JPH05136283A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05136283A
JPH05136283A JP3300139A JP30013991A JPH05136283A JP H05136283 A JPH05136283 A JP H05136283A JP 3300139 A JP3300139 A JP 3300139A JP 30013991 A JP30013991 A JP 30013991A JP H05136283 A JPH05136283 A JP H05136283A
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Shinjiro Kojima
伸次郎 小島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】部品コスト、組立てコストおよび配線基板製作
用の金型のコストを低減でき、総コストを著しく低減し
得る半導体装置を提供する。 【構成】AlN製絶縁基板上に配線パターン12が形成
された配線基板11と、この配線基板上に半田付けによ
り直接にマウントされた半導体素子14と、この半導体
素子および前記配線パターンに対してボンディング接続
された金属細線15と、前記配線基板上に搭載されて前
記配線パターンに半田付けされた電子部品17,18
と、上記配線基板の片面側を覆うように被せられたケー
ス19とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係り、特
に配線基板上に半導体素子を搭載してケースを被せてな
る半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の高電力型の自動車無線用
高周波増幅器を形成するモジュールに使用される半導体
装置の一例を示す平面図、図7は図6のB−B線に沿う
断面図、図8は図6のC−C線に沿う断面図である。図
9は、図7中の配線基板上の配線パターンおよび部品配
置の一部を示す平面図である。
【0003】図6乃至図9において、70は銅製放熱板
であり、取付けネジ挿入用の切欠き部70aを有する。
71はAl2 3 製絶縁基板上に例えばMoがメタライズ
されてなる配線パターン72が形成された配線基板であ
り、上記銅製放熱板70に半田付けされている。73は
配線基板71の切欠き部(角穴部の場合もある。)71
aに配置されて前記放熱板70に半田付けされたヒート
スプレッダであり、熱伝導率の良いBeO、あるいは、
AlNがメタライズされている。74はヒートスプレッ
ダ73上に半田付けによりマウントされた高周波トラン
ジスタ(ペレット)である。このトランジスタ74は前
記配線パターン72に対して金属細線75によりボンデ
ィング接続され、さらに、シリコーン系の樹脂76が塗
布された状態で保護されている。77および78はチッ
プコンデンサおよびリード端子であり、配線基板71上
に搭載され、半田リフロー法により配線パターン72に
半田付けされている。そして、これらの部品が搭載され
た配線基板71は、樹脂製のケース79が被せられてい
る。この場合、上記ケース79の側面の一部には前記リ
ード端子78を貫通させて外部に突出させるための切欠
き部79aを有する。
【0004】上記構造の半導体装置は、高電力型の高周
波トランジスタ74の熱抵抗を小さくする目的で、高周
波トランジスタ74をヒートスプレッダ73上に半田付
けした後に銅製放熱板70上に搭載している。
【0005】従って、ヒートスプレッダ73および銅製
放熱板70を必要とし、部品点数および組立て工数が多
いので、部品コストおよび組立てコストが高くなる。し
かも、配線基板71にヒートスプレッダ73を収容する
ために切欠き部(あるいは角穴部)71aを設ける必要
があるので、配線基板製作用の金型(図示せず)として
穴抜き型が必要になり、金型のコストも高くなる。ま
た、銅製放熱板70上にAl2 3 製の絶縁基板を半田
付けしており、放熱板70の反りが発生する(例えば1
50μm〜200μmに達する)ので、熱放散性が損な
われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
半導体装置は、部品点数および組立て工数が多いので、
部品コストおよび組立てコストが高くなり、しかも、配
線基板製作用の金型のコストも高くなるという問題があ
った。
【0007】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、部品コスト、組立てコストおよび配線基板製
作用の金型のコストを低減でき、総コストを著しく低減
し得る半導体装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
AlN製絶縁基板上に配線パターンが形成された配線基
板と、この配線基板上に半田付けにより直接にマウント
された半導体素子と、この半導体素子および前記配線パ
ターンに対してボンディング接続された金属細線と、前
記配線基板上に搭載されて前記配線パターンに半田付け
された前記半導体素子以外の電子部品と、上記配線基板
の片面側を覆うように被せられたケースとを具備するこ
とを特徴とする。
【0009】
【作用】高い熱伝導率を有するAlN製絶縁基板上に配
線パターンが形成された配線基板上に半田付けにより直
接に半導体素子をマウントし、しかも、配線基板の裏面
側をケースから露出させて放熱板を兼用させているの
で、半導体素子の熱抵抗を小さくすることが可能にな
る。
【0010】従って、従来例の半導体装置で必要とした
ヒートスプレッダおよび銅製放熱板を省略でき、部品点
数および組立て工数が少ないので部品コストおよび組立
てコストを低減できる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0012】図1は、本発明の一実施例に係る高電力型
の自動車無線用高周波増幅器を形成するモジュールに使
用される半導体装置の一例を示す平面図、図2は図1の
B−B線に沿う断面図、図3は図1のC−C線に沿う断
面図である。図4は、図2中の配線基板上の配線パター
ンおよび部品配置の一部を示す平面図である。図5は、
図2の一部を取り出して拡大して示す断面図である。
【0013】図1乃至図5において、11はAlN製絶
縁基板上に配線パターン12やボンディングパッド13
などが形成された配線基板であり、切欠き部や角穴部の
ない方形状を有する。上記AlN製絶縁基板は、Al2
3 製絶縁基板の10倍程度の高い熱伝導率k=200
W/mKを有する。上記配線パターン12は、銅厚膜印
刷焼成法により形成され、最小幅0.2mmが実現され
ている。また、上記ボンディングパッド13は、金厚膜
印刷焼成法により形成されている。14は上記配線基板
11上に半田付けにより直接にマウントされた高周波ト
ランジスタ(ペレット)である。このトランジスタ14
は配線パターン12に対して金属細線(例えば金線)1
5によりボンディング接続され、さらに、シリコーン系
の樹脂16が塗布された状態で保護されている。17お
よび18はチップコンデンサおよびリード端子であり、
配線基板11上に搭載され、半田リフロー法により配線
パターン12に半田付けされている。
【0014】そして、これらの部品が搭載された配線基
板片面側を覆い、配線基板11の外周端面を包み込むよ
うに、金属製あるいは樹脂製のケース19が被せられて
いる。この場合、配線基板11の裏面側の全面をケース
19から露出させて放熱板を兼用させている。しかも、
配線基板11の裏面側をケース19の取付け面19aよ
りも若干(0.02〜0.05mm)突出させている。
また、上記ケース19の側面の一部には前記リード端子
18を貫通させて外部に突出させるための切欠き部19
bを有し、ケース19の周縁部の一部には取付けネジ挿
入用の切欠き部19cを有する取付け片19dが設けら
れている。また、ケース19の内側周縁部と配線基板片
面側周縁部とはシリコーン系接着剤20により貼付けら
れている。
【0015】なお、前記高周波トランジスタ14を配線
基板11上にマウントするための半田21は、高温半
田、例えば溶解温度が356℃のAu-Ge-Sbとか、280
℃のAu-Sn とか、309℃のPb-Sn-Ag等が用いられてい
る。また、前記コンデンサ17およびリード端子18を
配線基板11上にマウントするための半田22は、Pb-S
n 共晶半田のような溶解温度がほぼ183℃のものが用
いられている。次に、前記配線パターン12およびボン
ディングパッド13を形成する方法の一例を説明する。
【0016】まず、AlNを空気中で焼成して酸化させ
て表層にAl2 3 層を1〜2μm形成する。次に、金
ペーストをスクリーン印刷し、900℃の空気中で焼成
してボンディングパッド13を形成する。次に、銅ペー
ストをスクリーン印刷し、600℃のN2 ガス中で焼成
して配線パターン12を形成する。このようにして得た
配線基板は、銅粉末がガラス質により接着された層の上
(表層)にガラス質が存在するようになる。そこで、表
層のガラス質をエッチング除去して銅粉末面(銅パター
ン)を露出させるために、希フッ酸(HF)系酸により
ソフトエッチングする。これにより、前記したトランジ
スタ14、チップコンデンサ17およびリード端子18
の半田付け性が良好になる。特に、前記したような高温
半田21を用いてトランジスタ14の半田付けを行う際
には、還元雰囲気(例えばH2 ガスを10%以下含むN
2 ガス)中で作業温度320〜330℃で行うと、フラ
ックスを用いずに配線基板上に直付け可能になる。な
お、前記金属細線15のボンディングは還元雰囲気中で
行う。
【0017】上記実施例の半導体装置によれば、高い熱
伝導率を有するAlN製絶縁基板上に配線パターン12
が形成された配線基板11上に半田付けにより直接に高
周波トランジスタ14をマウントし、しかも、配線基板
11の裏面側をケース19から露出させて放熱板を兼用
させている。これにより、高電力型の高周波トランジス
タ14の熱抵抗を、従来例と同様のほぼ1.0℃/W程
度に小さくすることが可能になる。
【0018】従って、従来例の半導体装置で必要とした
ヒートスプレッダおよび銅製放熱板を省略でき、部品点
数および組立て工数が少ないので部品コストおよび組立
てコストを低減できる。
【0019】しかも、配線基板11にヒートスプレッダ
を収容するために切欠き部あるいは角穴部を設ける必要
がなくなるので、配線基板製作用の金型として穴抜き型
が不要ないわゆるチョコレートブレークライン用の金型
で済み、金型のコストも低減できる。
【0020】また、放熱板兼用の配線基板11の反り
が、従来例(150μm〜200μm)と比べて著しく
小さく(例えば50μm程度)になるので、熱放散性が
損なわれることがない。
【0021】しかも、配線基板11の裏面をケース19
の取付け面19aよりも若干突出させているので、ケー
ス19を電子機器のモジュール取付け面に取付けた時に
配線基板11の裏面がモジュール取付け面に確実に密着
するようになり、放熱効果が確実に得られる。
【0022】なお、前記配線パターン12として、銅厚
膜印刷焼成法により形成された銅パターンを用いること
により、従来例のMoメタライズ配線を用いた場合と比べ
て、配線抵抗が小さく、高周波増幅器の特性(例えば出
力レベル)が向上する。
【0023】また、前記配線パターン12は、前記した
ような銅厚膜印刷焼成法に限らず、その他の方法、例え
ば銅直接接合(DBC)法により形成するようにしても
よい。
【0024】上記DBC法を用いる場合には、AlNを
空気中で焼成して酸化させてAl23 層を1〜2μm
形成し、この表面に0.2mmの銅板をDBC法(例え
ば1065〜1085℃の炉内部のN2 ガス中を通過さ
せる方法)により貼り付け、これをパターンエッチング
する。
【0025】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、部品コ
スト、組立てコストおよび配線基板製作用の金型のコス
トを低減でき、総コストを著しく低減し得る半導体装置
を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る高電力型の自動車無線
用高周波増幅器を形成するモジュールに使用される半導
体装置の一例を示す平面図。
【図2】図1のB−B線に沿う断面図。
【図3】図1のC−C線に沿う断面図。
【図4】図2中の配線基板上の配線パターンおよび部品
配置の一部を示す平面図。
【図5】図2の一部を取り出して拡大して示す断面図。
【図6】従来の高電力型の自動車無線用高周波増幅器を
形成するモジュールに使用される半導体装置の一例を示
す平面図。
【図7】図6のB−B線に沿う断面図。
【図8】図6のC−C線に沿う断面図。
【図9】図7中の配線基板上の配線パターンおよび部品
配置の一部を示す平面図。
【符号の説明】
11…配線基板、12…配線パターン、13…ボンディ
ングパッド、14…高周波トランジスタ、15…金属細
線、16…シリコーン系の樹脂、17…チップコンデン
サ、18…リード端子、19…ケース、19a…取付け
面、19c…取付けネジ挿入用の切欠き部、19d…取
付け片、20…シリコーン系接着剤、21…高温半田、
22…半田。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AlN製絶縁基板上に配線パターンが形
    成された配線基板と、 この配線基板上に半田付けにより直接にマウントされた
    半導体素子と、 この半導体素子および前記配線パターンに対してボンデ
    ィング接続された金属細線と、 前記配線基板上に搭載されて前記配線パターンに半田付
    けされた前記半導体素子以外の電子部品と、 上記配線基板の片面側を覆うように被せられたケースと
    を具備することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記配線基板は、切欠き部や角穴部のない方形状を有す
    ることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体装置にお
    いて、 前記ケースから露出している配線基板の裏面側はケース
    の取付け面よりも突出していることを特徴とする半導体
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    半導体装置において、 前記AlN製絶縁基板は、AlNを空気中で焼成して酸
    化させて表層にAl23 層を形成したものであること
    を特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
    半導体装置において、 前記配線パターンは、銅厚膜印刷焼成法あるいは銅直接
    接合法により形成されていることを特徴とする半導体装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
    半導体装置において、 前記ケースは、金属製あるいは樹脂製であり、周縁部の
    一部には取付けネジ挿入用の切欠き部を有する取付け片
    が設けられていることを特徴とする半導体装置。
JP3300139A 1991-11-15 1991-11-15 半導体装置 Pending JPH05136283A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008192964A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Denso Corp 半導体チップの実装方法

Cited By (1)

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JP2008192964A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Denso Corp 半導体チップの実装方法

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