(57)【要約】【課題】第一接着材の熱伝導性が損なわれることを抑制する。【解決手段】半導体装置１０は、半導体チップ１２と、伝熱板１４と、第一接着材１６と、放熱器１８と、第二接着材２０とを備える。伝熱板１４は、半導体チップ１２の上面１２Ａに接合される。第一接着材１６は、伝熱板１４の上面１４Ａに設けられる。放熱器１８の下面１８Ａは、第一接着材１６を介して伝熱板１４の上面１４Ａに接合される。第二接着材２０は、伝熱板１４の外周面１４Ｂに設けられ、半導体チップ１２の上面１２Ａと放熱器１８の下面１８Ａとを接合する。放熱器１８の下面１８Ａには、伝熱板１４の外周面１４Ｂに沿って延びる溝３２が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップの上面に接合された伝熱板と、
前記伝熱板の上面に設けられた第一接着材と、
前記第一接着材を介して前記伝熱板の上面に下面が接合された放熱器と、
前記伝熱板の外周面に設けられ、前記半導体チップの上面と前記放熱器の下面とを接合する第二接着材と、
前記放熱器の下面に形成され、前記伝熱板の外周面に沿って延びる溝と、
を備える半導体装置。
【請求項２】
前記溝は、前記溝の内周側に位置する内周側面と、前記溝の外周側に位置する外周側面とを有し、
前記伝熱板の外周面は、前記内周側面と前記外周側面との間の幅の内側に位置する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
基板と、
前記基板に実装された半導体チップと、
前記半導体チップの上面に接合された伝熱板と、
前記伝熱板の上面に設けられた第一接着材と、
前記第一接着材を介して前記伝熱板の上面に下面が接合された放熱器と、
前記伝熱板の外周面に設けられ、前記半導体チップの上面と前記放熱器の下面とを接合する第二接着材と、
前記放熱器の下面に形成され、前記伝熱板の外周面に沿って延びる溝と、
を備える電子装置。
【請求項４】
前記放熱器は、前記半導体チップに対して前記基板の外周側に延出する延出部を有し、
前記延出部と前記基板との間の隙間は、前記基板の外周側に向けて開放されている、
請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
冷媒液を貯留する液浸槽と、
前記液浸槽に収容され、前記冷媒液に浸漬される電子装置と、
を備え、
前記電子装置は、
基板と、
前記基板に実装された半導体チップと、
前記半導体チップの上面に接合された伝熱板と、
前記伝熱板の上面に設けられた第一接着材と、
前記第一接着材を介して前記伝熱板の上面に下面が接合された放熱器と、
前記伝熱板の外周面に設けられ、前記半導体チップの上面と前記放熱器の下面とを接合する第二接着材と、
前記放熱器の下面に形成され、前記伝熱板の外周面に沿って延びる溝と、
を備える電子機器。
【請求項６】
半導体チップの上面に伝熱板を接合し、
前記伝熱板の上面に第一接着材を設け、
前記伝熱板の外周面に沿って延びる溝が下面に形成された放熱器の前記下面を、前記第一接着材を介して前記伝熱板の上面に接合し、
前記伝熱板の外周面に設けた第二接着材を介して前記半導体チップの上面と前記放熱器の下面とを接合する、
ことを含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の開示する技術は、半導体装置、電子装置、電子機器、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置としては、基板と、この基板に実装された半導体装置とを備えるものが公知である。また、この種の電子装置の冷却性を高める技術として、近年、冷媒液を貯留する液浸槽に電子装置を収容し、この電子装置を冷媒液に浸漬することで冷却する技術が利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
さらに、半導体装置としては、次の構造のものが公知である（例えば、特許文献２、３参照）。すなわち、公知の半導体装置は、半導体チップと、第一接着材と、放熱器と、第二接着材とを備える。半導体チップは、基板に配置されており、放熱器の下面は、第一接着材を介して半導体チップの上面に接合されている。放熱器の下面には、半導体チップを囲う枠部が形成されており、枠部は、第二接着材を介して基板に接合されている。この枠部を基板に接合する第二接着材と、放熱器を半導体チップに接合する第一接着材との間には、空間が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１９−０１６７６４号公報
【特許文献２】特開平６−０７７３６１号公報
【特許文献３】特開平６−２５２３０１号公報
【特許文献４】特開２００４−３０３８６９号公報
【特許文献５】特開２００７−１８４５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の半導体装置では、第一接着材と第二接着材との間の空間の圧力が半導体チップの発熱に伴い上昇した場合に、第二接着材に圧力が加わり、第二接着材のシール性が損なわれる可能性がある。したがって、冷媒液に浸漬される電子装置に上述の半導体装置が使用された場合には、冷媒液が第二接着材を通過して第一接着材に到達し、第一接着材が冷媒液に暴露されることが想定される。このように第一接着材が冷媒液に暴露されると、第一接着材が劣化し、第一接着材の熱伝導性が損なわれる虞がある。
【０００６】
そこで、本願の開示する技術は、一つの側面として、第一接着材の熱伝導性が損なわれることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願の開示する技術の一観点によれば、半導体チップと、伝熱板と、第一接着材と、放熱器と、第二接着材とを備える半導体装置が提供される。伝熱板は、半導体チップの上面に接合される。第一接着材は、伝熱板の上面に設けられる。放熱器の下面は、第一接着材を介して伝熱板の上面に接合される。第二接着材は、伝熱板の外周面に設けられ、半導体チップの上面と放熱器の下面とを接合する。放熱器の下面には、伝熱板の外周面に沿って延びる溝が形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本願の開示する技術によれば、第一接着材の熱伝導性が損なわれることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る電子機器の斜視図である。
【図２】図１の半導体装置及びその周辺部の断面図である。
【図３】図１の半導体装置及びその周辺部の平面図である。
【図４】本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第一過程を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第二過程を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第一変形例における第一過程を説明する図である。
【図７】本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第一変形例における第二過程を説明する図である。
【図８】本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第二変形例を説明する図である。
【図９】本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第三変形例を説明する図である。
【図１０】比較例に係る半導体装置及びその周辺部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
はじめに、本実施形態に係る電子機器の構成の概略を説明する。
【００１１】
図１には、本実施形態に係る電子機器６０が示されている。図１に示されるように、本実施形態に係る電子機器６０は、液浸槽４０と、複数の電子装置５０とを備える。図１では、複数の電子装置５０の配置の理解を容易にするために、液浸槽４０が想像線（二点鎖線）で示されている。液浸槽４０には、冷媒液４２が貯留される。冷媒液４２は、例えば、フッ素系絶縁性冷却液又は鉱物油である。
【００１２】
複数の電子装置５０は、液浸槽４０に収容されており、冷媒液４２に浸漬される。各電子装置５０は、冷媒液４２に浸漬されることで冷却される。電子装置５０は、基板１と、半導体装置１０とを有する。電子装置５０は、一例として、基板１を縦にした状態で液浸槽４０に収容される。図１の矢印Ａは、液浸槽４０の上側を示している。この液浸槽４０の上側は、鉛直方向の上側に相当する。
【００１３】
次に、半導体装置１０の構成を具体的に説明する。
【００１４】
図２、図３には、図１の半導体装置１０及びその周辺部が示されている。図２、図３の矢印Ｂは、基板１の上側を示している。以下の説明で、平面視とは、矢印Ｂ側から見ることに相当する。図２、図３に示されるように、半導体装置１０は、半導体チップ１２と、伝熱板１４と、第一接着材１６と、放熱器１８と、第二接着材２０とを備える。図３では、半導体装置１０の構成の理解を容易にするために、放熱器１８が想像線（二点鎖線）で示されている。
【００１５】
半導体チップ１２は、例えば、LSI（Large-Scale Integration）回路を有する。この半導体チップ１２は、平面視で四角形の平板状に形成されており、基板１に実装されている。この半導体チップ１２は、複数の半田ボール２２を介して基板１に接続されている。
【００１６】
伝熱板１４（ヒートスプレッダ）は、平面視で四角形の平板状に形成されている。この伝熱板１４は、図示しない熱伝導性接着材を介して半導体チップ１２の上面１２Ａに接合されている。伝熱板１４は、半導体チップ１２よりも狭い平面積を有しており、半導体チップ１２は、伝熱板１４の周囲に位置する第一接合面１２Ａ１を有する。この第一接合面１２Ａ１は、伝熱板１４の周囲に沿って環状に形成されている。
【００１７】
放熱器１８は、平板状の本体部２４と、この本体部２４の上面に形成された複数のフィン２６とを有する。本体部２４は、平面視で四角形の平板状に形成されている。本体部２４の下面は、放熱器１８の下面１８Ａを形成している。この放熱器１８の下面１８Ａは、後述する第一接着材１６を介して伝熱板１４の上面１４Ａに接合されている。
【００１８】
放熱器１８は、上述の伝熱板１４よりも広い平面積を有しており、放熱器１８の下面１８Ａは、伝熱板１４の周囲に位置する第二接合面１８Ａ１を有する。この第二接合面１８Ａ１は、伝熱板１４の周囲に沿って環状に形成されている。第二接合面１８Ａ１は、第一接合面１２Ａ１と対向している。
【００１９】
また、放熱器１８は、上述の半導体チップ１２よりも広い平面積を有しており、これにより、放熱器１８は、半導体チップ１２に対して基板１の外周側（矢印Ｃ側）に延出する延出部２８（庇部）を有する。この延出部２８は、半導体チップ１２の周囲に沿って環状に形成されている。この延出部２８は、基板１と対向している。延出部２８には、半導体チップ１２を囲う枠部が設けられておらず、延出部２８と基板１との間の隙間３０は、基板１の外周側（矢印Ｃ側）に向けて開放されている。この隙間３０は、半導体チップ１２の周囲に沿って環状に形成されている。
【００２０】
第一接着材１６は、伝熱板１４の上面１４Ａと略同じ大きさ及び形状を有しており、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に設けられている。第二接着材２０は、伝熱板１４の周囲に沿って環状に設けられており、伝熱板１４の外周面１４Ｂに接着されている。また、この第二接着材２０は、半導体チップ１２の上面１２Ａのうちの第一接合面１２Ａ１と、放熱器１８の下面１８Ａのうちの第二接合面１８Ａ１とに接着されており、この第一接合面１２Ａ１と第二接合面１８Ａ１とを接合している。
【００２１】
第一接着材１６は、第二接着材２０よりも高い熱伝導性を有する熱伝導性接着材である。一方、第二接着材２０は、冷媒液４２に対して第一接着材１６よりも高い耐性を有する構造用接着材（封止接着材）である。第二接着材２０は、第一接着材１６よりも高い接着力を有している。この第一接着材１６及び第二接着材２０には、一例として、ペースト状の熱硬化性接着材がそれぞれ用いられている。
【００２２】
放熱器１８の下面１８Ａには、半導体チップ１２の側（下側）に開口する溝３２が形成されている。溝３２の長さ方向と直交する面で切断した溝３２の断面形状は、一例として、四角形状である。この溝３２は、伝熱板１４の外周面１４Ｂに沿って環状に延びている。
【００２３】
溝３２は、より具体的には、溝３２の内周側に位置する内周側面３２Ａと、溝３２の外周側に位置する外周側面３２Ｂとを有している。内周側面３２Ａは、伝熱板１４の外周面１４Ｂ（外形）よりも小さく形成されており、外周側面３２Ｂは、伝熱板１４の外周面１４Ｂ（外形）よりも大きく形成されている。放熱器１８は、伝熱板１４の外周面１４Ｂが内周側面３２Ａと外周側面３２Ｂとの間の幅Ｗの内側に位置するように、伝熱板１４に対して位置決めされて、伝熱板１４に固定されている。
【００２４】
この溝３２は、後述するように、第一接着材１６のうちの余分な部分、及び、第二接着材２０のうちの余分な部分がそれぞれ入り込む逃げ溝として機能する。この溝３２は、第一接着材１６のうちの余分な部分、及び、第二接着材２０のうちの余分な部分を収容し得る十分な容量を有している。
【００２５】
本実施形態では、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な量の第一接着材１６が用いられる。また、半導体チップ１２の第一接合面１２Ａ１及び放熱器１８の第二接合面１８Ａ１と接着するのに十分な量の第二接着材２０が用いられる。第一接着材１６及び第二接着材２０は、それぞれ溝３２に向けて流動し、第一接着材１６のうちの余分な部分、及び、第二接着材２０のうちの余分な部分は、それぞれ溝３２に入り込む。第一接着材１６及び第二接着材２０は、それぞれ溝３２に向けて流動することで、溝３２の近傍で互いに隣接している。
【００２６】
この第一接着材１６と第二接着材２０との間には、伝熱板１４の外周面１４Ｂに沿って環状に延びる境界部３４が形成されている。なお、第二接着材２０は、境界部３４の全周に亘って第一接着材１６に接触していてもよく、また、境界部３４の全周に亘って第一接着材１６から離れていてもよい。また、第二接着材２０の周方向の一部分は、第一接着材１６に接触し、第二接着材２０の周方向の残りの部分は、第一接着材１６から離れていてもよい。溝３２は、第一接着材１６と第二接着材２０との間の境界部３４に位置する。つまり、溝３２及び境界部３４を平面視した場合に、溝３２は、境界部３４と重複する。
【００２７】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【００２８】
図４には、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第一過程が示されている。先ず、図４の工程（Ａ）に示されるように、半導体チップ１２が基板１に実装される。このとき、半導体チップ１２は、複数の半田ボール２２を介して基板１に接続される。また、半導体チップ１２の上面１２Ａには、図示しない熱伝導性接着材を介して伝熱板１４が接合される。
【００２９】
続いて、図４の工程（Ｂ）に示されるように、伝熱板１４の上面１４Ａの中央に未硬化状態の第一接着材１６が塗布される。このとき、第一接着材１６は、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な量とされる。
【００３０】
図５には、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第二過程が示されている。図５の工程（Ｃ）に示されるように、伝熱板１４の上面１４Ａに第一接着材１６を介して放熱器１８が載置される。このとき、放熱器１８は、伝熱板１４の外周面１４Ｂが溝３２の幅Ｗの内側に位置するように、伝熱板１４に対して位置決めされる。そして、放熱器１８の下面１８Ａによって第一接着材１６が押し潰される。
【００３１】
