JPS6318648A - 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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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、窒化アルウミニム回路基板に関し、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
。
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
。
(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(A
n20s )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。
n20s )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Al2O3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。
の発熱量が増大しており、上記のAl2O3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、Al2O3に代えて放熱性に優れた窒化アル
ミニウム(A文N)で回路基板を構成することが提案さ
れている。しかし、AQN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、所謂リードフレームが
接合されている。従来のAl2O3基板にあっては、A
l2O3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、A
2゜o3の熱膨張率に等しい値のものか、又はそれに近
い値のものを使用していた。
ミニウム(A文N)で回路基板を構成することが提案さ
れている。しかし、AQN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、所謂リードフレームが
接合されている。従来のAl2O3基板にあっては、A
l2O3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、A
2゜o3の熱膨張率に等しい値のものか、又はそれに近
い値のものを使用していた。
ところが1.MIN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Al2O5に使用
してきたリードフレームを接合されてなるA文N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、A文N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AuN基板にクラッ
クが発生する場合がある。
成し、このメタライズ層を介して従来Al2O5に使用
してきたリードフレームを接合されてなるA文N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、A文N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AuN基板にクラッ
クが発生する場合がある。
(発明が解決しようとする問題点)
このように、従来のAJIN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。
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AuN基板において、使用時に接合部のA
uN基板にクラックが生ずることのないAiN回路基板
の提供を目的とする。
が接合されたAuN基板において、使用時に接合部のA
uN基板にクラックが生ずることのないAiN回路基板
の提供を目的とする。
[発明の構成コ
(問題点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A文N
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
クの発生を防止しうるとの着想を得、その効果を確認し
て本発明を完成するに至った。
、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A文N
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
クの発生を防止しうるとの着想を得、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、表面
に導体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2×10−6〜6X10−−
6/℃の金属材料よりなり、がっ、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。
に導体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2×10−6〜6X10−−
6/℃の金属材料よりなり、がっ、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。
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、全体の形状などはとくに限定されるものでは
ない。
、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、全体の形状などはとく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A又N回路基板の構成を
説明する0図は一例として本発明をフラットパッケージ
に適用し72場合の基板の縦断面図であり、図において
、AuN基板1の表面の所定箇所には、例えばSt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A文Nと略同等の熱膨張率を有するため、と
くに、両者の間に緩衝層を設ける必要がない。
説明する0図は一例として本発明をフラットパッケージ
に適用し72場合の基板の縦断面図であり、図において
、AuN基板1の表面の所定箇所には、例えばSt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A文Nと略同等の熱膨張率を有するため、と
くに、両者の間に緩衝層を設ける必要がない。
そして、図において基板l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AUHの熱膨張率(4、6X 10
”6 /’C)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、2X10=〜6X10
−6/’C1好ましくは、4X10’〜5X10−’/
’C!の熱膨張率を有するものである。更に、この要件
に加えて、熱伝導率が高く(好ましくは50W/m−に
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KOV−Cuクラッド材、M o −Cuク
ランド材、W−Cuクラツド材などをあげることができ
る。
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AUHの熱膨張率(4、6X 10
”6 /’C)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、2X10=〜6X10
−6/’C1好ましくは、4X10’〜5X10−’/
’C!の熱膨張率を有するものである。更に、この要件
に加えて、熱伝導率が高く(好ましくは50W/m−に
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KOV−Cuクラッド材、M o −Cuク
ランド材、W−Cuクラツド材などをあげることができ
る。
なお1本発明において、AflN基板としては放熱効果
を充分に発揮せしめるために熱伝導率が50 W /
m (k以上のものを使用することが好ましい。
を充分に発揮せしめるために熱伝導率が50 W /
m (k以上のものを使用することが好ましい。
(実施例)
図に示したフラットパン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1OOW/m−にのA
n N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 、 I X
10−6/’C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。
n N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 、 I X
10−6/’C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AIN基板
にクラックが発生したものは皆無であった。
察したところ、リードフレーム5.6真下のAIN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−Co合金(熱膨張率7.0×10−6/’C)
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
行なったところ。
−Ni−Co合金(熱膨張率7.0×10−6/’C)
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
