(57)【要約】【課題】  ヒートシンク及び電子回路装置に関し、回路基板に変更を加えることなく、且つ、ノイズ除去効果を低減することなく実装密度を向上する。【解決手段】  ヒートシンクを構成する基材１の表面の少なくとも一部に形成され、該基材１の自己酸化膜２からなる誘電体膜２の表面に導電層３を設け、導電層３／誘電体膜２／導電層３の積層構造にキャパシタの機能を持たせる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面の少なくとも一部に形成され、該基材の自己酸化膜からなる誘電体膜と、前記誘電体膜の表面に形成された導電層とを有していることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
上記基材がＡｌ或いはＡｌ合金からなり、且つ、上記誘電体膜が陽極酸化膜であることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項３】
上記導電層の表面に、回路基板と接続するための接続端子が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
請求項３に記載のヒートシンクを、上記回路基板上に配置された電子回路素子に密着させるとともに、前記回路基板と前記接続端子とを接続したことを特徴とする電子回路装置。
【請求項５】
上記ヒートシンクの基材が接地電極と接続されていることを特徴とする請求項４記載の電子回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートシンク及び電子回路装置に関するものであり、電子回路素子、特に、半導体素子の実装密度を上げるためにデカップリング・キャパシタ数を低減するための構成に特徴のあるヒートシンク及び電子回路装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置においては素子の高密度化と高速化が進んでおり、半導体集積回路装置の動作速度が速くなると内部で発生するスイッチングノイズが半導体集積回路装置を誤動作させる要因となる。
【０００３】
このような誤動作の原因となるスイッチングノイズを低減するためには、接地端子と電源端子の間にデカップリング・キャパシタを設置することが有効であり、このデカップリング・コンデンサは半導体チップとの接続距離をできるだけ短くするために、半導体チップの近傍に配置している。
【０００４】
また、近年のネットワーク機器の高速化、大容量化に伴って半導体素子の実装密度を上げるとともに、電気特性の安定を目的としたデカップリング・キャパシタを多数実装することが要求されている。
【０００５】
従来、デカップリング・キャパシタの高密度な実装方法としては，小さなキャパシタを半導体素子の周辺に実装するという方法で行われているが、一般に、実装密度の向上と搭載部品の増加は相反する課題となるため、デカップリング・キャパシタをインターポーザ等の回路基板の内部に内蔵することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３５８２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、デカップリング・コンデンサを内蔵させた場合には、回路基板の製造コストが大幅に上昇するという問題があり、また、その容量や接続位置も予め決められてしまうため、半導体チップを実装する場合の自由度が低減するという問題がある。
【０００７】
したがって、本発明は、回路基板に変更を加えることなく、且つ、ノイズ除去効果を低減することなく実装密度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、ヒートシンクにおいて、基材１の表面の少なくとも一部に形成され、該基材１の自己酸化膜からなる誘電体膜２と、誘電体膜２の表面に形成された導電層３とを有していることを特徴とする。
【０００９】
このように、ヒートシンク自体に導電層３／誘電体膜２／導電層３からなるキャパシタの機能を持たせることによって、デカップリング・キャパシタを回路基板６上に実装する必要がなくなるので、電子回路素子５、特に、半導体チップの実装密度を向上ることができる。
【００１０】
この場合の基材１としては、安定した自己酸化膜の形成技術が確立しているＡｌ或いはＡｌ合金が望ましく、したがって、誘電体膜２としては、ディスクリートの電解コンデンサの誘電体膜としての形成技術が確立している陽極酸化膜が好適である。
【００１１】
また、基材１は放熱フィンを備えていることが望ましく、それによって、放熱効率を大きくすることができるだけではなく、キャパシタの容量を大きくすることができる。
【００１２】
また、導電層３の表面に回路基板６と接続するための接続端子４を設けることが望ましく、それによって、ヒートシンクを電子回路素子５に固着して回路基板６に実装する場合の電気的な接続が容易になる。
【００１３】
上述のヒートシンクを電子回路素子５に密着させるとともに、ヒートシンクをデカップリングコンデンサとして作用させることによって、電子回路素子５、特に、半導体チップを高密度に実装した場合にも、効果的にスイッチングノイズを除去することができる。
この場合、ヒートシンクの基材１を接地電極と接続することが望ましい。
【００１４】
また、ヒートシンクの基材１に接地用接続端子が設け、この接地用接続端子を回路基板６に設けられた端子接続穴に嵌入することが望ましく、それによって、ヒートシンクを電子回路素子５に固着して回路基板６に実装する場合の接地電位との電気的な接続が容易になる。
【００１５】
また、導電層３の表面に回路基板６と接続するための接続端子４を設け、接続端子４を回路基板６に設けられた端子接続穴に嵌入することが望ましく、それによって、ヒートシンクを電子回路素子５に固着して回路基板６に実装する場合の電気的な接続が容易になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヒートシンクという半導体装置として必要ではあるが、電気的には接地導体として以外は全く利用されていなかった部材の表面をキャパシタとして利用しているので、回路基板上に実装するキャパシタ数を低減することができ、それによって、半導体チップの実装密度をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、Ａｌ或いはＡｌ合金等のヒートシンクの基材の表面の少なくとも一部に自己酸化膜、特に、陽極酸化膜を設けるとともに、その表面に導電層を設け、前記基材／自己酸化膜／導電層の積層構造をキャパシタとし、ヒートシンクを半導体チップ等の電子回路素子の背面に密着させるとともに、この半導体チップを回路基板に実装して、基材或いは導電層を接地電位に接続するものである。
【００１８】
この回路基板への実装に際しては、ヒートシンクの基材に接地用接続端子を設けるとともに、導電層の表面に回路基板と接続するための接続端子を設け、これらの接続端子を回路基板に設けられた端子接続穴に嵌入しても良く、それによって、電気的接続が容易になるとともに、実装構造における機械的強度を確保することができる。
【実施例１】
【００１９】
ここで、図２及び図３を参照して本発明の実施例１のヒートシンクを説明するが、まず、図２を参照して本発明の実施例１のヒートシンクの製造工程を説明する。
図２参照  
まず、放熱フィン１３を設けたＡｌ製のヒートシンク基材１１を通常の電解コンデンサにおける陽極酸化膜の形成工程と同様の工程で陽極酸化を行うことによって、ヒートシンク基材１１の表面に厚さが、例えば、１μｍの陽極酸化膜１４を形成する。
なお、この時、陽極酸化のための電極の接続部には陽極酸化膜が形成されないので、この部分を後述するヒートシンク基材１１の電極引出部１５とする。
【００２０】
なお、この場合のヒートシンク基材１１は例えば、サイズが５０ｍｍ×５０ｍｍで厚さが５ｍｍの基台１２と、高さが４０ｍｍで、厚さが、１ｍｍの放熱フィン１３からなる。
【００２１】
次いで、全面に無電解メッキ法によりＣｕメッキシード層を形成したのち、電解メッキ法によってＣｕメッキ層を形成することによって、陽極酸化膜１４の表面に合計で、例えば１０μｍの導電層１６を形成する。
なお、このメッキ工程においては、ヒートシンク基材１１の電極引出部１５を保護膜で被覆しておき、導電層１６が形成されないようにすることによって、デカップリング・キャパシタとしても機能する本発明の実施例１のヒートシンクが完成する。
【００２２】
図３参照  
図３は、本発明の実施例１のヒートシンクを用いた半導体素子の実装構造の説明図であり、半導体チップ２１を半田バンプ３１を設けたインターポーザ３０にフリップチップボンディングしたのち、半導体チップ２１の背面に設けた導電層２２とヒートシンクの表面に設けた導電層１６とを超音波接合により接合したのち、
【００２３】
この時、ヒートシンク基材１１の電極引出部１５とインターポーザ３０の接地用端子と例えば、ボンディングワイヤ３２により接続するとともに、キャパシタの他方の電極となる導電層１６をインターポーザ３０の電源用端子に例えば、ボンディングワイヤ３３により接続する。
【００２４】
このように、本発明の実施例１においては、電気的には接地導体として以外は全く利用されていなかった部材の表面をキャパシタとして利用しているので、インターポーザ（回路基板）上に実装するキャパシタ数を低減することができ、それによって、半導体チップの実装密度をより高めることができる。
【実施例２】
【００２５】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例２のヒートシンクを説明する。
図４参照  
図４は、本発明の実施例２のヒートシンクの概略的断面図であり、上記の実施例１のヒートシンクに接地用端子部材と、他の接続端子を設けたものである。
【００２６】
即ち、ヒートシンク基材１１の表面に厚さが、例えば、１μｍの陽極酸化膜１４を形成したのち、その表面に厚さが、例えば、１０μｍのＣｕメッキ層からなる導電層１６を設けたのち、ヒートシンクの基台の下底面の４隅において、導電層１６に対して直径が例えば、０．３ｍｍで長さが１２ｍｍのＣｕ製の接続端子１７を超音波接合するとともに、ヒートシンク基材１１の電極引出部１５に取付け金具１９及び固定ボルト２０からなる接地用端子１８を超音波接合することによって、本発明の実施例２のヒートシンクが完成する。
【００２７】
図５参照  
図５は、本発明の実施例２のヒートシンクを用いた半導体素子の実装構造を説明図であり、半導体チップ２１の背面に設けた導電層２２とヒートシンクの表面に設けた導電層１６とを超音波接合により接合したのち、ヒートシンクに設けた接続端子１７をインターポーザ３０に設けた端子接続穴３４に嵌入して接続端子１７のバネ性を利用して固定して電気的接続をとる。
【００２８】
一方、固定ボルト２０を、インターポーザ３０に設けたボルト穴３５にねじ込んでヒートシンク及び半導体チップ２１を機械的に固定した状態で、半導体チップ２１とインターポーザ３０とのフリップチップボンディングを行う。
【００２９】
このように、本発明の実施例２においては、接続端子１７のバネ性を利用するとともに、固定ボルトでインターポーザ３０の固定しているので、実装状態が機械的に強固で安定になる。
【実施例３】
【００３０】
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施例３のヒートシンクを説明する。
図６参照  
図６は、本発明の実施例３のヒートシンクの概略的断面図であり、上記の実施例２のヒートシンクから放熱フィンを取り除いたものに相当する。
【００３１】
即ち、例えば、サイズが５０ｍｍ×５０ｍｍで厚さが５ｍｍのヒートシンク基材４１の表面に厚さが、例えば、１μｍの陽極酸化膜４２を形成したのち、その表面に厚さが、例えば、１０μｍのＣｕメッキ層からなる導電層４４を設けたのち、ヒートシンク基材４１の下底面の４隅において、導電層４４に対して直径が例えば、０．３ｍｍで長さが１２ｍｍのＣｕ製の接続端子４５を超音波接合するとともに、ヒートシンク基材４１の電極引出部４３に取付け金具４７及び固定ボルト４８からなる接地用端子４６を超音波接合することによって、本発明の実施例３のヒートシンクが完成する。
【００３２】
図７参照  
図７は、本発明の実施例３のヒートシンクを用いた半導体素子の実装構造を説明図であり、半導体チップ２１の背面に設けた導電層２２とヒートシンクの表面に設けた導電層４４とを超音波接合により接合したのち、ヒートシンクに設けた接続端子４５をインターポーザ３０に設けた端子接続穴３４に嵌入して接続端子４５のバネ性を利用して固定して電気的接続をとる。
【００３３】
一方、固定ボルト４８を、インターポーザ３０に設けたボルト穴３５にねじ込んでヒートシンク及び半導体チップ２１を機械的に固定した状態で、半導体チップ２１とインターポーザ３０とのフリップチップボンディングを行う。
【００３４】
このように、本発明の実施例３においては、ヒートシンクに放熱フィンを設けていないので、嵩高さを低くすることができ、このような半導体チップをボンディングインターポーザをプリント配線基板に実装した場合に、このプリント配線基板をスロットに差し込む際にスロット間隔を小さくすることができるので、設置密度を高めることができる。
【００３５】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記のヒートシンクのサイズは単なる一例であり、実装する半導体チップのサイズに応じて適宜変更されるものである。
【００３６】
また、上記の各実施例においては、ヒートシンク基材としてＡｌ製基材を用いているが、Ａｌに限られるものではなく、Ａｌ−ＭｇやＡｌ−Ｓｉ等のＡｌを主構成要素としたＡｌ合金を用いても良いものである。
【００３７】
また、上記の各実施例においては、基材側を接地し、導電層側を電源端子に接続しているが、逆に、基材側を電源端子に接続詞、導電層側を接地端子に接続しても良いものである。
【００３８】
また、上記の各実施例においては、キャパシタの誘電体膜として陽極酸化膜を用いているが、陽極酸化膜に限られるものではなく、基材を酸化性雰囲気中で熱酸化して形成した熱酸化膜を誘電体膜として用いても良いものである。
【００３９】
また、上記の各実施例においては、陽極酸化膜の全面に導電層を形成しているが、必ずしも、陽極酸化膜の全面に導電層を形成する必要はなく、ヒートシンク基材の表面に一部のみ、例えば、ヒートシンク基材の最外表面のみに形成しても良いものである。
特に、放熱フィンを有するタイプのヒートシンクにおいては、隣接する放熱フィン同士の間隙がメッキ層により埋め込まれて、放熱効果を失うことが防止される。
【００４０】
また、上記の各実施例においては、半導体チップを実装する基板をインターポーザとしているが、インターポーザに限られるものではなく、半導体チップをプリント配線基板に直接実装する場合にも適用されるものである。
【００４１】
ここで、再び、図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照  
（付記１）  基材１の表面の少なくとも一部に形成され、該基材１の自己酸化膜からなる誘電体膜２と、前記誘電体膜２の表面に形成された導電層３と、を有していることを特徴とするヒートシンク。
（付記２）  上記基材１がＡｌ或いはＡｌ合金からなり、且つ、上記誘電体膜２が陽極酸化膜であることを特徴とする付記１記載のヒートシンク。
（付記３）  上記基材１が、放熱フィンを備えていることを特徴とする付記１または２に記載のヒートシンク。
（付記４）  上記導電層３の表面に回路基板６と接続するための接続端子４が設けられていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載のヒートシンク。
（付記５）  付記４に記載のヒートシンクを上記回路基板６上に配置された電子回路素子５に密着させるとともに、前記回路基板６と上記接続端子４とを接続したことを特徴とする電子回路装置。
（付記６）  上記ヒートシンクの基材１が接地電極と接続されていることを特徴とする付記５記載の電子回路装置。
（付記７）  上記ヒートシンクの基材１に接地用接続端子が設けられており、前記接地用接続端子が前記回路基板６に設けられた端子接続穴に嵌入されていることを特徴とする付記６記載の電子回路装置。
（付記８）  上記導電層３の表面に回路基板６と接続するための接続端子４が設けられており、前記接続端子４が前記回路基板６に設けられた端子接続穴に嵌入されていることを特徴とする付記５乃至７のいずれか１に記載の電子回路装置。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の活用例としては、半導体集積回路チップ用のヒートシンク及びその実装構造が典型的なものであるが、半導体集積回路チップに限られるものではなく、強誘電体光集積回路装置等の他の電子回路素子にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のヒートシンクの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例１のヒートシンクを用いた半導体素子の実装構造の説明図である。
【図４】本発明の実施例２のヒートシンクの概略的断面図である。
【図５】本発明の実施例２のヒートシンクを用いた半導体素子の実装構造の説明図である。
【図６】本発明の実施例３のヒートシンクの概略的断面図である。
【図７】本発明の実施例３のヒートシンクを用いた半導体素子の実装構造の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  基材
２  誘電体膜
３  導電層
４  接続端子
５  電子回路素子
６  回路基板
１１  ヒートシンク基材
１２  基台
１３  放熱フィン
１４  陽極酸化膜
１５  電極引出部
１６  導電層
１７  接続端子
１８  接地用端子
１９  取付け金具
２０  固定ボルト
２１  半導体チップ
２２  導電層
３０  インターポーザ
３１  半田バンプ
３２，３３  ボンディングワイヤ
３４  端子接続穴
３５  ボルト穴
４１  ヒートシンク基材
４２  陽極酸化膜
４３  電極引出部
４４  導電層
４５  接続端子
４６  接地用端子
４７  取付け金具
４８  固定ボルト
【図１】
2008218662.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008218662.tif 000008
【図７】
2008218662.tif 000009