JPH02291154A - ヒートシンク付セラミックパッケージ - Google Patents
ヒートシンク付セラミックパッケージInfo
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- JPH02291154A JPH02291154A JP1111458A JP11145889A JPH02291154A JP H02291154 A JPH02291154 A JP H02291154A JP 1111458 A JP1111458 A JP 1111458A JP 11145889 A JP11145889 A JP 11145889A JP H02291154 A JPH02291154 A JP H02291154A
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- heat
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- 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
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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」一の利用分野〕
本発明はＩＣチップやＩ．．．Ｓ Ｉチップなどのチッ
プを搭載するヒー１〜シンク付セラミックパッケージに
関するものである。
プを搭載するヒー１〜シンク付セラミックパッケージに
関するものである。
高度な半導体素了技術は理論素子から理解されるように
、ゲー１一当りのスピード、電力積が逐次減少しており
、また、微細加工技術の発達により、ケー１〜当りの占
有面積も次第に減少している。このため、半導体チップ
は高速化並びに１！１１集積化される傾向にある。一方
、この半導体チップを保護し、信頼性を向」ユさせるバ
ソケージは半導体チップのボンディング技術などを考慮
して実装の領域へと発展してきている。これに伴い、近
イＩ′のコンピュータ装置などにおいては、装置の処理
性能や信頼性の向−１二などのためにＬＳＴ化された半
導体素子や高密度で且つ小型化されたＬＳＩチノブ柘載
川の各種セラミックパソケーシが次第に取り入れられる
ようになってきた。
、ゲー１一当りのスピード、電力積が逐次減少しており
、また、微細加工技術の発達により、ケー１〜当りの占
有面積も次第に減少している。このため、半導体チップ
は高速化並びに１！１１集積化される傾向にある。一方
、この半導体チップを保護し、信頼性を向」ユさせるバ
ソケージは半導体チップのボンディング技術などを考慮
して実装の領域へと発展してきている。これに伴い、近
イＩ′のコンピュータ装置などにおいては、装置の処理
性能や信頼性の向−１二などのためにＬＳＴ化された半
導体素子や高密度で且つ小型化されたＬＳＩチノブ柘載
川の各種セラミックパソケーシが次第に取り入れられる
ようになってきた。
ところで、このように素子の高集積化の度合か大きくな
ると、半導体チップの消費電力も増大することになる。
ると、半導体チップの消費電力も増大することになる。
そのため、消費電力の大きなＬＳＩチップはプラスチッ
クに比へ熱伝導率が大きいセラミックなどのバッケーシ
に搭載し、さらにボードのみによる放熱ては当然ＬＳＴ
チノブの冷却に文、｝して限界かある。
クに比へ熱伝導率が大きいセラミックなどのバッケーシ
に搭載し、さらにボードのみによる放熱ては当然ＬＳＴ
チノブの冷却に文、｝して限界かある。
そこで、前述の高速でかつ高集積化されたＬＳＩチップ
を搭載する従来のセラミックパッケージにおいては、Ｌ
ＳＩチップからの放熱に対し冷却の観点から、放熱効率
の高いアルミニウムや銅の材料からなるヒートシンクを
、ＬＳＩチップの固着面と対向する反対側の表面に、熱
伝導性の優れた半田や接着剤により一体的に固着させて
放熱させるようにしている。
を搭載する従来のセラミックパッケージにおいては、Ｌ
ＳＩチップからの放熱に対し冷却の観点から、放熱効率
の高いアルミニウムや銅の材料からなるヒートシンクを
、ＬＳＩチップの固着面と対向する反対側の表面に、熱
伝導性の優れた半田や接着剤により一体的に固着させて
放熱させるようにしている。
第３図に従来のヒートシンク付セラミックパッケージの
一例の断面図を示す。
一例の断面図を示す。
図において、１はセラミック基板、２はセラミック基板
