JPS62582B2 - - Google Patents
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- JPS62582B2 JPS62582B2 JP12750377A JP12750377A JPS62582B2 JP S62582 B2 JPS62582 B2 JP S62582B2 JP 12750377 A JP12750377 A JP 12750377A JP 12750377 A JP12750377 A JP 12750377A JP S62582 B2 JPS62582 B2 JP S62582B2
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Landscapes
- Die Bonding (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体素子用パツケージ、特に高出力
の半導体素子や高集積度の半導体素子のように大
量に熱を発生する半導体素子を搭載する半導体パ
ツケージに関する。
の半導体素子や高集積度の半導体素子のように大
量に熱を発生する半導体素子を搭載する半導体パ
ツケージに関する。
従来、気密性が優れ、信頼性が高いパツケージ
として、第１図に示すようなセラミツクパツケー
ジ構造が採用されている。すなわち、この半導体
パツケージは、熱伝導率の良い金属、たとえば銅
（Cu）、アルミニウム（Al）等からなるヒートシ
ンク１上に、熱伝導率の良好なモリブデン
（Mo）製の基板２を銀鑞付によつて固定し、その
基板２の中央に大量の熱を発生する半導体素子３
を搭載している。また、基板２の上面には矩形枠
状のセラミツク板からなるスペーサ４が図示しな
いメタライズ層を介して固着されている。この
際、基板２上の半導体素子３はスペーサ４によつ
て周囲を取り囲まれた状態となつている。また、
スペーサ４の上面にはセラミツク板あるいは金属
板からなる蓋体５が絶縁性接着層６介して固定さ
れ、半導体素子３を気密封止している。なお、前
記スペーサ４と蓋体５との間にはコバール等から
なる金属製のリード７が配設され、その内端は半
導体素子３の電極に一端を固定するワイヤ８の他
端が接続されている。
として、第１図に示すようなセラミツクパツケー
ジ構造が採用されている。すなわち、この半導体
パツケージは、熱伝導率の良い金属、たとえば銅
（Cu）、アルミニウム（Al）等からなるヒートシ
ンク１上に、熱伝導率の良好なモリブデン
（Mo）製の基板２を銀鑞付によつて固定し、その
基板２の中央に大量の熱を発生する半導体素子３
を搭載している。また、基板２の上面には矩形枠
状のセラミツク板からなるスペーサ４が図示しな
いメタライズ層を介して固着されている。この
際、基板２上の半導体素子３はスペーサ４によつ
て周囲を取り囲まれた状態となつている。また、
スペーサ４の上面にはセラミツク板あるいは金属
板からなる蓋体５が絶縁性接着層６介して固定さ
れ、半導体素子３を気密封止している。なお、前
記スペーサ４と蓋体５との間にはコバール等から
なる金属製のリード７が配設され、その内端は半
導体素子３の電極に一端を固定するワイヤ８の他
端が接続されている。
しかし、このような構造の半導体パツケージで
は、スペーサ４と基板２との熱膨張係数が異なる
ため、各部の組立時の加熱、冷却、さらに使用時
における半導体素子から発生する熱によるシヨツ
クや熱サイクルなどによつてスペーサ４と基板２
との間に熱応力（ストレス）が生じ、脆い材質で
あるスペーサにクラツクが発生し、半導体素子の
気密封止ができなくなつてしまう。すなわち、ス
ペーサ４はセラミツクで作られていて、その熱膨
張係数は65〜75×10-7であるのに対し、基板２は
モリブデンで熱膨張係数は50×10-7である。この
ため、たとえば組立時に850℃前後にまで加熱し
て一体化を図ると、その後の冷却によつて基板２
とスペーサ４との間には互いの収縮率の違いか
ら、剪断力が働く。しかし、スペーサ４を構成す
るセラミツクは強度が低いことから、この剪断力
に打ち勝てず、簡単にクラツクを生じてしまい易
い。
は、スペーサ４と基板２との熱膨張係数が異なる
ため、各部の組立時の加熱、冷却、さらに使用時
における半導体素子から発生する熱によるシヨツ
クや熱サイクルなどによつてスペーサ４と基板２
との間に熱応力（ストレス）が生じ、脆い材質で
あるスペーサにクラツクが発生し、半導体素子の
気密封止ができなくなつてしまう。すなわち、ス
ペーサ４はセラミツクで作られていて、その熱膨
張係数は65〜75×10-7であるのに対し、基板２は
モリブデンで熱膨張係数は50×10-7である。この
ため、たとえば組立時に850℃前後にまで加熱し
て一体化を図ると、その後の冷却によつて基板２
とスペーサ４との間には互いの収縮率の違いか
ら、剪断力が働く。しかし、スペーサ４を構成す
るセラミツクは強度が低いことから、この剪断力
に打ち勝てず、簡単にクラツクを生じてしまい易
い。
したがつて、本発明の目的は放熱効果を維持す
るとともに、気密性の良好な半導体パツケージを
提供することにある。
るとともに、気密性の良好な半導体パツケージを
提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、半
導体素子を中央上部に固定する金属からなる基板
と、この基板の周辺を鑞接によつて支持する枠状
の金属からなる緩衝板と、この緩衝板の外周部上
面に接合される枠状の絶縁物製スペーサと、スペ
ーサの上部を塞ぐようにスペーサの上面に接合さ
れる蓋体とを有するとともに、前記緩衝板はスペ
ーサとほぼ同一の熱膨張係数を有する金属で形成
してなるものであつて、以下実施例により本発明
を具体的に説明する。
導体素子を中央上部に固定する金属からなる基板
と、この基板の周辺を鑞接によつて支持する枠状
の金属からなる緩衝板と、この緩衝板の外周部上
面に接合される枠状の絶縁物製スペーサと、スペ
ーサの上部を塞ぐようにスペーサの上面に接合さ
れる蓋体とを有するとともに、前記緩衝板はスペ
ーサとほぼ同一の熱膨張係数を有する金属で形成
してなるものであつて、以下実施例により本発明
を具体的に説明する。
第２図は本発明の半導体パツケージの一実施例
を示す断面図である。同図には円柱状のヒートシ
ンク９が示されている。このヒートシンク９は熱
伝導率のよい銅（Cu）、アルミニウム（Al）等の
金属で形成されている。このヒートシンク９の上
面には表面をニツケル（Ni）めつき処理したモ
リブデン（Mo）板からなる基板１０が銀鑞付に
よつて固定されている。そして、この基板１０の
上面中央には金−シリコン共晶層を介して多量の
熱を発生する半導体素子１１が固定されている。
また、基板１０はその周辺部下面で枠状の緩衝板
１２に固定されている。この緩衝板１２はセラミ
ツクの熱膨張係数とほぼ同じ数値の熱膨張係数を
有するコバールで形成され、枠状の内周部で銀鑞
を介して基板１０を支えている。
を示す断面図である。同図には円柱状のヒートシ
ンク９が示されている。このヒートシンク９は熱
伝導率のよい銅（Cu）、アルミニウム（Al）等の
金属で形成されている。このヒートシンク９の上
面には表面をニツケル（Ni）めつき処理したモ
リブデン（Mo）板からなる基板１０が銀鑞付に
よつて固定されている。そして、この基板１０の
上面中央には金−シリコン共晶層を介して多量の
熱を発生する半導体素子１１が固定されている。
また、基板１０はその周辺部下面で枠状の緩衝板
１２に固定されている。この緩衝板１２はセラミ
ツクの熱膨張係数とほぼ同じ数値の熱膨張係数を
有するコバールで形成され、枠状の内周部で銀鑞
を介して基板１０を支えている。
また、緩衝板１２の外周部上面には前記半導体
素子１１を取り囲むような枠状のスペーサ１３が
モリブデン（Mo）、タングステン（Ｗ）等の図示
しないメタライズ層を介して固定されている。こ
のスペーサ１３はアルミナセラミツク等で形成さ
れている。また、スペーサ１３の枠状上面には枠
の内部から外部に延びる複数のリード１４がガラ
ス等の図示しない絶縁性接着層を介して固定され
ている。このリード１４はコバール等の金属で形
成されるとともに、その内端には半導体素子１１
の図示しない電極に一端を接続したワイヤ１５の
他端が接続されている。また、スペーサ１３の上
面にはリード１４を挾むようにして、アルミナセ
ラミツク板からなる蓋体１６が図示しない絶縁性
接着層を介して固定され、半導体素子１１の気密
封止を図つている。
素子１１を取り囲むような枠状のスペーサ１３が
モリブデン（Mo）、タングステン（Ｗ）等の図示
