JPH05121587A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH05121587A JPH05121587A JP3278091A JP27809191A JPH05121587A JP H05121587 A JPH05121587 A JP H05121587A JP 3278091 A JP3278091 A JP 3278091A JP 27809191 A JP27809191 A JP 27809191A JP H05121587 A JPH05121587 A JP H05121587A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal expansion
- metal
- circuit board
- semiconductor device
- metal core
- 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.)
- Pending
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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
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 プラスチック回路基板１と金属コア２とから
なる半導体キャリアを用いた半導体装置において、金属
コア２を低熱膨張金属２ａと高熱膨張金属２ｂとによっ
て構成し、低熱膨張金属２ａを半導体チップ３に、また
高熱膨張金属２ｂをプラスチック回路基板１に接着す
る。 【効果】 低熱抵抗、半導体チップとの熱膨張の整合、
プラスチック回路基板との熱膨張の整合が図られ、特に
大型半導体チップの実装において高い信頼性を発揮す
る。
なる半導体キャリアを用いた半導体装置において、金属
コア２を低熱膨張金属２ａと高熱膨張金属２ｂとによっ
て構成し、低熱膨張金属２ａを半導体チップ３に、また
高熱膨張金属２ｂをプラスチック回路基板１に接着す
る。 【効果】 低熱抵抗、半導体チップとの熱膨張の整合、
プラスチック回路基板との熱膨張の整合が図られ、特に
大型半導体チップの実装において高い信頼性を発揮す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置に関する
ものである。さらに詳しくは、この発明は、低コスト、
かつ軽量な、プラスチック製半導体キャリアを用いた半
導体装置に関するものである。
ものである。さらに詳しくは、この発明は、低コスト、
かつ軽量な、プラスチック製半導体キャリアを用いた半
導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気・電子機器、通信機器、計算機等の
小型化とともに半導体装置の高密度、高集積化が進展
し、このような小型、かつ、高集積化にともなって、耐
熱性、そして熱放散性の良好な半導体装置が求められて
きている。このような状況において、従来の半導体装置
の場合、高発熱の大型チップ用として、たとえば図３
（ａ）（ｂ）に示したように、半導体チップと熱膨張係
数が近い銅タングステン等からなる金属コア（ア）と、
セラミック製の外リード付き回路基板（イ）、もしくは
プラスチック製の外リード付き回路基板（ウ）とからな
る半導体キャリアが用いられてきている。
小型化とともに半導体装置の高密度、高集積化が進展
し、このような小型、かつ、高集積化にともなって、耐
熱性、そして熱放散性の良好な半導体装置が求められて
きている。このような状況において、従来の半導体装置
の場合、高発熱の大型チップ用として、たとえば図３
（ａ）（ｂ）に示したように、半導体チップと熱膨張係
数が近い銅タングステン等からなる金属コア（ア）と、
セラミック製の外リード付き回路基板（イ）、もしくは
プラスチック製の外リード付き回路基板（ウ）とからな
る半導体キャリアが用いられてきている。
【０００３】金属コア（ア）には、銅タングステンだけ
でなく、銅／インバー合金／銅等のその他の金属も用い
られており、いずれの場合にも、ここに搭載する半導体
チップと近い熱膨張係数を有するものが好適なものとし
て使用されている。
でなく、銅／インバー合金／銅等のその他の金属も用い
られており、いずれの場合にも、ここに搭載する半導体
チップと近い熱膨張係数を有するものが好適なものとし
て使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体装置においては、たとえば図３（ａ）に示し
た銅タングステン金属コア（ア）とセラミック製回路基
板（イ）とからなる半導体キャリアの場合には、セラミ
ック製回路基板（イ）を用いることから、その製造コス
トが極めて高いものとなり、かつ、非常に重いため、ど
うしても使用せざるを得ない時以外はあまり使用されて
いない。このため、この半導体キャリアを備えた半導体
装置の用途はおのずと限られたものとなっていた。
来の半導体装置においては、たとえば図３（ａ）に示し
た銅タングステン金属コア（ア）とセラミック製回路基
板（イ）とからなる半導体キャリアの場合には、セラミ
ック製回路基板（イ）を用いることから、その製造コス
トが極めて高いものとなり、かつ、非常に重いため、ど
うしても使用せざるを得ない時以外はあまり使用されて
いない。このため、この半導体キャリアを備えた半導体
装置の用途はおのずと限られたものとなっていた。
【０００５】一方、セラミック製回路基板（イ）に代え
て、図３（ｂ）のようにプラスチック製回路基板（ウ）
を用いる半導体装置の場合には、コスト面においてはる
かに有利であり、また軽量という特徴がある。そのた
め、より汎用性のある半導体装置としての性格を有して
いる。しかしながら、たとえば銅タングステン金属コア
（ア）とプラスチック製回路基板（ウ）とからなる半導
体キャリアの場合には、銅タングステン金属コア（ア）
とプラスチック製回路基板（ウ）との間の熱膨張係数の
差が大きく、たとえ両者を接着しても、その差に帰因す
るストレスによって、温度サイクル試験等を行うと接合
部が破壊してしまうという欠点があった。
て、図３（ｂ）のようにプラスチック製回路基板（ウ）
を用いる半導体装置の場合には、コスト面においてはる
かに有利であり、また軽量という特徴がある。そのた
め、より汎用性のある半導体装置としての性格を有して
いる。しかしながら、たとえば銅タングステン金属コア
（ア）とプラスチック製回路基板（ウ）とからなる半導
体キャリアの場合には、銅タングステン金属コア（ア）
とプラスチック製回路基板（ウ）との間の熱膨張係数の
差が大きく、たとえ両者を接着しても、その差に帰因す
るストレスによって、温度サイクル試験等を行うと接合
部が破壊してしまうという欠点があった。
【０００６】このため、現状においては、プラスチック
製回路基板（ウ）への銅タングステンの使用が難しい状
況にあった。もちろん、銅タングステンに代えて、プラ
スチック製回路基板（ウ）との熱膨張係数の差の小さい
銅等の金属を金属コアとして使用することも考慮される
が、その場合には、半導体チップと金属コアとの熱膨張
率の差が拡大し、半導体チップそのものに損傷をきたす
ことが避けられなかった。
製回路基板（ウ）への銅タングステンの使用が難しい状
況にあった。もちろん、銅タングステンに代えて、プラ
スチック製回路基板（ウ）との熱膨張係数の差の小さい
銅等の金属を金属コアとして使用することも考慮される
が、その場合には、半導体チップと金属コアとの熱膨張
率の差が拡大し、半導体チップそのものに損傷をきたす
ことが避けられなかった。
【０００７】そこで、この発明は、以上の通りの従来の
半導体装置の欠点を解消し、金属コアの接着信頼性に優
れた改良された半導体キャリアを有する半導体装置を提
供することを目的としている。
半導体装置の欠点を解消し、金属コアの接着信頼性に優
れた改良された半導体キャリアを有する半導体装置を提
供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の通り
の課題を解決するものとして、プラスチック回路基板と
金属コアとからなる半導体キャリアを用いた半導体装置
において、金属コアを低熱膨張金属と高熱膨張金属とに
よって構成し、低熱膨張金属と半導体、そして高熱膨張
金属とプラスチック回路基板とを各々接着してなること
を特徴とする半導体装置を提供する。
の課題を解決するものとして、プラスチック回路基板と
金属コアとからなる半導体キャリアを用いた半導体装置
において、金属コアを低熱膨張金属と高熱膨張金属とに
よって構成し、低熱膨張金属と半導体、そして高熱膨張
金属とプラスチック回路基板とを各々接着してなること
を特徴とする半導体装置を提供する。
【０００９】そして、この発明は、前記の金属コアを構
成する低熱膨張金属が高熱膨張金属よりもその大きさが
小さいことを好ましい態様の一つとしてもいる。
成する低熱膨張金属が高熱膨張金属よりもその大きさが
小さいことを好ましい態様の一つとしてもいる。
【００１０】
【作用】この発明の半導体装置においては、前記の通り
半導体チップが実装される部分は半導体チップに近い低
熱膨張係数を有する金属コアを用い、かつ、プラスチッ
ク回路基板と接着する部分にはこのプラスチック回路基
板の熱膨張係数に近い高熱膨脹性金属コアを用いるた
め、大型半導体チップの実装信頼性が高く、かつ、プラ
スチック回路基板と金属コアとの接着信頼性も大きく向
上する。
半導体チップが実装される部分は半導体チップに近い低
熱膨張係数を有する金属コアを用い、かつ、プラスチッ
ク回路基板と接着する部分にはこのプラスチック回路基
板の熱膨張係数に近い高熱膨脹性金属コアを用いるた
め、大型半導体チップの実装信頼性が高く、かつ、プラ
スチック回路基板と金属コアとの接着信頼性も大きく向
上する。
【００１１】また、低熱膨張金属コアを高熱膨張金属コ
アよりも小さくすることにより、加熱時の金属コアの反
りが低減され、半導体チップと金属コアとの接着信頼性
に優れた半導体装置が実現される。しかも、高熱膨張金
属コアの使用によって、従来の低熱膨張金属コア単独の
場合に比べ、低熱抵抗ともなる。
アよりも小さくすることにより、加熱時の金属コアの反
りが低減され、半導体チップと金属コアとの接着信頼性
に優れた半導体装置が実現される。しかも、高熱膨張金
属コアの使用によって、従来の低熱膨張金属コア単独の
場合に比べ、低熱抵抗ともなる。
【００１２】
【実施例】以下、図面に沿ってこの発明の実施例を示
す。図１は、この発明の半導体装置の一例を示したもの
である。また図２（ａ）（ｂ）は、その部分構造を例示
したものである。たとえば図１に示したように、この発
明の半導体装置では、プラスチック回路基板（１）と金
属コア（２）とからなる半導体キャリアを用いた装置に
おいて、この金属コア（２）を、低熱膨張金属（２ａ）
と高熱膨張金属（２ｂ）とによって構成し、低熱膨張金
