JP2004235212A - Airtight terminal and semiconductor device using the same - Google Patents

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JP2004235212A
JP2004235212A JP2003018747A JP2003018747A JP2004235212A JP 2004235212 A JP2004235212 A JP 2004235212A JP 2003018747 A JP2003018747 A JP 2003018747A JP 2003018747 A JP2003018747 A JP 2003018747A JP 2004235212 A JP2004235212 A JP 2004235212A
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JP
Japan
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heat sink
base
semiconductor element
heat
insulating lead
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Application number
JP2003018747A
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Japanese (ja)
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Tomoyuki Futagawa
智之 二川
Hiroto Yamashita
寛人 山下
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
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    • H01L2224/48091—Arched

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an airtight terminal in which heat generated from a semiconductor element is efficiently radiated, degradation of a characteristic such as a change of oscillation wavelength and a drop of emission efficiency due to self-heat generation is not caused and miniaturization and surface mounting are realized, and to provide a semiconductor device. <P>SOLUTION: The airtight terminal is provided with a heat sink having a semiconductor element mounting part and a radiation part, an insulating lead connecting the semiconductor element and an outer circuit, a base in which a through hole passing through the heat sink and the insulating lead is formed and which has a first main face and a second main face, a sealing glass sealing the insulating lead and the base, and a metallic wax material bonding the heat sink and the base. The radiation part of the heat sink is exposed from the second main face of the base to an outer part, and radiation efficiency of the semiconductor device improves. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気密端子とそれを用いた半導体装置に関し、特に放熱性に優れるパッケージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば発光ダイオード（以下、ＬＥＤと呼ぶ）は、砲弾型や表面実装型など様々な形態にパッケージングされ、テレビやエアコンなどリモート・コントロール用の送信部や、ＬＣＤディスプレイやプロジェクションディスプレイなどの光源に用いられる。また、半導体レーザーは（以下、ＬＤと呼ぶ）はＣＤやＤＶＤなどの光ピックアップや、レーザーメスなどの医療用レーザー装置など広範囲な分野に利用されている（例えば、特許文献１ 参照）。
【０００３】
従来の半導体装置として、図５（ａ）は半導体装置を示した上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＹ−Ｙ′線に沿った断面図であり、円形のベース１０６と、ベース１０６に形成された貫通孔に封着ガラス１０７を介して封止された絶縁リード１０４を備え、半導体レーザーチップ１０８（以下ＬＤ素子と称す）が接着される半導体素子搭載部１０２を備えてベース１０６の上面に接合されるヒートシンク１０１とを有する半導体装置用気密端子において、ベース１０６を鉄あるいは鉄系合金で形成し、ヒートシンク１０１を銅あるいは銅系合金で形成し、かつベース１０６が画く円の面積に対するベース１０６とヒートシンク１０１との接触面積の比率を７．９％以上となるよう銀ろう１０３で接着している。また、半導体素子搭載部１０２にＬＤ素子１０８を搭載し、ＬＤ素子１０８はワイヤ１０９を介して絶縁リード１０４と導通接続している。半導体素子搭載部１０２を保護するようキャップ１１０が接着されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８３４４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、ＬＤ素子１０８が取り付けられるヒートシンク１０１ならびに半導体素子搭載部１０２はＬＤ素子１０８の発熱を効果的に冷却するために熱伝導率が３９４Ｗ／ｍ＊Ｋと高い銅製のブロックが用いられている。しかし、ベース１０６は絶縁リード１０４と封着ガラス１０７を介して封着するので、軟鉄系の鉄が専ら用いられている。そのため、熱伝導率が６８Ｗ／ｍ＊Ｋと低いため軟鉄では、ＬＤ素子１０８の発熱を効率良く放熱することが出来ずに、ＬＤ素子１０８に自己発熱が滞留し、発振波長の変化、発光効率の低下などの特性劣化を引き起こすという問題がある。また、近年、青色や紫色などの高輝度、高周波数、高出力の発光素子が用いられてきており、さらなる放熱効率の向上が要求されている。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するもので、ＬＤ素子１０８から発生する熱を迅速に吸熱し、かつ効率良く外部に放熱することができ、ＬＤ素子１０８が自己発熱により発振波長の変化、発光効率の低下などの特性劣化を引き起こすことなく小型化、表面実装化も可能な気密端子とそれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従来の課題を解決するために、本発明による気密端子は、半導体素子搭載部と放熱部とを有するヒートシンクと、半導体素子と外部回路を接続する絶縁リードと、前記ヒートシンクと前記絶縁リードとを挿通する貫通孔が形成され第１主面と第２主面とを有するベースと、前記絶縁リードと前記ベースとを封止する封着ガラスと、前記ヒートシンクと前記ベースとを接着する金属系ろう材とからなり、ヒートシンクの放熱部が前記ベースの第２主面から露出している。
【０００８】
これによれば、ヒートシンクの容量を大きく確保することができ、かつ放熱部の面積が確保でき、吸熱速度、放熱効率に優れるものである。
【０００９】
次に、半導体素子と、前記半導体素子を取り付ける半導体素子搭載部と放熱部とを有するヒートシンクと、前記半導体素子と外部回路を接続する絶縁リードと、前記半導体素子と前記絶縁リードとを導通接続するワイヤと、前記ヒートシンクと前記絶縁リードとを挿通する貫通孔が形成されたベースと、前記絶縁リードと前記ベースとを封止するガラスと、前記ヒートシンクと前記ベースとを接着する金属系ろう材と、前記ベースの第１主面周縁部に装着するキャップとからなり、前記ヒートシンクの放熱部が前記ベースの第２主面から露出したものである。
【００１０】
これによれば、半導体素子の動作時における発熱をヒートシンクで迅速に吸熱し、外部に露出している放熱部で吸熱した熱を効率よく放熱するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態として気密端子を用いた半導体装置について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１（ａ）は本発明に係る気密端子を示した斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。１はヒートシンク、２はＬＥＤやＬＤなどの半導体素子を搭載する半導体素子搭載部、３は放熱部、４は金属系ろう材として例えば銀ろう、５は絶縁リード、６はアースリード、７は絶縁リード５とヒートシンク１とを挿通する貫通孔１３ａ、１３ｂが形成されたベース、８は絶縁リード５とベース７とを電気的に絶縁し、気密的に封着する封着ガラスである。
【００１３】
この説明ではベース７が有する水平面の半導体素子搭載部２側を第１主面、放熱部３側を第２主面と称することとする。
【００１４】
詳細な構成を下記に説明する。ヒートシンク１は熱伝導率が高い金属として、例えば、銅製のブロック（熱伝導率３９４Ｗ／ｍ＊Ｋ）からなり、半導体素子搭載部２と放熱部３とともに絶縁リード５を挿通する挿通穴１４が形成されている。鉄製のベース７は封着ガラス８と絶縁リード５との封着性が良好な金属、例えば、軟鉄（熱伝導率６８Ｗ／ｍ＊Ｋ）からなり、ヒートシンク１と絶縁リード５とを挿通する貫通孔１３ａ、１３ｂが形成されており、貫通孔１３ａには封着ガラス８を介して絶縁リード５が封着されている。
【００１５】
ベース７の第１主面から半導体素子搭載部２が、第２主面から放熱部３が露出し、且つ挿通穴１４に絶縁リード５を挿通した状態にヒートシンク１を貫通孔１３ｂに挿通し、銀ろう４を介してベース７に接着されている。このとき、ヒートシンク１は絶縁リード５との絶縁のため、挿通穴１４内で一定の間隔で保持されるよう挿通穴１４の内径を設定するとともに、ベース７の外径寸法よりも、放熱部３の外径寸法を小さく設定している。
【００１６】
これによれば、ヒートシンク１がベース７の第１主面から露出した半導体素子搭載部２から第２主面に露出した放熱部３までを熱伝導率の高い銅の一体構造となる。これにより、半導体素子搭載部２より熱を迅速に吸熱し、放熱部３から吸熱した熱を効果的に気密端子の外部に放熱することができるものである。さらに、ベース７の第２主面と放熱部３との間に一部隙間９を設けることで、放熱効率が一段と向上するものである。さらに、絶縁リード５のベース７の第２主面から露出した一方端は、挿通穴１４から露出している。これにより、リフローで実装が可能な気密端子となる。
【００１７】
また、ベース７から外部に露出しているヒートシンク１の放熱部３がアースリードの役割も果たしている。
【００１８】
（実施例２）
図２（ａ）は本発明に係る気密端子を示した斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ′線に沿った断面図である。１はヒートシンク、２はガリウム砒素などからなる半導体素子を搭載する半導体素子搭載部、３は放熱部、４は金属系ろう材として例えば銀ろう、５は絶縁リード、６はアースリード、７は絶縁リード５とヒートシンク１とを挿通する貫通孔１３ａ、１３ｂが形成されたベース、８は絶縁リード５とベース７とを電気的に絶縁し、気密的に封着する封着ガラスである。
【００１９】
この説明ではベース７が有する水平面の半導体素子搭載部側を第１主面、放熱部３側を第２主面と称することとする。
【００２０】
詳細な構成を下記に説明する。ヒートシンク１は熱伝導率が高い金属として、例えば、銅製のブロック（熱伝導率３９４Ｗ／ｍ＊Ｋ）からなり、半導体素子搭載部２と放熱部３とで形成されている。ベース７は封着ガラス８と絶縁リード５との封着性が良好な金属、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金（以下コバールと称する）（熱伝導率１７Ｗ／ｍ＊Ｋ）からなり、ヒートシンク１と絶縁リード５とを挿通する貫通孔１３ａ、１３ｂが形成されており、貫通孔１３ａには封着ガラス８を介して絶縁リード５が封着され、貫通孔１３ｂには銀ろう４を介して半導体素子搭載部２と放熱部３とが接着されている。
【００２１】
ベース７の第１主面から半導体素子搭載部２が、第２主面から放熱部３が露出し、且つヒートシンク１を貫通孔１３ｂに挿通し、銀ろう４を介してベース７に接着されている。このとき、ヒートシンク１はベースの外径寸法よりも、放熱部３の外径寸法を小さく設定している。
【００２２】
