JP2738840B2 - セラミック−金属複合基板 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば半導体の実装に用いられるセラミ
ックと金属を接合することにより製造されるセラミック
−金属複合基板に関し、特に半導体やセラミックの破壊
を防止する基板構造に関するものである。
ックと金属を接合することにより製造されるセラミック
−金属複合基板に関し、特に半導体やセラミックの破壊
を防止する基板構造に関するものである。
［従来の技術］ 第５図は例えば特開昭60−155580号公報に示された従
来のセラミック絶縁基材と金属部材が直接接合された半
導体実装用の複合基板を示す断面図であり、図におい
て、（１）はセラミック絶縁基材のアルミナ部材、（2
A）、（2B）はアルミナ部材（１）に形成された金属部
材で、電気回路を形成するためなどの例えばタフピッチ
電解銅板、（7A）（7B）はアルミナ部材（１）と銅板
（2A）、（2B）を直接接合した接合面である。
来のセラミック絶縁基材と金属部材が直接接合された半
導体実装用の複合基板を示す断面図であり、図におい
て、（１）はセラミック絶縁基材のアルミナ部材、（2
A）、（2B）はアルミナ部材（１）に形成された金属部
材で、電気回路を形成するためなどの例えばタフピッチ
電解銅板、（7A）（7B）はアルミナ部材（１）と銅板
（2A）、（2B）を直接接合した接合面である。
第６図は従来の半導体実装用基板を用いた一実施態様
を示す斜視図であり、半導体を実装したモジュール構造
の一例を示す。図において、（４）は半導体、（５）は
半導体（４）を銅板（2b）に実装するためのはんだ、
（6a）（6b）はそれぞれ半導体（４）を動作させるため
に銅板（2b）とは電気的に絶縁された別の銅板（2a）
（2c）に接続した、例えばアルミニウム製のボンディン
グワイヤである。
を示す斜視図であり、半導体を実装したモジュール構造
の一例を示す。図において、（４）は半導体、（５）は
半導体（４）を銅板（2b）に実装するためのはんだ、
（6a）（6b）はそれぞれ半導体（４）を動作させるため
に銅板（2b）とは電気的に絶縁された別の銅板（2a）
（2c）に接続した、例えばアルミニウム製のボンディン
グワイヤである。
上記のように構成されたモジュールの半導体、特に大
電力半導体を動作させると、半導体（４）は大量の熱を
発生する。また、当然のことながら上記モジュールは繰
り返し使用される。従って、半導体実装用基板としては
以下のことが要求される。半導体（４）から発生する熱
を十分逃がすことができること、半導体（４）の動作・
非動作に伴うヒートサイクルによって発生する基板の熱
膨張・収縮により半導体（４）を破壊しないこと、さら
に、このヒートサイクルによりアルミナ部材自体が破壊
しないことである。
電力半導体を動作させると、半導体（４）は大量の熱を
発生する。また、当然のことながら上記モジュールは繰
り返し使用される。従って、半導体実装用基板としては
以下のことが要求される。半導体（４）から発生する熱
を十分逃がすことができること、半導体（４）の動作・
非動作に伴うヒートサイクルによって発生する基板の熱
膨張・収縮により半導体（４）を破壊しないこと、さら
に、このヒートサイクルによりアルミナ部材自体が破壊
しないことである。
［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上記のような基板構造では、セラミック絶
縁基材（１）は一般的に熱膨張係数が小さく、上記実施
例のアルミナセラミックでは７×10-6であるため、熱膨
張係数が17×10-6の銅板（2A）（2B）と直接接合した場
合、熱膨張係数差により接合面（7A）（7B）の近傍に応
力を発生した。このような接合体がヒートサイクルを受
けると上記接合面（7A）（7B）近傍には大きな応力が繰
り返し発生し、硬いが脆いアルミナ部材（１）はその応
力に耐えられず割れが発生し、ついには分離してしまう
という問題点があった。第７図は断面図に典型的に割れ
形状を示す。（8A）（8B）（8C）（8D）が割れである。
このように割れ（8A）〜（8D）は応力が集中するセラミ
ック絶縁基材（１）と銅板（2A）（2B）の角部から発生
した。
縁基材（１）は一般的に熱膨張係数が小さく、上記実施
例のアルミナセラミックでは７×10-6であるため、熱膨
張係数が17×10-6の銅板（2A）（2B）と直接接合した場
合、熱膨張係数差により接合面（7A）（7B）の近傍に応
力を発生した。このような接合体がヒートサイクルを受
けると上記接合面（7A）（7B）近傍には大きな応力が繰
り返し発生し、硬いが脆いアルミナ部材（１）はその応
力に耐えられず割れが発生し、ついには分離してしまう
という問題点があった。第７図は断面図に典型的に割れ
形状を示す。（8A）（8B）（8C）（8D）が割れである。
このように割れ（8A）〜（8D）は応力が集中するセラミ
ック絶縁基材（１）と銅板（2A）（2B）の角部から発生
した。
また、銅板（2A）（2B）はアルミナ部（１）に強固に
接合されているため、その熱膨張係数は銅単体の場合に
比べ小さくなってはいるものの、熱膨張係数が５×10-6
と小さいシリコン半導体（４）を例えばはんだ付により
実装すると、半導体（４）にも割れが発生するという問
題点があった。これらの問題点は、半導体（４）の動作
電流を上げるために、銅板（2A）（2B）を厚くしたとき
や、大面積の半導体（４）を実装したときに顕著に現わ
れた。
接合されているため、その熱膨張係数は銅単体の場合に
比べ小さくなってはいるものの、熱膨張係数が５×10-6
と小さいシリコン半導体（４）を例えばはんだ付により
実装すると、半導体（４）にも割れが発生するという問
題点があった。これらの問題点は、半導体（４）の動作
電流を上げるために、銅板（2A）（2B）を厚くしたとき
や、大面積の半導体（４）を実装したときに顕著に現わ
れた。
上記割れの発生は、アルミナ部材（１）を厚くするこ
とにより若干の改善は図れるものの、半導体（４）から
の放熱特性は、アルミナ部材（１）の熱抵抗が高いため
劣化してしまう。例えば、0.4mmの板厚のアルミナ部材
（１）を0.63mmに増加させることにより−40℃〜150℃
の耐ヒートサイクル特性は1.2倍程度向上するが、逆に
熱の逃げを妨げる熱抵抗値は約1.6倍高くなり、半導体
（４）の機能やセラミック絶縁基材（１）のコスト等を
考慮した場合有効な方法ではない。
とにより若干の改善は図れるものの、半導体（４）から
の放熱特性は、アルミナ部材（１）の熱抵抗が高いため
劣化してしまう。例えば、0.4mmの板厚のアルミナ部材
（１）を0.63mmに増加させることにより−40℃〜150℃
の耐ヒートサイクル特性は1.2倍程度向上するが、逆に
熱の逃げを妨げる熱抵抗値は約1.6倍高くなり、半導体
（４）の機能やセラミック絶縁基材（１）のコスト等を
考慮した場合有効な方法ではない。
従って、これらの問題を避けるためには、半導体
（４）のパワーや形状を制限する、銅板（2A）、（2B）
を薄く、幅広くして実装密度を下げるなどの対策が必要
であり、モジュールの高機能化、高密度化にとって大き
な障害となっていた。
（４）のパワーや形状を制限する、銅板（2A）、（2B）
を薄く、幅広くして実装密度を下げるなどの対策が必要
であり、モジュールの高機能化、高密度化にとって大き
な障害となっていた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、過酷な使用環境下においても、例えば半導
体から発生する熱を逃がし、かつセラミック絶縁基材に
破壊が生じない信頼性の高いセラミック−金属複合基板
を得ることを目的とする。
れたもので、過酷な使用環境下においても、例えば半導
体から発生する熱を逃がし、かつセラミック絶縁基材に
破壊が生じない信頼性の高いセラミック−金属複合基板
を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明のセラミック−金属複合基板は、セラミック
絶縁基材に銅または銅合金部材を接合して形成する半導
体実装用の複合基板において、モリブデン、タングステ
ン及びその合金のいずれかからなり、上記銅又は銅合金
部材の厚さの1/20〜1/3の厚さの拘束部材を上記銅また
は銅合金部材に接続して設けたものである。
絶縁基材に銅または銅合金部材を接合して形成する半導
体実装用の複合基板において、モリブデン、タングステ
ン及びその合金のいずれかからなり、上記銅又は銅合金
部材の厚さの1/20〜1/3の厚さの拘束部材を上記銅また
は銅合金部材に接続して設けたものである。
