JPS6056300B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS6056300B2 JPS6056300B2 JP6320476A JP6320476A JPS6056300B2 JP S6056300 B2 JPS6056300 B2 JP S6056300B2 JP 6320476 A JP6320476 A JP 6320476A JP 6320476 A JP6320476 A JP 6320476A JP S6056300 B2 JPS6056300 B2 JP S6056300B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chip
- insulator
- heat
- copper plate
- thermal resistance
- Prior art date
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- Expired
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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、半導体素子内部で発生する熱を効果的に放熱
するための半導体装置に関する。
するための半導体装置に関する。
一般にベース接地、エミッタ接地にて使用される電力用
半導体装置の容器は、通常半導体素子（以下チップと呼
ぶ）を搭載する場合、チップ下面がコレクタとなるため
に容器を外部回路に取り付けるための金属部材とチップ
のコレクタ電極とを絶縁基板（以下絶縁体と呼ぶ）で絶
縁しておく必要がある。
半導体装置の容器は、通常半導体素子（以下チップと呼
ぶ）を搭載する場合、チップ下面がコレクタとなるため
に容器を外部回路に取り付けるための金属部材とチップ
のコレクタ電極とを絶縁基板（以下絶縁体と呼ぶ）で絶
縁しておく必要がある。
第１図はこの容器を用いた従来の半導体装置の一例を示
すもので、外路回路への取り付けと放熱を兼ねた金属部
材１を、酸化ベリリウムの絶縁体２の一面にロウ付けし
、チップ取り付け面となる−他面にはチップ４およびコ
レクタリード端子６を取り付ける金属化層５ａ）またエ
ミッタリード端子７、ベースリード端子８を取り付ける
金属化層５ｂ、５ｃが設けられ、これらの金属化層とチ
ップとを金属細線９で接続したものである。
すもので、外路回路への取り付けと放熱を兼ねた金属部
材１を、酸化ベリリウムの絶縁体２の一面にロウ付けし
、チップ取り付け面となる−他面にはチップ４およびコ
レクタリード端子６を取り付ける金属化層５ａ）またエ
ミッタリード端子７、ベースリード端子８を取り付ける
金属化層５ｂ、５ｃが設けられ、これらの金属化層とチ
ップとを金属細線９で接続したものである。
このような半導体装置のチップ内部で発生する熱は、一
般にチップ上面が空気、窒素ガス等の気体にさらされて
いるか又は樹脂で固められているために、チップ下面か
ら絶縁体２および取り付け金属部材１を通して回路中の
放熱板に放熱されるのが普通である。
般にチップ上面が空気、窒素ガス等の気体にさらされて
いるか又は樹脂で固められているために、チップ下面か
ら絶縁体２および取り付け金属部材１を通して回路中の
放熱板に放熱されるのが普通である。
しかるに絶縁体は、一般に金属等にくらべて熱伝導率が
非常に悪く、酸化ベリリウムのごとく熱伝導率のよい場
合でも、機械的強度が弱いために十分その厚さを薄くし
て熱抵抗を低くすることは困難である。
非常に悪く、酸化ベリリウムのごとく熱伝導率のよい場
合でも、機械的強度が弱いために十分その厚さを薄くし
て熱抵抗を低くすることは困難である。
熱抵抗は、電気抵抗が電流の流れにくさを表わすのと同
様放熱のしにくさを示すが、その熱抵抗は熱発生部から
放熱部までの熱の流路にある各部材の熱抵抗の総和で表
わされ、さらに各部材の熱抵抗はその熱伝導率の逆数に
比例し、熱の流路の長さに比例し、流路の断面積に反比
例する。
様放熱のしにくさを示すが、その熱抵抗は熱発生部から
放熱部までの熱の流路にある各部材の熱抵抗の総和で表
わされ、さらに各部材の熱抵抗はその熱伝導率の逆数に
比例し、熱の流路の長さに比例し、流路の断面積に反比
例する。
流路の断面積とは、放熱量の一定割合以上がその面積を
