JPS6094742A - Package for sealed power chip - Google Patents

Package for sealed power chip

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JPS6094742A
JPS6094742A JP18548684A JP18548684A JPS6094742A JP S6094742 A JPS6094742 A JP S6094742A JP 18548684 A JP18548684 A JP 18548684A JP 18548684 A JP18548684 A JP 18548684A JP S6094742 A JPS6094742 A JP S6094742A
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power chip
electrode
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sealed
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発 明 の 背 景 本発明は、電力半導体チップ用のパッケージ、詳しくは
密封式電力チップ用パッケージに関Jる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to packages for power semiconductor chips, and more particularly to sealed packages for power semiconductor chips.

電力半導体チップ(以下、甲に[7[fカチップ−1と
略称する)は、動作中典型的には1ワツ1−以−1−。
A power semiconductor chip (hereinafter abbreviated as "chip-1") typically has 1 power during operation.

の無用な熱を発生する。この熱は電カーfツブの破4− 壊を防止するために取り除かれなIづればならない。generates unnecessary heat. This heat is the breakage of the electric car f. Must be removed to prevent damage.

従って、電力チップは熱が電力チップから取り除かれ易
いように段目されたパッケージまたは構造内に組み立て
られている。密」1式すなわち気密式パッケージは特に
電力チップをパッケージ化するのに好ましいものである
。これは、密封式パッケージが電力チップの動作性能を
低下するものとして知られている汚染物や水分から電力
チップを保護するからである。
Accordingly, power chips are assembled in tiered packages or structures to facilitate the removal of heat from the power chips. Hermetic or hermetic packages are particularly preferred for packaging power chips. This is because the hermetically sealed package protects the power chip from contaminants and moisture, which are known to degrade the operational performance of power chips.

現在入手可能な典型的な密封式電力チップ用パッケージ
は、比較的大きな金属基板を有し、この金属基板上に電
力チップが熱的に取り付けられ、またこの基板は金属の
放熱部材(ヒートシンク)上に熱的に取り付【プられる
ようになっている。2つのガラス−金属密封シールが典
型的には電力チップ用パッケージ内に取り入れられ、こ
れにより電流リード線を介して電力チップに電気的接続
できるようになっている。これらのガラス−金属シール
は作るのが高価であり、また金属基板を使用することも
高価である。電力チップ用パッケージは更に電力チップ
を密」」シて取り囲むハウジングを有しており、上述し
たガラス−金属シールを更に一つ以上使用すること(、
L史にバツ//−ジを高1+IIiなものにしている。
The typical hermetically sealed power chip package currently available has a relatively large metal substrate on which the power chip is thermally mounted, and the substrate is mounted on a metal heat sink. It is designed to be thermally attached to the Two glass-to-metal hermetic seals are typically incorporated into the power chip package to allow electrical connections to be made to the power chip via current leads. These glass-to-metal seals are expensive to make and the use of metal substrates is also expensive. The package for the power chip further includes a housing closely surrounding the power chip and further includes the use of one or more of the glass-to-metal seals described above.
I made the L history X//-ji high 1+IIi.

上述は、本質的に完成した形式、’J”、’rわIう回
路用に使用するように準備された形式の蜜月式電力チッ
プ用パッケージについて説明しlこ。従ヌ(、電力チッ
プの最初の電気的試験は、旭川イf熱の除去に対処する
ために、電力チップを完成された蜜月式電力チップ用パ
ッケージ内に組み立(た1殺に実行されていた。このJ
:うな試験は、電力用ダーリントン・トランジスタに、
1−3いて共通エミッタ電流利得HFEおよび素子飽和
状態に、13りる]レクタ・エミッタ間電圧VCE(S
AT)のJ、う4T素了の!p要な特性を確めるのに必
要なこと′Cある1、電カブツブ用パッケージ内の電力
チップが必iJ7 tf基t%Iに適合していない場合
には、電カブツブ用バツノノージの全体が廃棄されるこ
とになる、1この結宋、現在利用できる密封式パッケー
ジに絹み込lυだ電力チップの試験は高価なものとなっ
−Cいるn電力チップの試験を」ζり経済的なものにす
るために、蜜月式電力チップ用パッケージを部分的に完
成した形態、すなわちビルディング・ブロック形式にし
て、廃棄されるパッケージの無駄を低減するのが望まし
い。
The foregoing describes a package for a honeymoon power chip in an essentially complete format, 'J', 'rwaI', and a type prepared for use in circuits. Initial electrical tests were performed on the Asahikawa Electric Power Chip assembly in a completed honeymoon power chip package to address heat removal.
: Una test is applied to power Darlington transistor.
1-3, common emitter current gain HFE and element saturation state, 13] rector-emitter voltage VCE (S
AT)'s J, U4T's completion! What is necessary to confirm the required characteristics 1. If the power chip in the package for the electric turntable does not comply with the IJ7 tf base t%I, the entire As a result, testing of power chips in currently available sealed packages has become expensive - making testing of power chips more economical. In order to achieve this goal, it is desirable to have packages for honeymoon power chips in partially completed or building block form to reduce the waste of discarded packages.

発 明 の 目 的 本発明の目的は、電力チップから熱を取り除く高能力を
有して密封式電力チップ用パッケージを提供することに
ある。
OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hermetically sealed power chip package with a high ability to remove heat from the power chip.

本発明の仙の目的は、比較的経済的な密封式電力チップ
用パッケージを提供することである。
An object of the present invention is to provide a relatively economical sealed power chip package.

本発明の別の目的は、密14弐雷力チップ用パッケージ
が取すイ(1けられる放熱部材から電気的に絶縁分離さ
れた密封式電力チップ川パッケージを提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a sealed power chip package that is electrically insulated from a heat dissipating member that is used in a sealed power chip package.

本発明の更に伯の目的は、ビルディング・ブロック形式
の密14式電力チップ用パッケージを提供することにあ
る。
A further object of the present invention is to provide a package for a power chip in the form of a building block.

本発明の更に別の目的は、電力チップ試験のために金属
基板を必要としない密封式電力チップ用7− パッケージを提供することにある。
Yet another object of the present invention is to provide a sealed 7-package for power chips that does not require a metal substrate for power chip testing.

発 明 の 概 要 これらの目的およびその他の「1的を達成りる密封式電
力チップ用パッケージは、゛電力用ダーリントン・トラ
ンジスタに応用した好適形態に、11いて、上側パッケ
ージ部と、電力用グーリン1ヘン・トランジスタと、下
側パッケージ部とを右]する。上側パッケージ部は、そ
の下面に第1おJ:び第2のベース電極とエミッタ電極
とを右する誘電体11ノートを含む。これらの電極への
電気的接続は対応する第1および第2のベース・リード
導体と王ミッタ・リード導体により誘電体プレー1〜の
1−面側から行なわれる。これらのリード導体はそれぞ
れ誘電体プレート中の垂直方向の導電性貫通((、にに
り誘電体プレートを通って第1おにび第2のベース電極
およびエミッタ電極に接続され−Cいる。上側パッケー
ジ部は更にその下面に接合され、11つ第1および第2
のベース電極とエミッタ電極を取り囲む金属密閉リング
を含む。
SUMMARY OF THE INVENTION A hermetically sealed power chip package which achieves these and other objects comprises a power Darlington transistor in a preferred form, which comprises an upper package portion and a power Darlington transistor. The upper package part includes on its lower surface a dielectric material having a first base electrode and a second base electrode and an emitter electrode. Electrical connections to the electrodes are made from the side 1 of the dielectric plate 1 through corresponding first and second base lead conductors and main emitter lead conductors. The upper package portion is further bonded to its lower surface through the dielectric plate and connected to the first and second base and emitter electrodes. , eleven first and second
includes a metal sealing ring surrounding the base electrode and emitter electrode of the electrode.

電力用ダーリントン・1〜ランジスタは、その上−8= 面に第1および第2のベース端子とエミッタ端子を有し
、これらの端子は上側パッケージ部の誘電体プレートの
下面に有する対応する電極に電気的に接続され、また電
力用ダーリントン・1ヘランジスタはその下面にコレク
タ端子を有しCいる。
The power Darlington transistor has first and second base and emitter terminals on its upper -8= surface, and these terminals connect to corresponding electrodes on the lower surface of the dielectric plate of the upper package portion. The electrically connected and power Darlington 1 transistor has a collector terminal on its lower surface.

下側パッケージ部は、単一の]レクク端子に接合される
]レクタ電極を有し、更に電力用ダーリントン・トラン
ジスタを密封して取り囲むように、上側パッケージ部の
金属密閉リングに接合される。
The lower package section has a single rector electrode that is bonded to a single rectifier terminal and is further bonded to a metal sealing ring of the upper package section to sealingly surround the power Darlington transistor.

上述した密封式電力チップ川パッケージは、金属基板を
必要とせず、部分的に完成した形式すなわちビルディン
グ・ブロック形式になっている。
The hermetically sealed power chip package described above does not require a metal substrate and is in partially completed or building block form.

電力用ダーリントン・トランジスタに用いた揚台の本発
明による別の密封式電力チップ用パッケージは、上述し
た電力用パッケージの対応する部分に同一である上側パ
ッケージ部および電力用ダーリントン・トランジスタを
含む。この別のパッケージは更にプレートの−に面に接
合されたシート状の]レクタ電極を有する下側パッケー
ジ部を含み、またこのコレクタ電極は電力用ダーリント
ン・トランジスタの下部端子寸なわら二11ノクタ喘イ
に接合されている。ガスクーラ1〜が−1−側パッケー
ジ部と下側パッケージ部との間に配設され、このガスケ
ットの上面は上側パツウーージ部の金属密閉リングに接
合され、ガスケツI・の下面は下側パッケージ部のコレ
クタ電極に接合されている。ガスケットの熱膨張係数は
、上側パッケージ部の熱膨張係数の約±50パーセント
以内に77るJ:うに選ぶことが好ましい。この結果、
パッケージは、広い範囲で変化する高温および低湿との
間の湿度り゛イクルを繰返し受けることができ、しかも
機械的<’に完全性および密封性をIII持することが
できる。
Another hermetically sealed power chip package according to the present invention of a platform for power Darlington transistors includes an upper package portion and a power Darlington transistor that are identical to the corresponding parts of the power packages described above. This separate package further includes a lower package portion having a sheet-like collector electrode bonded to the negative face of the plate, and the collector electrode has a width of 211 nocta transistors having the dimensions of the lower terminals of a power Darlington transistor. It is joined to A. Gas coolers 1~ are arranged between the -1- side package part and the lower package part, the upper surface of this gasket is joined to the metal sealing ring of the upper package part, and the lower surface of gasket I is connected to the metal sealing ring of the lower package part. Connected to the collector electrode. Preferably, the coefficient of thermal expansion of the gasket is selected to be within about ±50 percent of the coefficient of thermal expansion of the upper package portion. As a result,
The package can be subjected to repeated humidity cycles between widely varying temperatures and low humidity and still maintain mechanical integrity and hermeticity.

新規であると考えられる発明の141徴は特i′[i′
lI′I求の範囲に記載されているが、本発明はその他
の[i的とともに図面を参照した次の説明から一層よく
理解されよう。
The 141 features of an invention that are considered novel are the features i′[i′
Although described in the scope of the invention, the invention will be better understood from the following description, taken together with other features and drawings.

好適実施例の説明 第1図には、本発明による蜜月式電カブーツブ用パッケ
ージ10を下側から見上げた蜜月式電力チップ用パッケ
ージの分解図が示されている。パッケージ10は、」二
側パッケージ部12おJ:び下側パッケージ14を有し
、これらの間に例えば電力ダーリントン・トランジスタ
のような電力チップ16が配置される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an exploded view of a honeymoon power chip package 10 according to the present invention, looking up from below. The package 10 has two side package portions 12 and a bottom package 14 between which a power chip 16, such as a power Darlington transistor, is disposed.

上側パッケージ部12は、熱膨張係数が電力チップ16
の熱膨張係数に近い誘電体プレート18、例えば電力チ
ップ16がシリコンである場合にはレラミツク・ベリリ
アまたはアルミナからなる誘電体プレート18を有する
。誘電体プレート18の下面には、第1のベース電極2
0、第2のベース電極22およびエミッタ電極24が接
合されている。これらの電極は、共融接合処理により誘
電体プレート18に接合された銅からなることが好まし
い。りなわら、この接合処理は溶融した共晶合金を各電
極20.22および24および誘雷体プレート18の間
に形成するものである。好ましい共融接合処理の詳細に
ついては、米国特許第3,766.634弓および米1
1特許第3.994,430号に開示されている。電極
20.22および24として共融接合された銅を使用す
る代りに、これらの電極を銅のような金属シートで構成
しても11− よい。この場合、金属シート【、11、ブレート18に
銅を蒸着すること等にJ、り誘電体ブ1ノー1〜18の
下面に被着された半田付り可能な金属層(図示1↓ず)
に半田付けされる。
The upper package part 12 has a coefficient of thermal expansion equal to that of the power chip 16.
For example, if the power chip 16 is silicon, the dielectric plate 18 has a coefficient of thermal expansion close to . A first base electrode 2 is provided on the lower surface of the dielectric plate 18.
0, the second base electrode 22 and emitter electrode 24 are joined. These electrodes preferably consist of copper bonded to dielectric plate 18 by a eutectic bonding process. However, this bonding process forms a molten eutectic alloy between each electrode 20, 22 and 24 and the lightning dielectric plate 18. For details of the preferred eutectic bonding process, see U.S. Patent No. 3,766.634 Bow and Rice 1
1 Patent No. 3,994,430. Instead of using eutectic bonded copper for the electrodes 20, 22 and 24, these electrodes may be constructed from metal sheets such as copper 11-. In this case, by depositing copper on the metal sheet [11, the plate 18, etc.], a solderable metal layer is deposited on the lower surface of the dielectric plate 1-18 (not shown in the figure).
is soldered to.

誘電体プレート18の上面に1.11、第2図の拡大−
に面図に示すように、電44+2(1,22おJζび2
4に対応Jる一組のリード導体、すなわら第1のベース
・リード導体20′、第2のベース・リード導体22’
 f+りよびエミッタ・リード導体24′ がK(01
られている。
1.11 on the top surface of the dielectric plate 18, enlarged view of FIG.
As shown in the plan, electric 44+2 (1, 22 and Jζ and 2
A set of lead conductors corresponding to J4, namely a first base lead conductor 20' and a second base lead conductor 22'.
f+ and the emitter lead conductor 24' is K(01
It is being

これらのリード導体20’ 、22’ および24′ 
は、電力チップ用パッケージ10の外部から、パッケー
ジ10の内部に設【プられ〕c電極20.22および2
4に?h気的接続を行うことを可能にする。
These lead conductors 20', 22' and 24'
are installed inside the package 10 from the outside of the power chip package 10.
To 4? This allows for physical connections to be made.

第2図に示すように、外部電極1bわらリード導体20
’ 、22’おJ:び24′ と内部電14i20.2
2J5J:び24(第1図)とは、第1図においで点線
で示゛り導電性貫通孔26によって電気的にIII T
i−16続されている。導電性貫通孔の適切な4M造が
第:3図にi)細に示されており、この第3図は第2図
の線3−3に沿って取られたものであって、部分的な断
面図12− である。第3図かられかるJ:うに、7t28が誘電体
プレート18を垂直に貫通して設りられており、この孔
28は半田30のような導電性物質で充填されている。
As shown in FIG. 2, the outer electrode 1b straw lead conductor 20
', 22' and 24' and internal electric 14i20.2
2J5J: and 24 (FIG. 1) are indicated by dotted lines in FIG.
i-16 is connected. A suitable 4M configuration of conductive through-holes is shown in detail in Figure 3 i), which Figure 3 is taken along line 3--3 of Figure 2 and is partially shown. This is a cross-sectional view 12-. From FIG. 3, a hole 28 is provided perpendicularly through the dielectric plate 18, and the hole 28 is filled with a conductive material such as solder 30. As shown in FIG.

導電性貫通孔26を形成覆る好適な処理においては、ま
ず孔28が誘電体11ノート18中に形成され、続いて
誘電体プレート18の下面にエミッタ電極24を接合す
る。電極24が孔28の底部を覆って孔28を密封する
。それから、共融接合処理により上部リード導体24′
が誘電体プレー1〜18の上面に接合される。予め形成
された孔32が誘電体プレート18の孔28と一致する
にうに設けられていることが好ましい。それから、半田
30が溶解されて孔28および32内に挿入され、エミ
ッタ電極24およびエミッタ・リード導体24′ との
間に導電性接続部を形成する。適切な導電性貫通孔の更
に詳細な説明は、例えばJ、 F、 p、urQess
、 C,A、 Neugebauer。
In a preferred process for forming conductive through-holes 26, holes 28 are first formed in dielectric 11 notes 18, followed by bonding emitter electrode 24 to the lower surface of dielectric plate 18. Electrode 24 covers the bottom of hole 28 to seal it. Then, the upper lead conductor 24' is formed by a eutectic bonding process.
is bonded to the upper surface of dielectric plates 1-18. Preferably, preformed holes 32 are provided to coincide with holes 28 in dielectric plate 18. Solder 30 is then melted and inserted into holes 28 and 32 to form a conductive connection between emitter electrode 24 and emitter lead conductor 24'. A more detailed description of suitable conductive through-holes can be found, for example, in J, F, p, urQess
, C.A., Neugebauer.

G 、 F lanaganおよびR,W、 Moor
eの論文[Hybrid packages by t
he D 1rect 13onded Cot)pe
r ProcessJ 、 3o1id 5tate 
lechnology 。
G., Flanagan and R.W., Moor.
E's paper [Hybrid packages by t
he D 1rect 13onded Cot)pe
r ProcessJ, 3o1id 5tate
technology.

1975年5月、ページ4144(第5図およびその説
明参照)に記載されている。
May 1975, page 4144 (see Figure 5 and its description).

再び第1図を参照1Jると、」−側パッケージ部12の
内部電極20.22および2 A IJ:、電力チップ
16の」一部端子に対応してパターン形成されており、
これらの端子は電力用グーリン1−ン・I−ランジスタ
用として誇張して例示されているJ:・うに、+側パッ
ケージ部12の内部電極20に対応Jる第1のベース端
子(図示せず)、■ミッタ端子34おJ:びm2のベー
ス端子36を有している。
Referring again to FIG. 1, at 1J, the internal electrodes 20, 22 and 2A of the negative side package portion 12 are patterned to correspond to some terminals of the power chip 16.
These terminals are illustrated in an exaggerated manner as those for electric power transistors. ), ■ A transmitter terminal 34 and a base terminal 36 for J: and m2.

電力チップ16は、その下面に(少Q くともダーリン
トン・トランジスタの場合)甲−の]レクタ端子38を
右し、下側パッケージ部14に電気的に接触づるように
なっている。電力チップ川パッケージ10の図示の実施
例におい(は、+側バッグ−9部14はコレクタ電極1
7を右1ハこの]レクタ電極は好ましくは銅のJ、う′
/、【金属シー1−で形成されている。コレクタ電極1
7と一体的に1一方に突出したコレクタ・リード5g体
が形成され、史に上方に而する凹部17bが密]51式
電力ヂツ/用バック゛−ジ10を組み立てた時、電力チ
ップ1GをIIV * >Iるようになっている。下側
パッケージ部14を上側パッケージ部12に接合するた
めに、上側パッケージ部12にはその下面に接合され、
且つ内部の電極20.22および24を取り囲む金属密
閉リング42が設けられている。金属密閉リング42は
、誘電体プレート18に共融接合された銅からなること
が好ましいが、例えば誘電体プレート18の下面に銅を
蒸着することによって形成される半田M Gプ可能な層
であってもよい。
The power chip 16 has a collector terminal 38 on its underside (at least in the case of a low-Q Darlington transistor) for electrical contact with the lower package portion 14. In the illustrated embodiment of the power chip river package 10 (the positive side bag-9 part 14 is the collector electrode 1
The rectifier electrode is preferably made of copper.
/, [Made of metal sheet 1-. Collector electrode 1
A collector lead 5g body is formed integrally with 7 and protrudes to one side, and the concave portion 17b located above is tightly closed] When the type 51 power supply bag 10 is assembled, the power chip 1G is assembled. IIV * > I. In order to join the lower package part 14 to the upper package part 12, the upper package part 12 has a lower surface joined to the upper package part 12;
A metal sealing ring 42 is also provided surrounding the inner electrodes 20, 22 and 24. The metal sealing ring 42 is preferably made of copper eutectically bonded to the dielectric plate 18, but may be a solder-plutable layer formed by depositing copper on the underside of the dielectric plate 18, for example. It's okay.

密封式電力チップ用パッケージ10を組み立てる好適手
順によると、電力チップ16の上側の端子(すなわち第
1のベース端子(図示t!f)および端子34および3
6)が、予め形成された半田層により内部の電極20.
22および24に半田付けされる。
According to a preferred procedure for assembling the sealed power chip package 10, the upper terminals of the power chip 16 (i.e., the first base terminal (t!f shown) and the terminals 34 and 3
6) The internal electrode 20.
22 and 24.

次いで電力チップ16の下側の端子38が予め形成され
た半田層により]レクタ電極17に半田付けされ、同時
に]レクタ電極17が上側パッケージ部12の金属密閉
リング42に半田付けされる。パッケージ10に対する
他の組み立て手順、例えばレーザまたは電子ビーム溶接
によってコレクタ電極17を金属密1 H,5= 閉リング42に接合するJ:うな手順は本技術分野に専
門知識を有する者にとって明らかなことであろう。上述
した組み立て手順にお(プるJ:うイア一連の半田付は
動作を行う場合に、半田層VRKa IQ:を順次減ら
すことは、2段階に限定するのが好ましいが、前の半田
接合部が再び溶解しないことを保証する。
The lower terminals 38 of the power chip 16 are then soldered to the rectifier electrode 17 by means of a preformed solder layer, and at the same time the rector electrode 17 is soldered to the metal sealing ring 42 of the upper package part 12. Other assembly procedures for the package 10, such as joining the collector electrode 17 to the metal-tight closed ring 42 by laser or electron beam welding, will be obvious to those skilled in the art. Will. When performing a series of soldering operations in the assembly procedure described above, it is preferable to limit the successive reduction of the solder layer VRKa IQ to two steps, but the previous solder joint to ensure that it does not dissolve again.

電力チップ10が組み立てられると、第4図の断面図に
示すようになる。この図は第1図の14−4に沿って示
したものである。第4図かられかるように、下側パッケ
ージ部14のコレクタ7’lf 1417は上方を向い
た四部17b内に電力チップ16を取り囲み、電力チッ
プ16をパッケージ10内に密封シールするように上側
パッケージ部12の金属密閉リング42に接合される。
When the power chip 10 is assembled, it will appear as shown in the cross-sectional view of FIG. This view is taken along line 14-4 in FIG. As can be seen in FIG. 4, the collector 7'lf 1417 of the lower package portion 14 surrounds the power chip 16 in the upwardly facing four portions 17b and hermetically seals the power chip 16 within the package 10 in the upper package. It is joined to the metal sealing ring 42 of section 12.

密封式電力チップ用パッケージ10内に組み立てられた
とき、電力チップ16は、コレクタ電44i17が電力
チップ16から熱を取り除く放熱部IN (図示l!ず
)に対して機械的に押し付けることが出来るので、オー
バーヒートや破壊の危険を伴うことなく電気的試験を行
なうことができる。電力チップ1616− の第1のベース端子(図示せず)、第2のベース端子3
6a3よびエミッタ端子34への電気的接続は、誘電体
プレート18(第2図参照)の表面上の第1のベース・
リード導体20′、第2のベース・リード導体22′ 
およびエミッタ・リード導体24′ を介してそれぞれ
行なわれる。密封式電力チップ用パッケージ10は、完
成された密封式電力チップ用パッケージ組立体く図示せ
ず)の一部のみを椙成しているので、ビルディング・ブ
ロック形式として便利である。このため、パッケージ1
0は、このパッケージを完成された密封式電ノコチップ
用パッケージ組立体に組み込む前に電力チップ16の試
験を行える経済的な手段を提供する。特に特徴とする点
は、パッケージ10内に金属基板がないことである。
When assembled in the sealed power chip package 10, the power chip 16 can be mechanically pressed against a heat sink IN (not shown) where the collector current 44i17 removes heat from the power chip 16. , electrical tests can be performed without the risk of overheating or destruction. A first base terminal (not shown) of the power chip 1616-, a second base terminal 3
6a3 and the emitter terminal 34 are made through the first base plate on the surface of the dielectric plate 18 (see FIG. 2).
Lead conductor 20', second base lead conductor 22'
and emitter lead conductor 24', respectively. The sealed power chip package 10 is useful in building block form because it forms only a portion of a completed sealed power chip package assembly (not shown). For this reason, package 1
0 provides an economical means to test the power chip 16 before incorporating the package into a completed sealed power saw chip package assembly. A particular feature is that there is no metal substrate inside the package 10.

密封式電力チップ用パッケージ10を取り付ける放熱部
材(図示せず)とコレクタ電極17との間に電気的絶縁
が必要な場合には、第5図に示すように別の誘電体プレ
ート44を電力チップ用パッケージ10のコレクタ電極
17の下面に接合して設けることh<できる。第5図の
密J′J式電力・fツブ用パッケージにおいては、誘電
体プレー1−714の熱膨張係数は電力チップ16の熱
膨張係数は近いことが好;1、しく、かつ誘電体プレー
ト44は電力ヂツゾ16がシリコンである場合セラミッ
ク・ベリリアまたはアルミナで構成することが適切であ
る。誘電体プレート44は、その下面に設()た金属層
40を介し−C金属放熱部材(図示せず)に接合するこ
とが便利であり、この金属層46は誘電体プレート44
に共融接合された銅またはその代りどして蒸着されlこ
銅のような半田付は可能な層で・あることがりfましい
。=lレクタ電極17は、共融接合処理により1!t′
市体プレート44に接合されること好ましいが、=11
ノクタ電極17はその代りに誘電体プレー1〜44の一
1面に設けられた蒸着された銅のよう(7半II+ (
−h〕可能な金属層(図示せず)に早口1付りし“’C
4−1J、い。
If electrical insulation is required between the collector electrode 17 and a heat dissipating member (not shown) to which the sealed power chip package 10 is attached, another dielectric plate 44 is attached to the power chip as shown in FIG. It can be bonded to the lower surface of the collector electrode 17 of the package 10. In the dense J'J type power/f-tube package shown in FIG. 44 is suitably constructed of ceramic beryllia or alumina when power source 16 is silicon. The dielectric plate 44 is conveniently bonded to a -C metal heat dissipation member (not shown) via a metal layer 40 provided on its lower surface, and this metal layer 46 is connected to the dielectric plate 44.
Preferably, the layer is solderable, such as copper eutectically bonded or alternatively evaporated copper. =l rectifier electrode 17 is 1! due to the eutectic bonding process. t'
Preferably, it is joined to the city plate 44, but =11
The nocturnal electrodes 17 are instead made of vapor-deposited copper provided on one side of the dielectric plates 1-44 (
-h] Possible metal layer (not shown) with ``'C''
4-1J, yes.

次に、第6図を参照覆ると、本発明の仙の実施例による
密封式電力ヂツブ用バツクージ00の下側から見上げた
図が示されでいる。バック−シロ0は、第1図の電力チ
ップ用パッケージ10の1側パッケージ部12おJ:び
電力チップ16とそれぞれ同一である+側パッケージ部
12′おにび電力チップ16′ を有している。第6図
a3よび第1図間において同じ符号は同じ構成部品を示
している。
Turning now to FIG. 6, there is shown a view looking up from below of the sealed power socket bag 00 according to the third embodiment of the present invention. The back side 0 has a positive side package part 12' and a power chip 16' which are respectively the same as the first side package part 12 and the power chip 16 of the power chip package 10 shown in FIG. There is. The same reference numerals indicate the same components between FIG. 6 a3 and FIG. 1.

密封式電力チップ用パッケージ60は更に下側パッケー
ジ部62ど、上側パッケージ部12′おJ:び下側パッ
ケージ部62′ 間に設(プられたガスケット64とを
有している。下側パッケージ部62は]レクタ電極66
を有し、この]レクタ電極には典型的には]レクタ・リ
ード導体66aが一体的に形成されCいる。金属放熱部
材(図示せず)に対し−C]レクタ電極66を電気的に
絶縁分離したい場合には、下側パッケージ部62に更に
セラミック・ベリリアまたはアルミナのような誘電体プ
レート68を設【ノ、この誘電体プレー1−68の上面
に=ルクタ電極66を上述した共融接合処理ににり接合
部ることが好ましい。ガスケット64は、上側バック゛
−ジ部12′ の熱膨張係数の約±50パーセント以内
の熱膨張係数を右づる金属であることが好ましい。例え
ば、電力チップ16がシリコンである場合には、ガスケ
ツ19− ]−64は一例としてモリブデンまたはタングステンで
あることが適切である。
The sealed power chip package 60 further includes a lower package portion 62, a gasket 64 disposed between the upper package portions 12' and the lower package portion 62'. The portion 62 is the rectifier electrode 66
, and a rector lead conductor 66a is typically integrally formed with this rectifier electrode. If it is desired to electrically isolate the collector electrode 66 from a metal heat dissipating member (not shown), a dielectric plate 68 such as ceramic beryllia or alumina may be further provided on the lower package portion 62. It is preferable that the lucta electrode 66 be bonded to the upper surface of the dielectric plate 1-68 by the above-described eutectic bonding process. Gasket 64 is preferably a metal having a coefficient of thermal expansion within about ±50 percent of the coefficient of thermal expansion of upper baggage portion 12'. For example, if the power chip 16 is silicon, the gasket 19-]-64 is suitably made of molybdenum or tungsten, by way of example.

電力チップ用パッケード60の(Φ々の部分の相!i間
の組立て状態は、第7図を参照1」ることにより良く理
解されることであろう、、この第7図は、第6図の線7
−7に沿って取られたバック−シロ0の断面図である。
The assembled state between the phases of the power chip package 60 (Φ) will be better understood by referring to FIG. 7. This FIG. line 7
FIG. 7 is a cross-sectional view of the back-to-side 0 taken along -7;

図示のにうに、ガスケツ1−64の下面は、上側パッケ
ージ部12′の金属密閉リング42′に接合され、ガス
ケツ1−64の下面は下側パッケージ部62の金属シー
1へ66に接合され−Cいる。ガスケット64は電力チ
ップ16′を取り囲んでいる。下側パッケージ部62の
誘電体プレー1〜68は]レクタ電極66よりも広く大
きいことが第7図から理解されるであろう。これは、典
型的には誘電体プレート68を取り付ける金属基板(図
示1ず)と=ルクタ電極66との間の誘電体プレー1−
68の表面のいわゆる「電気的沿面」距ll1lを艮く
ηるためである。
As shown, the underside of the gasket 1-64 is joined to the metal sealing ring 42' of the upper package part 12', and the underside of the gasket 1-64 is joined 66 to the metal seal 1 of the lower packaging part 62- There is C. Gasket 64 surrounds power chip 16'. It will be appreciated from FIG. 7 that the dielectric plays 1-68 of the lower package portion 62 are wider and larger than the rectifier electrode 66. This typically occurs between the metal substrate (not shown) on which the dielectric plate 68 is attached and the dielectric plate 1-
This is to eliminate the so-called "electrical creepage" distance of the surface of 68.

電ツノチップ用パッケージ60を11”l J、 x″
1′Cる好適手順によると、電力チップ16′ は最初
上側パッケージ部12′ の内部の電極20’ 、22
’ おにび24′ に予−20− め形成された半田層により半田イ」けされる。それから
、ガスケット64が上側パッケージ部12′の密閉リン
グ42′ に予め形成され/j半田層により半田例けさ
れ、同時に下側パックージ部62が電力チップ16′の
下側の端子38′およびガスケット64の下面にそれぞ
れ予め形成された半III層により半田付けされる。本
技術分野に専門知識を有する者に明らかなように、上述
した半田(J番)動作の順序は、予め形成された半田層
を用いることにより2つに限定され、一度形成された半
田付は接合部をそこなうことがないように溶融温度を順
次下げる。
Electric horn chip package 60 11"l J, x"
According to a preferred procedure, the power chip 16' is first connected to the electrodes 20', 22' inside the upper package portion 12'.
The solder layer 24' is soldered using a solder layer previously formed. Then, a gasket 64 is pre-formed on the sealing ring 42' of the upper package part 12' and soldered by a solder layer, while the lower package part 62 is attached to the lower terminal 38' of the power chip 16' and the gasket 64 is pre-formed on the sealing ring 42' of the upper package part 12'. are soldered to the lower surface of each by means of a preformed half-III layer. As will be apparent to those skilled in the art, the sequence of solder (J) operations described above is limited to two by using pre-formed solder layers, and once formed, the solder The melting temperature is gradually lowered without damaging the joint.

密封式電力チップ用パッケージ60は機械的一体性が良
く、広い範囲で変化する高温および低温の間(例えば、
−40℃および−1−150℃の間)の温iザイクルを
繰返し受ける電力チップ16′ に用いるのに適してい
る。これはガスケツ1−64が誘電体プレート12′ 
とともに水平方向に膨張、収縮するからである。
The hermetically sealed power chip package 60 has good mechanical integrity and can be used during widely varying high and low temperatures (e.g.
It is suitable for use in power chips 16' that are subjected to repeated temperature cycles (between -40 DEG C. and -1-150 DEG C.). This means that the gasket 1-64 is the dielectric plate 12'
This is because they expand and contract in the horizontal direction.

密封式電力チップ用パッケージ60の別の実施例におい
ては、第8図に示すようなガスケット64′が第6図に
示すガスケット64の代りに用いられる。
In another embodiment of the sealed power chip package 60, a gasket 64' as shown in FIG. 8 is used in place of the gasket 64 shown in FIG.

ガスケツ1〜64′ は誘電体プレー1〜III’ (
第7図)の熱膨張係数の約±50パーセン1へ以内の熱
1kij張係数を有することが好ましい誘雷月別70を
右する。1誘電材)!3110は、電力チップ16′ 
が例えばシリコンである場合にはセラミック・ベリリア
ン)、lこはアルミナであることが適切である。半II
+ (−11J可能な金属層72および74がガスケツ
1〜64′ の下面i1.j J:び下面にそれぞれ接
合され、これらの金属層はバ融接合された銅であること
が好ましい、1 密封式電力チップ用パッケージ組立体(図示1↓ず)を
完成するには、上述した蜜月式?[1カチツプ用パツケ
ージを1つ以」ニ半田イ1りなどににり金属基板(図示
せず)に取り(=、t I)る。この、1:うな金属基
板は、その上に通常のパッケージずイ【わら信号チップ
・キャリヤ内の「信号」チップ1なわら電力用でないチ
ップを取付けて、ハイブリッド・パッケージを形成する
ことが出来るので便利である。
Gaskets 1 to 64' are dielectric plates 1 to III' (
It is preferred that the lightning conductor 70 have a thermal expansion coefficient within about ±50 percent of the thermal expansion coefficient of Figure 7). 1 dielectric material)! 3110 is the power chip 16'
Suitably, if is for example silicon (ceramic beryllian), l is alumina. Half II
+ (-11J possible metal layers 72 and 74 are bonded to the lower surfaces i1.j and 74 of gaskets 1-64', respectively, these metal layers are preferably fused copper, 1 hermetic) To complete the package assembly for power chips (not shown in the figure), use the above-mentioned honeymoon type? (=, t I).This 1: metal substrate is mounted on top of a normal package (the "signal" chip 1 in the signal chip carrier and the non-power chip). This is convenient because it allows a hybrid package to be formed.

それから、経済的な蜜月式でないハウジングを金属基板
、密封式電力チップ用パッケージおJ:び信号デツプ・
キャリヤを覆うように設りることができ、かつ外部電気
リード線を密封式電力チップ用パッケージまたは信号チ
ップ・キャリヤの電気リード導体に接続するために設け
ることができる。
We then provide economical non-honey-moon housings with metal substrates, sealed power chip packages and signal depths.
It can be provided over the carrier and for connecting external electrical leads to the electrical lead conductors of the sealed power chip package or signal chip carrier.

以上、電力チップをI¥洛的に試験することができ、電
力チップから無用な熱を取り除く高能力を右Jるビルデ
ィング・ブロック形式の密封式電力チップ川パッケージ
について説明した。一つの実施例においては、密封式電
力チップ用パッケージと典型的にはこのパッケージを取
り伺Cプる金属放熱部材との間が誘電体にJ:り分離さ
れる。
The foregoing has described a sealed power chip package in the form of a building block, which allows power chips to be tested on an individual basis and has a high ability to remove unnecessary heat from the power chips. In one embodiment, there is a dielectric separation between the sealed power chip package and the metal heat dissipating member that typically surrounds the package.

本発明は特定の実施例について説明したが、多くの変更
および置換えを行なうことができることは本技術分野に
専門知識を有する者にとって明らかなことであろう。従
って、特許請求の範囲は本発明の真の精神および範囲内
に入るこのようなすべての変更および置換えを包含J−
ることを理解されたい。
Although the invention has been described with respect to particular embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions may be made. Accordingly, the claims are intended to embrace all such modifications and substitutions as fall within the true spirit and scope of the invention.
I want you to understand that.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明による電力チップ用パッケー23− ジを下側から売上げた分解図であり、 第2図は、第1図の−1−側パッケージ部12を拡大し
て示す上面図であり、 第3図は、第2図の4!!I+ 3−3に沿つ−(取ら
れた第2図の導電性貫通孔20の断面図であり、第4図
は、第1図の線4−/Iに沿つ−C取られた第1図の電
力チップ用パッケージの絹1″fてられた状態の断面図
であり、 第5図は、第1図の電力チップ川パッケージの別の実施
例を示す第4図に類似した断面図であり、第6図は、別
の実施例の電力チップ川パッケージを下から見−Lげた
分解図であり、 第7図は、第6図の線7−7に沿つ−4取られ!ご第6
図の電力チップ川パッケージの組立てられた状態の断面
図であり、 第8図は、第6図のガスケツl”(i4の別の実施例を
示す斜視図である。 10・・・密封式電力チップ川パッケージ、12・・・
−に側パッケージ部、14・・・下側パッケージ部、1
6・・・電力チップ、18・・・誘電体ブ1ノーh、2
0・・・第1のベース−2/l− 電極、22・・・第2のベース電極、24・・・エミッ
タ電極、26・・・導電性貫通孔、64・・・ガスケッ
ト。 特許出願人 ゼネラル・エレクI〜リック・カンパニイ代理人 <7
630> 生 沼 徳 二f→7テdヨ
FIG. 1 is an exploded view of the power chip package 23 according to the present invention viewed from below, and FIG. 2 is an enlarged top view of the -1- side package portion 12 of FIG. Yes, Figure 3 is 4 in Figure 2! ! 4 is a cross-sectional view of the conductive through hole 20 of FIG. 2 taken along line 4-/I of FIG. FIG. 5 is a sectional view similar to FIG. 4 showing another embodiment of the power chip package of FIG. 1; FIG. and FIG. 6 is an exploded view of another embodiment of the power chip package viewed from below, and FIG. 7 is an exploded view taken along line 7--7 of FIG. 6th
FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the gasket l'' (i4) shown in FIG. 6. 10... Sealed power supply Chip river package, 12...
- side package part, 14...lower package part, 1
6... Power chip, 18... Dielectric block 1 no h, 2
0... First base-2/l- electrode, 22... Second base electrode, 24... Emitter electrode, 26... Conductive through hole, 64... Gasket. Patent Applicant General Electric I ~ Rick Company Agent <7
630> raw swamp virtue 2f → 7 tedyo

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、a)誘電体プレート、該プレートの下面に接合され
た少なくとも第1の電極、前記プレートの上面に接合さ
れた第1の金属リード導体、前記第1の電5極および前
記第1の金属リード導体を電気的に相互接続する前記誘
電体プレー1〜中に形成された少なくとも一つの導電性
貫通孔、および前記プレートの下面に接合され、且つ前
記第1の電極を取り囲む金属密閉リングを有する上側パ
ッケージ部と、 b)上面に配置され、且つ前記上側パッケージ部の前記
第1電極に接合された少なくとも第1の端子、および下
面に単一の端子を有する電力チップと、 C)前記電力チップの下面の前記単一の端子に接合され
、且つ前記電力チップを密封して取り囲むように前記上
側パッケージ部の前記金属密閉リングに接合されたシー
ト状の電力チップ用下部電極を有する下側パッケージ部
と、を含む密封式電力チップ用パッケージ。 2、特許請求の範囲第1項記載の密封式電力チップ用パ
ッケージにおいて、前記第1の電極および第1の金属リ
ード導体が各々前記誘電体プレートに共融接合された銅
からなる密封式電力チップ用パッケージ。 3、特許請求の範囲第2項記載の密封式電力チップ用パ
ッケージにおいて、前記上側パッケージ部の前記金属密
閉リングが前記誘電体プレートに共融接合された銅から
なる密封式電力チップ用パッケージ。 4、特許請求の範囲第1項記載の密封式電力チップ用パ
ッケージにおいて、前記下側パッケージ部が、更に前記
電力チップ用下部電極の下面に接合された誘電体プレー
トと、該誘電体プレートの下面に接合された金属シート
とを含んでいる密封式電力チップ用パッケージ。 5、a)誘電体プレート、該プレートの下面に接合され
た少なくとも第1の電極、!’I’l nNブレートの
上面に接合された第1の金属リード導体、前記第1の電
極および前記第1の金属リード導体を電気的に相互接続
する前記誘電体プレー1〜中に形成された少なくとも一
つの導電(II L’J通召1、お31、び前記プレー
トの下面に接合され、口つ前記第1の電極を取り囲む金
属密閉リングを右Jる+側パック−2部と、 b)上面に配置され、目つ前記+側バック−9部の第1
の電極に接合された少なくと6第1の端子、および下面
に甲−の端子を右Jる雷カブツブと、 C)前記電力チップの下面の前記中−の端子に接合され
たシート状の電力チップ川下部電極を有する下側パッケ
ージ部と、 d)前記電力チップを取り囲むJ:うに配置市され、上
面が前記上側パッケージ部の前記金属密閉リングに接合
され、そして下面が前記下側パッケージ部の前記電力チ
ップ川下部雷(4に接合されて、前記電力チップを密j
4りるガスケツl〜と、を含む密封式電力チップ用パッ
ケージ。 6、特許請求の範囲第5項記載の密封式電力チップ用パ
ッケージにおいて、前記ガスケットの熱膨張係数が前記
上側パッケージ部の前記誘電体プレートの熱膨張係数の
約±50パーセン1〜以内である密封式電力チップ用パ
ッケージ。 7、特許請求の範囲第5項記載の密封式電力チップ用パ
ッケージにおいて、前記電力チップがシリコンで形成さ
れ、前記ガスケツ1〜がタングステンおよびモリブデン
からなるグループの一つで形成されている密封式電力チ
ップ用パッケージ。 8、特許請求の範囲第5項記載の密封式電力チップ用パ
ッケージにおいて、前記ガスケットが、ガスケットの上
面および下面にそれぞれ共融接合された銅の」−側層お
よび下側層を有するセラミックで構成されている密封式
電力チップ用パッケージ。 9、特許請求の範囲第5項記載の密封式電力チップ用パ
ッケージにおいて、前記第1の電極および前記第1の金
属リード導体が各々前記上側パラ3− ケージ部の前記誘電体プレー1−に共融接合された銅か
らなる密封式電カブーツブ用バック°−ジ、110、特
許請求の範囲第91j’J i’il:載の密1・1式
電力チップ用パッケージにおいて、前記上側バツクーー
ジ部の前記金属密閉リングが前記−に側パッケージ部の
前記誘電体プレートに共融接合された銅からなる密封式
電力チップ川パッケージ。 11、特許請求の範囲第5項記載の蜜月式電力チップ用
パッケージにJ3いて、前記下側バツクージ部が更に前
記型)]デツプ川下部雷捗の下面に接合された誘電体プ
レー1〜ど、該誘電体ブ1ノー!・の下面に接合された
金属シー1〜を含んでいる密」1式電力チップ用パッケ
ージ。
[Claims] 1.a) A dielectric plate, at least a first electrode bonded to the bottom surface of the plate, a first metal lead conductor bonded to the top surface of the plate, and the first electrode 5 electrode. and at least one electrically conductive through hole formed in the dielectric plate 1 to electrically interconnect the first metal lead conductor, and at least one conductive through hole bonded to the lower surface of the plate and connecting the first electrode. an upper package part having a surrounding metal sealing ring; b) a power chip having at least a first terminal disposed on a top surface and bonded to the first electrode of the upper package part; and a single terminal on a bottom surface; C) a sheet-shaped lower electrode for the power chip joined to the single terminal on the lower surface of the power chip and joined to the metal sealing ring of the upper package part to sealingly surround the power chip; a lower package portion having a lower package portion; and a package for a sealed power chip. 2. The sealed power chip package according to claim 1, wherein the first electrode and the first metal lead conductor are each made of copper eutectic bonded to the dielectric plate. package for. 3. The sealed power chip package according to claim 2, wherein the metal sealing ring of the upper package portion is made of copper eutecticly bonded to the dielectric plate. 4. In the sealed power chip package according to claim 1, the lower package portion further includes a dielectric plate joined to the lower surface of the lower electrode for the power chip, and a lower surface of the dielectric plate. A sealed power chip package comprising: a metal sheet bonded to a metal sheet; 5.a) a dielectric plate, at least a first electrode bonded to the lower surface of the plate! a first metal lead conductor bonded to the top surface of the nN plate, formed in the dielectric plate 1 to electrically interconnect the first electrode and the first metal lead conductor; at least one electrically conductive (II L'J connection 1, 31 and 2 parts) connected to the lower surface of said plate and having a metal sealing ring surrounding said first electrode; ) located on the upper surface, the first part of the + side back -9 part
C) at least six first terminals bonded to the electrodes of the power chip; a lower package part having a lower chip downstream electrode; d) surrounding the power chip; The power chip is connected to downstream lightning (4), and the power chip is tightly connected to
A sealed power chip package including four gaskets. 6. The sealed power chip package according to claim 5, wherein the gasket has a thermal expansion coefficient within about ±50% of the thermal expansion coefficient of the dielectric plate of the upper package portion. Package for formula power chips. 7. The sealed power chip package according to claim 5, wherein the power chip is made of silicon, and the gaskets 1 to 1 are made of one of the group consisting of tungsten and molybdenum. Chip package. 8. The sealed power chip package according to claim 5, wherein the gasket is made of ceramic having side and bottom layers of copper eutectically bonded to the top and bottom surfaces of the gasket, respectively. A sealed power chip package. 9. In the hermetically sealed power chip package according to claim 5, the first electrode and the first metal lead conductor are each co-located with the dielectric plate 1 of the upper para-cage portion. In the package for a sealed type 1/1 power chip as described in claim 91, claim 91j'J'il: Sealed type power converter bag made of fusion bonded copper, the A sealed power chip river package, wherein a metal sealing ring is made of copper eutectically bonded to the dielectric plate of the negative side package part. 11. The honeymoon type power chip package according to claim 5 is provided with a dielectric plate 1 to 1 bonded to the lower surface of the lower backplate, wherein the lower backbone part is further of the above-mentioned type. The dielectric bu 1 no!・A package for a power chip of type 1 containing a metal sheet 1 bonded to the lower surface of the package.
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