JPH11354699A - 半導体用放熱板とその製造方法 - Google Patents
半導体用放熱板とその製造方法Info
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- JPH11354699A JPH11354699A JP16347298A JP16347298A JPH11354699A JP H11354699 A JPH11354699 A JP H11354699A JP 16347298 A JP16347298 A JP 16347298A JP 16347298 A JP16347298 A JP 16347298A JP H11354699 A JPH11354699 A JP H11354699A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体デバイス搭載基板を良好に半田接合で
きる半導体用放熱板およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の半導体用放熱板は高熱伝導性金
属に低熱膨張係数の繊維または粒子が複合された基材１
の、少なくとも半導体デバイス搭載基板を半田接合する
部分にＮｉ合金層２が被覆されている。 【効果】 半田濡れ性の良いＮｉ合金層２が被覆されて
いるので、半導体デバイス搭載基板との半田接合部が厚
く均一に形成され、このため前記基板と放熱板との間の
熱歪みは前記半田接合部に良好に吸収されて半田接合部
に割れが入ったりせず、従って前記半導体デバイスから
の発熱は放熱板により良好に放熱される。Ｎｉ合金層２
は通常の電解めっきまたは無電解めっきにより容易に被
覆でき、また放熱板を水素含有雰囲気中で加熱処理して
Ｎｉ合金層表面の酸化膜を薄くすることにより半田濡れ
性が一層向上する。
きる半導体用放熱板およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の半導体用放熱板は高熱伝導性金
属に低熱膨張係数の繊維または粒子が複合された基材１
の、少なくとも半導体デバイス搭載基板を半田接合する
部分にＮｉ合金層２が被覆されている。 【効果】 半田濡れ性の良いＮｉ合金層２が被覆されて
いるので、半導体デバイス搭載基板との半田接合部が厚
く均一に形成され、このため前記基板と放熱板との間の
熱歪みは前記半田接合部に良好に吸収されて半田接合部
に割れが入ったりせず、従って前記半導体デバイスから
の発熱は放熱板により良好に放熱される。Ｎｉ合金層２
は通常の電解めっきまたは無電解めっきにより容易に被
覆でき、また放熱板を水素含有雰囲気中で加熱処理して
Ｎｉ合金層表面の酸化膜を薄くすることにより半田濡れ
性が一層向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス搭
載基板を良好に半田接合できる半導体用放熱板およびそ
の製造方法に関する。
載基板を良好に半田接合できる半導体用放熱板およびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスはシリコン、ＧａＡｓな
どの半導体チップに回路を形成したもので、このような
半導体デバイスは発熱し易く、従って半導体デバイスを
搭載する基板には、半導体素子に熱歪みが生じないよう
に、熱膨張係数が半導体デバイスのそれに近いＦｅ−Ｃ
ｏ合金（コバール）、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）、
Ｃｕ−Ｗ合金、アルミナ、窒化アルミなどが用いられて
いる。最近、半導体デバイスの大型化並びに高集積化に
伴って、半導体デバイスの発熱が大きくなり、この熱を
逃がすため、半導体デバイス搭載基板は放熱板に半田接
合して用いられるようになった。そして前記放熱板に
は、高熱伝導性のＡｌに熱膨張係数の小さいセラミック
スやカーボンなどを複合して熱膨張係数を前記基板と同
程度に小さくした複合基材などが使用されている。
どの半導体チップに回路を形成したもので、このような
