JP2003332481A - 半導体モジュール用基板 - Google Patents
半導体モジュール用基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合部材間に熱膨張係数の差があっても絶縁
基板からのクラックの発生を防止する半導体モジュール
用基板を提供する。 【解決手段】 半導体素子を搭載するための配線金属板
１１と、その下面とろう材１３で接合するための配線金
属板１１の配線パターン１２と相似する回路パターン１
６を有する絶縁基板１４と、下面側にメタライズパター
ンを設ける絶縁基板１４に接合する半導体素子の熱を放
熱するためのヒートシンク１５を有する半導体モジュー
ル用基板１０において、回路パターン１６が配線金属板
１１より大きく形成され、回路パターン１６と配線金属
板１１との間で形成するろう材１３のメニスカス幅Ａが
配線金属板の厚みＢ以上を有し、回路パターン１６の外
周端部が絶縁基板１４と実質的に同材料からなる絶縁体
１９で被覆されており、しかも、回路パターン１６を形
成するタングステンの厚みは３０μｍ以上を有する。
基板からのクラックの発生を防止する半導体モジュール
用基板を提供する。 【解決手段】 半導体素子を搭載するための配線金属板
１１と、その下面とろう材１３で接合するための配線金
属板１１の配線パターン１２と相似する回路パターン１
６を有する絶縁基板１４と、下面側にメタライズパター
ンを設ける絶縁基板１４に接合する半導体素子の熱を放
熱するためのヒートシンク１５を有する半導体モジュー
ル用基板１０において、回路パターン１６が配線金属板
１１より大きく形成され、回路パターン１６と配線金属
板１１との間で形成するろう材１３のメニスカス幅Ａが
配線金属板の厚みＢ以上を有し、回路パターン１６の外
周端部が絶縁基板１４と実質的に同材料からなる絶縁体
１９で被覆されており、しかも、回路パターン１６を形
成するタングステンの厚みは３０μｍ以上を有する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体モジュール
用基板に係り、より詳細には、大量の熱を発する半導体
素子を搭載するためのパワーモジュール用基板等の半導
体モジュール用基板に関する。 【０００２】 【従来の技術】図３に示すように、従来より、半導体モ
ジュール用基板５０としては、例えば、パワーモジュー
ル基板が知られている。このパワーモジュール基板を代
表とする半導体モジュール用基板５０は、窒化アルミニ
ウム（ＡｌＮ）や、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミ
ック基材からなる絶縁基板５１の上面にタングステン等
の高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスク
リーン印刷しセラミック基材と同時焼成して形成される
回路パターンにＮｉめっきを施した後、Ａｇ−Ｃｕ共晶
合金（ＢＡｇ−８等）等の８５０℃程度を接合するため
の温度とする高融点からなるろう材５２を介してＣｕ板
等を回路状に形成した配線金属板５３が接合されてい
る。また、絶縁基板５１の下面には、上面に形成したの
と同じように、タングステン等で形成するべたパターン
からなるメタライズパターンにＮｉめっきを施した後、
上面側で用いたろう材５２と同様のＡｇ−Ｃｕ共晶合金
等からなるろう材５４を介してセラミックと熱膨張係数
が近似し、高放熱特性を有する銅タングステン（Ｃｕ−
Ｗ、ポーラス状のタングステンに銅を含浸させたりして
作製する）や、モリブデン（Ｍｏ）等の金属板からなる
ヒートシンク板５５が接合されて形成される構造を有し
ている。また、更に高放熱特性が必要な場合には、軽量
で高放熱特性を有する炭素と金属を含んだ複合材、例え
ば、炭素繊維とＣｕとの複合材からなるヒートシンク板
５５が開発されている。 【０００３】このようなパワーモジュール基板を代表と
する半導体モジュール用基板５０では、配線金属板５３
上の所定の位置に半導体素子５６が搭載され、半導体素
子５６の上面の所定の位置に形成された電極パッドと、
配線金属板５３のパッド電極部５７とをボンディングワ
イヤ５８を用いてワイヤボンディングされるようになっ
ている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の半導体モジュール用基板は、次のような
問題がある。ＡｌＮからなる絶縁基板に形成されたタン
グステンを用いた回路パターンに、Ｃｕからなる配線金
属板を、Ａｇ−Ｃｕ共晶合金等の高融点のろう材でろう
付け接合する場合には、接合部材間の熱膨張係数に差が
