JPH0226058A - 混成集積回路用ヒートシンク - Google Patents
混成集積回路用ヒートシンクInfo
- Publication number
- JPH0226058A JPH0226058A JP63175039A JP17503988A JPH0226058A JP H0226058 A JPH0226058 A JP H0226058A JP 63175039 A JP63175039 A JP 63175039A JP 17503988 A JP17503988 A JP 17503988A JP H0226058 A JPH0226058 A JP H0226058A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- heat sink
- insulating plate
- recess
- connection
- 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
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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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/531—Shapes of wire connectors
- H10W72/5363—Shapes of wire connectors the connected ends being wedge-shaped
-
- 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
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、混成集積回路用ヒートシンクと半導体素子用
絶縁板との接続方法に係り、特にはんだ接続部への熱ス
トレスを緩和するのに好適な混成集積回路用ヒートシン
クに関する。
絶縁板との接続方法に係り、特にはんだ接続部への熱ス
トレスを緩和するのに好適な混成集積回路用ヒートシン
クに関する。
従来の混成集積回路用ヒートシンク（以下ヒートシンク
と略す）は、特願昭５４−２５５８７号に記載のように
、半導体素子用絶縁板（以下絶縁板と略す）はんだ接続
部のヒートシンク形状が平担となっていた。
と略す）は、特願昭５４−２５５８７号に記載のように
、半導体素子用絶縁板（以下絶縁板と略す）はんだ接続
部のヒートシンク形状が平担となっていた。
一般にヒートシンクは、半導体素子の自己発熱を効率良
く外部へ放熱する必要があり、特に半導体素子は熱に弱
いため非常に重要なことである。
く外部へ放熱する必要があり、特に半導体素子は熱に弱
いため非常に重要なことである。
通常、ヒートシンクと絶縁板との接続は、ろう材などに
よって接続固定されるが、半導体素子や絶縁板などの自
重によりはんだのフィレット形状をコントロール出来な
く、そのため、絶縁板とはんだとの界面に応力が集中し
、繰り返し熱ストレスにより、接続界面を起点にクラッ
クが生じ半導体素子発熱の熱伝導に大きな悪影響を与え
ている。
よって接続固定されるが、半導体素子や絶縁板などの自
重によりはんだのフィレット形状をコントロール出来な
く、そのため、絶縁板とはんだとの界面に応力が集中し
、繰り返し熱ストレスにより、接続界面を起点にクラッ
クが生じ半導体素子発熱の熱伝導に大きな悪影響を与え
ている。
更に、前記半導体素子や絶縁板などの自重により、はん
だ厚みを均一に、且つ厚く出来ない問題があった。
だ厚みを均一に、且つ厚く出来ない問題があった。
本発明の目的は、繰り返し熱ストレスによるはんだ接続
部の接続寿命を延ばすため、ヒートシンクに凹部を設け
、更に凹部と同一面内に凸部を設け、絶縁板とはんだ界
面に応力集中しないフィレット形状にコントロールする
と同時に、はんだ厚みを均一に、且つ厚く確保出来るヒ
ートシンクを提供することにある。
部の接続寿命を延ばすため、ヒートシンクに凹部を設け
、更に凹部と同一面内に凸部を設け、絶縁板とはんだ界
面に応力集中しないフィレット形状にコントロールする
と同時に、はんだ厚みを均一に、且つ厚く確保出来るヒ
ートシンクを提供することにある。
上記目的は、絶縁板をはんだ接続するヒートシンク面に
凹部を設け、更に凹部内の同一面に凸起を設ける事によ
って、はんだ接続部の耐熱疲労性が向上する。従って、
半導体素子が自己発熱した熱量を効率良くヒートシンク
へ熱伝導する事が達成できる。
凹部を設け、更に凹部内の同一面に凸起を設ける事によ
って、はんだ接続部の耐熱疲労性が向上する。従って、
半導体素子が自己発熱した熱量を効率良くヒートシンク
へ熱伝導する事が達成できる。
本発明によるヒートシンクは、絶縁板をはんだ接続する
場所に凹部を設け、更に凹部内の同一面に複数個の凸部
を設けることによって、絶縁板とヒートシンク間のはん
だ形状をコントロールし、絶縁板とはんだ間の応力集中
を防止し、且つ熱応力が低減する。その結果、繰り返し
熱応力によって生ずる剪断ひずみを、はんだ接続中央付
近に傾り、その熱応力が軽減するため、はんだ接続部の
耐熱疲労性が向上する。
場所に凹部を設け、更に凹部内の同一面に複数個の凸部
を設けることによって、絶縁板とヒートシンク間のはん
だ形状をコントロールし、絶縁板とはんだ間の応力集中
を防止し、且つ熱応力が低減する。その結果、繰り返し
熱応力によって生ずる剪断ひずみを、はんだ接続中央付
