JPH11289037A - 放熱用金属板およびそれを用いた電子部品用パッケージ - Google Patents
放熱用金属板およびそれを用いた電子部品用パッケージInfo
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- JPH11289037A JPH11289037A JP8841398A JP8841398A JPH11289037A JP H11289037 A JPH11289037 A JP H11289037A JP 8841398 A JP8841398 A JP 8841398A JP 8841398 A JP8841398 A JP 8841398A JP H11289037 A JPH11289037 A JP H11289037A
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 適度な熱膨張率と高い熱伝導率を有する放熱
用金属板を提供する。 【解決手段】 放熱用金属板１０は、タングステンの多
孔質焼結体に溶融銅を含浸して成る複合金属板１１の両
面にろう材１２により銅板１３、１４がろう付け接合さ
れる。銅板１３、１４の厚みｔ２と複合金属板１１の厚
みｔ１との比ｔ２／ｔ１は０．１〜１．２５の範囲であ
る。このため、放熱用金属板１０は、半導体素子３０が
発生する熱を吸収するとともに、吸収した熱を外部に良
好に放散させることができる。したがって、半導体素子
３０を長期間正常に安定して作動させることができる。
さらに、放熱用金属板１０とパッケージ本体２０との間
に両者の熱膨張率の相違に起因した熱応力が発生するの
を防止することができ、放熱用金属板１０とパッケージ
本体２０とを強固に接合することがとともに、半導体素
子搭載部３１に半導体素子３０を強固に固定することが
できる。
用金属板を提供する。 【解決手段】 放熱用金属板１０は、タングステンの多
孔質焼結体に溶融銅を含浸して成る複合金属板１１の両
面にろう材１２により銅板１３、１４がろう付け接合さ
れる。銅板１３、１４の厚みｔ２と複合金属板１１の厚
みｔ１との比ｔ２／ｔ１は０．１〜１．２５の範囲であ
る。このため、放熱用金属板１０は、半導体素子３０が
発生する熱を吸収するとともに、吸収した熱を外部に良
好に放散させることができる。したがって、半導体素子
３０を長期間正常に安定して作動させることができる。
さらに、放熱用金属板１０とパッケージ本体２０との間
に両者の熱膨張率の相違に起因した熱応力が発生するの
を防止することができ、放熱用金属板１０とパッケージ
本体２０とを強固に接合することがとともに、半導体素
子搭載部３１に半導体素子３０を強固に固定することが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱用金属板およ
びそれを用いた電子部品用パッケージに関する。
びそれを用いた電子部品用パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置において、ＳｉチップやＧａ
Ａｓチップ等の半導体素子やチップコンデンサ等の電子
部品が電子部品用パッケージに設けられた電子部品搭載
部に搭載されて実用に供されている。アルミナ等のセラ
ミックスは耐熱性、耐久性、熱伝導性等に優れるため、
この電子部品用パッケージの本体の材料として適してお
り、セラミック製の電子部品用パッケージは現在盛んに
使用されている。
Ａｓチップ等の半導体素子やチップコンデンサ等の電子
部品が電子部品用パッケージに設けられた電子部品搭載
部に搭載されて実用に供されている。アルミナ等のセラ
ミックスは耐熱性、耐久性、熱伝導性等に優れるため、
この電子部品用パッケージの本体の材料として適してお
り、セラミック製の電子部品用パッケージは現在盛んに
使用されている。
【０００３】このセラミック製の電子部品用パッケージ
は、パッケージサイズを縮小し、搭載ボードへの搭載密
度を向上させ、また電気特性を向上させるため、一般に
複数枚のグリーンシートを積層および焼成してセラミッ
クスパッケージ本体が製造される。さらに、パワーモジ
ュールに代表されるような半導体素子からの発熱量が大
きなものでは、半導体素子を通常の方法で搭載したのみ
では、発熱により半導体装置が正常に作動しなくなる恐
れがある。そこで、半導体素子の作動時に発生する熱を
大気中に良好に放散させるようにした半導体用パッケー
ジとして、例えば熱伝導性に優れた金属から成る放熱用
金属板を備えたセラミックスパッケージが知られてい
る。
は、パッケージサイズを縮小し、搭載ボードへの搭載密
度を向上させ、また電気特性を向上させるため、一般に
複数枚のグリーンシートを積層および焼成してセラミッ
クスパッケージ本体が製造される。さらに、パワーモジ
ュールに代表されるような半導体素子からの発熱量が大
きなものでは、半導体素子を通常の方法で搭載したのみ
では、発熱により半導体装置が正常に作動しなくなる恐
れがある。そこで、半導体素子の作動時に発生する熱を
大気中に良好に放散させるようにした半導体用パッケー
ジとして、例えば熱伝導性に優れた金属から成る放熱用
金属板を備えたセラミックスパッケージが知られてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術によ
るセラミックスパッケージに用いられる放熱用金属板と
しては、例えば熱膨張率がセラミックスパッケージ本体
に近似し、かつ熱伝導率が約２００Ｗ／ｍＫ程度のタン
グステンあるいはモリブデンの多孔質焼結体に溶融銅を
含浸して成る複合材料が公知である。
るセラミックスパッケージに用いられる放熱用金属板と
しては、例えば熱膨張率がセラミックスパッケージ本体
に近似し、かつ熱伝導率が約２００Ｗ／ｍＫ程度のタン
グステンあるいはモリブデンの多孔質焼結体に溶融銅を
含浸して成る複合材料が公知である。
【０００５】しかしながら、近年、半導体素子の高密度
化および高集積化やパワーエレクトニクス分野に使用さ