ある中での加熱ろう付け接合となるので、接合後、接合
部に残留熱応力が発生する。この状態において、半導体
素子を実装したり、実装後の温度サイクル信頼性評価試
験等を行うと、この残留熱応力によって絶縁基板にクラ
ックを発生させる場合がある。本発明は、かかる事情に
鑑みてなされたものであって、接合部材間に熱膨張係数
の差があっても絶縁基板からのクラックの発生を防止す
る半導体モジュール用基板を提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る半導体モジュール用基板は、半導体素子を上面に搭
載するための配線金属板と、配線金属板の下面とろう材
で接合するための配線金属板の配線パターンと相似する
タングステンからなる回路パターンを有する絶縁基板
と、下面側にタングステンのべたパターンからなるメタ
ライズパターンを設ける絶縁基板に接合する半導体素子
からの発熱を放熱するためのヒートシンク板を有する半
導体モジュール用基板において、回路パターンが配線金
属板より大きい形状に形成され、回路パターンと配線金
属板との間で形成するろう材の平面視するメニスカス幅
が配線金属板の厚み以上を有し、回路パターンの平面視
して外周端部が絶縁基板と実質的に同材料からなる絶縁
体で被覆されており、しかも、回路パターンを形成する
タングステンの厚みは３０μｍ以上を有する。これによ
り、配線金属板と絶縁基板の接合においては、大きなメ
ニスカス幅によって絶縁基板にかかる残留熱応力を分散
することができ、回路パターンの外周端部の絶縁体での
被覆によって絶縁基板より低ヤング率で、高靭性のある
タングステンに残留熱応力を集中させることができ、タ
ングステンの厚みを厚くすることで絶縁体の効果を促進
させることができて、回路パターンの外周端部の絶縁基
板から発生するクラックを防止することができる。 【０００６】 【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）は本
発明の一実施の形態に係る半導体モジュール用基板の平
面図、正面図、図２は同半導体モジュール用基板の配線
金属板と絶縁基板の接合部の部分拡大断面図である。 【０００７】図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明
の一実施の形態に係る半導体モジュール用基板１０は、
半導体素子（図示せず）を上面に搭載するための配線金
属板１１が設けられている。この配線金属板１１は、例
えば、Ｃｕや、Ｍｏ等の板材からエッチングや、打ち抜
きプレス等によって複数の配線パターン１２、１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ（以下代表し
て配線パターン１２と記す）が部分的に細いブリッジ状
に連接した状態（図示せず）で形成されている。これら
の配線パターン１２は、所定位置の配線パターン１２の
上面に半導体素子が搭載され、他の配線パターン１２と
をボンディングワイヤで接続するのに用いられる。 【０００８】配線金属板１１の下面には、例えば、Ａｌ
Ｎや、Ａｌ２Ｏ３や、ＳｉＮ等のセラミック基材からな
り、上面を、例えば、Ａｇ−Ｃｕ共晶合金等のろう材１
３で接合するための配線金属板１１の個々の配線パター
ン１２と相似するタングステンからなる回路パターン１
６（図２参照）が設けられ、この回路パターン１６の上
面にＮｉめっき１７（図２参照）が施される絶縁基板１
４が配線金属板１１とろう材１３で接合されて設けられ
ている。なお、配線金属板１１を構成する複数の配線パ
ターン１２は、絶縁基板１４に接合された後、細いブリ
ッジ状に連接した部分を切断することで、独立した個々
の配線パターン１２を形成する。また、絶縁基板１４を
形成するセラミック基材は、特に限定されるものではな
いが、半導体素子からの発熱をヒートシンク１５に早く
伝導できる熱伝導率が高いＡｌＮからなる絶縁基板１４
が多く用いられている。 【０００９】絶縁基板１４の下面には、例えば、Ａｇ−
Ｃｕ共晶合金等のろう材１３ａで接合するためのタング
ステンを用いたべたパターンからなるメタライズパター
ンが設けられ、このメタライズパターンの上面にＮｉめ
っきが施された後、ろう材１３ａで接合する半導体素子
からの発熱を放熱するためのヒートシンク板１５が設け
られている。ヒートシンク板１５は、Ｃｕ−Ｗや、Ｍｏ
や、炭素繊維とＣｕとを含んだ複合材等からなる熱伝導
率が高く、絶縁基板１４のセラミック基材と熱膨張係数
をできるだけ近似させたものが用いられている。 【００１０】図２に示すように、上記構成による半導体
モジュール用基板１０は、絶縁基板１４にタングステン
を用いて、スクリーン印刷で形成される個々の回路パタ
ーン１６の形状が配線金属板１１の個々の配線パターン
１２の形状より大きい相似形を有している。そして、回
路パターン１６と配線金属板１１の端面との間で形成す
るろう材１３のメニスカス１８の平面視するメニスカス
幅Ａは、配線金属板１１の厚みＢ以上（Ａ≧Ｂ）の大き
さを有している。また、スクリーン印刷し、焼成して形
成する回路パターン１６の焼成後のタングステンの厚み
は、３０μｍ以上を有している。更に、タングステンで
形成される個々の回路パターン１６の平面視して外周端
部のタングステンの上には、絶縁基板１４と実質的に同
材料からなる絶縁体１９で被覆されている。 【００１１】なお、回路パターン１６の表面には、Ｎｉ
めっき１７が施された後、配線金属板１１と回路パター
ン１６が、この間にＡｇ−Ｃｕ共晶合金等のろう材１３
を挟んで加熱され、ろう付け接合されことで、配線金属
板１１の個々の配線パターン１２の端面と絶縁基板１４
の回路パターン１６との間にメニスカス１８が形成され
る。 【００１２】また、絶縁基板１４は、通常、絶縁基板１
４の焼成する前のセラミックグリーンシートにタングス
テンペーストを用いてスクリーン印刷を行って回路パタ
ーン１６を形成し、次いで、回路パターン１６の外周端
部を絶縁体ペーストを用いてスクリーン印刷を行って絶
縁体１９を形成した後、平板の加圧プレス機を用いて両
面全面から加圧を行って成形体を形成し、焼成して形成
されている。従って、タングステンペーストと絶縁体ペ
ーストは、圧縮されると同時にセラミックグリーンシー
トの内部に押し込まれて、回路パターン１６と絶縁体１
８の形成された絶縁基板１４の表面が実質的に平面とな
っている。 【００１３】 【実施例】本発明者は、個々の配線パターンを有し、全
体の外形寸法として、４８ｍｍ×４８ｍｍ×０．３ｍｍ
厚のＣｕ板からなる配線金属板と、外形寸法として、５
０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６３５ｍｍ厚のＡｌＮからなる
絶縁基板と、外形寸法として、６０ｍｍ×６０ｍｍ×３
ｍｍ厚のＭｏからなるヒートシンク板の各部材を用い、
配線金属板と絶縁基板の接合に、３０μｍ厚のＡｇ−Ｃ
ｕ共晶合金、絶縁基板とヒートシンク板の接合に、１０
０μｍ厚のＡｇ−Ｃｕ共晶合金を用いて接合して形成す
る半導体モジュール用基板について、回路パターンの形
状を個々の配線パターンの形状より大きくし、メニスカ
ス幅Ａと配線金属板の厚みＢとの関係がＡ≧ＢとＡ＜
Ｂ、絶縁体の有無、回路パターンのタングステンの厚み
が３０μｍ以上と３０μｍ未満に分けて各１０個のサン
プルを作製し、温度サイクル試験を行い、絶縁基板から
のクラックの発生の有無の確認を行った。 【００１４】温度サイクル試験は、条件として、−４０
℃の空間に１５分間放置してから、室温に５分間放置
し、更に１５０℃の空間に１５分間放置し、室温に５分
間放置した後、−４０℃に戻るのを１サイクル（４０分
／１サイクル）として連続して行い、連続１００サイク
ル毎に実体顕微鏡による外観検査と、超音波顕微鏡でク
ラックの発生確認評価を行った。各サンプルの作製条件
及び温度サイクル試験の結果について、表１に示す。 【００１５】 【表１】 【００１６】回路パターンと配線金属板との間で形成す
るろう材のメニスカス幅Ａが配線金属板の厚みＢより大
きく（Ａ≧Ｂ）、回路パターンの外周端部が絶縁体で被
覆され、回路パターンを形成するタングステンの厚みが
３０μｍ以上である半導体モジュール用基板には、３０
００回の温度サイクル試験を行っても絶縁基板からクラ
ックが発生しないことが確認できた。なお、タングステ
ンの厚みが３０μｍ未満となると絶縁体の被覆効果が小
さくなり、タングステンに残留熱応力を集中させること
が難しくなる。 【００１７】 【発明の効果】請求項１記載の半導体モジュール用基板
は、回路パターンが配線金属板より大きい形状に形成さ
れ、回路パターンと配線金属板との間で形成するろう材
の平面視するメニスカス幅が配線金属板の厚み以上を有
し、回路パターンの平面視して外周端部が絶縁基板と実
質的に同材料からなる絶縁体で被覆されており、しか
も、回路パターンを形成するタングステンの厚みは３０
μｍ以上を有するので、配線金属板と絶縁基板の接合部
の大きなメニスカス幅によって絶縁基板にかかる残留熱
応力を分散することができ、絶縁体による回路パターン
の外周端部の被覆によって絶縁基板より低ヤング率で、
高靭性のあるタングステンに残留熱応力を集中させるこ
とができ、タングステンの厚みを厚くして絶縁体の被覆
効果を促進させることができて、回路パターンの外周端
部の絶縁基板から発生するクラックを防止することがで
きる。
用基板に係り、より詳細には、大量の熱を発する半導体
素子を搭載するためのパワーモジュール用基板等の半導
体モジュール用基板に関する。 【０００２】 【従来の技術】図３に示すように、従来より、半導体モ
ジュール用基板５０としては、例えば、パワーモジュー
ル基板が知られている。このパワーモジュール基板を代
表とする半導体モジュール用基板５０は、窒化アルミニ
ウム（ＡｌＮ）や、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミ
ック基材からなる絶縁基板５１の上面にタングステン等
の高融点金属からなるメタライズペーストを用いてスク
リーン印刷しセラミック基材と同時焼成して形成される
回路パターンにＮｉめっきを施した後、Ａｇ−Ｃｕ共晶
合金（ＢＡｇ−８等）等の８５０℃程度を接合するため
の温度とする高融点からなるろう材５２を介してＣｕ板
等を回路状に形成した配線金属板５３が接合されてい
る。また、絶縁基板５１の下面には、上面に形成したの
と同じように、タングステン等で形成するべたパターン
からなるメタライズパターンにＮｉめっきを施した後、
上面側で用いたろう材５２と同様のＡｇ−Ｃｕ共晶合金
等からなるろう材５４を介してセラミックと熱膨張係数
が近似し、高放熱特性を有する銅タングステン（Ｃｕ−
Ｗ、ポーラス状のタングステンに銅を含浸させたりして
作製する）や、モリブデン（Ｍｏ）等の金属板からなる
ヒートシンク板５５が接合されて形成される構造を有し
ている。また、更に高放熱特性が必要な場合には、軽量
で高放熱特性を有する炭素と金属を含んだ複合材、例え
ば、炭素繊維とＣｕとの複合材からなるヒートシンク板
５５が開発されている。 【０００３】このようなパワーモジュール基板を代表と
する半導体モジュール用基板５０では、配線金属板５３
上の所定の位置に半導体素子５６が搭載され、半導体素
子５６の上面の所定の位置に形成された電極パッドと、
配線金属板５３のパッド電極部５７とをボンディングワ
イヤ５８を用いてワイヤボンディングされるようになっ
ている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の半導体モジュール用基板は、次のような
問題がある。ＡｌＮからなる絶縁基板に形成されたタン
グステンを用いた回路パターンに、Ｃｕからなる配線金
属板を、Ａｇ−Ｃｕ共晶合金等の高融点のろう材でろう
付け接合する場合には、接合部材間の熱膨張係数に差が
ある中での加熱ろう付け接合となるので、接合後、接合
部に残留熱応力が発生する。この状態において、半導体
素子を実装したり、実装後の温度サイクル信頼性評価試
験等を行うと、この残留熱応力によって絶縁基板にクラ
ックを発生させる場合がある。本発明は、かかる事情に
鑑みてなされたものであって、接合部材間に熱膨張係数
の差があっても絶縁基板からのクラックの発生を防止す
る半導体モジュール用基板を提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る半導体モジュール用基板は、半導体素子を上面に搭
載するための配線金属板と、配線金属板の下面とろう材
で接合するための配線金属板の配線パターンと相似する
タングステンからなる回路パターンを有する絶縁基板
と、下面側にタングステンのべたパターンからなるメタ
ライズパターンを設ける絶縁基板に接合する半導体素子
からの発熱を放熱するためのヒートシンク板を有する半
導体モジュール用基板において、回路パターンが配線金
属板より大きい形状に形成され、回路パターンと配線金
属板との間で形成するろう材の平面視するメニスカス幅
が配線金属板の厚み以上を有し、回路パターンの平面視
して外周端部が絶縁基板と実質的に同材料からなる絶縁
体で被覆されており、しかも、回路パターンを形成する
タングステンの厚みは３０μｍ以上を有する。これによ
り、配線金属板と絶縁基板の接合においては、大きなメ
ニスカス幅によって絶縁基板にかかる残留熱応力を分散
することができ、回路パターンの外周端部の絶縁体での
被覆によって絶縁基板より低ヤング率で、高靭性のある
タングステンに残留熱応力を集中させることができ、タ
ングステンの厚みを厚くすることで絶縁体の効果を促進
させることができて、回路パターンの外周端部の絶縁基
板から発生するクラックを防止することができる。 【０００６】 【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）は本
発明の一実施の形態に係る半導体モジュール用基板の平
面図、正面図、図２は同半導体モジュール用基板の配線
金属板と絶縁基板の接合部の部分拡大断面図である。 【０００７】図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明
の一実施の形態に係る半導体モジュール用基板１０は、
半導体素子（図示せず）を上面に搭載するための配線金
属板１１が設けられている。この配線金属板１１は、例
えば、Ｃｕや、Ｍｏ等の板材からエッチングや、打ち抜
きプレス等によって複数の配線パターン１２、１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ（以下代表し
て配線パターン１２と記す）が部分的に細いブリッジ状
に連接した状態（図示せず）で形成されている。これら
の配線パターン１２は、所定位置の配線パターン１２の
上面に半導体素子が搭載され、他の配線パターン１２と
をボンディングワイヤで接続するのに用いられる。 【０００８】配線金属板１１の下面には、例えば、Ａｌ
Ｎや、Ａｌ２Ｏ３や、ＳｉＮ等のセラミック基材からな
り、上面を、例えば、Ａｇ−Ｃｕ共晶合金等のろう材１
３で接合するための配線金属板１１の個々の配線パター
ン１２と相似するタングステンからなる回路パターン１
６（図２参照）が設けられ、この回路パターン１６の上
面にＮｉめっき１７（図２参照）が施される絶縁基板１
４が配線金属板１１とろう材１３で接合されて設けられ
ている。なお、配線金属板１１を構成する複数の配線パ
ターン１２は、絶縁基板１４に接合された後、細いブリ
ッジ状に連接した部分を切断することで、独立した個々
の配線パターン１２を形成する。また、絶縁基板１４を
形成するセラミック基材は、特に限定されるものではな
いが、半導体素子からの発熱をヒートシンク１５に早く
伝導できる熱伝導率が高いＡｌＮからなる絶縁基板１４
が多く用いられている。 【０００９】絶縁基板１４の下面には、例えば、Ａｇ−
Ｃｕ共晶合金等のろう材１３ａで接合するためのタング
ステンを用いたべたパターンからなるメタライズパター
ンが設けられ、このメタライズパターンの上面にＮｉめ
っきが施された後、ろう材１３ａで接合する半導体素子
からの発熱を放熱するためのヒートシンク板１５が設け
られている。ヒートシンク板１５は、Ｃｕ−Ｗや、Ｍｏ
や、炭素繊維とＣｕとを含んだ複合材等からなる熱伝導
率が高く、絶縁基板１４のセラミック基材と熱膨張係数
をできるだけ近似させたものが用いられている。 【００１０】図２に示すように、上記構成による半導体
モジュール用基板１０は、絶縁基板１４にタングステン
を用いて、スクリーン印刷で形成される個々の回路パタ
ーン１６の形状が配線金属板１１の個々の配線パターン
１２の形状より大きい相似形を有している。そして、回
路パターン１６と配線金属板１１の端面との間で形成す
るろう材１３のメニスカス１８の平面視するメニスカス
幅Ａは、配線金属板１１の厚みＢ以上（Ａ≧Ｂ）の大き
さを有している。また、スクリーン印刷し、焼成して形
成する回路パターン１６の焼成後のタングステンの厚み
は、３０μｍ以上を有している。更に、タングステンで
形成される個々の回路パターン１６の平面視して外周端
部のタングステンの上には、絶縁基板１４と実質的に同
材料からなる絶縁体１９で被覆されている。 【００１１】なお、回路パターン１６の表面には、Ｎｉ
めっき１７が施された後、配線金属板１１と回路パター
ン１６が、この間にＡｇ−Ｃｕ共晶合金等のろう材１３
を挟んで加熱され、ろう付け接合されことで、配線金属
板１１の個々の配線パターン１２の端面と絶縁基板１４
の回路パターン１６との間にメニスカス１８が形成され
る。 【００１２】また、絶縁基板１４は、通常、絶縁基板１
４の焼成する前のセラミックグリーンシートにタングス
テンペーストを用いてスクリーン印刷を行って回路パタ
ーン１６を形成し、次いで、回路パターン１６の外周端
部を絶縁体ペーストを用いてスクリーン印刷を行って絶
縁体１９を形成した後、平板の加圧プレス機を用いて両
面全面から加圧を行って成形体を形成し、焼成して形成
されている。従って、タングステンペーストと絶縁体ペ
ーストは、圧縮されると同時にセラミックグリーンシー
トの内部に押し込まれて、回路パターン１６と絶縁体１
８の形成された絶縁基板１４の表面が実質的に平面とな
っている。 【００１３】 【実施例】本発明者は、個々の配線パターンを有し、全
体の外形寸法として、４８ｍｍ×４８ｍｍ×０．３ｍｍ
厚のＣｕ板からなる配線金属板と、外形寸法として、５
０ｍｍ×５０ｍｍ×０．６３５ｍｍ厚のＡｌＮからなる
絶縁基板と、外形寸法として、６０ｍｍ×６０ｍｍ×３
ｍｍ厚のＭｏからなるヒートシンク板の各部材を用い、
配線金属板と絶縁基板の接合に、３０μｍ厚のＡｇ−Ｃ
ｕ共晶合金、絶縁基板とヒートシンク板の接合に、１０
０μｍ厚のＡｇ−Ｃｕ共晶合金を用いて接合して形成す
る半導体モジュール用基板について、回路パターンの形
状を個々の配線パターンの形状より大きくし、メニスカ
ス幅Ａと配線金属板の厚みＢとの関係がＡ≧ＢとＡ＜
Ｂ、絶縁体の有無、回路パターンのタングステンの厚み
が３０μｍ以上と３０μｍ未満に分けて各１０個のサン
プルを作製し、温度サイクル試験を行い、絶縁基板から
のクラックの発生の有無の確認を行った。 【００１４】温度サイクル試験は、条件として、−４０
℃の空間に１５分間放置してから、室温に５分間放置
し、更に１５０℃の空間に１５分間放置し、室温に５分
間放置した後、−４０℃に戻るのを１サイクル（４０分
／１サイクル）として連続して行い、連続１００サイク
ル毎に実体顕微鏡による外観検査と、超音波顕微鏡でク
ラックの発生確認評価を行った。各サンプルの作製条件
及び温度サイクル試験の結果について、表１に示す。 【００１５】 【表１】 【００１６】回路パターンと配線金属板との間で形成す
るろう材のメニスカス幅Ａが配線金属板の厚みＢより大
きく（Ａ≧Ｂ）、回路パターンの外周端部が絶縁体で被
覆され、回路パターンを形成するタングステンの厚みが
３０μｍ以上である半導体モジュール用基板には、３０
００回の温度サイクル試験を行っても絶縁基板からクラ
ックが発生しないことが確認できた。なお、タングステ
ンの厚みが３０μｍ未満となると絶縁体の被覆効果が小
さくなり、タングステンに残留熱応力を集中させること
が難しくなる。 【００１７】 【発明の効果】請求項１記載の半導体モジュール用基板
は、回路パターンが配線金属板より大きい形状に形成さ
れ、回路パターンと配線金属板との間で形成するろう材
の平面視するメニスカス幅が配線金属板の厚み以上を有
し、回路パターンの平面視して外周端部が絶縁基板と実
質的に同材料からなる絶縁体で被覆されており、しか
も、回路パターンを形成するタングステンの厚みは３０
μｍ以上を有するので、配線金属板と絶縁基板の接合部
の大きなメニスカス幅によって絶縁基板にかかる残留熱
応力を分散することができ、絶縁体による回路パターン
の外周端部の被覆によって絶縁基板より低ヤング率で、
高靭性のあるタングステンに残留熱応力を集中させるこ
とができ、タングステンの厚みを厚くして絶縁体の被覆
効果を促進させることができて、回路パターンの外周端
部の絶縁基板から発生するクラックを防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一実施の形態に係る
半導体モジュール用基板の平面図、正面図である。 【図２】同半導体モジュール用基板の配線金属板と絶縁
基板の接合部の部分拡大断面図である。 【図３】従来の半導体モジュール用基板の側断面図であ
る。 【符号の説明】 １０：半導体モジュール用基板、１１：配線金属板、１
２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２
ｆ：配線パターン、１３、１３ａ：ろう材、１４：絶縁
基板、１５：ヒートシンク、１６：回路パターン、１
７：Ｎｉめっき、１８：メニスカス、１９：絶縁体
半導体モジュール用基板の平面図、正面図である。 【図２】同半導体モジュール用基板の配線金属板と絶縁
基板の接合部の部分拡大断面図である。 【図３】従来の半導体モジュール用基板の側断面図であ
る。 【符号の説明】 １０：半導体モジュール用基板、１１：配線金属板、１
２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２
ｆ：配線パターン、１３、１３ａ：ろう材、１４：絶縁
基板、１５：ヒートシンク、１６：回路パターン、１
７：Ｎｉめっき、１８：メニスカス、１９：絶縁体
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 半導体素子を上面に搭載するための配線
金属板と、該配線金属板の下面とろう材で接合するため
の前記配線金属板の配線パターンと相似するタングステ
ンからなる回路パターンを有する絶縁基板と、下面側に
前記タングステンのべたパターンからなるメタライズパ
ターンを設ける前記絶縁基板に接合する前記半導体素子
からの発熱を放熱するためのヒートシンク板を有する半
導体モジュール用基板において、 前記回路パターンが前記配線金属板より大きい形状に形
成され、前記回路パターンと前記配線金属板との間で形
成する前記ろう材の平面視するメニスカス幅が前記配線
金属板の厚み以上を有し、前記回路パターンの平面視し
て外周端部が前記絶縁基板と実質的に同材料からなる絶
縁体で被覆されており、しかも、前記回路パターンを形
成する前記タングステンの厚みは３０μｍ以上を有する
ことを特徴とする半導体モジュール用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002135219A JP2003332481A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 半導体モジュール用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002135219A JP2003332481A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 半導体モジュール用基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003332481A true JP2003332481A (ja) | 2003-11-21 |
Family
ID=29697603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002135219A Pending JP2003332481A (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | 半導体モジュール用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003332481A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006019099A1 (ja) * | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Mitsubishi Materials Corporation | 絶縁基板、パワーモジュール用基板並びにそれらの製造方法およびそれらを用いたパワーモジュール |
| EP3010040A1 (en) | 2014-09-30 | 2016-04-20 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002135219A patent/JP2003332481A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006019099A1 (ja) * | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Mitsubishi Materials Corporation | 絶縁基板、パワーモジュール用基板並びにそれらの製造方法およびそれらを用いたパワーモジュール |
| US8001682B2 (en) | 2004-08-17 | 2011-08-23 | Mitsubishi Materials Corporation | Insulation substrate, power module substrate, manufacturing method thereof, and power module using the same |
| US8188376B2 (en) | 2004-08-17 | 2012-05-29 | Mitsubishi Materials Corporation | Insulation substrate, power module substrate, manufacturing method thereof, and power module using the same |
| EP3010040A1 (en) | 2014-09-30 | 2016-04-20 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
| US9698125B2 (en) | 2014-09-30 | 2017-07-04 | Renesas Electronics Corporation | Power module with a plurality of patterns with convex and concave side |
| US10236274B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-03-19 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device with metal patterns having convex and concave sides |
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