JPH0810202Y2 - 半導体装置用軽量基板 - Google Patents
半導体装置用軽量基板Info
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- JPH0810202Y2 JPH0810202Y2 JP11858889U JP11858889U JPH0810202Y2 JP H0810202 Y2 JPH0810202 Y2 JP H0810202Y2 JP 11858889 U JP11858889 U JP 11858889U JP 11858889 U JP11858889 U JP 11858889U JP H0810202 Y2 JPH0810202 Y2 JP H0810202Y2
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- thin plate
- heat sink
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、軽量にして、半導体装置の高集積化およ
び大電力化に十分対応することができる基板に関するも
のである。
び大電力化に十分対応することができる基板に関するも
のである。
従来、一般に、半導体装置用基板としては、例えば第
２図に概略説明図で示されるように、酸化アルミニウム
（Al2O3で示す）焼結体からなる絶縁板材Ｃ′の両側面
に、それぞれCu薄板材Ｂ′を液相接合し、この液相接合
は、例えば前記Cu薄板材の接合面に酸化銅（Cu2O）を形
成しておき、前記Al2O3焼結体製絶縁板材と重ね合せた
状態で、1065〜1085℃に加熱して接合面に前記Cu2OとCu
との間で液相を発生させて結合することからなり、また
前記Cu薄板材のうち、前記絶縁板材Ｃ′の一方側が回路
形成用導体となり、同他方側がヒートシンク板材Ａ′と
のはんだ付け用となるものであり、この状態で、通常Pb
-Sn合金からなるはんだ材（一般に450℃以下の融点をも
つものをはんだという）Ｄ′を用いて、Cuからなるヒー
トシンク板材Ａ′に接合してなる構造のものが知られて
いる。
２図に概略説明図で示されるように、酸化アルミニウム
（Al2O3で示す）焼結体からなる絶縁板材Ｃ′の両側面
に、それぞれCu薄板材Ｂ′を液相接合し、この液相接合
は、例えば前記Cu薄板材の接合面に酸化銅（Cu2O）を形
成しておき、前記Al2O3焼結体製絶縁板材と重ね合せた
状態で、1065〜1085℃に加熱して接合面に前記Cu2OとCu
との間で液相を発生させて結合することからなり、また
前記Cu薄板材のうち、前記絶縁板材Ｃ′の一方側が回路
形成用導体となり、同他方側がヒートシンク板材Ａ′と
のはんだ付け用となるものであり、この状態で、通常Pb
-Sn合金からなるはんだ材（一般に450℃以下の融点をも
つものをはんだという）Ｄ′を用いて、Cuからなるヒー
トシンク板材Ａ′に接合してなる構造のものが知られて
いる。
〔考案が解決しようとする課題〕 しかし、近年の半導体装置の高集積化および大電力化
に伴って、装置自体が大型化し、重量化する傾向にあ
り、したがってこれを構成する部材の軽量化が強く望ま
れているが、上記の従来半導体装置用基板では、これを
構成するヒートシンク板材Ａ′および薄板材Ｂ′がいず
れも重質のCuであり、さらにこれに重質のPb-Sn合金は
んだ材Ｄ′が加わるために、これらの要求に対応するこ
とができないのが現状である。
に伴って、装置自体が大型化し、重量化する傾向にあ
り、したがってこれを構成する部材の軽量化が強く望ま
れているが、上記の従来半導体装置用基板では、これを
構成するヒートシンク板材Ａ′および薄板材Ｂ′がいず
れも重質のCuであり、さらにこれに重質のPb-Sn合金は
んだ材Ｄ′が加わるために、これらの要求に対応するこ
とができないのが現状である。
そこで、本考案者等は、上述のような観点から、軽量
な半導体装置用基板を開発すべく研究を行なった結果、
ヒートシンク板材および薄板材を、純Alや、例えばAl-
2.5％Mg-0.2％Cr合金およびAl-1％Mn合金などのAl合金
で構成し、これをAl2O3焼結体に代えて窒化アルミニウ
ム（以下AlNで示す）系焼結体とした絶縁板材の両面
に、Al-13％Si合金、Al-7.5％Si合金、Al-9.5％Si-1％M
g合金、および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系合金からなるろう材
（以上重量％）を、箔材、あるいは前記ヒートシンク板
材および薄板材の接合面側にクラッドした状態で用い
て、積層接合し、かつ前記薄板材の表面の所定部分また
は全面に回路形成用および部品はんだ付け用としてCuま
たはNiメッキ層を形成した構造にすると、構成部材すべ
てが軽量のAlおよびAl合金とAlN系焼結体で構成される
ことになることから、基板全体が軽量化されたものにな
るという知見を得たのである。
な半導体装置用基板を開発すべく研究を行なった結果、
ヒートシンク板材および薄板材を、純Alや、例えばAl-
2.5％Mg-0.2％Cr合金およびAl-1％Mn合金などのAl合金
で構成し、これをAl2O3焼結体に代えて窒化アルミニウ
ム（以下AlNで示す）系焼結体とした絶縁板材の両面
に、Al-13％Si合金、Al-7.5％Si合金、Al-9.5％Si-1％M
g合金、および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系合金からなるろう材
（以上重量％）を、箔材、あるいは前記ヒートシンク板
材および薄板材の接合面側にクラッドした状態で用い
て、積層接合し、かつ前記薄板材の表面の所定部分また
は全面に回路形成用および部品はんだ付け用としてCuま
たはNiメッキ層を形成した構造にすると、構成部材すべ
てが軽量のAlおよびAl合金とAlN系焼結体で構成される
ことになることから、基板全体が軽量化されたものにな
るという知見を得たのである。
この考案は、上記知見にもとづいてなされたものであ
って、第１図に概略説明図で示されるように、いずれも
AlまたはAl合金からなるヒートシンク板材Ａおよび回路
形成用薄板材Ｂのそれぞれで、AlN系焼結体からなる絶
縁板材Ｃを両側からはさんだ状態で、Al-Si系合金また
はAl-Ge系合金のろう材Ｄを用いて積層接合してなり、
かつ前記回路形成用薄板材Ｂの表面の所定部分または全
面にCuまたはNiメッキ層を形成してなる半導体装置用軽
量基板に特徴を有するものである。
って、第１図に概略説明図で示されるように、いずれも
AlまたはAl合金からなるヒートシンク板材Ａおよび回路
形成用薄板材Ｂのそれぞれで、AlN系焼結体からなる絶
縁板材Ｃを両側からはさんだ状態で、Al-Si系合金また
はAl-Ge系合金のろう材Ｄを用いて積層接合してなり、
かつ前記回路形成用薄板材Ｂの表面の所定部分または全
面にCuまたはNiメッキ層を形成してなる半導体装置用軽
量基板に特徴を有するものである。
つぎに、この考案の半導体装置用基板を実施例により
具体的に説明する。
具体的に説明する。
幅:50mm×厚さ:0.63mm×長さ:75mmの寸法をもち、か
つ重量％で95％AlN-5％Y2O3の組成をもったAlN系焼結体
からなり、さらに主成分としてNaOHを６％含有の液温:6
0℃のアルカリ性水溶液中に30分間浸漬の条件でエッチ
ング処理を施して表面粗さを25S（JIS規格）に粗面化し
た絶縁板材Ｃ、いずれも第１表に示される組成のAlまた
はAl合金からなり、かつ寸法が幅:50mm×厚さ:3mm×長
さ:75mmのヒートシンク板材Ａと、同じく幅:45mm×厚
さ:1mm×長さ:70mmの薄板材Ｂ、同じく第１表に示され
る組成を有する厚さ:50μｍの箔材としたAl-Si合金およ
びAl-Ge合金からなるろう材Ｄ、さらに第１表に示され
る組成を有するろう材を上記のヒートシンク板材Ａおよ
び薄板材Ｂの圧延加工時に30μｍの厚さにクラッドして
ろう付け板材（ブレージングシート）とした上記寸法の
ヒートシンク板材および薄板材を それぞれ用意し、ついでこれらを第１図に示される状態
に積み重ね、この状態で真空中、430〜610℃の範囲内の
ろう材の溶融温度に適合した温度に10分間保持の条件で
ろう付けして積層接合体とし、この積層接合体に、温
度:350℃に30分間保持後常温まで炉冷の熱処理を施し、
引続いて前記積層接合体を構成する薄板材Ｂの表面全面
に、厚さ:0.5μｍのCuまたはNiメッキ層を通常の無電解
メッキ法により形成することにより本考案基板１〜10を
それぞれ製造した。
つ重量％で95％AlN-5％Y2O3の組成をもったAlN系焼結体
からなり、さらに主成分としてNaOHを６％含有の液温:6
0℃のアルカリ性水溶液中に30分間浸漬の条件でエッチ
ング処理を施して表面粗さを25S（JIS規格）に粗面化し
た絶縁板材Ｃ、いずれも第１表に示される組成のAlまた
はAl合金からなり、かつ寸法が幅:50mm×厚さ:3mm×長
さ:75mmのヒートシンク板材Ａと、同じく幅:45mm×厚
さ:1mm×長さ:70mmの薄板材Ｂ、同じく第１表に示され
る組成を有する厚さ:50μｍの箔材としたAl-Si合金およ
びAl-Ge合金からなるろう材Ｄ、さらに第１表に示され
る組成を有するろう材を上記のヒートシンク板材Ａおよ
び薄板材Ｂの圧延加工時に30μｍの厚さにクラッドして
ろう付け板材（ブレージングシート）とした上記寸法の
ヒートシンク板材および薄板材を それぞれ用意し、ついでこれらを第１図に示される状態
に積み重ね、この状態で真空中、430〜610℃の範囲内の
ろう材の溶融温度に適合した温度に10分間保持の条件で
ろう付けして積層接合体とし、この積層接合体に、温
度:350℃に30分間保持後常温まで炉冷の熱処理を施し、
引続いて前記積層接合体を構成する薄板材Ｂの表面全面
に、厚さ:0.5μｍのCuまたはNiメッキ層を通常の無電解
メッキ法により形成することにより本考案基板１〜10を
それぞれ製造した。
また、比較の目的で、第２図に示されるように、幅:5
0mm×厚さ:0.63mm×長さ:75mmの寸法をもった純度:96％
のAl2O3焼結体からなる絶縁板材Ｃ′を用い、これの両
側から幅:45mm×厚さ:0.3mm×長さ:70mmの寸法をもった
無酸素銅薄板材Ｂ′（２枚）ではさんだ状態で重ね合わ
せ、この状態で酸素:1容量％含有のAr雰囲気中、温度:1
075℃に50分間保持の条件で加熱し、この酸化性雰囲気
で表面に形成したCu2Oと母材のCuとの共晶による液相を
接合面に発生させて接合し、ついでこの接合体を、厚
さ:300μｍの箔材としたPb-60％Sn合金からなるはんだ
材Ｄ′を用いて、幅:50mm×厚さ:3mm×長さ:75mmの寸法
をもった無酸素銅からなるヒートシンク板材Ａ′の片面
にはんだ付けすることにより従来基板を製造した。
0mm×厚さ:0.63mm×長さ:75mmの寸法をもった純度:96％
のAl2O3焼結体からなる絶縁板材Ｃ′を用い、これの両
側から幅:45mm×厚さ:0.3mm×長さ:70mmの寸法をもった
無酸素銅薄板材Ｂ′（２枚）ではさんだ状態で重ね合わ
せ、この状態で酸素:1容量％含有のAr雰囲気中、温度:1
075℃に50分間保持の条件で加熱し、この酸化性雰囲気
で表面に形成したCu2Oと母材のCuとの共晶による液相を
接合面に発生させて接合し、ついでこの接合体を、厚
さ:300μｍの箔材としたPb-60％Sn合金からなるはんだ
材Ｄ′を用いて、幅:50mm×厚さ:3mm×長さ:75mmの寸法
をもった無酸素銅からなるヒートシンク板材Ａ′の片面
にはんだ付けすることにより従来基板を製造した。
ついで、本考案基板１〜10および従来基板について、
一般に半導体装置用基板の評価試験として採用されてい
る試験、すなわち温度:125℃に加熱後、−55℃に冷却を
１サイクルとする繰り返し加熱試験を行ない、絶縁板材
に割れが発生するに至るまでのサイクル数を20サイクル
毎に観察して測定し、またレーザ・フラッシュ法にて熱
伝導度を測定し、さらに本考案基板１〜10の重量を測定
し、従来基板の重量を１とし、これに対する相対比を求
めた。これらの結果を第１表に示した。
一般に半導体装置用基板の評価試験として採用されてい
る試験、すなわち温度:125℃に加熱後、−55℃に冷却を
１サイクルとする繰り返し加熱試験を行ない、絶縁板材
に割れが発生するに至るまでのサイクル数を20サイクル
毎に観察して測定し、またレーザ・フラッシュ法にて熱
伝導度を測定し、さらに本考案基板１〜10の重量を測定
し、従来基板の重量を１とし、これに対する相対比を求
めた。これらの結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本考案基板１〜10は、い
ずれも従来基板と同等のすぐれた熱伝導性を示し、かつ
苛酷な条件下での加熱・冷却の繰り返しによっても、絶
縁板材に割れの発生が見られないのに対して、従来基板
ではAl2O3焼結体絶縁板材とCu薄板材間の大きな熱膨張
係数差に原因して絶縁板材に比較的早期に割れが発生す
るものであり、また本考案基板１〜10は、従来基板に比
して約65％の重量減を示し、軽量化の著しいことが明ら
かである。
ずれも従来基板と同等のすぐれた熱伝導性を示し、かつ
苛酷な条件下での加熱・冷却の繰り返しによっても、絶
縁板材に割れの発生が見られないのに対して、従来基板
ではAl2O3焼結体絶縁板材とCu薄板材間の大きな熱膨張
係数差に原因して絶縁板材に比較的早期に割れが発生す
るものであり、また本考案基板１〜10は、従来基板に比
して約65％の重量減を示し、軽量化の著しいことが明ら
かである。
上述のように、この考案の半導体装置用基板は、軽量
なので半導体装置の高集積化および大電力化に十分対応
することができ、かつ苛酷な条件下での実用に際しても
セラミック質の絶縁板材に割れなどの欠陥発生なく、信
頼性のきわめて高いものであるなど工業上有用な効果を
もたらすものである。
なので半導体装置の高集積化および大電力化に十分対応
することができ、かつ苛酷な条件下での実用に際しても
セラミック質の絶縁板材に割れなどの欠陥発生なく、信
頼性のきわめて高いものであるなど工業上有用な効果を
もたらすものである。
第１図はこの考案の半導体装置用基板の概略説明図、第
２図は従来半導体装置用基板の概略説明図である。 A,A′……ヒートシンク板材、B,B′……薄板材、C,C′
……絶縁板材、Ｄ……ろう材、Ｄ′……はんだ材。
２図は従来半導体装置用基板の概略説明図である。 A,A′……ヒートシンク板材、B,B′……薄板材、C,C′
……絶縁板材、Ｄ……ろう材、Ｄ′……はんだ材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｊ (72)考案者 湯澤 通男 埼玉県大宮市北袋町１―297 三菱金属株 式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−95351（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−12559（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】いずれもAlまたはAl合金からなるヒートシ
ンク板材および回路形成用薄板材のそれぞれで、窒化ア
ルミニウム系焼結体からなる絶縁板材を両側からはさん
だ状態で、Al-Si系合金またはAl-Ge系合金のろう材を用
いて積層接合してなり、かつ前記回路形成用薄板材の表
面の所定部分または全面にCuまたはNiメッキ層を形成し
てなる半導体装置用軽量基板。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11858889U JPH0810202Y2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 半導体装置用軽量基板 |
| DE69033718T DE69033718T2 (de) | 1989-10-09 | 1990-10-08 | Keramisches Substrat angewendet zum Herstellen einer elektrischen oder elektronischen Schaltung |
| DE69034139T DE69034139T2 (de) | 1989-10-09 | 1990-10-08 | Keramiksubstrat zur Herstellung elektrischer oder elektronischer Schaltungen |
| KR1019900015989A KR0173782B1 (ko) | 1989-10-09 | 1990-10-08 | 전기 또는 전자회로의 성형에 사용되는 세라믹기판 |
