JPH06196589A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06196589A
JPH06196589A JP34299292A JP34299292A JPH06196589A JP H06196589 A JPH06196589 A JP H06196589A JP 34299292 A JP34299292 A JP 34299292A JP 34299292 A JP34299292 A JP 34299292A JP H06196589 A JPH06196589 A JP H06196589A
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semiconductor element
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insulating frame
semiconductor device
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Hiroshi Matsumoto
弘 松本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体素子の発する熱を大気中に良好に放散さ
せ、半導体素子を常に低温として長期間にわたり正常、
且つ安定に作動させることができる半導体装置を提供す
ることにある。 【構成】基体1上に複数個の外部リード端子4と開口A
を有する絶縁枠体2とを接着剤5を介して順次、取着
し、前記絶縁枠体2の開口A内に半導体素子3を収容す
るとともに該半導体素子3を絶縁枠体2の開口A内に充
填させた樹脂製充填剤7で気密に封止して成る半導体装
置であって、前記基体1は鉄系合金から成る板状体1a
の上下に、アルミニウム板1bを接合させた複合金属体
で形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子収納用パッケ
ージ内に半導体素子を収容して成る半導体装置の改良に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、コンピュータ等の情報処理装置に
は半導体素子を半導体素子収納用パッケージ内に気密に
収容した半導体装置が使用されている。
【0003】かかる情報処理装置に使用される半導体装
置は通常、まずアルミナセラミックス等の電気絶縁材料
から成り、その上面略中央部に半導体素子が搭載される
搭載部を有する絶縁基体と、同じく電気絶縁材料から成
り、前記絶縁基体の半導体素子搭載部を囲繞するように
中央部に開口を有する絶縁枠体と、内部に収容する半導
体素子を外部電気回路に電気的に接続するための複数個
の外部リード端子とから構成される半導体素子収納用パ
ッケージを準備し、絶縁基体の上面に外部リード端子及
び絶縁枠体を順次載置させ、各々をエポキシ樹脂等の樹
脂製接着剤で接着固定するとともに絶縁枠体の開口内に
位置する絶縁基体の半導体素子搭載部に半導体素子を固
定し、しかる後、前記半導体素子の各電極をボンディン
グワイヤを介して外部リード端子に接続させるとともに
絶縁枠体の開口内にエポキシ樹脂等の充填剤を充填し、
半導体素子を気密に封止することによって半導体装置と
なる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時、
半導体素子は高密度化、高集積化が急激に進み、半導体
素子の単位面積、単位体積あたりの発熱量が急増してき
ていること、半導体素子収納用パッケージの絶縁基体及
び半導体素子を気密に封止する樹脂製充填剤が各々、ア
ルミナセラミックスやエポキシ樹脂等から成り、いずれ
も熱伝導性が悪く、熱を伝え難いこと等から半導体素子
が作動時に多量の熱を発すると該熱は半導体素子周辺の
絶縁基体や樹脂製充填剤に蓄積されて半導体素子を高温
となし、その結果、半導体素子が該素子自身の発する熱
によって熱破壊したり、特性に熱変化を来し誤動作した
りするという欠点を有していた。
【0005】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は半導体素子の発する熱を大気中に良好に
放散させ、半導体素子を常に低温として長期間にわたり
正常、且つ安定に作動させることができる半導体装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は基体上に複数個
の外部リード端子と開口を有する絶縁枠体とを接着剤を
介して順次、取着し、前記絶縁枠体の開口内に半導体素
子を収容するとともに該半導体素子を絶縁枠体の開口内
に充填させた樹脂製充填剤で気密に封止して成る半導体
装置であって、前記基体は鉄系合金から成る板状体の上
下に、アルミニウム板を接合させた複合金属体で形成さ
れていることを特徴とするものである。
【0007】
【実施例】次ぎに本発明を添付図面に基づき詳細に説明
する。図1は本発明の半導体装置の一実施例を示し、1
は基体、2は絶縁枠体である。
【0008】前記基体1はその上面の略中央部に半導体
素子3 を搭載するための搭載部1cを有し、該搭載部1cに
半導体素子3 が樹脂等から成る接着剤を介して接着固定
される。
【0009】前記基体1 はコバール金属、42アロイ、
インバー合金等の鉄系合金から成る板状体1aの上下に、
アルミニウム板1bを接合させた複合金属体から成り、該
複合金属体は熱伝導率が50W/m ・K 以上で、熱を伝え
易いことから半導体素子3 が作動時に多量の熱を発した
としてもその熱は基体1 が良好に吸収するとともに大気
中に放散させ、半導体素子3 を常に低温として半導体素
子3 を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させること
が可能となる。
【0010】また前記複合金属体から成る基体1は鉄系
合金から成る板状体1aの上下に、アルミニウム板1bが接
合されていることから鉄系合金から成る板状体1aとアル
ミニウム板1bとの間に発生する両者の熱膨張係数の相違
に起因する熱応力はその上下面で相殺されることとな
り、その結果、基体1を平坦として基体1の上面に半導
体素子3を密着性よく接着することができ、半導体素子
3の発する熱を基体1に良好に吸収させることもでき
る。
【0011】尚、前記複合金属体から成る基体1は例え
ば、コバール金属等の鉄系合金から成る板状体1aの上下
に、アルミニウム板1bを載置させ、しかる後、これを圧
延ローラにより150Kg/cm2 以上の圧力で押圧することに
よって製作される。
【0012】また前記複合金属体から成る基体1は、鉄
系合金から成る板状体1aの厚みaに対するアルミニウム
板1bの厚みbが4.5 <b/aであると基体1 の熱膨張係
数が半導体素子3 の熱膨張係数と大きく相違することに
なって半導体素子3 を基体1上に強固に接着させるのが
困難となり、またb/a<0.2 であると基体1 の熱伝導
率が小さく成り、半導体素子3 の作動時に発する熱を大
気中に良好に放散させるのが困難となる。従って、前記
基体1 は板状体1aの厚みaに対するアルミニウム板1bの
厚みbを4.5 ≧b/a≧0.2 とすることが好ましい。
【0013】前記基体1 の上面にはまた外部リード端子
4 を間に挟んで絶縁枠体2 が樹脂性接着剤5 を介して接
着固定されている。
【0014】前記絶縁枠体2 はその中央部に開口A が形
成されており、基体1 の半導体素子3 が搭載される搭載
部1cを囲繞するような枠状となっている。この絶縁枠体
2 はその中央部の開口A と基体1 の上面とで半導体素子
3 を内部に収容するための空所を形成し、基体1 の半導
体素子搭載部1c上に半導体素子3 をガラス、樹脂等の接
着剤を介して接着固定すれば半導体素子3 は絶縁枠体2
の開口A 内に収容されることとなる。
【0015】前記絶縁枠体2 は酸化アルミニウム質焼結
体等の電気絶縁材料から成り、アルミナ(Al 2 O 3 ) 、
シリカ(SiO2 ) 、カルシア(CaO) 、マグネシア(MgO) 等
に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して原料粉末を調整
し、次ぎに前記原料粉末を所定形状の金型内に充填する
とともにこれを一定圧力で押圧して形成品を得、しかる
後、前記成形品を約1600℃の温度で焼成することによっ
て製作される。
【0016】前記基体1 と絶縁枠体2 との間にはまた外
部リード端子4 が挟持されており、該外部リード端子4
の一端には半導体素子3 の各電極がボンディングワイヤ
6 を介して電気的に接続され、また他端側には半田等の
ロウ材を介し外部電気回路に電気的に接続される。
【0017】前記外部リード端子4 はコバール金属( 鉄
ーニッケルーコバルト合金) 、42アロイ(鉄ーニッケ
ル合金)等の鉄合金や、銅、ニッケル、珪素、亜鉛等か
ら成る銅合金から成り、例えばコバール金属のインゴッ
ト(塊)を圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の
金属加工法を採用することによって所定の板状に形成さ
れる。
【0018】尚、前記外部リード端子4はその表面に
銀、アルミニウム等をメッキ法や蒸着法、クラッド法に
より0.5 乃至20.0μmの厚みに被着させておくと、外部
リード端子4 にボンディングワイヤ6 を接合させる際、
その接合を極めて強固となすことができる。従って、前
記外部リード端子4 はその表面に銀、アルミニウム等を
0.5 乃至20.0μm の厚みに被着させておくことか好まし
い。
【0019】また前記外部リード端子4 は基体1 及び絶
縁枠体2 に樹脂製接着剤5 を介して接着固定されてお
り、該樹脂製接着剤5 はビスフェノールA 型エポキシ樹
脂60乃至80重量%とノボラック型エポキシ樹脂20乃至40
重量%から成るエポキシ樹脂100 重量%に対し、粒径1
乃至50μm のシリカ粉末を200 乃至400 重量%、粒径0.
