JP2001298136A - ヒートシンク及び該ヒートシンク付き配線基板 - Google Patents
ヒートシンク及び該ヒートシンク付き配線基板Info
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- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱応力によりヒートシンクが配線基板より剥
離し易く、放熱性能が不十分であり、かつ製造が面倒で
あった。 【解決手段】 所定の熱膨張係数を有し、かつ熱伝導性
に優れたＣ−ＳｉＣ複合材を用いて放熱板１４及び放熱
フィン１５を個別に形成した後、これら放熱板１４と放
熱フィン１５とを銀ロウ１６を用いて接合させる。
離し易く、放熱性能が不十分であり、かつ製造が面倒で
あった。 【解決手段】 所定の熱膨張係数を有し、かつ熱伝導性
に優れたＣ−ＳｉＣ複合材を用いて放熱板１４及び放熱
フィン１５を個別に形成した後、これら放熱板１４と放
熱フィン１５とを銀ロウ１６を用いて接合させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヒートシンク及びヒ
ートシンク付き配線基板に関し、より詳細には、大量の
熱を発生する半導体チップを搭載するためのパワーモジ
ュール基板等に用いられるヒートシンク及びヒートシン
ク付き配線基板に関する。
ートシンク付き配線基板に関し、より詳細には、大量の
熱を発生する半導体チップを搭載するためのパワーモジ
ュール基板等に用いられるヒートシンク及びヒートシン
ク付き配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来のこの種ヒートシンク及びヒ
ートシンク付き配線基板を概略的に示した断面図であ
り、図中５１はセラミック絶縁基板（以下、単に絶縁基
板と記す）を示している。絶縁基板５１はＡｌＮ（窒化
アルミニウム）、Ａｌ2 Ｏ3 （アルミナ）材料等を用い
て略直方体板形状に形成されており、絶縁基板５１の一
主面５１ａにはＣｕ（銅）材料を用いて略薄板形状に形
成された配線金属板５２がロウ材５３等を介して接合さ
れている。配線金属板５２には回路（図示せず）が形成
されており、この回路上には半導体チップ（図示せず）
が搭載・接続されるようになっている。これら絶縁基板
５１、配線金属板５２、ロウ材５３等を含んで配線基板
５０ａが構成されている。
ートシンク付き配線基板を概略的に示した断面図であ
り、図中５１はセラミック絶縁基板（以下、単に絶縁基
板と記す）を示している。絶縁基板５１はＡｌＮ（窒化
アルミニウム）、Ａｌ2 Ｏ3 （アルミナ）材料等を用い
て略直方体板形状に形成されており、絶縁基板５１の一
主面５１ａにはＣｕ（銅）材料を用いて略薄板形状に形
成された配線金属板５２がロウ材５３等を介して接合さ
れている。配線金属板５２には回路（図示せず）が形成
されており、この回路上には半導体チップ（図示せず）
が搭載・接続されるようになっている。これら絶縁基板
５１、配線金属板５２、ロウ材５３等を含んで配線基板
５０ａが構成されている。
【０００３】一方、絶縁基板５１の他主面５１ｂ側には
略直方体板形状をしたＡｌ（アルミニウム）またはＣｕ
製の放熱板５４が配設され、この放熱板５４下部におけ
る複数個の所定箇所にはＡｌまたはＣｕ製の放熱フィン
５５がそれぞれ一体的に形成されている。これら放熱板
５４、放熱フィン５５を含んで断面視略櫛形状をしたヒ
ートシンク５０ｂが構成されている。ヒートシンク５０
ｂと配線基板５０ａにおける絶縁基板５１とは樹脂性接
着剤５６等を用いて接着されており、これら配線基板５
０ａ、ヒートシンク５０ｂ等を含んでヒートシンク付き
配線基板５０が構成されている。そして半導体チップに
おいて発生した熱の大部分は配線金属板５２、ロウ材５
３、絶縁基板５１、樹脂性接着剤５６を通り、ヒートシ
ンク５０ｂより外方に放熱されるようになっている。こ
のように構成されたヒートシンク付き配線基板５０は、
絶縁基板５１と配線金属板５２とをロウ材５３等を介し
て接合して配線基板５０ａを製造した後、この配線基板
５０ａとヒートシンク５０ｂとを樹脂性接着剤５６等を
用いて接着することにより製造される。
略直方体板形状をしたＡｌ（アルミニウム）またはＣｕ
製の放熱板５４が配設され、この放熱板５４下部におけ
る複数個の所定箇所にはＡｌまたはＣｕ製の放熱フィン
５５がそれぞれ一体的に形成されている。これら放熱板
５４、放熱フィン５５を含んで断面視略櫛形状をしたヒ
ートシンク５０ｂが構成されている。ヒートシンク５０
ｂと配線基板５０ａにおける絶縁基板５１とは樹脂性接
着剤５６等を用いて接着されており、これら配線基板５
０ａ、ヒートシンク５０ｂ等を含んでヒートシンク付き
配線基板５０が構成されている。そして半導体チップに
おいて発生した熱の大部分は配線金属板５２、ロウ材５
３、絶縁基板５１、樹脂性接着剤５６を通り、ヒートシ
ンク５０ｂより外方に放熱されるようになっている。こ
のように構成されたヒートシンク付き配線基板５０は、
絶縁基板５１と配線金属板５２とをロウ材５３等を介し
て接合して配線基板５０ａを製造した後、この配線基板
５０ａとヒートシンク５０ｂとを樹脂性接着剤５６等を
用いて接着することにより製造される。
【０００４】図６は従来の別のヒートシンク及びヒート
シンク付き配線基板を概略的に示した断面図（特開平１
１−２３６２７８号公報）であり、図中５０ａは図５に
示したものと略同様の配線基板を示している。配線基板
５０ａを構成する絶縁基板５１の他主面５１ｂ側には略
