JP2607699Y2 - 半導体装置用軽量基板 - Google Patents
半導体装置用軽量基板Info
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- JP2607699Y2 JP2607699Y2 JP1996002928U JP292896U JP2607699Y2 JP 2607699 Y2 JP2607699 Y2 JP 2607699Y2 JP 1996002928 U JP1996002928 U JP 1996002928U JP 292896 U JP292896 U JP 292896U JP 2607699 Y2 JP2607699 Y2 JP 2607699Y2
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- Japan
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- alloy
- laminated
- plate made
- brazing material
- semiconductor device
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Description
【0001】
【考案の属する技術分野】この考案は、軽量にして、半
導体装置の高集積化および大電力化に十分対応すること
ができる基板に関するものである。
導体装置の高集積化および大電力化に十分対応すること
ができる基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、半導体装置用基板を製造
するには、例えば第2図に概略説明図で示されるよう
に、酸化アルミニウム(Al2 O3 で示す)焼結体から
なる絶縁板材C′の両側面に、それぞれCu薄板材B′
を液相接合し、この液相接合は、例えば前記Cu薄板材
の接合面に酸化銅(Cu2 O)を形成しておき、前記A
l2 O3 焼結体製絶縁板材と重ね合せた状態で、106
5〜1085℃に加熱して接合面に前記Cu2 OとCu
との間で液相を発生させて結合することからなり、また
前記Cu薄板材のうち、前記絶縁板材C′の一方側が回
路形成用導体となり、同他方側がヒートシンク板材A′
とのはんだ付け用となるものであり、この状態で、通常
Pb−Sn合金からなるはんだ材(一般に450℃以下
の融点をもつものをはんだという)D′を用いて、Cu
からなるヒートシンク板材A′に接合してなることが知
られている。
するには、例えば第2図に概略説明図で示されるよう
に、酸化アルミニウム(Al2 O3 で示す)焼結体から
なる絶縁板材C′の両側面に、それぞれCu薄板材B′
を液相接合し、この液相接合は、例えば前記Cu薄板材
の接合面に酸化銅(Cu2 O)を形成しておき、前記A
l2 O3 焼結体製絶縁板材と重ね合せた状態で、106
5〜1085℃に加熱して接合面に前記Cu2 OとCu
との間で液相を発生させて結合することからなり、また
前記Cu薄板材のうち、前記絶縁板材C′の一方側が回
路形成用導体となり、同他方側がヒートシンク板材A′
とのはんだ付け用となるものであり、この状態で、通常
Pb−Sn合金からなるはんだ材(一般に450℃以下
の融点をもつものをはんだという)D′を用いて、Cu
からなるヒートシンク板材A′に接合してなることが知
られている。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】しかし、近年の半導体
装置の高集積化および大電力化に伴って、装置自体が大
型化し、重量化する傾向にあり、したがってこれを構成
する部材の軽量化が強く望まれているが、上記の従来法
で得られた半導体装置用基板では、これを構成するヒー
トシンク板材A′および薄板材B′がいずれも重質のC
uであり、さらにこれに重質のPb−Sn合金はんだ材
D′が加わるために、これらの要求に対応することがで
きないのが現状である。
装置の高集積化および大電力化に伴って、装置自体が大
型化し、重量化する傾向にあり、したがってこれを構成
する部材の軽量化が強く望まれているが、上記の従来法
で得られた半導体装置用基板では、これを構成するヒー
トシンク板材A′および薄板材B′がいずれも重質のC
uであり、さらにこれに重質のPb−Sn合金はんだ材
D′が加わるために、これらの要求に対応することがで
きないのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本考案者等は、
上述のような観点から、軽量な半導体装置用基板を開発
すべく研究を行なった結果、ヒートシンク板材および薄
板材を、純Alや、例えばAl−2.5%Mg−0.2
%Cr合金およびAl−1%Mn合金などのAl合金で
構成し、これをAl2 O3 焼結体からなる絶縁板材の両
面に、Al−13%Si合金、Al−7.5%Si合
金、Al−9.5%Si−1%Mg合金、およびAl−
7.5%Si−10%Ge合金などのAl−Si系合金
や、Al−15%Ge合金などのAl−Ge系合金から
なるろう材(以上重量%)を挟んだ状態で積層すること
により積層体を製造し、この積層体をろう材溶融温度に
加熱して積層接合し、ついで前記薄板材の表面の所定部
分または全面に回路形成用および部品はんだ付け用とし
てCuまたはNiメッキ層を形成すると、構成部材すべ
てが軽量のAlおよびAl合金とAl2 O3 で構成され
ることになることから、軽量化された基板が得られると
いう知見を得たのである。
上述のような観点から、軽量な半導体装置用基板を開発
すべく研究を行なった結果、ヒートシンク板材および薄
板材を、純Alや、例えばAl−2.5%Mg−0.2
%Cr合金およびAl−1%Mn合金などのAl合金で
構成し、これをAl2 O3 焼結体からなる絶縁板材の両
面に、Al−13%Si合金、Al−7.5%Si合
金、Al−9.5%Si−1%Mg合金、およびAl−
7.5%Si−10%Ge合金などのAl−Si系合金
や、Al−15%Ge合金などのAl−Ge系合金から
なるろう材(以上重量%)を挟んだ状態で積層すること
により積層体を製造し、この積層体をろう材溶融温度に
加熱して積層接合し、ついで前記薄板材の表面の所定部
分または全面に回路形成用および部品はんだ付け用とし
てCuまたはNiメッキ層を形成すると、構成部材すべ
てが軽量のAlおよびAl合金とAl2 O3 で構成され
ることになることから、軽量化された基板が得られると
いう知見を得たのである。
【0005】この考案は、上記知見にもとづいてなされ
たものであって、第1図に概略説明図で示されるよう
に、いずれもAlまたはAl合金からなるヒートシンク
板材Aおよび回路形成用薄板材Bを、Al2 O3 焼結体
からなる絶縁板材Cを両側からはさんだ状態で、Al−
Si系合金またはAl−Ge系合金のろう材Dが挟まれ
るように積層して積層体を製造し、この積層体をろう材
溶融温度に加熱して積層接合体を製造し、ついで前記回
路形成用薄板材Bの表面の所定部分または全面にCuま
たはNiメッキ層を形成する半導体装置用軽量基板に特
徴を有するものである。
たものであって、第1図に概略説明図で示されるよう
に、いずれもAlまたはAl合金からなるヒートシンク
板材Aおよび回路形成用薄板材Bを、Al2 O3 焼結体
からなる絶縁板材Cを両側からはさんだ状態で、Al−
Si系合金またはAl−Ge系合金のろう材Dが挟まれ
るように積層して積層体を製造し、この積層体をろう材
溶融温度に加熱して積層接合体を製造し、ついで前記回
路形成用薄板材Bの表面の所定部分または全面にCuま
たはNiメッキ層を形成する半導体装置用軽量基板に特
徴を有するものである。
【0006】
【考案の実施の形態】つぎに、この考案の半導体装置用
基板を実施例により具体的に説明する。
基板を実施例により具体的に説明する。
【0007】幅:50mm×厚さ0.63mm×長さ:75
mmの寸法をもった純度:96%のAl2 O3 焼結体から
なる絶縁板材C、いずれも表1に示される組成のAlま
たはAl合金からなり、かつ寸法が幅:50mm×厚さ:
3mm×長さ:75mmのヒートシンク板材Aと、同じく
幅:45mm×厚さ:1mm×長さ:70mmの薄板材B、同
じく表1に示される組成を有する厚さ:50μmの箔材
としたAl−Si合金およびAl−Ge合金からなるろ
う材Dをそれぞれ用意し、ついでこれらを図1に示され
る状態に積み重ね、この状態で真空中、430〜610
℃の範囲内のろう材の溶融温度に適合した温度に10分
間保持の条件でろう付けして積層接合体とし、この積層
接合体に、温度:350℃に30分間保持後常温まで炉
冷の熱処理を施し、引続いて前記積層接合体を構成する
薄板材Bの表面全面に、厚さ:0.5μmのCuまたは
Niメッキ層を通常の無電解メッキ法により形成するこ
とにより本考案法1〜6をそれぞれ実施した。
mmの寸法をもった純度:96%のAl2 O3 焼結体から
なる絶縁板材C、いずれも表1に示される組成のAlま
