JPH081644U - 半導体装置用軽量基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量にして高集積化および大電力化に十分対
応することができる半導体装置用軽量基板を提供する。 【解決手段】 Ａｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｇｅ系合
金ろう材ＤをＡｌまたはＡｌ合金からなるヒートシンク
板材ＡおよびＡｌまたはＡｌ合金からなる回路形成用薄
板材Ｂの片面にそれぞれクラッドしたろう付け板材を製
造し、これらろう付け板材のろう材側が酸化アルミニウ
ム焼結体からなる絶縁材Ｃに接するように積層して積層
体を製造し、この積層体をろう材溶融温度に加熱して積
層接合体を製造し、ついでこの積層接合体の回路形成薄
板の表面の所定部分または全面にＣｕまたはＮｉメッキ
層を形成することを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

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。

【０００２】

【従来の技術】

従来、一般に、半導体装置用基板を製造するには、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（Ａｌ₂ Ｏ₃ 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（Ｃｕ₂ Ｏ）を形成しておき、前記Ａｌ ₂ Ｏ₃ 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Ｃｕ₂ Ｏ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 してなることが知られている。

【０００３】

【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、上記の従来法で得られた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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

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Ａ ｌ合金で構成し、Ａｌ−１３％Ｓｉ合金、Ａｌ−７．５％Ｓｉ合金、Ａｌ−９． ５％Ｓｉ−１％Ｍｇ合金、およびＡｌ−７．５％Ｓｉ−１０％Ｇｅ合金などのＡ ｌ−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、前記ヒートーシンク板材および薄板材の接合面側にそれぞ れクラッドしてろう付け板材を製造し、これらろう付け板材のろう材側が酸化ア ルミニウム焼結体からなる絶縁板に接するように積層して積層体を製造し、この 積層体をろう材溶融温度に加熱して積層接合体を製造し、ついで前記薄板材の表 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Ａｌ₂ Ｏ₃ で構成されることになることから、軽量化された基板が得られ るという知見を得たのである。

【０００５】 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、Ａｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｇｅ系合金ろう材ＤをＡｌ またはＡｌ合金からなるヒートシンク板材Ａの片面にクラッドしたろう付け板材 を用意し、さらに、Ａｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｇｅ系合金ろう材ＤをＡｌま たはＡｌ合金からなる回路形成用薄板材Ｂの片面にクラッドしたろう付け板材を 用意し、これらろう付け板材のろう材側が酸化アルミニウム焼結体からなる絶縁 材Ｃに接するように積層して積層体を製造し、この積層体をろう材溶融温度に加 熱して積層接合体を製造し、ついで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。

【０００６】

【考案の実施の形態】

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。

【０００７】 幅：５０mm×厚さ０．６３mm×長さ：７５mmの寸法をもった純度：９６％のＡ ｌ₂ Ｏ₃ 焼結体からなる絶縁板材Ｃ、いずれも表１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、さ らに表１に示される組成を有するろう材Ｄ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、 ついでこれらを図１に示される状態に積み重ね、この状態で真空中、４３０〜６ １０℃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法１〜４をそれぞれ実施した。

【０００８】 また、比較の目的で、図２に示されるように、上記の絶縁板材Ｃと同じものを 絶縁板材Ｃ′として用い、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：１０７５℃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Ｃｕ₂ Ｏ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法を実施した。

【０００９】 ついで、本考案法１〜４および従来法により得られた半導体装置用基板を温度 ：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、また半導体装置用基板の重量を測定し、従来法で得られた基板の 重量を１とし、これに対する相対比を求めた。これらの結果を表１に示した。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【考案の効果】

表１に示される結果から、本考案法１〜４で得られた半導体装置用基板は、い ずれも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、従来法で得られた基板ではＡｌ₂ Ｏ₃ 焼結体とＣｕ 間の大きな熱膨張係数差とＡｌよりも大きなＣｕの降伏応力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、また本考案法１〜４で得られた半導 体装置用基板は、従来法で得られた基板に比して約６４％の重量減を示し、軽量 化の著しいことが明らかである。

【００１２】 上述のように、この考案により得られた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。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の半導体装置用基板を示す概略説明図
である。

【図２】従来考案の半導体装置用基板を示す概略説明図
である。

【符号の説明】

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 (72)考案者 神田 義雄 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社中央研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｇｅ系合
   金ろう材をＡｌまたはＡｌ合金からなるヒートシンク板
   材およびＡｌまたはＡｌ合金からなる回路形成用薄板材
   の片面にそれぞれクラッドしたろう付け板材を製造し、
   これらろう付け板材のろう材側が酸化アルミニウム焼結
   体からなる絶縁材に接するように積層して積層体を製造
   し、この積層体をろう材溶融温度に加熱して積層接合体
   を製造し、ついでこの積層接合体の回路形成薄板の表面
   の所定部分または全面にＣｕまたはＮｉメッキ層を形成
   することを特徴とする半導体装置用軽量基板。