JPH0851172A - セラミックパッケージ及び放熱基板 - Google Patents

セラミックパッケージ及び放熱基板

Info

Publication number
JPH0851172A
JPH0851172A JP6184629A JP18462994A JPH0851172A JP H0851172 A JPH0851172 A JP H0851172A JP 6184629 A JP6184629 A JP 6184629A JP 18462994 A JP18462994 A JP 18462994A JP H0851172 A JPH0851172 A JP H0851172A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat dissipation
ceramic package
thermal expansion
thermal conductivity
dissipation board
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.)
Granted
Application number
JP6184629A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2973170B2 (ja
Inventor
Tadashi Arikawa
正 有川
Akira Ichida
晃 市田
Tadashi Igarashi
廉 五十嵐
Yoshihiko Doi
良彦 土井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Tungsten Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Tungsten Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Tungsten Co Ltd filed Critical Tokyo Tungsten Co Ltd
Priority to JP6184629A priority Critical patent/JP2973170B2/ja
Publication of JPH0851172A publication Critical patent/JPH0851172A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2973170B2 publication Critical patent/JP2973170B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/851Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/884Die-attach connectors and bond wires

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックパッケージに適した熱伝導率及び
熱膨張係数を有すると共に、加工性に優れ、且つ、安価
な異形形状を有する放熱基板を提案する。 【構成】 銅が40wt%となるようにモリブデン粉と
十分混合し、プレス成形後、水素中で1250℃×2時
間焼結したものを、熱間圧延・冷間圧延を施して、厚さ
1.2mmと2.3mmの板材を作製した。熱放熱基板
としての熱特性は、密度9.6g/cm3 、熱伝導率2
37w/m・k、熱膨張係数9.1×10-6/℃を得
た。この後、ニッケルめっきを施し、セラミックパッケ
ージの中の部品として組み立てた。図は、中央に凸部4
を形成し、ここに半導体チップ5を搭載する形式の異形
放熱基板1を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置、即ち、半
導体チップを搭載するセラミックパッケージに関し、特
に、放熱基板を備えたセラミックパッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のセラミックパッケージで
は、素子及びその周辺から発生する熱を効率よく放散さ
せることが極めて重要であり、このため、セラミックパ
ッケージにはヒートシンクと呼ばれる放熱基板が組み込
まれているのが普通である。この放熱基板を構成する放
熱材料として、各種の放熱材料が検討され、現在もその
研究開発が継続されている。
【0003】ユーザの種々の要求に応えるためには、様
々な形状を備えた放熱基板を用意しておくことが必要で
ある。様々な形状の放熱基板を用意するためには、単
に、矩形形状の放熱基板だけではなく、矩形以外の形状
(ここでは、異形形状)を備えた放熱基板をも用意して
おかなければならない。このように、異形形状の放熱基
板を用意するためには、各種の加工、例えば、打抜き、
プレス、段付き加工等がしやすい放熱材料であることが
望ましい、更に、セラミックパッケージに組み込まれる
異形放熱基板では、安価であることは、実用上きわめて
重要である。
【0004】このように、加工性に優れ、このため、異
形に加工することが容易であり、しかも、安価なセラミ
ックパッケージに適した放熱基板が強く望まれている。
【0005】ここで、異形形状の放熱基板には、後述す
る図に示すような様々な形状が想定されるが、切削、ス
リッティング、研摩等の加工法によることが多く、コス
トを低下する工夫をしても、これらの加工法を主とする
限り容易に行い難い。
【0006】従来、セラミックパッケージのヒートシン
クは、セラミック(例えば、酸化アルミニウムの熱膨張
係数6.7×10-6/℃)に近似することが望ましいと
されている。
【0007】しかしながら、セラミックパッケージとい
えども、半導体チップの周辺部材には、その設計上、熱
膨張係数が半導体チップの熱膨張係数(例えば、Si
4.2×10-6/℃)と比較してかなり大きいものを使
用することがある。
【0008】このような状況を考慮すると、低廉価で加
工でき、熱伝導率が高く、且つ、熱放散に優れ、更に、
熱膨張係数が9×10-6/℃以上の金属製異形ヒートシ
ンクを開発することは、セラミックパッケージの組立仕
様にフレキシブルに対応させることができるかぎとなる
技術といえるにもかかわらず、有効で、しかも、実用性
のある解決に至っていないのが実状である。
【0009】ここで、銅は、熱伝導率が380w/m・
kときわめて高く、加工性にも優れているが、熱膨張係
数が17.3×10-6/℃と大きすぎ、適切でない。ま
た、コバールは、熱膨張係数が5.3×10-6/℃で加
工性も程々でよく用いられているが、熱伝導率が17w
/m・k程度で、適切でない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従
来、セラミックパッケージ用の放熱基板に使用されてい
る材料は、熱伝導率、熱膨張係数、加工性(打抜き、切
断、プレス、段付け、せん断、パンチ穴あけ、曲げ加
工、スリッティング、切削又は研摩)及びコストの諸点
で、各種の異形の放熱基板を作製することに不向きであ
ることが判明した。
【0011】そこで、本発明の目的は、前記従来の技術
の欠点を改良し、熱膨張係数が銅の17.3×10-6
℃より小さい一定範囲内で、熱伝導率が銅の380w/
m・kから程遠くない一定以上で、加工性に優れ、安価
な異形形状放熱基板を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、一般的な
金属の加工法を基礎に加工条件を鋭意選定することによ
り、後述する本発明の熱伝導率及び熱膨張係数を有する
材料は、打抜き、切断、プレス、段付け、せん断、パン
チ穴あけ又は曲げ加工の可能であることを確認した。ま
た、切消又は研摩の内、少なくとも切削をせずに異形に
加工できる放熱材料を使用すれば、当然の帰結として、
コストの大幅低減が可能となり、低廉価な異形ヒートシ
ンクを有するセラミックパッケージを組み立てることが
できる。
【0013】本発明によれば、前記課題を解決するた
め、銅及びモリブデンの粉末を混合し、焼結し、圧延し
て形成され、熱伝導率が200w/m・k以上で、熱膨
張係数が9〜16×10-6/℃(好ましくは、9〜13
x10-6/ ℃)で、打抜き、切断、プレス、段付け、せ
ん断、パンチ穴あけ又は曲げ加工の内の1種又は2種以
上の組合せにより、異形に加工された放熱基板を組み込
まれるセラミックパッケージが得られる。
【0014】
【実施例】本発明の3つの実施例を図面を参照して説明
する。
【0015】まず、実施例1から説明する。
【0016】銅が40wt%となるようにモリブデン粉
と十分混合し、プレス成形後、水素中で1250℃×2
時間焼結したものを、熱間圧延・冷間圧延を施して、厚
さ1.2mmと2.3mmの板材を作製した。
【0017】厚さ1.2mmの板について金型打抜きプ
レスにより、図1及び図2の平板状異形放熱基板1を得
た。なお、2は丸み、3は切り欠きである。
【0018】また、厚さ2.3mmの板について矩形に
打抜いた後、4隅に丸みを付け、異形形状とした後、切
削により図3の凸部4について加工したところ、モリブ
デン圧延機の4〜5倍の速度で、また、無酸素銅にほぼ
近似した速度で加工できた。
【0019】よって、いずれも加工コストについては、
きわめて低廉価な方法で異形形状の放熱基板を製作でき
た。
【0020】放熱基板として重要な熱特性は、本実施例
の板材についてはいずれも、密度9.6g/cm3 、熱
膨張係数9.1×10-6/℃、熱伝導率237w/m・
kを得ることができ、ユーザーの要求に応えるものであ
った。
【0021】この後、ニッケルめっきを施し、セラミッ
クパッケージの中の部品として組み立てた。セラミック
パッケージとしては、種々の構成があるが、放熱基板を
半導体チップに直接に接触させるものや、リッド(キャ
ップ)として用いるもの、金属製放熱基板としてのリッ
ドに、熱膨張差を踏まえた上に敢えて半導体チップを接
合し、パッケージ全体の熱バランス等の設計上の整合を
図るものもある。
【0022】ここで、図4は、中央に凸部4を形成し、
凸部4に半導体チップ5を搭載する形式の異形放熱基板
1を用いたものを示し、一方、図5は、パッケージのリ
ッドとして、周縁に凸部4を形成された異形放熱基板1
を用いたものを示す。これら凸部はプレスにより簡単に
形成することができ、いずれも、異形放熱基板として適
用できることがわかった。
【0023】次に、実施例2を説明する。
【0024】銅が50wt%となるようにモリブデン粉
と十分混合し、プレス成形後、水素中で1200℃×2
時間焼結したものを、熱間圧延・冷間圧延を施して、厚
さ1.0mmの板材を作製した。
【0025】金型打抜きプレスにより、図1、図2、図
6及び図7の外周矩形部を加工した。
【0026】また、図6の異形放熱基板1は、その四端
にプレス加工で穴6をあけたものであり、図7の異形放
熱基板1は、その中央にプレス又はチャックすることに
よる曲げ加工で曲げ凸状部7を設けたものである。
【0027】熱特性は、密度9.5g/cm3 、熱膨張
係数11.0×10-6/℃、熱伝導率253w/m・k
を得ることができ、実施例1と同様に評価をし、有用性
を確認できた。
【0028】続いて、実施例3を説明する。
【0029】銅が60wt%となるようにモリブデン粉
と十分混合、プレス成形後、水素中で1150℃×2時
間焼結したものを、熱間圧延・冷間圧延を施して、厚さ
1.5mmの板材を作製した。
【0030】半導体チップの搭載のために、ヒートシン
クの一部を凸部4にしたり(図3)、ボンディングワイ
ヤ用パッドを0.1〜0.15mm凸部にしたもので一
体プレス加工ができれば、加工コストの低減に寄与でき
るが、前記厚さ1.5mmの板材に金型プレスによる塑
性加工を施したところ、図3、図8及び図9の異形放熱
基板1が得られた。
【0031】また、図8における凹部8の体積が大きい
場合には、凹部8の板厚方向への片端部に凸部が発生す
ることが生じ、異形放熱基板1全体では、前記発生する
凸部を吸収することができない。このときは、この実施
例に係る板材は、加工性が極めて良いため、凸部を切削
により除去することもできる。このように、この実施例
における板材は、切削加工もできるため、結局は、異形
放熱基板1を安価に製作することができた。
【0032】実施例3に係る板材の熱特性は、密度9.
4g/cm3 、熱膨張係数12.3×10-6/℃、熱伝
導率272w/m・kを得ることができ、実施例1と同
様に評価をし、有用性を確認できた。
【0033】異形放熱基板の加工性の目安として、モリ
ブデンに銅を40%、50%、及び60%含有させた粉
末を焼結することによって得られた複合材の硬度及びエ
リクセン値を下記の表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】表1から、上記した複合材は複合材である
にもかかわらず、エリクセン値として4以上を示すこと
が判る。
【0036】なお、銅35wt%の複合圧延材も試みた
ところ、熱伝導率が200w/m・kには到達しなかっ
たものの、熱膨張係数は8.4×10-6/℃であり、諸
加工の内少なくとも打抜きは可能であり、切断も同様に
優れていることが判明した。
【0037】また、マイクロ波等に係る個別半導体レー
ザ素子9用ヒートンシンクでも、酸化ベリリウムより熱
膨張係数が若干大きい銅40wt%モリブデン複合材即
ち実施例1の異形放熱基板1で、組み立て設計条件が整
えば、本発明は、対応可能となり、これを図10に示
す。
【0038】
【発明の効果】半導体素子を搭載するパッケージ、特に
信頼性の点で優れているセラミックパッケージは、量産
コストが高ければ、汎用化して産業の発達に寄与すると
いう究極の目標を時として妨げる。
【0039】本発明は、前述した構成により、熱伝導率
が一定値以上で、熱膨張係数が一定の範囲内で、加工性
に優れ、コストが低廉価な異形放熱基板を組み込まれる
セラミックパッケージを提供することができ、利便性の
著しい向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1及び実施例2における第1の
異形放熱基板の正面図である。
【図2】本発明の実施例1及び実施例2における第2の
異形放熱基板の正面図である。
【図3】本発明の実施例1における第3の及び実施例3
における第1の異形放熱基板の正面図及び断面図であ
る。
【図4】本発明の実施例1における半導体チップを搭載
された第4の異形放熱基板の断面図である。
【図5】本発明の実施例1におけるパッケージのリッド
として用いられた第5の異形放熱基板の断面図である。
【図6】本発明の実施例2における第3の異形放熱基板
の正面図及び断面図である。
【図7】本発明の実施例2における第4の異形放熱基板
の正面図及び断面図である。
【図8】本発明の実施例3における第2の異形放熱基板
の正面図及び断面図である。
【図9】本発明の実施例3における第3の異形放熱基板
の正面図及び断面図である。
【図10】本発明の実施例1における半導体レーザ素子
を搭載された第6の異形放熱基板の斜視図である。
【符号の説明】
1 異形放熱基板 2 丸み 3 切り欠き 4 凸部 5 半導体チップ 6 穴 7 曲げ凸状部 8 凹部 9 半導体レーザ素子
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/14 C (72)発明者 土井 良彦 東京都葛飾区青戸六丁目40番1号 東京タ ングステン株式会社東京製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置を搭載するのに使用されるセ
    ラミックパッケージにおいて、銅及びモリブデンの粉末
    を混合し、焼結し、圧延して形成され、200w/m・
    k以上の熱伝導率、9〜16×10-6/℃の熱膨張係数
    を備え、且つ、異形形状に加工された放熱基板を具備し
    ていることを特徴とするセラミックパッケージ。
  2. 【請求項2】 セラミックパッケージに使用される放熱
    基板において、銅及びモリブデンの粉末を混合し、焼結
    し、圧延して形成され、熱伝導率が200w/m・k以
    上で、熱膨張係数が9〜16×10-6/℃で、打抜き、
    切断、プレス、段付け、せん断、パンチ穴あけ、曲げ加
    工の内の1種又は2種以上の加工を組合せにより、異形
    に加工されていることを特徴とする放熱基板。
JP6184629A 1994-08-05 1994-08-05 セラミックパッケージ及び放熱基板 Expired - Lifetime JP2973170B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6184629A JP2973170B2 (ja) 1994-08-05 1994-08-05 セラミックパッケージ及び放熱基板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6184629A JP2973170B2 (ja) 1994-08-05 1994-08-05 セラミックパッケージ及び放熱基板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0851172A true JPH0851172A (ja) 1996-02-20
JP2973170B2 JP2973170B2 (ja) 1999-11-08

Family

ID=16156579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6184629A Expired - Lifetime JP2973170B2 (ja) 1994-08-05 1994-08-05 セラミックパッケージ及び放熱基板

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2973170B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100480659B1 (ko) * 2001-09-19 2005-04-07 니뽄 가이시 가부시키가이샤 복합 재료
US6998180B2 (en) 2002-03-22 2006-02-14 Plansee Aktiengesellschaft Package with a substrate of high thermal conductivity
DE10251411B4 (de) * 2002-10-16 2010-02-18 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Vorrichtung, umfassend eine elektronische Schaltung mit mindestens einem Halbleitermodul
KR101944756B1 (ko) * 2018-05-14 2019-02-01 세일전자 주식회사 전자부품 방열 기판

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05243436A (ja) * 1992-02-27 1993-09-21 Nisshin Steel Co Ltd 半導体パッケージ用放熱部材の製造方法
JPH0613494A (ja) * 1992-12-04 1994-01-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体装置用基板
JPH0677365A (ja) * 1992-08-26 1994-03-18 Toho Kinzoku Kk 放熱基板材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05243436A (ja) * 1992-02-27 1993-09-21 Nisshin Steel Co Ltd 半導体パッケージ用放熱部材の製造方法
JPH0677365A (ja) * 1992-08-26 1994-03-18 Toho Kinzoku Kk 放熱基板材料
JPH0613494A (ja) * 1992-12-04 1994-01-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体装置用基板

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100480659B1 (ko) * 2001-09-19 2005-04-07 니뽄 가이시 가부시키가이샤 복합 재료
US6998180B2 (en) 2002-03-22 2006-02-14 Plansee Aktiengesellschaft Package with a substrate of high thermal conductivity
DE10251411B4 (de) * 2002-10-16 2010-02-18 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Vorrichtung, umfassend eine elektronische Schaltung mit mindestens einem Halbleitermodul
KR101944756B1 (ko) * 2018-05-14 2019-02-01 세일전자 주식회사 전자부품 방열 기판

Also Published As

Publication number Publication date
JP2973170B2 (ja) 1999-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930009314B1 (ko) 열전도성 복합재
US4788627A (en) Heat sink device using composite metal alloy
US6114048A (en) Functionally graded metal substrates and process for making same
US5493153A (en) Plastic-packaged semiconductor device having a heat sink matched with a plastic package
US20080296756A1 (en) Heat spreader compositions and materials, integrated circuitry, methods of production and uses thereof
EP2428590A3 (en) Sintered diamond having high thermal conductivity and method for producing the same and heat sink employing it
US5693981A (en) Electronic system with heat dissipating apparatus and method of dissipating heat in an electronic system
US5514327A (en) Powder metal heat sink for integrated circuit devices
JPH08222669A (ja) ヒートシンク及びその製法
EP1296370A2 (en) Enclosure for a semiconductor device
US5300809A (en) Heat-conductive composite material
TWI295837B (en) Multi lead frame power package
US7083759B2 (en) Method of producing a heat dissipation substrate of molybdenum powder impregnated with copper with rolling in primary and secondary directions
US5039335A (en) Composite material for a circuit system and method of making
JPH0851172A (ja) セラミックパッケージ及び放熱基板
EP1231633B1 (en) Material of heat-dissipating plate on which semiconductor is mounted, method for fabricating the same, and ceramic package produced by using the same
JP3451979B2 (ja) 半導体装置
JPH03218031A (ja) 半導体集積回路装置およびそれに用いられるプリフォーム接合材
JP3482580B2 (ja) 高放熱性金属複合板材及びそれを用いた高放熱性金属基板
JP2704932B2 (ja) 放熱基板およびその製造方法ならびに半導体装置
JP3552587B2 (ja) 複合材料及び半導体装置
JPH0677678A (ja) ヒートシンク構造
JP3452015B2 (ja) ヒートシンク及びその製造方法
JPH1060553A (ja) 半導体素子の放熱板用のCu−W合金基板の製造方法
JP2602161B2 (ja) 高放熱性集積回路パッケージ

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980107

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100903

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110903

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120903

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120903

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903

Year of fee payment: 14

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term