半導体デバイスは発熱し易く、従って半導体デバイスを
搭載する基板には、半導体素子に熱歪みが生じないよう
に、熱膨張係数が半導体デバイスのそれに近いＦｅ−Ｃ
ｏ合金（コバール）、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）、
Ｃｕ−Ｗ合金、アルミナ、窒化アルミなどが用いられて
いる。最近、半導体デバイスの大型化並びに高集積化に
伴って、半導体デバイスの発熱が大きくなり、この熱を
逃がすため、半導体デバイス搭載基板は放熱板に半田接
合して用いられるようになった。そして前記放熱板に
は、高熱伝導性のＡｌに熱膨張係数の小さいセラミック
スやカーボンなどを複合して熱膨張係数を前記基板と同
程度に小さくした複合基材などが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記複合基材と半導体
デバイス搭載基板との半田接合部には、半導体デバイス
が発熱したとき複合基材と半導体デバイス搭載基板とは
熱膨張係数が異なるため熱歪みが発生し、前記半田接合
部に割れや剥離が生じて前記複合基材の放熱特性が十分
に発現されないという問題がある。このようなことか
ら、本発明者等は、前記半田接合部に割れや剥離が生じ
る原因について鋭意研究を行い、前記複合基材は半田濡
れ性が悪いため、半田接合部の厚さが不均一になり、そ
の結果前記熱歪みにより割れや剥離が生じることを知見
し、また複合基材表面にＮｉ合金層を被覆すると半田濡
れ性が改善され、半田接合部が厚く均一に形成されるよ
うになり、前記熱歪みは半田接合部で吸収されて半田接
合部に割れや剥離が生じ難くなることを見いだし、さら
に研究を進めて本発明を完成させるに至った。本発明
は、半導体デバイス搭載基板を良好に半田接合できる半
導体用放熱板およびその製造方法の提供を目的とする。
デバイス搭載基板との半田接合部には、半導体デバイス
が発熱したとき複合基材と半導体デバイス搭載基板とは
熱膨張係数が異なるため熱歪みが発生し、前記半田接合
部に割れや剥離が生じて前記複合基材の放熱特性が十分
に発現されないという問題がある。このようなことか
ら、本発明者等は、前記半田接合部に割れや剥離が生じ
る原因について鋭意研究を行い、前記複合基材は半田濡
れ性が悪いため、半田接合部の厚さが不均一になり、そ
の結果前記熱歪みにより割れや剥離が生じることを知見
し、また複合基材表面にＮｉ合金層を被覆すると半田濡
れ性が改善され、半田接合部が厚く均一に形成されるよ
うになり、前記熱歪みは半田接合部で吸収されて半田接
合部に割れや剥離が生じ難くなることを見いだし、さら
に研究を進めて本発明を完成させるに至った。本発明
は、半導体デバイス搭載基板を良好に半田接合できる半
導体用放熱板およびその製造方法の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
高熱伝導性金属に低熱膨張係数の繊維または粒子が複合
された基材の、少なくとも半導体デバイス搭載基板を半
田接合する部分にＮｉ合金層が被覆されていることを特
徴とする半導体用放熱板である。
高熱伝導性金属に低熱膨張係数の繊維または粒子が複合
された基材の、少なくとも半導体デバイス搭載基板を半
田接合する部分にＮｉ合金層が被覆されていることを特
徴とする半導体用放熱板である。
【０００５】請求項２記載の発明は、高熱伝導性金属に
低熱膨張係数の繊維または粒子が複合された基材とＮｉ
合金層の間にＮｉ層、Ｃｏ層、またはＣｏ合金層のうち
の少なくとも１層が介在されていることを特徴とする請
求項１記載の半導体用放熱板である。
低熱膨張係数の繊維または粒子が複合された基材とＮｉ
合金層の間にＮｉ層、Ｃｏ層、またはＣｏ合金層のうち
の少なくとも１層が介在されていることを特徴とする請
求項１記載の半導体用放熱板である。
【０００６】請求項３記載の発明は、Ｎｉ合金層がＮｉ
−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｎｉ−ＣｏーＰ合金、また
はＮｉ−Ｂ合金からなることを特徴とする請求項１また
は２記載の半導体用放熱板である。
−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｐ合金、Ｎｉ−ＣｏーＰ合金、また
はＮｉ−Ｂ合金からなることを特徴とする請求項１また
は２記載の半導体用放熱板である。
【０００７】請求項４記載の発明は、Ｎｉ合金層の厚さ
が０．３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１、
２、３のいずれかに記載の半導体用放熱板である。
が０．３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１、
２、３のいずれかに記載の半導体用放熱板である。
【０００８】請求項５記載の発明は、Ｎｉ合金層表面の
酸化膜厚さが１００Å以下であることを特徴とする請求
項１、２、３、４のいずれかに記載の半導体用放熱板で
ある。
酸化膜厚さが１００Å以下であることを特徴とする請求
項１、２、３、４のいずれかに記載の半導体用放熱板で
ある。
【０００９】請求項６記載の発明は、高熱伝導性金属に
低熱膨張係数の繊維または粒子が複合された基材の、少
なくとも半導体デバイス搭載基板を半田接合する部分に
Ｎｉ合金層を電気めっきまたは無電解めっきにより被覆
し、次いで水素含有雰囲気中にて加熱処理することを特
徴とする請求項１、３、４、５のいずれかに記載の半導
体用放熱板の製造方法である。
低熱膨張係数の繊維または粒子が複合された基材の、少
なくとも半導体デバイス搭載基板を半田接合する部分に
Ｎｉ合金層を電気めっきまたは無電解めっきにより被覆
し、次いで水素含有雰囲気中にて加熱処理することを特
徴とする請求項１、３、４、５のいずれかに記載の半導
体用放熱板の製造方法である。
【００１０】請求項７記載の発明は、高熱伝導性金属に
低熱膨張係数の繊維または粒子が複合された基材の、少
なくとも半導体デバイス搭載基板を半田接合する部分に
Ｎｉ層、Ｎｉ合金層、Ｃｏ層、またはＣｏ合金層の少な
くとも１層を、さらにその上にＮｉ合金層を電気めっき
または無電解めっきにより被覆し、次いで水素含有雰囲
気中にて加熱処理することを特徴とする請求項２、３、
４、５のいずれかに記載の半導体用放熱板の製造方法で
ある。
低熱膨張係数の繊維または粒子が複合された基材の、少
なくとも半導体デバイス搭載基板を半田接合する部分に
Ｎｉ層、Ｎｉ合金層、Ｃｏ層、またはＣｏ合金層の少な
くとも１層を、さらにその上にＮｉ合金層を電気めっき
または無電解めっきにより被覆し、次いで水素含有雰囲
気中にて加熱処理することを特徴とする請求項２、３、
４、５のいずれかに記載の半導体用放熱板の製造方法で
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明において、複合基材を構成
する高熱伝導性金属には、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ
合金などが用いられるが、特に、ＡｌまたはＡｌ合金は
軽量であり望ましい。また低熱膨張係数の繊維にはＣ
（炭素）、ＳｉＣ、ＡｌＮなどの繊維が、また低熱膨張
係数の粒子にはＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＳｉＯ2 などの酸
化物粒子がそれぞれ用いられる。
する高熱伝導性金属には、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、Ｃｕ
合金などが用いられるが、特に、ＡｌまたはＡｌ合金は
軽量であり望ましい。また低熱膨張係数の繊維にはＣ
（炭素）、ＳｉＣ、ＡｌＮなどの繊維が、また低熱膨張
係数の粒子にはＡｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＳｉＯ2 などの酸
化物粒子がそれぞれ用いられる。
【００１２】前記複合基材にはＮｉ合金層が被覆される
が、前記複合基材とＮｉ合金層との間にＮｉ層、Ｃｏ
層、またはＣｏ合金層のうちの少なくとも１層を介在さ
せて、複合基材からの有害元素のＮｉ合金層への拡散防
止、或いはＮｉ合金層と複合基材間の密着性改善を図る
のが望ましい。前記Ｎｉ合金層は半田濡れ性を良くする
効果を有し、半田は１００μｍ厚さぐらいまで均一な厚
さに保持される。このため半導体デバイス搭載基板と複
合基材の熱膨張差に起因する熱歪みは厚く均一に被覆さ
れた半田接合部に吸収される。なお、Ｎｉ合金層は１層
である必要はなく、異なる組成の層が２層以上積層され
ていても差し支えない。Ｎｉ合金としては、Ｎｉ−Ｐ合
金、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ合金、Ｎｉ−Ｂ合
金などが有用で、その合金元素濃度は３〜１０wt％が適
当である。なお、ＡｇやＰｄなどの被覆層は半田濡れ性
が良すぎて、半田が厚く被覆されず、熱歪みが十分に吸
収されない。前記各層の被覆箇所は、前記複合基材の全
表面でも良いが、半導体デバイス搭載基板を半田付けす
る部分にのみ被覆するのが経済的である。前記被覆層は
電気めっきまたは無電解めっきにより被覆するのが厚さ
を高精度に制御できて望ましい。
が、前記複合基材とＮｉ合金層との間にＮｉ層、Ｃｏ
層、またはＣｏ合金層のうちの少なくとも１層を介在さ
せて、複合基材からの有害元素のＮｉ合金層への拡散防
止、或いはＮｉ合金層と複合基材間の密着性改善を図る
のが望ましい。前記Ｎｉ合金層は半田濡れ性を良くする
効果を有し、半田は１００μｍ厚さぐらいまで均一な厚
さに保持される。このため半導体デバイス搭載基板と複
合基材の熱膨張差に起因する熱歪みは厚く均一に被覆さ
れた半田接合部に吸収される。なお、Ｎｉ合金層は１層
である必要はなく、異なる組成の層が２層以上積層され
ていても差し支えない。Ｎｉ合金としては、Ｎｉ−Ｐ合
金、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ合金、Ｎｉ−Ｂ合
金などが有用で、その合金元素濃度は３〜１０wt％が適
当である。なお、ＡｇやＰｄなどの被覆層は半田濡れ性
が良すぎて、半田が厚く被覆されず、熱歪みが十分に吸
収されない。前記各層の被覆箇所は、前記複合基材の全
表面でも良いが、半導体デバイス搭載基板を半田付けす
る部分にのみ被覆するのが経済的である。前記被覆層は
電気めっきまたは無電解めっきにより被覆するのが厚さ
を高精度に制御できて望ましい。
【００１３】Ｎｉ合金層の被覆厚さは、薄いとその効果
が十分に得られず、厚いと曲げなどの変形時に割れが生
じることがあり、またコスト的にも不利である。このた
めＮｉ合金層の厚さは０．３〜１０μｍが望ましい。
が十分に得られず、厚いと曲げなどの変形時に割れが生
じることがあり、またコスト的にも不利である。このた
めＮｉ合金層の厚さは０．３〜１０μｍが望ましい。
【００１４】Ｎｉ合金層の表面の酸化膜厚さを１００Å
以下にすると半田濡れ性が向上し、フラックス無しでも
或いは弱フラックスを用いても良好な半田濡れ性が得ら
れ洗浄工程の省略または簡素化が可能になる。前記Ｎｉ
合金層表面の酸化膜厚さは、半導体用放熱板を還元性雰
囲気で加熱処理することにより薄くなり、それにより半
田濡れ性が一層向上する。前記加熱処理条件は、水素を
４０体積％以上含む還元性雰囲気にて１５０〜４００℃
の温度で１０分以上加熱して施すのが望ましい。その理
由は、１５０℃未満でも、１０分未満でも、水素４０体
積％未満の還元性雰囲気でも、酸化膜厚さが１００Å以
下にならず、また４００℃を超えると複合基材と被覆層
とが界面で反応して両者の密着性が低下するためであ
る。前記加熱処理での昇温速度は、１℃／分未満では生
産性に劣り、２０℃／分を超えると被覆層に割れが入る
ことがあるので、１〜２０℃／分が望ましい。
以下にすると半田濡れ性が向上し、フラックス無しでも
或いは弱フラックスを用いても良好な半田濡れ性が得ら
れ洗浄工程の省略または簡素化が可能になる。前記Ｎｉ
合金層表面の酸化膜厚さは、半導体用放熱板を還元性雰
囲気で加熱処理することにより薄くなり、それにより半
田濡れ性が一層向上する。前記加熱処理条件は、水素を
４０体積％以上含む還元性雰囲気にて１５０〜４００℃
の温度で１０分以上加熱して施すのが望ましい。その理
由は、１５０℃未満でも、１０分未満でも、水素４０体
積％未満の還元性雰囲気でも、酸化膜厚さが１００Å以
下にならず、また４００℃を超えると複合基材と被覆層
とが界面で反応して両者の密着性が低下するためであ
る。前記加熱処理での昇温速度は、１℃／分未満では生
産性に劣り、２０℃／分を超えると被覆層に割れが入る
ことがあるので、１〜２０℃／分が望ましい。
【００１５】以下に本発明の半導体用放熱板を図を参照
して具体的に説明する。図１ａは本発明の第１の実施形
態を示す縦断面図である。複合基材１の片面にＮｉ合金
層２が被覆されている。図１ｂは本発明の第２の実施形
態を示す縦断面図である。複合基材１の片面にＣｏ層３
が被覆され、その上にＮｉ合金層２が被覆されている。
図１ｃは本発明の第３の実施形態を示す縦断面図であ
る。複合基材１の片面にＮｉ層４、Ｃｏ層３、Ｎｉ合金
層２が順に被覆され、他面にＮｉ合金層２が被覆されて
いる。図１ｄは本発明の第４の実施形態を示す縦断面図
である。複合基材１の両面にＮｉ合金層２がそれぞれ被
覆されている。
して具体的に説明する。図１ａは本発明の第１の実施形
態を示す縦断面図である。複合基材１の片面にＮｉ合金
層２が被覆されている。図１ｂは本発明の第２の実施形
態を示す縦断面図である。複合基材１の片面にＣｏ層３
が被覆され、その上にＮｉ合金層２が被覆されている。
図１ｃは本発明の第３の実施形態を示す縦断面図であ
る。複合基材１の片面にＮｉ層４、Ｃｏ層３、Ｎｉ合金
層２が順に被覆され、他面にＮｉ合金層２が被覆されて
いる。図１ｄは本発明の第４の実施形態を示す縦断面図
である。複合基材１の両面にＮｉ合金層２がそれぞれ被
覆されている。
【００１６】
Ｎｉ層：めっき液 NiSO4 240g/l,NiCl2 45g/l,H3BO3 30
g/l 、液温 50℃、電流密度 5A/dm2 。 Ｃｏ層：めっき液 CoSO4 400g/l,NaCl 20g/l,H3BO3 40g
/l、液温 30℃、電流密度 5A/dm2 。 Ni-Co合金層：めっき液 NiSO4 240g/l,NiCl2 45g/l,CoS
O4 15g/l, H3BO3 30g/l 液温 55℃、電流密度 5A/dm2 。 Ni-P合金層：めっき液 NiSO4 240g/l,NiCl2 15g/l,H3BO
3 30g/l, H3PO3 32g/l 液温 30℃、電流密度 1〜10A/dm2 。 Ni-Co-P合金層：めっき液 NiSO46H2O 15g/l, CoSO47H2O
10g/l,クエン酸Na 84g/l, (NH4)2SO4 42g/l, NH4OH 14ml/
l, H3PO2 8ml/l、液温90℃での無電解めっき。
g/l 、液温 50℃、電流密度 5A/dm2 。 Ｃｏ層：めっき液 CoSO4 400g/l,NaCl 20g/l,H3BO3 40g
/l、液温 30℃、電流密度 5A/dm2 。 Ni-Co合金層：めっき液 NiSO4 240g/l,NiCl2 45g/l,CoS
O4 15g/l, H3BO3 30g/l 液温 55℃、電流密度 5A/dm2 。 Ni-P合金層：めっき液 NiSO4 240g/l,NiCl2 15g/l,H3BO
3 30g/l, H3PO3 32g/l 液温 30℃、電流密度 1〜10A/dm2 。 Ni-Co-P合金層：めっき液 NiSO46H2O 15g/l, CoSO47H2O
10g/l,クエン酸Na 84g/l, (NH4)2SO4 42g/l, NH4OH 14ml/
l, H3PO2 8ml/l、液温90℃での無電解めっき。
【００１７】（実施例２）実施例１で製造した放熱板
に、水素を８０体積％含む窒素雰囲気中にて昇温速度１
０℃／分で３００℃まで加熱し、３００℃で３０分間保
持する条件で加熱処理を施した。
に、水素を８０体積％含む窒素雰囲気中にて昇温速度１
０℃／分で３００℃まで加熱し、３００℃で３０分間保
持する条件で加熱処理を施した。
【００１８】（比較例１）最外層をＮｉ層またはＣｏ層
