JPH0379064A

JPH0379064A - 半導体パッケージ

Info

Publication number: JPH0379064A
Application number: JP1216912A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hatano; 剛波多野; Toshio Nakai; 中井　敏夫; Eiji Takagi; 高木　映児
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1991-04-04

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。

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）情報量の増大、需要の多様化に伴い、半導体装置の高密
度化が進んでいる。

こ、れに伴って、半導体チップの発熱量が増大する傾向
にあり、この熱を放散させるために、一般的に、半導体
装置に放熱器が取付けられている。

この放熱器は、通常、熱伝導率が高い金属、たとえばア
ルミニウムなどを用いて作製される。

放熱器の形状は円板状のもの、あるいはくし歯状のもの
が知られており、半導体装置への取付は方法は、基板に
塔載された半導体チップの面積と同程度、もしくばそれ
以上の接合面積を有する放熱器の取付は脚部を、半導体
装置の所定の位置に接着剤などで接合することによる。

このような放熱器の例を第３図に断面図として示す。

第３図において、セラミックス基板１の一方の面には半
導体チップ２が塔載され、半導体チップ２は封止部材３
で気密封止されている。

そして、セラミックス基板１の他方の面に放熱器４が接
合されている。

放熱器４は、三枚のアルミニウム製円板５が一定間隔を
おいて積層されたもので、取付は脚部りがセラミックス
基板１の中心部、すなわち半導体チップ２の塔載位置と
対応する部分に、接着剤で接合されている。

この放熱器が取付けられた半導体パッケージでは、半導
体チップからの発熱は、基板を通過して、取付は脚部を
経て放熱器に流入し、放熱器から空気中に熱が放散され
ていく。

これによって、半導体チップの温度上昇を防止している
。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述したような放熱器は、１本の取付は脚部
によって半導体パッケージに接合されているため、熱サ
イクルによる応力が部分的に集中し易く、発熱量が大き
い場合この現象が生じ易い。

特に、基板材料として用いられるセラミックスと放熱器
材料として用いられる金属とは熱膨張率が異なるため、
温度変化による応力集中は大きく、放熱器の接合状態に
劣化が生じ、信頼性が低下するという問題がある。

また、半導体装置の作動速度が高速化し、半導体チップ
の動作信号速度が１Ｇｂｐｓを超えるようになると、放
熱器がアルミニウムなど金属製の場合、放熱器がアンテ
ナとして作用するという現象が生じ、放熱器を通して外
来ノイズを拾ってしまったり、他の半導体チップに対す
るノイズの発生源となるという問題が生じている。

このようなノイズによって、半導体装置は様々な特性の
劣化、誤作動を招くことになる。

したがって、半導体パッケージにおける放熱器の接合状
態を向上させ、誤作動を防止することによって、半導体
パッケージとしての信頼性の向上を図ることが課題とな
っている。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
で、放熱器の接合強度が高く、誤作動の発生を防止した
信頼性の高い半導体パッケージを提供することを目的と
する。

［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は、半導体チップが塔載され
たセラミックス基板と、前記半導体チップを封止する封
止部材と、前記セラミックス基板に接合された放熱器と
を有する放熱器付き半導体パッケージにおいて、前記セ
ラミックス基板および放熱器が、窒化アルミニウムおよ
び炭化ケイ素のいずれかを主成分とするセラミックスか
らなることを特徴としている。

これらのセラミックスは高熱伝導率を有しているため、
優れた放熱性を得ることができる。なかでも、窒化アル
ミニウムは優れた電気的特性および高熱伝導性を兼ね備
えており、本発明の半導体パッケージに好適である。

特に、放熱器として、複数のビン状部材を前記セラミッ
クス基板上に分散させて接合した場合、熱サイクルによ
る応力が１部分に集中せず、基板全面に分散されるため
、放熱器の接合強度を改善することができ、より信頼性
を向上させることができる。

（作　用）本発明の半導体パッケージは、放熱器の材料として熱伝
導率の高いセラミックスを使用することにより、半導体
装置の電気的な特性に悪影響を与えず、誤作動を防止す
ることができ、放熱性をより向上させることができる。

また、放熱器が基板の所定位置に、所定の間隔をおいて
接合された多数のビンから構成されているため、接合面
が分散され、応力の集中を防ぐことができる。

これによって、放熱器の接合強度の劣化を防止し、信頼
性を向上させることができる。

（実施例）次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は本発明による一実施例の半導体パッケージの斜
視図であり、この半導体パッケージの断面図を第２図に
示した。

なお、第１図と第２図において、同一部分には同−符号
を付し、両方の図を平行して参照しながら説明する。

窒化アルミニウムからなるセラミックス基板３１の一方
の表１Ｉｉｌｉ３１ａ側はキャビティダウン構造とされ
、中央部に半導体チップ３２が固定接合され、半導体チ
ップ３２の周囲には内部配線３３が形成されている。

