JPS61171153A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS61171153A JPS61171153A JP60012152A JP1215285A JPS61171153A JP S61171153 A JPS61171153 A JP S61171153A JP 60012152 A JP60012152 A JP 60012152A JP 1215285 A JP1215285 A JP 1215285A JP S61171153 A JPS61171153 A JP S61171153A
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置、より詳しくは封止キャップと熱伝
導用合金を用いチップの熱放散性を高めた半導体装置（
パッケージ）に関する。
導用合金を用いチップの熱放散性を高めた半導体装置（
パッケージ）に関する。
第３図に断面で示される半導体装置が知られている。同
図において、３１はパッケージ基台、３２は集積回路が
形成された半導体チップ（以下チップという）、３３は
キャップ、３４は例えばＰｂ／Ｓｎの封止用ハンダを示
し、かかる装置は半導体パッケージとも呼称され多用さ
れている装置である。
図において、３１はパッケージ基台、３２は集積回路が
形成された半導体チップ（以下チップという）、３３は
キャップ、３４は例えばＰｂ／Ｓｎの封止用ハンダを示
し、かかる装置は半導体パッケージとも呼称され多用さ
れている装置である。
最近集積回路（ＩＣ）は高密度化される傾向にあり、そ
れに伴ってその発熱量も大になり、ＩＣにおける発熱（
温度上昇）はＬＳＩにおいてはより顕著である。かかる
温度上昇があると、ＩＣ中の能動素子の動作点がずれ、
論理演算速度が低下し、Ｓ／Ｎ比が劣化してノイズ・マ
ージンが減少し、ＩＣの寿命を短かくするという問題が
発生する。
れに伴ってその発熱量も大になり、ＩＣにおける発熱（
温度上昇）はＬＳＩにおいてはより顕著である。かかる
温度上昇があると、ＩＣ中の能動素子の動作点がずれ、
論理演算速度が低下し、Ｓ／Ｎ比が劣化してノイズ・マ
ージンが減少し、ＩＣの寿命を短かくするという問題が
発生する。
使用においてチップの温度は電子計算機等の例では８５
℃以下に抑える必要がある。従来かかるパッケージ内の
チップの熱発散は、チップ背面のダイ付部３５からのみ
行われていた。なお同図において、３６はチップの電極
との接続をとるためのワイヤを示す。
℃以下に抑える必要がある。従来かかるパッケージ内の
チップの熱発散は、チップ背面のダイ付部３５からのみ
行われていた。なお同図において、３６はチップの電極
との接続をとるためのワイヤを示す。
第４図はチップの熱放散性を改善するための半導体装置
を示す。第４図で第３図に図示した部分と同じ部分は同
一符号を付して表示するとして、この装置ではキャップ
４３に改良が加えられ、キャップの内部にはチップに向
けて盛り上がった突出部４４が形成され、突出部４４と
チップとの間の空隙４５にはシリコングリースが充填し
てあり、チップの表面に発生した熱は、シリコングリー
スを経てキャップ４３に伝わる構成となっている。しか
し、このパッケージにおいても、熱伝導部材はシリコン
グリースの如き有機物であるので、熱発散は十分に満足
できるものではない。
を示す。第４図で第３図に図示した部分と同じ部分は同
一符号を付して表示するとして、この装置ではキャップ
４３に改良が加えられ、キャップの内部にはチップに向
けて盛り上がった突出部４４が形成され、突出部４４と
チップとの間の空隙４５にはシリコングリースが充填し
てあり、チップの表面に発生した熱は、シリコングリー
スを経てキャップ４３に伝わる構成となっている。しか
し、このパッケージにおいても、熱伝導部材はシリコン
グリースの如き有機物であるので、熱発散は十分に満足
できるものではない。
そこで、本出願人は特開昭５７−１１２０５５号公報に
開示されたパッケージを開発し、それは第５図に示され
る構造のものであり、このパッケージは、絶縁性ステム
部材５１上に半導体チップ５２を設置して、該ステム部
材の上部を封止用キャップ５４で覆ってなる集積回路用
パッケージにおいて、封止用キャップ５４を導熱性の材
料で構成し、かつ、封止用キャップの半導体チップ直上
部に凹型の部分５８を設けて、該凹型部分の底面が半導
体チップ５２の上面と接触する形でステム封止を成すも
のである。
開示されたパッケージを開発し、それは第５図に示され
る構造のものであり、このパッケージは、絶縁性ステム
部材５１上に半導体チップ５２を設置して、該ステム部
材の上部を封止用キャップ５４で覆ってなる集積回路用
パッケージにおいて、封止用キャップ５４を導熱性の材
料で構成し、かつ、封止用キャップの半導体チップ直上
部に凹型の部分５８を設けて、該凹型部分の底面が半導
体チップ５２の上面と接触する形でステム封止を成すも
のである。
なお第５図において、５３はボンディングワイヤ、５５
は外部導出端子、５９はポリイミド樹脂を示す。
は外部導出端子、５９はポリイミド樹脂を示す。
前記した如く、チップが８５℃以上に熱せられることは
是非とも避けたいところであるが、第４図と第５図に示
された例においては、熱伝導にシリコングリースまたは
ポリイミドの如き有機材料を用いるので、熱伝導性に限
界があり、半導体パンケージにおける熱放散に一層の改
良が求められている。
是非とも避けたいところであるが、第４図と第５図に示
された例においては、熱伝導にシリコングリースまたは
ポリイミドの如き有機材料を用いるので、熱伝導性に限
界があり、半導体パンケージにおける熱放散に一層の改
良が求められている。
本発明は、上記問題点を解消した半導体装置を提供する
もので、その手段は、集積回路の形成された半導体チッ
プを封止してなるパッケージにおいて、封正に用いるキ
ャップは中央部分が凹に形成され、凹形中央部分の周縁
は更に凹になってダム部を構成し、前記中央部分には熱
伝導用合金部材がチップ表面との間に空隙を残して接着
され、チ・プが稼動し熱をも９と前記合金部材が融解し
Ｊチップ表面とキャップとを接続することを特
徴とする半導体装置によってなされる。
もので、その手段は、集積回路の形成された半導体チッ
プを封止してなるパッケージにおいて、封正に用いるキ
ャップは中央部分が凹に形成され、凹形中央部分の周縁
は更に凹になってダム部を構成し、前記中央部分には熱
伝導用合金部材がチップ表面との間に空隙を残して接着
され、チ・プが稼動し熱をも９と前記合金部材が融解し
Ｊチップ表面とキャップとを接続することを特
徴とする半導体装置によってなされる。
上記のパッケージにおいては、チップの温度が８５℃以
下であるときは、チップ表面の熱は、チップと熱伝導用
合金との間の空気、前記合金、キャンプを経由して放散
されるが、チップの温度が８５℃を超えると前記合金が
融解しキャップに接続するが、そのときにチップから融
解熱を奪うので、チップの温度は急速に降下し、かくし
て、チップの温度が８５℃を超えることが防止され、チ
ップの正常動作が保障されるものである。
下であるときは、チップ表面の熱は、チップと熱伝導用
合金との間の空気、前記合金、キャンプを経由して放散
されるが、チップの温度が８５℃を超えると前記合金が
融解しキャップに接続するが、そのときにチップから融
解熱を奪うので、チップの温度は急速に降下し、かくし
て、チップの温度が８５℃を超えることが防止され、チ
ップの正常動作が保障されるものである。
以下、図面を参照して本発明実施例を詳細に説明する。
第１図（ａ）には本発明実施例が断面図で、また同図山
）には（ａ）に示す装置の要部が拡大断面図で示され、
図において、１１は半導体装置（パッケージ）、１２は
半導体チップ、１３はダイ付部、１４は接続用ワイヤ、
１５はキャップ、１６は封止用ハンダ（例えばＰｂ／Ｓ
ｎ） 、をそれぞれ示す。チップ１２、ダイ付部１３、
ワイヤ１４、封止用ハンダ１６は従来例のものと全く同
じものである。
）には（ａ）に示す装置の要部が拡大断面図で示され、
図において、１１は半導体装置（パッケージ）、１２は
半導体チップ、１３はダイ付部、１４は接続用ワイヤ、
１５はキャップ、１６は封止用ハンダ（例えばＰｂ／Ｓ
ｎ） 、をそれぞれ示す。チップ１２、ダイ付部１３、
ワイヤ１４、封止用ハンダ１６は従来例のものと全く同
じものである。
本発明においては、従来例とはキャップ１５の構造と放
熱用に熱伝導用合金１７が設けられている点とが異なり
、チップの表面から熱放散させることにより、パッケー
ジ全体の熱抵抗を下げるものである。これら従来例との
相違点は第１図〜）により詳しく示される。
熱用に熱伝導用合金１７が設けられている点とが異なり
、チップの表面から熱放散させることにより、パッケー
ジ全体の熱抵抗を下げるものである。これら従来例との
相違点は第１図〜）により詳しく示される。
チップのバルク（シリコン、ガリウム砒素等）１２ａの
上には従来例と同様に、配線層１８が、また配線層１８
の上には表面絶縁層１９（数ミクロンの膜厚のガラス形
絶縁物または５ｉ０２）が蒸着によって形成されている
。キャップ１５は例えばコバールで作りその中央部分が
凹になり、この凹部分の周縁部分は更に凹になっていて
ダム部１５ａを構成するよう形成する。このダムは、熱
伝導用合金が融解したときに合金がチップに形成された
外部取出し用電極（ポンディングパッド等）へ流出する
ことを防止する。必要とあればキャップ１７に放熱用フ
ィンを形成してもよい。チップがα線対策を必要とする
ときは純度の高いＰｂ／ Ｓｎ／ Ｉｎを用いてα線を
遮断する。
上には従来例と同様に、配線層１８が、また配線層１８
の上には表面絶縁層１９（数ミクロンの膜厚のガラス形
絶縁物または５ｉ０２）が蒸着によって形成されている
。キャップ１５は例えばコバールで作りその中央部分が
凹になり、この凹部分の周縁部分は更に凹になっていて
ダム部１５ａを構成するよう形成する。このダムは、熱
伝導用合金が融解したときに合金がチップに形成された
外部取出し用電極（ポンディングパッド等）へ流出する
ことを防止する。必要とあればキャップ１７に放熱用フ
ィンを形成してもよい。チップがα線対策を必要とする
ときは純度の高いＰｂ／ Ｓｎ／ Ｉｎを用いてα線を
遮断する。
熱伝導用合金１７は第２図（ａｌに示される如くに０．
１ｎ＋ｍ程度の厚さのものをキャップ１５に接着させ、
チップが稼動せず従って熱をもっていないときにはチッ
プとの間に数十ミクロンの空間を残すよう配置する。
１ｎ＋ｍ程度の厚さのものをキャップ１５に接着させ、
チップが稼動せず従って熱をもっていないときにはチッ
プとの間に数十ミクロンの空間を残すよう配置する。
チップが稼動を開始し、熱をもち８５℃の温度に近づく
と、合金１７は融解を始めて第２図（ｂ）に示す如くチ
ップ表面と接触する。ここで、合金１７はチップから融
解熱を奪うと共に、チップの熱をキャップ１５に伝えて
放熱する。合金は有機材料よりも熱伝導度が高いから、
従来例よりもより高い放熱効果がある。
と、合金１７は融解を始めて第２図（ｂ）に示す如くチ
ップ表面と接触する。ここで、合金１７はチップから融
解熱を奪うと共に、チップの熱をキャップ１５に伝えて
放熱する。合金は有機材料よりも熱伝導度が高いから、
従来例よりもより高い放熱効果がある。
熱伝導用合金としては、Ｇａ−Ｉｎ、 Ｇａ−５ｎ、
Ｇａ−Ｈｇ＋Ｇａ−Ｚｎ、 Ｈｇ−Ｚｎ＋ Ｈｇ−５ｎ
等の合金で、０℃〜２００℃の範囲で融解させキャップ
とチップ間を接続しうるちのを選ぶ。そして、ダム部１
５ａの深さ、合金の種類、冷却時の合金とチップ間の空
間等は、使用するチップの種類に応じて適宜選定する。
Ｇａ−Ｈｇ＋Ｇａ−Ｚｎ、 Ｈｇ−Ｚｎ＋ Ｈｇ−５ｎ
等の合金で、０℃〜２００℃の範囲で融解させキャップ
とチップ間を接続しうるちのを選ぶ。そして、ダム部１
５ａの深さ、合金の種類、冷却時の合金とチップ間の空
間等は、使用するチップの種類に応じて適宜選定する。
以上説明したように本発明によれば、チップが所定の温
度以上に熱せられると、チップの上方に配置された熱伝
導用合金が融解し、チップ表面とキャップとを接続し、
チップから融解熱を取りつつチップの熱をキャンプに伝
導し放熱するので、チップ稼動時の熱放散効果が高まり
、またキャップにはダム部を設けることにより融解した
合金がチップの電極に流れることが防止されるので、半
導体バフケージの信頼性を高めるに効果大である。
度以上に熱せられると、チップの上方に配置された熱伝
導用合金が融解し、チップ表面とキャップとを接続し、
チップから融解熱を取りつつチップの熱をキャンプに伝
導し放熱するので、チップ稼動時の熱放散効果が高まり
、またキャップにはダム部を設けることにより融解した
合金がチップの電極に流れることが防止されるので、半
導体バフケージの信頼性を高めるに効果大である。
第１図（ａ）と伽）は本発明実施例の断面図、第２図（
ａ）と伽）は第１図の実施例の熱伝導用合金を示す断面
図、第３図ないし第５図は従来例の断面図である。 図中、１１は半導体パッケージ、１２はチップ、１２ａ
はバルク、１３はダイ付部、１４はワイヤ、１５はキャ
ップ、１５ａはダム部、１６は封止用ハンダ、１７は熱
伝導用合金、１８は配線層、１９は表面絶縁層、
Ｊをそれぞれ示す。 第１ＩＩ 第２図 第３１ 力 第４図 第５図
ａ）と伽）は第１図の実施例の熱伝導用合金を示す断面
図、第３図ないし第５図は従来例の断面図である。 図中、１１は半導体パッケージ、１２はチップ、１２ａ
はバルク、１３はダイ付部、１４はワイヤ、１５はキャ
ップ、１５ａはダム部、１６は封止用ハンダ、１７は熱
伝導用合金、１８は配線層、１９は表面絶縁層、
Ｊをそれぞれ示す。 第１ＩＩ 第２図 第３１ 力 第４図 第５図
Claims (1)
- 集積回路の形成された半導体チップを封止してなるパ
ッケージにおいて、封止に用いるキャップは中央部分が
凹に形成され、凹形中央部分の周縁は更に凹になってダ
ム部を構成し、前記中央部分には熱伝導用合金部材がチ
ップ表面との間に空隙を残して接着され、チップが稼動
し熱をもつと前記合金部材が融解しチップ表面とキャッ
プとを接続することを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60012152A JPS61171153A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60012152A JPS61171153A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61171153A true JPS61171153A (ja) | 1986-08-01 |
Family
ID=11797496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60012152A Pending JPS61171153A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61171153A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0279451A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JPH0629432A (ja) * | 1992-07-09 | 1994-02-04 | Nec Corp | 半導体装置 |
| US6212073B1 (en) | 1998-10-19 | 2001-04-03 | Kitagawa Industries Co., Inc. | Heat sink |
-
1985
- 1985-01-25 JP JP60012152A patent/JPS61171153A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0279451A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JPH0629432A (ja) * | 1992-07-09 | 1994-02-04 | Nec Corp | 半導体装置 |
| US6212073B1 (en) | 1998-10-19 | 2001-04-03 | Kitagawa Industries Co., Inc. | Heat sink |
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