JPH06268119A - 半導体素子の実装構造 - Google Patents

半導体素子の実装構造

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JPH06268119A
JPH06268119A JP5056845A JP5684593A JPH06268119A JP H06268119 A JPH06268119 A JP H06268119A JP 5056845 A JP5056845 A JP 5056845A JP 5684593 A JP5684593 A JP 5684593A JP H06268119 A JPH06268119 A JP H06268119A
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JP
Japan
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semiconductor element
chip
wiring layer
heat
mounting structure
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JP5056845A
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Yukio Ninomiya
幸夫 二宮
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
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    • H01L2924/181Encapsulation

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体素子が作動時に発する熱を大気中に良好
に放散し、半導体素子を常に低温として半導体素子を長
期間にわたり正常、且つ安定に作動させることができる
半導体素子の実装構造を提供することにある。 【構成】配線層1bを有する基体1a上に半導体素子2
を、該半導体素子2の電極2aを配線層1bに接合させ
ることによって取着するとともに配線層1bと電極2a
との接合部を含む半導体素子2の外表面を樹脂製被覆材
5で被覆して成る半導体素子の実装構造において、前記
半導体素子2に一部が露出する放熱部材4を当接させ
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の配線基板へ
の実装構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、コンピューター等の情報処理装置
には配線基板に実装された半導体素子が多数、搭載され
ている。
【0003】かかるコンピューター等の情報処理装置に
搭載される半導体素子が実装された配線基板は通常、図
2に示すように上面に複数個のメタライズ配線層12を有
する絶縁基体11と、下部に複数の電極14を有する半導体
素子13とから成り、絶縁基体11上に半導体素子13を、該
半導体素子13の電極14とメタライズ配線層12とを半田15
を介し接合させることによって取着するとともに絶縁基
体11のメタライズ配線層12と半導体素子13の電極14との
接合部を含む半導体素子13の外表面をエポキシ等の樹脂
から成る被覆材16で被覆し、半導体素子13を気密に封止
することによって製作されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体素子が実装された配線基板は、絶縁基体11の
メタライズ配線層12と半導体素子13の電極14との接合部
を含む半導体素子13の外表面がエポキシ等の樹脂から成
る被覆材16で被覆されており、該エポキシ等の樹脂はそ
の熱伝導率が0.2 〜0.4W/m・K 程度と低くく、熱を伝え
難いことから半導体素子13を作動させた際、半導体素子
13が多量の熱を発するとその熱が半導体素子13周辺に蓄
積されて半導体素子13を高温となし、その結果、半導体
素子13が熱破壊したり、特性に熱変化をきたし、誤動作
したりするという欠点を有していた。
【0005】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は半導体素子が作動時に発する熱を大気中
に良好に放散し、半導体素子を常に低温として半導体素
子を長期間にわたり正常、且つ安定に作動させることが
できる半導体素子の実装構造を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は配線層を有する
基体上に半導体素子を、該半導体素子の電極を配線層に
接合させることによって取着するとともに配線層と電極
との接合部を含む半導体素子の外表面を樹脂製被覆材で
被覆して成る半導体素子の実装構造において、前記半導
体素子に一部が露出する放熱部材を当接させたことを特
徴とするものである。
【0007】
【作用】本発明の半導体素子の実装構造によれば、半導
体素子に一部が露出する放熱部材を当接させたことから
半導体素子が作動時に多量の熱を発生したとしてもその
熱は放熱部材が吸収するとともに大気中に良好に放散さ
