JP3063299B2 - 半導体装置実装用基板 - Google Patents
半導体装置実装用基板Info
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- alloy
- semiconductor device
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
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- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置実装用基
板、詳しくは放熱フィンを備えた半導体装置実装用基板
に関する。
板、詳しくは放熱フィンを備えた半導体装置実装用基板
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばパワーモジュール等の半導
体装置を実装するためのセラミックス基板、特に放熱フ
ィンを備えたセラミックス基板としては、図２に示すよ
うな構造のものが知られていた。このものでは、アルミ
ナ等のセラミックス基板２１の上面に回路形成用の薄板
２０を介して半導体チップ２２を搭載している。セラミ
ックス基板２１の下面側には、銅等金属製薄板２７を介
して、例えば銅等金属製のヒートシンク２３が例えばは
んだ２６（Ｐｂ−Ｓｎ合金等）付けされていた。さら
に、このヒートシンク２３の下面には、アルミニウム製
または銅製の放熱フィン２４がねじ２５により固定され
ていた。したがって、大電力用のＩＣチップ２２で発生
した熱はアルミナ基板２１を経てヒートシンク２３に吸
収され、さらには放熱フィン２４から放熱されることと
なる。
体装置を実装するためのセラミックス基板、特に放熱フ
ィンを備えたセラミックス基板としては、図２に示すよ
うな構造のものが知られていた。このものでは、アルミ
ナ等のセラミックス基板２１の上面に回路形成用の薄板
２０を介して半導体チップ２２を搭載している。セラミ
ックス基板２１の下面側には、銅等金属製薄板２７を介
して、例えば銅等金属製のヒートシンク２３が例えばは
んだ２６（Ｐｂ−Ｓｎ合金等）付けされていた。さら
に、このヒートシンク２３の下面には、アルミニウム製
または銅製の放熱フィン２４がねじ２５により固定され
ていた。したがって、大電力用のＩＣチップ２２で発生
した熱はアルミナ基板２１を経てヒートシンク２３に吸
収され、さらには放熱フィン２４から放熱されることと
なる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のセラミックス基板にあっては、熱サイクル、
断続通電等により、はんだおよびろう材（金属−セラミ
ックス界面）の熱疲労による劣化が生じている。すなわ
ち、セラミックス基板と金属製薄板（ひいてはヒートシ
ンク）との密着性が低下していた。また、ヒートシンク
は銅により形成されており、かつ、ヒートシンクと放熱
フィンとがネジ止めされているため、基板全体として重
量が大きくなるという課題があった。さらに、これらの
２つの部材をネジ止めしていたため、その製造工数が増
加するという課題もあった。
うな従来のセラミックス基板にあっては、熱サイクル、
断続通電等により、はんだおよびろう材（金属−セラミ
ックス界面）の熱疲労による劣化が生じている。すなわ
ち、セラミックス基板と金属製薄板（ひいてはヒートシ
ンク）との密着性が低下していた。また、ヒートシンク
は銅により形成されており、かつ、ヒートシンクと放熱
フィンとがネジ止めされているため、基板全体として重
量が大きくなるという課題があった。さらに、これらの
２つの部材をネジ止めしていたため、その製造工数が増
加するという課題もあった。
【０００４】
【発明の目的】そこで、この発明は、製造工数を低減
し、基板全体としての重量を軽減するとともに、基板と
放熱フィンとの密着性を高めた半導体装置実装用セラミ
ックス基板を提供することを、その目的としている。
し、基板全体としての重量を軽減するとともに、基板と
放熱フィンとの密着性を高めた半導体装置実装用セラミ
ックス基板を提供することを、その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、表面に半導体装置が実装される窒化アルミニウム系
焼結体製基板と、この窒化アルミニウム系焼結体製基板
の裏面にアルミニウム−シリコン系合金製ろう材を介し
て接合されたアルミニウム板と、このアルミニウム板の
裏面にアルミニウム−シリコン系合金製ろう材を介して
接合されたアルミニウム製またはアルミニウム合金製の
放熱フィンとを有する半導体装置実装用基板である。
は、表面に半導体装置が実装される窒化アルミニウム系
焼結体製基板と、この窒化アルミニウム系焼結体製基板
の裏面にアルミニウム−シリコン系合金製ろう材を介し
て接合されたアルミニウム板と、このアルミニウム板の
裏面にアルミニウム−シリコン系合金製ろう材を介して
接合されたアルミニウム製またはアルミニウム合金製の
放熱フィンとを有する半導体装置実装用基板である。
【０００６】
【作用】請求項１に係る半導体装置実装用基板にあって
は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の放熱フ
ィンをアルミニウム板およびろう材を介して窒化アルミ
ニウム系焼結体製基板に接合している。よって、接合の
ためのネジが不要である。このため、その全体の重量を
軽減することができる。また、ろう材を適宜選択するこ
とによりその密着性を高めることができる。しかも、放
熱フィンにより、その放熱性は高められている。また、
アルミニウム合金製の放熱フィンとしてアルミニウム−
シリコン合金を用いた場合は、熱応力による基板の反り
を軽減することができる。
は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の放熱フ
ィンをアルミニウム板およびろう材を介して窒化アルミ
ニウム系焼結体製基板に接合している。よって、接合の
ためのネジが不要である。このため、その全体の重量を
軽減することができる。また、ろう材を適宜選択するこ
とによりその密着性を高めることができる。しかも、放
熱フィンにより、その放熱性は高められている。また、
アルミニウム合金製の放熱フィンとしてアルミニウム−
シリコン合金を用いた場合は、熱応力による基板の反り
を軽減することができる。
【０００７】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図１を参
照して説明する。この図に示すように、窒化アルミニウ
ム系焼結体である窒化アルミニウム基板１６の上面には
例えばアルミニウム製の回路形成用薄板１０がろう材１
４により接着されている。詳しくは、窒化アルミニウム
基板１６の表面は酸化処理されてアルミナ層が形成さ
れ、さらにこのアルミナ層の表面に二酸化珪素（ＳｉＯ
２）の層が形成されている。そして、この二酸化珪素層
の表面にはろう材１４が被着されている。ろう材１４
は、例えばＡｌ−１３％（重量％、以下同じ）Ｓｉ合
金、Ａｌ−７．５％Ｓｉ合金、Ａｌ−７．５％Ｓｉ−１
０％Ｇｅ合金などのＡｌ−Ｓｉ系合金が使用される。さ
らに、この薄板１０の上面には半導体チップ１２が例え
ばはんだ付けにより搭載されている。図１において、１
５は、はんだを示す。
照して説明する。この図に示すように、窒化アルミニウ
ム系焼結体である窒化アルミニウム基板１６の上面には
例えばアルミニウム製の回路形成用薄板１０がろう材１
４により接着されている。詳しくは、窒化アルミニウム
基板１６の表面は酸化処理されてアルミナ層が形成さ
れ、さらにこのアルミナ層の表面に二酸化珪素（ＳｉＯ
２）の層が形成されている。そして、この二酸化珪素層
の表面にはろう材１４が被着されている。ろう材１４
は、例えばＡｌ−１３％（重量％、以下同じ）Ｓｉ合
金、Ａｌ−７．５％Ｓｉ合金、Ａｌ−７．５％Ｓｉ−１
０％Ｇｅ合金などのＡｌ−Ｓｉ系合金が使用される。さ
らに、この薄板１０の上面には半導体チップ１２が例え
ばはんだ付けにより搭載されている。図１において、１
５は、はんだを示す。
【０００８】また、この窒化アルミニウム基板１６の裏
面には、上記アルミニウム−シリコン合金系ろう材１４
を介してアルミニウム板１７が接合されている。このア
ルミニウム板１７の裏面には、同じくアルミニウム−シ
リコン合金系ろう材１４を介してアルミニウム製の放熱
フィン１９が接合されている。この放熱フィン１９とし
ては、純アルミニウムの他にも、例えばＡｌ−２．５％
Ｍｇ−０．２％Ｃｒ合金、Ａｌ−１％Ｍｎ合金、Ａｌ−
２０〜４０％Ｓｉ合金等を用いることができる。Ａｌ−
Ｓｉ合金は、超急冷Ａｌ粉末にＳｉ粉末を加え、熱間押
出加工または熱間鍛造加工により、Ｓｉ含有重量が例え
ば４０％となるように所定の形状に製造したものを使用
する。なお、放熱フィン１９としてＡｌ−４０％Ｓｉ合
金を用いたときは、その熱膨張率が純アルミニウムより
小さいので、半導体装置実装用基板全体に生じる熱応力
による反りを低減することができる。例えば、純アルミ
ニウムの熱膨張率が２３．１３×１０−６／Ｋであるの
に対して、Ａｌ−４０％Ｓｉの熱膨張率は１４．１１×
１０−６Ｋである。
面には、上記アルミニウム−シリコン合金系ろう材１４
を介してアルミニウム板１７が接合されている。このア
ルミニウム板１７の裏面には、同じくアルミニウム−シ
リコン合金系ろう材１４を介してアルミニウム製の放熱
フィン１９が接合されている。この放熱フィン１９とし
ては、純アルミニウムの他にも、例えばＡｌ−２．５％
Ｍｇ−０．２％Ｃｒ合金、Ａｌ−１％Ｍｎ合金、Ａｌ−
２０〜４０％Ｓｉ合金等を用いることができる。Ａｌ−
Ｓｉ合金は、超急冷Ａｌ粉末にＳｉ粉末を加え、熱間押
出加工または熱間鍛造加工により、Ｓｉ含有重量が例え
ば４０％となるように所定の形状に製造したものを使用
する。なお、放熱フィン１９としてＡｌ−４０％Ｓｉ合
金を用いたときは、その熱膨張率が純アルミニウムより
小さいので、半導体装置実装用基板全体に生じる熱応力
による反りを低減することができる。例えば、純アルミ
ニウムの熱膨張率が２３．１３×１０−６／Ｋであるの
に対して、Ａｌ−４０％Ｓｉの熱膨張率は１４．１１×
１０−６Ｋである。
【０００９】なお、上記アルミナ層は例えば０．２〜２
０μｍの厚さに、上記二酸化珪素層は０．０１〜１０μ
ｍの厚さにそれぞれ形成されるものとする。そして、こ
の二酸化珪素の層としては酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）を含むこともできる。
また、窒化アルミニウム系焼結体としては、窒化アルミ
ニウム基板をそのまま（Ｙ２Ｏ３を焼結助剤として５〜
１０％含むもの）使用することもできる。また、窒化ア
ルミニウムの表面を酸化処理したのみのもの、窒化アル
ミニウムの表面にＳｉＣを被覆したものなどをも使用す
ることができる。
０μｍの厚さに、上記二酸化珪素層は０．０１〜１０μ
ｍの厚さにそれぞれ形成されるものとする。そして、こ
の二酸化珪素の層としては酸化ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）を含むこともできる。
また、窒化アルミニウム系焼結体としては、窒化アルミ
ニウム基板をそのまま（Ｙ２Ｏ３を焼結助剤として５〜
１０％含むもの）使用することもできる。また、窒化ア
ルミニウムの表面を酸化処理したのみのもの、窒化アル
ミニウムの表面にＳｉＣを被覆したものなどをも使用す
ることができる。
【００１０】この実施例に係る半導体装置実装用基板に
おいては、半導体装置実装用基板全体に生じる熱応力に
よる反りを低減することができる。また、既存の回路形
成用の窒化アルミニウム基板に、アルミニウム板を挟ん
でアルミニウム系ろう材１４によってアルミニウム合金
製の放熱フィンを接合することにより、この発明に係る
半導体装置実装用基板を容易に製造することができる。
おいては、半導体装置実装用基板全体に生じる熱応力に
よる反りを低減することができる。また、既存の回路形
成用の窒化アルミニウム基板に、アルミニウム板を挟ん
でアルミニウム系ろう材１４によってアルミニウム合金
製の放熱フィンを接合することにより、この発明に係る
半導体装置実装用基板を容易に製造することができる。
【００１１】
【発明の効果】この発明によれば、半導体装置実装用基
板の製造工数を削減することができる。半導体装置実装
用基板全体としての重量を軽減することができる。ま
た、半導体装置実装用基板と放熱フィンとの密着性を高
めることができる。また、窒化アルミニウム系焼結体を
基板として使用することにより、放熱性を改善すること
ができる。また、熱応力による反りを低減できる。
板の製造工数を削減することができる。半導体装置実装
用基板全体としての重量を軽減することができる。ま
た、半導体装置実装用基板と放熱フィンとの密着性を高
めることができる。また、窒化アルミニウム系焼結体を
基板として使用することにより、放熱性を改善すること
ができる。また、熱応力による反りを低減できる。
【図１】この発明の一実施例に係る半導体装置実装用セ
ラミックス基板を示す断面図である。
ラミックス基板を示す断面図である。
【図２】従来のセラミックス基板を示す断面図である。
【符号の説明】 １２ 半導体チップ、 １４ アルミニウム−シリコン合金系ろう材、 １６ 窒化アルミニウム基板、 １７ アルミニウム板、 １９ アルミニウム製の放熱フィン。
フロントページの続き (56)参考文献 実開 平２−68448（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/373 H01L 23/12
Claims (1)
- 【請求項１】 表面に半導体装置が実装される窒化アル
ミニウム系焼結体製基板と、 この窒化アルミニウム系焼結体製基板の裏面にアルミニ
ウム−シリコン系合金製ろう材を介して接合されたアル
ミニウム板と、 このアルミニウム板の裏面にアルミニウム−シリコン系
合金製ろう材を介して接合されたアルミニウム製または
アルミニウム合金製の放熱フィンとを有する半導体装置
実装用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26290391A JP3063299B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-09-13 | 半導体装置実装用基板 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-81397 | 1991-03-20 | ||
| JP8139791 | 1991-03-20 | ||
| JP26290391A JP3063299B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-09-13 | 半導体装置実装用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04363052A JPH04363052A (ja) | 1992-12-15 |
| JP3063299B2 true JP3063299B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=26422422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26290391A Expired - Lifetime JP3063299B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-09-13 | 半導体装置実装用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3063299B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015091605A (ja) * | 2014-12-22 | 2015-05-14 | 株式会社神戸製鋼所 | パワーデバイスに用いられるアルミニウム材の接合方法 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4315272A1 (de) * | 1993-05-07 | 1994-11-10 | Siemens Ag | Leistungshalbleiterbauelement mit Pufferschicht |
| JP3529085B2 (ja) * | 1998-06-04 | 2004-05-24 | 電気化学工業株式会社 | ヒートシンク付き回路基板 |
| JP2001144433A (ja) * | 1999-11-18 | 2001-05-25 | Denki Kagaku Kogyo Kk | セラミックス回路基板 |
| JP4942257B2 (ja) * | 2001-05-10 | 2012-05-30 | 電気化学工業株式会社 | ヒートシンクとそれを用いたモジュール構造体 |
| JP4133170B2 (ja) | 2002-09-27 | 2008-08-13 | Ｄｏｗａホールディングス株式会社 | アルミニウム−セラミックス接合体 |
| JP4543279B2 (ja) | 2004-03-31 | 2010-09-15 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | アルミニウム接合部材の製造方法 |
| JP2007294891A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-11-08 | Dowa Metaltech Kk | 放熱器 |
| US8198540B2 (en) | 2006-06-06 | 2012-06-12 | Mitsubishi Materials Corporation | Power element mounting substrate, method of manufacturing the same, power element mounting unit, method of manufacturing the same, and power module |
| JP4807378B2 (ja) * | 2008-05-16 | 2011-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法 |
| WO2009139472A1 (ja) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュール用基板、パワーモジュール、及びパワーモジュール用基板の製造方法 |
| JP5202175B2 (ja) * | 2008-08-07 | 2013-06-05 | 日本碍子株式会社 | シャフト付きヒータ |
| JP6224960B2 (ja) | 2012-09-27 | 2017-11-01 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 放熱板およびその製造方法 |
| JP6357683B2 (ja) * | 2014-07-02 | 2018-07-18 | 住友電工焼結合金株式会社 | ヒートシンクおよびその製法 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP26290391A patent/JP3063299B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015091605A (ja) * | 2014-12-22 | 2015-05-14 | 株式会社神戸製鋼所 | パワーデバイスに用いられるアルミニウム材の接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04363052A (ja) | 1992-12-15 |
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