KR20170118599A - 반도체 장치의 방열구조 - Google Patents

반도체 장치의 방열구조 Download PDF

Info

Publication number
KR20170118599A
KR20170118599A KR1020170039895A KR20170039895A KR20170118599A KR 20170118599 A KR20170118599 A KR 20170118599A KR 1020170039895 A KR1020170039895 A KR 1020170039895A KR 20170039895 A KR20170039895 A KR 20170039895A KR 20170118599 A KR20170118599 A KR 20170118599A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
semiconductor device
insulating
conductive
heat dissipation
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.)
Granted
Application number
KR1020170039895A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101946467B1 (ko
Inventor
에이이치 오무라
Original Assignee
오므론 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오므론 가부시키가이샤 filed Critical 오므론 가부시키가이샤
Publication of KR20170118599A publication Critical patent/KR20170118599A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101946467B1 publication Critical patent/KR101946467B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
    • H10W40/226—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections characterised by projecting parts, e.g. fins to increase surface area
    • H10W40/228—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections characterised by projecting parts, e.g. fins to increase surface area the projecting parts being wire-shaped or pin-shaped
    • H01L23/40—
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
    • H01L23/3672—
    • H01L23/3675—
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
    • H10W40/226—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections characterised by projecting parts, e.g. fins to increase surface area
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/231—Arrangements for cooling characterised by their places of attachment or cooling paths
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/231—Arrangements for cooling characterised by their places of attachment or cooling paths
    • H10W40/235—Arrangements for cooling characterised by their places of attachment or cooling paths attached to package parts
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
    • H10W40/611—Bolts or screws
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
    • H10W40/77—Auxiliary members characterised by their shape
    • 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
    • H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/60—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
    • H10W70/62—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their interconnections
    • H10W70/63—Vias, e.g. via plugs
    • H10W70/635—Through-vias
    • 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
    • H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/60—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
    • H10W70/62—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their interconnections
    • H10W70/65—Shapes or dispositions of interconnections
    • 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
    • H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
    • H10W74/10—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition
    • H10W74/111—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition the semiconductor body being completely enclosed
    • H10W74/129—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition the semiconductor body being completely enclosed forming a chip-scale package [CSP]
    • H01L2023/405—
    • H01L2023/4062—
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/231—Arrangements for cooling characterised by their places of attachment or cooling paths
    • H10W40/242—Arrangements for cooling characterised by their places of attachment or cooling paths comprising thermal conductors between chips and the and the arrangements for cooling, e.g. compliant heat-spreaders
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
    • 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
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
    • H10W72/07331—Connecting techniques
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

(과제) 표면실장용의 박형 반도체 장치에 적용할 수 있는 우수한 방열성을 갖는 반도체 장치의 방열구조, 바람직하게는 우수한 절연신뢰성도 겸비하는 반도체 장치의 방열구조를 제공한다.
(해결수단) 기판(20)과 전기적으로 접속되는 전기적 접합면(11a)과, 그 반대쪽의 방열면(11b)을 가지는 반도체 디바이스(10)의 방열구조(101)로서, 방열면(11b)이 비절연부품(32)을 통하여 히트 스프레더(31)에 접합 또는 접촉함과 함께, 이 히트 스프레더(31)가 절연부품(41)을 통하여 히트싱크(30)에 접합 또는 접촉하고 있다.

Description

반도체 장치의 방열구조 {HEAT RADIATION STRUCTURE OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 표면실장형의 반도체 장치(반도체 디바이스)의 방열구조(냉각구조라고도 한다)에 관한 것으로서, 특히, 박형(薄型) 패키지의 반도체 장치에 적용할 수 있는 방열성이나 절연신뢰성을 갖춘 방열구조에 관한 것이다.
도 4(a)는 종래의 리드 타입의 디스크리트 부품(1)을 예시하는 개략 사시도이며, 도 4(b)는 근년 개발되고 있는 표면실장형의 반도체 디바이스(10)를 예시하는 개략 사시도이다.
반도체 스위칭 디바이스의 고속화에 수반하여, 디바이스 자체의 기생 인덕턴스를 작게 할 필요가 있다. 도 4(a)에 나타내는 종래의 디스크리트 부품(1)(예를 들면, 리드 타입의 IGBT)과는 달리, 예를 들면, 도 4(b)에 나타내는 반도체 디바이스(10)에서는, 스위칭 속도가 매우 고속이기 때문에, 가능한 한 작은 기생 인덕턴스를 실현하기 위해서 디바이스 패키지의 박형화가 진행되고 있다.
이러한 반도체 디바이스(10)는, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 초박형의 패키지(11)에 담길 수 있고, 예를 들면, 기판과 전기적으로 접속되는 1 이상의 전극(단자)(12)이 배치된 전기적 접합면(11a)과, 그 반대쪽에 넓은 방열전극(13)이 배치된 방열면(11b)을 가지고 있다. 이 반도체 디바이스(10)의 실장시에는, 우수한 방열성이나 절연신뢰성을 갖출 필요가 있어, 예를 들면, 특허문헌 1 내지 3 등의 기술이 제안되고 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허 특개2014-241340호 공보 특허문헌 2: 일본 공개특허 특개2000-311971호 공보 특허문헌 3: 일본 공개특허 특개2008-028163호 공보
도 5(a)는 종래의 방열구조(201)를 개략적으로 예시하는 단면도이며, 도 5(b)는 그 변형예인 방열구조(201A)를 개략적으로 예시하는 단면도이다.
도 5(a)에 나타내는 방열구조(201)에서는, 도전성을 가지는 방열 및 냉각 부품(이하에서는 단지 「방열부품」이라고 한다)의 일례인 히트싱크(30) 상에, 절연부품(41)을 통하여 반도체 디바이스(10)가 그 방열면(11b)을 아래로 하여 접합 또는 접촉하도록 탑재됨과 함께, 그 전기적 접합면(11a)의 전극(12)이 기판(20)의 하부면 패턴(22)에 납땜되어 있다.
이러한 방열구조(201)에 의하면, 반도체 디바이스(10)에서 발생한 열은, 그 방열면(11b)으로부터 절연부품(41)을 통하여 히트싱크(30)에 전해진다.
또, 도 5(b)에 나타내는 방열구조(201A)에서는, 히트싱크(30) 상에 절연부품(41)을 통하여 기판(20)의 하부면 패턴(22)이 접촉함과 함께, 기판(20)의 상부면 패턴(21)과 반도체 디바이스(10)의 전기적 접합면(11a)의 전극(12)이 납땜되어 있다.
이러한 방열구조(201A)에 의하면, 반도체 디바이스(10)에서 발생한 열은, 그 전기적 접합면(11a)의 전극(12)으로부터 기판(20)에 설치된 서멀비아 또는 인레이와 절연부품(41)을 통하여 히트싱크(30)에 전해진다.
이러한 방열구조(201, 201A)에는, 다음과 같은 과제가 있지만, 적어도 1)의 과제의 해소, 즉, 발열체인 반도체 디바이스(10)와 히트싱크(30) 사이의 열저항을 최소로 하는 것이 필요하다. 더욱이, 2) 내지 4)의 과제도 해소할 수 있는 것이 바람직하다.
1) 발열체(반도체 디바이스(10))의 방열(냉각) 성능(절연부품(41)의 열전도)
2) 패키지(11) 상의 상부면 전극과 하부면 전극의 절연
3) 패키지(11)와 방열부품과의 절연
4) 기판(20)의 전기배선과 방열부품과의 절연
