JPS6187843A - 半導体装置用基板材料およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置用基板材料およびその製造方法Info
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- JPS6187843A JPS6187843A JP59208471A JP20847184A JPS6187843A JP S6187843 A JPS6187843 A JP S6187843A JP 59208471 A JP59208471 A JP 59208471A JP 20847184 A JP20847184 A JP 20847184A JP S6187843 A JPS6187843 A JP S6187843A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- substrate material
- alloy
- less
- thermal expansion
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Die Bonding (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］
この発明は、各種の集積回路等に用いられる半導体装侃
用塔板材料およびそのｌＦＪ造方法の改良に関ブる。
用塔板材料およびそのｌＦＪ造方法の改良に関ブる。
［従来の技術１
半導体装置用阜（尺を措成する材料は、熱応力による正
を発生しないように、その熱膨張係数が、Ｊ１′−７り
１本不子の熱膨張係数とあまり変わらないことが要請さ
れる。そこで、従来より、熱膨張係数差の小さい材わ１
として、たとえば］バール（２９千早％Ｎｉ−１７ｍｆ
ｆ１％Ｃｏ −Ｆｅ ）もしく ｔｉｔ ４２７Ｄイ（
４２手甲％Ｎｉ −Ｆｅ ）などのＮ ＋ 合金、また
はアルミノｂＬ＜はフォルステライ１−などのセラミッ
ク材料が用いられてきている。
を発生しないように、その熱膨張係数が、Ｊ１′−７り
１本不子の熱膨張係数とあまり変わらないことが要請さ
れる。そこで、従来より、熱膨張係数差の小さい材わ１
として、たとえば］バール（２９千早％Ｎｉ−１７ｍｆ
ｆ１％Ｃｏ −Ｆｅ ）もしく ｔｉｔ ４２７Ｄイ（
４２手甲％Ｎｉ −Ｆｅ ）などのＮ ＋ 合金、また
はアルミノｂＬ＜はフォルステライ１−などのセラミッ
ク材料が用いられてきている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、最近の半導体技術の著しい進歩は、素子
の大形化および集積度の増加を招来しており、それに作
なって上述の熱膨張係数差のほかに熱放散が問題となっ
ている。ブなわら、素子の人望化および集積度の増大に
より、熱膨張係ｖｌ差が小さいことのみならず、熟成１
１ｋに優れるものであることら要求されてきている。
の大形化および集積度の増加を招来しており、それに作
なって上述の熱膨張係数差のほかに熱放散が問題となっ
ている。ブなわら、素子の人望化および集積度の増大に
より、熱膨張係ｖｌ差が小さいことのみならず、熟成１
１ｋに優れるものであることら要求されてきている。
このような状況の下で、上記両特性を満足１Ｊる材料と
して、ベリリアセラミックス、タングステンあるいはＥ
リアデン等が従来より提案されている。
して、ベリリアセラミックス、タングステンあるいはＥ
リアデン等が従来より提案されている。
しかしながら、ベリリアセラミックスは毒性が強い！こ
め、安全性および環境汚染の点から事実Ｅ使用不可能で
ある。
め、安全性および環境汚染の点から事実Ｅ使用不可能で
ある。
他方、しリブデンおよびタングステンについて１、ｊ、
ｆｆｉ源的に僅少であり、また局在しているものである
ため、非常に高価である。それゆえに、この師の金属材
料を用いると、半導体装置のコス１−が高くつくという
欠点がある。のみならずこの秤の金属は密度が比較的に
高いため（Ｗで１９．３ｇ ／ｃｍ５． ｆｖｌｏで１
０．２（Ｊ ／Ｃｌ１１３） 、ｍ＜、またｎ械加工が
比較的困難であるという欠点もあっ１こ 。
ｆｆｉ源的に僅少であり、また局在しているものである
ため、非常に高価である。それゆえに、この師の金属材
料を用いると、半導体装置のコス１−が高くつくという
欠点がある。のみならずこの秤の金属は密度が比較的に
高いため（Ｗで１９．３ｇ ／ｃｍ５． ｆｖｌｏで１
０．２（Ｊ ／Ｃｌ１１３） 、ｍ＜、またｎ械加工が
比較的困難であるという欠点もあっ１こ 。
それゆえに、この発明の目的は、熱放散性（１５よび熱
膨張係数差の双方において要求される特性を満すことが
でき、かつ軽量であり、機織加工１！１にも帰れた半導
体装置用基板材料およびそのｉ′Ｉ造方法をＪ５！１バ
づることにある。
膨張係数差の双方において要求される特性を満すことが
でき、かつ軽量であり、機織加工１！１にも帰れた半導
体装置用基板材料およびそのｉ′Ｉ造方法をＪ５！１バ
づることにある。
［問題点を解決するための手段］
上記目的を）ヱ成覆るために本願発明者達がｉｔ＞意検
討した結果、アルミニウムに珪素を大半に添加すれば、
熱膨張係数および熱放散性の両特性において満足し得る
半導体装置用基板材料をＩｆｆることができる口とを見
出した。
討した結果、アルミニウムに珪素を大半に添加すれば、
熱膨張係数および熱放散性の両特性において満足し得る
半導体装置用基板材料をＩｆｆることができる口とを見
出した。
づなわらこの発明の第１の発明は、３ｉをΦ吊９６で３
０・〜５０％含み、残部がＡＵよりなるアルミニウム合
金からなる半導体基板用材料であり、第２の発明は、噴
霧法により７Ｂ 調平均冷却速度１０”Ｋ、、’秒以下
で凝固さｕ、４２メツシユ以下の合金粉末とし、しかる
後該粉末を熱可塑性加工により成形づることを特徴とす
る、３ｉを３０〜５０巾吊％含み、残部がＡ１１．より
なるＡ１合金からなる半導体基板用材料の製造方法であ
る。
０・〜５０％含み、残部がＡＵよりなるアルミニウム合
金からなる半導体基板用材料であり、第２の発明は、噴
霧法により７Ｂ 調平均冷却速度１０”Ｋ、、’秒以下
で凝固さｕ、４２メツシユ以下の合金粉末とし、しかる
後該粉末を熱可塑性加工により成形づることを特徴とす
る、３ｉを３０〜５０巾吊％含み、残部がＡ１１．より
なるＡ１合金からなる半導体基板用材料の製造方法であ
る。
この発明にＡ３いて、Ｓｉの吊を重量９６で３０〜５０
％と限定したのは、３ｉ含イｊｆｆｉが３０重量％未満
では所望の熱ｂ５張係数値より大きくなるからであり、
また５０重量％を越えると熱伝導性、粉末成形性および
熱間加工性が茗しく劣化するからである。
％と限定したのは、３ｉ含イｊｆｆｉが３０重量％未満
では所望の熱ｂ５張係数値より大きくなるからであり、
また５０重量％を越えると熱伝導性、粉末成形性および
熱間加工性が茗しく劣化するからである。
好：上しくは、Ｓｉ初品の粒径は５０μｍ以下とづれば
、（″Ｍ械加工性をより一層改善することができ、また
所望の熱膨張係数値を１！７ることが可能となる。
、（″Ｍ械加工性をより一層改善することができ、また
所望の熱膨張係数値を１！７ることが可能となる。
さらに好ましくは、熱膨張係数が１８Ｘ１０−６、′℃
以下であれば、半導体装置用基板材料として最適なもの
となる。
以下であれば、半導体装置用基板材料として最適なもの
となる。
ところで、初晶３ｉを小さくし、かつ５串に含有させる
には、溶湯を急速冷却させることが必要である。この発
明の第２の発明においてわ）未冶金法に限定したのは、
ＶＪ）末から、たとえばｆ＞）末ｊｒ２３’、ｍ、押出
成型・焼結Ｉｎ造により、８柊製品形状に近いＮｅａｒ
ｎｅｔ ５ｈａｐｅを１りることができ、１ｊｌｌ
ｔ４加工吊を低減することができ右利だからである。こ
の１９合、金属粉末は、４２メツシユ以下の大ぎさであ
ることが好ましい。粒１￥がこれを越えると、１０２”
Ｋ／秒以上の冷却速度を得ることが困Ｎで（１５す、し
たがって得られるＳｉ初晶も粗大なものどなるからＣ゛
ある。
には、溶湯を急速冷却させることが必要である。この発
明の第２の発明においてわ）未冶金法に限定したのは、
ＶＪ）末から、たとえばｆ＞）末ｊｒ２３’、ｍ、押出
成型・焼結Ｉｎ造により、８柊製品形状に近いＮｅａｒ
ｎｅｔ ５ｈａｐｅを１りることができ、１ｊｌｌ
ｔ４加工吊を低減することができ右利だからである。こ
の１９合、金属粉末は、４２メツシユ以下の大ぎさであ
ることが好ましい。粒１￥がこれを越えると、１０２”
Ｋ／秒以上の冷却速度を得ることが困Ｎで（１５す、し
たがって得られるＳｉ初晶も粗大なものどなるからＣ゛
ある。
合金元素として添加されるＳｉの主な役？、］ｊは、熱
膨張係数を低下させることである。この発明において合
金構成元素として特に３ｉを用いるのは、このような熱
膨張係数低下効果が伯の元本より６大きいからである。
膨張係数を低下させることである。この発明において合
金構成元素として特に３ｉを用いるのは、このような熱
膨張係数低下効果が伯の元本より６大きいからである。
したがって、Ｓ？以外に、たとえばＭｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｚ
ｒ、Ｏｒ、Ｉｒ、Ｔｉ 。
ｒ、Ｏｒ、Ｉｒ、Ｔｉ 。
Ｆｅなどの元素を１種以上合計で１０壬吊９６１ヅ内を
添加してもよいことは言うまでもない。
添加してもよいことは言うまでもない。
なお、この発明の半うタ捧基板材料において、電気的な
絶縁性が要求される場合には、アルマイ１−処理に代表
される、セラミックまたはイ１機絶縁体からなる薄層コ
ーティングを基板材料表面に施せば、従来よりセラミッ
クスが用いられてきた用途に広く用いることが可０しで
ある。
絶縁性が要求される場合には、アルマイ１−処理に代表
される、セラミックまたはイ１機絶縁体からなる薄層コ
ーティングを基板材料表面に施せば、従来よりセラミッ
クスが用いられてきた用途に広く用いることが可０しで
ある。
な４３、この発明における［半導体基板材料Ｊは、狭く
半導体基板を構成する材料のみを示りものでなく、半導
体基板と一体的に結合されるヒートシンク等の材１１を
も含むものであり、したがってこの発明は、広い邑味で
の半導体基板材料として応用し１９るものぐある。
半導体基板を構成する材料のみを示りものでなく、半導
体基板と一体的に結合されるヒートシンク等の材１１を
も含むものであり、したがってこの発明は、広い邑味で
の半導体基板材料として応用し１９るものぐある。
［発明の効果１
以」−のように、この発明によれば、Ｓｉを３０〜５０
ｆｆｉｆｆｉ％含み、残部がＡＵよりなるΔ見合金から
なる半導体装置用基板材料が構成されるため、半導体素
子つ他の外囲器材との熱膨張係数の差が小さく、したが
って熱応力に暴づく歪をｎ（滅することがＣさ、また熟
成改性に侵れるためデバイスの〕ｉ命を長くし、かつ信
頼性に侵れＩこものどすることが可能となる。さらに、
密度が比較的低く、したがって軽量化を図ることが可能
となり、さらに機械加工性ににれるためにコストを１１
℃躍的に低減し１！？ることも可能となる。
ｆｆｉｆｆｉ％含み、残部がＡＵよりなるΔ見合金から
なる半導体装置用基板材料が構成されるため、半導体素
子つ他の外囲器材との熱膨張係数の差が小さく、したが
って熱応力に暴づく歪をｎ（滅することがＣさ、また熟
成改性に侵れるためデバイスの〕ｉ命を長くし、かつ信
頼性に侵れＩこものどすることが可能となる。さらに、
密度が比較的低く、したがって軽量化を図ることが可能
となり、さらに機械加工性ににれるためにコストを１１
℃躍的に低減し１！？ることも可能となる。
［実施例］
第１図は、この発明の半り体基板材料が用いられるＩＣ
パッケージの一例を示づ断面図であり、ここではアルミ
ナ等のセラミックスからなる外囲材１の上面にこの発明
の半３り休装置用＞５恢口ｔ′ｌからなる基争反材２が
装着されＣおり、該半尋イホー１１胃用基板材２の１；
而には半導体素子３がは／υだ４へ介して接合されてい
る。なＪ３．５は引出端子としてのコバールワイヤを示
ず。
パッケージの一例を示づ断面図であり、ここではアルミ
ナ等のセラミックスからなる外囲材１の上面にこの発明
の半３り休装置用＞５恢口ｔ′ｌからなる基争反材２が
装着されＣおり、該半尋イホー１１胃用基板材２の１；
而には半導体素子３がは／υだ４へ介して接合されてい
る。なＪ３．５は引出端子としてのコバールワイヤを示
ず。
第２図は、この発明の４′ラク体装置用す仮（Δ１゛１
が用いられる他の具体的構造例を示す断面図である。
が用いられる他の具体的構造例を示す断面図である。
ここでは、第１図に示した構造とは異なり、半２９体索
子１３が、はｌυだ１４を／ｒ して銅−タングステン
合金材からなる基板材１６に接合されて３１３す、該基
板材１６に一体的にこの発明の半々体｝シ置用り板材料
からなるヒートシンク１７が接合されている。その他の
点については、第１ｍに示した１１・１造と同様である
ため、相当の部分につき相当の参照ｍ号をＦＩ＝ｊする
。
子１３が、はｌυだ１４を／ｒ して銅−タングステン
合金材からなる基板材１６に接合されて３１３す、該基
板材１６に一体的にこの発明の半々体｝シ置用り板材料
からなるヒートシンク１７が接合されている。その他の
点については、第１ｍに示した１１・１造と同様である
ため、相当の部分につき相当の参照ｍ号をＦＩ＝ｊする
。
この発明の半導体装置用基板材料は、第１図おＪ：び）
１２図に示したようす構造において用いられ１ワるが、
第２図から明らかなように、狭い意味での半導体装置用
基板のみならず、半導体素子が連結されるヒートシンク
等の半導体装置用溝造材一般に用い冑るｂのであること
を指摘しておく。
１２図に示したようす構造において用いられ１ワるが、
第２図から明らかなように、狭い意味での半導体装置用
基板のみならず、半導体素子が連結されるヒートシンク
等の半導体装置用溝造材一般に用い冑るｂのであること
を指摘しておく。
次に、この発明の実施例につき説明する。
３ｉ含イ１吊を３０．３５．４０．４５そして５０干吊
９６ど変化さＶた△Ｌ−３ｉ合金の粉末をガス７トマイ
ス法により１ｒ？た。しかる１１６０メツシユ以下の該
粉末を、銅からなる容器に充ｌｌ１Ｌ、４ｏ ｏ ’ｃ
で押出し、厚み２０×幅４０×長ざ１０００ｍｍの仮払
材をｊりた。この板状材から試験片を削り出し、その密
度、熱膨張係数、熱伝導麿および１／１ＩＩＣＥを測定
した。結宋を下記の表に示１゜偶→表に示した各組成の
部材を、第１ ｌ’Ｊ ６３ Ｊ、び第２図に示した（
８槓に用いたところ、ｓ１チップや他の外囲器を構成す
るＡ見２０２との熱膨張係数の差が小さいため、１ｃ実
装］（？にｄ５いて、１：冒じ、力に基づく歪を生じず
、またデバイスとじ【は悲故ｆｉｌ＋性が良好であるた
め長寿命Ｃ′ありがっｆＪ１↑ｒｔ （’１に１馴れる
ことが確められた。
９６ど変化さＶた△Ｌ−３ｉ合金の粉末をガス７トマイ
ス法により１ｒ？た。しかる１１６０メツシユ以下の該
粉末を、銅からなる容器に充ｌｌ１Ｌ、４ｏ ｏ ’ｃ
で押出し、厚み２０×幅４０×長ざ１０００ｍｍの仮払
材をｊりた。この板状材から試験片を削り出し、その密
度、熱膨張係数、熱伝導麿および１／１ＩＩＣＥを測定
した。結宋を下記の表に示１゜偶→表に示した各組成の
部材を、第１ ｌ’Ｊ ６３ Ｊ、び第２図に示した（
８槓に用いたところ、ｓ１チップや他の外囲器を構成す
るＡ見２０２との熱膨張係数の差が小さいため、１ｃ実
装］（？にｄ５いて、１：冒じ、力に基づく歪を生じず
、またデバイスとじ【は悲故ｆｉｌ＋性が良好であるた
め長寿命Ｃ′ありがっｆＪ１↑ｒｔ （’１に１馴れる
ことが確められた。
第１図は、この発明による材ｒ１を用いた゛１′力１へ
装置用基板が相応まれた１ｃパツケージの一１！ＩＩを
示す断面図である。第２図は、銅〜タングスデン合金か
らなる半導体装置用基板を一体的に形成ざれたヒートシ
ンクにこの発明の半導体装置用基板材料が用いられた構
造を示１１ｇ１面図である。 図において、２はこの発明の材料よりなる半導体装置用
にを板、１７はこの発明の材料よりなるビー１−シンク
を承り。 １゛じ１出３イ１人 １１友電気１ヱ株式会ン１ ：
出ン； 、す 代 理 人 ブＦ理十 深 児 久 部
・８．ニーＣ二゛′（（２Ｌか２名） 飄 ｌｌ目 語２図
装置用基板が相応まれた１ｃパツケージの一１！ＩＩを
示す断面図である。第２図は、銅〜タングスデン合金か
らなる半導体装置用基板を一体的に形成ざれたヒートシ
ンクにこの発明の半導体装置用基板材料が用いられた構
造を示１１ｇ１面図である。 図において、２はこの発明の材料よりなる半導体装置用
にを板、１７はこの発明の材料よりなるビー１−シンク
を承り。 １゛じ１出３イ１人 １１友電気１ヱ株式会ン１ ：
出ン； 、す 代 理 人 ブＦ理十 深 児 久 部
・８．ニーＣ二゛′（（２Ｌか２名） 飄 ｌｌ目 語２図
Claims (6)
- （１）Ｓｉを３０〜５０重量％含み、残部がＡｌよりな
るＡｌ合金からなることを特徴とする、半導体装置用基
板材料。 - （２）前記Ａｌ合金のＳｉ初晶が５０μｍ以下の大きさ
である、特許請求の範囲第１項記載の半導体装置用基板
材料。 - （３）前記Ａｌ合金の熱膨張係数は、１８×１０＾−＾
６／℃以下である、特許請求の範囲第１項または第２項
記載の半導体装置用基板材料。 - （４）噴霧法により溶湯を平均冷却速度１０＾２°Ｋ／
秒以上で凝固させ、４２メッシュ以下の合金粉末とし、
しかる後該粉末を熱間塑性加工により形成することを特
徴とする、Ｓｉを３０〜５０重量％含み、残部がＡｌよ
りなるＡｌ合金からなる、半導体装置用基板材料の製造
方法。 - （５）前記Ａｌ合金のＳｉ初晶が５０μｍ以下である、
特許請求の範囲第４項記載の半導体装置用基板材料の製
造方法。 - （６）前記Ａｌ合金の熱膨張係数が、１８×１０＾−＾
６／℃以下である、特許請求の範囲第４項または第５項
記載の半導体装置用基板材料の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59208471A JPS6187843A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 半導体装置用基板材料およびその製造方法 |
| DE8585112553T DE3573137D1 (en) | 1984-10-03 | 1985-10-03 | Material for a semiconductor device and process for its manufacture |
| EP85112553A EP0183016B1 (en) | 1984-10-03 | 1985-10-03 | Material for a semiconductor device and process for its manufacture |
| US07/039,713 US4830820A (en) | 1984-10-03 | 1987-04-20 | Method for producing material for semiconductor device |
| US07/039,714 US4926242A (en) | 1984-10-03 | 1987-04-20 | Aluminum-silicon alloy heatsink for semiconductor devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59208471A JPS6187843A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 半導体装置用基板材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6187843A true JPS6187843A (ja) | 1986-05-06 |
| JPS6316458B2 JPS6316458B2 (ja) | 1988-04-08 |
Family
ID=16556722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59208471A Granted JPS6187843A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | 半導体装置用基板材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6187843A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS634630A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH01205055A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置用基板材料 |
| JP2003105470A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Toyo Aluminium Kk | Ａｌ−Ｓｉ系粉末合金材料及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-10-03 JP JP59208471A patent/JPS6187843A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS634630A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH01205055A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置用基板材料 |
| JP2003105470A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Toyo Aluminium Kk | Ａｌ−Ｓｉ系粉末合金材料及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6316458B2 (ja) | 1988-04-08 |
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