JPH0496355A - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
半導体デバイスの製造方法Info
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- JPH0496355A JPH0496355A JP2214027A JP21402790A JPH0496355A JP H0496355 A JPH0496355 A JP H0496355A JP 2214027 A JP2214027 A JP 2214027A JP 21402790 A JP21402790 A JP 21402790A JP H0496355 A JPH0496355 A JP H0496355A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/35—Mechanical effects
- H01L2924/351—Thermal stress
- H01L2924/3511—Warping
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】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、セラミック基板上に半導体素子を含む電子部
品を配設した半導体デバイスの製造方法に係り、特にセ
ラミック基板と放熱板との接着に関するものである。
品を配設した半導体デバイスの製造方法に係り、特にセ
ラミック基板と放熱板との接着に関するものである。
８８発明の概要
本発明はセラミック基板の一方側に半導体素子を取り付
け、他方側の放熱板を半田付けする半導体デバイスにお
いて、放熱板の反接着面側が凸状となるよう予め反りを
つけることによって、半田付後の冷却に伴う反りを相殺
して熱抵抗を低減したものである。
け、他方側の放熱板を半田付けする半導体デバイスにお
いて、放熱板の反接着面側が凸状となるよう予め反りを
つけることによって、半田付後の冷却に伴う反りを相殺
して熱抵抗を低減したものである。
Ｃ８従来の技術
第２図は半導体デバイスの構成を示したもので、Ａｉ
２０ ｓ （アルミナ）またはＡＩＮ（窒化アルミ）な
どの材質が用いられるセラミック基板１の両面には１５
〜２０μｍのＷのメタライズ層１１．１２が形成される
。その一方の面には銅板などの導体ｌＯを介して半導体
素子やダイオードなどの電子部品２が実装され、他方の
面には半導体素子の動作時に発生する熱を外部に放出す
るために、放熱板３が接続される。なお、この接続には
半田４が用いられる。放熱板３は、ボルト５を介して放
熱フィン６に取り付けられ、最終的には、半導体素子２
などの外周は樹脂などよりなるケース７によって封止さ
れる。
２０ ｓ （アルミナ）またはＡＩＮ（窒化アルミ）な
どの材質が用いられるセラミック基板１の両面には１５
〜２０μｍのＷのメタライズ層１１．１２が形成される
。その一方の面には銅板などの導体ｌＯを介して半導体
素子やダイオードなどの電子部品２が実装され、他方の
面には半導体素子の動作時に発生する熱を外部に放出す
るために、放熱板３が接続される。なお、この接続には
半田４が用いられる。放熱板３は、ボルト５を介して放
熱フィン６に取り付けられ、最終的には、半導体素子２
などの外周は樹脂などよりなるケース７によって封止さ
れる。
Ｄ０発明が解決しようとする課題
第３図で示すように、セラミック基板１と放熱板３とを
加熱装置を用いて半田付けし、その後冷却すると、セラ
ミック基板１と放熱板３との材料の差による熱膨張係数
の違いにより、歪みが発生して凹状のδの反りが生じる
。この反った状態で放熱フィン６にボルト締して取り付
けたとしても、δが大きければ大きい程、両者の接触面
積が減少して放熱性が悪くなり、半導体素子の熱抵抗の
増大となる問題を有している。
加熱装置を用いて半田付けし、その後冷却すると、セラ
ミック基板１と放熱板３との材料の差による熱膨張係数
の違いにより、歪みが発生して凹状のδの反りが生じる
。この反った状態で放熱フィン６にボルト締して取り付
けたとしても、δが大きければ大きい程、両者の接触面
積が減少して放熱性が悪くなり、半導体素子の熱抵抗の
増大となる問題を有している。
８９課題を解決するための手段と作用
本発明は、セラミック基板上に電子部品を取り付け、そ
の反対側に放熱板を接着するものにおいて、第１図（ａ
）で示すように予め放熱板の反セラミック基板側にδ１
の凸状の反りを形成したものである。このような反りを
形成することにより、セラミック基板と放熱板とを加熱
装置を用いて半田付けし、その後冷却すると、両材料の
熱膨張係数の差により放熱板に反りが発生する。この反
りは凹状の反りとなってδ、がδ、に縮小される。
の反対側に放熱板を接着するものにおいて、第１図（ａ
）で示すように予め放熱板の反セラミック基板側にδ１
の凸状の反りを形成したものである。このような反りを
形成することにより、セラミック基板と放熱板とを加熱
装置を用いて半田付けし、その後冷却すると、両材料の
熱膨張係数の差により放熱板に反りが発生する。この反
りは凹状の反りとなってδ、がδ、に縮小される。
Ｆ、実施例
凸状の反り寸法δは、セラミック基板および放熱板の形
状９寸法、熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比、温度差
などの材料定数から決められるが、以下実験によって熱
抵抗値を測定した、なお実験は、比較のために従来のよ
うに反りを作らない比較例１．２と、反りをつけた実施
例１゜２とで行われた。
状９寸法、熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比、温度差
などの材料定数から決められるが、以下実験によって熱
抵抗値を測定した、なお実験は、比較のために従来のよ
うに反りを作らない比較例１．２と、反りをつけた実施
例１゜２とで行われた。
比較例１
（１）セラミック基板としてＡ１２Ｎの材質を用いてそ
の面に２０μｍのＷメタライズを施し、形状０．８ｔｘ
２９ｘ３２のものを２枚用意した。
の面に２０μｍのＷメタライズを施し、形状０．８ｔｘ
２９ｘ３２のものを２枚用意した。
（２）放熱板は銅放熱板を用い、形状４ ’Ｘ ３３ｘ
９１の平板状のものを使用した。
９１の平板状のものを使用した。
上記（１）、（２）のセラミック基板と銅放熱板とをｐ
ｂ ／ ｓ ｎ ＝ ４０ ／ ６０の半田を用いて
接続した。冷却後における最大歪量（第３図で示す凹状
の反り）は７０〜８０μｍであった。接着されたセラミ
ック基板にＳｌサイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード
を実装して樹脂封止後、熱抵抗を測定した。
ｂ ／ ｓ ｎ ＝ ４０ ／ ６０の半田を用いて
接続した。冷却後における最大歪量（第３図で示す凹状
の反り）は７０〜８０μｍであった。接着されたセラミ
ック基板にＳｌサイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード
を実装して樹脂封止後、熱抵抗を測定した。
比較例２
（１）セラミック基板としてＡ（ｌｖｏｓを用いてその
面に２０μｍのＷメタライズを施し、形状０゜８’ｘ２
９ｘ３２のものを２枚用意した。
面に２０μｍのＷメタライズを施し、形状０゜８’ｘ２
９ｘ３２のものを２枚用意した。
（２）放熱板は銅放熱板を用い、形状４ ’Ｘ ３３Ｘ
９１の平板状のものを使用した。
９１の平板状のものを使用した。
上記（１）、（２）のセラミック基板と銅放熱板とをｐ
ｂ ／ ｓ ｎ ＝ ４０ ／ ６０の半田を用いて接
続した。このときにおける最大歪量（凹状の反り）は５
０〜６０μｍであった。接続されたセラミック基板にＳ
ｌサイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオードを実装して樹
脂封止後、熱抵抗を測定した。
ｂ ／ ｓ ｎ ＝ ４０ ／ ６０の半田を用いて接
続した。このときにおける最大歪量（凹状の反り）は５
０〜６０μｍであった。接続されたセラミック基板にＳ
ｌサイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオードを実装して樹
脂封止後、熱抵抗を測定した。
実施例１
（１）セラミック基板としてＡＱＮを用い、その面に２
０μｍのＷメタライズを施し、形状０．８１ｘ２９ｘ３
２のものを２枚用意した。
０μｍのＷメタライズを施し、形状０．８１ｘ２９ｘ３
２のものを２枚用意した。
（２）放熱板は銅放熱板を用い、形状４ ’Ｘ ３３Ｘ
９１のものに、第１図（ａ）で示す凸状の反りδ、−１
００〜１１０μｍを設けた。
９１のものに、第１図（ａ）で示す凸状の反りδ、−１
００〜１１０μｍを設けた。
上記（１）、（２）のセラミック基板と銅放熱板とをｐ
ｂ ／ ｓ ｎ ＝ ４０ ／ ６０の半田を用いて
接続した。このときにおける凸状の反り寸法δ。
ｂ ／ ｓ ｎ ＝ ４０ ／ ６０の半田を用いて
接続した。このときにおける凸状の反り寸法δ。
（第１図（ｂ））は３０〜４０μｍであった。接続され
たセラミック基板上にＳｌサイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、
ダイオードを実装した樹脂封止後、熱抵抗を測定した。
たセラミック基板上にＳｌサイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、
ダイオードを実装した樹脂封止後、熱抵抗を測定した。
実施例２
（１）セラミック基板としてＡＱｖＯ３を用い、その面
に２０μｍのＷメタライズを施し形状０．８１ｘ２９ｘ
３２のものを２枚用意した。
に２０μｍのＷメタライズを施し形状０．８１ｘ２９ｘ
３２のものを２枚用意した。
（２）放熱板は銅放熱板を用い、形状４ ’Ｘ ３３Ｘ
９１のものに、８０〜９０μｍの傾斜をつけて加工した
。
９１のものに、８０〜９０μｍの傾斜をつけて加工した
。
上記（１）、（２）のセラミック基板と銅放熱板とをｐ
ｂ ／ ｓ ｎ −４０／ ６０の半田を用いて接続
した。このときにおける凸状の反り寸法δ、は３０〜４
０μｍであった。接続されたセラミック基板上にＳｌサ
イリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオードを実装して樹脂封
止後、熱抵抗を測定した。
ｂ ／ ｓ ｎ −４０／ ６０の半田を用いて接続
した。このときにおける凸状の反り寸法δ、は３０〜４
０μｍであった。接続されたセラミック基板上にＳｌサ
イリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオードを実装して樹脂封
止後、熱抵抗を測定した。
以上の比較例１．２と、実施例１．２の各熱抵抗の測定
結果は次表の通りで、実施例１のものが最も熱抵抗が低
い結果となった。
結果は次表の通りで、実施例１のものが最も熱抵抗が低
い結果となった。
また、この実験によって銅放熱板に与える凸状の反り寸
法は、半田付後に生ずる反りに対して１０〜１００μｍ
加算すると好適であることがわかった。すなわち、１０
μｍ未満となると、両端を放熱フィンにボルト締めした
際に反りが生じて接触面積が減少する。また１００μｍ
を超えた場合には、放熱フィンへのボルト締めの際にセ
ラミック基板および実装した半導体素子に歪みを与え、
場合によってはそれらに破損するおそれが生ずる。
法は、半田付後に生ずる反りに対して１０〜１００μｍ
加算すると好適であることがわかった。すなわち、１０
μｍ未満となると、両端を放熱フィンにボルト締めした
際に反りが生じて接触面積が減少する。また１００μｍ
を超えた場合には、放熱フィンへのボルト締めの際にセ
ラミック基板および実装した半導体素子に歪みを与え、
場合によってはそれらに破損するおそれが生ずる。
Ｇ０発明の効果
以上のように本発明は、セラミック基板と銅放熱板との
半田付けの際に生ずる反りの値に対し、３０〜４０μｍ
余計に凸状となるような反りを銅放熱板にもたせるよう
にしたものであるから、半田付は時に生じる凹状の反り
を吸収し、且つ余分の３０〜４０μｍの凸状の反りは、
放熱フィンへの取り付は時に吸収されてフラットの状態
となり接触面積が増大する。このため樹脂封止後の半導
体素子の熱抵抗が大巾に減少する利点を有するものであ
る。
半田付けの際に生ずる反りの値に対し、３０〜４０μｍ
余計に凸状となるような反りを銅放熱板にもたせるよう
にしたものであるから、半田付は時に生じる凹状の反り
を吸収し、且つ余分の３０〜４０μｍの凸状の反りは、
放熱フィンへの取り付は時に吸収されてフラットの状態
となり接触面積が増大する。このため樹脂封止後の半導
体素子の熱抵抗が大巾に減少する利点を有するものであ
る。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は半導
体デバイスの構成図、第３図は従来の半導体デバイスの
製造工程説明図である。 ｌ・・・セラミック基板、 ２・・・半導体素子、 ３・・・放 熱板、 ４・・・半田、 ５・・・ボルト、 ６・・・放熱フィン。 第３図
体デバイスの構成図、第３図は従来の半導体デバイスの
製造工程説明図である。 ｌ・・・セラミック基板、 ２・・・半導体素子、 ３・・・放 熱板、 ４・・・半田、 ５・・・ボルト、 ６・・・放熱フィン。 第３図
Claims (1)
- セラミック基板の一方の面に半導体素子を含む電子部品
を取り付け、且つ他方の面に放熱板を接着するものにお
いて、前記セラミック基板と放熱板の接着に際し、予め
放熱板の反接着面が凸状となるよう反りをもたせたこと
を特徴とする半導体デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214027A JPH0496355A (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 半導体デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214027A JPH0496355A (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 半導体デバイスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0496355A true JPH0496355A (ja) | 1992-03-27 |
Family
ID=16649064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2214027A Pending JPH0496355A (ja) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | 半導体デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0496355A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7100281B2 (en) * | 2004-03-15 | 2006-09-05 | International Business Machines Corporation | Heat sink and method of making the same |
| JP2008091959A (ja) * | 2007-12-28 | 2008-04-17 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US7632716B2 (en) | 2003-06-09 | 2009-12-15 | Sumitomo Metal (Smi) Electronics Devices, Inc. | Package for high frequency usages and its manufacturing method |
| JP2013201289A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| KR101402924B1 (ko) * | 2005-01-19 | 2014-06-02 | 후지 덴키 가부시키가이샤 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
| JP5601384B2 (ja) * | 2011-02-08 | 2014-10-08 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール用放熱板の製造方法、その放熱板およびその放熱板を用いた半導体モジュール |
| JP2015170826A (ja) * | 2014-03-10 | 2015-09-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法 |
| US9711430B2 (en) | 2012-09-13 | 2017-07-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device, method for installing heat dissipation member to semiconductor device, and a method for producing semiconductor device |
-
1990
- 1990-08-13 JP JP2214027A patent/JPH0496355A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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