JPH10223810A - 放熱用基板及びその製造方法 - Google Patents
放熱用基板及びその製造方法Info
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- JPH10223810A JPH10223810A JP9023889A JP2388997A JPH10223810A JP H10223810 A JPH10223810 A JP H10223810A JP 9023889 A JP9023889 A JP 9023889A JP 2388997 A JP2388997 A JP 2388997A JP H10223810 A JPH10223810 A JP H10223810A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気絶縁層を備える放熱用基板であって、放
熱性、線膨張率の整合性及びハンダ付け性が良く、しか
も製造コストの安い放熱用基板及びその製造方法を提供
する。 【解決手段】 放熱用基板１０は、放熱板１１と絶縁基
板１２から構成される。この絶縁基板１２は、炭化シリ
コン（ＳｉＣ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）の混合練和物
の焼成体により２．７０ｍｍ厚に形成される。また、絶
縁基板１２の上下面には、ハンダ１４との濡れ性を良く
するためＣｕ層１３をそれぞれ０．１５ｍｍ厚で形成す
る。そして、この絶縁基板１２は、その上下においてハ
ンダ１４によりそれぞれ電力用半導体素子２１及び放熱
板１１に接続される。また、放熱板１１は、アルミニウ
ム（Ａｌ），銅（Ｃｕ）等の金属板により構成される。
熱性、線膨張率の整合性及びハンダ付け性が良く、しか
も製造コストの安い放熱用基板及びその製造方法を提供
する。 【解決手段】 放熱用基板１０は、放熱板１１と絶縁基
板１２から構成される。この絶縁基板１２は、炭化シリ
コン（ＳｉＣ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）の混合練和物
の焼成体により２．７０ｍｍ厚に形成される。また、絶
縁基板１２の上下面には、ハンダ１４との濡れ性を良く
するためＣｕ層１３をそれぞれ０．１５ｍｍ厚で形成す
る。そして、この絶縁基板１２は、その上下においてハ
ンダ１４によりそれぞれ電力用半導体素子２１及び放熱
板１１に接続される。また、放熱板１１は、アルミニウ
ム（Ａｌ），銅（Ｃｕ）等の金属板により構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の放熱
用基板に係り、特に電気絶縁層を有する放熱用基板及び
その製造方法に関するものである。
用基板に係り、特に電気絶縁層を有する放熱用基板及び
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポー
ラトランジスタ）、ＳＩＴ（静電誘導トランジスタ）の
ような動作時に多量の発熱を伴なう電力用半導体素子を
実装する際には、放熱用基板が用いられる。
ラトランジスタ）、ＳＩＴ（静電誘導トランジスタ）の
ような動作時に多量の発熱を伴なう電力用半導体素子を
実装する際には、放熱用基板が用いられる。
【０００３】一般に、この放熱用基板においては、その
特性として、放熱性（熱伝導率）の良さ、熱膨張率の整
合性、ハンダ付け性等といったものが重要視される。さ
らに、前記電力用半導体素子は通常その下面に電極を有
しており、また、放熱用基板の熱交換体（放熱体）は通
常アルミニウム（Ａｌ）等の金属導体で構成されている
ため、同素子を放熱体上に直接実装することはできな
い。そのため、電力用半導体素子の放熱用基板の構成と
しては、前記特性に加え、電力用半導体素子と放熱体の
間に電気絶縁層を備えているものが一般的である（例え
ば、特開昭６２−２９１５１号公報に記載された「半導
体装置の冷却モジュール」）。
特性として、放熱性（熱伝導率）の良さ、熱膨張率の整
合性、ハンダ付け性等といったものが重要視される。さ
らに、前記電力用半導体素子は通常その下面に電極を有
しており、また、放熱用基板の熱交換体（放熱体）は通
常アルミニウム（Ａｌ）等の金属導体で構成されている
ため、同素子を放熱体上に直接実装することはできな
い。そのため、電力用半導体素子の放熱用基板の構成と
しては、前記特性に加え、電力用半導体素子と放熱体の
間に電気絶縁層を備えているものが一般的である（例え
ば、特開昭６２−２９１５１号公報に記載された「半導
