JPS5856443A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS5856443A JPS5856443A JP56155687A JP15568781A JPS5856443A JP S5856443 A JPS5856443 A JP S5856443A JP 56155687 A JP56155687 A JP 56155687A JP 15568781 A JP15568781 A JP 15568781A JP S5856443 A JPS5856443 A JP S5856443A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chip
- insulator
- thermal resistance
- semiconductor device
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/20—Arrangements for cooling
- H10W40/25—Arrangements for cooling characterised by their materials
- H10W40/255—Arrangements for cooling characterised by their materials having a laminate or multilayered structure, e.g. direct bond copper [DBC] ceramic substrates
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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、半導体素子内部で発生する熱を、簡単な構造
で効果的に放熱するようにした半導体装置に関する。
で効果的に放熱するようにした半導体装置に関する。
一般に、ベース接地、エミッタ接地にて使用される半導
体装置の容器では、半導体素子（以下チップと呼ぶ）を
搭載する場合、放熱下面がコレクタとなるために、容器
を外部回路に取り付けるだめの金属部材とチップのコレ
クタ電極とを絶縁基板（以下絶縁体と呼ぶ）で絶縁して
おく必要がある。
体装置の容器では、半導体素子（以下チップと呼ぶ）を
搭載する場合、放熱下面がコレクタとなるために、容器
を外部回路に取り付けるだめの金属部材とチップのコレ
クタ電極とを絶縁基板（以下絶縁体と呼ぶ）で絶縁して
おく必要がある。
第１図は、このような容器を用いた従来の半導体装置の
チップ搭載部の一例を示すもので、外部回路への取シ付
けと放熱を兼ねた金属部材１を、酸化べＩＪ Ｉｊウム
等の熱伝導率の良い絶縁体２の一面にろう付し、絶縁体
２のチップ搭載面となる他面には、コレクタ金属化層４
ａ、エミッタおよびベース金属化層４ｂ、４ｃが電気的
に分離された状態で形成され、コレクタ金属化層４ａに
チップ５がＡｕ−８ｂ等のろう付にて接着され、エミッ
タおよびベース金属化層４ｂ、４Ｃとテップ５上面のエ
ミッタおよびベース電極とを金属細線６で接続したもの
である。
チップ搭載部の一例を示すもので、外部回路への取シ付
けと放熱を兼ねた金属部材１を、酸化べＩＪ Ｉｊウム
等の熱伝導率の良い絶縁体２の一面にろう付し、絶縁体
２のチップ搭載面となる他面には、コレクタ金属化層４
ａ、エミッタおよびベース金属化層４ｂ、４ｃが電気的
に分離された状態で形成され、コレクタ金属化層４ａに
チップ５がＡｕ−８ｂ等のろう付にて接着され、エミッ
タおよびベース金属化層４ｂ、４Ｃとテップ５上面のエ
ミッタおよびベース電極とを金属細線６で接続したもの
である。
このような半導体装置のチップ内部で発生する熱は、一
般にチップ上面が空気、窒素ガス等の気体にさらされて
いるか、又はｍ脂で固められているために、チップ下面
から絶縁体２および金輌部材１を通して回路中の放熱板
に放熱される。
般にチップ上面が空気、窒素ガス等の気体にさらされて
いるか、又はｍ脂で固められているために、チップ下面
から絶縁体２および金輌部材１を通して回路中の放熱板
に放熱される。
しかるに、一般の絶縁体は、金属等に比べて熱伝導率が
非常に悪く、酸化ペリ９ウムのごとく熱伝導率が良い高
価な絶縁体の場合においては、機械的強度が弱いため、
充分その厚さを薄くして熱抵抗を低くすることは困難で
ある。熱抵抗が電流の流れにくさを表わすのと同様、放
熱部までの熱の流路にある各部材の熱抵抗の総和で表わ
され、さらに各部材の熱抵抗は、その熱伝導率の逆数お
よび、熱の流路の長さに比例し、流路の断面積に反比例
する。
非常に悪く、酸化ペリ９ウムのごとく熱伝導率が良い高
価な絶縁体の場合においては、機械的強度が弱いため、
充分その厚さを薄くして熱抵抗を低くすることは困難で
ある。熱抵抗が電流の流れにくさを表わすのと同様、放
熱部までの熱の流路にある各部材の熱抵抗の総和で表わ
され、さらに各部材の熱抵抗は、その熱伝導率の逆数お
よび、熱の流路の長さに比例し、流路の断面積に反比例
する。
流路の断面積とは、放熱量の一定の割合以上がその面積
を通して放熱される面積であって、全熱量の９０−以上
が通る面積と規定すると都合のよい場合が多い。よって
、絶縁体が機械的に弱く、その厚さを充分に薄くできな
い場合は、熱の流路が長くなりて熱抵抗が大きくなシ、
又、機械的強度が比較的ありても、熱伝導率が悪い場合
はやはシ熱抵抗を大きくする結果となる。
を通して放熱される面積であって、全熱量の９０−以上
が通る面積と規定すると都合のよい場合が多い。よって
、絶縁体が機械的に弱く、その厚さを充分に薄くできな
い場合は、熱の流路が長くなりて熱抵抗が大きくなシ、
又、機械的強度が比較的ありても、熱伝導率が悪い場合
はやはシ熱抵抗を大きくする結果となる。
また、チップと絶縁体との間に熱伝導率の良い金属板を
介在した場合においても、チップのコレクタと金属部材
とを絶縁するために絶縁体を必要とするため、熱抵抗の
低減効果が十分に発揮できない欠点があった。また、チ
ップと金属板との熱膨張率の差が大きい部材を使用する
と機械的強度の点から見てチップの信頼度を保つことが
できないＯ 上記のよう々理由から、従来の電力用半導体装置は１絶
は体の１械的強度および熱伝導率の関係からチップ性能
が熱的に制限されることが多い。
介在した場合においても、チップのコレクタと金属部材
とを絶縁するために絶縁体を必要とするため、熱抵抗の
低減効果が十分に発揮できない欠点があった。また、チ
ップと金属板との熱膨張率の差が大きい部材を使用する
と機械的強度の点から見てチップの信頼度を保つことが
できないＯ 上記のよう々理由から、従来の電力用半導体装置は１絶
は体の１械的強度および熱伝導率の関係からチップ性能
が熱的に制限されることが多い。
また、チップと絶縁体との間に熱伝導率の良い金属板を
介在した場合においても、依然として絶縁体による熱的
制限が残ることになる上、依然として高価な熱伝導率の
良い絶縁体を用いることはさけられない。
介在した場合においても、依然として絶縁体による熱的
制限が残ることになる上、依然として高価な熱伝導率の
良い絶縁体を用いることはさけられない。
本発明の目的は、以上のような不都合な点を改良し、高
価な絶縁体斜材を用いることなく、熱抵抗を改善してチ
ップの性能を制限する熱的問題を解決しようとするにあ
る。
価な絶縁体斜材を用いることなく、熱抵抗を改善してチ
ップの性能を制限する熱的問題を解決しようとするにあ
る。
以下図面に従って本発明の一実施例を説明する。
第２図は本発明による半導体装置の部分断面図で、外部
回路への取り付けと放熱を兼ねた金属部材ｌの一面に、
アルミナ、ステアゲイト等のセラミック類の絶縁体３の
一面と、シリコンの熱膨張率とほぼ等しいモリブデン、
タングステン等の金属板７の一面とをろう付し、絶縁体
３の他面には金属化層４ｇ、４ｂ、４ｃが形成されて、
おム金属板７の上回に、チップ搭載用に酸化Ｍ等の絶縁
膜８と金属化層４ｄを上面に有する半導体の板、例えば
シリコン基板９の下面とをろう材等で接着し、シリコン
基板９の金属化層４ｄにチップ５をＡｕ−８ｉ等のろう
材で接着し、金属化層４ａと金属化層４ｄおよび金属化
層４ｂ、４ｃとチップ電極とを金属細線６によ多接続し
て半導体装置を構成したものである。
回路への取り付けと放熱を兼ねた金属部材ｌの一面に、
アルミナ、ステアゲイト等のセラミック類の絶縁体３の
一面と、シリコンの熱膨張率とほぼ等しいモリブデン、
タングステン等の金属板７の一面とをろう付し、絶縁体
３の他面には金属化層４ｇ、４ｂ、４ｃが形成されて、
おム金属板７の上回に、チップ搭載用に酸化Ｍ等の絶縁
膜８と金属化層４ｄを上面に有する半導体の板、例えば
シリコン基板９の下面とをろう材等で接着し、シリコン
基板９の金属化層４ｄにチップ５をＡｕ−８ｉ等のろう
材で接着し、金属化層４ａと金属化層４ｄおよび金属化
層４ｂ、４ｃとチップ電極とを金属細線６によ多接続し
て半導体装置を構成したものである。
上記のような構造においては、シリコン基板９の上に接
着されたチップ５の内部で発生した熱は、チップ内部で
広が９ながらシリコン基板９に達し、さらにシリコン基
板９の中で広が）ながら金属板７に達する。さらに金属
基板７の中で広がシながら金属部材１に達し、さらに外
部回路の放熱板へ伝導してゆくわけであるが、従来の構
造に比べてシリコン基板９による熱抵抗は増大するが、
シリコン基板の面積は、普通、チップの面積より広く設
