JPH01248551A - 半導体パッケージ - Google Patents
半導体パッケージInfo
- Publication number
- JPH01248551A JPH01248551A JP63074448A JP7444888A JPH01248551A JP H01248551 A JPH01248551 A JP H01248551A JP 63074448 A JP63074448 A JP 63074448A JP 7444888 A JP7444888 A JP 7444888A JP H01248551 A JPH01248551 A JP H01248551A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- substrate
- cap
- semiconductor package
- wax
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
- H10W40/73—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control for cooling by change of state
- H10W40/735—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control for cooling by change of state by melting or evaporation of solids
Landscapes
- 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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体パッケージに関する。
（従来の技術）
各種機器（例えば航空産業等の特殊な用途）に半導体パ
ッケージを組込んで使用する場合、−時的ではあるが半
導体パッケージで発生する熱量が急増するような使い方
がなされる場合が少なくない。
ッケージを組込んで使用する場合、−時的ではあるが半
導体パッケージで発生する熱量が急増するような使い方
がなされる場合が少なくない。
このような場合、半導体ＩＣチップを搭載した基板の搭
載面と反対側の面に、板状のアルミフィンをつけ、伝導
によって放熱する構造では、応答性に問題が生じる。特
に、最近のように半１体ＩＣチップの高密度実装化が進
み、モジュール内の温度上昇が著しい場合１問題は情実
である。さらに、重量軽減化の動きから、アルミフィン
の面積も拡大できず、また、金属なので熱容量が小さく
、半導体パッケージの過渡的冷却に対しては効果が薄い
。
載面と反対側の面に、板状のアルミフィンをつけ、伝導
によって放熱する構造では、応答性に問題が生じる。特
に、最近のように半１体ＩＣチップの高密度実装化が進
み、モジュール内の温度上昇が著しい場合１問題は情実
である。さらに、重量軽減化の動きから、アルミフィン
の面積も拡大できず、また、金属なので熱容量が小さく
、半導体パッケージの過渡的冷却に対しては効果が薄い
。
そこで、このような問題を解消するために、特開昭５９
−１５５１５６号公報にみられるような半導体パッケー
ジが提案されている。第５図に示している。
−１５５１５６号公報にみられるような半導体パッケー
ジが提案されている。第５図に示している。
この半導体パッケージは、半導体ＩＣチップ１を搭載し
た基板２の搭載面とは反対側に位置する面に気密性を持
たせてキャップ３を取り付けるとともにキャップ３と上
記面との間に形成された気密空間部に粉末金属と所定温
度以上で溶融するワックスとの混合物４を封入し、さら
に基板２に上記気密空間部へ突出する関係にフィン５を
設けたものとなっている。
た基板２の搭載面とは反対側に位置する面に気密性を持
たせてキャップ３を取り付けるとともにキャップ３と上
記面との間に形成された気密空間部に粉末金属と所定温
度以上で溶融するワックスとの混合物４を封入し、さら
に基板２に上記気密空間部へ突出する関係にフィン５を
設けたものとなっている。
すなわち、この半休パッケージは、ワックスの相変化熱
を利用して動作している期間が長く、しかも冷却応答性
に勝れたパッケージを実現している。
を利用して動作している期間が長く、しかも冷却応答性
に勝れたパッケージを実現している。
しかしながら、一般にワックス系は熱伝導性が悪いため
、フィン５の放熱面積を拡大しても基板２とキャップ３
との熱抵抗を減らすのには限界がある。このため、過渡
的な熱負荷増大に対してはある程度対処できるが、通常
時の放熱性能に劣ると云う問題があった。
、フィン５の放熱面積を拡大しても基板２とキャップ３
との熱抵抗を減らすのには限界がある。このため、過渡
的な熱負荷増大に対してはある程度対処できるが、通常
時の放熱性能に劣ると云う問題があった。
また、本発明者等はワックスの中に金属の粉末を混ぜて
ワックスの熱抵抗を減らすものを提案している。（特願
昭６２−２４５４８２号）しかし、このようなものにあ
っても金属は電気伝導性のため直接半導体素子に接触で
きず、間接接触による伝導放熱しかできない。したがっ
てさらに放熱性能に優れた半導体パッケージが望まれて
いる。
ワックスの熱抵抗を減らすものを提案している。（特願
昭６２−２４５４８２号）しかし、このようなものにあ
っても金属は電気伝導性のため直接半導体素子に接触で
きず、間接接触による伝導放熱しかできない。したがっ
てさらに放熱性能に優れた半導体パッケージが望まれて
いる。
（発明が解決しようとする課題）
上述の如く、従来の半導体パッケージにあっては、あら
ゆる期間にわたって安定した放熱性能を発揮できない問
題があった。
ゆる期間にわたって安定した放熱性能を発揮できない問
題があった。
そこで本発明は、過渡的な熱負荷増大に対しても、また
通常時の発熱に対しても良好な冷却性能を発揮でき薄く
小型、軽量の半導体パッケージを提供することを目的と
している。
通常時の発熱に対しても良好な冷却性能を発揮でき薄く
小型、軽量の半導体パッケージを提供することを目的と
している。
（発明の構成〕
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体パッケージにおいては、半導体チップを
搭載した基板と、この基板上の半導体チップを搭載した
面に気密性を有して設けられたキャップと、このキャッ
プと前記基板面との間に形成された空間部に、所定温度
以上で溶融するワックスと１例えばＡｌ２Ｎ粉末又はＳ
ｉＣ粉末等の良熱伝導性を有する電気絶縁物を混合して
封入している。
搭載した基板と、この基板上の半導体チップを搭載した
面に気密性を有して設けられたキャップと、このキャッ
プと前記基板面との間に形成された空間部に、所定温度
以上で溶融するワックスと１例えばＡｌ２Ｎ粉末又はＳ
ｉＣ粉末等の良熱伝導性を有する電気絶縁物を混合して
封入している。
（作 用）
このように構成されたものにあっては、半導体チップと
ワックスと電気絶縁物が直接接触しているため、半導体
チップが発熱すると、この熱は直接及び基板を介してワ
ックスと電気絶縁物に伝わる。ワックス温度がワックス
の融点を越えると固体から液体へと相変化し、その潜熱
によって大容量の蓄熱剤として働く、その間温度は一定
である。
ワックスと電気絶縁物が直接接触しているため、半導体
チップが発熱すると、この熱は直接及び基板を介してワ
ックスと電気絶縁物に伝わる。ワックス温度がワックス
の融点を越えると固体から液体へと相変化し、その潜熱
によって大容量の蓄熱剤として働く、その間温度は一定
である。
さらに、ワックス内の熱伝導性の良好な電気絶縁物を介
して、半導体チップあるいは基板から、ワックスあるい
はキャップに熱が伝達されるため放熱性能が良い。
して、半導体チップあるいは基板から、ワックスあるい
はキャップに熱が伝達されるため放熱性能が良い。
また、基板の半導体チップが搭載される面とは反対の面
には何ら部品が搭載されないため、小型、薄型、軽量化
に適している。
には何ら部品が搭載されないため、小型、薄型、軽量化
に適している。
（実施例）
以下図面を参照しながら実施例を説明する。第１乃至第
４図は本発明の一実施例に係る半導体パッケージを示す
もので第５図と同一部分は同一符号で示し、重複する部
分の説明は省略する。
４図は本発明の一実施例に係る半導体パッケージを示す
もので第５図と同一部分は同一符号で示し、重複する部
分の説明は省略する。
第１図の第１の実施例が従来のものと異なる点は、基板
２の半導体チップ１を搭載する面（従来はこの面とは反
対の面であった）にフィン１５を突設し、この面側にロ
ウ付けされたキャップ３とから成る気密空間にワックス
と電気絶縁物の混合物１４を封入した構成となっている
。
２の半導体チップ１を搭載する面（従来はこの面とは反
対の面であった）にフィン１５を突設し、この面側にロ
ウ付けされたキャップ３とから成る気密空間にワックス
と電気絶縁物の混合物１４を封入した構成となっている
。
フィン１１は、基板２を構成している例えばセラミック
板の半導体チップ１の搭載面に突出部を形成し、これを
フィンとしたり、あるいは、アルミニウム製のフィンを
介在させたりしたものである。
板の半導体チップ１の搭載面に突出部を形成し、これを
フィンとしたり、あるいは、アルミニウム製のフィンを
介在させたりしたものである。
また、電気絶縁物は例えばＡＱＮ粉末やＳｉＣ粉末であ
り、電気的には絶縁体であるが熱の伝導性は優れている
。
り、電気的には絶縁体であるが熱の伝導性は優れている
。
このような構成であると、半導体チップ１が発熱すると
、この熱は基板２及びワックスと電気絶縁物の混合物１
４の両者に伝わる。そして基板２に伝わった熱はフィン
１５及びワックスと電気絶縁物の混合物１４の両者に伝
わる。この場合、半導体チップ１の発熱量が急激に増大
したときには、その時の熱でワックスが溶融し、この相
変化熱で熱が吸収されて一定の温度に保たれる。そして
混合物１４の熱は熱伝導性の良好な電気絶縁体による熱
伝導でキャップ３に伝わり放熱される。
、この熱は基板２及びワックスと電気絶縁物の混合物１
４の両者に伝わる。そして基板２に伝わった熱はフィン
１５及びワックスと電気絶縁物の混合物１４の両者に伝
わる。この場合、半導体チップ１の発熱量が急激に増大
したときには、その時の熱でワックスが溶融し、この相
変化熱で熱が吸収されて一定の温度に保たれる。そして
混合物１４の熱は熱伝導性の良好な電気絶縁体による熱
伝導でキャップ３に伝わり放熱される。
一方、ワックスを溶融させるに至らない程度の発熱量の
場合には、電気絶縁物による熱伝導でキャップ３に伝わ
り、このキャップ３を介して放熱される。
場合には、電気絶縁物による熱伝導でキャップ３に伝わ
り、このキャップ３を介して放熱される。
この第１の実施例においては、フィン１５は基板２の熱
を混合物１４に効率良く伝える役目を果たしているだけ
であり、第２図に示すようにフィン１１を設けなくとも
半導体チップ１から直接混合物１４に熱が伝わり本発明
の作用・効果が得られる。
を混合物１４に効率良く伝える役目を果たしているだけ
であり、第２図に示すようにフィン１１を設けなくとも
半導体チップ１から直接混合物１４に熱が伝わり本発明
の作用・効果が得られる。
この第１の実施例においては、発熱量が過渡的に急激に
増加した場合は勿論のこと定常時においても良好な冷却
性能を発揮させることができ、しかも薄型、小型、軽量
化が実現される。
増加した場合は勿論のこと定常時においても良好な冷却
性能を発揮させることができ、しかも薄型、小型、軽量
化が実現される。
次に第３図は本発明の第２の実施例を示すものである。
この実施例が先の第１の実施例と異なる箇所は、フィン
１５ａをキャップ３ａと熱的に接続させたことである。
１５ａをキャップ３ａと熱的に接続させたことである。
つまり、基板２から突設したフィン１５ａはキャップ３
ａに接触するように構成されている。
ａに接触するように構成されている。
このような構成においては、先の第１の実施例と同様の
作用・効果が得られるうえにさらに、半導体チップ１か
らの発熱の熱が混合物１４を介さずに直接フィン１５ａ
からキャップ３ａにも放熱されるため混合物１４を介し
た放熱だけの第１の実施例と比較してさらに放熱性が良
好となる。
作用・効果が得られるうえにさらに、半導体チップ１か
らの発熱の熱が混合物１４を介さずに直接フィン１５ａ
からキャップ３ａにも放熱されるため混合物１４を介し
た放熱だけの第１の実施例と比較してさらに放熱性が良
好となる。
次に第４図は本発明の第３図の実施例を示しているもの
である。この第３の実施例が第２の実施例と異なる箇所
は、有底筒状のフィン１５ｂが複数設けられたアルミニ
ウム製のフィン板１２を用意し、このフィン板１２の中
空のフィンｔｓｂ内に、たとえばインジウムとビスマス
とすずとの合金からなる低融点金属１３（この低融点合
金１３は基板２と接触性が良い、）を充填し、この状態
でフィン１５ｂの開口部を基板２の半導体ＩＣチップ１
を搭載する両側に位置させて、このフィン板１２を基板
２に液密状態に固着するようにしている。
である。この第３の実施例が第２の実施例と異なる箇所
は、有底筒状のフィン１５ｂが複数設けられたアルミニ
ウム製のフィン板１２を用意し、このフィン板１２の中
空のフィンｔｓｂ内に、たとえばインジウムとビスマス
とすずとの合金からなる低融点金属１３（この低融点合
金１３は基板２と接触性が良い、）を充填し、この状態
でフィン１５ｂの開口部を基板２の半導体ＩＣチップ１
を搭載する両側に位置させて、このフィン板１２を基板
２に液密状態に固着するようにしている。
このような構成であると、前記第２の実施例と同様な効
果が得られることは勿論のこと１発熱量がある量を越え
ると、混合物１４と低融点金属１３とが溶融することに
なるので、大容量の吸熱部が構成されることになり、過
渡冷却性能を一層向上させることができる。また、低融
点金属１３が基板２に直接接触しているので、この低融
点金属１３が溶融したとき基板２とキャップ３ａとの間
の熱抵抗を十分小さくでき、これによって過渡冷却性能
をなお一層向上させることができる。
果が得られることは勿論のこと１発熱量がある量を越え
ると、混合物１４と低融点金属１３とが溶融することに
なるので、大容量の吸熱部が構成されることになり、過
渡冷却性能を一層向上させることができる。また、低融
点金属１３が基板２に直接接触しているので、この低融
点金属１３が溶融したとき基板２とキャップ３ａとの間
の熱抵抗を十分小さくでき、これによって過渡冷却性能
をなお一層向上させることができる。
なお、ワックスは、ある定められた温度以上（半導体チ
ップの動作温度範囲内で）で融解する物質であればワッ
クスに限られず何でもよい。
ップの動作温度範囲内で）で融解する物質であればワッ
クスに限られず何でもよい。
以上詳述したように本発明によれば、ワックスと電気絶
縁体の混合物を直接半導体チップに接触させるようにし
たため、過渡的な熱負荷増大に対しても、また１通常時
の発熱に対しても良好な冷却性能を発揮でき、薄く小型
、軽量な半導体パッケージが得られる。
縁体の混合物を直接半導体チップに接触させるようにし
たため、過渡的な熱負荷増大に対しても、また１通常時
の発熱に対しても良好な冷却性能を発揮でき、薄く小型
、軽量な半導体パッケージが得られる。
第１図乃至第４図は、本発明の第１乃至第３の実施例に
係る半導体パッケージの縦断面図、第５図は、従来の半
導体パッケージの縦断面図である。 １・・・半導体チップ ２・・・基板
３．３ａ・・・キャップ １３・・
・低融点合金１４・・・ワックスと電気絶縁体の混合物
１５、ｉ５ａ、１５ｂ−フィン 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 松山光之 第 １ 図 第 ２ 圓
係る半導体パッケージの縦断面図、第５図は、従来の半
導体パッケージの縦断面図である。 １・・・半導体チップ ２・・・基板
３．３ａ・・・キャップ １３・・
・低融点合金１４・・・ワックスと電気絶縁体の混合物
１５、ｉ５ａ、１５ｂ−フィン 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 松山光之 第 １ 図 第 ２ 圓
Claims (4)
- （１）半導体チップを搭載した基板と、この基板上の前
記半導体チップを搭載した面に気密性を有して設けられ
たキャップと、このキャップと前記面との間に形成され
た空間部に封入され、所定以上の温度で溶融するワック
スと電気絶縁物とから成る混合物とを具備することを特
徴とする半導体パッケージ。 - （２）前記電気絶縁物は良熱伝導体であることを特徴と
する請求項１記載の半導体パッケージ。 - （３）前記基板と前記キャップを熱的に接続するフィン
を設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体パッケ
ージ。 - （４）前記フィンが中空に形成され、中空部に低融点金
属が封入されていることを特徴とする請求項１記載の半
導体パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074448A JPH01248551A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 半導体パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074448A JPH01248551A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 半導体パッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01248551A true JPH01248551A (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=13547527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63074448A Pending JPH01248551A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 半導体パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01248551A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6391442B1 (en) | 1999-07-08 | 2002-05-21 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Phase change thermal interface material |
| EP0996156A3 (en) * | 1998-10-19 | 2002-11-27 | Kitagawa Industries Co., Ltd. | Heat sink |
| EP1333710A3 (en) * | 2002-01-25 | 2006-04-19 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for absorbing thermal energy |
| JP2007110115A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子部品による熱伝達を最適化するための方法および装置 |
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| JPS59155157A (ja) * | 1983-02-24 | 1984-09-04 | Toshiba Corp | Ｉｃモジユ−ル |
| JPS61237457A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-22 | レイモンド ジ−ン クリフオ−ド ア−タス | 吸熱器 |
| JPS6221249A (ja) * | 1985-07-22 | 1987-01-29 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-03-30 JP JP63074448A patent/JPH01248551A/ja active Pending
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