JPH06252302A

JPH06252302A - 半導体装置用パッケージ

Info

Publication number: JPH06252302A
Application number: JP6256793A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kobayashi; 政幸小林; Takao Koshi; 孝雄越; Yoichi Kumai; 洋一熊井
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒートシンクに緩衝部材を介してろう付けす
るステージがドーム状に上方に反るのを防止できる半導
体装置用パッケージを得る。【構成】緩衝部材６００に、リング材６２０内側にリ
ング材６２０より熱収縮率の大きい金属部材６４０を埋
め込んでなる部材を用いる。そして、ヒートシンク２０
に緩衝部材６００を介してステージ４０をろう付けした
際に、金属部材６４０がその内方に大きく収縮するの
を、金属部材６４０周囲側面にろう付けされたリング材
６２０で阻止したり、金属部材６４０がその内方に大き
く収縮しようとする力を金属部材６４０にろう付けされ
たステージ４０下面中央に加えたりする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップを収容す
る半導体装置用パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記パッケージとして、図５に示したよ
うなパッケージがある。このパッケージは、アルミナセ
ラミック等のセラミックからなるパッケージ本体１０底
部に高熱伝導性のヒートシンク２０をろう付け接合して
いる。そして、そのヒートシンク２０でパッケージ本体
１０底部に開口した半導体チップ５０収容用のキャビテ
ィ３０底面を封じている。ヒートシンク２０には、パッ
ケージ本体１０に近似する熱収縮率を有する銅―タング
ステン合金等からなるヒートシンクを用いている。そし
て、パッケージ本体１０底部にヒートシンク２０をろう
付け接合した際に、パッケージ本体１０とヒートシンク
２０との熱収縮率の差により、ヒートシンク２０からパ
ッケージ本体１０に過大な応力が加わって、パッケージ
本体１０にクラックが生ずるのを防いでいる。

【０００３】このパッケージにおいては、そのキャビテ
ィ３０内底面に露出したヒートシンク２０に、半導体チ
ップ５０に近似する熱収縮率を有するモリブデン等から
なるステージ４０を緩衝部材６０を介してろう付け接合
している。そして、ステージ４０に半導体チップ５０を
Ａｕ共晶ろうを用いて加熱しながらスクライブ等により
接合した際や、半導体チップ５０が発する熱で半導体チ
ップ５０とそれを搭載したステージ４０とが加熱された
際に、ステージ４０と半導体チップ５０との熱収縮率の
差により、ステージ４０からそれに接合された半導体チ
ップ５０に過大な応力が加わって、半導体チップ５０が
破損等するのを防いでいる。

【０００４】また、このパッケージでは、ステージ４０
を、銅からなる柔軟な緩衝部材６０を介してヒートシン
ク２０にろう付けしている。このようにしている理由
は、銅―タングステン合金等からなるヒートシンク２０
の熱収縮率は、モリブデン等からなるステージ４０の熱
収縮率に比べて大きい。そのため、ヒートシンク２０に
ステージ４０を直接にろう付けしたとすると、ステージ
４０とヒートシンク２０との熱収縮率の差により、ステ
ージ４０がドーム状に上方に反ってしまうからである。
そして、半導体チップ５０をステージ４０上面に面接触
状態に密着させて搭載できなくなるからである。そし
て、半導体チップ５０が発する熱をステージ４０を介し
てヒートシンク２０に効率良く放散させることができな
くなるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記パ
ッケージにおいては、ステージ４０を銅からなる緩衝部
材６０を介してヒートシンク２０にろう付けした場合に
も、図６に破線で示したように、ステージ４０が未だド
ーム状に上方に反ってしまった。そして、半導体チップ
５０をステージ４０上面に面接触状態に的確に密着させ
て搭載することができなかった。

【０００６】その理由は、銅からなる緩衝部材６０の熱
収縮率が、モリブデン等からなるステージ４０の熱収縮
率より大きくて、ステージ４０を緩衝部材６０を介して
ヒートシンク２０にろう付けした場合に、図６に矢印で
示したように、緩衝部材６０の内方に収縮しようとする
力が緩衝部材６０上面にろう付けされたステージ４０に
加わるからである。そして、ステージ４０が、図６に破
線で示したように、ドーム状に上方に反ってしまうから
であって、この傾向は、近時の高集積化された大型の半
導体チップ収容用の大型のパッケージにおいて顕著であ
った。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たもので、ヒートシンクに緩衝部材を介してろう付けす
るステージがドーム状に上方に反るのを的確に防止でき
る半導体装置用パッケージ（以下、パッケージという）
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のパッケージは、パッケージ本体底部にヒー
トシンクをろう付け接合して、前記パッケージ本体底部
に開口した半導体チップ収容用のキャビティ底面を前記
ヒートシンクで封ずると共に、前記キャビティ内底面に
露出したヒートシンクに半導体チップ搭載用のステージ
を緩衝部材を介してろう付けしてなる半導体装置用パッ
ケージにおいて、前記緩衝部材にリング材内側に該リン
グ材より熱収縮率の大きい金属部材を埋め込んでなる部
材を用いたことを特徴としている。

