(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板の上面に絶縁基板がソルダ付けされ、該絶縁基板の上面に半導体ペレットがソルダ付けされる構造の放熱板において、上記放熱板の上面にプレス加工による加工硬化部を設け、前記放熱板の中央部から外縁部に向かって、第１の加工硬化せしめられていない部分、前記加工硬化部、第２の加工硬化せしめられていない部分の順に、それらを前記放熱板の上面に配列し、前記第１の加工硬化せしめられていない部分上に前記絶縁基板を配置したことを特徴とする放熱板。
【請求項２】
上記放熱板の加工硬化部を設けた後の下面は、Ｓ１０＝０〜３０μｍの範囲で全体が凸状に反りを有することを特徴とする請求項１に記載の放熱板。
【請求項３】
放熱板上に、ソルダ付けにより電子部品が載置される絶縁基板を有する複合半導体装置において、上記放熱板の絶縁基板がソルダ付けされる側の面に、ソルダ付けによる反りの発生を小さくするための加工硬化部を設け、前記放熱板の中央部から外縁部に向かって、第１の加工硬化せしめられていない部分、前記加工硬化部、第２の加工硬化せしめられていない部分の順に、それらを前記放熱板の上面に配列し、前記第１の加工硬化せしめられていない部分上に前記絶縁基板を配置し、前記放熱板を用いて組み立てたことを特徴とする複合半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、経時的変化による反りを可能な限り小さくした放熱板及びそれを使用して組み立てた複合半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の複合半導体装置の概略構造を図３に示す。図において、１は複合半導体装置全体を示し、この複合半導体装置１はその底面に放熱板２を備えている。この放熱板２上に絶縁基板３がソルダ付けされ、この絶縁基板３上に半導体ペレット４、外部導出端子５等の電子部品が載置・固着されている。外部導出端子５の他端は蓋体６の透孔７を介して外部に引き出されている。両端開口の絶縁ケース８の一方の開口部には放熱板２の外周部が当接し、他方の開口部は蓋体６が被せられている。なお、絶縁ケース８の内部には封止用樹脂が充填され半導体ペレット４等が封止される。
【０００３】
ところで、上記放熱板２の上面には図４（ｂ）に示すように、絶縁基板３の導体パターン３ａ上に半導体ペレット４がソルダ付けされるが、絶縁基板３の下面のメタライズ層（図示省略）と放熱板２とも、ソルダにより固着される。
【０００４】
かかる場合に、絶縁基板３と銅材からなる放熱板２とをソルダ付けすると、両者の熱膨張の差により反りが発生する。この反りの発生方向は図４（ｂ）に示すように、下面中央部２ａが凹状（上方に向かって凸状）になる。この状態のままで図３に示す複合半導体装置１を組み立てると、図示を省略した放熱板２の取付穴によって、該複合半導体装置１を他の部材に取り付けた際に、放熱板の下面と他の部材間に隙間が形成されてしまい、放熱効果を悪くする。これを防ぐため、従来では放熱板２を製作する時に図４（ａ）に示すように、あらかじめ下面の中央部２ａを凸状にして反り量Ｓ１を制御している。
【０００５】
さらに、絶縁基板３を放熱板２にソルダ付けした直後の反り量Ｓ２は、数日間放置しておくと、小さくなり、遂には図４（ｃ）の反り量Ｓ３に示すように、放熱板２の中央部２ａが凸状に変化して安定する。このようなことを考慮して従来では完成品での放熱板２の反り量Ｓ３が最小になるように放熱板２の製作時に逆方向の反り量Ｓ１を最初に決めておくようにしている。
【０００６】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の反り量を１２個のサンプルについて計測し、放熱板２の製作時には中央部２ａを凸状にして反り量Ｓ１の平均値が４４．５μｍ程度になるように放熱板２を加工しておく。この放熱板２に絶縁基板３をソルダ付けすると、ソルダ付け直後で中央部２ａの凹部の反り量Ｓ２が平均で１１４．６μｍに逆に反る。この時の変化量は、ΔＳａ＝｜Ｓ１｜＋｜Ｓ２｜で表わされ、ΔＳａ＝４４．５＋１１４．６＝１５９．１μｍとなる。これを数日間放置すると、放熱板２の中央部２ａが凸状に変化し、反り量Ｓ３が平均２１．３μｍとなる。この放置後の変化量ΔＳは、ΔＳ＝｜Ｓ２｜＋｜Ｓ３｜で表わされので、ΔＳ＝１１４．６＋２１．３＝１３５．９μｍとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような処置では次のような解決すべき課題がある。
絶縁基板３を放熱板２にソルダ付け後、ΔＳａ，ΔＳもの反り量、すなわち１００μｍ以上の反りが２回も反転するので、絶縁基板３に機械的ストレスが加わり、延いては絶縁基板３上の半導体ペレット４にも悪影響を与え、複合半導体装置の特性が劣化するおれがある。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、放熱板２の最終的な反り量Ｓ３を小さくするとともに、反りの変化量ΔＳａ及びΔＳを小さくして絶縁基板３の割れや半導体ペレット４の特性変化を少なくすることができる放熱板及びそれを使用した複合半導体装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、放熱板の上面に絶縁基板がソルダ付けされ、該絶縁基板の上面に半導体ペレットがソルダ付けされる構造の放熱板において、上記放熱板の上面にプレス加工による加工硬化部を設け、前記放熱板の中央部から外縁部に向かって、第１の加工硬化せしめられていない部分、前記加工硬化部、第２の加工硬化せしめられていない部分の順に、それらを前記放熱板の上面に配列し、前記第１の加工硬化せしめられていない部分上に前記絶縁基板を配置したことを特徴とする放熱板が提供される。
請求項３に記載の発明によれば、放熱板上に、ソルダ付けにより電子部品が載置される絶縁基板を有する複合半導体装置において、上記放熱板の絶縁基板がソルダ付けされる側の面に、ソルダ付けによる反りの発生を小さくするための加工硬化部を設け、前記放熱板の中央部から外縁部に向かって、第１の加工硬化せしめられていない部分、前記加工硬化部、第２の加工硬化せしめられていない部分の順に、それらを前記放熱板の上面に配列し、前記第１の加工硬化せしめられていない部分上に前記絶縁基板を配置し、前記放熱板を用いて組み立てたことを特徴とする複合半導体装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図１を参照して説明する。図１において、放熱板１２の絶縁基板がソルダ付けされる面にプレス機械等により凹状に加工し、加工硬化部１３を形成する。この実施例では板厚３ｍｍの放熱板１２に対して０．５ｍｍの深さの凹部なるまで押圧し、加工硬化部１３を形成した。本発明の実施の形態では、図１のように一定の幅を持つ帯状の加工硬化部１３が形成されるが、本発明に関連する発明の実施形態では、そのように帯状にせずに全体的に押圧して該加工硬化部１３（図示せず）を形成しても良い。
【００１１】
上記のように加工硬化部１３を形成した放熱板１２を、図２（ａ）に示すように、放熱板１２の製作時にあらかじめ、中央部１２ａが反り量Ｓ１０となるように凸状に形成しておく。なお、種々の実験の結果、Ｓ１０＝０〜３０μｍの範囲で反り量を決めると、最終的に良好な結果が得られることが判明した。次いで、絶縁基板３をソルダ付けすると、図２（ｂ）に示すように中央部１２ａが反り量Ｓ２０の凹状となる。その後、数日間放置すると、図２（ｃ）に示すように中央部１２ａが反り量Ｓ３０の僅かな反りとなり安定した形状となる。上記図２（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の反り量から、放熱板製作後の反り（Ｓ１０）の平均は２２．６μｍ、絶縁基板ソルダ付け後の反り（Ｓ２０）の平均は、−６９．２μｍであるから反り変化量ΔＳａ＝｜Ｓ１０｜＋｜Ｓ２０｜＝｜２２．６｜＋｜６９．２｜＝９１．８μｍとなる。また、放熱板放置後の反り（Ｓ３０）の平均は、７．３μｍであり、放置後変化量ΔＳ＝｜Ｓ２０｜＋｜Ｓ３０｜＝｜６９．２｜＋｜７．３｜＝７６．５μｍとなる。このように、本発明によれば、放熱板放置後の反りＳ３０は、従来のＳ３に比較し、約１／３程度となる。また、製作途中における反りの変化量ΔＳａは、従来のΔＳａに比較して約１／２程度になる。これらの結果から絶縁基板の割れの発生率が減少し、この絶縁基板にソルダ付けされる半導体ペレットの特性変化を少なくすることができる。
【００１２】
次に、上記の放熱板を使用し、従来と同様に図３に示したように、放熱板１２の外周に両端開口の絶縁ケース８の一方が当接し、他方の開口端には外部端子５を導出した蓋体６を被せ、絶縁ケース８の内部には樹脂を充填して複合半導体装置１を完成させる。
こうして完成した複合半導体装置１は、放熱板１２の反り及び放置後の変化量が少ないために、放熱板１２とソルダ付けされる絶縁基板３の割れが少なくなり、最終的に複合半導体装置１の特性への悪影響を効果的に防ぐことができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の放熱板及びそれを用いた複合半導体装置は、放熱板の反りが小さくかつ製作途中での反りの変化量を相対的に低く抑えることができるので、半導体ペレットに与える機械的ストレスも少なく、結果的に複合半導体装置の特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放熱板の平面図である。
【図２】同図（ａ）は本発明による放熱板の製作直後の反りの状態を示す正面図、同図（ｂ）は本発明による放熱板に絶縁基板及び半導体ペレットをソルダ付けした後の反り状態を示す正面図、同図（ｃ）は本発明による放熱板を所定期間放置後の反りの状態を示す正面図である。
【図３】本発明及び従来の放熱板を使用して組み立てた複合半導体装置の概略構造を示す断面図である。
【図４】同図（ａ）は従来の放熱板の製作直後の反りの状態を示す正面図、同図（ｂ）は従来の放熱板に絶縁基板及び半導体ペレットをソルダ付けした後の反り状態を示す正面図、同図（ｃ）は従来の放熱板を所定期間放置後の反りの状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１    複合半導体装置
３    絶縁基板
４    半導体ペレット
５    外部導出端子
６    蓋体
１２    放熱板
１３    加工硬化部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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