JPH0883867A - 高放熱性セラミックパッケージ - Google Patents
高放熱性セラミックパッケージInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反り及び割れが発生せず、高い放熱性を有す
る。重量及び製造コストを低減できる。低温焼結した多
層配線基板に対してもアルミニウム板をより低温で放熱
用セラミック基板に接着して放熱性を向上する。 【構成】 基板両面にアルミニウム板３１，３２をそれ
ぞれ接着した放熱用セラミック基板１３がアルミニウム
板３１を介してセラミック多層配線基板１１の片面にＡ
ｌ−Ｓｉ系ろう材により接着される。セラミック基板１
３とセラミック多層配線基板１１とが同種又は互いに異
種のセラミックスにより構成され、このセラミックスが
アルミナ、ガラスセラミックス、窒化アルミニウム、ム
ライト又は炭化珪素のいずれかである。両アルミニウム
板３１，３２はセラミック基板１３にＡｌ−Ｓｉ系ろう
材により接着される。
る。重量及び製造コストを低減できる。低温焼結した多
層配線基板に対してもアルミニウム板をより低温で放熱
用セラミック基板に接着して放熱性を向上する。 【構成】 基板両面にアルミニウム板３１，３２をそれ
ぞれ接着した放熱用セラミック基板１３がアルミニウム
板３１を介してセラミック多層配線基板１１の片面にＡ
ｌ−Ｓｉ系ろう材により接着される。セラミック基板１
３とセラミック多層配線基板１１とが同種又は互いに異
種のセラミックスにより構成され、このセラミックスが
アルミナ、ガラスセラミックス、窒化アルミニウム、ム
ライト又は炭化珪素のいずれかである。両アルミニウム
板３１，３２はセラミック基板１３にＡｌ−Ｓｉ系ろう
材により接着される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン半導体チップ
等を実装した高放熱性セラミックパッケージに関する。
更に詳しくはパッケージ内で発生する熱を大気に放散さ
せてパッケージの昇温を抑制するセラミックパッケージ
に関するものである。
等を実装した高放熱性セラミックパッケージに関する。
更に詳しくはパッケージ内で発生する熱を大気に放散さ
せてパッケージの昇温を抑制するセラミックパッケージ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の高放熱性セラミックパッ
ケージとして、図９〜図１１に示すパッケージ１、６及
び１０が知られている。図９に示すように、セラミック
パッケージ１ではアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）多層配線基板２
の片面に熱伝導率の大きい放熱用の銅・タングステン
（Ｃｕ−Ｗ）合金板３がＡｇろう材により接着される。
多層配線基板２は層表面にタングステン導体２ｂにより
回路が形成されたアルミナ層２ａを多数積層した後、１
６００℃前後の高温で焼成して作られる。この基板２の
別の片面の中央にはキャビティ２ｃが形成され、このキ
ャビティ２ｃの天井にはシリコン半導体チップ４がＡｕ
−Ｓｉはんだ材を用いて接着される。このセラミックパ
ッケージ１では、シリコン半導体チップ４にて発生した
熱を基板２を介してＣｕ−Ｗ合金板３から大気に放散さ
せる。
ケージとして、図９〜図１１に示すパッケージ１、６及
び１０が知られている。図９に示すように、セラミック
パッケージ１ではアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）多層配線基板２
の片面に熱伝導率の大きい放熱用の銅・タングステン
（Ｃｕ−Ｗ）合金板３がＡｇろう材により接着される。
多層配線基板２は層表面にタングステン導体２ｂにより
回路が形成されたアルミナ層２ａを多数積層した後、１
６００℃前後の高温で焼成して作られる。この基板２の
別の片面の中央にはキャビティ２ｃが形成され、このキ
ャビティ２ｃの天井にはシリコン半導体チップ４がＡｕ
−Ｓｉはんだ材を用いて接着される。このセラミックパ
ッケージ１では、シリコン半導体チップ４にて発生した
熱を基板２を介してＣｕ−Ｗ合金板３から大気に放散さ
せる。
【０００３】また図１０に示すように、セラミックパッ
ケージ６ではアルミナ多層配線基板７の中央に基板を貫
通するキャビティ７ｃが形成され、このキャビティ７ｃ
の上端に放熱用のＣｕ−Ｗ合金ブロック８が挿着され
る。多層配線基板７は図９に示される多層配線基板２と
同様に作られ、シリコン半導体チップ４はブロック８の
下面にＡｕ−Ｓｉはんだ材を介して接着される。また図
１１に示すように、セラミックパッケージ１０ではセラ
ミックパッケージ６のブロック８の上面にビス９ａをブ
ロック８のねじ孔９ｂに螺合することによりアルミニウ
ム製フィン９が取付けられる。このセラミックパッケー
ジ６又は１０では、シリコン半導体チップ４にて発生し
た熱をブロック８から又はブロック８を介してフィン９
から大気に放散させる。
ケージ６ではアルミナ多層配線基板７の中央に基板を貫
通するキャビティ７ｃが形成され、このキャビティ７ｃ
の上端に放熱用のＣｕ−Ｗ合金ブロック８が挿着され
る。多層配線基板７は図９に示される多層配線基板２と
同様に作られ、シリコン半導体チップ４はブロック８の
下面にＡｕ−Ｓｉはんだ材を介して接着される。また図
１１に示すように、セラミックパッケージ１０ではセラ
ミックパッケージ６のブロック８の上面にビス９ａをブ
ロック８のねじ孔９ｂに螺合することによりアルミニウ
ム製フィン９が取付けられる。このセラミックパッケー
ジ６又は１０では、シリコン半導体チップ４にて発生し
た熱をブロック８から又はブロック８を介してフィン９
から大気に放散させる。
【０００４】更に特開平６−６９３６７号公報には、複
数のセラミック層の間に放熱用の金属層を介在させ、こ
れらを積層した後、焼成することにより一体化した高放
熱性セラミックパッケージが開示されている。このパッ
ケージの下部には上記複数のセラミック層の一部を切り
欠くことによりシリコン半導体チップを接着するための
キャビティが形成される。また金属層はセラミック層表
面の導体回路に導通しないように配置される。金属層の
金属には焼成により溶融せずかつ熱伝導率の大きいタン
グステン、モリブデン等が選ばれる。このセラミックパ
ッケージでは、キャビティに接着されたシリコン半導体
チップの発熱による熱を、金属層を通じてパッケージ側
面方向へ有効に拡散させることができる。また金属層を
セラミック層と同時に焼成して一体化するので、セラミ
ック層における熱が金属層にスムーズに誘導され、パッ
ケージの熱拡散性を向上させることができる。
数のセラミック層の間に放熱用の金属層を介在させ、こ
れらを積層した後、焼成することにより一体化した高放
熱性セラミックパッケージが開示されている。このパッ
ケージの下部には上記複数のセラミック層の一部を切り
欠くことによりシリコン半導体チップを接着するための
キャビティが形成される。また金属層はセラミック層表
面の導体回路に導通しないように配置される。金属層の
金属には焼成により溶融せずかつ熱伝導率の大きいタン
グステン、モリブデン等が選ばれる。このセラミックパ
ッケージでは、キャビティに接着されたシリコン半導体
チップの発熱による熱を、金属層を通じてパッケージ側
面方向へ有効に拡散させることができる。また金属層を
セラミック層と同時に焼成して一体化するので、セラミ
ック層における熱が金属層にスムーズに誘導され、パッ
ケージの熱拡散性を向上させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のラ
ミックパッケージはいずれも、放熱用の板材、ブロック
及び金属層が比較的比重が大きくしかも高価なＣｕ−Ｗ
合金、タングステン、モリブデン等を使用しているた
め、パッケージ全体の重量が増大し、製造コストを押上
げる不具合があった。また、図１１に示されるフィン付
きセラミックパッケージ１０では、Ｃｕ−Ｗ合金ブロッ
ク８とアルミニウム製フィン９との間にシリコーングリ
ースが塗布されるが、このシリコーングリース層は熱抵
抗が大きいため、ブロック８からフィン９に効率良く熱
が伝わらず、またブロック８にねじ孔９ｂを形成するの
に多くの時間を要する問題点があった。更に、近年低誘
電率を有し高周波特性が良好なガラスセラミックスを基
板材料とし、配線材料にＡｇ，Ａｕなどを用いた多層配
線基板が注目されている。この多層配線基板はＡｇやＡ
ｕの融点の関係上、８５０〜９００℃程度の比較的低温
で大気中で焼結するガラスセラミックスを使用してい
る。しかし、この多層配線基板に上記Ｃｕ−Ｗ合金をＡ
ｇろう材により還元雰囲気中で８２０℃程度の温度で接
着しようとすると、多層配線基板のＡｇやＡｕの導体回
路の密着強度が低下するため、実質的にこの多層配線基
板には放熱用のＣｕ−Ｗ合金ブロックを接着できない問
題点があった。
ミックパッケージはいずれも、放熱用の板材、ブロック
及び金属層が比較的比重が大きくしかも高価なＣｕ−Ｗ
合金、タングステン、モリブデン等を使用しているた
め、パッケージ全体の重量が増大し、製造コストを押上
げる不具合があった。また、図１１に示されるフィン付
きセラミックパッケージ１０では、Ｃｕ−Ｗ合金ブロッ
ク８とアルミニウム製フィン９との間にシリコーングリ
ースが塗布されるが、このシリコーングリース層は熱抵
抗が大きいため、ブロック８からフィン９に効率良く熱
が伝わらず、またブロック８にねじ孔９ｂを形成するの
に多くの時間を要する問題点があった。更に、近年低誘
電率を有し高周波特性が良好なガラスセラミックスを基
板材料とし、配線材料にＡｇ，Ａｕなどを用いた多層配
線基板が注目されている。この多層配線基板はＡｇやＡ
ｕの融点の関係上、８５０〜９００℃程度の比較的低温
で大気中で焼結するガラスセラミックスを使用してい
る。しかし、この多層配線基板に上記Ｃｕ−Ｗ合金をＡ
ｇろう材により還元雰囲気中で８２０℃程度の温度で接
着しようとすると、多層配線基板のＡｇやＡｕの導体回
路の密着強度が低下するため、実質的にこの多層配線基
板には放熱用のＣｕ−Ｗ合金ブロックを接着できない問
題点があった。
【０００６】本発明の目的は、反りや割れが発生せず、
放熱性を向上でき、重量及び製造コストを低減できる高
放熱性セラミックパッケージを提供することにある。本
発明の別の目的は、低温焼結した多層配線基板に対して
もアルミニウム板をより低温で放熱用セラミック基板に
接着して放熱性を向上し得る高放熱性セラミックパッケ
ージを提供することにある。
放熱性を向上でき、重量及び製造コストを低減できる高
放熱性セラミックパッケージを提供することにある。本
発明の別の目的は、低温焼結した多層配線基板に対して
もアルミニウム板をより低温で放熱用セラミック基板に
接着して放熱性を向上し得る高放熱性セラミックパッケ
ージを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１〜図４に示すよう
に、請求項１に係る発明は基板両面に第１アルミニウム
板３１及び第２アルミニウム板３２又は７２をそれぞれ
接着した放熱用セラミック基板１３が第１アルミニウム
板３１を介してセラミック多層配線基板１１の片面にＡ
ｌ−Ｓｉ系ろう材により接着され、セラミック基板１３
とセラミック多層配線基板１１とが同種又は互いに異種
のセラミックスにより構成され、このセラミックスがア
ルミナ、ガラスセラミックス、窒化アルミニウム、ムラ
イト又は炭化珪素のいずれかである高放熱性セラミック
パッケージ３０，５０，７０及び９０である。
に、請求項１に係る発明は基板両面に第１アルミニウム
板３１及び第２アルミニウム板３２又は７２をそれぞれ
接着した放熱用セラミック基板１３が第１アルミニウム
板３１を介してセラミック多層配線基板１１の片面にＡ
ｌ−Ｓｉ系ろう材により接着され、セラミック基板１３
とセラミック多層配線基板１１とが同種又は互いに異種
のセラミックスにより構成され、このセラミックスがア
ルミナ、ガラスセラミックス、窒化アルミニウム、ムラ
イト又は炭化珪素のいずれかである高放熱性セラミック
パッケージ３０，５０，７０及び９０である。
【０００８】ここで両アルミニウム板３１，３２（又は
７２）はセラミック基板１３にＡｌ−Ｓｉ系ろう材によ
り接着される。またセラミック基板１３を構成するセラ
ミックスは、アルミナ、ガラスセラミックス、窒化アル
ミニウム、ムライト又は炭化珪素のいずれかであり、セ
ラミック多層配線基板１１を構成するセラミックスもア
ルミナ、ガラスセラミックス、窒化アルミニウム、ムラ
イト又は炭化珪素のいずれかである。放熱用セラミック
基板１３とセラミック多層配線基板１１をそれぞれ構成
するセラミックスは、上述したセラミックス群の中であ
れば、同種のものでも異種のものでもよい。例えばセラ
ミック多層配線基板１１を構成するセラミックスがアル
ミナであれば、セラミック基板１３はアルミナ、ガラス
セラミックス、窒化アルミニウム、ムライト又は炭化珪
素のいずれかのセラミックスにより構成される。ガラス
セラミックスはコーディライトセラミックス（cordieri
teceramics, ２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）にＰ2
Ｏ5，Ｌｉ2Ｏ，Ｂ2Ｏ3，ＺｒＯ2，ＺｎＯ，ＴｉＯ2，Ｓ
ｎＯ2の１〜３種の添加物を添加した組成や、βスポー
ジュメン（spodumene, Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４Ｓｉ
Ｏ2）にＰ2Ｏ5，ＢａＯ，ＺｎＯ，Ｋ2Ｏなどを添加した
組成を有する。これらのガラスセラミックスはいずれも
８５０〜１０５０℃の低い温度で焼結可能であり、低誘
電率で小さい熱膨張係数を示す。
７２）はセラミック基板１３にＡｌ−Ｓｉ系ろう材によ
り接着される。またセラミック基板１３を構成するセラ
ミックスは、アルミナ、ガラスセラミックス、窒化アル
ミニウム、ムライト又は炭化珪素のいずれかであり、セ
ラミック多層配線基板１１を構成するセラミックスもア
ルミナ、ガラスセラミックス、窒化アルミニウム、ムラ
イト又は炭化珪素のいずれかである。放熱用セラミック
基板１３とセラミック多層配線基板１１をそれぞれ構成
するセラミックスは、上述したセラミックス群の中であ
れば、同種のものでも異種のものでもよい。例えばセラ
ミック多層配線基板１１を構成するセラミックスがアル
ミナであれば、セラミック基板１３はアルミナ、ガラス
セラミックス、窒化アルミニウム、ムライト又は炭化珪
素のいずれかのセラミックスにより構成される。ガラス
セラミックスはコーディライトセラミックス（cordieri
teceramics, ２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）にＰ2
Ｏ5，Ｌｉ2Ｏ，Ｂ2Ｏ3，ＺｒＯ2，ＺｎＯ，ＴｉＯ2，Ｓ
ｎＯ2の１〜３種の添加物を添加した組成や、βスポー
ジュメン（spodumene, Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４Ｓｉ
Ｏ2）にＰ2Ｏ5，ＢａＯ，ＺｎＯ，Ｋ2Ｏなどを添加した
組成を有する。これらのガラスセラミックスはいずれも
８５０〜１０５０℃の低い温度で焼結可能であり、低誘
電率で小さい熱膨張係数を示す。
【０００９】請求項２に係る発明は第１アルミニウム板
３１の厚さと第２アルミニウム板３２の厚さの合計が放
熱用セラミック基板１３の厚さの１０〜２００％である
高放熱性セラミックパッケージ３０，５０，７０及び９
０である。例えば放熱用セラミック基板１３の厚さが
１．０ｍｍであれば、アルミニウム板３１及び３２の厚
さの合計は０．１〜２．０ｍｍの範囲内にある。これら
の厚さの合計が放熱用セラミック基板の厚さの１０％未
満であるとアルミニウム板によるパッケージの放熱性が
劣化し、２００％を超えると接着後の応力緩和時に放熱
用セラミック基板にクラックや割れを生じ易くなる。放
熱用セラミック基板１３の厚さは０．１〜１．０ｍｍの
範囲のものが好ましい。この厚さが０．１ｍｍ未満であ
ると基板の絶縁特性が劣化し、かつ機械的強度が低下し
易い。この厚さが１．０ｍｍを超えるとそれに応じてア
ルミニウム板の厚さを増大したときにパッケージ全体が
重くなり易い。
３１の厚さと第２アルミニウム板３２の厚さの合計が放
熱用セラミック基板１３の厚さの１０〜２００％である
高放熱性セラミックパッケージ３０，５０，７０及び９
０である。例えば放熱用セラミック基板１３の厚さが
１．０ｍｍであれば、アルミニウム板３１及び３２の厚
さの合計は０．１〜２．０ｍｍの範囲内にある。これら
の厚さの合計が放熱用セラミック基板の厚さの１０％未
満であるとアルミニウム板によるパッケージの放熱性が
劣化し、２００％を超えると接着後の応力緩和時に放熱
用セラミック基板にクラックや割れを生じ易くなる。放
熱用セラミック基板１３の厚さは０．１〜１．０ｍｍの
範囲のものが好ましい。この厚さが０．１ｍｍ未満であ
ると基板の絶縁特性が劣化し、かつ機械的強度が低下し
易い。この厚さが１．０ｍｍを超えるとそれに応じてア
ルミニウム板の厚さを増大したときにパッケージ全体が
重くなり易い。
【００１０】図２及び図４に示すように、請求項３に係
る発明はセラミック基板１３の放熱面に第２アルミニウ
ム板７２を介してアルミニウム材からなる放熱フィン７
１がＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して接着された高放熱性セ
ラミックパッケージ７０及び９０である。この放熱フィ
ン７１の代表例としてはフィン本体７１ｂの途中に窓が
なくフィン本体７１ｂの両端が開口するアルミニウム製
のコルゲートフィンが挙げられる。その他の放熱フィン
の例としては、図６に示すようなフィン本体１０１ｂの
断面が略蜂の巣状のアルミニウム製のコルゲートハニカ
ムフィン１０１や、また図７及び図８に示すようにフィ
ン本体１２１ｂの途中に多数の窓１２１ｃが形成されか
つフィン本体１２１ｂの両端が開口するアルミニウム製
のコルゲートルーバフィン１２１でもよく、更に図示し
ないが多数のアルミニウム製のピンを立設したピンフィ
ンでもよい。第２アルミニウム板７２に放熱フィン７
１，１０１，１２１を接着する場合には、第２アルミニ
ウム板７２を第１アルミニウム板３１より薄くすること
ができる。具体的には第２アルミニウム板７２の厚さを
第１アルミニウム板３１の厚さの７０％以下にすること
ができる。
る発明はセラミック基板１３の放熱面に第２アルミニウ
ム板７２を介してアルミニウム材からなる放熱フィン７
１がＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して接着された高放熱性セ
ラミックパッケージ７０及び９０である。この放熱フィ
ン７１の代表例としてはフィン本体７１ｂの途中に窓が
なくフィン本体７１ｂの両端が開口するアルミニウム製
のコルゲートフィンが挙げられる。その他の放熱フィン
の例としては、図６に示すようなフィン本体１０１ｂの
断面が略蜂の巣状のアルミニウム製のコルゲートハニカ
ムフィン１０１や、また図７及び図８に示すようにフィ
ン本体１２１ｂの途中に多数の窓１２１ｃが形成されか
つフィン本体１２１ｂの両端が開口するアルミニウム製
のコルゲートルーバフィン１２１でもよく、更に図示し
ないが多数のアルミニウム製のピンを立設したピンフィ
ンでもよい。第２アルミニウム板７２に放熱フィン７
１，１０１，１２１を接着する場合には、第２アルミニ
ウム板７２を第１アルミニウム板３１より薄くすること
ができる。具体的には第２アルミニウム板７２の厚さを
第１アルミニウム板３１の厚さの７０％以下にすること
ができる。
【００１１】図３及び図４に示すように、請求項４に係
る発明はセラミック基板１３に熱伝導用スルーホール５
１が設けられ、スルーホール５１にアルミニウム材５２
が充填された高放熱性セラミックパッケージ５０及び９
０である。多層配線基板１１の下面にキャビティ１１ｃ
が設けられ、キャビティ１１ｃの天井にシリコン半導体
チップ１４が接着される場合には、このキャビティ１１
ｃに対向する位置に複数の熱伝導用スルーホール５１が
設けられる。スルーホール５１に充填されたアルミニウ
ム材５２はアルミニウム板３１，３２（又は７２）に接
触する。図１〜図４に示すように、請求項５に係る発明
はセラミック多層配線基板１１の別の片面に複数のＩ／
Ｏピン１８がＡｌ−Ｓｉ系ろう材により接着された高放
熱性セラミックパッケージ３０，５０，７０及び９０で
ある。これらのＩ／Ｏピン１８はアルミニウム板付きセ
ラミック基板１３を多層配線基板１１に接着するとき
に、同時に接着される。
る発明はセラミック基板１３に熱伝導用スルーホール５
１が設けられ、スルーホール５１にアルミニウム材５２
が充填された高放熱性セラミックパッケージ５０及び９
０である。多層配線基板１１の下面にキャビティ１１ｃ
が設けられ、キャビティ１１ｃの天井にシリコン半導体
チップ１４が接着される場合には、このキャビティ１１
ｃに対向する位置に複数の熱伝導用スルーホール５１が
設けられる。スルーホール５１に充填されたアルミニウ
ム材５２はアルミニウム板３１，３２（又は７２）に接
触する。図１〜図４に示すように、請求項５に係る発明
はセラミック多層配線基板１１の別の片面に複数のＩ／
Ｏピン１８がＡｌ−Ｓｉ系ろう材により接着された高放
熱性セラミックパッケージ３０，５０，７０及び９０で
ある。これらのＩ／Ｏピン１８はアルミニウム板付きセ
ラミック基板１３を多層配線基板１１に接着するとき
に、同時に接着される。
【００１２】図５に示すように、請求項６に係る発明は
放熱用アルミナ基板２３がアルミニウム板２２を介して
アルミナ多層配線基板２１の片面に接着され、接着材に
Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を用いた高放熱性セラミックパッケ
ージ２０である。接着方法としては基板片面にＡｌ−Ｓ
ｉ系ろう材によりアルミニウム板２２を接着した放熱用
アルミナ基板２３を用意しておき、このアルミナ基板２
３をアルミニウム板２２を介してアルミナ多層配線基板
２１の片面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材により接着することが
好ましい。請求項７に係る発明はこのアルミニウム板２
２の厚さが放熱用アルミナ基板２３の厚さの１０〜１０
０％である高放熱性セラミックパッケージ２０である。
この数値範囲は請求項２に係る発明と同一理由により決
められる。アルミナ基板２３の厚さはセラミック基板１
３と同様に０．１〜２．０ｍｍの範囲のものが好まし
い。
放熱用アルミナ基板２３がアルミニウム板２２を介して
アルミナ多層配線基板２１の片面に接着され、接着材に
Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を用いた高放熱性セラミックパッケ
ージ２０である。接着方法としては基板片面にＡｌ−Ｓ
ｉ系ろう材によりアルミニウム板２２を接着した放熱用
アルミナ基板２３を用意しておき、このアルミナ基板２
３をアルミニウム板２２を介してアルミナ多層配線基板
２１の片面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材により接着することが
好ましい。請求項７に係る発明はこのアルミニウム板２
２の厚さが放熱用アルミナ基板２３の厚さの１０〜１０
０％である高放熱性セラミックパッケージ２０である。
この数値範囲は請求項２に係る発明と同一理由により決
められる。アルミナ基板２３の厚さはセラミック基板１
３と同様に０．１〜２．０ｍｍの範囲のものが好まし
い。
【００１３】図示しないが、請求項８に係る発明は放熱
用アルミナ基板２３の放熱面にアルミニウム材からなる
放熱フィンがＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して接着された高
放熱性セラミックパッケージである。この放熱フィンと
しては図２、図４、図６〜図８に示されるフィンが挙げ
られる。請求項９に係る発明はアルミナ多層配線基板２
１の別の片面に複数のＩ／Ｏピン２８がＡｌ−Ｓｉ系ろ
う材により接着された高放熱性セラミックパッケージ２
０である。これらのＩ／Ｏピン２８もＩ／Ｏピン１８と
同様にアルミニウム板付きアルミナ基板２３を多層配線
基板２１に接着するときに、同時に接着される。
用アルミナ基板２３の放熱面にアルミニウム材からなる
放熱フィンがＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して接着された高
放熱性セラミックパッケージである。この放熱フィンと
しては図２、図４、図６〜図８に示されるフィンが挙げ
られる。請求項９に係る発明はアルミナ多層配線基板２
１の別の片面に複数のＩ／Ｏピン２８がＡｌ−Ｓｉ系ろ
う材により接着された高放熱性セラミックパッケージ２
０である。これらのＩ／Ｏピン２８もＩ／Ｏピン１８と
同様にアルミニウム板付きアルミナ基板２３を多層配線
基板２１に接着するときに、同時に接着される。
【００１４】本発明で接着材として用いられるＡｌ−Ｓ
ｉ系ろう材には、Ａｌ−７．５％Ｓｉ箔（重量％、以下
同じ）、Ａｌ−１３％Ｓｉ箔、Ａｌ−９．５％Ｓｉ−
１．０％Ｍｇ箔、Ａｌ−７．５％Ｓｉ−１０％Ｇｅ箔等
が例示される。図１〜図５に示すように、多層配線基板
１１，２１にキャビティ１１ｃ，２１ｃを設けてアルミ
ニウム板３１，２２にシリコン半導体チップ１４，２４
をＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して接着することができる。
またシリコン半導体チップの別の接着方法として、アル
ミニウム板の中央にキャビティに対向してシリコン半導
体チップを遊挿可能な孔を形成し、シリコン半導体チッ
プを上記孔から臨む放熱用セラミック基板にＡｌ−Ｓｉ
系ろう材を介して接着してもよい。このように構成する
ことにより、シリコン半導体チップ裏面を完全に絶縁す
ることができる。
ｉ系ろう材には、Ａｌ−７．５％Ｓｉ箔（重量％、以下
同じ）、Ａｌ−１３％Ｓｉ箔、Ａｌ−９．５％Ｓｉ−
１．０％Ｍｇ箔、Ａｌ−７．５％Ｓｉ−１０％Ｇｅ箔等
が例示される。図１〜図５に示すように、多層配線基板
１１，２１にキャビティ１１ｃ，２１ｃを設けてアルミ
ニウム板３１，２２にシリコン半導体チップ１４，２４
をＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して接着することができる。
またシリコン半導体チップの別の接着方法として、アル
ミニウム板の中央にキャビティに対向してシリコン半導
体チップを遊挿可能な孔を形成し、シリコン半導体チッ
プを上記孔から臨む放熱用セラミック基板にＡｌ−Ｓｉ
系ろう材を介して接着してもよい。このように構成する
ことにより、シリコン半導体チップ裏面を完全に絶縁す
ることができる。
【００１５】
【作用】図１に示される請求項１に係る高放熱性セラミ
ックパッケージ３０では、放熱用セラミック基板１３を
構成するセラミックスと多層配線基板１１を構成するセ
ラミックスが互いに異種であってそれぞれの熱膨張係数
が異なっても、セラミック基板１３の両面に接着したア
ルミニウム板３１及び３２が、接着後の基板１３の反り
や割れを抑制するとともに、熱応力が作用したときの応
力緩和層として機能する。この結果、接着後の温度変化
によってパッケージ３０に反りや割れを生じない。また
２枚のアルミニウム板３１及び３２でセラミック基板１
３を挟持することにより基板１３がバランス良く補強さ
れ、強度の高いパッケージ３０となる。またパッケージ
３０内より発生した熱は熱伝導率の大きい第１アルミニ
ウム板３１内で全面に広がるとともに、Ａｌ−Ｓｉ系ろ
う材及びセラミック基板１３を介して熱伝導率の大きい
第２アルミニウム板３２に伝わり、更に第２アルミニウ
ム板３２内で全面に広がり、アルミニウム板３２の上面
及び側面、セラミック基板１３、アルミニウム板３１及
びセラミック多層配線基板１１の側面から大気に放散さ
れる。図２に示される請求項３に係る高放熱性セラミッ
クパッケージ７０では、上記アルミニウム板３２内で全
面に広がった熱がＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して表面積が
増大した放熱フィン７１から大気に放散される。
ックパッケージ３０では、放熱用セラミック基板１３を
構成するセラミックスと多層配線基板１１を構成するセ
ラミックスが互いに異種であってそれぞれの熱膨張係数
が異なっても、セラミック基板１３の両面に接着したア
ルミニウム板３１及び３２が、接着後の基板１３の反り
や割れを抑制するとともに、熱応力が作用したときの応
力緩和層として機能する。この結果、接着後の温度変化
によってパッケージ３０に反りや割れを生じない。また
２枚のアルミニウム板３１及び３２でセラミック基板１
３を挟持することにより基板１３がバランス良く補強さ
れ、強度の高いパッケージ３０となる。またパッケージ
３０内より発生した熱は熱伝導率の大きい第１アルミニ
ウム板３１内で全面に広がるとともに、Ａｌ−Ｓｉ系ろ
う材及びセラミック基板１３を介して熱伝導率の大きい
第２アルミニウム板３２に伝わり、更に第２アルミニウ
ム板３２内で全面に広がり、アルミニウム板３２の上面
及び側面、セラミック基板１３、アルミニウム板３１及
びセラミック多層配線基板１１の側面から大気に放散さ
れる。図２に示される請求項３に係る高放熱性セラミッ
クパッケージ７０では、上記アルミニウム板３２内で全
面に広がった熱がＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して表面積が
増大した放熱フィン７１から大気に放散される。
【００１６】図３に示される請求項４に係る高放熱性セ
ラミックパッケージ５０では、パッケージ５０内より発
生した熱が第１アルミニウム板３１内で全面に広がると
ともに、熱伝導用スルーホール５１に充填されたアルミ
ニウム材５２及びＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して第２アル
ミニウム板３２に伝わり、更に第２アルミニウム板３２
内で全面に広がり、アルミニウム板３２の上面及び側
面、セラミック基板１３、アルミニウム板３１及びセラ
ミック多層配線基板１１の側面から大気に放散される。
図４に示される高放熱性セラミックパッケージ９０で
は、上記アルミニウム板３２内で全面に広がった熱がＡ
ｌ−Ｓｉ系ろう材を介して表面積が増大した放熱フィン
７１から大気に放散される。図５に示される請求項６に
係る高放熱性セラミックパッケージ２０では、アルミニ
ウム板１２をそれぞれアルミナで構成した基板２３及び
基板２１で挟持するため、接着後の温度変化によってパ
ッケージ２０に反りや割れを生じない。パッケージ２０
内より発生した熱は熱伝導率の大きいアルミニウム板２
２内で全面に広がった後、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を介して
熱伝導率の小さいアルミナ基板２３及びアルミナ多層配
線基板２１に伝わり、それらの外面から大気に放散され
る。
ラミックパッケージ５０では、パッケージ５０内より発
生した熱が第１アルミニウム板３１内で全面に広がると
ともに、熱伝導用スルーホール５１に充填されたアルミ
ニウム材５２及びＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して第２アル
ミニウム板３２に伝わり、更に第２アルミニウム板３２
内で全面に広がり、アルミニウム板３２の上面及び側
面、セラミック基板１３、アルミニウム板３１及びセラ
ミック多層配線基板１１の側面から大気に放散される。
図４に示される高放熱性セラミックパッケージ９０で
は、上記アルミニウム板３２内で全面に広がった熱がＡ
ｌ−Ｓｉ系ろう材を介して表面積が増大した放熱フィン
７１から大気に放散される。図５に示される請求項６に
係る高放熱性セラミックパッケージ２０では、アルミニ
ウム板１２をそれぞれアルミナで構成した基板２３及び
基板２１で挟持するため、接着後の温度変化によってパ
ッケージ２０に反りや割れを生じない。パッケージ２０
内より発生した熱は熱伝導率の大きいアルミニウム板２
２内で全面に広がった後、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を介して
熱伝導率の小さいアルミナ基板２３及びアルミナ多層配
線基板２１に伝わり、それらの外面から大気に放散され
る。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに図面に
基づいて詳しく説明する。 ＜実施例１〜２５＞図１に示すように、セラミックパッ
ケージ３０は基板両面にアルミニウム板３１及び３２を
接着した放熱用セラミック基板１３と、セラミック多層
配線基板１１と、複数のＩ／Ｏピン１８とを同時に接着
して作られる。具体的には、表１に示す５種類の放熱用
セラミック基板１３と表１に示す５種類のセラミック多
層配線基板１１とを組合せて２５種類のセラミックパッ
ケージ３０が作られる。なお表１に示されるガラスセラ
ミックスにはＤｕＰｏｎｔ社製の「低温焼結基板９５
１」を使用した。
基づいて詳しく説明する。 ＜実施例１〜２５＞図１に示すように、セラミックパッ
ケージ３０は基板両面にアルミニウム板３１及び３２を
接着した放熱用セラミック基板１３と、セラミック多層
配線基板１１と、複数のＩ／Ｏピン１８とを同時に接着
して作られる。具体的には、表１に示す５種類の放熱用
セラミック基板１３と表１に示す５種類のセラミック多
層配線基板１１とを組合せて２５種類のセラミックパッ
ケージ３０が作られる。なお表１に示されるガラスセラ
ミックスにはＤｕＰｏｎｔ社製の「低温焼結基板９５
１」を使用した。
【００１８】セラミック多層配線基板１１は、導体ペー
ストをスクリーン印刷したセラミックグリーンシートを
多数積層して８５０〜１６００℃前後の温度で焼成して
作られる。符号１１ｂは導体、１１ａはセラミック層で
ある。このときの導体及び焼成温度は基板１１を構成す
るセラミックスにより異なる。例えば多層配線基板１１
がガラスセラミックスにより構成される場合には、導体
としてＡｇ系ペーストが使用され、かつ８７５℃で焼成
される。基板１１がアルミナで構成される場合には、タ
ングステンペーストが使用され、かつ１６００℃で焼成
される。セラミック多層配線基板１１は縦４０ｍｍ、横
４０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍであって、基板中央にはキャ
ビティ１１ｃを有する。アルミニウム板３１及び３２は
それぞれ９７％以上のアルミニウムを含むアルミニウム
合金により形成される。アルミニウム板３１，３２及び
セラミック基板１３はそれぞれ多層配線基板１１と同じ
縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの外形を有する。アルミニウム
板３１，３２の厚さはそれぞれ０．４ｍｍ及び０．４ｍ
ｍであり、セラミック基板１３の厚さは０．６３５ｍｍ
（アルミニウム板３１，３２の厚さの合計はセラミック
基板１３の厚さの約１２６％）である。
ストをスクリーン印刷したセラミックグリーンシートを
多数積層して８５０〜１６００℃前後の温度で焼成して
作られる。符号１１ｂは導体、１１ａはセラミック層で
ある。このときの導体及び焼成温度は基板１１を構成す
るセラミックスにより異なる。例えば多層配線基板１１
がガラスセラミックスにより構成される場合には、導体
としてＡｇ系ペーストが使用され、かつ８７５℃で焼成
される。基板１１がアルミナで構成される場合には、タ
ングステンペーストが使用され、かつ１６００℃で焼成
される。セラミック多層配線基板１１は縦４０ｍｍ、横
４０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍであって、基板中央にはキャ
ビティ１１ｃを有する。アルミニウム板３１及び３２は
それぞれ９７％以上のアルミニウムを含むアルミニウム
合金により形成される。アルミニウム板３１，３２及び
セラミック基板１３はそれぞれ多層配線基板１１と同じ
縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの外形を有する。アルミニウム
板３１，３２の厚さはそれぞれ０．４ｍｍ及び０．４ｍ
ｍであり、セラミック基板１３の厚さは０．６３５ｍｍ
（アルミニウム板３１，３２の厚さの合計はセラミック
基板１３の厚さの約１２６％）である。
【００１９】アルミニウム板３１及び３２はこれらのア
ルミニウム板と同形同大の厚さ３０μｍのＡｌ−７．５
％Ｓｉ箔を介してセラミック基板１３の両面に配置して
重ね合わせた後、これらに２ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重を加
えて真空炉中で６３０℃、３０分間加熱することにより
接着される。このアルミニウム板３１，３２を接着した
セラミック基板１３はこの基板と同形同大の厚さ３０μ
ｍのＡｌ−７．５％Ｓｉ箔を介して多層配線基板１１の
片面に重ね合わせた後、これらに２ｋｇｆ／ｃｍ2の荷
重を加えて真空炉中で６３０℃、３０分間加熱すること
により接着される。この接着と同時に多層配線基板１１
の別の片面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介してコバール（Ko
var）からなる複数のＩ／Ｏピン１８が接着される。キ
ャビティ１１ｃに臨むアルミニウム板３１にはシリコン
半導体チップ１４がＡｌ−Ｓｉはんだを用いて４２０℃
でダイボンディングされた後、３００℃でＡｕワイヤ１
６がワイヤボンディングされる。またキャビティ１１ｃ
内には空気を排出した後、チップ１４及びワイヤ１６の
酸化防止のため窒素ガスが封入され、キャビティ１１ｃ
はコバールにより形成された閉止板１７により密閉され
る。
ルミニウム板と同形同大の厚さ３０μｍのＡｌ−７．５
％Ｓｉ箔を介してセラミック基板１３の両面に配置して
重ね合わせた後、これらに２ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重を加
えて真空炉中で６３０℃、３０分間加熱することにより
接着される。このアルミニウム板３１，３２を接着した
セラミック基板１３はこの基板と同形同大の厚さ３０μ
ｍのＡｌ−７．５％Ｓｉ箔を介して多層配線基板１１の
片面に重ね合わせた後、これらに２ｋｇｆ／ｃｍ2の荷
重を加えて真空炉中で６３０℃、３０分間加熱すること
により接着される。この接着と同時に多層配線基板１１
の別の片面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介してコバール（Ko
var）からなる複数のＩ／Ｏピン１８が接着される。キ
ャビティ１１ｃに臨むアルミニウム板３１にはシリコン
半導体チップ１４がＡｌ−Ｓｉはんだを用いて４２０℃
でダイボンディングされた後、３００℃でＡｕワイヤ１
６がワイヤボンディングされる。またキャビティ１１ｃ
内には空気を排出した後、チップ１４及びワイヤ１６の
酸化防止のため窒素ガスが封入され、キャビティ１１ｃ
はコバールにより形成された閉止板１７により密閉され
る。
【００２０】＜実施例２６＞図２に示されるセラミック
パッケージ７０には、図１に示されるアルミニウム板３
２より薄い厚さ０．２ｍｍのアルミニウム板７２が放熱
用アルミナ基板１３の上面に接着され、この上面にＡｌ
−７．５％Ｓｉ箔を介してコルゲートフィン７１が接着
される。アルミニウム板３１，７２の厚さの合計はセラ
ミック基板１３の厚さの約９４％である。これ以外の構
成は実施例１と同一である。多層配線基板１１のセラミ
ックスはアルミナで構成される。このフィン７１は８７
％以上のアルミニウムを含むアルミニウム合金により形
成される。コルゲートフィン７１はアルミニウム板３２
の上面に接着される接着部７１ａと、この接着部７１ａ
と一体的に形成され上方に突出しかつ横方向に所定の間
隔をあけて縦方向に延びる複数のフィン本体７１ｂとを
有する。フィン本体７１ｂの横断面は略逆Ｕ字状に形成
され、フィン本体７１ｂの両端は開口する。またコルゲ
ートフィン７１はアルミニウム板３２の上面に厚さ６０
μｍのＡｌ−７．５％Ｓｉ箔を挟んだ状態で、２０ｇ／
ｃｍ2の荷重を加えて真空炉中で６３０℃、３０分間加
熱することにより接着される。
パッケージ７０には、図１に示されるアルミニウム板３
２より薄い厚さ０．２ｍｍのアルミニウム板７２が放熱
用アルミナ基板１３の上面に接着され、この上面にＡｌ
−７．５％Ｓｉ箔を介してコルゲートフィン７１が接着
される。アルミニウム板３１，７２の厚さの合計はセラ
ミック基板１３の厚さの約９４％である。これ以外の構
成は実施例１と同一である。多層配線基板１１のセラミ
ックスはアルミナで構成される。このフィン７１は８７
％以上のアルミニウムを含むアルミニウム合金により形
成される。コルゲートフィン７１はアルミニウム板３２
の上面に接着される接着部７１ａと、この接着部７１ａ
と一体的に形成され上方に突出しかつ横方向に所定の間
隔をあけて縦方向に延びる複数のフィン本体７１ｂとを
有する。フィン本体７１ｂの横断面は略逆Ｕ字状に形成
され、フィン本体７１ｂの両端は開口する。またコルゲ
ートフィン７１はアルミニウム板３２の上面に厚さ６０
μｍのＡｌ−７．５％Ｓｉ箔を挟んだ状態で、２０ｇ／
ｃｍ2の荷重を加えて真空炉中で６３０℃、３０分間加
熱することにより接着される。
【００２１】＜実施例２７＞図３に示されるセラミック
パッケージ５０には、図１に示される放熱用アルミナ基
板１３のキャビティ１１ｃに対向する位置に複数の熱伝
導用スルーホール５１が設けられ、これらの熱伝導用ス
ルーホール５１にそれぞれアルミニウム材５２が充填さ
れる。このアルミニウム材はサーマルビア（thermal vi
a hole）と呼ばれる。これ以外の構成は実施例１と同一
である。多層配線基板１１のセラミックスはアルミナで
構成される。スルーホール５１はレーザ加工などによ
り、縦方向に３個及び横方向に３個、合計９個設けら
れ、これらの孔径は０．６ｍｍにそれぞれ形成される。
これらのスルーホール５１にはサーマルビア５２がそれ
ぞれ挿入され、この状態でアルミニウム板３１、アルミ
ナ基板１３及びアルミニウム板３２を実施例１と同様に
接着することによりサーマルビア５２がアルミニウム板
３１，３２に接続される。
パッケージ５０には、図１に示される放熱用アルミナ基
板１３のキャビティ１１ｃに対向する位置に複数の熱伝
導用スルーホール５１が設けられ、これらの熱伝導用ス
ルーホール５１にそれぞれアルミニウム材５２が充填さ
れる。このアルミニウム材はサーマルビア（thermal vi
a hole）と呼ばれる。これ以外の構成は実施例１と同一
である。多層配線基板１１のセラミックスはアルミナで
構成される。スルーホール５１はレーザ加工などによ
り、縦方向に３個及び横方向に３個、合計９個設けら
れ、これらの孔径は０．６ｍｍにそれぞれ形成される。
これらのスルーホール５１にはサーマルビア５２がそれ
ぞれ挿入され、この状態でアルミニウム板３１、アルミ
ナ基板１３及びアルミニウム板３２を実施例１と同様に
接着することによりサーマルビア５２がアルミニウム板
３１，３２に接続される。
【００２２】＜実施例２８＞図４に示されるセラミック
パッケージ９０には、図３に示されるアルミニウム板３
２より薄い厚さ０．２ｍｍのアルミニウム板７２が放熱
用アルミナ基板１３の上面に接着され、この上面にＡｌ
−７．５％Ｓｉ箔を介してコルゲートフィン７１が接着
される。アルミニウム板３１，７２の厚さの合計はセラ
ミック基板１３の厚さの約９４％である。これ以外の構
成は実施例２７と同一である。コルゲートフィン７１は
実施例２６のコルゲートフィンと同一であり、アルミニ
ウム板３２の上面に実施例２６と同様にして接着され
る。
パッケージ９０には、図３に示されるアルミニウム板３
２より薄い厚さ０．２ｍｍのアルミニウム板７２が放熱
用アルミナ基板１３の上面に接着され、この上面にＡｌ
−７．５％Ｓｉ箔を介してコルゲートフィン７１が接着
される。アルミニウム板３１，７２の厚さの合計はセラ
ミック基板１３の厚さの約９４％である。これ以外の構
成は実施例２７と同一である。コルゲートフィン７１は
実施例２６のコルゲートフィンと同一であり、アルミニ
ウム板３２の上面に実施例２６と同様にして接着され
る。
【００２３】＜実施例２９＞図５に示すように、セラミ
ックパッケージ２０は、アルミニウム板２２を接着した
放熱用アルミナ基板２３と、アルミナ多層配線基板２１
と、複数のＩ／Ｏピン２８とを同時に接着して作られ
る。アルミナ多層配線基板２１は、タングステン導体ペ
ーストをスクリーン印刷したセラミックグリーンシート
を多数積層して１６００℃の温度で焼成して作られる。
符号２１ｂはタングステン導体、２１ａはセラミック層
である。アルミナ多層配線基板２１は縦４０ｍｍ、横４
０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍであって、基板中央にはキャビ
ティ２１ｃを有する。アルミニウム板２２は９７％以上
のアルミニウムを含むアルミニウム合金により形成され
る。アルミニウム板２２及びアルミナ基板２３はそれぞ
れ多層配線基板２１と同じ縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの外
形を有し、厚さはそれぞれ０．４ｍｍ及び０．６３５ｍ
ｍ（アルミニウム板２２の厚さはアルミナ基板２３の厚
さの約６３％）である。
ックパッケージ２０は、アルミニウム板２２を接着した
放熱用アルミナ基板２３と、アルミナ多層配線基板２１
と、複数のＩ／Ｏピン２８とを同時に接着して作られ
