电子设备、半导体器件、绝缘片和半导体器件制造方法与流程

1.本公开涉及用于改善冷却半导体器件的性能的技术。


背景技术：

2.构成用作中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)等的半导体器件的半导体芯片热连接到散热器(例如热沉或热管)并由其冷却。有许多电子设备使用油脂作为设置在半导体芯片和散热器之间的导热材料。
3.[引用列表]
[0004]
[专利文献]
[0005]
[ptl 1]
[0006]
日本专利公开第2012
‑
69902号
[0007]
[ptl 2]
[0008]
日本专利公开第2007
‑
335742号


技术实现要素：

[0009]
[技术问题]
[0010]
然而，当半导体芯片产生的热量增加时，由于油脂所具有的热阻，难以充分冷却半导体芯片。在ptl 2的半导体器件中，在半导体芯片工作时被热液化的金属代替油脂被用作半导体芯片和散热器之间的导热材料。这种金属的使用降低了半导体芯片和散热器之间的热阻，因此可以提高冷却半导体芯片的性能。
[0011]
在使用具有流动性的金属作为导热材料的结构中，为了充分发挥冷却性能，即使在半导体器件的姿态变化或振动发生的情况下，限制导热材料扩散的范围也是重要的。此外，当散热器被压向半导体芯片时，压力完全作用在半导体芯片上是很重要的。也就是说，半导体芯片和散热器之间的粘附性也很重要。
[0012]
[解决技术问题的方案]
[0013]
在本公开中提出的电子设备的示例包括半导体芯片、设置在半导体芯片的下侧并且具有作为安装半导体芯片的区域的第一区域和作为设置包括电路图案和电气部分中的至少一个的导体元件的区域的第二区域的衬底、设置在半导体芯片的上侧的散热器、以及存在于散热器和半导体芯片之间的导热材料。电子设备还包括围绕导热材料的密封构件和覆盖导体元件的绝缘部分。导热材料具有导电性，并且至少在半导体芯片工作时具有流动性。根据该电子设备，密封构件和绝缘部分可以限制导热材料扩散的范围。顺便提及，在该电子设备中，绝缘部分是例如通过固化绝缘材料获得的部分、由绝缘材料形成的片等。
[0014]
本公开中提出的电子设备的另一示例包括半导体芯片、设置在半导体芯片的下侧上的衬底、设置在半导体芯片的上侧上的散热器、以及存在于散热器和半导体芯片之间的导热材料，该衬底具有作为安装半导体芯片的区域的第一区域和作为设置包括电路图案和电气部件中的至少一个的导体元件的区域的第二区域。电子设备还包括覆盖导体元件的绝
缘部分。导热材料具有导电性，并且至少在半导体芯片工作时具有流动性。从绝缘部分的上表面的至少一部分到散热器的下表面的距离大于从半导体芯片的上表面到散热器的下表面的距离。根据该电子设备，导热材料扩散的范围可以被限制到不存在导体元件的区域。此外，可以确保散热器和半导体芯片之间的粘附。
[0015]
在本公开中提出的半导体器件的示例包括半导体芯片、设置在半导体芯片的下侧并且具有作为安装半导体芯片的区域的第一区域和作为设置包括电路图案和电气部分中的至少一个的导体元件的区域的第二区域的衬底、以及覆盖导体元件的绝缘片。根据该半导体器件，导热材料扩散的范围可以被限制到不存在导体元件的区域。
[0016]
本公开中提出的半导体器件的另一示例包括半导体芯片、设置在半导体芯片的下侧上的衬底以及覆盖导体元件的绝缘部分，该衬底具有作为安装半导体芯片的区域的第一区域和作为设置包括电路图案和电气部分中的至少一个的导体元件的区域的第二区域。绝缘部分的上表面的至少一部分相对于衬底的高度小于半导体芯片的上表面相对于衬底的高度。根据该半导体器件，导热材料扩散的范围可以被限制到不存在导体元件的区域。此外，可以确保散热器和半导体芯片之间的粘附。
[0017]
本公开中提出的绝缘片是用于附接到半导体器件的绝缘片，该半导体器件包括半导体芯片和设置在半导体芯片下侧的衬底，该衬底具有作为安装半导体芯片的区域的第一区域和作为设置包括电路图案和电气部分中的至少一个的导体元件的区域的第二区域。绝缘片包括被配置为覆盖导体元件的壳体部分，壳体部分具有位于导体元件上侧的顶壁和位于顶壁内侧并从顶壁下降的内壁，以及连接到内壁并位于低于顶壁的位置的附接目标部分。根据该绝缘片，导热材料扩散的范围可以被限制到不存在导体元件的区域。此外，即使在导体元件和半导体芯片之间的高度差小的情况下，绝缘片也可以相对容易地附接到衬底。
[0018]
在本公开中提出的半导体器件制造方法的示例包括准备衬底的步骤，该衬底设置在半导体芯片的下侧，并且具有作为安装半导体芯片的区域的第一区域和作为设置包括电路图案和电气部分中的至少一个的导体元件的区域的第二区域，以及通过绝缘部分覆盖导体元件的步骤。在用绝缘部分覆盖导体元件的步骤中，使绝缘部分的上表面相对于衬底的高度小于半导体芯片的上表面相对于衬底的高度。根据该方法，导热材料扩散的范围可以被限制在不存在诸如电气部件的导体元件的区域。此外，可以确保散热器和半导体芯片之间的粘附。
附图说明
[0019]
[图1a]
[0020]
图1a是示出本公开中提出的电子设备的示例的截面图。
[0021]
[图1b]
[0022]
图1b是图1a所示主要部分的放大图。
[0023]
[图2]
[0024]
图2是包括在电子设备中的半导体器件的平面图。
[0025]
[图3a]
[0026]
图3a是示出密封构件的位置的变型的截面图。
[0027]
[图3b]
[0028]
图3b是示出密封构件的位置的变型的截面图。
[0029]
[图3c]
[0030]
图3c是示出密封构件的位置的变型的截面图。
[0031]
[图4]
[0032]
图4是帮助解释制造电子设备的步骤的图。
[0033]
[图5a]
[0034]
图5a是示出在本公开中提出的电子设备的另一示例的截面图。
[0035]
[图5b]
[0036]
图5b是图5a的放大视图。
[0037]
[图6]
[0038]
图6是包括在图5a所示的电子设备中的绝缘片的透视图。
[0039]
[图7]
[0040]
图7是示出绝缘片附接结构的变型的图。
[0041]
[图8]
[0042]
图8是示出绝缘片附接结构的另一变型的图。
[0043]
[图9a]
[0044]
图9a是示出本公开中提出的电子设备的又一示例的截面图。
[0045]
[图9b]
[0046]
图9b是图9a的放大视图。
具体实施方式
[0047]
下文将描述本公开中提出的半导体器件和电子设备。在本说明书中，半导体器件10和电子设备1将被描述为本公开中提出的半导体器件和电子设备的示例。本公开中提出的电子设备例如适用于游戏机、用于执行正在开发的各种程序(例如，游戏程序)的开发机、以及不同于游戏机的信息处理设备(例如，个人计算机、服务器设备或运输车辆的控制设备)。
[0048]
在以下描述中，图1中由x1
‑
x2指示的方向将被称为水平方向，由z1和z2指示的方向将分别被称为向上方向和向下方向。这些方向用于描述电子设备1的元件(部件、构件和部分)之间的相对位置关系，并且不定义电子设备1在使用期间的姿态。
[0049]
[基本配置]
[0050]
如图1a所示，电子设备1包括半导体器件10、电路板2和散热器50。在本说明书的描述中，电路板2设置在半导体器件10的下侧，并且散热器50设置在半导体器件10的上侧。
[0051]
半导体器件10包括半导体芯片11和位于半导体芯片11下侧的衬底(封装衬底)17。半导体芯片11用作cpu、gpu等。半导体芯片11例如是倒装安装在衬底17的上表面17a(见图1b)上的。也就是说，形成在半导体芯片11的下表面上的多个焊料凸块18被焊接到形成在衬底17上的凸块(未示出)。半导体芯片11和衬底17之间的间隙填充有底部填料23。底部填料23例如由树脂形成。底层填料23在半导体芯片11和衬底17之间固化。将半导体芯片11安装到衬底17上的方法可以是引线接合、胶带接合等。
[0052]
除了半导体芯片11之外，多个电气部件安装在衬底17的上表面17a上。在图1a和图1b所示的例子中，多个电容器16安装在衬底17上。在本说明书中，在半导体器件10中，其中设置半导体芯片11的区域将被称为第一区域a1(参见图1a和图2)，并且半导体芯片11的外围上布置有诸如电容器16的多个电气部件的区域将被称为第二区域a2(参见图1a和图2)。除了安装电容器16之外，或者代替安装电容器16，可以在第二区域a2中形成电路图案(包括通孔或过孔)。将在后面描述的加强件14附接到衬底17的外围边缘。第二区域a2是加强件14的内表面和半导体芯片11的侧表面之间的区域。稍后将描述的绝缘部分15形成在第二区域a2中。
[0053]
加强件14是由金属形成的方形框架。加强件14附接到衬底17的外围边缘。可用作加强件14的材料是例如铝、铜等。粘合剂或焊料可用于将加强件14附接到衬底17。加强件14可以减少衬底17中的翘曲。第一区域a1和第二区域a2限定在加强件14的内部。
[0054]
如图1a所示，衬底17安装在包括在电子设备1中的电路板2上。例如，球栅阵列(bga)19形成在衬底17的下表面上。也就是说，以点阵方式排列的多个焊料凸块形成在衬底17的下表面上。bga 19被焊接到形成在电路板2上的导体焊盘。将衬底17安装到电路板2上的方法不必限于使用bga 19的方法，而是可以采用各种其他安装方法作为将衬底17安装到电路板2上的方法。例如，可以使用设置有针形引线端子的引脚栅格阵列(pga)或具有以阵列形状排列的电极的焊盘栅格阵列(lga)。除了bga 19之外，多个电容器21可以安装在衬底17的下表面上。
[0055]
散热器50例如是热沉。如图1a所示，散热器50包括板状热接收部分50a和散热片50b。散热片50b例如形成在热接收部分50a的上侧。由板状容器和包含在容器中的液压流体形成的蒸汽室可以用作热接收部分50a。作为又一示例，散热器50可以包括热管。散热器50可以通过未示出的弹性构件(例如，弹簧)朝向半导体芯片11偏置。此外，电子设备1可以包括冷却风扇(未示出)，该冷却风扇形成朝向散热器50的气流。
[0056]
[导热材料]
[0057]
如图1a所示，辐射器50的下表面50c与半导体芯片11的上表面11a相对。导热材料31设置在散热器50的下表面50c和半导体芯片11的上表面11a之间。导热材料31与散热器50的下表面50c和半导体芯片11的上表面11a直接接触。散热器50和半导体芯片11通过导热材料31彼此热连接。
[0058]
导热材料31是具有流动性的材料。更具体地，导热材料31是至少在半导体芯片11工作时具有流动性的材料。优选地，导热材料31至少在半导体芯片11工作时呈液体或糊状。导热材料31可以是在半导体芯片11不工作时(换句话说，在室温(例如，20℃))不具有流动性的材料，尽管在半导体芯片11工作时产生流动性。即，导热材料31可以是通过半导体芯片11的操作产生的热量产生流动性的材料。半导体芯片11不工作的时间例如是制造时间、运输时间或电子设备的电源处于关闭状态的时间。与此不同，导热材料31也可以是在半导体芯片11不工作时具有流动性的材料。也就是说，在芯片不工作时，导热材料31可以处于任何状态，例如液体形式、糊状、粉末形式、板状或块状。
[0059]
导热材料31的流动性降低了半导体芯片11的上表面11a和散热器50的下表面50c之间的热阻，该热阻是由半导体芯片11的上表面11a中的轻微翘曲或散热器50的下表面50c的微观不平坦引起的。导热材料31的流动性因此可以提高冷却半导体芯片11的性能。此外，
当导热材料31在室温下具有流动性时，散热器50可以与半导体芯片11分离。结果，在修理电子设备1时，例如，可以在散热器50从半导体器件10移除之后执行修理工作。此外，导热材料31是具有导电性的材料，或者换句话说，是具有高导热性的材料。
[0060]
例如，在室温下为液体的液态金属可以用作导热材料31。可用作液态金属的是，例如，选自ga(熔点：29.8℃，热导率：40.6w/mk)、in(熔点：156.4℃，热导率：81.6w/mk)和sn(熔点：231.97℃，热导率：66.6w/mk)的一种或多种低熔点金属或含有一种或多种低熔点金属的合金。合金的具体例子包括in
‑
ag、sn
‑
ag
‑
cu、in
‑
sn
‑
bi等。导电膏可以用作导热材料31的另一个例子。通过将银粉分散在树脂中获得的银膏可以用作导电膏。
[0061]
导热材料31优选施加到半导体芯片11的上表面11a的整个区域。导热材料31可以与半导体芯片11的侧表面11b(见图1b)的一部分接触。散热器50的下表面50c中应用导热材料31的区域可以大于半导体芯片11。
[0062]
[密封构件和绝缘部分]
[0063]
因为导热材料31具有流动性，所以需要限制导热材料31扩散的范围，以便发挥冷却性能。此外，因为导热材料31具有导电性，所以需要限制导热材料31扩散的范围，以防止导热材料31接触电容器16和设置在第二区域a2中的电路图案。此外，不希望导热材料31与电子设备1的另一部分接触，该部分位于半导体器件10的外侧(加强件14的外侧)。因此，电子设备1具有以下结构。
[0064]
[绝缘部分]
[0065]
如图1a所示，半导体器件10具有覆盖设置在第二区域a2中的导体元件(见图2)即电容器16和电路图案的绝缘部分15。在半导体器件10的示例中，如图1b所示，绝缘部分15形成在加强件14的内表面和半导体芯片11的侧表面11b之间。绝缘部分15形成在整个第二区域a2中，并且与加强件14的内表面和半导体芯片11的侧表面11b接触。因此，绝缘部分15的内周部分叠置在半导体芯片11和衬底17之间形成的底部填料23的外围部分23a(见图1b)的上侧。绝缘部分15没有形成在第一区域a1中。半导体芯片11的上表面11a从绝缘部分15露出。
[0066]
绝缘部分15例如是树脂。更具体地，绝缘部分15是通过固化液体或凝胶形式的树脂获得的部分。例如，紫外线固化树脂可以用作绝缘部分15。施加树脂以覆盖第二区域a2中的导体元件(即，电容器16和电路图案)，然后通过接收紫外线固化以形成绝缘部分15。绝缘部分15可以防止导热材料31接触存在于第二区域a2中的导体元件。
[0067]
如图1b所示，绝缘部分15的上表面15a的高度h2(距衬底17的上表面17a的高度)小于半导体芯片11的上表面11a的高度h1(距衬底17的上表面17a的高度)。因此，从绝缘部分15的上表面15a到辐射器50的下表面50c的距离大于从半导体芯片11的上表面11a到辐射器50的下表面50c的距离。因此，当散热器50被压向半导体芯片11时，可以确保散热器50和半导体芯片11之间的充分粘附，而不会在绝缘部分15和散热器50的下表面50c之间发生干涉。
[0068]
如图1b所示，在半导体器件10的示例中，电容器16的上表面16a的高度(距衬底17的上表面17a的高度)小于半导体芯片11的上表面11a的高度h1。绝缘部分15优选覆盖电容器16的上表面16a。换句话说，整个电容器16优选被绝缘部分15覆盖。这可以可靠地防止导热材料31接触电容器16。整个电容器16可以埋在绝缘部分15中。
[0069]
另外，如图1b所示，加强件14的上表面14a的高度h3(距衬底17的上表面17a的高
度)小于半导体芯片11的上表面11a的高度h1。绝缘部分15的上表面15a的高度h2小于加强件14的上表面14a的高度h3。因此，当散热器50被压向半导体芯片11时，可以确保散热器50和半导体芯片11之间的充分粘附，而不会在加强件14和散热器50的下表面50c之间发生干涉。与图1b所示的示例不同，绝缘部分15的上表面15a的高度h2可以与加强件14的上表面14a的高度h3相同。
[0070]
在诸如暴露于衬底17的上表面17a的电路图案和电容器16等导体元件仅形成在第二区域a2的一部分中的情况下，绝缘部分15可以仅形成在第二区域a2的该部分中。例如，如图3c所示，绝缘部分15可以与半导体芯片11的侧表面11b分离。在该图所示的示例中，稍后描述的密封构件33设置在绝缘部分15和半导体芯片11的侧表面11b之间。这种绝缘部分15例如可以是通过固化液体或凝胶形式的树脂(具体地，紫外线固化树脂)而获得的部分，该树脂被提供在该密封构件33和加强件14之间。
[0071]
[密封构件]
[0072]
电子设备1具有围绕导热材料31的密封构件33(见图1a)。在密封构件33中形成俯视时为正方形的开口，并且导热材料31和半导体芯片11位于密封构件33的内部(见图2)。如图1b所示，密封构件33位于半导体器件10和散热器50的下表面50c之间，密封半导体器件10和散热器50的下表面50c之间的空间，并将导热材料31保持在半导体器件10内。密封构件33与半导体芯片11的外围边缘(侧表面11b)分离。因此，可以将上述导热材料31应用于半导体芯片11的整个上表面11a。也就是说，导热材料31可以连续施加到上表面11a的四个边缘部分。
[0073]
密封构件33例如设置在绝缘部分15的上表面15a和散热器50的下表面50c之间，并且被两个表面15a和50c夹在中间。密封构件33可以附接到散热器50的下表面50c。密封构件33可以例如结合到散热器50的下表面50c。相反，密封构件33可以附接到绝缘部分15的上表面15a。密封构件33可以例如结合到绝缘部分15的上表面15a。
[0074]
此外，密封构件33可以具有位于被绝缘部分15覆盖的电容器16上方的部分。也就是说，从半导体器件10的平面图看，密封构件33可以具有与电容器16重叠的部分。具有这种位置关系的半导体器件10使得可以采用在水平方向上具有大宽度的密封构件33，从而提高密封性能。其中存在空气的空间s形成在密封构件33的内部。
[0075]
密封构件33例如由具有缓冲特性的材料形成。也就是说，密封构件33由允许密封构件33的厚度在半导体芯片11的上表面11a和散热器50的下表面50c彼此面对的方向(即，上下方向)上变化的材料形成。密封构件33的材料例如是橡胶、海绵、具有泡沫形成性能的树脂、硅树脂等。这可以减少通过密封构件33作用在半导体器件10上的负载，即使在散热器50被弹性构件压向半导体芯片11的情况下。
[0076]
密封件33的位置不限于图1b所示的例子。例如，如图3a所示，密封构件33可以位于绝缘部分15的上表面15a和散热器50的下表面50c之间，并且避开电容器16的位置。也就是说，密封构件33可以设置成在平面图中不与电容器16重叠。这可以防止负载通过密封构件33从散热器50作用在电容器16上。
[0077]
在又一示例中，如图3b所示，密封构件33可以设置在加强件14的上表面14a和散热器50的下表面50c之间，并且被两个表面14a和50a夹在中间。加强件14由金属形成，并且具有比绝缘部分15更高的刚度。因为密封构件33被压靠在具有高刚度的加强件14上，所以可
以增强密封构件33和加强件14之间的接触压力。结果，可以提高密封构件33的密封性能。
[0078]
如上所述，绝缘部分15可以形成在电容器16的位置处，并且与半导体芯片11的侧表面11b分离。在这种情况下，如图3c所示，密封构件33可以位于绝缘部分15的内部。然后，密封构件33可以设置在衬底17的上表面17a和散热器50的下表面50c之间，并且被两个表面17a和50c夹在中间。
[0079]
也就是说，密封构件33的内周表面33a(围绕半导体芯片11的表面)位于半导体芯片11的外边缘的外侧并且不与半导体芯片11重合就足够了。密封构件11的外周表面33b(面向内周表面33a的相反侧的表面)位于半导体器件10的外边缘(在半导体器件10的示例中为加强件14的外边缘)的内部就足够了。
[0080]
[制造方法]
[0081]
将描述制造电子设备1和半导体器件10的方法的示例。
[0082]
首先，半导体芯片11、电容器16和加强件14安装在衬底17上。底部填料23填充在半导体芯片11和衬底17之间。液体或凝胶形式的紫外线固化树脂被供应到电容器16的外围。也就是说，紫外线固化树脂积聚在加强件14和半导体芯片11之间。树脂的量使得电容器16的上表面16a埋在树脂中。通过用紫外线照射树脂来固化树脂。由此获得绝缘部分15。顺便提及，在制造如图3c所示的绝缘部分15形成在密封构件33和加强件14之间的结构的情况下，绝缘部分15可以通过在密封构件33附接到衬底17之后在密封构件33和加强件14之间提供液体或凝胶形式的紫外线固化树脂来形成。
[0083]
接下来，如图4所示，导热材料31被施加到半导体芯片11的上表面11a和散热器50的下表面50c。优选地，通过利用导热材料31的流动性，将导热材料31散布在半导体芯片11的整个上表面11a上。此外，优选地，在散热器50的下表面50c中对应于半导体芯片11的整个区域上散布导热材料31。散热器50上应用导热材料31的区域优选大于半导体芯片11的尺寸。
[0084]
此外，密封构件33固定到散热器50的下表面50c。然后，散热器50附接到半导体芯片11。散热器50通过使用诸如弹簧的弹性构件被压到半导体芯片11。因此，辐射器50的下表面50c紧密地粘附到半导体芯片11的上表面11a。
[0085]
顺便提及，在仅将导热材料31施加到半导体芯片11的上表面11a和散热器50的下表面50c之一的方法中，当散热器50附接到半导体芯片11时，导热材料31不容易在另一表面上扩散，因此半导体芯片11和散热器50之间的热阻变大。如图4所示，通过将导热材料31施加到半导体芯片11的上表面11a和散热器50的下表面50c，可以解决这样的问题。
[0086]
[变型]
[0087]
图5a是示出电子设备1的变型的截面图。图5b是图5a的放大视图。在这些图中，电子设备1具有作为半导体器件10的变型的半导体器件110。在附图中，与到目前为止描述的部件或构件相同的部件由相同的附图标记标识。
[0088]
半导体器件110具有作为绝缘部分的绝缘片115(见图5a)，绝缘片115覆盖诸如电容器16和电路图案等的导体元件。绝缘片115是由树脂形成的片。可用作绝缘片115的材料是例如工程塑料，例如聚碳酸酯或聚酰胺。图6是绝缘片115的透视图。图5a和图5b示出了与图6所示的绝缘片115相比在左右方向上宽度减小的绝缘片115。
[0089]
如图5b所示，绝缘片115具有壳体部分115a。电容器16布置在壳体部分115a(由壳
体部分115a和衬底17的上表面17a限定的空间)内。壳体部分115a具有顶壁115b、内壁115c和外壁115d。顶壁115b位于电容器16的上侧。内壁115位于电容器16的内部(即，比电容器16更靠近半导体器件10的中心)，并且从顶壁115b朝向衬底17下降。外壁115d位于电容器16的外侧，并且从顶壁115b朝向衬底17下降。因此，在壳体部分115a内形成布置电容器16的空间。
[0090]
[壳体部分的高度]
[0091]
如图5b所示，绝缘片115的上表面的最高部分(顶壁115b的上表面的最高部分)的高度h4小于半导体芯片11的上表面11a的高度h1。因此，从绝缘片115的上表面到散热器50的下表面50c的距离大于从半导体芯片11的上表面11a到散热器50的下表面50c的距离。因此，当散热器50被压向半导体芯片11时，可以确保散热器50和半导体芯片11之间的充分粘附，而不会在绝缘片115和散热器50的下表面50c之间发生干涉。
[0092]
如图5b所示，加强件14的上表面14a的高度h3小于半导体芯片11的上表面11a的高度h1。绝缘片115的上表面的高度h4小于加强件14的上表面14a的高度h3。当散热器50被压向半导体芯片11时，可以确保散热器50和半导体芯片11之间的充分粘附，而不会在加强件14和散热器50的下表面50c之间发生干涉。与图5b所示的示例不同，绝缘片115的上表面的高度h4可以与加强件14的上表面14a的高度h3相同。
[0093]
顺便提及，具有与半导体芯片11的尺寸相适应的尺寸的金属板可以焊接到散热器50的下表面50c。在这种情况下，绝缘片115的上表面的高度h4可以高于半导体芯片11的上表面11a的高度h1。根据这种结构，通过调节金属板的厚度，可以使从绝缘片115的上表面到散热器50的下表面50c的距离大于从半导体芯片11的上表面11a到散热器50的下表面(金属板的下表面)的距离。结果，可以确保散热器50和半导体芯片11之间的充分粘附，而不会在绝缘片115和散热器50的下表面50c之间发生干涉。
[0094]
[附接目标部分]
[0095]
如图5b所示，绝缘片115附接到半导体器件110。在一个示例中，绝缘片115具有附接目标部分115h和115i，附接目标部分115h和115i构成壳体部分115a的边缘并附接到衬底17。附接目标部分115h和115i通过粘合剂e1附接到衬底17。例如，紫外线固化树脂可以用作粘合剂e1。
[0096]
如图5b所示，内附接目标部分115h连接到内壁115c的下端。附接目标部分115h例如从内壁115c的下边缘沿水平方向延伸，并且沿着衬底17设置。然后，附接目标部分115h位于电容器16和半导体芯片11的侧表面11b之间。附接目标部分115h的位置低于壳体部分115a的顶壁115b。绝缘片115的这种形状便于将电容器16与导热材料31绝缘的工作。也就是说，在电容器16的上表面16a的高度和半导体芯片11的上表面11a的高度之间的差异小的情况下，图1a所示的结构存在难以管理注入树脂的高度以不超过绝缘部分15的上表面15a的问题。另一方面，在低于顶壁115b的位置处具有附接目标部分115h的绝缘片115的形状使得即使当电容器16的上表面16a的高度和半导体芯片11的上表面11a的高度之间的差异小时，也可以容易地将绝缘片115附接到半导体器件10。此外，附接目标部分115h在沿着衬底17的顶表面的方向上延伸。因此，可以增加附接目标部分115h到衬底17的附接强度。顺便提及，附接目标部分115h可以不在沿着衬底17的顶表面的方向上延伸。在这种情况下，内壁115c的下边缘可以结合到衬底17，并且用作附接目标部分115h。
[0097]
如图5b所示，外附接目标部分115i连接到外壁115d的下边缘。附接目标部分115i例如从外壁115d的下边缘沿水平方向延伸，并且沿着衬底17设置。附接目标部分115i的位置也低于顶壁115b。绝缘片115的这种形状便于将电容器16与导热材料31绝缘的工作。也就是说，在电容器16的上表面16a的高度和加强件14的上表面14a的高度之间的差异小的情况下，图1a所示的结构具有难以管理注入树脂的高度以不超过绝缘部分15的上表面15a的问题。另一方面，在低于顶壁115b的位置处具有附接目标部分115i的绝缘片115的形状使得即使当电容器16的上表面16a的高度和加强件14的上表面14a的高度之间的差异小时，也可以容易地将绝缘片115附接到半导体器件10。此外，附接目标部分115i在沿着衬底17的顶表面的方向上延伸。因此，可以增加附接目标部分115i与衬底17的附接强度。顺便提及，附接目标部分115i可以不在沿着衬底17的顶表面的方向上延伸。在这种情况下，外壁115d的下边缘可以结合到衬底17，并且用作附接目标部分115i。
[0098]
在图5b所示的结构中，内附接目标部分115h与衬底17的上表面17a直接接触。然而，附接目标部分115h可以间接附接到衬底17。例如，附接目标部分115h可以设置在底部填料23的外围部分23a的上侧，并且结合到底部填料23。作为又一示例，附接目标部分115h可以形成在底部填料23的下侧，并且通过底部填料23附接到衬底17的上表面17a。这种结构可以减少用于接合附接目标部分115h的工序。
[0099]
附接目标部分115h和115i设置到壳体部分115a的整个边缘，并且壳体部分115a的内部被密封。如图6所示，绝缘片115例如是矩形形状，其中用于设置半导体芯片11的开口形成在内部。绝缘片115例如沿着半导体芯片11的四个相应侧表面11b具有四个容纳部分115a。绝缘片115沿着其整个内周边缘具有附接目标部分115h，并且沿着其整个外周边缘具有附接目标部分115i。顺便提及，附接目标部分115h和115i的位置不限于此。例如，绝缘片115的边缘可以不在不需要绝缘的位置附接到衬底17。
[0100]
绝缘片115的形状不限于图6所示的示例。例如，在诸如电容器16的电气部件相对于半导体芯片11仅存在于一个方向或两个方向的情况下，绝缘片115可以不具有围绕半导体芯片11的形状。例如，绝缘片115可以仅存在于半导体芯片11的右侧、左侧、前侧和后侧的一侧或两侧。
[0101]
在图5b所示的结构中，外附接目标部分115i与衬底17的上表面17a直接接触。然而，附接目标部分115i可以间接附接到衬底17。例如，如图7所示，附接目标部分115i可以位于加强件14的上表面14a上。然后，附接目标部分115i可以结合到上表面14a。在这种情况下，附接目标部分115i的位置优选低于半导体芯片11的上表面11a。这可以确保散热器50和半导体芯片11之间的粘附，因为当散热器50被压向半导体芯片11时，附接目标部分115i不会干扰散热器50。
[0102]
在又一示例中，绝缘片115可以不具有附接目标部分115i和115h。例如，如图8所示，绝缘材料可以填充到绝缘片115的壳体部分115a中。绝缘材料115m可以是用作粘合剂的材料(例如，紫外线固化树脂)。然后，绝缘片115通过绝缘材料115m附接到衬底17。
[0103]
[密封构件]
[0104]
在图5a、图7和图8所示的示例中，密封构件33设置在加强件14的上表面14a和散热器50的下表面50c之间，并且被两个表面14a和50c夹在中间。加强件14由金属形成，并且具有比绝缘片115更高的刚度。因为密封构件33被压靠在具有高刚度的加强件14上，所以可以
增强密封构件33和加强件14之间的接触压力。结果，可以提高密封构件33的密封性能。
[0105]
[制造方法]
[0106]
将描述制造半导体器件110的方法和包括半导体器件110的电子设备1的示例。首先，半导体芯片11、电容器16和加强件14安装在衬底17上。底部填料23填充在半导体芯片11和衬底17之间。接下来，电容器16被绝缘片115覆盖。然后，粘合剂被施加到附接目标部分115h和115i并被固化。壳体部分115a的内部由此被密封。紫外线固化树脂可以用作粘合剂。以下工艺可以与用于制造半导体器件10和包括半导体器件10的电子设备1的工艺相同。
