JPH04303955A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH04303955A JPH04303955A JP3093131A JP9313191A JPH04303955A JP H04303955 A JPH04303955 A JP H04303955A JP 3093131 A JP3093131 A JP 3093131A JP 9313191 A JP9313191 A JP 9313191A JP H04303955 A JPH04303955 A JP H04303955A
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Links
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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
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子からの熱の除
却を有効に行うことのできる半導体パッケージに関する
。
却を有効に行うことのできる半導体パッケージに関する
。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の高集積化および高出
力化にともない半導体素子からの発熱量が増大しており
、半導体素子から発生する熱を効率的に除去することが
半導体実装技術上の重要な課題となっている。そのため
、半導体素子を搭載する半導体パッケージには、熱伝導
性に優れたパッケージ材料を用いることによって半導体
素子からの熱放散性を改善することがなされている。 熱放散性に優れたパッケージとしては酸化ベリリウムを
パッケージ材料に用いた製品が古くから実用化されてい
るが、酸化ベリリウムは毒性があるため、最近は炭化ケ
イ素や窒化アルミニウムをパッケージ材料に用いた半導
体パッケージが開発されて実用化されている。これらの
熱放散性に優れた材料を用いた半導体パッケージは、放
熱フィン、水冷チャンネル、放熱ファン等による空冷あ
るいは水冷技術と組み合わせて実用化されている。
力化にともない半導体素子からの発熱量が増大しており
、半導体素子から発生する熱を効率的に除去することが
半導体実装技術上の重要な課題となっている。そのため
、半導体素子を搭載する半導体パッケージには、熱伝導
性に優れたパッケージ材料を用いることによって半導体
素子からの熱放散性を改善することがなされている。 熱放散性に優れたパッケージとしては酸化ベリリウムを
パッケージ材料に用いた製品が古くから実用化されてい
るが、酸化ベリリウムは毒性があるため、最近は炭化ケ
イ素や窒化アルミニウムをパッケージ材料に用いた半導
体パッケージが開発されて実用化されている。これらの
熱放散性に優れた材料を用いた半導体パッケージは、放
熱フィン、水冷チャンネル、放熱ファン等による空冷あ
るいは水冷技術と組み合わせて実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
熱伝導性に優れたパッケージ材料を用いて、空冷あるい
は水冷によって熱を放散させる装置は装置が大がかりに
なり構成が複雑になるという問題点があり、実装部品の
配置の仕方や熱伝導方向、放熱経路によっては十分な放
熱性が得られないといった問題点がある。とくに、従来
の半導体パッケージは発熱源の半導体素子からパッケー
ジの外部までへの熱伝導は自然伝導によるものであり、
いわば受動的な熱伝導によるものであるから、熱伝導性
に優れた材料をパッケージ材料に用いたとしても、ある
程度以上になると実効的熱放散性には差がなくなってし
まうという問題点がある。そこで、本発明は上記問題点
を解消すべくなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、半導体素子から能動的に熱放散させることができ
、パッケージとしての熱放散性を大きく向上させること
のできる半導体パッケージを提供しようとするものであ
る。
熱伝導性に優れたパッケージ材料を用いて、空冷あるい
は水冷によって熱を放散させる装置は装置が大がかりに
なり構成が複雑になるという問題点があり、実装部品の
配置の仕方や熱伝導方向、放熱経路によっては十分な放
熱性が得られないといった問題点がある。とくに、従来
の半導体パッケージは発熱源の半導体素子からパッケー
ジの外部までへの熱伝導は自然伝導によるものであり、
いわば受動的な熱伝導によるものであるから、熱伝導性
に優れた材料をパッケージ材料に用いたとしても、ある
程度以上になると実効的熱放散性には差がなくなってし
まうという問題点がある。そこで、本発明は上記問題点
