JPH04113658A

JPH04113658A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH04113658A
Application number: JP2232658A
Authority: JP
Inventors: Atsukazu Shimizu; 敦和清水; Takehisa Tsujimura; 辻村　剛久; Masahiro Sugimoto; 杉本　正浩
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1992-04-15
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JP2868868B2

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】Ｃ目次〕・ＩＩ＆要・産業上の利用分野・従来の技術（第３図）・発明が解決しようとする課題・課題を解決するための手段・作用・実施例（第１図、第２図）・発明の効果〔概要〕半導体装置に関し、更に詳しく言えば、チップと直接接
着されたヒートシンクを備えた半導体装置に関し、機械的強度や密封性を向上することができる半導体装置
を提供することを目的とし、第１に、素子設置部を有するパッケージの基台と、前記
素子設置部に設置されたチップと、前記基台に取りつけ
られた開口部を有するキャップと、前記開口部を介して
前記チップと直接接着され、かつ前記開口部の周縁部で
前記キャップと接着されたヒートシンクとからなり、前
記キャップが切削加工により作成されていることを含み
構成し、第２に、素子設置部を有するパッケージの基台
と、前記素子設置部に設置されたチップと、鍔状の封着
部を有し、該封着部を介して基台に取りつけられた開口
部を有するキャップと、前記開口部を介して前記チップ
と直接接着され、かつ前記開口部の周縁部で前記キャッ
プと接着された接着部を有するヒートシンクとからなり
、前記ヒートシンクの接着部の側部が前記キャップの封
着部まで延在され、かつ前記基台の方に向くように形成
されている前記延在部の端部により前記封着部が前記基
台に押し付けられていることを含み構成し、第３に、素
子設置部を有するパッケージの基台と、前記素子設置部
に設置されたチップと、前記チップと直接接着された接
着部を有するヒートシンクとからなり、前記接着部の側
部が前記基台の周縁部まで延在され、かつ前記基台の方
に向くように形成されている前記延在部の端部が前記基
台に接着されていることを含み構成し、第４に、素子設置部を有するパッケージの基台と、前記
素子設置部に設置されたチップと、前記チップと直接接
着された接着部を有するヒートシンクとからなり、前記
基台の周縁部に枠が設けられ、かつ前記接着部の側部が
前記基台の周縁部まで延在して前記枠に接着されている
ことを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置に関し、更に詳しく言えば、チッ
プと直接接着されたヒートシンクを備えた半導体装置に
関する。

近年、半導体装置においては高密度化のため、ＴＡＢ方
式が用いられているが、そのまま使用すると熱抵抗が高
いので、半導体装置の大電力化に伴いヒートシンクをチ
ップに直接接着して用いるようになっている。

〔従来の技術］第５図（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置を説明する
図である。

同図（ａ）は半導体装置の断面図、同図（ｂ）は上面図
で、同図（ｂ）のＡ−Ａ線断面図が同図（ａ）に相当す
る。また、同図（Ｃ）はヒートシンクの底面を示す図、
同図（ｄ）はヒートシンクを取りつける前の半導体装置
の上面図である。

同図（ａ）〜（ｄ）において、１は素子設置部２ををす
るパッケージの基台、３は基台ｌに設けられた外部リー
ド、４は同図（ｄ）に示すようなチップを挿入できる必
要最小限の開口部５が設けられているキャップで、薄い
コバールの板を帽子状の形状に折り曲げ加工により成形
している。・また、６はＴＡＢに組み立てられたチップ
で、ＴＡＢの内部リード７を素子設置部２に接続し、か
つチップ６を開口部５に露出するように組み立てられる
。

そして、この開口部５を介して半田８によりヒートシン
ク１１の接着部９と接着される。更に、ヒートシンク１
１とキャップ４とは半田８により接着されてキャップ４
の内部が密封される。なお、１０は放熱を行うためのヒ
ートシンク１１のフィンである。

ところで、第５図（ａ）に示すように、キャップ４と接
着部９との接着は溶融半田８により行われるので、キャ
ップ４の上表面と接着部９の底面との間の接着面積が大
きいと、ボイドなどが発生する場合があり、後の温度サ
イクル試験等によりボイドから亀裂が入り、密封性が悪
化するため、できるだけ接着面積を小さくしている。

このようにして作成された半導体装置の電気的特性を試
験する際など、測定器の測定端子と外部リード３とを接
触させるためヒートシンク１１のフィン１０の上から半
導体装置を押さえる場合がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このようにして作成された半導体装置の電気
的特性を試験する際など、測定端子と外部リード３とを
接触させるためフィン１０の上から半導体装置を押さえ
る場合がある。また、ヒートシンク１１そのものの自重
もある。

更に、ヒートシンク１１の支持がキャップ４の開口部５
の周縁部のみで行われているので、バ。

ケージが大きくなるに従い、ヒートシンク１１からの応
力によりキャップ４の折り曲げ部分に生ずる歪みが増大
してキャップ４とヒートシンク１１の接着部９との間の
接着部分や、キャップ４の鍔状の封着部４ａと基台−１
との接着部分が剥離し、密封性を悪化させるという問題
がある。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、機械的強度や密封性を向上することができる半導体装
置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、第１に、素子設置部を有するパ。

ケージの基台と、前記素子設置部に設置されたチップと
、前記基台に取りつけられた開口部を有するキャップと
、前記開口部を介して前記チップと直接接着され、かつ
前記開口部の周縁部で前記キャップと接着されたヒート
シンクとからなり、前記キャップが切削加工により作成
されていることを特徴とする半導体装置によって達成さ
れ、第２に、素子設置部を有するパッケージの基台と、
前記素子設置部に設置されたチップと、鍔状の封着部を
有し、該封着部を介して基台に取りつけられた開口部を
有するキャップと、前記開口部を介して前記チップと直
接接着され、かつ前記開口部の周縁部で前記キャップと
接着された接着部を有するヒートシンクとからなり、前
記ヒートシンクの接着部の側部が前記キャップの封着部
まで延在され、かつ前記基台の方に向くように形成され
ている前記延在部の端部により前記封着部が前記基台に
押し付けられていることを特徴とする半導体装置によっ
て達成され、第３に、素子設置部を有するパッケージの基台と、前記
素子設置部に設置されたチップと、前記チップと直接接
着された接着部を有するヒートシンクとからなり、前記
接着部の側部が前記基台の周縁部まで延在され、かつ前
記基台の方に向くように形成されている前記延在部の端
部が前記基台に接着されていることを特徴とする半導体
装置によって達成され、第４に、素子設置部を有するパッケージの基台と、前記
素子設置部に設置されたチップと、前記チップと直接接
着された接着部を有するヒートシンクとからなり、前記
基台の周縁部に枠が設けられ、かつ前記接着部の側部が
前記基台の周縁部まで延在して前記枠に接着されている
ことを特徴とする半導体装置によって達成される。

［作用］第１の発明の半導体装置によれば、キャップが切削加工
により作成されているので、従来の折り曲げ加工による
成形の場合と比較して、キャップに生じる歪を低減する
ことができる。

また、第２の発明の半導体装置によれば、ヒートシンク
の接着部の側部が延在され、かつ基台の方に向くように
形成されている延在部の端部によりキャップの鍔状の封
着部が基台に押し付けられているので、たとえ接着部に
よりキャップの中央部が押下げられて折り曲げ部の歪み
が増大しても、封着部の剥離を防止することができる。

更に、この場合には、延在部がヒートシンクにかかる応
力を支持する働きを有し、キャップへの応力を緩和して
いる。これにより、より一層封着部の剥離を防止するこ
とができる。

