JPH08222670A - 半導体素子搭載用パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パッケージキャビティーの底板を両面に銅板
層を形成した窒化アルミニウム焼結体基板により構成す
ることにより、搭載される半導体素子からの熱の放散性
が高く且つ該半導体素子の熱衝撃による損傷を防止する
ことを可能とした半導体素子塔載用パッケージを提供す
る。 【構成】 枠状の回路基板２の一面に底板１を接合して
キャビティー３を形成したパッケージにおいて、該底板
１が、両面に銅板層４を形成した窒化アルミニウム焼結
体基板５により構成されたことを特徴とするパッケージ
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高発熱量を有し、且つ
大型の半導体素子を搭載する場合において特に有効な半
導体素子搭載用パッケージに関する。詳しくは、パッケ
ージキャビティーの底板を両面に銅板層を形成した窒化
アルミニウム焼結体基板により構成することにより、搭
載される半導体素子からの熱の放散性が高く且つ該半導
体素子の熱衝撃による損傷を防止することを可能とした
半導体素子塔載用パッケージである。

【０００２】

【従来の技術】情報処理装置の高性能化、高速度化に伴
いそれを構成する半導体素子も高密度化、高集積化が急
激に進んでいる。マイクロプロセッサ、ゲートアレイ等
の半導体素子は５００〜１０００万トランジスタを集積
し、これに伴う半導体素子の大型化、高発熱化の傾向は
益々強まっている。

【０００３】従って、上記半導体素子を搭載する半導体
素子搭載用パッケージ（以下、単にパッケージという）
としては、該半導体素子より発生する熱を効率よく放散
し得る構造が要求される。

【０００４】従来、半導体素子６より発生する熱を除去
することを目的としたパッケージの構造として、図２に
示すように、半導体素子とのワイアボンディング８のた
めの端子を含む信号、接地、電源等の回路が形成された
枠状の回路基板２の一面に、銅や銅合金あるいはアルミ
ニウムやアルミニウム合金等の金属板よりなる底板１を
接着層７を介して接合し、キャビティー３を構成したも
のが知られている。

【０００５】上記パッケージにおいて、半導体素子６か
ら発生する熱は底板１に伝達、吸収されるとともに、吸
収された熱は該底板１の他方の面から大気中に放出され
る。

【０００６】このようなパッケージにおいては、搭載さ
れた半導体素子６は、底板１と半導体素子６の熱膨張係
数の差を解消するため、上記接着層７として該熱膨張差
を吸収し得るゴム材質を使用したり、緩衝材機能を有す
るモリブデンのような金属を介在した構造が提案されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように金属を底板として接合したパッケージは、搭載す
る半導体素子６の大きさが５〜１０ｍｍ角で、発熱３〜
１０Ｗが実用上の限界である。即ち、半導体素子が大型
化、例えば１０〜２０ｍｍ角あるいはそれ以上の大型半
導体素子６を使用した場合、底板１’と導体素子６との
熱膨張係数差による熱伸縮の度合いが大きく、上記の接
着層７の材質によってこれを吸収するには限界があり、
半導体素子６の破壊或いは剥離を招くおそれが生じる。

【０００８】従って、高発熱、大型の半導体素子６を搭
載するパッケージにおいては、特に優れた熱放散性を有
すると共に該半導体素子６との熱膨張係数のマッチング
が重要な課題となっている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、パッケージ
のキャビティー底面を構成する底板として、窒化アルミ
ニウム焼結体の両面に銅板層を形成した窒化アルミニウ
ム焼結体基板（以下ＡｌＮ−Ｃｕ基板という）を使用す
ることにより、該窒化アルミニウム焼結体基板の優れた
熱伝導性によって金属板である銅板の高い熱伝導性を損
なうことなく、該半導体素子との熱膨張係数のマッチン
グを図ることができ、高発熱で且つ大型の半導体素子の
パッケージとして非常に有効なヒートシンクを有するパ
ッケージを構成できることを見い出し、本発明を完成す
るに至った。

【００１０】以下、添付図面に従って本発明を詳しく説
明するが、本発明はこれらの添付図面に限定されるもの
ではない。

【００１１】図１は本発明の代表的な態様のパッケージ
を示す断面図である。

【００１２】即ち、本発明のパッケージは、枠状の回路
基板２の一面に底板１を接合してキャビティー３を形成
したパッケージにおいて、該底板１が、両面に銅板層４
を形成した窒化アルミニウム焼結体基板５により構成さ
れたことを特徴とする。

【００１３】本発明において、枠状の回路基板２は、パ
ッケージのキャビティー３の側壁を構成すると共に半導
体素子とのワイアボンディング８のための端子を含み、
半導体素子６への入出力信号ライン、供給電源層や接地
層あるいは電源ライン、接地ライン等、パッケージの構
成に必要な任意の回路１５が形成されたものが特に制限
なく使用される。

【００１４】また、枠状の回路基板２の材質も特に制限
されず、公知の材質を使用することができる。例えば、
アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック類、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等のプラスチック
類、ガラス、これらの複合材などが使用可能である。

【００１５】上記枠状の回路基板２について、具体的態
様を更に詳しく説明すれば、枠状の回路基板をセラミッ
ク類を使用して構成する場合、該セラミック類を焼結し
て得られる枠状の基板に、銅、銀等の金属粉を導電性物
質とするペーストを印刷後、硬化して形成する態様、高
融点金属を使用したペーストを印刷後、焼結させてメタ
ライズ層を形成することにより前記回路を設け、各基板
を公知の樹脂系接着剤により接合して多層化するか、或
いは該セラミック類を焼結して得られる、複数の枠状の
基板間に、信号層、接地層、電源層を樹脂系接着材を介
して積層することにより、図１に示す枠状の回路基板２
を構成する態様、セラミック類のグリーンシートに高融
点金属を使用したペーストを印刷後、これらのグリーン
シートを積層して同時焼結を行うことにより、接合して
多層化することにより、図１に示す枠状の回路基板２を
構成する態様等が一般的である。上記の各種ペースト、
樹脂系接着剤等は公知のものが特に制限なく使用され、
また、焼結条件等の各種条件も公知の条件が特に制限な
く採用することができる。

【００１６】また、枠状の回路基板をプラスチック類を
使用して構成する場合、ガラスエポキシ、ＢＴレジン及
び紙フェノール等が基材となっている銅張り基板にエッ
チング等の加工を施して必要な回路を形成し、必要に応
じて、これらの基板を樹脂系接着剤を介して積層して、
図１に示すような枠状の回路基板２を形成する態様等が
挙げられる。

【００１７】上記枠状の回路基板において、電源層や接
地層はパッケージの電気的特性、例えば、インダクタン
スの低減化等を実現するため面状に形成すること、信号
ライン同士の緩衝（クロストーク）を阻止するような公
知の回路設計を行うことなどが望ましい。

【００１８】また、図１には回路１５の外部接続端子を
パッケージの側面に設けた態様を示したが、かかる端子
の取出構造は、他の公知のパッケージの構造をも制限な
く採用することができる。例えば、ピングリッドアレ
イ、ボールグリッドアレイの構造も採用することが可能
である。

【００１９】本発明のパッケージは、上記枠状の回路基
板２の一面に底板１を接合してキャビティー３が形成さ
れる。

【００２０】本発明の最大の特徴は、上記底板１をＡｌ
Ｎ−Ｃｕ基板によって構成することにある。かかるＡｌ
Ｎ−Ｃｕ基板は、両面に銅板層を形成した窒化アルミニ
ウム焼結体基板により構成されていれば特に制限されな
いが、良好なヒートシンクを形成するためには、該窒化
アルミニウム焼結体基板５は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ
・ｋ以上、好ましくは１５０Ｗ／ｍ・ｋ以上のものが推
奨される。そして、これらの窒化アルミニウム焼結体の
中から搭載する半導体素子６の発熱特性等を考慮して適
当な特性を有する窒化アルミニウム焼結体を選択して使
用すればよい。

【００２１】上記窒化アルミニウム焼結体の製造方法
は、窒化アルミニウム粉末を焼結助剤の存在下に焼結す
る公知の方法が制限なく採用される。該助剤として、例
えば、ＣａＯ、Ｙ₂Ｏ₃等が好適に使用される。また、窒
化アルミニウム粉末には、ＷＯ₃、ＭｏＯ₃、Ｖ₂Ｏ₃等の
着色性化合物が含まれてもよい。上記窒化アルミニウム
焼結体基板５は、高熱伝導を有すると共に、熱膨張係数
がシリコン半導体素子、ガリウム−ヒ素半導体素子、イ
ンジウム−リン半導体素子等の半導体素子の熱膨張係数
（４×１０^-6／℃〜７×１０^-6／℃）に近いため、その
両面に銅板層を形成することにより、該銅板層の熱伝導
率を維持しながら、その熱膨張を制限して半導体素子と
のマッチングを図ることが可能となった。

【００２２】本発明において、銅板層４の材質は、銅単
独或いは銅の熱伝導性を著しく低下させない範囲で他の
金属を含有するものが特に制限なく使用される。例え
ば、伸銅品と称される無酸素銅、タフピッチ銅、リン脱
酸銅等、あるいは展伸用銅合金であるＣｕ−Ｆｅ−Ｚｎ
−Ｐ系合金（Ｃ−１９４）、Ｃｕ−Ｚｒ系合金（Ｃ−１
５１等）、Ｃｕ−Ｓｎ系合金（ＥＦＴＥＣ−３Ｓ等）、
Ｃｕ−Ｎｉ（白銅）等があげられる。上記銅合金として
は、熱伝導率が約３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の組成のものが
好適である。

【００２３】上記銅板層を構成する銅は、高熱伝導性金
属材料であり、窒化アルミニウム焼結体の約２倍の熱伝
導率を有するため、熱放散性において有効に作用し、Ａ
ｌＮ−Ｃｕ基板の熱放散性を高度に発揮させることが可
能である。即ち、ヒートシンクとしての熱放散性の観点
から見ると、半導体素子６からの熱を、より早く吸収
し、且つ吸収した熱をより早く大気中や冷媒中に放出す
ることであり、半導体素子６の大きさにも依存するが、
大きさ、発熱量が一定ならば、半導体素子６からの発生
熱の熱放散性はヒートシンクの熱伝導率及び大気あるい
は冷却媒体に接触するヒートシンク表面の面積に主に依
存することになり、本発明は、熱伝導の高い窒化アルミ
ニウム焼結体基板５表面に、更に熱伝導の高い銅板層４
を形成することにより、高い熱放散性を発揮するのであ
る。

【００２４】但し、本発明者らの実験によれば、ＡｌＮ
−Ｃｕ基板において、銅板層４の厚さが窒化アルミニウ
ム焼結体基板５に比べ極端に大きくなった場合、窒化ア
ルミニウム焼結体基板５に銅板層４を形成する過程やヒ
ートサイクルの過程で窒化アルミニウム焼結体基板５に
クラックが発生し易くなり、製品の歩留りが低下するお
それがある。また、逆に、窒化アルミニウム焼結体基板
５の厚さが銅板層４の厚さに比べ極端に大きくなった場
合、ＡｌＮ−Ｃｕ基板の熱伝導性が低下する傾向があ
る。

【００２５】従って本発明においては、銅板層４の合計
厚み（ＴCu）に対する窒化アルミニウム焼結体５の厚み
（ＴAlN）との比（ＴCu／ＴAlN比）が０．１〜１の範囲
が好適である。より好ましくは、０．３〜０．８の範囲
である。例えば、窒化アルミニウム焼結体５の厚さ（Ｔ
AlN）が０．６ｍｍの場合、銅板層４の合計厚みは１０
０μｍ〜６００μｍ、好ましくは、２００μｍ〜４００
μｍが好適である。

【００２６】上記ＡｌＮ−Ｃｕ基板において、ＴCu／Ｔ
AlN比が１を越える場合は、窒化アルミニウム焼結体５
に対する残留応力が増加し、その応力により窒化アルミ
ニウム焼結体基板５ののクラック等の破壊を招く場合が
あり、一方、ＴCu／ＴAlN比が０．２未満の場合、ヒー
トシンクの熱抵抗は窒化アルミニウム焼結体基板の熱伝
導率に大きく支配されるようになり、その結果銅板層４
内の横方向（平面方向）の熱抵抗も必然的に大きくなり
易い。

【００２７】また、熱伝達の観点からすれば、ヒートシ
ンク全体の厚さが薄いほど半導体素子６からの熱をヒー
トシンク表面に早く伝達することができるが、ヒートシ
ンクの機械的強度が低下し、パッケージの信頼性を損な
う恐れがあるため、ＡｌＮ−Ｃｕ基板の厚さは、０．２
〜１０ｍｍ、好ましくは０．５〜５ｍｍの範囲とするこ
とが好ましい。

【００２８】また、上記ＡｌＮ−Ｃｕ基板において、窒
化アルミニウム焼結体５表裏に形成する銅板層４の厚さ
の相違や形成する銅板層４の面積やパターンの相違は、
銅板形成後の窒化アルミニウム焼結体５基板の反りに影
響を及ぼし易い。そのため、上記の範囲内において、表
裏対象的に銅板層４の形成が最も好ましい。また、必要
により、銅板表面は一般に知られているメッケルメッキ
あるいは金メッキを施すことはなんら問題なく実施でき
る。

【００２９】本発明において、上記ＡｌＮ−Ｃｕ基板、
即ち、両面に銅板層４を形成した窒化アルミニウム焼結
体基板５は、公知の接合方法が特に制限なく採用され
る。例えば、活性金属を含むロウ材の融点以上の温度に
おいて、銅板と窒化アルミニウム焼結体基板とを該ロウ
材を介して圧接せしめた後、冷却する方法が一般的であ
る。上記活性金属としては、ＴｉやＺｒ、Ｈｆ等が使用
され、その添加量はロウ材に対して０．１〜２０重量％
が適当である。また、ロウ材としては、Ａｇ−Ｃｕ系の
ロウ材が一般に好適である。

【００３０】本発明において、ＡｌＮ−Ｃｕ基板と前記
した枠状の回路基板２との接合は、公知の技術が制限な
く用いられる。この場合、枠状の回路基板２の熱膨張係
数等の熱的性質、機械的強度あるいはパッケージの使用
環境等を考慮して接着層７’の種類、接合方法を適宜決
定すればよい。

【００３１】また、枠状の回路基板２が、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂等のプラスチック類を基材とする場
合或いはアルミナ等のセラミック類を使用する場合のよ
うに、ＡｌＮ−Ｃｕ基板との熱膨張率差が大きい場合
は、接合に使用する接着剤層７’として弾性を有し且つ
接着強度の強いものを使用することが好ましい。特に、
２５℃における弾性率が１０ｋｇ／ｍｍ²以下、好まし
くは５ｋｇ／ｍｍ²以下、回路基板とＡｌＮ−Ｃｕ基板
との割裂強度が１ｋｇ／ｍｍ²以上、好ましくは、２ｋ
ｇ／ｍｍ²以上のものを使用することが推奨される。か
かる接着剤としては、ヘキサフルオロプロピレン−フッ
化ビニリデンを主体とした共重合体を成分とするフッ素
ゴム系接着剤、シラン或いはオルガノポリシロキサンを
主成分とするシリコーンオイルに架橋剤、シランカップ
リング剤などの接着性付与剤を混合したシリコーンゴム
系接着剤等が好適に使用される。上記シリコーンゴム系
接着剤は、特に反応副生物の生成が少ない熱硬化型のも
のが好適に使用される。

【００３２】尚、上記割裂強度は、４０ｍｍ角の正方形
状で厚み０．８ｍｍの平板状の板状試料に、長さ２０ｍ
ｍ×幅３ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの短冊状試料を５ｍｍ×
３ｍｍの平面部分で重なるように接着剤で接着し、該短
冊状試料の接着されていない残りの１５ｍｍ×３ｍｍの
部分を４０ｍｍ角の板状試料面に対して９０度方向に引
っ張り、試料同士を引き裂くことにより接着力を測定
し、その後接着部分の面積（本発明では５ｍｍ×３ｍｍ
＝０．１５ｃｍ²）を求め、単位面積当たりの強度に換
算することで算出した値である。

【００３３】本発明のパッケージは、上記構成を満足す
るものであれば、他の構造は特に制限されるものではな
い。

【００３４】好適な態様を例示すれば、パッケージの底
板を形成するＡｌＮ−Ｃｕ基板の裏面に、より高い放熱
機能を有する放熱器を信頼性高く付加することができ
る。

【００３５】即ち、図３に示すようにフィン形状等の放
熱器１１をＡｌＮ−Ｃｕ基板よりなる底板に接合する態
様が挙げられる。この場合の接合は熱抵抗を高くする樹
脂系接着剤を用いた接合より、機械的に固定することが
好ましい。即ち、銅板層４である金属面にボルト１２等
を一般に知られているハンダ付け（例えば、Ｐｂ−Ｓｎ
系、Ａｕ−Ｓｎ系のハンダ等）或いはロウ付け（例え
ば、ＪＩＳ Ｚ ３２６１−１９８５に示される銀ロウ
等、特にＢＡｇ−８、ＢＡｇ−１８、ＢＡｇ−２９が最
も好適）等により固定することができ、その後放熱器１
１をナット１３等により直接固定することができる。ま
たさらに、窒化アルミニウム焼結体５基板の銅板層４に
直接放熱器１１をスポット溶接、抵抗溶接等やハンダ付
け等で固定することができ結果的に熱抵抗の大きい放熱
器固定用樹脂の介在あるいは固定するためのパッケージ
以外の領域に固定治具や部材の使用を無くすことができ
る。

【００３６】尚、金属面に付けるボルト等やハンダ材、
ロー材等の固定材料１４あるいは付加する放熱器１１
は、窒化アルミニウム焼結体５基板の熱膨張係数や機械
的強度を考慮し、熱膨張係数差の小さい固定材料の選定
がより好ましい。

【００３７】さらに、本発明のパッケージは、一般に知
られている樹脂モールドタイプのパッケージと同様、ワ
イヤーボンディング８を施した半導体素子６及び外部接
続用端子と共に、キャビティー内に公知の封止用樹脂９
によってモールディングを施すことも可能である。

【００３８】また、本発明のパッケージへの半導体素子
６の搭載は、従来用いている樹脂、例えばＡｇやセラミ
ック粉末、ガラス粉末等を含有したエポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の接着剤７
で直接固定すればよい。

【００３９】また、本発明によれば、半導体素子６から
の枠状の回路基板２への電気的接続はアルミワイヤーあ
るいはＡｕワイヤーによる従来からのワイヤーボンディ
ング法９がまた、その後の樹脂封止１０に対しても従来
の技術、材料がなんら問題なく使用できる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明のパッケージによ
れば、両面に銅板層４を形成した窒化アルミニウム焼結
体基板を底板として使用することにより、半導体素子６
の熱膨張係数に近く、且つ、熱伝導率が高いヒートシン
クを構成することができ、高発熱、大型の半導体素子６
を搭載するパッケージとして非常に有効である。

【００４１】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に説明するため、
実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。

【００４２】実施例１ 底板１として、窒化アルミニウム焼結体５の厚さ０．６
ｍｍ、４８ｍｍ角、銅板層４の厚さ表裏それぞれ１５０
μｍで大きさ４６ｍｍ角の両面に銅板層４を形成したＡ
ｌＮ−Ｃｕ基板を作製した。窒化アルミニウム焼結体５
と銅板層４の接合は、窒化アルミニウム焼結体基板５の
表裏に、Ａｇ４０重量％、Ｃｕ５５重量％、Ｔｉ５重量
％の組成の活性金属ロウ材ペーストを３０μｍ厚に塗布
し、次いで、銅板層４を重ねた後、真空中８６０℃で２
０分間加熱した。別にガラスエポキシ銅張り基板で、枠
状の回路基板２を形成した。該枠状の回路基板２のキャ
ビティー寸法は３２ｍｍ角、外形５０ｍｍ角とした。

【００４３】次いで、上記のＡｌＮ−Ｃｕ基板より成る
底板１と枠状の回路基板２とを加熱硬化型シリコーンゴ
ム系接着剤を１００μｍの厚さとなるように用いて接合
（２５℃弾性率０．１６ｋｇ／ｍｍ²、割裂強度５ｋｇ
／ｍｍ²）し、図１の構造を持つパッケージを作製し
た。

【００４４】このようにして得られたパッケージについ
て、表１に示す面積を有する厚さ０．４ｍｍの試験用シ
リコンチップ（半導体素子６）をＡｇ−エポキシ樹脂で
固定した。また、本発明のパッケージに対して、底板１
をＣｕ及びアルミニウム単体とした場合（比較例）のパ
ッケージについても熱衝撃試験を行った。試験条件は、
−６５〜１５０℃の１００サイクルである。結果を表１
に併せて示した。

【００４５】

【表１】

【００４６】表中の○印は半導体素子６にクラック、割
れが無かったもの、×印はクラックあるいは割れが発生
したものを表わす。

【００４７】表１より、本発明は銅やアルミニウムを使
用した比較例が１０ｍｍ角以下の半導体素子の使用が限
界であるのに対し、それ以上の大型の半導体素子６に対
しても熱膨張のマッチングがとれていることがわかる。
また、枠状の回路基板２においても剥離やクラック等の
損傷は見られなかった。

【００４８】実施例２ 実施例１と同様にＡｌＮ−Ｃｕ基板より成る底板１と枠
状の回路基板２を作製し、図１の構造をもつパッケージ
を作製した。尚、両面に銅板層４（合計厚み０．３ｍ
ｍ、表裏同じ厚み）を形成したＡｌＮ−Ｃｕ基板より成
る底板１の窒化アルミニウム焼結体基板５の厚さを０．
２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ及び１．
０ｍｍとしたパッケージをそれぞれ作製した。

【００４９】次いで、各パッケージに前記した試験用半
導体素子６をＡｇ−エポキシ樹脂で固定した。チップの
厚さは０．４ｍｍである。

【００５０】表２に得られたパッケージの熱衝撃試験結
果を示す。試験条件は−６５〜１５０℃の１００サイク
ルである。

【００５１】

【表２】

【００５２】表中の※印はＡｌＮ−Ｃｕ基板の作製工程
で窒化アルミニウム焼結体基板が損傷し、パッケージを
作製できなかったことを表す。また○印は銅板層４を形
成した窒化アルミニウム焼結体基板を構成する窒化アル
ミニウム焼結体にクラック、割れが無かったもの、×印
はクラックあるいは割れが発生したものを表わす。

【００５３】実施例３ 実施例２と同様にＡｌＮ−Ｃｕ基板よりなる底板１と枠
状の回路基板２を作製し、図１の構造をもつパッケージ
を作製した。尚、両面に銅板層４を形成したＡｌＮ−Ｃ
ｕ基板より成る底板１を、厚さ０．６ｍｍで銅板の合計
厚さを０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５
ｍｍ及び０．８ｍｍとしたパッケージをそれぞれ作製し
た（表裏同じ厚みで形成）。

【００５４】次いで、各パッケージに前記した試験用半
導体素子６をＡｇ−エポキシ樹脂で固定した。チップの
厚さは０．４ｍｍである。

【００５５】表３には、パッケージの熱衝撃試験結果を
示す。試験条件は−６５〜１５０℃の１００サイクルで
ある。

【００５６】

【表３】

【００５７】表中の※印は、ＡｌＮ−Ｃｕ基板より成る
底板１の表面に凹凸が発生し、半導体素子６搭載の平坦
度を得られなかったものである。また○印は銅板層４を
形成した窒化アルミニウム焼結体５基板の窒化アルミニ
ウム焼結体５に対してクラック、割れが無かったもの、
×印はクラックあるいは割れが発生したものを表わす。

【００５８】実施例４ 実施例１と同様にＡｌＮ−Ｃｕ基板より成る底板１と枠
状の回路基板２を作製し、図１の構造をもつパッケージ
を作製した。

【００５９】次いで、１８ｍｍ角のＡｌＮ製ヒータチッ
プをキャビティー底部にＡｇエポキシ樹脂で接合し熱抵
抗評価用パッケージを得た。また、評価用パッケージは
ＡｌＮ−Ｃｕ基板より成る底板１の窒化アルミニウム焼
結体基板５の厚さを０．６ｍｍ及び１．０ｍｍ、また、
それぞれに対し銅板層４の合計厚みを０．４ｍｍ及び
０．６ｍｍであるものを個別に作製した（表裏同じ厚み
で形成）。表４はヒータの消費電力を５Ｗ、無風として
パッケージの熱抵抗を評価した結果である。尚、熱抵抗
の数値はヒータチップ上の温度と周囲大気の温度差を消
費電力で除した値（θj-a）である。

【００６０】

【表４】

【００６１】表４から、無風下でのパッケージの熱抵抗
は１８．０〜１９．５℃／Ｗであり底板の厚さの影響は
大きく現れていないが、銅板層４の合計厚みが大きいほ
ど熱抵抗は小さくなっている傾向がわかる。

【００６２】実施例５ 実施例１と同様にまずＡｌＮ−Ｃｕ基板より成る底板１
を作製した。ＡｌＮ−Ｃｕ基板より成る底板１は窒化ア
ルミニウム焼結体基板５の厚さを０．６ｍｍとして銅板
層４の合計厚みを０．４ｍｍ及び０．６ｍｍであるもの
をそれぞれ作製した（表裏同じ厚みで形成）。その後、
ＡｌＮ−Ｃｕ基板より成る底板１の一方の銅板面に長さ
１０ｍｍ、Ｍ５（ネジ山距離８ｍｍ）の銅のネジをフィ
ン固定用としてＡｇロー（ＢＡｇ−２９）で接合した。
別に、実施例１と同様に枠状の回路基板２を作製した。
次いで上記ＡｌＮ−Ｃｕ基板より成る底板１と枠状の回
路基板２とを実施例１同様に接合し図３の構造を持つパ
ッケージを作製した。その後、実施例４と同等に１８ｍ
ｍ角のＡｌＮ製ヒータチップをキャビティー底部にＡｇ
エポキシ樹脂で接合し熱抵抗評価用パッケージを得た。
フィンは金属アルミニウムを加工したもので、ナットで
固定した。得られたパッケージの熱抵抗評価結果であ
る。尚、ヒータの消費電力を５Ｗ、風速３ｍ／秒とし、
熱抵抗の数値はヒータチップ上の温度と周囲大気の温度
差を消費電力で除した値（θj-a）である。

【００６３】

【表５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパッケージの代表的な実施態様を示
す。

【図２】従来よりある一般的なパッケージの断面模式図
である。

【図３】本発明のパッケージの代表的な他の実施例を示
す。

【符号の説明】

１ 底板 ２ 回路基板 ３ キャビティー ４ 銅板層 ５ 窒化アルミニウム焼結体基板 ６ 半導体素子 ７ 接着層 ８ ワイヤーボンディング ９ 封止用樹脂 １０ 放熱器 １１ ボルト １２ ナット １３ ハンダ材、ロー材等の固定材料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枠状の回路基板の一面に底板を接合して
   キャビティーを形成したパッケージにおいて、該底板が
   両面に銅板層を形成した窒化アルミニウム焼結体基板に
   より構成されたことを特徴とする半導体素子搭載用パッ
   ケージ。
2. 【請求項２】 銅板層の合計厚み（ＴCu）に対する窒化
   アルミニウム焼結体の厚み（ＴAlN）の比（ＴCu／ＴAl
   N）が０．１〜１．０である請求項１記載の半導体素子
   搭載用パッケージ。