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(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】
(24)【登録日】2024-04-15
(45)【発行日】2024-04-23
(54)【発明の名称】半導体パッケージ
(51)【国際特許分類】
   H01L 23/29 20060101AFI20240416BHJP
   H01L 23/28 20060101ALI20240416BHJP
【FI】
H01L23/36 A
H01L23/28 Z
【請求項の数】 11
(21)【出願番号】P 2020016646
(22)【出願日】2020-02-03
(65)【公開番号】P2021027315
(43)【公開日】2021-02-22
【審査請求日】2022-11-15
(31)【優先権主張番号】10-2019-0096274
(32)【優先日】2019-08-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】594023722
【氏名又は名称】サムソン エレクトロ-メカニックス カンパニーリミテッド.
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人RYUKA国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジャン、ジュン モク
(72)【発明者】
【氏名】パク、ハン ス
(72)【発明者】
【氏名】チョ、ヒュン クク
【審査官】佐藤 靖史
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2004/0140546(US,A1)
【文献】特開2018-029206(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2001/0000924(US,A1)
【文献】特開2013-084706(JP,A)
【文献】特開2003-031744(JP,A)
【文献】特開2002-118214(JP,A)
【文献】韓国公開特許第10-2006-0036433(KR,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 23/29
H01L 23/28
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板に実装される電子部品と、
前記電子部品の上面に配置される接合材と、
前記接合材を介して前記電子部品に接合されるヒートスラグと、
前記ヒートスラグ及び前記電子部品が埋め込まれる封止材と、を含み、
前記ヒートスラグの側面は曲がっており
前記ヒートスラグの側面には、第1曲面、および、前記第1曲面から延長され、前記第1曲面の曲率半径と異なる曲率半径を有する第2曲面が備えられる、
半導体パッケージ。
【請求項2】
前記ヒートスラグの上面の面積が前記ヒートスラグの下面の面積よりも大きい、請求項1に記載の半導体パッケージ。
【請求項3】
上部から見たとき、前記ヒートスラグの縁は、前記電子部品の縁から外側に突出しない、請求項1または2に記載の半導体パッケージ。
【請求項4】
前記ヒートスラグの表面のうち少なくとも一面には酸化コーティング層が備えられる、請求項1からのいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項5】
前記封止材には前記ヒートスラグの上部に配置される開口部が備えられ、
前記開口部は少なくとも一つ以上の孔からなる、請求項に記載の半導体パッケージ。
【請求項6】
前記開口部内には熱伝達部材が配置され、
前記熱伝達部材は、はんだペースト、金属ペースト、及び導電性エポキシ樹脂ペーストのうちいずれか一つの材料からなる、請求項に記載の半導体パッケージ。
【請求項7】
前記熱伝達部材は前記ヒートスラグの上面に接触する、請求項に記載の半導体パッケージ。
【請求項8】
前記ヒートスラグの上面は前記封止材から外部に露出する、請求項1からのいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項9】
前記ヒートスラグは上面から延長形成される複数個の放熱フィンを備える、請求項1からのいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【請求項10】
前記放熱フィンの上面は前記封止材から外部に露出する、請求項に記載の半導体パッケージ。
【請求項11】
前記ヒートスラグは銅材料からなる、請求項1から10のいずれか一項に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体パッケージに関するものである。
【背景技術】
【0002】
最近、半導体パッケージは、電子部品(例えば、IC)の高性能化に伴い、放熱性能を向上させた構造に対する要求が増加しつつある。
【0003】
その一方で、放熱を目的に、熱伝導性に優れた金属材料からなるヒートスラグが電子部品に設置されると、部品間の熱膨張係数(CTE、Coefficient of Thermal Expansion)の差により欠陥が発生するという問題がある。
【0004】
すなわち、電子部品及びヒートスラグが埋め込まれるように配置される封止材(EMC)と、ヒートスラグ及びヒートスラグを電子部品に接合させるための接着剤間の熱膨張係数の差によって封止材にクラック(crack)が発生するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】米国特許第8375576号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、欠陥の発生を低減させるとともに、放熱性能を向上させることができる半導体パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明による半導体パッケージは、基板と、上記基板に実装される電子部品と、上記電子部品の上面に配置される接合材と、上記接合材を介して上記電子部品に接合されるヒートスラグと、上記ヒートスラグ及び上記電子部品が埋め込まれる封止材と、を含み、上記ヒートスラグの側面は曲がるように形成されることができる。
【発明の効果】
【0008】
欠陥の発生を低減させるとともに、放熱性能を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明の第1実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
図2】本発明の第1実施形態による半導体パッケージに備えられるヒートスラグ及び熱伝達部材を示す平面図である。
図3】従来技術による半導体パッケージに備えられる封止材にクラックが発生する現象を説明するための写真である。
図4】従来技術による半導体パッケージに備えられる封止材にクラックが発生する現象を説明するための写真である。
図5】従来技術による半導体パッケージに備えられる封止材にクラックが発生する現象を説明するための写真である。
図6】ヒートスラグの第1変形実施形態を示す概略断面図である。
図7】ヒートスラグの酸化コーティング層が形成されない場合のヒートスラグの表面を示す写真である。
図8】ヒートスラグの酸化コーティング層が形成される場合のヒートスラグの表面を示す写真である。
図9】本発明の第2実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
図10】本発明の第2実施形態による半導体パッケージのヒートスラグ及び熱伝達部材を示す平面図である。
図11】本発明の第3実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
図12】本発明の第4実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
図13】本発明の第4実施形態による半導体パッケージに備えられるヒートスラグを示す平面図である。
図14】本発明の第5実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
図15】本発明の第6実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
図16】本発明の第7実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
図17】ヒートスラグの第2変形実施形態を示す概略断面図である。
図18】ヒートスラグの第3変形実施形態を示す概略断面図である。
図19】ヒートスラグの第4変形実施形態を示す概略断面図である。
図20】ヒートスラグの第5変形実施形態を示す概略断面図である。
図21】ヒートスラグの第6変形実施形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示(又は強調表示や簡略化表示)がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。
【0011】
図1は本発明の第1実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図であり、図2は本発明の第1実施形態による半導体パッケージに備えられるヒートスラグ及び熱伝達部材を示す平面図である。
【0012】
図1及び図2を参照すると、本発明の第1実施形態による半導体パッケージ100は、一例として、基板110、電子部品120、接合材130、ヒートスラグ140、及び封止材150を含んで構成されることができる。
【0013】
基板110は、平板状を有し、絶縁層(不図示)及び配線層(不図示)を備えることができる。一方、絶縁層の材料としては、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれら樹脂が無機フィラーとともにガラス繊維(Glass Fiber、Glass Cloth、Glass Fabric)などの芯材に含浸された樹脂、例えば、プリプレグ(prepreg)、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、FR-3、BT(Bismaleimide Triazine)のような絶縁材料を用いることができる。また、配線層の材料としては、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、スズ(Sn)、金(Au)、ニッケル(Ni)、鉛(Pb)、チタン(Ti)、又はこれらの合金などの導電性物質を用いることができる。
【0014】
一例として、基板110は、リジッドプリント回路基板(rigid printed circuit board)、フレキシブルプリント回路基板(flexible printed circuit board)、及びリジッドフレキシブルプリント回路基板(rigid-flexible printed citcuit board)のうちいずれか一つであることができる。また、基板110は、一例として、単層プリント回路基板(single-layer printed circuit board)及び多層プリント回路基板(multi-layer printed circuit board)のうちいずれか一つであることができる。
【0015】
一方、基板110には、配線層と連結される複数の外部端子(不図示)が備えられることができる。外部端子は、はんだボール(solder ball)、導電性バンプ(conductive bump)、ピングリッドアレイ(pin grid array)、リードグリッドアレイ(leadgrid array)、銅ピラー(copper pillar)、又はこれらの組み合わせであることができる。
【0016】
また、基板110の下面にはアンテナ112が備えられることができる。アンテナ112は、Wi-Fi(登録商標)用のアンテナや5G用のアンテナなどであってもよく、基板110の下面にパターニングによって形成されることができる。一方、アンテナ112は、基板110の下面に複数個が相互離隔配置されることができる。また、複数個のアンテナ112は相互連結されることができる。
【0017】
電子部品120は基板110に実装される。また、電子部品120は、接続部材102を介して基板110に実装されることができる。一例として、接続部材102としては、はんだボール(solder ball)又は銅ピラー(copper pillar)などが用いられることができる。一方、電子部品120は、無線通信用超高周波チップ(RFIC、Radio Frequency Integrated Circuit)であることができる。また、電子部品120は、一例として直方体状を有することができる。但し、これに限定されず、電子部品120の形状は多様に変更可能である。
【0018】
接合材130は、電子部品120の上面に配置される。一方、接合材130は、ヒートスラグを電子部品120に接合する役割を果たす。また、接合材130は、優れた熱伝達特性を有する熱伝達物質(Thermal Interface Material、TIM)の熱伝導性接着剤(Thermally Conductive Adhesive)であることができる。但し、これに限定されず、接合材130は、熱伝導性コンパウンド(Thermally Conductive Compound)、熱伝導性ゲル(Thermally Conductive Gel)又はプリプレグ(prepreg)のうち少なくとも一つを含有することができる。一例として、接合材130は、液状又はペースト状の物質を硬化させて形成したものであってもよい。
【0019】
ヒートスラグ140は、接合材130を介して電子部品120に接合される。一方、ヒートスラグ140は、電子部品120から伝達された熱を発散する役割を果たす。一例として、ヒートスラグ140は、熱伝導率に優れた銅(Cu)材料からなることができる。但し、これに限定されず、ヒートスラグ140は、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)材料からなるか、又は銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)のうち少なくとも二つの合金材料からなることができる。
【0020】
一方、ヒートスラグ140の側面は曲がるように形成される。さらに、ヒートスラグ140の上面の面積は、ヒートスラグ140の下面の面積よりも大きく形成される。一例として、ヒートスラグ140の側面には、第1曲面142が備えられることができる。また、ヒートスラグ140の側面には、第1曲面142から延長形成され、第1曲面142の曲率半径と異なる曲率半径を有する第2曲面144が備えられることができる。
【0021】
このように、ヒートスラグ140の側面が曲がるように形成することにより、封止材150が破損することを低減させることができる。すなわち、ヒートスラグ140の側面が曲がるように形成することにより、封止材150に発生するクラック(crack)による不良の発生を低減させることができる。
【0022】
これについての詳細な説明は後述する。
【0023】
一方、ヒートスラグ140は、電子部品120の側面から外側に突出して配置されない。より詳細には、ヒートスラグ140の上面縁は、電子部品120の側面から外側に突出しない。換言すると、上部から見たとき、ヒートスラグ140の上面縁は、電子部品120の上面縁から突出しない。すなわち、上部から見たとき、ヒートスラグ140の上面縁は、電子部品120の上面縁に接するか、又は電子部品の上面縁内に配置されることができる。つまり、ヒートスラグ140は、電子部品120の側面から延長された平面によって形成される空間内に配置されるか、又はヒートスラグ140の上面縁が電子部品120の側面から延長される平面に接するように配置されることができる。
【0024】
これにより、基板110に実装される他の部品とヒートスラグ140が干渉することを防止することができる。
【0025】
但し、これに限定されず、ヒートスラグ140の上端部は、電子部品120の側面から外側に突出するように配置されることができる。一例として、電子部品120の周囲に配置される部品(半導体チップなど)の高さがヒートスラグ140の上端部よりも低い場合、ヒートスラグ140の上端部が電子部品120の側面から外側に突出するように配置されても、電子部品120の周囲に配置される部品とヒートスラグ140は干渉しなくてもよい。一例として、ヒートスラグ140の全厚さが300μmであり、電子部品120の周囲に配置される部品の上面と電子部品120の上面の垂直距離が160μmである場合、ヒートスラグ140の上端部は、電子部品120の側面から外側に突出することができる。このように、ヒートスラグ140の上端部が電子部品120の側面から外側に突出しても、ヒートスラグ140がハーフエッチング(half-Etching)により曲がるように形成されるため、ヒートスラグ140と電子部品120の周囲に配置される部品との干渉を防止することができる。
【0026】
このように、ヒートスラグ140の上端部が電子部品120の側面から突出するように配置される場合には、ヒートスラグ140の上端部のサイズが大きくなり得るため、熱放出効率が増加することができる。
【0027】
封止材150には、電子部品120及びヒートスラグ140が埋め込まれて配置される。一方、封止材150は、電子部品120及びヒートスラグ140を外部の衝撃から保護するように、所定の強度を有することができる。一例として、封止材150は、エポキシモールディングコンパウンド(Epoxy molding compound、EMC)からなることができる。一方、封止材150には、ヒートスラグ140の上部に配置される開口部152が備えられる。開口部152は、複数個の貫通孔からなることができる。一方、開口部152内には熱伝達部材160が配置され、熱伝達部材160は、はんだペースト(Solder Paste)、金属ペースト(Metal Paste)、及び導電性エポキシペースト(Conductive Epoxy Paste)のうちいずれか一つの材料からなることができる。
【0028】
そして、熱伝達部材160の一端部は、封止材150の外部に突出するように配置されることができる。
【0029】
一方、基板110には、電子部品120に隣接して配置される受動素子170が実装されることができる。受動素子170は、インダクタ素子などであることができる。一例として、受動素子170は、ヒートスラグ140との干渉を防止するために、電子部品120の厚さよりも小さい厚さを有することができる。
【0030】
ここで、本発明の効果についてより詳細に説明する。
【0031】
図3図4、及び図5に示すように、従来のヒートスラグ10は、側面が垂直に配置され、下端部が接合材20に埋め込まれて配置され、上端部は封止材30に埋め込まれて配置される。すなわち、ヒートスラグ10の側面下端部は接合材20に接触し、ヒートスラグ10の側面上端部は封止材30に接触する。
【0032】
ところが、ヒートスラグ10、接合材20、及び封止材30の熱膨張係数(Coefficient of Thermal Expansion)は、下表のとおりである。
【0033】
【表1】
ここで、Tgとは、ガラス転移温度(Glass Transition Temperaure)を意味する。
【0034】
このように、ヒートスラグ10、接合材20、及び封止材30の熱膨張係数(CTE)が異なるため、図3に示すように、接合材20がヒートスラグ10から分離する現象(delamination)が発生する。その結果、封止材30にクラック(crack)が発生することが分かる。
【0035】
また、図4及び図5に示すように、封止材30にクラック(crack)が発生することが分かる。これは、ヒートスラグ10と封止材30の熱膨張係数(CTE)差に起因したものである。より詳細には、ヒートスラグ10と封止材30の熱膨張係数(CTE)の差により、封止材30とヒートスラグ10の接触面にはストレスが加わる。これは、封止材30とヒートスラグ10の側面との接触面積が小さいためであり、ここにストレスが集中する。その結果、封止材30にクラックが発生し、クラックは封止材30の上部側に進展する。
【0036】
結果として、封止材30に発生したクラックにより不良が発生する。
【0037】
これに対し、本発明の第1実施形態による半導体パッケージ100に備えられるヒートスラグ140は、側面が曲がるように形成される。これにより、ヒートスラグ140と封止材150の接触面積が大きくなる。したがって、ヒートスラグ140と封止材150の熱膨張係数の差により、ヒートスラグ140と封止材150の接触面に加わるストレスが分散する。これにより、封止材150にクラックが発生することを抑制することができる。さらに、ヒートスラグ140の上面の面積がヒートスラグ140の下面の面積よりも大きく形成される。これにより、接合材130とヒートスラグ140が分離する現象(delamination)が発生しても、接合材130とヒートスラグ140が分離する現象(delamination)が発生する領域の上部にヒートスラグ140の上端部が配置されることから、封止材150にクラックが発生した場合にも、ヒートスラグ140の上端部によってクラックが上部側に進展しない。
【0038】
一方、電子部品120で発生した熱は、接合材130、ヒートスラグ140、熱伝達部材160を介して封止材150の外部に伝達されることができる。これにより、放熱性能を向上させることができる。
【0039】
上記のように、ヒートスラグ140の側面が曲がるように形成されるため、不良の発生を低減させることができる。
【0040】
図6はヒートスラグの第1変形実施形態を示す概略断面図である。
【0041】
図6を参照すると、ヒートスラグ240は、表面に酸化コーティング層246が備えられる。酸化コーティング層246は、黒色酸化(Black Oxide)表面処理を介して形成されることができる。これにより、図7に示すように、酸化コーティング層246が備えられないヒートスラグ240の表面と比較して、図8に示すように、酸化コーティング層246の表面の比表面積が増加することができる。換言すると、図8に示すように、酸化コーティング層246の表面の表面粗さが悪くなるため、封止材150(図1参照)との接触面積が増加することができる。さらに、酸化コーティング層246と封止材150の間で酸素結合が行われるため、封止材150とヒートスラグ240の接合力が増加することができる。
【0042】
また、ヒートスラグ240の側面は曲がるように形成される。
【0043】
一方、ヒートスラグ240は、図1に示された本発明の第1実施形態による半導体パッケージ100のヒートスラグ140の代替として半導体パッケージに採用されることができる。
【0044】
図9は本発明の第2実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図であり、図10は本発明の第2実施形態による半導体パッケージのヒートスラグ及び熱伝達部材を示す平面図である。
【0045】
図9及び図10を参照すると、本発明の第2実施形態による半導体パッケージ300は、一例として、基板110、電子部品120、接合材130、ヒートスラグ240、及び封止材350を含んで構成されることができる。
【0046】
一方、基板110、電子部品120、及び接合材130は、上記した本発明の第1実施形態による半導体パッケージ100に備えられる構成と実質的に同一であり、ヒートスラグ240は、上記したヒートスラグの変形実施形態で説明した構成と実質的に同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0047】
封止材350には、電子部品120及びヒートスラグ240が埋め込まれて配置される。一方、封止材350は、電子部品120及びヒートスラグ240を外部の衝撃から保護するように、所定の強度を有することができる。一例として、封止材350は、エポキシモールディングコンパウンド(Epoxy molding compound、EMC)からなることができる。一方、封止材350には、ヒートスラグ240の上部に配置される開口部352が備えられる。開口部352は、一つの四角状の孔からなることができる。一方、開口部352内には熱伝達部材360が配置され、熱伝達部材360は、はんだペースト(Solder Paste)、金属ペースト(Metal Paste)、及び導電性エポキシペースト(Conductive Epoxy Paste)のうちいずれか一つの材料からなることができる。
【0048】
そして、熱伝達部材360の一端部は、封止材350の外部に突出するように配置されることができる。
【0049】
図11は本発明の第3実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
【0050】
図11を参照すると、本発明の第3実施形態による半導体パッケージ400は、基板110、電子部品120、接合材130、ヒートスラグ440、及び封止材450を含んで構成されることができる。
