CN108140617A - 玻璃配线基板及功率模块 - Google Patents

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中西宏之
佐藤知稔
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Abstract

一种玻璃配线基板，其具备：由玻璃制成的支承基板(11)；设置在支承基板(11)的第一面(11a)上的第一电路部(20)；配置在支承基板(11)的第二面(11b)的第二电路部(30)，其中，第二电路部(30)上形成有由多个狭缝(32)构成的镂空图案(31、33至35)。

Description

玻璃配线基板及功率模块
技术领域
本发明涉及一种用于安装包括半导体设备的电子部件的印刷电路基板。
背景技术
到现今为止已经设计了将多个功率设备(二极管、晶体管和晶闸管等的半导体设备)安装在基板上的各种功率模块。与用于计算机等的半导体设备相比，功率设备可以处理高电压的大电流，并且会因高功率而产生高发热。由于功率设备的热变化可能导致功率模块发生故障，因此正在研究一种不易受功率设备的热变化影响的功率模块。
例如，使用具有高热导率的基板即具有低热阻的基板使得功率模块不会产生高发热的方法。此外，还有例如可以减少所述功率模块的能量损失的方法，以及在设计上缩短基板一侧上配置的配线的长度以减少开关损耗的方法。
专利文献1中作为在基板的材料中使用低热材料和低电阻材料的方法，公开了一种金属-陶瓷基板，其在陶瓷基板的两面上结合具有不同硬度、强度、类型或厚度的金属部件，并且结合到陶瓷基板的一面上的金属部件形成为金属电路板，其被形成为在金属电路板侧上凹陷地翘曲。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报[特开2004-207587号(2004年7月22日公开)]
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1的技术中，难以控制陶瓷基板的翘曲量至预定翘曲量，由于难以进行微调整，调整需要花费时间和精力，导致金属-陶瓷基板的成本增加的问题。本发明是为了解决上述问题而做出，其目的在于提供一种对安装在基板上的电子部件的热变化具有高耐久性的廉价玻璃配线基板。
解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的一个实施方式的玻璃配线基板是安装有电子部件的玻璃配线基板，具备：玻璃制支承基板；第一电路部，其配置在所述支承基板的第一面上；以及第二电路部，其配置在所述支承基板的与第一面相对的第二面的基本整体的面上，其中所述第一电路部具备与所述电子部件电连接的电极部，所述第二电路部上形成有由多个狭缝构成的镂空图案(日语：抜きパターン、a punched pattern)。
发明效果
根据本发明的实施方式，在第二电路部中形成有由多个狭缝构成的镂空图案。因此，即使对玻璃配线基板反复施加热冲击，玻璃配线基板可以以保持支承基板和第二电路部贴合的状态下，分散支承基板的热膨胀系数与第二电路部的热膨胀系数之差而生成的热冲击引起的应力。因此，能够防止玻璃制的支承基板因热冲击而从第二电路部剥离。其结果，可以提高对玻璃配线基板的热冲击耐久性。此外，作为支承基板的材料的玻璃比通过烧结粉末而生成的陶瓷基板(氧化铝等)的材料便宜。并且，在第二电路部中形成镂空图案比将陶瓷基板的翘曲量控制为预定翘曲量的传统技术容易。结果，可以提供廉价且可靠性高的玻璃配线基板。
附图说明
图1(a)至(c)是根据本发明的第一实施方式的玻璃配线基板的示意图。
图2是根据本发明第二实施方式的玻璃配线基板的示意图。
图3(a)至(b)是根据本发明的第三实施方式的玻璃配线基板的示意图。
图4(a)至(c)是作为所述玻璃配线基板的比较例的陶瓷配线基板的示意图。
图5(a)至(c)是表示在所述陶瓷配线基板上安装了电子部件的功率模块的示意图。
图6是连接图5所示的功率模块的图。
图7(a)至(c)是作为所述玻璃配线基板的其他比较例的陶瓷配线基板的示意图。
