JPH098188A - ヒートスプレッダー - Google Patents
ヒートスプレッダーInfo
- Publication number
- JPH098188A JPH098188A JP17270395A JP17270395A JPH098188A JP H098188 A JPH098188 A JP H098188A JP 17270395 A JP17270395 A JP 17270395A JP 17270395 A JP17270395 A JP 17270395A JP H098188 A JPH098188 A JP H098188A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat spreader
- copper
- plate
- insulating layer
- Prior art date
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- Pending
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い冷却能力を有し、表面に絶縁性、耐熱・
耐熱疲労性、耐溶剤性等の優れた特性を有する絶縁膜を
安価に形成したヒートスプレッダーを提供する。 【構成】 半導体装置用のヒートスプレッダー１、１１
であって、銅または銅を主成分とする合金からなる板
３、フィン部５の少なくとも放熱面が表面上に形成され
たソルダーレジスト膜による絶縁層４によって被覆され
ている。
耐熱疲労性、耐溶剤性等の優れた特性を有する絶縁膜を
安価に形成したヒートスプレッダーを提供する。 【構成】 半導体装置用のヒートスプレッダー１、１１
であって、銅または銅を主成分とする合金からなる板
３、フィン部５の少なくとも放熱面が表面上に形成され
たソルダーレジスト膜による絶縁層４によって被覆され
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に用いられ
るセラミックパッケージ等の電子デバイスにおいて、半
導体素子からの熱を大気中に放散するための放熱部材と
してのヒートスプレッダーの改良に関する。
るセラミックパッケージ等の電子デバイスにおいて、半
導体素子からの熱を大気中に放散するための放熱部材と
してのヒートスプレッダーの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置用のセラミックパッケージ等
の電子デバイスにおいて、高速で動作する半導体素子
は、大きな発熱量の熱を発生するため、発生した熱を効
率良く逃がすための放熱部材としてヒートスプレッダー
が使用されている。
の電子デバイスにおいて、高速で動作する半導体素子
は、大きな発熱量の熱を発生するため、発生した熱を効
率良く逃がすための放熱部材としてヒートスプレッダー
が使用されている。
【０００３】従来のヒートスプレッダーには、アルミニ
ウム材が一般的に使用されており、アルミニウム材を板
状のまま単独で使用したり、板状のアルミニウム材の上
にさらに熱放散能力を向上させるために、アルミニウム
材をフィン状に加工したものを熱伝導の良好な接着剤に
より接着して使用されていた。
ウム材が一般的に使用されており、アルミニウム材を板
状のまま単独で使用したり、板状のアルミニウム材の上
にさらに熱放散能力を向上させるために、アルミニウム
材をフィン状に加工したものを熱伝導の良好な接着剤に
より接着して使用されていた。
【０００４】また、これらのヒートスプレッダーに用い
られるアルミニウム材の表面には、電気的に絶縁し、耐
熱・耐熱疲労特性などの安全性を確保するために、アル
マイト処理により絶縁層が形成されており、この絶縁層
を形成させる際には、ヒートスプレッダーに、高い熱輻
射能を与えながら、高級感を持たせるために、完全黒体
に近い黒色に着色されたアルマイトが好まれ、汎用され
ている。
られるアルミニウム材の表面には、電気的に絶縁し、耐
熱・耐熱疲労特性などの安全性を確保するために、アル
マイト処理により絶縁層が形成されており、この絶縁層
を形成させる際には、ヒートスプレッダーに、高い熱輻
射能を与えながら、高級感を持たせるために、完全黒体
に近い黒色に着色されたアルマイトが好まれ、汎用され
ている。
【０００５】しかしながら、最近の電子デバイスの高速
化、高出力化にともない、電子デバイスのパワー要求が
増し、アルミニウム材からなるヒートスプレッダーの熱
放散能力では、充分なものではなくなってきた。
化、高出力化にともない、電子デバイスのパワー要求が
増し、アルミニウム材からなるヒートスプレッダーの熱
放散能力では、充分なものではなくなってきた。
【０００６】また、熱放散特性を向上させるために、ア
ルミニウム材をフィン状に加工したものを板状のヒート
スプレッダーに接着して使用した場合、必然的にパッケ
ージが大きくなってしまうという問題もあった。
ルミニウム材をフィン状に加工したものを板状のヒート
スプレッダーに接着して使用した場合、必然的にパッケ
ージが大きくなってしまうという問題もあった。
【０００７】この熱放散能力を向上させるためには、ア
ルミニウム材に比較して、大幅に高い熱輻射能力（冷却
能力）を有する銅または銅を主成分とする合金材のヒー
トスプレッダーを使用することが効果的であるが、銅の
表面層に絶縁性、耐熱・耐熱疲労性、耐溶剤性等の優れ
た特性を有する例えば黒色の絶縁被膜を形成することが
困難であった。
ルミニウム材に比較して、大幅に高い熱輻射能力（冷却
能力）を有する銅または銅を主成分とする合金材のヒー
トスプレッダーを使用することが効果的であるが、銅の
表面層に絶縁性、耐熱・耐熱疲労性、耐溶剤性等の優れ
た特性を有する例えば黒色の絶縁被膜を形成することが
困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高い冷却能
力を有し、表面に絶縁性、耐熱・耐熱疲労性、耐溶剤性
等の優れた特性を有する絶縁膜を安価に形成したヒート
スプレッダーを提供することを目的とする。
力を有し、表面に絶縁性、耐熱・耐熱疲労性、耐溶剤性
等の優れた特性を有する絶縁膜を安価に形成したヒート
スプレッダーを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による課題を解決
する手段は、銅または銅を主成分とする合金の表面を酸
洗い、あるいはバフ研磨等の手段を用いて清浄化した
後、スクリーン印刷法、あるいは静電スプレー塗装法等
により、銅または銅合金の板の少なくとも放熱面もしく
はフィン状に加工された少なくともフィン部の放熱面を
放熱面の表面上に形成された絶縁層、特に絶縁層として
のソルダーレジスト膜によって形成している。
する手段は、銅または銅を主成分とする合金の表面を酸
洗い、あるいはバフ研磨等の手段を用いて清浄化した
後、スクリーン印刷法、あるいは静電スプレー塗装法等
により、銅または銅合金の板の少なくとも放熱面もしく
はフィン状に加工された少なくともフィン部の放熱面を
放熱面の表面上に形成された絶縁層、特に絶縁層として
のソルダーレジスト膜によって形成している。
【００１０】
【作用】銅の熱伝導率は、約４００Ｗ／ｍ・Ｋであり、
アルミニウムの約２倍の熱伝導率を有しているため、従
来のアルミニウム製のヒートスプレッダーに比べて、大
幅に熱放散能力を向上させることができる。
アルミニウムの約２倍の熱伝導率を有しているため、従
来のアルミニウム製のヒートスプレッダーに比べて、大
幅に熱放散能力を向上させることができる。
【００１１】本発明による半導体装置用のヒートスプレ
ッダーとして使用される銅または銅合金の板厚は、取り
付けられる電子デバイスの熱放散設計により決定される
が、通常、０．３から１．５ｍｍ程度である。また、銅
または銅合金の放熱面に形成される絶縁層としてのソル
ダーレジスト膜の厚さは、５から１０μｍであり、その
色は、熱輻射能を高めるために、黒色とする。
ッダーとして使用される銅または銅合金の板厚は、取り
付けられる電子デバイスの熱放散設計により決定される
が、通常、０．３から１．５ｍｍ程度である。また、銅
または銅合金の放熱面に形成される絶縁層としてのソル
ダーレジスト膜の厚さは、５から１０μｍであり、その
色は、熱輻射能を高めるために、黒色とする。
【００１２】電子デバイス、あるいは半導体パッケージ
と本発明によるヒートスプレッダーとの接合は、熱抵抗
の低減のために、熱伝導性の良好なＡｌＮ等の微粒子を
含有した接着剤を用いるか、錫、銅合金等の金属ソルダ
ーを用いる。これにより、接合部分でも、良好な熱伝導
性を得ることができる。
と本発明によるヒートスプレッダーとの接合は、熱抵抗
の低減のために、熱伝導性の良好なＡｌＮ等の微粒子を
含有した接着剤を用いるか、錫、銅合金等の金属ソルダ
ーを用いる。これにより、接合部分でも、良好な熱伝導
性を得ることができる。
【００１３】さらに、熱放散能力を向上させるために
は、銅または銅合金の板をフィン状に加工したものを板
状のヒートスプレッダーまたは電子デバイスあるいはパ
ッケージに接着して使用することができる。この場合、
必然的にパッケージが大きくならざるを得ないが、熱放
散能力は、板状のヒートスプレッダー単体のものよりも
向上する。
は、銅または銅合金の板をフィン状に加工したものを板
状のヒートスプレッダーまたは電子デバイスあるいはパ
ッケージに接着して使用することができる。この場合、
必然的にパッケージが大きくならざるを得ないが、熱放
散能力は、板状のヒートスプレッダー単体のものよりも
向上する。
【００１４】
（実施例１）図１は、本発明による板状のヒートスプレ
ッダー１を有する半導体パッケージ２を示している。ヒ
ートスプレッダー１は銅材の平坦な放熱・冷却用の板３
と、その一方の放熱面に形成されたソルダーレジスト膜
による絶縁層４によって構成されている。
ッダー１を有する半導体パッケージ２を示している。ヒ
ートスプレッダー１は銅材の平坦な放熱・冷却用の板３
と、その一方の放熱面に形成されたソルダーレジスト膜
による絶縁層４によって構成されている。
【００１５】ヒートスプレッダー１は、板３の他方の面
で、上面開口型のセラミックケース５およびこのセラミ
ックケース５の内部に収納されたＬＳＩチップ６の面に
対してＡｌＮ微粒子を含有させた高熱伝導タイプの高分
子熱可塑性の接着剤７によって接着され、それらと一体
化している。
で、上面開口型のセラミックケース５およびこのセラミ
ックケース５の内部に収納されたＬＳＩチップ６の面に
対してＡｌＮ微粒子を含有させた高熱伝導タイプの高分
子熱可塑性の接着剤７によって接着され、それらと一体
化している。
【００１６】なお、ＬＳＩチップ６は、セラミックケー
ス５の内部で、リード線９によってリードフレーム８の
一端に電気的に接続されている。リードフレーム８は、
絶縁材１０によってセラミックケース５に固定されてい
る。
ス５の内部で、リード線９によってリードフレーム８の
一端に電気的に接続されている。リードフレーム８は、
絶縁材１０によってセラミックケース５に固定されてい
る。
【００１７】上記放熱・冷却用の板３は、厚さ１ｍｍの
銅板である。この銅板の表面は、ＬＳＩチップ６に対す
る面接触を良好な状態とし、また絶縁層４に対する結合
を良くするために、湿式バフ研磨法により清浄化され
る。その後、銅製の板３の放熱面にスクリーン印刷法に
より例えば黒色のエポキシ系ソルダーレジストが塗布さ
れ、ソルダーレジスト膜による絶縁層４が形成される。
銅板である。この銅板の表面は、ＬＳＩチップ６に対す
る面接触を良好な状態とし、また絶縁層４に対する結合
を良くするために、湿式バフ研磨法により清浄化され
る。その後、銅製の板３の放熱面にスクリーン印刷法に
より例えば黒色のエポキシ系ソルダーレジストが塗布さ
れ、ソルダーレジスト膜による絶縁層４が形成される。
【００１８】次に、ソルダーレジスト膜を塗布した銅製
の板３をラック搬送式の電気炉に入れ、１３０°Ｃで１
０分間にわたって加熱し、熱硬化させることによって、
絶縁性、耐熱・耐熱疲労特性、耐溶剤性特性を付与す
る。その後、打ち抜き加工によって、外形寸法として、
たて・よこ３０×３０ｍｍの板状のヒートスプレッダー
１を作成する。
の板３をラック搬送式の電気炉に入れ、１３０°Ｃで１
０分間にわたって加熱し、熱硬化させることによって、
絶縁性、耐熱・耐熱疲労特性、耐溶剤性特性を付与す
る。その後、打ち抜き加工によって、外形寸法として、
たて・よこ３０×３０ｍｍの板状のヒートスプレッダー
１を作成する。
【００１９】本発明によるヒートスプレッダー１を使用
した半導体パッケージ２は、良好な放熱特性が得られ
た。ここで、絶縁層４としてのソルダーレジスト膜の特
性は次の表１に示す通りである。
した半導体パッケージ２は、良好な放熱特性が得られ
た。ここで、絶縁層４としてのソルダーレジスト膜の特
性は次の表１に示す通りである。
【００２０】
【表１】
【００２１】（実施例２）図２は、板３にさらにフィン
状に加工したヒートスプレッダー１１を取り付けた半導
体パッケージ２の例である。板３は、前記実施例１のも
のと同様のものとして製作され、ＬＳＩチップ６とＴＡ
Ｂ（tape automated bonding）１２とを組み込んだセラ
