JPH0529508A - Ceramic package - Google Patents

Ceramic package

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Publication number
JPH0529508A
JPH0529508A JP3178150A JP17815091A JPH0529508A JP H0529508 A JPH0529508 A JP H0529508A JP 3178150 A JP3178150 A JP 3178150A JP 17815091 A JP17815091 A JP 17815091A JP H0529508 A JPH0529508 A JP H0529508A
Authority
JP
Japan
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ceramic package
ceramic
radiation fin
heat radiation
package
Prior art date
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Pending
Application number
JP3178150A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Yano
圭一 矢野
Yasushi Iyogi
靖 五代儀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0529508A publication Critical patent/JPH0529508A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15312Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16195Flat cap [not enclosing an internal cavity]

Abstract

PURPOSE:To obtain a highly reliable ceramic package excellent in heat dissipating properties wherein the generation of cracks, exfoliation, etc., caused by difference of thermal expansion between a ceramic package main body and a heat dissipation fin is little. CONSTITUTION:In a ceramic package 1c provided with a ceramic package main body 9a accommodating a semiconductor integrated circuit chip, and heat dissipation fins 7c which are bonded to the package main body 9a, and dissipate the heat generated in the package main body 9a, the base end portion 8a of the heat dissipation fin 7c to be bonded to the ceramic package main body 9a is formed by using the same kind of ceramic material as the ceramic package main body 9a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子等を収容する
セラミックスパッケージに係り、特に放熱フィンとパッ
ケージ本体との熱膨脹差に起因するパッケージ本体の割
れや放熱フィンの接合部の剥離を防止できる信頼性が高
いセラミックスパッケージに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic package for housing a semiconductor device or the like, and more particularly, to a reliability capable of preventing cracking of the package body and peeling of a joint of the radiation fin due to a difference in thermal expansion between the radiation fin and the package body. Ceramics package with high properties.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体用セラミックスパッケー
ジは、下記のような工程を経て製造される。すなわち、
アルミナ(Al2 3 )等のセラミックス成形体である
グリーンシート上に所望の回路パターンや電極パッド、
ボンディングパッド等を印刷し、必要に応じて異なる回
路パターンを印刷した複数のセラミックスグリーンシー
トを積層して一体化し、次に一体化したワークを焼成し
て焼結体とした後に、さらに焼結体外表面にめっき処理
を施して製造される。
2. Description of the Related Art Generally, a semiconductor ceramic package is manufactured through the following steps. That is,
On the green sheet, which is a ceramic molded body such as alumina (Al 2 O 3 ), a desired circuit pattern or electrode pad,
After printing the bonding pads, etc., and stacking multiple ceramic green sheets with different circuit patterns printed as needed to integrate them, and then firing the integrated work piece into a sintered body, and then outside the sintered body. It is manufactured by plating the surface.

【0003】図3は従来のセラミックスパッケージ1の
典型例を示している。図においてセラミックスパッケー
ジ1の上面側は平坦に形成される一方、下面側には多数
の電極パッド(I/Oパッド)2が形成され、この各電
極パッド2にリードピン3が接合されている。またセラ
ミックスパッケージ1の下面中央部には、半導体ICチ
ップ4等を収容するための凹陥部5が形成され、この凹
陥部5はキャップ6によって気密封止されており、半導
体ICチップ4を湿気等から防護している。半導体IC
チップ4の各端子(リード)は、パッケージ1に形成さ
れたボンディングパッド(図示せず)とワイヤでボンデ
ィングされ、パッケージ1内の各配線パターンは、各リ
ードピン3から外部に引き出される。
FIG. 3 shows a typical example of a conventional ceramic package 1. In the figure, the upper surface side of the ceramic package 1 is formed flat, while a large number of electrode pads (I / O pads) 2 are formed on the lower surface side, and lead pins 3 are joined to the respective electrode pads 2. A recess 5 for accommodating the semiconductor IC chip 4 and the like is formed in the center of the lower surface of the ceramics package 1. The recess 5 is hermetically sealed by a cap 6 to protect the semiconductor IC chip 4 from moisture and the like. Protects from. Semiconductor IC
Each terminal (lead) of the chip 4 is bonded to a bonding pad (not shown) formed in the package 1 with a wire, and each wiring pattern in the package 1 is drawn out from each lead pin 3 to the outside.

【0004】ところで、近年、電子機器の高速化および
高密度実装化がより希求され、例えば動作速度が50〜
100ns程度の高速用(ECL)セラミックスパッケ
ージが主流となりつつある。この高速用セラミックスパ
ッケージにおいては、必然的に発熱量が大きくなり、そ
の放熱特性をより改善する方策や熱膨脹に起因する故障
を防止する方策が研究されている。
By the way, in recent years, there has been a strong demand for higher speed and higher density mounting of electronic equipment.
High-speed (ECL) ceramic packages of about 100 ns are becoming mainstream. In this high-speed ceramic package, the amount of heat generated is inevitably large, and measures for further improving the heat dissipation characteristics and measures for preventing failures due to thermal expansion are being researched.

【0005】例えば、セラミックスパッケージ1を構成
するセラミックス材料として、従来のアルミナ(Al2
3 )より熱伝導率が数倍大きい窒化アルミニウム(A
lN)や炭化けい素(SiC)を使用して、伝熱特性を
改善したり、半導体ICチップ4とセラミックスパッケ
ージ1との熱膨脹係数を相互に近接せしめ、熱膨脹差に
よる相互の干渉を低減する工夫がなされている。また図
4および図5に示すようにパッケージ1a,1bの上面
側に、アルミニウム等の高熱伝導性金属材で形成した放
熱フィン7a,7bを装着して、放熱面積の増大化が図
られている。放熱フィン7a,7bの材料としては、熱
伝導率が高く、安価で加工が容易で、かつ軽量な金属、
例えば上記アルミニウムの他に銅等も使用されている。
For example, as a ceramic material forming the ceramic package 1, conventional alumina (Al 2
Aluminum nitride (A 3 ) whose thermal conductivity is several times higher than that of O 3 ).
1N) or silicon carbide (SiC) to improve the heat transfer characteristics and to bring the thermal expansion coefficients of the semiconductor IC chip 4 and the ceramic package 1 close to each other to reduce mutual interference due to the difference in thermal expansion. Has been done. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, heat radiation fins 7a, 7b formed of a highly heat conductive metal material such as aluminum are attached to the upper surfaces of the packages 1a, 1b to increase the heat radiation area. . As a material for the radiation fins 7a and 7b, a metal having a high thermal conductivity, a low cost, easy processing, and a light weight,
For example, copper or the like is used in addition to the above aluminum.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放熱フ
ィンは通常、金属で形成されているため、パッケージ材
料との熱膨張係数の差が大きく、放熱フィンとパッケー
ジ本体との接着部における剥離や熱応力によるセラミッ
クスパッケージの割れ等が発生し易く、上記パッケージ
を使用した電子機器の動作の信頼性が低下し易い問題点
もあった。
However, since the radiation fins are usually made of metal, the difference in the coefficient of thermal expansion from the package material is large, and peeling or thermal stress at the bonding portion between the radiation fins and the package body is large. There is also a problem that the ceramic package is apt to be cracked due to the above, and the reliability of the operation of the electronic device using the package is easily lowered.

【0007】また上記問題点に対する方策として、セラ
ミックスパッケージ構成材の熱膨脹係数と近似した熱膨
脹係数を有する金属材、例えばタングステン、モリブデ
ン等の高融点金属材で放熱フィン自体を形成したり、ま
たは板状の高融点金属材をパッケージと放熱フィンとの
間に介装して熱応力緩衝層として使用する構造も採用さ
れていた。しかしながら、タングステン、モリブデン等
の高融点金属材は、いずれも熱伝導率がアルミニウムや
銅に比較して著しく小さいため、放熱特性を大幅に低下
させる問題点があった。
As a measure against the above problems, the heat radiation fin itself is formed by a metal material having a coefficient of thermal expansion similar to that of the ceramic package constituent material, for example, a refractory metal material such as tungsten or molybdenum, or a plate shape. The structure of using the high melting point metal material as a thermal stress buffer layer between the package and the radiation fin was also adopted. However, since high-melting-point metal materials such as tungsten and molybdenum have a remarkably small thermal conductivity as compared with aluminum and copper, there is a problem that heat radiation characteristics are significantly deteriorated.

