JPH04363052A - 半導体装置実装用基板 - Google Patents

半導体装置実装用基板

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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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宏和 田中
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誠 鳥海
Hideaki Yoshida
秀昭 吉田
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    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【図3】従来のセラミックス基板を示す断面図である。
【符号の説明】
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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
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