JPH01165147A - セラミツク基板 - Google Patents
セラミツク基板Info
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- JPH01165147A JPH01165147A JP32477987A JP32477987A JPH01165147A JP H01165147 A JPH01165147 A JP H01165147A JP 32477987 A JP32477987 A JP 32477987A JP 32477987 A JP32477987 A JP 32477987A JP H01165147 A JPH01165147 A JP H01165147A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体装置に使用するセラミック基板に関す
るものでるる。
るものでるる。
第４図は従来のセラミック基板を示す平面図、第５図は
従来のセラミック基板を示す側断面図、第６図はその部
分側断面図でめも１図において、（１）はセラミック基
板、（２）はこのセラミック板（υ上に直接接合された
導体層、（３）はセラミック割れを示す。
従来のセラミック基板を示す側断面図、第６図はその部
分側断面図でめも１図において、（１）はセラミック基
板、（２）はこのセラミック板（υ上に直接接合された
導体層、（３）はセラミック割れを示す。
また、従来のセラミック基板は、導体層（２） ｌζ導
体としての働きに加え、放熱作用も持たせる為に導体層
（２）の厚さり、を十分厚くし、セラミック基板（１）
の厚さ石とほぼ等しい厚さである。
体としての働きに加え、放熱作用も持たせる為に導体層
（２）の厚さり、を十分厚くし、セラミック基板（１）
の厚さ石とほぼ等しい厚さである。
次に作用について説明する。従来のセラミック基板につ
いて温度サイクル試験を行うと、冷却時セラミック板（
１）と導体層（２）の熱膨張率の違いにより、導体層（
２）には圧縮応力σ６が作用し、セラミック板（１）に
は引張応力σｔが作用する。
いて温度サイクル試験を行うと、冷却時セラミック板（
１）と導体層（２）の熱膨張率の違いにより、導体層（
２）には圧縮応力σ６が作用し、セラミック板（１）に
は引張応力σｔが作用する。
ここで、セラミック板（１）の導体層（２）との接合端
で発生する熱応力σ（−１σｃＩ−１σｔｌ）は以下の
関係式が成り立つ。
で発生する熱応力σ（−１σｃＩ−１σｔｌ）は以下の
関係式が成り立つ。
の曲°率
ｈ２：導体層（熱膨張事大］
ｈ８：セラミック板（熱膨張率小）
すなわち板厚比ｈｚ／ｈｔ が大きくなれば発生する
熱応力σも大きくなり、その応力σがセラ電゛ツク板の
引張り強さを超えると、セラミック割れ（３）が発生す
る。
熱応力σも大きくなり、その応力σがセラ電゛ツク板の
引張り強さを超えると、セラミック割れ（３）が発生す
る。
以上のように従来のセラミック基板では、温度サイクル
試験中にセラミック割れが発生し、絶縁不良を起こすな
どの問題点がめった。
試験中にセラミック割れが発生し、絶縁不良を起こすな
どの問題点がめった。
この発明は上記のような問題点を解消する為になされた
もので、温度サイクル試験によるセラミック割れを防止
するとともに、信頼性の高いセラミック基板を得ること
を目的とする。
もので、温度サイクル試験によるセラミック割れを防止
するとともに、信頼性の高いセラミック基板を得ること
を目的とする。
この発明におけるセラミック基板は熱膨張係数がセラミ
ックのそ１とほぼ等しい材質からなるプレート上に高導
電性金属を前記プレートの板厚に比べて非常に薄く膜状
に形成させた部材をセラミック板主表面上にセラミック
とプレートとが接合するように形成させたものでおる。
ックのそ１とほぼ等しい材質からなるプレート上に高導
電性金属を前記プレートの板厚に比べて非常に薄く膜状
に形成させた部材をセラミック板主表面上にセラミック
とプレートとが接合するように形成させたものでおる。
この発明におけるセラミック基板は、導体層の厚さを非
常に薄くすることにより、仮に導体層の熱膨張係数とプ
レートのそれと異なった場合においても、両者の接合端
に発生する導体層の圧縮応力は、従来のセラミック基板
に発生する熱応力よりも小さい。又、導体層とセラミッ
ク板の間のプレートの熱膨張係数はセラミックとほぼ等
しいので、プレートとセラミック間では熱応力は発生し
ない。すなわち、セラミックに加わる熱応力は、導体層
とプレート間で発生した熱応力のみとなり、従来のセラ
ミック基板に加わる熱応力によりはるかに小さく、セラ
ミック割れを防止する。
常に薄くすることにより、仮に導体層の熱膨張係数とプ
レートのそれと異なった場合においても、両者の接合端
に発生する導体層の圧縮応力は、従来のセラミック基板
に発生する熱応力よりも小さい。又、導体層とセラミッ
ク板の間のプレートの熱膨張係数はセラミックとほぼ等
しいので、プレートとセラミック間では熱応力は発生し
ない。すなわち、セラミックに加わる熱応力は、導体層
とプレート間で発生した熱応力のみとなり、従来のセラ
ミック基板に加わる熱応力によりはるかに小さく、セラ
ミック割れを防止する。
また、前記プレートに熱伝導性の高い材質を使用するこ
とにより、プレートの板厚を従来のセラミック基板の導
体層の厚さと同程度にすれば、従来のセラミック基板に
比べて同程度の放熱効果を期待できる。
とにより、プレートの板厚を従来のセラミック基板の導
体層の厚さと同程度にすれば、従来のセラミック基板に
比べて同程度の放熱効果を期待できる。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図はこの発明におけるセラミック基板の側面図、第
２図は熱膨張係数の異なる２つの材質を接合させ、温度
を下げた時の状態図、第３図はこの発明におけるセラミ
ック基板の側面図の詳細図である。
２図は熱膨張係数の異なる２つの材質を接合させ、温度
を下げた時の状態図、第３図はこの発明におけるセラミ
ック基板の側面図の詳細図である。
図において、（６）はアルミナ板、（４）は前記アルミ
ナ板（６）に接合させた、厚さ数百ミクロンのモリブデ
ン板、（５）は前記モリブデン板（４）上に数ミクロン
の厚さで積層させた銅の導体層でおる。
ナ板（６）に接合させた、厚さ数百ミクロンのモリブデ
ン板、（５）は前記モリブデン板（４）上に数ミクロン
の厚さで積層させた銅の導体層でおる。
次に作用について説明する。第２図において、ｔ、は熱
膨張係散大の板Ａ（７）の板厚、ｔｌは熱膨張係数少の
板Ｂ（８）の板厚、上はソリの曲率、σは発生する熱応
力であり、次式が成立する。
膨張係散大の板Ａ（７）の板厚、ｔｌは熱膨張係数少の
板Ｂ（８）の板厚、上はソリの曲率、σは発生する熱応
力であり、次式が成立する。
すなわち、板厚の化上が小さくなれば、両者ｍ
間に発生する熱応力は小さくなる。
第３図を説明する。本発明によるセラミック基板につい
て温度サイクル試験を行うと、冷却時モリブデン板（４
）と銅の導体層（５）の熱膨張率の違いにより、銅の導
体層（５）には圧縮応力σＪが作用し、モリブデン板（
４）には引張応力σＪが作用する。この時熱膨張係数の
大きい銅の導体ＩＷＪ （５）の板厚ｈＩと熱膨張係数
の小さいモリブデンの板厚り話の比ｈ２’／ｈｔは従来
のセラミック基板の板厚比ｈ！／ｈ、と比べて非常に小
さい。すなわち、従来のセラミック基板で発生する熱応
力σ。に比べσゎ′は非常に小さい。
て温度サイクル試験を行うと、冷却時モリブデン板（４
）と銅の導体層（５）の熱膨張率の違いにより、銅の導
体層（５）には圧縮応力σＪが作用し、モリブデン板（
４）には引張応力σＪが作用する。この時熱膨張係数の
大きい銅の導体ＩＷＪ （５）の板厚ｈＩと熱膨張係数
の小さいモリブデンの板厚り話の比ｈ２’／ｈｔは従来
のセラミック基板の板厚比ｈ！／ｈ、と比べて非常に小
さい。すなわち、従来のセラミック基板で発生する熱応
力σ。に比べσゎ′は非常に小さい。
又、モリブデン板（４）とアルミナ板（６）の熱膨張係
数がほぼ等しいので、この両者間で発生する熱応力は無
視できるほど小さい。したがって、アルミナ基板に加わ
る熱応力σは Ｉσ１に＃１σ、′＋ ＜＜ ＋σｃ１の関係にあり、
セラミック割れの発生を防止できる。
数がほぼ等しいので、この両者間で発生する熱応力は無
視できるほど小さい。したがって、アルミナ基板に加わ
る熱応力σは Ｉσ１に＃１σ、′＋ ＜＜ ＋σｃ１の関係にあり、
セラミック割れの発生を防止できる。
又、熱伝導率の高いモリブデンを用い、モリブデンの板
厚を従来のセラミック基板の導体層程度にすることによ
り、従来のセラミック基板の導体層のもつ熱放散性がよ
いという特徴を失うことはない。
厚を従来のセラミック基板の導体層程度にすることによ
り、従来のセラミック基板の導体層のもつ熱放散性がよ
いという特徴を失うことはない。
すなわち、従来のセラミック基板は、導体層を厚くする
ことにより、導体としての働きに加え、放熱機能を持た
せていた為に、熱膨張係数が異なり、板厚のほぼ等しい
もの同志を接合していたのでセラミック板に大きな応力
が加わり、セラミック割れが発生していたが、上記のよ
うに本発明の導体層は導体としての機能のみにし、放熱
機能を導体１１の下のモリブデン板に持たせる事により
、熱変化により発生する応力を小さくし、セラミック割
れの発生を防止する。
ことにより、導体としての働きに加え、放熱機能を持た
せていた為に、熱膨張係数が異なり、板厚のほぼ等しい
もの同志を接合していたのでセラミック板に大きな応力
が加わり、セラミック割れが発生していたが、上記のよ
うに本発明の導体層は導体としての機能のみにし、放熱
機能を導体１１の下のモリブデン板に持たせる事により
、熱変化により発生する応力を小さくし、セラミック割
れの発生を防止する。
なお、上記実施例では、導体層とモリブデン板とを接合
させた部材をパターン状に形成させ、セラミック板と接
合したが、上記部材はパターン状でるる必要はなく、上
記部材とセラミック板とは同一形状でも同等の効果を奏
する。
させた部材をパターン状に形成させ、セラミック板と接
合したが、上記部材はパターン状でるる必要はなく、上
記部材とセラミック板とは同一形状でも同等の効果を奏
する。
以上のように、この発明によれば、セラミックと熱膨張
係数が異なる導体層の膜厚を薄くし、かつセラミック板
と導体層の間に、セラミックと熱膨張係数がほぼ等しく
、その板厚が導体層膜厚より非常に大きいプレートをも
うけることにより、熱ストレスによるセラミック割れを
防止するとともに、信頼性の高いセラミック基板が得ら
れる効果がある。
係数が異なる導体層の膜厚を薄くし、かつセラミック板
と導体層の間に、セラミックと熱膨張係数がほぼ等しく
、その板厚が導体層膜厚より非常に大きいプレートをも
うけることにより、熱ストレスによるセラミック割れを
防止するとともに、信頼性の高いセラミック基板が得ら
れる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるセラミック基板を示
す側面図、第２因は異なる熱膨張係数の２つの板を接合
させ、温度を下げた時の状態図、第３図はその部分詳細
側面図、第４図は従来のセラミック基板を示す平面図、
第５図はその側面図、第６図はその部分側断面図である
。 図中、（１）はセラミック板、【６）はアルミナ板、（
４）はモリブデン板、（５）は銅の導体層でるる。
す側面図、第２因は異なる熱膨張係数の２つの板を接合
させ、温度を下げた時の状態図、第３図はその部分詳細
側面図、第４図は従来のセラミック基板を示す平面図、
第５図はその側面図、第６図はその部分側断面図である
。 図中、（１）はセラミック板、【６）はアルミナ板、（
４）はモリブデン板、（５）は銅の導体層でるる。
Claims (3)
- （１）セラミックと熱膨張係数がほぼ等しい材質からな
るプレート上に、高導電性の金属を蒸着またはメッキ等
で前記プレートの板厚に比べ非常に薄く膜状に積むこと
により得られる部材を回路パターン状に形成し、前記プ
レート側をセラミック板の主表面と接合させたことを特
徴とするセラミック基板。 - （２）前記プレートに高い熱伝導性を有する材質を用い
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミ
ック基板。 - （３）前記プレートの材質にモリブデンを、前記高導電
性金属に銅を、前記セラミック板にアルミナ板を用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項，第２項記載の
セラミック基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32477987A JPH01165147A (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | セラミツク基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32477987A JPH01165147A (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | セラミツク基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01165147A true JPH01165147A (ja) | 1989-06-29 |
Family
ID=18169577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32477987A Pending JPH01165147A (ja) | 1987-12-21 | 1987-12-21 | セラミツク基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01165147A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997030494A1 (de) * | 1996-02-14 | 1997-08-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Kühlkörper mit einer montagefläche für ein elektronisches bauteil |
| US5716341A (en) * | 1993-06-29 | 1998-02-10 | Saito; Yoshikuni | Hub for syringe, connecting structure of hub, syringe, piston, needle assembly unit, connecting structure between needle assembly unit and syringe, syringe assembly and method of assembling syringe assembly |
| WO2013186267A1 (de) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Montageträger und verfahren zur montage eines montageträgers auf einem anschlussträger |
| EP2717310A1 (en) * | 2011-06-01 | 2014-04-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device and wiring substrate |
-
1987
- 1987-12-21 JP JP32477987A patent/JPH01165147A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5716341A (en) * | 1993-06-29 | 1998-02-10 | Saito; Yoshikuni | Hub for syringe, connecting structure of hub, syringe, piston, needle assembly unit, connecting structure between needle assembly unit and syringe, syringe assembly and method of assembling syringe assembly |
| US5788672A (en) * | 1993-06-29 | 1998-08-04 | Saito; Yoshikuni | Hub for syringe, connecting structure of hub, syringe, piston, needle assembly unit, connecting structure between needle assembly unit and syringe, syringe assembly and method of assembling syringe assembly |
| US5879339A (en) * | 1993-06-29 | 1999-03-09 | Saito; Yoshikuni | Hub for syringe, connecting structure of hub, syringe, piston, needle assembly unit, connecting structure between needle assembly unit and syringe, syringe assembly and method of assembling syringe assembly |
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| EP2717310A1 (en) * | 2011-06-01 | 2014-04-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor device and wiring substrate |
| EP2717310A4 (en) * | 2011-06-01 | 2015-02-25 | Sumitomo Electric Industries | SEMICONDUCTOR DEVICE AND WIRING SUBSTRATE |
| WO2013186267A1 (de) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Montageträger und verfahren zur montage eines montageträgers auf einem anschlussträger |
| US9554458B2 (en) | 2012-06-13 | 2017-01-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Mounting carrier and method of mounting a mounting carrier on a connecting carrier |
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