JP2705689B2 - 半導体装置用軽量基板の製造方法 - Google Patents
半導体装置用軽量基板の製造方法Info
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- JP2705689B2 JP2705689B2 JP8091023A JP9102396A JP2705689B2 JP 2705689 B2 JP2705689 B2 JP 2705689B2 JP 8091023 A JP8091023 A JP 8091023A JP 9102396 A JP9102396 A JP 9102396A JP 2705689 B2 JP2705689 B2 JP 2705689B2
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、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
ができる基板の製造方法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
ができる基板の製造方法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
ｌ 2 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
ｌ 2 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】
【発明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、本発明者等は、
上述のような観点から、軽量な半導体装置用基板の製造
方法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％Ｍ
ｇ−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−Ｓ
ｉ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の製造
方法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％Ｍ
ｇ−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−Ｓ
ｉ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】この発明は、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の製
造方法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の製
造方法に特徴を有するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の半導体装置用
基板の製造方法を実施例により具体的に説明する。
基板の製造方法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
とにより本発明法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
とにより本発明法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、本発明法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】
【発明の効果】表１に示される結果から、本発明法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、また本発明
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、また本発明
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、この発明の製造方法により
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。
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。
【図１】この発明の半導体装置用基板の製造方法を示す
概略説明図である。
概略説明図である。
【図２】従来法の半導体装置用基板の製造方法を示す概
略説明図である。
略説明図である。
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
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の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8091023A JP2705689B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 半導体装置用軽量基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8091023A JP2705689B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 半導体装置用軽量基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927572A JPH0927572A (ja) | 1997-01-28 |
| JP2705689B2 true JP2705689B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=14014951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8091023A Expired - Lifetime JP2705689B2 (ja) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 半導体装置用軽量基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2705689B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105899006A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-08-24 | 广德宝达精密电路有限公司 | 一种高层数散热印制板的加工方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100499722B1 (ko) * | 2000-02-29 | 2005-07-07 | 오므론 가부시키가이샤 | 칩형 반도체 소자 |
| JP2002009212A (ja) * | 2000-06-23 | 2002-01-11 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 放熱構造体の製造方法 |
| JP5069485B2 (ja) * | 2007-03-13 | 2012-11-07 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 金属ベース回路基板 |
| CN103025130B (zh) * | 2012-12-06 | 2015-04-01 | 南京中江新材料科技有限公司 | 一体化多功能氧化铝陶瓷电子制冷散热器及其制作方法 |
-
1996
- 1996-04-12 JP JP8091023A patent/JP2705689B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105899006A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-08-24 | 广德宝达精密电路有限公司 | 一种高层数散热印制板的加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0927572A (ja) | 1997-01-28 |
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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: 19970909 |