JP2002270973A - 放熱板を用いた部品の実装構造 - Google Patents
放熱板を用いた部品の実装構造Info
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- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放熱板を組み付けた部品を、他の部品と共に
基板に搭載するにあたって、工程の簡略化を実現する。 【解決手段】 放熱板１の一面にＩＣチップ２、放熱板
１の他面に基板３の導体電極３ａが接合され、放熱板１
とＩＣチップ２とは半田４を介して、また、放熱板１と
基板３とは樹脂製接着剤５を介して接合されている。こ
こで、放熱板１のうち少なくとも導電性接着剤５と接す
る面には、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ等の貴金属、Ｃｕお
よびこれらの合金から選択された材料よりなるメッキ層
１ａが形成されている。
基板に搭載するにあたって、工程の簡略化を実現する。 【解決手段】 放熱板１の一面にＩＣチップ２、放熱板
１の他面に基板３の導体電極３ａが接合され、放熱板１
とＩＣチップ２とは半田４を介して、また、放熱板１と
基板３とは樹脂製接着剤５を介して接合されている。こ
こで、放熱板１のうち少なくとも導電性接着剤５と接す
る面には、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ等の貴金属、Ｃｕお
よびこれらの合金から選択された材料よりなるメッキ層
１ａが形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、部品として半導体
チップや配線基板等を用い、放熱板（ヒートシンク）の
一面に第１の部品、他面に第２の部品を接合する実装構
造に関し、特に、第２の部品を配線基板とし、第１の部
品を放熱板を介して配線基板上へ搭載する実装構造に用
いて好適である。
チップや配線基板等を用い、放熱板（ヒートシンク）の
一面に第１の部品、他面に第２の部品を接合する実装構
造に関し、特に、第２の部品を配線基板とし、第１の部
品を放熱板を介して配線基板上へ搭載する実装構造に用
いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】この種の実装構造の一般的な構成を図８
に示す。発熱の大きい電子部品としてのＩＣチップ（第
１の部品）２が、基板（第２の部品）３の導体電極３ａ
を含む部位に、放熱板１を介して搭載されている。そし
て、ＩＣチップ２は、ボンディングワイヤ１０を介して
基板３の電極３ｂに結線され、ＩＣチップ２は放熱板１
により冷却されるようになっている。また、放熱板１の
各面と上記各部品２、３との接合は、半田４によりなさ
れている。
に示す。発熱の大きい電子部品としてのＩＣチップ（第
１の部品）２が、基板（第２の部品）３の導体電極３ａ
を含む部位に、放熱板１を介して搭載されている。そし
て、ＩＣチップ２は、ボンディングワイヤ１０を介して
基板３の電極３ｂに結線され、ＩＣチップ２は放熱板１
により冷却されるようになっている。また、放熱板１の
各面と上記各部品２、３との接合は、半田４によりなさ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな放熱板１付きのＩＣチップ２以外にも、同じ基板３
上には、コンデンサや抵抗等の他の部品を、例えば導電
性接着剤等の樹脂製接着剤を介して混載するのが通常で
ある。
うな放熱板１付きのＩＣチップ２以外にも、同じ基板３
上には、コンデンサや抵抗等の他の部品を、例えば導電
性接着剤等の樹脂製接着剤を介して混載するのが通常で
ある。
【０００４】この様な場合、放熱板１付きのＩＣチップ
２は、半田４により基板３に搭載、接合されるため、上
記した他の搭載部品の基板３への搭載も含めると、基板
３上への部品の接合は、樹脂製接着剤による接合工程と
半田による接合工程との両方を行う必要があり、工程の
煩雑化を招くことになる。
２は、半田４により基板３に搭載、接合されるため、上
記した他の搭載部品の基板３への搭載も含めると、基板
３上への部品の接合は、樹脂製接着剤による接合工程と
半田による接合工程との両方を行う必要があり、工程の
煩雑化を招くことになる。
【０００５】そこで、本発明は上記問題に鑑み、放熱板
を組み付けた部品を、他の部品と共に基板に搭載するに
あたって、工程の簡略化を実現することを目的とする。
を組み付けた部品を、他の部品と共に基板に搭載するに
あたって、工程の簡略化を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、放熱板（１）の一面に
第１の部品（２）、他面に第２の部品（３）を接合する
実装構造において、放熱板と第１の部品との間、及び、
放熱板と第２の部品との間のうち、一方の間が半田
（４）を介した接合となっており、他方の間が樹脂製接
着剤（５）を介した接合となっていることを特徴として
いる。
め、請求項１に記載の発明では、放熱板（１）の一面に
第１の部品（２）、他面に第２の部品（３）を接合する
実装構造において、放熱板と第１の部品との間、及び、
放熱板と第２の部品との間のうち、一方の間が半田
（４）を介した接合となっており、他方の間が樹脂製接
着剤（５）を介した接合となっていることを特徴として
いる。
【０００７】本発明によれば、放熱板の一面側と他面側
とで異種の接続材料を用いている。すなわち、放熱板の
両面のうち一方が半田による接合、他方が樹脂製接着剤
による接合となっている。
とで異種の接続材料を用いている。すなわち、放熱板の
両面のうち一方が半田による接合、他方が樹脂製接着剤
による接合となっている。
【０００８】また、放熱板を組み付けた部品を他の部品
とともに基板に搭載するときには、樹脂製接着剤にて接
合する場合、または、半田にて接合する場合がある。こ
のとき、樹脂製接着剤、半田の各場合に応じて、本発明
の実装構造における第１及び第２の部品のどちらか一方
を基板とすれば、基板への部品実装は、樹脂製接着剤の
接合工程のみ、または、半田の接合工程のみを行えば良
くなる。
とともに基板に搭載するときには、樹脂製接着剤にて接
合する場合、または、半田にて接合する場合がある。こ
のとき、樹脂製接着剤、半田の各場合に応じて、本発明
の実装構造における第１及び第２の部品のどちらか一方
を基板とすれば、基板への部品実装は、樹脂製接着剤の
接合工程のみ、または、半田の接合工程のみを行えば良
くなる。
【０００９】従って、本発明の放熱板を用いた実装構造
によれば、放熱板を組み付けた部品を、他の部品ととも
に基板に搭載するにあたり、他の部品と同じ接合工程に
て接合できるため、工程を簡略化することができる。
によれば、放熱板を組み付けた部品を、他の部品ととも
に基板に搭載するにあたり、他の部品と同じ接合工程に
て接合できるため、工程を簡略化することができる。
【００１０】また、請求項２に記載の発明では、樹脂製
接着剤（５）が導電性接着剤（５）である場合、放熱板
（１）のうち少なくとも導電性接着剤と接する面に、貴
金属、Ｃｕおよびこれらの合金から選択された材料より
なるメッキ層（１ａ）を形成したことを特徴としてい
る。
接着剤（５）が導電性接着剤（５）である場合、放熱板
（１）のうち少なくとも導電性接着剤と接する面に、貴
金属、Ｃｕおよびこれらの合金から選択された材料より
なるメッキ層（１ａ）を形成したことを特徴としてい
る。
【００１１】本発明は、本発明者等の実験検討によるも
ので、上記したようなメッキ層を放熱板の導電性接着剤
側に設ければ、高温高湿のような厳しい環境において
も、放熱板と導電性接着剤との間の電気抵抗を良好に確
保することができる。
ので、上記したようなメッキ層を放熱板の導電性接着剤
側に設ければ、高温高湿のような厳しい環境において
も、放熱板と導電性接着剤との間の電気抵抗を良好に確
保することができる。
【００１２】ここで、請求項３に記載の発明のように、
メッキ層（１ａ）は、放熱板（１）のうち半田（４）と
接する面にも形成されていて良い。この場合、請求項４
に記載の発明のように、メッキ層（１ａ）の厚さが４μ
ｍ以下であることが好ましい。
メッキ層（１ａ）は、放熱板（１）のうち半田（４）と
接する面にも形成されていて良い。この場合、請求項４
に記載の発明のように、メッキ層（１ａ）の厚さが４μ
ｍ以下であることが好ましい。
【００１３】これは、メッキ層が４μｍよりも厚いと、
高温環境下にてメッキ層と半田との合金よりなる固くて
脆い合金層が厚く形成されるため、冷熱サイクルによる
放熱板の半田接続性が悪化しやすくなるためである。
高温環境下にてメッキ層と半田との合金よりなる固くて
脆い合金層が厚く形成されるため、冷熱サイクルによる
放熱板の半田接続性が悪化しやすくなるためである。
【００１４】また、請求項５に記載の発明のように、メ
ッキ層（１ａ）の下地として、Ｎｉのメッキよりなる下
地層（１ｂ）が形成されている場合、上地のメッキ層の
厚さは、０．５μｍ以上であることが好ましい。これ
は、メッキ層が０．５μｍよりも薄いと、高温環境下に
て下地のＮｉが熱によりメッキ層の最表面にまで析出す
ることで、放熱板の導電性接着剤接続性が悪化しやすく
なるためである。
ッキ層（１ａ）の下地として、Ｎｉのメッキよりなる下
地層（１ｂ）が形成されている場合、上地のメッキ層の
厚さは、０．５μｍ以上であることが好ましい。これ
は、メッキ層が０．５μｍよりも薄いと、高温環境下に
て下地のＮｉが熱によりメッキ層の最表面にまで析出す
ることで、放熱板の導電性接着剤接続性が悪化しやすく
なるためである。
【００１５】また、請求項６に記載の発明のように、請
求項１に記載の実装構造においては、放熱板（１）のう
ち導電性接着剤（５）と接する面に、貴金属、Ｃｕおよ
びこれらの合金から選択された材料によりなるメッキ層
（１ａ）を形成し、放熱板のうち半田（４）と接する面
に、Ｎｉよりなるメッキ層（１ｂ）を形成したものであ
っても良い。
求項１に記載の実装構造においては、放熱板（１）のう
ち導電性接着剤（５）と接する面に、貴金属、Ｃｕおよ
びこれらの合金から選択された材料によりなるメッキ層
（１ａ）を形成し、放熱板のうち半田（４）と接する面
に、Ｎｉよりなるメッキ層（１ｂ）を形成したものであ
っても良い。
【００１６】また、請求項７に記載の発明では、放熱板
（１）のうち半田（４）と接する面の端部に、盛り上が
り部（１ｃ）を形成したことを特徴としている。それに
より、この盛り上がり部によって、半田が放熱板の端面
（側面）へ流れていくのを防止することができ、好まし
い。
（１）のうち半田（４）と接する面の端部に、盛り上が
り部（１ｃ）を形成したことを特徴としている。それに
より、この盛り上がり部によって、半田が放熱板の端面
（側面）へ流れていくのを防止することができ、好まし
い。
【００１７】また、請求項８に記載の発明では、放熱板
（１）の端面を、放熱板のうち半田（４）と接する面よ
りも半田に対する濡れ性を小さくなっているものにした
ことを特徴としており、請求項７の発明と同様の効果を
実現することができる。
（１）の端面を、放熱板のうち半田（４）と接する面よ
りも半田に対する濡れ性を小さくなっているものにした
ことを特徴としており、請求項７の発明と同様の効果を
実現することができる。
【００１８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は、本発明
の第１実施形態に係る放熱板を用いた部品の実装構造を
示す概略断面図である。本実施形態では、放熱板１の一
面にＩＣチップ（第１の部品）２、放熱板１の他面に基
板（第２の部品）３の導体電極３ａが接合され、放熱板
１とＩＣチップ２とは半田４を介して、また、放熱板１
と基板３とは樹脂製接着剤５を介して接合された実装構
造となっている。
の第１実施形態に係る放熱板を用いた部品の実装構造を
示す概略断面図である。本実施形態では、放熱板１の一
面にＩＣチップ（第１の部品）２、放熱板１の他面に基
板（第２の部品）３の導体電極３ａが接合され、放熱板
１とＩＣチップ２とは半田４を介して、また、放熱板１
と基板３とは樹脂製接着剤５を介して接合された実装構
造となっている。
【００２０】放熱板（ヒートシンク）１は、Ｍｏ（モリ
ブデン）、Ｃｕ（銅）、Ｗ（タングステン）等の金属お
よびそれらの合金よりなるもので、ＩＣチップ２からの
熱を放熱し、ＩＣチップ２の過熱を防止するものであ
る。本例では、放熱板１は３ｍｍ□のＭｏ製としてい
る。
ブデン）、Ｃｕ（銅）、Ｗ（タングステン）等の金属お
よびそれらの合金よりなるもので、ＩＣチップ２からの
熱を放熱し、ＩＣチップ２の過熱を防止するものであ
る。本例では、放熱板１は３ｍｍ□のＭｏ製としてい
る。
【００２１】ＩＣチップ２は、通常用いられる半導体素
子であるが、特に、本実施形態では、消費電力が大きく
発熱の大きい素子（パワー素子等）を採用できる。本例
では、ＩＣチップ２は、その両面において基板３と導通
するものであり、半田接合面と反対側の面は、図示しな
いが、上記図８と同様、ワイヤボンディングにより基板
３の電極と導通されている。また、本例のＩＣチップ２
のサイズは２ｍｍ□としている。
子であるが、特に、本実施形態では、消費電力が大きく
発熱の大きい素子（パワー素子等）を採用できる。本例
では、ＩＣチップ２は、その両面において基板３と導通
するものであり、半田接合面と反対側の面は、図示しな
いが、上記図８と同様、ワイヤボンディングにより基板
３の電極と導通されている。また、本例のＩＣチップ２
のサイズは２ｍｍ□としている。
【００２２】基板３は、アルミナ基板、ＡｌＮ（窒化ア
ルミニウム）基板、または、母材がＣｕ合金あるいはＦ
ｅ−Ｎｉ（鉄−ニッケル）合金等よりなるリードフレー
ム等を採用することができる。本例では、基板３はアル
ミナ基板としている。
ルミニウム）基板、または、母材がＣｕ合金あるいはＦ
ｅ−Ｎｉ（鉄−ニッケル）合金等よりなるリードフレー
ム等を採用することができる。本例では、基板３はアル
ミナ基板としている。
【００２３】また、基板３の導体電極３ａは、Ａｕ
（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ、Ｎｉのメッキ、およびそれ
らの合金メッキを採用したり、Ｃｕ系またはＡｇ系の厚
膜導体を採用することができる。本例では導体電極３ａ
はＡｇ系厚膜導体としている。
（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ、Ｎｉのメッキ、およびそれ
らの合金メッキを採用したり、Ｃｕ系またはＡｇ系の厚
膜導体を採用することができる。本例では導体電極３ａ
はＡｇ系厚膜導体としている。
【００２４】半田４は、Ｓｎ（すず）、Ｐｂ（鉛）、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉのいずれかの金属材料およびそれ
らの合金材料よりなるものである。本例では、半田４は
Ｓｎ１０−Ｐｂ９０よりなるもので、厚さ数十μｍ〜百
数十μｍ程度である。
ｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉのいずれかの金属材料およびそれ
らの合金材料よりなるものである。本例では、半田４は
Ｓｎ１０−Ｐｂ９０よりなるもので、厚さ数十μｍ〜百
数十μｍ程度である。
【００２５】樹脂製接着剤５は、エポキシ系樹脂、シリ
コン系樹脂等の樹脂中に、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａ
ｇ−Ｐｄ等よりなる金属フィラーを含有させてなる導電
性接着剤を用いることが好ましいが、ＩＣチップ２の半
田接合面と基板３との間で導通が不要であれば、金属フ
ィラーを含有させない通常の樹脂製の接着剤を採用する
ことができる。
コン系樹脂等の樹脂中に、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａ
ｇ−Ｐｄ等よりなる金属フィラーを含有させてなる導電
性接着剤を用いることが好ましいが、ＩＣチップ２の半
田接合面と基板３との間で導通が不要であれば、金属フ
ィラーを含有させない通常の樹脂製の接着剤を採用する
ことができる。
【００２６】また、導体電極３ａと放熱板１との間にお
ける樹脂製接着剤５の厚さ（膜厚）については、厚すぎ
ると熱引きが悪くなるので、膜厚の上限は、熱抵抗の観
点からＩＣチップ２の温度が仕様以下となるように設定
する。また、樹脂製性接着剤の膜厚が薄すぎると剥離及
びクラックが発生しやすくなるので、膜厚の下限は、冷
熱サイクルにより発生する応力と接続寿命との関係を明
らかにしてから算出する。
ける樹脂製接着剤５の厚さ（膜厚）については、厚すぎ
ると熱引きが悪くなるので、膜厚の上限は、熱抵抗の観
点からＩＣチップ２の温度が仕様以下となるように設定
する。また、樹脂製性接着剤の膜厚が薄すぎると剥離及
びクラックが発生しやすくなるので、膜厚の下限は、冷
熱サイクルにより発生する応力と接続寿命との関係を明
らかにしてから算出する。
【００２７】本例では、樹脂製接着剤５は、ＩＣチップ
２の半田接合面を、半田４、放熱板１を介して基板３に
導通させるために、アミン・フェノール硬化系のエポキ
シ樹脂にＡｇフィラーを分散させた導電性接着剤を採用
している。また、樹脂製接着剤５の膜厚は十数μｍ程度
である。
２の半田接合面を、半田４、放熱板１を介して基板３に
導通させるために、アミン・フェノール硬化系のエポキ
シ樹脂にＡｇフィラーを分散させた導電性接着剤を採用
している。また、樹脂製接着剤５の膜厚は十数μｍ程度
である。
【００２８】また、樹脂製接着剤５が導電性接着剤であ
る場合には、放熱板１と導電性接着剤５との電気的な接
続抵抗の信頼性を確保するために、図１に示す様に、放
熱板１のうち少なくとも導電性接着剤５と接する面に、
Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ（パラジウム）等の貴金属、Ｃ
ｕおよびこれらの合金から選択された材料よりなるメッ
キ層（本例ではＡｇメッキ）１ａを形成することが必要
である。
る場合には、放熱板１と導電性接着剤５との電気的な接
続抵抗の信頼性を確保するために、図１に示す様に、放
熱板１のうち少なくとも導電性接着剤５と接する面に、
Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ（パラジウム）等の貴金属、Ｃ
ｕおよびこれらの合金から選択された材料よりなるメッ
キ層（本例ではＡｇメッキ）１ａを形成することが必要
である。
【００２９】また、メッキ層１ａと放熱板１との密着性
（本例ではＡｇとＭｏとの濡れ性）を向上させるため
に、メッキ層１ａの下地としてＮｉのメッキよりなる下
地層１ｂを放熱板１に形成している。つまり、図１に示
す様に、放熱板１のうち半田４と接する面および導電性
接着剤５と接する面を含む全ての表面は、放熱板１側か
ら順に下地層１ｂ、メッキ層１ａの２層にて被覆されて
いる。
（本例ではＡｇとＭｏとの濡れ性）を向上させるため
に、メッキ層１ａの下地としてＮｉのメッキよりなる下
地層１ｂを放熱板１に形成している。つまり、図１に示
す様に、放熱板１のうち半田４と接する面および導電性
接着剤５と接する面を含む全ての表面は、放熱板１側か
ら順に下地層１ｂ、メッキ層１ａの２層にて被覆されて
いる。
【００３０】本例では、メッキ層１ａは、厚さ２μｍの
Ａｇメッキであり、下地層１ｂは、厚さ４μｍのＮｉメ
ッキである。なお、本例のように、メッキ層１ａが、放
熱板１のうち半田４と接する面にも形成されている場
合、メッキ層１ａの厚さは４μｍ以下であることが好ま
しく、また、Ｎｉのメッキよりなる下地層１ｂが形成さ
れている場合、メッキ層１ａの厚さは０．５μｍ以上で
あることが好ましい。
Ａｇメッキであり、下地層１ｂは、厚さ４μｍのＮｉメ
ッキである。なお、本例のように、メッキ層１ａが、放
熱板１のうち半田４と接する面にも形成されている場
合、メッキ層１ａの厚さは４μｍ以下であることが好ま
しく、また、Ｎｉのメッキよりなる下地層１ｂが形成さ
れている場合、メッキ層１ａの厚さは０．５μｍ以上で
あることが好ましい。
【００３１】次に、上記構成に基づき、本実装構造を形
成するための実装方法について、図２および図３を参照
して述べる。図２は、ＩＣチップ２の放熱板１への組付
工程を示す概略断面図、図３は、放熱板１が組み付けら
れたＩＣチップ２の基板３への搭載工程を示す概略断面
図である。なお、各工程の条件は、上記した本例につい
てのものである。
成するための実装方法について、図２および図３を参照
して述べる。図２は、ＩＣチップ２の放熱板１への組付
工程を示す概略断面図、図３は、放熱板１が組み付けら
れたＩＣチップ２の基板３への搭載工程を示す概略断面
図である。なお、各工程の条件は、上記した本例につい
てのものである。
【００３２】まず、図２（ａ）に示す様に、半田箔４ａ
を治具１００にセットし、治具１００の穴１０１の下に
ＩＣチップ２をセットする。そして、半田箔４ａを加熱
し溶融させると、溶融した半田が穴１０１から、ＩＣチ
ップ２の上に注入される。このとき、半田の加熱は、温
度４００℃で、水素雰囲気中にて行う。すると、図２
（ｂ）に示す様に、ＩＣチップ２の上に半田４が略均一
に広がった形状となる。
を治具１００にセットし、治具１００の穴１０１の下に
ＩＣチップ２をセットする。そして、半田箔４ａを加熱
し溶融させると、溶融した半田が穴１０１から、ＩＣチ
ップ２の上に注入される。このとき、半田の加熱は、温
度４００℃で、水素雰囲気中にて行う。すると、図２
（ｂ）に示す様に、ＩＣチップ２の上に半田４が略均一
に広がった形状となる。
【００３３】次に、図２（ｃ）に示す様に、表面に順に
Ｎｉメッキ及びＡｇメッキが施された放熱板１を用意
し、放熱板１の一面上に、半田４が付いたＩＣチップ２
を半田側を対向させた状態で搭載する。そして、３６０
℃、水素雰囲気中で半田４をリフローさせ、凝固させる
と、図２（ｄ）に示す様に、放熱板１とＩＣチップ２と
が半田４を介して接合される。
Ｎｉメッキ及びＡｇメッキが施された放熱板１を用意
し、放熱板１の一面上に、半田４が付いたＩＣチップ２
を半田側を対向させた状態で搭載する。そして、３６０
℃、水素雰囲気中で半田４をリフローさせ、凝固させる
と、図２（ｄ）に示す様に、放熱板１とＩＣチップ２と
が半田４を介して接合される。
【００３４】また、図３（ａ）に示す様に、基板３とし
て、各種の導体電極３ａ（放熱板接合用）、３ｂ（ＩＣ
チップ２のワイヤボンディング用）、３ｃ（他の部品と
してのＩＣチップ１１の接合用）、３ｄ（他の部品とし
てのコンデンサ１２の接合用）等が形成されたものを用
意する。そして、この基板３における所望の導体電極３
ａ上に、導電性接着剤５を印刷により配設する。印刷膜
厚は、７０±２０μｍ程度である。
て、各種の導体電極３ａ（放熱板接合用）、３ｂ（ＩＣ
チップ２のワイヤボンディング用）、３ｃ（他の部品と
してのＩＣチップ１１の接合用）、３ｄ（他の部品とし
てのコンデンサ１２の接合用）等が形成されたものを用
意する。そして、この基板３における所望の導体電極３
ａ上に、導電性接着剤５を印刷により配設する。印刷膜
厚は、７０±２０μｍ程度である。
【００３５】次に、図３（ｂ）に示す様に、導電性接着
剤５の上に、放熱板１を組み付けたＩＣチップ２、他の
部品としてのＩＣチップ１１およびコンデンサ１２等を
搭載し、導電性接着剤５を硬化（１５０℃、１０分間）
させる。なお、図３（ｂ）では、放熱板１の外周の各層
１ａ、１ｂは省略してある。こうして、各部品の基板２
への実装が行われると共に、上記図１に示す本実施形態
の実装構造が出来上がる。
剤５の上に、放熱板１を組み付けたＩＣチップ２、他の
部品としてのＩＣチップ１１およびコンデンサ１２等を
搭載し、導電性接着剤５を硬化（１５０℃、１０分間）
させる。なお、図３（ｂ）では、放熱板１の外周の各層
１ａ、１ｂは省略してある。こうして、各部品の基板２
への実装が行われると共に、上記図１に示す本実施形態
の実装構造が出来上がる。
【００３６】ところで、本実施形態によれば、放熱板１
の両面のうちＩＣチップ２との接合側が半田４による接
合であり、基板３との接合側が樹脂製接着剤５による接
合である実装構造を実現している。
の両面のうちＩＣチップ２との接合側が半田４による接
合であり、基板３との接合側が樹脂製接着剤５による接
合である実装構造を実現している。
【００３７】そのため、上記実装方法のように、他の部
品１１、１２を樹脂製接着剤（導電性接着剤）５にて基
板２に搭載・接合する場合、樹脂製接着剤５による接合
工程のみを実行すれば、放熱板１を組み付けたＩＣチッ
プ２を他の部品１１、１２とともに、基板３へ同時に実
装することができる。
品１１、１２を樹脂製接着剤（導電性接着剤）５にて基
板２に搭載・接合する場合、樹脂製接着剤５による接合
工程のみを実行すれば、放熱板１を組み付けたＩＣチッ
プ２を他の部品１１、１２とともに、基板３へ同時に実
装することができる。
【００３８】ちなみに、上記図８に示した従来の実装構
造を本実装方法に用いた場合、放熱板１の両面が半田に
よる接合を採用しているため、放熱板１を組み付けたＩ
Ｃチップ２を基板３に実装するには、他の部品１１、１
２を実装する前または実装した後に、別に半田による接
合工程を行う必要がある。
造を本実装方法に用いた場合、放熱板１の両面が半田に
よる接合を採用しているため、放熱板１を組み付けたＩ
Ｃチップ２を基板３に実装するには、他の部品１１、１
２を実装する前または実装した後に、別に半田による接
合工程を行う必要がある。
【００３９】その点、本実施形態の放熱板を用いた実装
構造によれば、放熱板１を組み付けたＩＣチップ２を、
他の部品１１、１２とともに基板３に搭載するにあた
り、他の部品１１、１２と同じ導電性接着剤５による接
合工程にて接合できるため、工程を簡略化することがで
きる。
構造によれば、放熱板１を組み付けたＩＣチップ２を、
他の部品１１、１２とともに基板３に搭載するにあた
り、他の部品１１、１２と同じ導電性接着剤５による接
合工程にて接合できるため、工程を簡略化することがで
きる。
【００４０】また、本実施形態では、樹脂製接着剤５を
導電性接着剤とした場合、放熱板１のうち少なくとも導
電性接着剤５と接する面に、上記した貴金属等よりなる
メッキ層１ａを形成している。このメッキ層１ａを形成
する根拠は、本発明者等が行った、放熱板１と導電性接
着剤５との接合信頼性試験の結果による。限定するもの
ではないが、その試験結果の一例を図４に示す。
導電性接着剤とした場合、放熱板１のうち少なくとも導
電性接着剤５と接する面に、上記した貴金属等よりなる
メッキ層１ａを形成している。このメッキ層１ａを形成
する根拠は、本発明者等が行った、放熱板１と導電性接
着剤５との接合信頼性試験の結果による。限定するもの
ではないが、その試験結果の一例を図４に示す。
【００４１】接合信頼性試験としては、８５℃および８
５ＲＨ％の環境下に上記実装構造を放置し、放熱板１、
メッキ層１ａ、導電性接着剤５、基板３の導体電極３ａ
の間に電流を流し、上記の環境下における接続抵抗値の
時間的な変化を調べた。ここで、メッキ層１ａの材質を
種々変えて調べた。
５ＲＨ％の環境下に上記実装構造を放置し、放熱板１、
メッキ層１ａ、導電性接着剤５、基板３の導体電極３ａ
の間に電流を流し、上記の環境下における接続抵抗値の
時間的な変化を調べた。ここで、メッキ層１ａの材質を
種々変えて調べた。
【００４２】図４は、その試験結果を示すもので、各種
のメッキ層１ａについて、耐久時間（時間）と接続抵抗
値（ｍΩ）との関係を表したものである。Ａｕメッキ
（○プロット）、Ａｇメッキ（□プロット）、Ｃｕメッ
キ（△プロット）、Ｎｉメッキ（比較例、×プロット）
と変えたものについて、ｎ数：８で調べた。
のメッキ層１ａについて、耐久時間（時間）と接続抵抗
値（ｍΩ）との関係を表したものである。Ａｕメッキ
（○プロット）、Ａｇメッキ（□プロット）、Ｃｕメッ
キ（△プロット）、Ｎｉメッキ（比較例、×プロット）
と変えたものについて、ｎ数：８で調べた。
【００４３】図４から、メッキ層１ａがＡｕメッキ、Ａ
ｇメッキ、Ｃｕメッキの場合は、接合信頼性が十分確保
されるが、Ｎｉメッキの場合は接合信頼性が不十分であ
ることがわかる。これは、高温高湿下にて、Ｎｉメッキ
が酸化しやすく、酸化物の導電性が悪いのに対し、Ａｕ
メッキ、Ａｇメッキ、Ｃｕメッキが比較的酸化しにく
く、酸化物の導電性が良いことによると考えられる。
ｇメッキ、Ｃｕメッキの場合は、接合信頼性が十分確保
されるが、Ｎｉメッキの場合は接合信頼性が不十分であ
ることがわかる。これは、高温高湿下にて、Ｎｉメッキ
が酸化しやすく、酸化物の導電性が悪いのに対し、Ａｕ
メッキ、Ａｇメッキ、Ｃｕメッキが比較的酸化しにく
く、酸化物の導電性が良いことによると考えられる。
【００４４】従って、メッキ層１ａは、Ｎｉメッキに比
べて酸化しにくい貴金属、Ｃｕおよびこれらの合金から
選択された材料よりなるものであれば、図４におけるＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕと同様に、接合信頼性を確保できると言
える。
べて酸化しにくい貴金属、Ｃｕおよびこれらの合金から
選択された材料よりなるものであれば、図４におけるＡ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕと同様に、接合信頼性を確保できると言
える。
【００４５】そして、このようなメッキ層１ａを放熱板
１の導電性接着剤５側に設ければ、高温高湿のような厳
しい環境においても、放熱板１と導電性接着剤５との間
の接合信頼性を十分に確保でき、電気抵抗を良好に確保
することができる。
１の導電性接着剤５側に設ければ、高温高湿のような厳
しい環境においても、放熱板１と導電性接着剤５との間
の接合信頼性を十分に確保でき、電気抵抗を良好に確保
することができる。
【００４６】また、上述したように、メッキ層１ａが放
熱板１のうち半田４と接する面にも形成されている場
合、メッキ層１ａの厚さを４μｍ以下とすること、ま
た、Ｎｉメッキよりなる下地層１ｂが形成されている場
合、メッキ層１ａの厚さを０．５μｍ以上とすることが
好ましい。これは、次の理由による。
熱板１のうち半田４と接する面にも形成されている場
合、メッキ層１ａの厚さを４μｍ以下とすること、ま
た、Ｎｉメッキよりなる下地層１ｂが形成されている場
合、メッキ層１ａの厚さを０．５μｍ以上とすることが
好ましい。これは、次の理由による。
【００４７】まず、メッキ層１ａが４μｍよりも厚い
と、樹脂製接着剤５の硬化時や使用時等の高温環境下に
て、メッキ層１ａと半田４との合金よりなる固くて脆い
合金層（本例ではＡｇ−Ｓｎ合金層）が厚く形成される
ため、冷熱サイクルによる放熱板１の半田接続性が悪化
しやすくなる。
と、樹脂製接着剤５の硬化時や使用時等の高温環境下に
て、メッキ層１ａと半田４との合金よりなる固くて脆い
合金層（本例ではＡｇ−Ｓｎ合金層）が厚く形成される
ため、冷熱サイクルによる放熱板１の半田接続性が悪化
しやすくなる。
【００４８】また、メッキ層１ａが０．５μｍよりも薄
いと、上記したような高温環境下にて、下地層１ｂのＮ
ｉが熱によりメッキ層１ａの最表面にまで析出すること
で、放熱板１の導電性接着剤接続性が悪化しやすくな
る。よって、メッキ層１ａの厚さは０．５〜４μｍが好
ましい。
いと、上記したような高温環境下にて、下地層１ｂのＮ
ｉが熱によりメッキ層１ａの最表面にまで析出すること
で、放熱板１の導電性接着剤接続性が悪化しやすくな
る。よって、メッキ層１ａの厚さは０．５〜４μｍが好
ましい。
【００４９】なお、上記図１に示す例では、メッキ層１
ａは、放熱板１のうち半田４と接する面にも形成されて
いるが、メッキ層１ａは、放熱板１のうち少なくとも導
電性接着剤５と接する面に形成されていれば良く、放熱
板１の半田側の面では、従来の半田との接合に対応した
Ｎｉよりなるメッキ層を最表面として良い。
ａは、放熱板１のうち半田４と接する面にも形成されて
いるが、メッキ層１ａは、放熱板１のうち少なくとも導
電性接着剤５と接する面に形成されていれば良く、放熱
板１の半田側の面では、従来の半田との接合に対応した
Ｎｉよりなるメッキ層を最表面として良い。
【００５０】例えば、図５に示す様に、放熱板１のうち
導電性接着剤５と接する面に、上記同様のメッキ層１ａ
を形成し、放熱板１のうち半田４と接する面では、メッ
キ層１ａを形成せずにＮｉよりなる下地層（本発明でい
うＮｉよりなるメッキ層）１ｂが露出していても良い。
このメッキ構造は、例えば、放熱板１全体にＮｉメッキ
を施した後、半田４と接する面をマスキングした状態で
貴金属等をメッキすることで形成できる。
導電性接着剤５と接する面に、上記同様のメッキ層１ａ
を形成し、放熱板１のうち半田４と接する面では、メッ
キ層１ａを形成せずにＮｉよりなる下地層（本発明でい
うＮｉよりなるメッキ層）１ｂが露出していても良い。
このメッキ構造は、例えば、放熱板１全体にＮｉメッキ
を施した後、半田４と接する面をマスキングした状態で
貴金属等をメッキすることで形成できる。
【００５１】次に、本実施形態において、上記以外の好
ましい形態や留意点等について述べておく。まず、樹脂
製接着剤５の熱抵抗も含んだ接続性を確保、向上させる
ためには、基板３の導体電極３ａや放熱板１（つまりメ
ッキ層１ａ）の表面粗度が大きい方が好ましい。
ましい形態や留意点等について述べておく。まず、樹脂
製接着剤５の熱抵抗も含んだ接続性を確保、向上させる
ためには、基板３の導体電極３ａや放熱板１（つまりメ
ッキ層１ａ）の表面粗度が大きい方が好ましい。
【００５２】また、基板３の導体電極３ａのサイズは、
できる限り小さくし、基板３と樹脂製接着剤５とが直に
接して接合する面積を広くする方が、接合強度向上のた
めには好ましい。これは、通常、導体電極３ａは金属、
基板３はセラミックであり、樹脂製接着剤５との密着性
を考えた場合、樹脂とセラミックとの接合の方が、密着
性が大きいためである。
できる限り小さくし、基板３と樹脂製接着剤５とが直に
接して接合する面積を広くする方が、接合強度向上のた
めには好ましい。これは、通常、導体電極３ａは金属、
基板３はセラミックであり、樹脂製接着剤５との密着性
を考えた場合、樹脂とセラミックとの接合の方が、密着
性が大きいためである。
【００５３】さらに、図６（ａ）に示す様に、放熱板１
のうち半田４と接する面の端部に、半田４と接する面か
ら半田４側へ盛り上がった盛り上がり部１ｃを形成する
ことが好ましい。この盛り上がり部１ｃによって、上記
実装方法において、放熱板１にＩＣチップ２を搭載後、
半田４をリフローする際に、半田４が放熱板１の端面
（側面）１ｄへ流れていくのを防止することができ、好
ましい。
のうち半田４と接する面の端部に、半田４と接する面か
ら半田４側へ盛り上がった盛り上がり部１ｃを形成する
ことが好ましい。この盛り上がり部１ｃによって、上記
実装方法において、放熱板１にＩＣチップ２を搭載後、
半田４をリフローする際に、半田４が放熱板１の端面
（側面）１ｄへ流れていくのを防止することができ、好
ましい。
【００５４】このような盛り上がり部１ｃは、放熱板１
を打ち抜き加工した後、端部のバリ取りを行わないで、
バリを残すようにすれば、そのバリを盛り上がり部１ｃ
として構成することができる。
を打ち抜き加工した後、端部のバリ取りを行わないで、
バリを残すようにすれば、そのバリを盛り上がり部１ｃ
として構成することができる。
【００５５】また、上記した半田４の流れ防止という点
では、放熱板１の端面１ｄを、放熱板１のうち半田４と
接する面よりも半田４に対する濡れ性を小さくなってい
るものにすることが好ましい。例えば、図６（ｂ）に示
す様に、放熱板１の端面１ｄには上記各メッキ層１ａ、
１ｂを形成せず、放熱板１をむき出しにする。
では、放熱板１の端面１ｄを、放熱板１のうち半田４と
接する面よりも半田４に対する濡れ性を小さくなってい
るものにすることが好ましい。例えば、図６（ｂ）に示
す様に、放熱板１の端面１ｄには上記各メッキ層１ａ、
１ｂを形成せず、放熱板１をむき出しにする。
【００５６】これは、放熱板１の製造工程において、各
メッキ工程を行った後、打ち抜き加工すれば実現可能で
ある。放熱板１を構成する材料（本例ではＭｏ）は、上
記各メッキ層１ａ、１ｂに比して半田４の濡れ性が悪い
ため、放熱板１の端面１ｄにおいて半田４が流れにくく
できる。
メッキ工程を行った後、打ち抜き加工すれば実現可能で
ある。放熱板１を構成する材料（本例ではＭｏ）は、上
記各メッキ層１ａ、１ｂに比して半田４の濡れ性が悪い
ため、放熱板１の端面１ｄにおいて半田４が流れにくく
できる。
【００５７】（第２実施形態）本発明の第２実施形態に
係る放熱板を用いた部品の実装構造の概略断面構成を、
図７に示す。上記第１実施形態では、放熱板１とＩＣチ
ップ２との間が半田４を介した接合となっており、放熱
板１と基板３との間が樹脂製接着剤５を介した接合とな
っている。
係る放熱板を用いた部品の実装構造の概略断面構成を、
図７に示す。上記第１実施形態では、放熱板１とＩＣチ
ップ２との間が半田４を介した接合となっており、放熱
板１と基板３との間が樹脂製接着剤５を介した接合とな
っている。
【００５８】それに対して、本実施形態では、図７に示
す様に、放熱板１とＩＣチップ２との間が樹脂製接着剤
５を介した接合となっており、放熱板１と基板３との間
が半田４を介した接合となっており、上記第１実施形態
とは、半田４と接着剤５の配置が逆となっている。
す様に、放熱板１とＩＣチップ２との間が樹脂製接着剤
５を介した接合となっており、放熱板１と基板３との間
が半田４を介した接合となっており、上記第１実施形態
とは、半田４と接着剤５の配置が逆となっている。
【００５９】本実施形態の場合、実装方法としては、放
熱板１とＩＣチップ２とを、樹脂製接着剤５の塗布、硬
化により接合して一体し、基板３上に搭載される他の部
品は、半田４にて接合するようにする。
熱板１とＩＣチップ２とを、樹脂製接着剤５の塗布、硬
化により接合して一体し、基板３上に搭載される他の部
品は、半田４にて接合するようにする。
【００６０】そのようにすれば、放熱板１を組み付けた
ＩＣチップ２を、他の部品とともに基板３に搭載するに
あたり、基板３の所望部に半田４を印刷や塗布等にて配
設した後、各部品を半田４を介して基板３に搭載し、続
いて、リフロー等を行うことで、各部品を一括して接合
することができる。
ＩＣチップ２を、他の部品とともに基板３に搭載するに
あたり、基板３の所望部に半田４を印刷や塗布等にて配
設した後、各部品を半田４を介して基板３に搭載し、続
いて、リフロー等を行うことで、各部品を一括して接合
することができる。
【００６１】つまり、本実施形態においても、放熱板１
を組み付けたＩＣチップ２を、他の部品とともに基板３
に搭載するにあたり、他の部品と同じ半田４による接合
工程にて接合できるため、工程を簡略化することができ
る。また、本実施形態においても、上記第１実施形態に
述べた様な、メッキ層１ａによる接合信頼性確保、メッ
キ層１ａの好ましい膜厚、その他の好ましい形態や留意
点は、同様である。
を組み付けたＩＣチップ２を、他の部品とともに基板３
に搭載するにあたり、他の部品と同じ半田４による接合
工程にて接合できるため、工程を簡略化することができ
る。また、本実施形態においても、上記第１実施形態に
述べた様な、メッキ層１ａによる接合信頼性確保、メッ
キ層１ａの好ましい膜厚、その他の好ましい形態や留意
点は、同様である。
【００６２】（他の実施形態）以上述べた各実施形態
は、放熱板の両面に部品を接合するにあたり、各面の接
続を異種材料（半田と樹脂製接着剤）にて行うために、
放熱板の各面に施すメッキについて鋭意検討した結果、
なされたものであり、放熱板と接合する部品について
は、適宜変更可能である。例えば、第１および第２の部
品としては、ＩＣチップ、基板以外にも、各種半導体素
子、抵抗素子等の部品でも良い。
は、放熱板の両面に部品を接合するにあたり、各面の接
続を異種材料（半田と樹脂製接着剤）にて行うために、
放熱板の各面に施すメッキについて鋭意検討した結果、
なされたものであり、放熱板と接合する部品について
は、適宜変更可能である。例えば、第１および第２の部
品としては、ＩＣチップ、基板以外にも、各種半導体素
子、抵抗素子等の部品でも良い。
【図１】本発明の第１実施形態に係る放熱板を用いた部
品の実装構造を示す概略断面図である。
品の実装構造を示す概略断面図である。
【図２】ＩＣチップの放熱板への組付工程を示す概略断
面図である。
面図である。
【図３】放熱板が組み付けられたＩＣチップの基板への
搭載工程を示す概略断面図である。
搭載工程を示す概略断面図である。
【図４】放熱板と導電性接着剤との接合信頼性試験の結
果の一例を示す図である。
果の一例を示す図である。
【図５】上記第１実施形態において放熱板のメッキ構成
を変形させた例を示す概略断面図である。
を変形させた例を示す概略断面図である。
【図６】半田流れを防止するための放熱板の端部構成を
示す図である。
示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る放熱板を用いた部
品の実装構造を示す概略断面図である。
品の実装構造を示す概略断面図である。
【図８】従来の放熱板を用いた部品の実装構造の一般的
な構成を示す概略断面図である。
な構成を示す概略断面図である。
１…放熱板、１ａ…メッキ層、１ｂ…下地層、１ｃ…盛
り上がり部、２…ＩＣチップ、３…基板、４…半田、５
…樹脂製接着剤（導電性接着剤）。
り上がり部、２…ＩＣチップ、３…基板、４…半田、５
…樹脂製接着剤（導電性接着剤）。
フロントページの続き (72)発明者 長坂 崇 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AB05 AC01 BB11 GG11 5E336 AA04 AA09 BB01 BB18 BC34 CC31 CC51 DD22 DD30 DD32 DD39 EE01 EE05 GG03 5E338 AA01 AA18 BB71 BB75 CD11 EE02 5F036 AA01 BA23 BB01 BC05 BC06 BC33 BD01
Claims (8)
- 【請求項１】 放熱板（１）の一面に第１の部品
（２）、他面に第２の部品（３）を接合する実装構造に
おいて、 前記放熱板と前記第１の部品との間、及び、前記放熱板
と前記第２の部品との間のうち、一方の間が半田（４）
を介した接合となっており、他方の間が樹脂製接着剤
（５）を介した接合となっていることを特徴とする放熱
板を用いた部品の実装構造。 - 【請求項２】 前記樹脂製接着剤（５）は導電性接着剤
であり、 前記放熱板（１）のうち少なくとも前記導電性接着剤と
接する面には、貴金属、Ｃｕおよびこれらの合金から選
択された材料よりなるメッキ層（１ａ）が形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の放熱板を用いた部
品の実装構造。 - 【請求項３】 前記メッキ層（１ａ）は、前記放熱板
（１）のうち前記半田（４）と接する面にも形成されて
いることを特徴とする請求項２に記載の放熱板を用いた
部品の実装構造。 - 【請求項４】 前記メッキ層（１ａ）の厚さは、４μｍ
以下であることを特徴とする請求項３に記載の放熱板を
用いた部品の実装構造。 - 【請求項５】 前記メッキ層（１ａ）の下地として、Ｎ
ｉのメッキよりなる下地層（１ｂ）が形成されており、 前記メッキ層の厚さは、０．５μｍ以上であることを特
徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の放熱
板を用いた部品の実装構造。 - 【請求項６】 前記放熱板（１）のうち前記導電性接着
剤（５）と接する面には、貴金属、Ｃｕおよびこれらの
合金から選択された材料によりなるメッキ層（１ａ）が
形成されており、前記半田（４）と接する面には、Ｎｉ
よりなるメッキ層（１ｂ）が形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の放熱板を用いた部品の実装構
造。 - 【請求項７】 前記放熱板（１）のうち前記半田（４）
と接する面の端部には、盛り上がり部（１ｃ）が形成さ
れていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか
１つに記載の放熱板を用いた部品の実装構造。 - 【請求項８】 前記放熱板（１）の端面は、前記放熱板
のうち前記半田（４）と接する面よりも前記半田に対す
る濡れ性が小さくなっていることを特徴とする請求項１
ないし７のいずれか１つに記載の放熱板を用いた部品の
実装構造。
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|---|---|---|---|---|
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2001
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| JP2010272806A (ja) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電極構造，配線体，接着剤接続構造，電子機器およびその組立方法 |
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