JPS59214243A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS59214243A JPS59214243A JP8843583A JP8843583A JPS59214243A JP S59214243 A JPS59214243 A JP S59214243A JP 8843583 A JP8843583 A JP 8843583A JP 8843583 A JP8843583 A JP 8843583A JP S59214243 A JPS59214243 A JP S59214243A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat sink
- container
- diamond
- ring
- groove
- 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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Classifications
-
- 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
- H01L23/047—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 parallel to the base
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3732—Diamonds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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】
本発明はダイヤモンドを容器のヒートシンクとして用い
るガン・ダイオードやインバット・ダイオードなどの半
導体装置の構造に関するものである。
るガン・ダイオードやインバット・ダイオードなどの半
導体装置の構造に関するものである。
従来からマイクロ波及びミリ波領域において超高周波能
動素子として動作するガン・ダイオードやインバット・
ダイオード等はヒートシンクとして熱伝導度の優れた剣
司、銀、金が使用され、その中でも容器の一部分がヒー
トシンクを形成する場合には銅がほとんどであった。し
かしこれらの金属に比べて、更に熱伝導度が３〜５倍優
れた天然産のｌ［ａタイプのダイヤモンドが、前記の能
動素子の性能向上の為に使用されるようになった。
動素子として動作するガン・ダイオードやインバット・
ダイオード等はヒートシンクとして熱伝導度の優れた剣
司、銀、金が使用され、その中でも容器の一部分がヒー
トシンクを形成する場合には銅がほとんどであった。し
かしこれらの金属に比べて、更に熱伝導度が３〜５倍優
れた天然産のｌ［ａタイプのダイヤモンドが、前記の能
動素子の性能向上の為に使用されるようになった。
ダイヤモンドをヒートシンクとして用いるには、熱伝導
度の良い銅からできている容器のヒートシンクの台座上
面にダイヤモンドヒートシンクを固着し、このダイヤモ
ンドヒートシンク上面にガンダイオードやインバットダ
イオード等の超高周波用半纏体チップを固着し、電流密
度の大きな動作電流の為に温度上昇の激しい半導体チッ
プの発熱をダイヤモンドヒートシンクを介して容器のヒ
ートシンクに速やかに放熱させるようにしている。
度の良い銅からできている容器のヒートシンクの台座上
面にダイヤモンドヒートシンクを固着し、このダイヤモ
ンドヒートシンク上面にガンダイオードやインバットダ
イオード等の超高周波用半纏体チップを固着し、電流密
度の大きな動作電流の為に温度上昇の激しい半導体チッ
プの発熱をダイヤモンドヒートシンクを介して容器のヒ
ートシンクに速やかに放熱させるようにしている。
この場合、ダイヤモンドヒートシンクを容器のヒートシ
ンクに固着するには、物理的固着の熱圧着法が採用でき
れば問題はないが、ダイヤモンドと銅との熱膨張係数に
は大きな違いがあるため、単なる接触面間の物理的接着
である熱圧着では耐久性に乏しく、その為、Ａ ｕ／Ｓ
ｉ＋ Ａ ｕ／Ｓ ｂ ＋ Ａ ｕ／Ｇｅ等のろう材
を用いて固着せざるを得ない。
ンクに固着するには、物理的固着の熱圧着法が採用でき
れば問題はないが、ダイヤモンドと銅との熱膨張係数に
は大きな違いがあるため、単なる接触面間の物理的接着
である熱圧着では耐久性に乏しく、その為、Ａ ｕ／Ｓ
ｉ＋ Ａ ｕ／Ｓ ｂ ＋ Ａ ｕ／Ｇｅ等のろう材
を用いて固着せざるを得ない。
しかし、この様なろう付は固着構造では、ろう材がダイ
ヤモンドヒートシンクの表面金被膜と合金を形成して接
触抵抗が増大したり、半導体チップ固着の為に行なわれ
る加熱処理によってダイヤモンドヒートシンクと容器の
ヒートシンクとの間に小穴（ボイド）が出来たりして、
熱の伝導を悪くする欠点があった。才た、半導体装置の
使用中に、ろう材から核々のガスが発生し、特性の変動
や劣化を招くという問題もあった。
ヤモンドヒートシンクの表面金被膜と合金を形成して接
触抵抗が増大したり、半導体チップ固着の為に行なわれ
る加熱処理によってダイヤモンドヒートシンクと容器の
ヒートシンクとの間に小穴（ボイド）が出来たりして、
熱の伝導を悪くする欠点があった。才た、半導体装置の
使用中に、ろう材から核々のガスが発生し、特性の変動
や劣化を招くという問題もあった。
そこで、第１図に示す様にダイヤモンドヒートシンクを
直接鋼の容器のヒートシンクの台座部分に圧入し、ダイ
ヤモンドヒートシンク側面下部を包むようにダイヤモン
ドヒートシンクを容器のヒートシンクで固着するように
していた。すなわち、第１図に於て下地ニッケルメッキ
の上に更に金メッキが施された容器のヒートシンク１は
、絶縁リング、例えばセラミックリング２と気密封着さ
れて容器を形成している。容器のヒートシンク１の台座
部分の上面部にチタン下地の金蒸着膜が被着されたダイ
ヤモンドヒートシンク４が圧入により固着されている。
直接鋼の容器のヒートシンクの台座部分に圧入し、ダイ
ヤモンドヒートシンク側面下部を包むようにダイヤモン
ドヒートシンクを容器のヒートシンクで固着するように
していた。すなわち、第１図に於て下地ニッケルメッキ
の上に更に金メッキが施された容器のヒートシンク１は
、絶縁リング、例えばセラミックリング２と気密封着さ
れて容器を形成している。容器のヒートシンク１の台座
部分の上面部にチタン下地の金蒸着膜が被着されたダイ
ヤモンドヒートシンク４が圧入により固着されている。
そしてダイヤモンドヒートシンク４の上面には半導体チ
ップ５が熱圧着により固着され、更に、絶縁リング２の
他の端面に気密封着されたコバールの上部フランジ６と
半導体チップ５の上面とをリード線７で接続した後、上
部フランジ６にコバールのキャップ８が電気溶接により
気密封止されている。
ップ５が熱圧着により固着され、更に、絶縁リング２の
他の端面に気密封着されたコバールの上部フランジ６と
半導体チップ５の上面とをリード線７で接続した後、上
部フランジ６にコバールのキャップ８が電気溶接により
気密封止されている。
さて、ガンダイオードやインバットダイオードがミリ波
領域（３０ＧＨｚ以上）で使用される場合その素子の特
性を充分生かすには、容器の有する静電容量や浮遊容量
、更にはリード線の有するインダクタンス等を極力抑え
る必要があり、その為に容器を小さくしなければならな
い。従って例えは、ミリ波領域で使用されるセラミック
リング２の外径は１ｍ前後で非常に小さい。この非常に
小さな容器を製造する際、容器のヒートシンクｌとセラ
ミックリング２とは銀ろう材で接着されるが、気密封止
を保つ為には銀ろう材の量はあまり少なく出来ず、第１
図９，９′に示す様に使用された銀ろう材に余りが生じ
、この余った分が周辺にＯまみ出てしまう。このうち、
容器の内側にはみ出した銀ろう材９は半導体装置の製造
上極めて悪影響を及ぼす。例えば、容器のヒートシンク
１の台座へダイヤモンドヒートシンク４の圧入が行われ
るが、圧入の為に変形した容器のヒートシンク１の台座
部分の応力が銀ろう材９を介して、絶縁リンク゛２と容
器のヒートシンク１との接続界面に及び、絶縁リング２
の破損や界面からの気密漏れという事故が多発する欠点
があった。
領域（３０ＧＨｚ以上）で使用される場合その素子の特
性を充分生かすには、容器の有する静電容量や浮遊容量
、更にはリード線の有するインダクタンス等を極力抑え
る必要があり、その為に容器を小さくしなければならな
い。従って例えは、ミリ波領域で使用されるセラミック
リング２の外径は１ｍ前後で非常に小さい。この非常に
小さな容器を製造する際、容器のヒートシンクｌとセラ
ミックリング２とは銀ろう材で接着されるが、気密封止
を保つ為には銀ろう材の量はあまり少なく出来ず、第１
図９，９′に示す様に使用された銀ろう材に余りが生じ
、この余った分が周辺にＯまみ出てしまう。このうち、
容器の内側にはみ出した銀ろう材９は半導体装置の製造
上極めて悪影響を及ぼす。例えば、容器のヒートシンク
１の台座へダイヤモンドヒートシンク４の圧入が行われ
るが、圧入の為に変形した容器のヒートシンク１の台座
部分の応力が銀ろう材９を介して、絶縁リンク゛２と容
器のヒートシンク１との接続界面に及び、絶縁リング２
の破損や界面からの気密漏れという事故が多発する欠点
があった。
本発明の目的は１％にミリ波領域で使用する半導体装置
に於る信頼性及び製造歩留りの問題を解決した半導体装
置を提供することである。
に於る信頼性及び製造歩留りの問題を解決した半導体装
置を提供することである。
本発明の半導体装置は容器のヒートシンクの台座部分に
圧入されたダイヤモンドヒートシンクと、このダイヤモ
ンドヒートシンクの表面に固着された半導体チップと、
ダイヤモンドヒートシンク及び半導体チップとを包囲す
る様に容器のヒートシンクに気密封着された金属リング
と、この金属リング上に気密封着された絶縁リングと、
この絶縁リングの他の端面に気密封着されかつ半導体チ
ップとリード線により電気的に接続された金属リングと
、容器を気密封止するためのキャップとから成り、容器
のヒートシンクの台座部分の周囲に銀ろう材を収容する
溝を有することを特徴としている。
圧入されたダイヤモンドヒートシンクと、このダイヤモ
ンドヒートシンクの表面に固着された半導体チップと、
ダイヤモンドヒートシンク及び半導体チップとを包囲す
る様に容器のヒートシンクに気密封着された金属リング
と、この金属リング上に気密封着された絶縁リングと、
この絶縁リングの他の端面に気密封着されかつ半導体チ
ップとリード線により電気的に接続された金属リングと
、容器を気密封止するためのキャップとから成り、容器
のヒートシンクの台座部分の周囲に銀ろう材を収容する
溝を有することを特徴としている。
以下に１本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第２図は本発明の一実施例の断面図で、容器のヒートシ
ンク１の台座部分にダイヤモンドヒートシンク４が圧入
され、ダイヤモンドヒートシンク４の上面には半導体チ
ップ５が熱圧着されている。
ンク１の台座部分にダイヤモンドヒートシンク４が圧入
され、ダイヤモンドヒートシンク４の上面には半導体チ
ップ５が熱圧着されている。
一方、容器のヒートシンク１の外周部にはコバーリング
３．セラミックリング２．更には半導体チップ５とリー
ド線７により電気的接続゛がなされたコバーフランジ６
がそれぞれ気密封着されていて。
３．セラミックリング２．更には半導体チップ５とリー
ド線７により電気的接続゛がなされたコバーフランジ６
がそれぞれ気密封着されていて。
コバーのキャップ８が電気溶接により気密封止されてい
る。また、容器のヒートシンク１の台座周辺には溝１０
が設けてあり、容器を製造する際ヒートシンク１．コバ
ーリング３．セラミックリング２を気密封着１゛る為に
使用する銀ろう材のはみ出した分をここに収容できるよ
うになされている。
る。また、容器のヒートシンク１の台座周辺には溝１０
が設けてあり、容器を製造する際ヒートシンク１．コバ
ーリング３．セラミックリング２を気密封着１゛る為に
使用する銀ろう材のはみ出した分をここに収容できるよ
うになされている。
この様な構造であれば、容器のヒートシンク１の台座部
分にダイヤモンドヒートシンク４を圧入した際、圧入の
為に台座が変形してもその応力がセラミックリング３．
コバーリング２．ヒートシンク１の接続界面に直接加わ
らないため、セラミックリング３の破損や界面からの気
密漏れは生じなかった。
分にダイヤモンドヒートシンク４を圧入した際、圧入の
為に台座が変形してもその応力がセラミックリング３．
コバーリング２．ヒートシンク１の接続界面に直接加わ
らないため、セラミックリング３の破損や界面からの気
密漏れは生じなかった。
以上説明した様に、本発明を実施した半導体装置は製造
中に容器破損や気密漏れを防止することにより歩留りを
向上させると共に、不所望な歪を容器に内在させること
もないので信頼性を向上させるという利点があり、特に
ミリ波帯で使用される極めて小さな容器の場合には特に
著しい効果を発揮する。
中に容器破損や気密漏れを防止することにより歩留りを
向上させると共に、不所望な歪を容器に内在させること
もないので信頼性を向上させるという利点があり、特に
ミリ波帯で使用される極めて小さな容器の場合には特に
著しい効果を発揮する。
第１図は従来の半導体装置の断面図％第２図は本発明の
一実施例の断面図である。 １・・・・・・容器のヒートシンク、２・・・・・・絶
縁リング。 ３・・・・・・金属リング、４・・・・・・ダイヤモン
ドヒートシンク、５・・・・・・半導体チップ、６・・
・・・・上部フランジ。 ７・・・・・・リード線、８・・・・・・キャップ、
９．９’・・・・・・銀ろう材、１０・・・・・・溝
。
一実施例の断面図である。 １・・・・・・容器のヒートシンク、２・・・・・・絶
縁リング。 ３・・・・・・金属リング、４・・・・・・ダイヤモン
ドヒートシンク、５・・・・・・半導体チップ、６・・
・・・・上部フランジ。 ７・・・・・・リード線、８・・・・・・キャップ、
９．９’・・・・・・銀ろう材、１０・・・・・・溝
。
Claims (1)
- 容器のヒートシンクの台座に圧入されたダイヤモンドヒ
ートシンクと、このダイヤモンドヒートシンクの表面に
固着された半導体チップと、前記ダイヤモンドヒートシ
ンクと前記半導体チップとを気密封層するキャップ部と
を含む半導体装置に於て、前記容器のヒートシンクの台
座の周凹に溝を設けたことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8843583A JPS59214243A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8843583A JPS59214243A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214243A true JPS59214243A (ja) | 1984-12-04 |
Family
ID=13942713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8843583A Pending JPS59214243A (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214243A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1584101A2 (en) * | 2003-01-10 | 2005-10-12 | Kyocera America, Inc. | Semiconductor package having non-ceramic based window frame |
-
1983
- 1983-05-20 JP JP8843583A patent/JPS59214243A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1584101A2 (en) * | 2003-01-10 | 2005-10-12 | Kyocera America, Inc. | Semiconductor package having non-ceramic based window frame |
| EP1584101A4 (en) * | 2003-01-10 | 2008-11-26 | Kyocera America Inc | SEMICONDUCTOR SEALING WITH NON-CERAMIC WINDOW FRAME |
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