る。アルミナ多層配線基板２１は、タングステン導体ペ
ーストをスクリーン印刷したセラミックグリーンシート
を多数積層して１６００℃の温度で焼成して作られる。
符号２１ｂはタングステン導体、２１ａはセラミック層
である。アルミナ多層配線基板２１は縦４０ｍｍ、横４
０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍであって、基板中央にはキャビ
ティ２１ｃを有する。アルミニウム板２２は９７％以上
のアルミニウムを含むアルミニウム合金により形成され
る。アルミニウム板２２及びアルミナ基板２３はそれぞ
れ多層配線基板２１と同じ縦４０ｍｍ、横４０ｍｍの外
形を有し、厚さはそれぞれ０．４ｍｍ及び０．６３５ｍ
ｍ（アルミニウム板２２の厚さはアルミナ基板２３の厚
さの約６３％）である。
【００２４】アルミニウム板２２はアルミニウム板と同
形同大の厚さ３０μｍのＡｌ−７．５％Ｓｉ箔（重量
％、以下同じ）を介してアルミナ基板２３に重ね合わせ
た後、これらに２ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重を加えて真空炉
中で６３０℃、３０分間加熱することにより接着され
る。このアルミニウム板２２を接着したアルミナ基板２
３はこの基板と同形同大の厚さ３０μｍのＡｌ−７．５
％Ｓｉ箔を介して多層配線基板２１の片面に重ね合わせ
た後、これらに２ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重を加えて真空炉
中で６３０℃、３０分間加熱することにより接着され
る。この接着と同時に多層配線基板２１の別の片面にＡ
ｌ−Ｓｉ系ろう材を介してコバール（Kovar）からなる
複数のＩ／Ｏピン２８が接着される。
形同大の厚さ３０μｍのＡｌ−７．５％Ｓｉ箔（重量
％、以下同じ）を介してアルミナ基板２３に重ね合わせ
た後、これらに２ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重を加えて真空炉
中で６３０℃、３０分間加熱することにより接着され
る。このアルミニウム板２２を接着したアルミナ基板２
３はこの基板と同形同大の厚さ３０μｍのＡｌ−７．５
％Ｓｉ箔を介して多層配線基板２１の片面に重ね合わせ
た後、これらに２ｋｇｆ／ｃｍ2の荷重を加えて真空炉
中で６３０℃、３０分間加熱することにより接着され
る。この接着と同時に多層配線基板２１の別の片面にＡ
ｌ−Ｓｉ系ろう材を介してコバール（Kovar）からなる
複数のＩ／Ｏピン２８が接着される。
【００２５】キャビティ２１ｃに臨むアルミニウム板２
２にはシリコン半導体チップ２４がＡｌ−Ｓｉはんだを
用いて４２０℃でダイボンディングされた後、３００℃
でＡｕワイヤ２６がワイヤボンディングされる。またキ
ャビティ２１ｃ内には空気を排出した後、チップ２４及
びワイヤ２６の酸化防止のため窒素ガスが封入され、キ
ャビティ２１ｃはコバールにより形成された閉止板２７
により密閉される。
２にはシリコン半導体チップ２４がＡｌ−Ｓｉはんだを
用いて４２０℃でダイボンディングされた後、３００℃
でＡｕワイヤ２６がワイヤボンディングされる。またキ
ャビティ２１ｃ内には空気を排出した後、チップ２４及
びワイヤ２６の酸化防止のため窒素ガスが封入され、キ
ャビティ２１ｃはコバールにより形成された閉止板２７
により密閉される。
【００２６】＜比較例１＞図９に示すように、セラミッ
クパッケージ１は、タングステン導体２ｂにより層表面
に回路が形成されたアルミナ層２ａを多数積層して焼成
されたアルミナ多層配線基板２と、この基板２の上面に
Ａｇろう材を介して接着されたＣｕ−Ｗ合金板３とを備
える。多層配線基板２の下面中央にはキャビティ２ｃが
形成され、このキャビティ２ｃの天井には実施例１と同
一のシリコン半導体チップ４がＡｕ−Ｓｉはんだ材を介
して接着される。多層配線基板２のサイズは縦４０ｍ
ｍ、横４０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍであり、Ｃｕ−Ｗ合金
板３のサイズは縦２７ｍｍ、横２７ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍである。ワイヤ５ａ及び閉止板５ｂは実施例１と同一
部品であり、複数のＩ／Ｏピン５ｃは多層配線基板２の
下面にＡｇ−Ｃｕろう材を介して接着される。
クパッケージ１は、タングステン導体２ｂにより層表面
に回路が形成されたアルミナ層２ａを多数積層して焼成
されたアルミナ多層配線基板２と、この基板２の上面に
Ａｇろう材を介して接着されたＣｕ−Ｗ合金板３とを備
える。多層配線基板２の下面中央にはキャビティ２ｃが
形成され、このキャビティ２ｃの天井には実施例１と同
一のシリコン半導体チップ４がＡｕ−Ｓｉはんだ材を介
して接着される。多層配線基板２のサイズは縦４０ｍ
ｍ、横４０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍであり、Ｃｕ−Ｗ合金
板３のサイズは縦２７ｍｍ、横２７ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍである。ワイヤ５ａ及び閉止板５ｂは実施例１と同一
部品であり、複数のＩ／Ｏピン５ｃは多層配線基板２の
下面にＡｇ−Ｃｕろう材を介して接着される。
【００２７】＜比較例２＞図１０に示すように、セラミ
ックパッケージ６は、タングステン導体７ｂにより層表
面に回路が形成されたアルミナ層７ａを多数積層して焼
成されたアルミナ多層配線基板７を備える。この基板７
の中央には上下方向に貫通するキャビティ７ｃが形成さ
れ、このキャビティ７ｃの上端にはＣｕ−Ｗ合金ブロッ
ク８が挿入される。このブロック８はキャビティ７ｃに
挿入される挿入部８ａと、多層配線基板７の上面に当接
するフランジ部８ｂとを有する。このブロック８は挿入
部８ａをキャビティ７ｃに挿入した状態でＡｇ−Ｃｕろ
う材を介して多層配線基板７に接着され、キャビティ７
ｃに挿入された挿入部８ａの下面には比較例１と同一の
シリコン半導体チップ４がＡｕ−Ｓｉはんだ材を介して
接着される。多層配線基板７のサイズは縦４０ｍｍ、横
４０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍであり、ブロック８のフラン
ジ部８ｂのサイズは縦１６ｍｍ、横１６ｍｍ、厚さ０．
５ｍｍであり、その挿入部８ａの厚さは１．０ｍｍであ
る。ワイヤ５ａ、閉止板５ｂ及び複数のＩ／Ｏピン５ｃ
は比較例１と同一部品であり、比較例１と同様に多層配
線基板７に取付けられる。
ックパッケージ６は、タングステン導体７ｂにより層表
面に回路が形成されたアルミナ層７ａを多数積層して焼
成されたアルミナ多層配線基板７を備える。この基板７
の中央には上下方向に貫通するキャビティ７ｃが形成さ
れ、このキャビティ７ｃの上端にはＣｕ−Ｗ合金ブロッ
ク８が挿入される。このブロック８はキャビティ７ｃに
挿入される挿入部８ａと、多層配線基板７の上面に当接
するフランジ部８ｂとを有する。このブロック８は挿入
部８ａをキャビティ７ｃに挿入した状態でＡｇ−Ｃｕろ
う材を介して多層配線基板７に接着され、キャビティ７
ｃに挿入された挿入部８ａの下面には比較例１と同一の
シリコン半導体チップ４がＡｕ−Ｓｉはんだ材を介して
接着される。多層配線基板７のサイズは縦４０ｍｍ、横
４０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍであり、ブロック８のフラン
ジ部８ｂのサイズは縦１６ｍｍ、横１６ｍｍ、厚さ０．
５ｍｍであり、その挿入部８ａの厚さは１．０ｍｍであ
る。ワイヤ５ａ、閉止板５ｂ及び複数のＩ／Ｏピン５ｃ
は比較例１と同一部品であり、比較例１と同様に多層配
線基板７に取付けられる。
【００２８】＜比較例３＞図１１に示されるセラミック
パッケージ１０では、比較例２のパッケージ６のブロッ
ク８の上面にアルミニウム製フィン９がビス９ａにより
取付けられ、ブロック８とフィン９との間にはシリコー
ングリースが塗布される。
パッケージ１０では、比較例２のパッケージ６のブロッ
ク８の上面にアルミニウム製フィン９がビス９ａにより
取付けられ、ブロック８とフィン９との間にはシリコー
ングリースが塗布される。
【００２９】＜実施例３０、３１及び比較例４、５＞図
１に示したアルミニウム板３１及び３２の厚さをそれぞ
れ表２に示す４種類に変えた以外は実施例１と同様にし
てセラミックパッケージ３０を作製した。なお、セラミ
ック多層配線基板１１及び放熱用セラミック基板１３を
それぞれアルミナで構成した。また放熱用セラミック基
板１３の厚さは０．６３５ｍｍである。
１に示したアルミニウム板３１及び３２の厚さをそれぞ
れ表２に示す４種類に変えた以外は実施例１と同様にし
てセラミックパッケージ３０を作製した。なお、セラミ
ック多層配線基板１１及び放熱用セラミック基板１３を
それぞれアルミナで構成した。また放熱用セラミック基
板１３の厚さは０．６３５ｍｍである。
【００３０】＜実施例３２、３３及び比較例６、７＞図
５に示したアルミニウム板２２の厚さを表２に示す４種
類に変えた以外は実施例２９と同様にしてセラミックパ