종래기술의 이러한 과제를 감안하여, 본 발명의 목적은, 표면실장용의 박형 반도체 장치에 적용할 수 있는 우수한 방열성을 갖춘 반도체 장치의 방열구조, 바람직하게는 우수한 절연신뢰성도 겸비하는 반도체 장치의 방열구조를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 반도체 장치의 방열구조는, 기판과 전기적으로 접속되는 전기적 접합면과, 그 반대쪽의 방열면을 가지는 반도체 장치의 방열구조로서, 상기 방열면이 비절연부재를 통하여 도전성 고열전도부재에 접합 또는 접촉함과 함께, 이 도전성 고열전도부재가 제1 절연부재를 통하여 방열부품에 접합 또는 접촉하고 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 도전성 고열전도부재의 두께는, 상기 반도체 장치의 두께보다 두껍고, 상기 도전성 고열전도부재는, 평면에서 볼 때 상기 방열부품보다 작은 것이 바람직하다. 상기 반도체 장치 및 상기 도전성 고열전도부재가 예를 들어 평면에서 볼 때 모두 대략 사각형상인 경우, 상기 도전성 고열전도부재의 각 변의 길이는, 상기 도전성 고열전도부재의 두께의 2배와 상기 반도체 장치의 각 변의 길이와의 합보다 큰 것이 바람직하다. 다만, 상기 도전성 고열전도부재는, 평면에서 볼 때 대략 사각형상으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 대략 원형상일 수도 있고, 그 크기는, 대략 사각형상의 경우에 준하여 정해질 수 있다. 또, 상기 제1 절연부재는, 평면에서 볼 때 상기 도전성 고열전도부재보다 큰 것이 바람직하다.
이러한 구성의 반도체 장치의 방열구조에 의하면, 반도체 장치에서 발생한 열은, 그 방열면으로부터 비절연부재를 통하여 도전성 고열전도부재에 전해져 확산되고, 더욱이 제1 절연부재를 통하여 방열부품에 전해지므로, 우수한 방열성을 갖는다.
본 발명의 반도체 장치의 방열구조에 있어서, 상기 기판과 상기 도전성 고열전도부재와의 사이에 상기 반도체 장치의 외주 및 상기 기판의 패턴의 적어도 일부를 덮도록 제2 절연부재가 배치될 수도 있다. 더욱이, 상기 제2 절연부재가 상기 기판과 상기 방열부품과의 사이의 공간을 차지하도록 배치될 수도 있다.
여기서, 상기 제2 절연부재는, 상기 방열부품에의 고정을 위한 관통구멍을 가질 수도 있다. 상기 제2 절연부재는, 예를 들면, 절연 내열성 수지에 의한 성형 혹은 절삭 가공품, 절연 내열성의 테이프, 절연 내열성의 수지에 의한 패키징(封止), 또는 이것들 중 어느 2개 이상의 조합에 의해서 배치될 수도 있다.
이러한 구성의 반도체 장치의 방열구조에 의하면, 우수한 방열성을 갖는 동시에, 절연파괴의 발생도 회피할 수 있다.
본 발명의 반도체 장치의 방열구조에 의하면, 반도체 장치에서 발생한 열은, 그 방열면으로부터 비절연부재를 통하여 도전성 고열전도부재에 전해져 확산되고, 더욱이 제1 절연부재를 통하여 방열부품에 전해지므로, 우수한 방열성을 갖는다.
더욱이, 상기 기판과 상기 도전성 고열전도부재와의 사이에 상기 반도체 장치의 외주 및 상기 기판의 패턴의 적어도 일부를 덮도록 제2 절연부재가 배치되어 있는 경우에는, 우수한 방열성을 갖는 동시에, 절연파괴의 발생도 회피할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 방열구조(101)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 방열구조(102)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에 따른 방열구조(102A)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4(a)는 종래의 리드 타입의 디스크리트 부품(1)을 예시하는 개략 사시도이며, 도 4(b)는 근년 개발되고 있는 GaN 디바이스와 같은 표면실장형의 반도체 디바이스(10)를 예시하는 개략 사시도이다.
도 5(a)는 종래의 방열구조(201)를 개략적으로 예시하는 단면도이며, 도 5(b)는 그 변형예인 방열구조(201A)를 개략적으로 예시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 몇 개의 실시형태를, 도면을 참조하여 설명한다.
< 제1 실시형태 >
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 방열구조(101)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이 방열구조(101)에서는, 도전성을 가지는 방열부품의 일례인 히트싱크(30)(예를 들면 열전도율 190W/mk 이상) 상에, 얇은 시트상의 절연부품(41)을 통하여, 비절연의 열확산 소자(도전성을 가지는 고열전도부품)의 일례인 히트 스프레더(31)가 접합 또는 접촉하도록 탑재되어 있다. 이 히트 스프레더(31) 상에는, 얇은 비절연부품(32)을 통하여, 발열체의 일례이며 초박형의 패키지(11)에 담을 수 있는 반도체 디바이스(10)가 그 방열면(11b)를 아래로 하여 접합 또는 접촉하도록 탑재되어 있다. 그 전기적 접합면(11a)의 전극(12)은, 기판(20)의 하부면 패턴(22)에 남땜 등에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
반도체 디바이스(10)는, 각 전극(12) 및 방열전극(13)이 모두 패키지(11)의 외형보다 내측에 배치되어 있고, 거의 패키지의 두께(T1)에 담겨 있다. 패키지 두께(T1)는, 예를 들면 2mm 이하가 바람직하다.
히트 스프레더(31)는, 그 두께(T2)가 예를 들면 2mm 이상이 바람직하고, 그 사이즈는 반도체 디바이스(10)보다 크고, 히트싱크(30)보다 작다. 히트 스프레더(31)의 각 변의 길이(L2)는, 반도체 디바이스(10)의 1변의 길이를 L1이라고 하면, L1 + 2 × T2 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 재료로서는, 예를 들면 열전도율 190W/mk 이상의 고열 전도성 금속, 구체적으로는 동 또는 알루미늄을 들 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다.
비절연부품(32)으로서는, 예를 들면 열전도율 20W/mk 이상의 재료, 구체적으로는 땜납 또는 그래파이트를 들 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다.
절연부품(41)으로서는, 예를 들면 열전도율이 1 ~ 10W/mk이고 내(耐)전압이 1500V 이상인 부재로 하는 동시에, 절연거리를 확보하기 위해서 히트 스프레더(31)보다 큰 것이 바람직하다.
이러한 방열구조(101)에 의하면, 반도체 디바이스(10)의 방열면(11b)이 비절연으로 히트 스프레더(31)에 접촉함과 함께, 이 히트 스프레더(31)가 히트싱크(30)와 절연으로 접촉하고 있다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(10)에서 발생한 열은, 그 방열면(11b)으로부터 비절연부품(32)을 통하여 히트 스프레더(31)에 전해져 확산되고, 더욱이 절연부품(41)을 통하여 히트싱크(30)에 전해지므로, 우수한 방열성을 갖는다.
< 제2 실시형태 >
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 방열구조(102)를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 제1 실시형태와 동일한 구성 부재에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이하에서는 주로 차이점에 대해 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이 방열구조(102)에서는, 제1 실시형태의 방열구조(101)의 구성에 더하여, 기판(20)과 히트 스프레더(31) 사이에, 반도체 디바이스(10)의 외주 및 기판(20)의 패턴(적어도 히트 스프레더(31)와 고전압차가 될 수 있는 패턴)을 덮도록 횡단면이 L자 형상인 절연부품(42)이 삽입되어 있다. 다만, 이러한 절연부품(42)의 삽입으로 한정하지 않고, 동일한 절연재료의 도포 등에 의해서, 반도체 디바이스(10)의 외주에 이 절연재료가 존재하도록 배치할 수 있다. 즉, 반도체 디바이스(10)의 외주 상의 기판(20)과 히트 스프레더(31)에 끼워진 공간에 절연재료에 의한 절연층을 가지는 구조로 한다.
절연부품(42)으로서는, 예를 들면 절연 내열성 수지(예를 들면 PPS)에 의한 성형 혹은 절삭 가공품, 절연 내열성의 테이프, 절연 내열성의 수지(예를 들면 에폭시나 실리콘 등)에 의한 패키징, 또는 이것들 중 어느 2개 이상의 조합을 들 수 있지만, 이것들로 한정되지 않는다.
히트 스프레더(31)는, 반도체 디바이스(10)의 패키지(11)와의 접합 또는 접촉부가 주위보다 높아져 있는 것이 바람직하다.
이러한 방열구조(102)에 의하면, 반도체 디바이스(10)의 방열면(11b)이 비절연으로 히트 스프레더(31)에 접촉함과 함께, 이 히트 스프레더(31)가 히트싱크(30)와 절연으로 접촉하고 있고, 더욱이 반도체 디바이스(10)의 외주 및 기판(20)의 패턴이 절연부품(42)에 의해서 덮인다. 이것에 의해, 우수한 방열성을 갖는 동시에, 절연 파괴의 발생도 회피할 수 있다.
< 제2 실시형태의 변형예 >
도 3은 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에 따른 반도체 디바이스(10)의 방열구조(102A)를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 제2 실시형태와 동일한 구성 부재에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이하에서는 주로 차이점에 대해 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이 방열구조(102A)에서는, 제2 실시형태의 방열구조(102)의 구성에 있어서의 절연부품(42)에 대신하여, 기판(20)과 히트싱크(30) 사이에 나머지 공간을 차지하는 절연부품(42A)이 삽입되고, 히트싱크(30) 상에 설치된 나사구멍(30a)에 나사(50)로 고정되어 있다. 이 절연부품(42A)은, 기판(20)과 히트싱크(30) 사이에서 반도체 디바이스(10)뿐만이 아니라, 기판(20)의 하부면(하부면 패턴(22)도 포함한다), 비절연부품(32), 히트 스프레더(31) 및 절연부품(41)도 포함하는 전체 외주를 덮는다.
비절연부품(32)으로서는, 예를 들면, 땜납이나 그래파이트 시트 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되지 않는다.
히트 스프레더(31)로서는, 예를 들면, 동(銅)제의 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되지 않는다. 그 두께(T2)는, 예를 들면 2mm 이상이 바람직하다. 그 사이즈(각 변의 길이를 L2라고 한다)는, 반도체 디바이스(10)의 1변의 길이를 L1이라고 하면, L1 + 2 × T2보다 크고, 히트싱크(30)보다는 작게 하는 것이 바람직하다.
절연부품(41)으로서는, 예를 들면, 절연 시트(예를 들면 열전도율이 5W/mk)를 들 수 있지만, 이것으로 한정되지 않는다.
히트싱크(30)로서는, 예를 들면, 알루미늄제의 것을 들 수 있지만, 이것으로 한정되지 않는다.
이러한 방열구조(102A)에 의하면, 제2 실시형태의 방열구조(102)와 마찬가지로, 반도체 디바이스(10)의 방열면(11b)이 비절연으로 히트 스프레더(31)에 접촉함과 함께, 이 히트 스프레더(31)가 히트싱크(30)와 절연으로 접촉하고 있고, 더욱이 반도체 디바이스(10)의 각 전극(12)의 주위가 절연부품(42A)에 의해서 덮인다. 이것에 의해, 우수한 방열성을 갖는 동시에, 절연 파괴의 발생을 회피할 수 있다.
이상에서 설명한 각 실시형태 및 그 변형예 등의 각 구성은, 저해요인 등이 특히 없는 한, 서로 조합할 수도 있다.
또한, 본 발명은, 그 주지 또는 주요한 특징으로부터 일탈함 없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 상술한 각 실시형태나 각 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타나는 것이며, 명세서 본문에는 조금도 구속되지 않는다. 더욱이, 특허청구의 범위의 균등범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.
10: 반도체 디바이스
11: 패키지
12: 전극
13: 방열전극
20: 기판
30: 히트 싱크
31: 히트 스프레더
32: 비절연부품
41: 절연부품
42: 절연부품
42A: 절연부품
50: 나사

Claims (7)

  1. 기판과 전기적으로 접속되는 전기적 접합면과, 그 반대쪽의 방열면을 가지는 반도체 장치의 방열구조로서,
    상기 방열면이 비절연부재를 통하여 도전성 고열전도부재에 접합 또는 접촉함과 함께,
    이 도전성 고열전도부재가 제1 절연부재를 통하여 방열부품에 접합 또는 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는, 반도체 장치의 방열구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전성 고열전도부재의 두께는, 상기 반도체 장치의 두께보다 두껍고,
    상기 도전성 고열전도부재는, 평면에서 볼 때 상기 방열부품보다 작고,
    상기 반도체 장치 및 상기 도전성 고열전도부재가 평면에서 볼 때 모두 사각형상인 경우, 상기 도전성 고열전도부재의 각 변의 길이는, 상기 도전성 고열전도부재의 두께의 2배와 상기 반도체 장치의 각 변의 길이와의 합보다 큰 것을 특징으로 하는, 반도체 장치의 방열구조.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 절연부재는, 평면에서 볼 때 상기 도전성 고열전도부재보다 큰 것을 특징으로 하는, 반도체 장치의 방열구조.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 기판과 상기 도전성 고열전도부재와의 사이에 상기 반도체 장치의 외주 및 상기 기판의 패턴의 적어도 일부를 덮도록 제2 절연부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 반도체 장치의 방열구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 절연부재가 상기 기판과 상기 방열부품과의 사이의 공간을 차지하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 반도체 장치의 방열구조.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 절연부재는, 상기 방열부품에의 고정을 위한 관통구멍을 가지는 것을 특징으로 하는, 반도체 장치의 방열구조.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 절연부재는, 절연 내열성 수지에 의한 성형 혹은 절삭 가공품, 절연 내열성의 테이프, 절연 내열성의 수지에 의한 패키징(封止), 또는 이것들 중 어느 2개 이상의 조합에 의해서 배치되는 것을 특징으로 하는, 반도체 장치의 방열구조.
KR1020170039895A 2016-04-15 2017-03-29 반도체 장치의 방열구조 Expired - Fee Related KR101946467B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016081964A JP6711098B2 (ja) 2016-04-15 2016-04-15 半導体装置の放熱構造
JPJP-P-2016-081964 2016-04-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170118599A true KR20170118599A (ko) 2017-10-25
KR101946467B1 KR101946467B1 (ko) 2019-02-08

Family

ID=57838279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170039895A Expired - Fee Related KR101946467B1 (ko) 2016-04-15 2017-03-29 반도체 장치의 방열구조

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9997430B2 (ko)
EP (1) EP3232468B1 (ko)
JP (1) JP6711098B2 (ko)
KR (1) KR101946467B1 (ko)
CN (1) CN107301987B (ko)
PT (1) PT3232468T (ko)
TW (1) TWI648829B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200085101A (ko) 2019-01-04 2020-07-14 강병혁 전력변환용 반도체 패키지의 방열구조

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6693441B2 (ja) * 2017-02-27 2020-05-13 オムロン株式会社 電子装置およびその製造方法
CN110137720B (zh) * 2018-02-09 2022-07-26 富士康(昆山)电脑接插件有限公司 一种用来固定散热器的固定装置及其抵压装置
JP7771709B2 (ja) 2021-12-14 2025-11-18 オムロン株式会社 実装基板、及び実装基板を搭載した電気機器
EP4297080A1 (de) * 2022-06-20 2023-12-27 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung mit einem schaltungsträger und einem halbleiterbauelement

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08264688A (ja) * 1995-03-28 1996-10-11 Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk 半導体用セラミックパッケージ
JPH09139451A (ja) * 1995-11-15 1997-05-27 Hitachi Ltd 放熱フィン付半導体装置およびその実装方法ならびに取り外し方法
JP2003133514A (ja) * 2001-10-23 2003-05-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd パワーモジュール
EP1528847A1 (en) * 2003-10-29 2005-05-04 Magnetek S.p.A. Heat dissipating insert, circuit comprising said insert and production method
JP2012074425A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Daikin Ind Ltd パワーモジュール
KR20120071102A (ko) * 2010-12-22 2012-07-02 (주)포인트엔지니어링 반도체 디바이스 및 그 제조 방법
JP2013004953A (ja) * 2011-06-22 2013-01-07 Denso Corp 電子制御装置
KR20140105371A (ko) * 2013-02-22 2014-09-01 후지쯔 가부시끼가이샤 전자 부품 유닛 및 고정 구조
WO2015072428A1 (ja) * 2013-11-12 2015-05-21 Jnc株式会社 ヒートシンク

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0458551A (ja) * 1990-06-28 1992-02-25 Nec Corp マルチチップモジュール
JPH09213847A (ja) * 1996-02-01 1997-08-15 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置及びこの製造方法並びにそれを用いた電子装置
JPH09306954A (ja) * 1996-05-20 1997-11-28 Hitachi Ltd 半導体装置及びその実装方法並びに実装構造体
JP3451979B2 (ja) 1999-04-28 2003-09-29 株式会社日立製作所 半導体装置
US6292367B1 (en) * 2000-06-22 2001-09-18 International Business Machines Corporation Thermally efficient semiconductor chip
JP3934565B2 (ja) * 2003-02-21 2007-06-20 富士通株式会社 半導体装置
JP4173751B2 (ja) * 2003-02-28 2008-10-29 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
TWI242863B (en) * 2003-09-15 2005-11-01 Siliconware Precision Industries Co Ltd Heat dissipating structure and semiconductor package with the heat dissipating structure
US20050133908A1 (en) * 2003-12-18 2005-06-23 Advanced Thermal Technologies Chip assembly with glue-strengthening holes
JP4986435B2 (ja) * 2005-10-12 2012-07-25 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント 半導体装置、半導体装置の作成方法
JP4935220B2 (ja) 2006-07-21 2012-05-23 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール装置
TW200824073A (en) * 2006-11-24 2008-06-01 Siliconware Precision Industries Co Ltd Heat-dissipation semiconductor package and fabrication method thereof
TWI355048B (en) * 2006-12-13 2011-12-21 Siliconware Precision Industries Co Ltd Heat-dissipation semiconductor package and heat-di
TWI353047B (en) * 2006-12-28 2011-11-21 Siliconware Precision Industries Co Ltd Heat-dissipating-type semiconductor package
JP4539773B2 (ja) * 2008-03-07 2010-09-08 株式会社デンソー 半導体装置およびその製造方法
CN101960591A (zh) * 2008-03-28 2011-01-26 日本电气株式会社 半导体装置、其制造方法、印刷电路板及电子设备
US8304291B2 (en) * 2009-06-29 2012-11-06 Advanced Micro Devices, Inc. Semiconductor chip thermal interface structures
JPWO2011074221A1 (ja) * 2009-12-14 2013-04-25 パナソニック株式会社 半導体装置
US20110240279A1 (en) * 2010-03-30 2011-10-06 International Business Machines Corporation Hybrid liquid metal-solder thermal interface
JP2012033559A (ja) * 2010-07-28 2012-02-16 J Devices:Kk 半導体装置
JP5935809B2 (ja) * 2011-10-07 2016-06-15 富士電機株式会社 プリント基板の取り付け構造およびその構造を用いた半導体装置
JP5983032B2 (ja) * 2012-05-28 2016-08-31 富士通株式会社 半導体パッケージ及び配線基板ユニット
US8952503B2 (en) * 2013-01-29 2015-02-10 International Business Machines Corporation Organic module EMI shielding structures and methods
US9236323B2 (en) * 2013-02-26 2016-01-12 Intel Corporation Integrated heat spreader for multi-chip packages
JP6075218B2 (ja) 2013-06-11 2017-02-08 株式会社デンソー 半導体装置
US9576930B2 (en) * 2013-11-08 2017-02-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Thermally conductive structure for heat dissipation in semiconductor packages
DE102014205958A1 (de) * 2014-03-31 2015-10-01 Lemförder Electronic GmbH Halbleiterschaltelementanordnung und Steuergeräteinrichtung für ein Fahrzeug

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08264688A (ja) * 1995-03-28 1996-10-11 Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk 半導体用セラミックパッケージ
JPH09139451A (ja) * 1995-11-15 1997-05-27 Hitachi Ltd 放熱フィン付半導体装置およびその実装方法ならびに取り外し方法
JP2003133514A (ja) * 2001-10-23 2003-05-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd パワーモジュール
EP1528847A1 (en) * 2003-10-29 2005-05-04 Magnetek S.p.A. Heat dissipating insert, circuit comprising said insert and production method
JP2012074425A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Daikin Ind Ltd パワーモジュール
KR20120071102A (ko) * 2010-12-22 2012-07-02 (주)포인트엔지니어링 반도체 디바이스 및 그 제조 방법
JP2013004953A (ja) * 2011-06-22 2013-01-07 Denso Corp 電子制御装置
KR20140105371A (ko) * 2013-02-22 2014-09-01 후지쯔 가부시끼가이샤 전자 부품 유닛 및 고정 구조
WO2015072428A1 (ja) * 2013-11-12 2015-05-21 Jnc株式会社 ヒートシンク

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200085101A (ko) 2019-01-04 2020-07-14 강병혁 전력변환용 반도체 패키지의 방열구조

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017191904A (ja) 2017-10-19
PT3232468T (pt) 2021-01-18
KR101946467B1 (ko) 2019-02-08
US20170301602A1 (en) 2017-10-19
CN107301987A (zh) 2017-10-27
EP3232468A1 (en) 2017-10-18
EP3232468B1 (en) 2021-01-06
TW201803049A (zh) 2018-01-16
JP6711098B2 (ja) 2020-06-17
US9997430B2 (en) 2018-06-12
CN107301987B (zh) 2019-11-05
TWI648829B (zh) 2019-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111261598B (zh) 封装结构及其适用的电源模块
US9721861B2 (en) Semiconductor device
KR101946467B1 (ko) 반도체 장치의 방열구조
CN104603934A (zh) 电力用半导体装置
JP5851599B2 (ja) パワーモジュール
JP2016181536A (ja) パワー半導体装置
JP4146888B2 (ja) 半導体モジュールと半導体モジュールの製造方法
KR20170024254A (ko) 파워 반도체 모듈 및 이의 제조 방법
US11081412B2 (en) Semiconductor device
JP7034211B2 (ja) 半導体装置
JP4046623B2 (ja) パワー半導体モジュールおよびその固定方法
JP2015122453A (ja) パワーモジュール
KR20180019221A (ko) 반도체 장치의 방열 구조
US11201101B2 (en) Electronic component
CN112823416A (zh) 表面安装式热缓冲器
US20230215776A1 (en) Semiconductor device
JP2017005129A (ja) 半導体装置
US20150179540A1 (en) Semiconductor device
JP2015041748A (ja) パワー半導体装置
JP2026075889A (ja) 半導体装置
KR100216731B1 (ko) 베릴리아 디비씨 기판을 사용한 전력 반도체 모듈
JP2016152290A (ja) 熱伝導基板及び電子部品実装方法
WO2020144814A1 (ja) 半導体装置
JP2017034211A (ja) 放熱器、電子機器、および電子機器の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E90F Notification of reason for final refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20220131

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20220131

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000