たはAl合金からなり、かつ寸法が幅:50mm×厚さ:
3mm×長さ:75mmのヒートシンク板材Aと、同じく
幅:45mm×厚さ:1mm×長さ:70mmの薄板材B、同
じく表1に示される組成を有する厚さ:50μmの箔材
としたAl−Si合金およびAl−Ge合金からなるろ
う材Dをそれぞれ用意し、ついでこれらを図1に示され
る状態に積み重ね、この状態で真空中、430〜610
℃の範囲内のろう材の溶融温度に適合した温度に10分
間保持の条件でろう付けして積層接合体とし、この積層
接合体に、温度:350℃に30分間保持後常温まで炉
冷の熱処理を施し、引続いて前記積層接合体を構成する
薄板材Bの表面全面に、厚さ:0.5μmのCuまたは
Niメッキ層を通常の無電解メッキ法により形成するこ
とにより本考案法1〜6をそれぞれ実施した。
【0008】また、比較の目的で、図2に示されるよう
に、上記の絶縁板材Cと同じものを絶縁板材C′として
用い、これの両側から幅:45mm×厚さ:0.3mm×長
さ:70mmの寸法をもった無酸素銅薄板材B′(2枚)
ではさんだ状態で重ね合わせ、この状態で酸素:1容量
%含有のAr雰囲気中、温度:1075℃に50分間保
持の条件で加熱し、この酸化性雰囲気で表面に形成した
Cu2 Oと母材のCuとの共晶による液相を接合面に発
生させて接合し、ついでこの接合体を、厚さ:300μ
mの箔材としたPb−60%Sn合金からなるはんだ材
D′を用いて、幅:50mm×厚さ:3mm×長さ:75mm
の寸法をもった無酸素銅からなるヒートシンク板材A′
の片面にはんだ付けすることにより従来法を実施した。
に、上記の絶縁板材Cと同じものを絶縁板材C′として
用い、これの両側から幅:45mm×厚さ:0.3mm×長
さ:70mmの寸法をもった無酸素銅薄板材B′(2枚)
ではさんだ状態で重ね合わせ、この状態で酸素:1容量
%含有のAr雰囲気中、温度:1075℃に50分間保
持の条件で加熱し、この酸化性雰囲気で表面に形成した
Cu2 Oと母材のCuとの共晶による液相を接合面に発
生させて接合し、ついでこの接合体を、厚さ:300μ
mの箔材としたPb−60%Sn合金からなるはんだ材
D′を用いて、幅:50mm×厚さ:3mm×長さ:75mm
の寸法をもった無酸素銅からなるヒートシンク板材A′
の片面にはんだ付けすることにより従来法を実施した。
【0009】ついで、本考案法1〜6および従来法によ
り得られた半導体装置用基板を温度:125℃に加熱
後、−55℃に冷却を1サイクルとする繰り返し加熱試
験を行ない、絶縁板材に割れが発生するに至るまでのサ
イクル数を20サイクル毎に観察して測定し、また半導
体装置用基板の重量を測定し、従来法で得られた基板の
重量を1とし、これに対する相対比を求めた。これらの
結果を表1に示した。
り得られた半導体装置用基板を温度:125℃に加熱
後、−55℃に冷却を1サイクルとする繰り返し加熱試
験を行ない、絶縁板材に割れが発生するに至るまでのサ
イクル数を20サイクル毎に観察して測定し、また半導
体装置用基板の重量を測定し、従来法で得られた基板の
重量を1とし、これに対する相対比を求めた。これらの
結果を表1に示した。
【0010】
【表1】
【0011】
【考案の効果】表1に示される結果から、本考案法1〜
6で得られた半導体装置用基板は、いずれも苛酷な条件
下での加熱・冷却の繰り返しによっても、絶縁板材に割
れの発生が見られないのに対して、従来法で得られた基
板ではAl2 O3 焼結体とCu間の大きな熱膨張係数差
とAlよりも大きなCuの降伏応力に原因して絶縁板材
に比較的早期に割れが発生するものであり、また本考案
法1〜6で得られた半導体装置用基板は、従来法で得ら
れた基板に比して約64%の重量減を示し、軽量化の著
しいことが明らかである。
6で得られた半導体装置用基板は、いずれも苛酷な条件
下での加熱・冷却の繰り返しによっても、絶縁板材に割
れの発生が見られないのに対して、従来法で得られた基
板ではAl2 O3 焼結体とCu間の大きな熱膨張係数差
とAlよりも大きなCuの降伏応力に原因して絶縁板材
に比較的早期に割れが発生するものであり、また本考案
法1〜6で得られた半導体装置用基板は、従来法で得ら
れた基板に比して約64%の重量減を示し、軽量化の著
しいことが明らかである。
【0012】上述のように、この考案により得られた半
導体装置用基板は、軽量なので半導体装置の高集積化お
よび大電力化に十分対応することができ、かつ苛酷な条
件下での実用に際してもセラミック質の絶縁板材に割れ
などの欠陥発生なく、信頼性のきわめて高いものである
