JPH0859357A - ガラス・セラミックスパッケ−ジおよびその製造方法 - Google Patents
ガラス・セラミックスパッケ−ジおよびその製造方法Info
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- JPH0859357A JPH0859357A JP7168115A JP16811595A JPH0859357A JP H0859357 A JPH0859357 A JP H0859357A JP 7168115 A JP7168115 A JP 7168115A JP 16811595 A JP16811595 A JP 16811595A JP H0859357 A JPH0859357 A JP H0859357A
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- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/48221—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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- H01L2224/48227—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 the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高放熱性、高曲げ強度、低誘電率のガラス・
セラミックスパッケージを提供する。 【構成】 ガラスセラミックス1とAlN基板2との接
合に、Al−Si系ろう材4を用いる。例えばパターン
印刷したグリーンシートを積層、同時焼成して形成した
ガラスセラミックス基板1をAl材3を間にはさんでA
lN基板2に接合する。Al材3とガラスセラミックス
基板1との間、Al材3とAlN基板2との間には、A
l−Si系ろう材の箔4を介在させ、600℃で接合す
る。ガラスの転移点以下で加熱、接合するため、AlN
基板2に反り、割れは生じない。
セラミックスパッケージを提供する。 【構成】 ガラスセラミックス1とAlN基板2との接
合に、Al−Si系ろう材4を用いる。例えばパターン
印刷したグリーンシートを積層、同時焼成して形成した
ガラスセラミックス基板1をAl材3を間にはさんでA
lN基板2に接合する。Al材3とガラスセラミックス
基板1との間、Al材3とAlN基板2との間には、A
l−Si系ろう材の箔4を介在させ、600℃で接合す
る。ガラスの転移点以下で加熱、接合するため、AlN
基板2に反り、割れは生じない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体装置の
実装用基板として用いられるガラス・セラミックスパッ
ケージおよびその製造方法に関する。
実装用基板として用いられるガラス・セラミックスパッ
ケージおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高放熱性パッケージとしては、A
l2O3(アルミナ)を用いこれにタングステン導体を1
600℃で同時焼結して得られるセラミックスパッケー
ジに、放熱用のCu−W(銅−タングステン)合金をA
g(銀)ろう付けしたものが知られている。これはAl
2O3基板とCu−W合金の熱膨張係数を完全に合わせな
いと、基板に反りが発生したりする。また、Al2O3パ
ッケージの裏面にAl(アルミニウム)のヒートシンク
をシリコングリースで接合する場合は、接合層で熱抵抗
が大きく、良好な放熱性が得られない。
l2O3(アルミナ)を用いこれにタングステン導体を1
600℃で同時焼結して得られるセラミックスパッケー
ジに、放熱用のCu−W(銅−タングステン)合金をA
g(銀)ろう付けしたものが知られている。これはAl
2O3基板とCu−W合金の熱膨張係数を完全に合わせな
いと、基板に反りが発生したりする。また、Al2O3パ
ッケージの裏面にAl(アルミニウム)のヒートシンク
をシリコングリースで接合する場合は、接合層で熱抵抗
が大きく、良好な放熱性が得られない。
【0003】これとは別に、ガラス・セラミックス基板
の低誘電率性を用い、さらに、これに高放熱性基板であ
るAlN(窒化アルミニウム)を複合させてパッケージ
を製造することが知られている。これは、特開平4−1
12557号公報に記載されているように、ガラス・セ
ラミックス基板とAlNとの接合をガラスを用いて行う
方法である。
の低誘電率性を用い、さらに、これに高放熱性基板であ
るAlN(窒化アルミニウム)を複合させてパッケージ
を製造することが知られている。これは、特開平4−1
12557号公報に記載されているように、ガラス・セ
ラミックス基板とAlNとの接合をガラスを用いて行う
方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにガラス成分によりガラス・セラミックス基板とAl
Nとを接合する場合、それぞれの熱膨張係数を揃えなけ
ればならないが、その接合温度はガラス・セラミックス
の焼成温度と同じ温度である850℃以上でなければな
らない。この場合、ガラス・セラミックス中には、焼結
に必要となるガラスでその転移点が650℃付近のガラ
スが含まれている。このため、650℃以上でその熱膨
張係数が急激に高くなり、接合するAlN基板との間で
熱膨張係数の差が大きくなる。その結果、AlN基板に
反りが生じたり、割れが発生するという問題があった。
うにガラス成分によりガラス・セラミックス基板とAl
Nとを接合する場合、それぞれの熱膨張係数を揃えなけ
ればならないが、その接合温度はガラス・セラミックス
の焼成温度と同じ温度である850℃以上でなければな
らない。この場合、ガラス・セラミックス中には、焼結
に必要となるガラスでその転移点が650℃付近のガラ
スが含まれている。このため、650℃以上でその熱膨
張係数が急激に高くなり、接合するAlN基板との間で
熱膨張係数の差が大きくなる。その結果、AlN基板に
反りが生じたり、割れが発生するという問題があった。
【0005】
【発明の目的】そこで、この発明は、基板に反りが生じ
ることがなく、かつ、割れが発生することもないガラス
・セラミックスパッケージを提供することを、その目的
としている。また、この発明は、高放熱性のガラス・セ
ラミックスパッケージを提供することを、その目的とし
ている。さらに、このようなガラス・セラミックスパッ
ケージの製造方法を提供することを、その目的としてい
る。
ることがなく、かつ、割れが発生することもないガラス
・セラミックスパッケージを提供することを、その目的
としている。また、この発明は、高放熱性のガラス・セ
ラミックスパッケージを提供することを、その目的とし
ている。さらに、このようなガラス・セラミックスパッ
ケージの製造方法を提供することを、その目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、セラミックス基板と、このセラミックス基板に接合
されたガラスセラミックス体とを有するガラス・セラミ
ックスパッケージにおいて、セラミックス基板とガラス
セラミックス体との接合にAl−Si(アルミニウム・
シリコン合金)系ろう材を用いたガラス・セラミックス
パッケージである。
は、セラミックス基板と、このセラミックス基板に接合
されたガラスセラミックス体とを有するガラス・セラミ
ックスパッケージにおいて、セラミックス基板とガラス
セラミックス体との接合にAl−Si(アルミニウム・
シリコン合金)系ろう材を用いたガラス・セラミックス
パッケージである。
【0007】請求項2に記載の発明は、セラミックス基
板と、このセラミックス基板に接合されたガラスセラミ
ックス体とを有するガラス・セラミックスパッケージに
おいて、上記ガラスセラミックス体とセラミックス基板
との間にAl材をはさむとともに、ガラスセラミックス
体とAl材との接合、および、セラミックス基板とAl
材との接合を、共にAl−Si系ろう材で行ったガラス
・セラミックスパッケージである。
板と、このセラミックス基板に接合されたガラスセラミ
ックス体とを有するガラス・セラミックスパッケージに
おいて、上記ガラスセラミックス体とセラミックス基板
との間にAl材をはさむとともに、ガラスセラミックス
体とAl材との接合、および、セラミックス基板とAl
材との接合を、共にAl−Si系ろう材で行ったガラス
・セラミックスパッケージである。
【0008】請求項3に記載した発明は、上記セラミッ
クス基板はAlNまたはAl2O3である請求項1または
請求項2に記載のガラス・セラミックスパッケージであ
る。
クス基板はAlNまたはAl2O3である請求項1または
請求項2に記載のガラス・セラミックスパッケージであ
る。
【0009】請求項4に記載した発明は、上記ガラスセ
ラミックス体は低温焼成基板で構成した請求項1〜請求
項3のいずれかに記載のガラス・セラミックスパッケー
ジである。
ラミックス体は低温焼成基板で構成した請求項1〜請求
項3のいずれかに記載のガラス・セラミックスパッケー
ジである。
【0010】請求項5に記載した発明は、請求項1〜請
求項4のいずれかに記載のガラス・セラミックスパッケ
ージを製造する際、ガラスセラミックス体、セラミック
ス基板、Al材およびAl−Si系ろう材を重ね合わせ
て一時に接合するガラス・セラミックスパッケージの製
造方法である。
求項4のいずれかに記載のガラス・セラミックスパッケ
ージを製造する際、ガラスセラミックス体、セラミック
ス基板、Al材およびAl−Si系ろう材を重ね合わせ
て一時に接合するガラス・セラミックスパッケージの製
造方法である。
【0011】請求項6に記載した発明は、請求項1〜請
求項4のいずれかに記載のガラス・セラミックスパッケ
ージを製造する際、ガラスセラミックス体に接合するI
/OピンをAl−Si系ろう材を用いて行う請求項5に
記載のガラス・セラミックスパッケージの製造方法であ
る。
求項4のいずれかに記載のガラス・セラミックスパッケ
ージを製造する際、ガラスセラミックス体に接合するI
/OピンをAl−Si系ろう材を用いて行う請求項5に
記載のガラス・セラミックスパッケージの製造方法であ
る。
【0012】
【作用】請求項1に記載の発明は、セラミックス基板と
ガラスセラミックス体とをAl−Si系ろう材を用いて
接合している。このAl−Si系ろう材は600℃程度
の温度で溶融し、セラミックス基板とガラスセラミック
ス体とを強固に接合することができる。よって、ガラス
セラミックス体が、転移点が650℃程度のガラス成分
を含んでいても、その熱膨張差により、セラミックス基
板に反り、割れが発生することはない。
ガラスセラミックス体とをAl−Si系ろう材を用いて
接合している。このAl−Si系ろう材は600℃程度
の温度で溶融し、セラミックス基板とガラスセラミック
ス体とを強固に接合することができる。よって、ガラス
セラミックス体が、転移点が650℃程度のガラス成分
を含んでいても、その熱膨張差により、セラミックス基
板に反り、割れが発生することはない。
【0013】請求項2に記載の発明は、ガラスセラミッ
クス体とセラミックス基板との間にはさまれたAl材に
より、ガラスセラミックス体で発生した熱が良好に拡散
してセラミックス基板に伝わる。よって、その放熱性を
さらに高めることができる。
クス体とセラミックス基板との間にはさまれたAl材に
より、ガラスセラミックス体で発生した熱が良好に拡散
してセラミックス基板に伝わる。よって、その放熱性を
さらに高めることができる。
【0014】請求項3に記載した発明では、AlN基板
またはAl2O3基板を用いると、これらとAl−Si系
ろう材とのなじみがよく、接合力をよりいっそう高める
ことができる。また、AlN基板は放熱効果を高めてい
る。
またはAl2O3基板を用いると、これらとAl−Si系
ろう材とのなじみがよく、接合力をよりいっそう高める
ことができる。また、AlN基板は放熱効果を高めてい
る。
【0015】請求項4に記載した発明は、低温焼成基板
を用いることにより、基板の低誘電率化、低抵抗化、低
熱膨張率化を進めることができる。また、上記と同様に
放熱性等を高めることができる。
を用いることにより、基板の低誘電率化、低抵抗化、低
熱膨張率化を進めることができる。また、上記と同様に
放熱性等を高めることができる。
【0016】請求項5に記載した発明では、ガラスセラ
ミックス体、セラミックス基板、Al材およびAl−S
i系ろう材を重ね合わせて一時に接合する。工程が少な
くて済み、簡易にガラス・セラミックスパッケージを製
造することができる。同時に焼成することでガラス・セ
ラミックスパッケージを製造することができる。例えば
接合時に重ね合わせた厚さ方向に所定の荷重を印加する
こともできる。より強固に接合することができる。
ミックス体、セラミックス基板、Al材およびAl−S
i系ろう材を重ね合わせて一時に接合する。工程が少な
くて済み、簡易にガラス・セラミックスパッケージを製
造することができる。同時に焼成することでガラス・セ
ラミックスパッケージを製造することができる。例えば
接合時に重ね合わせた厚さ方向に所定の荷重を印加する
こともできる。より強固に接合することができる。
【0017】請求項6に記載した発明では、I/O(入
出力)ピンをガラスセラミックス体にAl−Si系ろう
材を用いて接合する結果、その接合強度を高めることが
できる。例えば低温焼成基板とした場合はピン接合工程
にて便利である。
出力)ピンをガラスセラミックス体にAl−Si系ろう
材を用いて接合する結果、その接合強度を高めることが
できる。例えば低温焼成基板とした場合はピン接合工程
にて便利である。
【0018】
【実施例】以下に、この発明に係る高放熱性のガラス・
セラミックスパッケージの一実施例について、図1を参
照して説明する。
セラミックスパッケージの一実施例について、図1を参
照して説明する。
【0019】図1にあって、1は厚さ0.9mmの矩形
板状のガラスセラミックスであり、このガラスセラミッ
クス1は、厚さ0.635mmの同一形状のAlN基板
2に、厚さ0.3mmのAl材3を間に挟んで、Al−
Si系ろう材4により接合されている。ガラスセラミッ
クスとしては、例えば「低温焼成基板951(DuPo
nt社製)」を使用することができる。また、Al−S
i系ろう材4としては、例えばAl−7.5wt%Si
を使用することができる。このガラスセラミックス基板
では、そのガラスセラミックス1の中央部に半導体素子
(Siチップ)を搭載するための穴が形成されている。
この穴にSiチップ5が接着材またははんだにより接
合、搭載されている。Si(シリコン)チップ5のボン
ディングパッドは、ガラスセラミックス1上のAg導体
のボンディングパッドにAu(金)ワイヤ7でボンディ
ングされている。さらに、ガラスセラミックス1の上面
にはI/Oピン6がはんだ付けされている。
板状のガラスセラミックスであり、このガラスセラミッ
クス1は、厚さ0.635mmの同一形状のAlN基板
2に、厚さ0.3mmのAl材3を間に挟んで、Al−
Si系ろう材4により接合されている。ガラスセラミッ
クスとしては、例えば「低温焼成基板951(DuPo
nt社製)」を使用することができる。また、Al−S
i系ろう材4としては、例えばAl−7.5wt%Si
を使用することができる。このガラスセラミックス基板
では、そのガラスセラミックス1の中央部に半導体素子
(Siチップ)を搭載するための穴が形成されている。
この穴にSiチップ5が接着材またははんだにより接
合、搭載されている。Si(シリコン)チップ5のボン
ディングパッドは、ガラスセラミックス1上のAg導体
のボンディングパッドにAu(金)ワイヤ7でボンディ
ングされている。さらに、ガラスセラミックス1の上面
にはI/Oピン6がはんだ付けされている。
【0020】次に、このガラス・セラミックスパッケー
ジの製造方法について説明する。ガラスセラミックス基
板1の製造は、まず、Al2O3粉末と、軟化点が650
℃であるガラス粉末とを70:30の割合(重量%)で
混合する。これに、有機溶剤、結合剤、可塑剤を加え、
このペーストをドクターブレード法を用いて成形する。
この後、乾燥してグリーンシートを製造する。これにA
g系ペーストを用いてスクリーン印刷法により所望の配
線パターンを印刷する。このようにして形成したグリー
ンシートを複数積層し、200MPaでプレスする。こ
の後、脱脂を行い、850℃で焼成する。このようにし
てガラスセラミックス基板1を製造することができる。
ジの製造方法について説明する。ガラスセラミックス基
板1の製造は、まず、Al2O3粉末と、軟化点が650
℃であるガラス粉末とを70:30の割合(重量%)で
混合する。これに、有機溶剤、結合剤、可塑剤を加え、
このペーストをドクターブレード法を用いて成形する。
この後、乾燥してグリーンシートを製造する。これにA
g系ペーストを用いてスクリーン印刷法により所望の配
線パターンを印刷する。このようにして形成したグリー
ンシートを複数積層し、200MPaでプレスする。こ
の後、脱脂を行い、850℃で焼成する。このようにし
てガラスセラミックス基板1を製造することができる。
【0021】そして、このガラスセラミックス基板1と
AlN基板2との間に、Al−Siの箔(厚さ30μ
m)を、図2のように、Al材とともにはさみこみ、さ
らに、真空中で荷重(2.0kgf/cm2)をかけて
所定温度でろう付けした。このようにしてガラスセラミ
ックス1とAlN2とからなる複合基板を製造する。こ
れらにSiチップ5をAu−Siはんだを用いてダイボ
ンドし、さらにAuワイヤ7でボンディングする。さら
に、I/Oピン6をはんだ付けして、図1の構造のパッ
ケージを得る。
AlN基板2との間に、Al−Siの箔(厚さ30μ
m)を、図2のように、Al材とともにはさみこみ、さ
らに、真空中で荷重(2.0kgf/cm2)をかけて
所定温度でろう付けした。このようにしてガラスセラミ
ックス1とAlN2とからなる複合基板を製造する。こ
れらにSiチップ5をAu−Siはんだを用いてダイボ
ンドし、さらにAuワイヤ7でボンディングする。さら
に、I/Oピン6をはんだ付けして、図1の構造のパッ
ケージを得る。
【0022】これらの高放熱性ガラス・セラミックスパ
ッケージの放熱特性と基板の反り、曲げ強度を、従来の
ガラスセラミックスとAlN基板との複合基板を用いた
パッケージのそれ、および、Al2O3基板のパッケージ
のそれと比較した。この結果を表1に示す。この表に示
すように、この発明に係るパッケージは反り、曲げ強度
とも、従来技術に比較して優れていることが明らかであ
る。また、反り、曲げについては以下のようにして測定
した。平坦な試料台上に40mmの長さのパッケージを
載置し、表面粗さ計(ミツトヨ(株)製のサーフテスト
501)で50mmの長さの断面曲線を測定した。ま
た、3W発熱時のチップ温度の測定は、パッケージのチ
ップを3Wで発熱させ、赤外線カメラ「TVS−200
0(日本アビオニクス(株)製)」を用いてチップ表面
温度Tjを測定した。
ッケージの放熱特性と基板の反り、曲げ強度を、従来の
ガラスセラミックスとAlN基板との複合基板を用いた
パッケージのそれ、および、Al2O3基板のパッケージ
のそれと比較した。この結果を表1に示す。この表に示
すように、この発明に係るパッケージは反り、曲げ強度
とも、従来技術に比較して優れていることが明らかであ
る。また、反り、曲げについては以下のようにして測定
した。平坦な試料台上に40mmの長さのパッケージを
載置し、表面粗さ計(ミツトヨ(株)製のサーフテスト
501)で50mmの長さの断面曲線を測定した。ま
た、3W発熱時のチップ温度の測定は、パッケージのチ
ップを3Wで発熱させ、赤外線カメラ「TVS−200
0(日本アビオニクス(株)製)」を用いてチップ表面
温度Tjを測定した。
【0023】
【発明の効果】この発明では、高放熱性を有し、しか
も、接着強度が高く、さらには、曲げ、割れ等が生じな
いガラス・セラミックスパッケージを得ることができ
る。すなわち、この発明によれば、パワー素子用の基板
等として好適なパッケージを提供することができる。
も、接着強度が高く、さらには、曲げ、割れ等が生じな
いガラス・セラミックスパッケージを得ることができ
る。すなわち、この発明によれば、パワー素子用の基板
等として好適なパッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るガラス・セラミック
スパッケージの構造を示す断面図である。
スパッケージの構造を示す断面図である。
【図2】この発明の一実施例に係るガラス・セラミック
スパッケージの製造過程を説明するための分解断面図で
ある。
スパッケージの製造過程を説明するための分解断面図で
ある。
1 ガラスセラミックス基板(低温焼成基板等) 2 AlN基板 3 Al材 4 Al−Si系ろう材 6 I/Oピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 初鹿 昌文 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内
Claims (6)
- 【請求項1】 セラミックス基板と、このセラミックス
基板に接合されたガラスセラミックス体とを有するガラ
ス・セラミックスパッケージにおいて、 セラミックス基板とガラスセラミックス体との接合にA
l−Si系ろう材を用いたことを特徴とするガラス・セ
ラミックスパッケージ。 - 【請求項2】 セラミックス基板と、このセラミックス
基板に接合されたガラスセラミックス体とを有するガラ
ス・セラミックスパッケージにおいて、 上記ガラスセラミックス体とセラミックス基板との間に
Al材をはさむとともに、ガラスセラミックス体とAl
材との接合、および、セラミックス基板とAl材との接
合を、共にAl−Si系ろう材で行ったことを特徴とす
るガラス・セラミックスパッケージ。 - 【請求項3】 上記セラミックス基板はAlNまたはA
l2O3である請求項1または請求項2に記載のガラス・
セラミックスパッケージ。 - 【請求項4】 上記ガラスセラミックス体は低温焼成基
板で構成した請求項1〜請求項3のいずれかに記載のガ
ラス・セラミックスパッケージ。 - 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
ガラス・セラミックスパッケージを製造する際、ガラス
セラミックス体、セラミックス基板、Al材およびAl
−Si系ろう材を重ね合わせて一時に接合することを特
徴とするガラス・セラミックスパッケージの製造方法。 - 【請求項6】 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
ガラス・セラミックスパッケージを製造する際、ガラス
セラミックス体に接合するI/OピンをAl−Si系ろ
う材を用いて行う請求項5に記載のガラス・セラミック
スパッケージの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7168115A JPH0859357A (ja) | 1994-06-09 | 1995-06-08 | ガラス・セラミックスパッケ−ジおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6-152636 | 1994-06-09 | ||
JP15263694 | 1994-06-09 | ||
JP7168115A JPH0859357A (ja) | 1994-06-09 | 1995-06-08 | ガラス・セラミックスパッケ−ジおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0859357A true JPH0859357A (ja) | 1996-03-05 |
Family
ID=26481495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7168115A Withdrawn JPH0859357A (ja) | 1994-06-09 | 1995-06-08 | ガラス・セラミックスパッケ−ジおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0859357A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6426154B1 (en) | 1999-09-28 | 2002-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ceramic circuit board |
-
1995
- 1995-06-08 JP JP7168115A patent/JPH0859357A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6426154B1 (en) | 1999-09-28 | 2002-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ceramic circuit board |
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Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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