JPH01111360A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH01111360A
JPH01111360A JP27142787A JP27142787A JPH01111360A JP H01111360 A JPH01111360 A JP H01111360A JP 27142787 A JP27142787 A JP 27142787A JP 27142787 A JP27142787 A JP 27142787A JP H01111360 A JPH01111360 A JP H01111360A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermal expansion
coefficient
bottom plate
ceramic package
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP27142787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Yoshikawa
吉川 政廣
Takehisa Tsujimura
辻村 剛久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP27142787A priority Critical patent/JPH01111360A/en
Publication of JPH01111360A publication Critical patent/JPH01111360A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce a rate of occurrence of a package crack and a chip crack by a method wherein a radiating fin is formed by using aluminum nitride whose coefficient of thermal expansion is close to that of a ceramic package. CONSTITUTION:A radiating fin 9 is formed by using aluminum nitride whose coefficient of thermal expansion is close to that of a ceramic package 2. That is to say, the coefficient of thermal expansion of a copper-tungsten alloy CuW forming a bottom plate 1 is close to that of alumina Al2O3 forming the ceramic package 2; the coefficient of thermal expansion of aluminum nitride AlN forming the radiating fin 9 is improved as compared with the coefficient of thermal expansion of aluminum Al. By this setup, it goes without saying that a probability of occurrence of a package crack can be reduced; also the probability of occurrence ot a chip crack caused between a stage 3 and a semiconductor chip 4 can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 (概 要〕 本発明は半導体装置に係り、特にセラミックパッケージ
に底板を介して密着させる放熱フィンの材質に関し、 パッケージクランク、あるいはチップクランクの発生を
防止可能な半導体装置の提供を目的とし、銅・タングス
テン(Cub)合金にて形成された底板を有するセラミ
ックパッケージと、前記底板にステージを介して収容さ
れた半導体チップと、前記底板にレジン付けされた放熱
フィンとから構成されてなる半導体装置において、記前
記セラミックパッケージの熱膨張率に近似する窒化アル
ミニウムにて前記放熱フィンを構成する。
[Detailed Description of the Invention] (Summary) The present invention relates to a semiconductor device, and in particular relates to the material of a radiation fin that is closely attached to a ceramic package through a bottom plate, and provides a semiconductor device capable of preventing the occurrence of package crank or chip crank. The package consists of a ceramic package having a bottom plate made of a copper-tungsten (Cub) alloy, a semiconductor chip housed in the bottom plate via a stage, and a heat dissipation fin attached to the bottom plate with resin. In the semiconductor device, the radiation fin is made of aluminum nitride having a coefficient of thermal expansion close to that of the ceramic package.

(産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に係り、特にセラミックパッケージ
に底板を介して密着させる放熱フィンの材質に関する。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to the material of a radiation fin that is closely attached to a ceramic package via a bottom plate.

(従来の技術〕 第2図は従来の放熱フィン付セラミックパッケージ型の
半導体装置の断面図を示す。図において、1は底板であ
ってセラミックパッケージ2にロウ付けされている。3
はステージであって同じく底板1にロウ付けされている
。底板1とステージ3はセラミックパッケージ2の膨張
係数に合わせるため銅・タングステン合金(Cu (1
0χ)W(90χ)熱膨張率6.OxlO−/’c’)
が用いられている。またステージ3にはモリブデン阿0
熱膨張率5.4 Xl0−’/℃等も利用されている。
(Prior Art) Fig. 2 shows a cross-sectional view of a conventional ceramic package type semiconductor device with radiation fins. In the figure, 1 is a bottom plate which is brazed to a ceramic package 2. 3
is a stage, which is also soldered to the bottom plate 1. The bottom plate 1 and the stage 3 are made of copper-tungsten alloy (Cu (1
0χ)W(90χ) Coefficient of thermal expansion6. OxlO-/'c')
is used. Also, in stage 3, molybdenum a0
A coefficient of thermal expansion of 5.4 Xl0-'/°C is also used.

4は半導体チップであってステージ3にダイス付けされ
ている。5は放熱フィンであって通常熱伝導率の良好な
アルミニウム、lが用いられる。
Reference numeral 4 denotes a semiconductor chip, which is diced and attached to the stage 3. Reference numeral 5 denotes a radiation fin, and aluminum, which has good thermal conductivity, is usually used.

6は半導体チップ4を保護するキャップであって、シー
ルフレームICAl1zOs製)を介してセラミックパ
ッケージ2にロウ付けされている。シールフレーム7の
代わりにシールリング(コバール製)が用いられること
もある。8は半導体チップ4の入出力端子となるリード
を示す。底板1にはクラツド材Cu/Mo/Cu (熱
膨張率は8.5 Xl0−’/℃)が用いられることも
ある。  ゛ 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来構成の放熱フィン付セラミックパッケージ型半導体
装置は、放熱フィン5と底板1の接合部にクランクが発
生し、その影響でパッケージクラック、チップクラック
が発生する欠点がある。
A cap 6 protects the semiconductor chip 4, and is brazed to the ceramic package 2 via a seal frame (made of ICA Al1zOs). A seal ring (manufactured by Kovar) may be used instead of the seal frame 7. Reference numeral 8 indicates leads serving as input/output terminals of the semiconductor chip 4. A clad material Cu/Mo/Cu (coefficient of thermal expansion: 8.5 Xl0-'/°C) may be used for the bottom plate 1. [Problems to be Solved by the Invention] In the ceramic package type semiconductor device with heat dissipation fins having a conventional configuration, a crank occurs at the joint between the heat dissipation fins 5 and the bottom plate 1, and as a result, package cracks and chip cracks occur. There are drawbacks.

この原因は、セラミックパッケージ2を形成するアルミ
ナA igosの熱膨張率6.7 Xl0−h/’Cに
合わせて接合した底板1の銅・タングステン合金ト放熱
フィン5を形成するアルミニウムAlO熱膨張率23.
86 Xl0−’/”Cが大きく相違するためにその両
者の接合部に集中的にストレスが発生するためである。
This is due to the thermal expansion coefficient of aluminum AlO forming the heat dissipation fins 5 to the copper-tungsten alloy of the bottom plate 1 bonded to match the thermal expansion coefficient of 6.7 Xl0-h/'C of the alumina Aigos forming the ceramic package 2. 23.
This is because the large difference in 86Xl0-'/''C causes stress to occur intensively at the joint between the two.

本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、パン
ケージクラブク、チップクランクの発生を防止可能な放
熱フィン付セラミックパッケージ型半導体装置の提供を
目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional drawbacks, and an object of the present invention is to provide a ceramic package type semiconductor device with radiation fins that can prevent the occurrence of pancake crank and chip crank.

C問題点を解決するための手段〕 第1図は、本発明の半導体装置の断面図である。Means to solve problem C] FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device of the present invention.

銅・タングステン(CuW)合金にて形成された底板1
を有するセラミックパッケージ2と、前記底板lにステ
ージ3を介して収容された半導体チップ4と、前記底板
1にレジン付けされた放熱フィン9とから構成されてな
る半導体装置において、前記セラミックパッケージ2の
熱膨張率に近似する窒化アルミニウムにて前記放熱フィ
ン9を形成した構成を採用している。
Bottom plate 1 made of copper-tungsten (CuW) alloy
In the semiconductor device, the semiconductor device is constituted by a ceramic package 2 having: a semiconductor chip 4 housed in the bottom plate 1 via a stage 3; and a heat dissipation fin 9 attached to the bottom plate 1 with resin. The radiation fins 9 are made of aluminum nitride whose coefficient of thermal expansion is close to that of aluminum nitride.

〔作 用〕[For production]

銅タングステン合金の材質をCu(10χ)W(90χ
)あるいはCu (15X) W (85χ)とすれば
その熱膨張率はそれぞれ6.0(6,5) x 10−
’/ ℃となって前記セラミックパッケージ2を形成す
るアルミ′すの熱膨張率6.7 Xl0−b/’Cに近
似する。これを底板1とステージ3の材質に用い、放熱
フィン9の材質に窒化アルミニウム/INを用いるとそ
の熱膨張率は4.5 Xl0−h/”Cと前記アルミニ
ウムA1に比較して大幅に改善することができる。これ
によりパッケージクランクならびにチップクランクの発
生を防止することができる。
The material of the copper tungsten alloy is Cu(10χ)W(90χ
) or Cu (15X) W (85χ), the coefficient of thermal expansion is 6.0(6,5) x 10-
The coefficient of thermal expansion of the aluminum plate forming the ceramic package 2 is approximately 6.7X10-b/'C. When this is used as the material for the bottom plate 1 and the stage 3, and aluminum nitride/IN is used as the material for the radiation fins 9, its coefficient of thermal expansion is 4.5 Xl0-h/''C, which is significantly improved compared to the aluminum A1. This makes it possible to prevent package cranks and chip cranks from occurring.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

なお、構成、動作の説明を理解し易くするために全図を
通じて同一部分には同一符号を付してその重複説明を省
略する。
Note that, in order to make the explanation of the configuration and operation easier to understand, the same parts are given the same reference numerals throughout all the figures, and repeated explanation thereof will be omitted.

第1図は本発明の半導体装置の断面図を示す。FIG. 1 shows a sectional view of a semiconductor device of the present invention.

図において、9は窒化アルミニウムにて形成された放熱
フィンを示す。この半導体装置を構成する各部の材質と
熱膨張係数との関連を従来例の部材も含めて第1表に示
す。
In the figure, numeral 9 indicates a radiation fin made of aluminum nitride. Table 1 shows the relationship between the materials and thermal expansion coefficients of each part constituting this semiconductor device, including the members of the conventional example.

第1表 このように底板1を形成する銅・タングステン合金Cu
Wとセラミックパッケージ2を形成するアルミナAl!
zOxとは熱膨張率は近似しており、放熱フィン9を形
成する窒化アルミニウムAI!Nの熱膨張率もアルミニ
ウムA1の熱膨張率に比較して大幅に改善されている。
Table 1 Copper-tungsten alloy Cu forming the bottom plate 1 as shown above
W and alumina Al forming the ceramic package 2!
The coefficient of thermal expansion is similar to that of zOx, and aluminum nitride AI! which forms the radiation fins 9! The thermal expansion coefficient of N is also significantly improved compared to that of aluminum A1.

これによりパッケージクランクの発生確率の減少は勿論
のこと、ステージ3と半導体チップ4との間に発生する
チップクランクの発生確率も減少させることができる。
This not only reduces the probability of package crank occurrence, but also reduces the probability of chip crank occurrence between the stage 3 and the semiconductor chip 4.

また、放熱フィン9に用いる窒化アルミニウムには高熱
伝導率<0.4〜0.6cal/sec、”C,cm)
のものが開発されており、従来のアルミニウムの熱伝導
率(0,5cal/see、 ’c 、 cm)と近似
であるから放熱効果は変わらない。
In addition, aluminum nitride used for the radiation fins 9 has a high thermal conductivity <0.4 to 0.6 cal/sec, "C, cm).
Since the thermal conductivity is similar to that of conventional aluminum (0.5 cal/see, 'c, cm), the heat dissipation effect remains the same.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、パッケ
ージクランクもチップクラックもその発生率を減少させ
る効果がある。
As is clear from the above description, the present invention has the effect of reducing the incidence of both package cranks and chip cracks.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の半導体装置の断面図、第2図は従来の
放熱フィン付セラミックパッケージ型半導体装置の断面
図を示す。 第1図において、1は底板、2はセラミックパッケージ
、3はステージ、4は半導体チップ、9は放熱フィンを
それぞれ示す。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a conventional ceramic package type semiconductor device with heat dissipation fins. In FIG. 1, 1 is a bottom plate, 2 is a ceramic package, 3 is a stage, 4 is a semiconductor chip, and 9 is a radiation fin.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  銅・タングステン(CuW)合金にて形成された底板
(1)を有するセラミックパッケージ(2)と、前記底
板(2)にステージ(3)を介して収容された半導体チ
ップ(4)と、前記底板(1)にレジン付けされた放熱
フィン(9)とから構成されてなる半導体装置において
、前記セラミックパッケージ(2)の熱膨張率に近似す
る窒化アルミニウムにて前記放熱フィン(9)を形成し
たことを特徴とする半導体装置。
A ceramic package (2) having a bottom plate (1) made of a copper-tungsten (CuW) alloy, a semiconductor chip (4) housed in the bottom plate (2) via a stage (3), and the bottom plate. In the semiconductor device comprising (1) and a heat dissipation fin (9) attached with resin, the heat dissipation fin (9) is formed of aluminum nitride having a coefficient of thermal expansion close to that of the ceramic package (2). A semiconductor device characterized by:
JP27142787A 1987-10-26 1987-10-26 Semiconductor device Pending JPH01111360A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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