JPH04145648A - 半導体装置及び半導体チップのパッケージング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置及び半導体チップのパッケージング方法に関
し、 半導体チップの冷却性か良く、且つ低コストの半導体装
置を提供すること、水素が発火する恐れがなく、且つ金
属パッケージ内に空気中の酸素。

水分が封入される恐れのない半導体チップのパッケージ
ング方法を提供することを目的として、金属ケースと該
金属ケースの開口に封着するカバーとからなる金属パッ
ケージを備え、該金属パッケージに半導体チップが封止
実装されるとともに、水素吸蔵合金が封入され、該水素
吸蔵合金が放出した水素が、該金属パッケージ内に充満
された構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置及び半導体チップのパッケージン
グ方法に関する。

近年のＬＳＩ、ハイブリットＩＣ等の半導体チップは、
実装密度の向上に伴い発熱量が増加している。したがっ
て、冷却性の良い半導体装置が要求されている。

〔従来の技術〕

第３図は従来の半導体装置の断面図である。

第３図において、５は、ステンレス鋼、或いは鉄−ニッ
ケルーコバルト合金等よりなる上方が開口した浅い箱形
の金属ケースである。

金属ケース５には、ハラメチツクシールされたリード２
が、底板を貫通して配列している。

そして、金属ケース５の底板に半導体チップｌをフェー
スアップにダンボンデングし、半導体チップｌの電極と
対応するリード２の頭部とを、金線等を介して接続して
いる。

金属ケース５の開口にカバー６を被せ、例えばレーザー
溶接等して金属ケース５内を気密に封止している。

上述のように金属ケース５に封止実装された半導体チッ
プｌの熱は、半導体チップの回路素子−チツブ基板−金
属ケース底板に伝達され、金属ケース５の表面から外部
に放出されるのであるが、チップ基板の熱伝導率が小さ
いので、半導体チップの冷却性が悪い。

したがって、従来はカバー６の封着作業を良熱伝導性気
体（ヘリウム、水素等）８の雰囲気中で実施して、良熱
伝導性気体８を金属ケース５内に封入し、半導体チップ
の回路素子−良熱伝導性気体−金属ケースという熱放出
路を形成するようにしている。

ヘリウムの熱伝導率は、空気の熱伝導率（窒素の熱伝導
率は空気の熱伝導率にほぼ等しい）のほぼ７倍であり、
水素の熱伝導率は、空気の熱伝導率のほぼ８倍であるの
で、上述のように良熱伝導性気体８を封入した半導体装
置は、半導体チップの冷却性が著しく高い。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、従来はカバーの封着作業を良熱伝導性気
体の雰囲気中で行い、金属ケース内に良熱伝導性気体を
封入している。

したがって、実際に封入される良熱伝導性気体の他に多
量の良熱伝導性気体が消費されるので、得られる半導体
装置が高価になるという問題点があった。

特にヘリウムは水素に較べて単価が高いので、半導体装
置が高価となる。

一方、水素を封入したものは、ヘリウムを封入したもの
に比較して安価であるが、水素雰囲気中でカバーの封着
作業を実施しており、水素の発火性が高いので、この封
着作業が極めて危険であるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、半導
体チップの冷却性が良く、且つ低コストの半導体装置を
提供すること目的としており、他の目的は、水素が発火
する恐れがなく、且つ金属パッケージ内に空気中の酸素
、水分が封入される恐れのない半導体チップのパッケー
ジング方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は第１図に例示した
ように、金属ケース５と金属ケース５の開口に封着する
カバー６とからなる金属パッケージを備え、その金属パ
ッケージに半導体チップ１か封止実装するとともに、水
素吸蔵合金１０を封入する。

そして、水素吸蔵合金１０か放出した水素が、金属パッ
ケージ内に充満された構成とする。

一方、第２の発明は、金属ケースに半導体チップを実装
し、水素吸蔵合金を入れた後に、窒素雰囲気中で金属ケ
ースの開口にカバーを封着する。

その後、金属パッケージ内に封入した水素吸蔵合金を加
熱し水素を放出させて、金属パッケージ内に水素を充満
させるものとする。

〔作用〕

本発明によれば、水素吸蔵合金ＩＯを加熱（７０℃〜８
０°Ｃ）することで、水素吸蔵合金ＩＯに吸蔵されてい
た水素が放出され、金属パッケージ内に充満する。

この際、水素の熱伝導率は、空気、窒素等に較べて著し
く高いので、半導体チップの回路素子金属パッケージ内
の水素−金属パッケージという熱抵抗が小さい熱放出路
が形成される。

即ち、半導体チップの冷却性が向上する。

また、金属ケースはカバーによって気密に封止されてい
るので、金属パッケージ内に放出された水素が金属パッ
ケージの外に逃げることがない。

一方、第２の発明は、水素が水素吸蔵合金中に吸蔵され
た状態で、窒素雰囲気中で金属ケースにカバーを封着し
、その後金属パッケージの外側から熱を加えて、水素を
放出させている。

したがって、封着作業中及び封着後も水素が発火する恐
れがない。

また、窒素雰囲気中でカバーの封着作業を実施している
ので、金属パッケージ内に酸素、或いは水分が封入され
ることがない。

〔実施例〕

以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。な
お、全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第１図は本発明の実施例の断面図、第２図は本発明の他
の実施例の斜視図である。

図において、１０は、例えばラタン・鉄系等の多孔質合
金に、水素を吸蔵させた水素吸蔵合金である。

第１図に示すように、ステンレス鋼、或いは鉄ニツケル
−コバルト合金等よりなる上方が開口した浅い箱形の金
属ケース５に、ｌｓツメチックシールされたリード２を
、底板を貫通して配列させている。

そして、金属ケース５の底板に半導体チップ１をフェー
スアップにダンボンデングし、半導体チップ１の電極と
対応するリード２の頭部とを、金線等を介して接続して
いる。

一方、６は、ステンレス鋼、或いは鉄−ニッケルーコバ
ルト合金等の薄い角板状のカバーであって、カバー６の
内面に、予め角片状の水素吸蔵合金１０を接着剤を用い
て接着したり、或いは低温半田を用いて半田付けしてい
る。

そして、窒素雰囲気中で金属ケース５の開口にカバー６
を被せ、カバー６の周縁を例えばレーザー溶接等して封
着することで、金属パッケージ内を気密に封止している
。

その後、金属パッケージの外側から、カバー６部分に、
赤外線を照射する等して水素吸蔵合金ＩＯを７０℃〜８
０℃に加熱して、水素吸蔵合金１０から水素９を放出さ
せ、金属パッケージ内に水素９を充満させている。

なお、水素の熱伝導率は、空気或いは窒素の熱伝導率の
約８倍と高い。

したがって、半導体チップｌの回路素子−金属パッケー
ジ内の水素−カバー６、及び半導体チップｌの回路素子
−金属パッケージ内の水素−金属ケース５の側壁、とい
う熱抵抗が小さい熱放出路が形成される。

一方、金属ケース５はカバー６によって気密に封止され
ているので、金属ケース５内に放出された水素が、金属
パッケージの外に逃げる恐れがない。また、水素の単価
はヘリウムに較べて安い。

即ち、水素の消費量が少なくて、低コストの半導体装置
が得られる。

また、水素９が水素吸蔵合金１０中に吸蔵された状態で
、窒素雰囲気中で金属ケース５にカバー６をレーザー溶
接等して封着し、その後金属パッケージの外側から熱を
加えて、水素吸蔵合金１０中の水素を放出させているの
で、封着作業中及び封着後も水素が発火する恐れがない
。

さらにまた、・窒素雰囲気中でカバーの封着作業を実施
しているので、金属パッケージ内に空気中の酸素、或い
は水分封入される恐れが少ない。

第２図において、５０は、ステンレス鋼、或いは鉄−ニ
ッケルーコバルト合金等よりなる上方が開口した浅い箱
形の金属ケースであって、その一方の側壁には、上方が
開口した小さい箱形の副室５を設けである。

副室５１と金属ケース５０の主室とは、側壁に賽子した
細孔５２によって連通している。

金属ケース５０の主室にハラメチツクシールさｔたリー
ド２を、底板を貫通して配列させ、底板番：半導体チッ
プｌをフェースアップにダンボンデジグし、半導体チッ
プｌの電極と対応するリード２の頭部とを金線等を介し
て接続している。

また、副室５１には水素吸蔵合金１０を投入してしる。

一方、５６は、ステンレス鋼、或いは鉄−ニックルーコ
バルト合金等の薄い平面視が凸形のカバーである。

そして、窒素雰囲気中で金属ケース５０．副室５の開口
に共通するカバー５６を被せ、カバー５６の周縁を例え
ばレーザー溶接等して封着して、金属ウース５０及び副
室５１を気密に封止している。

その後、副室５１の外側からカバー５６部分に、清外線
を照射して水素吸蔵合金１０を７０℃〜８（Ｙに加熱し
、水素吸蔵合金１０から水素を放出させて、細孔５２を
通して金属ケース５０内に水素を充満させている。

上述のような構造のものは、副室５１側のみを加熱する
ので、半導体チップ１が高温となる恐れが少ないという
利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、金属ケースにカバーを封
着後に、金属パッケージ内に封入した水素吸蔵合金を加
熱し水素を放出させて金属パッケージ内に水素を充満さ
れるものであるから、下記のような効果がある。

水素の熱伝導率が高いので、半導体チップの回路素子−
金属パッケージ内の水素−金属パッケージという熱抵抗
が小さい熱放出路が形成され、半導体チップの冷却性が
向上する。

また、金属ケースはカバーによって気密に封止されてい
るので、金属パッケージ内に放出された水素が、金属パ
ッケージの外に逃げる恐れがなく水素の消費量が少なく
低コストである。

一方、第２の発明は、水素が水素吸蔵合金中に吸蔵され
た状態で、窒素雰囲気中で金属ケースにカバーを封着し
、その後金属パッケージ外側がら熱を加え水素を放出さ
せているので、封着作業中及び封着後も水素が発火する
恐れかない。

また、窒素雰囲気中でカバーの封着作業を実施している
ので、金属パッケージ内に空気中の酸素或いは水分が封
入されることが少なくて、半導体チップが酸化したり腐
食する恐れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の断面図、 第２図は本発明の他の実施例の斜視図、第３図は従来例
の断面図である。 図において、 ■は半導体チップ、 ２はリード、 ５．５０は金属ケース、 ６．５６はカバー ８は良熱伝導性気体、 ９は水素、 １０は水素吸蔵合金、 ５１は副室、 ５２は細孔をそれぞれ示す。 本発明０ガ橙例のＩＩ′Ｔ面図 ５１　図 木光門の世の実施例Ｕ針凋図 暦　２　図 従来例の断面図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕金属ケース（５）と該金属ケース（５）の開口に
   封着するカバー（６）とからなる金属パッケージを備え
   、 該金属パッケージに半導体チップ（１）が封止実装され
   るとともに水素吸蔵合金（１０）が封入され、該水素吸
   蔵合金（１０）が放出した水素（９）が、該金属パッケ
   ージ内に充満されてなることを特徴とする半導体装置。 〔２〕金属ケースに半導体チップを実装し、窒素雰囲気
   中で該金属ケースの開口にカバーを封着した後に、 金属パッケージ内に封入した水素吸蔵合金を加熱し水素
   を放出させて、該金属パッケージ内に水素を充満させる
   ようにしたことを特徴とする半導体チップのパッケージ
   ング方法。