通して放熱される面積であつて全熱量の約９０％以上が
通る面積と規定すると都合のよい場合が多い。絶縁体が
機械的に弱く、その厚さを充分に薄くできない場合は、
熱の流路が長くなつて熱抵抗が大きくなり、又機械的強
度が比較的あつても、熱伝導率が悪い場合はやはり熱抵
抗を大きくする結果となる。上記のような理由で従来の
電力用半導体装置は、絶縁体の機械的強度および熱伝導
率の関係からチップの性能が熱的に制限されることが多
い。
通して放熱される面積であつて全熱量の約９０％以上が
通る面積と規定すると都合のよい場合が多い。絶縁体が
機械的に弱く、その厚さを充分に薄くできない場合は、
熱の流路が長くなつて熱抵抗が大きくなり、又機械的強
度が比較的あつても、熱伝導率が悪い場合はやはり熱抵
抗を大きくする結果となる。上記のような理由で従来の
電力用半導体装置は、絶縁体の機械的強度および熱伝導
率の関係からチップの性能が熱的に制限されることが多
い。
本発明は、以上のような不都合な点を改良し、熱抵抗を
改善して半導体チップの性能を制限する熱的問題を低減
しようとするものである。以下図面に従つて本発明の一
実施例を説明する。
改善して半導体チップの性能を制限する熱的問題を低減
しようとするものである。以下図面に従つて本発明の一
実施例を説明する。
第２図は、本発明の半導体装置で、外部回路への取り付
けと放熱を兼ねた金属部材１を酸化ベリリウムの絶縁体
２の一面にロウ付けし、該絶縁体の他面すなわちチップ
接着面３上の金属化層の内の１つ５ａに、熱伝導率の良
い金属例えば金メッキされた銅板１０をロウ材で接着し
、銅板上にチップ４をＡｕ−Ｓｉ等のロウ材を用いて接
着し、前記金属化層５ａ以外の金属化層５ｂ，５ｃに取
り付けられた外部導出用のエミッタリード端子７、ベー
スリード端子８とチップ電極とをＡ１線等の金属細線９
で接続して半導体装置を構成したものである。上記のよ
うな構造においては、銅板１０の上に接着されたチップ
４の内部で発生した熱は、チップ内で広がりながら銅板
１０に達し、さらに銅板１０の中で広がりながら絶縁体
２に達する。
けと放熱を兼ねた金属部材１を酸化ベリリウムの絶縁体
２の一面にロウ付けし、該絶縁体の他面すなわちチップ
接着面３上の金属化層の内の１つ５ａに、熱伝導率の良
い金属例えば金メッキされた銅板１０をロウ材で接着し
、銅板上にチップ４をＡｕ−Ｓｉ等のロウ材を用いて接
着し、前記金属化層５ａ以外の金属化層５ｂ，５ｃに取
り付けられた外部導出用のエミッタリード端子７、ベー
スリード端子８とチップ電極とをＡ１線等の金属細線９
で接続して半導体装置を構成したものである。上記のよ
うな構造においては、銅板１０の上に接着されたチップ
４の内部で発生した熱は、チップ内で広がりながら銅板
１０に達し、さらに銅板１０の中で広がりながら絶縁体
２に達する。
さらに絶縁体２の中で広がりながら金属部材１に達し、
さらに外部回路の放熱板へ伝導してゆくわけであるが、
従来の構造のものにくらべて銅板１０による熱抵抗は増
大するが、銅板面積はチップ面積より広く設けるのが普
通であるので銅板中で熱が広がつて流れ、絶縁体２にお
ける熱伝導の断面積は増大し、絶縁体における熱抵抗は
それにつれて減少する。一般に絶縁体の熱抵抗の減少の
方が、銅板による熱抵抗の増加よりも大きいので装置全
体の熱抵抗を下けることになる。
さらに外部回路の放熱板へ伝導してゆくわけであるが、
従来の構造のものにくらべて銅板１０による熱抵抗は増
大するが、銅板面積はチップ面積より広く設けるのが普
通であるので銅板中で熱が広がつて流れ、絶縁体２にお
ける熱伝導の断面積は増大し、絶縁体における熱抵抗は
それにつれて減少する。一般に絶縁体の熱抵抗の減少の
方が、銅板による熱抵抗の増加よりも大きいので装置全
体の熱抵抗を下けることになる。
適当な設計によれば、従来の装置にくらべて本発明の半
導体装置は３０％以上熱抵抗を減少させることはむつか
しいことではない。本実施例では、絶縁体に酸化ベリリ
ウム、熱伝導のよい金属に銅板を用いたが、その他にア
ルミナ、ステアタイト等のセラミック類とモリブデン、
タングステン等の金属を組み合わせることも勿論可能で
ある。又本実施例では銅板１０とコレクタリード端子６
が共通の金属化層５ａに固着されているが、この金属化
層を２つに分離し、一方に銅板を、他方にコレクタリー
ド端子をそれぞれ固着してその間を金属細線て接続する