更に、第３の発明の半導体装置によれば、キャップを用
いずに、ヒートシンクの接着部の側部がパッケージの基
台の周縁部まで延在され、かつ基台の方に向くように形
成されている延在部の端部がパッケージの基台に接着さ
れている。従って、ヒートシンクからの応力は側部の端
部を介して直接基台によって支持されることになるので
、キャップを用いた場合よりも機械的な強度を増すこと
ができ、密封性を向上することができる。

また、第４の発明の半導体装置によれば、キャップを用
いずに、ヒートシンクの接着部の側部が延在され、かつ
この延在部の周縁部が基台の周縁部Ｓこ設けられた枠と
接着されているので、ヒートシンクからの応力は枠によ
って支持されることになる。このため、キャップを用い
た場合よりも機械的な強度を増すことができ、密封性を
向上することができる。

〔実施例］以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

■第１の発明の実施例第１図（ａ）〜（ｄ）は、第１の発明の実施例の半導体
装置について説明する図である。

同図（ａ）は半導体装置の断面図、同１１Ｆ（ｂ）は上
面図で、同図（ｂ）のＢ−Ｂ線断面Ｖが同図（ａ）に相
当する。また、同図（ｃ）はヒートシンクの底面を示す
図、同図（ｄ）はヒートシンクを取りつける前の半導体
装置の上面図である。

同図（ａ）〜（ｄ）において、１２は一辺が約４３ｍｍ
のアルミナセラミンクからなるパッケージの基台で、導
電膜の形成された素子設置部Ｉ３を有する。また、１４
は基台１２に設けられた外部リードである。

更に、１５は同図（ｄ）に示すような一辺が約１４ｍｍ
の開口部１６が設けられている銅・タングステン（Ｃｕ
Ｗ）からなるキャップで、切削加工により作成されてい
る。

また、１７はＴＡＢに組み立てられた一辺が約１４ｍｍ
のＳｉからなるチップで、ＴＡＢの内部リード１８を素
子設置部１１に接続し、かつチップ１７を開口部１６に
露出するように組み立てられている。２２はアルミニウ
ム（Ａｎ）からなるヒトシンクで、チップ１７やキャッ
プ１５との間の熱応力を低減するためこれらに熱膨張係
数の近いＣｕＭｏを用いた、チップ１７と対向する面に
摩擦圧接により形成された一辺が約２０ｍｍの角部が丸
められている接着部２０を有する。そして、この接着部
２０は開口部１６を介して半田１９によりチップ１７と
接着されている。また、ヒートシンク２２の接着部２０
の周縁部とキャップ１５の開口部１５の周縁部とが半田
１９により接着されてキャップ１５の内部が密封される
。

以上のように、第１の発明の実施例によれば、キャップ
１５が切削加工により作成されているので、従来の折り
曲げ加工による成形の場合と比較して、キャップ１５に
生しる歪みを低減することができる。これにより、キャ
ップ１５の歪みに起因する密封性の低下を防止すること
ができる。

■第２の発明の実施例第２図は、第２の発明の実施例の半導体装置の断面図で
ある。

同図において、第１図（ａ）〜（ｄ）に示す第１の発明
の実施例と異なるところは、通常の折り曲げ加工により
作成された、周縁部に鍔状の封着部２３ａを有するコバ
ールからなる組子状のキヤ。

プ２３が用いられていることと、ヒートシンク２５の接
着部２４の側部が基台１２の周縁部まで延在され、かつ
接着部２４の底面に垂直な方向であってフィン２１のあ
る方と反対方向に向いた延在部２４ａの端部により鍔状
の封着部２３ａが基台１２に押し付けられていることで
ある。なお、この延在部２４ａは接着部２４の全周辺に
わたって設けられてもよいし、接着部２４の周辺の一部
に設けられてもよい。図中他の符号については、第１図
（ａ）〜（ｄ）と同一の符号で示すものは第１図（ａ）
〜（ｄ）と同一のものを示す。