ッケージ２０を作製した。放熱用アルミナ基板２３の厚
さは０．６３５ｍｍである。
５に示したアルミニウム板２２の厚さを表２に示す４種
類に変えた以外は実施例２９と同様にしてセラミックパ
ッケージ２０を作製した。放熱用アルミナ基板２３の厚
さは０．６３５ｍｍである。
【００３１】＜比較試験と評価＞実施例１〜３３及び比
較例１〜７のセラミックパッケージのシリコン半導体チ
ップに３Ｗの電力を与えてこれを発熱させ、赤外線カメ
ラ「ＴＶＳ−２０００（日本アビオニクス製）」にてシ
リコン半導体チップの表面温度をそれぞれ測定した。ま
た実施例１〜３３及び比較例１〜７のセラミックパッケ
ージの総重量を測定した。その結果を表１及び表２に示
す。
較例１〜７のセラミックパッケージのシリコン半導体チ
ップに３Ｗの電力を与えてこれを発熱させ、赤外線カメ
ラ「ＴＶＳ−２０００（日本アビオニクス製）」にてシ
リコン半導体チップの表面温度をそれぞれ測定した。ま
た実施例１〜３３及び比較例１〜７のセラミックパッケ
ージの総重量を測定した。その結果を表１及び表２に示
す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】表１及び表２から明らかなように、実施例
１〜３３のセラミックパッケージは比較例１〜７のセラ
ミックパッケージより軽量であり、同等若しくはより高
い放熱性を示した。特に、比較例４及び６のようにアル
ミニウム板が放熱用セラミック基板又は放熱用アルミナ
基板に対して薄すぎる場合にはセラミックパッケージが
放熱性に劣り、比較例５及び７のようにアルミニウム板
が放熱用セラミック基板又は放熱用アルミナ基板に対し
て厚すぎる場合にはセラミックパッケージに割れを生じ
た。
１〜３３のセラミックパッケージは比較例１〜７のセラ
ミックパッケージより軽量であり、同等若しくはより高
い放熱性を示した。特に、比較例４及び６のようにアル
ミニウム板が放熱用セラミック基板又は放熱用アルミナ
基板に対して薄すぎる場合にはセラミックパッケージが
放熱性に劣り、比較例５及び７のようにアルミニウム板
が放熱用セラミック基板又は放熱用アルミナ基板に対し
て厚すぎる場合にはセラミックパッケージに割れを生じ
た。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
ラミック多層配線基板にＡｌ−Ｓｉ系ろう材によりアル
ミニウム板を介して放熱用セラミック基板に接着したの
で、アルミニウム板が多層配線基板で発生する熱を効率
良く放散する。放熱用セラミック基板を２枚のアルミニ
ウム板で接着することにより、放熱性がより向上すると
ともにセラミック多層配線基板を構成するセラミックス
と、放熱用セラミック基板を構成するセラミックスが異
種であって熱膨張係数がそれぞれ異なっても、放熱用セ
ラミック基板の反りや割れを抑制し、結果としてセラミ
ックパッケージに反りや割れが発生しない。
ラミック多層配線基板にＡｌ−Ｓｉ系ろう材によりアル
ミニウム板を介して放熱用セラミック基板に接着したの
で、アルミニウム板が多層配線基板で発生する熱を効率
良く放散する。放熱用セラミック基板を２枚のアルミニ
ウム板で接着することにより、放熱性がより向上すると
ともにセラミック多層配線基板を構成するセラミックス
と、放熱用セラミック基板を構成するセラミックスが異
種であって熱膨張係数がそれぞれ異なっても、放熱用セ
ラミック基板の反りや割れを抑制し、結果としてセラミ
ックパッケージに反りや割れが発生しない。
【００３６】また放熱用金属として従来のＣｕ−Ｗ合
金、タングステン、モリブデン等の材料に代えて、これ
らより軽量のアルミニウム材を用いたので、重量及び製
造コストを低減できる。また放熱用セラミック基板に複
数の熱伝導用スルーホールを設け、更にこれらのスルー
ホールにアルミニウム材をそれぞれ充填してサーマルビ
アを形成すれば、放熱特性を更に向上できる。また第２
アルミニウム板の放熱面にアルミニウム材からなる放熱
フィンをＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して接着すれば、放熱
特性を格段に向上できる。更にＡｌ−Ｓｉ系ろう材は６
００〜６５０℃の温度で接着機能を発揮するため、８５
０℃前後で焼結したガラスセラミックスからなる多層配
線基板にアルミニウム板を介して放熱用セラミック基板
を接着するときに、この多層配線基板の導体回路を熱損
傷することなくＡｌ−Ｓｉ系ろう材により接着すること
ができる。
金、タングステン、モリブデン等の材料に代えて、これ
らより軽量のアルミニウム材を用いたので、重量及び製
造コストを低減できる。また放熱用セラミック基板に複
数の熱伝導用スルーホールを設け、更にこれらのスルー
ホールにアルミニウム材をそれぞれ充填してサーマルビ
アを形成すれば、放熱特性を更に向上できる。また第２
アルミニウム板の放熱面にアルミニウム材からなる放熱
フィンをＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して接着すれば、放熱
特性を格段に向上できる。更にＡｌ−Ｓｉ系ろう材は６
００〜６５０℃の温度で接着機能を発揮するため、８５
０℃前後で焼結したガラスセラミックスからなる多層配
線基板にアルミニウム板を介して放熱用セラミック基板
を接着するときに、この多層配線基板の導体回路を熱損
傷することなくＡｌ−Ｓｉ系ろう材により接着すること
ができる。
【図１】本発明の実施例１〜２５の高放熱性セラミック
パッケージの要部断面図。
パッケージの要部断面図。
【図２】本発明の実施例２６の高放熱性セラミックパッ
ケージの要部断面図。
ケージの要部断面図。
【図３】本発明の実施例２７の高放熱性セラミックパッ
ケージの要部断面図。
ケージの要部断面図。
【図４】本発明の実施例２８の高放熱性セラミックパッ
ケージの要部断面図。
ケージの要部断面図。
【図５】本発明の実施例２９の高放熱性セラミックパッ
ケージの要部断面図。
ケージの要部断面図。
【図６】本発明のコルゲートフィンの要部断面図。
【図７】本発明の別のコルゲートフィンの要部断面図。
【図８】図７のＡ矢視図。
【図９】比較例１のセラミックパッケージの要部断面
図。
図。
【図１０】比較例２のセラミックパッケージの要部断面
図。
図。
【図１１】比較例３のセラミックパッケージの要部断面
図。
図。
２０，３０，５０，７０，９０ 高放熱性セラミックパ
ッケージ １１ セラミック多層配線基板 １３ 放熱用セラミック基板 １８ Ｉ／Ｏピン ２１ アルミナ多層配線基板 ２２ アルミニウム板 ２３ 放熱用アルミナ基板 ２８ Ｉ／Ｏピン ３１ 第１アルミニウム板 ３２，７２ 第２アルミニウム板 ５１ 熱伝導用スルーホール ５２ サーマルビア（アルミニウム材） ７１ コルゲートフィン（放熱フィン） １０１ コルゲートハニカムフィン（放熱フィン） １２１ コルゲートルーバフィン（放熱フィン）
ッケージ １１ セラミック多層配線基板 １３ 放熱用セラミック基板 １８ Ｉ／Ｏピン ２１ アルミナ多層配線基板 ２２ アルミニウム板 ２３ 放熱用アルミナ基板 ２８ Ｉ／Ｏピン ３１ 第１アルミニウム板 ３２，７２ 第２アルミニウム板 ５１ 熱伝導用スルーホール ５２ サーマルビア（アルミニウム材） ７１ コルゲートフィン（放熱フィン） １０１ コルゲートハニカムフィン（放熱フィン） １２１ コルゲートルーバフィン（放熱フィン）
───────────────────────────────────────────────────── 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１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 基板両面に第１アルミニウム板(31)及び
第２アルミニウム板(32,72)をそれぞれＡｌ−Ｓｉ系ろ
う材により接着した放熱用セラミック基板(13)が前記第
１アルミニウム板(31)を介してセラミック多層配線基板
(11)の片面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材により接着され、前記
セラミック基板(13)と前記セラミック多層配線基板(11)
とが同種又は互いに異種のセラミックスにより構成さ
れ、前記セラミックスがアルミナ、ガラスセラミック
ス、窒化アルミニウム、ムライト又は炭化珪素のいずれ
かである高放熱性セラミックパッケージ。 - 【請求項２】 第１アルミニウム板(31)の厚さと第２ア
ルミニウム板(32,72)の厚さの合計が放熱用セラミック
基板(13)の厚さの１０〜２００％である請求項１記載の
高放熱性セラミックパッケージ。 - 【請求項３】 放熱用セラミック基板(13)の放熱面に第
２アルミニウム板(72)を介してアルミニウム材からなる
放熱フィン(71,101,121)がＡｌ−Ｓｉ系ろう材を介して
接着された請求項１又は２記載の高放熱性セラミックパ
ッケージ。 - 【請求項４】 放熱用セラミック基板(13)に熱伝導用ス
ルーホール(51)が設けられ、前記スルーホール(51)にア
ルミニウム材(52)が充填された請求項１ないし３いずれ
か記載の高放熱性セラミックパッケージ。 - 【請求項５】 セラミック多層配線基板(11)の別の片面
に複数のＩ／Ｏピン(18)がＡｌ−Ｓｉ系ろう材により接
着された請求項１ないし４いずれか記載の高放熱性セラ
ミックパッケージ。 - 【請求項６】 放熱用アルミナ基板(23)がアルミニウム
板(22)を介してアルミナ多層配線基板(21)の片面に接着
され、それぞれの接着材にＡｌ−Ｓｉ系ろう材を用いた
高放熱性セラミックパッケージ。 - 【請求項７】 アルミニウム板(22)の厚さが放熱用アル
ミナ基板(23)の厚さの１０〜２００％である請求項６記
載の高放熱性セラミックパッケージ。 - 【請求項８】 放熱用アルミナ基板(23)の放熱面にアル
ミニウム材からなる放熱フィンがＡｌ−Ｓｉ系ろう材を
介して接着された請求項６又は７記載の高放熱性セラミ
ックパッケージ。 - 【請求項９】 アルミナ多層配線基板(21)の別の片面に
複数のＩ／Ｏピン(28)がＡｌ−Ｓｉ系ろう材により接着
された請求項６ないし８いずれか記載の高放熱性セラミ
ックパッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12990995A JP3250187B2 (ja) | 1994-07-15 | 1995-05-29 | 高放熱性セラミックパッケージ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16372494 | 1994-07-15 | ||
| JP6-163724 | 1994-07-15 | ||
| JP12990995A JP3250187B2 (ja) | 1994-07-15 | 1995-05-29 | 高放熱性セラミックパッケージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0883867A true JPH0883867A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3250187B2 JP3250187B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=26465167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12990995A Expired - Fee Related JP3250187B2 (ja) | 1994-07-15 | 1995-05-29 | 高放熱性セラミックパッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3250187B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000299523A (ja) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Hitachi Ltd | 放熱フィン一体型表面実装光素子モジュール及びこれを用いた光伝送モジュール |
| JP2003068954A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| WO2003026009A2 (de) * | 2001-08-31 | 2003-03-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Leistungselektronikeinheit |
| US7053482B2 (en) | 2002-05-27 | 2006-05-30 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Ceramic package with radiating lid |
| JP2006303400A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-11-02 | Kyocera Corp | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置ならびに電子装置の実装構造 |
| JP2006310486A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Toyota Industries Corp | 絶縁回路基板及びパワーモジュール用基板 |
| CN108520868A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-11 | 湖畔光电科技（江苏）有限公司 | 导热结构 |
| WO2019189647A1 (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 日本電産エレシス株式会社 | 回路基板 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100656300B1 (ko) | 2005-12-29 | 2006-12-11 | (주)웨이브닉스이에스피 | 3차원 알루미늄 패키지 모듈, 그의 제조방법 및 3차원알루미늄 패키지 모듈에 적용되는 수동소자 제작방법 |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP12990995A patent/JP3250187B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000299523A (ja) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Hitachi Ltd | 放熱フィン一体型表面実装光素子モジュール及びこれを用いた光伝送モジュール |
| JP2003068954A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| US7236367B2 (en) | 2001-08-31 | 2007-06-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Power electronics component |
| WO2003026009A2 (de) * | 2001-08-31 | 2003-03-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Leistungselektronikeinheit |
| WO2003026009A3 (de) * | 2001-08-31 | 2003-08-14 | Siemens Ag | Leistungselektronikeinheit |
| US7053482B2 (en) | 2002-05-27 | 2006-05-30 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Ceramic package with radiating lid |
| JP4610414B2 (ja) * | 2005-03-22 | 2011-01-12 | 京セラ株式会社 | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置ならびに電子装置の実装構造 |
| JP2006303400A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-11-02 | Kyocera Corp | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置ならびに電子装置の実装構造 |
| WO2006118031A1 (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | 絶縁回路基板及びパワーモジュール用基板 |
| JP2006310486A (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Toyota Industries Corp | 絶縁回路基板及びパワーモジュール用基板 |
| JP4729336B2 (ja) * | 2005-04-27 | 2011-07-20 | 株式会社豊田自動織機 | パワーモジュール用基板 |
| WO2019189647A1 (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 日本電産エレシス株式会社 | 回路基板 |
| CN108520868A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-09-11 | 湖畔光电科技（江苏）有限公司 | 导热结构 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3250187B2 (ja) | 2002-01-28 |
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