放熱部品及び電子部品装置
【課題】電子部品の動作時の熱による基板の形状変化が生じた場合でも、電子部品と放熱部品の間に介在されるＴＩＭの安定した熱伝導性を確保し、放熱性を安定させると共に、全体として放熱性能を高めること。
【解決手段】放熱部品２０は、配線基板１２に実装された電子部品（チップ）１０との間に熱インタフェース材（ＴＩＭ）１５を介して接合され、ＴＩＭ１５を介してチップ１０に熱結合される板状部２１と、該板状部のチップ１０に対向する側の面に形成されたフット部２２とを備えている。このフット部２２は、板状部２１の周縁から内側の部分の、チップ１０の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に、リング状に形成されている。
【解決手段】放熱部品２０は、配線基板１２に実装された電子部品（チップ）１０との間に熱インタフェース材（ＴＩＭ）１５を介して接合され、ＴＩＭ１５を介してチップ１０に熱結合される板状部２１と、該板状部のチップ１０に対向する側の面に形成されたフット部２２とを備えている。このフット部２２は、板状部２１の周縁から内側の部分の、チップ１０の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に、リング状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱部品及び電子部品装置に関し、より詳細には、配線基板に実装された半導体素子（チップ）等の電子部品との間に熱インタフェース材を介して接合される放熱部品及びこれを用いた電子部品装置に関する。
【０００２】
かかる電子部品装置において配線基板は、半導体素子の他にもチップキャパシタ等の受動素子を搭載するという点で、以下の記述では便宜上、「パッケージ」ともいう。
【背景技術】
【０００３】
ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）等に使用される半導体素子（チップ）は、配線基板（パッケージ）上に電気的に接続されて固定されている（例えば、フリップチップ実装）。半導体素子はその動作時にかなり高温になるので、その半導体素子温度を強制的に下げないと、半導体素子としての性能を発揮できないばかりか、場合によっては半導体素子が壊れるおそれがある。
【０００４】
このため、半導体素子が発する熱を大気に放出するための放熱部品（例えば、金属製のヒートスプレッダ）を半導体素子上に配置し、半導体素子が発する熱を外部に放出する経路を確保している。その際、半導体素子とヒートスプレッダの間に、ＴＩＭ（サーマル・インタフェース・マテリアル）と呼ばれる材料を挟んで熱的に結合させている。つまり、ＴＩＭを介在させることで、半導体素子とヒートスプレッダのそれぞれの表面の凹凸を吸収しながらその接触熱抵抗を減らし、半導体素子からヒートスプレッダへの熱伝導がスムーズに行われるようにしている。このような熱インタフェース材（ＴＩＭ）には、シリコングリース、インジウム、グラファイト等の高熱伝導性物質を樹脂バインダでシート状に成形したものなどがある。
【０００５】
図５は従来のヒートスプレッダを用いた半導体装置の一例を示したものである。図中、１は配線基板（パッケージ）、２はパッケージ１の外部接続端子としてのピン、３はパッケージ１に実装された半導体素子（ＣＰＵ等の発熱量の大きいチップ）、４はチップ３の実装エリアの周囲に配置されたデカップリング用のチップキャパシタ、５はヒートスプレッダを示す。このヒートスプレッダ５は、その主要部分が板状に成形されており（板状部５ａ）、その周囲にフット部５ｂが一体的に形成された構造を有している。ヒートスプレッダ５は、板状部５ａとチップ３との間に熱インタフェース材（ＴＩＭ）６を介在させて熱結合されるとともに、フット部５ｂとパッケージ１との間にシーラント（封止剤）７を介在させて機械的に接合されている。つまり、ヒートスプレッダ５は、半導体チップ３とともにチップキャパシタ４を封止するように搭載されている。さらに、ヒートスプレッダ５上にはヒートシンク８が搭載されている。
【０００６】
かかる従来技術に関連する技術の一例は、下記の特許文献１に記載されている。この文献には、発熱部品が電気的に接続された配線基板とヒートシンクとが熱伝導性電気絶縁部材を介して接続されたパワーモジュールが記載されており（段落００８４、図７等）、熱伝導性電気絶縁部材は、熱硬化性樹脂と、熱可塑性樹脂と、潜在性硬化剤及び無機フィラーを含む硬化組成物からなっている。
【０００７】
また、これに関連する他の技術として、下記の特許文献２に記載されるように、多層回路基板の凹部に半導体素子がフリップチップ実装されると共に該凹部の周辺の基板上に受動素子が実装され、半導体素子の表面に接合材を介して放熱部材が接合された半導体装置がある（段落００２７、図１等）。放熱部材は、基板の凹部の開口面積よりも広く、凹部の外周部に配設された接地電極に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−５１５７３号公報
【特許文献２】特開２００４−１１９８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように従来のヒートスプレッダを用いた半導体装置の構成（図５）では、ヒートスプレッダ５は半導体チップ３の周囲に配置されたチップキャパシタ４も封止するように搭載されているため、そのフット部５ｂが封止剤７を介して基板１に固定されている位置と、基板１上でチップ３が実装されている位置との距離が相対的に長くなり、基板１の熱的な挙動（チップ３の発熱に起因して起こり得る基板１の湾曲）に対してＴＩＭ６が追従できない場合があった。
【００１０】
すなわち、基板（パッケージ）１に熱が加わると、図５に例示するように、封止剤７で固定されている位置を基点にパッケージ１が外側に（図示の例では下側に）湾曲する。この時、ＴＩＭ６のチップ３もしくはヒートスプレッダ５との接触状態、又はＴＩＭ６の厚さが変わるため、熱的に不安定な状態となる。その結果、チップ３からヒートスプレッダ５への熱伝導がスムーズに行われず、放熱性を安定に維持することができない。
【００１１】
特に、ＴＩＭ６の材料として安価なグリースを使用していると、パッケージ１が湾曲したときに、ＴＩＭ６が部分的にチップ３もしくはヒートスプレッダ５から剥がれてしまうことがある（図示の例では、チップ３から剥がれている状態を誇張して示している）。その場合、その部分での熱抵抗が大きくなってしまうため、本来有している高熱伝導性を発揮することができない。
【００１２】
また、ヒートスプレッダ５はパッケージ１上でＣＰＵ等の発熱量の大きいチップ３を封止しており、そのヒートスプレッダ５の凹部内でチップ３が熱結合している部分は一部分にすぎないため、ヒートスプレッダ５の凹部内は熱気が溜まり易い状態となっている。このような点からも、放熱性能を改善する余地が残されている。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、電子部品の動作時の熱による基板の形状変化が生じた場合でも、電子部品と放熱部品の間に介在されるＴＩＭの安定した熱伝導性を確保し、放熱性を安定させると共に、全体として放熱性能を高めることができる放熱部品及びこれを用いた電子部品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】
【００１４】
上記の従来技術の課題を解決するため、本発明の一形態によれば、配線基板に実装された電子部品との間に熱インタフェース材を介して接合される放熱部品であって、前記熱インタフェース材を介して前記電子部品に熱結合される板状部と、該板状部の前記電子部品に対向する側の面に形成されたフット部とを備え、前記フット部が、前記板状部の周縁から内側の部分の、前記電子部品の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に、リング状に形成されていることを特徴とする放熱部品が提供される。
【００１５】
