JPS61208244A - Package for depriving silicon semiconductor chip of heat - Google Patents

Package for depriving silicon semiconductor chip of heat

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Publication number
JPS61208244A
JPS61208244A JP61052345A JP5234586A JPS61208244A JP S61208244 A JPS61208244 A JP S61208244A JP 61052345 A JP61052345 A JP 61052345A JP 5234586 A JP5234586 A JP 5234586A JP S61208244 A JPS61208244 A JP S61208244A
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JP
Japan
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chip
heat
package
substrate
lead frame
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Application number
JP61052345A
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Japanese (ja)
Inventor
ジヨウ ダブリユ.マツクフアーソン
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Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS61208244A publication Critical patent/JPS61208244A/en
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1515Shape
    • H01L2924/15153Shape the die mounting substrate comprising a recess for hosting the device
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    • H01L2924/1517Multilayer substrate
    • H01L2924/15172Fan-out arrangement of the internal vias
    • H01L2924/15173Fan-out arrangement of the internal vias in a single layer of the multilayer substrate

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 Llよ亘皿貝遣1 本発明は全般的に半導体チップから熱を取除くこと、更
に具体的に云えば、高密度半導体チップに対する取付は
及びカプセル封じ方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates generally to removing heat from semiconductor chips, and more particularly to mounting and encapsulation systems for high density semiconductor chips.

従来の技術及び問題点 半導体チップに回路を大規模集積した結果、比較的小さ
い形状で密度の高い回路が得られる様になった。形状が
小さくなるにつれて、チップの動作温度が高くなる。こ
れは、チップの上に熱を散逸する素子が多数あること、
並びにそれらが接近している為の相加的な効果である。
BACKGROUND OF THE INVENTION The large scale integration of circuits onto semiconductor chips has resulted in high density circuits in relatively small geometries. As the geometry becomes smaller, the operating temperature of the chip increases. This is because there are many elements on the chip that dissipate heat,
This is also an additive effect due to their proximity.

密度の小さい回路では、この熱を取出すのが容易である
。然し、密度が高くなると、回路とヒートシンクの間の
熱抵抗がそれに応じて減少しなければ、一単位面積当た
りに発生される熱量が増加する為、この相加的な効果が
更に著しくなる。
This heat is easily extracted from circuits with low density. However, as density increases, this additive effect becomes even more significant because the amount of heat generated per unit area increases unless the thermal resistance between the circuit and the heat sink is reduced accordingly.

コストの安い半導体装置に対する従来のパッケージ方式
は何等かの形の取付は用基板を用いており、これがチッ
プをそれに結合する為のリード・パターンを定めると共
に取付は面にもなっている。
Conventional packaging schemes for low cost semiconductor devices use some form of mounting substrate that defines the lead pattern for bonding the chip to it and also provides a mounting surface.

この面に取付けるチップの種類並びにその用途に応じて
、取付は面の熱的な特性が変わり得る。例えば、消費者
向けの用途では、パッケージされたチップに起こる温度
の極限は、軍用パッケージよりも低い。従って、軍用で
は、チップと取付は面の間の熱的特性の釣合いがなおさ
ら重要になる。
Depending on the type of chip attached to this surface as well as its intended use, the attachment can change the thermal properties of the surface. For example, in consumer applications, the temperature extremes encountered in packaged chips are lower than in military packaging. Therefore, in military applications, the balance of thermal properties between the chip and mounting surfaces becomes even more important.

取付は回路の熱膨張係数がチップの熱膨張係数と大幅に
異なる場合、温度サイクルの間、チップは望ましくない
応力を受ける慣れがある。従って、チップ及び取付は面
の両方の熱膨張係数を出来るだけ近づけることが望まし
い。
If the mounting is such that the coefficient of thermal expansion of the circuit differs significantly from that of the chip, the chip may be subjected to undesirable stresses during temperature cycling. Therefore, it is desirable that the coefficients of thermal expansion of both the chip and the mounting surface be as close as possible.

取付は面にとって望ましい別の要因は、熱伝導度が高い
ことである。これは、チップの能動面の温度と取付は面
の周辺との間の温度降下を少なくする為に必要である。
Another factor that makes mounting surfaces desirable is their high thermal conductivity. This is necessary to reduce the temperature drop between the temperature of the active surface of the chip and the periphery of the mounting surface.

チップの表面温度を下げることにより、一層高い信頼性
が実現される。現在の取付は面は酸化アルミナ及び種々
の合金の様な材料を用いている。酸化アルミナは熱伝導
度が比較的よいが、その熱膨張係数は、半導体チップを
作る普通の材料であるシリコンよりも約60%も大きい
。シリコン・チップと取付は面の間に熱膨張の不釣合が
あると、取付けられた装置の温度サイクルの間に、大き
な温度変動の為に著しい応力が発生される惧れがある。
Higher reliability is achieved by lowering the surface temperature of the chip. Current installations use materials such as alumina oxide and various alloys for the surfaces. Although alumina oxide has relatively good thermal conductivity, its coefficient of thermal expansion is about 60% greater than that of silicon, a common material from which semiconductor chips are made. A thermal expansion mismatch between the silicon chip and the mounting surface can create significant stresses due to large temperature fluctuations during temperature cycling of the mounted device.

こういう応力は、制御しなけば、半導体チップのびず割
れを招く惧れがある。
If these stresses are not controlled, they can lead to cracking of semiconductor chips.

取付は面に対する種々の条件の為、適切な熱伝導性を持
つと共に、その上に取付けられる半導体チップの熱膨張
係数に近い熱膨張係数を持つ取付は面に対する要望があ
る。
Due to various mounting conditions on surfaces, there is a need for mounting on surfaces that have appropriate thermal conductivity and a coefficient of thermal expansion close to that of the semiconductor chip to be mounted thereon.

コストの安い半導体装置に対する従来のパッケージ方式
は、プラスチックのカプセル封じ及びリードフレームの
構造を用いている。この構造では、半導体チップがリー
ドフレームに取付けられ、それにワイヤを結合し、その
後プラスチックでカプセル封じする。主な熱伝導通路は
チップからプラスチックを通って、パッケージの外部へ
又は外部のヒートシンクに至るものである。信頼性の観
点からすると、チップの表面温度を最小限に抑えること
が重要である。この為、・半導体チップから熱を取除き
、この熱をパッケージの表面゛に伝え、そこで熱を最終
的に散逸させる。これはリードフレーム/半導体チップ
に熱分散装置を取付けることによって容易に行なわれる
のが普通である。熱分散装置を利用して、半導体チップ
によって発生された熱を一層大きな表面積及び容積に分
散する。
Traditional packaging schemes for low cost semiconductor devices use plastic encapsulation and lead frame construction. In this structure, a semiconductor chip is attached to a lead frame, wires are bonded to it, and then encapsulated in plastic. The primary heat transfer path is from the chip through the plastic to the exterior of the package or to an external heat sink. From a reliability standpoint, it is important to minimize the surface temperature of the chip. To this end, it removes heat from the semiconductor chip and transfers this heat to the surface of the package, where it is finally dissipated. This is usually facilitated by attaching a heat spreader to the lead frame/semiconductor chip. A heat spreader is utilized to spread the heat generated by the semiconductor chip over a larger surface area and volume.

この一層大きな表面積は、周囲に対する一層効率のよい
熱伝達が出来る様にするが、容積はこの容積全体に対す
る熱容量をいっそう大きくする。
This larger surface area allows for more efficient heat transfer to the surroundings, but the volume provides a greater heat capacity relative to this entire volume.

シリコン・チップとその周囲のパッケージ材料との間の
熱膨張の不釣合により、パッケージされた装置の温度サ
イクルの間の大きな温度変動によって、著しい応力が発
生されることがある。こういう応力は、制御しないと、
半導体チップにひず割れを招くことがある。この為、熱
分散装置として使われる材料は、シリコン・チップと熱
膨張が釣合っていることが必要になる。
Due to the thermal expansion mismatch between the silicon chip and its surrounding packaging material, significant stresses can be generated by large temperature fluctuations during temperature cycling of the packaged device. If these stresses are not controlled,
This may cause strain cracks in semiconductor chips. For this reason, the material used as the heat spreader must have a thermal expansion that is balanced with that of the silicon chip.

半導体チップのカプセル封じに伴う上に述べた問題の為
、半導体チップから熱を取出し、その熱をパッケージの
表面に伝えて、そこから取去る改良された材料並びに方
式に対する要望がある。
Because of the problems described above with the encapsulation of semiconductor chips, there is a need for improved materials and methods for extracting heat from the semiconductor chip and transferring that heat to and removal from the surface of the package.

問題点を解決する為の手 及び作用 本発明は、シリコン半導体チップを取付ける取付は面を
提供する。この取付は面は、シリコンの熱膨張係数と大
体近い熱膨張係数を持つ基板を含む。この基板は、黒鉛
の小板を炭化シリコンで上層と同じ平面形状になるコン
フォーマルコーティングすることにより、炭化シリコン
で作られる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a mounting surface for mounting silicon semiconductor chips. The mounting surface includes a substrate having a coefficient of thermal expansion approximately similar to that of silicon. The substrate is made of silicon carbide by conformally coating graphite platelets with silicon carbide so that they are coplanar with the top layer.

炭化シリコンの基板の1つの面の上に相互接続パターン
が形成され、このパターンの選ばれた部分にチップを接
着する。チップと基板の間のこの選ばれた部分での熱抵
抗は極く小さく、チップと基板の間の熱の流れが抑制さ
れない。
An interconnect pattern is formed on one side of the silicon carbide substrate, and chips are adhered to selected portions of the pattern. The thermal resistance in this selected area between the chip and the substrate is very small and the flow of heat between the chip and the substrate is not restricted.