ここで、第一接着材１６は、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な量とされている。したがって、放熱器１８の下面１８Ａによって第一接着材１６が押し潰されることで、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に第一接着材１６が拡がる。そして、第一接着材１６のうちの余分な部分は、溝３２に向けて流動し、溝３２に入り込む。これにより、第一接着材１６が溝３２側に拡がりつつ、第一接着材１６が溝３２の外周側へはみ出すことが抑制される。そして、第一接着材１６が硬化され、この第一接着材１６を介して伝熱板１４の上面１４Ａに放熱器１８の下面１８Ａが接合される。
【００３２】
続いて、図５の工程（Ｄ）に示されるように、伝熱板１４の外周面１４Ｂに未硬化状態の第二接着材２０が塗布される。このとき、第二接着材２０は、半導体チップ１２の第一接合面１２Ａ１及び放熱器１８の第二接合面１８Ａ１と接着するのに十分な量とされる。この第二接着材２０は、溝３２に対する第一接着材１６と反対側に位置する。
【００３３】
そして、第二接着材２０のうちの余分な部分は、溝３２に向けて流動し、溝３２に入り込む。これにより、第二接着材２０が溝３２側に拡がりつつ、第二接着材２０が溝３２の内周側へはみ出すことが抑制される。また、第一接着材１６及び第二接着材２０は、それぞれ溝３２に向けて流動することで、溝３２の近傍で互いに隣接する。そして、第二接着材２０が硬化され、この第二接着材２０を介して半導体チップ１２の上面１２Ａに放熱器１８の下面１８Ａが接合される。以上の要領で、半導体装置１０は製造される。
【００３４】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３５】
先ず、本実施形態に係る作用及び効果を明確にするために、比較例について説明する。図１０には、比較例に係る半導体装置１１０が基板１に実装された状態で示されている。比較例に係る半導体装置１１０は、半導体チップ１１２と、第一接着材１１６と、放熱器１１８と、第二接着材１２０と、パッケージ基板１２２と、アンダーフィル材１２４とを備える。
【００３６】
パッケージ基板１２２は、複数の半田ボール１２６を介して基板１に接続されており、半導体チップ１１２は、図示しない複数の半田ボールを介してパッケージ基板１２２の上面に接続されている。半導体チップ１１２とパッケージ基板１２２との間には、アンダーフィル材１２４が設けられている。
【００３７】
放熱器１１８の下面は、第一接着材１１６を介して半導体チップ１１２の上面に接合されている。放熱器１１８の下面には、半導体チップ１１２を囲う枠部１３２が形成されており、枠部１３２は、第二接着材１２０を介してパッケージ基板１２２に接合されている。この枠部１３２をパッケージ基板１２２に接合する第二接着材１２０と、放熱器１１８を半導体チップ１１２に接合する第一接着材１１６との間には、空間１３６が設けられている。
【００３８】
しかしながら、上述の比較例に係る半導体装置１１０では、第一接着材１１６と第二接着材１２０との間の空間１３６の圧力が半導体チップ１１２の発熱に伴い上昇する場合がある。この場合には、第二接着材１２０に圧力が加わり、第二接着材１２０のシール性が損なわれる可能性がある。したがって、冷媒液４２に浸漬される電子装置５０（図１参照）に上述の比較例に係る半導体装置１１０が使用された場合には、冷媒液４２が第二接着材１２０を通過して第一接着材１１６に到達し、第一接着材１１６が冷媒液４２に暴露されることが想定される。このように第一接着材１１６が冷媒液４２に暴露されると、第一接着材１１６が劣化し、第一接着材１１６の熱伝導性が損なわれる虞がある。
【００３９】
これに対し、図２に示されるように、本実施形態に係る半導体装置１０によれば、半導体チップ１２の上面１２Ａには、半導体チップ１２よりも狭い平面積を有する伝熱板１４が接合される。そして、放熱器１８の下面１８Ａは、第一接着材１６を介して伝熱板１４の上面１４Ａに接合される。また、放熱器１８は、伝熱板１４よりも広い平面積を有しており、半導体チップ１２の上面１２Ａと放熱器１８の下面１８Ａとは、伝熱板１４の外周面１４Ｂに設けられた第二接着材２０を介して接合される。
【００４０】
ここで、放熱器１８の下面１８Ａには、伝熱板１４の外周面１４Ｂに沿って延びる溝３２が形成されている。この溝３２は、第一接着材１６のうちの余分な部分、及び、第二接着材２０のうちの余分な部分がそれぞれ入り込む逃げ溝として機能する。したがって、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な量の第一接着材１６を用いることができる。同様に、半導体チップ１２の第一接合面１２Ａ１及び放熱器１８の第二接合面１８Ａ１と接着するのに十分な量の第二接着材２０を用いることができる。
【００４１】
そして、上述の通り、十分な量の第一接着材１６及び第二接着材２０を用いることにより、第一接着材１６及び第二接着材２０がそれぞれ溝３２に向けて流動し、溝３２の近傍で互いに隣接する。これにより、第一接着材１６と第二接着材２０との間の空間を廃止できるか、又は、小さくできる。したがって、半導体チップ１２が発熱した場合でも、第二接着材２０に圧力が加わることが抑制されて第二接着材２０のシール性が維持されるので、冷媒液４２が第二接着材２０を通過して第一接着材１６に到達することを抑制できる。この結果、第一接着材１６が冷媒液４２に暴露されることを抑制できるので、第一接着材１６の熱伝導性が損なわれることを抑制できる。
