JPS58103161A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS58103161A JPS58103161A JP56201650A JP20165081A JPS58103161A JP S58103161 A JPS58103161 A JP S58103161A JP 56201650 A JP56201650 A JP 56201650A JP 20165081 A JP20165081 A JP 20165081A JP S58103161 A JPS58103161 A JP S58103161A
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- JP
- Japan
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- semiconductor element
- electrode
- cooling fin
- copper
- thermal expansion
- 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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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
- H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
- H01L23/049—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body the other leads being perpendicular to the base
-
- 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
-
- 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
- H01L2224/331—Disposition
- H01L2224/3318—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
- H01L2224/33181—On opposite sides of the body
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は銅マトリクス中に炭素繊維を埋設して構成され
た複合物を電極として用いた半導体装置に関するもので
ある。
た複合物を電極として用いた半導体装置に関するもので
ある。
従来の半導体装置は第１図、第２図に示す様に、銅或い
は鉄の一方側電極を兼ねる冷却フィン１の凹部１ａに半
導体素子３、他方側電極５を鑞材２゜４で接続する構造
となっている。凹部１ａにはシリコーンゴム６が気密封
止材として充填され、冷却フィン１にはエポキシレジン
の端子台７が取付けられその端子板８が電極５と電材９
により接続されている。このような弧状の冷却フィン１
社１対用意され、一方は正、他方は負の電極となり、端
子板８に三相交流が入力として加えられて、全波整流装
置が構成されている。
は鉄の一方側電極を兼ねる冷却フィン１の凹部１ａに半
導体素子３、他方側電極５を鑞材２゜４で接続する構造
となっている。凹部１ａにはシリコーンゴム６が気密封
止材として充填され、冷却フィン１にはエポキシレジン
の端子台７が取付けられその端子板８が電極５と電材９
により接続されている。このような弧状の冷却フィン１
社１対用意され、一方は正、他方は負の電極となり、端
子板８に三相交流が入力として加えられて、全波整流装
置が構成されている。
しかし半導体素子３で発生する熱の冷却フィン１への放
熱性社良いが、他方側゛電極５への放熱性が悪く、鑞材
４への熱応力が大きい。又半導体素子３と餉或いは鉄か
らなる冷却フィン１との熱膨張係数差によって鑞材２へ
の熱応力が大きいという欠点があつ九。
熱性社良いが、他方側゛電極５への放熱性が悪く、鑞材
４への熱応力が大きい。又半導体素子３と餉或いは鉄か
らなる冷却フィン１との熱膨張係数差によって鑞材２へ
の熱応力が大きいという欠点があつ九。
本発明の目的は半導体素子での発熱を有効に放熱し、構
成部材の熱膨張係数差によ＃）ｊａ材部に生ずる熱応力
を緩和しうる半導体装置を提供することにある。
成部材の熱膨張係数差によ＃）ｊａ材部に生ずる熱応力
を緩和しうる半導体装置を提供することにある。
半導体装置の動作時において、蝋材部に生ずる熱応力は
、構成部材の熱膨張係数差、鑞材卑、装直の温度上昇で
決まシ、熱膨張係数差、及び温度上昇は小さい程望まし
い。一方、温度上昇は装置自身の持つ熱抵抗と動作時の
発生損失によシ決まシ、小さい根望ましい、ｖＥ来熟熱
応力緩和材しては、半導体素子に熱膨張係数の近い、タ
ングステン、モリブデン等を用いていたが、コスト、熱
抵抗の点で開動がある。
、構成部材の熱膨張係数差、鑞材卑、装直の温度上昇で
決まシ、熱膨張係数差、及び温度上昇は小さい程望まし
い。一方、温度上昇は装置自身の持つ熱抵抗と動作時の
発生損失によシ決まシ、小さい根望ましい、ｖＥ来熟熱
応力緩和材しては、半導体素子に熱膨張係数の近い、タ
ングステン、モリブデン等を用いていたが、コスト、熱
抵抗の点で開動がある。
一方放熱性を高める材料としては一般に銅、アルミニウ
ム等を用いていたが、熱膨張係数差の点で問題がめった
。その点、銅マトリクス中に炭素繊維を埋設した複合材
（以下、銅−炭素繊維複合材と略記）は、熱膨張係数が
半導体素子のそれに近く、熱伝導率は銅に近い点で上記
した問題点を同時に解決出来る。
ム等を用いていたが、熱膨張係数差の点で問題がめった
。その点、銅マトリクス中に炭素繊維を埋設した複合材
（以下、銅−炭素繊維複合材と略記）は、熱膨張係数が
半導体素子のそれに近く、熱伝導率は銅に近い点で上記
した問題点を同時に解決出来る。
従って本発明ではその銅−炭素繊維複合材を半導体素子
の上下に電極として用い、更にその電極構造は半導体素
子の接合部で発生した熱をそれぞれ半導体素子の上下両
面に熱の拡がシが等価となる様設置することによシ、装
置の熱抵抗を最小とし、しかも熱膨張係数差も最小とす
ることに着目したものである。
の上下に電極として用い、更にその電極構造は半導体素
子の接合部で発生した熱をそれぞれ半導体素子の上下両
面に熱の拡がシが等価となる様設置することによシ、装
置の熱抵抗を最小とし、しかも熱膨張係数差も最小とす
ることに着目したものである。
以下本発明の一実施例を第３図を用いて説明する。
鉄或いは銅板に、ニッケルメッキ等の表面処理が施され
ている冷却フィンｌに、ｐｎ接合の形成されている半導
体素子３、その上下に半導体素子３の熱膨張係数よシ大
きいが、その２倍以下の熱膨張係数と２倍以上の熱伝導
率をイする銅−炭素繊維複合材にニッケルメッキ等の表
面処理を施し、半導体系子３の面積よりも大きい電惚１
０，１１を用意する。電極１１にはリード電極５がある
。
ている冷却フィンｌに、ｐｎ接合の形成されている半導
体素子３、その上下に半導体素子３の熱膨張係数よシ大
きいが、その２倍以下の熱膨張係数と２倍以上の熱伝導
率をイする銅−炭素繊維複合材にニッケルメッキ等の表
面処理を施し、半導体系子３の面積よりも大きい電惚１
０，１１を用意する。電極１１にはリード電極５がある
。
これを第３図に示すように配置し水素ガス等の雰囲気中
で鑞材１２〜１４の融点以上の高い温度で接着せしめる
。
で鑞材１２〜１４の融点以上の高い温度で接着せしめる
。
次に、冷却フィン１に端子台７を設けて銅線に銀或いは
ニッケルメッキ等により表面処理がなされたリード電極
５を、前記した同一条件下で端子板８と鑞材９によシ磯
付をする。鑞付完了後、半導体素子３の耐圧特性を出す
為にＮａＯＨ等のアルカリ溶液でエツチングをし、よく
純水で、ＮａＯＨを取り除いた後、窒素ガス等により乾
燥してシリコーンゴム６等を充填し、空気中で２００Ｃ
以上の高温で硬化せしめ本発明の半導体装置は完成する
。
ニッケルメッキ等により表面処理がなされたリード電極
５を、前記した同一条件下で端子板８と鑞材９によシ磯
付をする。鑞付完了後、半導体素子３の耐圧特性を出す
為にＮａＯＨ等のアルカリ溶液でエツチングをし、よく
純水で、ＮａＯＨを取り除いた後、窒素ガス等により乾
燥してシリコーンゴム６等を充填し、空気中で２００Ｃ
以上の高温で硬化せしめ本発明の半導体装置は完成する
。
第１図、第２図に示す従来の半導体装置では、半４本素
子３で発生する熱は、冷却フィンｌと電慣４に分散され
放熱するが、半導体素子３と冷却フィン１では、点線の
如く半導体素子の面積分のみ放熱され、放熱効率が悪い
。又、半導体系子３と、１を他５の放熱の関係は、半導
体素子３から冷却フィンｌへの直列抵抗をｒｌとし、半
導体系子３から電慄５への直列抵抗をｒ、としこの盆成
熱であｔ）’＜ｒｓの関係にめつ九為、装置の熱抵抗Ｒ
・はｒｓの影響で犬きくなっていた。
子３で発生する熱は、冷却フィンｌと電慣４に分散され
放熱するが、半導体素子３と冷却フィン１では、点線の
如く半導体素子の面積分のみ放熱され、放熱効率が悪い
。又、半導体系子３と、１を他５の放熱の関係は、半導
体素子３から冷却フィンｌへの直列抵抗をｒｌとし、半
導体系子３から電慄５への直列抵抗をｒ、としこの盆成
熱であｔ）’＜ｒｓの関係にめつ九為、装置の熱抵抗Ｒ
・はｒｓの影響で犬きくなっていた。
更に、半導体系子３と、銅或いは鉄からなる冷却フィン
間の鑞材２及び、半導体素子３と銅からなる電極５間の
鑞材４には、熱膨張係数の差によりせん断ひずみ（熱応
力）が大となる欠点がめった。しかし、第３図の本発明
の如く半導体素子３の上下に鑞材１３，１４を介してｒ
、％ｒｌとすべく半導体素子３の面積よりも大である鋼
−炭素繊維複合材の電極１０．１１を接着せしめること
により、半導体素子３から発生した熱は、点線の仲く放
熱され本装置の熱抵抗はｒｌ＝ｒｌとなる。又熱膨張係
数差も最小に押えることが出来鑞材１３゜１４に加わる
せん断ひずみも小さく出来る。
間の鑞材２及び、半導体素子３と銅からなる電極５間の
鑞材４には、熱膨張係数の差によりせん断ひずみ（熱応
力）が大となる欠点がめった。しかし、第３図の本発明
の如く半導体素子３の上下に鑞材１３，１４を介してｒ
、％ｒｌとすべく半導体素子３の面積よりも大である鋼
