JPH04192552A - 半導体素子用パッケージ - Google Patents
半導体素子用パッケージInfo
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- JPH04192552A JPH04192552A JP2324796A JP32479690A JPH04192552A JP H04192552 A JPH04192552 A JP H04192552A JP 2324796 A JP2324796 A JP 2324796A JP 32479690 A JP32479690 A JP 32479690A JP H04192552 A JPH04192552 A JP H04192552A
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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】
〔産業上の利用分野〕 ′
本発明は、半導体素子から発生する熱を効率よく放散さ
せることのできる半導体素子用パッケージに関するもの
である。
せることのできる半導体素子用パッケージに関するもの
である。
［従来の技術］
近年、半導体素子は高密度化、高速化により大消費電力
化、大チップ化が著しく、放熱性の向上とともに搭載可
能チップサイズの大型化が強く要求されている。高放熱
性のために熱抵抗Ｒｊ−ａとして５℃／Ｗ以下、さらに
小さくは２℃／Ｗ以下の低熱抵抗化が要求されつつある
。一方ではパッケージとしては小型化と多ビン化の要求
もされてきている。これに対して半導体素子を搭載する
パッケージ形態の改善が必要になっている。
化、大チップ化が著しく、放熱性の向上とともに搭載可
能チップサイズの大型化が強く要求されている。高放熱
性のために熱抵抗Ｒｊ−ａとして５℃／Ｗ以下、さらに
小さくは２℃／Ｗ以下の低熱抵抗化が要求されつつある
。一方ではパッケージとしては小型化と多ビン化の要求
もされてきている。これに対して半導体素子を搭載する
パッケージ形態の改善が必要になっている。
第７図に、特開昭６３−１００７５８号に開示された従
来の高放熱性半導体パッケージの断面構造を示す。
来の高放熱性半導体パッケージの断面構造を示す。
半導体素子１は多層配線を形成し、入出力ピン３を裏面
に有する窒化アルミニウムパッケージ基板２と電気的と
機械的に接続し実装した後、シーム溶接によりシールリ
ング５を介してコバール製金属キャップ６で気密封止さ
れている。この例の場合、３℃／Ｗ （ヒートシンク７
付きで４ｍ／ｓの強制空冷の条件）の低熱抵抗が得られ
ている。
に有する窒化アルミニウムパッケージ基板２と電気的と
機械的に接続し実装した後、シーム溶接によりシールリ
ング５を介してコバール製金属キャップ６で気密封止さ
れている。この例の場合、３℃／Ｗ （ヒートシンク７
付きで４ｍ／ｓの強制空冷の条件）の低熱抵抗が得られ
ている。
〔発明が解決しようとする課題１
半導体素子から発生した熱は、セラミックスや有機材料
からなるパッケージ内部を拡散して外気へと放熱される
。
からなるパッケージ内部を拡散して外気へと放熱される
。
しかしながら、第７図の構造では熱を外気へと除去する
ための表面積の大きなヒートシンク７を取り付けるため
の接着面がパッケージ表面に必要であるため、さらにパ
ッケージを小型化することが困難であった。また半導体
素子から発生した熱の伝導経路が長く、しかも狭いため
、ヒートシンクへの熱伝達に限界があるといった問題も
あった。
ための表面積の大きなヒートシンク７を取り付けるため
の接着面がパッケージ表面に必要であるため、さらにパ
ッケージを小型化することが困難であった。また半導体
素子から発生した熱の伝導経路が長く、しかも狭いため
、ヒートシンクへの熱伝達に限界があるといった問題も
あった。
本発明はこのような従来の欠点を除去するためにパッケ
ージの気密封止を金属キャップにより行い、しかも半導
体素子から発生する熱を速やかに外気へ放熱することを
可能とした半導体素子用パッケージを提供することにあ
る。
ージの気密封止を金属キャップにより行い、しかも半導
体素子から発生する熱を速やかに外気へ放熱することを
可能とした半導体素子用パッケージを提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段］