【０００９】本発明のパッケージにおいては、緩衝部材
にモリブデン又はタングステンからなるリング材内側に
銅材を埋め込んでなる部材を用いることを好適としてい
る。

【００１０】

【作用】上記構成のパッケージにおいては、ヒートシン
クに緩衝部材を介してステージをろう付けした場合に、
緩衝部材のリング材内側面と金属部材周囲側面との間に
ろう材が侵入して、金属部材周囲側面がリング材内側面
にろう付けされる。そして、ヒートシンクに緩衝部材を
介してステージをろう付けした際に、緩衝部材周囲のリ
ング材からその内側にろう付けされたリング材より熱収
縮率の大きい金属部材にその金属部材が内方に大きく収
縮するのを阻止する力が加わる。そして、緩衝部材内側
の金属部材がその内方に大きく収縮するのが阻止され
て、リング材とその内側にろう付けされた金属部材とか
らなる緩衝部材の見掛け上の熱収縮率が小さく抑えられ
る。その結果、ヒートシンクに緩衝部材を介してステー
ジをろう付けした際に、緩衝部材とステージとの熱収縮
率の差により、緩衝部材からそれにろう付けされたステ
ージに加わる応力が小さく抑えられて、ステージがドー
ム状に上方に反るのが防止される。

【００１１】又は、ヒートシンクに緩衝部材を介してス
テージをろう付けした際に、緩衝部材内側の金属部材が
その内方に大きく収縮しようとし、その収縮しようとす
る力が金属部材にろう付けされたステージ下面中央に加
わる。その結果、ヒートシンクに緩衝部材を介してステ
ージをろう付けした際に、緩衝部材内側の金属部材から
それにろう付けされたステージにその中央を緩衝部材の
内方に引き込もうとする力が加わって、ステージの特に
中央がドーム状に上方に反るのが防止される。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。図１ないし図４は本発明のパッケージの好適な実施
例を示し、図１はその正面断面図、図２又は図３はその
緩衝部材の平面図、図４はそのヒートシンクに緩衝部材
を介してろう付けしたステージ周辺の拡大正面断面図で
ある。以下に、このパッケージを説明する。

【００１３】１０は、パッケージ本体であって、アルミ
ナセラミック等のセラミックで形成している。

【００１４】パッケージ本体１０中央には、半導体チッ
プ５０収容用のキャビティ３０がパッケージ本体１０を
上下に貫通して開口している。

【００１５】パッケージ本体１０底部には、高熱伝導性
材からなるヒートシンク２０をろう付け接合している。
具体的には、ヒートシンク２０をパッケージ本体１０底
面に備えたメタライズ層１２にろう付け接合している。
そして、ヒートシンク２０でパッケージ本体１０底部に
開口したキャビティ３０底面を封じている。ヒートシン
ク２０には、パッケージ本体１０に近似する熱収縮率を
有する銅―タングステン合金等からなるヒートシンクを
用いている。そして、パッケージ本体１０底部にヒート
シンク２０をろう付け接合した際に、パッケージ本体１
０とヒートシンク２０との熱収縮率の差により、ヒート
シンク２０からパッケージ本体１０に過大な応力が加わ
って、パッケージ本体１０にクラックが生ずるのを防い
でいる。

【００１６】キャビティ３０内底面に露出したヒートシ
ンク２０には、緩衝部材６００を介して、半導体チップ
５０搭載用のステージ４０をろう付けしている。ステー
ジ４０には、シリコン等からなる半導体チップ５０に近
似する熱収縮率を有するモリブデン等からなるステージ
を用いている。そして、ステージ４０に半導体チップ５
０をＡｕ共晶ろうを用いて加熱しながらスクライブ等に
より接合した際や、半導体チップ５０が発する熱で半導
体チップ５０とそれを搭載したステージ４０とが加熱さ
れた際に、ステージ４０と半導体チップ５０との熱収縮
率の差により、ステージ４０からそれに接合された半導
体チップ５０に過大な応力が加わって、半導体チップ５
０が破損等するのを防いでいる。

【００１７】以上の構成は、従来のパッケージと同様で
あるが、図のパッケージでは、緩衝部材６００に、図２
又は図３に示したような、リング材６２０内側にリング
材６２０より熱収縮率の大きい金属部材６４０を埋め込
んでなる部材を用いている。具体的には、図２に示した
ような、方形枠体状をしたモリブデン又はタングステン
等からなるリング材６２０であって、その周囲表面にろ
う材に濡れやすいニッケルめっき等のめっきを施したリ
ング材６２０内側にろう材に濡れやすい方形板状をした
銅等からなる金属部材６４０を埋め込んでなる緩衝部材
６００を用いている。又は、図３に示したような、内側
を円形状に抉り取った方形板状のモリブデン又はタング
ステン等からなるリング材６２０であって、その周囲表
面にろう材に濡れやすいニッケルめっき等のめっきを施
したリング材６２０内側にろう材に濡れやすい円板状を
した銅等からなる金属部材６４０を埋め込んでなる緩衝
部材６００を用いている。

【００１８】図１ないし図４に示したパッケージは、以
上のように構成していて、このパッケージにおいては、
ヒートシンク２０に緩衝部材６００を介してステージ４
０をろう付けした場合に、緩衝部材のリング材６２０内
側面と金属部材６４０周囲側面との間にろう材が侵入し
て、金属部材６４０周囲側面がリング材６２０内側面に
ろう付けされる。そして、ヒートシンク２０に緩衝部材
６００を介してステージ４０をろう付けした際に、緩衝
部材６００周囲のリング材６２０からその内側にろう付
けされたリング材６２０より熱収縮率の大きい金属部材
６４０にその部材が内方に大きく収縮するのを阻止する
力が加わる。そして、緩衝部材６００内側の金属部材６
４０がその内方に大きく収縮するのが阻止されて、リン
グ材６２０とその内側にろう付けされた金属部材６４０
とからなる緩衝部材６００の見掛け上の熱収縮率が小さ
く抑えられ、緩衝部材６００の熱収縮率がモリブデン等
からなるステージ４０の熱収縮率に近づく。その結果、
ヒートシンク２０に緩衝部材６００を介してステージ４
０をろう付けした際に、緩衝部材６００とステージ４０
との熱収縮率の差により、緩衝部材６００からそれにろ
う付けされたステージ４０に加わる応力が小さく抑えら
れて、ステージ４０がドーム状に上方に反るのが防止さ
れる。又は、図４に示したように、ヒートシンク２０に
緩衝部材６００を介してステージ４０をろう付けした際
に、緩衝部材６００内側のリング材６２０より熱収縮率
の大きい金属部材６４０が内方に大きく収縮しようとし
て、その収縮しようとする力が金属部材６４０にろう付
けされたステージ４０下面中央に加わる。その結果、緩
衝部材６００内側の金属部材６４０からステージ４０に
その中央を緩衝部材６００内方に引き込もうとする力が
加わって、ステージ４０がドーム状に上方に反るのが防
止される。

【００１９】なお、本発明は、パッケージ本体１０を窒
化アルミニウムセラミック、ムライトセラミック等で形
成すると共に、ヒートシンク２０をパッケージ本体１０
を形成している窒化アルミニウムセラミック、ムライト
セラミック等に近似する熱膨張係数を有する銅―モリブ
デン合金、モリブデン―タングステン合金、モリブデン
等で形成したパッケージ、又はステージ４０を半導体チ
ップ５０を形成しているシリコン等に近似する熱膨張係
数を有するタングステン等で形成したパッケージにも利
用可能であり、そのようなパッケージに利用すれば、ヒ
ートシンク２０に緩衝部材６００を介してステージ４０
をろう付けした際に、緩衝部材６００により、ステージ
４０がドーム状に上方に反るのを防止できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパッケー
ジによれば、ヒートシンクに緩衝部材を介してステージ
をろう付けした際に、緩衝部材によりステージがドーム
状に上方に反るのを的確に防止できる。そして、半導体
チップをステージ上面に確実に面接触状態に密着させて
搭載することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパッケージの正面断面図である。

【図２】本発明のパッケージの緩衝部材の平面図であ
る。

【図３】本発明のパッケージの緩衝部材の平面図であ
る。

【図４】本発明のパッケージのヒートシンクに緩衝部材
を介してろう付けしたステージ周辺の拡大正面断面図で
ある。

【図５】従来のパッケージの正面断面図である。

【図６】従来のパッケージのヒートシンクに緩衝部材を
介してろう付けしたステージ周辺の拡大正面断面図であ
る。

【符号の説明】

１０パッケージ本体１２メタライズ層２０ヒートシンク３０キャビティ４０ステージ５０半導体チップ６０、６００緩衝部材６２０リング材６４０金属部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パッケージ本体底部にヒートシンクをろ
う付け接合して、前記パッケージ本体底部に開口した半
導体チップ収容用のキャビティ底面を前記ヒートシンク
で封ずると共に、前記キャビティ内底面に露出したヒー
トシンクに半導体チップ搭載用のステージを緩衝部材を
介してろう付けしてなる半導体装置用パッケージにおい
て、前記緩衝部材にリング材内側に該リング材より熱収
縮率の大きい金属部材を埋め込んでなる部材を用いたこ
とを特徴とする半導体装置用パッケージ。
【請求項２】緩衝部材にモリブデン又はタングステン
からなるリング材内側に銅材を埋め込んでなる部材を用
いた請求項１記載の半導体装置用パッケージ。