JP2001267447A - セラミックス回路基板及び半導体装置 - Google Patents
セラミックス回路基板及び半導体装置Info
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Abstract
合させたセラミックス回路基板においては、冷熱サイク
ルが付加された場合、熱応力や残留応力によって基板に
クラックが発生する恐れがあった。 【解決手段】 セラミックス基板と、前記セラミックス
基板の表面に直接接合され、主としてアルミニウムから
なる金属板とを具備するセラミックス回路基板におい
て、前記金属板の外周縁部内側に、金属板の実装面とな
る部分の厚さの1/6以上5/6以下、かつ金属板の外
周縁部から1.0mm以下の範囲の薄肉部を設けたも
の。
Description
して有用なセラミックス回路基板に係り、特にセラミッ
クス基板上に主としてアルミニウムからなる金属板を直
接接合してなるセラミックス回路基板に関する。また、
本発明はセラミックス回路基板に半導体素子を接合して
なる半導体装置に関する。
電子部品の実装に使用する基板としては、セラミックス
基板の表面に銅板を接合した銅張りセラミックス回路基
板が使用されていた。
窒化アルミニウム等のセラミックス基板に、銅が直接接
合又はろう接等されて作製されている。
号公報に開示されるように、酸素を含有する銅板を使用
するか、無酸素銅板を使用して酸化性雰囲気中で加熱す
ることによって無酸素銅板の表面に酸化銅を発生させて
から、銅板とアルミナ基板を重ねて不活性雰囲気中で加
熱し、銅板とアルミナ基板との界面に銅とアルミニウム
との複合酸化物を生成させ銅板とアルミナ基板とを接合
する。
には、例えば特開平3−93687号公報に開示するよ
うに、予め空気中において、約1000℃の温度で窒化
アルミニウム基板を処理し、表面に酸化物を生成させて
から、この酸化物層を介して銅板と窒化アルミニウム基
板とを接合する。このような酸化物層を利用した接合方
法は、酸化物そのものが必ずしも熱伝導率がよいわけで
はないことから金属接合セラミックス基板の熱伝導を悪
くしてしまう。
ろう接する場合は、銅板とセラミックス回路基板との間
に低融点のろう材又は融点を下げる為の合金元素、セラ
ミックスとの濡れを良くする為の合金元素を添加したろ
う材を介在させて接合する。上述したような銅/セラミ
ックス回路基板は広く使用されるにもかかわらず、製造
上及び実用上幾つかの問題点がある。その中で最も重大
な問題点は、電子部品の実装及び使用時にセラミックス
基板の内部にクラックが発生し、基板の表裏間が電気的
に導通することによる故障である。
係数がセラミックスの熱膨張係数より約一桁大きいこと
に起因している。つまり、これらを接合する際、100
0℃近くまで加熱するため、接合温度から室温に冷却す
る際に熱膨張係数の違いによりセラミックス回路基板の
内部に多大の熱応力が発生してしまうからである。
ックス回路基板の温度が変化し、変動熱応力が発生し、
この熱応力によってセラミックス基板にクラックが発生
することがある。
ミックスの熱膨張係数に比較的近い熱膨張係数を有する
アルミニウムが接合に用いられるようになっている。ま
た、アルミニウムは融点が低いため銅に比べて低い温度
で接合でき、冷却の際の収縮によるクラック発生を少な
くすることができる。さらに、前述のようにアルミニウ
ムは銅よりも軟質金属であるため、使用時の発熱や冷却
に伴う熱膨張に対してアルミニウム板そのものが柔軟に
対応でき、セラミック基板にクラックを発生させる応力
を低減することも可能である。
電気自動車用パワーモジュールの開発により、より一層
冷熱サイクル耐量に優れた回路基板の開発が求められて
いる。例えば、電気自動車のように温度変化が激しく振
動が大きい使用条件の場合、回路基板の冷熱サイクル耐
量が500回以上であることが要求される。現在使用さ
れている銅/セラミックス回路基板では、このような要
求に対応することは不可能であり、また、比較的クラッ
ク発生の少ないといわれる、通常のアルミニウム/セラ
ミックス回路基板においても、このような冷熱サイクル
に耐えることは難しい。
にはSiペレット等の半導体素子が接合されて用いられ
るが、接合の際にハンダ中にハンダ巣が形成されると、
熱伝導が阻害され熱が蓄積されてしまったり、冷熱サイ
クルの際に半導体素子とセラミックス回路基板が剥離し
たりする等の問題が発生する。
らなる金属板を接合したセラミックス回路基板におい
て、これまでのものよりも冷熱サイクル耐量を向上さ
せ、より過酷な環境下の使用でもクラックの発生を起こ
さず、信頼性のあるセラミックス回路基板を提供するこ
とを目的とするものである。
回路基板の金属板部分に半導体素子を確実に接合し、熱
抵抗不良や剥離等の問題の発生を抑制した半導体装置の
提供を目的としている。
路基板は、セラミックス基板と、前記セラミックス基板
の表面に直接接合され、主としてアルミニウムからなる
金属板とを具備するセラミックス回路基板において、前
記金属板は外周縁部内側に薄肉部を有することを特徴と
するものである。
装部の厚さの1/6以上5/6以下であり、かつ前記主
としてアルミニウムからなる金属板の外周縁部から1.
0mm以下の範囲に設けられていることが好ましい。
セラミックス基板と、前記セラミックス基板の表面に直
接接合され、主としてアルミニウムからなる金属板とを
具備するセラミックス回路基板において、前記金属板
は、前記セラミックス基板との接合面の反対側の面の外
周縁部内側に設けられる複数の孔を有することを特徴と
するものである。
沿って所定の間隔で直線状に形成されていることが好ま
しい。さらに、前記複数の孔は、その直径が0.3mm
以上1.0mm以下、隣接する各孔との距離が0.3m
m以上1.0mm以下であり、かつ孔の縁部が前記金属
板の外周縁部から0.3mm以上離れた部分に設けられ
ていることが好ましい。
セラミックス基板と、前記セラミックス基板の表面に接
合され、主としてアルミニウムからなる金属板とを具備
するセラミックス回路基板において、前記金属板は、前
記セラミックス基板との接合面の反対側の面の外周縁部
内側に設けられ、外周縁部に沿って複数の不連続な溝を
有することを特徴とするものである。
の実装面となる部分の厚さの1/6以上5/6以下、幅
が0.05mm以上1.0mm以下であり、かつ溝の縁
部が前記金属板の外周縁部から0.3mm以上離れた部
分に設けられていることが好ましい。
る金属板には、例えばAl−Si合金板等を用いること
ができる。
と、前記セラミックス基板の表面に直接接合され、主と
してアルミニウムからなる金属板と、前記金属板上に接
合された半導体素子とを具備する半導体装置において、
前記金属板の主面における半導体素子が接合される部分
には、複数の溝が設けられていることを特徴とするもの
である。
面となる部分の厚さの1/6以上5/6以下、幅が0.
05mm以上1.0mm以下、隣接する溝との間隔が
0.05mm以上5.0mm以下、かつ長さが前記半導
体素子よりも長いことを特徴とするものである。
記セラミックス基板はアルミナ、窒化アルミニウム及び
窒化ケイ素からなる群から選ばれた少なくとも1種の材
料から主としてなることが好ましい。また、前記主とし
てアルミニウムからなる金属板には、例えばAl−Si
合金板等を用いることができる。
してアルミニウムからなる金属板の外周縁部内側に薄肉
部を設けることで、金属板とセラミックス基板との熱膨
張率の差により発生する応力を緩和し、冷熱サイクル等
によるクラックの発生を抑制することが可能となる。ま
た、薄肉部の厚さを前記金属板の実装面となる部分の厚
さの1/6以上5/6以下とし、かつ前記主としてアル
ミニウムからなる金属板の外周縁部から1.0mm以下
の範囲に設けることで、クラックの発生をさらに抑制す
ることができる。
してアルミニウムからなる金属板の外周縁部内側に複数
の孔を設けることで、金属板とセラミックス基板との熱
膨張率の差により発生する応力を緩和し、冷熱サイクル
等によるクラックの発生を抑制することが可能となる。
沿って所定の間隔で直線状に形成し、その直径を0.3
mm以上1.0mm以下、隣接する各孔との距離を0.
3mm以上1.0mm以下、かつ孔の縁部を前記金属板
の外周縁部から0.3mm以上離れた部分に設けること
でクラックの発生をさらに抑制することができる。
板のセラミックス基板が接合されていない面の外周縁部
内側に、外周縁部に沿って複数の不連続な溝を形成する
ことで、金属板とセラミックス基板との熱膨張率の差に
より発生する応力を緩和し、より冷熱サイクル等による
クラックの発生を抑制することが可能となる。
装面となる部分の厚さの1/6以上5/6以下、幅を
0.05mm以上1.0mm以下、かつ溝の縁部を前記
金属板の外周縁部から0.3mm以上離れた部分に設け
ることで、クラックの発生をさらに抑制することができ
る。
と、前記セラミックス基板の表面に直接接合され、主と
してアルミニウムからなる金属板と、前記金属板上に接
合された半導体素子とを具備する半導体装置において、
前記金属板の主面における半導体素子が接合される部分
に複数の溝が設けることによって、ハンダの際に、ハン
ダ層にハンダ巣が形成されるのを抑制し熱伝導が阻害さ
れるのを防ぎ、また、半導体素子と金属板との熱応力の
差による剥離を抑制することができる。
る部分の厚さの1/6以上5/6以下、幅を0.05m
m以上1.0mm以下、隣接する溝との間隔を0.05
mm以上5.0mm以下、かつ長さを前記Siペレット
よりも長くすることによって、より一層ハンダ層にハン
ダ巣が形成されるのを抑制し熱伝導が阻害されるのを防
ぎ、また、Siペレットと金属板との剥離を抑制するこ
とができる。
基板においては、アルミナ、窒化アルミニウム及び窒化
ケイ素からなる群から選ばれた少なくとも1種の材料か
ら主としてなるなるものをセラミックス基板として用い
ることで、セラミックス回路基板に必要とされる強度、
熱伝導性等の特性を向上させることができる。
属板をAl−Si合金板とすることにより、アルミニウ
ム板と各種セラミックスとの接合強度を向上させること
が可能となる。従って、前述の形状を改良したアルミニ
ウム板に適用することにより更にセラミックス板にクラ
ックが発生するのを抑制することが可能となる。
路基板の一例を示したものである。
ばセラミックス基板2にアルミニウム板3を接合したも
のである。このときアルミニウム板3の外周縁部を3a
とした場合、外周縁部内側を薄肉部3bとしたものであ
る。ここで、外周縁部内側とは、外周縁部から中央方向
に向う一定距離の部分のことである。
に直接接合する際、アルミニウム板の融点以上に加熱す
るが、アルミニウム板の外周縁部内側に薄肉部を設ける
ことによって、アルミニウム板外周縁部に発生する応力
を、アルミニウム板の薄肉部の塑性変形により吸収し、
セラミックス板にクラックが発生するのを抑制すること
が可能となる。また、アルミニウム板とセラミックス板
の接合時だけでなく、これらを接合した後の使用の際に
も、冷熱サイクルにより熱応力が発生するが、この場合
にもアルミニウム板外周縁部に発生する応力を、アルミ
ニウム板の薄肉部の塑性変形により吸収し、セラミック
ス板にクラックが発生するのを抑制することが可能とな
る。
示すように、アルミニウム板のセラミックス板と接合し
ていない面を削り、段差を設けることが挙げられる。こ
のような薄肉部3bの形成方法としては、機械的に加工
する方法の他に、エッチング等により加工する方法が挙
げられる。薄肉部3bは、セラミックス板とアルミニウ
ム板とを接合した後に形成してもよいが、セラミックス
板と接合する前に形成することによって、接合時の応力
によりセラミックス板にクラックが発生することを抑制
できるため、より効果的である。
は、例えばアルミニウム板の外周縁部からの長さをW、
薄肉部の厚さをTとすると、Wは0.3mm以上1.0
mm以下、Tはアルミニウム板の実装面の厚さの1/6
以上5/6以下であることが好ましい。この薄肉部の外
周縁部からの長さWが0.3mm未満であると、応力緩
和効果が十分に得られずクラック発生の原因となる。ま
た、1.0mmを超えた部分に形成されたものは、応力
緩和効果が十分でなく、かつ実装面積も減少させてしま
う。薄肉部3bの厚さTはアルミニウム板の実装面の厚
さの1/6未満であると、アルミニウム板の強度を低下
させる恐れがあり、5/6を超えると応力緩和効果が認
められなくなる。
の一例を図3に示す。
に示されるように、例えばアルミニウム板3のセラミッ
クス基板2との接合面と反対面側の外周縁部内側に複数
の孔5が形成されているものである。
好ましい形態としては、前記複数の孔5が例えばアルミ
ニウム板3の外周縁部にそって直線状に形成されている
ものである。この孔の横断形状は図4に示されるよう
な、円形状であっても、また図5に示されるような矩形
状であってもよい。このような複数の孔は、エッチング
により形成してもよいし、金型を用いたプレス加工によ
り形成してもよい。このように、複数の孔を直線状に形
成することによって、アルミニウム板の外周縁部への応
力集中を効率的に緩和させることができる。
されるように孔が円の場合は、孔の直径をDとしたと
き、Dが0.3mm以上1.0mm以下であることが好
ましい。また、孔と孔との間隔をLとしたとき、Lは
0.3mm以上1.0mm以下であることが好ましい。
さらに、金属板の外周縁部から孔までの距離をZとした
とき、Zは0.3mm以上であることが好ましい。
を緩和することができず、また1.0mmを超えるとア
ルミニウム板の強度低下をもたらすとともに、実装面積
の低下を招いてしまう。また、孔と孔との間隔はあまり
大きすぎると、応力の緩和効果を十分に得られないおそ
れがあり、小さすぎると孔を加工するときにアルミニウ
ム板の変形等を招いてしまう場合がある。また、金属板
の外周縁部から孔の外周縁部までの距離Zが0.3mm
未満であると応力緩和効果が十分でなくなる恐れがあ
る。
ような非貫通孔5aであってもよいし、また図8に示す
ように貫通孔5bであってもよい。例えば、非貫通孔5
aはプレス加工等により容易に形成することができるた
め、製造工数の削減等に有効である。また、貫通孔5b
はDBA法を適用する場合に、接合に寄与せずにガス化
した酸素などの排出孔としても機能させることができ
る。
合、その深さ方向の形状は図6に示すようにほぼ均一形
状であってもよいし、また図7に示すように逆円錐状で
あってもよい。
の例について説明する。
に示されるように、アルミニウム板3のセラミックス基
板2との接合面と反対面側の外周縁部内側に不連続な溝
7が形成されているものである。このような不連続な溝
7を設けることによってアルミニウム板3の外周縁部に
発生する応力を効率的に緩和させることができる。ここ
で外周縁部内側とは、図9に示すように、金属板の外周
縁部から中央方向に向かった部分のことである。本発明
のセラミックス回路基板においては、不連続な溝は直線
状に形成されていることが好ましい。このように不連続
な溝を直線状に形成することによって、より効率的に応
力集中を緩和することができる。
の一部分を拡大したものである。ここで、Wは単体溝の
幅を、Eは単体溝の長さを、Zは単体溝の外周縁部から
の距離を表している。
なわち単体溝の幅W、長さE及び外周縁部からの距離Z
としては、幅Wが0.05mm以上1.0mm以下、長
さEが20mm以下、かつ外周縁部からの距離Zが0.
3mm以上であることが好ましい。
応力を緩和することができず、1.0mmを超える場合
は、アルミニウム板の強度低下を招くとともに、実装面
積の低下を招くことになる。また、各単体溝の長さEが
20mmを超えると、溝非形成領域の減少に伴ってアル
ミニウム板の変形を十分に抑制できないおそれがある。
また、外周縁部からの距離Zが0.3mm未満である
と、十分な応力緩和効果が得られなくなる恐れがある。
に示すように、深さ方向にほぼ均一でもよいし、図12
に示すように逆三角形状であってもよい。但し、その深
さHはアルミニウム板の実装面の厚さの1/6以上5/
6以下であることが好ましい。深さHがアルミニウム板
の実装面の厚さの1/6未満の場合、応力の分散効果が
不十分となるおそれがあり、またアルミニウム板の実装
面の厚さの5/6を超える場合、アルミニウム板の強度
低下等を招きやすくなる。
いられるセラミックス基板としては、主としてアルミ
ナ、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選
ばれた少なくとも1種の材料からなるものであることが
好ましい。
いて説明する。
た図である。また、図14は本発明の半導体装置の断面
形状を示した図である。
に、窒化アルミニウム等のセラミックス基板2に接合さ
れたアルミニウム板3と、前記アルミニウム板3のセラ
ミックス基板2が接合されていない面にハンダ層9を介
して接合された半導体素子10からなる半導体装置8に
おいて、前記アルミニウム板3の半導体素子10が接合
された面に複数の溝11を設けたものである。
溝の深さを、Wは溝の幅を、Lは溝と溝との距離を示し
ている。
ダ付けする際、ハンダ部分にガスが巻き込まれてハンダ
巣を形成してしまうことがあった。このハンダ部分に存
在するハンダ巣は熱抵抗不良の原因となるため、除去す
ることが好ましい。
ミニウム板3のハンダ層9が形成される面に溝11を設
けることによって、この溝11よりハンダ巣を形成する
原因となるガスを排出してハンダ巣の発生を抑制し、か
りにハンダ巣が発生したとしても、溝11を設けたこと
によって、溝11より大きなハンダ巣が形成されるのを
抑制することができる。従って、本発明の半導体装置で
は、ハンダ巣による熱抵抗不良を抑制し、各半導体装置
における熱抵抗等のバラツキを抑えることができる。
の深さHはアルミニウム板の厚さの1/6以上5/6以
下、幅Wは0.05mm以上1.0mm以下、隣接する
溝との距離Lは0.05mm以上5.0mm以下である
ことが好ましい。
未満であるとガス排出効果が低くなりハンダ巣が形成さ
れやすくなる、またアルミニウム板の厚さの5/6を超
えると、アルミニウム板の強度低下を招いてしまう。ま
た、幅Wを0.05mm未満とするとガス排出効果が低
くなり、ハンダ巣が形成されやすくなる、また幅Wが
1.0mmを超えるとガス排出効果が低くなるととも
に、アルミニウム板の強度低下を招いてしまう。さら
に、このような溝と溝との間隔Lは、0.05mm未満
であると基板の強度低下を起こしてしまい、間隔Lが
5.0mmを超えるとガス排出効果が低くなり、ハンダ
巣が形成されやすくなってしまう。
ラミックス基板としては、アルミナ、窒化アルミニウム
及び窒化ケイ素等から選ばれる少なくとも1種の材料か
ら主としてなるものであることが好ましい。また、主と
してアルミニウム板からなる金属板は、アルミニウムが
50wt%以上であれば特に限定されるものではなく、
純度99%以上の高純度アルミニウム、Al−Mg合
金、Al−Mn合金、Al−Si合金など各種Al合金
板が適用可能である。その中でも、Al−Si合金は各
種セラミックスと共晶接合しやすいことから特にAl−
Si合金板を用いることが好ましい。Si含有量は、
0.001〜40wt%が好ましく、例えばアルミナや
窒化アルミニウムのように主成分としてSiを含まない
セラミックスにおいては、アルミニウム板中のSi量は
5〜30wt%が好ましく、窒化ケイ素のように主成分
としてSiを含んでいるセラミックスにおいてはアルミ
ニウム板中のSi量は0.01〜15wt%が好まし
い。
て、一例を示す。
クス基板にDBA法によりアルミニウム板を接合する。
さらに、接合されたアルミニウム板のセラミックス基板
を接合していない面のSiペレット等の半導体素子を接
合しようとする部分に、エッチング等の方法により半導
体素子の長さよりも長い複数の溝を形成する。この溝を
形成した面にハンダを用いて半導体素子を接合する。こ
のように予め溝を設けた部分にハンダを用いて半導体素
子を接合することによって、ハンダ部分に発生するハン
ダ巣の除去、又は成長を抑制し熱抵抗不良となるのを抑
制することができる。
は、エッチングやプレス加工によりあらかじめ溝を設け
たアルミニウム板をセラミックス基板に直接接合しても
よいし、アルミニウムを溶融させ、これをセラミックス
基板に塗布し、その後エッチング等により溝を形成し、
半導体素子をハンダで接合してもよい。
べる。
意し、エッチングによりこのアルミニウム板の外周縁部
より1mmまでの部分の厚さを0.25mmとした。そ
の後、このアルミニウム板を厚さ0.7mmの窒化アル
ミニウム基板に直接接合してセラミックス回路基板を作
製した。
意し、エッチングによりこのアルミニウム板の外周縁部
内側に複数の孔を設けた。孔の直径は0.5mm、各孔
の間隔は、0.5mm、かつ孔の縁部が外周縁部より
0.5mmとなるようにした。このアルミニウム板を厚
さ0.7mmの窒化アルミニウム基板に直接接合してセ
ラミックス回路基板を作製した。
意し、エッチングによりこのアルミニウム板の外周縁部
内側に複数の溝を設けた。溝の深さは0.25mm、溝
の幅は0.05mm、かつ溝の縁部が外周縁部より0.
