JPH03248449A - ヒートシンク搭載型半導体装置 - Google Patents
ヒートシンク搭載型半導体装置Info
- Publication number
- JPH03248449A JPH03248449A JP4610590A JP4610590A JPH03248449A JP H03248449 A JPH03248449 A JP H03248449A JP 4610590 A JP4610590 A JP 4610590A JP 4610590 A JP4610590 A JP 4610590A JP H03248449 A JPH03248449 A JP H03248449A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat sink
- heat
- semiconductor element
- package base
- case
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 abstract description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 abstract description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 abstract description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 abstract 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- 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
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、絶縁体のパッケージ基体の中央凹所に半導体
素子をマウントして気密封止し、さらに、該パッケージ
基体の側壁上面にヒートシンクを取付け、このヒートシ
ンクのある側を上にし、基体下面を基板に密着して取付
けるフェイスアップ型の放熱板搭載型半導体装置に関す
る。
素子をマウントして気密封止し、さらに、該パッケージ
基体の側壁上面にヒートシンクを取付け、このヒートシ
ンクのある側を上にし、基体下面を基板に密着して取付
けるフェイスアップ型の放熱板搭載型半導体装置に関す
る。
第３図は従来のフェイスダウン取付構造のヒートシンク
付き半導体装置の断面図である。第３図において、絶縁
体のパッケージ基体（ケースという）１の中央凹所底部
に半導体素子４がマウントされ、キャップ６でケース凹
所開口は蓋をされ、接着剤で気密封止されている。しか
して、このケースの開口のあるフェイス面を下に向けて
（フェイスダウン）回路基板に取付けるために、キャッ
プ６の周辺のケース側壁部上面（開口のある方の面）か
ら外部端子２が垂直に外部に引圧されている。まだ、ヒ
ートシンク７は、凹所開口のある方向と反対側のケース
裏面（下面）に接着剤により接着されている。接着剤の
他に金属ろう材または機械的に接着する場合もある。こ
のヒートシンクを上にして、開口面を下にし、かつ、外
部端子を下方に向けた図の様なフェイスダウンの形で回
路基板に取付けられるのである。
付き半導体装置の断面図である。第３図において、絶縁
体のパッケージ基体（ケースという）１の中央凹所底部
に半導体素子４がマウントされ、キャップ６でケース凹
所開口は蓋をされ、接着剤で気密封止されている。しか
して、このケースの開口のあるフェイス面を下に向けて
（フェイスダウン）回路基板に取付けるために、キャッ
プ６の周辺のケース側壁部上面（開口のある方の面）か
ら外部端子２が垂直に外部に引圧されている。まだ、ヒ
ートシンク７は、凹所開口のある方向と反対側のケース
裏面（下面）に接着剤により接着されている。接着剤の
他に金属ろう材または機械的に接着する場合もある。こ
のヒートシンクを上にして、開口面を下にし、かつ、外
部端子を下方に向けた図の様なフェイスダウンの形で回
路基板に取付けられるのである。
金属ろう材を用いる場合は、ケース底面を金属板で形成
し、この金属板の裏面にヒートシンクを接着する。金属
板には放熱効果を重視する場合は、銅・タングステンを
用い、コストを重視する場合は、モリブデンやコバール
が用いられる。ヒートシンクの素材には、アルミニウム
・銅が多く用いられ、アルミニウム製ヒートシンクを金
属ろう材で接着する場合は、ヒートシンクの接着部に銅
を接続して用いる。樹脂系の接着材を用いる場合は、金
属板等が必要なく、構造が簡単になる。接着剤には、一
般にエポキシ系、シリコーン系の熱硬化性樹脂が用いら
れている。
し、この金属板の裏面にヒートシンクを接着する。金属
板には放熱効果を重視する場合は、銅・タングステンを
用い、コストを重視する場合は、モリブデンやコバール
が用いられる。ヒートシンクの素材には、アルミニウム
・銅が多く用いられ、アルミニウム製ヒートシンクを金
属ろう材で接着する場合は、ヒートシンクの接着部に銅
を接続して用いる。樹脂系の接着材を用いる場合は、金
属板等が必要なく、構造が簡単になる。接着剤には、一
般にエポキシ系、シリコーン系の熱硬化性樹脂が用いら
れている。
また、最近では、半導体素子の大型化、半導体装置の小
型化に対応するため、第４図の断面図に示すようにケー
ス１の裏面に外部端子２を接続し、ケース開口のあるフ
ェイス面を上に向け（フェイスアップ）、フェイス面に
ヒートシンク７を搭載した構造が用いられるようになっ
てきた。
型化に対応するため、第４図の断面図に示すようにケー
ス１の裏面に外部端子２を接続し、ケース開口のあるフ
ェイス面を上に向け（フェイスアップ）、フェイス面に
ヒートシンク７を搭載した構造が用いられるようになっ
てきた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のヒートシンク搭載型半導体装置は、フェ
イスダウンタイプの場合は、ケース開口が外部端子に囲
まれているため、搭載可能な半導体素子の大きさが、外
部端子により制限されるという問題がある。また、フェ
イスアップタイプの場合は半導体素子で発生した熱は、
半導体素子が固着されたケース底面を横に伝わり、それ
からケース側壁部を通ってヒートシンクに伝わる。その
ため、半導体素子から、ヒートシンクまでの熱抵抗が大
きくなり、半導体素子からケース底面部を縦に通り、直
接ヒートシンクに熱が伝わるフェイスダウンタイプに比
べ熱抵抗が大きくなるという欠点があった。
イスダウンタイプの場合は、ケース開口が外部端子に囲
まれているため、搭載可能な半導体素子の大きさが、外
部端子により制限されるという問題がある。また、フェ
イスアップタイプの場合は半導体素子で発生した熱は、
半導体素子が固着されたケース底面を横に伝わり、それ
からケース側壁部を通ってヒートシンクに伝わる。その
ため、半導体素子から、ヒートシンクまでの熱抵抗が大
きくなり、半導体素子からケース底面部を縦に通り、直
接ヒートシンクに熱が伝わるフェイスダウンタイプに比
べ熱抵抗が大きくなるという欠点があった。
上記課題に対し本発明のヒートシンク搭載型半導体装置
は、中央凹所底部に半導体素子がマウントされた絶縁体
のパッケージ基体の下面に、高熱伝導率の材料からなる
伝熱基板を金属ろう材で接着して、パッケージ基体の下
面側の熱抵抗を小さくし、前記凹所底部の半導体素子か
ら発生した熱を、パッケージ基体の下面側を熱抵抗少な
く横に通し、側壁上面に固着されたヒートシンクへ効率
よく逃がすようにしている。
は、中央凹所底部に半導体素子がマウントされた絶縁体
のパッケージ基体の下面に、高熱伝導率の材料からなる
伝熱基板を金属ろう材で接着して、パッケージ基体の下
面側の熱抵抗を小さくし、前記凹所底部の半導体素子か
ら発生した熱を、パッケージ基体の下面側を熱抵抗少な
く横に通し、側壁上面に固着されたヒートシンクへ効率
よく逃がすようにしている。
つぎに本発明を実施例により説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の片半分の断面図である
。第１図において、外形的４３Ｘ４３ｍｍで２０８本の
外部端子が格子状に配列されたピングリットアレータイ
プのアルミナセラミック製のパッケージ基体（ケースと
いう）１は、配線パターンと、外部リード２および凹所
開口周辺を取巻くシールリング３の取付は部、ならびに
、ケス裏面（開口のある方向と反対の面）の高熱伝導率
の伝熱基板の取付は面は、タングステンメタライズを印
刷後焼成をし、その後ニッケルメッキを施したろう付は
面を形成し、このろう付は面にそれぞれ、外部端子２．
シールリング３．高熱伝導率の伝熱基板８がＡ ｇ ／
Ｃｕろう材９でろう付けされ、その後さらに、ニッケ
ルメッキ、金メツキが施されている。つぎに、半導体素
子４がケース凹所底部にＡ ｕ ／ Ｓ ｉろう材で固
着され、ワイヤ５が素子電極と配線パターンとの間に接
続され、ニッケル・タララドコバール製のキャップ６が
シールリング３にシームウェルド法で溶接気密封止され
ている。最後に、凹所開口周辺のケース側壁部上面には
、アルミニウム製のヒートシンク７を熱硬化性エポキシ
樹脂製接着剤で接着されている。なお、ケースに用いた
アルミナ・セラミックの熱伝導率は、約２０Ｗ／℃ｍｍ
で、高熱伝導率の伝熱基板８は、熱伝導率的２００ ｗ
、”Ｃｍｍの窒化アルミニウム・セラミックを用いた。
。第１図において、外形的４３Ｘ４３ｍｍで２０８本の
外部端子が格子状に配列されたピングリットアレータイ
プのアルミナセラミック製のパッケージ基体（ケースと
いう）１は、配線パターンと、外部リード２および凹所
開口周辺を取巻くシールリング３の取付は部、ならびに
、ケス裏面（開口のある方向と反対の面）の高熱伝導率
の伝熱基板の取付は面は、タングステンメタライズを印
刷後焼成をし、その後ニッケルメッキを施したろう付は
