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公開番号2024034662
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-13
出願番号2022139058
出願日2022-09-01
発明の名称ベース板、半導体装置、ベース板の製造方法および半導体装置の製造方法
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 23/36 20060101AFI20240306BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】金属パターン付セラミック基板をベース板として用いた半導体装置において、ベース板の下面に局所的な凹形状が形成されることを抑制する。
【解決手段】ベース板は、上面に表金属パターン1、下面に裏金属パターン3を有するセラミック基板2からなる。表金属パターン1は、その上面に、局所的に形成された凹形状部14を備える。裏金属パターン3は、その下面における表金属パターン1の凹形状部14に対応する位置に、局所的に形成された凸形状部15を備える。裏金属パターン3の凸形状部15の高さは、200μm以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
上面に表金属パターン、下面に裏金属パターンを有するセラミック基板からなるベース板であって、
前記表金属パターンの上面に局所的に形成された凹形状部と、
前記裏金属パターンの下面における前記表金属パターンの前記凹形状部に対応する位置に局所的に形成された高さ２００μｍ以下の凸形状部と、
を備えるベース板。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記表金属パターンの前記凹形状部内に突起が形成されている、
請求項１に記載のベース板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のベース板と、
前記ベース板の前記表金属パターンの前記凹形状部の上にはんだを介して接合された半導体素子と、
を備える半導体装置。
【請求項４】
前記ベース板に固定され前記半導体素子を収容するケースをさらに備え、
前記ケースの底面と前記裏金属パターンの前記凸形状部の頂部との段差が２００μｍ以下である、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
上面に表金属パターン、下面に裏金属パターンを有するセラミック基板を用意する工程と、
前記表金属パターンの上から前記セラミック基板の抗折強度の半分以下の荷重を局所的に印加することで、前記表金属パターンの上面に局所的な凹形状部を形成するとともに、前記裏金属パターンの下面に局所的な高さ２００μｍ以下の凸形状部を形成する工程と、
を備えるベース板の製造方法。
【請求項６】
前記凹形状部および前記凸形状部を形成する工程は、前記表金属パターンの上から前記荷重とともに超音波を局所的に印加することによって行われる、
請求項５に記載のベース板の製造方法。
【請求項７】
前記荷重および前記超音波は、表面にディンプルを有するホーンによって印加される、
請求項６に記載のベース板の製造方法。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の製造方法によりベース板を形成する工程と、
前記ベース板の前記表金属パターンの前記凹形状部の上にはんだを介して半導体素子を接合する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、上下面に金属パターンを有するセラミック基板からなるベース板、ならびに当該ベース板を用いた半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電力制御用の半導体装置の構造として、放熱板となるベース板上に、上下面に金属パターンを有するセラミック基板（以下、「金属パターン付セラミック基板」ともいう）を配置し、当該セラミック基板の上面の金属パターン上に半導体素子を搭載した構造が知られている。下記の特許文献１には、この構造を有する半導体装置において、金属パターン付セラミック基板を搭載したベース板にあらかじめ反りを付けることで、半導体装置の組み立て後におけるベース板の反りを低減する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１６７５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の他の構造として、金属パターン付セラミック基板自体をベース板として用い、当該セラミック基板の上面の金属パターン上に半導体素子を搭載した構造が実用化されている。金属パターン付セラミック基板をベース板として用いた半導体装置では、半導体素子をセラミック基板の上面の金属パターンにはんだ付けした後の冷却時に、表金属パターンの収縮がはんだに拘束されるため、セラミック基板の上面の金属パターンの収縮が下面の金属パターンの収縮よりも小さくなる。その結果、半導体素子がはんだ付けされた箇所の裏側に位置するセラミック基板の下面の金属パターンに局所的な反りが生じ、当該金属パターン付セラミック基板の下面に局所的な凹形状が形成される。
【０００５】
ベース板である金属パターン付セラミック基板の下面は、半導体装置の放熱面となり、実使用時には放熱グリスを介してヒートシンク等の冷却部材に締め付け固定される。金属パターン付セラミック基板の下面に局所的な凹形状が形成されていると、放熱グリスが広がりにくくなり、半導体装置の放熱性が不安定となって製品寿命の悪化につながる。
【０００６】
なお、特許文献１には、金属パターン付セラミック基板をベース板として用いた構造の半導体装置についての言及はないが、特許文献１の技術は、ベース板の全体に反り付けを施すものであるため、上述した局所的な凹形状の形成を抑制することは困難と考えられる。
【０００７】
本開示は以上のような課題を解決するためになされたものであり、金属パターン付セラミック基板をベース板として用いた半導体装置において、ベース板の下面に局所的な凹形状が形成されることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係るベース板は、上面に表金属パターン、下面に裏金属パターンを有するセラミック基板からなるベース板であって、前記表金属パターンの上面に局所的に形成された凹形状部と、前記裏金属パターンの下面における前記表金属パターンの前記凹形状部に対応する位置に局所的に形成された高さ２００μｍ以下の凸形状部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、金属パターン付セラミック基板をベース板として用いた半導体装置において、ベース板の下面に局所的な凹形状が形成されることが抑制される。それにより、半導体装置の放熱性が安定化し、製品寿命の長期化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１に係る半導体装置のベース板の構成を示す図である。
実施の形態１に係る半導体装置のベース板の製造方法を説明するための図である。
実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図である。
実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す図である。
実施の形態２に係る半導体装置のベース板の製造方法を説明するための図である。
実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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