−炭素繊維複合材の電極１０．１１を接着せしめること
により、半導体素子３から発生した熱は、点線の仲く放
熱され本装置の熱抵抗はｒｌ＝ｒｌとなる。又熱膨張係
数差も最小に押えることが出来鑞材１３゜１４に加わる
せん断ひずみも小さく出来る。
崗装置の構造上、リード電極５とこれを固定する端子台
７との関係において、端子台７ののびがリード電極５よ
シ大の時は、半導体素子３に引張応力が加わることにな
るが、この場合には第４図の如くリード電極５の中間に
クッション５ｍを設けることにより緩和することが出来
る。
７との関係において、端子台７ののびがリード電極５よ
シ大の時は、半導体素子３に引張応力が加わることにな
るが、この場合には第４図の如くリード電極５の中間に
クッション５ｍを設けることにより緩和することが出来
る。
第１図は従来装置を示す平面図、第２図は、第１図の■
−■切断線に沿つ九断面図、ｒｓ図は本発明の一実施例
になる半導体装置の断面図、第４図は本発明の他の一実
施例を示す断面図である。 ｌ・・・冷却フィン、２，４，９．１２〜１４・・・鑞
材、３・・・半導体素子、５・・・（リード）電極、６
・・・シリコーンゴム、７・・・端子台、８・・・端子
板、ｌＯ１第１の 躬２０
−■切断線に沿つ九断面図、ｒｓ図は本発明の一実施例
になる半導体装置の断面図、第４図は本発明の他の一実
施例を示す断面図である。 ｌ・・・冷却フィン、２，４，９．１２〜１４・・・鑞
材、３・・・半導体素子、５・・・（リード）電極、６
・・・シリコーンゴム、７・・・端子台、８・・・端子
板、ｌＯ１第１の 躬２０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、冷却フィンの凸部に鋼マトリクス中に炭素繊維を埋
ｉしてなる複合材、半導体素子、銅マ） Ｉ）ジス中に
炭素繊維を埋設してなシリード電極を備えた複合材が順
次鑞材によシ固着され、凹部内に気密封止材が充填され
、上記リード電極は上記冷却フィンに固着された端子台
の端子板と鑞付されていることを性徴とする半導体装置
。 ２、特許請求の範囲第１項において、複合材は半導体素
子より大きい面積と、會１は近似した熱膨張係数を有し
ていることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56201650A JPS58103161A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56201650A JPS58103161A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58103161A true JPS58103161A (ja) | 1983-06-20 |
Family
ID=16444598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56201650A Pending JPS58103161A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58103161A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7262682B2 (en) | 2001-02-16 | 2007-08-28 | Elantech Devices Corporation | Resistor element, stress sensor, and method for manufacturing them |
| JP2007251076A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Hitachi Ltd | パワー半導体モジュール |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0841647A (ja) * | 1994-07-28 | 1996-02-13 | Fujikura Ltd | Ｃｖｄ反応装置 |
-
1981
- 1981-12-16 JP JP56201650A patent/JPS58103161A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0841647A (ja) * | 1994-07-28 | 1996-02-13 | Fujikura Ltd | Ｃｖｄ反応装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7262682B2 (en) | 2001-02-16 | 2007-08-28 | Elantech Devices Corporation | Resistor element, stress sensor, and method for manufacturing them |
| JP2007251076A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Hitachi Ltd | パワー半導体モジュール |
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