(57)【要約】【課題】熱伝導材の充填量の厳密な管理を要することなく製造可能であり、かつプリント基板上への熱伝導材の垂れが防止された半導体装置及びその製造方法を提供することである。また、複数の半導体チップが実装されていても、冷却性能の低下が抑制された半導体装置及びその製造方法を提供することである。【解決手段】基板１と、基板１の一方の主面に設けられた半導体チップ２ａ、２ｂと、半導体チップ２ａ、２ｂ上に設けられた弾性体からなる枠体４ａ、４ｂと、枠体４ａ、４ｂで囲まれた領域に充填された熱伝導材３と、枠体４ａ、４ｂ上に熱伝導材３と接触させて設けられた放熱部材６と、を有し、基板１と放熱部材６とは、基板１と放熱部材６との間に介設された支柱５を介して固定されている半導体装置１００である。【選択図】図１
2016105439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の主面に設けられた半導体チップと、
前記半導体チップ上に設けられた弾性体からなる枠体と、
前記枠体で囲まれた領域に充填された熱伝導材と、
前記枠体上に前記熱伝導材と接触させて設けられた放熱部材と、を有し、
前記基板と前記放熱部材とは、該基板と該放熱部材との間に介設された支柱を介して固定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記放熱部材には、貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記基板上には複数個の半導体チップが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記枠体は、前記複数個の半導体チップに跨って設けられる一体型の枠体であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
基板の一方の主面に半導体チップを設置する工程と、
前記半導体チップ上又は放熱部材の底面に弾性体からなる枠体を設置する工程と、
前記枠体で囲まれた領域に熱伝導材を充填する工程と、
前記枠体を介して前記半導体チップ上に放熱部材を設置する工程と、
前記放熱部材と前記基板との間に介設された支柱を介して前記放熱部材を前記基板に固定する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記放熱部材には、貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記基板上には複数個の半導体チップが設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記支柱の高さは、前記放熱部材が設置される前記半導体チップの高さと該半導体チップ上に設置される前記枠体の高さとの和の最小値より小さいことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記熱伝導材が充填された前記枠体上に、該熱伝導材と接するように前記放熱部材を設置することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記枠体を介して前記半導体チップ上に前記放熱部材を設置した後、前記半導体チップと前記放熱部材との間の前記枠体で囲まれた領域に、該放熱部材に設けられた貫通孔から前記熱伝導材を充填することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップと放熱部材（ヒートシンク）との間に熱伝導材が充填された半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスは、素子の高密度化、高機能化に伴い、発熱密度が増大している。このような半導体デバイスを冷却する手段として、半導体素子（以下、半導体チップと示す。）の表面にヒートシンク等の放熱部材を取付ける方法がある。
【０００３】
従来の半導体デバイスでは、例えば図２に示すように、プリント基板１０上に実装された半導体チップ１１の上面に、熱伝導材としての熱伝導性グリース１２を介してヒートシンク１３が接続されている。熱伝導性グリース１２を塗布することで、半導体チップ１１とヒートシンク１３間のすき間から空気を排除され、半導体チップ１１で発生した熱は、熱伝導性グリース１２によりヒートシンク１３に効率良く伝導され、大気中に放出される。