5 μm 以下のシリカ粉末を1.5 乃至15重量%、イミダゾ
ール系硬化剤を10乃至40重量%添加したもので形成され
ている。
【0020】前記樹脂製接着剤5 を介して基体1 と絶縁
枠体2 との間に外部リード端子4 を接着させるには、ま
ず、基体1 の上面外周部にビスフェノールA 型エポキシ
樹脂60乃至80重量%とノボラック型エポキシ樹脂20乃至
40重量%から成るエポキシ樹脂100 重量%に対し、粒径
1 乃至50μm のシリカ粉末を200 乃至400 重量%、粒径
0.5 μm 以下のシリカ粉末を1.5 乃至15重量%、イミダ
ゾール系硬化剤を10乃至40重量%添加した樹脂ペースト
をスクリーン印刷法を用いて印刷塗布し、次ぎに前記基
体1 の上面に外部リード端子4 を載置させるとともにこ
れを約150 ℃の温度に加熱し、樹脂ペーストを熱硬化さ
せることによって基体1 の上面に外部リード端子4 を固
定し、次ぎに絶縁枠体2 の下面に同じくビスフェノール
A 型エポキシ樹脂60乃至80重量%とノボラック型エポキ
シ樹脂20乃至40重量%から成るエポキシ樹脂100 重量%
に対し、粒径1 乃至50μm のシリカ粉末を200 乃至400
重量%、粒径0.5 μm 以下のシリカ粉末を1.5 乃至15重
量%、イミダゾール系硬化剤を10乃至40重量%添加した
樹脂ペーストをスクリーン印刷法を用いて印刷塗布する
とともにこれを前記外部リード端子4 が固定された基体
1 の上面に載置し、しかる後、絶縁枠体2 の下面に塗布
した樹脂ペーストを約150 ℃の温度で熱硬化させること
によって行われる。
【0021】更に前記絶縁枠体2 の開口A 内には樹脂製
充填剤7 が充填されており、該樹脂製充填剤7 によって
絶縁枠体2 の開口A 内に収容された半導体素子3 は気密
に封止される。
【0022】前記半導体素子3 を気密に封止するための
樹脂製充填剤7 はエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェ
ノール樹脂等から成り、例えばポリイミド樹脂となる液
状の樹脂を絶縁枠体2 の開口A 内に半導体素子3 が完全
に埋まるように充填させるとともにこれを約150 ℃の温
度で熱硬化させることによって絶縁枠体2 内に半導体素
子3 を気密に封止するようにして配される。
【0023】かくして本発明の半導体装置によれば、外
部リード端子4 を半田や導電性接着剤を介して外部電気
回路の配線導体に接合させ、内部の半導体素子3 を外部
電気回路に電気的に接続することによってコンピュータ
等の情報処理装置に搭載されることとなる。
【0024】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能である。
【0025】
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、半導体素
子が搭載される基体を熱伝導率が50W/m ・K 以上の鉄
系合金から成る板状体の上下に、アルミニウム板を接合
させた複合金属体で形成したことから半導体素子が作動
時に多量の熱を発したとしてもその熱は基体が吸収する
とともに大気中に良好に放散し、その結果、半導体素子
は常に低温となって長期間にわたり正常、且つ安定に作
動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図で
ある。
【符号の説明】 1・・・・・基体 1a・・・・板状体 1b・・・・アルミニウム板 2・・・・・絶縁枠体 3・・・・・半導体素子 4・・・・・外部リード端子 5・・・・・樹脂製接着剤 7・・・・・樹脂製充填剤 A・・・・・開口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基体上に複数個の外部リード端子と開口を
    有する絶縁枠体とを接着剤を介して順次、取着し、前記
    絶縁枠体の開口内に半導体素子を収容するとともに該半
    導体素子を絶縁枠体の開口内に充填させた樹脂製充填剤
    で気密に封止して成る半導体装置であって、前記基体は
    鉄系合金から成る板状体の上下に、アルミニウム板を接
    合させた複合金属体で形成されていることを特徴とする
    半導体装置。
  2. 【請求項2】前記複合金属体は板状体の厚みaに対する
    アルミニウム板の厚みbが4.5 ≧b/a≧0.2 であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63261863A (ja) * 1987-04-20 1988-10-28 Hitachi Cable Ltd 表面実装用基板
JPH02348A (ja) * 1987-05-28 1990-01-05 Hitachi Cable Ltd 半導体装置

Patent Citations (2)

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