| EP00104809A EP1020914B1 (en) | 1989-10-09 | 1990-10-08 | Ceramic substrate used for fabricating electric or electronic circuit |
| EP90119255A EP0422558B1 (en) | 1989-10-09 | 1990-10-08 | Ceramic substrate used for fabricating electric or electronic circuit |
| US07/594,596 US5130498A (en) | 1989-10-09 | 1990-10-09 | Ceramic substrate used for fabricating electric or electronic circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11858889U JPH0810202Y2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 半導体装置用軽量基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0357945U JPH0357945U (ja) | 1991-06-05 |
| JPH0810202Y2 true JPH0810202Y2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=14740302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11858889U Expired - Lifetime JPH0810202Y2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | 半導体装置用軽量基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810202Y2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003037231A (ja) * | 2001-07-23 | 2003-02-07 | Ibiden Co Ltd | モジュール用基板 |
| JP2003060136A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-28 | Ibiden Co Ltd | モジュール用基板 |
| JP2003060137A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-28 | Ibiden Co Ltd | モジュール用基板 |
| JP2011233735A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Showa Denko Kk | 絶縁回路基板およびその製造方法、パワーモジュール用ベースおよびその製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4756200B2 (ja) | 2000-09-04 | 2011-08-24 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 金属セラミックス回路基板 |
| JP5664254B2 (ja) * | 2011-01-14 | 2015-02-04 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュール用基板の製造方法及びろう材箔の接合装置 |
| JP5764342B2 (ja) * | 2011-02-10 | 2015-08-19 | 昭和電工株式会社 | 絶縁回路基板、ならびにパワーモジュール用ベースおよびその製造方法 |
| JP5861935B2 (ja) * | 2011-04-11 | 2016-02-16 | 日立金属株式会社 | セラミックス回路基板の検査方法 |
-
1989
- 1989-10-09 JP JP11858889U patent/JPH0810202Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003037231A (ja) * | 2001-07-23 | 2003-02-07 | Ibiden Co Ltd | モジュール用基板 |
| JP2003060136A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-28 | Ibiden Co Ltd | モジュール用基板 |
| JP2003060137A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-28 | Ibiden Co Ltd | モジュール用基板 |
| JP4737885B2 (ja) * | 2001-08-08 | 2011-08-03 | イビデン株式会社 | モジュール用基板 |
| JP2011233735A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Showa Denko Kk | 絶縁回路基板およびその製造方法、パワーモジュール用ベースおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0357945U (ja) | 1991-06-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |