JPS6140047A - 半導体素子搭載用パツケ−ジ - Google Patents

半導体素子搭載用パツケ−ジ

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JPS6140047A
JPS6140047A JP16208784A JP16208784A JPS6140047A JP S6140047 A JPS6140047 A JP S6140047A JP 16208784 A JP16208784 A JP 16208784A JP 16208784 A JP16208784 A JP 16208784A JP S6140047 A JPS6140047 A JP S6140047A
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JP
Japan
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insulating layer
penetrating hole
metal plate
semiconductor element
plate
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JP16208784A
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JPH0548628B2 (ja
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Hideji Kuwajima
秀次 桑島
Mamoru Kamiyama
上山 守
Naoki Nakano
中野 直記
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • H10W70/00Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/60Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
    • H10W70/67Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their insulating layers or insulating parts
    • H10W70/68Shapes or dispositions thereof
    • H10W70/6875Shapes or dispositions thereof being on a metallic substrate, e.g. insulated metal substrates [IMS]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/44Manufacturing insulated metal core circuits or other insulated electrically conductive core circuits
    • H05K3/445Manufacturing insulated metal core circuits or other insulated electrically conductive core circuits having insulated holes or insulated via connections through the metal core

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の属する技術分野・) 本発明は半導体素子搭載用パッケージの改良に関する。
(従来技術とその問題点) ・従来、半導体素子をプリン、ト配線板上に搭載するに
は、セラミック製のチップキャリアもしくはセラミック
製のパッケージを介して搭載する方法−が一般的であっ
た。しかし一般的に使用されている高アルミナ質セラミ
ック(以下セラミックとする)は誘電率が約9と高くこ
のため近年の演算速度の超高速化においては信号遅れが
大きいため好ましい材料ではなかった。一方ガラスエポ
キシ配線板は誘電率が5程度で配線の浮遊容量による信
号波形のくずれはセラミックより少ないもののセラミッ
クに比べ耐熱性が低い、熱伝導率が低い。
という欠点を有しておシ実装の高密度化には限界があっ
た。
一方シリコンチップをプリント配線板上に直接搭載する
方法も試みられているがチップキャリア・を介したもの
が殆んどであシ入出力の端子数が多いものはビングリッ
ドアレイ型パッケージとなシ前述のセラミックに起因す
る欠点はさけられない。
また半導体素子が配線板の電気信号によシ誤動作するの
でアース回路を設けなければならない。
しかし上記のような配線板ではすべての回路に対してそ
れぞれ別個にアース回路を設けなければならないという
欠点があった。
(発明の目的) 本発明はこれらの欠点のない半導体素子搭載用パッケー
ジを提供することを目的とするものである。
(発明の構成) 本発明者らは上記の欠点について種々検討した結果、半
導体素子搭載側パッケージの構造を下記の如く金属板の
半導体素子を搭載する部分および蓋を接合する部分以外
の部分に貫通孔を設け、この貫通孔および半導体素子を
搭載する部分並びに蓋を接合する部分を除く金属板の表
面に形成された絶縁層、かつ前記表面の絶縁層上に形成
された電気回路、前記貫通孔に形成された絶縁層には金
 ′肩板と絶縁され前記電気回路と導通するよう絶縁層
を貫通して形成された導電層および金属板と導通するよ
う絶縁層を貫通して形成された導電層。
該それぞれの導電層と接して挿入固着された接続ビン、
金属板に接合された蓋とからなる構造としたところ、防
電率が5程度で、耐熱性および熱伝導率がガラスエポキ
シ配線板に比べ高く、高発熱密度の素子も搭載可能であ
るととが確認された。
また配線板の電気信号による誤動作が生じないことも確
認された。
本発明は金属板の半導体素子を搭載する部分および蓋を
接合する部分以外の部分に設けられた貫通孔、この貫通
孔および半導体素子を搭載する部分並びに蓋を接合する
部分を除く金属板の表面に形成された絶縁層、かつ前記
表面の絶縁層上に形成された電気回路、前記貫通孔に形
成された絶縁層には金属板と絶縁され前記電気回路と導
通するよう絶縁層を貫通して形成された導電層および金
属板と導通するよう絶縁層を貫通して形成された導電層
、該それぞれの導電層と接して挿入固着された接続ビン
、金属板に接合された蓋とからなる半導体素子搭載用パ
ッケージに関する。
本発明において使用、される金属板は、銅、アルミニウ
ムなど熱伝導性にすぐれたものが好まましいが、搭載す
る半導体素子の大きさによシ、熱膨張係数の不一致に起
因する不都合が発生する場合にはコバール、42合金な
ど半導体素子と熱膨張係数が近似する金属材料を使用す
ることが好ましし。
またその金属板の厚さは特に制限はないが、放熱の効果
を考慮して0.3〜2.5閣程度のものを用いることが
好ましい。絶縁材料についても特に制限はないが、一般
にプリント配線板に使用されるガラスエポキシ複合材料
を用いることが好ましい。
ガラス材料としてはガラス布、ガラス不織布、ガラスチ
ョップ、ガラス粉末などが単独あるいは組み合わされて
エポキシ樹脂組成物と併用される。
特に貫通孔内を充てんするには、ガラス布、ガラス不織
布よシガラスチョップ又はガラス粉末などとエポキシ樹
脂組成物とを併用した絶縁材料を使用するのが好ましい
。貫通孔以外に形成する絶縁内 る藺、径同士のクリアランスは約0.05wn以上ある
ことが好ましく、0.1m以上あればさらに好ましい。
金属板と導通する導体層は接続ビンを接続してアースを
とるため配設されるもので、少なくとも1箇所は必要で
あるがあまシ数多く配設する必要はない。また金属板と
導通する導体層は表面の絶縁層に、形成される電気回路
とは絶縁されるのが通常であるが、電気回路の設計上必
要に応じて導通される。
接続ピン祉信号接続ピンとして用いるものであるが特殊
なものは必要とせず、従来公知のもの例えばコバール、
42合金、52合金等が用いられ。
その長さについても特に制限はなく金属板に接合する蓋
と接触しない長さのものでかつ配線板の厚さよシも長い
ものを使用することが好ましい。
また接続ビンは端子を半導体素子搭載側に位置するよう
導電層に挿入固着することが好ましい。
さらに接続ヒンは挿入面着後気密接合する事が好ましく
、気密接合する方法としては融点が150℃以上、40
0℃未満のろう材を用いて再溶融によシ気密接合するこ
とが好ましい。
なお上記で説明した配線板とは金属板に絶縁層。
導電層、電気回路等を形成し、導電層に接続ピンを挿入
固着した状態のものを示す。
蓋を接合する部分とは金属板の側面又は縁若しくは側面
と縁の両方を示し、蓋は半導体素子を搭載し、かつ接続
ビンの端子と電気回路とを接続した後気密接合される。
接合方法については特に制限はないが、ろう材を用いて
接合する方法が最も好ましく、使用するろう材は融点が
150℃以上。
400℃未満のものを使用することが望ましく例えばS
n、Pbを主成分とするはんだ材料などが再溶融による
接合が行なえるので好ましい。
本発明における半導体素子搭載用パッケージには半導体
装置、ネールへラドピンの端子と電気回路とを接続した
部分などは含まない。
(実施例) 以下実施例によシ本発明を説明する。
実施例1 所定の位置に所定の数だけ、直径1.2 mmの貫通孔
(スルーホール)Aを設けた50X50mmの寸法で、
厚さが、1.0 mmの銅板Aを、従来公知のエボノー
ル処理によシ亜酸化銅処理をした。
次に厚さ0.2 mmのガラスエポキシ積層板用プリプ
レグ材料(以下プリプレグ材料とする)を2X2won
の寸法に切断して前述の貫通孔A上に置き。
この後25X25mmの寸法で、厚さが5閣の銅板Bを
前述の亜酸化銅処理した銅板Aの表側の表面の中央部に
乗せ、さらに上記と同じ厚さのプリプレグ材料を50X
50mmの寸法に切断し、そしてその中央部を25X2
5■の寸法にくシ抜き、そのくシ抜いた部分で前述の銅
板Bをとシまくように8枚積層しく一部は2×2Mの寸
法のプリプレグ材料上に重なる)、また上記と同じ厚さ
のプリプレグ材料を50X50mの寸法に切断し、それ
を銅板Aの裏側の表面に8枚重ねて配設し、銅板Bを圧
着したままでプリプレグ材料を120’ICで1時間、
さらに160℃で1時間、圧力2 kg/cm”の条件
で加熱、加圧せしめ9貫通孔A内をプリプレグ材料で充
填して絶縁層を形成すると共に側面および銅板Bを設置
した以外の表面に厚さ1.0 mmの絶縁層を形成した
。その後銅板Bを取り外し。
次いで1箇所だけ除いて銅板Aに接しないように貫通孔
Aに形成した絶縁層の中央部を超硬ドリルで直径0.6
 @mの貫通孔Bを新たに設けると共に1箇所だけ上記
と同じドリルを用いて金属板Aに接するように貫通孔A
に形成した絶縁層に貫通孔Cを設け、その後一般にアデ
ィティブ法と呼ばれる銅導体回路形成法によシ負通孔C
の端部周辺を除いた他の部分の表面に形成した絶縁層上
に電気回路を形成し、また貫通孔Bおよび貫通孔Cには
導電層を配設して貫通孔Bのみに配設した導電層を前記
電気回路と導通させた。
次に各導電層に直径が0.58mmで一方の端部をくぎ
の顆状に加工した長さ6mmの52合金のネールへラド
ビンを下部から挿入しそして端子を表側の表面に霧出さ
せた後半田にて接続し、このうち銅板Aと導通するネー
ルヘッドビン1本をアース回路とした半導体素子搭載用
配線板を得た。
この半導体素子搭載用配線板の誘電率ti、5.1でガ
ラスエポキシ配線板とほぼ同一で、また半導体素子を搭
載する部分の熱伝導率は、0.92cJF/(7)・秒
・℃で半導体素子の発生する熱を裏面に放熱することが
できた。また配線板の電気信号による誤動作は見られな
かった。
次に前記で得た半導体素子搭載用配線板の中央部(絶縁
層を形成していない部分)に半導体素子を搭載後、直径
50μm(φ)のアルミニウム線を超音波ボンダーを用
いてボンディングして前記のネールヘッドピンの端子と
電気回路とを接続し、さらにネールヘッドピンと貫通孔
Bおよび貫通孔Cに配設した導電層とを融点が182℃
のSn:Pb=63 :37 (重量比)はんだを用い
て気密接合した。この後内径が50.5 X 50.5
 mmで高さが5■゛、肉厚0; 5 trmの銅製の
蓋を銅板Aの側面に融点が182℃のSn:Pb =6
3 : 37 (重量比)はんだを用いて接合した。こ
のようにすることによシ半導体素子搭載用パッケージに
前記の半導体素子、ネールへラドピンの端子と電気回路
とを接続した部分などを気密封止することができる。気
密封止して得られたものが半導体装置である。
次に気密封止して得た半導体装置をプレッシャークツカ
ー試験機で120℃、2気圧(ゲージ圧)の条件で50
0時間試験したが、アルミニウム線の腐食は見られなか
った。
実施例2 金属板として寸法が50X50mm、厚さが0.5cm
で表面をサンドブラストにて7.5±2八μmの一表面
粗さに加工した後ニッケルメッキを2μmの厚さに施し
たコバール板を使用し、そしてコバール板の縁1mmに
絶縁層を形成しないで露出させ。
かつ電気回路の形成および導電層の配設をテンティング
法と呼ばれる銅導体回路形成法で行なった以外は実施例
1と同上方法で半導体素子搭載用配線板を得た。
この半導体素子搭載用配線板の誘電率は5.0で秒・℃
でニッケル板の熱伝導率と近似した値を示した。また配
線板の電気信号による誤動作は見られなかった。
次に前記で得た半導体素子搭載用配線板の中央部に半導
体素子を搭載後、直径50μm(φ)のアルミニウム線
を超音波ボンダーを用いてボンディングして前記のネー
ルヘッドピンの端子と電気回路とを接続した。この後内
径が48X48mmで高さが5mm、肉厚0.5 mm
でつばの幅が1mmの銅製の蓋をコバール板の縁に実施
例1と同じはんだを用いて接合した。この方法において
も半導体素子搭載用パッケージ内に前記の半導体素子、
ネールヘッドピンの端子と電気回路とを接続した部分な
どを気密封止することができる。気密封止して得られた
ものが半導体装置である。
次に気密封止して得た半導体装置をプレッシャークツカ
ー試験機で120℃、2気圧(ゲージ圧)の条件で50
0時間試験したがアルミニウム線の腐食は見られなかっ
た。
以上の結果から実施例1および実施例2で得られた半導
体素子搭載用配線板の熱伝導率はガラスエポキシ配線板
の5 X I 0−4ca4’ /(3・秒・℃に比べ
著しく大きい値を示すことがわかる。
(発明の効果) 本発明になる半導体素子搭載用パッケージは。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、金属板の半導体素子を搭載する部分および蓋を接合
    する部分以外の部分に設けられた貫通孔、この貫通孔お
    よび半導体素子を搭載する部分並びに蓋を接合する部分
    を除く金属板の表面に形成された絶縁層、かつ前記表面
    の絶縁層上に形成された電気回路、前記貫通孔に形成さ
    れた絶縁層には金属板と絶縁され前記電気回路と導通す
    るよう絶縁層を貫通して形成された導電層および金属板
    と導通するよう絶縁層を貫通して形成された導電層、該
    それぞれの導電層と接して挿入固着された接続ピン、金
    属板に接合された蓋とからなる半導体素子搭載用パッケ
    ージ。
JP16208784A 1984-07-31 1984-07-31 半導体素子搭載用パツケ−ジ Granted JPS6140047A (ja)

Priority Applications (1)

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JP16208784A JPS6140047A (ja) 1984-07-31 1984-07-31 半導体素子搭載用パツケ−ジ

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JP16208784A JPS6140047A (ja) 1984-07-31 1984-07-31 半導体素子搭載用パツケ−ジ

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JPS6140047A true JPS6140047A (ja) 1986-02-26
JPH0548628B2 JPH0548628B2 (ja) 1993-07-22

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01160043A (ja) * 1987-12-16 1989-06-22 Ibiden Co Ltd 電子部品塔載用基板の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53111472A (en) * 1977-03-01 1978-09-29 Fujitsu Ltd Printed circuit board
JPS5745957A (en) * 1980-09-02 1982-03-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Circuit substrate and manufacture thereof

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