JPH1074858A - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁基体に搭載される半導体素子が作動時に発
生する熱を外部に良好に放散することができずに半導体
素子に熱破壊や誤動作を発生させてしまう。 【解決手段】６０乃至９５重量％の無機絶縁物粉末と５
乃至４０重量％の熱硬化性樹脂とから成り、前記無機絶
縁物粉末を前記熱硬化性樹脂により結合して成る絶縁基
体１に、金属粉末を熱硬化樹脂により結合した配線導体
２を被着させて成る配線基板であって、前記絶縁基体１
はその表面に熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝
導材料粉末６０乃至９５重量％と熱硬化性樹脂５乃至４
０重量％とから成り、前記高熱伝導材料粉末を前記熱硬
化性樹脂で結合して成る放熱部材５が被着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を収容
するための半導体素子収納用パッケージや混成集積回路
基板等に用いられる配線基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、配線基板、例えば半導体素子を収
容する半導体素子収納用パッケージに使用される配線基
板は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスより
成り、その上面中央部に半導体素子を搭載する凹部を有
する絶縁基体と、前記絶縁基体の凹部周辺から下面にか
けて導出されたタングステン、モリブデン等の高融点金
属粉末から成る配線導体とより構成されており、前記絶
縁基体の凹部底面に半導体素子をガラス、樹脂、ロウ材
等の接着剤を介して搭載固定するとともに該半導体素子
の各電極を例えばボンディングワイヤ等の電気的接続手
段を介して配線導体に電気的に接続し、しかる後、前記
絶縁基体の上面に、金属やセラミックス等から成る蓋体
を絶縁基体の凹部を塞ぐようにしてガラス、樹脂、ロウ
材等の封止材を介して接合させ、絶縁基体の凹部内に半
導体素子を気密に収容することによって製品としての半
導体装置となり、絶縁基体の下面に導出した配線導体の
一部を外部電気回路基板の配線導体に接続することによ
って半導体素子の各電極が外部電気回路基板に電気的に
接続されることとなる。

【０００３】この従来の配線基板は、一般にセラミック
グリーンシート積層法によって製作されており、具体的
には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有
機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿状となすとと
もにこれを従来周知のドクターブレード法等によりシー
ト状とすることによって複数のセラミックグリーンシー
ト（セラミック生シート）を得、しかる後、前記セラミ
ックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すととも
に配線導体となる金属ペーストを所定パターンに印刷塗
布し、最後に前記セラミックグリーンシートを所定の順
に上下に積層して生セラミック成形体となすとともに該
生セラミック成形体を還元雰囲気中、約１６００℃の高
温で焼成することによって製作される。

【０００４】しかしながら、この従来の配線基板は、絶
縁基体を構成する酸化アルミニウム質焼結体等のセラミ
ックスが硬くて脆い性質を有するため、搬送工程や半導
体装置製作の自動ライン等において配線基板同士が、あ
るいは配線基板と半導体装置製作自動ラインの一部とが
激しく衝突すると絶縁基体に欠けや割れ、クラック等が
発生し、その結果、半導体素子を内部に気密に収容する
ことができず、半導体素子を長期間にわたり正常、且つ
安定に作動させることができなくなるという欠点を有し
ていた。

【０００５】また、前記配線基板の製造方法によれば、
生セラミック成形体を焼成する際、生セラミック成形体
に不均一な焼成収縮が生じ、得られる配線基板に反り等
の変形や寸法のばらつきが発生して半導体素子の各電極
と配線導体とを、あるいは配線導体と外部電気回路基板
の配線導体とを正確、且つ確実に電気的接続することが
できないという欠点を有していた。

【０００６】そこで、配線基板の絶縁基体を従来のセラ
ミックスに代えて無機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂で結合
したものにすることが提案されている。