ミックケース１３に、ＡｌＮ微粒子を含有させた高熱伝
導タイプの高分子熱可塑性の接着剤７を用いて接着され
ている。
状に加工したヒートスプレッダー１１を取り付けた半導
体パッケージ２の例である。板３は、前記実施例１のも
のと同様のものとして製作され、ＬＳＩチップ６とＴＡ
Ｂ（tape automated bonding）１２とを組み込んだセラ
ミックケース１３に、ＡｌＮ微粒子を含有させた高熱伝
導タイプの高分子熱可塑性の接着剤７を用いて接着され
ている。
【００２２】そして、この板３の上面に、フィン状に加
工されたヒートスプレッダー１１が鉛合金ソルダー１４
によって固定されている。フィン状のヒートスプレッダ
ー１１は、銅材を用いて成形されており、円柱体の外周
面に形成された放熱面としてのフィン部１５には、静電
スプレー塗装法によって、黒色のエポキシ系ソルダーレ
ジスト膜による絶縁層１６が形成されている。このヒー
トスプレッダー１１を使用した半導体パッケージ２は、
実施例１に示す例よりもさらに良好な熱放散特性とな
る。
工されたヒートスプレッダー１１が鉛合金ソルダー１４
によって固定されている。フィン状のヒートスプレッダ
ー１１は、銅材を用いて成形されており、円柱体の外周
面に形成された放熱面としてのフィン部１５には、静電
スプレー塗装法によって、黒色のエポキシ系ソルダーレ
ジスト膜による絶縁層１６が形成されている。このヒー
トスプレッダー１１を使用した半導体パッケージ２は、
実施例１に示す例よりもさらに良好な熱放散特性とな
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明によるヒートスプレッダーを用い
れば、銅または銅を主成分とする合金の優れた熱輻射能
力によって、熱放散性の極めて優れた半導体装置を製造
することができ、電子デバイスの高出力化、演算の高速
化に伴う発熱量の増加に充分対応できる熱放散能力を有
する半導体装置を安価に提供することが可能となる。
れば、銅または銅を主成分とする合金の優れた熱輻射能
力によって、熱放散性の極めて優れた半導体装置を製造
することができ、電子デバイスの高出力化、演算の高速
化に伴う発熱量の増加に充分対応できる熱放散能力を有
する半導体装置を安価に提供することが可能となる。
【００２４】さらに、銅または銅を主成分とする合金の
放熱面としての表面に、絶縁層としてのソルダーレジス
ト膜が印刷または塗装法により簡単に形成でき、これに
よってヒートスプレッダーに必要な機能、すなわち絶縁
性、耐熱・耐熱疲労性、耐溶剤性等の機能が確保でき
る。しかも、エポキシ系のソルダーレジスト膜の着色の
選択によって、熱輻射能の良好な例えば黒色の絶縁層が
形成できるから、銅または銅を主成分とする合金の板状
の黒色系のヒートスプレッダーもしくはフィン状に加工
された黒色系のヒートスプレッダーの提供が可能とな
る。
放熱面としての表面に、絶縁層としてのソルダーレジス
ト膜が印刷または塗装法により簡単に形成でき、これに
よってヒートスプレッダーに必要な機能、すなわち絶縁
性、耐熱・耐熱疲労性、耐溶剤性等の機能が確保でき
る。しかも、エポキシ系のソルダーレジスト膜の着色の
選択によって、熱輻射能の良好な例えば黒色の絶縁層が
形成できるから、銅または銅を主成分とする合金の板状
の黒色系のヒートスプレッダーもしくはフィン状に加工
された黒色系のヒートスプレッダーの提供が可能とな
る。
【図１】本発明の実施例１によるヒートスプレッダーの
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の実施例２によるヒートスプレッダーの
断面図である。
断面図である。
１ ヒートスプレッダー ２ 半導体パッケージ ３ 板 ４ 絶縁層 ５ セラミックケース ６ ＬＳＩチップ ７ 接着剤 ８ リードフレーム ９ リード線 １０ 絶縁材 １１ ヒートスプレッダー １２ ＴＡＢ １３ セラミックケース １４ 鉛合金ソルダー １５ フィン部 １６ 絶縁層
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体装置用のヒートスプレッダーであ
って、銅または銅を主成分とする合金からなる板の少な
くとも放熱面が上記板の表面上に形成された絶縁層によ
って被覆されていることを特徴とするヒートスプレッダ
ー。 - 【請求項２】 半導体装置用のヒートスプレッダーであ
って、銅または銅を主成分とする合金からなり、フィン
状に加工された少なくともフィン部の放熱面がフィン部
の表面上に形成された絶縁層によって被覆されているこ
とを特徴とするヒートスプレッダー。 - 【請求項３】 絶縁層がソルダーレジスト膜であること
を特徴とする請求項１または請求項２記載のヒートスプ
レッダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17270395A JPH098188A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | ヒートスプレッダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17270395A JPH098188A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | ヒートスプレッダー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098188A true JPH098188A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15946788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17270395A Pending JPH098188A (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | ヒートスプレッダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH098188A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003061001A1 (fr) * | 2002-01-16 | 2003-07-24 | Fujitsu Limited | Drain thermique presentant une capacite de refroidissement haute efficacite et dispositif a semi-conducteur comprenant ce drain |
| JP2011125151A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Toyota Central R&D Labs Inc | 電力変換装置 |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP17270395A patent/JPH098188A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003061001A1 (fr) * | 2002-01-16 | 2003-07-24 | Fujitsu Limited | Drain thermique presentant une capacite de refroidissement haute efficacite et dispositif a semi-conducteur comprenant ce drain |
| US7219721B2 (en) | 2002-01-16 | 2007-05-22 | Fujitsu Limited | Heat sink having high efficiency cooling capacity and semiconductor device comprising it |
| US7431072B2 (en) | 2002-01-16 | 2008-10-07 | Fujitsu Limited | Heat sink with increased cooling capacity and semiconductor device comprising the heat sink |
| JP2011125151A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Toyota Central R&D Labs Inc | 電力変換装置 |
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