近に傾り、その熱応力が軽減するため、はんだ接続部の
耐熱疲労性が向上する。
本発明の一実施例を第１図によって説明する。
ヒートシンク１にセラミック基板２と、トランジスタチ
ップ３がマウントされており、前記セラミック基板には
、厚膜回路が形成されており、ボンディング用パッド４
、半導体チップ５、およびチップコンデンサ６などの電
子部品がはんだ７で接続固定され電子回路を構成する。
ップ３がマウントされており、前記セラミック基板には
、厚膜回路が形成されており、ボンディング用パッド４
、半導体チップ５、およびチップコンデンサ６などの電
子部品がはんだ７で接続固定され電子回路を構成する。
一方、トランジスタ部は、トランジスタチップ３、モリ
ブデン板８、絶縁基板９と積み重ね、前記絶縁基板８の
底面に、凹部１ａを設け、更に凹部内の同一面に例えば
、４ケ所の凸部１ｂを設けたヒートシンク１に各々をは
んだ１ｏを用いて接続固定しＡＱワイヤ１１を用いてト
ランジスタチップ電極３ａとパッド４を電気的に配線し
混成集積回路を構成している。
ブデン板８、絶縁基板９と積み重ね、前記絶縁基板８の
底面に、凹部１ａを設け、更に凹部内の同一面に例えば
、４ケ所の凸部１ｂを設けたヒートシンク１に各々をは
んだ１ｏを用いて接続固定しＡＱワイヤ１１を用いてト
ランジスタチップ電極３ａとパッド４を電気的に配線し
混成集積回路を構成している。
このような構造において、絶縁板９はトランジスタチッ
プ３とヒートシンク１との電気的絶縁を行なうと同時に
、トランジスタチップ３で発熱した熱を速やかにヒート
シンク１へ伝熱する機能を有する。ここで、１２はセラ
ミック基板２をヒートシンク１に接着固定するための接
着剤１２である。
プ３とヒートシンク１との電気的絶縁を行なうと同時に
、トランジスタチップ３で発熱した熱を速やかにヒート
シンク１へ伝熱する機能を有する。ここで、１２はセラ
ミック基板２をヒートシンク１に接着固定するための接
着剤１２である。
第２図に本実施例による、はんだ厚みに対する絶縁板９
とヒートシンク１間のはんだ１０の耐熱疲労性を示す。
とヒートシンク１間のはんだ１０の耐熱疲労性を示す。
絶縁板９とヒートシンク１の線膨張差は、約１０ ｘ
１０−６／’Ｃあるため使用時の温度変化によって、は
んだ１０に繰り返し熱応力が発生する。はんだ１０の接
続寿命予測は、一般にＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎの式
を拡張したもので予測でき本実施例では理論式に従い、
はんだ厚みを厚くして熱応力の低減を図ったものである
。
１０−６／’Ｃあるため使用時の温度変化によって、は
んだ１０に繰り返し熱応力が発生する。はんだ１０の接
続寿命予測は、一般にＣｏｆｆｉｎ−Ｍａｎｓｏｎの式
を拡張したもので予測でき本実施例では理論式に従い、
はんだ厚みを厚くして熱応力の低減を図ったものである
。
第２図に示すように、はんだが厚くなる程、耐熱疲労性
が向上する。しかし、実際には、はんだ厚みが増加する
ことにより、はんだ自身の熱抵抗。
が向上する。しかし、実際には、はんだ厚みが増加する
ことにより、はんだ自身の熱抵抗。
更には、ボイド発生傾向にあるため、熱抵抗が増加する
ため、本実施例でははんだ厚みを０．２〜０．３ｍｍ程
度に管理しである。
ため、本実施例でははんだ厚みを０．２〜０．３ｍｍ程
度に管理しである。
一方、はんだ接続メカニズムは、母材とはんだ中のＳｎ
とが相互拡散することであり、例えば、前記絶縁板９の
表面にＮｉをメタライズした場合はＮ１ａＳｎ など
の金属化合物が生成し、これによって接続される。
とが相互拡散することであり、例えば、前記絶縁板９の
表面にＮｉをメタライズした場合はＮ１ａＳｎ など
の金属化合物が生成し、これによって接続される。
ところが、この金属化合物は大変硬く、ＮｉやＳｎに比
べて２〜３０倍の硬度となる。従って、大変脆い。更に
、線膨張差も前記ヒートシンク１側に比べ絶縁板９の方
が約２倍あるため、使用時の温度変化によって生じた熱
応力が、金属化合物の界面に集中する。以上の結果、は
んだ厚みを厚くしても前記絶縁板９界面に沿ってき裂が
進展し、接続寿命を低下させる。
べて２〜３０倍の硬度となる。従って、大変脆い。更に
、線膨張差も前記ヒートシンク１側に比べ絶縁板９の方
が約２倍あるため、使用時の温度変化によって生じた熱
応力が、金属化合物の界面に集中する。以上の結果、は
んだ厚みを厚くしても前記絶縁板９界面に沿ってき裂が
進展し、接続寿命を低下させる。
しかし、本実施例のように、前記絶縁板９の底面に１例
えば絶縁板９の寸法より０．２〜２ 、 ＯＩｎｍ大き
い凹部１ａをヒートシンク１に設ければ、はんだヒイレ
ットが制御出来、結果的には絶縁板９界面付近への応力
集中を分散する事が出来る。従って、寿命予測式とほぼ
一致する結果が得られ、はんだ接合部の大幅な長寿命化
が達成できる。
えば絶縁板９の寸法より０．２〜２ 、 ＯＩｎｍ大き
い凹部１ａをヒートシンク１に設ければ、はんだヒイレ
ットが制御出来、結果的には絶縁板９界面付近への応力
集中を分散する事が出来る。従って、寿命予測式とほぼ
一致する結果が得られ、はんだ接合部の大幅な長寿命化
が達成できる。
本発明によれば、従来より使用するヒートシンクのはん
だ接続面に凹部を設け、更に凹部内の同一面に複数個の
凸部を設けることで、はんだ接続部の接続寿命が向上す
る。
だ接続面に凹部を設け、更に凹部内の同一面に複数個の
凸部を設けることで、はんだ接続部の接続寿命が向上す
る。
一方、ヒートシンクの凸凹形成は、ヒートシンクプレス
加工時に同時に形成でき、更にはんだ接続部のはんだ体
積も、従来より使用するはんだシートの厚みを変えるこ
とで可能である。
加工時に同時に形成でき、更にはんだ接続部のはんだ体
積も、従来より使用するはんだシートの厚みを変えるこ
とで可能である。
従って、コストアップの必要も殆どなく耐熱疲労性に優
れたトランジスタ実装構造を提供し得る効果がある。
れたトランジスタ実装構造を提供し得る効果がある。
第１図は本発明実施例の断面構造図、第２図ははんだ厚
みと耐熱疲労性の特性図である。
みと耐熱疲労性の特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体素子の電極と、混成厚膜集積回路用ヒートシ
ンクとを電気的に絶縁するため用いる半導体用絶縁板と
の接続において、前記半導体素子を接続固定する半導体
用絶縁板が、該絶縁板寸法より０．２〜２ｍｍ大きい凹
部を設けたヒートシンクに接続されたことを特徴とする
混成集積回路用ヒートシンク。 ２、特許請求の範囲第１項において、混成厚膜集積回路
用ヒートシンクの凹部と同一面内に複数個の凸部を形成
したことを特徴とする混成集積回路用ヒートシンク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63175039A JPH0226058A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 混成集積回路用ヒートシンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63175039A JPH0226058A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 混成集積回路用ヒートシンク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0226058A true JPH0226058A (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=15989148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63175039A Pending JPH0226058A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 混成集積回路用ヒートシンク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0226058A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04167454A (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-15 | Hitachi Ltd | 内燃機関用点火装置及び半導体装置の製造方法 |
| JPWO2008078788A1 (ja) * | 2006-12-26 | 2010-04-30 | 京セラ株式会社 | 放熱基板およびこれを用いた電子装置 |
| WO2013132644A1 (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュール |
| JP2015173299A (ja) * | 2015-07-06 | 2015-10-01 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュール |
-
1988
- 1988-07-15 JP JP63175039A patent/JPH0226058A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04167454A (ja) * | 1990-10-31 | 1992-06-15 | Hitachi Ltd | 内燃機関用点火装置及び半導体装置の製造方法 |
| JPWO2008078788A1 (ja) * | 2006-12-26 | 2010-04-30 | 京セラ株式会社 | 放熱基板およびこれを用いた電子装置 |
| JP5202333B2 (ja) * | 2006-12-26 | 2013-06-05 | 京セラ株式会社 | 放熱基板およびこれを用いた電子装置 |
| WO2013132644A1 (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュール |
| CN104160502A (zh) * | 2012-03-09 | 2014-11-19 | 三菱电机株式会社 | 半导体模块 |
| US9443784B2 (en) | 2012-03-09 | 2016-09-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor module including plate-shaped insulating members having different thickness |
| JP2015173299A (ja) * | 2015-07-06 | 2015-10-01 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュール |
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