【0008】すなわち熱伝導率が200W/m・k程度
を超える高熱伝導率を有し、かつ熱膨脹係数が4×10
-6/℃と半導体素子に近似した値を有するセラミックス
パッケージを使用する場合には、熱膨脹係数差および熱
伝導率の観点から、従来の金属製放熱フィンをそのまま
使用することは困難であった。
That is, it has a high thermal conductivity exceeding 200 W / m · k and a coefficient of thermal expansion of 4 × 10.
In the case of using a ceramics package having a value close to −6 / ° C. and a semiconductor element, it is difficult to use the conventional metal radiation fin as it is from the viewpoint of the difference in thermal expansion coefficient and the thermal conductivity.

【0009】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、セラミックスパッケージ本体と放熱フ
ィンとの熱膨脹差に起因する割れや剥離等の発生が少な
く、放熱特性に優れ信頼性が高いセラミックスパッケー
ジを提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and there is little occurrence of cracking or peeling due to the difference in thermal expansion between the ceramic package body and the heat radiation fin, and the heat radiation characteristics are excellent and the reliability is high. The purpose is to provide a ceramic package.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るセラミックスパッケージは、半導体集
積回路チップを収容したセラミックスパッケージ本体
と、このセラミックスパッケージ本体に接合され、セラ
ミックスパッケージ本体で発生する熱を放散させるため
の放熱フィンとを有するセラミックスパッケージにおい
て、上記セラミックスパッケージ本体と接合する放熱フ
ィンの基端部をセラミックスパッケージ本体と同一種類
のセラミックス材料で形成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a ceramics package according to the present invention is a ceramics package body accommodating a semiconductor integrated circuit chip, and is joined to the ceramics package body to generate in the ceramics package body. A ceramic package having a heat radiation fin for dissipating heat is characterized in that the base end of the heat radiation fin joined to the ceramic package body is formed of the same ceramic material as that of the ceramic package body.

【0011】また放熱フィン本体部を金属で形成する場
合において、放熱フィン本体部は基端部上面に不連続に
配置するとよい。
When the heat radiation fin body is made of metal, the heat radiation fin body may be discontinuously arranged on the upper surface of the base end.

【0012】さらに上記セラミックスパッケージ本体お
よび放熱フィンの基端部を構成するセラミックス材料と
しては、特に従来材のアルミナ(Al2 3 )と比較し
て熱伝導率が高い窒化アルミニウム(AlN)、炭化け
い素(SiC)、ベリリア(BeO)が、単独でまたは
2種以上混合して使用することが望ましい。。上記セラ
ミックス材料によれば、熱伝導率が高いため優れた放熱
特性を得ることができる。
Further, as the ceramic material constituting the ceramic package body and the base end portion of the radiation fin, aluminum nitride (AlN), which has a higher thermal conductivity than alumina (Al 2 O 3 ) which is a conventional material, and carbonized Silicon (SiC) and beryllia (BeO) are preferably used alone or in admixture of two or more. . According to the above ceramic material, since the thermal conductivity is high, excellent heat dissipation characteristics can be obtained.

【0013】また、放熱フィン本体部は、安価で熱伝導
率が高く、かつ複雑形状に加工し易い金属材料、例えば
アルミニウムや銅で形成することが望ましい。そしてセ
ラミックス材料の焼結体で形成した放熱フィン基端部表
面に上記金属製の放熱フィン本体部をろう付け法等によ
って一体に接合して放熱フィンが形成される。そして、
このように形成した放熱フィンをセラミックスパッケー
ジ本体表面に一体に接合して本発明に係るセラミックス
パッケージが形成される。
Further, it is desirable that the radiating fin main body is formed of a metal material such as aluminum or copper which is inexpensive, has high thermal conductivity, and can be easily processed into a complicated shape. Then, the metal radiation fin body is integrally joined to the surface of the radiation fin base end portion formed of a sintered body of a ceramic material by a brazing method or the like to form a radiation fin. And
The radiation fin thus formed is integrally joined to the surface of the ceramic package body to form the ceramic package according to the present invention.

