JPH03208361A - Ｉｃ実装用基板 - Google Patents
Ｉｃ実装用基板Info
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- JPH03208361A JPH03208361A JP426790A JP426790A JPH03208361A JP H03208361 A JPH03208361 A JP H03208361A JP 426790 A JP426790 A JP 426790A JP 426790 A JP426790 A JP 426790A JP H03208361 A JPH03208361 A JP H03208361A
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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、ＬＳＩ等のＩＣ装置を実装するための基板に
関し、特に、高熱伝導度及び低膨張率のＩＣ実装用基板
に関する。
関し、特に、高熱伝導度及び低膨張率のＩＣ実装用基板
に関する。
従来より、ＩＣチップを実装する基板として、八１２０
．からなるものが一般的に用いられている。
．からなるものが一般的に用いられている。
しかしながら、近年開発されてきている高速ＬＳＩには
、ＩＯＷ近い大電力を消費し、かなりの熱量を発生する
ものが存在する。ＩＣチップを構成しているＳ１ウエハ
ーの線膨張率は３． ５Ｘ１０−／”Ｃ程度であり、他
方Ａｃｔ Ｏ，のそれはｌＯＸ １０−”／”Ｃ前後と
、Ｓｉウェハーの線膨張率の３倍近く大きな線膨張率を
示す、従って、大電力を消費する高速ＬＳＩチップを実
装した場合には、熱膨張率の差により、ＬＳＩチップが
Ａ １． ＺＯ１基板から剥がれるおそれがあった。
、ＩＯＷ近い大電力を消費し、かなりの熱量を発生する
ものが存在する。ＩＣチップを構成しているＳ１ウエハ
ーの線膨張率は３． ５Ｘ１０−／”Ｃ程度であり、他
方Ａｃｔ Ｏ，のそれはｌＯＸ １０−”／”Ｃ前後と
、Ｓｉウェハーの線膨張率の３倍近く大きな線膨張率を
示す、従って、大電力を消費する高速ＬＳＩチップを実
装した場合には、熱膨張率の差により、ＬＳＩチップが
Ａ １． ＺＯ１基板から剥がれるおそれがあった。
他方、ＩＣ実装用基板は、動作時のデバイス温度の上昇
を防止するために放熱性に優れたものであることが要求
される。従来より基板材料として用いられているＡ Ｉ
！、ｚ Ｏｓの熱伝導率は、セラミックスの中でも高い
方であり、２２Ｗ／ｍｋ（但し、ｍはメートル、にはケ
ルビン温度）であるが、放熱性の点で十分なものではな
かった。特に、高速ＬＳＩのように大電力を消費するＩ
Ｃチップを実装した際には、動作時にＬＳＩの温度が上
昇しがちであった。
を防止するために放熱性に優れたものであることが要求
される。従来より基板材料として用いられているＡ Ｉ
！、ｚ Ｏｓの熱伝導率は、セラミックスの中でも高い
方であり、２２Ｗ／ｍｋ（但し、ｍはメートル、にはケ
ルビン温度）であるが、放熱性の点で十分なものではな
かった。特に、高速ＬＳＩのように大電力を消費するＩ
Ｃチップを実装した際には、動作時にＬＳＩの温度が上
昇しがちであった。
上記のような欠点を補うものとして、銅−タングステン
合金または窒化アルミニウム・セラミックス等からなる
ＩＣ実装用基板の実用化が検討されている。しかしなが
ら、何れの材料も１ｃｉｉあたり１０００円程度と著し
く高価であり、使用用途に価格面からの制約が生しる。
合金または窒化アルミニウム・セラミックス等からなる
ＩＣ実装用基板の実用化が検討されている。しかしなが
ら、何れの材料も１ｃｉｉあたり１０００円程度と著し
く高価であり、使用用途に価格面からの制約が生しる。
よって、本発明の目的は、熱膨張率がＳｉウェハーの熱
膨張率に近く、かつ放熱性に優れた安価なＩＣ実装用基
板を提供することにある。
膨張率に近く、かつ放熱性に優れた安価なＩＣ実装用基
板を提供することにある。
本願発明者らは、上記の課題を達成すべく、種々検討し
た結果、セラミックスや金属単体ではなく、セラミック
スに金属を複合化した材料を用いれば高熱伝導率かつ低
熱膨張率のＩＣ実装用基板を構成し得ることを見出し、
本発明をなすに至った。
た結果、セラミックスや金属単体ではなく、セラミック
スに金属を複合化した材料を用いれば高熱伝導率かつ低
熱膨張率のＩＣ実装用基板を構成し得ることを見出し、
本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、空孔率２０〜９０％の多孔質セラ
ミック体の空孔内に金属を注入してなる金属−セラミッ
ク複合体よりなることを特徴とするＩＣ実装用基板であ
る。
ミック体の空孔内に金属を注入してなる金属−セラミッ
ク複合体よりなることを特徴とするＩＣ実装用基板であ
る。
本発明において多孔質セラミック体を構成するセラミッ
ク材料としては、２０〜９０％の空孔率の空孔を形成し
得るものであれば特に問わない。
ク材料としては、２０〜９０％の空孔率の空孔を形成し
得るものであれば特に問わない。
例えば、コージライト（２Ｍｇ０・２，６／！、○。
・５ＳｉＯｚ）を好適に用いることができる。
上記セラミック材料に、バインダ及び樹脂粉末を適当な
割合で混合し、成形した後焼成し、上記樹脂粉末を除去
することにより、空孔を形成することができる。空孔率
を２０％〜９０％の割合で形成するのは、２０％未満で
は熱伝導度が十分な大きさにならず、他方、９０％を超
えると熱膨張率が大きくなり過ぎるからである。
割合で混合し、成形した後焼成し、上記樹脂粉末を除去
することにより、空孔を形成することができる。空孔率
を２０％〜９０％の割合で形成するのは、２０％未満で
は熱伝導度が十分な大きさにならず、他方、９０％を超
えると熱膨張率が大きくなり過ぎるからである。
空孔内に金属を注入するのは、金属の易熱伝導性を利用
するためである。注入される金属としては、熱伝導性に
優れたものであれば特に問わないが、価格的な面から銅
を用いることが好ましい。
するためである。注入される金属としては、熱伝導性に
優れたものであれば特に問わないが、価格的な面から銅
を用いることが好ましい。
また、単体の銅だけでなく、銅を主体とする合金を用い
てもよい。特に、銅−錫合金が好１！！ｉＬこ用いられ
る。銅−錫合金を用いる場合の銅及び錫の含有量は、そ
れぞれ、銅が９０％以上、好ましくは９７％、錫が１０
％以下、好ましくは３％である。
てもよい。特に、銅−錫合金が好１！！ｉＬこ用いられ
る。銅−錫合金を用いる場合の銅及び錫の含有量は、そ
れぞれ、銅が９０％以上、好ましくは９７％、錫が１０
％以下、好ましくは３％である。
これは、錫が多いほど合金の融点が下がり、加工が容易
となるが、熱伝導率が低下してしまうためである。
となるが、熱伝導率が低下してしまうためである。
銅合金を構成するための錫以外の成分としては、Ｓ】、
Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｄ、ＣｒまたはＰ等を挙げることができ
る。何れにしても、高い熱伝導率を得るには、９０％以
上の銅を含有させた銅合金を用いることが好ましい。
Ｚｒ、Ａｌ、Ｃｄ、ＣｒまたはＰ等を挙げることができ
る。何れにしても、高い熱伝導率を得るには、９０％以
上の銅を含有させた銅合金を用いることが好ましい。
本発明では、２０〜９０％の空孔率の多孔質セラミック
体の該空孔内に金属が注入されて構成される金属−セラ
ミック複合体によりＩＣ実装用基板が構成されているの
で、セラミックスの長所である低熱膨張性と、注入され
た金属の長所である高熱伝導性とを併せ持ったＩＣ実装
用基板が容易に得られる。
体の該空孔内に金属が注入されて構成される金属−セラ
ミック複合体によりＩＣ実装用基板が構成されているの
で、セラミックスの長所である低熱膨張性と、注入され
た金属の長所である高熱伝導性とを併せ持ったＩＣ実装
用基板が容易に得られる。
［実施例の説明］
以下、本発明の非限定的な実施例につき説明する。
コージライト（２Ｍｇ０・２ＡＩ！ｇｏｓ ・５Ｓｉ
Ｏ□）を主体としたセラミック原料粉末とバインダとを
混合し、さらに空孔を形成するために樹脂粉末を上記混
合粉末に対して２０重量％の割合で混合した材料を用い
、２０閤Ｘ２０ｍＸ１ｍの板状体を成形した。
Ｏ□）を主体としたセラミック原料粉末とバインダとを
混合し、さらに空孔を形成するために樹脂粉末を上記混
合粉末に対して２０重量％の割合で混合した材料を用い
、２０閤Ｘ２０ｍＸ１ｍの板状体を成形した。
成形された板状体を１４００℃程度の温度で焼成し、空
孔率的５０％のコージライト系多孔質セラミック板を得
た。
孔率的５０％のコージライト系多孔質セラミック板を得
た。
他方、真空容器内に、ｗ４９７％及び錫３％の割合で配
合された金属を溶融しておき、上記多孔質セラミック板
を該真空容器内に投入し、脱気した後、溶融金属中に浸
漬した。溶融金属中に多孔質セラミック板を浸漬した状
態で、加圧し、空孔内に溶融金属を充填し、しかる後真
空容器から取出し冷却した。
合された金属を溶融しておき、上記多孔質セラミック板
を該真空容器内に投入し、脱気した後、溶融金属中に浸
漬した。溶融金属中に多孔質セラミック板を浸漬した状
態で、加圧し、空孔内に溶融金属を充填し、しかる後真
空容器から取出し冷却した。
冷却後、必要により切削あるいは研磨等の加工を施し、
Ｉｃ実装用基板とした。
Ｉｃ実装用基板とした。
得られた金属−セラミックス複合体からなるＩＣ実装用
基板の熱伝導率は１５０Ｗ／ｍｋであり、線膨張率は８
Ｘ １０−’／’Ｃであった。また、得られたＩＣ実
装用基板の断面を第１図に拡大して示す、第１図から明
らかなように、ＩＣ実装用基板１では、セラミックスよ
りなる部分２内に、注入された金属部分３が無秩序に散
在していることがわかる。
基板の熱伝導率は１５０Ｗ／ｍｋであり、線膨張率は８
Ｘ １０−’／’Ｃであった。また、得られたＩＣ実
装用基板の断面を第１図に拡大して示す、第１図から明
らかなように、ＩＣ実装用基板１では、セラミックスよ
りなる部分２内に、注入された金属部分３が無秩序に散
在していることがわかる。
本実施例のＩＣ実装用基板１では、金属部分３が散在し
ているため、セラミックスの低熱膨張性に加えて、注入
金属による高熱伝導性が得られており、上記のような高
熱伝導度及び低線膨張率が達成されている。
ているため、セラミックスの低熱膨張性に加えて、注入
金属による高熱伝導性が得られており、上記のような高
熱伝導度及び低線膨張率が達成されている。
従って、高速ＬＳＩチップのようムこ大電力を消費する
素子を実装した場合であっても、Ｓ１ウエハーとの熱膨
張差が小さいため熱ストレスによる剥がれ等が生し難く
、かつ放熱性も効果的に改善される。
素子を実装した場合であっても、Ｓ１ウエハーとの熱膨
張差が小さいため熱ストレスによる剥がれ等が生し難く
、かつ放熱性も効果的に改善される。
上記実施例では、線膨張率が８ Ｘ １０−’／°Ｃの
ＩＣ実装用基板】が構成されていたが、本発明のＩＣ実
装用基板では、線膨張率が８ Ｘ １０−’／°Ｃ以下
の金属−セラミック複合体を用いることが好ましい。８
Ｘ １０−”／’Ｃ以下の線膨張率であれば、Ｓｉウ
ェハーの線膨張率との差が小さいため、剥がれ等の事故
が生じ難いからである。
ＩＣ実装用基板】が構成されていたが、本発明のＩＣ実
装用基板では、線膨張率が８ Ｘ １０−’／°Ｃ以下
の金属−セラミック複合体を用いることが好ましい。８
Ｘ １０−”／’Ｃ以下の線膨張率であれば、Ｓｉウ
ェハーの線膨張率との差が小さいため、剥がれ等の事故
が生じ難いからである。
金属−セラミック複合体の線膨張率は、用いるセラミッ
クスの線膨張率により決まり、８．０×１０−６／℃以
下の線膨張率を実現するセラミックスとしては、上述し
たコージライト系の他、アルミナにガラスを加えたもの
、ステアタイト系もしくはセルシアン系等の他のセラミ
ックスや、さらにＳｉＣのような炭化物セラミックスを
用いることができる。
クスの線膨張率により決まり、８．０×１０−６／℃以
下の線膨張率を実現するセラミックスとしては、上述し
たコージライト系の他、アルミナにガラスを加えたもの
、ステアタイト系もしくはセルシアン系等の他のセラミ
ックスや、さらにＳｉＣのような炭化物セラミックスを
用いることができる。
また、ＩＣ実装用基板の周囲を例えばはんだ錫等のよう
な金属でめっきしてもよく、それによって注入された金
属、例えば銅の酸化を防止することができる。
な金属でめっきしてもよく、それによって注入された金
属、例えば銅の酸化を防止することができる。
上述したＩＣ実装用基板の使用状態を第２図に示す。Ｉ
Ｃ実装用基板】上に、ＩＣチップ４が実装される。通常
、ＩＣ実装用基板１は、Ｉｃチップ４の平面積の４倍程
度の平面積を有するように構成される。
Ｃ実装用基板】上に、ＩＣチップ４が実装される。通常
、ＩＣ実装用基板１は、Ｉｃチップ４の平面積の４倍程
度の平面積を有するように構成される。
なお、第３図に側面図で示すように、ＩＣ実装用基板１
の下面に、すなわちＩＣチップ４の搭載される側と反対
側の面に金属板５を貼り付けておいてもよい。金属板５
としては、熱伝導性に優れた銅からなるものを好適に用
いることができる。
の下面に、すなわちＩＣチップ４の搭載される側と反対
側の面に金属板５を貼り付けておいてもよい。金属板５
としては、熱伝導性に優れた銅からなるものを好適に用
いることができる。
このように、熱伝導性に優れた金属板５を一方面に貼り
付けることにより、金属−セラミックス複合体よりなる
ＩＣ実装用基板１の放熱性をより効果的に高めることが
できる。
付けることにより、金属−セラミックス複合体よりなる
ＩＣ実装用基板１の放熱性をより効果的に高めることが
できる。
なお、金属板５に代えて金属シートや金属膜を用いても
良い。
良い。
金属板５の面積は、好ましくは、第３図に示すようにＩ
Ｃ実装用基板１よりも大きくされている。
Ｃ実装用基板１よりも大きくされている。
これは、図示の矢印Ａで示すように、ＩＣチップ４側か
ら伝わった熱が金属板５の上面５ａから効果的に放散さ
せ得るからである。すなわち、放熱面積を単に拡げ得る
だけでなく、矢印Ａで示すように、上方に移動しがちな
熱を効果的に放散することができる。従って、ＩＣチッ
プ４が搭載される側と反対側の面に金属−セラミックス
複合体よりなる大面積の金属板５を貼り付けることによ
り、放熱性を、より一層効果的に高めることができる。
ら伝わった熱が金属板５の上面５ａから効果的に放散さ
せ得るからである。すなわち、放熱面積を単に拡げ得る
だけでなく、矢印Ａで示すように、上方に移動しがちな
熱を効果的に放散することができる。従って、ＩＣチッ
プ４が搭載される側と反対側の面に金属−セラミックス
複合体よりなる大面積の金属板５を貼り付けることによ
り、放熱性を、より一層効果的に高めることができる。
以上のように、本発明では、セラミック体の空孔内に金
属が注入された金属−セラミック複合体によりＩＣ実装
用基板が構成されている。よって、セラミックスの長所
である低熱膨張性と、金属の長所である高熱伝導性とを
併せ持ったＩＣ実装用基板を得ることが可能となる。
属が注入された金属−セラミック複合体によりＩＣ実装
用基板が構成されている。よって、セラミックスの長所
である低熱膨張性と、金属の長所である高熱伝導性とを
併せ持ったＩＣ実装用基板を得ることが可能となる。
しかも、金属の高熱伝導性を利用するために金属を複合
化させているだけであるため、高価な特殊な材料を用い
る必要がなく、銅等の安価な金属材料を用いることがで
きる。よって、動作時の温慶上昇やデバイスの基板から
の剥がれの生し難い安価なＩＣ実公用基板を得ることが
可能となる。
化させているだけであるため、高価な特殊な材料を用い
る必要がなく、銅等の安価な金属材料を用いることがで
きる。よって、動作時の温慶上昇やデバイスの基板から
の剥がれの生し難い安価なＩＣ実公用基板を得ることが
可能となる。
第１図は本発明の一実施例において構成されたＩｃ実装
用基板の部分拡大平面図、第２図は本実施例のＩＣ実装
用基板上にＩＣチップを搭載した状態を示す略図的側面
図、第３図はＩＣチップが搭載される側と反対側の面に
金属板が貼り付けられたＩＣ実装用基板を示す略図的側
面図である。 図において、１はＩＣ実装用基板、２はセラミックス部
分、３は注入された金属部分、４はＩＣチップ、５は金
属板を示す。
用基板の部分拡大平面図、第２図は本実施例のＩＣ実装
用基板上にＩＣチップを搭載した状態を示す略図的側面
図、第３図はＩＣチップが搭載される側と反対側の面に
金属板が貼り付けられたＩＣ実装用基板を示す略図的側
面図である。 図において、１はＩＣ実装用基板、２はセラミックス部
分、３は注入された金属部分、４はＩＣチップ、５は金
属板を示す。
Claims (3)
- （１）空孔率２０〜９０％の多孔質セラミック体の空孔
内に金属を注入してなる金属−セラミック複合体を用い
たことを特徴とするＩＣ実装用基板。 - （２）前記金属が、銅または銅を主体とする合金である
、請求項１に記載のＩＣ実装用基板。 - （３）前記金属−セラミック複合体の線膨張率が８×１
０＾−＾６／℃以下である、請求項１または２に記載の
ＩＣ実装用基板。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004267A JPH0787227B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | Ｉｃ実装用基板 |
| DE19914100145 DE4100145A1 (de) | 1990-01-10 | 1991-01-04 | Substrat fuer die montage von integrierten schaltkreisen und es umfassendes elektronisches bauteil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004267A JPH0787227B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | Ｉｃ実装用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03208361A true JPH03208361A (ja) | 1991-09-11 |
| JPH0787227B2 JPH0787227B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=11579768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004267A Expired - Fee Related JPH0787227B2 (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | Ｉｃ実装用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787227B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532513A (en) * | 1994-07-08 | 1996-07-02 | Johnson Matthey Electronics, Inc. | Metal-ceramic composite lid |
| US6649265B1 (en) | 1998-11-11 | 2003-11-18 | Advanced Materials International Company, Ltd. | Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63209150A (ja) * | 1987-02-25 | 1988-08-30 | Murata Mfg Co Ltd | 低誘電率絶縁体基板 |
-
1990
- 1990-01-10 JP JP2004267A patent/JPH0787227B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0787227B2 (ja) | 1995-09-20 |
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