JPS5832423A - 半導体装置 - Google Patents
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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た複合材(
以下、複合材と略記)を用いた半導体装置に係り、特に
半導体チップと冷却フィ/、半導体チップとリード間鑞
材のせん断応力軽減と半導体チップ接合部での発生熱を
良好に放熱するに好適な半導体装置に関する。
以下、複合材と略記)を用いた半導体装置に係り、特に
半導体チップと冷却フィ/、半導体チップとリード間鑞
材のせん断応力軽減と半導体チップ接合部での発生熱を
良好に放熱するに好適な半導体装置に関する。
従来の半導体装置は第1図に示すように、半導体チップ
収納用凹部加工を施した冷却フィン2に、半導体チップ
1、リード3をそれぞれ鑞材4a。
収納用凹部加工を施した冷却フィン2に、半導体チップ
1、リード3をそれぞれ鑞材4a。
4bを介して接続するか、第2図のように半導体チップ
1と冷却フィン2の間にタングステン、モリブデン等の
比較的半導体チップ1に熱膨張係数の近い熱応力緩和材
5を用いて鑞材4Cで接続し、ンリコーンゴム6を充填
する構造となっていた。
1と冷却フィン2の間にタングステン、モリブデン等の
比較的半導体チップ1に熱膨張係数の近い熱応力緩和材
5を用いて鑞材4Cで接続し、ンリコーンゴム6を充填
する構造となっていた。
しかし前者において、冷却フィン2側への放熱性は比較
的良いがリード3側への放熱性が悪く、また半導体チッ
プ1と冷却フィン2、リード3との熱膨張、係数差が大
きいため、鑞材への熱応力の影響が大きいこと、後者に
おいて、応力緩和材5により半導体チップ1と冷却フィ
シ2間の熱応力は緩和されるが放熱性が低下(=熱抵抗
が大)し、更に製品コストが高くなるという欠点があっ
た。
的良いがリード3側への放熱性が悪く、また半導体チッ
プ1と冷却フィン2、リード3との熱膨張、係数差が大
きいため、鑞材への熱応力の影響が大きいこと、後者に
おいて、応力緩和材5により半導体チップ1と冷却フィ
シ2間の熱応力は緩和されるが放熱性が低下(=熱抵抗
が大)し、更に製品コストが高くなるという欠点があっ
た。
本発明の目的は半導体チップでの発熱を冷却フィンおよ
びリード側に有効に放熱するとともに、鑞材部への熱応
力を緩和しうる半導体装置を提供することにある。
びリード側に有効に放熱するとともに、鑞材部への熱応
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、鑞材部に生ずる熱応力は
、構成部材の熱膨張係数差、鑞材部、装置の湛度上昇等
で決まり、熱膨張係数差、及び幅度上昇は小さいほど望
ましい。−?方湛度上昇は装置の持つ熱抵抗と半導体チ
ップの発生損失とで決まり、やはり小さいほど望ましい
。従来熱応力緩和材としては半導体チップに熱膨張係数
の近いり/グステ/、モリブデン等を用いていたが、コ
スト、熱抵抗の点で問題があり、一方冷却フインとして
は、一般に銅、鉄、アルミニウム、リード材としては銅
が用いられていたが、銅、アルミニウムは放熱性は良い
が熱膨張係数の点で問題があり、鉄は熱膨張係数、コス
トの点では上記に比し良好であるが放熱性が劣るという
欠点があった。従って、本発明では放熱性、熱応力の問
題を同時に解決する材料として、複合材を用い、更に、
装置の放熱性を高めるため冷却フィン、リード側それぞ
れへの熱の拡がりが等価となるようにすることにより装
置の熱抵抗を等しくシ、かつ最小とすることに着目した
。
、構成部材の熱膨張係数差、鑞材部、装置の湛度上昇等
で決まり、熱膨張係数差、及び幅度上昇は小さいほど望
ましい。−?方湛度上昇は装置の持つ熱抵抗と半導体チ
ップの発生損失とで決まり、やはり小さいほど望ましい
。従来熱応力緩和材としては半導体チップに熱膨張係数
の近いり/グステ/、モリブデン等を用いていたが、コ
スト、熱抵抗の点で問題があり、一方冷却フインとして
は、一般に銅、鉄、アルミニウム、リード材としては銅
が用いられていたが、銅、アルミニウムは放熱性は良い
が熱膨張係数の点で問題があり、鉄は熱膨張係数、コス
トの点では上記に比し良好であるが放熱性が劣るという
欠点があった。従って、本発明では放熱性、熱応力の問
題を同時に解決する材料として、複合材を用い、更に、
装置の放熱性を高めるため冷却フィン、リード側それぞ
れへの熱の拡がりが等価となるようにすることにより装
置の熱抵抗を等しくシ、かつ最小とすることに着目した
。
以下本発明の一実施例を第3図により説明する。
半導体チップ1、冷却フィン2、リード3が鑞材4a、
4bにより固着されており、冷却フィン2、リード3の
鑞材4a、4bと接着されている部分には複合材7が予
め固着されており冷却フィ/2の凹部にはシリコーンゴ
ム6が気密封止用絶縁物として充填されている。
4bにより固着されており、冷却フィン2、リード3の
鑞材4a、4bと接着されている部分には複合材7が予
め固着されており冷却フィ/2の凹部にはシリコーンゴ
ム6が気密封止用絶縁物として充填されている。
複合材7の構造および、これを用いた冷却フィン2、リ
ード3の製法を説明する。
ード3の製法を説明する。
複合材の特徴は熱伝導性の良い銅マトリクス8に、熱膨
張係数の小さい炭素繊維9を第4図の如くうす巻き状、
もしくは第5図の如く網目状に配列し、通電加熱、もし
くは高周波加熱ホットプレスすることにより複合材7と
して完成される。次に第6図の如く銅、鉄またはアルミ
ニウム板10の上に複合材7を重ね合わせて、再度ホッ
トプレスし、もしくは・第7図の如く鑞材11を介して
接着させた後、プレス加工等により所定の冷却フィン2
やリード3の形状に加工すれば良い。
張係数の小さい炭素繊維9を第4図の如くうす巻き状、
もしくは第5図の如く網目状に配列し、通電加熱、もし
くは高周波加熱ホットプレスすることにより複合材7と
して完成される。次に第6図の如く銅、鉄またはアルミ
ニウム板10の上に複合材7を重ね合わせて、再度ホッ
トプレスし、もしくは・第7図の如く鑞材11を介して
接着させた後、プレス加工等により所定の冷却フィン2
やリード3の形状に加工すれば良い。
複合材7は半導体チップ1径方向への熱膨張係数が小さ
いので鑞材4a、4bの受けるせん断応力が小さく、ま
た熱伝導性に優れているので半導体チップ1において発
生した熱は速やかに放散される。この時半導体チップ1
からの発熱を冷却フイ/2、リード3側に等分に放散さ
せるため、熱の拡がり径を考慮して複合材7の径および
厚さが決められる。特に装置の熱抵抗を小さくするため
、リード3の半導体チップ1との接着面積(鑞付面)は
半導体チップ1の径と同等以上としている。
いので鑞材4a、4bの受けるせん断応力が小さく、ま
た熱伝導性に優れているので半導体チップ1において発
生した熱は速やかに放散される。この時半導体チップ1
からの発熱を冷却フイ/2、リード3側に等分に放散さ
せるため、熱の拡がり径を考慮して複合材7の径および
厚さが決められる。特に装置の熱抵抗を小さくするため
、リード3の半導体チップ1との接着面積(鑞付面)は
半導体チップ1の径と同等以上としている。
本発明において、装置に電流を断続的に通電して、臨度
サイクルを加える、いわゆる鑞材の熱疲労耐量試験を実
施した結果、従来装置では冷却フィン2側湛度上昇T、
とリード側湛度上昇T、との関係がT I < T 2
となっていたが、本発明装置ではT t ;T t と
なったこと、また、半導体チップ1と冷却フィン2、半
導体チップ1とリード3との熱膨張係数差が小さくなっ
たことにより、熱疲労破壊寿命は大巾に向上出来たこと
が確認された。
サイクルを加える、いわゆる鑞材の熱疲労耐量試験を実
施した結果、従来装置では冷却フィン2側湛度上昇T、
とリード側湛度上昇T、との関係がT I < T 2
となっていたが、本発明装置ではT t ;T t と
なったこと、また、半導体チップ1と冷却フィン2、半
導体チップ1とリード3との熱膨張係数差が小さくなっ
たことにより、熱疲労破壊寿命は大巾に向上出来たこと
が確認された。
第1図は従来装置の断面構造図、第2図は熱応力緩和材
を用いた従来装置の断面構造図、第3図は本発明による
装置の断面構造図、第4図(イ)、(ロ)はうずまき型
複合材の平面図および断面図、第5図(イ)、(ロ)は
網目型複合材の平面図および断面図、第6図は銅板に複
合材をホットプレスした断面図、第7図は銅板に複合材
を鑞材で接着した断面図である。 1・・・半導体チップ、2・・・冷却フィン、3・・・
リード、4a〜4C+11・・・鑞材、6・・・気密封
止用絶縁材、第4121 躬5図 (イ)
(イ2第に図 第7図
を用いた従来装置の断面構造図、第3図は本発明による
装置の断面構造図、第4図(イ)、(ロ)はうずまき型
複合材の平面図および断面図、第5図(イ)、(ロ)は
網目型複合材の平面図および断面図、第6図は銅板に複
合材をホットプレスした断面図、第7図は銅板に複合材
を鑞材で接着した断面図である。 1・・・半導体チップ、2・・・冷却フィン、3・・・
リード、4a〜4C+11・・・鑞材、6・・・気密封
止用絶縁材、第4121 躬5図 (イ)
(イ2第に図 第7図
Claims (1)
- 1、半導体チップの両靜に冷却フィンとリードが鑞付さ
れた半導体装置において、冷却フィンとリードの半導体
チップ鑞付面に銅マトリクス中に炭素繊維を埋設してな
る複合材を設け、半導体チップから冷却フィン、リード
に至る熱抵抗をほぼ等しくする鑞付面を持つリードを用
いたことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56130331A JPS5832423A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56130331A JPS5832423A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5832423A true JPS5832423A (ja) | 1983-02-25 |
Family
ID=15031798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56130331A Pending JPS5832423A (ja) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5832423A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5719680A (en) * | 1974-11-19 | 1982-02-01 | Texas Instruments Inc | Semiconductor chip and method of testing it |
US5134463A (en) * | 1989-10-23 | 1992-07-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Stress relief layer providing high thermal conduction for a semiconductor device |
US5600809A (en) * | 1993-06-30 | 1997-02-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for sequentially reading microcode words wider than an external bus width to the outside in segments as wide as the external bus |
JP2007214219A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1981
- 1981-08-21 JP JP56130331A patent/JPS5832423A/ja active Pending
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