これによれば、ヒートシンク１がベース７の第１主面から露出した半導体素子搭載部２から第２主面に露出した放熱部３までを銀ろう４を介して熱伝導率の高い銅の一体構造となる。
【００２３】
これにより、半導体素子搭載部２より熱を迅速に吸熱し、放熱部３から吸熱した熱を効果的に気密端子の外部に放熱することができるものである。さらに、ベース７の第２主面と放熱部３との間に一部隙間９を設けることで、放熱効率が一段と向上するものである。さらに、絶縁リード５のベース７の第２主面から露出した一方端は、放熱部３より突出している。これにより、リフローで実装が可能な気密端子となる。
【００２４】
また、ベース７から外部に露出しているヒートシンク１の放熱部３がアースリードの役割も果たしている。
【００２５】
一方、半導体素子搭載部２と放熱部３とを個別に成型しているので、加工精度に優れるとともに加工コストを抑えたヒートシンク１となる。
【００２６】
（実施例３）
次に、図３（ａ）は本発明に係る気密端子を用いた半導体装置を示した斜視図、図３（ｂ）は図３（ｂ）のＣ−Ｃ′線に沿った断面図である。１０はＬＥＤやＬＤなどからなる半導体素子、１１は絶縁リード５と半導体素子１０とを導通接続するワイヤ、１２は天窓にレンズが形成されたキャップである。半導体素子１０は半導体素子搭載部２に導電性ペースト（図示せず）を介して接着され、半導体素子１０はワイヤ１１を介して絶縁リード５と導通されている。ベース７の第１主面周縁部に天窓にレンズが形成されたキャップ１２が抵抗溶接されている。
【００２７】
なお、気密端子の構成は先に述べたことと同様のため、詳細な説明は省略する。
【００２８】
半導体素子１０はベース７の第１主面から露出したヒートシンク１の半導体素子搭載部２に導電性ペースト（図示せず）を介して搭載されている。搭載された半導体素子１０は絶縁リード５と金などのワイヤ１１を介して導通接続されている。キャップ１２はベース７の第１主面周縁部に抵抗溶接されている。以上のように本実施形態によれば、ヒートシンク１がベース７の第１主面から露出した半導体素子搭載部２からベース７の第２主面に露出した放熱部３まで一体的に熱伝導率の高い銅で形成されている。これにより、半導体素子搭載部２に取り付けられた半導体素子１０が動作時に発生する熱を素早く吸熱し、放熱部３から吸熱した熱を効果的に気密端子の外部に放熱することができ発光効率の低下を防ぐものである。さらに、絶縁リード５のベース７の第２主面から露出した一方端は、挿通穴１４から露出している。これにより、リフローで実装が可能な気密端子となる。また、ベース７から外部に露出しているヒートシンク１の放熱部３がアースリードの役割も果たしている。ベース７の外径寸法よりも、放熱部３の外径寸法を小さく設定していることから、ベース７とキャップ１２との抵抗溶接を可能にするものである。
【００２９】
（実施例４）
次に、図４（ａ）は本発明に係る気密端子を用いた半導体装置を示した斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ′線に沿った断面図である。１０は半導体素子、１１は絶縁リード５と半導体素子１０とを導通接続するワイヤ、１２は半導体素子１０を外部環境から保護するなどの目的を有するキャップである。半導体素子１０は半導体素子搭載部２に接着剤として例えば金−錫合金（図示せず）を介して接着され、半導体素子１０はワイヤ１１を介して絶縁リード５と導通されている。ベース７の第１主面周縁部にキャップ１２が金−錫合金（図示せず）により溶着されている。
【００３０】
なお、気密端子の構成は先に述べたことと同様のため、詳細な説明は省略する。
【００３１】
半導体素子１０はベース７の第１主面から露出したヒートシンク１の半導体素子搭載部２に接着剤として例えば金−錫合金（図示せず）を介して搭載されている。搭載された半導体素子１０は絶縁リード５と金などのワイヤ１１を介して導通接続されている。キャップ１２はベース７の第１主面周縁部に金−錫合金（図示せず）により溶着されている。以上のように本実施形態によれば、ヒートシンク１がベース７の第１主面から露出した半導体素子搭載部２からベース７の第２主面に露出した放熱部３まで銀ろう４を介して一体的に熱伝導率の高い銅で形成されている。これにより、半導体素子搭載部２に取り付けられた半導体素子１０が動作時に発生する熱を素早く吸熱し、放熱部３から吸熱した熱を効果的に気密端子の外部に放熱することができ発光効率や素子特性の低下を防ぐものである。さらに、絶縁リード５のベース７の第２主面から露出した一方端は、放熱部３より突出している。これにより、リフローで実装が可能な気密端子となる。また、ベース７から外部に露出しているヒートシンク１の放熱部３がアースリードの役割も果たしている。
【００３２】
一方、半導体素子搭載部２と放熱部３とを個別に成型しているので、加工精度に優れるとともに加工コストを抑えたヒートシンク１となる。
【００３３】
ベース７の外径寸法よりも、放熱部３の外径寸法を小さく設定していることから、ベース７とキャップ１２との抵抗溶接も可能となる。
【００３４】
なお、上記実施例ではＬＤ素子について説明したが、ヒートシンク１に凹形状を設けることで、ＬＥＤ素子などの受発光素子においても同様の効果を発揮することはもちろんであるが、その他、動作時に高温となるガリウム砒素系の半導体素子などの搭載にも有効である。
【００３５】
以上、本発明による気密端子とそれを用いた半導体装置の一実施形態について説明したが、本発明の思想に逸脱しない限り適宜変更可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の気密端子によれば、高輝度、高周波数、高出力特性を有し、かつ小型化、薄型化を実現できる気密端子とそれを用いた半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による実施例１の
（ａ）は斜視図
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線に沿った断面図
【図２】本発明の一実施形態による実施例２の
（ａ）は斜視図
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線に沿った断面図
【図３】本発明の一実施形態による実施例３の
（ａ）は斜視図
（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ′線に沿った断面図
【図４】本発明の一実施形態による実施例４の
（ａ）は斜視図
（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ′線に沿った断面図
【図５】従来の半導体装置の
（ａ）は上面図
（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ′線に沿った断面図
【符号の説明】
１ ヒートシンク
２ 半導体素子搭載部
３ 放熱部
４ 銀ろう
５ 絶縁リード
６ アースリード
７ ベース
８ 封着ガラス
９ 隙間
１０ 半導体素子
１１ ワイヤ
１２ キャップ
１３ａ 貫通孔
１３ｂ 貫通孔
１４ 挿通穴
１０１ ヒートシンク
１０２ 半導体素子搭載部
１０３ 銀ろう
１０４ 絶縁リード
１０５ アースリード
１０６ ベース
１０７ 封着ガラス
１０８ ＬＤ素子
１０９ ワイヤ
１１０ キャップ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hermetic terminal and a semiconductor device using the same, and more particularly to a package having excellent heat dissipation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, light-emitting diodes (hereinafter, referred to as LEDs) are packaged in various forms such as a shell type or a surface mount type, and a transmitter for a remote control such as a television or an air conditioner, or an LCD display or a projection display. Used for light source. Semiconductor lasers (hereinafter referred to as LDs) are used in a wide range of fields such as optical pickups such as CDs and DVDs and medical laser devices such as laser scalpels (for example, see Patent Document 1).
[0003]
As a conventional semiconductor device, FIG. 5A is a top view showing the semiconductor device, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line YY ′ of FIG. A semiconductor element mounting portion 102 to which a semiconductor laser chip 108 (hereinafter, referred to as an LD element) is provided with an insulating lead 104 sealed in a through hole formed in a base 106 via a sealing glass 107. In a hermetic terminal for a semiconductor device having a heat sink 101 joined to the upper surface of a base 106, the base 106 is formed of iron or an iron-based alloy, the heat sink 101 is formed of copper or a copper-based alloy, and a circle defined by the base 106 is formed. Are bonded with the silver solder 103 so that the ratio of the contact area between the base 106 and the heat sink 101 to the area of the heat sink 101 becomes 7.9% or more. The LD element 108 is mounted on the semiconductor element mounting portion 102, and the LD element 108 is electrically connected to the insulating lead 104 via the wire 109. The cap 110 was adhered so as to protect the semiconductor element mounting portion 102.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-183440
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, the heat sink 101 and the semiconductor element mounting portion 102 to which the LD element 108 is attached are formed of a copper block having a high thermal conductivity of 394 W / m * K in order to effectively cool the heat generated by the LD element 108. Is used. However, since the base 106 is sealed with the insulating lead 104 via the sealing glass 107, soft iron-based iron is exclusively used. Therefore, the heat conductivity is as low as 68 W / m * K. With soft iron, the heat generated by the LD element 108 cannot be efficiently radiated. There is a problem of causing characteristic deterioration such as a decrease in the temperature. In recent years, light-emitting elements of high luminance, high frequency, and high output, such as blue and purple, have been used, and further improvement in heat radiation efficiency is required.
[0006]
The present invention solves the above-mentioned problem, and can quickly absorb heat generated from the LD element 108 and efficiently radiate the heat to the outside. It is an object of the present invention to provide a hermetic terminal that can be reduced in size and surface mounted without deteriorating characteristics such as deterioration, and a semiconductor device using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the conventional problem, an airtight terminal according to the present invention includes a heat sink having a semiconductor element mounting portion and a heat radiating portion, an insulating lead connecting a semiconductor element and an external circuit, and a heat sink and the insulating lead being inserted. A base having a first main surface and a second main surface having a through hole formed therein, a sealing glass for sealing the insulating lead and the base, and a metal brazing material for bonding the heat sink to the base The heat radiating portion of the heat sink is exposed from the second main surface of the base.
[0008]
According to this, a large capacity of the heat sink can be secured, the area of the heat radiating portion can be secured, and the heat absorbing speed and the heat radiating efficiency are excellent.
[0009]
Next, a semiconductor element, a heat sink having a semiconductor element mounting portion for mounting the semiconductor element and a heat radiating portion, an insulating lead for connecting the semiconductor element to an external circuit, and electrically connecting the semiconductor element and the insulating lead. A wire, a base formed with a through hole for inserting the heat sink and the insulating lead, a glass for sealing the insulating lead and the base, and a metal brazing material for bonding the heat sink and the base. , A cap attached to a peripheral portion of the first main surface of the base, wherein a heat radiating portion of the heat sink is exposed from the second main surface of the base.
[0010]
According to this, heat generated during operation of the semiconductor element is quickly absorbed by the heat sink, and the heat absorbed by the heat radiating portion exposed to the outside is efficiently radiated.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a semiconductor device using an airtight terminal according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
(Example 1)
FIG. 1A is a perspective view showing an airtight terminal according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA 'in FIG. 1A. 1 is a heat sink, 2 is a semiconductor element mounting part for mounting a semiconductor element such as an LED or LD, 3 is a heat radiating part, 4 is a silver solder as a metal brazing material, 5 is an insulating lead, 6 is an earth lead, and 7 is insulating. Reference numeral 8 denotes a sealing glass for electrically insulating the insulating lead 5 from the base 7 and hermetically sealing the base between the lead 5 and the heat sink 1.
[0013]
In this description, the side of the semiconductor element mounting portion 2 on the horizontal plane of the base 7 is referred to as a first main surface, and the side of the heat radiating portion 3 is referred to as a second main surface.
[0014]
The detailed configuration will be described below. The heat sink 1 is made of a metal having a high thermal conductivity, for example, a block made of copper (thermal conductivity 394 W / m * K), and has an insertion hole 14 through which the insulating lead 5 is inserted together with the semiconductor element mounting portion 2 and the heat radiation portion 3. Have been. The iron base 7 is made of a metal having a good sealing property between the sealing glass 8 and the insulating lead 5, for example, soft iron (thermal conductivity 68 W / m * K), and penetrates through the heat sink 1 and the insulating lead 5. Holes 13a and 13b are formed, and an insulating lead 5 is sealed in the through hole 13a via a sealing glass 8.
[0015]
The heat sink 1 is inserted through the through-hole 13b in a state where the semiconductor element mounting portion 2 is exposed from the first main surface of the base 7, the heat radiation portion 3 is exposed from the second main surface, and the insulating lead 5 is inserted through the insertion hole 14. It is adhered to the base 7 via the silver solder 4. At this time, in order to insulate the heat sink 1 from the insulating lead 5, the inner diameter of the insertion hole 14 is set so as to be held at a constant interval in the insertion hole 14, and the heat radiating portion 3 is larger than the outer diameter of the base 7. The outer diameter dimension of is set small.
[0016]
According to this, the heat sink 1 from the semiconductor element mounting portion 2 exposed from the first main surface of the base 7 to the heat radiating portion 3 exposed from the second main surface has an integrated structure of copper having high thermal conductivity. As a result, heat can be quickly absorbed from the semiconductor element mounting section 2 and the heat absorbed from the heat radiating section 3 can be effectively radiated to the outside of the hermetic terminal. Further, by providing a gap 9 between the second main surface of the base 7 and the heat radiating section 3, the heat radiating efficiency is further improved. Further, one end of the insulating lead 5 exposed from the second main surface of the base 7 is exposed from the insertion hole 14. This provides an airtight terminal that can be mounted by reflow.
[0017]
Further, the heat radiating portion 3 of the heat sink 1 exposed to the outside from the base 7 also serves as a ground lead.
[0018]
(Example 2)
FIG. 2A is a perspective view showing an airtight terminal according to the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB 'in FIG. 2A. 1 is a heat sink, 2 is a semiconductor element mounting portion for mounting a semiconductor element made of gallium arsenide or the like, 3 is a heat radiating portion, 4 is a silver solder as a metal brazing material, 5 is an insulating lead, 6 is an earth lead, and 7 is insulating. Reference numeral 8 denotes a sealing glass for electrically insulating the insulating lead 5 from the base 7 and hermetically sealing the base between the lead 5 and the heat sink 1.
[0019]
In this description, the semiconductor element mounting portion side of the horizontal plane of the base 7 is referred to as a first main surface, and the heat radiation portion 3 side is referred to as a second main surface.
[0020]
The detailed configuration will be described below. The heat sink 1 is made of a metal having a high thermal conductivity, for example, a block made of copper (thermal conductivity 394 W / m * K), and is formed by the semiconductor element mounting portion 2 and the heat radiating portion 3. The base 7 is made of a metal having a good sealing property between the sealing glass 8 and the insulating lead 5, for example, an iron-nickel-cobalt alloy (hereinafter referred to as Kovar) (thermal conductivity 17 W / m * K), and the heat sink 1 Through holes 13a and 13b are formed through which the insulating lead 5 is inserted. The insulating lead 5 is sealed through the sealing glass 8 in the through hole 13a, and the silver lead 4 is inserted through the through hole 13b. The semiconductor element mounting section 2 and the heat radiating section 3 are bonded to each other.
[0021]
The semiconductor element mounting portion 2 is exposed from the first main surface of the base 7, the heat radiating portion 3 is exposed from the second main surface, and the heat sink 1 is inserted into the through hole 13 b and adhered to the base 7 via the silver solder 4. I have. At this time, the outer diameter of the heat radiating portion 3 of the heat sink 1 is set smaller than the outer diameter of the base.
[0022]
According to this, the heat sink 1 extends from the semiconductor element mounting portion 2 exposed from the first main surface of the base 7 to the heat radiating portion 3 exposed on the second main surface through the silver solder 4 through the integration of copper having a high thermal conductivity. Structure.
[0023]
As a result, heat can be quickly absorbed from the semiconductor element mounting section 2 and the heat absorbed from the heat radiating section 3 can be effectively radiated to the outside of the hermetic terminal. Further, by providing a gap 9 between the second main surface of the base 7 and the heat radiating section 3, the heat radiating efficiency is further improved. Further, one end of the insulating lead 5 exposed from the second main surface of the base 7 protrudes from the heat radiation part 3. This provides an airtight terminal that can be mounted by reflow.
[0024]
Further, the heat radiating portion 3 of the heat sink 1 exposed to the outside from the base 7 also serves as a ground lead.
[0025]
On the other hand, since the semiconductor element mounting portion 2 and the heat radiating portion 3 are separately molded, the heat sink 1 is excellent in processing accuracy and reduced in processing cost.
[0026]
(Example 3)
Next, FIG. 3A is a perspective view showing a semiconductor device using the hermetic terminal according to the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 3B. . Reference numeral 10 denotes a semiconductor element such as an LED or LD, 11 denotes a wire for electrically connecting the insulating lead 5 and the semiconductor element 10, and 12 denotes a cap having a lens formed on a skylight. The semiconductor element 10 is bonded to the semiconductor element mounting portion 2 via a conductive paste (not shown), and the semiconductor element 10 is electrically connected to the insulating lead 5 via the wire 11. A cap 12 having a skylight and a lens formed thereon is resistance-welded to the periphery of the first main surface of the base 7.
[0027]
Note that the configuration of the hermetic terminal is the same as that described above, and a detailed description thereof will be omitted.
[0028]
The semiconductor element 10 is mounted on the semiconductor element mounting portion 2 of the heat sink 1 exposed from the first main surface of the base 7 via a conductive paste (not shown). The mounted semiconductor element 10 is electrically connected to the insulating lead 5 via a wire 11 such as gold. The cap 12 is resistance welded to the periphery of the first main surface of the base 7. As described above, according to the present embodiment, the heat conductivity of the heat sink 1 is integrated from the semiconductor element mounting portion 2 exposed from the first main surface of the base 7 to the heat radiating portion 3 exposed on the second main surface of the base 7. It is formed of high copper. Accordingly, the semiconductor element 10 attached to the semiconductor element mounting portion 2 quickly absorbs heat generated during operation, and can effectively dissipate the heat absorbed from the heat radiating portion 3 to the outside of the hermetic terminal. This is to prevent the drop. Further, one end of the insulating lead 5 exposed from the second main surface of the base 7 is exposed from the insertion hole 14. This provides an airtight terminal that can be mounted by reflow. Further, the heat radiating portion 3 of the heat sink 1 exposed to the outside from the base 7 also serves as a ground lead. Since the outer diameter of the heat radiating section 3 is set smaller than the outer diameter of the base 7, resistance welding between the base 7 and the cap 12 is enabled.
[0029]
(Example 4)
Next, FIG. 4A is a perspective view showing a semiconductor device using the hermetic terminal according to the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line DD ′ of FIG. 4A. . Reference numeral 10 denotes a semiconductor element, 11 denotes a wire for electrically connecting the insulating lead 5 and the semiconductor element 10, and 12 denotes a cap for the purpose of protecting the semiconductor element 10 from an external environment. The semiconductor element 10 is adhered to the semiconductor element mounting portion 2 via, for example, a gold-tin alloy (not shown) as an adhesive, and the semiconductor element 10 is electrically connected to the insulating lead 5 via a wire 11. A cap 12 is welded to the periphery of the first main surface of the base 7 with a gold-tin alloy (not shown).
[0030]
Note that the configuration of the hermetic terminal is the same as that described above, and a detailed description thereof will be omitted.
[0031]
The semiconductor element 10 is mounted on the semiconductor element mounting portion 2 of the heat sink 1 exposed from the first main surface of the base 7 via, for example, a gold-tin alloy (not shown) as an adhesive. The mounted semiconductor element 10 is electrically connected to the insulating lead 5 via a wire 11 such as gold. The cap 12 is welded to the periphery of the first main surface of the base 7 with a gold-tin alloy (not shown). As described above, according to the present embodiment, the heat sink 1 extends from the semiconductor element mounting portion 2 exposed from the first main surface of the base 7 to the heat radiation portion 3 exposed from the second main surface of the base 7 via the silver solder 4. It is integrally formed of copper having high thermal conductivity. Accordingly, the semiconductor element 10 attached to the semiconductor element mounting portion 2 quickly absorbs heat generated during operation, and can effectively dissipate the heat absorbed from the heat radiating portion 3 to the outside of the hermetic terminal. This is to prevent the deterioration of the element characteristics. Further, one end of the insulating lead 5 exposed from the second main surface of the base 7 protrudes from the heat radiation part 3. This provides an airtight terminal that can be mounted by reflow. Further, the heat radiating portion 3 of the heat sink 1 exposed to the outside from the base 7 also serves as a ground lead.
[0032]
On the other hand, since the semiconductor element mounting portion 2 and the heat radiating portion 3 are separately molded, the heat sink 1 is excellent in processing accuracy and reduced in processing cost.
[0033]
Since the outer diameter of the heat radiating section 3 is set smaller than the outer diameter of the base 7, resistance welding between the base 7 and the cap 12 is also possible.
[0034]
Although the LD element has been described in the above embodiment, by providing the heat sink 1 with a concave shape, it is needless to say that the same effect can be exerted also in a light receiving / emitting element such as an LED element. It is also effective for mounting a gallium arsenide-based semiconductor element.
