特許 6190732 放熱板及び半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6190732

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】放熱板及び半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20170821BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20170821BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/36 D

   H05K7/20 D

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-15834(P2014-15834)

(22)【出願日】2014年1月30日

(65)【公開番号】特開2015-142108(P2015-142108A)

(43)【公開日】2015年8月3日

【審査請求日】2016年9月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】米持 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】竹内 今朝幸

(72)【発明者】

【氏名】根来 修司

(72)【発明者】

【氏名】関 雅文

【審査官】 鈴木 駿平

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３１７４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３４８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２１３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２４２５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１開口部と、平面視で前記第１開口部よりも大きく開口され、前記第１開口部に連通する第２開口部とを備える開口部と、前記開口部の前記第２開口部の開口の周囲に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かう方向に起立する壁部と、平面視で前記第２開口部の開口に沿って形成される溝部とを有する板状の枠部と、
前記第１開口部内に配置される第１プレート部と、前記第２開口部内に配設され、平面視で前記第１プレート部よりも大きい第２プレート部とを有するプレート部と
を含み、
前記壁部は、前記第２開口部の内壁と前記溝部とによって構築されており、
前記第２開口部は、平面視で前記第２プレート部よりも大きく、前記第２開口部の前記内壁と、前記第２プレート部の外周壁との間に空間が形成されており、
前記プレート部は、前記第１開口部に前記第１プレート部が圧入固定され、かつ前記第２開口部の内部に向けて折り曲げられる前記壁部と前記第２プレート部の角部とが接触することによって前記枠部に保持されることを特徴とする、放熱板。

【請求項2】

前記第２プレート部は、前記第１開口部から表出する上面と、前記外周壁と、前記上面及び前記外周壁が交差する角部とを有し、前記壁部は、前記角部とのみ接触する、請求項１記載の放熱板。

【請求項3】

前記角部には面取りされたテーパ面が形成されており、前記壁部は前記角部の前記テーパ面と接触する、請求項１又は２記載の放熱板。

【請求項4】

前記空間の内部に充填される、充填材をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項記載の放熱板。

【請求項5】

前記プレート部は、表面に形成されるニッケルめっき層を有する、請求項１乃至４のいずれか一項記載の放熱板。

【請求項6】

第１開口部と、平面視で前記第１開口部よりも大きく開口され、前記第１開口部に連通する第２開口部とを備える開口部と、前記開口部の前記第２開口部の開口の周囲に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かう方向に起立する壁部と、平面視で前記第２開口部の開口に沿って形成される第１溝部とを有する板状の枠部と、
前記第１開口部内に配置される第１プレート部と、前記第２開口部内に配設され、平面視で前記第１プレート部よりも大きい第２プレート部とを有するプレート部と
を含み、
前記壁部は、前記第２開口部の内壁と前記第１溝部とによって構築されており、
前記第２開口部は、平面視で前記第２プレート部よりも大きく、前記第２開口部の前記内壁と、前記第２プレート部の外周壁との間に空間が形成されており、
前記プレート部は、前記第１開口部に前記第１プレート部が圧入固定され、かつ前記第２開口部の内部に向けて折り曲げられる前記壁部と前記第２プレート部の前記外周壁とが係合することによって前記枠部に保持されることを特徴とする、放熱板。

【請求項7】

前記第２プレート部は、前記第１開口部から表出する上面と、前記外周壁と、前記上面及び前記外周壁が交差する角部とを有し、前記壁部は、前記外周壁とのみ接触する、請求項６記載の放熱板。

【請求項8】

前記第２プレート部の前記外周壁には、前記第２プレート部の前記第１プレート部とは反対側の表面側から切り欠かれた段差部が形成されており、前記壁部は、前記外周壁の前記段差部に係合している、請求項７記載の放熱板。

【請求項9】

前記第２プレート部の前記外周壁には第２溝部が形成されており、前記壁部は、前記外周壁の前記第２溝部に係合している、請求項７記載の放熱板。

【請求項10】

第１開口部と、平面視で前記第１開口部よりも大きく開口され、前記第１開口部に連通する第２開口部とを備える開口部と、前記開口部の前記第２開口部の開口の周囲に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かう方向に起立する壁部と、平面視で前記第２開口部の開口に沿って形成される溝部とを有する板状の枠部と、
前記第１開口部内に配置される第１プレート部と、前記第２開口部内に配設され、平面視で前記第１プレート部よりも大きい第２プレート部とを有するプレート部と
を含み、
前記壁部は、前記第２開口部の内壁と前記溝部とによって構築されており、
前記第２開口部は、平面視で前記第２プレート部よりも大きく、前記第２開口部の前記内壁と、前記第２プレート部の外周壁との間に空間が形成されており、
前記プレート部は、前記第１開口部に前記第１プレート部が圧入固定され、かつ前記第２開口部の内部に向けて折り曲げられる前記壁部と前記第２プレート部の角部とが接触することによって前記枠部に保持されることを特徴とする、放熱板と、
配線基板と、
前記配線基板に実装され、前記配線基板への実装面とは反対側の面が、前記第２プレート部の前記第２開口部から表出する面に接続される半導体素子と
を含む半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放熱板及び半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、端部を相手部材にカシメ固定するカシメ部材がある。このカシメ部材では、前記カシメ部材の前記端部に、形状保持が必要な形状保持面を有する形状保持部と、カシメ加工するカシメ部と、該カシメ部と前記形状保持部の間に設けられ前記形状保持面の変形を防止する溝部が設けられる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−０３４８５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のカシメ部材では、カシメ部の一部を相手部材側に屈曲させてカシメ固定することによってカシメ部が相手部材の表面の一部を覆うため、表面に他の部材又は素子等を実装する場合に、十分な実装面積を確保できない。このような実装面積の不足は、例えば、カシメ部材を放熱板として用いる場合には、十分な冷却性能が得られないという問題に繋がる。

【0005】

そこで、十分な実装面積を確保し、十分な冷却性能を有する放熱板及び半導体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施の形態の放熱板は、第１開口部と、平面視で前記第１開口部よりも大きく開口され、前記第１開口部に連通する第２開口部とを備える開口部と、前記開口部の前記第２開口部の開口の周囲に形成され、前記第１開口部から前記第２開口部に向かう方向に起立する壁部と、平面視で前記第２開口部の開口に沿って形成される溝部とを有する板状の枠部と、前記第１開口部内に配置される第１プレート部と、前記第２開口部内に配設され、平面視で前記第１プレート部よりも大きい第２プレート部とを有するプレート部とを含み、 前記壁部は、前記第２開口部の内壁と前記溝部とによって構築されており、前記第２開口部は、平面視で前記第２プレート部よりも大きく、前記第２開口部の前記内壁と、前記第２プレート部の外周壁との間に空間が形成されており、前記プレート部は、前記第１開口部に前記第１プレート部が圧入固定され、かつ前記第２開口部の内部に向けて折り曲げられる前記壁部と前記第２プレート部の角部とが接触することによって前記枠部に保持される。

【発明の効果】

【0007】

十分な実装面積を確保し、十分な冷却性能を有する放熱板及び半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態の放熱板１００を示す図である。

【図2】実施の形態の放熱板１００を示す斜視図である。

【図3】実施の形態の放熱板１００を示す斜視図である。

【図4】実施の形態の放熱板１００を示す断面図である。

【図5】実施の形態の放熱板１００のプレート１３０を枠部１１０の壁部１１６で固定する際の作業工程を示す図である。

【図6】実施の形態の放熱板１００に半導体素子２００を実装した状態を示す図である。

【図7】実施の形態の変形例による放熱板１００を示す図である。

【図8】実施の形態の変形例による放熱板１００を示す図である。

【図9】実施の形態の変形例による放熱板１００を示す図である。

【図10】実施の形態の変形例の放熱板１００Ｆを示す斜視図である。

【図11】実施の形態の変形例の放熱板１００Ｆを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の放熱板及び半導体装置を適用した実施の形態について説明する。

【0010】

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の放熱板１００を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図である。図２及び図３は、実施の形態の放熱板１００を示す斜視図である。図２（Ａ）及び図３（Ａ）は分解状態を示す斜視図であり、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）は完成状態を示す斜視図である。

【0011】

図４は、実施の形態の放熱板１００を示す断面図であり、（Ａ）は、図２（Ａ）におけるＡ１−Ａ１矢視断面とＡ２−Ａ２矢視断面を示す図であり、（Ｂ）は、図２（Ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。なお、図１乃至４では、図示するように直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義する。

【0012】

放熱板１００は、枠部１１０及びプレート１３０を含む。

【0013】

枠部１１０は、内周面１１１、１１２、接続面１１３、凹部１１４、溝部１１５、壁部１１６を有する。枠部１１０は、プレート１３０に使用される金属よりも硬度が高く、かつ、ばね性が高い金属製の部材であり、例えば、ステンレス鋼製である。

【0014】

枠部１１０は、平面視で矩形状の金属板の一方の面（Ｚ軸正方向側の面）に凹部１１４を形成し、凹部１１４の底面１１４Ａと、金属板の他方の面（Ｚ軸負方向側の面）との間を貫通する開口部１２０を形成した形状を有する。枠部１１０は、平面視で矩形環状の部材である。

【0015】

内周面１１１及び１１２は、開口部１２０の周りを囲む面であり、ＸＹ平面に平行な接続面１１３によって接続されている。内周面１１１及び１１２と接続面１１３は、段差を形成している。

【0016】

開口部１２０は、開口部１２０Ａと１２０Ｂを有し、開口部１２０Ａは内周面１１１によって囲まれる部分であり、開口部１２０Ｂは内周面１１２によって囲まれる部分である。開口部１２０Ｂは、開口部１２０Ａよりも平面視で大きい。このため、開口部１２０の周囲には、内周面１１１及び１１２と接続面１１３とによる段差が平面視で矩形環状に形成されている。

【0017】

凹部１１４は、底面１１４Ａと側面１１４Ｂを有する。凹部１１４は、平面視で矩形状であり、底面１１４Ａは、平面視で開口部１２０Ｂよりも大きい。凹部１１４は、枠部１１０のＺ軸正方向側の面に、例えば、切削等の機械的な加工を施すことによって形成される。なお、開口部１２０は、一例として、凹部１１４を形成した後に、凹部１１４の底面１１４Ａに貫通孔を形成することによって作製される。

【0018】

溝部１１５は、凹部１１４の底面１１４Ａに、平面視で開口部１２０Ｂの矩形状の開口に沿って矩形環状に形成されている。溝部１１５は、断面視でＶ字状である。溝部１１５は、例えば、切削等の機械的な加工を施すことによって形成される。

【0019】

壁部１１６は、内周面１１２と凹部１１４の底面１１４Ａとの間に形成され、Ｚ軸正方向に起立している。壁部１１６は、底面１１４Ａに平面視で矩形環状の溝として形成される溝部１１５よりも内側に位置し、平面視で開口部１２０Ｂを囲むように矩形環状の壁として形成される。壁部１１６は、例えば、枠部１１０に凹部１１４を形成した後に、凹部１１４の底面１１４Ａに溝部１１５を作製することによって形成される。

【0020】

開口部１２０は、上述のように開口部１２０Ａと１２０Ｂを有する。開口部１２０Ａは第１開口部の一例であり、開口部１２０Ｂは第２開口部の一例である。また、開口部１２０のＺ軸負方向側の開口（枠部１１０の表面１１０Ａに形成される開口）は、第１開口の一例であり、開口部１２０のＺ軸正方向側の開口（底面１１４Ａに形成される開口）は、第２開口の一例である。

【0021】

開口部１２０Ａには、プレート１３０のうちのプレート部１３０Ａが圧入され、開口部１２０Ｂの内部には、プレート１３０のうちのプレート部１３０Ｂが配設される。

【0022】

プレート１３０は、プレート部１３０Ａと１３０Ｂを有する。プレート部１３０Ａと１３０Ｂは一体的に形成されている。プレート１３０は、金属製の部材であり、例えば、銅製の金属部材の表面に、ニッケルめっき層を形成したものである。このようなプレート１３０は、例えば、金属製の板状部材を加工し、電解めっき処理によって表面にニッケルめっき層を形成することによって作製することができる。

【0023】

プレート部１３０Ａは、平面視でプレート部１３０Ｂよりも小さい。プレート部１３０Ａは、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すようにＸ軸方向においてプレート部１３０Ｂの両端よりも内側に位置するとともに、Ｙ軸方向においてもプレート部１３０Ｂの両端よりも内側に位置する。このため、プレート部１３０Ａ及び１３０Ｂは、枠部１１０の内周面１１１及び１１２と接続面１１３とによって形成される段差に対応した段差を有する。

【0024】

プレート部１３０ＡのＸ軸方向及びＹ軸方向の長さは、それぞれ、開口部１２０ＡのＸ軸方向及びＹ軸方向の長さよりも若干長い。これは、プレート部１３０Ａを開口部１２０Ａに圧入することによって、プレート部１３０Ａと枠部１１０とを固着させるためである。

【0025】

また、プレート部１３０Ａの厚さは、開口部１２０Ａの厚さに等しい。開口部１２０Ａの厚さとは、枠部１１０の表面１１０Ａと、接続面１１３との間の厚さである。このため、開口部１２０ＡにＺ軸正方向側からプレート部１３０Ａを圧入すると、プレート部１３０ＡのＺ軸負方向側の表面１３０Ａ１と、枠部１１０の表面１１０Ａとは面一になる。このように面一の面を形成させるのは、放熱板１００は、Ｚ軸負方向側の面一の面（表面１１０Ａ及び１３０Ａ１）に、半導体素子等の放熱を伴う部材（例えば、表面にフィンが形成されたヒートシンク等）を実装するためである。

【0026】

プレート部１３０Ｂは、平面視でプレート部１３０Ａよりも大きく、開口部１２０Ｂよりも小さい。また、プレート部１３０Ｂの厚さは、接続面１１３と底面１１４Ａとの間の枠部１１０の厚さよりも少し薄い。これは次のような理由による。図４（Ａ）に示すプレート１３０を枠部１１０の開口部１２０に挿入した後に、図４（Ｂ）に示すように、壁部１１６を開口部１２０の内側（平面視で見て開口部１２０の中心寄り）に折り曲げる。そして、内周面１１２の上端側をプレート部１３０Ｂの角部１３０Ｂ１に当接させることにより、壁部１１６でプレート部１３０Ｂを保持させる。このように壁部１１６で角部１３０Ｂ１を保持するため、プレート部１３０Ｂの平面視での大きさと、厚さとを上述のように設定する。

【0027】

また、このように壁部１１６を開口部１２０の内側に折り曲げるので、プレート部１３０Ｂを平面視で開口部１２０Ｂよりも小さくすることにより、プレート１３０を開口部１２０の内部に設置した状態で、プレート部１３０Ｂと内周面１１２との間に隙間（図４（Ｂ）参照）ができるようにしている。

【0028】

なお、角部１３０Ｂ１とは、板状のプレート部１３０Ｂのプレート部１３０Ａと接合されている側とは反対側の表面１３０Ｂ２と側面１３０Ｂ３との境界の部分である。例えば、壁部１１６が少し凹むとともにプレート部１３０Ｂが変形せずに、壁部１１６がプレート部１３０Ｂを保持する場合には、角部１３０Ｂ１には、壁部１１６の凹みと当接する部分（表面１３０Ｂ２側の部分及び側面１３０Ｂ３側の部分）が含まれる。なお、このように壁部１１６に凹みが生じても、凹みによる表面１３０Ｂ２の減少分は無視できる程度の微小なものである。

【0029】

また、これとは逆に、プレート部１３０Ｂの角が少し凹むとともに壁部１１６が変形せずに、壁部１１６がプレート部１３０Ｂを保持する場合は、角部１３０Ｂ１は、プレート部１３０Ｂのうち壁部１１６と当接する部分を表す。ここで、プレート部１３０Ｂの角が少し凹むとは、例えば、角が面取りされたような形状に変形することをいい、面取りされたような形状の部分が角部１３０Ｂ１になる。なお、このようにプレート部１３０Ｂの角に凹みが生じても、凹みによる表面１３０Ｂ２の減少分は無視できる程度の微小なものである。

【0030】

また、壁部１１６とプレート部１３０Ｂの角との両方が少し凹む場合は、上述のように壁部１１６が少し凹む場合と、上述のようにプレート部１３０Ｂの角が少し凹む場合とを合わせて考えればよい。