面を形成し、このろう付は面にそれぞれ、外部端子２．
シールリング３．高熱伝導率の伝熱基板８がＡ ｇ ／
Ｃｕろう材９でろう付けされ、その後さらに、ニッケ
ルメッキ、金メツキが施されている。つぎに、半導体素
子４がケース凹所底部にＡ ｕ ／ Ｓ ｉろう材で固
着され、ワイヤ５が素子電極と配線パターンとの間に接
続され、ニッケル・タララドコバール製のキャップ６が
シールリング３にシームウェルド法で溶接気密封止され
ている。最後に、凹所開口周辺のケース側壁部上面には
、アルミニウム製のヒートシンク７を熱硬化性エポキシ
樹脂製接着剤で接着されている。なお、ケースに用いた
アルミナ・セラミックの熱伝導率は、約２０Ｗ／℃ｍｍ
で、高熱伝導率の伝熱基板８は、熱伝導率的２００ ｗ
、”Ｃｍｍの窒化アルミニウム・セラミックを用いた。
第２図は、本発明の第２実施例を示す断面図である。本
実施例では、高熱伝導率の伝熱基板１８の外形を、外部
端子２のろう付部最内周より小さくしている。このよう
に、伝熱基板１８の外形を第１図の例より小さくするこ
とにより、コストが安くなる。但し熱抵抗は、２〜５％
悪くなる。
実施例では、高熱伝導率の伝熱基板１８の外形を、外部
端子２のろう付部最内周より小さくしている。このよう
に、伝熱基板１８の外形を第１図の例より小さくするこ
とにより、コストが安くなる。但し熱抵抗は、２〜５％
悪くなる。
本発明を採用することにより、フェイスアップタイプの
ヒートシンク搭載型半導体装置において、半導体素子か
らヒートシンクまでの熱抵抗を下げることができる。従
来の構造では、熱抵抗が風速３ｍ／ｓで約６〜７℃／Ｗ
であったのに対し、本実施例では、風速３ ｍ ／ ｓ
で約４〜５℃／Ｗと、約２０〜４０％も低減できた。
ヒートシンク搭載型半導体装置において、半導体素子か
らヒートシンクまでの熱抵抗を下げることができる。従
来の構造では、熱抵抗が風速３ｍ／ｓで約６〜７℃／Ｗ
であったのに対し、本実施例では、風速３ ｍ ／ ｓ
で約４〜５℃／Ｗと、約２０〜４０％も低減できた。
第１図は本発明の第１の実施例の片半分の断面図、第２
図は本発明の第２の実施例の片半分の断面図、第３図は
従来のフェイスダウンタイプのヒートシンク搭載型半導
体装置の片半分の断面図、第４図は従来のフェイスアン
プタイプのヒートシンク搭載型半導体装置の断面図であ
る。 ｌ・・・・・パッケージ基体、２・・・・・外部端子、
３・・・・・・シールリンク、４・・・・・・半導体素
子、５・・ワイヤ、６・・・・・・蓋（キャップ）、７
・・・・・・ヒートシンク、８・・・・・伝熱基板、９
・・・・・金属ろう材。
図は本発明の第２の実施例の片半分の断面図、第３図は
従来のフェイスダウンタイプのヒートシンク搭載型半導
体装置の片半分の断面図、第４図は従来のフェイスアン
プタイプのヒートシンク搭載型半導体装置の断面図であ
る。 ｌ・・・・・パッケージ基体、２・・・・・外部端子、
３・・・・・・シールリンク、４・・・・・・半導体素
子、５・・ワイヤ、６・・・・・・蓋（キャップ）、７
・・・・・・ヒートシンク、８・・・・・伝熱基板、９
・・・・・金属ろう材。
Claims (1)
- 絶縁体のパッケージ基体の凹所に半導体素子がマウント
され、前記凹所開口に蓋をして気密封止され、さらに、
前記パッケージ基体の側壁上面にヒートシンクが取付け
られた半導体装置において、前記パッケージ基体の下面
には、この基体の材料より熱伝導率の高い材料からでき
ている伝熱基板が金属ろう材を用いて接着されているこ
とを特徴とするヒートシンク搭載型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4610590A JP2536218B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | ヒ―トシンク搭載型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4610590A JP2536218B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | ヒ―トシンク搭載型半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03248449A true JPH03248449A (ja) | 1991-11-06 |
| JP2536218B2 JP2536218B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=12737714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4610590A Expired - Lifetime JP2536218B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | ヒ―トシンク搭載型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536218B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100298690B1 (ko) * | 1998-09-09 | 2001-10-27 | 마이클 디. 오브라이언 | 반도체장치 |
