JPS60202955A - 半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置、特に、高密度実装を請求される半
導体装置に適用して特に有効な技術に関する。

〔背景技術〕

大規模集積回路（ＬＳＩ）の如き半導体装置においては
、半導体素子（半導体ベレット）はシリコン（Ｓｉ）材
料で作られているのが通常であり、この半導体ベレット
はダイボンディング、７エイスダウンボンデイング等の
方式で基板に実装される。

ところが、通常用いられる基板はアルミナ系材料で作ら
れているので、基板の材料と半導体ベレットのシリコン
材料との間の熱膨張率の差により、半導体ペレットと基
板との間の接続部に応力が集中し、半導体ペレットの剥
離、配縁の断線の不良発生をひき起こす原因となり易い
上に、冷却のために複雑な系が要求され名という問題が
ある。

そこで、シリコンとの熱膨張係数の差が少ない、０．１
〜８，５重量％のベリ；リウムを含む炭化ケイ素であっ
てホットプレスにより成形された材料すなわち特開昭５
７−２５９１号公報に開示された材料を基板（以下、Ｓ
ｉＣ基板と略称する）とすることが考えられる。

ところが、ＳｉＣ基板を通常のアルミナ系基板用封止ガ
ラスでキャップと封着すると、ＳｉＣ基板とキャップと
の熱膨張係数の差が太きいため、制止完了後の熱処理時
や信頼性試験時、あるいは実際の製品使用時等において
封止ガラス部にり２ツクが生じ、封止後リーク不良を起
こすおそれのあることが本発明者によって見い出された
。

また、ＳｉＣ基板に放熱フィンを取り付けて使用したい
場合、たとえば放熱フィンが熱膨張係数の大きいアルミ
ニウム材料で作られていると、ＳｉＣ基板と放熱フィン
との熱膨張係数の差が大きいので、両者の結合部にクラ
ック等が生じるという問題があることを本発明者は見い
出した。

〔発明の目的〕

本発明の１つの目的は、半導体装置の構成裂素間の熱膨
張係数の差圧起因するクラック等を防止し、高い信頼性
の気密封止、または放熱を行うことのできる技術を提供
することＫある。

本発明の他の目的は、ＳｉＣ基板とキャップとの間の封
止ガラス部のクラックを防止できる技術を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、ＳｉＣ基板と放熱フィンとの間の
結合部のクラックを防止できる技術を提供することにあ
る。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単忙説明すれば、次の通りである。

すなわち、ＳｉＣ基板とキャップとの間、およびＳｉＣ
基板と放熱フィンとの間をそれぞれ非結晶封止ガラスま
たはシリコーン系接着剤で封着することにより、被封着
物間の熱膨張係数の差を小さくし、封着部のクラックを
防止できるようにしたものである。

し実施例〕 図は本発明の一実施例による半導体装置の断面図である
。

この実施例における半導体装置の基板１はたとえば特開
昭５７−２５９１号公報に記載されている０、１〜８．
５重量％のベリリウムを含む炭化ケイ素（ＳムＣ）を主
成分とする材料で作られている。炭化ケイ素（ＳｉＣ）
は炭素（Ｃ）とケイ素（Ｓｉ、シリコン）との化合物で
、ＳｉＣの粉末にたとえば焼結助剤としての酸化ベリリ
ウム（Ｂｅ０）粉末およびバインダを混合し、粉末プレ
スで成形してこれをホットプレスにより焼結することに
より作ることができる。

この基板１の一方の面（図の下面）の中央部付近忙は、
シリコン（ＳＫ）よりなるペレット３が金−シリコン（
Ａｕ−８ｉ）共晶部２を介して固着されている。ペレッ
ト３の電極部はワイヤ４により、外部端子であるリード
５の内端部とボンディングされ、電気的忙接続されてい
る。

リード５は封止ガラス６により、アルミナまたはムライ
ト製キャップ７とＳｉＣ基板１との間に挾み込まれた状
態で気密制止される。封止ガラス６は、鉛を主成分とす
る非結晶封止ガラスよりなる。この封止ガラス６は熱膨
張係数が３０〜３００℃で５０±３Ｘ１０／’Ｃと小さ
いので、３０〜４００℃で３７±２Ｘ１０／”Ｃである
ＳｉＣ基板１の熱膨張係数と近く、キャップ７の熱膨張
係数（４０〜２５０℃で４６±５Ｘ１０／℃、４０〜４
００℃で５０±５Ｘ１０／’Ｃまたは４０〜８００℃で
５９±５Ｘ１０／’Ｃ）　との差も小さい。一方、リー
ド５はたとえば鉄、銅、ニッケル。

またはコバルト系の材料で作られている。また、リード
５の露出表面上には半田８が被覆されている。リード５
の熱膨張係数は、３０〜４００℃で３３〜４２Ｘ１０／
’Ｃ、または３０〜４５０℃で４５〜５１Ｘ１０−／”
Ｃである。

また、前記、ＳｉＣ基板１の他の面（図の上面）には、
たとえばアルミニウムを主成分とする放熱フィン１０が
シリコーン系接着剤９で固着され、ペレット３から発生
される熱をより効率的に放散するようになっている。

このシリコーン系接着剤９はＳｉＣ基板１と放熱フィン
１０（熱膨張係数は１７５ｘｌＯ／’ｃと大きい）との
熱膨張係数差によって生じる応力を吸収することができ
るものであり、ＳｉＣ基板１と放熱フィン１０とを極め
て確実に固着できる。

したがって、本実施例では、各構成要素が相互の熱膨張
係数の差ができるだけ小さくなるよう罠、かつその差を
吸収できるように組み合わせて半導体装置を構成してい
るので、良好な気密封止性および固着性等を得ることが
できる。

〔効　果〕

（１）炭化ケイ素を主成分とする材料で作られた基板と
キャップとを非結晶封止ガラスで封止したことにより、
封止部のクラック等を生じることなく確実な気密封止が
可能となり、高い信頼性を得ることができる。

１２）炭化ケイ素を主成分とする基板と放熱フィンとが
シリコーン系接着剤で接着されていることにより基板と
放熱フィンとの間の熱膨張係数の差を吸収でき、放熱フ
ィンの固着性および放熱性を確保することができる。

（３１基板とペレットとの熱膨張係数がほぼ同じである
ので、大形のペレットを実装してもペレットクラック等
を起こすことを防止できる。

（４１炭化ケイ素を主成分とする基板は放熱性が良好で
あり、高パワーのＬＳＩの実装が可能であり、熱抵抗を
低減できる。

（５）　簡単な構造で前記（１１〜（４）のような優れ
た諸効果を得ることができ、半導体装置としてのコスト
パフォーマンスが著しく向上する。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、キャップや放熱フィン等の構造や熱膨張係数
を前記以外のものとすることができる。

また、リードフレームを必ずしも使用する必要はなく、
放熱フィンを省略することもできる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるフラットタイプの半
導体装置に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば、ＤＩＬＧ型等の他の
種類の半導体装置にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による一実施例である半導体装置の断面図で
ある。 １・・・基板、２・・ＡｕＳｉ共晶部、３・・・ペレッ
ト、４・・・ワイヤ、５・・・リード、６・・非結晶封
止ガラス、７・・・キャップ、８・・・半田、９・・・
シリコーン系接着剤、１０・・・放熱フィン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭化ケイ素を主成分とする材料で作られた基板とキ
   ャップとを非結晶封止ガラスで封止してなる半導体装置
   。 ２　非結晶封止ガラスが鉛を主成分とすることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ８、非結晶封止ガラスの熱膨張係数が３０〜３００℃で
   ５０±３Ｘ１０／’ｃであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の半導体装置。 ４、　キャップがムライトよりなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ５、炭化ケイ素を主成分とする材料で作られた基板と、
   キャップと、前記基板に取り付けられた放熱フィンとか
   らなり、前記基板と放熱フィンとがシリコーン系接着剤
   で接着されてなることを特徴とする半導体装置。 ６、放熱フィンがアルミニウムを主成分とすることを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載の半導体装置。 ？、基板とキャップとが非結晶封止ガラスで封止されて
   〜・ることを特徴とする特許請求の範囲第５項または第
   ６項のいずれかに記載の半導体装置。