JPS6057656A - パワ−モジユ−ル - Google Patents
パワ−モジユ−ルInfo
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- JPS6057656A JPS6057656A JP58164959A JP16495983A JPS6057656A JP S6057656 A JPS6057656 A JP S6057656A JP 58164959 A JP58164959 A JP 58164959A JP 16495983 A JP16495983 A JP 16495983A JP S6057656 A JPS6057656 A JP S6057656A
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- JP
- Japan
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- power module
- substrate
- ceramic substrate
- heat dissipating
- metallic
- Prior art date
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- Pending
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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
- H10W44/00—Electrical arrangements for controlling or matching impedance
- H10W44/401—Resistive arrangements
-
- 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
- H10W40/10—Arrangements for heating
-
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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
- H10W72/071—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
-
- 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
- H10W72/30—Die-attach connectors
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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
- H10W72/50—Bond wires
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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
- 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
- H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
- H10W90/734—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Die Bonding (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】
〔発明の利Ｉ１１分野〕
本発明は、半導体装置に係り、特に半導体素子なとの発
熱素子か多数搭載された高集積高出力のパワ−モジュー
ルに関ｔ ル。
熱素子か多数搭載された高集積高出力のパワ−モジュー
ルに関ｔ ル。
従来のパワーモジュールを第１図によって説明する。１
はシリコン等から成る半導体素子、２は金属酸化物から
成る抵抗体で、アルミナを主成分とするセラミック基板
３の」二に形成された金属導体４」二にはんだ等によっ
てｔａ着されている。
はシリコン等から成る半導体素子、２は金属酸化物から
成る抵抗体で、アルミナを主成分とするセラミック基板
３の」二に形成された金属導体４」二にはんだ等によっ
てｔａ着されている。
該セラミック基板の裏面には、ニッケルおよびニッケル
合金等のメソキロが形成されており、金属放熱板７とは
んだ８で接合している。
合金等のメソキロが形成されており、金属放熱板７とは
んだ８で接合している。
かかる構造のパワーモジュールにおいて、前記セラミッ
ク基板と金属放熱板の接合には、熱伝導性を考１・放シ
て、はんだ付で行うことが一般的であるが、はんだ付工
程では最低２３０℃〜２５０℃の温度で処理し、はんだ
を溶融した後、急冷してセラミック基板３と金属放熱板
７を固？！させる。
ク基板と金属放熱板の接合には、熱伝導性を考１・放シ
て、はんだ付で行うことが一般的であるが、はんだ付工
程では最低２３０℃〜２５０℃の温度で処理し、はんだ
を溶融した後、急冷してセラミック基板３と金属放熱板
７を固？！させる。
その際、はんだが固まると上１：層の熱膨張系数の相違
から歪が生し、セラミック基板；３と金属放熱板７は第
２図に示す如く、凸状に変形する。
から歪が生し、セラミック基板；３と金属放熱板７は第
２図に示す如く、凸状に変形する。
第３図はセラミック基板の４寸法とそり量ｄを実験的に
めたものであるが、基板−Ｎ１法が３５ ｍｍを越える
とそり量はＱ、 ５ ｍｍに達っし、その現象がｌ：＋
１著なものはセラミック基板が破壊して、パワーモジュ
ールの性能を損う他、信頼性的に著しい低ドを期たす。
めたものであるが、基板−Ｎ１法が３５ ｍｍを越える
とそり量はＱ、 ５ ｍｍに達っし、その現象がｌ：＋
１著なものはセラミック基板が破壊して、パワーモジュ
ールの性能を損う他、信頼性的に著しい低ドを期たす。
従って上記手法でパワーモノニールを設計製作するため
には基板寸法ｔは２０〜２．５ ｍｍ以下に規制する必
要があり、パワー素「・および抵抗体を多数個搭載した
高集積パワーモノニールの製作は困難であった。
には基板寸法ｔは２０〜２．５ ｍｍ以下に規制する必
要があり、パワー素「・および抵抗体を多数個搭載した
高集積パワーモノニールの製作は困難であった。
〔発明の１−１的」
本発明の目的はセラミック基板と金属放熱板の接合に際
し、セラミック基板が破壊することなく、しかも高丈積
化が可能な構造を備えるパワーモジュールを提供するこ
とにある。
し、セラミック基板が破壊することなく、しかも高丈積
化が可能な構造を備えるパワーモジュールを提供するこ
とにある。
本発明はセラミック基板と金属放熱板の接合層として、
伸縮性に秀れ、且つ、熱伝導性の良好な熱硬化性樹脂を
使用して接合することにより、熱膨張系数の相違によっ
て生しだ熱歪を接合層で吸収し、破壊することを防止し
た高集積パワーモジュールを？４．ｒ、るものである。
伸縮性に秀れ、且つ、熱伝導性の良好な熱硬化性樹脂を
使用して接合することにより、熱膨張系数の相違によっ
て生しだ熱歪を接合層で吸収し、破壊することを防止し
た高集積パワーモジュールを？４．ｒ、るものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図示実施例を用いて説明する。
第４図は本発明の一実施例である１、 ２ Ｋ Ｖｌ１
級パワーモジュールの断面構造を示すものである。
級パワーモジュールの断面構造を示すものである。
従来と同−符壮は同一物を示す。
１はシリコン等から成る半導体素Ｔ−，２は金属酸化物
から成る抵抗体で、アルミナを主成分とするセラミック
基板３の」二に選択的に形成された金属導体４とはんた
５て固着されている。
から成る抵抗体で、アルミナを主成分とするセラミック
基板３の」二に選択的に形成された金属導体４とはんた
５て固着されている。
該セラミック基板の裏面と金属放熱板７とは樹脂接着剤
９を介して熱的、機械的に接合されている。
９を介して熱的、機械的に接合されている。
」１記実施例は３４１］ｌ・ランンスタモノユールて、
Ｉ・ランジスタ素子はセラミック基板−にに６ケ載置さ
れており、この回路を形成するセラミック基板の外形寸
法は４５ ｍｍ Ｘ ４．５ ｍｍの大きさが必要にな
る。
Ｉ・ランジスタ素子はセラミック基板−にに６ケ載置さ
れており、この回路を形成するセラミック基板の外形寸
法は４５ ｍｍ Ｘ ４．５ ｍｍの大きさが必要にな
る。
この寸法で金属放熱板をはんだ付すると、セラミック基
板は約］、 ｍｍ、反りが生じ破壊するが、／リコーン
ゴト等の熱伝導性の秀れた接合剤を用いれば、」−下層
の熱歪は接合層に吸収され、セラミック基板の反り量は
Ｏになる。従ってセラ（ツク基板を破壊することなく、
金属放熱板を接合することができ、品質の安定した高集
積パワーモジュールを７！することが出来る。発明者等
が行った’１ｊＪＡ度ザイクル試験の結果ては温度差］
、 ００ ｄｅｇの条件で２０にサイクルまで接合度の
剥離、クラックは見られず、放熱特性は初期と全く同等
であった。
板は約］、 ｍｍ、反りが生じ破壊するが、／リコーン
ゴト等の熱伝導性の秀れた接合剤を用いれば、」−下層
の熱歪は接合層に吸収され、セラミック基板の反り量は
Ｏになる。従ってセラ（ツク基板を破壊することなく、
金属放熱板を接合することができ、品質の安定した高集
積パワーモジュールを７！することが出来る。発明者等
が行った’１ｊＪＡ度ザイクル試験の結果ては温度差］
、 ００ ｄｅｇの条件で２０にサイクルまで接合度の
剥離、クラックは見られず、放熱特性は初期と全く同等
であった。
また接合剤は樹脂であるため従来のはんだに比較すると
熱伝導出は小さく ］’ Ｘ Ｊ、 ０−３ｄ／ｃｍ℃
程度である。従って接合層の厚みを０．０５〜０．１
ｖａｎの範囲内にコントロールすることが、熱特性低下
を防止するうえて必要である。
熱伝導出は小さく ］’ Ｘ Ｊ、 ０−３ｄ／ｃｍ℃
程度である。従って接合層の厚みを０．０５〜０．１
ｖａｎの範囲内にコントロールすることが、熱特性低下
を防止するうえて必要である。
以」一本発明によれば、セラミック基板の４寸法が２０
咽以］−におよぶ、高集積パワーモジュールにおいて、
セラミック基板に破壊を期たすことなく製造できる他、
金属放熱板を接合する際に必要であった、セラミック基
板裏面のメタライズも不要になる。また繰返し温度サイ
クルに対しても半永久的な強度を有する等の効果があり
、安価がっ高信頼度な高集積パワーモジュールを得るこ
とが出来る。
咽以］−におよぶ、高集積パワーモジュールにおいて、
セラミック基板に破壊を期たすことなく製造できる他、
金属放熱板を接合する際に必要であった、セラミック基
板裏面のメタライズも不要になる。また繰返し温度サイ
クルに対しても半永久的な強度を有する等の効果があり
、安価がっ高信頼度な高集積パワーモジュールを得るこ
とが出来る。
第１図は従来のパワーモジュールの構造を示す側断面図
、第２図は従来のパワーモジュール反り方向を示す断面
図、第３図は基板寸法と反り量の関係を示す図、第４図
は本発明によるパワーモジュールの構造を示す側断面図
である。 ■・・・パワー素’ｒ−１２・・抵抗体、３・・セラミ
ック基板、５．８・・・はんだ、６・・＋１ｉｌｌ而メ
タライス、７・・・金属放熱板、８・・・樹脂接合層。 代理人弁理士 高 橋 明 夫
、第２図は従来のパワーモジュール反り方向を示す断面
図、第３図は基板寸法と反り量の関係を示す図、第４図
は本発明によるパワーモジュールの構造を示す側断面図
である。 ■・・・パワー素’ｒ−１２・・抵抗体、３・・セラミ
ック基板、５．８・・・はんだ、６・・＋１ｉｌｌ而メ
タライス、７・・・金属放熱板、８・・・樹脂接合層。 代理人弁理士 高 橋 明 夫
Claims (1)
- 一・ｉ／ｉｉに抵抗体、導体、パワー素子なとを搭載し
たセラミック基板の裏面に金属放熱板をとりつけた構造
からなるパワーモノニールにおいて、該セラミック基板
と該金属放熱板を熱伝導性樹脂で接合したことを４．ｌ
ｉ徴とするパワーモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164959A JPS6057656A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | パワ−モジユ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164959A JPS6057656A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | パワ−モジユ−ル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6057656A true JPS6057656A (ja) | 1985-04-03 |
Family
ID=15803111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58164959A Pending JPS6057656A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | パワ−モジユ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6057656A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100354462B1 (ko) * | 1998-11-04 | 2002-09-30 | 가부시끼가이샤 도시바 | 모듈형 반도체 장치 |
-
1983
- 1983-09-09 JP JP58164959A patent/JPS6057656A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100354462B1 (ko) * | 1998-11-04 | 2002-09-30 | 가부시끼가이샤 도시바 | 모듈형 반도체 장치 |
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