[0107]
[进一步变型]
[0108]
图9a是示出电子设备1的又一变型的截面图。图9b是图9a的放大视图。在这些图中，电子设备1具有作为半导体器件10的变型的半导体器件210。在附图中，与到目前为止描述的部件或构件相同的部件由相同的附图标记标识。
[0109]
半导体器件210具有作为绝缘部分的绝缘片215(见图5a)，绝缘片215覆盖诸如电容器16和电路图案等的导体元件。绝缘片215是由树脂形成的片。可用作绝缘片215的材料是例如工程塑料，如上述绝缘片115中的聚碳酸酯或聚酰胺。
[0110]
[液体垫圈]
[0111]
如图9b所示，绝缘片215具有位于电容器16上侧的顶壁215b和位于电容器16内侧的内壁215c。顶壁215b和内壁215构成容纳诸如电容器16的导体元件的容纳部分215a。绝缘片215通过液体垫圈e2附接到衬底17。具体地，附接目标部分215h形成在内壁215c的下端，并且附接目标部分215h通过液体垫圈e2附接。
[0112]
液体垫圈在室温下具有流动性。液体垫圈从应用到粘合表面经过一定时间后变干或变得均匀，并因此形成弹性或粘性薄层。用于液体垫圈的材料包括例如苯酚型、改性酯型、硅酮型、丙烯酸型等。使用这种液体垫圈可以确保绝缘片215的附接目标部分215h和衬底17之间的高密封性能。
[0113]
形成在内壁215c的下边缘处的附接目标部分215h相对于内壁215c弯曲，并且沿着衬底17的上表面17a。液体垫圈e2例如设置在衬底17的上表面17a和附接目标部分215h之间。这可以防止液体垫圈e2在组装半导体器件210的过程中被安装在半导体芯片11的上侧，并因此影响半导体芯片11和散热器50之间的导热性。
[0114]
[双层绝缘片]
[0115]
如图9b所示，半导体器件210还包括绝缘片225，作为用于覆盖诸如电容器16和电路图案等导体元件的片。绝缘片225设置在绝缘片215的下侧。两个片215和225彼此叠置。(在以下描述中，绝缘片215将被称为上片，绝缘片225将被称为下片。)下片225也附接到衬底17。具体而言，下片225还在电容器16的内部具有内壁225c，并且形成在内壁225c的下边缘处的附接目标部分225h附接到衬底17。
[0116]
容纳诸如电容器16和电路图案等导体元件的空间形成在下片225和衬底17之间。因此，该空间通过双层片与导热材料31存在的空间分隔开。即，上片215形成与存在导热材料31的空间分隔开的空间(壳体部分215a的内部)，下片225在壳体部分215a内形成与下片225外部的空间分隔开的空间。
[0117]
下片225通过不同于液体垫圈的材料附接到衬底17。下片225的附接目标部分225h相对于内壁225c弯曲，并且沿着衬底17的上表面17a。下片225例如通过设置在附接目标部
分225h和衬底17之间的胶带(两面涂有粘合剂的胶带)附接到衬底17。将下片225附接到衬底17的方法不限于使用胶带的方法。例如，下片225的附接目标部分215h可以通过施加到衬底17的粘合剂来附接。
[0118]
如上所述，具有流动性的导热材料31设置在散热器50的下表面50c和半导体芯片11的上表面11a之间。因为导热材料31具有流动性，所以导热材料31可以从散热器50的下表面50c和半导体芯片11的上表面11a之间出来并粘附到液体垫圈e2。在为了修理电子设备或更换故障部件而需要移除散热器50和上片215的情况下，处理时需要小心，以防止导热材料31粘附到其上的液体垫圈e2散开。在半导体器件210中，下片225设置在上片215的下侧，并且进一步覆盖壳体部分215a内的电容器16。因此，即使当液体垫圈e2在移除散热器50和上片215时分散时，液体垫圈e2分散的范围也可以被限制在不存在电容器16的区域。
[0119]
下片225和上片215可以由不同的材料形成。例如，下片225可以由硬度低于上片215的材料形成。此外，在半导体器件210的示例中，下片225是比上片215薄的片。下片225的材料的一个例子是聚对苯二甲酸乙二醇酯。下片225可以具有柔性。这可以减少由于下板225导致的成本增加。
[0120]
在图9b所示的示例中，下片225的附接目标部分225h位于上片215的附接目标部分215h的下方，并且从平面图看与上片215的附接目标部分215h部分重叠。液体垫圈e2的一部分设置在下片225的附接目标部分225h的上侧。两个附接目标部分215h和225h之间的关系不限于图中所示的示例。下片225的附接目标部分225h可以在水平方向上与上片215的附接目标部分215h分离。
[0121]
半导体器件210具有由具有缓冲特性的材料形成的密封剂33。在图9a和图9b所示的示例中，密封剂33位于电容器16上方，并且被上片215和散热器50的下表面50c夹在中间。密封剂33沿着上片215的顶壁215b的内边缘设置。密封剂33的位置不限于该图中所示的示例，而是可以位于例如加强件14的上方。
