JP2619155B2 - 混成集積回路装置 - Google Patents
混成集積回路装置Info
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- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、混成集積回路装置、
特に、回路基板上に固着される1次ヒートシンクを複合
材料で構成した混成集積回路装置に関するものである。
特に、回路基板上に固着される1次ヒートシンクを複合
材料で構成した混成集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の混成集積回路装置を示す
側面断面図である。図において、アルミニウム等の素材
からなる2次ヒートシンク1上に、接着剤3例えばシリ
コーン樹脂接着剤により回路基板2が接着されている。
この回路基板2上に、超音波ボンディング用のアルミニ
ウム台4が半田層6により固着されている。さらに、発
熱性半導体素子例えばパワートランジスタ7は、半田層
6aにより回路基板2に固着された1次ヒートシンク5
上に、半田層6bにより固着されている。この1次ヒー
トシンク5は、モリブデンを素材とし、その表面に半田
付けを良好とするためのニッケルメッキを施したもので
ある。また、パワートランジスタ7とアルミニウム台4
とは、ボンディングワイヤ8により結線されている。
側面断面図である。図において、アルミニウム等の素材
からなる2次ヒートシンク1上に、接着剤3例えばシリ
コーン樹脂接着剤により回路基板2が接着されている。
この回路基板2上に、超音波ボンディング用のアルミニ
ウム台4が半田層6により固着されている。さらに、発
熱性半導体素子例えばパワートランジスタ7は、半田層
6aにより回路基板2に固着された1次ヒートシンク5
上に、半田層6bにより固着されている。この1次ヒー
トシンク5は、モリブデンを素材とし、その表面に半田
付けを良好とするためのニッケルメッキを施したもので
ある。また、パワートランジスタ7とアルミニウム台4
とは、ボンディングワイヤ8により結線されている。
【0003】従来の混成集積回路装置は上述したように
構成され、例えばパワートランジスタ7をスイッチング
動作させた時、そのジャンクション部分で発生する熱
は、パワートランジスタ7の直下方向の1次ヒートシン
ク5から半田層6a、回路基板2、接着剤3を経て2次
ヒートシンク1より放熱される。一方、上面方向へは、
ボンディングワイヤ8より放熱されるのみで、大部分の
熱は直下方向より放熱される。
構成され、例えばパワートランジスタ7をスイッチング
動作させた時、そのジャンクション部分で発生する熱
は、パワートランジスタ7の直下方向の1次ヒートシン
ク5から半田層6a、回路基板2、接着剤3を経て2次
ヒートシンク1より放熱される。一方、上面方向へは、
ボンディングワイヤ8より放熱されるのみで、大部分の
熱は直下方向より放熱される。
【0004】なお、接着剤3としてシリコーン樹脂接着
剤の代わりに半田を用いる場合もあるが、回路基板2の
寸法が大きくなると、2次ヒートシンク1との間で生じ
る熱応力のために回路基板2が割れることがあり望まし
くない。従って、代表的にはシリコーン樹脂接着を行っ
ている。また、パワートランジスタ7の熱によって生じ
る温度変化によって、半田層6bは被着材料である1次
ヒートシンク5より熱応力を受け疲労する。このため、
1次ヒートシンク5としては、回路基板2の熱膨張率と
パワートランジスタ7の熱膨張率にマッチングの取れる
モリブデンにニッケルメッキした材料を代表的に使用し
ている。
剤の代わりに半田を用いる場合もあるが、回路基板2の
寸法が大きくなると、2次ヒートシンク1との間で生じ
る熱応力のために回路基板2が割れることがあり望まし
くない。従って、代表的にはシリコーン樹脂接着を行っ
ている。また、パワートランジスタ7の熱によって生じ
る温度変化によって、半田層6bは被着材料である1次
ヒートシンク5より熱応力を受け疲労する。このため、
1次ヒートシンク5としては、回路基板2の熱膨張率と
パワートランジスタ7の熱膨張率にマッチングの取れる
モリブデンにニッケルメッキした材料を代表的に使用し
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したような混成集
積回路装置では、1次ヒートシンク5にモリブデンを使
用しているが、これは銅を使用した1次ヒートシンクに
比べ過渡熱応答性が悪い。すなわち、銅の熱伝導率は4
W/cm・秒・℃、であり、モリブデンのそれは1.2W/c
m・秒・℃である。従って、モリブデンを使用した1次ヒ
ートシンク5を使用した場合、パワートランジスタ7の
温度上昇率が高くなり、パワートランジスタ7表面のア
ルミニウム電極(図示しない)とボンディングワイヤ8
とのボンディング面のストレスが大きくなり、パワート
ランジスタ7のスイッチング動作を長時間続けている
と、熱疲労のためにボンディング面よりボンディングワ
イヤ8が外れるという問題点があった。この発明は、こ
のような問題点を解決するためになされたもので、ボン
ディングワイヤ8のボンディング面に生ずるストレスを
軽減できると共に、半田層6bのストレスも大きくする
ことなく耐久性を向上させた混成集積回路装置を得るこ
とを目的とする。
積回路装置では、1次ヒートシンク5にモリブデンを使
用しているが、これは銅を使用した1次ヒートシンクに
比べ過渡熱応答性が悪い。すなわち、銅の熱伝導率は4
W/cm・秒・℃、であり、モリブデンのそれは1.2W/c
m・秒・℃である。従って、モリブデンを使用した1次ヒ
ートシンク5を使用した場合、パワートランジスタ7の
温度上昇率が高くなり、パワートランジスタ7表面のア
ルミニウム電極(図示しない)とボンディングワイヤ8
とのボンディング面のストレスが大きくなり、パワート
ランジスタ7のスイッチング動作を長時間続けている
と、熱疲労のためにボンディング面よりボンディングワ
イヤ8が外れるという問題点があった。この発明は、こ
のような問題点を解決するためになされたもので、ボン
ディングワイヤ8のボンディング面に生ずるストレスを
軽減できると共に、半田層6bのストレスも大きくする
ことなく耐久性を向上させた混成集積回路装置を得るこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る混成集積
回路装置は、回路基板上に固着される1次ヒートシンク
を、銅−モリブデン−銅又は銅−鉄ニッケル合金−銅の
積層構造とし、銅層の厚さに対しモリブデン又は鉄ニッ
ケル合金の厚さをその3倍とすると共に、この1次ヒー
トシンクの全面に金属被覆を施したものである。
回路装置は、回路基板上に固着される1次ヒートシンク
を、銅−モリブデン−銅又は銅−鉄ニッケル合金−銅の
積層構造とし、銅層の厚さに対しモリブデン又は鉄ニッ
ケル合金の厚さをその3倍とすると共に、この1次ヒー
トシンクの全面に金属被覆を施したものである。
【0007】
【作用】この発明における1次ヒートシンクは、その両
面に熱伝導率の高い銅層を接合しているので、パワート
ランジスタからの熱に対しても過渡熱応答性が良好で、
ボンディングワイヤとパワートランジスタとのボンディ
ング面に生ずるストレスは軽減される。また、銅層の厚
さに対しモリブデン又は鉄ニッケル層の厚さを3倍にし
て熱膨張率をシリコンやアルミナに近い値とし、1次ヒ
ートシンクとパワートランジスタとの間の半田層及び1
次ヒートシンクと回路基板との間の半田層のストレス
を、従来の1次ヒートシンク材と同程度に抑えている。
面に熱伝導率の高い銅層を接合しているので、パワート
ランジスタからの熱に対しても過渡熱応答性が良好で、
ボンディングワイヤとパワートランジスタとのボンディ
ング面に生ずるストレスは軽減される。また、銅層の厚
さに対しモリブデン又は鉄ニッケル層の厚さを3倍にし
て熱膨張率をシリコンやアルミナに近い値とし、1次ヒ
ートシンクとパワートランジスタとの間の半田層及び1
次ヒートシンクと回路基板との間の半田層のストレス
を、従来の1次ヒートシンク材と同程度に抑えている。
【0008】
【実施例】図1は、この発明の一実施例による混成集積
回路装置を示す断面図である。なお、各図中、同一符号
は同一又は相当部分を示しているので、その説明は省略
する。この発明においては、従来の1次ヒートシンク5
の代わりに、複合材料からなる1次ヒートシンク5Aを
用いたものである。この1次ヒートシンク5Aは、図2
に示すように、モリブデン層9の両面に銅層10A、1
0Bを厚さの比で1:3:1となるように接合し、その
外側全面に金属被覆としてニッケルメッキ層11を施し
たものである。
回路装置を示す断面図である。なお、各図中、同一符号
は同一又は相当部分を示しているので、その説明は省略
する。この発明においては、従来の1次ヒートシンク5
の代わりに、複合材料からなる1次ヒートシンク5Aを
用いたものである。この1次ヒートシンク5Aは、図2
に示すように、モリブデン層9の両面に銅層10A、1
