(57)【要約】【課題】冷却性能の高い配線基板、半導体装置、半導体パッケージ、及び配線基板の製造方法を提供することを特徴とする。【解決手段】実施形態に係る配線基板は、絶縁層がセラミックス材で構成され、前記絶縁層の一方の主面に配線層が形成された基板部と、前記基板部の他方の面に形成される導電層と、金属材料で構成され、前記基板部の前記導電層上に立設されるコア部材と、金属材料のメッキ膜で構成され、前記コア部材の外表面に設けられるカバー層と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層がセラミックス材で構成され、前記絶縁層の一方の主面に配線層が形成された基板部と、
前記基板部の他方の面に形成される導電層と、
金属材料で構成され、前記基板部の前記導電層上に立設されるコア部材と、
金属材料のメッキ膜で構成され、前記コア部材の外表面に設けられるカバー層と、
を備える、配線基板。
【請求項２】
前記基板部の第１の面に、金属で構成される接合パッドが設けられ、
前記基板部の前記第１の面と対向する第２の面に前記導電層が設けられ、
前記カバー層は、前記導電層の表面と、前記導電層上に配置された前記コア部材の外表面を覆うことで、前記コア部材を前記導電層に固定する、請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記コア部材はピン形状であり、
前記コア部材と前記カバー層とにより、複数の柱状部を備えるフィン構造部が構成されることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項４】
前記コア部材と前記カバー層とは、冷却用の流体を案内する壁状部を構成する請求項１乃至３のいずれか記載の配線基板。
【請求項５】
前記コア部材は、前記基板部に対向する端部に段差を備える請求項２乃至４のいずれか記載の配線基板。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか記載の配線基板と、
前記配線基板の前記基板部の前記第１の面に配される半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止構造部と、
を備える半導体装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置と、
前記基板部の前記第１の面に対向する第２の面に対向配置され、前記配線基板との間に流路を構成する流路ジャケットと、を備える半導体パッケージ。
【請求項８】
セラミックス材で構成される基板部の表面に、導電層を成膜することと、
前記導電層上の所定位置に、コア部材を配置し、前記コア部材及び前記導電層上に、メッキ処理により、メッキ膜で構成されるカバー層を形成することと、
を備える配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、配線基板、半導体装置、半導体パッケージ、及び配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージは、例えば、半導体回路基板と、半導体回路基板を封止する封止部材と、を含む。半導体回路基板は、例えば、セラミックや樹脂等の絶縁基材及び絶縁基材の両面または片面に固定された金属箔等を含む導電基材と、一方の導電基材に半田等で固定された半導体素子等を含む回路と、を備えている。
【０００３】
例えば（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのパワー半導体素子は、スイッチングすることにより熱を発生する。そのため、半導体回路基板は、熱を拡散する拡散板を介してヒートシンクと接触して固定されることで冷却される。
【０００４】
近年、パワー半導体は高電圧、大電流下において高速でスイッチングする場合、大電流下において高速でスイッチングすることにより発熱量が大きくなるため、パワー半導体を含む半導体回路には放熱性、冷却性能の向上が望まれている。
【０００５】
また、ハイブリッドカ−や電気自動車等の実用化に伴い、パワー半導体パッケージは小型化、軽量化、低価格化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２９９３８号公報
【特許文献２】特開２００２−３１５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体素子と冷却面との間に介在する構成を減らすと、パッケージ全体としての熱抵抗を小さくすることができるため、冷却性能の向上に有利になる。
【０００８】