图8(a)至(c)是表示作为所述玻璃配线基板的又一比较例的玻璃配线基板的示意图。
图9是表示在所述玻璃配线基板上安装有电子部件的状态下的功率模块内的电路的示意图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。但是，在本实施方式中说明的构成部件的尺寸，材质，形状，其相对位置等只不过是一个实施方式，本发明的范围并不限定于此。此外，当以下特定项目的构成与其他项目中说明的构成相同时，会省略其说明。此外，为了便于说明，具有与各个项目中所示的部件相同的功能的部件由相同的附图标记表示，并且适当地省略其说明。
[第一实施方式]
如下为基于图1和图4至图9说明本发明的一个实施方式。图1(a)表示根据本发明的一个实施方式的玻璃配线基板1的俯视图，图1(b)是图1的(a)所示的A-A线的剖视图，图1(c)是表示玻璃配线基板1的仰视图。并且，图1的(a)至(c)所示的玻璃配线基板1的纵横比不能正确地表示下面要说明的尺寸和比例。
如图1所示，玻璃配线基板1具备支承基板11、第一电路部20和第二电路部30。支承基板11是玻璃配线基板1的主体部，并且支承第一电路部20和第二电路部30。支承基板11由玻璃中的耐热性、耐冲击性和耐化学药品性优异的玻璃制成，例如由硼硅酸盐玻璃(英文名：硼硅酸盐玻璃/borosilicate glass)制成。支承基板11的尺寸例如为纵长20mm、横长50mm、厚度0.5mm。在以下说明中，如图1(a)所示，将纵长20mm、横长50mm的支承基板11的一个面定义为第一面11a，如图1(b)所示，将与第一面11a相对的支承基板11的面定义为第二面11b。
如图1(a)所示，第一电路部20由配置在支承基板11的第一面11a上的六个电路(电极部)构成，具有第一导线部21，第一控制部22、第一安装部23、第二控制部24、第二安装部25和第二导线部26。并且，关于构成第一电路部20的六个电路21至26将在图5中说明。
例如，第一电路部20是通过电解电镀(日文：電界めっき)形成的铜电路部，并且具有0.07mm的厚度。形成第一电路部20(铜的电路部)时，由于镀铜不会直接在由玻璃制成的支承基板11上生长，因此第一电路部20主要通过溅射成膜和光刻法的图案化以及蚀刻处理而形成。即，由铜制成的第一电路部20是依次通过以下工艺(未图示)：在支承基板11的第一面11a上用氩等离子体进行表面粗糙化处理之后，在第一面11a上通过无电解电镀形成铜的薄膜，并进行抗蚀剂涂覆以及图案化处理，通过电解电镀(日文：電界めっき)在未涂覆抗蚀剂的图案开口中形成铜的厚膜，去除抗蚀剂并且对暴露出的铜的薄膜部分(被涂覆抗蚀剂的铜的薄膜部分)进行蚀刻处理而形成(未图示)。
如图1(c)所示，第二电路部30由配置在支承基板11的第二面11b上的一个电路构成，用于流过大电流。第二电路部30配置在支承基板11的第二面11b上，并且具有作为散热板的功能。由于在第二电路部30上形成后述的镂空图案31，第二电路部30并不是配置在第二面11b的整个表面，而是配置在第二面11b的大致整个表面。进一步，第二电路部30可以配置在第二面11b中除了第二面11b的横向(电流流动方向)上的两个端部之外的部分处。另外，在玻璃配线基板1的纵向(与电流流动方向垂直的方向)上连接多个玻璃配线基板1而使用的情况下，第二电路部30可以配置在第二面11b的纵向(与电流流动方向垂直的方向)的包括第二面11b的两个端部的部分上，以使与相邻的第二电路部30连接。
此外，在第二电路部30上形成镂空图案31。镂空图案31由沿第二电路部30的厚度方向贯通的多个狭缝32构成，多个狭缝32以一定间隔排列(以下称为交错排列)。
例如，第二电路部30的尺寸与第一电路部20的尺寸相同的为纵长20mm、横长50mm、厚度0.5mm。构成镂空图案31的一个狭缝32为在第二电路部30的横向(电流流动方向)上的长度为5mm，在第二电路部30的纵向(垂直于电流流动方向的方向)上的宽度为1mm的大致呈矩形的间隙。并且，该间隙的角(矩形的顶点部)可以是圆润曲线，并且所述宽度上的间隙的形状可以是半径为0.5mm的半圆。此外，多个狭缝32在第二电路部30的横向上以5mm的间隔形成，并且在第二电路部30的纵向上也以5mm的间隔形成。即，当第二电路部30具有在第二电路部30的横向上以5mm的间隔形成的由多个狭缝32构成的横向排列的情况下，形成该横向排列的多个狭缝32与自该横向排列在第二电路部30的纵向上间隔5mm而形成横向排列的狭缝32在第二电路部30的横向上交错地排列(交错排列)。并且，第二电路部30通过与第一电路部20相同的工艺形成。