[0122]
在图9a和图9b所示的示例中，片215和225在水平方向上向外延伸超过密封剂33的位置，并且分别具有覆盖电容器16和加强件14的顶壁215b和225b。片215和225分别具有从顶壁215b和225b的外边缘下降并覆盖加强件14的外壁215d和225d。外壁215d和225d既不附接到加强件14也不附接到衬底17。这可以减少将片215和225附接到衬底17所需的工作。
[0123]
与此不同，外壁215d和225d可以附接到加强件14或衬底17。例如，上片215的外壁215d可以通过液体垫圈附接到衬底17，下片225的外壁225d可以通过不同于液体垫圈的方式(例如，粘合剂或双面片)附接到衬底17或加强件14。
[0124]
片215和225的结构不限于这些图中所示的示例。例如，如图5b所示的例子，片215和225可以具有位于加强件14和电容器16之间的外壁。然后，外壁的下边缘(附接目标部分)可以附接到衬底17。在这种情况下，上片215的外壁的下边缘(附接目标部分)可以通过液体垫圈附接到衬底17，下片225的外壁的下边缘(附接目标部分)可以通过不同于液体垫圈的方式(例如，粘合剂或双面片)附接到衬底17。
[0125]
[制造方法]
[0126]
将描述制造半导体器件210的方法和包括半导体器件210的电子设备1的示例。首先，半导体芯片11、电容器16和加强件14安装在衬底17上。底部填料23填充在半导体芯片11和衬底17之间。接下来，电容器16被绝缘片(下片)225覆盖。然后，附接目标部分225h通过粘
合片附接到衬底17。接下来，将液体垫圈e2施加到衬底17上，然后下片225被绝缘片(上片)215覆盖。然后，上片215的附接目标部分215h通过液体垫圈附接到衬底17。以下工艺可以与用于制造半导体器件10和包括半导体器件10的电子设备1的工艺相同。
[0127]
[总结]
[0128]
在上述电子设备1中，导热材料31设置在散热器50和半导体芯片11之间。导热材料31具有导电性，并且至少在半导体芯片11工作时具有流动性。密封构件33围绕导热材料31，并且诸如电路图案和电气部件等导体元件被绝缘部分(绝缘部分15或绝缘片115、215和225)覆盖。根据该结构，密封构件33和绝缘部分可以限制导热材料31扩散的范围。
[0129]
此外，在电子设备1中，导热材料31设置在散热器50和半导体芯片11之间。导热材料31具有导电性，并且至少在半导体芯片11工作时具有流动性。诸如电路图案和电气部件等导体元件被绝缘部分(绝缘部分15或绝缘片115、215和225)覆盖。从绝缘部分的上表面的至少一部分到辐射器50的下表面50c的距离大于从半导体芯片11的上表面11a到辐射器50的下表面50c的距离。根据这种结构，导热材料扩散的范围可以被限制在不存在诸如电气部件的导体元件的区域。此外，可以确保散热器和半导体芯片之间的粘附。
[0130]
半导体器件110和210具有覆盖诸如电路图案和电气部件等导体元件的绝缘片115、215和225。根据半导体器件110和210，导热材料31扩散的范围可以被限制到不存在导体元件的区域。
[0131]
半导体器件10、110和210具有覆盖诸如电路图案和电气部件等导体元件的绝缘部分(绝缘部分15或绝缘片115、215和225)。绝缘部分的上表面的至少一部分相对于衬底17的高度小于半导体芯片11的上表面11a相对于衬底17的高度。根据这种结构，可以确保散热器50和半导体芯片11之间的粘附，同时导热材料31扩散的范围被限制在不存在诸如电气部件的导体元件的区域。
[0132]
绝缘片115和215包括壳体部分115a和215a，壳体部分115a和215a具有位于导体元件上侧的顶壁115b和215b以及位于顶壁115b和215b内侧并从顶壁115b和215b下降的内壁115c和215c。此外，绝缘片115和215包括连接到内壁115c和215c并位于低于顶壁115b和215b的位置的附接目标部分115h和215h。根据绝缘片115和215，导热材料31扩散的范围可以被限制到不存在导体元件的区域。此外，即使在导体元件(例如，电容器16)和半导体芯片11之间的高度差小的情况下，绝缘片115和215也可以相对容易地附接到衬底。
[0133]
制造半导体器件10、110和210的方法的示例包括通过绝缘部分(绝缘部分15或绝缘片115、215和225)覆盖诸如电路图案和电气部件等的导体元件的过程。在通过绝缘部分覆盖导体元件的过程中，绝缘部分的上表面相对于衬底17的高度小于半导体芯片11的上表面11a相对于衬底17的高度。根据该方法，导热材料31扩散的范围可以被限制到不存在诸如电气部件的导体元件的区域。此外，可以确保散热器50和半导体芯片11之间的粘附。
[0134]
应当注意，根据本公开的本发明不限于上述电子设备、半导体器件、绝缘片和制造方法，而是在保持本发明精神的范围内的适当变化包括在本发明的范围内。