JPS6129192A - 半導体素子搭載用配線板 - Google Patents

半導体素子搭載用配線板

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JPS6129192A
JPS6129192A JP15010084A JP15010084A JPS6129192A JP S6129192 A JPS6129192 A JP S6129192A JP 15010084 A JP15010084 A JP 15010084A JP 15010084 A JP15010084 A JP 15010084A JP S6129192 A JPS6129192 A JP S6129192A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor element
metal plate
insulating layer
hole
layer formed
Prior art date
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Pending
Application number
JP15010084A
Other languages
English (en)
Inventor
秀次 桑島
上山 守
中野 直記
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6129192A publication Critical patent/JPS6129192A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の萬する技術分野) 本発明は半導体素子搭載用配線板の改良に関する。
(従来技術とその問題点) 従来、半導体素子をプリント配線板上に北載するには、
セラミック製のチップキャリアもしくはセラミック製の
パッケージを介して搭載する方法が一般的であった。し
かし一般的に使用されている高アルミナ質セラミック(
以下セラミックとする)は誘電率が約9と高くこのため
近年の演算速度の超高速化においては信号遅れが大きい
ため好マシい材料ではなかった。一方ガラヌエボキン配
線板は誘電率が5程度で配線の浮遊容景による信号波形
のくずれはセラミックより少ないもののセラミックに比
べ耐熱性が低い、熱伝導率が低い。
という欠点を有しておシ実装の高密度化には限界があっ
た。
一方シリコンチップをプリント配線板上に直接搭載する
方法も試みられているがチップキャリアを介したものが
殆んどであシ入出力の端子数が多いものはピングリッド
アレイ型パッケージとなシ前述のセラミックに起因する
欠点はさけられない。
また半導体素子が配線板の電気信号によシ誤動作するの
でアース回路を設けなければならない。
しかし上記のような配線板ではすべての回路に対してそ
れぞれ別個にアース回路を設けなければならないという
欠点があった。
さらに上記のような配線板では十分な放熱効果が得られ
ないという欠点があった。
(発明の目的) 本発明はこれらの欠点のない半導体素子搭載用配線板を
提供することを目的とするものである。
(発明の構成) 本発明者らは上記の欠点について種々検討した結果、半
導体素子搭載用配線板の構造を下記の如く金属板の半導
体素子を搭載する部分以外の部分に貫通孔を設け、この
貫通孔と半導体素、子を搭載する部分を除く金属板の表
面および半導体素子を搭載する部分と相対する部分を除
く金属板の表面並びに側面に形成された絶縁層、かつ前
記表面の絶縁層上に形成された電気回路、前記貫通孔に
形成された絶縁層には金属板と絶縁され前記電気回路と
導通ずるよう絶縁層を貫通して形成された導電層および
金属板と導通    −するよう絶縁層を 貫通して形成された導電層、該それぞれの導電層と接し
て挿入固着された接続ピン、半導体素子を搭載する部分
と相対する部分に取り付けられた放熱用スタット責以下
スタッドという)とからなる構造としたところ、誘電率
が5程度で、耐熱性および熱伝導率がガラスエポキシ配
線板に比べ高く。
高発熱密度の素子も搭載可能であることが確認された。
また配線板の電気信号による誤動作が生じないことも確
認されると共に放熱性においても著しく向上させること
ができることを確認し′fc。
本発明は金属板の半導体素子を搭載する部分以外の部分
に設けられた貫通孔、この貫通孔と半導体素子を搭載す
る部分を除く金属板の表面および半導体素子を搭載する
部分と相対する部分を除く金属板の表面並びに側面に形
成された絶縁層、かつ前記表面の絶縁層上に形成された
電気回路、前記貫通孔に形成された絶縁層には金属板と
絶縁され前記電気回路と導通するよう絶縁層を貫通して
形成された導電層および金叫板と導通存靜註饗無せ路キ
粘標するよう絶縁層を貫通して形成された導電層、該そ
れぞれの導電層と接して挿入固着された接続ピン、半導
体素子を搭載する部分と相対する部分に取り付けられた
スタッドとからなる半導体素子搭載用配線板に関する。
本発明において使用される金属板は、銅、アルミニウム
など熱伝導性にすぐれたものが好ましいが、搭載する半
導体素子の大きさによシ、熱膨張係数の不一致に起因す
る不都合が発生する場合にはコバール、42合金など半
導体素子と熱膨張係数が近似する金属材料を使用するこ
とが好ましい。
またその金属板の厚さは特に制限はないが、放熱の効果
を考慮して0.3〜2.5 mm程度のものを用いるこ
とが好ましい。絶縁材料についても特に制限はないが、
一般にプリント配線板に使用されるガラスエポキシ複合
材料を用いることが好ましい。
ガラス材料としてはガラス布、ガラス不織布、ガラスチ
ョップ、ガラス粉末などが単独あるいは組み合わされて
エポキシ樹脂組成物と併用される。
特に貫通孔内を充てんするには、ガラス布、ガラス不織
布よシガラスチョップ又はガラス粉末などとエポキシ樹
脂組成物とを併用した絶縁材料を使用するのが好ましい
。貫通孔以外に形成する絶縁る高径同士のクリアランス
は約0.05mm以上あることが好ましく、0.1++
nn以上あればさらに好捷しい。
金属板と導通し電気回路と絶縁される導体層は接続ピン
を接続してアースをとるため配設されるるか特殊なもの
は必要とせず、従来公知のもの例えばコバール、42合
金、52合金等が用いられ。
その長さについても特に制限はなく配線板の厚さよシも
長いものを使用することが好ましい。また接続ピンは端
子を半導体素子搭載側に位置するよう導電層に挿入固着
することが好ましい。
スタッドは放熱性の効率をはかるために用いられるもの
で、その形状、材質等は特に制限せず。
また金属板との接合方法も金属板の平担度を変えない方
法であれば何ら制限せず1例えばろう材などによシ接合
される。
(実施例) 以下実施例によυ本発明を説明する。
実施例1 所定の位置に所定の数だけ、直径1.2 mmの貫通孔
(スルーホール)Aを設けた50X50mmの寸法で、
厚さが1.0mの銅板Aを、従来公知のエボノール処理
によシ亜酸化銅処理をした。
次に厚さ0.2mmのガラスエポキシ積層板用プリプレ
グ材料(以下プリプレグ材料とする)を2×2u+mの
寸法に切断して前述の貫通孔A上に置き。
この後25X25Mの寸法で、厚さが5mの銅板Bを前
述の亜酸化銅処理した銅板Aの表側と裏側の表面の中央
部にそれぞれ設置し、さらに上記と同じ厚さのプリプレ
グ材料を55X55mmの寸法法に〈シ抜き、そのくシ
抜いた部分で前述の銅板Bをとり埼くように銅板Aの表
側と裏側との表面に8枚ずつ重ねて配設しく表側の一部
は2×2論の寸法のプリプレグ材料上に重なる)、銅板
Bを圧着した捷までプリプレグ材料を120℃で1時間
、さらに160℃で1時間、圧力2kg/am20条件
で加熱、加圧せしめ1貫通孔A内をプリプレグ材料で充
填して絶縁層を形成すると共に銅板Bを設置した以外の
表面および側面に厚さ1. OrHmの絶縁層を形成し
た。その後鋼板Bを取ル外し1次いで1箇所だけ除いて
銅板Aに接しないように貫通孔Aに形成した絶縁層の中
央部を超硬ドリルで直径0.6 mmの貫通孔Bを新た
に設けると共に1箇所だけ上記と同じドリルを用いて金
属板Aに接するように貫通孔Aに形成した絶縁層に貫通
孔Cを設け、その後一般にアディティブ法と呼ばれる銅
導体回路形成法によシ貫通孔Cの端部周辺を除いた他の
部分の表面に形成した絶縁層上に電気回路を形成し、ま
た貫通孔Bおよび貫通孔9に導電層を配設して貫通孔B
のみに配設した導電層を前記電気回路と導通させた。
次に各導電層に直径が0.5.8mmで一方の端部をく
ぎの顆状に加工した長さ6mmの52合金のネールへラ
ドピンを下部から挿入しそして端子を表側の表面に露出
させた後半田にて接続し、このうち銅板Aと導通するネ
ールヘッドピン1本をアース回路とし、さらに銅板Aを
銅板Bで覆った部分。
ラドを8n :Pb=60 :40の半田を用いて取り
付けて半導体素子搭載用配線板を得た。
この半導体素子搭載用配線板の誘電率は、5.1でガラ
スエポキシ配線板とほぼ同一で、また半導体素子を搭載
する部分の熱伝導率は、スタッドを取り付ける前は0.