を解消すべくなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、半導体素子から能動的に熱放散させることができ
、パッケージとしての熱放散性を大きく向上させること
のできる半導体パッケージを提供しようとするものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、半導体素子を搭
載するパッケージ本体を有する半導体パッケージにおい
て、前記半導体素子を搭載する支持基板を高熱伝導体に
よって形成し、該支持基板に接する一端面側を吸熱側と
し前記パッケージ本体に接する他端面側を発熱側とする
ペルチェ素子部を前記支持基板と前記パッケージ本体と
の中間に配置し、少なくとも該ペルチェ素子部の他端面
が接するパッケージ本体部分を高熱伝導体によって形成
したことを特徴とする。また、前記支持基板、およびペ
ルチェ素子部が接合されるパッケージ本体部が窒化アル
ミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリウム等の熱伝導率が
１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性に優れたセラミック材料
、あるいは窒化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリ
ウムのうちのいずれかを主成分とするセラミック材料で
あるものが効果的であり、前記パッケージ本体全体が窒
化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリウム等の熱伝
導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性に優れたセラミッ
ク材料、あるいは窒化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化
ベリリウムのうちのいずれかを主成分とするセラミック
材料から成るものが効果的である。また、前記ペルチェ
素子部がゼーベック係数が１００μＶ／Ｋ以上であり、
性能指数が室温において０．７×１０−３／Ｋ以上のＰ
型およびＮ型半導体からなるもの、また、前記前記Ｐ型
およびＮ型半導体はＢｉ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓ
ｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎから選ばれる２種以上の金属から
成る金属間化合物であるものが効果的である。また、前
記ペルチェ素子部がパッケージ本体に形成したキャビテ
ィの内底面に設置され、前記ペルチェ素子部とキャビテ
ィの内側壁との間に熱絶縁体が充填されたものが効果的
である。
するため次の構成を備える。すなわち、半導体素子を搭
載するパッケージ本体を有する半導体パッケージにおい
て、前記半導体素子を搭載する支持基板を高熱伝導体に
よって形成し、該支持基板に接する一端面側を吸熱側と
し前記パッケージ本体に接する他端面側を発熱側とする
ペルチェ素子部を前記支持基板と前記パッケージ本体と
の中間に配置し、少なくとも該ペルチェ素子部の他端面
が接するパッケージ本体部分を高熱伝導体によって形成
したことを特徴とする。また、前記支持基板、およびペ
ルチェ素子部が接合されるパッケージ本体部が窒化アル
ミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリウム等の熱伝導率が
１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性に優れたセラミック材料
、あるいは窒化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリ
ウムのうちのいずれかを主成分とするセラミック材料で
あるものが効果的であり、前記パッケージ本体全体が窒
化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリウム等の熱伝
導率が１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性に優れたセラミッ
ク材料、あるいは窒化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化
ベリリウムのうちのいずれかを主成分とするセラミック
材料から成るものが効果的である。また、前記ペルチェ
素子部がゼーベック係数が１００μＶ／Ｋ以上であり、
性能指数が室温において０．７×１０−３／Ｋ以上のＰ
型およびＮ型半導体からなるもの、また、前記前記Ｐ型
およびＮ型半導体はＢｉ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓ
ｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎから選ばれる２種以上の金属から
成る金属間化合物であるものが効果的である。また、前
記ペルチェ素子部がパッケージ本体に形成したキャビテ
ィの内底面に設置され、前記ペルチェ素子部とキャビテ
ィの内側壁との間に熱絶縁体が充填されたものが効果的
である。
【０００５】
【発明の概要】本発明に係る半導体パッケージは、高熱
伝導性を有する支持基板に半導体素子を搭載するととも
に、ペルチェ素子部を前記支持基板とパッケージ本体と
の中間に配置したことを特徴とする。ペルチェ素子部は
Ｐ型半導体とＮ型半導体からなるもので、Ｐ型半導体と
Ｎ型の半導体が直列に接続されるように電極を設定する
。ペルチェ素子部は半導体素子から発生する熱を吸熱し
てパッケージの外部に能動的に除却することを目的とす
る。有効な熱輸送を可能とするためにはゼーベック係数
が１００μＶ／Ｋ以上であり、性能係数が室温において
０．７×１０−３／Ｋ以上の熱変換材料が必要である。 このような性能を有する材料は各種金属間化合物の中か
ら得ることができる。たとえば、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｚ
ｎ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎ等から選ばれる二種
以上の金属からなる金属間化合物が有効である。とくに
、Ｂｉ２Ｔｅ３でＴｅの量をコントロールしてＮ型およ
びＰ型半導体としたものが効果的であり、さらに、これ
らにＳｂあるいはＳｅ等の不純物を０．１〜２重量パー
セント加えてゼーベック係数を向上させたものがとくに
効果的である。その他の金属間化合物としては、ＺｎＳ
ｂ、Ｓｂ２Ｔｅ３、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅなどがあり、こ
れらを二種以上組み合わせたり、微量のＴｅ等を添加し
たもの、例えば５０％ Ｂｉ２Ｔｅ３−４０％ Ｓｂ２
Ｔｅ３−１０％ Ｓｂ２Ｓｅ や、３０％ Ｂｉ２Ｔｅ
３−７０％ Ｓｂ２Ｔｅ３にＴｅを２重量％加えたもの
は、いずれも１００μＶ／Ｋ以上のゼーベック係数と０
．７／Ｋ以上の性能係数を持ち、熱電変換素子として有
効に使用することができる。
伝導性を有する支持基板に半導体素子を搭載するととも
に、ペルチェ素子部を前記支持基板とパッケージ本体と
の中間に配置したことを特徴とする。ペルチェ素子部は
Ｐ型半導体とＮ型半導体からなるもので、Ｐ型半導体と
Ｎ型の半導体が直列に接続されるように電極を設定する
。ペルチェ素子部は半導体素子から発生する熱を吸熱し
てパッケージの外部に能動的に除却することを目的とす
る。有効な熱輸送を可能とするためにはゼーベック係数
が１００μＶ／Ｋ以上であり、性能係数が室温において
０．７×１０−３／Ｋ以上の熱変換材料が必要である。 このような性能を有する材料は各種金属間化合物の中か
ら得ることができる。たとえば、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｚ
ｎ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎ等から選ばれる二種
以上の金属からなる金属間化合物が有効である。とくに
、Ｂｉ２Ｔｅ３でＴｅの量をコントロールしてＮ型およ
びＰ型半導体としたものが効果的であり、さらに、これ
らにＳｂあるいはＳｅ等の不純物を０．１〜２重量パー
セント加えてゼーベック係数を向上させたものがとくに
効果的である。その他の金属間化合物としては、ＺｎＳ
ｂ、Ｓｂ２Ｔｅ３、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅなどがあり、こ
れらを二種以上組み合わせたり、微量のＴｅ等を添加し
たもの、例えば５０％ Ｂｉ２Ｔｅ３−４０％ Ｓｂ２
Ｔｅ３−１０％ Ｓｂ２Ｓｅ や、３０％ Ｂｉ２Ｔｅ
３−７０％ Ｓｂ２Ｔｅ３にＴｅを２重量％加えたもの
は、いずれも１００μＶ／Ｋ以上のゼーベック係数と０
．７／Ｋ以上の性能係数を持ち、熱電変換素子として有
効に使用することができる。
【０００６】本発明においてはパッケージから効果的に
熱放散させるため、高熱伝導率を有する支持基板とパッ
ケージ本体とを用いる。支持基板とパッケージ本体には
１００Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を有する材料が好適に用
いられる。セラミックによって形成する場合は窒化アル
ミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリウム等の高熱伝導率
を有するセラミックが好適に使用できる。
熱放散させるため、高熱伝導率を有する支持基板とパッ
ケージ本体とを用いる。支持基板とパッケージ本体には
１００Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導率を有する材料が好適に用
いられる。セラミックによって形成する場合は窒化アル
ミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリウム等の高熱伝導率
を有するセラミックが好適に使用できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る半導体パッ
ケージの一実施例を示す断面図で、半導体素子を搭載し
た状態を示す。実施例の半導体パッケージはキャビティ
ダウン型のピングリッドアレイパッケージである。１０
はパッケージ本体であり、パッケージ本体１０の中央部
に半導体素子１２を搭載するためのキャビティ１４を凹
設している。実施例ではパッケージ本体１０として窒化
アルミニウムを用いた。パッケージ本体１０の製造にあ
たっては、スルーホールあるいは所要の回路パターン１
６を形成した窒化アルミニウムのグリーンシートを積層
して積層体を作成し、この積層体を窒素雰囲気中で焼成
して得た。
づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る半導体パッ
ケージの一実施例を示す断面図で、半導体素子を搭載し
た状態を示す。実施例の半導体パッケージはキャビティ
ダウン型のピングリッドアレイパッケージである。１０
はパッケージ本体であり、パッケージ本体１０の中央部
に半導体素子１２を搭載するためのキャビティ１４を凹
設している。実施例ではパッケージ本体１０として窒化
アルミニウムを用いた。パッケージ本体１０の製造にあ
たっては、スルーホールあるいは所要の回路パターン１
６を形成した窒化アルミニウムのグリーンシートを積層
して積層体を作成し、この積層体を窒素雰囲気中で焼成
して得た。
【０００８】半導体素子１２はキャビティ１４の内底面
に設置したペルチェ素子部１８に支持して搭載される。 ペルチェ素子部１８は半導体素子１２を接合する支持基
板２０の半導体素子１２搭載面とは反対側の面上にペル
チェ素子２２を配置したものである。ペルチェ素子２２
はＰ型半導体とＮ型半導体とからなり、小型のＰ型半導
体とＮ型半導体をシリーズに接続して構成される。支持
基板２０は電気的絶縁体で実施例では熱伝導性を考慮し
て窒化アルミニウム板を用いた。Ｐ型半導体とＮ型半導
体をシリーズに接続するため、支持基板２０の面に矩形
の微小銅板２４を一定間隔で接合し、それぞれの微小銅
板２４に角柱状に形成したＰ型半導体とＮ型半導体のペ
ルチェ素子２２の一端面を接合する。隣接する微小銅板
２４間およびペルチェ素子２２間は絶縁体２６によって
電気的に絶縁する。
に設置したペルチェ素子部１８に支持して搭載される。 ペルチェ素子部１８は半導体素子１２を接合する支持基
板２０の半導体素子１２搭載面とは反対側の面上にペル
チェ素子２２を配置したものである。ペルチェ素子２２
はＰ型半導体とＮ型半導体とからなり、小型のＰ型半導
体とＮ型半導体をシリーズに接続して構成される。支持
基板２０は電気的絶縁体で実施例では熱伝導性を考慮し
て窒化アルミニウム板を用いた。Ｐ型半導体とＮ型半導
体をシリーズに接続するため、支持基板２０の面に矩形
の微小銅板２４を一定間隔で接合し、それぞれの微小銅
板２４に角柱状に形成したＰ型半導体とＮ型半導体のペ
ルチェ素子２２の一端面を接合する。隣接する微小銅板
２４間およびペルチェ素子２２間は絶縁体２６によって
電気的に絶縁する。
【０００９】ペルチェ素子部１８は、支持基板２０にペ
ルチェ素子２２を配設した後、キャビティ１４の内底面
に設けた底面電極２８に接合して形成される。底面電極
２８とペルチェ素子２２とを接合することによって、す
べてのペルチェ素子２２が電気的に直列に接合される。 そして、ペルチェ素子２２の一方の端面が支持基板２０
に接し、他方の端面がキャビティ１４内底面のパッケー
ジ本体１０に接することになる。３０はキャビティ１４
内に設置したペルチェ素子部１８の外周壁とキャビティ
１４の内壁間に充填した熱絶縁体である。この熱絶縁体
３０はキャビティ１４の内側壁からペルチェ素子部１８
内へ熱が流入することを防止することを目的とするもの
である。熱絶縁体３０を設置するためペルチェ素子部１
８の外形寸法はキャビティ１４の寸法よりも若干小さめ
に設定する。熱絶縁体３０には一般のエポキシ樹脂やウ
レタン樹脂等の熱伝導率の低い材料を用いることができ
る。熱伝導体３０の熱膨張係数はペルチェ素子部の熱膨
張係数に近い値のものが望ましい。たとえば、シリカフ
ィラーを添加して熱膨張係数を１．２〜１．７ ×１０
−５／℃程度に調節したエポキシ系樹脂などが使用でき
る。上記ペルチェ素子２２の導通試験を行った後、熱絶
縁体３０の樹脂を注入し固化させる。
ルチェ素子２２を配設した後、キャビティ１４の内底面
に設けた底面電極２８に接合して形成される。底面電極
２８とペルチェ素子２２とを接合することによって、す
べてのペルチェ素子２２が電気的に直列に接合される。 そして、ペルチェ素子２２の一方の端面が支持基板２０
に接し、他方の端面がキャビティ１４内底面のパッケー
ジ本体１０に接することになる。３０はキャビティ１４
内に設置したペルチェ素子部１８の外周壁とキャビティ
１４の内壁間に充填した熱絶縁体である。この熱絶縁体
３０はキャビティ１４の内側壁からペルチェ素子部１８
内へ熱が流入することを防止することを目的とするもの
である。熱絶縁体３０を設置するためペルチェ素子部１
８の外形寸法はキャビティ１４の寸法よりも若干小さめ
に設定する。熱絶縁体３０には一般のエポキシ樹脂やウ
レタン樹脂等の熱伝導率の低い材料を用いることができ
る。熱伝導体３０の熱膨張係数はペルチェ素子部の熱膨
張係数に近い値のものが望ましい。たとえば、シリカフ
ィラーを添加して熱膨張係数を１．２〜１．７ ×１０
−５／℃程度に調節したエポキシ系樹脂などが使用でき
る。上記ペルチェ素子２２の導通試験を行った後、熱絶
縁体３０の樹脂を注入し固化させる。
【００１０】上記半導体パッケージに半導体素子１２を
搭載することによって図１に示す半導体装置が得られる
。この例では半導体素子１２はＴＡＢテープ３２を用い
てパッケージ本体１０に接続し、リッド３４によって封
止しているが、半導体素子１２はワイヤボンディングに
よって接続してもよい。こうして、ペルチェ素子部１８
を内部に組み込んだ半導体装置が得られる。この半導体
装置を使用するにあたっては、底面電極２８の一端Ａを
プラス極、他端Ｂをマイナス極に設定し、支持基板２０
に接する側ではＮ型半導体からＰ型半導体に電流が流れ
、底面電極２８部分ではＰ型半導体からＮ型半導体に電
流が流れるように設定して使用する。このように電流の
流れを設定することによって、支持基板２０で吸熱され
底面電極２８に接するパッケージ本体１０で放熱される
。すなわち、半導体素子１２から発生した熱は半導体素
子１２が接合される支持基板２０中に拡散し、ペルチェ
素子部１８によって吸熱されキャビティ１４の内底面に
おいて放熱される。キャビティ１４内底面での放熱はパ
ッケージ本体１０内に拡散する。熱絶縁体３０はパッケ
ージ本体１０内に拡散した熱が半導体素子１２へ伝導す
るのを防止する。こうして、半導体素子１２で発生した
熱は能動的にパッケージ本体１０中へ輸送され、パッケ
ージ本体１０から外部に放散される。実施例では熱伝導
性に優れる窒化アルミニウムをパッケージ本体１０の材
料に用いることによって効果的な熱放散を図ることがで
きる。
搭載することによって図１に示す半導体装置が得られる
。この例では半導体素子１２はＴＡＢテープ３２を用い
てパッケージ本体１０に接続し、リッド３４によって封
止しているが、半導体素子１２はワイヤボンディングに
よって接続してもよい。こうして、ペルチェ素子部１８
を内部に組み込んだ半導体装置が得られる。この半導体
装置を使用するにあたっては、底面電極２８の一端Ａを
プラス極、他端Ｂをマイナス極に設定し、支持基板２０
に接する側ではＮ型半導体からＰ型半導体に電流が流れ
、底面電極２８部分ではＰ型半導体からＮ型半導体に電
流が流れるように設定して使用する。このように電流の
流れを設定することによって、支持基板２０で吸熱され
底面電極２８に接するパッケージ本体１０で放熱される
。すなわち、半導体素子１２から発生した熱は半導体素
子１２が接合される支持基板２０中に拡散し、ペルチェ
素子部１８によって吸熱されキャビティ１４の内底面に
おいて放熱される。キャビティ１４内底面での放熱はパ
ッケージ本体１０内に拡散する。熱絶縁体３０はパッケ
ージ本体１０内に拡散した熱が半導体素子１２へ伝導す
るのを防止する。こうして、半導体素子１２で発生した
熱は能動的にパッケージ本体１０中へ輸送され、パッケ
ージ本体１０から外部に放散される。実施例では熱伝導
性に優れる窒化アルミニウムをパッケージ本体１０の材
料に用いることによって効果的な熱放散を図ることがで
きる。
【００１１】実施例の半導体パッケージを用いた場合は
、上記のようにペルチェ素子部１８を設けたことによっ
て半導体素子１２から発生した熱を積極的に吸熱して放
散させるから、従来の単なる熱伝導によって熱放散させ
るパッケージとくらべてはるかに効率的な熱放散をさせ
ることができる。ただし、上記ペルチェ素子を組み込ん
だ半導体パッケージを有効に作用させるためには、パッ
ケージ本体１０のキャビティ１４底面から効率的に熱を
放散させる必要がある。たとえば、パッケージ本体１０
にフィンを付設して空冷によって熱放散させる方法や、
水冷あるいは空冷によって強制的に熱放散をさせる方法
を利用することによって実施例の半導体パッケージの効
果をさらに高めることができる。ペルチェ素子による吸
熱効果は非常に大きいから、このようにパッケージ本体
について十分な放熱性をとることが重要である。
、上記のようにペルチェ素子部１８を設けたことによっ
て半導体素子１２から発生した熱を積極的に吸熱して放
散させるから、従来の単なる熱伝導によって熱放散させ
るパッケージとくらべてはるかに効率的な熱放散をさせ
ることができる。ただし、上記ペルチェ素子を組み込ん
だ半導体パッケージを有効に作用させるためには、パッ
ケージ本体１０のキャビティ１４底面から効率的に熱を
放散させる必要がある。たとえば、パッケージ本体１０
にフィンを付設して空冷によって熱放散させる方法や、
水冷あるいは空冷によって強制的に熱放散をさせる方法
を利用することによって実施例の半導体パッケージの効
果をさらに高めることができる。ペルチェ素子による吸
熱効果は非常に大きいから、このようにパッケージ本体
について十分な放熱性をとることが重要である。
【００１２】前記支持基板２０も半導体素子１２から効
果的に吸熱できるよう熱伝導性の良い材料を選択する必
要がある。支持基板２０にはペルチェ素子２２の一方の
電極を形成するから、支持基板２０は同時に電気的絶縁
性を有する必要がある。実施例では支持基板２０に適す
るものとして窒化アルミニウム板を使用した。なお、上
記実施例ではパッケージ本体１０の全体を窒化アルミニ
ウムによって形成することによってパッケージ全体とし
て熱放散性が向上できるようにしたが、パッケージ本体
からの放熱はキャビティ１４の内底面からもっとも有効
になされるから、ペルチェ素子部１８を設置するキャビ
ティ１４の内底面の範囲についてのみ熱伝導性の良好な
材料を用いるようにしてもよい。たとえば、キャビティ
１４内底面に相当する部分については熱伝導性の良好な
窒化アルミニウムによって形成し、回路パターン１６等
を形成するパッケージ本体１０の他の部分についてはム
ライトセラミック等の低誘電率のセラミック材料を用い
て形成することも可能である。このようなパッケージの
場合には、半導体素子からの熱放散性を効果的に向上さ
せることができるとともに、高速伝播信号に対する電気
的特性を改善することができて有益である。
果的に吸熱できるよう熱伝導性の良い材料を選択する必
要がある。支持基板２０にはペルチェ素子２２の一方の
電極を形成するから、支持基板２０は同時に電気的絶縁
性を有する必要がある。実施例では支持基板２０に適す
るものとして窒化アルミニウム板を使用した。なお、上
記実施例ではパッケージ本体１０の全体を窒化アルミニ
ウムによって形成することによってパッケージ全体とし
て熱放散性が向上できるようにしたが、パッケージ本体
からの放熱はキャビティ１４の内底面からもっとも有効
になされるから、ペルチェ素子部１８を設置するキャビ
ティ１４の内底面の範囲についてのみ熱伝導性の良好な
材料を用いるようにしてもよい。たとえば、キャビティ
１４内底面に相当する部分については熱伝導性の良好な
窒化アルミニウムによって形成し、回路パターン１６等
を形成するパッケージ本体１０の他の部分についてはム
ライトセラミック等の低誘電率のセラミック材料を用い
て形成することも可能である。このようなパッケージの
場合には、半導体素子からの熱放散性を効果的に向上さ
せることができるとともに、高速伝播信号に対する電気
的特性を改善することができて有益である。
【００１３】上記ペルチェ素子部１８を有する半導体パ
ッケージの構成は図１に示すピングリッドアレイパッケ
ージの他に、他のタイプのセラミックパッケージおよび
樹脂封止タイプのパッケージに適用することができる。 図２は樹脂封止タイプのパッケージに適用した例である
。この実施例の半導体装置は支持基板２０、ペルチェ素
子部１８、放熱板４２を有するリードフレーム４０に半
導体素子１２を搭載して樹脂封止したものである。放熱
板４２は電気的絶縁性および良好な熱伝導性を有する材
料として実施例では窒化アルミニウム板を用いた。４４
は封止樹脂である。半導体素子１２は上記実施例と同様
に支持基板２０に接合され、ワイヤボンディングによっ
てリードに接続される。また、放熱板４２はパッケージ
の熱放散性を向上させるために設けたもので、実施例で
は封止樹脂４４の外面に露出させて樹脂封止している。 本実施例の樹脂封止パッケージの場合も、ペルチェ素子
部１８の機能によって半導体素子１２から吸熱し封止樹
脂４４の外面に設けた放熱板４２から熱放散させること
によってパッケージの熱放散性を効果的に向上させるこ
とができる。もちろん、放熱板４２に放熱フィンを設け
たり、水冷、空冷によって強制的に熱放散性を高めるこ
とによってパッケージの放熱効果を向上させることがで
きる。なお、上記各実施例ではペルチェ素子部１８は一
段設けているが、ペルチェ素子部１８を２段以上組み合
わせた構成にすることも可能である。
ッケージの構成は図１に示すピングリッドアレイパッケ
ージの他に、他のタイプのセラミックパッケージおよび
樹脂封止タイプのパッケージに適用することができる。 図２は樹脂封止タイプのパッケージに適用した例である
。この実施例の半導体装置は支持基板２０、ペルチェ素
子部１８、放熱板４２を有するリードフレーム４０に半
導体素子１２を搭載して樹脂封止したものである。放熱
板４２は電気的絶縁性および良好な熱伝導性を有する材
料として実施例では窒化アルミニウム板を用いた。４４
は封止樹脂である。半導体素子１２は上記実施例と同様
に支持基板２０に接合され、ワイヤボンディングによっ
てリードに接続される。また、放熱板４２はパッケージ
の熱放散性を向上させるために設けたもので、実施例で
は封止樹脂４４の外面に露出させて樹脂封止している。 本実施例の樹脂封止パッケージの場合も、ペルチェ素子
部１８の機能によって半導体素子１２から吸熱し封止樹
脂４４の外面に設けた放熱板４２から熱放散させること
によってパッケージの熱放散性を効果的に向上させるこ
とができる。もちろん、放熱板４２に放熱フィンを設け
たり、水冷、空冷によって強制的に熱放散性を高めるこ
とによってパッケージの放熱効果を向上させることがで
きる。なお、上記各実施例ではペルチェ素子部１８は一
段設けているが、ペルチェ素子部１８を２段以上組み合
わせた構成にすることも可能である。
【００１４】
【発明の効果】本発明に係る半導体パッケージによれば
、上述したように、ペルチェ素子部をパッケージ内に組
み込むことによって、発熱源の半導体素子から能動的に
熱を除却することができるから、発熱量がきわめて大き
な半導体素子を搭載する場合に有効に利用することがで
き、半導体素子の発熱の問題を効果的に解消することが
できる等の著効を奏する。
、上述したように、ペルチェ素子部をパッケージ内に組
み込むことによって、発熱源の半導体素子から能動的に
熱を除却することができるから、発熱量がきわめて大き
な半導体素子を搭載する場合に有効に利用することがで
き、半導体素子の発熱の問題を効果的に解消することが
できる等の著効を奏する。
【図１】半導体パッケージの一実施例を示す説明図であ
る。
る。
【図２】半導体パッケージの他の実施例を示す説明図で
ある。
ある。
１０ パッケージ本体
１２ 半導体素子
１４ キャビティ
１６ 回路パターン
１８ ペルチェ素子部
２０ 支持基板
２２ ペルチェ素子
２４ 微小銅板
２６ 絶縁体
２８ 底面電極
３０ 熱絶縁体
４０ リードフレーム
４２ 放熱板
４４ 封止樹脂
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体素子を搭載するパッケージ本体
を有する半導体パッケージにおいて、前記半導体素子を
搭載する支持基板を高熱伝導体によって形成し、該支持
基板に接する一端面側を吸熱側とし前記パッケージ本体
に接する他端面側を発熱側とするペルチェ素子部を前記
支持基板と前記パッケージ本体との中間に配置し、少な
くとも該ペルチェ素子部の他端面が接するパッケージ本
体部分を高熱伝導体によって形成したことを特徴とする
半導体パッケージ。 - 【請求項２】 支持基板、およびペルチェ素子部が接
合されるパッケージ本体部分が窒化アルミニウム、炭化
ケイ素、酸化ベリリウム等の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ
以上の熱伝導性に優れたセラミック材料、あるいは窒化
アルミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリウムのうちのい
ずれかを主成分とするセラミック材料であることを特徴
とする請求項１記載の半導体パッケージ。 - 【請求項３】 パッケージ本体全体が窒化アルミニウ
ム、炭化ケイ素、酸化ベリリウム等の熱伝導率が１００
Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性に優れたセラミック材料、ある
いは窒化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化ベリリウムの
うちのいずれかを主成分とするセラミック材料から成る
ことを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。 - 【請求項４】 ペルチェ素子部がゼーベック係数が１
００μＶ／Ｋ以上であり、性能指数が室温において０．
７×１０−３／Ｋ以上のＰ型およびＮ型半導体からなる
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体パ
ッケージ。 - 【請求項５】 前記Ｐ型およびＮ型半導体はＢｉ、Ｔ
ｅ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎから選
ばれる２種以上の金属から成る金属間化合物であること
を特徴とする請求項４記載の半導体パッケージ。 - 【請求項６】 ペルチェ素子部がパッケージ本体に形
成したキャビティの内底面に設置され、前記ペルチェ素
子部とキャビティの内側壁との間に熱絶縁体が充填され
た請求項１、２、３、４または５記載の半導体パッケー
ジ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093131A JPH04303955A (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093131A JPH04303955A (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303955A true JPH04303955A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=14073971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3093131A Pending JPH04303955A (ja) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04303955A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5814883A (en) * | 1995-10-04 | 1998-09-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Packaged semiconductor chip |
| US7078801B2 (en) | 2002-04-25 | 2006-07-18 | Yamaha Corporation | Thermoelectric module package |
| KR100716865B1 (ko) * | 2001-07-28 | 2007-05-09 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 반도체패키지 |
| JP2012016074A (ja) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Swcc Showa Cable Systems Co Ltd | 熱電変換発電装置 |
| WO2023276559A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | リンテック株式会社 | 半導体封止体 |
-
1991
- 1991-03-30 JP JP3093131A patent/JPH04303955A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5814883A (en) * | 1995-10-04 | 1998-09-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Packaged semiconductor chip |
| KR100716865B1 (ko) * | 2001-07-28 | 2007-05-09 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 반도체패키지 |
| US7078801B2 (en) | 2002-04-25 | 2006-07-18 | Yamaha Corporation | Thermoelectric module package |
| JP2012016074A (ja) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Swcc Showa Cable Systems Co Ltd | 熱電変換発電装置 |
| WO2023276559A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | リンテック株式会社 | 半導体封止体 |
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