第１の本発明の半導体素子用パッケージは、半導体素子
を実装し金属キャップで気密封止したパッケージ構造に
おいて、前記半導体素子の活性層を有する表面と前記金
属キャップの間に、高熱伝導性の熱拡散板及び柔軟性の
薄い絶縁性樹脂層を介在させたことを特徴としている（
第１図、第２図、第３図参照）。半導体素子活性層から
発生した熱を半導体表面側から柔軟性の薄い絶縁性樹脂
層を通して、高熱伝導性の熱拡散板９と金属キャップ６
へ伝えた後、金属キャップ６に接合したヒートシンク７
で熱放散を行うことにより熱抵抗の大幅な低減が可能に
なる。
を実装し金属キャップで気密封止したパッケージ構造に
おいて、前記半導体素子の活性層を有する表面と前記金
属キャップの間に、高熱伝導性の熱拡散板及び柔軟性の
薄い絶縁性樹脂層を介在させたことを特徴としている（
第１図、第２図、第３図参照）。半導体素子活性層から
発生した熱を半導体表面側から柔軟性の薄い絶縁性樹脂
層を通して、高熱伝導性の熱拡散板９と金属キャップ６
へ伝えた後、金属キャップ６に接合したヒートシンク７
で熱放散を行うことにより熱抵抗の大幅な低減が可能に
なる。
半導体素子はセラミックスや有機材料からなるパッケー
ジ基板上に機械的に固着マウントされた後、ワイヤボン
ド技術やＴＡＢ技術により電気的に接続されて実装され
る。この状態では半導体素子の活性層を有する表面はキ
ャップ側を向いており、裏面はパッケージに固着接合さ
れている。その後、コバール等の金属キャップを用いて
シーム溶接法や接着剤、ソルダーによる接合法によりパ
ッケージの気密封止が行われる。キャップ材料として一
般的に安価なコバール、４２アロイ、銅。
ジ基板上に機械的に固着マウントされた後、ワイヤボン
ド技術やＴＡＢ技術により電気的に接続されて実装され
る。この状態では半導体素子の活性層を有する表面はキ
ャップ側を向いており、裏面はパッケージに固着接合さ
れている。その後、コバール等の金属キャップを用いて
シーム溶接法や接着剤、ソルダーによる接合法によりパ
ッケージの気密封止が行われる。キャップ材料として一
般的に安価なコバール、４２アロイ、銅。
鉄等が好適であるが、これらに限るものではない。
本発明において特徴的なことは、この際、金属キャップ
の弾性を利用して半導体素子表面とキャップの間を圧縮
する構造により、金属キャップ６のチップ側に高熱伝導
性の熱拡散板９を介在させて柔軟性の薄い絶縁性樹脂層
８による面接触する短く広い熱伝導経路を形成して放熱
性を著しく向上することである。高熱伝導性の熱拡散板
９としては、銅、銀、金、アルミニウム、タングステン
。
の弾性を利用して半導体素子表面とキャップの間を圧縮
する構造により、金属キャップ６のチップ側に高熱伝導
性の熱拡散板９を介在させて柔軟性の薄い絶縁性樹脂層
８による面接触する短く広い熱伝導経路を形成して放熱
性を著しく向上することである。高熱伝導性の熱拡散板
９としては、銅、銀、金、アルミニウム、タングステン
。
モリブデン、ニッケル、インジウム系の金属もしくはダ
イヤモンド、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸化ベリリウム
、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム系の絶縁材料が
室温での熱伝導率５０Ｗ／ｍＫ以上と大きく好ましいが
、これらに限定されるものではない。また柔軟性で絶縁
性樹脂層８としては例えばシリコーン系、エポキシ系、
ポリイミド系のゴム状又はゲル状等の有機材料を用いて
おり、前述の絶縁性の高熱伝導性材料の粉末をフィラー
として含有することは放熱性の向上に有効である。この
柔軟性の絶縁性樹脂層８は半導体素子１の活性層のある
表面と高熱伝導性の熱拡散板のすきまを充填して面接触
させることに有効であるため効率的に半導体素子から熱
をキャップ側へ伝えることができる。また樹脂はやわら
かく絶縁性を有するため樹脂自身が半導体素子の活性層
を外気から電気的９機械的、環境的保護することができ
る。すなわち、半導体素子の活性層を硬い高熱伝導性の
熱拡散板により圧縮した際に発生する応力を緩和する以
外に半導体素子内での電気的ショートの防止や気密封止
としてのパッシベーションを行うことができる。また絶
縁性樹脂層の厚さは薄くすることにより放熱性の著しい
向上が可能だが、一般に１０〜３００μｍであることが
望ましい。半導体素子表面の柔軟な薄い絶縁性樹脂層は
