JPH0982861A - 半導体装置及びその取り付け方法 - Google Patents

半導体装置及びその取り付け方法

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JPH0982861A
JPH0982861A JP7232514A JP23251495A JPH0982861A JP H0982861 A JPH0982861 A JP H0982861A JP 7232514 A JP7232514 A JP 7232514A JP 23251495 A JP23251495 A JP 23251495A JP H0982861 A JPH0982861 A JP H0982861A
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JP
Japan
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heat dissipation
semiconductor device
solder
plate
taper
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JP7232514A
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English (en)
Inventor
Nobutaka Matsuoka
信孝 松岡
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/05Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W74/00Encapsulations, e.g. protective coatings
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/753Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between laterally-adjacent chips

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Abstract

(57)【要約】 【課題】はんだ内に発生するボイドを減少でき、熱伝導
がよく、高い放熱効果を有する半導体装置及びその取り
付け方法を提供することを目的としている。 【解決手段】絶縁物を介してパターン配線された絶縁性
放熱基板2の上には放熱板1がはんだ付けされる。放熱
板1の一方の面には半導体ペレット3がマウントされ、
絶縁性放熱基板2との接着面の周囲は曲面またはテーパ
に加工され、はんだ8内に発生したガス9は曲面または
テーパに加工された部分から排出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】この発明は、半導体装置及びその
取り付け方法に係り、特に大電力半導体モジュールの放
熱板とその取り付け方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図3(a)に従来の放熱板を備えた半導
体装置の断面図を示し、その放熱板の斜視図を図3
(b)に示す。放熱板1が絶縁性放熱基板2上にはんだ
付けされている。その放熱板1の上に半導体ペレット3
がマウントされている。半導体ペレット上の図示せぬバ
ンプと樹脂製のケース4にインサート形成された外部端
子5とがボンディングワイヤ6によって接続されてい
る。前記半導体装置はシリコン系樹脂10を埋込み、キ
ャップ7を用いて封止される。図3(c)は放熱板1と
絶縁性放熱基板の関係を具体的に示すものであり、図3
(c)において、2Aは絶縁性放熱基板のヒートシンク
部分、2Bは絶縁層、2Cは配線層、8はペーストはん
だを示している。
【0003】図3(c)に示す構成において、ペースト
はんだ8をリフローする時、はんだ8中にガス9が発生
する。このガス9が移動して放熱板の端に達しない場
合、このガス9は空気中に出られずペーストはんだ部分
に残留し、ボイドとなる。このボイドの面積率は通常5
〜10%である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記構成において、は
んだ内にボイドが発生した場合、放熱板と絶縁性放熱基
板間の熱抵抗が高くなり、熱伝導が悪くなるとともに、
放熱効果が悪化するという問題がある。
【0005】この発明の目的は、はんだ内に発生するボ
イドを減少でき、熱伝導がよく、高い放熱効果を得るこ
とが可能な半導体装置及びその取り付け方法を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、この発明の半導体装置及びその取り付
け方法においては以下の手段を講じた。 (1)請求項1に記載した本発明の半導体装置は、絶縁
性放熱基板と、一方面に半導体ペレットがマウントさ
れ、前記絶縁性放熱基板とはんだ付けされる他方面の周
囲が少なくとも曲面またはテーパの一方に加工された放
熱板とを備えている。
【0007】上記本発明の半導体装置においては、はん
だ付する場合、はんだ部分に発生したガスは周囲より高
温でありはんだより密度が小さいので、このガスが前記
放熱板の他方面の曲面またはテーパに加工された部分の
端に達すると、前記加工された他方面の周囲に沿って上
昇し容易に空気中に逃げる。このため、ボイドの発生率
が低下する。その結果、前記放熱板から前記絶縁性放熱
基板までの熱抵抗が小さくなり、熱伝導がよくなり、従
来より放熱効果が高くなる。
【0008】請求項2に示すように、前記放熱板が直方
体の板状に形成され、前記放熱板の前記他方面の周囲が
4辺であることを特徴とする。上記本発明の半導体装置
においては、前記放熱板の4方向において曲面またはテ
ーパに加工されているので、ガスの前記4辺の周囲に達
する割合が増える。従って、ボイドの発生率が低下し、
放熱効果が高くなる。
【0009】請求項3に示すように、前記テーパは、前
記他方面の中央よりに長い幅、前記他方面の隣の鉛直方
向の面が短い幅に設定されている。上記本発明の半導体
装置においては、前記他方面の中央よりの部分のガスが
外部に逃げやいようにテーパ加工された傾斜を長くして
も、前記放熱板の前記他方面と前記絶縁性放熱基板の接
着する面の間隔が大きくならないので、熱伝導がよくな
ると共に、接着強度が弱くならない。
【0010】請求項4に示すように、前記テーパは、少
なくとも2つの異なる角度が設定されている。上記本発
明の半導体装置においては、複数の角度のテーパによっ
て、前記他方面の中央よりの部分においてはガスが外部
に移動しやいように水平に近い長い傾斜にし、前記他方
面の隣の鉛直方向の面においては速やかにガスが空気中
に逃げるように鉛直に近い傾斜にすることが可能とな
る。
【0011】請求項5に記載した本発明の半導体装置の
取り付け方法は、絶縁性放熱基板と、半導体ペレットが
マウントされた放熱板とをはんだ付けする半導体装置の
取り付け方法であって、前記絶縁性放熱基板上にペース
トはんだを介在して接着面の周囲が少なくとも曲面また
はテーパの一方に加工された放熱板を設け、前記ペース
トはんだを融解させるとともに、前記放熱板を振動また
は摺動させることを特徴とする。
【0012】上記本発明の半導体装置の取り付け方法に
おいては、前記ペーストはんだ部分に発生するガスの移
動を促進でき、空気に接する機会が増加するので、従来
よりもはんだ部分のガス残留の割合が減少する。また、
前記放熱板の前記絶縁性放熱基板との接着面の周囲に曲
面またはテーパに加工されているので、放熱板を摺動さ
せる時に、その曲面またはテーパに加工された所で融解
したはんだの渦が生じにくい。従って、融解したはんだ
の抵抗が小さくなり、従来に比べ前記放熱板の摺動が容
易になる。さらに、前記放熱板の摺動によってはんだの
渦が生じないので、前記ペーストはんだ部分に新たなガ
スが発生しない。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。尚、図3と同一部分には
同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。 (第1の発明の実施の形態)図1は、本発明の第1の発
明の実施の形態に係る半導体装置を説明するための図で
ある。図1(b)に示すように、絶縁性の絶縁性放熱基
板2上にペーストはんだ8によって放熱板1が固定され
る。この放熱板1上に半導体ペレット3がマウントされ
ている。放熱板1は図1(a)に示すように、直方体の
板状であり、絶縁性放熱基板2との接着面の4辺が曲面
に加工されている。
【0014】上記構成において、放熱板1を絶縁性放熱
基板2上に固定するはんだリフローの段階において、は
んだ8内にガス9が発生する。そのガス9が矢印の方向
に移動して放熱板の接着面の曲面に加工された端部に達
すると、周囲より高温ではんだより密度の小さいガス9
は、曲面に加工された接着面の周囲に沿って上昇し容易
に空気中に逃げることがきる。このため、はんだ中に残
るガス9が減少し、ボイドの発生率が低下する。その結
果、放熱板1から絶縁性放熱基板2までの局所的な高い
熱抵抗部分が少なく、熱伝導がよくなり、従来より放熱
効果が高くなる。 (第2の発明の実施の形態)図2は、本発明の第2の発
明の実施の形態の半導体装置を説明する図である。基本
的な構造は第1の発明の実施の形態と同じである。第2
の発明の実施の形態の絶縁性放熱基板2と接する放熱板
1の周囲がテーパ加工されている。このテーパ加工の一
例として、図2(b)に示すように、横方向を1mm、
高さ方向を0.2mmにする。つまり、放熱板1が絶縁
性放熱基板2と接する面の中央よりに長い幅、その接着
面の隣の鉛直方向の面で短い幅のテーパとすることが望
ましい。実験によれば、上記構成の場合ボイドの発生率
が3%以下に減少した。
【0015】第2の発明の実施の形態の半導体装置にお
いては、放熱板1と絶縁性放熱基板2との接着面の中央
よりのガス9が外部に逃げやすいようにテーパ加工され
た傾斜を長くしても、放熱板1と絶縁性放熱基板2との
接着面の間隔が大きくならないので、熱伝導がよくな
り、しかも、接着強度が弱くならない。
【0016】また、図2(c)に示すように、テーパの
角度を2つにしてもよい。また、3つの角度を持つよう
にしてもよい。この場合は、放熱板1と絶縁性放熱基板
2との接着面のテーパは緩やかな(水平に近い)傾斜に
し、その面の隣の鉛直方向の面のテーパは急な(鉛直に
近い)傾斜にすることが望ましい。
【0017】次に、本発明の半導体装置の取り付け方法
について説明する。第1及び第2の発明の実施の形態の
半導体装置について、同様に本発明の半導体装置の取り
付け方法を実施できる。
【0018】放熱板1と絶縁性放熱基板2とをはんだ付
けする場合において、前記絶縁性放熱基板2上に、ペー
ストはんだ8を塗布し、その上に前記絶縁性放熱基板2
との接着面の周囲が少なくとも曲面またはテーパの一方
に加工された前記放熱板1を重ねる。その後、ペースト
はんだ8を融解させると同時に、例えば前記絶縁性放熱
基板2又は放熱板1に振動を与える。その後、前記ペー
ストはんだ8を凝固させて放熱板1と前記絶縁性放熱基
板2とをはんだ付けする。
【0019】また、振動を与える代わりに前記放熱板1
と絶縁性放熱基板2とを図中の左右または前後に摺動さ
せてもよい。本発明の取り付け方法によれば、ペースト
はんだ8の内に発生したガス9の移動を促進でき、空気
に接する機会が増えるため、従来よりもガス9のペース
トはんだ8部分に残留する割合が減少する。また、放熱
板1と絶縁性放熱基板2との接着面の周囲に曲面または
テーパに加工されているので、放熱板1を摺動させる時
に、曲面に加工された所で融解したはんだの渦が生じに
くく、摺動に伴う融解したはんだの抵抗が小さくなる。
従って、従来に比べ図中の左右または前後の摺動が容易
になる。さらに、放熱板の摺動によってはんだの渦が生
じないので、ペーストはんだ8部分に新たなガスが発生
しない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、はんだ内に発生するボイドを減少でき、熱伝導がよ
く、高い放熱効果を得ることが可能な半導体装置及びそ
の取り付け方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の発明の実施の形態に係る半導体
装置を説明する図。
【図2】本発明の第2の発明の実施の形態に係る半導体
装置を説明する図。
【図3】従来の技術の一例に係る半導体装置を説明する
図。
【符号の説明】
1…放熱板、2…絶縁性放熱基板、3…半導体ペレッ
ト、8…はんだ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性放熱基板と、 一方面に半導体ペレットがマウントされ、前記絶縁性放
    熱基板とはんだ付けされる他方面の周囲が少なくとも曲
    面またはテーパの一方に加工された放熱板とを備えたこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記放熱板が直方体の板状に形成され、前
    記放熱板の前記他方面の周囲が4辺であることを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記テーパは、前記他方面の中央よりに長
    い幅、前記他方面の隣の鉛直方向の面が短い幅に設定さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】前記テーパは、少なくとも2つの異なる角
    度が設定されていることを特徴とする請求項1記載の半
    導体装置。
  5. 【請求項5】絶縁性放熱基板と、半導体ペレットがマウ
    ントされた放熱板とをはんだ付けする半導体装置の取り
    付け方法であって、 前記絶縁性放熱基板上にペーストはんだを介在して接着
    面の周囲が少なくとも曲面またはテーパの一方に加工さ
    れた放熱板を設け、 前記ペーストはんだを融解させるとともに、前記放熱板
    を振動または摺動させることを特徴とする半導体装置の
    取り付け方法。
JP7232514A 1995-09-11 1995-09-11 半導体装置及びその取り付け方法 Pending JPH0982861A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005116875A (ja) * 2003-10-09 2005-04-28 Denso Corp 半導体装置
JP2016100152A (ja) * 2014-11-20 2016-05-30 本田技研工業株式会社 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体
CN115401352A (zh) * 2022-08-18 2022-11-29 深圳基本半导体有限公司 一种焊接方法
JP2023000129A (ja) * 2021-06-17 2023-01-04 株式会社 日立パワーデバイス パワー半導体モジュール

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