【００４２】
しかも、本実施形態に係る半導体装置１０によれば、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がる量よりも多い量の第一接着材１６が塗布された場合でも、第一接着材１６の余分な部分が溝３２に入り込む。これにより、第一接着材１６が溝３２の外周側へはみ出すことを抑制できる。同様に、半導体チップ１２の第一接合面１２Ａ１及び放熱器１８の第二接合面１８Ａ１に接着する量よりも多い量の第二接着材２０が塗布された場合でも、第二接着材２０の余分な部分が溝３２に入り込む。これにより、第二接着材２０が溝３２の内周側へはみ出すことを抑制できる。
【００４３】
この結果、第一接着材１６及び第二接着材２０のうち溝３２に入り込んだ部分を除く部分（つまり、接合に寄与する部分）が互いに過度に干渉することを抑制できる。これにより、第一接着材１６及び第二接着材２０が反応して各々の特性が低下することを抑制できると共に、第一接着材１６及び第二接着材２０について接着厚さ及び接着領域をそれぞれ確保できる。
【００４４】
また、本実施形態に係る半導体装置１０によれば、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な量の第一接着材１６を用いることができる。これにより、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に第一接着材１６を行き渡らせることができるので、第一接着材１６を介して接合された伝熱板１４及び放熱器１８の間の熱伝達性を向上させることができる。
【００４５】
同様に、半導体チップ１２の第一接合面１２Ａ１及び放熱器１８の第二接合面１８Ａ１と接着するのに十分な量の第二接着材２０を用いることができる。これにより、第一接合面１２Ａ１及び第二接合面１８Ａ１の全面に第二接着材２０をそれぞれ行き渡らせることができるので、第二接着材２０と半導体チップ１２との間、及び、第二接着材２０と放熱器１８との間の接着強度をそれぞれ向上させることができる。
【００４６】
また、放熱器１８は、伝熱板１４の外周面１４Ｂが内周側面３２Ａと外周側面３２Ｂとの間の幅Ｗの内側に位置するように、伝熱板１４に対して位置決めされる。したがって、溝３２が第一接着材１６と第二接着材２０との間の境界部３４に位置するので、第一接着材１６が溝３２の外周側へはみ出すこと、及び、第二接着材２０が溝３２の内周側へはみ出すことをバランスよく抑制できる。これにより、第一接着材１６と第二接着材２０とが互いに過度に干渉することをより一層効果的に抑制できる。
【００４７】
また、本実施形態に係る電子装置５０によれば、放熱器１８は、半導体チップ１２に対して基板１の外周側（矢印Ｃ側）に延出する延出部２８を有し、延出部２８と基板１との間の隙間３０は、基板１の外周側（矢印Ｃ側）に向けて開放されている。したがって、この隙間３０を通じて延出部２８と基板１との間に冷媒液４２が流入し、この冷媒液４２が半導体チップ１２に直接供給される。これにより、半導体チップ１２の冷却効率を向上させることができる。
【００４８】
また、図４、図５に示される本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第一接着材１６を硬化させた後に、伝熱板１４の外周面１４Ｂに第二接着材２０を塗布する。したがって、未硬化状態の第一接着材１６が第二接着材２０に押されることを抑制できる。これにより、第一接着材１６の接着厚さ及び接着領域を確保できる。
【００４９】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００５０】
（第一変形例）
図６、図７には、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第一変形例が示されている。この第一変形例では、上記実施形態に対し、ペースト状の第一接着材１６（図２〜図５参照）の代わりに、テープ状の第一接着材４６が用いられている。この第一接着材４６は、例えば、TIM（Thermal Interface Material）であり、第二接着材２０よりも高い熱伝導性を有する熱伝導性接着材である。
【００５１】
この第一変形例において、工程（Ａ）は、上記実施形態と同じである。この第一変形例では、上記実施形態に対し、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）が次のように変更されている。すなわち、工程（Ｂ）では、伝熱板１４の上面１４Ａに未硬化状態の第一接着材４６が貼り付けられる。このとき、第一接着材４６は、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な大きさとされる。続いて、工程（Ｃ）では、伝熱板１４の上面１４Ａに第一接着材４６を介して放熱器１８が載置され、放熱器１８の下面１８Ａによって第一接着材４６が押し潰される。
【００５２】
ここで、第一接着材４６は、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な大きさを有する。したがって、放熱器１８の下面１８Ａによって第一接着材４６が押し潰されることで、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に第一接着材４６が拡がる。そして、第一接着材４６のうちの余分な部分は、溝３２に向けて流動し、溝３２に入り込む。これにより、第一接着材４６が溝３２側に拡がりつつ、第一接着材４６が溝３２の外周側へはみ出すことが抑制される。そして、第一接着材４６が硬化され、この第一接着材４６を介して伝熱板１４の上面１４Ａに放熱器１８の下面１８Ａが接合される。工程（Ｄ）は、上記実施形態と同じである。
【００５３】
この第一変形例によっても、上記実施形態と同様に、第一接着材４６及び第二接着材２０がそれぞれ溝３２に向けて流動し、溝３２の近傍で互いに隣接する。これにより、第一接着材４６と第二接着材２０との間の空間を廃止できるか、又は、小さくできる。したがって、半導体チップ１２が発熱した場合でも、第二接着材２０に圧力が加わることが抑制されて第二接着材２０のシール性が維持されるので、冷媒液４２が第二接着材２０を通過して第一接着材４６に到達することを抑制できる。この結果、第一接着材４６が冷媒液４２に暴露されることを抑制できるので、第一接着材４６の熱伝導性が損なわれることを抑制できる。
【００５４】
（第二変形例）
図８には、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第二変形例が示されている。この第二変形例において、工程（Ａ）は、上記実施形態と同じである。この第二変形例では、上記実施形態に対し、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）が次のように変更されている。
【００５５】
すなわち、工程（Ｂ）では、伝熱板１４の上面１４Ａに未硬化状態の第一接着材１６が塗布され、伝熱板１４の外周面１４Ｂに未硬化状態の第二接着材２０が塗布される。このとき、第一接着材１６は、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な量とされる。同様に、第二接着材２０は、半導体チップ１２の第一接合面１２Ａ１及び放熱器１８の第二接合面１８Ａ１と接着するのに十分な量とされる。続いて、工程（Ｃ）では、伝熱板１４の上面１４Ａに第一接着材１６を介して放熱器１８が載置され、放熱器１８の下面１８Ａによって第一接着材１６及び第二接着材２０が押し潰される。
【００５６】
ここで、第一接着材１６は、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な量とされている。したがって、放熱器１８の下面１８Ａによって第一接着材１６が押し潰されることで、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に第一接着材１６が拡がる。そして、第一接着材１６のうちの余分な部分は、溝３２に向けて流動し、溝３２に入り込む。これにより、第一接着材１６が溝３２側に拡がりつつ、第一接着材１６が溝３２の外周側へはみ出すことが抑制される。
【００５７】
同様に、第二接着材２０は、半導体チップ１２の第一接合面１２Ａ１及び放熱器１８の第二接合面１８Ａ１と接着するのに十分な量とされている。したがって、放熱器１８の下面１８Ａによって第二接着材２０が押し潰されることで、放熱器１８の第二接合面１８Ａ１の全面に第二接着材２０が拡がる。そして、第二接着材２０のうちの余分な部分は、溝３２に向けて流動し、溝３２に入り込む。これにより、第二接着材２０が溝３２側に拡がりつつ、第二接着材２０が溝３２の内周側へはみ出すことが抑制される。
【００５８】
この第二変形例によっても、上記実施形態と同様に、第一接着材１６及び第二接着材２０がそれぞれ溝３２に向けて流動し、溝３２の近傍で互いに隣接する。これにより、第一接着材１６と第二接着材２０との間の空間を廃止できるか、又は、小さくできる。したがって、半導体チップ１２が発熱した場合でも、第二接着材２０に圧力が加わることが抑制されて第二接着材２０のシール性が維持されるので、冷媒液４２が第二接着材２０を通過して第一接着材１６に到達することを抑制できる。この結果、第一接着材１６が冷媒液４２に暴露されることを抑制できるので、第一接着材１６の熱伝導性が損なわれることを抑制できる。
【００５９】
（第三変形例）
図９には、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の第三変形例が示されている。この第三変形例では、上記実施形態に対し、ペースト状の第一接着材１６（図２〜図５参照）の代わりに、テープ状の第一接着材４６が用いられている。
【００６０】
この第三変形例において、工程（Ａ）は、上記実施形態と同じである。この第三変形例では、上記実施形態に対し、工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）が次のように変更されている。
【００６１】
すなわち、工程（Ｂ）では、伝熱板１４の上面１４Ａに未硬化状態の第一接着材４６が貼り付けられ、伝熱板１４の外周面１４Ｂに未硬化状態の第二接着材２０が塗布される。このとき、第一接着材４６は、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な大きさとされる。同様に、第二接着材２０は、半導体チップ１２の第一接合面１２Ａ１及び放熱器１８の第二接合面１８Ａ１と接着するのに十分な量とされる。続いて、工程（Ｃ）では、伝熱板１４の上面１４Ａに第一接着材４６を介して放熱器１８が載置され、放熱器１８の下面１８Ａによって第一接着材４６及び第二接着材２０が押し潰される。
【００６２】
ここで、第一接着材４６は、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に拡がるのに十分な大きさを有する。したがって、放熱器１８の下面１８Ａによって第一接着材４６が押し潰されることで、伝熱板１４の上面１４Ａの全面に第一接着材４６が拡がる。そして、第一接着材４６のうちの余分な部分は、溝３２に向けて流動し、溝３２に入り込む。これにより、第一接着材４６が溝３２側に拡がりつつ、第一接着材４６が溝３２の外周側へはみ出すことが抑制される。
【００６３】
同様に、第二接着材２０は、半導体チップ１２の第一接合面１２Ａ１及び放熱器１８の第二接合面１８Ａ１と接着するのに十分な量とされている。したがって、放熱器１８の下面１８Ａによって第二接着材２０が押し潰されることで、放熱器１８の第二接合面１８Ａ１の全面に第二接着材２０が拡がる。そして、第二接着材２０のうちの余分な部分は、溝３２に向けて流動し、溝３２に入り込む。これにより、第二接着材２０が溝３２側に拡がりつつ、第二接着材２０が溝３２の内周側へはみ出すことが抑制される。
【００６４】
この第三変形例によっても、上記実施形態と同様に、第一接着材４６及び第二接着材２０がそれぞれ溝３２に向けて流動し、溝３２の近傍で互いに隣接する。これにより、第一接着材４６と第二接着材２０との間の空間を廃止できるか、又は、小さくできる。したがって、半導体チップ１２が発熱した場合でも、第二接着材２０に圧力が加わることが抑制されて第二接着材２０のシール性が維持されるので、冷媒液４２が第二接着材２０を通過して第一接着材４６に到達することを抑制できる。この結果、第一接着材４６が冷媒液４２に暴露されることを抑制できるので、第一接着材４６の熱伝導性が損なわれることを抑制できる。
【００６５】
なお、上述の第二及び第三変形例において、第二接着材２０は、ペースト状のものが用いられているが、環状にプリフォームされたものが用いられてもよい。
【００６６】
（その他の変形例）
上記実施形態において、半導体装置１０は、より好ましい例として、冷媒液４２に浸漬される電子装置５０に適用されるが、冷媒液４２に浸漬されない電子装置に適用されてもよい。また、半導体装置１０が冷媒液４２に浸漬されない電子装置に適用される場合に、第二接着材２０には、冷媒液４２に対して耐性を有しないものが用いられてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態において、伝熱板１４の外周面１４Ｂは、より好ましい例として、内周側面３２Ａと外周側面３２Ｂとの間の幅Ｗの内側に位置するが、幅Ｗの外側に位置していてもよい。
【００６８】
次に、本実施形態の実施例について説明する。
【００６９】
（第一実施例）
第一実施例は、上述の図８の実施例に相当する。この第一実施例では、ペースト状の第一接着材１６として、例えば東レ・ダウコーニング社のTC-4525を用いた。この第一接着材１６は、熱伝導率が1W/m・kを超える特性を有する。第一接着材１６の周囲に配置する第二接着材２０としては、想定する冷媒液４２である３Ｍ社のフロリナートTMに対して優れた耐性を有する３Ｍ社のDP-460EGを用いた。
【００７０】
放熱器１８の接合工程では、先ず、ペースト状の第一接着材１６を伝熱板１４の上面１４Ａに塗布し、次いで、ペースト状の第二接着材２０を伝熱板１４の外周面１４Ｂに塗布した。そして、放熱器１８を伝熱板１４の上に載置して押圧し、放熱器１８を第一接着材１６で伝熱板１４に接合すると共に、放熱器１８を第二接着材２０で半導体チップ１２に接合した。
【００７１】
第一接着材１６及び第二接着材２０は、何れも常温で硬化するタイプであるため、放熱器１８の自重で一定時間静置することで硬化が完了する。材料特性上、第一接着材１６の方が第二接着材２０よりも短時間で粘着及び硬化が完了する。そして、以上の要領で半導体装置１０のサンプルを完成させた。
【００７２】
この半導体装置１０のサンプルによれば、半導体チップ１２が発熱した場合でも、第二接着材２０に圧力が加わることが抑制される。したがって、第二接着材２０のシール性が維持されるので、冷媒液４２が第二接着材２０を通過して第一接着材１６に到達することを抑制できる。これにより、第一接着材１６が冷媒液４２に暴露されることが抑制されるので、第一接着材１６の熱伝導性が損なわれることを抑制できる。
【００７３】
（第二実施例）
第二実施例は、上述の図９の実施例に相当する。この第二実施例では、テープ状の第一接着材４６として、例えば３Ｍ社の8926-025を用いた。この第一接着材４６も、熱伝導率が1W/m・kを超える特性を有する。
【００７４】
放熱器１８の接合工程では、先ず、テープ状の第一接着材４６を伝熱板１４の上面１４Ａに貼り付けし、次いで、ペースト状の第二接着材２０を伝熱板１４の外周面１４Ｂに塗布した。そして、放熱器１８を伝熱板１４の上に載置して押圧し、放熱器１８を第一接着材４６で伝熱板１４に接合すると共に、放熱器１８を第二接着材２０で半導体チップ１２に接合した。そして、以上の要領で、半導体装置１０のサンプルを完成させた。
【００７５】