１に接着されたチップ保持板である。チップ保持板２の
下面にはチップ固着剤７を用いてチップ６が搭載されて
いる。チップ６は、セラミック基板１上の接続パッド８
と配線部材９とによって結線されている。セラミック基
板１の下側には複数個のピン５が付けられている。チッ
プ保持板２の」二面には、ヒー１ヘシンク４がヒー１〜
シンク固着剤３によって接着されている。
１に接着されたチップ保持板である。チップ保持板２の
下面にはチップ固着剤７を用いてチップ６が搭載されて
いる。チップ６は、セラミック基板１上の接続パッド８
と配線部材９とによって結線されている。セラミック基
板１の下側には複数個のピン５が付けられている。チッ
プ保持板２の」二面には、ヒー１ヘシンク４がヒー１〜
シンク固着剤３によって接着されている。
第４図に従来のヒートシンク付セラミックパツケージの
一例の斜視図を示す。ヒー１〜シンク４は、図示のよう
に任意の方向の風に対応させるため、同し大きさ、形状
の円柱形ピンを多数並へた構造となっている。現在、こ
のような構造のヒートシンク付セラミックパッケージが
製作されている。
一例の斜視図を示す。ヒー１〜シンク４は、図示のよう
に任意の方向の風に対応させるため、同し大きさ、形状
の円柱形ピンを多数並へた構造となっている。現在、こ
のような構造のヒートシンク付セラミックパッケージが
製作されている。
上述のような構造のヒートシンク付セラミックパッケー
ジでは、ヒーＩ〜シンタの放熱効率が場所によって変化
せず全体にわたりほぼ均−どなる。
ジでは、ヒーＩ〜シンタの放熱効率が場所によって変化
せず全体にわたりほぼ均−どなる。
しかしながら、実際の放熱状況はチノブに近いヒートシ
ンタ中央からほとんどの熱が逃げている。
ンタ中央からほとんどの熱が逃げている。
従って、ヒー１〜シンク単体としての放熱効率はよいか
、パッケージ全体を考えた場合の放熱効率は悪くなり、
十分な冷却効果が得られないという欠点を有していた。
、パッケージ全体を考えた場合の放熱効率は悪くなり、
十分な冷却効果が得られないという欠点を有していた。
これにより、チップそのものの温度上昇によりデバイス
の動作速度が低下するなどの問題が生ずる。
の動作速度が低下するなどの問題が生ずる。
本発明の目的は発熱量の大きな高集積化ＬＳ ：ｒチッ
プを搭載しても放熱効果が十分であるような信頼性の高
いヒートシンク付セラミックパッケージを提供すること
にある。
プを搭載しても放熱効果が十分であるような信頼性の高
いヒートシンク付セラミックパッケージを提供すること
にある。
上記目的を達成するため、本発明によるヒートシンク付
セラミックパッケージにおいては中央部に穴を有するセ
ラミック基板と、該セラミック基板上に穴をふさぐよう
に接着されたチップ保持板と、多数のピンを有し、チッ
プ保持板上に接着されたヒートシンクと、該チップ保持
板の裏面に接着したチップとからなり、前記ヒートシン
クの各ピンの直径を中央部位から周辺にかけて順次変化
させ、中央部位のものを最大径、外周部位のものを最小
径としたものである。
セラミックパッケージにおいては中央部に穴を有するセ
ラミック基板と、該セラミック基板上に穴をふさぐよう
に接着されたチップ保持板と、多数のピンを有し、チッ
プ保持板上に接着されたヒートシンクと、該チップ保持
板の裏面に接着したチップとからなり、前記ヒートシン
クの各ピンの直径を中央部位から周辺にかけて順次変化
させ、中央部位のものを最大径、外周部位のものを最小
径としたものである。
超ＬＳＩのように素子の高集積化の度合が大きくなると
、半導体チップの消費電力が増大し、そのため、消費電
力が大きなＬＳＩチップはプラスチックに比べ熱伝導率
の大きいセラミノクなどのパッケージに搭載する必要が
ある。さらにＬＳＩチップからの放熱に対する冷却の観
点から、放熱効率の高いアルミニウムや銅の材料からな
るヒートシンクを、ＬＳＩチップの固着面と対向する反
対側の表面に、熱伝導性に優れた半田や接着剤により一
体的に固着させ放熱させるようにしている。ヒー１〜シ
ンクの形状は様々であるが、強制空冷時の風の方向依存
性のなさとヒー１−シンク単独での放熱効率の高さから
従来のように小さなピンを多数並へた構造（ピンフィン
型）のものを用いたときには、チップで発生した熱のほ
とんどがそのままヒー）〜シンク中央付近のみからしか
逃げず、したがって、パッケーシ全体としての熱抵抗が
高くなるが、本発明においては各ビンの断而積がヒート
シンク中央部で大きく、ヒー１〜シンク周辺部にかけて
小さくなるような構造のヒー１ヘシンクであるために、
ヒー１〜シンク中央部のフィン隙間が狭くなっており、
強制空冷時の空気の流速が速くなる。同時に、ピン断面
積が大きいためにピン先端までの熱伝導も良くなってい
る。従って、ヒー１−シンク中央部での放熱効率が高く
なり、パッケージ全体としての熱抵抗は低下する。この
構造により、」一述のように高放熱に１で高信頼性のヒ
ー１〜シンク付セラミックパッケージが実現可能となる
。
、半導体チップの消費電力が増大し、そのため、消費電
力が大きなＬＳＩチップはプラスチックに比べ熱伝導率
の大きいセラミノクなどのパッケージに搭載する必要が
ある。さらにＬＳＩチップからの放熱に対する冷却の観
点から、放熱効率の高いアルミニウムや銅の材料からな
るヒートシンクを、ＬＳＩチップの固着面と対向する反
対側の表面に、熱伝導性に優れた半田や接着剤により一
体的に固着させ放熱させるようにしている。ヒー１〜シ
ンクの形状は様々であるが、強制空冷時の風の方向依存
性のなさとヒー１−シンク単独での放熱効率の高さから
従来のように小さなピンを多数並へた構造（ピンフィン
型）のものを用いたときには、チップで発生した熱のほ
とんどがそのままヒー）〜シンク中央付近のみからしか
逃げず、したがって、パッケーシ全体としての熱抵抗が
高くなるが、本発明においては各ビンの断而積がヒート
シンク中央部で大きく、ヒー１〜シンク周辺部にかけて
小さくなるような構造のヒー１ヘシンクであるために、
ヒー１〜シンク中央部のフィン隙間が狭くなっており、
強制空冷時の空気の流速が速くなる。同時に、ピン断面
積が大きいためにピン先端までの熱伝導も良くなってい
る。従って、ヒー１−シンク中央部での放熱効率が高く
なり、パッケージ全体としての熱抵抗は低下する。この
構造により、」一述のように高放熱に１で高信頼性のヒ
ー１〜シンク付セラミックパッケージが実現可能となる
。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例を示すヒートシンク付セラミ
ックパッケージの断面図である。
ックパッケージの断面図である。
同図において、１は中央に穴を有する平板状に形成され
たアルミナのセラミック基板である。２はＣｕ／１１か
らなるチップ保持板であり、セラミック基板１の穴を塞
ぐようにその」二面に接着されている。チップ保持抜２
の上面にはアルミニウムのヒートシンク４がエポキシ樹
脂接着剤であるヒー１〜シンク固着剤３で接着されてい
る。チップ保持板２の下面のチップ搭載面には、Ａｕ−
Ｓｉ等のチップ固着剤７を用いてチップ６が搭載されて
いる。５は前記チップ６をボードに接続するためのピン
で、このピン５は前記セラミック基板１の下面周縁部に
立設されている。セラミック基板１の中央の穴の周辺部
にはピン５とチソプ６とを接続する接続パソト８が設け
られており、この接続パッド８と前記ピン５とはセラミ
ック基板１の表面あるいは内層を通じて電気的に接続さ
れている。ＬＳＩチップ６の端子部はワイヤなどの配線
部材９で、ピン５に接続された接続パノト８に接続され
ている。
たアルミナのセラミック基板である。２はＣｕ／１１か
らなるチップ保持板であり、セラミック基板１の穴を塞
ぐようにその」二面に接着されている。チップ保持抜２
の上面にはアルミニウムのヒートシンク４がエポキシ樹
脂接着剤であるヒー１〜シンク固着剤３で接着されてい
る。チップ保持板２の下面のチップ搭載面には、Ａｕ−
Ｓｉ等のチップ固着剤７を用いてチップ６が搭載されて
いる。５は前記チップ６をボードに接続するためのピン
で、このピン５は前記セラミック基板１の下面周縁部に
立設されている。セラミック基板１の中央の穴の周辺部
にはピン５とチソプ６とを接続する接続パソト８が設け
られており、この接続パッド８と前記ピン５とはセラミ
ック基板１の表面あるいは内層を通じて電気的に接続さ
れている。ＬＳＩチップ６の端子部はワイヤなどの配線
部材９で、ピン５に接続された接続パノト８に接続され
ている。
第２図に本発明の一実施例を示すヒー１−シンク付セラ
ミックパッケージの斜視図を示す。
ミックパッケージの斜視図を示す。
本発明において、ヒー１〜シンク４は円柱状のビンを多
数並べた構造をとり、各々のピンの断面積はその設置部
位によって各々異なり、例えばヒートシンク中央部でφ
２ｌＩＩｎ、ヒー１−シンク最外周ではφ１．２■とし
、これらの中間では直径を徐々に変化させ、中央から外
周辺にかけて順次減少させている。
数並べた構造をとり、各々のピンの断面積はその設置部
位によって各々異なり、例えばヒートシンク中央部でφ
２ｌＩＩｎ、ヒー１−シンク最外周ではφ１．２■とし
、これらの中間では直径を徐々に変化させ、中央から外
周辺にかけて順次減少させている。
実施例において、断面積が中央部位で大きく周辺部位で
は小さいピンをもつ本発明によるビンフィン型のヒーｌ
−シンクとすへてのビンの断面積か同じである従来のビ
ンフィン型のヒー１〜シンクの熱抵抗を実験で比較した
。中央部でφ２ｎｗｎ、周辺部ではφ１．２ｍでこの中
間では徐々に直径が変化するビンからなる本発明のパッ
ケージでは、風速５ｍ／ｓのとき熱抵抗は２．ＯＫ／Ｗ
であった。これに対してピンの直径がすべて１． ６ｍ
ｍであるヒートシンクからなるバッケーシでは、風速５
ｍ／ｓのとき熱抵抗は２． ２Ｋ／Ｉｔ’であった。以
上より、断面積がすべて等しいピンからなるヒートシン
クが搭載されているバンケーシよりも、ヒー１〜シンク
中央で断面積が大きくヒー１ヘシンク周辺部になるに従
って断面積が小さくなるようなヒートシンクが搭載され
ている本発明によるパッケージの方が，熱抵抗が小さく
なることがわかった。
は小さいピンをもつ本発明によるビンフィン型のヒーｌ
−シンクとすへてのビンの断面積か同じである従来のビ
ンフィン型のヒー１〜シンクの熱抵抗を実験で比較した
。中央部でφ２ｎｗｎ、周辺部ではφ１．２ｍでこの中
間では徐々に直径が変化するビンからなる本発明のパッ
ケージでは、風速５ｍ／ｓのとき熱抵抗は２．ＯＫ／Ｗ
であった。これに対してピンの直径がすべて１． ６ｍ
ｍであるヒートシンクからなるバッケーシでは、風速５
ｍ／ｓのとき熱抵抗は２． ２Ｋ／Ｉｔ’であった。以
上より、断面積がすべて等しいピンからなるヒートシン
クが搭載されているバンケーシよりも、ヒー１〜シンク
中央で断面積が大きくヒー１ヘシンク周辺部になるに従
って断面積が小さくなるようなヒートシンクが搭載され
ている本発明によるパッケージの方が，熱抵抗が小さく
なることがわかった。
なお、上記実施例においては、ヒートシンク４を樹脂剤
を用いてセラミック基板１に接合した例について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
ろう付けにより溶着してもよいのは勿論である。また、
ヒートシンク材料としてはアルミニウムに限らず熱伝導
率の良い材料であれば本発明の効果を十分に満足できる
ことは明らかである。
を用いてセラミック基板１に接合した例について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
ろう付けにより溶着してもよいのは勿論である。また、
ヒートシンク材料としてはアルミニウムに限らず熱伝導
率の良い材料であれば本発明の効果を十分に満足できる
ことは明らかである。
以−１−説明したように、本発明によれば、通電時の発
熱によるチップ及びセラミックパッケーシの温度上昇を
抑えることが可能となるため、高速動作で高信頼性のセ
ラミックパッケージを提供できる効果を有する。
熱によるチップ及びセラミックパッケーシの温度上昇を
抑えることが可能となるため、高速動作で高信頼性のセ
ラミックパッケージを提供できる効果を有する。
第１図は本発明の一実施例を示すヒートシンク付セラミ
ックパッケーシの断面図、第２図は本発明の一実施例を
示すヒートシンク付セラミノクパッケージの斜視図、第
３図は従来のヒー１〜シンク付セラミックパノケーシの
一例の断面図、第４図は従来のヒートシンク付セラミッ
クパッケージの−例の斜視図である。 １ セラミノク基板 ２ チップ保持板３ −ヒー
１〜シンク固着剤 ４ ヒートシンク５ ピン
６ チップ ７・・チップ固着剤 ８ 接続パン１−９ 配線
部材 特許出願人 １」本電気株式会社
ックパッケーシの断面図、第２図は本発明の一実施例を
示すヒートシンク付セラミノクパッケージの斜視図、第
３図は従来のヒー１〜シンク付セラミックパノケーシの
一例の断面図、第４図は従来のヒートシンク付セラミッ
クパッケージの−例の斜視図である。 １ セラミノク基板 ２ チップ保持板３ −ヒー
１〜シンク固着剤 ４ ヒートシンク５ ピン
６ チップ ７・・チップ固着剤 ８ 接続パン１−９ 配線
部材 特許出願人 １」本電気株式会社
Claims (1)
- （１）中央部に穴を有するセラミック基板と、該セラミ
ック基板上に穴をふさぐように接着されたチップ保持板
と、多数のピンを有し、チップ保持板上に接着されたヒ
ートシンクと、該チップ保持板の裏面に接着したチップ
とからなり、前記ヒートシンクの各ピンの直径を中央部
位から周辺にかけて順次変化させ、中央部位のものを最
大径、外周部位のものを最小径としたことを特徴とする
ヒートシンク付セラミックパッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1111458A JPH02291154A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | ヒートシンク付セラミックパッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1111458A JPH02291154A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | ヒートシンク付セラミックパッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291154A true JPH02291154A (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=14561745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1111458A Pending JPH02291154A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | ヒートシンク付セラミックパッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02291154A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10242357A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-09-11 | Pfu Ltd | ヒートシンク装置 |
| JP2012060002A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子の冷却構造 |
| WO2021131175A1 (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | 株式会社明電舎 | 冷却構造及びヒートシンク |
| WO2023017649A1 (ja) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体装置のパッケージ及び放熱型のリードフレーム |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP1111458A patent/JPH02291154A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10242357A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-09-11 | Pfu Ltd | ヒートシンク装置 |
| JP2012060002A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子の冷却構造 |
| CN102403288A (zh) * | 2010-09-10 | 2012-04-04 | 三菱电机株式会社 | 半导体元件的冷却结构 |
| WO2021131175A1 (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | 株式会社明電舎 | 冷却構造及びヒートシンク |
| JP2021103758A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-15 | 株式会社明電舎 | 冷却構造及びヒートシンク |
| CN115004362A (zh) * | 2019-12-26 | 2022-09-02 | 株式会社明电舍 | 冷却构造以及散热器 |
| WO2023017649A1 (ja) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体装置のパッケージ及び放熱型のリードフレーム |
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