JPH10242331A - パワーモジュール用基板及びその製造法 - Google Patents

パワーモジュール用基板及びその製造法

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JPH10242331A
JPH10242331A JP5425797A JP5425797A JPH10242331A JP H10242331 A JPH10242331 A JP H10242331A JP 5425797 A JP5425797 A JP 5425797A JP 5425797 A JP5425797 A JP 5425797A JP H10242331 A JPH10242331 A JP H10242331A
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正美 桜庭
Masami Kimura
正美 木村
Toshikazu Tanaka
敏和 田中
Masaya Takahara
昌也 高原
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
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    • H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のパワーモジュール用基板及びその製造
法においては、基板に金属を所定形状の回路面を有する
ようにエッチング処理により形成し、回路面にメッキ処
理を施したものに半導体チップとしてのＳｉチップを半
田を用いて搭載しているため半田づけの際に半田自体が
流れたり、チップの位置がずれるという問題があった。 【解決手段】 本発明においては、セラミックス基板と
金属板との接合基板において金属上の半導体搭載部の厚
さが、他の金属部分より厚くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】本発明は高強度セラミックス金属複合体か
らなる回路基板に関し、更に詳しくは集積回路や半導体
部品の実装に好適な高ヒートサイクル性を有するパワー
モジュール基板に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来より、パワートランジスタ、ＩＧＢ
Ｔ、ＩＰＭ、パワーモジュール等熱が大量に発生する電
力デバイス用の実装基板としては、導電回路を有するセ
ラミックス回路基板が広く用いられており、特に近年で
は、高熱伝導率を有する回路基板を製造するために、セ
ラミックス基板の製造・導電回路の形成などに様々な工
夫がなされている。
【０００４】図１は、パワーモジュール用基板を示し、
パワーモジュール用基板として用いられるセラミックス
基板１はアルミナ基板や窒化アルミニウムや窒化ケイ素
等の窒化物であり、これらの基板１の少なくとも片面に
銅板を直接接合法で接合したり、あるいは活性金属ろう
材を介して接合されている。
【０００５】接合された金属は、所定形状の回路面を有
するようにエッチング処理により形成し、回路面にメッ
キ処理を施したものに半導体チップとしてのＳｉチップ
を搭載して、半導体モジュール基板として使用してい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記パワ
ーモジュール用基板上にＳｉチップを搭載する場合に
は、半田を用いて接着するのが一般的であるが、半田づ
けの際に半田自体が流れたり、チップの位置がずれると
いう問題があった。
【０００７】この問題を解決する一手段として、Ｓｉチ
ップ搭載部パターンの周囲部に穴を設け、半田流れを防
止していたが、この方法でも一部の半田流れの流出を止
めることはできず、不良品の発生を防ぐことはできなか
った。
【０００８】本発明は、新規な手段を開発することによ
ってＳｉチップの位置ずれを防止したパワーモジュール
用基板及びその製造法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、斯かる課
題を解決するために鋭意研究したところ、従来のような
Ｓｉチップ搭載部周囲に穴を設けることに代えて、チッ
プ搭載部の金属部分を他の部分より厚くすることによっ
て半田流れを防止し、チップ位置ずれを防ぐものであ
る。
【００１０】即ち本発明のパワーモジュール用基板は、
セラミックス基板と金属板との接合基板において金属上
の半導体搭載部周辺部の厚さが、他の金属部分より厚い
ことを特徴とする。
【００１１】上記セラミックス基板は、Ａｌ2 Ｏ3 、Ａ
１Ｎ、Ｓｉ3 Ｎ4 から選ばれる少なくとも１種のセラミ
ックス基板であることを特徴とする。
【００１２】上記金属板は、銅またはアルミニウム板で
ある。
【００１３】上記接合は、金属板が平板状又は回路パタ
ーン状のものをセラミックス基板に直接接合あるいはろ
う接合することを特徴とする。
【００１４】本発明のパワーモジュール用基板の製造法
では、セラミックス基板と金属板との接合方法において
セラミックス基板に接合せしめた金属板をエッチング処
理して回路を形成し、この回路上の半導体搭載部の厚さ
を他の回路部分より厚くしたことを特徴とする。
【００１５】これらのセラミックス基板に接合する金属
は、銅、アルミニウム材及びこれらの合金であり、回路
形成後に回路面上にニッケルメッキを施すこともある。
【００１６】回路面に半導体チップであるＳｉチップを
搭載する場合に、従来は半田を用いて接合させているが
半田自体が流れたりしてチップの位置がずれることがあ
ることから、これを防止するためにチップ搭載部周辺部
