JPS6056298B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS6056298B2 JPS6056298B2 JP4863576A JP4863576A JPS6056298B2 JP S6056298 B2 JPS6056298 B2 JP S6056298B2 JP 4863576 A JP4863576 A JP 4863576A JP 4863576 A JP4863576 A JP 4863576A JP S6056298 B2 JPS6056298 B2 JP S6056298B2
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- Japan
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- heat
- container
- heat dissipation
- heat dissipating
- semiconductor element
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置にかかり、特に高周波用の半導体装
置における外囲器の改良構造を提供するものである。
置における外囲器の改良構造を提供するものである。
一般に半導体装置における外囲器は主として次に挙げる
機能が要望される。
機能が要望される。
Ｉ 半導体素子を外気より遮断して湿気や有害物質に対
し保護する。
し保護する。
Π 接地端子以外の端子を電気絶縁して保持する。
■ 半導体素子の発熱を速やかに外部へ放散する。
上記のうち第■項と第■項とは物性的に相反する傾向に
あるため、両機能を同時に満足させることは極めて困難
である。
あるため、両機能を同時に満足させることは極めて困難
である。
特に高周波、高出力半導体装置においては高周波損失を
小にすることも併せて要求されるため、その構造の選定
はさらに困難である。いま上記外囲器における熱放散に
ついて考察する。第１図に示すモデルの１は熱伝導体で
、この１主面の一部に熱源２があり、前記熱伝導体の主
面とともに断熱体３に密接してなるとき、定常状態にて
微小変位Δｌにおける微小温度差ΔＴは熱伝方程式によ
り次式−Ｑ・Δｌ ΔＴ■ に、Ｓ にて与えられる。
小にすることも併せて要求されるため、その構造の選定
はさらに困難である。いま上記外囲器における熱放散に
ついて考察する。第１図に示すモデルの１は熱伝導体で
、この１主面の一部に熱源２があり、前記熱伝導体の主
面とともに断熱体３に密接してなるとき、定常状態にて
微小変位Δｌにおける微小温度差ΔＴは熱伝方程式によ
り次式−Ｑ・Δｌ ΔＴ■ に、Ｓ にて与えられる。
上式においてＱは発生熱量、には熱伝導率、Ｓは熱流断
面積を夫々表わすものとする。この式によつてもΔＴを
小にするためには、に、Ｓを大にするか、Δｌ’（１）
を小にすればよいことが明らかである。またにの大なる
部材として従来ベリリヤ（ＢｅＯ）が多く用いられてい
た。即ちベリリヤセラミツクス（ＢｅＯＣｅｒａｍｉｃ
ｓ）は熱伝導性に優れるとともに電気絶縁性にも優れた
部材て従来の半導体装置に多く用いられていた。
面積を夫々表わすものとする。この式によつてもΔＴを
小にするためには、に、Ｓを大にするか、Δｌ’（１）
を小にすればよいことが明らかである。またにの大なる
部材として従来ベリリヤ（ＢｅＯ）が多く用いられてい
た。即ちベリリヤセラミツクス（ＢｅＯＣｅｒａｍｉｃ
ｓ）は熱伝導性に優れるとともに電気絶縁性にも優れた
部材て従来の半導体装置に多く用いられていた。
第２図ａに斜視図で、同図をに図ａ（７）Ｘ、Ｘ’線部
の断面図で示す従来の高周波用半導体装置は半導体素子
１の発熱をベリリヤセラミツクス部材２を介して放熱基
体３に接続することにより放熱と電気絶縁とをはかる如
くなる。なお図において４はベリリヤセラミツクス部材
５に設けられた金属化層で、半導体素子１は一例のＡｕ
Ｓｉ共晶はんだの如きにより接着固定され、またベリリ
ヤセラミツクス部材は上記半導体素子取着面と異なる主
面（図示の下面）に設けられた金属化層で放熱基体３に
一例の銀ろうにより取着される。また６ａないし６ｄは
ベリリヤセラミツクス部材の半導体素子取着側主面（図
示の上面）の端縁部に設けられた金属化属にろう着され
たり一ド端子である。上述の如くベリリヤセラミツクス
は半導体装置に、特に高周波高出力のものに好適し多く
用いられるがベリリヤは有害でセラミックスの製造時に
困難を伴ない高価になるという欠点があつた。
の断面図で示す従来の高周波用半導体装置は半導体素子
１の発熱をベリリヤセラミツクス部材２を介して放熱基
体３に接続することにより放熱と電気絶縁とをはかる如
くなる。なお図において４はベリリヤセラミツクス部材
５に設けられた金属化層で、半導体素子１は一例のＡｕ
Ｓｉ共晶はんだの如きにより接着固定され、またベリリ
ヤセラミツクス部材は上記半導体素子取着面と異なる主
面（図示の下面）に設けられた金属化層で放熱基体３に
一例の銀ろうにより取着される。また６ａないし６ｄは
ベリリヤセラミツクス部材の半導体素子取着側主面（図
示の上面）の端縁部に設けられた金属化属にろう着され
たり一ド端子である。上述の如くベリリヤセラミツクス
は半導体装置に、特に高周波高出力のものに好適し多く
用いられるがベリリヤは有害でセラミックスの製造時に
困難を伴ない高価になるという欠点があつた。
本発明は上記従来の半導体装置の欠点を改良するために
、改良された構造の半導体装置を提供するもので、ベリ
リヤセラミツクスを用いることなく半導体素子の発熱を
伝熱部材によつて熱流断面積を拡張伝熱したのち電気絶
縁部材を介して放熱基体に伝達する如くなる特徴を有す
る。次に本発明を一実施例の高周波用高出力半導体装置
につき図面を参照して詳細に説明する。
、改良された構造の半導体装置を提供するもので、ベリ
リヤセラミツクスを用いることなく半導体素子の発熱を
伝熱部材によつて熱流断面積を拡張伝熱したのち電気絶
縁部材を介して放熱基体に伝達する如くなる特徴を有す
る。次に本発明を一実施例の高周波用高出力半導体装置
につき図面を参照して詳細に説明する。
第３図ａに斜視図で、同図ｂに図ａ（７）ＹＹ″線部の
断面図で示す如く、半導体素子１が熱伝導度の大なる金
属たとえば銅の如きでなる熱放散部材１２の１主面に形
成されたニッケル、金などのめつき層（図示省略）に金
シリコン共晶層を形成して固着される。また上記熱放散
部材は熱伝導性の良好な電気絶縁材、たとえばアルミナ
、サファイアの如きでなる有底円筒型の容器１３の内底
面に接着され、かつその側壁の上端面に半導体素子の電
極と金属の細縁によつて導接されたリード端子１４ａ・
・・１４ｃが取着されている。なお上記容器に対する熱
放散部材１２、リード端子１４ａ・・・１４ｃ等の取着
は容器の前記各部位に蒸着等の手段によつて形成された
メタライズ層（図示省略）にろう材によつてなされる。
さらに上記容器は底面で銅で形成された熱容量の大なる
放熱基体１５に一例のろう接の如き手段により固着され
る。上述の構造により半導体素子に発生した熱は、熱放
散部材により十分に熱流断面積が拡大されたのち電気絶
縁材でなる容器を通り放熱基体に伝達される。
断面図で示す如く、半導体素子１が熱伝導度の大なる金
属たとえば銅の如きでなる熱放散部材１２の１主面に形
成されたニッケル、金などのめつき層（図示省略）に金
シリコン共晶層を形成して固着される。また上記熱放散
部材は熱伝導性の良好な電気絶縁材、たとえばアルミナ
、サファイアの如きでなる有底円筒型の容器１３の内底
面に接着され、かつその側壁の上端面に半導体素子の電
極と金属の細縁によつて導接されたリード端子１４ａ・
・・１４ｃが取着されている。なお上記容器に対する熱
放散部材１２、リード端子１４ａ・・・１４ｃ等の取着
は容器の前記各部位に蒸着等の手段によつて形成された
メタライズ層（図示省略）にろう材によつてなされる。
さらに上記容器は底面で銅で形成された熱容量の大なる
放熱基体１５に一例のろう接の如き手段により固着され
る。上述の構造により半導体素子に発生した熱は、熱放
散部材により十分に熱流断面積が拡大されたのち電気絶
縁材でなる容器を通り放熱基体に伝達される。
ここに容器を形成する電気絶縁材に熱伝導率の良好なも
のを選定することによつて当初に，述べた熱伝導に関す
る式におけるＫ，Ｓともに大となり、Δ′は主として容
器壁の壁厚を適宜小なる如く選定することによ−リ顕著
にΔＴを小にすることができる。
のを選定することによつて当初に，述べた熱伝導に関す
る式におけるＫ，Ｓともに大となり、Δ′は主として容
器壁の壁厚を適宜小なる如く選定することによ−リ顕著
にΔＴを小にすることができる。
一例として上記第２図および第３図の各ｂ図に示された
構造を対比して、半導体素子発熱部と外囲器（放熱基体
）底面との間の熱抵抗Ｒｔｈ（，〜ｏ）を計算によつて
次の如く求めた。（１）第２図ｂにおいてＡ＝２．５Ｔ
ｎ（但しＡは放熱基体の底面とベリリヤセラミツクスと
の接着面間の距離）、Ｂ＝１．７ｍ（但しＢは半導体素
子の底面とベリリアセラミツクスとの接着面と、ベリリ
アセラミツクスと放熱基体との接着面との両接着面間の
距離）のとき、Ｒｔｈ（，〜ｃ）＝１．９２℃／Ｗとな
る。
構造を対比して、半導体素子発熱部と外囲器（放熱基体
）底面との間の熱抵抗Ｒｔｈ（，〜ｏ）を計算によつて
次の如く求めた。（１）第２図ｂにおいてＡ＝２．５Ｔ
ｎ（但しＡは放熱基体の底面とベリリヤセラミツクスと
の接着面間の距離）、Ｂ＝１．７ｍ（但しＢは半導体素
子の底面とベリリアセラミツクスとの接着面と、ベリリ
アセラミツクスと放熱基体との接着面との両接着面間の
距離）のとき、Ｒｔｈ（，〜ｃ）＝１．９２℃／Ｗとな
る。
（２）第３図ｂにおいてＡ＝２．０ＴＩｎ（但しＡは放
熱基体の底面から容器の底面までの距離）、Ｂ″＝０．
５Ｔｎｍ（但しＢは容器底の厚さ）、Ｃ＝２．５ｍ（Ｃ
は熱放散部材の厚さ）のときＲｔｈ，，〜ｃ）＝１．９
１℃／Ｗになる。
熱基体の底面から容器の底面までの距離）、Ｂ″＝０．
５Ｔｎｍ（但しＢは容器底の厚さ）、Ｃ＝２．５ｍ（Ｃ
は熱放散部材の厚さ）のときＲｔｈ，，〜ｃ）＝１．９
１℃／Ｗになる。
上記から本発明によれば安全で半導体素子の発熱を従来
の構造と同等に放熱基体に伝熱し放散させることができ
、同時に高周波（含マイクロ波）用半導体装置に要求さ
れる寄生容量の増加も問題なく解決されて特性のすぐれ
た外囲器を安価に形成できるという顕著な利点がある。
の構造と同等に放熱基体に伝熱し放散させることができ
、同時に高周波（含マイクロ波）用半導体装置に要求さ
れる寄生容量の増加も問題なく解決されて特性のすぐれ
た外囲器を安価に形成できるという顕著な利点がある。
さらには前記電気絶縁材の製造が保健上害のないものと
して得られるなど多くの利点を有することが明らかであ
る。上記本発明の実施例の説明において電気絶縁材にア
ルミナ、またはサファイア、また高い熱伝導を有する金
属として銅を例示したが、これらに限られるものでなく
、これに類する高周波特性（電気絶縁性）、伝熱特性を
備えた電気絶縁材、金、銀、等の金属、その他の合金も
好適することは言うまでもない。
して得られるなど多くの利点を有することが明らかであ
る。上記本発明の実施例の説明において電気絶縁材にア
ルミナ、またはサファイア、また高い熱伝導を有する金
属として銅を例示したが、これらに限られるものでなく
、これに類する高周波特性（電気絶縁性）、伝熱特性を
備えた電気絶縁材、金、銀、等の金属、その他の合金も
好適することは言うまでもない。
次に熱応力を緩和するために熱放散部材を多層に設け、
また気密を良好にするために多層セラミックス構造とし
てもよい。
また気密を良好にするために多層セラミックス構造とし
てもよい。
さらに本発明は半導体装置に限られず、回路素子に適用
でき発熱のある受動素子（たとえば抵抗体）の放熱、コ
ンデンサ部分の昇温防止等に著効を示す。
でき発熱のある受動素子（たとえば抵抗体）の放熱、コ
ンデンサ部分の昇温防止等に著効を示す。
第１図は熱放散を説明するための図、第２図Ａ，ｂは従
来の半導体装置を示す図ａは斜視図、図ｂは断面図、第
３図Ａ，ｂは本発明一実施例の半導体装置を示す図ａは
斜視図、図ｂは断面図である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を夫々示すもの
とする。 １・・・・・・半導体素子、１２・・・・・・熱放散部
材、１３・・・・・・電気絶縁性容器、１４ａ，１ｂ・
・・・・・リード端子、１５・・・・・・放熱基体。
来の半導体装置を示す図ａは斜視図、図ｂは断面図、第
３図Ａ，ｂは本発明一実施例の半導体装置を示す図ａは
斜視図、図ｂは断面図である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を夫々示すもの
とする。 １・・・・・・半導体素子、１２・・・・・・熱放散部
材、１３・・・・・・電気絶縁性容器、１４ａ，１ｂ・
・・・・・リード端子、１５・・・・・・放熱基体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 放熱基体と、前記放熱基本に固着された熱伝導の良
好な電気絶縁でなる容器と、前記容器の内部に密着した
熱放散部材と、前記熱放散部材に取着された半導体素子
と、前記容器の周縁部に取着され前記半導体素子の電極
と導接されたリード端子とを具備した半導体装置。 ２ 熱伝導の良好な電気絶縁部材がセラミックスでなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4863576A JPS6056298B2 (ja) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4863576A JPS6056298B2 (ja) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52132779A JPS52132779A (en) | 1977-11-07 |
| JPS6056298B2 true JPS6056298B2 (ja) | 1985-12-09 |
Family
ID=12808820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4863576A Expired JPS6056298B2 (ja) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6056298B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1308206C (zh) * | 2003-06-30 | 2007-04-04 | 兄弟工业株式会社 | 记录介质输送装置和成像设备 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5846215Y2 (ja) * | 1977-11-04 | 1983-10-21 | 神鋼アルフレッシュ株式会社 | 改装窓枠の新・旧枠の取付け装置 |
| US5140298A (en) * | 1990-09-04 | 1992-08-18 | International Business Machines Corporation | Ceramic base component packaging assembly |
-
1976
- 1976-04-30 JP JP4863576A patent/JPS6056298B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1308206C (zh) * | 2003-06-30 | 2007-04-04 | 兄弟工业株式会社 | 记录介质输送装置和成像设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52132779A (en) | 1977-11-07 |
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