JP2004063533A - Package for housing semiconductor element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子収納用パッケージに関し、特にガリウム砒素(GaAs)・インジウム燐(InP)・シリコン(Si)等の高発熱の半導体素子が搭載される、放熱特性に優れた高信頼性用途の半導体素子収納用パッケージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子を収容するための半導体素子収納用パッケージは、一般に酸化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・ガラスセラミックス焼結体等の電気絶縁材料から成り、上面に半導体素子を収容するための凹部を有する絶縁基体と、この絶縁基体の凹部から外表面にかけて被着導出されたタングステン・モリブデン・マンガン・銅・銀等の金属粉末から成る複数個の配線層と、蓋体とから構成されており、絶縁基体の凹部底面に半導体素子をガラス・樹脂・ロウ材等の接着剤を介して接着固定するとともにこの半導体素子の各電極をボンディングワイヤを介して配線層に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体に蓋体をガラス・樹脂・ロウ材等から成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る容器内部に半導体素子等の発熱部品を収容することによって製品としての半導体装置となる。
【0003】
この従来の半導体素子収納用パッケージは、絶縁基体を構成する酸化アルミニウム質焼結体の熱伝導率が低い(約15W/mK)ため、絶縁基体に収容される半導体素子が作動時に多量の熱を発生した場合、その熱を大気中に良好に放散させることができず、その結果、半導体素子はその発生する熱によって高温となリ、半導体素子に熱破壊を起こさせたり、特性に熱変化を与え誤動作を生じるという欠点を有していた。
【0004】
そこで、高発熱の半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージにおいては、絶縁基体を介して半導体素子の熱を良好に放散させるために、銅−タングステン・銅−モリブデンといった複合金属材料から成る放熱部品が半導体素子の真下に位置するように設けられている。
【0005】
例えば、銅−タングステン複合材料から成る放熱部品はタングステンと銅がマトリクス状に構成されており、銅−タングステン複合材料の熱伝導率は、比率により異なるが、一般的に150乃至200W/mK程度である。
【0006】
しかしながら、パワーICや高周波トランジスタ等の大電流を必要とする半導体素子の発展に伴って、半導体素子の発熱量は年々増加する傾向にあり、現在では250W/mK以上の熱伝導率を持つ放熱部品が求められている。
【0007】
この問題を解決するために、特開平6−268115号公報には、半導体装置用放熱基板として、モリブデンから成る第1の部材(基材)と銅から成る第2の部材とのクラッド材でC.M.C.(Cu/Mo/Cu)構造のものが開示されている。このC.M.C.構造のクラッド材から成る半導体装置用放熱基板の熱伝導率は200W/mK以上と非常に高い。
【0008】
また、特開平6−268117号公報には、タングステン−銅合金およびモリブデン−銅合金から成る群より選ばれた少なくとも一種の金属材料から成る第1の部材(基材)の両主面に銅を主材料とする金属材料から成る第2の部材が熱間一軸加圧法または圧延法のいずれかで接合された半導体装置用放熱基板が提案されており、この半導体装置用放熱基板では250W/mK以上の熱伝導率を達成している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平6−268115号公報や特開平6−268117号公報に開示された半導体装置用放熱基板は、熱伝導率が約250W/mKと非常に高いが、製造方法として圧延法や熱間一軸加工法により基材層と銅層とを貼り合わせているため、これを半導体素子収納用パッケージの放熱基体として絶縁枠体を接合すると、接合時の熱応力により基材層と銅層との界面にクラックが発生し易いという問題点がある。
【0010】
また、銅層と基材層との間に界面が存在するために、両層の接触抵抗により、熱伝導率が低下することとなるといった問題点がある。
【0011】
また、従来の半導体収納用パッケージにおいては、絶縁枠体を形成する酸化アルミニウム質焼結体の比誘電率9〜10(室温、1MHz)と高いことから絶縁枠体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度が遅く、そのため信号の高速伝搬を要求する半導体素子は収容が不可となるという問題点を有していた。
【0012】
さらに、この従来の半導体収納用パッケージにおいては、絶縁枠体に形成される配線層はタングステンやモリブデン・マンガン等の高融点金属材料により形成されており、これらタングステン等はその比電気抵抗が5.4μΩ・cm(200℃)以上と高いことから、配線層に電気信号を伝搬させた場合、電気信号に大きな減衰が生じ、電気信号を正確、かつ確実に伝搬させることができないという問題点を有していた。
【0013】
本発明は上記従来の技術における問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、放熱基体を銅−炭化珪素に対して溶浸法により両面に銅層を形成したものとすることにより、半導体素子の発生した熱を絶縁体に良好に放散させることができるとともに、銅層を熱間一軸法や圧延等の貼り合わせではない溶浸法により形成しているために、絶縁体と放熱基体とを強固に信頼性よく接合させることが可能で、かつ内部に高速駆動を行なう半導体素子を収容することができる半導体素子収納用パッケージを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子収納用パッケージは、上面に半導体素子が載置される載置部を有する放熱基体と、この放熱基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着され、前記半導体素子の電極が電気的に接続される半導体素子を有する絶縁枠体と、この絶縁枠体の上面に取着される蓋体とから成る半導体素子収納用パッケージであって、前記絶縁枠体は比誘電率が7以下のガラスセラミックス焼結体で、前記配線層は電気抵抗率が2.5μΩ・cm以下の金属材料で形成されており、前記放熱基体は、炭化珪素の多孔質体に銅を含浸させて成る複合材料層とその上下面に形成された銅層とから成るとともに、前記複合材料層の厚みをt1、前記銅層の厚みをt2としたとき、30μm≦t2≦300μmかつt2≦0.15×t1であることを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記構成において、前記複合材料層は、タングステンまたはモリブデンの多孔質体に20乃至35質量%の銅を含浸させて成ることを特徴とするものである。
【0016】
また、本発明の半導体素子収納用パッケージは、上記構成において、前記絶縁枠体の前記ガラスセラミックス焼結体は、熱膨張係数が6乃至8×10−6/℃(室温〜800℃)であることを特徴とするものである。