分の金属に穴を開けたり、あるいはチップ搭載周辺部に
ソルダーレジストを塗布したりしているが、本発明では
チップ搭載部の金属部分を他の部分より厚くして半田流
れを防止し、チップの位置ずれを防止している。
【００１７】この場合チップ搭載部の周辺部を他の部分
より厚くする手段としては二段エッチングを行なうが、
通常金属板の厚みが０．４ｍｍであれば０．１５〜０．
３５ｍｍの厚みを有するようにエッチングするのが好ま
しい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。
【００１９】（実施例１）
【００２０】セラミックス基板１として、５３×２９×
０．６３５ｍｍのＡｌ2 Ｏ3 基板を用い、この基板１の
両面に０．４ｍｍと０．４ｍｍの銅平板をそれぞれ回路
板２と放熱板３として不活性雰囲気下、１０６０℃で直
接接合した後、回路板２にエッチングレジストを塗布し
て印刷硬化し、塩化第二鉄溶液でエッチング処理を行い
図１に示すような銅パターンを形成した。
【００２１】次いで図３の回路基板断面図に示すように
チップ搭載部４を除いた回路板２部分をハーフエッチン
グ処理して厚さ例えば０．２５ｍｍとし、次いでチップ
搭載部４の周辺部厚みが他の金属部分より厚くなるよう
ハーフエッチング処理することによって０．３０ｍｍ厚
の搭載部４を得た。
【００２２】次いで上記チップ搭載部においてＳｉチッ
プのサイズに０．１０ｍｍ厚の半田板を置き、その上に
Ｓｉチップを載せて、３６０℃、還元雰囲気中で加熱し
て半田付けをした。チップ搭載を複数個の回路基板に５
０ヶ行ったところ、いずれにも半田流れやチップの位置
ずれ等の不具合品はみられなかった。
【００２３】（実施例２）
【００２４】セラミックス基板１として、５３×２９×
０．６３５ｍｍのＡ１Ｎ基板を用い、その両面に０．４
ｍｍと０．４ｍｍの銅平板Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−ＴｉＯ2
からなる活性金属ろう材を用いて加熱接合した。
【００２５】得られた接合体を用いて実施例１に示す方
法で図２に示した回路基板を得て、同様にＳｉチップを
複数個の回路基板に５０ヶ搭載して半田付けをしたとこ
ろ、いずれにも半田流れやチップの位置ずれ等の不具合
品は見られなかった。
【００２６】（実施例３）
【００２７】実施例２で用いたＡ１Ｎ基板に代えてＳｉ
3 Ｎ4 基板を用いた他は、まったく同一な手段で図２に
示す回路基板を得た。これらも同様に複数個の回路基板
に５０ヶのＳｉチップを搭載したところ、いずれにも半
田流れや位置ずれ等の不具合品は見られなかった。
【００２８】（比較例１）
【００２９】セラミックス基板１として、５３×２９×
０．６３５ｍｍのＡｌ2 Ｏ3 基板を用い、その両面に
０．４ｍｍと０．４ｍｍの銅平板をそれぞれ回路板２と
放熱板３として不活性雰囲気下、１０６０℃で直接接合
した後、エッチングレジストを塗布して印刷硬化し、塩
化第二鉄溶液でエッチング処理を行い図１に示すような
銅パターンを形成した。
【００３０】次いでＮｉメッキをパターン部に施した基
板１に搭載するＳｉチップの大きさに印刷方式でクリー
ム半田を印刷し、その上にＳｉチップを３６０℃で半田
付けしたところ、５０ヶの中で１割近い不具合品が見ら
れた。
【００３１】
【発明の効果】上述のように本発明パワーモジュール基
板は、従来構造上やむを得なかった半田流れをなくすこ
とができることによって、チップの位置ずれという問題
も解決することができることから品質管理工程上コスト
削減に大いに寄与できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパワーモジュール用基板の製造工程を
示すための平面図である。
【図２】本発明のパワーモジュール用基板の斜視図であ
る。
【図３】本発明のパワーモジュール用基板の断面図であ
る。
【符号の説明】
１ セラミックス基板 ２ 回路板 ３ 放熱板 ４ チップ搭載部
フロントページの続き (72)発明者 高原 昌也 東京都千代田区丸の内一丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミックス基板と金属板との接合基板
    において金属上の半導体搭載部周辺部の厚さが、他の金
    属部分より厚いことを特徴とするパワーモジュール用基
    板。
  2. 【請求項２】 上記セラミックス基板は、Ａｌ2 Ｏ3 、
    Ａ１Ｎ、Ｓｉ3 Ｎ4から選ばれる少なくとも１種のセラ
    ミックス基板であることを特徴とする請求項１記載のパ
    ワーモジュール用基板。
  3. 【請求項３】 上記金属板は、銅またはアルミニウム板
    であることを特徴とする請求項１または２記載のパワー
    モジュール用基板。
  4. 【請求項４】 上記接合は金属板が平板状又は回路パタ
    ーン状のものをセラミックス基板に直接接合あるいはろ
    う接合することを特徴とする請求項１、２または３記載
    のパワーモジュール用基板。
  5. 【請求項５】 セラミックス基板と金属板との接合方法
    においてセラミックス基板に接合せしめた金属板をエッ
    チング処理して回路を形成し、この回路上の半導体搭載
    部の厚さを他の回路部分より厚くしたことを特徴とする
    パワーモジュール用基板の製造法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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