JP6462958B2 - 半導体実装用放熱ベース板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、半導体実装用放熱ベース板、特に、鋳造技術により製造される金属回路層および放熱ベースを備えた半導体実装用放熱ベース板に関するものである。
溶湯接合により金属−セラミックス一体基板を製造する際に、カーボン金型内に設置したセラミックスの周囲を取り囲むようにアルミニウムを鋳造する技術が知られている。
従来技術としてパワーモジュール用のセラミック絶縁基板ではセラミック基板の片方に金属回路が形成されると共に、他方の面に放熱面たるベース板を形成し、金属回路上にパワー半導体チップが接合されている。このようなパワーモジュール用基板は実使用環境ではパワー半導体に電力を供給する端子などを保持する筐体部品に対し接着剤などで一体に固定され、筐体部品と共にベース板はボルトやネジなどで締結される。
従来技術としてパワーモジュール用のセラミック絶縁基板ではセラミック基板の片方に金属回路が形成されると共に、他方の面に放熱面たるベース板を形成し、金属回路上にパワー半導体チップが接合されている。このようなパワーモジュール用基板は実使用環境ではパワー半導体に電力を供給する端子などを保持する筐体部品に対し接着剤などで一体に固定され、筐体部品と共にベース板はボルトやネジなどで締結される。
また、ベース板のパワー半導体直下では放熱性を向上させるため、金属製の放熱フィンをろう付けや放熱グリースを介してベース板に取付ている。このような構成のパワーモジュール用金属−セラミック接合基板を特許文献１のような溶湯接合で製造する場合がある。溶湯接合では鋳型内にセラミックを配置しその周囲に金属溶湯を流し込むことでセラミックを鋳包むことで、回路パターンとセラミックおよび放熱用のベース板を一体に成形している。
また、特許文献２の如く、絶縁基板の少なくとも一方の面にアルミニウム−シリコン系のアルミニウム合金層が接合され、アルミニウム合金層内部の金属結晶粒径がコントロールされた電子素子搭載用基板においては、結晶粒を微細化するなどして絶縁基板とアルミニウム合金層の接合界面の破断強度を高める技術が知られている。
金属回路層と放熱ベースを構成する金属を純度99〜99.9％程度の所謂純アルミニウムで構成すると、特許文献１における製法を適用した場合、溶湯接合された後、四辺の一方、溶湯接合時の湯流れの下流側から指向性凝固冷却させるため金属組織が下流から上流へ向かって２〜３ｃｍを超えて金属回路層に実装する半導体チップよりも大きく粗大な柱状晶組織を放熱ベースの表面部分に形成してしまう。
放熱ベースの表面部分に粗大な柱状晶組織が形成されるため、放熱ベースを他の部材と締結するための締付け穴を後工程で形成する際に、締結穴をまたいで柱状晶組織の結晶粒界が存在すると、加工の際に加工負荷に対する抵抗が柱状晶組織の結晶方位毎に異なるため、穴形状が歪んでしまいボルトナット締結する際などにナットの接触面積が減少し、必要な締結荷重を加えると後の実使用時の温度サイクルでクリープ変形を起こし、更に接触面積が減じることで締結荷重に耐え切れずボルトナットが緩む課題がある。
また、柱状晶組織が金属回路層に形成されると、半導体チップとの接合に不具合を生じ、柱状晶組織が放熱ベースの放熱面に形成されると、放熱特性に悪影響を与える。
また、柱状晶組織が金属回路層に形成されると、半導体チップとの接合に不具合を生じ、柱状晶組織が放熱ベースの放熱面に形成されると、放熱特性に悪影響を与える。
この発明は、放熱ベースや金属回路層の表面での鋳造による結晶粒径を規制して放熱ベースや金属回路層における柱状晶組織の生成を抑制し、柱状晶組織による悪影響を阻止しようとするものである。
なお、特許文献２に記載された発明は、絶縁基板とアルミニウム層との接合界面における結晶粒径を規制するものであり、絶縁基板と金属回路層との接合強度を高めるためのものであって、この発明とは技術思想が異なる。
なお、特許文献２に記載された発明は、絶縁基板とアルミニウム層との接合界面における結晶粒径を規制するものであり、絶縁基板と金属回路層との接合強度を高めるためのものであって、この発明とは技術思想が異なる。
この発明に係る半導体実装用放熱ベース板は、導体部品を実装するアルミニウムからなる金属回路層を固着されるセラミックからなる絶縁基板と、前記絶縁基板を挟んで前記金属回路層の反対側において前記絶縁基板に固着されるアルミニウムからなる放熱ベースとを備え、前記放熱ベースまたは前記金属回路層の表面の少なくとも一部に結晶粒径を規制した結晶粒径規制領域を設けると共に、前記結晶粒径規制領域における平均結晶粒径が前記金属回路層および前記放熱ベースの他の領域における平均結晶粒径より小さいものである。
また、この発明に係る半導体実装用放熱ベース板の製造方法は、半導体部品を実装するアルミニウムからなる金属回路層を鋳造により直接接合にて固着されるセラミックからなる絶縁基板と、前記絶縁基板を挟んで前記金属回路層の反対側に前記絶縁基板に鋳造により直接接合にて固着されるアルミニウムからなる放熱ベースとを備えた半導体実装用放熱ベース板を製造するにあたり、前記放熱ベースおよび前記金属回路層の鋳造時に、少なくとも１種類以上結晶粒微細化材を鋳型のキャビティ側表面の一部に付着させることで、前記放熱ベースまたは前記金属回路層の表面の少なくとも一部に結晶粒径を規制した結晶粒径規制領域を形成することを特徴とするものである。
また、この発明に係る半導体実装用放熱ベース板の製造方法は、半導体部品を実装するアルミニウムからなる金属回路層を鋳造により直接接合にて固着されるセラミックからなる絶縁基板と、前記絶縁基板を挟んで前記金属回路層の反対側に前記絶縁基板に鋳造により直接接合にて固着されるアルミニウムからなる放熱ベースとを備えた半導体実装用放熱ベース板を製造するにあたり、前記放熱ベースおよび前記金属回路層の鋳造時に、少なくとも１種類以上結晶粒微細化材を鋳型のキャビティ側表面の一部に付着させることで、前記放熱ベースまたは前記金属回路層の表面の少なくとも一部に結晶粒径を規制した結晶粒径規制領域を形成することを特徴とするものである。
この発明によれば、鋳造による結晶粒径を規制して放熱ベースや金属回路層の表面における柱状晶組織の生成を抑制し、柱状晶組織による悪影響を阻止することができる。
実施の形態１．
この発明に係る実施の形態１を図１から図５までについて説明する。図１は半導体実装用放熱ベース板の構成を示す斜視図である。図２は鋳型の組立を示す側断面図である。図３は鋳造時の冷却工程を示す側断面図である。図４は鋳造後の半導体実装用放熱ベース板を示し、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すIVｂ−IVｂ線における断面図である。図５はボルト締結穴開けと湯道の切断加工を示す斜視図である。
この発明に係る実施の形態１を図１から図５までについて説明する。図１は半導体実装用放熱ベース板の構成を示す斜視図である。図２は鋳型の組立を示す側断面図である。図３は鋳造時の冷却工程を示す側断面図である。図４は鋳造後の半導体実装用放熱ベース板を示し、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すIVｂ−IVｂ線における断面図である。図５はボルト締結穴開けと湯道の切断加工を示す斜視図である。
実施の形態１における半導体実装用放熱ベース板の構成を示す図１において、半導体実装用放熱ベース板は、半導体チップを実装する金属回路層１１を固着される絶縁基板１２と、強度部材１３が設けられ絶縁基板１２を挟んで金属回路層１１の反対側に絶縁基板１２に固着される放熱ベース１４とにより構成される。
この実施の形態１では、金属回路層１１として厚さ０．３〜１．５mmで純度99〜99.9％のアルミニウム、絶縁基板１２として厚み０．３〜２ｍｍの窒化アルミニウム、強度部材１３として絶縁基板と同様の窒化アルミニウム、放熱ベース１４として厚み１〜５ｍｍの層構成にて、ボルト締結穴１５として放熱ベース１４の四隅に３〜８ｍｍのボルト締結穴を具備する構成として説明する。ボルト締結穴１５とその周辺部分とによって締結部ＣＰが形成される。
この実施の形態１では、金属回路層１１として厚さ０．３〜１．５mmで純度99〜99.9％のアルミニウム、絶縁基板１２として厚み０．３〜２ｍｍの窒化アルミニウム、強度部材１３として絶縁基板と同様の窒化アルミニウム、放熱ベース１４として厚み１〜５ｍｍの層構成にて、ボルト締結穴１５として放熱ベース１４の四隅に３〜８ｍｍのボルト締結穴を具備する構成として説明する。ボルト締結穴１５とその周辺部分とによって締結部ＣＰが形成される。
これらの構成の半導体実装用放熱ベース板は図２および図３に示される鋳型ＣＳを用いた製造工程で製造される。アルミニウム鋳造用の鋳型ＣＳには連続気孔を持った通気性に優れたグラファイトカーボンを使用し、半導体実装用放熱ベース板を形成するキャビティ２１部分と鋳型ＣＳの鋳込口２２および湯道２３には溶融したアルミニウムとグラファイトカーボン製の鋳型表面が反応するのを防止する目的で窒化ホウ素粉末をジメチルエーテルやメチルエチルケトンなどの溶媒で希釈して膜厚１００μｍ以下にスプレー塗装し離型膜を形成する。
更に離型膜の上から下型２４の金属回路層１１側の金属回路層１１を形成する面を除く鋳型のキャビティ２１側表面にチタン−アルミニウム合金、チタン−アルミニウム−ボロン合金や、二ホウ化チタン、二ホウ化アルミニウム、タングステンカーバイド、タンタルカーバイド、チタンカーバイド、チタンカーバイドなどの公知のアルミニウム用の結晶粒微細化材２５を少なくとも１種類以上付着させる。例えば、結晶粒微細化材２５は離型膜と同様にジメチルエーテルやメチルエチルケトンで希釈および攪拌し上記の対象面にスプレー塗装していく。結晶粒微細化材２５に用いる粉末の粒径は小さい程良いが、ここでは平均粒径として分粒時のふるいが２００meshを通る粉末を使用している。これに限らず結晶粒微細化材を複数種類混合しジメチルエーテルやメチルエチルケトン等の溶媒で２〜１０wt％程度の範囲で希釈し上記の対象面に塗布してもよい。また、その他の付着方法として結晶粒微細化材を溶射法やイオンプレーティング法などを用いて鋳型表面に塗着してもよい。また、溶媒に上記結晶粒微細化材の鋳型表面への塗着性向上させるべくセルロース等を０．５〜１wt％程度添加し、かつ、結晶粒微細化材を５０〜２００μｍ程度に厚塗り出来るのであれば、対象面の離型膜を省き鋳型に結晶粒微細化材を直接塗布しても鋳型とアルミニウムの反応を防止しつつ、アルミニウムの結晶粒微細化の効果が得られる。
鋳型ＣＳは下型２４と上型２６に分割さており、下型２４の底面に設けられた凹部２４ａに金属回路層１１が形成される向きにキャビティ２１が形成されている。下型２４の金属回路層１１の上側に絶縁基板１２保持用の突起２４ｂとそのさらに上側の下型２４と上型２６の分割面２７に沿って強度部材１３保持用の突起２４ｃを配置している。
これらそれぞれの突起２４ｂ，２４ｃに対して、絶縁基板１２と強度部材１３を配置し然る後に上型２６をかぶせて型開き防止用のボルト２８で上型２６と下型２４を締結固定していく。離型膜の塗装、結晶粒微細化材２５の塗装、絶縁基板１２と強度部材１３の配置、上型２６と下型２４の締結固定が完了した鋳型を鋳造工程に投入する。鋳造工程では、鋳型ＣＳ内での溶融アルミニウムの流動性を確保するため、鋳型ＣＳをアルミニウムの融点以上の温度で予熱しておく。
これらそれぞれの突起２４ｂ，２４ｃに対して、絶縁基板１２と強度部材１３を配置し然る後に上型２６をかぶせて型開き防止用のボルト２８で上型２６と下型２４を締結固定していく。離型膜の塗装、結晶粒微細化材２５の塗装、絶縁基板１２と強度部材１３の配置、上型２６と下型２４の締結固定が完了した鋳型を鋳造工程に投入する。鋳造工程では、鋳型ＣＳ内での溶融アルミニウムの流動性を確保するため、鋳型ＣＳをアルミニウムの融点以上の温度で予熱しておく。
鋳型ＣＳの予熱に伴って、鋳型本体や溶融アルミニウムが酸化するのを防止するため、鋳造工程の予熱工程から鋳込工程を経て冷却工程までの全工程を炉内で真空引きした後に窒素やアルゴンなどの不活性ガスで置換している。融点以上の温度に予熱された鋳型ＣＳでは鋳込工程で鋳込口２２から湯道２３を経てキャビティ２１内に溶融アルミニウムが流れ込む。アルミニウムから出てくるわずかな水蒸気やキャビティ２１内流動時に発生する巻き込みボイド等は給湯圧で押し流されながら前記のグラファイトカーボンの連続気孔や上型２６と下型２４の分割面２７を通過して型外に排気される。鋳型ＣＳのキャビティ２１内に溶融アルミニウムが充填された後に、鋳型ＣＳの鋳込口２２の近接する面の対向面に冷し金３１を接触させることでキャビティ２１の最終充填位置から鋳込口２２に向かって冷却が進むいわゆる指向性凝固にて冷却している。冷却凝固工程を経た半導体実装用放熱ベース板は図４（ａ）（ｂ）に示される
この凝固過程において特許文献１のような構成では冷し金３１側に析出した初晶がそのまま結晶成長し、半導体実装用放熱ベース板の全長にわたるような粗大な柱状晶が形成される。それに対して、本実施の形態においては前記結晶粒微細化材２５を、鋳型ＣＳのキャビティ２１側表面の放熱ベース１４の金属回路層１１側の金属回路層１１を除くエリアに対応する部分に付着させているため、結晶粒微細化材２５が溶融したアルミニウムの中で初晶が形成されるよりも先に凝固核として分散し、また、指向性凝固によって粗大な柱状晶が形成されるよりも先に０．５〜３ｍｍ程度の等軸晶４１を多数形成するので結晶粒微細化材２５を付着させた面の結晶粒径を、付着させていない面と比較して小さくコントロールすることが可能となる。凝固が完了した後に鋳型ＣＳ全体を室温付近まで冷却し、型開き防止用のボルト２８を取り外し上型２６と下型２４の締結固定を解いて上型２６と下型２４を分けて型を開いて半導体実装用放熱ベース板を取出す。
図４（ｂ）に示すように、放熱ベース１４の四隅における締結穴１５を含む締結部ＣＰに相当する部分の放熱ベース１４の表面部分には鋳造による結晶粒径を規制した結晶粒径規制領域ＣＲが形成されている。放熱ベース１４における結晶粒径規制領域ＣＲが形成された表面と反対側の表面には放熱面ＨＲが形成される。
図４（ｂ）に示すように、放熱ベース１４の四隅における締結穴１５を含む締結部ＣＰに相当する部分の放熱ベース１４の表面部分には鋳造による結晶粒径を規制した結晶粒径規制領域ＣＲが形成されている。放熱ベース１４における結晶粒径規制領域ＣＲが形成された表面と反対側の表面には放熱面ＨＲが形成される。
図４に示す通り、鋳型ＣＳから取出した半導体実装用放熱ベース板は湯道２３部分の凝固したアルミニウムＳＡが放熱ベース１４の端面に接続された状態のため、図５に示すように、湯道２３部分のアルミニウムＳＡを取り除くと共に放熱ベース１４の四隅に設けられた結晶粒径規制領域ＣＲにボルト締結穴１５を形成する。
ボルト締結穴１５と湯道２３部分のアルミニウムＳＡの切断には２通りの加工方法があり、１つ目はマシニングセンターやＣＮＣフライス加工機を使用し、強度部材１３が露出した面同士を万力やバイス等で固定し、放熱ベース板の結晶粒微細化した部分をドリルやエンドミルなどの切削工具で穴あけを行う。また、本実施の形態における構成では結晶粒微細化材２５を使用しているとはいえ、放熱ベース１４を形成する金属は99〜99.9％の純度の純アルミニウムであるため、切削くずが切削工具の刃先に溶着し構成刃先を形成し易く潤滑、冷却を目的として切削油の使用が必要である。また、湯道２３部分もエンドミルやフライスカッターのような切削工具によって切断加工される。
ボルト締結穴１５と湯道２３部分のアルミニウムＳＡの切断には２通りの加工方法があり、１つ目はマシニングセンターやＣＮＣフライス加工機を使用し、強度部材１３が露出した面同士を万力やバイス等で固定し、放熱ベース板の結晶粒微細化した部分をドリルやエンドミルなどの切削工具で穴あけを行う。また、本実施の形態における構成では結晶粒微細化材２５を使用しているとはいえ、放熱ベース１４を形成する金属は99〜99.9％の純度の純アルミニウムであるため、切削くずが切削工具の刃先に溶着し構成刃先を形成し易く潤滑、冷却を目的として切削油の使用が必要である。また、湯道２３部分もエンドミルやフライスカッターのような切削工具によって切断加工される。
２つ目のボルト締結穴１５の形成と湯道２３部分の切断方法にはプレス金型を用いた塑性加工が挙げられる。鋳造工程を経て、強度部材１３が露出した面と放熱ベース１４の冷し金３１側の側面で位置決めを行った後、前記の結晶粒微細化材２５によって平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールされた放熱ベース１４の金属回路層１１側の金属回路層１１を除く面にプレス金型のパンチとダイによってボルト締結穴１５を形成しつつ、湯道２３部分と放熱ベース１４を切断する。プレス金型を用いたボルト締結穴１５の加工においても、前記の切削加工と同様の構成刃先の形成が問題となるためプレス加工時にパンチとダイの潤滑および冷却を目的としたプレス油は必須となる。これらの２つのボルト締結穴１５の形成手段にはそれぞれ切削油とプレス油の使用が必要であるが、後の半導体チップ実装時におけるニッケルメッキ面のハンダ濡れ性を考慮して、それぞれの切削油とプレス油には揮発性の高い油の使用が望ましい。前述の平均結晶粒径とは、エッチングなどの方法で放熱ベース表面の結晶粒界を表出せしめた後に、放熱ベースの任意の面を撮影し、撮影領域中に任意の長さの線分を引き、その線分上を通る結晶粒の個数で除算することで算出する値である。
以上のように、この発明における構成は、半導体チップを実装する金属回路層１１を直接接合にて固着した絶縁基板１２と、絶縁基板１２を挟んで金属回路層１１の反対側に前記金属回路層１１と同様の金属材料で形成された放熱ベース１４が金属回路層１１と同様に絶縁基板１２に直接接合にて固着し、放熱ベース１４の内部に絶縁基板１２と隔絶された強度部材１３を具備した半導体実装用放熱ベース板である。前記金属回路層１１と放熱ベース１４を構成する金属は純度99〜99.9％程度の所謂純アルミニウムであり、特許文献１における製法では、溶湯接合された後、四辺の一方、溶湯接合時の湯流れの下流側から指向性凝固冷却させるため金属組織が下流から上流へ向かって２〜３ｃｍを超えて金属回路層に実装する半導体チップよりも大きく粗大な柱状晶組織を形成してしまう。
粗大な柱状晶組織が形成されるため、放熱ベース１４を他の部材と締結するための締結穴１５を後工程で形成すると、締結穴１５をまたいで柱状晶組織の結晶粒界が存在すると、加工の際に加工負荷に対する抵抗が柱状晶組織の結晶方位毎に異なるため、穴形状が歪んでしまいボルトナット締結する際などにナットの接触面積が減少し、必要な締結荷重を加えると後の実使用時の温度サイクルでクリープ変形を起こし、更に接触面積が減じることで締結荷重に耐え切れずボルトナットが緩む課題がある。
前記の課題に対して、この発明においてはボルト締結穴１５を含む面の金属組織の粗大な柱状晶組織を微細な結晶粒径の金属組織に改質し締結穴加工時の歪みを除去する。
この発明における構成要素は半導体チップを実装する金属回路層を直接接合にて固着した絶縁基板１２と、絶縁基板１２を挟んで金属回路層１１の反対側に前記金属回路層１１と同様の金属材料で形成された放熱ベース１４が金属回路層１１と同様に絶縁基板１２に直接接合にて固着し、放熱ベース１４の内部に絶縁基板１２と隔絶された強度部材１３を具備した半導体実装用放熱ベース板であり、前記金属回路層１１と放熱ベース１４を形成する金属は純度99〜99.9％程度のアルミニウムである。
この発明における構成要素は半導体チップを実装する金属回路層を直接接合にて固着した絶縁基板１２と、絶縁基板１２を挟んで金属回路層１１の反対側に前記金属回路層１１と同様の金属材料で形成された放熱ベース１４が金属回路層１１と同様に絶縁基板１２に直接接合にて固着し、放熱ベース１４の内部に絶縁基板１２と隔絶された強度部材１３を具備した半導体実装用放熱ベース板であり、前記金属回路層１１と放熱ベース１４を形成する金属は純度99〜99.9％程度のアルミニウムである。
この発明における前記課題の解決手段は、締結穴１５を含む放熱ベース面の一部の金属組織の粗大な柱状晶組織に対して放熱ベース１４を形成する工程における鋳型表面に、たとえばチタン−アルミニウム合金、チタン−アルミニウム−ボロン合金や、二ホウ化チタン、二ホウ化アルミニウム、タングステンカーバイド、タンタルカーバイド、チタンカーバイドなどのアルミニウム用の結晶粒微細化材２５を少なくとも１種類塗布し付着させておくことで、放熱ベース１４の形成時、すなわち鋳造凝固時における指向性凝固よりも早く凝固核となって析出し金属組織内に微細な結晶粒と結晶粒界を形成する。
特に、発明者等が試みた限りにおいては単位面積当たりに同量の結晶粒微細化材を塗布した場合、二ホウ化チタンや二ホウ化アルミニウムよりもチタン−アルミニウム合金の方がアルミニウムの結晶粒を細かく微細化した。すなわち、所定の平均粒径を目指す場合はチタン−アルミニウム合金の方が結晶粒を微細化する効果に優れ、少量の結晶粒微細化材で同様の効果が得られる。
特に、発明者等が試みた限りにおいては単位面積当たりに同量の結晶粒微細化材を塗布した場合、二ホウ化チタンや二ホウ化アルミニウムよりもチタン−アルミニウム合金の方がアルミニウムの結晶粒を細かく微細化した。すなわち、所定の平均粒径を目指す場合はチタン−アルミニウム合金の方が結晶粒を微細化する効果に優れ、少量の結晶粒微細化材で同様の効果が得られる。
前記課題の解決手段によって締結穴１５を含む放熱ベース１４の一部の金属組織の２〜３ｃｍを超える粗大な柱状晶組織を微細化することによって、締結穴１５周辺の金属組織は結晶方位がランダムな等軸晶となり、締結穴１５の加工の際に穴の形状が歪むのを抑制し、凝固工程のバラつきに依存しない締結穴形成が可能となる。これによって締結穴１５周囲のボルトナット接触面の面積にバラつきが無くなり一定の締結力を加えても放熱ベースがクリープしボルトナットが緩む課題を解決できる。また、加工による変形を伴った結晶粒の微細化とことなり、凝固核として利用されなかった結晶粒微細化材２５は金属組織の結晶粒界に偏析するため、実使用時の温度サイクルが加わった場合に再結晶温度以上に加熱された場合において初期の結晶粒が成長し結晶粒径が大きくなることが無い。そのため、長期にわたって安定したボルトナットによる締結力が確保できる。
この実施の形態１における半導体実装用放熱ベース板は、半導体チップからなる 半導体部品を実装する純度99〜99.9％のアルミニウムからなる金属回路層１１を鋳造により直接接合にて固着されるセラミックからなる絶縁基板１２と、前記絶縁基板１２を挟んで前記金属回路層１１の反対側に前記金属回路層１１と同様の金属材料で形成され前記金属回路層１１と同様に前記絶縁基板１２に鋳造により直接接合にて固着される純度99〜99.9％のアルミニウムからなる放熱ベース１４と、前記放熱ベース１４に設けられる締結穴１５およびその周辺部分により構成される締結部ＣＰとを備え、前記締結部ＣＰの表面を少なくとも含む前記放熱ベース１４の表面に平均結晶粒径が１２ｍｍ以下となる結晶粒径規制領域ＣＲを設けたものである。ここで、結晶粒径規制領域における平均結晶粒径は、金属回路層１１および放熱ベース１４の他の領域における平均結晶粒径より小さくなっている。
これにより、鋳造による結晶粒径を規制して放熱ベースに設けられる締結部の表面における柱状晶組織の生成を抑制し、柱状晶組織による締結作用に対する悪影響を阻止することができる。
これにより、鋳造による結晶粒径を規制して放熱ベースに設けられる締結部の表面における柱状晶組織の生成を抑制し、柱状晶組織による締結作用に対する悪影響を阻止することができる。
また、この実施の形態１における半導体実装用放熱ベース板は、半導体チップからなる 半導体部品を実装する金属回路層１１を直接接合にて固着した絶縁基板１２と、前記絶縁基板１２を挟んで金属回路層の反対側に前記金属回路層１１と同様の金属材料で形成された放熱ベース１４が前記金属回路層１１と同様に前記絶縁基板１２に直接接合にて固着し、放熱ベース１４の内部に絶縁基板１２と隔絶された強度部材１３を具備し、前記金属回路層１１と前記放熱ベース１４を構成する金属は純度99〜99.9％程度の所謂純アルミニウムであり、前記絶縁基板１２と前記強度部材１３のそれぞれに窒化アルミニウムや酸化アルミニウム、シリコンカーバイド等のセラミック板を使用し、前記放熱ベース１４の半導体部品を実装する金属回路層１１側の金属回路層１１以外の最表面の平均結晶粒径が１２ｍｍ以下となるような半導体実装用放熱ベース板として構成したものである。
この構成により、放熱ベースの金属回路層側の金属回路層以外の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下とすることで締結穴形成時において結晶粒径に依存した穴形状の歪みバラつきを抑制した高品質の締結穴を提供できる。
この構成により、放熱ベースの金属回路層側の金属回路層以外の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下とすることで締結穴形成時において結晶粒径に依存した穴形状の歪みバラつきを抑制した高品質の締結穴を提供できる。
この実施の形態１における半導体実装用放熱ベース板の製造方法は、前項における半導体実装用放熱ベース板の製造方法であって、鋳型のキャビティ２１側表面の前記放熱ベース１４の金属回路層１１側の金属回路層１１を除くエリアに対向する箇所に、チタン−アルミニウム合金、チタン−アルミニウム−ボロン合金や、二ホウ化チタン、二ホウ化アルミニウム、タングステンカーバイド、タンタルカーバイド、チタンカーバイドなどのアルミニウム用の結晶粒微細化材２５を少なくとも１種類付着させておくことで、放熱ベース１４の金属部分を形成する鋳造時の冷却工程において、放熱ベース１４の金属回路層１１側の金属回路層１１以外の最表面の金属組織のアルミニウム結晶粒が粗大な柱状晶になるのを抑制する。
これにより、鋳造時の冷却工程の指向性凝固の冷却速度バラつきに依存してコントロールが困難なアルミニウム結晶粒の粗大な柱状晶となるのを抑制することで、前記放熱ベースの半導体部品を実装する金属回路層側の金属回路層の以外の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールし前項における効果と同様の効果を得る。
これにより、鋳造時の冷却工程の指向性凝固の冷却速度バラつきに依存してコントロールが困難なアルミニウム結晶粒の粗大な柱状晶となるのを抑制することで、前記放熱ベースの半導体部品を実装する金属回路層側の金属回路層の以外の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールし前項における効果と同様の効果を得る。
この実施の形態１における半導体実装用放熱ベース板の製造装置は、前々項における半導体実装用放熱ベース板の製造装置であって矩形のグラファイトの一方の面に近い側に溶融金属を鋳込むための鋳込口２２を備え、鋳型ＣＳの鋳込口２２側の反対側に冷し金３１の接触面を備え、鋳型ＣＳの鋳込口２２と冷し金３１の間に放熱ベース１４の形状を彫り込んだキャビティ２１を複数備え、キャビティ２１は絶縁基板１２と強度部材１３をそれぞれ配置する位置決め部を具備し、位置決め部を擁する下型２４と、位置決め部を持たない上型２６を備え、絶縁基板１２と強度部材１３は下型２４に対して絶縁基板１２を下型２４の底面に近い側に配し、強度部材１３を絶縁基板１２から隔絶して配し鋳造時には溶融金属が流れ込み絶縁基板１２と強度部材１３の間には放熱ベース１４が形成され、結晶粒微細化材２５を付着させる以前に窒化ホウ素や酸化ジルコニウム等の離型材を塗布し、そのうえで、平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールしたい面に前記結晶粒微細化材２５を付着させた半導体実装用放熱ベース板の金属部分を形成する鋳造工程で使用する鋳型装置である。
これにより、鋳型ＣＳの一部の選択領域に結晶粒微細化材を付着させることにより、半導体実装用放熱ベース板の金属部分の結晶粒サイズを選択的に１２ｍｍ以下にコントロールし、結晶粒の粗大な柱状晶化を抑制することが可能となる。
これにより、鋳型ＣＳの一部の選択領域に結晶粒微細化材を付着させることにより、半導体実装用放熱ベース板の金属部分の結晶粒サイズを選択的に１２ｍｍ以下にコントロールし、結晶粒の粗大な柱状晶化を抑制することが可能となる。
実施の形態２．
この発明に係る実施の形態２を図６について説明する。図６は柱状放熱フィンが一体になった半導体実装用放熱ベース板の構成を示す側面図である。
この発明に係る実施の形態２を図６について説明する。図６は柱状放熱フィンが一体になった半導体実装用放熱ベース板の構成を示す側面図である。
放熱ベース１４の放熱面ＨＲについては実施の形態１においては平面の構成を例示したが、この実施の形態２に示すように、根元直径1〜5ｍｍ、先端直径０．８〜４ｍｍ程度の柱状の放熱フィン６１が多数千鳥状に配置された構成も存在する。
実施の形態２における半導体実装用放熱ベース板の構成を示す図６において、強度部材１３が設けられた放熱ベース１４には、半導体チップ７４を実装する金属回路層１１が絶縁基板１２を介して固着され、放熱ベース１４の放熱面ＨＲを構成する放熱ベース１４の下面には柱状の放熱フィン６１が多数千鳥状に配置されている。
放熱ベース１４の上面に絶縁基板１２を介して固着されている金属回路層１１には回路パターン溝７２が形成されニッケルメッキ７１およびハンダ７３を介在して半導体チップ７４からなる 半導体部品が実装される。
実施の形態２における半導体実装用放熱ベース板の構成を示す図６において、強度部材１３が設けられた放熱ベース１４には、半導体チップ７４を実装する金属回路層１１が絶縁基板１２を介して固着され、放熱ベース１４の放熱面ＨＲを構成する放熱ベース１４の下面には柱状の放熱フィン６１が多数千鳥状に配置されている。
放熱ベース１４の上面に絶縁基板１２を介して固着されている金属回路層１１には回路パターン溝７２が形成されニッケルメッキ７１およびハンダ７３を介在して半導体チップ７４からなる 半導体部品が実装される。
この実施の形態２における半導体実装用放熱ベース板は、半導体チップ７４からなる 半導体部品を実装する純度99〜99.9％のアルミニウムからなる金属回路層１１を鋳造により直接接合にて固着されるセラミックからなる絶縁基板１２と、前記絶縁基板１２を挟んで前記金属回路層１１の反対側に前記金属回路層１１と同様の金属材料で形成され金属回路層１１と同様に絶縁基板１２に鋳造により直接接合にて固着される純度99〜99.9％のアルミニウムからなり放熱面ＨＲに柱状の放熱フィン６１が多数千鳥状に配置された放熱ベース１４と、前記放熱ベース１４に設けられる締結穴１５とその周辺部分からなる締結部ＣＰとを備え、前記締結部ＣＰの表面を少なくとも含む前記放熱ベース１４の表面に平均結晶粒径を１２ｍｍ以下となる結晶粒径規制領域ＣＲを設けたものである。
この構成により、柱状の放熱フィンが多数千鳥状に配置されている放熱ベースについて、鋳造による結晶粒径を規制して放熱ベースに設けられる締結部の表面における柱状晶組織の生成を抑制し、柱状晶組織による締結作用に対する悪影響を阻止することができる。
この構成により、柱状の放熱フィンが多数千鳥状に配置されている放熱ベースについて、鋳造による結晶粒径を規制して放熱ベースに設けられる締結部の表面における柱状晶組織の生成を抑制し、柱状晶組織による締結作用に対する悪影響を阻止することができる。
実施の形態３．
この発明に係る実施の形態３を図７および図８について説明する。図７は半導体の実装状態を示し、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は側面図である。図８は金属回路層の組織を微細化した半導体実装用放熱ベース板を示す側面図である。
この発明に係る実施の形態３を図７および図８について説明する。図７は半導体の実装状態を示し、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は側面図である。図８は金属回路層の組織を微細化した半導体実装用放熱ベース板を示す側面図である。
特許文献１の構成では粗大な柱状晶の結晶粒界が放熱ベースや金属回路層の全長にわたって析出する。金属回路層においてはこの粗大な柱状晶のアルミニウム上に亜鉛置換による電解または無電解のニッケルメッキ７１を４〜３０μｍの膜厚で成膜し、更に金属回路層に所定の回路パターン溝７２をエッチングにて形成する。さらにニッケルメッキの上にハンダ７３付けにて厚さ６０〜１０００μｍの半導体チップを実装していく。
また、後のアセンブリ工程において半導体チップの上面にアルミワイヤをボンディングする場合と厚さ０．５〜２ｍｍの銅端子をハンダ付けする場合がある。これらの中で半導体チップ厚みが比較的薄く、かつ半導体チップ上面に銅端子がハンダ付けされる構成において、粗大な柱状晶の結晶粒界が半導体チップを実装した直下に来た場合、結晶粒毎に結晶方位が異なることから、実使用環境における温度サイクルなどで結晶粒界を起点にして各結晶粒が大きく伸張、収縮を繰り返し、実装された半導体チップに大きな曲げ応力を加えることで半導体チップが破壊する恐れや、半導体チップと金属回路層の界面で剥離が発生する恐れがある。このような品質不良を避けるためには半導体チップ実装面のニッケルメッキ下に粗大な柱状晶の結晶粒界の有無を検査し取り除く工程が必要となる。
また、半導体チップが比較的厚く温度サイクルによるアルミニウムの変形に起因した曲げ応力に抗する剛性を持つ構成においても、ニッケルメッキと半導体チップ間のハンダ層が繰り返し変形によって剥離、または微小なボイドが発生することで半導体チップから放熱ベースへの放熱経路における熱抵抗が増加する可能性がある。これらの半導体実装用放熱ベース板の長期信頼性に関わる課題に対して、本実施の形態における構成によって解決が可能となる。
実施の形態１における結晶粒微細化材の付着箇所が放熱ベースの金属回路層側の金属回路層を除いた部分であったのに対して、本実施の形態における実施例としては、鋳型ＣＳの金属回路層１１に対応する面に前記結晶粒微細化材１２を均一に付着塗布することによって、鋳造工程の冷却工程内で鋳型ＣＳの冷し金３１側から初晶が析出し指向性凝固によって粗大な柱状晶が形成されるよりも早く、金属回路層１１に付着した結晶粒微細化材２５が凝固核となって金属回路層の最表面から平均結晶粒径が１２ｍｍ以下の等軸晶８１が析出する。金属回路層１１を構成するアルミニウムの結晶粒径が小さくなりかつ、結晶粒毎にランダムな結晶方位を持つことによって、実使用時の温度サイクルによる結晶粒１個あたりの伸張、収縮量が小さくなり、半導体チップに生じる曲げ応力が低減され半導体チップの割れを防止できる。また、同様に半導体チップとニッケルメッキ間のハンダ層の変形量が小さくなるので、ハンダの剥離やボイドの発生による熱抵抗の増加が抑制され、信頼性が高く長寿命な半導体実装用放熱ベース板を提供出来る。
この実施の形態３における半導体実装用放熱ベース板は、半導体チップ７４からなる 半導体部品を実装する金属回路層１１を直接接合にて固着した絶縁基板１２と、絶縁基板１２を挟んで金属回路層１１の反対側に前記金属回路層１１と同様の金属材料で形成された放熱ベース１４が金属回路層１１と同様に絶縁基板１２に直接接合にて固着し、放熱ベース１４の内部に絶縁基板１２と隔絶された強度部材１３を具備し、前記金属回路層１１と放熱ベース１４を構成する金属は純度99〜99.9％程度の所謂純アルミニウムであり、前記絶縁基板１２と強度部材１３のそれぞれに窒化アルミニウムや酸化アルミニウム、シリコンカーバイド等のセラミック板を使用し、金属回路層１１の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下となるような半導体実装用放熱ベース板として構成したものである。
この構成により、金属回路層１１の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下とすることで実使用時の温度サイクルで結晶粒界を起点として結晶粒毎に熱膨張量が異なって金属回路層１１上に接合する半導体チップ７４に曲げ応力が発生して破損することや、半導体チップ７４と金属回路層１１の界面が剥離する不良の発生を抑制する効果がある。
この構成により、金属回路層１１の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下とすることで実使用時の温度サイクルで結晶粒界を起点として結晶粒毎に熱膨張量が異なって金属回路層１１上に接合する半導体チップ７４に曲げ応力が発生して破損することや、半導体チップ７４と金属回路層１１の界面が剥離する不良の発生を抑制する効果がある。
この実施の形態３における半導体実装用放熱ベース板の製造方法は、前項における半導体実装用放熱ベース板の製造方法であって、鋳型の前記金属回路層１１に対向する面において、金属回路層１１の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下としたい箇所に対応した箇所にチタン−アルミニウム合金、チタン−アルミニウム−ボロン合金や、二ホウ化チタン、二ホウ化アルミニウム、タングステンカーバイド、タンタルカーバイド、チタンカーバイドなどのアルミニウム用の結晶粒微細化材を少なくとも１種類付着しておく。結晶粒微細化材を鋳型の金属回路層１１に対応する面に付着させておくことで、金属回路層１１の金属部分を形成する鋳造時の冷却工程において、金属回路層１１のアルミニウム結晶粒が粗大な柱状晶になるのを抑制する。
これにより、鋳造時の冷却工程の指向性凝固の冷却速度バラつきに依存してコントロールが困難なアルミニウム結晶粒の粗大な柱状晶となるのを抑制することで、前記放熱ベースの半導体部品実装する金属回路層側の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールし前項における効果を得る。
これにより、鋳造時の冷却工程の指向性凝固の冷却速度バラつきに依存してコントロールが困難なアルミニウム結晶粒の粗大な柱状晶となるのを抑制することで、前記放熱ベースの半導体部品実装する金属回路層側の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールし前項における効果を得る。
実施の形態４．
この発明に係る実施の形態４を図９および図１０について説明する。図９は半導体実装用放熱ベース板の取付状態を示す側面図である。図１０は放熱面の組織を微細化した半導体実装用放熱ベース板を示す側面図である。
この発明に係る実施の形態４を図９および図１０について説明する。図９は半導体実装用放熱ベース板の取付状態を示す側面図である。図１０は放熱面の組織を微細化した半導体実装用放熱ベース板を示す側面図である。
半導体実装用放熱ベース板の一般的な課題として、半導体チップと電気伝導性、熱伝導性に優れた金属回路層、電気絶縁性に優れたセラミックからなる絶縁基板、熱伝導性に優れた放熱ベース板といった各部材をろう付けや本実施の形態のような直接接合した場合に、各部材の線膨張係数の違いから発生する半導体実装用放熱ベース板の反り変形が挙げられる。これは各部材の層厚のバランスと各部材の線膨張係数、および各部材間の接合強度に依存して反り方向、反り量共にバラつくうえ、実使用時の温度サイクルによって反り量が変化する。
放熱面ＨＲが平面的な構成においては、放熱ベース１４の放熱面ＨＲに熱伝導性の高い放熱グリース９２を塗布して放熱フィンやヒートパイプなどの冷却装置９３と接触させて使用するため、初期の放熱面ＨＲの平面度が低いと接触熱抵抗が高く放熱性が悪化する。
同様に、実使用時の温度サイクルで反り量が経時的に変化すると放熱ベース１４の放熱面ＨＲと冷却装置側の接触面の間で放熱グリースが放熱ベースの反り変形に合わせて流動し、放熱グリース内部にボイドを発生させるポンプアウト現象を起こし、初期と比較して接触熱抵抗が高くなり放熱性が悪化する。最終的には放熱性が悪化した結果として、半導体チップの駆動時の発熱を冷却しきれなくなりチップ破損につながる可能性が高くなる。
同様に、実使用時の温度サイクルで反り量が経時的に変化すると放熱ベース１４の放熱面ＨＲと冷却装置側の接触面の間で放熱グリースが放熱ベースの反り変形に合わせて流動し、放熱グリース内部にボイドを発生させるポンプアウト現象を起こし、初期と比較して接触熱抵抗が高くなり放熱性が悪化する。最終的には放熱性が悪化した結果として、半導体チップの駆動時の発熱を冷却しきれなくなりチップ破損につながる可能性が高くなる。
本実施の形態における構成では、半導体チップ７４を実装する金属回路層１１を直接接合にて固着した絶縁基板１２と、絶縁基板１２を挟んで金属回路層１１の反対側に前記金属回路層１１と同様の金属材料で形成された放熱ベース１４が金属回路層１１と同様に絶縁基板１２に直接接合にて固着し、放熱ベース１４の内部に絶縁基板１２と隔絶された強度部材１３を具備し、少なくとも、前記金属回路層１１と放熱ベース１４を構成する金属は純度99〜99.9％程度の所謂純アルミニウムであり、前記絶縁基板１２と強度部材１３のそれぞれに窒化アルミニウムや酸化アルミニウム、シリコンカーバイド等のセラミック板を使用し、前記放熱ベース１４に埋設された強度部材１３を挟んで金属回路層１１の反対側である放熱面ＨＲの平均結晶粒径を１２ｍｍ以下となるような半導体実装用放熱ベース板であり、鋳型ＣＳ（図２，図３参照）の対象面に前記結晶粒微細化材２５を付着させて放熱面の結晶粒を微細化する。
特に実施の形態１における金属回路層１１として厚さ０．３〜１．５mmの純度99〜99.9％のアルミニウム、絶縁基板１２として厚み０．４〜１．５ｍｍの窒化アルミニウム、強度部材１３として絶縁基板１２と同様の窒化アルミニウム、放熱ベース１４として厚み１〜５ｍｍの層構成では、鋳造後の初期反り量として概ね１２０μｍ以下となるが、本実施の形態における構成で放熱面ＨＲの結晶粒径を結晶粒微細化材２５を用いてコントロールすることで、放熱面ＨＲの全長にわたって形成していた粗大な柱状晶が平均結晶粒径１２ｍｍ以下の等軸晶１０１に微細化され、結晶粒毎に結晶方位がランダムに配向する。そのため実使用時における温度サイクルで放熱面ＨＲが伸張、収縮する際の変形量が低減され、結果として放熱面ＨＲの鋳造後の初期反り量が概ね８０μｍ以下となる。
また、特許文献１や実施の形態１，２における金属回路層と絶縁基板、絶縁基板と放熱ベース、放熱ベースに絶縁基板と隔絶されて埋設される強度部材を鋳造により直接接合する構成の特有の課題として、実使用時の温度サイクルによる温度上昇時の反り変形が永久ひずみとして、一部残留することで、温度上昇と温度低下を繰り返す毎に変形量が累積していく。本実施の形態における放熱面の粗大な柱状晶を微細化して等軸晶とすることで、この温度サイクルに起因した変形量の累積を減じる事が出来る。
