JPS617647A - 回路基板 - Google Patents

回路基板

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JPS617647A
JPS617647A JP59128262A JP12826284A JPS617647A JP S617647 A JPS617647 A JP S617647A JP 59128262 A JP59128262 A JP 59128262A JP 12826284 A JP12826284 A JP 12826284A JP S617647 A JPS617647 A JP S617647A
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JP
Japan
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alumina
substrates
ceramics
thermal conductivity
substrate
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Pending
Application number
JP59128262A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Mizunoya
水野谷　信幸
Yasuyuki Sugiura
杉浦　康之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS617647A publication Critical patent/JPS617647A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は放熱性の改良された回路基板に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 従来より、アルミナ系セラミックス基板の表面にモリブ
デンペーストを塗布し１、焼結してメタライズし、この
上に銅箔をろう付けした半導体用回路基板や、近年では
、第３図に示すように、アルミナ系セラミックス基板１
に回路パターン用金属板２ａ　、　２ｂ及びヒートシン
ク用金属板５を熱処理により直接接合した半導体用回路
基板が知られている。なお、図中符号３は半導体素子、
４はボンディングワイヤである。
このような半導体用回路基板においては、セラミックス
基板としてアルミナ系のものが一般に使用され゛【いる
が、大電力半導体素子を搭載する場合、アルミナ系のセ
ラミックス基板は熱伝導性が必ずしも充分でないため、
シリコンペレット等の半導体索子からの発熱を充分に放
散させることは困難であった。
このため熱伝導性の優れた酸化ベリリウム系セラミック
ス基板や窒化アルミニウム系セラミック基板を使用する
ことも行われているが、前者は毒性やコストの点で、ま
た後者もコスト等の点で用途の制約があった。
［発明の目的］ 本発明はこのような問題に対処してなされたもので、放
熱性の改良された半導体用回路基板を安価に提供するこ
とを目的とする。
［発明の概要］ 本発明は半導体モジュール用絶縁基板として２種類のセ
ラミックス基板を使用し、そして半導体素子搭載部の絶
縁基板に熱伝導性の良好な、例えば窒化アルミニウム系
ｌ？ツミック基板を使用するものである。
すなわち本発明の半導体用回路基板は、半導体素子搭載
部に対応する位置にはアルミナよりも熱伝導性の良好な
セラミック基板が、それ以外の箇所にはアルミナ系セラ
ミックス基板が金属板に直接接合され、さらにこれらセ
ラミックス基板のそれぞれの他面には回路パターン用金
属板が直接接合されていることを特徴としている。
本発明に使用する窒化アルミニウム系セラミック基板は
、窒化アルミニウム粉末に酸化イツトリウム等の焼結助
剤を（０，１〜５％）添加混合し、所定形状に成形し焼
成したものをさらに酸化して表面に金属との接合に必要
な酸素を有する層を形成させて用いることが望ましい。
これは空気中であるいはフォーミングガス中で１０００
〜１５００℃に加熱することにより形成される。あるい
はアルミナ、二酸化ケイ素等の酸化物を金属との接合に
必要な量、例えば１〜３％添加し焼成したものを使用す
ることもできる。
本発明に使用する金属板は、導体としであるいはヒート
シンク用として用いられるものであって、銅板、特に酸
素を１００〜２０００　ｐｐｍ含有する、例えばタフピ
ッチ電解銅を使用することが好ましい。あるいは無酸素
銅を予め酸化して使用することもできる。回路パターン
用金属板もタフピッチ電解銅で形成するのが好ましく、
無酸素銅で形成した場合は予め酸化して使用するのが好
ましい。
本発明においては、半導体素子搭載部に相当する箇所に
は窒化アルミニウムのようなアルミナよりも熱伝導性の
良好なセラミック基板を、それ以外の箇所にはアルミナ
系セラミックス基板を金属板に接触配置し、さらにこれ
らセラミックス基板のそれぞれの他面に回路パターン用
金属板を接触配置し、この状態で金属が銅であるなら銅
の融点（１０８３°Ｃ）以下、銅−酸素の共晶温度（１
０６５℃）以上の温度で５〜３０分間加熱することによ
り金属板とセラミックス基板およびセラミックス基板と
回路パターン用金属板とを接合一体化させる。　なお、
加熱時の雰囲気は酸素を含有する銅または表面を酸化処
理したものを使用する場合は窒素ガス等の非酸化性雰囲
気とし、酸素を含有しない銅を使用する場合は０．．０
３〜０．１容量％の微量の酸素を含む雰囲気とする。
［発明の実施例］ 次に本発明の実施例について第１図および第２図を用い
て説明する。なお第３図と共通する部分は同一符号で示
す。
第１図および第２図に示すように、半導体素子３の搭載
部の対応位置には、空気中で１２００℃に加熱して予め
表面を酸化した窒化アルミニウム系セラミック基板６が
、それ以外の箇所にはアルミナ系のセラミックス基板１
がタフピッチ電解銅からなる金属板５に加熱により直接
接合されており、ざらにこれらセラミックス基板のそれ
ぞれの他面にはタフピッチ電解銅からなる回路パターン
用金属板２ａ１２ｂが加熱により直接接合されている。
また、半導体素子３と他の電気回路２ｂはボンディング
ワイヤ４により接続されている。
このように形成された半導体用回路基板は、絶縁基板と
してアルミナ系セラミックス基板のみを使用した第３図
に示す半導体用回路基板に比べて放熱性が約１．５倍向
上した。
なお、以上の実施例では、アルミナよりも熱伝導性の良
好なセラミック基板として、窒化アルミニウム系基板を
用いた例について説明したが、本発明はこのような実施
例に限定されるものではなく、必要に応じて炭化けい素
糸セラミックス、ベリリア系セラミックスその他の熱伝
導性の良好なセラミック基板を用いることもできる。
ま六、アルミナ製セラミック基板と熱伝導性の良好なセ
ラミック基板間をガラス、その他の絶縁物で一体に接合
するようにしてもよい。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明の半導体用回路基板は、半導
体素子の直下の絶縁基板が熱伝導性の良好なセラミック
基板で形成されているので放熱性が著しく向上し、かつ
、安価に製造できる。パワートランジスタモジュール用
回路基板やマイクロ波トランジスタモジュール用回路基
板等の大電力半導体モジュール用として特に有用である
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の特徴部分を示す斜視図、第３図は従来の半導体用回
路基板を示す断面図である。 １・・・・・・・・・・・・アルミナ系セラミックス基
板２ａ　、２ｂ・・・回路パターン用金属板３・・・・
・・・・・・・・半導体素子４・・・・・・・旧・・ボ
ンディングワイヤ５・・・・・・・・・・・・金属板 ６・・・・・・・・・・・・窒化アルミニウム系セラミ
ック基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）アルミナよりも熱伝導性の良好なセラミック板体
    と、アルミナ系セラミックス板体で構成されるセラミッ
    クス基板が金属に直接接合され、さらにこれらセラミッ
    クス基板のそれぞれには回路パターン用金属板が直接接
    合されていることを特徴とする回路基板。
  2. （２）アルミナよりも熱伝導性の良好なセラミック板体
    が窒化アルミニウム系セラミック基板である特許請求の
    範囲第１項記載の回路基板。
  3. （３）窒化アルミニウム系セラミック基板は表面が酸化
    処理されているものである特許請求の範囲第１項または
    第２項記載の回路基板。
  4. （４）金属板はヒートシンク用の銅板である特許請求の
    範囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載の回路基板
    。
  5. （５）回路パターン用金属板は銅板からなる特許請求の
    範囲第１項ないし第４項のいずれか１項記載の回路基板
    。
JP59128262A 1984-06-21 1984-06-21 回路基板 Pending JPS617647A (ja)

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