また、本発明の他の形態によれば、配線基板に実装された電子部品が、上記の形態に係る放熱部品によって封止された構造を有し、さらに、前記板状部において前記電子部品に対向する側と反対側の面に更なる放熱部品が搭載されていることを特徴とする電子部品装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る放熱部品及びこれを用いた電子部品装置の構成によれば、放熱部品のフット部が板状部の周縁から内側の所定の箇所（電子部品の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所）に形成されているので、フット部の位置を電子部品に近づけることができる。つまり、基板上でフット部が固定される位置（電子部品の動作時の熱により基板が湾曲する際の基点）と、基板上で電子部品が実装される位置との距離が相対的に短くなるため、熱による基板の形状変化（湾曲）が生じた場合でも、その湾曲の程度は極小化され得る。
【００１７】
これにより、電子部品と放熱部品の間に介在される熱インタフェース材は、基板の湾曲に柔軟に追従でき、熱的に安定した状態を維持することができる。その結果、電子部品から放熱部品へのスムーズな熱伝導が維持され、放熱性を安定させることができる。
【００１８】
また、放熱部品においてフット部の形成位置から外側の部分も放熱部として機能し得るので、全体として放熱性能を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒートスプレッダ（放熱部品）を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るヒートスプレッダの各種変形例に係る構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るヒートスプレッダ（放熱部品）を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態に係るヒートスプレッダの各種変形例に係る構成を示す断面図である。
【図５】従来のヒートスプレッダを用いた半導体装置の一例及びその問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施形態…図１、図２参照）
図１は本発明の第１の実施形態に係るヒートスプレッダ（放熱部品）を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を断面図の形態で示したものである。
【００２２】
本実施形態の半導体装置３０は、基本的には、放熱対象とされる電子部品としての半導体素子（発熱量の大きいＣＰＵ等のロジックチップ）１０と、このチップ１０を一方の面に実装したＰＧＡ（ピン・グリッド・アレイ）型のパッケージ（配線基板）１２と、このパッケージ１２上でチップ１０との間に熱インタフェース材（ＴＩＭ）１５を介して接合されたヒートスプレッダ２０と、このヒートスプレッダ２０上に搭載されたヒートシンク２４とを備えている。さらに、パッケージ１２上で半導体チップ１０の実装エリアの周囲には、チップ１０（ＣＰＵ等）の高速動作を支援するための複数のデカップリング用のチップキャパシタ１１が配置されている。
【００２３】
配線基板（パッケージ）１２には樹脂基板を用いている。樹脂基板の形態としては、少なくとも最外層の絶縁層（ソルダレジスト層）から露出するパッド（ソルダレジスト層によって覆われた配線層の所要の箇所に画定される部分）が、基板内部を介して相互に電気的に接続された構造を有していれば十分である。樹脂基板（パッケージ１２）の内部には配線層が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。基板内部に配線層が形成された形態の場合、複数の配線層が層間絶縁層（樹脂層）を介して積層され、各配線層及び各樹脂層に形成されたビアを介して最外層の配線層（各パッド）が相互に接続されている。例えば、ビルドアップ法を用いて形成される多層配線基板がある。
【００２４】
この樹脂基板（パッケージ１２）の、半導体チップ１０及びチップキャパシタ１２が実装されている側と反対側の面には、図示のように外部接続端子としてのピン１３が接合されている。図示の例ではピン１３を接合しているが、外部接続端子の形態がこれに限定されないことはもちろんである。ピン１３の代わりに、はんだボールを当該パッドに接合したＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）型のパッケージ構造としてもよい。また、かかる外部接続端子は必ずしも接合されている必要はなく、後で必要なときに外部接続端子を接合できるように当該パッドを露出させた状態（ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）型のパッケージ構造）としてもよい。
【００２５】
放熱対象である半導体チップ１０は、そのフェイス面（回路が形成されている側の面）を下にしてパッケージ１２上に実装されている。パッケージ１２とチップ１０の接続部分については具体的な図示を省略しているが、この部分の構成は、通常のパッケージにチップをフリップチップ接続した場合の構成と同じである。すなわち、パッケージ１２の最外層の絶縁層（ソルダレジスト層）から露出するパッドに、チップ１０の電極端子がはんだバンプ等を介して電気的に接続されている（フリップチップ実装）。さらに、その実装されたチップ１０とパッケージ１２との間隙に熱硬化性のエポキシ系樹脂等のアンダーフィル樹脂（図示せず）が充填され、熱硬化により機械的に接合されている。
【００２６】
半導体チップ１０のフェイス面と反対側の面（露出している側の面）は、熱インタフェース材（ＴＩＭ）１５を介してヒートスプレッダ２０と熱的に結合されている。このＴＩＭ１５の材料は特に限定しないが、少なくとも高熱伝導性を有した材料であれば十分である。具体的には、インジウム、シリコーン（または炭化水素）グリース、金属フィラー、グラファイトなどの高熱伝導性物質を樹脂バインダでシート状に成形したものが用いられる。
【００２７】
例えば、インジウムの場合、シート状のものをチップ１０とヒートスプレッダ２０の間に挟み、インジウムの融点以下の温度で硬化する樹脂材料（封止剤１６）を用いて、いったんヒートスプレッダ２０とパッケージ１２を固定した後、インジウムの融点以上の温度でリフローを行い、インジウムの厚さを制御しながらヒートスプレッダ２０とチップ１０を接合させる。その際、リフロー時にボイドが発生しないように慎重に処理を行う必要がある。
【００２８】
なお、インジウムは比較的高価であり、また希少金属であることから、入手が困難となることも予想され、さらにリフロー等の熱処理が必要なことから、処理工程の面でも比較的複雑である。この点に鑑み、ＴＩＭ１５の材料として、熱処理が不要で比較的安価なグリースが好適に用いられる。
【００２９】
ヒートスプレッダ２０は、チップ１０（ＣＰＵ等）が動作時に発する熱をヒートシンク２４に伝えて発散させるためのものである。このヒートスプレッダ２０には、その材料として銅（Ｃｕ）が用いられ、さらにその表面にニッケル（Ｎｉ）めっきが施されている。ヒートスプレッダ２０は、図示のように中央部分においてＴＩＭ１５を介してチップ１０に熱結合される板状部２１と、この板状部２１のチップ１０に対向する側の面に形成されたフット部２２とを備えている。
【００３０】
このフット部２２は、板状部２１の周縁から内側の部分の、チップ１０の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に形成されている。ただし、その形成位置は、パッケージ１２上でチップキャパシタ１１が搭載されている位置に対応する部分よりも内側の箇所に選定されている。より具体的には、チップ１０は平面視したときに方形もしくは矩形の形状を有しているので、それに対応させてフット部２２も、方形もしくは矩形のリング状に形成されている。
【００３１】
ヒートスプレッダ２０は、そのリング状のフット部２２とパッケージ（配線基板）１２上の対応する箇所との間に封止剤１６を介在させて、パッケージ１２に接合されている。その際、パッケージ１２上のチップキャパシタ１１は、ヒートスプレッダ２０（フット部２２）の外側に位置している。封止剤１６の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等に代表される熱硬化性樹脂が用いられる。
【００３２】
