JPS6027188B2 - 半導体素子塔載用基板 - Google Patents
半導体素子塔載用基板Info
- Publication number
- JPS6027188B2 JPS6027188B2 JP56203159A JP20315981A JPS6027188B2 JP S6027188 B2 JPS6027188 B2 JP S6027188B2 JP 56203159 A JP56203159 A JP 56203159A JP 20315981 A JP20315981 A JP 20315981A JP S6027188 B2 JPS6027188 B2 JP S6027188B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- mounting
- coating layer
- semiconductor element
- thermal conductivity
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/20—Arrangements for cooling
- H10W40/25—Arrangements for cooling characterised by their materials
- H10W40/255—Arrangements for cooling characterised by their materials having a laminate or multilayered structure, e.g. direct bond copper [DBC] ceramic substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体素子に発生する熱を効率よく放散しう
る半導体素子搭載用基板に関するものであり、半導体パ
ッケージやマルチチップボードなどの回路基板の構成部
材として広く適用できる。
る半導体素子搭載用基板に関するものであり、半導体パ
ッケージやマルチチップボードなどの回路基板の構成部
材として広く適用できる。
近年、半導体素子の高速化、高密度化、大型化により、
半導体素子からの発熱量の増大が問題となっており、半
導体素子搭載用基板に対して高放熱特性の要求が高まっ
てきている。このため、そのような基板として、高い電
気絶縁性と高い放熱性とを併せ持つものが必要とされて
いる。このような基板として、スクリーン印刷、ろう付
け、溶射、陽極酸化等によって電気絶縁性の無機質被覆
層を熱伝導性のよい金属基板の表面に形成したものが考
えられている。
半導体素子からの発熱量の増大が問題となっており、半
導体素子搭載用基板に対して高放熱特性の要求が高まっ
てきている。このため、そのような基板として、高い電
気絶縁性と高い放熱性とを併せ持つものが必要とされて
いる。このような基板として、スクリーン印刷、ろう付
け、溶射、陽極酸化等によって電気絶縁性の無機質被覆
層を熱伝導性のよい金属基板の表面に形成したものが考
えられている。
しかし、いずれの方法によって形成された無機質被覆層
にあっても、その被覆層は多孔質であり目的とする熱伝
導性が充分でない。また多孔質であるため、大気中の水
分、水中の導電性イオン等がその被覆層を拡散し、電気
絶縁性の経時的劣化が生じる。このため、その被覆層に
はある程度の厚さが必要とされる。この点から、被覆層
を薄くすることによって熱伝導性の改善を図るというこ
とには、自ら制限がある。本発明は、このような問題を
繊密な無機質被覆層を形成することによって解決し、電
気絶縁性及び熱伝導性が共に優れた半導体素子搭載用基
板を提供することを目的とする。この目的のため、無機
質被覆層はＰＶＤ法又はＣＶＤ法によって形成される。
にあっても、その被覆層は多孔質であり目的とする熱伝
導性が充分でない。また多孔質であるため、大気中の水
分、水中の導電性イオン等がその被覆層を拡散し、電気
絶縁性の経時的劣化が生じる。このため、その被覆層に
はある程度の厚さが必要とされる。この点から、被覆層
を薄くすることによって熱伝導性の改善を図るというこ
とには、自ら制限がある。本発明は、このような問題を
繊密な無機質被覆層を形成することによって解決し、電
気絶縁性及び熱伝導性が共に優れた半導体素子搭載用基
板を提供することを目的とする。この目的のため、無機
質被覆層はＰＶＤ法又はＣＶＤ法によって形成される。
すなわち本発明は、熱伝導性のよい金属基板の表面に、
電気絶縁性の無機物質からなる薄い被覆層をＰＶＤ法又
はＣＶＤ法によって形成した半導体素子搭載用基板を特
徴とする。ＰＶＤ法及びＣＶＤ法は化合物を含む被覆物
質をイオンや分子という物質の最小単位で基板に衝突さ
せて被覆層を設ける方法である為、粒子径の４・さし、
粒子が析出する。
電気絶縁性の無機物質からなる薄い被覆層をＰＶＤ法又
はＣＶＤ法によって形成した半導体素子搭載用基板を特
徴とする。ＰＶＤ法及びＣＶＤ法は化合物を含む被覆物
質をイオンや分子という物質の最小単位で基板に衝突さ
せて被覆層を設ける方法である為、粒子径の４・さし、
粒子が析出する。
この為、繊密な被覆層が得られる。したがって、電気絶
縁性を劣下させることなく、被覆層を薄くし熱伝導性を
改善することが可能となる。さらに、ＰＶＤ法やＣＶＤ
法では被覆物質をイオンや分子という形で基板に衝突さ
せるに際し、核生成速度に対する核成長速度を変えるこ
とにより「繊密さをより一層向上させることが可能であ
るので、例えば「大気中の水分、水中の導電性イオン〜
あるいは後工程で被覆層上に形成されるメタラィジング
層中の金属微粒子や金属イオン、特に「銀のようにェレ
クトロマィグレーションの生じやすい金属イオンや、ナ
トリウム、塩素等のイオン半径の４・さし、イオンまで
が問題となる様な場合でもこれらが被覆層中を拡散しな
い被覆層をも設けることが可能である。
縁性を劣下させることなく、被覆層を薄くし熱伝導性を
改善することが可能となる。さらに、ＰＶＤ法やＣＶＤ
法では被覆物質をイオンや分子という形で基板に衝突さ
せるに際し、核生成速度に対する核成長速度を変えるこ
とにより「繊密さをより一層向上させることが可能であ
るので、例えば「大気中の水分、水中の導電性イオン〜
あるいは後工程で被覆層上に形成されるメタラィジング
層中の金属微粒子や金属イオン、特に「銀のようにェレ
クトロマィグレーションの生じやすい金属イオンや、ナ
トリウム、塩素等のイオン半径の４・さし、イオンまで
が問題となる様な場合でもこれらが被覆層中を拡散しな
い被覆層をも設けることが可能である。
またＰＶＤ法やＣＶＤ法によって得られた被覆層は、表
面粗さが小さく、基板との密着性も優れている。
面粗さが小さく、基板との密着性も優れている。
このため、その基板に半導体素子を搭載した場合、素子
と基板との間に空隙が生じず素子からの放熱性を高くす
ることができ、その電気絶縁性は繰り返しの加熱に対し
ても充分安定している。更に、被覆層力ミＰＶＤ法又は
ＣＶＤ法によって形成されるので、金属基板及び被覆層
の無機物質は、その材料を各種の条件に対応させて自由
に選択組合せすることができる。
と基板との間に空隙が生じず素子からの放熱性を高くす
ることができ、その電気絶縁性は繰り返しの加熱に対し
ても充分安定している。更に、被覆層力ミＰＶＤ法又は
ＣＶＤ法によって形成されるので、金属基板及び被覆層
の無機物質は、その材料を各種の条件に対応させて自由
に選択組合せすることができる。
このことは特に、Ｇａ船半導体素子を用いた高周波デバ
イスに本発明の基板を適用するとき効果的である。すな
わち、高周波用デバイスにおいては半導体素子搭載用基
板の誘電特性が問題になるが、議電率の低いＢＮ、ダイ
ヤモンド等の無機物質を、基板の広い面積にわたって、
均一に、且つ薄く被覆することが容易に行える。本発明
において、金属基板として熱伝導率が０．次ａｌ／肌・
ｓｅｃ・℃以上の金属板を用いることが好ましい。
イスに本発明の基板を適用するとき効果的である。すな
わち、高周波用デバイスにおいては半導体素子搭載用基
板の誘電特性が問題になるが、議電率の低いＢＮ、ダイ
ヤモンド等の無機物質を、基板の広い面積にわたって、
均一に、且つ薄く被覆することが容易に行える。本発明
において、金属基板として熱伝導率が０．次ａｌ／肌・
ｓｅｃ・℃以上の金属板を用いることが好ましい。
これにより、前記のＰＶＤ法やＣＶＤ法の特徴と相まっ
て従来広く用いられているＡＩ２０３や２Ｍｇ０１Ｓｊ
０２等の暁結セラミックからなる半導体素子搭載用基板
では対応できなかった高速・高出力の半導体装置にも対
応することが可能となつた。尚、金属板に代えて、用途
に応じて熱伝導性と機械的性質を任意に変えることが出
きる複合金属板を用いることにより、本発明の用途をさ
らに広げることが出きる。
て従来広く用いられているＡＩ２０３や２Ｍｇ０１Ｓｊ
０２等の暁結セラミックからなる半導体素子搭載用基板
では対応できなかった高速・高出力の半導体装置にも対
応することが可能となつた。尚、金属板に代えて、用途
に応じて熱伝導性と機械的性質を任意に変えることが出
きる複合金属板を用いることにより、本発明の用途をさ
らに広げることが出きる。
具体的な金属板・複合金属板としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎ
各種高熱伝導型Ｃｕ合金、銅クラッドステンレス鋼クラ
ッド鋼、銅クラッドコバールクラッド鋼又はＭｏ若しく
はＷを主体とする暁結体等が挙げられる。また被覆層に
用いられる無機物質としては、ＢＮ、ＡＩ２０３ ＡＩ
Ｎ、ＳＩＣしＳ鮒Ｎへ Ｙ２０３ ２Ｍｇ０、Ｓｉ０２
、ダイヤモンド等がある。
各種高熱伝導型Ｃｕ合金、銅クラッドステンレス鋼クラ
ッド鋼、銅クラッドコバールクラッド鋼又はＭｏ若しく
はＷを主体とする暁結体等が挙げられる。また被覆層に
用いられる無機物質としては、ＢＮ、ＡＩ２０３ ＡＩ
Ｎ、ＳＩＣしＳ鮒Ｎへ Ｙ２０３ ２Ｍｇ０、Ｓｉ０２
、ダイヤモンド等がある。
これらの無機物質を、鰭気絶縁性及び熱伝導性を考慮し
て１〜１０山の厚さに施す。このようにして得られた半
導体素子搭載用基板を用いて組み立てた半導体装置を第
１図に示す。
て１〜１０山の厚さに施す。このようにして得られた半
導体素子搭載用基板を用いて組み立てた半導体装置を第
１図に示す。
１‘ま金属板であり、その表面に被覆された被覆層２と
で半導体素子搭載用基板３を形成する。
で半導体素子搭載用基板３を形成する。
４はメタルラィジング層、５はＡｕメッキ層で、これを
介して半導体素子６が搭載される。
介して半導体素子６が搭載される。
以下実施例について説明する。
Ｓｉ半導体素子を搭載するためのＡＩ２０戦費膜を被覆
した半導体素子塔敷用基板をプラズマ‐ＣＶＤ法で作製
した。
した半導体素子塔敷用基板をプラズマ‐ＣＶＤ法で作製
した。
金属基板には、厚さ１側のＣｕＷ合金を用いた。プラズ
マ‐ＣＶＤ法は、ＡＩチップに塩化水素を通し、ＡＩＣ
１３を発生させ、同時に、日２、ＣＣ２ガスを９００ｏ
ｏに加熱した反応炉内に全ガス圧１．０Ｔｏｍに制御し
ながら流し、反応炉内に設けた高周波電極に高周波（１
３．５８ＭＨＺ）３００Ｗを印加し、ＡＩＣ１３、日２
、Ｃ０２ガスをプラズマ化し、気相反応により、成膜速
度５００〜１０００オングストローム／ｍｉｎでＡＩ２
０３を被覆した。得られた膜厚５山ｍのＡＩ２０斑漢を
Ｘ線回折、走査型電子顕微鏡で観察したところ、粒径１
仏ｍ以下の微細多結晶構造を持つＱ−ＡＩ２０３である
ことがわかった。
マ‐ＣＶＤ法は、ＡＩチップに塩化水素を通し、ＡＩＣ
１３を発生させ、同時に、日２、ＣＣ２ガスを９００ｏ
ｏに加熱した反応炉内に全ガス圧１．０Ｔｏｍに制御し
ながら流し、反応炉内に設けた高周波電極に高周波（１
３．５８ＭＨＺ）３００Ｗを印加し、ＡＩＣ１３、日２
、Ｃ０２ガスをプラズマ化し、気相反応により、成膜速
度５００〜１０００オングストローム／ｍｉｎでＡＩ２
０３を被覆した。得られた膜厚５山ｍのＡＩ２０斑漢を
Ｘ線回折、走査型電子顕微鏡で観察したところ、粒径１
仏ｍ以下の微細多結晶構造を持つＱ−ＡＩ２０３である
ことがわかった。
また、得られたＡＩ２０網漢を被覆したＣｕＷ合金板上
にＡｇペーストを塗布し、９００午０で焼成したのち、
ＡｇとＣｕＷ間の絶縁耐圧を測定したところ、５００Ｖ
以上あり、ＡＩ２０細漠‘ま電気絶縁性が良好であるこ
とがわかつた。以上の如くして得られた半導体素子搭載
用基板は、熱伝導性良好で、耐熱性も良好であり、また
電気絶縁性に関しても、被覆層の析出粒子を制御するこ
とにより、Ａｇの如く、エレクトロマイグレーションの
生じやすいペーストを絶縁被覆層上の電極とした場合で
も、高い絶縁性を得ることができた。
にＡｇペーストを塗布し、９００午０で焼成したのち、
ＡｇとＣｕＷ間の絶縁耐圧を測定したところ、５００Ｖ
以上あり、ＡＩ２０細漠‘ま電気絶縁性が良好であるこ
とがわかつた。以上の如くして得られた半導体素子搭載
用基板は、熱伝導性良好で、耐熱性も良好であり、また
電気絶縁性に関しても、被覆層の析出粒子を制御するこ
とにより、Ａｇの如く、エレクトロマイグレーションの
生じやすいペーストを絶縁被覆層上の電極とした場合で
も、高い絶縁性を得ることができた。
以上に説明した如く、本発明によれば、繊密度の高い被
覆層が得られるので、その厚さを薄くすることにより電
気絶縁性を劣下させることなく熱伝導性の改良が行われ
る。
覆層が得られるので、その厚さを薄くすることにより電
気絶縁性を劣下させることなく熱伝導性の改良が行われ
る。
このようにして得られた半導体素子搭載用基板は、集積
回路の高速化、高密度化、大型化に充分対応できるもの
である。
回路の高速化、高密度化、大型化に充分対応できるもの
である。
第１図は本発明の半導体素子搭載用基板用いた半導体装
置の側面断面図である。 １：金属板、２：被覆層、３：半導体素子搭載用基板、
４：メタルライジング層、５：Ａｕメッキ層、６：半導
体素子。 力ｉ図
置の側面断面図である。 １：金属板、２：被覆層、３：半導体素子搭載用基板、
４：メタルライジング層、５：Ａｕメッキ層、６：半導
体素子。 力ｉ図
Claims (1)
- １ 熱伝導性のよい金属基板の表面に、電気絶縁性の無
機物質からなる薄い被覆層をＰＶＤ法又はＣＶＤ法によ
つて形成したことを特徴とする半導体素子塔載用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56203159A JPS6027188B2 (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 半導体素子塔載用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56203159A JPS6027188B2 (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 半導体素子塔載用基板 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61107289A Division JPS6224648A (ja) | 1986-05-10 | 1986-05-10 | 半導体素子搭載用基板 |
| JP61107288A Division JPS6224647A (ja) | 1986-05-10 | 1986-05-10 | 半導体素子搭載用基板 |
| JP10729086A Division JPS61292345A (ja) | 1986-05-10 | 1986-05-10 | 半導体素子搭載用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58103156A JPS58103156A (ja) | 1983-06-20 |
| JPS6027188B2 true JPS6027188B2 (ja) | 1985-06-27 |
Family
ID=16469407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56203159A Expired JPS6027188B2 (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | 半導体素子塔載用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027188B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0740599B2 (ja) * | 1985-12-26 | 1995-05-01 | 鐘淵化学工業株式会社 | 高熱伝導性絶縁基板およびその製法 |
| JPH0760869B2 (ja) * | 1985-11-06 | 1995-06-28 | 鐘淵化学工業株式会社 | 高熱伝導性絶縁基板 |
| JPS62297299A (ja) * | 1986-06-16 | 1987-12-24 | Kobe Steel Ltd | ダイヤモンド放熱体 |
| JPS6489448A (en) * | 1987-06-23 | 1989-04-03 | Texas Instruments Inc | High-performance heat sink and mounting member of semiconductor products, and manufacture thereof |
| JPH0624221B2 (ja) * | 1991-10-03 | 1994-03-30 | 鐘淵化学工業株式会社 | 高熱伝導性絶縁基板およびその製法 |
| US8946894B2 (en) * | 2013-02-18 | 2015-02-03 | Triquint Semiconductor, Inc. | Package for high-power semiconductor devices |
| JPWO2023190662A1 (ja) | 2022-04-01 | 2023-10-05 |
-
1981
- 1981-12-15 JP JP56203159A patent/JPS6027188B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58103156A (ja) | 1983-06-20 |
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