JPS59228742A - 半導体素子搭載用基板 - Google Patents
半導体素子搭載用基板Info
- Publication number
- JPS59228742A JPS59228742A JP10393983A JP10393983A JPS59228742A JP S59228742 A JPS59228742 A JP S59228742A JP 10393983 A JP10393983 A JP 10393983A JP 10393983 A JP10393983 A JP 10393983A JP S59228742 A JPS59228742 A JP S59228742A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- semiconductor element
- inorganic substance
- mounting
- thermal expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
- H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
- H01L23/15—Ceramic or glass substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3731—Ceramic materials or glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—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
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、Ｃｕを５〜６０ｗ［％含浸した無機物質粉末
焼結多孔体からなる半導体素子塔載用基板に関するもの
で、半導体素子との熱膨張のミスマツチに起因する信頼
性の低下を極めて少なくし、かつ、熱放散性の良好な基
板を提供することにある。一般に半導体素子は、ろう接
又は接着用ペースト材により、基板材料に接着される。
焼結多孔体からなる半導体素子塔載用基板に関するもの
で、半導体素子との熱膨張のミスマツチに起因する信頼
性の低下を極めて少なくし、かつ、熱放散性の良好な基
板を提供することにある。一般に半導体素子は、ろう接
又は接着用ペースト材により、基板材料に接着される。
この為、基板材料に要求される特性は半導体素子である
Ｓｉ、ＧａＡｓと熱膨張が一致することが重要な因子で
あつた。しをしながら近年、素子の高密度化や高電力化
が進む中で、素子に発生するジュール熱をすみやかに除
去する為の放熱特性（熱伝導特性）も又非常に重要な因
子となっている。従って、従来基板材料として、多く用
いられてきたｌ’２０５等の無機材質では、放熱特性が
十分満たされていなかった。一方、半導体素子が小型で
、基板材料との熱膨張の差により生じる応力が小さい場
合には、放熱特性の良さから銅及び銅合金等の金属基板
が用いられているが、半導体素子が大型化すると基板材
料との熱膨張の差により生じる応力が大きくなり、素子
のハクリや破壊が生じるという欠点があった。本発明は
、かかる基板材料の欠点を改善する為になされたもので
Ｃｕを５〜３０ｗ［％含浸した無機焼結体を用いること
により、基板材料の放熱特性を向上させ、かつ熱膨張係
数を半導体素子に近似させたことを特徴とする半導体素
子搭載用基板を提供するにある。以下、本発明の詳細な
説明する。
Ｓｉ、ＧａＡｓと熱膨張が一致することが重要な因子で
あつた。しをしながら近年、素子の高密度化や高電力化
が進む中で、素子に発生するジュール熱をすみやかに除
去する為の放熱特性（熱伝導特性）も又非常に重要な因
子となっている。従って、従来基板材料として、多く用
いられてきたｌ’２０５等の無機材質では、放熱特性が
十分満たされていなかった。一方、半導体素子が小型で
、基板材料との熱膨張の差により生じる応力が小さい場
合には、放熱特性の良さから銅及び銅合金等の金属基板
が用いられているが、半導体素子が大型化すると基板材
料との熱膨張の差により生じる応力が大きくなり、素子
のハクリや破壊が生じるという欠点があった。本発明は
、かかる基板材料の欠点を改善する為になされたもので
Ｃｕを５〜３０ｗ［％含浸した無機焼結体を用いること
により、基板材料の放熱特性を向上させ、かつ熱膨張係
数を半導体素子に近似させたことを特徴とする半導体素
子搭載用基板を提供するにある。以下、本発明の詳細な
説明する。
（１）本発明の要旨は、無機物質からなる粉末焼結多孔
体にＣｕが５〜３Ｑｗｔ％含浸されていることを特徴と
する半導体素子塔載用基板。
体にＣｕが５〜３Ｑｗｔ％含浸されていることを特徴と
する半導体素子塔載用基板。
＋２） 無機物質がＢＮ、 ＡｊＮ、、ＳｉＣ，５ｉ
５Ｎ４、ＢｅＯのいずれかであることを特徴とする半導
体素子塔載用基板にある。
５Ｎ４、ＢｅＯのいずれかであることを特徴とする半導
体素子塔載用基板にある。
Ｃｕの含浸量を５〜ろ３ｗｔ％としたのは５％未満では
放熱特性の点で本発明の効果が十分期待できず、一方、
３Ｑｗｔ％を越えると熱膨張係数の点で本発明の効果が
十分に期待できない為である。また、該基板材料の製法
としては、無機物質の粉末とＣｕの粉末を混合し、焼結
する方法、あらかじめ無機白質を焼結したのち、その空
孔部にＣｕを溶浸する方法等が考えられるが、Ｃｕの放
熱性の良さを引き出すためには、後者の方が適当である
。すなわち、後者の製法であると無機物質のスケルトン
が連続でありかつ溶浸したＣｕも連続となり、得られた
複合材の熱膨張は無機物質に依存し熱伝導はＣｕに依存
するからである。第１表は従来より用いられている主た
る基板材料の熱伝導率と熱膨張係数を示したものである
。このように半導体素子と熱膨張係数が近似し、かつ熱
伝導度が良好なものはない。
放熱特性の点で本発明の効果が十分期待できず、一方、
３Ｑｗｔ％を越えると熱膨張係数の点で本発明の効果が
十分に期待できない為である。また、該基板材料の製法
としては、無機物質の粉末とＣｕの粉末を混合し、焼結
する方法、あらかじめ無機白質を焼結したのち、その空
孔部にＣｕを溶浸する方法等が考えられるが、Ｃｕの放
熱性の良さを引き出すためには、後者の方が適当である
。すなわち、後者の製法であると無機物質のスケルトン
が連続でありかつ溶浸したＣｕも連続となり、得られた
複合材の熱膨張は無機物質に依存し熱伝導はＣｕに依存
するからである。第１表は従来より用いられている主た
る基板材料の熱伝導率と熱膨張係数を示したものである
。このように半導体素子と熱膨張係数が近似し、かつ熱
伝導度が良好なものはない。
尚ＳｉＣとＧａＡｓの熱膨張率を併せて第１表に示す。
第 １ 表
第１図は本発明による基板材料の断面図を示したもので
、無機物質からなる粉末焼結多孔体１の空導度を示した
もので、熱膨張係数は６．５〜５．０×ｉ Ｑ−６ｃｙ
ｙ）／ｃπ°ＣとＳ１半導体素子とよく近似し、また熱
伝導度もＣｕを溶浸した効果がよく表われている。以下
実施例について説明する。
、無機物質からなる粉末焼結多孔体１の空導度を示した
もので、熱膨張係数は６．５〜５．０×ｉ Ｑ−６ｃｙ
ｙ）／ｃπ°ＣとＳ１半導体素子とよく近似し、また熱
伝導度もＣｕを溶浸した効果がよく表われている。以下
実施例について説明する。
実施例
本発明の半導体素子塔載用基板をＳｉ３Ｎ４焼結体にＣ
ｕを溶浸させる方法で作製した。Ｓｉ３Ｎ＜焼結体はＳ
ｉ３Ｎ４粉末にＭｇＯを５％添加し１７００°Ｃ常圧で
焼結させた。
ｕを溶浸させる方法で作製した。Ｓｉ３Ｎ＜焼結体はＳ
ｉ３Ｎ４粉末にＭｇＯを５％添加し１７００°Ｃ常圧で
焼結させた。
このときＳｉ３Ｎ４焼結体の空孔率は２０％であった。
このあと上記Ｓｉ３Ｎ４焼結体上にＣｕ板を置き、１２
００°Ｃに加熱し、Ｃｕを溶融、溶浸させた。このよう
にして得られたＣｕを溶浸したＳｉ３Ｎ４の比重を測定
したところ、Ｃｕは１８〜２０ｖｏ１％溶浸しており、
Ｓｉ３Ｎ４焼結体の空孔部全域に溶浸していることがわ
かった。またこの基板の断面をＣＥＭ、ＥＰＭＡで観察
したところ、Ｃｕの異常塊や空孔はなかった。
００°Ｃに加熱し、Ｃｕを溶融、溶浸させた。このよう
にして得られたＣｕを溶浸したＳｉ３Ｎ４の比重を測定
したところ、Ｃｕは１８〜２０ｖｏ１％溶浸しており、
Ｓｉ３Ｎ４焼結体の空孔部全域に溶浸していることがわ
かった。またこの基板の断面をＣＥＭ、ＥＰＭＡで観察
したところ、Ｃｕの異常塊や空孔はなかった。
の基板の熱伝導度は０．２０ ｃａｌ ７ｍ５ｅｃ０Ｃ
でまた熱膨張係数は４．３ Ｘ １０ ’ｃｙｎ／ｃピ
Ｃであり所期の効果が確認された。以」二説明した如く
無機物質にＣｕを溶浸することにより半導体素子特に大
型の半導体素子を塔載しても半導体素子の割れやハガレ
を生じることなく、かつ半導体素子から発生するジュー
ル熱をすみやかに放散できる半導体素子搭載用基板が得
られた。これにより半導体素子の大型化、高消費電力化
に十分対応できるようになった。
でまた熱膨張係数は４．３ Ｘ １０ ’ｃｙｎ／ｃピ
Ｃであり所期の効果が確認された。以」二説明した如く
無機物質にＣｕを溶浸することにより半導体素子特に大
型の半導体素子を塔載しても半導体素子の割れやハガレ
を生じることなく、かつ半導体素子から発生するジュー
ル熱をすみやかに放散できる半導体素子搭載用基板が得
られた。これにより半導体素子の大型化、高消費電力化
に十分対応できるようになった。
第１図、本発明の半導体素子搭載用基板の断面図
第２図、一実施例のＣｕ含浸量と熱膨張係数及び熱膨張
係数との関係を示す図 １、無機物質からなる粉末焼結多孔体 ２、 Ｃｕ 第１図 Ｑ １０ ２０ ３０ Ｃｕ含浸量＜Ｖｏｌ Ｚ） 手続補正書 １召和Ｈ年 ７月／２日 昭和５８年６月９日 特許願（＋） ２、発明の名称 半導体素子搭載用基板 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪市東区北浜５丁目１５番地名称（２１
３）住友電気工業・１′′！：式会社社長 用上哲部 ４、代理人 住所 大阪市此花区島屋１丁旧番３号住友電気工
業株式会社内 ６ 補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄、「発明の詳細な説明
」の欄及び図面。 ７ 補正の内容 （１） 明細書第１頁の第４行目〜第１０行目の「特
許請求の範囲」の欄を別紙の如く補正する。 （２）明細書第４頁第１表の最上段の［熱伝導度（ｃａ
ｌ／ｍ５ｅｃ’ｃ） Ｊを［熱伝導度ｃａｌ／ｃｍ−ｓ
ｅｃ′ｃ Ｊ と補正する。 （３） 明細書第１頁５行目「Ｃｕｚｊ を［Ｃｕ２
Ｊと補正する。 （４） 明細書第５頁［ＣＥＭｊを「ＳＥＭｊと補正
する。 （５）明細書記５頁１０行目「０．２０ ｃａｌ／ｍ５
ｅｃ″Ｃ」を「０．２０ ｃａｌ／ｃｍＳｅｃ’ＣＪと
補正する。 （６）図面の第２図を別紙の如く補正する。 ３Ｑｗｔ％含浸されていることを特徴とする半導体素子
搭載用基板。
係数との関係を示す図 １、無機物質からなる粉末焼結多孔体 ２、 Ｃｕ 第１図 Ｑ １０ ２０ ３０ Ｃｕ含浸量＜Ｖｏｌ Ｚ） 手続補正書 １召和Ｈ年 ７月／２日 昭和５８年６月９日 特許願（＋） ２、発明の名称 半導体素子搭載用基板 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪市東区北浜５丁目１５番地名称（２１
３）住友電気工業・１′′！：式会社社長 用上哲部 ４、代理人 住所 大阪市此花区島屋１丁旧番３号住友電気工
業株式会社内 ６ 補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄、「発明の詳細な説明
」の欄及び図面。 ７ 補正の内容 （１） 明細書第１頁の第４行目〜第１０行目の「特
許請求の範囲」の欄を別紙の如く補正する。 （２）明細書第４頁第１表の最上段の［熱伝導度（ｃａ
ｌ／ｍ５ｅｃ’ｃ） Ｊを［熱伝導度ｃａｌ／ｃｍ−ｓ
ｅｃ′ｃ Ｊ と補正する。 （３） 明細書第１頁５行目「Ｃｕｚｊ を［Ｃｕ２
Ｊと補正する。 （４） 明細書第５頁［ＣＥＭｊを「ＳＥＭｊと補正
する。 （５）明細書記５頁１０行目「０．２０ ｃａｌ／ｍ５
ｅｃ″Ｃ」を「０．２０ ｃａｌ／ｃｍＳｅｃ’ＣＪと
補正する。 （６）図面の第２図を別紙の如く補正する。 ３Ｑｗｔ％含浸されていることを特徴とする半導体素子
搭載用基板。
Claims (1)
- （１） 無機物質からなる粉末焼結多孔体にＣｕが５
〜６０ｗ［％含浸されていることを特徴とする半導体素
子塔載用基板。 Ｑ）無機物質がＢＮ、 Ａ＋ｌ’Ｎ、 ＳｉＣ，Ｓｉ３
Ｎ４、ＢｅＯのいずれかであることを特徴とする半導体
素子搭載用裁板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10393983A JPS59228742A (ja) | 1983-06-09 | 1983-06-09 | 半導体素子搭載用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10393983A JPS59228742A (ja) | 1983-06-09 | 1983-06-09 | 半導体素子搭載用基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59228742A true JPS59228742A (ja) | 1984-12-22 |
Family
ID=14367409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10393983A Pending JPS59228742A (ja) | 1983-06-09 | 1983-06-09 | 半導体素子搭載用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59228742A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0340241A1 (en) * | 1987-01-05 | 1989-11-08 | Irvine Sensors Corp | HIGH DENSITY ELECTRONIC PACKAGE INCLUDING STACKED SUB-MODULES. |
| EP0859410A2 (en) * | 1997-02-14 | 1998-08-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite material for heat sinks for semiconductor devices and method for producing the same |
| KR100462366B1 (ko) * | 2002-11-20 | 2004-12-17 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 |
| US6911728B2 (en) | 2001-02-22 | 2005-06-28 | Ngk Insulators, Ltd. | Member for electronic circuit, method for manufacturing the member, and electronic part |
| KR100487635B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2005-07-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체의패키지몸체제조방법 |
| US6927421B2 (en) | 2001-10-26 | 2005-08-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material |
| US6933531B1 (en) | 1999-12-24 | 2005-08-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material |
| US6953539B2 (en) | 2001-09-19 | 2005-10-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite material |
-
1983
- 1983-06-09 JP JP10393983A patent/JPS59228742A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0340241A1 (en) * | 1987-01-05 | 1989-11-08 | Irvine Sensors Corp | HIGH DENSITY ELECTRONIC PACKAGE INCLUDING STACKED SUB-MODULES. |
| EP0859410A2 (en) * | 1997-02-14 | 1998-08-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite material for heat sinks for semiconductor devices and method for producing the same |
| EP0859410A3 (en) * | 1997-02-14 | 1999-12-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite material for heat sinks for semiconductor devices and method for producing the same |
| US6110577A (en) * | 1997-02-14 | 2000-08-29 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite material for heat sinks for semiconductor devices and method for producing the same |
| KR100304457B1 (ko) * | 1997-02-14 | 2002-03-08 | 시바타 마사하루 | 반도체히트싱크용복합재료및그제조방법 |
| US6479095B1 (en) | 1997-02-14 | 2002-11-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite material for heat sinks for semiconductor devices and method for producing the same |
| KR100487635B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2005-07-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체의패키지몸체제조방법 |
| US6933531B1 (en) | 1999-12-24 | 2005-08-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material |
| US6911728B2 (en) | 2001-02-22 | 2005-06-28 | Ngk Insulators, Ltd. | Member for electronic circuit, method for manufacturing the member, and electronic part |
| US6953539B2 (en) | 2001-09-19 | 2005-10-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite material |
| US6927421B2 (en) | 2001-10-26 | 2005-08-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Heat sink material |
| KR100462366B1 (ko) * | 2002-11-20 | 2004-12-17 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 |
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