ヒートスプレッダ２０は、以下のようにして作製することができる。先ず、所要の大きさ（例えば、４０×４０ｍｍ程度）を有した厚めの銅板を用意する。次に、この銅板の一方の面に対し、その周縁から内側の所定の箇所（チップ実装エリアに対応する部分の周囲のリング状の部分）を残して他の部分（そのリング状の内側及び外側の部分）を、プレス加工、切削加工、エッチング等により、所要の深さまで凹部状に除去する。この深さは、チップ１０の厚さ及びＴＩＭ１５の厚さに応じて適宜選定される。さらに、全面にニッケル（Ｎｉ）めっきを施すことで、所要のヒートスプレッダ２０を得ることができる。
【００３３】
このヒートスプレッダ２０上に搭載されるヒートシンク２４には、その材料として、軽量で加工がし易く、しかも低コストであるという点から、アルミニウムもしくはその合金が好適に用いられる。これは、ヒートシンク２４がヒートスプレッダ２０上に搭載されて使用され、ヒートスプレッダ２０から伝達された熱を大気中に効率良く発散させるためのフィン構造に成形する必要があるからである。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係るヒートスプレッダ２０（図１）を用いた半導体装置３０の構成によれば、ヒートスプレッダ２０のフット部２２を板状部２１の周縁から内側の所定の箇所（チップ１０の実装エリアに対応する部分の周囲で、チップキャパシタ１１の搭載位置に対応する部分よりも内側の箇所）に設けているので、フット部２２の位置をチップ１０に近づけることができる。つまり、基板１２上でヒートスプレッダ２０のフット部２２が封止剤１６を介して固定されている位置（チップ１０の動作時の熱により基板１２が湾曲する際の基点）と、基板１２上でチップ１０が実装されている位置との距離が短くなるため、熱で基板１２が反った場合でも、その反り（湾曲）の程度は極小化され得る。
【００３５】
これにより、チップ１０とヒートスプレッダ２０の間に介在されるＴＩＭ１５は、基板１２の反りに柔軟に追従でき（つまり、基板１２の反りの影響を受け難く、ＴＩＭ１５の厚さが安定する）、熱的に安定した状態を維持することができる。その結果、チップ１０からヒートスプレッダ２０へのスムーズな熱伝導が維持され、放熱性を安定させることができる。
【００３６】
また、ヒートスプレッダ２０においてフット部２２の形成位置から外側の部分（フット部２２の形成位置から外側の板状部２１の、フット部２２が形成されている側の部分と、フット部２２の側壁部分）も放熱部として機能するため、ヒートスプレッダ２０全体として放熱性能を高めることができる。
【００３７】
図２は、第１の実施形態に係るヒートスプレッダ２０の各種変形例に係る構成を断面図の形態で示したものである。
【００３８】
先ず、図２（ａ）に示す第１変形例に係るヒートスプレッダ２０ａの構成では、板状部２１においてフット部２２の形成位置から外側の部分の一方の面（フット部２２が形成されている側の面）に、多数の針状の突起部分２１ａが設けられている。他の構成については、第１の実施形態（図１）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００３９】
この針状の突起部分２１ａは、種々の方法を用いて形成することができる。本発明の要旨と関係しないので詳細な説明は省略するが、めっき法や蒸着法等を用いて所要の突起部分２１ａを形成することができる。
【００４０】
例えば、無電解銅めっきにより、ヒートスプレッダ２０ａの表面（板状部２１においてフット部２２の形成位置から外側の部分の一方の面）に針状の突起を形成してもよい。具体的には、銅−ニッケル−リンに還元剤として次亜リン酸を添加しためっき液を用いて、ヒートスプレッダ２０ａの表面に無電解銅めっきを施すことにより、ヒートスプレッダ２０ａの表面に高さ約１μｍの針状の突起部分２１ａを形成することができる。
【００４１】
他の方法としては、例えば、ＣＶＤ法を用いて多数のカーボンナノチューブをヒートスプレッダ２０ａの表面に成長させることで、所要の突起部分２１ａを形成してもよい。カーボンナノチューブをヒートスプレッダ２０ａ上に成長させる代わりに、例えば、シリコン基板等からなる支持体（仮基板）上にカーボンナノチューブを形成しておき、このカーボンナノチューブをヒートスプレッダ２０ａの表面に転写するようにしてもよい。
【００４２】
この第１変形例のヒートスプレッダ２０ａによれば、板状部２１のフット部２２の形成位置から外側の部分に針状の表面処理（突起部分２１ａの形成）を施しているので、この部分の表面積（放熱面積）を増やすことができる。これにより、上述した実施形態のヒートスプレッダ２０（図１）と比べて、さらに放熱性を向上させることができる。特に、突起部分２１ａの材料としてカーボンナノチューブを用いた場合、熱伝導性に優れているため、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００４３】
この構成では、単に放熱面積が増えるだけではなく、以下の点からも有効である。すなわち、ヒートスプレッダ２０ａ上にはヒートシンク２４（図１）が搭載されているが、このヒートシンク２４の材料にはアルミニウムもしくはその合金が用いられており、ヒートスプレッダ２０ａの材料（銅）と比べて熱抵抗が大きい。従って、熱抵抗が小さい方の銅材（ヒートスプレッダ２０ａ）の表面積を増やすことで、より有効な放熱対策を講じることができる。
【００４４】
次に、図２（ｂ）に示す第２変形例に係るヒートスプレッダ２０ｂの構成では、上述した第１変形例の場合と同様に、板状部２１においてフット部２２の形成位置から外側の部分の一方の面（フット部２２が形成されている側の面）に、多数のフィン形状の突起部分２１ｂが設けられている。この突起部分２１ｂは、切削加工や型などを用いて機械的に形成されている。他の構成については、第１の実施形態（図１）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００４５】
この第２変形例のヒートスプレッダ２０ｂにおいても、第１変形例（図２（ａ））の場合と同様に、板状部２１のフット部２２の形成位置から外側の部分の表面積（放熱面積）を増やすことができるので、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００４６】
次に、図２（ｃ）に示す第３変形例に係るヒートスプレッダ２０ｃの構成では、板状部２１においてフット部２２の形成位置から外側の部分に、板状部２１を厚さ方向に貫通する多数の孔２１ｃが設けられている。この孔２１ｃは、プレス加工等により形成することができる。他の構成については、第１の実施形態（図１）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００４７】
この第３変形例のヒートスプレッダ２０ｃによれば、上記の突起部分２１ａ，２１ｂに代えて孔２１ｃを設けている点で構成上の相違はあるものの、上記の場合と同様に、板状部２１のフット部２２の形成位置から外側の部分の放熱面積を増やすことができるので、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００４８】
（第２の実施形態…図３、図４参照）
図３は本発明の第２の実施形態に係るヒートスプレッダ（放熱部品）を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を断面図の形態で示したものである。
【００４９】
本実施形態の半導体装置３０ａは、上述した第１の実施形態の半導体装置３０（図１）と比べて、ヒートスプレッダ２５の形状及びその配置態様においてのみ相違する。他の構成については、第１の実施形態の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００５０】
この第２の実施形態に係るヒートスプレッダ２５の構成では、第１の実施形態の場合と同様に、フット部２７は、板状部２６の周縁から内側の部分の、チップ１０の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に形成されている。ただし、その形成位置は、パッケージ１２上でチップキャパシタ１１が搭載されている位置に対応する部分よりも外側の箇所で、パッケージ１２の周縁部に対応する箇所に選定されている。
【００５１】
このため、ヒートシンク２４は、板状部２６においてフット部２７の形成位置から内側の部分の、チップ１０に対向する側と反対側の面に搭載されている。つまり、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分は、図示のようにヒートシンク２４の側端面から水平方向に突出している。
【００５２】
この第２の実施形態に係るヒートスプレッダ２５を用いた半導体装置３０ａの構成によれば、上述した第１の実施形態の場合と同様に、ヒートスプレッダ２５のフット部２７は板状部２６の周縁から内側の所定の箇所に設けられ、フット部２７の形成位置から外側の板状部２６の部分は放熱部として機能し得るため、ヒートスプレッダ２５全体として放熱性能を高めることができる。さらに、この第２の実施形態では、フット部２７の形成位置から外側の板状部２６の部分は上下両面とも開放されているので、第１の実施形態における板状部２１の部分と比べて、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００５３】
なお、この第２の実施形態では、フット部２７の形成位置がチップキャパシタ１１の搭載位置よりも外側にあるため、チップ１０の実装位置との距離は、第１の実施形態の場合よりも長くなっている。このため、熱で基板１２が反った場合に、チップ１０とヒートスプレッダ２５の間に介在されるＴＩＭ１５が基板１２の反りに柔軟に追従できないことも想定される。その場合には、フット部２７の位置をチップ１０側に極力近づけるようにヒートスプレッダ２５の形状を適宜変更するとよい。
【００５４】
図４は、第２の実施形態に係るヒートスプレッダ２５の各種変形例に係る構成を断面図の形態で示したものである。
【００５５】
先ず、図４（ａ）に示す第１変形例に係るヒートスプレッダ２５ａの構成では、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分の両面に、それぞれ多数の針状の突起部分２６ａが設けられている。この突起部分２６ａを形成する方法については、上述した第１の実施形態の第１変形例（図２（ａ））の場合と同様に、めっき法や蒸着法、ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。他の構成については、第２の実施形態（図３）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００５６】
この第１変形例のヒートスプレッダ２５ａによれば、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分の両面に針状の表面処理（突起部分２６ａの形成）を施しているので、この部分の表面積（放熱面積）を増やすことができ、第２の実施形態（図３）の場合と比べて、さらに放熱性を向上させることができる。また、フット部２７の形成位置から外側の部分に注目すれば、上述した第１の実施形態の第１変形例（図２（ａ））の場合と比べて、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００５７】
次に、図４（ｂ）に示す第２変形例に係るヒートスプレッダ２５ｂの構成では、上述した第１変形例（図４（ａ））の場合と同様に、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分の両面に、それぞれ多数のフィン形状の突起部分２６ｂが設けられている。この突起部分２６ｂを形成する方法については、上述した第１の実施形態の第２変形例（図２（ｂ））の場合と同様に、切削加工等により形成することができる。他の構成については、第２の実施形態（図３）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００５８】
この第２変形例のヒートスプレッダ２５ｂにおいても、上述した第２の実施形態の第１変形例（図４（ａ））の場合と同様に、板状部２６のフット部２７の形成位置から外側の部分の表面積（放熱面積）を増やすことができるので、放熱性の更なる向上を図ることができる。また、フット部２７の形成位置から外側の部分に注目すれば、上述した第１の実施形態の第２変形例（図２（ｂ））の場合と比べて、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００５９】
次に、図４（ｃ）に示す第３変形例に係るヒートスプレッダ２５ｃの構成では、上述した第１の実施形態の第３変形例（図２（ｃ））の場合と同様に、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分に、板状部２６を厚さ方向に貫通する多数の孔２６ｃが設けられている。この孔２６ｃを形成する方法については、上記の場合と同様に、プレス加工等により形成することができる。他の構成については、第２の実施形態（図３）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００６０】
この第３変形例のヒートスプレッダ２５ｃによれば、第１変形例、第２変形例の突起部分２６ａ，２６ｂに代えて孔２６ｃを設けている点で構成上の相違はあるものの、上記の場合と同様に、板状部２６のフット部２７の形成位置から外側の部分の放熱面積を増やすことができるので、放熱性の更なる向上を図ることができる。また、上述した第１の実施形態の第３変形例に係るヒートスプレッダ２０ｃ（図２（ｃ））と比べて構成上は同じであるが、この第２の実施形態（図３）ではフット部２７の形成位置から内側の部分にヒートシンク２４が搭載されているため、フット部２７の形成位置から外側の部分は、上下両面とも開放されている。従って、フット部２７の形成位置から外側の部分に注目すれば、上述した第１の実施形態の第３変形例（図２（ｃ））の場合と比べて、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００６１】
上述した各実施形態では、パッケージ１２に半導体チップ１０と共にチップキャパシタ１１が搭載された半導体装置３０，３０ａを例にとって説明したが、本発明の要旨（放熱部品のフット部を板状部の周縁から内側の部分の所定の箇所に設けること）からも明らかなように、チップキャパシタは必ずしも搭載する必要はない。また、チップキャパシタ以外の受動素子（抵抗素子など）を搭載したものにも本発明は適用可能である。
【００６２】
要は、放熱を必要とする電子部品が配線基板（パッケージ）に実装され、この電子部品との間に熱インタフェース材（ＴＩＭ）を介して放熱部品（ヒートスプレッダ）が接合された構造を有していれば十分であり、このような構造を有した電子部品装置であれば本発明は同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…半導体素子（チップ／電子部品）、
１２…パッケージ（配線基板）、
１５…熱インタフェース材（ＴＩＭ）、
１６…封止剤（シーラント）、
２０（ａ，ｂ，ｃ），２５（ａ，ｂ，ｃ）…ヒートスプレッダ（放熱部品）、
２１，２６…板状部、
２１ａ，２１ｂ，２６ａ，２６ｂ…突起部分、
２１ｃ，２６ｃ…孔、
２２，２７…フット部、
２４…ヒートシンク、
３０，３０ａ…半導体装置（電子部品装置）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱部品及び電子部品装置に関し、より詳細には、配線基板に実装された半導体素子（チップ）等の電子部品との間に熱インタフェース材を介して接合される放熱部品及びこれを用いた電子部品装置に関する。
【０００２】
かかる電子部品装置において配線基板は、半導体素子の他にもチップキャパシタ等の受動素子を搭載するという点で、以下の記述では便宜上、「パッケージ」ともいう。
【背景技術】
【０００３】
ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）等に使用される半導体素子（チップ）は、配線基板（パッケージ）上に電気的に接続されて固定されている（例えば、フリップチップ実装）。半導体素子はその動作時にかなり高温になるので、その半導体素子温度を強制的に下げないと、半導体素子としての性能を発揮できないばかりか、場合によっては半導体素子が壊れるおそれがある。
【０００４】
このため、半導体素子が発する熱を大気に放出するための放熱部品（例えば、金属製のヒートスプレッダ）を半導体素子上に配置し、半導体素子が発する熱を外部に放出する経路を確保している。その際、半導体素子とヒートスプレッダの間に、ＴＩＭ（サーマル・インタフェース・マテリアル）と呼ばれる材料を挟んで熱的に結合させている。つまり、ＴＩＭを介在させることで、半導体素子とヒートスプレッダのそれぞれの表面の凹凸を吸収しながらその接触熱抵抗を減らし、半導体素子からヒートスプレッダへの熱伝導がスムーズに行われるようにしている。このような熱インタフェース材（ＴＩＭ）には、シリコングリース、インジウム、グラファイト等の高熱伝導性物質を樹脂バインダでシート状に成形したものなどがある。
【０００５】
図５は従来のヒートスプレッダを用いた半導体装置の一例を示したものである。図中、１は配線基板（パッケージ）、２はパッケージ１の外部接続端子としてのピン、３はパッケージ１に実装された半導体素子（ＣＰＵ等の発熱量の大きいチップ）、４はチップ３の実装エリアの周囲に配置されたデカップリング用のチップキャパシタ、５はヒートスプレッダを示す。このヒートスプレッダ５は、その主要部分が板状に成形されており（板状部５ａ）、その周囲にフット部５ｂが一体的に形成された構造を有している。ヒートスプレッダ５は、板状部５ａとチップ３との間に熱インタフェース材（ＴＩＭ）６を介在させて熱結合されるとともに、フット部５ｂとパッケージ１との間にシーラント（封止剤）７を介在させて機械的に接合されている。つまり、ヒートスプレッダ５は、半導体チップ３とともにチップキャパシタ４を封止するように搭載されている。さらに、ヒートスプレッダ５上にはヒートシンク８が搭載されている。
【０００６】
かかる従来技術に関連する技術の一例は、下記の特許文献１に記載されている。この文献には、発熱部品が電気的に接続された配線基板とヒートシンクとが熱伝導性電気絶縁部材を介して接続されたパワーモジュールが記載されており（段落００８４、図７等）、熱伝導性電気絶縁部材は、熱硬化性樹脂と、熱可塑性樹脂と、潜在性硬化剤及び無機フィラーを含む硬化組成物からなっている。
【０００７】
また、これに関連する他の技術として、下記の特許文献２に記載されるように、多層回路基板の凹部に半導体素子がフリップチップ実装されると共に該凹部の周辺の基板上に受動素子が実装され、半導体素子の表面に接合材を介して放熱部材が接合された半導体装置がある（段落００２７、図１等）。放熱部材は、基板の凹部の開口面積よりも広く、凹部の外周部に配設された接地電極に接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−５１５７３号公報
【特許文献２】特開２００４−１１９８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように従来のヒートスプレッダを用いた半導体装置の構成（図５）では、ヒートスプレッダ５は半導体チップ３の周囲に配置されたチップキャパシタ４も封止するように搭載されているため、そのフット部５ｂが封止剤７を介して基板１に固定されている位置と、基板１上でチップ３が実装されている位置との距離が相対的に長くなり、基板１の熱的な挙動（チップ３の発熱に起因して起こり得る基板１の湾曲）に対してＴＩＭ６が追従できない場合があった。
【００１０】
すなわち、基板（パッケージ）１に熱が加わると、図５に例示するように、封止剤７で固定されている位置を基点にパッケージ１が外側に（図示の例では下側に）湾曲する。この時、ＴＩＭ６のチップ３もしくはヒートスプレッダ５との接触状態、又はＴＩＭ６の厚さが変わるため、熱的に不安定な状態となる。その結果、チップ３からヒートスプレッダ５への熱伝導がスムーズに行われず、放熱性を安定に維持することができない。
【００１１】
特に、ＴＩＭ６の材料として安価なグリースを使用していると、パッケージ１が湾曲したときに、ＴＩＭ６が部分的にチップ３もしくはヒートスプレッダ５から剥がれてしまうことがある（図示の例では、チップ３から剥がれている状態を誇張して示している）。その場合、その部分での熱抵抗が大きくなってしまうため、本来有している高熱伝導性を発揮することができない。
【００１２】
また、ヒートスプレッダ５はパッケージ１上でＣＰＵ等の発熱量の大きいチップ３を封止しており、そのヒートスプレッダ５の凹部内でチップ３が熱結合している部分は一部分にすぎないため、ヒートスプレッダ５の凹部内は熱気が溜まり易い状態となっている。このような点からも、放熱性能を改善する余地が残されている。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、電子部品の動作時の熱による基板の形状変化が生じた場合でも、電子部品と放熱部品の間に介在されるＴＩＭの安定した熱伝導性を確保し、放熱性を安定させると共に、全体として放熱性能を高めることができる放熱部品及びこれを用いた電子部品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】
【００１４】
上記の従来技術の課題を解決するため、本発明の一形態によれば、配線基板に実装された電子部品との間に熱インタフェース材を介して接合される放熱部品であって、前記熱インタフェース材を介して前記電子部品に熱結合される板状部と、該板状部の前記電子部品に対向する側の面に形成されたフット部とを備え、前記フット部が、前記板状部の周縁から内側の部分の、前記電子部品の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に、リング状に形成されていることを特徴とする放熱部品が提供される。
【００１５】
また、本発明の他の形態によれば、配線基板に実装された電子部品が、上記の形態に係る放熱部品によって封止された構造を有し、さらに、前記板状部において前記電子部品に対向する側と反対側の面に更なる放熱部品が搭載されていることを特徴とする電子部品装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る放熱部品及びこれを用いた電子部品装置の構成によれば、放熱部品のフット部が板状部の周縁から内側の所定の箇所（電子部品の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所）に形成されているので、フット部の位置を電子部品に近づけることができる。つまり、基板上でフット部が固定される位置（電子部品の動作時の熱により基板が湾曲する際の基点）と、基板上で電子部品が実装される位置との距離が相対的に短くなるため、熱による基板の形状変化（湾曲）が生じた場合でも、その湾曲の程度は極小化され得る。
【００１７】
これにより、電子部品と放熱部品の間に介在される熱インタフェース材は、基板の湾曲に柔軟に追従でき、熱的に安定した状態を維持することができる。その結果、電子部品から放熱部品へのスムーズな熱伝導が維持され、放熱性を安定させることができる。
【００１８】
また、放熱部品においてフット部の形成位置から外側の部分も放熱部として機能し得るので、全体として放熱性能を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヒートスプレッダ（放熱部品）を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るヒートスプレッダの各種変形例に係る構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るヒートスプレッダ（放熱部品）を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態に係るヒートスプレッダの各種変形例に係る構成を示す断面図である。
【図５】従来のヒートスプレッダを用いた半導体装置の一例及びその問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施形態…図１、図２参照）
図１は本発明の第１の実施形態に係るヒートスプレッダ（放熱部品）を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を断面図の形態で示したものである。
【００２２】
本実施形態の半導体装置３０は、基本的には、放熱対象とされる電子部品としての半導体素子（発熱量の大きいＣＰＵ等のロジックチップ）１０と、このチップ１０を一方の面に実装したＰＧＡ（ピン・グリッド・アレイ）型のパッケージ（配線基板）１２と、このパッケージ１２上でチップ１０との間に熱インタフェース材（ＴＩＭ）１５を介して接合されたヒートスプレッダ２０と、このヒートスプレッダ２０上に搭載されたヒートシンク２４とを備えている。さらに、パッケージ１２上で半導体チップ１０の実装エリアの周囲には、チップ１０（ＣＰＵ等）の高速動作を支援するための複数のデカップリング用のチップキャパシタ１１が配置されている。
【００２３】
配線基板（パッケージ）１２には樹脂基板を用いている。樹脂基板の形態としては、少なくとも最外層の絶縁層（ソルダレジスト層）から露出するパッド（ソルダレジスト層によって覆われた配線層の所要の箇所に画定される部分）が、基板内部を介して相互に電気的に接続された構造を有していれば十分である。樹脂基板（パッケージ１２）の内部には配線層が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。基板内部に配線層が形成された形態の場合、複数の配線層が層間絶縁層（樹脂層）を介して積層され、各配線層及び各樹脂層に形成されたビアを介して最外層の配線層（各パッド）が相互に接続されている。例えば、ビルドアップ法を用いて形成される多層配線基板がある。
【００２４】
この樹脂基板（パッケージ１２）の、半導体チップ１０及びチップキャパシタ１２が実装されている側と反対側の面には、図示のように外部接続端子としてのピン１３が接合されている。図示の例ではピン１３を接合しているが、外部接続端子の形態がこれに限定されないことはもちろんである。ピン１３の代わりに、はんだボールを当該パッドに接合したＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）型のパッケージ構造としてもよい。また、かかる外部接続端子は必ずしも接合されている必要はなく、後で必要なときに外部接続端子を接合できるように当該パッドを露出させた状態（ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）型のパッケージ構造）としてもよい。
【００２５】
放熱対象である半導体チップ１０は、そのフェイス面（回路が形成されている側の面）を下にしてパッケージ１２上に実装されている。パッケージ１２とチップ１０の接続部分については具体的な図示を省略しているが、この部分の構成は、通常のパッケージにチップをフリップチップ接続した場合の構成と同じである。すなわち、パッケージ１２の最外層の絶縁層（ソルダレジスト層）から露出するパッドに、チップ１０の電極端子がはんだバンプ等を介して電気的に接続されている（フリップチップ実装）。さらに、その実装されたチップ１０とパッケージ１２との間隙に熱硬化性のエポキシ系樹脂等のアンダーフィル樹脂（図示せず）が充填され、熱硬化により機械的に接合されている。
【００２６】
半導体チップ１０のフェイス面と反対側の面（露出している側の面）は、熱インタフェース材（ＴＩＭ）１５を介してヒートスプレッダ２０と熱的に結合されている。このＴＩＭ１５の材料は特に限定しないが、少なくとも高熱伝導性を有した材料であれば十分である。具体的には、インジウム、シリコーン（または炭化水素）グリース、金属フィラー、グラファイトなどの高熱伝導性物質を樹脂バインダでシート状に成形したものが用いられる。
【００２７】
例えば、インジウムの場合、シート状のものをチップ１０とヒートスプレッダ２０の間に挟み、インジウムの融点以下の温度で硬化する樹脂材料（封止剤１６）を用いて、いったんヒートスプレッダ２０とパッケージ１２を固定した後、インジウムの融点以上の温度でリフローを行い、インジウムの厚さを制御しながらヒートスプレッダ２０とチップ１０を接合させる。その際、リフロー時にボイドが発生しないように慎重に処理を行う必要がある。
【００２８】
なお、インジウムは比較的高価であり、また希少金属であることから、入手が困難となることも予想され、さらにリフロー等の熱処理が必要なことから、処理工程の面でも比較的複雑である。この点に鑑み、ＴＩＭ１５の材料として、熱処理が不要で比較的安価なグリースが好適に用いられる。
【００２９】
ヒートスプレッダ２０は、チップ１０（ＣＰＵ等）が動作時に発する熱をヒートシンク２４に伝えて発散させるためのものである。このヒートスプレッダ２０には、その材料として銅（Ｃｕ）が用いられ、さらにその表面にニッケル（Ｎｉ）めっきが施されている。ヒートスプレッダ２０は、図示のように中央部分においてＴＩＭ１５を介してチップ１０に熱結合される板状部２１と、この板状部２１のチップ１０に対向する側の面に形成されたフット部２２とを備えている。
【００３０】
このフット部２２は、板状部２１の周縁から内側の部分の、チップ１０の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に形成されている。ただし、その形成位置は、パッケージ１２上でチップキャパシタ１１が搭載されている位置に対応する部分よりも内側の箇所に選定されている。より具体的には、チップ１０は平面視したときに方形もしくは矩形の形状を有しているので、それに対応させてフット部２２も、方形もしくは矩形のリング状に形成されている。
【００３１】
ヒートスプレッダ２０は、そのリング状のフット部２２とパッケージ（配線基板）１２上の対応する箇所との間に封止剤１６を介在させて、パッケージ１２に接合されている。その際、パッケージ１２上のチップキャパシタ１１は、ヒートスプレッダ２０（フット部２２）の外側に位置している。封止剤１６の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等に代表される熱硬化性樹脂が用いられる。
【００３２】
ヒートスプレッダ２０は、以下のようにして作製することができる。先ず、所要の大きさ（例えば、４０×４０ｍｍ程度）を有した厚めの銅板を用意する。次に、この銅板の一方の面に対し、その周縁から内側の所定の箇所（チップ実装エリアに対応する部分の周囲のリング状の部分）を残して他の部分（そのリング状の内側及び外側の部分）を、プレス加工、切削加工、エッチング等により、所要の深さまで凹部状に除去する。この深さは、チップ１０の厚さ及びＴＩＭ１５の厚さに応じて適宜選定される。さらに、全面にニッケル（Ｎｉ）めっきを施すことで、所要のヒートスプレッダ２０を得ることができる。
【００３３】
このヒートスプレッダ２０上に搭載されるヒートシンク２４には、その材料として、軽量で加工がし易く、しかも低コストであるという点から、アルミニウムもしくはその合金が好適に用いられる。これは、ヒートシンク２４がヒートスプレッダ２０上に搭載されて使用され、ヒートスプレッダ２０から伝達された熱を大気中に効率良く発散させるためのフィン構造に成形する必要があるからである。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係るヒートスプレッダ２０（図１）を用いた半導体装置３０の構成によれば、ヒートスプレッダ２０のフット部２２を板状部２１の周縁から内側の所定の箇所（チップ１０の実装エリアに対応する部分の周囲で、チップキャパシタ１１の搭載位置に対応する部分よりも内側の箇所）に設けているので、フット部２２の位置をチップ１０に近づけることができる。つまり、基板１２上でヒートスプレッダ２０のフット部２２が封止剤１６を介して固定されている位置（チップ１０の動作時の熱により基板１２が湾曲する際の基点）と、基板１２上でチップ１０が実装されている位置との距離が短くなるため、熱で基板１２が反った場合でも、その反り（湾曲）の程度は極小化され得る。
【００３５】
これにより、チップ１０とヒートスプレッダ２０の間に介在されるＴＩＭ１５は、基板１２の反りに柔軟に追従でき（つまり、基板１２の反りの影響を受け難く、ＴＩＭ１５の厚さが安定する）、熱的に安定した状態を維持することができる。その結果、チップ１０からヒートスプレッダ２０へのスムーズな熱伝導が維持され、放熱性を安定させることができる。
【００３６】
また、ヒートスプレッダ２０においてフット部２２の形成位置から外側の部分（フット部２２の形成位置から外側の板状部２１の、フット部２２が形成されている側の部分と、フット部２２の側壁部分）も放熱部として機能するため、ヒートスプレッダ２０全体として放熱性能を高めることができる。
【００３７】
図２は、第１の実施形態に係るヒートスプレッダ２０の各種変形例に係る構成を断面図の形態で示したものである。
【００３８】
先ず、図２（ａ）に示す第１変形例に係るヒートスプレッダ２０ａの構成では、板状部２１においてフット部２２の形成位置から外側の部分の一方の面（フット部２２が形成されている側の面）に、多数の針状の突起部分２１ａが設けられている。他の構成については、第１の実施形態（図１）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００３９】
この針状の突起部分２１ａは、種々の方法を用いて形成することができる。本発明の要旨と関係しないので詳細な説明は省略するが、めっき法や蒸着法等を用いて所要の突起部分２１ａを形成することができる。
【００４０】
例えば、無電解銅めっきにより、ヒートスプレッダ２０ａの表面（板状部２１においてフット部２２の形成位置から外側の部分の一方の面）に針状の突起を形成してもよい。具体的には、銅−ニッケル−リンに還元剤として次亜リン酸を添加しためっき液を用いて、ヒートスプレッダ２０ａの表面に無電解銅めっきを施すことにより、ヒートスプレッダ２０ａの表面に高さ約１μｍの針状の突起部分２１ａを形成することができる。
【００４１】
他の方法としては、例えば、ＣＶＤ法を用いて多数のカーボンナノチューブをヒートスプレッダ２０ａの表面に成長させることで、所要の突起部分２１ａを形成してもよい。カーボンナノチューブをヒートスプレッダ２０ａ上に成長させる代わりに、例えば、シリコン基板等からなる支持体（仮基板）上にカーボンナノチューブを形成しておき、このカーボンナノチューブをヒートスプレッダ２０ａの表面に転写するようにしてもよい。
【００４２】
この第１変形例のヒートスプレッダ２０ａによれば、板状部２１のフット部２２の形成位置から外側の部分に針状の表面処理（突起部分２１ａの形成）を施しているので、この部分の表面積（放熱面積）を増やすことができる。これにより、上述した実施形態のヒートスプレッダ２０（図１）と比べて、さらに放熱性を向上させることができる。特に、突起部分２１ａの材料としてカーボンナノチューブを用いた場合、熱伝導性に優れているため、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００４３】
この構成では、単に放熱面積が増えるだけではなく、以下の点からも有効である。すなわち、ヒートスプレッダ２０ａ上にはヒートシンク２４（図１）が搭載されているが、このヒートシンク２４の材料にはアルミニウムもしくはその合金が用いられており、ヒートスプレッダ２０ａの材料（銅）と比べて熱抵抗が大きい。従って、熱抵抗が小さい方の銅材（ヒートスプレッダ２０ａ）の表面積を増やすことで、より有効な放熱対策を講じることができる。
【００４４】
次に、図２（ｂ）に示す第２変形例に係るヒートスプレッダ２０ｂの構成では、上述した第１変形例の場合と同様に、板状部２１においてフット部２２の形成位置から外側の部分の一方の面（フット部２２が形成されている側の面）に、多数のフィン形状の突起部分２１ｂが設けられている。この突起部分２１ｂは、切削加工や型などを用いて機械的に形成されている。他の構成については、第１の実施形態（図１）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００４５】
この第２変形例のヒートスプレッダ２０ｂにおいても、第１変形例（図２（ａ））の場合と同様に、板状部２１のフット部２２の形成位置から外側の部分の表面積（放熱面積）を増やすことができるので、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００４６】
次に、図２（ｃ）に示す第３変形例に係るヒートスプレッダ２０ｃの構成では、板状部２１においてフット部２２の形成位置から外側の部分に、板状部２１を厚さ方向に貫通する多数の孔２１ｃが設けられている。この孔２１ｃは、プレス加工等により形成することができる。他の構成については、第１の実施形態（図１）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００４７】
この第３変形例のヒートスプレッダ２０ｃによれば、上記の突起部分２１ａ，２１ｂに代えて孔２１ｃを設けている点で構成上の相違はあるものの、上記の場合と同様に、板状部２１のフット部２２の形成位置から外側の部分の放熱面積を増やすことができるので、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００４８】
（第２の実施形態…図３、図４参照）
図３は本発明の第２の実施形態に係るヒートスプレッダ（放熱部品）を用いた半導体装置（電子部品装置）の構成を断面図の形態で示したものである。
【００４９】
本実施形態の半導体装置３０ａは、上述した第１の実施形態の半導体装置３０（図１）と比べて、ヒートスプレッダ２５の形状及びその配置態様においてのみ相違する。他の構成については、第１の実施形態の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００５０】
この第２の実施形態に係るヒートスプレッダ２５の構成では、第１の実施形態の場合と同様に、フット部２７は、板状部２６の周縁から内側の部分の、チップ１０の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に形成されている。ただし、その形成位置は、パッケージ１２上でチップキャパシタ１１が搭載されている位置に対応する部分よりも外側の箇所で、パッケージ１２の周縁部に対応する箇所に選定されている。
【００５１】
このため、ヒートシンク２４は、板状部２６においてフット部２７の形成位置から内側の部分の、チップ１０に対向する側と反対側の面に搭載されている。つまり、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分は、図示のようにヒートシンク２４の側端面から水平方向に突出している。
【００５２】
この第２の実施形態に係るヒートスプレッダ２５を用いた半導体装置３０ａの構成によれば、上述した第１の実施形態の場合と同様に、ヒートスプレッダ２５のフット部２７は板状部２６の周縁から内側の所定の箇所に設けられ、フット部２７の形成位置から外側の板状部２６の部分は放熱部として機能し得るため、ヒートスプレッダ２５全体として放熱性能を高めることができる。さらに、この第２の実施形態では、フット部２７の形成位置から外側の板状部２６の部分は上下両面とも開放されているので、第１の実施形態における板状部２１の部分と比べて、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００５３】
なお、この第２の実施形態では、フット部２７の形成位置がチップキャパシタ１１の搭載位置よりも外側にあるため、チップ１０の実装位置との距離は、第１の実施形態の場合よりも長くなっている。このため、熱で基板１２が反った場合に、チップ１０とヒートスプレッダ２５の間に介在されるＴＩＭ１５が基板１２の反りに柔軟に追従できないことも想定される。その場合には、フット部２７の位置をチップ１０側に極力近づけるようにヒートスプレッダ２５の形状を適宜変更するとよい。
【００５４】
図４は、第２の実施形態に係るヒートスプレッダ２５の各種変形例に係る構成を断面図の形態で示したものである。
【００５５】
先ず、図４（ａ）に示す第１変形例に係るヒートスプレッダ２５ａの構成では、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分の両面に、それぞれ多数の針状の突起部分２６ａが設けられている。この突起部分２６ａを形成する方法については、上述した第１の実施形態の第１変形例（図２（ａ））の場合と同様に、めっき法や蒸着法、ＣＶＤ法等を用いて形成することができる。他の構成については、第２の実施形態（図３）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００５６】
この第１変形例のヒートスプレッダ２５ａによれば、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分の両面に針状の表面処理（突起部分２６ａの形成）を施しているので、この部分の表面積（放熱面積）を増やすことができ、第２の実施形態（図３）の場合と比べて、さらに放熱性を向上させることができる。また、フット部２７の形成位置から外側の部分に注目すれば、上述した第１の実施形態の第１変形例（図２（ａ））の場合と比べて、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００５７】