直方体板形状をしたヒートシンク６０ｂが配設されてお
り、ヒートシンク６０ｂはＳｉＣ（炭化珪素）セラミッ
ク中に所定量のＣｕが分散されたいわゆるＣｕ−ＳｉＣ
複合材を用いて形成されている。ヒートシンク６０ｂと
絶縁基板５１とは銀ロウ６６等を用いて接着されてい
る。これら配線基板５０ａ、ヒートシンク６０ｂ等を含
んでヒートシンク付き配線基板６０が構成されている。
そして図示しない半導体チップにおいて発生した熱の大
部分は配線金属板５２、ロウ材５３、絶縁基板５１、銀
ロウ６６を通り、ヒートシンク６０ｂより外方に放熱さ
れるようになっている。このように構成されたヒートシ
ンク付き配線基板６０は、絶縁基板５１と配線金属板５
２とをロウ材５３等を用いて接合して配線基板５０ａを
製造した後、この配線基板５０ａとヒートシンク６０ｂ
とを銀ロウ６６等を用いてロウ付け結合することにより
製造される。
シンク付き配線基板を概略的に示した断面図（特開平１
１−２３６２７８号公報）であり、図中５０ａは図５に
示したものと略同様の配線基板を示している。配線基板
５０ａを構成する絶縁基板５１の他主面５１ｂ側には略
直方体板形状をしたヒートシンク６０ｂが配設されてお
り、ヒートシンク６０ｂはＳｉＣ（炭化珪素）セラミッ
ク中に所定量のＣｕが分散されたいわゆるＣｕ−ＳｉＣ
複合材を用いて形成されている。ヒートシンク６０ｂと
絶縁基板５１とは銀ロウ６６等を用いて接着されてい
る。これら配線基板５０ａ、ヒートシンク６０ｂ等を含
んでヒートシンク付き配線基板６０が構成されている。
そして図示しない半導体チップにおいて発生した熱の大
部分は配線金属板５２、ロウ材５３、絶縁基板５１、銀
ロウ６６を通り、ヒートシンク６０ｂより外方に放熱さ
れるようになっている。このように構成されたヒートシ
ンク付き配線基板６０は、絶縁基板５１と配線金属板５
２とをロウ材５３等を用いて接合して配線基板５０ａを
製造した後、この配線基板５０ａとヒートシンク６０ｂ
とを銀ロウ６６等を用いてロウ付け結合することにより
製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】下記の表１は熱伝導
率、熱膨張係数、加工性について材質グループＡ、Ｂ別
に比較し、ヒートシンクに用いた場合における材料の適
性に関して○、△、×印により定性的に示した評価デー
タである。この場合、熱伝導率は大きい程よく、グルー
プＢは適性良であり、またグループＡもまずまず良好で
ある。熱膨張係数はセラミック材に近い程よく、グルー
プＢは膨張し易く適性不可である一方、グループＡは膨
張し難く適性良である。またグループＡは伸び率等が比
較的小さく、加工性に乏しい一方、グループＢは伸び率
等が大きく、プレス、鋳造、溶接等の加工性に優れてい
る。
率、熱膨張係数、加工性について材質グループＡ、Ｂ別
に比較し、ヒートシンクに用いた場合における材料の適
性に関して○、△、×印により定性的に示した評価デー
タである。この場合、熱伝導率は大きい程よく、グルー
プＢは適性良であり、またグループＡもまずまず良好で
ある。熱膨張係数はセラミック材に近い程よく、グルー
プＢは膨張し易く適性不可である一方、グループＡは膨
張し難く適性良である。またグループＡは伸び率等が比
較的小さく、加工性に乏しい一方、グループＢは伸び率
等が大きく、プレス、鋳造、溶接等の加工性に優れてい
る。
【０００６】
【表１】 上記したヒートシンク５０ｂはＡｌまたはＣｕ材料を用
いて形成されており、表１に示したように熱伝導性と共
に加工性も優れているため、放熱フィン５５を備えた構
造とすることができ、この構造的作用と物理的特性との
相乗作用により、一層放熱性能に優れたものとすること
ができる。しかしながらヒートシンク５０ｂは熱膨張係
数が大きいため（表１）、配線基板５０が過酷な熱履歴
に曝された際、絶縁基板５１とヒートシンク５０ｂとの
間に大きい熱応力が生じ易い。するとこの熱応力によ
り、絶縁基板５１、樹脂性接着剤５６、ヒートシンク５
０ｂの各境界部分が剥離ないしは破壊され易い。その結
果、絶縁基板５１からヒートシンク５０ｂへ十分に熱が
伝達されなくなり、ヒートシンク５０ｂの放熱性能が低
下する。また絶縁基板５１、配線金属板５２、ヒートシ
ンク５０ｂはロウ材５３、樹脂性接着剤５６等を用いて
それぞれ別工程において接合されており、接合工程が面
倒であるという課題があった。
いて形成されており、表１に示したように熱伝導性と共
に加工性も優れているため、放熱フィン５５を備えた構
造とすることができ、この構造的作用と物理的特性との
相乗作用により、一層放熱性能に優れたものとすること
ができる。しかしながらヒートシンク５０ｂは熱膨張係
数が大きいため（表１）、配線基板５０が過酷な熱履歴
に曝された際、絶縁基板５１とヒートシンク５０ｂとの
間に大きい熱応力が生じ易い。するとこの熱応力によ
り、絶縁基板５１、樹脂性接着剤５６、ヒートシンク５
０ｂの各境界部分が剥離ないしは破壊され易い。その結
果、絶縁基板５１からヒートシンク５０ｂへ十分に熱が
伝達されなくなり、ヒートシンク５０ｂの放熱性能が低
下する。また絶縁基板５１、配線金属板５２、ヒートシ
ンク５０ｂはロウ材５３、樹脂性接着剤５６等を用いて
それぞれ別工程において接合されており、接合工程が面
倒であるという課題があった。
【０００７】また上記したヒートシンク６０ｂはＣｕ−
ＳｉＣ複合材を用いて形成され、表１に示したように熱
膨張係数の適性は良であり、熱伝導性もまずまず良好で
あり、大きい熱応力が生じるおそれが少ない。そのため
ヒートシンク付き配線基板６０においては、絶縁基板５
１、銀ロウ６６、ヒートシンク６０ｂの各境界部分に破
壊が発生し難い。しかしながらヒートシンク６０ｂにお
いては加工性が著しく悪いため（表１）、放熱フィン
（図５）を備えた構造にすることが困難であり、その結
果、放熱性能を一層優れたものにすることが難かしい。
また絶縁基板５１、配線金属板５２、ヒートシンク６０
ｂはロウ材５３、銀ロウ６６等を用いてそれぞれ別工程
において接合されており、接合工程が面倒であるという
課題があった。
ＳｉＣ複合材を用いて形成され、表１に示したように熱
膨張係数の適性は良であり、熱伝導性もまずまず良好で
あり、大きい熱応力が生じるおそれが少ない。そのため
ヒートシンク付き配線基板６０においては、絶縁基板５
１、銀ロウ６６、ヒートシンク６０ｂの各境界部分に破
壊が発生し難い。しかしながらヒートシンク６０ｂにお
いては加工性が著しく悪いため（表１）、放熱フィン
（図５）を備えた構造にすることが困難であり、その結
果、放熱性能を一層優れたものにすることが難かしい。
また絶縁基板５１、配線金属板５２、ヒートシンク６０
ｂはロウ材５３、銀ロウ６６等を用いてそれぞれ別工程
において接合されており、接合工程が面倒であるという
課題があった。
【０００８】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、熱応力の発生を抑えて剥離や脱落を阻止すると共
に、放熱性能を一層優れたものとすることができ、かつ
接合を１工程で行うことができるヒートシンク及び該ヒ
ートシンク付き配線基板を提供することを目的としてい
る。
り、熱応力の発生を抑えて剥離や脱落を阻止すると共
に、放熱性能を一層優れたものとすることができ、かつ
接合を１工程で行うことができるヒートシンク及び該ヒ
ートシンク付き配線基板を提供することを目的としてい
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係るヒートシンク（１）は、放
熱板及び放熱フィンが所定の熱膨張係数を有し、かつ熱
伝導性に優れた材料を用いて個別に形成され、これら放
熱板と放熱フィンとがロウ材を用いて接合されているこ
とを特徴としている。上記したヒートシンク（１）によ
れば、放熱板及び放熱フィンが所定の熱膨張係数を有
し、かつ熱伝導性に優れた材料を用いて個別に形成さ
れ、これら放熱板と放熱フィンとがロウ材を用いて接合
されているので、前記材料の加工性が劣っている場合に
おいても前記放熱板と前記放熱フィンとの一体化を容易
に図ることができ、この結果、放熱性能を一層優れたも
のとすることができる。
達成するために本発明に係るヒートシンク（１）は、放
熱板及び放熱フィンが所定の熱膨張係数を有し、かつ熱
伝導性に優れた材料を用いて個別に形成され、これら放
熱板と放熱フィンとがロウ材を用いて接合されているこ
とを特徴としている。上記したヒートシンク（１）によ
れば、放熱板及び放熱フィンが所定の熱膨張係数を有
し、かつ熱伝導性に優れた材料を用いて個別に形成さ
れ、これら放熱板と放熱フィンとがロウ材を用いて接合
されているので、前記材料の加工性が劣っている場合に
おいても前記放熱板と前記放熱フィンとの一体化を容易
に図ることができ、この結果、放熱性能を一層優れたも
のとすることができる。
【００１０】また本発明に係るヒートシンク（２）は、
上記ヒートシンク（１）において、前記放熱板及び前記
放熱フィンがともにＭｏ金属、Ｃｕ／Ｍｏ合金、Ｗ／Ｃ
ｕ合金、Ａｌ−ＳｉＣ複合材、またはＣｕ−ＳｉＣ複合
材を用いて形成されていることを特徴としている。上記
したヒートシンク（２）によれば、前記放熱板及び前記
放熱フィンがともにＭｏ金属、Ｃｕ／Ｍｏ合金、Ｗ／Ｃ
ｕ合金、Ａｌ−ＳｉＣ複合材、またはＣｕ−ＳｉＣ複合
材を用いて形成されているので、これらの材料はいずれ
も所定の熱膨張係数を有し、かつ熱伝導性に優れてお
り、加工性は劣っているもののロウ材を用いて接合する
ことにより、前記放熱板と前記放熱フィンとの一体化を
容易に図ることができ、この結果、ヒートシンク（１）
と同様の効果を得ることができる。
上記ヒートシンク（１）において、前記放熱板及び前記
放熱フィンがともにＭｏ金属、Ｃｕ／Ｍｏ合金、Ｗ／Ｃ
ｕ合金、Ａｌ−ＳｉＣ複合材、またはＣｕ−ＳｉＣ複合
材を用いて形成されていることを特徴としている。上記
したヒートシンク（２）によれば、前記放熱板及び前記
放熱フィンがともにＭｏ金属、Ｃｕ／Ｍｏ合金、Ｗ／Ｃ
ｕ合金、Ａｌ−ＳｉＣ複合材、またはＣｕ−ＳｉＣ複合
材を用いて形成されているので、これらの材料はいずれ
も所定の熱膨張係数を有し、かつ熱伝導性に優れてお
り、加工性は劣っているもののロウ材を用いて接合する
ことにより、前記放熱板と前記放熱フィンとの一体化を
容易に図ることができ、この結果、ヒートシンク（１）
と同様の効果を得ることができる。
【００１１】また本発明に係るヒートシンク付き配線基
板は、絶縁基板の一主面に配線金属板が接合される一
方、前記絶縁基板の他主面に上記ヒートシンク（１）ま
たは（２）がロウ材を用いて接合されていることを特徴
としている。上記したヒートシンク付き配線基板によれ
ば、絶縁基板の一主面に配線金属板が接合される一方、
前記絶縁基板の他主面に上記ヒートシンク（１）または
（２）がロウ材を用いて接合されており、前記ヒートシ
ンク（１）または（２）の熱膨張係数が前記絶縁基板の
熱膨張係数に近似しているので、このヒートシンク
（１）または（２）と前記絶縁基板との間における熱応
力の発生を抑制することができ、前記絶縁基板より前記
ヒートシンク（１）または（２）が剥離したり脱落する
のを阻止することができると共に、前記配線基板内に熱
を蓄積させることなく前記ヒートシンク（１）または
（２）を介して外方へ確実に放散させることができる。
また前記配線金属板と前記絶縁基板とをロウ材を介して
接続することにより、前記配線金属板、前記絶縁基板、
及び前記ヒートシンク（１）または（２）の接合を同一
工程において同時に行うことができ、製造工程の簡略化
を図ることができる。
板は、絶縁基板の一主面に配線金属板が接合される一
方、前記絶縁基板の他主面に上記ヒートシンク（１）ま
たは（２）がロウ材を用いて接合されていることを特徴
としている。上記したヒートシンク付き配線基板によれ
ば、絶縁基板の一主面に配線金属板が接合される一方、
前記絶縁基板の他主面に上記ヒートシンク（１）または
（２）がロウ材を用いて接合されており、前記ヒートシ
ンク（１）または（２）の熱膨張係数が前記絶縁基板の
熱膨張係数に近似しているので、このヒートシンク
（１）または（２）と前記絶縁基板との間における熱応
力の発生を抑制することができ、前記絶縁基板より前記
ヒートシンク（１）または（２）が剥離したり脱落する
のを阻止することができると共に、前記配線基板内に熱
を蓄積させることなく前記ヒートシンク（１）または
（２）を介して外方へ確実に放散させることができる。
また前記配線金属板と前記絶縁基板とをロウ材を介して
接続することにより、前記配線金属板、前記絶縁基板、
及び前記ヒートシンク（１）または（２）の接合を同一
工程において同時に行うことができ、製造工程の簡略化
を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るヒートシンク
及び該ヒートシンク付き配線基板の実施の形態を図面に
基づいて説明する。なお、従来例と同一機能を有する構
成部品には同一の符号を付すこととする。図１は実施の
形態に係るヒートシンクを概略的に示した断面図であ
り、図中１４は放熱板を示している。放熱板１４は略直
方体板形状に形成され、放熱板１４の一主面１４ａにお
ける所定箇所には略板形状の放熱フィン１５が複数個略
平行に垂設されており、放熱フィン１５と放熱板１４と
は銀ロウ１６を用いて接合されている。放熱板１４及び
放熱フィン１５は、ＳｉＣセラミック中に所定量のＡｌ
が分散されたいわゆるＡｌ−ＳｉＣ複合材を用いて形成
されている。これら放熱板１４、放熱フィン１５等を含
んで断面視略櫛形状をしたヒートシンク１０ｂが構成さ
れている。このヒートシンク１０ｂは図示しない配線基
板等に接続されるようになっており、この配線基板等に
伝達された熱がヒートシンク１０ｂを介して外方に放熱
されるようになっている。
及び該ヒートシンク付き配線基板の実施の形態を図面に
基づいて説明する。なお、従来例と同一機能を有する構
成部品には同一の符号を付すこととする。図１は実施の
形態に係るヒートシンクを概略的に示した断面図であ
り、図中１４は放熱板を示している。放熱板１４は略直
方体板形状に形成され、放熱板１４の一主面１４ａにお
ける所定箇所には略板形状の放熱フィン１５が複数個略
平行に垂設されており、放熱フィン１５と放熱板１４と
は銀ロウ１６を用いて接合されている。放熱板１４及び
放熱フィン１５は、ＳｉＣセラミック中に所定量のＡｌ
が分散されたいわゆるＡｌ−ＳｉＣ複合材を用いて形成
されている。これら放熱板１４、放熱フィン１５等を含
んで断面視略櫛形状をしたヒートシンク１０ｂが構成さ
れている。このヒートシンク１０ｂは図示しない配線基
板等に接続されるようになっており、この配線基板等に
伝達された熱がヒートシンク１０ｂを介して外方に放熱
されるようになっている。
【００１３】このように構成されたヒートシンク１０ｂ
を製造する場合、図示しないが、まず所定形状をしたＳ
ｉＣセラミック体を形成し、このＳｉＣセラミック体に
所定量のＡｌを含浸させることにより放熱板１４、放熱
フィン１５をそれぞれ形成する。あるいは所定量のＳｉ
Ｃ粉末及びＡｌ粉末を混合し、所定形状に焼結すること
により放熱板１４、放熱フィン１５をそれぞれ形成す
る。次に放熱板主面１４ａの所定箇所に銀ロウ１６を挟
んで放熱フィン１５を載置し、所定の圧力を加えつつ所
定の温度／時間ダイアグラムに沿ってこれらに加熱処理
を施すことにより、ヒートシンク１０ｂを製造する。
を製造する場合、図示しないが、まず所定形状をしたＳ
ｉＣセラミック体を形成し、このＳｉＣセラミック体に
所定量のＡｌを含浸させることにより放熱板１４、放熱
フィン１５をそれぞれ形成する。あるいは所定量のＳｉ
Ｃ粉末及びＡｌ粉末を混合し、所定形状に焼結すること
により放熱板１４、放熱フィン１５をそれぞれ形成す
る。次に放熱板主面１４ａの所定箇所に銀ロウ１６を挟
んで放熱フィン１５を載置し、所定の圧力を加えつつ所
定の温度／時間ダイアグラムに沿ってこれらに加熱処理
を施すことにより、ヒートシンク１０ｂを製造する。
【００１４】上記説明から明らかなように、実施の形態
に係るヒートシンク１０ｂでは、放熱板１４及び放熱フ
ィン１５が所定の熱膨張係数を有し、かつ熱伝導性に優
れたＡｌ−ＳｉＣ複合材を用いて個別に形成され、これ
ら放熱板１４と放熱フィン１５とが銀ロウ１６を用いて
接合されているので、Ａｌ−ＳｉＣ複合材の加工性が劣
っていても放熱板１４と放熱フィン１５との一体化を容
易に図ることができ、この結果、放熱性能を一層優れた
ものとすることができる。
に係るヒートシンク１０ｂでは、放熱板１４及び放熱フ
ィン１５が所定の熱膨張係数を有し、かつ熱伝導性に優
れたＡｌ−ＳｉＣ複合材を用いて個別に形成され、これ
ら放熱板１４と放熱フィン１５とが銀ロウ１６を用いて
接合されているので、Ａｌ−ＳｉＣ複合材の加工性が劣
っていても放熱板１４と放熱フィン１５との一体化を容
易に図ることができ、この結果、放熱性能を一層優れた
ものとすることができる。
【００１５】また、放熱板１４及び放熱フィン１５がと
もにＡｌ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されているので、
Ａｌ−ＳｉＣ複合材は所定の熱膨張係数を有し、かつ熱
伝導性に優れており、加工性は劣っているものの銀ロウ
１６を用いて接合することにより、放熱板１４と放熱フ
ィン１５との一体化を容易に図ることができる。
もにＡｌ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されているので、
Ａｌ−ＳｉＣ複合材は所定の熱膨張係数を有し、かつ熱
伝導性に優れており、加工性は劣っているものの銀ロウ
１６を用いて接合することにより、放熱板１４と放熱フ
ィン１５との一体化を容易に図ることができる。
【００１６】なお、実施の形態に係るヒートシンク１０
ｂでは、放熱板１４及び放熱フィン１５がともにＡｌ−
ＳｉＣ複合材を用いて形成されている場合について説明
したが、別の実施の形態では、放熱板１４及び放熱フィ
ン１５がともにＭｏ金属、Ｃｕ／Ｍｏ合金、Ｗ／Ｃｕ合
金、あるいはＣｕ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されても
よい。
ｂでは、放熱板１４及び放熱フィン１５がともにＡｌ−
ＳｉＣ複合材を用いて形成されている場合について説明
したが、別の実施の形態では、放熱板１４及び放熱フィ
ン１５がともにＭｏ金属、Ｃｕ／Ｍｏ合金、Ｗ／Ｃｕ合
金、あるいはＣｕ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されても
よい。
【００１７】図２は実施の形態に係るヒートシンク付き
配線基板を概略的に示した断面図、図３は実施の形態に
係るヒートシンク付き配線基板の製造方法を概略的に示
したフローチャート、図４は実施の形態に係るヒートシ
ンク付き配線基板の配線金属板、絶縁基板、ヒートシン
クどうしを治具を用いてロウ付け接合する方法を説明す
るために概略的に示した断面図である。絶縁基板５１は
ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 材料等を用いて略直方体板形状に形
成されており、絶縁基板５１の一主面５１ａにはＣｕ材
料を用いて略薄板形状に形成された配線金属板５２が銀
ロウ２３等を用いて接合されている。図５に示したもの
と略同様、配線金属板５２により回路が構成されてお
り、この回路上には半導体チップ（図示せず）が搭載・
接続されるようになっている。これら絶縁基板５１、配
線金属板５２、銀ロウ２３等を含んで配線基板２０ａが
構成されている。
配線基板を概略的に示した断面図、図３は実施の形態に
係るヒートシンク付き配線基板の製造方法を概略的に示
したフローチャート、図４は実施の形態に係るヒートシ
ンク付き配線基板の配線金属板、絶縁基板、ヒートシン
クどうしを治具を用いてロウ付け接合する方法を説明す
るために概略的に示した断面図である。絶縁基板５１は
ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 材料等を用いて略直方体板形状に形
成されており、絶縁基板５１の一主面５１ａにはＣｕ材
料を用いて略薄板形状に形成された配線金属板５２が銀
ロウ２３等を用いて接合されている。図５に示したもの
と略同様、配線金属板５２により回路が構成されてお
り、この回路上には半導体チップ（図示せず）が搭載・
接続されるようになっている。これら絶縁基板５１、配
線金属板５２、銀ロウ２３等を含んで配線基板２０ａが
構成されている。
【００１８】一方、絶縁基板５１の他主面５１ｂ側には
略直方体板形状をした放熱板２４が配設されている。放
熱板２４の一主面２４ａにおける所定箇所には略板形状
の放熱フィン２５が複数個略平行に垂設されており、放
熱フィン２５と放熱板２４とは銀ロウ２７等を用いて接
合されている。放熱板２４及び放熱フィン２５は、Ｓｉ
Ｃセラミック中に所定量のＣｕを分散させたいわゆるＣ
ｕ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されている。これら放熱
板２４、放熱フィン２５等を含んで断面視略櫛形状をし
たヒートシンク２０ｂが構成されている。このヒートシ
ンク２０ｂと配線基板２０ａにおける絶縁基板５１とは
銀ロウ２６等を用いて接合されており、これら配線基板
２０ａ、ヒートシンク２０ｂ等を含んでヒートシンク付
き配線基板２０が構成されている。そして半導体チップ
において発生した熱の大部分は配線金属板５２、銀ロウ
２３、絶縁基板５１、銀ロウ２６を通り、ヒートシンク
２０ｂより外方に放熱されるようになっている。
略直方体板形状をした放熱板２４が配設されている。放
熱板２４の一主面２４ａにおける所定箇所には略板形状
の放熱フィン２５が複数個略平行に垂設されており、放
熱フィン２５と放熱板２４とは銀ロウ２７等を用いて接
合されている。放熱板２４及び放熱フィン２５は、Ｓｉ
Ｃセラミック中に所定量のＣｕを分散させたいわゆるＣ
ｕ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されている。これら放熱
板２４、放熱フィン２５等を含んで断面視略櫛形状をし
たヒートシンク２０ｂが構成されている。このヒートシ
ンク２０ｂと配線基板２０ａにおける絶縁基板５１とは
銀ロウ２６等を用いて接合されており、これら配線基板
２０ａ、ヒートシンク２０ｂ等を含んでヒートシンク付
き配線基板２０が構成されている。そして半導体チップ
において発生した熱の大部分は配線金属板５２、銀ロウ
２３、絶縁基板５１、銀ロウ２６を通り、ヒートシンク
２０ｂより外方に放熱されるようになっている。
【００１９】このように構成されたヒートシンク付き配
線基板２０を製造する場合、図３に示すように、Ｃｕ板
を所定形状に形成し（ステップ（以下、Ｓと記す）
１）、配線金属板５２を形成する。また、ＡｌＮ、Ａｌ
2 Ｏ3 等のセラミックテープを作製し（Ｓ２）、この両
面にメタライズ印刷（図示せず）を施し（Ｓ３）、所定
形状に切断して（Ｓ４）、これを所定温度で焼成した後
（Ｓ５）、メタライズ上にＮｉメッキ（図示せず）処理
を施し（Ｓ６）、絶縁基板５１を形成する。また、Ｃｕ
−ＳｉＣ複合材を所定形状に成形した後（Ｓ７）、所定
箇所にＮｉメッキ（図示せず）処理を施し（Ｓ８）、放
熱板２４を形成する。また、Ｃｕ−ＳｉＣ複合材を所定
形状に成形した後（Ｓ９）、この所定箇所にＮｉメッキ
（図示せず）処理を施し（Ｓ１０）、放熱フィン２５を
形成する。
線基板２０を製造する場合、図３に示すように、Ｃｕ板
を所定形状に形成し（ステップ（以下、Ｓと記す）
１）、配線金属板５２を形成する。また、ＡｌＮ、Ａｌ
2 Ｏ3 等のセラミックテープを作製し（Ｓ２）、この両
面にメタライズ印刷（図示せず）を施し（Ｓ３）、所定
形状に切断して（Ｓ４）、これを所定温度で焼成した後
（Ｓ５）、メタライズ上にＮｉメッキ（図示せず）処理
を施し（Ｓ６）、絶縁基板５１を形成する。また、Ｃｕ
−ＳｉＣ複合材を所定形状に成形した後（Ｓ７）、所定
箇所にＮｉメッキ（図示せず）処理を施し（Ｓ８）、放
熱板２４を形成する。また、Ｃｕ−ＳｉＣ複合材を所定
形状に成形した後（Ｓ９）、この所定箇所にＮｉメッキ
（図示せず）処理を施し（Ｓ１０）、放熱フィン２５を
形成する。
【００２０】次にロウ付け用治具３０（図４）等を用
い、配線金属板５２、絶縁基板５１、放熱板２４、放熱
フィン２５を一括してロウ付け接合する（Ｓ１１）。図
４に示したように、治具本体３１には所定形状の凹部３
１ａが形成されており、凹部３１ａ内には配線金属板５
２等の部品が下方より順番にそれぞれ位置決め収容され
るようになっている。治具本体３１上部にはガイド治具
３２が着脱可能に設置されており、ガイド治具３２の所
定箇所にはガイド孔３２ａが形成され、ガイド孔３２ａ
には放熱フィン２５が摺動可能に挿入されている。ガイ
ド治具３２の上方には加圧治具３３が配設されており、
加圧治具３３は図中矢印方向に所定圧力を掛け得るよう
になっている。これら治具本体３１、ガイド治具３２、
加圧治具３３を含んでロウ付け用治具３０が構成されて
いる。
い、配線金属板５２、絶縁基板５１、放熱板２４、放熱
フィン２５を一括してロウ付け接合する（Ｓ１１）。図
４に示したように、治具本体３１には所定形状の凹部３
１ａが形成されており、凹部３１ａ内には配線金属板５
２等の部品が下方より順番にそれぞれ位置決め収容され
るようになっている。治具本体３１上部にはガイド治具
３２が着脱可能に設置されており、ガイド治具３２の所
定箇所にはガイド孔３２ａが形成され、ガイド孔３２ａ
には放熱フィン２５が摺動可能に挿入されている。ガイ
ド治具３２の上方には加圧治具３３が配設されており、
加圧治具３３は図中矢印方向に所定圧力を掛け得るよう
になっている。これら治具本体３１、ガイド治具３２、
加圧治具３３を含んでロウ付け用治具３０が構成されて
いる。
【００２１】このように構成されたロウ付け用治具３０
を用いる場合、まず配線金属板５２、銀ロウ２３、絶縁
基板５１、銀ロウ２６、放熱板２４、銀ロウ２７、放熱
フィン２５を凹部３１ａ内に下から順番に装入・セット
した後、ガイド治具３２を上方より被せ、放熱フィン端
部２５ａ上に加圧治具３３を載置する。次にロウ付け用
治具３０を介して各部品を加熱・冷却すると、銀ロウ２
３、２６、２７が所定温度で溶融・凝固し、配線金属板
５２、絶縁基板５１、放熱板２４、放熱フィン２５が同
時に接合される。次に所定箇所にＮｉメッキ（図示せ
ず）を施した後（Ｓ１２）、検査を行い（Ｓ１３）、ヒ
ートシンク付き配線基板２０を製造する。
を用いる場合、まず配線金属板５２、銀ロウ２３、絶縁
基板５１、銀ロウ２６、放熱板２４、銀ロウ２７、放熱
フィン２５を凹部３１ａ内に下から順番に装入・セット
した後、ガイド治具３２を上方より被せ、放熱フィン端
部２５ａ上に加圧治具３３を載置する。次にロウ付け用
治具３０を介して各部品を加熱・冷却すると、銀ロウ２
３、２６、２７が所定温度で溶融・凝固し、配線金属板
５２、絶縁基板５１、放熱板２４、放熱フィン２５が同
時に接合される。次に所定箇所にＮｉメッキ（図示せ
ず）を施した後（Ｓ１２）、検査を行い（Ｓ１３）、ヒ
ートシンク付き配線基板２０を製造する。
【００２２】上記説明より明らかなように、実施の形態
に係るヒートシンク２０ｂでは、放熱板２４及び放熱フ
ィン２５が所定の熱膨張係数を有し、かつ熱伝導性に優
れたＣｕ−ＳｉＣ複合材を用いて個別に形成され、これ
ら放熱板２４と放熱フィン２５とが銀ロウ２７を用いて
接合されているので、Ｃｕ−ＳｉＣ複合材の加工性が劣
っていても放熱板２４と放熱フィン２５との一体化を容
易に図ることができ、この結果、ヒートシンクとしての
放熱性能を一層優れたものとすることができる。
に係るヒートシンク２０ｂでは、放熱板２４及び放熱フ
ィン２５が所定の熱膨張係数を有し、かつ熱伝導性に優
れたＣｕ−ＳｉＣ複合材を用いて個別に形成され、これ
ら放熱板２４と放熱フィン２５とが銀ロウ２７を用いて
接合されているので、Ｃｕ−ＳｉＣ複合材の加工性が劣
っていても放熱板２４と放熱フィン２５との一体化を容
易に図ることができ、この結果、ヒートシンクとしての
放熱性能を一層優れたものとすることができる。
【００２３】また、放熱板２４及び放熱フィン２５がと
もにＣｕ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されているので、
Ｃｕ−ＳｉＣ複合材は所定の熱膨張係数を有し、かつ熱
伝導性に優れており、加工性は劣っているものの銀ロウ
２７を介して接合することにより、放熱板２４と放熱フ
ィン２５との一体化を容易に図ることができる。
もにＣｕ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されているので、
Ｃｕ−ＳｉＣ複合材は所定の熱膨張係数を有し、かつ熱
伝導性に優れており、加工性は劣っているものの銀ロウ
２７を介して接合することにより、放熱板２４と放熱フ
ィン２５との一体化を容易に図ることができる。
【００２４】また、実施の形態に係るヒートシンク付き
配線基板２０では、絶縁基板５１の一主面５１ａに配線
金属板５２が接合される一方、絶縁基板５１の他主面５
１ｂにヒートシンク２０ｂが銀ロウ２６を用いて接合さ
れており、ヒートシンク２０ｂの熱膨張係数が絶縁基板
５１の熱膨張係数に近似しているので、このヒートシン
ク２０ｂと絶縁基板５１との間における熱応力の発生を
抑制することができ、絶縁基板５１よりヒートシンク２
０ｂが剥離したり脱落するのを阻止することができると
共に、配線基板２０ａ内に伝達された熱をヒートシンク
２０ｂを介して外方へ確実に放散させることができる。
また配線金属板５２と絶縁基板５１とを銀ロウ２３を介
して接続することにより、配線金属板５２、絶縁基板５
１、及びヒートシンク２０ｂの接合を同一工程において
同時に行うことができ、製造工程の簡略化を図ることが
できる。
配線基板２０では、絶縁基板５１の一主面５１ａに配線
金属板５２が接合される一方、絶縁基板５１の他主面５
１ｂにヒートシンク２０ｂが銀ロウ２６を用いて接合さ
れており、ヒートシンク２０ｂの熱膨張係数が絶縁基板
５１の熱膨張係数に近似しているので、このヒートシン
ク２０ｂと絶縁基板５１との間における熱応力の発生を
抑制することができ、絶縁基板５１よりヒートシンク２
０ｂが剥離したり脱落するのを阻止することができると
共に、配線基板２０ａ内に伝達された熱をヒートシンク
２０ｂを介して外方へ確実に放散させることができる。
また配線金属板５２と絶縁基板５１とを銀ロウ２３を介
して接続することにより、配線金属板５２、絶縁基板５
１、及びヒートシンク２０ｂの接合を同一工程において
同時に行うことができ、製造工程の簡略化を図ることが
できる。
【００２５】なお、実施の形態に係るヒートシンク２０
ｂでは、放熱板２４及び放熱フィン２５がともにＣｕ−
ＳｉＣ複合材を用いて形成されている場合について説明
したが、別の実施の形態では、放熱板２４及び放熱フィ
ン２５がともにＭｏ金属、Ｃｕ／Ｍｏ合金、Ｗ／Ｃｕ合
金、あるいはＡｌ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されても
よい。
ｂでは、放熱板２４及び放熱フィン２５がともにＣｕ−
ＳｉＣ複合材を用いて形成されている場合について説明
したが、別の実施の形態では、放熱板２４及び放熱フィ
ン２５がともにＭｏ金属、Ｃｕ／Ｍｏ合金、Ｗ／Ｃｕ合
金、あるいはＡｌ−ＳｉＣ複合材を用いて形成されても
よい。
【００２６】また、実施の形態に係るヒートシンク付き
配線基板２０では、絶縁基板５１の一主面５１ａにＣｕ
製の配線金属板５２が銀ロウ２３を用いて接合されてい
る場合について説明したが、配線金属板５２はＤＢＣ(D
irect Bond Copper)手法により絶縁基板５１に接合され
ていてもよい。
配線基板２０では、絶縁基板５１の一主面５１ａにＣｕ
製の配線金属板５２が銀ロウ２３を用いて接合されてい
る場合について説明したが、配線金属板５２はＤＢＣ(D
irect Bond Copper)手法により絶縁基板５１に接合され
ていてもよい。
【００２７】また、実施の形態に係るヒートシンク１０
ｂ、２０ｂでは、放熱板１４、２４下部の所定箇所に複
数個の放熱フィン１５、２５が略櫛形状に垂設されてい
る場合について説明したが、ヒートシンクの形状は何ら
これに限定されるものではなく、例えば放熱板の側面部
に複数個の放熱フィンがそれぞれ横方向に設置されてい
てもよい。
ｂ、２０ｂでは、放熱板１４、２４下部の所定箇所に複
数個の放熱フィン１５、２５が略櫛形状に垂設されてい
る場合について説明したが、ヒートシンクの形状は何ら
これに限定されるものではなく、例えば放熱板の側面部
に複数個の放熱フィンがそれぞれ横方向に設置されてい
てもよい。
【図１】本発明に係るヒートシンクの実施の形態を概略
的に示した断面図である。
的に示した断面図である。
【図２】実施の形態に係るヒートシンク付き配線基板を
概略的に示した断面図である。
概略的に示した断面図である。
【図３】実施の形態に係るヒートシンク付き配線基板の
製造方法を概略的に示したフローチャートである。
製造方法を概略的に示したフローチャートである。
【図４】実施の形態に係るヒートシンク付き配線基板の
配線金属板、絶縁基板、ヒートシンクどうしを治具を用
いてロウ付け接合する方法を説明するために概略的に示
した断面図である。
配線金属板、絶縁基板、ヒートシンクどうしを治具を用
いてロウ付け接合する方法を説明するために概略的に示
した断面図である。
【図５】従来のヒートシンク付き配線基板を概略的に示
した断面図である。
した断面図である。
【図６】従来の別のヒートシンク付き配線基板を概略的
に示した断面図である。
に示した断面図である。
１０ｂ ヒートシンク １４ 放熱板 １５ 放熱フィン １６ 銀ロウ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 憲和 山口県美祢市大嶺町東分字岩倉2701番１ 株式会社住友金属エレクトロデバイス内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AB02 AB09 FA04 5F036 AA01 BB05 BB08 BD01
Claims (3)
- 【請求項１】 放熱板及び放熱フィンが所定の熱膨張係
数を有し、かつ熱伝導性に優れた材料を用いて個別に形
成され、これら放熱板と放熱フィンとがロウ材を用いて
接合されていることを特徴とするヒートシンク。 - 【請求項２】 前記放熱板及び前記放熱フィンがともに
Ｍｏ金属、Ｃｕ／Ｍｏ合金、Ｗ／Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｓｉ
Ｃ複合材、またはＣｕ−ＳｉＣ複合材を用いて形成され
ていることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。 - 【請求項３】 絶縁基板の一主面に配線金属板が接合さ
れる一方、前記絶縁基板の他主面に請求項１または請求
項２記載のヒートシンクがロウ材を用いて接合されてい
ることを特徴とするヒートシンク付き配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000114669A JP2001298136A (ja) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | ヒートシンク及び該ヒートシンク付き配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000114669A JP2001298136A (ja) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | ヒートシンク及び該ヒートシンク付き配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001298136A true JP2001298136A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18626436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000114669A Pending JP2001298136A (ja) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | ヒートシンク及び該ヒートシンク付き配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001298136A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008045218A (ja) * | 2007-10-01 | 2008-02-28 | Dowa Holdings Co Ltd | 金属セラミック複合部材に対するメッキ方法、パターン製造方法、および湿式処理装置、並びにパワーモジュール用金属セラミックス複合部材 |
| JP2008244394A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置 |
| JP2010283105A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Hitachi Metals Ltd | 配線基板冷却機構、その製造方法、接合構造体、およびその製造方法 |
| JP2010283253A (ja) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Hitachi Kyowa Engineering Co Ltd | 発光装置及び発光装置用基板 |
| JP2012004355A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板の製造方法 |
| JP2017220651A (ja) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2020092239A (ja) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | Ｊｘ金属株式会社 | ヒートシンク、半導体モジュール及び、ヒートシンクの製造方法 |
-
2000
- 2000-04-17 JP JP2000114669A patent/JP2001298136A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2020092239A (ja) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | Ｊｘ金属株式会社 | ヒートシンク、半導体モジュール及び、ヒートシンクの製造方法 |
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