JPH0340455A - セラミックチップキャリヤー - 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］ 本発明は、セラミックチップキャリヤーに関するもので
、更に詳しくはセラミックチップキャリヤーの半導体素
子搭載部材として、銅−タングステンあるいは銅−モリ
ブデンよりなる非合金組成体を用いたものである。

［従来の技術］ 従来、半導体用セラミックパッケージはグリーンセラミ
ックシートに必要金属層をスクリーンプリント法により
印刷しこれを積層し焼結−体化して、このセラミック体
の金属層に必要な金属部材をろう付けにより取りつける
方法か、又はプレス法によってセラミック枠体を成形し
、これにメタライズを施して、このメタライズ部を介し
て金属部材とろう付性により接着しパッケージとしてき
た。

第２図はセラミックチップキャリヤーの従来法によって
製作されたものの要部断面図であり、全体はセラミック
の積層品ｌからなり、中央のキャビティー底部に半導体
素子搭載部２であるメタライズ部を有し又メタライズに
より形成された外部への導出リード４．５を具えており
更に外部への導出リードであるメタライズによって形成
されたリード３を有している。従って半導体素子搭載部
２の下部はセラミックにより構成されているものである
。

しかし、積層パッケージの中でも半導体素子を接着する
部分、いわゆる半導体素子搭載部がセラミック上のメタ
ライズ部によって構成されているパッケージでは、セラ
ミックを焼結一体化する際に起るシート自身の歪或いは
積層時の外的な力によって生ずる歪により半導体素子搭
載部のセラミックに反りゃ、うねりを生ずることがある
という欠点があり、半導体素子の接着強度が弱いとか又
半導体素子が水平に搭載されない等の欠点が生じ、半導
体素子搭載部の平坦なパッケージを製作するためにすで
に特願昭５Ｂ−２１４３４１号として提案された発明等
がなされてきた。

最近、技術の発展に伴って大型の素子を搭載するパッケ
ージが要求されるようになり、したがってパッケージ自
体も大型化され、セラミックの歪を僅少にとどめたり、
接合する半導体素子搭載部材との膨脂差を解消せしめた
りすることがますます困難さを増してきた。

一方、シリコン素子と銅を主体とする端子板が接続され
る構造の半導体装置において、両者の中間に、胴中にタ
ングステン又はモリブデンを分散せしめて焼結してなる
電極を介在せしめた装置も知られている（特開昭５０−
８２７７８号公報参照）。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ 本発明は前記諸欠点、諸問題を一挙に解決するだけでな
く、大型化を可能にしたセラミックキャリヤーを提供す
ることを目的とする。又、用いる材質については、特開
昭５０−８２７７８号公報記載の技術では、銅とタング
ステン又はモリブデンとの混和物が焼結体であるため、
熱膨脹係数、熱伝導率ともＷ（又はＭ　ｏ　）　／Ｃｕ
の複合則があてはまらず、実質的には空孔が存在するも
ので、メツキ性、気密性や熱伝導性等の基板に要求され
る特性の点で問題がある。本発明では、Ｗ（又はＭ　ｏ
　）　／　Ｃｕの複合材料におけるこの点の問題も解決
するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、セラミック枠体と、重量％で９９〜７０％の
タングステン又はモリブデン多孔体を芯材としてこれに
１〜３０％の銅を溶融して充填してなる非合金組成体か
らなる板状の半導体素子搭載部とがろう付けにより直接
接合された構造であるセラミックチップキャリヤーであ
る。

本発明で使用する非合金組成体は、上記のとおりタング
ステン又はモリブテン多孔体を芯材とし、それに鋼材を
溶融して充填せしめた複合材料である。これは溶浸法と
呼ばれる方法であって、この方法によると、毛細管現象
によりタングステン又はモリブデンの多孔体の空隙率は
溶融した銅によりほぼ完全に充填されるので、非合金組
成体の密度は実質１００％になる。

前記材料の持つ特性のうち熱膨脹係数及び熱伝導率を第
１表で銅−タングステン組成体について、第２表て銅−
モリブデン組成体について示した。

第１表 第２表 第１表及び第２表から明らかなように、銅−タングステ
ン、銅−モリブデン組成体は、銅の含有量の比較的少い
領域においてはセラミックの持つ熱膨脹係数５０〜７５
Ｘ１０−７に適合する熱膨脹係数を有し、しかもその値
はＷ（又はＭ　ｏ　）／Ｃｕの複合則に基づく理論値と
ほぼ一致するため、銅含有率を変えることによって任意
に必要とする熱膨脹係数を有する複合金属材料を得るこ
とができる。したがって現在使用されている金属よりも
熱膨脹係数がセラミックのそれに適合する金属材料を得
ることができる。

［実施例］ 第１図は本願発明によるセラミックチップキャリヤーの
要部断面である。セラミック枠体１１はテープ積層法に
より作成される。所定形状に形成され導体印刷を行った
グーンセラミックシートを複数層積層し、これを焼結一
体化したものを用意し、別に銅−モリブデン組成体のう
ちシリコーンと最も熱膨脹係数の近い溶浸法により作成
した銅１％、モリブデン９９％組成体の板を半導体素子
搭載部材１２として用意しニッケルメッキの所定厚みを
施しておく。積層セラミック、特にチップキャリヤーな
どの場合では一枚のグリーンシートに多数個のパターン
をつけて積層一体化するのが常法であり、従って前記部
材１２のろう付も個々のチップキャリヤーに分割する前
にセラミック枠体１１とろう付された。ろう付後所定の
メツキが施された後個々のチップキャリヤーに分割され
、必要特性がテストされた。勿論テスト結果に異常はな
く全く問題となるべき欠点はなかった。なお、図中、１
３，１４．１５はそれぞれメタライズ部である。

［発明の効果］ 以上説明したごとく、本発明はセラミック材料に金属材
料を半導体素子搭載部材として取りつけたセラミックチ
ップキャリヤーであって、用いる金属材料の持つセラミ
ック例えばムライトなどにも適合しているため、この金
属材料をセラミック部と容易に置き換えることができ反
りや歪のない平坦な半導体搭載部を持つものをつくり出
せるし、したがって大型化も容易である。。更には熱伝
導率が大きいため放熱部材として用いることもでき大容
量化された半導体素子にも高い熱放散を必要とするもの
にも最適であり、又本金属材料にメツキ層を形成するこ
とにより直接半導体素子を接着できるためパッケージの
部品点数を減らしたり形状をシンプルにしたりすること
ができ今後のセラミックチップキャリヤーとして必須の
ものとなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のセラミックチップキャリヤー
の要部断面図、第２図は従来技術によるセラミックチッ
プキャリヤーの要部断面図である。 ｌ・・・セラミックの積層品、 ２・・・半導体素子搭載部、３・・・リード、４．５・
・・導出リード、１１・・・セラミック枠体、１２・・
・半導体素子搭載部材、 １３．１４．１５・・・メタライズ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック枠体と、重量％で９９〜７０％のタングステ
   ン又はモリブデン多孔体を芯材として、これに１〜３０
   ％の銅を溶融して充填してなる非合金組成体からなる板
   状の半導体素子搭載部とがろう付けにより直接接合され
   た構造であることを特徴とするセラミックチップキャリ
   ヤー。