【0017】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、放熱基体が、炭化珪素の多孔質体に銅を含浸させて成る複合材料層とその上下面に形成された銅層とから成るとともに、複合材料層の厚みをt1、銅層の厚みをt2としたとき、30μm≦t2≦300μmかつt2≦0.15×t1であることから、炭化珪素の多孔質体に銅を含浸させて成る複合材料層のみで構成された放熱基体に比べて、これに載置される半導体素子で発生した熱を、まず表面近傍で銅層によって面内の水平方向により多く逃がすことができるとともに、銅層と複合材料層中の銅とは連続的につながっているため熱伝導の損失が小さくなり、その結果、複合材料層内により多く熱を逃がすことができる。また、複合材料層内は、銅−炭化珪素材料であるので230W/mK以上の熱伝導率が確保されている。これによって、放熱基体の熱伝導率を250W/mK以上と極めて高いものとすることが可能となる。
【0018】
また、複合材料層の上下面に形成された銅層は、複合材料層を炭化珪素に銅を溶浸法で含浸させる際に同時に形成することができることから、熱間一軸法や圧延法で貼り合わせた銅層と異なり、放熱基体に絶縁枠体を接合する時の熱応力により銅層と複合材料層との界面にクラックが発生することはほとんどなく、その結果、放熱基体に載置されてパッケージ内部に収容される半導体素子を長期にわたり正常に、かつ安定に作動させることが可能となる。
【0019】
また、放熱基体が、炭化珪素の多孔質体に銅を含浸させて成る複合材料層とその上下面に形成された銅層とから成るとともに、複合材料層の厚みをt1、銅層の厚みをt2としたとき、30μm≦t2≦300μmかつt2≦0.15×t1であることから、放熱基体の上面に設けられた半導体素子の載置部では熱伝導率とともに熱膨張係数も大きい銅の占める割合が多いにもかかわらず、放熱基体の熱膨張係数を絶縁枠体の熱膨張係数に近づけることが可能となる。
【0020】
特に、複合材料層を炭化珪素の多孔質体に20乃至35質量%の銅を含浸させて成るものとしたときには、放熱基体の熱膨張係数は9×10−6/℃以下の値になるため、放熱基体と絶縁枠体とを長期間にわたり良好に、かつ安定に接合させることが可能となる。
【0021】
また、絶縁枠体のガラスセラミックス焼結体を熱膨張係数が6乃至8×10−6/℃(室温〜800℃)であるものとしたときには、放熱基体の熱膨張係数をその絶縁枠体の熱膨張係数の近傍の値にすることが可能となるので、放熱基体と絶縁枠体とを長期間にわたり良好に、かつ安定に接合させることが可能となる。
【0022】
また本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁枠体を比誘電率が7以下のガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁枠体に設けた配線層を伝わる電気信号の伝搬速度を速いものとすることができて、信号の高速伝搬を要求する半導体素子の収納が可能となる。
【0023】
また本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁枠体を低温焼成(約800℃〜900℃)が可能なガラスセラミックス焼結体で形成するとともに、絶縁枠体と同時焼成により形成される配線層を比電気抵抗が2.5μΩ・cm以下と低い銅や銀・金で形成したことから、配線層に電気信号を伝搬させた場合に、電気信号に大きな減衰が生じることはなく、電気信号を正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
【0025】
図1は本発明の半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図であり、1は絶縁枠体、2は蓋体、3は放熱基体であり、4は半導体素子である。放熱基体3は上面の中央部に半導体素子4が載置される載置部を有しており、絶縁枠体1は放熱基体3の上面に載置部を囲繞するように取着されており、これら絶縁枠体1と蓋体2と放熱基体3とで半導体素子4を収納する容器が構成される。
【0026】
絶縁枠体1は比誘電率が7以下のガラスセラミックス焼結体(線熱膨張係数:6乃至8×10−6/℃)から成り、具体的には、
1)ホウケイ酸ガラスにアルミナもしくはムライトを添加して成る原料粉末より製作されるガラスセラミックス焼結体(比誘電率5〜6)
2)コージェライト系結晶化ガラスにアルミナもしくはムライトを添加して成る原料粉末より製作されるガラスセラミックス焼結体(比誘電率5〜6)
3)ムライト系結晶化ガラスにアルミナもしくはムライトを添加して成る原料粉末より製作されるガラスセラミックス焼結体(比誘電率5〜6)
等で形成されている。
【0027】
絶縁枠体1は放熱基体3とロウ材6を介して接着固定される。なお、絶縁枠体1の放熱基体3との接合部にはロウ付け用の金属層(非図示)が形成される。
【0028】
絶縁枠体1は、例えばホウケイ酸ガラスにアルミナもしくはムライトを添加して成る原料粉末より製作されるガラスセラミックス焼結体から成る場合、原料粉末の組成が質量比で72〜76%のシリカ・15〜17%の酸化ホウ素・2〜4%の酸化アルミニウム・酸化ナトリウム・酸化カリウムおよび酸化チタンの合計量2〜3%から成るホウケイ酸粉末に、アルミナ・石英およびコージェライトの各粉末と有機バインダや溶剤等を添加混合して泥漿物を作るとともに、この泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法を採用することによってセラミックグリーンシート(セラミック生シート)となし、しかる後に、これらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約900℃の温度で焼成することによって作製される。
【0029】
また、絶縁枠体1には、その内側の半導体素子4の載置部を取り囲む部位から外表面にかけて導出する配線層8が形成されており、絶縁枠体1の内側に露出する配線層8の一端には半導体素子4の各電極がボンディングワイヤ5を介して電気的に接続され、また、絶縁枠体1の上面に導出された部位には、外部電気回路と接続される外部リードピン9が銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取着されている。
【0030】
この配線層8は、半導体素子4の各電極を外部電気回路に接続する際の導電路として機能し、銅・銀・金等の金属粉末により形成されている。
【0031】
配線層8は、銅・銀・金等の金属粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを絶縁枠体1となるセラミックグリーンシートに予め従来周知のスクリーン印刷法等によって所定のパターンに印刷塗布しておくことによって、絶縁枠体1の内側から外表面にかけて被着形成される。
【0032】
配線層8を形成する銅・銀・金等はその融点が約1000℃と低いものの、絶縁枠体1を構成するガラスセラミックス焼結体の焼成温度が低いことから、絶縁枠体1に所定パターンに被着形成することが可能となる。
【0033】
また、配線層8を形成する銅や銀・金等は、その電気抵抗率が2.5μΩ・cm以下と低いことから、配線層8を介して容器内部に収容する半導体素子4と外部電気回路との間に電極信号の出し入れをしたとしても、配線層8において電気信号が大きく減衰することはなく、その結果、半導体素子4を正確、かつ確実に動作させることができる。
【0034】
さらに、配線層8は、この配線層8が被着されている絶縁枠体1の比誘電率が7以下(室温、1MHz)、好適には5.5〜6と低いことから、配線層8を伝わる電気信号の伝搬速度が速いものとなり、その結果、配線層8を介して容器内部に収容する半導体素子4と外部電気回路との間に電気信号の出し入れをしたとしても、電気信号の伝搬に遅延を生じることがなく、半導体素子4に正確、かつ確実に電気信号を出し入れすることができる。
【0035】
なお、配線層8は、銅や銀から成る場合、その露出する表面にニッケル・金等の耐食性に優れ、かつボンディングワイヤ5のボンディング性に優れる金属を1乃至20μmの厚みにメッキ法によって被着させておくと、配線層8の酸化腐食を有効に防止できるとともに配線層8へのボンディングワイヤ5の接続を強固となすことができる。従って、配線層8は、その露出する表面にニッケル・金等の耐食性に優れ、かつボンディング性に優れる金属を1乃至20μmの厚みに被着させておくことが望ましい。
【0036】
また、絶縁枠体1に被着した配線層8にロウ付けされる外部リードピン9は、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、半導体素子4の各電極を外部電気回路に電気的に接続する機能を有する。
【0037】
外部リードピン9は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成るインゴット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の貴族加工法を施すことによって所定形状に形成される。
【0038】
放熱基体3は、その上面に半導体素子4の載置部を有しており、この載置部には半導体素子4が樹脂・ガラス・ロウ材等の接着材7を介して固定される。なお、接着材7としてロウ材を用いる場合には、通常、ロウ付け用の金属層(非図示)が放熱基体3の半導体素子4との接合部に形成される。また、絶縁枠体1と放熱基体3とは、銀−銅合金等から成るロウ材6を用い、ロウ材6を600℃から900℃の還元雰囲気中で溶融させた後に冷却固化させることで接合される。
【0039】
放熱基体3は、図2にその概略構成を断面図で示すように、炭化珪素の多孔質体に銅を含浸させて成る複合材料層3aとその上下面に形成された銅層3bとから成る。放熱基体3は、半導体素子4の作動に伴い発生する熱を吸収するとともに大気中に放散させる機能を有する。
【0040】
放熱基体3の作製は、予め形成された炭化珪素の多孔質体に溶浸法により上下面から銅を溶融含浸させて複合材料層3aを形成し、その際に複合材料層3aの上下面に残った銅が銅層3bとなって上下面を被覆しているため、この銅層3bを30乃至200μmの厚さで残すように研磨することによって行なわれる。その後、必要に応じて、銅層3bの表面の耐食性を高め、またロウ材6や接着材7との濡れ性を高める等の目的で、露出する表面にニッケル等のメッキ層(非図示)を施す。
【0041】
放熱基体3において、複合材料層3aを構成する炭化珪素の多孔質体は、例えば中心粒径が数μm乃至100μmの炭化珪素粉末に適量のバインダを混合した後、約10kN/cm3程度の圧力でプレス体を成形し、このプレス成形体を約1500℃程度の温度で焼成して焼結させることによって得ることができる。
【0042】
そして、この多孔質体に銅を含浸させて複合材料層3aが形成されるとともに、その上下面に銅層3bが形成されている。この銅層3bは、通常は、複合材料層3aに多孔質体の上下面から含浸させた銅のうち内部に含浸されきれずに残った分が複合材料層3aの上下面に配置されて形成される。
【0043】
そして、この放熱基体3においては、図2中に示すように、上下面のそれぞれの銅層3bの厚みをt2、複合材料層3aの厚みをt1としたとき、30μm≦t2≦300μmかつt2≦0.15×t1とすることが重要である。t2<30μmとなると、表面近傍で銅層3bによって面内の水平方向により多く熱を逃がすことができなくなるために、半導体素子4が発生する熱を大気中に良好に放散することが困難になり、半導体素子4の熱破壊が起きたり、特性に熱変化を与え誤動作を生じさせる傾向がある。他方、t2>300μmとなると、半導体素子4の載置部における銅の占める割合が大きくなり過ぎ、熱膨張係数が大きくなり、半導体素子4および放熱基体3と接合材7との間および絶縁枠体1および放熱基体3と接合材6との間で破壊や剥離が生じやすくなる傾向がある。
【0044】
また、t2>0.15×t1となると、上記と同様に、半導体素子4の載置部における銅の占める割合が大きくなり過ぎ、熱膨張係数が大きくなり、半導体素子4および放熱基体3と接合材7との間および絶縁枠体1および放熱基体3と接合材6との間で破壊や剥離が生じやすくなる傾向がある。
【0045】
また、複合材料層3aにおいて炭化珪素の多孔質体に含浸させる銅の含有量は、放熱基体3の熱膨張係数を6.5乃至9×10−6/℃と、ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁枠体1の熱膨張係数の近傍の値にするために、20乃至35質量%としておくことが好ましい。この銅の含有量が10質量%未満となると、放熱基体3の熱膨張係数が6×10−6/℃以下になるために、半導体素子4および放熱基体3と接合材7との間および絶縁枠体1および放熱基体3と接合材7との間で破壊や剥離が生じやすくなる傾向がある。他方、25質量%を超えると、放熱基体3の熱膨張係数が9×10−6/℃以上になるために、半導体素子4および放熱基体3と接合材7との間および絶縁枠体1および放熱基体3と接合材7との間で破壊や剥離が生じやすくなる傾向がある。
【0046】
なお、このような放熱基体3に対し、絶縁枠体1としては、放熱基体3の熱膨張係数をその絶縁枠体1の熱膨張係数の近傍の値にする観点からは、熱膨張係数が6乃至8×10−6/℃(室温〜800℃)の。ガラスセラミックス焼結体から成ることが好ましい。
【0047】
かくして上述の本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、放熱基体3の上面の載置部に半導体素子4をガラス・樹脂・ロウ材等から成る接着材7を介して接着固定して載置するとともにこの半導体素子4の各電極をボンディングワイヤ5を介して所定の配線層8に接続させ、しかる後に、絶縁枠体1の上面に蓋体2をガラス・樹脂・ロウ材等から成る封止材を介して接合させ、絶縁枠体1と放熱基体3と蓋体2とから成る容器内部に半導体素子4を気密に収容することによって、製品としての半導体装置となる。
【0048】
【実施例】
(実施例1)
まず、中心粒径が数μm乃至100μmの炭化珪素粉末に適量のバインダを混合した後、約10kN/cm3の圧力でプレス体を成形し、このプレス成形体を約1500℃の温度で焼成して得た炭化珪素から成る焼結多孔質体を準備した。次に、この多孔質体に1200℃の温度で15質量%の銅の溶浸を行なって含浸させ、上下面のそれぞれの銅層の厚みが0,0.015,0.030,0.050,0.10,0.20,0.30,0.50mmになるようにして、評価用の放熱基体試料の作製を行なった。
【0049】
そして、これら評価用放熱基体試料につき、JIS R1611に規定のファインセラミックスのレーザーフラッシュ法により熱拡散・比熱容量・熱伝導率試験方法に基づき評価用放熱基体試料の熱伝導率(W/mK)を測定し、またTMA(Thermomechanical Analysis)法により評価用放熱基体試料を昇温させながら各温度に対する評価用放熱基体試料の伸び量を測定し、その値を温度上昇幅の値で除算することによって熱膨張係数(×10−6/℃)を測定した。また、接合界面について、倍率が40倍の顕微鏡にて界面観察を行なった。その後、超音波探傷装置にて同様の観察を行なった。
【0050】
その結果について、表1にこれら炭化珪素および銅から成る複合材料層とその上下面の銅層との厚み比率を変化させた場合の放熱基体の熱膨張係数および熱伝導率の物性値と、温度サイクル試験(TCT:−65/+150℃、1000サイクル)後のサイズが10mm□で、厚みが0.6mmのシリコン製の半導体素子と放熱基体との接合界面状態と、外形サイズが20mm□、キャビティサイズが12mm□で、厚みが1mmの絶縁枠体と放熱基体との接合界面状態とを示す。
【0051】
【表1】
【0052】
表1に示す結果より分かるように、No.1乃至No.8の放熱基体では、複合材料層の厚みを2mmに固定して銅層の厚みを0乃至0.50mmで変更した場合に、複合材料層/銅層厚み比率(t2/t1比率)は0乃至0.25と大きくなり、これに伴い熱伝導率および熱膨張係数も大きい値を示している。特に、t2/t1=0.015以上で250W/mK以上の値を示した。しかし、銅層厚みが0.30mm以上では熱伝導率は大きく変化しないが、t2/t1=0.15を超えると放熱基体と絶縁体との接合界面でクラックが発生することが確認できた。放熱基体として、250W/mK以上の高放熱性があり絶縁体との信頼性が確保できる複合材料層と銅層との厚み比率は、0.15以下が好適である。
【0053】
また、No.9乃至No.10の放熱基体では、複合材料層の厚みを1mmと3mmに変更し、銅層の厚みを0.10mmと0.30mmに変更した場合でも、熱伝導率が250W/mK以上で熱膨張係数も8.0×10−6/℃以下の値を示すことが分かる。
【0054】
(実施例2)
中心粒径が数μm乃至100μmの炭化珪素粉末に適量のバインダを混合した後、約10kN/cm3の圧力でプレス体を成形し、このプレス成形体を約1500℃の温度で焼成して得た炭化珪素から成る焼結多孔質体を準備した。次に、この多孔質体に1200℃の温度で銅をそれぞれ20乃至70質量%の含有量(炭化珪素の量が30乃至80質量%)となるように溶浸させて含浸させ、上下面のそれぞれの銅層の厚みは0.10mmになるようにして評価用の放熱基体試料を作製した。そして、実施例1と同様の評価を行なった。
【0055】
その結果について、表2に複合材料層とその上下面の銅層との厚み比率が0.05での複合材料層の銅量を20質量%乃至70質量%の間で変化させた場合の放熱基体の熱膨張係数と熱伝導率の物性値と、温度サイクル試験(TCT:−65/150℃、1000サイクル)後の半導体素子と放熱基体との接合界面状態および絶縁体と放熱基体との接合界面状態を示す。
【0056】
【表2】
【0057】
表2に示す結果より分かるように、No.1乃至No.8の放熱基体では、銅−炭化珪素複合材料層の銅含有率は20乃至70質量%の範囲で変更を行なっており、複合材料層の銅量の比率を上げることで熱膨張係数は徐々に増加する。また、特に銅比率が40質量%以上では熱膨張係数が9×10−6/℃以上となり、放熱基体と絶縁体との界面でクラック等が発生する。よって信頼性が確保できる複合材料層の銅料の比率は、20乃至35質量%が好適である。
【0058】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。
【0059】
【発明の効果】
本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、放熱基体が、炭化珪素の多孔質体に銅を含浸させて成る複合材料層とその上下面に形成された銅層とから成るとともに、複合材料層の厚みをt1、銅層の厚みをt2としたとき、30μm≦t2≦300μmかつt2≦0.15×t1であることから、炭化珪素の多孔質体に銅を含浸させて成る複合材料層のみで構成された放熱基体に比べて、これに載置される半導体素子で発生した熱を、まず表面近傍で銅層によって面内の水平方向により多く逃がすことができるとともに、銅層と複合材料層中の銅とは連続的につながっているため熱伝導の損失が小さくなり、その結果、複合材料層内により多く熱を逃がすことができる。また、複合材料層内は、銅−炭化珪素材料であるので230W/mK以上の熱伝導率が確保されている。これによって、放熱基体の熱伝導率を250W/mK以上と極めて高いものとすることが可能となる。
【0060】
また、複合材料層の上下面に形成された銅層は、複合材料層を炭化珪素に銅を溶浸法で含浸させる際に同時に形成することができることから、熱間一軸法や圧延法で貼り合わせた銅層と異なり、放熱基体に絶縁枠体を接合する時の熱応力により銅層と複合材料層との界面にクラックが発生することはほとんどなく、その結果、放熱基体に載置されてパッケージ内部に収容される半導体素子を長期にわたり正常に、かつ安定に作動させることが可能となる。
【0061】
また、放熱基体が、炭化珪素の多孔質体に銅を含浸させて成る複合材料層とその上下面に形成された銅層とから成るとともに、複合材料層の厚みをt1、銅層の厚みをt2としたとき、30μm≦t2≦300μmかつt2≦0.15×t1であることから、放熱基体の上面に設けられた半導体素子の載置部では熱伝導率とともに熱膨張係数も大きい銅の占める割合が多いにもかかわらず、放熱基体の熱膨張係数を絶縁枠体の熱膨張係数に近づけることが可能となる。
【0062】
特に、複合材料層を炭化珪素の多孔質体に20乃至35質量%の銅を含浸させて成るものとしたときには、放熱基体の熱膨張係数は9×10−6/℃以下の値になるため、放熱基体と絶縁枠体とを長期間にわたり良好に、かつ安定に接合させることが可能となる。
【0063】
また、絶縁枠体のガラスセラミックス焼結体の熱膨張係数が6乃至8×10−6/℃(室温〜800℃)であるものとしたときには、放熱基体の熱膨張係数をその絶縁枠体の熱膨張係数の近傍の値にすることが可能となるので、放熱基体と絶縁枠体とを長期間にわたり良好に、かつ安定に接合させることが可能となる。
【0064】
また本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁枠体を比誘電率が7以下のガラスセラミックス焼結体で形成したことから、絶縁枠体に設けた配線層を伝える電気信号の伝搬速度を速いものとでき、信号の高速伝搬を要求する半導体素子を収納することが可能となる。
【0065】
また本発明の半導体素子収納用パッケージによれば、絶縁枠体を低温焼成(約800℃〜900℃)が可能なガラスセラミックス焼結体で形成するとともに、絶縁枠体と同時焼成により形成される配線層を比電気抵抗が2.5μΩ・cm以下と低い銅や銀・金で形成したことから、配線層に電気信号を伝搬させた場合に、電気信号に大きな減衰が生じることはなく、電気信号を正確、かつ確実に伝搬させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図2】本発明の半導体素子収納用パッケージにおける放熱基体の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・絶縁枠体
2・・・・・蓋体
3・・・・・放熱基体
3a・・・・・複合材料層
3b・・・・・銅層
4・・・・・半導体素子
8・・・・・配線層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a package for housing a semiconductor element, and more particularly to a semiconductor for high reliability use having excellent heat radiation characteristics, on which a semiconductor element having high heat generation such as gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), silicon (Si) is mounted. The present invention relates to an element storage package.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a semiconductor element housing package for housing a semiconductor element is generally made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, or a glass ceramic sintered body, and accommodates the semiconductor element on an upper surface. An insulating substrate having a concave portion for forming the insulating substrate, a plurality of wiring layers made of a metal powder such as tungsten, molybdenum, manganese, copper, silver, etc., which are attached and derived from the concave portion of the insulating substrate to the outer surface, and a lid. The semiconductor element is bonded and fixed to the bottom surface of the concave portion of the insulating base via an adhesive such as glass, resin or brazing material, and each electrode of the semiconductor element is electrically connected to a wiring layer via a bonding wire. Thereafter, the lid is bonded to the insulating base via a sealing material made of glass, resin, brazing material, or the like, and the semiconductor element or the like is placed inside the container including the insulating base and the lid. A semiconductor device as a product by housing the heat component.
[0003]
In this conventional package for housing semiconductor elements, since the thermal conductivity of the aluminum oxide sintered body constituting the insulating base is low (about 15 W / mK), the semiconductor elements housed in the insulating base generate a large amount of heat during operation. If this occurs, the heat cannot be satisfactorily dissipated into the atmosphere.As a result, the heat generated by the semiconductor element will be heated to a high temperature, causing the semiconductor element to undergo thermal destruction or change in characteristics. There is a drawback that a given malfunction occurs.
[0004]
Therefore, in a semiconductor device housing package for housing a semiconductor device with high heat generation, a heat dissipating component made of a composite metal material such as copper-tungsten / copper-molybdenum in order to satisfactorily dissipate the heat of the semiconductor device via the insulating base. Are provided immediately below the semiconductor element.
[0005]
For example, in a heat-dissipating component made of a copper-tungsten composite material, tungsten and copper are configured in a matrix, and the thermal conductivity of the copper-tungsten composite material varies depending on the ratio, but is generally about 150 to 200 W / mK. is there.
[0006]
However, with the development of semiconductor devices that require a large current, such as power ICs and high-frequency transistors, the amount of heat generated by the semiconductor devices tends to increase year by year. At present, heat dissipating components having a thermal conductivity of 250 W / mK or more are present. Is required.
[0007]
In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-268115 discloses a heat dissipation board for a semiconductor device in which a first member (base material) made of molybdenum and a second member made of copper are clad with a clad material. . M. C. A (Cu / Mo / Cu) structure is disclosed. This C. M. C. The thermal conductivity of the heat dissipation substrate for a semiconductor device made of a clad material having a structure is as high as 200 W / mK or more.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-268117 discloses that copper is coated on both main surfaces of a first member (base material) made of at least one metal material selected from the group consisting of a tungsten-copper alloy and a molybdenum-copper alloy. There has been proposed a heat dissipation board for a semiconductor device in which a second member made of a metal material as a main material is joined by either a hot uniaxial pressing method or a rolling method. In this heat dissipation board for a semiconductor device, 250 W / mK or more is proposed. Of thermal conductivity.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the heat dissipation board for a semiconductor device disclosed in JP-A-6-268115 or JP-A-6-268117 has a very high thermal conductivity of about 250 W / mK. Since the base layer and the copper layer are bonded by the uniaxial processing method, when this is joined to the insulating frame as a heat dissipation base of the package for housing the semiconductor element, the base layer and the copper layer are bonded by thermal stress at the time of joining. There is a problem that cracks easily occur at the interface.
[0010]
In addition, since an interface exists between the copper layer and the base material layer, there is a problem that the thermal conductivity is reduced due to the contact resistance between the two layers.
[0011]
In the conventional semiconductor housing package, since the relative permittivity of the aluminum oxide sintered body forming the insulating frame is as high as 9 to 10 (room temperature, 1 MHz), the electric power transmitted through the wiring layer provided on the insulating frame is required. There has been a problem that the propagation speed of a signal is low, and therefore, a semiconductor element that requires high-speed propagation of a signal cannot be accommodated.
[0012]
Further, in this conventional semiconductor storage package, the wiring layer formed on the insulating frame is formed of a high melting point metal material such as tungsten or molybdenum / manganese, and the specific electrical resistance of the tungsten or the like is 5. Since it is as high as 4 μΩ · cm (200 ° C.) or more, when an electric signal is propagated through the wiring layer, a large attenuation occurs in the electric signal, and the electric signal cannot be propagated accurately and reliably. Was.
[0013]
The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems in the conventional technology, and an object of the present invention is to form a heat dissipation base on a copper-silicon carbide substrate by forming copper layers on both surfaces by an infiltration method. In addition, the heat generated by the semiconductor element can be satisfactorily dissipated to the insulator, and the copper layer is formed by a hot uniaxial method or an infiltration method other than bonding such as rolling. It is an object of the present invention to provide a semiconductor element housing package that can firmly and reliably join a base and a semiconductor element that operates at high speed inside.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor element housing package of the present invention is provided with a heat radiating base having a mounting portion on which a semiconductor element is mounted on an upper surface, and attached to the upper surface of the heat radiating base so as to surround the mounting portion. A semiconductor device housing package comprising: an insulating frame having a semiconductor element to which the electrodes are electrically connected; and a lid attached to an upper surface of the insulating frame, wherein the insulating frame has a relative dielectric constant. The wiring layer is formed of a metal material having an electrical resistivity of 2.5 μΩ · cm or less, and the heat dissipation base is formed by impregnating a porous body of silicon carbide with copper. When the thickness of the composite material layer is t1 and the thickness of the copper layer is t2, 30 μm ≦ t2 ≦ 300 μm and t2 ≦ 0 .15 × t1 Is what you do.
[0015]
Further, in the package for housing a semiconductor element of the present invention, in the above structure, the composite material layer is formed by impregnating a porous body of tungsten or molybdenum with 20 to 35% by mass of copper. .
[0016]
In the semiconductor device housing package according to the present invention, the glass ceramic sintered body of the insulating frame may have a coefficient of thermal expansion of 6 to 8 × 10. -6 / ° C (room temperature to 800 ° C).
[0017]
According to the package for housing a semiconductor element of the present invention, the heat dissipation base is composed of a composite material layer formed by impregnating a porous body of silicon carbide with copper and copper layers formed on upper and lower surfaces of the composite material layer. When the thickness of the copper layer is t1 and the thickness of the copper layer is t2, 30 μm ≦ t2 ≦ 300 μm and t2 ≦ 0.15 × t1, so that only the composite material layer obtained by impregnating the porous body of silicon carbide with copper is used. The heat generated by the semiconductor element mounted on the heat dissipation base can be dissipated more in the horizontal direction in the plane by the copper layer near the surface, and the copper layer and the composite material layer can be released. Because of the continuous connection with the copper inside, the loss of heat conduction is reduced, and as a result, more heat can be dissipated in the composite material layer. Further, since the inside of the composite material layer is a copper-silicon carbide material, a thermal conductivity of 230 W / mK or more is secured. This makes it possible to make the thermal conductivity of the heat dissipation base extremely high, such as 250 W / mK or more.
[0018]
In addition, the copper layers formed on the upper and lower surfaces of the composite material layer can be formed at the same time that the composite material layer is impregnated with copper by infiltration into silicon carbide, so that the copper layers are bonded by a hot uniaxial method or a rolling method. Unlike the combined copper layer, cracks hardly occur at the interface between the copper layer and the composite material layer due to thermal stress when the insulating frame is joined to the heat dissipation base, and as a result, it is placed on the heat dissipation base. The semiconductor element housed in the package can be normally and stably operated for a long time.
[0019]
Further, the heat dissipation base is composed of a composite material layer obtained by impregnating a porous body of silicon carbide with copper, and copper layers formed on the upper and lower surfaces thereof, and the thickness of the composite material layer is t1, and the thickness of the copper layer is Assuming that t2 is 30 μm ≦ t2 ≦ 300 μm and t2 ≦ 0.15 × t1, the mounting portion of the semiconductor element provided on the upper surface of the heat dissipation base is occupied by copper having a large thermal conductivity and a large thermal expansion coefficient. Despite the high ratio, the thermal expansion coefficient of the heat dissipation base can be made closer to the thermal expansion coefficient of the insulating frame.
[0020]
In particular, when the composite material layer is formed by impregnating a porous body of silicon carbide with 20 to 35% by mass of copper, the thermal expansion coefficient of the heat dissipation base is 9 × 10 -6 / ° C. or less, it is possible to bond the heat dissipation base and the insulating frame body satisfactorily and stably over a long period of time.
[0021]
Further, the glass-ceramic sintered body of the insulating frame is made to have a coefficient of thermal expansion of 6 to 8 × 10 -6 /.Degree. C. (room temperature to 800.degree. C.), the thermal expansion coefficient of the heat radiating base can be set to a value near the thermal expansion coefficient of the insulating frame. Can be bonded satisfactorily and stably over a long period of time.
[0022]
According to the package for housing a semiconductor element of the present invention, since the insulating frame is formed of a glass ceramic sintered body having a relative permittivity of 7 or less, the propagation speed of an electric signal transmitted through the wiring layer provided on the insulating frame is increased. And a semiconductor element requiring high-speed signal propagation can be accommodated.
[0023]
According to the package for housing a semiconductor element of the present invention, the insulating frame is formed of a glass ceramic sintered body that can be fired at a low temperature (about 800 ° C. to 900 ° C.), and is formed by simultaneous firing with the insulating frame. Since the wiring layer is formed of copper, silver, or gold having a specific electric resistance of as low as 2.5 μΩ · cm or less, when an electric signal is propagated through the wiring layer, the electric signal does not greatly attenuate. Signals can be accurately and reliably propagated.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0025]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of a semiconductor element storage package according to the present invention, wherein 1 is an insulating frame, 2 is a lid, 3 is a heat dissipation base, and 4 is a semiconductor element. The
[0026]
The insulating
1) A glass ceramic sintered body (
2) Glass-ceramic sintered body (relative permittivity 5-6) manufactured from raw material powder obtained by adding alumina or mullite to cordierite-based crystallized glass
3) Glass ceramic sintered body (relative permittivity 5-6) manufactured from raw material powder obtained by adding alumina or mullite to mullite crystallized glass
And so on.
[0027]
The insulating
[0028]
When the insulating
[0029]
The insulating
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
Although the melting point of copper, silver, gold and the like forming the
[0033]
Further, since the electrical resistivity of copper, silver, gold and the like forming the
[0034]
Further, since the relative dielectric constant of the insulating
[0035]
When the
[0036]
The external lead pins 9 brazed to the
[0037]
The external lead pins 9 are formed in a predetermined shape by subjecting an ingot (a lump) made of a metal such as an iron-nickel-cobalt alloy to a conventionally known noble processing method such as a rolling method or a punching method.
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
In the
[0042]
The porous body is impregnated with copper to form a
[0043]
As shown in FIG. 2, in the
[0044]
If t2> 0.15 × t1, the proportion of copper in the mounting portion of the semiconductor element 4 becomes too large, the thermal expansion coefficient becomes too large, and the semiconductor element 4 and the
[0045]
The content of copper impregnated in the porous body of silicon carbide in the
[0046]
In addition, from the viewpoint of setting the thermal expansion coefficient of the
[0047]
Thus, according to the semiconductor element storage package of the present invention described above, the semiconductor element 4 is mounted and fixed on the mounting portion on the upper surface of the
[0048]
【Example】
(Example 1)
First, an appropriate amount of a binder is mixed with a silicon carbide powder having a center particle size of several μm to 100 μm, and then mixed at about 10 kN / cm. 3 And a sintered porous body made of silicon carbide obtained by firing this pressed body at a temperature of about 1500 ° C. Next, the porous body is impregnated with 15% by mass of copper at a temperature of 1200 ° C. to be impregnated, and the thickness of each of the upper and lower copper layers is 0, 0.015, 0.030, 0.050. , 0.10, 0.20, 0.30, and 0.50 mm, and a heat radiation base sample for evaluation was produced.
[0049]
The thermal conductivity (W / mK) of the heat-dissipating substrate sample for evaluation was determined by the laser flash method for fine ceramics specified in JIS R1611 based on the thermal diffusion, specific heat capacity, and thermal conductivity test methods. The elongation of the heat-dissipating substrate sample for each temperature is measured while increasing the temperature of the heat-dissipating substrate sample for evaluation by the TMA (Thermomechanical Analysis) method, and the value is divided by the value of the temperature rise. Expansion coefficient (× 10 -6 / ° C) was measured. The interface of the bonded interface was observed with a microscope having a magnification of 40 times. After that, the same observation was performed with an ultrasonic flaw detector.
[0050]
Table 1 shows the physical properties of the thermal expansion coefficient and thermal conductivity of the heat dissipation base when the thickness ratio between the composite material layer made of silicon carbide and copper and the upper and lower copper layers was changed. After the cycle test (TCT: -65 / + 150 ° C., 1000 cycles), the size of the bonding interface between the silicon semiconductor element having a thickness of 0.6 mm and the heat-radiating substrate having a thickness of 0.6 mm and the outer size of 20 mm square, and the cavity The figure shows the bonding interface state between the insulating frame body having a size of 12 mm square and the thickness of 1 mm and the heat dissipation base.
[0051]
[Table 1]
[0052]
As can be seen from the results shown in Table 1, 1 to No. 8, when the thickness of the composite material layer is fixed at 2 mm and the thickness of the copper layer is changed from 0 to 0.50 mm, the composite material layer / copper layer thickness ratio (t2 / t1 ratio) is from 0 to As a result, the thermal conductivity and the thermal expansion coefficient also show large values. In particular, a value of 250 W / mK or more was exhibited when t2 / t1 was 0.015 or more. However, when the thickness of the copper layer was 0.30 mm or more, the thermal conductivity did not change significantly. However, when t2 / t1 exceeded 0.15, it was confirmed that cracks occurred at the joint interface between the heat dissipation base and the insulator. The thickness ratio between the composite material layer and the copper layer, which have a high heat dissipation of 250 W / mK or more and can ensure the reliability with the insulator, is preferably 0.15 or less.
[0053]
No. 9 to No. 9 In the heat dissipation base of No. 10, even when the thickness of the composite material layer is changed to 1 mm and 3 mm and the thickness of the copper layer is changed to 0.10 mm and 0.30 mm, the thermal conductivity is 250 W / mK or more and the thermal expansion coefficient is also 8.0 × 10 -6 It can be seen that the value is not more than / ° C.
[0054]
(Example 2)
After mixing an appropriate amount of a binder with silicon carbide powder having a center particle size of several μm to 100 μm, the mixture is mixed to about 10 kN / cm 3 And a sintered porous body made of silicon carbide obtained by firing this pressed body at a temperature of about 1500 ° C. Next, this porous body is infiltrated with copper at a temperature of 1200 ° C. so as to have a content of 20 to 70% by mass (the amount of silicon carbide is 30 to 80% by mass). Heat dissipation base samples for evaluation were prepared so that the thickness of each copper layer was 0.10 mm. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.
[0055]
The results are shown in Table 2. The heat radiation when the thickness of the composite material layer and the upper and lower copper layers is 0.05 and the amount of copper in the composite material layer is changed between 20% by mass and 70% by mass. Thermal expansion coefficient and thermal conductivity of the substrate, physical properties of the substrate, state of bonding interface between semiconductor element and heat radiating substrate after temperature cycle test (TCT: -65 / 150 ° C., 1000 cycles), bonding of insulator to heat radiating substrate This shows the interface state.
[0056]
[Table 2]
[0057]
As can be seen from the results shown in Table 2, 1 to No. In the heat dissipation base of No. 8, the copper content of the copper-silicon carbide composite material layer was changed in the range of 20 to 70% by mass, and the coefficient of thermal expansion gradually increased by increasing the ratio of the copper content of the composite material layer. To increase. In particular, when the copper ratio is 40% by mass or more, the coefficient of thermal expansion is 9 × 10 -6 / ° C or more, cracks and the like occur at the interface between the heat dissipation base and the insulator. Therefore, the proportion of the copper material in the composite material layer that can ensure reliability is preferably 20 to 35% by mass.
[0058]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
[0059]
【The invention's effect】
According to the package for housing a semiconductor element of the present invention, the heat dissipation base is composed of a composite material layer formed by impregnating a porous body of silicon carbide with copper and copper layers formed on upper and lower surfaces of the composite material layer. When the thickness of the copper layer is t1 and the thickness of the copper layer is t2, 30 μm ≦ t2 ≦ 300 μm and t2 ≦ 0.15 × t1, so that only the composite material layer obtained by impregnating the porous body of silicon carbide with copper is used. The heat generated by the semiconductor element mounted on the heat dissipation base can be dissipated more in the horizontal direction in the plane by the copper layer near the surface, and the copper layer and the composite material layer can be released. Because of the continuous connection with the copper inside, the loss of heat conduction is reduced, and as a result, more heat can be dissipated in the composite material layer. Further, since the inside of the composite material layer is a copper-silicon carbide material, a thermal conductivity of 230 W / mK or more is secured. This makes it possible to make the thermal conductivity of the heat dissipation base extremely high, such as 250 W / mK or more.
[0060]
In addition, the copper layers formed on the upper and lower surfaces of the composite material layer can be formed at the same time that the composite material layer is impregnated with copper by infiltration into silicon carbide, so that the copper layers are bonded by a hot uniaxial method or a rolling method. Unlike the combined copper layer, cracks hardly occur at the interface between the copper layer and the composite material layer due to thermal stress when the insulating frame is joined to the heat dissipation base, and as a result, it is placed on the heat dissipation base. The semiconductor element housed in the package can be normally and stably operated for a long time.
[0061]
Further, the heat dissipation base is composed of a composite material layer obtained by impregnating a porous body of silicon carbide with copper, and copper layers formed on the upper and lower surfaces thereof, and the thickness of the composite material layer is t1, and the thickness of the copper layer is Assuming that t2 is 30 μm ≦ t2 ≦ 300 μm and t2 ≦ 0.15 × t1, the mounting portion of the semiconductor element provided on the upper surface of the heat dissipation base is occupied by copper having a large thermal conductivity and a large thermal expansion coefficient. Despite the high ratio, the thermal expansion coefficient of the heat dissipation base can be made closer to the thermal expansion coefficient of the insulating frame.
[0062]
In particular, when the composite material layer is formed by impregnating a porous body of silicon carbide with 20 to 35% by mass of copper, the thermal expansion coefficient of the heat dissipation base is 9 × 10 -6 / ° C. or less, it is possible to bond the heat dissipation base and the insulating frame body satisfactorily and stably over a long period of time.
[0063]
The glass-ceramic sintered body of the insulating frame has a coefficient of thermal expansion of 6 to 8 × 10 -6 /.Degree. C. (room temperature to 800.degree. C.), the thermal expansion coefficient of the heat radiating base can be set to a value near the thermal expansion coefficient of the insulating frame. Can be bonded satisfactorily and stably over a long period of time.
[0064]
Further, according to the package for housing a semiconductor element of the present invention, since the insulating frame is formed of a glass ceramic sintered body having a relative dielectric constant of 7 or less, the propagation speed of an electric signal transmitted through the wiring layer provided on the insulating frame is , And semiconductor devices that require high-speed signal propagation can be accommodated.
[0065]
According to the package for housing a semiconductor element of the present invention, the insulating frame is formed of a glass ceramic sintered body that can be fired at a low temperature (about 800 ° C. to 900 ° C.), and is formed by simultaneous firing with the insulating frame. Since the wiring layer is formed of copper, silver, or gold having a specific electric resistance of as low as 2.5 μΩ · cm or less, when an electric signal is propagated through the wiring layer, the electric signal does not greatly attenuate. Signals can be accurately and reliably propagated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a semiconductor device housing package according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a heat dissipation base in the package for housing a semiconductor element of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Insulating frame
2 .... Lid
3 .... radiation base
3a ... Composite material layer
3b ····· Copper layer
4 ... Semiconductor element
8 Wiring layer
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