JPS6131618B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置、特に高周波・高出力の半
導体装置の構造に関するものである。

高周波・高出力の半導体装置に於いては、半導
体素子より発生する熱を有効に放熱させ、かつ入
出力電極間等の浮遊容量や、入力端子、共通端子
のリードインダクタンスを小さくすることが、半
導体装置と外部回路間での信号の授受に際し熱的
電気的損失を減少させる為に重要であることは周
知の通りである。

従来の高周波高出力半導体装置では、半導体素
子と容器とを絶縁する為の絶縁基板材料として、
半導体装置が動作中に半導体素子より発生する熱
を有効に放散できるよう高熱伝導性の絶縁物であ
るベリリアセラミツクが使用されている。そして
一般には、このベリリア基板の上面には対向して
配置された入・出力電極用金属化層とこの対向す
る入・出力電極用金属化層を挾んで互いに対向し
て配置された共通接地電極用金属化層が形成され
ているもので該入・出力電極用金属化層にはテー
プ状の金属リードが、また共通接地電極用金属化
層には該二つの共通接地電極用金属化層を電気的
に接続し、しかも出力・電極用金属化層と立体的
に交叉する橋絡部を有する金属リードが取り付け
られている。さらにベリリア基板の下面には、銅
の如き熱伝導性の優れた金属からなる放熱用スタ
ツドがろう接されている。半導体素子は前記出力
電極用金属化層に取り付けられ、半導体素子の入
力ならびに共通接地電極は、アルミニウム又は金
等の金属細線でもつてそれぞれ、入力電極用金属
化層ならびに前記共通接地電極用金属リードの橋
絡部に接続されている。

従来この様な高周波・高出力の半導体装置に於
いては、ベリリア基板と放熱用スタツドをろう接
する際、ベリリア熱膨張係数（α≒80×10^-7cm/
〓〓〓〓
cm／℃）に比べ、銅の熱膨張係数（α≒180×10^-7
cm/cm/℃）が大きく、両者の熱膨張差によつて生
じる応力によつてベリリア基板にクラツクを生じ
る危険があり、従つてベリリア基板の機械的強度
を高めるためベリリア基板の厚さを厚くせざるを
得ず、このため放熱性が制限される欠点を有して
いる。更に従来の半導体装置では、入出力ならび
に共通接地電極用金属化層の相互の間隔を可能な
限り狭くし、半導体素子と容器の入力ならびに共
通接地電極を電気的に接続する金属細線のインダ
クタンスを減じるよう配慮されているが、金属層
間隔が狭い為に、金属層間に生じる容量が必然的
に大きくなり、インダクタンスを小さくすること
により改善された特性が、入出力間帰還容量なら
びに共通接地電極容量の増大により相殺されてし
まう欠点を有している。更に従来の半導体装置で
は、前記金属細線を周知の方法で、前記共通接地
電極用金属リードの橋絡部にボンデイングする際
に、橋絡部が撓み、出力電極用金属化層と電気的
に短絡する危険があるという信頼度上の欠点をも
有している。

本発明は従来の半導体装置のかかる欠点を除去
し熱的、電気的損失を減少せしめ、特性の改善さ
れた半導体装置を提供することを目的とするもの
である。

即ち、本発明の半導体装置は、半導体素子の取
付けられる出力電極のみを容器と絶縁する為の絶
縁基板と、入力ならびに共通接地電極を容器と絶
縁する絶縁基板とを分割し、出力電極用絶縁基板
として、熱伝導性のよいベリリア基板を、入力な
らびに共通接地電極用絶縁基板として、アルミナ
等のセラミツクよりなるセラミツク基板を使用し
たことを特徴とするものである。

このような本発明の半導体装置に於いては、前
記、ベリリア基板には、出力電極用金属化層のみ
を形成し、他の電極用金属化層を形成する必要が
ない為、ベリリア基板の大きさを小さくでき、従
来の半導体装置に比べ、厚さの薄いベリリア基板
を放熱用スタツドにろう接することが可能となり
ベリリア基板厚を薄くできる。これにより、放熱
性の改善された半導体装置を提供することができ
る。

また本発明の半導体装置に於いては、出力電極
用金属化層と、入力ならびに共通接地電極用金属
化層がそれぞれ異なる絶縁基板に形成されている
為、両絶縁基板間に存在するエアーギヤツプによ
り、入出力間ならびに共通接地電極容量を小さく
することができ、電気的特性の改善された半導体
装置を提供することができる。

更に本発明の半導体装置に於いては、前記出力
電極用のベリリア基板に対し入力ならびに共通接
地電極用セラミツク基板の厚さを厚くすれば、テ
ープ状の共通接地電極用金属リードを、そのま
ま、セラミツク基板に形成された金属化層にとり
つけるだけで、出力電極と立体的に橋絡させるこ
とができ、しかも、この橋絡部は、セラミツク基
板に２点で支持されている為、撓みを生じ難いと
いう特徴を有している。この為、従来の半導体装
置においてしばしば発生した橋絡部と出力電極用
金属化層の電気的短絡を防止することができ信頼
度の改善された半導体装置を提供することができ
る。

更に、本発明はこうした半導体装置の熱的、電
気的特性ならびに信頼性の改善に加え、高価でか
つ入手が比較的困難な材料であるベリリア基板の
使用量を節減でき、しかも形状の統一化をはかる
ことが容易で、汎用性をもたせることができると
いう利点を有している。

次に本発明につき、図面を参照して説明する。

第１図、第２図は、従来の半導体装置の縦断面
図ならびに封止樹脂を除いた上面図であり、第３
図、第４図は本発明の半導体装置の一実施例を示
す縦断面図ならびに封止樹脂を除いた上面図であ
り、第５図は、本発明の半導体装置のもう一つの
実施例を示す縦断面図である。

第１図、第２図に於いては、１０１は高熱伝導
性を有する絶縁物であるベリリアセラミツクより
なるベリリア基板で、該ベリリア基板１０１の上
面には、対向して配置された入、出力電極用金属
化層１０２，１０３と該金属化層１０２，１０３
を狭んで、互いに対向して配置された二つの共通
接地電極用金属化層１０４（１０４′）が形成さ
れている。前記入、出力電極用金属化層１０２，
１０３にはそれぞれテープ状の入出力電極用金属
リード１０５，１０６が取付けられ、共通接地電
極用金属化層１０４（１０４′）には、該二つの
金属化層１０４（１０４′）を電気的に接続し、
かつ出力電極金属化層１０３と立体的に交叉する
〓〓〓〓
よう橋絡させた橋絡部１０７を有する共通接地電
極用金属リード１０８が取付けられている。前記
ベリリア基板１０１の下面には、熱伝導性の優れ
た銅の如き金属よりなる放熱用スタツド１０９が
ろう接されている。半導体素子１１０は前記出力
電極用金属化層１０３に取付けられ、半導体素子
１１０の入力ならびに共通接地電極は、アルミニ
ウム、又は金等の金属よりなる金属細線１１１
で、それぞれ入力電極用金属化層１０２ならびに
前記共通接地電極用金属リード１０８の橋絡部１
０７と電気的に接続されシリコン等の樹脂１１２
で封止されている。

従来このような半導体装置に於いては、ベリリ
ア基板１０１と放熱用スリツド１０９をろう接す
る際、両者の熱膨張係数差により生じる応力の
為、ベリリア基板１０１にクラツクが発生する危
険があり、この為銅に比べて熱伝導性の劣るベリ
リア基板１０１の厚さを薄くできず、放熱性の改
善が制限されるという欠点を有している。

また、従来のこのような半導体装置に於いては
入出力ならびに共通接地電極用金属化層１０２，
１０３，１０４（１０４′）の相互の間隔を狭く
し半導体素子と容器の入力ならびに共通接地電極
間を電気的に接続する金属細線１１１のインダク
タンスを減じるよう配慮されているが金属化層間
の間隔を狭くすると金属化層間の容量が必然的に
大きくなり、インダクタンスと減じることにより
改善された特性が、入出力間帰還容量ならびに共
通接地電極容量の増大により相殺されてしまうと
いう欠点を有している。

また、従来のこのような半導体装置に於いて
は、金属細線１１１を周知の方法で前記共通接地
電極用金属リード１０８の橋絡部１０７にボンデ
イングする際、橋絡部１０７が撓み、出力電極金
属化層１０３と電気的に短絡する危険があるとい
う信頼度上の欠点を有している。

本発明は従来の半導体装置のかかる欠点を除去
し、熱的、電気的損失を減少せしめ、特性ならび
に信頼性の改善された半導体装置を提供すること
を目的とするものである。

次に本発明の半導体装置の一実施例を示す第３
図、第４図について説明する。第３図、第４図に
於いて、２０１は高熱伝導性を有する絶縁物であ
るベリリアセラミツクよりなるベリリア基板で、
放熱用スタツド２０２に取付けられている。

該ベリリア基板２０１の外側に、アルミナ等の
セラミツクよりなり、 の字あるいはＵ字等の形
状、即ち、実質的にベリリア基板２０１の三方を
囲む形状を有するセラミツク基板２０３が放熱用
スタツド２０２に取付けられている。

前記ベリリア基板２０１の上面には、出力電極
用金属化層２０４が形成され、セラミツク基板２
０３の上面には、該出力電極用金属化層２０４と
対向する位置に入力電極用金属化層２０５と、該
入力電極用金属化層２０５と前記出力電極用金属
化層２０４を狭んで対向する位置に二つの共通接
地電極用金属化層２０６（２０６′）が形成され
ている。

そして、これらの出力電極用金属化層２０４、
ならびに入力電極用金属化層２０５には、それぞ
れ出力電極用金属リード２０７ならびに入力電極
用金属リード２０８が取付けられ、共通接地電極
用金属化層２０６（２０６′）には、前記ベリリ
ア基板２０１の上方で出力電極用金属化層２０４
と立体的に交叉する橋絡部２０９を有する共通接
地電極用金属リード２０１が取付けられ前記入出
力電極用金属リード２０８，２０７とほぼ直交す
る方向に導出されている。半導体素子２１１は、
前記ベリリア基板２０１の上面に形成された出力
電極用金属化層２０４に取付けられ、半導体素子
２１１の入力ならびに共通接地電極は、アルミニ
ウム又は金等の金属よりなる金属細線２１２によ
り、それぞれ前記入力電極用金属化層２０５、な
らびに共通接地電極用金属リード２１０の橋絡部
２０９と電気的に接続され、シリコン樹脂等の樹
脂２１３により、封止される。

このような本発明の半導体装置に於いては、ベ
リリア基板２０１には出力電極用金属化層２０４
のみを形成し、他の電極用金属化層を形成する必
要がない為ベリリア基板２０１の大きさを小さく
することができ、この為従来の半導体装置に比べ
基板厚の薄いベリリア基板２０１をクラツクの発
生なしに放熱用スタツド２０２にろう接すること
が可能となり、放熱用スタツド２０２に比べ熱伝
導性の劣るベリリア基板２０１の厚さを薄くする
ことができ放熱性の改善された半導体装置を提供
することができる。

また本発明の半導体装置に於いては、出力電極
〓〓〓〓
用金属化層２０４と、入力ならびに共通接地電極
用金属化層２０５，２０６（２０６′）が異なる
絶縁基板に形成されている為、出力電極用金属化
層２０４と入力ならびに共通接地電極用金属化層
２０５，２０６（２０６′）間に存在するエアー
ギヤツプにより、入出力電極間ならびに共通接地
電極容量を小さくすることができ、従来の半導体
装置に比べ、電気的特性の改善された半導体装置
を提供することができる。

更に本発明の半導体装置に於いては、ベリリア
基板２０１に対し、セラミツク基板２０３の厚さ
を厚くすることにより、テープ状の共通接地電極
用金属リード２１０をそのままベリリア基板２０
１上に形成された共通接地電極用金属化層２０６
（２０６′）に取付けるだけで、出力電極用金属化
層２０４と立体的に橋絡させることができ、しか
もこの橋絡部２０９は、セラミツク基板２０３に
より２点で支持されている為撓みが生じ難く、従
来の半導体装置に於けるごとく、金属細線２１２
のボンデイングの際に橋絡部２０９が撓み、出力
電極用金属化層２０４と電気的に短絡するのを防
ぐことができ、信頼度の改善された半導体装置を
提供することができる。

更に本発明は、こうした半導体装置の熱的電気
的特性ならびに信頼性の改善に有効であることに
加え高価で、かつ入手の比較的困難な材料である
ベリリアセラミツクの使用量を節減することがで
き、しかも半導体素子２１１の大きさに応じ、ベ
リリア基板２０１の形状の統一化をはかることが
容易で汎用性をもたせることができるという利点
をも有している。

以上本発明の半導体装置の一実施例につき図面
を参照して説明したが、第５図に示す本発明の半
導体装置の他の実施例の如く、出力電極用金属リ
ード３０７の材料として、ベリリアセラミツクよ
り熱伝導性の優れた例えば銅の如き金属を使用す
れば、ベリリア基板３０１上に形成された出力電
極用金属化層３０４の全面に於いて、出力電極用
金属リード３０７を取付け、該出力電極用金属リ
ード３０７上に半導体素子３１１を取付けても、
先の実施例で説明したのと、同様の効果を得るこ
とは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体装置の縦断面図であり、
第２図は、第１図の半導体装置の封止樹脂を除い
た上面図である。第３図は本発明の半導体装置の
一実施例を示す縦断面図であり、第４図は、第３
図の半導体装置の封止樹脂を除いた上面図であ
る。第５図は本発明の半導体装置のもう一つの実
施例を示す縦断面図である。 １０１，２０１，３０１……ベリリア基板、１
０２，２０５，３０５……入力電極用金属化層、
１０３，２０４，３０４……出力電極用金属化
層、１０４（１０４′），２０６（２０６′），３０
６……共通接地電極用金属化層、１０５，２０
８，３０８……入力電極用金属リード、１０６，
２０７，３０７……出力電極用金属リード、１０
７，２０９，３０９……共通接地電極用金属リー
ド橋絡部、１０８，２１０……共通接地電極用金
属リード、１０９，２０２，３０２……放熱用ス
タツド、１１０，２１１，３１１……半導体素
子、１１１，２１２，３１２……金属細線、１１
２，２１３，３１３……封止樹脂、２０３，３０
３……セラミツク基板。 〓〓〓〓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁基板と、放熱用金属部材と、外部導出用
   金属リードとで構成される半導体容器に半導体素
   子を載置した半導体装置において、前記絶縁基板
   は第１および第２の部分に分離され、前記第１の
   部分には前記半導体素子が載置されると共にこの
   素子の一つの電極に接続された第１のリードが取
   り付けられ、前記第２の部分は前記第１の部分に
   取付けられたリードの導出方向を除く外周を囲む
   ように形成され、さらに、前記第２の部分に取付
   けられるリードのうち、前記第２の部分の二つの
   位置で取付けられる連続した第２のリードは、前
   記第１の部分の上部で前記第１の部分と立体的に
   交差しており、前記第２のリードは、このリード
   の前記第１の部分との交差部分において前記半導
   体素子の他の電極に接続されていることを特徴と
   する半導体装置。