JPH10154780A - Heat radiating parts, its manufacturing method, and semiconductor device using it - Google Patents
Heat radiating parts, its manufacturing method, and semiconductor device using itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体パッケージ
等に用いられる放熱部品とその製造方法、およびその放
熱部品を用いた半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat radiating component used for a semiconductor package and the like, a method of manufacturing the same, and a semiconductor device using the heat radiating component.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、パワーＩＣ、高周波トランジスタ
等の大電流を必要とする半導体素子の発展に伴って、放
熱部品を具備する半導体パッケージの需要は増加傾向に
ある。特に、タングステン（Ｗ）と銅（Ｃｕ）との複合
材料からなる放熱部品を具備したセラミックスパッケー
ジやプラスチックパッケージは、放熱部品の熱伝導率が
高く、なおかつ放熱部品の熱膨張係数が半導体素子材料
であるシリコン（Ｓｉ）やパッケージ構成材料として使
用されるセラミックス材料等と熱膨張係数が近似するこ
とから、半導体素子の高出力化等に対応し得るパッケー
ジとして注目されている。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of semiconductor devices requiring a large current, such as power ICs and high-frequency transistors, the demand for semiconductor packages having heat radiating components has been increasing. In particular, a ceramic package or a plastic package provided with a heat dissipating component made of a composite material of tungsten (W) and copper (Cu) has a high thermal conductivity of the heat dissipating component, and the thermal expansion coefficient of the heat dissipating component is a semiconductor element material. Since the thermal expansion coefficient is similar to that of certain silicon (Si) or a ceramic material used as a constituent material of a package, the package is attracting attention as a package that can cope with high output of a semiconductor element.
【０００３】上述したようなＷ−Ｃｕ複合材料からなる
放熱部品は、通信機器等に幅広く使用されているが、上
記放熱部品は放熱性およびＳｉ等との熱膨張係数のマッ
チング性に優れる反面、重金属であるＷをマトリックス
材料として用いていることに由来して重量が重いという
欠点を有している。このように、Ｗ−Ｃｕ複合材料から
なる放熱部品は、携帯用の通信機器等を対象とした薄型
パッケージや軽量パッケージ等に求められる特性とは相
反する物性を有していることから、放熱部品の重量軽減
を図ることが望まれている。The heat dissipating parts made of the W-Cu composite material as described above are widely used in communication equipment and the like. The heat dissipating parts are excellent in heat dissipating property and matching property of thermal expansion coefficient with Si or the like. There is a disadvantage that the weight is heavy due to the use of W which is a heavy metal as a matrix material. As described above, the heat-dissipating component made of the W-Cu composite material has physical properties that are inconsistent with the characteristics required for a thin package or a light-weight package for portable communication devices and the like. It has been desired to reduce the weight of the device.
【０００４】上記した放熱部品の重量軽減に対して、例
えばＣｕやＡｌ等の単体金属を放熱部品に用いることが
検討されている。ただし、ＣｕやＡｌ等はＳｉ等との熱
膨張係数の差が大きく、半導体素子を直接接合すること
はできないために、例えばＣｕやＡｌ等からなる放熱部
品と半導体素子との間に、これらの間の熱膨張差を緩和
し得る薄いＷ板やＭｏ板を介在させた構造等が検討され
ている。しかし、このような構造では、接合面の増加に
伴って熱抵抗が増大したり、また構造が複雑となるため
に製造工程が繁雑となり、製造コストの増大等を招くと
いった問題がある。In order to reduce the weight of the heat dissipating component, use of a single metal such as Cu or Al for the heat dissipating component has been studied. However, since Cu or Al has a large difference in thermal expansion coefficient from Si or the like and cannot directly join the semiconductor element, for example, a heat radiating component made of Cu or Al or the like is provided between the semiconductor element and the heat radiating component. A structure in which a thin W plate or Mo plate that can reduce the difference in thermal expansion between them is being studied. However, such a structure has problems in that thermal resistance increases with an increase in the number of bonding surfaces, and that the structure becomes complicated, which complicates the manufacturing process and increases the manufacturing cost.
【０００５】一方、セラミックス基板においては、例え
ばアルミナ等に比べて熱伝導率が約10倍程度高く、さら
に熱膨張率がシリコンに近似する窒化アルミニウム基板
が放熱部品と絶縁性支持基板の機能を兼ね備える基板と
して注目されている。しかしながら、窒化アルミニウム
基板もセラミックス基板の中では放熱性に優れるもの
の、上述したＷ−Ｃｕ複合材料等に比べると熱伝導率が
劣るため、単独で放熱部品として用いた場合には放熱性
が低下し、また加工が難しいことから適用範囲が限定さ
れてしまう。On the other hand, in a ceramic substrate, for example, an aluminum nitride substrate having a thermal conductivity about 10 times higher than that of alumina or the like and a thermal expansion coefficient similar to that of silicon has both functions of a heat radiating component and an insulating support substrate. It is drawing attention as a substrate. However, although the aluminum nitride substrate also has excellent heat dissipation among ceramic substrates, its thermal conductivity is inferior to that of the above-described W-Cu composite material and the like. Also, the range of application is limited due to the difficulty in processing.
【０００６】特に、最近急速に普及している携帯用通信
機機等の電子機器は強制冷却できないことから、自然対
流（無風）状態での放熱特性を向上させる必要が生じて
おり、放熱部品の特性向上が求められている。In particular, since electronic devices such as portable communication devices, which have recently become widespread, cannot be forcibly cooled, it is necessary to improve heat radiation characteristics in a natural convection (no wind) state. There is a demand for improved characteristics.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＷ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品は、放熱性やＳｉ
等との熱膨張係数のマッチング性には優れるものの、重
金属であるＷを用いているために重量が重いという欠点
を有しており、一方軽量で放熱性に優れるＣｕやＡｌ等
を単体で用いる場合には、信頼性の高い構造を得るため
に構造が複雑となり、製造コストの増大や熱抵抗の増加
等を招くという問題があった。As described above, the heat dissipating component made of the conventional W-Cu composite material has a heat dissipating property,
Although it is excellent in the matching property of the coefficient of thermal expansion with such as, it has the disadvantage that it is heavy because of using W which is a heavy metal, while using Cu or Al which is lightweight and has excellent heat dissipation is used alone. In this case, there is a problem that the structure becomes complicated in order to obtain a highly reliable structure, which leads to an increase in manufacturing cost and an increase in thermal resistance.
【０００８】また、熱伝導率が高い窒化アルミニウム基
板等のセラミックス基板を単独で、放熱部品に適用する
ことも検討されているが、上記したＷ−Ｃｕ複合材料等
に比べると放熱性が劣り、また加工が難しいことから適
用範囲が限定されてしまうというような問題がある。[0008] Further, it has been studied to apply a ceramic substrate such as an aluminum nitride substrate having a high thermal conductivity alone to a heat dissipation component, but the heat dissipation is inferior to the W-Cu composite material or the like described above. In addition, there is a problem that the range of application is limited due to difficulty in processing.
【０００９】このようなことから、従来の放熱部品にお
いては、放熱性やＳｉ等との熱膨張係数のマッチング性
を犠牲にすることなく、重量の軽減を図ることが課題と
されている。また、そのような放熱部品を用いることに
よって、軽量で放熱特性や信頼性に優れる半導体パッケ
ージ等の半導体装置が求められている。For this reason, it has been an object to reduce the weight of the conventional heat dissipating component without sacrificing the heat dissipating property and the matching property of the thermal expansion coefficient with Si or the like. In addition, there is a demand for a semiconductor device such as a semiconductor package which is lightweight and has excellent heat dissipation characteristics and reliability by using such a heat dissipation component.
【００１０】本発明は、このような課題に対処してなさ
れたもので、放熱性やＳｉ等との熱膨張係数のマッチン
グ性に優れると共に、軽量化を図った放熱部品を提供す
ることを目的としており、またそのような放熱部品を用
いることによって、軽量で放熱特性や信頼性に優れる半
導体装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a heat-dissipating component which is excellent in heat-dissipating properties and matching property of thermal expansion coefficient with Si or the like and is light in weight. It is another object of the present invention to provide a semiconductor device that is lightweight and has excellent heat dissipation characteristics and reliability by using such a heat dissipation component.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明における第１の放
熱部品は、請求項１に記載したように、窒化アルミニウ
ム、窒化ケイ素および炭化ケイ素から選ばれた少なくと
も 1種のセラミックス材料と、金属銅とを含有する複合
材料からなることを特徴としている。この第１の放熱部
品は、例えば請求項２に記載したように、前記複合材料
は前記セラミックス材料からなるマトリックス内に、前
記金属銅が分散配置されて構成されていることを特徴と
している。According to the first aspect of the present invention, at least one ceramic material selected from the group consisting of aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide; And a composite material containing: The first heat dissipation component is characterized in that, as described in claim 2, the composite material is formed by dispersing and disposing the metallic copper in a matrix made of the ceramic material.
【００１２】本発明における第２の放熱部品は、請求項
３に記載したように、窒化アルミニウム、窒化ケイ素お
よび炭化ケイ素から選ばれた少なくとも 1種のセラミッ
クス材料と、タングステンと、金属銅とを含有する複合
材料からなることを特徴としている。この第２の放熱部
品は、例えば請求項４に記載したように、前記複合材料
は、前記セラミックス材料とタングステンとの混合物か
らなるマトリックス内に、前記金属銅が分散配置されて
構成されていることを特徴としている。The second heat radiation component according to the present invention contains at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride and silicon carbide, tungsten, and metallic copper. It is characterized by being composed of a composite material. The second heat radiating component may be configured such that the metallic copper is dispersed and arranged in a matrix made of a mixture of the ceramic material and tungsten, for example, as described in claim 4. It is characterized by.
【００１３】また、本発明の放熱部品の製造方法は、請
求項６に記載したように、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素および炭化ケイ素から選ばれた少なくとも 1種からな
るセラミックス材料を含むマトリックス用シート状成形
物と、銅または酸化銅を含むシート状成形物とを積層す
る工程と、前記積層体を加圧しつつ非酸化性雰囲気中で
加熱処理し、前記セラミックス材料からなるマトリック
ス内に溶融させた銅を含浸する工程とを有することを特
徴としている。本発明の放熱部品の製造方法において、
前記マトリックス用シート状成形物は請求項７に記載し
たように、さらにタングステンを含むものであってもよ
い。Further, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a heat radiating component, comprising forming a matrix sheet containing at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride and silicon carbide. And a step of laminating a sheet-like molded product containing copper or copper oxide, and heat-treating the laminate in a non-oxidizing atmosphere while applying pressure, and melting the copper melted in a matrix made of the ceramic material. Impregnating step. In the method for manufacturing a heat dissipation component of the present invention,
The sheet-like molded product for a matrix may further include tungsten, as described in claim 7.
【００１４】本発明の半導体装置は、請求項８に記載し
たように、半導体素子と、前記半導体素子が直接搭載さ
れ、または前記半導体素子が搭載された支持基体に接合
された、上述した本発明の放熱部品とを具備することを
特徴としている。According to the present invention, there is provided a semiconductor device according to the present invention, wherein the semiconductor element and the semiconductor element are directly mounted or bonded to a support base on which the semiconductor element is mounted. And a heat radiating component.
【００１５】本発明の第１の放熱部品においては、軽量
でＳｉ等との熱膨張係数のマッチング性に優れる、窒化
アルミニウム、窒化ケイ素および炭化ケイ素から選ばれ
た少なくとも 1種のセラミックス材料を例えばマトリッ
クスとし、このマトリックス内に金属銅を配置した複合
材料を用いている。上記したセラミックス材料は、いず
れも銅と相互に反応しないため、加熱処理等によりセラ
ミックス材料からなるマトリックス内に銅を例えば分散
配置あるいは混合配置した複合材料とすることができ
る。このような複合材料を用いた第１の放熱部品におい
ては、セラミックス材料の軽量性に基いて部品自体の重
量が軽減することができると共に、放熱性やＳｉ等との
熱膨張係数のマッチング性を高めることができる。In the first heat radiation component of the present invention, at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride and silicon carbide, which is lightweight and has excellent thermal expansion coefficient matching with Si or the like, may be made of, for example, a matrix. And a composite material in which metallic copper is arranged in the matrix is used. Since none of the above ceramic materials reacts with copper, a composite material in which copper is dispersed or mixed in a matrix made of the ceramic material by heat treatment or the like can be obtained. In the first heat dissipation component using such a composite material, the weight of the component itself can be reduced based on the lightness of the ceramic material, and the heat dissipation and the matching of the thermal expansion coefficient with Si and the like can be improved. Can be enhanced.
【００１６】また、本発明の第２の放熱部品において
は、例えばマトリックスにセラミックス材料とタングス
テンとの混合物を使用しているため、セラミックス材料
の使用量に応じて放熱部品の重量を軽減することができ
る。さらに、マトリックスにセラミックス材料とタング
ステンとの混合物を適用することによって、放熱部品の
高強度化等を図ることができる。In the second heat radiating component of the present invention, for example, a mixture of a ceramic material and tungsten is used for the matrix, so that the weight of the heat radiating component can be reduced according to the amount of the ceramic material used. it can. Further, by applying a mixture of a ceramic material and tungsten to the matrix, it is possible to increase the strength of the heat radiation component.
【００１７】上述したような本発明の放熱部品を用いた
本発明の半導体装置は、放熱特性や信頼性を高めた上で
軽量化を図ることが可能となる。The semiconductor device of the present invention using the heat radiating component of the present invention as described above can achieve a reduction in weight while improving heat radiation characteristics and reliability.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１９】まず、本発明の第１の放熱部品を実施する
ための形態について述べる。本発明の第１の放熱部品
は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3
Ｎ4 ）および炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選ばれる少なく
とも 1種のセラミックス材料と金属銅とから主として構
成される複合材料からなるものである。First, an embodiment for implementing the first heat radiation component of the present invention will be described. The first heat radiation component of the present invention is made of aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3
It is made of a composite material mainly composed of metallic copper and at least one ceramic material selected from N 4 ) and silicon carbide (SiC).
【００２０】図１は、このような本発明の第１の放熱部
品の一実施形態を示しており、例えば半導体素子を接合
搭載することが可能な平板形状を有している。ただし、
その形状は特に限定されるものではなく、後述する製造
方法が適用し得る形状、またその後の加工で実現し得る
形状等、種々の形状を適用することが可能である。FIG. 1 shows an embodiment of such a first heat radiation component of the present invention, which has, for example, a flat plate shape on which a semiconductor element can be mounted. However,
The shape is not particularly limited, and various shapes such as a shape that can be applied by a manufacturing method described later and a shape that can be realized by subsequent processing can be applied.
【００２１】図１に示す放熱部品１は、図１（ｂ）に微
細構造を拡大して示すように、窒化アルミニウム、窒化
ケイ素および炭化ケイ素から選ばれる少なくとも 1種の
セラミックス材料２が骨格部分を形成しており、このよ
うなポーラスなセラミックス材料２からなるマトリック
ス内に、金属銅３が分散配置されて複合材料４が構成さ
れている。放熱部品１は、このような複合材料４からな
るものである。The heat dissipating component 1 shown in FIG. 1 has at least one type of ceramic material 2 selected from aluminum nitride, silicon nitride and silicon carbide having a skeletal portion as shown in FIG. The composite material 4 is formed by dispersing and disposing metallic copper 3 in a matrix made of such a porous ceramic material 2. The heat radiating component 1 is made of such a composite material 4.
【００２２】複合材料４は、上記したセラミックス材料
２からなるマトリックス内に金属銅３を分散配置したも
のに限らず、例えば金属銅中に窒化アルミニウム、窒化
ケイ素および炭化ケイ素から選ばれる少なくとも 1種の
セラミックス粒子を混合したものであってもよい。ただ
し、Ｓｉ等との熱膨張係数のマッチングを図る上で、上
記したセラミックス材料２を、骨格部分となるマトリッ
クスとした複合材料４が特に好ましく用いられる。The composite material 4 is not limited to one in which metallic copper 3 is dispersed in a matrix made of the ceramic material 2 described above. For example, at least one kind selected from aluminum nitride, silicon nitride and silicon carbide in metallic copper is used. A mixture of ceramic particles may be used. However, in order to match the thermal expansion coefficient with Si or the like, a composite material 4 in which the above-described ceramic material 2 is used as a matrix serving as a skeleton portion is particularly preferably used.
【００２３】この放熱部品１の骨格部分を構成するセラ
ミックス材料２は、従来のＷ−Ｃｕ複合材料におけるタ
ングステンに比べ、タングステンの比重が19.2であるの
に対して窒化アルミニウムは 3.3、窒化ケイ素は 3.4、
炭化ケイ素は 3.2と比重が小さいために、放熱部品１の
重量を大幅に軽減することができる。また、上述した窒
化アルミニウム、窒化ケイ素および炭化ケイ素は、いず
れも半導体素子材料であるＳｉ等との熱膨張係数の差が
小さいために、例えば半導体素子を直接接合搭載するこ
とができる。また、他のセラミックス基板等に接合する
場合においても、それらの間の熱膨張差に起因する割れ
やクラック等の発生を抑制することができる。The ceramic material 2 constituting the skeleton of the heat radiating component 1 has a specific gravity of 19.2 compared to tungsten in a conventional W-Cu composite material, whereas aluminum nitride is 3.3 and silicon nitride is 3.4. ,
Since silicon carbide has a small specific gravity of 3.2, the weight of the heat radiation component 1 can be significantly reduced. Further, since the above-described aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide all have a small difference in thermal expansion coefficient from Si or the like which is a semiconductor element material, for example, a semiconductor element can be directly bonded and mounted. Further, even when bonding to another ceramic substrate or the like, it is possible to suppress the occurrence of cracks, cracks, and the like due to the difference in thermal expansion between them.
【００２４】上述したマトリックス材料のうち、窒化ア
ルミニウムおよび炭化ケイ素は高熱伝導性セラミックス
材料としてよく知られており、例えば一般に基板材料と
して使用されている熱伝導率が100W/m K以上のものが好
ましく用いられる。これら窒化アルミニウムおよび炭化
ケイ素のうち、炭化ケイ素は熱伝導率およびＳｉ等との
熱膨張差が共に優れるため、特に好ましい材料と言うこ
とができる。Among the matrix materials described above, aluminum nitride and silicon carbide are well known as high thermal conductive ceramic materials. For example, those having a thermal conductivity of 100 W / mK or more generally used as a substrate material are preferable. Used. Among these aluminum nitride and silicon carbide, silicon carbide can be said to be a particularly preferred material because of its excellent thermal conductivity and thermal expansion difference from Si and the like.
【００２５】また、窒化ケイ素としては特に50W/m K 以
上の熱伝導率を有するものが好ましく用いられる。窒化
ケイ素焼結体は高強度・高靭性のセラミックス焼結体と
してよく知られており、さらに例えば焼結体原料となる
窒化ケイ素粉末の微粒子化、高純度化、焼結助剤組成等
の組成制御等を行うことによって、本来の高強度・高靭
性という機械的特性を損うことなく、熱伝導率が50W/m
K 以上というように、比較的熱伝導性に優れた窒化ケイ
素焼結体が得られる。As the silicon nitride, those having a thermal conductivity of 50 W / m K or more are particularly preferably used. Silicon nitride sintered bodies are well known as high-strength, high-toughness ceramic sintered bodies. For example, silicon nitride powder used as a raw material of the sintered body is made into fine particles, highly purified, and has a composition such as a sintering aid composition. By performing control, etc., the thermal conductivity is 50 W / m without impairing the mechanical properties such as high strength and high toughness
As described above, a silicon nitride sintered body having relatively excellent thermal conductivity can be obtained.
【００２６】上述した窒化アルミニウム、窒化ケイ素お
よび炭化ケイ素から選ばれる少なくとも 1種のセラミッ
クス材料２は、上述したように、他のセラミックス材料
に比べて熱伝導率が大きく、また軽量であると共にＳｉ
等との熱膨張差が小さいという特徴に加えて、銅と相互
に反応しないという性質を有している。従って、上述し
たセラミックス材料２からなるマトリックス内に、金属
銅３を例えば溶融含浸させて複合材料４を作製すること
ができる。この複合材料４の製造方法については後述す
る。As described above, at least one type of ceramic material 2 selected from the group consisting of aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide has a higher thermal conductivity, a lighter weight, and a lower Si content than other ceramic materials.
In addition to the characteristic that the thermal expansion difference between them is small, they have the property of not reacting with copper. Therefore, the composite material 4 can be produced by, for example, melting and impregnating the metal copper 3 into the matrix made of the ceramic material 2 described above. A method for manufacturing the composite material 4 will be described later.
【００２７】例えばマトリックスを構成するセラミック
ス材料２に対して分散配置あるいは混合配置される金属
銅３は、放熱部品１の熱伝導性、すなわち放熱性の向上
に寄与するものであるが、その含有量があまり多すぎる
と放熱部品１の熱膨張係数が増大して、Ｓｉやパッケー
ジ構成材料としてのセラミックス材料等との熱膨張差が
増大する。この熱膨張差の増大は、例えば放熱部品１に
半導体素子を接合搭載した際、あるいは放熱部品１を半
導体素子を搭載したパッケージ基体等と接合した際に、
半導体素子からの放熱により接合部にクラックや反り等
の変形が生じる原因となる。一方、金属銅３の含有量が
あまり少ないと、放熱性の向上効果を十分に得ることが
できないため、金属銅３は複合材料４中に20〜70体積%
の範囲で含有させることが好ましい。特に好ましい金属
銅３の含有量は35〜55体積% の範囲である。For example, the metallic copper 3 dispersed or mixed with the ceramic material 2 constituting the matrix contributes to the improvement of the thermal conductivity of the heat radiating component 1, that is, the heat radiating property. Is too large, the coefficient of thermal expansion of the heat radiating component 1 increases, and the difference in thermal expansion between Si and a ceramic material or the like as a constituent material of the package increases. This increase in the difference in thermal expansion occurs, for example, when a semiconductor element is bonded and mounted on the heat radiating component 1 or when the heat radiating component 1 is bonded to a package base or the like on which the semiconductor element is mounted.
Heat radiation from the semiconductor element causes deformation such as cracks and warpage at the joint. On the other hand, if the content of the metallic copper 3 is too small, the effect of improving the heat dissipation cannot be sufficiently obtained, so that the metallic copper 3 is contained in the composite material 4 in an amount of 20 to 70% by volume.
It is preferable to make it contain in the range of. A particularly preferred content of metallic copper 3 is in the range of 35 to 55% by volume.
【００２８】上述したように、この実施形態の複合材料
４からなる放熱部品１は、従来のＷ−Ｃｕ複合材料と同
等もしくはそれ以上の高放熱性を有すると共に、半導体
素子材料であるＳｉやパッケージ構成材料としてのセラ
ミックス材料等との熱膨張差が小さく、これらとの安定
な接合が実現でき、その上で従来のＷ−Ｃｕ複合材料に
比べて大幅に軽量化を図ることができる。このような放
熱部品１は、例えば半導体素子を直接接合搭載したり、
また半導体素子が搭載された回路基板等の支持基体に接
合して使用される。As described above, the heat dissipating component 1 made of the composite material 4 of this embodiment has a high heat dissipating property equal to or higher than that of the conventional W-Cu composite material, and also has a semiconductor element material such as Si or package. The difference in thermal expansion from the ceramic material or the like as a constituent material is small, stable bonding with these materials can be realized, and the weight can be significantly reduced as compared with the conventional W-Cu composite material. Such a heat dissipating component 1 is, for example, directly bonded and mounted with a semiconductor element,
Further, it is used by being joined to a supporting base such as a circuit board on which a semiconductor element is mounted.
【００２９】上述した実施形態の放熱部品１は、窒化ア
ルミニウム、窒化ケイ素および炭化ケイ素から選ばれる
少なくとも 1種のセラミックス材料２の粉末と、銅粉末
とを混合し、この混合粉末を所望形状に成形した後に焼
成して作製することもできるが、この混合粉末焼成法は
連続生産性や大型部品の生産性等に劣ることから、以下
に示すような製造方法を適用して作製することが好まし
い。The heat radiating component 1 of the above-described embodiment is obtained by mixing a powder of at least one ceramic material 2 selected from aluminum nitride, silicon nitride and silicon carbide with a copper powder, and molding the mixed powder into a desired shape. However, since the mixed powder firing method is inferior in continuous productivity and productivity of large parts, it is preferable to apply the following manufacturing method.
【００３０】すなわち、まず窒化アルミニウム、窒化ケ
イ素および炭化ケイ素から選ばれる少なくとも 1種のセ
ラミックス粉末に有機結合剤および必要に応じて有機溶
剤を添加、混合してスラリー化し、このセラミックスス
ラリーをドクターブレード法等の一般的なシート成形法
により成形してグリーンシートを作製する。このセラミ
ックスグリーンシート等のシート状成形物（マトリック
ス用シート状成形物）５を、図２（ａ）に示すように 2
枚の銅板６、６で挟み込むように、これらを積層する。
このマトリックス用シート状成形物５は複合材料４の骨
格部分となり、後述する加熱処理で溶融銅が含浸される
ため、加熱処理後に比較的ポーラスな状態となるように
結合剤量等を調整することが好ましい。That is, first, an organic binder and, if necessary, an organic solvent are added to at least one kind of ceramic powder selected from aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide and mixed to form a slurry. The green sheet is formed by molding using a general sheet forming method such as the above. As shown in FIG. 2 (a), a sheet-like molded product (sheet-like molded product for matrix) 5 such as a ceramic green sheet is
These are laminated so as to be sandwiched between the two copper plates 6.
Since the matrix sheet-like molded product 5 becomes a skeleton portion of the composite material 4 and is impregnated with molten copper in a heat treatment described later, the amount of the binder and the like should be adjusted so as to be relatively porous after the heat treatment. Is preferred.
【００３１】マトリックス用シート状成形物５は、上述
したセラミックスグリーンシートに限らず、それを仮焼
して予めポーラスな焼結体としたもの等を使用すること
もできる。また、金属銅３の出発原料としては上記した
銅板６に限らず、酸化銅を用いることもできる。この場
合には、酸化銅粉末を用いて同様にグリーンシートを作
製し、この酸化銅グリーンシートを出発原料として使用
する。このように、金属銅３の出発原料としては、銅も
しくは酸化銅を含むシート状成形物を使用することがで
きる。なお、酸化銅グリーンシートを使用する場合に
は、これを 2枚のマトリックス用シート状成形物５で挟
み込むように積層してもよい。The sheet-like molded product 5 for the matrix is not limited to the above-mentioned ceramic green sheet, but may be a material obtained by calcining the green sheet to form a porous sintered body in advance. Further, the starting material of the metallic copper 3 is not limited to the copper plate 6 described above, but copper oxide can also be used. In this case, a green sheet is similarly prepared using the copper oxide powder, and this copper oxide green sheet is used as a starting material. As described above, as a starting material of the metallic copper 3, a sheet-like molded product containing copper or copper oxide can be used. When a copper oxide green sheet is used, the green sheet may be laminated so as to be sandwiched between two matrix sheet-shaped moldings 5.
【００３２】次に、例えば 2枚の銅板６、６の間にマト
リックス用シート状成形物５を介在させた積層物７に対
して、図２（ｂ）に示すように、その両面から加圧しつ
つ加熱処理を施す。この加熱処理は、銅板６を溶融させ
てマトリックス用シート状成形物５内に含浸し得るよう
に、銅の融点以上の温度で行うものとする。また、金属
銅３の出発原料として酸化銅を用いる場合には、酸化銅
を還元しつつ溶融するように、還元雰囲気中で加熱処理
を行うものとする。Next, as shown in FIG. 2 (b), a laminate 7 having a matrix sheet-like molded product 5 interposed between two copper plates 6, 6 is pressed from both sides thereof. While performing a heat treatment. This heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of copper so that the copper plate 6 can be melted and impregnated into the matrix sheet-like molded product 5. Further, when copper oxide is used as a starting material of the metallic copper 3, the heat treatment is performed in a reducing atmosphere so that the copper oxide is melted while being reduced.
【００３３】また、上記した加熱処理はマトリックス用
シート状成形物５がポーラスな骨格部分を形成するよう
に、用いたセラミックス材料の焼結条件を考慮して実施
することが好ましいが、溶融銅がセラミックス粒子間の
結合剤的な役割を果たすために、通常の焼結条件よりは
低温で加熱処理することができる。The above heat treatment is preferably carried out in consideration of the sintering conditions of the ceramic material used so that the matrix sheet-like molded product 5 forms a porous skeleton portion. Since it plays a role as a binder between the ceramic particles, it can be heat-treated at a lower temperature than usual sintering conditions.
【００３４】上述した加圧・加熱処理によって、マトリ
ックス用シート状成形物５がポーラスなマトリックスを
形成しつつ、このマトリックス内に溶融銅が含浸され
て、図２（ｃ）に示すように、窒化アルミニウム、窒化
ケイ素および炭化ケイ素から選ばれた少なくとも 1種の
セラミックス材料（２）からなるマトリックス内に、金
属銅（３）が分散配置されて構成された複合材料４が得
られる。加熱処理時の加圧力は、マトリックス内に溶融
銅を均一に含浸し得るように、例えば0.2MPa以上とする
ことが好ましい。加熱後の複合材料４は、例えば必要に
応じて両面を研磨し、あるいは外周切断して放熱部品１
とする。By the above-mentioned pressurizing / heating treatment, while the matrix sheet-like molded product 5 forms a porous matrix, the matrix is impregnated with molten copper, and as shown in FIG. A composite material 4 is obtained in which metallic copper (3) is dispersed and arranged in a matrix composed of at least one ceramic material (2) selected from aluminum, silicon nitride and silicon carbide. The pressure during the heat treatment is preferably, for example, 0.2 MPa or more so that the molten copper can be uniformly impregnated in the matrix. After heating, the composite material 4 may be polished on both sides, for example, if necessary, or cut off at the outer periphery to form a heat radiating component 1.
And
【００３５】上述したような複合材料４の製造方法は、
連続生産性や大型部品の生産性等に優れるだけでなく、
混合粉末焼成法に比べて複合材料４のセラミックス材料
２からなる骨格部分（マトリックス）を比較的安定に形
成しやすいことから、複合材料４の高強度化等に対して
有効であると共に、マトリックス内に金属銅３を均一に
分散配置しやすいというような利点を有している。The method for producing the composite material 4 as described above is as follows.
It is not only excellent in continuous productivity and productivity of large parts, but also
Since the skeleton portion (matrix) made of the ceramic material 2 of the composite material 4 is relatively stably formed as compared with the mixed powder firing method, it is effective for increasing the strength of the composite material 4 and the like. This has the advantage that the metal copper 3 can be easily dispersed and arranged.
【００３６】また、得られる複合材料４は通常のセラミ
ックス材料（焼結体）に比べて、金属銅３を含有してい
るために加工性に優れることから、例えば放熱フィン形
状を有する放熱部品等を比較的容易に作製することがで
きる。さらに、金属銅より硬くなるため、良好な研磨加
工面が得やすくなり、他部品との密着性に優れた表面
（接合面等）を得ることができる。The obtained composite material 4 is excellent in workability since it contains metallic copper 3 as compared with a normal ceramic material (sintered body). Can be produced relatively easily. Furthermore, since it is harder than metallic copper, a good polished surface can be easily obtained, and a surface (bonding surface or the like) having excellent adhesion to other components can be obtained.
【００３７】次に、本発明の第２の放熱部品を実施する
ための形態について述べる。本発明の第２の放熱部品
は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3
Ｎ4 ）および炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選ばれる少なく
とも 1種のセラミックス材料とタングステンと金属銅と
から主として構成される複合材料からなるものである。
図３は、このような本発明の第２の放熱部品の一実施形
態を示しており、形状等は第１の放熱部品の実施形態と
同様である。図３に示す放熱部品８は、図３（ｂ）に微
細構造を拡大して示すように、窒化アルミニウム、窒化
ケイ素および炭化ケイ素から選ばれる少なくとも 1種の
セラミックス材料とタングステンとの混合物９が骨格部
分を形成しており、このようなポーラスな混合物９から
なるマトリックス内に、金属銅３が例えば分散配置され
て複合材料１０が構成されている。放熱部品８は、この
ような複合材料１０からなるものである。Next, an embodiment for implementing the second heat radiation component of the present invention will be described. The second heat radiating component of the present invention includes aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 ).
It is made of a composite material mainly composed of at least one ceramic material selected from N 4 ) and silicon carbide (SiC) and tungsten and metallic copper.
FIG. 3 shows an embodiment of such a second heat dissipation component of the present invention, and the shape and the like are the same as those of the first heat dissipation component of the embodiment. The heat dissipating component 8 shown in FIG. 3 includes a mixture 9 of at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide and tungsten, as shown in FIG. The composite material 10 is formed by dispersing, for example, metallic copper 3 in a matrix formed of such a porous mixture 9 forming a portion. The heat dissipating component 8 is made of such a composite material 10.
【００３８】複合材料１０は、上記したセラミックス材
料とタングステンとの混合物９からなるマトリックス内
に金属銅３を分散配置したものに限らず、例えば金属銅
中にセラミックス粒子とタングステン粒子とを混合配置
したものであってもよいが、前述した実施形態と同様
に、Ｓｉ等との熱膨張係数のマッチングを図る上で、セ
ラミックス材料とタングステンとの混合物９を、骨格部
分となるマトリックスとして用いた複合材料１０が特に
好ましく用いられる。The composite material 10 is not limited to one in which the metallic copper 3 is dispersed and arranged in the matrix composed of the above-mentioned mixture 9 of the ceramic material and tungsten. For example, ceramic particles and tungsten particles are mixed and arranged in metallic copper. A composite material using a mixture 9 of a ceramic material and tungsten as a matrix serving as a skeleton portion in order to match the thermal expansion coefficient with Si or the like as in the above-described embodiment. 10 is particularly preferably used.
【００３９】放熱部品８の骨格部分を構成するセラミッ
クス材料とタングステンとの混合物９は、前述したよう
にセラミックス材料がタングステンに比べて比重が小さ
いことから、混合物９中のセラミックス材料の比率に応
じて、放熱部品８の重量を軽減することができる。ま
た、前述したように窒化アルミニウム、窒化ケイ素およ
び炭化ケイ素に加えて、タングステンも半導体素子材料
であるＳｉやセラミックス基板等との熱膨張係数の差が
小さいため、放熱部品８は良好な半導体素子搭載性やセ
ラミックス基板との接合性等を有している。The mixture 9 of the ceramic material and tungsten constituting the skeleton of the heat dissipating component 8 has a lower specific gravity than that of tungsten, as described above, and therefore depends on the ratio of the ceramic material in the mixture 9. In addition, the weight of the heat radiating component 8 can be reduced. In addition, as described above, in addition to aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide, tungsten also has a small difference in thermal expansion coefficient from a semiconductor element material such as Si or a ceramic substrate. Properties and bonding properties with the ceramic substrate.
【００４０】上述したセラミックス材料とタングステン
との混合物９からなるマトリックスは、セラミックス材
料単体からなるマトリックスに比べて、多少タングステ
ンが結合材的な役割を果すことから高強度化されるもの
と推定できる。従って、放熱部品に高強度特性が求めら
れるような場合には、重量軽減効果は前述した放熱部品
１より低下するものの、セラミックス材料とタングステ
ンとの混合物９を用いた放熱部品８が好ましく用いられ
る。また、後述する半導体パッケージ等を構成する際
に、他の部品との組合せの点から金属的性質が望まれる
ような場合にも、上記した放熱部品８が好ましく用いら
れる。The matrix composed of the mixture 9 of the ceramic material and tungsten described above can be presumed to have a higher strength because the tungsten plays a role as a binder to some extent as compared with the matrix composed of the ceramic material alone. Therefore, when high strength characteristics are required for the heat dissipating component, the heat dissipating component 8 using the mixture 9 of the ceramic material and tungsten is preferably used, though the weight reduction effect is lower than that of the heat dissipating component 1 described above. Further, when configuring a semiconductor package or the like to be described later, when the metallic properties are desired in view of the combination with other components, the above-described heat radiation component 8 is preferably used.
【００４１】混合物９におけるセラミックス材料とタン
グステンとの混合比は、特に限定されるものではなく、
要求特性に応じて設定することができるが、実用的には
重量軽減効果を考慮して、混合物９中のセラミックス材
料の体積比は 50%以上程度とすることが好ましい。ま
た、セラミックス材料とタングステンとの混合物９とし
ては、例えば窒化アルミニウム、窒化ケイ素および炭化
ケイ素から選ばれた少なくとも 1種のセラミックス材料
を基板材料として用い、かつ配線材料としてタングステ
ンを用いた半導体パッケージ等の廃品の粉砕物を利用す
ることも可能である。このような廃品を利用した混合物
９を用いれば、放熱部品８を極めて安価に作製すること
ができ、さらには廃電子部品の有効利用にも繋がる。The mixing ratio of the ceramic material and tungsten in the mixture 9 is not particularly limited, and
Although it can be set according to the required characteristics, in practical terms, the volume ratio of the ceramic material in the mixture 9 is preferably about 50% or more in consideration of the weight reduction effect. As the mixture 9 of the ceramic material and tungsten, for example, a semiconductor package using at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride and silicon carbide as a substrate material and using tungsten as a wiring material is used. It is also possible to use a crushed waste product. The use of the mixture 9 using such waste products makes it possible to manufacture the heat dissipating component 8 at extremely low cost, and also leads to effective use of waste electronic components.
【００４２】なお、セラミックス材料の具体例やマトリ
ックスを構成する混合物９に対して分散配置あるいは混
合配置される金属銅３については、前述した実施形態と
同様である。また、金属銅３の含有量は、前述した実施
形態と同様に、複合材料１０に対して20〜70体積% の範
囲とすることが好ましく、特に好ましくは35〜55体積%
の範囲である。The specific examples of the ceramic material and the metallic copper 3 dispersed or mixed with the mixture 9 constituting the matrix are the same as in the above-described embodiment. Further, the content of the metallic copper 3 is preferably in the range of 20 to 70% by volume, particularly preferably 35 to 55% by volume, based on the composite material 10, as in the above-described embodiment.
Range.
【００４３】上述した複合材料１０からなる放熱部品８
は、従来のＷ−Ｃｕ複合材料と同等もしくはそれ以上の
高放熱性を有すると共に、半導体素子材料であるＳｉや
パッケージ構成材料としてのセラミックス材料等との熱
膨張差が小さく、これらとの安定な接合が実現でき、そ
の上で従来のＷ−Ｃｕ複合材料に比べて軽量化を図るこ
とができる。このような放熱部品８は、例えば半導体素
子を直接接合搭載したり、また半導体素子が搭載された
回路基板等の支持基体に接合して使用される。この実施
形態の放熱部品８は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素お
よび炭化ケイ素から選ばれる少なくとも 1種のセラミッ
クス材料とタングステンとの混合物（混合粉末）９に、
さらに銅粉末とを混合し、この銅粉末を含む混合粉末を
所望形状に成形した後に焼成して作製することもできる
が、連続生産性や大型部品の生産性等を考慮して、前述
した実施形態と同様な銅溶融含浸法を適用して作製する
ことが好ましい。Heat dissipating component 8 made of composite material 10 described above
Has a high heat dissipation equal to or higher than that of the conventional W-Cu composite material, and has a small thermal expansion difference from Si as a semiconductor element material or a ceramic material or the like as a package constituent material. Bonding can be realized, and furthermore, the weight can be reduced as compared with the conventional W-Cu composite material. Such a heat radiating component 8 is used, for example, by directly bonding and mounting a semiconductor element, or by bonding it to a supporting base such as a circuit board on which the semiconductor element is mounted. The heat radiating component 8 of this embodiment includes a mixture (mixed powder) 9 of tungsten and at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide.
Further, it can be manufactured by mixing with copper powder, forming a mixed powder containing this copper powder into a desired shape, and then firing the mixed powder. It is preferable to produce by applying the same copper melt impregnation method as in the embodiment.
【００４４】セラミックス材料とタングステンとの混合
物９を用いる場合には、まずセラミックス粉末とタング
ステン粉末とを所望の比率で混合する。あるいは、上述
したような半導体パッケージ等の廃電子部品の粉砕物を
用意する。これに有機結合剤および必要に応じて有機溶
剤を添加、混合してスラリー化し、このセラミックスス
ラリーをドクターブレード法等の一般的なシート成形法
により成形してグリーンシートを作製する。When a mixture 9 of a ceramic material and tungsten is used, first, a ceramic powder and a tungsten powder are mixed at a desired ratio. Alternatively, a pulverized waste electronic component such as a semiconductor package as described above is prepared. An organic binder and, if necessary, an organic solvent are added and mixed to form a slurry, and this ceramic slurry is formed by a general sheet forming method such as a doctor blade method to produce a green sheet.
【００４５】そして、前述した実施形態と同様に、セラ
ミックス粉末とタングステン粉末とを含有するグリーン
シートを 2枚の銅板６、６の間に配置したり、あるいは
酸化銅グリーンシートを上記したグリーンシート 2枚で
挟み込んで積層物を作製し、これらの積層物に対して前
述した実施形態と同様な条件下で加圧・加熱処理を施し
た後、必要に応じて両面研磨や外周切断等を施すことに
よって、目的とする放熱部品８が得られる。Then, similarly to the above-described embodiment, a green sheet containing a ceramic powder and a tungsten powder is disposed between the two copper plates 6, 6, or a copper oxide green sheet is placed on the green sheet 2 described above. Laminates are produced by sandwiching between sheets, and these laminates are subjected to pressure and heat treatments under the same conditions as in the above-described embodiment, and then subjected to double-side polishing, outer peripheral cutting, and the like as necessary. As a result, a desired heat dissipation component 8 is obtained.
【００４６】上述した各実施形態の放熱部品１、８は、
例えば図４、図５および図６に示す半導体パッケージ等
の半導体装置に使用されるものである。なお、これらの
図に示す半導体パッケージは、いずれも本発明の半導体
装置の実施形態を示すものである。The heat radiating components 1 and 8 of the above-described embodiments are
For example, it is used for a semiconductor device such as a semiconductor package shown in FIGS. 4, 5, and 6. Each of the semiconductor packages shown in these drawings shows an embodiment of the semiconductor device of the present invention.
【００４７】例えば、図４に示す半導体パッケージ１１
において、基板状の放熱部品１（８）の下面側には直接
半導体素子１２が接合材１３を介して接合搭載されてい
る。また、放熱部品１（８）の素子搭載面側には、内部
配線層１４を有する樹脂基板やセラミックス基板等から
なる回路基板１５が各種接合材１６を介して接合（装
着）されている。この回路基板１５の内部配線層１４
は、一方の端部がボンディングワイヤ１７を介して半導
体素子１２と電気的に接続されており、また他方の端部
には外部接続用端子として半田バンプ１８等が設けられ
ている。For example, the semiconductor package 11 shown in FIG.
, A semiconductor element 12 is directly mounted on a lower surface side of a substrate-shaped heat radiation component 1 (8) via a bonding material 13. On the element mounting surface side of the heat radiating component 1 (8), a circuit board 15 made of a resin substrate or a ceramic substrate having the internal wiring layer 14 is joined (mounted) via various joining materials 16. The internal wiring layer 14 of the circuit board 15
Has one end electrically connected to the semiconductor element 12 via a bonding wire 17, and the other end is provided with a solder bump 18 or the like as an external connection terminal.
【００４８】半導体素子１２と内部配線層１４との電気
的な接続はボンディングワイヤ１７に代えて、いわゆる
ＴＡＢリード等を用いて行うこともできる。この場合に
は、半導体素子１２にいわゆるＴＡＢチップが用いられ
る。そして、半導体素子１２を封止部材１９で気密封止
することによって、半導体パッケージ１１が構成されて
いる。The electrical connection between the semiconductor element 12 and the internal wiring layer 14 can be made by using a so-called TAB lead or the like instead of the bonding wire 17. In this case, a so-called TAB chip is used for the semiconductor element 12. The semiconductor package 11 is formed by hermetically sealing the semiconductor element 12 with a sealing member 19.
【００４９】また、放熱部品１（８）は図５に示すよう
に、回路基板１５に埋め込んで内部装着してもよい。こ
のような構造は、特に回路基板１５に樹脂回路基板を用
いる場合に有効である。回路基板１５にセラミックス回
路基板を用いる場合、一般的には外部装着となるが、可
能であれば内部装着してもよい。The heat dissipating component 1 (8) may be embedded in the circuit board 15 and internally mounted as shown in FIG. Such a structure is particularly effective when a resin circuit board is used for the circuit board 15. When a ceramic circuit board is used for the circuit board 15, it is generally mounted externally, but may be mounted internally if possible.
【００５０】上述したような半導体パッケージ１１は、
半導体素子１２の放熱部品に前述した窒化アルミニウ
ム、窒化ケイ素および炭化ケイ素から選ばれる少なくと
も 1種のセラミックス材料からなるマトリックス内に金
属銅を分散配置して構成した複合材料からなる放熱部品
１、あるいは同様なセラミックス材料とタングステンと
の混合物からなるマトリックス内に金属銅を分散配置し
て構成した複合材料からなる放熱部品８を用いているた
め、これら放熱部品１、８の軽量、高放熱性、半導体素
子１２との熱膨張係数のマッチング性等に由来して、放
熱特性や信頼性を高めた上で軽量化を図ることができ
る。このような半導体パッケージ１１は、携帯用の通信
機器等を対象とした強制冷却できない薄型パッケージや
軽量パッケージ等に好適である。The semiconductor package 11 as described above is
The heat dissipating component of the semiconductor element 12 is a heat dissipating component 1 made of a composite material in which metallic copper is dispersed and arranged in a matrix made of at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide, or the like. Since the heat radiating component 8 made of a composite material in which metallic copper is dispersed and arranged in a matrix made of a mixture of a ceramic material and tungsten is used, the heat radiating components 1 and 8 have a light weight, a high heat radiating property, and a semiconductor element. Due to the matching of the thermal expansion coefficient with the thermal expansion coefficient 12 and the like, it is possible to reduce the weight while improving the heat radiation characteristics and reliability. Such a semiconductor package 11 is suitable for a thin package, a lightweight package, and the like that cannot be forcibly cooled for portable communication devices and the like.
【００５１】本発明の半導体装置は、図４や図５に示し
た半導体パッケージに限らず、半導体素子を接合搭載し
た回路基板に放熱部品１（８）を接合した半導体パッケ
ージや、例えば図６に示すように、配線層にＴＡＢテー
プ２０を用いた半導体パッケージ等、種々の形態の半導
体パッケージに対して適用可能である。図６において、
２１はセラミックス板や金属板からなるスペーサ、２２
は封止樹脂である。The semiconductor device of the present invention is not limited to the semiconductor package shown in FIGS. 4 and 5, but may be a semiconductor package in which a heat radiating component 1 (8) is joined to a circuit board on which a semiconductor element is joined and mounted. As shown, the present invention is applicable to various types of semiconductor packages such as a semiconductor package using a TAB tape 20 for a wiring layer. In FIG.
21 is a spacer made of a ceramic plate or a metal plate;
Is a sealing resin.
【００５２】さらに、本発明の放熱部品は、上述したよ
うな半導体パッケージに限らず、例えば図７に示すよう
に、半導体素子１２が搭載される配線層２３を有するセ
ラミックス回路基板や樹脂回路基板等の回路基板２４
に、いわゆるヒートシンクとして接合して使用すること
も可能である。Further, the heat radiating component of the present invention is not limited to the semiconductor package as described above. For example, as shown in FIG. 7, a ceramic circuit board or a resin circuit board having a wiring layer 23 on which the semiconductor element 12 is mounted may be used. Circuit board 24
In addition, it is also possible to use by joining as a so-called heat sink.
【００５３】またさらに、本発明の放熱部品は各種受動
部品や能動部品等、種々の半導体部品や電子部品に対し
て適用することができ、さらには電子部品等に限らず、
他分野の発熱部品に対して本発明の放熱部品を適用する
ことも可能である。Further, the heat radiating component of the present invention can be applied to various semiconductor components and electronic components such as various passive components and active components, and is not limited to electronic components.
The heat radiating component of the present invention can be applied to heat generating components in other fields.
【００５４】[0054]
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。Next, specific examples of the present invention will be described.
【００５５】実施例１ まず、窒化アルミニウム粉末に界面活性剤を 0.5重量%
、結合剤としてアクリル樹脂を12重量% 、可塑剤を 4
重量% 添加し、ボールミルで混合して粘度を調整した
後、ドクターブレード法で厚さ 0.5mmのグリーンシート
を作製した。Example 1 First, a surfactant was added to aluminum nitride powder at 0.5% by weight.
12% by weight of acrylic resin as binder, 4% of plasticizer
% By weight and mixed with a ball mill to adjust the viscosity, and then a green sheet having a thickness of 0.5 mm was prepared by a doctor blade method.
【００５６】この窒化アルミニウムグリーンシートを30
×50mmに切断し、これを両側から銅板で挟み込み、さら
にその両側を窒化アルミニウム焼結体板で挟んで、窒素
気流中にて 0.2MPa の加圧力を加えつつ 1473K× 2時間
の条件で加熱処理した。得られた複合材料は余分に付着
した銅を除去し、さらに平面を出すために両面研磨して
放熱部品とした。この放熱部品を構成する複合材料の銅
含有量は約40体積% であった。This aluminum nitride green sheet was treated with 30
× 50mm, sandwiched between copper plates from both sides, sandwiched on both sides between aluminum nitride sintered plates, and heat-treated at 1473K × 2 hours while applying a pressure of 0.2MPa in a nitrogen stream. did. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 40% by volume.
【００５７】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（プラスチックパッ
ケージ）を作製した。このプラスチックパッケージに模
擬シリコンチップを搭載し、放熱特性を測定したとこ
ろ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた
場合と同等の放熱性を示した。また、その状態で重さを
測定したところ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導
体パッケージに比べて、パッケージ重量は 1/3程度と軽
量化されていた。A semiconductor package (plastic package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this plastic package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those when a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Also, when the weight was measured in that state, the package weight was reduced to about 1/3 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００５８】実施例２ 実施例１と同様に、窒化アルミニウムグリーンシートを
作製すると共に、酸化銅粉末を用いて同様にグリーンシ
ートを作製した。これら各グリーンシートをそれぞれ30
×50mmに切断し、酸化銅グリーンシートを 2枚の窒化ア
ルミニウムグリーンシートで両側から挟み込み、これら
を熱圧着して一体とした。Example 2 An aluminum nitride green sheet was prepared in the same manner as in Example 1, and a green sheet was similarly prepared using copper oxide powder. Each of these green sheets is 30
The sheet was cut into a size of × 50 mm, a copper oxide green sheet was sandwiched between two aluminum nitride green sheets from both sides, and these were thermocompressed to be integrated.
【００５９】上述した成形体の両側を窒化アルミニウム
焼結体板で挟んで、窒素気流中にて0.2MPa の加圧力を
加えつつ 1473K× 2時間の条件で加熱処理した。得られ
た複合材料は、余分に付着した銅を除去し、さらに平面
を出すために両面研磨して放熱部品とした。この放熱部
品を構成する複合材料の銅含有量は約40体積% であっ
た。The above-mentioned compact was sandwiched on both sides by an aluminum nitride sintered body plate and subjected to a heat treatment under a condition of 1473 K × 2 hours in a nitrogen stream while applying a pressure of 0.2 MPa. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat-radiating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 40% by volume.
【００６０】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（アルミナパッケー
ジ）を作製した。このアルミナパッケージに模擬シリコ
ンチップを搭載し、放熱特性を測定したところ、従来の
Ｗ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた場合と同等
の放熱性を示した。また、その状態で重さを測定したと
ころ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導体パッケー
ジに比べて、パッケージ重量は 1/3程度と軽量化されて
いた。A semiconductor package (alumina package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating component thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this alumina package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those in the case where a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Also, when the weight was measured in that state, the package weight was reduced to about 1/3 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００６１】実施例３ 窒化ケイ素粉末に界面活性剤を 0.5重量% 、結合剤とし
てアクリル樹脂を15重量% 、可塑剤を10重量% 添加し、
ボールミルで混合して粘度を調整した後、ドクターブレ
ード法で厚さ 0.5mmのグリーンシートを作製した。Example 3 A surfactant was added to silicon nitride powder by 0.5% by weight, an acrylic resin as a binder was added by 15% by weight, and a plasticizer was added by 10% by weight.
After adjusting the viscosity by mixing with a ball mill, a green sheet having a thickness of 0.5 mm was prepared by a doctor blade method.
【００６２】この窒化ケイ素グリーンシートを30×50mm
に切断し、これを両側から銅板で挟み込み、さらにその
両側を窒化ケイ素焼結体板で挟んで、窒素気流中にて
0.2MPa の加圧力を加えつつ 1473K× 2時間の条件で加
熱処理した。得られた複合材料は余分に付着した銅を除
去し、さらに平面を出すために両面研磨して放熱部品と
した。この放熱部品を構成する複合材料の銅含有量は約
50体積% であった。This silicon nitride green sheet is 30 × 50 mm
And sandwiched between both sides with a copper plate, and further sandwiched between both sides with a silicon nitride sintered plate, in a nitrogen stream
The heat treatment was performed at 1473K × 2 hours while applying a pressure of 0.2 MPa. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material composing this heat dissipation component is about
It was 50% by volume.
【００６３】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（プラスチックパッ
ケージ）を作製した。このプラスチックパッケージに模
擬シリコンチップを搭載し、放熱特性を測定したとこ
ろ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた
場合と同等の放熱性を示した。また、その状態で重さを
測定したところ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導
体パッケージに比べて、パッケージ重量は 1/3程度と軽
量化されていた。A semiconductor package (plastic package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating component thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this plastic package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those when a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Also, when the weight was measured in that state, the package weight was reduced to about 1/3 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００６４】実施例４ 実施例３と同様に、窒化ケイ素グリーンシートを作製す
ると共に、酸化銅粉末を用いて同様にグリーンシートを
作製した。これら各グリーンシートをそれぞれ30×50mm
に切断し、酸化銅グリーンシートを 2枚の窒化ケイ素グ
リーンシートで両側から挟み込み、これらを熱圧着して
一体とした。Example 4 A silicon nitride green sheet was prepared in the same manner as in Example 3, and a green sheet was similarly formed using copper oxide powder. Each of these green sheets is 30 × 50mm
Then, the copper oxide green sheet was sandwiched between two silicon nitride green sheets from both sides, and these were thermocompressed to be integrated.
【００６５】上述した成形体の両側を窒化ケイ素焼結体
板で挟んで、窒素気流中にて 0.2MPa の加圧力を加えつ
つ 1473K× 2時間の条件で加熱処理した。得られた複合
材料は余分に付着した銅を除去し、さらに平面を出すた
めに両面研磨して放熱部品とした。この放熱部品を構成
する複合材料の銅含有量は約50体積% であった。The above-mentioned molded body was sandwiched on both sides by a silicon nitride sintered body plate and subjected to a heat treatment under a condition of 1473 K × 2 hours while applying a pressure of 0.2 MPa in a nitrogen stream. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 50% by volume.
【００６６】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（アルミナパッケー
ジ）を作製した。このアルミナパッケージに模擬シリコ
ンチップを搭載し、放熱特性を測定したところ、従来の
Ｗ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた場合と同等
の放熱性を示した。また、その状態で重さを測定したと
ころ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導体パッケー
ジに比べて、パッケージ重量は 1/3程度と軽量化されて
いた。A semiconductor package (alumina package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this alumina package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those in the case where a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Also, when the weight was measured in that state, the package weight was reduced to about 1/3 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００６７】実施例５ 炭化ケイ素粉末に界面活性剤を 0.5重量% 、結合剤とし
てアクリル樹脂を15重量% 、可塑剤を10重量% 添加し、
ボールミルで混合して粘度を調整した後、ドクターブレ
ード法で厚さ 0.5mmのグリーンシートを作製した。Example 5 0.5% by weight of a surfactant, 15% by weight of an acrylic resin as a binder, and 10% by weight of a plasticizer were added to silicon carbide powder.
After adjusting the viscosity by mixing with a ball mill, a green sheet having a thickness of 0.5 mm was prepared by a doctor blade method.
【００６８】この炭化ケイ素グリーンシートを30×50mm
に切断し、これを両側から銅板で挟み込み、さらにその
両側を炭化ケイ素焼結体板で挟んで、窒素気流中にて
0.2MPa の加圧力を加えつつ 1473K× 2時間の条件で加
熱処理した。得られた複合材料は余分に付着した銅を除
去し、さらに平面を出すために両面研磨して放熱部品と
した。この放熱部品を構成する複合材料の銅含有量は約
50体積% であった。This silicon carbide green sheet is 30 × 50 mm
And sandwiched between both sides with a copper plate, and further sandwiched between both sides with a silicon carbide sintered plate, in a nitrogen stream
The heat treatment was performed at 1473K × 2 hours while applying a pressure of 0.2 MPa. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material composing this heat dissipation component is about
It was 50% by volume.
【００６９】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（プラスチックパッ
ケージ）を作製した。このプラスチックパッケージに模
擬シリコンチップを搭載し、放熱特性を測定したとこ
ろ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた
場合と同等の放熱性を示した。また、その状態で重さを
測定したところ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導
体パッケージに比べて、パッケージ重量は 1/3程度と軽
量化されていた。A semiconductor package (plastic package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating component thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this plastic package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those when a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Also, when the weight was measured in that state, the package weight was reduced to about 1/3 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００７０】実施例６ 実施例５と同様に、炭化ケイ素グリーンシートを作製す
ると共に、酸化銅粉末を用いて同様にグリーンシートを
作製した。これら各グリーンシートをそれぞれ30×50mm
に切断し、酸化銅グリーンシートを 2枚の炭化ケイ素グ
リーンシートで両側から挟み込み、これらを熱圧着して
一体とした。Example 6 A silicon carbide green sheet was prepared in the same manner as in Example 5, and a green sheet was similarly formed using copper oxide powder. Each of these green sheets is 30 × 50mm
Then, the copper oxide green sheet was sandwiched between two silicon carbide green sheets from both sides, and these were thermocompressed to be integrated.
【００７１】上述した成形体の両側を炭化ケイ素焼結体
板で挟んで、窒素気流中にて 0.2MPa の加圧力を加えつ
つ 1473K× 2時間の条件で加熱処理した。得られた複合
材料は余分に付着した銅を除去し、さらに平面を出すた
めに両面研磨して放熱部品とした。この放熱部品を構成
する複合材料の銅含有量は約50体積% であった。The above-mentioned compact was sandwiched on both sides by a sintered silicon carbide plate, and was heat-treated in a nitrogen stream at 1473 K × 2 hours while applying a pressure of 0.2 MPa. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 50% by volume.
【００７２】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（アルミナパッケー
ジ）を作製した。このアルミナパッケージに模擬シリコ
ンチップを搭載し、放熱特性を測定したところ、従来の
Ｗ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた場合と同等
の放熱性を示した。また、その状態で重さを測定したと
ころ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導体パッケー
ジに比べて、パッケージ重量は 1/3程度と軽量化されて
いた。A semiconductor package (alumina package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this alumina package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those in the case where a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Also, when the weight was measured in that state, the package weight was reduced to about 1/3 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００７３】実施例７ まず、窒化アルミニウム粉末とタングステン粉末とを体
積比で80：20の割合で混合し、この混合粉末に界面活性
剤を 0.5重量% 、結合剤としてアクリル樹脂を15重量%
添加し、ボールミルで十分に混合した後、粘度を調整し
て、ドクターブレード法で厚さ 1.0mmのグリーンシート
を作製した。Example 7 First, aluminum nitride powder and tungsten powder were mixed at a volume ratio of 80:20, and a surfactant was added to this mixed powder at 0.5% by weight, and an acrylic resin was used as a binder at 15% by weight.
After addition, the mixture was sufficiently mixed by a ball mill, the viscosity was adjusted, and a green sheet having a thickness of 1.0 mm was produced by a doctor blade method.
【００７４】このＡｌＮ−Ｗ混合物グリーンシートを30
×50mmに切断し、これを両側から銅板で挟み込み、さら
にその両側を窒化アルミニウム焼結体板で挟んで、窒素
気流中にて0.2MPaの加圧力を加えつつ 1473K× 2時間の
条件で加熱処理した。得られた複合材料は余分に付着し
た銅を除去し、さらに平面を出すために両面研磨して放
熱部品とした。この放熱部品を構成する複合材料の銅含
有量は約50体積% であった。The green sheet of the AlN-W mixture was
X 50mm, sandwiched between copper plates from both sides, sandwiched between both sides with aluminum nitride sintered plate, and heat-treated at 1473K x 2 hours while applying a pressure of 0.2MPa in a nitrogen stream did. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 50% by volume.
【００７５】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（プラスチックパッ
ケージ）を作製した。このプラスチックパッケージに模
擬シリコンチップを搭載し、放熱特性を測定したとこ
ろ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた
場合と同等の放熱性を示した。また、その状態で重さを
測定したところ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導
体パッケージに比べて、パッケージ重量は 1/2程度と軽
量化されていた。A semiconductor package (plastic package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat radiation components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this plastic package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those when a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Further, when the weight was measured in this state, the package weight was reduced to about 1/2 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００７６】実施例８ 実施例７と同様に、ＡｌＮ−Ｗ混合物グリーンシートを
作製すると共に、酸化銅粉末を用いて同様にグリーンシ
ートを作製した。これら各グリーンシートをそれぞれ30
×50mmに切断し、酸化銅グリーンシートを 2枚のＡｌＮ
−Ｗ混合物グリーンシートで両側から挟み込み、これら
を熱圧着して一体とした。Example 8 In the same manner as in Example 7, an AlN-W mixture green sheet was prepared, and a green sheet was similarly prepared using copper oxide powder. Each of these green sheets is 30
× 50mm, and cut the copper oxide green sheet into two AlN
-W mixture green sheets were sandwiched from both sides, and these were thermocompressed to be integrated.
