JPH06315925A - 基板の変形法及び装置 - Google Patents
基板の変形法及び装置Info
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- JPH06315925A JPH06315925A JP2409733A JP40973390A JPH06315925A JP H06315925 A JPH06315925 A JP H06315925A JP 2409733 A JP2409733 A JP 2409733A JP 40973390 A JP40973390 A JP 40973390A JP H06315925 A JPH06315925 A JP H06315925A
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- H10W70/02—Manufacture or treatment of conductive package substrates serving as an interconnection, e.g. of metal plates
- H10W70/027—Mechanical treatments, e.g. deforming, punching or cutting
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
- H10W90/734—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体構成素子を装備するため基板を予め与
えられた形に変形する。 【構成】 半導体モジュール１を構成する基板がろう付
け処理及びそれに続くろう層の冷却により変形したの
を、加熱可能な加圧皿１４内でプレスし、基板の形を平
坦な冷却体に対して凹状に形成する。 【効果】 半導体モジュール１の基板と冷却体とを密に
接触させることができ、半導体モジュールの損失熱を冷
却体を介して良好に放出することができる。
えられた形に変形する。 【構成】 半導体モジュール１を構成する基板がろう付
け処理及びそれに続くろう層の冷却により変形したの
を、加熱可能な加圧皿１４内でプレスし、基板の形を平
坦な冷却体に対して凹状に形成する。 【効果】 半導体モジュール１の基板と冷却体とを密に
接触させることができ、半導体モジュールの損失熱を冷
却体を介して良好に放出することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ろう層を介して互いに
結合された、熱膨張係数の異なる少なくとも２枚の板か
らなる基板を変形する方法に関する。
結合された、熱膨張係数の異なる少なくとも２枚の板か
らなる基板を変形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Doduco社の刊行物“Direct Bonding-Sub
strate”（１９８６年３月）には、１枚の基板を有する
パワー半導体モジュールの代表的な構造が図示され、ま
たＡｌ2 Ｏ3 セラミック板を金属と直接結合する２つの
方法が記載されている。この慣用の技術によれば台板
（例えば銅板）上にＡｌ2 Ｏ3 セラミック板をろう付け
し、その上にもう１つの銅板、モリブデン層及び最後に
シリコン半導体をそれぞれろう層によって設ける。この
セラミツ封着法によればＡｌ2 Ｏ3 セラミックを、ろう
付けする前にＣｕ／Ｃｕ2 Ｏからなる共融混合物を用い
てその両側に銅層を設け、次いでこれを台板例えば銅板
とろう付けする。この銅封着セラミック板は、モリブデ
ン中間層なしに直接ろう付けされるシリコンチップを支
持する。この場合プラスチックケーシングはモジュール
を損傷から保護する。
strate”（１９８６年３月）には、１枚の基板を有する
パワー半導体モジュールの代表的な構造が図示され、ま
たＡｌ2 Ｏ3 セラミック板を金属と直接結合する２つの
方法が記載されている。この慣用の技術によれば台板
（例えば銅板）上にＡｌ2 Ｏ3 セラミック板をろう付け
し、その上にもう１つの銅板、モリブデン層及び最後に
シリコン半導体をそれぞれろう層によって設ける。この
セラミツ封着法によればＡｌ2 Ｏ3 セラミックを、ろう
付けする前にＣｕ／Ｃｕ2 Ｏからなる共融混合物を用い
てその両側に銅層を設け、次いでこれを台板例えば銅板
とろう付けする。この銅封着セラミック板は、モリブデ
ン中間層なしに直接ろう付けされるシリコンチップを支
持する。この場合プラスチックケーシングはモジュール
を損傷から保護する。
【０００３】半導体モジュールを、特にパワーエレクト
ロニクス分野で使用した際に生じる熱による破壊から保
護するには、モジュールを冷却体と良好に熱伝導可能に
接触させることが必要である。このためにはモジュール
の銅支持板は平坦な冷却体に対して凸状に湾曲した面
を、有利には球面として有していなければならず、これ
によりモジュールを当該冷却体上に側方でねじ締めした
際、モジュールは機械的応力下に冷却体に押し付けられ
る。支持板の相応する形を得るには大きな問題が存在す
る。
ロニクス分野で使用した際に生じる熱による破壊から保
護するには、モジュールを冷却体と良好に熱伝導可能に
接触させることが必要である。このためにはモジュール
の銅支持板は平坦な冷却体に対して凸状に湾曲した面
を、有利には球面として有していなければならず、これ
によりモジュールを当該冷却体上に側方でねじ締めした
際、モジュールは機械的応力下に冷却体に押し付けられ
る。支持板の相応する形を得るには大きな問題が存在す
る。
【０００４】銅とＡｌ2 Ｏ3 の熱膨張係数は著しく異な
ることから、各板をろう付けする際に必然的に生じる熱
が、Ａｌ2 Ｏ3 セラミック及び銅支持板を異なって著し
く膨張させる（バイメタル効果）。その結果この構造体
が冷却した後もはや意図した平行な銅支持板ではなく、
セラミック板の状態に対して凸状に湾曲した銅支持板が
存在することになる。この事実は、冷却体への支持板の
良好な接触がこの構造体の側面でのみはなお確保される
が、中央部ではまったく接触しないか又は不良な状態で
接触するにすぎず、従って熱の放出にはほとんど役に立
たないことを意味する。
ることから、各板をろう付けする際に必然的に生じる熱
が、Ａｌ2 Ｏ3 セラミック及び銅支持板を異なって著し
く膨張させる（バイメタル効果）。その結果この構造体
が冷却した後もはや意図した平行な銅支持板ではなく、
セラミック板の状態に対して凸状に湾曲した銅支持板が
存在することになる。この事実は、冷却体への支持板の
良好な接触がこの構造体の側面でのみはなお確保される
が、中央部ではまったく接触しないか又は不良な状態で
接触するにすぎず、従って熱の放出にはほとんど役に立
たないことを意味する。
【０００５】凸状に湾曲した、できる限り球面に等しい
板構造体を得るには、十分に小さいセラミック板を、凸
状に予め変形処理した銅支持板上に軟ろう結合により設
け、その結果構造体の冷却後に所望の板構造体を少なく
とも近似して生ぜしめることができる。
板構造体を得るには、十分に小さいセラミック板を、凸
状に予め変形処理した銅支持板上に軟ろう結合により設
け、その結果構造体の冷却後に所望の板構造体を少なく
とも近似して生ぜしめることができる。
【０００６】関係式：Δｘ＝Δα・ΔＴ・１（式中Δｘ
は線膨張の差、Δαはセラミック板及び銅板の線膨張係
数の差を表し、ΔＴはろうの融点と室温との間でのこの
構造体の温度差、１は設けるべきセラミック板の長さを
表す）により、不所望の支持板変形を阻止する好ましい
方法は、Δｘ従ってパラメータΔα、ΔＴ及び１をでき
る限り小さくした際に得られることが導き出される。し
かしこれには限界がある。すなわちΔαは単に材料との
関連において左右されるのみであり、従って基板材料と
して銅及びＡｌ2 Ｏ3 の使用が望まれる限り不変であ
る。ろう付け工程中と構造体の冷却後との温度差をでき
る限り小さく保つためには、融点の低いろうを使用する
必要があるが、後に半導体モジュールの運転に際して熱
の形で生じる電力損がろうを融解させるような低いもの
であってはならない。約１８０℃の融点が一般的であ
る。しかしこの処置は、より大きなセラミック板を使用