本発明の別の実施例では、基板の黒鉛の小板からなる部
分に平面形状パターンが形成されている。
In another embodiment of the invention, a planar pattern is formed in the graphite platelet portion of the substrate.

炭化シリコンのコンフォーマルコーティングがこの平面
形状パターンを反映する。この平面形状パターンが半導
体チップを受入れる井戸を構成し、チップの上面が相互
接続パターンの他の部分に比べて一層低く位置になる様
にする。
A conformal coating of silicon carbide reflects this planar pattern. This planar pattern forms a well for receiving the semiconductor chip, so that the top surface of the chip is lower than the rest of the interconnect pattern.

本発明(別の実施例)はシリコン半導体チップを保護す
ると共に、その表面温度を下げるパッケージをも提供す
る。このパッケージはチップと電気的に相互接続される
リードフレームを持ち、これがその上にチップを取付け
る為の取付は部分を持っている。熱分散装置がリードフ
レームの取付は部分に隣接して、チップと反対側に配置
され、炭化シリコンで作られる。熱分数装置はチップよ
りもかなり大きな表面積を持っていて、そこから熱を散
逸することの出来る一層大きな実効表面積を持つ。炭化
シリコンはチップ内のシリコンに大体近い熱膨張係数を
持つ。チップ、リードフレーム及び熱分散装置がプラス
チック層の中にカプセル封じされ、熱分散装置は完全に
カプセル封じされ、リードフレームがそれから外向きに
伸びて、パッケージの外部と相互接続出来る様にする。
The present invention (another embodiment) also provides a package that protects a silicon semiconductor chip while reducing its surface temperature. The package has a lead frame electrically interconnected with the chip, which has a mounting section for mounting the chip thereon. A heat spreader is located on the opposite side of the chip, adjacent to the lead frame mounting section, and is made of silicon carbide. Thermal fraction devices have a much larger surface area than the chip, and have a larger effective surface area from which heat can be dissipated. Silicon carbide has a coefficient of thermal expansion roughly similar to the silicon in the chip. The chip, lead frame and heat spreader are encapsulated within a plastic layer, with the heat spreader being completely encapsulated and the lead frame extending outwardly therefrom for interconnection with the exterior of the package.

本発明の更に別の実施例では、第2の熱分散装置がチッ
プの上方の所定の距離の所に配置される。
In yet another embodiment of the invention, a second heat spreader is placed at a predetermined distance above the chip.

第2の熱分散装置もプラスチック層の中にカプセル封じ
され、チップの能動面からプラスチックを通る一層短い
熱通路を作る。第2の熱分散装置はチップよりもかなり
大きな表面積を持っている。
A second heat spreader is also encapsulated within the plastic layer, creating a shorter thermal path through the plastic from the active side of the chip. The second heat spreader has a significantly larger surface area than the chip.

本発明並びにその利点が更によく理解される様に、次に
図面について説明する。
In order that the invention and its advantages may be better understood, reference will now be made to the drawings.

実  施  例 第1図には、その上にリード・パターンが画定された取
付は用基板10の斜視図が示されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, a perspective view of a mounting board 10 with a lead pattern defined thereon is shown.

リード・パターンは取付はバッド12及びこの取付はバ
ッド12から放射状に外向きに伸びていて、それから電
気的に隔離されている複数個の金属リード14で構成さ
れている。リード14は真空デボジッシジン方法によっ
て基板10の上にデポジットしてもよいし、或いはスク
リーニングによって付着してもよい。半導体チップ16
が取付はバッド12の上に取付けられ、ボンディング・
ワイヤ18によってリード14に相互接続される。リー
ド20が基板10の周縁でリード14に取付けられてい
て、基板100表面に対して直角に下向きに配置されて
いる。第1図に示す取付は形式は16ビンのデュアルイ
ンライン・パッケージ(DIR)の形式である。
The lead pattern consists of an attachment pad 12 and a plurality of metal leads 14 extending radially outwardly from the attachment pad 12 and electrically isolated therefrom. Leads 14 may be deposited onto substrate 10 by vacuum deposition methods or may be attached by screening. semiconductor chip 16
However, it is installed on top of the pad 12, and the bonding
It is interconnected to lead 14 by wire 18 . A lead 20 is attached to the lead 14 at the periphery of the substrate 10 and is disposed downwardly at right angles to the surface of the substrate 100. The installation shown in Figure 1 is in the form of a 16-bin dual in-line package (DIR).

第2図には取付は用基板10及びチップ16の断面図が
示されている。図面には示してないが、蓋を用いてチッ
プ16を覆い、それを外部の環境から隔離する。このカ
バーは普通の接着剤を用いて取付け、ある程度の気密性
を持たせる。動作中、半導体チップ16が熱源として作
用する。チップ16は、金の予備成形体又は金を充填し
たポリイミドの様な接着剤を用いて、取付はバッド12
に取付けられる。これは熱抵抗の小さい材料であり、チ
ップ16と取付はバッド12の間に良好な熱伝導を行な
わせる。取付はバッド12が比較的薄く、取付は用基板
10の上にデポジットされているので、これによって熱
散逸用の通路は、固有に高い熱抵抗を持つ。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the mounting substrate 10 and the chip 16. Although not shown in the figures, a lid is used to cover the chip 16 and isolate it from the outside environment. This cover is attached using ordinary adhesive and provides some degree of airtightness. During operation, semiconductor chip 16 acts as a heat source. The chip 16 is attached to the pad 12 using an adhesive such as a gold preform or gold-filled polyimide.
mounted on. This is a low thermal resistance material and the mounting provides good heat transfer between the chip 16 and the pad 12. Because the mounting pad 12 is relatively thin and the mounting is deposited onto the substrate 10, this provides an inherently high thermal resistance path for heat dissipation.

取付は用基板10はチップ16の表面温度より低い温度
では、十分な表面積を持つ様に作用し得る。可能であれ
ば、チップの能動部分の表面温度を取付は用基板10の
周辺と同じ温度にすることが望ましい。然し、取付は用
基板10の周辺とチップ16の能動面との間には常に一
定量の熱抵抗がある。チップ16と取付は用基板10の
外面の間の熱抵抗を最小限に抑える為、熱抵抗の小さい
材料を利用する。取付は用基板10の熱抵抗がチップ1
6の能動面と取付は用基板10の熱伝導面との間の温度
差を決定する。チップ16の面と取′ 付は用基板10
の外面との間の熱抵抗が小さい限り、その間の温度差は
極く小さい。取付は用基板10がチップ16よりもかな
り大きな表面積を持っているから、熱散逸用の実効表面
積はかなり増大することが出来る。この実効面積を増加
することにより、チップ16によって発生された1ca
+2当たりのワット数で表わした熱量を大きな面積に分
散し、そこから実効的に取去ることが出来、これはチッ
プの温度低下並びにそれに対応するチッ1の信頼性の上
昇になる。
At a temperature lower than the surface temperature of the chip 16, the mounting substrate 10 can act to have sufficient surface area. If possible, it is desirable that the surface temperature of the active portion of the chip be the same as the temperature around the mounting substrate 10. However, there is always a certain amount of thermal resistance between the periphery of the mounting substrate 10 and the active surface of the chip 16. The chip 16 and the mounting utilize materials with low thermal resistance to minimize thermal resistance between the outer surface of the substrate 10. For installation, the thermal resistance of the board 10 is chip 1.
The active surface of 6 and the mounting determine the temperature difference between the thermally conductive surface of substrate 10. The surface of the chip 16 and its mounting are on the substrate 10.
As long as the thermal resistance between it and the outer surface of the material is small, the temperature difference therebetween is extremely small. Since the mounting substrate 10 has a significantly larger surface area than the chip 16, the effective surface area for heat dissipation can be significantly increased. By increasing this effective area, the 1ca generated by chip 16
The amount of heat in watts per +2 can be distributed over a large area and effectively removed therefrom, which results in a lower temperature of the chip and a corresponding increase in the reliability of the chip.

チップ16の能動面と取付は用基板の周面との間の温度
差が最小限に抑えられない場合、装置の動作中に信頼性
の問題が起こる惧れがある。取付は用基板10を熱抵抗
の小さい材料で作ることにより、チップ16の表面温度
を一層低くすることができることによって、信頼性が高
まる。
If the temperature differential between the active surface of the chip 16 and the peripheral surface of the mounting substrate is not minimized, reliability problems may occur during operation of the device. By making the mounting substrate 10 from a material with low thermal resistance, the surface temperature of the chip 16 can be further lowered, thereby increasing reliability.

温度サイクル中に起こる別の重要な点は、チップ16と
取付は用基板10の間の相対的な膨張及び収縮である。
Another important point that occurs during temperature cycling is the relative expansion and contraction between the chip 16 and the mounting substrate 10.

典型的には、シリコンの熱膨張係数は4.2X10’/
’Cである。取付は用基板10がシリコンと同様な熱膨
張係数を持つていないと、チップ16に応力がか)る。
Typically, silicon has a coefficient of thermal expansion of 4.2X10'/
'C. If the substrate 10 used for mounting does not have a coefficient of thermal expansion similar to that of silicon, stress will be applied to the chip 16.

この応力により、ひず割れ等の形で信頼性の問題が起こ
り得る。従って、取付は用基板10をシリコン又はチッ
プ16を作るその他の材料と同様な熱膨張係数を持つ材
料で作ることが望ましい。熱膨張係数の他に、熱伝導度
を高くすることも重要である。
This stress can cause reliability problems in the form of strain cracks and the like. Therefore, it is desirable that the mounting substrate 10 be made of silicon or other material having a coefficient of thermal expansion similar to that of the material from which the chip 16 is made. In addition to the coefficient of thermal expansion, it is also important to have high thermal conductivity.

好ましい実施例では、チップに用いられる半導体材料が
シリコンであり、取付は用基板10に用いられる材料は
、炭化シリコンのコンフォーマルコーティング24を持
つ黒鉛の小板22である。
In the preferred embodiment, the semiconductor material used for the chip is silicon and the material used for the mounting substrate 10 is graphite platelets 22 with a conformal coating 24 of silicon carbide.

この材料は、米国特許第3.250.322号、同第3
.391,016号及び同第3.317゜356号に記
載されている普通の方法で、テキサス・インスツルメン
ツ・インコーボレーテット社によって製造されている。
This material is described in U.S. Pat. No. 3,250,322;
.. No. 391,016 and No. 3.317.356 by Texas Instruments, Inc. in the conventional manner described in US Pat.

これらの米国特許は何れも出願人に譲渡されている。黒
鉛の小板22が実質的に真空室の中に配置され、化学反
応気相成長方法により、その上に炭化シリコンをデポジ
ットする。炭化シリコンは、4塩化シリコンと炭化水素
の熱分解との反応によって形成される。黒鉛の小板22
がこのデボジッションの基板になる。
Both of these US patents are assigned to the applicant. Graphite platelets 22 are placed substantially within the vacuum chamber and silicon carbide is deposited thereon by a chemical vapor deposition method. Silicon carbide is formed by the reaction of silicon tetrachloride with the thermal decomposition of hydrocarbons. graphite plate 22
will be the substrate for this deposition.

黒鉛の小板22は、取付は用基板10に必要な任意の形
を形成する為に加工可能な材料になる。
The graphite platelets 22 are a material that can be processed to form any shape required for the mounting substrate 10.

他方、炭化シリコンは、加工、研磨等が比較的回能であ
り、この為それ自体で用いる時は比較的高価な材料にな
る。炭化シリコンの熱膨張係数は4.5x10−6/’
Cであり、熱伝導度は1ワット/α℃乃至5ワツト/ 
apr ”Cである。黒鉛の熱膨張係数は6.3X10
−6/’Cであり、熱伝導度は1.7ワツト/α℃であ
る。
On the other hand, silicon carbide is relatively expensive to process, polish, etc., and is therefore a relatively expensive material when used by itself. The coefficient of thermal expansion of silicon carbide is 4.5x10-6/'
C, and the thermal conductivity is 1 watt/α℃ to 5 watts/
apr "C.The coefficient of thermal expansion of graphite is 6.3X10
-6/'C, and the thermal conductivity is 1.7 Watts/[alpha]C.

炭化シリコンは元素としてのシリコン及び炭素で構成さ
れた2元合金である。立方晶の結晶構造内に於けるこの
様な軽い元素の強力な共有結合により、ホノンの伝導に
より、熱伝導度が非常に高い材料が出来る。ホノンは弾
性エネルギを持つ量子と定義する。これと比較して、金
属物質の中の熱の伝達は主に電子によって行なわれる。
Silicon carbide is a binary alloy composed of the elements silicon and carbon. The strong covalent bonding of these light elements within the cubic crystal structure results in materials with very high thermal conductivity due to phonon conduction. A phonon is defined as a quantum with elastic energy. In comparison, heat transfer in metallic materials is primarily carried out by electrons.

ダイヤモンド相の炭素は優れた熱の導体であって20ワ
ット/1℃(大体鋼よりも5倍よい)であるが、コスト
が非常に高いこと並びに熱膨張係数が小さいこと(1,
2x10’/’C)により、シリコン・チップに使うコ
ストの安い取付は用基板としては不適当である。
Diamond-phase carbon is an excellent conductor of heat, rated at 20 watts/°C (roughly 5 times better than steel), but it is very expensive and has a low coefficient of thermal expansion (1,
2x10'/'C), making the low cost mounting used for silicon chips unsuitable for use as substrates.

取付は用基板10に炭化シリコンを使うと、チップ16
のシリコン材料に対する熱的な釣合いが優れていると共
に、熱伝導度が高い。更に、炭化シリコンは半絶縁材料
であるが、これはワイヤ18、リード14及びリード2
0が面と接触した場合のその電気的な短絡を防止する点
で重要である。
For mounting, if silicon carbide is used for the substrate 10, the chip 16
It has excellent thermal balance with respect to silicon material and has high thermal conductivity. Additionally, silicon carbide is a semi-insulating material, which makes wire 18, lead 14 and lead 2
This is important in preventing an electrical short circuit when the 0 comes into contact with a surface.

シリコンは非腐蝕性でもあり、この為取付は用基板10
と、ボンディング・ワイヤ、リード20及びチップのメ
タライズ部の様な他の金属部分との間の腐食の問題がな
くなる。製造上の観点から望ましい炭化珪素の別の特性
は、硬い面を持つことである。この面はリード14及び
取付はパッド12の確実なデボジツションが出来る様に
滑かであり、この面はひつかき抵抗力が非常に大きい。
Silicon is also non-corrosive, so mounting is recommended for substrate 10.
Corrosion problems between the wires and other metal parts such as bonding wires, leads 20, and metallization of the chip are eliminated. Another property of silicon carbide that is desirable from a manufacturing standpoint is that it has a hard surface. This surface is smooth to allow for reliable deposition of leads 14 and attachment pads 12, and this surface has very high drag resistance.

取扱いの観点からすると、これもある程度重要である。From a handling point of view, this is also of some importance.

更に、炭化シリコンは、チップを取付けるのに、α粒子
の放出が非常に小さい面を提供する。
Additionally, silicon carbide provides a surface for mounting the chip with very low alpha particle emission.

これは、炭化シリコンの化学的な気相成長にα粒子を放
出する痕跡元素がない様にすることが出来ることに由る
ものである。
This is due to the fact that the chemical vapor phase growth of silicon carbide can be performed without trace elements that release alpha particles.

炭化シリコン層と取付はパッド12及びリード14の間
の隔離を更に改善する為に、基板10の上に、二酸化シ
リコン25の様な誘電体材料の薄層をデポジットする。
The silicon carbide layer and attachment deposit a thin layer of dielectric material, such as silicon dioxide 25, over the substrate 10 to further improve the isolation between the pads 12 and leads 14.

これは、種々の層の熱伝導度の性質又はそれらの相対的
な熱膨張係数を劣化させずに、優れた隔離作用をする。
This provides excellent isolation without degrading the thermal conductivity properties of the various layers or their relative coefficients of thermal expansion.

第3図には、別の実施例の取付は用基板が示されており
、図面全体にわたって同様な部分には同じ参照数字を用
いている。取付は用基板26は黒鉛の小板28を炭化シ
リコンの同形コーティング30及び二酸化シリコン層で
覆って構成されている。黒鉛の小板28には、半導体チ
ップ16を受入れる為の井戸32が構成されている。炭
化シリコン層30が同形(コンフォーマル)で形成され
るから、井戸34がその中に形成される。取付はパッド
12が井戸34の中に配置され、チップ16の面が回路
の他の部分に対して低くなる様になっている。回路の他
の部分は、井戸34の外部に取付けられるリードフレー
ム14であり、これらは取付はバッド12よりも一層高
い平面にある。
In FIG. 3, an alternative embodiment mounting board is shown and the same reference numerals are used throughout the drawings to refer to like parts. The mounting substrate 26 consists of graphite platelets 28 covered with a conformal coating 30 of silicon carbide and a layer of silicon dioxide. A well 32 is formed in the graphite platelet 28 for receiving the semiconductor chip 16. Since silicon carbide layer 30 is formed conformally, well 34 is formed therein. The mounting is such that the pads 12 are placed in the wells 34 so that the surface of the chip 16 is low relative to the rest of the circuit. The other parts of the circuit are the lead frames 14 which are mounted outside of the wells 34 and whose mounting is at a higher plane than the pads 12.

小板28に黒鉛を利用することにより、その中に井戸3
2を加工するのは容易である。然し、黒鉛は「フレーキ
ング」の様なある種の望ましくない性質があり、シリコ
ン・チップ16に対する取付は面として使うには適して
いない。前に述べた様に、炭化シリコンは望ましい面で
あるが、その望ましくない性質は、「加工性Jがないこ
とである。従って、複合基板は、黒鉛の小板28の任意
の面の上に任意の種類の平面形状パターンを配置し、そ
の後、炭化シリコンの同形コーティング35をその上に
配置することが出来る様にする。
By utilizing graphite in the small plate 28, a well 3 is formed therein.
2 is easy to process. However, graphite has certain undesirable properties, such as "flaking", making the attachment to silicon chip 16 unsuitable for use as a surface. As mentioned earlier, although silicon carbide is a desirable surface, its undesirable property is its lack of processability. Any type of planar pattern can be placed and then a conformal coating 35 of silicon carbide placed thereon.

第4図にはチップ16を取付ける為のこの発明の別の実
施例が示されている。取付は用基板36が黒鉛の小板3
8、炭化シリコンの同形コーティング40及び二酸化シ
リコン層42で構成される。
Another embodiment of the invention for mounting the tip 16 is shown in FIG. For installation, the board 36 is a small graphite plate 3.
8, consisting of a conformal coating of silicon carbide 40 and a layer of silicon dioxide 42.

黒鉛の小板の中にオリフィス44が配置され、炭化シリ
コン層40が部分46でその中を下向きに伸びている。
An orifice 44 is located within the graphite platelet and a silicon carbide layer 40 extends downwardly therein at portion 46.

