TWI668808B - 底板及具備底板的半導體裝置 - Google Patents

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Abstract

底板是被接合構件會經由接合材來接合於一方的安裝面之底板，具備用以在被接合構件所被接合的安裝面的接合位置經由接合材來接合被接合構件的凹處。凹處是構成凹處開口面積比前述被接合構件更大，且在被接合構件的外周緣所相對的凹處外周部凹陷的深度要比凹處中央部更深。

Description

底板及具備底板的半導體裝置
本發明是有關在將半導體元件等的被接合構件接合於安裝基板時所使用的底板及具備該底板的半導體裝置。
一般，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等的被接合構件之半導體元件是在導通而動作時產生熱，因此為了將產生的熱放熱而安裝有散熱片等的放熱器。在半導體元件與散熱片之間，通常設有底板，成為經由此底板來傳導熱而往放熱器放熱的構成。也有省略放熱器而從底板直接放熱至大氣等的構造作為半導體元件的連接構造者為人所知。
在此，底板是成為半導體元件所產生的熱的傳導路之構件，因此藉由熱傳導率高的材料所構成。加上，一般，底板是藉由熱膨脹率比半導體元件高的素材所構成。所以，當半導體元件發熱時，因半導體元件與底板的熱膨脹率的差，在構件間產生應力。其結果，因產生的 應力，在半導體元件與底板之間所使用的接合層(焊錫等)發生龜裂或剝離，依情況有可能導致半導體元件破損的事態。
為了防止上述應力的發生所造成的損傷，有關底板的構成，創出以下那樣的技術。
例如，在專利文獻1中揭示一種以能夠包圍搭載半導體元件的底板的中央部之方式迴旋放射狀地具備縫隙的構成之底板。
並且，在專利文獻2中揭示一種使用在鋁板的全面設有貫通孔或凹處的應力緩和構件之放熱裝置的構成。
另一方面，在半導體裝置的製造中，各構件的接合一般是使用焊錫等的接合層。半導體元件與底板的接合等，接合於接合層的兩面的構件接觸的情況，一般是使用回流工程，亦即預先在該等之間塗佈成為接合層的焊錫膏，加熱之下溶解焊錫而接合。此情況，在加熱時由於焊錫會暫時性地成為液體，因此會發生在液體焊錫上半導體元件移動的事態。一旦半導體元件移動而位移，則不僅打線接合等後工程的良品率惡化，且有可能因接合不良的異常放熱發生而導致半導體元件損傷。所以，為了防止上述那樣的位移，而創出以下那樣的技術。
例如，在專利文獻3中揭示一種在藉由焊錫來接合的功率模組用基板與散熱片中，在功率模組用基板具有定位用凹處，在散熱片具有凸處之附散熱片的功率模組用基板單元的構成。
而且，在專利文獻4中揭示有為了防止二極體的位移，二極體連接面為沿著二極體的底部而凹陷的形狀之安裝構造。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-051386號公報
[專利文獻2]日本特開2010-268008號公報
[專利文獻3]日本特開2012-227362號公報
[專利文獻4]日本特開2013-115338號公報
但，在以往的底板及半導體裝置中存在以下所示那樣的問題點。
以往，以應力緩和為目的的專利文獻1、2是無法避免發生半導體元件位移。並且，專利文獻3是無法避免彼此嵌合凹處及凸處的部分的應力增加。而且，專利文獻4是無法對應於在設置二極體的凹陷端部的應力增加。因此，前述那樣以往的底板及半導體裝置的現狀是無法兼顧應力緩和效果及位移的防止。
本發明是有鑑於上述的問題點而研發者，以提供一種可防止被接合構件的位移，且可緩和因半導體元件等的被接合構件發熱而產生的應力之底板及使用該底板 的半導體裝置為課題。
為了達成上述課題，本發明的底板及半導體裝置是設為以下那樣的構成。
亦即，底板係被接合構件會經由接合材來接合於一方的安裝面之底板，構成具備用以在前述被接合構件所被接合的前述安裝面的接合位置經由前述接合材來接合前述被接合構件的凹處，前述凹處係凹處開口面積比前述被接合構件更大，且在前述被接合構件的外周緣所相對的凹處外周部凹陷的深度要比凹處中央部更深。
藉由如此的構成，底板是使半導體元件或設置絕緣基板的半導體元件之被接合構件的外周能夠相對於前述凹處的凹處外周部而經由接合材來設置。因此，底板是在被接合構件的接合時即使接合材溶融而形成液狀，接合材也會止於凹處內，成為被接合構件的位移不易發生的狀態。並且，底板是在被接合構件以接合材來接合之後，實際被使用時被接合構件例如半導體元件在導通而動作下產生熱時，即使該熱所造成的應力產生於構件間，凹處外周部形成比凹處中央部更深的部分可吸收應力。
並且，在前述底板中，即使設為：前述凹處係形成有在周方向將凹處開口外周部設為凹凸的開口外周 凹部及開口外周凸部的任一方或雙方之構成也無妨。
藉由如此的構成，底板的被接合構件例如半導體元件導通而動作產生熱時，凹處外周部的深度方向的接合材與被充填至成為開口外周凹部、開口外周凸部的凹凸的接合材會吸收藉由該熱而產生於構件間的應力。因此，即使在底板有被接合構件在接合時移動(偏離)的情形，還是可在該移動的位置，藉由開口外周凸部位於比被接合構件的外周緣還外側來對應於應力。
並且，在前述底板中，亦可設為：前述凹處係設置複數處，形成有在周方向將前述凹處的凹處開口外周部設為凹凸的開口外周凹部及開口外周凸部，以一方的前述開口外周凹部與其他的前述開口外周凸部彼此形成不同的方式，設成前述凹處開口外周部相鄰。
藉由如此的構成，即使底板是設置比被接合構件更大的面積的凹處之構成，還是可在使一方的凹處開口外周部的開口外周凹凸部的凹部與另一方的凹處開口外周部的開口外周凹凸部的凸部交替地接近的狀態下對向，因此凹處的空間可效率佳地形成。
而且，在前述底板中，即使設為：前述凹處外周部與前述凹處中央部的底面係以傾斜面連接，或，前述凹處外周部的縱剖面形狀係以至前述凹處中央部為止成為曲線的方式形成，或，從自前述凹處外周部的底面上升的凹壁面到前述凹處開口外周部為止，在開口面積擴大的方向形成有傾斜面之構成也無妨。
藉由如此的構成，底板是以凹處外周部為中心來吸收大幅度施加於被接合構件的外周側的應力，藉由具有凹處的傾斜面的部分或曲線的部分，可順暢地傳達施加於接合材的應力，可更容易進行在接合材的應力緩和。
並且，在前述底板中，亦可設為：在成為與前述凹處外周部的境界的凹處中央部的外周側面形成有在周方向設為凹凸的凹處中央外周凹部及凹處中央外周凸部的任一方或雙方。
藉由如此的構成，在凹處開口外周部形成凹凸之下，可防止被接合構件W的位移，且可緩和被接合構件實際動作發熱而產生的應力。
而且，本發明的半導體裝置係設為具有：前述底板；絕緣性構件，其係設置前述底板；及放熱性構件，其係設置前述絕緣性構件。
或，設為具有：絕緣性構件，其係具備前述被接合構件；前述底板；及放熱性構件，其係設置前述底板。
藉由如此的構成，半導體裝置是藉由接合材設於凹處來防止被接合構件的接合時的位移，且即使被接合構件導通而動作時產生熱而應力施加於構件間，還是可藉由比凹處中央部更深形成的凹處外周部的接合材來吸收其應力。
又，本發明的底板，係被接合構件會經由接合材來接合於一方的安裝面之底板，其係如下述般構成也無妨：具備用以在前述被接合構件所被接合的前述安裝面的接合位置經由前述接合材來接合前述被接合構件的凹處，前述凹處係凹處開口面積比前述被接合構件更大，前述凹處係形成有在周方向將凹處開口外周部設為凹凸的開口外周凹部及開口外周凸部的任一方或雙方。
藉由如此的構成，底板是在凹處形成有開口外周凹部及開口外周凸部的任一方或雙方，因此可在半導體元件等的被接合構件的接合時防止被接合構件的位移，且可緩和被接合構件實際動作發熱而產生的應力。
又，前述底板亦可設為：前述凹處係設置複數處，形成有在周方向將前述凹處的凹處開口外周部設為凹凸的開口外周凹部及開口外周凸部，以一方的前述開口外周凹部與其他的前述開口外周凸部彼此形成不同的方式，設成前述凹處開口外周部相鄰。
又，前述底板亦可設為：從自前述凹處的底面上升的凹壁面到前述凹處開口外周部為止，在開口面積擴大的方向形成有傾斜面之構成。
又，前述底板亦可設為：從自前述凹處的底面上升的凹壁面到前述凹處開口外周部為止以曲面形成之構成。
又，本發明的半導體裝置係設為具有： 前述底板；絕緣性構件，其係設置前述底板；及放熱性構件，其係設置前述絕緣性構件。
或，半導體裝置係設為具有：絕緣性構件，其係具備前述被接合構件；前述底板；及放熱性構件，其係設置前述底板。
藉由如此的構成，半導體裝置是在半導體元件等的被接合構件的接合時可防止被接合構件的位移，且可緩和被接合構件實際動作發熱而產生的應力。
並且，最好前述的底板設為：凹處外周部的凹陷的深度與凹處中央部的凹陷的深度的差是比0.0mm更大，比0.4mm更小的構成。
藉由如此的構成，焊錫中的Mises應力(Mises stress)最大值會減低。
又，本發明的底板，係被接合構件會經由接合材來接合於一方的安裝面之底板，其係如下述般構成也無妨：在前述一方的安裝面具有持比前述被接合構件的投影面積更小的面積之凸面部，前述被接合構件係經由前述接合材來安裝於前述凸面部。
藉由如此的構成，底板是使凸面部的面積與被接合構件的面積的差形成比針對被接合構件例如晶片預 先設定的位移量更大，藉此緩和被接合構件在動作時發熱所產生的應力。
又，本發明的底板，係被接合構件會經由接合材來接合於一方的安裝面之底板，其係亦可構成： 在相對於前述被接合構件的外周部之前述一方的安裝面的位置具備溝部。
藉由如此的構成，底板是使溝部形成比針對被接合構件例如晶片預先設定的位移量更大的溝寬，藉此緩和被接合構件在動作時發熱所產生的應力。
本發明的底板及半導體裝置是取得以下所示那樣優越的效果。
底板是可在半導體元件等的被接合構件的接合時防止被接合構件的位移，且比凹處中央部更擴大凹處外周部的凹陷的深度，藉此可緩和被接合構件實際動作發熱而產生的應力。
半導體裝置是使用具備凹處的底板，藉此可防止被接合構件的接合時的位移，即使接合後隨被接合構件動作產生熱而應力施加於構件間，還是可藉由凹處外周部的接合材來吸收該應力。因此，可提升半導體裝置的製造時的良品率，且可拉長使用壽命。
另外，底板是在凹處的深度為一定來設置開口外周凹部或開口外周凸部的一方或雙方之下，與在開口 外周無凹部或凸部的構成作比較，例如在焊錫的Mises應力(Mises stress)有優越的差。因此，底板可防止被接合構件的位移，且可緩和被接合構件實際動作發熱而產生的應力。
並且，底板是在安裝面設置面積比被接合構件更小的凸面部，經由接合材來將被接合構件安裝於該凸面部，藉此可緩和被接合構件實際動作發熱而產生的應力。
而且，底板是在安裝面在與被接合構件的外周部對向的位置設置環狀的溝部，使被接合構件的外周部能夠位於該溝部的範圍內，藉此可緩和被接合構件實際動作發熱而產生的應力。
1、1A~1E、11、11A~11E、41、51‧‧‧底板
2，42，52‧‧‧板本體
3、3A~3E、13、13A、43A、43B‧‧‧凹處
4、4A~4D‧‧‧凹處中央部
5、5A~5E、15、15D、15E‧‧‧凹處外周部
6、6A~6D‧‧‧凹處開口外周部
16、16A~16D、21~30、46、56‧‧‧凹處開口外周部
16a、21A~28A、46a、56a、56c、56e‧‧‧開口外周凹部
16b、21B~27B、30B、46b、56b、56d、56f‧‧‧開口外周凸部
60、70‧‧‧半導體裝置
Bb‧‧‧底板
HS‧‧‧散熱片(放熱性構件)
IN‧‧‧絕緣基板
Me‧‧‧金屬箔
N‧‧‧絕緣性構件
R‧‧‧樹脂
S‧‧‧接合材
Se‧‧‧Si元件(被接合構件：半導體元件)
W‧‧‧被接合構件
Wp‧‧‧外周緣
圖1A是去掉本發明的底板的一部分來顯示剖面形狀的立體圖。
圖1B是本發明的底板的剖面圖。
圖2A是模式性地表示本發明的底板的凹處之與被接合構件的位置關係的剖面圖。
圖2B是模式性地表示本發明的底板與被接合構件的位置關係的平面圖。
圖3A是表示本發明的底板的其他構成、去掉一部分來顯示剖面形狀的立體圖。
圖3B是有關本發明的底板的其他構成的剖面圖。
圖4A是表示本發明的底板的其他構成的平面圖。
圖4B是圖4A的IVB-IVB線的剖面圖。
圖4C是圖4A的IVC-IVC線的剖面圖。
圖5A是模式性地表示有關本發明的底板的進一步其他構成的剖面圖。
圖5B是模式性地表示有關本發明的底板的進一步其他構成的剖面圖。
圖5C是模式性地表示有關本發明的底板的進一步其他構成的剖面圖。
圖5D是模式性地表示有關本發明的底板的進一步其他構成的剖面圖。
圖5E是模式性地表示有關本發明的底板的進一步其他構成的剖面圖。
圖6A是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他構成的平面圖。
圖6B是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他構成的平面圖。
圖6C是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他構成的平面圖。
圖6D是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他構成的平面圖。
圖6E是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他構成的平面圖。
圖6F是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他 構成的平面圖。
圖7A是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他構成的平面圖。
圖7B是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他構成的平面圖。
圖7C是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他構成的平面圖。
圖7D是表示本發明的底板的凹處開口外周部的其他構成的平面圖。
圖8A是表示在本發明的底板中形成2處凹處時的構成平面圖。
圖8B是表示在本發明的底板中形成2處凹處時的構成平面圖。
圖9A是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝置的構成剖面圖。
圖9B是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝置的構成剖面圖。
圖9C是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝置的構成剖面圖。
圖9D是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝置的構成剖面圖。
圖9E是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝置的構成剖面圖。
圖9F是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝 置的構成剖面圖。
圖9G是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝置的構成剖面圖。
圖9H是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝置的構成剖面圖。
圖10A是模式性地表示使用本發明的底板之其他半導體裝置的構成剖面圖。
圖10B是圖10A的XB-XB線的剖面圖。
圖10C是圖10A的XC-XC線的剖面圖。
圖11A是模式性地表示第1實施例的比較例的半導體裝置的平面圖。
圖11B是圖11A的XIB-XIB線的剖面圖。
圖12A是模式性地表示在第2實施例中，以第1實施例的實施例1-1作為比較例的半導體裝置的平面圖。
圖12B是圖12A的XIIB-XIIB線的剖面圖。
圖13是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝置的構成剖面圖。
圖14是模式性地表示使用本發明的底板之半導體裝置的構成剖面圖。
圖15A是模式性地表示在第2實施例中，以第1實施例的實施例1-1作為比較例的半導體裝置的平面圖。
圖15B是圖15A的XVB-XVB線的剖面圖。
圖15C是模式性地表示在第2實施例中，作為實施例2的半導體裝置的平面圖。
圖15D是圖15C的XVD-XVD線的剖面圖。
圖15E是模式性地表示在第2實施例中，作為實施例2的半導體裝置的平面圖。
圖15F是圖15E的XVF-XVF線的剖面圖。
圖16A是模式性地表示在第2實施例中，以第1實施例的實施例1-1作為比較例的半導體裝置的平面圖。
圖16B是圖16A的XVIB-XVIB線的剖面圖。
圖16C是模式性地表示在第2實施例中，作為實施例2的半導體裝置的平面圖。
圖16D是圖16C的XVID-XVID線的剖面圖。
圖17是表示第3實施例的凹處中央部的凹陷的深度的差與焊錫中的Mises應力(Mises stress)最大值的關係圖表。
圖18A是模式性地表示在第4實施例中，半導體裝置的平面圖。
圖18B是圖18A的XVIIIB-XVIIIB線的剖面圖。
以下，參照圖面來說明有關本發明的底板及半導體裝置。另外，有關底板的板厚或凹處的構成等、構件間的尺寸等，為了容易理解，有時部分地誇張記載。
(底板)
如圖1A、圖1B所示般，底板1是設成將被接合構件 W接合於一方的安裝面，且由被接合構件來使傳的熱放熱之構件。此底板1是具備：形成平面視矩形狀的板本體2、及設於此板本體2的被接合構件W的接合位置的凹處3。例如，底板1是經由焊錫膏等的接合材S(參照圖13及圖14)來支撐固定被接合構件W，作為進行與外部配線的連接的導線框或將發熱體所發出的熱放熱的散熱片使用者。並且，即使底板1是在發熱體與散熱片之間成為熱的傳導路的介在板也無妨。而且，底板1有關其材質是例如使用銅或鋁、或該等的合金、陶瓷等熱傳導性高的材料為理想，但並非是特別加以限定者。
(底板的凹處)
凹處3是經由接合材S來接合被接合構件W的部分。此凹處3是設成比所被接合的被接合構件W更大的凹處開口面積。而且，凹處3是具備：形成於中央側的凹處中央部4、及連續於此凹處中央部4來形成於其外側的凹處外周部5。凹處中央部4與凹處外周部5是底面側形成階梯狀連續。而且，凹處外周部5是形成從開口上端到底面的凹陷深度D2會比凹處中央部4的凹陷的深度D1更深。又，凹處外周部5是成為所被接合的被接合構件W的外周緣Wp會相對的位置。凹處外周部5的凹處開口外周部6在此是形成平面視矩形(長方形或正方形)。而且，由放熱性及防止被接合構件W的接合時的傾斜的觀點來看，凹處中央部4其面積大小是構成被接合構件W的接 合面的面積的50%以上~未滿100%。
亦即，如圖2A、圖2B所示般，凹處3是構成被接合構件W的外周緣Wp的位置會形成從與凹處外周部5的內側壁面大致同位置(被接合構件W的抵接面的面積與凹處中央部4的面積大致同等)到凹處外周部5的外側壁面的內側位置之間(被接合構件W的接合面的面積的50%與凹處中央部4的面積同等)。藉由將凹處3的構成形成上述那樣，可在凹處內收容被接合構件，抑制接合材S的溶融所造成的位移。此時，如圖2B所示般，底板1是只要凹處3的一邊的長度L1、L2比被接合構件W的一邊的長度W1、W2更長即可，並無特別加以限制。但由放熱性或高密度安裝、後工程的打線接合等(位移)的良品率的觀點來看，底板1是凹處3的一邊的長度L1、L2與設在凹處3的被接合構件W的一邊的長度W1、W2的差小較為理想，最好是1mm以下。
另外，在以往的構造中，發熱體的被接合構件W與底板(放熱體)1之間的焊錫(接合材S)的應力是在被接合構件W的端部變大為人所知。因此，底板1是如圖1B所示般，設成凹處外周部5的凹陷深度D2會比凹處中央部4的凹陷深度D1更深，形成凹處中央部4的凹陷深度D1的位置的面積大小會比發熱體的大小更小。因此，底板1是藉由凹處外周部5的凹陷，成為緩衝材的接合材S(例如焊錫)的量會在外周部分變多，所以應力緩和效果會比中央更容易顯現。
另外，凹處3是例如可藉由使用金屬模的沖壓加工、或切削加工、蝕刻等來形成凹處中央部4及凹處外周部5的形狀，但加工時其加工法並無特別加以限定。並且，底板1的大小、形狀及厚度是預先設定成對應於所使用的用途或被接合構件W的種類。
底板1是若在凹處3內充填焊錫等的接合材S而接合被接合構件W，則被加熱而溶融後的接合材S會在凹處3內。因此，當接合材S接合時被加熱而液狀化時，可將隨其液狀化之被接合構件W的位移壓到最小限度。並且，被接合構件W是經由接合材S來接合於底板1，在被安裝於未圖示的基板等而動作時，被接合構件W會發熱而應力產生於構件間。此時，被接合構件W的外周緣Wp是在與凹處外周部5相對的狀態下接合，因此藉由被充填於凹處外周部5的接合材S，該應力會被緩和。
其次，參照圖3A、圖3B來說明有關底板11的其他構成。另外，已經說明過的構成是附上同符號而適當省略說明。
如圖3A所示般，底板11是具備：板本體2、及設於此板本體2的被接合構件W的接合位置的凹處13。
凹處13是具備：凹處中央部4、及設在此凹處中央部4的外周的凹處外周部15。然後，凹處中央部4與凹處外周部15是底面經由階差來連續形成。並且，凹處外周部15是以凹處開口外周部16在周方向成為凹凸的方式形成開口外周凹部16a及開口外周凸部16b。另外，開口 外周凹部16a及開口外周凸部16b是其凹陷深度會形成與凹處外周部15同凹陷深度。
開口外周凹部16a是從凹處開口外周部16往內側形成凹狀的部分。開口外周凹部16a是如圖4A所示般形成比被接合構件W的外周緣Wp更外側。凹處開口外周部16在此是以開口外周凹部16a在其凹處的一邊形成2個為一例進行說明。另外，亦可凹處開口外周部16是開口外周凹部16a在其凹處的一邊形成2個，以開口外周凹部16a以外的部分作為開口外周凸部16b。又，如圖3A所示般，凹處開口外周部16是即使將開口外周凸部16b分別設在凹處的四角落及凹處各邊的中央，在開口外周凸部16b以外的部分設置開口外周凹部16a的構成也無妨。又，開口外周凹部16a亦可在凹處的一邊至少設置2處以上，以該開口外周凹部16a以外的部分作為開口外周凸部16b形成的構成。
開口外周凹部16a與開口外周凸部16b是在凹處13內之被接合構件W的微小位移發生時，在偏離的方向是被接合構件W與凹處開口外周部16的距離會變近，原本用以對應於應力的焊錫量會減少。但，底板11是例如當被接合構件W滑動而其一邊接近凹處13的凹處開口外周部16的任一邊側時，藉由具有開口外周凹部16a或開口外周凸部16b，接合材S的應力會分散而容易緩和。
在圖1A，B乃至圖4A，B所示的底板1的凹 處中央部4及凹處外周部5或底板11的凹處中央部4及凹處外周部15是以縱剖面的凹陷形狀為矩形的構成進行說明。上述各部是不限於此，即使設為圖5A~圖5E所示那樣的凹陷形狀也無妨。在圖5A~圖5E中，作為圖1A的底板1的其他的構成，是在紙面左側中以實線來表示底板1A~1E，且作為底板11的其他的構成，是與假想線一併在紙面右側中顯示凹處開口外周部16A~16E的部分，而針對底板11A~11E也進行說明。並且，在底板11A~11E中，凹處開口外周部16A~16E的平面視形狀是與圖4A同形狀進行說明。
如圖5A的紙面左側所示般，底板1A是即使構成：將從凹處外周部5A的底面到凹處開口外周部6A及凹處中央部4A的底面為止上升的壁面(凹壁面)形成為傾斜面7A，8A也無妨。另外，如圖5A的紙面右側所示般，底板11A是亦可設為：在凹處開口外周部16A形成有凹凸(參照圖4A的開口外周凹部16a、開口外周凸部16b)時也形成有傾斜面17A、18A之構成。
又，如圖5B的紙面左側所示般，底板1B是即使構成：將從凹處外周部5B的底面到凹處中央部4B的底面為止上升的壁面形成為緩和(45度以下)的傾斜面8B也無妨。另外，如圖5B的紙面右側所示般，底板11B是亦可設為：在凹處開口外周部16B形成有凹凸(參照圖4A的開口外周凹部16a、開口外周凸部16b)時也形成有緩和的傾斜面18B之構成。
又，如圖5C的紙面左側所示般，底板1C是即使構成：將從凹處外周部5C的底面到凹處中央部4C的底面為止上升的壁面形成為緩和(45度以下)的傾斜面8C，且將從凹處外周部5C的底面垂直上升的壁面7C形成傾斜於凹處開口外周部6C擴大的方向的傾斜面9C也無妨。另外，如圖5C的紙面右側所示般，底板11C是即使構成形成傾斜面18C及傾斜面19C也無妨，該傾斜面19C是在凹處開口外周部16C形成有凹凸(參照圖4A的開口外周凹部16a、開口外周凸部16b)時也將從底面垂直上升的壁面17C傾斜於凹處開口外周部16C擴大的方向。
又，如圖5D的紙面左側所示般，底板1D是即使構成：從凹處外周部5D的底面到凹處開口外周部6D及凹處中央部4D的底面為止形成具有曲線地上升的曲面之垂直的壁面7D、8D也無妨。另外，如圖5D的紙面右側所示般，底板11D是即使構成：在凹處開口外周部16D形成有凹凸(參照圖4A的開口外周凹部16a、開口外周凸部16b)時也形成從凹處外周部15D的底面到凹處開口外周部16D及凹處中央部14D的底面為止具有曲線地上升的曲面之垂直的壁面17D、18D也無妨。
又，如圖5E的紙面左側所示般，底板1E是即使構成分別形成壁面7E及壁面8E無妨，該壁面7E是具有將來自凹處外周部5E的底面的上升部分與凹處開口外周部6E的連接部分設為曲線連接的曲面，該壁面8E是具有將來自凹處外周部5E的底面的上升部分與凹處中央 部4E的連接部分設為曲線連接的曲面。另外，如圖5E的紙面右側所示般，底板11E是即使構成：在凹處開口外周部16E形成有凹凸(參照圖4A的開口外周凹部16a、開口外周凸部16b)時也形成壁面17E、18E也無妨，該壁面17E、18E是具有將來自凹處外周部15E的底面的上升部分與凹處開口外周部16E及凹處中央部14E的連接部分設為曲線連接的曲面。
如圖5A~圖5E所示般，底板1A~1E、11A~11E是在凹處3A~3E或凹處13A~13E中存在曲線部分或傾斜面，藉此對於接合被接合構件W的焊錫等的接合材S的應力緩和之作用會提升。
並且，如圖6A~圖6F及圖7A~圖7D所示般，底板11、11A~11E是亦可設為凹處開口外周部21~30所示的形狀。亦即，圖6A所示的凹處開口外周部21是藉由形成矩形(長方形狀)的開口外周凹部21A及開口外周凸部21B所構成。此凹處開口外周部21是開口外周凹部21A及開口外周凸部21B會以同間隔來連續形成。
圖6B所示的凹處開口外周部22是藉由在各邊連續形成梯形的開口外周凹部22A及開口外周凸部22B所構成。
圖6C所示的凹處開口外周部23是藉由成為半圓形的開口外周凸部23B、及兩下襬成為半圓弧的梯形的開口外周凹部23A所構成。另外，凹處開口外周部23是將各邊的開口外周凹部23A及開口外周凸部23B設為 一定的大小，因此在成為開口四角落的位置是形成有成為3/4圓弧狀的開口外周凸部。
圖6D所示的凹處開口外周部24是藉由圓角之矩形狀的開口外周凹部24A、及比開口外周凹部24A更寬，圓角之矩形狀的開口外周凸部24B所構成。
圖6E所示的凹處開口外周部25是藉由一邊2處形成等邊三角形狀的開口外周凹部25A、及形成於2個開口外周凹部25A、25A之間的開口外周凸部25B所構成。
圖6F所示的凹處開口外周部26是藉由一邊2處形成直角三角形狀的開口外周凹部26A、及形成於2個開口外周凹部26A、26A之間的開口外周凸部26B所構成。另外，開口外周凹部26A、26A是在一邊2處均等的位置，彼此朝直角部分來形成於相鄰的方向。
圖7A所示的凹處開口外周部27是由一邊3處均等形成的半楕圓形的開口外周凹部27A、及形成於此開口外周凹部27A、27A之間的開口外周凸部27B所構成。另外，開口外周凸部27B是形成基端側成為楕圓的1/4圓弧的梯形。
圖7B所示的凹處開口外周部28是構成將四角形的四個角落設為半圓形的開口外周凹部28A，其他的部分是設為開口外周直線部28a。因此，凹處開口外周部28是顯示無開口外周凸部的狀態之構成。
圖7C所示的凹處開口外周部29是構成將半 楕圓形的開口外周凹部29A形成於夾持四角形的對向的角部之位置，其他的部分則是設為開口外周直線部29a。此凹處開口外周部29是顯示無開口外周凸部的狀態之構成。
圖7D所示的凹處開口外周部30是構成在四角形的各邊形成有開口面積形成不同的矩形之開口外周凸部30B，其他的部分則是設為開口外周直線部30a。此凹處開口外周部30是顯示無開口外周凹部的狀態之構成(另外，圖7D所示的各邊的中心的開口外周凸部30B是即使全部為同矩形狀也無妨)。
如以上說明般，凹處開口外周部21~30是即使設為僅開口外周凹部的構成、及僅開口外周凸部的構成、及開口外周凹部與開口外周凸部的任一的組合也無妨。另外，凹處開口外周部21~30是當假定被接合構件W接合於中央時，以能夠成為該被接合構件W的外側之方式形成有凹處外周凹部。
底板是藉由設置凹處開口外周部21~30，即使微小位移發生時，成為緩衝材的焊錫等的接合材S還是會充分地存在。藉此，即使被接合構件W因熱而應力增大，還是可抑制該應力。
圖6A~圖6E及圖7A~圖7D是分別顯示凹處開口外周部21~30作為具體的形狀。作為設置開口外周凹部或開口外周凸部的位置是上述例的四角形的凹處的角的位置，或設於外周邊為理想，其數量或形狀並無特別加以 限制。因此，可採用圖6A~圖6E及圖7A~圖7D所示那樣的四角形、梯形、圓形等的形狀、及依形成位置來組合該等而使用的形狀等。並且，開口外周凹部及開口外周凸部的形狀、數量是在各外周邊無須同一。另一方面，由將複數的被接合構件W高密度安裝於所被安裝的基板的觀點來看，從被接合構件W的外周緣Wp到開口外周凸部(開口最外周)的距離是底板的厚度程度為理想。
其次，參照圖8A，圖8B來說明有關在底板設置複數個凹處的構成。另外，在圖8A，圖8B中，為了簡單說明，而將凹處設為2處，但實際形成凹處的數量為3~9或10以上也無妨。並且，在圖8A，圖8B所示的各構成雖與已經說明過者形狀不同，但具備相同的機能，所以適當省略說明。
底板41是具備：形成長方形狀的板本體42、及形成於此板本體42之接合2個被接合構件W的接合位置之2處的凹處43A、43B。而且，形成於底板41的凹處43A、43B是分別具備同形狀的凹處開口外周部46。凹處開口外周部46是由各邊2處的開口外周凸部46b、及形成於開口外周凸部46b、46b之間的開口外周凹部46a所構成。
開口外周凸部46b是形成矩形狀。而且，開口外周凸部46b是在1邊有2個的其中一方會延長相鄰的邊的直線而成為矩形狀的一部分。並且，凹處43A與凹處43B是以凹處43A的開口外周凸部46b與凹處43B的開口 外周凹部46a接近而對向的方式配置。如此，底板41是以能夠和開口外周凹部46a對向的方式設置有開口外周凸部46b。亦即，以一方的開口外周凹部46a與其他的開口外周凸部46b彼此形成不同的方式，凹處開口外周部46設成相鄰。藉此，可提高安裝密度。
如圖8B所示般，亦可形成預先嵌合對向的開口外周凹部56c與開口外周凸部56f。亦即，底板51是形成於板本體52的凹處53A及凹處53B會形成於鄰接的位置。而且，凹處53A及凹處53B的各個凹處開口外周部56、56是在不對向的3邊形成有以一定間隔形成的矩形狀的開口外周凹部56a及開口外周凸部56b。而且，凹處53A及凹處53B的各個凹處開口外周部56，56是在對向的邊的位置，以鄰接而彼此凹凸互相嵌合的方式形成有開口外周凹部56c及開口外周凸部56d，且形成有開口外周凸部56f及開口外周凹部56e。由於此凹處53A及凹處53B是以鄰接而嵌合的方式形成開口外周凹部56c及開口外周凸部56f，且以鄰接而嵌合的方式形成開口外周凸部56d及開口外周凹部56e，因此可提高安裝密度。
以上說明的圖1A，1B~圖8A，8B所示的底板1(11等)是在經由焊錫等的接合材S來接合被接合構件W時，即使接合材S溶融而形成液狀，還是可藉由形成凹處3(3A等)來抑制接合材S的液狀化所造成被接合構件W的位移。並且，底板1(11等)是即使被接合構件W安裝後作動產生熱，還是可由位於被接合構件W的外周緣Wp的 凹處外周部5(15等)的接合材S來吸收該熱所產生之構件間的應力。
在此，被接合於底板1(11等)的被接合構件W是動作時產生熱的構件單體，或將接合該構件與絕緣基板等者稱為接合構件。例如，產生熱的構件是IGBT、功率MOSFET、整流二極體、電晶體等的半導體元件(元件)，通常動作時產生熱的電子零件。另外，有關產生熱的構件的大小或形狀並無特別加以限定。又，有關搭載發熱的構件的絕緣基板並無特別加以限定，例如可使用DBC(Direct Bonded Copper)基板或AMC(Active Metal Brazed Copper)基板等。
所被使用的接合材S是將產生熱的構件(被接合構件)、底板1等予以互相接合的構件。接合材S是被封入至構件間(產生熱的構件與底板之間，底板與散熱片等的其他構件之間)，形成接合層。另外，接合材S是例如焊錫、焊劑等，由於軟化溫度較低，柔軟，因此對於應力實現緩衝材的任務。有關形成於構件間的接合層的厚度是依產生熱的構件的大小、發熱量等而異，並無特別加以限定，但由熱傳導性的觀點來看，10μm~200μm為理想。
另外，在已說明的底板1、1A~1E、11、11A~11E、41，51(以下稱為底板1Z)中，藉由設為凹處外周部5等的凹陷的深度與凹處中央部4等的凹陷的深度的差大於0.0mm，小於0.4mm的構成，應力會小於1，更理想。並且，底板1Z的凹陷深度的具體的構成後記。
在底板1Z中，如圖9A~圖9H所示般，即使設為：在凹處3、3A~3E、13、13A、43A、43B(以下稱為凹處3Z)中，凹處中央部4、4A~4D、44，54(以下稱為凹處中央部4Z)的外周側面相對於四角形的各直線的邊，以能夠在周方向成為凹狀或凸狀或凹凸狀的方式具備凹處中央外周面410~417的構成也無妨。
在此所示的凹處中央外周面410~417是相對於具有與底板1Z的邊同方向的邊之四角形，只要以不會形成與該四角形的各邊平行的直線之方式成為凹狀或凸狀或凹凸狀即可。另外，圖9A~圖9H是以凹處開口外周部6作為一例，與圖1A同樣平面視為矩形(在此是正方形)進行說明。並且，在圖9A~圖9H中，凹處中央部4Z是形成比被接合構件W的面積更小的面積。
如圖9A所示般，底板1Z的凹處3Z是將凹處開口外周部6設為正方形，凹處中央部4Z是將凹處中央外周面410形成圓形。而且，將凹處中央外周面410與至凹處開口外周部6的位置設為凹陷深的凹處外周部510。因此，凹處開口外周部6的各邊與對向於此各邊的凹處中央外周面410不是成為彼此平行那樣的均等的狀態。並且，在各邊的中央，凹處外周部510的寬度窄，在各邊的端部側，凹處外周部510的寬度寬。因此，凹處中央外周面410是在各邊的中央朝凹處開口外周部6成為凸(凹處中央外周凸部)，在各邊的端部側成為凹(凹處中央外周凹部)，而於周方向形成凹凸。
又，如圖9B所示般，底板1Z的凹處3Z是將凹處開口外周部6設為正方形，凹處中央部4Z是將凹處中央外周面411形成頂角圓弧的菱形形狀。而且，凹處中央部4Z是將凹處中央外周面411的頂角部分形成朝向凹處開口外周部6的各邊。因此，凹處開口外周部6的各邊與對向於此各邊的凹處中央外周面411不是成為彼此平行那樣的均等的狀態。並且，在各邊的中央，凹處外周部511的寬度窄，在各邊的端部側，凹處外周部511的寬度寬。因此，凹處中央外周面411是在各邊的中央朝凹處開口外周部6成為凸(凹處中央外周凸部)，在各邊的端部成為凹(凹處中央外周凹部)，而於周方向形成凹凸。
又，如圖9C所示般，底板1Z的凹處3Z是將凹處開口外周部6設為正方形，凹處中央部4Z是在成為與凹處外周部的境界之凹處中央外周面412連續形成凹處中央外周凸部412A及凹處中央外周凹部412B於周方向。亦即，凹處中央外周面412是在周方向形成凹凸。因此，在凹處中央外周凸部412A與凹處開口外周部6之間，凹處外周部512的寬度窄，在凹處中央外周凹部412B與凹處開口外周部6之間，凹處外周部512的寬度寬。另外，凹處中央外周凸部412A及凹處中央外周凹部412B是以其大小不一致的狀態的長方形狀所形成。並且，凹處中央外周面412是在與凹處開口外周部6的頂角對向的位置形成凹。
又，如圖9D所示般，底板1Z的凹處3Z是將 凹處開口外周部6設為正方形，凹處中央部4Z是在凹處中央外周面413以凹處中央外周凸部413A及凹處中央外周凹部413B會在周方向連續成為凹凸的方式形成。此凹處中央外周面413是在與凹處開口外周部6的頂角對向的位置形成凸。凹處中央外周凸部413A與凹處中央外周凹部413B是角部分以外形成統一的四角形。另外，凹處外周部513是藉由凹處中央外周凸部413A及凹處中央外周凹部413B來構成至凹處開口外周部6的間隔會不同。
又，如圖9E所示般，底板1Z的凹處3Z是將凹處開口外周部6設為正方形，凹處中央部4Z是在凹處中央外周面414將凹處中央外周凸部414A形成於各邊的中央，且在其兩側形成凹處中央外周凹部414B。亦即，凹處中央外周面414是藉由沿著周方向形成的凹處中央外周凸部414A及凹處中央外周凹部414B來形成凹凸於周方向。此凹處中央外周面414是在與凹處開口外周部6的頂角對向的位置形成凸狀。並且，凹處中央外周凸部414A與凹處中央外周凹部414B是角部分以外形成統一的橫長四角形。另外，凹處外周部514是藉由凹處中央外周凸部414A及凹處中央外周凹部414B來構成至凹處開口外周部6的間隔會不同。
又，如圖9F所示般，底板1Z的凹處3Z是將凹處開口外周部6設為正方形，凹處中央部4Z是在凹處中央外周面415於各邊的中央形成凹處中央外周凹部415B，在該凹處中央外周凹部415B的兩側形成凹處中央 外周凸部415A。亦即，凹處中央外周面415是沿著周方向來形成凹處中央外周凸部415A及凹處中央外周凹部415B，藉此於周方向形成凹凸。此凹處中央外周面415是在與凹處開口外周部6的頂角對向的位置形成凹狀。並且，凹處中央外周凸部415A是形成長度比凹處中央外周凹部415B更小的長方形狀。另外，凹處外周部515是藉由凹處中央外周凸部415A及凹處中央外周凹部415B來構成至凹處開口外周部6的間隔會不同。
又，如圖9G所示般，底板1Z的凹處3Z是將凹處開口外周部6設為正方形，凹處中央部4Z是在凹處中央外周面416取預定的間隔形成凹處中央外周凹部416B。亦即，凹處中央外周面416是沿著周方向來形成凹處中央外周凹部416B，藉此在與凹處開口外周部6之間於周方向形成凹凸。凹處中央外周凹部416B在此是形成半圓形或半楕圓形。另外，凹處外周部516是藉由凹處中央外周凹部416B來構成至凹處開口外周部6的間隔會不同。
又，如圖9H所示般，底板1Z的凹處3Z是將凹處開口外周部6設為正方形，凹處中央部4Z是在凹處中央外周面417取預定的間隔形成凹處中央外周凸部417A。亦即，凹處中央外周面416是沿著周方向來形成凹處中央外周凸部417A，藉此在與凹處開口外周部6之間於周方向形成凹凸。凹處中央外周凸部417A在此是形成半圓形或半楕圓形。另外，此凹處中央外周面417是在與 凹處開口外周部6的頂角對向的位置形成圓弧的凸狀。並且，凹處外周部517是藉由凹處中央外周凸部417A來構成至凹處開口外周部6的間隔會不同。
以上，如圖9A~圖9H所示般，凹處中央部4Z是只要能夠將其凹處中央外周面410~417設為凹凸即可，即使為前述的形狀以外也無妨。並且，在圖9A~圖9H中，將凹處開口外周部6設為正方形進行說明，但即使作為在圖4A，圖4B、圖6A~圖6F及圖7A~圖7D所示的形狀組合使用也無妨。亦即，凹處是即使以凹處開口外周部及凹處中央外周面分別成為凹凸的方式形成也無妨。並且，凹處中央外周面是即使以在圖5A~圖5E所示那樣的構成中成為凹凸的方式形成也無妨。
在圖1A，圖1B~圖9A~圖9H中，凹處3Z是設為深度不同的構成進行說明，但亦可為如圖10A~圖10C所示般，在凹處113中，即使深度為一定，亦可在凹處開口外周部的位置形成凹凸的底板100。在圖10A~圖10C是表示將凹處開口外周部16設為已說明的凹處開口部外周的一例，但即使是其他形狀的凹處開口外周部6A~6D、16、16A~16D、21~30、46、56的構成也無妨。
此底板100是具有凹處開口外周部16(6A~6D、16、16A~16D、21~30、46、56)，藉此例如使用焊錫作為接合材S時，與無凹凸者作比較，焊錫的Mises應力(Mises stress)會變小。因此，像底板100那樣，即使凹處深度為一定，還是可藉由在凹處開口外周部形成凹凸來防 止被接合構件W的位移，且可緩和被接合構件因實際動作發熱而產生的應力。
又，即使是圖11A、圖11B所示那樣的底板110的構成也無妨。此底板110是被接合構件W會經由接合材S來接合於一方的安裝面110A者，在一方的安裝面110A具有所持面積比被接合構件W的投影面積更小的凸面部111。
凸面部111在此是平面視正方形，在安裝面110A的中央突出形成。此凸面部111是預先測定所被安裝的被接合構件W被接合於接合材S時移動的移動量，以被接合構件W與凸面部111的大小的差能夠形成比該移動量更大的方式，設定其大小。又，凸面部111是突出高度會依被接合構件W的種類來設定，例如比平面部分，只要在0.5~3mm的範圍即可，若為0.7~2mm的範圍更理想。另外，經由接合材S例如焊錫來將被接合構件W接合於凸面部111時，焊錫會進入從凸面部111突出的被接合構件W的下面與安裝面110A之間，藉此被接合構件W安定。又，由於如此的構成的底板110是在接合材S的周圍無包圍接合材S的構件，因此在被接合構件W安裝後動作下即使產生熱，還是可緩和位移所產生的應力。
在圖11A，圖11B中，凸面部111是將其外周形狀設為直線的正方形狀進行說明，但即使例如具備已說明的圖9A~圖9H所示那樣的外周形狀也無妨。又，即使凸面部111是以從平面上升的側壁為傾斜的方式構成也 無妨。
而且，即使是圖12A、圖12B所示那樣的底板120的構成也無妨。底板120是被接合構件W會經由接合材S來接合於一方的安裝面120A者，在與被接合構件W的外周部相對之一方的安裝面120A的位置具備環狀的溝部121。在此是預先測定所被安裝的被接合構件W被接合於接合材S時移動的移動量，以從被接合構件W到溝部121的溝外周緣123的距離的差能夠形成比該移動量更大的方式，設定該溝部121的寬度。亦即，底板120是以即使被接合構件W的外周部位於溝部121的範圍內移動也不會到達溝部121的溝外周緣123那樣的溝寬之方式形成溝部121。並且，在此，溝部121的深度是成為一樣的深度，其剖面形狀成為矩形。另外，在圖12A，圖12B所示的底板120是與圖1A，圖1B說明過之使底板1的凹處中央部4的高度形成和板本體2的周緣高度同樣之構成同等的構成。
如此構成的底板120是在與被接合構件W的下面相對的中央側的安裝面120A及溝部121內設有接合材S，經由該接合材S來安裝被接合構件W。此底板120是與圖1A，圖1B同樣，與被接合構件W的外周部相對的部分的接合材S會凹陷比中央位置更深，因此與圖1A，圖1B同樣，在半導體元件等的被接合構件W的接合時可防止被接合構件W的位移，且在比凹處中央部分還擴大凹處外周部分(溝部121)的凹陷的深度之下可緩和被 接合構件W實際動作發熱而產生的應力。
另外，溝部121是將其溝外周緣123及溝內周緣124設為如圖12A所示般，直線的四角形，但並非限於直線，亦可為曲線。或，例如，亦可為圖9A~圖9H所示那樣的形狀的溝內周緣，且即使是設為圖4A、圖6A~圖6F、圖7A~圖7D所示那樣形狀的溝外周緣也無妨。
其次，參照圖13及圖14來說明有關使用底板1(11等)的半導體裝置60，70。另外，已經說明過的底板1(11等)的各構成是適當省略而以使用底板1的情況為代表進行說明。
如圖13所示般，半導體裝置60是具備：底板1、及經由接合材S來接合於此底板1的被接合構件W、及藉由接合材S來接合底板1的絕緣性構件N、及藉由接合材S來接合此絕緣性構件N的放熱性構件之散熱片HS。
絕緣性構件N是藉由絕緣基板IN、及形成於此絕緣基板IN的表背的金屬箔Me，Me所構成。並且，散熱片HS是藉由鋁等的放熱性佳的金屬所形成。
此半導體裝置60是在被接合構件W從未圖示的連接電極供給來自外部的電力之下動作，被接合構件W會產生熱。但，底板1是凹處3的凹處外周部5會形成比凹處中央部4更大凹陷深度，藉此特別是可吸收產生於被接合構件W的外周緣Wp(參照圖1B)的應力。
又，如圖14所示般，半導體裝置70是具 備：藉由接合材S來接合被接合構件W的底板1、及藉由接合材S來接合此底板1的散熱片HS。另外，被接合構件W在此是具有：半導體元件Se、及接合此半導體元件Se的絕緣性構件N。而且，絕緣性構件N是具備：絕緣基板IN、及設於此絕緣基板IN的表背面的金屬箔Me，Me。
此半導體裝置70是半導體元件Se會在從未圖示的連接電極供給來自外部的電力之下動作發熱。而且，在半導體元件Se發熱之下熱會傳導而絕緣性構件N也發熱。因此，在成為被接合構件W的外周緣之絕緣性構件N的外周緣Wp(參照圖1B)產生應力，但藉由底板1的凹處3的凹處外周部5形成比凹處中央部4更大凹陷深度，可吸收所產生的應力。
如以上說明般，底板1(11等)及半導體裝置60，70是即使形成圖5A~圖5E所示的凹處的剖面形狀，或像底板11那樣在凹處開口外周部存在開口外周凹部及開口外周凸部的任一方或雙方的構成，設為圖6A~圖6F，圖7A~圖7D所示那樣的構成等也無妨。而且，在圖1A，圖1B~圖9A~圖9H中，以不損及放熱性的程度，在凹處中央部的底面設置溝也無妨。另外，經由接合材S來接合於凹處3(13)的被接合構件W是其下面側會進入至凹處3(13)的凹中，或以能夠和凹處3(13)的周面形成同一平面的方式接合為理想。
[實施例]
以下針對本發明的底板，對比說明以本發明的構成的底板(實施例1-1、1-2)作為模型進行熱應力解析的結果、及使用非本發明的構成的底板Bb(比較例1)進行熱應力解析的結果。
<第1實施例>
實施例1-1及實施例1-2是使用圖1A，圖1B及圖3A，圖3B所示的構成之以Cu所形成的底板1，11，藉由焊錫(接合材S)來接合Si元件(被接合構件W：半導體元件)Se，設為圖15C、圖15D及圖15E、圖15F所示那樣以樹脂R所密封的構成。並且，比較例是如圖11A、圖11B所示般，在以Cu形成的底板Bb之未形成有凹處的銅板，經由焊錫(接合材)S來接合Si元件(被接合構件W)Se而以樹脂R密封之半導體裝置的構成。
圖15A、圖15B所示的比較例的底板Bb為銅板(縱8.0mm×橫8.0mm×厚度1.0mm)的構成。
圖15C、圖15D所示的底板1為銅板(縱8.0mm×橫8.0mm×厚度1.0mm)，且凹處為縱4.2mm×橫4.2mm，凹處外周部的深度為0.4mm，凹處中央部的深度為0.1mm。又，凹處中央部為縱3.0mm×橫3.0mm。
圖15E、圖15F所示的底板11是銅板(縱8.0mm×橫8.0mm×厚度1.0mm)，且凹處是縱4.2mm×橫4.2mm，並將凹處外周部的深度設為0.4mm，將凹處中央 部的深度設為0.1mm。而且，凹處中央部是設為縱3.0mm×橫3.0mm。4角落的開口外周凸部是縱0.1mm×橫0.1mm，各邊的開口外周凹部及開口外周凸部是短邊0.1mm×長邊2.0mm，開口外周凹部及開口外周凸部的深度是與凹處外周部相同。
被接合構件W是假定將平面視的形狀為正方形的Si元件(縱4.0mm×橫4.0mm×厚度0.5mm)Se搭載於底板1，11的凹處中央及底板Bb的中央。
而且，Si元件的發熱是假定均一地產生於元件全體。Si元件Se與銅板的底板1，11，Bb的接合是利用焊錫，且將凹處中央部或板中央與Si元件的間隔(最薄部的厚度)設為0.05mm。封裝(樹脂R)是使用環氧樹脂，設為封裝成可覆蓋底板1，11，Bb之載置Si元件Se的面及底板側部之半模型。覆蓋底板側部的環氧樹脂厚度為1.0mm，封裝全體厚度為4.5mm。在表1顯示解析用的參數。另外，在表1中，降伏應力的欄記載「無」的構件是假定僅彈性變形。
針對使用實施例1-1、1-2的底板1，11之半導體裝置、及使用比較例的放熱體的底板Bb之半導體裝置，利用「Abaqus」(Dassault Systemes公司製)來進行成為發熱體的Si元件Se所發熱時的定常應力分布的模擬。模擬是假定以175℃來結合鄰接的構件的接點的狀態下25℃冷卻之後，Si元件Se全體均一地100W發熱。並且，底板1，11，Bb下面是假定接觸於散熱片，25℃一定，且被樹脂覆蓋的其他的端面是假定隔熱條件。
將模擬的解析結果顯示於表2。在此，應力值的比較是利用焊錫中的Mises應力(Mises stress)最大值。半導體裝置損傷是容易引起焊錫中的應力增大所造成的龜裂的發生，可想像適於作為比較本發明的效果的指標。
可知符合本發明的要件的實施例1-1、實施例1-2是比較例的焊錫中的Mises應力(Mises stress)最大值會減低。亦即，可知本發明的放熱體是有緩和焊錫中的應力的效果。
<第2實施例>
其次，以使用於第1實施例的實施例1-1的構成作為比較例，且以實施例1-2的構成作為實施例2的構成，進行模擬。
實施例2的底板11是使用圖15E、圖15F所示的構成者，如圖16C、圖16D所示般，從底板11的凹處13的中央橫移0.05mm來設置Si元件Se。另一方面，有關作為比較例使用的底板1是使用圖15C、圖15D所示者，未形成有開口外周凹部或開口外周凸部的矩形開口，如圖16A、圖16B所示般，從底板1的凹處3的中央橫移0.05mm來設置Si元件Se。
在此第2實施例中也藉由樹脂R來密封而設為與第1實施例同樣構成的半導體裝置。但，為了評價微小的位移的影響，而在從放熱體凹處的中央橫移0.05mm來設置Si元件的狀態中，以和第1實施例同樣的模擬條件進行。
將模擬的解析結果顯示於表3。在此也與第1實施例同樣，應力值的比較是利用接合材S之焊錫中的Mises應力(Mises stress)最大值。
由表3可知，在第2實施例中，將比較例2與實施例2作比較，焊錫中的Mises應力(Mises stress)最大值會減低。亦即，像底板11那樣形成有開口外周凹部、開口外周凸部或其雙方的構成，明顯可防止位移，且緩和焊錫中的應力的效果更佳。
如以上說明般，相對於底板Bb那樣未形成有凹處的構成，明顯在底板1，11所示的構成是在接合時可防止被接合構件(Si元件Se)W的位移，且即使被接合構件W在作動時發熱還是可緩和接合材S的應力。
<第3實施例>
第3實施例是如圖17所示般，調查緩和焊錫中的應力的效果。
實施例3是在實施例1-1的構成(圖15C、圖15D)中將從開口上端到底面的凹陷深度D2與凹處中央部4的凹陷的深度D1(D1、D2的定義是如圖1B般)的差設為D3(=D2-D1)，使D3的值變化於0.0mm~0.5mm的範圍而測定。
將以D=0.0mm來規格化在各D3的焊錫中的Mises應力(Mises stress)最大值的結果顯示於圖17。由圖17可知，實施例3中的D3為0.0mm~0.4mm的範圍中，焊錫中的Mises應力(Mises stress)最大值會減低。亦即，在以本發明的被接合構件W的外周緣所相對的凹處外周部凹陷的深度要比凹處中央部更深作為特徵的底板中，藉由將從開口上端到底面的凹陷深度D2與凹處中央部4的凹陷的深度D1的差D3控制於比0.0更大，比0.4mm更小的範圍，可知具有緩和焊錫中的應力的效果。
<第4實施例>
第4實施例是以將比較圖18A，圖18B所示的底板B100及圖10A~圖10C所示的底板100時的值配合表3的狀態來顯示於表4。由表4可知，第4實施例相較於比較例4及實施例4，焊錫中的Mises應力(Mises stress)最大值會減低。亦即，像底板100那樣，即使凹處113的深度為一定，形成有開口外周凹部16a、開口外周凸部16b或其雙方的構成是明顯防止位移，且緩和焊錫中的應力的效果更佳。
本申請案是根據2013年11月28日申請的日本專利申請案(特願2013-248233)，在此參照其內容。

Claims (14)

  1. 一種底板，係被接合構件會經由接合材來接合於一方的安裝面之底板，其特徵為：具備用以在前述被接合構件所被接合的前述安裝面的接合位置經由前述接合材來接合前述被接合構件的凹處，前述凹處係凹處開口面積比前述被接合構件更大，且在前述被接合構件的外周緣所相對的凹處外周部凹陷的深度要比凹處中央部更深，前述凹處係形成有在周方向將凹處開口外周部設為凹凸的開口外周凹部或開口外周凹部及開口外周凸部的雙方，前述開口外周凹部係於凹處的一邊至少設有兩處，前述凹處係設置複數處，形成有在周方向將前述凹處的凹處開口外周部設為凹凸的開口外周凹部及開口外周凸部，以一方的前述開口外周凹部與其他的前述開口外周凸部彼此形成不同的方式，設成前述凹處開口外周部相鄰。
  2. 如申請專利範圍第1項之底板，其中，前述凹處外周部與前述凹處中央部的底面係以傾斜面連接。
  3. 如申請專利範圍第1項之底板，其中，前述凹處外周部的縱剖面形狀係以至前述凹處中央部為止成為曲線的方式形成。
  4. 如申請專利範圍第1項之底板，其中，從自前述凹處外周部的底面上升的凹壁面到前述凹處開口外周部為止，在開口面積擴大的方向形成有傾斜面。
  5. 如申請專利範圍第1項之底板，其中，在成為與前述凹處外周部的境界的凹處中央部的外周側面形成有在周方向設為凹凸的凹處中央外周凹部及凹處中央外周凸部的任一方或雙方。
  6. 如申請專利範圍第1項之底板，其中，前述凹處外周部的凹陷的深度與凹處中央部的凹陷的深度的差係比0.0mm更大，比0.4mm更小。
  7. 一種半導體裝置，其特徵係具有：如申請專利範圍第1項所記載的前述底板；絕緣性構件，其係設置前述底板；及放熱性構件，其係設置前述絕緣性構件。
  8. 一種半導體裝置，其特徵係具有：絕緣性構件，其係具備被接合構件；如申請專利範圍第1項所記載的前述底板；及放熱性構件，其係設置前述底板。
  9. 一種底板，係被接合構件會經由接合材來接合於一方的安裝面之底板，其特徵為：具備用以在前述被接合構件所被接合的前述安裝面的接合位置經由前述接合材來接合前述被接合構件的凹處，前述凹處係凹處開口面積比前述被接合構件更大，前述凹處係形成有在周方向將凹處開口外周部設為凹凸的開口外周凹部或開口外周凹部及開口外周凸部的雙方，前述開口外周凹部係於凹處的一邊至少設有兩處，前述凹處係設置複數處，形成有在周方向將前述凹處的凹處開口外周部設為凹凸的開口外周凹部及開口外周凸部，以一方的前述開口外周凹部與其他的前述開口外周凸部彼此形成不同的方式，設成前述凹處開口外周部相鄰。
  10. 如申請專利範圍第9項之底板，其中，從自前述凹處的底面上升的凹壁面到前述凹處開口外周部為止，在開口面積擴大的方向形成有傾斜面。
  11. 如申請專利範圍第9項之底板，其中，從自前述凹處的底面上升的凹壁面到前述凹處開口外周部為止以曲面形成。
  12. 一種半導體裝置，其特徵係具有：如申請專利範圍第9項所記載的底板；絕緣性構件，其係設置前述底板；及放熱性構件，其係設置前述絕緣性構件。
  13. 一種半導體裝置，其特徵係具有：絕緣性構件，其係具備被接合構件；如申請專利範圍第9項所記載的前述底板；及放熱性構件，其係設置前述底板。
  14. 一種底板，係被接合構件會經由接合材來接合於一方的安裝面之底板，其特徵為：在相對於前述被接合構件的外周部之前述一方的安裝面的位置具備環狀的溝部，底板的中央部與底板的周緣部的高度為相同。
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