JPH04105547U - 半導体素子収納用パツケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体素子が発生する熱を大気中に良好に放出
する。 【構成】金属基体１を銅−モリブデン合金で形成し、且
つ金属基体１の下面に多数の切り込み４を入れた。金属
基体１が半導体素子３の発生する熱を伝達吸収するとと
もに該吸収した熱を大気中に良好に放出して半導体素子
３を常に正常、且つ安定に作動させることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は半導体素子、特に半導体集積回路素子を収容するための半導体素子収 納用パッケージの改良に関するものである。

【０００２】

【従来技術及びその課題】

近時、情報処理装置の高性能化、高速度化に伴いそれを構成する半導体素子も 高密度化、高集積化が急激に進んでいる。そのため半導体素子の単位面積、単位 体積あたりの発熱量が増大し、半導体素子を正常、且つ安定に作動させるために はその熱をいかに効率的に除去するかが課題となっている。

【０００３】 従来、半導体素子の発生する熱の除去方法としては図２に示すように通常、上 面中央部に半導体素子23が載置される載置部21a を有した金属基体21上に、前記 載置部21a を囲繞するようにしてアルミナセラミックス等から成る絶縁枠体22を ロウ付け取着した構造の半導体素子収納用パッケージを準備し、金属基体21の載 置部21a に半導体素子23を載置して半導体素子23が発生する熱を金属基体21に吸 収させるとともに該吸収した熱を大気中に放出することによって行われている。

【０００４】 尚、前記半導体素子収納用パッケージにおいて、金属基体21は上面にロウ付け 取着される絶縁枠体22との間に大きな熱応力が発生しないよう熱膨張係数が絶縁 枠体22と近似する金属、例えば銅−タングステン合金（Cu-w合金) により形成さ れており、また前記絶縁枠体22はその下面にモリブデン(Mo)、タングステン(W) 、マンガン(Mn)等の高融点金属粉末から成るメタライズ金属層26が被着形成され ており、該メタライズ金属層26を金属基体21に銀ロウ(Ag-Cu合金) 等のロウ材27 を介しロウ付けすることによって金属基体21上に絶縁枠体22をロウ付け取着させ ている。

【０００５】 しかしながら、最近、半導体素子23の発生する熱は約10W(従来の約3 倍の発熱 量) の大きなものとなってきており、従来の半導体素子収納用パッケージでは半 導体素子23の発生する熱を充分に吸収除去することができず、半導体素子23を該 素子23自身の発生する熱によって高温とし、半導体素子23に熱破壊を起こさせた り、特性に熱変化を与え誤動作させたりするという欠点を有していた。

【０００６】 そこで上記欠点を解消するために金属基体21の下面に多数の切り込みを入れ、 金属基体21の外表面積を広くすることによって金属基体21が吸収した半導体素子 23の熱を大気中に良好に放出することが考えられる。

【０００７】 しかしながら、金属基体21を形成する銅−タングステン合金はその硬度がブリ ネル硬度(H_B ) で約300 と硬く、脆いため金属基体21に多数の切り込みを入れる ことは困難で金属基体21の外表面積を広くし、該金属基体21を介して半導体素子 23の発生した熱を大気中に良好に放出することは不可であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は上面に半導体素子が載置される載置部を有する金属基体上に、該載置 部を囲繞するようにして絶縁枠体を取着して成る半導体素子収納用パッケージに おいて、前記絶縁基体は銅−モリブデン合金より成り、且つ下面に多数の切り込 みを有することを特徴とするものである。

【０００９】

【実施例】

次に本考案を添付図面に基づき詳細に説明する。 図１は本考案の半導体素子収納用パッケージの一実施例を示す断面図であり、 １は金属基体、２は絶縁枠体である。

【００１０】 前記金属基体１はその上面中央部に半導体素子３を載置させるための凸状の載 置部1aが設けてあり、該載置部1a上には半導体素子3 が接着材を介し取着される 。

【００１１】 前記金属基体１は銅−モリブデン合金から成り、半導体素子３が発生する熱を 直接吸収するとともに該吸収した熱を大気中に放出する作用を為す。

【００１２】 尚、前記金属基体１を構成する銅−モリブデン合金はその熱伝導率が0.4 〜0. 5(cal/cm・sec ・K)と高く、そのため半導体素子3 が発生する熱を極めて良好に 伝達吸収することができる。

【００１３】 また前記金属基体１を構成する銅−モリブデン合金は、例えばモリブデン粉末 （粒径約10μm)を1000Kg/cm ² の圧力で加圧成形するとともにこれを還元雰囲気 中、約1500℃の温度で焼成して多孔質のモリブデン焼結体を得、次に1100℃の温 度で加熱溶融させた銅を前記モリブデン焼結体の多孔部分に毛管現象を利用して 含浸させことによって製作される。

【００１４】 前記金属基体1 はまたその下面に従来周知の研削加工を施し多数の切り込み4 を入れることによって多数のフィン5 が形成されており、これによって金属基体 1 は外表面積が極めて広いものとなり、半導体素子3 が発生する熱を大気中に良 好に放出することが可能となる。

【００１５】 尚、この場合、金属基体1 を構成する銅−モリブデンはその硬度がブリネル硬 度（H _B ) でH _B ≦200 であり軟質であることから極めて加工性に優れ、金属基 体1 に極めて容易に切り込み4 を入れることが可能となる。

【００１６】 また前記金属基体1 を構成する銅−モリブデンは軟質で加工性に優れているこ とからフィン５の厚みを1.0mm 以下とした切り込み4 を多数入れることができ（ 従来の銅−タングステン合金を用いたものはフィン５の厚みを2.0mm 以上にして おく必要がある) 、その結果、金属基体1 の外表面積を従来のものに比較して4 倍以上の広いものとなすことが可能となるとともに金属基体1 に半導体素子3 が 発生した熱を完全に吸収除去させることが可能となる。

【００１７】 更に前記金属基体１はその熱膨張係数が5.5 〜9.0 ×10^-6/ ℃であることから 後述するアルミナセラミックス等から成る絶縁枠体2 の熱膨張係数6.0 〜7.5 × 10^-6/ ℃と近似しており、金属基体1 上に絶縁枠体2 を取着したとしても両者間 には大きな熱応力が発生することはなく、金属基体1 上に絶縁枠体2 を極めて強 固に取着することも可能となる。

【００１８】 前記金属基体1 はまたその上面外周端に、該金属基体1 の上面に設けた凸状の 載置部1aを囲繞するようにして絶縁枠体2 が取着されており、金属基体1 と絶縁 枠体2 とで半導体素子3 を収容するための空所が形成される。

【００１９】 前記絶縁枠体２はアルミナセラミックス等の電気絶縁材料から成り、例えばア ルミナ（Al₂ O ₃ ) 、シリカ(SiO₂ ) 、マグネシア(MgO) 、カルシア(CaO) 等の 原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすとともにこれをド クターブレード法を採用することによってセラミックグリーンシート( セラミッ ク生シート) を形成し、しかる後、前記セラミックグリーンシートに適当な打ち 抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温( 約1600℃) で焼成することによっ て得られる。

【００２０】 前記絶縁枠体2 はその下面にタングステン、モリブデン等の高融点金属粉末か ら成るメタライズ金属層6 が被着されており、該メタライズ金属層6 と金属基体 1 とを銀ロウ等のロウ材7 を介しロウ付けすることによって金属基体1 上に取着 される。

【００２１】 また前記絶縁枠体2 の内部はモリブデン、タングステン等の高融点金属粉末 から成る導電層8 が設けてあり、該導電層8 は半導体素子3 の電極を外部リード ピン9 に接続する作用を為し、その一端に外部リードピン9 が、また他端に半導 体素子3 の電極に接続されたボンディングワイヤ10が取着される。

【００２２】 前記絶縁枠体2 に設けた導電層8 に取着される外部リードピン9 は内部に収容 する半導体素子3 の各電極を外部電気回路に接続する作用を為し、コバール(Fe- Ni-Co 合金) や42アロイ(Fe-Ni合金) 等の金属を棒状に加工したものが使用され る。

【００２３】 尚、前記外部リードピン9 の外表面にニッケル、金等から成る良導電性で、且 つ耐蝕性に優れた金属をメッキ法により2.0 〜10.0μm の厚さに層着させておく と外部リードピン9 と外部電気回路との電気的接続が良好となり、また外部リー ドピン9 の酸化腐食が有効に防止される。従って、外部リードピン9 の外表面に はニッケル、金から成る良導電性で、且つ耐蝕性に優れた金属を2.0 〜10.0μm の厚みに層着しておくことが好ましい。

【００２４】 また前記絶縁枠体２の上面には蓋体11がガラス、樹脂等の封止材を介して取着 され、これよって半導体素子収納用パッケージの内部が完全に気密に封止される 。

【００２５】 かくして本考案の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁枠体2 が取着さ れた金属基体1 の半導体素子載置部1a上に半導体素子3 を取着固定し、半導体素 子3 の各電極をボンディングワイヤ10を介して導電層8 に接続するとともに蓋体 11を絶縁枠体2 の上面に封止材を介して取着することによって最終製品としての 半導体装置となる。

【００２６】

【考案の効果】

本考案の半導体素子収納用パッケージによれば金属基体が良熱伝導性の銅−モ リブデン合金より成ることから半導体素子が発生する熱を良好に伝達吸収するこ とができ、更に前記金属基体の下面に多数の切り込みを形成したことから前記伝 達吸収した熱を大気中に極めて良好に放出することが可能となる。そのためパッ ケージ内部に収容した半導体素子は常に低温として熱破壊を起こしたり、特性に 熱変化を生じ誤動作したりすることは皆無で、長期間にわたり正常、且つ安定に 作動することができる。

【００２７】 また前記金属基体はブリネル硬度(H_B ) が約200 程度であり、加工性に優れて いることから下面に多数の切り込みを入れることは容易で金属基体の外表面積を 極めて広いものとなすことができ、これによっても半導体素子の発生する熱を大 気中に極めて良好に放出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の半導体素子収納用パッケージの一実施
例を示す断面図である。

【図２】従来の半導体素子収納用パッケージの断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・・金属基体 ２・・・絶縁枠体 ４・・・切り込み

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上面に半導体素子が載置される載置部を有
   する金属基体上に、該載置部を囲繞するようにして絶縁
   枠体を取着して成る半導体素子収納用パッケージにおい
   て、前記絶縁基体は銅−モリブデン合金より成り、且つ
   下面に多数の切り込みを有することを特徴とする半導体
   素子収納用パッケージ。