JPH06103724B2 - 半導体チップキャリア - Google Patents
半導体チップキャリアInfo
- Publication number
- JPH06103724B2 JPH06103724B2 JP2326754A JP32675490A JPH06103724B2 JP H06103724 B2 JPH06103724 B2 JP H06103724B2 JP 2326754 A JP2326754 A JP 2326754A JP 32675490 A JP32675490 A JP 32675490A JP H06103724 B2 JPH06103724 B2 JP H06103724B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat dissipation
- insulating substrate
- semiconductor chip
- metal plate
- heat
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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)
Description
本発明は、熱放散型の半導体チップキャリアに関するも
のである。
のである。
半導体の高密度化や高出力化などに伴って、半導体チッ
プからの発熱が高くなっており、半導体チップを実装す
る半導体チップキャリアとして、半導体チップの発熱を
放熱することができるものが要求されている。 このために、基体となる絶縁基板内に金属板を埋め込ん
で設け、半導体チップから発生する熱をこの金属板に吸
熱させ、そして金属板から放熱させるようにした熱放散
型の半導体チップキャリアが各種提供されている。
プからの発熱が高くなっており、半導体チップを実装す
る半導体チップキャリアとして、半導体チップの発熱を
放熱することができるものが要求されている。 このために、基体となる絶縁基板内に金属板を埋め込ん
で設け、半導体チップから発生する熱をこの金属板に吸
熱させ、そして金属板から放熱させるようにした熱放散
型の半導体チップキャリアが各種提供されている。
しかし絶縁基板内に金属板を埋め込んで形成される半導
体チップキャリアにあって、金属板は絶縁基板内に設け
られているために金属板から熱を効率良く放散させるこ
とが困難であるという問題があった。 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、放熱を
効率良くおこなわせることができる半導体チップキャリ
アを提供することを目的とするものである。
体チップキャリアにあって、金属板は絶縁基板内に設け
られているために金属板から熱を効率良く放散させるこ
とが困難であるという問題があった。 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、放熱を
効率良くおこなわせることができる半導体チップキャリ
アを提供することを目的とするものである。
本発明に係る半導体チップキャリアは、絶縁基板１内に
金属板２を埋設し、絶縁基板１に金属板２が底面となる
キャビティ凹所３を設けてこのキャビティ凹所３に半導
体チップ４を実装し、絶縁基板１に表面から金属板２に
至る放熱凹部５を穿設し、放熱凹部５の内周に伝熱層６
を形成すると共に絶縁基板１の表面に伝熱層６と連続す
る放熱層７を形成して成ることを特徴とするものであ
る。
金属板２を埋設し、絶縁基板１に金属板２が底面となる
キャビティ凹所３を設けてこのキャビティ凹所３に半導
体チップ４を実装し、絶縁基板１に表面から金属板２に
至る放熱凹部５を穿設し、放熱凹部５の内周に伝熱層６
を形成すると共に絶縁基板１の表面に伝熱層６と連続す
る放熱層７を形成して成ることを特徴とするものであ
る。
本発明にあっては、絶縁基板１に表面から金属板２に至
る放熱凹部５を穿設し、放熱凹部５の内周に伝熱層６を
形成すると共に絶縁基板１の表面に伝熱層６と連続する
放熱層７を形成するようにしているために、半導体チッ
プ４から金属板２に吸収された熱は放熱凹部５の伝熱層
６から絶縁基板１の表面の放熱層７に伝導され、放熱層
７から放熱される。
る放熱凹部５を穿設し、放熱凹部５の内周に伝熱層６を
形成すると共に絶縁基板１の表面に伝熱層６と連続する
放熱層７を形成するようにしているために、半導体チッ
プ４から金属板２に吸収された熱は放熱凹部５の伝熱層
６から絶縁基板１の表面の放熱層７に伝導され、放熱層
７から放熱される。
以下本発明を実施例によって詳述する。 絶縁基板１は、銅箔を積層したエポキシ樹脂積層板など
の銅張り積層板を加工して得られるプリント配線板等に
よって作成されるものであり、第１図（ａ）に示すよう
に絶縁基板１内にはアルミニウムや銅など熱伝導性の良
好な金属板２が埋設してある。この金属板２は絶縁基板
１を構成する積層板を成形する際に同時に埋入させるこ
とができる。この絶縁基板１の下面には金属板２の面積
よりも小さい面積でキャビティ凹所３が設けてあり、キ
ャビティ凹所３の底面は金属板２によって形成されるよ
うにしてある。また絶縁基板１の下面にはキャビティ凹
所３を中心に放射状に複数本の回路（図示省略）が銅箔
のエッチング加工などで作成してある。ICチップなど半
導体チップ４はキャビティ凹所３内において金属板２の
表面に実装されるものであり、半導体チップ４の外部接
続端子部と回路の一端部との間に金線などのワイヤー11
をボンディングして半導体チップ４を回路に接続してあ
る。絶縁基板１にはさらに複数本の端子12,12…がその
下面から突出するように基部を絶縁基板１に埋入して取
り付けてあって、各端子12は回路の他端部に接続してあ
り、半導体チップ４は回路を介して端子12に接続される
ようにしてある。 一方、絶縁基板１の上面にはドリル加工や座ぐり加工な
どで細孔形状に放熱凹部5,5…が穿設してある。各放熱
凹部5,5…は下端が金属板２に至るように形成されるも
のであり、第１図（ｂ）に示すように縦横に配列して多
数設けてある。放熱凹部５は縦断面形状を第２図（ａ）
のように矩形にしたり、第２図（ｂ）（ｃ）のように楔
形にしたり、第２図（ｄ）のように半円形にしたりして
形成することができる。そして各放熱凹部5,5…の内周
には金属板２の表面も含めて伝熱層６が形成してあり、
また絶縁基板１の放熱凹部５を設けた側の表面に放熱層
７が形成してあり、この伝熱層６と放熱層７とは一体に
連続するように形成してある。放熱層７は絶縁基板１の
表面（放熱層７を形成した面）の面積の30％以上の面積
で形成するのが好ましい。上限は特にないが、実用的に
は95％である。これら伝熱層６や放熱層７は銅などの金
属をメッキしたりして形成することができる。 上記のようにして作成される半導体チップキャリアにあ
って、半導体チップ４から発熱された熱は金属板２に吸
熱され、さらに金属板２から放熱凹部の伝熱層６を伝っ
て絶縁基板１の表面の放熱層７に伝達され、放熱層７か
ら外部に放熱されるものである。また放熱層７の表面に
ヒートシンク13を接合して取り付けて、放熱層７からさ
らにヒートシンク13に伝熱してヒートシンク13から放熱
させるようにすることも可能である。 第３図は本発明の他の実施例を示すものであり、金属板
２を絶縁基板１のほぼ全面に埋設するようにしてある。
このものでは金属板２と端子12との間の絶縁を確保する
ために、金属板２に貫通孔14を設けてこの貫通孔14内に
端子12が通されるようにしてある。 第４図（ａ）（ｂ）の実施例では、放熱凹部５を環状の
溝5aとして形成してあり、放熱層７は絶縁基板１の上面
のほぼ全面に亙るように形成してある。第５図の実施例
では放熱凹部５を細長い溝5bとして形成してある。また
上記各実施例では、半導体チップ４を実装するキャビテ
ィ凹所３を設けた側と反対側の面において絶縁基板１に
放熱凹部５を形成すると共に伝熱層６と放熱層７とを形
成するようにしたが、第６図に示すように、キャビティ
凹所３を設けた側の面において絶縁基板１に放熱凹部５
を形成すると共に伝熱層６と放熱層７とを形成するよう
にすることもできる。 上記各実施例における半導体チップキャリアはPGAタイ
プであるが、第７図（ａ）（ｂ）に示す実施例や第８図
に示す実施例のようにQFPタイプに形成することもでき
る。 さらに、放熱凹部５を第９図（ａ）（ｂ）のように広い
面積で形成することも可能である。しかしこの場合には
放熱凹部５が広過ぎてヒートシンク13を取り付けること
ができない場合がある。また第10図のように、金属板２
に伝熱用金属板15を熱伝導性接着剤16で貼り付けること
によって放熱凹部５が形成されるようにすることもでき
る。しかしこの場合は製造コストが問題になる。 次ぎに具体例で放熱効果を実証する。 ・例１ 第１図に示す半導体チップキャリアにおいて、放熱凹部
５を孔径0.6mm、個数52個に設定して設け、放熱層７を
その面積を絶縁基板１の外形面積の30％に設定して設
け、キャビティ凹所３に2SD−1580パワートランジスタ
（ローム社製）を実装して液状エポキシ樹脂で封止し
た。 ・例２ 放熱凹部５を孔径0.8mm、個数40個に設定して設けた他
は例１と同じ。 ・例３ 放熱凹部５を孔径1.2mm、個数24個に設定して設けた他
は例１と同じ。 ・例４ 放熱凹部５を孔径1.2mm、個数24個に設定して設け、放
熱層７をその面積を絶縁基板１の外形面積の90％に設定
した設けた他は例１と同じ。 ・例５ 第９図に示す半導体チップキャリアにおいて、放熱凹部
５を15mm×15mmの平面大きさで設け、例１と同様にパワ
ートランジスタを実装した。 ・例６ 第10図に示す半導体チップキャリアにおいて、金属板２
に15mm×15mm×0.3mmの銅の伝熱用金属板15を接着し、
例１と同様にパワートランジスタを実装した。 上記例１〜例６の半導体チップキャリアを無風状態、風
速1m/s、風速3m/s、風速5m/sの状態に置いて、パワート
ランジスタに1Wの電力をかけ続けて発熱させ、一定温度
に飽和したところで熱抵抗測定機（Kuwano Electrical
Instruments社製）によって熱抵抗値を測定した。結果
を次表に示す。 表にみられるように、第１図の半導体チップキャリアに
係る例１〜例４のものにおいて特に良好な結果が得られ
る。
の銅張り積層板を加工して得られるプリント配線板等に
よって作成されるものであり、第１図（ａ）に示すよう
に絶縁基板１内にはアルミニウムや銅など熱伝導性の良
好な金属板２が埋設してある。この金属板２は絶縁基板
１を構成する積層板を成形する際に同時に埋入させるこ
とができる。この絶縁基板１の下面には金属板２の面積
よりも小さい面積でキャビティ凹所３が設けてあり、キ
ャビティ凹所３の底面は金属板２によって形成されるよ
うにしてある。また絶縁基板１の下面にはキャビティ凹
所３を中心に放射状に複数本の回路（図示省略）が銅箔
のエッチング加工などで作成してある。ICチップなど半
導体チップ４はキャビティ凹所３内において金属板２の
表面に実装されるものであり、半導体チップ４の外部接
続端子部と回路の一端部との間に金線などのワイヤー11
をボンディングして半導体チップ４を回路に接続してあ
る。絶縁基板１にはさらに複数本の端子12,12…がその
下面から突出するように基部を絶縁基板１に埋入して取
り付けてあって、各端子12は回路の他端部に接続してあ
り、半導体チップ４は回路を介して端子12に接続される
ようにしてある。 一方、絶縁基板１の上面にはドリル加工や座ぐり加工な
どで細孔形状に放熱凹部5,5…が穿設してある。各放熱
凹部5,5…は下端が金属板２に至るように形成されるも
のであり、第１図（ｂ）に示すように縦横に配列して多
数設けてある。放熱凹部５は縦断面形状を第２図（ａ）
のように矩形にしたり、第２図（ｂ）（ｃ）のように楔
形にしたり、第２図（ｄ）のように半円形にしたりして
形成することができる。そして各放熱凹部5,5…の内周
には金属板２の表面も含めて伝熱層６が形成してあり、
また絶縁基板１の放熱凹部５を設けた側の表面に放熱層
７が形成してあり、この伝熱層６と放熱層７とは一体に
連続するように形成してある。放熱層７は絶縁基板１の
表面（放熱層７を形成した面）の面積の30％以上の面積
で形成するのが好ましい。上限は特にないが、実用的に
は95％である。これら伝熱層６や放熱層７は銅などの金
属をメッキしたりして形成することができる。 上記のようにして作成される半導体チップキャリアにあ
って、半導体チップ４から発熱された熱は金属板２に吸
熱され、さらに金属板２から放熱凹部の伝熱層６を伝っ
て絶縁基板１の表面の放熱層７に伝達され、放熱層７か
ら外部に放熱されるものである。また放熱層７の表面に
ヒートシンク13を接合して取り付けて、放熱層７からさ
らにヒートシンク13に伝熱してヒートシンク13から放熱
させるようにすることも可能である。 第３図は本発明の他の実施例を示すものであり、金属板
２を絶縁基板１のほぼ全面に埋設するようにしてある。
このものでは金属板２と端子12との間の絶縁を確保する
ために、金属板２に貫通孔14を設けてこの貫通孔14内に
端子12が通されるようにしてある。 第４図（ａ）（ｂ）の実施例では、放熱凹部５を環状の
溝5aとして形成してあり、放熱層７は絶縁基板１の上面
のほぼ全面に亙るように形成してある。第５図の実施例
では放熱凹部５を細長い溝5bとして形成してある。また
上記各実施例では、半導体チップ４を実装するキャビテ
ィ凹所３を設けた側と反対側の面において絶縁基板１に
放熱凹部５を形成すると共に伝熱層６と放熱層７とを形
成するようにしたが、第６図に示すように、キャビティ
凹所３を設けた側の面において絶縁基板１に放熱凹部５
を形成すると共に伝熱層６と放熱層７とを形成するよう
にすることもできる。 上記各実施例における半導体チップキャリアはPGAタイ
プであるが、第７図（ａ）（ｂ）に示す実施例や第８図
に示す実施例のようにQFPタイプに形成することもでき
る。 さらに、放熱凹部５を第９図（ａ）（ｂ）のように広い
面積で形成することも可能である。しかしこの場合には
放熱凹部５が広過ぎてヒートシンク13を取り付けること
ができない場合がある。また第10図のように、金属板２
に伝熱用金属板15を熱伝導性接着剤16で貼り付けること
によって放熱凹部５が形成されるようにすることもでき
る。しかしこの場合は製造コストが問題になる。 次ぎに具体例で放熱効果を実証する。 ・例１ 第１図に示す半導体チップキャリアにおいて、放熱凹部
５を孔径0.6mm、個数52個に設定して設け、放熱層７を
その面積を絶縁基板１の外形面積の30％に設定して設
け、キャビティ凹所３に2SD−1580パワートランジスタ
（ローム社製）を実装して液状エポキシ樹脂で封止し
た。 ・例２ 放熱凹部５を孔径0.8mm、個数40個に設定して設けた他
は例１と同じ。 ・例３ 放熱凹部５を孔径1.2mm、個数24個に設定して設けた他
は例１と同じ。 ・例４ 放熱凹部５を孔径1.2mm、個数24個に設定して設け、放
熱層７をその面積を絶縁基板１の外形面積の90％に設定
した設けた他は例１と同じ。 ・例５ 第９図に示す半導体チップキャリアにおいて、放熱凹部
５を15mm×15mmの平面大きさで設け、例１と同様にパワ
ートランジスタを実装した。 ・例６ 第10図に示す半導体チップキャリアにおいて、金属板２
に15mm×15mm×0.3mmの銅の伝熱用金属板15を接着し、
例１と同様にパワートランジスタを実装した。 上記例１〜例６の半導体チップキャリアを無風状態、風
速1m/s、風速3m/s、風速5m/sの状態に置いて、パワート
ランジスタに1Wの電力をかけ続けて発熱させ、一定温度
に飽和したところで熱抵抗測定機（Kuwano Electrical
Instruments社製）によって熱抵抗値を測定した。結果
を次表に示す。 表にみられるように、第１図の半導体チップキャリアに
係る例１〜例４のものにおいて特に良好な結果が得られ
る。
上述のように本発明にあっては、絶縁基板に表面から金
属板に至る放熱凹部を穿設し、放熱凹部の内周に伝熱層
を形成すると共に絶縁基板の表面に伝熱層と連続する放
熱層を形成するようにしたので、半導体チップから金属
板に吸収された熱は放熱凹部の伝熱層から絶縁基板の表
面の放熱層に伝導されることになり、絶縁基板の表面に
おいて放熱層から良好に放熱させることができるもので
ある。
属板に至る放熱凹部を穿設し、放熱凹部の内周に伝熱層
を形成すると共に絶縁基板の表面に伝熱層と連続する放
熱層を形成するようにしたので、半導体チップから金属
板に吸収された熱は放熱凹部の伝熱層から絶縁基板の表
面の放熱層に伝導されることになり、絶縁基板の表面に
おいて放熱層から良好に放熱させることができるもので
ある。
第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例の断面図と平面
図、第２図（ａ）乃至（ｄ）は同上の一部の拡大した断
面図、第３図は同上の他の実施例の断面図、第４図
（ａ）（ｂ）は同上のさらに他の実施例の断面図と平面
図、第５図はさらに他の実施例の平面図、第６図はさら
に他の実施例の断面図、第７図（ａ）（ｂ）はさらに他
の実施例の断面図と平面図、第８図はさらに他の実施例
の断面図、第９図（ａ）（ｂ）はさらに他例の断面図と
平面図、第10図はさらに他例の断面図である。 １は絶縁基板、２は金属板、３はキャビティ凹所、４は
半導体チップ、５は放熱凹部、６は伝熱層、７は放熱層
である。
図、第２図（ａ）乃至（ｄ）は同上の一部の拡大した断
面図、第３図は同上の他の実施例の断面図、第４図
（ａ）（ｂ）は同上のさらに他の実施例の断面図と平面
図、第５図はさらに他の実施例の平面図、第６図はさら
に他の実施例の断面図、第７図（ａ）（ｂ）はさらに他
の実施例の断面図と平面図、第８図はさらに他の実施例
の断面図、第９図（ａ）（ｂ）はさらに他例の断面図と
平面図、第10図はさらに他例の断面図である。 １は絶縁基板、２は金属板、３はキャビティ凹所、４は
半導体チップ、５は放熱凹部、６は伝熱層、７は放熱層
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加納 武司 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 樋口 徹 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】絶縁基板内に金属板を埋設し、絶縁基板に
金属板が底面となるキャビティ凹所を設けてこのキャビ
ティ凹所に半導体チップを実装し、絶縁基板に表面から
金属板に至る放熱凹所を穿設し、放熱凹部の内周に伝熱
層を形成すると共に絶縁基板の表面に伝熱層と連続する
放熱層を形成して成ることを特徴とする半導体チップキ
ャリア。 - 【請求項２】放熱凹部を細孔状に形成すると共に絶縁基
板に多数個設けることを特徴とする請求項１に記載の半
導体チップキャリア。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2326754A JPH06103724B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 半導体チップキャリア |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2326754A JPH06103724B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 半導体チップキャリア |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04196255A JPH04196255A (ja) | 1992-07-16 |
| JPH06103724B2 true JPH06103724B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=18191314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2326754A Expired - Lifetime JPH06103724B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 半導体チップキャリア |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103724B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5263734B2 (ja) * | 2008-06-06 | 2013-08-14 | コーア株式会社 | 抵抗器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02210851A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体チップキャリア |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP2326754A patent/JPH06103724B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02210851A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体チップキャリア |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04196255A (ja) | 1992-07-16 |
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