JPH09283668A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH09283668A JPH09283668A JP8088159A JP8815996A JPH09283668A JP H09283668 A JPH09283668 A JP H09283668A JP 8088159 A JP8088159 A JP 8088159A JP 8815996 A JP8815996 A JP 8815996A JP H09283668 A JPH09283668 A JP H09283668A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置において、低コストで、かつ半導
体素子への熱ストレスを緩和することにより半導体素子
の寿命を向上させる。 【解決手段】 銅放熱板５の半導体素子４が搭載される
べき面５ａのみに銅タングステン板６を低融点ソルダー
である金錫ろう材７にて接合する。金錫ろう材７を用い
ているため、半導体素子４が受ける熱ストレスを低減で
き、半導体素子４の寿命を向上できる。また銅タングス
テン板６の使用枚数が少なく、コストを安価にできる。
体素子への熱ストレスを緩和することにより半導体素子
の寿命を向上させる。 【解決手段】 銅放熱板５の半導体素子４が搭載される
べき面５ａのみに銅タングステン板６を低融点ソルダー
である金錫ろう材７にて接合する。金錫ろう材７を用い
ているため、半導体素子４が受ける熱ストレスを低減で
き、半導体素子４の寿命を向上できる。また銅タングス
テン板６の使用枚数が少なく、コストを安価にできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に放熱性を持たせるために金属放熱板を有する半
導体装置に関する。
し、特に放熱性を持たせるために金属放熱板を有する半
導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高い放熱性を要求される半導体装
置は、図３に示すように、銅放熱板３上に半導体素子４
を搭載していた。１はリード，２はセラミックである。
置は、図３に示すように、銅放熱板３上に半導体素子４
を搭載していた。１はリード，２はセラミックである。
【０００３】また、銅などの高い熱伝導率を有する素材
は、同時に高い熱膨張率を有する場合が多く、表１に示
すように半導体素子の熱膨張率に比べて３〜５倍大き
い。
は、同時に高い熱膨張率を有する場合が多く、表１に示
すように半導体素子の熱膨張率に比べて３〜５倍大き
い。
【０００４】
【表１】
【０００５】従って金属放熱板上に半導体素子を搭載
後、熱ショック，温度サイクル試験等を行うと、半導体
素子にクラックが発生するという問題がある。この問題
を解決する従来例としては、特開平２−１４６７４８号
がある。
後、熱ショック，温度サイクル試験等を行うと、半導体
素子にクラックが発生するという問題がある。この問題
を解決する従来例としては、特開平２−１４６７４８号
がある。
【０００６】特開平２−１４６７４８号に開示された半
導体装置は図４に示すように、銅放熱板５の両面に銅タ
ングステン板６を貼付け、片側の銅タングステン板６上
に半導体素子４が搭載されていた。このように銅放熱板
５の半導体素子４が搭載されるべき面に銅タングステン
板６を貼付することにより、熱ストレスによる半導体素
子のクラックを防止すると共に、銅放熱板５の半導体素
子４が搭載されるべき面の裏面にも銅タングステン板６
を貼付することにより、銅放熱板５の裏面の反りを防止
することができる。
導体装置は図４に示すように、銅放熱板５の両面に銅タ
ングステン板６を貼付け、片側の銅タングステン板６上
に半導体素子４が搭載されていた。このように銅放熱板
５の半導体素子４が搭載されるべき面に銅タングステン
板６を貼付することにより、熱ストレスによる半導体素
子のクラックを防止すると共に、銅放熱板５の半導体素
子４が搭載されるべき面の裏面にも銅タングステン板６
を貼付することにより、銅放熱板５の裏面の反りを防止
することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の特開平
２−１４６７４８号公報では、半導体素子４のクラック
を回避しているものの、銅放熱板５の両面に銅タングス
テン板６を貼付しているため、コスト的に高いという問
題点がある。
２−１４６７４８号公報では、半導体素子４のクラック
を回避しているものの、銅放熱板５の両面に銅タングス
テン板６を貼付しているため、コスト的に高いという問
題点がある。
【０００８】また銅放熱板５と銅タングステン板６の接
合用ソルダーについて、特開平２−１４６７４８号公報
には明確に示されていないが、通常半導体装置用容器の
組立に使用する銀銅ろう材を上記接合に用いると、半導
体素子にクラックを発生させないまでも、半導体素子が
熱ストレスを受け、動作中に電力を低下させ、具体的に
は、実動作時で１×１０5時間の寿命しか得られないと
いう問題がある。
合用ソルダーについて、特開平２−１４６７４８号公報
には明確に示されていないが、通常半導体装置用容器の
組立に使用する銀銅ろう材を上記接合に用いると、半導
体素子にクラックを発生させないまでも、半導体素子が
熱ストレスを受け、動作中に電力を低下させ、具体的に
は、実動作時で１×１０5時間の寿命しか得られないと
いう問題がある。
【０００９】図４に示す従来の半導体装置の構造におい
て半導体素子が影響を受ける原因は、半導体素子を搭載
する際の熱にある。この原因を取り除くには、素子接合
の際に要する熱処理の温度を低く抑える必要がある。従
来は、この点に注目して半導体素子を搭載するという動
機付けがなされていなかった。
て半導体素子が影響を受ける原因は、半導体素子を搭載
