JPS60239044A - 半導体装置用基板材料 - Google Patents
半導体装置用基板材料Info
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- JPS60239044A JPS60239044A JP9293284A JP9293284A JPS60239044A JP S60239044 A JPS60239044 A JP S60239044A JP 9293284 A JP9293284 A JP 9293284A JP 9293284 A JP9293284 A JP 9293284A JP S60239044 A JPS60239044 A JP S60239044A
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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】
（産業上の利用分野）
本発明は集積回路装置用の半導体素子塔載用基板に関す
るもので、基板材料の特性として本来求められる半導体
素子及びその外囲器とその熱膨張係数が近似しており、
さらには半導体素子より発生する熱を効率よく放散し、
その寿命を大幅改善しうる高熱伝導性基板材料に関する
。
るもので、基板材料の特性として本来求められる半導体
素子及びその外囲器とその熱膨張係数が近似しており、
さらには半導体素子より発生する熱を効率よく放散し、
その寿命を大幅改善しうる高熱伝導性基板材料に関する
。
（従来の技術）
半導体素子塔載用の基板材料としては、従来から熱応力
による歪を発生しないよう半導体素子との熱膨張係数が
近似していることを重視したものとしてコバール（２９
重量ＸＮｉ−１７重量％Ｃｏ−Ｆｅ）、４２アロイ（４
２重量％Ｎｉ −Ｆｅ） Ｔｅ−Ｎｉ合金やアルミナ、
フォルステライトなどのセラミック材料が用いられてお
り、特に高い熱放散性を要求される場合には、各種Ｏｕ
金合金びＡｔ合金が用いられてきた。
による歪を発生しないよう半導体素子との熱膨張係数が
近似していることを重視したものとしてコバール（２９
重量ＸＮｉ−１７重量％Ｃｏ−Ｆｅ）、４２アロイ（４
２重量％Ｎｉ −Ｆｅ） Ｔｅ−Ｎｉ合金やアルミナ、
フォルステライトなどのセラミック材料が用いられてお
り、特に高い熱放散性を要求される場合には、各種Ｏｕ
金合金びＡｔ合金が用いられてきた。
しかしながら、最近の半導体技術の著しい進歩は、素子
の大型化及び集積度の増加をもたらし、それによる発熱
の問題がクローズアップされ、熱膨張係数と熱放散性の
両特性をともに満足させる基板の必要性が増々増化しつ
つある。
の大型化及び集積度の増加をもたらし、それによる発熱
の問題がクローズアップされ、熱膨張係数と熱放散性の
両特性をともに満足させる基板の必要性が増々増化しつ
つある。
こうした状態の中で、上述した両特性を満足する材料と
してベリリア、セラミック、タングステン、モリブデン
等が提案されている。
してベリリア、セラミック、タングステン、モリブデン
等が提案されている。
しかしながら、ベリリア、セラミックの場合は毒性が強
く、公害の観点から事実上使用不可能であり、また後者
のタングステン、モリブデンの場合には、半導体素子Ｓ
１とはその熱膨張係数が良く合致するものの、外囲器材
料としてしばしば用いられるアルミナ、また半導体素子
として最近使用が増加しつつあるＧａＡ３などとの熱膨
張係数の差が大きいこと、さらには熱放散の観点からは
ぺＩＪ ＩＪアに劣り、また密度が高（（Ｗ：１９３ｇ
／ｃｊ＋ Ｍｏ：１１２ ｇ ／６Ａ）重いという欠点
を有している。
く、公害の観点から事実上使用不可能であり、また後者
のタングステン、モリブデンの場合には、半導体素子Ｓ
１とはその熱膨張係数が良く合致するものの、外囲器材
料としてしばしば用いられるアルミナ、また半導体素子
として最近使用が増加しつつあるＧａＡ３などとの熱膨
張係数の差が大きいこと、さらには熱放散の観点からは
ぺＩＪ ＩＪアに劣り、また密度が高（（Ｗ：１９３ｇ
／ｃｊ＋ Ｍｏ：１１２ ｇ ／６Ａ）重いという欠点
を有している。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は上記の問題点を解決し、ＳｌやＧａＡａ等の半
導体素子およびその外囲器材であるアルミナとその熱膨
張係数が近似するとともに、熱伝導性の良好な基板材料
を提供することを目的とする。
導体素子およびその外囲器材であるアルミナとその熱膨
張係数が近似するとともに、熱伝導性の良好な基板材料
を提供することを目的とする。
（問題点を解決する手段）
本発明の半導体用基板材料は、銅マ） ＩＪソックス中
カーボンおよび／またはボロンナイトライドの粒子を体
積にで４０〜９０％機械的合金化法によって均一分散さ
れることにより、上記の目的を達成した。
カーボンおよび／またはボロンナイトライドの粒子を体
積にで４０〜９０％機械的合金化法によって均一分散さ
れることにより、上記の目的を達成した。
すなわち本発明は、銅マトリツクス中に０．３〜５０μ
のカーボンおよび／マだはボロンナイトライド粒子を体
積％で４０〜９０％含有させて、その熱膨張係数を半導
体素子および外囲器材料のそれに合致させてなる半導体
装置用基板材料に関する。
のカーボンおよび／マだはボロンナイトライド粒子を体
積％で４０〜９０％含有させて、その熱膨張係数を半導
体素子および外囲器材料のそれに合致させてなる半導体
装置用基板材料に関する。
このような基板において、電気的絶縁性が必要な場合に
はセラミックまたは有機絶縁体からなる薄層コーティン
グを基板の表面に施すことにより、従来セラミックが用
いられていた用途にも使用することが可能である。
はセラミックまたは有機絶縁体からなる薄層コーティン
グを基板の表面に施すことにより、従来セラミックが用
いられていた用途にも使用することが可能である。
（作 用）
本発明において、鋼中にカーボンおよび／またはボロン
ナイトライド粒子を体積％で４０〜９０Ｘ分散させるの
は、それによって ８１、ＧａＡａ等の半導体素子や他
の外囲器材料であるアルミナの熱膨張係数に関して、そ
の双方に近似させ、熱膨張の不整合に起因する応力の影
響を小さくするためであり、この範囲でパッケージの形
状、大きさに応じて適宜カーボン、ボロンナイトライド
の量を調整すれば良い。
ナイトライド粒子を体積％で４０〜９０Ｘ分散させるの
は、それによって ８１、ＧａＡａ等の半導体素子や他
の外囲器材料であるアルミナの熱膨張係数に関して、そ
の双方に近似させ、熱膨張の不整合に起因する応力の影
響を小さくするためであり、この範囲でパッケージの形
状、大きさに応じて適宜カーボン、ボロンナイトライド
の量を調整すれば良い。
従来、銅−カーボン系の複合材料の製法としては、炭素
繊維に銅メッキを施し、それをホットプレスする方法等
が知られている（特公昭５７−１３５１５５号公報）。
繊維に銅メッキを施し、それをホットプレスする方法等
が知られている（特公昭５７−１３５１５５号公報）。
しかしこの方法では個々の炭素繊維に均一に銅をメッキ
することは困難であり、また製造コストも高いものとな
っている。
することは困難であり、また製造コストも高いものとな
っている。
本発明において、その製造方法を粉末冶金法による機械
的合金法に限定したのは、カーボン量を広い範囲で均一
に分散できるというメリットの他に比較的安く材料が得
られるためである。
的合金法に限定したのは、カーボン量を広い範囲で均一
に分散できるというメリットの他に比較的安く材料が得
られるためである。
なお機械的合金法とは、従来の粉末冶金における機械的
混合工程を単なる混合工程にとどめず、混合ミル（乾式
アトライター・ボールミル等）のエネルギーをたかめる
ことによって、粉末粒子間の「複合体」化まで押しすす
めるもので、この複合体化は混合ミルの回転エネルギー
を利用した冷間接合で行なわれるだめ、状態図の固溶・
非固溶とはまったく独立に合金を撰択でき、自由な合金
設計が可能となる。
混合工程を単なる混合工程にとどめず、混合ミル（乾式
アトライター・ボールミル等）のエネルギーをたかめる
ことによって、粉末粒子間の「複合体」化まで押しすす
めるもので、この複合体化は混合ミルの回転エネルギー
を利用した冷間接合で行なわれるだめ、状態図の固溶・
非固溶とはまったく独立に合金を撰択でき、自由な合金
設計が可能となる。
カーボンおよび／またはボロンナイトライド粒子径をＱ
