JPS63229843A - 複合セラミツクス基板 - Google Patents
複合セラミツクス基板Info
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- JPS63229843A JPS63229843A JP6494087A JP6494087A JPS63229843A JP S63229843 A JPS63229843 A JP S63229843A JP 6494087 A JP6494087 A JP 6494087A JP 6494087 A JP6494087 A JP 6494087A JP S63229843 A JPS63229843 A JP S63229843A
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Landscapes
- Ceramic Products (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ゛０発明の目的
産業上の利用分野
本発明は半導体素子を備えムライトセラミックスおよび
窒化アルミニウムセラミックスの複合セラミックス基板
からなる半導体装置に関する。
窒化アルミニウムセラミックスの複合セラミックス基板
からなる半導体装置に関する。
従来の技術
近年、半導体素子の高密度化、高速化に件ない半導体素
子からの発熱量は増大の傾向にあり半導体装置の放熱性
の改善が望まれている。
子からの発熱量は増大の傾向にあり半導体装置の放熱性
の改善が望まれている。
また素子の大型化により素子と素子固定部分との熱膨張
差のため発生する熱応力に起因した素子の歪、はがれ、
破壊等が問題とされ、これ等に対する信頼性を確保する
ために熱膨張係数が素子に近いことも同時に望まれてい
る。
差のため発生する熱応力に起因した素子の歪、はがれ、
破壊等が問題とされ、これ等に対する信頼性を確保する
ために熱膨張係数が素子に近いことも同時に望まれてい
る。
従来この放熱性の改善のため素子固定部に銅タングステ
ン等の金属を用いたアルミナセラミックス−金属複合構
造の半導体装置が用いられている。
ン等の金属を用いたアルミナセラミックス−金属複合構
造の半導体装置が用いられている。
しかし最近では更に電気絶縁性をも持つ要求が高まり、
このため電気絶縁性と高熱伝導性を併せ持つ材料として
ベリリアセラミックス、窒化アルミニウムセラミックス
等が注目されている。
このため電気絶縁性と高熱伝導性を併せ持つ材料として
ベリリアセラミックス、窒化アルミニウムセラミックス
等が注目されている。
ベリリアセラミックスはすでにアルミナセラミックスと
複合化され実用化に至っているが、熱膨張係数が素子よ
りも大きく大型素子の固定か困難であること、また原料
の有する毒性および材料がすべて輸入にたよっているこ
と等、生産上大きな障害を持っている。
複合化され実用化に至っているが、熱膨張係数が素子よ
りも大きく大型素子の固定か困難であること、また原料
の有する毒性および材料がすべて輸入にたよっているこ
と等、生産上大きな障害を持っている。
一方窒化アルミニウムセラミックスは、熱膨張係数が素
子に近く素子の固定についての問題はないものの、アル
ミナセラミックスとの複合化においては両者の熱１膨張
差により発生する熱応力のために直接の接合が不可能で
ある。これを緩和するために両者の間に応力緩和層を設
ける必要がありこのため工程が複雑になる上、信頼性に
も著しく欠けるものがあった〇 また窒化アルミニウムセラミックスだけで半導体装置を
製造することも可能であるが導体との同時焼成が・困難
なことや装置が高価になり過ぎる等の問題を持っている
。
子に近く素子の固定についての問題はないものの、アル
ミナセラミックスとの複合化においては両者の熱１膨張
差により発生する熱応力のために直接の接合が不可能で
ある。これを緩和するために両者の間に応力緩和層を設
ける必要がありこのため工程が複雑になる上、信頼性に
も著しく欠けるものがあった〇 また窒化アルミニウムセラミックスだけで半導体装置を
製造することも可能であるが導体との同時焼成が・困難
なことや装置が高価になり過ぎる等の問題を持っている
。
発明が解決しようとする問題点
本発明は以上の点を考慮してなされたもので半導体装置
に於て放熱性に優れかつ素子との熱膨張係数が近い複合
セラミックス基板を安価に提供することを目的とする。
に於て放熱性に優れかつ素子との熱膨張係数が近い複合
セラミックス基板を安価に提供することを目的とする。
口０発明の構成
問題点を解決するだめの手段
本発明は半導体素子を備えムライトセラミックス及び窒
化アルミニウムセラミックスを用いた半導体装置に於て
少くとも該半導体素子を固定する部分が窒化アルミニウ
ムセラミックスで構成されていることを特徴とする複合
セラミックス基板である。
化アルミニウムセラミックスを用いた半導体装置に於て
少くとも該半導体素子を固定する部分が窒化アルミニウ
ムセラミックスで構成されていることを特徴とする複合
セラミックス基板である。
作用
ムライトセラミックスは熱膨張係数が窒化アルミニウム
セラミックスに近く両者の接合に関してはアルミナセラ
ミックスと窒化アルミニウムセラミックスの場合と比較
して熱応力の発生が無く、従来技術を用いて容易に製造
される。また窒化アルミニウムセラミックスのみで製造
するよりも製造コストが低い。従ってムライトセラミッ
クスと窒化アルミニウムセラミックスを複合化すること
により良放熱性、低熱膨張性等の特性を持った半導体装
置 １ 表 置を安価に得ることができ高出力で大型の素子用として
利用できる。
セラミックスに近く両者の接合に関してはアルミナセラ
ミックスと窒化アルミニウムセラミックスの場合と比較
して熱応力の発生が無く、従来技術を用いて容易に製造
される。また窒化アルミニウムセラミックスのみで製造
するよりも製造コストが低い。従ってムライトセラミッ
クスと窒化アルミニウムセラミックスを複合化すること
により良放熱性、低熱膨張性等の特性を持った半導体装
置 １ 表 置を安価に得ることができ高出力で大型の素子用として
利用できる。
なお第１表に窒化アルミニウムセラミ−７クス（ＡＩＮ
） 、 ムライトセラミックス（ムライト）、アルミ
ナの材料特性を示す。
） 、 ムライトセラミックス（ムライト）、アルミ
ナの材料特性を示す。
本発明の応用範囲としては半導体装置で回路基板型のも
のからパッケージ型の構造を持つものま゛で全での装置
に適用可能である。
のからパッケージ型の構造を持つものま゛で全での装置
に適用可能である。
本発明は従来アルミナセラミックスを用いた部分にムラ
イトセラミックスを用い、高熱伝導性の必要とされると
ころに使用されている金属、ベリリヤセラミックス、ま
たはアルミナセラミックスの代りに窒化アルミニウムセ
ラミックスを用いたものである。これらの材料には導体
パターン、リードフレーム、ＩＣ等を接合する必要があ
るが何れも通常用いられている同時焼成技術、厚膜ペー
スト技術、薄膜技術等を適用しメタライズおよびろう付
け、半田付、又はガラスソルダー等による接合を用いる
ことができる。
イトセラミックスを用い、高熱伝導性の必要とされると
ころに使用されている金属、ベリリヤセラミックス、ま
たはアルミナセラミックスの代りに窒化アルミニウムセ
ラミックスを用いたものである。これらの材料には導体
パターン、リードフレーム、ＩＣ等を接合する必要があ
るが何れも通常用いられている同時焼成技術、厚膜ペー
スト技術、薄膜技術等を適用しメタライズおよびろう付
け、半田付、又はガラスソルダー等による接合を用いる
ことができる。
実施例
実施例１
第１図は本発明をＰ、Ｇ、Ａ （ピングリッドアレイ）
に適用した実施例の断面図である。ムライト粉末に）４
ｇＯ又はＣａＯ等の助剤を添加したものを、有機溶剤中
に結合剤と共に分散、溶解しスラリーとしドクターブレ
ード法により厚さ０．８ ｍｍのシートを作成した。こ
れにＷペーストにより所定のパターンを印刷後、５枚を
加熱圧着して積層した。その後所定の形状に打ちぬいて
１５８０°Ｃで２時間窒素と水素の混合ガス中で同時焼
成を行ないムライトセラミックス基板ｌを得た。
に適用した実施例の断面図である。ムライト粉末に）４
ｇＯ又はＣａＯ等の助剤を添加したものを、有機溶剤中
に結合剤と共に分散、溶解しスラリーとしドクターブレ
ード法により厚さ０．８ ｍｍのシートを作成した。こ
れにＷペーストにより所定のパターンを印刷後、５枚を
加熱圧着して積層した。その後所定の形状に打ちぬいて
１５８０°Ｃで２時間窒素と水素の混合ガス中で同時焼
成を行ないムライトセラミックス基板ｌを得た。
一方窒化アルミニウム粉末に助剤を添加したものをスラ
リー化し、ドクターブレー・ド法によりシートを作成し
た。これに−ペーストを用い所定のパターンを印刷後所
定の形状に打ちぬいて１８００℃で２時間窒素ガスまた
は窒素と水素の混合ガス中で焼成を行ない窒化アルミニ
ウムセラミックス基板２を得た。
リー化し、ドクターブレー・ド法によりシートを作成し
た。これに−ペーストを用い所定のパターンを印刷後所
定の形状に打ちぬいて１８００℃で２時間窒素ガスまた
は窒素と水素の混合ガス中で焼成を行ない窒化アルミニ
ウムセラミックス基板２を得た。
こうして得られたムライト基板１、窒化アルミニウム基
板２にＮｉ無電解メッキを施した後、ビン３と共に窒化
アルミニウム基板２をムライト基板２にＡｇ−Ｃｕろう
４により８５０°Ｃで１０分間、窒素と水素の混合ガス
中で焼成し接合を行ない、Ａｕの無電解メッキを施した
。この後半導体素子５をＡｕ−８ｉ共晶ろう６でマウン
トした。次いでＡｕワイヤー７を用いて半導体素子５と
導体との接続を加熱超音波ポンディング法で行なった。
板２にＮｉ無電解メッキを施した後、ビン３と共に窒化
アルミニウム基板２をムライト基板２にＡｇ−Ｃｕろう
４により８５０°Ｃで１０分間、窒素と水素の混合ガス
中で焼成し接合を行ない、Ａｕの無電解メッキを施した