【０００７】この無機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂で結合
して成る絶縁基体を使用した配線基板は、熱硬化性樹脂
と無機絶縁物粉末とを混合して成る半硬化状態の絶縁シ
ートを準備するとともに該半硬化絶縁シートに適当な打
ち抜き加工を施し、次にこれに熱硬化性樹脂と金属粉末
とを混合した配線導体と成る金属ペーストを所定パター
ンに印刷塗布し、最後に前記金属ペーストが印刷塗布さ
れた半硬化絶縁シートを必要に応じて積層するとともに
これを約１００〜３００℃の温度で熱硬化させることに
よって製作される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この無
機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂で結合して成る絶縁基体と
金属粉末を熱硬化性樹脂で結合して成る配線導体とから
成る配線基板は、絶縁基体を構成する無機絶縁物粉末が
例えば酸化珪素から成る場合、酸化珪素の熱伝導率が約
２Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、また熱硬化性樹脂の熱伝導率
が約０．１Ｗ／ｍ・Ｋ程度であることから、その熱伝導
率が約０．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低く、そのためこれに作
動時の発熱量が大きな半導体素子を搭載すると該半導体
素子の作動時に発生する熱が絶縁基体を介して外部に良
好に放散除去されずに、半導体素子が半導体素子自身の
発する熱で高温となり、その結果、半導体素子に熱破壊
や誤動作を発生させてしまうという欠点が誘発される。

【０００９】また上記欠点を解消するために、絶縁基体
の表面に銅やアルミニウム、あるいは窒化アルミニウム
質焼結体等の熱伝導率に優れる放熱部材を樹脂等の接着
剤を介して取着し、該放熱部材を介して半導体素子が作
動時に発生する熱を外部に良好に放散除去することが考
えられる。

【００１０】しかしながら、絶縁基体の表面に銅やアル
ミニウム、あるいは窒化アルミニウム質焼結体等の熱伝
導率に優れる放熱部材を樹脂等の接着剤を介して取着し
た場合、銅やアルミニウム、あるいは窒化アルミニウム
質焼結体等から成る放熱部材は、樹脂等の接着剤との化
学的な結合力が弱く絶縁基体に強固に接合されにくく、
また絶縁基体の熱膨張係数が約３０×１０^-6／℃〜４０
×１０^-6／℃であるのに対して銅の熱膨張係数が約１４
×１０^-6／℃、アルミニウムの熱膨張係数が約２３×１
０^-6／℃、窒化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数が約
５×１０^-6／℃といずれも大きく異なることから、半導
体素子の作動時に発生する熱が絶縁基体及び放熱部材に
繰り返し印可されると、絶縁基体と放熱部材との熱膨張
係数の差に起因して発生する熱応力により放熱部材が絶
縁基体から剥離してしまい、その結果、絶縁基体に搭載
される半導体素子が作動時に発生する熱を外部に良好に
放散することが不可となって、やはり半導体素子に熱破
壊や誤動作を発生させてしまう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、６
０乃至９５重量％の無機絶縁物粉末と５乃至４０重量％
の熱硬化性樹脂とから成り、前記無機絶縁物粉末を前記
熱硬化性樹脂により結合して成る絶縁基体に、金属粉末
を熱硬化樹脂により結合した配線導体を被着させて成る
配線基板であって、前記絶縁基体はその表面に熱伝導率
が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導材料粉末６０乃至９
５重量％と熱硬化性樹脂５乃至４０重量％とから成り、
前記高熱伝導材料粉末を前記熱硬化性樹脂で結合して成
る放熱部材が被着されていることを特徴とするものであ
り、放熱部材を熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱
伝導材料粉末を熱硬化性樹脂で結合して成る材料で形成
したことから該放熱部材の熱伝導率が約２５Ｗ／ｍ・Ｋ
以上の大きなものとなり、半導体素子の作動時に発生す
る熱を外部に良好に放散することができるとともに該放
熱部材の熱膨張係数が３０×１０^-6／℃〜４０×１０^-6
／℃と絶縁基体の熱膨張係数と略同じとなり、絶縁基体
と放熱部材とに半導体素子が作動時に発生する熱が繰り
返し印加されても両者間に大きな熱応力が発生すること
はなく、従って、放熱部材が絶縁基体より剥離すること
はない。

【００１２】また本発明の配線基板の製造方法は、熱硬
化性樹脂と無機絶縁物粉末とを混合して成る半硬化絶縁
シートを準備する工程と、前記半硬化絶縁シートに熱硬
性樹脂と金属粉末とを混合して成る金属ペーストを所定
の配線パターンに印刷する工程と、前記半硬化絶縁シー
トに熱硬化性樹脂と熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の
高熱伝導材料粉末とを混合して成る高熱伝導材料ペース
トを所定の放熱パターンに印刷塗布する工程と、前記半
硬化絶縁シートと金属ペースト及び高熱伝導材料ペース
トとを完全に熱硬化させ一体化する工程と、から成るこ
とを特徴とするものであり、前記半硬化絶縁シートと高
熱伝導材料ペーストとがいずれも熱硬化性樹脂を含み、
該半硬化絶縁シートと高熱伝導材料ペーストとを熱硬化
させることにより結合一体化することから、半硬化絶縁
シートに含有される熱硬化性樹脂と高熱伝導材料ペース
トに含有される熱硬化性樹脂とが化学的に強固に結合
し、その結果、絶縁基体と放熱部材とが強固に接合され
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面に基づ
き、詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板を半導
体素子を収容する半導体素子収納用パッケージに適用し
た場合の一実施例を示し、１は絶縁基体、２は配線導体
である。

【００１４】前記絶縁基体１は、三層の絶縁層１ａ、１
ｂ、１ｃを積層することによって形成されており、その
上面中央部に半導体素子を収容するための凹部Ａを有
し、該凹部Ａ底面には半導体素子３が樹脂等の接着剤を
介して接着固定される。

【００１５】前記絶縁基体１を構成する絶縁層１ａ、１
ｂ、１ｃは、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化
アルミニウム、炭化珪素、チタン酸バリウム、チタン酸
ストロンチウム、チタン酸カルシウム、酸化チタン、ゼ
オライト等の無機絶縁物粉末をエポキシ樹脂、ポリイミ
ド樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性ポリフニレンエーテ
ル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ビスマレイミドトリア
ジン樹脂等の熱硬化性樹脂により結合することによって
形成されており、絶縁基体１を構成する三層の絶縁層１
ａ、１ｂ、１ｃはその各々が無機絶縁物粉末を靭性に優
れるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で結合することによ
って形成されていることから絶縁基体１に外力が印加さ
れても該外力によって絶縁基体１に欠けや割れ、クラッ
ク等が発生することはない。

【００１６】尚、前記無機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂で
結合して成る絶縁基体１を構成する三層の絶縁層１ａ、
１ｂ、１ｃは、これに含有される無機絶縁物粉末の含有
量が６０重量％未満であると絶縁基体１の熱膨張係数が
半導体素子３の熱膨張係数に対して大きく相違し、半導
体素子３が作動時に熱を発し、該熱が半導体素子３と絶
縁基体１の両者に印可されると、両者間に両者の熱膨張
係数の相違に起因する大きな熱応力が発生し、この大き
な熱応力によって半導体素子３が絶縁基体１から剥離し
たり、半導体素子３に割れや欠けが発生してしまう。従
って、前記絶縁基体１を構成する絶縁層１ａ、１ｂ、１
ｃは、その各々の内部に含有される無機絶縁物粉末の量
が６０乃至９５重量％の範囲に特定される。

【００１７】また前記絶縁基体１は、その凹部Ａ周辺か
ら下面外周部にかけて例えば銅、銀、金等の金属粉末を
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、熱硬
化性ポリフニレンエーテル樹脂、ポリイミドアミド樹
脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化樹脂によ
り結合した配線導体２が被着形成されている。

【００１８】前記配線導体２は、半導体素子３の各電極
を外部電気回路に電気的に接続する作用を為し、絶縁基
体１の凹部Ａ周辺に位置する部位には半導体素子３の各
電極がボンディングワイヤ４を介して電気的に接続さ
れ、また絶縁基体１の下面外周部に導出された部位は外
部電気回路に電気的に接続される。

