專利名稱：半導(dǎo)體封裝用的散熱板以及該散熱板的電鍍方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝(封裝件)用的散熱板，該散熱板在中 心部分具有凹部。更具體地說，本發(fā)明涉及如下半導(dǎo)體封裝用的散熱 板，其中散熱板底面部分全部都被電鍍。
背景技術(shù)：
在上面安裝有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體封裝中，散熱板與半導(dǎo)體元 件的背面熱連接，以便散發(fā)半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量。圖1示出了具有
安裝在基板200上的半導(dǎo)體元件300的半導(dǎo)體封裝的實(shí)例，散熱板 100與半導(dǎo)體元件300的背面熱連接。散熱板100由例如銅和鋁等導(dǎo) 熱性較高的材料制成。在散熱板100中設(shè)置有凹部150，半導(dǎo)體元件 300放置在凹部150中。半導(dǎo)體元件300通過導(dǎo)熱界面材料(下面簡 稱為"TIM" ) 400連接在凹部150的內(nèi)部底面160上。
導(dǎo)熱界面材料400用作將半導(dǎo)體元件300與散熱板100熱連接 的單元，而半導(dǎo)體元件300不直接與散熱板100接觸。使用具有優(yōu)良 導(dǎo)熱性的銦等作為該導(dǎo)熱界面材料400的材料。
然而，當(dāng)使導(dǎo)熱界面材料400熔化以便將半導(dǎo)體元件300與散 熱板IOO連接時，在半導(dǎo)體元件300與散熱板IOO之間產(chǎn)生空隙(氣 孔)。結(jié)果，存在導(dǎo)熱性降低的問題。這是因為在散熱板IOO (鎳己 經(jīng)電鍍在例如銅等材料上)與銦(對應(yīng)于導(dǎo)熱界面材料400的材料) 之間的連接界面上產(chǎn)生了空隙(氣孔)。
因此，提出了在散熱板100的內(nèi)部底面160的與導(dǎo)熱界面材料 400對應(yīng)的部分上形成鍍金層500，以便抑制空隙的產(chǎn)生，并且確保 實(shí)現(xiàn)散熱板100與導(dǎo)熱界面材料400的緊密接觸(見未經(jīng)審査的曰本 專利申請公開出版物JP-A-2003-37228禾B JP-A-11-68360)。
在多芯片半導(dǎo)體封裝的情況下，由于在基板上安裝多個半導(dǎo)體元件，所以必須將這些半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量可靠地傳遞至散熱板100。因此，要求位于多個半導(dǎo)體元件背面的導(dǎo)熱界面材料400全部
都連接在散熱板100的凹部150的內(nèi)部。根據(jù)上述要求，必須將比與導(dǎo)熱界面材料400連接的內(nèi)部底面160更寬的區(qū)域進(jìn)行鍍金。
然而，如果金被錯誤地鍍在散熱板100的底腳部分170上，其中該底腳部分170利用粘合劑連接在基板200上，那么將削弱施加在基板200與底腳部分170之間的連接力。此外，由于鍍金的成本高，所以要求僅對散熱板100的凹部150內(nèi)的最小區(qū)域鍍金，而導(dǎo)熱界面材料400連接在該最小區(qū)域上。
根據(jù)該要求，需要將比散熱板100的內(nèi)部底面160更寬的區(qū)域(例如，整個區(qū)域)進(jìn)行鍍金，而上述區(qū)域?qū)?yīng)于導(dǎo)熱界面材料400所連接的最小區(qū)域，而且還對應(yīng)于非常必要的區(qū)域。
圖2A是示出已知散熱板100的剖視圖，圖2B是示出在散熱板IOO上形成鍍金層500的已知方法的視圖。如這些圖中所示，將環(huán)形掩模橡膠60抵靠在散熱板100的內(nèi)部底面160上，以便形成緊密密封的空間，通過掩模板64將電鍍液注入該緊密密封的空間中，然后形成鍍金層500。