。この後半導体素子５をＡｕ−８ｉ共晶ろう６でマウン
トした。次いでＡｕワイヤー７を用いて半導体素子５と
導体との接続を加熱超音波ポンディング法で行なった。
最後にムライトキャップ８をＡｕ−５ｎ共晶ろう９を用
いて、封止し複合Ｐ、Ｇ、Ａを形成した。また窒化アル
ミニウム基板２について先にシートを打ちぬき焼成を行
った後Ｗ 、 ＭｏまたはＭａｓＷペーストを用いパタ
ーン印刷し、１６５０°Ｃで窒素、水素混合ガス中で焼
付し、その後ＮｉＢ無電解メッキを行ないムライト基板
１との接合を行っても良好なＰ、Ｇ、Ａが得られた。
いて、封止し複合Ｐ、Ｇ、Ａを形成した。また窒化アル
ミニウム基板２について先にシートを打ちぬき焼成を行
った後Ｗ 、 ＭｏまたはＭａｓＷペーストを用いパタ
ーン印刷し、１６５０°Ｃで窒素、水素混合ガス中で焼
付し、その後ＮｉＢ無電解メッキを行ないムライト基板
１との接合を行っても良好なＰ、Ｇ、Ａが得られた。
実施例 ２
第２図は本発明をチップキャリヤーを搭載した回路基板
に適用した実施例の断面図である。
に適用した実施例の断面図である。
実施例１と同様にシート化されたムライトセラミックス
、窒化アルミニウムセラミックスを所定形状に打ちぬき
焼成して基板を得た。
、窒化アルミニウムセラミックスを所定形状に打ちぬき
焼成して基板を得た。
ムライト基板１にＡｇＰｄペーストを８５０℃、大気中
で焼付は導体パターン１０を形成した。次いで抵抗体ペ
ーストにより抵抗体１１を８５０℃大気中で形成し更に
オーバーコートガラス１２を５２０°Ｃ１大気中で焼付
し旧Ｃサブアセンブリ基板１３を得た。
で焼付は導体パターン１０を形成した。次いで抵抗体ペ
ーストにより抵抗体１１を８５０℃大気中で形成し更に
オーバーコートガラス１２を５２０°Ｃ１大気中で焼付
し旧Ｃサブアセンブリ基板１３を得た。
同じく半導体素子５搭載用の窒化アルミニウム基板２に
ＡｇＰｄペーストで８５０℃、大気中で導体パターンｌ
Ｏを形成した。これに半導体素子５をＡｕ−５ｉ共晶ろ
う６によりマウントし更にＡｕワイヤー７によりポンデ
ィングを行ってチップキャリヤー１４を得た。上記旧Ｃ
サブアセンブリ基板１３にチップキャリヤー１４を接着
後樹脂１５をコートして複合旧Ｃ基板を得た。
ＡｇＰｄペーストで８５０℃、大気中で導体パターンｌ
Ｏを形成した。これに半導体素子５をＡｕ−５ｉ共晶ろ
う６によりマウントし更にＡｕワイヤー７によりポンデ
ィングを行ってチップキャリヤー１４を得た。上記旧Ｃ
サブアセンブリ基板１３にチップキャリヤー１４を接着
後樹脂１５をコートして複合旧Ｃ基板を得た。
実施例 ３
第３図は本発明をサーディツプ（ＣＥＲ−ＤＩＲ）に適
用した実施例の断面図である。
用した実施例の断面図である。
ムライト粉末に助剤を添加したものを水、結合剤と共に
スラリー化しスプレードライ法により造粒した。 これ
をプレス成形した後１５８０°Ｃで２時間焼成して更に
封止ガラス１６を印刷焼付けでムライトセラミックスの
キャップ８を得た。
スラリー化しスプレードライ法により造粒した。 これ
をプレス成形した後１５８０°Ｃで２時間焼成して更に
封止ガラス１６を印刷焼付けでムライトセラミックスの
キャップ８を得た。
また窒化アルミニウム粉末に助剤を添加したものを有機
溶剤及び結合剤と共にスラリー化しスプレードライ法に
より造粒を行ない、これをプレス成形した後１８００℃
で２吟間窒素ガス中で焼成した。更に封止ガラス１６を
印刷焼付けその上にリードフレーム１７を加熱圧着し固
定して窒化アルミニウムベース１８ヲ得た。
溶剤及び結合剤と共にスラリー化しスプレードライ法に
より造粒を行ない、これをプレス成形した後１８００℃
で２吟間窒素ガス中で焼成した。更に封止ガラス１６を
印刷焼付けその上にリードフレーム１７を加熱圧着し固
定して窒化アルミニウムベース１８ヲ得た。
このベース１日のキャビティ部にＡｕペーストを滴下し
８５０°Ｃ１空気中で焼成後ＩＣ素子５をＡｕ−５ｉ共
晶ろう６でマウントした。次いでＡｕワイヤー７でＩＣ
素子５とリードフレーム１７をＡｕワイヤーポンディン
グ７した。最後にベース１８とキャンプ８を加圧封止し
て気密構造とし複合セラミックスのサーディツプを得た
。
８５０°Ｃ１空気中で焼成後ＩＣ素子５をＡｕ−５ｉ共
晶ろう６でマウントした。次いでＡｕワイヤー７でＩＣ
素子５とリードフレーム１７をＡｕワイヤーポンディン
グ７した。最後にベース１８とキャンプ８を加圧封止し
て気密構造とし複合セラミックスのサーディツプを得た
。
ハ０発明の詳細
な説明したように本発明によれば半導体装置において放
熱性に優れ大型素子の固定できる複合セラミックス基板
を安価に提供することができる。
熱性に優れ大型素子の固定できる複合セラミックス基板
を安価に提供することができる。
第１図は本発明をＰ、Ｇ、Ａ （ピングリッドアレイ）
に適用した実施例の断面図である。 第２図は本発明をチップキャリヤーを搭載した回路基板
に適用した実施例の断面図である。 第３図は本発明をサーディツプ（ＣＥＲ−ＤＩＰ）に適