これら半導体チップ３２と、内部配線３３とは、ボンデ
ィングワイヤー３４により電気的に接続されている。

また、この表面３１ａの半導体チップ３２を覆うように
封止部材３５が接合され、これらを気密封止している。

封止部材３５の周囲には、外部接続用リードビン３６が
接合されている。

さらに、セラミックス基板３１の裏面３１ｂ側には、全
面にわたって窒化アルミニウム製の放熱ビン３７が、一
定間隔をおいて接合されている。

この放熱ビン３７は、窒化アルミニウムや炭化ケイ素な
どの熱伝導率が高く、非金属であるものを使用すること
ができ、これらを１種だけ、あるいは２種以上を含有す
る複合部材として使用することもできる。

このような半導体パッケージはたとえば次のようにして
作製される。

はじめに、キャビティダウン形状に加工された窒化アル
ミニウムグリーンシートに、スルーホールを穿設し、ス
ルーホール内に導体ペーストを充填する。

グリーンシートには、信号、電源、接地層用の所定のパ
ターンを形成して、これらを積層、焼成し、セラミック
ス基板を得る。

また、半導体チップをセラミックス基板の中央部分に共
晶はんだなどにより固定接合する。

そして、半導体チップと配線パターンとを、ボンディン
グワイヤにより接続し、封止部材により半導体チップの
気密封止を行う。

さらに、半導体チップ塔載面において、上述した封止部
材の外側には、リードビンを銀ろうなどで接続する。

半導体チップ塔載面の裏側の面に接合する放熱ビンは、
たとえばこの実施例の窒化アルミニウムの場合、次のよ
うにして作製することができる。

まず、バインダを混入した窒化アルミニウム粉をプレス
成形により所定形状とする。

ビン形状の窒化アルミニウムを焼成した後、ビンの一端
に、モリブデン、タングステンなどを主成分とする高融
点金属を焼付け、無電解めっきを施してメタライズを行
う。

そして、セラミックス基板の所定位置に形成されたラン
ド上に銀ろうで放熱ビンを接合する。この接合は、パッ
ケージの製造工程上ではリードビンの接合と同時に行う
。

このようにして、第１図に示すような半導体パッケージ
が作製される。

この実施例による半導体パッケージでは、窒化アルミニ
ウム基板と窒化アルミニウム放熱ビンとを用いることに
より、良好な熱放散を実現し、しかも誤作動を防止でき
、放熱器の接合強度が改善されたため、熱サイクルテス
トの結果も良好であっだ。

特に窒化アルミニウムは、金属アルミニウム並みの熱伝
導性を有するため半導体チップの発熱が基板の端部まで
伝達されるので、基板の端部まで放熱ビンを接合するこ
とより、この放熱ビンは有効に作用し、よりすみやかな
放熱を行うことができる。

なお、この実施例では放熱器として多数のビン部材を使
用した例について説明したが、先に説明した第３図のよ
うな形状の放熱器についても、窒化アルミニウムや炭化
ケイ素などの非金属部材を用いることによって、誤作動
や剥離を防止し、信頼性の高い放熱器付き半導体パッケ
ージを得ることができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の半導体パッケージは、放
熱器の材料として、熱伝導率の高い非金属部材を用いて
いるため、良好な放熱効果を有するとともにノイズなど
に起因する誤作動を防止することができる。

また、放熱器を基板と同質の材料とすることでセラミッ
クス基板との熱膨張率の差に起因する接合不良を低減す
ることができる。

また、放熱器として多数のビン部材を分散して接合する
ことにより、放熱器への応力集中を緩和し、放熱器の接
合状態を安定に維持することができる。

したがって、本発明は半導体パッケージの信頼性向上に
大きく役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体パッケージの斜視図
、第２図は第１図の半導体パッケージの断面図、第３図は従来の半導体パッケージを説明するための図で
ある。３１・・・・・・・・・セラミックス基板３１ａ・・・
・・・セラミックス基板表面３１ｂ・・・・・・セラミ
ックス基板裏面３２・・・・・・・・・半導体チップ３３・・・・・・・・・内部配線第１　マ４第２２３４・・・・・・・・・ボンディングワイヤ３５・・・
・・・・・・封止部材３６・・・・・・・・・外部接続用リードビン３７・・
・・・・・・・放熱ビン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体チップが塔載されたセラミックス基板と、
前記半導体チップを封止する封止部材と、前記セラミッ
クス基板に接合された放熱器とを有する半導体パッケー
ジにおいて、前記セラミックス基板および放熱器が、窒化アルミニウ
ムおよび炭化ケイ素のいずれかを主成分とするセラミッ
クスからなることを特徴とする半導体パッケージ。
（２）前記放熱器が、複数のピン状部材を前記セラミッ
クス基板上に分散させて接合することにより構成された
ことを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ。