JPS6066842A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6066842A JPS6066842A JP58175808A JP17580883A JPS6066842A JP S6066842 A JPS6066842 A JP S6066842A JP 58175808 A JP58175808 A JP 58175808A JP 17580883 A JP17580883 A JP 17580883A JP S6066842 A JPS6066842 A JP S6066842A
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- JP
- Japan
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- chip
- ceramic
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- piers
- carrier
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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
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/20—Arrangements for cooling
- H10W40/25—Arrangements for cooling characterised by their materials
- H10W40/257—Arrangements for cooling characterised by their materials having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh or porous structures
-
- 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
- H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
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- 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】
fat 発明の挾1]・1分9!を
本発明は半導体装置に係り、特に収納される半導体装積
回路素子の冷却手段として、高熱伝導率のビアを備えた
基板を有する半導体装置に関する。
回路素子の冷却手段として、高熱伝導率のビアを備えた
基板を有する半導体装置に関する。
(El)技術の背景
逐年、電了槻器の処理能力が増大するのに伴い半導体集
Ki1回路素子(以F’ICと称しLSIを含む)自体
の発F;ら(1,1叱G、1」二yl!の一途を辿って
いる。i;I記のIc素子の接合温度が上がると故1(
苧率かIll <なシ)。
Ki1回路素子(以F’ICと称しLSIを含む)自体
の発F;ら(1,1叱G、1」二yl!の一途を辿って
いる。i;I記のIc素子の接合温度が上がると故1(
苧率かIll <なシ)。
また動作中に接合ン品度がある幅量1−に変動すると該
素子の動作点が変化して出力レベルの変動がイ1−しる
ので、当該電子回路の誤動作を招く恐1′1.がある等
、電子機器の安定動作をrlT〔保′4゛る観点からも
。
素子の動作点が変化して出力レベルの変動がイ1−しる
ので、当該電子回路の誤動作を招く恐1′1.がある等
、電子機器の安定動作をrlT〔保′4゛る観点からも
。
半導体素子の冷却は緊急な問題と);(っ“(いる。
(c+ 従来技術と問題点
通常のIcのセラミソクチ、ブキャリアはり−I一端子
を有する従来のものも、リ−1” 61:l J″のな
いリードレスチップギヤリアにしても、第1図Gこ小ず
ように、半導体集積回路素子、所謂半導体千ノブはセラ
ミックの占(1反」二にjh栽され(いる。
を有する従来のものも、リ−1” 61:l J″のな
いリードレスチップギヤリアにしても、第1図Gこ小ず
ように、半導体集積回路素子、所謂半導体千ノブはセラ
ミックの占(1反」二にjh栽され(いる。
従来例としてり−I、−レスチノフーーヤリアを第1図
の斜視図および第2図のlli面図に示′4−。セツミ
ック基板1上の空間部のキャビティ2の底面に。
の斜視図および第2図のlli面図に示′4−。セツミ
ック基板1上の空間部のキャビティ2の底面に。
メタライジングで形成された金属膜に金メッキを施した
半導体チップ接続部が設りられ、その十に。
半導体チップ接続部が設りられ、その十に。
半導体チップ3が半田4qり等のツノlJ、で固定され
。
。
その周辺のキャビティ2の底面1.X4.’1.’ 、
4電惺4A利の厚膜で形成されたボンディングパ、1
4が配設されていて1.ノタフイ/ング法でチップ基板
1の側面を経て裏面に達する外部接続端子5に連結して
いる。その先端部はりフロー法でプリン1一基板(図示
セず)に実装するのに便利なように金メンキされ゛(I
u l;、rli Eiを構成している。半導体装ツブ
3とポンディングバノト4とは細い金線のボンディング
ヮイート7でボンディングされている。蓋部8は半導体
装ノブ3を密封するためのセラミ・ックイにである。
4電惺4A利の厚膜で形成されたボンディングパ、1
4が配設されていて1.ノタフイ/ング法でチップ基板
1の側面を経て裏面に達する外部接続端子5に連結して
いる。その先端部はりフロー法でプリン1一基板(図示
セず)に実装するのに便利なように金メンキされ゛(I
u l;、rli Eiを構成している。半導体装ツブ
3とポンディングバノト4とは細い金線のボンディング
ヮイート7でボンディングされている。蓋部8は半導体
装ノブ3を密封するためのセラミ・ックイにである。
このようなセラミック・チップキャリアをプリン1一基
板(図ホーロず)に搭載すると、前記半導体J−ノゾ3
で発止した!:J)はセラミック基板1を経由に(メ゛
ハ伝導(移動し、接続部6とプリント詰1にとの18続
用の)1i田(zIすIef (図示ゼず)を経てプリ
ン1一基板の低11’lA i’i1+に休し、そこか
らh交熱される。勿論むラミック・チップキャリア自体
の表面がらも。
板(図ホーロず)に搭載すると、前記半導体J−ノゾ3
で発止した!:J)はセラミック基板1を経由に(メ゛
ハ伝導(移動し、接続部6とプリント詰1にとの18続
用の)1i田(zIすIef (図示ゼず)を経てプリ
ン1一基板の低11’lA i’i1+に休し、そこか
らh交熱される。勿論むラミック・チップキャリア自体
の表面がらも。
1、=述の熱伝導の径1洛の表面がらも、熱放射や空気
流への熱伝達で放熱される。さらに上述のh9.かシを
91果的にするノこめに、各種のヒートシンクを設けて
自然文j流や強;1.す気流冷却、あるいはり41制液
冷却鮒等のあらゆる冷却手段が講じら4N、−Cいる。
流への熱伝達で放熱される。さらに上述のh9.かシを
91果的にするノこめに、各種のヒートシンクを設けて
自然文j流や強;1.す気流冷却、あるいはり41制液
冷却鮒等のあらゆる冷却手段が講じら4N、−Cいる。
然し、もっとも肝要なのはjJ5源である半導体チップ
3から周囲への熱流密度の高い敢タハ路の熱11(抗を
低く保つことである。そのためセラミ、り基板1の半導
体装ツブ3搭載部分のよ’I下の)、(板裏面に第3図
に示すように接着用のメタライス層1)を形成し、これ
に冷却フィンIIを備え4こ冷却、TI −j’ 10
(通常、銅かアルミニウム!!i!りを半1]j ((
1り等て接着したり、第4図に示すように、↑Jjlの
冷却二ノアIOをセラミック基板1を貫通してセラミ、
り・チップキャリアのキャビティ2内に+:+を人し、
その先”’!t、lに半導体チップ3を搭載する構迅が
試められ′(いる。(特開昭55−165657 ) 第4図において、13はセラミック基11i 1と銅製
の冷却コア1oとの間の熱膨張係数の差による5;ノシ
応力を回避するだめのコバール(鉄・ニッケル・Jノハ
ルト合金)製の中継部品である。
3から周囲への熱流密度の高い敢タハ路の熱11(抗を
低く保つことである。そのためセラミ、り基板1の半導
体装ツブ3搭載部分のよ’I下の)、(板裏面に第3図
に示すように接着用のメタライス層1)を形成し、これ
に冷却フィンIIを備え4こ冷却、TI −j’ 10
(通常、銅かアルミニウム!!i!りを半1]j ((
1り等て接着したり、第4図に示すように、↑Jjlの
冷却二ノアIOをセラミック基板1を貫通してセラミ、
り・チップキャリアのキャビティ2内に+:+を人し、
その先”’!t、lに半導体チップ3を搭載する構迅が
試められ′(いる。(特開昭55−165657 ) 第4図において、13はセラミック基11i 1と銅製
の冷却コア1oとの間の熱膨張係数の差による5;ノシ
応力を回避するだめのコバール(鉄・ニッケル・Jノハ
ルト合金)製の中継部品である。
冷却すべき半導体装ノブ3に直接にin+熱伝導率の冷
却ブロックを具備した点で、第4図に示したものは第3
図に示した例、J−リ1lljい放f゛引ηを(Aiえ
Cはいるか5図から明らかなように、構造が複雑でil
i、<、二+スト1)31、ひ取り扱い上の欠点があっ
た。
却ブロックを具備した点で、第4図に示したものは第3
図に示した例、J−リ1lljい放f゛引ηを(Aiえ
Cはいるか5図から明らかなように、構造が複雑でil
i、<、二+スト1)31、ひ取り扱い上の欠点があっ
た。
(+Il 発明の目的
本発明は前述の点に鑑みなされたもので、従来のセラミ
、り・チップキャリアよりも放熱性が優れ、かつ筒車で
軽い構造のセラミック・千ノブキャリアを提供しようと
するものである。
、り・チップキャリアよりも放熱性が優れ、かつ筒車で
