CN112236857A - 半导体装置及半导体装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

目的在于提供具有优异的散热性和电磁波抑制效果的半导体装置。为了解决上述课题，本发明的半导体装置(1)的特征在于，具备：半导体元件(30)；导电屏蔽罩(20)，以包围所述半导体元件(30)的侧面(30a)的方式设置，且具有筒状的形状；导电性的冷却构件(40)；以及导电性导热片(10)，形成在所述半导体元件(30)与所述冷却构件(40)之间，并且所述导电屏蔽罩(20)与所述冷却构件(40)经由所述导电性导热片(10)而电连接。

Description

半导体装置及半导体装置的制造方法

技术领域

本发明涉及具有优异的散热性和电磁波抑制效果的半导体装置及半导体装置的制造方法。

背景技术

近年来，电子设备趋向于小型化，另一方面由于应用程序的多样性而无法使耗电量产生太大变化，因此更加重视设备内的散热对策。

作为上述电子设备中的散热对策，广泛利用由铜和/或铝等这样的导热率高的金属材料制成的散热板、热管、或者散热片等。为了实现散热效果或设备内的温度缓解，这些导热性优异的散热部件被配置为接近作为电子设备内的发热部的半导体封装等电子部件。另外，这些导热性优异的散热部件被从作为发热部的电子部件一直配置到低温的位置。

但是，电子设备内的发热部是电流密度高的半导体元件等电子部件，电流密度高被认为是能够成为不必要的辐射成分的电场强度或磁场强度大的情况。因此，如果将由金属制成的散热部件配置在电子部件的附近，则进行吸收热量的同时存在也会拾取在电子部件内流通的电信号的高次谐波分量的问题。具体而言，因为散热部件是利用金属材料制成，所以存在其自身作为高次谐波分量的天线而发挥功能，或者作为高次谐波噪声分量的传递路径而起作用的情况。

因此，期望开发出实现了散热性与电磁波抑制效果兼顾的技术。

例如在专利文献1中公开了如下技术：在开口大的屏蔽构件内设置安装有盖(lid)的半导体封装并且设置与盖的上表面周缘部电接触的环状的盖接触部，使该盖接触部与屏蔽构件电连接。

然而，在专利文献1的技术中，虽然可得到一定的散热性和电磁波抑制效果，但是认为在基板、冷却构件大的情况下，会引起电磁共振，不能得到充分的电磁波抑制效果。另外，关于散热性，也希望得到进一步的改进。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-164852号公报

发明内容

技术问题

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供具有优异的散热性和电磁波抑制效果的半导体装置。

技术方案

本发明人为了解决上述课题而进行反复研究，并着眼于通过以覆盖半导体元件的方式设置连接于地线的导电屏蔽罩从而能够得到高电磁波抑制效果。但是，由于仅设置导电屏蔽罩则无法获得足够的散热性，所以进一步反复深入研究，结果发现通过在半导体元件与导电性的冷却构件之间形成导电性导热片，从而能够将半导体元件与冷却构件连接，并能够提高散热性。并进而发现通过对覆盖半导体元件的导电屏蔽罩采用去除了上表面的结构，即将导电屏蔽罩的形状设为筒状，并且经由导电性导热片将导电屏蔽罩与具有导电性的冷却构件电连接，从而能够在半导体装置之中形成电封闭的空间，其结果是还能够大幅提高电磁波抑制效果。

其结果是，本发明的半导体装置能够以前所未有的高水平兼顾散热性和电磁波抑制效果。除此之外，由于本发明的半导体装置未形成所述导电屏蔽罩的上表面，因此还能够提高半导体装置的薄膜化、制造容易性。

本发明是基于上述认知而完成的，其主旨如下。

(1)一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体元件，形成在基板上；导电屏蔽罩，具有开口部，以覆盖所述半导体元件的至少一部分的方式设置，并与地线连接；冷却构件，设置在所述导电屏蔽罩的上部；以及导电性导热片，至少通过所述导电屏蔽罩的开口部而形成在所述半导体元件与所述冷却构件之间。

通过上述构成能够实现优异的散热性和电磁波抑制效果。

(2)根据上述(1)所述的半导体装置，其特征在于，所述导电屏蔽罩的隔着所述半导体元件对置的导电屏蔽罩彼此的间隔为所述半导体元件的最大频率下的波长的1/10以下。

(3)根据上述(1)或(2)所述的半导体装置，其特征在于，所述导电屏蔽罩的上端陷入到所述导电性导热片的内部。

(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述导电性导热片的电阻率为0.15Ω·m以下。

(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述导电性导热片的电阻率为0.5×10^-7Ω·m以上。

(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述导电性导热片具有磁特性。

(7)根据上述(1)～(6)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述导电性导热片在表面具有粘着性或粘接性。

(8)根据上述(1)～(7)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述导电性导热片具有柔软性。

(9)根据上述(1)～(8)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述导电性导热片包含树脂的固化物。

(10)根据上述(1)～(9)中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述导电性导热片包含导电性的填充剂。

(11)根据上述(10)所述的半导体装置，其特征在于，所述导电性的填充剂为碳纤维。

(12)一种半导体装置的制造方法，其特征在于，是上述(1)～(11)中任一项所述的半导体装置的制造方法，所述制造方法包括：通过使导电性导热片压接于以包围半导体元件的侧面的方式设置的筒状的导电屏蔽罩的上端，从而将所述导电屏蔽罩与所述导电性导热片接合的工序。

通过上述构成，能够高效地制造具有优异的散热性和电磁波抑制效果的半导体装置。

技术效果

根据本发明，能够提供具有优异的散热性和电磁波抑制效果的半导体装置。

附图说明

图1是针对本发明的半导体装置的一个实施方式而示意性地示出截面的状态的图。

图2是针对本发明的半导体装置的另一个实施方式而示意性地示出截面的状态的图。

图3是针对以往的半导体装置的一个实施方式而示意性地示出截面的状态的图。

图4是针对本发明的半导体装置的一个实施方式而示意性地示出组装状态的立体图。

图5是示意性地示出实施例中的用于频率特性分析的半导体装置的模型的图，图5的(a)示出从半导体装置的模型的表面侧观察到的状态，图5的(b)示出从半导体装置的模型的背面侧观察到的状态。

图6是示出在实施例1中改变半导体装置的导电性导热片的电阻值的情况下的与频率对应的电场强度的图表。

图7是示出在实施例2中改变半导体装置的导电性导热片的磁特性的情况下的与频率对应的电场强度的图表。

符号说明

1：半导体装置

10：导电性导热片

20：导电屏蔽罩

20a：导电屏蔽罩的上端

30：半导体元件

30a：半导体元件的侧面

31：MSL

40：冷却构件

50：基板

51：接合部

52：导电处理通孔

60：地线

100：以往的半导体装置

A：电封闭的空间

T：导电性导热片的厚度

W：隔着半导体装置相对的导电屏蔽罩彼此的间隔

具体实施方式

以下，利用附图具体地说明本发明的实施方式的一例。

这里，图1和图2是针对本发明的半导体装置的实施方式而示意性地示出截面的图。此外，图4是用于说明本发明的半导体装置的一个实施方式的组装状态的立体图。应予说明，对于各附图，为了便于说明，以与实际不同的状态来表示各构件的形状和/或比例。对于各构件的形状和/或比例而言，除了本说明书中规定的情况以外，能够按每个半导体装置而进行适当变更。

如图1和图2所示，本发明的半导体装置1具备半导体元件30、导电屏蔽罩20、导电性的冷却构件40、以及导电性导热片10。

并且，在本发明的半导体装置1中，如图1和图2所示，特征在于：具有以包围所述半导体元件30的侧面30a的方式设置的筒状的形状，所述导电性导热片10形成于所述半导体元件30与所述冷却构件40之间，并且，所述导电屏蔽罩20与所述冷却构件40经由所述导电性导热片10电连接。

所述半导体元件30成为热及电磁波的发生源，但通过以覆盖该半导体元件30的方式设置导电屏蔽罩20，从而能够屏蔽电磁波，因此能够得到优异的电磁波抑制效果。另外，对于所述导电屏蔽罩20而言，呈去除了上表面(在层叠方向上观察的情况下的上方的面)的筒状，并在该导电屏蔽罩20的内部，通过在半导体元件30与冷却构件40之间设置具有传导性且导热性高的片材构件(导电性导热片10)，从而大幅改善向冷却构件40的热传导，其结果是能够在得到电磁波抑制效果的同时实现优异的散热性。

进一步地，在本发明的半导体装置1中，所述导电屏蔽罩20与所述冷却构件40经由所述导电性导热片10电连接，由此在本发明的半导体装置1内形成电封闭的空间(图1和图2的由虚线包围的空间)，其结果是能够提高导电屏蔽罩20的电磁波阻断效果，能够实现优异的电磁波抑制效果。

另外，在本发明的半导体装置1中，由于所述导电屏蔽罩20的上表面被去除，因此与以往的使用导电屏蔽罩的技术相比，能够使半导体装置1薄型化，并且容易在所述半导体元件30与所述冷却构件40之间设置所述导电性导热片10，还能够获得制造的容易性。

应予说明，图3是示出现有技术的半导体装置的一例的图。在以往的半导体装置100中，由于以覆盖半导体元件30的方式设置有导电屏蔽罩20，因此能够得到较高的电磁波抑制效果。然而，由于本发明的半导体装置1的导电性导热片10是隔着导电屏蔽罩20层叠的结构，因此与本发明的半导体装置1相比，半导体元件30与冷却构件40之间的热阻大，无法得到充分的散热性。

接下来，对构成本发明的半导体装置的各构件进行说明。

(半导体元件)

如图1和图2所示，本发明的半导体装置1具备形成在基板50上的半导体元件30。

这里，对于所述半导体元件而言，只要是由半导体形成的电子部件即可，没有特别限定。例如，可列举：IC或LSI等集成电路、CPU、MPU、图形运算元件、图像传感器等。

对于形成有所述半导体元件30的基板50，也没有特别限定，可以根据半导体装置的种类来使用适合的基板。在所述基板50设置有地线(GND)60。地线60形成于基板50的内层或背面(在图1和中为基板的背面)。

此外，在本发明的半导体装置1中，例如如图1和图2所示，能够在所述基板50的面上以包围所述半导体元件30的周围的方式在整周或部分设置接合部51，并可以在该部分通过焊料等连接所述导电屏蔽罩20。所述接合部51经由形成在所述基板50之中的导电处理通孔52与所述地线60电连接，由此能够使所述导电屏蔽罩20与地线60电接合。应予说明，在图1和图2中，通过将所述导电屏蔽罩20设置在所述接合部51上而与所述地线60电连接，但是也可以构成为所述导电屏蔽罩20贯通所述基板50内部，直接与地线60连接。

(导电屏蔽罩)

如图1和图2所示，本发明的半导体装置1具备与所述地线60连接且以包围所述半导体元件30的侧面30a的方式设置的筒状的导电屏蔽罩20。

通过与所述地线60连接的导电屏蔽罩20，能够进行电磁波的屏蔽，并能够提高本发明的半导体装置1的电磁波抑制效果。

这里，作为构成所述导电屏蔽罩20的材料，只要是电磁波的屏蔽效果好的材料，则没有特别限定。例如，可以使用铝、铜、不锈钢等导电率高的金属和/或导电性高的磁性体等。作为该导电性高的磁性体材料，可列举：坡莫合金、森达斯特合金、Fe系或Co系的非晶材料、微晶材料等。在使用上述那样的磁性体材料作为构成所述导电屏蔽罩20的材料的情况下，除了电屏蔽效果之外，还能够期待磁屏蔽效果和磁吸收效果。

所述导电屏蔽罩20是筒状，且是去除了图3所示的以往的上表面(在层叠方向上观察的情况下的上方的面)部分20b的形状。应予说明，通过将所述导电屏蔽罩20构成为筒状，从而能够在内部形成后述的导电性导热片10，将半导体元件30与冷却构件40之间连接，其结果是能够实现优异的散热性。

这里，对于筒状而言，没有特别限定，能够根据半导体元件30的大小、形状等适当变更。例如，如图1和图2所示，既可以是矩形的筒状，除此之外，也可以是圆筒状、其他不定形的筒状。从释放来自半导体元件30的热的观点来看，优选增大隔着所述半导体元件30对置的导电屏蔽罩20彼此的间隔W，并使用大的导电性导热片10。

另外，就所述导电屏蔽罩20而言，从进一步提高电磁波抑制效果的观点来看，在沿着层叠方向的截面中观察时，隔着所述半导体元件对置的导电屏蔽罩彼此的间隔W优选为所述半导体元件30的最大频率下的波长的1/10以下。例如，在半导体元件30的频率为1GHz的情况下，波长为300mm(光的速度/频率)，因此优选将所述间隔W设为30mm以下。

(冷却构件)

如图1和图2所示，本发明的半导体装置1具备设置于所述半导体元件30和所述导电屏蔽罩20的上部的导电性的冷却构件40。

这里，所述冷却构件40是吸收从所述热源(半导体元件30)产生的热并使其散发到外部的构件。通过经由后述的导电性导热片10与所述半导体元件30连接，从而能够使半导体元件30产生的热扩散到外部，并实现半导体装置的高散热性。

另外，由于所述冷却构件40具有导电性，所以通过经由后述的导电性导热片10与所述导电屏蔽罩20电连接，从而能够形成电封闭的空间(图1和图2的由虚线包围的区域A)，并提高半导体装置1的电磁波抑制效果。

对于所述导电冷却构件40的种类而言，没有特别限定，可以根据本发明的半导体装置1的种类来进行适当选择。例如，可列举：散热器、冷却器、散热片、均热器、芯片焊盘、冷却风扇、热管、金属罩、壳体等。在这些导电冷却构件之中，从能够得到更优异的散热性的方面考虑，优选使用具有导电性的散热器、冷却器或散热片。此外，对于构成上述的导电冷却构件40的材料而言，从提高导热率的方面考虑，优选包含铝、铜、不锈钢等金属和/或石墨等。

应予说明，如图1和图2所示，所述导电冷却构件40设置于所述导电屏蔽罩20的上部，但优选与所述导电屏蔽罩20不接触，而隔开一定距离地设置。这是为了将后述的导电性导热片10填充到所述导电屏蔽罩20的上表面20a与所述导电冷却构件40之间。

此外，所述导电冷却构件40也可以在其背面40b中与后述的导电性导热片10接触的部分设置突起(未图示)。通过设置突起，从而能够使导电冷却构件40与导电性导热片10及隔着导电性导热片10而设置的导电屏蔽罩20之间的间隔变窄，并且即使在由薄膜等构成所述导电性导热片10的情况下也能够进行牢固的连接。

(导电性导热片)

如图1和图2所示，本发明的半导体装置1的特征在于，具备导电性导热片10，该导电性导热片10形成在所述半导体元件30与所述导电冷却构件40之间，所述导电屏蔽罩20与所述冷却构件40经由所述导电性导热片10电连接。

通过将导热性高的导电性导热片10设置在半导体元件30与冷却构件40之间，从而不使电磁波抑制效果降低，而能够提高散热性。除此之外，通过经由具有导电性的所述导电性导热片10而将所述导电屏蔽罩20与所述冷却构件40电连接，从而如图1和图2所示，在本发明的半导体装置1内形成电封闭的空间A，其结果是能够提高导电屏蔽罩20的电磁波阻断效果，并能够实现优异的电磁波抑制效果。

这里，对于所述导电性导热片10的形状而言，没有特别限定，可以根据所述导电屏蔽罩20、所述半导体元件30的形状等进行适当变更。

此外，对于所述导电性导热片10的尺寸而言，没有特别限定，但如图1和图2所示，需要无间隙地填充到所述导电屏蔽罩20的开口内。这是为了确保所述导电屏蔽罩20与所述冷却构件40的电连接。

此外，对于所述导电性导热片10而言，如图1所示，优选所述导电屏蔽罩20的上端20a陷入到所述导电性导热片10的内部(换言之，所述导电性导热片10的下表面10a的面积比筒状的所述导电屏蔽罩20的开口面积大)。与图2所示的所述导电性导热片10填充到所述导电屏蔽罩20的内部的方式相比，能够更有效地确保所述导电屏蔽罩20与所述冷却构件40之间的电连接，因此，能够进一步提高电磁波抑制效果，此外，还能够提高所述导电性导热片10与所述导电屏蔽罩20之间的接合力。

应予说明，所述导电性导热片10可以由一层片材构成，也可以由多片片材构成。

例如，如图1所示，在所述导电性导热片10不覆盖所述屏蔽罩20的上端20a的情况下，能够通过一层片材来构成所述导电性导热片10。但是，从易于调整片材的厚度等的观点来看，也可以由多个片材构成。

此外，如图2所示，在所述导电性导热片10覆盖所述导电屏蔽罩20的上端20a的情况下，既可以通过使用一片所述导电性导热片10而使所述导电屏蔽罩20压接来制造，也可以通过组合多个片材来构成所述导电性导热片10。

此外，对于所述导电性导热片10的厚度T而言，没有特别限定，可以根据半导体元件30与冷却构件40之间的距离和/或所述导电屏蔽罩20的尺寸等进行适当变更。但是，从能够以更高水平来实现散热性和电磁波抑制效果的方面考虑，所述导电性导热片10的厚度T优选为50μm～4mm，更优选为100μm～4mm，特别优选为200μm～3mm。如果所述导电性导热片10的厚度T超过4mm，则所述半导体元件30与所述冷却构件40之间的距离变长，因此，有可能导致导热性下降，另一方面，在所述导电性导热片10的厚度T小于50μm的情况下，有可能使电磁波抑制效果变小。

这里，如图1和图2所示，所述导电性导热片10的厚度T是指所述导电性导热片10的厚度最大的部分的厚度T，与是由一层片材形成还是由多个片材形成无关。

应予说明，对于所述导电性导热片10而言，从实现优异的电磁波抑制效果的方面考虑，优选导电性高。

具体而言，所述导电性导热片10的电阻率优选为0.15Ω·m以下，更优选为1.5×10^-2Ω·m以下，进一步优选为1.5×10^-3Ω·m以下，特别优选为1.5×10^-4Ω·m以下。这是因为通过将所述导电性构件11的电阻率设为0.15Ω·m以下，能够得到更优异的电磁波抑制效果。

另外，对于所述导电性导热片10的电阻率而言，优选为1.5×10^-7Ω·m以上。这是因为电磁波抑制效果会因电磁波通过材料时产生的感应电流所引起的导电损耗而提高。

应予说明，作为所述导电性导热片10的导电性(电阻率)的调整方法，没有特别限定，但是能够通过改变粘合剂树脂的种类、填充剂的材料、配合量和取向方向等来进行调整。

进一步地，所述导电性导热片10优选为5W/mK以上，更优选为10W/mK以上，特别优选为20W/mK以上。这是因为能够更加提高半导体元件30与冷却构件40之间的热交换效率，并能够进一步提高散热性。

进一步地，所述导电性导热片10优选具有磁特性。这是因为能够使所述导电性导热片10具有电磁波吸收性能，所以能够得到更优异的电磁波抑制效果。

这里，作为所述导电性导热片10的磁特性的调整方法，没有特别限定，但是能够通过使导电性导热片10中含有磁粉等并改变其配合量等来进行调整。

另外，所述导电性导热片10优选在其表面具有粘着性或粘接性。这是因为能够提高导电性导热片10与其他构件之间的粘接性。进而，在所述导电性导热片10由多个片材构成的情况下，也能够提高片材彼此的粘接性。

应予说明，对于对所述导电性导热片10的表面赋予粘性的方法而言，没有特别限定。例如，既能够谋求构成后述的导电性导热片10的粘合剂树脂的优化而使其具有粘性，也能够在该导电性导热片10的表面另外设置具有粘性的粘接层。

进一步地，所述导电性导热片10优选具有柔软性。由于能够容易改变所述导电性导热片10的形状，所以组装半导体装置1时的容易性得到提高，并且也能够提高所述导电性导热片10与所述导电屏蔽罩20之间的接合力。对于所述导电性导热片10的柔软性而言，例如，优选通过动态弹性模量测量所测量到的25℃下的储能弹性模量为50kPa～50MPa的范围。

此外，所述导电性导热片10优选包含树脂的固化物。这是因为能够对所述导电性导热片10赋予高柔软性和/或表面的粘着性等。

应予说明，对于构成所述导电性导热片10的材料而言，只要是具有优异的电磁波吸收性能和导热性的材料即可，没有特别限定。

例如，从能够以高水平来实现电磁波吸收性能和导热性的方面考虑，所述导电性导热片可以包括粘合剂树脂、具有导电性的导热性填充剂和其他成分。

以下，记载构成导电性导热片10的材料。

粘合剂树脂

构成所述导电性导热片的粘合剂树脂是成为导电性导热片的基材的树脂成分。对于其种类而言，没有特别限定，可以适当选择公知的粘合剂树脂。例如，作为粘合剂树脂之一，可列举热固性树脂。

作为所述热固性树脂，例如，可列举：交联性橡胶、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、苯并环丁烯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、硅酮、聚氨酯、聚酰亚胺硅酮、热固性聚苯醚、热固性改性聚苯醚等。可以单独使用它们中的一种，也可以同时使用它们中的两种以上。

应予说明，作为所述交联性橡胶，例如，可列举：天然橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙烯丙烯橡胶、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸橡胶、聚异丁烯橡胶、硅酮橡胶等。可以单独使用它们中的一种，也可以同时使用它们中的两种以上。

此外，在上述的热固性树脂中，从成形加工性及耐候性优异，并且对电子部件的紧密贴合性及跟随性的方面考虑，优选使用硅酮。作为硅酮，没有特别限制，可以根据目的适当选择硅酮的种类。

从获得上述的成形加工性、耐候性、紧密贴合性等的观点来看，作为所述硅酮，优选是由液态硅酮凝胶的主剂和固化剂构成的硅酮。作为这样的硅酮，例如，可列举：加成反应型液态硅酮、将过氧化物用于硫化的热硫化混炼型的硅酮等。

作为所述加成反应型液态硅酮，优选使用将具有乙烯基的聚有机硅氧烷作为主剂并将具有Si-H基的聚有机硅氧烷作为固化剂的双液性的加成反应型硅酮等。

应予说明，在所述液态硅酮凝胶的主剂与固化剂的组合中，作为所述主剂与所述固化剂的配合比例，以质量比计，优选为主剂：固化剂＝35：65～65：35。

此外，所述导电性导热片中的所述粘合剂树脂的含量没有特别限制，可以根据目的适当地选择。例如，从确保片材的成形加工性、片材的紧密贴合性等的观点来看，优选为所述导电性导热片的20体积％～50体积％左右，更优选为所述导电性导热片的30体积％～40体积％。

具有导电性的导热性填充剂

导电性导热片在所述粘合剂树脂内含有具有导电性的导热性填充剂(以下，有时也简称为“导热性填充剂”)。该具有导电性的导热性填充剂是用于提高片材的导热性及导电性的成分。

这里，对于导热性填充剂的种类而言，没有特别限定，但从能够实现更高的导热性的方面考虑，优选使用纤维状的导热性填充剂。

应予说明，所述纤维状的导热性填充剂的“纤维状”是指长宽比高(大约6以上)的形状。因此，在本发明中，在纤维状的导热性填充剂中，不仅包含纤维状和/或棒状等的导热性填充剂，还包含长宽比高的粒状的填充材料和/或薄片状的导热性填充剂等。

这里，对于所述纤维状的导热性填充剂的种类而言，只要是纤维状且导热性和导电性高的材料即可，没有特别限定，例如，可列举：银、铜、铝等金属、氧化铝、氮化铝、碳化硅、石墨等陶瓷、碳纤维等。

在这些纤维状的导热性填充剂中，从能够获得更高的导热性和导电性的方面来看，更优选使用碳纤维。

应予说明，对于所述具有导电性的导热性填充剂而言，可以单独使用一种，也可以将两种以上混合使用。另外，在使用两种以上的导热性填充剂的情况下，既可以都是纤维状的导热性填充剂，也可以将纤维状的导热性填充剂与其他形状的导热性填充剂混合使用。

对于所述碳纤维的种类而言，没有特别限制，可以根据目的进行适当选择。例如，可以使用沥青系碳纤维、PAN系碳纤维、将PBO纤维石墨化而得的碳纤维、通过电弧放电法、激光蒸发法、CVD法(化学气相沉积法)、CCVD法(催化化学气相沉积法)等合成的碳纤维。其中，从能够获得高导热性和高导电性的方面考虑，更优选为将PBO纤维石墨化而得的碳纤维、沥青系碳纤维。

另外，可以根据需要对所述碳纤维的一部分或全部进行表面处理而使用。作为所述表面处理，例如，可列举：氧化处理、氮化处理、硝化、磺化或者在通过这些处理而引入到表面的官能团或者碳纤维的表面附着或结合金属、金属化合物、有机化合物等的处理等。作为所述官能团，例如，可列举：羟基、羧基、羰基、硝基、氨基等。

进一步地，对于所述纤维状的导热性填充剂的平均纤维长度(平均长轴长度)而言，也没有特别限制，可以适当地选择，但是从可靠地获得高导热性的方面考虑，优选为50μm～300μm的范围，更优选为75μm～275μm的范围，特别优选为90μm～250μm的范围。

此外，对于所述纤维状的导热性填充剂的平均纤维直径(平均短轴长度)而言，也没有特别限制，可以适当地选择，但是从可靠地获得高导热性的方面考虑，优选为4μm～20μm的范围，更优选为5μm～14μm的范围。

对于所述纤维状的导热性填充剂的长宽比(平均长轴长度/平均短轴长度)，从可靠地获得高导热性的方面考虑，使用长宽比为6以上的导热性填充剂，优选长宽比为7～30。虽然在所述长宽比小的情况下，也能够看到导热率等的改善效果，但是因取向性降低等而无法获得大的特性改善效果，因此长宽比设为6以上。另一方面，如果长宽比超过30，则因为在导电性导热片中的分散性降低，所以存在无法获得足够的导热率的隐患。

这里，所述纤维状的导热性填充剂的平均长轴长度及平均短轴长度可以利用例如显微镜、扫描式电子显微镜(SEM)等进行测定，并根据多个样品计算出平均值。

另外，作为所述导电性导热片中的所述具有导电性的导热性填充剂的含量，没有特别限制，可以根据目的进行适当选择，但是所述导热性填充剂的含量优选为4体积％～40体积％，更优选为5体积％～30体积％，特别优选为6体积％～20体积％。如果所述含量小于4体积％，则存在难以获得足够低的热阻的隐患，如果所述含量超过40体积％，则存在对所述导电性导热片的成型性及所述纤维状的导热性填充剂的取向性带来影响的隐患。

进一步地，在所述导电性导热片中，优选所述具有导电性的导热性填充剂在一个方向或多个方向上取向。这是因为通过使所述导热性填充剂取向，能够实现更高的导热性和/或电磁波吸收性。

例如，在想要提高所述导电性导热片的导热性和导电性，并提高本发明的半导体装置的散热性和的情况下，可以使所述导热性填充剂相对于片材表面大致垂直状地取向。另一方面，在改变所述导电性导热片中的电流的情况下等，可以使所述导热性填充剂相对于片材表面大致平行状地取向或沿其他方向取向。

这里，所述相对于片材表面大致垂直状的方向、所述相对于片材表面大致平行的方向是指相对于所述片材表面方向基本垂直的方向、相对于所述片材表面方向基本平行的方向。但是，所述具有导电性的导热性填充剂的取向方向在制造时会存在些许偏差，因此，在本发明中，允许从垂直于上述片材表面的方向、平行于上述片材表面的方向偏离±20°左右。

应予说明，对于调整所述具有导电性的导热性填充剂的取向角度的方法而言，没有特别限定。例如，通过制作成为所述导电性导热片的原料的片材用成形体，并在使纤维状的导热性填充剂取向的状态下调整裁切角度，从而能够调整取向角度。

无机物填料

此外，所述导电性导热片除了含有上述的粘合剂树脂和具有导电性的导热性纤维之外，可以还含有无机物填料。这是因为能够更加提高导电性导热片的导热性，或提高片材的强度。

作为所述无机物填料，对形状、材质、平均粒径等没有特别限制，可以根据目的进行适当选择。作为所述形状，例如，可列举：球状、椭圆球状、块状、粒状、扁平状、针状等。其中，从填充性的方面考虑，优选为球状、椭圆形状，特别优选为球状。

作为所述无机物填料的材料，例如，可列举：氮化铝(AlN)、二氧化硅、矾土(氧化铝)、氮化硼、二氧化钛、玻璃、氧化锌、碳化硅、硅(Silicon)、氧化硅、氧化铝、金属粒子等。它们可以单独使用一种，也可以同时使用两种以上。其中，优选为矾土、氮化硼、氮化铝、氧化锌、二氧化硅，从导热率的方面考虑，特别优选为矾土、氮化铝。

另外，所述无机物填料也可以使用实施了表面处理的填料。如果利用偶联剂对所述无机物填料进行处理来作为所述表面处理，则所述无机物填料的分散性提高，并且导电性导热片的柔软性提高。

对于所述无机物填料的平均粒径而言，可以根据无机物的种类等而适当地选择。

在所述无机物填料为矾土的情况下，其平均粒径优选为1μm～10μm，更优选为1μm～5μm，特别优选为4μm～5μm。如果所述平均粒径小于1μm，则粘度变大，存在变得难以混合的隐患。另一方面，如果所述平均粒径超过10μm，则存在所述导电性导热片的热阻变大的隐患。

进一步地，在所述无机物填料为氮化铝的情况下，其平均粒径优选为0.3μm～6.0μm，更优选为0.3μm～2.0μm，特别优选为0.5μm～1.5μm。如果所述平均粒径小于0.3μm，则粘度变大，存在变得难以混合的隐患，如果超过6.0μm，则存在所述导电性导热片的热阻变大的隐患。

应予说明，对于所述无机物填料的平均粒径而言，可以通过例如粒度分布计、扫描式电子显微镜(SEM)来测定。

·磁性金属粉

进一步地，所述导电性导热片优选除了含有上述的粘合剂树脂、纤维状的导热性纤维和无机物填料之外，还含有磁性金属粉。通过含有该磁性金属粉，能够提高导电性导热片的磁特性，并提高半导体装置的电磁波抑制效果。

对于所述磁性金属粉的种类而言，除了能够提高所述导电性导热片的磁特性，并提高电磁波吸收性以外，没有特别限定，可以适当地选择公知的磁性金属粉。例如可以使用非晶质金属粉、晶质的金属粉末。作为非晶质金属粉，例如，可列举：Fe-Si-B-Cr系、Fe-Si-B系、Co-Si-B系、Co-Zr系、Co-Nb系、Co-Ta系的金属粉等，作为晶质的金属粉，例如，可列举：纯铁、Fe系、Co系、Ni系、Fe-Ni系、Fe-Co系、Fe-Al系、Fe-Si系、Fe-Si-Al系、Fe-Ni-Si-Al系的金属粉等。而且，作为所述晶质的金属粉，也可以使用在晶质的金属粉中加入微量的N(氮)、C(碳)、O(氧)、B(硼)等而使其微细化而成的微晶金属粉。

应予说明，对于所述磁性金属粉而言，也可以使用将两种以上材料不同和/或平均粒径不同的磁性金属粉混合而成的磁性金属粉。

另外，对于所述磁性金属粉而言，优选调整球状、扁平状等形状。例如，在提高填充性的情况下，优选使用粒径是数μm～数十μm且是球状的磁性金属粉。这样的磁性金属粉末能够通过例如雾化法、对金属羰基进行热分解的方法而制造。雾化法是指具有容易制作球状的粉末的优点，使熔融金属从喷嘴流出，并向流出的熔融金属喷施空气、水、惰性气体等喷射流使其凝固为液滴而制成粉末的方法。在利用雾化法制造非晶质磁性金属粉末时，为了不使熔融金属结晶，优选将冷却速度设为1×10⁶(K/s)左右。

在通过上述的雾化法制造了非晶质合金粉的情况下，能够使非晶质合金粉的表面为光滑的状态。这样，如果将表面凹凸少且比表面积小的非晶质合金粉用作磁性金属粉，则能够针对粘合剂树脂提高填充性。而且，通过进行偶联处理能够进一步提高填充性。

应予说明，所述导电性导热片除了含有上述的粘合剂树脂、纤维状的导热性填充剂、无机物填料及磁性金属粉以外，也可以根据目的适当地含有其他成分。

作为其他成分，例如，可列举：触变性赋予剂、分散剂、固化促进剂、缓凝剂、微粘赋予剂、增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂、稳定剂、着色剂等。

<半导体装置的制造方法>

对于用于制造上述本发明的半导体装置的方法而言，没有特别限定。

例如，在制造图1所示的实施方式的半导体装置1的情况下，作为本发明的半导体装置的制造方法，能够使用包括如下工序的制造方法，所述工序是通过使导电性导热片10压接于以包围半导体元件30的侧面30a的方式设置的筒状的导电屏蔽罩20的上端20a，从而将所述导电屏蔽罩20与所述导电性导热片10接合的工序。

通过包括上述工序，从而能够不经过繁杂的工序就使导电屏蔽罩20的上端20a可靠地陷入到所述导电性导热片10的内部，能够高效地制造具有优异的散热性和电磁波抑制效果的半导体装置。

应予说明，在本发明的半导体装置的制造方法中，就除了上述的压接导电性导热片10的工序以外的工序而言，没有特别限定，能够适当采用公知的制造方法。

实施例

接下来，基于实施例对本发明进行具体说明。但是，本发明不限于下述实施例。

(实施例1)

在实施例1中，利用三维电磁场模拟器ANSYS HFSS(ANSYS公司制)，制作如图5的(a)和图5的(b)所示的半导体装置的分析模型，并进行了电磁波抑制效果的评价。

·这里，半导体装置的模型所使用的导电性导热片10使用如下所述得到的物质，即，使用双液性的加成反应型液态硅酮作为树脂粘合剂，并使用平均粒径5μm的氧化铝粒子、以及作为纤维状的具有导电性的导热性填充剂的平均纤维长度200μm的沥青系碳纤维(“导热性纤维”，日本グラファイトファイバー株式会社制造)，以使体积比成为双液性的加成反应型液态硅酮：氧化铝粒子：沥青系碳纤维＝35vol％：53vol％：12vol％的方式使它们分散而调制硅酮组合物(片材用组合物)而得的物质。所获得的导热片的垂直方向的平均导热率(结合界面的热阻和内部的热阻而计算出)在依据ASTM D5470的测定中显示为9.2W/m.K。应予说明，导电性导热片10的尺寸为20mm×20mm，厚度T为1mm。并且，通过改变上述沥青系碳纤维的含量，从而使导电性导热片10的电阻率变化，并制作出如图6所示电阻率分别为1.218Ω·m、0.122Ω·m、0.012Ω·m、以及导电性极低的情况(电介质)下的样品。

·此外，半导体装置的模型所使用的冷却构件40(散热片)使用铝板作为材料，大小设为30mm×30mm，厚度设为0.3mm。

进一步地，导电屏蔽罩20是壁厚0.2mm的不锈钢，外径尺寸被设为22mm×22mm×3mm，并且是中空的四方筒状。另外，将冷却构件40(散热器)与导电屏蔽罩20的上表面之间的间隙设为0.2mm。

图5的(a)和图5的(b)示出了半导体装置的分析模型，并分别示出了从上表面部侧(正面侧)、下表面部侧(背面侧)观察到的状态。应予说明。在图5的(a)和图5的(b)中，为了明确构成半导体装置的各构件的位置关系，以透视的方式而绘制。

应予说明，所述分析模型的截面结构与图1相同，如图5的(a)和图5的(b)所示，半导体元件30为利用树脂模覆盖微带线(MSL)31而成的元件，对于该MSL 31而言，是在电介质基板50(基板尺寸：30mm×30mm×0.65mm)正面侧配置铜信号线(信号线尺寸：2mm×1mm×0.02mm)，并在背面侧配置地线60而成。半导体元件30的信号源以该MSL 31来简化，并将两端设定为信号的输入输出端。应予说明，上述的半导体元件30的主体(利用树脂模塑而成的部分)设为相对介电常数为4、介电损耗角正切为0.01的电介质。应予说明，半导体元件30的主体的大小设为16mm×16mm×0.7mm。

并且，对于电磁波抑制效果的评价而言，计算在距离半导体装置3m的位置处的最大电场强度，并记为与频率对应的电场强度(dBμV/m)。将得到的电场强度计算结果示于图6。

在图6中，分别示出作为导电性导热片10而使用了1.218Ω·m、0.122Ω·m、0.012Ω·m、导电性极低的情况(电介质)下的导热片时的电场强度计算结果。

根据图6的结果，在使用了包含在本发明的范围内的1.218Ω·m、0.122Ω·m、0.012Ω·m的导电性导热片10的分析模型中，与使用了导电性极低(电介质)的导电性导热片10的分析模型相比，确认了良好的电磁波抑制效果(电场强度降低)。

进一步地，使用了导电性导热片10的电阻率低的0.122Ω·m、0.012Ω·m的导电性导热片10的分析模型能够确认到更优异的电磁波抑制效果。

(实施例2)

在实施例2中，在与实施例1相同的条件下，利用所述三维电磁场模拟器，制作如图5的(a)和图5的(b)所示的半导体装置的分析模型，并进行了电磁波抑制效果的评价。

应予说明，半导体装置的模型所使用的导电性导热片10的电阻率为0.122Ω·m。

进一步地，作为半导体装置的模型所使用的导电性导热片10，制作如下样品：将氧化铝的一部分置换为磁性粉(Fe-Si-B-Cr非晶质磁性粒子)，并以使5GHz下的相对磁导率的虚部μr‘’成为3的方式赋予磁特性，除此以外，条件全部相同(尺寸、厚度、导热率全部相同)。

并且，就电磁波抑制效果的评价而言，与实施例1同样地计算出与频率对应的电场强度(dBμV/m)。将计算结果示于图7。

在图7中，将从在导电性导热片10中含有磁性粉的情况下的半导体装置的分析模型得到的电场强度表示为“含有磁性粉(0.122Ω·m)”，将从在导电性导热片10中不含有磁性粉的情况下的半导体装置的分析模型得到的电场强度表示为“不含有磁性粉(0.122Ω·m)”。

根据图7的结果，对于在导电性导热片10中含有磁性粉的情况和在导电性导热片10中不含有磁性粉的情况均观察到高电磁波抑制效果，但在导电性导热片10中含有磁性粉的情况下，确认到更优异的电磁波抑制效果。

工业上的可利用性

根据本发明，能够提供具有优异的散热性和电磁波抑制效果的半导体装置。

Claims (12)

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：

半导体元件，形成在基板上；

筒状的导电屏蔽罩，与地线连接且以包围所述半导体元件的侧面的方式设置；

导电性的冷却构件，设置在所述半导体元件和所述导电屏蔽罩的上部；以及

导电性导热片，形成在所述半导体元件与所述冷却构件之间，

所述导电屏蔽罩与所述冷却构件经由所述导电性导热片而电连接。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

所述导电屏蔽罩的隔着所述半导体元件对置的导电屏蔽罩彼此的间隔为所述半导体元件的最大频率下的波长的1/10以下。

3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，

所述导电屏蔽罩的上端陷入到所述导电性导热片的内部。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，

所述导电性导热片的电阻率为0.15Ω·m以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，

所述导电性导热片的电阻率为0.5×10^-7Ω·m以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，

所述导电性导热片具有磁特性。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体装置，其特征在于，

所述导电性导热片在表面具有粘着性或粘接性。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体装置，其特征在于，

所述导电性导热片具有柔软性。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体装置，其特征在于，

所述导电性导热片包含树脂的固化物。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的半导体装置，其特征在于，

所述电磁波吸收导热片包含导电性的填充剂。

11.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，

所述导电性的填充剂为碳纤维。

12.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，是权利要求1～11中任一项所述的半导体装置的制造方法，所述制造方法包括：

通过使导电性导热片压接于以包围半导体元件的侧面的方式设置的筒状的导电屏蔽罩的上端，从而将所述导电屏蔽罩与所述导电性导热片接合的工序。

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