とした他は、実施例１と同じ方法により放熱板を製造し
た。
とした他は、実施例１と同じ方法により放熱板を製造し
た。
【００１９】実施例１、２、および比較例１で製造した
各々の放熱板について、耐湿試験を行い、その前後の半
田濡れ性を調べた。また最外層の表面の酸化膜厚さをＡ
ＥＳで測定した。耐湿試験は１０５℃のプレッシャーク
ッカーに２４時間保持して行った。半田濡れ性は放熱板
に共晶半田をのせ窒素雰囲気中で２５０℃に加熱したと
きの半田の濡れ角度、および半田接合界面のボイドの発
生状況により評価した。結果を表１、２に示す。
各々の放熱板について、耐湿試験を行い、その前後の半
田濡れ性を調べた。また最外層の表面の酸化膜厚さをＡ
ＥＳで測定した。耐湿試験は１０５℃のプレッシャーク
ッカーに２４時間保持して行った。半田濡れ性は放熱板
に共晶半田をのせ窒素雰囲気中で２５０℃に加熱したと
きの半田の濡れ角度、および半田接合界面のボイドの発
生状況により評価した。結果を表１、２に示す。
【００２０】
【表１】 （注）実施例１、＊最外層の酸化膜厚さ：単位μｍ。
【００２１】
【表２】 （注）実施例２、＊最外層の酸化膜厚さ：単位μｍ。
【００２２】表１、２より明らかなように、本発明例の
No.1〜11は、いずれも耐湿試験前後とも半田濡れ性が改
善され、半田接合部にはボイドや割れが存在しなかっ
た。これは放熱板の最外層に半田濡れ性に優れるＮｉ合
金層が被覆されているためである。中でも水素含有雰囲
気中で加熱処理したもの(No.9,10,11)は、Ｎｉ合金層の
表面の酸化膜の厚さが著しく薄くなり半田濡れ性が一層
改善された。一方、比較例の No.12〜15は、表面層がＮ
ｉ層またはＣｏ層のため半田濡れ性が悪く、いずれも半
田接合部に割れまたはボイドが生じた。
No.1〜11は、いずれも耐湿試験前後とも半田濡れ性が改
善され、半田接合部にはボイドや割れが存在しなかっ
た。これは放熱板の最外層に半田濡れ性に優れるＮｉ合
金層が被覆されているためである。中でも水素含有雰囲
気中で加熱処理したもの(No.9,10,11)は、Ｎｉ合金層の
表面の酸化膜の厚さが著しく薄くなり半田濡れ性が一層
改善された。一方、比較例の No.12〜15は、表面層がＮ
ｉ層またはＣｏ層のため半田濡れ性が悪く、いずれも半
田接合部に割れまたはボイドが生じた。
【００２３】（実施例３）実施例１で作製した複合基材
を、５０℃のアルカリ液中に４０秒間浸漬して脱脂とエ
ッチングを行い、次いでジンケート処理、硝酸溶解、ジ
ンケート処理を順に施し、次いで最外層がＮｉ合金層に
なるように各被覆層をめっきして放熱板を製造した。
を、５０℃のアルカリ液中に４０秒間浸漬して脱脂とエ
ッチングを行い、次いでジンケート処理、硝酸溶解、ジ
ンケート処理を順に施し、次いで最外層がＮｉ合金層に
なるように各被覆層をめっきして放熱板を製造した。
【００２４】（比較例２）最外層をＮｉ層またはＣｏ層
とした他は、実施例２と同じ方法により放熱板を製造し
た。
とした他は、実施例２と同じ方法により放熱板を製造し
た。
【００２５】実施例３および比較例２で製造した各々の
放熱板に、半導体デバイス搭載基板(ＤＢＣ基板70×70
×1.2mm)を窒素気流中で共晶半田接合して半導体装置を
作製し、この半導体装置に、ー４０℃に冷却後１２５℃
に加熱する熱サイクルを３００回繰返す熱サイクル試験
を行い、前記試験前後の半導体装置の熱抵抗と前記試験
後の半田接合部の状態を調べた。共晶半田の厚さは１０
０μｍ程度であった。結果を表３に示す。
放熱板に、半導体デバイス搭載基板(ＤＢＣ基板70×70
×1.2mm)を窒素気流中で共晶半田接合して半導体装置を
作製し、この半導体装置に、ー４０℃に冷却後１２５℃
に加熱する熱サイクルを３００回繰返す熱サイクル試験
を行い、前記試験前後の半導体装置の熱抵抗と前記試験
後の半田接合部の状態を調べた。共晶半田の厚さは１０
０μｍ程度であった。結果を表３に示す。
【００２６】
【表３】 （注）実施例３、＊最外層の酸化膜厚さ：単位μｍ、※単位：10ー3℃／Ｗ。
【００２７】表３より明らかなように、本発明例の No.
16〜21は、いずれも半田接合部に割れが入ったりせず、
従って熱抵抗は熱サイクル試験前後で殆ど差がなく、良
好な放熱性が得られた。これは、厚く均一に形成された
共晶半田部に熱歪みが吸収されたためである。これに対
し、比較例２の No.22〜24は、いずれも、熱サイクル試
験後、半田接合部の一部に剥離が生じ、このため熱抵抗
が著しく高くなった。
16〜21は、いずれも半田接合部に割れが入ったりせず、
従って熱抵抗は熱サイクル試験前後で殆ど差がなく、良
好な放熱性が得られた。これは、厚く均一に形成された
共晶半田部に熱歪みが吸収されたためである。これに対
し、比較例２の No.22〜24は、いずれも、熱サイクル試
験後、半田接合部の一部に剥離が生じ、このため熱抵抗
が著しく高くなった。
【００２８】以上、Ａｌー１３wt％Ｓｉ合金にＳｉＣ、
ＡｌＮ、炭素などの繊維を複合した複合基材を用いた場
合について説明したが、本発明は他の高熱伝導性金属に
低熱膨張係数の粒子を複合した複合基材を用いた場合に
も同様の効果が得られる。
ＡｌＮ、炭素などの繊維を複合した複合基材を用いた場
合について説明したが、本発明は他の高熱伝導性金属に
低熱膨張係数の粒子を複合した複合基材を用いた場合に
も同様の効果が得られる。
【００２９】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の半導体用
放熱板は、半田濡れ性の良いＮｉ合金層が被覆されてい
るので、半導体デバイス搭載基板との半田接合部が厚く
均一に形成され、このため前記基板と前記放熱板との間
の熱歪みは前記半田接合部に良好に吸収されて半田接合
部に割れが入ったりせず、従って前記半導体デバイスか
らの発熱は放熱板により良好に放熱される。前記Ｎｉ合
金層は通常の電解めっきまたは無電解めっきにより容易
に被覆でき、また放熱板を水素含有雰囲気中で加熱処理
してＮｉ合金層表面の酸化膜を薄くすることにより半田
濡れ性が一層向上する。また前記複合基材とＮｉ合金層
との間にＮｉ層、Ｎｉ合金層、Ｃｏ層、またはＣｏ合金
層のうちの少なくとも１層を介在させることにより、複
合基材からの有害元素のＮｉ合金層への拡散防止、或い
はＮｉ合金層と複合基材間の密着性改善が図られる。依
って、工業上顕著な効果を奏する。
放熱板は、半田濡れ性の良いＮｉ合金層が被覆されてい
るので、半導体デバイス搭載基板との半田接合部が厚く
均一に形成され、このため前記基板と前記放熱板との間
の熱歪みは前記半田接合部に良好に吸収されて半田接合
部に割れが入ったりせず、従って前記半導体デバイスか
らの発熱は放熱板により良好に放熱される。前記Ｎｉ合
金層は通常の電解めっきまたは無電解めっきにより容易
に被覆でき、また放熱板を水素含有雰囲気中で加熱処理
してＮｉ合金層表面の酸化膜を薄くすることにより半田
濡れ性が一層向上する。また前記複合基材とＮｉ合金層
との間にＮｉ層、Ｎｉ合金層、Ｃｏ層、またはＣｏ合金
層のうちの少なくとも１層を介在させることにより、複
合基材からの有害元素のＮｉ合金層への拡散防止、或い
はＮｉ合金層と複合基材間の密着性改善が図られる。依
って、工業上顕著な効果を奏する。
【図１】ａ〜ｄは本発明の半導体用放熱板の実施形態を
示すそれぞれ縦断面図である。
示すそれぞれ縦断面図である。
１ 複合基材 ２ Ｎｉ合金層 ３ Ｃｏ層 ４ Ｎｉ層
Claims (7)
- 【請求項１】 高熱伝導性金属に低熱膨張係数の繊維ま
たは粒子が複合された基材の、少なくとも半導体デバイ
ス搭載基板を半田接合する部分にＮｉ合金層が被覆され
ていることを特徴とする半導体用放熱板。 - 【請求項２】 高熱伝導性金属に低熱膨張係数の繊維ま
たは粒子が複合された基材とＮｉ合金層の間にＮｉ層、
Ｃｏ層、またはＣｏ合金層のうちの少なくとも１層が介
在されていることを特徴とする請求項１記載の半導体用
放熱板。 - 【請求項３】 Ｎｉ合金層がＮｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｐ
合金、Ｎｉ−ＣｏーＰ合金、またはＮｉ−Ｂ合金からな
ることを特徴とする請求項１または２記載の半導体用放
熱板。 - 【請求項４】 Ｎｉ合金層の厚さが０．３〜１０μｍで
あることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記
載の半導体用放熱板。 - 【請求項５】 Ｎｉ合金層表面の酸化膜厚さが１００Å
以下であることを特徴とする請求項１、２、３、４のい
ずれかに記載の半導体用放熱板。 - 【請求項６】 高熱伝導性金属に低熱膨張係数の繊維ま
たは粒子が複合された基材の、少なくとも半導体デバイ
ス搭載基板を半田接合する部分にＮｉ合金層を電気めっ
きまたは無電解めっきにより被覆し、次いで水素含有雰
囲気中にて加熱処理することを特徴とする請求項１、
３、４、５のいずれかに記載の半導体用放熱板の製造方
法。 - 【請求項７】 高熱伝導性金属に低熱膨張係数の繊維ま
たは粒子が複合された基材の、少なくとも半導体デバイ
ス搭載基板を半田接合する部分にＮｉ層、Ｎｉ合金層、
Ｃｏ層、またはＣｏ合金層の少なくとも１層を、さらに
その上にＮｉ合金層を電気めっきまたは無電解めっきに
より被覆し、次いで水素含有雰囲気中にて加熱処理する
ことを特徴とする請求項２、３、４、５のいずれかに記
載の半導体用放熱板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16347298A JPH11354699A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 半導体用放熱板とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16347298A JPH11354699A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 半導体用放熱板とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354699A true JPH11354699A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15774530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16347298A Pending JPH11354699A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 半導体用放熱板とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11354699A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004165665A (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Electrovac Fab Elektrotechnischer Spezialartikel Gmbh | 放熱部品 |
| JP2005060809A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-03-10 | Toyo Kohan Co Ltd | ハンダ性に優れた表面処理Ａｌ板、それを用いたヒートシンク、およびハンダ性に優れた表面処理Ａｌ板の製造方法 |
| WO2006048982A1 (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-11 | Neomax Materials Co., Ltd. | 気密封止用キャップ、気密封止用キャップの製造方法および電子部品収納用パッケージ |
| JP2016076619A (ja) * | 2014-10-07 | 2016-05-12 | 昭和電工株式会社 | 電子モジュール用基板の製造方法及び電子モジュール用基板 |
-
1998
- 1998-06-11 JP JP16347298A patent/JPH11354699A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004165665A (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Electrovac Fab Elektrotechnischer Spezialartikel Gmbh | 放熱部品 |
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| JPWO2006048982A1 (ja) * | 2004-11-05 | 2008-05-22 | 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル | 気密封止用キャップ、気密封止用キャップの製造方法および電子部品収納用パッケージ |
| CN100452365C (zh) * | 2004-11-05 | 2009-01-14 | 株式会社新王材料 | 气体密封用盖子及其制造方法、电子部件收容用封装件 |
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| JP2016076619A (ja) * | 2014-10-07 | 2016-05-12 | 昭和電工株式会社 | 電子モジュール用基板の製造方法及び電子モジュール用基板 |
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