JP2662738B2 - セラミックス放熱フィン付半導体装置 - Google Patents
セラミックス放熱フィン付半導体装置Info
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- semiconductor
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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Description
【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子装置、特に電力増幅を目的に使用する電
力増幅回路を構成する半導体装置において、放熱特性に
優れたセラミックを用い、セラミックス放熱フィンを形
成したセラミックス基板と半導体装置とを一体に構成し
たセラミックス放熱フィン付半導体装置に関する。
力増幅回路を構成する半導体装置において、放熱特性に
優れたセラミックを用い、セラミックス放熱フィンを形
成したセラミックス基板と半導体装置とを一体に構成し
たセラミックス放熱フィン付半導体装置に関する。
従来、発熱を伴うパワートランジスタ、MOSIC等の実
装においては、半導体装置を金属ケースに実装し、電気
絶縁材を介してアルミニウム等の放熱フィンを、コレク
タ、又はドレン側ケースに取り付けて半導体の放熱対策
が行われている。
装においては、半導体装置を金属ケースに実装し、電気
絶縁材を介してアルミニウム等の放熱フィンを、コレク
タ、又はドレン側ケースに取り付けて半導体の放熱対策
が行われている。
従って部品点数の増大、設置面積の増大をまねく等の
問題点があり、基板の高密度実装化の妨げとなってい
た。
問題点があり、基板の高密度実装化の妨げとなってい
た。
〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、熱伝導性が良く、且つ電気絶縁性をもつ窒
化アルミニウム、炭化珪素、酸化ベリリウムで代表され
る高熱伝導性セラミックにより放熱フィンを形成し、セ
ラミックス上に半導体装置を直接実装する構造として、
半導体装置より発生する熱を直接セラミックを介して放
熱させるよう構成したセラミックス放熱フィン付半導体
装置を提供することを目的とする。
化アルミニウム、炭化珪素、酸化ベリリウムで代表され
る高熱伝導性セラミックにより放熱フィンを形成し、セ
ラミックス上に半導体装置を直接実装する構造として、
半導体装置より発生する熱を直接セラミックを介して放
熱させるよう構成したセラミックス放熱フィン付半導体
装置を提供することを目的とする。
ロ．発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、発熱を伴う半導体素子を
実装するための配線基板として窒化アルミニウム、炭化
ケイ素、酸化バリリウムの高熱伝導性セラミックスを用
いる。
実装するための配線基板として窒化アルミニウム、炭化
ケイ素、酸化バリリウムの高熱伝導性セラミックスを用
いる。
これらのセラミックスは熱伝導特性が200w/mK〜270w/
mK前後と熱伝導率が240w/mKの金属アルミニウムとほぼ
同等の熱の伝わり易さを示し、しかも電気絶縁体である
ことから、基板表面にそれぞれのセラミックスに適する
メタライズ手法により配線パターンを設けて半導体装置
の実装基板とし、半導体装置と外部回路へ接続するため
の接続端子を取り付け、半導体装置を樹脂により覆い保
護し、一方半導体装置を実装した基板面の反対面には多
数の放熱フィンを取り付けて直接セラミックス基板より
熱を放散するものである。
mK前後と熱伝導率が240w/mKの金属アルミニウムとほぼ
同等の熱の伝わり易さを示し、しかも電気絶縁体である
ことから、基板表面にそれぞれのセラミックスに適する
メタライズ手法により配線パターンを設けて半導体装置
の実装基板とし、半導体装置と外部回路へ接続するため
の接続端子を取り付け、半導体装置を樹脂により覆い保
護し、一方半導体装置を実装した基板面の反対面には多
数の放熱フィンを取り付けて直接セラミックス基板より
熱を放散するものである。
従って半導体装置と放熱フィンが一体構造となり部品
点数の削減と、基板組立て工数の簡略化と、半導体装置
全体の小型化を計ることができる。
点数の削減と、基板組立て工数の簡略化と、半導体装置
全体の小型化を計ることができる。
即ち本発明は 1.熱伝導性の良いセラミックスを用い放熱フィンを設け
たセラミックス基板を形成し、フィンの反対面のセラミ
ックス基板面に薄い金属層を形成し、その上に金属接合
層を介し半導体チップを密着し、ドレーン、ソース、ゲ
ート端子はセラミックス基板の４隅に設けた金属製のピ
ン端子により外部回路と接続するよう構成したことを特
徴とするセラミックス放熱フィン付半導体装置。
たセラミックス基板を形成し、フィンの反対面のセラミ
ックス基板面に薄い金属層を形成し、その上に金属接合
層を介し半導体チップを密着し、ドレーン、ソース、ゲ
ート端子はセラミックス基板の４隅に設けた金属製のピ
ン端子により外部回路と接続するよう構成したことを特
徴とするセラミックス放熱フィン付半導体装置。
2.熱伝導性の良いセラミックスは窒化アルミニウムであ
る請求項１記載のセラミックス放熱フィン付半導体装置
である。
る請求項１記載のセラミックス放熱フィン付半導体装置
である。
放熱フィンを持つ高熱伝導特性を持つセラミックス面
に金属層を形成し、直接金属層にシリコンの半導体を搭
載し、電極に形成後、表面は樹脂によりポッティングし
た構造とする。
に金属層を形成し、直接金属層にシリコンの半導体を搭
載し、電極に形成後、表面は樹脂によりポッティングし
た構造とする。
従って半導体チップから発生する熱は金属アルミニウ
ムとほぼ同等の熱伝導性を持つセラミックスに、ほぼ10
0μ程の銅層を介し直接伝導放散するため、熱放散効果
は非常に大きなものとなり、半導体装置はより高出力の
特性が得られる。
ムとほぼ同等の熱伝導性を持つセラミックスに、ほぼ10
0μ程の銅層を介し直接伝導放散するため、熱放散効果
は非常に大きなものとなり、半導体装置はより高出力の
特性が得られる。
又半導体チップマウント用金属、半導体チップを収納
する金属ケースも必要とせず半導体装置全体として安価
となる。
する金属ケースも必要とせず半導体装置全体として安価
となる。
実施例について図面を参照し詳細に説明する。
第１図は本発明によるセラミックス放熱フィン付半導
体装置の正面図、第２図は本発明によるセラミックス放
熱フィン付半導体装置の半導体装置を実装した面（樹脂
を被覆せず）の平面図を示す。１は高い熱伝導特性を有
するセラミックスで作られた半導体装置を実装する放熱
フィン付セラミックス基板で、本発明の実施例では径が
１μ以下の窒化アルミニウム原料粉に酸化イットリウム
3wt％を添加して混合を行い、得られた混合粉末に、通
常用いられるステアリン酸をバインダーとして添加し乾
式プレス法にて1ton/cm2の圧力で成型体を作る。成型体
を500℃で徐々に脱バインダーを行った後、非酸化性雰
囲気中で1850℃で５時間の焼成を行い放熱フィン付基板
の焼結体ブロックを得る。放熱フィンは、焼結上りで厚
さ2mm、又溝深さは20mm程迄可能であるが、溝深さは焼
結後適宜研削により深い溝を形成出来る。ついで放熱フ
ィン付半導体装置を支持し、半導体装置のピン端子６を
形成するモリブデン−マンガン系高融点メタライズ法に
よるモルブデン−マンガン金属層3aを研磨面の４隅に形
成する。モリブデン−マンガン金属層はモリブデンとマ
ンガン微粉末のペーストを窒化アルミニウム研磨面上に
印刷し、1400℃前後の温度で水素ガス中で窒化アルミニ
ウム面にモリブデン−マンガン金属層を形成する。
体装置の正面図、第２図は本発明によるセラミックス放
熱フィン付半導体装置の半導体装置を実装した面（樹脂
を被覆せず）の平面図を示す。１は高い熱伝導特性を有
するセラミックスで作られた半導体装置を実装する放熱
フィン付セラミックス基板で、本発明の実施例では径が
１μ以下の窒化アルミニウム原料粉に酸化イットリウム
3wt％を添加して混合を行い、得られた混合粉末に、通
常用いられるステアリン酸をバインダーとして添加し乾
式プレス法にて1ton/cm2の圧力で成型体を作る。成型体
を500℃で徐々に脱バインダーを行った後、非酸化性雰
囲気中で1850℃で５時間の焼成を行い放熱フィン付基板
の焼結体ブロックを得る。放熱フィンは、焼結上りで厚
さ2mm、又溝深さは20mm程迄可能であるが、溝深さは焼
結後適宜研削により深い溝を形成出来る。ついで放熱フ
ィン付半導体装置を支持し、半導体装置のピン端子６を
形成するモリブデン−マンガン系高融点メタライズ法に
よるモルブデン−マンガン金属層3aを研磨面の４隅に形
成する。モリブデン−マンガン金属層はモリブデンとマ
ンガン微粉末のペーストを窒化アルミニウム研磨面上に
印刷し、1400℃前後の温度で水素ガス中で窒化アルミニ
ウム面にモリブデン−マンガン金属層を形成する。
ついでモリブデン−マンガン金属層に電極のピン端子
６を形成する。電極のピン端子はコバール等低熱膨張金
属材料表面に金メッキを施したもので銀ろうをモリブデ
ン−マンガン金属層と電極との間にはさみ、800℃の水
素ガス中で溶接する。
６を形成する。電極のピン端子はコバール等低熱膨張金
属材料表面に金メッキを施したもので銀ろうをモリブデ
ン−マンガン金属層と電極との間にはさみ、800℃の水
素ガス中で溶接する。
ついで研磨した窒化アルミニウムによるフィン付基板
１の面に、半導体装置の電極を形成するための導体パタ
ーン４を形成する。窒化アルミニウム基板に銅層を主層
とする導体パターン４を形成する手段は、発明者等によ
りすでに出願されている昭和63年特許願第21025号の手
法による。
１の面に、半導体装置の電極を形成するための導体パタ
ーン４を形成する。窒化アルミニウム基板に銅層を主層
とする導体パターン４を形成する手段は、発明者等によ
りすでに出願されている昭和63年特許願第21025号の手
法による。
導体パターンの構成はその概要を述べると、Ni無電解
メッキ層を５μｍ窒化アルミニウム面に形成後、電気メ
ッキにより銅層の厚さを30μｍないし200μｍ、本実施
例ではほぼ100μｍの厚さに形成し、銅メッキ層の上に
ニッケルとボロンの合金層を数μの厚さに形成する。
メッキ層を５μｍ窒化アルミニウム面に形成後、電気メ
ッキにより銅層の厚さを30μｍないし200μｍ、本実施
例ではほぼ100μｍの厚さに形成し、銅メッキ層の上に
ニッケルとボロンの合金層を数μの厚さに形成する。
導体パターンは第２図に示す形状にドレン電極4a、ゲ
ート電極4b、ソース電極4cを設け、ドレイン電極4a上に
本実施例では静電誘導トランジスタの半導体チップ２を
接続した。
ート電極4b、ソース電極4cを設け、ドレイン電極4a上に
本実施例では静電誘導トランジスタの半導体チップ２を
接続した。
通常パワー用の半導体チップはドレン側にメタライズ
層を形成した半導体チップをモリブデン板等にろう付け
し形成されるが、本発明では導体パターン4aの上に厚さ
50μｍの半田シートを半導体チップ底面と同じ大きさに
切断し、半導体チップ上から荷重を加えながら水素ガス
中で350℃でリフロー溶接を行なった。
層を形成した半導体チップをモリブデン板等にろう付け
し形成されるが、本発明では導体パターン4aの上に厚さ
50μｍの半田シートを半導体チップ底面と同じ大きさに
切断し、半導体チップ上から荷重を加えながら水素ガス
中で350℃でリフロー溶接を行なった。
半導体チップのソース部2cからソース電極4cへリード
板７を接続する、リード板７は約1mm厚さの銅板にニッ
ケルメッキを施してあり、半導体チップ上のソース側表
面のシリコンとアルミニウムとのアルミニウム合金層に
２〜３μｍのニッケルをメッキした表面と、ソース電極
4c面それぞれに半田接続する。半導体装置のゲート部2b
とゲート電極4bは径が250μｍのアルミナ線を超音波ボ
ンディングにより接続する。最後に半導体チップ及びリ
ード板７、アルミニウムのボンディング線８を含み被覆
樹脂５により完全に覆い完成する。樹脂としては日本チ
バガイギー株式会社製半導体チップのコーティング樹脂
XNR5100、XNH5100等がある。
板７を接続する、リード板７は約1mm厚さの銅板にニッ
ケルメッキを施してあり、半導体チップ上のソース側表
面のシリコンとアルミニウムとのアルミニウム合金層に
２〜３μｍのニッケルをメッキした表面と、ソース電極
4c面それぞれに半田接続する。半導体装置のゲート部2b
とゲート電極4bは径が250μｍのアルミナ線を超音波ボ
ンディングにより接続する。最後に半導体チップ及びリ
ード板７、アルミニウムのボンディング線８を含み被覆
樹脂５により完全に覆い完成する。樹脂としては日本チ
バガイギー株式会社製半導体チップのコーティング樹脂
XNR5100、XNH5100等がある。
尚、本発明の実施例は窒化アルミニウムの例により説
明したが、熱伝導特性に優れたセラミックスである窒化
アルミニウム以外の炭化珪素、酸化ベリリウムを用い本
発明と同様なセラミックス放熱フィン付半導体装置を形
成し得ることは当然である。
明したが、熱伝導特性に優れたセラミックスである窒化
アルミニウム以外の炭化珪素、酸化ベリリウムを用い本
発明と同様なセラミックス放熱フィン付半導体装置を形
成し得ることは当然である。
又、窒化アルミニウム表面に形成する金属層は薄い銅
層を例に説明したが、ニッケルメッキ、又は金属アルミ
ニウム、又は他の金属層を形成しドレーン、電極ソー
ス、ゲート電極の導体パターンを形成してもよい。
層を例に説明したが、ニッケルメッキ、又は金属アルミ
ニウム、又は他の金属層を形成しドレーン、電極ソー
ス、ゲート電極の導体パターンを形成してもよい。
ハ．発明の効果 〔発明の効果〕 本発明は、以上に説明した様に構成されているので、
以下に記載されるような効果を奉する。
以下に記載されるような効果を奉する。
半導体チップが金属アルミニウムと同じ熱伝導特性を
セラミックスの放熱フィンと半導体チップマウント金属
ケースを介さずに一体化した構造としているため放熱効
果が大きく、同一出力の時は形状は小型となり、一方同
一寸法の時は大きな出力が得られる半導体装置とするこ
とが出来、又部品点数の大幅削減と組立て工数の簡略化
が計れる。
セラミックスの放熱フィンと半導体チップマウント金属
ケースを介さずに一体化した構造としているため放熱効
果が大きく、同一出力の時は形状は小型となり、一方同
一寸法の時は大きな出力が得られる半導体装置とするこ
とが出来、又部品点数の大幅削減と組立て工数の簡略化
が計れる。
第１図は、本発明によるセラミックス放熱フィン付半導
体装置を示す正面図。 第２図は、第１図に於ける半導体チップ搭載面の平面
図。１ ……（窒化アルミニウム）フィン付基板、２……半導
体チップ、2a……ドレイン部、2b……ゲート部、2c……
ソース部、3a……モリブデン−マンガン金属層、3b……
シリコン接合ハンダ層、3c……ジャンパー線接合ハンダ
部、４……導体パターン、4a……ドレイン電極、4b……
ゲート電極、4c……ソース電極、５……被覆樹脂、６…
…ピン端子、７……リード板、８……ボンディング線。
体装置を示す正面図。 第２図は、第１図に於ける半導体チップ搭載面の平面
図。１ ……（窒化アルミニウム）フィン付基板、２……半導
体チップ、2a……ドレイン部、2b……ゲート部、2c……
ソース部、3a……モリブデン−マンガン金属層、3b……
シリコン接合ハンダ層、3c……ジャンパー線接合ハンダ
部、４……導体パターン、4a……ドレイン電極、4b……
ゲート電極、4c……ソース電極、５……被覆樹脂、６…
…ピン端子、７……リード板、８……ボンディング線。
Claims (2)
- 【請求項１】熱伝導性の良いセラミックスを用い放熱フ
ィンを設けたセラミックス基板を形成し、フィンの反対
面のセラミックス基板面に薄い金属層を形成し、その上
に金属接合層を介し半導体チップを密着し、ドレーン、
ソース、ゲート端子はセラミックス基板の４隅に設けた
金属製のピン端子により外部回路とを接続するよう構成
したことを特徴とするセラミックス放熱フィン付半導体
装置。 - 【請求項２】熱伝導性の良いセラミックスは窒化アルミ
ニウムである請求項１記載のセラミックス放熱フィン付
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63286323A JP2662738B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | セラミックス放熱フィン付半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63286323A JP2662738B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | セラミックス放熱フィン付半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02132847A JPH02132847A (ja) | 1990-05-22 |
| JP2662738B2 true JP2662738B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17702898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63286323A Expired - Fee Related JP2662738B2 (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | セラミックス放熱フィン付半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662738B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101687718A (zh) * | 2007-04-24 | 2010-03-31 | 陶瓷技术股份公司 | 具有金属化表面的陶瓷体的结构部件 |
| US9181944B2 (en) | 2011-03-31 | 2015-11-10 | Denso Corporation | High pressure pump having unitary discharge and relief valve |
| JP6586931B2 (ja) | 2016-08-26 | 2019-10-09 | 株式会社デンソー | リリーフ弁装置、および、それを用いる高圧ポンプ |
| JP6747482B2 (ja) | 2017-09-29 | 2020-08-26 | 株式会社デンソー | 高圧ポンプ |
| JP7148276B2 (ja) * | 2018-05-30 | 2022-10-05 | 京セラ株式会社 | 発光素子搭載用パッケージおよび発光装置 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP63286323A patent/JP2662738B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02132847A (ja) | 1990-05-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |