JPH0265162A - 集積回路用金属基板 - Google Patents
集積回路用金属基板Info
- Publication number
- JPH0265162A JPH0265162A JP21527388A JP21527388A JPH0265162A JP H0265162 A JPH0265162 A JP H0265162A JP 21527388 A JP21527388 A JP 21527388A JP 21527388 A JP21527388 A JP 21527388A JP H0265162 A JPH0265162 A JP H0265162A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal substrate
- substrate
- metal
- film
- metal plate
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
- H05K1/053—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate the metal substrate being covered by an inorganic insulating layer
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (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】
［産業上の利用分野］
本発明は、主として半導体素子の集積度の向上を図った
集積回路用金属基板に関するものである。
集積回路用金属基板に関するものである。
［従来の技術］
現在、ＩＣ及びＬＳＩの基板材料として最も広く利用さ
れているものは、アルミナ（Ａ１２０３）セラミックス
である。これは、基板材料に要求される条件、例えば電
気抵抗が大きい、絶縁耐圧が高い、誘電率が小さい、機
械的強度が十分にある、耐熱性がある、熱伝導率が良い
、化学的に安定している、吸湿性がないなどの条件をバ
ランスよく満たすからである。
れているものは、アルミナ（Ａ１２０３）セラミックス
である。これは、基板材料に要求される条件、例えば電
気抵抗が大きい、絶縁耐圧が高い、誘電率が小さい、機
械的強度が十分にある、耐熱性がある、熱伝導率が良い
、化学的に安定している、吸湿性がないなどの条件をバ
ランスよく満たすからである。
しかし、現在の半導体技術はＬＳＩからＶＬＳＩへと急
速に発展しており、かかる発展に伴い、７は子回路の多
機能化、高性能化、小型軽量化、低コスト化に対する要
求がますます増大している。
速に発展しており、かかる発展に伴い、７は子回路の多
機能化、高性能化、小型軽量化、低コスト化に対する要
求がますます増大している。
このような状況下では、Ａｌ２Ｏ３の使用は、以下の点
で問題があることが指摘されている。
で問題があることが指摘されている。
■熱伝導率が小さいため、半導体素子の高集積化に伴い
発熱量が増大する。
発熱量が増大する。
■半導体チップに用いられるＳｉとの熱膨張率の差か大
きいため、発熱量が多くなるとＳｉチップが剥離するお
それかあり、その対策のための放熱構造が複雑となる。
きいため、発熱量が多くなるとＳｉチップが剥離するお
それかあり、その対策のための放熱構造が複雑となる。
また、部品点数も多く、コスト高となる。
■Ａ Ｉ ２ Ｏａ中に含まれる放射性元素、例えばＵ
。
。
Ｔｈなどの濃度が、半導体素子や配線に用いられるＭｏ
、ＡＩ金金属中ものよりも桁違いに高いため、α線放射
によるソフトエラーが発生する。
、ＡＩ金金属中ものよりも桁違いに高いため、α線放射
によるソフトエラーが発生する。
■基板を大きくすることができず、高集積化が困難であ
る。
る。
いま、アルミナセラミックスの基板材料の使用例をＬＳ
Ｉパッケージについてみると第４図のとおりである。図
において、１はＬＳＩチップ、２はＬＳＩチップ１を全
接合したモリブデン台、３は放熱用のアルミフィン４を
有する銅スタッドで、モリブデン台２に接合されている
。５はアルミナＭ、ＮＺで、中央の穴６に挿入されたモ
リブデン台２の周辺をコバール部材７を介して接合し支
持している。８はＬＳＩチップ１のリードフレーム、９
はＬＳＩチップ１を保護するためのアルミナキャップで
