JPS58169912A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS58169912A JPS58169912A JP57051081A JP5108182A JPS58169912A JP S58169912 A JPS58169912 A JP S58169912A JP 57051081 A JP57051081 A JP 57051081A JP 5108182 A JP5108182 A JP 5108182A JP S58169912 A JPS58169912 A JP S58169912A
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- metallic plate
- metallic
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- metal plate
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置に係り、特に半導体素子などの発
熱素子が多数搭載された高集積高出力の半導体混成集積
回路装置に関する。
熱素子が多数搭載された高集積高出力の半導体混成集積
回路装置に関する。
高出力混成集積回路装置では数百W以−Eの電力を扱う
ため、回路素子としての半導体ペレットはその損失電力
によって自己発熱する。この発熱に起因して特性が不安
定性になったシ劣化され本ことがあることから、素子の
冷却、即ち熱放散が重要な課題の1つになっている。ま
た、高度の集積化及び混成化を図ることによって電気回
路機能を向上させて経済性を高める圧したがい搭載され
る発熱素子の数も多くなる。従って、搭載される半導体
素子の相互間を含めて配線部やアース電位の放熱支持板
などの相互間隔が狭くなることから、それら相互間の電
気的絶縁を十分に確保することが重要な課題の他の1つ
になっている。
ため、回路素子としての半導体ペレットはその損失電力
によって自己発熱する。この発熱に起因して特性が不安
定性になったシ劣化され本ことがあることから、素子の
冷却、即ち熱放散が重要な課題の1つになっている。ま
た、高度の集積化及び混成化を図ることによって電気回
路機能を向上させて経済性を高める圧したがい搭載され
る発熱素子の数も多くなる。従って、搭載される半導体
素子の相互間を含めて配線部やアース電位の放熱支持板
などの相互間隔が狭くなることから、それら相互間の電
気的絶縁を十分に確保することが重要な課題の他の1つ
になっている。
これらの課題を考慮して、放熱性及び電気絶縁性を確保
しながら限られたスペースに所定の電気回路を形成させ
九ものとして、従来、第1図の断面図に示され九混成集
積回路装置が知られている。
しながら限られたスペースに所定の電気回路を形成させ
九ものとして、従来、第1図の断面図に示され九混成集
積回路装置が知られている。
第1図に示されたように、放熱支持板としての放熱フィ
ンl上に絶縁部材2を介して搭載され九金属板3上に発
熱素子4を接着し、さらに発熱素子4を避けるように成
形された配線基板5を金属板3上に設け、この配線基板
s上に電気配線6を設け、この電気配@6と発熱素子4
間の電気配線を施して所定の回路機能を有する混成集積
回路が構成されている。なお、放熱フィンlはアルミニ
ラムの如き熱伝導性に優れる金属、絶縁部材2はエポキ
シ、シリコーン等からなる熱硬化性樹脂、金属板3は銅
の如き導電性や熱伝導性に優れた金属からなシ、通常シ
リコンの如き半導体によシ形成され丸見熱素子4は半田
付は等によって金属板3上に接着される。また、発熱素
子4や金属板3はパターン配線され九ガラスエボキ7板
の如き配線基板5と金属細線の超音波ボンディング等に
よって電気的に接続され、所定の電気回路が形成されて
いる。
ンl上に絶縁部材2を介して搭載され九金属板3上に発
熱素子4を接着し、さらに発熱素子4を避けるように成
形された配線基板5を金属板3上に設け、この配線基板
s上に電気配線6を設け、この電気配@6と発熱素子4
間の電気配線を施して所定の回路機能を有する混成集積
回路が構成されている。なお、放熱フィンlはアルミニ
ラムの如き熱伝導性に優れる金属、絶縁部材2はエポキ
シ、シリコーン等からなる熱硬化性樹脂、金属板3は銅
の如き導電性や熱伝導性に優れた金属からなシ、通常シ
リコンの如き半導体によシ形成され丸見熱素子4は半田
付は等によって金属板3上に接着される。また、発熱素
子4や金属板3はパターン配線され九ガラスエボキ7板
の如き配線基板5と金属細線の超音波ボンディング等に
よって電気的に接続され、所定の電気回路が形成されて
いる。
しかし表から、上述した構成を有する従来の混成集積回
路装置にあって、絶縁部材2はエポキシ系あるいはシリ
コーン系樹脂からなる熱硬化性樹脂が用いられ、放熱フ
ィンl又は金属板3間の接着面に未硬化の液状熱硬化性
樹脂を塗付して重ね合わせ先後、xooc前後に加熱し
て硬化させ、接着剤を兼ねて形成されている。しかし、
未硬化、・1 の樹脂を用していることから、絶縁部材2の厚さを均一
に形成させることが困難でToシ、これKよって、次の
ような欠点を生ずる虞れがあつ九、つまり、絶縁部材2
が薄く形成されると放熱フィンlと金属板3間の電気絶
縁が確保されないことがら如、回路機能が損われるとい
う欠点を有していた。そこで、電気絶縁を確保するため
の方法とじ1、絶縁部材2を十分な厚みのものに形成す
ることが提案されるが、この絶縁部材2の熱伝導性は低
く、例えばエポキシ樹脂にあっては熱伝導率=10 X
10−’ cal/ctmc a sシリコーン樹脂
にあっては熱伝導率:5X10°’ cal/cmc
I であり、一般に用いられる他の絶縁部材であるア
ルきすの熱伝導率: 0.07 Cal/cnsc I
に比べて相当劣っていることから、発熱素子4を効
果的に冷却するために広い面積の金属板3が必要となり
、高密度高集積化の障害になるとiう欠点を有していた
。
路装置にあって、絶縁部材2はエポキシ系あるいはシリ
コーン系樹脂からなる熱硬化性樹脂が用いられ、放熱フ
ィンl又は金属板3間の接着面に未硬化の液状熱硬化性
樹脂を塗付して重ね合わせ先後、xooc前後に加熱し
て硬化させ、接着剤を兼ねて形成されている。しかし、
未硬化、・1 の樹脂を用していることから、絶縁部材2の厚さを均一
に形成させることが困難でToシ、これKよって、次の
ような欠点を生ずる虞れがあつ九、つまり、絶縁部材2
が薄く形成されると放熱フィンlと金属板3間の電気絶
縁が確保されないことがら如、回路機能が損われるとい
う欠点を有していた。そこで、電気絶縁を確保するため
の方法とじ1、絶縁部材2を十分な厚みのものに形成す
ることが提案されるが、この絶縁部材2の熱伝導性は低
く、例えばエポキシ樹脂にあっては熱伝導率=10 X
10−’ cal/ctmc a sシリコーン樹脂
にあっては熱伝導率:5X10°’ cal/cmc
I であり、一般に用いられる他の絶縁部材であるア
ルきすの熱伝導率: 0.07 Cal/cnsc I
に比べて相当劣っていることから、発熱素子4を効
果的に冷却するために広い面積の金属板3が必要となり
、高密度高集積化の障害になるとiう欠点を有していた
。
を九、さらに混成集積回路をコンパクトに形成するため
に金属板3の余剰スペースに配線素子を設けようとすれ
ば、配線基板5が必要になり、部品点数が増加しソ門立
工数が増加されてしまい製造コストなどが高くなってし
まうという欠点を有してい友。
に金属板3の余剰スペースに配線素子を設けようとすれ
ば、配線基板5が必要になり、部品点数が増加しソ門立
工数が増加されてしまい製造コストなどが高くなってし
まうという欠点を有してい友。
本発明の目的は、高密度高集積化を達成させることがで
き、且つ、電気絶縁性及び熱伝導性に優れた絶縁部材を
備えた半導体装置を提供することにある。
き、且つ、電気絶縁性及び熱伝導性に優れた絶縁部材を
備えた半導体装置を提供することにある。
本発明は、絶縁部材として熱硬化性樹脂フィルムの支持
板(放熱フィン)に対応する面に轡脂接着剤層を、ま九
他面に搭載される回路素子に対応する金属箔を形成した
ものとすることにより、電気絶縁性及び熱伝導性に優れ
たものとし且つ高密度高集積化を達成しようとするもの
である。
板(放熱フィン)に対応する面に轡脂接着剤層を、ま九
他面に搭載される回路素子に対応する金属箔を形成した
ものとすることにより、電気絶縁性及び熱伝導性に優れ
たものとし且つ高密度高集積化を達成しようとするもの
である。
以下、本発明の図示実施例を用いて説明する。
82図〜第4図は本発明の一実施例の600W級電流制
御用混成集積回路装置を示すものであり、第2図は要部
斜視図、第3図は回路構成図、第4図は要部断面図であ
る。第2図において、アルミニウムから成るヒレ付き放
熱フィンlの半面部11上に1枚に形成され九絶縁フィ
ルム7が接着され、この絶縁フィルム7上考面に選択的
に形成された金属箔71に6枚の金属板3が夫々接着さ
れ、金属板3上には発熱素子となるダーリントントラン
ジスタベレツ)41がそれぞれ接着載置され、また絶縁
フィルム7上にはもう1つの発熱素子となゐセメント抵
抗42が搭載されている。前記各々の素子は絶縁フィル
ム7上に選択的に形成された釡−箔からなる配線パター
ン72と金属細4m81.82によって電気的に接続さ
れ、第3図に示す回路が形成されてiる。なお、第2図
では図面の簡単化の九めに各部材間の彎着層は図示され
ていない、を九、配線パターンの終端部73にはこの回
路を駆動するための制御回路と接続す十ための熾子が取
付けられて−るが、図中では省略されている。
御用混成集積回路装置を示すものであり、第2図は要部
斜視図、第3図は回路構成図、第4図は要部断面図であ
る。第2図において、アルミニウムから成るヒレ付き放
熱フィンlの半面部11上に1枚に形成され九絶縁フィ
ルム7が接着され、この絶縁フィルム7上考面に選択的
に形成された金属箔71に6枚の金属板3が夫々接着さ
れ、金属板3上には発熱素子となるダーリントントラン
ジスタベレツ)41がそれぞれ接着載置され、また絶縁
フィルム7上にはもう1つの発熱素子となゐセメント抵
抗42が搭載されている。前記各々の素子は絶縁フィル
ム7上に選択的に形成された釡−箔からなる配線パター
ン72と金属細4m81.82によって電気的に接続さ
れ、第3図に示す回路が形成されてiる。なお、第2図
では図面の簡単化の九めに各部材間の彎着層は図示され
ていない、を九、配線パターンの終端部73にはこの回
路を駆動するための制御回路と接続す十ための熾子が取
付けられて−るが、図中では省略されている。
本実施例の特徴とするとζろは、絶縁フィルムγ上に選
択形成され友金属箔71に発熱素子搭載用の金属板3が
直接半田付けされて−る点、金属板3が配置される領域
以外のスペースに配線パターン72が形成されているこ
とKある。このことを第4図を用いて説明する。
択形成され友金属箔71に発熱素子搭載用の金属板3が
直接半田付けされて−る点、金属板3が配置される領域
以外のスペースに配線パターン72が形成されているこ
とKある。このことを第4図を用いて説明する。
第4図は第2図図示実施例の構造のうち、放熱フィンl
からトランジスタペレット41に至る部分及びその周辺
の断面を模式的に示しているものである1図において、
放熱フィンlは幅98■、長さ100m、高さ25■の
大きさを有するヒレ付き放熱体であ如、放熱フィンlの
平面部$1上に樹脂接着剤としてのふっ素糸有機樹脂)
−厚さ25μmによ)絶縁フィルム7としてのポリイミ
ドフィルム(厚さ7Bpm、幅75m、長さ80m)が
接着され、同フィル五7上に選択的に直接形成された厚
さ50amの銅からなる金属箔71上に半田層75によ
シ銅からなる金属板3(幅15m、長さ15■、厚さ3
■)が接着され、金属板3上には半田層43によシ導電
的にトランジスタベレツ)41が接着され、この金属板
3の周辺には配線パターン(鋼、厚さ50μm)72が
形成されており、アルミニウム細線81によって接続さ
れている。 、1 このように構成されるものであるから、放熱フィンと発
熱素子搭載用の金属板3との絶縁性は、熱硬化され九ポ
リイミドフィルムの絶縁フィルム7によって均−且つ十
分圧確保されるのである。
からトランジスタペレット41に至る部分及びその周辺
の断面を模式的に示しているものである1図において、
放熱フィンlは幅98■、長さ100m、高さ25■の
大きさを有するヒレ付き放熱体であ如、放熱フィンlの
平面部$1上に樹脂接着剤としてのふっ素糸有機樹脂)
−厚さ25μmによ)絶縁フィルム7としてのポリイミ
ドフィルム(厚さ7Bpm、幅75m、長さ80m)が
接着され、同フィル五7上に選択的に直接形成された厚
さ50amの銅からなる金属箔71上に半田層75によ
シ銅からなる金属板3(幅15m、長さ15■、厚さ3
■)が接着され、金属板3上には半田層43によシ導電
的にトランジスタベレツ)41が接着され、この金属板
3の周辺には配線パターン(鋼、厚さ50μm)72が
形成されており、アルミニウム細線81によって接続さ
れている。 、1 このように構成されるものであるから、放熱フィンと発
熱素子搭載用の金属板3との絶縁性は、熱硬化され九ポ
リイミドフィルムの絶縁フィルム7によって均−且つ十
分圧確保されるのである。
しかも、ポリイミドフィルム及び接着剤層のふっ素糸有
機樹脂ノー75が極めて薄い丸め、放熱性の低下を極め
て小さくすることができ、また、金属板3が搭載される
側には樹脂等に比べて著しく熱伝導率の大きい鋼や半田
を介しているためこの部分の放熱性が損なわれることが
ない、このことから、発熱素子からの熱を伝達する熱拡
散板としての役割を兼ねる金属板30面積を小さくする
ことが可能であシ、金属板3の小型化によって生じ九余
剰スペースに配線パターン72を設けることが可能にな
つ九のである。これによシ、従来不可欠であった配線基
板5が不要となシ、部品点数を低減させて製作工数を低
減させることができたのである。
機樹脂ノー75が極めて薄い丸め、放熱性の低下を極め
て小さくすることができ、また、金属板3が搭載される
側には樹脂等に比べて著しく熱伝導率の大きい鋼や半田
を介しているためこの部分の放熱性が損なわれることが
ない、このことから、発熱素子からの熱を伝達する熱拡
散板としての役割を兼ねる金属板30面積を小さくする
ことが可能であシ、金属板3の小型化によって生じ九余
剰スペースに配線パターン72を設けることが可能にな
つ九のである。これによシ、従来不可欠であった配線基
板5が不要となシ、部品点数を低減させて製作工数を低
減させることができたのである。
従って、本実施例によれば、簡単な構成によシミ気絶練
性及び熱伝導性を十分確保するとともに、高密度高集積
化が達成され、しかも経済性を向上させることができる
という効果がある。゛なお、上述の効゛果について、第
1図図示従来例と第2〜4図図示本実施例との比較をし
たものが第1表に示されている。第1表において、試料
Aは本実施例による混成集積回路であり、試料Bは従来
例のものである。また、絶縁性とは、金鴫板−放熱フイ
ン関に実効値200VO5e流電圧を1分間印加して絶
縁試験を行い、試料100台当シに対し絶線破壊され九
試料の数を表わすものである。
性及び熱伝導性を十分確保するとともに、高密度高集積
化が達成され、しかも経済性を向上させることができる
という効果がある。゛なお、上述の効゛果について、第
1図図示従来例と第2〜4図図示本実施例との比較をし
たものが第1表に示されている。第1表において、試料
Aは本実施例による混成集積回路であり、試料Bは従来
例のものである。また、絶縁性とは、金鴫板−放熱フイ
ン関に実効値200VO5e流電圧を1分間印加して絶
縁試験を行い、試料100台当シに対し絶線破壊され九
試料の数を表わすものである。
@1表に示されたように、本実施例Aは金属板の寸法が
小さくなっているKも拘らず、トランジスタペレットと
放熱フィン間の熱抵抗が低減されている。i九、絶縁性
についても向上されておシ、製作コストは著しく低減さ
れていることがわかる。
小さくなっているKも拘らず、トランジスタペレットと
放熱フィン間の熱抵抗が低減されている。i九、絶縁性
についても向上されておシ、製作コストは著しく低減さ
れていることがわかる。
また、上述し九実施例において、放熱フィンlには熱放
散を効果的に行なうためヒレが設けられているが、所望
の機能に応じてヒレを取除いた平板状のものであっても
よく、シかも、アルミニウムを母材とすることは必須で
なく例えば銅、鉄等の金属又は銅系、アル1=ウム系、
鉄系の合金材のようなものであって4よいことは言うま
でもない。
散を効果的に行なうためヒレが設けられているが、所望
の機能に応じてヒレを取除いた平板状のものであっても
よく、シかも、アルミニウムを母材とすることは必須で
なく例えば銅、鉄等の金属又は銅系、アル1=ウム系、
鉄系の合金材のようなものであって4よいことは言うま
でもない。
絶縁部材としてのポリイ建ドフイルムは熱硬化性で耐熱
性に優れる点で極めて有用な材料であるが、マイラ、無
機セラむクス粉末をフィラーとして含むシリコーン樹脂
の如き物であってもよく、そして接着剤としてのふっ素
糸有機樹脂74は熱可塑性(軟化温度250C)であっ
て金属、無機物、有機物等広範な物質への接着性に優れ
しかも鉛、錫系半田による接着と同一プロセスで同一時
に逃場できる点で一層好ましいが、必要に応じ他の熱可
塑性樹脂例えばポリエチレンの如き物であってもよく、
又は、半硬化の熱硬化性樹脂であってもよめ。
性に優れる点で極めて有用な材料であるが、マイラ、無
機セラむクス粉末をフィラーとして含むシリコーン樹脂
の如き物であってもよく、そして接着剤としてのふっ素
糸有機樹脂74は熱可塑性(軟化温度250C)であっ
て金属、無機物、有機物等広範な物質への接着性に優れ
しかも鉛、錫系半田による接着と同一プロセスで同一時
に逃場できる点で一層好ましいが、必要に応じ他の熱可
塑性樹脂例えばポリエチレンの如き物であってもよく、
又は、半硬化の熱硬化性樹脂であってもよめ。
さらに、配線パターン71.72は電気伝導性に優れ為
点で鋼を用いるのがよいが、アル2ニウム細纏等による
配線をスムーズに行なう九めにはこれにニッケル等のボ
ンダビリティのよi金属を横機したものであることが望
ましい、勿論、配線パターン71.72の厚さは取扱う
電流容量に応じて適蟲な厚さに形成することは言う壕で
もない。
点で鋼を用いるのがよいが、アル2ニウム細纏等による
配線をスムーズに行なう九めにはこれにニッケル等のボ
ンダビリティのよi金属を横機したものであることが望
ましい、勿論、配線パターン71.72の厚さは取扱う
電流容量に応じて適蟲な厚さに形成することは言う壕で
もない。
同様に、金属板3は電気伝導性中熱伝導性に優れる点で
鋼であることが望ましいが、電気的、熱的な面で許され
る場合はアル1 ニウム、銅系合金、鉄系合金のような
物であってもよく、半田付性とワイヤボンディング性を
同時に満足させる観点からはこれらのe&面をニッケル
、鏑、金等で櫨機し友方がよい、金属板3は熱拡散板と
しての機能を併せて有するものであう、この機N@を持
たせる九めKは少なくともα5−の厚さが必要である。
鋼であることが望ましいが、電気的、熱的な面で許され
る場合はアル1 ニウム、銅系合金、鉄系合金のような
物であってもよく、半田付性とワイヤボンディング性を
同時に満足させる観点からはこれらのe&面をニッケル
、鏑、金等で櫨機し友方がよい、金属板3は熱拡散板と
しての機能を併せて有するものであう、この機N@を持
たせる九めKは少なくともα5−の厚さが必要である。
以上説明しえように、本発明によればい簡単な構成であ
りながら電気絶縁性が十分確保され且つ放熱性を損なう
ことなく、電力用のものにあっても高密度化、高集積化
を達成でき、且つ経済的に優れたものとすることができ
ゐ。
りながら電気絶縁性が十分確保され且つ放熱性を損なう
ことなく、電力用のものにあっても高密度化、高集積化
を達成でき、且つ経済的に優れたものとすることができ
ゐ。
第1図は従来例の電力混成集積回路装置の断面図、第2
図〜第4図は本発明の一実施例の電力混成集積回路装置
を示すものであシ第2図は斜視図、第3図は回路構成図
