JPS61171153A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS61171153A JPS61171153A JP60012152A JP1215285A JPS61171153A JP S61171153 A JPS61171153 A JP S61171153A JP 60012152 A JP60012152 A JP 60012152A JP 1215285 A JP1215285 A JP 1215285A JP S61171153 A JPS61171153 A JP S61171153A
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- H01L2924/1615—Shape
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置、より詳しくは封止キャップと熱伝
導用合金を用いチップの熱放散性を高めた半導体装置(
パッケージ)に関する。
導用合金を用いチップの熱放散性を高めた半導体装置(
パッケージ)に関する。
第3図に断面で示される半導体装置が知られている。同
図において、31はパッケージ基台、32は集積回路が
形成された半導体チップ(以下チップという)、33は
キャップ、34は例えばPb/Snの封止用ハンダを示
し、かかる装置は半導体パッケージとも呼称され多用さ
れている装置である。
図において、31はパッケージ基台、32は集積回路が
形成された半導体チップ(以下チップという)、33は
キャップ、34は例えばPb/Snの封止用ハンダを示
し、かかる装置は半導体パッケージとも呼称され多用さ
れている装置である。
最近集積回路(IC)は高密度化される傾向にあり、そ
れに伴ってその発熱量も大になり、ICにおける発熱(
温度上昇)はLSIにおいてはより顕著である。かかる
温度上昇があると、IC中の能動素子の動作点がずれ、
論理演算速度が低下し、S/N比が劣化してノイズ・マ
ージンが減少し、ICの寿命を短かくするという問題が
発生する。
れに伴ってその発熱量も大になり、ICにおける発熱(
温度上昇)はLSIにおいてはより顕著である。かかる
温度上昇があると、IC中の能動素子の動作点がずれ、
論理演算速度が低下し、S/N比が劣化してノイズ・マ
ージンが減少し、ICの寿命を短かくするという問題が
発生する。
使用においてチップの温度は電子計算機等の例では85
℃以下に抑える必要がある。従来かかるパッケージ内の
チップの熱発散は、チップ背面のダイ付部35からのみ
行われていた。なお同図において、36はチップの電極
との接続をとるためのワイヤを示す。
℃以下に抑える必要がある。従来かかるパッケージ内の
チップの熱発散は、チップ背面のダイ付部35からのみ
行われていた。なお同図において、36はチップの電極
との接続をとるためのワイヤを示す。
第4図はチップの熱放散性を改善するための半導体装置
を示す。第4図で第3図に図示した部分と同じ部分は同
一符号を付して表示するとして、この装置ではキャップ
43に改良が加えられ、キャップの内部にはチップに向
けて盛り上がった突出部44が形成され、突出部44と
チップとの間の空隙45にはシリコングリースが充填し
てあり、チップの表面に発生した熱は、シリコングリー
スを経てキャップ43に伝わる構成となっている。しか
し、このパッケージにおいても、熱伝導部材はシリコン
グリースの如き有機物であるので、熱発散は十分に満足
できるものではない。
を示す。第4図で第3図に図示した部分と同じ部分は同
一符号を付して表示するとして、この装置ではキャップ
43に改良が加えられ、キャップの内部にはチップに向
けて盛り上がった突出部44が形成され、突出部44と
チップとの間の空隙45にはシリコングリースが充填し
てあり、チップの表面に発生した熱は、シリコングリー
スを経てキャップ43に伝わる構成となっている。しか
し、このパッケージにおいても、熱伝導部材はシリコン
グリースの如き有機物であるので、熱発散は十分に満足
できるものではない。
そこで、本出願人は特開昭57−112055号公報に
開示されたパッケージを開発し、それは第5図に示され
る構造のものであり、このパッケージは、絶縁性ステム
部材51上に半導体チップ52を設置して、該ステム部
材の上部を封止用キャップ54で覆ってなる集積回路用
パッケージにおいて、封止用キャップ54を導熱性の材
料で構成し、かつ、封止用キャップの半導体チップ直上
部に凹型の部分58を設けて、該凹型部分の底面が半導
体チップ52の上面と接触する形でステム封止を成すも
のである。
開示されたパッケージを開発し、それは第5図に示され
る構造のものであり、このパッケージは、絶縁性ステム
部材51上に半導体チップ52を設置して、該ステム部
材の上部を封止用キャップ54で覆ってなる集積回路用
パッケージにおいて、封止用キャップ54を導熱性の材
料で構成し、かつ、封止用キャップの半導体チップ直上
部に凹型の部分58を設けて、該凹型部分の底面が半導
体チップ52の上面と接触する形でステム封止を成すも
のである。
なお第5図において、53はボンディングワイヤ、55
は外部導出端子、59はポリイミド樹脂を示す。
は外部導出端子、59はポリイミド樹脂を示す。
前記した如く、チップが85℃以上に熱せられることは
是非とも避けたいところであるが、第4図と第5図に示
された例においては、熱伝導にシリコングリースまたは
ポリイミドの如き有機材料を用いるので、熱伝導性に限
界があり、半導体パンケージにおける熱放散に一層の改
良が求められている。
是非とも避けたいところであるが、第4図と第5図に示
された例においては、熱伝導にシリコングリースまたは
ポリイミドの如き有機材料を用いるので、熱伝導性に限
界があり、半導体パンケージにおける熱放散に一層の改
良が求められている。
本発明は、上記問題点を解消した半導体装置を提供する
もので、その手段は、集積回路の形成された半導体チッ
プを封止してなるパッケージにおいて、封正に用いるキ
ャップは中央部分が凹に形成され、凹形中央部分の周縁
は更に凹になってダム部を構成し、前記中央部分には熱
伝導用合金部材がチップ表面との間に空隙を残して接着
され、チ・プが稼動し熱をも9と前記合金部材が融解し
Jチップ表面とキャップとを接続することを特
徴とする半導体装置によってなされる。
もので、その手段は、集積回路の形成された半導体チッ
プを封止してなるパッケージにおいて、封正に用いるキ
ャップは中央部分が凹に形成され、凹形中央部分の周縁
は更に凹になってダム部を構成し、前記中央部分には熱
伝導用合金部材がチップ表面との間に空隙を残して接着
され、チ・プが稼動し熱をも9と前記合金部材が融解し
Jチップ表面とキャップとを接続することを特
徴とする半導体装置によってなされる。
上記のパッケージにおいては、チップの温度が85℃以
下であるときは、チップ表面の熱は、チップと熱伝導用
合金との間の空気、前記合金、キャンプを経由して放散
されるが、チップの温度が85℃を超えると前記合金が
融解しキャップに接続するが、そのときにチップから融
解熱を奪うので、チップの温度は急速に降下し、かくし
て、チップの温度が85℃を超えることが防止され、チ
ップの正常動作が保障されるものである。
下であるときは、チップ表面の熱は、チップと熱伝導用
合金との間の空気、前記合金、キャンプを経由して放散
されるが、チップの温度が85℃を超えると前記合金が
融解しキャップに接続するが、そのときにチップから融
解熱を奪うので、チップの温度は急速に降下し、かくし
て、チップの温度が85℃を超えることが防止され、チ
ップの正常動作が保障されるものである。
以下、図面を参照して本発明実施例を詳細に説明する。
第1図(a)には本発明実施例が断面図で、また同図山
)には(a)に示す装置の要部が拡大断面図で示され、
図において、11は半導体装置(パッケージ)、12は
半導体チップ、13はダイ付部、14は接続用ワイヤ、
15はキャップ、16は封止用ハンダ(例えばPb/S
n) 、をそれぞれ示す。チップ12、ダイ付部13、
ワイヤ14、封止用ハンダ16は従来例のものと全く同
じものである。
)には(a)に示す装置の要部が拡大断面図で示され、
図において、11は半導体装置(パッケージ)、12は
半導体チップ、13はダイ付部、14は接続用ワイヤ、
15はキャップ、16は封止用ハンダ(例えばPb/S
n) 、をそれぞれ示す。チップ12、ダイ付部13、
ワイヤ14、封止用ハンダ16は従来例のものと全く同
じものである。
本発明においては、従来例とはキャップ15の構造と放
熱用に熱伝導用合金17が設けられている点とが異なり
、チップの表面から熱放散させることにより、パッケー
ジ全体の熱抵抗を下げるものである。これら従来例との
相違点は第1図〜)により詳しく示される。
熱用に熱伝導用合金17が設けられている点とが異なり
、チップの表面から熱放散させることにより、パッケー
ジ全体の熱抵抗を下げるものである。これら従来例との
相違点は第1図〜)により詳しく示される。
チップのバルク(シリコン、ガリウム砒素等)12aの
上には従来例と同様に、配線層18が、また配線層18
の上には表面絶縁層19(数ミクロンの膜厚のガラス形
絶縁物または5i02)が蒸着によって形成されている
。キャップ15は例えばコバールで作りその中央部分が
凹になり、この凹部分の周縁部分は更に凹になっていて
ダム部15aを構成するよう形成する。このダムは、熱
伝導用合金が融解したときに合金がチップに形成された
外部取出し用電極(ポンディングパッド等)へ流出する
ことを防止する。必要とあればキャップ17に放熱用フ
ィンを形成してもよい。チップがα線対策を必要とする
ときは純度の高いPb/ Sn/ Inを用いてα線を
遮断する。
上には従来例と同様に、配線層18が、また配線層18
の上には表面絶縁層19(数ミクロンの膜厚のガラス形
絶縁物または5i02)が蒸着によって形成されている
。キャップ15は例えばコバールで作りその中央部分が
凹になり、この凹部分の周縁部分は更に凹になっていて
ダム部15aを構成するよう形成する。このダムは、熱
伝導用合金が融解したときに合金がチップに形成された
外部取出し用電極(ポンディングパッド等)へ流出する
ことを防止する。必要とあればキャップ17に放熱用フ
ィンを形成してもよい。チップがα線対策を必要とする
ときは純度の高いPb/ Sn/ Inを用いてα線を
遮断する。
熱伝導用合金17は第2図(alに示される如くに0.
1n+m程度の厚さのものをキャップ15に接着させ、
チップが稼動せず従って熱をもっていないときにはチッ
プとの間に数十ミクロンの空間を残すよう配置する。
1n+m程度の厚さのものをキャップ15に接着させ、
チップが稼動せず従って熱をもっていないときにはチッ
プとの間に数十ミクロンの空間を残すよう配置する。
チップが稼動を開始し、熱をもち85℃の温度に近づく
と、合金17は融解を始めて第2図(b)に示す如くチ
ップ表面と接触する。ここで、合金17はチップから融
解熱を奪うと共に、チップの熱をキャップ15に伝えて
放熱する。合金は有機材料よりも熱伝導度が高いから、
従来例よりもより高い放熱効果がある。
と、合金17は融解を始めて第2図(b)に示す如くチ
ップ表面と接触する。ここで、合金17はチップから融
解熱を奪うと共に、チップの熱をキャップ15に伝えて
放熱する。合金は有機材料よりも熱伝導度が高いから、
従来例よりもより高い放熱効果がある。
熱伝導用合金としては、Ga−In、 Ga−5n、
Ga−Hg+Ga−Zn、 Hg−Zn+ Hg−5n
等の合金で、0℃〜200℃の範囲で融解させキャップ
とチップ間を接続しうるちのを選ぶ。そして、ダム部1
5aの深さ、合金の種類、冷却時の合金とチップ間の空
間等は、使用するチップの種類に応じて適宜選定する。
Ga−Hg+Ga−Zn、 Hg−Zn+ Hg−5n
等の合金で、0℃〜200℃の範囲で融解させキャップ
とチップ間を接続しうるちのを選ぶ。そして、ダム部1
5aの深さ、合金の種類、冷却時の合金とチップ間の空
間等は、使用するチップの種類に応じて適宜選定する。
以上説明したように本発明によれば、チップが所定の温
度以上に熱せられると、チップの上方に配置された熱伝
導用合金が融解し、チップ表面とキャップとを接続し、
チップから融解熱を取りつつチップの熱をキャンプに伝
導し放熱するので、チップ稼動時の熱放散効果が高まり
、またキャップにはダム部を設けることにより融解した
合金がチップの電極に流れることが防止されるので、半
導体バフケージの信頼性を高めるに効果大である。
度以上に熱せられると、チップの上方に配置された熱伝
導用合金が融解し、チップ表面とキャップとを接続し、
チップから融解熱を取りつつチップの熱をキャンプに伝
導し放熱するので、チップ稼動時の熱放散効果が高まり
、またキャップにはダム部を設けることにより融解した
合金がチップの電極に流れることが防止されるので、半
導体バフケージの信頼性を高めるに効果大である。
第1図(a)と伽)は本発明実施例の断面図、第2図(
a)と伽)は第1図の実施例の熱伝導用合金を示す断面
図、第3図ないし第5図は従来例の断面図である。 図中、11は半導体パッケージ、12はチップ、12a
はバルク、13はダイ付部、14はワイヤ、15はキャ
ップ、15aはダム部、16は封止用ハンダ、17は熱
伝導用合金、18は配線層、19は表面絶縁層、
Jをそれぞれ示す。 第1II 第2図 第31 力 第4図 第5図
a)と伽)は第1図の実施例の熱伝導用合金を示す断面
図、第3図ないし第5図は従来例の断面図である。 図中、11は半導体パッケージ、12はチップ、12a
はバルク、13はダイ付部、14はワイヤ、15はキャ
ップ、15aはダム部、16は封止用ハンダ、17は熱
伝導用合金、18は配線層、19は表面絶縁層、
Jをそれぞれ示す。 第1II 第2図 第31 力 第4図 第5図
Claims (1)
- 集積回路の形成された半導体チップを封止してなるパ
ッケージにおいて、封止に用いるキャップは中央部分が
凹に形成され、凹形中央部分の周縁は更に凹になってダ
ム部を構成し、前記中央部分には熱伝導用合金部材がチ
ップ表面との間に空隙を残して接着され、チップが稼動
し熱をもつと前記合金部材が融解しチップ表面とキャッ
プとを接続することを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60012152A JPS61171153A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60012152A JPS61171153A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61171153A true JPS61171153A (ja) | 1986-08-01 |
Family
ID=11797496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60012152A Pending JPS61171153A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61171153A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0279451A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH0629432A (ja) * | 1992-07-09 | 1994-02-04 | Nec Corp | 半導体装置 |
US6212073B1 (en) | 1998-10-19 | 2001-04-03 | Kitagawa Industries Co., Inc. | Heat sink |
-
1985
- 1985-01-25 JP JP60012152A patent/JPS61171153A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0279451A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH0629432A (ja) * | 1992-07-09 | 1994-02-04 | Nec Corp | 半導体装置 |
US6212073B1 (en) | 1998-10-19 | 2001-04-03 | Kitagawa Industries Co., Inc. | Heat sink |
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