あらかじめ供給されたゴム状又はゲル状等の材料を金属
キャップの弾性を利用して半導体素子表面側に圧縮する
ことで得られる。熱放散性を向上させて熱抵抗を小さく
するには金属キャップの外側に空冷用のヒートシンクを
接着したり、水冷用の金属ジャケットを利用することが
効果的である。
イヤモンド、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸化ベリリウム
、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム系の絶縁材料が
室温での熱伝導率５０Ｗ／ｍＫ以上と大きく好ましいが
、これらに限定されるものではない。また柔軟性で絶縁
性樹脂層８としては例えばシリコーン系、エポキシ系、
ポリイミド系のゴム状又はゲル状等の有機材料を用いて
おり、前述の絶縁性の高熱伝導性材料の粉末をフィラー
として含有することは放熱性の向上に有効である。この
柔軟性の絶縁性樹脂層８は半導体素子１の活性層のある
表面と高熱伝導性の熱拡散板のすきまを充填して面接触
させることに有効であるため効率的に半導体素子から熱
をキャップ側へ伝えることができる。また樹脂はやわら
かく絶縁性を有するため樹脂自身が半導体素子の活性層
を外気から電気的９機械的、環境的保護することができ
る。すなわち、半導体素子の活性層を硬い高熱伝導性の
熱拡散板により圧縮した際に発生する応力を緩和する以
外に半導体素子内での電気的ショートの防止や気密封止
としてのパッシベーションを行うことができる。また絶
縁性樹脂層の厚さは薄くすることにより放熱性の著しい
向上が可能だが、一般に１０〜３００μｍであることが
望ましい。半導体素子表面の柔軟な薄い絶縁性樹脂層は
あらかじめ供給されたゴム状又はゲル状等の材料を金属
キャップの弾性を利用して半導体素子表面側に圧縮する
ことで得られる。熱放散性を向上させて熱抵抗を小さく
するには金属キャップの外側に空冷用のヒートシンクを
接着したり、水冷用の金属ジャケットを利用することが
効果的である。
さらに第２の本発明の半導体素子用パッケージは半導体
素子を実装し高熱伝導性キャップで封止したパッケージ
構造において、前記半導体素子の活性層を有する表面と
、前記高熱伝導性キャップ１３との間に、柔軟性の薄い
絶縁性樹脂層８を介在させたことを特徴としている（第
４図、第５図。
素子を実装し高熱伝導性キャップで封止したパッケージ
構造において、前記半導体素子の活性層を有する表面と
、前記高熱伝導性キャップ１３との間に、柔軟性の薄い
絶縁性樹脂層８を介在させたことを特徴としている（第
４図、第５図。
第６図参照）。半導体素子活性層から発生した熱を半導
体表面側から柔軟性の薄い絶縁性樹脂層８を通して、高
熱伝導性キャップ１３へ伝えた後、キャップの外側に接
合したヒートシンク７で熱放散を行うことにより熱抵抗
の大幅な低減が可能になる。
体表面側から柔軟性の薄い絶縁性樹脂層８を通して、高
熱伝導性キャップ１３へ伝えた後、キャップの外側に接
合したヒートシンク７で熱放散を行うことにより熱抵抗
の大幅な低減が可能になる。
半導体素子はセラミックスや有機材料からなるパッケー
ジ基板上に機械的に固着マウントされた後、ワイヤボン
ド技術やＴＡＢ技術により電気的に接続されて実装され
る。この状態では半導体素子の活性層を有する表面はキ
ャップ側を向いており、裏面はパッケージに固着接合さ
れている。その後、高熱伝導性キャップを用いてシーム
溶接法や接着剤、ソルダーによる接合法によりパッケー
ジの封止が行われる。本発明において特徴的なことは、
この際、高熱伝導性キャップのチップ側が柔軟性の薄い
絶縁性樹脂層により半導体素子の表面に面接触する短く
広い熱伝導経路を形成して放熱性を著しく向上すること
である。高熱伝導性キャップとしては銅、銀、金、アル
ミニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル系の金
属もしくはダイヤモンド、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸
化ベリリウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム系
の絶縁材料が室温での熱伝導率５０ Ｗ／ ｍ Ｋ以上
と大きく好ましいが、これらに限定されるものではない
。また柔軟性で絶縁性樹脂層としては例えばシリコーン
系、エポキシ系、ポリイミド系のゴム状又はゲル状等の
有機材料を用いており、前述の絶縁性の高熱伝導性材料
の粉末をフィラーとして含有することは放熱性の向上に
有効である。
ジ基板上に機械的に固着マウントされた後、ワイヤボン
ド技術やＴＡＢ技術により電気的に接続されて実装され
る。この状態では半導体素子の活性層を有する表面はキ
ャップ側を向いており、裏面はパッケージに固着接合さ
れている。その後、高熱伝導性キャップを用いてシーム
溶接法や接着剤、ソルダーによる接合法によりパッケー
ジの封止が行われる。本発明において特徴的なことは、
この際、高熱伝導性キャップのチップ側が柔軟性の薄い
絶縁性樹脂層により半導体素子の表面に面接触する短く
広い熱伝導経路を形成して放熱性を著しく向上すること
である。高熱伝導性キャップとしては銅、銀、金、アル
ミニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル系の金
属もしくはダイヤモンド、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸
化ベリリウム、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム系
の絶縁材料が室温での熱伝導率５０ Ｗ／ ｍ Ｋ以上
と大きく好ましいが、これらに限定されるものではない
。また柔軟性で絶縁性樹脂層としては例えばシリコーン
系、エポキシ系、ポリイミド系のゴム状又はゲル状等の
有機材料を用いており、前述の絶縁性の高熱伝導性材料
の粉末をフィラーとして含有することは放熱性の向上に
有効である。
この柔軟性の絶縁性樹脂層は半導体素子の活性層のある
表面と高熱伝導性の熱拡散板のすきまを充填して面接触
させることに有効であるため効率的に半導体素子から熱
をキャップ側へ伝えることができる。また樹脂はやわら
かく絶縁性を有するため樹脂自身が半導体素子の活性層
を外気から電気的７機械的、環境的保護することができ
る。すなわち、半導体素子の活性層を硬い高熱伝導性キ
ャップにより圧縮した際に発生する応力を緩和する以外
に半導体素子内での電気的ショートの防止や気密封止と
してのパッシベーションを行うことができる。また絶縁
性樹脂層の厚さは薄くすることにより放熱性の著しい向
上が可能だが、一般に１０〜３００μｍであることが望
ましい。半導体素子表面の柔軟な薄い絶縁性樹脂層はあ
らかじめ供給されたゴム状又はゲル状等の材料を半導体
素子表面側に圧縮することで得られる。熱放散性を向上
させて熱抵抗を小さくするには高熱伝導率キャップの外
側に空冷用のヒートシンクを接着したり、水冷用の金属
ジャケットを利用することが効果的である。
表面と高熱伝導性の熱拡散板のすきまを充填して面接触
させることに有効であるため効率的に半導体素子から熱
をキャップ側へ伝えることができる。また樹脂はやわら
かく絶縁性を有するため樹脂自身が半導体素子の活性層
を外気から電気的７機械的、環境的保護することができ
る。すなわち、半導体素子の活性層を硬い高熱伝導性キ
ャップにより圧縮した際に発生する応力を緩和する以外
に半導体素子内での電気的ショートの防止や気密封止と
してのパッシベーションを行うことができる。また絶縁
性樹脂層の厚さは薄くすることにより放熱性の著しい向
上が可能だが、一般に１０〜３００μｍであることが望
ましい。半導体素子表面の柔軟な薄い絶縁性樹脂層はあ
らかじめ供給されたゴム状又はゲル状等の材料を半導体
素子表面側に圧縮することで得られる。熱放散性を向上
させて熱抵抗を小さくするには高熱伝導率キャップの外
側に空冷用のヒートシンクを接着したり、水冷用の金属
ジャケットを利用することが効果的である。
第１の本発明において、半導体素子の活性層を有する表
面に柔軟性の薄い絶縁性樹脂層により高熱伝導性の熱拡
散板を面接触させて金属キャップ側へ熱を効率よく伝え
外気へ放熱している。さらに金属キャップの外側に空冷
用又は水冷用の放熱装置を形成することにより著しい低
熱抵抗化が可能である。また樹脂層は柔らかく絶縁性を
有するため樹脂自身が半導体素子を外気から電気的１機
械的、環境的に保護することができ、さらに金属キャッ
プにより気密封止が同時に行われるため信頼性が向上す
る。
面に柔軟性の薄い絶縁性樹脂層により高熱伝導性の熱拡
散板を面接触させて金属キャップ側へ熱を効率よく伝え
外気へ放熱している。さらに金属キャップの外側に空冷
用又は水冷用の放熱装置を形成することにより著しい低
熱抵抗化が可能である。また樹脂層は柔らかく絶縁性を
有するため樹脂自身が半導体素子を外気から電気的１機
械的、環境的に保護することができ、さらに金属キャッ
プにより気密封止が同時に行われるため信頼性が向上す
る。
また第２の本発明において、半導体素子の活性層を有す
る表面に柔軟性の薄い絶縁性樹脂層により高熱伝導性キ
ャップを面接触させてキャップ側へ熱を効率よく伝え外
気へ放熱している。さらにキャップの外側に空冷用又は
水冷用の放熱装置を形成することにより著しい低熱抵抗
化が可能である。また樹脂層は柔らかく絶縁性を有する
ため樹脂自身が半導体素子を外気から電気的１機械的。
る表面に柔軟性の薄い絶縁性樹脂層により高熱伝導性キ
ャップを面接触させてキャップ側へ熱を効率よく伝え外
気へ放熱している。さらにキャップの外側に空冷用又は
水冷用の放熱装置を形成することにより著しい低熱抵抗
化が可能である。また樹脂層は柔らかく絶縁性を有する
ため樹脂自身が半導体素子を外気から電気的１機械的。
環境的に保護することができ、さらにキャップにより封
止が同時に行われるため信頼性が向上する。
止が同時に行われるため信頼性が向上する。
〔実施例］
次に図を参照して本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
第１図は本発明の実施例１を示す断面図である。
図において、入出力ビン３を有する窒化アルミニウムパ
ッケージ基板２上に半導体素子ｌが固着マウントされ、
ワイヤボンド４により半導体素子とパッケージは電気的
に接続されている。この場合、半導体素子の活性層を有
する表面はキャップ側に向いていてパッケージ基板面に
接合している裏面は従来の熱伝導経路の役割をする。そ
こで、金属キャップ６の弾性を利用して厚さ１．０ｍｍ
の高熱伝導性窒化アルミニウム熱拡散板９が半導体素子
ｌの活性層を有する表面に柔軟性のシリコーンゲル樹脂
の厚さ５．０ｐｍの薄い絶縁性樹脂層８により面接触さ
れている。半導体素子１の表面を金属キャップ６で圧縮
するために金属キャップ６は弾性のある厚さ０．１５ｍ
ｍのコバール製にッケルメッキ付き）であり、パッケー
ジのシールリング５にシーム溶接されている。また本実
施例では金属キャップ６と窒化アルミニウム熱拡散板９
はあらかじめ銀銅系のろう材（図には示されていない）
で接合されている。
ッケージ基板２上に半導体素子ｌが固着マウントされ、
ワイヤボンド４により半導体素子とパッケージは電気的
に接続されている。この場合、半導体素子の活性層を有
する表面はキャップ側に向いていてパッケージ基板面に
接合している裏面は従来の熱伝導経路の役割をする。そ
こで、金属キャップ６の弾性を利用して厚さ１．０ｍｍ
の高熱伝導性窒化アルミニウム熱拡散板９が半導体素子
ｌの活性層を有する表面に柔軟性のシリコーンゲル樹脂
の厚さ５．０ｐｍの薄い絶縁性樹脂層８により面接触さ
れている。半導体素子１の表面を金属キャップ６で圧縮
するために金属キャップ６は弾性のある厚さ０．１５ｍ
ｍのコバール製にッケルメッキ付き）であり、パッケー
ジのシールリング５にシーム溶接されている。また本実
施例では金属キャップ６と窒化アルミニウム熱拡散板９
はあらかじめ銀銅系のろう材（図には示されていない）
で接合されている。
半導体素子１からの熱はパッケージ基板２以外に半導体
素子１表面から柔軟性の薄い絶縁性シリコーン樹脂層８
を通して高熱伝導性窒化アルミニウム熱拡散板９と金属
キャップ６へ伝えられる。
素子１表面から柔軟性の薄い絶縁性シリコーン樹脂層８
を通して高熱伝導性窒化アルミニウム熱拡散板９と金属
キャップ６へ伝えられる。
その後、金属キャップ６に接合したヒートシンク７で熱
放散を行うことにより熱抵抗Ｒｊ−ａとして２°Ｃ／Ｗ
（放熱フィン付きで４ ｍ ／ ｓの強制空冷の条件
）が得られた。
放散を行うことにより熱抵抗Ｒｊ−ａとして２°Ｃ／Ｗ
（放熱フィン付きで４ ｍ ／ ｓの強制空冷の条件
）が得られた。
（実施例２）
第１図では半導体素子１が１個のシングルチップパッケ
ージであるが、第２図は大型のアルミナパッケージ基板
１０上に多数の半導体素子１を固着マウントしてＴＡＢ
ＩＩにより電気的に接続した。その後、大型の銅製キャ
ップ６中に厚さ０゜６ｍｍの窒化アルミニウム熱拡散板
９と厚さ１００μｍのシリコーンゴム層８を介在させて
半導体素子１表面を面接触しながらキャップ周辺部を弾
性変形させシーム溶接した。実施例は金属キャップ６の
外側には水冷ジャケット１２を接着したモジュール構造
である。
ージであるが、第２図は大型のアルミナパッケージ基板
１０上に多数の半導体素子１を固着マウントしてＴＡＢ
ＩＩにより電気的に接続した。その後、大型の銅製キャ
ップ６中に厚さ０゜６ｍｍの窒化アルミニウム熱拡散板
９と厚さ１００μｍのシリコーンゴム層８を介在させて
半導体素子１表面を面接触しながらキャップ周辺部を弾
性変形させシーム溶接した。実施例は金属キャップ６の
外側には水冷ジャケット１２を接着したモジュール構造
である。
（実施例３）
第３図はアルミナパッケージ基板１０上に半導体素子１
を実装してワイヤボンド技術により電気的に接続した小
型パッケージである。半導体素子ｌの活性層は厚さ３０
μｍのエポキシ樹脂層（絶縁性樹脂層）８により厚さ０
．５ｍｍの窒化アルミニウム熱拡散板９に面接触され、
窒化アルミニウム熱拡散板の反対側にヒートシンク７が
直接接合された結果、強制空冷３ｍ／ｓの条件において
３’Ｃ／Ｗの７４％さい熱抵抗が得られた。また半導体
素子は窒化アルミニウム熱拡散板の周辺で一体接合した
中空のコバール製キャップ６でアルミナパッケージ基板
ｌＯのシールリング５にシーム溶接されて気密封止され
ている。
を実装してワイヤボンド技術により電気的に接続した小
型パッケージである。半導体素子ｌの活性層は厚さ３０
μｍのエポキシ樹脂層（絶縁性樹脂層）８により厚さ０
．５ｍｍの窒化アルミニウム熱拡散板９に面接触され、
窒化アルミニウム熱拡散板の反対側にヒートシンク７が
直接接合された結果、強制空冷３ｍ／ｓの条件において
３’Ｃ／Ｗの７４％さい熱抵抗が得られた。また半導体
素子は窒化アルミニウム熱拡散板の周辺で一体接合した
中空のコバール製キャップ６でアルミナパッケージ基板
ｌＯのシールリング５にシーム溶接されて気密封止され
ている。
（実施例４）
第４図は、本発明の実施例４を示す断面図である。
図において、窒化アルミニウムパッケージ基板２上に半
導体素子１が固着マウントされ、ワイヤボンド４により
半導体素子とパッケージは電気的に接続されている。こ
の場合、半導体素子の活性層を有する表面はキャップ側
に向いていてパッケージ基板面に接合している裏面は従
来の熱伝導経路の役割をする。本実施例では、厚さ１．
０ｍの高熱伝導性窒化アルミニウム製キャップ１３か半
導体素子の活性層を有する表面に柔軟性のシリコーン樹
脂の厚さ５０μｍの薄い絶縁性樹脂層８により面接触さ
れている。窒化アルミニウム製キャップ１３の周辺部は
あらかじめ金メタライズされたキャップと基板部を９０
Ｐ ｂ ／ １０ Ｓ ｎソルダーにより気密封止し
た（図には示されていない）。
導体素子１が固着マウントされ、ワイヤボンド４により
半導体素子とパッケージは電気的に接続されている。こ
の場合、半導体素子の活性層を有する表面はキャップ側
に向いていてパッケージ基板面に接合している裏面は従
来の熱伝導経路の役割をする。本実施例では、厚さ１．
０ｍの高熱伝導性窒化アルミニウム製キャップ１３か半
導体素子の活性層を有する表面に柔軟性のシリコーン樹
脂の厚さ５０μｍの薄い絶縁性樹脂層８により面接触さ
れている。窒化アルミニウム製キャップ１３の周辺部は
あらかじめ金メタライズされたキャップと基板部を９０
Ｐ ｂ ／ １０ Ｓ ｎソルダーにより気密封止し
た（図には示されていない）。
半導体素子からの熱はパッケージ基板以外に半導体素子
表面から柔軟性の薄い絶縁性シリコーン樹脂を通して高
熱伝導性窒化アルミニウム製キャップへ伝えられる。そ
の後、キャップの外側に接合したヒートシンク７で熱放
散を行うことにより熱抵抗Ｒｊ−ａとして２℃／Ｗ （
放熱フィン付きで４ｍ／ｓの強制空冷の条件）が得られ
た。
表面から柔軟性の薄い絶縁性シリコーン樹脂を通して高
熱伝導性窒化アルミニウム製キャップへ伝えられる。そ
の後、キャップの外側に接合したヒートシンク７で熱放
散を行うことにより熱抵抗Ｒｊ−ａとして２℃／Ｗ （
放熱フィン付きで４ｍ／ｓの強制空冷の条件）が得られ
た。
（実施例５）
第４図では半導体素子１が１個のシングルチップパッケ
ージであるが、第５図は大型のアルミナパッケージ基板
ｌＯ上に多数の半導体素子を固着マウントしてＴＡＢＩ
Ｉにより電気的に接続した。
ージであるが、第５図は大型のアルミナパッケージ基板
ｌＯ上に多数の半導体素子を固着マウントしてＴＡＢＩ
Ｉにより電気的に接続した。
