WO2015080161A1 - ベース板及びベース板を備えた半導体装置 - Google Patents

ベース板及びベース板を備えた半導体装置 Download PDF

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base plate
outer peripheral
opening
outer periphery
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博昭 田尾
一原　主税
範洋 慈幸
田内　裕基
俊幸 三井
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株式会社神戸製鋼所
神鋼リードミック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a base plate used when a member to be bonded such as a semiconductor element or the like is bonded to a mounting substrate, and a semiconductor device including the base plate.
  • semiconductor elements that are bonded members such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and power MOSFETs (Metal Oxide Semiconductors Field Effect Transistors) generate heat when operating in a conductive state.
  • a heatsink such as a heat sink is attached.
  • a base plate is usually provided between the semiconductor element and the heat sink, and heat is conducted through the base plate to dissipate heat to the radiator.
  • a semiconductor element connection structure a structure in which a radiator is omitted and heat is radiated directly from the base plate to the atmosphere or the like is also known.
  • the base plate is a member that becomes a conduction path of heat generated by the semiconductor element, it is made of a material having high thermal conductivity.
  • the base plate is generally made of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the semiconductor element. Therefore, when the semiconductor element generates heat, stress is generated between the members due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the base plate. As a result, there is a possibility that the bonding layer (solder or the like) used between the semiconductor element and the base plate is cracked or peeled off due to the generated stress, or the semiconductor element may be damaged in some cases.
  • Patent Document 1 discloses a base plate having a configuration in which slits are provided in a swirling radial shape so as to surround a central portion of a base plate on which a semiconductor element is mounted.
  • Patent Document 2 discloses a configuration of a heat dissipation device using a stress relaxation member in which a through hole or a recess is provided on the entire surface of an aluminum plate.
  • a bonding layer such as solder is generally used for bonding each member.
  • a member to be bonded to both surfaces of the bonding layer such as bonding of a semiconductor element and a base plate
  • a solder paste as a bonding layer is applied between them in advance, and heat is applied to melt the solder and bond it.
  • a process is generally used. In this case, since the solder temporarily becomes liquid during heating, a situation occurs in which the semiconductor element moves on the liquid solder.
  • Patent Document 3 discloses a configuration of a power module substrate unit with a heat sink having a power module substrate recess for positioning on a power module substrate and a heat sink joined by solder, and a heat sink having a convex portion on the heat sink.
  • Patent Document 4 discloses a mounting structure in which the diode connection surface is recessed along the bottom of the diode to prevent the displacement of the diode.
  • the conventional base plate and semiconductor device have the following problems.
  • Patent Documents 1 and 2 for the purpose of conventional stress relaxation, it is inevitable that the semiconductor element is displaced.
  • patent document 3 the stress increase in the part which fits a recessed part and a convex part mutually is unavoidable.
  • patent document 4 it cannot respond to the stress increase generate
  • the present invention has been devised in view of the above problems, and a base plate that can prevent the displacement of a member to be bonded and can relieve stress generated when the member to be bonded such as a semiconductor element generates heat, and It is an object to provide a semiconductor device using the base plate.
  • the base plate and the semiconductor device according to the present invention are configured as follows. That is, the base plate is a base plate to which a member to be bonded is bonded to one mounting surface via a bonding material, and the bonding material is disposed at a bonding position of the mounting surface to which the member to be bonded is bonded.
  • a recess for joining the member to be joined, and the recess has a recess opening area larger than that of the member to be joined, and is recessed at the outer periphery of the recess facing the outer peripheral edge of the member to be joined. The depth of the dent was deeper than the central part.
  • the base plate can be provided via the bonding material so that the outer periphery of the member to be bonded, which is a semiconductor element or a semiconductor element provided with an insulating substrate, faces the outer periphery of the recess. .
  • the bonding material melts and becomes liquid when the bonded members are bonded, the bonding material stops in the recess, and the bonded member is hardly displaced.
  • the member to be bonded when the member to be bonded is bonded with a bonding material and then heat is generated when the member to be bonded, for example, a semiconductor element, which is actually used, is operated to operate, Even if stress is generated between the members, the stress can be absorbed because the outer peripheral portion of the recess is formed deeper than the central portion of the recess.
  • the recess may have a configuration in which one or both of an opening outer periphery concave portion and an opening outer periphery convex portion having a recess opening outer periphery in the circumferential direction are formed.
  • the joining material in the depth direction of the outer periphery of the recess, the outer periphery of the opening, and the outer periphery of the opening The bonding material filled up to the unevenness to absorb the stress generated between the members by the heat. Therefore, in the base plate, even if the member to be joined moves (displaces) at the time of joining, the outer peripheral convex portion of the opening is located outside the outer peripheral edge of the member to be joined at the moved position. It becomes possible to do.
  • a plurality of the recesses are provided, and an opening outer periphery concave portion and an opening outer periphery convex portion are formed in which the recess opening outer periphery of the recess is uneven in the circumferential direction, and one of the opening outer periphery recesses is formed.
  • the recess opening outer peripheral part may be provided adjacent to each other so that the other opening outer peripheral convex part is staggered.
  • the base plate has a recess having a larger area than the member to be joined, the outer periphery of the opening outer periphery of the one recess opening and the outer periphery of the opening of the other recess opening Since the projections of the concavo-convex portions can be opposed to each other in an alternating proximity, the recess space can be formed efficiently.
  • the bottom surface of the outer periphery of the recess and the center of the recess are connected by an inclined surface, or the vertical cross-sectional shape of the outer periphery of the recess is up to the center of the recess.
  • an inclined surface or a configuration in which an inclined surface is formed in a direction in which the opening area extends from the concave wall surface rising from the bottom surface of the concave outer periphery to the concave opening outer periphery. It does not matter.
  • the base plate absorbs the stress that is greatly applied to the outer peripheral side of the member to be joined, centering on the outer periphery of the recess, and is applied to the bonding material because of the inclined surface portion or the curved portion of the recess.
  • the transmission of stress can be made smooth, and stress relaxation at the bonding material can be facilitated.
  • a concave central outer peripheral concave portion and a concave central outer peripheral convex portion that are concave and convex in the circumferential direction on the outer peripheral side surface of the concave central portion serving as a boundary with the concave outer peripheral portion. It is good also as a structure formed.
  • the semiconductor device includes the base plate, an insulating member provided with the base plate, and a heat dissipating member provided with the insulating member.
  • the insulating member including the member to be bonded, the base plate, and a heat dissipating member provided with the base plate are included.
  • the semiconductor device prevents the misalignment at the time of joining of the members to be joined by providing the joining material in the recess, and generates heat when the members to be joined operate and operate. Even if stress is applied between the members, the stress can be absorbed by the bonding material at the outer periphery of the recess formed deeper than the center of the recess.
  • the base plate according to the present invention is a base plate to which a member to be bonded is bonded to one mounting surface via a bonding material, and at a bonding position of the mounting surface to which the member to be bonded is bonded, A recess for joining the member to be joined via the joining material, the recess having a recess opening area larger than the member to be joined, and the recess surrounding the outer periphery of the recess opening; Any one or both of the opening outer periphery concave portion and the opening outer periphery convex portion that are uneven in the direction may be formed.
  • the base plate is formed with either or both of an opening outer periphery concave portion and an opening outer periphery convex portion in the recess, thereby preventing misalignment of the member to be bonded when the member to be bonded such as a semiconductor element is bonded.
  • it is possible to relieve the stress generated when the bonded member actually operates and generates heat.
  • the base plate is provided with a plurality of the recesses, and is formed with an opening outer periphery recessed portion and an opening outer periphery protruding portion having an unevenness in the circumferential direction of the recess opening outer periphery of the recess,
  • the recess opening outer peripheral portion may be adjacent to each other so that the other opening outer peripheral convex portions are staggered.
  • the base plate may be configured such that an inclined surface is formed in a direction in which an opening area is widened from a concave wall surface rising from a bottom surface of the concave portion to an outer peripheral portion of the concave opening.
  • the base plate may be configured to have a curved surface from the concave wall surface rising from the bottom surface of the concave portion to the outer periphery of the concave opening.
  • the semiconductor device includes the base plate, an insulating member provided with the base plate, and a heat dissipating member provided with the insulating member.
  • the semiconductor device includes an insulating member including the bonded member, the base plate, and a heat dissipating member provided with the base plate.
  • the semiconductor device can prevent the displacement of the bonded member during bonding of the bonded member such as a semiconductor element, and alleviates the stress generated when the bonded member actually operates and generates heat. can do.
  • the above-described base plate has a configuration in which the difference between the depth of the recess at the outer periphery of the recess and the depth of the recess at the center of the recess is greater than 0.0 mm and less than 0.4 mm.
  • the base plate according to the present invention is a base plate in which a member to be bonded is bonded to one mounting surface via a bonding material, and is smaller than the projected area of the member to be bonded to the one mounting surface. You may comprise so that it may have a convex part with an area and the said to-be-joined member may be mounted in the said convex part via the said bonding material.
  • the base plate can be joined by making the difference between the area of the convex portion and the area of the member to be joined larger than the position deviation amount set in advance for the chip to be joined, for example, the chip.
  • the member relieves stress generated by heat generation during operation.
  • the base plate according to the present invention is a base plate in which a member to be joined is joined to one mounting surface via a joining material, and faces the outer peripheral portion of the member to be joined. You may comprise so that a groove part may be provided in this position.
  • the base plate is a groove portion having a groove width wider than a preset positional deviation amount for a chip to be bonded, for example, a chip, thereby relieving stress generated by heat generated during operation of the bonded member.
  • the base plate and the semiconductor device according to the present invention have the following excellent effects.
  • the base plate can prevent misalignment of the member to be joined at the time of joining the member to be joined such as a semiconductor element, and the stress generated by the actual operation of the member to be joined generates heat. It can relieve by enlarging the depth of the dent of the outer periphery of the recess.
  • the semiconductor device uses a base plate having a recess to prevent misalignment during joining of the members to be joined. After joining, the members to be joined generate heat and the stress is applied between the members. The stress can be absorbed by the bonding material on the outer periphery of the recess. Therefore, it is possible to improve the yield at the time of manufacturing the semiconductor device and extend the service life.
  • the base plate is provided with one or both of the opening outer peripheral concave portion or the opening outer peripheral convex portion with the depth of the recess being constant. There is a significant difference in Mises stress. Therefore, the base plate can prevent the displacement of the member to be joined, and can relieve the stress generated when the member to be joined actually operates to generate heat.
  • the base plate is provided with a convex portion having a smaller area than the member to be joined on the mounting surface, and the member to be joined is mounted on the convex portion via a joining material, so that the member to be joined actually operates to generate heat. The stress generated by doing so can be relaxed.
  • the base plate is provided with an annular groove portion on the mounting surface at a position facing the outer peripheral portion of the member to be bonded, and the outer peripheral portion of the member to be bonded is positioned within the range of the groove portion. It is possible to relieve the stress generated by actually operating and generating heat.
  • FIG. 1 It is a perspective view which cuts out a part of base board concerning the present invention, and shows a section shape. It is sectional drawing of the base board which concerns on this invention. It is sectional drawing which shows typically the positional relationship with the to-be-joined member in the recess of the base board which concerns on this invention. It is a top view which shows typically the positional relationship of the base board which concerns on this invention, and a to-be-joined member. It is a perspective view which shows the other structure of the base plate which concerns on this invention, and notches one part and shows a cross-sectional shape. It is sectional drawing about the other structure of the base board which concerns on this invention. It is a top view which shows the other structure of the base board which concerns on this invention. FIG.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along line IVB-IVB in FIG. 4A.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IVC-IVC in FIG. 4A. It is sectional drawing which shows typically about another structure of the base board which concerns on this invention. It is sectional drawing which shows typically about another structure of the base board which concerns on this invention. It is sectional drawing which shows typically about another structure of the base board which concerns on this invention. It is sectional drawing which shows typically about another structure of the base board which concerns on this invention. It is sectional drawing which shows typically about another structure of the base board which concerns on this invention. It is a top view which shows the other structure in the recess opening outer peripheral part of the base board which concerns on this invention.
  • FIG. 10B is a sectional view taken along line XC-XC in FIG. 10A. It is a top view of the semiconductor device which shows typically the comparative example in 1st Example.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line XIB-XIB in FIG. 11A.
  • it is a plan view schematically showing a semiconductor device using the embodiment 1-1 of the first embodiment as a comparative example. It is sectional drawing in the XIIB-XIIB line
  • FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line XVB-XVB in FIG. 15A.
  • 2nd Example it is a top view which shows typically the semiconductor device as Example 2.
  • FIG. 15C is a cross-sectional view taken along line XVD-XVD in FIG. 15C.
  • 2nd Example it is a top view which shows typically the semiconductor device as Example 2.
  • FIG. 15E It is sectional drawing in the XVF-XVF line
  • FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line XVIB-XVIB in FIG. 16A.
  • 2nd Example it is a top view which shows typically the semiconductor device as Example 2.
  • FIG. It is sectional drawing in the XVID-XVID line
  • 4th Example it is a top view which shows a semiconductor device typically.
  • FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line XVIIIB-XVIIIB in FIG. 18A.
  • the base plate 1 is a member that is provided so as to join a member W to be joined to one mounting surface, and that dissipates heat transmitted from the member to be joined.
  • the base plate 1 includes a plate body 2 formed in a rectangular shape in plan view, and a recess 3 provided at a joining position of the member W to be joined of the plate body 2.
  • the base plate 1 supports and fixes the member W to be bonded via a bonding material S (see FIGS. 13 and 14) such as solder paste, and emits a lead frame or a heating element that connects to external wiring. It is used as a heat sink that dissipates heat.
  • the base plate 1 may be an intervening plate that becomes a heat conduction path between the heating element and the heat sink.
  • the base plate 1 is not particularly limited, although it is preferable to use a material having high thermal conductivity such as copper, aluminum, an alloy thereof, or ceramic.
  • the recess 3 is a portion to which the member W to be joined is joined via the joining material S.
  • the recess 3 is provided so as to have a larger recess opening area than the member W to be bonded.
  • the recess 3 includes a recess center portion 4 formed on the center side, and a recess outer peripheral portion 5 formed continuously outside the recess center portion 4 on the outer side thereof.
  • the center part 4 of the recess and the outer periphery part 5 of the recess are formed so that the bottom side is continuous stepwise.
  • the recess outer peripheral portion 5 is formed such that the recess depth D2 from the upper end of the opening to the bottom surface is deeper than the recess depth D1 of the recess center portion 4.
  • the recessed part outer peripheral part 5 is formed so that the outer periphery Wp of the to-be-joined member W to be joined may become a position which faces.
  • the recess opening outer peripheral portion 6 of the recess outer peripheral portion 5 is formed so as to be rectangular (rectangular or square) in plan view here.
  • the central portion 4 of the recess has an area size of 50% to 100% of the area of the joining surface of the member W to be joined, from the viewpoint of heat dissipation and prevention of inclination when joining the member W to be joined. It is comprised so that it may become less.