【００１９】前記配線導体２に含有される金属粉末は、
配線導体２に導電性を付与する作用を為し、配線導体２
における含有量が７０重量％未満では配線導体２の電気
抵抗が高いものとなり、また９５重量％を越えると金属
粉末を熱硬化性樹脂で強固に結合して所定の配線導体２
を形成することが困難となる傾向にある。従って、前記
配線導体２は、その内部に含有される金属粉末の量を７
０乃至９５重量％の範囲としておくことが好ましい。

【００２０】また、前記配線導体２に含有される熱硬化
性樹脂は、配線導体２に含有される金属粉末を結合する
とともに配線導体２を絶縁基体１に被着させる作用を為
し、配線導体２における含有量が５重量％未満では、金
属粉末同士を強固に結合して配線導体２を形成すること
が困難となる傾向にあり、また３０重量％を越えると配
線導体２の電気抵抗が大きなものとなる傾向にある。従
って、前記配線導体２に含有される熱硬化性樹脂の含有
量は５乃至３０重量％の範囲が好ましい。

【００２１】前記配線導体２は、またその露出する表面
にニッケル、金等の耐食性に優れ、且つ良導電性の金属
をメッキ法により１．０乃至２０．０μｍの厚みに層着
させておくと配線導体２の酸化腐食を有効に防止するこ
とができるとともに配線導体２とボンディングワイヤ４
とを強固に電気的に接続させることができる。従って前
記配線導体２は、その露出する表面にニッケルや金等の
耐食性に優れ、且つ良導電性の金属をメッキ法により
１．０乃至２０．０μｍの厚みに層着させておくことが
好ましい。

【００２２】更に、前記絶縁基体１は、その下面に銅、
銀、アルミニウム、窒化アルミニウム焼結体等の熱伝導
率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導材料粉末６０乃至
９５重量％とエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレ
イミドトリアジン樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性ポリ
フェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂５乃至４０重
量％から成り、前記高熱伝導材料粉末を前記熱硬化性樹
脂で結合して成る放熱部材５が被着されている。

【００２３】前記放熱部材５は、半導体素子３が作動時
に発生する熱を外部に良好に放散する作用を為し、熱伝
導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導材料粉末６０乃
至９５重量％と熱硬化性樹脂５乃至４０重量％から成
り、前記高熱伝導材料粉末を前記熱硬化性樹脂で結合し
て成ることから、その熱伝導率が約２５Ｗ／ｍ・Ｋ以上
の大きなものとなるとともにその熱膨張係数が約３０×
１０^-6／℃〜４０×１０^-6／℃と絶縁基体１の熱膨張係
数に近似したものとなり、その結果、半導体素子３が作
動時に発生する熱を外部に極めて良好に放散除去するこ
とができるとともに半導体素子３が作動時に発生する熱
が絶縁基体１と放熱部材５との両方に印加されても両者
の熱膨張係数の相違に起因して大きな熱応力が発生する
ことはなく、従って該応力により放熱部材が絶縁基体１
から剥離することはなく、半導体素子３を常に正常、且
つ安定に作動させることができる。

【００２４】尚、前記放熱部材５に含有される高熱伝導
材料粉末は、放熱部材５に大きな熱伝導性を付与する作
用を為し、その熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ未満では放
熱部材５の熱伝導率を約２５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の大きなも
のとして半導体素子３の作動時に発生する熱を外部に良
好に放散することが困難となり、半導体素子３に熱破壊
や誤動作を発生させてしまう危険性が大きなものとな
る。従って前記放熱部材５に含有される高熱伝導材料粉
末はその熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものに限定
される。

【００２５】また前記放熱部材５に含有される高熱伝導
材料粉末は、放熱部材５における含有量が６５重量％未
満では、放熱部材５の熱伝導率を約２５Ｗ／ｍ・Ｋ以上
の大きなものとして半導体素子３の作動時に発生する熱
を外部に良好に放散することが困難となり、半導体素子
３に熱破壊や誤動作を発生させてしまう危険性が大きな
ものとなり、放熱部材５における含有量が９５重量％を
越えると高熱伝導材料粉末を熱硬化性樹脂で強固に結合
して所定の放熱部材５を形成することが困難となる。従
って、前記放熱部材５に含有される高熱伝導材料粉末
は、放熱部材５における含有量が、６５乃至９５重量％
の範囲に限定される。

【００２６】更に、前記放熱部材５に含有される熱硬化
性樹脂は、前記絶縁基体１に含有される熱硬化性樹脂と
実質的に同じ樹脂であると、放熱部材５の熱膨張係数を
絶縁基体１の熱膨張係数に極めて近いものとなすことが
できるとともに放熱部材５を絶縁基体１に極めて強固に
被着させることができる。従って、前記放熱部材５に含
有される熱硬化性樹脂は前記絶縁基体１に含有される熱
硬化性樹脂と実質的に同じ樹脂であることが好ましい。

【００２７】かくして本発明の配線基板によれば、絶縁
基体１の凹部Ａ底面に半導体素子３を樹脂等の接着剤を
介して接着固定するとともに半導体素子３の各電極をボ
ンディングワイヤ４を介して配線導体２に電気的に接続
し、最後に前記絶縁基体１の上面に蓋体６を樹脂等から
成る封止材を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体５とか
ら成る容器内部に半導体素子３を気密に収容することに
より製品としての半導体装置が完成する。

【００２８】次に前記半導体素子収納用パッケージに使
用される配線基板の製造方法について説明する。

【００２９】先ず、図２（ａ）に示すように無機絶縁物
粉末を熱硬化樹脂で結合して成る三枚の半硬化絶縁シー
ト１１ａ、１１ｂ、１１ｃを準備する。

【００３０】前記三枚の半硬化絶縁シート１１ａ、１１
ｂ、１１ｃは、無機絶縁物粉末を熱硬化性樹脂で結合す
ることによって形成されており、例えば粒径が０．１〜
１００μｍ程度の酸化珪素粉末にエポキシ樹脂及びイミ
ダゾール系硬化剤を添加混合して得たペーストをドクタ
ーブレード法等のシート成形法を採用してシート状とな
すとともに該シートを２５〜１５０℃の温度で１〜６０
分間加熱し半硬化させることによって製作される。

【００３１】尚、前記半硬化絶縁シート１１ａ、１１
ｂ、１１ｃは、その硬度がＪＩＳ７２１５，６３０１の
タイプＡ測定に規定の硬度で４０乃至９０となるように
半硬化させておくと、後述するように三枚の半硬化絶縁
シート１１ａ、１１ｂ、１１ｃに、打ち抜き加工を施し
たり配線導体２となる金属ペーストや放熱部材５となる
高熱伝導材料ペーストを印刷塗布する際等に半硬化絶縁
シート１１ａ、１１ｂ、１１ｃに変形やクラックをさせ
ることなく正確、且つ確実に打ち抜き加工や金属ペース
ト、高熱伝導材料ペーストの印刷を行うことができ、そ
の結果、所望の配線基板を正確、且つ確実に製作するこ
とができる。従って、前記半硬化絶縁シート１１ａ、１
１ｂ、１１ｃはその硬度をＪＩＳ７２１５，６３０１の
タイプＡ測定に規定の硬度で４０乃至９０の範囲として
おくことが好ましい。

【００３２】次に図２（ｂ）に示すように前記半硬化さ
れた三枚の半硬化絶縁シート１１ａ、１１ｂ、１１ｃの
うち二枚の半硬化絶縁シート１１ａ、１１ｂに凹部Ａと
なる開口１２ａ、１２ｂを二枚の半硬化絶縁シート１１
ｂ、１１ｃに配線導体２を引き回すための貫通孔１３
ｂ、１３ｃを各々形成する。

【００３３】前記開口１２ａ、１２ｂ及び貫通孔１３
ｂ、１３ｃは、半硬化絶縁シート１１ａ、１１ｂ、１１
ｃに従来周知のパンチング加工法を施し、半硬化絶縁シ
ート１１ａ、１１ｂ、１１ｃの各々に所定形状の孔を穿
孔することによって形成される。