その後、大型の厚さ１．５Ｍの窒化アルミニウム製キャ
ップ１３が厚さ１００μｍのシリコーンゴム層（絶縁性
樹脂層）８を介在させて半導体素子表面を面接触しなが
らエポキシ系の接着剤により窒化アルミニウム製キャッ
プの周辺部を封止した。
ップ１３が厚さ１００μｍのシリコーンゴム層（絶縁性
樹脂層）８を介在させて半導体素子表面を面接触しなが
らエポキシ系の接着剤により窒化アルミニウム製キャッ
プの周辺部を封止した。
実施例はキャップの外側には水冷方式のジャケット１２
を接着したモジュール構造である。
を接着したモジュール構造である。
（実施例６）
第６図はアルミナパッケージ基板１０上に半導体素子を
実装してワイヤボンド技術により電気的に接続した小型
パッケージである。半導体素子１の活性層は厚さ３０μ
ｍのエポキシ樹脂層８により厚さ０．５ｍｍの窒化アル
ミニウム製キャップ１３に面接触され、キャップの反対
側にヒートシンク７が直接接合された結果、強制空冷３
ｍ／ｓの条件において３℃／Ｗの小さい熱抵抗が得られ
た。
実装してワイヤボンド技術により電気的に接続した小型
パッケージである。半導体素子１の活性層は厚さ３０μ
ｍのエポキシ樹脂層８により厚さ０．５ｍｍの窒化アル
ミニウム製キャップ１３に面接触され、キャップの反対
側にヒートシンク７が直接接合された結果、強制空冷３
ｍ／ｓの条件において３℃／Ｗの小さい熱抵抗が得られ
た。
また半導体素子は窒化アルミニウム製キャップの周辺で
シリコーン系の接着剤により封止されている。
シリコーン系の接着剤により封止されている。
〔発明の効果］
以上説明したように第１の本発明によれば金属キャップ
による気密封止を行い、しかも半導体素子から発生する
熱を速やかに外気へ放熱することができる。半導体素子
からの熱をパッケージ基板方向以外に高熱伝導性の熱拡
散板を柔軟性の樹脂により半導体素子表面からキャップ
方向に効率よく伝えることにより半導体パッケージの低
熱抵抗化の効果を有する。さらに技術傾向において要求
されている大チップで多ビンの半導体素子を低熱抵抗で
搭載できる小型パッケージが得られる利点があり、この
結果、導体配線が短縮され高速化や高密度化にも有効で
ある。
による気密封止を行い、しかも半導体素子から発生する
熱を速やかに外気へ放熱することができる。半導体素子
からの熱をパッケージ基板方向以外に高熱伝導性の熱拡
散板を柔軟性の樹脂により半導体素子表面からキャップ
方向に効率よく伝えることにより半導体パッケージの低
熱抵抗化の効果を有する。さらに技術傾向において要求
されている大チップで多ビンの半導体素子を低熱抵抗で
搭載できる小型パッケージが得られる利点があり、この
結果、導体配線が短縮され高速化や高密度化にも有効で
ある。
また、第２の本発明によれば高熱伝導性キャップによる
封止を行い、しかも半導体素子から発生する熱を速やか
に外気へ放熱することができる。
封止を行い、しかも半導体素子から発生する熱を速やか
に外気へ放熱することができる。
半導体素子からの熱をパッケージ基板方向以外に高熱伝
導性キャップと柔軟性の樹脂により半導体素子表面から
キャップ方向に効率よく伝えることにより半導体パッケ
ージの低熱抵抗化の効果を有する。さらに技術傾向にお
いて要求されている大チップで多ビンの半導体素子を低
熱抵抗で搭載できる小型パッケージが得られる利点があ
り、この結果、導体配線が短縮され高速化や高棺度化に
も有効である。
導性キャップと柔軟性の樹脂により半導体素子表面から
キャップ方向に効率よく伝えることにより半導体パッケ
ージの低熱抵抗化の効果を有する。さらに技術傾向にお
いて要求されている大チップで多ビンの半導体素子を低
熱抵抗で搭載できる小型パッケージが得られる利点があ
り、この結果、導体配線が短縮され高速化や高棺度化に
も有効である。
第１図、第４図は、本発明の詳細な説明するための半導
体素子用シングルチップパッケージを示す断面図、第２
図、第５図は、本発明のマルチチップパッケージ構造で
の断面図、第３図、第６図は、本発明の小型多ビンパッ
ケージ構造の実施例を示す断面図、第７図は、従来の半
導体素子用パッケージの構造の断面図である。 ■・・・半導体素子 ２・・・窒化アルミニウムパッケージ基板３・・・入出
力ビン ４・・・ワイヤボンド５・・・シール
リング ６・・・金属キャップ７・・・ヒートシ
ンク ８・・・絶縁性樹脂層９・・・熱拡散板 １０・・・アルミナパッケージ基板 １１・・・ＴＡＢ
１２・・・水冷ジャケット １３・・・高熱伝導性キャップ 特許出願人 日本電気株式会社 ６４ｊ晩キヤンプ 第１図 第２図 第３図 ａ 第４図
体素子用シングルチップパッケージを示す断面図、第２
図、第５図は、本発明のマルチチップパッケージ構造で
の断面図、第３図、第６図は、本発明の小型多ビンパッ
ケージ構造の実施例を示す断面図、第７図は、従来の半
導体素子用パッケージの構造の断面図である。 ■・・・半導体素子 ２・・・窒化アルミニウムパッケージ基板３・・・入出
力ビン ４・・・ワイヤボンド５・・・シール
リング ６・・・金属キャップ７・・・ヒートシ
ンク ８・・・絶縁性樹脂層９・・・熱拡散板 １０・・・アルミナパッケージ基板 １１・・・ＴＡＢ
１２・・・水冷ジャケット １３・・・高熱伝導性キャップ 特許出願人 日本電気株式会社 ６４ｊ晩キヤンプ 第１図 第２図 第３図 ａ 第４図
Claims (2)
- （１）半導体素子を実装して金属キャップで気密封止し
たパッケージ構造において、前記半導体素子の活性層を
有する表面と前記金属キャップとの間に、高熱伝導性の
熱拡散板及び柔軟性の薄い絶縁性樹脂層を介在させたこ
とを特徴とする半導体素子用パッケージ。 - （２）半導体素子を実装して高熱伝導性キャップで封止
したパッケージ構造において、前記半導体素子の活性層
を有する表面と前記高熱伝導性キャップとの間に、柔軟
性の薄い絶縁性樹脂層を介在させたことを特徴とする半
導体素子用パッケージ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2324796A JPH04192552A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 半導体素子用パッケージ |
| EP91310866A EP0488641A1 (en) | 1990-11-27 | 1991-11-26 | Package for a semiconductor element or semiconductor elements |
| US08/000,596 US5455457A (en) | 1990-11-27 | 1993-01-05 | Package for semiconductor elements having thermal dissipation means |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2324796A JPH04192552A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 半導体素子用パッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192552A true JPH04192552A (ja) | 1992-07-10 |
Family
ID=18169779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2324796A Pending JPH04192552A (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 半導体素子用パッケージ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5455457A (ja) |
| EP (1) | EP0488641A1 (ja) |
| JP (1) | JPH04192552A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07254668A (ja) * | 1994-01-11 | 1995-10-03 | Samsung Electron Co Ltd | 高熱放出用の半導体パッケージ |
| JP2015092600A (ja) * | 2009-07-24 | 2015-05-14 | 株式会社東芝 | 窒化珪素製絶縁シートおよびそれを用いた半導体モジュール構造体 |
Families Citing this family (63)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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