散热板、半导体封装及半导体模块制造技术

本发明专利技术提供一种散热板，其具有Cu

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】散热板、半导体封装及半导体模块


[0001]本专利技术涉及一种散热板，其用于有效地散发由半导体元件等发热体产生的热，特别是涉及一种对于高输出
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小型半导体直接接合在散热板上的类型的半导体封装而言是优选的散热板。

技术介绍

[0002]为了使由半导体元件产生的热从半导体机器有效地散发，可以使用散热板(Heat sink)。该散热板在其功能上要求高的导热率，并且，以软纤焊、硬纤焊接合在半导体、陶瓷电路基板、金属封装构件等上，因此，要求具有与接合的构件近似的热膨胀率(低热膨胀率)。
[0003]在半导体封装中，存在半导体直接接合在散热板上的类型。一般来说，该半导体封装具有如下结构：兼具收纳半导体的壳体的一部分(封止构件)和电极的绝缘构件的陶瓷制的框体被接合(硬纤焊)散热板上，半导体被接合(软纤焊)在该框体的内侧的散热板上。另外，也可以使用具备不是陶瓷制、而是由可伐合金等低热膨胀率金属形成的框体的半导体封装。
[0004]近年，这种类型的半导体封装(以下，为了说明方便，也称为“带框体半导体封装”)被搭载于小型(小面积)且高输出的半导体，被用于移动基站等，但是，在今后设置的5G用的移动基站中，还要考虑半导体将进行进一步的高输出化
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小型化，与此相伴，对于使用的散热板将要求更高的散热特性。
[0005]至今为止，作为高导热率、低热膨胀率的散热板，可以使用Mo
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Cu复合材料。一般来说，用于散热板的Mo
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Cu复合材料可如下制造：将Mo粉末或Mo粉末与Cu粉末的混合粉末加压成型，制成压粉体，根据需要，对该压粉体实施还原烧结后，实施Cu溶浸或者致密化处理，从而制成Mo
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Cu复合材料，将该Mo
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Cu复合材料轧制，由此制造。Mo与Cu基本上不固溶，因此，该Mo
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Cu复合材料为Mo与Cu的2相组织，可以制成活用低热膨胀率的Mo与高导热率的Cu的特性的散热板。
[0006]专利文献1中，公开了一种散热板，其为以该Mo
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Cu复合材料为基底的散热板，是将Cu板压接在经历特定的轧制工序而得到的Mo
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Cu复合材料的两面而得的，即Cu/(Cu
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Mo)/Cu的3层包层结构的散热板(以下也称为“现有技术1”)，该散热板具有比Mo
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Cu复合材料单体更高的导热率，冲压性也优异。
[0007]但是，现有技术1的散热板在厚度方向上的导热性低，因此，无法得到高导热率，因此，无法满足上述那样的带框体半导体封装用途的散热板所要求的高散热特性。
[0008]与此相对，专利文献2中公开了一种散热板，其将Mo
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Cu复合材料与Cu材料的层叠数设为5层以上，即Cu/(Cu
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Mo)/Cu/(Cu
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Mo)/Cu的5层包层结构、Cu/(Cu
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Mo)/Cu/(Cu
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Mo)/Cu/(Cu
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Mo)/Cu的7层包层结构(以下，也称为“现有技术2”)，该散热板与具有相同板厚和密度的现有技术1的散热板相比，可以使相对地最外层的Cu层(以下也称为“最外Cu层”)变薄，因此，相比于现有技术1的散热板，可以使厚度方向的导热率提高。该现有技术2中，具体公
开的散热板为最外Cu层厚度/板厚≤0.2，其中，最外Cu层厚度/板厚越小，厚度方向的导热率越高。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2001
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358266号公报
[0012]专利文献2:日本特许第6455896号公报

技术实现思路

[0013]现有技术2的散热板具有高散热特性。但是，本专利技术人等进行了研究，发现了：在将现有技术2的散热板应用于高输出
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小型半导体直接接合在散热板上的类型的带框体半导体封装(以下，简称为“带框体半导体封装”的情况也是指这种类型的带框体半导体封装)的情况下，如下所述，还有进一步的改善的余地。
[0014]即，判明了：现有技术2的散热板之中，最外Cu层厚度/板厚较小的散热板在厚度方向上可以得到较高的导热率，但相反的是，在散热板与半导体接合(软纤焊)时，在构成半导体封装的陶瓷制的框体(以下也称为“陶瓷框体”)上过度地集中局部的应力的情况下，有在陶瓷框体上产生破裂的风险。另一方面，判明了：最外Cu层厚度/板厚较大的散热板不易产生上述那样的陶瓷框体的破裂，但相反的是，在散热特性上还有改善的余地。进而，还判明了：存在在最外Cu层厚度/板厚较小的情况下的半导体的启动初期的温度、以及在最外Cu层厚度/板厚较大的情况下的常规运行时的温度分别变得较高的风险，在搭载于高输出
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小型半导体的带框体半导体封装的耐用性
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可靠性上还有改善的余地。
[0015]因此，本公开的目的在于提供一种散热板，其满足搭载于高输出
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小型半导体的带框体半导体封装用途的散热板所要求的高散热特性，并且，在应用于带框体半导体封装的情况下，可以防止构成同封装的框体(陶瓷框体等)的由局部的应力集中引起的破裂。
[0016]另外，本公开的其它目的在于提供一种半导体封装，其具备散热板，该散热板具有这样优异的热特性。
[0017]本专利技术人等对于将现有技术2的散热板应用于搭载于高输出
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小型半导体的带框体半导体封装的情况的技术课题及其解决手段进行了详细的研究，其结果是，得到了如下所述的见解。
[0018]现有技术2的散热板的目标是确保特别是200W/m
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K以上的高导热率、且将热膨胀率抑制地尽可能低，因此，具体公开的散热板被设计为使最外Cu层较薄(最外Cu层厚度/板厚≤0.2)、使Cu
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Mo复合物层较厚(在一部分的例子中，Cu
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Mo复合物层/板厚≥0.2)。判明了：该现有技术2的散热板的最外Cu层厚度/板厚越小厚度方向的导热率越高，与此相反的是，最外Cu层厚度/板厚较小的散热板在应用于带框体半导体封装的情况下，在陶瓷框体上产生局部地过度的应力集中的情况下，陶瓷框体有产生破裂的风险。
[0019]另一方面，最外Cu层厚度/板厚较大的散热板不易产生上述那样的陶瓷框体的破裂，与此相反的是，为了使各Cu
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Mo复合物层相对于板厚的比率高至0.2以上(Cu
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Mo复合物层厚度/板厚≥0.2)，关于其散热特性，如下述(一)～(三)那样，还有改善的余地。如上所述，在高输出
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小型半导体直接接合在散热板上的带框体半导体封装中，进行有效的散热是特别重要的，因此，对于使用的散热板要求高散热特性。本专利技术人等认为，通过应对下述
(一)～(三)，从而可以进一步满足高散热特性，提高带框体半导体封装的耐用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种散热板，通过在板厚方向上使Cu层与Cu
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Mo复合物层交替地层叠，从而以3层以上的所述Cu层和2层以上的所述Cu
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Mo复合物层构成，并且两面的最外层由所述Cu层形成，所述Cu
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Mo复合物层具有扁平的Mo相分散在Cu基体中而成的板厚剖面组织；其中，两面的最外层的各Cu层的厚度t1为40μm以上，该厚度t1与所述散热板的板厚T满足0.06≤t1/T≤0.27，各Cu
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Mo复合物层的厚度t2与所述板厚T满足t2/T≤0.36/[(总层数
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1)/2]，其中，总层数为所述Cu层的层数和所述Cu
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Mo复合物层的层数的合计。2.根据权利要求1所述的散热板，其中，所述厚度t2与所述板厚T满足t2/T≤0.30/[(总层数
‑
1)/2]，其中，总层数为所述Cu层的层数和所述Cu
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Mo复合物层的层数的合计。3.根据权利要求1或2所述的散热板，其中，所述厚度t1与所述板厚T满足0.10...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺尾星明，桥本功一，和田雷太，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：