然而，根據(jù)使用這種掩模橡膠60的該已知電鍍方法，由于緊密密封散熱板100的凹部150的掩模橡膠60具有一定厚度，所以在散熱板100的內(nèi)部底面160內(nèi)存在一些不能進(jìn)行鍍金的部分(參見圖2C和圖2D)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題而做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體封裝用的散熱板，該散熱板的中心部分具有凹部。更具體地說，本發(fā)明的目的是提供這樣一種散熱板以及對該散熱板進(jìn)行電鍍的電鍍方法，其中所述散熱板的凹部的整個內(nèi)部底面都被電鍍。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)
體封裝用的散熱板，所述散熱板包括
凹部，其設(shè)置在所述散熱板的表面上，并具有內(nèi)部底面和內(nèi)壁部分；
階梯部分，其設(shè)置在所述凹部的內(nèi)壁部分上；以及電鍍部分，其覆蓋所述凹部的內(nèi)部底面的整個表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種半導(dǎo)體封裝用的散熱板，所述散熱板包括
凹部，其設(shè)置在所述散熱板的表面上，并具有內(nèi)部底面和內(nèi)壁
部分；
傾斜部分，其設(shè)置在所述凹部的內(nèi)壁部分上；以及電鍍部分，其覆蓋所述凹部的內(nèi)部底面的整個表面。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，所述電鍍部分由金制成。此外，在從俯視圖觀看時，所述散熱板為矩形的。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，所述內(nèi)壁部分可包括第一內(nèi)壁，所述第一內(nèi)壁被限定在所述內(nèi)部底面與所述階梯部分之間，并且所述電鍍部分覆蓋所述第一內(nèi)壁。
作為選擇，所述內(nèi)壁部分還可包括第二內(nèi)壁，所述第二內(nèi)壁相對于所述階梯部分位于所述第一內(nèi)壁的相反側(cè)，并且所述電鍍部分沒有覆蓋所述第二內(nèi)壁。
此外，所述電鍍部分覆蓋所述傾斜部分的位于所述內(nèi)部底面附近的部分。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種對半導(dǎo)體封裝用的散熱板進(jìn)行電鍍的方法，所述散熱板包括具有內(nèi)部底面和內(nèi)壁部分的凹部，
所述方法包括
用掩模覆蓋所述內(nèi)壁部分的除了位于所述內(nèi)部底面附近的部分以外的部分；以及對所述內(nèi)部底面的整個表面進(jìn)行電鍍。根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，
在所述凹部的內(nèi)壁部分上設(shè)置階梯部分或傾斜部分，以及用掩模覆蓋所述階梯部分或傾斜部分。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種半導(dǎo)體封裝用的散熱板，該散熱板具有凹部和覆蓋凹部的整個內(nèi)部底面的電鍍部分。


圖1A是已知半導(dǎo)體封裝的剖視圖，其中散熱板連接在半導(dǎo)體元
件上；
圖1B是沿著圖1A剖視圖的線B-B'截取的平面圖2A是已知散熱板的剖視圖2B是對散熱板進(jìn)行電鍍的己知方法的剖視圖2C是利用已知電鍍方法所得到的散熱板的剖視圖2D是沿著圖2C剖視圖的線D-D'截取的平面圖3A是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的散熱板1A的剖視圖3B是說明散熱板1A在進(jìn)行電鍍時的布置方式的剖視圖3C是說明在散熱板1A上鍍金的方法的剖視圖3D是上面己經(jīng)鍍金的散熱板1A的剖視圖3E是沿著圖3D剖視圖的線E-E'截取的平面圖4A是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的散熱板2A的剖視圖4B是說明散熱板2A在進(jìn)行電鍍時的布置方式的剖視圖4C說明在散熱板2A上鍍金的方法的剖視圖4D是上面已經(jīng)鍍金的散熱板2A的剖視圖；以及
圖4E沿著圖4D剖視圖的線E-E'截取的平面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖闡述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。[第一實(shí)施例]
將參考圖3A至圖3E闡述第一實(shí)施例。
如圖3E所示，根據(jù)第一實(shí)施例的散熱板IO在從俯視圖觀看時呈正方形，并且其整體形狀大致為長方體。如圖3A所示，在散熱板10的內(nèi)部底面的中央部分上設(shè)置有凹部15，在底面的周邊部分上還設(shè)置有底腳部分17。在內(nèi)壁部分18的整個周邊上設(shè)置有將構(gòu)成掩模區(qū)19a (將在下面論述)的階梯部分18a，所述內(nèi)壁部分18形成在底腳部分17的底面與內(nèi)部底面16之間。階梯部分18a設(shè)置在內(nèi)壁部分18上并且布置在形成內(nèi)部底面16的外周的第一內(nèi)壁與形成底腳部分17的內(nèi)周的第二內(nèi)壁之間。如俯視圖所示，階梯部分18a位于底腳部分17內(nèi)側(cè)，內(nèi)部底面16位于階梯部分18a內(nèi)側(cè)。
采用例如鋁、銅等具有優(yōu)良導(dǎo)熱性的金屬作為散熱板10的材料。通過切割厚度為大約3mm的銅板，形成尺寸為30mmX30mm的正方形形狀的第一實(shí)施例的散熱板10。凹部15的尺寸限定為大約20mm(縱向方向)，20mm (橫向方向)和0.6mm (深度方向)。底腳部分17的寬度為大約3mm。散熱板10的大致整個表面(包括凹部15的內(nèi)部底面16和內(nèi)壁部分18在內(nèi))鍍鎳。應(yīng)當(dāng)理解，上述散熱板10的材料、尺寸、形狀等不僅限于上述實(shí)例，而是可以進(jìn)行適當(dāng)選擇。例如，在從俯視圖觀看時，散熱板10的形狀可以為矩形、圓形、多邊形等。
形成在凹部15的內(nèi)壁部分18上的階梯部分18a和肩部都形成在內(nèi)部底面16附近。具體地說，階梯部分18a的深度"L1"選為距離底腳部分17的底面大約0.2mm-0.5mm，階梯部分18a的寬度"L2"為大約lmm。
如下文所述，由于掩模橡膠60a與階梯部分18a緊密接觸，因而內(nèi)部底面16的整個區(qū)域都被鍍金。因此，需要按照以下方式設(shè)置階梯部分18a，即使掩模橡膠60a的末端部分60b與凹部15的內(nèi)部底面16之間的距離為一定值，該值使得電鍍液65可以充分地分布在凹部15的內(nèi)部底面16的整個區(qū)域上。
與電鍍液65接觸的部分構(gòu)成了內(nèi)壁部分18中的電鍍區(qū)19b。換句話說，內(nèi)壁部分18被分為掩模區(qū)19a和電鍍區(qū)19b(參見圖3B)。如前文所述，可以根據(jù)散熱板10的形狀、掩模橡膠60a的厚度等適當(dāng)改變階梯部分18a的長度"L1"和"L2"。
在使用掩模橡膠60a對內(nèi)部底面16的整個區(qū)域鍍金時，上述階梯部分18a用來保證掩模橡膠60a與內(nèi)壁部分18緊密密封。
接下來，將闡述采用電解電鍍法對散熱板1A鍍金的方法。首先，如圖3B所示，制備散熱板10、具有矩形剖面形狀的掩模橡膠60a、掩模62和掩模板64。掩模橡膠60a的材料為硅橡膠等。散熱板IO布置成使凹部15與掩模62和掩模板64相對。接下來，如圖3C所示，將掩模橡膠60a與階梯部分18a緊密接觸，以便使由內(nèi)部底面16、掩模橡膠60a和掩模62所包圍的空間緊密密封。
將電鍍液65從掩模板64下部經(jīng)由形成在掩模板64中的孔朝著內(nèi)部底面16方向注入到緊密密封的空間中。由于電解電鍍板的作用，電鍍液65中所含有的金被鍍在內(nèi)部底面16上。雖然在第一實(shí)施例中采用電解電鍍法，但是作為選擇，本發(fā)明也可以采用例如無電鍍等其他鍍覆方法。
此時，由于具有矩形形狀的掩模橡膠60a沿著內(nèi)壁部分18的階梯部分18a的形狀與階梯部分18a緊密接觸，所以電鍍液不會被掩模橡膠60a阻擋并且到達(dá)散熱板10的內(nèi)部底面16的外邊緣。因此，如圖3D和圖3E所示，由于掩模橡膠60a的厚度部分沒有蓋住散熱板10的內(nèi)部底面16，所以可以在內(nèi)部底面16的整個區(qū)域上形成鍍金層(即，鍍有金的層)50。
覆蓋散熱板10的凹部15的整個內(nèi)部底面16的鍍金層50的厚度范圍為大約0.05pm-0.5tim。鍍金層50保證散熱板10與導(dǎo)熱界面材料(MIT) 400之間的緊密接觸。
還應(yīng)當(dāng)注意，雖然內(nèi)壁部分18的沒有被掩模橡膠60a覆蓋的部分(第一內(nèi)壁)鍍有金，但是不存在因鍍金引起的問題。如前文所述，由于內(nèi)壁部分18沒有全部鍍金(即，僅第一內(nèi)壁被鍍金)，所以散熱板IO所需的鍍金量最少，因而可以降低生產(chǎn)成本。
此外，由于掩模橡膠60a與階梯部分18a緊密接觸，所以不存
9在電鍍液65泄漏的可能性。因此，可以可靠地避免電鍍液泄漏到不需要鍍金的底腳部分17。
還應(yīng)當(dāng)理解，如果采用抗蝕劑等代替掩模，那么可以選擇性地進(jìn)行鍍金。然而，該可供選擇的情況增加了成本。此外，雖然可以利
用復(fù)制掩模(replica mask)，但是存在的問題是電鍍液會泄漏，并且不適合大規(guī)模生產(chǎn)。因此，如上文所述，掩模橡膠60a與內(nèi)壁部分18緊密接觸，從而可以低成本地大規(guī)模生產(chǎn)選擇性鍍金的散熱板1A。[第二實(shí)施例]
接下來，將參考圖4A至圖4E闡述本發(fā)明的第二實(shí)施例。根據(jù)第二實(shí)施例的散熱板IO在從俯視圖觀看時呈正方形，并且其整體形狀大致為長方體。如圖4A所示，在散熱板10的底面的中央部分中設(shè)置有凹部15，在底面的周邊部分上還設(shè)置有底腳部分17。在內(nèi)壁部分18的整個周邊上設(shè)置有形成掩模區(qū)19a (將在下面論述)的傾斜部分18b，所述內(nèi)壁部分18設(shè)置在底腳部分17的底面與內(nèi)部底面16之間。傾斜部分18b傾斜，使得上述傾斜部分18b的開口區(qū)域從內(nèi)部底面16側(cè)朝著底腳部分17側(cè)逐漸變大。
采用例如鋁、銅等具有優(yōu)良導(dǎo)熱性的金屬作為散熱板IO的材料。通過切割厚度為大約3mm的銅板，形成尺寸為30mmX30mm的正方形形狀的第二實(shí)施例散熱板10。凹部15的尺寸限定為大約20mm(縱向方向)，20mm (橫向方向)和0.6mm (深度方向)。底腳部分17的寬度為大約3mm。散熱板10的大致整個表面(包括凹部15的內(nèi)部底面16和內(nèi)壁部分18在內(nèi))鍍鎳。應(yīng)當(dāng)理解，上述散熱板10材料、尺寸、形狀等不僅限于上述實(shí)例，而是可以進(jìn)行適當(dāng)選擇。例如，在從俯視圖觀看散熱板IO時，散熱板10的形狀可以為矩形、圓形、多邊形等。
形成在凹部15的內(nèi)壁部分18上的傾斜部分18b或楔形部分的傾斜角"e"相對于豎直方向為大約5度至大約70度，并且可以適當(dāng)變化。如下文所述，在使用掩模橡膠60c對內(nèi)部底面16的整個區(qū)域鍍金時，該傾斜部分18b用來保證掩模橡膠60c與內(nèi)壁部分18緊密密封。接下來，描述通過電解電鍍法對散熱板2A鍍金的方法。
首先，如圖4B所示，制備散熱板10、掩模橡膠60c、掩模62 和掩模板64。沿著傾斜方向切割掩模橡膠60c的末端部分(頂部) 60d，使掩模橡膠60c具有傾斜平面，該傾斜平面的傾斜角度基本等 于散熱板10的傾斜部分18b的傾斜角度。掩模橡膠60c的材料為硅 橡膠等。散熱板IO布置成使凹部15與掩模62和掩模板64兩者相對。
當(dāng)掩模橡膠60c與傾斜部分18b緊密接觸時，掩模橡膠60c的 末端部分60d與凹部15的內(nèi)部底面16之間的距離設(shè)置為使得電鍍液 65可以充分地分布在凹部15的內(nèi)部底面16的整個平面上。如前文 所述，掩模區(qū)19a形成在內(nèi)壁部分18的從底腳部分17的底面至內(nèi)部 底面16附近的與掩模橡膠60c緊密接觸的區(qū)域。此外，電鍍區(qū)19b 形成在內(nèi)壁部分18的位于內(nèi)部底面16附近的與電鍍液65接觸的區(qū) 域。換句話說，內(nèi)壁部分18分為掩模區(qū)19a和電鍍區(qū)19b。
如圖4C所示，掩模橡膠60c與傾斜部分18b緊密接觸，從而形 成了由內(nèi)部底面16、掩模橡膠60c和掩模62所包圍的緊密密封的空 間。
將電鍍液65從掩模板64下部經(jīng)由形成在掩模板64中的孔朝著 內(nèi)部底面16方向注入到緊密密封的空間中。由于電解電鍍板的作用， 電鍍液65中所含有的金被鍍在內(nèi)部底面16上。雖然在第二實(shí)施例中 采用電解電鍍法，但是作為選擇，本發(fā)明也可以采用例如無電鍍法等 其他鍍覆方法。
此時，掩模橡膠60c與內(nèi)壁部分18的傾斜部分18b的傾斜表面 緊密接觸，其中所述掩模橡膠60c的頂部60d被沿著傾斜方向切割， 并且所述掩模橡膠60c具有傾斜角度與散熱板10的傾斜部分18b的 傾斜角度大致相同的傾斜表面。因此，不會阻擋電鍍液散布到散熱板 10的內(nèi)部底面16的整個表面上。因此，如圖4D所示，由于掩模橡 膠60c的厚度部分沒有蓋住散熱板10的內(nèi)部底面16，所以可以在內(nèi) 部底面16的整個區(qū)域上形成鍍金層(即，鍍有金的層)50。
形成在散熱板10的凹部15的整個內(nèi)部底面16上的鍍金層50 的厚度范圍為大約0.05pm-0.5pm。鍍金層50使散熱板10與導(dǎo)熱界面材料(MIT) 400可靠地緊密接觸。
還應(yīng)當(dāng)注意，雖然內(nèi)壁部分18的沒有被掩模橡膠60c覆蓋的部 分被鍍金，但是不存在因鍍金引起的問題。如前文所述，由于僅一部 分內(nèi)壁部分18被鍍金，所以散熱板IO所需的鍍金量最少，因而可以 降低生產(chǎn)成本。
此外，由于掩模橡膠60c與傾斜部分18b緊密接觸，所以不存 在電鍍液65泄漏的可能性。因此，可以可靠地避免電鍍液泄漏到不 需要鍍金的底腳部分17。
還應(yīng)當(dāng)理解，上面以電鍍金為例詳細(xì)地描述了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu) 選實(shí)施例。作為選擇，除了電鍍錫或金以外，本發(fā)明同樣可以適用于 其他金屬的電鍍方法。也就是說，使用掩模橡膠，可以采用其他金屬 對整個內(nèi)部底面(例如具有凹部的散熱板)進(jìn)行電鍍。因此，本發(fā)明 不限于上述這些實(shí)施例，而是可以在本發(fā)明權(quán)利要求書所述的本發(fā)明 要旨的范圍內(nèi)，以各種方式進(jìn)行修改、變化和替換。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體封裝用的散熱板，包括凹部，其設(shè)置在所述散熱板的表面上，并具有內(nèi)部底面和內(nèi)壁部分；階梯部分，其設(shè)置在所述凹部的內(nèi)壁部分上；以及電鍍部分，其覆蓋所述凹部的內(nèi)部底面的整個表面。