オリフィス44は、黒鉛の小板38を製造する際に、こ
の小板の中に形成され、その後小板38を炭化シリコン
で同形にコーティングして、オリフィス44が部分46
でコーティングされる様にする。これによって、取付は
用基板36の上面及び下面の間に全体的なオリフィス4
8が形成される。
The orifice 44 is formed in the graphite platelet 38 during manufacture, and the platelet 38 is then conformally coated with silicon carbide so that the orifice 44 is formed in the portion 46.
so that it is coated with This allows the mounting to occur between the top and bottom surfaces of the substrate 36 throughout the orifice 4.
8 is formed.

チップ16が取付はパッド50の上に取付けられる。取
付はバッド50は二酸化シリコン1142によって炭化
シリコン層40から隔離されている。
Chip 16 is mounted on top of mounting pad 50. Attachment pad 50 is separated from silicon carbide layer 40 by silicon dioxide 1142.

チップ16がボンド・ワイヤ54を用いて、回路相互接
続部52に結合される。回路相互接続部52は、二酸化
シリコン層42の表面の上にデポジットした金属層であ
って、回路の他の部分(図に示してない)と相互接続す
る様に作用し得る。更にメタライズ層56を設け、これ
をボンディング・ワイヤ58を用いてチップ16と相互
接続する。
Chip 16 is coupled to circuit interconnects 52 using bond wires 54 . Circuit interconnect 52 is a metal layer deposited over the surface of silicon dioxide layer 42 and may serve to interconnect with other portions of the circuit (not shown). A further metallization layer 56 is provided and interconnected with the chip 16 using bonding wires 58.

メタライズ層56は、取付は用基板36の上面、炭化シ
リコン層40の内、黒鉛の小板38内にあるオリフィス
44を同形にコーティングする部分46、及び取付は用
基板36の下側部分の上にデポジットされる。これは「
めっき通し孔」と呼ばれる。これによって取付は用基板
36の上面と下面とを電気的に連絡することが出来る。
The metallization layer 56 is formed on the top surface of the mounting substrate 36, on the portion 46 of the silicon carbide layer 40 that conformally coats the orifice 44 in the graphite platelet 38, and on the lower portion of the mounting substrate 36. will be deposited. this is"
It is called a "plated through hole". This allows the upper and lower surfaces of the mounting board 36 to be electrically connected.

例えば、メタライズ層56はアース平面を表わすもので
あってよい。黒鉛の小板38の中に配置されたオリフィ
ス44を使うことにより、黒鉛の小板38内にオリフィ
スを配置することによって、アース平面を取付は用基板
36の表面のどこにでも配置することが出来る。これは
導電通路とそれに伴うインダクタンスを小さくする。こ
れは高速スイッチングの用途、ビデオの用途並びに高周
波用途にとって重要である。
For example, metallization layer 56 may represent a ground plane. By using an orifice 44 located within the graphite platelet 38, a ground plane can be placed anywhere on the surface of the mounting board 36 by placing the orifice within the graphite platelet 38. . This reduces the conductive path and associated inductance. This is important for high speed switching applications, video applications as well as high frequency applications.

要約すれば半導体チップを取付ける為の複合基板を提供
した。複合基板は炭化シリコンの同形コーティングをそ
の上に有する黒鉛の小板で構成されている。炭化シリコ
ンがシリコン半導体チップとはず等しい熱膨張係数を持
つ。チップと相互接続する為のメタライズ・パターンが
半導体チップの表面に配置されていて、チップと基板と
の間には絶縁層が設けられる。
In summary, we have provided a composite substrate for mounting semiconductor chips. The composite substrate consists of graphite platelets with a conformal coating of silicon carbide thereon. Silicon carbide has the same coefficient of thermal expansion as a silicon semiconductor chip. A metallization pattern for interconnecting the chip is disposed on the surface of the semiconductor chip, and an insulating layer is provided between the chip and the substrate.

第5図には、リードフレーム12及び熱分散装置14の
上に取付けられた半導体チップ10が斜視図で示されて
いる。半導体チップ10がリードフレーム12に結合さ
れ、その後リードフレーム12が熱分散装置14に結合
される。リードフレーム12はデュアルインライン・パ
ッケージ(DIR)と呼ばれる形式である。
FIG. 5 shows a perspective view of semiconductor chip 10 mounted on lead frame 12 and heat spreader 14. In FIG. Semiconductor chip 10 is bonded to lead frame 12, and lead frame 12 is then bonded to heat spreader 14. The lead frame 12 is of a type called a dual in-line package (DIR).

第6図には、プラスチック・パッケージ内にカプセル封
じして取付けられているチップ10、リードフレ−ム1
2及び熱分散装置14の断面図が示されている。パッケ
ージは上側部分16及び下側部分18で構成される。上
側部分及び下側部分16.18は普通のカプセル封じ技
術を用いて形成される。
FIG. 6 shows a chip 10 encapsulated and mounted in a plastic package, and a lead frame 1.
2 and a cross-sectional view of the heat dispersion device 14 are shown. The package consists of an upper part 16 and a lower part 18. The upper and lower portions 16,18 are formed using conventional encapsulation techniques.

第5図及び第6図に示す実施例の作用について説明する
と、半導体チップ10が熱源として作用する。リードフ
レーム12は比較的薄い合金で作られている。リードフ
レーム12及びチップ10が同じ接着剤を用いて熱分散
装置14に取付けられる。チップ10をリードフレーム
12に、そしてリードフレーム12を熱分散装置14に
取付ける為に使われる接着剤は、金の予備成形体又は銀
を充填したポリイミドである。これは熱抵抗の小さい材
料であり、チップ10と熱分散装置14の間に良好な熱
伝導を持たせる。
To explain the operation of the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the semiconductor chip 10 acts as a heat source. Lead frame 12 is made of a relatively thin alloy. Lead frame 12 and chip 10 are attached to heat spreader 14 using the same adhesive. The adhesive used to attach chip 10 to lead frame 12 and lead frame 12 to heat spreader 14 is a gold preform or silver filled polyimide. This is a material with low thermal resistance and provides good heat conduction between the chip 10 and the heat spreader 14.

熱分散装置14が、チップ10の表面温度よりも一層低
い温度の十分な質量となる様に作用し得る。チップ10
からプラスチック・パッケージの外面まで熱の適切な流
れが得られる様にする為、熱抵抗の小さい材料を利用す
る。熱分散装置14の熱抵抗が、チップ10の能動面と
プラスチック・パッケージの外面の間の温度降下を決定
する。
Heat spreader 14 may serve to provide a sufficient mass at a temperature lower than the surface temperature of chip 10. chip 10
Use materials with low thermal resistance to ensure adequate flow of heat from the plastic package to the outside surface of the plastic package. The thermal resistance of heat spreader 14 determines the temperature drop between the active surface of chip 10 and the outer surface of the plastic package.

チップ10の表面とプラスチック・パッケージの外面の
間の熱抵抗θJCが小さい限り、チップの表面からパッ
ケージの面までの温度差は小さい。更に、熱分散装置1
4がチップ10よりもかなり大きな表面積を持っている
から、熱を散逸する為の有効な表面積をかなり増加する
ことが出来、これがプラスチック・パッケージの面と周
囲との間の熱抵抗θ を減少するのに役立つ。θ、。及
びθ。。
As long as the thermal resistance θJC between the surface of the chip 10 and the outer surface of the plastic package is small, the temperature difference from the surface of the chip to the surface of the package is small. Furthermore, heat dispersion device 1
Since chip 4 has a significantly larger surface area than chip 10, the available surface area for heat dissipation can be increased considerably, which reduces the thermal resistance θ between the surface of the plastic package and the surroundings. useful for. θ,. and θ. .

A の両方が熱分散装置によって減少するので、チップと周
囲との間の合計熱抵抗θJA=θ、。+θcAは大幅に
減少する。チップの表面と周囲状態との間の熱抵抗がこ
の様に減少することは、チップの温度が低下することで
あり、それに対応してチップの信頼性が指数関数的に高
くなることを意味する。
The total thermal resistance between the chip and the surroundings θJA = θ, since both A and A are reduced by the heat spreader. +θcA decreases significantly. This reduction in the thermal resistance between the surface of the chip and the ambient conditions means that the temperature of the chip decreases and the reliability of the chip increases correspondingly exponentially. .

温度サイクル中の重要な問題は、第5図及び第6図のチ
ップ10とリードフレーム12及び熱分散装置14との
間の相対的な膨張及び収縮である。
An important issue during temperature cycling is the relative expansion and contraction between the chip 10 and the lead frame 12 and heat spreader 14 of FIGS. 5 and 6.

典型的には、シリコンの熱膨張係数は4.2×10’/
’Cである。熱分散装置14がシリコンと同様な熱膨張
係数を持っていないと、チップ10に応力が加わる。こ
の応力の結果、ひず割れ等の形で信頼性の問題が起こる
慣れがある。従って、熱分散装置14をシリコン又はチ
ップ10を作る材料と同様な熱膨張係数を持つ材料で作
ることが望ましい。熱膨張係数の他に、熱伝導度を高い
値に保つことも重要である。
Typically, silicon has a coefficient of thermal expansion of 4.2 x 10'/
'C. If the heat spreader 14 does not have a coefficient of thermal expansion similar to silicon, stress will be applied to the chip 10. As a result of this stress, reliability problems in the form of strain cracks and the like are common. Therefore, it is desirable to make heat spreader 14 from silicon or a material with a coefficient of thermal expansion similar to the material from which chip 10 is made. In addition to the coefficient of thermal expansion, it is also important to maintain the thermal conductivity at a high value.

本実施例では、チップ10に用いられる半導体材料がシ
リコンであり、熱分散装置14に用いられる材料が、炭
化シリコンの同形コーティング20を持つ黒鉛の小板で
ある。この材料が、米国特許第3,250.322号、
同第3,391,016号及び同第3,317.356
号(何れもテキサス・インスツルメンツ・インコーボレ
ーテット社に温液されている)に記載された普通の方法
により、テキサス・インスツルメンツ・インコーボレー
テット社によって製造されている。要点を云うと、黒鉛
の小板を真空室内に配置し、化学反応気相成長方法によ
り、その上に炭化シリコンをデポジットする。4塩化シ
リコンと炭化水素の熱分解との反応により、炭化シリコ
ンが形成される。
In this embodiment, the semiconductor material used for chip 10 is silicon and the material used for heat spreader 14 is graphite platelets with a conformal coating 20 of silicon carbide. This material is disclosed in U.S. Patent No. 3,250.322,
No. 3,391,016 and No. 3,317.356
(both of which are manufactured by Texas Instruments, Inc.) according to the conventional methods described in No. Briefly, graphite platelets are placed in a vacuum chamber and silicon carbide is deposited thereon by a chemical vapor deposition method. The reaction between silicon tetrachloride and the thermal decomposition of hydrocarbons forms silicon carbide.

黒鉛の小板20がこのデボジッションの為の基板となる
Graphite platelets 20 serve as the substrate for this deposition.

黒鉛の小板20が、熱分散装置14に必要な任意の形を
形成する為の加工可能な材料になる。これに対して、炭
化シリコンは加工、研磨等が比較的困難であり、単独で
用いる時は比較的高価な材料になる。炭化シリコンの熱
膨張係数は4.5×10’/’Cであり、熱伝導度は1
ワット/α℃乃至5ワツト/ax”cである。黒鉛の熱
伝導度は1.7ワツト/ cm ’Cであり、熱膨張係
数は6.3XIO’/’Cである。
The graphite platelets 20 provide a workable material to form any shape required for the heat spreader 14. On the other hand, silicon carbide is relatively difficult to process, polish, etc., and is a relatively expensive material when used alone. The coefficient of thermal expansion of silicon carbide is 4.5×10'/'C, and the thermal conductivity is 1
watts/α°C to 5 watts/ax”c. The thermal conductivity of graphite is 1.7 watts/cm'C and the coefficient of thermal expansion is 6.3XIO'/'C.

炭化シリコンは元素としてのシリコン及び炭素からなる
2元合金である。立方晶の結晶構造内でのこれらの軽い
元素の強力な共有結合により、ホノンの伝導により、熱
伝導度が非常によい材料が出来る。ホノンは弾性エネル
ギを持つ量子と定義する。これに較べて、金属物質を通
る熱伝達は主に電子によって行なわれる。ダイヤモンド
相の炭素は優れた熱の導体で20ワツト/ att ’
C(大体鋼よりも5倍もよい)であるが、費用が非常に
高いこと並びに熱膨張係数が小さいこと(1,2X10
’/’C)の為、シリコン・チップに対するコストの安
い熱分散装置として使うには不向きである。
Silicon carbide is a binary alloy consisting of the elements silicon and carbon. The strong covalent bonds of these light elements within the cubic crystal structure create materials with very good thermal conductivity through phonon conduction. A phonon is defined as a quantum with elastic energy. In comparison, heat transfer through metallic materials is performed primarily by electrons. Diamond-phase carbon is an excellent conductor of heat with a power rating of 20 watts/att'
C (approximately 5 times better than steel), but its cost is very high and its coefficient of thermal expansion is small (1.2X10
'/'C), making it unsuitable for use as a low-cost heat dispersion device for silicon chips.

第5図及び第6図の熱分散装置に炭化シリコンを使うこ
とにより、チップ10のシリコン材料に対する熱的な釣
合いが優れたものなると共に、高い熱伝導度が得られる
。更に、炭化シリコンは半絶縁材料であるが、これはリ
ードフレーム12のリードが熱分散装置14を通じて互
いに短絡するのを防止する点で重要である。炭化シリコ
ンは非腐蝕性でもあり、この為熱分散装置14と、ボン
ディング・ワイヤ、リードフレーム及びチップのメタラ
イズ部の様なパッケージ内の他の金属部分との間の腐食
の問題もない。炭化シリコンの別の望ましい特性は、製
造時に硬い面を持つことである。この面は滑かであって
、リードフレーム12を確実に取付けることが出来るす
ると共に、ひりかき抵抗が大きい。取扱いの観点がらす
ると、これもある程度重要である。
The use of silicon carbide in the heat spreader of FIGS. 5 and 6 provides excellent thermal balance to the silicon material of the chip 10 and provides high thermal conductivity. Additionally, silicon carbide is a semi-insulating material, which is important in preventing the leads of lead frame 12 from shorting together through heat spreader 14. Silicon carbide is also non-corrosive, so there are no corrosion problems between the heat spreader 14 and other metal parts within the package, such as bonding wires, leadframes, and metallization of the chip. Another desirable property of silicon carbide is that it has a hard surface during manufacture. This surface is smooth and allows the lead frame 12 to be reliably attached, and has high scratch resistance. From a handling perspective, this is also of some importance.

第7図には別の実施例の熱分散装置14が示されており
、これまでと同じ部分には同じ参照数字を用いている。
Another embodiment of the heat dispersion device 14 is shown in FIG. 7, with the same reference numerals used for the same parts.

熱分散装置i14には通り抜けの複数個の孔24が設け
られている。製造の際、こういう孔が黒鉛の小板20の
中に形成され、その後小板20を炭化シリコン[122
でコーティングする。後の時点で炭化シリコン層22内
に形成するのに比べて、黒鉛の小板20の中に孔24を
形成するのは容易である。炭化シリコンの同形層22が
各々の孔24の側面に沿ってコーティング26を形成す
る。好ましい実施例では、熱分散袋@14は長さ約5c
Il、幅1,3コ、厚さ0.0’7501である。黒鉛
の小板20の厚さは約0.025aRであり、同形コー
ティングの厚さは約0.0251である。炭化シリコン
の同形層22でコーティングした後の孔24の直径は約
0125cIRである。
The heat dispersion device i14 is provided with a plurality of through holes 24. During manufacturing, such holes are formed in the graphite platelets 20, and the platelets 20 are then bonded to silicon carbide [122
Coat with. It is easier to form the holes 24 in the graphite platelets 20 than to form them in the silicon carbide layer 22 at a later point. A conformal layer 22 of silicon carbide forms a coating 26 along the sides of each hole 24 . In a preferred embodiment, the heat distribution bag @14 is approximately 5cm long.
Il, width 1.3 mm, thickness 0.0'7501. The thickness of the graphite platelets 20 is approximately 0.025aR and the thickness of the conformal coating is approximately 0.0251. The diameter of the holes 24 after coating with a conformal layer 22 of silicon carbide is approximately 0.125 cIR.

第8図には、通り抜けの孔24を持つ第7図の熱分散装
置14の断面図が示されており、この図でもこれまでと
同じ部分には同じ参照数字を用いている。カプセル封じ
されたパッケージの上側部分16及び下側部分18がプ
ラスチックの栓28によってオリフィス24を介して相
互接続されている。オリフィス24を使うことにより、
上側部分16と下側部分18の間に取付は個所を設ける
ことにより、構造的に一層丈夫なパッケージになる。
FIG. 8 shows a cross-sectional view of the heat distribution device 14 of FIG. 7 with through-holes 24, in which the same reference numerals are used for the same parts as before. The upper portion 16 and lower portion 18 of the encapsulated package are interconnected through an orifice 24 by a plastic plug 28 . By using orifice 24,
The provision of attachment points between the upper portion 16 and the lower portion 18 results in a structurally more robust package.

第9図には、本発明の別の実施例が断面図で示されてお
り、この図でもこれまでと同じ部分には同じ参照数字を
用いている。上側部分16の中に熱分散装置30が配置
されており、チップ10及びリードフレーム12の上面
から予定の距離だけ隔たっている。熱分散装置30は、
黒鉛の小板34の上に形成された炭化シリコンの同形コ
ーティング32を持つ点で、熱分散装置14と同様に作
られている。熱分散装置30の中に孔36が設けられて
いる。
Another embodiment of the invention is shown in cross-section in FIG. 9, in which the same reference numerals are used for the same parts. A heat spreader 30 is disposed within upper portion 16 and spaced a predetermined distance from the top surface of chip 10 and lead frame 12 . The heat dispersion device 30 is
It is constructed similarly to heat spreader 14 in that it has a conformal coating 32 of silicon carbide formed over graphite platelets 34 . Holes 36 are provided in the heat distribution device 30 .

チップ10の面の上方に熱分散装置30を配置すること
により、チップ10の上面とヒートシンク源の間の熱通
路の長さが短くなる。プラスチックは約0.01ワット
/α℃の熱伝導度を持つから、チップ10の上面から、
どんな形であっても、7ヒートシンク又は熱分散装置ま
での熱通路の長さを最短にすることが重要である。これ
によって半導体チップ10から熱を取除く別の通路が実
効的に得られる。
By locating the heat spreader 30 above the plane of the chip 10, the length of the thermal path between the top surface of the chip 10 and the heat sink source is shortened. Since plastic has a thermal conductivity of approximately 0.01 watt/α°C, from the top surface of the chip 10,
Whatever the shape, it is important to minimize the length of the thermal path to the 7 heat sink or heat spreader. This effectively provides another path for removing heat from semiconductor chip 10.

第10図には別の実施例の熱分散袋w!3Bが示されて
いる。熱分散装置38の中心にトラフ40が配置されオ
リフィス42が分散装置の中を通り抜けている。オリフ
ィス42は第7図のオリフィス24と同様である。熱分
散装置38は黒鉛の小板46の上の炭化シリコンの同形
層44によって作られている。更に、炭化シリコンの同
形層の上に酸化シリコンの絶縁層48が配!!されてい
る。
Figure 10 shows another example of a heat dispersion bag lol! 3B is shown. A trough 40 is located in the center of the heat distribution device 38 with an orifice 42 passing through the distribution device. Orifice 42 is similar to orifice 24 of FIG. The heat spreader 38 is made of a conformal layer 44 of silicon carbide on top of graphite platelets 46. Furthermore, an insulating layer 48 of silicon oxide is disposed on the conformal layer of silicon carbide! ! has been done.

酸化シリコン層48が電気絶縁層になる。Silicon oxide layer 48 becomes an electrically insulating layer.

第11図にはその上に半導体チップ50を取付けた熱分
散装置38の断面図が示されている。トラフ40内に配
置される中心チップ取付は部分52と、チップ50の近
くに配置された2本のボンディング・リード54.56
とで形成されたリードフレームを用いる。チップ50が
ボンディング・ワイヤ58によってボンディング・パッ
ド56に結合されると共に、ボンディング・ワイヤ60
によってボンディング・リード54に結合される。
FIG. 11 shows a cross-sectional view of the heat dispersion device 38 with a semiconductor chip 50 mounted thereon. The central chip attachment located within the trough 40 includes a portion 52 and two bonding leads 54, 56 located near the chip 50.
A lead frame made of Chip 50 is coupled to bonding pads 56 by bonding wires 58 and bonding wires 60
is coupled to bonding lead 54 by.

トラフ40を用いることにより、リードフレームの一部
分であって、中心部分52よりも若干高く配置されたボ
ンディング・リード54.56を支持することが出来る
。酸化シリコンの絶縁層48を使うことにより、ボンデ
ィング・リード54゜56の間の短絡が防止される。
The trough 40 can be used to support bonding leads 54, 56, which are a portion of the lead frame and are positioned slightly higher than the central portion 52. The use of silicon oxide insulating layer 48 prevents shorts between bonding leads 54 and 56.

トラフ40を形成するには、最初に黒鉛の小板46の中
にトラフ62を形成し、次に炭化シリコンの同形層44
をその上にデポジットする。前に述べた様に、基板又は
小板46に黒鉛を使うと、基板に種々の寸法を加工する
のに比較的加工し易い媒体となる。これによって、その
上に炭化シリコンをデポジットする前に、基板内に任意
の数の寸法又はパターンを形成することが出来る。
To form the trough 40, a trough 62 is first formed in the graphite platelets 46 and then a conformal layer 44 of silicon carbide is formed.
deposit on it. As previously mentioned, the use of graphite for the substrate or platelet 46 provides a relatively easy to process medium for fabricating various dimensions into the substrate. This allows any number of dimensions or patterns to be formed in the substrate before silicon carbide is deposited thereon.

要約すれば、カプセル封じされた半導体装置に用いて、
その実効表面積を増加する熱分散装置を提供した。この
熱分散装置は、炭化シリコンの同形層をその上にデポジ
ットした黒鉛の小板で作られる。炭化シリコンがチップ
と釣合う様な高い熱伝導度及び熱膨張係数の両方を持っ
ている。こうすることにより、温度サイクル中のシリコ
ン・チップの応力によるひず割れを防止する他に、半導
体チップから有効に熱が取去られる。
In summary, for use in encapsulated semiconductor devices,
A heat dispersion device is provided that increases its effective surface area. The heat spreader is made of graphite platelets with a conformal layer of silicon carbide deposited thereon. Silicon carbide has both a high thermal conductivity and a coefficient of thermal expansion that is compatible with the chip. This not only prevents stress cracking of the silicon chip during temperature cycling, but also effectively removes heat from the semiconductor chip.

好ましい実施例を詳しく説明したが、特許請求の範囲に
よって定められた本発明の範囲内で、種種の置換並びに
変更を加えることが出来ることを承知されたい。
Although the preferred embodiment has been described in detail, it is to be understood that various substitutions and changes may be made within the scope of the invention as defined by the claims.

以上の説明に関連して、更に下記の項を開示する。In connection with the above description, the following sections are further disclosed.

(1)  シリコン半導体チップから熱を取去るパッケ
ージに於て、前記チップ並びに前記パッケージの外部と
電気的に相互接続されるリードフレームを有し、前記チ
ップが該リードフレームに取付けられており、更に、前
記チップに隣接して配置された熱分散装置を有し、前記
リードフレームは前記チップ及び前記熱分散装置の間に
配置されており、前記熱分散装置は炭化シリコンで作ら
れていて前記チップの表面積よりもかなり大きい表面積
を持ち、前記熱分散装置は前記チップの熱膨張係数に大
体近い熱膨張係数を持ち、更に、前記熱分散装置を前記
リードフレームに接着してその間の熱抵抗を減少する手
段と、前記チップ、前記熱分散装置及び前記リードフレ
ームの周りに形成されたプラスチック層とを有し、該プ
ラスチック層はカプセル封じをして、前記熱分散装置が
完全にカプセル封じされ、前記リードフレームがそれか
ら外向きに伸びて前記チップ及び前記パッケージの外部
の間を相互接続する様にしたパッケージ。
(1) A package for removing heat from a silicon semiconductor chip, comprising a lead frame electrically interconnected with the chip and the outside of the package, the chip being attached to the lead frame, and further , a heat spreader disposed adjacent to the chip, the lead frame disposed between the chip and the heat spreader, the heat spreader being made of silicon carbide and disposed adjacent to the chip; the heat spreader has a coefficient of thermal expansion approximately similar to that of the chip, and the heat spreader is bonded to the lead frame to reduce thermal resistance therebetween. a plastic layer formed around the chip, the heat spreader and the lead frame, the plastic layer encapsulating the heat spreader so that the heat spreader is completely encapsulated; A package with a lead frame extending outwardly therefrom to interconnect between the chip and the exterior of the package.

(2)  第(1)項に記載したパッケージに於て、前
記リードフレームが必ずしもこれに制限しないが、デュ
アルインライン・パッケージのリードフレームであるパ
ッケージ。
(2) In the package described in item (1), the lead frame is, but is not necessarily limited to, a lead frame of a dual in-line package.

(3)  第(1)項に記載したパッケージに於て、前
記熱分散装置の炭化シリコンが黒鉛の基板の上に配置さ
れ、該炭化シリコンが黒鉛の基板を同形にコーティング
しているパッケージ。
(3) In the package described in item (1), the silicon carbide of the heat dispersion device is disposed on a graphite substrate, and the silicon carbide coats the graphite substrate in the same shape.

(4)  第(1)項に記載したパッケージに於て、前
記熱分散装置と向い合ってチップの上方に2次熱分散装
置が配置され、前記プラスチック層が該2次熱分散装置
及び前記チップの間に配置されており、前記2次熱分散
装置は前記チップよりもかなり大きな表面積を持ってい
て、間に配置されたプラスチックを介して前記チップか
ら受取った熱をその周辺に分散するパッケージ。
(4) In the package described in paragraph (1), a secondary heat dispersion device is disposed above the chip, facing the heat dispersion device, and the plastic layer is arranged between the secondary heat dispersion device and the chip. a package, the secondary heat dissipating device having a surface area significantly larger than the chip and distributing heat received from the chip to its periphery through plastic disposed therebetween;

(5)  第(1)項に記載したパッケージに於て、前
記熱分散装置の中にオリフィスが配置されていて、前記
プラスチックのカプセル封じ層をその中を通り抜ける様
に配置することが出来る様にし、パッケージの構造的な
完全さを改善したパッケージ。
(5) In the package according to paragraph (1), an orifice is arranged in the heat dispersion device so that the plastic encapsulation layer can be placed through it. , a package that improves the structural integrity of the package.

(6)  第(3)項に記載したパッケージに於て、前
記黒鉛の基板内に地形パターンが形成され、前2炭化シ
リコンの同形コーティングが前記地形パターンと同形で
あって、該地形パターンが前記熱分散装置の表面に反映
する様にしたパッケージ。
(6) In the package according to paragraph (3), a topographical pattern is formed in the graphite substrate, and the isoform coating of silicon carbide is the same as the topographical pattern, and the topographical pattern is the same as the topographical pattern. A package designed to reflect on the surface of the heat dispersion device.

(7)  第(6)項に記載したパッケージに於て、前
記地形パターンが前記半導体チップの下にあるリードフ
レームの部分を受入れるトラフを有し、該トラフは前記
半導体チップの表面を、前記リードフレームの残りの部
分の高さとばり等しい高さに保つことが出来る様にして
いるパッケージ。
(7) In the package described in paragraph (6), the topographical pattern has a trough that receives a portion of the lead frame below the semiconductor chip, and the trough covers the surface of the semiconductor chip with the lead frame. The package allows the burr to be kept at the same height as the rest of the frame.