、第4図は要部断面図である。 1・・・放熱フィン、3・・・金属板、7・・・絶縁フ
ィルム、41・・・トランジスタペレット、71・・・
金属箔、72・・・配線パターン(金属箔)、74・・
・樹脂接着剤ノ噛−−1
図〜第4図は本発明の一実施例の電力混成集積回路装置
を示すものであシ第2図は斜視図、第3図は回路構成図
、第4図は要部断面図である。 1・・・放熱フィン、3・・・金属板、7・・・絶縁フ
ィルム、41・・・トランジスタペレット、71・・・
金属箔、72・・・配線パターン(金属箔)、74・・
・樹脂接着剤ノ噛−−1
Claims (1)
- 1、放熱部材としての支持板上に絶縁部材を介して半導
体ペレットを含む回路素子が載置される構造を有する半
導体装置にあって、前記絶縁部材は熱硬化性樹脂フィル
ムを主体とし該フィルムの前記支持板に接着される面に
は樹脂接着剤層が他面には前記回−素子の形状に幼名さ
せて金属箔が接着形成された絶縁フィルムであることを
特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051081A JPS58169912A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57051081A JPS58169912A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58169912A true JPS58169912A (ja) | 1983-10-06 |
Family
ID=12876859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57051081A Pending JPS58169912A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58169912A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63110034U (ja) * | 1987-01-09 | 1988-07-15 | ||
| US7610678B2 (en) | 2004-08-19 | 2009-11-03 | Fujitsu Limited | Heat transfer sheet, heat transfer structural body and manufacturing method of the heat transfer structural body |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5662343A (en) * | 1979-10-26 | 1981-05-28 | Hitachi Ltd | Electronic device |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP57051081A patent/JPS58169912A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5662343A (en) * | 1979-10-26 | 1981-05-28 | Hitachi Ltd | Electronic device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63110034U (ja) * | 1987-01-09 | 1988-07-15 | ||
| US7610678B2 (en) | 2004-08-19 | 2009-11-03 | Fujitsu Limited | Heat transfer sheet, heat transfer structural body and manufacturing method of the heat transfer structural body |
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