【０００４】
熱伝導性グリース１２は、一般に、シリコーン樹脂やアクリル樹脂を主成分とする誘電体材料からなり、プリント基板上に形成されたアナログ回路等の上に付着すると、電気的特性に影響を及ぼすことがある。そのため、熱伝導性グリースを使用する際は、プリント基板上への熱伝導性グリースの垂れを防ぐ必要がある。
【０００５】
また、熱伝導性グリースの中には、熱伝導率を向上させるため、上記した樹脂材料に導電性フィラーが添加されているものがある。導電性フィラーを含有する熱伝導性グリースが、プリント基板上の電極間に付着すると、回路のショートが引き起こされる。したがって、熱伝導性グリースとして導電性を有するものを使用した場合には、プリント基板上への垂れの防止が重要な課題となる。
【０００６】
例えば特許文献１には、半導体チップ４３の表面上において、回路部１５と電極バンプ４２との間に、回路部１５を囲む形状の凸状の枠である、半導体チップ側凸枠１４を設けることで、放熱用グリース４１が回路部１５よりも外側に濡れ広がるのを防ぐようにした半導体装置２００が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１９１００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の方法では、半導体チップ側凸枠１４に囲まれた空間の体積を超える量の放熱用グリース４１が塗布された場合、凸枠１４の内側にグリースを収容しきれなくなり、凸枠１４の外側へグリースが漏れる可能性がある。したがって、上記した特許文献１に示す構造において、放熱用グリースのプリント基板上への垂れを防ぐには、放熱用グリースの塗布量が、凸枠１４に囲まれた空間の容積を超えないように、凸枠１４内への塗布量を管理する必要がある。この場合、放熱用グリースの塗布作業において、事前に凸枠内の容積を求め、さらに放熱用グリースの塗布量を調整する工程が必要となり、塗布作業の工数が増大するという問題がある。
【０００９】
垂れ防止機能を有する凸枠を備えた従来の構造では、図３〜４に示すように、半導体チップ１１上に設けられた凸枠１４の内側の領域に、熱伝導性グリース１２が充填され、この凸枠１４上に、図５に示すようにヒートシンク１３が設置されている。この構造では、ヒートシンク１３が半導体チップ１１側へ押しつけられることにより、熱伝導性グリース１２が押し広げられる。このとき、熱伝導性グリース１２は、半導体チップ１１の外形を超えて広がろうとし、プリント基板１０上に垂れようとするが、凸枠１４により堰き止められる。
【００１０】
しかしながら、図３〜５に示す構造においても、凸枠１４に囲まれた空間の体積を超える量の熱伝導性グリースが充填された場合には、凸枠１４の内側にグリースを収容しきれなくなり、凸枠１４とヒートシンク１３との間の隙間から、熱伝導性グリースが凸枠１４の外側へ漏れることが想定される。このため、図３〜５に示す構造においても、熱伝導性グリースの塗布量を調整することが必要となる。
【００１１】
また、プリント基板１０上に複数個の半導体チップが実装されている場合、図６に示すように、半導体チップ１１ａ、１１ｂの高さにばらつきが生じることがある。この場合、半導体チップ１１ｂの高さが、半導体チップ１１ａよりも高いため、半導体チップ１１ｂ上に充填された熱伝導性グリースはヒートシンク１３と接触しているが、半導体チップ１１ａ上に充填された熱伝導性グリースはヒートシンク１３と非接触の状態となる。この場合、半導体チップ１１ａから発せられた熱はヒートシンク１３に伝達されず、十分な放熱が困難となる。このため、複数個の半導体チップに一体の放熱部材を設置するときに、上記した従来構成を適用すると、半導体装置全体としての冷却性能が損なわれるという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、熱伝導材の充填量の厳密な管理を要することなく製造可能であり、かつプリント基板上への熱伝導材の垂れが防止された半導体装置及びその製造方法を提供することである。また、複数の半導体チップが実装されていても、冷却性能の低下が抑制された半導体装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態としては、基板と、前記基板の一方の主面に設けられた半導体チップと、前記半導体チップ上に設けられた弾性体からなる枠体と、前記枠体で囲まれた領域に充填された熱伝導材と、前記枠体上に前記熱伝導材と接触させて設けられた放熱部材と、を有し、前記基板と前記放熱部材とは、該基板と該放熱部材との間に介設された支柱を介して固定されていることを特徴とする半導体装置とする。