(8)  シリコン半導体チップを支持してその表面温
度を最低にする為のパッケージに於て、その上にチップ
を取付ける為の取付は部分、及び該チップの能動面と電
気的に相互接続する為の複数個の相互接続リードを持っ
ていて、前記チップ及び前記パッケージの外部と電気的
に相互接続するリードフレームと、 前記チップとは反対側の前記リードフレームの取付は部
分に隣接して配置されていて、前記チップの表面積より
もかなり大きな表面積を持つ熱分散装置とを有し、 該熱分散装置はその上に炭化シリコンの同形コーティン
グを配置した黒鉛の小板で構成されており、該炭化シリ
コンが前記半導体チップのシリコンと大体等しい熱膨張
係数を持ち、 前記熱分散装置の中に通り抜けのオリフィスが設けられ
ており、 更に、前記熱分散装置を前記リードフレームの取付は部
分に接着してその間の熱抵抗を減少する手段と、 前記チップ、前記熱分散装置及び前記リードフレームの
周りに形成されていて、それらをカプセル封じして、熱
分散装置が完全にカプセル封じされ且つ前記リードフレ
ームがそれから外向きに伸びてパッケージの外部と接続
される様にするプラスチック層とを有し、 前記プラスチックが前記オリフィス内に配置されること
により、前記熱分散装置の両側にあるプラスチックが相
互接続されることによって、パッケージの構造的な完全
さを高めたパッケージ。
(8) In a package for supporting a silicon semiconductor chip and minimizing its surface temperature, a mounting section for mounting the chip thereon and for electrically interconnecting with the active surface of the chip. a lead frame having a plurality of interconnect leads for electrically interconnecting the chip and the exterior of the package; an attachment of the lead frame on a side opposite the chip is disposed adjacent to the portion; and a heat spreader having a surface area significantly greater than the surface area of the chip, the heat spreader consisting of graphite platelets with a conformal coating of silicon carbide disposed thereon; silicon has a thermal expansion coefficient approximately equal to that of the silicon of the semiconductor chip, a through orifice is provided in the heat dissipation device, and the heat dissipation device is bonded to the mounting portion of the lead frame. a means for reducing thermal resistance therebetween; formed around and encapsulating the chip, the heat spreader and the lead frame so that the heat spreader is completely encapsulated and the lead frame is encapsulated; and a plastic layer extending outwardly so as to connect with the exterior of the package, the plastic being placed within the orifice interconnecting the plastic on either side of the heat spreader. A package that enhances the structural integrity of the package.

(9)  第(8)項に記載したパッケージに於て、前
記オリフィスが前記黒鉛の小板内に形成されていて、前
記炭化シリコンが該オリフィスの内側を同形にコーティ
ングしているパッケージ。
(9) The package of paragraph (8), wherein the orifice is formed within the graphite platelet and the silicon carbide conformally coats the inside of the orifice.

(10)第(8)項に記載したパッケージに於て、前記
リードフレームの取付は部分に隣接して前記熱分散装置
の表面にトラフが形成され、前記リードフレームの取付
は部分が、前記熱分散装置の上に取付けた時の前記リー
ドフレームの残りの部分よりも低い高さに配置される様
にしたパッケージ。
(10) In the package described in item (8), a trough is formed on the surface of the heat dispersion device adjacent to the part where the lead frame is attached, and the part where the lead frame is attached is The package is arranged at a lower height than the rest of the lead frame when mounted on the dispersion device.

(11)  第(10)項に記載したパッケージに於て
、前記トラフが前記黒鉛の小板内に形成され、前記炭化
シリコンの同形層が該黒鉛の小板内に形成されたトラフ
と同形であるパッケージ。
(11) In the package according to paragraph (10), the trough is formed within the graphite platelet, and the conformal layer of silicon carbide is conformal to the trough formed within the graphite platelet. A certain package.

(12)第(8)項に記載したパッケージに於て、前記
熱分散装置とはリードフレームの反対側で前記チップの
上方に配置された2次熱分故装置を有し、該2次熱分散
装置は前記プラスチック層内にカプセル封じされ、該2
次熱分散装置は前記プラスチック層を介してチップから
熱を受取ると共に、チップよりもかなり大きな表面積を
持っているパッケージ。
(12) In the package described in item (8), the heat dispersion device includes a secondary thermal splitting device disposed above the chip on the opposite side of the lead frame, and A dispersion device is encapsulated within said plastic layer and said two
The heat spreader receives heat from the chip through the plastic layer and has a surface area significantly larger than the chip.

(13)第(8)項に記載したパッケージに於て、前記
熱分散装置の上に電気絶縁材料の薄層が配置されている
パッケージ。
(13) The package of paragraph (8), wherein a thin layer of electrically insulating material is disposed over the heat dissipating device.

(14)  シリコン半導体チップをパッケージすると
共に該チップの表面温度を下げる方法に於て、前記チッ
プをリードフレームの上に配置し、該リードフレームは
該チップの能動面とパッケージの外部の間の相互接続が
出来る様にしており、前記リードフレーム及び取付けら
れたチップを炭化シリコン層の上に取付け、該炭化シリ
コン層はチップよりもかなり大きな表面積を持っており
、前記チップ、リードフレーム及び熱分散装置をプラス
チック層内にカプセル封じする工程を含む方法。
(14) A method for packaging a silicon semiconductor chip and lowering the surface temperature of the chip, wherein the chip is placed on a lead frame, the lead frame being an interconnect between the active surface of the chip and the exterior of the package. the lead frame and attached chip are mounted on a silicon carbide layer, the silicon carbide layer having a significantly larger surface area than the chip; encapsulating the material within a plastic layer.

(15)第(14)項に記載した方法に於て、更に、前
記熱分散装置とはリードフレームの反対側でチップの上
一方に2次熱分散装置を配置し、該2次熱分散装置はチ
ップの上面から予定の距離の所に取付けられると共に前
記プラスチックによってカブセル封じされていて、前記
プラスチックを介してチップの上面から放射された熱が
2次熱分散装置によって吸収される様にし、該2次熱分
散装置がチップよりかなり大きな表面積を持っている方
法。
(15) In the method described in item (14), further, a secondary heat dispersion device is arranged on one side above the chip on the opposite side of the lead frame from the heat dispersion device, and the secondary heat dispersion device is mounted at a predetermined distance from the top surface of the chip and is encapsulated by the plastic so that heat radiated from the top surface of the chip through the plastic is absorbed by the secondary heat spreader; A method in which the secondary heat spreader has a significantly larger surface area than the chip.

(16)  第(15)項に記載した方法に於て、更に
、熱分散装置内に複数個のオリフィスを設けて、カプセ
ル封じ材料がその間を流れることが出来る様にして、パ
ッケージの構造的な完全さを高める方法。
(16) The method described in paragraph (15) further includes providing a plurality of orifices in the heat dispersion device to allow the encapsulating material to flow therebetween, thereby improving the structural integrity of the package. How to increase perfection.

(17)シリコン半導体チップを取付ける装置に於て、 シリコンの熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つ基板を有
し、 該基板は炭化シリコンで作られ、 更に、前記基板の上に形成された相互接続パターンと、 前記チップを前記パターンの選ばれた部分に接着する手
段とを有し、前記選ばれた部分の熱抵抗が前記チップ及
び基板の間で極く小さく、前記チップと基板の間の熱の
流れが抑制されない様にした装置。
(17) An apparatus for attaching a silicon semiconductor chip, which includes a substrate having a thermal expansion coefficient close to that of silicon, the substrate being made of silicon carbide, and further comprising: an interconnection layer formed on the substrate; a connection pattern; and means for adhering the chip to a selected portion of the pattern, wherein the thermal resistance at the selected portion is extremely small between the chip and the substrate; A device that prevents heat flow from being restricted.

(18)第(17)項に記載した装置に於て、前記基板
が前記チップの表面積よりも大きな表面積を持っている
装置。
(18) The device according to item (17), wherein the substrate has a surface area larger than the surface area of the chip.

(19)第(17)項に記載した装置に於て、前記相互
接続パターンが前記基板の表面の上にデポジットされた
メタライズ・パターンで構成されていて、前記接着する
手段によってチップに接着する為の選ばれた区域を持っ
ている装置。
(19) The apparatus of paragraph (17), wherein the interconnection pattern comprises a metallization pattern deposited on the surface of the substrate and for adhering to the chip by the adhering means. A device that has a selected area of .

(20)第(11)項に記載した装置に於て、前記基板
の炭化シリコンが黒鉛の小板の上に配置されており、該
炭化シリコンが該黒鉛の小板を同形にコーティングして
いる装置。
(20) In the device according to paragraph (11), the silicon carbide of the substrate is disposed on graphite platelets, and the silicon carbide conformally coats the graphite platelets. Device.

(21)第(20)項に記載した装置に於て、前記黒鉛
の小板内に地形パターンが形成されており、前記炭化シ
リコンの同形コーティングが該地形パターンと同形であ
って、該地形パターンが前記基板の表面に反映する様に
した装置。
(21) In the apparatus of paragraph (20), a topographical pattern is formed in the graphite platelets, and the conformal coating of silicon carbide is isomorphic to the topographical pattern, and the topographical pattern is is reflected on the surface of the substrate.

(22)  第(21)項に記載した装置に於て、前記
地形パターンが、前記接着する手段によってチップを接
着する区域の近くに井戸を形成し、前記半導体チップの
面が前記相互接続パターンの平面に一層近くなる様にし
た装置。
(22) In the apparatus according to paragraph (21), the topographical pattern forms a well near the area to which the chip is bonded by the bonding means, and the surface of the semiconductor chip is in contact with the interconnection pattern. A device designed to be closer to a flat surface.

(23)第(17)項に記載した装置に於て、前記基板
が通り抜けのオリフィスを持ち、相互接続パターンがチ
ップを接着する側とは反対のチップの側に配置されてお
り、前記オリフィスの内面の上に相互接続パターンが配
置されていて、前記基板の両側を相互接続する様にした
装置。
(23) In the apparatus of paragraph (17), the substrate has a through-hole orifice, the interconnect pattern is located on a side of the chip opposite to the side to which the chip is bonded, and An apparatus having an interconnection pattern disposed on an inner surface to interconnect both sides of the substrate.

(24)  第(17)項に記載した装置に於て、前記
基板及び前記相互接続パターンの間に配置された絶縁手
段を有する装置。
(24) The device according to paragraph (17), comprising insulating means disposed between the substrate and the interconnect pattern.

(25)  シリコン半導体チップを取付ける装置に於
て、 チップの熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つ基板を有し
、 該基板は炭化シリコンで同形にコーティングされた黒鉛
の小板で作られており、 更に、前記基板の面の上の予定の位置に配置されていて
、チップをそれに対して取付ける取付はパッドと、 該チップを前記取付はパッドに接着する手段と、前記基
板の上に配置されていて、前記チップを基板の外部の回
路とインターフェイス接続することが出来る様にする導
電相互接続パターンと、前記チップを前記相互接続パタ
ーンとインターフェイス接続する手段とを有する装置。
(25) An apparatus for mounting silicon semiconductor chips, having a substrate having a coefficient of thermal expansion close to that of the chip, the substrate being made of graphite platelets conformally coated with silicon carbide. further comprising: a mounting pad disposed in a predetermined position on the surface of the substrate for attaching a chip thereto; means for adhering the chip to the mounting pad; and a mounting pad disposed on the substrate; an electrically conductive interconnect pattern enabling the chip to be interfaced with circuitry external to the substrate; and means for interfacing the chip with the interconnect pattern.

(26)  第(25)項に記載した装置に於て、前記
黒鉛の小板内に地形パターンが形成され、前記炭化シリ
コンのコーティングが該地形パターンと同形である装置
(26) The apparatus of paragraph (25), wherein a topographical pattern is formed within the graphite platelets, and the silicon carbide coating is conformal to the topographical pattern.

(21)第(26)項に記載した装置に於て、前記地形
パターンが前記取付はパッドの近くで基板の面内に井戸
を構成していて、該チップの上面が前記相互接続パター
ンの平面に一層近く配置される様にした装置。
(21) In the apparatus of paragraph (26), the topographic pattern defines a well in the plane of the substrate near the mounting pad, and the top surface of the chip is in the plane of the interconnect pattern. The device is placed closer to the

(28)第(25)項に記載した装置に於て、更に、前
記相互接続パターンとは前記基板の反対側に配置された
メタライズ・パターンと、 前記相互接続パターンに対して選ばれた位置で、前記基
板を通り抜ける様に配置されていてその両側を相互接続
するオリフィスとを有し、該オリフィスは前記黒鉛の小
板内に形成されていて炭化シリコンで同形にコーティン
グされ、炭化シリコンの連続的なコーティングが前記上
面及び下面の間及び前記オリフィスの内側に存在する様
にし、 更に、前記オリフィスの内面の上に配置されていて、前
記基板の下面にあるメタライズ・パターンを該メタライ
ズ・パターンの選ばれた部分と相互接続するメタライズ
層とを有する装置。
(28) The apparatus of paragraph (25), further comprising: a metallization pattern located on an opposite side of the substrate from the interconnection pattern; , an orifice disposed through the substrate and interconnecting opposite sides thereof, the orifice being formed in the graphite platelet and conformally coated with silicon carbide; a metallization pattern disposed on an inner surface of the orifice and on a lower surface of the substrate; device having a metalized portion and an interconnecting metallization layer.

(29)  第(25)項に記載した装置に於て、前記
取付はパッドと基板の間及び前記メタライズ・パターン
と基板の間に配置された絶縁材料の層を有する装置。
(29) The apparatus of paragraph (25), wherein the attachment comprises a layer of insulating material disposed between the pad and the substrate and between the metallization pattern and the substrate.

(30)第(29)項に記載した装置に於て、前記絶縁
層が二酸化シリコンで構成されている装置。
(30) The device according to item (29), wherein the insulating layer is made of silicon dioxide.

(31)半導体チップを取付ける方法に於て、チップの
熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つ基板の上に取付はパ
ッドを配置し、 該基板はその表面の上に炭化シリコン層が配置されてい
る黒鉛の小板で作られており、前記基板の面の上に相互
接続パターンを配置し、前記チップを前記取付はパッド
に接着する工程を含み、該取付はパッドが極く小さい熱
抵抗を持っている方法。
(31) In a method for attaching a semiconductor chip, a mounting pad is placed on a substrate having a coefficient of thermal expansion close to that of the chip, and a silicon carbide layer is placed on the surface of the substrate. placing an interconnect pattern on the surface of the substrate, and bonding the chip to a pad, the pad having a very low thermal resistance. The way you have it.

(32)  第(31)項に記載した方法に於て、前記
取付はパッドと基板の間並びに前記相互接続パターンと
基板の間に絶縁層を配置する〒程を更に含む方法。
(32) The method of paragraph (31), wherein the attaching further comprises the step of disposing an insulating layer between the pad and the substrate and between the interconnect pattern and the substrate.

(33)第(31)項に記載した方法に於て、更に炭化
シリコンで前記基板を同形にコーティングする前に、前
記黒鉛の小板内に地形パターンを形成する工程を含んで
いて、該地形パターンが基板の表面に反映する様にした
方法。
(33) The method of paragraph (31), further comprising the step of forming a topographical pattern in the graphite platelet before conformally coating the substrate with silicon carbide, the topographical pattern A method in which the pattern is reflected on the surface of the board.

(34)  第(31)項に記載した方法に於て、更に
、前記チップと向い合った基板の下面の上にメタライズ
層を配置し、 前記基板内にオリフィスを形成し、 該オリスイスの内面に金属層を形成して、前記基板のメ
タライズされた下面と前記相互接続パターンの選ばれた
部分の間を相互接続することが出来る様にする工程を含
む方法。
(34) In the method described in item (31), further disposing a metallized layer on the lower surface of the substrate facing the chip, forming an orifice in the substrate, and forming an orifice on the inner surface of the orifice. A method comprising forming a metal layer to enable interconnection between a metallized bottom surface of the substrate and selected portions of the interconnect pattern.

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

第1図は限定されたリード・パターンを持つ基板の上に
取付けられた半導体チップの斜視図、第2図は基板の断
面図、第3図はチップを井戸の中に取付けた別の実施例
の取付は面の断面図、第4図は基板の中にオリフィスを
設けたこの発明の別の実施例を示す断面図、第5図は熱
分散装置の上に取付けられた、カプセル封じされていな
いチップ及びリードフレームの斜視図、第6図はカプセ
ル封じされた装置の断面図、第7図はその中に孔を設け
た熱分散装置の断面図、第8図は孔を設けた熱分散装置
を有するカプセル封じされた装置の断面図、第9図は取
付けられたチップの両側に孔を開けた熱分散装置を用い
た、カプセル封じされた装置の断面図、第10図は凹み
を持つ熱分散装置の断面図、第11図は熱分散装置及び
リードフレームの断面図である。 主な符号の説明 12:取付はパッド 14:リードフレーム 16:チップ 22:黒鉛の小板
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor chip mounted on a substrate with a limited lead pattern, FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate, and FIG. 3 is another embodiment in which the chip is mounted in a well. FIG. 4 is a cross-sectional view of an alternative embodiment of the invention with orifices in the substrate; FIG. 6 is a cross-sectional view of the encapsulated device; FIG. 7 is a cross-sectional view of the heat dispersion device with holes therein; FIG. 8 is a cross-sectional view of the heat dissipation device with holes therein. FIG. 9 is a cross-sectional view of an encapsulated device with a heat dispersion device with holes on both sides of the attached chip; FIG. 10 is a cross-sectional view of an encapsulated device with a recessed device; FIG. 11 is a sectional view of the heat dispersion device and the lead frame. Explanation of main symbols 12: Mounting pad 14: Lead frame 16: Chip 22: Small graphite plate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] シリコン半導体チップから熱を取去るパッケージに於て
、前記チップ並びに前記パッケージの外部と電気的に相
互接続されるリードフレームを有し、前記チップが該リ
ードフレームに取付けられており、更に、前記チップに
隣接して配置された熱分散装置を有し、前記リードフレ
ームは前記チップ及び前記熱分散装置の間に配置されて
おり、前記熱分散装置は炭化シリコンで作られていて前
記チップの表面積よりもかなり大きい表面積を持ち、前
記熱分散装置は前記チップの熱膨張係数に大体近い熱膨
張係数を持ち、更に、前記熱分散装置を前記リードフレ
ームに接着してその間の熱抵抗を減少する手段と、前記
チップ、前記熱分散装置及び前記リードフレームの周り
に形成されたプラスチック層とを有し、該プラスチック
層はカプセル封じをして、前記熱分散装置が完全にカプ
セル封じされ、前記リードフレームがそれから外向きに
伸びて前記チップ及び前記パッケージの外部の間を相互
接続する様にしたパッケージ。
A package for removing heat from a silicon semiconductor chip, the package having a lead frame electrically interconnected with the chip and the outside of the package, the chip being attached to the lead frame, and further comprising: a heat spreader disposed adjacent to the chip, the lead frame being disposed between the chip and the heat spreader, the heat spreader being made of silicon carbide and having a surface area larger than the surface area of the chip. the heat spreader has a coefficient of thermal expansion approximately approximating the coefficient of thermal expansion of the chip, and further includes means for bonding the heat spreader to the lead frame to reduce thermal resistance therebetween. a plastic layer formed around the chip, the heat spreader and the lead frame, the plastic layer being encapsulated such that the heat spreader is completely encapsulated and the lead frame is encapsulated; a package extending outwardly therefrom to provide interconnection between the chip and the exterior of the package;
JP61052345A 1985-03-11 1986-03-10 Package for depriving silicon semiconductor chip of heat Pending JPS61208244A (en)

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US71025985A 1985-03-11 1985-03-11
US710258 1985-03-11
US06/710,258 US4650922A (en) 1985-03-11 1985-03-11 Thermally matched mounting substrate
US710259 1985-03-11

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6057655A (en) * 1983-09-08 1985-04-03 Matsushita Electronics Corp Semiconductor device

Patent Citations (1)

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JPS6057655A (en) * 1983-09-08 1985-04-03 Matsushita Electronics Corp Semiconductor device

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