JPH05226514A - 半導体素子収納用パッケージ - Google Patents

半導体素子収納用パッケージ

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Publication number
JPH05226514A
JPH05226514A JP3076592A JP3076592A JPH05226514A JP H05226514 A JPH05226514 A JP H05226514A JP 3076592 A JP3076592 A JP 3076592A JP 3076592 A JP3076592 A JP 3076592A JP H05226514 A JPH05226514 A JP H05226514A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor element
metal base
frame member
metal
thickness
Prior art date
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Pending
Application number
JP3076592A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsutomu Ishida
勉 石田
Tetsuo Abumita
哲郎 鐙田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP3076592A priority Critical patent/JPH05226514A/ja
Publication of JPH05226514A publication Critical patent/JPH05226514A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】金属基体に反りが発生するのを有効に防止し、
金属基体に半導体素子が発生する熱を良好に吸収させる
ことによって半導体素子を正常、且つ安定に作動させる
ことができる半導体素子収納用パッケージを提供するこ
とにある。 【構成】絶縁部材3を嵌着させた鉄合金製枠部材2を金
属基体1の上面外周部に取着させ、金属基体1上面と枠
部材2とによって形成される空間内に半導体素子4を固
定収容するようになした半導体素子収納用パッケージで
あって、前記金属基体1はモリブデン板5の上下両面に
銅板6、7を接合させたものから成り、且つモリブデン
板5の厚みをT1、半導体素子4の固定される上面側に
位置する銅板6の厚みをT2、下面側に位置する銅板7
の厚みをT3とすると T2/T1=1〜7で、且つ T3/T2=−T2/12T1+1.3〜−T2/12
T1+1.6 である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子、特に高出
力、高周波数のパワートランジスタ等を収容するための
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】従来、高出力、高周波数のパ
ワートランジスタ等を収容する半導体素子収納用パッケ
ージは上面に半導体素子が載置固定される載置部を有す
る金属基体と、該載置部を囲繞するように金属基体の上
面外周部に銀ロウ等のロウ材を介し取着される枠部材
と、枠部材に設けた貫通穴に嵌着され、内部に収容する
半導体素子の電極を外部電気回路に接続するためのメタ
ライズ配線層を有する絶縁部材とから構成されており、
金属基体の半導体素子載置部に半導体素子を接着材を介
して載置固定するとともに半導体素子の各電極を絶縁部
材のメタライズ配線層にボンディングワイヤを介して電
気的に接続し、しかる後、枠部材の上面に蓋体をロウ材
等から成る封止材を介して接合させ、内部に半導体素子
を気密に封止することによって最終製品としての半導体
装置となる。
【0003】尚、前記半導体素子収納用パッケージにお
いては通常、絶縁部材が酸化アルミニウム質焼結体から
成っており、該絶縁部材が嵌着される枠部材は前記絶縁
部材と熱膨張係数を合わせるためにコバール金属等の鉄
合金材料で形成されている。
【0004】また前記金属基体は該金属基体にロウ付け
取着される枠部材と熱膨張係数を合わせるために同じく
コバール金属等の鉄合金材料により形成されている。
【0005】しかしながら、上記従来の半導体素子収納
用パッケージにおいては金属基体がコバール金属等の鉄
合金から成り、その熱伝導率が0.040cal/sec・cm・℃程
度と低いこと及び近時、パワートランジスタ等の半導体
素子はその出力が極めて大きく多量の熱を発生するもの
となってきていること等からパッケージ内部に半導体素
子を収容し半導体装置となした後、半導体素子を作動さ
せると該半導体素子の作動時に発生する熱が外部に良好
に放出されずに半導体素子自身に蓄積されてしまい、そ
の結果、半導体素子が高温となり、半導体素子に熱破壊
を起こさせたり、半導体素子の特性に変化を与え、半導
体素子を誤動作させるという欠点を招来した。
【0006】そこで上記欠点を解消するために半導体素
子が固定される金属基体を熱伝導率が0.9cal/sec・cm・
℃と高い無酸素銅を使用することが考えられる。
【0007】しかしながら、この無酸素銅を金属基体と
して使用した場合、半導体素子が作動時に発する熱は金
属基体を介して外部に良好に放出され半導体素子を低温
となすことができるものの無酸素銅の熱膨張係数が18.3
×10-6/ ℃と高く枠部材の熱膨張係数(5.7×10-6/ ℃〜
6.2 ×10-6/ ℃:800℃) と大きく相違するため金属部材
に枠部材を銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取着する
際、両者の熱膨張係数の相違に起因する熱応力によって
金属基体が大きく反り返り、その結果、金属基体に半導
体素子を強固に固定することができなくなったり、半導
体素子と金属基体との間に空隙が形成され、半導体素子
の発生する熱を金属基体に良好に吸収させることが不可
となったりする欠点を誘発してしまう。
【0008】
【発明の目的】本発明は上記諸欠点に鑑み案出されたも
ので、その目的は熱伝導率が高い金属基体に鉄合金製枠
部材を前記金属基体に反りを発生することなく取着し、
これによって半導体素子を金属基体に強固に固定し、且
つ半導体素子の発生する熱を外部に良好に放出し、半導
体素子を常に低温として長期間にわたり正常、且つ安定
に作動させることができる半導体素子収納用パッケージ
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は酸化アルミニウ
ム質焼結体から成る絶縁部材を嵌着させた鉄合金製枠部
材を金属基体の上面外周部に取着させ、金属基体上面と
枠部材とによって形成される空間内に半導体素子を固定
収容するようになした半導体素子収納用パッケージであ
って、前記金属基体はモリブデン板の上下両面に銅板を
接合させたものから成り、且つモリブデン板の厚みをT
1、半導体素子の固定される上面側に位置する銅板の厚
みをT2、下面側に位置する銅板の厚みをT3とすると T2/T1=1〜7で、且つ T3/T2=−T2/12T1+1.3〜−T2/12
T1+1.6 であることを特徴とするものである。
【0010】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。
【0011】図1 及び図2 は本発明の半導体素子収納用
パッケージの一実施例を示し、1 は金属基体、2 は枠部
材、3 は絶縁部材である。
【0012】前記金属基体1 はその上面外周部に枠部材
2 が銀ロウ等のロウ材を介して取着されており、該枠部
材2 によって囲まれる金属基体1 の上面には半導体素子
4 がロウ材等の接着材を介して載置固定される。
【0013】前記金属基体1 はモリブデン板5 の上下両
面に銅板6 、7 を配した3 層構造を有しており、下側銅
板7 、モリブデン板5 、上側銅板6 及び枠部材2 を順次
積層するとともにその各々を銀ロウ等のロウ材で同時に
接合させることによって金属基体1 の上面外周部に枠部
材を取着したものが得られる。
【0014】前記金属基体1 を構成する上側銅板6 は金
属基体1 上に枠部材2 を取着する際、金属基体1 を構成
するモリブデン板5 と枠部材2 との間に発生する両者の
熱膨張係数の相違に起因する熱応力の一部を吸収する作
用を為し、また下側銅板7 は前記金属基体1 を構成する
モリブデン板5 と枠部材2 との間に残余する熱応力によ
って金属基体1 に反りが発生するのを打ち消す作用を為
し、これによって金属基板1 は反りを発生することなく
その上面に枠部材2 を取着することができる。
【0015】尚、前記金属基体1 はモリブデン板5 の厚
みをT1、半導体素子の固定される上面側に位置する銅
板6 の厚みをT2、下面側に位置する銅板7 の厚みをT
3とすると、T2/T1<1の時、金属基体1 の熱伝導
率が低いものとなって半導体素子4 の発する熱を有効に
除去することができなくなり、またT2/T1>7 の
時、金属基体1 の熱膨張係数が大きくなって枠部材2 の
熱膨張係数と合わなくなり、その結果、金属基体1 に大
きな反りが発生して半導体素子4 を強固に固定すること
ができない。従って、前記金属基体1 はモリブデン板5
の厚みをT1、半導体素子の固定される上面側に位置す
る銅板6 の厚みをT2、下面側に位置する銅板7 の厚み
をT3とすると、T2/T1=1〜7の範囲に特定され
る。
【0016】またT3/T2<−T2/12T1+1.
3の時、金属基体1が凹状に大きく湾曲し、金属基体1
に半導体素子を強固に固定させることが困難となり、ま
た、逆にT3/T2>−T2/12T1+1.6の時、
金属基体1が凸状に大きく湾曲して金属基体1に半導体
素子を強固に固定させることが困難となる。従って、前
記金属基体1 はモリブデン板5 の厚みをT1、半導体素
子の固定される上面側に位置する銅板6 の厚みをT2、
下面側に位置する銅板7 の厚みをT3とすると、T3/
T2=−T2/12T1+1.3〜−T2/12T1+
1.6の範囲に特定される。
【0017】前記モリブデン板5 の上下両面に銅板6 、
7 を接合させた金属基体1はまたその熱伝導率が約0.75
〜0.9cal/sec・cm・℃であり、熱伝導率が高いため半導
体素子4 が作動時に発生する熱は金属基体1が直接伝導
吸収するとともに大気中に良好に放出して半導体素子4
を常に低温とし、その結果、半導体素子4 を長期間にわ
たり正常、且つ安定に作動させることが可能となる。
【0018】また前記金属基体1 の上面外周部に取着さ
れる枠部材2 はコバール金属(Fe-Ni-Co 合金) 等の鉄合
金材料から成り、半導体素子4 を収容する空間を形成す
るための壁材として作用する。
【0019】前記枠部材2 はコバール金属等のインゴッ
ト( 塊) を金属圧延加工法や研削加工法等、従来周知の
金属加工法を採用することによって所定の枠状に形成さ
れる。
【0020】前記枠部材2 はまたその一部に貫通穴8 が
形成されており、該貫通穴8 には内部に収容する半導体
素子4 の電極を外部電気回路に電気的に接続するための
メタライズ配線層9 を有するは絶縁部材3 が銀ロウ等の
ロウ材を介して嵌着されている。
【0021】前記絶縁部材3 は酸化アルミニウム質焼結
体から成り、アルミナ(Al2O3) 、シリカ(SiO2)、カルシ
ア(CaO) 、マグネシア(MgO) 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となすとともにこれをド
クターブレード法やカレンダーロール法を採用すること
によってグリーンシート( 生シート) を形成し、しかる
後、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
って製作される。
【0022】前記酸化アルミニウム質焼結体から成る絶
縁部材3 はその熱膨張係数が枠部材2 を構成する鉄合金
材と近似し、そのため枠部材2 に絶縁部材3 を嵌着した
後、両者に熱が印加されたとしても両者間には熱膨張係
数の相違に起因する熱応力が発生することはなく、絶縁
部材3 を枠部材2 に極めて強固に嵌着させることが可能
となる。
【0023】また前記絶縁部材3 には枠部材2 の内外を
挿通するようにメタライズ配線層9が設けてあり、該メ
タライズ配線層9 の一端には半導体素子4 の電極がボン
ディングワイヤ10を介して接続され、また他端には外部
電気回路に直接接続される外部リード端子11がロウ付け
されている。
【0024】前記メタライズ配線層9 はモリブデンやタ
ングステン等の高融点金属粉末から成り、該モリブデン
粉末等に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属
ペーストを絶縁部材3 となるグリーンシートに予めスク
リーン印刷等の厚膜手法で印刷塗布しておくことによっ
て絶縁部材3 に所定形状に被着される。
【0025】尚、前記メタライズ配線層9 はその表面に
ニッケル(Ni)、金(Au)等の耐蝕性に優れ、且つ良導電性
である金属材料をメッキ法により1.0 乃至20.0μm の厚
みに層着させておくとメタライズ配線層9 の酸化腐食を
有効に防止することができるとともにメタライズ配線層
9 にボンディングワイヤ10及び外部リード端子11を強固
に取着させることができる。従って、前記メタライズ配
線層9 の表面にはニッケル、金等を1.0 乃至20.0μm の
厚みに層着させておくことが好ましい。
【0026】また前記メタライズ配線層9 の一端にロウ
付けされる外部リード端子11はコバール金属や42アロイ
(Fe-Ni合金) 等の金属材料から成り、外部リード端子11
を外部電気回路に接続することによって内部に収容する
半導体素子4 はその電極が外部電気回路に電気的に接続
されることとなる。
【0027】前記外部リード端子11はコバール金属等の
インゴット( 塊) を圧延加工法や打ち抜き加工法等、従
来周知の金属加工法を採用することによって所定の板状
に形成され、その一端が銀ロウ等のロウ材を介し絶縁部
材3 のメタライズ配線層9 に取着される。尚、前記外部
リード端子11はその表面に耐蝕性に優れ、且つ良導電性
であるニッケル、金等をメッキ法により1.0 〜20.0μm
に層着させておくと外部リート端子11の酸化腐食を有効
に防止することができるとともに外部リード端子11を外
部電気回路に強固に接続させることができる。従って、
前記外部リード端子11はその表面にニッケル、金等を1.
0 乃至20.0μm の厚みに層着させておくことが好まし
い。
【0028】かくして本発明の半導体素子収納用パッケ
ージによれば枠部材2 に囲まれた金属基体1 表面に半導
体素子4 を接着材を介して固定するとともに半導体素子
4 の電極をボンディングワイヤ10を介して絶縁部材3 の
メタライズ配線層9 に接続し、しかる後、枠部材2 の上
部に蓋体12をロウ材等の封止材を介して接合させ、半導
体素子4 を気密に封止することによって最終製品として
半導体装置となる。
【0029】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々
の変更は可能である。
【0030】
【発明の効果】本発明の半導体素子収納用パッケージに
よれば金属基体をモリブデン板の上下両面に銅板を接合
させた3 層構造とするとともにモリブデン板の厚みをT
1、半導体素子の固定される上面側に位置する銅板の厚
みをT2、下面側に位置する銅板の厚みをT3とした
時、 T2/T1=1〜7で、且つ T3/T2=−T2/12T1+1〜−T2/12T1
+1.6 としたことから下側銅板、モリブデン板、上側銅板及び
枠部材を順次積層するとともにその各々を銀ロウ等のロ
ウ材で同時に接合させる際、金属基体に反りを発生する
ことなく金属基体の上面外周部に枠部材を取着すること
が可能となる。
【0031】従って、本発明の半導体素子収納用パッケ
ージでは金属基体が平坦であることから半導体素子を金
属基体に強固に固定することができるとともに半導体素
子の発する熱を金属基体を介して大気中に良好に放出す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体素子収納用パッケージの一実施
例を示す斜視図である。
【図2】図1に示すパッケージのX−X線断面図であ
る。
【符号の説明】
1・・・・金属基体 2・・・・枠部材 3・・・・絶縁部材 4・・・・半導体素子 5・・・・モリブデン板 6・・・・上側銅板 7・・・・下側銅板 9・・・・メタライズ配線層 11・・・・外部リード端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁部
    材を嵌着させた鉄合金製枠部材を金属基体の上面外周部
    に取着させ、金属基体上面と枠部材とによって形成され
    る空間内に半導体素子を固定収容するようになした半導
    体素子収納用パッケージであって、前記金属基体はモリ
    ブデン板の上下両面に銅板を接合させたものから成り、
    且つモリブデン板の厚みをT1、半導体素子の固定され
    る上面側に位置する銅板の厚みをT2、下面側に位置す
    る銅板の厚みをT3とすると T2/T1=1〜7で、且つ T3/T2=−T2/12T1+1.3〜−T2/12
    T1+1.6 であることを特徴とする半導体素子収納用パッケージ。
JP3076592A 1992-02-18 1992-02-18 半導体素子収納用パッケージ Pending JPH05226514A (ja)

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JP3076592A JPH05226514A (ja) 1992-02-18 1992-02-18 半導体素子収納用パッケージ

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JP3076592A JPH05226514A (ja) 1992-02-18 1992-02-18 半導体素子収納用パッケージ

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JP (1) JPH05226514A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011003718A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Toshiba Corp 半導体パッケージ
JP2011009370A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Toshiba Corp 半導体装置の固定具及びその取付構造
JP2015192008A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 京セラ株式会社 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011003718A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Toshiba Corp 半導体パッケージ
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