する際の熱にある。この原因を取り除くには、素子接合
の際に要する熱処理の温度を低く抑える必要がある。従
来は、この点に注目して半導体素子を搭載するという動
機付けがなされていなかった。
【００１０】本発明の目的は、低コストで、かつ半導体
素子への熱ストレスを緩和することにより、約１桁程度
（１×１０6時間）半導体素子の寿命を向上させる半導
体装置を提供することにある。
素子への熱ストレスを緩和することにより、約１桁程度
（１×１０6時間）半導体素子の寿命を向上させる半導
体装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、放熱板と、補強板とを
有する半導体装置であって、放熱板は、半導体素子に発
生する熱を放熱する金属板であり、補強板は、半導体素
子が搭載される放熱板の素子搭載面に添設され、放熱板
の反りを阻止するものであり、放熱板と補強板，補強板
と半導体素子は、それぞれヤング率の低い低融点ソルダ
ーにより接合されているものである。
め、本発明に係る半導体装置は、放熱板と、補強板とを
有する半導体装置であって、放熱板は、半導体素子に発
生する熱を放熱する金属板であり、補強板は、半導体素
子が搭載される放熱板の素子搭載面に添設され、放熱板
の反りを阻止するものであり、放熱板と補強板，補強板
と半導体素子は、それぞれヤング率の低い低融点ソルダ
ーにより接合されているものである。
【００１２】また前記補強板は、前記放熱板の凹陥部内
に埋設され、前記半導体素子の取付け高さを低くしたも
のである。
に埋設され、前記半導体素子の取付け高さを低くしたも
のである。
【００１３】また前記補強板は、熱膨張係数が半導体素
子のものと近い金属板である。
子のものと近い金属板である。
【００１４】また前記補強板は、銅タングステン板であ
る。
る。
【００１５】また前記ヤング率の低い低融点ソルダー
は、金錫ろう材である。
は、金錫ろう材である。
【００１６】
【作用】半導体素子の寿命を向上させるには、半導体素
子への熱ストレスを緩和する必要がある。そのために
は、熱処理の温度を低く設定すればよいが、単に熱処理
の温度を低くしたとしても、熱処理による影響が半導体
素子に加わるのを完全に除去することは不可能であり、
半導体素子に対する熱処理の影響を考慮する必要があ
る。
子への熱ストレスを緩和する必要がある。そのために
は、熱処理の温度を低く設定すればよいが、単に熱処理
の温度を低くしたとしても、熱処理による影響が半導体
素子に加わるのを完全に除去することは不可能であり、
半導体素子に対する熱処理の影響を考慮する必要があ
る。
【００１７】したがって、熱処理により半導体素子にク
ラックが生じるのを回避しなければならない。
ラックが生じるのを回避しなければならない。
【００１８】熱処理による半導体素子のクラック発生
は、放熱板の反りに原因がある。放熱板の反りを阻止す
るには、補強板を放熱板に添設する必要があるが、その
補強板の添設には高融点のソルダーを用いる。
は、放熱板の反りに原因がある。放熱板の反りを阻止す
るには、補強板を放熱板に添設する必要があるが、その
補強板の添設には高融点のソルダーを用いる。
【００１９】以上のような条件をクリアーするには、図
４に示す特開平２−１４６７４８号公報のように、補強
板の枚数を増やすことが一つの解決策であるが、この方
法では上述したようにコスト高を招くという課題があ
る。
４に示す特開平２−１４６７４８号公報のように、補強
板の枚数を増やすことが一つの解決策であるが、この方
法では上述したようにコスト高を招くという課題があ
る。
【００２０】そこで本発明は、放熱板の反りを必要最小
限の１枚の補強板により阻止し、かつヤング率の低い低
融点ソルダを用いて接合を行うことにより、半導体素子
への熱ストレスを緩和する。
限の１枚の補強板により阻止し、かつヤング率の低い低
融点ソルダを用いて接合を行うことにより、半導体素子
への熱ストレスを緩和する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図により説明す
る。
る。
【００２２】（実施形態１）図１（ａ）は、本発明の実
施形態１に係る半導体装置を示す平面図、（ｂ）は縦断
面図、（ｃ）は横断面図である。
施形態１に係る半導体装置を示す平面図、（ｂ）は縦断
面図、（ｃ）は横断面図である。
【００２３】図１において、本発明の実施形態１に係る
半導体装置は、放熱板５と、補強板６とを有している。
半導体装置は、放熱板５と、補強板６とを有している。
【００２４】放熱板５は、半導体素子４に発生する熱を
放熱する高い熱伝導性を有する金属板であり、銅製のも
のを用いている（以下、銅放熱板という）。
放熱する高い熱伝導性を有する金属板であり、銅製のも
のを用いている（以下、銅放熱板という）。
【００２５】補強板６は、半導体素子４が搭載される銅
放熱板５の素子搭載面５ａに添設され、放熱板５の反り
を阻止するものである。補強板６としては、熱膨張係数
が半導体素子４のものと近い金属板が用いられる。実施
形態１では、補強板６として銅タングステン板を用いて
いる（以下、補強板６を銅タングステン板６という）。
放熱板５の素子搭載面５ａに添設され、放熱板５の反り
を阻止するものである。補強板６としては、熱膨張係数
が半導体素子４のものと近い金属板が用いられる。実施
形態１では、補強板６として銅タングステン板を用いて
いる（以下、補強板６を銅タングステン板６という）。
【００２６】さらに銅タングステン板６は、銅放熱板５
の素子搭載面５ａ上にヤング率の低い低融点ソルダーと
しての金錫ろう材７により接合されており、半導体素子
４は、同じく銅タングステン板６上に金錫ろう材７によ
り接合されている。また１はリード，２はセラミックで
ある。また８は入出力整合回路であり、入出力整合回路
８と半導体素子４との間がワイヤボンディングにより結
線されている。
の素子搭載面５ａ上にヤング率の低い低融点ソルダーと
しての金錫ろう材７により接合されており、半導体素子
４は、同じく銅タングステン板６上に金錫ろう材７によ
り接合されている。また１はリード，２はセラミックで
ある。また８は入出力整合回路であり、入出力整合回路
８と半導体素子４との間がワイヤボンディングにより結
線されている。
【００２７】表２に、銅放熱板５と銅タングステン板の
接合に高融点ソルダーである銀銅ろう材を用いた従来例
と、本発明の半導体装置とについて寿命試験した結果を
示す。表２から明らかなように本発明の半導体装置は、
従来のものと比べて半導体素子の寿命が１桁近く向上し
ていることが明らかである。また、低融点ソルダーを使
用しているため、銅タングステン板６の片面構造でも反
り量は公知例と同レベル（最大６０μｍ）であった。
接合に高融点ソルダーである銀銅ろう材を用いた従来例
と、本発明の半導体装置とについて寿命試験した結果を
示す。表２から明らかなように本発明の半導体装置は、
従来のものと比べて半導体素子の寿命が１桁近く向上し
ていることが明らかである。また、低融点ソルダーを使
用しているため、銅タングステン板６の片面構造でも反
り量は公知例と同レベル（最大６０μｍ）であった。
【００２８】
【表２】
【００２９】（実施形態２）図２（ａ）は本発明の実施
形態２に係る高出力ＧａＡｓＦＥＴ用半導体装置を示す
平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横断面図である。
形態２に係る高出力ＧａＡｓＦＥＴ用半導体装置を示す
平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横断面図である。
【００３０】本実施形態では、銅放熱板５上の半導体素
子４が搭載されるべき面に溝９を形成し、溝９の中に銅
タングステン板６を低融点ソルダーである金錫ろう材７
にて接合する。その後、銅タングステン板６上に半導体
素子４を金錫ろう材７にて接合する。
子４が搭載されるべき面に溝９を形成し、溝９の中に銅
タングステン板６を低融点ソルダーである金錫ろう材７
にて接合する。その後、銅タングステン板６上に半導体
素子４を金錫ろう材７にて接合する。
【００３１】本発明の実施形態２は、実施形態１と同様
の効果が得られると同時に、半導体素子４と、その左右
に配置される入出力整合回路基板８の高低差が小さくな
り、半導体素子４と入出力整合回路基板８を結ぶボンデ
ィングワイヤーの長短を自由に調節でき、特性向上，調
節が容易になるという利点がある。
の効果が得られると同時に、半導体素子４と、その左右
に配置される入出力整合回路基板８の高低差が小さくな
り、半導体素子４と入出力整合回路基板８を結ぶボンデ
ィングワイヤーの長短を自由に調節でき、特性向上，調
節が容易になるという利点がある。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
は、放熱板の片面のみに補助板を接合する構造をとって
いるため、公知例に比べ銅タングステン１枚分のコスト
を低減できるという効果がある。
は、放熱板の片面のみに補助板を接合する構造をとって
いるため、公知例に比べ銅タングステン１枚分のコスト
を低減できるという効果がある。
【００３３】また、金属放熱板と銅タングステン板の接
合に低ヤング率である低融点ソルダーを用いることによ
り、高ヤング率である銀銅ろう材を用いた場合に比べ、
半導体素子への熱ストレスは小さく（９０００ｋｇ／ｎ
ｍ2）、約１桁程度半導体素子寿命を向上させることが
できる。また低融点ソルダーを用いることにより、銅タ
ングステン板の片面構造であっても公知例と同レベルの
反り量（最大６０μｍ）に抑えることができる。
合に低ヤング率である低融点ソルダーを用いることによ
り、高ヤング率である銀銅ろう材を用いた場合に比べ、
半導体素子への熱ストレスは小さく（９０００ｋｇ／ｎ
ｍ2）、約１桁程度半導体素子寿命を向上させることが
できる。また低融点ソルダーを用いることにより、銅タ
ングステン板の片面構造であっても公知例と同レベルの
反り量（最大６０μｍ）に抑えることができる。
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１を示す平面図、
（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は横断面図である。
（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は横断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態２を示す平面図、
（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は横断面図である。
（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は横断面図である。
【図３】（ａ）は従来例を示す平面図、（ｂ）は縦断面
図，（ｃ）は横断面図である。
図，（ｃ）は横断面図である。
【図４】（ａ）は特開平２−１４６７４８号公報の従来
例を示す平面図、（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は横断面図
である。
例を示す平面図、（ｂ）は縦断面図，（ｃ）は横断面図
である。
１ リード ２ セラミック ４ 半導体素子 ５ 銅放熱板 ６ 銅タングステン板 ７ 金錫ろう材 ８ 入出力整合回路基板 ９ 溝
Claims (5)
- 【請求項１】 放熱板と、補強板とを有する半導体装置
であって、 放熱板は、半導体素子に発生する熱を放熱する金属板で
あり、 補強板は、半導体素子が搭載される放熱板の素子搭載面
に添設され、放熱板の反りを阻止するものであり、 放熱板と補強板，補強板と半導体素子は、それぞれヤン
グ率の低い低融点ソルダーにより接合されていることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記補強板は、前記放熱板の凹陥部内に
埋設され、前記半導体素子の取付け高さを低くしたもの
であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記補強板は、熱膨張係数が半導体素子
のものと近い金属板であることを特徴とする請求項１に
記載の半導体装置。 - 【請求項４】 前記補強板は、銅タングステン板である
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。 - 【請求項５】 前記ヤング率の低い低融点ソルダーは、
金錫ろう材であることを特徴とする請求項１に記載の半
導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8088159A JP2917902B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 半導体装置 |
| US08/832,677 US5780927A (en) | 1996-04-10 | 1997-04-09 | Semiconductor device with long lifetime |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8088159A JP2917902B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283668A true JPH09283668A (ja) | 1997-10-31 |
| JP2917902B2 JP2917902B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=13935153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8088159A Expired - Fee Related JP2917902B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5780927A (ja) |
| JP (1) | JP2917902B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7019021B2 (ja) * | 2018-02-27 | 2022-02-14 | 京セラ株式会社 | 半導体パッケージ、半導体装置および半導体パッケージの製造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5176971A (ja) * | 1974-12-27 | 1976-07-03 | Hitachi Ltd | |
| JPS59227132A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-20 | Sony Corp | 半導体装置 |
| JPS6010633A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS63299152A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-06 | Toshiba Corp | 半導体実装回路装置 |
| JPH02146748A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Nec Corp | 半導体容器 |
| JPH05121587A (ja) * | 1991-10-24 | 1993-05-18 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4615031A (en) * | 1982-07-27 | 1986-09-30 | International Standard Electric Corporation | Injection laser packages |
| EP0521405B1 (en) * | 1991-07-01 | 2001-04-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Heat radiating component and semiconductor device provided with the same |
| US5324987A (en) * | 1993-04-14 | 1994-06-28 | General Electric Company | Electronic apparatus with improved thermal expansion match |
-
1996
- 1996-04-10 JP JP8088159A patent/JP2917902B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-04-09 US US08/832,677 patent/US5780927A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2917902B2 (ja) | 1999-07-12 |
| US5780927A (en) | 1998-07-14 |
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