JPH0786444A - 半導体用複合放熱基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２以上の単位基板を重ねて接合した構造であ
って、全体に反りがなく且つ接合部の欠陥が少なく、セ
ラミックスパッケージに適用することが可能な半導体用
複合放熱基板を製造する方法を提供する。 【構成】 予め各単位基板１、２の接合面に、拡散係数
の高い金属からなり且つその融点が複合放熱基板４のセ
ラミックスパッケージング材料への組み付けに用いる接
合材の融点よりも高い金属被覆層を形成し、各単位基板
１、２を互いの金属被覆層が接触するように積層し、必
要に応じ応力緩和金属層３を介在させ、加圧しながら非
酸化性雰囲気中、還元性雰囲気中又は真空中において前
記融点より低い温度に加熱して接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ等の半導体素子を
搭載してパッケージング材料に組み付けるために用い
る、積層構造の半導体用複合放熱基板の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子は高集積化及び高速化
が進んでおり、且つダウンサイジングの傾向が顕著であ
るため、高性能の半導体素子がワークステーションやパ
ーソナルコンピューター等にも搭載されるようになって
いる。このような傾向に伴い、ワークステーションやパ
ーソナルコンピューター等でも搭載された半導体素子の
冷却が重要な課題となり、安価で且つ性能的に優れた半
導体用放熱基板を大量に提供することが求められてい
る。

【０００３】半導体用放熱基板には、搭載した半導体素
子から発生される熱を効率良く放熱するため高い熱伝導
度を有することと共に、熱応力を極力小さくするため半
導体素子や各種パッケージング材料と熱膨張係数が近似
していることが基本的に必要である。即ち、半導体素
子、放熱基板及びパッケージング材料の間に大きな熱膨
張係数の差異が存在すると、それぞれの接合部に熱応
力、熱歪等が発生し、パッケージの気密性が阻害された
り、半導体素子に悪影響が生ずるからである。

【０００４】かかる要求に照らして、従来からＷ又はＭ
ｏ、あるいは溶浸法又は焼結法により製造されるＣｕ−
Ｗ又はＣｕ−Ｍｏのような複合合金、Ｗ−Ｃｕ−Ｎｉ焼
結合金、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃｕクラッド材、ＡｌＮのような
セラミックスが放熱基板材料として一般的に使用されて
いる。特に、Ｃｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏ複合合金は、焼結
法又は特公平２−３１８６３号公報に示されるごとくＷ
又はＭｏの多孔質焼結体中にＣｕを溶浸させる溶浸法に
より製造され、Ｃｕ含有量を変えることによって熱伝導
率と熱膨張係数を変え得る点で優れている。

【０００５】しかし、放熱基板の熱膨張係数が半導体素
子又はパッケージング材料と比較的近似している場合に
おいても、最近は半導体素子が大径化しているため、更
に半導体素子への熱応力や熱歪を極力抑えることが望ま
れている。このため、半導体素子搭載部には半導体素子
と近似した熱膨張係数を有する材料を、及びアルミナ等
のパッケージング材料との接合部にはパッケージング材
料と近似した熱膨張係数を有する別の材料を用いた、即
ち２種以上の材料を組み合わせて構成した複合放熱基板
が提案されている。

【０００６】例えば、特開平５−６３３１３号公報に
は、半導体素子と近似した熱膨張係数を有する第１部材
と、エポキシ樹脂等の絶縁性基材と近似した熱膨張係数
を有する第２部材とを、溶接、ロウ付け又は接着剤で接
合した放熱基板が開示されている。しかしながら、溶接
又はロウ付けにより高温で熱膨張係数の異なる材料を直
接接合すれば、熱応力により材料に反りが発生するた
め、半導体素子と放熱基板との密着性を確保できないと
いう問題点があった。又、接着剤による接合では、接着
剤の熱伝導率が小さいため、半導体素子の放熱を阻害す
る欠点があった。

【０００７】又、特開昭５８−１８１７７１号公報に
は、放熱性に優れたセラミックス基板として使用される
銅−セラミックス複合体の製法として、Ｃｕとセラミッ
クスの間にＡｌ箔を介在させ、５４８℃から約６５０℃
の温度でＡｌを固相拡散させることにより接合する方法
が開示されている。しかし、ＣｕとＡｌを５００℃以上
の温度で接合すると脆性金属間化合物であるＣｕＡｌ₂
が生成し、接合強度を確保できない欠点があった。

【０００８】更に、Ａｌの融点は約６６０℃であり、こ
の複合体基板を後にセラミックスのパッケージング材料
に組み付ける際に接合材として用いられる共晶銀ロウの
融点（一般に７８０℃）より低いから、パッケージング
材料への組み付け時の熱でＣｕとセラミックスを接合し
ているＡｌが再溶融してしまう。従って、銅とセラミッ
クスの間の位置ズレ、接合層の酸化や欠陥の発生等の２
次的不具合が生じ、セラミックスパッケージング材料へ
の適用が不可能であるという大きな問題点があった。

【０００９】尚、上記のような熱膨張係数の整合性や放
熱性の要求に基づく積層構造の複合放熱基板のほかに、
単なる構造上の要求に基づく段付き形状の放熱基板も知
られている。しかし、従来の段付き形状の放熱基板は、
１つの材料から切削加工等の機械加工により一体物とし
て製造されていたため、生産性が低く大量生産に不向き
であり、コストが非常に高いという欠点があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の事情に鑑み、２以上の単位基板を重ねて接合した構造
であって、全体に反りがなく且つ接合部の欠陥が少な
く、半導体素子を搭載してセラミックスパッケージに適
用することが可能な半導体用複合放熱基板を、生産性良
く安価に製造する方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する２以上の単位基板を重ねて接合し
た半導体用複合放熱基板の製造方法は、予め各単位基板
の少なくとも接合に供する面に、拡散係数の高い同一又
は別の金属からなり且つその融点又は液相形成温度が前
記複合放熱基板のセラミックスパッケージング材料への
組み付けに用いる接合材の融点よりも高い金属被覆層を
形成し、各単位基板を互いの金属被覆層が接触するよう
に重ねて加圧しながら、非酸化性雰囲気中、還元性雰囲
気中又は真空中において前記融点又は液相形成温度より
低い温度に加熱して接合することを特徴とする。

【００１２】尚、金属被覆層は単一又は２種以上の金属
からなり、各単位基板毎に同一金属又は別の金属で形成
してよい。ただし、全ての金属被覆層が同一の単一金属
からなる場合はその金属の融点を基準にするが、その他
の場合には２種以上の金属又は単位基板毎に別の金属が
同一温度で溶融するとは限らないので、組み合わせた金
属の少なくとも一部が液相となる液相形成温度を考慮す
る必要がある。

【００１３】

【作用】本発明方法においては、２以上の単位基板を重
ねて接合するのに、各単位基板に形成した金属被覆層の
固相拡散を使用する。固相拡散のための金属被覆層は、
接合により得られた複合放熱基板を後にセラミックスパ
ッケージング材料へ組み付ける際に熱によって接合層が
溶融したり、位置ズレや酸化等の欠陥が発生したりする
ことのないように、セラミックスパッケージング材料へ
の組み付けに用いる接合材の融点よりも高い融点又は液
相形成温度を有することが必要である。

【００１４】セラミックスパッケージング材料への組み
付けには一般に銀ロウが使用されるので、例えば一般的
な共晶銀ロウの融点である約７８０℃よりも高い融点又
は液相形成温度を持ち、拡散係数の高い金属からなる金
属被覆層が好ましい。かかる金属被覆層としてはＣｕ、
Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ａｕ、Ａ
ｕ−Ｎｉ、Ａｕ−Ａｇ、又はＰｄ−Ａｇ−Ｃｕ等を挙げ
ることができる。尚、２以上の各単位基板に形成する金
属被覆層は、前記のごとく互いに同一でも別々であって
もよいが、接合時の加熱温度はその融点又は液相形成温
度より低い温度で固相拡散させることが重要である。

【００１５】単位基板への金属被覆層の形成は、メッ
キ、印刷、蒸着等の公知の金属皮膜形成法を利用する。
金属被覆層の厚さは１〜１０μｍの範囲が好ましく、３
〜１０μｍの範囲が更に好ましい。その理由は、金属被
覆層の厚さが１μｍ未満では被覆層が薄すぎるために金
属の固相拡散が不十分となり、１０μｍを越えると金属
被覆層の形成コストが上昇するからである。

【００１６】一方、単位基板は従来から放熱基板材料と
して使用されているものでよく、例えばＷ又はＭｏ、溶
浸法又は焼結法により製造されるＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍ
ｏ複合合金、Ｗ−Ｃｕ−Ｎｉ焼結合金、Ｃｕ−Ｍｏ−Ｃ
ｕクラッド材、ＡｌＮやＳｉＣ等のセラミックスがあ
る。半導体素子がＳｉである場合その搭載部としては上
記いずれの材料も使用可能であり、パッケージング材料
がＡｌ₂Ｏ₃の場合その接合部はＣｕ−Ｗ又はＣｕ−Ｍｏ
複合合金が好ましい。Ｃｕ−Ｗ複合合金からなる単位基
板の場合には、少なくとも接合に供する面のＷのみをエ
ッチング除去することにより活性度の高いＣｕを表面に
残すことができるので、この表面に残ったＣｕを金属被
覆層とすることが可能である。

【００１７】金属被覆層を形成した２以上の単位基板
は、互いに金属被覆層を重ねて積層した状態で加圧しな
がら、非酸化性雰囲気中、還元性雰囲気中又は真空中に
おいて金属被覆層の融点又は液相形成温度より低い温度
に加熱する。この加熱により金属被覆層の金属が互いに
単位基板内に固相拡散し、均一で強固な接合が達成され
る。この固相拡散によれば、溶接やロウ付けはもちろん
液相温度での接合よりも低温で接合できるので、得られ
る複合放熱基板の反りを抑えることができ、接合層に欠
陥が発生することも少ない。

【００１８】又、半導体素子を搭載すべき部分には半導
体素子とほぼ同等の熱膨張係数をもつ単位基板を使用
し、パッケージング材料と接合すべき部分にはパッケー
ジング材料とほぼ同等の熱膨張係数をもつ単位基板を使
用することによって、半導体素子及びパッケージング材
料にかかる熱応力や熱歪を最小限度に抑え、半導体素子
の性能とパッケージの気密封止性を保持することが可能
である。更に、段付き形状の放熱基板を作製する場合に
も、外径寸法の異なる２以上の単位基板を接合するだけ
でよく、従来のように機械加工を施す必要がないから生
産性に優れ、製造コストを大幅に削減することができ
る。

【００１９】本発明方法の固相拡散接合条件には加熱温
度、加熱時間、加圧力等があり、接合層の品質に最も影
響を及ぼす条件は加熱温度である。固相拡散での加熱温
度は当然に単位基板の融点又はその構成金属の融点より
も低いので、単位基板そのものを劣化させ又は変質させ
ることはない。しかし、金属被覆層が液化して流動する
と、応力による基板の反りや接合層の欠陥が発生しやす
いので、加熱温度は前記のごとく金属被覆層の融点又は
液相形成温度より低いことが必要であり、しかも金属被
覆層の融点又は液相形成温度に近い温度ほど望ましい。

【００２０】固相拡散による接合を得るための加熱時間
は、１時間未満では固相拡散が不十分で強固な接合が得
られず、５時間を越えると大量生産に適さずコスト高と
なるので、１〜５時間の範囲が好ましい。又、加圧力は
０.１ｋｇ／ｃｍ²未満では固相拡散が不十分で強固な接
合が得られず、１０ｋｇ／ｃｍ²を越えると重量が過大
となり、プッシャー炉やバッチ炉への投入量が少なくな
り、従って大量生産に適さずコスト高となるので、０.
１〜１０ｋｇ／ｃｍ²の範囲が好ましい。

【００２１】異なる単位基板の組み合わせによっては、
互いの熱膨張係数の差により接合後の残留応力による反
りの発生等が顕著になる場合があるので、各単位基板の
間に延性に富んだ軟質金属からなる応力緩和金属層を介
在させることが好ましい。これにより、単位基板の材質
が異なる場合であっても単位基板相互の応力が緩和さ
れ、得られる複合放熱基板の反りを抑えることができる
と同時に、接合層の欠陥を顕著に低下させ、高い信頼性
の接合を得ることができる。

【００２２】応力緩和金属層を構成する軟質金属の融点
も複合放熱基板のパッケージング材料への組み付けに用
いる接合材の融点より高いことが必要であり、かかる軟
質金属としてはＣｕが好ましい。又、応力緩和金属層は
軟質金属の板材であってもよいし、単位基板表面の金属
被覆層の上に更に被覆層として形成してもよい。金属被
覆層の厚さは０.１５〜３.０ｍｍの範囲が好ましい。そ
の理由は、厚さが０.１５ｍｍ未満では応力を緩和する
効果が得られず、３.０ｍｍを越えると単位基板との間
の熱膨張係数の差による応力が過大となるため、やはり
応力緩和の効果がなくなるからである。

【００２３】上記した本発明方法によって製造される複
合放熱基板は、２以上の単位基板を重ねて接合した構造
であって、反りがなく且つ接合部の欠陥が少ないうえ、
アルミナ等のセラミックスパッケージング材料へ組み付
ける際に、熱によって接合層が溶融したり、接合の位置
ズレや、接合層の酸化等の欠陥が発生したりすることが
ないので、セラミックスパッケージング材料への適用が
可能である。

【００２４】即ち、セラミックスパッケージング材料へ
の組み付けには一般に銀ロウが接合材として使用され、
例えば通常の共晶銀ロウの融点は約７８０℃程度である
が、本発明の接合層はかかる接合材の融点よりも高い融
点又は液相形成温度を有する金属被覆層によって形成さ
れているので、セラミックスパッケージング材料への組
み付け時の熱の影響を受けることがない。

【００２５】

【実施例】実施例１ 図１に示すごとく寸法の異なる２枚の単位基板を接合し
て段付き形状の複合放熱基板を作製するため、半導体素
子搭載部を構成する第１単位基板１の材料として、Ｓｉ
（熱膨張係数４.２×１０^-6／ｋ）とぼぼ同等の熱膨張
係数をもつ純Ｍｏ（同５.１×１０^-6／ｋ）、純Ｗ（同
４.５×１０^-6／ｋ）、ＡｌＮ（同４.５×１０^-6／
ｋ）、及びＳｉＣ（同３.７×１０^-6／ｋ）を選択し、
２０×２０×１ｍｍの形状に加工した。両第１単位基板
１のうちＡｌＮとＳｉＣには上下両表面に予めスクリー
ン印刷法によりＷメタライズを施した後、これら全ての
各第１単位基板１の上下両表面にＣｕメッキを施し、厚
さ５μｍのＣｕからなる金属被覆層を形成した。

【００２６】一方、セラミックスパッケージング材料と
接合すべき第２単位基板２の材料として、Ａｌ₂Ｏ₃（熱
膨張係数６.５×１０^-6／ｋ）と同程度の熱膨張係数を
もつ１０重量％Ｃｕ−Ｗ複合合金（同６.５×１０^-6／
ｋ）を選択し、４０×４０×１ｍｍの形状に加工した。
尚、このＣｕ−Ｗ複合合金は、メッキ膨れ等の欠陥が生
じないように、工程を管理した溶浸法により密度が実質
的に１００％となるように製造したものである。その
後、この第２単位基板２の上下両表面にＣｕメッキを施
し、厚さ５μｍのＣｕからなる金属被覆層を形成した。

【００２７】次に、第１単位基板１と第２単位基板２を
Ｃｕの金属被覆層が重なるように積層し、更に両者の間
に２０×２０×０.５ｍｍの形状に加工した純Ｃｕから
なる応力緩和金属層３を挟み込んだ。この状態で第１単
位基板１と第２単位基板２の間に０.５ｋｇ／ｃｍ²の加
圧力をかけ、プッシャー炉を用いて水素還元性雰囲気中
１０００℃で３時間加熱した。その結果、金属被覆層で
あるＣｕの固相拡散により、各第１単位基板１と第２単
位基板２からなる段付き形状の複合放熱基板４がそれぞ
れ得られた。

【００２８】得られた各複合放熱基板４について、反り
の発生状況を４０×４０ｍｍの基板対角線に沿って測定
した結果、及び接合層の欠陥率を水浸法の画像処理超音
波探傷装置により調査した結果を、各第１単位基板１毎
に表１にそれぞれ示した。複合放熱基板における反りの
規格は±５０μｍ以内、欠陥率の規格は１０％以内とな
っている。尚、欠陥率（％）とは接合部の欠陥面積の全
接合部面積に占める割合である。

【００２９】

【表１】 （注）各数値は試料３０個の平均であり、（）内は標準
偏差である。

【００３０】比較のために、接合時の温度を金属被覆層
のＣｕの融点以上である１１５０℃とした以外は上記実
施例１と同様にして接合した場合（液相接合法）、及び
上記実施例１と同じ寸法に加工した第１単位基板と第２
単位基板（共に金属被覆層なし）及び応力緩和金属層
を、従来の共晶銀ロウを用いて接合した場合（銀ロウ付
け法）について、それぞれ上記と同様の評価を行い、結
果を表２及び表３に示した。

【００３１】

【表２】 （注）各数値は試料３０個の平均であり、（）内は標準
偏差である。

【００３２】

【表３】 （注）各数値は試料３０個の平均であり、（）内は標準
偏差である。

【００３３】固相拡散法の本発明方法によれば、反りの
発生量は充分に±５０μｍの規格内に入り且つそのバラ
ツキも小さいので、半導体素子及びパッケージング材料
との高度な密着性を確保でき、半導体素子の発生する熱
の放熱やパッケージング後の気密性に何ら支障を来さな
い。又、接合層は欠陥率が１０％の規格内で且つそのバ
ラツキも小さく、放熱性の低下等のない高品質のもので
ある。このように、本発明方法によれば、外径寸法４０
ｍｍの大径の複合放熱基板であっても、規格に適合した
強固で信頼性の高い接合を得ることができた。

【００３４】一方、比較例の液相接合法では応力緩和金
属層のＣｕが溶融して流出するために、応力を充分緩和
できず非常に大きな反りが発生して実用化に不適であ
り、接合層の欠陥率のバラツキが大きくなるため歩留り
が低下した。又、比較例の銀ロウ付け法の場合には、接
合層の欠陥率が規格を遥かに越えるため、やはり実用化
に適さない。

【００３５】参考のため、純Ｍｏの第１単位基板とＣｕ
−Ｗ複合合金の第２単位基板をＣｕの応力緩和金属層を
介して接合した本発明の複合放熱基板について、接合層
の断面写真を図２に示す。この図２からも接合層に欠陥
が認められないことが判る。尚、金属被覆層として、Ｃ
ｕの代わりに、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−
Ａｕ、Ａｕ−Ｎｉ、Ａｕ−Ａｇ、又はＰｄ−Ａｇ−Ｃｕ
を使用した場合も、上記Ｃｕの金属被覆層の場合とほぼ
同様の結果が得られた。

【００３６】実施例２ １０重量％Ｃｕ−Ｗ複合合金を実施例１と同様に切断し
た第２単位基板を、フェリシアン化カリウムを主成分と
する溶液からなるＷエッチング液に６０秒間浸漬するこ
とにより表面のＷを除去し、Ｃｕの金属被覆層を形成さ
せた。この第２単位基板を実施例１と同じ第１単位基板
及び応力緩和金属層を用いて、実施例１と同じ条件で接
合させた。得られた本発明の各複合放熱基板について、
実施例１と同様の評価を行った結果を表４に示した。

