JPS6334932A - パワ−ic装置の製造方法 - Google Patents

パワ−ic装置の製造方法

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JPS6334932A
JPS6334932A JP61178458A JP17845886A JPS6334932A JP S6334932 A JPS6334932 A JP S6334932A JP 61178458 A JP61178458 A JP 61178458A JP 17845886 A JP17845886 A JP 17845886A JP S6334932 A JPS6334932 A JP S6334932A
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はアルミナ基板上に支持電極板を介して半導体素
子を装着するパワーIC装置の製造方法に関し、特にア
ルミナ−支持電極板の接合の信頼性が高く、接合プロセ
スの簡素化効率化がはかれるパワーIC装置の製造方法
およびその方法に使用するクラッド材に関する。
〈従来の技術〉 パワーIC、ハイブリッドICでは、素子組込み川の基
板として耐熱性、熱放散性および機械的強度に優れてい
るセラミック基板が多用されている。
アルミナ基板りに支持電極を介して半導体素子を装着し
パワーICとする場合、従来は第3図に示すように、ア
ルミナ等のセラミック基板5上に罫11+材4を介して
支持′1゛に極板としてMo層3あるいはW層を設け、
さらに:l’−III材4を介してSiチップ1等の半
導体素子を接合していた。これらの支持電極板上のSi
チップ1は半田材4によりCu放熱板9上に設けられ、
Cu放熱板9トに同じように設けられたCu外部導体1
3等にAu線12で電気的に接続される。これはMo、
 Wが電気的導電材であり、しかもSiチップ1および
セラミック基板5との熱膨張係数の整合性に著しく優れ
ているからである。
しかし、MoやWは高価であり、Siチップ1が小さい
場合、必ずしも高価なMo等を使う必要がなく、安価な
材料で代替できれば価格低減がはかれる。
また、Moは抵抗が大きいので、配線回路上の電気抵抗
を減らしたい場合には適切ではない。
さらに、Siチップ1とNo層3をセラミック基板5上
に接合するためには、シート状あるいはバット状の半田
材4を用いSiチップ1とMo層3との間、Mo層3と
セラミック基板5との間に挟み、重ね合せて接合しなけ
ればならないため、工程が複雑となり、コスト高となっ
ている。
この゛白田材4との接合は熱融着によるため、接合面の
ぬれ性等が重要てあり、Siチップ1.Mo層3、セラ
ミック基板5等の表面の清浄状態の維持か必要となり、
表面処理工程が必要となったり取扱いに注意を要するた
め、接合の信頼性維持のファクターが多くなり工程管理
上問題がある。
〈発明の目的〉 本発明の目的は、従来技術における問題点を解決し、パ
ワーIC装置の製造プロセスを簡素化し、接合部の信頼
性の高いパワーIC装置の製造方法およびその方法に使
用するクラッド材を提供せんとするものである。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者等は、Siとセラミックとの間に介挿する支持
電極板としてCuを用いても熱膨張係数の整合性につい
ては、実験により十分もちこたえ得ることを確認し、ざ
らにCuとセラミックとの加熱接合時に、Cu而の変色
や半田付は性の低下を防止するには、工程的にめんどう
な表面洗浄等の処理を行わなくても、Cu而にNiメッ
キ層あるいはSnメッキ層を有するクラッド材を用いれ
ば有利なことを知見し、本発明に至った。
本発明の第1の態様は、アルミナ基板上に支持電極板を
介して半導体素子を装着するパワーIC装置の製造方法
において、予め、半田/Cu/Niメッキ、または半田
/Cu/Snメッキのクラッド材を用意し、該クラッド
材のNiメッキ面あるいはSnメッキ而面アルミナ基板
側に加熱接合した後、半田面上に半導体素子を装着する
ことを特徴とするパワーIC装置の製造方法を提供する
本発明の第2の態様は、アルミナ基板上に半導体素子の
支持電極層を形成するために用いられるクラッド材であ
って、半ff1層上にCu層さらにその上にNiメッキ
層が設けられていることを特徴とするクラッド材を提供
する。
本発明の第3の態様は、アルミナ基板上に゛ト導体素子
の支持電極層を形成するために用いられるクラッド材で
あって、半In層上にCu層さらにその上にSnメッキ
層が設けられていることを特徴とするクラッド材を提供
する。
〈発明の構成〉 以Fに図面に示す好適実施例を用いて、本発明を詳述す
る。
第1図は本発明の第2の態様の半田/Cu/N iメッ
キ クラッド材を組み込んだパワーIC装置の断面図で
ある。
Cu層6はいかなるCuを用いてもよいが、パワーIC
装置の支持電極板として無酸素銅を用いることが好まし
い。従来この支持電極板としては、Mo、 W等が用い
られているが、Siチップの支持電極板に接する面積が
約10mm2以下の小さなSiチップの場合は、MO,
W等のかわりにCuを用いると、安価であり、熱膨張係
数の整合性についても1分もちこたえ得る。またCuを
使用すれば電気抵抗がすくなく、高周波パワーIC回路
にとって有利であり、発熱による問題も小さくなるなど
の利点かある。
【;0層6の一方の面には半田層2を設ける。半I1層
2はこの上にSiチップlを接合するものでいがなるも
のでもよいか、1lb−5%Sn高融点半田か好ましい
。半田層2の厚さはCu面6の1/10〜1/20とす
る。
C11層6の他方の面にはNiメッキ層7を設ける。
Niメッキ層7は半田材4を介してセラミック基板5上
に加熱接合するもので、本発明のクラッド材はNiメッ
キ層7を有することにより、接合時の熱によるCu層6
表面の変色や半田付は性の低下を生じない。
上記のクラッド材の製造方法はいかなるものでもよい力
釈半田条とCu条を冷間圧延圧接によりクラッド条とし
、次に半田面はNiメッキされないようにマスキングし
、Cu面上にNiメッキを行ってもよいし、Cu面条に
NiメッキしたNiメッキCu条のCu面と半田層を重
ね合わせ、冷間圧延圧接によりクラッド材としてもよい
。このような方法により本発明のクラッド材を連続的に
得ることができる。
また半田層2が冷間圧延圧接によりCu層6上に設けら
れるため、従来の溶融半田めっき加工によるクラッド材
に比して、半田層2の厚さが非常にノソいものか作成で
き、Siチップlを一工程で炉中゛ト田付けすることが
てきる。
第2図は本発明の第3の態様の半田/Cu/Snメッキ
 クラッド材とセラミック基板5およびSiチップlと
の接合状態を示す断面図である。
Cu面6、半田層2は萌述の本発明の第2の態様と同様
である。
Cu面6の他方の面にはSnメッキ層8を設ける。
Snメッキ層8は半田材4を介してセラミック基板5ト
に接合するもので、本発明のクラッド材はSnメッキ層
8を有することにより、接合時の熱によるCu層6表面
の変色や半田付は性の低下を生しない。
」二記のクラッド材の製造方法はいかなるものでもよい
か、面述の本発明の第2の態様のクラッド材のNiメッ
キをSnメッキとすればよい。
本発明の製造方法は、以上の本発明の第2、第3の態様
のいずれかのクラッド材をあらかしめ用意し、このクラ
ッド材のNiメッキ面あるいはSnメッキ面をセラミッ
ク基板5等のアルミナ基板側に半田材を介して接着した
後、半田層2上にSiチップ1等の半導体素子を装着す
る。
Siチップ1が半田層2を挾みCu面6と融着、更には
Snメッキ面が半田材4を挾みセラミック基板5と融着
するには、半田の融着接合温度300〜350℃に加熱
するのか好ましい。
上記のセラミック基板5一本発明のクラッド材(支持電
極)2,6.7−5iチツプ1の接合体は、第1図に示
すように、Cu放熱板9上に接合され、同様にしてCu
放熱板9上の他の箇所に設けられたl/42アロイ11
等の電極等に、 へ2線10等で電気的に接続されパワ
ーIC装置とする。
〈発明の効果〉 従来Siチップとセラミックの接合において、接合に要
する金属 、すなわち半田材、MO材等は個々の−[程
において、パッド状に加工され、更に実装工程では、各
々、重ねあわせるという工程トの面倒、および管理上の
問題(保管時の取扱い、変色等)かあり、コスト高につ
ながっていたが本発明は以下の効果がある。
1)本発明はMOの代替としてCuを使うので大幅なコ
ストダウンがはかれる。
2)半田/Cu/Niメッキあるいは半田/Cu/Sn
メッキのクラッド材を−rめ用意するので、−F述のパ
ッド加工等の部品加工において半田材、Cu)rA等が
個々に加工される必要かなく、一体物として加工される
ので、工程省略、部品件数の減少かはかれ、パワーIC
装置の原価が下がる。
3 ) Cu面上にあらかじめSnメッキ層あるいはN
iメッキ層を有するクラッド材としておくので、加熱接
合時にCu面が変色したり、半田付は性か低下したすせ
ず、゛ト■1材との密着性、接合性が高まり、セラミッ
クへの接合強度か向−」二する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第2の態様の半[口/Cu/Niメ
ッキ クラッド材を組込んだパワーIC装置の断面図で
ある。 第2図は、本発明の第3の態様の毛田/ [’: u 
/ S nメッキ クラッド材の接合状態を示す断面[
:Aである。 第3図は、従来のパワーIC装置におけるSiチップ装
着法を説明する断面図である。 符号の説明 l・・・・Siチップ、    2・・・・半田層、3
・・・・Mo層、      4・・・・半田材、5・
・・・セラミック基板、6・・・・Cu層、7・・・・
Niメッキ層、   8・・・・Snメッキ層、9・・
・・Gu放熱板、    10・・・・l線、11・・
・・l/42アロイ、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルミナ基板上に支持電極板を介して半導体素子
    を装着するパワーIC装置の製造方法において、 予め、半田/Cu/Niメッキ、または半田/Cu/S
    nメッキのクラッド材を用意し、 該クラッド材のNiメッキ面あるいはSnメッキ面をア
    ルミナ基板側に加熱接合した後、半田面上に半導体素子
    を装着することを特徴とするパワーIC装置の製造方法
  2. (2)アルミナ基板上に半導体素子の支持電極層を形成
    するために用いられるクラッド材であって、半田層上に
    Cu層さらにその上にNiメッキ層が設けられているこ
    とを特徴とするクラッド材。
  3. (3)アルミナ基板上に半導体素子の支持電極層を形成
    するために用いられるクラッド材であって、半田層上に
    Cu層さらにその上にSnメッキ層が設けられているこ
    とを特徴とするクラッド材。
JP61178458A 1986-07-29 1986-07-29 パワ−ic装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0744190B2 (ja)

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