JP7264627B2 - Ceramic plates, semiconductor devices and semiconductor modules - Google Patents

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Description

本発明は、窒化ケイ素質焼結体を有するセラミック板、半導体装置および半導体モジュールに関する。 The present invention relates to a ceramic plate, a semiconductor device and a semiconductor module having a silicon nitride sintered body.

パワー半導体素子等の半導体素子は、セラミック板等の絶縁板に搭載され、半導体装置として各種機器に実装される。例えば、絶縁板に搭載された半導体素子は、絶縁板等を介して金属製の放熱体に熱的に接続され、放熱体を介して外部に放熱される。半導体素子は、リード端子等の導電性接続材を介して外部の電気回路と電気的に接続される。半導体素子が搭載される絶縁板は、例えば放熱フィンまたは冷却管を含む伝熱体等の放熱体に熱的に接続される。 A semiconductor element such as a power semiconductor element is mounted on an insulating plate such as a ceramic plate and mounted on various devices as a semiconductor device. For example, a semiconductor element mounted on an insulating plate is thermally connected to a metallic radiator through the insulating plate or the like, and heat is radiated to the outside through the radiator. A semiconductor element is electrically connected to an external electric circuit through a conductive connecting member such as a lead terminal. The insulating plate on which the semiconductor element is mounted is thermally connected to a radiator such as a heat conductor including radiator fins or cooling pipes.

セラミック板としては、窒化ケイ素質焼結体からなるセラミック板が用いられるようになってきている。窒化ケイ素質焼結体は、比較的、機械的強度が高く、熱伝導率が比較的大きいため、熱伝導率が高い薄い絶縁板として使用できる。そのため、絶縁板を備える半導体装置の軽量化が図れる。窒化ケイ素質焼結体としては、例えば特許文献1~3等に記載された技術が提案されている。 As the ceramic plate, a ceramic plate made of a silicon nitride sintered body has come to be used. Since the silicon nitride sintered body has relatively high mechanical strength and relatively high thermal conductivity, it can be used as a thin insulating plate with high thermal conductivity. Therefore, the weight of the semiconductor device including the insulating plate can be reduced. As a silicon nitride sintered body, for example, techniques described in Patent Documents 1 to 3 have been proposed.

特開平8-8772号公報JP-A-8-8772 特開2001-335359号公報JP-A-2001-335359 国際公開第2005/060274号WO2005/060274

近年、セラミック板において、熱伝導率の向上とあわせて、機械的強度の向上が求められるようになってきている。 In recent years, ceramic plates are required to have not only improved thermal conductivity but also improved mechanical strength.

本発明の実施形態に係るセラミック板は、窒化ケイ素の第1結晶を複数含む第1相と、前記第1結晶よりも大きい窒化ケイ素の第2結晶を複数含み、前記複数の第2結晶同士が接している第2相と、を備えており、
前記第1相および前記第2相の間に粒界相が存在し、前記粒界相の弾性率は前記第1結晶および前記第2結晶よりも小さく、断面視における前記粒界相の面積の割合が5%以上20%以下であり、
断面視における、前記第1相の面積の割合が40%以上であり、前記第2相の面積の割合が20%以上である。
A ceramic plate according to an embodiment of the present invention includes a first phase containing a plurality of silicon nitride first crystals and a plurality of silicon nitride second crystals larger than the first crystals, and the plurality of second crystals are separated from each other. a second phase in contact;
A grain boundary phase exists between the first phase and the second phase, the elastic modulus of the grain boundary phase is smaller than that of the first crystal and the second crystal, and the area of the grain boundary phase in a cross-sectional view is The ratio is 5% or more and 20% or less ,
In a cross-sectional view, the ratio of the area of the first phase is 40% or more, and the ratio of the area of the second phase is 20% or more.

本発明の実施形態に係る半導体装置は、上記構成のセラミック板と、該セラミック板の表面に配置された半導体素子とを備える。 A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes the ceramic plate configured as described above and a semiconductor element arranged on the surface of the ceramic plate.

本発明の実施形態に係る半導体モジュールは、上記構成の半導体装置と、該半導体装置と接している放熱体とを備える。 A semiconductor module according to an embodiment of the present invention includes the semiconductor device configured as described above and a radiator in contact with the semiconductor device.

本発明の実施形態に係るセラミック板によれば、上記構成であることから、優れた熱伝導性および優れた機械的強度を兼ね備えることが可能となる。すなわち、主に第1相によって機械的強度の向上を図りつつ、主に第2相によって熱伝導性の向上を図ることができる。 Since the ceramic plate according to the embodiment of the present invention has the above structure, it is possible to have both excellent thermal conductivity and excellent mechanical strength. That is, it is possible to improve the mechanical strength mainly by the first phase and improve the thermal conductivity mainly by the second phase.

本発明の実施形態に係る半導体装置によれば、上記構成のセラミック板を含むことから
、セラミック板と、セラミック板の表面に配置された半導体素子等との間の熱伝導性の向上が可能となる。
Since the semiconductor device according to the embodiment of the present invention includes the ceramic plate having the above structure, it is possible to improve the thermal conductivity between the ceramic plate and the semiconductor element or the like arranged on the surface of the ceramic plate. Become.

本発明の実施形態に係る半導体モジュールによれば、上記構成の半導体装置を含むことから、半導体装置と、半導体装置と接している放熱体等との間の熱伝導性の向上が可能で、外部への放熱性の向上が可能となる。 Since the semiconductor module according to the embodiment of the present invention includes the semiconductor device having the above configuration, it is possible to improve the thermal conductivity between the semiconductor device and a radiator or the like in contact with the semiconductor device. It is possible to improve the heat dissipation to.

本発明の実施形態に係るセラミック板の平面視における一部を拡大して示す模式図である。It is a schematic diagram which expands and shows a part in planar view of the ceramic plate which concerns on embodiment of this invention. (a)は本発明の実施形態に係るセラミック板の一例を示す断面図であり、(b)は本発明の実施形態に係るセラミック板の一例を示す平面図である。1A is a cross-sectional view showing an example of a ceramic plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view showing an example of a ceramic plate according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る半導体装置および半導体モジュールの一例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device and a semiconductor module according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の実施形態に係るセラミック板の一部を拡大して示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an enlarged part of a ceramic plate according to an embodiment of the present invention; FIG. (a)は本発明の実施形態に係るセラミック板の一部を拡大して示す断面図であり、(b)は本発明の実施形態に係るセラミック板の評価結果を示す表である。(a) is a cross-sectional view showing an enlarged part of a ceramic plate according to an embodiment of the present invention, and (b) is a table showing evaluation results of the ceramic plate according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係るセラミック板、半導体装置および半導体モジュールについて、添付の図面を参照して説明する。 A ceramic plate, a semiconductor device, and a semiconductor module according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際にセラミック板等が用いられるときの上下方向を特定するものではない。また、以下の説明において、窒化ケイ素の第1結晶および第2結晶を特に区別せず、単に結晶として総称する場合がある。また、第1相および第2相を特に区別せず、単に結晶相として総称する場合がある。 It should be noted that the distinction between upper and lower sides in the following description is for convenience and does not specify the upper and lower directions when a ceramic plate or the like is actually used. Further, in the following description, the first crystal and the second crystal of silicon nitride are sometimes collectively referred to simply as crystals without distinguishing them from each other. In addition, the first phase and the second phase are sometimes collectively referred to simply as crystal phases without being distinguished from each other.

<セラミック板>
本発明の実施形態に係るセラミック板10は、窒化ケイ素の第1結晶1を複数含む第1相1Aと、第1結晶1よりも大きい窒化ケイ素の第2結晶2を複数含み、複数の第2結晶2同士が接している第2相2Aとによって基本的に構成されている。セラミック板10は窒化ケイ素質焼結体(以下、単に焼結体ともいう)である。第2結晶2の互いに接し合っている部分は、互いに焼結している。本実施形態のセラミック板10において、母材として機能し得る第1相1Aの中に(第1相1Aの間に)第2相2Aが分散して位置していると考えることができる。具体的には、互いに一部同士が接し合っている第2結晶2(第2相2A)が、その周囲に存在する第1結晶1(第1相1A)によって囲まれている。ここで、第2結晶2は単結晶である。また、第1結晶1は多結晶である。
<Ceramic plate>
The ceramic plate 10 according to the embodiment of the present invention includes a first phase 1A including a plurality of first crystals 1 of silicon nitride, a plurality of second crystals 2 of silicon nitride larger than the first crystals 1, and a plurality of second crystals 2 It is basically composed of the second phase 2A in which the crystals 2 are in contact with each other. The ceramic plate 10 is a silicon nitride sintered body (hereinafter simply referred to as a sintered body). The mutually contacting portions of the second crystal 2 are sintered together. In the ceramic plate 10 of the present embodiment, it can be considered that the second phases 2A are dispersed in the first phases 1A that can function as the base material (between the first phases 1A). Specifically, the second crystals 2 (second phase 2A), which are partially in contact with each other, are surrounded by the first crystals 1 (first phase 1A) existing therearound. Here, the second crystal 2 is a single crystal. Also, the first crystal 1 is polycrystalline.

そして、本実施形態に係るセラミック板10は、主として大きさの異なる第1結晶1と第2結晶2とによって構成されるものであって、第1結晶1の大きさは、例えば0.1~1.0μm程度であり、第2結晶2の大きさは、例えば2~6μm程度である。第1結晶1および第2結晶2は、例えば、六角柱等の柱状または長球状(長軸を回転軸とした回転楕円体状)等の形状である。このような第1結晶1および第2結晶2の大きさは、例えば、柱状のものの長さまたは長球状のものの長軸の長さ(本明細書において両者を区別せずに長軸長さともいう。)によって特定する。これらの長軸長さは、例えば図1に示すような、セラミック板10の断面をSEMなどの電子顕微鏡を用いた観察によって測定することができる。なお、第1結晶1と第2結晶2との大きさの比は、例えば、1:3~0.2:10程度である。なお、第1結晶1および第2結晶2それぞれの平均粒径は、例えば、上述のように複数の第1結晶1および複数の第2結晶2の長軸の長さを測定して算術平均を計算する方法で測定することができる。 The ceramic plate 10 according to the present embodiment is mainly composed of the first crystal 1 and the second crystal 2 having different sizes. It is about 1.0 μm, and the size of the second crystal 2 is, for example, about 2 to 6 μm. The first crystal 1 and the second crystal 2 have, for example, a columnar shape such as a hexagonal prism or a spheroidal shape (a spheroidal shape with the long axis as the axis of rotation). The size of the first crystal 1 and the second crystal 2 is, for example, the length of the columnar shape or the length of the long axis of the spheroid (in this specification, both are not distinguished, and the length of the long axis is also referred to as identified by These major axis lengths can be measured, for example, by observing a cross section of the ceramic plate 10 as shown in FIG. 1 using an electron microscope such as an SEM. The size ratio between the first crystal 1 and the second crystal 2 is, for example, about 1:3 to 0.2:10. The average grain size of each of the first crystals 1 and the second crystals 2 is obtained by, for example, measuring the lengths of the major axes of the plurality of first crystals 1 and the plurality of second crystals 2 as described above, and calculating the arithmetic average. It can be measured by a method of calculation.

ここで、第2相2Aに含まれる複数の第2結晶2の平均粒径は、第1相1Aに含まれる第1結晶1の平均粒径の3~50倍とすればよい。この場合には、平均粒径が比較的大きい第2結晶2が第2相2Aを構成するため、第2相2A内に存在する粒界を低減することができる。そのため、第2相2Aの熱伝導性を効果的に高めることができ、セラミック板10としての熱伝導性も効果的に高めることができる。 Here, the average grain size of the plurality of second crystals 2 contained in the second phase 2A should be 3 to 50 times the average grain size of the first crystals 1 contained in the first phase 1A. In this case, the second crystals 2 having a relatively large average grain size constitute the second phase 2A, so the grain boundaries existing in the second phase 2A can be reduced. Therefore, the thermal conductivity of the second phase 2A can be effectively enhanced, and the thermal conductivity of the ceramic plate 10 can also be effectively enhanced.

すなわち、第2結晶2の平均粒径が第1結晶1の平均粒径の3倍以上であれば、上記のような粒界低減による熱伝導性向上の効果を有効に得ることができる。つまり、セラミック板10の熱伝導性の向上に有効である。また、第2結晶2の平均粒径が第1結晶1の平均粒径の50倍以下であれば、第2結晶2の周囲を平均粒径が比較的小さい第1結晶1によって効率よく囲むことができ、第1相1Aと第2相2Aとの接合強度を向上させることができる。つまり、セラミック板10の機械的強度の向上に有効である。 That is, if the average grain size of the second crystals 2 is at least three times as large as the average grain size of the first crystals 1, it is possible to effectively obtain the effect of improving thermal conductivity by reducing the grain boundaries as described above. That is, it is effective for improving the thermal conductivity of the ceramic plate 10 . If the average grain size of the second crystals 2 is 50 times or less than the average grain size of the first crystals 1, the second crystals 2 can be efficiently surrounded by the first crystals 1 having a relatively small average grain size. can be formed, and the bonding strength between the first phase 1A and the second phase 2A can be improved. That is, it is effective in improving the mechanical strength of the ceramic plate 10 .

なお、第1結晶1と第2結晶2との平均粒径の比率は、例えば後述するような結晶の寸法を調整する方法を適用することで、調整することができる。また、第1結晶1および第2結晶2の平均粒径も、後述する方法(断面を観察する方法)で測定および算出することができる。 The ratio of the average grain size between the first crystal 1 and the second crystal 2 can be adjusted, for example, by applying a method for adjusting the size of crystals as described later. Further, the average grain size of the first crystal 1 and the second crystal 2 can also be measured and calculated by the method described later (the method of observing the cross section).

本実施形態に係るセラミック板10において、第1結晶1および第2結晶2は柱状等の結晶であるが、例えば図4に示すように、複数の第2結晶2が柱状結晶であり、これらの柱状結晶の端部同士が互いに接するようにすればよい。なお、複数の第2結晶2は長手方向の端部同士で接するようにすればよく、これによれば熱伝導性をより向上させることができる。隣り合う柱状結晶は、この接した端部間で焼結し合い、個々の第2結晶2の長さ方向に連続した第2相2Aを形成する。個々の結晶内における熱伝導性は粒界部分よりも大きいので、接し合った第2結晶2の長さ方向に、熱伝導性の高い伝熱経路が形成される。これにより、セラミック板10内の熱伝導性を効果的に向上させることができる。柱状の第2結晶2は、例えば、その長さ方向の寸法と幅方向(長さ方向に直交する方向)の寸法との比率が約5:1~10:1であればよい。第2結晶2の寸法および形状(柱状にすること等)は、例えば後述する結晶の寸法を調整する方法を適用することで調整することができる。 In the ceramic plate 10 according to the present embodiment, the first crystals 1 and the second crystals 2 are crystals such as columnar crystals. The ends of the columnar crystals should be in contact with each other. The plurality of second crystals 2 may be in contact with each other at their ends in the longitudinal direction, thereby further improving thermal conductivity. Adjacent columnar crystals are sintered between the contacting ends to form a second phase 2A continuous in the length direction of each second crystal 2 . Since the thermal conductivity within each crystal is greater than that at the grain boundary, a heat transfer path with high thermal conductivity is formed in the length direction of the second crystals 2 that are in contact with each other. Thereby, the thermal conductivity in the ceramic plate 10 can be effectively improved. The second columnar crystal 2 may have, for example, a ratio of its lengthwise dimension to its widthwise dimension (perpendicular to the lengthwise direction) of about 5:1 to 10:1. The size and shape (e.g., forming a columnar shape) of the second crystal 2 can be adjusted, for example, by applying a method for adjusting the crystal size, which will be described later.

また、セラミック板10全体における第1相1Aの面積の割合は、例えば40~80%の範囲に設定すればよい。このような面積割合とすれば、第1相1Aに第2相2Aがいわば分散しているような配置、あるいは、第1相1Aに第2相2Aが囲まれているような配置にすることができる。第1相1Aが40%以上であれば、セラミック板10の機械的強度を効果的に向上させることができる。また、第1相1Aが80%以下であれば(第2相2Aが20%以上であれば)、セラミック板10の熱伝導性を効果的に向上させることができる。ここで、第1相1Aと第2相2Aとの割合は、例えば図4に示すような断面を観察して、面積比として算出することができる。 Also, the ratio of the area of the first phase 1A to the entire ceramic plate 10 may be set in the range of 40 to 80%, for example. With such an area ratio, an arrangement in which the second phase 2A is dispersed in the first phase 1A, or an arrangement in which the second phase 2A is surrounded by the first phase 1A. can be done. If the first phase 1A is 40% or more, the mechanical strength of the ceramic plate 10 can be effectively improved. Moreover, if the first phase 1A is 80% or less (if the second phase 2A is 20% or more), the thermal conductivity of the ceramic plate 10 can be effectively improved. Here, the ratio of the first phase 1A and the second phase 2A can be calculated as an area ratio by observing a cross section as shown in FIG. 4, for example.

また、第2結晶2同士の接触部位に、ガラス層5が存在するようにすればよい。ガラス層5は、窒化ケイ素の結晶よりも、熱伝導率および機械的強度が低いものの、窒化ケイ素の結晶の接触部位に所定厚みのガラス層5が存在することによって、全体の熱伝導率および機械的強度を向上させることが可能となる。 Also, the glass layer 5 may be present at the contact portion between the second crystals 2 . Although the glass layer 5 has lower thermal conductivity and mechanical strength than silicon nitride crystals, the presence of the glass layer 5 having a predetermined thickness at the contact portion of the silicon nitride crystals improves the overall thermal conductivity and mechanical strength. It is possible to improve the target strength.

ガラス層5としては、希土類及びアルカリ金属類などを含む。 The glass layer 5 contains rare earth elements, alkali metals, and the like.

ガラス層5は、第2結晶2同士が互いに接している部分のうち中央部に、5nm以下の厚みで存在すればよい。ここで、ガラス厚みの測定は、例えば、TEM写真において、第
2結晶2同士が接している部分の両端の中点(あるいは両端からの距離が同じ点)を測定することによって行なえばよい。
The glass layer 5 may be present with a thickness of 5 nm or less in the central portion of the portion where the second crystals 2 are in contact with each other. Here, the glass thickness can be measured, for example, by measuring the middle point (or the point at the same distance from both ends) of the portion where the second crystals 2 are in contact with each other in a TEM photograph.

具体的な実験結果としては、図5に示すように、実施例のNo.1~5においてはガラス厚みが2~4nmであり、比較例のNo.6および7においてはガラス厚みがそれぞれ9nmと7nmであった。そして、その評価結果は、ガラス層5の厚みが5nm以下である実施例のNo.1~5では、セラミック板の熱伝導率は72~74W/mKであり、抗折強度は717~845MPaであった。これに対して、ガラス層5の厚みが5nmよりも大きい比較例のNo.6および7では、セラミック板の熱伝導率は60~65W/mKと低く、抗折強度も666~695MPaと低くなった。つまり、ガラス層5の厚みを5nm以下にすると、優れた熱伝導率及び優れた抗折強度を兼ね備える結果となることが分かった。 As a specific experimental result, as shown in FIG. In Nos. 1 to 5, the glass thickness is 2 to 4 nm. In 6 and 7, the glass thickness was 9 nm and 7 nm, respectively. The evaluation results were obtained for No. 1 of the example in which the thickness of the glass layer 5 was 5 nm or less. In 1 to 5, the thermal conductivity of the ceramic plate was 72 to 74 W/mK, and the bending strength was 717 to 845 MPa. On the other hand, No. 1 of the comparative example in which the thickness of the glass layer 5 is larger than 5 nm. In 6 and 7, the thermal conductivity of the ceramic plate was as low as 60-65 W/mK, and the bending strength was also as low as 666-695 MPa. In other words, it was found that when the thickness of the glass layer 5 was 5 nm or less, both excellent thermal conductivity and excellent bending strength were obtained.