放熱性を向上させるため、絶縁材料として比較的熱抵抗の低いセラミックス材の基板を用い、ヒートシンクなどの冷却構造を設けることが考えられる。しかしながらセラミックス材は熱伝導率が高いことから、基板内で熱が拡散せず、熱密度が高くなるため、冷却構造の設計が困難となる。
【０００９】
また、セラミックス材で構成される基板に冷却構造を接合する場合、例えば半田の材料によっては熱抵抗が大きくなり、冷却性能が低下する。一方、冷却構造をろう付けによって基板に接合する場合、比較的高温下での接合処理を行うことから、基板が変形する場合がある。
【００１０】
本発明の実施形態は、このような事情に鑑みて成されたものであり、冷却性能の高い配線基板及び配線基板を含む半導体パッケージ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】
【００１１】
一実施形態に係る配線基板は、絶縁層がセラミックス材で構成され、前記絶縁層の一方の主面に配線層が形成された基板部と、前記基板部の他方の面に形成される導電層と、金属材料で構成され、前記基板部の前記導電層上に立設されるコア部材と、金属材料のメッキ膜で構成され、前記コア部材の外表面に設けられるカバー層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の構成を示す説明図。
【図２】同半導体装置の構成を示す説明図。
【図３】同半導体パッケージの構成を示す説明図。
【図４】同半導体装置のコア部材の構成を示す斜視図。
【図５】同半導体装置の配線基板の製造工程を示す説明図。
【図６】第２実施形態に係る半導体装置の構成を示す説明図。
【図７】第３実施形態に係る半導体装置の構成を示す説明図。
【図８】他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す説明図。
【図９】他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す説明図。
【図１０】同半導体装置の構成を示す説明図。
【図１１】他の実施形態に係る半導体装置のコア部材の構成を示す説明図。
【図１２】他の実施形態に係る半導体装置のコア部材の構成を示す説明図。
【図１３】他の実施形態に係る半導体装置のコア部材の製造方法の説明図。
【図１４】他の実施形態に係る半導体装置のコア部材の構成を示す説明図。
【図１５】他の実施形態に係る半導体装置のコア部材の構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、実施形態の配線基板２１及び配線基板２１を含む半導体装置１について、図１乃至図５を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【００１４】
図１は、第１実施形態の配線基板２１及び半導体装置１の構成を断面で示す説明図であり、図２は、同配線基板２１及び半導体装置１を他の方向からみた断面で示す説明図である。図３は半導体装置１を備える半導体パッケージ１００の構成を断面で示す説明図である。なお、図２において説明のため一部を側面で示している。
【００１５】
図１乃至図３に示すように、本実施形態の半導体パッケージ１００は、半導体装置１と、配線基板２１の他方側に設けられる冷却用の流路ジャケット５０と、を備えて構成される。
半導体装置１は、配線基板２１と、配線基板上に搭載される半導体素子１０と２１、半導体素子１０を封止する封止構造部６０と、を備えている。
【００１６】
配線基板２１は、基板部としての絶縁基板２０と、絶縁基板２０の第１の面２０ａに形成された接合パッド３０と、絶縁基板２０の第２の面２０ｂに設けられたフィン構造部４０と、を備えている。
【００１７】
半導体素子１０は、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＧＴＯ（ｇａｔｅ  ｔｕｒｎ−ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、トランジスタなどの半導体スイッチや、ダイオード等、電気回路に用いられる様々な半導体素子などである。半導体素子１０は、例えば半田１２により配線基板２１の接合パッド３０の表面に固定されている。
【００１８】
絶縁基板２０は、セラミックス材で形成される。絶縁基板２０は接合パッド３０が接合され、半導体素子１０が搭載される第１の面２０ａと、第１の面２０ａと対向した第２の面２０ｂとを有する方形の板状に構成されている。
【００１９】
絶縁基板２０は、粉末状の材料をシート状にして焼結して形成されている。本実施形態では、絶縁基板２０は、例えば窒化珪素（ＳｉＮ）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックのシートなどで形成される。複数のシートを積層して形成することも可能である。とくに窒化珪素は強度が高く、線膨張係数が低いため、高温環境においても変形し難い。また、窒化珪素は、アルミナや樹脂等と比較して熱伝導率が高い。絶縁基板２０は、セラミックであり、腐食しにくく、また、硬く、強度が高いため、冷却媒体の流速向上や沸騰現象に対する十分な耐量を有する。例えば、絶縁基板２０の厚さ、すなわちＺ方向寸法は、窒化珪素である場合に０．３ｍｍ程度、アルミナの場合には０．６ｍｍ程度に構成される。
【００２０】
接合パッド３０は、回路配線に用いられる銅材料やアルミニウムなどの導電材料をパターンニングして形成される配線層である。本実施形態では接合パッド３０は、例えば銅により形成され、厚さ、すなわちＺ方向寸法は０．３ｍｍ程度に構成される。接合パッド３０は、例えば絶縁基板２０の表面に半田付けあるいは、ろう接合により、されている。
【００２１】
ろう接合処理の条件の一例として、例えば１×１０−３Ｐａ以下の真空、温度７９０〜８５０℃、溶融時間１〜５分、置きろうで接合する。なお、ろう材は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系、Ｃｏ−Ｔｉ系、Ｎｉ−Ｔｉ系、Ａｌ合金系などが用いられる。例えば本実施形態においては一例として、Ａｇ−２８ｗｔ％Ｃｕ−（１〜３）ｗｔ％Ｔｉを用いる。
【００２２】
接合パッド３０は、絶縁基板２０上においてパターンニングされる。接合パッド３０は、半導体素子１０を含む回路の一部を構成してもよく、外部から電流を供給するリード１１が接続される接続パッド３１を含んでいてもよい。
【００２３】
接合パッド３０は、半導体素子１０で発生した熱を絶縁基板２０の基板面方向、すなわち半導体素子１０、接合パッド３０、及び絶縁基板２０が積層した方向と直交する方向、に拡散するためのヒートスプレッダとしても機能する。
【００２４】
フィン構造部４０は、絶縁基板２０の第２の面２０ｂに一体に接合される。フィン構造部４０は、メッキ膜で構成される導電層である下地層４１と、複数の柱状のコア部材４２と、コア部材４２の表面を覆うカバー層４３と、を備え、第２の面２０ｂから複数の柱状部４４が突出する構造に構成される。
【００２５】
ィン構造部４０は、冷却媒体が通過する空隙である所定の流路４５を構成する。フィン構造部４０の表面が冷却面４０ａを構成する。
【００２６】
下地層４１は、例えばニッケルのメッキ膜で構成される。下地層４１は例えば無電解メッキ処理によって絶縁基板２０の第２の面の表面に成膜される。下地層４１の厚さは配線基板の反りを考慮して、接合パッド３０の厚さと同等の厚さ、例えば０．３ｍｍ程度に構成される。
【００２７】
図４に示すように、コア部材４２は、例えばＣｕ等の金属から成る細長いピン形状の部材であり、積層方向に沿って延びている。コア部材４２は下地層４１が形成された絶縁基板２０の第２の面において任意の箇所に、複数配置され、立設される。例えば下地層４１上の方形の領域において縦横に複数のコア部材４２が整列して配置されている。
【００２８】
コア部材４２は、一方向に長いベース部４２ａと、ベース部４２ａの長手方向端部に設けられる突起部４２ｂと、を備えている。コア部材は、例えばプレスによる打ち抜き加工で形成される。
【００２９】
コア部材４２はその長手方向が、絶縁基板２０の面方向であるＸＹ方向に交差するＺ方向に沿って延びている。すなわち、コア部材４２は、絶縁基板２０と接合パッド３０と半導体素子１０との積層方向に沿って半導体素子１０とは反対側に立設している。
【００３０】
ベース部４２ａはＺ方向に直交する断面形状が例えば矩形の板状に構成される。ベース部４２ａはＺ方向に沿う長手方向の寸法が例えば数ｍｍ程度であり、Ｘ方向に沿う幅寸法が例えば１ｍｍ程度に構成される。またＹ方向に沿う厚さ寸法は１ｍｍ程度に構成される。
【００３１】
突起部４２ｂは、Ｚ方向寸法が例えば０．０５ｍｍ程度、Ｘ方向に沿う幅寸法が０．１ｍｍ程度、Ｙ方向に沿う厚さ寸法はベース部４２ａと同様の１ｍｍ程度に構成される。
【００３２】
コア部材４２の端部には突起部４２ｂによって段差４２ｃが形成される。この段差４２ｃにより、下地層４１とカバー層４３との接合面積やコア部材４２表面とカバー層４３との接合面積が拡大する。このため下地層４１とカバー層４３との接合強度が向上し、カバー層４３によりコア部材４２が絶縁基板２０に強固に固定される。
【００３３】
なお、突起部４２ｂの数や位置はこれに限られないが、長手方向一端に設けられている場合には、先端付近の冷却水の流れも効率よくコントロールできるという効果が得られる。
【００３４】
カバー層４３は、例えばニッケルのメッキ膜で構成される。カバー層４３は例えば電解メッキ処理によってコア部材４２の外表面上及び下地層４１の表面に成膜される。このとき、コア部材４２の端部の段差４３ｃ部分に形成される隙間に金属材料が入り込んで付着し、下地層４１との接合面積を拡大できる。カバー層４３の厚さは例えば０．１ｍｍ程度に構成される。
【００３５】
コア部材４２の端部のコーナー部分や絶縁基板２０との接続部分に形成されるコーナー部分や稜部上にカバー層４３が成膜されることにより、フィン構造部４０のコーナー部分や稜部の外面は滑らかな湾曲面を構成する。したがって、フィン構造部４０によって形成される空隙で構成される冷媒の流路４５を規定する壁が滑らかな表面となり、冷媒の流体抵抗を低くすることができる。
【００３６】
流路ジャケット５０は、フィン構造部４０を収容する凹部５１ａを形成するケース部５１を備えている。ケース部５１は、フィン構造部４０の外周を覆う周壁部５１ｂと、絶縁基板２０の第２の面側に対向配置される底壁部５１ｃとを有している。周壁部５１ｂの底壁部５１ｃと反対側の端部は開口５１ｄを形成している。ケース部５１とフィン構造部４０の外面との間の空隙が冷却媒体の流路４５となる。
【００３７】
周壁部５１ｂの開口縁はねじ等の締結部材５４によって絶縁基板２０の外周縁に固定されている。周壁部５１ｂの開口縁には、ステップ部５２が形成され、このステップ部５２にＯリング５３が配置されている。Ｏリング５３はシール部材であり、絶縁基板２０とステップ部５２との間で挟まれて、絶縁基板２０と流路ジャケット５０との間を封止している。
【００３８】
封止構造部６０は、例えば樹脂等により形成された絶縁体である。封止構造部６０は、例えばモールドやポッティングにより、半導体パッケージの半導体素子１０や接合パッド３０等を被覆及び封止している。封止構造部４０は、少なくとも半導体素子１０を封止することにより半導体素子１０が水や空気と接触することを防止し、半導体素子１０の劣化を回避している。封止構造部６０は、接合パッド３０の一部を露出するように配置されてもよい。
【００３９】
半導体装置１及び半導体パッケージ１００において、フィン構造部４０の柱状部４４の間に形成される流路４５を冷媒が流れることで、フィン構造部４０が水冷される。流路４５を流れる冷媒は，例えば水、エチレングリコール等である。
【００４０】
以下、図５を参照して、本実施形態にかかる半導体装置１及び半導体パッケージ１００に用いる配線基板２１の製造方法について説明する。
【００４１】
配線基板２１の製造工程は、絶縁基板の表面に導電層である下地層４１を成膜する導電層形成行程と、下地層４１上の所定位置に、フィン構造部４０を構成するコア部材４２を配置するコア部材配置工程と、コア部材４２の外面及び下地層４１上に、メッキ処理により、カバー層４３を形成するカバー層形成工程と、を備える。
【００４２】
具体的には、まず、例えば、セラミック材の粉末状の材料をシート状にして焼結することで、所定形状の絶縁基板２０を製造する。
【００４３】
そして、この絶縁基板上の表面に無電解メッキ処理を施し、下地層４１となる導電層としての薄膜導電層を形成する（導電層形成行程）。
【００４４】
次に、下地層４１上の所定位置に、例えばＡｇナノ材料からなる接合材４６を介在させてピン状のコア部材４２を長手方向が面方向に交差するように立てて仮付けする（コア部材配置工程）。なお、コア部材４２は予めプレス加工による打ち抜きで所定形状に形成される。
【００４５】
具体的には、例えば複数のコア部材４２を基板上方にセットし振動を与えながら落下させる振り込み処理を行うことで、複数のコア部材を絶縁基板２０の表面上の所定位置に立設状態で整列して供給する。
【００４６】
このとき、絶縁基板２０上に複数のコア部材４２を支持する供給部２８ａと、所望の位置に対応する孔部２８ｃを備える位置決め用治具２８ｂと、当該孔部にコア部材４２を案内するテーパ状のガイド部材２８ｄと、を備える振り込み式の供給装置２８を用いることで、所望の位置にコア部材４２を立位状態で配列することができる。
【００４７】
コア部材４２が立位状態で基板２０の第２の面にセットされた状態で、導電ゴム材料で構成される支持部材２９で押圧することによりコア部材４２を抑え、電解メッキ処理装置を用いて電解メッキ処理を施すことにより、下地層４１上及びコア部材４２の表面に導電性のメッキ膜を形成し、カバー層４３を構成する（カバー層形成工程）。
【００４８】
このとき、カバー層４３が下地層４１及びコア部材４２の表面に付着することで、コア部材４２及びカバー層４３が固定され、柱状部４４が絶縁基板２０の第２の面２０ｂ上に形成され、フィン構造部４０が構成される。