軽い構造のセラミック・千ノブキャリアを提供しようと
するものである。
((41発明の構成
上記の発明の目的は、セラミック・チップキャリアの1
118中火部に半導体集積回路素子を収納してなる半導
体装置において、該セラミック・チップキャリアを構成
′Jるセラミ、クチツブ基板の1111記半導体集U1
回路素子を搭載する部分に熱伝導性の良いビアを設りる
と共に、外部冷却手段と接続されるメタライジング崩を
形成したことを特徴とする半I〃体装:;す゛を使用す
ることで、容易に達成される。
118中火部に半導体集積回路素子を収納してなる半導
体装置において、該セラミック・チップキャリアを構成
′Jるセラミ、クチツブ基板の1111記半導体集U1
回路素子を搭載する部分に熱伝導性の良いビアを設りる
と共に、外部冷却手段と接続されるメタライジング崩を
形成したことを特徴とする半I〃体装:;す゛を使用す
ることで、容易に達成される。
m 発明の′JJ施例
流側明の詳細な説明する前に第1図3第2図に小したり
一ルス千ノブキャリアの外部接続端子5の代わりに、ビ
アをイjするものがあることを述べよう。実装密度が−
・Ii +rli <な−2てくると、L!セラミック
チップキャリアの端子数も増加し、そのピッチも小さく
なって来るので、外部接続i’+(i’+ ’j’5で
は対応しきれなくなり、ビアが採用さj′?、ている。
一ルス千ノブキャリアの外部接続端子5の代わりに、ビ
アをイjするものがあることを述べよう。実装密度が−
・Ii +rli <な−2てくると、L!セラミック
チップキャリアの端子数も増加し、そのピッチも小さく
なって来るので、外部接続i’+(i’+ ’j’5で
は対応しきれなくなり、ビアが採用さj′?、ている。
図では示さないが、ビアとはセ’+”: ’/り基1綬
1のキャビティ2側から基板のセラミ、り部分を貫いて
基板1の裏面に達している導tIl性の物I′fで構成
された端子である。セラミック粉末にモリブデンやタン
グステン等のセラミック4,111σ薯;ハ膨張係数に
近くかつ高融点の金属材料を混合したものを、セラミッ
ク基板1の4′5)未整形時に多数の11扶をなして整
形しておき、セラミックと同時に焼成して形成する。本
発明はこの構造を利用したものである。
1のキャビティ2側から基板のセラミ、り部分を貫いて
基板1の裏面に達している導tIl性の物I′fで構成
された端子である。セラミック粉末にモリブデンやタン
グステン等のセラミック4,111σ薯;ハ膨張係数に
近くかつ高融点の金属材料を混合したものを、セラミッ
ク基板1の4′5)未整形時に多数の11扶をなして整
形しておき、セラミックと同時に焼成して形成する。本
発明はこの構造を利用したものである。
以下本発明の実施例につき図面を参jj4j して説明
する。第5図および第6図44本発明に基−づ<゛1′
導体集積回路素子のセラミック・千ノブキャリアの一実
施例の構造を示す断面図と裏面図である。
する。第5図および第6図44本発明に基−づ<゛1′
導体集積回路素子のセラミック・千ノブキャリアの一実
施例の構造を示す断面図と裏面図である。
第5図の断面図で示すように9本実施例のセラミック基
板1の21′導体チップ3の搭載位置に多数のビア14
を形成する。このビア14は通電のチップキャリアのビ
アとは異なり、熱伝導により半導体ナツプ3のh9.敗
する熱を外部に放熱するのが目的であるので、極力ビア
14自体の熱伝導率を1ffi <とるために、含イj
する金属成分を高率にしである。
板1の21′導体チップ3の搭載位置に多数のビア14
を形成する。このビア14は通電のチップキャリアのビ
アとは異なり、熱伝導により半導体ナツプ3のh9.敗
する熱を外部に放熱するのが目的であるので、極力ビア
14自体の熱伝導率を1ffi <とるために、含イj
する金属成分を高率にしである。
またその個数も出来るだけ多くして密度を上げることが
重要である。総てのビア14はセラミック基板Iの裏面
においてメタライジング層よりなる接続部15に接続し
ている。接続部15は各ビア14をまとめて、冷却フィ
ン11の冷却コア10へ接着するために設りられたもの
で、半導体チップ3で発生した熱は主とし″CCテア4
を経て冷却フィン11に達し。
重要である。総てのビア14はセラミック基板Iの裏面
においてメタライジング層よりなる接続部15に接続し
ている。接続部15は各ビア14をまとめて、冷却フィ
ン11の冷却コア10へ接着するために設りられたもの
で、半導体チップ3で発生した熱は主とし″CCテア4
を経て冷却フィン11に達し。
ここから外9Bへ放熱される。
第6図はビア■4の配設状況を示す裏面図で1分り易い
ようGこ接1)’M r!B l 5を除いて表現しで
ある。
ようGこ接1)’M r!B l 5を除いて表現しで
ある。
第7図は冷却フィンを装着した例を示すものである。I
j;j述のように冷却フィン+1を有する冷却コア10
を半田伺iノ法でセラミック基板1の裏面の接り′5部
15に接着する丈でよく、第4図に比して、構造が非常
に簡単かつ堅牢なことが川る。
j;j述のように冷却フィン+1を有する冷却コア10
を半田伺iノ法でセラミック基板1の裏面の接り′5部
15に接着する丈でよく、第4図に比して、構造が非常
に簡単かつ堅牢なことが川る。
なお、第7図に示したセラミック・千ノブ−1’−トリ
アは外部接続端子5を有するり一ルス千ノゾキャリアで
あるが、ビアを有する一f−ノブ4−ヤリアでもよく、
またリード匍1′5子を自゛4るセラミック・チップキ
ャリアにも適用出来ることは自明である。
アは外部接続端子5を有するり一ルス千ノゾキャリアで
あるが、ビアを有する一f−ノブ4−ヤリアでもよく、
またリード匍1′5子を自゛4るセラミック・チップキ
ャリアにも適用出来ることは自明である。
更に付言すると、第5図に示したビア目群を1トとめて
、セラミックチップ基板Iのキャビティ2側より裏面側
に連続した太い焼結金属層を形成したらより有効である
ことは論をまたないが、実I’′!I。
、セラミックチップ基板Iのキャビティ2側より裏面側
に連続した太い焼結金属層を形成したらより有効である
ことは論をまたないが、実I’′!I。
」二、前述のタングステンやモリブデン等の金属粉末成
形体とセラミックの粉末成形体との焼成1時の収縮率は
著しく相違するので、実現イ石1J能でij)る。
形体とセラミックの粉末成形体との焼成1時の収縮率は
著しく相違するので、実現イ石1J能でij)る。
依って9本発明においては多数のビアI4の集合体とし
たものである。
たものである。
(g+ 発明の効果
以」二の説明から明らかなように1本発明によるセラミ
ック・千ノブキャリアに21ツ導体隼■責回1/8 J
L:子を搭載すると、該素子に発生ずる多′ハをセラミ
’7り基板等の熱伝導率の低い月1′−1を介するので
なく。
ック・千ノブキャリアに21ツ導体隼■責回1/8 J
L:子を搭載すると、該素子に発生ずる多′ハをセラミ
’7り基板等の熱伝導率の低い月1′−1を介するので
なく。
熱伝導率の、[IIいビア群を介して、直接に発生熱を
り(部に導いて冷却処理出来るので、当該半導体集積回
路素子の(liJJ作安定と品質の向上が可能であるは
かりでなく、さらに1■密度実装を可能にするというリ
ノ果がある。またこの種の構造としては従来の例に比し
て簡単堅牢であり原価を低減出来るという利点もある。
り(部に導いて冷却処理出来るので、当該半導体集積回
路素子の(liJJ作安定と品質の向上が可能であるは
かりでなく、さらに1■密度実装を可能にするというリ
ノ果がある。またこの種の構造としては従来の例に比し
て簡単堅牢であり原価を低減出来るという利点もある。
第1図と第2図は従来のリードレスチップキャリアの構
造の一例を示す斜視図と断面図、第3図と第4図は従来
のリードレスチップキャリアの冷LI+構造の例を示す
断面図、第5図と第(1図は本発明に基づくセラミック
・チップキャリアの一実施例の構造を〉1<ず断面図と
裏面図1第7図は本発明にノ、(つくセツミック・千ノ
ブキャリアの一実施例にス・1する冷却手段の装着例を
示した断面図である。 図におい′C91はセラミ’7り基板、2はキャビラー
イ、3は一゛1り導体集積回路素子、4ばボンディング
バノ1.5は外111も接続端子、6は接続部、7はポ
ンディンクリイー1・、8はMt’!B、9. 15は
メタライジング層の接続g++、toは冷却コア、11
は冷却フィPン、]3は中紺部、14はビアをそれぞれ
;l<す。 第 114 6 第 3Δ 110 第 2 図 *Os 4 +(1
造の一例を示す斜視図と断面図、第3図と第4図は従来
のリードレスチップキャリアの冷LI+構造の例を示す
断面図、第5図と第(1図は本発明に基づくセラミック
・チップキャリアの一実施例の構造を〉1<ず断面図と
裏面図1第7図は本発明にノ、(つくセツミック・千ノ
ブキャリアの一実施例にス・1する冷却手段の装着例を
示した断面図である。 図におい′C91はセラミ’7り基板、2はキャビラー
イ、3は一゛1り導体集積回路素子、4ばボンディング
バノ1.5は外111も接続端子、6は接続部、7はポ
ンディンクリイー1・、8はMt’!B、9. 15は
メタライジング層の接続g++、toは冷却コア、11
は冷却フィPン、]3は中紺部、14はビアをそれぞれ
;l<す。 第 114 6 第 3Δ 110 第 2 図 *Os 4 +(1
Claims (1)
- セラミック・千ノフ゛キャリアの略中央部に半導体装(
1゛1回i/&素rを収納してなる半導体装置であっ−
(、該セラミック・チップキャリアを構成するセラミノ
クチノブ基板の111]記半導体集積回路素子を搭載す
る部引にチリシ伝導性の良いビアを設りると共に、外部
冷却手段と接続されるメタライジング層を形成したこと
