JP2828553B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2828553B2
JP2828553B2 JP4337420A JP33742092A JP2828553B2 JP 2828553 B2 JP2828553 B2 JP 2828553B2 JP 4337420 A JP4337420 A JP 4337420A JP 33742092 A JP33742092 A JP 33742092A JP 2828553 B2 JP2828553 B2 JP 2828553B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子収納用パッケ
ージ内に半導体素子を収容して成る半導体装置の改良に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、コンピュータ等の情報処理装置に
は半導体素子を半導体素子収納用パッケージ内に気密に
収容した半導体装置が使用されている。
【0003】かかる情報処理装置に使用される半導体装
置は通常、まずアルミナセラミックス等の電気絶縁材料
から成り、その上面略中央部に半導体素子が搭載される
搭載部を有する絶縁基体と、同じく電気絶縁材料から成
り、前記絶縁基体の半導体素子搭載部を囲繞するように
中央部に開口を有する絶縁枠体と、内部に収容する半導
体素子を外部電気回路に電気的に接続するための複数個
の外部リード端子とから構成される半導体素子収納用パ
ッケージを準備し、絶縁基体の上面に外部リード端子及
び絶縁枠体を順次載置させ、各々をエポキシ樹脂等の樹
脂製接着剤で接着固定するとともに絶縁枠体の開口内に
位置する絶縁基体の半導体素子搭載部に半導体素子を固
定し、しかる後、前記半導体素子の各電極をボンディン
グワイヤを介して外部リード端子に接続させるとともに
絶縁枠体の開口内にエポキシ樹脂等の充填剤を充填し、
半導体素子を気密に封止することによって半導体装置と
なる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時、
半導体素子は高密度化、高集積化が急激に進み、半導体
素子の単位面積、単位体積あたりの発熱量が急増してき
ていること、半導体素子収納用パッケージの絶縁基体及
び半導体素子を気密に封止する樹脂製充填剤が各々、ア
ルミナセラミックスやエポキシ樹脂等から成り、いずれ
も熱伝導性が悪く、熱を伝え難いこと等から半導体素子
が作動時に多量の熱を発すると該熱は半導体素子周辺の
絶縁基体や樹脂製充填剤に蓄積されて半導体素子を高温
となし、その結果、半導体素子が該素子自身の発する熱
によって熱破壊したり、特性に熱変化を来し誤動作した
りするという欠点を有していた。
【0005】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は半導体素子の発する熱を大気中に良好に
放散させ、半導体素子を常に低温として長期間にわたり
正常、且つ安定に作動させることができる半導体装置を
提供することにある。
【0006】基体上に複数個の外部リード端子と開口を
有する絶縁枠体とを樹脂製接着剤を介して順次、取着
し、前記絶縁枠体の開口内に露出する基体表面に半導体
素子を直接、固定するとともに該半導体素子を絶縁枠体
の開口内に充填させた樹脂製充填剤で気密に封止して成
る半導体装置であって、前記樹脂製接着剤はエポキシ樹
脂100重量部に対し、粒径1乃至50μmのシリカ粉
末を200乃至400重量部、粒径0.5μm以下のシ
リカ粉末を1.5乃至15重量部添加したもので形成さ
れており、かつ前記基体は60乃至80重量%のアルミ
ニウムと20乃至40重量%のシリコンの合金で形成さ
れていることを特徴とするものである。
【0007】
【実施例】次ぎに本発明を添付図面に基づき詳細に説明
する。図1は本発明の半導体装置の一実施例を示し、1
は基体、2は絶縁枠体である。
【0008】前記基体1はその上面の略中央部に半導体
素子3 を搭載するための搭載部1cを有し、該搭載部1cに
半導体素子3 が樹脂等から成る接着剤を介して接着固定
される。
【0009】前記基体1 は60乃至80重量%のアルミニウ
ムと20乃至40重量%のシリコンの合金で形成されてお
り、該合金は熱伝導率が100W/m・K 以上で、熱を伝え易
いことから半導体素子3 が作動時に多量の熱を発したと
してもその熱は基体1 が良好に吸収するとともに大気中
に放散させ、半導体素子3 を常に低温として半導体素子
3 を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることが
可能となる。
【0010】尚、前記アルミニウムとシリコンの合金か
ら成る基体1 は、所定量のアルミニウムとシリコンを12
00℃以上の温度で加熱溶融させることによって形成され
る。
【0011】また前記アルミニウムとシリコンの合金か
ら成る基体1はそのアルミニウムの量が80重量%を越
え、シリコンの量が20重量%未満であると基体1の熱膨
張係数が半導体素子3 の熱膨張係数と大きく相違するこ
とになって半導体素子3 を基体1 上に強固に接着させる
のが困難となり、またアルミニウムの量が60重量%未満
で、シリコンの量が40重量%を越えるとアルミニウムと
シリコンの合金が形成できなくなるためアルミニウムは
60乃至80重量%の範囲に、またシリコンは20乃至40重量
%の範囲に各々、特定される。
【0012】前記基体1 の上面にはまた外部リード端子
4 を間に挟んで絶縁枠体2 が樹脂性接着剤5 を介して接
着固定されている。
【0013】前記絶縁枠体2 はその中央部に開口A が形
成されており、基体1 の半導体素子3 が搭載される搭載
部1cを囲繞するような枠状となっている。この絶縁枠体
2 はその中央部の開口A と基体1 の上面とで半導体素子
3 を内部に収容するための空所を形成し、基体1 の半導
体素子搭載部1c上に半導体素子3 をガラス、樹脂等の接
着剤を介して接着固定すれば半導体素子3 は絶縁枠体2
の開口A 内に収容されることとなる。
【0014】前記絶縁枠体2 は酸化アルミニウム質焼結
体等の電気絶縁材料から成り、アルミナ(Al 2 O 3 ) 、
シリカ(SiO2 ) 、カルシア(CaO) 、マグネシア(MgO) 等
に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して原料粉末を調整
し、次ぎに前記原料粉末を所定形状の金型内に充填する
とともにこれを一定圧力で押圧して形成品を得、しかる
後、前記成形品を約1600℃の温度で焼成することによっ
て製作される。
【0015】前記基体1 と絶縁枠体2 との間にはまた外
部リード端子4 が挟持されており、該外部リード端子4
の一端には半導体素子3 の各電極がボンディングワイヤ
6 を介して電気的に接続され、また他端側には半田等の
ロウ材を介し外部電気回路に電気的に接続される。
【0016】前記外部リード端子4 はコバール金属( 鉄
ーニッケルーコバルト合金) 、42アロイ(鉄ーニッケ
ル合金)等の鉄合金や、銅、ニッケル、珪素、亜鉛等か
ら成る銅合金から成り、例えばコバール金属のインゴッ
ト(塊)を圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の
金属加工法を採用することによって所定の板状に形成さ
れる。
【0017】尚、前記外部リード端子4はその表面に
銀、アルミニウム等をメッキ法や蒸着法、クラッド法に
より0.5 乃至20.0μmの厚みに被着させておくと、外部
リード端子4 にボンディングワイヤ6 を接合させる際、
その接合を極めて強固となすことができる。従って、前
記外部リード端子4 はその表面に銀、アルミニウム等を
0.5 乃至20.0μm の厚みに被着させておくことか好まし
い。
【0018】また前記外部リード端子4は基体1及び絶
縁枠体2に樹脂製接着剤5を介して接着固定されてお
り、該樹脂製接着剤5はビスフェノールA型エポキシ樹
脂60乃至80重量%とノボラック型エポキシ樹脂20
乃至40重量%から成るエポキシ樹脂100重量部に対
し、粒径1乃至50μmのシリカ粉末を200乃至40
0重量部、粒径0.5μm以下のシリカ粉末を1.5乃
至15重量部、イミダゾール系硬化剤を10乃至40重
量部添加したもので形成されている。このエポキシ樹脂
の内部に粒径1乃至50μmのシリカ粉末を200乃至
400重量部、粒径0.5μm以下のシリカ粉末を1.
5乃至15重量部添加させて形成される樹脂製接着剤5
はその熱膨張係数が基体1、絶縁枠体2及び外部リード
端子4の熱膨張係数に近似し、基体1と絶縁枠体2と外
部リード端子4とを極めて強固に接着することが可能と
なるとともに樹脂製接着剤5の耐湿性を大きく向上さ
せ、樹脂製接着剤5を介して外部から半導体素子3を収
容する内部に水分が入り込むのを阻止し、半導体素子3
の電極等に水分付着による酸化腐蝕が発生するのを有効
に防止することができる。
【0019】前記樹脂製接着剤5を介して基体1と絶縁
枠体2との間に外部リード端子4を接着させるには、ま
ず、基体1の上面外周部にビスフェノールA型エポキシ
樹脂60乃至80重量%とノボラック型エポキシ樹脂2
0乃至40重量%から成るエポキシ樹脂100重量部に
対し、粒径1乃至50μmのシリカ粉末を200乃至4
00重量部、粒径0.5μm以下のシリカ粉末を1.5
乃至15重量部、イミダゾール系硬化剤を10乃至40
重量部添加した樹脂ペーストをスクリーン印刷法を用い
て印刷塗布し、次ぎに前記基体1の上面に外部リード端
子4を載置させるとともにこれを約150℃の温度に加
熱し、樹脂ペーストを熱硬化させることによって基体1
の上面に外部リード端子4を固定し、次ぎに絶縁枠体2
の下面に同じくビスフェノールA型エポキシ樹脂60乃
至80重量%とノボラック型エポキシ樹脂20乃至40
重量%から成るエポキシ樹脂100重量部に対し、粒径
1乃至50μmのシリカ粉末を200乃至400重量
部、粒径0.5μm以下のシリカ粉末を1.5乃至15
重量部、イミダゾール系硬化剤を10乃至40重量部添
加した樹脂ペーストをスクリーン印刷法を用いて印刷塗
布するとともにこれを前記外部リード端子4が固定され
た基体1の上面に載置し、しかる後、絶縁枠体2の下面
に塗布した樹脂ペーストを約150℃の温度で熱硬化さ
せることによって行われる。
【0020】更に前記絶縁枠体2 の開口A 内には樹脂製
充填剤7 が充填されており、該樹脂製充填剤7 によって
絶縁枠体2 の開口A 内に収容された半導体素子3 は気密
に封止される。
【0021】前記半導体素子3 を気密に封止するための
樹脂製充填剤7 はエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェ
ノール樹脂等から成り、例えばポリイミド樹脂となる液
状の樹脂を絶縁枠体2 の開口A 内に半導体素子3 が完全
に埋まるように充填させるとともにこれを約150 ℃の温
度で熱硬化させることによって絶縁枠体2 内に半導体素
子3 を気密に封止するようにして配される。
【0022】かくして本発明の半導体装置によれば、外
部リード端子4 を半田や導電性接着剤を介して外部電気
回路の配線導体に接合させ、内部の半導体素子3 を外部
電気回路に電気的に接続することによってコンピュータ
等の情報処理装置に搭載されることとなる。
【0023】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、半導体素
子が搭載される基体を熱伝導率が50W/m・K以上の
60乃至80重量%のアルミニウムと20乃至40重量
%のシリコンの合金で形成したことから半導体素子が作
動時に多量の熱を発したとしてもその熱は基体が吸収す
るとともに大気中に良好に放散し、その結果、半導体素
子は常に低温となって長期間にわたり正常、かつ安定に
作動させることが可能となる。また本発明の半導体装置
によれば、外部リード端子を基体と絶縁枠体との間に接
着固定する樹脂製接着剤としてエポキシ樹脂に、該エポ
キシ樹脂100重量部に対し、粒径1乃至50μmのシ
リカ粉末を200乃至400重量部、粒径0.5μm以
下のシリカ粉末を1.5乃至15重量部添加させたもの
を使用したことから樹脂製接着剤の熱膨張係数が基体と
絶縁枠体と外部リード端子の各々の熱膨張係数に近似
し、基体と絶縁枠体と外部リード端子とを極めて強固に
接着することが可能となるとともに樹脂製接着剤の耐湿
性が大きく向上し、樹脂性接着剤を介して外部から半導
体素子を収容する内部に水分が入り込むのが阻止され、
半導体素子の電極等に水分付着による酸化腐蝕が発生す
るのを有効に防止して、半導体素子を長期間にわたり正
常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1・・・・・基体 2・・・・・絶縁枠体 3・・・・・半導体素子 4・・・・・外部リード端子 5・・・・・樹脂製接着剤 7・・・・・樹脂製充填剤 A・・・・・開口

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基体上に複数個の外部リード端子と開口を
    有する絶縁枠体とを樹脂製接着剤を介して順次、取着
    し、前記絶縁枠体の開口内に露出する基体表面に半導体
    素子を直接、固定するとともに該半導体素子を絶縁枠体
    の開口内に充填させた樹脂製充填剤で気密に封止して成
    る半導体装置であって、前記樹脂製接着剤はエポキシ樹
    脂100重量部に対し、粒径1乃至50μmのシリカ粉
    末を200乃至400重量部、粒径0.5μm以下のシ
    リカ粉末を1.5乃至15重量部添加したもので形成さ
    れており、かつ前記基体は60乃至80重量%のアルミ
    ニウムと20乃至40重量%のシリコンの合金で形成さ
    れていることを特徴とする半導体装置。
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