2. —種半導(dǎo)體封裝用的散熱板，包括凹部，其設(shè)置在所述散熱板的表面上，并具有內(nèi)部底面和內(nèi)壁部分；傾斜部分，其設(shè)置在所述凹部的內(nèi)壁部分上；以及 電鍍部分，其覆蓋所述凹部的內(nèi)部底面的整個表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱板， 其中，所述電鍍部分由金制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱板， 其中，所述電鍍部分由金制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱板，其中，在從俯視圖觀看時，所述散熱板為矩形的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱板，其中，在從俯視圖觀看時，所述散熱板為矩形的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱板，其中，所述內(nèi)壁部分包括第一內(nèi)壁，所述第一內(nèi)壁被限定在所 述內(nèi)部底面與所述階梯部分之間，并且 所述電鍍部分覆蓋所述第一內(nèi)壁。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的散熱板，其中，所述內(nèi)壁部分還包括第二內(nèi)壁，所述第二內(nèi)壁相對于所 述階梯部分位于所述第一內(nèi)壁的相反側(cè)，并且 所述電鍍部分沒有覆蓋所述第二內(nèi)壁。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱板，其中，所述電鍍部分覆蓋所述傾斜部分的位于內(nèi)部底面附近的 部分。
10. —種對半導(dǎo)體封裝用的散熱板進(jìn)行電鍍的方法，所述散熱板包括具有內(nèi)部底面和內(nèi)壁部分的凹部，所述方法包括用掩模覆蓋所述內(nèi)壁部分的除了位于所述內(nèi)部底面附近的部分 以外的部分；以及對所述內(nèi)部底面的整個表面進(jìn)行電鍍。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的對散熱板進(jìn)行電鍍的方法，其中，在所述凹部的內(nèi)壁部分上設(shè)置階梯部分，以及 用掩模覆蓋所述階梯部分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的對散熱板進(jìn)行電鍍的方法， 其中，在所述凹部的內(nèi)壁部分上設(shè)置傾斜部分，以及 用掩模覆蓋所述傾斜部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的對散熱板進(jìn)行電鍍的方法， 其中，在從俯視圖觀看時，所述散熱板為矩形的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體封裝用的散熱板以及該散熱板的電鍍方法，所述散熱板包括凹部，其設(shè)置在所述散熱板的表面上并具有內(nèi)部底面和內(nèi)壁部分；階梯部分，其設(shè)置在所述凹部的內(nèi)壁部分上；以及電鍍部分，其覆蓋所述凹部的內(nèi)部底面的整個表面。
文檔編號H01L23/36GK101465329SQ200810186479
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者根來修司 申請人:新光電氣工業(yè)株式會社