JPH03226541A - パッケージ型半導体装置の高強度放熱性構造部材 - Google Patents
パッケージ型半導体装置の高強度放熱性構造部材Info
- Publication number
- JPH03226541A JPH03226541A JP2019639A JP1963990A JPH03226541A JP H03226541 A JPH03226541 A JP H03226541A JP 2019639 A JP2019639 A JP 2019639A JP 1963990 A JP1963990 A JP 1963990A JP H03226541 A JPH03226541 A JP H03226541A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- structural member
- package type
- heat
- type semiconductor
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 10
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/2612—Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
、パッケージ型半導体装置におけるヒートシンク材や基
板材などの放熱性構造部材に関するものである。
断面図で示されるように、アルミナセラミック製枠体1
の上面に外部リード2を上方に向けて多数格子状に配設
し、前記枠体の底面には、枠体1の底面に形成されたW
粉末などを用いたベーストを塗布し焼結してなるメタラ
イジング層5と、このメタライジング層の上にさらに形
成したNI メツキ層などのメツキ層6を介して、同じ
く表面にメツキ層6を形成した基板材3が銀ろうなどを
用いてろう付けされ、かつ基板材3の上面に半導体素子
4が搭載された構造のPGA (ピングリッドアレイ)
パッケージ型のものや、第2図に同じく縦断面図で示さ
れるように、アルミナセラミック製枠体1の外周にそっ
て外部リード2を水平に多数配設し、この枠体の底面に
、第1図の装置と同様にメタライジング層5およびメツ
キ層6を介して基板材3をろう付けし、半導体素子4が
搭載されるヒートシンク材7が同じく表面メツキ層6を
介して前記基板材3の上面にろう付けされた構造のフラ
ットパッケージ型のもの、また第3図に同縦断面図で示
されるように、有底のアルミナセラミック製枠体1の外
周にそって外部り一部2が水平に多数配設され、枠体1
の底面には、同様にメタライジング層5およびメツキ層
6を介して半導体素子4が搭載されるヒートシンク材7
がろう付けされた構造のものや、なお、第1〜3図の装
置において、11は封着用のキャップを示し、第4図に
平面図で、第5図に縦断面図で示されるように、金属製
枠体8の側壁の一部に切削加工により形成した四部8a
に、接続回路10を備えたアルミナセラミック製端子9
が、また前記枠体8の底面には基板材3か、それぞれメ
タライジング層5およびNiメツキ層などのメツキ層6
を介して銀ろうを用いて気密に嵌着され、前記端子9の
接続回路のうちの外側に露出した接続回路lOには外部
リード2が接続され、かつ前記端子9の上面にはキャッ
プIIによる封着のための金属製シールリング12がろ
う付けされた構造のメタルパッケージ型のもの、さらに
第6図に縦断面図で示されるように、鉄またはコバール
(Fe−Ni−Co合金)などの金属で構成された基台
13に、外部り一部2が基台13を貫通した状態で、ガ
ラス封止材14て気密に固着され、かつ基台13の中央
部上面には、上部に半導体素子4が搭載されるヒートシ
ンク材7がメツキ層6を介してろう付けされ、これ全体
をキャップ11で気密に包囲した構造のガラス端子パッ
ケージ型のものなどが知られている。
体素子4が発する熱は、それを搭載した基板材3やヒー
トシンク材7を介して、その外部に効率よく放散される
ので、これら部材間に発生した熱応力で半導体素子4な
どが破損することがない。
やヒートシンク材などとしては、放熱性が要求され、か
つ剥離防止の目的から低熱膨張係数か要求されることか
ら、例えば特公昭6327860号公報に記載されるよ
うな多孔質W焼結体に1〜30重量%(以下%は重量%
を示す)のCuを溶浸してなる材料で構成されたものが
用いられていることも良く知られるところである。
置の放熱性構造部材である基板材やヒートシンク材など
にも軽量化および薄肉化が要求され、二の結果低熱膨張
係数を具備した状態で高強度を何する放熱性構造部材の
開発が強く望まれているが、上記の従来放熱性構造部材
はじめ、その他多くの材料で構成された放熱性構造部材
は、いずれも強度が十分ないために、これらの要求に満
足して対応することができないのが現状である。
を有する半導体装置の放熱性構造部材を開発すべく研究
を行なった結果、上記放熱性構造部材を、 Ni:3.5〜12%、 Fe:1.5〜8%。
るW基焼結合金で構成すると、この結果の放熱性構造部
材は、合金製なので放熱性を有し、かつ半導体素子であ
るS1素子の熱膨張係数:3.5〜4 x 10’/”
Cや、GaAs素子の熱膨張係数:5〜6 x 1o−
6/”C1さらに枠体などを構成するアルミナセラミッ
クの熱膨張係数:約7×10’/”C1特にSi素子や
GaAs素子の熱膨張係数に近く、最近多く用いられる
ようになったムライトセラミックや窒化アルミニウムセ
ラミックの熱膨張係数:約4.5X106/’C1およ
びガラス・アルミナ複合セラミックの熱膨張係数:約5
XlO/’Cと同等の4〜5 X 10−6/’Cの島
影6 張係数をもつので、これら構造部材間に211離現象や
破損現象などの発生がなく、またCu含浸の多孔質W焼
結体で構成された上記従来放熱性構造部材に比して約2
倍以上、引張強さで約100kg/mJ以上の高強度を
もつので、薄肉化および軽量化が可能であるという研究
結果を得たのである。
あって、以下に放熱性構造部材を構成するW基焼結合金
の成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
1430℃で液相を形成し、もって焼結性を向上させる
ことにより、強度と伸びを向上させると共に、理論密度
比で99.8?6以上に高密度化する作用があるが、そ
の含有量が、それぞれN i:3.5?6未満およびF
e:1.5!%未満では液相発生量が不十分なために上
記の作用に所望の効果が得られず、一方その含有量がそ
れぞれNi:12%、Fe:896を越えると、熱膨張
係数が急激に増大し、相手接合部材と?す離したり、こ
れを破損したりするようになることから、その含有量を
Ni:3.5〜12%、Fe:1.5〜8%と定めた。
、これら3成分による液相発生温度はNi +Feによ
る液相発生温度よりも約50℃も低く、かつWに対する
液相のぬれ性を向上させ、もって強度および伸びをさら
に一段と向上させる作用があるので、必要に応じて含有
されるが、その含有量が3.5%未満でも、またその含
有量が12%を越えても前記作用に所望の効果が得られ
ないことから、その含有量を3.5〜12%と定めた。
径を有するW粉末、Nj粉末、Fe粉末、およびMo粉
末を用意し、これら原料粉末を第1表に示される配合組
成に配合し、ボールミルにて72時時間式混合した後、
3ton/c−の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで
この圧粉体を1400〜1500℃の範囲内の所定温度
(Mo含有の場合は1400〜1450℃)で焼結する
ことにより実質的に配合組成と同一の成分組成を有し、
かつ平面:25+a+e X 25yom、厚さ:1m
mの寸法をもった本発明構造部材1〜9および比較構造
部材1.2をそれぞれ製造した。
構成成分であるNiおよびFeの含有量(第1表に※印
を付す)がこの発明の範囲から外れたものである。
有するW粉末を用い、プレス圧力を違えることにより空
孔率の異った3種の圧粉体を成形し、これらの圧粉体を
1350℃の温度で焼結してそれぞれ第1表に示される
空孔率を有する多孔質W焼結体を成形し、ついでこれに
Cu溶浸を施すことにより、同じく平面: 25+nm
X 251111%厚さ:1mmの寸法をもった従来
構造部材1〜3を製造した。
論密度比、熱膨張係数(20〜400℃)、引張強さ、
伸び、およびロックウェル硬さ(Cスケール)を測定し
、この191定結果を第1表に示した。
いずれも従来構造部材1〜3と同等あるいはこれより低
い熱膨張係数と高い理論密度比を有し、かつこれより一
段と高い引張強さと伸びを示すことが明らかであり、一
方比較構造部材1.2に見られるようにW基焼結合金の
構成成分であるNiおよびFe含有量がこの発明の範囲
から外れると、引張強さ、伸び、および理論密度比、あ
るいは熱膨張係数に所望の値が得られないものである。
置を構成する半導体素子や各種セラミック部材、特にム
ライトセラミック、窒化アルミニウムセラミック、およ
びガラス・アルミナ複合セラミックと同等の低い熱膨張
係数を有するので、相手接合部材との間に剥離現象や、
これら部材を破損することがなく、また高強度と高伸び
を存し、この値は引張強さで102kg/mnf以上、
伸びで15%以上を示し、これらの値のうち特に引張強
さは従来構造部材の約2倍以上の高いものであって、こ
のことは放熱性構造部材である基板材やヒートシンク材
などの薄肉化および軽量化を可能とし、半導体装置の高
集積化に十分対応することができ、さらに、この発明の
放熱性構造部材は、粉末成形法により所望形状またはそ
れに近い形状まで金型を用いて容易に成形することがで
き、Cu@fiの工程も必要ないため、基板材とヒート
シンク材または金属製枠体とを一体に形成し、切削加工
を極めて少なくして加工コストを低減させることができ
るなど工業上有用な特性を有するのである。
す図であって、第1〜3図および第5゜6図が縦断面図
、第4図が第5図に示す装置の平面図である。 3・・・基板材、 4・・・半導体素子、7
・・・ヒートシンク材。 代 理 人 晶 田 和 夫 外1名 第 図 第 図 第 図 第 4 図 5橿る 図
Claims (2)
- (1)Ni:3.5〜12%、Fe:1.5〜8%、を
含有し、残りがWと不可避不純物からなる組成(以上重
量%)を有するW基焼結合金で構成してなるパッケージ
型半導体装置の高強度放熱性構造部材。 - (2)Ni:3.5〜12%、Fe:1.5〜8%、を
含有し、さらに、 Mo:3.5〜12%。 を含有し、残りがWと不可避不純物からなる組成(以上
重量%)を有するW基焼結合金で構成してなるパッケー
ジ型半導体装置の高強度放熱性構造部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019639A JP2815656B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | パッケージ型半導体装置の高強度放熱性構造部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019639A JP2815656B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | パッケージ型半導体装置の高強度放熱性構造部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03226541A true JPH03226541A (ja) | 1991-10-07 |
JP2815656B2 JP2815656B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=12004793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019639A Expired - Lifetime JP2815656B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | パッケージ型半導体装置の高強度放熱性構造部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2815656B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012007191A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Jfe Seimitsu Kk | 焼結タングステン基合金 |
WO2013084748A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
-
1990
- 1990-01-30 JP JP2019639A patent/JP2815656B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012007191A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Jfe Seimitsu Kk | 焼結タングステン基合金 |
WO2013084748A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
WO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
JPWO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2015-04-27 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
JPWO2013084748A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2015-04-27 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2815656B2 (ja) | 1998-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6238454B1 (en) | Isotropic carbon/copper composites | |
US6737168B1 (en) | Composite material and semiconductor device using the same | |
US5886407A (en) | Heat-dissipating package for microcircuit devices | |
US5972737A (en) | Heat-dissipating package for microcircuit devices and process for manufacture | |
US4715892A (en) | Cermet substrate with glass adhesion component | |
CN1031415C (zh) | 形成压块的方法 | |
US4651192A (en) | Ceramic packaged semiconductor device | |
US5493153A (en) | Plastic-packaged semiconductor device having a heat sink matched with a plastic package | |
JP3690278B2 (ja) | 複合材料及びその用途 | |
JPH054950B2 (ja) | ||
US4793967A (en) | Cermet substrate with spinel adhesion component | |
US7083759B2 (en) | Method of producing a heat dissipation substrate of molybdenum powder impregnated with copper with rolling in primary and secondary directions | |
US4743299A (en) | Cermet substrate with spinel adhesion component | |
EP1231633B1 (en) | Material of heat-dissipating plate on which semiconductor is mounted, method for fabricating the same, and ceramic package produced by using the same | |
EP0366082A2 (en) | Member for carrying semiconductor device | |
JPH03226541A (ja) | パッケージ型半導体装置の高強度放熱性構造部材 | |
JP2804836B2 (ja) | パッケージ型半導体装置の高強度放熱性構造部材 | |
JPH03226542A (ja) | パッケージ型半導体装置の高強度放熱性構造部材 | |
JP3451979B2 (ja) | 半導体装置 | |
JPH04116133A (ja) | パッケージ型半導体装置の高強度放熱性構造部材 | |
JP3552587B2 (ja) | 複合材料及び半導体装置 | |
US5346751A (en) | Electronic package using closed pore composites | |
JP3194118B2 (ja) | 半導体装置及びその半導体装置に用いられる半導体部品の製造方法 | |
JPH0878578A (ja) | 放熱基板用材料及びその製造方法 | |
JP2001217364A (ja) | Al−SiC複合体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080814 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090814 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090814 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100814 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100814 Year of fee payment: 12 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100814 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100814 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100814 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100814 Year of fee payment: 12 |