JPH02132847A - セラミックス放熱フィン付半導体装置 - Google Patents
セラミックス放熱フィン付半導体装置Info
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- JPH02132847A JPH02132847A JP28632388A JP28632388A JPH02132847A JP H02132847 A JPH02132847 A JP H02132847A JP 28632388 A JP28632388 A JP 28632388A JP 28632388 A JP28632388 A JP 28632388A JP H02132847 A JPH02132847 A JP H02132847A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ．発明の目的
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子装置、特に電力増幅を目的に使用する電力
増幅回路を構成する半導体装置において、放熱特性に優
れたセラミックを用い、セラミックス放熱フィンを形成
したセラミックス基板と半導体装置とを一体に構成した
セラミックス放熱フィン付半導体装置に関する。
増幅回路を構成する半導体装置において、放熱特性に優
れたセラミックを用い、セラミックス放熱フィンを形成
したセラミックス基板と半導体装置とを一体に構成した
セラミックス放熱フィン付半導体装置に関する。
従来、発熱を伴うパワートランジスタ、ＭＯＳＩＣ等の
実装においては、半導体装置を金属ケースに実装し、電
気絶縁材を介してアルミニウム等の放熱フィンを、コレ
クタ、又はドレン側ケースに取り付けて半導体の放熱対
策が行われている。
実装においては、半導体装置を金属ケースに実装し、電
気絶縁材を介してアルミニウム等の放熱フィンを、コレ
クタ、又はドレン側ケースに取り付けて半導体の放熱対
策が行われている。
従って部品点数の増大、設置面積の増大をまねく等の問
題点があり、基板の高密度実装化の妨げとなっていた。
題点があり、基板の高密度実装化の妨げとなっていた。
［発明が解決しようとする課題〕
本発明は、熱伝導性が良く、且つ電気絶縁性をもつ窒化
アルミニウム、炭化珪素、酸化ベリリウムで代表される
高熱伝導性セラミックにより放熱フィンを形成し、セラ
ミックス上に半導体装置を直接実装する横造として，半
導体装置より発生する熱を直接セラミックを介して放熱
させるよう構成したセラミックス放熱フィン付半導体装
置を提供することを目的とする， 口．発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、発熱を伴う半導体素子を実
装するための配線基板として窒化アルミニウム、炭化ケ
イ素，酸化パリリウムの高熱伝導性セラミックスを用い
る。
アルミニウム、炭化珪素、酸化ベリリウムで代表される
高熱伝導性セラミックにより放熱フィンを形成し、セラ
ミックス上に半導体装置を直接実装する横造として，半
導体装置より発生する熱を直接セラミックを介して放熱
させるよう構成したセラミックス放熱フィン付半導体装
置を提供することを目的とする， 口．発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、発熱を伴う半導体素子を実
装するための配線基板として窒化アルミニウム、炭化ケ
イ素，酸化パリリウムの高熱伝導性セラミックスを用い
る。
これらのセラミックスは熱伝導特性が２００ｗ／ｍＫ〜
２７０ｗ／ｍＫ前後と熱伝導率が２４０胃／ｍＫの金属
アルミニウムとほぼ同等の熱の伝わり易さを示し、しか
も電気絶縁体であることから、基板表面にそれぞれのセ
ラミックスに適するメタライズ手法により配線パターン
を設けて半導体装置の実装基板とし、半導体装置と外部
回路へ接続するための接続端子を取り付け、半導体装置
を樹脂により覆い保護し、一方半導体装置を実装した基
板面の反対面には多数の放熱フィンを取り付けて直接セ
ラミックス基板より熱を放散するものである。
２７０ｗ／ｍＫ前後と熱伝導率が２４０胃／ｍＫの金属
アルミニウムとほぼ同等の熱の伝わり易さを示し、しか
も電気絶縁体であることから、基板表面にそれぞれのセ
ラミックスに適するメタライズ手法により配線パターン
を設けて半導体装置の実装基板とし、半導体装置と外部
回路へ接続するための接続端子を取り付け、半導体装置
を樹脂により覆い保護し、一方半導体装置を実装した基