【００３７】

【表４】 （注）各数値は試料３０個の平均であり、（）内は標準
偏差である。

【００３８】実施例３ 図３に示すように、上記実施例１及び実施例２で製造し
た本発明の各複合放熱基板４を、端子７を具え配線を施
したＡｌ₂Ｏ₃のセラミックスパッケージング材料５に適
用し、Ａｇ：Ｃｕ＝７２：２８の共晶銀ロウ（共晶点７
８０℃）を用いた銀ロウ付けにより接合した。その結
果、本発明方法による複合放熱基板４は接合層が固相拡
散によるＣｕ層であるため、接合層の融点はＣｕの融点
１０８３℃に等しく、この融点は共晶銀ロウの融点より
も高いため接合部に品質の劣化は全く起こらなかった。

【００３９】一方、実施例１において比較のために製造
した従来の銀ロウ付け法による複合放熱基板では、共晶
銀ロウを用いたＡｌ₂Ｏ₃のセラミックスパッケージング
材料との接合時に複合放熱基板の接合部が再溶融し、段
付き部分の位置ずれや、接合部からのロウ材の流出によ
る接合部での欠陥の発生、接合部での酸化層の生成等が
認められた。

【００４０】更に、上記のごとくＡｌ₂Ｏ₃のセラミック
スパッケージング材料５に組み付けた本発明の複合放熱
基板４について、−６５℃×３０分〜１５０℃×３０分
のヒートサイクルを１０００サイクル行うヒートサイク
ルテストを実施した。しかし、テスト後においても接合
部等に欠陥の発生は認められず、パッケージの気密封止
性にも全く問題は生じなかった。

【００４１】又、上記のごとくセラミックスパッケージ
ング材料５に組み付けた本発明の複合放熱基板４の半導
体素子搭載部に半導体素子６を搭載し、ボンディングワ
イヤー８でセラミックスパッケージング材料５の配線と
接続した。本発明による複合放熱基板の熱膨張係数で
は、半導体素子搭載部はＳｉの半導体素子６と及びパッ
ケージング材料との接合部はＡｌ₂Ｏ₃のセラミックスパ
ッケージング材料５とそれぞれ近似しているので、１５
ｍｍ以上の大径の半導体素子６を搭載する場合にも熱膨
張差による熱応力を極力抑制でき、パッケージの気密封
止性にも何ら影響を及ぼさないことが確認できた。

【００４２】実施例４ 単位基板の材料として１０重量％Ｃｕ−Ｗ複合合金と１
２.５重量％Ｃｕ−Ｍｏ複合合金を選択し、それぞれの
外径が２０×２０×１ｍｍと４０×４０×１ｍｍの外径
寸法の異なる２枚の単位基板を作製した。このＣｕ−Ｗ
複合合金及びＣｕ−Ｍｏ複合合金からなる各２枚の単位
基板に、下記の方法により金属被覆層をそれぞれ形成し
た。

【００４３】単位基板２枚に厚さ５μｍのＮｉメッキ 単位基板２枚に厚さ３μｍのＣｕメッキとその上に厚
さ３μｍのＮｉメッキ 単位基板２枚にスクリーン印刷法による厚さ２０μｍ
のＴｉメタライズ 単位基板２枚にスパッタリング法による厚さ５μｍの
Ａｕ蒸着 一方の単一基板に厚さ５μｍのＣｕメッキ、及び他方
の単一基板に厚さ５μｍのＡｕメッキ

【００４４】次に、この各２枚の単位基板を互いの金属
被覆層が重なるように積層し、２枚の単位基板の間に
０.５ｋｇ／ｃｍ²の加圧力をかけながら、バッチ式の炉
を用いて１０^-6ｔｏｒｒ以下の真空中１０５０℃で３時
間加熱した。その結果、それぞれの金属被覆層の固相拡
散により、２枚のＣｕ−Ｗ複合合金又はＣｕ−Ｍｏ複合
合金からなる段付き形状の複合放熱基板が得られた。

【００４５】得られた段付き形状の複合放熱基板各３０
枚について、実施例１と同様にして反りの発生状況と接
合層の欠陥率を調べた。反りの平均はいずれも２０μｍ
以下及びその標準偏差は３.０以内であり、充分に規格
を満たしていた。又、接合部の欠陥率については、表５
及び表６に示した。

【００４６】

【表５】 （注）各数値は試料３０個の平均であり、（）内は標準
偏差である。は金属被覆層が一方の単位基板でＣｕメ
ッキ及び他方の単位基板でＡｕメッキである。

【００４７】

【表６】 （注）各数値は試料３０個の平均であり、（）内は標準
偏差である。は金属被覆層が一方の単位基板でＣｕメ
ッキ及び他方の単位基板でＡｕメッキである。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、２以上の単位基板を重
ねて接合した構造であって、全体に反りがなく且つ接合
部の欠陥が少ない、高品質で信頼性の高い半導体用複合
放熱基板を安価に製造できる。例えば半導体素子が１５
ｍｍ角よりも小径のため半導体素子と近似した熱膨張係
数の放熱基板でなくてもよい場合でも、段付き形状の放
熱基板は本発明方法によれば機械加工の必要がないの
で、格段のコスト削減と生産性の向上を実現できる。

【００４９】本発明の複合放熱基板は接合部の耐熱性に
優れているため、特に放熱量の大きい大径の半導体素子
を搭載するものについても、銀ロウ付け等によりセラミ
ックスパッケージに適用することが可能であり、ワーク
ステーション、サーバー、パーソナルコンピューター等
に大量に使用される半導体用複合放熱基板として適して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法により、応力緩和金属層を介在させ
て２枚の単位基板を接合する一具体例を説明するための
斜視図である。

【図２】本発明方法により製造した複合放熱基板の一具
体例の断面の金属組織を示す顕微鏡写真（２００倍）で
ある。

【図３】本発明方法により得られた複合放熱基板をセラ
ミックスパッケージング材料に組み込み、半導体素子を
搭載した状態を示す概略の側面図である。

【符号の説明】

１ 第１単位基板 ２ 第２単位基板 ３ 応力緩和金属層 ４ 複合放熱基板 ５ セラミックスパッケージング材料 ６ 半導体素子 ７ 端子 ８ ボンディングワイヤー

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２以上の単位基板を重ねて接合した半導
   体用複合放熱基板の製造方法において、予め各単位基板
   の少なくとも接合に供する面に、拡散係数の高い同一又
   は別の金属からなり且つその融点又は液相形成温度が前
   記複合放熱基板のセラミックスパッケージング材料への
   組み付けに用いる接合材の融点よりも高い金属被覆層を
   形成し、各単位基板を互いの金属被覆層が接触するよう
   に重ねて加圧しながら、非酸化性雰囲気中、還元性雰囲
   気中又は真空中において前記融点又は液相形成温度より
   低い温度に加熱して接合することを特徴とする半導体用
   複合放熱基板の製造方法。
2. 【請求項２】 金属被覆層がＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、
   Ｔｉ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｎｉ、Ａｕ−Ａ
   ｇ、又はＰｄ−Ａｇ−Ｃｕからなることを特徴とする、
   請求項１に記載の半導体用複合放熱基板の製造方法。
3. 【請求項３】 金属被覆層の厚さが１〜１０μｍである
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体用複
   合放熱基板の製造方法。
4. 【請求項４】 単位基板の１つがＣｕ−Ｗ複合合金から
   なり、この単位基板の少なくとも接合に供する面のＷの
   みをエッチング除去することにより、Ｃｕからなる金属
   被覆層を形成することを特徴とする、請求項１に記載の
   半導体用複合放熱基板の製造方法。
5. 【請求項５】 接合時に０.１〜１０ｋｇ／ｃｍ²の加圧
   力で加圧しながら１〜５時間加熱することを特徴とす
   る、請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体用複合
   放熱基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記金属被覆層を形成した各単位基板の
   間に、複合放熱基板のパッケージング材料への組み付け
   に用いる接合材の融点よりも高い融点を有し且つ延性に
   富んだ軟質金属からなる応力緩和金属層を介在させるこ
   とを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の半導
   体用複合放熱基板の製造方法。
7. 【請求項７】 応力緩和金属層が厚さ０.１５〜３.０ｍ
   ｍの銅であることを特徴とする、請求項６に記載の半導
   体用複合放熱基板の製造方法。