れる半導体デバイス高度化が急激に進み、半導体素子の
作動時に発生する単位面積あるいは単位体積当たりの発
熱量が急激に増大する傾向にある。このため、上記の従
来のセラミックスパッケージでは、放熱用金属板の熱伝
導率が約２００Ｗ／ｍＫ程度であるので、半導体素子の
作動時に発生する熱を放熱用金属板を介して外部に完全
に放散させるのが困難である。したがって、半導体素子
は半導体素子の作動時に発生する熱で高温となり、半導
体素子が物理的に破壊されたり、半導体素子の特性に熱
変化が起こり、半導体素子に誤動作が生じたりするとい
う問題があった。
化および高集積化やパワーエレクトニクス分野に使用さ
れる半導体デバイス高度化が急激に進み、半導体素子の
作動時に発生する単位面積あるいは単位体積当たりの発
熱量が急激に増大する傾向にある。このため、上記の従
来のセラミックスパッケージでは、放熱用金属板の熱伝
導率が約２００Ｗ／ｍＫ程度であるので、半導体素子の
作動時に発生する熱を放熱用金属板を介して外部に完全
に放散させるのが困難である。したがって、半導体素子
は半導体素子の作動時に発生する熱で高温となり、半導
体素子が物理的に破壊されたり、半導体素子の特性に熱
変化が起こり、半導体素子に誤動作が生じたりするとい
う問題があった。
【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、適度な熱膨張率と高い熱伝導率
とを有する放熱用金属板を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、電子部品の作動時に発生する熱を
外部に良好に放散させることが可能な電子部品用パッケ
ージを提供することにある。
になされたものであり、適度な熱膨張率と高い熱伝導率
とを有する放熱用金属板を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、電子部品の作動時に発生する熱を
外部に良好に放散させることが可能な電子部品用パッケ
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】本発明の請求項１記載の
放熱用金属板によると、２種以上の金属から成る熱伝導
率１７０Ｗ／ｍＫ以上の金属板の片面あるいは両面にろ
う付けにより銅板を接合している。このため、適度な熱
膨張率を有する金属板を用いて、この金属板と銅板の厚
みを調整することにより、適度な熱膨張率と高い熱伝導
率とを有する放熱用金属板を得ることができる。
放熱用金属板によると、２種以上の金属から成る熱伝導
率１７０Ｗ／ｍＫ以上の金属板の片面あるいは両面にろ
う付けにより銅板を接合している。このため、適度な熱
膨張率を有する金属板を用いて、この金属板と銅板の厚
みを調整することにより、適度な熱膨張率と高い熱伝導
率とを有する放熱用金属板を得ることができる。
【０００８】ろう材を用いてろう付けにより金属板に銅
板を接合することで、圧延加工により金属板に銅板を一
体的に接合させたものに比べて金属板や銅板に厚みのば
らつきが発生せず、放熱用金属板は所定の均一厚みとな
る。したがって、放熱用金属板の熱膨張率が部分的に異
なることがないので、例えば放熱用金属板とセラミック
ス等の絶縁体とを銀ろう等のろう材を用いてろう付け
し、放熱用金属板上に半導体素子を搭載した場合、放熱
用金属板が変形することはなく、放熱用金属板と絶縁体
とを強固に接合することができ、放熱用金属板上に半導
体素子を強固に固定することができる。
板を接合することで、圧延加工により金属板に銅板を一
体的に接合させたものに比べて金属板や銅板に厚みのば
らつきが発生せず、放熱用金属板は所定の均一厚みとな
る。したがって、放熱用金属板の熱膨張率が部分的に異
なることがないので、例えば放熱用金属板とセラミック
ス等の絶縁体とを銀ろう等のろう材を用いてろう付け
し、放熱用金属板上に半導体素子を搭載した場合、放熱
用金属板が変形することはなく、放熱用金属板と絶縁体
とを強固に接合することができ、放熱用金属板上に半導
体素子を強固に固定することができる。
【０００９】金属板の両面に銅板をろう付けして成る放
熱用金属板は、金属板と銅板との間に発生する両者の熱
膨張差に起因した熱応力が金属板の両面で相殺されるの
で、放熱用金属板を常に平坦とすることができる。この
ため、放熱用金属板上に半導体素子を搭載した場合、放
熱用金属板上に半導体素子を強固に固定することができ
る。
熱用金属板は、金属板と銅板との間に発生する両者の熱
膨張差に起因した熱応力が金属板の両面で相殺されるの
で、放熱用金属板を常に平坦とすることができる。この
ため、放熱用金属板上に半導体素子を搭載した場合、放
熱用金属板上に半導体素子を強固に固定することができ
る。
【００１０】また、放熱用金属板上に半導体素子を搭載
した場合、放熱用金属板の熱伝導率は、放熱用金属板全
体の値よりも半導体素子直下の放熱用金属板の上層部の
値が重要であるので、半導体素子直下の部分に相当する
金属板の片面にのみ銅板をろう付けしてもよい。ろう材
の材質としては、銀ろうが好ましく、特に銀が７２〜８
５重量％、銅が１５〜２８重量％からなる銀−銅共晶合
金がさらに好ましい。
した場合、放熱用金属板の熱伝導率は、放熱用金属板全
体の値よりも半導体素子直下の放熱用金属板の上層部の
値が重要であるので、半導体素子直下の部分に相当する
金属板の片面にのみ銅板をろう付けしてもよい。ろう材
の材質としては、銀ろうが好ましく、特に銀が７２〜８
５重量％、銅が１５〜２８重量％からなる銀−銅共晶合
金がさらに好ましい。
【００１１】金属板に銅板をろう付けする熱処理の条件
としては、銀ろうが銀を７２重量％程度含有するもので
ある場合、加熱炉内の最高温度を７８０〜８３０℃程度
にする必要があり、銀ろうが銀を８５重量％程度含有す
るものである場合、加熱温度を９００〜９５０℃程度に
設定する必要がある。また加熱炉の雰囲気は、水素（Ｈ
2 ）を２５〜１００体積％、窒素（Ｎ2 ）を０〜７５体
積％含有する還元性雰囲気が好ましい。
としては、銀ろうが銀を７２重量％程度含有するもので
ある場合、加熱炉内の最高温度を７８０〜８３０℃程度
にする必要があり、銀ろうが銀を８５重量％程度含有す
るものである場合、加熱温度を９００〜９５０℃程度に
設定する必要がある。また加熱炉の雰囲気は、水素（Ｈ
2 ）を２５〜１００体積％、窒素（Ｎ2 ）を０〜７５体
積％含有する還元性雰囲気が好ましい。
【００１２】本発明の請求項２記載の放熱用金属板によ
ると、金属板は、タングステンあるいはモリブデンの多
孔質焼結体に溶融銅を含浸して成るので、金属板の熱膨
張率を約９×１０-6／℃とし、金属板の熱伝導率を約２
００Ｗ／ｍＫとすることができる。このため、金属板の
片面あるいは両面にろう付けする銅板の熱膨張率は約１
７×１０-6／℃であり、この銅板の厚みを比較的薄くす
ることにより、放熱用金属板の熱膨張率が適度なものと
なり、放熱用金属板と絶縁体とを銀ろう等のろう材を用
いて接合させたとしても、放熱用金属板と絶縁体との間
に両者の熱膨張率の相違に起因した熱応力が発生するの
を防止することができ、放熱用金属板と絶縁体とを強固
に接合することができる。
ると、金属板は、タングステンあるいはモリブデンの多
孔質焼結体に溶融銅を含浸して成るので、金属板の熱膨
張率を約９×１０-6／℃とし、金属板の熱伝導率を約２
００Ｗ／ｍＫとすることができる。このため、金属板の
片面あるいは両面にろう付けする銅板の熱膨張率は約１
７×１０-6／℃であり、この銅板の厚みを比較的薄くす
ることにより、放熱用金属板の熱膨張率が適度なものと
なり、放熱用金属板と絶縁体とを銀ろう等のろう材を用
いて接合させたとしても、放熱用金属板と絶縁体との間
に両者の熱膨張率の相違に起因した熱応力が発生するの
を防止することができ、放熱用金属板と絶縁体とを強固
に接合することができる。
【００１３】本発明の請求項３記載の放熱用金属板によ
ると、銅板と金属板との厚みの比は、０．１〜１．２５
であるので、銅板の厚みを比較的薄くすることで、放熱
用金属板の熱膨張率が適度なものとなり、金属板と銅板
との間に両者の熱膨張率の相違に起因した熱応力が発生
するのを防止することができる。したがって、放熱用金
属板を常に平坦とすることができ、放熱用金属板上に半
導体素子を搭載した場合、放熱用金属板上に半導体素子
を強固に固定することができる。
ると、銅板と金属板との厚みの比は、０．１〜１．２５
であるので、銅板の厚みを比較的薄くすることで、放熱
用金属板の熱膨張率が適度なものとなり、金属板と銅板
との間に両者の熱膨張率の相違に起因した熱応力が発生
するのを防止することができる。したがって、放熱用金
属板を常に平坦とすることができ、放熱用金属板上に半
導体素子を搭載した場合、放熱用金属板上に半導体素子
を強固に固定することができる。
【００１４】銅板と金属板との厚みの比が０．１未満で
あると、放熱用金属板の熱伝導率が低いものとなり、放
熱用金属板上に半導体素子を搭載した場合、半導体素子
の作動時に発生する熱を充分に除去することができなく
なる恐れがある。また、銅板と金属板との厚みの比が
１．２５を越えると、放熱用金属板の熱膨張率が大きい
ものとなり、放熱用金属板と絶縁体とを銀ろう等のろう
材を用いてろう付けし、放熱用金属板上に半導体素子を
搭載した場合、放熱用金属板と絶縁体とのろう付け接合
強度が低下したり、放熱用金属板に反りが発生し、放熱
用金属板上に半導体素子を強固に固定することができな
くなる恐れがある。
あると、放熱用金属板の熱伝導率が低いものとなり、放
熱用金属板上に半導体素子を搭載した場合、半導体素子
の作動時に発生する熱を充分に除去することができなく
なる恐れがある。また、銅板と金属板との厚みの比が
１．２５を越えると、放熱用金属板の熱膨張率が大きい
ものとなり、放熱用金属板と絶縁体とを銀ろう等のろう
材を用いてろう付けし、放熱用金属板上に半導体素子を
搭載した場合、放熱用金属板と絶縁体とのろう付け接合
強度が低下したり、放熱用金属板に反りが発生し、放熱
用金属板上に半導体素子を強固に固定することができな
くなる恐れがある。
【００１５】本発明の請求項４記載の電子部品用パッケ
ージによると、請求項１、２または３記載の放熱用金属
板上に電子部品を搭載するので、半導体素子等の電子部
品の作動時に発生する熱を外部に良好に放散させること
ができ、半導体素子等の電子部品を長期間正常に安定し
て作動させることができる。
ージによると、請求項１、２または３記載の放熱用金属
板上に電子部品を搭載するので、半導体素子等の電子部
品の作動時に発生する熱を外部に良好に放散させること
ができ、半導体素子等の電子部品を長期間正常に安定し
て作動させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の複数の実施例を図
面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明を例えば表面実装型のセラミック
ス製半導体用パッケージに適用した第１実施例につい
て、図１〜図６を用いて説明する。
面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明を例えば表面実装型のセラミック
ス製半導体用パッケージに適用した第１実施例につい
て、図１〜図６を用いて説明する。
【００１７】図１に示すように、セラミックス製半導体
用パッケージ１００は、放熱用金属板１０、アルミナ製
のパッケージ本体２０およびリードフレーム５０等から
構成される。放熱用金属板１０は、その上面に半導体素
子３０が搭載されて固定される半導体素子搭載部３１を
有しており、半導体素子３０は、半導体素子搭載部３１
上にガラス、樹脂、ろう材等の接着剤を用いて搭載され
て固定される。
用パッケージ１００は、放熱用金属板１０、アルミナ製
のパッケージ本体２０およびリードフレーム５０等から
構成される。放熱用金属板１０は、その上面に半導体素
子３０が搭載されて固定される半導体素子搭載部３１を
有しており、半導体素子３０は、半導体素子搭載部３１
上にガラス、樹脂、ろう材等の接着剤を用いて搭載され
て固定される。
【００１８】放熱用金属板１０は、金属板としてのタン
グステンの多孔質焼結体に溶融銅を含浸して成る複合金
属板１１の上下両面に銅板１３、１４を銀ろう等のろう
材１２を用いて接合させた構成である。放熱用金属板１
０において、銅板１３、１４の厚みｔ２と複合金属板１
１の厚みｔ１との比ｔ２／ｔ１は０．１〜１．２５の範
囲に限定されている。
グステンの多孔質焼結体に溶融銅を含浸して成る複合金
属板１１の上下両面に銅板１３、１４を銀ろう等のろう
材１２を用いて接合させた構成である。放熱用金属板１
０において、銅板１３、１４の厚みｔ２と複合金属板１
１の厚みｔ１との比ｔ２／ｔ１は０．１〜１．２５の範
囲に限定されている。
【００１９】また、放熱用金属板１０の上面には、枠状
に形成されたアルミナ製のパッケージ本体２０が半導体
素子搭載部３１の全周を囲むように銀ろう等のろう材１
５を用いて接合されている。放熱用金属板１０とパッケ
ージ本体２０とで半導体素子３０を搭載するための空間
が形成される。この空間は、パッケージ本体２０の上面
２１にはんだ、低融点ガラス、樹脂、ろう材等の封止材
により図示しないリッド等を接合させて気密に封止され
ている。
に形成されたアルミナ製のパッケージ本体２０が半導体
素子搭載部３１の全周を囲むように銀ろう等のろう材１
５を用いて接合されている。放熱用金属板１０とパッケ
ージ本体２０とで半導体素子３０を搭載するための空間
が形成される。この空間は、パッケージ本体２０の上面
２１にはんだ、低融点ガラス、樹脂、ろう材等の封止材
により図示しないリッド等を接合させて気密に封止され
ている。
【００２０】パッケージ本体２０は、下面２２にろう材
１５を介して放熱用金属板１０に接合されるタングステ
ン、モリブデン等の接合パターン２３を有しており、内
周部から外周部にかけてタングステン、モリブデン等の
配線パターン２４を複数個有している。接合パターン２
３および配線パターン２４の表面にはニッケル、金等の
めっきが施されている。配線パターン２４の一端は、半
導体素子３０の電極部がボンディングワイヤ４０を介し
て電気的に接続され、導体配線層２４の他端は、プリン
ト基板等の外部電気回路に接続されるリードフレーム５
０が電気的に接続されている。
１５を介して放熱用金属板１０に接合されるタングステ
ン、モリブデン等の接合パターン２３を有しており、内
周部から外周部にかけてタングステン、モリブデン等の
配線パターン２４を複数個有している。接合パターン２
３および配線パターン２４の表面にはニッケル、金等の
めっきが施されている。配線パターン２４の一端は、半
導体素子３０の電極部がボンディングワイヤ４０を介し
て電気的に接続され、導体配線層２４の他端は、プリン
ト基板等の外部電気回路に接続されるリードフレーム５
０が電気的に接続されている。
【００２１】次に、放熱用金属板１０の作製方法につい
て述べる。 (1) 図２および図３に示すように、タングステンの多孔
質焼結体に溶融銅を含浸して成る複合金属板１の上下両
面に銀ろう等のろう材２を接着剤等により張り合わせ
る。 (2) 図４に示すように、ろう材２の上下両面に銅板３、
４を接着剤等により張り合わせる。
て述べる。 (1) 図２および図３に示すように、タングステンの多孔
質焼結体に溶融銅を含浸して成る複合金属板１の上下両
面に銀ろう等のろう材２を接着剤等により張り合わせ
る。 (2) 図４に示すように、ろう材２の上下両面に銅板３、
４を接着剤等により張り合わせる。
【００２２】(3) 上記の(1) および(2) の工程で作製し
た複合金属板を例えばＨ2 雰囲気で８００℃で熱処理し
て、図５に示す放熱用金属板１０が得られる。図５に示
す複合金属板１１の厚みｔ１は、０．０８〜５ｍｍであ
り、銅板１３、１４の厚みｔ２は、０．１〜０．５ｍｍ
である。したがって、第１実施例において、ｔ２とｔ１
との比ｔ２／ｔ１は０．１〜１．２５の範囲である。
た複合金属板を例えばＨ2 雰囲気で８００℃で熱処理し
て、図５に示す放熱用金属板１０が得られる。図５に示
す複合金属板１１の厚みｔ１は、０．０８〜５ｍｍであ
り、銅板１３、１４の厚みｔ２は、０．１〜０．５ｍｍ
である。したがって、第１実施例において、ｔ２とｔ１
との比ｔ２／ｔ１は０．１〜１．２５の範囲である。
【００２３】次に、パッケージ本体２０の作製方法につ
いて述べる。 (4) アルミナ粉末にマグネシア、シリカ、焼成タルク、
炭酸カルシウム等の焼結助剤と、酸化チタン、酸化クロ
ム、酸化モリブデン等の着色剤とを少量加えた粉体に、
ジオキシルフタレート等の可塑剤、アクリル樹脂やブチ
ラール樹脂等のバインダおよびトルエン、キシレン、ア
ルコール類等の溶剤を加え、十分に混練して粘度２００
０〜４００００ｃｐｓのスラリを作製し、ドクターブレ
ード法によって例えば０．３ｍｍ厚の複数枚のアルミナ
のグリーンシートを形成する。
いて述べる。 (4) アルミナ粉末にマグネシア、シリカ、焼成タルク、
炭酸カルシウム等の焼結助剤と、酸化チタン、酸化クロ
ム、酸化モリブデン等の着色剤とを少量加えた粉体に、
ジオキシルフタレート等の可塑剤、アクリル樹脂やブチ
ラール樹脂等のバインダおよびトルエン、キシレン、ア
ルコール類等の溶剤を加え、十分に混練して粘度２００
０〜４００００ｃｐｓのスラリを作製し、ドクターブレ
ード法によって例えば０．３ｍｍ厚の複数枚のアルミナ
のグリーンシートを形成する。
【００２４】(5) 各グリーンシートに打ち抜き型やパン
チングマシーン等を用いて所望の形状に加工し、さら
に、複数のビアホールを打ち抜き加工して各ビアホール
にタングステン粉末、モリブデン粉末等を用いた導体ぺ
ーストを充填し、ビアを形成する。パッケージ本体の内
層に相当するグリーンシートにビアと同じ導体ペースト
で内層パターンを形成する。パッケージ本体の表面およ
び裏面層に相当するグリーンシートにビアと同じ導体ペ
ーストを使用して導体パターンをスクリーン印刷する。
チングマシーン等を用いて所望の形状に加工し、さら
に、複数のビアホールを打ち抜き加工して各ビアホール
にタングステン粉末、モリブデン粉末等を用いた導体ぺ
ーストを充填し、ビアを形成する。パッケージ本体の内
層に相当するグリーンシートにビアと同じ導体ペースト
で内層パターンを形成する。パッケージ本体の表面およ
び裏面層に相当するグリーンシートにビアと同じ導体ペ
ーストを使用して導体パターンをスクリーン印刷する。
【００２５】(6) ビアおよび内層パターンを形成した内
層に相当するグリーンシートと導体パターンをスクリー
ン印刷した表面層に相当するグリーンシートを積層し、
このグリーンシート積層体を例えば８０〜１５０℃、５
０〜２５０ｋｇ／ｃｍ2 の条件で熱圧着して一体化す
る。 (7) 一体化されたグリーンシート積層体を窒素−水素混
合ガス雰囲気中で１５００〜１６００℃で焼成する。こ
れにより、導体ペースト中の樹脂分を分解および消失さ
せ、アルミナ製のパッケージ本体の表面に配線パターン
を形成し、裏面に接合パターンを形成する。
層に相当するグリーンシートと導体パターンをスクリー
ン印刷した表面層に相当するグリーンシートを積層し、
このグリーンシート積層体を例えば８０〜１５０℃、５
０〜２５０ｋｇ／ｃｍ2 の条件で熱圧着して一体化す
る。 (7) 一体化されたグリーンシート積層体を窒素−水素混
合ガス雰囲気中で１５００〜１６００℃で焼成する。こ
れにより、導体ペースト中の樹脂分を分解および消失さ
せ、アルミナ製のパッケージ本体の表面に配線パターン
を形成し、裏面に接合パターンを形成する。
【００２６】(8) 形成された配線パターンの電極部およ
び接合パターンにニッケル、金等のめっきを施して、図
６に示すパッケージ本体２０が得られる。次に、上記の
(1) 〜(3) の工程で作製した放熱用金属板１０と、上記
の(4) 〜(8) の工程で作製したパッケージ本体２０とを
銀ろう等のろう材を用いて接合し、配線パターンの電極
部にリードフレームを電気的に接続し、半導体パッケー
ジの半導体素子搭載部に半導体素子を搭載し、この半導
体素子の電極部と配線パターンの電極部とをワイヤボン
ディングにより電気的に接続する。その後、リッド等で
半導体素子搭載部を気密に封止した後、プリント基板等
の外部電気回路に実装する。
び接合パターンにニッケル、金等のめっきを施して、図
６に示すパッケージ本体２０が得られる。次に、上記の
(1) 〜(3) の工程で作製した放熱用金属板１０と、上記
の(4) 〜(8) の工程で作製したパッケージ本体２０とを
銀ろう等のろう材を用いて接合し、配線パターンの電極
部にリードフレームを電気的に接続し、半導体パッケー
ジの半導体素子搭載部に半導体素子を搭載し、この半導
体素子の電極部と配線パターンの電極部とをワイヤボン
ディングにより電気的に接続する。その後、リッド等で
半導体素子搭載部を気密に封止した後、プリント基板等
の外部電気回路に実装する。
【００２７】次に、図５に示す放熱用金属板１０につい
て、熱伝導率と熱膨張率とを測定した結果を表１に示
す。また、複合金属板１１に銅板１３、１４を接合させ
ない構成の比較例１について、熱伝導率と熱膨張率とを
測定した結果を表１に示す。比較例１は、図２に示す第
１実施例の複合金属板１と同一構成であり、実質的に同
一部分に同一符号を付す。
て、熱伝導率と熱膨張率とを測定した結果を表１に示
す。また、複合金属板１１に銅板１３、１４を接合させ
ない構成の比較例１について、熱伝導率と熱膨張率とを
測定した結果を表１に示す。比較例１は、図２に示す第
１実施例の複合金属板１と同一構成であり、実質的に同
一部分に同一符号を付す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１に示すように、比較例１においては、
熱伝導率が２００Ｗ／ｍｋであり、熱膨張率が８．５×
１０-6／℃である。このため、複合金属板１上に半導体
素子を搭載した場合、半導体素子の作動時に発生する熱
を放熱用金属板を介して外部に完全に放散させるのが困
難である。したがって、半導体素子は半導体素子の作動
時に発生する熱で高温となり、半導体素子が物理的に破
壊されたり、半導体素子の特性に熱変化が起こり、半導
体素子に誤動作が生じたりする恐れがある。
熱伝導率が２００Ｗ／ｍｋであり、熱膨張率が８．５×
１０-6／℃である。このため、複合金属板１上に半導体
素子を搭載した場合、半導体素子の作動時に発生する熱
を放熱用金属板を介して外部に完全に放散させるのが困
難である。したがって、半導体素子は半導体素子の作動
時に発生する熱で高温となり、半導体素子が物理的に破
壊されたり、半導体素子の特性に熱変化が起こり、半導
体素子に誤動作が生じたりする恐れがある。
【００３０】一方、第１実施例においては、表１に示す
ように、熱伝導率が２８０Ｗ／ｍｋであり、熱膨張率が
９．１×１０-6／℃である。このため、図１に示すよう
に、半導体素子搭載部３１に半導体素子３０を載置固定
しても、放熱用金属板１０は半導体素子３０が発生する
熱を吸収するとともに、吸収した熱を外部に良好に放散
させることができる。したがって、半導体素子３０を長
期間正常に安定して作動させることができる。
ように、熱伝導率が２８０Ｗ／ｍｋであり、熱膨張率が
９．１×１０-6／℃である。このため、図１に示すよう
に、半導体素子搭載部３１に半導体素子３０を載置固定
しても、放熱用金属板１０は半導体素子３０が発生する
熱を吸収するとともに、吸収した熱を外部に良好に放散
させることができる。したがって、半導体素子３０を長
期間正常に安定して作動させることができる。
【００３１】さらに、第１実施例においては、ろう材１
２を用いてろう付けにより複合金属板１１に銅板１３、
１４を接合することで、複合金属板１１や銅板１３、１
４に厚みのばらつきが発生せず、放熱用金属板１０は所
定の均一厚みとなる。したがって、放熱用金属板１０の
熱膨張率が部分的に異なることがないので、図１に示す
ように、放熱用金属板１０とパッケージ本体２０とをろ
う材１５により接合しても、放熱用金属板１０が変形す
ることはなく、放熱用金属板１０とパッケージ本体２０
とを強固に接合することができ、半導体素子搭載部３１
に半導体素子３０を強固に固定することができる。
２を用いてろう付けにより複合金属板１１に銅板１３、
１４を接合することで、複合金属板１１や銅板１３、１
４に厚みのばらつきが発生せず、放熱用金属板１０は所
定の均一厚みとなる。したがって、放熱用金属板１０の
熱膨張率が部分的に異なることがないので、図１に示す
ように、放熱用金属板１０とパッケージ本体２０とをろ
う材１５により接合しても、放熱用金属板１０が変形す
ることはなく、放熱用金属板１０とパッケージ本体２０
とを強固に接合することができ、半導体素子搭載部３１
に半導体素子３０を強固に固定することができる。
【００３２】さらにまた、第１実施例においては、図６
に示すアルミナ製のパッケージ本体２０の熱膨張率は８
〜９×１０-6／℃であり、放熱用金属板１０の熱膨張率
はパッケージ本体２０の熱膨張率に近似している。この
ため、図１に示すように、放熱用金属板１０とパッケー
ジ本体２０とをろう材１５により接合し、半導体素子搭
載部３１に半導体素子３０を載置固定しても、放熱用金
属板１０とパッケージ本体２０との間に両者の熱膨張率
の相違に起因した熱応力が発生するのを防止することが
でき、放熱用金属板１０とパッケージ本体２０とをさら
に強固に接合することができるとともに、半導体素子搭
載部３１に半導体素子３０をさらに強固に固定すること
ができる。
に示すアルミナ製のパッケージ本体２０の熱膨張率は８
〜９×１０-6／℃であり、放熱用金属板１０の熱膨張率
はパッケージ本体２０の熱膨張率に近似している。この
ため、図１に示すように、放熱用金属板１０とパッケー
ジ本体２０とをろう材１５により接合し、半導体素子搭
載部３１に半導体素子３０を載置固定しても、放熱用金
属板１０とパッケージ本体２０との間に両者の熱膨張率
の相違に起因した熱応力が発生するのを防止することが
でき、放熱用金属板１０とパッケージ本体２０とをさら
に強固に接合することができるとともに、半導体素子搭
載部３１に半導体素子３０をさらに強固に固定すること
ができる。
【００３３】第１実施例では、表面実装型の半導体用パ
ッケージに適用したが、本発明では、例えばＰＧＡ(Pin
Grid Array)等の挿入型や他の型のパッケージに適用し
てもよい。また本発明では、アルミナ製の電子部品用パ
ッケージに限らず、窒化アルミニウム製、ムライト製、
低温焼成のガラスセラミックス製等どのようなセラミッ
クス製の電子部品用パッケージに適用してもよい。
ッケージに適用したが、本発明では、例えばＰＧＡ(Pin
Grid Array)等の挿入型や他の型のパッケージに適用し
てもよい。また本発明では、アルミナ製の電子部品用パ
ッケージに限らず、窒化アルミニウム製、ムライト製、
低温焼成のガラスセラミックス製等どのようなセラミッ
クス製の電子部品用パッケージに適用してもよい。
【００３４】（第２実施例）本発明の第２実施例による
放熱用金属板について、図７を用いて説明する。図７に
示すように、第２実施例の放熱用金属板１１０は、図５
に示す第１実施例の複合金属板１１をモリブデンの多孔
質焼結体に溶融銅を含浸して成る複合金属板１１１に替
えたものであり、その他、第１実施例と実質的に同一部
分に同一符号を付す。
放熱用金属板について、図７を用いて説明する。図７に
示すように、第２実施例の放熱用金属板１１０は、図５
に示す第１実施例の複合金属板１１をモリブデンの多孔
質焼結体に溶融銅を含浸して成る複合金属板１１１に替
えたものであり、その他、第１実施例と実質的に同一部
分に同一符号を付す。
【００３５】金属板としての複合金属板１１１の上下両
面には、銅板１３、１４を銀ろう等のろう材１２を用い
てろう付け接合させている。図７に示す複合金属板１１
１の厚みｔ１１は、０．０８〜５ｍｍであり、銅板１
３、１４の厚みｔ２は、０．１〜０．５ｍｍである。し
たがって、第２実施例においては、ｔ２とｔ１１との比
ｔ２／ｔ１１は０．１〜１．２５の範囲である。
面には、銅板１３、１４を銀ろう等のろう材１２を用い
てろう付け接合させている。図７に示す複合金属板１１
１の厚みｔ１１は、０．０８〜５ｍｍであり、銅板１
３、１４の厚みｔ２は、０．１〜０．５ｍｍである。し
たがって、第２実施例においては、ｔ２とｔ１１との比
ｔ２／ｔ１１は０．１〜１．２５の範囲である。
【００３６】次に、図７に示す放熱用金属板１１０につ
いて、熱伝導率と熱膨張率とを測定した結果を表２に示
す。また、複合金属板１１１に銅板１３、１４を接合さ
せない構成の比較例２について、熱伝導率と熱膨張率と
を測定した結果を表２に示す。比較例２は、図２に示す
第１実施例の複合金属板１をモリブデンの多孔質焼結体
に溶融銅を含浸して成る複合金属板に替えたものであ
る。
いて、熱伝導率と熱膨張率とを測定した結果を表２に示
す。また、複合金属板１１１に銅板１３、１４を接合さ
せない構成の比較例２について、熱伝導率と熱膨張率と
を測定した結果を表２に示す。比較例２は、図２に示す
第１実施例の複合金属板１をモリブデンの多孔質焼結体
に溶融銅を含浸して成る複合金属板に替えたものであ
る。
【００３７】
【表２】
【００３８】表２に示すように、比較例２においては、
熱伝導率が２３０Ｗ／ｍｋであり、熱膨張率が９．１×
１０-6／℃である。このため、複合金属板上に半導体素
子を搭載した場合、半導体素子の作動時に発生する熱を
放熱用金属板を介して外部に完全に放散させるのが困難
である。したがって、半導体素子は半導体素子の作動時
に発生する熱で高温となり、半導体素子が物理的に破壊
されたり、半導体素子の特性に熱変化が起こり、半導体
素子に誤動作が生じたりする恐れがある。
熱伝導率が２３０Ｗ／ｍｋであり、熱膨張率が９．１×
１０-6／℃である。このため、複合金属板上に半導体素
子を搭載した場合、半導体素子の作動時に発生する熱を
放熱用金属板を介して外部に完全に放散させるのが困難
である。したがって、半導体素子は半導体素子の作動時
に発生する熱で高温となり、半導体素子が物理的に破壊
されたり、半導体素子の特性に熱変化が起こり、半導体
素子に誤動作が生じたりする恐れがある。
【００３９】一方、第２実施例においては、表２に示す
ように、熱伝導率が３００Ｗ／ｍｋであり、熱膨張率が
９．８×１０-6／℃である。このため、放熱用金属板１
１０上に半導体素子を載置固定した場合、放熱用金属板
１１０は半導体素子が発生する熱を吸収するとともに、
吸収した熱を外部に良好に放散させることができる。し
たがって、半導体素子を長期間正常に安定して作動させ
ることができる。
ように、熱伝導率が３００Ｗ／ｍｋであり、熱膨張率が
９．８×１０-6／℃である。このため、放熱用金属板１
１０上に半導体素子を載置固定した場合、放熱用金属板
１１０は半導体素子が発生する熱を吸収するとともに、
吸収した熱を外部に良好に放散させることができる。し
たがって、半導体素子を長期間正常に安定して作動させ
ることができる。
【００４０】さらに、第２実施例においては、ろう材１
２を用いてろう付けにより複合金属板１１１に銅板１
３、１４を接合することで、複合金属板１１１や銅板１
３、１４に厚みのばらつきが発生せず、放熱用金属板１
１０は所定の均一厚みとなる。したがって、放熱用金属
板１１０の熱膨張率が部分的に異なることがないので、
放熱用金属板１１０とアルミナ等の絶縁体とをろう材に
より接合した場合、放熱用金属板１１０が変形すること
はなく、放熱用金属板１１０と絶縁体とを強固に接合す
ることができ、放熱用金属板１１０上に半導体素子を強
固に固定することができる。
２を用いてろう付けにより複合金属板１１１に銅板１
３、１４を接合することで、複合金属板１１１や銅板１
３、１４に厚みのばらつきが発生せず、放熱用金属板１
１０は所定の均一厚みとなる。したがって、放熱用金属
板１１０の熱膨張率が部分的に異なることがないので、
放熱用金属板１１０とアルミナ等の絶縁体とをろう材に
より接合した場合、放熱用金属板１１０が変形すること
はなく、放熱用金属板１１０と絶縁体とを強固に接合す
ることができ、放熱用金属板１１０上に半導体素子を強
固に固定することができる。
【００４１】さらにまた、第２実施例においては、放熱
用金属板１１０の熱膨張率はアルミナ等の絶縁体の熱膨
張率に近似しているので、放熱用金属板１１０と絶縁体
とをろう付けにより接合し、放熱用金属板１１０上に半
導体素子を載置固定した場合、放熱用金属板１１０と絶
縁体との間に両者の熱膨張率の相違に起因した熱応力が
発生するのを防止することができ、放熱用金属板１１０
と絶縁体とをさらに強固に接合することができるととも
に、放熱用金属板１１０上に半導体素子をさらに強固に
固定することができる。
用金属板１１０の熱膨張率はアルミナ等の絶縁体の熱膨
張率に近似しているので、放熱用金属板１１０と絶縁体
とをろう付けにより接合し、放熱用金属板１１０上に半
導体素子を載置固定した場合、放熱用金属板１１０と絶
縁体との間に両者の熱膨張率の相違に起因した熱応力が
発生するのを防止することができ、放熱用金属板１１０
と絶縁体とをさらに強固に接合することができるととも
に、放熱用金属板１１０上に半導体素子をさらに強固に
固定することができる。
【００４２】以上説明した本発明の複数の実施例におい
ては、熱伝導率１７０Ｗ／ｍＫ以上の複合金属板の両面
にろう付けにより銅板１３、１４を接合している。この
ため、銅板１３、１４と複合金属板との厚みの比を０．
１〜１．２５とすることにより、適度な熱膨張率と高い
熱伝導率とを有する放熱用金属板を得ることができる。
したがって、放熱用金属板上に半導体素子を載置固定す
ることにより、半導体素子を長期間正常に安定して作動
させることができる。
ては、熱伝導率１７０Ｗ／ｍＫ以上の複合金属板の両面
にろう付けにより銅板１３、１４を接合している。この
ため、銅板１３、１４と複合金属板との厚みの比を０．
１〜１．２５とすることにより、適度な熱膨張率と高い
熱伝導率とを有する放熱用金属板を得ることができる。
したがって、放熱用金属板上に半導体素子を載置固定す
ることにより、半導体素子を長期間正常に安定して作動
させることができる。
【００４３】本発明の複数の実施例では、放熱用金属板
は、複合金属板の両面に銅板１３、１４をろう付け接合
する構成としたが、本発明では、放熱用金属板上に半導
体素子を載置固定した場合、半導体素子直下の部分に相
当する複合金属板の片面にのみ銅板をろう付け接合して
もよい。
は、複合金属板の両面に銅板１３、１４をろう付け接合
する構成としたが、本発明では、放熱用金属板上に半導
体素子を載置固定した場合、半導体素子直下の部分に相
当する複合金属板の片面にのみ銅板をろう付け接合して
もよい。
【図１】本発明の第１実施例による半導体用パッケージ
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による放熱用金属板の製造
方法を説明するためのものであって、複合金属板を示す
断面図である。
方法を説明するためのものであって、複合金属板を示す
断面図である。
【図３】本発明の第１実施例による放熱用金属板の製造
方法を説明するためのものであって、複合金属板および
ろう材を示す断面図である。
方法を説明するためのものであって、複合金属板および
ろう材を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施例による放熱用金属板の製造
方法を説明するためのものであって、複合金属板、ろう
材および銅板を示す断面図である。
方法を説明するためのものであって、複合金属板、ろう
材および銅板を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施例による放熱用金属板を示す
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明の第１実施例によるパッケージ本体を示
す断面図である。
す断面図である。
【図７】本発明の第２実施例による放熱用金属板を示す
断面図である。
断面図である。
１０ 放熱用金属板 １１ 複合金属板（金属板） １２ ろう材 １３、１４ 銅板 １５ ろう材 ２０ パッケージ本体 ３０ 半導体素子 ３１ 半導体素子搭載部 ５０ リードフレーム １００ 半導体パッケージ １１０ 放熱用金属板 １１１ 複合金属板（金属板）
Claims (4)
- 【請求項１】 ２種以上の金属から成る熱伝導率１７０
Ｗ／ｍＫ以上の金属板と、 前記金属板の片面あるいは両面にろう付けにより接合さ
れる銅板と、 を備えることを特徴とする放熱用金属板。 - 【請求項２】 前記金属板は、タングステンあるいはモ
リブデンの多孔質焼結体に溶融銅を含浸して成ることを
特徴とする請求項１記載の放熱用金属板。 - 【請求項３】 前記銅板と前記金属板との厚みの比は、
０．１〜１．２５であることを特徴とする請求項１また
は２記載の放熱用金属板。 - 【請求項４】 請求項１、２または３記載の放熱用金属
板上に電子部品を搭載するようにしたこと特徴とする電
子部品用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8841398A JPH11289037A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 放熱用金属板およびそれを用いた電子部品用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8841398A JPH11289037A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 放熱用金属板およびそれを用いた電子部品用パッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11289037A true JPH11289037A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=13942120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8841398A Pending JPH11289037A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 放熱用金属板およびそれを用いた電子部品用パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11289037A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068954A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| EP1576653A2 (en) | 2002-11-07 | 2005-09-21 | Kyocera America, Inc. | Semiconductor substrate having copper/diamond composite material and method of making same |
| US7632716B2 (en) | 2003-06-09 | 2009-12-15 | Sumitomo Metal (Smi) Electronics Devices, Inc. | Package for high frequency usages and its manufacturing method |
| JP2019149460A (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-05 | 三菱マテリアル株式会社 | 絶縁回路基板及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-04-01 JP JP8841398A patent/JPH11289037A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068954A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
| EP1576653A2 (en) | 2002-11-07 | 2005-09-21 | Kyocera America, Inc. | Semiconductor substrate having copper/diamond composite material and method of making same |
| EP1576653A4 (en) * | 2002-11-07 | 2008-11-12 | Kyocera America Inc | SEMICONDUCTOR SUBSTRATE HAVING COPPER / DIAMOND COMPOSITE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
| EP2587536A1 (en) * | 2002-11-07 | 2013-05-01 | Kyocera America, Inc. | Semiconductor substrate having copper/diamond composite material and method of making same |
| US7632716B2 (en) | 2003-06-09 | 2009-12-15 | Sumitomo Metal (Smi) Electronics Devices, Inc. | Package for high frequency usages and its manufacturing method |
| JP2019149460A (ja) * | 2018-02-27 | 2019-09-05 | 三菱マテリアル株式会社 | 絶縁回路基板及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040721 |