【0031】

なお、上述のような放熱板１００の枠部１１０とプレート１３０の各部の一例としての寸法は、次の通りである。

【0032】

枠部１１０のＸ軸方向とＹ軸方向の長さは、それぞれ、３５ｍｍと４５ｍｍであり、厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は２．２ｍｍである。また、枠部１１０の表面１１０Ａと接続面１１３との間の厚さは、０．８ｍｍであり、接続面１１３と底面１１４Ａとの間の厚さは１．０ｍｍである。また、枠部１１０の底面１１４Ａと表面１１０Ｂとの間の厚さは、０．４ｍｍである。また、溝部１１５の深さは、Ｖ字形状の最も深い部分と、底面１１４Ａとの間の深さで、０．４ｍｍである。

【0033】

開口部１２０ＡのＸ軸方向とＹ軸方向の長さは、それぞれ、２８ｍｍと３８ｍｍであり、高さ（Ｚ軸方向の長さ）は０．８ｍｍである。また、開口部１２０ＢのＸ軸方向とＹ軸方向の長さは、それぞれ、２９．２ｍｍと３９．２ｍｍであり、高さ（Ｚ軸方向の長さ）は１．０ｍｍである。

【0034】

プレート部１３０ＡのＸ軸方向とＹ軸方向の長さは、それぞれ、２８ｍｍと３８ｍｍであり、厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は０．８ｍｍである。ただし、プレート部１３０Ａは開口部１２０Ａ（Ｘ×Ｙ＝２８ｍｍ×３８ｍｍ）に圧入するため、Ｘ軸方向とＹ軸方向の長さは、２８ｍｍと３８ｍｍよりも圧入に必要な分だけ長くすればよい。このように圧入に必要な寸法は、プレート１３０と枠部１１０の金属材料や寸法等によって設定すればよいが、一例として、０．１ｍｍである。

【0035】

プレート部１３０ＢのＸ軸方向とＹ軸方向の長さは、それぞれ、２９ｍｍと３９ｍｍであり、厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は０．７ｍｍである。すなわち、図４（Ｂ）に示すようにプレート１３０を開口部１２０の内部に設置した状態では、プレート部１３０Ｂと内周面１１２との間には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向ともに、幅０．１ｍｍの空間（クリアランス）が生じる。また、プレート部１３０Ｂの上面は、枠部１１０の凹部１１４の底面１１４Ａよりも０．３ｍｍ低いことになる。

【0036】

なお、図４（Ａ）、（Ｂ）には、枠部１１０及びプレート１３０のＸＺ平面に平行な断面を示したが、上述の説明から分かるように、ＹＺ平面に平行な断面の形状は、ＸＺ平面に平行な断面の形状と同様である。枠部１１０及びプレート１３０は、Ｘ軸方向の長さよりもＹ軸方向の長さの方が長いため、ＹＺ平面に平行な断面は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すＸＺ平面に平行な断面よりも横方向に長くなる。

【0037】

ここで、図５を用いて、壁部１１６を折り曲げる工程について説明する。

【0038】

図５は、実施の形態の放熱板１００のプレート１３０を枠部１１０の壁部１１６で固定する際の作業工程を示す図である。なお、図５（Ａ）〜（Ｃ）には、図４に示す枠部１１０及びプレート１３０の右半分の部分を示す。

【0039】

まず、図５（Ａ）に示すように、枠部１１０に対してプレート１３０の位置を合わせて、矢印で示すように、開口部１２０Ａ及び１２０Ｂの内部にそれぞれプレート部１３０Ａ及び１３０Ｂを入れる。

【0040】

次に、図５（Ｂ）に示すポンチ５００を用いる。ポンチ５００は、壁部１１６を図５（Ｂ）に示す状態から図５（Ｃ）に示す状態に折り曲げる治具であり、例えば、鉄又は超鋼（例えば、タングステンとカーバイドの合金）によって作製される板状の部材である。ポンチ５００は、図５（Ｂ）に示す下面に凹部５０１と凸部５０２を有する。凹部５０１は、壁部１１６の先端を避けるために形成されており、凸部５０２は、壁部１１６の溝部１１５側の面に当接しながら溝部１１５に挿入されるように位置決めされている。凸部５０２は、断面視で直角三角形の楔状であり、斜辺に対応する部分が壁部１１６の溝部１１５側の面に当接する。

【0041】

図５（Ｃ）に示すように、このようなポンチ５００の下面をプレート部１３０Ｂに対して位置合わせした状態でプレート部１３０Ｂの表面に当接させ、ポンチ５００を図中下方向に押圧すると、凸部５０２の斜辺の部分が壁部１１６の溝部１１５側の面に当接するため、壁部１１６は図中において左側に倒れるように折り曲げられる。

【0042】

壁部１１６の図中左側の面がプレート部１３０Ｂの角部１３０Ｂ１に当接するまでポンチ５００を押圧すれば、開口部１２０Ａにプレート部１３０Ａを圧入するとともに、壁部１１６でプレート部１３０Ｂの角部１３０Ｂ１を保持することができる。

【0043】

以上により、枠部１１０に対してプレート１３０を固定することができる。

【0044】

図６は、実施の形態の放熱板１００に半導体素子２００を実装した状態を示す図である。図６に示す放熱板１００は、図４に示す放熱板１００とは天地が逆の向きになっている。なお、図６では、放熱板１００については、一部の構成要素にのみ符号を付し、その他の構成要素についての符号を省略する。

【0045】

実施の形態の放熱板１００は、プレート１３０を放熱の経路として用いるため、熱伝導率の高い銅でプレート１３０を作製し、強度とばね性が高いステンレス鋼で枠部１１０を作製している。

【0046】

なお、枠部１１０にばね性の高い金属材料であるステンレス鋼を用いたのは次のような理由による。加熱、冷却時に、枠部１１０とプレート１３０との熱膨張係数の違いによって、プレート１３０の抜け又は緩み等が生じるおそれがある。このため、弾性（ばね性）を有する金属材料を枠部１１０に用いることにより、加熱・冷却時に壁部１１６でプレート１３０を確実に保持できるからである。

【0047】

図６に示すように、半導体素子２００は、配線基板３００の表面に形成される配線３０１にバンプ２０２を介して実装されている。配線基板３００には、電子部品３０２も実装されている。なお、放熱板１００、半導体素子２００、及び配線基板３００を含む装置は、半導体装置である。

【0048】

放熱板１００は、図４に示す放熱板１００とは天地が逆の向きの状態で、熱伝導材２０１を介して半導体素子２００にプレート部１３０Ｂが接着されることにより、半導体素子２００と熱的に接続される。なお、熱伝導材２０１としては、例えば、インジウム、熱伝導性を有するフィラーを含有する樹脂（シリコーン樹脂）等を用いることができる。

【0049】

このように、配線基板３００に実装された半導体素子２００に放熱板１００を接続することにより、半導体素子２００の発熱を放熱板１００を介して放熱することができる。図６に示す放熱板１００の（表面１１０Ａ及び１３０Ａ１の）上には、さらに、放熱フィン等を有するヒートシンクを設置することができる。

【0050】

ここで、プレート部１３０Ｂの半導体素子２００に当接する面（図６中の下面）は、壁部１１６によって覆われていない。これは、壁部１１６がプレート部１３０Ｂの角部１３０Ｂ１を保持しており、半導体素子２００に当接する表面１３０Ｂ２（当接面）を覆っていないからである。このため、表面１３０Ｂ２（当接面）に、半導体素子２００に当接するのに十分な面積を確保することができる。換言すれば、プレート部１３０Ｂの表面１３０Ｂ２（当接面）は、半導体素子２００を実装するための実装面であるため、実施の形態の放熱板１００は、半導体素子２００を実装するのに十分な面積を確保することができる。

【0051】

従って、実施の形態によれば、半導体素子２００を冷却するのに十分な実装面積を有し、半導体素子２００を効率的に冷却することができる放熱板１００を提供することができる。

【0052】

近年は、スマートフォン端末機、又は、タブレット型のコンピュータ等の普及により、データセンタとしてのサーバの必要性がより高まっている。これにより、サーバに用いられるＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）は、マルチコア化（MCM(Multi Core Module)化）している。このため、ＣＰＵ等の半導体素子を冷却する放熱板の構造が複雑化しており、プレス加工のみで作製することは困難になってきており、放熱板に開口部を形成し、より熱伝導率の高い金属プレートを開口部に取り付けるような構造が求められる場合がある。

【0053】

このような場合に、実施の形態の放熱板１００を用いれば、枠部１１０とプレート１３０との材質が異なって熱膨張係数が異なっても、壁部１１６でプレートを枠部１１０に対して確実に固定でき、かつ、プレート１３０の実装面積が犠牲にならない。従って、半導体素子２００を冷却するのに十分な実装面積を有し、半導体素子２００を効率的に冷却することができる放熱板１００を提供することができる。

【0054】

以下、図７乃至図１１を用いて、実施の形態の放熱板１００の変形例について説明する。

【0055】

図７は、実施の形態の変形例による放熱板１００を示す図である。図７（Ａ）、（Ｂ）には、図５と同様に、図４に示す枠部１１０及びプレート１３０の右半分の部分の断面を示し、図７（Ｃ）には、図１（Ａ）に対応する平面図を示す。

【0056】

図７（Ａ）に示すように、内周面１１２とプレート部１３０Ｂとの間の空間に、充填材４００を封入してもよい。充填材４００としては、例えば、はんだ、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の弾性を有する材料を用いることができる。なお、充填材４００は、開口部１２０にプレート１３０を挿入する前に、内周面１１２の表面に塗布しておけばよい。

【0057】

このような充填材４００を用いることにより、枠部１１０に対するプレート１３０の取り付け強度をさらに向上させることができる。枠部１１０とプレート１３０との材質が異なるため、加熱、冷却時に熱膨張係数の違いによって、プレート１３０の抜け又は緩み等が生じるおそれがある。しかしながら、弾性を有する材料を充填材とすることで、プレート１３０の抜け、緩み等を抑制することができる。

【0058】

図７（Ｂ）に示すように、プレート部１３０Ｂの角部１３０Ｂ１に面取り部１３１Ｂを形成しておいてもよい。そして、ポンチ５００（図５参照）を用いて壁部１１６を折り曲げて、壁部１１６を面取り部１３１Ｂに当接させてもよい。

【0059】

折り曲げた壁部１１６を面取り部１３１Ｂに当接させることにより、枠部１１０とプレート部１３０Ｂとが接する面積を増大できるので、枠部１１０に対するプレート１３０の取り付け強度をさらに向上させることができる。なお、面取り部１３１Ｂの大きさは、プレート部１３０Ｂの実装面積の減少が問題にならない程度にしておけばよい。

【0060】

図７（Ｃ）は、図１（Ａ）に示す壁部１１６の変形例を示す。壁部１１６は、開口部１２０Ｂの開口に沿って矩形管状に形成されているが、一定間隔で配設される区間１１６Ａのみを開口部１２０Ｂの内側に向けて折り曲げたものである。なお、壁部１１６の開口部１２０Ｂの四隅の部分のみを内側に折り曲げてもよい。

【0061】

また、図７（Ｃ）に示すように、開口部１２０Ｂの開口に沿って、一定間隔で配設される区間１１６Ａのみを開口部１２０Ｂの内側に向けて折り曲げる場合は、充填材４００（図７（Ａ）参照）の充填を行いやすくなる。特に、枠部１１０にプレート１３０を挿入した後から、充填材４００を充填することが可能になる。

【0062】

図８は、実施の形態の変形例による放熱板１００を示す図である。図７（Ａ）〜（Ｃ）には、図７と同様に、図４に示す枠部１１０及びプレート１３０の右半分の部分の断面を示す。

【0063】

図８（Ａ）に示すように、枠部１１０の壁部１１６Ｂの高さを、凹部１１４の底面１１４Ａの高さよりも高くしてもよい。図８（Ａ）では、底面１１４Ａの高さはＨ１であり、壁部１１６Ｂの高さはＨ２である。高さＨ２は、高さＨ１より高い。

【0064】

このような構成にすれば、例えば、壁部１１６Ｂよりも側面１１４Ｂ側に電子部品３０２（図６参照）を配置する際に、より高さの高い電子部品３０２を実装することができ、空間の有効利用を実現することができる。

【0065】

また、図８（Ａ）に示すように、底面１１４Ａよりも高い壁部１１６Ｂは、例えば、次のようにして実現してもよい。枠部１１０を形成するための金属板に凹部１１４を形成し、さらに溝部１１５を形成する。この時点では、底面１１４Ａと壁部１１６Ｂの高さはＨ１で等しい。これは、図４（Ａ）に示す底面１１４Ａと壁部１１６Ｂとの高さの関係に等しい。

【0066】

そして、より大きな凸部５０２（図５参照）を有するポンチ５００を用いて、図５（Ｃ）に示すようにポンチ５００を押圧する際に、溝部１１５の周辺のステンレス鋼を壁部１１６Ｂとして寄せ集めながら壁部１１６Ｂを折り曲げる。このようにして壁部１１６Ｂを形成することにより、図８（Ｂ）に示すように、実質的な高さＨ２を有する壁部１１６Ｂを形成することができる。図８（Ｂ）では壁部１１６Ｂは折り曲げられているが、真っ直ぐに起こせば、実質的に図８（Ａ）に示す高さＨ２の壁部１１６Ｂを折り曲げたことと等価になる。

【0067】

また、図８（Ｃ）に示すように、プレート部１３０Ｂの側面１３０Ｂ３に切り欠き部１３２Ｂによる段差を形成し、折り曲げられた壁部１１６Ｃが切り欠き部１３２Ｂによって形成される段差に係合するようにしてもよい。切り欠き部１３２Ｂは、プレート部１３０Ｂの角部１３０Ｂ１（図８（Ａ）参照）に沿って、側面１３０Ｂ３に段差が生じるように、表面１３０Ｂ２側からプレート部１３０Ｂの角部１３０Ｂ１を削ることによって形成すればよい。この場合、折り曲げ後の壁部１１６Ｃの高さＨ３を底面１１４Ａの高さＨ１よりも低くできるので、より高さの高い電子部品３０２を実装することができ、空間の有効利用を実現することができる。

【0068】

図９は、実施の形態の変形例による放熱板１００を示す図である。図９（Ａ）〜（Ｃ）には、図７及び図８と同様に、図４に示す枠部１１０及びプレート１３０の右半分の部分の断面を示す。

【0069】

図９（Ａ）に示すように、壁部１１６Ｄをプレート部１３０Ｂの側面１３０Ｂ３にめり込ませてもよい。このような構成により、枠部１１０に対するプレート１３０の取り付け強度をさらに向上させることができる。なお、壁部１１６Ｄがプレート部１３０Ｂの側面１３０Ｂ３にめり込んでいることは、壁部１１６Ｄがプレート部１３０Ｂの側面１３０Ｂ３に係合していることの一例である。

【0070】

また、図９（Ｂ）に示すように、壁部１１６Ｄをプレート部１３０Ｂの側面１３０Ｂ３に、係合溝部１３４Ｂを形成しておき、図９（Ｃ）に示すように、係合溝部１３４Ｂの内部に壁部１１６Ｅの先端を係合させてもよい。このような構成により、枠部１１０に対するプレート１３０の取り付け強度をさらに向上させることができる。

【0071】

図１０及び図１１は、実施の形態の変形例の放熱板１００Ｆを示す斜視図である。図１０（Ａ）及び図１１（Ａ）は分解状態を示す斜視図であり、図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）は完成状態を示す斜視図である。

【0072】

図１０及び図１１に示す放熱板１００Ｆは、枠部１１０Ｆとプレート１３０を含む。プレート１３０は、図２及び図３に示すプレート１３０と同様である。

【0073】

枠部１１０Ｆは、開口部１２０Ｆが形成されているが、図２及び図３に示す枠部１１０よりも、少なくともＸ軸方向及びＹ軸方向の長さが長い。ただし、開口部１２０Ｆの大きさは、図２及び図３に示す開口部１２０と同じである。

【0074】

すなわち、枠部１１０Ｆは、図２及び図３に示す枠部１１０と比べて、全体の大きさに対して開口部１２０Ｆの大きさが小さい。

【0075】

このように、枠部１１０Ｆは、その一部に開口部１２０Ｆが形成されるような構成であってもよい。

【0076】

以上、本発明の例示的な実施の形態の放熱板及び半導体装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0077】

１００、１００Ｆ 放熱板
１１０、１１０Ｆ 枠部
１１１、１１２ 内周面
１１３ 接続面
１１４ 凹部
１１５ 溝部
１１６ 壁部
１１６Ｂ、１１６Ｃ、１１６Ｄ 壁部
１１６Ａ 区間
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｆ 開口部
１３０ プレート
１３０Ａ、１３０Ｂ プレート部
１３０Ａ１ 表面
１３０Ｂ１ 角部
１３０Ｂ２ 表面
１３０Ｂ３ 側面
１３１Ｂ 面取り部
１３２Ｂ 切り欠き部
１３４Ｂ 係合溝部
４００ 充填材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】