【0051】
一方、基板110、電子部品120、及び接合材130は、上記した本発明の第1実施形態による半導体パッケージ100に備えられる構成と実質的に同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0052】
ヒートスラグ440は、接合材130を介して電子部品120に接合される。一方、ヒートスラグ440は、電子部品120から伝達された熱を発散する役割を果たす。一例として、ヒートスラグ440は、熱伝導率に優れた銅(Cu)材料からなることができる。但し、これに限定されず、ヒートスラグ440は、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)材料からなるか、又は銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)のうち少なくとも二つの合金材料からなることができる。
【0053】
一方、ヒートスラグ440の側面は曲がるように形成される。さらに、ヒートスラグ440の上面の面積は、ヒートスラグ440の下面の面積よりも大きく形成される。一例として、ヒートスラグ440の側面には、第1曲面442が備えられることができる。また、ヒートスラグ440の側面には、第1曲面442から延長形成され、第1曲面442の曲率半径と異なる曲率半径を有する第2曲面444が備えられることができる。
【0054】
このように、ヒートスラグ440の側面が曲がるように形成することにより、封止材450が破損することを低減させることができる。換言すると、ヒートスラグ440の側面が曲がるように形成することにより、封止材450に発生するクラック(crack)による不良の発生を低減させることができる。
【0055】
一方、ヒートスラグ440は、電子部品120の側面から外側に突出して配置されない。より詳細には、ヒートスラグ440の上面縁は、電子部品120の側面から外側に突出しない。換言すると、上部から見たとき、ヒートスラグ440の上面縁は、電子部品120の上面縁から突出しない。すなわち、上部から見たとき、ヒートスラグ440の上面縁は、電子部品120の上面縁に接するか、又は電子部品の上面縁内に配置されることができる。つまり、ヒートスラグ440は、電子部品120の側面から延長された平面によって形成される空間内に配置されるか、又はヒートスラグ440の上面縁が電子部品120の側面から延長される平面に接するように配置されることができる。
【0056】
これにより、ヒートスラグ440により、基板110に実装される他の部品との干渉を防止することができる。
【0057】
一方、ヒートスラグ440の側面及び底面には、酸化コーティング層446が備えられることができる。すなわち、ヒートスラグ440の上面には、酸化コーティング層446が備えられない。さらに、ヒートスラグ440の上面は、封止材450から外部に露出する。
【0058】
封止材450には、電子部品120及びヒートスラグ440が埋め込まれて配置される。一方、封止材450は、電子部品120及びヒートスラグ440を外部の衝撃から保護するように、所定の強度を有することができる。一例として、封止材450は、エポキシモールディングコンパウンド(Epoxy molding compound、EMC)からなることができる。一方、上記のように、ヒートスラグ440の上面が封止材450から外部に露出する。これについてより詳細に説明すると、表面全体に酸化コーティング層446が形成されたヒートスラグ440は、製造工程時に封止材450に埋め込まれるように配置される。その後、研磨工程[例えば、ハーフエッチング(Half-etching)工程又は化学機械研磨(CMP)工程]によって封止材450の上端部が研磨される。この際、ヒートスラグ440の上面に備えられる酸化コーティング層446が除去される。これにより、酸化コーティング層446が備えられないヒートスラグ440の上面が封止材450から露出することができる。
【0059】
図12は本発明の第4実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図であり、図13は本発明の第4実施形態による半導体パッケージに備えられるヒートスラグを示す平面図である。
【0060】
図12及び図13を参照すると、本発明の第4実施形態による半導体パッケージ500は、基板110、電子部品120、接合材130、ヒートスラグ540、及び封止材550を含んで構成されることができる。
【0061】
一方、基板110、電子部品120、及び接合材130は、上記した本発明の第1実施形態による半導体パッケージ100に備えられる構成と実質的に同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0062】
ヒートスラグ540は、接合材130を介して電子部品120に接合される。一方、ヒートスラグ540は、電子部品120から伝達された熱を発散する役割を果たす。一例として、ヒートスラグ540は、熱伝導率に優れた銅(Cu)材料からなることができる。但し、これに限定されず、ヒートスラグ540は、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)材料からなるか、又は銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)のうち少なくとも二つの合金材料からなることができる。
【0063】
ヒートスラグ540は、本体541及び複数個の放熱フィン548を備えることができる。複数個の放熱フィン548は、本体541の上面から延長形成される。
【0064】
本体541の側面は曲がるように形成される。さらに、本体541の上面の面積は、本体541の下面の面積よりも大きく形成される。一例として、本体541の側面には、第1曲面542が備えられることができる。また、本体541の側面には、第1曲面542から延長形成され、第1曲面542の曲率半径と異なる曲率半径を有する第2曲面544が備えられることができる。
【0065】
このように、本体541の側面が曲がるように形成することにより、封止材550が破損することを低減させることができる。換言すると、本体541の側面が曲がるように形成することにより、封止材550に発生するクラック(crack)による不良の発生を低減させることができる。
