JPS6070749A - Power chip package - Google Patents

Power chip package

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JPS6070749A
JPS6070749A JP59152207A JP15220784A JPS6070749A JP S6070749 A JPS6070749 A JP S6070749A JP 59152207 A JP59152207 A JP 59152207A JP 15220784 A JP15220784 A JP 15220784A JP S6070749 A JPS6070749 A JP S6070749A
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JP
Japan
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chip package
power chip
solder layer
housing
signal
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JP59152207A
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コンスタンチン・アロイス・ニユーゲバウア
リチヤード・オスカー・カールソン
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General Electric Co
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    • HELECTRICITY
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  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Die Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

SEMICONDUCTOR CHIP PACKAGES HAVING SOLDER LAYERS OF ENHANCED DURABILITY Solder layers in a semiconductor chip package, which electrically interconnect conductors used to gain electrical access to the electrodes on the semiconductor chip, are subjected to a transverse compressive force in excess of about 2 pounds per square inch. The semiconductor chip package can thereby undergo a marked increase in the number of cycles of heating and cooling before it falls due to increased thermal resistance arising from structural degradation of the solder layers.

Description

【発明の詳細な説明】 発 明 の 背 景 この発明は、半導体チップに設けられた電極に対する電
気的なアクセスを得る為に使われる導体を電気的に相互
接続するのにはんだ層を利用Jる様な、半導体チップに
対するパッケージに関Jる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Background of the Invention The present invention utilizes solder layers to electrically interconnect conductors used to gain electrical access to electrodes provided on a semiconductor chip. Related to packages for semiconductor chips such as:

更に具体的に云えば、この発明は電力半導体チップ又は
信号半導体チップに対づるこの様なはんだ層を含むパッ
ケージに関する。
More specifically, the invention relates to a package containing such a solder layer for a power semiconductor chip or a signal semiconductor chip.

ディジタル時計に使われる様な「信号」半導体チップ(
後で説明する)と異なり、「電力」半導体チップ(以下
単に電力チップと呼ぶ)は、動作中に、典型的には約1
ワツトを越える廃熱を発生する。チップが過熱されて損
傷することがない様に、この熱を取去らなければならな
い。電力チップから廃熱を取除く為に、従来の典型的な
電力チップ・パッケージは金属基板を持つすいて、その
上に電力チップを1熱的に取付(プる」、即ち、熱伝導
度の高い材料を用いて基板に取付ける。基板が、急速な
熱の散逸が得られる様に、典型的には金属基板よりも表
面積が大きい金属の放熱部の上に取付けられる様になっ
ている。電力チップに対する電気的なアクセスを持たせ
る為、例えば電力チップの上側に設けられた一体に形成
された電極にはんだ層を介して金属心線が接続される。
“Signal” semiconductor chips like those used in digital clocks (
(discussed later), "power" semiconductor chips (hereinafter simply referred to as power chips), during operation, typically
Generates more than watts of waste heat. This heat must be removed so that the chip does not become overheated and damaged. In order to remove waste heat from the power chip, a typical power chip package in the past has a metal substrate on which the power chip is thermally mounted, i.e., has a high thermal conductivity. The substrate is mounted on a metal heat sink, typically having a larger surface area than the metal substrate, for rapid heat dissipation.Power To provide electrical access to the chip, a metal core wire is connected via a solder layer to an integrally formed electrode provided on the upper side of the power chip, for example.

電力チップの上面に一体に形成された別の電極があれば
、それも夫々のはんだ層を介して夫々の別の導線に接続
される。電力ヂツブを金属基板の上に誘電体板を介して
取付(プて、チップを電気的に隔離する場合、電力チッ
プの下側に一体に形成された電極が、同じ様にはんだ層
を介して導線に接続される。逆に、金属基板自体は、電
力チップがそれに直接的に接続されている場合は、電気
導線として作用し得る。
If there are further electrodes integrally formed on the top surface of the power chip, they are also connected to respective further conductors via respective solder layers. If the power chip is mounted on a metal substrate via a dielectric plate to electrically isolate the chip, the electrode integrally formed on the underside of the power chip should be attached via a solder layer in the same way. Conversely, the metal substrate itself can act as an electrical conductor if a power chip is directly connected to it.

従来の電力チップ・パッケージの典型的な動作サイクル
は、加熱(導電中)及び冷filJ (非導電の間)を
含むが、この間、パッケージのはんだ層には機械的な応
力がか)ると考えられる。これは、(典型的には銅製の
)金属基板は、(典型的にはシリコンの)電力チップよ
りも熱による膨張収縮の程度が一層大きい傾向があるか
らである。従って、電力チップ・パッケージの熱ザイク
ルを繰返した後、はんだ層は構造的に劣化し、この為電
力チップから廃熱を運び去る効率が悪くなる。電力チッ
プ・パッケージの熱サイクルが続いた俊、はんだ層は、
電力チップから廃熱を適切に運び去ることが出来なくな
る点まで劣化し、その結果、°電力チップが過熱して損
傷を受ける。
The typical operating cycle of a conventional power chip package includes heating (while conducting) and cooling (while non-conducting), during which the solder layers of the package are subject to mechanical stress. It will be done. This is because metal substrates (typically made of copper) tend to expand and contract to a greater degree with heat than power chips (typically silicon). Therefore, after repeated thermal cycling of a power chip package, the solder layer becomes structurally degraded and therefore becomes less efficient in transporting waste heat away from the power chip. As the power chip package continues to undergo thermal cycling, the solder layer
It deteriorates to the point where waste heat can no longer be properly carried away from the power chip, resulting in overheating and damage to the power chip.

信号半導体チップ(以下単に信号チップと呼ぶ)は、典
型的には使用中に熱サイクルを経験づる。
Signal semiconductor chips (hereinafter simply referred to as signal chips) typically undergo thermal cycling during use.

信号チップは例えば航空機で胴体の近くに使われること
がある。地上では、こういう信号チップの温度は約10
0℃に達することがあり、これに対して高度70,00
0フイー1〜では、チップの温度は典型的には約−40
℃である。この様な熱サイクルにより、信号チップを持
つ従来の典型的なパッケージに使われるはんだ層には、
機械的な応力が加えられると思われる。信号チップを取
付けた信号チップ支持体の導体が、はんだ層によって、
典型的には多数の信号チップ支持体を収容した印刷配線
板の導体に接続される。この時、はんだ層にか)る機械
的な応力が、はんだ層の機械的な劣化の為に、信号チッ
プ・パッケージが早期に故障する原因になる。
Signal chips are sometimes used in aircraft, for example, near the fuselage. On the ground, the temperature of such a signal chip is about 10
It can reach 0°C, whereas at altitudes of 70,000
At 0 fhi 1 ~, the temperature of the chip is typically about -40
It is ℃. These thermal cycles cause the solder layer used in typical conventional packages containing signal chips to
It is assumed that mechanical stress is applied. The conductor of the signal chip support on which the signal chip is attached is connected by the solder layer.
It is typically connected to the conductors of a printed wiring board containing multiple signal chip carriers. At this time, the mechanical stress exerted on the solder layer causes early failure of the signal chip package due to mechanical deterioration of the solder layer.

発 明 の 概 要 従って、この発明の目的は、電気導線がはんだ層を介し
て電力チップに取付けられている様な形式の電ノ〕チッ
プ・パッケージとして、はんだ層の耐久力を強めた電力
チップ・パッケージを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a power chip with enhanced durability of the solder layer, which is used as an electronic chip package in which electrical conductors are attached to the power chip through a solder layer.・Providing a package.

この発明の別の目的は、従来の電力チップ・パッケージ
に入っている同様な電力チ、ツブよりも、長い熱サイク
ル回数の後、−屑高い電流レベルぐ動作し得る電力チッ
プを含む電力チップ・パッケージを提供することである
Another object of the present invention is to provide a power chip that includes a power chip that can operate at higher current levels after a longer number of thermal cycles than similar power chips in conventional power chip packages. It is to provide a package.

この発明の別の目的は、はんだ層、信号チップ支持体及
び印刷配線板を持つ形式であって、はんだ層の耐久力を
強めた信号チップ・パッケージを提供することである。
Another object of the present invention is to provide a signal chip package of the type having a solder layer, a signal chip support, and a printed wiring board, the solder layer having increased durability.

簡単にまとめて云うと、この発明の実施態様の電力チッ
プでは、電力チップ・パッケージが金属基板を持ってあ
り、電力チップがその上(、二熱的に取付[プられてい
る。パッケージは、基板に取付けられていて少なくとも
部分的に電ツノチップを封入するハウジングをも持って
いる。電力チップに対 ゛する外部の電気的なアクセス
が出来る様にりる為、複数個の電気導線が電力チップに
一体に形成された電極に夫々のはん″だ層を介して接続
される。更に電力チップ・パッケージが、約2ボンド/
″rl方吋を越える横方向圧縮力をはんだ層に加えるL
[カ手段を持っている。この様な横方向のカを受c)る
はんだ層は耐久力が著しく強くなる。はんだ層に横方向
圧縮力を加える適当な圧力手段は、例えばばねの様な弾
性手段で構成される。
Briefly, in a power chip according to an embodiment of the present invention, a power chip package has a metal substrate, and a power chip is bi-thermally mounted thereon. It also has a housing attached to the board that at least partially encloses the power chip. A plurality of electrical conductors connect the power chip to provide external electrical access to the power chip. are connected via respective solder layers to electrodes integrally formed with the power chip package.
Applying a lateral compressive force exceeding ``rl square'' to the solder layer L
[I have the means.] A solder layer that receives such lateral forces has significantly increased durability. Suitable pressure means for exerting a lateral compressive force on the solder layer may consist of elastic means, such as springs, for example.

信号チップの場合のこの発明の好ましい実施例では、信
号チップ・パッケージが、複数個の導体を設けた印刷配
線板と、複数個の導体を持っていて印刷配線板の上方に
配置された信号チップ支持体とを持っている。印刷配線
板と信号チップ支持体の間に複数個のはんだ層が配置さ
れていて、信号チップ支持体の導体を印刷配線板の導体
に夫々電気的に接続する。ばねの様な圧力手段が信号チ
ップ支持体及び印刷配線板に係合して、約2ポンド/平
方吋を越える横方向圧縮力がはんだ層に加えられる様に
するのに十分な圧縮力を信号チップ支持体と印刷配線板
の間に加える。
In a preferred embodiment of the invention for a signal chip, the signal chip package includes a printed wiring board having a plurality of conductors and a signal chip having a plurality of conductors and disposed above the printed wiring board. It has a support. A plurality of solder layers are disposed between the printed wiring board and the signal chip support to respectively electrically connect the conductors of the signal chip support to the conductors of the printed wiring board. Pressure means, such as a spring, engages the signal chip support and the printed wiring board to signal a compressive force sufficient to cause a lateral compressive force in excess of about 2 pounds per square inch to be applied to the solder layer. Add between chip support and printed wiring board.

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且つ明確に
記載しであるが、この発明のその他の目的、利点は以下
図面について説明する所から、更によく理解されよう。
Although the gist of the invention is specifically and clearly described in the claims, other objects and advantages of the invention will be better understood from the following description of the drawings.

丈崖1」」旧」 第1図にはこの発明の電力チップ・パッケージ100の
部分断面図が示されている。パッケージ100は、好ま
しくは銅製の金属基板102と、ハウジングはエポキシ
(図に示してない)等を用いて、界面106で基板10
2に固定された好ましくは1ボキシのハウジング104
とを有する。界面106は基板102の井戸部108に
設けられることが好ましい。
FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of a power chip package 100 of the present invention. The package 100 includes a metal substrate 102, preferably made of copper, and a housing that connects the substrate 102 at an interface 106, such as with epoxy (not shown).
Preferably one boxy housing 104 fixed to two
and has. Preferably, the interface 106 is provided in the well portion 108 of the substrate 102.

基板102の上面に、一体に形成された上側及び下側の
電極114.116を持つダイオードの様な電力チップ
112が固定されている。下側の電極11Gが電力チッ
プ112に対するモリブデン又はタングステンの支持板
になっていて、電力チップ112がひず割れしない様に
保護することが好ましい。°市カチップ112ははんだ
層118によって基板102に結合される。はんだ層1
18は導電性があり、この為、基板102が電気的に生
きていて、電力チップ・パッケージ100の電気導線又
は端子を構成する。
Fixed to the top surface of the substrate 102 is a power chip 112, such as a diode, with integrally formed upper and lower electrodes 114,116. Preferably, the lower electrode 11G serves as a molybdenum or tungsten support plate for the power chip 112 to protect the power chip 112 from strain and cracking. The commercial chip 112 is coupled to the substrate 102 by a solder layer 118. Solder layer 1
18 is electrically conductive so that the substrate 102 is electrically live and constitutes an electrical conductor or terminal of the power chip package 100.

パッケージ100の上側導線又は端子120は、銅製で
あることが好ましいが、全体的に平面状の頑丈な板状部
分122を持ち、この板状部分122に軸部124が一
体に取付けられていて、それから垂直方向上向きに伸び
て、ハウジング104の溝孔126を通過している。上
側の端子120がはんだ層128によって電力チップ1
12の上側電極に電気接続される。児易くする為、はん
だ層118.128の厚さを誇張して示しである。
The upper conductor or terminal 120 of the package 100, preferably made of copper, has a generally planar, sturdy plate-like portion 122, with a shaft portion 124 integrally attached to the plate-like portion 122, It then extends vertically upwardly through a slot 126 in housing 104 . The upper terminal 120 is connected to the power chip 1 by a solder layer 128.
It is electrically connected to the upper electrode of 12. The thickness of the solder layers 118, 128 is exaggerated for clarity.

この発明では、好ましくは鋼製のばね130を軸部12
4の周りに全体的に螺旋形に巻き、その上端132をハ
ウジング104に当て、下端134を板状部分122に
当てる。ばね130は、はんだ層118.128の各々
に横方向圧縮力を板状部分122を介して伝達する様に
作用する。この力は夫々のはんだ層118.128に対
して直交していることが好ましい。
In this invention, the spring 130, preferably made of steel, is attached to the shaft portion 12.
4 in a generally helical manner, with its upper end 132 abutting the housing 104 and its lower end 134 abutting the plate-like portion 122. The spring 130 acts to transmit a lateral compressive force through the plate portion 122 to each of the solder layers 118, 128. Preferably, this force is perpendicular to the respective solder layer 118,128.

こうしてはんだ層118.128に加えられる横方向圧
縮力が約2ポンド/平方吋より大きな大きさを持つこと
が好ましい。
Preferably, the lateral compressive force thus applied to the solder layer 118,128 has an magnitude greater than about 2 pounds per square inch.

ばねの上端132がハウジング104に設けた下向きに
開口する凹部136にはまっていて、ばね130を軸部
124と整合した状態に保つことが好ましい。
Preferably, the upper end 132 of the spring fits into a downwardly opening recess 136 in the housing 104 to maintain the spring 130 in alignment with the shaft 124.

軸部124がばねの下端134の近くで、ばね130の
内径を大体埋めるものとして示されており、こうしてば
ね130を整合した状態に保つのを助けるが、当業者に
はばね130を軸部124に整合した状態に保つこの他
の方法も考えられよう。
Although the shank 124 is shown as generally filling the inner diameter of the spring 130 near the lower end 134 of the spring, thus helping to keep the spring 130 aligned, it will be appreciated by those skilled in the art that the shank 124 Other methods of keeping the values consistent with each other may also be considered.

所望の横方向圧縮力を発生する点でばね134が効果を
持つ様にする為には、上側の導線120の軸部124は
ハウジング104の溝孔126に対し゛C垂直方向に動
ける様にすべきである。別の構成(図に示してない)で
は、軸部124の内、上側の導線120の板状部分12
2とハウジング104の上側部分との間にある一部分は
、編んだ銅導体の様な可撓性の導電部材で構成する。こ
の様にした別の構成ひは、軸部124の上側部分をハウ
ジング104の渦孔126に固定することが出来る。
In order for the spring 134 to be effective in producing the desired lateral compressive force, the shank 124 of the upper conductor 120 is movable vertically relative to the slot 126 in the housing 104. Should. In another configuration (not shown), the plate portion 12 of the upper conductor 120 of the shaft portion 124
2 and the upper portion of the housing 104 comprises a flexible conductive member, such as a braided copper conductor. An alternative configuration such as this allows the upper portion of the shaft 124 to be secured to the vortex hole 126 of the housing 104.

上に述べた様に横方向の力を加えた時、はんだ層118
.128は、この様な横方向圧縮力がない場合よりも、
耐久力が著しく強くなる。次に述べる説明に拘束される
つもりはないが、はんだ層118.128に対するこの
様な横方向の圧縮力は、熱りイクルの間、はんだ層11
8.128に作用する剪断力によって、剪断又は水平方
向にはんだ層118.128にひ9割れが発生するのを
防止する様に作用すると考えられる。こういう剪断力は
、何れも典型的には銅製である金属基板102及び板状
部分122が、典型的にはシリコン製である電力チップ
112よりも熱による膨張及び収縮の程度がずっと大き
いことによって起ると考えられる。或いはこういう剪断
によるひず割れが発生したとしても、はんだ層118に
加えられた横方向圧縮力が、はんだ層が高い動作温度か
ら冷却した時、こういうひ嘴割れを焼鈍し又は直す助け
になると考えられる。
When a lateral force is applied as described above, the solder layer 118
.. 128 is more than when there is no such lateral compressive force.
Durability increases significantly. While not intending to be bound by the following discussion, such lateral compressive forces on the solder layers 118, 128 can be applied to the solder layers 11 during thermal cycling.
It is believed that the shear forces acting on the solder layer 118.128 act to prevent cracks from forming in the solder layer 118.128 in the shear or horizontal direction. These shear forces are caused by the fact that the metal substrate 102 and plate portion 122, both of which are typically made of copper, expand and contract to a much greater degree with heat than the power chip 112, which is typically made of silicon. It is thought that Alternatively, it is believed that even if such shear strain cracks occur, the lateral compressive force applied to the solder layer 118 will help anneal or repair such beak cracks when the solder layer cools from the high operating temperature. It will be done.

はんだ層118.128に対リ−る横方向圧縮力が大き
ければ大きい程、こういうはんだ層は一層耐久力が大ぎ
いことが判った。はんだ層118.128の耐久力を示
す主なパラメータは、電力チップ112から基板の端子
102まで測った時の電力チップ・パッケージ100の
熱抵抗の値である。熱ザイクルの間、はんだ層118.
128が構造的に劣化するにつれて、この熱抵抗の値が
増加する。電力チップ・パッケージ100が経験する熱
リーイ、クルの回数の関数として、その熱抵抗が増加づ
ることを、はんだ層118.128に対するいろいろな
横方向圧縮荷重に対して、第2図にグラフで示しである
It has been found that the greater the lateral compressive force on the solder layer 118,128, the more durable such solder layer is. The primary parameter that indicates the durability of the solder layers 118, 128 is the value of the thermal resistance of the power chip package 100 as measured from the power chip 112 to the terminals 102 of the board. During the thermal cycle, the solder layer 118.
As 128 deteriorates structurally, the value of this thermal resistance increases. The increase in thermal resistance of power chip package 100 as a function of the number of thermal cycles experienced is graphically illustrated in FIG. 2 for various lateral compressive loads on solder layers 118, 128. .

第2図の熱抵抗は熱ザイクルがゼロの時の1に正規化し
である。各々の熱ザイクルは、電力チップ・パッケージ
100を0.5時間の間−40℃に保ち、その後0.5
時間の間140℃に保つものである。第2図は電力チッ
プ・パッケージの信頼性試験で典型的に経験する様な、
数百回の熱リイクルに対づる電力チップ・パッケージ1
00の熱抵抗を示しCいる。第2図の曲線Aでは、はん
だ層118.128に外部荷重がない時、電力チップ・
パッケージ100の熱抵抗は800回の熱サイクルの後
に8の正規化した値に達することが判る。然し、曲線)
3、C及びDでは、夫々5.12及(f 23 ホント
/ 平方040)直交する横方向圧縮ノJをはんだ層1
18.128に14重としてかけているが、パッケージ
100の熱抵抗は4又はそれ未満の正規化した値にしか
達しない。
The thermal resistance in FIG. 2 is normalized to 1 when the thermal cycle is zero. Each thermal cycle holds the power chip package 100 at -40°C for 0.5 hours;
The temperature is kept at 140°C for an hour. Figure 2 shows an example of what is typically experienced in reliability testing of power chip packages.
Power chip package for hundreds of thermal cycles1
It shows a thermal resistance of 0.00 C. In curve A of FIG. 2, when there is no external load on the solder layer 118,128, the power chip
It can be seen that the thermal resistance of package 100 reaches a normalized value of 8 after 800 thermal cycles. However, curve)
3. In C and D, 5.12 and (f 23 real/square 040) orthogonal lateral compression no. J are applied to solder layer 1, respectively.
18.128 multiplied by 14, the thermal resistance of package 100 only reaches a normalized value of 4 or less.

第2図に示したこのデータから、僅が約2ボンド/平方
吋の横方向圧縮荷重で、はんだ層118.128の耐久
力の目立った増加が得られると推定するのが妥当である
。更に第2図で、はんだ層118.128に対する荷重
が強ければ強い程、パッケージ100の熱抵抗の観測さ
れる増加が小さくなることが判る。然し、最も経済的な
電力チップ・パッケージを得るには、はんだ層118.
128に対する最大圧縮荷重は約50ポンド/平方吋に
することが好ましい。
From this data shown in FIG. 2, it is reasonable to estimate that a significant increase in the durability of the solder layer 118, 128 can be obtained with a lateral compressive load of only about 2 bonds/square inch. Furthermore, it can be seen in FIG. 2 that the stronger the load on the solder layers 118, 128, the smaller the observed increase in the thermal resistance of the package 100. However, to obtain the most economical power chip package, the solder layer 118.
Preferably, the maximum compressive load for 128 is approximately 50 pounds per square inch.

第3図には面積の広い電力装置のパッケージに特に適し
たこの発明の別の実施例の電力チップ・パッケージ30
0が示されている。パッケージ300は好ましくは銅製
の金属基板301と、好ましくはエポキシ製のハウジン
グ302とを持っている。ハウジング302がボルト3
03.304の様な任意の適当な結合手段を用いて、基
板301に固定されており、基板301の井戸部305
にはまることが好ましい。
FIG. 3 shows a power chip package 30 of another embodiment of the present invention particularly suited for large area power device packages.
0 is shown. Package 300 has a metal substrate 301, preferably made of copper, and a housing 302, preferably made of epoxy. Housing 302 is bolt 3
03.304, and is fixed to the substrate 301 using any suitable bonding means such as a well 305 of the substrate 301.
It is preferable to fit in.

ハウジング302の中には電力チップ306が封入され
ている。この電ノ〕チップは、例えばチップ306の左
側及び右側で1対のベース電極310. 312を夫々
構成する一体に形成された上側電IMi 3(18及び
その間に配置されたエミッタ電極314を持つ電力用ダ
ーリントン・トランジスタで構成されていてよい。更に
電力チップ306がコレクタ電極を4M成する一体に形
成した下側電極316を持っCいる。
A power chip 306 is enclosed within the housing 302 . This electronic chip includes, for example, a pair of base electrodes 310 on the left and right sides of the chip 306. 312 respectively constitute an integrally formed upper electrode IMi 3 (18) and a power Darlington transistor with an emitter electrode 314 disposed therebetween. In addition, a power chip 306 forms the collector electrode 4M. It has an integrally formed lower electrode 316.

コレクタif4316は、セラミックの酸化ベリリウム
又はアルミナの様な熱伝導度の高い月利の誘電体板31
8により、基板301がら電気的に隔離されている。ハ
ウジング302の外部がらコレクタ電極316に電気接
触をする為、電気導線又は端子320が設けられている
J 導線溝造320には銅の様な金属薄板322が含まれて
おり、その一部分が、好ましくは共晶結合方法を使うこ
とにより、誘電体板318の上面に結合されている。こ
の結合方法は「直接結合」と「fばれており、例えば米
国特許第3,766.634号及び同第3,994,4
30号に記載されている。誘電体板318は、好ましく
は誘電体板318の下側に直接結合した銅の薄板の様な
金B層323とは/υだ層32Gどにより、図示の様に
基板301に接続される。この代りに、誘電体板318
を基板301に直接エポキシ結合してもよい。
The collector if4316 is made of a dielectric plate 31 made of ceramic beryllium oxide or alumina with high thermal conductivity.
8, electrically isolated from the substrate 301. The exterior of the housing 302 is provided with an electrical conductor or terminal 320 for making electrical contact with the collector electrode 316. The conductor channel 320 includes a sheet metal 322, such as copper, a portion of which is preferably is bonded to the top surface of dielectric plate 318 by using a eutectic bonding method. This bonding method is known as "direct bonding" and is disclosed in U.S. Pat. No. 3,766.634 and U.S. Pat.
It is described in No. 30. Dielectric plate 318 is connected to substrate 301 as shown, preferably by a layer 32G different from gold B layer 323, such as a thin copper plate bonded directly to the underside of dielectric plate 318. Instead of this, the dielectric plate 318
may be epoxied directly to the substrate 301.

更に導線構造320には端子柱328も含まれている。Additionally, the conductor structure 320 also includes a terminal post 328.

この端子柱ははんだ層330を用いる等して金属薄板3
22に接続されており、誘電体板331と、好ましくは
直接結合の銅で構成された上側及び下側の金属薄板33
2.333とによって、基板301から電気的に隔離さ
れている。はんだ層334が柱328を上側の金属薄板
332に接続し、はんだa336が下側の金属薄板33
3を基板301に接続する。
This terminal post is made of a thin metal plate 3 by using a solder layer 330 or the like.
22 and are connected to a dielectric plate 331 and upper and lower thin metal plates 33 preferably composed of copper in direct bond.
It is electrically isolated from the substrate 301 by 2.333. A solder layer 334 connects the pillar 328 to the upper sheet metal 332, and a solder a 336 connects the pillar 328 to the lower sheet metal 33.
3 is connected to the board 301.

電力ヂツブ306の上側のベース電極310が金属薄板
338に電気接続される。この薄板は誘電体板340の
下側に直接結合した銅の基板で構成することが好ましい
。薄板338が、柱328と同様であるが、柱328よ
りも電流容量の小さい端子柱(図に示してない)に接続
される。ベース電極310がはんだ層342によって金
属薄板338に電気接続される。
The upper base electrode 310 of the power tube 306 is electrically connected to the metal sheet 338. This thin plate preferably comprises a copper substrate bonded directly to the underside of dielectric plate 340. A slat 338 is connected to a terminal post (not shown) that is similar to post 328 but has a lower current carrying capacity than post 328. Base electrode 310 is electrically connected to metal sheet 338 by solder layer 342 .

電力チップ306の上側のベース電極312及びエミッ
タ電極314が夫々金属薄板344.346に電気接続
される。この両方の薄板は金属薄板338と同様である
ことが好ましい。金属薄板344.346が、柱328
と同様なベース及びエミッタ端子柱(図に示してない)
に夫々接続される。ベース端子柱は柱よりも電流容量が
小さい。ベース電極312がはんだ層348によって金
属薄板344に接続され、エミッタ電極314がはんだ
層350によって金属薄板346に接続される。
The upper base electrode 312 and emitter electrode 314 of the power chip 306 are electrically connected to the metal sheets 344 and 346, respectively. Preferably, both sheets are similar to sheet metal 338. The thin metal plates 344 and 346 are connected to the pillar 328.
Base and emitter terminal posts similar to (not shown)
are connected to each. The base terminal pillar has a smaller current capacity than the pillar. Base electrode 312 is connected to sheet metal 344 by solder layer 348, and emitter electrode 314 is connected to sheet metal 346 by solder layer 350.

電ノ〕チップ306の上下の全てのはんだ層(即ち、層
324.326.342.348.35o)に横方向の
圧縮が加えられる。これは、室温硬化シリコーン・ゴム
の様なゴム様材料352(一部分を破断して示す)をハ
ウジング300内に入れ1cことによって4トする。こ
の材料がハウジング302内にある空所をことごとく埋
める。こういうはんだ層に対りる横方向の圧縮が静圧を
構成する。この静圧は2つの別々の原因を持ち得る。第
1に、ハウジング302にゴム様材料352を幾分詰め
すぎる様にしで、ハウジング302を基板301に固定
づ゛る前に硬化さlる。第2に、ゴム様材料352は、
電力チップ・パッケージ300の温度が上昇する間、ハ
ウジング302より一層高い割合で膨張する様に選ぶこ
とが出来る。この為、ハウジング302内の静圧が温度
上昇と共に増加する。
Lateral compression is applied to all solder layers above and below the chip 306 (ie, layers 324, 326, 342, 348, 35o). This is accomplished by placing a rubber-like material 352 (partially shown broken away), such as a room temperature cure silicone rubber, into the housing 300. This material fills any voids within housing 302. This lateral compression on the solder layer constitutes static pressure. This static pressure can have two separate causes. First, the housing 302 is somewhat overfilled with rubber-like material 352 and allowed to cure before securing the housing 302 to the substrate 301. Second, the rubber-like material 352 is
While the temperature of power chip package 300 increases, it can be chosen to expand at a higher rate than housing 302. Therefore, the static pressure within the housing 302 increases as the temperature rises.

この発明では、パッケージ300の温度が上昇している
間、ゴム様材料352がハウジング304よりも高い割
合で膨張することが好ましい。これは、はんだ層に対す
る剪断応力が最大である高温で、いろいろなはんだ層に
一層大きな横方向の圧縮が加えられるからである。パッ
ケージ100 (第1図)の場合と同じく、電力チップ
306の上下で、電ツノチップ・パッケージ300内に
あるはんだ層に加えられる横方向の圧縮は、約2ポンド
/平方吋を越えることが好ましい。
In the present invention, it is preferred that the rubber-like material 352 expand at a higher rate than the housing 304 while the temperature of the package 300 increases. This is because greater lateral compression is applied to the various solder layers at higher temperatures, where the shear stress on the solder layers is greatest. As with package 100 (FIG. 1), the lateral compression applied to the solder layers within power tip package 300 above and below power chip 306 is preferably greater than about 2 pounds per square inch.

電力チップ・パッケージ300に誘電体板340を含め
ることは、上側のはんだ層342.348.350に加
えられる横方向の圧力を一層一様にする点で有利である
。これは、少なくとも誘電体板340が酸化ベリリウム
又はアルミナの様な典型的なセラミンクで構成される場
合、誘電体板340が直接結合の金属薄板338.34
4.346と共に全体的に平面状の頑丈な構造を構成す
る為である。
Including dielectric plate 340 in power chip package 300 is advantageous in that it provides more uniform lateral pressure applied to upper solder layer 342, 348, 350. This means that the dielectric plate 340 is directly bonded to the thin metal plate 338.
This is because together with 4.346, it constitutes an overall planar and sturdy structure.

電力チップ・パッケージ300では、導線構造320に
関連するはんだ層330.334.336も、ハウジン
グ302内にゴム様月利352が存在することによって
横方向圧縮力を受けることが理解されよう。
It will be appreciated that in the power chip package 300, the solder layers 330, 334, 336 associated with the lead structure 320 are also subjected to lateral compressive forces due to the presence of the rubber-like solder 352 within the housing 302.

この為、こういうはんだ層は、電ツノチップ306の上
下にあって、電力チップ306に於ける消費電力の為に
加熱されるはんだ程度、熱応力を受りないけれども、こ
ういうはんだ層の耐久力が強まる。
For this reason, this kind of solder layer is located above and below the electric horn chip 306 and does not receive the same thermal stress as the solder that is heated due to power consumption in the power chip 306, but the durability of this kind of solder layer is strengthened. .

第4図にはこの発明の別の実施例の電力チップ・パッケ
ージ400が示されている。パッケージ400は銅の様
な金属基板401、好ましくは基板401の井戸部40
3の中で、エポキシく図に示しくない)等を用いて基板
401に固定されたハウジング壁402、及び好ましく
は壁402内の溝405で、1ボキシ(図に示してない
)等を用いて、ハウジング壁402に固定されたハウジ
ング・カバー404を持っている。基板401に固定さ
れた導線構造420は電カチップ・パッケージ300(
第3図)の導線構造320と同様であり、この為、導線
構造420の部品には、第3図の参照数字の300台の
対応する400台の参照数字が付せられている。導線構
造320の各々の部分についで説明したことは、参照数
字を100だ【プ増やした導線構造420の部分にも当
てはまる。同じく、ハウジング402.404内にある
電力チップ集成体460も第3図に示した電力チップ・
パッケージ300の電力チップ集成体360と同様であ
り、この為集成体460の部品は、400台ではあるが
、第3図の300台の参照数字に対応する参照数字を付
してあり、電力チップ集成体360の各部分について説
明したことは、参照数字を100だけ増やした電力チッ
プ集成体460の部分にも当てはまる。
FIG. 4 shows a power chip package 400 of another embodiment of the invention. The package 400 includes a metal substrate 401 such as copper, preferably a well portion 40 of the substrate 401.
3, the housing wall 402 is fixed to the substrate 401 using an epoxy (not shown) or the like, and preferably a groove 405 in the wall 402, using a 1 boxy (not shown) or the like. It has a housing cover 404 secured to the housing wall 402. The conductor structure 420 fixed to the substrate 401 is connected to the electrical chip package 300 (
3), and for this reason parts of the conductor structure 420 are labeled with reference numerals in the 400 range, corresponding to the 300 range of the reference numerals in FIG. What has been described for each portion of conductor structure 320 also applies to the portions of conductor structure 420 with reference numerals incremented by 100. Similarly, power chip assembly 460 within housing 402,404 also includes the power chip assembly 460 shown in FIG.
It is similar to the power chip assembly 360 of the package 300, and therefore the components of the assembly 460 are numbered 400, but with reference numerals corresponding to the 300 reference numeral in FIG. What has been described for each part of assembly 360 also applies to the parts of power chip assembly 460 with reference numerals incremented by 100.

電力チップ・パッケージ400では、材料のブロック4
62を設けて、電力チップ406の上下のはんだ層(即
ち、はんだ層424.426.442.448.450
)に横方向圧縮力を加える為に設けられている。ブロッ
ク462の上側部分はハウジング・カバー404の下側
に設けた四部464にはまって、ブl]ツクの整合状態
を保つことが好ましい。ブロック462は、ハウジング
壁402よりも大きな熱膨張係数を持つナイロン又はテ
フロン樹脂(ポリテトラフルオロエチレン)の様な材料
で構成される。この為、電力チップ・パッケージ400
が加熱された時、ブロック462はハウジング壁402
よりも余51膨張し、こうして電力チップ406の上下
のはlυだ層に加えられる横方向圧縮力を強める。電ツ
ノデツプ・パッケージ400を組立てた時、ブロック4
62がハウジング・カバー404によって予備荷重を受
(プること、即ち下向きに押圧されることが好ましい。
In power chip package 400, block of material 4
62 is provided to connect solder layers above and below the power chip 406 (i.e., solder layers 424.426.442.448.450
) is provided to apply a lateral compressive force to the Preferably, the upper portion of the block 462 snaps into a quadrilateral 464 on the underside of the housing cover 404 to maintain alignment of the block. Block 462 is constructed of a material such as nylon or Teflon (polytetrafluoroethylene) that has a larger coefficient of thermal expansion than housing wall 402. For this reason, the power chip package 400
When the block 462 is heated, the housing wall 402
51 expands, thus increasing the lateral compressive force applied to the upper and lower layers of power chip 406. When the electric horn depth package 400 is assembled, block 4
62 is preferably preloaded, ie, pressed downwardly, by housing cover 404.

電力チップ・パッケージ100(第1図)の場合と同じ
く、電力チップ406の上下の各々のはんだ層に加える
最低横方向圧縮力が約2ボンド/平方吋を越えることが
好ましい。
As with power chip package 100 (FIG. 1), it is preferred that the minimum lateral compressive force applied to each solder layer above and below power chip 406 exceeds about 2 bonds/square inch.