0Bを厚さの比で1:3:1となるように接合し、その
外側全面に金属被覆としてニッケルメッキ層11を施し
たものである。
【0009】上述したように構成された混成集積回路装
置においては、1次ヒートシンク5Aにおける銅層10
Aがパワートランジスタ7の急激な温度上昇を防止する
作用を果たすことになる。すなわち、熱伝導率の高い銅
層10Aから放熱されるので、パワートランジスタ7の
アルミニウム電極(図示しない)とボンディングワイヤ
8との接合面におけるストレスを軽減させることができ
る。また、モリブデン層9は、銅層10Aの熱膨張を抑
制し、半田層6bに発生するストレスを低減している。
従って、パワートランジスタ7をスイッチング動作させ
ても、パワートランジスタ7直下の銅層10Aにより、
ボンディングワイヤ8の接合面における熱疲労は従来に
比べ軽減される。
置においては、1次ヒートシンク5Aにおける銅層10
Aがパワートランジスタ7の急激な温度上昇を防止する
作用を果たすことになる。すなわち、熱伝導率の高い銅
層10Aから放熱されるので、パワートランジスタ7の
アルミニウム電極(図示しない)とボンディングワイヤ
8との接合面におけるストレスを軽減させることができ
る。また、モリブデン層9は、銅層10Aの熱膨張を抑
制し、半田層6bに発生するストレスを低減している。
従って、パワートランジスタ7をスイッチング動作させ
ても、パワートランジスタ7直下の銅層10Aにより、
ボンディングワイヤ8の接合面における熱疲労は従来に
比べ軽減される。
【0010】また、モリブデン層9の厚さを銅層10A
及び銅層10Bの厚さの3倍にしているので、1次ヒー
トシンク5Aの熱膨張率はシリコンやアルミナの熱膨張
率(5〜7×10-6/℃)に近い(2〜7)×10-6/
℃、代表的には5×10-6/℃程度となる。従って、半
田層6bに発生するストレスは少なくなり、クラック等
の発生状況も従来の1次ヒートシンク並のものが実現で
きる。さらに、銅層10Bは、2次ヒートシンク1への
熱伝導を改善するために有効に作用する。このようにし
て、耐久性の高い混成集積回路装置が得られることにな
る。
及び銅層10Bの厚さの3倍にしているので、1次ヒー
トシンク5Aの熱膨張率はシリコンやアルミナの熱膨張
率(5〜7×10-6/℃)に近い(2〜7)×10-6/
℃、代表的には5×10-6/℃程度となる。従って、半
田層6bに発生するストレスは少なくなり、クラック等
の発生状況も従来の1次ヒートシンク並のものが実現で
きる。さらに、銅層10Bは、2次ヒートシンク1への
熱伝導を改善するために有効に作用する。このようにし
て、耐久性の高い混成集積回路装置が得られることにな
る。
【0011】なお、上述した実施例では、発熱性半導体
素子としてパワートランジスタ7を使用したものを示し
たが、パワートランジスタ7の代わりに、MOS−FE
T、ダイオード等他の半導体素子を使用してもよく、上
述と同様な効果が得られる。また、上述した実施例で
は、1次ヒートシンク5Aの中心層にモリブデン層9を
用いた例を示したが、これを鉄ニッケル合金層としても
よく、上述と同様な効果が得られる。さらに、1次ヒー
トシンク5Aの金属被覆としてニッケルメッキ層11を
施した場合について説明したが、銀メッキ層を施しても
よい。
素子としてパワートランジスタ7を使用したものを示し
たが、パワートランジスタ7の代わりに、MOS−FE
T、ダイオード等他の半導体素子を使用してもよく、上
述と同様な効果が得られる。また、上述した実施例で
は、1次ヒートシンク5Aの中心層にモリブデン層9を
用いた例を示したが、これを鉄ニッケル合金層としても
よく、上述と同様な効果が得られる。さらに、1次ヒー
トシンク5Aの金属被覆としてニッケルメッキ層11を
施した場合について説明したが、銀メッキ層を施しても
よい。
【0012】
【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、回路基
板上に固着される1次ヒートシンクを、銅−モリブデン
−銅又は銅−鉄ニッケル合金−銅の積層構造とし、銅層
の厚さに対しモリブデン又は鉄ニッケル合金の厚さをそ
の3倍とすると共に、この1次ヒートシンクの全面に金
属被覆を施したものである。すなわち、銅の熱伝導率の
高さと、モリブデン又は鉄ニッケル合金のシリコン及び
アルミナへの熱膨張率のマッチング性といった長所を生
かすように1次ヒートシンクを構成したので、耐久性、
特にスイッチング動作耐久性が高く、ボンディングワイ
ヤ接合部の熱疲労が軽減した混成集積回路装置が得られ
るという効果を奏する。
板上に固着される1次ヒートシンクを、銅−モリブデン
−銅又は銅−鉄ニッケル合金−銅の積層構造とし、銅層
の厚さに対しモリブデン又は鉄ニッケル合金の厚さをそ
の3倍とすると共に、この1次ヒートシンクの全面に金
属被覆を施したものである。すなわち、銅の熱伝導率の
高さと、モリブデン又は鉄ニッケル合金のシリコン及び
アルミナへの熱膨張率のマッチング性といった長所を生
かすように1次ヒートシンクを構成したので、耐久性、
特にスイッチング動作耐久性が高く、ボンディングワイ
ヤ接合部の熱疲労が軽減した混成集積回路装置が得られ
るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による混成集積回路装置を
示す側面断面図である。
示す側面断面図である。
【図2】図1に示した混成集積回路装置における1次ヒ
ートシンクの側面断面図である。
ートシンクの側面断面図である。
【図3】従来の混成集積回路装置を示す側面断面図であ
る。
る。
1 2次ヒートシンク 2 回路基板 3 接着剤 4 アルミニウム台 5A 1次ヒートシンク 6 半田層 6a 半田層 6b 半田層 7 パワートランジスタ 8 ボンディングワイヤ 9 モリブデン層 10A 銅層 10B 銅層 11 ニッケルメッキ層
Claims (1)
- 【請求項1】 2次ヒートシンクと、 この2次ヒートシンク上に樹脂接着された回路基板と、 この回路基板上に固着されたアルミニウム台と、 上記回路基板上に半田層により固着された1次ヒートシ
ンクと、 この1次ヒートシンク上に半田層により固着された発熱
性半導体素子と、 この発熱性半導体素子の電極と上記アルミニウム台とを
結線するボンディングワイヤとを備えた混成集積回路装
置であって、 上記1次ヒートシンクは、銅−モリブデン−銅又は銅−
鉄ニッケル合金−銅の積層構造を有し、銅層の厚さに対
しモリブデン又は鉄ニッケル合金の厚さをその3倍とす
ると共に、この1次ヒートシンクの全面に金属被覆を施
したことを特徴とする混成集積回路装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3172348A JP2619155B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 混成集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3172348A JP2619155B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 混成集積回路装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0521667A JPH0521667A (ja) | 1993-01-29 |
JP2619155B2 true JP2619155B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=15940244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3172348A Expired - Fee Related JP2619155B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 混成集積回路装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2619155B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5895973A (en) * | 1997-05-19 | 1999-04-20 | Delco Electronics Corp. | Electronic component assembly for maintaining component alignment during soldering |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP3172348A patent/JP2619155B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0521667A (ja) | 1993-01-29 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |