JPH04363052A - 半導体装置実装用基板 - Google Patents
半導体装置実装用基板Info
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- JPH04363052A JPH04363052A JP26290391A JP26290391A JPH04363052A JP H04363052 A JPH04363052 A JP H04363052A JP 26290391 A JP26290391 A JP 26290391A JP 26290391 A JP26290391 A JP 26290391A JP H04363052 A JPH04363052 A JP H04363052A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
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- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置実装用基板、
詳しくは放熱フィンを備えた半導体装置実装用基板に関
する。
詳しくは放熱フィンを備えた半導体装置実装用基板に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばパワーモジュール等の半導
体装置実装用のセラミックス基板、特に放熱フィンを備
えたセラミックス基板としては、図３に示すような構造
のものが知られていた。このものは、アルミナ等のセラ
ミックス基板２１の上面に回路形成用の薄板２０を介し
て半導体チップ２２を搭載したものである。セラミック
ス基板２１の下面側には、銅等金属製薄板２７を介して
例えば銅等金属製のヒートシンク２３が例えばはんだ２
６（Ｐｂ−Ｓｎ合金等）付けされていた。さらに、この
ヒートシンク２３の下面にはアルミニウム製または銅製
の放熱フィン２４がねじ２５により固定されていた。
体装置実装用のセラミックス基板、特に放熱フィンを備
えたセラミックス基板としては、図３に示すような構造
のものが知られていた。このものは、アルミナ等のセラ
ミックス基板２１の上面に回路形成用の薄板２０を介し
て半導体チップ２２を搭載したものである。セラミック
ス基板２１の下面側には、銅等金属製薄板２７を介して
例えば銅等金属製のヒートシンク２３が例えばはんだ２
６（Ｐｂ−Ｓｎ合金等）付けされていた。さらに、この
ヒートシンク２３の下面にはアルミニウム製または銅製
の放熱フィン２４がねじ２５により固定されていた。
【０００３】したがって、大電力用のＩＣチップ２２で
発生した熱はアルミナ基板２１を経てヒートシンク２３
に吸収され、さらには放熱フィン２４から放熱されるこ
ととなる。
発生した熱はアルミナ基板２１を経てヒートシンク２３
に吸収され、さらには放熱フィン２４から放熱されるこ
ととなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のセラミックス基板にあっては、熱サイクル、
断続通電等によりはんだおよびろう材（金属−セラミッ
クス界面）の熱疲労による劣化が生じている。すなわち
、セラミックス基板と金属製薄板（ひいてはヒートシン
ク）との密着性が低下していた。また、ヒートシンクは
銅により形成されており、かつ、ヒートシンクと放熱フ
ィンとがネジ止めされているため、基板全体として重量
が大きくなるという課題があった。さらに、これらの２
つの部材をネジ止めしていたため、その製造工数が増加
するという課題もあった。
うな従来のセラミックス基板にあっては、熱サイクル、
断続通電等によりはんだおよびろう材（金属−セラミッ
クス界面）の熱疲労による劣化が生じている。すなわち
、セラミックス基板と金属製薄板（ひいてはヒートシン
ク）との密着性が低下していた。また、ヒートシンクは
銅により形成されており、かつ、ヒートシンクと放熱フ
ィンとがネジ止めされているため、基板全体として重量
が大きくなるという課題があった。さらに、これらの２
つの部材をネジ止めしていたため、その製造工数が増加
するという課題もあった。
【０００５】
【発明の目的】そこで、本発明は、製造工数を低減し、
基板全体としての重量を軽減するとともに、基板と放熱
フィンとの密着性を高めた半導体装置実装用セラミック
ス基板を提供することを、その目的としている。
基板全体としての重量を軽減するとともに、基板と放熱
フィンとの密着性を高めた半導体装置実装用セラミック
ス基板を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は
、表面に半導体装置が実装されるセラミックス基板と、
このセラミックス基板の裏面にアルミニウム系ろう材を
介して接合されたアルミニウム製またはアルミニウム合
金製の放熱フィンと、を有する半導体装置実装用基板で
ある。
、表面に半導体装置が実装されるセラミックス基板と、
このセラミックス基板の裏面にアルミニウム系ろう材を
介して接合されたアルミニウム製またはアルミニウム合
金製の放熱フィンと、を有する半導体装置実装用基板で
ある。
【０００７】また、請求項２に記載の発明は、上記セラ
ミックス基板は窒化アルミニウム系焼結体により形成し
た半導体装置実装用基板である。
ミックス基板は窒化アルミニウム系焼結体により形成し
た半導体装置実装用基板である。
【０００８】また、請求項３に記載の発明は、上記アル
ミニウム合金製の放熱フィンは、アルミニウム−シリコ
ン合金からなる半導体装置実装用基板である。
ミニウム合金製の放熱フィンは、アルミニウム−シリコ
ン合金からなる半導体装置実装用基板である。
【０００９】また、請求項４に記載の発明は、上記セラ
ミックス基板の裏面に上記アルミニウム系ろう材を介し
て接合されたアルミニウム板と、このアルミニウム板の
裏面にアルミニウム系ろう材またははんだを介して接合
されたケイ化アルミニウム製の放熱フィンと、を有する
半導体装置実装用基板である。
ミックス基板の裏面に上記アルミニウム系ろう材を介し
て接合されたアルミニウム板と、このアルミニウム板の
裏面にアルミニウム系ろう材またははんだを介して接合
されたケイ化アルミニウム製の放熱フィンと、を有する
半導体装置実装用基板である。
【００１０】
【作用】本発明の請求項１に係るセラミックス基板にあ
っては、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の放
熱フィンをろう材によりセラミックス基板に接合してお
り、かつ、接合のためのネジが不要であるため、その全
体の重量を軽減できた。また、ろう材を適宜選択するこ
とによりその密着性を高めることができる。しかも、半
導体装置からの放熱は放熱フィンにより高められている
。
っては、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の放
熱フィンをろう材によりセラミックス基板に接合してお
り、かつ、接合のためのネジが不要であるため、その全
体の重量を軽減できた。また、ろう材を適宜選択するこ
とによりその密着性を高めることができる。しかも、半
導体装置からの放熱は放熱フィンにより高められている
。
【００１１】また、本発明の請求項２に係るセラミック
ス基板として窒化アルミニウム系焼結体を用いた場合は
、その放熱効果はより高められる。
ス基板として窒化アルミニウム系焼結体を用いた場合は
、その放熱効果はより高められる。
【００１２】また、本発明の請求項３に係るアルミニウ
ム合金製の放熱フィンとしてアルミニウム−シリコン合
金を用いた場合は、熱応力による基板の反りを軽減でき
る。
ム合金製の放熱フィンとしてアルミニウム−シリコン合
金を用いた場合は、熱応力による基板の反りを軽減でき
る。
【００１３】また、本発明の請求項４に係る半導体実装
用基板にあっては、既存の回路形成用のセラミックス基
板にろう材またははんだによりアルミニウム−シリコン
合金製の放熱フィンを接合できるため、その製造が容易
である。
用基板にあっては、既存の回路形成用のセラミックス基
板にろう材またははんだによりアルミニウム−シリコン
合金製の放熱フィンを接合できるため、その製造が容易
である。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の第１実施例について図１を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１５】この図に示すように、窒化アルミニウム系
焼結体である窒化アルミニウム基板１１の上面には例え
ばアルミニウム製の回路形成用薄板１０がろう材１４に
より接着されている。さらに、この薄板１０の上面には
半導体チップ１２が例えばはんだ１５付けにより搭載さ
れている。窒化アルミニウム基板１１の下面にはアルミ
ニウム製の放熱フィン１３がろう材１４により接着され
ている。
焼結体である窒化アルミニウム基板１１の上面には例え
ばアルミニウム製の回路形成用薄板１０がろう材１４に
より接着されている。さらに、この薄板１０の上面には
半導体チップ１２が例えばはんだ１５付けにより搭載さ
れている。窒化アルミニウム基板１１の下面にはアルミ
ニウム製の放熱フィン１３がろう材１４により接着され
ている。
【００１６】詳しくは、窒化アルミニウム基板１１の表
面は酸化処理されてアルミナ層が形成され、さらにこの
アルミナ層の表面に二酸化珪素（ＳｉＯ２）の層が形成
されている。そして、この二酸化珪素層の表面にはろう
材１４、例えばＡｌ−１３％（重量％、以下同じ）Ｓｉ
合金、Ａｌ−７．５％Ｓｉ合金、Ａｌ−９．５％Ｓｉ−
１％Ｍｇ合金、Ａｌ−７．５％Ｓｉ−１０％Ｇｅ合金な
どのＡｌ−Ｓｉ系合金や、Ａｌ−１５％Ｇｅ合金などの
Ａｌ−Ｇｅ系合金が被着される。さらに、このろう材層
１４により放熱フィン１３が接着されている。
面は酸化処理されてアルミナ層が形成され、さらにこの
アルミナ層の表面に二酸化珪素（ＳｉＯ２）の層が形成
されている。そして、この二酸化珪素層の表面にはろう
材１４、例えばＡｌ−１３％（重量％、以下同じ）Ｓｉ
合金、Ａｌ−７．５％Ｓｉ合金、Ａｌ−９．５％Ｓｉ−
１％Ｍｇ合金、Ａｌ−７．５％Ｓｉ−１０％Ｇｅ合金な
どのＡｌ−Ｓｉ系合金や、Ａｌ−１５％Ｇｅ合金などの
Ａｌ−Ｇｅ系合金が被着される。さらに、このろう材層
１４により放熱フィン１３が接着されている。
【００１７】この放熱フィン１３としては、純アルミニ
ウムの他にも、例えばＡｌ−２．５％Ｍｇ−０．２％Ｃ
ｒ合金、Ａｌ−１％Ｍｎ合金、Ａｌ−２０〜４０％Ｓｉ
合金等を用いることができる。なお、Ａｌ−Ｓｉ合金は
、超急冷Ａｌ粉末にＳｉ粉末を加え、熱間押出加工また
は熱間鍛造加工により、Ｓｉ含有重量が例えば４０％と
なるように所定の形状に製造した。なお、放熱フィン１
３としてＡｌ−４０％Ｓｉ合金を用いたときは、その熱
膨張率が純アルミニウムより小さいので、半導体装置実
装用基板全体に生じる熱応力による反りを低減できる。 例えば、純アルミニウムの熱膨張率が２３．１３×１０
−６／Ｋ，Ａｌ−４０％Ｓｉの熱膨張率が１４．１１×
１０−６Ｋである。
ウムの他にも、例えばＡｌ−２．５％Ｍｇ−０．２％Ｃ
ｒ合金、Ａｌ−１％Ｍｎ合金、Ａｌ−２０〜４０％Ｓｉ
合金等を用いることができる。なお、Ａｌ−Ｓｉ合金は
、超急冷Ａｌ粉末にＳｉ粉末を加え、熱間押出加工また
は熱間鍛造加工により、Ｓｉ含有重量が例えば４０％と
なるように所定の形状に製造した。なお、放熱フィン１
３としてＡｌ−４０％Ｓｉ合金を用いたときは、その熱
膨張率が純アルミニウムより小さいので、半導体装置実
装用基板全体に生じる熱応力による反りを低減できる。 例えば、純アルミニウムの熱膨張率が２３．１３×１０
−６／Ｋ，Ａｌ−４０％Ｓｉの熱膨張率が１４．１１×
１０−６Ｋである。
【００１８】なお、上記アルミナ層は例えば０．２〜２
０μｍの厚さに、上記二酸化珪素層は０．０１〜１０μ
ｍの厚さに、それぞれ形成されるものとする。そして、
この二酸化珪素の層としては酸化ジルコニウム（ＺｒＯ
２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）を含むこともできる。ま
た、窒化アルミニウム系焼結体としては、窒化アルミニ
ウム基板をそのまま（Ｙ２Ｏ３を焼結助剤として５〜１
０％含むもの）使用することもでき、また、窒化アルミ
ニウムの表面を酸化処理したのみのもの、窒化アルミニ
ウムの表面にＳｉＣを被覆したものなどをも使用するこ
とができる。さらに、このようなセラミックス基板とし
ては９６％のアルミナ基板を使用することもできる。
０μｍの厚さに、上記二酸化珪素層は０．０１〜１０μ
ｍの厚さに、それぞれ形成されるものとする。そして、
この二酸化珪素の層としては酸化ジルコニウム（ＺｒＯ
２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）を含むこともできる。ま
た、窒化アルミニウム系焼結体としては、窒化アルミニ
ウム基板をそのまま（Ｙ２Ｏ３を焼結助剤として５〜１
０％含むもの）使用することもでき、また、窒化アルミ
ニウムの表面を酸化処理したのみのもの、窒化アルミニ
ウムの表面にＳｉＣを被覆したものなどをも使用するこ
とができる。さらに、このようなセラミックス基板とし
ては９６％のアルミナ基板を使用することもできる。
【００１９】次に、本発明の第２実施例について図２を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００２０】この図に示すように、９６％アルミナ基板
１６の裏面に上記アルミニウム系ろう材１４を介してア
ルミニウム板１７が接合されている。このアルミニウム
板１７の裏面にアルミニウム系ろう材１８、または、は
んだを介してアルミニウム−シリコン合金製の放熱フィ
ン１９が接合されている。このアルミニウム系ろう材１
８としては例えば融点が５７７℃以下のＡｌ−Ｇｅ合金
、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ合金等が使用され
る。その他の構成および作用は、第１実施例と同じであ
る。
１６の裏面に上記アルミニウム系ろう材１４を介してア
ルミニウム板１７が接合されている。このアルミニウム
板１７の裏面にアルミニウム系ろう材１８、または、は
んだを介してアルミニウム−シリコン合金製の放熱フィ
ン１９が接合されている。このアルミニウム系ろう材１
８としては例えば融点が５７７℃以下のＡｌ−Ｇｅ合金
、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ合金等が使用され
る。その他の構成および作用は、第１実施例と同じであ
る。
【００２１】この実施例に係る半導体装置実装用基板に
おいても、半導体装置実装用基板全体に生じる熱応力に
よる反りを低減できる。また、既存の回路形成用のセラ
ミックス基板に、アルミニウム系ろう材１８によってア
ルミニウム合金製の放熱フィンを接合することにより、
容易に製造できる。
おいても、半導体装置実装用基板全体に生じる熱応力に
よる反りを低減できる。また、既存の回路形成用のセラ
ミックス基板に、アルミニウム系ろう材１８によってア
ルミニウム合金製の放熱フィンを接合することにより、
容易に製造できる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、基板の製造工数を低減
することができ、基板全体としての重量を軽減すること
ができるとともに、基板と放熱フィンとの密着性を高め
ることができた。また、窒化アルミニウム系焼結体をセ
ラミックス基板として使用することにより、放熱性を改
善することができた。また、熱応力による反りを低減で
きた。
することができ、基板全体としての重量を軽減すること
ができるとともに、基板と放熱フィンとの密着性を高め
ることができた。また、窒化アルミニウム系焼結体をセ
ラミックス基板として使用することにより、放熱性を改
善することができた。また、熱応力による反りを低減で
きた。
【図１】本発明の第１実施例に係る半導体装置実装用セ
ラミックス基板を示す断面図である。
ラミックス基板を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る半導体装置実装用セ
ラミックス基板を示す断面図である。
ラミックス基板を示す断面図である。
【図３】従来のセラミックス基板を示す断面図である。
１１ 窒化アルミニウム基板
１２ 半導体チップ
１３ 放熱フィン
１４ ろう材
１６ アルミナ基板
１７ アルミニウム板
１８ アルミニウム系ろう材
１９ アルミニウム製の放熱フィン
Claims (4)
- 【請求項１】 表面に半導体装置が実装されるセラミ
ックス基板と、このセラミックス基板の裏面にアルミニ
ウム系ろう材を介して接合されたアルミニウム製または
アルミニウム合金製の放熱フィンと、を有することを特
徴とする半導体装置実装用基板。 - 【請求項２】 上記セラミックス基板は、窒化アルミ
ニウム系焼結体からなることを特徴とする請求項１記載
の半導体装置実装用基板。 - 【請求項３】 上記アルミニウム合金製の放熱フィン
は、アルミニウム−シリコン合金からなることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の半導体装置実装用
基板。 - 【請求項４】 上記セラミックス基板の裏面に上記ア
ルミニウム系ろう材を介して接合されたアルミニウム板
と、このアルミニウム板の裏面にアルミニウム系ろう材
またははんだを介して接合されたアルミニウム−シリコ
ン合金製の放熱フィンと、を有することを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の半導体装置実装用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26290391A JP3063299B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-09-13 | 半導体装置実装用基板 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-81397 | 1991-03-20 | ||
| JP8139791 | 1991-03-20 | ||
| JP26290391A JP3063299B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-09-13 | 半導体装置実装用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04363052A true JPH04363052A (ja) | 1992-12-15 |
| JP3063299B2 JP3063299B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=26422422
Family Applications (1)
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