しないメタライズ層を介して固定されている。こ
のスペーサ１３はアルミナセラミツク等で形成さ
れている。また、スペーサ１３の枠状上面には枠
の内部から外部に延びる複数のリード１４がガラ
ス等の図示しない絶縁性接着層を介して固定され
ている。このリード１４はコバール等の金属で形
成されるとともに、その内端には半導体素子１１
の図示しない電極に一端を接続したワイヤ１５の
他端が接続されている。また、スペーサ１３の上
面にはリード１４を挾むようにして、アルミナセ
ラミツク板からなる蓋体１６が図示しない絶縁性
接着層を介して固定され、半導体素子１１の気密
封止を図つている。
このように構成したパツケージにおいて、半導
体素子１１から多量の熱が発生し、基板１０、緩
衝板１２、スペーサ１３、蓋体１６の温度が上昇
する。また、組立時にあつては下降する。これに
ともなつて、各部分は膨張（収縮）する。アルミ
ナセラミツクで形成されたスペーサ１３、蓋体１
６の熱膨張係数は65〜75×10-7程度、モリブデン
（Mo）の基板の熱膨張係数は50×10-7程度と差が
あるため、緩衝板１２が介在しない場合、スペー
サ１３、蓋体１６には下面に圧縮、引張の力が大
きく作用する。しかし、両者の間にはスペーサ１
３の熱膨張係数に近似しているコバール製の緩衝
板１２を介在することで、スペーサ１３と緩衝板
１２との間にはほとんど伸び（収縮の場合も同
様）の差によるストレスが発生せず、また、緩衝
板１２と基板１０の伸び（収縮）の差は緩衝板１
２自体の変形、接合部の銀鑞自体の変形により吸
収され、直接スペーサ１３にストレスが掛らな
い。この結果、従来のように熱によるストレスの
発生によつてはスペーサが割れたりすることはな
く、気密性が保てる。
体素子１１から多量の熱が発生し、基板１０、緩
衝板１２、スペーサ１３、蓋体１６の温度が上昇
する。また、組立時にあつては下降する。これに
ともなつて、各部分は膨張（収縮）する。アルミ
ナセラミツクで形成されたスペーサ１３、蓋体１
６の熱膨張係数は65〜75×10-7程度、モリブデン
（Mo）の基板の熱膨張係数は50×10-7程度と差が
あるため、緩衝板１２が介在しない場合、スペー
サ１３、蓋体１６には下面に圧縮、引張の力が大
きく作用する。しかし、両者の間にはスペーサ１
３の熱膨張係数に近似しているコバール製の緩衝
板１２を介在することで、スペーサ１３と緩衝板
１２との間にはほとんど伸び（収縮の場合も同
様）の差によるストレスが発生せず、また、緩衝
板１２と基板１０の伸び（収縮）の差は緩衝板１
２自体の変形、接合部の銀鑞自体の変形により吸
収され、直接スペーサ１３にストレスが掛らな
い。この結果、従来のように熱によるストレスの
発生によつてはスペーサが割れたりすることはな
く、気密性が保てる。
また、基板１０に直接ヒートシンク９を固定す
る構造となつていることから放熱効果も維持でき
る。
る構造となつていることから放熱効果も維持でき
る。
また、半導体素子１１を基板１０に固定し、さ
らにワイヤボンデイングする際、スペーサ１３の
厚さが問題となる。本構造で機械的強度を高くす
るにはスペーサ１３を厚くすれば良いが、そのた
めに前述のワイヤボンデイングが出来なくなる。
しかし、本構造ではスペーサ１３に緩衝板１２を
固定し、その上面に基板１０を固定していること
から、基板の板厚分だけ半導体素子取付面を底上
げ出来るので、従来方式で見られる基板上にさら
に半導体素子取付用ステージ等を設けなくともよ
いメリツトもある。
らにワイヤボンデイングする際、スペーサ１３の
厚さが問題となる。本構造で機械的強度を高くす
るにはスペーサ１３を厚くすれば良いが、そのた
めに前述のワイヤボンデイングが出来なくなる。
しかし、本構造ではスペーサ１３に緩衝板１２を
固定し、その上面に基板１０を固定していること
から、基板の板厚分だけ半導体素子取付面を底上
げ出来るので、従来方式で見られる基板上にさら
に半導体素子取付用ステージ等を設けなくともよ
いメリツトもある。
なお、本発明は前記実施例に限定されない。た
とえば、緩衝板の下面に基板を固定する構造でも
よい。この場合、部分的にスペーサ、緩衝板、基
板が三層に重なつてもよい。
とえば、緩衝板の下面に基板を固定する構造でも
よい。この場合、部分的にスペーサ、緩衝板、基
板が三層に重なつてもよい。
以上のように、本発明によれば、気密性、放熱
性の優れた半導体パツケージを提供することがで
きる。
性の優れた半導体パツケージを提供することがで
きる。
第１図は従来の半導体パツケージを示す断面図
第２図は本発明の一実施例による半導体パツケー
ジの断面図である。 １……ヒートシンク、２……基板、３……半導
体素子、４……スペーサ、５……蓋体、６……絶
縁性接着層、７……リード、８……ワイヤ、９…
…ヒートシンク、１０……基板、１１……半導体
素子、１２……緩衝板、１３……スペーサ、１４
……リード、１５……ワイヤ、１６……蓋体。
第２図は本発明の一実施例による半導体パツケー
ジの断面図である。 １……ヒートシンク、２……基板、３……半導
体素子、４……スペーサ、５……蓋体、６……絶
縁性接着層、７……リード、８……ワイヤ、９…
…ヒートシンク、１０……基板、１１……半導体
素子、１２……緩衝板、１３……スペーサ、１４
……リード、１５……ワイヤ、１６……蓋体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体素子を中央上部に固定する金属からな
る基板と、前記基板の周辺を鑞接によつて支持す
る枠状の金属からなる緩衝板と、前記緩衝板の外
周部上面に接合された枠状の絶縁物製スペーサと
前記半導体素子の上部を塞ぐように前記スペーサ
に接合された蓋体とを有することを特徴とする半
導体装置。 ２ 前記緩衝板は前記絶縁物製スペーサとほぼ等
しい熱膨張係数を有する金属であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３ 前記緩衝板はコバールから成ることを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12750377A JPS5461472A (en) | 1977-10-26 | 1977-10-26 | Package for semiconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12750377A JPS5461472A (en) | 1977-10-26 | 1977-10-26 | Package for semiconductor element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5461472A JPS5461472A (en) | 1979-05-17 |
| JPS62582B2 true JPS62582B2 (ja) | 1987-01-08 |
Family
ID=14961579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12750377A Granted JPS5461472A (en) | 1977-10-26 | 1977-10-26 | Package for semiconductor element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5461472A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0522316U (ja) * | 1991-07-11 | 1993-03-23 | ジーエーシ株式会社 | 組立式箱 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59131163U (ja) * | 1983-02-23 | 1984-09-03 | 日本特殊陶業株式会社 | 半導体容器 |
-
1977
- 1977-10-26 JP JP12750377A patent/JPS5461472A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0522316U (ja) * | 1991-07-11 | 1993-03-23 | ジーエーシ株式会社 | 組立式箱 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5461472A (en) | 1979-05-17 |
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