JP2004047598A

JP2004047598A - 複合材及び接続構造

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Publication number: JP2004047598A
Application number: JP2002200872A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Kinoshita; 木下　恭一; Takashi Yoshida; 吉田　貴司; Katsuaki Tanaka; 田中　勝章; Tomohei Sugiyama; 杉山　知平; Hidehiro Kudo; 工藤　英弘; Manabu Miyoshi; 三好　学; Eiji Kono; 河野　栄次
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】熱応力による接続不良や損傷の発生を防止できる複合材及び接続構造を提供する。
【解決手段】外部電極１４の端部には板形状の導電体２６が電気的に接続されている。導電体２６は、銅製である。外部電極１４と導電体２６とは、半田あるいは溶接によって接続されている。第１の素子電極１７は、半田２７によって導電体２６に接続されている。半田２７は、四角環状の膨張抑制部材２８によって包囲されている。第１の素子電極１７と導電体２６とに結合している半田２７は、膨張抑制部材２８の内周面２８１にも結合している。膨張抑制部材２８の材質には、半田の熱膨張率よりも小さい熱膨張率の材質（例えばセラミック）が使われている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合材及び接続構造に係り、例えば半導体素子の素子電極と素子外部の電極との接続に好適な複合材及び接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子における素子電極と外部電極とを電気的に接続するため、一般的には金属線（ボンディングワイヤ）によって素子電極と外部電極とを接続する。しかし、金属線による接続では、線接続になるために接続不良が生じやすい。特許第３２１６３０５号公報に開示の半導体装置では、半導体層上のボンディングパッドと素子外部の電極とを板状の導電性部材（アルミニウム製）によって接続している。板状の導電性部材による接続では、面接続になるために接続不良が金属線による接続に比べて生じにくい。又、ボンディングパッドに対する板状の導電性部材の接続は、ボンディングパッドに大きな応力のかからない半田接合や拡散接合等によって行われるため、ボンディング時に素子の損傷が生じない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、導電性部材（アルミニウム製）と半導体素子（シリコン）との熱膨張率の違いが大きいため、半導体装置の動作中の発熱、昇温によって熱応力が発生して半導体素子が損傷したり、断線したりするおそれがある。
【０００４】
又、放熱性をよくするためにヒートスプレッダ上に半導体素子をはんだ付けした接続構造においても、ヒートスプレッダの熱膨張率と半導体素子の熱膨張率との違いが大きい場合には、ヒートスプレッダと半導体素子との間の接続不良が生じて放熱性が低下したり、半導体素子が損傷したりする。
【０００５】
本発明の目的は、熱応力による接続不良や損傷の発生を防止できる複合材及び接続構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのために請求項１の発明では、第１の接続対象と第２の接続対象とに結合させる半田の熱膨張を抑制するように、熱膨張率が半田よりも小さい環状の膨張抑制部材で前記半田を包囲した複合材を構成した。
【０００７】
熱膨張率が半田よりも小さい環状の膨張抑制部材は、半田の熱膨張を抑制する。第１の接続対象と第２の接続対象との間に複合材を介在して、第１の接続対象と第２の接続対象とを複合材における半田で接続すれば、接続対象と半田との熱膨張率の違いが大きい場合にも、接続対象と半田との接合部における熱応力が緩和される。このような熱応力の緩和は、接続不良や接続対象の損傷の発生を防止する。
【０００８】
複合材を構成する半田は、膨張抑制部材の環内に充填された半田ペーストでもよいし、膨張抑制部材に結合するように膨張抑制部材の環内で予め固められた固形半田でもよい。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１において、前記膨張抑制部材は、セラミック製とした。
セラミックの熱膨張率は、半田に比べてかなり小さく、しかもセラミックは引っ張り強度も強い。そのため、セラミックは、半田の熱膨張を抑制する膨張抑制部材の材質として好適である。
【００１０】
請求項３の発明では、第１の接続対象と第２の接続対象とに結合させる半田の中に、熱膨張率が半田よりも小さい膨張抑制粒子を混入した複合材を構成した。複合材を構成する半田は、半田ペーストでもよいし、膨張抑制粒子を内部に含むように固められた固形半田でもよい。
【００１１】
半田内に混入している膨張抑制粒子は、半田に結合しているので、熱膨張率が半田よりも小さい膨張抑制粒子は、半田の熱膨張を抑制する。第１の接続対象と第２の接続対象との間に複合材を介在して、第１の接続対象と第２の接続対象とを複合材における半田で接続すれば、接続対象と半田との熱膨張率の違いが大きい場合にも、接続対象と半田との接合部における熱応力が緩和される。このような熱応力の緩和は、接続不良や接続対象の損傷の発生を防止する。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項３において、前記膨張抑制粒子は、セラミック製とした。
セラミックは多孔質であり、溶かされた半田がセラミック粒子の微小孔に入り込む。半田がセラミック粒子の微小孔に入り込むと、半田とセラミック粒子との結合が強くなり、半田の熱膨張を抑制する作用が一層強まる。
【００１３】
請求項５の発明では、第１の接続対象と第２の接続対象とを半田で接続し、熱膨張率が半田よりも小さい環状の膨張抑制部材で前記半田を包囲した。
第１の接続対象と第２の接続対象との接続は、請求項１及び請求項２のいずれかに記載の複合材を用いて行ってもよい。あるいは第１の接続対象と第２の接続対象との一方の上に膨張抑制部材を載せておき、この膨張抑制部材の環内に半田ペーストを充填した後に他方の接続対象を重ね、この状態で半田を溶かしてもよい。
【００１４】
請求項６の発明では、熱膨張率が半田よりも小さい膨張抑制粒子を内部に混入した半田によって第１の接続対象と第２の接続対象とを接続した。
第１の接続対象と第２の接続対象との接続は、請求項３に記載の複合材や請求項４に記載の複合材を用いて行われる。
【００１５】
請求項７の発明では、請求項５及び請求項６のいずれか１項において、前記第１の接続対象は、半導体素子とし、前記第２の接続対象は、前記半導体素子の素子電極に電気的に接続される導電体とした。
【００１６】
半導体素子への通電が行われると発熱して昇温し、半田が熱膨張する。この半田の熱膨張は、環状の膨張抑制部材又は膨張抑制粒子によって抑制される。半田と半導体素子との熱膨張率の違いは大きいが、環状の膨張抑制部材又は膨張抑制粒子による半田に対する熱膨張抑制作用が半田と半導体素子との間の熱膨張差を小さくする。その結果、半導体素子と半田との間の接続不良や半導体素子の損傷が防止される。なお、素子電極は、半導体素子の一部として半導体素子に含まれるものとする。
【００１７】
請求項８の発明では、請求項７において、前記第２の接続対象は、板形状とし、この板形状の板面に前記半田を結合した。
板形状とは、厚みよりも幅が大きい形状のことを言う。板面とは、幅となる面のことを言う。板形状の板面は、半田の結合場所として好適である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に従って説明する。図１に示すように、金属製の基板１１に絶縁性の蓋１２を結合してパッケージ１０が構成されている。基板１１は、例えば銅、アルミニウム等の熱伝導率の大きい材質からなる。基板１１の表面は、絶縁性の絶縁層１１１によって被覆されている。基板１１の結合部と蓋１２との結合部との間には複数の外部電極１４が挟み込まれている。外部電極１４の一端は、パッケージ１０内の収容室１３へ入り込んでおり、外部電極１４の他端は、パッケージ１０外へ突出している。図の例では外部電極１４を１つのみ図示している。基板１１の結合部と蓋１２の結合部との間は、両結合部間で挟まれている外部電極１４の部位を包むように絶縁性の封止材１５によってシールされている。
【００１９】
収容室１３には半導体素子１６が収容されている。本実施の形態では、半導体素子１６は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。なお、ＦＥＴに換えて、バイポーラ・トランジスタやＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ダイオードなどの半導体素子を用いた実施形態であっても同様に構成可能である。半導体素子１６の一面（図１において半導体素子１６の上側の面）の全体にはドレイン用の第１の素子電極１７が設けられている。半導体素子１６の他面（図１において半導体素子１６の下側の面）にはソース用の第２の素子電極１８とゲート用の第３の素子電極１９とが設けられている。素子電極１７，１８，１９は、半導体素子１６の一部として半導体素子１６に含まれるものとする。
【００２０】
収容室１３を形成する内底面１３１の上には板形状のリード２０，２１が配設されている。リード２０，２１は、銅製あるいはアルミニウム製である。導電体としてのリード２０は、図示しない外部電極に電気的に接続されており、リード２１は、図示しない別の外部電極に電気的に接続されている。第２の素子電極１８は、半田２２によってリード２０に接続されており、第３の素子電極１９は、半田２３によってリード２１に接続されている。
【００２１】
図３に示すように、リード２０の板面２０１に結合されている半田２２は、四角環状の膨張抑制部材２４によって包囲されており、リード２１の板面２１１に結合されている半田２３は、四角環状の膨張抑制部材２５によって包囲されている。第２の素子電極１８とリード２０とに結合している半田２２は、膨張抑制部材２４の内周面２４１にも結合している。第３の素子電極１９とリード２１とに結合している半田２３は、膨張抑制部材２５の内周面にも結合している。
【００２２】
収容室１３内における外部電極１４の端部には板形状の導電体２６が電気的に接続されている。導電体２６は、銅製である。外部電極１４と導電体２６とは、半田あるいは溶接によって接続されている。第１の素子電極１７は、半田２７によって導電体２６に接続されている。図２に示すように、導電体２６の板面２６１に結合している半田２７は、四角環状の膨張抑制部材２８によって包囲されている。第１の素子電極１７と導電体２６とに結合している半田２７は、膨張抑制部材２８の内周面２８１にも結合している。
【００２３】
膨張抑制部材２４，２５，２８は、いずれもセラミック製である。本実施の形態の場合には、膨張抑制部材２４，２５，２８は、炭化シリコン（ＳｉＣ）製である。錫と鉛との重量％の割合が１０：９０の半田の熱膨張率は、２８．７×１０^−６／°Ｃであり、錫と鉛との重量％の割合が５０：５０の半田の熱膨張率は、２４．８×１０^−６／°Ｃである。一方、半導体素子１６の熱膨張率は、２〜５×１０^−６／°Ｃ程度である。熱膨張率が半田よりも小さい環状の膨張抑制部材２４は、半田２２と共に複合材２９を構成する。熱膨張率が半田よりも小さい膨張抑制部材２５は、半田２３と共に複合材３０を構成する。熱膨張率が半田よりも小さい膨張抑制部材２８は、半田２７と共に複合材３１を構成する。
【００２４】
半導体素子１６は、半田を結合させる第１の接続対象となる。リード２０，２１及び導電体２６は、半田を結合させる第２の接続対象となる。
半導体素子１６と導電体２６やリード２０，２１とを接続する前の複合材２９，３０，３１を構成する半田２２，２３，２７としては、半田ペーストを用いてもよい。この場合、半導体素子１６に導電体２６を接続するには、リード２０，２１上に膨張抑制部材２４，２５を載せた状態で膨張抑制部材２４，２５の環内に半田ペーストを充填する。次に膨張抑制部材２４，２５上に半導体素子１６を載せ、さらに膨張抑制部材２８を半導体素子１６上に載せて膨張抑制部材２８の環内に半田ペーストを充填する。そして、膨張抑制部材２８上に導電体２６を載せた状態で半田を加熱溶融すればよい。
【００２５】
あるいは半導体素子１６と導電体２６やリード２０，２１とを接続する前の複合材２９，３０，３１を構成する半田２２，２３，２７としては、膨張抑制部材２４，２５，２８の内周面２４１，２５１，２８１に結合するように膨張抑制部材２４，２５，２８の環内で半田を予め固めた固形半田でもよい。この場合、半導体素子１６に導電体２６を接続するには、リード２０，２１上に複合材２９，３０を載せ、次に複合材２９，３０上に半導体素子１６を載せ、さらに複合材３１を半導体素子１６上に載せる。そして、複合材３１上に導電体２６を載せた状態で半田を加熱溶融すればよい。
【００２６】
第１の実施の形態では以下の効果が得られる。
（１−１）半導体素子１６への通電による発熱・昇温により、半田２７が熱膨張する。半田２７の熱膨張率と半導体素子１６の熱膨張率とはかなり違う。そのため、半田２７がその熱膨張率のままに熱膨張すると、半導体素子１６の熱膨張と半田２７の熱膨張との間に大きな膨張差が生じ、半田２７と半導体素子１６との接合部間で破断が生じたり、半導体素子１６が損傷したり、半田２７にクラックが生じたりする。
【００２７】
膨張抑制部材２８の材質である炭化シリコンの熱膨張率は、４×１０^−６／°Ｃである。シリコンの熱膨張率のレベル程度の熱膨張率を有する炭化シリコン製の膨張抑制部材２８は、半田２７の熱膨張を抑制する。つまり、膨張抑制部材２８は、半田２７が膨張抑制部材２８の壁に向かう方向に膨張するのを抑制するため、半導体素子１６と半田２７との間の熱膨張差が小さくなる。その結果、半導体素子１６と半田２７との接合部における熱応力が抑制され、接続不良や接続対象である半導体素子１６の損傷の発生が防止される。
【００２８】
炭化シリコン製の膨張抑制部材２４は、半田２２の熱膨張を抑制して半田２２と半導体素子１６との間の熱膨張差を小さくする。同様に、炭化シリコン製の膨張抑制部材２５は、半田２３の熱膨張を抑制して半田２３と半導体素子１６との間の熱膨張差を小さくする。つまり、膨張抑制部材２４，２５も膨張抑制部材２８と同様の作用効果をもたらす。
【００２９】
（１−２）膨張抑制部材２４，２５，２８の材質である炭化シリコンの熱膨張率は、半田に比べてかなり小さく、しかも炭化シリコンは引っ張り強度も強い。そのため、炭化シリコンは、半田２２，２３，２７の熱膨張を抑制する膨張抑制部材２４，２５，２８の材質として好適である。
【００３０】
（１−３）錫と鉛との重量％の割合が１０：９０の半田の熱伝導率は、３６Ｗ／ｍ・Ｋであり、錫と鉛との重量％の割合が５０：５０の半田の熱伝導率は、４１Ｗ／ｍ・Ｋである。このように半田の熱伝導率は小さいが、膨張抑制部材２４，２５，２８の材質である炭化シリコンの熱伝導率は、４９０Ｗ／ｍ・Ｋであって熱伝導のよい銅の熱伝導率３９４Ｗ／ｍ・Ｋよりも大きい。従って、炭化シリコン製の膨張抑制部材２４，２５，２８は、放熱性の向上にも寄与する。放熱性の向上は、半導体素子１６の昇温を抑制して熱応力の緩和に寄与する。
【００３１】
（１−４）第２の接続対象としての導電体２６は、板形状である。板形状とは、厚みｔ（図１に図示）よりも幅ｄ（図２に図示）が大きい形状のことを言う。半田２７は、この板形状の導電体２６の板面２６１に結合される。つまり、半導体素子１６と導電体２６とは、導電体２６の板面２６１を介して面接続される。面接続は、線接続に比べて接続不良を生じ難いので、板形状の導電体２６の板面２６１は、面接続をもたらす半田２７（つまり複合材３１）の結合場所として好適である。リード２０，２１の板面２０１，２１１についても同様のことが言える。
【００３２】
（１−５）半田の融点は、１８０°Ｃ〜２００°Ｃと低いので、低温での半田と膨張抑制部材との複合化が可能である。これは、低コストでの複合化の加工を可能にする。
【００３３】
次に、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
複合材２９Ａ，３０Ａ，３１Ａを構成する膨張抑制部材２４Ａ，２５Ａ，２８Ａの環部３２，３３，３４の内には補強部３５，３６，３７が一体形成されている。補強部３５は、縦横に交差する連結壁３５１，３５２からなり、補強部３７は、縦横に交差する連結壁３７１，３７２からなる。補強部３６は、環部３３の一対の長辺を繋ぐ連結壁からなる。補強部３５，３６，３７の高さ方向の長さは、環部３２，３３，３４の高さ方向の長さよりも短くしてある。図４（ａ）に環部３４の高さ方向の長さＬ１及び補強部３７の高さ方向の長さＬ２を図示する。補強部３５，３６，３７は、半導体素子１６側に偏るように形成されている。補強部３５，３６，３７を半導体素子１６側に偏らせれば、半導体素子１６側での半田の膨張抑制度合は、導電体２６側やリード２０，２１側の半田の膨張抑制度合よりも大きくなる。
【００３４】
補強部３５，３６，３７は、半田２２，２３，２７が膨張抑制部材２４Ａ，２５Ａ，２８Ａの環部３２，３３，３４に向かうように膨張するのを抑制することに寄与する。補強部３５，３６，３７は、半導体素子１６側に偏っているので、半導体素子１６側に近い半田２２，２３，２７の熱膨張が主として抑制される。銅の熱膨張率（１７×１０^−６／°Ｃ）は、炭化シリコンに比べれば半田の熱膨張率に近い。２８．７×１０^−６／°Ｃの熱膨張率の半田に対するシリコンの熱膨張率の割合は、２〜５×１０^−６／２８．７×１０^−６＝０．０７〜０．１７程度である。一方、２８．７×１０^−６／°Ｃの熱膨張率の半田に対する銅の熱膨張率の割合は、１７×１０^−６／２８．７×１０^−６＝０．５９程度である。つまり、半導体素子１６と半田との間の熱膨張差は、半田と導電体２６やリード２０，２１との間の熱膨張差よりも大きい。そのため、半導体素子１６と半田との接合部における熱応力を緩和し、かつ半田と導電体２６やリード２０，２１との接合部における熱応力を緩和するには、半導体素子１６側での半田の膨張抑制度合を、導電体２６側やリード２０，２１側の半田の膨張抑制度合よりも大きくしたほうがよい。補強部３５，３６，３７を半導体素子１６側に偏らせる構成は、半導体素子１６側での半田の膨張抑制度合を導電体２６側やリード２０，２１側の半田の膨張抑制度合よりも大きくする上で、好適である。
【００３５】
次に、図５に示す第３の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
複合材２９Ｂ，３０Ｂ，３１Ｂを構成する環状の膨張抑制部材２４，２５，２８は、半導体素子１６側に偏らせてある。膨張抑制部材２４，２５，２８は、主として半導体素子１６側での半田２２，２３，２７の熱膨張を抑制する。第３の実施の形態においても、第２の実施の形態のように、半導体素子１６側での半田の膨張抑制度合を導電体２６側やリード２０，２１側の半田の膨張抑制度合よりも大きくすることができる。
【００３６】
次に、図６の第４の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
リード２０，２１と半導体素子１６との間に介在された複合材２９Ｃ、３０Ｃ、及び導電体２６と半導体素子１６との間に介在された複合材３１Ｃは、半田２２，２３，２７と、半田２２，２３，２７内に混入された膨張抑制粒子３８とからなる。膨張抑制粒子３８は、炭化シリコン製である。膨張抑制粒子３８の粒子径は、５〜１００μｍである。
【００３７】
半導体素子１６と導電体２６やリード２０，２１とを接続する前の複合材２９Ｃ，３０Ｃ，３１Ｃを構成する半田は、半田ペーストでもよいし、膨張抑制粒子３８を内部に含むように固められた固形半田でもよい。
【００３８】
第４の実施の形態では以下の効果が得られる。
（４−１）半田２２，２３，２７は、膨張抑制粒子３８の表面に結合し、半田２２，２３，２７と膨張抑制粒子３８とが一体化する。そのため、半田２２，２３，２７よりも熱膨張率の小さい膨張抑制粒子３８が半田２２，２３，２７の熱膨張を抑制する。その結果、半導体素子１６と半田２２．２３，２７との接合部における熱応力が抑制され、接続不良や半導体素子１６の損傷の発生が防止される。なお、膨張抑制粒子３８を内部に含む固形半田を形成する場合、膨張抑制粒子３８と半田との結合を高めるには型内で加圧鋳造するのがよい。
【００３９】
（４−２）膨張抑制粒子３８の材質である炭化シリコンは、多孔材であるので、溶けた半田が炭化シリコンの孔空隙に入り込んで膨張抑制粒子３８と半田とが強固に結合する。従って、炭化シリコンは、膨張抑制粒子３８の材質として好適である。
【００４０】
（４−３）半田内の膨張抑制粒子３８の混合割合を変えれば、複合材２９Ｃ，３０Ｃ，３１Ｃの熱膨張率を変えることができる。膨張抑制粒子３８の混入量が増すほど、複合材２９Ｃ，３０Ｃ，３１Ｃの熱膨張率が小さくなる。半田内に膨張抑制粒子３８を混入する構成は、複合材２９Ｃ，３０Ｃ，３１Ｃの熱膨張率を容易に変更するのに好適である。
【００４１】
（４−４）半田に対する炭化シリコンの混合比を選択することにより、複合材２９Ｃ，３０Ｃ，３１Ｃの熱膨張率を所望の値にすることができる。半導体素子１６と半田との接合部における熱応力を緩和し、かつ半田と導電体２６やリード２０，２１との接合部における熱応力を緩和するためには、複合材２９Ｃ，３０Ｃ，３１Ｃの熱膨張率を半導体素子１６の熱膨張率と導電体２６やリード２０，２１の熱膨張率との間の値とするのがよい。この間の熱膨張率をもたらすためには、半田に対する膨張抑制粒子３８の混合割合は、５体積％〜５０体積％が好ましく、中間の熱膨張率をもたらす１０体積％が最も望ましい。
【００４２】
次に、図７の第５の実施の形態を説明する。第４の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
膨張抑制粒子３８を混入した複合材２９Ｄ，３０Ｄ，３１Ｄは、第１層２９Ｄ１，３０Ｄ１，３１Ｄ１と第２層２９Ｄ２，３０Ｄ２，３１Ｄ２とからなる。第１層２９Ｄ１，３０Ｄ１，３１Ｄ１における膨張抑制粒子３８の混合割合は、第２層２９Ｄ２，３０Ｄ２，３１Ｄ２における膨張抑制粒子３８の混合割合よりも大きくしてある。つまり、第１層２９Ｄ１，３０Ｄ１，３１Ｄ１の熱膨張率は、第２層２９Ｄ２，３０Ｄ２，３１Ｄ２の熱膨張率よりも小さい。第１層２９Ｄ１，３０Ｄ１，３１Ｄ１は、半導体素子１６側にあり、第２層２９Ｄ２，３０Ｄ２，３１Ｄ２は、導電体２６やリード２０，２１側にある。
【００４３】
第５の実施の形態では、第１層２９Ｄ１，３０Ｄ１，３１Ｄ１の熱膨張率と、第２層２９Ｄ２，３０Ｄ２，３１Ｄ２の熱膨張率とを別々に調整することができる。その結果、複合材２９Ｄ，３０Ｄ，３１Ｄと半導体素子１６との間の熱膨張率の違いと、半導体素子１６と導電体２６やリード２０，２１との間の熱膨張率の違いをそれぞれ別々に調整することができ、これらの違いを可及的に小さくして熱応力を緩和することができる。
【００４４】
本発明では以下のような実施の形態も可能である。
（１）環状の膨張抑制部材や膨張抑制粒子の材質として、例えばアルミナ、シリカ等の炭化シリコン以外のセラミックを用いること。セラミックは多孔材であり、特に膨張抑制粒子の材質として好適である。
【００４５】
（２）セラミック製の膨張抑制粒子の表面に錫メッキを施すこと。錫メッキは、膨張抑制粒子と半田との結合強度を高める。
（２）膨張抑制部材や膨張抑制粒子の材質として、ガラス、ガラス繊維、炭素繊維等を用いること。
【００４６】
（３）環状の膨張抑制部材の形状を円環形状とすること。円環形状の膨張抑制部材は、半田の熱膨張を円周方向で均等に受け止めるため、膨張抑制部材が破損しにくい。
【００４７】
（４）前記各実施の形態では、半導体素子の両面に本発明の複合材を用いたが、半導体素子の片面のみに本発明の複合材を用いてもよい。
（５）本発明の複合材をヒートスプレッダと半導体素子との接続に用いること。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、熱応力による接続不良や損傷の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す側断面図。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】第２の実施の形態を示し、（ａ）は要部拡大側断面図。（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。
【図５】第３の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【図６】第４の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【図７】第５の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【符号の説明】
１６…第１の接続対象を構成する半導体素子。１７，１８，１９…第１の接続対象を構成する素子電極。２０，２１…第２の接続対象としての導電体であるリード。２０１，２１１，２６１…板面。２２，２３，２７…半田。２４，２５，２８，２４Ａ，２５Ａ，２８Ａ…膨張抑制部材。２６…第２の接続対象としての導電体。２９，３０，３１，２９Ａ，３０Ａ，３１Ａ，２９Ｂ，３０Ｂ，３１Ｂ，２９Ｃ，３０Ｃ，３１Ｃ，２９Ｄ，３０Ｄ，３１Ｄ…複合材。３８…膨張抑制粒子。

Claims

第１の接続対象と第２の接続対象とに結合させる半田の熱膨張を抑制するように、熱膨張率が半田よりも小さい環状の膨張抑制部材で前記半田を包囲した複合材。
前記膨張抑制部材は、セラミック製である請求項１に記載の複合材。
第１の接続対象と第２の接続対象とに結合させる半田の中に、熱膨張率が半田よりも小さい膨張抑制粒子を混入した複合材。
前記膨張抑制粒子は、セラミック製である請求項３に記載の複合材。
第１の接続対象と第２の接続対象とを半田で接続し、前記半田の熱膨張を抑制するように、熱膨張率が半田よりも小さい環状の膨張抑制部材で前記半田を包囲した接続構造。
熱膨張率が半田よりも小さい膨張抑制粒子を内部に混入した半田によって第１の接続対象と第２の接続対象とを接続した接続構造。
前記第１の接続対象は、半導体素子であり、前記第２の接続対象は、前記半導体素子の素子電極に電気的に接続される導電体である請求項５及び請求項６のいずれか１項に記載の接続構造。
前記第２の接続対象は、板形状とし、この板形状の板面に前記半田を結合した請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の接続構造。