【００３４】次に図２（ｃ）に示すように、前記半硬化
絶縁シート１１ｂ、１１ｃの上下面及び貫通孔１３ｂ、
１３ｃ内に配線導体２となる金属ペースト２１を従来周
知のスクリーン印刷法及び充填法を採用して所定の配線
パターンに印刷塗布及び充填するとともに前記半硬化絶
縁シート１１ｃの下面に放熱部材５となる高熱伝導材料
ペースト２２をスクリーン印刷法を採用して印刷塗布
し、しかる後これらを約２５〜１５０℃の温度で１〜６
０分間加熱し金属ペースト２１及び高熱伝導材料ペース
ト２２を半硬化させる。

【００３５】前記配線導体２となる金属ペースト２１と
しては、例えば粒径が０．１〜２０μｍ程度の銅等粉末
にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポ
キシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等のエポ
キシ樹脂にアミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、酸
無水物系硬化剤等の硬化剤等を添加混合しペースト状と
なしたものが使用される。

【００３６】また前記放熱部材５となる高熱伝導材料ペ
ースト２２としては、例えば熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・
Ｋ以上の窒化アルミニウム質焼結体を粉砕して粒径０．
１乃至２０μｍ程度の粉末とした窒化アルミニウム質焼
結体粉末にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラッ
ク型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂
等のエポキシ樹脂にアミン系硬化剤、イミダゾール系硬
化剤、酸無水物系硬化剤等の硬化剤等を添加混合しペー
スト状となしたものが使用される。

【００３７】そして最後に前記三枚の半硬化絶縁シート
１１ａ、１１ｂ、１１ｃを上下に加圧積層するとともに
これを約８０〜３００℃の温度で約１０秒〜２４時間加
熱し前記半硬化絶縁シート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び
金属ペースト２１、高熱伝導材料ペースト２２を完全に
熱硬化させることによって図１に示すような絶縁基体１
に配線導体２及び放熱部材５を被着一体化させた配線基
板が完成する。

【００３８】この場合、本発明の配線基板の製造方法に
よれば、前記半硬化絶縁シート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ
及び金属ペースト２１、高熱伝導材料ペースト２２は、
熱硬化時に収縮することは殆どなく、従って、得られる
配線基板に変形や寸法のばらつきが発生することは皆無
であり、半導体素子３と配線導体２とを正確に接続する
ことが可能な配線基板を提供することができ、更に半硬
化絶縁シート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び金属ペースト
２１、高熱伝導材料ペースト２２に含有される熱硬化性
樹脂同士が硬化反応によって化学的に強固に結合される
ため絶縁基体１に配線導体２及び放熱部材５が強固に被
着され、得られる配線基板において配線導体２や放熱部
材５が絶縁基体１から剥離することはなく、従って半導
体素子３が作動時に発生する熱を放熱部材５を介して外
部に常に良好に放散し半導体素子３を正常、且つ安定に
作動させることが可能な配線基板を提供することができ
る。

【００３９】また、前記硬化絶縁シート１１ａ、１１
ｂ、１１ｃに含有される熱硬化性樹脂と前記高熱伝導材
料ペースト２２に含有される熱硬化性樹脂とを実質的に
同じ樹脂としておくと、前記硬化絶縁シート１１ａ、１
１ｂ、１１ｃ及び金属ペースト２１、高熱伝導材料ペー
スト２２を完全に熱硬化させて絶縁基体１に配線導体２
及び放熱部材５を被着一体化させる際に絶縁基体１に放
熱部材５を極めて強固、且つ容易に被着一体化させるこ
とができる。従って、前記硬化絶縁シート１１ａ、１１
ｂ、１１ｃに含有される熱硬化性樹脂と前記高熱伝導材
料ペースト２２に含有される熱硬化性樹脂とは実質的に
同じ樹脂であることが好ましい。

【００４０】尚、本発明は、上述の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であ
れば種々の変更は可能であり、例えば上述の実施形態に
おける配線基板では、絶縁基体１の凹部Ａ底面と放熱部
材５との間に該凹部Ａ底面と放熱部材５との間の熱伝導
率を向上させるための熱伝達手段をを有していなかった
が、本発明の配線基板は、図３に示すように絶縁基体１
の凹部Ａ底面から絶縁基体１下面に貫通し放熱部材５に
達し、内部に高熱伝導材料が充填されたサーマルビア７
を有していても良く、この場合、半導体素子３の作動時
に発生する熱が該サーマルビア７内の高熱伝導材料を介
して放熱部材５に極めて良好に伝達され、該伝達された
熱が放熱部材５を介して外部に効率よく放散されること
から、更に好ましい。前記サーマルビア７内部に充填さ
れる高熱伝導材料は、放熱部材５と同様の材料、具体的
には銅、アルミニウム、銀、窒化アルミニウム質焼結体
等の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導材料粉
末６０乃至９５重量％とエポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、フェノール樹脂、
熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂
５乃至４０重量％から成り、前記高熱伝導材料粉末を前
記熱硬化性樹脂で結合して成る高熱伝導材料が好適に使
用され、この場合、絶縁基体１の絶縁層１ｃとなる半硬
化絶縁シート１１ｃにサーマルビア７と成る貫通孔を穿
孔するとともに該サーマルビア７となる貫通孔内に高熱
伝導材料粉末と熱硬化性樹脂とを混合して得た高熱伝導
材料ペーストを充填し、これを絶縁基体１となる半硬化
絶縁シート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び配線導体２と成
る金属ペースト２１、放熱部材５と成る高熱伝導材料ペ
ースト２２とともに熱硬化させることにより絶縁基体１
の凹部Ａ底面から絶縁基体１下面に貫通し放熱部材５に
達するサーマルビア７を有する配線基板が製作される。

【００４１】また、上述の実施形態では、本発明の配線
基板を半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケー
ジに適用した場合を例に採って説明したが、例えば混成
集積回路等他の用途に使用される配線基板に適用しても
よい。

【００４２】更に、上述の実施の形態では、三枚の半硬
化絶縁シートを積層することによって配線基板を製作し
たが、一枚や二枚、あるいは四枚以上の半硬化絶縁シー
トを使用して配線基板を製作してもよい。

【００４３】また更に、上述の実施の形態では、絶縁基
体は、無機絶縁物粉末と熱硬化性樹脂とから成っていた
が、これらに更にガラス繊維やカーボン繊維、アラミド
繊維、アルミナ繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホ
ウ酸アルミニウムウィスカー等の短繊維を配合させても
よい。

【００４４】更にまた上述の実施の形態では、配線導体
は、金属粉末を熱硬化性樹脂により結合することにより
形成されていたが、配線導体に更に低融点金属を配合さ
せるとともに該低融点金属により金属粉末同士を結合す
ることにより形成されてもよく、この場合、配線導体と
なる金属ペースト中に低融点金属として例えば錫−鉛半
田等から成る低融点金属粉末を配合させるとともにれを
絶縁基体となる半硬化絶縁シートに印刷塗布した後、こ
れに熱を印加し低融点金属粉末を溶融させ該溶融した低
融点金属により金属粉末を結合する方法が採用される。

【００４５】

【発明の効果】本発明の配線基板によれば、絶縁基体が
無機絶縁物粉末を靱性に優れる熱硬化性樹脂で結合する
ことにより形成されていることから、配線基板同士ある
いは配線基板と半導体装置の一部とが激しく衝突しても
絶縁基体に欠けや割れ、クラック等が発生することはな
く、半導体素子を気密に収容して長期間にわたり正常、
且つ安定に作動させることができる。

【００４６】また本発明の配線基板によれば、放熱部材
は熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導材料粉末
６０乃至９５重量％と熱硬化性樹脂５乃至４０重量％か
ら成り、前記高熱伝導材料粉末を前記熱硬化性樹脂で結
合して成ることから、その熱伝導率が約２５Ｗ／ｍ・Ｋ
以上の大きなものとなるとともにその熱膨張係数が約３
０〜４０×１０−６／℃と絶縁基体の熱膨張係数に近似
したものとなり、その結果、半導体素子が作動時に発生
する熱を外部に極めて良好に放散除去することができる
とともに半導体素子が作動時に発生する熱が絶縁基体と
放熱部材との両方に印加されても両者の熱膨張係数の相
違に起因して大きな熱応力が発生することはなく、従っ
て該応力により放熱部材が絶縁基体から剥離することは
なく、半導体素子を常に正常、且つ安定に作動させるこ
とができる。

【００４７】更に本発明の配線基板の製造方法によれ
ば、熱硬化性樹脂と無機絶縁物粉末とを混合して成る半
硬化絶縁シート及び熱硬化性樹脂と金属粉末とを混合し
て成る金属ペースト、熱硬化性樹脂と高熱伝導材料ペー
ストを熱硬化させることによって配線基板が製作され、
前記半硬化絶縁シート及び金属ペースト、高熱伝導材料
ペーストは、熱硬化時に収縮することは殆どなく、従っ
て、得られる配線基板に変形や寸法のばらつきが発生す
ることは皆無であり、半導体素子と配線導体とを正確に
接続することが可能な配線基板を提供することができ、
更に半硬化絶縁シート及び金属ペースト、高熱伝導材料
ペーストに含有される熱硬化性樹脂同士が硬化反応によ
って化学的に強固に結合されるため絶縁基体に配線導体
及び放熱部材が極めて強固に被着され、得られる配線基
板において配線導体や放熱部材が絶縁基体から剥離する
ことはなく、従って半導体素子が作動時に発生する熱を
放熱部材を介して外部に常に良好に放散し半導体素子を
正常、且つ安定に作動させることが可能な配線基板を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板を半導体素子収納用パッケー
ジに適用した場合の一実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の配線基板の製造方法を説明するための
工程毎の断面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基体 ２・・・配線導体 ５・・・放熱部材 １１・・・半硬化絶縁シート ２１・・・金属ペースト ２２・・・高熱伝導材料ペースト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】６０乃至９５重量％の無機絶縁物粉末と５
   乃至４０重量％の熱硬化性樹脂とから成り、前記無機絶
   縁物粉末を前記熱硬化性樹脂により結合して成る絶縁基
   体に、金属粉末を熱硬化樹脂により結合した配線導体を
   被着させて成る配線基板であって、前記絶縁基体はその
   表面に熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導材料
   粉末６０乃至９５重量％と熱硬化性樹脂５乃至４０重量
   ％とから成り、前記高熱伝導材料粉末を前記熱硬化性樹
   脂で結合して成る放熱部材が被着されていることを特徴
   とする配線基板。
2. 【請求項２】前記絶縁基体の熱硬化性樹脂と前記放熱部
   材の熱硬化性樹脂とが実質的に同じ樹脂であることを特
   徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 【請求項３】熱硬化性樹脂と無機絶縁物粉末とを混合し
   て成る半硬化絶縁シートを準備する工程と、前記半硬化
   絶縁シートに熱硬性樹脂と金属粉末とを混合して成る金
   属ペーストを所定の配線パターンに印刷する工程と、前
   記半硬化絶縁シートに熱硬化性樹脂と熱伝導率が１００
   Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導材料粉末とを混合して成る高
   熱伝導材料ペーストを所定の放熱パターンに印刷塗布す
   る工程と、前記半硬化絶縁シートと金属ペースト及び高
   熱伝導材料ペーストとを完全に熱硬化させ一体化させる
   工程と、から成ることを特徴とする配線基板の製造方
   法。
4. 【請求項４】前記半硬化シートに含有される熱硬化性樹
   脂と前記高熱伝導材料ペーストに含有される熱硬化性樹
   脂とが実質的に同じ樹脂であることを特徴とする請求項
   ３に記載の配線基板の製造方法。