【００７７】上述した成形体の両側を窒化アルミニウム
焼結体板で挟んで、窒素気流中にて0.2MPaの加圧力を加
えつつ 1473K× 2時間の条件で加熱処理した。得られた
複合材料は余分に付着した銅を除去し、さらに平面を出
すために両面研磨して放熱部品とした。この放熱部品を
構成する複合材料の銅含有量は約50体積% であった。こ
のようにして得た放熱部品を用いて、図３に示したよう
な半導体パッケージ（アルミナパッケージ）を作製し
た。このアルミナパッケージに模擬シリコンチップを搭
載し、放熱特性を測定したところ、従来のＷ−Ｃｕ複合
材料からなる放熱部品を用いた場合と同等の放熱性を示
した。また、その状態で重さを測定したところ、従来の
Ｗ−Ｃｕ複合材料を用いた半導体パッケージに比べて、
パッケージ重量は 1/2程度と軽量化されていた。The above-mentioned compact was sandwiched on both sides by an aluminum nitride sintered body plate, and was heat-treated under a condition of 1473 K × 2 hours while applying a pressure of 0.2 MPa in a nitrogen stream. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 50% by volume. A semiconductor package (alumina package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this alumina package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those in the case where a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. In addition, when the weight was measured in that state, compared with a conventional semiconductor package using a W-Cu composite material,
The package weight was reduced to about 1/2.
【００７８】実施例９ まず、廃品の窒化アルミニウム製セラミックスパッケー
ジをハンマミルで粉砕し、さらにロールミルで粉砕した
後、 100μm 以下の粒子に分級した。得られた粉末はお
およそ窒化アルミニウムとタングステンとからなるもの
であり、これらの体積比はほぼＡｌＮ：Ｗ＝90：10であ
った。このＡｌＮ−Ｗ混合粉末に、界面活性剤を 0.5重
量% 、結合剤としてアクリル樹脂を10重量% 添加し、ボ
ールミルで十分に混合した後、粘度を調整して、ドクタ
ーブレード法で厚さ 1.0mmのグリーンシートを作製し
た。Example 9 First, a waste aluminum nitride ceramics package was pulverized with a hammer mill, further pulverized with a roll mill, and classified into particles of 100 μm or less. The obtained powder was substantially composed of aluminum nitride and tungsten, and their volume ratio was almost AlN: W = 90: 10. To this AlN-W mixed powder, 0.5% by weight of a surfactant and 10% by weight of an acrylic resin as a binder were added, and after sufficiently mixed by a ball mill, the viscosity was adjusted and the thickness was adjusted to 1.0 mm by a doctor blade method. Green sheet was produced.
【００７９】このＡｌＮ−Ｗ混合物グリーンシートを30
×50mmに切断し、これを両側から銅板で挟み込み、さら
にその両側を窒化アルミニウム焼結体板で挟んで、窒素
気流中にて0.2MPaの加圧力を加えつつ 1473K× 2時間の
条件で加熱処理した。得られた複合材料は余分に付着し
た銅を除去し、さらに平面を出すために両面研磨して放
熱部品とした。この放熱部品を構成する複合材料の銅含
有量は約55体積% であった。This AlN-W mixture green sheet was
X 50mm, sandwiched between copper plates from both sides, sandwiched between both sides with aluminum nitride sintered plate, and heat-treated at 1473K x 2 hours while applying a pressure of 0.2MPa in a nitrogen stream did. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 55% by volume.
【００８０】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（プラスチックパッ
ケージ）を作製した。このプラスチックパッケージに模
擬シリコンチップを搭載し、放熱特性を測定したとこ
ろ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた
場合と同等の放熱性を示した。また、その状態で重さを
測定したところ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導
体パッケージに比べて、パッケージ重量は 1/2程度と軽
量化されていた。A semiconductor package (plastic package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat radiation components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this plastic package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those when a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Further, when the weight was measured in this state, the package weight was reduced to about 1/2 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００８１】実施例１０ 実施例９と同様に、廃パッケージを利用したＡｌＮ−Ｗ
混合粉末を用いてグリーンシートを作製すると共に、酸
化銅粉末を用いて同様にグリーンシートを作製した。こ
れら各グリーンシートをそれぞれ30×50mmに切断し、酸
化銅グリーンシートを 2枚のＡｌＮ−Ｗ混合物グリーン
シートで両側から挟み込み、これらを熱圧着して一体と
した。Example 10 As in Example 9, AlN-W using a waste package was used.
A green sheet was prepared using the mixed powder, and a green sheet was similarly prepared using the copper oxide powder. Each of these green sheets was cut into 30 × 50 mm, and a copper oxide green sheet was sandwiched between two AlN—W mixture green sheets from both sides, and these were thermocompressed to be integrated.
【００８２】上述した成形体の両側を窒化アルミニウム
焼結体板で挟んで、窒素気流中にて0.2MPaの加圧力を加
えつつ 1473K× 2時間の条件で加熱処理した。得られた
複合材料は余分に付着した銅を除去し、さらに平面を出
すために両面研磨して放熱部品とした。この放熱部品を
構成する複合材料の銅含有量は約55体積% であった。こ
のようにして得た放熱部品を用いて、図３に示したよう
な半導体パッケージ（アルミナパッケージ）を作製し
た。このアルミナパッケージに模擬シリコンチップを搭
載し、放熱特性を測定したところ、従来のＷ−Ｃｕ複合
材料からなる放熱部品を用いた場合と同等の放熱性を示
した。また、その状態で重さを測定したところ、従来の
Ｗ−Ｃｕ複合材料を用いた半導体パッケージに比べて、
パッケージ重量は 1/2程度と軽量化されていた。The above-mentioned compact was heat-treated under a condition of 1473 K × 2 hours while sandwiching aluminum sintered compact plates on both sides with a pressure of 0.2 MPa in a nitrogen stream. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 55% by volume. A semiconductor package (alumina package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this alumina package and the heat dissipation characteristics were measured, the heat dissipation properties were equivalent to those in the case where a heat dissipation component made of a conventional W-Cu composite material was used. In addition, when the weight was measured in that state, compared with a conventional semiconductor package using a W-Cu composite material,
The package weight was reduced to about 1/2.
【００８３】実施例１１ まず、窒化ケイ素粉末とタングステン粉末とを、体積比
で80：20の割合で混合し、この混合粉末に界面活性剤を
0.5重量% 、結合剤としてアクリル樹脂を15重量% 添加
し、ボールミルで十分に混合した後、粘度を調整して、
ドクターブレード法で厚さ 1.0mmのグリーンシートを作
製した。Example 11 First, silicon nitride powder and tungsten powder were mixed at a volume ratio of 80:20, and a surfactant was added to the mixed powder.
After adding 0.5% by weight and 15% by weight of an acrylic resin as a binder and sufficiently mixing with a ball mill, the viscosity was adjusted,
A green sheet having a thickness of 1.0 mm was prepared by a doctor blade method.
【００８４】このＳｉ3 Ｎ4 −Ｗ混合物グリーンシート
を30×50mmに切断し、これを両側から銅板で挟み込み、
さらにその両側を窒化ケイ素焼結体板で挟んで、窒素気
流中にて0.2MPaの加圧力を加えつつ 1473K× 2時間の条
件で加熱処理した。得られた複合材料は余分に付着した
銅を除去し、さらに平面を出すために両面研磨して放熱
部品とした。この放熱部品を構成する複合材料の銅含有
量は約50体積% であった。This Si 3 N 4 —W mixture green sheet was cut into a size of 30 × 50 mm and sandwiched between copper plates from both sides.
Further, both sides thereof were sandwiched by silicon nitride sintered plates, and heat-treated under a condition of 1473 K × 2 hours while applying a pressure of 0.2 MPa in a nitrogen stream. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 50% by volume.
【００８５】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（プラスチックパッ
ケージ）を作製した。このプラスチックパッケージに模
擬シリコンチップを搭載し、放熱特性を測定したとこ
ろ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた
場合と同等の放熱性を示した。また、その状態で重さを
測定したところ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導
体パッケージに比べて、パッケージ重量は 1/2程度と軽
量化されていた。A semiconductor package (plastic package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this plastic package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those when a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Further, when the weight was measured in this state, the package weight was reduced to about 1/2 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００８６】実施例１２ 実施例１１と同様に、Ｓｉ3 Ｎ4 −Ｗ混合物グリーンシ
ートを作製すると共に、酸化銅粉末を用いて同様にグリ
ーンシートを作製した。これら各グリーンシートをそれ
ぞれ30×50mmに切断し、酸化銅グリーンシートを 2枚の
Ｓｉ3 Ｎ4 −Ｗ混合物グリーンシートで両側から挟み込
み、これらを熱圧着して一体とした。Example 12 In the same manner as in Example 11, a Si 3 N 4 -W mixture green sheet was prepared, and a green sheet was similarly prepared using copper oxide powder. Each of these green sheets was cut into 30 × 50 mm, and the copper oxide green sheet was sandwiched between two Si 3 N 4 —W mixture green sheets from both sides, and these were thermocompressed to be integrated.
【００８７】上述した成形体の両側を窒化ケイ素焼結体
板で挟んで、窒素気流中にて 0.2MPa の加圧力を加えつ
つ 1473K× 2時間の条件で加熱処理した。得られた複合
材料は余分に付着した銅を除去し、さらに平面を出すた
めに両面研磨して放熱部品とした。この放熱部品を構成
する複合材料の銅含有量は約50体積% であった。The above-described molded body was sandwiched on both sides by a silicon nitride sintered body plate, and subjected to a heat treatment under a condition of 1473 K × 2 hours while applying a pressure of 0.2 MPa in a nitrogen stream. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 50% by volume.
【００８８】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（アルミナパッケー
ジ）を作製した。このアルミナパッケージに模擬シリコ
ンチップを搭載し、放熱特性を測定したところ、従来の
Ｗ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた場合と同等
の放熱性を示した。また、その状態で重さを測定したと
ころ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導体パッケー
ジに比べて、パッケージ重量は 1/2程度と軽量化されて
いた。A semiconductor package (alumina package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat-radiating component thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this alumina package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those in the case where a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Further, when the weight was measured in this state, the package weight was reduced to about 1/2 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００８９】実施例１３ まず、炭化ケイ素粉末とタングステン粉末とを、体積比
で80：20の割合で混合し、この混合粉末に界面活性剤を
0.5重量% 、結合剤としてアクリル樹脂を15重量% 添加
し、ボールミルで十分に混合した後、粘度を調整して、
ドクターブレード法で厚さ 1.0mmのグリーンシートを作
製した。Example 13 First, silicon carbide powder and tungsten powder were mixed at a volume ratio of 80:20, and a surfactant was added to the mixed powder.
After adding 0.5% by weight and 15% by weight of an acrylic resin as a binder and sufficiently mixing with a ball mill, the viscosity was adjusted,
A green sheet having a thickness of 1.0 mm was prepared by a doctor blade method.
【００９０】このＳｉＣ−Ｗ混合物グリーンシートを30
×50mmに切断し、これを両側から銅板で挟み込み、さら
にその両側を炭化ケイ素焼結体板で挟んで、窒素気流中
にて0.2MPaの加圧力を加えつつ 1473K× 2時間の条件で
加熱処理した。得られた複合材料は余分に付着した銅を
除去し、さらに平面を出すために両面研磨して放熱部品
とした。この放熱部品を構成する複合材料の銅含有量は
約50体積% であった。このようにして得た放熱部品を用
いて、図３に示したような半導体パッケージ（プラスチ
ックパッケージ）を作製した。このプラスチックパッケ
ージに模擬シリコンチップを搭載し、放熱特性を測定し
たところ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を
用いた場合と同等の放熱性を示した。また、その状態で
重さを測定したところ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用い
た半導体パッケージに比べて、パッケージ重量は 1/2程
度と軽量化されていた。This SiC-W mixture green sheet was
Cut to 50 mm, sandwiched between copper plates from both sides, and sandwiched between both sides between silicon carbide sintered plates, and heat-treated at 1473 K × 2 hours while applying a pressure of 0.2 MPa in a nitrogen stream. did. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 50% by volume. A semiconductor package (plastic package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat radiation components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this plastic package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those when a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Further, when the weight was measured in this state, the package weight was reduced to about 1/2 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００９１】実施例１４ 実施例１３と同様に、ＳｉＣ−Ｗ混合物グリーンシート
を作製すると共に、酸化銅粉末を用いて同様にグリーン
シートを作製した。これら各グリーンシートをそれぞれ
30×50mmに切断し、酸化銅グリーンシートを 2枚のＳｉ
Ｃ−Ｗ混合物グリーンシートで両側から挟み込み、これ
らを熱圧着して一体とした。Example 14 In the same manner as in Example 13, a SiC-W mixture green sheet was prepared, and a green sheet was similarly prepared using copper oxide powder. Each of these green sheets
Cut to 30 × 50mm, copper oxide green sheet
The sheets were sandwiched from both sides by CW mixture green sheets, and these were thermocompressed to be integrated.
【００９２】上述した成形体の両側を炭化ケイ素焼結体
板で挟んで、窒素気流中にて 0.2MPa の加圧力を加えつ
つ 1473K× 2時間の条件で加熱処理した。得られた複合
材料は余分に付着した銅を除去し、さらに平面を出すた
めに両面研磨して放熱部品とした。この放熱部品を構成
する複合材料の銅含有量は約50体積% であった。[0092] Both sides of the above-mentioned molded body were sandwiched between sintered silicon carbide sheets, and heat-treated under a condition of 1473K x 2 hours while applying a pressure of 0.2 MPa in a nitrogen stream. The resulting composite material was subjected to removal of excess copper and further polished on both sides to obtain a flat surface to form a heat dissipating component. The copper content of the composite material constituting the heat dissipation component was about 50% by volume.
【００９３】このようにして得た放熱部品を用いて、図
３に示したような半導体パッケージ（アルミナパッケー
ジ）を作製した。このアルミナパッケージに模擬シリコ
ンチップを搭載し、放熱特性を測定したところ、従来の
Ｗ−Ｃｕ複合材料からなる放熱部品を用いた場合と同等
の放熱性を示した。また、その状態で重さを測定したと
ころ、従来のＷ−Ｃｕ複合材料を用いた半導体パッケー
ジに比べて、パッケージ重量は 1/2程度と軽量化されて
いた。A semiconductor package (alumina package) as shown in FIG. 3 was manufactured using the heat radiation components thus obtained. When a simulated silicon chip was mounted on this alumina package and the heat radiation characteristics were measured, heat radiation properties equivalent to those in the case where a heat radiation component made of a conventional W-Cu composite material were used were shown. Further, when the weight was measured in this state, the package weight was reduced to about 1/2 as compared with the semiconductor package using the conventional W-Cu composite material.
【００９４】[0094]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の放熱部品
によれば、良好な放熱性やＳｉ等との熱膨張係数のマッ
チング性を得た上で軽量化することができる。従って、
そのような放熱部品を用いた本発明の半導体装置によれ
ば、軽量化を図った上で放熱特性や信頼性を高めること
が可能となる。As described above, according to the heat dissipating component of the present invention, it is possible to obtain a good heat dissipating property and a matching property of the coefficient of thermal expansion with Si or the like and to reduce the weight. Therefore,
According to the semiconductor device of the present invention using such a heat radiating component, it is possible to improve the heat radiating characteristics and reliability while reducing the weight.
【図１】 本発明の第１の放熱部品の一実施形態および
その微細構造の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a first heat radiation component of the present invention and an example of its fine structure.
【図２】 本発明の放熱部品の製造工程の一実施形態を
示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of a manufacturing process of the heat radiation component of the present invention.
【図３】 本発明の第２の放熱部品の一実施形態および
その微細構造の一例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing one embodiment of a second heat radiation component of the present invention and an example of its fine structure.
【図４】 本発明の半導体装置を半導体パッケージに適
用した一実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing one embodiment in which the semiconductor device of the present invention is applied to a semiconductor package.
【図５】 図４に示す半導体パッケージの変形例を示す
断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a modification of the semiconductor package shown in FIG. 4;
【図６】 本発明の半導体装置を半導体パッケージに適
用した他の実施形態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment in which the semiconductor device of the present invention is applied to a semiconductor package.
【図７】 本発明の半導体装置のさらに他の実施形態を
示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing still another embodiment of the semiconductor device of the present invention.
１、８………放熱部品 ２………セラミックス材料 ３………金属銅 ４、１０………複合材料 ９………セラミックス材料とタングステンとの混合物 １１……半導体パッケージ １２……半導体素子 １５、２４……回路基板 1, 8 heat dissipating parts 2 ceramic material 3 metal copper 4, 10 composite material 9 mixture of ceramic material and tungsten 11 semiconductor package 12 semiconductor element 15 , 24 ... circuit board
Claims (9)
化ケイ素から選ばれた少なくとも 1種のセラミックス材
料と、金属銅とを含有する複合材料からなることを特徴
とする放熱部品。1. A heat dissipation component comprising a composite material containing at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride and silicon carbide, and metallic copper.
ックス内に、前記金属銅が分散配置されて構成されてい
ることを特徴とする放熱部品。2. The heat dissipating component according to claim 1, wherein the composite material is formed by dispersing and disposing the metallic copper in a matrix made of the ceramic material.
化ケイ素から選ばれた少なくとも 1種のセラミックス材
料と、タングステンと、金属銅とを含有する複合材料か
らなることを特徴とする放熱部品。3. A heat dissipation component comprising a composite material containing at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide, tungsten, and copper metal.
との混合物からなるマトリックス内に、前記金属銅が分
散配置されて構成されていることを特徴とする放熱部
品。4. The heat radiating component according to claim 3, wherein the composite material is formed by dispersing and disposing the metallic copper in a matrix made of a mixture of the ceramic material and tungsten. Heat dissipation components.
において、 前記複合材料は、前記金属銅を20〜70体積% の範囲で含
有することを特徴とする放熱部品。5. The heat-dissipating component according to claim 1, wherein the composite material contains the metallic copper in a range of 20 to 70% by volume.
化ケイ素から選ばれた少なくとも 1種からなるセラミッ
クス材料を含むマトリックス用シート状成形物と、銅ま
たは酸化銅を含むシート状成形物とを積層する工程と、 前記積層体を加圧しつつ非酸化性雰囲気中で加熱処理
し、前記セラミックス材料からなるマトリックス内に溶
融させた銅を含浸する工程とを有することを特徴とする
放熱部品の製造方法。6. A step of laminating a matrix sheet-shaped product containing at least one ceramic material selected from aluminum nitride, silicon nitride and silicon carbide, and a sheet-shaped product containing copper or copper oxide. Heat-treating the laminate in a non-oxidizing atmosphere while applying pressure to impregnate the matrix made of the ceramic material with molten copper.
いて、 前記マトリックス用シート状成形物は、さらにタングス
テンを含むことを特徴とする放熱部品の製造方法。7. The method for manufacturing a heat radiating component according to claim 6, wherein the matrix-shaped molded product further includes tungsten.
載され、または前記半導体素子が搭載された支持基体に
接合された、請求項１または請求項３記載の放熱部品と
を具備することを特徴とする半導体装置。8. A heat-dissipating component according to claim 1, further comprising: a semiconductor element; and the heat-dissipating component according to claim 1, which is directly mounted on the semiconductor element or bonded to a supporting base on which the semiconductor element is mounted. Semiconductor device.
共に、前記放熱部品には一方の端部が前記半導体素子と
電気的に接続され、かつ他方の端部に外部接続用端子が
設けられた配線層を有する回路基板が接合されているこ
とを特徴とする半導体装置。9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor element is directly mounted on the heat dissipation component, and one end of the heat dissipation component is electrically connected to the semiconductor element, and A semiconductor device, comprising: a circuit board having a wiring layer provided with external connection terminals at the other end.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8341379A JPH10154780A (en) | 1996-09-26 | 1996-12-20 | Heat radiating parts, its manufacturing method, and semiconductor device using it |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25483496 | 1996-09-26 | ||
| JP8-254834 | 1996-09-26 | ||
| JP8341379A JPH10154780A (en) | 1996-09-26 | 1996-12-20 | Heat radiating parts, its manufacturing method, and semiconductor device using it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154780A true JPH10154780A (en) | 1998-06-09 |
Family
ID=26541869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8341379A Withdrawn JPH10154780A (en) | 1996-09-26 | 1996-12-20 | Heat radiating parts, its manufacturing method, and semiconductor device using it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10154780A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6909185B1 (en) | 1998-12-07 | 2005-06-21 | Hitachi, Ltd. | Composite material including copper and cuprous oxide and application thereof |
| EP1562237A2 (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-10 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nitride-based semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
-
1996
- 1996-12-20 JP JP8341379A patent/JPH10154780A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1562237A3 (en) * | 2004-02-06 | 2008-01-16 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nitride-based semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
| US7488613B2 (en) | 2004-02-06 | 2009-02-10 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nitride-based light-emitting device and method of manufacturing the same |
| US7592630B2 (en) | 2004-02-06 | 2009-09-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nitride-based light-emitting device and method of manufacturing the same |
| US7892874B2 (en) | 2004-02-06 | 2011-02-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nitride-based light-emitting device and method of manufacturing the same |
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