JPH0336754A - Ｉｃパツケージ及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工０パッケージ、特にセラミック製のＩＣ
パッケージ及びその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

Ｌ８工の集積度の増加や高速バイポーラロジックなどの
採用により半導体チップの発熱量が増大し、その冷却に
は多大の努力が払われている←空冷の場合には、第３図
に示す如く、ペース基板に熱伝導性レジンなどによＦ）
Ａｔ放熱フィンを取ジつけて熱抵抗を下げるのが一般的
である・第３図は従来より多用されているセラミック製
工０パッケージの一例として、Ａｔ放熱フィン付きパッ
ケージを示す断面図である。図にかいて、（１）は例え
ばＡｌの放熱フィン、（２）はＡｔフィン（１）トベー
スであるセラミック基板（３）を接着する熱伝導性シリ
コーンゴム、（３）はＬ１３Ｉを搭載するベースセラミ
ック基板、（４）はリードフレームを接着する封止ガラ
ス、（５）は半導体チップであるＬ８工であシ。

（６）はＬ８工（５）をベース基板（３＞に接着するた
めの例えばムｕｗ８着剤、（７）はセラミックキャップ
、（８）は電気信号を外部へ取シ収すための金属性リー
ドフレーム、（９）はＬ８工（５）とリードフレーム（
８）トを電気的に結合させるためのワイヤである。この
ような構成のＩＣパッケージにかいて、ベース基板（３
）に高熱伝導性のセラミックを用りる場合には、放熱フ
ィン（１）ｆベース基板ｒ３）と一体的に作って、金属
性放熱フィンと同一効果を付与させることが考えられ、
ＳｉＣを材料とするものに対しては、初出。

菱田編「セラミック基板材料データ集」（サイエンス　
フォーラム、填１７頁）などによって、ベースと放熱フ
ィンを一体にした構造が示されている。このように、ベ
ース基板（３）と放熱フィン（１）を一体化することに
よって１部品点数を減らし、ペース基板（３）と放熱部
品（１）を接着する工程が省略できるメリットがある。

他方、もう一つの高熱伝導性セラミックである窒化アル
ミニウムについては、ベース基板（３）と放熱フィン（
１）の一体型構造は開示されていないｎｖ７！公昭６３
−１９５７４５号公報には窒化アルミニウムによシ放熱
フィンを形成することが示されているが。

放熱フィンがベース基板とは逆サイドに取シ付けて冷却
する構造となってＱｆｉ、Ｉ８工実装のように。

ワイヤボンデインクなどを必要とする素子には不都合で
ある０ 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の工０パッケージは以上のように！１４威されてか
り、上記ＳｉＯの場合の具体的な製造方法は明らかにさ
れていないが、ａｉｏｏ成形にはホットプレスが必要で
あることからすれば、形状が複雑になるに従い工Ｃパッ
ケージの製造が困難となシ。

コスト高になることが予想される〇 複雑形状のセラミックスを成形する一般的な方法として
射出成形が挙げられる。上記の例のような櫛形構造の場
合には、押し出し成形や鋳込み成形も可能である―しか
し射出成形や押し出し成形の場合は高価な金型やノズル
を必要とし、放熱フィン形状の変更に対応するには費用
が多くかかる。

また、耐水性が悪く、底形が困難な窒化アルミニウム粉
末を対象としたとき、成形のための多くの制御因子の最
適条件を決定しなければならないが。

上記製造方法では多くの粉末が試料として必要であシ、
高価な粉末を多量に消費しなければならない０さらに、
これらの製造す法は有機結合剤の含有量が多いため、焼
成時の脱脂には多大の二ネＮギーと注意深い配慮が必要
となる□さらに、上記製造方法では１次段の焼成過程で
セラミックのメタライズが同時に施せないという問題点
があった０この発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、大発熱量のチップ搭載が可能で
あう、パッケージ形状の変更に対応し易く。

セラミックとメタＭの焼成が同時に可能な工０パッケー
ジ及びその製造方法を提供することを目的としている０ （Ｈ題を解決するための手段〕 この発明に係るＩＣパッケージＶ！、半導体チップ。

この半導体チップを搭載するセラミック製のベース、及
びこのベースと一体化されたセラミック製の放熱フィン
を備え、ベース及び放熱フィンとなるセラミックはグリ
ーンシート成形可能であると共に常圧焼結可能なもので
あることを特徴とするものであるへ また。この発明に係るＩＣパッケージの製造方法は、ベ
ースと放熱フィンをセラミックグリーンシート法によう
一体化して製造したものである０〔作用〕 この発明にかけるベースと放熱フィンは、グリーンシー
ト成形可能であると共に常圧焼結可能なセラミックによ
り、一体化してｔｌｌｄされてカシ。

セラミックグリーンシート法で製造可能であり。

大箔熱量のチップ搭載が可能となる０また。このセラミ
ックグリーンシート法によれば、複雑な形状のセラミッ
クも成形でき、効率良く冷却できる構造の放熱フィンを
得ることが可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する０第１
図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の一実施例によるセラミッ
ク製の工０パッケージの製造方法を工程順に示す斜視図
である０図にかいて、（１０は放熱フィンとなる打ち抜
きグリーンシート、０は半導体チップを搭載するベース
となるグリーンシート、園はグリーンシート圓の裏面に
施したタングステンのメタル印刷面、Ｕはグリーンシー
ト積層体を切断するためのカッター、α鴇は放熱フィン
（１）と一体化したベースであるｎ 會ず、窒化アルミニウム粉末と酸化イットリウム、又は
酸化力〃シウムなどの焼結助剤と有機結合剤及び可塑剤
、溶剤から成るスラリーをドクターブレード法により成
形して厚さ１ｍｍ程度のグリーンシートを得た。このグ
リーンシートをパッケージ形状に応じて、収り扱い易い
大きさに切断した。次に＠１図（ＪＬ）に示すように、
グリーンシートに縞状の角穴を打ち抜き、この同じ穴あ
きシートαＯを例えば５枚準備し九〇一方、穿孔してい
ない別のグリーンシート（２）分用意し、別に準備した
タングステン粉末のメタライズペーストをグリーンシー
ト（２）の一方の面の所定位置にスクリーン印刷した。

このメタル印刷面０１）裏面とし、その上に５枚のグリ
ーンシートα０を位置合せして置き、これを積層接着し
た＾この接着には、トルエン、アＭコー７１／類などの
スラリー用の溶剤又はテルピネオニＭなどの印刷ペース
ト用の溶剤を塗布するか。

別に準備した窒化アＭミニウム粉末のペーストを塗布し
、僅かに加圧すると効果的であった０次にこの積層物の
角穴の短片ｆｌｌｌ　ｆ第１図（ｂ）に示すようにカッ
ター（２）で切断分離した０このような成形物を窒素雰
囲気中で１８５０℃で焼成することによう。

断面が櫛形構造の、ベース基板（３）と放熱フィン（１
）が一体化した窒化アルミニウム焼結体α４が得られた
。この焼結体α４に、Ｎｉ−Ｆｅ合金のリードフレーム
と、別に作製したセラミックフレームを封着ガラスで接
合して、ペースと放熱フィンが一体化された工Ｃパッケ
ージを得た、 以上の製造方法によれば、放熱フィン付き窒化７〜ミニ
ウム焼結体が、いわばグリーンシートテクノロジーのみ
で得られる。従って汎用のシート成形機以外の装置は必
須でなく、シート厚さ、切断寸法の変更のみで形状の変
更に容易に対応できるｎまた窒化アルミニウム粉末１０
０ｇ８度であってもシート成形が可能であるため、高価
な粉末を多量に消費せずに条件決定ができる有利さがあ
る。

以上は同一間隔、同一高さの放熱フィンを有するものに
ついて示したが、これに限るものではないＣ％ｓｇ２図
（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれこの発明の他の実施例に
よる製造方法の工程途中のグリーンシート積層体を示す
断面図である。図にかいて、（２）は放熱フィンとなる
グリーンシート積層体である０この実施例では角穴の数
や位置を変更してカう。

半導体チップの発熱状況や放熱状態を考慮した放熱フィ
ンの高さ９幅などの部分的変更が可能である０ また、タングステンのメタライズ層は表面のみを想定し
たものであったが、ベースとなる部分のグリーンシート
（２）を複数枚使い、これらにタングステンの表面印刷
とヴイアホー〃を施せば、放熱フィン付き多層配線板が
可能であるＯさらに、枠状のグリーンシートを用いるこ
とによって、半導体チップを収納するキャビティをつく
ることができる。

！た。上記実施例では、熱伝ＩＪ！率が高く、放熱効果
の大きい窒化アルミニウムについて説明したが、セラミ
ック材料はこれに限定されるものでなく、アＭミナ、ム
ライトなどグリーンシート成形が可能で、常圧焼結でき
るものであれば適用できることは言う１でもないＯ 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、半導体チップ　この
半導体チップを搭載するセラミック製のベース、及びこ
のペースと一体化されたセラミック製の放熱フィンを備
え、上記ベース及び放熱フィンとなるセラミックはグリ
ーンシート成形可能であると共に常圧焼結可能なもので
あることを特徴とすることによう、比較的簡便に製造で
きると共に、大発熱量のチップ搭載が可能である工Ｃパ
ッケージが得られる効果がある。

また、ペースと放熱フィンをセラミックグリーンシート
法によう一体化して製造したことにより。

パッケージ形状の変更に対応し易く、セラミックとタン
グステンメタルの同時焼成が可能で、ドータＭ的に低コ
ストにできるＩＣパッケージの製造方法が得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の一実施例によるＩＣ
パッケージの製造方法を工程順に示す断面図、第２図（
ａ）、ω）はそれぞれこの発明の他の実施例による製造
す法の工程途中のグリーンシート積層体を示す断面図、
第３図Ｖｉ従来のＸａパッケージを示す断面図である、 （１）・・・放熱フィン５（３）・・・ベース、（５）
・・・半導体チップ、α０　、　Ｃ１１ｌ・・・グリー
ンシート、（至）・・・グリーンシート　ｆζｔ＃体。 なか１図中、同一符号は同一　又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体チップ、この半導体チップを搭載するセラ
   ミック製のベース、及びこのベースと一体化されたセラ
   ミック製の放熱フィンを備え、上記ベース及び放熱フィ
   ンとなるセラミックはグリーンシート成形可能であると
   共に常圧焼結可能なものであることを特徴とするＩＣパ
   ッケージ。
2. （２）ベースと放熱フィンをセラミックグリーンシート
   法により一体化して製造したＩＣパッケージの製造方法
   。