【0066】
一方、ヒートスラグ540は、電子部品120の側面から外部に突出して配置されない。すなわち、上部から見たとき、本体541の上面縁が電子部品120の上面縁から突出しない。
【0067】
これにより、ヒートスラグ540と基板110に実装される他の部品との干渉を防止することができる。
【0068】
封止材550には、電子部品120及びヒートスラグ540が埋め込まれて配置される。一方、封止材550は、電子部品120及びヒートスラグ540を外部の衝撃から保護するように、所定の強度を有することができる。一例として、封止材550は、エポキシモールディングコンパウンド(Epoxy molding compound、EMC)からなることができる。一方、ヒートスラグ540の放熱フィン548は、封止材550から露出することなく、封止材550の内部に埋め込まれて配置されることができる。
【0069】
図14は本発明の第5実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
【0070】
図14を参照すると、本発明の第5実施形態による半導体パッケージ600は、基板110、電子部品120、接合材130、ヒートスラグ540、及び封止材650を含んで構成されることができる。
【0071】
一方、基板110、電子部品120、及び接合材130は、上記した本発明の第1実施形態による半導体パッケージ100に備えられる構成と実質的に同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0072】
また、ヒートスラグ540は、上記した本発明の第4実施形態による半導体パッケージ500に備えられる構成と実質的に同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0073】
封止材650には、電子部品120及びヒートスラグ540が埋め込まれて配置される。一方、封止材650は、電子部品120及びヒートスラグ540を外部の衝撃から保護するように、所定の強度を有することができる。一例として、封止材650は、エポキシモールディングコンパウンド(Epoxy molding compound、EMC)からなることができる。一方、ヒートスラグ540の放熱フィン548の上面は、封止材650から外部に露出する。
【0074】
図15は本発明の第6実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
【0075】
図15を参照すると、本発明の第6実施形態による半導体パッケージ700は、基板110、電子部品120、接合材130、ヒートスラグ740、及び封止材150を含んで構成されることができる。
【0076】
一方、基板110、電子部品120、接合材130、及び封止材150は、上記した本発明の第1実施形態による半導体パッケージ100に備えられる構成と実質的に同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0077】
ヒートスラグ740は、接合材130を介して電子部品120に接合される。一方、ヒートスラグ740は、電子部品120から伝達された熱を発散する役割を果たす。一例として、ヒートスラグ740は、熱伝導率に優れた銅(Cu)材料からなることができる。但し、これに限定されず、ヒートスラグ740は、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)材料からなるか、又は銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)のうち少なくとも二つの合金材料からなることができる。
【0078】
一方、ヒートスラグ740の側面は少なくとも一つの段差を有するように形成される。さらに、ヒートスラグ740の上面の面積は、ヒートスラグ740の下面の面積よりも大きく形成される。一例として、ヒートスラグ740の側面には、第1面742、及び第1面742の外側に配置され、第1面742と段差を有する第2面744が備えられることができる。
【0079】
一方、ヒートスラグ740は、プレス工程などによって形成されることができる。
【0080】
このように、ヒートスラグ740の側面が段差付けられるように形成することにより、封止材150が破損することを低減させることができる。換言すると、ヒートスラグ740の側面が段差付けられるように形成することにより、封止材150に発生するクラック(crack)による不良の発生を低減させることができる。
【0081】
また、ヒートスラグ740には酸化コーティング層746が形成される。これにより、ヒートスラグ740の表面の比表面積が増加することができる。換言すると、ヒートスラグ740の表面の表面粗さが悪くなるため、封止材150との接触面積が増加することができる。さらに、酸化コーティング層746と封止材150の間で酸素結合が行われるため、封止材150とヒートスラグ740の接合力が増加することができる。
【0082】
一方、ヒートスラグ740は、電子部品120から突出して配置されない。より詳細には、ヒートスラグ740の上面縁は、電子部品120の側面から外側に突出しない。換言すると、上部から見たとき、ヒートスラグ740の上面縁は、電子部品120の上面縁から突出しない。すなわち、上部から見たとき、ヒートスラグ740の上面縁は、電子部品120の上面縁に接するか、又は電子部品の上面縁内に配置されることができる。つまり、ヒートスラグ740は、電子部品120の側面から延長された平面によって形成される空間内に配置されるか、又はヒートスラグ740の上面縁が電子部品120の側面から延長される平面に接するように配置されることができる。
【0083】
これにより、基板110に実装される他の部品とヒートスラグ740が干渉することを防止することができる。
【0084】