| KR100352116B1 (ko) * | 1996-12-06 | 2002-12-16 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 열방출이용이한반도체패키지구조 |
| EP0678917B1 (en) * | 1994-04-22 | 2003-06-25 | Nec Corporation | Supporting member for cooling means and electronic package using the same |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP4610590A patent/JP2536218B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0678917B1 (en) * | 1994-04-22 | 2003-06-25 | Nec Corporation | Supporting member for cooling means and electronic package using the same |
| KR100352116B1 (ko) * | 1996-12-06 | 2002-12-16 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 열방출이용이한반도체패키지구조 |
| KR100298690B1 (ko) * | 1998-09-09 | 2001-10-27 | 마이클 디. 오브라이언 | 반도체장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2536218B2 (ja) | 1996-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5644163A (en) | Semiconductor device | |
| US5293301A (en) | Semiconductor device and lead frame used therein | |
| JPH0883818A (ja) | 電子部品組立体 | |
| KR101555300B1 (ko) | 외부 본딩 영역을 구비하는 반도체 파워 모듈 패키지 | |
| JP3816821B2 (ja) | 高周波用パワーモジュール基板及びその製造方法 | |
| JPS5893358A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH04207061A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2001168443A (ja) | 光半導体素子収納用パッケージ | |
| JPH03248449A (ja) | ヒートシンク搭載型半導体装置 | |
| JPH04114455A (ja) | 半導体装置及びその実装構造 | |
| JPH08162575A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2503690B2 (ja) | ヒ―トシンク搭載型半導体装置 | |
| JPH05206320A (ja) | マルチチップモジュール | |
| JPS6130742B2 (ja) | ||
| JPH03278451A (ja) | 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2646994B2 (ja) | ヒートシンク付ピングリッドアレイ | |
| JP2907187B2 (ja) | ベアチップ実装方法および半導体集積回路装置 | |
| JPS6220701B2 (ja) | ||
| JPH0574985A (ja) | 半導体素子の実装構造 | |
| JPH0287655A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH05198708A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
| KR100381836B1 (ko) | 반도체패키지 | |
| JPH04144162A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH04348061A (ja) | 半導体装置用パッケージ | |
| KR960000149Y1 (ko) | 반도체 장치 |