JPS60257152A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS60257152A JPS60257152A JP59112513A JP11251384A JPS60257152A JP S60257152 A JPS60257152 A JP S60257152A JP 59112513 A JP59112513 A JP 59112513A JP 11251384 A JP11251384 A JP 11251384A JP S60257152 A JPS60257152 A JP S60257152A
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- JP
- Japan
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- flange
- holes
- stem
- semiconductor device
- glass
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- 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
- H10W76/00—Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
- H10W76/10—Containers or parts thereof
- H10W76/12—Containers or parts thereof characterised by their shape
- H10W76/13—Containers comprising a conductive base serving as an interconnection
- H10W76/132—Containers comprising a conductive base serving as an interconnection having other interconnections through an insulated passage in the conductive base
-
- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07551—Connecting or disconnecting of bond wires characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting
-
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- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
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- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
-
- 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
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- 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】
［発明の技術分野］
この発明は、特にステム構造を改良した、中電力用およ
び大電力用パワートランジスタを構成する半導体装置に
関するものである。
び大電力用パワートランジスタを構成する半導体装置に
関するものである。
［発明の背景技術ど問題点］
電力用パワー］・ランジスタのステムを形成するフラン
ジには、銅製のピー１ヘシンクおよびガラスタブレット
を介してリードビンが、それぞれ気密に封着されている
。
ジには、銅製のピー１ヘシンクおよびガラスタブレット
を介してリードビンが、それぞれ気密に封着されている
。
上記ステムの製造は、まずたとえばシャーシに固定する
ためのボルト貫通孔を形成した所定の形状のフランジを
、鉄製の薄板によって構成する。
ためのボルト貫通孔を形成した所定の形状のフランジを
、鉄製の薄板によって構成する。
このフランジの全面に対して、腐蝕を防ぐために２〜４
μｍの厚さで銅めっきを施す。また、半導体素子を取付
ける銅製のヒートシンクの側面には１５〜２０μｍのＳ
電解ニッケルめっきを施し、このヒートシンクを上記フ
ランジのほぼ中央に設けられた貫通孔にプレスによりか
しめる。
μｍの厚さで銅めっきを施す。また、半導体素子を取付
ける銅製のヒートシンクの側面には１５〜２０μｍのＳ
電解ニッケルめっきを施し、このヒートシンクを上記フ
ランジのほぼ中央に設けられた貫通孔にプレスによりか
しめる。
フランジに形成′したり−ドビン挿入通孔にはリング状
のガラスタブレット・を挿入し、ガラスタブレットに設
けた穴に電極取出し用のリードビンを挿入する。ここで
、ガラスタブレツ１−は、ソーダ系の軟質ガラスを用い
て作る。また、リードビンは、ガラスタブレットのガラ
ス材料と熱膨張係数の近似するニッケルー鉄合金を用い
て作り、予め約８５０℃で５分間熱処理し、鉄の酸化膜
を形成させておく。
のガラスタブレット・を挿入し、ガラスタブレットに設
けた穴に電極取出し用のリードビンを挿入する。ここで
、ガラスタブレツ１−は、ソーダ系の軟質ガラスを用い
て作る。また、リードビンは、ガラスタブレットのガラ
ス材料と熱膨張係数の近似するニッケルー鉄合金を用い
て作り、予め約８５０℃で５分間熱処理し、鉄の酸化膜
を形成させておく。
そして、ヒートシンク、ガラスタブレットおよびリード
ピンを挿入したフランジを、窒素のような非酸化性雰囲
気下約１０００℃で焼成し、各部品の接触面を封着する
。さらに全面にニッケルめっきを施すことによりステム
が形成される。
ピンを挿入したフランジを、窒素のような非酸化性雰囲
気下約１０００℃で焼成し、各部品の接触面を封着する
。さらに全面にニッケルめっきを施すことによりステム
が形成される。
このようにして構成されたステムにおいて、使用された
リードビンは酸化膜を有しているので、リードビンとガ
ラスタブレットとの間の接着性は非常に良好である。し
たがって、組立て中および製品になってからリードビン
に外力が加わっても、リードビンとガラスタブレットど
の間ではニアリークは生じないが、封着強度が弱いガラ
スタブレットとフランジとの間ではニアリークが生じる
。
リードビンは酸化膜を有しているので、リードビンとガ
ラスタブレットとの間の接着性は非常に良好である。し
たがって、組立て中および製品になってからリードビン
に外力が加わっても、リードビンとガラスタブレットど
の間ではニアリークは生じないが、封着強度が弱いガラ
スタブレットとフランジとの間ではニアリークが生じる
。
そして、上記のようにして構成されたステムのヒートシ
ンク部に対して、半導体素子を取付け、この半導体素子
の特性劣化を防止するために、このステムを不活性ガス
雰囲気中に設定し上記ステム上をキャップを用いて気密
封止する。
ンク部に対して、半導体素子を取付け、この半導体素子
の特性劣化を防止するために、このステムを不活性ガス
雰囲気中に設定し上記ステム上をキャップを用いて気密
封止する。
しかし、ニアリークが生じる半導体Ｈａ用ステムでは、
外部の空気が徐々にステム内に入り、半導体素子を固定
している接着剤つまり一般にはろう材中の金属成分が次
第に酸化される。このため、半導体素子の特性はこの接
着材の経時変化とともに劣化してしまう。
外部の空気が徐々にステム内に入り、半導体素子を固定
している接着剤つまり一般にはろう材中の金属成分が次
第に酸化される。このため、半導体素子の特性はこの接
着材の経時変化とともに劣化してしまう。
［発明の目的１
この発明は上記問題点を鑑みなされたもので、その目的
は、ニアリークが生じないようにフランジとガラスタフ
レッ１〜どの接合部の接着強度を高めた半導体装置を提
供することである。
は、ニアリークが生じないようにフランジとガラスタフ
レッ１〜どの接合部の接着強度を高めた半導体装置を提
供することである。
［発明の概要］
ずなわら、本弁明に係る半導体装置は、所定の形状に形
成された鉄製のフランジに、側面をニッケルーリンめっ
きした銅製のピー１−シンクをかしめ、フランジとガラ
スタブレツ］・の挿入孔およびビー１−シン９表面を含
めてフランジの全面に電解ニッケルめつぎを施し、その
ニッケル膜を酸化した酸化膜を形成し、上記酸化の終わ
った部品にガラスタブレットを挿入設定し、このタブレ
ッ１へに対して表面に鉄の酸化膜を有するリードビンを
組立て、非酸化＋！ｌ雰囲気下で焼成し、各部品間の接
触面をＩＪＷしＵ ＩＮ成される。
成された鉄製のフランジに、側面をニッケルーリンめっ
きした銅製のピー１−シンクをかしめ、フランジとガラ
スタブレツ］・の挿入孔およびビー１−シン９表面を含
めてフランジの全面に電解ニッケルめつぎを施し、その
ニッケル膜を酸化した酸化膜を形成し、上記酸化の終わ
った部品にガラスタブレットを挿入設定し、このタブレ
ッ１へに対して表面に鉄の酸化膜を有するリードビンを
組立て、非酸化＋！ｌ雰囲気下で焼成し、各部品間の接
触面をＩＪＷしＵ ＩＮ成される。
［発明の実施例］
以下に図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図はステム部分を取出して示した図である。厚さ１．
５ｍｍの鉄製薄板をプレスにより所定の形状に打ち抜き
、フランジ１１を形成する。
１図はステム部分を取出して示した図である。厚さ１．
５ｍｍの鉄製薄板をプレスにより所定の形状に打ち抜き
、フランジ１１を形成する。
このフランジ１１の両端部分にはステムをシャーシに固
定するためのボルト貫通孔１２および１３、また、半導
体素子取付は部となる貫通孔１４がそれぞれ設けられて
いる。この半導体素子取付は部となる貫通孔１４対して
銅製のピー１−シンク１５をプレスによりにかしめる。
定するためのボルト貫通孔１２および１３、また、半導
体素子取付は部となる貫通孔１４がそれぞれ設けられて
いる。この半導体素子取付は部となる貫通孔１４対して
銅製のピー１−シンク１５をプレスによりにかしめる。
この場合、このヒートシンク１５の側面にはニッケルー
リンめっきが施されている。
リンめっきが施されている。
次にヒートシンク１５を含めてフランジ１１の全面に電
解ニッケルめっきを施す。このめっきの厚さは、４〜７
μｍである。このめっきに用いる溶液はたとえば、溶液
１６ｍ３中に硫酸ニッケルと塩化ニッケルとホウ酸とを
それぞれ２００〜３５０ｑ、３８〜５０Ｇ、３０〜４５
０含み、ｐＨを２゜５〜４．８に調整したものである。
解ニッケルめっきを施す。このめっきの厚さは、４〜７
μｍである。このめっきに用いる溶液はたとえば、溶液
１６ｍ３中に硫酸ニッケルと塩化ニッケルとホウ酸とを
それぞれ２００〜３５０ｑ、３８〜５０Ｇ、３０〜４５
０含み、ｐＨを２゜５〜４．８に調整したものである。
そして濃度は５−
５０〜６０℃、電流密度は０ 、５〜３ Ａ ／ ｄ
ｍ ２にそれぞれ設定する。このようにしてめっきを施
したフランジ１１を、６００〜６５０℃に設定された酸
化性雰囲気中で２０〜４０分間熱処理しニッケル膜を酸
化する。
ｍ ２にそれぞれ設定する。このようにしてめっきを施
したフランジ１１を、６００〜６５０℃に設定された酸
化性雰囲気中で２０〜４０分間熱処理しニッケル膜を酸
化する。
次いてカーボン冶・具申で、上記ニッケルの酸化膜を形
成したフランジ１１に設けられたリードピン挿入通孔１
６および１７に、リング状のガラスタブレット１８およ
び１９を挿入する。次いで、このガラスタブレット１８
および１９に形成したガラス穴に、電極取出し用のリー
ドビン２０および２１を挿入する。
成したフランジ１１に設けられたリードピン挿入通孔１
６および１７に、リング状のガラスタブレット１８およ
び１９を挿入する。次いで、このガラスタブレット１８
および１９に形成したガラス穴に、電極取出し用のリー
ドビン２０および２１を挿入する。
ここで、カラスタブレツ１−１８および１９は、ソーダ
系の軟質ガラスを用いて作る。また、リードビン２０お
よび２１は、ガラスタブレット１８および１９を形成す
るガラス材料と熱膨張係歓が近叙するニッケルー鉄合金
を用いて作り、予め約８５０℃で５分間熱処理し、酸化
膜を形成させておく。
系の軟質ガラスを用いて作る。また、リードビン２０お
よび２１は、ガラスタブレット１８および１９を形成す
るガラス材料と熱膨張係歓が近叙するニッケルー鉄合金
を用いて作り、予め約８５０℃で５分間熱処理し、酸化
膜を形成させておく。
そして、ヒートシンク１５、ガラスタブレット１８およ
び１９、リードビン２０および２１を挿入したフランジ
１１を、窒素のような非酸化性雰囲気下約１０６一 ００℃で焼成し、各部品の接触面を到着する。さらに全
面にニッケルめっきを施すことによりステムを形成する
。
び１９、リードビン２０および２１を挿入したフランジ
１１を、窒素のような非酸化性雰囲気下約１０６一 ００℃で焼成し、各部品の接触面を到着する。さらに全
面にニッケルめっきを施すことによりステムを形成する
。
このようにして構成されたステムのヒートシンク１５に
対して、半導体素子２２を、ろう材２３を接着材として
取付ける。そしてボンディングワイヤ２４を取付けた後
、半導体素子２２の特性劣化を防止するために、ステム
を不活性雰囲気中に設定してステム上をキャップ２５を
用いて気密封止する。
対して、半導体素子２２を、ろう材２３を接着材として
取付ける。そしてボンディングワイヤ２４を取付けた後
、半導体素子２２の特性劣化を防止するために、ステム
を不活性雰囲気中に設定してステム上をキャップ２５を
用いて気密封止する。
上記ステムでは、フランジ１１に形成した酸化ニッケル
の膜が、フランジ１１とガラスタブレッ１−１８および
１９との間の接着性を向上させるのであるが、この酸化
膜量が０．１ｍｏ／ｃｍ２以下の場合には、ガラスタブ
レッ１へ１８および１９とフランジ１１との間の接着強
度が低く、気密性が充分ではない。
の膜が、フランジ１１とガラスタブレッ１−１８および
１９との間の接着性を向上させるのであるが、この酸化
膜量が０．１ｍｏ／ｃｍ２以下の場合には、ガラスタブ
レッ１へ１８および１９とフランジ１１との間の接着強
度が低く、気密性が充分ではない。
また酸化膜量が０．２５ｍ ｇ ／ ｃ ｍ２以上に達
すると、封着後ガラスタブレッ］・１８および１９中に
気泡が生じるため、フランジ１１とリードビン２０およ
び２１との間の絶縁電圧が低下し製品の保証ができない
。
すると、封着後ガラスタブレッ］・１８および１９中に
気泡が生じるため、フランジ１１とリードビン２０およ
び２１との間の絶縁電圧が低下し製品の保証ができない
。
また、このようにガラスタブレット１８および１９中に
気泡が生じると、充分なガラス強度が得られず衝撃に対
してガラスクラックが生じやすくなるので信頼性が低下
する。したがって上記酸化膜の適当な形成量は、０．１
〜Ｏ−２５ｍ Ｑ 、、／ Ｃｍ２である。
気泡が生じると、充分なガラス強度が得られず衝撃に対
してガラスクラックが生じやすくなるので信頼性が低下
する。したがって上記酸化膜の適当な形成量は、０．１
〜Ｏ−２５ｍ Ｑ 、、／ Ｃｍ２である。
このように構成された半導体装置のステムおよび従来の
半導体用ステムそれぞれについて、ニアリーク試験を次
のように行なってみた。
半導体用ステムそれぞれについて、ニアリーク試験を次
のように行なってみた。
まず、ステムを炉中で室温から４２０’０まで昇温速度
８０’Ｃ／ｍ ｉ ｎで昇温加熱し、次いで５分間４２
０℃に保ち、続いて４０℃／ｍｉｎの冷却速度で室）易
まで冷却する。その後、リードビンを第２図の点線に示
すように、六方向へ４５°強制的に折曲げ元に戻す。こ
れを折曲げ１回とし、２回目はＢ方向へ４５°折曲げ、
この機械的折曲げを所定回数繰返した後、ヘリウムディ
テクタによってニアリークの有無を測定する。この試験
は両ステムそれぞれ１０個ずつについて行ない、各試験
における折曲げ回数は、１回から６回まで行った。
８０’Ｃ／ｍ ｉ ｎで昇温加熱し、次いで５分間４２
０℃に保ち、続いて４０℃／ｍｉｎの冷却速度で室）易
まで冷却する。その後、リードビンを第２図の点線に示
すように、六方向へ４５°強制的に折曲げ元に戻す。こ
れを折曲げ１回とし、２回目はＢ方向へ４５°折曲げ、
この機械的折曲げを所定回数繰返した後、ヘリウムディ
テクタによってニアリークの有無を測定する。この試験
は両ステムそれぞれ１０個ずつについて行ない、各試験
における折曲げ回数は、１回から６回まで行った。
その結果、従来のステムは、折曲げ１回では１０個のサ
ンプルはいずれもニアリークを生じなかったが、折曲げ
２回で５個にニアリークが生じ、折曲げ３回以上では全
てのステムにニアリークが生じた。一方、上記実施例に
示したステムの場合は、４回の折曲げまではニアリーク
を生じたサンプルは全くなく、折曲げ５回目で５個にニ
アリークが生じ、折曲げ６回目で初めて全てのステムに
ニアリークが生じた。
ンプルはいずれもニアリークを生じなかったが、折曲げ
２回で５個にニアリークが生じ、折曲げ３回以上では全
てのステムにニアリークが生じた。一方、上記実施例に
示したステムの場合は、４回の折曲げまではニアリーク
を生じたサンプルは全くなく、折曲げ５回目で５個にニ
アリークが生じ、折曲げ６回目で初めて全てのステムに
ニアリークが生じた。
また、従来のステムおよび上記実施例に示したステムそ
れぞれ３０個について熱疲労試験を行った結果、ニアリ
ークが生じたサンプルは従来のステムでは１個〜２個、
上記実施例に示したステムでは０個であった。
れぞれ３０個について熱疲労試験を行った結果、ニアリ
ークが生じたサンプルは従来のステムでは１個〜２個、
上記実施例に示したステムでは０個であった。
［発明の効果コ
以上のように、本発明に係る半導体装置は、フランジと
ガラスタブレットとの間の接着性が著しく改善されてい
る。その結果、従来問題であったフランジとガラスタブ
レッ１〜との間に生ずるニアリークに起因する半導体装
置の経時的特性劣化を９− 防止することができる。
ガラスタブレットとの間の接着性が著しく改善されてい
る。その結果、従来問題であったフランジとガラスタブ
レッ１〜との間に生ずるニアリークに起因する半導体装
置の経時的特性劣化を９− 防止することができる。
第１図は本発明の一実施例に係る半導体装置のステムを
示す平面図、第２図は、上記半導体装置の第１図におけ
る■−■に対応する断面図である。 １１・・・フランジ、１８．１９・・・ガラスタブレッ
］・、２０．２１−リードビン。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 １０−
示す平面図、第２図は、上記半導体装置の第１図におけ
る■−■に対応する断面図である。 １１・・・フランジ、１８．１９・・・ガラスタブレッ
］・、２０．２１−リードビン。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 １０−
Claims (1)
- 半導体素子を取付は設定するためのヒートシンクが取付
は設定されたフランジに対して、リードピン取付は用の
貫通孔を形成し、この貫通孔を含むフランジ全面に対し
てニッケル酸化膜を形成し、この酸化膜層を有する上記
リードビン取付は用貫通孔に対して、リードビンを保持
するガラスタブレットを挿入して焼成固定させるように
したことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59112513A JPS60257152A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59112513A JPS60257152A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60257152A true JPS60257152A (ja) | 1985-12-18 |
Family
ID=14588527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59112513A Pending JPS60257152A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60257152A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5230353A (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Micro program control method |
| JPS5510137A (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-24 | Daikin Ind Ltd | Hydraulic circuit |
-
1984
- 1984-06-01 JP JP59112513A patent/JPS60257152A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5230353A (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Micro program control method |
| JPS5510137A (en) * | 1978-07-04 | 1980-01-24 | Daikin Ind Ltd | Hydraulic circuit |
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