但し、これに限定されず、ヒートスラグ740の上端部は、電子部品120の側面から外側に突出するように配置されることができる。一例として、電子部品120の周囲に配置される部品(半導体チップなど)の高さがヒートスラグ740の上端部よりも低い場合には、ヒートスラグ740の上端部が電子部品120の側面から外側に突出するように配置されても、電子部品120の周囲に配置される部品とヒートスラグ740が干渉しない。一例として、ヒートスラグ740の全厚さが300μmであり、電子部品120の周囲に配置される部品の上面と電子部品120の上面との垂直距離が160μmである場合、ヒートスラグ740の上端部は、電子部品120の側面から外側に突出することができる。このように、ヒートスラグ740の上端部が電子部品120の側面から外側に突出しても、ヒートスラグ740がプレス加工により段差付けられるように形成されるため、ヒートスラグ740と電子部品120の周囲に配置される部品との干渉を防止することができる。
【0085】
このように、ヒートスラグ740の上端部が電子部品120の側面から突出するように配置される場合には、ヒートスラグ740の上端部のサイズが大きくなり得るため、熱放出効率が増加することができる。
【0086】
封止材150には、電子部品120及びヒートスラグ740が埋め込まれて配置される。一方、封止材150は、電子部品120及びヒートスラグ740を外部の衝撃から保護するように、所定の強度を有することができる。一例として、封止材150は、エポキシモールディングコンパウンド(Epoxy molding compound、EMC)からなることができる。一方、封止材150には、ヒートスラグ740の上部に配置される開口部152が備えられる。開口部152は、複数個の貫通孔からなることができる。一方、開口部152内には熱伝達部材160が配置され、熱伝達部材160は、はんだペースト(Solder Paste)、金属ペースト(Metal Paste)、及び導電性エポキシペースト(Conductive Epoxy Paste)のうちいずれか一つの材料からなることができる。
【0087】
また、熱伝達部材160の一端部は、封止材150の外部に突出するように配置されることができる。
【0088】
図16は本発明の第7実施形態による半導体パッケージを示す概略断面図である。
【0089】
図16を参照すると、本発明の第7実施形態による半導体パッケージ800は、基板110、電子部品120、接合材130、ヒートスラグ240、及び封止材850を含んで構成されることができる。
【0090】
一方、基板110、電子部品120、及び接合材130は、上記した本発明の第1実施形態による半導体パッケージ100に備えられる構成と実質的に同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0091】
ヒートスラグ240は、表面に酸化コーティング層246が備えられる。酸化コーティング層246は、黒色酸化(Black Oxide)表面処理を介して形成されることができる。これにより、図7に示すように、酸化コーティング層246が備えられないヒートスラグ240の表面と比較して、図8に示すように、酸化コーティング層246の表面の比表面積が増加することができる。換言すると、図8に示すように、酸化コーティング層246の表面の表面粗さが悪くなるため、封止材150(図1参照)との接触面積が増加することができる。さらに、酸化コーティング層246と封止材150の間で酸素結合が行われるため、封止材150とヒートスラグ240の接合力が増加することができる。
【0092】
また、ヒートスラグ240の側面は曲がるように形成される。
【0093】
封止材850には、電子部品120及びヒートスラグ240が埋め込まれて配置される。一方、封止材850は、電子部品120及びヒートスラグ240を外部の衝撃から保護するように、所定の強度を有することができる。一例として、封止材850は、エポキシモールディングコンパウンド(Epoxy molding compound、EMC)からなることができる。一方、ヒートスラグ240は、封止材850に埋め込まれて配置される。すなわち、ヒートスラグ240は、封止材850の外部に露出しない。
【0094】
図17はヒートスラグの第2変形実施形態を示す概略断面図である。
【0095】
図17を参照すると、ヒートスラグ940は、熱伝導率に優れた銅(Cu)材料からなることができる。但し、これに限定されず、ヒートスラグ940は、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)材料からなるか、又は銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)のうち少なくとも二つの合金材料からなることができる。
【0096】
一方、ヒートスラグ940の側面は曲がるように形成される。さらに、ヒートスラグ940の上面の面積は、ヒートスラグ940の下面の面積よりも大きく形成される。一例として、ヒートスラグ940の側面には、第1曲面942が備えられることができる。また、ヒートスラグ940の側面には、第1曲面942から延長形成される傾斜面944が備えられることができる。
【0097】
このように、ヒートスラグ940の側面が曲がるように形成することにより、封止材150(図1参照)が破損することを低減させることができる。換言すると、ヒートスラグ940の側面が曲がるように形成することにより、封止材150に発生するクラック(crack)による不良の発生を低減させることができる。
【0098】
一方、ヒートスラグ940は、上記で説明した半導体パッケージの各実施形態に備えられるヒートスラグの代替として採用されることができる。
【0099】
図18はヒートスラグの第3変形実施形態を示す概略断面図である。
【0100】
図18を参照すると、ヒートスラグ1040は、熱伝導率に優れた銅(Cu)材料からなることができる。但し、これに限定されず、ヒートスラグ1040は、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)材料からなるか、又は銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)のうち少なくとも二つの合金材料からなることができる。
【0101】
一方、ヒートスラグ1040の側面は曲がるように形成される。さらに、ヒートスラグ1040の上面の面積は、ヒートスラグ1040の下面の面積よりも大きく形成される。一例として、ヒートスラグ1040の側面には、第1面1041、第1面1041から延長形成される第1曲面1042、第1曲面1042から延長形成され、水平に配置される第2面1043、及び第2面1043から延長形成され、第1面1041と段差を有する第3面1044が備えられることができる。
【0102】
このように、ヒートスラグ1040の側面が曲がるように形成することにより、封止材150(図1参照)が破損することを低減させることができる。換言すると、ヒートスラグ1040の側面が曲がるように形成することにより、封止材150に発生するクラック(crack)による不良の発生を低減させることができる。
【0103】
一方、ヒートスラグ1040は、上記で説明した半導体パッケージの各実施形態に備えられるヒートスラグの代替として採用されることができる。
【0104】
図19はヒートスラグの第4変形実施形態を示す概略断面図である。
【0105】
図19を参照すると、ヒートスラグ1140は、熱伝導率に優れた銅(Cu)材料からなることができる。但し、これに限定されず、ヒートスラグ1140は、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)材料からなるか、又は銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)のうち少なくとも二つの合金材料からなることができる。
【0106】
一方、ヒートスラグ1140の側面は曲がるように形成される。さらに、ヒートスラグ1140の上面の面積は、ヒートスラグ1140の下面の面積よりも大きく形成される。一例として、ヒートスラグ1140の側面には、第1曲面1141、第1曲面1141から延長形成され、第1曲面1141と異なる曲率半径を有する第2曲面1142、第2曲面1142から延長形成され、水平に配置される第1面1143、及び第1面1143から延長形成される第2面1144が備えられることができる。
【0107】
このように、ヒートスラグ1140の側面が曲がるように形成することにより、封止材150(図1参照)が破損することを低減させることができる。換言すると、ヒートスラグ1140の側面が曲がるように形成することにより、封止材150に発生するクラック(crack)による不良の発生を低減させることができる。
【0108】
一方、ヒートスラグ1140は、上記で説明した半導体パッケージの各実施形態に備えられるヒートスラグの代替として採用されることができる。
【0109】
図20はヒートスラグの第5変形実施形態を示す概略断面図である。
【0110】
図20を参照すると、ヒートスラグ1240は、熱伝導率に優れた銅(Cu)材料からなることができる。但し、これに限定されず、ヒートスラグ1240は、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)材料からなるか、又は銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)のうち少なくとも二つの合金材料からなることができる。
【0111】
一方、ヒートスラグ1240の側面は曲がるように形成される。さらに、ヒートスラグ1240の上面の面積は、ヒートスラグ1240の下面の面積よりも大きく形成される。一例として、ヒートスラグ1240の側面には、第1曲面1241、第1曲面1241から延長形成され、第1曲面1241と異なる曲率半径を有する第2曲面1242、及び第2曲面1242から延長形成され、第2曲面1242と異なる曲率半径を有する第3曲面1243が備えられることができる。
【0112】
このように、ヒートスラグ1240の側面が曲がるように形成することにより、封止材150(図1参照)が破損することを低減させることができる。換言すると、ヒートスラグ1240の側面が曲がるように形成することにより、封止材150に発生するクラック(crack)による不良の発生を低減させることができる。
【0113】
一方、ヒートスラグ1240は、上記で説明した半導体パッケージの各実施形態に備えられるヒートスラグの代替として採用されることができる。
【0114】
図21はヒートスラグの第6変形実施形態を示す概略断面図である。
【0115】
図21を参照すると、ヒートスラグ1340は、熱伝導率に優れた銅(Cu)材料からなることができる。但し、これに限定されず、ヒートスラグ1340は、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)材料からなるか、又は銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ステンレス鋼(Stainless Steel)のうち少なくとも二つの合金材料からなることができる。
【0116】
一方、ヒートスラグ1340の側面は段差付けられるように形成される。さらに、ヒートスラグ1340の上面の面積は、ヒートスラグ1340の下面の面積よりも大きく形成される。一例として、ヒートスラグ1340の側面には、第1面1341、第1面1341から延長形成される第1水平面1342、第1水平面1342から延長形成され、第1面1341と段差を有する第2面1343、第2面1343から延長形成される第2水平面1344、及び第2水平面1344から延長形成され、第1、第2面1341,1343と段差を有する第3面1345が備えられることができる。
【0117】
このように、ヒートスラグ1340の側面が段差付けられるように形成することにより、封止材150(図1参照)が破損することを低減させることができる。換言すると、ヒートスラグ1340の側面が段差付けられるように形成することにより、封止材150に発生するクラック(crack)による不良の発生を低減させることができる。
【0118】
一方、ヒートスラグ1340は、上記で説明した半導体パッケージの各実施形態に備えられるヒートスラグの代替として採用されることができる。
【0119】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【0120】
100、300、400、500、600、700、800 半導体パッケージ
110 基板
120 電子部品
130 接合材
140、240、440、540、740、940、1040、1140、1240、1340 ヒートスラグ
150、350、450、550、650、850 封止材
160、360 熱伝達部材
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21