【0014】ここで上記接合法としては、例えばセラミ
ックスパッケージ本体表面と放熱フィンの基端部との接
合界面にAg−Cu−Ti箔等の活性金属ろう材を介装
した状態で加熱し、両部材の構成金属原子およびTi原
子の相互拡散移動を利用して接合する活性化金属法、ま
たはシリコーンコンパウンドなどの高熱伝導性接着剤等
によって放熱フィンをセラミックスパッケージ本体表面
に接着する接着法などがある。
As the above-mentioned joining method, for example, heating is performed while an active metal brazing material such as Ag-Cu-Ti foil is interposed at the joining interface between the surface of the ceramic package body and the base end of the heat radiation fin, and both are joined. There are an activated metal method of joining by utilizing mutual diffusion movement of constituent metal atoms and Ti atoms of the member, or an adhesive method of adhering the heat radiation fin to the surface of the ceramic package body with a highly heat conductive adhesive such as silicone compound. .

【0015】またセラミックスパッケージ本体および放
熱フィンの基端部を同一種類のセラミックス材料で形成
することにより、両者の熱膨張量の差を解消することが
でき、熱膨張差に起因するパッケージの割れ等を効果的
に防止することができる。
Further, by forming the ceramic package main body and the base end portions of the heat radiation fins from the same type of ceramic material, the difference in thermal expansion amount between the two can be eliminated, and the package cracks due to the difference in thermal expansion. Can be effectively prevented.

【0016】さらに放熱フィン本体部を金属で形成する
場合には、放熱フィン本体部を、基端部表面に不連続に
配置することにより、熱膨脹の影響をより緩和すること
ができる。すなわちセラミックス材料と比較して熱膨脹
係数が大きい金属を基端部表面全域に連続的に配置した
場合は、基端部全長に亘って熱膨脹差に基づく応力が作
用するが、放熱フィン本体部を不連続に配置することに
より、その不連続部が形成された小領域毎に応力が分散
され、放熱フィン基端部に作用する応力も小さくなる。
Further, when the heat radiation fin main body is made of metal, disposing the heat radiation fin main body discontinuously on the base end surface can further alleviate the effect of thermal expansion. That is, when a metal having a larger coefficient of thermal expansion than that of a ceramic material is continuously arranged over the entire surface of the base end portion, stress due to the difference in thermal expansion acts over the entire length of the base end portion, but the heat dissipation fin main body is not affected. By arranging continuously, the stress is dispersed in each small region in which the discontinuous portion is formed, and the stress acting on the base end of the heat radiation fin is also reduced.

【0017】また突起状に形成される放熱フィン本体の
形状、寸法、配置数、形成位置等は特に規定されず、パ
ッケージ本体の寸法、形状、熱抵抗値等の要素を勘案し
て決定される。すなわち放熱フィン本体の形状は、円
柱、角柱、三角錐、板状、不定形等いずれも採用するこ
とができ、形成位置についてもセラミックスパッケージ
本体の上面、底面、側面のいずれの側でも構わない。
Further, the shape, size, number of arrangements, forming positions, etc. of the heat dissipating fin main body formed in a protruding shape are not particularly defined, and are determined in consideration of factors such as the size, shape, and thermal resistance value of the package main body. . That is, the shape of the heat radiation fin body may be any of a cylinder, a prism, a triangular pyramid, a plate, an amorphous shape, and the formation position may be on the upper surface, the bottom surface, or the side surface of the ceramic package body.

【0018】[0018]

【作用】上記構成に係るセラミックスパッケージによれ
ば、セラミックスパッケージ本体に直接接合される放熱
フィンの基端部がセラミックスパッケージ本体と同一材
料で形成されているため、両者間において熱膨脹差がな
く、熱応力が発生することが少ない。そのため、セラミ
ックスパッケージ本体の割れや、両者の接着部における
剥離等が発生せず、信頼性が高いセラミックスパッケー
ジを得ることができる。
According to the ceramic package having the above-described structure, since the base end portion of the radiation fin directly joined to the ceramic package body is made of the same material as that of the ceramic package body, there is no difference in thermal expansion between the two and Less stress is generated. Therefore, the ceramic package body is not cracked or peeled off at the bonding portion between the two, and a highly reliable ceramic package can be obtained.

【0019】また放熱フィンの基端部とセラミックスパ
ッケージ本体との間に発生する熱応力が小さく、基端部
全面に放熱フィンを取り付けることが可能になるため、
放熱面積が大きく放熱特性を大幅に改善することができ
る。
Further, since the thermal stress generated between the base end portion of the heat radiation fin and the ceramic package body is small, it becomes possible to attach the heat radiation fin to the entire base end portion.
The heat dissipation area is large and the heat dissipation characteristics can be greatly improved.

【0020】さらに、放熱フィン全体のうち、基端部の
みをセラミックスで形成する一方、放熱フィン本体部
は、複雑形状に加工が容易で安価な金属で構成すること
により、放熱フィン全体を低コストで製造することがで
きる。
Further, of the entire radiation fin, only the base end portion is made of ceramics, while the radiation fin main body is made of metal which is easy to process into a complicated shape and is inexpensive, so that the radiation fin as a whole can be manufactured at low cost. Can be manufactured in.

【0021】[0021]

【実施例】次に本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。図1〜図2は、本発明に係るセラミッ
クスパッケージの実施例1〜2をそれぞれ示す平面図お
よび側断面図である。
An embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 are a plan view and a side sectional view showing Examples 1 and 2 of the ceramic package according to the present invention, respectively.

【0022】実施例1〜2のセラミックス多層基板1c
〜1dは、いずれもセラミックス材料として窒化アルミ
ニウム(AlN)が使用され、以下の工程で製造した。
Ceramic multilayer substrate 1c of Examples 1 and 2
Aluminum nitride (AlN) was used as the ceramic material in each of the materials 1d to 1d, and each was manufactured in the following steps.

【0023】すなわちAlN原料粉と、焼結助剤として
の酸化イットリウム(Y2 3 )3重量%とを含有する
粉体を泥漿化し、スラリーを得た。次に得られたスラリ
ーをドクターブレード法によって厚さ0.7mmのグリー
ンシート(GS)に成形後、1辺が130mmで正方形状
となるようにブランク型で多数打ち抜き、さらに配線パ
ターンを印刷するとともにタングステン(W)を主体と
する導体ペーストで、電極パッド、ワイヤボンディング
パッドなどの配線部を印刷した。
That is, a powder containing AlN raw material powder and 3% by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) as a sintering aid was slurried to obtain a slurry. Next, after molding the obtained slurry into a green sheet (GS) with a thickness of 0.7 mm by a doctor blade method, a large number of blanks are punched out so that one side is 130 mm and a square shape is formed, and a wiring pattern is printed. Wiring parts such as electrode pads and wire bonding pads were printed with a conductive paste mainly composed of tungsten (W).

【0024】そして複数のグリーンシートを熱圧着法で
一体に積層して厚さ3mmの積層体とした後に、周辺を切
断、脱脂後、N2 ガス雰囲気で温度1800℃で6時間
加熱して焼結を行ない、1辺が42mmの正方形状で厚さ
が2mmの焼結体とした。さらに電極パッドおよびワイヤ
ボンディングパッドに電解Niめっき法によって厚さ2
μmのNiめっき層を形成した。そして各電極パッド2に
リードピン3をろう付け接合し、続いて各リードピンに
対して再びNiめっき後、厚さ2μmの金(Au)めっ
き層を形成し、PGA(Pin Grid Array)型のセラミッ
クスパッケージ1c,1dを形成した。半導体ICチッ
プ4を収容した凹陥部5は、それぞれキャップ6によっ
て気密封止されている。
Then, a plurality of green sheets were integrally laminated by a thermocompression bonding method to form a laminated body having a thickness of 3 mm, the periphery was cut and degreased, and then heated in a N 2 gas atmosphere at a temperature of 1800 ° C. for 6 hours to be baked. Bonding was performed to obtain a sintered body having a square shape with a side of 42 mm and a thickness of 2 mm. Further, the electrode pad and the wire bonding pad are made to have a thickness of 2 by electrolytic Ni plating.
A μm Ni plating layer was formed. Then, the lead pins 3 are brazed and joined to the electrode pads 2, and then the lead pins are again Ni-plated, and then a gold (Au) plating layer having a thickness of 2 μm is formed to form a PGA (Pin Grid Array) type ceramic package. 1c and 1d were formed. The recessed portions 5 accommodating the semiconductor IC chips 4 are hermetically sealed by the caps 6, respectively.

【0025】次に各セラミックスパッケージ1c,1d
の表面部に接合する放熱フィン7c,7dについて説明
する。
Next, each ceramic package 1c, 1d
The radiating fins 7c and 7d joined to the surface portion of will be described.