属（２ａ）は、これに実装する半導体チップ（３）と接
着し、高熱膨張金属（２ｂ）は、プラスチック回路基板
（１）と接着する。
す。図１は、この発明の半導体装置の一例を示したもの
である。また図２（ａ）（ｂ）は、その部分構造を例示
したものである。たとえば図１に示したように、この発
明の半導体装置では、プラスチック回路基板（１）と金
属コア（２）とからなる半導体キャリアを用いた装置に
おいて、この金属コア（２）を、低熱膨張金属（２ａ）
と高熱膨張金属（２ｂ）とによって構成し、低熱膨張金
属（２ａ）は、これに実装する半導体チップ（３）と接
着し、高熱膨張金属（２ｂ）は、プラスチック回路基板
（１）と接着する。
【００１３】すなわち、この発明においては、前記の通
りの低熱膨張金属（２ａ）と高熱膨張金属（２ｂ）との
組合わせによって金属コア（２）を構成し、半導体チッ
プ（３）に近い熱膨張係数を有する低熱膨張金属（２
ａ）を半導体チップ（３）と接着し、プラスチック回路
基板（１）に近い熱膨張係数を有する高熱膨張金属（２
ｂ）をプラスチック回路基板（１）に接着している。こ
の場合の低熱膨張金属（２ａ）としては、従来からも使
用されている銅タングステン、銅／インバー合金／銅等
の金属、合金の適宜なものが使用でき、また、高熱膨張
金属（２ｂ）としては、銅、アルミニウム、亜鉛等の適
宜なものが使用できる。
りの低熱膨張金属（２ａ）と高熱膨張金属（２ｂ）との
組合わせによって金属コア（２）を構成し、半導体チッ
プ（３）に近い熱膨張係数を有する低熱膨張金属（２
ａ）を半導体チップ（３）と接着し、プラスチック回路
基板（１）に近い熱膨張係数を有する高熱膨張金属（２
ｂ）をプラスチック回路基板（１）に接着している。こ
の場合の低熱膨張金属（２ａ）としては、従来からも使
用されている銅タングステン、銅／インバー合金／銅等
の金属、合金の適宜なものが使用でき、また、高熱膨張
金属（２ｂ）としては、銅、アルミニウム、亜鉛等の適
宜なものが使用できる。
【００１４】そして、この低熱膨張金属（２ａ）と高熱
膨張金属（２ｂ）との相互の接着は、エポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂、シリコン樹脂等の樹脂接着としてもよい
し、あるいは、ろう付け、共晶等の金属接着としてもよ
い。もちろん、半導体チップ（３）、プラスチック回路
基板（１）の素材、構成について特段の限定はない。従
来より使用されているものをはじめ、適宜なものを使用
することができる。
膨張金属（２ｂ）との相互の接着は、エポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂、シリコン樹脂等の樹脂接着としてもよい
し、あるいは、ろう付け、共晶等の金属接着としてもよ
い。もちろん、半導体チップ（３）、プラスチック回路
基板（１）の素材、構成について特段の限定はない。従
来より使用されているものをはじめ、適宜なものを使用
することができる。
【００１５】なお、半導体チップ（３）は、金属ワイヤ
等によってプラスチック回路基板の導体に接続し、ま
た、この導体は、実装用の端子ピン等に接続する。そし
て、半導体チップ（３）は、適宜に樹脂によって封止す
ることができる。たとえば、以上の構造からなるこの半
導体装置について、図２（ａ）（ｂ）に示したように、
低熱膨張金属（２ａ）をより小さな大きさとし、各種の
金属の組合わせによって金属コア（２）を構成してみ
る。これを従来例等としての比較例と対比してみると、
表１のように例示することができる。また、それらの熱
膨張係数を示したものが表２である。
等によってプラスチック回路基板の導体に接続し、ま
た、この導体は、実装用の端子ピン等に接続する。そし
て、半導体チップ（３）は、適宜に樹脂によって封止す
ることができる。たとえば、以上の構造からなるこの半
導体装置について、図２（ａ）（ｂ）に示したように、
低熱膨張金属（２ａ）をより小さな大きさとし、各種の
金属の組合わせによって金属コア（２）を構成してみ
る。これを従来例等としての比較例と対比してみると、
表１のように例示することができる。また、それらの熱
膨張係数を示したものが表２である。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】これらの組合わせからなる金属コアについ
て、図２（ａ）（ｂ）に示したサイズを、Ａ＝１１〜２
５mm角、Ｂ＝１６〜３３mm角として、−５℃×３０分か
ら１５０℃×３０分の温度サイクル試験に供してみる。
すると、この発明の場合には、２０００サイクル後にお
いても接着は良好であるが、比較例の場合には、接合部
の破壊は回避することができなかった。
て、図２（ａ）（ｂ）に示したサイズを、Ａ＝１１〜２
５mm角、Ｂ＝１６〜３３mm角として、−５℃×３０分か
ら１５０℃×３０分の温度サイクル試験に供してみる。
すると、この発明の場合には、２０００サイクル後にお
いても接着は良好であるが、比較例の場合には、接合部
の破壊は回避することができなかった。
【００１９】また、金属コアサイズが、 Ａ＝１２mm角 Ｂ＝１６mm角 で、半導体チップの大きさが１０mm角×５mm厚みのもの
について、その温度サイクル試験による接着性の評価結
果を示したものが次の表３である。表中の評価は、半導
体チップと金属コア２ａ、およびプラスチック回路基板
（ＰＣＢ）と金属コア２ｂとの各々の接着状態について
行い、 Ｓ＝良好 Ｏ＝接合部破壊 の指標により示している。
について、その温度サイクル試験による接着性の評価結
果を示したものが次の表３である。表中の評価は、半導
体チップと金属コア２ａ、およびプラスチック回路基板
（ＰＣＢ）と金属コア２ｂとの各々の接着状態について
行い、 Ｓ＝良好 Ｏ＝接合部破壊 の指標により示している。
【００２０】この表３の結果からも明らかなように、こ
の発明の実施例の場合には、いずれの接着も良好である
が、比較例の場合には、接合部の破壊によって接続は失
われていることがわかる。
の発明の実施例の場合には、いずれの接着も良好である
が、比較例の場合には、接合部の破壊によって接続は失
われていることがわかる。
【００２１】
【表３】
【００２２】
【発明の効果】この発明の半導体装置によって、低熱抵
抗、半導体チップとの熱膨脹の整合、プラスチック製回
路基板との熱膨張の整合が良好となり、特に大型半導体
チップの実装において高い信頼性を発揮する。
抗、半導体チップとの熱膨脹の整合、プラスチック製回
路基板との熱膨張の整合が良好となり、特に大型半導体
チップの実装において高い信頼性を発揮する。
【図１】この発明の半導体装置を例示した断面図であ
る。
る。
【図２】（ａ）（ｂ）は、この発明の装置の接着部と金
属コアの構成を示した部分断面図である。
属コアの構成を示した部分断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）はセラミックス回路基板およびプ
ラスチック回路基板を用いた従来の半導体装置を示した
断面図である。
ラスチック回路基板を用いた従来の半導体装置を示した
断面図である。
１ プラスチック回路基板 ２ 金属コア ２ａ 低熱膨張金属 ２ｂ 高熱膨張金属 ３ 半導体チップ
Claims (2)
- 【請求項１】 プラスチック回路基板と金属コアとから
なる半導体キャリアを用いた半導体装置において、金属
コアを低熱膨張金属と高熱膨張金属とによって構成し、
低熱膨張金属と半導体チップ、そして高熱膨張金属とプ
ラスチック回路基板とを接着してなることを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項２】 金属コアを構成する低熱膨張金属が高熱
膨張金属よりもその大きさが小さい請求項１の半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3278091A JPH05121587A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3278091A JPH05121587A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121587A true JPH05121587A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17592515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3278091A Pending JPH05121587A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05121587A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5614763A (en) * | 1995-03-13 | 1997-03-25 | Zetetic Institute | Methods for improving performance and temperature robustness of optical coupling between solid state light sensors and optical systems |
| JPH09107057A (ja) * | 1995-10-09 | 1997-04-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体素子搭載用プラスチックパッケージおよびその製造方法 |
| JPH09283668A (ja) * | 1996-04-10 | 1997-10-31 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP3278091A patent/JPH05121587A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5614763A (en) * | 1995-03-13 | 1997-03-25 | Zetetic Institute | Methods for improving performance and temperature robustness of optical coupling between solid state light sensors and optical systems |
| JPH09107057A (ja) * | 1995-10-09 | 1997-04-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体素子搭載用プラスチックパッケージおよびその製造方法 |
| JPH09283668A (ja) * | 1996-04-10 | 1997-10-31 | Nec Corp | 半導体装置 |
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