板面の反対面には多数の放熱フィンを取り付けて直接セ
ラミックス基板より熱を放散するものである。
従って半導体装置と放熱フィンが一体構造となり部品点
数の削減と、基板組立て工数の簡略化と、半導体装置全
体の小型化を計ることができる。
数の削減と、基板組立て工数の簡略化と、半導体装置全
体の小型化を計ることができる。
即ち本発明は
１．熱伝導性の良いセラミックスを用い放熱フィンを設
けたセラミックス基板を形成し、フィンの反対面のセラ
ミックス基板面に薄い金属層を形成し、その上に金属接
合層を介し半導体チップを密着し、ドレーン、ソース、
ゲート端子はセラミックス基板の４隅に設けた金属製の
ビン端子により外部回路と接続するよう構成したことを
特徴とするセラミックス放熱フィン付半導体装置。
けたセラミックス基板を形成し、フィンの反対面のセラ
ミックス基板面に薄い金属層を形成し、その上に金属接
合層を介し半導体チップを密着し、ドレーン、ソース、
ゲート端子はセラミックス基板の４隅に設けた金属製の
ビン端子により外部回路と接続するよう構成したことを
特徴とするセラミックス放熱フィン付半導体装置。
２．熱伝導性の良いセラミックスは窒化アルミニウムで
ある請求項１記載のセラミックス放熱フィン付半導体装
置である。
ある請求項１記載のセラミックス放熱フィン付半導体装
置である。
放熱フィンを持つ高熱伝導特性を持つセラミックス面に
金属層を形成し，直接金属層にシリコンの半導体を搭載
し、電極に形成後、表面は樹脂によりボッティングした
構造とする。
金属層を形成し，直接金属層にシリコンの半導体を搭載
し、電極に形成後、表面は樹脂によりボッティングした
構造とする。
従って半導体チップから発生する熱は金属アルミニウム
とほぼ同等の熱伝導特性を持つセラミックスに、ほぼ１
００μ程の銅層を介し直接伝導放散するため、熱放散効
果は非常に大きなものとなり、半導体装置はより高出力
の特性が得られる。
とほぼ同等の熱伝導特性を持つセラミックスに、ほぼ１
００μ程の銅層を介し直接伝導放散するため、熱放散効
果は非常に大きなものとなり、半導体装置はより高出力
の特性が得られる。
又半導体チップマウント用金属、半導体チップを収納す
る金属ケースも必要とせず半導体装置全体として安価と
なる。
る金属ケースも必要とせず半導体装置全体として安価と
なる。
実施例について図面を参照し詳細に説明する。
第１図は本発明によるセラミックス放熱フィン付半導体
装置の正面図、第２図は本発明によるセラミックス放熱
フィン付半導体装置の半導体装置を実装した面（樹脂を
被覆せず）の平面図を示す。
装置の正面図、第２図は本発明によるセラミックス放熱
フィン付半導体装置の半導体装置を実装した面（樹脂を
被覆せず）の平面図を示す。
１は高い熱伝導特性を有するセラミックスで作られた半
導体装置を実装する放熱フィン付セラミックス基板で，
本発明の実施例では径が１μ以下の窒化アルミニウム原
料粉に酸化イットリウム３ｗｔ％を添加して混合を行い
、得られた混合粉末に、通常用いられるステアリン酸を
バインダーとして添加し乾式プレス法にて１ｔｏｎ／ｃ
ｍ２の圧力で成型体を作る。成型体を５００℃で除々に
脱バインダーを行った後、非酸化性雰囲気中で１８５０
℃で５時間の焼成を行い放熱フィン付基板の焼結体ブロ
ックを得る。放熱フィンは、焼結上りで厚さ２１１ｍ、
又溝深さは２０ｍｍ程迄可能であるが、溝深さは焼結後
適宜研削により深い溝を形成出来る。ついで放熱フィン
付半導体装置を支持し、半導体装置のピン端子６を形成
するモルブデンーマンガン系高融点メタライズ法による
モルブデンーマンガン金属層３ａを研磨面の４隅に形成
する。モリブデンーマンガン金属層はモリブデンとマン
ガン微粉末のペーストを窒化アルミニウム研磨面上に印
刷し、１４００℃前後の温度で水素ガス中で窒化アルミ
ニウム面にモリブデンーマンガン金ＥＬＭを形成する。
導体装置を実装する放熱フィン付セラミックス基板で，
本発明の実施例では径が１μ以下の窒化アルミニウム原
料粉に酸化イットリウム３ｗｔ％を添加して混合を行い
、得られた混合粉末に、通常用いられるステアリン酸を
バインダーとして添加し乾式プレス法にて１ｔｏｎ／ｃ
ｍ２の圧力で成型体を作る。成型体を５００℃で除々に
脱バインダーを行った後、非酸化性雰囲気中で１８５０
℃で５時間の焼成を行い放熱フィン付基板の焼結体ブロ
ックを得る。放熱フィンは、焼結上りで厚さ２１１ｍ、
又溝深さは２０ｍｍ程迄可能であるが、溝深さは焼結後
適宜研削により深い溝を形成出来る。ついで放熱フィン