[0035]
As described above, the embodiment of the hermetic terminal and the semiconductor device using the same according to the present invention have been described. However, the terminal can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the hermetic terminal of the present invention, it is possible to provide a hermetic terminal having high luminance, high frequency, and high output characteristics, and realizing miniaturization and thinning, and a semiconductor device using the same. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a perspective view of Example 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. FIG. 3A is a perspective view of Example 2; FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 3A; FIG. 3A is a perspective view of Example 3 according to an embodiment of the present invention; FIG. 4B is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 4A. FIG. 4A is a perspective view of Example 4 according to an embodiment of the present invention. FIG. 4B is a perspective view of FIG. FIG. 5A is a top view of a conventional semiconductor device, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line YY ′ of FIG. 5A, and FIG.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat sink 2 Semiconductor element mounting part 3 Heat radiating part 4 Silver solder 5 Insulating lead 6 Ground lead 7 Base 8 Sealing glass 9 Gap 10 Semiconductor element 11 Wire 12 Cap 13a Through hole 13b Through hole 14 Insertion hole 101 Heat sink 102 Semiconductor element mounting part 103 Silver solder 104 Insulating lead 105 Earth lead 106 Base 107 Sealing glass 108 LD element 109 Wire 110 Cap

Claims (12)

半導体素子搭載部と放熱部とを有するヒートシンクと、半導体素子と外部回路を接続する絶縁リードと、前記ヒートシンクと前記絶縁リードとを挿通する貫通孔が形成され第１主面と第２主面とを有するベースと、前記絶縁リードと前記ベースとを封止する封着ガラスと、前記ヒートシンクと前記ベースとを接着する金属系ろう材とからなり、ヒートシンクの放熱部が前記ベースの第２主面から露出されてなる気密端子。A heat sink having a semiconductor element mounting portion and a heat radiating portion; an insulating lead for connecting the semiconductor element to an external circuit; and a first main surface and a second main surface formed with through holes for inserting the heat sink and the insulating lead. A sealing glass for sealing the insulating lead and the base, and a metal brazing material for bonding the heat sink to the base, wherein a heat radiating portion of the heat sink has a second main surface of the base. Hermetic terminals exposed from 前記半導体素子搭載部と前記放熱部とが一体形成されてなる前記ヒートシンクを備えた請求項１記載の気密端子。The hermetic terminal according to claim 1, further comprising the heat sink in which the semiconductor element mounting portion and the heat radiating portion are integrally formed. 前記ヒートシンクの前記半導体素子搭載部と前記放熱部とが前記貫通孔内で、前記金属系ろう材により接合されてなるヒートシンクを備えた請求項１記載の気密端子。The airtight terminal according to claim 1, further comprising a heat sink formed by joining the semiconductor element mounting portion and the heat radiating portion of the heat sink in the through hole with the metallic brazing material. 前記放熱部に前記絶縁リードが挿通される挿通穴が形成されてなるヒートシンクを備えた請求項１、２また３記載の気密端子。4. The airtight terminal according to claim 1, further comprising a heat sink having an insertion hole through which the insulating lead is inserted in the heat radiating portion. 前記ベースの外径寸法よりも、前記ヒートシンク放熱部の外径寸法が小さいヒートシンクを備えた請求項１、２、３また４記載の気密端子。The airtight terminal according to claim 1, further comprising a heat sink having an outer diameter of the heat sink radiator smaller than an outer diameter of the base. 前記ヒートシンクが銅または銅合金からなる請求項１、２、３、４または５記載の気密端子。The airtight terminal according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the heat sink is made of copper or a copper alloy. 半導体素子と、前記半導体素子を取り付ける半導体素子搭載部と放熱部とを有するヒートシンクと、前記半導体素子と外部回路を接続する絶縁リードと、前記半導体素子と前記絶縁リードとを導通接続するワイヤと、前記ヒートシンクと前記絶縁リードとを挿通する貫通孔が形成されたベースと、前記絶縁リードと前記ベースとを封止するガラスと、前記ヒートシンクと前記ベースとを接着する金属系ろう材と、前記ベースの第１主面周縁部に装着するキャップとからなり、前記ヒートシンクの放熱部が前記ベースの第２主面から露出されてなる半導体装置。A semiconductor element, a heat sink having a semiconductor element mounting part for attaching the semiconductor element and a heat radiating part, an insulating lead for connecting the semiconductor element to an external circuit, and a wire for electrically connecting the semiconductor element and the insulating lead; A base having a through-hole formed therein for inserting the heat sink and the insulating lead; a glass for sealing the insulating lead and the base; a metal brazing material for bonding the heat sink to the base; And a heat sink of the heat sink is exposed from the second main surface of the base. 前記半導体素子搭載部と前記放熱部とが一体形成されてなる前記ヒートシンクを備えた請求項７記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 7, further comprising the heat sink in which the semiconductor element mounting portion and the heat radiating portion are integrally formed. 前記ヒートシンクの前記半導体素子搭載部と前記放熱部とが前記貫通孔内で、前記金属系ろう材により接合されてなるヒートシンクを備えた請求項７記載の半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 7, further comprising a heat sink formed by joining the semiconductor element mounting portion and the heat radiating portion of the heat sink in the through hole with the metal brazing material. 前記ヒートシンクに前記絶縁リードが挿通される挿通穴が形成されてなる請求項７、８または９記載の半導体装置。10. The semiconductor device according to claim 7, wherein an insertion hole through which the insulating lead is inserted is formed in the heat sink. 前記ベースの外径寸法よりも、前記ヒートシンク放熱部の外径寸法が小さいヒートシンクを備えた請求項７、８、９また１０記載の気密端子。The airtight terminal according to claim 7, further comprising a heat sink having an outer diameter of the heat sink radiator smaller than an outer diameter of the base. 前記ヒートシンクが銅または銅合金からなる請求項７、８、９、１０または１１記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 7, wherein the heat sink is made of copper or a copper alloy.
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