(57)【要約】【課題】Ｐｂフリーはんだを用いて半導体素子搭載基板と放熱板とを接合する半導体装置において、半導体素子搭載基板と放熱板との線膨張係数差に起因する反りを抑制できるようにする。【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛（Ｐｂ）フリーはんだを用いて半導体素子が搭載された基板（以下、半導体素子搭載基板という）を放熱板に接合した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＧＢＴなどの半導体素子を搭載した半導体素子搭載基板を放熱板に実装する半導体装置では、鉛を含有した一般的なはんだを使用して、半導体素子搭載基板を放熱板に接合している。
【特許文献１】特開２００４−３５６６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、環境への配慮から、Ｐｂ含有はんだのＰｂフリーはんだへの代替えが進められている。このため、半導体素子搭載基板を放熱板に実装する半導体装置についても、同様に、Ｐｂフリーはんだを使用して半導体素子搭載基板を放熱板に接合するようにするのが好ましい。
【０００４】
しかしながら、代替となるＰｂフリーはんだとして一般的な銀（Ａｇ）が含まれたＳｎ−Ａｇを用いた場合、半導体素子搭載基板と放熱板との線膨張係数差に起因する反りが発生することが確認され、Ｓｎ−Ａｇで構成されたＰｂフリーはんだによっては上記構造の半導体装置を実現できないという問題が発生した。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、Ｐｂフリーはんだを用いて半導体素子搭載基板と放熱板とを接合する半導体装置において、半導体素子搭載基板と放熱板との線膨張係数差に起因する反りを抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明者らは、様々な材料で構成されたＰｂフリーはんだを用いて実験を行ったところ、上記のような半導体素子搭載基板と放熱板との線膨張係数差に起因する反りは、接合するはんだ材料の凝固温度やはんだ材料の硬さが関係していることを確認した。
【０００７】
具体的には、次のようにして実験を行った。ＩＧＢＴモジュールが搭載された線膨張係数が約４ｐｐｍである窒化アルミ（ＡｌＮ）製基板（ＤＢＡ基板：縦３２．５ｍｍ×横７４ｍｍ、厚さｔ＝０．８ｍｍ）を、Ｐｂフリーはんだ箔を使って、線膨張係数が約８ｐｐｍである放熱板（ＣｕＭｏ基板：縦８１ｍｍ×横２１０ｍｍ、厚さｔ＝３ｍｍ）上にはんだ付実装する。つまり、ＩＧＢＴ搭載基板と放熱板に、線膨張係数差Δαが４ｐｐｍ以上あるものを用いている。
【０００８】
はんだ付実装は、水素／窒素比率が約２０％雰囲気でピーク温度を約３２０℃まで上昇させ、その後冷却してはんだ付するという、一般的なリフロープロファイル条件にて行った。
【０００９】
一般的に、半導体素子搭載基板と放熱板との反りの許容範囲は、反りの最大値が２００μｍ以下となっている。ここでいう反りの最大値とは、半導体素子搭載基板と放熱板とが平行であったときの間隔に対して、反りによって半導体素子搭載基板と放熱板との間隔が変化したときの変化量の最大値のことを意味している。
【００１０】
Ｓｎ−９０Ｐｂの組成のＰｂ含有はんだでは、半導体素子搭載基板と放熱板との線膨張係数差に起因する反りは、２００μｍ以下となり、一般的な反り許容範囲の範囲内となる。つまり、Ｐｂ含有はんだのように、柔らかい（０．２％耐力が小さい）場合は、凝固時の温度が高くても、はんだの塑性変形によって応力緩和され、反りが戻ると考えられる。
【００１１】
これに対し、Ｓｎ−３．５Ａｇの組成となるＰｂフリーはんだ材料を使用した場合、約２２０℃で凝固が完了するため、その後の冷却によって放熱板とＤＢＡ基板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と考えられる。
【００１２】