この半導体装置１０のサンプルによれば、半導体チップ１２が発熱した場合でも、第二接着材２０に圧力が加わることが抑制される。したがって、第二接着材２０のシール性が維持されるので、冷媒液４２が第二接着材２０を通過して第一接着材４６に到達することを抑制できる。これにより、第一接着材４６が冷媒液４２に暴露されることが抑制されるので、第一接着材４６の熱伝導性が損なわれることを抑制できる。
【００７６】
以上、本願の開示する技術の一実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【００７７】
なお、上述の本願の開示する技術の一実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００７８】
（付記１）
半導体チップと、
前記半導体チップの上面に接合された伝熱板と、
前記伝熱板の上面に設けられた第一接着材と、
前記第一接着材を介して前記伝熱板の上面に下面が接合された放熱器と、
前記伝熱板の外周面に設けられ、前記半導体チップの上面と前記放熱器の下面とを接合する第二接着材と、
前記放熱器の下面に形成され、前記伝熱板の外周面に沿って延びる溝と、
を備える半導体装置。
（付記２）
前記第一接着材及び前記第二接着材は、互いに隣接している、
付記１に記載の半導体装置。
（付記３）
前記伝熱板は、前記半導体チップよりも狭い平面積を有し、
前記放熱器は、前記伝熱板よりも広い平面積を有する、
付記１又は付記２に記載の半導体装置。
（付記４）
前記溝は、前記溝の内周側に位置する内周側面と、前記溝の外周側に位置する外周側面とを有し、
前記伝熱板の外周面は、前記内周側面と前記外周側面との間の幅の内側に位置する、
付記１〜付記３のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記５）
前記溝は、前記第一接着材と前記第二接着材との間の境界部に位置する、
付記１〜付記４のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記６）
前記第一接着材は、前記第二接着材よりも高い熱伝導性を有する熱伝導性接着材であり、
前記第二接着材は、フッ素系絶縁性冷却液又は鉱物油である冷媒液に対して前記第一接着材よりも高い耐性を有する構造用接着材である、
付記１〜付記５のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記７）
前記第一接着材は、ペースト状又はテープ状である、
付記１〜付記６のいずれか一項に記載の半導体装置。
（付記８）
基板と、
前記基板に実装された半導体チップと、
前記半導体チップの上面に接合された伝熱板と、
前記伝熱板の上面に設けられた第一接着材と、
前記第一接着材を介して前記伝熱板の上面に下面が接合された放熱器と、
前記伝熱板の外周面に設けられ、前記半導体チップの上面と前記放熱器の下面とを接合する第二接着材と、
前記放熱器の下面に形成され、前記伝熱板の外周面に沿って延びる溝と、
を備える電子装置。
（付記９）
前記放熱器は、前記半導体チップに対して前記基板の外周側に延出する延出部を有し、
前記延出部と前記基板との間の隙間は、前記基板の外周側に向けて開放されている、
付記８に記載の電子装置。
（付記１０）
冷媒液を貯留する液浸槽と、
前記液浸槽に収容され、前記冷媒液に浸漬される電子装置と、
を備え、
前記電子装置は、
基板と、
前記基板に実装された半導体チップと、
前記半導体チップの上面に接合された伝熱板と、
前記伝熱板の上面に設けられた第一接着材と、
前記第一接着材を介して前記伝熱板の上面に下面が接合された放熱器と、
前記伝熱板の外周面に設けられ、前記半導体チップの上面と前記放熱器の下面とを接合する第二接着材と、
前記放熱器の下面に形成され、前記伝熱板の外周面に沿って延びる溝と、
を備える電子機器。
（付記１１）
半導体チップの上面に伝熱板を接合し、
前記伝熱板の上面に第一接着材を設け、
前記伝熱板の外周面に沿って延びる溝が下面に形成された放熱器の前記下面を、前記第一接着材を介して前記伝熱板の上面に接合し、
前記伝熱板の外周面に設けた第二接着材を介して前記半導体チップの上面と前記放熱器の下面とを接合する、
ことを含む半導体装置の製造方法。
（付記１２）
前記第一接着材を硬化させた後に、前記伝熱板の外周面に第二接着材を設ける、
付記１１に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００７９】
１０  半導体装置
１２  半導体チップ
１２Ａ  上面
１２Ａ１  第一接合面
１４  伝熱板
１４Ａ  上面
１４Ｂ  外周面
１６  第一接着材
１８  放熱器
１８Ａ  下面
１８Ａ１  第二接合面
２０  第二接着材
２８  延出部
３０  隙間
３２  溝
３２Ａ  内周側面
３２Ｂ  外周側面
３４  境界部
４０  液浸槽
４２  冷媒液
４６  第一接着材
５０  電子装置
６０  電子機器
【図１】
2020174087.tif 000003
【図２】
2020174087.tif 000004
【図３】
2020174087.tif 000005
【図４】
2020174087.tif 000006
【図５】
2020174087.tif 000007
【図６】
2020174087.tif 000008
【図７】
2020174087.tif 000009
【図８】
2020174087.tif 000010
【図９】
2020174087.tif 000011
【図１０】
2020174087.tif 000012