【００１４】
また、本発明の一実施形態としては、基板の一方の主面に半導体チップを設置する工程と、前記半導体チップ上又は放熱部材の底面に弾性体からなる枠体を設置する工程と、前記枠体で囲まれた領域に熱伝導材を充填する工程と、前記枠体を介して前記半導体チップ上に放熱部材を設置する工程と、前記放熱部材と前記基板との間に介設された支柱を介して前記放熱部材を前記基板に固定する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱伝導材の充填量の厳密な管理を要することなく製造可能であり、かつプリント基板上への熱伝導材の垂れが防止された半導体装置及びその製造方法を実現することができる。また、複数の半導体チップが実装されていても、冷却性能の低下が抑制された半導体装置及びその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の構造を示す概略断面図である。
【図２】半導体チップにヒートシンクを取付けた従来構造の一例を示す図である。
【図３】熱伝導性グリースの垂れ防止機能を有する凸枠を備えた従来の構造を模式的に示す図である。
【図４】熱伝導性グリースの垂れ防止機能を有する凸枠を備えた従来の構造を模式的に示す図である。
【図５】熱伝導性グリースの垂れ防止機能を有する凸枠を備えた従来の構造を模式的に示す図である。
【図６】複数個の半導体チップ上に一体の放熱部材が設けられた従来の構成例を示す。
【図７】半導体チップ上に一体型の弾性体枠が設置されている状態を示す斜視図である。
【図８Ａ】熱伝導グリース３が充填される前のプリント基板１の概略構造を説明するため断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ａに示すプリント基板１の半導体チップ上に熱伝導性グリース３が充填塗布された後の状態を示す概略断面図である。
【図８Ｄ】図８Ｃに示す弾性体枠４ａ、４ｂ上に、ヒートシンク６が設置された状態を示す概略断面図である。
【図８Ｅ】図８Ｄに示す支柱５に、ヒートシンク６が固定された後の状態を示す図である。
【図９】図１に示す半導体装置の製造方法の第２の実施形態を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の構造を示す概略断面図である。図１において、半導体装置１００は、プリント基板１の一方の主面に、冷却対象である半導体チップ２ａ、２ｂが実装されている。半導体チップ２ａ、２ｂ上には、弾性体枠４ａ、４ｂが設置されており、これら弾性体枠４ａ、４ｂ上に、半導体チップ２ａ、２ｂに跨るように、ヒートシンク６が設けられている。ヒートシンク６は、アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い材料からなり、その底面には、貫通孔７が複数個形成されている。
【００１９】
半導体チップ２ａ、２ｂ上の弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた領域には、熱伝導材として熱伝導性グリース３が充填されており、半導体チップ２ａ、２ｂとヒートシンク６は、熱伝導性グリース３を介して熱的に接続される。熱伝導性グリース３としては、例えばシリコーン樹脂やアクリル樹脂等を主成分とする樹脂材料が好適に用いられる。
【００２０】
なお、熱伝導材としては、熱伝導性グリース以外にも、例えば熱伝導性ゲルのようなペースト状のサーマル・インターフェース・マテリアル（ＴＩＭ）を半導体チップ２ａ、２ｂとヒートシンク６との間に塗布する場合にも適用可能である。
【００２１】
弾性体枠４ａ、４ｂは、熱伝導性グリース３の、プリント基板１上への垂れを防止する目的で設置されており、例えば樹脂材料等の弾性材料を、半導体チップ２ａ、２ｂの外周縁に沿う形状の枠型に成型してなるものである。弾性体枠４ａ、４ｂは、弾性を有するものであれば、特に限定されないが、後述する理由から、低硬度で熱伝導性に優れる材料で形成することが好ましく、具体例としては、例えばシリコーン樹脂等の樹脂材料からなる熱伝導性シートを枠型に成型したものが適している。
【００２２】
プリント基板１上には、ヒートシンク６との間に支柱５が介設されている。図１において、支柱５は、半導体チップ２ａ，２ｂの側方にそれぞれ１個ずつ設けられており、これら支柱５にヒートシンク６がねじ８でめじ止めされることで、ヒートシンク６とプリント基板１とが固定される。これにより、プリント基板１の表面とヒートシンク６の底面との間の距離（ギャップ）は支柱５の高さと等しくなり、プリント基板２ａ側の位置、プリント基板２ｂ側の位置のいずれにおいても、略一定に保たれる。
【００２３】
なお、本実施形態では、ヒートシンク６とプリント基板１とをねじ８によりにより固定する形態を示しているが、ヒートシンク６のプリント基板１への固定方法としては、例えばクリップ等の取付け金具を用いて行うようにしてもよい。
【００２４】
弾性体枠は、必ずしも図１に示す形態のものに限られず、例えば、一体型の枠体を用いることも可能である。図７は、半導体チップ上に一体型の弾性体枠が設置されている状態を示す斜視図である。
【００２５】
図７では、プリント基板１上に半導体チップ２ａ、２ｂが設置されており、この半導体チップ２ａ、２ｂ上に、一体型の弾性体枠２０が設置されている。図１に示す半導体装置１００では、各半導体チップ２ａ、２ｂ毎に、それぞれ別個に弾性体枠４ａ、４ｂが設置されているのに対し、図７では、半導体チップ２ａ、２ｂ上に跨るように、一体型の弾性体枠２０が設けられている。これにより、弾性体枠の製造コストを低減することが可能である。
【００２６】
なお、一体型の弾性体枠２０を用いる場合にも、その他の構成は、図１に示す半導体装置１００と同様であり、その説明は省略する。
【００２７】
次に、図８Ａ〜図８Ｅを用いて、図１に示す半導体装置の製造方法の第１の実施形態を説明する。図８Ａは、熱伝導グリース３が充填される前のプリント基板１上の概略構造を説明するため断面図であり、図８Ｂは、図８Ａの斜視図である。
【００２８】
プリント基板１上には、半導体チップ２ａ、２ｂが実装されており、その側方には、高さＨｓを有する支柱５が、それぞれ１個ずつ固設されている。プリント基板１上に実装された半導体チップ２ａ、２ｂは、製造公差によるバラツキで、それぞれ高さが異なっており、半導体チップ２ａの高さをＨａ、半導体チップ２ｂの高さをＨｂとしたとき、Ｈａ＜Ｈｂとなっている。このような半導体チップ２ａ、２ｂ上に、同一の高さｔを有する弾性体枠４ａ、４ｂを設置する。
【００２９】
弾性体枠４ａ、４ｂの高さｔは、後述する工程においてヒートシンク６を弾性体枠４ａ、４ｂと確実に接触させる観点から、支柱５の高さＨｓとの間で、Ｈｓ＜Ｈａ＋ｔ、Ｈｓ＜Ｈｂ＋ｔの関係式を満たすように設定する。
【００３０】
半導体チップ２ａ、２ｂ上への弾性体枠４ａ、４ｂの設置手段としては、例えば、弾性体枠４ａ、４ｂの半導体チップ２ａ、２ｂとの接触面を所定の方法で変性して粘着性を付与しておき、弾性体枠４ａ、４ｂを、半導体チップ２ａ，２ｂ上に貼着する方法、又は接着剤を使用して弾性体枠４ａ、４ｂを半導体チップ２ａ，２ｂ上に接着する方法等がある。
【００３１】
弾性体枠４ａ、４ｂは、図８Ｂに示すように、半導体チップ２ａ、２ｂの外形サイズと同等か、これより小さい外形サイズの枠型に形成されている。
【００３２】
次いで、図８Ａに示す半導体チップ２ａ、２ｂ表面と弾性体枠４ａ、４ｂとで囲まれた領域に、熱伝導性グリース３を充填する。熱伝導性グリース３は、ディスペンサ等の塗布器具を用いてプリント基板１上に塗布され、弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた空間に充填される。
【００３３】
図８Ｃは、図８Ａに示すプリント基板１の半導体チップ上に熱伝導性グリース３が充填された後の状態を示す概略断面図である。図８Ｃに示すように、熱伝導性グリース３を、弾性体枠４ａ、４ｂ内の空間に塗布、充填することで、熱伝導性グリース３のプリント基板１上への垂れが防止される。