図３は、バイメタル効果による反りの発生メカニズムを図解したものである。反りの発生は固相線温度（融点に相当）に関係している。固相線温度が高い程、冷却時の温度に至るまでの温度差が大きくなることから、固相線温度下において膨張した半導体素子搭載基板と放熱板が冷却された際に、熱収縮量に差が生じて、大きな反りが発生すると考えられる。このため、図３に示されるように、固相線温度が２００℃を超えるような場合には、バイメタル作用により、反り許容範囲を超える反りが発生してしまうのである。
【００１３】
特に、Ｓｎ−３．５Ａｇで組成されたＰｂフリーはんだは、Ｐｂ含有はんだと比べて硬いため、はんだの塑性変形による応力緩和の効果が得られず、反りを抑制することができないのである。これは、Ｐｂフリーはんだの組成がＳｎ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ１００、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕなどであっても同様である。これらの組成に関しても実験を行ったところ、図４に示すような結果となり、Ｓｎ−３．５Ａｇと同様にバイメタル効果による反りが発生することを確認している。
【００１４】
このような知見に基づき、固相線温度が低く、かつ、柔らかい材料のＰｂフリーはんだについて、Ｓｎ基とした組成で様々な検討を行った。その結果、固相線温度が低くなるＳｎ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金が好適であることを見出した。また、Ｓｎ−Ｉｎ系合金とＳｎ−Ｂｉ系合金に関しては、Ｓｎの含有割合が非常に小さくても良く、Ｓｎが含有されていないＩｎのみによって構成されるＰｂフリーはんだであっても良いことが判った。さらに、Ｓｎ−Ｚｎに対してＢｉを加えたＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金で構成されるＰｂフリーはんだであっても良いことが判った。
【００１５】
特に、これらの材質の中でも、組成率の選択などによって柔らかくしたものが好ましく、０．２％耐力が２０ＭＰａ以下となるもの、より好ましくは１５ＭＰａ以下となるものが適している。
【００１６】
固相線温度が２００℃以下となるＰｂフリーはんだの具体的な組成率に関しては、図５〜図７に示した各材料の組成率−固相線温度特性から判る。
【００１７】
例えば、Ｓｎ−Ｉｎ系合金の場合、図５に示すように、Ｓｎ−１４.５Ｉｎの組成率のときに固相線温度が２００℃程度となり、Ｉｎの組成比を高くするほど固相線温度が低下する。このため、Ｓｎ−Ｉｎ系合金の場合には、Ｓｎ−１４．５Ｉｎを下限としてＩｎの含有割合がそれ以上のＰｂフリーはんだを適用できる。また、Ｉｎの比率が１４．５％未満となる場合、図５から読み取れるように固相線温度が上昇するだけでなく、塑性変形に異方性を示す正方晶β−Ｓｎが出現する。このため、Ｓｎ−Ｉｎ系合金に関しては、Ｉｎの組成率が１４．５％以上となるようにするのが好ましい。そして、Ｉｎの組成率がその組成率以上であれば、Ｉｎの組成率を大きくしても固相線温度が２００℃を超えないため、ＰｂフリーはんだをＩｎのみによって構成しても良い。
【００１８】
Ｓｎ−Ｂｉ系合金の場合、図６に示すように、Ｓｎ−１０Ｂｉ〜Ｓｎ−９９．９Ｂｉの範囲のＰｂフリーはんだを適用できる。Ｂｉの比率が１０％未満の場合、固相線温度が２００℃より上回るため問題となるが、Ｓｎ全く含有させないと、ＳｎＢｉ共晶相が得られないため、固相線温度が２００℃より上回るため問題となる。このため、Ｓｎ−１０Ｂｉ〜Ｓｎ−９９．９Ｂｉの範囲のＰｂフリーはんだとすると良い。
【００１９】
Ｓｎ−Ｚｎ系合金の場合、図７に示すように、Ｓｎ−７Ｚｎ〜Ｓｎ−９Ｚｎの範囲のＰｂフリーはんだを適用できる。Ｚｎの比率が７％未満及び９％を超える場合、固相線温度が２００℃より上回るため問題となる。このため、Ｓｎ−７Ｚｎ〜Ｓｎ−９Ｚｎの範囲のＰｂフリーはんだとすると良い。
【００２０】
より好ましくは、Ｓｎ−Ｉｎ系合金の場合、Ｓｎ−１４．５Ｉｎ〜Ｓｎ−１６．５ＩｎのＰｂフリーはんだが良い。これは、Ｉｎの比率が１６．５％を超えると、固相線温度がさらに低下するため、Ｐｂフリーはんだの高温である車載環境下での仕様に耐えられない温度に近づくためである。
【００２１】
また、Ｓｎ−Ｂｉ系合金の場合、Ｓｎ−５５Ｂｉ〜Ｓｎ−５９ＢｉのＰｂフリーはんだとすると、より好ましい。これは、Ｂｉの比率が５５％未満及び５９％超えると、ＳｎＢｉ共晶組成領域から外れるため、固相線温度が２００℃を超えてしまうからである。
【００２２】
さらに、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金の場合、Ｓｎ−８Ｚｎ−３ＢｉのＰｂフリーはんだとすると、より好ましい。組成比率は、前述７％Ｚｎ〜９％Ｚｎに微量のＢｉ（２〜５％程度）を添加することで、濡れ性が改善されより実装上利便性が高くなる。
【００２３】
参考として、固相線温度１８３℃、０．２％耐力２０ＭＰａとなる５０Ｓｎ−５０ＰｂのＰｂ含有はんだの反り量（２５０μｍ）を基準として用い、Ｐｂフリーはんだを構成する材料を色々と変えて反り量の変化を調べたときの結果の一例と、Ｓｎ−Ｉｎ系合金におけるＩｎの比率を変えて反り量の変化を調べたときの結果の一例を図８（ａ）、（ｂ）に示す。
【００２４】
図８（ａ）に示されるように、Ｓｎ−３．５Ａｇ、Ｓｎ−０．７５Ｃｕ、Ｓｎ１００、Ｓｎ−１０Ｉｎはその基準値を超える反り量となり、Ｓｎ−９ＺｎやＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉは基準値と同等の反り量、さらにＳｎ−５８Ｂｉでは基準値を下回る反り量となることを確認している。
【００２５】
また図８（ｂ）に示されるように、Ｓｎ−１０Ｉｎ、Ｓｎ−１２Ｉｎ、Ｓｎ−１４Ｉｎは基準値を若干超える反り量が発生したものの、Ｓｎ−１４．５Ｉｎ〜Ｓｎ−２０Ｉｎでは基準値を下回る反り量となっていた。
【００２６】
なお、ここでの実験は、ＤＢＡ基板として、長手方向が７４ｍｍのものを用いて行ったが、放熱板との線膨張係数差Δαが４ｐｐｍ程度の場合、ＤＢＡ基板の長手方向の長さが
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。
【００２７】
図９は、Ｓｎ−１５．５Ｉｎで構成されたＰｂフリーはんだを用いた場合において、線膨張係数差ΔαおよびＩＧＢＴ搭載基板の基板サイズと、反り判定の結果（つまり反りの
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。
【００２８】
また、図１０は、ＩＧＢＴ搭載基板の材料として線膨張係数差Δαが４ｐｐｍとなるも
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。
【００２９】
図９および図１０に示されるように、線膨張係数差Δαが４ｐｐｍの場合、基板サイズ
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。
【００３０】
この反りの問題は、ＩＧＢＴ搭載基板としてＤＢＡ基板ではなくＤＢＣ基板を用いる場合にも同様に発生する。この場合にも上述したＳｎ−Ｉｎ系合金等のＰｂフリーはんだを適用することで、反りの問題を解決できることが判明した。また、ＡｌＮ基板の代わりにアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の多孔質セラミックを用いても同様な問題が生じ、この場合にも上述したＳｎ−Ｉｎ系合金等のＰｂフリーはんだを適用することで、反りの問題を解決できることを確認している。
【００３１】
また、放熱板として、厚さｔ＝３ｍｍのものを用いたが、それ以外の厚さ（例えば、厚さｔ＝１、２、４、５ｍｍ）であっても同様であり、上述したＳｎ−Ｉｎ系合金等のＰｂフリーはんだを適用することで、反りの問題を解決できる。
【００３２】
そこで、本発明では、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、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を用いることを特徴としている。
【００３３】
このように、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を用いることで、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）と半導体素子搭載基板（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。
【００３４】
具体的には、Ｐｂフリーはんだ（４）をＳｎ−１０Ｂｉ〜Ｓｎ−９９．９Ｂｉによって構成することができる。特に、Ｐｂフリーはんだ（４）をＳｎ−５５Ｂｉ〜Ｓｎ−５９Ｂｉで構成すると好ましい。
【００３５】
また、Ｐｂフリーはんだ（４）をＩｎの組成率が１４．５％以上となるＳｎ−Ｉｎ系合金で構成することもできる。この場合、Ｐｂフリーはんだ（４）をＳｎ−１４．５Ｉｎ〜Ｓｎ−１６．５Ｉｎとすると好ましい。このようにＩｎの組成率を１６．５％以上とすることで、固相線温度が低下し過ぎ、Ｐｂフリーはんだの耐久温度が車載環境下での仕様に耐えられない温度に近づいてしまうことを防止することができる。
【００３６】
また、Ｐｂフリーはんだ（４）をＳｎ−７Ｚｎ〜Ｓｎ−９Ｚｎによって構成することもできる。
【００３７】
このような発明は、特に、放熱板（２）の熱膨張係数と半導体素子搭載基板（１ａ、１ｂ）の熱膨張係数の差（Δα）が４ｐｐｍ以上となっている場合に適用すると好適である
。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。
【００３８】
さらに、半導体素子搭載基板（１ａ、１ｂ）の長手方向の長さが３０ｍｍ以上となる場合、特に、５０ｍｍ以上となる場合に適用すると好適である。
【００３９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
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。
【００４２】
図１に示されるように、ＩＧＢＴを搭載したＩＧＢＴ搭載基板に相当するＤＢＡ基板１ａ、１ｂが放熱板２の上に接合されている。具体的には、ＤＢＡ基板１ａとＤＢＡ基板１ｂがそれぞれ２枚ずつ放熱板２の上に横並び配置されている。
【００４３】
ＤＢＡ基板１ａは、縦３２．５ｍｍ×横５０ｍｍ、厚さｔ＝０．８ｍｍのＡｌＮ基板で構成されている。ＤＢＡ基板１ｂは、縦３２．５ｍｍ×横７４ｍｍ、厚さｔ＝０．８ｍｍのＡｌＮ基板で構成されている。放熱板２は、縦８１ｍｍ×横２１０ｍｍ、厚さｔ＝３ｍｍのＣｕＭｏ基板で構成されている。ＤＢＡ基板１ａ、１ｂの線膨張係数が４ｐｐｍ程度であり、放熱板２の線膨張係数が８ｐｐｍ程度であることから、これらの線膨張係数差Δ
αは４ｐｐｍ程度となっている。
【００４４】
図２は、図１におけるＤＢＡ基板１ａの断面を示したものであり、この図に示されるようにＩＧＢＴ３は、ＤＢＡ基板１ａの表面に形成されたパターン配線（図示せず）に対して導電性接着剤などを用いて電気的に接続されており、ＤＢＡ基板１ａの裏面側において、Ｐｂフリーはんだ４を介して放熱板２に接合されている。
【００４５】
Ｐｂフリーはんだ４は、箔状もしくはペースト状とされたＳｎ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金もしくは純粋なＩｎで構成されている。具体的なＰｂはんだ４の組成率は、例えばＳｎ−Ｉｎ系合金の場合はＳｎ−１４．５Ｉｎを下限としてＩｎの含有割合がそれ以上（より好ましくはＳｎ−１４．５Ｉｎ〜Ｓｎ−１６．５Ｉｎ）、Ｓｎ−Ｂｉ系合金の場合はＳｎ−１０Ｂｉ〜Ｓｎ−９９．９Ｂｉの範囲（より好ましくは、Ｓｎ−５５Ｂｉ〜Ｓｎ−５９Ｂｉの範囲）、Ｓｎ−Ｚｎ系合金の場合はＳｎ−７Ｚｎ〜Ｓｎ−９Ｚｎの範囲、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金の場合はＳｎ−８Ｚｎ−３Ｓｉとされている。
【００４６】
なお、図２では、ＤＢＡ基板１ａ側を載せたが、ＤＢＡ基板１ｂ側に関しても同様であり、Ｐｂフリーはんだ４も上記と同様の構成とされている。
【００４７】
次に、上記のように構成される本実施形態の半導体装置の実装方法について説明する。
【００４８】
上記構造の半導体装置は、放熱板２の表面に箔状もしくはペースト状のＰｂフリーはんだ４を形成したのち、ＩＧＢＴ３を搭載したＤＢＡ基板１ａ、１ｂをＰｂフリーはんだ４の上に搭載した状態でリフロー処理を行うことで、Ｐｂフリーはんだ４を溶融させ、その後、Ｐｂフリーはんだ４を固化させることでＤＢＡ基板１ａ、１ｂを放熱板２にはんだ付け実装することで得られる。
【００４９】
具体的には、はんだ付実装を、水素／窒素比率が約２０％雰囲気でピーク温度を約３２０℃まで上昇させ、その後冷却するという一般的なリフロープロファイル条件にて行っている。
【００５０】
このようにすると、上記のように構成されたＰｂフリーはんだ４の固相線温度が２００℃以下となっていることから、仮にＳｎ−Ａｇ系合金で構成した場合と比較して、溶融したＰｂフリーはんだ４が固化してから室温になるまでの温度差を小さくすることができる。
【００５１】
このため、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。したがって、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。さらに、上記のような構成のＰｂフリーはんだ４に関して、０．２％耐力が２０ＭＰａ以下（好ましくは１５ＭＰａ以下）の組成のものを選択すれば、はんだの塑性変形によって応力緩和され、反りが戻るため、より上記効果を得ることが可能となる。
【００５２】
（他の実施形態）
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。
【００５３】
また、半導体素子搭載基板の例としてＡｌＮで構成されるＤＢＡ、ＤＢＣ基板を挙げたが、Ａｌ2Ｏ3などで構成されるものに対しても本発明を適用することができる。
【００５４】
さらに、ＣｕＭｏで構成される放熱板２を例に挙げたが、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏなど他の金属もしくは合金で構成されるものに対しても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態における半導体装置の斜視図である。
【図２】図１に示す半導体装置の部分断面図である。
【図３】バイメタル効果による反りの発生メカニズムを表した図である。
【図４】Ｐｂフリーはんだの組成を変えた場合の最大反り量を示すグラフである。
【図５】Ｓｎ−Ｉｎ系合金における組成率−固相線温度特性である。
【図６】Ｓｎ−Ｂｉ系合金における組成率−固相線温度特性である。
【図７】Ｓｎ−Ｚｎ系合金における組成率−固相線温度特性である。
【図８】（ａ）は、Ｐｂフリーはんだを構成する材料を色々と変えて反り量の変化を調べたときの結果を示すグラフ、（ｂ）は、Ｓｎ−Ｉｎ系合金におけるＩｎの比率を変えて反り量の変化を調べたときの結果を示すグラフである。
【図９】線膨張係数差ΔαおよびＩＧＢＴ搭載基板の基板サイズと反り判定の結果との関係を表した図表である。
【図１０】ＩＧＢＴ搭載基板の材料として線膨張係数差Δαが４ｐｐｍとなるものを選択した場合における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すグラフである。
【図１１】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すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１ａ、１ｂ…ＤＢＡ基板、２…放熱板、３…ＩＧＢＴ、４…Ｐｂフリーはんだ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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