JPH07105464B2 - 半導体素子搭載用半導体装置 - Google Patents
半導体素子搭載用半導体装置Info
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- JPH07105464B2 JPH07105464B2 JP4325582A JP32558292A JPH07105464B2 JP H07105464 B2 JPH07105464 B2 JP H07105464B2 JP 4325582 A JP4325582 A JP 4325582A JP 32558292 A JP32558292 A JP 32558292A JP H07105464 B2 JPH07105464 B2 JP H07105464B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は集積回路装置等の半導
体素子搭載用半導体装置に関するもので、搭載した半導
体素子より発生する熱を効率よく放熱しうるとともに、
接合したＡｌ２Ｏ３の外囲器材と放熱基板との熱膨張係
数が近似しているという性質も具備する優れた半導体素
子搭載用半導体装置を提供するものである。
体素子搭載用半導体装置に関するもので、搭載した半導
体素子より発生する熱を効率よく放熱しうるとともに、
接合したＡｌ２Ｏ３の外囲器材と放熱基板との熱膨張係
数が近似しているという性質も具備する優れた半導体素
子搭載用半導体装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子搭載用の基板材料としては、
従来から半導体素子との熱膨張係数が近似していること
を重視したものとしてコバール（２９％Ｎｉ−１７％Ｃ
ｏ−Ｆｅ）、４２アロイ（４２％Ｎｉ−Ｆｅ）などのＮ
ｉ合金やアルミナ、フオルステライトなどのセラミック
材料が用いられており、特に高熱放散性を要求される場
合には、各種Ｃｕ合金が用いられてきている。
従来から半導体素子との熱膨張係数が近似していること
を重視したものとしてコバール（２９％Ｎｉ−１７％Ｃ
ｏ−Ｆｅ）、４２アロイ（４２％Ｎｉ−Ｆｅ）などのＮ
ｉ合金やアルミナ、フオルステライトなどのセラミック
材料が用いられており、特に高熱放散性を要求される場
合には、各種Ｃｕ合金が用いられてきている。
【０００３】しかしながら、近年における半導体技術の
目覚ましい発展は、半導体素子の大型化や発熱量の増加
を推進し、熱膨張係数と熱放散性の両特性を共に満足す
る基板材料の必要性がますます増大しつつある。
目覚ましい発展は、半導体素子の大型化や発熱量の増加
を推進し、熱膨張係数と熱放散性の両特性を共に満足す
る基板材料の必要性がますます増大しつつある。
【０００４】こうした状態の中で、上述の両特性を満足
する材料としてタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）やベリリヤ（ＢｅＯ）が提供されてきた。
する材料としてタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）やベリリヤ（ＢｅＯ）が提供されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者は
公害の問題から事実上使用不可能であり、また前者は熱
膨張係数が半導体素子とはよく合致するものの、外囲器
材料としてしばしば用いられるアルミナの熱膨張係数と
の差が大きいこと、また半導体素子として最近その使用
量が増加しつつあるＧａＡｓとは熱膨張係数の差が大き
いこと、更にはこのタングステンやモリブデンは熱放射
性の面ではベリリアより劣り、パッケージ設計上の制約
が大きい等の問題点がある。
公害の問題から事実上使用不可能であり、また前者は熱
膨張係数が半導体素子とはよく合致するものの、外囲器
材料としてしばしば用いられるアルミナの熱膨張係数と
の差が大きいこと、また半導体素子として最近その使用
量が増加しつつあるＧａＡｓとは熱膨張係数の差が大き
いこと、更にはこのタングステンやモリブデンは熱放射
性の面ではベリリアより劣り、パッケージ設計上の制約
が大きい等の問題点がある。
【０００６】さらにＡｌ２Ｏ３を外囲器材料として使用
した場合、ピングリッドアレイ型パッケージのように当
該外囲器材の方が半導体素子よりも大型になるのが通例
であり、基板材の熱膨張係数は半導体素子よりもむしろ
外囲器材であるＡｌ２Ｏ３に可能な限り近づける必要が
ある。すなわち、外囲器材のＡｌ２Ｏ３と基板との熱膨
張差が比較的小さい場合でも熱応力によって基板が弾性
変形してソリが生じ、一方、同差がかなり大きくなれば
接合界面又は基板にクラックが生じるという障害がある
からである。ソリが生じると半導体素子の搭載ができ
ず、クラックが生じると気密性が損なわれ、界面での接
合強度が保証されないため、歩留りが低下するという問
題があった。したがって、外囲器材のＡｌ２Ｏ３の形
状、大きさによってもフレキシブルに対応できる基板材
が望まれてきた。
した場合、ピングリッドアレイ型パッケージのように当
該外囲器材の方が半導体素子よりも大型になるのが通例
であり、基板材の熱膨張係数は半導体素子よりもむしろ
外囲器材であるＡｌ２Ｏ３に可能な限り近づける必要が
ある。すなわち、外囲器材のＡｌ２Ｏ３と基板との熱膨
張差が比較的小さい場合でも熱応力によって基板が弾性
変形してソリが生じ、一方、同差がかなり大きくなれば
接合界面又は基板にクラックが生じるという障害がある
からである。ソリが生じると半導体素子の搭載ができ
ず、クラックが生じると気密性が損なわれ、界面での接
合強度が保証されないため、歩留りが低下するという問
題があった。したがって、外囲器材のＡｌ２Ｏ３の形
状、大きさによってもフレキシブルに対応できる基板材
が望まれてきた。
【０００７】又、気密性を維持するため基板材に望まれ
ることは、上記搭載各部材との熱膨張係数の整合も必要
であるが、さらに基板材の加工表面に空孔を存在させな
いことである。
ることは、上記搭載各部材との熱膨張係数の整合も必要
であるが、さらに基板材の加工表面に空孔を存在させな
いことである。
【０００８】以上述べてきたように高集積化が進められ
つつあるＩＣ用パッケージに不可欠な課題に適応できる
半導体搭載用放熱基板材料が望まれている。
つつあるＩＣ用パッケージに不可欠な課題に適応できる
半導体搭載用放熱基板材料が望まれている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記したよ
うな従来の半導体素子搭載用基板材料の欠点を解消して
熱膨張係数を主としてＡｌ２Ｏ３外囲器材並びにその形
態に適合させると共に、熱伝導性の良好でかつ空孔量を
極力抑えた基板材料を得るべく検討の結果、この発明に
至ったものである。
うな従来の半導体素子搭載用基板材料の欠点を解消して
熱膨張係数を主としてＡｌ２Ｏ３外囲器材並びにその形
態に適合させると共に、熱伝導性の良好でかつ空孔量を
極力抑えた基板材料を得るべく検討の結果、この発明に
至ったものである。
【００１０】即ち、この発明の半導体素子搭載用半導体
装置は、その基板の熱膨張係数が主としてパッケージの
外囲器材のＡｌ２Ｏ３に近似し、かつ搭載する半導体素
子のそれにも近い値を示し、熱伝導性にすぐれたもので
あって、タングステンまたはモリブデンの多孔質焼結体
の空孔部に溶浸法により、銅を１０〜２０重量％含有さ
せて、その熱膨張係数をＡｌ２Ｏ３外囲器材のそれに合
致させた放熱基板に、該Ａｌ２Ｏ３外囲器材を接合した
ことを特徴とするものである。
装置は、その基板の熱膨張係数が主としてパッケージの
外囲器材のＡｌ２Ｏ３に近似し、かつ搭載する半導体素
子のそれにも近い値を示し、熱伝導性にすぐれたもので
あって、タングステンまたはモリブデンの多孔質焼結体
の空孔部に溶浸法により、銅を１０〜２０重量％含有さ
せて、その熱膨張係数をＡｌ２Ｏ３外囲器材のそれに合
致させた放熱基板に、該Ａｌ２Ｏ３外囲器材を接合した
ことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】このような装置において、電気的な絶縁性が必
要な時には、セラミックまたは有機絶縁体からなる薄層
コーティングを基板の表面に施すことにより、従来セラ
ミックスが用いられていた用途にも使用することも可能
である。
要な時には、セラミックまたは有機絶縁体からなる薄層
コーティングを基板の表面に施すことにより、従来セラ
ミックスが用いられていた用途にも使用することも可能
である。
【００１２】この発明の半導体装置に用いられる放熱基
板は以下の方法で作られる。
板は以下の方法で作られる。
【００１３】ＷまたはＭｏの金属粉末を先ずプレス成形
し、非酸化性雰囲気下で焼結して多孔質の焼結体を得、
次にこの多孔質の焼結体に溶融したＣｕを浸透させて焼
結体骨格の隙間に充填させることによってこの発明にお
ける半導体装置用基板材料は得られる。
し、非酸化性雰囲気下で焼結して多孔質の焼結体を得、
次にこの多孔質の焼結体に溶融したＣｕを浸透させて焼
結体骨格の隙間に充填させることによってこの発明にお
ける半導体装置用基板材料は得られる。
【００１４】この発明において、ＷまたはＭｏの多孔質
焼結体にＣｕを溶浸するのは、焼結体内に空孔があると
空孔がそのまま残留し、加工後のメッキ密着性に障害を
きたすとともに、基板に搭載される半導体素子および外
囲器材料との接合界面に欠陥が生じることによって、パ
ッケージの気密性が保たれないからである。
焼結体にＣｕを溶浸するのは、焼結体内に空孔があると
空孔がそのまま残留し、加工後のメッキ密着性に障害を
きたすとともに、基板に搭載される半導体素子および外
囲器材料との接合界面に欠陥が生じることによって、パ
ッケージの気密性が保たれないからである。
【００１５】又、Ｃｕ量を１０〜２０ｗｔ％とするの
は、その熱膨張係数を主として外囲器材のＡｌ２Ｏ３の
熱膨張係数に近似させるとともに、半導体素子等の他の
部材とも可能な限り近づけることによって、これら部材
との熱膨張の不整合に起因する応力の影響をできるだけ
小さくし、かつ焼結体の熱伝導性を改善するためであ
り、この範囲でパッケージの形状、大きさに応じて適宜
Ｃｕの含有量をコントロールすればよい。
は、その熱膨張係数を主として外囲器材のＡｌ２Ｏ３の
熱膨張係数に近似させるとともに、半導体素子等の他の
部材とも可能な限り近づけることによって、これら部材
との熱膨張の不整合に起因する応力の影響をできるだけ
小さくし、かつ焼結体の熱伝導性を改善するためであ
り、この範囲でパッケージの形状、大きさに応じて適宜
Ｃｕの含有量をコントロールすればよい。
【００１６】この点についてもう少し詳しく説明する。
【００１７】一般に放熱基板は他部品（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金等の金具、メタライズを施したアルミナ等の絶縁
基板等）とロウ付け（通常Ａｇ−Ｃｕ共晶ロウ材等を用
い８００〜９００℃にて接合）又は半田付け（２００〜
４５０℃にて接合）等の方法にて接合される場合が多
い。この場合Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ材は表面にＷ又はＭ
ｏが存在するためロウ材や半田材との濡れ性が悪く、通
常ニッケルメツキを施した後接合され、また接合後の耐
食性を確保する目的で、ニッケルを下地として金メッキ
が施される。このとき、基板材に残留空孔が存在するこ
とによって、基板表面に空孔が露呈すると、ここからメ
ッキ液が浸透し、その後の熱処理工程で発生する変色
や、メッキ層の膨れ及び剥離、しみ出し液による変色・
腐食の原因となる。また、これらの基板を半導体に収納
するパッケージの部材として使用する場合、パッケージ
の気密性維持のため基板自体に気密性が要求され、基板
に空孔が存在すると気密性の維持が困難となる。特にパ
ッケージの主要部を占めている外囲器材料であるＡｌ２
Ｏ３との接合界面では重要である。
ｏ合金等の金具、メタライズを施したアルミナ等の絶縁
基板等）とロウ付け（通常Ａｇ−Ｃｕ共晶ロウ材等を用
い８００〜９００℃にて接合）又は半田付け（２００〜
４５０℃にて接合）等の方法にて接合される場合が多
い。この場合Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏ材は表面にＷ又はＭ
ｏが存在するためロウ材や半田材との濡れ性が悪く、通
常ニッケルメツキを施した後接合され、また接合後の耐
食性を確保する目的で、ニッケルを下地として金メッキ
が施される。このとき、基板材に残留空孔が存在するこ
とによって、基板表面に空孔が露呈すると、ここからメ
ッキ液が浸透し、その後の熱処理工程で発生する変色
や、メッキ層の膨れ及び剥離、しみ出し液による変色・
腐食の原因となる。また、これらの基板を半導体に収納
するパッケージの部材として使用する場合、パッケージ
の気密性維持のため基板自体に気密性が要求され、基板
に空孔が存在すると気密性の維持が困難となる。特にパ
ッケージの主要部を占めている外囲器材料であるＡｌ２
Ｏ３との接合界面では重要である。
【００１８】上記のような目的にかなうこの発明におけ
る基板を得るには、緻密で強固なＷまたはＭｏの骨格
（多孔質の焼結体）を所望する空孔率に応じて原料およ
び型押条件並びに焼結条件のコントロールを行うことに
よって形成し、この空隙に隙間なくＣｕを充墳する必要
があり、このような観点から粉末冶金の中でもＣｕ溶浸
法の採用が好ましい。Ｃｕ溶湯に浸漬する溶浸法では、
Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏの融点の違いおよび比重差により均質な
特性を有する合金の製造が困難であり、一方、Ｃｕ粉、
ＷまたはＭｏ粉を混合して作る通常の粉末冶金法でも、
成分間の比重の相違による成分偏析や、粉末粒子間の隙
間（空孔）の残留は避け難く目的とする特性の確保が難
しい。又、これらの方法によるとその不均一性および空
孔の存在によって前述の気密性に大きな支障をきたすだ
けでなく、熱伝導率・熱膨張係数の単品内、基板多数品
間でのバラツキも大きくなると共に、それらの特性をＣ
ｕ量によって精密にコントロールすることも困難とな
る。
る基板を得るには、緻密で強固なＷまたはＭｏの骨格
（多孔質の焼結体）を所望する空孔率に応じて原料およ
び型押条件並びに焼結条件のコントロールを行うことに
よって形成し、この空隙に隙間なくＣｕを充墳する必要
があり、このような観点から粉末冶金の中でもＣｕ溶浸
法の採用が好ましい。Ｃｕ溶湯に浸漬する溶浸法では、
Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏの融点の違いおよび比重差により均質な
特性を有する合金の製造が困難であり、一方、Ｃｕ粉、
ＷまたはＭｏ粉を混合して作る通常の粉末冶金法でも、
成分間の比重の相違による成分偏析や、粉末粒子間の隙
間（空孔）の残留は避け難く目的とする特性の確保が難
しい。又、これらの方法によるとその不均一性および空
孔の存在によって前述の気密性に大きな支障をきたすだ
けでなく、熱伝導率・熱膨張係数の単品内、基板多数品
間でのバラツキも大きくなると共に、それらの特性をＣ
ｕ量によって精密にコントロールすることも困難とな
る。
【００１９】尚、この発明において、ＷやＭｏのより強
固な骨格を作るために２０重量％以下の鉄族元素の添加
によってＷ、Ｍｏの焼結性が促進される。
固な骨格を作るために２０重量％以下の鉄族元素の添加
によってＷ、Ｍｏの焼結性が促進される。
【００２０】以上述べたように、この発明の半導体装置
は熱膨張係数をＡｌ２Ｏ３外囲器材に合せた精密な制御
ができ、熱伝導性も良く、残留空孔が極めて抑えられて
いるため、かつそのバラツキが少ないため、この基板を
用いることにより今後ますます増大する高密度かつ大型
化の半導体装置用途に高い信頼性でもって対処しうるも
のであり、又、Ｓｉ素子に加えて実用化が進みつつある
ＧａＡｓ素子搭載用として、さらに本装置の熱膨張係数
の範囲内で近似しうるＡｌ２Ｏ３以外の搭載部材との組
合せも可能となるものである。
は熱膨張係数をＡｌ２Ｏ３外囲器材に合せた精密な制御
ができ、熱伝導性も良く、残留空孔が極めて抑えられて
いるため、かつそのバラツキが少ないため、この基板を
用いることにより今後ますます増大する高密度かつ大型
化の半導体装置用途に高い信頼性でもって対処しうるも
のであり、又、Ｓｉ素子に加えて実用化が進みつつある
ＧａＡｓ素子搭載用として、さらに本装置の熱膨張係数
の範囲内で近似しうるＡｌ２Ｏ３以外の搭載部材との組
合せも可能となるものである。
【００２１】
【実施例】以下、この発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００２２】実施例１ タングステンおよびタングステン−０．５％ニッケルの
混合粉末を１００×１００×５ｍｍの大きさに型押しし
た後、１０００〜１４００℃でＨ２ガス雰囲気下にて焼
結し、１〜５０％の気孔率を有する中間焼結体を得た。
この中間焼結体にＨ２ガス雰囲気下にて１２００℃で銅
を溶浸させて銅含有量が１〜４０重量％のＣｕ−Ｗ合金
を作製した。
混合粉末を１００×１００×５ｍｍの大きさに型押しし
た後、１０００〜１４００℃でＨ２ガス雰囲気下にて焼
結し、１〜５０％の気孔率を有する中間焼結体を得た。
この中間焼結体にＨ２ガス雰囲気下にて１２００℃で銅
を溶浸させて銅含有量が１〜４０重量％のＣｕ−Ｗ合金
を作製した。
【００２３】かくして得られたＣｕ−Ｗ合金について熱
膨張係数および熱伝導率を測定したところ表１の結果を
得た。
膨張係数および熱伝導率を測定したところ表１の結果を
得た。
【００２４】尚、表１にはＡｌ２Ｏ３、Ｓｉ、ＧａＡｓ
などの熱膨張係数をも示した。
などの熱膨張係数をも示した。
【００２５】
【表１】
【００２６】上表のうちＣｕを１０〜２０重量％含有す
るＣｕ−Ｗ合金焼結体をＳｉチップの搭載部の基板材料
として用いたＩＣパッケージでは、ＩＣ実装工程での外
囲器材Ａｌ２Ｏ３との熱膨張の差が小さいために何ら熱
歪を生じず、Ｓｉチップの搭載部については、固定時の
温度が４００℃前後と低く、動作時の昇温も高々２５０
℃前後であり、小型であることもあって熱膨張に多少差
があっても接合界面でのストレスが小さく障害が起こら
なかった。その結果、デバイスとしては熱放散性が極め
て良好であるために寿命が伸び、信頼性の高い優れたＩ
Ｃを得ることができた。
るＣｕ−Ｗ合金焼結体をＳｉチップの搭載部の基板材料
として用いたＩＣパッケージでは、ＩＣ実装工程での外
囲器材Ａｌ２Ｏ３との熱膨張の差が小さいために何ら熱
歪を生じず、Ｓｉチップの搭載部については、固定時の
温度が４００℃前後と低く、動作時の昇温も高々２５０
℃前後であり、小型であることもあって熱膨張に多少差
があっても接合界面でのストレスが小さく障害が起こら
なかった。その結果、デバイスとしては熱放散性が極め
て良好であるために寿命が伸び、信頼性の高い優れたＩ
Ｃを得ることができた。
【００２７】さらに同じようにＣｕ１〜５重量％のＣｕ
量の少ないものおよびＣｕ２５重量％〜４０重量％のも
のについてＩＣ実装を試みたところ、外囲器材Ａｌ２Ｏ
３との熱膨張係数の差が大きいため、Ｃｕ量の少ない基
板では基板のソリが生じてＡｌ２Ｏ３外囲器材はつけら
れず一部にワレが発生した。Ｃｕ量の多い基板の場合に
も基板にソリが生じて半導体ＩＣチップの搭載部に隙間
が生じ信頼性が低下した。
量の少ないものおよびＣｕ２５重量％〜４０重量％のも
のについてＩＣ実装を試みたところ、外囲器材Ａｌ２Ｏ
３との熱膨張係数の差が大きいため、Ｃｕ量の少ない基
板では基板のソリが生じてＡｌ２Ｏ３外囲器材はつけら
れず一部にワレが発生した。Ｃｕ量の多い基板の場合に
も基板にソリが生じて半導体ＩＣチップの搭載部に隙間
が生じ信頼性が低下した。
【００２８】実施例２ モリブデンおよびモリブデン−０．４５％ニッケルの混
合粉末を１００×１００×５ｍｍの大きさに型押しした
後、１０００〜１４００℃でＨ２ガス雰囲気下にて焼結
し、１〜５０％の気孔率を有する中間焼結体を得た。
合粉末を１００×１００×５ｍｍの大きさに型押しした
後、１０００〜１４００℃でＨ２ガス雰囲気下にて焼結
し、１〜５０％の気孔率を有する中間焼結体を得た。
【００２９】この中間焼結体にＨ２ガス雰囲気下にて１
２００℃で銅を溶浸させて、銅含有量が１〜５０重量％
のＣｕ−Ｍｏ合金を作製した。
２００℃で銅を溶浸させて、銅含有量が１〜５０重量％
のＣｕ−Ｍｏ合金を作製した。
【００３０】かくして得られたＣｕ−Ｍｏ合金について
熱膨張係数および熱伝導率を測定したところ表２の結果
を得た。
熱膨張係数および熱伝導率を測定したところ表２の結果
を得た。
【００３１】
【表２】
【００３２】上表のうちＣｕを１０〜２０重量％含有す
るＣｕ−Ｍｏ合金焼結体をＳｉチップの搭載部の基板材
料として用いたＩＣパッケージでは、ＩＣ実装工程での
外囲器材Ａｌ２Ｏ３との熱膨張の歪が小さいために何ら
熱歪を生じず、又、Ｓｉチップは小型であるため当該基
板材との界面で熱歪が吸収される程度となり、デバイス
としては熱放散性が極めて良好であるために寿命が伸
び、信頼性の高い優れた半導体装置を得ることができ
た。
るＣｕ−Ｍｏ合金焼結体をＳｉチップの搭載部の基板材
料として用いたＩＣパッケージでは、ＩＣ実装工程での
外囲器材Ａｌ２Ｏ３との熱膨張の歪が小さいために何ら
熱歪を生じず、又、Ｓｉチップは小型であるため当該基
板材との界面で熱歪が吸収される程度となり、デバイス
としては熱放散性が極めて良好であるために寿命が伸
び、信頼性の高い優れた半導体装置を得ることができ
た。
【００３３】さらに同じようにＣｕ１〜５重量％のＣｕ
量の少ないもの及びＣｕ２５重量％〜５０重量％のもの
についてＩＣ実装を試みたところ、外囲器材Ａｌ２Ｏ３
との熱膨張係数の差が大きいため、Ｃｕ量の少い基板で
は基板のソリが生じてＡｌ２Ｏ３外囲器材はつけられ
ず、一部にワレが発生した。Ｃｕ量の多い基板の場合に
も基板にソリが生じて半導体ＩＣチップの搭載部に隙間
が生じ信頼性が低下した。
量の少ないもの及びＣｕ２５重量％〜５０重量％のもの
についてＩＣ実装を試みたところ、外囲器材Ａｌ２Ｏ３
との熱膨張係数の差が大きいため、Ｃｕ量の少い基板で
は基板のソリが生じてＡｌ２Ｏ３外囲器材はつけられ
ず、一部にワレが発生した。Ｃｕ量の多い基板の場合に
も基板にソリが生じて半導体ＩＣチップの搭載部に隙間
が生じ信頼性が低下した。
【００３４】実施例３ ２〜４０重量％の範囲でＣｕを含有させたＷ−Ｃｕ合金
を本発明の方法である溶浸法と比較して混合法の２通り
の方法で作製した。
を本発明の方法である溶浸法と比較して混合法の２通り
の方法で作製した。
【００３５】この合金の各々の断面を４００倍の光学顕
微鏡で確認したところ、溶浸法のものはＷ骨格部、Ｃｕ
部ともに空孔は確認されなかったが、混合法のものはＷ
骨格部、Ｃｕ溶浸部ともに数μｍ以下の空孔が散在して
いた。
微鏡で確認したところ、溶浸法のものはＷ骨格部、Ｃｕ
部ともに空孔は確認されなかったが、混合法のものはＷ
骨格部、Ｃｕ溶浸部ともに数μｍ以下の空孔が散在して
いた。
【００３６】得られたＷ−Ｃｕ合金について熱伝導率を
測定し表３の結果を得た。
測定し表３の結果を得た。
【００３７】
【表３】
【００３８】表３より、溶浸法Ａと混合法Ｂを比較した
場合、同じＣｕ含有量でありながら特にＣｕ含有量の多
い領域でその熱伝導率の値に大きさ差があることが判
る。つまり、溶浸法に比べ混合法は同一Ｃｕ含有量で比
較した時、熱伝導率は小さ目にでることが判る。又、各
数値のバラツキの程度も、混合法の方が溶浸法に比べ倍
以上大きいことも判った。
場合、同じＣｕ含有量でありながら特にＣｕ含有量の多
い領域でその熱伝導率の値に大きさ差があることが判
る。つまり、溶浸法に比べ混合法は同一Ｃｕ含有量で比
較した時、熱伝導率は小さ目にでることが判る。又、各
数値のバラツキの程度も、混合法の方が溶浸法に比べ倍
以上大きいことも判った。
【００３９】これらの結果は、混合法の場合、Ｃｕ及び
Ｗ粉末の粉末粒子間間隙及び個々の粉末粒子間間隙が成
型、焼結の過程で消滅することなく空孔として残留する
ためと思われる。本発明の溶浸法の場合、Ｗ原料の粒
度、型押体密度、焼結温度の組合せを適切にコントロー
ルすることによって残留空孔がなく、又、Ｗの骨格中に
溶融したＣｕが浸透（一種の毛細管現象）していくた
め、空隙は完全にＣｕにより充填され、しかもＷの骨格
は維持されるため、理論値（複合則にあてはまる）に近
い熱伝導率の挙動を示すと考えられる。
Ｗ粉末の粉末粒子間間隙及び個々の粉末粒子間間隙が成
型、焼結の過程で消滅することなく空孔として残留する
ためと思われる。本発明の溶浸法の場合、Ｗ原料の粒
度、型押体密度、焼結温度の組合せを適切にコントロー
ルすることによって残留空孔がなく、又、Ｗの骨格中に
溶融したＣｕが浸透（一種の毛細管現象）していくた
め、空隙は完全にＣｕにより充填され、しかもＷの骨格
は維持されるため、理論値（複合則にあてはまる）に近
い熱伝導率の挙動を示すと考えられる。
【００４０】実施例４ （１）実施例３のＡ、Ｂ両方法にて製作した９０％Ｗ−
１０％Ｃｕの合金について全表面を切削加工した後ニッ
ケルメッキ（電解ワット浴、膜厚１μｍ）を施した。し
かる後、８００℃の水素中で加熱し、表面に発生した膨
れを観察した。その結果を表４に示した。尚、テストサ
ンプルはサイズ２５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍ５ケを使用
した。
１０％Ｃｕの合金について全表面を切削加工した後ニッ
ケルメッキ（電解ワット浴、膜厚１μｍ）を施した。し
かる後、８００℃の水素中で加熱し、表面に発生した膨
れを観察した。その結果を表４に示した。尚、テストサ
ンプルはサイズ２５ｍｍ×２５ｍｍ×１ｍｍ５ケを使用
した。
【００４１】
【表４】
【００４２】（２）気密性試験としてＡ，Ｂ両方法にて
製作された２５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍのニッケルメッ
キ後のサンプルを５気圧のヘリウムガス中に４時間保持
した後に大気中に取出し、これを真空容器に入れ真空引
きし、ヘリウムの排出量を測定した。その結果を表５に
示す。
製作された２５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍのニッケルメッ
キ後のサンプルを５気圧のヘリウムガス中に４時間保持
した後に大気中に取出し、これを真空容器に入れ真空引
きし、ヘリウムの排出量を測定した。その結果を表５に
示す。
【００４３】この試験は試料の表面に空孔があってメッ
キ面にくぼみがあったり、又メッキの膨れ等のヘリウム
ガスをトラップする微小な凹部があると敏感に排出量に
現われるもので、ヘリウム排出量が１０−９ａｔｍ．ｃ
ｃ／ｓｅｃ以下であれば半導体装置用基板としての使用
が可能である。
キ面にくぼみがあったり、又メッキの膨れ等のヘリウム
ガスをトラップする微小な凹部があると敏感に排出量に
現われるもので、ヘリウム排出量が１０−９ａｔｍ．ｃ
ｃ／ｓｅｃ以下であれば半導体装置用基板としての使用
が可能である。
【００４４】
【表５】
【００４５】本発明の溶浸法による基板はメッキでの膨
れもなく、混合法のＷ−Ｃｕ合金に比べ、気密性がはる
かに優れていることが確認された。これは溶浸法による
基板材料中には殆ど空孔が存在しないためと思われる。
れもなく、混合法のＷ−Ｃｕ合金に比べ、気密性がはる
かに優れていることが確認された。これは溶浸法による
基板材料中には殆ど空孔が存在しないためと思われる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
素子搭載用半導体装置は、その熱膨張係数が基板と外囲
器材料のアルミナとで近似した数値を示し、かつ熱伝導
性、メッキ性、気密性に優れたものであるから、集積回
路装置等の半導体産業分野における半導体素子の大型化
や発熱量増加に十分対応し得るものである。
素子搭載用半導体装置は、その熱膨張係数が基板と外囲
器材料のアルミナとで近似した数値を示し、かつ熱伝導
性、メッキ性、気密性に優れたものであるから、集積回
路装置等の半導体産業分野における半導体素子の大型化
や発熱量増加に十分対応し得るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 昭 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社 伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭50−62776（ＪＰ，Ａ) 米国特許2971251（ＵＳ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 タングステンまたはモリブデンの多孔質
焼結体の空孔部に溶浸法により、銅を１０〜２０重量％
含有させて、その熱膨張係数をＡｌ２Ｏ３外囲器材のそ
れに合致させた放熱基板に、該Ａｌ２Ｏ３外囲器材を接
合したことを特徴とする半導体素子搭載用半導体装置。 - 【請求項２】 ２０重量％以下の鉄族元素を添加した請
求項１記載の半導体素子搭載用半導体装置。 - 【請求項３】 半導体素子がＳｉまたはＧａＡｓである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体素子搭載
用半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4325582A JPH07105464B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 半導体素子搭載用半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4325582A JPH07105464B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 半導体素子搭載用半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57131026A Division JPS5921032A (ja) | 1982-07-26 | 1982-07-26 | 半導体装置用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613494A JPH0613494A (ja) | 1994-01-21 |
| JPH07105464B2 true JPH07105464B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=18178497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4325582A Expired - Lifetime JPH07105464B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 半導体素子搭載用半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105464B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2973170B2 (ja) * | 1994-08-05 | 1999-11-08 | 東京タングステン株式会社 | セラミックパッケージ及び放熱基板 |
| US5886269A (en) * | 1995-02-17 | 1999-03-23 | Nippon Tungsten Co., Ltd. | Substrate and heat sink for a semiconductor and method of manufacturing the same |
| US6876075B2 (en) | 2000-03-15 | 2005-04-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Aluminum-silicon carbide semiconductor substrate and method for producing the same |
| AT5972U1 (de) * | 2002-03-22 | 2003-02-25 | Plansee Ag | Package mit substrat hoher wärmeleitfähigkeit |
| JPWO2014106925A1 (ja) * | 2013-01-07 | 2017-01-19 | 株式会社アライドマテリアル | セラミック配線基板、半導体装置、およびセラミック配線基板の製造方法 |
| JP5807935B1 (ja) | 2014-10-09 | 2015-11-10 | 株式会社半導体熱研究所 | 放熱基板と、それを使用した半導体用モジュール |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2971251A (en) | 1954-07-01 | 1961-02-14 | Philips Corp | Semi-conductive device |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS492449U (ja) * | 1972-04-08 | 1974-01-10 | ||
| JPS5062776A (ja) * | 1973-10-05 | 1975-05-28 | ||
| JPS5259572A (en) * | 1975-11-12 | 1977-05-17 | Hitachi Ltd | Electronic circuit device |
| US4025997A (en) * | 1975-12-23 | 1977-05-31 | International Telephone & Telegraph Corporation | Ceramic mounting and heat sink device |
| JPS52117075A (en) * | 1976-03-27 | 1977-10-01 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
| JPH0231863A (ja) * | 1987-11-18 | 1990-02-01 | Nordson Kk | コーティング剤の塗布並びにその熟成方法 |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP4325582A patent/JPH07105464B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2971251A (en) | 1954-07-01 | 1961-02-14 | Philips Corp | Semi-conductive device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0613494A (ja) | 1994-01-21 |
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