行なったところ。
100個中8O個にクラックが発生したことが確認され
た。
た。
[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。
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。
図は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。 1・・・・・・A文N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。
示す縦断面図である。 1・・・・・・A文N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)
- 表面に導体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窒化アルミニウム回
路基板。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61161784A JPS6318648A (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 窒化アルミニウム回路基板 |
US07/071,132 US4873151A (en) | 1986-07-11 | 1987-07-08 | Aluminum nitride circuit substrate |
EP87109998A EP0252519B1 (en) | 1986-07-11 | 1987-07-10 | Aluminum nitride circuit substrate |
DE8787109998T DE3781731T2 (de) | 1986-07-11 | 1987-07-10 | Schaltungssubstrat aus aluminiumnitrid. |
KR1019870007473A KR900003845B1 (ko) | 1986-07-11 | 1987-07-11 | 질화 알루미늄(ain)회로 기판 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61161784A JPS6318648A (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 窒化アルミニウム回路基板 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34339096A Division JPH09172108A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 窒化アルミニウム回路基板 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6318648A true JPS6318648A (ja) | 1988-01-26 |
Family
ID=15741842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61161784A Pending JPS6318648A (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 窒化アルミニウム回路基板 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4873151A (ja) |
EP (1) | EP0252519B1 (ja) |
JP (1) | JPS6318648A (ja) |
KR (1) | KR900003845B1 (ja) |
DE (1) | DE3781731T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05139857A (ja) * | 1991-11-14 | 1993-06-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツクス基板と金属の接合体 |
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---|---|---|---|---|
SG48868A1 (en) * | 1987-07-03 | 1998-05-18 | Sumitomo Electric Industries | Connection structure between components for semiconductor apparatus |
JP2952303B2 (ja) * | 1988-11-15 | 1999-09-27 | 旭テクノグラス株式会社 | 複合型回路装置 |
EP1020914B1 (en) * | 1989-10-09 | 2004-04-28 | Mitsubishi Materials Corporation | Ceramic substrate used for fabricating electric or electronic circuit |
US5830570A (en) * | 1989-12-19 | 1998-11-03 | Kyocera Corporation | Aluminum nitride substrate and process for preparation thereof |
JPH07507973A (ja) * | 1992-05-12 | 1995-09-07 | ザ カーボランダム カンパニー | 窒化アルミニウムの薄膜金属化及びロウ付け |
US5311399A (en) * | 1992-06-24 | 1994-05-10 | The Carborundum Company | High power ceramic microelectronic package |
JP2642858B2 (ja) * | 1993-12-20 | 1997-08-20 | 日本碍子株式会社 | セラミックスヒーター及び加熱装置 |
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FR2783185B1 (fr) * | 1998-09-11 | 2000-10-13 | Commissariat Energie Atomique | Assemblage metal-nitrure d'aluminium, avec presence de nitrure de terre(s) rare(s) a l'interface pour assurer le transfert thermique |
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JPS57181356A (en) * | 1981-04-30 | 1982-11-08 | Hitachi Ltd | Sintered aluminum nitride body with high heat conductivity |
JPS5815241A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-01-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置用基板 |
DE3789628T3 (de) * | 1986-02-20 | 1998-04-02 | Toshiba Kawasaki Kk | Gesinterter Körper aus Aluminiumnitrid mit leitender metallisierter Schicht. |
JPS62197379A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-09-01 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウム基板 |
-
1986
- 1986-07-11 JP JP61161784A patent/JPS6318648A/ja active Pending
-
1987
- 1987-07-08 US US07/071,132 patent/US4873151A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-10 DE DE8787109998T patent/DE3781731T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-10 EP EP87109998A patent/EP0252519B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-11 KR KR1019870007473A patent/KR900003845B1/ko not_active IP Right Cessation
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0252519B1 (en) | 1992-09-16 |
US4873151A (en) | 1989-10-10 |
KR900003845B1 (ko) | 1990-06-02 |
DE3781731D1 (de) | 1992-10-22 |
DE3781731T2 (de) | 1993-03-25 |
KR880002417A (ko) | 1988-04-30 |
EP0252519A1 (en) | 1988-01-13 |
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