JPH04363052A - 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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- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
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。
体装置実装用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3に示すような構造
のものが知られていた。このものは、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を搭載したものである。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2
6(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。
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。
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。
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。
、表面に半導体装置が実装されるセラミックス基板と、
このセラミックス基板の裏面にアルミニウム系ろう材を
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。
ミックス基板は窒化アルミニウム系焼結体により形成し
た半導体装置実装用基板である。
ミニウム合金製の放熱フィンは、アルミニウム−シリコ
ン合金からなる半導体装置実装用基板である。
ミックス基板の裏面に上記アルミニウム系ろう材を介し
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系ろう材またははんだを介して接合
されたケイ化アルミニウム製の放熱フィンと、を有する
半導体装置実装用基板である。
っては、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の放
熱フィンをろう材によりセラミックス基板に接合してお
り、かつ、接合のためのネジが不要であるため、その全
体の重量を軽減できた。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、半
導体装置からの放熱は放熱フィンにより高められている
。
ス基板として窒化アルミニウム系焼結体を用いた場合は
、その放熱効果はより高められる。
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でき
る。
用基板にあっては、既存の回路形成用のセラミックス基
板にろう材またははんだによりアルミニウム−シリコン
合金製の放熱フィンを接合できるため、その製造が容易
である。
照して説明する。
焼結体である窒化アルミニウム基板11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14に
より接着されている。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15付けにより搭載さ
れている。窒化アルミニウム基板11の下面にはアルミ
ニウム製の放熱フィン13がろう材14により接着され
ている。
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(SiO2)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、例えばAl−13%(重量%、以下同じ)Si
合金、Al−7.5%Si合金、Al−9.5%Si−
1%Mg合金、Al−7.5%Si−10%Ge合金な
どのAl−Si系合金や、Al−15%Ge合金などの
Al−Ge系合金が被着される。さらに、このろう材層
14により放熱フィン13が接着されている。
ウムの他にも、例えばAl−2.5%Mg−0.2%C
r合金、Al−1%Mn合金、Al−20〜40%Si
合金等を用いることができる。なお、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。なお、放熱フィン1
3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できる。 例えば、純アルミニウムの熱膨張率が23.13×10
−6/K,Al−40%Siの熱膨張率が14.11×
10−6Kである。
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(ZrO
2)、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5〜1
0%含むもの)使用することもでき、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。さらに、このようなセラミックス基板とし
ては96%のアルミナ基板を使用することもできる。
参照して説明する。
16の裏面に上記アルミニウム系ろう材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の裏面にアルミニウム系ろう材18、または、は
んだを介してアルミニウム−シリコン合金製の放熱フィ
ン19が接合されている。このアルミニウム系ろう材1
8としては例えば融点が577℃以下のAl−Ge合金
、Al−Cu合金、Al−Cu−Si合金等が使用され
る。その他の構成および作用は、第1実施例と同じであ
る。
おいても、半導体装置実装用基板全体に生じる熱応力に
よる反りを低減できる。また、既存の回路形成用のセラ
ミックス基板に、アルミニウム系ろう材18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、
容易に製造できる。
することができ、基板全体としての重量を軽減すること
ができるとともに、基板と放熱フィンとの密着性を高め
ることができた。また、窒化アルミニウム系焼結体をセ
ラミックス基板として使用することにより、放熱性を改
善することができた。また、熱応力による反りを低減で
きた。
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。
Claims (4)
- 【請求項1】 表面に半導体装置が実装されるセラミ
ックス基板と、このセラミックス基板の裏面にアルミニ
ウム系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、を有することを特
徴とする半導体装置実装用基板。 - 【請求項2】 上記セラミックス基板は、窒化アルミ
ニウム系焼結体からなることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置実装用基板。 - 【請求項3】 上記アルミニウム合金製の放熱フィン
は、アルミニウム−シリコン合金からなることを特徴と
する請求項1または請求項2に記載の半導体装置実装用
基板。 - 【請求項4】 上記セラミックス基板の裏面に上記ア
ルミニウム系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系ろう材
またははんだを介して接合されたアルミニウム−シリコ
ン合金製の放熱フィンと、を有することを特徴とする請
求項1または請求項2に記載の半導体装置実装用基板。
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