(57)【要約】【課題】  窒化アルミニウムと銅が積層された積層基板において、加熱・冷却の繰り返しの熱負荷が何回加えられても、絶縁層に亀裂が生じない技術を提供する。【解決手段】  積層基板２は、窒化アルミニウムの絶縁層６と、絶縁層６上に形成されている銅の導電層４を備えている。導電層４は、厚肉部４ａと薄肉部４ｂを有している。厚肉部４ａの一部は、半導体装置を接合する接合領域を形成している。薄肉部４ｂは、接合領域外側に設けられているとともに接合領域よりも薄く形成されている。薄肉部４ｂは、導電層４の外周から少なくとも１．２ｍｍの範囲内で厚みが０．０５ｍｍ以下に形成されている。【選択図】  図１
2010103311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を接合する積層基板であって、
窒化アルミニウムの絶縁層と、
その絶縁層上に形成されている銅の導電層を備えており、
その導電層は、前記半導体装置を接合する接合領域と、その接合領域の外側に設けられているとともにその接合領域の厚みよりも薄く形成されている薄肉部を有しており、
その薄肉部は、前記導電層の外周から少なくとも１．２ｍｍの範囲内で厚みが０．０５ｍｍ以下に形成されていることを特徴とする積層基板。
【請求項２】
前記接合領域の厚みが０．３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の積層基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を接合する積層基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高出力化に伴って半導体装置の発熱量が増大しており、その発熱に対策するための技術が望まれている。例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴのような半導体装置は、その発熱量が大きいことから、発熱に対する対策が特に必要とされている。このため、この種の半導体装置は、例えば、水冷式のヒートシンクのような冷却器上に設けられていることが多い。
【０００３】
冷却器と半導体装置の間には、伝熱性と絶縁性を確保しなければならない。さらに、この種の積層基板には、加熱・冷却に伴って積層基板内に発生する内部応力に抗して破壊されない特性も望まれている。例えば、特許文献１に開示される積層基板は、窒化アルミニウムの絶縁層と、その絶縁層上に形成されている銅の導電層を備えている。熱伝導の観点から、絶縁層の材料の材料としては窒化アルミニウムが好ましい。熱伝導や電気伝導の観点から、導電層の材料としては銅が好ましい。また、特許文献１の積層基板では、導電層の厚みが、半導体装置が接合される接合領域では厚く、接合領域の外側では薄く形成されている。この形態によると、絶縁層に発生する内部応力を減少させることができ、絶縁層に亀裂が生じることを抑制することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１−５９９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、自動車に搭載される半導体装置用の積層基板には、−４０℃〜２００℃の冷熱サイクルにおいても破壊されない特性が必要とされている。特許文献１は、絶縁層に発生する内部応力を減少させる技術を教示するものの、上記の過酷な冷熱サイクルにおいて破壊されない条件まで教示するものではない。冷熱サイクルにおいて確実に破壊されないという臨界的条件を見出すことは、極めて有用な意味を持つ。
本発明は、窒化アルミニウムと銅が積層された積層基板において、−４０℃〜２００℃の冷熱サイクルが何回加えられても、絶縁層に亀裂が生じない技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、積層基板の加熱・冷却を繰り返すと、導電層（銅）が硬化し、その硬化に伴って絶縁層（窒化アルミニウム）に発生する内部応力が増大していくことに着目した。また、導電層（銅）の硬化は飽和することに着目した。本明細書でいう「導電層の硬化が飽和する」とは、導電層の硬化が進行しなくなる状態のことをいう。換言すると、導電層の硬度が最も高い状態のことをいう。導電層（銅）が飽和している状態で−４０℃〜２００℃の冷熱サイクルを実施したときに、絶縁層（窒化アルミニウム）に亀裂が生じない条件を見出せば、その条件は積層基板が冷熱サイクルにおいて確実に破壊されない臨界的条件となる。本発明者らは、金属硬化を指標とした新たな思想に基づいて臨界的条件を見出し、絶縁層に亀裂が生じない積層基板を完成させた。
【０００７】
本明細書で開示する積層基板は、窒化アルミニウムの絶縁層と、その絶縁層上に形成されている銅の導電層を備えている。導電層は、半導体装置を接合する接合領域と、その接合領域の厚みよりも薄く形成されている薄肉部を有している。薄肉部は、接合領域の外側に設けられている。その薄肉部は、導電層の外周から少なくとも１．２ｍｍの範囲内で厚みが０．０５ｍｍ以下に形成されている。なお、「薄肉部が接合領域の外側に設けられている」とは、薄肉部が接合領域の外周から外側に向けて伸びている形態の他、接合領域の外周に接合領域よりも厚い領域が設けられており、その厚い領域の外側に薄肉部が設けられている形態、接合領域と薄肉部の間の厚みが連続的に変化している形態等も含む。
【０００８】
本明細書で開示する積層基板では、接合領域の厚みが０．３ｍｍ以上であることが好ましい。積層基板の導電層に、大きな電流を流すことができる。大電流が流れるタイプの半導体装置を積層基板に接合することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の技術によると、窒化アルミニウムと銅が積層された積層基板において、加熱・冷却の繰り返しの熱負荷が何回加えられても、絶縁層に亀裂が生じない積層基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に説明する実施例の特徴について記載する。
（第１特徴）導電層の接合領域に、縦型の半導体装置が接合される。
（第２特徴）絶縁層の両面に導電層が設けられており、一方の導電層に半導体装置が接合されており、他方の導電層に放熱板が接合されている。
【実施例】
【００１１】
（第１実施例）
図１に、積層基板２の要部断面図を示す。
積層基板２は、絶縁層６と、絶縁層６の表裏面に形成されている導電層４を備えている。絶縁層６の材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）である。導電層４の材料は、純度９９．９６％以上の無酸素銅である。導電層４は、９００℃で絶縁層６にろう付けされている。導電層４は、厚肉部４ａと薄肉部４ｂを有している。厚肉部４ａの厚みＴ４ａは０．３ｍｍ以上である。薄肉部４ｂの厚みＴ４ｂは０．０５ｍｍ以下であり、薄肉部４ｂの導電層４の外周からの距離Ｌ４ｂは１．２ｍｍ以上である。図示は省略するが、積層基板２を平面視すると、薄肉部４ｂは、厚肉部４ａを取り囲むように設けられている。
【００１２】
図２に、積層基板２の使用例を示す。
導電層４の一方に、半導体装置８の裏面電極（図示省略）がはんだ接合されている。半導体装置８は、導電層４の接合領域４ｃに接合されている。接合領域４ｃは、厚肉部４ａの一部である。半導体装置８内を流れる電流は、導電層４の一方を流れることができる。導電層４の他方（半導体装置８が接合されている側とは反対側）に、放熱板１２がはんだ接合されている。放熱板１２は冷却部１３によって冷却されており、積層基板２を介して、半導体装置８を冷却する。そのため、積層基板２は、半導体装置８の発熱により加熱され、冷却部１３によって冷却される。
上記したように、積層基板２では、導電層４が厚肉部４ａと薄肉部４ｂを有しており、薄肉部４ｂの厚みＴ４ｂは０．０５ｍｍ以下であり、薄肉部４ｂの導電層４の外周からの距離Ｌ４ｂは１．２ｍｍ以上である。そのため、積層基板２は、−４０℃〜２００℃の冷却・加熱の熱負荷が何回加えられても、破壊等の不具合が生じることがない。
【００１３】
上記実施例では、厚肉部４ａの厚みは０．３ｍｍ以上で均一であり、厚肉部４ａの一部に接合領域４ｃが形成されている。換言すると、接合領域４ｃの外周から接合領域４ｃの外側に向けて、接合領域４ｃと同じ厚みの導電層が伸びている。しかしながら、接合領域４ｃの厚みが０．３ｍｍ以上であれば、接合領域４ｃと薄肉部４ｂの間の厚みは任意である。例えば、接合領域４ｃの厚みが０．３ｍｍ以上であり、接合領域４ｃから薄肉部４ｂに向けて導電層４の厚みが連続的に変化していてもよい。また、接合領域４ｃと薄肉部４ｂの間の導電層４の厚みが、接合領域４ｃよりも厚くてもよい。なお、接合領域４ｃの厚みは、薄肉部４ｂの厚みよりも厚く形成されてさえいれば、０．３ｍｍ未満で形成されていてもよい。
【００１４】
上記したように、積層基板２は、−４０℃〜２００℃の冷却・加熱の熱負荷が何回加えられても、破壊等の不具合が生じない。すなわち、−４０℃〜２００℃の冷熱サイクルが何回加えられても、絶縁層６（窒化アルミニウム）に亀裂が生じない。以下の実験により、その理由を説明する。
【００１５】
（実験例１）
まず、積層基板の絶縁層に亀裂が生じる原因を解明するための実験を行った。
図３に示す積層基板２２を複数作成し、積層基板２２を−４０℃まで冷却し、２００℃まで加熱する繰り返しを１サイクルとする冷熱サイクル試験を実施した。ここで、積層基板２２について説明する。積層基板２２は、絶縁層２６と、絶縁層２６の表裏面に形成されている導電層２４を備えている。絶縁層２６の材料は窒化アルミニウムであり、導電層４の材料は純度９９．９６％以上の無酸素銅である。なお、本実験では、導電層２４の厚みＴ２４が０．０５ｍｍ，０．１ｍｍ，０．１５ｍｍ，０．３ｍｍの４種類の積層基板２２を作成した。それらの積層基板２２について、絶縁層２６に亀裂が生じるまで冷熱サイクル試験を実施した。なお、亀裂は、導電層２４の外周と絶縁層２６の接合部２５から、絶縁層２６の内部に向けて生じた。冷却サイクル試験の結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
2010103311.tif 000003
【００１７】
表１の○は、亀裂が生じていないことを示している。表１の×は、亀裂が生じたことを示している。表１に示すように、導電層２４の厚みＴ２４を０．０５ｍｍにすれば、冷熱サイクル試験を３０００サイクル行っても絶縁層２６に亀裂が生じなかった。すなわち、導電層２４の厚みＴ２４を０．０５ｍｍで形成すれば、加熱・冷却の熱負荷が３０００回加えられても、絶縁層２６に亀裂が生じないことが判明した。
図４に、冷熱サイクル試験を３０００サイクル行ったときの、絶縁層２６の超音波画像を示している。（ａ）は導電層２４の厚みＴ２４が０．０５ｍｍの画像を示し、（ｂ）は導電層２４の厚みＴ２４が０．１ｍｍの画像を示し、（ｃ）は導電層２４の厚みＴ２４が０．１５ｍｍの画像を示している。画像の白い四角で囲われている部分は、導電層２４と絶縁層２６の境界を示している。白い四角で囲われている部分の内側の白い部分は、絶縁層２６に生じた亀裂を示している。図４の画像からも、導電層２４の厚みＴ２４を０．０５ｍｍにすれば、冷熱サイクル試験を３０００サイクル行っても絶縁層２６に亀裂が生じないことが確認できる。
また、表１に示すように、導電層２４の厚みＴ４が０．１ｍｍ、０．１５ｍｍの場合、冷熱サイクル試験５００サイクルまでは絶縁層２６に亀裂が生じないものの、冷熱サイクル試験１０００サイクルで亀裂が確認された。材料（銅、窒化アルミニウム）の熱膨張係数は、冷熱サイクル試験を繰り返しても変化しない。そのため、所定温度における銅と窒化アルミニウムの膨張差は、冷熱サイクル試験を繰り返しても変化しない。材料の応力−ひずみの関係が常に一定であれば、所定温度における銅と窒化アルミニウムの間に生じる応力も一定である。しかしながら、実際には、冷熱サイクル試験５００サイクルまでは絶縁層２６に亀裂が生じないものの、冷熱サイクル試験１０００サイクルで亀裂が生じる。これは、冷熱サイクル試験を繰り返すに従って、銅と窒化アルミニウムの間に生じる応力が増大していることを示している。
【００１８】
そこで、銅の加工硬化に着目した。加工硬化とは、金属が膨張・収縮を繰り返すことにより硬化する現象のことをいう。金属のひずみ量を同じにしても、硬化が進行した金属に加えられる応力は、硬化が進行していない金属に加えられる応力よりも大きい。
図５に、銅片の引張・圧縮を繰り返したときの、応力とひずみの関係を示す。グラフの横軸は銅片のひずみ（％）を示し、縦軸は銅片に加える応力（ＭＰａ）を示している。グラフの曲線は、銅片に±０．５％のひずみを与えたときの応力を示している。破線で示している曲線は、繰り返し１〜３回までの結果を示し、実線で示している曲線は、引張・圧縮を６３５回繰り返したときの結果を示している。また、図６に、引張・圧縮の繰り返し回数（サイクル数）と、各々のサイクル数における応力の最大値，最小値との関係を示す。グラフの横軸は引張・圧縮の繰り返し回数（サイクル）を示し、縦軸は応力（ＭＰａ）を示している。実線で示している曲線は応力の最大値を示し、破線で示している曲線は応力の最小値を示している。
図５，６から明らかなように、引張・圧縮のサイクル数が増加するに従って、銅片に加えられる応力が増加している。これは、引張・圧縮を繰り返すに従って、銅片が硬化していることを示している。なお、図６に示すように、銅片の応力の増加は無限大ではない。銅片に±０．５％のひずみを繰り返し与える加える場合、引張・圧縮を６３５回繰り返すと、応力の増加がみられなくなり銅片が破断する。すなわち、銅片に±０．５％のひずみを繰り返し与える加える場合、引張・圧縮を６３５回繰り返すと、銅片の硬化が飽和する。
【００１９】
図３に示す積層基板２２において、導電層２４と絶縁層２６の接合部２５にかかる応力は、導電層（銅）２４の硬化が飽和しているときに最大となる。すなわち、導電層２４の硬化が飽和している状態で積層基板２２を加熱・冷却し、接合部２５に亀裂が生じなければ、その後、積層基板２２の加熱・冷却を繰り返しても、接合部２５に亀裂が生じない。導電層２４の硬化が飽和している状態で−４０℃〜２００℃の冷熱サイクルを実施したときに接合部２５に亀裂が生じない条件は、積層基板２２が確実に破壊されない臨界的条件である。
上記したように、導電層２４の厚みＴ４が０．０５ｍｍの場合、冷熱サイクル試験を３０００サイクル行っても、接合部２５に亀裂が生じない。冷熱サイクル試験を３０００サイクル行ったときの導電層２４の硬化が飽和していれば、その後、冷熱サイクル試験を繰り返しても、接合部２５に亀裂が生じない。
【００２０】
図７に、銅片に±０．１％のひずみを与えながら引張・圧縮を繰り返したときの、引張・圧縮の繰り返し回数（サイクル数）と、各々のサイクル数における応力の最大値，最小値との関係を示す。グラフの横軸は引張・圧縮の繰り返し回数（サイクル）を示し、縦軸は応力（ＭＰａ）を示している。実線で示している曲線は応力の最大値を示し、破線で示している曲線は応力の最小値を示している。
ここで、銅のＣＴＥ（線膨張係数）は１７ｐｐｍ／Ｋであり、窒化アルミニウムのＣＴＥは３．７ｐｐｍ／Ｋである。そのため、積層基板２２を２００℃と−４０℃の間で繰り返し加熱・冷却すると、導電層２４に、±０．１２％のひずみが生じる。
【００２１】
図７に示すように、銅片に±０．１％のひずみを与えながら引張・圧縮を繰り返すと、銅片の硬化は、およそ３０００サイクルで飽和する。この結果より、銅片に±０．１２％のひずみを与えながら引張・圧縮を繰り返すと、３０００サイクルよりも短いサイクルで、銅片の硬化は飽和する。すなわち、積層基板２２の冷熱サイクル試験を３０００サイクル行ったときの導電層２４の硬化は飽和しており、その後、冷熱サイクル試験を継続しても、接合部２５に亀裂が生じることはない。導電層２４の厚みＴ２４が０．０５ｍｍ以下の場合、冷熱サイクル試験を何サイクル繰り返しても、接合部２５に亀裂が生じないことが判明した。
【００２２】
次に、図８に示すモデル３２を作成し、導電層（銅）３４の硬化が飽和している状態における、導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力を、導電層３４の厚みＴ３４毎に計算した。ここでは、導電層３４の外周と絶縁層３６の接合部３５に加えられる応力を、ＦＥＭ（有限要素法）を利用してシミュレーションした。接合部３５に加えられる応力として、積層基板３２が−４０℃に冷却されているときの応力を採用した。積層基板３２が−４０℃に冷却されているときに、導電層３４から絶縁層３６の接合部３５に最大の応力が加えられる。シミュレーション結果を図９に示す。
図９のグラフの横軸は導電層３４の厚みＴ３４（ｍｍ）を示し、縦軸は導電層３４から接合部３５に加えられる応力（ＭＰａ）を示す。曲線３１は、導電層３４の硬化が飽和している状態における、導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力を示している。曲線３３は、冷熱サイクル試験を１サイクル実施した状態における、導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力を示している。
表１を参照して説明したように、導電層３４の厚みＴ３４が０．０５ｍｍ以下の場合、冷熱サイクル試験を何サイクル繰り返しても、絶縁層３６に亀裂が生じない。図９の曲線より、導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力が２１７ＭＰａ以下であれば、その応力が絶縁層３６に何回加えられても、絶縁層３６に亀裂が生じない。なお、曲線３３に示すように、冷熱サイクル試験を１サイクル実施した時点では、導電層３４の厚みＴ３４が０．３ｍｍであっても、導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力が２１７Ｍｐａに達しない。これは、導電層３４の硬化が飽和していないからである。
【００２３】
図１０に、冷熱サイクル試験のサイクル数と、接合部３５における導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力の関係を示す。グラフの横軸は冷熱サイクル試験のサイクル数を示し、縦軸は導電層３４から絶縁層３６の接合部３５に加えられる応力（ＭＰａ）を示す。曲線３０は、導電層３４の厚みＴ３４が０．０５ｍｍの結果を示している。曲線３７は、導電層３４の厚みＴ３４が０．１ｍｍの結果を示している。曲線３８は、導電層３４の厚みＴ３４が０．１５ｍｍの結果を示している。曲線３９は、導電層３４の厚みＴ３４が０．３ｍｍの結果を示している。なお、曲線３０，３７，３８，３９は、図７の実験結果に基づいて、ＦＥＭを利用してシミュレーションした結果である。
曲線３０，３７，３８，３９に示すように、導電層３４の厚みＴ３４に係わらず、およそ３０００サイクルまでは、導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力が増加している。そして、３０００サイクル以降は、導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力はほぼ一定である。このシミュレーション結果からも、冷熱サイクル試験を３０００サイクル繰り返したときに絶縁層３６に亀裂が生じなければ、それ以降冷熱サイクル試験を継続しても、絶縁層３６に亀裂が生じないことがわかる。
【００２４】
曲線３０に示すように、導電層３４の厚みＴ３４が０．０５ｍｍの場合、およそ３０００サイクルで応力が２１７ＭＰａに達し、その後応力は増加しない。曲線３７に示すように、導電層３４の厚みＴ３４が０．１ｍｍの場合、およそ２００サイクルで応力が２１７ＭＰａに達している。曲線３８に示すように、導電層３４の厚みＴ３４が０．１５ｍｍの場合、およそ９０サイクルで応力が２１７ＭＰａに達している。曲線３９に示すように、導電層３４の厚みＴ３４が０．３ｍｍの場合、およそ４０サイクルで応力が２１７ＭＰａに達している。表１で説明したように、導電層３４の厚みＴ３４が０．１ｍｍ，０．１５ｍｍの場合、５００サイクルまでは絶縁層３６に亀裂は生じない。すなわち、導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力が２１７ＭＰａに達すると直ちに、絶縁層３６に亀裂が生じるわけではない。換言すると、導電層３４から絶縁層３６に加えられる応力が２１７ＭＰａを超えない限り、絶縁層３６に亀裂が生じることはない。
【００２５】
図２の半導体装置８を接合する接合領域４ｃでは、導電層４の厚みを厚く形成し、導電層４に大電流を流す必要がある。そこで、図１１に示すモデル４２を作成し、導電層（銅）４４の硬化が飽和している状態における、導電層４４から絶縁層４６に加えられる応力を、厚肉部４４ａの厚みＴ４４ａ毎に計算した。ここでは、導電層４４の外周と絶縁層４６の接合部４５に加えられる応力と、厚肉部４４ａと薄肉部４４ｂの境界部と絶縁層４６の接合部４７に加えられる応力とを、ＦＥＭを利用してシミュレーションした。接合部４５，４７に加えられる応力として、積層基板４２が−４０℃に冷却されているときの応力を採用した。また、薄肉部４４ｂの厚みは０．０５ｍｍとした。
図１２に接合部４５に加えられる応力のシミュレーション結果を示し、図１３に接合部４７に加えられる応力のシミュレーション結果を示す。グラフの横軸は薄肉部４４ｂの外周からの距離Ｌ４４ｂ（ｍｍ）を示し、縦軸は導電層４４から接合部４５，４７に加えられる応力（ＭＰａ）を示す。
【００２６】
図１２の曲線４１は厚肉部４４ａの厚みＴ４４ａが０．３ｍｍのときの応力を示し、曲線４３は厚肉部４４ａの厚みＴ４４ａが０．５ｍｍのときの応力を示し、曲線４９は厚肉部４４ａの厚みＴ４４ａが０．７ｍｍのときの応力を示している。
図１０のグラフを参照して説明したように、導電層４４から絶縁層４６に加えられる応力が２１７ＭＰａ以下であれば、その応力が絶縁層４６に何回加えられても、絶縁層４６に亀裂が生じない。図１２の曲線４１，４３，４９より、薄肉部４４ｂの導電層４４の外周からの距離Ｌ４４ｂが１．２ｍｍ以上であれば、接合部４５に２１７ＭＰａよりも大きな応力が加わらない。そのため、薄肉部４４ｂの導電層４４の外周からの距離Ｌ４４ｂが１．２ｍｍ以上であれば、絶縁層４６の接合部４５に亀裂が生じない。この結果は、薄肉部４４ｂの導電層４４の外周からの距離Ｌ４４ｂが１．２ｍｍ以上であれば、厚肉部４４ａの厚みを０．０５ｍｍよりも厚くすることができることを示している。
【００２７】
図１３の曲線５１は厚肉部４４ａの厚みＴ４４ａが０．３ｍｍのときの応力を示し、曲線５３は厚肉部４４ａの厚みＴ４４ａが０．５ｍｍのときの応力を示し、曲線５９は厚肉部４４ａの厚みＴ４４ａが０．７ｍｍのときの応力を示している。
図１３の曲線５１，５３，５９より、薄肉部４４ｂの導電層４４の外周からの距離Ｌ４４ｂが１．２ｍｍ以上であれば、接合部４７に２１７ＭＰａよりも大きな応力が加わらない。そのため、薄肉部４４ｂの導電層４４の外周からの距離Ｌ４４ｂが０．５ｍｍ以上であれば、接合部４５に亀裂が生じない。
図１２，１３の結果より、薄肉部４４ｂ導電層４４の外周からの距離Ｌ４４ｂが１．２ｍｍ以上であれば、絶縁層４６に亀裂が生じない。すなわち、図１に示す積層基板２において、薄肉部４ｂの厚みＴ４ｂが０．０５ｍｍ以下であり、薄肉部４ｂの導電層４の外周からの距離Ｌ４ｂが１．２ｍｍ以上であれば、積層基板２の加熱・冷却が何回繰り返されても、絶縁層６が破壊することはない。
【００２８】
図１４に、図８のモデル３２と図１１のモデル４２における、絶縁層３６，４６に加えられる応力の分布図を示す。（ａ）はモデル３２を示し、（ｂ）はモデル４２を示し、（ｃ）は絶縁層３６，４６の位置毎の応力分布を示している。曲線６１は、モデル３２の絶縁層３６に加えられる応力の分布を示している。曲線６３は、モデル４２の絶縁層４６に加えられる応力の分布を示している。グラフの横軸は絶縁層３６，４６の位置を示しており、縦軸は絶縁層３６，４６に加えられる応力を示している。
モデル３２のように導電層３４の厚みが一定の場合、半導体装置（図示省略）を接合するのに好適な厚みＴ３４（例えば３ｍｍ）を確保すると、絶縁層３６に２１７Ｍｐａ以上の応力が加えられる。そのため、絶縁層３６に亀裂が発生する。モデル４２のように導電層４４の端部に薄肉部が形成されていると、半導体装置を接合するのに好適な厚みＴ４４を確保しつつ、絶縁層４６に加えられる応力を２１７ＭＰａ以下にすることができる。なお、曲線６３に示すように、導電層４４の端部に薄肉部が形成されていても、導電層４４の外周と絶縁層３６の接合部に最大の応力が加えられる。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施例の積層基板を示す。
【図２】第１実施例の積層基板の使用例を示す。
【図３】冷熱サイクル試験を実施した積層基板を示す。
【図４】冷熱サイクル試験後の絶縁層の超音波画像を示す。
【図５】銅を繰り返し引張・圧縮したときの、応力とひずみの関係を示す。
【図６】銅を繰り返し引張・圧縮したときの、繰り返し回数と応力の最大値，最小値の関係を示す。
【図７】銅に±０．１％のひずみを与えながら繰り返し引張・圧縮したときの、繰り返し回数と応力の最大値，最小値の関係を示す。
【図８】シミュレーションに用いたモデルを示す。
【図９】図８のシミュレーションモデルにおける、導電層の厚みと絶縁層に加えられる応力の関係を示す。
【図１０】冷熱サイクル試験のサイクル数と、絶縁層に加えられる応力の関係を示す。
【図１１】シミュレーションに用いたモデルを示す。
【図１２】図１１のシミュレーションモデルにおける、導電層の薄肉部の外周からの距離と絶縁層に加えられる応力の関係を示す。
【図１３】図１１のシミュレーションモデルにおける、導電層の薄肉部の外周からの距離と絶縁層に加えられる応力の関係を示す。
【図１４】絶縁層に加えられる応力を、絶縁層の位置毎に示す。
【符号の説明】
【００３１】
２：積層基板
４：導電層
４ａ：接合領域（厚肉部）
４ｂ：薄肉部
６：絶縁層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図４】
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