JPH03105954A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH03105954A JPH03105954A JP1242191A JP24219189A JPH03105954A JP H03105954 A JPH03105954 A JP H03105954A JP 1242191 A JP1242191 A JP 1242191A JP 24219189 A JP24219189 A JP 24219189A JP H03105954 A JPH03105954 A JP H03105954A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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- H01L2924/15312—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体素子を搭載した半導体装置における素
子搭載用基板及びその製造方法に関する。
子搭載用基板及びその製造方法に関する。
従来の半導体装置には、熱膨張係数の異なるＳｉ素子と
Ｇ ａ Ａ ｓ素子を同一基板上に搭載するものはなく
、Ｓｉ素子のみまたはＧ ａ Ａ ｓ ｐ３子のみを搭
載していた。
Ｇ ａ Ａ ｓ素子を同一基板上に搭載するものはなく
、Ｓｉ素子のみまたはＧ ａ Ａ ｓ ｐ３子のみを搭
載していた。
また、特開昭６３−１１１６５９号公報に記載のように
、Ｓｉ素子の上にＧａＡｓ素子を形成していた。また、
従来の素子搭載用基板は、素子の熱膨張係数とモジュー
ル基板の熱膨張係数の間の均一な熱膨張係数を有する基
板であった。
、Ｓｉ素子の上にＧａＡｓ素子を形成していた。また、
従来の素子搭載用基板は、素子の熱膨張係数とモジュー
ル基板の熱膨張係数の間の均一な熱膨張係数を有する基
板であった。
上記従来技術は、Ｓｉ素子とＧａＡｓ素子を別別の基板
上に搭載していたため、半導体素子間の配線長が長くな
り、信号伝播遅延が大きいという問題があった。
上に搭載していたため、半導体素子間の配線長が長くな
り、信号伝播遅延が大きいという問題があった。
またＳｊ素子の上にＧａＡｓ素子を形Ｊ＆シた場合には
、ＳｉとＧａＡｓの熱膨張係数が異なるため、Ｓｉ部と
ＧａＡｓ部の接続信頼性が低く，温度サイクルによるは
がれ、破壊が生じやすいという問題があった。
、ＳｉとＧａＡｓの熱膨張係数が異なるため、Ｓｉ部と
ＧａＡｓ部の接続信頼性が低く，温度サイクルによるは
がれ、破壊が生じやすいという問題があった。
本発明の目的は熱膨張係数の異なる複数の種類の素子を
素子間の配線長を短かく、信頼性を良く基板上に搭載す
ることにより、信号伝播遅延を小さくすることにある。
素子間の配線長を短かく、信頼性を良く基板上に搭載す
ることにより、信号伝播遅延を小さくすることにある。
いいかえると、熱膨張係数の異なる複数の種類の素子を
同一基板」二に近接して信頼性良く搭載すること及び素
子搭載用基板を提供することにある。
同一基板」二に近接して信頼性良く搭載すること及び素
子搭載用基板を提供することにある。
本発明の他の目的は、基板の上に基板の熱膨張係数と異
なる熱膨張係数を有する素子を信頼性良く搭載すること
にある。
なる熱膨張係数を有する素子を信頼性良く搭載すること
にある。
」二記目的を達或するために、熱膨張係数の異なる複数
の成分からなり、該或分の配合比が少しずつ異なる複数
枚のグリーンシートを積層，熱圧着，脱バインダ，焼結
し，厚さ方向に熱膨張係数の傾斜を有する基板を作製す
る。熱膨張係数の異なる複数の種類の半導体素子のうち
最も熱膨張係数の小さい素子の熱膨張係数以上かつ最も
熱膨張係数の大きい素子の熱膨張係数以下の熱膨張係数
を有するモジュール基板上に、前述の方法で作製した、
モジュール基板側から素子側に行くに従って、熱膨張係
数を該モジュール基板の熱膨張係数の値から，各素子の
熱膨張係数の値まで逐次変化させた素子搭載用の基板を
搭載し、その上に各素子を搭載したものである。
の成分からなり、該或分の配合比が少しずつ異なる複数
枚のグリーンシートを積層，熱圧着，脱バインダ，焼結
し，厚さ方向に熱膨張係数の傾斜を有する基板を作製す
る。熱膨張係数の異なる複数の種類の半導体素子のうち
最も熱膨張係数の小さい素子の熱膨張係数以上かつ最も
熱膨張係数の大きい素子の熱膨張係数以下の熱膨張係数
を有するモジュール基板上に、前述の方法で作製した、
モジュール基板側から素子側に行くに従って、熱膨張係
数を該モジュール基板の熱膨張係数の値から，各素子の
熱膨張係数の値まで逐次変化させた素子搭載用の基板を
搭載し、その上に各素子を搭載したものである。
また、複数の種類の半導体素子のうちの↓種類の半導体
素子の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を有するモジュー
ル基板上に、そのｌ種類の半導体素子のみは直接搭載も
しくは該半導体素子および該モジュール基板の熱膨張係
数に等しい熱膨張係数を有する素子搭載基板を介して搭
載し，他の半導体素子は該モジュール基板上に、モジュ
ール基板側から素子側に行くに従って、熱膨張係数を該
モジュール基板の熱膨張係数の値から、各素子の熱膨張
係数の値まで逐次変化させた素子搭載用基板を介して搭
載してもよい。
素子の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を有するモジュー
ル基板上に、そのｌ種類の半導体素子のみは直接搭載も
しくは該半導体素子および該モジュール基板の熱膨張係
数に等しい熱膨張係数を有する素子搭載基板を介して搭
載し，他の半導体素子は該モジュール基板上に、モジュ
ール基板側から素子側に行くに従って、熱膨張係数を該
モジュール基板の熱膨張係数の値から、各素子の熱膨張
係数の値まで逐次変化させた素子搭載用基板を介して搭
載してもよい。
また前述の手段において、該モジュール基板と該素子搭
載用基板の一部もしくは全部を作製時に一括積層して１
つの基板とし、その上に素子を搭載してもよい。
載用基板の一部もしくは全部を作製時に一括積層して１
つの基板とし、その上に素子を搭載してもよい。
また複数の種類の半導体素子のうち最も熱膨張係数の小
さい素子の熱膨張係数以上かつ最も熱膨張係数の大きい
素子の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有するモジュール
基板上に、該モジュール基板の熱膨張係数の値と各素子
の熱膨張係数の値の間の熱膨張係数の値を有する素子搭
載用基板をそれぞれ搭載し、その上に各素子を搭載して
もよい．また、複数の種類の半導体素子のうちの１種類
の半導体素子の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を有する
モジュール基板上に，その１一種類の半導体素子のみは
直接搭載もしくは該半導体素子および該モジュール基板
の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を有する素子搭載用基
板を介して搭載し、他の半導体素子は、該モジュール基
板上に、該モジュール基板の熱膨張係数の値と各素子の
熱膨張係数の値の間の熱膨張係数の値を有する素子搭載
用基板をそれぞれ搭載し、その上に各素子を搭載しても
よい。
さい素子の熱膨張係数以上かつ最も熱膨張係数の大きい
素子の熱膨張係数以下の熱膨張係数を有するモジュール
基板上に、該モジュール基板の熱膨張係数の値と各素子
の熱膨張係数の値の間の熱膨張係数の値を有する素子搭
載用基板をそれぞれ搭載し、その上に各素子を搭載して
もよい．また、複数の種類の半導体素子のうちの１種類
の半導体素子の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を有する
モジュール基板上に，その１一種類の半導体素子のみは
直接搭載もしくは該半導体素子および該モジュール基板
の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を有する素子搭載用基
板を介して搭載し、他の半導体素子は、該モジュール基
板上に、該モジュール基板の熱膨張係数の値と各素子の
熱膨張係数の値の間の熱膨張係数の値を有する素子搭載
用基板をそれぞれ搭載し、その上に各素子を搭載しても
よい。
また前述の熱膨張係数が均一な素子搭載用基板の上に，
該素子搭載用基板の熱膨張係数の値と各素子の熱膨張係
数の値の間の熱膨張係数の値を有する素子搭載用基板を
さらにそれぞれ１ヶずつもしくは複数搭載し、その上に
各素子を搭載してもよい。
該素子搭載用基板の熱膨張係数の値と各素子の熱膨張係
数の値の間の熱膨張係数の値を有する素子搭載用基板を
さらにそれぞれ１ヶずつもしくは複数搭載し、その上に
各素子を搭載してもよい。
また、素子搭載用基板の厚さ方向に熱膨張の傾斜を設け
る際、傾斜は直線的でなく、実際に素子を搭載し作動さ
せたときの該素子搭載用基板の厚さ方向の熱応力分布が
等しくなるように設けた方がより良い。
る際、傾斜は直線的でなく、実際に素子を搭載し作動さ
せたときの該素子搭載用基板の厚さ方向の熱応力分布が
等しくなるように設けた方がより良い。
また、モジュール基板と熱膨張係数の傾斜を有する素子
搭載用基板の一部もしくは全部を作製時に一括積層して
１つの基板とするには、同組或のグリーンシート複数枚
を積層した上に、前述の熱膨張係数の値を逐次変化させ
た複数枚のグリーンシートを積層，熱圧着後，脱バイン
ダ，焼結して作製すればよい。
搭載用基板の一部もしくは全部を作製時に一括積層して
１つの基板とするには、同組或のグリーンシート複数枚
を積層した上に、前述の熱膨張係数の値を逐次変化させ
た複数枚のグリーンシートを積層，熱圧着後，脱バイン
ダ，焼結して作製すればよい。
また上記の手段を用いて多層配線基板を作製する場合に
は、グリーンシートを積層する前に、該グリーンシート
の所定位置に穴あけ，導体印刷後、上記手段を用いて作
製すればよい。
は、グリーンシートを積層する前に、該グリーンシート
の所定位置に穴あけ，導体印刷後、上記手段を用いて作
製すればよい。
また、基板の上に基板の熱膨張係数と異なる熱膨張係数
を有する素子を搭載するには、基板の上に、前述の方法
で作製した、熱膨張係数の値を厚さ方向に、基板の熱膨
張係数の値から素子の熱膨張係数の値まで逐次変化させ
た素子搭載用基板を搭載し、その上に素子を搭載すれば
よい。
を有する素子を搭載するには、基板の上に、前述の方法
で作製した、熱膨張係数の値を厚さ方向に、基板の熱膨
張係数の値から素子の熱膨張係数の値まで逐次変化させ
た素子搭載用基板を搭載し、その上に素子を搭載すれば
よい。
上記方法で作製した半導体装置では、半導体素子とモジ
ュール基板との間に、熱膨張係数の値をモジュール基板
側から素子側に行くに従って、該モジュール基板の熱膨
張係数の値から、各素子の熱膨張係数の値まで逐次変化
させた素子搭載用基板を介するため、半導体素子と素子
搭載用基板との接続部分および素子搭載用基板とモジュ
ール基板との接続部分における熱膨張係数の大きな差が
なく、それによって、各接続部分において熱応力による
破壊が生じない。よってこの方法を用いると、熱膨張係
数の異なる複数の種類の半導体素子を同一モジュール基
板上に近接して、信頼性良く搭載することができる。
ュール基板との間に、熱膨張係数の値をモジュール基板
側から素子側に行くに従って、該モジュール基板の熱膨
張係数の値から、各素子の熱膨張係数の値まで逐次変化
させた素子搭載用基板を介するため、半導体素子と素子
搭載用基板との接続部分および素子搭載用基板とモジュ
ール基板との接続部分における熱膨張係数の大きな差が
なく、それによって、各接続部分において熱応力による
破壊が生じない。よってこの方法を用いると、熱膨張係
数の異なる複数の種類の半導体素子を同一モジュール基
板上に近接して、信頼性良く搭載することができる。
（実施例ｌ）
本発明の半導体装置の一実施例を第１図に断面図として
示す。第ｌ図において、１，２はそれぞれ、Ｓｉ半導体
素子およびＧａＡｓ半導体素子である。ＳｉとＧ ａ
Ａ ｓのほぼ中間の熱膨張係数を有するムライト（ ３
Ａ Ｑ ２０３・２Ｓｉ○２）モジュール基板３の上
にはんだボール４を介して、ムライトーシリ力（Ｓ ｉ
Ｏｘ）一ガラス（ＡＱｚＯｓ３５ｗｔ％，Ｍｇ○ １
４ｗｔ％，ＳｉＯｘ５１ｗｔ％）複合焼結基板５および
、ムライトーアルミナ（ Ａ Ｑ ｚＯ ａ）一ガラス
（ＡＱ２０３３５ｗｔ％，Ｍｇ○ １４ｗｔ％，ＳｉＯ
２５１ｗｔ％）複合焼結基板６を搭載し、それらの上に
さらにはんだボール４を介して、それぞれＳｉ半導体素
子１およびＧａＡｓ半導体素子２を搭載したものである
。
示す。第ｌ図において、１，２はそれぞれ、Ｓｉ半導体
素子およびＧａＡｓ半導体素子である。ＳｉとＧ ａ
Ａ ｓのほぼ中間の熱膨張係数を有するムライト（ ３
Ａ Ｑ ２０３・２Ｓｉ○２）モジュール基板３の上
にはんだボール４を介して、ムライトーシリ力（Ｓ ｉ
Ｏｘ）一ガラス（ＡＱｚＯｓ３５ｗｔ％，Ｍｇ○ １
４ｗｔ％，ＳｉＯｘ５１ｗｔ％）複合焼結基板５および
、ムライトーアルミナ（ Ａ Ｑ ｚＯ ａ）一ガラス
（ＡＱ２０３３５ｗｔ％，Ｍｇ○ １４ｗｔ％，ＳｉＯ
２５１ｗｔ％）複合焼結基板６を搭載し、それらの上に
さらにはんだボール４を介して、それぞれＳｉ半導体素
子１およびＧａＡｓ半導体素子２を搭載したものである
。
ここで３ａ，５ａおよび６ａは導体配線であり，７は入
出力用または電源用コバールピンである。
出力用または電源用コバールピンである。
次に本発明の半導体装置の作製方法の実施例を説明する
。平均粒径２．５μｍのムライト粉末（３ＡＲｚ○ａ・
２ Ｓ ｉ ０２）９ ０．０重量部、平均粒径１．０
μｍのガラス粉末（Ａ Ｑ ２０３ ３ ５ ｗ ｔ％
，ＭｇＯ１４ｗｔ％，ＳｉＯｚ ５１ｗｔ；％） １
０重量部に樹脂として平均重合度１０００のポリビニル
ブチラール５．９ 重量部をボールミルに入れ、３時間
乾式混合する。更に、可塑剤としてプチルフタリルグリ
コール酸ブチル１．９ｍ Ｑ ， 溶剤としてトリク
ロロエチレン４６．０ｍｌ２ ，テトラクロロエチレ
ン１７．０ｍＲ， ヘーブチルアルコール１８．０重
量部を加え１２時間湿式混合しスラリを作成する。次に
、真空脱泡処理によりスラリから気泡を除去し、粘度調
整を行なう。次いで、スラリをドクターブレードを用い
てシリコーン処理したポリエステルフイルム支持体上に
乾燥後０ ． ２ ３ ＋ｍ＋の厚さになるように塗布
し、炉を通して乾燥し、セラミックグリーンシートを作
製する。
。平均粒径２．５μｍのムライト粉末（３ＡＲｚ○ａ・
２ Ｓ ｉ ０２）９ ０．０重量部、平均粒径１．０
μｍのガラス粉末（Ａ Ｑ ２０３ ３ ５ ｗ ｔ％
，ＭｇＯ１４ｗｔ％，ＳｉＯｚ ５１ｗｔ；％） １
０重量部に樹脂として平均重合度１０００のポリビニル
ブチラール５．９ 重量部をボールミルに入れ、３時間
乾式混合する。更に、可塑剤としてプチルフタリルグリ
コール酸ブチル１．９ｍ Ｑ ， 溶剤としてトリク
ロロエチレン４６．０ｍｌ２ ，テトラクロロエチレ
ン１７．０ｍＲ， ヘーブチルアルコール１８．０重
量部を加え１２時間湿式混合しスラリを作成する。次に
、真空脱泡処理によりスラリから気泡を除去し、粘度調
整を行なう。次いで、スラリをドクターブレードを用い
てシリコーン処理したポリエステルフイルム支持体上に
乾燥後０ ． ２ ３ ＋ｍ＋の厚さになるように塗布
し、炉を通して乾燥し、セラミックグリーンシートを作
製する。
このセラミックグリーンシートをシリコーン処理したポ
リエステルフィルム支持体より取り外し、切断する。こ
のようにして作製したセラミックグリーンシートをグリ
ーンシートパンチ器を用いて、切断するとともに、ガイ
ド用の穴を形成する。その後，このガイド用の穴を利用
してセラミックスグリーンシートを固定し、パンチ法に
より直径０．３＋＋ｎのスルーホールを所定位置にあけ
た。更にタングステン粉末；エチルセルロース：ボリビ
ニルブチラール：ｎ−プチルカルビトールアセテート＝
７９．１ ：１．５９ ： ０．６ １ ： １ ８．
７ （重量比）の導体ペーストをセラミックスグリー
ンシートにあけたスルーホールに充填し、次に、スクリ
ーン印刷法により所定回路パターンに従って」二述の導
体ペーストをセラミックグリーンシートの両面に印刷し
た。次に、このセラミックスグリーンシートを切断し、
位置合わせ後、１２０℃，５分，２５ｋｇ／ａＪの圧力
で積層・熱圧着した後、基板焼成炉中にセットし、水分
を含有した窒素及び水素の混合ガス中で、１時間に２０
０℃の昇温速度で加熱し、１ ６ ３ ０ ’Ｃで↓．
５時間保持して焼結し、ムライト・モジュール基板３を
作製した。
リエステルフィルム支持体より取り外し、切断する。こ
のようにして作製したセラミックグリーンシートをグリ
ーンシートパンチ器を用いて、切断するとともに、ガイ
ド用の穴を形成する。その後，このガイド用の穴を利用
してセラミックスグリーンシートを固定し、パンチ法に
より直径０．３＋＋ｎのスルーホールを所定位置にあけ
た。更にタングステン粉末；エチルセルロース：ボリビ
ニルブチラール：ｎ−プチルカルビトールアセテート＝
７９．１ ：１．５９ ： ０．６ １ ： １ ８．
７ （重量比）の導体ペーストをセラミックスグリー
ンシートにあけたスルーホールに充填し、次に、スクリ
ーン印刷法により所定回路パターンに従って」二述の導
体ペーストをセラミックグリーンシートの両面に印刷し
た。次に、このセラミックスグリーンシートを切断し、
位置合わせ後、１２０℃，５分，２５ｋｇ／ａＪの圧力
で積層・熱圧着した後、基板焼成炉中にセットし、水分
を含有した窒素及び水素の混合ガス中で、１時間に２０
０℃の昇温速度で加熱し、１ ６ ３ ０ ’Ｃで↓．
５時間保持して焼結し、ムライト・モジュール基板３を
作製した。
同様の方法で、ムライト粉末９０．０ 重量部、ガラス
粉末１０．０ 重量部、ポリビニルブチラール５．９
重量部に平均粒径１．０μｍの石英粉末をそれぞれ１０
，２０，３０，４０．５０重量部加えた５種類のセラミ
ックグリーンシートを作製する。これらのグリーンシー
トをムライトモジュール基板同様，穴あけ，導体充填，
印刷後，石英粉末量が少ない順に下から上に位置合わせ
して積層・熱圧着した後，モジュール基板と同様に焼成
して，Ｓｉ半導体素子搭載用基板５を作製した。
粉末１０．０ 重量部、ポリビニルブチラール５．９
重量部に平均粒径１．０μｍの石英粉末をそれぞれ１０
，２０，３０，４０．５０重量部加えた５種類のセラミ
ックグリーンシートを作製する。これらのグリーンシー
トをムライトモジュール基板同様，穴あけ，導体充填，
印刷後，石英粉末量が少ない順に下から上に位置合わせ
して積層・熱圧着した後，モジュール基板と同様に焼成
して，Ｓｉ半導体素子搭載用基板５を作製した。
また同様の方法で，ムライト粉末９０．０重量部，ガラ
ス粉末１０．０ 重量部，ポリビニルブチラール５．９
重量部に，平均粒径１−．Ｏμｍのアルミナ粉末をそれ
ぞれ１０，２０，３０，４０．５０重量部加えた５種類
のセラミックスグリーンシートを作製する。これらのグ
リーンシートを穴あけ導体充填，印刷後、アルミナ粉末
量が少ない順に下から上に位置合わせして積層・熱圧着
した後，焼成して、Ｇ ａ． Ａ ｓ半導体素子搭載用
基板６を作製した、 モジュール基板３の下面スルーホール部ＷにＮｉめつき
を施した後、コバールビン７を接続する。一方、Ｓｉ半
導体素子１及びＧ ａ Ａ ｓ半導体素子２をそれぞれ
の素子搭載用基板の上に９５Ｐｂ−５Ｓｒはんだボール
４を用いてＣＣＢ接続する。
ス粉末１０．０ 重量部，ポリビニルブチラール５．９
重量部に，平均粒径１−．Ｏμｍのアルミナ粉末をそれ
ぞれ１０，２０，３０，４０．５０重量部加えた５種類
のセラミックスグリーンシートを作製する。これらのグ
リーンシートを穴あけ導体充填，印刷後、アルミナ粉末
量が少ない順に下から上に位置合わせして積層・熱圧着
した後，焼成して、Ｇ ａ． Ａ ｓ半導体素子搭載用
基板６を作製した、 モジュール基板３の下面スルーホール部ＷにＮｉめつき
を施した後、コバールビン７を接続する。一方、Ｓｉ半
導体素子１及びＧ ａ Ａ ｓ半導体素子２をそれぞれ
の素子搭載用基板の上に９５Ｐｂ−５Ｓｒはんだボール
４を用いてＣＣＢ接続する。
最後に、これら素子を搭載した素子搭載用基板をモジュ
ール基板の上に６０Ｐｂ−４０Ｓｒはんだボール４′を
用いてＣＣＢ接続することにより，半導体装置を作製し
た。信号及び電源は素４及び４′のはんだボール、素子
搭載用基板５及び６中のスルーホール導体５ａ及び６ａ
、モジュール基板３中のスルーホール導体３ａを介して
、ピン７から入出力される。また素子間の信号のやり取
りはモジュール基板３内の横方向の配線３６を通して行
なわれる。
ール基板の上に６０Ｐｂ−４０Ｓｒはんだボール４′を
用いてＣＣＢ接続することにより，半導体装置を作製し
た。信号及び電源は素４及び４′のはんだボール、素子
搭載用基板５及び６中のスルーホール導体５ａ及び６ａ
、モジュール基板３中のスルーホール導体３ａを介して
、ピン７から入出力される。また素子間の信号のやり取
りはモジュール基板３内の横方向の配線３６を通して行
なわれる。
第１図の各部分の熱膨張係数の値を第２に図に示した。
モジュール基板３はＳｉ素子ｌ及びＧ ａ Ａ ｓ素子
２の中間の熱膨張係数を有し、素子搭載用基板５及び６
はそれぞれ，厚さ方向に熱膨張係数の匂配を有する。
２の中間の熱膨張係数を有し、素子搭載用基板５及び６
はそれぞれ，厚さ方向に熱膨張係数の匂配を有する。
本半導体装置では、熱膨張係数が大きく異なるＳ］素子
とＧａＡｓ素子を同一モジュール基板上に近接して、信
頼性良く搭載することができた。
とＧａＡｓ素子を同一モジュール基板上に近接して、信
頼性良く搭載することができた。
またそれにより、Ｓｉ素子とＧ ａ Ａ ｓ素子を高密
度に実装することが出来、信号伝播速度を従来の装置に
比べ約１．５倍速くすることができた。
度に実装することが出来、信号伝播速度を従来の装置に
比べ約１．５倍速くすることができた。
（実施例２）
本発明の半導体装置の一実施例を第２図に断図図として
示す。第２図において１，２はそれぞれＳｊおよびＧａ
Ａｓ半導体素子である。Ｓｉの熱膨張係数に近い熱膨張
係数を有するムライト（３ＡＩ２ｚＯ３・２Ｓ ｉ○２
）一シリカ（Ｓｉ○２）一ガラス（ＡＩ２２０ａ３５ｗ
ｔ％，ＭｇＯ１４ｗｔ％，ＳｉＯｚ５１ｗｔ％）からな
るモジュール基板３の上に、Ｓｉ半導体素子１ははんだ
ボール４′を介して直接搭載し、ＧａＡｓ半導体素子２
は、ムライト−シ’Ｊ 力（Ｓ ｉ ０２） −７ＪＩ
ｉミｆ （Ａ Ｑ２０３）一ガラス（Ａ Ｉ２２０３
３ ５ ｗ ｔ％，ＭｇＯ１４ｗｔ％，ＳｉＯｚ ５１
ｗｔ％）からなる素子搭載用基板５およびはんだボール
４及び４′を介して搭載したものであある。６は入出力
用または電源用コバールピンである。
示す。第２図において１，２はそれぞれＳｊおよびＧａ
Ａｓ半導体素子である。Ｓｉの熱膨張係数に近い熱膨張
係数を有するムライト（３ＡＩ２ｚＯ３・２Ｓ ｉ○２
）一シリカ（Ｓｉ○２）一ガラス（ＡＩ２２０ａ３５ｗ
ｔ％，ＭｇＯ１４ｗｔ％，ＳｉＯｚ５１ｗｔ％）からな
るモジュール基板３の上に、Ｓｉ半導体素子１ははんだ
ボール４′を介して直接搭載し、ＧａＡｓ半導体素子２
は、ムライト−シ’Ｊ 力（Ｓ ｉ ０２） −７ＪＩ
ｉミｆ （Ａ Ｑ２０３）一ガラス（Ａ Ｉ２２０３
３ ５ ｗ ｔ％，ＭｇＯ１４ｗｔ％，ＳｉＯｚ ５１
ｗｔ％）からなる素子搭載用基板５およびはんだボール
４及び４′を介して搭載したものであある。６は入出力
用または電源用コバールピンである。
作製方法は実施例上とほぼ同様である。モジュール基板
３は、平均粒径２．５μｍのムライト粉末９０．０ 重
量部、平均粒径１．０μｍのガラス粉末１０重量部、平
均粒径１．０μｒｎ の石英（Ｓｉ○２）粉末５０重量
部に平均重量度１ｏ００のポリビニルブチラール５．９
重量部を添加したものを出発原料とした。
３は、平均粒径２．５μｍのムライト粉末９０．０ 重
量部、平均粒径１．０μｍのガラス粉末１０重量部、平
均粒径１．０μｒｎ の石英（Ｓｉ○２）粉末５０重量
部に平均重量度１ｏ００のポリビニルブチラール５．９
重量部を添加したものを出発原料とした。
また、ＧａＡｓ素子搭載用基板５は、ムライト粉末９０
．０重量部、ガラス粉末１０．０ 重量部、ポリビニル
ブチラール５．９ 重量部に，平均粒径１．０μｍの石
英粉末をそれぞれ４５，３５，１５，５重量部加えた５
種類のグリーンシートと、平均粒径１．０μｍのアルミ
ナ粉末をそれぞれ５，１５，２５，３５，４５重量部加
えた５種類のグリーンシート計１０種類のグリーンシー
トを作製し、これらのグリーンシートを穴あけ、導体充
填、印刷後、先に示した順序で下から上に位置合わせし
て積層熱圧した後、焼成して作製した。
．０重量部、ガラス粉末１０．０ 重量部、ポリビニル
ブチラール５．９ 重量部に，平均粒径１．０μｍの石
英粉末をそれぞれ４５，３５，１５，５重量部加えた５
種類のグリーンシートと、平均粒径１．０μｍのアルミ
ナ粉末をそれぞれ５，１５，２５，３５，４５重量部加
えた５種類のグリーンシート計１０種類のグリーンシー
トを作製し、これらのグリーンシートを穴あけ、導体充
填、印刷後、先に示した順序で下から上に位置合わせし
て積層熱圧した後、焼成して作製した。
またＳｉ半導体素子１はＧ ａ Ａ ｓ素子を搭載した
素子搭載用基板と同時に、モジュール基板上に６０Ｐｂ
−４０Ｓｒはんだボール４′を用いてＣＣＢ接続した。
素子搭載用基板と同時に、モジュール基板上に６０Ｐｂ
−４０Ｓｒはんだボール４′を用いてＣＣＢ接続した。
本半導体装置の信号伝播速度は、実施例１同様、従来の
装置の約１．５倍であった。
装置の約１．５倍であった。
（実施例３）
本発明の半導体装置の一実施例を第３図に断面図として
示す。第３図において１，２はそれぞれＳｉおよびＧａ
Ａｓ半導体素子である。Ｓｉの熱膨張係数に近い熱膨張
係数を有するムライト（３ＡＱｚ○３・２ Ｓ ｉ ０
２）一シリカ（Ｓ ｉ ０２）一ガラス（ＡＱ２０３３
５ｗｔ％−Ｍｇ○ １４ｗｔ％，Ｓｉ○ｚ５１ｗｔ％）
からなり、ＧａＡｓ半導体素子２を搭載する部分のみは
その上にムライトーシリカ（Ｓｉ○２）一アルミナ（Ａ
（＋２０３）一ガラス（ＡＩ２２０ａ ３５ｗｔ％，Ｍ
ｇ○ ↓４ｗｔ％，Ｓｉ○２ ５１ｗｔ％）からなる素
子搭載部分を形威してある基板３の上に，はんだボール
４を介して、Ｓｉ及びＧａＡｓ素子をそれぞれ搭載した
ものである。５は入出力用または電源用コバールピンで
ある。
示す。第３図において１，２はそれぞれＳｉおよびＧａ
Ａｓ半導体素子である。Ｓｉの熱膨張係数に近い熱膨張
係数を有するムライト（３ＡＱｚ○３・２ Ｓ ｉ ０
２）一シリカ（Ｓ ｉ ０２）一ガラス（ＡＱ２０３３
５ｗｔ％−Ｍｇ○ １４ｗｔ％，Ｓｉ○ｚ５１ｗｔ％）
からなり、ＧａＡｓ半導体素子２を搭載する部分のみは
その上にムライトーシリカ（Ｓｉ○２）一アルミナ（Ａ
（＋２０３）一ガラス（ＡＩ２２０ａ ３５ｗｔ％，Ｍ
ｇ○ ↓４ｗｔ％，Ｓｉ○２ ５１ｗｔ％）からなる素
子搭載部分を形威してある基板３の上に，はんだボール
４を介して、Ｓｉ及びＧａＡｓ素子をそれぞれ搭載した
ものである。５は入出力用または電源用コバールピンで
ある。
作製方法は実施例工および２とはほぼ同様である。基板
３は、平均粒径２．５μｍのムライト粉末９０．０ 重
量部、平均粒径１．０μｍのガラス粉末１０重量部、平
均粒径１．０ μｍの石英（ＳｉＯｚ） 粉末５０
重量部に平均重合度１０００のポリビニルブチラール５
．９ 重量部を添加したものを出発原料としたグリーン
シートを穴あけ、導体充填、印刷した。このシートを位
置合わせして積層した上に、ムライト粉末９０．０重量
部，ガラス粉末１ ０．０ 重量部，ポリビニルブチラ
ール５．９重量部に平均粒径１．０μｍの石英粉末をそ
れぞれ４５，３５，２５，１５，５重量部加えた５種類
のグリーンシー１・と，平均粒径１．０μｍのアルミナ
粉末をそれぞれ５，１５，２５，３５，４５重量部加え
た５種類のグリーンシート計１０種類のグリーンシート
を作製し，穴あけ、導体充填・印刷したものを先に示し
た順序で下から上に位置合わせして積層して、全体を一
括熱圧着した後，焼或して作製した。
３は、平均粒径２．５μｍのムライト粉末９０．０ 重
量部、平均粒径１．０μｍのガラス粉末１０重量部、平
均粒径１．０ μｍの石英（ＳｉＯｚ） 粉末５０
重量部に平均重合度１０００のポリビニルブチラール５
．９ 重量部を添加したものを出発原料としたグリーン
シートを穴あけ、導体充填、印刷した。このシートを位
置合わせして積層した上に、ムライト粉末９０．０重量
部，ガラス粉末１ ０．０ 重量部，ポリビニルブチラ
ール５．９重量部に平均粒径１．０μｍの石英粉末をそ
れぞれ４５，３５，２５，１５，５重量部加えた５種類
のグリーンシー１・と，平均粒径１．０μｍのアルミナ
粉末をそれぞれ５，１５，２５，３５，４５重量部加え
た５種類のグリーンシート計１０種類のグリーンシート
を作製し，穴あけ、導体充填・印刷したものを先に示し
た順序で下から上に位置合わせして積層して、全体を一
括熱圧着した後，焼或して作製した。
またＳｉ及びＧ ａ Ａ ｓ半導体素子は基板３」二に
６０Ｐｂ−４０Ｓｒはんだボール４を用いてＣＣＢ接続
した。
６０Ｐｂ−４０Ｓｒはんだボール４を用いてＣＣＢ接続
した。
本半導体装置の信号伝播速度は，従来の接置の約１．６
倍であった。
倍であった。