［作用］ この発明においては、銅または銅合金部材の厚さの1/
20〜1/3の厚さの拘束部材を設けることにより、基板の
熱伝導や電気伝導特性を確保するとともに、セラミック
絶縁基材や例えば実装される半導体に加わる応力を低減
させ、セラミック絶縁基材や半導体が破壊するのを防止
する。
20〜1/3の厚さの拘束部材を設けることにより、基板の
熱伝導や電気伝導特性を確保するとともに、セラミック
絶縁基材や例えば実装される半導体に加わる応力を低減
させ、セラミック絶縁基材や半導体が破壊するのを防止
する。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例のセラミック−金属複合基板
を示す断面図で、図において、（１）はセラミック絶縁
基材で、この場合は平板状のアルミナ部材、（2A）はア
ルミナ部材（１）の一面に直接接合された第１銅部材、
（2B）はアルミナ部材（１）の他面に直接接合された第
２銅部材で、（2C）は半導体の大容量化のために、アラ
ミナ部材（１）の一面側に追加した第３銅部材で、半導
体（図示せず）は上記従来基板と同様、この第３銅部材
（2C）上に実装される。（３）は拘束部材で、この場合
は第１、第３銅部材（2A）（2C）間に接合された、第
１、第３銅部材（2A）（2C）の総厚さの1/20〜1/3の厚
さのモリブデン部材である。
１図はこの発明の一実施例のセラミック−金属複合基板
を示す断面図で、図において、（１）はセラミック絶縁
基材で、この場合は平板状のアルミナ部材、（2A）はア
ルミナ部材（１）の一面に直接接合された第１銅部材、
（2B）はアルミナ部材（１）の他面に直接接合された第
２銅部材で、（2C）は半導体の大容量化のために、アラ
ミナ部材（１）の一面側に追加した第３銅部材で、半導
体（図示せず）は上記従来基板と同様、この第３銅部材
（2C）上に実装される。（３）は拘束部材で、この場合
は第１、第３銅部材（2A）（2C）間に接合された、第
１、第３銅部材（2A）（2C）の総厚さの1/20〜1/3の厚
さのモリブデン部材である。
上記のように構成された基板が、温度環境の変化や半
導体の動作により、ヒートサイクルを受けると、従来基
板と同様熱膨張係数の差により、熱膨張係数の大きな銅
部材（2A）（2B）（2C）はアルミナ部材（１）よりも膨
張・収縮しようとする。しかし、この実施例では膨張係
数が低く、高強度で、熱抵抗が低く、かつ他の部材と一
体化できる部材である薄いモリブデン部材を（３）拘束
部材として追加した構造をとっている。モリブデンは熱
膨張係数が約５×10-6（／℃）であり、銅の約17×10-6
（／℃）との差は大きく、加熱冷却中には両者の接合界
面には大きな応力が発生するが、モリブデンの耐力、特
に薄い圧延材の耐力は50Kg/mm2以上もあるため、銅（耐
力約10Kg/mm2）の方がすぐに塑性変形し、モリブデンが
拘束部材（３）として働き、アルミナ部材（１）へ大き
な応力が加わるのを防止できる。なお、モリブデンと銅
の接合界面に加わる応力は従来例以上となるが、両者が
延在材料の金属材料であることから、割れは発生しな
い。
導体の動作により、ヒートサイクルを受けると、従来基
板と同様熱膨張係数の差により、熱膨張係数の大きな銅
部材（2A）（2B）（2C）はアルミナ部材（１）よりも膨
張・収縮しようとする。しかし、この実施例では膨張係
数が低く、高強度で、熱抵抗が低く、かつ他の部材と一
体化できる部材である薄いモリブデン部材を（３）拘束
部材として追加した構造をとっている。モリブデンは熱
膨張係数が約５×10-6（／℃）であり、銅の約17×10-6
（／℃）との差は大きく、加熱冷却中には両者の接合界
面には大きな応力が発生するが、モリブデンの耐力、特
に薄い圧延材の耐力は50Kg/mm2以上もあるため、銅（耐
力約10Kg/mm2）の方がすぐに塑性変形し、モリブデンが
拘束部材（３）として働き、アルミナ部材（１）へ大き
な応力が加わるのを防止できる。なお、モリブデンと銅
の接合界面に加わる応力は従来例以上となるが、両者が
延在材料の金属材料であることから、割れは発生しな
い。
モリブデン部材（３）を基板構成材料として強固に一
体化するためには、例えば、予めモリブデン部材（３）
と第１、第３銅部材（2A）（2C）を爆発圧接等の方法を
用いて接合した後、上記複合材料をアルミナ部材（１）
に特開昭60−155580号公報に示された例えばDBC法等を
用いて接合する方法がとられる。
体化するためには、例えば、予めモリブデン部材（３）
と第１、第３銅部材（2A）（2C）を爆発圧接等の方法を
用いて接合した後、上記複合材料をアルミナ部材（１）
に特開昭60−155580号公報に示された例えばDBC法等を
用いて接合する方法がとられる。
また、基板構造は従来例のようにセラミック絶縁基材
（１）を中心とする対称構造にしても、セラミック絶縁
基材（１）等の割れに対する効果は現われる。ところ
が、新たに拘束部材を設けることによる部品点数の増
加、材料コストの増加、及び熱抵抗の増加等の問題が生
じてくる。一方、半導体の大容量化に応じて体積を増加
させる必要があるのは、半導体側の銅部材である。半導
体側の銅部材の厚さとしてはトータルで0.3mm以上必要
とされ、5mm以下が適当で、0.3mm〜1mmの範囲が望まし
い。
（１）を中心とする対称構造にしても、セラミック絶縁
基材（１）等の割れに対する効果は現われる。ところ
が、新たに拘束部材を設けることによる部品点数の増
加、材料コストの増加、及び熱抵抗の増加等の問題が生
じてくる。一方、半導体の大容量化に応じて体積を増加
させる必要があるのは、半導体側の銅部材である。半導
体側の銅部材の厚さとしてはトータルで0.3mm以上必要
とされ、5mm以下が適当で、0.3mm〜1mmの範囲が望まし
い。
従って、この実施例では半導体を実装する側のみ第
１、第３銅部材（2A）（2C）及びモリブデン部材（３）
を積層した構造とし、反対側は第１図に示すように、第
２銅部材（2B）単体の構造としている。その結果、性能
がよく、かつ簡単で安価な構造となっている。なお、第
２銅部材（2B）は後工程の半田付けのため、また第２銅
部材（2B）がない場合、バランスをとるためモリブデン
部材（３）を少し厚めにしなければならないために設け
ている。厚さはアルミナ部材（１）の割れ発生防止のた
め0.3mm以下が適当で、モリブデン部材（３）の厚さ等
の兼ね合いで選定する必要がある。例えば、半導体側の
第１、第３銅部材（2A）、（2C）の厚さを0.3mm、モリ
ブデン部材（３）の厚さを0.1mmにした場合、反対側の
第２銅部材（2B）は0.1mmの厚さが適当である。このよ
うな構造の複合基板にすることにより、基板の加熱、冷
却中においても反りが生じない基板が得られる。以上の
ように、この実施例によれば、簡単な構造で、過酷な使
用環境下においても、半導体から発生する熱を逃がし、
アルミナ部材（１）などに破壊を生じさせない信頼性の
高い、大容量パワートランジスタモジュール用基板を適
用できるセラミック−金属複合基板が得られる。
１、第３銅部材（2A）（2C）及びモリブデン部材（３）
を積層した構造とし、反対側は第１図に示すように、第
２銅部材（2B）単体の構造としている。その結果、性能
がよく、かつ簡単で安価な構造となっている。なお、第
２銅部材（2B）は後工程の半田付けのため、また第２銅
部材（2B）がない場合、バランスをとるためモリブデン
部材（３）を少し厚めにしなければならないために設け
ている。厚さはアルミナ部材（１）の割れ発生防止のた
め0.3mm以下が適当で、モリブデン部材（３）の厚さ等
の兼ね合いで選定する必要がある。例えば、半導体側の
第１、第３銅部材（2A）、（2C）の厚さを0.3mm、モリ
ブデン部材（３）の厚さを0.1mmにした場合、反対側の
第２銅部材（2B）は0.1mmの厚さが適当である。このよ
うな構造の複合基板にすることにより、基板の加熱、冷
却中においても反りが生じない基板が得られる。以上の
ように、この実施例によれば、簡単な構造で、過酷な使
用環境下においても、半導体から発生する熱を逃がし、
アルミナ部材（１）などに破壊を生じさせない信頼性の
高い、大容量パワートランジスタモジュール用基板を適
用できるセラミック−金属複合基板が得られる。
第２図は、この発明に係わるモリブデン部材（３）の
厚さと耐ヒートサイクル回数との関係の一例を示す特性
図である。横軸にモリブデン部材（３）の厚さを、縦軸
に耐ヒートサイクル回数（アルミナ部材（１）が割れる
までのヒートサイクルの回数）をとった。対称構造のセ
ラミック−金属複合基板のヒートサイクル試験の結果を
示すもので、モリブデン部材（３）が介在される２層か
らなる銅部材の総厚さは1.0mm、アルミナ部材（１）の
厚さは0.63mm、ヒートサイクルの条件は−40℃〜150℃
である。第２図からモリブデン部材（３）の厚さを0.05
mm以上にすることにより、耐ヒートサイクル特性が急激
に改善されていることがわかる。
厚さと耐ヒートサイクル回数との関係の一例を示す特性
図である。横軸にモリブデン部材（３）の厚さを、縦軸
に耐ヒートサイクル回数（アルミナ部材（１）が割れる
までのヒートサイクルの回数）をとった。対称構造のセ
ラミック−金属複合基板のヒートサイクル試験の結果を
示すもので、モリブデン部材（３）が介在される２層か
らなる銅部材の総厚さは1.0mm、アルミナ部材（１）の
厚さは0.63mm、ヒートサイクルの条件は−40℃〜150℃
である。第２図からモリブデン部材（３）の厚さを0.05
mm以上にすることにより、耐ヒートサイクル特性が急激
に改善されていることがわかる。
このように、モリブデン・銅間で発生する応力を銅の
変形により吸収させることにより、銅・アルミナ間の応
力を低下させ、銅部材の厚さの1/10程度の薄いモリブデ
ン部材（３）を追加するだけで、耐ヒートサイクル特性
を10倍以上向上できることが実証できた。この効果は、
銅部材の厚さが1.0mmの時のみに成立するものではない
ことはいうまでもない。
変形により吸収させることにより、銅・アルミナ間の応
力を低下させ、銅部材の厚さの1/10程度の薄いモリブデ
ン部材（３）を追加するだけで、耐ヒートサイクル特性
を10倍以上向上できることが実証できた。この効果は、
銅部材の厚さが1.0mmの時のみに成立するものではない
ことはいうまでもない。
モリブデン部材（３）の厚さとしては、銅部材のトー
タルの厚さの1/20〜1/3が適当であり、この範囲内でモ
リブデン厚さを変化させることにより、耐ヒートサイク
ル特性、熱抵抗、基板コストを変化させることができ
る。1/20以下の厚さのモリブデン部材（３）では、耐ヒ
ートサイクル特性の改善が十分図れず、1/3以上の厚さ
のモリブデン部材（３）では熱抵抗が高くなる結果、半
導体からの熱放散が不十分となるので、高機能化にとっ
て不都合であり、また基板のコストも高くなるため工業
的利用価値が低下する。また、反対側に配置する第２銅
部材（2B）の厚さは0.3mm以上では反りが発生するので
問題である。
タルの厚さの1/20〜1/3が適当であり、この範囲内でモ
リブデン厚さを変化させることにより、耐ヒートサイク
ル特性、熱抵抗、基板コストを変化させることができ
る。1/20以下の厚さのモリブデン部材（３）では、耐ヒ
ートサイクル特性の改善が十分図れず、1/3以上の厚さ
のモリブデン部材（３）では熱抵抗が高くなる結果、半
導体からの熱放散が不十分となるので、高機能化にとっ
て不都合であり、また基板のコストも高くなるため工業
的利用価値が低下する。また、反対側に配置する第２銅
部材（2B）の厚さは0.3mm以上では反りが発生するので
問題である。
なお、セラミックと鋼を接合した構造材において、熱
膨張差により内部応力を緩和させる方法として、、両者
の接合面の間に、例えばアルミニウム、銅などの比較的
柔らかい金属層、ニオブ、あるいはニオブ／モリブデ
ン、ニオブ／タングステンの積層中間層を数mm設ける方
法が提案されている。（雑誌：金属1986年５月号45〜50
頁）ところが、半導体実装用の基板としては上述したよ
うに、数mmもの中間層を設けることは熱放散性が非常に
悪くなり、大容量、高機能化できないために問題であ
る。
膨張差により内部応力を緩和させる方法として、、両者
の接合面の間に、例えばアルミニウム、銅などの比較的
柔らかい金属層、ニオブ、あるいはニオブ／モリブデ
ン、ニオブ／タングステンの積層中間層を数mm設ける方
法が提案されている。（雑誌：金属1986年５月号45〜50
頁）ところが、半導体実装用の基板としては上述したよ
うに、数mmもの中間層を設けることは熱放散性が非常に
悪くなり、大容量、高機能化できないために問題であ
る。
なお、上記実施例ではモリブデン部材（３）を同一厚
さの第１、第２銅部材（2A）（2C）の間に設けている
が、第１、第２銅部材（2A）（2C）の厚さが異なってい
ても同様の効果を期待できる。また第１、第２銅部材