第5図にはこの発明の別の実施例の電力チップ支持体5
00が示されている。支持体500は、パッケージ40
0でブロック462を設けていたが、その代りにばね5
70を設けることを別にづれば、電力チップ支持体40
0り第4図)と同一構造にするのが、適当である。こう
して電力チップ506の上下のはんだ層に横方向圧縮力
を加える。この為、パッケージ500の種々の部分には
、第4図の400台の参照数字と同じ下2桁の数字を用
いた500台の参照数字が付けられている。(@料のブ
ロック462を別とすると)″電力チップ・パッケージ
400の各々の部分について説明したごとは、電力チッ
プ・パッケージ500の内、参照数字を100だけ増や
した部分にもそのま)当てはまる。
FIG. 5 shows a power chip support 5 according to another embodiment of the present invention.
00 is shown. The support body 500 is the package 40
0 had a block 462, but instead a spring 5
In other words, the power chip support 40
It is appropriate that the structure be the same as that shown in Figure 4). This applies a lateral compressive force to the solder layers above and below the power chip 506. To this end, various parts of package 500 are labeled with reference numbers in the 500 range using the same last two digits as the 400 reference numbers in FIG. (Aside from the block 462 of the ``feedback''), what has been described with respect to each part of the power chip package 400 also applies to the parts of the power chip package 500 with reference numerals incremented by 100.

ばね570はハウジング・カバー504の下側に設けた
凹部572にはまって、ばねの垂直方向の整合状態を保
つのが有利である。ばね570から電力チップ506の
上下の(よんだ層に加えられる横方向圧縮力は、誘電体
板540を介してこれらのはんだ層に伝達され、それが
約2ポンド/平方1寸を越えることが好ましい。
Spring 570 advantageously fits into a recess 572 in the underside of housing cover 504 to maintain vertical alignment of the spring. The lateral compressive force exerted by the spring 570 on the upper and lower layers of the power chip 506 is transmitted through the dielectric plate 540 to these solder layers and may exceed approximately 2 pounds per square inch. preferable.

上に述べた電力チップ・パッケージを作る時、パッケー
ジのハウジングが夫々エポキシで構成され、ハウジング
がエポキシ接着剤によって夫々の基板に固定されること
が好ましい。この発明ではエポキシのハウジングもエポ
キシ接着剤も、室温(即ち、約24℃)に24時間保つ
ことによって硬化させることが出来る様な種類のエポキ
シ、或いは50℃に 1.0時間保つことによって硬化
し得る種類のエポキシで構成することが好ましい。この
発明では、各々のはんだ層は「軟らかい」はんだ、即ち
約400°Cより低い融点を持つはんだで構成されるの
が好ましい。例として云うど、適当なは/Vだは、鉛9
2.5%、錫5%及び銀2.5%で構成されるニューヨ
ーク州のインジウム・]−ポレーション・オブ・アメリ
カから販売されるインダDイNo。
When making the power chip packages described above, it is preferred that the housings of the packages are each constructed of epoxy and that the housings are secured to the respective substrates by an epoxy adhesive. In this invention, both the epoxy housing and the epoxy adhesive are of a type that can be cured by holding at room temperature (i.e., about 24°C) for 24 hours, or by holding at 50°C for 1.0 hour. Preferably, it consists of an epoxy of the type obtained. In the present invention, each solder layer is preferably comprised of a "soft" solder, ie, a solder having a melting point below about 400°C. As an example, the appropriate value is /V, lead 9
2.5% tin, 5% tin, and 2.5% silver.

151鉛−錫はんだである。151 lead-tin solder.

第6図には信号チップ・パッケージ600の一部分が部
分断面図で示されている。パッケージ600の図示の部
分は、完全な信号チップ・パッケージの1/4を構成し
ており、図面に示し−(ない人々の四半分は図示の四半
分と略同じである。バック−シロ00が典型的にはプラ
スチック製の誘電体本体604を持つ印刷配線板602
と、その上に設りられた複数個の印刷導体60Gを有す
る。
FIG. 6 shows a portion of a signal chip package 600 in partial cross-section. The illustrated portion of the package 600 constitutes one quarter of the complete signal chip package, and the quarters shown in the drawings are approximately the same as the quarters shown. Printed wiring board 602 with a dielectric body 604, typically made of plastic
and a plurality of printed conductors 60G provided thereon.

更にパッケージ600が典型的にはセラミック製の誘電
体本体610を持つ信号チップ支持体608と、その上
に設(づられた典型的には厚膜構成の複数個の導体61
2を有する。信号チップ支持体608は支持体の本体6
10の内導体612を配置する周縁に胸壁又は凹部61
3を持っていてよい。信号チップ支持体608は信号チ
ップ614を支持し、ワイA)結合部616が、普通の
構成にするのが適当であるが、信号チップ614の電極
618をチップ支持体608の導体612と相互接続す
る。
The package 600 further includes a signal chip support 608 having a dielectric body 610, typically made of ceramic, and a plurality of conductors 61, typically of thick film configuration, disposed thereon.
It has 2. The signal chip support 608 is the main body 6 of the support.
A battlement or recess 61 is provided at the periphery where the 10 inner conductors 612 are arranged.
You can have 3. A signal chip support 608 supports a signal chip 614 and a wire coupling 616 interconnects an electrode 618 of the signal chip 614 with a conductor 612 of the chip support 608, suitably in a conventional configuration. do.

信号デツプ支持体608と印刷配線板602の間に配置
された複数個のはんだ層620が、チップ支持体608
の導体の導体612を印刷配線板602の導体606と
夫々電気接続する。はんだ層620が胸壁613の一部
分を埋めることが示されている。これははんだ層620
が存在することを可視的に検出するのに役立つ。はんだ
層620は軟らかいはんだ(前に説明した)で構成する
ことが好ましい。チップ支持体608及び印刷配線板6
02に係合する圧力手段622が支持体608及び配線
板GO2を圧縮して、この結果はんだ層620の内、少
なくとも直接的に信号チップ支持体608と印刷配線板
602の間にある部分に対し、横方向の力を加える。圧
力手段62201例が、第6図の矢印7−7から児た図
である第7図に詳しく示されている。
A plurality of solder layers 620 disposed between the signal dip support 608 and the printed wiring board 602 connect the chip support 608.
The conductors 612 of the conductors are electrically connected to the conductors 606 of the printed wiring board 602, respectively. A solder layer 620 is shown filling a portion of the battlement 613. This is the solder layer 620
helps visually detect the presence of Solder layer 620 is preferably comprised of a soft solder (as previously described). Chip support 608 and printed wiring board 6
Pressure means 622 engaging the signal chip support 608 and the printed wiring board 602 compress the support 608 and the printed wiring board GO2, thereby compressing the solder layer 620 at least directly between the signal chip support 608 and the printed wiring board 602. , applying a lateral force. An example pressure means 62201 is shown in detail in FIG. 7, taken from arrow 7-7 in FIG.

第7図で、この例の圧力手段622は、チップ支持体の
本体610に設けた孔610Hと印刷配線機の本体60
4に設けた孔604Hを通抜(プるポル1〜624とナ
ツト 625とで構成され、ボルト 627Iの下端及
び上端に夫々ワッシャ 626.627を用いている。
In FIG. 7, the pressure means 622 in this example includes a hole 610H provided in the body 610 of the chip support and a body 60 of the printed wiring machine.
The hole 604H provided in the bolt 627I is inserted through the hole 604H provided in the bolt 627I.

孔6041−(は、チップ支持体608と印刷配線板6
02の垂直方向の整合が、ポル1−624によってでは
なく、はんだ層620によって決定される様に、ポルh
 624に対して十分大きめな寸法にJることが好まし
い。こうすると、チップ支持体608と印刷配線板60
2の間で水平方向の幾分かの相対移動が出来る。ばね6
27をボルト624に螺旋形に巻き、印刷配線板の本体
604をワッシ17 G26から聞1り向さに偏圧する
。この結果、ボルト 624を介してワッシャ627に
圧縮ツノが伝達され、チップ支持体の本体610及び印
刷配線板の本体604を圧接する。こうしてはんだ層6
22は横方向の圧縮力が加えられるが、これはこれまで
述べた電力チップ・パッケージのはんだ層に加えられた
横方向圧縮力と同じ範囲にすべきである。即ち、約2ポ
ンド/平方吋を越え、最も経済的な信号チップ・パッケ
ージ600を作る為には、最大値は約50ボンド/平方
吋にすることが好ましい。
Hole 6041-( is chip support 608 and printed wiring board 6
Pol h such that the vertical alignment of 02 is determined by solder layer 620 and not by Pol 1-624.
It is preferable that the size is sufficiently larger than 624. In this way, the chip support 608 and the printed wiring board 60
Some relative movement in the horizontal direction is possible between the two. Spring 6
27 is wound helically around the bolt 624, and the main body 604 of the printed wiring board is biased in the opposite direction from the washer 17 G26. As a result, the compression horn is transmitted to the washer 627 via the bolt 624, and presses the main body 610 of the chip support and the main body 604 of the printed wiring board. In this way, solder layer 6
22 is subjected to a lateral compressive force, which should be in the same range as the lateral compressive force applied to the solder layer of the power chip package previously discussed. That is, in excess of about 2 pounds per square inch, the maximum value is preferably about 50 bonds per square inch to produce the most economical signal chip package 600.

この例の圧力子& 622の代りとして、例えばばね鋼
の若干弯曲ざぜた条片で構成されたばねクリップ(図に
示してない)の1端を印刷配線板602にねじ等で取付
け、他端を信号チップ支持体60&に下向きに圧接する
様に偏圧することが出来る。
As an alternative to the indenter 622 in this example, one end of a spring clip (not shown), made of a slightly curved strip of spring steel, may be attached to the printed circuit board 602 with a screw or the like, and the other end Unbiased pressure can be applied so as to press it downward against the signal chip support 60&.

はねクリップを構成するこの他の適当な材料としては、
例えば青銅及び銅ベリリウム合金がある。
Other suitable materials for constructing the splash clip include:
Examples include bronze and copper-beryllium alloys.

以上は耐久ノ〕を強めたはんだ層を持つ半導体チップ・
パッケージを説明したものである。電力チップ・パッケ
ージでは、これによって面積が一層小さい電力チップが
従来可能であったよりもより多くの電流を通すことが出
来るので有利である。
The above is a semiconductor chip with a solder layer that has increased durability.
This describes the package. In power chip packages, this is advantageous because it allows smaller area power chips to conduct more current than previously possible.

これは、この発明の電力チップ・パッケージは、多数の
加熱及び冷却ザイクルの後でも、電力チップから高レベ
ルの廃熱を確実に取出すからである。
This is because the power chip package of the present invention reliably extracts high levels of waste heat from the power chip even after multiple heating and cooling cycles.

信号チップ・パッケージでは、この結果、多数の加熱及
び冷却サイクルの後も耐久力が強まるので有利である。
In signal chip packages, this is advantageous because it results in increased durability after multiple heating and cooling cycles.

この発明を特定の実施例について説明したが、当業者に
はいろいろな変更が考えられよう。例えば、電力チップ
及び信号チップの両方をパッケージする混成半導体チッ
プ・パッケージもこの発明に従って作ることが出来る。
Although the invention has been described with respect to particular embodiments, many modifications will occur to those skilled in the art. For example, hybrid semiconductor chip packages that package both power and signal chips can also be made in accordance with the present invention.

従って、特許請求の範囲の記載は、この発明の範囲内で
可能な全ての変更を包括するものであると承知されたい
It is, therefore, to be understood that the following claims are intended to cover all possible modifications within the scope of this invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の電力チップ・パッケージの一部分を
断面で示した見取図で、はんだ屑は酋しく拡大して示し
である。第2図はパッケージが経験した熱サイクルの回
数に対しC,第1図の電力チップ・パッケージの熱抵抗
を示すグラフ、第3図乃至第5図はこの発明の別の実施
例の電力チップ・パッケージを第1図と同様に示す図、
第6図はこの発明の信号チップ・パッケージの一部分を
断面で示した見取図で、はんだ屑は著しく拡大して示し
である。第7図は第6図の矢印7−7から見た第6図の
信号チップ・パッケージの圧力手段の詳細図である。 主な符号の説明 102:基板、 104:ハウジング、 112:電力チップ、 114:はんだ層、 120:導線、 130:ばね。 特許出願人
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a portion of the power chip package of the present invention, with solder debris being shown on an enlarged scale. FIG. 2 is a graph showing the thermal resistance of the power chip package of FIG. 1 versus the number of thermal cycles experienced by the package; FIGS. A diagram showing the package similar to Figure 1;
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a portion of the signal chip package of the present invention, with solder debris being greatly enlarged. FIG. 7 is a detailed view of the pressure means of the signal chip package of FIG. 6, taken from arrow 7--7 in FIG. Explanation of main symbols 102: Board, 104: Housing, 112: Power chip, 114: Solder layer, 120: Conductive wire, 130: Spring. patent applicant

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)耐久力を強めたはんだ層を持つ電力チップ・パッケ
ージに於て、金属基板と、該基板の上に熱的に取付けら
れていて、一体に形成した複数個の電極を持つ電力チッ
プと、前記基板の上面に固定されていて前記電力チップ
を少なくとも部分的に封入したハウジングと、該ハウジ
ングの内部から該ハウジングの外側まで伸びる少なくと
も1本の電気導線9と、前記ハウジング内にあって前記
導線を前記複数個の電極の内の1つに接着するはんだ層
と、前記ハウジング内にあって、約2ボンド/平方口4
を越える横方向圧縮力を前記はんだ層に加える圧力手段
とを有する電力チップ・パッケージ。 2、特許請求の範囲1)に記載した電力チップ・パッケ
ージに於て、前記圧力手段が約50ボンド/平方吋の最
大横方向圧縮力を前記はんだ層に加える様に作用する電
力チップ・パッケージ。 3)特許請求の範囲1)に記載した電力チップ・パッケ
ージに於て、前記横方向圧縮力が前1;Cはんだ層に対
して直交している電力チップ・パッケージ。 4)特許請求の範囲1)に記載した電力チップ・パッケ
ージに於て、前記圧ノ〕手段が前記は/υに層に横方向
圧縮力を加える様に偏圧された弾性手段で構成されてい
る電ノ〕チップ・パッケージ。 5)特許請求の範囲4)に記載しIc電力チップ・パッ
ケージに於て、前記弾性手段がばねC゛構成れている電
力チップ・パッケージ。 6)特許請求の範囲4)に記載した電力ヂッノ・パッケ
ージに於て、前記はんだ層に隣接りる全体的に平面状の
頑丈な構造を持ち、前記弾性手段が該頑丈な構造を介し
て前記は/vだ層に横方向圧縮力を加える電力チップ・
パッケージ。 7)特許請求の範囲1)に記載した電力チップ・パッケ
ージに於て、前記電気導線が頑丈な仮状部分に接続され
Cいて端子柱を形成刃る様に前記ハウジングを上向きに
通抜ける軸部とで構成されており、前記圧力手段が前記
軸部の周りに全体的に螺旋形に巻かれたばねで構成され
、該ばねの下端が前記板状部分に当てられ、前記ばねの
上端が前記ハウジングに当てられている電力チップ・パ
ッケージ。 8)特許請求の範囲1)に記載した電力チップ・パッケ
ージに於て、前記圧ノ〕手段が前記ハウジング及び前記
はんだ層の間に介在配置された月利のブロックで構成さ
れ、該材料のブロックは前記ハウジングよりも大きな熱
膨張係数を持ち、この為前記電力チップ・パッケージが
加熱された時、前記ブロックがハウジングよりもより著
しく熱膨張することにより、前記はんだ層に横方向圧縮
ノ〕を加える電力チップ・パッケージ。 9)特許請求の範囲8)に記載した電力チップ・パッケ
ージに於て、前記はんだ層に隣接する全体的に平面状の
頑丈な構造を持ち、前記材料のブロックが該頑丈な構造
を介して前記はんだ層に横方向圧縮力を加える電力チッ
プ・パッケージ。 10)特許請求の範囲9)に記載した電力チップ・パッ
ケージに於て1前記全体的に平面状の1「1丈な構造が
、金属層が結合されていて前記はんだ層に隣接するセラ
ミック板で構成されている電ツノチップ・パッケージ。 11)特許請求の範囲8〉に記載した電力チップ・パッ
ケージに於て、前記材料のブロックがナイロン又はテフ
ロン樹脂で構成されている電力チップ・パッケージ。 12、特許請求の範囲1)に記載した電力チップ・パッ
ケージに於て、前記ハウジング内に実質的な空所がある
場合、前記圧力手段がこの空所を埋めるゴム様材料で構
成されていて、前記はんだ層に静圧の圧縮力を加える様
にした電力チップ・パッケージ。 13)特許請求の範囲12)に記載した電力チップ・パ
ッケージに於て、前記ゴム様月利がシリコーン・ゴムで
構成されている電力チップ・パッケージ。 14)耐久力を強めたはんだ層を持つ信号デツプ・パッ
ケージに於て、誘電体本体並びに該本体に印刷された複
数個の導体を持つ印刷配線板と、誘電体本体並びに該本
体の上に設けられた複数個の導体を持っていて、前記印
刷配線板の上方に配置される信号チップ支持体と、前記
印刷配線板及び前記信号チップ支持体の間に配置されて
いて、前記信号チップ支持体の導体を前記印刷配線板の
導体と夫々電気接続する複数個のはんだ層と、前記信号
チップ支持体及び前記印刷配線板に係合して、約2ポン
ド/平方吋を越える横方向圧縮力を前記はんだ層に加え
る圧ノ〕手段とを有する信号チップ・パッケージ。 15)特許請求の範囲14)に記載した信号デツプ・パ
ッケージに於て、前記圧力手段が約50ボンド/平方吋
の最大横方向圧縮力を前記はんだ層に加える様に作用°
ツる信号チップ・パッケージ。 16)特許請求の範囲14)に記載した信号チップ・パ
ッケージに於て、前記信号チップ支持体の誘電体本体が
セラミックで構成されている信号チップ・パッケージ。 17)特許請求の範囲14)に記載した信号チップ・パ
ッケージに於て、前記圧力手段が前記信号チップ支持体
及び印刷配線板を圧着する様に偏圧された弾性手段で構
成されていて、この結果、前記はんだ層に横方向圧縮力
が加えられる様にした信号チップ・パッケージ。 18)特許請求の範囲17)に記載した信号チップ・パ
ッケージに於て、前記弾性手段がばねで構成されている
信号チップ・パッケージ。
[Claims] 1) A power chip package having a solder layer with enhanced durability, comprising a metal substrate and a plurality of integrally formed electrodes thermally attached to the substrate. a housing fixed to the top surface of the substrate and at least partially enclosing the power chip; at least one electrical conductor 9 extending from the interior of the housing to the exterior of the housing; a solder layer within the housing for bonding the conductive wire to one of the plurality of electrodes; and a solder layer within the housing for bonding the conductor to one of the plurality of electrodes;
pressure means for applying a lateral compressive force to the solder layer in excess of . 2. A power chip package as claimed in claim 1, wherein said pressure means is operative to apply a maximum lateral compressive force to said solder layer of about 50 bonds per square inch. 3) The power chip package according to claim 1), wherein the lateral compressive force is perpendicular to the first solder layer. 4) In the power chip package according to claim 1), the pressure means is constituted by an elastic means biased to apply a lateral compressive force to the layer at /υ. Current electronics chip package. 5) The Ic power chip package as claimed in claim 4, wherein said elastic means comprises a spring C'. 6) The power supply package according to claim 4) has a generally planar rigid structure adjacent to the solder layer, and the elastic means is arranged to extend through the rigid structure. A power chip that applies lateral compressive force to the /v layer.
package. 7) In the power chip package according to claim 1), a shaft portion passes upwardly through the housing in a manner such that the electrical conductor is connected to a sturdy temporary portion and forms a terminal post. and the pressure means comprises a spring wound generally helically around the shaft, a lower end of the spring is applied to the plate-like portion, and an upper end of the spring is applied to the housing. Power chip package dedicated to. 8) The power chip package according to claim 1), wherein the pressure means comprises a block of material interposed between the housing and the solder layer; has a larger coefficient of thermal expansion than the housing, so that when the power chip package is heated, the block thermally expands more significantly than the housing, thereby applying lateral compression to the solder layer. Power chip package. 9) A power chip package according to claim 8, having a generally planar rigid structure adjacent to said solder layer, said block of material being connected to said solid structure through said rigid structure; Power chip packages that apply lateral compressive forces to the solder layers. 10) In the power chip package according to claim 9), the generally planar 1" length structure comprises a ceramic plate having a metal layer bonded thereto and adjacent the solder layer. 11) The power chip package according to claim 8, wherein the block of material is made of nylon or Teflon resin. 12. Patent In the power chip package according to claim 1), if there is a substantial void in the housing, the pressure means is comprised of a rubber-like material that fills the void and the solder layer 13) In the power chip package according to claim 12), the rubber-like monthly charge is made of silicone rubber. Chip package. 14) In a signal dip package having a solder layer with enhanced durability, a printed wiring board having a dielectric body and a plurality of conductors printed on the body, and a dielectric body and the body a signal chip support disposed above the printed wiring board; a signal chip support disposed between the printed wiring board and the signal chip support; a plurality of solder layers electrically connecting conductors of the signal chip support to conductors of the printed wiring board, respectively; 15) A signal depth package according to claim 14, wherein said pressure means has a pressure of about 50 bonds/square inch. acting so as to apply a maximum lateral compressive force of ° to the solder layer.
Tsuru signal chip package. 16) The signal chip package according to claim 14, wherein the dielectric body of the signal chip support is made of ceramic. 17) In the signal chip package according to claim 14), the pressure means is constituted by an elastic means biased so as to press the signal chip support and the printed wiring board, and The result is a signal chip package in which a lateral compressive force is applied to the solder layer. 18) The signal chip package according to claim 17, wherein the elastic means is constituted by a spring.
JP59152207A 1983-08-04 1984-07-24 Power chip package Granted JPS6070749A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009081399A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Mitsubishi Electric Corp Power semiconductor module

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS592148U (en) * 1982-06-28 1984-01-09 富士通株式会社 Power supply structure

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS592148B2 (en) * 1980-10-07 1984-01-17 本田技研工業株式会社 connector device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS592148U (en) * 1982-06-28 1984-01-09 富士通株式会社 Power supply structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009081399A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Mitsubishi Electric Corp Power semiconductor module

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