本発明は、以上説明したように構或されているので以下
に記載されるような効果を奏する。
に記載されるような効果を奏する。
すなわち、熱膨張係数の異なる複数の種類の半導体素子
を同一モジュール基板上に近接して信頼性良く搭載する
ことができる。
を同一モジュール基板上に近接して信頼性良く搭載する
ことができる。
それにより半導体装置内全体の配線長を短かくすること
ができ、信号伝播速度が高速化される。
ができ、信号伝播速度が高速化される。
第１図，第３図，第４図は本発明の半導体装置の断面図
、第２図は第上図の各部分の熱膨張係数の値を示した説
明図である。 ］・・Ｓｉ半導体素子、２・・・ＧａＡｓ半導体素子，
３・・・モジュール基板、３ａ モジュール基板内スル
ーホール配線、３ｂ・・モジュール基板内横方向配線、
４− ９ ５ Ｐ ｂ − ５ Ｓ ｒはんだボール、
４′・− ６ ０ Ｐ ｂ − ４ ０ Ｓ ｒはんだ
ボール、５ − Ｓ ｉ半導体素子搭載用基板、５ａ・
・Ｓｊ半導体素子搭載用基板内スルーホール配線、６−
Ｇ ａ Ａ ｓ半導体素子搭載用基板、６ａ・ＧａＡｓ
半導体素子搭載用基板内スルーホール配線、７・・入出
力または電源供給用ピン、８・・・モジュール基板、９
・・Ｇ ａ Ａ． ｓ第 １ 図 第 ３ 図 ２ ７ 第 ２ 図 茅 図の８−郷け
、第２図は第上図の各部分の熱膨張係数の値を示した説
明図である。 ］・・Ｓｉ半導体素子、２・・・ＧａＡｓ半導体素子，
３・・・モジュール基板、３ａ モジュール基板内スル
ーホール配線、３ｂ・・モジュール基板内横方向配線、
４− ９ ５ Ｐ ｂ − ５ Ｓ ｒはんだボール、
４′・− ６ ０ Ｐ ｂ − ４ ０ Ｓ ｒはんだ
ボール、５ − Ｓ ｉ半導体素子搭載用基板、５ａ・
・Ｓｊ半導体素子搭載用基板内スルーホール配線、６−
Ｇ ａ Ａ ｓ半導体素子搭載用基板、６ａ・ＧａＡｓ
半導体素子搭載用基板内スルーホール配線、７・・入出
力または電源供給用ピン、８・・・モジュール基板、９
・・Ｇ ａ Ａ． ｓ第 １ 図 第 ３ 図 ２ ７ 第 ２ 図 茅 図の８−郷け
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、熱膨張係数の異なる複数の種類の半導体素子のうち
最も熱膨張係数の小さい素子の熱膨張係数以上かつ最も
熱膨張係数の大きい素子の熱膨張係数以下の熱膨張係数
を有するモジュール基板上に、モジュール基板の熱膨張
係数と各素子の熱膨張係数の間の熱膨張係数を有し、か
つ厚さ方向に熱膨張係数の匂配を有する素子搭載用基板
を搭載し、その上に各素子を搭載したことを特徴とする
半導体装置。 ２、熱膨張係数の異なる複数の種類の半導体素子のうち
の１種類の半導体素子の熱膨張係数に等しい熱膨張係数
を有するモジュール基板上に、その１種類の半導体素子
のみは直接搭載もしくは該半導体素子および該モジュー
ル基板の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を有する素子搭
載用基板を介して搭載し、他の半導体素子は該モジュー
ル基板上に、モジュール基板の熱膨張係数と各素子の熱
膨張係数の間の熱膨張係数を有し、かつ厚さ方向に熱膨
張係数の勾配を有する素子搭載用基板を介して搭載した
ことを特徴とする半導体装置。 ３、室温から液体窒素温度までの温度サイクル試験を１
０００サイクル行なつても熱応力による破壊が生じない
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置
。 ４、請求項１または２に記載の半導体装置において、該
モジュール基板と該素子搭載用基板を作製時に一括積層
して１つの基板とし、その上に素子を搭載したことを特
徴とする半導体装置。 ５、請求項１または２記載の半導体装置において、該モ
ジュール基板と該素子搭載用基板の一部を作製時に一括
積層として１つの基板としたことを特徴とする半導体装
置。 ６、熱膨張係数の異なる複数の種類の半導体素子のうち
最も熱膨張係数の小さい素子の熱膨張係数以上かつ最も
熱膨張係数の大きい素子の熱膨張係数以下の熱膨張係数
を有するモジュール基板上に、該モジュール基板の熱膨
張係数の値と各素子の熱膨張係数の値の間の均一な熱膨
張係数の値を有する素子搭載用基板をそれぞれ搭載し、
その上に各素子を搭載したことを特徴とする半導体装置
。 ７、請求項６または７記載の半導体装置において、該素
子搭載用基板の上に、該素子搭載用基板の熱膨張係数の
値と各素子の熱膨張係数の値の間の均一な熱膨張係数の
値を有する素子搭載用基板をさらにそれぞれ搭載し、そ
の上に各素子を搭載したことを特徴とする半導体装置。 ８、熱膨張係数の異なる複数の種類の半導体素子のうち
の１種類の半導体素子の熱膨張係数に等しい熱膨張係数
を有するモジュール基板上に、その１種類の半導体素子
のみは直接搭載もしくは該半導体素子および該モジュー
ル基板の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を有する素子搭
載用基板を介して搭載し、他の半導体素子は、該モジュ
ール基板上に該モジュール基板の熱膨張係数の値と各素
子の熱膨張係数の値の間の均一な熱膨張係数の値を有す
る素子搭載用基板をそれぞれ搭載し、その上に各素子を
搭載したことを特徴とする半導体装置。 ９、請求項１、２、４または５に記載の半導体装置にお
いて、該素子搭載用基板の熱膨張係数の匂配が直線的で
なく、実際に素子を搭載し作動させたときの該素子搭載
用基板の熱応力の厚さ方向の分布が等しくなるように、
熱膨張係数の匂配つけたことを特徴とする半導体装置。 １０、厚さ方向に熱膨張係数の匂配を有することを特徴
とする基板。 １１、請求項４または５記載の、該モジュール基板と該
素子搭載用基板を一括積層したことを特徴とする基板。 １２、請求項１ないし９記載の半導体装置において、該
モジュール基板および該素子搭載用基板が多層配線基板
であることを特徴とする半導体装置。 １３、請求項１０または１１記載の基板において、該基
板が多層配線基板であることを特徴とする基板。 １４、熱膨張係数の異なる複数の成分からなり、該成分
の配合比が少しずつ異なる複数枚のグリーンシートを積
層、焼結することを特徴とする厚さ方向に熱膨張係数の
匂配を有する基板の製造方法。 １５、同組成のグリーンシート複数枚を積層した上に、
請求項１４記載の複数枚のグリーンシートを積層後、焼
結することを特徴とする基板の製造方法。 １６、請求項１４または１５において、該グリーンシー
トを穴あけ、導体印刷後、積層、焼結することを特徴と
する基板の製造方法。 １７、請求項１ないし９または１２に記載の半導体装置
において、該半導体素子が封止されていることを特徴と
する半導体装置。 １８、請求項１０、１１または１３記載の基板を用いた
ことを特徴とする半導体パッケージ。 １９、請求項１ないし９または１２または１７に記載の
半導体装置を用いたことを特徴とする電子計算機。 ２０、請求項１０、１１または１３に記載の基板を用い
たことを特徴とする電子計算機。 ２１、請求項１８に記載の半導体パッケージを用いたこ
とを特徴とする電子計算機。 ２２、請求項１９ないし２１に記載の電子計算機におい
て、各半導体素子の上面から同じ手段の冷却装置を設け
たことを特徴とする電子計算機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1242191A JP2574902B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1242191A JP2574902B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03105954A true JPH03105954A (ja) | 1991-05-02 |
| JP2574902B2 JP2574902B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=17085649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1242191A Expired - Lifetime JP2574902B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574902B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5475264A (en) * | 1992-07-30 | 1995-12-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Arrangement having multilevel wiring structure used for electronic component module |
| JP2000505246A (ja) * | 1996-11-08 | 2000-04-25 | ダブリュ．エル．ゴア アンド アソシエイツ，インコーポレイティド | 平面の熱膨張率の勾配を設計することによりパッケージの信頼性を高める方法 |
| WO2005114729A1 (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-01 | Nec Corporation | 半導体装置及び配線基板 |
| JP2007227967A (ja) * | 2007-04-27 | 2007-09-06 | Hitachi Ltd | 半導体モジュールおよびその製造方法 |
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1989
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