JP2007141948A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Pbフリーはんだ4として、固相線温度が200℃以下となるSn−In系合金、Sn−Bi系合金、Sn−Zn系合金、Sn−Zn−Bi系合金もしくはInを用いる。これにより、Pbフリーはんだ4を溶融した後の冷却によって放熱板2とDBA基板1a、1bとの熱膨張差のバイメタル効果によって反りが発生することを抑制することが可能となる。このため、反り許容範囲を超える反りが発生してしまうことが防止できる。
【選択図】図2
Description
約30mm以上となる場合に反りの問題が発生し、約50mm以上で特に大きな問題となることが分かっている。
最大値が200μm以下となっていたか否かの結果)との関係を表した図表である。図中マルは反りの最大値が200μm以下であった場合を示し、バツは反りの最大値が200μmを超えていた場合を示している。
のを選択した場合に、IGBT搭載基板の基板サイズと反りの関係を調べた結果を示したものである。図11は、IGBT搭載基板の基板サイズを50mmとして、IGBT搭載基板の材料を変えることで線膨張係数差Δαを変え、反り量がどのように変化するかを調
べた結果を示したものである。
が30mm未満であれば反りの問題があまり発生しないが、30mm以上になると顕著になる。そして、図9および図11に示されるように、線膨張係数差Δαが4ppm未満と
小さい場合には、基板サイズが50mmであったとしても反り判定結果は良好なものになる可能性があるが、線膨張係数差Δαが4ppmを超える場合には反り判定結果が不良な
ものになる。
。例えば、放熱板(2)がCuMo、CuまたはAlで構成され、半導体素子搭載基板(1a、1b)がAlN、SiNまたはAl2O3で構成される場合に好適である。
本発明の第1実施形態が適用された半導体装置の実装構造について説明する。図1は、本実施形態の半導体装置の斜視図である。また、図2は、図1に示す半導体装置における部分断面図である。以下、これらの図を参照して、本実施形態の半導体装置について説明する。
αは4ppm程度となっている。
上記実施形態では、半導体装置に備えられる半導体素子としてIGBTを例に挙げ、半導体素子搭載基板をIGBTを搭載するIGBT搭載基板として説明したが、他の素子、例えばパワーMOSFETなどを搭載するものであっても構わない。
Claims (10)
- Pbフリーはんだ(4)を介して、放熱板(2)の上に半導体素子(3)が備えられた半導体素子搭載基板(1a、1b)を接合することで構成された半導体装置において、
前記Pbフリーはんだ(4)として、固相線温度が200℃以下となるSn−In系合金、Sn−Bi系合金、Sn−Zn系合金、Sn−Zn−Bi系合金もしくはInが用いられていることを特徴とする半導体装置。 - 前記Pbフリーはんだ(4)は、Sn−10Bi〜Sn−99.9Biによって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記Pbフリーはんだ(4)は、Sn−55Bi〜Sn−59Biで構成されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記Pbフリーはんだ(4)は、Inの組成率が14.5%以上となるSn−In系合金で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記Pbフリーはんだ(4)は、Sn−14.5In〜Sn−16.5Inによって構成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
- 前記Pbフリーはんだ(4)は、Sn−7Zn〜Sn−9Znによって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記放熱板(2)の熱膨張係数と前記半導体素子搭載基板(1a、1b)の熱膨張係数の差(Δα)が4ppm以上となっ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つに記載の半導体装置。 - 前記放熱板(2)がCuMo、CuまたはAlで構成され、前記半導体素子搭載基板(1a、1b)がAlN、SiNまたはAl2O3で構成され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つに記載の半導体装置。
- 前記半導体素子搭載基板(1a、1b)は、長手方向の長さが30mm以上となっていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 前記半導体素子搭載基板(1a、1b)は、長手方向の長さが50mm以上となっていることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
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