体装置の冷却モジュール」）。
【０００４】この公報記載の冷却モジュールを図４に示
す。この冷却モジュール１００は、多層配線基板上に搭
載された複数の半導体チップを個別に水冷できる構造を
有しており、冷却水を供給及び排出できるダクトを形成
したハウジング１０１と、半導体チップ１２１に直接は
んだ付けする冷却ブロック１１０と、ハウジング１０１
と冷却ブロック１１０をフレキシブルかつ気密に結合す
るべローズ１０２等から構成されている。
す。この冷却モジュール１００は、多層配線基板上に搭
載された複数の半導体チップを個別に水冷できる構造を
有しており、冷却水を供給及び排出できるダクトを形成
したハウジング１０１と、半導体チップ１２１に直接は
んだ付けする冷却ブロック１１０と、ハウジング１０１
と冷却ブロック１１０をフレキシブルかつ気密に結合す
るべローズ１０２等から構成されている。
【０００５】ここで冷却ブロック１１０は、図中上位か
ら下位に向かって、熱交換体（放熱体）１１１、複合材
の板１１２及び炭化シリコン（ＳｉＣ）セラミック１１
２ａを備える構成となっている。
ら下位に向かって、熱交換体（放熱体）１１１、複合材
の板１１２及び炭化シリコン（ＳｉＣ）セラミック１１
２ａを備える構成となっている。
【０００６】このうち、熱交換体（放熱体）１１１は、
金属製で、ブロック内部に熱交換をよくするための水冷
通路用の微細な穴が多数設けられている。また、複合材
の板１１２は、炭素繊維と銅あるいはアルミニウム等の
熱伝導性のよい金属とを混合して、熱膨張率を下げたも
のである。これは、熱交換体（放熱体）１１１とＳｉＣ
セラミック１１２ａの間に挿入され、熱交換体（放熱
体）１１１とＳｉＣセラミック１１２ａの熱膨張率の差
を吸収して、熱応力による冷却ブロック１１０の破壊を
防止するものである。
金属製で、ブロック内部に熱交換をよくするための水冷
通路用の微細な穴が多数設けられている。また、複合材
の板１１２は、炭素繊維と銅あるいはアルミニウム等の
熱伝導性のよい金属とを混合して、熱膨張率を下げたも
のである。これは、熱交換体（放熱体）１１１とＳｉＣ
セラミック１１２ａの間に挿入され、熱交換体（放熱
体）１１１とＳｉＣセラミック１１２ａの熱膨張率の差
を吸収して、熱応力による冷却ブロック１１０の破壊を
防止するものである。
【０００７】また、ＳｉＣセラミック１１２ａは、熱伝
導の良い電気絶縁体を構成し、その下面には、冷却ブロ
ック１１０をハンダ１１４を介して半導体チップ１２１
に結合させるためのメタライズ層１１３が形成されてい
る。
導の良い電気絶縁体を構成し、その下面には、冷却ブロ
ック１１０をハンダ１１４を介して半導体チップ１２１
に結合させるためのメタライズ層１１３が形成されてい
る。
【０００８】これら冷却ブロック１１０を構成する熱交
換体（放熱体）１１１、複合材の板１１２及びＳｉＣセ
ラミック１１２ａは、銅（Ｃｕ）−マンガン（Ｍｎ）や
アルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系等のろう材
１０３を用いて一体物として接合形成されている。
換体（放熱体）１１１、複合材の板１１２及びＳｉＣセ
ラミック１１２ａは、銅（Ｃｕ）−マンガン（Ｍｎ）や
アルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系等のろう材
１０３を用いて一体物として接合形成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報記
載における冷却ブロック１１０（放熱用基板）は上述の
ように、熱交換体（放熱体）１１１、複合材の板１１２
及びＳｉＣセラミック１１２ａの３層から構成される。
そのため、その製造工程が多く、また設備コスト及び製
造コストが高いという不都合があった。
載における冷却ブロック１１０（放熱用基板）は上述の
ように、熱交換体（放熱体）１１１、複合材の板１１２
及びＳｉＣセラミック１１２ａの３層から構成される。
そのため、その製造工程が多く、また設備コスト及び製
造コストが高いという不都合があった。
【００１０】また、こうした放熱用基板としては他に、
特開昭６３−１２０４４８公報にみられるように、低熱
膨張性金属繊維材料の素材に銅等の溶融金属を含浸させ
て製造するものなども知られている。しかし、この放熱
用基板の製造工程においては、基材成形と溶湯含浸の２
工程が必要であるため成形型と含浸設備が必要であり、
やはり設備コストが高いという不都合があった。
特開昭６３−１２０４４８公報にみられるように、低熱
膨張性金属繊維材料の素材に銅等の溶融金属を含浸させ
て製造するものなども知られている。しかし、この放熱
用基板の製造工程においては、基材成形と溶湯含浸の２
工程が必要であるため成形型と含浸設備が必要であり、
やはり設備コストが高いという不都合があった。
【００１１】さらに前述したように、放熱用基板の特性
としては一般に、以下の３点が重要である。しかも、こ
の３点は半導体素子と放熱体との間に介在する絶縁基板
においても同様に重要である。
としては一般に、以下の３点が重要である。しかも、こ
の３点は半導体素子と放熱体との間に介在する絶縁基板
においても同様に重要である。
【００１２】即ち、１つは放熱性の問題である。放熱性
は、絶縁基板においてその厚みと熱伝導率で決まる。厚
みは薄い方が良いが、曲げ強度が十分でないと薄くはで
きない。即ち、熱伝導率がより高く、かつ曲げ強度が大
きい絶縁基板が求められる。
は、絶縁基板においてその厚みと熱伝導率で決まる。厚
みは薄い方が良いが、曲げ強度が十分でないと薄くはで
きない。即ち、熱伝導率がより高く、かつ曲げ強度が大
きい絶縁基板が求められる。
【００１３】２つ目は、線膨張率の問題である。これ
は、絶縁基板の上部及び下部構成物（例えば、ハンダ）
との差が小さい程良い。そうしないと、上部及び下部の
ハンダに熱応力による破壊が起こる。
は、絶縁基板の上部及び下部構成物（例えば、ハンダ）
との差が小さい程良い。そうしないと、上部及び下部の
ハンダに熱応力による破壊が起こる。
【００１４】３つ目は、ハンダ付け性である。絶縁基板
上部及び下部にハンダ付けを行うには、絶縁基板の上面
及び下面の平滑性が高くなくてはならない。凹凸があっ
ては、ハンダ付けの際に空気がトラップされボイド（空
隙）が生じる。ボイドは、熱応力集中や放熱の障害の原
因になる。
上部及び下部にハンダ付けを行うには、絶縁基板の上面
及び下面の平滑性が高くなくてはならない。凹凸があっ
ては、ハンダ付けの際に空気がトラップされボイド（空
隙）が生じる。ボイドは、熱応力集中や放熱の障害の原
因になる。
【００１５】従って、上記の要求を満たすための絶縁基
板の特性仕様を示せば、以下のようになる。即ち、熱伝
導率３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、曲げ強度４００Ｍｐａ以
上、厚さ３ｍｍ以上、線膨張率６．５×１０-6／Ｋ以上
９．０×１０-6／Ｋ以下、表面粗度Ｒ Z ０．５μｍ以下
となる。
板の特性仕様を示せば、以下のようになる。即ち、熱伝
導率３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、曲げ強度４００Ｍｐａ以
上、厚さ３ｍｍ以上、線膨張率６．５×１０-6／Ｋ以上
９．０×１０-6／Ｋ以下、表面粗度Ｒ Z ０．５μｍ以下
となる。
【００１６】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、電気絶縁層を備える
放熱用基板であって、放熱性、線膨張率の整合性及びハ
ンダ付け性が良く、しかも製造コストの安い放熱用基板
及びその製造方法を提供することにある。
であり、その目的とするところは、電気絶縁層を備える
放熱用基板であって、放熱性、線膨張率の整合性及びハ
ンダ付け性が良く、しかも製造コストの安い放熱用基板
及びその製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１及び請求項６の放熱用基板及びその製造
方法では、低熱膨張材料粉体と高熱伝導性材料粉体との
混合物が焼結されたものとして放熱用基板を形成し、ま
た低熱膨張材料粉体と高熱伝導性材料粉体とを混合練和
する工程と、該混合練和によって得られた混合物を焼結
する工程とを備えて同放熱用基板を製造する。
めに、請求項１及び請求項６の放熱用基板及びその製造
方法では、低熱膨張材料粉体と高熱伝導性材料粉体との
混合物が焼結されたものとして放熱用基板を形成し、ま
た低熱膨張材料粉体と高熱伝導性材料粉体とを混合練和
する工程と、該混合練和によって得られた混合物を焼結
する工程とを備えて同放熱用基板を製造する。
【００１８】上記請求項１及び請求項６の放熱用基板及
びその製造方法によれば、粉体の焼結により放熱用基板
を形成するため、含浸等の設備が不要となる。また、少
なくとも放熱性及び線膨張率の整合性が好適に維持され
る。
びその製造方法によれば、粉体の焼結により放熱用基板
を形成するため、含浸等の設備が不要となる。また、少
なくとも放熱性及び線膨張率の整合性が好適に維持され
