JPH02102551A - 熱膨張調整材 - Google Patents
熱膨張調整材Info
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- JPH02102551A JPH02102551A JP63256306A JP25630688A JPH02102551A JP H02102551 A JPH02102551 A JP H02102551A JP 63256306 A JP63256306 A JP 63256306A JP 25630688 A JP25630688 A JP 25630688A JP H02102551 A JPH02102551 A JP H02102551A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
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- H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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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］
本発明は、パッケージ型半導体デバイスにおけるセラミ
ックス基板と封止部品との銀ろう付は接合などにおいて
、熱膨張差を具合よく整合させ得る熱膨張調整材に関す
るものである。
ックス基板と封止部品との銀ろう付は接合などにおいて
、熱膨張差を具合よく整合させ得る熱膨張調整材に関す
るものである。
［従来の技術］
例えばパッケージ型の半導体デバイスにおいては、第４
図に示すように、Ａｌ２Ｏ３セラミックス基板３を銀ろ
う２により筐体１−に接合し、前記セラミックス基板３
にパワー用ダイオードの如きＳ１チツプ５を半田４によ
り接合することが行なわれている。
図に示すように、Ａｌ２Ｏ３セラミックス基板３を銀ろ
う２により筐体１−に接合し、前記セラミックス基板３
にパワー用ダイオードの如きＳ１チツプ５を半田４によ
り接合することが行なわれている。
この場合、筐体とセラミックス基板との銀ろう付けにお
いては、約８００〜９００℃の高温に加熱されるため、
Ａｌ２Ｏ３セラミックスと筐体との熱膨張の整合を得る
必要があり、筐体側の材料には一般にその熱膨張係数が
セラミックスに近いモリブデンのような低膨張性金属又
は合金が使用されている。
いては、約８００〜９００℃の高温に加熱されるため、
Ａｌ２Ｏ３セラミックスと筐体との熱膨張の整合を得る
必要があり、筐体側の材料には一般にその熱膨張係数が
セラミックスに近いモリブデンのような低膨張性金属又
は合金が使用されている。
［発明が解決しようとする課題］
筐体であるモリブデンに上記Ａｊ２０３セラミックスを
銀ろう付けする場合、モリブデン表面における銀ろう（
Ａｇ−２８％Ｃｕ合金など）との濡れ性が悪く、ろう付
は部が不安定となり代願性に欠ける上、モリブデンの熱
膨張係数がＡｌ２Ｏ２より小さいためろう付は後備ろう
接合部に大きな応力が残留し、ろう付は後の剥離のおそ
れを生じさせるなどとかくの問題を残していた。
銀ろう付けする場合、モリブデン表面における銀ろう（
Ａｇ−２８％Ｃｕ合金など）との濡れ性が悪く、ろう付
は部が不安定となり代願性に欠ける上、モリブデンの熱
膨張係数がＡｌ２Ｏ２より小さいためろう付は後備ろう
接合部に大きな応力が残留し、ろう付は後の剥離のおそ
れを生じさせるなどとかくの問題を残していた。
本発明の目的は、上記した銀ろう付は上での懸念を解消
し、モリブデンの有するセラミックスとのすぐれた熱膨
張整合性をそのまま維持しつつろう付は性を大巾に改善
した熱膨張調整材を提供しようとするものである。
し、モリブデンの有するセラミックスとのすぐれた熱膨
張整合性をそのまま維持しつつろう付は性を大巾に改善
した熱膨張調整材を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段〕
本発明は、モリブデンの両面に銅又は銅合金をクラッド
し、銅・モリブデン・銅の厚さ比が２：１：２から１：
５００：１の範囲となるように構成したものである。
し、銅・モリブデン・銅の厚さ比が２：１：２から１：
５００：１の範囲となるように構成したものである。
［作用１
上記の構成比であれば、モリブデンの有するセラミック
スとの熱膨張整合性を害することなく表面にｇＡ層を有
することによるろう付は性の大巾な改善と安定化を達成
することができ、半導体デバイスとしての信頼性の向上
に寄与することができる。
スとの熱膨張整合性を害することなく表面にｇＡ層を有
することによるろう付は性の大巾な改善と安定化を達成
することができ、半導体デバイスとしての信頼性の向上
に寄与することができる。
［実施例］
以下に、本発明について実施例を参照し説明する。
本発明においては、第１図に示すようにモリブデン（好
ましくは純度９９．９０％以上）ｌａの両面にほぼ同じ
厚さの銅又は銅合金１ｂ、ｌｂをクラッドし、熱膨張調
整可能なりラッド材１に構成する。
ましくは純度９９．９０％以上）ｌａの両面にほぼ同じ
厚さの銅又は銅合金１ｂ、ｌｂをクラッドし、熱膨張調
整可能なりラッド材１に構成する。
両面にほぼ同じ厚さにクラッドするのは、加熱の際の反
りを防止し熱的安定性を確保するなめである。
りを防止し熱的安定性を確保するなめである。
銅又は銅合金をクラッドするのは、ＡＮ ２０３セラミ
ツクス３と接合させる際に、銅が銀ろうとの濡れ性なら
びに接合性においてとくにすぐれている上、熱伝導性に
もすぐれているためである。
ツクス３と接合させる際に、銅が銀ろうとの濡れ性なら
びに接合性においてとくにすぐれている上、熱伝導性に
もすぐれているためである。
すなわち、本発明に係るクラツド材１を用いることによ
り銀ろう２が接するのは第４図の従来例のようにモリブ
デンではなく第２図に示すように銅層１ｂとなり、銅そ
のものとの銀ろう付けと変るところがなく、良好な熱伝
導性と相俟って安定かつすぐれた接合を得ることかでき
る。
り銀ろう２が接するのは第４図の従来例のようにモリブ
デンではなく第２図に示すように銅層１ｂとなり、銅そ
のものとの銀ろう付けと変るところがなく、良好な熱伝
導性と相俟って安定かつすぐれた接合を得ることかでき
る。
第３図は、上記のようにして得た本発明に係るクラツド
材とＡｌ２Ｏ３セラミックスとの熱膨張量の温度による
変化を示す線図である。
材とＡｌ２Ｏ３セラミックスとの熱膨張量の温度による
変化を示す線図である。
第３図かられかるように、熱膨張の観点からみると、ク
ラツド材における銅の板厚比が小さいほどその熱膨張量
がセラミックスに近接してくることになる。しかし、銅
・モリブデン・銅の板厚比が１：５００：１（Ｃｕ被覆
体積率約０．４％）よりも小さくなると、銅の厚さが不
足気味となり、前記したろう付は性の改善がやや不十分
となる上、銅のすぐれた熱伝導性に基く熱放散能力も低
下し好ましくない。
ラツド材における銅の板厚比が小さいほどその熱膨張量
がセラミックスに近接してくることになる。しかし、銅
・モリブデン・銅の板厚比が１：５００：１（Ｃｕ被覆
体積率約０．４％）よりも小さくなると、銅の厚さが不
足気味となり、前記したろう付は性の改善がやや不十分
となる上、銅のすぐれた熱伝導性に基く熱放散能力も低
下し好ましくない。
上記の熱放散の意味からすれば、銅の板厚比は大きい方
が好ましいことになるが、第３図からもわかるように銅
の板厚比が大きくなると熱ｐＩｊ張量が次第に増大しセ
ラミックスとの整合性が悪くなる。
が好ましいことになるが、第３図からもわかるように銅
の板厚比が大きくなると熱ｐＩｊ張量が次第に増大しセ
ラミックスとの整合性が悪くなる。
従って、銅・モリブデン・銅の板厚比の上限としては２
：１：２までが限度となるのである。
：１：２までが限度となるのである。
なお、銅層については純銅であってら差支えはないが、
合金成分を２重量％以下添架したＣＵ −ｓｎ合金、Ｃ
ｕ−Ａ（Ｊ合金、Ｃｕ−Ｚｒ合金、Ｃｕ−Ｐ合金、Ｃｕ
−Ｚｎ合金あるいはＣｕＡｊ２０３複合材な−どを用い
れば、ろう付は性の改善と同時に耐熱性の改善をも実現
することができ、非常に好ましいということができる。
合金成分を２重量％以下添架したＣＵ −ｓｎ合金、Ｃ
ｕ−Ａ（Ｊ合金、Ｃｕ−Ｚｒ合金、Ｃｕ−Ｐ合金、Ｃｕ
−Ｚｎ合金あるいはＣｕＡｊ２０３複合材な−どを用い
れば、ろう付は性の改善と同時に耐熱性の改善をも実現
することができ、非常に好ましいということができる。
実施例１゜
冷間圧延圧接により銅層・モリブデン層・銅層の各板厚
が１０μｍ ： １．９８ｍ＋： １０μｍとなるよう
にして銅・モリブデン・銅クラツド材（全板厚２．０ｍ
）を製作した。このクラツド材をメタルキャップに加工
し、これとＡｌ２Ｏ３セラミックスとをＡＱろう（Ａ（
＋−２８％Ｃｕ合金）で接合してセラミックパッケージ
を組立てたところ、ろう付は性も良好でしかも室温に冷
却した後もＡｌ２Ｏ３セラミックスとの熱ＷＥｉＪＡ差
によるＡｇろうの剥離もなく、良好なパッケージを得る
ことができた。
が１０μｍ ： １．９８ｍ＋： １０μｍとなるよう
にして銅・モリブデン・銅クラツド材（全板厚２．０ｍ
）を製作した。このクラツド材をメタルキャップに加工
し、これとＡｌ２Ｏ３セラミックスとをＡＱろう（Ａ（
＋−２８％Ｃｕ合金）で接合してセラミックパッケージ
を組立てたところ、ろう付は性も良好でしかも室温に冷
却した後もＡｌ２Ｏ３セラミックスとの熱ＷＥｉＪＡ差
によるＡｇろうの剥離もなく、良好なパッケージを得る
ことができた。
実線例２゜
耐熱性の複合材であるＣｕ−０，１％ＡＪ！ｚＯ：＋複
合材（軟化温度６００℃）とモリブデンとを組合せ、第
１図の断面形状になるよう３層構造のクラツド材に冷間
圧延圧接した。さらに、８００℃で金属接合を十分にす
るための拡散加熱処理後、仕上圧延を行ない、全板厚が
１．０Ｉｎ＋、ｃｕ −ＡＪ ２０３ ・モリブデン
・Ｃｕ −Ａｊ ２０３の板厚比を０．０２：０．９６
：０．０２としてなる本発明に係るクラツド材を製作し
た。
合材（軟化温度６００℃）とモリブデンとを組合せ、第
１図の断面形状になるよう３層構造のクラツド材に冷間
圧延圧接した。さらに、８００℃で金属接合を十分にす
るための拡散加熱処理後、仕上圧延を行ない、全板厚が
１．０Ｉｎ＋、ｃｕ −ＡＪ ２０３ ・モリブデン
・Ｃｕ −Ａｊ ２０３の板厚比を０．０２：０．９６
：０．０２としてなる本発明に係るクラツド材を製作し
た。
このクラツド材をメタルキャップに加工し、Ａ！Ｊ２ｏ
３セラミックスとＡｇろう（Ａ（１＋ −２８％Ｃｕ合
金）を用い温度９００℃で接合し、マルチレイヤー型の
セラミックパッケージに組立てた。
３セラミックスとＡｇろう（Ａ（１＋ −２８％Ｃｕ合
金）を用い温度９００℃で接合し、マルチレイヤー型の
セラミックパッケージに組立てた。
、／ｌろうによるろう付は性はきわめて良好で、しかも
室温に冷却してもＡｌ２Ｏ３セラミックスの熱膨張差に
よる割れもなく、Ａ（］ろうの剥離もみとめられず、良
好なパッケージを得ることができた。これを実装試験し
た結果、熱抵抗の変動も少く良好な熱伝導性を示すこと
がわがっな。
室温に冷却してもＡｌ２Ｏ３セラミックスの熱膨張差に
よる割れもなく、Ａ（］ろうの剥離もみとめられず、良
好なパッケージを得ることができた。これを実装試験し
た結果、熱抵抗の変動も少く良好な熱伝導性を示すこと
がわがっな。
実施例３゜
１．０園厚さのＣｕ−０，１％Ｚｒ合金素条と１．０市
厚さのモリブデン素条と１．Ｏｆｉ厚さのＣＵ−０，１
％Ｚ「合金素条とを３層に重ね合せ、冷間圧延圧接およ
び仕上圧延して、板厚１．０＋＋ｎ＋の３１ｒＩ構造の
クラツド材を製作した。このクラツド材を金属基板とし
てこれに厚さ１．０市のＡｊｚＯ３セラミックスをＡｇ
ろう（Ａｇ−２２％Ｃｕ−１８％Ｚｎ−５％Ｓｎ合金）
を用いて接合し、さらにＡｊｚＯ３セラミックス上にパ
ワー用の８１ダイードを半田付けして、第２図に示すよ
うな構成よりなるデバイスを作製した。この場合、ＡＱ
ろう付は温度７００℃から室温に冷却したが、Ａｌ２Ｏ
３セラミックスの割れらなく良好なろう付けを行なうこ
とができた。これを実装試験した結果、熱による半田の
疲労もなく良好な表面実装メタル基板を得ることができ
た。
厚さのモリブデン素条と１．Ｏｆｉ厚さのＣＵ−０，１
％Ｚ「合金素条とを３層に重ね合せ、冷間圧延圧接およ
び仕上圧延して、板厚１．０＋＋ｎ＋の３１ｒＩ構造の
クラツド材を製作した。このクラツド材を金属基板とし
てこれに厚さ１．０市のＡｊｚＯ３セラミックスをＡｇ
ろう（Ａｇ−２２％Ｃｕ−１８％Ｚｎ−５％Ｓｎ合金）
を用いて接合し、さらにＡｊｚＯ３セラミックス上にパ
ワー用の８１ダイードを半田付けして、第２図に示すよ
うな構成よりなるデバイスを作製した。この場合、ＡＱ
ろう付は温度７００℃から室温に冷却したが、Ａｌ２Ｏ
３セラミックスの割れらなく良好なろう付けを行なうこ
とができた。これを実装試験した結果、熱による半田の
疲労もなく良好な表面実装メタル基板を得ることができ
た。
応用例１゜
上記実施例においては冷間圧延圧接により３層構造の銅
・モリブデン・銅クラツド材を製作したが、さらに板厚
比を１：５００：１と小さくし板ｌγを１．０ｍとする
ような場合には、モリブデン板の両面に約２μｍ厚の銅
を蒸着法を含む気相法あるいは電気めっき法を用いて被
着させ製造することが可能であることがわかった。
・モリブデン・銅クラツド材を製作したが、さらに板厚
比を１：５００：１と小さくし板ｌγを１．０ｍとする
ような場合には、モリブデン板の両面に約２μｍ厚の銅
を蒸着法を含む気相法あるいは電気めっき法を用いて被
着させ製造することが可能であることがわかった。
応用例２゜
上記実施例ではモリブデン板（純度９９．９０％以上）
を利用したが、Ｍｏ−１０％Ｃｕ合金（焼結材）を利用
することにより銅被覆厚さを薄くし、しかも銅・Ｍｏ−
１０％Ｃｕ焼結圧延材・銅の接着性を良好ならしめた３
層構造のクラツド材を簡単に製造できることがわかった
。
を利用したが、Ｍｏ−１０％Ｃｕ合金（焼結材）を利用
することにより銅被覆厚さを薄くし、しかも銅・Ｍｏ−
１０％Ｃｕ焼結圧延材・銅の接着性を良好ならしめた３
層構造のクラツド材を簡単に製造できることがわかった
。
［発明の効果］
以上の通り、本発明によればつぎのようなすぐれた効果
を奏することができる。
を奏することができる。
（１） Ａｊ ２０ｓセラミツクスと熱膨張の傾きが
類似し、ろう付は温度９００℃から室温に冷却してもセ
ラミックスが割れたり剥離しなりするおそれのない熱膨
張整合性のある材料を得ることができる。
類似し、ろう付は温度９００℃から室温に冷却してもセ
ラミックスが割れたり剥離しなりするおそれのない熱膨
張整合性のある材料を得ることができる。
（２）銅・モリブデン・銅クラツド材は、加工性がモリ
ブデン単体よりも改善され、Ａｇろう付けの信頼性が高
く、バヅゲージ部品として製品の歩留りを向上できる利
点を有する。
ブデン単体よりも改善され、Ａｇろう付けの信頼性が高
く、バヅゲージ部品として製品の歩留りを向上できる利
点を有する。
（３）銅・モリブデン・銅クラツド材の板厚構成比を２
：１：２から１：５００：１まで自由に変えることによ
って７００〜９００℃の高温における熱膨張を調整でき
る。
：１：２から１：５００：１まで自由に変えることによ
って７００〜９００℃の高温における熱膨張を調整でき
る。
第１図は本発明に係るクラツド材の構成を示す断面図、
第２図は本発明に係るクラツド材をパッケージ用封止材
とし半導体を実装した様子を示す説明断面図、第３図は
温度と熱膨張との関係を示す線図、第４図は従来のパッ
ケージの実装状況を示す説明見取図である。 ：熱膨張調整材、 １ａ：モリブデン、 ■ ：銅又は銅合金、 ２：銀ろう、 ３ ： ｌ１ セラミックス、 ：半田、 ５ ： チップ。
第２図は本発明に係るクラツド材をパッケージ用封止材
とし半導体を実装した様子を示す説明断面図、第３図は
温度と熱膨張との関係を示す線図、第４図は従来のパッ
ケージの実装状況を示す説明見取図である。 ：熱膨張調整材、 １ａ：モリブデン、 ■ ：銅又は銅合金、 ２：銀ろう、 ３ ： ｌ１ セラミックス、 ：半田、 ５ ： チップ。
Claims (2)
- （１）モリブデン板の両面にほぼ同じ厚さの銅又は銅合
金を被覆した３層複合材よりなり、銅層・モリブデン層
・銅層の比を２：１：２ （銅被覆体積率８０％）から１：５００：１（銅被覆体
積率０．４％）の範囲としてなる熱膨張調整材。 - （２）銅層として合金成分の添加量が２重量％以下のＣ
ｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ａｇ合金、Ｃｕ−Ｚｒ合金、Ｃｕ
−Ｐ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金あるいはＣｕ−Ａｌ＿２Ｏ＿
３複合材を用いてなる請求項１記載の熱膨張調整材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63256306A JPH02102551A (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 熱膨張調整材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63256306A JPH02102551A (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 熱膨張調整材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02102551A true JPH02102551A (ja) | 1990-04-16 |
Family
ID=17290832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63256306A Pending JPH02102551A (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 熱膨張調整材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02102551A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7951467B2 (en) | 2005-10-18 | 2011-05-31 | Eiki Tsushima | Cladding material and its manufacturing method, press-forming method, and heat sink using cladding material |
| WO2013038964A1 (ja) * | 2011-09-13 | 2013-03-21 | 電気化学工業株式会社 | Ｌｅｄ発光素子保持基板用クラッド材及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-10-12 JP JP63256306A patent/JPH02102551A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7951467B2 (en) | 2005-10-18 | 2011-05-31 | Eiki Tsushima | Cladding material and its manufacturing method, press-forming method, and heat sink using cladding material |
| WO2013038964A1 (ja) * | 2011-09-13 | 2013-03-21 | 電気化学工業株式会社 | Ｌｅｄ発光素子保持基板用クラッド材及びその製造方法 |
| US9299888B2 (en) | 2011-09-13 | 2016-03-29 | Denka Company Limited | Clad material for LED light-emitting element holding substrate, and method for manufacturing same |
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