【0026】図1(A),(B)に示すように実施例1
に係るセラミックスパッケージ1cの本体表面には、放
熱フィン7cが軟半田によって一体にろう接合されてい
る。この放熱フィン7cは、セラミックスパッケージ本
体1cに直接接合される基端部8aと、この基端部8a
上面に突設された金属製の放熱フィン本体9aとから成
る。この基端部8aは、熱膨脹係数が4×10-6/℃、
熱伝導率が200W/m・kの窒化アルミニウム基板で
構成されている。また基端部8a表面には、薄膜法によ
りTi/Ni/Au層を形成した後に、さらに厚さ約4
μmの金めっき層を形成した。
Embodiment 1 as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B)
The heat radiation fins 7c are integrally brazed to the surface of the main body of the ceramic package 1c according to 1 above by soft soldering. The heat radiation fin 7c includes a base end portion 8a directly joined to the ceramic package body 1c and a base end portion 8a.
It is composed of a metal radiating fin main body 9a protruding from the upper surface. The base end portion 8a has a coefficient of thermal expansion of 4 × 10 −6 / ° C.,
It is composed of an aluminum nitride substrate having a thermal conductivity of 200 W / m · k. Further, after forming a Ti / Ni / Au layer on the surface of the base end portion 8a by a thin film method, a thickness of about 4
A μm gold plating layer was formed.

【0027】一方、放熱フィン本体9aは、直径1.0
mmの丸棒より長さ15mmに切り出したアルミニウム製の
ピンで形成した。各ピンの端面には予め研摩加工を施
し、しかる後に金めっき層を形成した基端部8a上面
に、Ag80%/Cu20%の共晶銀ろうを用いて多数
のピンを一体にろう付けして放熱フィン7cとした。
On the other hand, the radiation fin body 9a has a diameter of 1.0.
It was formed from an aluminum pin cut to a length of 15 mm from a round bar of mm. The end face of each pin is preliminarily polished, and then a large number of pins are integrally brazed to the upper face of the base end portion 8a on which the gold plating layer is formed using eutectic silver solder of Ag80% / Cu20%. The radiation fin 7c is used.

【0028】図2(A),(B)に示す実施例2に係る
セラミックスパッケージ1dの本体表面には、放熱フィ
ン7dが軟半田によって一体に接合されている。この放
熱フィン7dは実施例1と同一の窒化アルミニウム製の
基端部8bの上面に厚さ1mm、高さ15mm、長さ42mm
の板状の放熱フィン本体9bを多数、ろう付け接合して
形成した。
A radiation fin 7d is integrally joined to the main body surface of the ceramic package 1d according to the second embodiment shown in FIGS. 2A and 2B by soft soldering. This heat radiation fin 7d has a thickness of 1 mm, a height of 15 mm, and a length of 42 mm on the upper surface of a base end portion 8b made of aluminum nitride, which is the same as that of the first embodiment.
A large number of plate-shaped heat radiation fin bodies 9b were formed by brazing and joining.

【0029】一方、比較例1として、図3に示すよう
に、セラミックスパッケージ本体1の表面に放熱フィン
を形成せずに平坦にした以外は実施例1と全く同一の材
料を同一の条件で処理して、従来のセラミックスパッケ
ージを製造した。
On the other hand, as Comparative Example 1, as shown in FIG. 3, the same material as in Example 1 was treated under the same conditions except that the surface of the ceramic package body 1 was made flat without forming heat radiation fins. Then, a conventional ceramic package was manufactured.

【0030】また比較例2として、図4に示すように、
四角板状の冷却要素を垂直方向に4段配設し、全体をA
lで形成した放熱フィン7aをエポキシ系接着剤を使用
してセラミックスパッケージ1aに直接的に接着した以
外は実施例1と全く同様にして、従来のセラミックスパ
ッケージを製造した。
As Comparative Example 2, as shown in FIG.
A rectangular plate-shaped cooling element is arranged in four stages in the vertical direction,
A conventional ceramic package was manufactured in exactly the same manner as in Example 1 except that the heat radiation fin 7a formed in 1 was directly bonded to the ceramic package 1a using an epoxy adhesive.

【0031】また比較例3として図5に示すように、板
状の冷却要素を水平方向に多数配設し、全体をAlで形
成した放熱フィン7bを同様にセラミックスパッケージ
本体1bに一体に接合して従来のセラミックスパッケー
ジを製造した。
As Comparative Example 3, as shown in FIG. 5, a large number of plate-shaped cooling elements are arranged in the horizontal direction, and a radiation fin 7b entirely made of Al is similarly integrally joined to the ceramic package body 1b. To produce a conventional ceramic package.

【0032】こうして得られた実施例1〜2および比較
例1〜3に係る各セラミックスパッケージの放熱特性お
よび信頼性を評価するために、熱抵抗(Rth)の測定試
験を実施するとともに、熱衝撃試験(TCT)を500
サイクルずつ実施してパッケージについて、割れや剥離
等の不具合が発生する割合を測定した。
In order to evaluate the heat dissipation characteristics and reliability of each of the ceramic packages according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 thus obtained, a thermal resistance (R th ) measurement test was conducted and the thermal resistance (R th ) was measured. Impact test (TCT) 500
It was carried out cycle by cycle and the rate at which defects such as cracking and peeling occurred for the package was measured.

【0033】ここで熱抵抗測定試験は、各セラミックス
パッケージに内蔵させたトランジスタのベースとエミッ
タとの間の順方向の電圧降下VBEの温度依存性を利用し
て測定し、熱抵抗Rth(℃/W)として算出する方法を
採用した。
Here, the thermal resistance measurement test is performed by utilizing the temperature dependence of the forward voltage drop V BE between the base and the emitter of the transistor incorporated in each ceramic package, and the thermal resistance R th ( C / W) was adopted.

【0034】また熱衝撃試験は、温度を−55℃、室温
(25℃)、150℃毎に10分間ずつ保持する動作を
1サイクルとし、100サイクルまで実施した。
The thermal shock test was carried out up to 100 cycles, with the operation of holding the temperature at −55 ° C., room temperature (25 ° C.) and 150 ° C. for 10 minutes each as one cycle.

【0035】測定算出結果を下記表1に示す。The measurement calculation results are shown in Table 1 below.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】表1に示す結果から明らかなように、実施
例1〜2に係るセラミックスパッケージによれば、放熱
フィン7c,7dの基端部8a,8bとセラミックスパ
ッケージ本体1c,1dとが同一種類のセラミックス材
料で形成されているため、熱膨脹係数の差異に起因する
割れや剥離等が生じることが少なく、信頼性が高いセラ
ミックスパッケージが得られる。また熱応力を発生しな
い基端部8a,8bの全面に大きな面積を有する放熱フ
ィン本体を形成することができるため、放熱特性も優れ
ている。また基端部8a,8bを構成する窒化アルミニ
ウム基板は、熱伝導率が金属と同等程度に高いため放熱
性がよい。
As is clear from the results shown in Table 1, according to the ceramics packages of Examples 1 and 2, the base end portions 8a and 8b of the radiation fins 7c and 7d and the ceramics package bodies 1c and 1d are of the same type. Since it is formed of the above ceramic material, cracks and peeling due to the difference in thermal expansion coefficient are less likely to occur, and a highly reliable ceramic package can be obtained. In addition, since the radiating fin main body having a large area can be formed on the entire surfaces of the base end portions 8a and 8b that do not generate thermal stress, the heat radiating characteristic is also excellent. Further, the aluminum nitride substrate forming the base end portions 8a and 8b has a high heat conductivity as high as that of a metal, and thus has good heat dissipation.

【0038】一方、比較例1のセラミックスパッケージ
1では、放熱フィンを形成していないため、熱抵抗Rth
が大きく、また比較例2,3のセラミックスパッケージ
では、金属性の放熱フィン7a,7bを直接的にセラミ
ックスパッケージ本体1a,1bに接合しているため、
熱応力が大きくなり、割れ等が発生し易くなる。
On the other hand, in the ceramic package 1 of Comparative Example 1, since the heat radiation fin is not formed, the thermal resistance Rth
In the ceramic packages of Comparative Examples 2 and 3, the metal heat radiation fins 7a and 7b are directly bonded to the ceramic package main bodies 1a and 1b.
The thermal stress becomes large, and cracks are likely to occur.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るセラミッ
クスパッケージによれば、セラミックスパッケージ本体
に直接接合される放熱フィンの基端部がセラミックスパ
ッケージ本体と同一材料で形成されているため、両者間
において熱膨脹差がなく、熱応力が発生することが少な
い。そのため、セラミックスパッケージ本体の割れや、
両者の接着部における剥離等が発生せず、信頼性が高い
セラミックスパッケージを得ることができる。
As described above, according to the ceramic package of the present invention, since the base end portion of the radiation fin directly joined to the ceramic package body is made of the same material as that of the ceramic package body, the space between them is reduced. There is no difference in thermal expansion, and thermal stress is less likely to occur. Therefore, cracks in the ceramic package body,
It is possible to obtain a highly reliable ceramic package without peeling or the like at the bonded portion between the both.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A),(B)はそれぞれ本発明に係るセラミ
ックスパッケージの第1実施例を示す平面図および側断
面図。
1A and 1B are respectively a plan view and a side sectional view showing a first embodiment of a ceramic package according to the present invention.

