JPH0883880A - Semiconductor package with temperature sensor - Google Patents
Semiconductor package with temperature sensorInfo
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- JPH0883880A JPH0883880A JP24242994A JP24242994A JPH0883880A JP H0883880 A JPH0883880 A JP H0883880A JP 24242994 A JP24242994 A JP 24242994A JP 24242994 A JP24242994 A JP 24242994A JP H0883880 A JPH0883880 A JP H0883880A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体の温度を直接検出することにより、正
確で応答性のよい温度補償を実現する。
【構成】 温度計測用センサとして用いられるタングス
テン、モリブデン・マンガンなどの金属導体を数オーム
から数百オームの抵抗を持つように細く長い渦巻き状あ
るいはジグザク状のパターンに形成して、モニタしよう
とする半導体チップの真下、またはモニタしようとする
半導体パッケージの全面に温度センサとして配置した半
導体パッケージにおいて、この温度センサの両極を前記
半導体パッケージの温度補償回路に接続することによ
り、半導体の温度変化が直接検出できるようになり、正
確で応答性のよい温度補償が実現できる。
(57) [Abstract] [Purpose] To realize accurate and responsive temperature compensation by directly detecting the temperature of the semiconductor. [Structure] A metal conductor such as tungsten, molybdenum or manganese used as a temperature measuring sensor is formed into a thin and long spiral or zigzag pattern having a resistance of several ohms to several hundred ohms, and an attempt is made to monitor it. In a semiconductor package arranged as a temperature sensor directly under the semiconductor chip or on the entire surface of the semiconductor package to be monitored, by connecting both poles of the temperature sensor to the temperature compensation circuit of the semiconductor package, the temperature change of the semiconductor is directly detected. As a result, accurate and responsive temperature compensation can be realized.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、タングステン、モリ
ブデン・マンガン導体などを温度センサとして用いた半
導体の温度補償に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to temperature compensation of a semiconductor using a tungsten, molybdenum / manganese conductor or the like as a temperature sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体などは、その温度をある一定の温
度以下に維持しなければ信頼性上の問題が生じるので温
度補償を行うことが重要である。一般的には、設計段階
でパッケージから内部半導体素子までの熱抵抗を計算し
て放熱設計をし、温度補償を行う方法が採用されてい
る。また、クリティカルな設計を要求される製品または
高電力回路などで熱暴走を阻止する保護回路などでは、
サーミスタやトランジスタを温度センサとしてパッケー
ジ内の基板上の発熱体である半導体の周辺に実装して温
度を測定し、温度補償を行う方法が採用されている。2. Description of the Related Art A semiconductor or the like has a reliability problem unless its temperature is maintained below a certain temperature. Therefore, it is important to perform temperature compensation. Generally, a method of calculating the thermal resistance from the package to the internal semiconductor element at the design stage to perform heat radiation design and temperature compensation is adopted. In addition, in products that require critical design or in protection circuits that prevent thermal runaway in high-power circuits,
A method in which a thermistor or a transistor is mounted as a temperature sensor around a semiconductor, which is a heating element on a substrate in a package, the temperature is measured and temperature compensation is performed, is adopted.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では次のよ
うな問題点があった。 (1)熱抵抗を計算し、放熱設計して温度補償する方法
では、動作上の最高温度でも半導体が安定して動作する
ようにするものであるため一定温度に定常的に保つのは
困難であるという問題があった。 (2)サーミスタやトランジスタを温度センサとしてパ
ッケージ内の基板上の発熱体である半導体の周辺に実装
する方法では、実際の発熱体である半導体から離れた位
置に配置されるために正確に発熱体である半導体の温度
変化を検出できなかった。そのために温度補償の応答が
遅れる傾向にあるという問題があった。本発明は上記課
題を解決するためになされたもので、半導体そのもの、
または半導体パッケージの温度を直接測定することによ
り、正確な温度をもとに半導体の温度補償を実現しよう
とするものである。The prior art has the following problems. (1) With the method of calculating thermal resistance, designing heat dissipation, and compensating for temperature, it is difficult to maintain a constant temperature constantly because the semiconductor operates stably even at the maximum operating temperature. There was a problem. (2) In the method of mounting a thermistor or a transistor as a temperature sensor around a semiconductor which is a heating element on a substrate in a package, the heating element is accurately placed because it is arranged at a position away from the semiconductor which is an actual heating element. The temperature change of the semiconductor could not be detected. Therefore, there is a problem that the temperature compensation response tends to be delayed. The present invention has been made to solve the above problems, and the semiconductor itself,
Alternatively, the temperature of the semiconductor package is directly measured to realize the temperature compensation of the semiconductor based on the accurate temperature.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】 半導体チップを半導体チップ実装ボンディング層上に
実装してなる半導体パッケージにおいて、高抵抗値を有
する金属導体を所要形状に配線してなる温度センサを有
する温度センサ層を前記半導体チップ実装ボンディング
層下面に備え、前記温度センサの両極を半導体パッケー
ジ外部に設けた温度補償回路に接続し、前記半導体チッ
プの温度変化を検出して該半導体チップの温度補償をす
ることを特徴とする温度センサ付き半導体パッケージ。In a semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on a semiconductor chip mounting bonding layer, a temperature sensor layer having a temperature sensor formed by wiring a metal conductor having a high resistance value in a required shape is provided. It is provided on the lower surface of the semiconductor chip mounting bonding layer, and both electrodes of the temperature sensor are connected to a temperature compensating circuit provided outside the semiconductor package to detect a temperature change of the semiconductor chip to compensate the temperature of the semiconductor chip. Semiconductor package with temperature sensor.
【0005】前記温度センサは、前記半導体チップの
略真下領域のみに設けられたことを特徴とする請求項1
記載の温度センサ付き半導体パッケージ。The temperature sensor is provided only in a region substantially directly below the semiconductor chip.
The semiconductor package with the temperature sensor described.
【0006】前記温度センサは、前記半導体チップ実
装ボンディング層の略全域下に設けられたことを特徴と
する請求項1記載の温度センサ付き半導体パッケージ。The semiconductor package with a temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensor is provided under substantially the entire area of the semiconductor chip mounting bonding layer.
【0007】[0007]
【作用】半導体で発生した熱は、半導体チップ実装ボン
ディング層から配線パターン層を経由して温度センサ層
に伝導され、高抵抗値を有する金属導体を所要形状に配
線してなる温度センサに伝導される。その結果前記温度
センサの抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を温度補
償回路部で検出して温度補償がなされる。The heat generated in the semiconductor is conducted from the semiconductor chip mounting bonding layer to the temperature sensor layer via the wiring pattern layer, and is conducted to the temperature sensor formed by wiring a metal conductor having a high resistance value into a required shape. It As a result, the resistance value of the temperature sensor changes. The temperature compensation circuit unit detects the change in the resistance value to perform temperature compensation.
【0008】[0008]
【実施例1】本発明の実施例1(パッケージ温度モニタ
用として使用する場合)を、図1〜図2に基づいて詳細
に説明する。図1は概略断面図、図2はパッケージ各層
の概略斜視図である。[Embodiment 1] Embodiment 1 of the present invention (when used as a package temperature monitor) will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic sectional view, and FIG. 2 is a schematic perspective view of each layer of the package.
【0009】通常、セラミックパッケージ10の電気的
接続関連部は銅、金、タングステン等の厚膜ペーストを
用いて形成された図2(A)のチップ実装ボンディング
層4及び図2(B)の配線パターン層5から構成されて
いる。本発明においては、これら2層のほかに第3層と
して図2(C)に示すような温度センサ層6を加えて積
層しヘッダ(基板)7を構成する。図中1は、温度セン
サで、タングステン、モリブデン・マンガン導体などを
数オームから数百オームの抵抗を持つように細く長い渦
巻き状またはジグザグ状のパターンに形成したものであ
る。2は、電気的配線パターン、3はチップ実装ボンデ
ィング層4のボンディング領域8に実装された半導体チ
ップであり、半導体チップ3とチップ実装ボンディング
層4の配線パターン2は金線またはアルミ線9を用いた
ワイヤボンディングによって接続されている。温度セン
サ1の両端に形成されている電極(図示せず)にはリー
ド線(図示せず)が接続されており、このリード線はセ
ラミックパッケージ7の温度補償回路に接続されてい
る。なお、11はキャップ、12は入出力リードであ
る。Normally, the electrical connection related portion of the ceramic package 10 is formed by using a thick film paste of copper, gold, tungsten or the like, and the chip mounting bonding layer 4 of FIG. 2A and the wiring of FIG. 2B. It is composed of the pattern layer 5. In the present invention, in addition to these two layers, a temperature sensor layer 6 as shown in FIG. 2C is added as a third layer and laminated to form a header (substrate) 7. In the figure, reference numeral 1 denotes a temperature sensor in which tungsten, molybdenum / manganese conductor or the like is formed in a thin and long spiral or zigzag pattern having a resistance of several ohms to several hundreds ohms. 2 is an electrical wiring pattern, 3 is a semiconductor chip mounted in the bonding region 8 of the chip mounting bonding layer 4, and the wiring pattern 2 of the semiconductor chip 3 and the chip mounting bonding layer 4 uses a gold wire or an aluminum wire 9. It was connected by wire bonding. Lead wires (not shown) are connected to electrodes (not shown) formed at both ends of the temperature sensor 1, and the lead wires are connected to the temperature compensation circuit of the ceramic package 7. Reference numeral 11 is a cap, and 12 is an input / output lead.
【0010】半導体チップ3からの熱はチップ実装ボン
ディング層4から配線パターン層5を介して温度センサ
1に伝達されて温度センサ1の温度が変化するように構
成されているので、半導体チップ3の温度変化は直ちに
温度センサ1に伝達される。Since the heat from the semiconductor chip 3 is transmitted from the chip mounting bonding layer 4 to the temperature sensor 1 through the wiring pattern layer 5 so that the temperature of the temperature sensor 1 changes, the temperature of the semiconductor chip 3 is changed. The temperature change is immediately transmitted to the temperature sensor 1.
【0011】このように構成されているので、半導体チ
ップ3で発生した熱が温度センサ1に伝達されると、温
度センサ1自身の温度が変化する。そのため、温度セン
サ1の導体の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を温
度補償回路で検出してヘッダ7に実装された半導体チッ
プ3の温度補償がなされる。With this configuration, when the heat generated in the semiconductor chip 3 is transferred to the temperature sensor 1, the temperature of the temperature sensor 1 itself changes. Therefore, the resistance value of the conductor of the temperature sensor 1 changes. The temperature compensation circuit detects the change in the resistance value to compensate the temperature of the semiconductor chip 3 mounted on the header 7.
【0012】[0012]
【実施例2】本発明の実施例2(半導体チップ温度モニ
タ用として使用する場合)を、図3〜図4に基づいて詳
細に説明する。図3は要部斜視図、図4は積層基板の要
部斜視図である。図4の(A)はチップ実装ボンディン
グ層である上層13、図4の(B)はパターン層である
下層14である。[Embodiment 2] Embodiment 2 of the present invention (when used as a semiconductor chip temperature monitor) will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view of an essential part, and FIG. 4 is a perspective view of an essential part of the laminated substrate. 4A shows an upper layer 13 which is a chip mounting bonding layer, and FIG. 4B shows a lower layer 14 which is a pattern layer.
【0013】図中21は温度モニタ対象半導体チップ、
22は半導体チップ21の真下の位置に電気的に絶縁す
るために下層24上に実施例1で説明したようにして形
成された温度センサである。実施例1と同様に、温度セ
ンサ22の両端に形成されている電極(図示せず)には
リード線(図示せず)が接続されており、このリード線
は温度補償回路に接続されている。Reference numeral 21 in the drawing denotes a semiconductor chip to be temperature monitored,
Reference numeral 22 denotes a temperature sensor formed on the lower layer 24 as described in the first embodiment to electrically insulate it directly below the semiconductor chip 21. Similar to the first embodiment, lead wires (not shown) are connected to electrodes (not shown) formed at both ends of the temperature sensor 22, and the lead wires are connected to the temperature compensation circuit. .
【0014】半導体チップ21からの熱はチップ実装ボ
ンディング層である上層13から下層14の配線パター
ン層の温度センサ22に伝達されて温度センサ22の温
度が変化するように構成されており、半導体チップ21
の温度変化は直ちに温度センサ22に伝達される。The heat from the semiconductor chip 21 is transferred from the upper layer 13 which is a chip mounting bonding layer to the temperature sensor 22 of the wiring pattern layer of the lower layer 14 so that the temperature of the temperature sensor 22 changes. 21
Changes in temperature are immediately transmitted to the temperature sensor 22.
【0015】このように構成されているので、半導体チ
ップ21で発生した熱が温度センサ22に伝達される
と、温度センサ22自身の温度が変化する。そのため、
温度センサ22の導体の抵抗値が変化する。この抵抗値
の変化を温度補償回路で検出して半導体チップ21の温
度補償がなされる。With this configuration, when the heat generated in the semiconductor chip 21 is transferred to the temperature sensor 22, the temperature of the temperature sensor 22 itself changes. for that reason,
The resistance value of the conductor of the temperature sensor 22 changes. The temperature compensation circuit detects the change in the resistance value to compensate the temperature of the semiconductor chip 21.
【0016】[0016]
【発明の効果】この発明は、温度計測用センサとして用
いられるタングステン、モリブデン・マンガンなどの金
属導体を数オームから数百オームの抵抗を持つように細
く長い渦巻き状あるいはジグザク状のパターンに形成
し、モニタしようとする半導体チップの真下、またはモ
ニタしようとする半導体パッケージの全面に温度センサ
として配置し、この温度センサの両極を前記半導体パッ
ケージの温度補償回路に接続し、温度変化が直接温度セ
ンサに伝達されるようにしたため、半導体の温度変化を
温度センサで直接感知して温度補償ができるから、正確
で応答速度の速い温度補償が得られる。According to the present invention, a metal conductor such as tungsten, molybdenum and manganese used as a temperature measuring sensor is formed into a thin long spiral or zigzag pattern so as to have a resistance of several ohms to several hundreds ohms. The temperature sensor is placed directly below the semiconductor chip to be monitored, or on the entire surface of the semiconductor package to be monitored, and both poles of this temperature sensor are connected to the temperature compensation circuit of the semiconductor package so that the temperature change directly affects the temperature sensor. Since it is transmitted, the temperature change of the semiconductor can be directly sensed by the temperature sensor and the temperature can be compensated, so that the temperature compensation with high accuracy and high response speed can be obtained.
【図1】本発明の実施例1の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のパッケージの各層の概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of each layer of the package of FIG.
【図3】本発明の実施例2の要部斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a main part of a second embodiment of the present invention.
【図4】図3の積層基板の要部斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of an essential part of the laminated substrate of FIG.
1 温度センサ 2 配線パターン 3 半導体チップ 4 チップ実装ボンディング層 5 配線パターン層 6 温度センサ層 7 ヘッダ 10 セラミックパッケージ 21 温度制御対象半導体チップ 22 温度センサ 23 上層(チップ実装ボンディング層) 24 下層(配線パターン層) 1 Temperature Sensor 2 Wiring Pattern 3 Semiconductor Chip 4 Chip Mounting Bonding Layer 5 Wiring Pattern Layer 6 Temperature Sensor Layer 7 Header 10 Ceramic Package 21 Temperature Controlled Semiconductor Chip 22 Temperature Sensor 23 Upper Layer (Chip Mounting Bonding Layer) 24 Lower Layer (Wiring Pattern Layer) )
Claims (3)
ィング層上に実装してなる半導体パッケージにおいて、 高抵抗値を有する金属導体を所要形状に配線してなる温
度センサを有する温度センサ層を前記半導体チップ実装
ボンディング層下面に備え、前記温度センサの両極を半
導体パッケージ外部に設けた温度補償回路に接続し、前
記半導体チップの温度変化を検出して該半導体チップの
温度補償をすることを特徴とする温度センサ付き半導体
パッケージ。1. A semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted on a semiconductor chip mounting bonding layer, wherein a temperature sensor layer having a temperature sensor formed by wiring a metal conductor having a high resistance value in a required shape is mounted on the semiconductor chip. A temperature sensor provided on the lower surface of the bonding layer, wherein both electrodes of the temperature sensor are connected to a temperature compensating circuit provided outside the semiconductor package, and a temperature change of the semiconductor chip is detected to compensate the temperature of the semiconductor chip. With semiconductor package.
略真下領域のみに設けられたことを特徴とする請求項1
記載の温度センサ付き半導体パッケージ。2. The temperature sensor is provided only in a region substantially directly below the semiconductor chip.
The semiconductor package with the temperature sensor described.
装ボンディング層の略全域下に設けられたことを特徴と
する請求項1記載の温度センサ付き半導体パッケージ。3. The semiconductor package with a temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensor is provided under substantially the entire area of the semiconductor chip mounting bonding layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24242994A JPH0883880A (en) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Semiconductor package with temperature sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24242994A JPH0883880A (en) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Semiconductor package with temperature sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0883880A true JPH0883880A (en) | 1996-03-26 |
Family
ID=17088975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24242994A Pending JPH0883880A (en) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Semiconductor package with temperature sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0883880A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10225602A1 (en) * | 2002-06-07 | 2004-01-08 | Heraeus Sensor-Nite Gmbh | Semiconductor component with integrated circuit, heat sink and temperature sensor |
KR101505551B1 (en) * | 2007-11-30 | 2015-03-25 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | Semiconductor power module package with temperature sensor mounted thereon and method of fabricating the same |
US9191015B2 (en) | 2013-01-21 | 2015-11-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Temperature controlled oscillator and temperature sensor including the same |
US9666503B2 (en) | 2013-03-11 | 2017-05-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor package and electronic system including the same |
-
1994
- 1994-09-12 JP JP24242994A patent/JPH0883880A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10225602A1 (en) * | 2002-06-07 | 2004-01-08 | Heraeus Sensor-Nite Gmbh | Semiconductor component with integrated circuit, heat sink and temperature sensor |
US6787870B2 (en) | 2002-06-07 | 2004-09-07 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Semiconductor component with integrated circuit, cooling body, and temperature sensor |
KR101505551B1 (en) * | 2007-11-30 | 2015-03-25 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | Semiconductor power module package with temperature sensor mounted thereon and method of fabricating the same |
US9191015B2 (en) | 2013-01-21 | 2015-11-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Temperature controlled oscillator and temperature sensor including the same |
US9666503B2 (en) | 2013-03-11 | 2017-05-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor package and electronic system including the same |
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