付半導体装置を支持し、半導体装置のピン端子６を形成
するモルブデンーマンガン系高融点メタライズ法による
モルブデンーマンガン金属層３ａを研磨面の４隅に形成
する。モリブデンーマンガン金属層はモリブデンとマン
ガン微粉末のペーストを窒化アルミニウム研磨面上に印
刷し、１４００℃前後の温度で水素ガス中で窒化アルミ
ニウム面にモリブデンーマンガン金ＥＬＭを形成する。
ついでモリブデンーマンガン金属層に電極のビン端子６
を形成する。電極のビン端子はコバール等低熱膨張金属
材料表面に金メッキを施したもので銀ろうをモリブデン
ーマンガン金属層と電極との間にはさみ、８００℃の水
素ガス中で溶接する。
を形成する。電極のビン端子はコバール等低熱膨張金属
材料表面に金メッキを施したもので銀ろうをモリブデン
ーマンガン金属層と電極との間にはさみ、８００℃の水
素ガス中で溶接する。
ついで研磨した窒化アルミニウムによるフィン付基板上
の面に、半導体装置の電極を形成するための導体パター
ン４を形成する。窒化アルミニウム基板に銅層を主層と
する導体パターン４を形成する手段は、発明者等により
すでに出願されている昭和６３年特許願第２１０２５号
の手法による。
の面に、半導体装置の電極を形成するための導体パター
ン４を形成する。窒化アルミニウム基板に銅層を主層と
する導体パターン４を形成する手段は、発明者等により
すでに出願されている昭和６３年特許願第２１０２５号
の手法による。
導体パターンの構成はその概要を述べると、Ｎｉ無電解
メッキ層を５μｍ窒化アルミニウム面に形成後、電気メ
ッキにより銅層の厚さを３０μｍないし２００μｍ、本
実施例ではほぼ１００μｍの厚さに形成し、銅メッキ層
の上にニッケルとボロンの合金層を数μの厚さに形成す
る。
メッキ層を５μｍ窒化アルミニウム面に形成後、電気メ
ッキにより銅層の厚さを３０μｍないし２００μｍ、本
実施例ではほぼ１００μｍの厚さに形成し、銅メッキ層
の上にニッケルとボロンの合金層を数μの厚さに形成す
る。
導体パターンは第２図に示す形状にドレン電極４ａ、ゲ
ート電極４ｂ、ソース電極４ｃを設け、ドレイン電極４
ａ上に本実施例では静電誘導トランジスタの半導体チッ
プ主を接続した。
ート電極４ｂ、ソース電極４ｃを設け、ドレイン電極４
ａ上に本実施例では静電誘導トランジスタの半導体チッ
プ主を接続した。
通常パワー用の半導体チップはドレン側にメタライズ層
を形成した半導体チップをモリブデン板等にろう付けし
形成されるが、本発明では導体パターン４ａの上に厚さ
５０μｍの半田シートを半導体チップ底面と同じ大きさ
に切断し、半導体チップ上から荷重を加えながら水素ガ
ス中で３５０℃でリフロー溶接を行なった。
を形成した半導体チップをモリブデン板等にろう付けし
形成されるが、本発明では導体パターン４ａの上に厚さ
５０μｍの半田シートを半導体チップ底面と同じ大きさ
に切断し、半導体チップ上から荷重を加えながら水素ガ
ス中で３５０℃でリフロー溶接を行なった。
半導体チップのソース部２ｃからソース電極４ｃヘリー
ド板７を接続する、リード板７は約１ｍｍ厚さの銅板に
ニッケルメッキを施してあり、半導体チップ上のソース
側表面のシリーコンとアルミニウムとのアルミニウム合
金層に２〜３μｍのニッケルをメッキした表面と、ソー
ス電極４０面それぞれに半田接続する。半導体装置のゲ
ート部２ｂとゲート電極４ｂは径が２５０μｍのアルミ
ナ線を超音波ボンディングにより接続する。最後に半導
体チップ及びリード板７、アルミニウムのボンディング
線８を含み被覆摺脂５により完全に覆い完成する。樹脂
としては日本チバガイギー株式会社製半導体チップノコ
ーティング樹脂ＸＮＲ５１００、ＸＮＨ５１００等があ
る。
ド板７を接続する、リード板７は約１ｍｍ厚さの銅板に
ニッケルメッキを施してあり、半導体チップ上のソース
側表面のシリーコンとアルミニウムとのアルミニウム合
金層に２〜３μｍのニッケルをメッキした表面と、ソー
ス電極４０面それぞれに半田接続する。半導体装置のゲ
ート部２ｂとゲート電極４ｂは径が２５０μｍのアルミ
ナ線を超音波ボンディングにより接続する。最後に半導
体チップ及びリード板７、アルミニウムのボンディング
線８を含み被覆摺脂５により完全に覆い完成する。樹脂
としては日本チバガイギー株式会社製半導体チップノコ
ーティング樹脂ＸＮＲ５１００、ＸＮＨ５１００等があ
る。
尚、本発明の実施例は窒化アルミニウムの例により説明
したが、熱伝導特性に優れたセラミックスである窒化ア
ルミニウム以外の炭化珪素、酸化ベリリウムを用い本発
明と同様なセラミックス放熱フィン付半導体装置を形成
し得ることは当然である。
したが、熱伝導特性に優れたセラミックスである窒化ア
ルミニウム以外の炭化珪素、酸化ベリリウムを用い本発
明と同様なセラミックス放熱フィン付半導体装置を形成
し得ることは当然である。
又、窒化アルミニウム表面に形成する金属層は薄い銅層
を例に説明したが、ニッケルメッキ、又は金属アルミニ
ウム、又は他の金属層を形成しドレーン、電極ソース、
ゲート電極の導体パターンを形成してもよい。
を例に説明したが、ニッケルメッキ、又は金属アルミニ
ウム、又は他の金属層を形成しドレーン、電極ソース、
ゲート電極の導体パターンを形成してもよい。
ハ．発明の効果
〔発明の効果〕
本発明は、以上に説明した様に構成されているので、以
下に記載されるような効果を奉する。
下に記載されるような効果を奉する。
半導体チップが金属アルミニウムと同じ熱伝導特性をセ
ラミックスの放熱フィンと半導体チップマウント金属ケ
ースを介さずに一体化した構造としているため放熱効果
が大きく、同一出力の時は形状は小型となり、一方同一
寸法の時は大きな出力が得られる半導体装置とすること
が出来、又部品点数の大幅削減と組立て工数の簡略化が
計れる。
ラミックスの放熱フィンと半導体チップマウント金属ケ
ースを介さずに一体化した構造としているため放熱効果
が大きく、同一出力の時は形状は小型となり、一方同一
寸法の時は大きな出力が得られる半導体装置とすること
が出来、又部品点数の大幅削減と組立て工数の簡略化が
計れる。
第１図は、本発明によるセラミックス放熱フィン付半導
体装置を示す正面図。 第２図は、第１図に於ける半導体チップ搭載面の平面図
。 １・・・（窒化アルミニウム）フィン付基板、λ・・・
半導体チップ、２ａ・・・ドレイン部、２ｂ・・・ゲー
ト部、２ｃ・・・ソース部、３ａ・・・モリブデンーマ
ンガン金属層、３ｂ・・・シリコン接合ハンダ層、３ｃ
・・・ジャンパー線接合ハンダ部、４・・・導体パター
ン、４ａ・・・ドレイン電極、４ｂ・・・ゲート電極、
４ｃ・・・ソース電極、５・・・被覆樹脂、６・・・ビ
ン端子、７・・・リード板、８・・・ボンディング線。 特許出願人 株式会社トーキン
体装置を示す正面図。 第２図は、第１図に於ける半導体チップ搭載面の平面図
。 １・・・（窒化アルミニウム）フィン付基板、λ・・・
半導体チップ、２ａ・・・ドレイン部、２ｂ・・・ゲー
ト部、２ｃ・・・ソース部、３ａ・・・モリブデンーマ
ンガン金属層、３ｂ・・・シリコン接合ハンダ層、３ｃ
・・・ジャンパー線接合ハンダ部、４・・・導体パター
ン、４ａ・・・ドレイン電極、４ｂ・・・ゲート電極、
４ｃ・・・ソース電極、５・・・被覆樹脂、６・・・ビ
ン端子、７・・・リード板、８・・・ボンディング線。 特許出願人 株式会社トーキン
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、熱伝導性の良いセラミックスを用い放熱フィンを設
けたセラミックス基板を形成し、フィンの反対面のセラ
ミックス基板面に薄い金属層を形成し、その上に金属接
合層を介し半導体チップを密着し、ドレーン、ソース、
ゲート端子はセラミックス基板の４隅に設けた金属製の
ピン端子により外部回路と接続するよう構成したことを
特徴とするセラミックス放熱フィン付半導体装置。 ２、熱伝導性の良いセラミックスは窒化アルミニウムで
ある請求項１記載のセラミックス放熱フィン付半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28632388A JP2662738B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | セラミックス放熱フィン付半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28632388A JP2662738B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | セラミックス放熱フィン付半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02132847A true JPH02132847A (ja) | 1990-05-22 |
| JP2662738B2 JP2662738B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17702898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28632388A Expired - Fee Related JP2662738B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | セラミックス放熱フィン付半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662738B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100089625A1 (en) * | 2007-04-24 | 2010-04-15 | Claus Peter Kluge | Component having a ceramic base with a metalized surface |
| US9181944B2 (en) * | 2011-03-31 | 2015-11-10 | Denso Corporation | High pressure pump having unitary discharge and relief valve |
| JP2019207992A (ja) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 京セラ株式会社 | 電気素子搭載用パッケージおよび電気装置 |
| US10578064B2 (en) | 2016-08-26 | 2020-03-03 | Denso Corporation | Relief valve device and high-pressure pump |
| US11421677B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-08-23 | Denso Corporation | High-pressure pump |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP28632388A patent/JP2662738B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100089625A1 (en) * | 2007-04-24 | 2010-04-15 | Claus Peter Kluge | Component having a ceramic base with a metalized surface |
| US8980398B2 (en) * | 2007-04-24 | 2015-03-17 | CeramTee GmbH | Component having a ceramic base with a metalized surface |
| US9181944B2 (en) * | 2011-03-31 | 2015-11-10 | Denso Corporation | High pressure pump having unitary discharge and relief valve |
| US20160025054A1 (en) * | 2011-03-31 | 2016-01-28 | Denso Corporation | High pressure pump having unitary discharge and relief valve |
| US10030650B2 (en) | 2011-03-31 | 2018-07-24 | Denso Corporation | High pressure pump having unitary discharge and relief valve |
| US10578064B2 (en) | 2016-08-26 | 2020-03-03 | Denso Corporation | Relief valve device and high-pressure pump |
| US11421677B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-08-23 | Denso Corporation | High-pressure pump |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2662738B2 (ja) | 1997-10-15 |
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