この実施の形態４における半導体実装用放熱ベース板は、半導体チップ７４からなる 半導体部品を実装する金属回路層１１を直接接合にて固着した絶縁基板１２と、絶縁基板１２を挟んで金属回路層１１の反対側に前記金属回路層１１と同様の金属材料で形成された放熱ベース１４が金属回路層と同様に絶縁基板に直接接合にて固着し、放熱ベース１４の内部に絶縁基板１２と隔絶された強度部材１３を具備し、前記金属回路層１１と放熱ベース１４を構成する金属は純度99〜99.9％程度の所謂純アルミニウムであり、前記絶縁基板１２と強度部材１３のそれぞれに窒化アルミニウムや酸化アルミニウム、シリコンカーバイド等のセラミック板を使用し、前記放熱ベース１４に埋設された強度部材１３を挟んで金属回路層１１の反対側である放熱面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下となるような半導体実装用放熱ベース板として構成したものである。
この構成により、鋳造時の冷却工程の指向性凝固の冷却速度バラつきに依存してコントロールが困難なアルミニウム結晶粒の粗大な柱状晶となるのを抑制することで、前記放熱ベースの放熱面の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールし、実使用時における温度サイクルが加わるにつれ半導体実装用放熱ベース板の放熱面の平面度が悪化するのを防止する効果がある。
この構成により、鋳造時の冷却工程の指向性凝固の冷却速度バラつきに依存してコントロールが困難なアルミニウム結晶粒の粗大な柱状晶となるのを抑制することで、前記放熱ベースの放熱面の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールし、実使用時における温度サイクルが加わるにつれ半導体実装用放熱ベース板の放熱面の平面度が悪化するのを防止する効果がある。
この実施の形態４における半導体実装用放熱ベース板の製造方法は、前項における半導体実装用放熱ベース板の製造方法であって、前記絶縁基板１２と前記強度部材１３をそれぞれ配置した鋳型の放熱ベース１４に対向する面であって絶縁基板１２とは反対側の面において、放熱ベース１４の最表面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下としたい箇所に対向する箇所にチタン−アルミニウム合金、チタン−アルミニウム−ボロン合金や、二ホウ化チタン、二ホウ化アルミニウム、タングステンカーバイド、タンタルカーバイド、チタンカーバイドなどのアルミニウム用の結晶粒微細化材を少なくとも１種類付着させておく。結晶粒微細化材を鋳型の前記放熱面に対応する面に付着させておくことで、放熱ベース１４の金属部分を形成する鋳造時の冷却工程において、放熱面の金属組織のアルミニウム結晶粒が粗大な柱状晶になるのを抑制する。
これにより、鋳造時の冷却工程の指向性凝固の冷却速度バラつきに依存してコントロールが困難なアルミニウム結晶粒の粗大な柱状晶となるのを抑制することで、前項における前記放熱ベースの半導体部品実装する放熱面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールし前項における効果を得る。
これにより、鋳造時の冷却工程の指向性凝固の冷却速度バラつきに依存してコントロールが困難なアルミニウム結晶粒の粗大な柱状晶となるのを抑制することで、前項における前記放熱ベースの半導体部品実装する放熱面の平均結晶粒径を１２ｍｍ以下にコントロールし前項における効果を得る。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１１ 金属回路層、１２ 絶縁基板、１３ 強度部材、１４ 放熱ベース、１５ ボルト締結穴、２１ キャビティ、２２ 鋳込口、２３ 湯道、２５ 結晶粒微細化材、２６ 上型、２７ 分割面、２８ ボルト、３１ 冷し金、４１ 等軸晶、６１、放熱フィン、７１ ニッケルメッキ、７２ 回路パターン溝、７３ ハンダ、８１ 等軸晶、ＨＲ 放熱面、９２ 放熱グリース、９３ 冷却装置、１０１ 等軸晶。
Claims (10)
- 導体部品を実装するアルミニウムからなる金属回路層を固着されるセラミックからなる絶縁基板と、前記絶縁基板を挟んで前記金属回路層の反対側において前記絶縁基板に固着されるアルミニウムからなる放熱ベースとを備え、
前記放熱ベースまたは前記金属回路層の表面の少なくとも一部に結晶粒径を規制した結晶粒径規制領域を設けると共に、
前記結晶粒径規制領域における平均結晶粒径が前記金属回路層および前記放熱ベースの他の領域における平均結晶粒径より小さい
ことを特徴とする半導体実装用放熱ベース板。 - 前記放熱ベースに設けられる締結部を備え、前記締結部の表面を少なくとも含む前記放熱ベースの表面に前記結晶粒径規制領域を設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体実装用放熱ベース板。
- 前記金属回路層の表面に前記結晶粒径規制領域を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体実装用放熱ベース板。
- 前記放熱ベースの放熱面に前記結晶粒径規制領域を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体実装用放熱ベース板。
- 前記金属回路層と前記放熱ベースとを純度99〜99.9％のアルミニウムにより構成するとともに、前記結晶粒径規制領域における平均結晶粒径を１２ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１に記載の半導体実装用放熱ベース板。
- 前記放熱ベースと前記金属回路層の表面高さを合わせることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体実装用放熱ベース板。
- 半導体部品を実装するアルミニウムからなる金属回路層を鋳造により直接接合にて固着されるセラミックからなる絶縁基板と、前記絶縁基板を挟んで前記金属回路層の反対側に前記絶縁基板に鋳造により直接接合にて固着されるアルミニウムからなる放熱ベースとを備えた半導体実装用放熱ベース板を製造するにあたり、前記放熱ベースおよび前記金属回路層の鋳造時に、少なくとも１種類以上結晶粒微細化材を鋳型のキャビティ側表面の一部に付着させることで、前記放熱ベースまたは前記金属回路層の表面の少なくとも一部に結晶粒径を規制した結晶粒径規制領域を形成することを特徴とする半導体実装用放熱ベース板の製造方法。
- 前記鋳型のキャビティ側表面の前記放熱ベースに設けられる締結部の表面を少なくとも含む前記放熱ベースの一部に対向する部分に、鋳造に際し少なくとも１種類以上結晶粒微細化材を付着させることを特徴とする請求項７に記載の半導体実装用放熱ベース板の製造方法。
- 前記鋳型のキャビティ側表面の前記金属回路層に対向する部分に、鋳造に際し少なくとも１種類以上結晶粒微細化材を付着させることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の半導体実装用放熱ベース板の製造方法。
- 前記鋳型のキャビティ側表面の前記放熱ベースの放熱面に対向する部分に鋳造に際し少なくとも１種類以上結晶粒微細化材を付着させることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の半導体実装用放熱ベース板の製造方法。
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Family Cites Families (38)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH09315875A (ja) | 1996-05-29 | 1997-12-09 | Dowa Mining Co Ltd | アルミニウム−セラミックス複合基板及びその製造方法 |
| JP2001168250A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体用絶縁基板およびそれを用いた半導体装置並びに該基板の製造方法 |
| JP2001316502A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-16 | Jsr Corp | 伝熱性シートおよびそれを用いた加熱構造、放熱構造、電気的検査方法および装置。 |
| US6901648B2 (en) * | 2001-08-31 | 2005-06-07 | General Electric Company | Method of manufacturing a nickel-base alloy welding filler metal |
| US6967982B2 (en) * | 2001-12-25 | 2005-11-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device with a strain reduction cushion function, semiconductor laser module, and semiconductor laser device fabrication method |
| US7128979B2 (en) * | 2002-04-19 | 2006-10-31 | Mitsubishi Materials Corporation | Circuit board, method of producing same, and power module |
| EP1518847B1 (en) * | 2003-09-29 | 2013-08-28 | Dowa Metaltech Co., Ltd. | Aluminum/ceramic bonding substrate and method for producing same |
| KR20110124372A (ko) * | 2004-04-05 | 2011-11-16 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | Ａｌ／ＡｌＮ 접합체, 전력 모듈용 기판 및 전력 모듈, 그리고 Ａｌ／ＡｌＮ 접합체의 제조 방법 |
| JP4228303B2 (ja) * | 2004-04-12 | 2009-02-25 | 住友電気工業株式会社 | 半導体発光素子搭載部材と、それを用いた半導体発光装置 |
| US7749430B2 (en) * | 2005-01-20 | 2010-07-06 | A.L.M.T. Corp. | Member for semiconductor device and production method thereof |
| JP5186719B2 (ja) * | 2005-08-29 | 2013-04-24 | 日立金属株式会社 | セラミックス配線基板、その製造方法及び半導体モジュール |
| JP4965305B2 (ja) | 2006-03-31 | 2012-07-04 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 金属−セラミックス接合基板の製造方法 |
| JP4748074B2 (ja) * | 2007-02-01 | 2011-08-17 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュール用基板、その製造方法、パワーモジュール |
| JP4965314B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-07-04 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 金属−セラミックス接合基板の製造装置 |
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| JP5119753B2 (ja) * | 2007-06-11 | 2013-01-16 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュール用基板並びにパワーモジュール |
| US8564118B2 (en) * | 2008-06-06 | 2013-10-22 | Mitsubishi Materials Corporation | Power module substrate, power module, and method for manufacturing power module substrate |
| JP4567773B2 (ja) * | 2008-07-18 | 2010-10-20 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
| JP5675610B2 (ja) * | 2009-07-24 | 2015-02-25 | 株式会社東芝 | 窒化珪素製絶縁シートおよびそれを用いた半導体モジュール構造体 |
| JP5478178B2 (ja) | 2009-09-30 | 2014-04-23 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 金属−セラミックス接合基板の製造方法および製造装置 |
| JP5686606B2 (ja) * | 2010-01-12 | 2015-03-18 | 日本軽金属株式会社 | フィン一体型基板の製造方法およびフィン一体型基板 |
| WO2011149065A1 (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | 京セラ株式会社 | 回路基板およびこれを用いた電子装置 |
| JP5614127B2 (ja) * | 2010-06-28 | 2014-10-29 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュール用基板及びその製造方法 |
| JP5772021B2 (ja) | 2011-02-03 | 2015-09-02 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュール用基板の製造方法及びパワーモジュール用基板 |
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