JPH09172108A - 窒化アルミニウム回路基板 - Google Patents
窒化アルミニウム回路基板Info
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- JPH09172108A JPH09172108A JP34339096A JP34339096A JPH09172108A JP H09172108 A JPH09172108 A JP H09172108A JP 34339096 A JP34339096 A JP 34339096A JP 34339096 A JP34339096 A JP 34339096A JP H09172108 A JPH09172108 A JP H09172108A
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- circuit board
- aluminum nitride
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- H01L24/01—Means 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
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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- H01L2224/4805—Shape
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒化アルミニウム回路基板の表面にリードフ
レームが接合されるとき、両者の熱膨張率の差によって
接合部にクラックを生じるという従来技術の問題解消。 【解決手段】 半導体素子２の搭載面にリードフレーム
６が接合されてなる窒化アルミニウム回路基板１であっ
て、該リードフレームが、熱膨張率２×１０-6〜６×１
０-6／℃の金属材料よりなり、かつ該リードフレームが
該基板表面に形成されたメタライズ層３およびろう材層
４を介して該基板に接合される構成にした。
レームが接合されるとき、両者の熱膨張率の差によって
接合部にクラックを生じるという従来技術の問題解消。 【解決手段】 半導体素子２の搭載面にリードフレーム
６が接合されてなる窒化アルミニウム回路基板１であっ
て、該リードフレームが、熱膨張率２×１０-6〜６×１
０-6／℃の金属材料よりなり、かつ該リードフレームが
該基板表面に形成されたメタライズ層３およびろう材層
４を介して該基板に接合される構成にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子搭載面
にリードフレームが接合されてなる窒化アルミニウム回
路基板に関し、さらに詳しくは、基板表面に接合された
導体、例えば、リードフレームと基板との間の熱膨張率
の差に起因するクラックの発生が防止された窒化アルミ
ニウム回路基板に関する。
にリードフレームが接合されてなる窒化アルミニウム回
路基板に関し、さらに詳しくは、基板表面に接合された
導体、例えば、リードフレームと基板との間の熱膨張率
の差に起因するクラックの発生が防止された窒化アルミ
ニウム回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体用回路基板としては、安価
なアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の基板上に回路を形成し、こ
こに半導体装置をはじめとする各種素子を搭載した形式
のものが一般的であった。ところが近年、半導体装置の
大出力化に伴って、素子の発熱量が増大しており、上記
のＡｌ2 Ｏ3 基板では放熱性の点で必ずしも満足し得な
いという問題が生じている。そのため、Ａｌ2 Ｏ3 に代
えて放熱性に優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で回路
基板を構成することが提案されている。しかし、ＡｌＮ
で構成された回路基板には次のような新たな問題が生ず
る。すなわち、回路基板表面の所定箇所には、電極を兼
ねる、いわゆるリードフレームが接合されている。従来
のＡｌ2 Ｏ3基板にあっては、Ａｌ2 Ｏ3 基板表面に公
知のメタライズ層を形成し、このメタライズ層を介して
リードフレームとなる導体を接合していた。この場合、
リードフレームとなる導体は、Ａｌ2 Ｏ3 の熱膨張率に
等しい値のものか、またはそれに近い値のものを使用し
ていた。ところが、ＡｌＮ基板表面に公知のメタライズ
層を形成し、このメタライズ層を介して従来Ａｌ2 Ｏ3
に使用してきたリードフレームを接合されてなるＡｌＮ
回路基板にあっては、基板の温度上昇に伴い、リードフ
レームを構成する導体と、ＡｌＮとの熱膨張率の差に起
因して接合部に応力が発生し、これによりＡｌＮ基板に
クラックが発生する場合がある。
なアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）の基板上に回路を形成し、こ
こに半導体装置をはじめとする各種素子を搭載した形式
のものが一般的であった。ところが近年、半導体装置の
大出力化に伴って、素子の発熱量が増大しており、上記
のＡｌ2 Ｏ3 基板では放熱性の点で必ずしも満足し得な