（2A）（2C）を一体化して、モリブデン部材（３）を単
一の銅部材の表面あるいは銅部材とアルミナ部材の間に
配置しても同様の効果を期待できる。
さの第１、第２銅部材（2A）（2C）の間に設けている
が、第１、第２銅部材（2A）（2C）の厚さが異なってい
ても同様の効果を期待できる。また第１、第２銅部材
（2A）（2C）を一体化して、モリブデン部材（３）を単
一の銅部材の表面あるいは銅部材とアルミナ部材の間に
配置しても同様の効果を期待できる。
第３図はモリブデン部材（３）を第４の銅部材（2D）
の表面に配置した場合のこの発明の他の実施例を示す断
面図である。この実施例においては、熱膨張係数の小さ
いモリブデン部材（３）が表面にあるため、この上に実
装する半導体（図示せず）との熱膨張のマッチングがよ
り良好となる。
の表面に配置した場合のこの発明の他の実施例を示す断
面図である。この実施例においては、熱膨張係数の小さ
いモリブデン部材（３）が表面にあるため、この上に実
装する半導体（図示せず）との熱膨張のマッチングがよ
り良好となる。
第４図はモリブデン部材（３）を第４の銅部材（2D）
とアルミナ部材（１）の間に配置した場合のこの発明の
さらに他の実施例を示す断面図である。この実施例にお
いては、モリブデン部材（３）がアルミナ部材（１）と
接しているため、アルミナ部材（１）の割れがより防止
できるようになる。
とアルミナ部材（１）の間に配置した場合のこの発明の
さらに他の実施例を示す断面図である。この実施例にお
いては、モリブデン部材（３）がアルミナ部材（１）と
接しているため、アルミナ部材（１）の割れがより防止
できるようになる。
また、モリブデン部材は一層である必要はなく、要は
その総厚さが銅部材の1/20〜1/3となるように、半導体
の特性、セラミック絶縁基材の特性に応じて配置すれば
よい。
その総厚さが銅部材の1/20〜1/3となるように、半導体
の特性、セラミック絶縁基材の特性に応じて配置すれば
よい。
さらに、セラミック−金属複合基板の接合方法は、上
述したように、例えば爆発圧接、DBC法等の従来の方法
が利用できるが、この発明における基板はそれぞれが強
固に接合され、拘束しあうことが必要であるため、融点
が低く、柔らかい、例えば共晶はんだのような軟ろうに
よる接合方法は避けた方がよい。
述したように、例えば爆発圧接、DBC法等の従来の方法
が利用できるが、この発明における基板はそれぞれが強
固に接合され、拘束しあうことが必要であるため、融点
が低く、柔らかい、例えば共晶はんだのような軟ろうに
よる接合方法は避けた方がよい。
さらにまた、上記実事例では、セラミック絶縁基材
（１）としてアルミナ部材、拘束部材（３）としてモリ
ブデン部材を利用する場合について述べたが、アルミナ
部材の代わりに窒化アルミニウム部材やシリコンカーバ
イト部材などの熱膨張係数が小さく、かつ脆性な絶縁基
板材料においても、銅部材の1/20〜1/3の範囲内の薄い
拘束部材で同様の効果が期待できる。また、モリブデン
部材の代わりに、ほぼ同程度の熱膨張係数、耐力、熱伝
導率を有するタングステン部材を利用することもでき
る。また、セラミック部材、銅部材、拘束部材はそれぞ
れ100％同一の材料から作られている必要もなく、特に
銅部材、拘束部材は熱膨張係数、電気伝導度、耐力など
の物性値が大幅に変化しない限り上記成分を主成分とす
る合成物質、例えば銅合金、モリブデン合金、タングス
テン合金であってもよい。
（１）としてアルミナ部材、拘束部材（３）としてモリ
ブデン部材を利用する場合について述べたが、アルミナ
部材の代わりに窒化アルミニウム部材やシリコンカーバ
イト部材などの熱膨張係数が小さく、かつ脆性な絶縁基
板材料においても、銅部材の1/20〜1/3の範囲内の薄い
拘束部材で同様の効果が期待できる。また、モリブデン
部材の代わりに、ほぼ同程度の熱膨張係数、耐力、熱伝
導率を有するタングステン部材を利用することもでき
る。また、セラミック部材、銅部材、拘束部材はそれぞ
れ100％同一の材料から作られている必要もなく、特に
銅部材、拘束部材は熱膨張係数、電気伝導度、耐力など
の物性値が大幅に変化しない限り上記成分を主成分とす
る合成物質、例えば銅合金、モリブデン合金、タングス
テン合金であってもよい。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、セラミック絶縁基
材に銅または銅合金部材を接合して形成する半導体実装
用の複合基板において、モリブデン、タングステン及び
その合金のいずれかからなり、上記銅又は銅合金部材の
厚さの1/20〜1/3の厚さの拘束部材を上記銅または銅合
金部材に接続して設けたことにより、脆性材料であるセ
ラミック絶縁基材に発生する熱応力を低下させ、過酷な
使用環境下においてもセラミック絶縁基材や実装される
半導体の破壊を防止できるセラミック−金属複合基板が
得られる効果がある。
材に銅または銅合金部材を接合して形成する半導体実装
用の複合基板において、モリブデン、タングステン及び
その合金のいずれかからなり、上記銅又は銅合金部材の
厚さの1/20〜1/3の厚さの拘束部材を上記銅または銅合
金部材に接続して設けたことにより、脆性材料であるセ
ラミック絶縁基材に発生する熱応力を低下させ、過酷な
使用環境下においてもセラミック絶縁基材や実装される
半導体の破壊を防止できるセラミック−金属複合基板が
得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例のセラミック−金属複合基
板を示す断面図、第２図はこの発明に係わる基板の耐ヒ
ートサイクルと拘束部材の厚さとの関係の一例を示す特
性図、第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第
４図はこの発明のさらに他の実施例を示す断面図、第５
図は従来のセラミック−金属複合基板を示す断面図、第
６図は一般的なセラミック−金属複合基板の一実施態様
を示す斜視図、第７図は従来のセラミック−金属複合基
板に発生した割れを示す断面図である。 図において、（１）はセラミック絶縁基材、（2A）、
（2C）（2D）は銅または銅合金部材、（３）は拘束部材
である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
板を示す断面図、第２図はこの発明に係わる基板の耐ヒ
ートサイクルと拘束部材の厚さとの関係の一例を示す特
性図、第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第
４図はこの発明のさらに他の実施例を示す断面図、第５
図は従来のセラミック−金属複合基板を示す断面図、第
６図は一般的なセラミック−金属複合基板の一実施態様
を示す斜視図、第７図は従来のセラミック−金属複合基
板に発生した割れを示す断面図である。 図において、（１）はセラミック絶縁基材、（2A）、
（2C）（2D）は銅または銅合金部材、（３）は拘束部材
である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−72575（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−179733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206365（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−177634（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−42152（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−2150（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック絶縁基材に銅または銅合金部材
を接合して形成する半導体実装用の複合基板において、
モリブデン、タングステン及びその合金のいずれかから
なり、上記銅又は銅合金部材の厚さの1/20〜1/3の厚さ
の拘束部材を上記銅または銅合金部材に接続して設けた
ことを特徴とするセラミック−金属複合基板。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63184033A JP2738840B2 (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | セラミック−金属複合基板 |
| KR1019890010225A KR920007021B1 (ko) | 1988-07-22 | 1989-07-19 | 세라믹-금속복합기판 |