【図2】(A),(B)はそれぞれ本発明の第2実施例
を示す平面図および側断面図。
2A and 2B are a plan view and a side sectional view, respectively, showing a second embodiment of the present invention.

【図3】従来のセラミックスパッケージの構造例を示す
側断面図。
FIG. 3 is a side sectional view showing a structural example of a conventional ceramic package.

【図4】全体をアルミニウムで形成した放熱フィンを一
体に接合した従来のセラミックスパッケージの構造例を
示す側断面図。
FIG. 4 is a side cross-sectional view showing a structural example of a conventional ceramics package in which radiating fins entirely made of aluminum are integrally joined.

【図5】放熱フィンを装着した従来のセラミックスパッ
ケージの他の構造例を示す側断面図。
FIG. 5 is a side cross-sectional view showing another example of the structure of a conventional ceramics package having a radiation fin attached thereto.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a,1b,1c,1d セラミックスパッケージ
本体 2 電極パッド(I/Oパッド) 3 リードピン 4 半導体ICチップ 5 凹陥部 6 キャップ 7,7a,7b,7c,7d 放熱フィン 8,8b 基端部 9,9b 放熱フィン本体
1, 1a, 1b, 1c, 1d Ceramics package body 2 Electrode pad (I / O pad) 3 Lead pin 4 Semiconductor IC chip 5 Recessed portion 6 Cap 7, 7a, 7b, 7c, 7d Radiating fin 8, 8b Base end portion 9 , 9b Radiating fin body

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体集積回路チップを収容したセラミ
ックスパッケージ本体と、このセラミックスパッケージ
本体に接合され、セラミックスパッケージ本体で発生す
る熱を放散させるための放熱フィンとを有するセラミッ
クスパッケージにおいて、上記セラミックスパッケージ
本体と接合する放熱フィンの基端部をセラミックスパッ
ケージ本体と同一種類のセラミックス材料で形成したこ
とを特徴とするセラミックスパッケージ。
1. A ceramics package body having a ceramics package body containing a semiconductor integrated circuit chip, and heat radiation fins joined to the ceramics package body for dissipating heat generated in the ceramics package body. A ceramic package in which the base end of the heat radiation fin joined to the ceramic package is made of the same ceramic material as the ceramic package body.
【請求項2】 セラミックス材料は窒化アルミニウム
(AlN)、炭化けい素(SiC)およびベリリア(B
eO)の少なくとも1種から成る一方、基端部を除いた
放熱フィン本体部をアルミニウムおよび銅の少なくとも
一方で形成したことを特徴とする請求項1記載のセラミ
ックスパッケージ。
2. Ceramic materials are aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC) and beryllia (B).
The ceramics package according to claim 1, wherein the heat radiation fin main body is formed of at least one of aluminum and copper, and the heat radiation fin main body is formed of at least one of eO) and the base end portion is removed.
【請求項3】 放熱フィン本体部を金属で形成する場合
において、放熱フィン本体部は基端部上面に不連続に配
置したことを特徴とする請求項1記載のセラミックスパ
ッケージ。
3. The ceramic package according to claim 1, wherein, when the heat radiation fin body is made of metal, the heat radiation fin body is discontinuously arranged on the upper surface of the base end portion.
JP3178150A 1991-07-18 1991-07-18 Ceramic package Pending JPH0529508A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016026391A (en) * 2009-07-14 2016-02-12 スペシャルティ ミネラルズ (ミシガン) インコーポレーテツド Anisotropic thermal conduction element and manufacturing method

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