以上のように、第２の発明の実施例によれば、接着部２
４の延在部２４ａの端部ｌこよりキャップ２３の鍔状の
封着部２３ａが基台１２に押し付けられているので、た
とえキャップ２３の中央部が押下げられ折り曲げ部の歪
みが増大しても、封着部２３ａの剥離を防止することが
できる。更に、この場合には、延在部２４ａがヒートシ
ンク２５にかかる応力を支持する働きを有し、キャップ
２３への応力を緩和している。これにより、より一層封
着部２３ａの剥離を防止することができる。

■第３の発明の実施例第３図は、第３の発明の実施例の半導体装置の断面図で
ある。

同図において、第１及び第２の発明の実施例と異なると
ころは、キャップを用いずに、ヒートシンク２８の接着
部２６の側部が接着部２６の全周辺にわたって延在され
、かつ接着部２６の底面に垂直な方向であってフィン２
１のある方と反対方向に向いた延在部２６ａの端部が基
台１２の周縁部で接着されて、チップ１７が密封されて
いることである。

また、接着部２６の底面であって、チップ１７と接着さ
れる領域の周辺部には溝２７が設けられている。これに
より、チップ１７と接着部２６とを接着する半田１９の
うち過剰なものをこの溝２７に溜めて半田１９の広がり
を防止するとともに、過剰半田の落下を防止することが
できる。

なお、図中他の符号については、第１図（ａ）〜（ｄ）
と同一の符号で示すものは第１図（ａ）〜（ｄ）と同一
のものを示す。

以上のように、第３の発明の実施例によれば、キャップ
を用いずに接着部２６の全周辺にわたって設けられた延
在部２６ａの端部を直接基台１２に接着してチップ１７
を密封しているので、キャップとヒートシンク２２とが
一体的に形成された構造となり、ヒートシンク２２から
の応力は延在部２６ａを介して基台１２に支持される。

従って、キャップとヒートシンクとを別々に用いた場合
よりも機械的な強度を増すことができ、密封性を向上す
ることができる。更に、第２の実施例と同様に、延在部
２６ａがヒートシンク２８にかかる応力を支持する働き
を有しているので、より一雇機械的な強度を増すことが
でき、密封性を向上することができる。

なお、第３の発明の実施例では、接着部２６の全周辺に
わたって延在部２６ａが設けられているが、気密性を要
しない場合には、接着部２６の一部に延在部が設けられ
てもよい。

また、延在部２６ａは切削加工により形成されてもよい
し、折り曲げ加工により作成されてもよい。

■本発明の第４の実施例第４図は、第４の発明の実施例の半導体装置の断面図で
ある。

同図において、第３の発明の実施例と異なるところは、
延在部３０ａが折り曲げられずに、基台１２の周縁部に
設けられた枠２９の上部と接着されることにより枠２９
の内側のチップ１７を密封していることである。図中他
の符号３０はチップ１７と直接接着されるヒートシンク
３２の接着部、３１は接着部３０の底面であって、チッ
プ１７と接着される領域の周辺部に設けられた溝で、第
３の発明の実施例の溝２７と同様な目的で形成されてい
る。なお、図中他の符号については、第１図（ａ）〜（
ｄ）と同一の符号で示すものは第１図（ａ）〜（ｄ）と
同一のものを示す。

以上のように、第４の発明の実施例によれば、ヒートシ
ンク３２の接着部３０の側部が全周辺にわたって延在さ
れ、かつ基台１２の周縁部に設けられた枠２９と接着さ
れているので、第２及び第３の実施例と同様に、枠２９
によってヒートシンり３２にかかる応力が支持されるこ
とになる。これにより、機械的な強度を増すことができ
、密封性を向上することができる。

〔発明の効果］以上のように、第１の発明の半導体装置によれば、キャ
ップが切削加工により作成されているので、従来の折り
曲げ加工による成形の場合と比較して、歪みを低減して
密封性を向上させることができる。

また、第２の発明の半導体装置によれば、ヒトシンクの
接着部の側部が延在し、この延在部によりキャップの鍔
状の封着部が基台に押し付けられているので、封着部の
剥離を防止して密封性を向上させることができる。更に
、この場合には、延在部がヒートシンクにかかる応力を
支持する働きを存し、キャップへの応力が緩和されるの
で、より一層機械的な強度を向上させることができる。

更に、第３の発明の半導体装置によれば、キャップを用
いずに、ヒートシンクの接着部の側部の接延在部の端部
がパッケージの基台に接着されているので、ヒートシン
クからの応力は延在部を介して基台によって支持され、
従って、キャップを用いた場合よりも機械的な強度を増
すことができる。更に、気密性を要する場合にも充分に
対応できる。

また、第４の発明の半導体装置によれば、キャップを用
いずに、ヒートシンクの接着部の側部の延在部が基台の
周縁部に設けられた枠と接着されているので、ヒートシ
ンクからの応力は枠によって支持され、従って、キャッ
プを用いた場合よりも機械的な強度を増すことができ、
密封性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の発明の実施例の半導体装置について説
明する図、第２図は、第２の発明の実施例の半導体装置について説
明する断面図、第３図は、第３の発明の実施例の半導体装置について説
明する断面図、第４図は、第４の発明の実施例の半導体装置について説
明する断面図、第５図は、従来例の半導体装置について説明する図であ
る。〔符号の説明］１．１２・・・基台、２．１３・・・素子設置部、３、１４・・・外部リード、４．１５．２３・・・キャップ、４ａ、２３ａ・・・封着部、５．１６・・・開口部、６１７・・・チップ、７、１８・・・内部リード、８．１９・・・半田、９．２０．２４，２６．３０・・・接着部、１０．２１
・・・フィン、１１．２２．２５，２８．３２・・・ヒートシンク、２
４ａ　、　２６ａ　、　３０ａ　−・−延在部、２７．
３１・・・溝、２９・・・枠。第１の発明の実施例の半導体装置について説明する２第
　１　図　（そのｌ〉第２の発明の実施例の半導体装置について説明する断面
図第２図第１の発明の実施例の半導体装置について説明する図ｊ第図（その２）第３の発明の実施例の半導体装置について説明する断面
図第３図ｊ第４の発明の実施例の半導体装置について説明する断面
図第４図従来例の半導体装置について説明する口笛図（その１）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）素子設置部を有するパッケージの基台と、前記素
子設置部に設置されたチップと、前記基台に取りつけら
れた開口部を有するキャップと、前記開口部を介して前
記チップと直接接着され、かつ前記開口部の周縁部で前
記キャップと接着されたヒートシンクとからなり、前記キャップが切削加工により作成されていることを特
徴とする半導体装置。
（２）素子設置部を有するパッケージの基台と、前記素
子設置部に設置されたチップと、鍔状の封着部を有し、
該封着部を介して基台に取りつけられた開口部を有する
キャップと、前記開口部を介して前記チップと直接接着
され、かつ前記開口部の周縁部で前記キャップと接着さ
れた接着部を有するヒートシンクとからなり、前記ヒートシンクの接着部の側部が前記キャップの封着
部まで延在され、かつ前記基台の方に向くように形成さ
れている前記延在部の端部により前記封着部が前記基台
に押し付けられていることを特徴とする半導体装置。
（３）素子設置部を有するパッケージの基台と、前記素
子設置部に設置されたチップと、前記チップと直接接着
された接着部を有するヒートシンクとからなり、前記接着部の側部が前記基台の周縁部まで延在され、か
つ前記基台の方に向くように形成されている前記延在部
の端部がが前記基台に接着されていることを特徴とする
半導体装置。
（４）素子設置部を有するパッケージの基台と、前記素
子設置部に設置されたチップと、前記チップと直接接着
された接着部を有するヒートシンクとからなり、前記基台の周縁部に枠が設けられ、かつ前記接着部の側
部が前記基台の周縁部まで延在されて前記枠に接着され
ていることを特徴とする半導体装置。