| DE3924225A DE3924225C2 (de) | 1988-07-22 | 1989-07-21 | Verfahren zur Herstellung eines Keramik-Metall-Verbundsubstrats sowie Keramik-Metall-Verbundsubstrat |
| DE3943683A DE3943683C2 (de) | 1988-07-22 | 1989-07-21 | Keramik-Metall-Verbundsubstrat |
| US07/675,063 US5153077A (en) | 1988-07-22 | 1991-03-26 | Ceramic-metal composite substrate |
| US07/789,074 US5251803A (en) | 1988-07-22 | 1991-11-07 | Ceramic-metal composite substrate and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63184033A JP2738840B2 (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | セラミック−金属複合基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0234577A JPH0234577A (ja) | 1990-02-05 |
| JP2738840B2 true JP2738840B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=16146185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63184033A Expired - Lifetime JP2738840B2 (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | セラミック−金属複合基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2738840B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH078142A (ja) * | 1993-06-21 | 1995-01-13 | Haruo Hasegawa | 魚獲り器 |
| AUPQ605800A0 (en) | 2000-03-06 | 2000-03-30 | Silverbrook Research Pty Ltd | Printehead assembly |
| JP4180980B2 (ja) | 2003-06-10 | 2008-11-12 | 本田技研工業株式会社 | 半導体装置 |
| JP2012253125A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置及び配線基板 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272575A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-03 | 株式会社東芝 | セラミツクス−金属接合体の製造方法 |
| JPH07115440B2 (ja) * | 1987-01-21 | 1995-12-13 | 住友大阪セメント株式会社 | セラミツクスと金属の接合構造体およびその製造方法 |
| JPS63206365A (ja) * | 1987-02-23 | 1988-08-25 | 京セラ株式会社 | セラミツクスと金属の接合体 |
-
1988
- 1988-07-22 JP JP63184033A patent/JP2738840B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0234577A (ja) | 1990-02-05 |
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