【００３４】
熱伝導性グリース３の塗布量は、弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた空間の体積の１００％を若干超える量とする。この方法によれば、塗布作業者は、弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた空間が、熱伝導性グリース３で充填されているか否かを目視で確認するだけで、塗布作業を行えるため、熱伝導性グリース３の塗布量を厳密に管理する工程が不要となる。このため、熱伝導性グリース３の塗布作業を簡易かつ効率的に行うことが可能となる。
【００３５】
次いで、図８Ｃで示す弾性体枠４ａ、４ｂ上に、ヒートシンク６を設置する。図８Ｄは、図８Ｃに示す弾性体枠４ａ、４ｂ上に、ヒートシンク６が設置された状態を示す概略断面図である。
【００３６】
このように、弾性体枠４ａ、４ｂ上に設置されたヒートシンク６を、支柱５に固定するため半導体チップ２ａ、２ｂ側に押圧する。このとき、半導体チップ２ａ、２ｂの高さＨａ、Ｈｂは、Ｈａ＜Ｈｂであることから、ヒートシンク６の底面は、まず半導体チップ２ｂ上に設置された弾性体枠４ｂ、及びこの弾性体枠４ｂ内の空間に充填された熱伝導性グリース３と接触する。このとき、プリント基板１表面からヒートシンク６の底面までの高さは、Ｈｂ+ｔであり、この状態から、ヒートシンク６がさらに半導体チップ２ａ、２ｂ側に押圧されると、ヒートシンク６により弾性体枠４ｂが圧縮され、弾性体枠４ｂで囲まれた空間の容積が減少する。このとき、空間の容積減少分だけ熱伝導性グリース３が余剰となり、余剰の熱伝導性グリース３は、弾性体枠４ｂの内側の空間から押し出される方向に移動する。ヒートシンク６がさらに押圧されると、余剰の熱伝導性グリース３は、ヒートシンク６の底面に形成された貫通孔７から、ヒートシンク６の上面側に排出される。したがって、熱伝導性グリース３は、プリント基板１上へ垂れることはない。なお、貫通穴７は余分な熱伝導性グリース３を排出する機能を持つため、弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれる面内に、それぞれ１つ以上設置することがよい。なお、ヒートシンク６としては、その底面に、熱伝導性グリース３の逃げ部として凹部を形成し、この凹部に余剰の熱伝導性グリース３を収容するようにしてもよい。
【００３７】
この状態から、ヒートシンク６が半導体チップ２ａ、２ｂ側にさらに押圧されると、ヒートシンク６の底面は、半導体チップ２ａ上に設置された弾性体枠４ａ、及びこの弾性体枠４ａ内の空間に充填された熱伝導性グリース３と接触する。このとき、プリント基板１表面からのヒートシンク６の底面までの高さはＨａ+ｔであり、ヒートシンク６の底面は、弾性体枠４ａ、４ｂの双方と接触した状態となる。一方、上記したように、支柱５の高さＨｓは、Ｈｓ＜Ｈａ＋ｔ、Ｈｓ＜Ｈｂ＋ｔの関係を満たすように設定されていることから、弾性体枠４ａ、４ｂの双方と接触していても、ヒートシンク６の底面は、支柱５の上面までは達していない。
【００３８】
弾性体枠４ａ、４ｂの双方と接触した状態から、ヒートシンク６がさらに半導体チップ２ａ、２ｂ側に押圧されると、弾性体枠４ａが圧縮されて弾性体枠４ａで囲まれた空間の容積が減少し、空間の容積減少分だけ余剰となった熱伝導性グリース３が、ヒートシンク６の貫通穴７から排出される。この状態から、ヒートシンク６がさらに押圧されることで、ヒートシンク６の底面は、支柱５の上面に到達する。このとき、プリント基板１表面からヒートシンク６の底面までの高さは、支柱５の高さＨｓと同一となる。
【００３９】
上記したように、弾性体枠４ａ、４ｂは、ヒートシンク６と半導体チップ２ａ、２ｂ間に挟まれて圧縮されるため、その反発力により、半導体チップ２ａ、２ｂに応力が負荷される。半導体チップ２ａ、２ｂに過剰な応力が負荷されると、デバイスとしての信頼性に影響が生じるため、弾性体枠４ａ、４ｂは低硬度な弾性材料で構成することが望ましい。
【００４０】
また、弾性体枠４ａ、４ｂは、熱伝導性グリース３と同様、半導体チップ２ａ、２ｂとヒートシンク６間のすき間を充填し、熱伝導の一端を担う機能を果たすため、熱伝導率の高い材料で形成することが望ましい。