る。
【００１９】請求項２及び請求項７の放熱用基板及びそ
の製造方法では、前記低熱膨張材料が炭化シリコン（Ｓ
ｉＣ）であり、前記高熱伝導性材料が銅（Ｃｕ）である
として放熱用基板を形成し、また請求項６に記載の放熱
用基板の製造方法において、前記低熱膨張材料が炭化シ
リコン（ＳｉＣ）であり、高熱伝導性材料が銅（Ｃｕ）
であるとして同放熱用基板を製造する。
の製造方法では、前記低熱膨張材料が炭化シリコン（Ｓ
ｉＣ）であり、前記高熱伝導性材料が銅（Ｃｕ）である
として放熱用基板を形成し、また請求項６に記載の放熱
用基板の製造方法において、前記低熱膨張材料が炭化シ
リコン（ＳｉＣ）であり、高熱伝導性材料が銅（Ｃｕ）
であるとして同放熱用基板を製造する。
【００２０】上記請求項２及び請求項７の放熱用基板及
びその製造方法によれば、Ｃｕの熱伝導率は良くＳｉＣ
の線膨張率は小さいため、放熱用基板の放熱性、線膨張
率の整合性を維持する上で好適である。
びその製造方法によれば、Ｃｕの熱伝導率は良くＳｉＣ
の線膨張率は小さいため、放熱用基板の放熱性、線膨張
率の整合性を維持する上で好適である。
【００２１】請求項３及び請求項８の放熱用基板及びそ
の製造方法では、前記混合物に更に鉛（Ｐｂ）を添加し
たものとして放熱用基板を形成し、また請求項７に記載
の放熱用基板の製造方法において、前記混合練和する工
程で鉛（Ｐｂ）を添加混合して同放熱用基板を製造す
る。
の製造方法では、前記混合物に更に鉛（Ｐｂ）を添加し
たものとして放熱用基板を形成し、また請求項７に記載
の放熱用基板の製造方法において、前記混合練和する工
程で鉛（Ｐｂ）を添加混合して同放熱用基板を製造す
る。
【００２２】上記請求項３及び請求項８の放熱用基板及
びその製造方法によれば、混合物に更にＰｂを混合する
ことによりＳｉＣとＣｕの濡れ性が向上する。また、Ｐ
ｂはＳｉＣとＣｕの間隙に入り込み、充填材の役割を果
たすため、放熱用基板の強度が向上する。
びその製造方法によれば、混合物に更にＰｂを混合する
ことによりＳｉＣとＣｕの濡れ性が向上する。また、Ｐ
ｂはＳｉＣとＣｕの間隙に入り込み、充填材の役割を果
たすため、放熱用基板の強度が向上する。
【００２３】請求項４及び請求項９の放熱用基板及びそ
の製造方法では、請求項１〜３のいずれかに記載の放熱
用基板において、前記焼結形成された混合物の表面に金
属箔層を形成し、また請求項８に記載の放熱用基板の製
造方法において、前記焼結した混合物の表面に金属箔層
を形成する工程を更に備えて同放熱用基板を製造する。
の製造方法では、請求項１〜３のいずれかに記載の放熱
用基板において、前記焼結形成された混合物の表面に金
属箔層を形成し、また請求項８に記載の放熱用基板の製
造方法において、前記焼結した混合物の表面に金属箔層
を形成する工程を更に備えて同放熱用基板を製造する。
【００２４】上記請求項４及び請求項９の放熱用基板及
びその製造方法によれば、混合物の表面に金属箔層を設
けることにより、機械的研磨が可能になり、混合物の表
面粗さを向上させることができる。そのため、この金属
箔層に電解メッキをした後はさらに表面粗さが改良さ
れ、良好なハンダ付けが可能になる。
びその製造方法によれば、混合物の表面に金属箔層を設
けることにより、機械的研磨が可能になり、混合物の表
面粗さを向上させることができる。そのため、この金属
箔層に電解メッキをした後はさらに表面粗さが改良さ
れ、良好なハンダ付けが可能になる。
【００２５】請求項５及び請求項１０の放熱用基板及び
その製造方法では、前記金属箔層は銅（Ｃｕ）層として
請求項４記載の放熱用基板を形成し、また請求項９に記
載の放熱用基板の製造方法において、前記金属箔層は銅
（Ｃｕ）層として同放熱用基板を製造する。
その製造方法では、前記金属箔層は銅（Ｃｕ）層として
請求項４記載の放熱用基板を形成し、また請求項９に記
載の放熱用基板の製造方法において、前記金属箔層は銅
（Ｃｕ）層として同放熱用基板を製造する。
【００２６】上記請求項５及び請求項１０の放熱用基板
及びその製造方法によれば、混合物の表面にＣｕ層を設
けることにより、機械的研磨が可能になる。そのため、
このＣｕ層にメッキを施した後には、さらに良好なハン
ダ付けが可能になる。
及びその製造方法によれば、混合物の表面にＣｕ層を設
けることにより、機械的研磨が可能になる。そのため、
このＣｕ層にメッキを施した後には、さらに良好なハン
ダ付けが可能になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した放熱用
基板の一実施形態を、図１及び図２に基づいて説明す
る。
基板の一実施形態を、図１及び図２に基づいて説明す
る。
【００２８】図１の断面図に示すように、放熱用基板１
０は、大きくは放熱板１１と絶縁基板１２から構成され
る。この絶縁基板１２の上下面には、ハンダとの濡れ性
を良くするため銅（Ｃｕ）層（金属箔層）１３がそれぞ
れ０．１５ｍｍ厚で形成されている。そして、この絶縁
基板１２は、その上下においてハンダ１４によりそれぞ
れ電力用半導体素子２１及び放熱板１１に接続されてい
る。この接続には、熱伝導の面から一般にハンダ１４を
用いる。また、放熱板１１は、アルミニウム（Ａｌ），
銅（Ｃｕ）等の金属板により構成されている。
０は、大きくは放熱板１１と絶縁基板１２から構成され
る。この絶縁基板１２の上下面には、ハンダとの濡れ性
を良くするため銅（Ｃｕ）層（金属箔層）１３がそれぞ
れ０．１５ｍｍ厚で形成されている。そして、この絶縁
基板１２は、その上下においてハンダ１４によりそれぞ
れ電力用半導体素子２１及び放熱板１１に接続されてい
る。この接続には、熱伝導の面から一般にハンダ１４を
用いる。また、放熱板１１は、アルミニウム（Ａｌ），
銅（Ｃｕ）等の金属板により構成されている。
【００２９】上記絶縁基板１２は、図２の拡大部１２Ａ
に示すように、炭化シリコン（ＳｉＣ）１２ａ、銅（Ｃ
ｕ）１２ｂ、鉛（Ｐｂ）１２ｃの焼成体により２．７０
ｍｍの厚さに形成されている。従って、絶縁基板１２全
体では、前記両Ｃｕ層１３とともに、３．００ｍｍの厚
さに形成されることとなる。参考までに、その体積構成
比と各素材単体の線膨張率と熱伝導率を、下記の表１に
示す。
に示すように、炭化シリコン（ＳｉＣ）１２ａ、銅（Ｃ
ｕ）１２ｂ、鉛（Ｐｂ）１２ｃの焼成体により２．７０
ｍｍの厚さに形成されている。従って、絶縁基板１２全
体では、前記両Ｃｕ層１３とともに、３．００ｍｍの厚
さに形成されることとなる。参考までに、その体積構成
比と各素材単体の線膨張率と熱伝導率を、下記の表１に
示す。
【００３０】
【表１】 次に、以上のように構成された放熱用基板１０の製造方
法を、図３に従って説明する。
法を、図３に従って説明する。
【００３１】まず、各々直径１０μｍ以下のＳｉＣ、Ｃ
ｕ、Ｐｂの球状粉体を、表１に示した体積構成比に基づ
き体積比率６３％、３４％、３％で計量し、水を媒体と
して図示しない混練機により均一に混合練和する。そし
て、図３（ａ）に示すように、濡れた砂状の混練体３０
を、絞り出し機３１から台３２の上に絞り出して所定の
大きさのシート状とする。さらに、このシート状混練体
３０を、図示しない乾燥機の中で１５０℃の温度条件で
１時間乾燥させる。
ｕ、Ｐｂの球状粉体を、表１に示した体積構成比に基づ
き体積比率６３％、３４％、３％で計量し、水を媒体と
して図示しない混練機により均一に混合練和する。そし
て、図３（ａ）に示すように、濡れた砂状の混練体３０
を、絞り出し機３１から台３２の上に絞り出して所定の
大きさのシート状とする。さらに、このシート状混練体
３０を、図示しない乾燥機の中で１５０℃の温度条件で
１時間乾燥させる。
【００３２】次に、図３（ｂ）に示すように、乾燥した
シート状混練体３０を電気焼成炉３３の台３４上に設置
し、８００℃の温度条件で１５分間焼成する。以下、焼
成されたシート状混練体３０を絶縁基板１２とする。
シート状混練体３０を電気焼成炉３３の台３４上に設置
し、８００℃の温度条件で１５分間焼成する。以下、焼
成されたシート状混練体３０を絶縁基板１２とする。
【００３３】次に、銅箔１３を敷いた上に焼成シート
（絶縁基板）１２を置き、さらに同シート１２の上面に
銅箔１３を被せる。そして、図３（ｃ）に示すように、
電気焼成炉３３の中で、ヒータ３５により９００℃に加
熱するとともに、加圧機３６により２．５ｔｏｎ／ｃｍ
2 の圧力を加え圧延しながら２０分間焼成する。
（絶縁基板）１２を置き、さらに同シート１２の上面に
銅箔１３を被せる。そして、図３（ｃ）に示すように、
電気焼成炉３３の中で、ヒータ３５により９００℃に加
熱するとともに、加圧機３６により２．５ｔｏｎ／ｃｍ
2 の圧力を加え圧延しながら２０分間焼成する。
【００３４】圧延、焼成後の焼成シート（絶縁基板）１
２の厚さは、前記したように、上層Ｃｕは０．１５ｍｍ
厚、中層ＳｉＣ- Ｃｕ- Ｐｂは２．７０ｍｍ厚、下層Ｃ
ｕは０．１５ｍｍ厚で、全体では３ｍｍ厚となる。この
焼成シート（絶縁基板）１２を、図示しないダイサーも
しくはレーザ等のトリマで所定の面積に切り出す。
２の厚さは、前記したように、上層Ｃｕは０．１５ｍｍ
厚、中層ＳｉＣ- Ｃｕ- Ｐｂは２．７０ｍｍ厚、下層Ｃ
ｕは０．１５ｍｍ厚で、全体では３ｍｍ厚となる。この
焼成シート（絶縁基板）１２を、図示しないダイサーも
しくはレーザ等のトリマで所定の面積に切り出す。
【００３５】次に、図３（ｄ）に示すように、研磨台３
７の上で研磨機３８によって、焼成シート（絶縁基板）
１２の両面をＲZ ０．５μｍ以下に機械研磨する。そし
て、図示しない電解メッキ装置によって、前記上下研磨
面とも５μｍの電解ニッケル（Ｎｉ）メッキをして仕上
げる。このＣｕ層に電解Ｎｉメッキをした後はその表面
粗さがＲZ ０．１μｍの表面がえられ、良好なハンダ付
けが可能になる。最後に、この絶縁基板１２の片面を、
ハンダにより放熱板１１に接合して、放熱用基板１０を
完成する。
７の上で研磨機３８によって、焼成シート（絶縁基板）
１２の両面をＲZ ０．５μｍ以下に機械研磨する。そし
て、図示しない電解メッキ装置によって、前記上下研磨
面とも５μｍの電解ニッケル（Ｎｉ）メッキをして仕上
げる。このＣｕ層に電解Ｎｉメッキをした後はその表面
粗さがＲZ ０．１μｍの表面がえられ、良好なハンダ付
けが可能になる。最後に、この絶縁基板１２の片面を、
ハンダにより放熱板１１に接合して、放熱用基板１０を
完成する。
【００３６】上記した製造方法により製造された放熱用
基板１０の特性を、前記特開昭６３−１２０４４８公報
に記載された従来の放熱用基板と比較して、下記の表２
に示す。
基板１０の特性を、前記特開昭６３−１２０４４８公報
に記載された従来の放熱用基板と比較して、下記の表２
に示す。
【００３７】
【表２】 以上説明した実施形態によって奏される効果について以
下に記載する。 （１）この放熱用基板１０においては、放熱板１１と電
力用半導体素子２１の間に絶縁基板１２の一層を設ける
だけで、放熱用基板１０に要求される絶縁性、放熱性、
線膨張率の整合性及びハンダ付け性が実現できる。しか
も、製造工程が簡単で製造コストも安くできる。
下に記載する。 （１）この放熱用基板１０においては、放熱板１１と電
力用半導体素子２１の間に絶縁基板１２の一層を設ける
だけで、放熱用基板１０に要求される絶縁性、放熱性、
線膨張率の整合性及びハンダ付け性が実現できる。しか
も、製造工程が簡単で製造コストも安くできる。
【００３８】（２）この放熱用基板１０においては、粉
体の焼結により放熱用基板を形成するため、含浸等の設
備が不要となる。 （３）この放熱用基板１０においては、ＳｉＣ- Ｃｕ-
Ｐｂを焼成加工としたためＰｂの均質分散が可能とな
る。
体の焼結により放熱用基板を形成するため、含浸等の設
備が不要となる。 （３）この放熱用基板１０においては、ＳｉＣ- Ｃｕ-
Ｐｂを焼成加工としたためＰｂの均質分散が可能とな
る。
【００３９】（４）この放熱用基板１０においては、絶
縁基板１２の上下両面にＣｕ層を設けることにより同上
下両面の機械的研磨が可能になり、同絶縁基板１２のＣ
ｕ層表面においてＲZ ０．５μｍの表面作成が可能にな
る。そのため、このＣｕ層表面に電解Ｎｉメッキをした
後はＲZ ０．１μｍの表面がえられ、同表面において良
好なハンダ付けが可能になる。
縁基板１２の上下両面にＣｕ層を設けることにより同上
下両面の機械的研磨が可能になり、同絶縁基板１２のＣ
ｕ層表面においてＲZ ０．５μｍの表面作成が可能にな
る。そのため、このＣｕ層表面に電解Ｎｉメッキをした
後はＲZ ０．１μｍの表面がえられ、同表面において良
好なハンダ付けが可能になる。
【００４０】（５）ＰｂはＳｉＣとＣｕの濡れ性を向上
させ、またＳｉＣとＣｕの間隙に入り込み、充填材の役
割を果たす。 なお、この発明は、次のように変更して具体化すること
も可能である。
させ、またＳｉＣとＣｕの間隙に入り込み、充填材の役
割を果たす。 なお、この発明は、次のように変更して具体化すること
も可能である。
【００４１】（イ）上記実施形態では、絶縁基板１２と
放熱板１１を接合する手段としてハンダ１４を使用する
構成を示したが、これに限定されるものではない。例え
ば前記接合手段として、絶縁基板１２の線膨張率と整合
性の良い線膨張率を有するろう材を使用してもよい。
放熱板１１を接合する手段としてハンダ１４を使用する
構成を示したが、これに限定されるものではない。例え
ば前記接合手段として、絶縁基板１２の線膨張率と整合
性の良い線膨張率を有するろう材を使用してもよい。
【００４２】（ロ）上記実施形態では、絶縁基板１２の
Ｃｕ層表面に電解Ｎｉメッキをした例を示したが、これ
に限定されるものではない。例えばＣｕ層表面に電解ハ
ンダメッキ、電解金（Ａｕ）メッキ等をしてもよい。ま
た、メッキ方法は無電解メッキであってもよい。
Ｃｕ層表面に電解Ｎｉメッキをした例を示したが、これ
に限定されるものではない。例えばＣｕ層表面に電解ハ
ンダメッキ、電解金（Ａｕ）メッキ等をしてもよい。ま
た、メッキ方法は無電解メッキであってもよい。
【００４３】（ハ）上記実施形態では、放熱用基板１０
へ電力用半導体素子２１を搭載する例を示したが、搭載
素子はこれに限定されるものではない。例えば高速マイ
クロプロセッサ素子等放熱を必要とするあらゆる半導体
素子が搭載できる。
へ電力用半導体素子２１を搭載する例を示したが、搭載
素子はこれに限定されるものではない。例えば高速マイ
クロプロセッサ素子等放熱を必要とするあらゆる半導体
素子が搭載できる。
【００４４】さらに、前記実施形態により把握される技
術的思想について以下に記載する。 ・請求項４または５に記載の放熱用基板において、前記
金属箔層は電解メッキが施されてなることを特徴とする
放熱用基板。
術的思想について以下に記載する。 ・請求項４または５に記載の放熱用基板において、前記
金属箔層は電解メッキが施されてなることを特徴とする
放熱用基板。
【００４５】・請求項９または１０に記載の放熱用基板
の製造方法において、前記形成された金属箔層の表面に
電解メッキを施す工程を更に備えることを特徴とする放
熱用基板の製造方法。
の製造方法において、前記形成された金属箔層の表面に
電解メッキを施す工程を更に備えることを特徴とする放
熱用基板の製造方法。
【００４６】この構成及び製造方法によれば、金属箔層
表面においてより良好なハンダ付けが可能になる。。
表面においてより良好なハンダ付けが可能になる。。
【００４７】
【発明の効果】請求項１〜１０に記載の発明によれば、
粉体の焼結により放熱用基板を形成するため含浸等の設
備が不要となり、その製造コストが安くなる。また、少
なくとも放熱性及び線膨張率の整合性が好適に維持され
る。
粉体の焼結により放熱用基板を形成するため含浸等の設
備が不要となり、その製造コストが安くなる。また、少
なくとも放熱性及び線膨張率の整合性が好適に維持され
る。
【００４８】請求項２及び７に記載の発明によれば、上
記効果に加えて、Ｃｕの熱伝導率は良くＳｉＣの線膨張
率は小さいため、放熱用基板の放熱性、線膨張率の整合
性を維持する上で好適である。
記効果に加えて、Ｃｕの熱伝導率は良くＳｉＣの線膨張
率は小さいため、放熱用基板の放熱性、線膨張率の整合
性を維持する上で好適である。
【００４９】請求項３及び８に記載の発明によれば、上
記効果に加えて、混合物にＰｂを入れることによりＳｉ
ＣとＣｕの濡れ性が向上する。また、ＰｂはＳｉＣとＣ
ｕの間隙に入り込み充填材の役割を果たすため、放熱用
基板の強度が向上する。
記効果に加えて、混合物にＰｂを入れることによりＳｉ
ＣとＣｕの濡れ性が向上する。また、ＰｂはＳｉＣとＣ
ｕの間隙に入り込み充填材の役割を果たすため、放熱用
基板の強度が向上する。
【００５０】請求項４及び９に記載の発明によれば、上
記効果に加えて、混合物の表面の平滑化が可能となるた
め、混合物の表面への良好なハンダ付けが可能になる。
請求項５及び１０に記載の発明によれば、上記効果に加
えて、混合物の表面にＣｕ層を設けることにより、機械
的研磨が可能になる。そのため、このＣｕ層にメッキを
施した後には、さらに良好なハンダ付けが可能になる。
記効果に加えて、混合物の表面の平滑化が可能となるた
め、混合物の表面への良好なハンダ付けが可能になる。
請求項５及び１０に記載の発明によれば、上記効果に加
えて、混合物の表面にＣｕ層を設けることにより、機械
的研磨が可能になる。そのため、このＣｕ層にメッキを
施した後には、さらに良好なハンダ付けが可能になる。
【図１】 この発明にかかる放熱用基板の一実施形態を
示す概略断面図。
示す概略断面図。
【図２】 絶縁基板１２の部分拡大図を含む部分断面
図。
図。
【図３】 絶縁基板１２の製造工程を示す説明図。
【図４】 従来の放熱用基板の一例を示す部分断面図。
１０…放熱用基板、１２…絶縁基板、１２ａ…ＳｉＣ、
１２ｂ…Ｃｕ、１２ｃ…Ｐｂ、１３…銅箔層。
１２ｂ…Ｃｕ、１２ｃ…Ｐｂ、１３…銅箔層。
Claims (10)
- 【請求項１】低熱膨張材料粉体と高熱伝導性材料粉体と
の混合物が焼結されて形成された放熱用基板。 - 【請求項２】前記低熱膨張材料が炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）であり、前記高熱伝導性材料が銅（Ｃｕ）である請
求項１に記載の放熱用基板。 - 【請求項３】前記混合物は、更に鉛（Ｐｂ）が添加され
たものである請求項２記載の放熱用基板。 - 【請求項４】前記焼結形成された混合物は、その表面に
金属箔層が形成されてなる請求項１〜３にいずれかに記
載の放熱用基板。 - 【請求項５】前記金属箔層は銅（Ｃｕ）層である請求項
４記載の放熱用基板。 - 【請求項６】低熱膨張材料粉体と高熱伝導性材料粉体と
を混合練和する工程と、 該混合練和によって得られた混合物を焼結する工程とを
備えることを特徴とする放熱用基板の製造方法。 - 【請求項７】請求項６に記載の放熱用基板の製造方法に
おいて、 前記低熱膨張材料が炭化シリコン（ＳｉＣ）であり、高
熱伝導性材料が銅（Ｃｕ）であることを特徴とする放熱
用基板の製造方法。 - 【請求項８】請求項７に記載の放熱用基板の製造方法に
おいて、 前記混合練和する工程で鉛（Ｐｂ）を添加混合すること
を特徴とする放熱用基板の製造方法。 - 【請求項９】 請求項８に記載の放熱用基板の製造方法
において、 前記焼結した混合物の表面に金属箔層を形成する工程を
更に備えることを特徴とする放熱用基板の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の放熱用基板の製造方
法において、 前記金属箔層は銅（Ｃｕ）層であることを特徴とする放
熱用基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023889A JPH10223810A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 放熱用基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9023889A JPH10223810A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 放熱用基板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223810A true JPH10223810A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12123027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9023889A Pending JPH10223810A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 放熱用基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10223810A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005303114A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Toyo Tanso Kk | 金属被覆炭素材料及び放熱基板 |
| JP4860695B2 (ja) * | 2006-06-07 | 2012-01-25 | 富士通株式会社 | 半導体パッケージ |
| CN102856272A (zh) * | 2011-06-27 | 2013-01-02 | 北京兆阳能源技术有限公司 | 一种绝缘散热电子组件 |
-
1997
- 1997-02-06 JP JP9023889A patent/JPH10223810A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005303114A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Toyo Tanso Kk | 金属被覆炭素材料及び放熱基板 |
| JP4490723B2 (ja) * | 2004-04-14 | 2010-06-30 | 東洋炭素株式会社 | 電子機器部品の放熱基板用の金属被覆炭素材料、及び、当該金属被覆炭素材料を用いた放熱基板 |
| JP4860695B2 (ja) * | 2006-06-07 | 2012-01-25 | 富士通株式会社 | 半導体パッケージ |
| CN102856272A (zh) * | 2011-06-27 | 2013-01-02 | 北京兆阳能源技术有限公司 | 一种绝缘散热电子组件 |
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