いという問題が生じている。そのため、Ａｌ2 Ｏ3 に代
えて放熱性に優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で回路
基板を構成することが提案されている。しかし、ＡｌＮ
で構成された回路基板には次のような新たな問題が生ず
る。すなわち、回路基板表面の所定箇所には、電極を兼
ねる、いわゆるリードフレームが接合されている。従来
のＡｌ2 Ｏ3基板にあっては、Ａｌ2 Ｏ3 基板表面に公
知のメタライズ層を形成し、このメタライズ層を介して
リードフレームとなる導体を接合していた。この場合、
リードフレームとなる導体は、Ａｌ2 Ｏ3 の熱膨張率に
等しい値のものか、またはそれに近い値のものを使用し
ていた。ところが、ＡｌＮ基板表面に公知のメタライズ
層を形成し、このメタライズ層を介して従来Ａｌ2 Ｏ3
に使用してきたリードフレームを接合されてなるＡｌＮ
回路基板にあっては、基板の温度上昇に伴い、リードフ
レームを構成する導体と、ＡｌＮとの熱膨張率の差に起
因して接合部に応力が発生し、これによりＡｌＮ基板に
クラックが発生する場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のＡ
ｌＮ回路基板にあっては、基板表面に接合されたリード
フレーム基板との熱膨張率の差によって、接合部にクラ
ックが発生するという問題があった。本発明は、従来の
かかる問題を解消し、リードフレームが接合されたＡｌ
Ｎ基板において、使用時に接合部のＡｌＮ基板にクラッ
クが生ずることのないＡｌＮ回路基板の提供を目的とす
る。
ｌＮ回路基板にあっては、基板表面に接合されたリード
フレーム基板との熱膨張率の差によって、接合部にクラ
ックが発生するという問題があった。本発明は、従来の
かかる問題を解消し、リードフレームが接合されたＡｌ
Ｎ基板において、使用時に接合部のＡｌＮ基板にクラッ
クが生ずることのないＡｌＮ回路基板の提供を目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者は、
上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、リードフ
レームを構成する導体材料として、基板であるＡｌＮと
略同等の熱膨張率を有する金属材料を採用すれば、基板
とリードフレームとの熱膨張率の差に起因するクラック
の発生を防止し得るとの着想を得、その効果を確認して
本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の窒化ア
ルミニウム回路基板は、半導体素子搭載面にリードフレ
ームが接合させてなる窒化アルミニウム回路基板であっ
て、該導体が、熱膨張率２×１０-6〜６×１０-6／℃の
金属材料よりなり、かつ、該導体が該基板表面に形成さ
れたメタライズ層を介して該基板に接合されていること
を特徴とする。
上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、リードフ
レームを構成する導体材料として、基板であるＡｌＮと
略同等の熱膨張率を有する金属材料を採用すれば、基板
とリードフレームとの熱膨張率の差に起因するクラック
の発生を防止し得るとの着想を得、その効果を確認して
本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の窒化ア
ルミニウム回路基板は、半導体素子搭載面にリードフレ
ームが接合させてなる窒化アルミニウム回路基板であっ
て、該導体が、熱膨張率２×１０-6〜６×１０-6／℃の
金属材料よりなり、かつ、該導体が該基板表面に形成さ
れたメタライズ層を介して該基板に接合されていること
を特徴とする。
【０００５】本発明の窒化アルミニウム回路基板は、前
述したように、リードフレームを構成する導体材料に特
徴を有するものであり、全体の形状などは特に限定され
るものではない。以下、図面を参照して本発明のＡｌＮ
回路基板の構成を説明する。図１は一例として本発明を
フラットパッケージに適用した場合の基板の縦断面図で
あり、図１において、ＡｌＮ基板１の表面の所定箇所に
は、例えばＳｉよりなる半導体素子２が装着されてい
る。このＳｉ半導体素子２は基板１上にメタライズ層３
およびろう材層４を介して接合されている。この場合メ
タライズ層３の材料としては、モリブデン（Ｍｏ）、タ
ングステン（Ｗ）などを使用することができ、公知のメ
タライズ法を適用することより形成される。また、ろう
材としては銀ろう、はんだなどの通常のろう材を使用す
ることができる。なお、ＳｉはＡｌＮと略同等の熱膨張
率を有するため、特に、両者の間に緩衝層を設ける必要
がない。
述したように、リードフレームを構成する導体材料に特
徴を有するものであり、全体の形状などは特に限定され
るものではない。以下、図面を参照して本発明のＡｌＮ
回路基板の構成を説明する。図１は一例として本発明を
フラットパッケージに適用した場合の基板の縦断面図で
あり、図１において、ＡｌＮ基板１の表面の所定箇所に
は、例えばＳｉよりなる半導体素子２が装着されてい
る。このＳｉ半導体素子２は基板１上にメタライズ層３
およびろう材層４を介して接合されている。この場合メ
タライズ層３の材料としては、モリブデン（Ｍｏ）、タ
ングステン（Ｗ）などを使用することができ、公知のメ
タライズ法を適用することより形成される。また、ろう
材としては銀ろう、はんだなどの通常のろう材を使用す
ることができる。なお、ＳｉはＡｌＮと略同等の熱膨張
率を有するため、特に、両者の間に緩衝層を設ける必要
がない。
【０００６】そして、図１において基板１の周縁部には
導体、すなわち、リードフレーム５および６が上記Ｓｉ
素子２と同様、メタライズ層３およびろう材層４を介し
て接合されている。このリードフレーム５および６の構
成材料は、前述したようにＡｌＮの熱膨張率（４．６×
１０-6／℃）と略同等の熱膨張率を有するものであるこ
とが必要であり、具体的には、２×１０-6〜６×１０-6
／℃、好ましくは、４×１０-6〜５×１０-6／℃の熱膨
張率を有するものである。さらに、この要件に加えて、
熱伝導率が高く（好ましくは５０W/m・k 以上）、電気抵
抗の低いものであることが好ましい。かかる導体材料の
具体例としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タング
ステン（Ｗ）；アンバー合金、ニッケル（Ｎｉ）系合
金；クロム（Ｃｒ）系合金；りん青銅、ベリリウム銅、
タフピッチ銅、黄銅などの銅（Ｃｕ）系合金；その他Ｋ
ＯＶ−Ｃｕクラッド材、Ｍｏ−Ｃｕクラッド材、Ｗ−Ｃ
ｕクラッド材などをあげることができる。なお、本発明
において、ＡｌＮ基板としては放熱効果を十分に発揮せ
しめるために熱伝導率が５０W/m・k 以上のものを使用す
ることが好ましい。
導体、すなわち、リードフレーム５および６が上記Ｓｉ
素子２と同様、メタライズ層３およびろう材層４を介し
て接合されている。このリードフレーム５および６の構
成材料は、前述したようにＡｌＮの熱膨張率（４．６×
１０-6／℃）と略同等の熱膨張率を有するものであるこ
とが必要であり、具体的には、２×１０-6〜６×１０-6
／℃、好ましくは、４×１０-6〜５×１０-6／℃の熱膨
張率を有するものである。さらに、この要件に加えて、
熱伝導率が高く（好ましくは５０W/m・k 以上）、電気抵
抗の低いものであることが好ましい。かかる導体材料の
具体例としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タング
ステン（Ｗ）；アンバー合金、ニッケル（Ｎｉ）系合
金；クロム（Ｃｒ）系合金；りん青銅、ベリリウム銅、
タフピッチ銅、黄銅などの銅（Ｃｕ）系合金；その他Ｋ
ＯＶ−Ｃｕクラッド材、Ｍｏ−Ｃｕクラッド材、Ｗ−Ｃ
ｕクラッド材などをあげることができる。なお、本発明
において、ＡｌＮ基板としては放熱効果を十分に発揮せ
しめるために熱伝導率が５０W/m・k 以上のものを使用す
ることが好ましい。
【０００７】
【実施例】図１に示したフラットパッケージ用回路基板
を製造した。すなわち、基板１として熱伝導率１００W/
m・k のＡｌＮを使用し、この基板１上の所定箇所にＭｏ
よりなるメタライズ層３を、ついで、該メタライズ層３
上にＮｉメッキを施し、このメッキ上に銀−銅よりなる
銀ろう層４を形成した。しかるのち、Ｓｉペレット素子
２およびリードフレーム５、６を接合した。このリード
フレーム５および６としては、熱膨張率が５．１×１０
-6／℃のＭｏを使用した。そして、この回路基板全体を
封着することにより、フラットパッケージを製造した。
かかるパッケージ１００個について、その動作状態を観
察したところ、リードフレーム５、６真下のＡｌＮ基板
にクラックが発生したものは皆無であった。なお、比較
のために、リードフレーム５、６としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金（熱膨張率７．０×１０-6／℃）を使用したこと
を除いては上記実施例と同様にして回路基板およびフラ
ットパッケージを製造し、同様の評価を行ったところ、
１００個中８０個にクラックが発生したことが確認され
た。
を製造した。すなわち、基板１として熱伝導率１００W/
m・k のＡｌＮを使用し、この基板１上の所定箇所にＭｏ
よりなるメタライズ層３を、ついで、該メタライズ層３
上にＮｉメッキを施し、このメッキ上に銀−銅よりなる
銀ろう層４を形成した。しかるのち、Ｓｉペレット素子
２およびリードフレーム５、６を接合した。このリード
フレーム５および６としては、熱膨張率が５．１×１０
-6／℃のＭｏを使用した。そして、この回路基板全体を
封着することにより、フラットパッケージを製造した。
かかるパッケージ１００個について、その動作状態を観
察したところ、リードフレーム５、６真下のＡｌＮ基板
にクラックが発生したものは皆無であった。なお、比較
のために、リードフレーム５、６としてＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金（熱膨張率７．０×１０-6／℃）を使用したこと
を除いては上記実施例と同様にして回路基板およびフラ
ットパッケージを製造し、同様の評価を行ったところ、
１００個中８０個にクラックが発生したことが確認され
た。
【０００８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の窒化アルミニウム回路基板は放熱性が極めて高いとと
もに、例えばリードフレームなどの導体が窒化アルミニ
ウムと略同等の熱膨張率を有する金属材料で構成されて
いるため、作動時の素子の発熱により基板の温度が上昇
しても、基板に過度の応力が加わることがなく、クラッ
クが生ずることはない。したがって、信頼性が向上し、
その工業的価値は極めて大である。
の窒化アルミニウム回路基板は放熱性が極めて高いとと
もに、例えばリードフレームなどの導体が窒化アルミニ
ウムと略同等の熱膨張率を有する金属材料で構成されて
いるため、作動時の素子の発熱により基板の温度が上昇
しても、基板に過度の応力が加わることがなく、クラッ
クが生ずることはない。したがって、信頼性が向上し、
その工業的価値は極めて大である。
【図１】本発明の窒化アルミニウム回路基板の構成の一
例を示す縦断面図である。
例を示す縦断面図である。
１ ＡｌＮ基板 ３ メタライズ層（メッキ層含） ５，６ 導体（リードフレーム） ７ リード線 ８ メッキ層
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体素子搭載面にリードフレームが接
合されてなる窒化アルミニウム回路基板であって、該リ
ードフレームが、熱膨張率２×１０-6〜６×１０-6／℃
の金属材料よりなり、かつ、該リードフレームが該基板
表面に形成されたメタライズ層およびろう材層を介して
該基板に接合されていることを特徴とする窒化アルミニ
ウム回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34339096A JPH09172108A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 窒化アルミニウム回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34339096A JPH09172108A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 窒化アルミニウム回路基板 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61161784A Division JPS6318648A (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 窒化アルミニウム回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172108A true JPH09172108A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18361147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34339096A Pending JPH09172108A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 窒化アルミニウム回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09172108A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5121546A (ja) * | 1974-08-17 | 1976-02-20 | Tamura Kaken Co Ltd | Tsuyakeshifuratsukusu |
| JPS5342626A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-18 | Sony Corp | Color solid pickup unit |
| JPS59153806A (ja) * | 1983-02-21 | 1984-09-01 | Toshiba Corp | リ−ドフレ−ム |
| JPS59198741A (ja) * | 1983-04-25 | 1984-11-10 | Nippon Gakki Seizo Kk | 半導体集積回路用リ−ドフレ−ム材 |
| JPS6135539A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1996
- 1996-12-24 JP JP34339096A patent/JPH09172108A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5121546A (ja) * | 1974-08-17 | 1976-02-20 | Tamura Kaken Co Ltd | Tsuyakeshifuratsukusu |
| JPS5342626A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-18 | Sony Corp | Color solid pickup unit |
| JPS59153806A (ja) * | 1983-02-21 | 1984-09-01 | Toshiba Corp | リ−ドフレ−ム |
| JPS59198741A (ja) * | 1983-04-25 | 1984-11-10 | Nippon Gakki Seizo Kk | 半導体集積回路用リ−ドフレ−ム材 |
| JPS6135539A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | Nec Corp | 半導体装置 |
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