など工業上有用な効果をもたらすものである。
導体装置用基板は、軽量なので半導体装置の高集積化お
よび大電力化に十分対応することができ、かつ苛酷な条
件下での実用に際してもセラミック質の絶縁板材に割れ
などの欠陥発生なく、信頼性のきわめて高いものである
など工業上有用な効果をもたらすものである。
【図1】この考案の半導体装置用基板を示す概略説明図
である。
である。
【図2】従来考案の半導体装置用基板を示す概略説明図
である。
である。
A,A′ ヒートシンク板材、 B,B′ 薄板材、 C,C′ 絶縁板材、 D ろう材、 D′ はんだ材
フロントページの続き (72)考案者 神田 義雄 埼玉県大宮市北袋町1−297 三菱マテ リアル株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−121890(JP,A) 特開 昭60−71579(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/14 C04B 37/02 H01L 23/36
Claims (1)
- 【請求項1】 酸化アルミニウム焼結体からなる絶縁板
材の一方の面にAlまたはAl合金からなるヒートシン
ク板材をAl−Si系合金またはAl−Ge系合金ろう
材を挟んで積層し、さらに前記酸化アルミニウム焼結体
からなる絶縁板材の他方の面にAlまたはAl合金から
なる回路形成用薄板材をAl−Si系合金またはAl−
Ge系合金ろう材を挟んで積層することにより積層体を
製造し、この積層体をろう材溶融温度に加熱して積層接
合体を製造し、ついでこの積層接合体の回路形成薄板材
の表面の所定部分または全面にCuまたはNiメッキ層
を形成することを特徴とする半導体装置用軽量基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1996002928U JP2607699Y2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-04-12 | 半導体装置用軽量基板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1996002928U JP2607699Y2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-04-12 | 半導体装置用軽量基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000000036U JP2000000036U (ja) | 2000-03-31 |
JP2607699Y2 true JP2607699Y2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=17787798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1996002928U Expired - Lifetime JP2607699Y2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-04-12 | 半導体装置用軽量基板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2607699Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120319220A1 (en) * | 2009-12-11 | 2012-12-20 | Pioneer Micro Technology Corporation | Method of bonding semiconductor substrate and mems device |
WO2011070625A1 (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-16 | パイオニア株式会社 | 半導体基板の接合方法およびmemsデバイス |
-
1996
- 1996-04-12 JP JP1996002928U patent/JP2607699Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000000036U (ja) | 2000-03-31 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20011030 |