を特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58175808A JPS6066842A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58175808A JPS6066842A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066842A true JPS6066842A (ja) | 1985-04-17 |
Family
ID=16002592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58175808A Pending JPS6066842A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066842A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5138439A (en) * | 1989-04-04 | 1992-08-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| US5721454A (en) * | 1995-12-20 | 1998-02-24 | Intel Corporation | Integrated circuit package with a plurality of vias that are electrically connected to an internal ground plane and thermally connected to an external heat slug |
| WO1999049283A1 (de) * | 1998-03-23 | 1999-09-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Träger für einen temperaturabhängigen widerstand |
| US6023098A (en) * | 1995-06-29 | 2000-02-08 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having terminals for heat radiation |
| EP2071620A1 (en) * | 2007-12-12 | 2009-06-17 | Wen-Long Chyn | Heat sink having enhanced heat dissipation capacity |
| JP2023071204A (ja) * | 2021-11-11 | 2023-05-23 | Ngkエレクトロデバイス株式会社 | パッケージ |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP58175808A patent/JPS6066842A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5138439A (en) * | 1989-04-04 | 1992-08-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| US6023098A (en) * | 1995-06-29 | 2000-02-08 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having terminals for heat radiation |
| US5721454A (en) * | 1995-12-20 | 1998-02-24 | Intel Corporation | Integrated circuit package with a plurality of vias that are electrically connected to an internal ground plane and thermally connected to an external heat slug |
| WO1999049283A1 (de) * | 1998-03-23 | 1999-09-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Träger für einen temperaturabhängigen widerstand |
| EP2071620A1 (en) * | 2007-12-12 | 2009-06-17 | Wen-Long Chyn | Heat sink having enhanced heat dissipation capacity |
| JP2023071204A (ja) * | 2021-11-11 | 2023-05-23 | Ngkエレクトロデバイス株式会社 | パッケージ |
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