专利名称：半导体封装用的散热板以及该散热板的电镀方法
技术领域：
本发明涉及半导体封装(封装件)用的散热板，该散热板在中 心部分具有凹部。更具体地说，本发明涉及如下半导体封装用的散热 板，其中散热板底面部分全部都被电镀。
背景技术：
在上面安装有半导体元件的半导体封装中，散热板与半导体元 件的背面热连接，以便散发半导体元件产生的热量。图1示出了具有
安装在基板200上的半导体元件300的半导体封装的实例，散热板 100与半导体元件300的背面热连接。散热板100由例如铜和铝等导 热性较高的材料制成。在散热板100中设置有凹部150，半导体元件 300放置在凹部150中。半导体元件300通过导热界面材料(下面简 称为"TIM" ) 400连接在凹部150的内部底面160上。
导热界面材料400用作将半导体元件300与散热板100热连接 的单元，而半导体元件300不直接与散热板100接触。使用具有优良 导热性的铟等作为该导热界面材料400的材料。
然而，当使导热界面材料400熔化以便将半导体元件300与散 热板IOO连接时，在半导体元件300与散热板IOO之间产生空隙(气 孔)。结果，存在导热性降低的问题。这是因为在散热板IOO (镍己 经电镀在例如铜等材料上)与铟(对应于导热界面材料400的材料) 之间的连接界面上产生了空隙(气孔)。
因此，提出了在散热板100的内部底面160的与导热界面材料 400对应的部分上形成镀金层500，以便抑制空隙的产生，并且确保 实现散热板100与导热界面材料400的紧密接触(见未经审査的曰本 专利申请公开出版物JP-A-2003-37228禾B JP-A-11-68360)。
在多芯片半导体封装的情况下，由于在基板上安装多个半导体元件，所以必须将这些半导体元件产生的热量可靠地传递至散热板100。因此，要求位于多个半导体元件背面的导热界面材料400全部
都连接在散热板100的凹部150的内部。根据上述要求，必须将比与导热界面材料400连接的内部底面160更宽的区域进行镀金。
然而，如果金被错误地镀在散热板100的底脚部分170上，其中该底脚部分170利用粘合剂连接在基板200上，那么将削弱施加在基板200与底脚部分170之间的连接力。此外，由于镀金的成本高，所以要求仅对散热板100的凹部150内的最小区域镀金，而导热界面材料400连接在该最小区域上。
根据该要求，需要将比散热板100的内部底面160更宽的区域(例如，整个区域)进行镀金，而上述区域对应于导热界面材料400所连接的最小区域，而且还对应于非常必要的区域。
图2A是示出已知散热板100的剖视图，图2B是示出在散热板IOO上形成镀金层500的已知方法的视图。如这些图中所示，将环形掩模橡胶60抵靠在散热板100的内部底面160上，以便形成紧密密封的空间，通过掩模板64将电镀液注入该紧密密封的空间中，然后形成镀金层500。
然而，根据使用这种掩模橡胶60的该已知电镀方法，由于紧密密封散热板100的凹部150的掩模橡胶60具有一定厚度，所以在散热板100的内部底面160内存在一些不能进行镀金的部分(参见图2C和图2D)。
发明内容
为解决上述问题而做出了本发明，本发明的目的是提供一种半导体封装用的散热板，该散热板的中心部分具有凹部。更具体地说，本发明的目的是提供这样一种散热板以及对该散热板进行电镀的电镀方法，其中所述散热板的凹部的整个内部底面都被电镀。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导
体封装用的散热板，所述散热板包括
凹部，其设置在所述散热板的表面上，并具有内部底面和内壁部分；
阶梯部分，其设置在所述凹部的内壁部分上；以及电镀部分，其覆盖所述凹部的内部底面的整个表面。
根据本发明的另一个方面，提供了一种半导体封装用的散热板，所述散热板包括
凹部，其设置在所述散热板的表面上，并具有内部底面和内壁
部分；
倾斜部分，其设置在所述凹部的内壁部分上；以及电镀部分，其覆盖所述凹部的内部底面的整个表面。
根据本发明的再一个方面，所述电镀部分由金制成。此外，在从俯视图观看时，所述散热板为矩形的。
根据本发明的再一个方面，所述内壁部分可包括第一内壁，所述第一内壁被限定在所述内部底面与所述阶梯部分之间，并且所述电镀部分覆盖所述第一内壁。
作为选择，所述内壁部分还可包括第二内壁，所述第二内壁相对于所述阶梯部分位于所述第一内壁的相反侧，并且所述电镀部分没有覆盖所述第二内壁。
此外，所述电镀部分覆盖所述倾斜部分的位于所述内部底面附近的部分。
根据本发明的再一个方面，提供了一种对半导体封装用的散热板进行电镀的方法，所述散热板包括具有内部底面和内壁部分的凹部，
所述方法包括
用掩模覆盖所述内壁部分的除了位于所述内部底面附近的部分以外的部分；以及对所述内部底面的整个表面进行电镀。根据本发明的再一个方面，
在所述凹部的内壁部分上设置阶梯部分或倾斜部分，以及用掩模覆盖所述阶梯部分或倾斜部分。
根据本发明，提供了一种半导体封装用的散热板，该散热板具有凹部和覆盖凹部的整个内部底面的电镀部分。
图1A是已知半导体封装的剖视图，其中散热板连接在半导体元
件上；
图1B是沿着图1A剖视图的线B-B'截取的平面图2A是已知散热板的剖视图2B是对散热板进行电镀的己知方法的剖视图2C是利用已知电镀方法所得到的散热板的剖视图2D是沿着图2C剖视图的线D-D'截取的平面图3A是根据本发明第一实施例的散热板1A的剖视图3B是说明散热板1A在进行电镀时的布置方式的剖视图3C是说明在散热板1A上镀金的方法的剖视图3D是上面己经镀金的散热板1A的剖视图3E是沿着图3D剖视图的线E-E'截取的平面图4A是根据本发明第二实施例的散热板2A的剖视图4B是说明散热板2A在进行电镀时的布置方式的剖视图4C说明在散热板2A上镀金的方法的剖视图4D是上面已经镀金的散热板2A的剖视图；以及
图4E沿着图4D剖视图的线E-E'截取的平面图。
具体实施例方式
现在参考附图阐述本发明的示例性实施例。[第一实施例]
将参考图3A至图3E阐述第一实施例。
如图3E所示，根据第一实施例的散热板IO在从俯视图观看时呈正方形，并且其整体形状大致为长方体。如图3A所示，在散热板10的内部底面的中央部分上设置有凹部15，在底面的周边部分上还设置有底脚部分17。在内壁部分18的整个周边上设置有将构成掩模区19a (将在下面论述)的阶梯部分18a，所述内壁部分18形成在底脚部分17的底面与内部底面16之间。阶梯部分18a设置在内壁部分18上并且布置在形成内部底面16的外周的第一内壁与形成底脚部分17的内周的第二内壁之间。如俯视图所示，阶梯部分18a位于底脚部分17内侧，内部底面16位于阶梯部分18a内侧。
采用例如铝、铜等具有优良导热性的金属作为散热板10的材料。通过切割厚度为大约3mm的铜板，形成尺寸为30mmX30mm的正方形形状的第一实施例的散热板10。凹部15的尺寸限定为大约20mm(纵向方向)，20mm (横向方向)和0.6mm (深度方向)。底脚部分17的宽度为大约3mm。散热板10的大致整个表面(包括凹部15的内部底面16和内壁部分18在内)镀镍。应当理解，上述散热板10的材料、尺寸、形状等不仅限于上述实例，而是可以进行适当选择。例如，在从俯视图观看时，散热板10的形状可以为矩形、圆形、多边形等。
形成在凹部15的内壁部分18上的阶梯部分18a和肩部都形成在内部底面16附近。具体地说，阶梯部分18a的深度"L1"选为距离底脚部分17的底面大约0.2mm-0.5mm，阶梯部分18a的宽度"L2"为大约lmm。
如下文所述，由于掩模橡胶60a与阶梯部分18a紧密接触，因而内部底面16的整个区域都被镀金。因此，需要按照以下方式设置阶梯部分18a，即使掩模橡胶60a的末端部分60b与凹部15的内部底面16之间的距离为一定值，该值使得电镀液65可以充分地分布在凹部15的内部底面16的整个区域上。
与电镀液65接触的部分构成了内壁部分18中的电镀区19b。换句话说，内壁部分18被分为掩模区19a和电镀区19b(参见图3B)。如前文所述，可以根据散热板10的形状、掩模橡胶60a的厚度等适当改变阶梯部分18a的长度"L1"和"L2"。
在使用掩模橡胶60a对内部底面16的整个区域镀金时，上述阶梯部分18a用来保证掩模橡胶60a与内壁部分18紧密密封。
接下来，将阐述采用电解电镀法对散热板1A镀金的方法。首先，如图3B所示，制备散热板10、具有矩形剖面形状的掩模橡胶60a、掩模62和掩模板64。掩模橡胶60a的材料为硅橡胶等。散热板IO布置成使凹部15与掩模62和掩模板64相对。接下来，如图3C所示，将掩模橡胶60a与阶梯部分18a紧密接触，以便使由内部底面16、掩模橡胶60a和掩模62所包围的空间紧密密封。