けるので、シリコン基板中で熱が広がって流れ、金属板
７における熱伝導の断面積は増大し、金属板における熱
抵抗はそれにつれて減少する上絶縁体の代わシに金属板
を用いるため、熱抵抗ははるかに減少することはあきら
かであシ、またシリコン基板９上に絶縁膜はごく薄いた
めその熱抵抗は無視できる値となる。
着されたチップ５の内部で発生した熱は、チップ内部で
広が９ながらシリコン基板９に達し、さらにシリコン基
板９の中で広が）ながら金属板７に達する。さらに金属
基板７の中で広がシながら金属部材１に達し、さらに外
部回路の放熱板へ伝導してゆくわけであるが、従来の構
造に比べてシリコン基板９による熱抵抗は増大するが、
シリコン基板の面積は、普通、チップの面積より広く設
けるので、シリコン基板中で熱が広がって流れ、金属板
７における熱伝導の断面積は増大し、金属板における熱
抵抗はそれにつれて減少する上絶縁体の代わシに金属板
を用いるため、熱抵抗ははるかに減少することはあきら
かであシ、またシリコン基板９上に絶縁膜はごく薄いた
めその熱抵抗は無視できる値となる。
また、シリコン基板９と金属板７との熱膨張率がほぼ等
しいため、シリコン基板の厚さも充分に薄くすることが
でき、その熱抵抗は最少減にすることができる。チップ
５とシリコン基板９との機械的強度については同じ熱膨
張率であるため全く問題は生じない。
しいため、シリコン基板の厚さも充分に薄くすることが
でき、その熱抵抗は最少減にすることができる。チップ
５とシリコン基板９との機械的強度については同じ熱膨
張率であるため全く問題は生じない。
一般に金属板の熱抵抗の減少の方がシリコン基板による
熱抵抗の増加よシも大きいので、装置全体の熱抵抗は下
がることになる。本発明によれば、従来の酸化ベリリウ
ム郷の高価な絶縁体を用いる装置に比べて同等の熱抵抗
を得ることができ、酸化ベリＩＪウムを用いる場合に対
してはるかに安価であることは明らかである。また、ア
ルミナ、ステタイト等のセラミック基板を絶縁体として
用いる装置に比べて、３０％以上の熱抵抗を減少させる
ことができることは明らかである。
熱抵抗の増加よシも大きいので、装置全体の熱抵抗は下
がることになる。本発明によれば、従来の酸化ベリリウ
ム郷の高価な絶縁体を用いる装置に比べて同等の熱抵抗
を得ることができ、酸化ベリＩＪウムを用いる場合に対
してはるかに安価であることは明らかである。また、ア
ルミナ、ステタイト等のセラミック基板を絶縁体として
用いる装置に比べて、３０％以上の熱抵抗を減少させる
ことができることは明らかである。
なお上記説明は、電力用半導体装置に対してなされてい
るが、本発明は絶縁基板上に配線を形成し、回路を構成
する混成集積回路等のように、外部放熱用金属部材とチ
ップ接着部とが電位を異にする必要上、チップ接着部が
絶縁物によって電気的に絶縁されているような構成のも
のに対しては同様に適用することができる。
るが、本発明は絶縁基板上に配線を形成し、回路を構成
する混成集積回路等のように、外部放熱用金属部材とチ
ップ接着部とが電位を異にする必要上、チップ接着部が
絶縁物によって電気的に絶縁されているような構成のも
のに対しては同様に適用することができる。
第１図は従来の半導体装置の部分断面図、第２図は本発
明の一実施例の部分断面図である。 １・・・・・・金属部材、２・・・・・・熱伝導の良い
絶縁体、３・・・・・・熱伝導の悪い絶縁体、４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄ・・・・・・金属化層、５・・・・・・
チップ、６・・・・・・ボンディング線、７・・・・・
・金属板、８・・・・・・絶縁膜、９１１６００．シリ
コン基板。
明の一実施例の部分断面図である。 １・・・・・・金属部材、２・・・・・・熱伝導の良い
絶縁体、３・・・・・・熱伝導の悪い絶縁体、４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄ・・・・・・金属化層、５・・・・・・
チップ、６・・・・・・ボンディング線、７・・・・・
・金属板、８・・・・・・絶縁膜、９１１６００．シリ
コン基板。
Claims (1)
- 外部回路に対する取付けと放熱とを兼ねる金属部材と、
この金属部材の上に固着された熱伝導率の良好な金属板
と、−面側に絶縁膜が設けられ前記金属板の上に取付け
られた半導体の板と、この半導体の板の上に固着された
半導体素子とを含むことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155687A JPS5856443A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155687A JPS5856443A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5856443A true JPS5856443A (ja) | 1983-04-04 |
Family
ID=15611354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56155687A Pending JPS5856443A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856443A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62107445U (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-09 | ||
| JPS63299152A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-06 | Toshiba Corp | 半導体実装回路装置 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56155687A patent/JPS5856443A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62107445U (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-09 | ||
| JPS63299152A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-06 | Toshiba Corp | 半導体実装回路装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2592308B2 (ja) | 半導体パッケージ及びそれを用いたコンピュータ | |
| US4700273A (en) | Circuit assembly with semiconductor expansion matched thermal path | |
| CN102593081A (zh) | 包括散热器的半导体器件 | |
| JPH11204700A (ja) | 放熱フィン一体型パワーモジュール | |
| JP2000174180A (ja) | 半導体装置 | |
| US4314270A (en) | Hybrid thick film integrated circuit heat dissipating and grounding assembly | |
| JP2993286B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP3193142B2 (ja) | 基 板 | |
| JPH0645504A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS5856443A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS6130742B2 (ja) | ||
| JPH0613487A (ja) | マルチチップモジュール | |
| JPS6056300B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP3048707B2 (ja) | 混成集積回路 | |
| JP2002134560A (ja) | 半導体装置 | |
| CN219106135U (zh) | 模制功率半导体封装体 | |
| US20260090408A1 (en) | High-power electronic package with electrically isolated heatsink | |
| JP3502511B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH06188334A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2892687B2 (ja) | 半導体素子用パツケージ | |
| JP2800605B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0547953A (ja) | 半導体装置用パツケージ | |
| JPS635247Y2 (ja) | ||
| JPS60250655A (ja) | 集積回路パツケ−ジ | |
| JP3011502B2 (ja) | 混成集積回路 |