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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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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 |
---|---|---|---|---|
US20120299128A1 (en) * | 2009-12-11 | 2012-11-29 | Pioneer Micro Technology Corporation | Method of bonding semiconductor substrate and mems device |
WO2011070627A1 (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 |