れ、その結果、半導体素子は常に低温となり、半導体素
子に熱破壊が起こったり、特性に熱変化が生じることは
一切なく、半導体素子を長期間にわたり正常、且つ安定
に作動させることが可能となる。
【0008】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図1 は本発明の半導体素子の実装構造を説明するた
めの断面図であり、図中、1 は配線基板、2 は半導体素
子である。
【0009】前記配線基板1 は絶縁基体1 と複数個のメ
タライズ配線層1bとから成り、その上面に半導体素子2
が電極2aをメタライズ配線層1bに電気的に接続させた状
態で取着される。
【0010】前記配線基板1 の絶縁基体1aは酸化アルミ
ニウム質焼結体やムライト質焼結体、窒化アルミニウム
質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結
体等の無機絶縁物やエポキシ樹脂等の有機絶縁物より成
り、例えば無機絶縁物の酸化アルミニウム質焼結体で形
成されている場合、アルミナ(Al 2 O 3 ) 、シリカ(SiO
2 ) 、カルシア(CaO) 、マグネシア(MgO) 等の原料粉末
に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすと
ともにこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダ
ーロール法等を採用し、シート状に成形することによっ
てセラミックグリーンシート( セラミック生シート) を
得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに打ち抜
き加工を施し、所定形状となすとともに高温( 約1600
℃) で焼成することによって製作される。
【0011】また前記絶縁基体1aはその上面に複数個の
メタライズ配線層1bが形成されており、該メタライズ配
線層1bは半導体素子2 の電極2aを外部電気回路に電気的
に接続する作用を為し、タングステン、モリブデン、マ
ンガン、銅、アルミニウム等の金属で形成されている。
前記メタライズ配線層1bは絶縁基体1aが例えば無機絶縁
物の酸化アルミニウム質焼結体で形成されている場合、
タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉
末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペー
ストを絶縁基体1aと成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を採用し、所定パターン
に印刷塗布しておくことによって絶縁基体1aの上面に所
定形状に形成される。
【0012】尚、前記メタライズ配線層1bはその露出表
面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ材と濡れ
性が良い金属をメッキ法により1.0 乃至20.0μm の厚み
に層着しておくとメタライズ配線層1bが酸化腐食するの
を有効に防止することができるとともにメタライズ配線
層1bと半導体素子2 の電極2aとの電気的接続が良好とな
る。従って、前記メタライズ配線層1bはその露出表面に
ニッケル、金等の耐蝕性に優れ、且つロウ材と濡れ性が
良い金属をメッキ法により1.0 乃至20.0μm の厚みに層
着しておくことが好ましい。
【0013】また前記メタライズ配線層1bにはシリコン
等から成る半導体素子2 の電極2aが半田等のロウ材3 を
介して接合され、これによって半導体素子2 は配線基板
1 上に取着されることとなる。
【0014】前記半導体素子2 は更にその上面に放熱部
材4 が当接されており、該放熱部材4 は半導体素子2 が
作動時に発する熱を吸収するとともに大気中に放散する
作用を為し、これによって半導体素子2 は該素子2 自身
が発する熱によって高温になることはなく、その結果、
半導体素子2 は常に低温で、長期間にわたり正常、且つ
安定に作動することが可能となる。
【0015】前記半導体素子2 の上面に当接される放熱
部材4 は窒化アルミニウム質焼結体や銅ータングステン
合金等の熱伝導率が50W/m ・K 以上の材料が好適に使用
され、窒化アルミニウム質焼結体から成る場合は、窒化
アルミニウムに焼結助剤としてのイットリア(Y2 O 3 )
、カルシア(CaO)、マグネシア(MgO) 及び適当な有機
溶剤、溶媒を添加混合して原料粉末を調整し、次に前記
原料粉末を所定の金型内に充填するとともにこれを一定
の圧力で押圧して成形し、しかる後、前記成形体を約18
00℃の温度で焼成することによって製作され、また銅ー
タングステン合金からなる場合は、タングステンの粉末
( 約10μm)を1000Kg/cm 2 の圧力で加圧成形するととも
にこれを還元雰囲気中、約2300℃の温度で焼成して多孔
質のタングステン焼結体を得、次に1100℃の温度で加熱
溶融させた銅を前記タングステン焼結体の多孔部分に毛
管現象を利用して含浸させることによって製作される。
【0016】前記放熱部材4 はそれを窒化アルミニウム
質焼結体で形成しておくと該窒化アルミニウム質焼結体
の熱膨張係数が3.8 〜5.0 ×10-6/ ℃であり、半導体素
子2を構成するシリコンの熱膨張係数(3.0〜3.5 ×10-6/
℃) に近似することから半導体素子2 に放熱部材4 を
当接させた後、放熱部材4 と半導体素子2 に熱が印加さ
れても両者間には両者の熱膨張係数の相違に起因する大
きな熱応力が発生することはなく、該熱応力によって放
熱部材4 が半導体素子2 より剥離することもない。従っ
て、半導体素子2 に放熱部材4 を確実に当接させておく
には放熱部材4を半導体素子2 の熱膨張係数に近似した
熱膨張係数を有する窒化アルミニウム質焼結体で形成し
ておくことが好ましい。
【0017】尚、前記半導体素子2 への放熱部材4 の当
接は半導体素子2 の上面に放熱部材4 を樹脂やロウ材等
の接着材を介し接合させることによって行われる。更に
前記上面に放熱部材4 が当接された半導体素子2 は、放
熱部材4 が露出するようにして樹脂製被覆材5 で被覆さ
れており、これによって半導体素子2 が気密に封止され
ている。
【0018】前記樹脂製被覆材5 はエポキシ樹脂やポリ
イミド樹脂、フェノール樹脂等から成り、例えばエポキ
シ樹脂から成る場合、液状のエポキシ樹脂を放熱部材4
に接触しないように半導体素子2 の側部から全周に注入
し、しかる後、これを約150℃の温度で熱硬化させるこ
とによって半導体素子2 の外表面を被覆するように被着
される。
【0019】かくして上述の配線基板上に実装された半
導体素子は、配線基板のメタライズ配線層をコンピュー
ター等の情報処理装置の電気回路に接続し、半導体素子
の各電極をメタライズ配線層を介して電気回路に電気的
に接続させることによってコンピューター等の情報処理
装置に搭載されることとなる。
【0020】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能であり、例えば上述の実施例ではメタラ
イズ配線層をスクリーン印刷法を採用することによって
絶縁基体上に形成したが、これを蒸着やスパッタリング
法等の薄膜形成技術を採用することによって絶縁基体上
に形成してもよい。この場合、メタライズ配線層の線幅
が30μm 程度の細いものとして高密度配線が可能とな
り、半導体素子の高集積化、高密度化に伴う電極数の増
大に対応することができる。
【0021】また上述の実施例では配線基板上に半導体
素子を実装したが、配線基板が半導体素子を収容する半
導体素子収納用パッケージの絶縁基体であってもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明の半導体素子の実装構造によれ
ば、半導体素子に一部が露出する放熱部材を当接させた
ことから半導体素子が作動時に多量の熱を発生したとし
てもその熱は放熱部材が吸収するとともに大気中に良好
に放散され、その結果、半導体素子は常に低温となり、
半導体素子に熱破壊が起こったり、特性に熱変化が生じ
ることは一切なく、半導体素子を長期間にわたり正常、
且つ安定に作動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の実装構造を説明するため
の断面図である。
【図2】従来の半導体素子の実装構造を説明するための
断面図である。
【符号の説明】
1・・・・配線基板 1a・・・絶縁基体 1b・・・メタライズ配線層 2・・・・電源板 2a・・・電極 4・・・・放熱部材 5・・・・樹脂製被覆材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線層を有する基体上に半導体素子を、該
    半導体素子の電極を配線層に接合させることによって取
    着するとともに配線層と電極との接合部を含む半導体素
    子の外表面を樹脂製被覆材で被覆して成る半導体素子の
    実装構造において、前記半導体素子に一部が露出する放
    熱部材を当接させたことを特徴とする半導体素子の実装
    構造。
  2. 【請求項2】前記放熱部材の熱伝導率が50W/m ・K 以上
    であることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の
    実装構造。
  3. 【請求項3】前記放熱部材が窒化アルミニウム質焼結体
    で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半
    導体素子の実装構造
JP5056845A 1993-03-17 1993-03-17 半導体素子の実装構造 Pending JPH06268119A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04122053A (ja) * 1990-09-12 1992-04-22 Fujitsu Ltd 半導体チップの実装方法
JPH0541471A (ja) * 1991-08-07 1993-02-19 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置

Patent Citations (2)

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