92 cal / cm・秒・℃で半導体素子の発生す
る熱を裏面に放熱することができた。
−&41姑館小暑H層奥wpz饋日蝕に針目r−hも砧
、つた。
さらに実際にトランジスタチップ(半導体素子)を半導
体素子搭載部に取p付けた後、トランジスタチップの発
熱量を一定にした条件中でトランジスタチップの温度上
昇の比軟試験を行なったところ、スタッドを取り付ける
前は70℃上昇したが。
スタッドを取υ付けたところ約30℃に抑制することが
できた。
実施例2 金属板として寸法が50X50+n+++、厚さが0.
5mmで表面をサンドブラストにて7.5±2.5μm
の表面粗さに加工した後ニッケルメッキを2μmの厚さ
に施したコバール板を使用し、そして電気回ットを用い
た以外は実施例1と同じ方法で半導体素子搭載用配線板
を得た。
この半導体素子搭載用配線板の誘電率は5.0でガラス
エポキシ配線板と同一で、また半導体素子を搭載する部
分の熱伝導率は、スタッドを取り付ける前で0. i 
4 cal / cvn・秒・℃でニッケル板の熱伝導
率と近似した値を示した。また配線板の電気信号による
誤動作は見られなかった。
さらに実施例1と同様の方法で温度上昇の比較試験を行
なったところ、スタッドを取り付ける前は80℃上昇し
たが、スタッドを取り付けたところ約35℃に抑制する
ことができた。
以上の結果から実施例1および実施例2で得られた半導
体素子搭載用配線板の熱伝導率はガラスエポキシ配線板
の6 X t O−’ cat / cm・秒・℃に比
べ著しく大きい値を示すことがわかる。
(発明の効果)  5 本発明になる半導体素子搭載用配線板は、金属板の半導
体素子を搭載する部分以外の部分に設けられた貫通孔、
この貫通孔と半導体素子を搭載する部分を除く金属板の
表面および半導体素子を搭載する部分と相対する部分を
除く金属板の表面並びに側面に形成された絶縁層、かつ
前記表面の絶縁層上に形成された電気回路、前記貫通孔
に形成された絶縁層には金属板と絶縁され前記電気回路
と導通するよう絶縁層を貫通して形成された導電層およ
び金属板と導通  =     ′ するよう絶縁層を
貫通して形成された導電層、該それぞれの導電層と接し
て挿入固着された接続ピン。
半導体素子を搭載する部分と相対する部分に取り付けら
れたスタッドとからなるので、誘電率、耐熱性および熱
伝導率に優れ、このため従来搭載不可能であった高発熱
密度の素子も搭載することができるなどの効果を奏し、
またアース回路も簡単に設けることができ配線板の電気
信号による誤動作も生じない。さらに半導体素子の温度
上昇を従来の172以下に抑制、詳しくは放熱性を著し
く向上させることができる。
手続補正書(自発) 昭和59年9 月 3 日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、金属板の半導体素子を搭載する部分以外の部分に設
    けられた貫通孔、この貫通孔と半導体素子を搭載する部
    分を除く金属板の表面および半導体素子を搭載する部分
    と相対する部分(裏側の部分)を除く金属板の表面並び
    に側面に形成された絶縁層、かつ前記表面の絶縁層上に
    形成された電気回路、前記貫通孔に形成された絶縁層に
    は金属板と絶縁され前記電気回路と導通するよう絶縁層
    を貫通して形成された導電層および金属板と導通するよ
    う絶縁層を貫通して 形成された導電層、該それぞれの導電層と接して挿入固
    着された接続ピン、半導体素子を搭載する部分と相対す
    る部分に取り付けられた放熱用スタッドとからなる半導
    体素子搭載用配線板。
JP15010084A 1984-07-19 1984-07-19 半導体素子搭載用配線板 Pending JPS6129192A (ja)

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