｉ−Ｆｅ板にＣｕめっきを施し
た本発明のヒ−トシンクを用いた半導体装置の側断面図
である。
た本発明のヒ−トシンクを用いた半導体装置の側断面図
である。
【図２】図２は、４２Ｎｉ−Ｆｅ板にＣｕめっきを施し
たものに、さらにＮｉめっきを施した本発明のヒ−トシ
ンクを用いた半導体装置の側断面図である。
たものに、さらにＮｉめっきを施した本発明のヒ−トシ
ンクを用いた半導体装置の側断面図である。
【図３】図３は、実施例３におけるヒ−トシンクの熱抵
抗測定積層構造図である。
抗測定積層構造図である。
【図４】図４は、本発明と従来のヒ−トシンクの熱抵抗
（発熱量に伴う温度上昇）を示した線図である。
（発熱量に伴う温度上昇）を示した線図である。
１：ヒ−トシンク ２：パワ−素子 ３：セラミックス基板 ４：フィン ５：放熱グリ−ス ５：はんだ ７：温度測定点 ８：４２Ｎｉ−Ｆｅ板 ９：Ｃｕめっき層 10：Ｎｉめっき層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 パワ−素子がヒ−トシンクを介して搭載
される半導体装置において、前記ヒ−トシンクの材料は
Ｍｏ，Ｗの金属もしくはその合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金から
選ばれた材料で構成し、該ヒ−トシンク材の表面に少な
くとも５０μｍ以上の厚さのＣｕめっきが施されてお
り、上下・端面すべてにＣｕめっきされていることを特
徴とするヒ−トシンク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3183383A JPH056949A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | ヒ−トシンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3183383A JPH056949A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | ヒ−トシンク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH056949A true JPH056949A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=16134813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3183383A Pending JPH056949A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | ヒ−トシンク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH056949A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020051468A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-29 | 밍 루 | 전력 소자 모듈의 방열 구조 |
| WO2008123172A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-16 | Ngk Insulators, Ltd. | ヒートスプレッダモジュール、ヒートシンク及びそれらの製法 |
| JP2013225556A (ja) * | 2012-04-20 | 2013-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2016100520A (ja) * | 2014-11-25 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP3183383A patent/JPH056949A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020051468A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-29 | 밍 루 | 전력 소자 모듈의 방열 구조 |
| WO2008123172A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-16 | Ngk Insulators, Ltd. | ヒートスプレッダモジュール、ヒートシンク及びそれらの製法 |
| JP2013225556A (ja) * | 2012-04-20 | 2013-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2016100520A (ja) * | 2014-11-25 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
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