、３〜５０μと限定したのは、機械的合金法に最適にサ
イズであるためである。
、３〜５０μと限定したのは、機械的合金法に最適にサ
イズであるためである。
また、マ） ＩＪツクス合金は熱伝導性の優れた金属及
び合金ならば銅以外の例えば、Ａｇ、Ａｕ。
び合金ならば銅以外の例えば、Ａｇ、Ａｕ。
Ａｌ、Ｍｇ、ＭＯ，Ｗ等で亀よいが、本発明で特に銅に
限定したのは熱伝導度・熱膨張係数・価格等の総合的観
点から最も銅が優れていたからである。また、熱膨張係
数を制御する材料としては、マトリックスを形成する金
属及び合金よりも熱膨張係数の小さい金属、セラミック
ならばいずれでも良く、特にＣやＢＮに限定したのは、
それらの物質が熱膨張係数が小さいと同時に熱伝導にお
いて□も優れているからである。
限定したのは熱伝導度・熱膨張係数・価格等の総合的観
点から最も銅が優れていたからである。また、熱膨張係
数を制御する材料としては、マトリックスを形成する金
属及び合金よりも熱膨張係数の小さい金属、セラミック
ならばいずれでも良く、特にＣやＢＮに限定したのは、
それらの物質が熱膨張係数が小さいと同時に熱伝導にお
いて□も優れているからである。
（発明の効果）
以上述べたように、この発明の基板材料は、半導体素子
や他の外囲器材との熱膨張係数の差が小さいので、熱歪
を生じず、またデバイスとしては熱放散性が極めて良好
なため、寿命が伸び信頼性に優れる。さらには実施例に
示すように従来よりもパッケージを小さくできる利点も
ある。したがって、本発明の基板材料を用いることによ
って、今後ますます増大する高密度かつ大型化の半導体
素子に対処し得るのであり、またＳ１素子に加えて実用
化のすすみつつあるＧａＡ３素子用基板としても使用で
きるのである。
や他の外囲器材との熱膨張係数の差が小さいので、熱歪
を生じず、またデバイスとしては熱放散性が極めて良好
なため、寿命が伸び信頼性に優れる。さらには実施例に
示すように従来よりもパッケージを小さくできる利点も
ある。したがって、本発明の基板材料を用いることによ
って、今後ますます増大する高密度かつ大型化の半導体
素子に対処し得るのであり、またＳ１素子に加えて実用
化のすすみつつあるＧａＡ３素子用基板としても使用で
きるのである。
（実施例）
以下、この発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１
−１０１−１Ｏ０の電解銅粉に一５２５ｍｇｐｈカーボ
ン粉末を体積％で２０〜８ＯＮ混合したのち、ボールミ
ルを用いてアルゴン雰囲気中で機械的合金化処理を施し
、銅粉末中に均一にカーボン粒子を分散した。その処理
粉を銅製の容器に充填し、８００℃ の温度で、１０Ｘ
４０Ｘ １０（１０−の棒状に熱間押出した後、その密
度、熱膨張係数および熱伝導率を評価し、表１に示した
。
ン粉末を体積％で２０〜８ＯＮ混合したのち、ボールミ
ルを用いてアルゴン雰囲気中で機械的合金化処理を施し
、銅粉末中に均一にカーボン粒子を分散した。その処理
粉を銅製の容器に充填し、８００℃ の温度で、１０Ｘ
４０Ｘ １０（１０−の棒状に熱間押出した後、その密
度、熱膨張係数および熱伝導率を評価し、表１に示した
。
上表のうち、Ｃを６０容量％有するＯ −Ｏｕ金合金つ
いて、！３１チップ搭載部の基板材料として用いたＩＣ
パッケージの実施態様例を第１図に示す。この場合には
ＩＣ実装工程でのＳ１チツプや他の外囲器材であるＡｌ
２Ｏ，との熱膨張係数の差が小さいため、熱歪を生ぜず
、またデバイスとしては熱放散性が極めて良好であるた
めに、寿命が伸び信頼性に優れるとともに第１図から明
らかなようにパッケージ構造の簡素化ができた。
いて、！３１チップ搭載部の基板材料として用いたＩＣ
パッケージの実施態様例を第１図に示す。この場合には
ＩＣ実装工程でのＳ１チツプや他の外囲器材であるＡｌ
２Ｏ，との熱膨張係数の差が小さいため、熱歪を生ぜず
、またデバイスとしては熱放散性が極めて良好であるた
めに、寿命が伸び信頼性に優れるとともに第１図から明
らかなようにパッケージ構造の簡素化ができた。
第１図において、１はアルミナパッケージ、２はリード
線コバール、３はシリコンチップ、４は本発明の材料に
よる基板、５はセラミック絶縁板をあられす。
線コバール、３はシリコンチップ、４は本発明の材料に
よる基板、５はセラミック絶縁板をあられす。
なお、従来法による基板材料を用いた場合を第２図に示
す。第２図において１はアルミナ・セラミックパッケー
ジ、２，３は第１図と同じ部材を意味し、５はセラミッ
ク絶縁板、６は熱膨張係数緩衝材、７はコバール相、８
は銅ヒートシンクである。
す。第２図において１はアルミナ・セラミックパッケー
ジ、２，３は第１図と同じ部材を意味し、５はセラミッ
ク絶縁板、６は熱膨張係数緩衝材、７はコバール相、８
は銅ヒートシンクである。
このように本発明の材料は、パッケージ構造をはるかに
簡素に、かつ小型にできる＠実施例２ 同じ（−１００ｍａｓｈの電解銅粉末に−５２５ｒｎｔ
ｓｈのボロンナイトライドの粉末を体積％で２０〜８Ｏ
Ｎの割合に混合し、同じくボールミルを用いてアルゴン
雰囲気中で機械合金化処理を施し、ＢＮ粒子が均一に分
散した銅粉末を得た。この、処理粉末を銅製の容器に充
填し、８００℃の温度で熱間押出しし、１０Ｘ４０Ｘ１
０００■の棒材を得、密度、熱膨張係数、熱伝導率を評
価し、表２に示した。
簡素に、かつ小型にできる＠実施例２ 同じ（−１００ｍａｓｈの電解銅粉末に−５２５ｒｎｔ
ｓｈのボロンナイトライドの粉末を体積％で２０〜８Ｏ
Ｎの割合に混合し、同じくボールミルを用いてアルゴン
雰囲気中で機械合金化処理を施し、ＢＮ粒子が均一に分
散した銅粉末を得た。この、処理粉末を銅製の容器に充
填し、８００℃の温度で熱間押出しし、１０Ｘ４０Ｘ１
０００■の棒材を得、密度、熱膨張係数、熱伝導率を評
価し、表２に示した。
上表の６０容量Ｘ、 Ｂ Ｎ −Ｏｕ 合金について、
Ｓ１チツプの塔載部の基板材料として用いた工Ｃ）々ツ
ケージでは、実装工程での８１チツプや他の外囲器材で
あるＡｌ、Ｏ，との熱膨張係数の差が小さいため熱応力
による歪みが生ぜず、またデノ（イスとしては、熱放散
性が極めて良好であるために寿命が伸び、信頼性に優れ
るとともに第１図に示すようにパッケージ構造の簡素化
ができた。
Ｓ１チツプの塔載部の基板材料として用いた工Ｃ）々ツ
ケージでは、実装工程での８１チツプや他の外囲器材で
あるＡｌ、Ｏ，との熱膨張係数の差が小さいため熱応力
による歪みが生ぜず、またデノ（イスとしては、熱放散
性が極めて良好であるために寿命が伸び、信頼性に優れ
るとともに第１図に示すようにパッケージ構造の簡素化
ができた。
以上は銅マトリックスにカーボンまた社ボロンナイトラ
イド粒子を夫々分散させて得た合金による基板材料を説
明したが、カーボンおよびボロンナイトライド粒子の両
方を均一分散させて得た合金による基板材料についても
、上記と同様の効果を得ることができた。
イド粒子を夫々分散させて得た合金による基板材料を説
明したが、カーボンおよびボロンナイトライド粒子の両
方を均一分散させて得た合金による基板材料についても
、上記と同様の効果を得ることができた。
第１図は本発明による半導体装置用基板材料をＩＣに用
いた実施態様例の説明図、第２図は従来法によるＩＣの
説明図である。 代理人 内 １） 明 代理人 萩 原 亮 −
いた実施態様例の説明図、第２図は従来法によるＩＣの
説明図である。 代理人 内 １） 明 代理人 萩 原 亮 −
Claims (3)
- （１） 銅マトリツクス中に０．３〜５０μのカーボン
および／またはボロンナイトライド粒子を体積Ｘで４０
〜９０％含有させて、その熱膨張係数を半導体素子およ
び外囲器材料のそれに合致させてなる半導体装置用基板
材料。 - （２） カーボンおよび／またはボロンナイトライド粉
末を機械的合金法によって鋼中に均一に分散させる特許
請求の範囲第（１）項に記載の半導体装置用基板材料。 - （３） 半導体素子が８１またはＧａＡｓである特許請
求の範囲第（１）項に記載の半導体装置用基板材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9293284A JPS60239044A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 半導体装置用基板材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9293284A JPS60239044A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 半導体装置用基板材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60239044A true JPS60239044A (ja) | 1985-11-27 |
Family
ID=14068262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9293284A Pending JPS60239044A (ja) | 1984-05-11 | 1984-05-11 | 半導体装置用基板材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60239044A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63501393A (ja) * | 1985-10-16 | 1988-05-26 | ブリティシュ・テレコミュニケ−ションズ・パブリック・リミテッド・カンパニ | 基板への素子の取付け方法および構造 |
| US5097318A (en) * | 1988-04-04 | 1992-03-17 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor package and computer using it |
| US5278429A (en) * | 1989-12-19 | 1994-01-11 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having improved adhesive structure and method of producing same |
| EP0638928A1 (de) * | 1993-08-09 | 1995-02-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Leistungs-Halbleiterbauelement mit Druckkontakt |
-
1984
- 1984-05-11 JP JP9293284A patent/JPS60239044A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63501393A (ja) * | 1985-10-16 | 1988-05-26 | ブリティシュ・テレコミュニケ−ションズ・パブリック・リミテッド・カンパニ | 基板への素子の取付け方法および構造 |
| US5097318A (en) * | 1988-04-04 | 1992-03-17 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor package and computer using it |
| US5278429A (en) * | 1989-12-19 | 1994-01-11 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having improved adhesive structure and method of producing same |
| US5407502A (en) * | 1989-12-19 | 1995-04-18 | Fujitsu Limited | Method for producing a semiconductor device having an improved adhesive structure |
| EP0638928A1 (de) * | 1993-08-09 | 1995-02-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Leistungs-Halbleiterbauelement mit Druckkontakt |
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