【００４１】
次いで、ねじ８によりヒートシンク６を支柱５にねじ止めして、ヒートシンク６とプリント基板１とを固定する。図８Ｅは、図８Ｄに示す支柱５に、ヒートシンク６が固定された後の状態を示す図である。
【００４２】
図８Ｅに示すように、ヒートシンク６は、支柱５にねじ止めされることで、支柱５の高さＨｓまで押し込まれており、その底面は、Ｈａ＋ｔ、Ｈｂ＋ｔのいずれよりも低い位置まで到達している（Ｈｓ＜Ｈａ＋ｔ、Ｈｓ＜Ｈｂ＋ｔ）。このため、ヒートシンク６は、弾性体枠４ｂの内部に充填された熱伝導性グリース３、及び弾性体枠４ａの内部に充填された熱伝導性グリース３の双方と確実に接触する。
【００４３】
したがって、本実施形態によれば、半導体チップ２ａ、２ｂから発せられた熱が、熱伝導性グリース３を介して確実にヒートシンク６に伝達されるため、半導体装置１００の稼働時に、良好な冷却性能を得ることができる。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、熱伝導性グリースのプリント基板上へ垂れを防止しつつ、シートシンク６を熱伝導性グリース３と確実に接触させることができ、半導体チップ２ａ、２ｂの発熱に対して良好な冷却性能を得ることができる。また、熱伝導性グリースの充填作業において、その充填量を厳密に管理する必要がなく、塗布作業の工数を低減することが可能である。
【００４５】
また、本実施形態によれば、熱伝導性グリース等の熱伝導材のプリント基板上への垂れが防止されるため、導電性フィラーが添加された熱伝導率の高い熱伝導材の使用が可能となり、優れた冷却性能を得ることができる。
【実施例２】
【００４６】
図９は、図１に示す半導体装置の製造方法の第２の実施形態を説明するための図である。図８Ａ〜図８Ｅで説明した方法は、半導体チップ２ａ、２ｂ上にヒートシンク６を設置する前に、弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた空間に熱伝導性グリース３を充填するようにしたが、第２の実施形態に係る方法では、半導体チップ２ａ、２ｂ上にヒートシンク６を設置した後に、熱伝導性グリース３を充填する。
【００４７】
第２の実施形態に係る方法においては、まず、プリント基板１上に実装された半導体チップ２ａ、２ｂ上に弾性体枠４ａ、４ｂを設置し、この弾性体枠４ａ、４ｂ上に、ヒートシンク６を設置する。次いで、図９に示すように、ヒートシンク６の底面に設置した貫通穴７からノズル２１を挿入し、半導体チップ２ａ、２ｂとヒートシンク６との間の弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた領域に、熱伝導性グリース３を注入する。第２の実施形態に係る方法では、熱伝導性グリース３としては、弾性体枠４ａ、４ｂ内の空間への注入が円滑に行われるように、低粘性のものを用いることが望ましい。
【００４８】
このように、熱伝導性グリース３を、半導体チップ２ａ、２ｂとヒートシンク６との間の空間の弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた領域に注入するようにすることで、第１の実施形態と同様、熱伝導性グリースのプリント基板上へ垂れが防止される。また、グリースの塗布量の厳密な管理が必要がなくなり、塗布作業の工程数を低減することが可能である。
【００４９】
第２の実施形態に係る方法では、ヒートシンク６としては、ノズル挿入用の貫通孔７が、各半導体チップ２ａ、２ｂの設置領域毎に、それぞれ少なくとも一つずつ設けられているものを用いることが必要である。また、第２の実施形態では、熱伝導性グリース３の注入に伴い、弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた空間内部の圧力が上昇する。このため、ヒートシンク６としては、ノズル挿入用の貫通孔に加えて、圧抜き用の貫通孔が、各半導体チップ２ａ、２ｂの設置領域毎に少なくとも一つずつ設けられていることがよい。例えば、弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた面内の４隅に対応する位置に、圧力抜き用の貫通孔７をヒートシンク６に設けておくことで、空間内の気体等を効率的に排出できるとともに、熱伝導性グリース３の注入時や注入終了時に、充填状態を確認するための孔としても利用することができる。