【００４９】
このとき、突起部４２ｂの周りの段差４２ｃにできる隙間にカバー層４３のメッキ膜が入り込み、コア部材４２と下地層４１に固着することで、下地層４１にコア部材４２とカバー層４３が固着し、高い接合強度が得られる。
【００５０】
さらに絶縁基板２０の第１の面２０ａにろう付け等の処理によって、接合パッド３０やリード接続用の接続パッド３１を形成することで、配線基板２１が製造される。
【００５１】
以上の様に構成された配線基板２１の接合パッド３０上に、半田１２を用いて半導体素子１０を搭載し、半導体装置１が完成する。さら樹脂封止処理によって封止構造部６０を形成し、一方で、第２の面２０ｂ側に流路ジャケット５０を被せ、ねじ止め等によって固定することで半導体パッケージ１００が完成する。
【００５２】
以上の様に構成された半導体装置１は、熱源である半導体素子１０と、冷却媒体と接触するフィン構造部４０の冷却面４０ａとの間に、半田１２と、接合パッド３０と、絶縁基板２０と、フィン構造部４０と、を有している。したがって、半導体素子１０で発生した熱は、接合パッド３０へ伝熱され、さらに絶縁基板２０を介してフィン構造部４０に伝熱されて冷却媒体により冷却される。また、接合パッド３０にリードが接続される場合には、リードから接合パッド３０へ流れる電流によりリードと接合パッド３０との接続部分で熱が発生する。リードと接合パッド３０との間で発生した熱は、接合パッド３０へ伝熱され、さらに絶縁基板２０を介してフィン構造部４０へ伝熱されて冷却媒体により冷却される。
【００５３】
本実施形態の半導体装置１及び半導体パッケージ１００では、例えば絶縁基板２０の表面のろう付けによる接合部分よりも，熱抵抗の高いメッキ膜からなる導電層で絶縁基板２０の裏面が封止されていることにより、セラミックス材で構成される絶縁基板２０から、フィン構造部４０への、伝熱速度を遅らせることができる。したがって、絶縁基板２０において面方向に熱を拡散させることができる。このため、例えばセラミックス材の基板の表面上に熱を拡散させるための厚銅板を設ける構成と比べて、厚さ寸法を小さく抑えながら、高い冷却性能を得ることができる。
【００５４】
また、配線基板２１によれば、絶縁基板２０にメッキ膜で構成される下地層４１が形成されているため、ろう付けなど高温下で処理する際の配線基板２１の反りや変形を防止することができる。
【００５５】
さらに、絶縁基板２０の裏面にフィン構造部４０を構成し冷却媒体の流路４５を設けることで、冷却面４０ａの面積を拡大し、冷却性能を向上できる。
【００５６】
本実施形態の半導体装置１及び半導体パッケージ１００は、配線基板２１上に半導体素子１０と、接合パッド３０と、封止構造部６０と、を備える構成としたことで、半田等の接合材を介して絶縁基板下に例えば銅製のベースプレートを備えた従来の構成と比べて部材や工程数が少なくなるため、小型化、軽量化、低価格化を実現することが可能となる。また、ベースプレートと冷却器をグリースを介して接続した場合と比較して、熱を効率欲、伝達することができる。
【００５７】
さらに、セラミック材からなる絶縁基板の表面に所定形状のコア部材を設置してメッキ膜によって被覆する構成で、所望のフィン構造４０を構築できるため、低コストで冷却性能の高い配線基板及び配線基板を含む半導体パッケージを提供することができる。例えば、セラミックス基板上にセラミックス材で構成されるフィンを積層により製造する場合と比べ、コア部材を設置してメッキ膜を形成するだけの単純な処理で済むため、フィン構造部４０の製造コストを低く抑えられる。
【００５８】
また、コア部材４２の形状や治具の孔部の配置の設定によって、フィン構造部４０の形状やレイアウトを任意に設定できる。
【００５９】
さらに、フィン構造部４０の外面にメッキ膜でカバー層４３を形成することでコーナー部分にメッキ膜が堆積し、滑らかな連続した壁面を構成でき、流路４５の抵抗を低く抑えることができるため、冷却用の流体を高効率で案内できるとともに、例えば冷媒の沸騰により生じる気泡の滞留を防止できる。
［第２実施形態］
以下、第２実施形態にかかる配線基板２２及び半導体装置２について、図６を参照して説明する。図６は、第２実施形態に係る半導体装置の構成を示す説明図である。なお、第２実施形態にかかる配線基板２２及び半導体装置２は、コア部材１４２が板状であって、流路を形成する壁状部材１４４を複数備えるフィン構造部１４０を有する点が上記第１実施形態と異なる。この他は第１実施形態にかかる配線基板２１及び半導体装置１と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００６０】
図６は、第２実施形態の配線基板２２及び半導体装置２の構成の一例を説明するための断面図である。なお、図６において説明のため一部を側面で示している。
【００６１】
半導体装置２は、Ｘ方向に並列して絶縁基板２０からＺ方向に立設する複数の壁状部１４４を有するフィン構造部１４０を備えている。フィン構造部１４０は、導電層からなる下地層１４１と、梁状のコア部材１４２と、メッキ膜から成るカバー層１４３の積層構造で構成される。
【００６２】
コア部材１４２は銅などの金属材料から、例えばＹ方向に沿って配置される梁状の部材であって、ＹＺ平面に沿う所定の壁を形成している。コア部材１４２は突起部１４２ｂ及び段差１４２ｃを有している。このコア部材１４２の外面にメッキ膜からなるカバー層１４３が形成されている。
【００６３】
フィン構造部１４０は各がＹＺ平面に沿う複数の壁状部１４４をＸ方向において複数並列して備える。このため、半導体装置２の半導体素子１０の裏側には、複数の壁状部１４４間の隙間においてＹ方向に沿う流路１４５が形成され、壁状部１４４によって流れの方向がＹ方向に案内される。
【００６４】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果を奏する。また、壁状のコア部材１４２を用いて所定の流路を構成することで、冷媒の流れを案内することができるため、冷却効率が向上する。
［第３実施形態］
以下、第３実施形態にかかる配線基板２３及び半導体装置３について、図７を参照して説明する。図７は、第２実施形態に係る半導体装置の構成を示す説明図である。なお、第３実施形態にかかる配線基板２３及び半導体装置３は半導体素子１０の設置部の裏側に凸部７０を備える点が上記第１実施形態と異なる。この他は第１実施形態にかかる配線基板２１及び半導体装置１と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００６５】
図７は、第３実施形態の配線基板２３及び半導体装置３の構成の一例を説明するための断面図である。なお、ＸＺ面に沿う断面図は図１と同様である。
【００６６】
半導体装置３において、絶縁基板２０の第２の面２０ｂ側であって、半導体素子１０の設置部すなわち接合パッド３０の設置部位の裏側の領域において、凸部７０が設けられている。凸部７０は、例えば金属から成る複数の板状部材が積層して構成されている。
【００６７】
なお、コア部材４２は半導体素子１０の設置部すなわちパッド３０部の設置部位の裏側の領域を除く部分に配置されている。
【００６８】
これらのコア部材４２及び凸部７０の外面に、メッキ膜からなるカバー層４３が形成されている。
【００６９】
すなわちフィン構造部４０は図７に示すように、接合パッド３０の裏側に柱状部４４がなく、接合パッド３０のＸ方向及びＹ方向の中央位置が柱状部４４の高さよりも低く隆起した構造となる。
【００７０】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果を奏する。また、半導体素子１０が搭載される部分において絶縁基板２０が薄すぎると基板として十分な強度を得ることができず、衝撃等が加えられた際に絶縁基板２０が破損してしまうが、本実施形態においては、凸部７０を構成する板状部材によって半導体素子１０の搭載部分が保護されるため耐衝撃性が向上する。
【００７１】
なお、冷却手段として冷媒をＹ方向に案内する他に、図７中矢印で示すように半導体素子１０の裏側に冷媒を噴射することも可能である。この場合にも冷媒を効率よく循環させることができる。さらに、沸騰冷却により気泡が生じた場合には、図７中破線の矢印で示すように隆起部分の両側を回って気泡が案内されることで、壁面に気泡が滞留するのを防止できる。
［第４実施形態］
以下、第４実施形態にかかる配線基板２４及び半導体装置４について、図８、及び図９を参照して説明する。図８及び９は、第４実施形態に係る半導体装置の構成を示す説明図である。図８はＹ軸方向から見た図であり、図９はＸ軸方向から見た図である。なお、図９において説明のため一部を側面で示している。
なお、第５実施形態にかかる配線基板２４及び半導体装置４は、第１実施形態にかかる複数の柱状部４４を有するフィン構造部４０とは異なり、コア部材４２の先端側の外面が絶縁基板２０の面方向に沿う平面状に連続する冷却構造部２４０を備えている。この他は第１実施形態にかかる配線基板２１及び半導体装置１と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００７２】
冷却構造部２４０は、下地層２４１と、下地層２４１上に複数立設するコア部材２４２と、これらを覆うカバー層２４３と、を備える。コア部材２４２は例えばピン状または板状であって、半導体素子１０の設置部位の裏側を含むエリアに複数立設して配置されている。コア部材２４２の長手方向の寸法は10mm程度である。
【００７３】
本実施形態にかかる配線基板２４では、カバー層２４３の表面が平面状に連続している。
【００７４】
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、下地層２４１によって裏面が封止された絶縁基板２０において、熱の伝達速度が減速することで、熱を面方向に拡散させることが可能である。このため、厚さ方向の寸法を小さく抑えながら、高い冷却性能が得られる。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００７６】
例えば、流路ジャケット５０を省略してもよい。その場合であっても、上述の第１実施形態の配線基板及び半導体パッケージと同様の効果を得ることができる。また、第１実施形態及び第２実施形態において、封止構造部４０は接合パッド３０の一部を露出して半導体素子１０を覆うように配置されても良い。その場合であっても上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果を得ることができる。また、配線基板２１を流路ジャケット５０に固定する方法は上述の方法に限定されるものではない。
【００７７】
さらに流路を形成するコア部材４２，１４２等の配置や形状は上記に限られるものではない。例えば第１実施形態においては半導体素子１０の搭載部分の裏側に柱状部４４を配置したが、これに限られるものではなく、例えば図１０に示す配線基板２５及び半導体装置５のように、半導体素子１０の搭載部分の裏側の領域を除く位置に柱状部４４や壁状部１４４を配置する構成としてもよい。
【００７８】
また、例えば他の実施形態に係るコア部材３４２は、例えば図１１に示すように断面視円形の軸部材を軸方向に対して斜めに切断した形状としてもよい。この場合にあっても基板の裏面の下地層４１に先端部分を対向させて保持した状態でメッキ処理することにより、先端部分の周りに形成される隙間にメッキ膜が入り込むことで強固な接合が可能となる。
【００７９】
また、例えば他の実施形態に係るコア部材４４２は、例えば図１２に示すように断面視円形の軸部材からなり、先端面の一部に軸方向に突出する突起部４４２ｂを有する形状としてもよい。例えば図１３に示すように、段差を有するカッタ４４５で切断することにより一部に突起を残した状態で切断される。この場合にあっても基板の裏面の下地層４１に、先端部分を対向させて保持した状態でメッキ処理することにより、段差４４２ｃに形成される隙間にメッキ膜が入り込むことで強固な接合が可能となる。
【００８０】
また、例えば他の実施形態に係るコア部材５４２は、例えば図１４に示すように断面視矩形の棒状部材からなり、先端面の一部に軸方向に突出する突起を有する形状としてもよい。
【００８１】
なお、突起部４２ｂはコア部材４２の一端にのみに設けられている例を示したが、これに限られるものではない。例えば図１５に示すコア部材６４２のように、長手方向両端に突起部６４２ｂを有する構造としてもよい。このように両端に突起部６４２ｂが設けられている場合には、製造工程において、コア部材６４２の供給時に方向の調整が不要となり、振り込み法で容易に整列させることができるため生産性が高い。
【００８２】
また、フィン構造部４０、１４０の構造も上記実施形態に限られるものではない。例えば複数の柱状部４４や複数の壁状部１４４の先端同士を連続する板状部材で覆うなど、他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１、２，３…半導体装置、１０…半導体素子、２１、２２、２３、２４…配線基板、２０…絶縁基板（基板部）、２０Ａ…第１の面、２０Ｂ…第２の面、３０…接合パッド、３１…接続パッド、４０…フィン構造部、４０Ａ…冷却面、４１…カバー層、４１…下地層（導電層）、４２…コア部材、４２Ａ…ベース部、４２Ｂ…突起部、４２Ｃ…段差、４３…カバー層、４４…柱状部、４５…流路、５０…流路ジャケット、５１…ケース部、５１Ａ…凹部、５１Ｂ…周壁部、５１Ｃ…底壁部、５１Ｄ…開口、５２…ステップ部、５３…Ｏリング、５４…締結部材、６０…封止構造部、７０…凸部、１００…半導体パッケージ、１４０…冷却構造部、１４２…コア部材、１４４…壁状部。
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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