将电镀液65从掩模板64下部经由形成在掩模板64中的孔朝着内部底面16方向注入到紧密密封的空间中。由于电解电镀板的作用，电镀液65中所含有的金被镀在内部底面16上。虽然在第一实施例中采用电解电镀法，但是作为选择，本发明也可以采用例如无电镀等其他镀覆方法。
此时，由于具有矩形形状的掩模橡胶60a沿着内壁部分18的阶梯部分18a的形状与阶梯部分18a紧密接触，所以电镀液不会被掩模橡胶60a阻挡并且到达散热板10的内部底面16的外边缘。因此，如图3D和图3E所示，由于掩模橡胶60a的厚度部分没有盖住散热板10的内部底面16，所以可以在内部底面16的整个区域上形成镀金层(即，镀有金的层)50。
覆盖散热板10的凹部15的整个内部底面16的镀金层50的厚度范围为大约0.05pm-0.5tim。镀金层50保证散热板10与导热界面材料(MIT) 400之间的紧密接触。
还应当注意，虽然内壁部分18的没有被掩模橡胶60a覆盖的部分(第一内壁)镀有金，但是不存在因镀金引起的问题。如前文所述，由于内壁部分18没有全部镀金(即，仅第一内壁被镀金)，所以散热板IO所需的镀金量最少，因而可以降低生产成本。
此外，由于掩模橡胶60a与阶梯部分18a紧密接触，所以不存
9在电镀液65泄漏的可能性。因此，可以可靠地避免电镀液泄漏到不需要镀金的底脚部分17。
还应当理解，如果采用抗蚀剂等代替掩模，那么可以选择性地进行镀金。然而，该可供选择的情况增加了成本。此外，虽然可以利
用复制掩模(replica mask)，但是存在的问题是电镀液会泄漏，并且不适合大规模生产。因此，如上文所述，掩模橡胶60a与内壁部分18紧密接触，从而可以低成本地大规模生产选择性镀金的散热板1A。[第二实施例]
接下来，将参考图4A至图4E阐述本发明的第二实施例。根据第二实施例的散热板IO在从俯视图观看时呈正方形，并且其整体形状大致为长方体。如图4A所示，在散热板10的底面的中央部分中设置有凹部15，在底面的周边部分上还设置有底脚部分17。在内壁部分18的整个周边上设置有形成掩模区19a (将在下面论述)的倾斜部分18b，所述内壁部分18设置在底脚部分17的底面与内部底面16之间。倾斜部分18b倾斜，使得上述倾斜部分18b的开口区域从内部底面16侧朝着底脚部分17侧逐渐变大。
采用例如铝、铜等具有优良导热性的金属作为散热板IO的材料。通过切割厚度为大约3mm的铜板，形成尺寸为30mmX30mm的正方形形状的第二实施例散热板10。凹部15的尺寸限定为大约20mm(纵向方向)，20mm (横向方向)和0.6mm (深度方向)。底脚部分17的宽度为大约3mm。散热板10的大致整个表面(包括凹部15的内部底面16和内壁部分18在内)镀镍。应当理解，上述散热板10材料、尺寸、形状等不仅限于上述实例，而是可以进行适当选择。例如，在从俯视图观看散热板IO时，散热板10的形状可以为矩形、圆形、多边形等。
形成在凹部15的内壁部分18上的倾斜部分18b或楔形部分的倾斜角"e"相对于竖直方向为大约5度至大约70度，并且可以适当变化。如下文所述，在使用掩模橡胶60c对内部底面16的整个区域镀金时，该倾斜部分18b用来保证掩模橡胶60c与内壁部分18紧密密封。接下来，描述通过电解电镀法对散热板2A镀金的方法。
首先，如图4B所示，制备散热板10、掩模橡胶60c、掩模62 和掩模板64。沿着倾斜方向切割掩模橡胶60c的末端部分(顶部) 60d，使掩模橡胶60c具有倾斜平面，该倾斜平面的倾斜角度基本等 于散热板10的倾斜部分18b的倾斜角度。掩模橡胶60c的材料为硅 橡胶等。散热板IO布置成使凹部15与掩模62和掩模板64两者相对。
当掩模橡胶60c与倾斜部分18b紧密接触时，掩模橡胶60c的 末端部分60d与凹部15的内部底面16之间的距离设置为使得电镀液 65可以充分地分布在凹部15的内部底面16的整个平面上。如前文 所述，掩模区19a形成在内壁部分18的从底脚部分17的底面至内部 底面16附近的与掩模橡胶60c紧密接触的区域。此外，电镀区19b 形成在内壁部分18的位于内部底面16附近的与电镀液65接触的区 域。换句话说，内壁部分18分为掩模区19a和电镀区19b。
如图4C所示，掩模橡胶60c与倾斜部分18b紧密接触，从而形 成了由内部底面16、掩模橡胶60c和掩模62所包围的紧密密封的空 间。
将电镀液65从掩模板64下部经由形成在掩模板64中的孔朝着 内部底面16方向注入到紧密密封的空间中。由于电解电镀板的作用， 电镀液65中所含有的金被镀在内部底面16上。虽然在第二实施例中 采用电解电镀法，但是作为选择，本发明也可以采用例如无电镀法等 其他镀覆方法。
此时，掩模橡胶60c与内壁部分18的倾斜部分18b的倾斜表面 紧密接触，其中所述掩模橡胶60c的顶部60d被沿着倾斜方向切割， 并且所述掩模橡胶60c具有倾斜角度与散热板10的倾斜部分18b的 倾斜角度大致相同的倾斜表面。因此，不会阻挡电镀液散布到散热板 10的内部底面16的整个表面上。因此，如图4D所示，由于掩模橡 胶60c的厚度部分没有盖住散热板10的内部底面16，所以可以在内 部底面16的整个区域上形成镀金层(即，镀有金的层)50。
形成在散热板10的凹部15的整个内部底面16上的镀金层50 的厚度范围为大约0.05pm-0.5pm。镀金层50使散热板10与导热界面材料(MIT) 400可靠地紧密接触。
还应当注意，虽然内壁部分18的没有被掩模橡胶60c覆盖的部 分被镀金，但是不存在因镀金引起的问题。如前文所述，由于仅一部 分内壁部分18被镀金，所以散热板IO所需的镀金量最少，因而可以 降低生产成本。
此外，由于掩模橡胶60c与倾斜部分18b紧密接触，所以不存 在电镀液65泄漏的可能性。因此，可以可靠地避免电镀液泄漏到不 需要镀金的底脚部分17。
还应当理解，上面以电镀金为例详细地描述了根据本发明的优 选实施例。作为选择，除了电镀锡或金以外，本发明同样可以适用于 其他金属的电镀方法。也就是说，使用掩模橡胶，可以采用其他金属 对整个内部底面(例如具有凹部的散热板)进行电镀。因此，本发明 不限于上述这些实施例，而是可以在本发明权利要求书所述的本发明 要旨的范围内，以各种方式进行修改、变化和替换。
权利要求
1. 一种半导体封装用的散热板，包括凹部，其设置在所述散热板的表面上，并具有内部底面和内壁部分；阶梯部分，其设置在所述凹部的内壁部分上；以及电镀部分，其覆盖所述凹部的内部底面的整个表面。
2. —种半导体封装用的散热板，包括凹部，其设置在所述散热板的表面上，并具有内部底面和内壁部分；倾斜部分，其设置在所述凹部的内壁部分上；以及 电镀部分，其覆盖所述凹部的内部底面的整个表面。
3. 根据权利要求1所述的散热板， 其中，所述电镀部分由金制成。
4. 根据权利要求2所述的散热板， 其中，所述电镀部分由金制成。
5. 根据权利要求1所述的散热板，其中，在从俯视图观看时，所述散热板为矩形的。
6. 根据权利要求2所述的散热板，其中，在从俯视图观看时，所述散热板为矩形的。
7. 根据权利要求1所述的散热板，其中，所述内壁部分包括第一内壁，所述第一内壁被限定在所 述内部底面与所述阶梯部分之间，并且 所述电镀部分覆盖所述第一内壁。
8. 根据权利要求7所述的散热板，其中，所述内壁部分还包括第二内壁，所述第二内壁相对于所 述阶梯部分位于所述第一内壁的相反侧，并且 所述电镀部分没有覆盖所述第二内壁。
9. 根据权利要求2所述的散热板，其中，所述电镀部分覆盖所述倾斜部分的位于内部底面附近的 部分。
10. —种对半导体封装用的散热板进行电镀的方法，所述散热板包括具有内部底面和内壁部分的凹部，所述方法包括用掩模覆盖所述内壁部分的除了位于所述内部底面附近的部分 以外的部分；以及对所述内部底面的整个表面进行电镀。
11. 根据权利要求io所述的对散热板进行电镀的方法，其中，在所述凹部的内壁部分上设置阶梯部分，以及 用掩模覆盖所述阶梯部分。
12. 根据权利要求IO所述的对散热板进行电镀的方法， 其中，在所述凹部的内壁部分上设置倾斜部分，以及 用掩模覆盖所述倾斜部分。
13. 根据权利要求IO所述的对散热板进行电镀的方法， 其中，在从俯视图观看时，所述散热板为矩形的。
全文摘要
本发明公开了一种半导体封装用的散热板以及该散热板的电镀方法，所述散热板包括凹部，其设置在所述散热板的表面上并具有内部底面和内壁部分；阶梯部分，其设置在所述凹部的内壁部分上；以及电镀部分，其覆盖所述凹部的内部底面的整个表面。
文档编号H01L23/36GK101465329SQ200810186479
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月21日
发明者根来修司 申请人:新光电气工业株式会社