【００５０】
第２の実施形態においても、弾性体枠４ａ、４ｂの高さｔと支柱５の高さＨｓとは、Ｈｓ＜Ｈａ＋ｔ、Ｈｓ＜Ｈｂ＋ｔの関係を満たすように設定されている。このため、熱伝導性グリース３の注入後、ヒートシンク６の底面は弾性体枠４ａ、４ｂの双方と接触していても、支柱５の上面までは達していない。このため、弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた空間全体が、熱伝導性グリース３により充填された後、ヒートシンク６の底面が支柱５の位置に到達するまで、ヒートシンク６を押圧する。
【００５１】
次いで、図８Ｅで示したのと同様に、ヒートシンク６をねじ８により支柱５にねじ止めして、ヒートシンク６とプリント基板１とを固定する。第１の実施形態と同様、ヒートシンク６は、支柱５にねじ止めされることで、支柱５の高さまで押し込まれており、その底面は、Ｈａ＋ｔ、Ｈｂ＋ｔのいずれよりも低い位置まで到達しているため（Ｈｓ＜Ｈａ＋ｔ、Ｈｓ＜Ｈｂ＋ｔ）、ヒートシンク６は、弾性体枠４ｂの内部に充填された熱伝導性グリース３、及び弾性体枠４ａの内部に充填された熱伝導性グリース３の双方と確実に接触する。
【００５２】
したがって、本実施形態によれば、半導体チップ２ａ、２ｂから発せられた熱が、熱伝導性グリース３を介して確実にヒートシンク６に伝達されるため、半導体チップ２ａ、２ｂの冷却性能が損なわれない。
【００５３】
以上、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、熱伝導性グリースのプリント基板１上へ垂れを防止しつつ、シートシンク６を熱伝導性グリースと確実に接触させることができ、冷却性能の低下を防止することができる。また、熱伝導性グリースの塗布作業において、グリースの塗布量を厳密に管理する必要がなく、塗布作業の工数を低減することが可能である。
【００５４】
また、第２の実施形態では、熱伝導性グリース３の充填前に、プリント基板１上にヒートシンク６を取付けるため、熱伝導性グリースが充填される空間（弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた空間）の容積は予め決定されており、グリース注入後においても、その容積は基本的に変化せず、弾性体枠４ａ、４ｂで囲まれた空間の容積に合わせて熱伝導性グリースが注入される。このため、第１の実施形態の場合のような、余剰な熱伝導性グリースの発生が抑えられ、熱伝導性グリースの使用量を低減できるという利点がある。
【００５５】
図１０は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の変形例を説明するための図である。
【００５６】
図９に示す第２の実施形態では、プリント基板１上に設置された弾性体枠４ａ、４ｂ上に、ヒートシンク６を設置する形態を例に説明したが、第２の実施形態では、熱伝導グリースの充填前にヒートシンク６を設置するため、弾性体枠４ａ、４ｂは、必ずしも半導体チップ２ａ、２ｂ側に先に設置する必要はなく、例えば図１０に示すように、ヒートシンク６の底面に、弾性体枠４ａ、４ｂを予め接着し、ヒートシンク６と弾性体枠４ａ、４ｂを一体の部材として、半導体チップ２ａ、２ｂ上に設置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１、１０…プリント基板、２ａ、２ｂ、１１、１１ａ、１１ｂ…半導体チップ、３、１２…熱伝導性グリース、４ａ、４ｂ…弾性体枠、５…支柱、６、１３…ヒートシンク、７…貫通孔、８…ねじ、１４…凸枠、２０…弾性体枠、２１…ノズル、１００…半導体装置、Ｈａ…半導体チップ２ａの高さ、Ｈｂ…半導体チップ２ｂの高さ、Ｈｓ…支柱５の高さ、ｔ…弾性体枠４ａ、４ｂの高さ
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０】
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