次に、図４（ｂ）に示す第２変形例に係るヒートスプレッダ２５ｂの構成では、上述した第１変形例（図４（ａ））の場合と同様に、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分の両面に、それぞれ多数のフィン形状の突起部分２６ｂが設けられている。この突起部分２６ｂを形成する方法については、上述した第１の実施形態の第２変形例（図２（ｂ））の場合と同様に、切削加工等により形成することができる。他の構成については、第２の実施形態（図３）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００５８】
この第２変形例のヒートスプレッダ２５ｂにおいても、上述した第２の実施形態の第１変形例（図４（ａ））の場合と同様に、板状部２６のフット部２７の形成位置から外側の部分の表面積（放熱面積）を増やすことができるので、放熱性の更なる向上を図ることができる。また、フット部２７の形成位置から外側の部分に注目すれば、上述した第１の実施形態の第２変形例（図２（ｂ））の場合と比べて、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００５９】
次に、図４（ｃ）に示す第３変形例に係るヒートスプレッダ２５ｃの構成では、上述した第１の実施形態の第３変形例（図２（ｃ））の場合と同様に、板状部２６においてフット部２７の形成位置から外側の部分に、板状部２６を厚さ方向に貫通する多数の孔２６ｃが設けられている。この孔２６ｃを形成する方法については、上記の場合と同様に、プレス加工等により形成することができる。他の構成については、第２の実施形態（図３）の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００６０】
この第３変形例のヒートスプレッダ２５ｃによれば、第１変形例、第２変形例の突起部分２６ａ，２６ｂに代えて孔２６ｃを設けている点で構成上の相違はあるものの、上記の場合と同様に、板状部２６のフット部２７の形成位置から外側の部分の放熱面積を増やすことができるので、放熱性の更なる向上を図ることができる。また、上述した第１の実施形態の第３変形例に係るヒートスプレッダ２０ｃ（図２（ｃ））と比べて構成上は同じであるが、この第２の実施形態（図３）ではフット部２７の形成位置から内側の部分にヒートシンク２４が搭載されているため、フット部２７の形成位置から外側の部分は、上下両面とも開放されている。従って、フット部２７の形成位置から外側の部分に注目すれば、上述した第１の実施形態の第３変形例（図２（ｃ））の場合と比べて、放熱性の更なる向上を図ることができる。
【００６１】
上述した各実施形態では、パッケージ１２に半導体チップ１０と共にチップキャパシタ１１が搭載された半導体装置３０，３０ａを例にとって説明したが、本発明の要旨（放熱部品のフット部を板状部の周縁から内側の部分の所定の箇所に設けること）からも明らかなように、チップキャパシタは必ずしも搭載する必要はない。また、チップキャパシタ以外の受動素子（抵抗素子など）を搭載したものにも本発明は適用可能である。
【００６２】
要は、放熱を必要とする電子部品が配線基板（パッケージ）に実装され、この電子部品との間に熱インタフェース材（ＴＩＭ）を介して放熱部品（ヒートスプレッダ）が接合された構造を有していれば十分であり、このような構造を有した電子部品装置であれば本発明は同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…半導体素子（チップ／電子部品）、
１２…パッケージ（配線基板）、
１５…熱インタフェース材（ＴＩＭ）、
１６…封止剤（シーラント）、
２０（ａ，ｂ，ｃ），２５（ａ，ｂ，ｃ）…ヒートスプレッダ（放熱部品）、
２１，２６…板状部、
２１ａ，２１ｂ，２６ａ，２６ｂ…突起部分、
２１ｃ，２６ｃ…孔、
２２，２７…フット部、
２４…ヒートシンク、
３０，３０ａ…半導体装置（電子部品装置）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板に実装された電子部品との間に熱インタフェース材を介して接合される放熱部品であって、
前記熱インタフェース材を介して前記電子部品に熱結合される板状部と、該板状部の前記電子部品に対向する側の面に形成されたフット部とを備え、
前記フット部が、前記板状部の周縁から内側の部分の、前記電子部品の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に、リング状に形成されていることを特徴とする放熱部品。
【請求項２】
前記板状部において前記フット部の形成位置から外側の部分の、少なくとも前記フット部が形成されている側の面に、多数の突起部分が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放熱部品。
【請求項３】
前記突起部分は、カーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項２に記載の放熱部品。
【請求項４】
前記板状部において前記フット部の形成位置から外側の部分に、該板状部を厚さ方向に貫通する多数の孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放熱部品。
【請求項５】
配線基板に実装された電子部品が、請求項１から４のいずれか一項に記載の放熱部品によって封止された構造を有し、さらに、前記板状部において前記電子部品に対向する側と反対側の面に更なる放熱部品が搭載されていることを特徴とする電子部品装置。
【請求項６】
前記更なる放熱部品は、前記板状部において前記フット部の形成位置から内側の部分に搭載され、該フット部の形成位置から外側の部分の両面に前記突起部分がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電子部品装置。
【請求項１】
配線基板に実装された電子部品との間に熱インタフェース材を介して接合される放熱部品であって、
前記熱インタフェース材を介して前記電子部品に熱結合される板状部と、該板状部の前記電子部品に対向する側の面に形成されたフット部とを備え、
前記フット部が、前記板状部の周縁から内側の部分の、前記電子部品の実装エリアに対応する部分の周囲の箇所に、リング状に形成されていることを特徴とする放熱部品。
【請求項２】
前記板状部において前記フット部の形成位置から外側の部分の、少なくとも前記フット部が形成されている側の面に、多数の突起部分が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放熱部品。
【請求項３】
前記突起部分は、カーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項２に記載の放熱部品。
【請求項４】
前記板状部において前記フット部の形成位置から外側の部分に、該板状部を厚さ方向に貫通する多数の孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放熱部品。
【請求項５】
配線基板に実装された電子部品が、請求項１から４のいずれか一項に記載の放熱部品によって封止された構造を有し、さらに、前記板状部において前記電子部品に対向する側と反対側の面に更なる放熱部品が搭載されていることを特徴とする電子部品装置。
【請求項６】
前記更なる放熱部品は、前記板状部において前記フット部の形成位置から内側の部分に搭載され、該フット部の形成位置から外側の部分の両面に前記突起部分がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電子部品装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１３４７６９（Ｐ２０１１−１３４７６９Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０６５５（Ｐ２００９−２９０６５５）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
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