JPH0370163A - 半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 半導体装置に係わり、特に放熱フィン付きのパッケージ
からなる半導体装置に関し、 パッケージに固着された放熱フィンが、熱膨張係数の違
いによって取れてしまわないことを目的とし、 チップが封止されるパッケージと、前記パッケージに固
着される放熱フィンとからなり、前記パッケージの外壁
には突起が一体構成で設けられ、前記放熱フィンには、
突起が嵌まり込む穴が設けられてなるように構成する。

〔産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置に係わり、特にチップを封止した
パッケージに放熱部材が取り付けられた半導体装置に関
する。

近年、集積回路（ＩＣ）を中心とした半導体装置の高密
度化、高集積化の進展は目ざましく、それに伴う半導体
装置の発熱量も、益々増大してきている。

半導体装置は、そのチップに構成される素子を保護する
ために、種々の方法で封止が行われており、発熱の穏や
かなチップに対しては、樹脂封止が一般的である。

それに対して、発熱の大きなチップの場合には、放熱性
のよい材料からなるパッケージによってチップを封止し
、さらに放熱フィンとも呼ばれる放熱部材を取り付ける
ことが行われている。

〔従来の技術〕

チップをセラミックなどで構成されたパッケージに搭載
するには、フリップチップ方式、ビームリード方式とい
ったフェースダウンボンディングや、ＴＡＢ　（Ｔａｐ
ｅ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）などのワ
イヤレスボンディング方式が知られている。

また、ワイヤボンディングは、チップの入る窪みが設け
られたパッケージにチップを固着してワイヤによって接
続する方式である。

何れの方式にしろ、チップからの発熱が大きい場合には
、パッケージの、チップと対向する外壁に、放熱性をよ
くするための放熱フィンが設けられる。

第５図は従来の放熱フィン付き半導体装置の断面図であ
る。

こｋに示した図は、チップがワイヤボンディングによっ
て接続されており、積層セラミック製のＰ　Ｇ　Ａ　（
Ｐ　ｉｎ　　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）型パッケージニチ
ツプが封止されている例である。

同図において、この半導体装置１３は、パッケージ２と
、パッケージ２の外壁の中央部に固着される放熱フィン
３とから構成されている。

パッケージ２は、例えば、セラミックなどからなり、そ
の外壁の中央部には、２段の窪みが設けられている。

この窪みの中で、内側の凹部６は、例えば、ワイヤボン
ディング型の実装の場合には、チップ１がマウント（ダ
イボンディング）される窪みである。

また、外側の枠状の台部７は、チップ１と、例えば、ワ
イヤとかＴＡＢリードなどの接続手段８によってボンデ
ィングされるバッド９が設けられでいる窪みである。

そして、バッド９は、パッケージ２の内部を通って、こ
の場合にはピンと呼ばれるリード端子１０に接続され、
パッケージ２の底壁から外部へ導出される。

このビンはＰＧＡの場合であるが、パッケージ２の側壁
からリード端子１０として導出している形態もあり、そ
のリード端子１０の突出した方向が側壁に垂直であった
り、途中で直角に曲がったり種々の形状がある。

チップ１が保持された凹部６は、ふた１４によって封じ
られ外気と遮断されるが、このふた１４は、チップ１が
光半導体であったり、紫外線消去型の記憶装置であった
りしたときには、例えば、ガラス窓が設けられているも
のもある。

一方、パッケージ２の、凹部６と対向する外壁には、金
属製の放熱フィン３が接着剤１１によって固着されてい
る。

しかし、従来の放熱フィン付きの半導体装置１３におい
ては、パッケージ２と放熱フィン３の平面同士を固着し
ている。

従って、パッケージ２と放熱フィン３と接着剤１１との
熱膨張係数の違いから、環境試験などを行うと、放熱フ
ィン３が外れてしまうことが間々起こる。

そこで、改良型が現れた。

第６図は第５図の改良型の斜視図、第７図は第６図の断
面図である。

第６図、第７図において、この改良型の半導体装置１３
は、パッケージ２と、パッケージ２の外壁の中央部に固
着されるスタッドとも呼ばれる凸部材１２と、その凸部
材１２が嵌まり込むような穴５の開いた放熱フィン３と
から構成されている。

パッケージ２のチップｌを支持する構成については、第
５図と変わりない。

一方、例えば、セラミックなどによって構成されたパッ
ケージ２の場合には、凹部６と対向する外壁をメタライ
ズし、そのメタライズした部分に、金属製の凸部材１２
を銀ろうなどによってろう付けして固着している。

そして、この凸部材１２に被さるように放熱フィン３を
接着剤１１によって固着している。

こうして、凸部材１２が放熱フィン３の中に食い込んで
いるので、パッケージ２と放熱フィン３との固着力も大
きく、長時間の環境試験に耐えるようになる。

こ＼で、パッケージ２の形態について見ると、まず、パ
ッケージ２をセラもツタによって構成した場合には、例
えば、セラミックにメタライズを行ってから金属製の凸
部材１２をろう付けして固着する方法が一般的である。

ところが、樹脂モールドによる樹脂封止したパッケージ
２においては、凸部材１２を固着するのは工数が掛かっ
て厄介であるばかりでなく、原価的にも問題がある。

また、パッケージ２が、例えば、ＡＬＯ！やＡｌＮのよ
うなセラミック製のパッケージで、ホットプレス法によ
って製造されるものである。

そして、例えば、サーデイップとかサーバツクとか呼ば
れるパッケージは、粉体焼結なので、メタライズを行う
ことが難しく、凸部材１２を設けて放熱フィンを固着す
る方法が採り難い。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように、従来のパッケージにおいては、放熱
フィンを取り付けるに際して、固着性を改善するために
、パッケージに凸部材を固着していた。

そして、放熱フィンは、この凸部材が嵌まる穴を設けて
被さるようにして固着していた。

しかし、このようなやり方では、煩雑な作業と多大な工
数が掛る問題があった。

さらに、ホットプレス加工によって製作が可能なセラミ
ック製のパッケージにおいては、放熱フィンを取り付け
るための凸部材が固着し難く、従って、放熱フィンも取
り付は難いという問題があった。

本発明は、パッケージに突起を一体構成に設け、この突
起に嵌まり込む穴の開いた放熱フィンを被せて固着する
ことにより、放熱フィンの固着強度が大きく、環境試験
などで取れてしまうことのないパッケージからなる半導
体装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上で述べた課題は、チップが封止されるパッケージと、
前記パッケージに固着される放熱フィンとからなり、前
記パッケージの外壁には突起が一体構成で設けられ、前
記放熱フィンには、突起が嵌まり込む穴が設けられてな
るように構成された半導体装置によって達成される。

〔作　用］ セラミック製のパッケージにしろ、樹脂製のパッケージ
にしろ、放熱フィンを取り付ける前に、まず、凸部材を
固着し、それに被さるように放熱フィンを固着していた
従来の方法に替えて、本発明においては、放熱フィンを
パッケージと一体構成にしている。

すなわち、セラミック製のパッケージの場合には、グリ
ーンシートの積層形態ならば、凸部材もグリーンシート
化して積層し、凸部材を一体構成にするようにしている
。

また、樹脂モールドパッケージの場合には、モールド金
型に凹部を設け、モールドの段階で凸部材が一体構成に
なるようにしている。

さらに、ホットプレスによって成形できる、セラミック
製のパッケージの場合には、ホットプレス金型に凹部を
設け、ブレス成形の際に凸部材が一体構成になるように
している。

こうして、パッケージと一体構成の凸部材は外れること
がないので、放熱フィンの固着性が、厳しい環境の中に
おいても安定に保持できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の詳細な説明する斜視図、第２図は第１
図のセラ旦ツク封止のときの断面図、第３図は第１図の
他のセラミック封止のときの断面図、第４図は第１図の
樹脂封止のときの断面図である。

第１図において、本発明になる半導体装置１３は、突起
４が一体構成されたパッケージ２と、この突起４は嵌め
合う穴５を有する放熱フィン３とで構威し、パッケージ
２と放熱フィン３とは、接着剤を用いて固着する。

実施例：１ 第２図において、この半導体装置１３のパッケージ２は
、グリーンシートを積層して製作したＰＧＡである。

このパッケージ２の土壁には、グリーンシートから型抜
きし、突起４を圧着し、焼成して一体構成となした。

この突起４に放熱フィン３に設けた穴５が嵌まり込むよ
うにして、エポキシ系の接着剤１１によって固着した。

この試料をＭＩＬ規格に準拠した、−６０〜１５０°Ｃ
１１０分〜１０分、１０回の温度サイクル試験に掛けて
、放熱フィン３の固着性を評価した。

その結果、固着性に対して良好な効果のあることが確認
できた。

実施例：２ 第３図の半導体装置１３のパッケージ２において、上側
のパッケージ２１を成形するプレス金型には、上側のパ
ッケージ２１の土壁に突起４が突出するように凹みを設
け、パッケージ２１と突起４とが一体構成となるように
した。

そして、上下２つのパッケージ２１．２２をそれぞれホ
ットプレスによって成形して焼成した。

上下２つのパッケージ２１．２２は、リード端子１０を
挟んで封止用ガラス１５によって接着した。

一方、突起４に放熱フィン３に設けた穴５が嵌まり込む
ようにして、エポキシ系の接着剤工１によって固着した
。

この試料を実施例１と同一の仕様で固着性を評価し、よ
い結果が確認できた。

実施例３： 第４図において、この半導体装置１３のパッケージ２は
、エポキシ系の封止樹脂を用いてモールド成形によって
製作した。

モールド成形に先立って、図示してないモールド金型に
は、突起４が突出するように凹みを設け、パッケージ２
と突起４とが一体構成となるようにした。

そして、リードフレームからなるリード端子１０にチッ
プ１をマウントし、ワイヤボンディングした後、図示し
てないが、モールド金型にリードフレームからなるリー
ド端子１０をセットしてモールド成形を行った。

一方、突起４に放熱フィン３に設けた穴５が嵌まり込む
ようにして、エポキシ系の接着剤１１によって固着した
。

この試料を実施例１と同一の仕様で固着性を評価し、よ
い結果が確認できた。

こ＼では、パッケージと一体構成になって突起の形状を
のっぺりした円柱状にしたが、固着強度をさらに上げる
ために、逆円錐状にしたり、あるいは、表面をねじのよ
うに波状にしてもよく、また、放熱フィン自体の形状な
どにも、種々の変形が可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明になる半導体装置は、セラミ
ックパッケージにしろ、樹脂パッケージにしろ、パッケ
ージの土壁に突起を一体構成で設け、その突起に、嵌ま
り合う穴をもつ放熱フィンを被せて固着するようにして
いる。

こうすると、突起を設けるための別工程のメタライズと
か、ろう付けが不要になるばかりでなく、ホットプレス
によって製造されるセラミックパッケージやモールド金
型によって製造されるプラスチックパッケージなど、容
易に突起を設けることができ、その結果、耐環境性の優
れたパッケージと放熱フィンとの接合が可能となる。

こうして、ますます高集積化、高密度化が進んだために
発熱もどんどん増しているＩＣチップに対して、本発明
は実装技術の分野で貢献するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する斜視図、第２図は第１
図のセラミック封止のときの断面図、 第３図は第１図の他のセラミック封止のときの断面図、 第４図は第１図の樹脂封止のときの断面図、第５図は従
来の放熱フィン付き半導体装置の断面図、 第６図は第４図の改良型の斜視図、 第７図は第６図の断面図、 である。 図において、 １はチップ、 ２はパッケージ、 ３は放熱フィン、 ４は突起、 ５は穴、 ６は凹部、 である。 第 図のｔラミ・１７封止のと古の断面図 第 ！３半導体装置 ＼ 第１ｆ）仕０１う３・ノフ封止のときの前面図第３図 本発明の実地り′１１麦明す′５斜視面第１起 第 図の市台膓卦止小ヒジー打屈叶石 第４図 従来の枚姑フィン付き半導体ｊ宕ｌの断面口＄５図 １ｇ５０の改良型の斜視起 ３千皐鎌置 ＼ 第６図の断面図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 チップ（１）が封止されるパッケージ（２）と、前記パ
   ッケージ（２）に固着される放熱フィン（３）とからな
   り、 前記パッケージ（２）の外壁には突起（４）が一体構成
   で設けられ、 前記放熱フィン（３）には、前記突起（４）が嵌まり込
   む穴（５）が設けられてなることを特徴とする半導体装
   置。