したい場合には十分ではない。なぜならセラミック板の
長さ１は同様に２つの材料の線膨張の差に関する式にお
いて比例的に関与するからである。唯一の大きなセラミ
ック板の代わりに複数の小さい板を使用することによ
り、その長さ１を希望通りのものにすることも提案され
ている。しかしこの処置は、多くの個別部材をその都度
組み合わさなければならず、更に個々の板間を付加的に
結合する必要があることから、この可能性は総合的に見
て不経済である。
は線膨張の差、Δαはセラミック板及び銅板の線膨張係
数の差を表し、ΔＴはろうの融点と室温との間でのこの
構造体の温度差、１は設けるべきセラミック板の長さを
表す）により、不所望の支持板変形を阻止する好ましい
方法は、Δｘ従ってパラメータΔα、ΔＴ及び１をでき
る限り小さくした際に得られることが導き出される。し
かしこれには限界がある。すなわちΔαは単に材料との
関連において左右されるのみであり、従って基板材料と
して銅及びＡｌ2 Ｏ3 の使用が望まれる限り不変であ
る。ろう付け工程中と構造体の冷却後との温度差をでき
る限り小さく保つためには、融点の低いろうを使用する
必要があるが、後に半導体モジュールの運転に際して熱
の形で生じる電力損がろうを融解させるような低いもの
であってはならない。約１８０℃の融点が一般的であ
る。しかしこの処置は、より大きなセラミック板を使用
したい場合には十分ではない。なぜならセラミック板の
長さ１は同様に２つの材料の線膨張の差に関する式にお
いて比例的に関与するからである。唯一の大きなセラミ
ック板の代わりに複数の小さい板を使用することによ
り、その長さ１を希望通りのものにすることも提案され
ている。しかしこの処置は、多くの個別部材をその都度
組み合わさなければならず、更に個々の板間を付加的に
結合する必要があることから、この可能性は総合的に見
て不経済である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡単かつ経
済的にろう処理によって変形した基板を規定の予め与え
られた形にすることのできる方法、及びこの方法を実施
するための装置を提供することを課題とする。
済的にろう処理によって変形した基板を規定の予め与え
られた形にすることのできる方法、及びこの方法を実施
するための装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、基板をプレス皿内で、基板の少なくともプレス皿の
表面に隣接する板がプレス皿の予め与えられた形に合わ
されまたこれにより永久変形が得られるような温度及び
圧力にさらすことによって解決される。
ば、基板をプレス皿内で、基板の少なくともプレス皿の
表面に隣接する板がプレス皿の予め与えられた形に合わ
されまたこれにより永久変形が得られるような温度及び
圧力にさらすことによって解決される。
【０００９】この方法及び方法を実施する装置を用い
て、ろう層によって結合された、熱膨張係数の異なる板
を、これらが予め与えられた構造体の形に最適に適合さ
れ得るように変形することができる。特にＡｌ2 Ｏ3 か
らなるセラミック板と軟ろう層により結合された銅から
なる支持板を、例えば冷却体に対して凸状の予め与えら
れた形にすることができる。
て、ろう層によって結合された、熱膨張係数の異なる板
を、これらが予め与えられた構造体の形に最適に適合さ
れ得るように変形することができる。特にＡｌ2 Ｏ3 か
らなるセラミック板と軟ろう層により結合された銅から
なる支持板を、例えば冷却体に対して凸状の予め与えら
れた形にすることができる。
【００１０】特に、その製造に関しても特に、銅支持板
の形を凸状に湾曲した球面として構成することが好まし
い。Ａｌ2 Ｏ3 セラミック、ろう層及び支持板からなる
構造体を後に、すなわちろう付け終了後に本発明により
所望の形に変形し得ることは特に有利である。Ａｌ2 Ｏ
3 と銅の膨張係数が異なることから最初の冷却工程後に
生じる機械的応力が、本発明による新たな加熱によって
著しく減少し、その結果これに伴う材料のひずみが低下
する限り、本方法は有利に作用する。
の形を凸状に湾曲した球面として構成することが好まし
い。Ａｌ2 Ｏ3 セラミック、ろう層及び支持板からなる
構造体を後に、すなわちろう付け終了後に本発明により
所望の形に変形し得ることは特に有利である。Ａｌ2 Ｏ
3 と銅の膨張係数が異なることから最初の冷却工程後に
生じる機械的応力が、本発明による新たな加熱によって
著しく減少し、その結果これに伴う材料のひずみが低下
する限り、本方法は有利に作用する。
【００１１】特に有利なのはこの方法を特に簡単かつ経
済的に使用することができることであり、この場合その
所属装置は加熱可能の母型と加圧用機械装置とからのみ
なる。この加圧装置は、基板のプレス皿に隣接する板の
突出縁部にのみ作用し、従ってセラミック並びにその上
に取り付けられたチップを損傷しないように構成されて
いる。更に加熱温度はろうの固有の融点よりも低いこと
が好ましく、これにより構造体の加熱に際してろう層の
厚さを好ましくなく変える可能性のあるろうの実質的な
流出並びに供給された熱による材料の損傷は気遣う必要
がない。加圧工程中に供給される熱はろうを可塑性にし
得ることから、加熱することなく加圧した場合にろう内
に生じる可能性のある亀裂の発生は阻止される。
済的に使用することができることであり、この場合その
所属装置は加熱可能の母型と加圧用機械装置とからのみ
なる。この加圧装置は、基板のプレス皿に隣接する板の
突出縁部にのみ作用し、従ってセラミック並びにその上
に取り付けられたチップを損傷しないように構成されて
いる。更に加熱温度はろうの固有の融点よりも低いこと
が好ましく、これにより構造体の加熱に際してろう層の
厚さを好ましくなく変える可能性のあるろうの実質的な
流出並びに供給された熱による材料の損傷は気遣う必要
がない。加圧工程中に供給される熱はろうを可塑性にし
得ることから、加熱することなく加圧した場合にろう内
に生じる可能性のある亀裂の発生は阻止される。
【００１２】
【実施例】次に本発明を図１〜図５に基づき更に詳述す
るが、これから他の詳細な説明、特徴及び利点が明らか
である。
るが、これから他の詳細な説明、特徴及び利点が明らか
である。
【００１３】図４に示したパワー半導体モジュール１の
基本構造は銅支持板２、軟ろう層３により設けられたＡ
ｌ2 Ｏ3 セラミック板４からなり、このセラミック板４
上にはもう１つのろう層５により固有の半導体構成素子
６が固定されている。プラスチックケーシング７は半導
体モジュール１を損傷から保護するものである。
基本構造は銅支持板２、軟ろう層３により設けられたＡ
ｌ2 Ｏ3 セラミック板４からなり、このセラミック板４
上にはもう１つのろう層５により固有の半導体構成素子
６が固定されている。プラスチックケーシング７は半導
体モジュール１を損傷から保護するものである。
【００１４】図５には、構造体が常法で大表面の軟ろう
結合材３を冷却した後にどのような状態で存在するかが
示されている。大表面の軟ろう結合材３、セラミック板
４及び銅板２がその製造前に平行して配列されている場
合には、銅（αＣｕ＝１７５×１０-6）及びＡｌ2 Ｏ3
（αＡｌ2 Ｏ3 ＝６６×１０-6 ）がその熱膨張係数α
を著しく異にすることによって必然的に、銅支持板２は
構造体の冷却後、セラミック板４に対して凹状に変形す
る。銅板２のこの凹状又はくぼみの発生は、平坦な冷却
体８に対する銅板２の良好な熱結合がもはや確保され得
ないことを意味する。これに対しろう結合材３の冷却後
僅かに凸状に構成された支持板形状は理想的である。そ
れというのも次に支持板２の外面を冷却体８と結合した
場合、例えばねじ締め９した場合、特に密の機械的結
合、従って相応して良好な熱結合が得られるからであ
る。
結合材３を冷却した後にどのような状態で存在するかが
示されている。大表面の軟ろう結合材３、セラミック板
４及び銅板２がその製造前に平行して配列されている場
合には、銅（αＣｕ＝１７５×１０-6）及びＡｌ2 Ｏ3
（αＡｌ2 Ｏ3 ＝６６×１０-6 ）がその熱膨張係数α
を著しく異にすることによって必然的に、銅支持板２は
構造体の冷却後、セラミック板４に対して凹状に変形す
る。銅板２のこの凹状又はくぼみの発生は、平坦な冷却
体８に対する銅板２の良好な熱結合がもはや確保され得
ないことを意味する。これに対しろう結合材３の冷却後
僅かに凸状に構成された支持板形状は理想的である。そ
れというのも次に支持板２の外面を冷却体８と結合した
場合、例えばねじ締め９した場合、特に密の機械的結
合、従って相応して良好な熱結合が得られるからであ
る。
【００１５】冷却状態でこの僅かに凸状化した支持板形
状を得るには、ろう付け前にあっては比較的強く凸状に
変形されている支持板２を使用することが提案され、そ
の結果ろう層３を冷却した後銅板２の所望の残留凸面状
が存在することになる。この方法は十分に小さいセラミ
ック板４に対してのみ適しており、それは、一層大きな
セラミック板４をろう付けする場合、支持板２の凸状の
予備変形が大表面のろう層３の冷却後における支持板２
の凹状変形を阻止するには不十分であることを実験結果
が示しているからである。この場合にも図５に示した不
所望の構造体が生じる。更に、小型にしたセラミック板
４をろう付けするこの方法は、付加的に相互配線をする
必要があることから費用が嵩む。
状を得るには、ろう付け前にあっては比較的強く凸状に
変形されている支持板２を使用することが提案され、そ
の結果ろう層３を冷却した後銅板２の所望の残留凸面状
が存在することになる。この方法は十分に小さいセラミ
ック板４に対してのみ適しており、それは、一層大きな
セラミック板４をろう付けする場合、支持板２の凸状の
予備変形が大表面のろう層３の冷却後における支持板２
の凹状変形を阻止するには不十分であることを実験結果
が示しているからである。この場合にも図５に示した不
所望の構造体が生じる。更に、小型にしたセラミック板
４をろう付けするこの方法は、付加的に相互配線をする
必要があることから費用が嵩む。
【００１６】図１〜図３により本発明の詳しい実施例を
説明する。図１は本発明による装置を示すものである。
加熱可能の皿１４は凸状に前変形された塊状の板からな
り、その下面全体にわたって大きい面積で加熱ら線１６
が施されている。ケーシングの取り付け及び充填まです
でに完全に仕上げられ、基板２、３、４を有する使用可
能状態の半導体モジュール１は皿１４内に配置されてい
る。この場合明確に示すために皿１４及び加圧装置１０
のプレート１１の湾曲は著しく誇張して示されている。
説明する。図１は本発明による装置を示すものである。
加熱可能の皿１４は凸状に前変形された塊状の板からな
り、その下面全体にわたって大きい面積で加熱ら線１６
が施されている。ケーシングの取り付け及び充填まです
でに完全に仕上げられ、基板２、３、４を有する使用可
能状態の半導体モジュール１は皿１４内に配置されてい
る。この場合明確に示すために皿１４及び加圧装置１０
のプレート１１の湾曲は著しく誇張して示されている。
【００１７】市販のモジュール１の基板２、３、４の銅
板２は、銅板２の４つのすべての側面がろう付けされた
セラミック板４を越えて突出しており、従って銅板２を
冷却体８とねじ締め９するためのモジュール１の横側面
でも、また長手側面１５でも突出しているように大きい
点に注意すべきである。
板２は、銅板２の４つのすべての側面がろう付けされた
セラミック板４を越えて突出しており、従って銅板２を
冷却体８とねじ締め９するためのモジュール１の横側面
でも、また長手側面１５でも突出しているように大きい
点に注意すべきである。
【００１８】銅板２のこの狭い突出長手縁１５は変形加
圧装置１０に対する作用面を構成する。固有の加圧装置
１０は、皿１４に合わせて凸状に構成された下縁１２を
有する２つの平行に配置されたプレート１１からなり、
プレートの厚さは銅板２の突出する長手縁１５の幅に等
しく、またその間隔は、これが半導体モジュール１のセ
ラミック板４に接して滑走し、銅板２の前記長手縁１５
上に載るように選定されている。
圧装置１０に対する作用面を構成する。固有の加圧装置
１０は、皿１４に合わせて凸状に構成された下縁１２を
有する２つの平行に配置されたプレート１１からなり、
プレートの厚さは銅板２の突出する長手縁１５の幅に等
しく、またその間隔は、これが半導体モジュール１のセ
ラミック板４に接して滑走し、銅板２の前記長手縁１５
上に載るように選定されている。
【００１９】結合されたプレート１１は垂直方向に移動
可能に配置されていることから、上方から結合プレート
１１に作用する力１３はプレート１１を介して銅支持板
２の突出長手縁１５に伝達される。
可能に配置されていることから、上方から結合プレート
１１に作用する力１３はプレート１１を介して銅支持板
２の突出長手縁１５に伝達される。
【００２０】図２は加熱ら線１６を有する皿１４並び
に、皿１４内に存在する半導体モジュール１の基板２、
３、４を示す。矢印１３は加圧プレート１１から生じる
力を示すものであり、これは銅支持板２の長手縁１５上
に作用する。プレートの下縁１２は凸状でありまた皿１
４も同じ曲率で凸状に成形されていることから、半導体
モジュール１の銅板２はこの力の作用下に相応して変形
する。この場合銅板２の剛性は、長手縁１５だけでな
く、全銅板２を良好に皿１４の凸状面に押し付ける。変
形は、プレス処理中同時に皿１４の加熱ら線１６を介し
て、ろう層３のろうが可塑性になるが、融点には達しな
い程度に熱を供給することによって容易に行われる。モ
ジュール１は固有の変形前に約１５０℃に予備加熱し、
その後に初めて加熱されたプレス皿１４内に配置するの
が有利である。加熱装置１０を用いてプレス皿１４に銅
板２を押し付ける処理は、加熱ら線１６からプレス皿１
４を介して半導体モジュール１の加熱すべきろう層３へ
の良好な熱流を可能とする。
に、皿１４内に存在する半導体モジュール１の基板２、
３、４を示す。矢印１３は加圧プレート１１から生じる
力を示すものであり、これは銅支持板２の長手縁１５上
に作用する。プレートの下縁１２は凸状でありまた皿１
４も同じ曲率で凸状に成形されていることから、半導体
モジュール１の銅板２はこの力の作用下に相応して変形
する。この場合銅板２の剛性は、長手縁１５だけでな
く、全銅板２を良好に皿１４の凸状面に押し付ける。変
形は、プレス処理中同時に皿１４の加熱ら線１６を介し
て、ろう層３のろうが可塑性になるが、融点には達しな
い程度に熱を供給することによって容易に行われる。モ
ジュール１は固有の変形前に約１５０℃に予備加熱し、
その後に初めて加熱されたプレス皿１４内に配置するの
が有利である。加熱装置１０を用いてプレス皿１４に銅
板２を押し付ける処理は、加熱ら線１６からプレス皿１
４を介して半導体モジュール１の加熱すべきろう層３へ
の良好な熱流を可能とする。
【００２１】図３は本発明による方法を使用した後、半
導体モジュール１を室温に冷却した後の半導体モジュー
ル１の基板２、３、４を示すものである。基板２、３、
４の変形は部分的に戻され、従って全体的には所望の残
留凸面状が残り、永続的に固定される。
導体モジュール１を室温に冷却した後の半導体モジュー
ル１の基板２、３、４を示すものである。基板２、３、
４の変形は部分的に戻され、従って全体的には所望の残
留凸面状が残り、永続的に固定される。
【００２２】具体的な実施例では、寸法９４mm×３４mm
×３mm（長さ×幅×厚さ）の変形すべき銅支持板２及び
ろう箔３によりろう付けされた寸法６１mm×２９mm×０
６３５mmのＡｌ2 Ｏ3 セラミック板４を有する市販のパ
ワー半導体モジュール１を使用した。銅板２とＡｌ2 Ｏ
3 セラミック板４との間の厚さ約０２mmの軟ろう層３
は、融点１８３℃の組成ＰｂＳｎＡｇ４０／５９／１の
合金に相当する。この場合ろう３を可塑性にするため１
３０℃〜１５０℃の加熱温度が使用される。実験では特
に１５０℃で加工した。同時に銅板２の長手側面１５に
かけられた圧力を５秒間維持し、その際銅板２は９００
μm （加圧方向に対して垂直に測定した）押し曲げられ
た。加圧装置１０、１４から取り出し、モジュール１を
室温に冷却した際、変形は１００μm に戻り、その結果
銅支持板２の所望の残留凸面状は永続的に固定される。
銅板２を大きい面積の平坦な冷却体８と側方でねじ締め
９した際、僅かな機械的応力下に、半導体モジュール１
は冷却体８に理想的に熱結合を生じ、従って総体的に最
良の熱供給の可能性が保証される。
×３mm（長さ×幅×厚さ）の変形すべき銅支持板２及び
ろう箔３によりろう付けされた寸法６１mm×２９mm×０
６３５mmのＡｌ2 Ｏ3 セラミック板４を有する市販のパ
ワー半導体モジュール１を使用した。銅板２とＡｌ2 Ｏ
3 セラミック板４との間の厚さ約０２mmの軟ろう層３
は、融点１８３℃の組成ＰｂＳｎＡｇ４０／５９／１の
合金に相当する。この場合ろう３を可塑性にするため１
３０℃〜１５０℃の加熱温度が使用される。実験では特
に１５０℃で加工した。同時に銅板２の長手側面１５に
かけられた圧力を５秒間維持し、その際銅板２は９００
μm （加圧方向に対して垂直に測定した）押し曲げられ
た。加圧装置１０、１４から取り出し、モジュール１を
室温に冷却した際、変形は１００μm に戻り、その結果
銅支持板２の所望の残留凸面状は永続的に固定される。
銅板２を大きい面積の平坦な冷却体８と側方でねじ締め
９した際、僅かな機械的応力下に、半導体モジュール１
は冷却体８に理想的に熱結合を生じ、従って総体的に最
良の熱供給の可能性が保証される。
【図１】加圧装置及び半導体モジュールを有するプレス
皿の略示図である。
皿の略示図である。
【図２】大表面軟ろう結合材により施されたセラミック
板を有する銅支持板からなりプレス皿内に存在する基板
の横断面図である。
板を有する銅支持板からなりプレス皿内に存在する基板
の横断面図である。
【図３】冷却し母型から取り出した後の基板を示す横断
面図である。
面図である。
【図４】パワー半導体モジュールの基本構造を示す横断
面図である。
面図である。
【図５】大表面軟ろう結合材の冷却工程後におけるパワ
ー半導体モジュールの基板を示す横断面図である。
ー半導体モジュールの基板を示す横断面図である。
１ 半導体モジュール ２ 銅支持板 ３ 軟ろう層 ４ Ａｌ2 Ｏ3 セラミック板 ５ 硬ろう層 ６ Ｓｉチップ、半導体構成素子 ７ プラスチックケーシング ８ 冷却体 ９ ねじ １０ 加圧装置 １１ プレート １２ 凸状に構成された下縁 １３ 加圧力方向 １４ プレス皿 １５ 銅支持板２の突出した長手縁 １６ 加熱ら線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/15 (71)出願人 390041531 オイペック、オイロペイツシエ、ゲゼルシ ヤフト、フユア、ライスツングスハルプラ イター、ミツト、ベシユレンクテル、ハフ ツング、ウント、コンパニ、コマンデイー ト、ゲゼルシヤフト ＥＵＰＥＣ ＥＵＲＯＰＡＥＩＳＣＨＥ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＦＵＥＲ Ｌ ＥＩＳＴＵＮＧＳＨＡＬＢＬＥＩＴＥＲ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡ ＦＴＵＮＧ ＋ ＣＯＭＰＡＮＹ・ＫＯＭ ＭＡＤＩＴＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ドイツ連邦共和国ワルシユタインベレツケ （番地なし) (72)発明者 マルチン、フイグーラ ドイツ連邦共和国4784リユーテン−カレン ハルト、ウンテレシユタインプフオルテ39 (72)発明者 トーマス、リーワルト ドイツ連邦共和国4600ドルトムント50、イ ムケバンク６ (72)発明者 カールハインツ、ゾンマー ドイツ連邦共和国4788ワルシユタイン２、 ゲーテシユトラーセ12
Claims (13)
- 【請求項１】 ろう層を介して互いに結合された、熱膨
張係数の異なる少なくとも２枚の板からなる基板を変形
する方法において、基板（２、３、４）をプレス皿（１
４）内で、基板（２、３、４）の少なくともプレス皿
（１４）の表面に隣接する板（２）がプレス皿（１４）
の予め与えられた形に合わされまたこれにより永久変形
が得られるような温度及び圧力にさらすことを特徴とす
る基板の変形法。 - 【請求項２】 ろう（３）が可塑性を維持するような温
度を選択することを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 組成ＰｂＳｎＡｇ４０／５９／１のろう
（３）を使用することを特徴とする請求項１又は２記載
の方法。 - 【請求項４】 １３０℃〜１５０℃の範囲の温度を使用
することを特徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 １５０℃の温度を使用することを特徴と
する請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 板の１つ（４）が酸化アルミニウムから
なり、プレス皿（１４）の表面に隣接する他の板（２）
が銅からなることを特徴とする請求項１ないし４の１つ
に記載の方法。 - 【請求項７】 加圧装置（１０）が湾曲した下縁（１
２）を有する２つの平行に配置されたプレートを有し、
プレス皿（１４）が同じ曲率を有し、加圧装置（１０）
及び／又はプレス皿（１４）が板（２）を変形するため
に、湾曲した面に対して垂直に移動可能であることを特
徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法を実施す
る装置。 - 【請求項８】 プレス皿（１４）の曲率が基板（２、
３、４）に対して凸状に構成されていることを特徴とす
る請求項１ないし６の１つに記載の方法を実施する装
置。 - 【請求項９】 凸面状がプレス皿（１４）の長手方向並
びに横方向に施されていることを特徴とする請求項８記
載の装置。 - 【請求項１０】 凸面状が長手方向及び横方向で、これ
が球面と等しいように構成されていることを特徴とする
請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 プレス皿（１４）が加熱可能であるこ
とを特徴とする請求項７又は８記載の装置。 - 【請求項１２】 プレス皿（１４）が加熱ら線（１６）
を有することを特徴とする請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 半導体モジュールの半導体構成素子を
装備した基板において使用することを特徴とする請求項
１ないし６の１つに記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3940933A DE3940933C2 (de) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | Verfahren zum Verformen einer Basisplatte für Halbleitermodule und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens |
| DE3940933.3 | 1989-12-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06315925A true JPH06315925A (ja) | 1994-11-15 |
| JPH07110491B2 JPH07110491B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=6395270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2409733A Expired - Lifetime JPH07110491B2 (ja) | 1989-12-12 | 1990-12-11 | 基板の製造方法及び装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JPH07110491B2 (ja) |
| DE (1) | DE3940933C2 (ja) |
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| JPH07110491B2 (ja) | 1995-11-29 |
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