  • the position of the outer peripheral edge Wp of the member W to be joined is substantially the same position as the inner wall surface of the outer periphery 5 of the recess (the contact surface of the member W to be joined).
  • the area and the area of the recess center part 4 are substantially equal) to the inner position of the outer wall surface of the recess outer peripheral part 5 (50% of the area of the joint surface of the member W to be joined and the area of the recess center part 4) are equivalent).
  • the base plate 1 is not particularly limited as long as the lengths L1 and L2 of one side of the recess 3 are longer than the lengths W1 and W2 of one side of the member W to be joined.
  • the base plate 1 is installed in the lengths L1 and L2 on one side of the recess 3 and the recess 3 from the viewpoint of heat dissipation, high-density mounting, and yield (due to misalignment) in wire bonding as a post process.
  • the difference between the lengths W1 and W2 of one side of the member W to be joined is preferably small, and is preferably 1 mm or less.
  • the stress of the solder (bonding material S) between the member W to be bonded, which is a heating element, and the base plate (heat radiating body) 1 increases at the end of the member W to be bonded. ing. Therefore, in the base plate 1, as shown in FIG. 1B, the recess depth D ⁇ b> 2 of the recess outer peripheral portion 5 is provided to be deeper than the recess depth D ⁇ b> 1 of the recess center portion 4.
  • the area size at the position corresponding to the depression depth D1 is formed to be smaller than the size of the heating element.
  • the bonding material S for example, solder
  • the recess 3 can be processed so as to have the shape of the recess central portion 4 and the recess outer peripheral portion 5 by, for example, pressing using a mold, cutting, etching, or the like.
  • the processing method is not particularly limited.
  • the size, shape, and thickness of the base plate 1 are set in advance so as to correspond to the application used and the type of the member W to be joined.
  • the joining material W such as solder
  • the heated and melted joining material S is in the recess 3. Therefore, when the bonding material S is heated and liquefied during bonding, it is possible to minimize the displacement of the member W to be bonded due to the liquefaction.
  • the member W to be bonded is bonded to the base plate 1 via the bonding material S and mounted on a substrate (not shown) or the like and operates, the member W to be heated generates stress between the members. At this time, since the outer peripheral edge Wp of the member W to be joined is joined in a state of facing the recess outer peripheral portion 5, the stress is relieved by the bonding material S filled in the recess outer peripheral portion 5. It will be.
  • the base plate 11 includes a plate body 2 and a recess 13 provided at a joining position of the member W to be joined of the plate body 2.
  • the recess 13 includes a recess center portion 4 and a recess outer periphery portion 15 provided on the outer periphery of the recess center portion 4.
  • the recessed center part 4 and the recessed part outer peripheral part 15 are formed so that a bottom face may continue through a level
  • the recess outer peripheral portion 15 is formed with an opening outer peripheral concave portion 16a and an opening outer peripheral convex portion 16b so that the concave opening outer peripheral portion 16 is uneven in the circumferential direction.
  • the opening outer periphery recessed part 16a and the opening outer periphery convex part 16b are formed in the same dent depth as the recess outer peripheral part 15 in the recessed depth.
  • the opening outer periphery recessed part 16a is a part formed in a concave shape inside from the recess opening outer periphery part 16.
  • the opening outer periphery recessed part 16a is formed so that it may become outside the outer periphery Wp of the to-be-joined member W, as shown to FIG. 4A.
  • the recess opening outer peripheral part 16 is described here as an example in which two opening outer peripheral recesses 16a are formed on one side of the recess.
  • the recess opening outer peripheral part 16 is good also considering the part other than the opening outer peripheral recessed part 16a as the opening outer peripheral convex part 16b by forming two opening outer peripheral recessed parts 16a in one side of the recess. Further, as shown in FIG.
  • the recess opening outer peripheral portion 16 is provided with the opening outer peripheral convex portion 16b at the four corners of the recess and the center of each side of the recess, so that portions other than the opening outer peripheral convex portion 16b are provided. It is possible to provide a configuration in which the opening outer peripheral recess 16a is provided. Furthermore, the opening outer periphery recessed part 16a may be the structure which formed the part other than the opening outer periphery recessed part 16a as the opening outer periphery convex part 16b by providing at least 2 or more places on one side of the recess.
  • the opening outer peripheral concave portion 16a and the opening outer peripheral convex portion 16b are arranged such that when a minute position shift of the member W to be joined in the recess 13 occurs, the member W to be joined and the recess opening outer peripheral portion 16 in the displaced direction. As the distance becomes shorter, the amount of solder for originally corresponding to the stress decreases. However, in the base plate 11, for example, when the member W to be joined slides and one side thereof approaches one side of the recess opening outer peripheral part 16 of the recess 13, the opening outer peripheral concave part 16 a or the opening outer peripheral convex part 16 b. As a result, the stress related to the bonding material S is dispersed and easily relaxed.
  • the concave central portion 4 and the concave outer peripheral portion 5 of the base plate 1 or the concave central portion 4 and the concave outer peripheral portion 15 of the base plate 11 have a concave shape in the longitudinal section. It has been described as a configuration formed as a rectangle.
  • Each of the above portions is not limited to this, and may have a hollow shape as shown in FIGS. 5A to 5E. 5A to 5E, as other configurations of the base plate 1 shown in FIG. 1A, the base plates 1A to 1E are shown by solid lines on the left side of the drawing, and as other configurations of the base plate 11, concave portions are formed on the right side of the drawing along with virtual lines.
  • the base plates 11A to 11E will be described with reference to the outer peripheral portions 16A to 16E.
  • description will be made assuming that the shape of the recess opening outer peripheral portions 16A to 16E is the same as that in FIG. 4A.
  • the wall surfaces (concave wall surfaces) rising from the bottom surface of the recess outer peripheral portion 5A to the bottom surfaces of the recess opening outer peripheral portion 6A and the recess central portion 4A are inclined surfaces 7A, 8A. You may comprise so that it may form as.
  • the base plate 11A is inclined even when the recess opening outer periphery 16A is uneven (see the opening outer periphery recess 16a and the opening outer periphery protrusion 16b in FIG. 4A). It is good also as a structure in which the surfaces 17A and 18A are formed.
  • a wall surface that rises from the bottom surface of the recess outer peripheral portion 5B to the bottom surface of the recess center portion 4B is formed as a gentle (less than 45 degrees) inclined surface 8B. You may comprise.
  • the base plate 11B is loose even when the recess opening outer peripheral portion 16B has irregularities (see the opening outer peripheral concave portion 16a and the opening outer peripheral convex portion 16b in FIG. 4A). It is good also as a structure in which the simple inclined surface 18B is formed.
  • a wall surface that rises from the bottom surface of the recess outer peripheral portion 5C to the bottom surface of the recess center portion 4C is formed as a gentle (less than 45 degrees) inclined surface 8C.
  • the wall surface 7C raised vertically from the bottom surface of the recess outer peripheral portion 5C may be configured to form an inclined surface 9C inclined in the direction in which the recess opening outer peripheral portion 6C spreads.
  • the base plate 11C has an inclined surface 18C and irregularities on the recess opening outer periphery 16C (see the opening outer periphery recess 16a and the opening outer periphery protrusion 16b in FIG. 4A).
  • the wall surface 17C raised vertically from the bottom surface may be configured to form an inclined surface 19C inclined in the direction in which the recess opening outer peripheral portion 16C spreads.
  • the base plate 1D has a vertical surface having a curved surface that rises in a curved manner from the bottom surface of the recess outer periphery 5D to the bottom surface of the recess opening outer periphery 6D and the recess center 4D.
  • the wall surfaces 7D and 8D may be formed.
  • a recess is formed.
  • vertical wall surfaces 17D and 18D having curved surfaces raised from the bottom surface of the peripheral portion 15D to the bottom surface of the concave opening outer peripheral portion 16D and the concave central portion 14D may be formed.
  • the base plate 1E has a curved surface that connects the rising portion from the bottom surface of the recess outer peripheral portion 5E and the connecting portion between the recess opening outer peripheral portion 6E as a curve. 7E and a wall surface 8E having a curved surface that connects a rising portion from the bottom surface of the outer periphery 5E of the recess and a connecting portion with the center 4E of the recess may be formed. .
  • the base plate 11E has irregularities (see the opening outer periphery recess 16a and the opening outer periphery protrusion 16b in FIG.
  • a recess is formed on the recess opening outer periphery 16E.
  • the wall surfaces 17E and 18E having curved surfaces that connect the rising portions from the bottom surface of the outer peripheral portion 15E and the connecting portions of the concave opening outer peripheral portion 16E and the concave central portion 14E as curves may be formed. I do not care.
  • the curved member or the inclined surface is present in the recesses 3A to 3E or the recesses 13A to 13E.
  • the base plates 11 and 11A to 11E may have the shapes indicated by the recess opening outer peripheral portions 21 to 30. That is, the recess opening outer peripheral portion 21 shown in FIG. 6A includes an opening outer peripheral concave portion 21A and an opening outer peripheral convex portion 21B formed in a rectangular shape (rectangular shape). The recess opening outer peripheral portion 21 is formed such that the opening outer peripheral concave portion 21A and the opening outer peripheral convex portion 21B are continuous at the same interval.
  • the recess opening outer peripheral portion 22 shown in FIG. 6B includes an opening outer peripheral concave portion 22A and an opening outer peripheral convex portion 22B which are formed in a trapezoidal shape so as to be continuous on each side.
  • the recess opening outer peripheral portion 23 shown in FIG. 6C is composed of an opening outer peripheral convex portion 23B having a semicircular shape and a trapezoidal opening outer peripheral concave portion 23A having both hems being semicircular arcs.
  • the recess opening outer peripheral portion 23 has an opening outer peripheral concave portion 23A and an opening outer peripheral convex portion 23B on each side having a constant size, so that the opening outer peripheral convex portion having a 3/4 arc shape at the four corners of the opening. Is formed.
  • the recess opening outer peripheral portion 24 shown in FIG. 6D includes a rectangular opening outer peripheral concave portion 24A with rounded corners and a rectangular opening outer peripheral convex portion 24B with rounded corners that are laterally longer than the opening outer peripheral concave portion 24A. Yes.
  • the recess opening outer peripheral portion 25 shown in FIG. 6E has an opening outer peripheral concave portion 25A formed in an isosceles triangle shape at two locations on one side, and an opening outer peripheral convex portion formed between the two opening outer peripheral concave portions 25A and 25A. It is configured as 25B.
  • the recess opening outer peripheral portion 26 shown in FIG. 6F includes an opening outer peripheral recess portion 26A formed in a right triangle shape at two locations on one side, and an opening outer peripheral protrusion portion 26B formed between the two opening outer peripheral recess portions 26A and 26A. It is comprised by.
  • the opening outer periphery recessed parts 26A and 26A are formed so that right-angled parts are directed to each other in adjacent directions at two equal positions on one side.
  • the recess opening outer peripheral portion 27 shown in FIG. 7A has a semi-elliptical opening outer peripheral concave portion 27A formed uniformly on three sides, and an opening outer peripheral convex portion 27B formed between the opening outer peripheral concave portions 27A and 27A. It consists of and.
  • the opening outer periphery convex part 27B is formed in the trapezoid shape from which the base end side becomes an ellipse 1/4 circular arc.
  • the recess opening outer peripheral portion 28 shown in FIG. 7B is configured such that the four corners of the opening in the quadrangular opening are semicircular opening outer peripheral concave portions 28A, and the other portion is an opening outer peripheral straight portion 28a. Therefore, the recess opening outer peripheral portion 28 shows a configuration in which there is no opening outer peripheral convex portion.
  • the recess opening outer peripheral portion 29 shown in FIG. 7C is formed by forming a semi-elliptical opening outer peripheral concave portion 29A at a position sandwiching opposite corners of a quadrangle, and forming the opening outer peripheral straight portion 29a in other portions. Yes.
  • the recess opening outer peripheral portion 29 shows a configuration in which there is no opening outer peripheral convex portion.
  • the recess opening outer peripheral portion 30 shown in FIG. 7D is formed by forming an opening outer peripheral convex portion 30B formed in a rectangular shape having a different opening area on each side of the quadrangle, and forming an opening outer peripheral straight portion 30a in other portions. Yes.
  • the recess opening outer peripheral portion 30 shows a configuration in which there is no opening outer peripheral concave portion (the opening outer peripheral convex portion 30B at the center of each side shown in FIG. 7D may have the same rectangular shape).
  • the recess opening outer peripheral portions 21 to 30 may have any combination of the configuration of only the opening outer peripheral concave portion, the configuration of only the opening outer peripheral convex portion, and the opening outer peripheral concave portion and the opening outer peripheral convex portion. .
  • a recess outer peripheral recess is formed so as to be outside the member W to be bonded.
  • the bonding material S such as solder serving as a cushioning material is sufficiently present even when a slight misalignment occurs. Thereby, even if the to-be-joined member W increases stress with a heat
  • FIGS. 7A to 7D show the recess opening outer peripheral portions 21 to 30 as specific shapes, respectively.
  • the opening outer peripheral concave portion or the opening outer peripheral convex portion is provided, it is preferably provided at the corner position of the rectangular recess in the above example or the outer periphery, and the number and shape thereof are not particularly limited. Therefore, a shape such as a square shape, a trapezoidal shape, or a circular shape as shown in FIGS. 6A to 6E and FIGS. 7A to 7D, and a shape using a combination thereof can be adopted.
  • the shape and number of the opening outer periphery recess and the opening outer periphery protrusion need not be the same in each outer periphery.
  • the distance from the outer peripheral edge Wp of the member W to be bonded to the opening outer periphery convex portion (opening outermost periphery) is The thickness is preferably about.
  • FIGS. 8A and 8B a configuration in which a plurality of recesses are provided in the base plate will be described with reference to FIGS. 8A and 8B.
  • FIG. 8A and FIG. 8B for the sake of simplicity, an example in which two recesses are provided will be described. However, the number of recesses may be 3 to 9, or 10 or more. 8A and 8B are different in shape from those already described, but will not be described as appropriate because they have the same function.
  • the base plate 41 includes a plate body 42 formed in a rectangular shape, and two recesses 43A and 43B formed at a joining position where the two members W to be joined of the plate body 42 are joined.
  • the recesses 43A and 43B formed in the base plate 41 are each provided with a recess opening outer peripheral portion 46 having the same shape.
  • the recess opening outer peripheral portion 46 includes two opening outer peripheral convex portions 46b on each side and an opening outer peripheral concave portion 46a formed between the opening outer peripheral convex portions 46b and 46b.
  • the opening outer periphery convex part 46b is formed in the rectangular shape. And the opening outer periphery convex part 46b is formed so that one of the two on one side may be a part of a rectangular shape by extending a straight line of adjacent sides. Further, the recess 43A and the recess 43B are arranged so that the opening outer peripheral convex portion 46b of the recess 43A and the opening outer peripheral concave portion 46a of the recess 43B are closely opposed to each other.
  • the opening outer periphery convex part 46b is installed so as to oppose the opening outer periphery recessed part 46a. That is, the recess opening outer peripheral portion 46 is provided adjacent to each other so that one opening outer peripheral concave portion 46a and the other opening outer peripheral convex portion 46b are staggered. Thereby, the mounting density can be increased.
  • the opposing opening outer peripheral recess 56c and the opening outer peripheral protrusion 56f may be formed so as to be fitted in advance. That is, the base plate 51 is formed at a position where a recess 53A and a recess 53B formed in the plate body 52 are adjacent to each other. Then, in each of the recess opening outer peripheral portions 56 and 56 of the recess 53A and the recess 53B, rectangular opening outer peripheral concave portions 56a and opening outer peripheral convex portions 56b formed at regular intervals on three non-opposing sides are formed. ing.
  • the opening outer peripheral recess portion 56c and the opening outer peripheral protrusion portion 56d are arranged so that the recesses and protrusions are adjacent to each other at the positions of the opposing sides. Are formed, and an opening outer peripheral convex portion 56f and an opening outer peripheral concave portion 56e are formed.
  • an opening outer periphery concave portion 56c and an opening outer periphery convex portion 56f are formed so as to fit adjacent to each other, and the opening outer periphery convex portion 56d and the opening outer periphery concave portion so as to fit adjacent to each other. 56e is formed, so that the mounting density can be increased.
  • the bonding material S is melted and liquid when the member W to be bonded is bonded via the bonding material S such as solder. Even if it becomes, since the recess 3 (3A etc.) is formed, the position shift of the to-be-joined member W by the liquefaction of the joining material S can be suppressed. Further, in the base plate 1 (11 or the like), even if heat is generated by operating after the bonded member W is mounted, the stress between the members caused by the heat is applied to the outer peripheral edge Wp of the bonded member W. The bonding material S of the recess outer peripheral part 5 (15 etc.) located can absorb.
  • the member W to be joined to the base plate 1 is referred to as a joining member that is a single member that generates heat when operating or a member that is joined to the insulating substrate or the like.
  • the member that generates heat is a semiconductor element (element) such as an IGBT, a power MOSFET, a rectifier diode, or a transistor, and is usually an electronic component that generates heat when operating.
  • the size and shape of the member that generates heat is not particularly limited.
  • the insulating substrate on which the member that generates heat is mounted is not particularly limited. For example, a DBC (Direct Bonded Copper) substrate or an AMC (Active Metal Brazed Copper) substrate is used.
  • the joining material S used is a member that joins a member that generates heat (a member to be joined), the base plate 1 and the like.
  • the bonding material S is enclosed between members (between a member that generates heat and the base plate, and between the base plate and another member such as a heat sink) to form a bonding layer.
  • the bonding material S is, for example, solder, brazing, and the like, and has a relatively low softening temperature and is soft. Therefore, the bonding material S plays a role as a buffer material against stress.
  • the thickness of the bonding layer formed between the members varies depending on the size of the member that generates heat, the calorific value, etc., and is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m to 200 ⁇ m from the viewpoint of thermal conductivity.
  • the depth of the recesses such as the outer periphery 5 of the recess and the center 4 of the recess It is more preferable that the difference in the depth of the depression is larger than 0.0 mm and smaller than 0.4 mm because the stress becomes smaller than 1. Moreover, the specific structure of the hollow depth of the base plate 1Z will be described later.
  • the recess center portions 4, 4A to 4D, 44, 54 faces the sides of each quadrangular straight line so as to be concave, convex, or uneven in the circumferential direction.
  • a configuration including 417 may be used.
  • the concave center outer peripheral surfaces 410 to 417 shown here are concave, convex, or concave / convex so as not to be a straight line parallel to each side of the quadrilateral having a side in the same direction as the side of the base plate 1Z. It only has to be in the shape.
  • the recess opening outer peripheral portion 6 is described as an example, and the plan view is described as a rectangle (here, a square) as in FIG. 1A.
  • the recess central portion 4Z is formed to have an area smaller than the area of the member W to be joined.
  • the recess opening outer peripheral portion 6 has a square shape, and the recess central portion 4Z forms the recess central outer peripheral surface 410 in a circular shape. And the position to the concave center outer peripheral surface 410 and the concave opening outer peripheral part 6 is made into the concave outer peripheral part 510 with a deep hollow. Therefore, the recess center outer peripheral surface 410 facing each side of the recess opening outer peripheral portion 6 is not in an equivalent state in which they are parallel to each other.
  • the width of the recess outer peripheral portion 510 is narrow at the center of each side, and the width of the recess outer peripheral portion 510 is wide at the end portion side of each side. Therefore, the concave center outer peripheral surface 410 is convex toward the concave opening outer peripheral portion 6 at the center of each side (recess central outer peripheral convex portion), and is concave at the end side of each side (recess central outer peripheral concave portion). ) To form irregularities in the circumferential direction.
  • the recess opening outer peripheral portion 6 has a square shape, and the recess central portion 4Z has a rhombus shape whose apex angle is rounded. Is formed.
  • the recess center part 4Z is formed so that the apex angle part of the recess center outer peripheral surface 411 faces each side of the recess opening outer periphery part 6. Accordingly, each side of the recess opening outer peripheral portion 6 and the recess central outer peripheral surface 411 facing each side are not in an equivalent state in which they are parallel to each other.
  • variety of the recessed part outer periphery part 511 is narrow in the center of each edge
  • the recess opening outer peripheral portion 6 has a square shape
  • the recess central portion 4Z has a recess central outer peripheral surface 412 which serves as a boundary with the recess outer peripheral portion.
  • a concave center outer peripheral convex portion 412A and a concave central outer peripheral concave portion 412B are continuously formed in the circumferential direction. That is, the recess center outer peripheral surface 412 is formed to be uneven in the circumferential direction.
  • the width of the recess outer periphery 512 is narrow between the recess center outer periphery convex portion 412A and the recess opening outer periphery portion 6, and the recess outer periphery is between the recess center outer periphery recess portion 412B and the recess opening outer periphery portion 6.
  • the width of the part 512 is increased.
  • the recess center outer periphery convex part 412A and the recess center outer periphery recessed part 412B are formed in the rectangular shape of the state in which the magnitude
  • the recess center outer peripheral surface 412 is formed as a recess at a position facing the apex angle of the recess opening outer peripheral portion 6.
  • the recess opening outer peripheral portion 6 has a square shape, and the recess central portion 4Z is formed on the recess central outer peripheral surface 413 and the recess central outer peripheral convex portion 413A. And the recess center outer peripheral recess 413B are formed so as to be uneven in the circumferential direction.
  • the recess center outer peripheral surface 413 is formed in a convex shape at a position facing the apex angle of the recess opening outer peripheral portion 6.
  • the recess center outer periphery convex part 413A and the recess center outer periphery recessed part 413B are formed in the unified square shape except a corner
  • the recess outer peripheral portion 513 is configured such that the distance to the recess opening outer peripheral portion 6 is different by the recess central outer peripheral convex portion 413A and the recess central outer peripheral concave portion 413B.
  • the recess opening outer peripheral portion 6 has a square shape
  • the recess central portion 4Z is formed on the recess central outer peripheral surface 414
  • the recess central outer peripheral convex portion 414A Is the center of each side, and a recess center outer peripheral recess 414B is formed on both sides thereof. That is, the recess center outer peripheral surface 414 is formed with irregularities in the circumferential direction by the recess center outer periphery convex portion 414A and the recess center outer periphery recess portion 414B formed along the circumferential direction.
  • the concave center outer peripheral surface 414 is formed in a convex shape at a position facing the apex angle of the concave opening outer peripheral portion 6. Further, the concave center outer peripheral convex portion 414A and the concave central outer peripheral concave portion 414B are formed in a uniform horizontally long rectangular shape except for the corner portion.
  • the recessed part outer periphery 514 is comprised so that the space
  • the recess opening outer peripheral portion 6 has a square shape, and the recess central portion 4Z is a recess in the center of each side of the recess central outer peripheral surface 415.
  • a central outer peripheral concave portion 415B is formed, and a concave central outer peripheral convex portion 415A is formed on both sides of the concave central outer peripheral concave portion 415B.
  • the recess center outer peripheral surface 415 forms recesses and protrusions in the circumferential direction by forming the recess center outer periphery convex portion 415A and the recess center outer peripheral recess portion 415B along the circumferential direction.
  • the concave center outer peripheral surface 415 is formed in a concave shape at a position facing the apex angle of the concave opening outer peripheral portion 6.
  • the concave center outer peripheral convex portion 415A is formed in a rectangular shape having a length smaller than the concave central outer peripheral concave portion 415B.
  • the recess outer peripheral part 515 is configured such that the distance to the recess opening outer peripheral part 6 is different by the recess central outer peripheral convex part 415A and the recess central outer peripheral concave part 415B.
  • the recess opening outer peripheral portion 6 has a square shape
  • the recess central portion 4Z has a recess central outer peripheral recess portion 416B in the recess central outer peripheral surface 416. It is formed at a predetermined interval. That is, the recess center outer peripheral surface 416 forms recesses and recesses in the circumferential direction between the recess opening outer periphery 6 and the recess opening outer periphery 6 by forming the recess center outer periphery recess 416B along the circumferential direction.
  • the central recess 416B at the center of the recess is formed in a semicircular or semi-elliptical shape.
  • the outer periphery part 516 of a recess is comprised so that the space
  • the recess opening outer peripheral portion 6 is a square
  • the recess central portion 4Z is a recess central outer peripheral convex portion 417A in the recess central outer peripheral surface 417.
  • the recess center outer peripheral surface 416 forms recesses and protrusions in the circumferential direction between the recess opening outer periphery 6 by forming the recess center outer periphery convex portion 417A along the circumferential direction.
  • the concave central outer peripheral convex portion 417A is formed in a semicircular or semi-elliptical shape.
  • this recessed center outer peripheral surface 417 is formed in the convex shape of the circular arc in the position which opposes the vertex angle of the recessed opening outer periphery part 6.
  • FIG. 517 is configured such that the distance to the recess opening outer peripheral portion 6 is different by the recess central outer peripheral convex portion 417A.
  • the recess center portion 4Z may have a shape other than the above-described shape as long as the recess center outer peripheral surface 410 to 417 can be uneven.
  • the recess opening outer peripheral portion 6 has been described as a square, but may be used in combination as the shapes shown in FIGS. 4A, 4B, 6A to 6F, and 7A to 7D. Absent. That is, the recess may be formed so that each of the outer periphery of the recess opening and the outer periphery of the center of the recess is uneven.
  • the central outer peripheral surface of the recess may be formed so as to be uneven in the configuration shown in FIGS. 5A to 5E.
  • the recess 3Z has been described as having a different depth.
  • the recess 113 has a constant depth.
  • the base plate 100 that forms irregularities at the position of the outer periphery of the recess opening may be used.
  • the recess opening outer peripheral portion 16 is shown as an example of the recess opening outer peripheral portion already described, but the recess opening outer peripheral portions 6A to 6D, 16, 16A to 16D having other shapes are shown. 21 to 30, 46, and 56 may be used.
  • the base plate 110 may be configured as shown in FIGS. 11A and 11B.
  • a member W to be bonded is bonded to one mounting surface 110A via a bonding material S, and an area smaller than the projected area of the member W to be bonded is attached to one mounting surface 110A. It has a convex surface portion 111.
  • the convex surface portion 111 has a square shape in plan view, and is formed so as to protrude from the center of the mounting surface 110A.
  • the convex surface portion 111 measures the amount of movement that moves when the mounted member W to be mounted is bonded to the bonding material S in advance, and the amount of movement between the bonded member W and the convex surface portion 111 is greater than the amount of movement.
  • the size is set so that the difference in size becomes large.
  • the protruding height of the convex surface portion 111 is set depending on the type of the member W to be joined, but may be in the range of 0.5 to 3 mm, for example, in the range of 0.7 to 2 mm from the plane portion. More preferably.
  • the solder when joining the to-be-joined member W to the convex surface part 111, for example via solder
  • the member W to be joined is stabilized.
  • the base plate 110 having such a configuration does not have a member surrounding the bonding material S around the bonding material S, even if heat is generated by operating after the member to be bonded W is mounted, the position shifts. The stress due to can be relieved.
  • the convex surface portion 111 has been described as a square shape whose outer periphery shape is a straight line. However, for example, it may have an outer periphery shape as shown in FIGS. 9A to 9H already described. Further, the convex portion 111 may be configured such that the side wall rising from the plane is inclined.
  • the base plate 120 may be configured as shown in FIGS. 12A and 12B.
  • the base plate 120 is a member to which the member W to be bonded is bonded to the one mounting surface 120A via the bonding material S, and is located at the position of the one mounting surface 120A that faces the outer peripheral portion of the member W to be bonded.
  • An annular groove 121 is provided.
  • the movement amount that moves when the mounted member W to be mounted is bonded to the bonding material S is measured in advance, and from the bonded member W to the groove outer peripheral edge 123 of the groove portion 121 rather than the movement amount.
  • the width of the groove 121 is set so that the difference in distance between the two becomes larger.
  • the base plate 120 forms the groove 121 so that the outer peripheral portion of the member W to be joined is positioned within the range of the groove 121 and moves to a groove width that does not reach the outer peripheral edge 123 of the groove 121. is doing. Further, the groove 121 is formed so that the cross-sectional shape thereof is rectangular so that the depth of the groove 121 is uniform.
  • the base plate 120 shown in FIGS. 12A and 12B has a configuration equivalent to the configuration in which the height of the central portion 4 of the recess described in FIGS. 1A and 1B is the same as the peripheral height of the plate body 2. It is.
  • the bonding material S is provided in the central mounting surface 120A facing the lower surface of the bonded member W and in the groove 121, and the bonded member W is interposed via the bonding material S. Will be implemented.
  • the bonding material S in the portion facing the outer peripheral portion of the member W to be bonded is deeper as a depression than the center position, and thus similar to FIGS. 1A and 1B.
  • the groove 121 has a rectangular shape with the groove outer peripheral edge 123 and the groove inner peripheral edge 124 as straight lines as shown in FIG. 12A, but is not limited to a straight line and may be a curved line.
  • the inner peripheral edge of the groove having the shape shown in FIGS. 9A to 9H may be used, and the outer peripheral edge of the groove having the shapes shown in FIGS. 4A, 6A to 6F, and 7A to 7D may be used. It doesn't matter.
  • each structure of the already demonstrated base board 1 (11 grade
  • the semiconductor device 60 includes a base plate 1, a member W to be joined to the base plate 1 via a joining material S, and an insulating member that joins the base plate 1 with the joining material S. N and a heat sink HS, which is a heat dissipating member that joins the insulating member N with the joining material S.
  • the insulating member N is composed of an insulating substrate IN and metal foils Me and Me formed on the front and back surfaces of the insulating substrate IN.
  • the heat sink HS is formed of a metal having excellent heat dissipation properties such as aluminum.
  • the semiconductor device 60 operates when the member W to be bonded is supplied with electric power from the outside through a connection electrode (not shown), and the member W to be bonded generates heat.
  • the base plate 1 is formed such that the recess outer peripheral portion 5 of the recess 3 has a recess depth larger than that of the recess central portion 4, and thus the outer peripheral edge Wp of the member W to be joined (see FIG. 1B). It is possible to absorb the stress generated in
  • the semiconductor device 70 includes a base plate 1 in which the member W to be bonded is bonded by the bonding material S, and a heat sink HS in which the base plate 1 is bonded by the bonding material S.
  • the to-be-joined member W is provided with the semiconductor element Se and the insulating member N which joined this semiconductor element Se here.
  • the insulating member N includes an insulating substrate IN and metal foils Me and Me provided on the front and back surfaces of the insulating substrate IN.
  • the semiconductor device 70 operates and generates heat when the semiconductor element Se is supplied with power from the outside through a connection electrode (not shown). Then, when the semiconductor element Se generates heat, heat is conducted and the insulating member N also generates heat. Accordingly, stress is generated on the outer peripheral edge Wp (see FIG. 1B) of the insulating member N which is the outer peripheral edge of the member W to be joined, but the concave outer peripheral part 5 of the concave part 3 of the base plate 1 is the central part 4 of the concave part. Since the depth of the recess is formed larger than that, the generated stress can be absorbed.
  • FIGS. 6A to 6F and FIGS. 7A to 7D the configuration shown in FIGS. 6A to 6F and FIGS. 7A to 7D may be used.
  • FIGS. 1A and 1B to 9A to 9H a groove may be provided on the bottom surface of the central portion of the recess as long as it does not impair heat dissipation.
  • the lower surface side enters into the recess of the recess 3 (13), or the circumference
  • Example 1-1 and Example 1-2 a Si element (bonded member W :) is formed by using the base plates 1 and 11 formed of Cu having the structure shown in FIGS. 1A, 1B, 3A, and 3B.
  • Semiconductor element Se was joined by solder (joining material S) and sealed with resin R as shown in FIGS. 15C, 15D, 15E, and 15F.
  • a Si element (bonded member W) is formed on a copper plate in which a recess is not formed as a base plate Bb formed of Cu via a solder (bonding material) S.
  • a structure of a semiconductor device in which Se was bonded and sealed with resin R was used.
  • the base plate Bb of the comparative example shown in FIGS. 15A and 15B was configured to be a copper plate (length 8.0 mm ⁇ width 8.0 mm ⁇ thickness 1.0 mm).
  • the base plate 1 shown in FIG. 15C and FIG. 15D is a copper plate (length 8.0 mm ⁇ width 8.0 mm ⁇ thickness 1.0 mm), and the recess is 4.2 mm long ⁇ 4.2 mm wide, the outer periphery of the recess.
  • the depth of the part was 0.4 mm, and the depth of the central part of the recess was 0.1 mm.
  • the central part of the recess was 3.0 mm long ⁇ 3.0 mm wide.
  • the base plate 11 shown in FIGS. 15E and 15F is a copper plate (length 8.0 mm ⁇ width 8.0 mm ⁇ thickness 1.0 mm), and the recess is 4.2 mm long ⁇ 4.2 mm wide, the outer periphery of the recess.
  • the depth of the part was 0.4 mm, and the depth of the central part of the recess was 0.1 mm.
  • the central part of the recess was 3.0 mm long ⁇ 3.0 mm wide.
  • the opening outer periphery convex part of 4 corners is length 0.1mm x width 0.1mm
  • the opening outer periphery recessed part and opening outer periphery convex part of each side shall be 0.1 mm of short side x 2.0mm of long sides, and an opening outer periphery recessed part
  • the depth of the opening outer periphery convex part was made the same as the recess outer peripheral part.
  • a Si element having a square shape in plan view (vertical 4.0 mm ⁇ width 4.0 mm ⁇ thickness 0.5 mm) Se is used as the center of the recesses of the base plates 1 and 11 and the center of the base plate Bb. It was assumed that it was mounted on. Then, it was assumed that heat generation of the Si element occurred uniformly throughout the element. Solder was used to join the Si element Se and the base plates 1, 11 and Bb, which are copper plates, and the distance between the center of the recess or the center of the plate and the Si element (thickness of the thinnest part) was set to 0.05 mm.
  • Epoxy resin was used for packaging (resin R), and a half mold type was formed so as to cover the surface of the base plates 1, 11, Bb on which the Si element Se was placed and the side of the base plate.
  • the thickness of the epoxy resin covering the side of the base plate was 1.0 mm, and the total package thickness was 4.5 mm.
  • Table 1 shows the parameters used for the analysis. In Table 1, it was assumed that the member described as “none” in the yield stress column is only elastically deformed.
  • the Si element Se serving as a heating element generates heat.
  • the steady stress distribution was simulated using “Abaqus” (Dassault® Systems). The simulation assumed that the contact of adjacent members was joined at 175 ° C. and cooled at 25 ° C., and then the entire Si element Se generated 100 W uniformly. Further, the lower surfaces of the base plates 1, 11, and Bb were assumed to be in contact with the heat sink, and the temperature was constant at 25 ° C., and the other end surfaces covered with the resin were assumed to have heat insulation conditions.
  • Table 2 shows the simulation results.
  • the Mises stress maximum value in the solder was used for the comparison of the stress values. This is because damage to the semiconductor device is likely to generate cracks due to increased stress in the solder, and is considered suitable as an index for comparing the effects of the present invention.
  • Example 1-1 used in the first example as a comparative example
  • Example 1-2 the configuration of Example 2.
  • the base plate 11 according to the second embodiment has the structure shown in FIGS. 15E and 15F.
  • the Si element Se is moved from the center of the recess 13 of the base plate 11 to the distance of 0.1 mm. It was installed by shifting to the side of 05 mm.
  • the base plate 1 used as a comparative example the one shown in FIGS.
  • 15C and 15D which is a rectangular opening in which the opening outer peripheral concave portion or the opening outer peripheral convex portion is not formed, is used, as shown in FIGS. 16A and 16B.
  • the Si element Se was installed with a side shift of 0.05 mm from the center of the recess 3 of the base plate 1.
  • a semiconductor device having the same configuration as that of the first embodiment was formed by sealing with resin R.
  • the simulation was performed under the same simulation conditions as in the first example in a state where the Si element was installed by being shifted 0.05 mm laterally from the center of the heat sink recess.
  • Table 3 shows the results of analysis by simulation.
  • the Mises stress maximum value in the solder which is the bonding material S was used for the comparison of the stress values.
  • Table 4 shows values obtained by comparing the base plate B100 shown in FIGS. 18A and 18B with the base plate 100 shown in FIGS. From Table 4, it was found that in the fourth example, the maximum value of Mises stress in the solder was reduced by comparing the comparative example 4 and the example 4. In other words, even when the depth of the recess 113 is constant as in the base plate 100, in the configuration in which the opening outer peripheral concave portion 16a, the opening outer peripheral convex portion 16b, or both are formed, misalignment is prevented and soldering is performed. It became clear that the effect which relieve

Abstract

　ベース板は、一方の実装面に、被接合部材が接合材を介して接合されるベース板であって、被接合部材が接合される実装面の接合位置に、接合材を介して被接合部材を接合するための凹所を備える。凹所は、凹所開口面積が前記被接合部材よりも大きく、被接合部材の外周縁が対面する凹所外周部において凹所中央部よりも窪みの深さが深くなるように構成した。

Description

ベース板及びベース板を備えた半導体装置
　本発明は、半導体素子等である被接合部材を、実装基板に接合するときに使用されるベース板及びそのベース板を備えた半導体装置に関するものである。
　一般に、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの被接合部材である半導体素子は、導通して動作する際に熱を発生させることから、発生する熱を放熱するためにヒートシンクなどの放熱器が取り付けられている。半導体素子とヒートシンクの間には、通常、ベース板が設けられており、このベース板を介して熱を伝導することで放熱器へと放熱される構成となっている。半導体素子の接続構造としては、放熱器が省略されてベース板から大気等に直接放熱される構造のものも知られている。
　ここで、ベース板は、半導体素子が発生させる熱の伝導路となる部材であることから、熱伝導率の高い材料により構成されている。加えて、一般的に、ベース板は、半導体素子と比較すると熱膨張率の高い素材により構成されている。したがって、半導体素子が発熱した場合は、半導体素子とベース板との熱膨張率の差により、部材間において応力が発生する。その結果、発生した応力により半導体素子とベース板の間に用いる接合層（ハンダなど）に亀裂が発生したり、剥離したり、場合によっては半導体素子が破損されてしまう事態を招く可能性がある。
　上記した応力の発生による損傷を防止するために、ベース板の構成について以下のような技術が創出されている。
　例えば、特許文献１には、半導体素子を搭載するベース板の中央部を囲むように旋回放射状にスリットを備える構成のベース板が開示されている。
　また、特許文献２には、アルミニウム板の全面に貫通穴、もしくは凹所が設けられた応力緩和部材を用いた放熱装置の構成が開示されている。
　一方、半導体装置の製造において、各部材の接合には、ハンダなどの接合層が一般的に用いられる。半導体素子とベース板の接合など、接合層の両面に接合する部材が接する場合には、予めそれらの間に接合層となるハンダペーストを塗布し、熱を加えることでハンダを溶かして接合するリフロー工程が一般的に用いられる。この場合、加熱時にハンダが一時的に液体となることから液体ハンダ上で半導体素子が移動する事態が発生する。半導体素子が移動して位置がずれてしまうと、ワイヤーボンディングなど後工程での歩留まりが悪化するだけではなく、接合不良による異常放熱が発生して半導体素子の損傷を招く可能性がある。したがって、上記のような位置ずれを防止するために、以下のような技術が創出されている。
　例えば、特許文献３には、ハンダにより接合されるパワーモジュール用基板とヒートシンクに、位置決め用にパワーモジュール用基板凹所を、ヒートシンクには凸所を有するヒートシンク付きパワーモジュール用基板ユニットの構成が開示されている。
　さらに、特許文献４には、ダイオードの位置ずれ防止のために、ダイオード接続面がダイオードの底部に沿って窪んだ形である取り付け構造が開示されている。
日本国特開２０１３－０５１３８６号公報 日本国特開２０１０－２６８００８号公報 日本国特開２０１２－２２７３６２号公報 日本国特開２０１３－１１５３３８号公報
　しかし、従来のベース板及び半導体装置では、以下に示すような問題点が存在した。
　従来の応力緩和を目的とした特許文献１、２では、半導体素子が位置ずれを発生することが避けられない。また、特許文献３では、凹所及び凸所を互いに嵌め合わせる部分における応力増加が避けられない。さらに、特許文献４では、ダイオードを設置する窪み端部での応力増加が発生することに対応できない。したがって、前記のような従来のベース板及び半導体装置では、応力緩和効果と位置ずれの防止を両立することはできていないのが現状である。
　本発明は、上記した問題点に鑑み創案されたもので、被接合部材の位置ずれを防止することができるとともに、半導体素子等の被接合部材が発熱することによって生じる応力が緩和できるベース板及びそのベース板を用いた半導体装置を提供することを課題とする。
　上記課題を達成するために本発明に係るベース板及び半導体装置では、以下のような構成とした。
　すなわち、ベース板は、一方の実装面に、被接合部材が接合材を介して接合されるベース板であって、前記被接合部材が接合される前記実装面の接合位置に、前記接合材を介して前記被接合部材を接合するための凹所を備え、前記凹所は、凹所開口面積が前記被接合部材よりも大きく、前記被接合部材の外周縁が対面する凹所外周部において凹所中央部よりも窪みの深さが深くなるように構成した。
　かかる構成により、ベース板は、半導体素子あるいは絶縁基板を設けた半導体素子である被接合部材の外周を、前記凹所の凹所外周部に対面するようにして接合材を介して設けることができる。そのため、ベース板では、被接合部材の接合時に接合材が溶融して液状になっても凹所内に接合材が止まり、被接合部材の位置ずれが発生し難い状態となる。また、ベース板では、被接合部材が接合材で接合された後に、実際に使用されたときに被接合部材である例えば半導体素子が導通して動作することで熱を発生した場合、その熱による応力が部材間に発生しても、凹所外周部が凹所中央部よりも深く形成されている分、応力を吸収することができる。
　また、前記ベース板において、前記凹所は、凹所開口外周部を周方向に凹凸とする開口外周凹部及び開口外周凸部のいずれか一方または両方が形成されている構成としても構わない。
　かかる構成により、ベース板の被接合部材が例えば半導体素子であり導通して動作して熱が発生したときに、凹所外周部の深さ方向の接合材と、開口外周凹部、開口外周凸部となる凹凸まで充填された接合材とが、その熱により部材間に発生する応力を吸収する。したがって、ベース板では、被接合部材が接合時に移動する（ずれる）ことがあっても、その移動した位置において開口外周凸部が被接合部材の外周縁より外側に位置することで応力にも対応することが可能となる。
　また、前記ベース板において、前記凹所は、複数設けられ、前記凹所の凹所開口外周部を周方向に凹凸とする開口外周凹部及び開口外周凸部が形成され、一方の前記開口外周凹部と、他の前記開口外周凸部とが互い違いになるように前記凹所開口外周部が隣り合うように設けられた構成としてもよい。
　かかる構成により、ベース板は、被接合部材よりも大きな面積となる凹所を設ける構成としても、一方の凹所開口外周部の開口外周凹凸部の凹と他方の凹所開口外周部の開口外周凹凸部の凸とを交互に近接させた状態で対向することができるので、凹所のスペースが効率よく形成することができる。
　そして、前記ベース板において、前記凹所外周部と前記凹所中央部との底面が傾斜面で接続されていることや、あるいは、前記凹所外周部の縦断面形状が前記凹所中央部まで曲線となるように形成されていることや、さらには、前記凹所外周部の底面から立ち上がる凹壁面から前記凹所開口外周部までに開口面積が広がる方向に傾斜面が形成された構成のいずれであっても構わない。
　かかる構成により、ベース板は、被接合部材の外周側に大きくかかる応力を、凹所外周部を中心として吸収し、凹所の傾斜面の部分あるいは曲線の部分があることで、接合材にかかる応力の伝達をスムーズにして、接合材での応力緩和をより行い易くすることができる。
　また、前記ベース板において、前記凹所外周部との境となる凹所中央部の外周側面に、周方向に凹凸とする凹所中央外周凹部及び凹所中央外周凸部のいずれか一方または両方が形成された構成としてもよい。
　かかる構成により、凹所開口外周部に凹凸が形成されることで、被接合部材Ｗの位置ずれを防止することができるとともに、被接合部材が実際に動作して発熱することによって発生する応力を、緩和することができる。
　さらに、本発明に係る半導体装置は、前記ベース板と、前記ベース板が設けられた絶縁性部材と、前記絶縁性部材が設けられた放熱性部材と、を有することとした。または、前記被接合部材を備える絶縁性部材と、前記ベース板と、前記ベース板が設けられた放熱性部材と、を有することとした。
　かかる構成により、半導体装置は、被接合部材の接合時の位置ずれを接合材が凹所に設けられていることで防ぎ、かつ、被接合部材が導通して動作するときに熱を発生して応力が部材間にかかっても、その応力を凹所中央部よりも深く形成した凹所外周部の接合材により吸収することができる。
　また、本発明に係るベース板は、一方の実装面に、被接合部材が接合材を介して接合されるベース板であって、前記被接合部材が接合される前記実装面の接合位置に、前記接合材を介して前記被接合部材を接合するための凹所を備え、前記凹所は、凹所開口面積が前記被接合部材よりも大きく、前記凹所は、凹所開口外周部を周方向に凹凸とする開口外周凹部及び開口外周凸部のいずれか一方または両方が形成されている構成としても構わない。
　かかる構成により、ベース板は、凹所に開口外周凹部及び開口外周凸部のいずれか一方または両方が形成されているため、半導体素子等の被接合部材の接合時に被接合部材の位置ずれを防止することができるとともに、被接合部材が実際に動作して発熱することによって発生する応力を緩和することができる。
　また、前記ベース板は、前記凹所が複数設けられ、前記凹所の凹所開口外周部を周方向に凹凸とする開口外周凹部及び開口外周凸部が形成され、一方の前記開口外周凹部と、他の前記開口外周凸部とが互い違いになるように前記凹所開口外周部が隣り合うように設けられた構成としてもよい。
　また、前記ベース板は、前記凹所の底面から立ち上がる凹壁面から前記凹所開口外周部までに開口面積が広がる方向に傾斜面が形成された構成としてもよい。
　また、前記ベース板は、前記凹所の底面から立ち上がる凹壁面から前記凹所開口外周部まで曲面で形成された構成としてもよい。
　さらに、本発明に係る半導体装置は、前記ベース板と、前記ベース板が設けられた絶縁性部材と、前記絶縁性部材が設けられた放熱性部材と、を有することとした。または、半導体装置は、前記被接合部材を備える絶縁性部材と、前記ベース板と、前記ベース板が設けられた放熱性部材と、を有することとした。
　かかる構成により、半導体装置は、半導体素子等の被接合部材の接合時に被接合部材の位置ずれを防止することができるとともに、被接合部材が実際に動作して発熱することによって発生する応力を緩和することができる。
　また、前記したベース板は、凹所外周部の窪みの深さと凹所中央部の窪みの深さの差が０．０ｍｍよりも大きく０．４ｍｍよりも小さい構成とすることが望ましい。
　かかる構成により、ハンダ中のミーゼス応力最大値が低減する。
　そして、本発明に係るベース板は、一方の実装面に、被接合部材が接合材を介して接合されるベース板であって、前記一方の実装面に前記被接合部材の投影面積よりも小さい面積を持つ凸面部を有し、前記凸面部に前記接合材を介して前記被接合部材が実装されるように構成しても構わない。
　かかる構成により、ベース板は、被接合部材である例えばチップについて予め設定された位置ずれ量よりも、凸面部の面積と被接合部材の面積との差が大きくなるようにすることで、被接合部材が動作時に発熱により発生する応力を緩和する。
　また、本発明に係るベース板は、一方の実装面に、被接合部材が接合材を介して接合されるベース板であって、前記被接合部材の外周部に対面する、前記一方の実装面の位置に溝部を備えるように構成してもよい。
　かかる構成により、ベース板は、被接合部材である例えばチップについて予め設定された位置ずれ量よりも広い溝幅とする溝部にすることで、被接合部材が動作時に発熱により発生する応力を緩和する。
　本発明に係るベース板及び半導体装置は、以下に示すような優れた効果を奏するものである。
　ベース板は、半導体素子等の被接合部材の接合時に被接合部材の位置ずれを防止することができるとともに、被接合部材が実際に動作して発熱することによって発生する応力を、凹所中央部より凹所外周部の窪みの深さを大きくすることで緩和することができる。
　半導体装置は、凹所を備えるベース板を使用することで、被接合部材の接合時の位置ずれを防止し、接合後に被接合部材が動作に伴い熱を発生して応力が部材間にかかっても、その応力を凹所外周部の接合材により吸収することができる。したがって、半導体装置の製造時の歩留まりを向上し、かつ、使用寿命を延ばすことができる。
　なお、ベース板は、凹所の深さは一定として開口外周凹部あるいは開口外周凸部の一方または両方を設けることで、開口外周に凹部あるいは凸部がない構成と比較して、例えば、ハンダのミーゼス応力に優位な差がある。したがって、ベース板は、被接合部材の位置ずれを防止し、かつ、被接合部材が実際に動作して発熱することによって発生する応力を、緩和することができる。
　また、ベース板は、実装面に被接合部材よりも面積の小さな凸面部を設け、その凸面部に接合材を介して被接合部材を実装することで、被接合部材が実際に動作して発熱することによって発生する応力を、緩和することができる。
　さらに、ベース板は、実装面に被接合部材の外周部に対向する位置に環状の溝部を設け、その溝部の範囲内に被接合部材の外周部を位置するようにすることで、被接合部材が実際に動作して発熱することによって発生する応力を、緩和することができる。
本発明に係るベース板の一部を切欠いて断面形状を示す斜視図である。 本発明に係るベース板の断面図である。 本発明に係るベース板の凹所における被接合部材との位置関係を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板と被接合部材との位置関係を模式的に示す平面図である。 本発明に係るベース板の他の構成を示し、一部を切欠いて断面形状を示す斜視図である。 本発明に係るベース板の他の構成についての断面図である。 本発明に係るベース板の他の構成を示す平面図である。 図４ＡのIVB－IVB線における断面図である。 図４ＡのIVC－IVC線における断面図である。 本発明に係るベース板のさらに他の構成について模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板のさらに他の構成について模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板のさらに他の構成について模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板のさらに他の構成について模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板のさらに他の構成について模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板の凹所開口外周部における他の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板に凹所を２か所形成した場合の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板に凹所を２か所形成した場合の構成を示す平面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板を用いた他の半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１０ＡのXB-XB線における断面図である。 図１０ＡのXC－XC線における断面図である。 第１実施例における比較例を模式的に示す半導体装置の平面図である。 図１１ＡのXIB－XIB線における断面図である。 第２実施例において、第１実施例の実施例１－１を比較例とする半導体装置を模式的に示す平面図である。 図１２ＡにおけるXIIB－XIIB線における断面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明に係るベース板を用いた半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。 第２実施例において、第１実施例の実施例１－１を比較例とする半導体装置を模式的に示す平面図である。 図１５ＡにおけるXVB－XVB線における断面図である。 第２実施例において、実施例２としての半導体装置を模式的に示す平面図である。 図１５ＣにおけるXVD－XVD線における断面図である。 第２実施例において、実施例２としての半導体装置を模式的に示す平面図である。 図１５ＥにおけるXVF-XVF線における断面図である。 第２実施例において、第１実施例の実施例１－１を比較例とする半導体装置を模式的に示す平面図である。 図１６ＡのXVIB－XVIB線における断面図である。 第２実施例において、実施例２としての半導体装置を模式的に示す平面図である。 図１６ＣのXVID－XVID線における断面図である。 第３実施例における凹所中央部の窪みの深さの差と、ハンダ中のミーゼス応力最大値との関係を示すグラフである。 第４実施例において、半導体装置を模式的に示す平面図である。 図１８ＡにおけるXVIIIB－XVIIIB線における断面図である。
　以下、本発明に係るベース板及び半導体装置について、図面を参照して説明する。なお、ベース板の板厚や凹所の構成等、部材間の寸法等について、分かり易くするために部分的に誇張して記載されている場合がある。
（ベース板）
　図１Ａ、図１Ｂに示すように、ベース板１は、一方の実装面に被接合部材Ｗを接合するように設けられるとともに、被接合部材から伝わった熱を放熱させる部材である。このベース板１は、平面視矩形状に形成された板本体２と、この板本体２の被接合部材Ｗの接合位置に設けた凹所３と、を備えている。例えば、ベース板１は、被接合部材Ｗを、ハンダペーストなどの接合材Ｓ（図１３及び図１４参照）を介して支持固定し、外部配線との接続を行うリードフレームや、発熱体の発する熱を放熱するヒートシンクとして使用されるものである。また、ベース板１は発熱体とヒートシンクとの間で熱の伝導路となる介在板であっても構わない。そして、ベース板１は、その材質について、例えば、銅やアルミニウム、またはこれらの合金、セラミックなど、熱伝導性の高い材料を使用することが好ましいが特に限定されるものではない。
（ベース板の凹所）
　凹所３は、接合材Ｓを介して被接合部材Ｗが接合される部分である。この凹所３は、接合される被接合部材Ｗよりも大きな凹所開口面積となるように設けられている。そして、凹所３は、中央側に形成された凹所中央部４と、この凹所中央部４に連続してその外側に形成された凹所外周部５とを備えている。凹所中央部４と凹所外周部５とは底面側が段状に連続するよう形成されている。そして、凹所外周部５は、開口上端から底面までの窪み深さＤ２が、凹所中央部４の窪みの深さＤ１より深くなるように形成されている。また、凹所外周部５は、接合される被接合部材Ｗの外周縁Ｗｐが対面する位置となるように形成されている。凹所外周部５の凹所開口外周部６は、ここでは平面視が矩形（長方形あるいは正方形）となるように形成されている。そして、凹所中央部４は、その面積サイズが、放熱性、及び被接合部材Ｗの接合するときの傾きを防止する観点から、被接合部材Ｗの接合面の面積の５０％以上～１００％未満となるように構成されている。
　つまり、図２Ａ、図２Ｂで示すように、凹所３では、被接合部材Ｗの外周縁Ｗｐの位置が凹所外周部５の内側壁面と略同位置（被接合部材Ｗの当接面の面積と凹所中央部４の面積が略同等）から凹所外周部５の外側壁面の内側位置までの間（被接合部材Ｗの接合面の面積の５０％と凹所中央部４の面積とが同等）になるように構成されている。凹所３の構成を上記のようにすることで凹所内に被接合部材を収めることができ、接合材Ｓの溶融による位置ずれが抑制される。このとき、図２Ｂに示すように、ベース板１では、凹所３の一辺の長さＬ１、Ｌ２が被接合部材Ｗの一辺の長さＷ１、Ｗ２よりも長ければ、特に制限されない。ただし、ベース板１では、放熱性や高密度実装、後工程となるワイヤーボンディングなどにおける(位置ずれによる)歩留まりの観点から、凹所３の一辺の長さＬ１、Ｌ２と凹所３に設置する被接合部材Ｗの一辺の長さＷ１、Ｗ２の差は小さいほうが好ましく、１ｍｍ以下であることが望ましい。
　なお、従来構造において、発熱体である被接合部材Ｗとベース板（放熱体）１との間のハンダ（接合材Ｓ）の応力は、被接合部材Ｗの端部において大きくなることが知られている。そのため、ベース板１では、図１Ｂに示すように、凹所外周部５の窪み深さＤ２が凹所中央部４の窪み深さＤ１よりも深くなるように設けられ、凹所中央部４の窪み深さＤ１となる位置の面積サイズが、発熱体のサイズよりも小さくなるように形成されている。したがって、ベース板１では、凹所外周部５の窪みにより、緩衝材となる接合材Ｓ（例えば、ハンダ）の量が外周部分で多くなることから応力緩和効果が中央よりも発現し易くなる。
　なお、凹所３は、例えば、金型を用いたプレス加工、または切削加工、エッチング等により凹所中央部４及び凹所外周部５の形状となるように加工することができるが、加工にあたってその加工法は特に限定さるものではない。また、ベース板１の大きさ、形状及び厚みは、使用される用途や被接合部材Ｗの種類に対応するように予め設定されることになる。
　ベース板１では、凹所３内にハンダ等の接合材Ｓを充填して被接合部材Ｗを接合すると、加熱されて溶融した接合材Ｓは凹所３内にある。したがって、接合材Ｓが接合時に加熱されて液状化したときに、その液状化に伴う被接合部材Ｗの位置ずれを最小限に抑制することが可能となる。また、ベース板１に接合材Ｓを介して被接合部材Ｗが接合され、図示しない基板等に実装されて動作するときに、被接合部材Ｗは、発熱して応力が部材間に発生する。このとき、被接合部材Ｗの外周縁Ｗｐは、凹所外周部５に対面した状態で接合されているので、凹所外周部５に充填されている接合材Ｓにより、その応力が緩和されることになる。
　次に、図３Ａ、図３Ｂを参照して、ベース板１１の他の構成について説明する。なお、既に説明した構成は同じ符号を付して説明を適宜省略する。
　図３Ａに示すように、ベース板１１は、板本体２と、この板本体２の被接合部材Ｗの接合位置に設けた凹所１３と、を備えている。
　凹所１３は、凹所中央部４と、この凹所中央部４の外周に設けた凹所外周部１５とを備えている。そして、凹所中央部４と凹所外周部１５とは、段差を介して底面が連続するように形成されている。また、凹所外周部１５は、凹所開口外周部１６が周方向に凹凸となるように開口外周凹部１６ａ及び開口外周凸部１６ｂが形成されている。なお、開口外周凹部１６ａ及び開口外周凸部１６ｂは、その窪み深さが、凹所外周部１５と同じ窪み深さに形成されている。
　開口外周凹部１６ａは、凹所開口外周部１６から内側に凹状に形成される部分である。開口外周凹部１６ａは、図４Ａに示すように、被接合部材Ｗの外周縁Ｗｐよりも外側になるように形成されている。凹所開口外周部１６は、ここでは、開口外周凹部１６ａがその凹所の一辺に２つ形成される一例として説明する。なお、凹所開口外周部１６は、開口外周凹部１６ａがその凹所の一辺に２つ形成されることで、開口外周凹部１６ａ以外の部分を開口外周凸部１６ｂとしてもよい。また、凹所開口外周部１６は、図３Ａに示すように、開口外周凸部１６ｂを、凹所の四隅と、凹所各辺の中央にそれぞれ設けることで、開口外周凸部１６ｂ以外の部分に開口外周凹部１６ａを設ける構成としても構わない。さらに、開口外周凹部１６ａは、凹所の一辺に少なくとも２か所以上設けることで、その開口外周凹部１６ａ以外の部分を開口外周凸部１６ｂとして形成した構成であってもよい。
　開口外周凹部１６ａと開口外周凸部１６ｂとは、凹所１３内での被接合部材Ｗの微小な位置ずれが発生した際、ずれた方向では被接合部材Ｗと凹所開口外周部１６との距離が近くなり、本来応力に対応するためのハンダ量が減少することになる。しかし、ベース板１１では、例えば、被接合部材Ｗがスライドしてその一辺が凹所１３の凹所開口外周部１６のいずれか一辺側に近接した場合、開口外周凹部１６ａあるいは開口外周凸部１６ｂがあることで、接合材Ｓに係る応力が分散して緩和し易くなる。
　図１Ａ，Ｂ乃至図４Ａ，Ｂで示すベース板１の凹所中央部４及び凹所外周部５あるいはベース板１１の凹所中央部４及び凹所外周部１５は、縦断面における窪み形状が矩形として形成される構成として説明した。上記各部は、これに限らず図５Ａ～図５Ｅに示すような窪み形状としても構わない。図５Ａ～図５Ｅでは、図１Ａのベース板１の他の構成として紙面左側において実線でベース板１Ａ～１Ｅまでを示すとともに、ベース板１１の他の構成として仮想線と併せて紙面右側において凹所開口外周部１６Ａ～１６Ｅの部分を示してベース板１１Ａ～１１Ｅについても説明する。また、ベース板１１Ａ～１１Ｅにおいて凹所開口外周部１６Ａ～１６Ｅの平面視形状は、図４Ａと同じ形状であるとして説明する。
　図５Ａの紙面左側に示すように、ベース板１Ａとして、凹所外周部５Ａの底面から凹所開口外周部６Ａ及び凹所中央部４Ａの底面まで立ち上がる壁面（凹壁面）を傾斜面７Ａ，８Ａとして形成するように構成しても構わない。なお、図５Ａの紙面右側に示すように、ベース板１１Ａとして、凹所開口外周部１６Ａに凹凸（図４Ａの開口外周凹部１６ａ、開口外周凸部１６ｂ参照）が形成されている場合にも傾斜面１７Ａ、１８Ａが形成されている構成としてもよい。
　また、図５Ｂの紙面左側に示すように、ベース板１Ｂとして、凹所外周部５Ｂの底面から凹所中央部４Ｂの底面まで立ち上がる壁面を緩やかな（４５度以下）傾斜面８Ｂとして形成するように構成しても構わない。なお、図５Ｂの紙面右側に示すように、ベース板１１Ｂとして、凹所開口外周部１６Ｂに凹凸（図４Ａの開口外周凹部１６ａ、開口外周凸部１６ｂ参照）が形成されている場合にも緩やかな傾斜面１８Ｂが形成されている構成としてもよい。
　さらに、図５Ｃの紙面左側に示すように、ベース板１Ｃとして、凹所外周部５Ｃの底面から凹所中央部４Ｃの底面まで立ち上がる壁面を緩やかな（４５度以下）傾斜面８Ｃとして形成するともに、凹所外周部５Ｃの底面から垂直に立ち上げた壁面７Ｃを凹所開口外周部６Ｃが広がる方向に傾斜した傾斜面９Ｃを形成するように構成しても構わない。なお、図５Ｃの紙面右側に示すように、ベース板１１Ｃとして、傾斜面１８Ｃと、凹所開口外周部１６Ｃに凹凸（図４Ａの開口外周凹部１６ａ、開口外周凸部１６ｂ参照）が形成されている場合にも、底面から垂直に立ち上げた壁面１７Ｃを凹所開口外周部１６Ｃが広がる方向に傾斜した傾斜面１９Ｃを形成するように構成しても構わない。
　そして、図５Ｄの紙面左側に示すように、ベース板１Ｄとして、凹所外周部５Ｄの底面から凹所開口外周部６Ｄ及び凹所中央部４Ｄの底面まで曲線的に立ち上げた曲面を有する垂直な壁面７Ｄ、８Ｄを形成するように構成しても構わない。なお、図５Ｄの紙面右側に示すように、ベース板１１Ｄとして、凹所開口外周部１６Ｄに凹凸（図４Ａの開口外周凹部１６ａ、開口外周凸部１６ｂ参照）が形成されている場合でも、凹所外周部１５Ｄの底面から凹所開口外周部１６Ｄ及び凹所中央部１４Ｄの底面まで曲線的に立ち上げた曲面を有する垂直な壁面１７Ｄ、１８Ｄを形成するように構成しても構わない。
　また、図５Ｅの紙面左側に示すように、ベース板１Ｅとして、凹所外周部５Ｅの底面からの立上部分と、凹所開口外周部６Ｅとの接続部分を曲線として接続する曲面を有する壁面７Ｅ、及び、凹所外周部５Ｅの底面からの立上部分と、凹所中央部４Ｅとの接続部分とを曲線として接続する曲面を有する壁面８Ｅをそれぞれ形成するように構成しても構わない。なお、図５Ｅの紙面右側に示すように、ベース板１１Ｅとして、凹所開口外周部１６Ｅに凹凸（図４Ａの開口外周凹部１６ａ、開口外周凸部１６ｂ参照）が形成されている場合でも、凹所外周部１５Ｅの底面からの立上部分と凹所開口外周部１６Ｅ及び凹所中央部１４Ｅとの接続部分とを曲線として接続する曲面を有する壁面１７Ｅ、１８Ｅを形成するように構成しても構わない。
　図５Ａ～図５Ｅに示すように、ベース板１Ａ～１Ｅ、１１Ａ～１１Ｅでは、凹所３Ａ～３Ｅあるいは凹所１３Ａ～１３Ｅに、曲線部分あるいは傾斜面が存在することで、被接合部材Ｗを接合するハンダ等の接合材Ｓの応力緩和に対する作用が向上する。
　また、図６Ａ～図６Ｆ及び図７Ａ～図７Ｄに示すように、ベース板１１、１１Ａ～１１Ｅでは、凹所開口外周部２１～３０で示す形状としてもよい。すなわち、図６Ａに示す凹所開口外周部２１は、矩形（長方形状）に形成した開口外周凹部２１Ａ及び開口外周凸部２１Ｂにより構成されている。この凹所開口外周部２１は、同じ間隔で開口外周凹部２１Ａと開口外周凸部２１Ｂとが連続するように形成されている。
　図６Ｂに示す凹所開口外周部２２は、台形状に各辺で連続するように形成された開口外周凹部２２Ａ及び開口外周凸部２２Ｂにより構成されている。
　図６Ｃに示す凹所開口外周部２３は、半円形状となる開口外周凸部２３Ｂと、両裾が半円弧となる台形状の開口外周凹部２３Ａと、により構成されている。なお、凹所開口外周部２３は、各辺における開口外周凹部２３Ａ及び開口外周凸部２３Ｂを一定の大きさとしているので、開口四隅となる位置では、３／４円弧状となる開口外周凸部が形成されている。
　図６Ｄに示す凹所開口外周部２４は、角を丸くした矩形状の開口外周凹部２４Ａと、開口外周凹部２４Ａよりも横長な角を丸くした矩形状の開口外周凸部２４Ｂとにより構成されている。
　図６Ｅに示す凹所開口外周部２５は、一辺の２か所に二等辺三角形状に形成された開口外周凹部２５Ａと、２つの開口外周凹部２５Ａ、２５Ａの間に形成された開口外周凸部２５Ｂとして構成されている。
　図６Ｆに示す凹所開口外周部２６は、一辺の２か所に直角三角形状に形成された開口外周凹部２６Ａと、２つの開口外周凹部２６Ａ、２６Ａの間に形成された開口外周凸部２６Ｂとにより構成されている。なお、開口外周凹部２６Ａ、２６Ａは、一辺に２か所均等な位置で、隣り合う方向に互いに直角部分を向けて形成されている。
　図７Ａに示す凹所開口外周部２７は、一辺に３か所均等に形成された半楕円形状の開口外周凹部２７Ａと、この開口外周凹部２７Ａ、２７Ａの間に形成された開口外周凸部２７Ｂとから構成されている。なお、開口外周凸部２７Ｂは、基端側が楕円の１／４円弧となる台形状に形成されている。
　図７Ｂに示す凹所開口外周部２８は、四角形の開口における開口四隅を半円形状の開口外周凹部２８Ａとし、その他の部分では開口外周直線部２８ａとすることで構成されている。したがって、凹所開口外周部２８では、開口外周凸部がない状態の構成を示している。
　図７Ｃに示す凹所開口外周部２９は、半楕円形状の開口外周凹部２９Ａを四角形における対向する角部を挟む位置に形成し、その他の部分では開口外周直線部２９ａとすることで構成されている。この凹所開口外周部２９では、開口外周凸部がない状態の構成を示している。
　図７Ｄに示す凹所開口外周部３０は、四角形の各辺に開口面積の異なる矩形に形成した開口外周凸部３０Ｂが形成され、その他の部分では開口外周直線部３０ａとすることで構成されている。この凹所開口外周部３０では、開口外周凹部がない状態の構成を示している（なお、図７Ｄに示す各辺の中心の開口外周凸部３０Ｂは、全て同じ矩形状としても構わない）。
　以上説明したように、凹所開口外周部２１～３０では、開口外周凹部のみの構成と、開口外周凸部のみの構成と、開口外周凹部及び開口外周凸部とのいずれの組み合わせとしても構わない。なお、凹所開口外周部２１～３０では、被接合部材Ｗが中央に接合されたと仮定したときに、その被接合部材Ｗの外側となるように凹所外周凹部が形成されている。
　ベース板では、凹所開口外周部２１～３０を設けることで微小位置ずれ発生時にも緩衝材となるハンダ等の接合材Ｓが充分に存在することになる。これにより、被接合部材Ｗが熱により応力が増大してもその応力を抑制できる。
　図６Ａ～図６Ｅ及び図７Ａ～図７Ｄでは、それぞれ具体的な形状として凹所開口外周部２１～３０を示した。開口外周凹部あるは開口外周凸部を設ける位置としては、上記例の四角形の凹所の角の位置や、外周辺に設けることが好ましく、その数や形状は特に制限されない。そのため、図６Ａ～図６Ｅ及び図７Ａ～図７Ｄに示すような四角形状、台形状、円形状等の形状、及び形成位置によって、これらを組み合わせて用いた形状などを採用できる。また、開口外周凹部及び開口外周凸部の形状、数は各外周辺で同一である必要は無い。一方、複数の被接合部材Ｗを、実装される基板に高密度に実装する観点からは、被接合部材Ｗの外周縁Ｗｐから開口外周凸部（開口最外周）までの距離は、ベース板の厚み程度であることが好ましい。
　次に、図８Ａ，図８Ｂを参照して凹所をベース板に複数設ける構成について説明する。なお、図８Ａ，図８Ｂでは、説明を簡単にするために凹所を２か所とした例として説明するが、凹所を形成する数は３～９あるいは１０以上であっても構わない。また、図８Ａ，図８Ｂで示す各構成は既に説明したものと形状は異なるが、同じ機能を備えることとして適宜説明を省略する。
　ベース板４１は、長方形状に形成された板本体４２と、この板本体４２の２つの被接合部材Ｗを接合する接合位置に形成した２か所の凹所４３Ａ、４３Ｂとを備えている。そして、ベース板４１に形成された凹所４３Ａ、４３Ｂは、それぞれ同じ形状となる凹所開口外周部４６を備えている。凹所開口外周部４６は、各辺に２か所の開口外周凸部４６ｂと、開口外周凸部４６ｂ、４６ｂの間に形成された開口外周凹部４６ａとで構成されている。
　開口外周凸部４６ｂは、矩形状に形成されている。そして、開口外周凸部４６ｂは、１辺に２つあるうちの一方が、隣り合う辺の直線を延長して矩形状の一部となるように形成されている。さらに、凹所４３Ａと凹所４３Ｂとは、凹所４３Ａの開口外周凸部４６ｂと凹所４３Ｂの開口外周凹部４６ａとが近接して対向するように配置されている。このように、ベース板４１では、開口外周凹部４６ａと対向するように開口外周凸部４６ｂとが設置されている。つまり、一方の開口外周凹部４６ａと、他の開口外周凸部４６ｂとが互い違いになるように凹所開口外周部４６が隣り合うように設けられている。これにより、実装密度を高めることができる。
　図８Ｂに示すように、対向する開口外周凹部５６ｃと開口外周凸部５６ｆとを予め嵌り合うように形成するようにしてもよい。すなわち、ベース板５１は、板本体５２に形成された凹所５３Ａと凹所５３Ｂとが、隣接する位置に形成されている。そして、凹所５３Ａ及び凹所５３Ｂのそれぞれの凹所開口外周部５６、５６では、対向しない３辺に一定間隔で形成された矩形状の開口外周凹部５６ａと開口外周凸部５６ｂとが形成されている。そして、凹所５３Ａ及び凹所５３Ｂのそれぞれの凹所開口外周部５６，５６では、対向する辺の位置において、隣接して互いに凹凸が嵌り合うように、開口外周凹部５６ｃと開口外周凸部５６ｄとが形成されるとともに、開口外周凸部５６ｆと開口外周凹部５６ｅとが形成されている。この凹所５３Ａ及び凹所５３Ｂでは、隣接して嵌り合うように開口外周凹部５６ｃと開口外周凸部５６ｆとが形成されるとともに、隣接して嵌り合うように開口外周凸部５６ｄと開口外周凹部５６ｅとが形成されているので、実装密度を高めることができる。
　以上説明した図１Ａ，１Ｂ～図８Ａ，８Ｂに示すベース板１（１１等）では、被接合部材Ｗをハンダ等の接合材Ｓを介して接合するときに、接合材Ｓが溶融されて液状になっても、凹所３（３Ａ等）が形成されていることで接合材Ｓの液状化による被接合部材Ｗの位置のずれを抑制することができる。また、ベース板１（１１等）では、被接合部材Ｗが実装された後に作動することで熱を発生しても、その熱により生じる部材間の応力を、被接合部材Ｗの外周縁Ｗｐに位置する凹所外周部５（１５等）の接合材Ｓが吸収することができる。
　ここで、ベース板１（１１等）に接合される被接合部材Ｗは、動作するときに熱を発生する部材単体あるいは、その部材と絶縁基板等とが接合されたものを接合部材という。例えば、熱を発生する部材とは、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ、整流ダイオード、トランジスタ等の半導体素子（素子）であり、通常、動作する際に熱を発生させる電子部品である。なお、熱を発生する部材の大きさや形状については特に限定されない。また、熱を発する部材を搭載した絶縁基板については特に限定されないが、例えば、ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板やＡＭＣ（Active Metal Brazed Copper）基板などが用いられる。
　使用される接合材Ｓは、熱を発生する部材（被接合部材）、ベース板１等を互いに接合する部材である。接合材Ｓは、部材間（熱を発生する部材とベース板との間、ベース板とヒートシンク等の他部材との間）に封入され、接合層を形成する。なお、接合材Ｓは、例えば、ハンダ、ろう等であり、比較的軟化温度が低く軟らかいことから、応力に対して緩衝材的な役割を果たす。部材間に形成される接合層の厚さについては、熱を発生する部材の大きさ、発熱量等によって異なり特に限定されないが、熱伝導性の観点から１０μｍ～２００μｍが好ましい。
　なお、既に説明したベース板１、１Ａ～１Ｅ、１１、１１Ａ～１１Ｅ、４１，５１（以下、ベース板１Ｚという）において、凹所外周部５等の窪みの深さと凹所中央部４等の窪みの深さの差が０．０ｍｍよりも大きく０．４ｍｍよりも小さい構成とすることで、応力が１よりも小さくなりより好ましい。また、ベース板１Ｚの窪み深さの具体的な構成は後記する。
　ベース板１Ｚにおいて、図９Ａ～図９Ｈに示すように、凹所３、３Ａ～３Ｅ、１３、１３Ａ、４３Ａ、４３Ｂ（以下、凹所３Ｚという）において、凹所中央部４、４Ａ～４Ｄ、４４，５４（以下凹所中央部４Ｚという）の外周側面が、四角形の各直線の辺に対面して、周方向に凹状または凸状あるいは凹凸状となるように、凹所中央外周面４１０～４１７を備える構成としても構わない。
　ここで示す凹所中央外周面４１０～４１７は、ベース板１Ｚの辺と同じ方向の辺を有する四角形に対して、その四角形の各辺と平行な直線にならないように、凹状または凸状あるいは凹凸状となっていればよい。なお、図９Ａ～図９Ｈでは、凹所開口外周部６を一例として図１Ａと同様に平面視が矩形（ここでは正方形）として説明する。また、図９Ａ～図９Ｈにおいて、凹所中央部４Ｚは、被接合部材Ｗの面積よりも小さい面積となるように形成されている。
　図９Ａに示すように、ベース板１Ｚの凹所３Ｚでは、凹所開口外周部６を正方形とし、凹所中央部４Ｚが、凹所中央外周面４１０を円形に形成している。そして、凹所中央外周面４１０と凹所開口外周部６までの位置を窪みが深い凹所外周部５１０としている。したがって、凹所開口外周部６との各辺に対向する凹所中央外周面４１０とは、互いに平行となるような均等な状態ではなくなる。また、各辺の中央では、凹所外周部５１０の幅が狭く、各辺の端部側では、凹所外周部５１０の幅が広くなっている。そのため、凹所中央外周面４１０は、各辺の中央では、凹所開口外周部６に向かって凸（凹所中央外周凸部）となり、各辺の端部側では凹（凹所中央外周凹部）となって、周方向に凹凸を形成している。
　また、図９Ｂに示すように、ベース板１Ｚの凹所３Ｚでは、凹所開口外周部６を正方形とし、凹所中央部４Ｚが、凹所中央外周面４１１を、頂角を丸くした菱形形状に形成している。そして、凹所中央部４Ｚは、凹所中央外周面４１１の頂角部分を、凹所開口外周部６の各辺に向くように形成している。したがって、凹所開口外周部６との各辺と、この各辺に対向する凹所中央外周面４１１とは、互いに平行となるような均等な状態ではなくなる。また、各辺の中央では、凹所外周部５１１の幅が狭く、各辺の端部側では、凹所外周部５１１の幅が広くなっている。そのため、凹所中央外周面４１１は、各辺の中央では、凹所開口外周部６に向かって凸（凹所中央外周凸部）となり、各辺の端部では凹（凹所中央外周凹部）となって、周方向に凹凸を形成している。
　さらに、図９Ｃに示すように、ベース板１Ｚの凹所３Ｚでは、凹所開口外周部６を正方形とし、凹所中央部４Ｚが、凹所外周部との境となる凹所中央外周面４１２に、凹所中央外周凸部４１２Ａと凹所中央外周凹部４１２Ｂとが周方向に連続して形成されている。つまり、凹所中央外周面４１２は、周方向に凹凸となるように形成されている。したがって、凹所中央外周凸部４１２Ａと凹所開口外周部６との間では凹所外周部５１２の幅が狭く、凹所中央外周凹部４１２Ｂと凹所開口外周部６との間では凹所外周部５１２の幅が広くなっている。なお、凹所中央外周凸部４１２Ａ及び凹所中央外周凹部４１２Ｂは、その大きさが揃っていない状態の長方形状で形成されている。また、凹所中央外周面４１２では、凹所開口外周部６の頂角に対向する位置では、凹に形成されている。
　そして、図９Ｄに示すように、ベース板１Ｚの凹所３Ｚでは、凹所開口外周部６を正方形とし、凹所中央部４Ｚが、凹所中央外周面４１３に、凹所中央外周凸部４１３Ａと凹所中央外周凹部４１３Ｂとが周方向に連続して凹凸となるように形成されている。この凹所中央外周面４１３は、凹所開口外周部６の頂角に対向する位置では、凸に形成されている。凹所中央外周凸部４１３Ａと凹所中央外周凹部４１３Ｂとは、角部分以外は統一した四角形状に形成されている。なお、凹所外周部５１３は、凹所中央外周凸部４１３Ａ及び凹所中央外周凹部４１３Ｂにより凹所開口外周部６までの間隔が異なるように構成されている。
　また、図９Ｅに示すように、ベース板１Ｚの凹所３Ｚでは、凹所開口外周部６を正方形とし、凹所中央部４Ｚが、凹所中央外周面４１４に、凹所中央外周凸部４１４Ａを各辺の中央にしてその両側に凹所中央外周凹部４１４Ｂが形成されている。つまり、凹所中央外周面４１４は、周方向に沿って形成される凹所中央外周凸部４１４Ａと凹所中央外周凹部４１４Ｂにより周方向に凹凸が形成されている。この凹所中央外周面４１４は、凹所開口外周部６の頂角に対向する位置では、凸状に形成されている。また、凹所中央外周凸部４１４Ａと凹所中央外周凹部４１４Ｂとが、角部分以外は統一した横長な四角形状に形成されている。なお、凹所外周部５１４は、凹所中央外周凸部４１４Ａ及び凹所中央外周凹部４１４Ｂにより凹所開口外周部６までの間隔が異なるように構成されている。
　さらに、図９Ｆに示すように、ベース板１Ｚの凹所３Ｚでは、凹所開口外周部６を正方形とし、凹所中央部４Ｚが、凹所中央外周面４１５において、各辺の中央に凹所中央外周凹部４１５Ｂを形成し、その凹所中央外周凹部４１５Ｂの両側に凹所中央外周凸部４１５Ａを形成している。つまり、凹所中央外周面４１５は、周方向に沿って凹所中央外周凸部４１５Ａ及び凹所中央外周凹部４１５Ｂが形成されることで、周方向に凹凸を形成している。この凹所中央外周面４１５は、凹所開口外周部６の頂角に対向する位置では、凹状に形成されている。また、凹所中央外周凸部４１５Ａが凹所中央外周凹部４１５Ｂよりも長さが小さい長方形状に形成されている。なお、凹所外周部５１５は、凹所中央外周凸部４１５Ａ及び凹所中央外周凹部４１５Ｂにより凹所開口外周部６までの間隔が異なるように構成されている。
　そして、図９Ｇに示すように、ベース板１Ｚの凹所３Ｚでは、凹所開口外周部６を正方形とし、凹所中央部４Ｚが、凹所中央外周面４１６において、凹所中央外周凹部４１６Ｂを所定の間隔を空けて形成されている。つまり、凹所中央外周面４１６は、周方向に沿って凹所中央外周凹部４１６Ｂが形成されることで、凹所開口外周部６との間において周方向に凹凸を形成している。凹所中央外周凹部４１６Ｂは、ここでは、半円形あるいは半楕円形に形成されている。なお、凹所外周部５１６は、凹所中央外周凹部４１６Ｂにより凹所開口外周部６までの間隔が異なるように構成されている。
　そして、図９Ｈに示すように、ベース板１Ｚの凹所３Ｚでは、凹所開口外周部６を正方形とし、凹所中央部４Ｚが、凹所中央外周面４１７において、凹所中央外周凸部４１７Ａを所定の間隔を空けて形成されている。つまり、凹所中央外周面４１６は、周方向に沿って凹所中央外周凸部４１７Ａが形成されることで、凹所開口外周部６との間において周方向に凹凸を形成している。凹所中央外周凸部４１７Ａは、ここでは、半円形あるいは半楕円形に形成されている。なお、この凹所中央外周面４１７は、凹所開口外周部６の頂角に対向する位置では、円弧の凸状に形成されている。また、凹所外周部５１７は、凹所中央外周凸部４１７Ａにより凹所開口外周部６までの間隔が異なるように構成されている。
　以上、図９Ａ～図９Ｈで示すように、凹所中央部４Ｚは、その凹所中央外周面４１０～４１７を凹凸とすることができるものであれば、前述した形状以外であっても構わない。また、図９Ａ～図９Ｈにおいて、凹所開口外周部６を正方形として説明したが、図４Ａ，図４Ｂ、図６Ａ～図６Ｆ及び図７Ａ～図７Ｄで示す形状として組み合わせて使用しても構わない。つまり、凹所は、凹所開口外周部および凹所中央外周面のそれぞれが凹凸となるように形成されても構わない。また、凹所中央外周面は、図５Ａ～図５Ｅに示すような構成に凹凸となるように形成されることであっても構わない。
　図１Ａ，図１Ｂから図９Ａ～図９Ｈでは、凹所３Ｚは、深さの異なる構成として説明したが、図１０Ａ～図１０Ｃに示すように、凹所１１３において、深さが一定であっても、凹所開口外周部の位置に凹凸を形成するベース板１００でもよい。図１０Ａ～図１０Ｃでは、凹所開口外周部１６を、既に説明した凹所開口部外周の一例として示しているが、他の形状である凹所開口外周部６Ａ～６Ｄ、１６、１６Ａ～１６Ｄ、２１～３０、４６、５６の構成であっても構わない。
　このベース板１００では、凹所開口外周部１６（６Ａ～６Ｄ、１６、１６Ａ～１６Ｄ、２１～３０、４６、５６）があることで、接合材Ｓとして例えばハンダを使用する場合に凹凸がないものと比較してハンダのミーゼス応力が小さくなる。したがって、ベース板１００のように、凹所深さが一定であっても、凹所開口外周部に凹凸が形成されることで、被接合部材Ｗの位置ずれを防止することができるとともに、被接合部材が実際に動作して発熱することによって発生する応力を、緩和することができる。
　また、図１１Ａ、図１１Ｂに示すようなベース板１１０の構成であっても構わない。このベース板１１０は、一方の実装面１１０Ａに、被接合部材Ｗが接合材Ｓを介して接合されるものであって、一方の実装面１１０Ａに被接合部材Ｗの投影面積よりも小さい面積を持つ凸面部１１１を有している。
　凸面部１１１は、ここでは平面視で正方形であり、実装面１１０Ａの中央において突出して形成されている。この凸面部１１１は、実装される被接合部材Ｗが接合材Ｓに接合される場合に移動する移動量を予め測定しておき、その移動量よりも、被接合部材Ｗと凸面部１１１との大きさの差が大きくなるように、その大きさが設定されている。また、凸面部１１１は、突出高さが、被接合部材Ｗの種類により設定されるが、例えば、平面部分よりも０．５～３ｍｍの範囲であればよく、０．７～２ｍｍの範囲であればより好ましい。なお、凸面部１１１に接合材Ｓである例えばハンダを介して被接合部材Ｗを接合する場合には、凸面部１１１からはみ出る被接合部材Ｗの下面と実装面１１０Ａとの間にハンダが入り込むことで、被接合部材Ｗが安定する。また、このような構成のベース板１１０は、接合材Ｓの周囲に接合材Ｓを囲む部材がないため、被接合部材Ｗが実装された後に動作することで熱を発生しても、位置ずれによる応力を緩和することができる。
　図１１Ａ，図１１Ｂでは、凸面部１１１は、その外周形状を直線とする正方形状として説明したが、例えば、既に説明した図９Ａ～図９Ｈに示すような外周形状を備えていても構わない。また、凸面部１１１は、平面から立ち上がる側壁が傾斜するように構成されていても構わない。
　さらに、図１２Ａ、図１２Ｂに示すようなベース板１２０の構成であっても構わない。ベース板１２０は、一方の実装面１２０Ａに、被接合部材Ｗが接合材Ｓを介して接合されるものであって、被接合部材Ｗの外周部に対面する、一方の実装面１２０Ａの位置に環状の溝部１２１を備えている。ここでは、実装される被接合部材Ｗが接合材Ｓに接合される場合に移動する移動量を予め測定しておき、その移動量よりも、被接合部材Ｗから溝部１２１の溝外周縁１２３までの距離の差が大きくなるように、その溝部１２１の幅が設定されている。つまり、ベース板１２０は、被接合部材Ｗの外周部が溝部１２１の範囲内に位置して移動しても溝部１２１の溝外周縁１２３に到達しないような溝幅となるように溝部１２１を形成している。また、溝部１２１の深さは一様な深さとなるようにその断面形状が矩形となるようにここでは形成されている。なお、図１２Ａ，図１２Ｂで示すベース板１２０は、図１Ａ，図１Ｂで説明したベース板１の凹所中央部４の高さを板本体２の周縁高さと同じにした構成と同等な構成である。
　このように構成したベース板１２０では、被接合部材Ｗの下面に対面する中央側の実装面１２０Ａと、溝部１２１内とに接合材Ｓが設けられ、その接合材Ｓを介して被接合部材Ｗが実装されることになる。このベース板１２０では、図１Ａ，図１Ｂと同様に、被接合部材Ｗの外周部に対面する部分の接合材Ｓが中央位置よりも窪みとして深くなっているので、図１Ａ，図１Ｂと同様に、半導体素子等の被接合部材Ｗの接合時に被接合部材Ｗの位置ずれを防止することができるとともに、被接合部材Ｗが実際に動作して発熱することによって発生する応力を、凹所中央部分より凹所外周部分（溝部１２１）の窪みの深さを大きくすることで緩和することができる。
　なお、溝部１２１は、その溝外周縁１２３及び溝内周縁１２４を図１２Ａに示すように、直線とする四角形としているが、直線に限定されるものではなく曲線であってもよい。あるいは、例えば、図９Ａ～図９Ｈに示すような形状となる溝内周縁としてもよく、さらに、図４Ａ、図６Ａ～図６Ｆ、図７Ａ～図７Ｄで示すような形状となる溝外周縁としても構わない。
　次に、ベース板１（１１等）を使用した半導体装置６０，７０について図１３及び図１４を参照して説明する。なお、既に説明したベース板１（１１等）の各構成は適宜省略してベース板１を用いた場合を代表して説明する。
　図１３に示すように、半導体装置６０は、ベース板１と、このベース板１に接合材Ｓを介して接合される被接合部材Ｗと、ベース板１を接合材Ｓにより接合する絶縁性部材Ｎと、この絶縁性部材Ｎを接合材Ｓにより接合する放熱性部材であるヒートシンクＨＳとを備えている。
　絶縁性部材Ｎは、絶縁基板ＩＮと、この絶縁基板ＩＮの表裏に形成した金属箔Ｍｅ，Ｍｅとにより構成されている。また、ヒートシンクＨＳは、アルミニウム等の放熱性に優れた金属により形成されている。
　この半導体装置６０は、被接合部材Ｗが外部からの電力を図示しない接続電極から供給されることで動作し、被接合部材Ｗが熱を発生する。しかし、ベース板１は、凹所３の凹所外周部５が凹所中央部４よりも窪み深さが大きく形成されていることで、特に被接合部材Ｗの外周縁Ｗｐ（図１Ｂ参照）で発生する応力を吸収することができる。
　また、図１４に示すように、半導体装置７０は、被接合部材Ｗを接合材Ｓにより接合したベース板１と、このベース板１を接合材Ｓにより接合したヒートシンクＨＳとを備えている。なお、被接合部材Ｗは、ここでは、半導体素子Ｓｅと、この半導体素子Ｓｅを接合した絶縁性部材Ｎと、を備えている。そして、絶縁性部材Ｎは、絶縁基板ＩＮと、この絶縁基板ＩＮの表裏面に設けた金属箔Ｍｅ，Ｍｅとを備えている。
　この半導体装置７０は、半導体素子Ｓｅが、外部からの電力を図示しない接続電極から供給されることで動作し発熱する。そして、半導体素子Ｓｅが発熱することで熱が伝導して絶縁性部材Ｎも発熱する。したがって、被接合部材Ｗの外周縁となる絶縁性部材Ｎの外周縁Ｗｐ（図１Ｂ参照）に応力が発生するが、ベース板１の凹所３の凹所外周部５が凹所中央部４よりも窪み深さが大きく形成されていることで、発生する応力を吸収することができる。
　以上説明したようにベース板１（１１等）及び半導体装置６０，７０では、図５Ａ～図５Ｅに示す凹所の断面形状にすることや、ベース板１１のような凹所開口外周部に開口外周凹部及び開口外周凸部のいずれかまたは両方が存在する構成では、図６Ａ～図６Ｆ，図７Ａ～図７Ｄに示すような構成とすること等であっても構わない。さらに、図１Ａ，図１Ｂ～図９Ａ～図９Ｈにおいて、凹所中央部の底面に、放熱性を損なわない程度であれば溝を設けても構わない。なお、凹所３（１３）に接合材Ｓを介して接合される被接合部材Ｗは、その下面側が凹所３（１３）の凹中に入り込むか、あるいは、凹所３（１３）の周面と同一平面になるように接合されることが好ましい。
　以下に本発明に係るベース板について、本発明の構成のベース板（実施例１－１、１－２）をモデルとして熱応力解析を行った結果と、本発明の構成ではないベース板Ｂｂ（比較例１）を用いて熱応力解析を行った結果とを対比して説明する。
＜第１実施例＞
　実施例１－１及び実施例１－２は、図１Ａ，図１Ｂ及び図３Ａ，図３Ｂで示す構成であるＣｕで形成したベース板１，１１を用いて、Ｓｉ素子（被接合部材Ｗ：半導体素子）Ｓｅをハンダ（接合材Ｓ）により接合し、図１５Ｃ、図１５Ｄ及び図１５Ｅ、図１５Ｆで示すような樹脂Ｒで封止した構成とした。また、比較例は、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、Ｃｕで形成したベース板Ｂｂとして凹所が形成されていない銅板に、ハンダ（接合材）Ｓを介してＳｉ素子（被接合部材Ｗ）Ｓｅを接合して樹脂Ｒで封止した半導体装置の構成とした。
　図１５Ａ、図１５Ｂに示す比較例のベース板Ｂｂは、銅板（縦８．０ｍｍ×横８．０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍ）である構成とした。
　図１５Ｃ、図１５Ｄに示すベース板１は、銅板（縦８．０ｍｍ×横８．０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍ）であるとともに、凹所は縦４．２ｍｍ×横４．２ｍｍ、凹所外周部の深さを０．４ｍｍ、凹所中央部の深さを０．１ｍｍとした。また、凹所中央部は縦３．０ｍｍ×横３．０ｍｍとした。
　図１５Ｅ、図１５Ｆに示すベース板１１は、銅板（縦８．０ｍｍ×横８．０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍ）であるとともに、凹所は縦４．２ｍｍ×横４．２ｍｍ、凹所外周部の深さを０．４ｍｍ、凹所中央部の深さを０．１ｍｍとした。また、凹所中央部は縦３．０ｍｍ×横３．０ｍｍとした。さらに、４隅の開口外周凸部は、縦０．１ｍｍ×横０．１ｍｍ、各辺の開口外周凹部及び開口外周凸部は、短辺０．１ｍｍ×長辺２．０ｍｍとし、開口外周凹部及び開口外周凸部の深さは凹所外周部と同じとした。
　被接合部材Ｗとして、平面視の形状が正方形のＳｉ素子（縦４．０ｍｍ×横４．０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）Ｓｅを、ベース板１，１１の凹所中央及びベース板Ｂｂの中央に搭載したと仮定した。
　そして、Ｓｉ素子の発熱は、素子全体で均一に生じると仮定した。Ｓｉ素子Ｓｅと銅板であるベース板１，１１，Ｂｂの接合にはハンダを用い、凹所中央部又は板中央とＳｉ素子の間隔（最薄部の厚み）を０．０５ｍｍとした。パッケージング（樹脂Ｒ）にはエポキシ樹脂を使用し、ベース板１，１１，ＢｂのＳｉ素子Ｓｅを載せた面、及び、ベース板側部を覆うようにパッケージングするハーフモールド型とした。ベース板側部を覆うエポキシ樹脂厚み１．０ｍｍとし、パッケージ全体厚みを４．５ｍｍとした。表１に解析に用いたパラメータを示す。なお、表１にて降伏応力の欄に「なし」と記載した部材は弾性変形のみと仮定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　実施例１－１、１－２に係るベース板１，１１を用いた半導体装置と、比較例に係る放熱体であるベース板Ｂｂを用いた半導体装置について、発熱体となるＳｉ素子Ｓｅが発熱したときの定常応力分布のシミュレーションを「Abaqus」(Dassault Systemes社製)を用いて行った。シミュレーションは、１７５℃で隣接する部材の接点を結合した状態で２５℃冷却、その後、Ｓｉ素子Ｓｅ全体が均一に１００Ｗ発熱すると仮定した。また、ベース板１，１１，Ｂｂ下面はヒートシンクに接していると仮定して２５℃一定、樹脂に覆われたその他の端面は断熱条件と仮定した。
　シミュレーションによる解析結果を表２に示す。ここで、応力値の比較にはハンダ中のミーゼス応力最大値を用いた。半導体装置損傷は、ハンダ中の応力増大によるクラックの発生が起きやすく、本発明の効果を比較する指標として適していると考えられるからである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　本発明の要件を満たす実施例１－１、実施例１－２では比較例のハンダ中のミーゼス応力最大値が低減していることがわかった。つまり、本発明に係る放熱体は、ハンダ中の応力を緩和する効果があることがわかった。
＜第２実施例＞
　次に、第１実施例で使用した実施例１－１の構成を比較例とし、実施例１－２の構成を実施例２の構成としてシミュレーションを行った。
　実施例２に係るベース板１１は、図１５Ｅ、図１５Ｆで示す構成のものが使用され、図１６Ｃ、図１６Ｄに示すように、Ｓｉ素子Ｓｅをベース板１１の凹所１３の中央から０．０５ｍｍ横にずらして設置した。一方、比較例とし使用されるベース板１については、開口外周凹部あるいは開口外周凸部が形成されていない矩形開口となる図１５Ｃ、図１５Ｄに示すものを使用し、図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、Ｓｉ素子Ｓｅをベース板１の凹所３の中央から０．０５ｍｍ横にずらして設置した。
　この第２実施例においても。樹脂Ｒにより封止して第１実施例と同じ構成の半導体装置とした。ただし、微小な位置ずれの影響を評価するために、Ｓｉ素子を放熱体凹所の中央から０．０５ｍｍ横にずらして設置した状態において、第１実施例と同様のシミュレーション条件で行った。
　シミュレーションによる解析結果を表３に示す。ここでも第１実施例と同様に応力値の比較には、接合材Ｓであるハンダ中のミーゼス応力最大値を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  
　表３より、第２実施例では、比較例２と実施例２とを比較して、ハンダ中のミーゼス応力最大値が低減することがわかった。つまり、ベース板１１のように開口外周凹部、開口外周凸部あるいはその両方が形成されている構成では、位置ずれを防止するとともに、ハンダ中の応力を緩和する効果がより優れていることが明らかとなった。
　以上、説明したように、ベース板Ｂｂのように凹所が形成されていない構成に対して、ベース板１，１１で示す構成では、接合時に被接合部材（Ｓｉ素子Ｓｅ）Ｗの位置ずれを防止するとともに、被接合部材Ｗが作動するときに発熱しても接合材Ｓの応力を緩和することが明らかとなった。
＜第３実施例＞
　第３実施例として、図１７に示すように、ハンダ中の応力を緩和する効果を調べた。
　実施例３として、実施例１－１の構成（図１５Ｃ、図１５Ｄ）において開口上端から底面までの窪み深さＤ２と凹所中央部４の窪みの深さＤ１（Ｄ１、Ｄ２の定義は図１Ｂの通り）の差をＤ３（＝Ｄ２－Ｄ１）とし、Ｄ３の値を０．０ｍｍから０．５ｍｍの範囲で変化させて測定した。
　各Ｄ３でのハンダ中のミーゼス応力最大値をＤ＝０．０ｍｍで規格化した結果を図１７に示す。図１７より、実施例３中のＤ３が０．０ｍｍから０．４ｍｍの範囲においてハンダ中のミーゼス応力最大値が低減することがわかった。つまり、本発明に係る被接合部材Ｗの外周縁が対面する凹所外周部において凹所中央部よりも窪みの深さが深くなることを特徴とするベース板において、開口上端から底面までの窪み深さＤ２と凹所中央部４の窪みの深さＤ１の差Ｄ３を０．０よりも大きく、０．４ｍｍよりも小さい範囲に制御することによって、ハンダ中の応力を緩和する効果があることがわかった。
＜第４実施例＞
　第４実施例として、図１８Ａ，図１８Ｂに示すベース板Ｂ１００と、図１０Ａ～図１０Ｃに示すベース板１００とを比較したときの値を表３に合わせた状態で、表４に示す。表４より、第４実施例では、比較例４と実施例４とを比較して、ハンダ中のミーゼス応力最大値が低減することがわかった。つまりベース板１００のように、凹所１１３の深さが一定であっても、開口外周凹部１６ａ、開口外周凸部１６ｂあるいはその両方が形成されている構成では、位置ずれを防止するとともに、ハンダ中の応力を緩和する効果がより優れていることが明らかとなった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
[規則91に基づく訂正 26.01.2015]　
　本出願は２０１３年１１月２９日出願の日本国特許出願（特願２０１３－２４８２３３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１、１Ａ～１Ｅ、１１、１１Ａ～１１Ｅ、４１、５１　　ベース板
　２，４２，５２　　　板本体
　３、３Ａ～３Ｅ、１３、１３Ａ、４３Ａ、４３Ｂ　　凹所
　４、４Ａ～４Ｄ　　　凹所中央部
　５、５Ａ～５Ｅ、１５、１５Ｄ、１５Ｅ　　凹所外周部
　６、６Ａ～６Ｄ　　凹所開口外周部
　１６、１６Ａ～１６Ｄ、２１～３０、４６、５６　　　凹所開口外周部
　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　　半導体装置
　Ｂｂ　　ベース板
　ＨＳ　　ヒートシンク（放熱性部材）
　ＩＮ　　絶縁基板
　Ｍｅ　　金属箔
　Ｎ　　　絶縁性部材
　Ｒ　　　樹脂
　Ｓ　　　接合材
　Ｓｅ　　Ｓｉ素子（被接合部材：半導体素子）
　Ｗ　　　被接合部材
　Ｗｐ　　外周縁
 

Claims (18)

  1. 　一方の実装面に、被接合部材が接合材を介して接合されるベース板であって、
    　前記被接合部材が接合される前記実装面の接合位置に、前記接合材を介して前記被接合部材を接合するための凹所を備え、
    　前記凹所は、凹所開口面積が前記被接合部材よりも大きく、前記被接合部材の外周縁が対面する凹所外周部において凹所中央部よりも窪みの深さが深くなることを特徴とするベース板。
  2. 　前記凹所は、凹所開口外周部を周方向に凹凸とする開口外周凹部及び開口外周凸部のいずれか一方または両方が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のベース板。
  3. 　前記凹所は、複数設けられ、前記凹所の凹所開口外周部を周方向に凹凸とする開口外周凹部及び開口外周凸部が形成され、一方の前記開口外周凹部と、他の前記開口外周凸部とが互い違いになるように前記凹所開口外周部が隣り合うように設けられたことを特徴とする請求項１に記載のベース板。
  4. 　前記凹所外周部と前記凹所中央部との底面が傾斜面で接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のベース板。
  5. 　前記凹所外周部の縦断面形状が前記凹所中央部まで曲線となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のベース板。
  6. 　前記凹所外周部の底面から立ち上がる凹壁面から前記凹所開口外周部までに開口面積が広がる方向に傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のベース板。
  7. 　前記凹所外周部との境となる凹所中央部の外周側面に、周方向に凹凸とする凹所中央外周凹部及び凹所中央外周凸部のいずれか一方または両方が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のベース板。
  8. 　請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の前記ベース板と、
    　前記ベース板が設けられた絶縁性部材と、
    　前記絶縁性部材が設けられた放熱性部材と、
    を有することを特徴とする半導体装置。
  9. 　前記被接合部材を備える絶縁性部材と、
    　請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の前記ベース板と、
    　前記ベース板が設けられた放熱性部材と、
    を有することを特徴とする半導体装置。
  10. 　一方の実装面に、被接合部材が接合材を介して接合されるベース板であって、
    　前記被接合部材が接合される前記実装面の接合位置に、前記接合材を介して前記被接合部材を接合するための凹所を備え、
    　前記凹所は、凹所開口面積が前記被接合部材よりも大きく、
    　前記凹所は、凹所開口外周部を周方向に凹凸とする開口外周凹部及び開口外周凸部のいずれか一方または両方が形成されていることを特徴とするベース板。
  11. 　前記凹所は、複数設けられ、前記凹所の凹所開口外周部を周方向に凹凸とする開口外周凹部及び開口外周凸部が形成され、一方の前記開口外周凹部と、他の前記開口外周凸部とが互い違いになるように前記凹所開口外周部が隣り合うように設けられたことを特徴とする請求項１０に記載のベース板。
  12. 　前記凹所の底面から立ち上がる凹壁面から前記凹所開口外周部までに開口面積が広がる方向に傾斜面が形成されたことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のベース板。
  13. 　前記凹所の底面から立ち上がる凹壁面から前記凹所開口外周部まで曲面で形成されたことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のベース板。
  14. 　請求項１０又は請求項１１に記載の前記ベース板と、
    　前記ベース板が設けられた絶縁性部材と、
    　前記絶縁性部材が設けられた放熱性部材と、
    を有することを特徴とする半導体装置。
  15. 　前記被接合部材を備える絶縁性部材と、
    　請求項１０又は請求項１１に記載の前記ベース板と、
    　前記ベース板が設けられた放熱性部材と、
    を有することを特徴とする半導体装置。
  16. 　前記凹所外周部の窪みの深さと凹所中央部の窪みの深さの差が０．０ｍｍよりも大きく０．４ｍｍよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のベース板。
  17. 　一方の実装面に、被接合部材が接合材を介して接合されるベース板であって、前記一方の実装面に前記被接合部材の投影面積よりも小さい面積を持つ凸面部を有し、前記凸面部に前記接合材を介して前記被接合部材が実装されることを特徴とするベース板。
  18. 　一方の実装面に、被接合部材が接合材を介して接合されるベース板であって、前記被接合部材の外周部に対面する、前記一方の実装面の位置に環状の溝部を備えることを特徴とするベース板。
     
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