また、第1結晶1同士の接触部位にも、ガラス層5が存在するようにすればよい。この場合、第2結晶2同士の接触部位に介在しているガラス層5は、第1結晶1同士が互いに接している部分のうち中央部に存在しているガラス層5よりも厚みを小さくすればよい。 Also, the glass layer 5 may be present at the contact portion between the first crystals 1 . In this case, the thickness of the glass layer 5 intervening between the contact portions between the second crystals 2 is slightly smaller than the thickness of the glass layer 5 existing in the central portion of the portion where the first crystals 1 are in contact with each other. Just do it.

また、第1結晶1と第2結晶2と接触部位にもガラス層5が存在するようにすることができる。 Also, the glass layer 5 can be present at the contact portion between the first crystal 1 and the second crystal 2 .

また、セラミック板10は、窒化ケイ素の結晶(第1結晶1、第2結晶2)および結晶相(第1相A1、第2相A2)以外に、焼結助材等の成分が含まれていてもよい。焼結助材等の成分は、例えば、窒化ケイ素の結晶同士の間(粒界部分)に存在する。 In addition, the ceramic plate 10 contains components such as sintering aids in addition to silicon nitride crystals (first crystal 1, second crystal 2) and crystal phases (first phase A1, second phase A2). may Components such as sintering aids are present, for example, between silicon nitride crystals (grain boundary portions).

また、実施形態に係るセラミック板10は、第1相1Aおよび第2相2Aの間に存在している粒界相4をさらに備えていてもよい。粒界相4は、例えば前述した焼結助材を主に含む相であり、例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化エルビウムおよび酸化イットリウム等の酸化物である。なお、図を見やすくするために、図4において粒界相4にはハッチングを施していない。 Moreover, the ceramic plate 10 according to the embodiment may further include a grain boundary phase 4 existing between the first phase 1A and the second phase 2A. The grain boundary phase 4 is, for example, a phase mainly containing the above-described sintering aid, and is, for example, oxides such as silicon oxide, magnesium oxide, erbium oxide and yttrium oxide. Note that the grain boundary phase 4 is not hatched in FIG. 4 in order to make the drawing easier to see.

このような酸化物を含む粒界相4が存在することにより、互いに粒径が異なる第1相1Aの第1結晶1と第2相2Aの第2結晶2との間の焼結強度を高めて、セラミック板10の機械的強度を高めることができる。また、窒化ケイ素の結晶(第1結晶1および第2結晶2)に比べて弾性率が比較的小さい粒界相4の存在により、セラミック板10の靭性を向上させることもできる。したがって、セラミック板10のクラック等の機械的な破壊の可能性を低減することができる。つまり、信頼性向上に有効なセラミック板10とすることができる。 The presence of the grain boundary phase 4 containing such an oxide increases the sintering strength between the first crystal 1 of the first phase 1A and the second crystal 2 of the second phase 2A having different grain sizes. Therefore, the mechanical strength of the ceramic plate 10 can be enhanced. In addition, the presence of the grain boundary phase 4, which has a relatively small elastic modulus compared to silicon nitride crystals (the first crystal 1 and the second crystal 2), can improve the toughness of the ceramic plate 10 as well. Therefore, the possibility of mechanical destruction such as cracks in the ceramic plate 10 can be reduced. In other words, the ceramic plate 10 can be effectively improved in reliability.

粒界相4は、例えば図4に示すような断面視において、セラミック板10全体の約5~20%程度存在していれば、上記のような効果を十分に得ることができる。また、セラミック板10の熱伝導率を、粒界相4が含まれていないときと同じ程度に高く確保することもできる。 If the grain boundary phase 4 exists in approximately 5 to 20% of the entire ceramic plate 10 in a cross-sectional view as shown in FIG. 4, the above effect can be sufficiently obtained. Also, the thermal conductivity of the ceramic plate 10 can be ensured to be as high as when the grain boundary phase 4 is not included.

なお、セラミック板10は、窒化ケイ素の結晶および結晶相以外に、上面または下面等の外表面に付着したガラスコーティング層等の他の部材(図示せず)を含んでいてもよい。 The ceramic plate 10 may contain other members (not shown) such as a glass coating layer adhered to the outer surface such as the upper surface or the lower surface, in addition to the silicon nitride crystals and crystal phases.

以上のように、本実施形態に係るセラミック板10は、窒化ケイ素の結晶を含むものであり、窒化ケイ素質焼結体である。窒化ケイ素質焼結体における第1相1Aは、主に、焼結体としての機械的強度(本明細書において、抗折強度ということもある。)を確保する
機能を有している。換言すれば、第1相1Aが、セラミック板10を基本的に構成する部分である。第1相1Aは、比較的粒径が小さい窒化ケイ素の第1結晶1が互いに焼結し合い、機械的強度の高い焼結体を形成している。また、第2相2Aが、主に、セラミック板10における熱伝導率を高める機能を有している。すなわち、第2相2Aが、セラミック板10を厚み方向等において熱伝導率が比較的大きい伝熱経路を構成する。第2相2Aは、比較的粒径が大きい窒化ケイ素の第2結晶2の一部同士が互いに接して焼結し、伝熱経路を形成している。第2結晶2は、個々の結晶が比較的大きいため、粒界が少なく、粒界(結晶同士がつながっている界面部分)における熱伝導性低下の影響が比較的小さい。そのため、セラミック板10の熱伝導率を第2相2Aによって効果的に高めることができる。なお、セラミック板10の機械的強度は、第1相1Aのみに依存するのではなく、第2相2Aもセラミック板10の機械的強度を確保する機能を有している。また、セラミック板10の熱伝導性は、第2相2Aのみに依存するのではなく、第1相1Aもセラミック板10の熱伝導性を確保する機能を有している。以上のように、本実施形態に係るセラミック板10によれば、第1相1Aと第2相2Aとを備えることで、優れた熱伝導率および優れた機械的強度を兼ね備えることが可能となる。
As described above, the ceramic plate 10 according to the present embodiment contains silicon nitride crystals and is a silicon nitride sintered body. The first phase 1A in the silicon nitride sintered body mainly has the function of ensuring the mechanical strength of the sintered body (also referred to as bending strength in this specification). In other words, the first phase 1A is the part that basically constitutes the ceramic plate 10 . In the first phase 1A, silicon nitride first crystals 1 having relatively small grain sizes are mutually sintered to form a sintered body having high mechanical strength. Moreover, the second phase 2A mainly has the function of increasing the thermal conductivity of the ceramic plate 10 . That is, the second phase 2A constitutes a heat transfer path having a relatively high thermal conductivity in the thickness direction of the ceramic plate 10 or the like. In the second phase 2A, portions of the second silicon nitride crystals 2 having a relatively large grain size are in contact with each other and sintered to form a heat transfer path. Since the individual crystals of the second crystal 2 are relatively large, there are few grain boundaries, and the influence of a decrease in thermal conductivity at the grain boundaries (interfaces where crystals are connected to each other) is relatively small. Therefore, the thermal conductivity of the ceramic plate 10 can be effectively increased by the second phase 2A. The mechanical strength of the ceramic plate 10 does not depend only on the first phase 1A, but the second phase 2A also has the function of ensuring the mechanical strength of the ceramic plate 10. FIG. Moreover, the thermal conductivity of the ceramic plate 10 does not depend only on the second phase 2A, but the first phase 1A also has the function of ensuring the thermal conductivity of the ceramic plate 10. FIG. As described above, according to the ceramic plate 10 according to the present embodiment, by including the first phase 1A and the second phase 2A, it is possible to achieve both excellent thermal conductivity and excellent mechanical strength. .

また、本実施形態に係るセラミック板10は、図2に示すように平板状であり、平面視において長方形状または正方形状等の四角形状等である。セラミック板10は、互いに反対側に位置する上面および下面を含む表面2を有している。 Further, the ceramic plate 10 according to the present embodiment has a flat plate shape as shown in FIG. 2, and has a rectangular shape or a rectangular shape such as a square shape in plan view. The ceramic plate 10 has a surface 2 comprising upper and lower surfaces located opposite each other.

セラミック板10は、このような構成であることから、後述するように表面2に半導体素子11が配置されたときに、半導体素子11の作動にともない発生する熱を効率よく、半導体素子11が配置された位置から離れた位置に伝導させることができる。例えば、半導体素子11がセラミック板10の上面の中央部に配置される場合であれば、上記の熱をセラミック板10の下面側および外周部側にスムーズに伝えること並びに外部に放熱することができる。したがって、半導体素子11が実装されたときの外部への放熱性の向上が容易なセラミック板10とすることができる。 Since the ceramic plate 10 has such a structure, when the semiconductor element 11 is arranged on the surface 2 as described later, the heat generated by the operation of the semiconductor element 11 is efficiently dissipated, and the semiconductor element 11 is arranged. It can be conducted to a location away from the location where it is located. For example, if the semiconductor element 11 is arranged in the central portion of the upper surface of the ceramic plate 10, the heat can be smoothly transferred to the lower surface side and the outer peripheral portion side of the ceramic plate 10, and can be radiated to the outside. . Therefore, the ceramic plate 10 can easily improve heat dissipation to the outside when the semiconductor element 11 is mounted.

(実施例)
本実施形態に係るセラミック板10は、第1結晶1および第2結晶2が前述のような大きさであるときに、熱伝導率が約70~75W/mKであり、抗折強度は約800~850MPaである。ここで、本明細書において、熱伝導率と抗折強度は例えば次のような方法で測定すればよい。セラミック板10の熱伝導率は、例えばレーザーフラッシュ法で測定することができる。また、セラミック板10の抗折強度は、例えば3点曲げ試験法(JIS-K7171に準拠)で測定することができる。
(Example)
The ceramic plate 10 according to this embodiment has a thermal conductivity of about 70 to 75 W/mK and a bending strength of about 800 W/mK when the first crystal 1 and the second crystal 2 have the sizes described above. ~850 MPa. Here, in this specification, thermal conductivity and bending strength may be measured by the following methods, for example. The thermal conductivity of the ceramic plate 10 can be measured, for example, by a laser flash method. Also, the bending strength of the ceramic plate 10 can be measured, for example, by a three-point bending test method (based on JIS-K7171).

(比較例1)
これに対し、結晶の長軸長さが約4~20μm程度の窒化ケイ素質焼結体からなるセラミック板の場合には、熱伝導率は約75W/mKと大きくできるものの、抗折強度は約650MPaと比較的小さい。言い換えれば、機械的強度を確保する必要がある場合には、セラミック板の厚みを小さくすること(薄型化)が難しい。そのため、このようなセラミック板は、例えば上面に搭載された半導体素子から後述する下面に接続される放熱体までの伝熱経路の短縮が難しく、放熱性の向上が難しい。
(Comparative example 1)
On the other hand, in the case of a ceramic plate made of a silicon nitride sintered body having a crystal major axis length of about 4 to 20 μm, the thermal conductivity can be as high as about 75 W/mK, but the bending strength is about Relatively small at 650 MPa. In other words, it is difficult to reduce the thickness of the ceramic plate (reduction in thickness) when it is necessary to ensure mechanical strength. Therefore, in such a ceramic plate, it is difficult to shorten the heat transfer path from the semiconductor element mounted on the upper surface to the radiator connected to the lower surface, which will be described later, and it is difficult to improve the heat dissipation.

(比較例2)
また、結晶の長軸長さが約1~7μm程度の窒化ケイ素質焼結体からなるセラミック板の場合には、抗折強度は約850~900MPaと大きくできるものの、熱伝導率は約60W/mKと比較的小さい。言い換えれば、セラミック板は、薄型化できるとしても、熱伝導性の向上が難しい。そのため、このようなセラミック板は、例えば薄型化により、上面に搭載された半導体素子から下面に接続される放熱体までの伝熱経路を短くできるとしても、熱伝導性自体が比較的小さいため、放熱性の向上が難しい。
(Comparative example 2)
In addition, in the case of a ceramic plate made of a silicon nitride sintered body having a crystal major axis length of about 1 to 7 μm, the bending strength can be increased to about 850 to 900 MPa, but the thermal conductivity is about 60 W/ mK and relatively small. In other words, even if the ceramic plate can be made thinner, it is difficult to improve the thermal conductivity. Therefore, even if the heat transfer path from the semiconductor element mounted on the upper surface to the radiator connected to the lower surface can be shortened by, for example, thinning the ceramic plate, the thermal conductivity itself is relatively small. It is difficult to improve heat dissipation.

(評価結果)
具体的な例を挙げれば、平面視における外形寸法が60mm×35mmであり、厚さが約0.35mmである、本実施形態に係るセラミック板10は、発熱量が300Wである半導体素子11が搭載されたときに、下面側に214Wの伝熱が可能である。これに対し、比較例1のセラミック板の場合には、セラミック板の厚みを0.46mm程度よりも小さくすることが難しい。そのため、本実施形態に係るセラミック板10と他の条件が同じであるとき、比較例1のセラミック板の下面側への熱伝導は163W程度に留まる。また、比較例2のセラミック板の場合には、その厚みを本実施形態に係るセラミック板10と同じ程度に薄型化することはできるものの、本実施形態に係るセラミック板10と他の条件が同じであるとき、その下面側への熱伝導は171W程度に留まる。
(Evaluation results)
As a specific example, the ceramic plate 10 according to the present embodiment, which has an outer dimension of 60 mm×35 mm in plan view and a thickness of about 0.35 mm, has a semiconductor element 11 having a heat generation amount of 300 W. When mounted, 214 W of heat transfer to the underside is possible. On the other hand, in the case of the ceramic plate of Comparative Example 1, it is difficult to make the thickness of the ceramic plate smaller than about 0.46 mm. Therefore, when the other conditions are the same as the ceramic plate 10 according to the present embodiment, the heat conduction to the lower surface side of the ceramic plate of Comparative Example 1 remains at about 163W. In addition, in the case of the ceramic plate of Comparative Example 2, although the thickness can be reduced to the same extent as the ceramic plate 10 according to the present embodiment, other conditions are the same as those of the ceramic plate 10 according to the present embodiment. , the heat conduction to the lower surface side remains at about 171 W.

<セラミック板の製造方法>
上述の実施形態に係るセラミック板10は、例えば以下の工程によって製造することができる。
<Ceramic plate manufacturing method>
The ceramic plate 10 according to the embodiment described above can be manufactured, for example, by the following steps.

まず、窒化ケイ素、シリカ(酸化ケイ素)、酸化マグネシウム、酸化エルビウムおよび酸化イットリウム等の原料粉末、有機溶剤、並びにバインダを、ミル等の粉砕手段で粉砕して原料粉末を作製する。この時に、それぞれの材料に応じた粒径まで混合し、スラリーを調整する。ここで、シリカ(酸化ケイ素)、酸化マグネシウム、酸化エルビウム、酸化イットリウム等は、焼結助材等の添加材である。 First, raw material powders such as silicon nitride, silica (silicon oxide), magnesium oxide, erbium oxide and yttrium oxide, an organic solvent, and a binder are pulverized by pulverizing means such as a mill to produce raw material powders. At this time, the materials are mixed to a particle size corresponding to each material to prepare a slurry. Here, silica (silicon oxide), magnesium oxide, erbium oxide, yttrium oxide, etc. are additives such as sintering aids.

次に、調整したスラリーをドクターブレード法等の方法でシート状に成形して帯状のセラミックグリーンシートを作製する。作製したセラミックグリーンシートを、適当な寸法および形状に切断して複数のシートを作製する。 Next, the prepared slurry is formed into a sheet by a method such as a doctor blade method to produce a strip-shaped ceramic green sheet. The produced ceramic green sheet is cut into a suitable size and shape to produce a plurality of sheets.

その後、これらのシートを、必要に応じて複数上下に重ね合わせた後、約1400~1900℃の温度で焼成する。本工程において、窒素加圧下、1500~1700℃で1~3時間保持して窒化ケイ素をα型からβ型へ転移し結晶を析出させ、さらに温度を上げ1800~1900℃で数時間焼成することにより、第1結晶1を含む第1相1Aおよび第2結晶2を含む第2相2Aを備えるセラミック板10を製造することができる。 Thereafter, a plurality of these sheets are superimposed one on top of the other as required, and then fired at a temperature of about 1400 to 1900.degree. In this step, the silicon nitride is held at 1500 to 1700° C. for 1 to 3 hours under nitrogen pressure to transform the silicon nitride from α-type to β-type to precipitate crystals. Thus, the ceramic plate 10 having the first phase 1A containing the first crystals 1 and the second phase 2A containing the second crystals 2 can be manufactured.

以上の工程によって、本実施形態に係るセラミック板10を製造することができる。
ケイ素 なお、セラミック板10を製造する工程において、例えば、窒化ケイ素の原料粉末における粒径、添加する焼結助材の種類および添加量、焼成時の温度の高さおよびキープ時間等の条件を適宜調整することにより、第1結晶1および第2結晶2の粒径を調整することができる。具体例は以下のとおりである。窒化ケイ素をα型からβ型へ転移し結晶を析出させる温度(1600~1700℃)での時間と結晶を成長させる温度(1800~1900℃)での時間との比率により、第1結晶1を含む第1相1Aおよび第2結晶2を含む第2相2Aの比率を調整できる。また、焼成時のキープ時間を長くすれば、粒成長により結晶の粒径を全体に大きくすることができ、焼結助材の量を多くすれば結晶の粒径を全体に小さくすることができる。
Through the steps described above, the ceramic plate 10 according to the present embodiment can be manufactured.
In the process of manufacturing the ceramic plate 10, conditions such as the particle size of the raw material powder of silicon nitride, the type and amount of sintering aid to be added, the temperature during firing and the keeping time are adjusted as appropriate. By adjusting, the grain size of the first crystal 1 and the second crystal 2 can be adjusted. Specific examples are as follows. The ratio of the time at a temperature (1600 to 1700° C.) for converting silicon nitride from α-type to β-type and crystal precipitation and the time at a temperature (1800 to 1900° C.) for crystal growth determines the first crystal 1. The ratio of the first phase 1A containing and the second phase 2A containing the second crystal 2 can be adjusted. In addition, if the keeping time during firing is lengthened, the grain size of the crystal can be increased by grain growth, and if the amount of the sintering aid is increased, the grain size of the crystal can be decreased as a whole. .

<半導体装置、半導体モジュール>
本発明の実施形態に係る半導体装置20は、図2および図3に示すように、上記構成のセラミック板10と、セラミック板10の上面の搭載領域3に配置された半導体素子11とによって構成されている。セラミック板10と半導体素子11とはろう材等の接合材(符号なし)を用いて接続することができる。図2の例では、半導体素子11とセラミック板10とを分けて示している。なお、セラミック板10は、半導体素子11を位置決め固定する基材として機能する。
<Semiconductor device, semiconductor module>
As shown in FIGS. 2 and 3, a semiconductor device 20 according to an embodiment of the present invention is composed of a ceramic plate 10 having the above configuration and a semiconductor element 11 arranged in a mounting area 3 on the upper surface of the ceramic plate 10. ing. The ceramic plate 10 and the semiconductor element 11 can be connected using a bonding material (no reference numeral) such as brazing material. In the example of FIG. 2, the semiconductor element 11 and the ceramic plate 10 are shown separately. Note that the ceramic plate 10 functions as a base material for positioning and fixing the semiconductor element 11 .

このような半導体装置20によれば、半導体素子11の作動にともない発生する熱を、セラミック板10を通して、半導体素子11が配置された位置から離れた位置に効率よく伝導させることができる。例えば、半導体素子11がセラミック板10の上面の中央部に配置される場合であれば、上記の熱をセラミック板10の下面側および外周部側にスムーズに伝えることができる。そして、セラミック板10の下面および外周部から効果的に放熱させることもできる。 According to such a semiconductor device 20, the heat generated by the operation of the semiconductor element 11 can be efficiently conducted through the ceramic plate 10 to a position away from the position where the semiconductor element 11 is arranged. For example, if the semiconductor element 11 is arranged in the central portion of the upper surface of the ceramic plate 10, the above heat can be smoothly transferred to the lower surface side and the outer peripheral portion side of the ceramic plate 10. FIG. Also, heat can be effectively dissipated from the lower surface and outer peripheral portion of the ceramic plate 10 .

この例における半導体素子11は、セラミック板10上面の中央部に位置する搭載領域3に搭載される。半導体素子11は、例えば接合材12等によってセラミック板10に接合され、固定される。接合材12としては、例えば金-スズろう材等の低融点ろう材が挙げられる。また、接合材は、スズ-銀系ろう材等でもよく、異方導電性接着剤等を含む接着剤等でもよい。 The semiconductor element 11 in this example is mounted on the mounting area 3 located in the center of the top surface of the ceramic plate 10 . The semiconductor element 11 is bonded and fixed to the ceramic plate 10 by, for example, a bonding material 12 or the like. As the joining material 12, for example, a low-melting-point brazing material such as a gold-tin brazing material can be used. Further, the bonding material may be a tin-silver based brazing material or the like, or may be an adhesive containing an anisotropic conductive adhesive or the like.

例えば、金-スズろう材のプレフォームを介して搭載領域3に半導体素子11を位置合わせして、これらを所定の温度に加熱することで、半導体素子11をセラミック板10に接合することができる。この工程によって、図3に示すような実施形態に係る半導体装置20を製造することができる。 For example, the semiconductor element 11 can be bonded to the ceramic plate 10 by aligning the semiconductor element 11 with the mounting region 3 via a preform of gold-tin brazing material and heating them to a predetermined temperature. . Through this process, the semiconductor device 20 according to the embodiment as shown in FIG. 3 can be manufactured.

なお、セラミック板10およびこれに搭載された半導体素子11は、外部との電気信号の送受信および外部への放熱の基本的な単位となるものである。外部電気回路(図示せず)からの種々の電気信号が半導体素子11で受信され、半導体素子11で演算等の各種の操作が行なわれる。この操作の結果が外部電気回路に送信され、外部電気回路を含む機器の制御等が行なわれる。この機器としては、例えば、コンピュータ、通信機器および自動車のエンジン等を制御する制御機器等が挙げられる。 The ceramic plate 10 and the semiconductor element 11 mounted thereon are basic units for transmitting/receiving electric signals to/from the outside and radiating heat to the outside. Various electric signals from an external electric circuit (not shown) are received by the semiconductor element 11, and various operations such as calculation are performed in the semiconductor element 11. FIG. The result of this operation is transmitted to the external electric circuit, and the device including the external electric circuit is controlled. Examples of such devices include computers, communication devices, and control devices for controlling automobile engines and the like.

本発明の実施形態に係る半導体モジュール30は、上記構成の半導体装置20と、半導体素子11と電気的に接続された外部接続導体22と、半導体素子11と熱的に接続された放熱体21とによって構成されている。なお、半導体モジュール30において、半導体素子11を外部に電気接続するための外部接続導体22は必須ではなく配置してもよい。このような半導体モジュール30によれば、上記構成の半導体装置20を含むことから、セラミック板10と、セラミック板10に熱的に接続される放熱体21等との間の熱伝導性の向上が容易で、外部への放熱性の向上が容易となる。また、半導体モジュール30におけるセラミック板10は、半導体素子11で発生する熱を放熱体21に伝導して外部に放熱させる機能をも有する。 The semiconductor module 30 according to the embodiment of the present invention includes the semiconductor device 20 configured as described above, the external connection conductor 22 electrically connected to the semiconductor element 11, and the radiator 21 thermally connected to the semiconductor element 11. It is composed by In the semiconductor module 30, the external connection conductors 22 for electrically connecting the semiconductor element 11 to the outside are not essential and may be arranged. Since the semiconductor module 30 includes the semiconductor device 20 configured as described above, the thermal conductivity between the ceramic plate 10 and the radiator 21 or the like thermally connected to the ceramic plate 10 is improved. It is easy, and it becomes easy to improve heat dissipation to the outside. The ceramic plate 10 in the semiconductor module 30 also has a function of conducting heat generated by the semiconductor element 11 to the radiator 21 and radiating it to the outside.

なお、半導体素子11と放熱体21との熱的な接続は、半導体装置20のセラミック板10の表面と放熱体21とが接続材を介して互いに接続される。すなわち、半導体装置20と放熱体21とが、例えば接続材を介して機械的および熱的に互いに接続されている。ここで、半導体素子11と放熱体21との熱的な接続とは、両者の間の熱伝導率が約20W/mK以上である状態をいう。この場合、半導体素子11と放熱体21とが直接に接し合っていてもよく、前述したように接続材を介して互いに接続固定されていてもよい。接続材としては、例えば粘性材料を含む接続材が挙げられる。 As for the thermal connection between the semiconductor element 11 and the radiator 21, the surface of the ceramic plate 10 of the semiconductor device 20 and the radiator 21 are connected to each other via a connecting material. That is, the semiconductor device 20 and the radiator 21 are mechanically and thermally connected to each other via, for example, a connecting material. Here, the thermal connection between the semiconductor element 11 and the radiator 21 refers to a state in which the thermal conductivity between the two is approximately 20 W/mK or more. In this case, the semiconductor element 11 and the radiator 21 may be in direct contact with each other, or may be connected and fixed to each other via a connecting material as described above. The connecting material includes, for example, a connecting material containing a viscous material.

なお、図3に示す例では、半導体装置20と放熱体21および外部接続導体22とは分けて示している。この例において、半導体装置20、放熱体21および外部接続導体22が封止樹脂(図示せず)によって一体的に被覆されていてもよい。これによって、半導体素子11等の外部環境(酸素および水分等)による酸化、腐食が効果的に抑制される。 In the example shown in FIG. 3, the semiconductor device 20, the radiator 21, and the external connection conductor 22 are shown separately. In this example, the semiconductor device 20, radiator 21 and external connection conductor 22 may be integrally covered with a sealing resin (not shown). This effectively suppresses oxidation and corrosion of the semiconductor element 11 and the like due to the external environment (oxygen, moisture, etc.).

半導体装置20と放熱体21との接続固定は、例えば、グリス等の粘性材料(図示せず)を介して両者を貼り合わせる方法で行なうことができる。粘性材料には、その熱伝導性を高めるためのフィラー粒子が添加されていてもよい。伝熱粒子25を保持するための基材である。粘性材料がセラミック板10と放熱体21との間に介在して両者に機械的に接続されることにより、両者の熱的な接続も行なわれる。フィラー粒子を形成している材料は、例えば、熱伝導率が約50W/mK以上の材料であればよい。フィラー粒子の具体例としては、酸化アルミニウム、酸化亜鉛等のセラミック材料、カーボン等の無機材料等の良熱伝導材料が挙げられる。 The connection and fixation of the semiconductor device 20 and the radiator 21 can be performed, for example, by bonding them together via a viscous material (not shown) such as grease. Filler particles may be added to the viscous material to enhance its thermal conductivity. It is a base material for holding the heat transfer particles 25 . A viscous material is interposed between the ceramic plate 10 and the radiator 21 to mechanically connect the two, thereby thermally connecting the two. The material forming the filler particles may be, for example, a material having a thermal conductivity of about 50 W/mK or higher. Specific examples of the filler particles include ceramic materials such as aluminum oxide and zinc oxide, and good thermally conductive materials such as inorganic materials such as carbon.

1・・・第1結晶
1A・・・第1相
2・・・第2結晶
2A・・・第2相
3・・・搭載領域
4・・・粒界相
5・・・ガラス層
10・・・セラミック板
11・・・半導体素子
12・・・接合材
20・・・半導体装置
21・・・放熱体
22・・・外部接続導体
Reference Signs List 1 First crystal 1A First phase 2 Second crystal 2A Second phase 3 Mounting region 4 Grain boundary phase 5 Glass layer 10 *Ceramic plate 11...Semiconductor element 12...Joining material 20...Semiconductor device 21...Radiator 22...External connection conductor

Claims (11)

窒化ケイ素の第1結晶を複数含む第1相と、
前記第1結晶よりも大きい窒化ケイ素の第2結晶を複数含み、前記複数の第2結晶同士が接している第2相と、を備えており、
前記第1相および前記第2相の間に粒界相が存在し、前記粒界相の弾性率は前記第1結晶および前記第2結晶よりも小さく、断面視における前記粒界相の面積の割合が5%以上20%以下であり、
断面視における、前記第1相の面積の割合が40%以上であり、前記第2相の面積の割合が20%以上である、セラミック板。
a first phase containing a plurality of silicon nitride first crystals;
a second phase including a plurality of second crystals of silicon nitride larger than the first crystals, wherein the plurality of second crystals are in contact with each other;
A grain boundary phase exists between the first phase and the second phase, the elastic modulus of the grain boundary phase is smaller than that of the first crystal and the second crystal, and the area of the grain boundary phase in a cross-sectional view is The ratio is 5% or more and 20% or less ,
A ceramic plate , wherein the area ratio of the first phase is 40% or more and the area ratio of the second phase is 20% or more in a cross-sectional view.
前記第1結晶は長軸長さが0.1~1.0μmであり、前記第2結晶は長軸長さが2~6μmである、請求項1記載のセラミック板。 2. The ceramic plate according to claim 1, wherein said first crystal has a major axis length of 0.1-1.0 μm, and said second crystal has a major axis length of 2-6 μm. 前記第2結晶は、単結晶である、請求項1又は2に記載のセラミック板。 3. The ceramic plate according to claim 1, wherein said second crystal is a single crystal. 前記第1相は、多結晶である、請求項1~のいずれかに記載のセラミック板。 The ceramic plate according to any one of claims 1 to 3 , wherein said first phase is polycrystalline. 前記第2結晶の平均粒径は、前記第1結晶の平均粒径の3~50倍である、請求項1~のいずれかに記載のセラミック板。 5. The ceramic plate according to claim 1, wherein the average grain size of said second crystals is 3 to 50 times the average grain size of said first crystals. 前記複数の第2結晶は柱状であり、前記第2結晶同士が互いに接している、請求項1~のいずれかに記載のセラミック板。 6. The ceramic plate according to claim 1, wherein said plurality of second crystals are columnar, and said second crystals are in contact with each other. 前記第2結晶同士が互いに接している部分のうち中央部に、厚みが5nm以下のガラス層が存在する、請求項1~のいずれかに記載のセラミック板。 7. The ceramic plate according to any one of claims 1 to 6 , wherein a glass layer having a thickness of 5 nm or less is present in the central portion of the portions where the second crystals are in contact with each other. 前記第2結晶同士の接触部位に介在している前記ガラス層は、前記第1結晶同士が互いに接している部分のうち中央部に存在しているガラス層よりも厚みが小さい、請求項に記載のセラミック板。 8. The glass layer of claim 7, wherein the glass layer interposed in the contact portion between the second crystals is thinner than the glass layer present in the central portion of the portion where the first crystals are in contact with each other. Ceramic plate as described. 請求項1~のいずれかに記載のセラミック板と、
前記セラミック板の表面に配置された半導体素子と、を備える半導体装置。
a ceramic plate according to any one of claims 1 to 8 ;
and a semiconductor element arranged on the surface of the ceramic plate.
請求項に記載の半導体装置と、
前記半導体素子と接している放熱体と、を備える半導体モジュール。
a semiconductor device according to claim 9 ;
and a radiator in contact with the semiconductor element.
前記半導体素子と電気的に接続された外部接続導体、をさらに備える請求項10に記載の半導体モジュール。 11. The semiconductor module according to claim 10 , further comprising an external connection conductor electrically connected to said semiconductor element.
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