、封止ガラス１０によりアルミナ基板５に封着されてい
る。
Ｉパッケージについてみると第４図のとおりである。図
において、１はＬＳＩチップ、２はＬＳＩチップ１を全
接合したモリブデン台、３は放熱用のアルミフィン４を
有する銅スタッドで、モリブデン台２に接合されている
。５はアルミナＭ、ＮＺで、中央の穴６に挿入されたモ
リブデン台２の周辺をコバール部材７を介して接合し支
持している。８はＬＳＩチップ１のリードフレーム、９
はＬＳＩチップ１を保護するためのアルミナキャップで
、封止ガラス１０によりアルミナ基板５に封着されてい
る。
第４図のように、アルミナ基板の場合は放熱構造が複雑
になることがよくわかる。
になることがよくわかる。
そこで、上記の問題の解決法として、従来は炭化ケイ素
（Ｓ ｉ Ｃ）や窒化アルミニウム（Ａ Ｉ Ｎ）のセ
ラミックス焼結体を使用するもの、あるいは絶縁層を被
覆した金属基板を使用するものなどが提案されている。
（Ｓ ｉ Ｃ）や窒化アルミニウム（Ａ Ｉ Ｎ）のセ
ラミックス焼結体を使用するもの、あるいは絶縁層を被
覆した金属基板を使用するものなどが提案されている。
ＳｉＣの場合、焼結助剤としてＢｅＯを添加すると高熱
伝導性と高電気絶縁性の焼結体が得られることが判明し
ており、メタライズ法によって接む信頼性も高い。しか
し、ＳｉＣは誘電率が高いため高周波領域での応用が制
限される。また、ＳｉＣ焼結体はホットプレスにより製
造されるため平坦度の向上や量産が困難、基板の大型化
が困難であるなどの問題がある。
伝導性と高電気絶縁性の焼結体が得られることが判明し
ており、メタライズ法によって接む信頼性も高い。しか
し、ＳｉＣは誘電率が高いため高周波領域での応用が制
限される。また、ＳｉＣ焼結体はホットプレスにより製
造されるため平坦度の向上や量産が困難、基板の大型化
が困難であるなどの問題がある。
次に、ＡＩＮは理論的には３２０Ｗ／ｍ−にの熱伝導率
をもつ高強度・高電気絶縁性の材料であるが、従来は熱
伝導率の小さいものしか製造できなかったものの最近は
１００Ｗ／ｍ−Ｋを越える焼結体も製造できるようにな
ってきている。しかし、原料粉末中の不純物濃度のため
安定性に欠け、またホットプレス焼結体であるため上記
のＳｉＣと同様の問題がある。さらに、熱膨張係数の幅
が大きく、Ｓｉとの整合性に問題が残っている。
をもつ高強度・高電気絶縁性の材料であるが、従来は熱
伝導率の小さいものしか製造できなかったものの最近は
１００Ｗ／ｍ−Ｋを越える焼結体も製造できるようにな
ってきている。しかし、原料粉末中の不純物濃度のため
安定性に欠け、またホットプレス焼結体であるため上記
のＳｉＣと同様の問題がある。さらに、熱膨張係数の幅
が大きく、Ｓｉとの整合性に問題が残っている。
次に、金属基板の場合、絶縁層は一般にエポキシ樹脂、
ガラスエポキシ樹脂、ポリイミドフィルムなどであるた
め絶縁耐圧、耐熱性に劣るという問題がある。
ガラスエポキシ樹脂、ポリイミドフィルムなどであるた
め絶縁耐圧、耐熱性に劣るという問題がある。
［発明が解決しようとする課題］
従来の基板材料は上述したように半導体素子の高集積化
、それに伴う高放熱性を実現するうえで難点があった。
、それに伴う高放熱性を実現するうえで難点があった。
また、ホットプレス焼結体の場合は安定して大型の基板
を作ることができず高集積化に制限があった。
を作ることができず高集積化に制限があった。
本発明は、上記の従来の課題を解決するため、放熱性、
量産性に富み、基板の大型化が可能な金属基板を得るこ
とを目的とするものである。
量産性に富み、基板の大型化が可能な金属基板を得るこ
とを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明に係る集積回路用金属基板は、立方晶窒化ホウ素
（ｃ−ＢＮ）の薄膜を蒸着により金属板の表面に被着し
てなるものである。蒸着法としてはＰＶＤ法またはＣＶ
Ｄ法がとられる。金属板には一般にＡＩ、Ｃｕ系の材料
が用いられるが、磁性材料を用いると電磁シールドが可
能になる。
（ｃ−ＢＮ）の薄膜を蒸着により金属板の表面に被着し
てなるものである。蒸着法としてはＰＶＤ法またはＣＶ
Ｄ法がとられる。金属板には一般にＡＩ、Ｃｕ系の材料
が用いられるが、磁性材料を用いると電磁シールドが可
能になる。
［作 用コ
本発明による金属基板は、蒸着によりｃ−ＢＮの薄膜を
金属板表面に被管せしめたものである。
金属板表面に被管せしめたものである。
現在までにｃ−ＢＮの実用化の可能性のある成形体は得
られていないため、ｃ−ＢＮの持つ高熱伝導率・電気絶
縁性を有効に利用できる。−刃支持体としての機械的強
度は金属板が受は持つ。また、Ａｌフィンなどの放熱部
を直接金属板に接合することができ、金属板による放熱
面積の増大とあいまって高放熱性が得られる。
られていないため、ｃ−ＢＮの持つ高熱伝導率・電気絶
縁性を有効に利用できる。−刃支持体としての機械的強
度は金属板が受は持つ。また、Ａｌフィンなどの放熱部
を直接金属板に接合することができ、金属板による放熱
面積の増大とあいまって高放熱性が得られる。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図により説明する。
第１図は本発明による金属基板の＝実施例を示す拡大断
面図である。図において、１１は全体としての金属基板
、１２は半導体素子等の支持体としての強度を受は持つ
金属板であり、材質はとくに限定されない。一般にＡＩ
、Ｃｕ系の材料が用いられるが、磁性材料を用いると電
磁シールドが可能になる。金属板１２の厚さは１ ｍｍ
程度で十分である。１３は金属板１２の片面に蒸着によ
り被告されたｃ−ＢＮの薄膜で、その膜厚は１０μｍ程
度である。蒸着法はＰＶＤ法またはＣＶＤ法が用いられ
る。例えば、レーザＰＶＤ法で蒸着することがてきる。
面図である。図において、１１は全体としての金属基板
、１２は半導体素子等の支持体としての強度を受は持つ
金属板であり、材質はとくに限定されない。一般にＡＩ
、Ｃｕ系の材料が用いられるが、磁性材料を用いると電
磁シールドが可能になる。金属板１２の厚さは１ ｍｍ
程度で十分である。１３は金属板１２の片面に蒸着によ
り被告されたｃ−ＢＮの薄膜で、その膜厚は１０μｍ程
度である。蒸着法はＰＶＤ法またはＣＶＤ法が用いられ
る。例えば、レーザＰＶＤ法で蒸着することがてきる。
ｃ−ＢＮ膜１３は上記の蒸着法により得られる高純度の
薄膜であるため、その熱伝導率は５００Ｗ／ｍ−に以上
にも達することが確認されている。
薄膜であるため、その熱伝導率は５００Ｗ／ｍ−に以上
にも達することが確認されている。
これはＡｌ２Ｏ３の１７Ｗ／ｍ−に程度に比べてかなり
大きな値であり、高放熱性を達成することがてきる。い
うまでもなく、電気絶縁性、絶縁耐圧が十分に高いもの
である。また、上記の蒸着法の採用により、信頼性の高
い金属基板を安定して量産することができ、基板の大型
化が可能である。
大きな値であり、高放熱性を達成することがてきる。い
うまでもなく、電気絶縁性、絶縁耐圧が十分に高いもの
である。また、上記の蒸着法の採用により、信頼性の高
い金属基板を安定して量産することができ、基板の大型
化が可能である。
したがって、本金属基板１１の放熱面積の増大ともあい
まって半導体素子の高集積化が可能であることを示唆し
ている。さらに、ｃ−ＢＮ膜１３はα線を放射するよう
な不純物を含まないため、ソフトエラーを生じるおそれ
もない。
まって半導体素子の高集積化が可能であることを示唆し
ている。さらに、ｃ−ＢＮ膜１３はα線を放射するよう
な不純物を含まないため、ソフトエラーを生じるおそれ
もない。
第２図は上記のようなｃ−ＢＮ膜（膜厚１０μｍの場合
）の剥離強度を発熱密度との関係で示した線図である。
）の剥離強度を発熱密度との関係で示した線図である。
第２図から発熱密度１４ Ｗ ／ ｅＩ＃以下で十分に
機能し得ることがわかる。
機能し得ることがわかる。
第３図は本金属基板でＬＳＩパッケージを構成した場合
の一例を示す断面図である。上記のように、この金属基
板のｃ−ＢＮ膜１３は高熱伝導性を有するため、ＬＳＩ
チップ１はｃ−ＢＮ膜１３上に直接全接合で固着するこ
とができる。また、ＡＩフィン４も金属板１２に直接固
着し得る。その固定法は融接、ロー付は等が用いられる
。キャップ９はこの実施例ではムライトキャップである
が、アルミナキャップとしてもよい。あるいは、本金属
基板１１と同様の構成とすることもできる。
の一例を示す断面図である。上記のように、この金属基
板のｃ−ＢＮ膜１３は高熱伝導性を有するため、ＬＳＩ
チップ１はｃ−ＢＮ膜１３上に直接全接合で固着するこ
とができる。また、ＡＩフィン４も金属板１２に直接固
着し得る。その固定法は融接、ロー付は等が用いられる
。キャップ９はこの実施例ではムライトキャップである
が、アルミナキャップとしてもよい。あるいは、本金属
基板１１と同様の構成とすることもできる。
キャップ９と金属基板１１は従来例と同様にリドフレー
ム８の引出し中間部にて封止ガラス１０により封着され
ている。
ム８の引出し中間部にて封止ガラス１０により封着され
ている。
第３図の構成から明らかなように、本金属基板１１を用
いると、従来例を示した第４図のものと比べて、ＡＩフ
ィン４の放熱部の構造がきわめて簡１１ｔなものとなる
。
いると、従来例を示した第４図のものと比べて、ＡＩフ
ィン４の放熱部の構造がきわめて簡１１ｔなものとなる
。
［発明の効果コ
以上のように本発明によれば、高純度のｃ−ＢＮ膜を蒸
着することによって、高熱伝導性を有する大型の金属基
板が得られるので、放熱性が著しく向上し、半導体素子
の集積化を高めることができる。その集積度は従来のも
のに比し少なくとも１桁は向上する。また、ＬＳＩ、Ｖ
ＬＳＩ等を直接搭載できるため放熱構造がきわめて簡単
になり、部品点数も少なくコスト低減に寄与する。もち
ろん、量産性に富み、基板の大型化ができ、高信頼度の
基板を安定して供給できるなど効果は著大である。
着することによって、高熱伝導性を有する大型の金属基
板が得られるので、放熱性が著しく向上し、半導体素子
の集積化を高めることができる。その集積度は従来のも
のに比し少なくとも１桁は向上する。また、ＬＳＩ、Ｖ
ＬＳＩ等を直接搭載できるため放熱構造がきわめて簡単
になり、部品点数も少なくコスト低減に寄与する。もち
ろん、量産性に富み、基板の大型化ができ、高信頼度の
基板を安定して供給できるなど効果は著大である。
第１図は本発明の一実施例を示す拡大断面図、第２図は
上記実施例のｃ−ＢＮ膜の剥離強度と発熱密度の関係を
示す線図、第３図は本発明の金属基板の使用例を示す断
面図、第４図は従来のアルミナ基板の使用例を示す断面
図である。 １１・・・金属基板 １２・・・金属板 １３・・・ｃ−ＢＮ膜 ￥１図 第２図 発部密度ｆＷ／ｃｍ２） 代理人 弁理士 佐々木 宗 治
上記実施例のｃ−ＢＮ膜の剥離強度と発熱密度の関係を
示す線図、第３図は本発明の金属基板の使用例を示す断
面図、第４図は従来のアルミナ基板の使用例を示す断面
図である。 １１・・・金属基板 １２・・・金属板 １３・・・ｃ−ＢＮ膜 ￥１図 第２図 発部密度ｆＷ／ｃｍ２） 代理人 弁理士 佐々木 宗 治
Claims (2)
- （１）立方晶窒化ホウ素の薄膜を金属板の表面に蒸着し
てなることを特徴とする集積回路用金属基板。 - （２）立方晶窒化ホウ素薄膜をＰＶＤ法またはＣＶＤ法
により蒸着したことを特徴とする請求項１に記載の集積
回路用金属基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21527388A JPH0265162A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 集積回路用金属基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21527388A JPH0265162A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 集積回路用金属基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265162A true JPH0265162A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16669580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21527388A Pending JPH0265162A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 集積回路用金属基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0265162A (ja) |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP21527388A patent/JPH0265162A/ja active Pending
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