ようにしても勿論かまわない。なお上記説明は電力用半
導体装置に対してなされているが、本発明は、絶縁基板
上に配線を形成し回路を構成する混成集積回路等のよう
に、外部放熱用金属部材とチップ接着部とが電位を異に
する必要上、チップ接着部が絶縁物によつて電気的に絶
縁されているような構成のものに対しては、同様に適用
することができる。
導体装置は３０％以上熱抵抗を減少させることはむつか
しいことではない。本実施例では、絶縁体に酸化ベリリ
ウム、熱伝導のよい金属に銅板を用いたが、その他にア
ルミナ、ステアタイト等のセラミック類とモリブデン、
タングステン等の金属を組み合わせることも勿論可能で
ある。又本実施例では銅板１０とコレクタリード端子６
が共通の金属化層５ａに固着されているが、この金属化
層を２つに分離し、一方に銅板を、他方にコレクタリー
ド端子をそれぞれ固着してその間を金属細線て接続する
ようにしても勿論かまわない。なお上記説明は電力用半
導体装置に対してなされているが、本発明は、絶縁基板
上に配線を形成し回路を構成する混成集積回路等のよう
に、外部放熱用金属部材とチップ接着部とが電位を異に
する必要上、チップ接着部が絶縁物によつて電気的に絶
縁されているような構成のものに対しては、同様に適用
することができる。
第１図は従来の半導体装置の部分断面斜視図、第２図は
本発明による半導体装置の部分断面斜視図である。 １・・・・・・金属部材、２・・・・・・絶縁体、３・
・・・・・チップ接着面、４・・・・・・チップ、５ａ
，５ｂ，５ｃ・・・・・・金属化層、６・・・・・・コ
レクタリード端子、７・・・・・・エミッタリード端子
、８・・・・・・ベースリード端子、９・・・・・・金
属細線、１０・・・・・・銅板。
本発明による半導体装置の部分断面斜視図である。 １・・・・・・金属部材、２・・・・・・絶縁体、３・
・・・・・チップ接着面、４・・・・・・チップ、５ａ
，５ｂ，５ｃ・・・・・・金属化層、６・・・・・・コ
レクタリード端子、７・・・・・・エミッタリード端子
、８・・・・・・ベースリード端子、９・・・・・・金
属細線、１０・・・・・・銅板。
Claims (1)
- １ 絶縁基板面に設けられた金属化層に半導体素子を固
着してなる半導体装置において、半導体素子と前記金属
化層との間に、前記絶縁基板より熱伝導率の良い金属板
を介在させたことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6320476A JPS6056300B2 (ja) | 1976-05-31 | 1976-05-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6320476A JPS6056300B2 (ja) | 1976-05-31 | 1976-05-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52146563A JPS52146563A (en) | 1977-12-06 |
| JPS6056300B2 true JPS6056300B2 (ja) | 1985-12-09 |
Family
ID=13222433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6320476A Expired JPS6056300B2 (ja) | 1976-05-31 | 1976-05-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6056300B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5374365A (en) * | 1976-12-15 | 1978-07-01 | Toshiba Corp | Semiconductor ceramic package |
-
1976
- 1976-05-31 JP JP6320476A patent/JPS6056300B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52146563A (en) | 1977-12-06 |
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