JPH10247698A - 絶縁性放熱板 - Google Patents
絶縁性放熱板Info
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- JPH10247698A JPH10247698A JP4920597A JP4920597A JPH10247698A JP H10247698 A JPH10247698 A JP H10247698A JP 4920597 A JP4920597 A JP 4920597A JP 4920597 A JP4920597 A JP 4920597A JP H10247698 A JPH10247698 A JP H10247698A
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- insulating
- insulating layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パッケージを構成する基板と半導体素子との
間に介装される絶縁性放熱板において、ＢｅＯを主成分
とするセラミックを用いた放熱板は非常に熱伝導率が大
きく、放熱性に優れているが、ＢｅＯ自身が毒性を有す
るため、代替材料が求められていた。この代替材料の一
つとして、ＡｌＮを主成分とするセラミックが挙げられ
るが、ＡｌＮの熱伝導率はＢｅＯのそれと比べると若干
劣るため、その厚さを薄くしなければならず、作製され
た放熱板の強度が小さくなって破損し易くなり、ハンド
リング性に問題が生ずるという課題があった。 【解決手段】 ＡｌＮを主成分とするセラミック等から
構成される絶縁層１１の両面に銅板１２が被着されたも
のを絶縁性放熱板１０として使用する。
間に介装される絶縁性放熱板において、ＢｅＯを主成分
とするセラミックを用いた放熱板は非常に熱伝導率が大
きく、放熱性に優れているが、ＢｅＯ自身が毒性を有す
るため、代替材料が求められていた。この代替材料の一
つとして、ＡｌＮを主成分とするセラミックが挙げられ
るが、ＡｌＮの熱伝導率はＢｅＯのそれと比べると若干
劣るため、その厚さを薄くしなければならず、作製され
た放熱板の強度が小さくなって破損し易くなり、ハンド
リング性に問題が生ずるという課題があった。 【解決手段】 ＡｌＮを主成分とするセラミック等から
構成される絶縁層１１の両面に銅板１２が被着されたも
のを絶縁性放熱板１０として使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は絶縁性放熱板に関
し、より詳細には半導体素子とパッケージを構成する基
板とを絶縁しながら半導体素子の放熱効率を高める目的
で使用される絶縁性放熱板に関する。
し、より詳細には半導体素子とパッケージを構成する基
板とを絶縁しながら半導体素子の放熱効率を高める目的
で使用される絶縁性放熱板に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路等の半導体素子は、通常、パッ
ケージを構成する基板上に搭載され、ワイヤボンディン
グ等の接続手段により前記基板上に形成された配線パタ
ーンと電気的に接続される。前記基板には種々の形態の
外部接続用端子が形成されており、前記基板上に形成さ
れた配線パターンと前記外部接続用端子とは、前記基板
の内部に形成された配線等を介して接続されている。半
導体素子が搭載された前記基板を含むパッケージを種々
の電子部品に実装する際には、前記外部接続用端子をマ
ザーボードに形成された接続端子と接続させる。
ケージを構成する基板上に搭載され、ワイヤボンディン
グ等の接続手段により前記基板上に形成された配線パタ
ーンと電気的に接続される。前記基板には種々の形態の
外部接続用端子が形成されており、前記基板上に形成さ
れた配線パターンと前記外部接続用端子とは、前記基板
の内部に形成された配線等を介して接続されている。半
導体素子が搭載された前記基板を含むパッケージを種々
の電子部品に実装する際には、前記外部接続用端子をマ
ザーボードに形成された接続端子と接続させる。
【０００３】大容量で動作中に大量の熱を発生する半導
体素子を前記基板に搭載する場合、前記半導体素子と前
記基板との間に放熱板を介装することにより、前記半導
体素子より発生する熱を横方向に放散させ、前記半導体
素子の温度上昇による誤動作を防止するタイプのものが
使用されている。また、この放熱板には絶縁性を有する
ものと導電性を有するものとの２種類のものが存在し、
前記半導体素子と前記基板とを絶縁する必要がない場合
には、例えばＣｕ、Ｍｏ等の金属からなる導電性放熱板
等が使用され、前記半導体素子と前記基板とを絶縁する
必要がある場合には、例えばベリリア（ＢｅＯ）を主成
分とするセラミック層の両面にメタライズ層が形成され
た絶縁性放熱板等が使用される。
体素子を前記基板に搭載する場合、前記半導体素子と前
記基板との間に放熱板を介装することにより、前記半導
体素子より発生する熱を横方向に放散させ、前記半導体
素子の温度上昇による誤動作を防止するタイプのものが
使用されている。また、この放熱板には絶縁性を有する
ものと導電性を有するものとの２種類のものが存在し、
前記半導体素子と前記基板とを絶縁する必要がない場合
には、例えばＣｕ、Ｍｏ等の金属からなる導電性放熱板
等が使用され、前記半導体素子と前記基板とを絶縁する
必要がある場合には、例えばベリリア（ＢｅＯ）を主成
分とするセラミック層の両面にメタライズ層が形成され
た絶縁性放熱板等が使用される。
【０００４】ＢｅＯを主成分とするセラミック層が用い
られた絶縁性放熱板（以下、ＢｅＯ含有絶縁性放熱板と
記す）は、非常に熱伝導率が大きく、放熱特性に優れて
いるが、ＢｅＯ自身が毒性を有するため、放熱板を製造
する作業者の健康管理の観点から使用が好ましくなく、
ＢｅＯに代わる代替材料が求められていた。
られた絶縁性放熱板（以下、ＢｅＯ含有絶縁性放熱板と
記す）は、非常に熱伝導率が大きく、放熱特性に優れて
いるが、ＢｅＯ自身が毒性を有するため、放熱板を製造
する作業者の健康管理の観点から使用が好ましくなく、
ＢｅＯに代わる代替材料が求められていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記代替材料として、
例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等からなるセラミッ
クが挙げられるが、これら材料の中で、ＡｌＮを主成分
とするセラミック（以下、単にＡｌＮとも記す）は無毒
であり、ＢｅＯを主成分とするセラミック（以下、単に
ＢｅＯとも記す）と比べると安価である。しかし、Ａｌ
Ｎの熱伝導率はＢｅＯの熱伝導率と比べると若干劣る。
従って、ＡｌＮを単独で使用した絶縁性放熱板を作製し
ようとすると、熱抵抗値を小さくするためにその厚さを
薄くしなければならず、そのため作製された放熱板の強
度が小さくなって破損し易くなり、ハンドリング性にも
問題が生じ、放熱板として使用するのが難しいという課
題があった。
例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等からなるセラミッ
クが挙げられるが、これら材料の中で、ＡｌＮを主成分
とするセラミック（以下、単にＡｌＮとも記す）は無毒
であり、ＢｅＯを主成分とするセラミック（以下、単に
ＢｅＯとも記す）と比べると安価である。しかし、Ａｌ
Ｎの熱伝導率はＢｅＯの熱伝導率と比べると若干劣る。
従って、ＡｌＮを単独で使用した絶縁性放熱板を作製し
ようとすると、熱抵抗値を小さくするためにその厚さを
薄くしなければならず、そのため作製された放熱板の強
度が小さくなって破損し易くなり、ハンドリング性にも
問題が生じ、放熱板として使用するのが難しいという課
題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段及びその効果】本発明者ら
は上記課題に鑑み、その強度やハンドリング性に問題が
なく、しかも熱伝導率が大きな放熱板を得ることを目的
として検討を行ったところ、ＡｌＮ等の絶縁性を有する
材料と銅板とで複合材料を構成することにより、その強
度が向上すると共にハンドリング性も向上し、しかも熱
伝導率の大きな放熱板となることを見い出し本発明を完
成するに至った。
は上記課題に鑑み、その強度やハンドリング性に問題が
なく、しかも熱伝導率が大きな放熱板を得ることを目的
として検討を行ったところ、ＡｌＮ等の絶縁性を有する
材料と銅板とで複合材料を構成することにより、その強
度が向上すると共にハンドリング性も向上し、しかも熱
伝導率の大きな放熱板となることを見い出し本発明を完
成するに至った。
【０００７】すなわち本発明に係る絶縁性放熱板（１）
は、一主面に半導体素子が接合される絶縁性放熱板にお
いて、絶縁層の両面又は片面に銅板が被着されているこ
とを特徴としている。
は、一主面に半導体素子が接合される絶縁性放熱板にお
いて、絶縁層の両面又は片面に銅板が被着されているこ
とを特徴としている。
【０００８】上記絶縁性放熱板（１）によれば、前記絶
縁層に前記銅板が被着されているため、熱伝導率が向上
し、しかも前記銅板により強度も向上するためハンドリ
ング性も向上し、絶縁性放熱板としての要求特性を満足
するものとなる。
縁層に前記銅板が被着されているため、熱伝導率が向上
し、しかも前記銅板により強度も向上するためハンドリ
ング性も向上し、絶縁性放熱板としての要求特性を満足
するものとなる。
【０００９】また本発明に係る絶縁性放熱板（２）は、
上記絶縁性放熱板（１）において、前記絶縁層がＡｌＮ
を主成分とするセラミックにより構成されていることを
特徴としている。
上記絶縁性放熱板（１）において、前記絶縁層がＡｌＮ
を主成分とするセラミックにより構成されていることを
特徴としている。
【００１０】上記絶縁性放熱板（２）によれば、前記絶
縁層がＡｌＮを主成分とするセラミックにより構成され
ているので、Ｔｉ、Ｚｒ等の活性金属を含んだペースト
等を前記絶縁層と銅板との間に配置し、不活性ガス中で
加熱する方法をとることにより容易にかつ安価に両者を
接合させることができ、従来のＢｅＯ含有絶縁性放熱板
と比べると安価で、かつ毒性がなく、しかも放熱特性も
前記ＢｅＯ含有絶縁性放熱板と殆ど差がない絶縁性放熱
板を提供することができる。
縁層がＡｌＮを主成分とするセラミックにより構成され
ているので、Ｔｉ、Ｚｒ等の活性金属を含んだペースト
等を前記絶縁層と銅板との間に配置し、不活性ガス中で
加熱する方法をとることにより容易にかつ安価に両者を
接合させることができ、従来のＢｅＯ含有絶縁性放熱板
と比べると安価で、かつ毒性がなく、しかも放熱特性も
前記ＢｅＯ含有絶縁性放熱板と殆ど差がない絶縁性放熱
板を提供することができる。
【００１１】また本発明に係る絶縁性放熱板（３）は、
上記絶縁性放熱板（２）において、前記絶縁層の厚さが
０．２〜０．７ｍｍであり、銅板の厚さが０．１〜０．
４ｍｍであることを特徴としている。
上記絶縁性放熱板（２）において、前記絶縁層の厚さが
０．２〜０．７ｍｍであり、銅板の厚さが０．１〜０．
４ｍｍであることを特徴としている。
【００１２】上記絶縁性放熱板（３）によれば、厚さが
従来のＢｅＯ含有絶縁性放熱板と余り変わらず、放熱特
性も前記ＢｅＯ含有絶縁性放熱板と略同等の絶縁性放熱
板を提供することができる。
従来のＢｅＯ含有絶縁性放熱板と余り変わらず、放熱特
性も前記ＢｅＯ含有絶縁性放熱板と略同等の絶縁性放熱
板を提供することができる。
【００１３】また本発明に係る絶縁性放熱板（４）は、
上記絶縁性放熱板（１）〜（３）のいずれかにおいて、
半導体素子とパッケージを構成する基板との間に介装さ
れることを特徴としている。
上記絶縁性放熱板（１）〜（３）のいずれかにおいて、
半導体素子とパッケージを構成する基板との間に介装さ
れることを特徴としている。
【００１４】上記絶縁性放熱板（４）によれば、前記絶
縁性放熱板は放熱特性等の諸特性に優れるため、パワー
デバイス等において、前記半導体素子と前記基板との間
に介装される絶縁性放熱板として、最適な部材となる。
縁性放熱板は放熱特性等の諸特性に優れるため、パワー
デバイス等において、前記半導体素子と前記基板との間
に介装される絶縁性放熱板として、最適な部材となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る絶縁性放熱板
の実施の形態を図面に基づいて説明する。
の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】図１は、実施の形態（１）に係る絶縁性放
熱板を模式的に示した断面図である。
熱板を模式的に示した断面図である。
【００１７】絶縁性放熱板１０の中央部分には、樹脂、
セラミック等より構成される絶縁層１１が存在し、この
絶縁層１１の両面に銅板１２が被着されている。
セラミック等より構成される絶縁層１１が存在し、この
絶縁層１１の両面に銅板１２が被着されている。
【００１８】絶縁層１１の構成材料は、なるべく熱伝導
率が大きいものが好ましく、樹脂としては、例えば高熱
伝導性のセラミック等を含有する耐熱性の樹脂が挙げら
れ、セラミックとしては、例えばＳｉＣ、ＡｌＮを主成
分とするセラミック等が挙げられる。これらの中で、Ａ
ｌＮを主成分とするセラミックは、その熱伝導率が１６
０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋと大きいため放熱特性に優れてお
り、放熱板を構成する材料として適している。また、銅
板１２の熱伝導率は、約４００Ｗ／ｍ・Ｋと、ＢｅＯの
２２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋと比べても遥かに大きい値を
有するため、銅板１２を絶縁層１１の両面に接合するこ
とにより放熱特性に優れたものとすることができると同
時に、その強度も大きくすることができ、ハンドリング
性も向上する。また、銅板１２の熱伝導率が大きいた
め、同程度の放熱特性を必要とするのであれば、絶縁性
放熱板１０の厚さを従来のＢｅＯ含有絶縁性放熱板と余
り変わらないものとすることができる。
率が大きいものが好ましく、樹脂としては、例えば高熱
伝導性のセラミック等を含有する耐熱性の樹脂が挙げら
れ、セラミックとしては、例えばＳｉＣ、ＡｌＮを主成
分とするセラミック等が挙げられる。これらの中で、Ａ
ｌＮを主成分とするセラミックは、その熱伝導率が１６
０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋと大きいため放熱特性に優れてお
り、放熱板を構成する材料として適している。また、銅
板１２の熱伝導率は、約４００Ｗ／ｍ・Ｋと、ＢｅＯの
２２０〜２５０Ｗ／ｍ・Ｋと比べても遥かに大きい値を
有するため、銅板１２を絶縁層１１の両面に接合するこ
とにより放熱特性に優れたものとすることができると同
時に、その強度も大きくすることができ、ハンドリング
性も向上する。また、銅板１２の熱伝導率が大きいた
め、同程度の放熱特性を必要とするのであれば、絶縁性
放熱板１０の厚さを従来のＢｅＯ含有絶縁性放熱板と余
り変わらないものとすることができる。
【００１９】例えば、ＡｌＮを主成分とする絶縁層１１
の厚さｄ1 を０．３ｍｍ、銅板１２の厚さｄ2 （ｄ3 ）
を０．１５ｍｍとすると、絶縁性放熱板１０全体の厚さ
は０．６ｍｍとなり、この絶縁性放熱板１０の熱抵抗値
は約０．９５℃／Ｗとなるが、従来のＢｅＯ含有絶縁性
放熱板で、厚さが０．６３５ｍｍのものは熱抵抗値が約
０．９９℃／Ｗであり、絶縁性放熱板１０の熱抵抗値と
余り変わらない。このように、ＡｌＮを主成分とする絶
縁層１１と銅板１２とを組合せることにより、ＢｅＯ含
有絶縁性放熱板と略同じ厚さで、放熱特性が略同等の絶
縁性放熱板１０を設計することができる。
の厚さｄ1 を０．３ｍｍ、銅板１２の厚さｄ2 （ｄ3 ）
を０．１５ｍｍとすると、絶縁性放熱板１０全体の厚さ
は０．６ｍｍとなり、この絶縁性放熱板１０の熱抵抗値
は約０．９５℃／Ｗとなるが、従来のＢｅＯ含有絶縁性
放熱板で、厚さが０．６３５ｍｍのものは熱抵抗値が約
０．９９℃／Ｗであり、絶縁性放熱板１０の熱抵抗値と
余り変わらない。このように、ＡｌＮを主成分とする絶
縁層１１と銅板１２とを組合せることにより、ＢｅＯ含
有絶縁性放熱板と略同じ厚さで、放熱特性が略同等の絶
縁性放熱板１０を設計することができる。
【００２０】絶縁性放熱板１０を構成する絶縁層１１の
厚さｄ1 は０．２〜０．７ｍｍ程度が好ましく、銅板１
２の厚さｄ2 （ｄ3 ）は０．１〜０．４ｍｍ程度が好ま
しい。絶縁層１１の厚さｄ1 が０．２ｍｍ未満である
と、その強度が低下して銅板１２を接合する工程で破損
等が発生し易くなり、他方、絶縁層１１の厚さｄ1 が
０．７ｍｍを超えると熱抵抗が大きくなり放熱板として
の特性が低下する。また、銅板１２の厚さｄ2 （ｄ3 ）
を０．１ｍｍ未満に設定しようとすると、厚さが薄すぎ
るため高度な作製技術を必要とし、そのために作製費用
が上昇し、他方、銅板１２の厚さｄ2 （ｄ3 ）が０．４
ｍｍを超えると、絶縁性放熱板１０全体の厚さが厚くな
りすぎる。なお、２枚の銅板１２の厚さはそれぞれ異な
っていてもよい。
厚さｄ1 は０．２〜０．７ｍｍ程度が好ましく、銅板１
２の厚さｄ2 （ｄ3 ）は０．１〜０．４ｍｍ程度が好ま
しい。絶縁層１１の厚さｄ1 が０．２ｍｍ未満である
と、その強度が低下して銅板１２を接合する工程で破損
等が発生し易くなり、他方、絶縁層１１の厚さｄ1 が
０．７ｍｍを超えると熱抵抗が大きくなり放熱板として
の特性が低下する。また、銅板１２の厚さｄ2 （ｄ3 ）
を０．１ｍｍ未満に設定しようとすると、厚さが薄すぎ
るため高度な作製技術を必要とし、そのために作製費用
が上昇し、他方、銅板１２の厚さｄ2 （ｄ3 ）が０．４
ｍｍを超えると、絶縁性放熱板１０全体の厚さが厚くな
りすぎる。なお、２枚の銅板１２の厚さはそれぞれ異な
っていてもよい。
【００２１】ＡｌＮを主成分とするセラミック層（絶縁
層１１）の組成は特に限定されるものではないが、例え
ばＡｌＮ粉末に、焼結助剤としてアルミニウム化合物、
カルシウム化合物、イットリウム化合物等を添加し、窒
素雰囲気中、１６００〜１８００℃で焼成することによ
り製造されたＡｌＮを用いることができる。前記アルミ
ニウム化合物としては、例えばＡｌ2 Ｏ3 等、前記カル
シウム化合物としては、例えばＣａＯ、ＣａＣＯ3 、Ｃ
ａＦ2 等、前記イットリウム化合物としては、例えばＹ
2 Ｏ3 、ＹＦ3 等が挙げられる。
層１１）の組成は特に限定されるものではないが、例え
ばＡｌＮ粉末に、焼結助剤としてアルミニウム化合物、
カルシウム化合物、イットリウム化合物等を添加し、窒
素雰囲気中、１６００〜１８００℃で焼成することによ
り製造されたＡｌＮを用いることができる。前記アルミ
ニウム化合物としては、例えばＡｌ2 Ｏ3 等、前記カル
シウム化合物としては、例えばＣａＯ、ＣａＣＯ3 、Ｃ
ａＦ2 等、前記イットリウム化合物としては、例えばＹ
2 Ｏ3 、ＹＦ3 等が挙げられる。
【００２２】具体的には、ＡｌＮ粉末に上記焼結助剤、
バインダ、及び可塑剤等を加えて混合したスラリをドク
タブレード法によりテープ状に成形し、パンチング等の
処理を施した後脱脂処理を施し、上記した条件で焼成す
ることによりＡｌＮを主成分とするセラミック層（Ａｌ
Ｎ板）を製造する。製造するＡｌＮ板は、複数の絶縁層
１１を作製することができるような大面積のものが好ま
しい。次に、得られた大面積のＡｌＮ板の両主面に同じ
面積の銅板を接合させて絶縁性放熱板１０用の複合体を
製造し、この複合体を切断することにより個々の絶縁性
放熱板１０を作製する。
バインダ、及び可塑剤等を加えて混合したスラリをドク
タブレード法によりテープ状に成形し、パンチング等の
処理を施した後脱脂処理を施し、上記した条件で焼成す
ることによりＡｌＮを主成分とするセラミック層（Ａｌ
Ｎ板）を製造する。製造するＡｌＮ板は、複数の絶縁層
１１を作製することができるような大面積のものが好ま
しい。次に、得られた大面積のＡｌＮ板の両主面に同じ
面積の銅板を接合させて絶縁性放熱板１０用の複合体を
製造し、この複合体を切断することにより個々の絶縁性
放熱板１０を作製する。
【００２３】ＡｌＮ板に銅板を接合する方法としては、
いわゆる酸化処理法（ＤＢＣ法）又は活性金属法等を用
いることができる。前記ＤＢＣ法とは、表面を酸化処理
したＡｌＮ板と酸素を含有する銅板とを重ね合わせた
後、不活性ガス中で加熱処理を行うことにより、ＡｌＮ
板と銅板とを直接接合させる方法をいう。予備酸化処理
として、ＡｌＮ板を乾燥大気中、１１５０〜１２５０℃
で加熱処理してＡｌＮ板表面に酸化膜を形成し、次に、
酸素を１００〜５００ｐｐｍ程度含有する銅板をＡｌＮ
板上に載置し、酸素を微量含有する窒素ガスを流しなが
ら、１０６５〜１０８３℃程度で数分間加熱することに
より、ＡｌＮ板に銅板を接合させる。
いわゆる酸化処理法（ＤＢＣ法）又は活性金属法等を用
いることができる。前記ＤＢＣ法とは、表面を酸化処理
したＡｌＮ板と酸素を含有する銅板とを重ね合わせた
後、不活性ガス中で加熱処理を行うことにより、ＡｌＮ
板と銅板とを直接接合させる方法をいう。予備酸化処理
として、ＡｌＮ板を乾燥大気中、１１５０〜１２５０℃
で加熱処理してＡｌＮ板表面に酸化膜を形成し、次に、
酸素を１００〜５００ｐｐｍ程度含有する銅板をＡｌＮ
板上に載置し、酸素を微量含有する窒素ガスを流しなが
ら、１０６５〜１０８３℃程度で数分間加熱することに
より、ＡｌＮ板に銅板を接合させる。
【００２４】また、前記活性金属法とは、Ｔｉ、Ｚｒ等
の活性金属を含んだペースト又は箔を前記ＡｌＮ板と銅
板との間に配置し、アルゴン雰囲気中、又は真空中で加
熱することによりＡｌＮ板に銅板を接合させる方法をい
う。具体的には、例えばＣｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔ
ｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ等の合金粉末を含むペーストをＡ
ｌＮ板の両主面に塗布し、乾燥させた後、アルゴン又は
窒素雰囲気中、４３０〜６００℃で加熱することによ
り、脱バインダ処理を行い、その後、ＡｌＮ板に銅板を
載置し、アルゴン雰囲気中又は真空中、７５０〜８５０
℃で加熱することにより銅板をＡｌＮ板に接合させる。
例えばＣｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚ
ｒ等の合金からなる箔を用いて銅板を接合させてもよ
い。
の活性金属を含んだペースト又は箔を前記ＡｌＮ板と銅
板との間に配置し、アルゴン雰囲気中、又は真空中で加
熱することによりＡｌＮ板に銅板を接合させる方法をい
う。具体的には、例えばＣｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔ
ｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｒ等の合金粉末を含むペーストをＡ
ｌＮ板の両主面に塗布し、乾燥させた後、アルゴン又は
窒素雰囲気中、４３０〜６００℃で加熱することによ
り、脱バインダ処理を行い、その後、ＡｌＮ板に銅板を
載置し、アルゴン雰囲気中又は真空中、７５０〜８５０
℃で加熱することにより銅板をＡｌＮ板に接合させる。
例えばＣｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｕ−Ｚ
ｒ等の合金からなる箔を用いて銅板を接合させてもよ
い。
【００２５】上記接合工程が終了した後、Ｎｉメッキ処
理及びＡｕメッキ処理を施し、個々の絶縁性放熱板１０
に切断した後、研磨等の仕上げ処理を行い絶縁性放熱板
１０の製造工程を終了する。Ｎｉメッキ処理及びＡｕメ
ッキ処理は、前記仕上げ処理工程の後に行ってもよい。
理及びＡｕメッキ処理を施し、個々の絶縁性放熱板１０
に切断した後、研磨等の仕上げ処理を行い絶縁性放熱板
１０の製造工程を終了する。Ｎｉメッキ処理及びＡｕメ
ッキ処理は、前記仕上げ処理工程の後に行ってもよい。
【００２６】上記銅板の接合方法は、スパッタリング法
等の気相法によりメタライズ層を形成する方法と比べて
安価であるため、従来と比較して安価な絶縁性放熱板１
０を提供することができる。
等の気相法によりメタライズ層を形成する方法と比べて
安価であるため、従来と比較して安価な絶縁性放熱板１
０を提供することができる。
【００２７】半導体素子１３が搭載された絶縁性放熱板
１０は、パッケージを構成するセラミック基板等の基板
上に接合され、半導体素子１３上に形成されたパッド部
と基板上に形成された配線とはワイヤボンディング等の
方法により電気的接続が図られる。上記方法により絶縁
性放熱板１０が接合されたパッケージは、主にパワーデ
バイス等の用途に用いられる。
１０は、パッケージを構成するセラミック基板等の基板
上に接合され、半導体素子１３上に形成されたパッド部
と基板上に形成された配線とはワイヤボンディング等の
方法により電気的接続が図られる。上記方法により絶縁
性放熱板１０が接合されたパッケージは、主にパワーデ
バイス等の用途に用いられる。
【００２８】図２は、実施の形態（２）に係る絶縁性放
熱板を模式的に示した断面図であり、この絶縁性放熱板
２０においては、絶縁層２１の上面のみに銅板２２が被
着されている。このように、要求される絶縁性放熱板の
厚さや放熱特性によっては、絶縁層２１の片面のみに銅
板２２が被着されているものでもよい。図２において
は、絶縁層２１の上面に銅板２２が被着されているが、
逆に絶縁層２１の下面に銅板２２が被着されたものでも
よい。この場合には、絶縁層２１上に半導体素子１３を
接合させる必要があるため、絶縁層２１の半導体素子１
３が接合される面にメタライズ層を形成しておく必要が
ある。
熱板を模式的に示した断面図であり、この絶縁性放熱板
２０においては、絶縁層２１の上面のみに銅板２２が被
着されている。このように、要求される絶縁性放熱板の
厚さや放熱特性によっては、絶縁層２１の片面のみに銅
板２２が被着されているものでもよい。図２において
は、絶縁層２１の上面に銅板２２が被着されているが、
逆に絶縁層２１の下面に銅板２２が被着されたものでも
よい。この場合には、絶縁層２１上に半導体素子１３を
接合させる必要があるため、絶縁層２１の半導体素子１
３が接合される面にメタライズ層を形成しておく必要が
ある。
【００２９】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係る絶縁性放熱板
の実施例を説明する。本実施例においては、絶縁性放熱
板１０（図１）を構成する絶縁層１１及び銅板１２の厚
さを変化させてその熱抵抗値を測定した。絶縁性放熱板
１０は、上記実施の形態で説明した方法により製造し
た。また、比較例として市販のＢｅＯ含有絶縁性放熱板
を用い、その熱抵抗値を測定し、実施例に係る絶縁性放
熱板１０の熱抵抗値と比較した。なお、本実施例及び比
較例における熱抵抗は、半導体素子１３と絶縁性放熱板
１０の下面との間の熱抵抗とする。
の実施例を説明する。本実施例においては、絶縁性放熱
板１０（図１）を構成する絶縁層１１及び銅板１２の厚
さを変化させてその熱抵抗値を測定した。絶縁性放熱板
１０は、上記実施の形態で説明した方法により製造し
た。また、比較例として市販のＢｅＯ含有絶縁性放熱板
を用い、その熱抵抗値を測定し、実施例に係る絶縁性放
熱板１０の熱抵抗値と比較した。なお、本実施例及び比
較例における熱抵抗は、半導体素子１３と絶縁性放熱板
１０の下面との間の熱抵抗とする。
【００３０】（１） 絶縁性放熱板１０ 絶縁層（ＡｌＮを主成分とするセラミック層）１１ 密度：３．３２ ｇ／ｃｍ3 熱伝導率：１７０Ｗ／ｍ・Ｋ 縦、横の寸法：７．２２ｍｍ×７．２２ｍｍ 厚さ：０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６３５ｍｍ 銅板１２ 熱伝導率：４００Ｗ／ｍ・Ｋ 縦、横の寸法：７．２２ｍｍ×７．２２ｍｍ 厚さ：０．０５〜０．３５ｍｍの範囲で０．０５ｍｍづ
つ増加させた 半導体素子１３ 寸法：４．２４ｍｍ×４．２４ｍｍ×０．４ｍｍ （２） ＢｅＯ含有絶縁性放熱板 縦、横の寸法：７．２２ｍｍ×７．２２ｍｍ 厚さ：０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６３５ｍｍ （３） 熱抵抗の測定結果及び評価 図３は、実施例及び比較例に係る絶縁性放熱板の熱抵抗
の測定結果を示したグラフである。図３に示したグラフ
において、実施例に係る絶縁性放熱板１０の厚さは、ｄ
1 （絶縁層１１の厚さ）＋ｄ2 （銅板１２の厚さ）×２
となる。ここで、絶縁層１１の両面に被着された銅板１
２の厚さｄ2 とｄ3 は同じ値に設定した。
つ増加させた 半導体素子１３ 寸法：４．２４ｍｍ×４．２４ｍｍ×０．４ｍｍ （２） ＢｅＯ含有絶縁性放熱板 縦、横の寸法：７．２２ｍｍ×７．２２ｍｍ 厚さ：０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６３５ｍｍ （３） 熱抵抗の測定結果及び評価 図３は、実施例及び比較例に係る絶縁性放熱板の熱抵抗
の測定結果を示したグラフである。図３に示したグラフ
において、実施例に係る絶縁性放熱板１０の厚さは、ｄ
1 （絶縁層１１の厚さ）＋ｄ2 （銅板１２の厚さ）×２
となる。ここで、絶縁層１１の両面に被着された銅板１
２の厚さｄ2 とｄ3 は同じ値に設定した。
【００３１】従来のＢｅＯ含有絶縁性放熱板では、厚さ
が０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６３５ｍｍの３種類の
ものについて熱抵抗値を測定したが、その値は、図３の
グラフに示したように、それぞれ約０．７６℃／Ｗ、約
０．９３℃／Ｗ、約０．９９℃／Ｗであった。
が０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６３５ｍｍの３種類の
ものについて熱抵抗値を測定したが、その値は、図３の
グラフに示したように、それぞれ約０．７６℃／Ｗ、約
０．９３℃／Ｗ、約０．９９℃／Ｗであった。
【００３２】一方、実施例に係る絶縁性放熱板１０で
は、全体の厚さが銅板１２の厚さｄ2（ｄ3 ）により変
化し、熱抵抗もその厚さに依存して変化する。絶縁層１
１の厚さｄ1 を０．３ｍｍとし、銅板１２の厚さｄ2 を
０．１ｍｍとした場合、絶縁性放熱板１０の全体の厚さ
は０．５ｍｍとなり、その熱抵抗値は図３のグラフより
約０．９３℃／Ｗとなる。一方、厚さが０．５ｍｍのＢ
ｅＯ含有絶縁性放熱板もその熱抵抗値は約０．９３℃／
Ｗとなり、両者は同じ厚さでその熱抵抗も同等の値とな
っている。また、絶縁層１１の厚さｄ1 を０．３ｍｍと
し、銅板１２の厚さｄ2 を０．１５ｍｍとしたものは、
全体の厚さが０．６ｍｍとなり、その熱抵抗値は約０．
９５℃／Ｗとなるが、一方、ＢｅＯ含有絶縁性放熱板
で、厚さが０．６３５ｍｍのものは熱抵抗値が約０．９
９℃／Ｗであり、この場合にも略同じ厚さで、略同等の
熱抵抗値となっている。
は、全体の厚さが銅板１２の厚さｄ2（ｄ3 ）により変
化し、熱抵抗もその厚さに依存して変化する。絶縁層１
１の厚さｄ1 を０．３ｍｍとし、銅板１２の厚さｄ2 を
０．１ｍｍとした場合、絶縁性放熱板１０の全体の厚さ
は０．５ｍｍとなり、その熱抵抗値は図３のグラフより
約０．９３℃／Ｗとなる。一方、厚さが０．５ｍｍのＢ
ｅＯ含有絶縁性放熱板もその熱抵抗値は約０．９３℃／
Ｗとなり、両者は同じ厚さでその熱抵抗も同等の値とな
っている。また、絶縁層１１の厚さｄ1 を０．３ｍｍと
し、銅板１２の厚さｄ2 を０．１５ｍｍとしたものは、
全体の厚さが０．６ｍｍとなり、その熱抵抗値は約０．
９５℃／Ｗとなるが、一方、ＢｅＯ含有絶縁性放熱板
で、厚さが０．６３５ｍｍのものは熱抵抗値が約０．９
９℃／Ｗであり、この場合にも略同じ厚さで、略同等の
熱抵抗値となっている。
【００３３】このように、絶縁性放熱板１０の絶縁層１
１としてＡｌＮを主成分とするセラミック層を用い、絶
縁層１１の両主面に銅板１２を接合することにより、従
来のＢｅＯ含有絶縁性放熱板と略同じ厚さで略同等の熱
抵抗値（放熱特性）を有する絶縁性放熱板を作製するこ
とができた。
１としてＡｌＮを主成分とするセラミック層を用い、絶
縁層１１の両主面に銅板１２を接合することにより、従
来のＢｅＯ含有絶縁性放熱板と略同じ厚さで略同等の熱
抵抗値（放熱特性）を有する絶縁性放熱板を作製するこ
とができた。
【図１】本発明の実施の形態（１）に係る絶縁性放熱板
を模式的に示した断面図である。
を模式的に示した断面図である。
【図２】実施の形態（２）に係る絶縁性放熱板を模式的
に示した断面図である。
に示した断面図である。
【図３】実施例及び比較例に係る絶縁性放熱板の熱抵抗
の測定結果を示したグラフである。
の測定結果を示したグラフである。
【符号の説明】 １０、２０ 絶縁性放熱板 １１、２１ 絶縁層 １２、２２ 銅板 １３ 半導体素子
Claims (4)
- 【請求項１】 一主面に半導体素子が接合される絶縁性
放熱板において、絶縁層の両面又は片面に銅板が被着さ
れていることを特徴とする絶縁性放熱板。 - 【請求項２】 前記絶縁層が窒化アルミニウムを主成分
とするセラミックにより構成されていることを特徴とす
る請求項１記載の絶縁性放熱板。 - 【請求項３】 前記絶縁層の厚さが０．２〜０．７ｍｍ
であり、前記銅板の厚さが０．１〜０．４ｍｍであるこ
とを特徴とする請求項２記載の絶縁性放熱板。 - 【請求項４】 半導体素子とパッケージを構成する基板
との間に介装されることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかの項に記載の絶縁性放熱板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4920597A JPH10247698A (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | 絶縁性放熱板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4920597A JPH10247698A (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | 絶縁性放熱板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10247698A true JPH10247698A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=12824495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4920597A Pending JPH10247698A (ja) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | 絶縁性放熱板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10247698A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015141839A1 (ja) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 積層体及び、その製造方法 |
-
1997
- 1997-03-04 JP JP4920597A patent/JPH10247698A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015141839A1 (ja) * | 2014-03-20 | 2015-09-24 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 積層体及び、その製造方法 |
| JP6038389B2 (ja) * | 2014-03-20 | 2016-12-07 | Ｊｘ金属株式会社 | 積層体及び、その製造方法 |
| JP2017043101A (ja) * | 2014-03-20 | 2017-03-02 | Ｊｘ金属株式会社 | 積層体及び、その製造方法 |
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