用した実施例の断面図である。 １、ムライトセラミックス基板 ２．窒化アルミニウム
セラミックス基板 ３．ヒン ４、Ａｇ−Ｃｕろう５．半導体素子６．Ａｕ−５ｉ共晶
ろう７、 Ａｕワイヤー ８．キャップ９．Ａｕ−５ｎ
共晶ろう１０、導体パターン １１．抵抗体 １２、オーバーコートガラス １３、８ＩＣサブアツセンブリ基板 １４、チップキャリヤ １５．樹脂 １６．封市ガラス
１７、リードフレーム１８．窒化アルミニウムベース特
許出願人 鳴海製陶株式会社 第１図 第２図 第３図
に適用した実施例の断面図である。 第２図は本発明をチップキャリヤーを搭載した回路基板
に適用した実施例の断面図である。 第３図は本発明をサーディツプ（ＣＥＲ−ＤＩＰ）に適
用した実施例の断面図である。 １、ムライトセラミックス基板 ２．窒化アルミニウム
セラミックス基板 ３．ヒン ４、Ａｇ−Ｃｕろう５．半導体素子６．Ａｕ−５ｉ共晶
ろう７、 Ａｕワイヤー ８．キャップ９．Ａｕ−５ｎ
共晶ろう１０、導体パターン １１．抵抗体 １２、オーバーコートガラス １３、８ＩＣサブアツセンブリ基板 １４、チップキャリヤ １５．樹脂 １６．封市ガラス
１７、リードフレーム１８．窒化アルミニウムベース特
許出願人 鳴海製陶株式会社 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 半導体素子を備えムライトセラミックス及び窒化アルミ
ニウムセラミックスを用いた半導体装置に於て少くとも
該半導体素子を固定する部分が窒化アルミニウムセラミ
ックスで構成されていることを特徴とする複合セラミッ
クス基板
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62064940A JP2652014B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 複合セラミック基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62064940A JP2652014B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 複合セラミック基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63229843A true JPS63229843A (ja) | 1988-09-26 |
| JP2652014B2 JP2652014B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=13272530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62064940A Expired - Lifetime JP2652014B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 複合セラミック基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2652014B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5138426A (en) * | 1988-09-22 | 1992-08-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic joined body |
| US5885853A (en) * | 1990-06-22 | 1999-03-23 | Digital Equipment Corporation | Hollow chip package and method of manufacture |
| CN115815604A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-21 | 大连藏龙光电子科技有限公司 | 一种提高光电器件封装可靠性的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS617647A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-14 | Toshiba Corp | 回路基板 |
| JPS61230204A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-14 | 株式会社日立製作所 | セラミック基板の製造方法 |
-
1987
- 1987-03-19 JP JP62064940A patent/JP2652014B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2652014B2 (ja) | 1997-09-10 |
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