5mmとなるようにした。このアルミニウム板を厚さ
0.7mmの窒化アルミニウム基板に直接接合してセラ
ミックス回路基板を作製した。
意し、このアルミニウム板を厚さ0.7mmの窒化アル
ミニウム基板に直接接合してセラミックス回路基板を作
製した。
び比較例1のセラミックス回路基板に対して冷熱サイク
ル試験(TCT:233K×30分→RT×10分→3
98K×30分→RT×10分を1サイクルとする。R
Tは室温。)を施し、この熱サイクル付加時における応
力分布を測定した。
び17に示す。
の外周縁部内側に薄肉部、孔又は溝を設けたものは、い
ずれも外周縁部に発生した応力を緩和し、アルミニウム
板の外周縁部付近の応力は、低くなっていることがわか
る。
をしなかったものは、アルミニウム板の外周縁部に大き
な応力が生じており、クラック等の発生の恐れがあるこ
とがわかった。
のアルミニウム板を用意し、図18に示すように、この
アルミニウム板の中央部に複数の溝を設けた。溝の深さ
(H)、幅(W)、長さ(E)及び間隔(L)は表1に
示すように調整した。また、溝は、溝方向と垂直な方向
の両縁部から5mmの部分には設けなかった。
い面に窒化アルミニウム基板を直接接合し、また溝を設
けた面の中央部にハンダを用いてSiペレットを接合し
半導体装置を作製した。
×横2cmのものを用いた。
のアルミニウム板を用い、このアルミニウム板の一方の
面に溝加工を施さないまま、ハンダを用いてSiペレッ
トを接合し、他方の面に窒化アルミニウム基板を直接接
合により接合し半導体装置を作製した。Siペレット
は、実施例4〜7で用いたものと同様のものを用いた。
び比較例2の半導体装置の熱抵抗を測定した。
の評価結果を表1に示す。
レットとの接合面に溝を設けたものは、いずれも熱抵抗
不良が抑制されていることがわかった。特に、溝の深
さ、幅、長さ、間隔を、本発明における好ましい値とし
たものは、熱抵抗不良が大幅に抑制されていることがわ
かった。
ットとの接合面に溝を設けず、Siペレットとアルミニ
ウム板とを接合した比較例2では、熱抵抗不良が発生し
ていることがわかった。
ウム板のSiペレット接合面に複数の溝を設けることに
よって、ハンダ巣の生成又は成長を抑制し、熱抵抗不良
を大幅に抑制することができることが確認された。
変えたものを実施例8、実施例1の窒化アルミニウム基
板を窒化ケイ素基板に変えたものを実施例9、実施例1
のアルミニウム板をAl−10wt%Si板に変えさら
に窒化アルミニウム基板を窒化ケイ素基板に変えたもの
を実施例10とした。
アルミニウム板のピール強度並びに冷熱サイクル試験
(TCT)として、233K×30分→RT×10分→
398K×30分→RT×10分を1サイクルとした通
常より厳しい条件にて、1000サイクルおよび200
0サイクル行った場合のセラミックス基板へのクラック
の有無を確認した。
回路基板についても同様の測定を行った。その結果を表
2に示す。
せた場合のほうがピール強度が向上していることがわか
る。
実施例のものは試験条件が233K×30分→RT×1
0分→398K×30分→RT×10分と通常よりも厳
しい条件にもかかわらず、1000サイクルまではセラ
ミックス基板へのクラックの発生は確認されなかった。
が確認された。これはアルミニウム板の外周部に薄肉部
がないため応力緩和がなされていないためであるといえ
る。なお、TCT試験の「ややあり」との表記は若干の
割れ現象が確認されたものを示すものである。
素基板とを比較すると、窒化ケイ素基板(実施例9およ
び10)を用いたものの方が優れたTCT試験特性を示
すことが分かった。
サイクルが付加された場合等に、主としてアルミニウム
からなる金属板に生じる熱応力や残留応力を分散させる
ことによって金属板の外周縁部への応力集中を抑制し、
セラミックス回路基板にクラックが発生することを抑制
することができる。
ス回路基板に半導体素子を接合する際に用いたハンダに
ハンダ巣が形成されるのを抑制し、熱抵抗不良や剥離等
を抑制することができる。
の一例を示す外観図。
の一例を示す断面図。
例を示す外観図。
図。
例を示す断面図。
場合の一例を示す外観図。
分布を表す図。
分布を表す図。
分布を表す図。
例を示した概略図。
Claims (13)
- 【請求項1】 セラミックス基板と、前記セラミックス
基板の表面に直接接合され、主としてアルミニウムから
なる金属板とを具備するセラミックス回路基板におい
て、 前記金属板は外周縁部内側に薄肉部を有することを特徴
とするセラミックス回路基板。 - 【請求項2】 前記薄肉部は、その厚さが前記金属板の
実装部の厚さの1/6以上5/6以下であり、かつ前記
金属板の外周縁部から1.0mm以下の範囲に設けられ
ていることを特徴とする請求項1記載のセラミックス回
路基板。 - 【請求項3】 セラミックス基板と、前記セラミックス
基板の表面に直接接合され、主としてアルミニウムから
なる金属板とを具備するセラミックス回路基板におい
て、 前記金属板は、前記セラミックス基板との接合面の反対
側の面の外周縁部内側に設けられる複数の孔を有するこ
とを特徴とするセラミックス回路基板。 - 【請求項4】 前記複数の孔は、前記金属板の外周縁部
に沿って所定の間隔で直線状に形成されていることを特
徴とする請求項3記載のセラミックス回路基板。 - 【請求項5】 前記複数の孔は、その直径が0.3mm
以上1.0mm以下、隣接する各孔との距離が0.3m
m以上1.0mm以下であり、かつ孔の縁部が前記金属
板の外周縁部から0.3mm以上離れた部分に設けられ
ていることを特徴とする請求項3又は4記載のセラミッ
クス回路基板。 - 【請求項6】 セラミックス基板と、前記セラミックス
基板の表面に直接接合され、主としてアルミニウムから
なる金属板とを具備するセラミックス回路基板におい
て、 前記金属板は、前記セラミックス基板との接合面の反対
側の面の外周縁部内側に設けられ、外周縁部に沿って複
数の不連続な溝を有することを特徴とするセラミックス
回路基板。 - 【請求項7】 前記不連続な溝は、その深さが前記金属
板の実装面となる部分の厚さの1/6以上5/6以下、
幅が0.05mm以上1.0mm以下であり、かつ溝の
縁部が前記金属板の外周縁部から0.3mm以上離れた
部分に設けられていることを特徴とする請求項6記載の
セラミックス回路基板。 - 【請求項8】 前記セラミックス基板はアルミナ、窒化
アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選ばれた少
なくとも1種の材料から主としてなることを特徴とする
請求項1乃至7のいずれか1項記載のセラミックス回路
基板。 - 【請求項9】 前記主としてアルミニウムからなる金属
板は、Al−Si合金板であることを特徴とする請求項
1乃至8のいずれか1項記載のセラミックス回路基板。 - 【請求項10】 セラミックス基板と、前記セラミック
ス基板の表面に直接接合され、主としてアルミニウムか
らなる金属板と、前記金属板上に接合された半導体素子
とを具備する半導体装置において、 前記金属板の主面における半導体素子が接合される部分
には、複数の溝が設けられていることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項11】 前記複数の溝は、深さが金属回路板の
実装面となる部分の厚さの1/6以上5/6以下、幅が
0.05mm以上1.0mm以下、隣接する溝との間隔
が0.05mm以上5.0mm以下、かつ長さが前記半
導体素子よりも長いことを特徴とする請求項10記載の
半導体装置。 - 【請求項12】 前記セラミックス基板はアルミナ、窒
化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選ばれた
少なくとも1種の材料から主としてなることを特徴とす
る請求項10又は11記載の半導体装置。 - 【請求項13】 前記主としてアルミニウムからなる金
属板は、Al−Si合金板であることを特徴とする請求
項10乃至12のいずれか1項記載の半導体装置。
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