如图1(b)所示，在支承基板11的横向上的两个端部上形成有沿自第一面11a朝向第二面11b的方向(支承基板11的厚度方向)贯通的多个通孔28。在通孔28的内部中埋入金属体，因此第一导线部21和第二导线部26能够经由第二电路部30而处于电连接状态。
并且，在第一电路部20和第二电路部30的表面上形成有镍，其用于防止该表面上的金属(铜)的氧化，并且利用焊接更容易地安装半导体设备或电容器等电子部件。进一步，在该镍上形成有金。即，在由玻璃制成的支承基板11上，在铜的电解电镀之后依次实施镍和金的电解电镀。
(比较例1)
顺便提及，安装半导体设备的基板大致分为没有柔性的刚性型和具有柔性的柔性型。作为前者，可以列举基板的主体部由环氧树脂构成的环氧基板(例如，在重叠玻璃纤维布而成的基板上添加环氧树脂而生成的玻璃环氧基板)和通过烧结氧化铝等形成的陶瓷基板等。作为后者，广泛使用基板的主体由聚酰亚胺、Kapton(注册商标)、Upilex(注册商标)等构成的有机聚合物膜的基板。
图4(a)是表示作为图1所示的玻璃配线基板1的比较例的陶瓷配线基板100的俯视图，图4(b)是图4(a)的B-B线的剖视图，图4(c)是表示陶瓷配线基板100的仰视图。在图4所示的陶瓷配线基板100与图1所示的玻璃配线基板1的区别点在于，作为陶瓷配线基板100的主体的支承基板111是陶瓷基板，以及配置于支承基板111的表面的第二电路部130没有形成狭缝。
如图4(a)所示，在支承基板111的第一面111a上形成有第一电路部120。与图1所示的第一电路部20相同，第一电路部120由六个电路构成，并且由第一导线部121、第一控制部122、第一安装部123、第二控制部124、第二安装部125和第二导线部126构成。并且，将在图5中说明构成第一电路部120的六个电路121至126。
如图4(c)所示，在支承基板111的第二面111b上配置有第二电路部130。与图1(c)所示的第二电路部30相同，第二电路部130由一个电路构成，用于流过大电流。此外，第二电路部130配置在支承基板111的第二面111b的大致整个表面上，并且具有作为散热板的功能。
此外，如图4(b)所示，与图1(b)相同的在支承基板11的横向的两个端部上形成有沿自第一面111a朝向第二面111b的方向(支承基板111的厚度方向)贯通的多个通孔128。由于金属体被埋入到通孔128的内部，因此第一导线部121和第二导线部126可以经由第二电路部30处于电连接状态。
图5(a)是表示在图4(a)所示的陶瓷配线基板100的上表面上安装电子部件的状态下的功率模块101的俯视图。图5(b)是沿图5(a)的C-C线的剖视图。并且，陶瓷配线基板100的上表面是包括支承基板111的第一面111a的陶瓷配线基板100的面。如图5(a)所示，安装在陶瓷配线基板100的上表面的电子部件例如是第一半导体设备41、第二半导体设备42和电容器45。
在安装有第一半导体设备41的第一电路部120的表面上设置四个突起电极40(通常称为凸块)。更具体地，在第一导线部121的表面上设置一个突起电极40，在第一控制部122的表面上设置一个突起电极40，并且在第一安装部123的表面上设置两个突起电极40。由此，第一半导体设备41能够将第一导线部121和第一控制部122以及第一安装部123电连接。
相同地，在安装有第二半导体设备42的第一电路部120的表面上设置四个突起电极40。即，在第二导线部126的表面上设置一个突起电极40，在第二控制部124的表面上设置一个突起电极40，并且在第二安装部125的表面上设置两个突起电极40。由此，第二半导体设备42可以将第一安装部123和第二控制部124以及第二安装部125电连接。并且，第一半导体设备41和第二半导体设备42通过倒装芯片连接方式与第一电路部120连接。
电容器45与第二安装部125和第二导线部126电连接，并且通过焊料45a固定连接到第二电路部120。图5(c)是表示在图4的(a)所示的陶瓷配线基板100的上表面安装有电子部件的状态的仰视图，与图4的(c)所示的仰视图相同。
图5所示状态的陶瓷配线基板100通过多个组合而被用作功率模块。图6是示出组合了图5所示的三个功率模块101的功率模块102的俯视图。三个陶瓷配线基板100彼此相邻地组合在一起，以使形成在陶瓷配线基板100的横向上的两端处的通孔128连续地排列成一排。
内置在功率模块102中的第一半导体设备41和第二半导体设备42是功率设备，例如为使用GaN(氮化镓)的GaN基设备。由于GaN基设备与其他半导体设备相比具有更大的带隙并且可以通过异质结实现高电子浓度，因此它们作为内置功率模块备受关注。
将图5和图6所示的第一半导体设备41设为GaN-HEMT(High Electron MobilityTransistor：高电子迁移率晶体管)，第二半导体设备42设为MOS-FET(Metal-OxideSemiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)时，图6所示的功率模块102成为三相逆变器的模块。如图5所示的功率模块101那样，图1所示的玻璃配线基板1可以用作安装电子部件的功率模块。此外，如图6所示的功率模块102那样，能够将图1所示的玻璃配线基板1作为将多个玻璃配线基板1组合而成的功率模块来使用。
(比较例2)
此外，安装在陶瓷配线基板上的半导体设备可以经由电线而连接到陶瓷配线基板所具备的电路部。图7(a)是表示作为图1所示的玻璃配线基板1的其他比较例的陶瓷配线基板200的俯视图，图7(b)是图7(a)所示的D-D线的剖视图，4(c)是表示陶瓷配线基板200的仰视图。在图7(a)所示的陶瓷配线基板200中，形成在陶瓷配线基板200的主体部即支承基板211的第一面211a上的第一电路部220的形状，与图5(a)所示的第一电路部120的形状不同。并且，第一电路部220通过与图1中说明的第一电路部20相同的工艺来形成。
如图7的(a)所示，第一电路部220由六个电路构成，具体为，由第一导线部221、第一控制部222、第一安装部223、第二控制部224、第二安装部225和第二导线部226构成。第一半导体设备43安装在第一安装部223上，并且第一导线部221和第一控制部222经由金属制的电线242电连接到设置在第一半导体设备43上的电极焊盘(未图示)。相同地，第二半导体设备44安装在第二安装部225上，并且第一安装部223和第二控制部224经由电线241电连接到设置在第二半导体设备44上的电极焊盘(未图示)。
此外，如图7(b)所示，形成在支承基板211上的通孔228与图5(b)所示的通孔128相同地，在其通孔228的内部中埋入金属体，并且第一导线部221和第二导线部226可以经由第二电路部230处于电连接状态。图7(c)是与图5(c)所示的仰视图相同。此外，图7所示的陶瓷配线基板200与图6所示的功率模块102相同，用于组合多个陶瓷配线基板200而成的功率模块。
(与比较例1和比较例2的对比)
在图4至图7中示出了支承基板为陶瓷基板的情况下的比较例，但在支承基板为陶瓷基板的情况下的功率模块支撑基板是玻璃基板的情况下的功率模块相比，成本往往更高。因此，为了抑制功率模块的成本，可以考虑将支承基板设为玻璃基板。
(比较例3)
图8(a)至(c)所示的玻璃配线基板300是将图4所示的陶瓷配线基板100的主体部即陶瓷基板的支承基板111变更为玻璃构成的支承基板11的图。图8(a)至图8(c)是表示作为图1所示的玻璃配线基板1的其他比较例的玻璃配线基板300的仰视图，是对玻璃配线基板300反复施加了热冲击后的图。并且，第二电路部130配置在支承基板11的第二面11b的大致整个表面，在第二电路部130上没有形成狭缝。
当对玻璃配线基板300反复施加热冲击时，在支承基板11的第二面11b与第二电路部130之间产生剥离151至153。图8(a)至(c)所示的剥离151至153是对玻璃配线基板重复进行从-55℃到150℃的温度变化和从150℃到-55℃的温度变化的温度循环实验而制成。
剥离151至153在支承基板11的第二面11b中，尤其在第二面11b的角部分中频繁地发生。此外，剥离151至153的数随着温度变化周期数的增加，存在朝向支承基板11的第二面11b的中心部(形成如年轮的层)增加的趋势。
剥离151至153是由于第二电路部130的热膨胀系数与支承基板11的热膨胀系数之间的差而引起。例如，由硼硅酸盐玻璃制成的支承基板11的热膨胀系数为约3×10-6，与由氧化铝制成的陶瓷基板的热膨胀系数约7×10-6/℃相比，其与由金属制成的第二电路部130的膨胀系数(铜的膨胀系数：约16.6×10-6/℃)的差较大。此外，由于在支承基板11的第二面11b上被进行了表面粗糙化处理以形成第二电路部130，所以支承基板11的第二面11b和第二电路部130的附着非常强。因此，当热冲击被反复施加到玻璃配线基板300时，随着远离玻璃配线基板300的中心部分，由在玻璃配线基板300中发生的热冲击而引起的应力会增加，该应力累积到支承基板11的表面层。因此，在应力累积集中的地方(支承基板11的第二面11b的角部分)产生如皱纹的剥离151至153。
并且，还可以考虑将支承基板11的材料用钠玻璃而不是硼硅酸盐玻璃。由钠玻璃构成的支承基板的热膨胀系数为约9×10-6/℃，其比陶瓷基板(氧化铝)的热膨胀系数稍大，且恰恰与第二电路部130(铜)的热膨胀系数相近，因此不易受到由于温度变化而产生的应力的影响。但是，由于钠玻璃含有钠，所以很难将钠玻璃用于电子材料(尤其是功率设备)。
(与比较例3的对比以及效果)
在图1(c)所示的玻璃配线基板1中，在第二电路部30上形成有由多个狭缝32构成的镂空图案31。因此，即使对玻璃配线基板1反复施加热冲击，玻璃配线基板1可以以保持第二电路部30和支承基板11的附着的状态下，分散玻璃配线基板中由支承基板1的热膨胀系数和第二电路部30的热膨胀系数之差产生的应力。即，该应力不会累积到特定部分(例如，在支承基板11的第二面11b的角部分)。因此，在具备形成有镂空图案31的第二电路部30的玻璃配线基板1中，即使对玻璃配线基板1反复施加热冲击，也不易生成支承基板11的第二面11b和第二电路部30的剥离。其结果，可以防止玻璃配线基板1的动作故障。特别是在第二电路部30上以均匀的密度形成有多个狭缝32的情况下，如图1(a)所示，交错排列的镂空图案31对分散热冲击所引起的应力是有效果的。此外，可以防止在玻璃配线基板1上产生的由于支承基板1的热膨胀系数与第二电路部30的热膨胀系数之差而引起的应力损坏玻璃制成的支承基板11。
此外，由热冲击引起的应力趋于集中在多边形的顶点。然而，如图1(c)所示，狭缝32和第二电路部30之间的边界线是平滑的曲线，因此可以分散玻璃配线基板1中产生的由热冲击引起的应力。
此外，形成在第二电路部30中的狭缝32的长度方向与流过第二电路部30中的电流方向相同。因此，可以抑制由于在第二电路部30上形成镂空图案31而引起的第二电路部30的电阻的增加。并且，通过使流过支承基板11的第一面11a的流量方向和流过支承基板11的第二面11b的电流方向设为相反方向以使电流循环，也可以相互抵消在支承基板11中产生的电场的影响。
此外，在需要可以处理大功率的功率模块时，如图6所示的功率模块102相同地，该功率模块可以通过连接多个图1所示玻璃配线基板1组合而成。通过连接多个玻璃配线基板1，连接相互相邻的玻璃配线基板1的第二电路部30，功率模块能够处理大功率。并且，通过连接多个玻璃配线基板1，相互相邻的玻璃配线基板的第一导线部21和第二导线部也被连接。此外，由于连接多个玻璃配线基板1，反复施加热冲击而引起的功率模块中产生的应力可以被分散到多个玻璃配线基板1中的每一个上。其结果，可以防止功率模块的动作故障。
此外，通常玻璃相较于陶瓷热导率低。例如，硼硅酸盐玻璃的热导率是约1W/m·K，陶瓷的热导率是约200W/m·K。因此，由玻璃制成的支承基板11作为用于安装高功耗且高发热的功率设备的配线基板的支承基板是有效的。该玻璃具有一定的刚性，所以作为支承基板11的材料能够长期保持稳定。
此外，通常玻璃的表面相较于陶瓷的表面具有更好的平坦度。因此，通过上述倒装芯片连接在玻璃配线基板1上安装半导体设备时，能够避免该半导体设备倾斜不稳定的固定到支承基板11的表面上。因此，可以提供一种具有高质量的玻璃配线基板1。
此外，氧化铝材料的陶瓷弹性模量是约360GPa，而硼硅酸盐玻璃的弹性模量是约73GPa。因此，由玻璃制成的支承基板相较于与该支承基板具有相同厚度的陶瓷基板容易弯曲，并且被施加弯曲应力时其起到缓解由于翘曲引起的弯曲应力的作用。因此，通过在玻璃配线基板上设置由玻璃制成的支撑基板，即使对玻璃配线基板施加某种力量，也可以防止玻璃配线基板的损坏。
(电气电路的概要)
以下，使用图9说明在玻璃配线基板1上安装电子部件的状态下的功率模块中的电路50(在下文中称为电路)。电路50是基本的半桥电路，例如三相逆变器、全桥(单相逆变器)等。并且，在图9中所示的电路图也适用于在图5和图7中所示的陶瓷配线基板。
使用连接到Input51的开关元件Q1在电源(正侧)和OUTPUT之间切换。相同地，使用连接到Input52的开关元件Q2在接地(负侧)和OUTPUT之间切换。为了防止由于电路50的动作导致开关元件Q1和开关元件Q2同时导通，Input51和Input52的定时被调整。
旁路电容器C是在开关元件Q1或Q2是进行切换动作时，吸收伴随切换而产生的噪声，稳定电路50的动作。当旁路电容器C吸收上述的噪声时，从连接点P1朝向连接点P2的路径，和从连接点P2经由旁路电容器C的电极(C-L，C-H)朝向连接点P1的路径彼此相反。进一步，以该两个路径的重叠部分增加的方式在支持基板11上配置图1所示的第一电路部20和第二电路部30，由此相互抵消该两个路径产生的磁场。通过该抵消效果显然减小寄生电感，通过旁路电容器C能够有效吸收噪声。
作为导出吸收所述噪声的效果的配线，在绝缘基板的表面上形成第一电路部，与所述表面相对的绝缘基板的背面上形成第二电路部。第一电路部是自旁路电容器C的电极C-H，经由连接点P1、开关元件Q1的漏极Q1D、开关元件Q1的源极Q1S、连接点P3、开关元件Q2的漏极Q2D和开关元件Q2的源极Q2S连接到连接点P2的图案。第二电路部是自连接点P2连接到旁路电容器C的电极C-L的图案。
例如，在图1所示的第二安装部25对应于图9所示的旁路电容器C的电极C-H、连接点P1和开关元件Q1的漏极Q1D。图1所示的第一安装部23对应于图9所示的开关元件Q1的源极Q1S、连接点P3和开关元件Q2的漏极Q2D。图1所示的第一导线部21对应于图9所示的开关元件Q2的源极Q2S和连接点P2。形成在图1所示的第一导线部21上的通孔28以及形成在第二电路部30和第二导线部26上的通孔28对应于图9所示的连接点P2至旁路电容器C的电极C-L的图案。
[第二实施方式]
以下，使用图2说明在第一实施方式中说明的玻璃配线基板1的另一个实施方式。图2是根据第二实施方式的玻璃配线基板1a的仰视图。在根据本实施方式的玻璃配线基板1a中，形成在第二电路部30a上的镂空图案33与根据第一实施方式的玻璃配线基板1的镂空图案31不同(参考图1(c))。并且，由于玻璃配线基板1a的其他构成与第一实施方式的玻璃配线基板1的构成相同，因此在本实施方式中省略其说明。
在图2所示的镂空图案33是在容易受到热冲击的应力的支承基板11的周缘部(第二电路部30a的角部分)上集中形成多个狭缝而构成。即，在镂空图案33中，多个狭缝集中在第二电路部30a的端部。特别是在图2所示的镂空图案33可以有效地防止图8(a)所示的剥离151。
例如，第二电路部30a的角部分上，以第二电路部30a的中心部为中心形成有圆弧狭缝。此外，流过第二电路部30a的中心部的，与电流方向(第二电路部30a的长度方向、在图纸上的横向方向)平行的A'-A'线上形成有与该方向上的平行的狭缝。
由于在第二电路部30a形成有镂空图案33，因此，由于反复施加热冲击而产生于玻璃配线基板1中的应力被分散，支承基板11的特定部分(支承基板11的角部分)不会累积该应力。因此，即使在热冲击被反复施加到玻璃配线基板1a，难以发生支承基板11的第二面11b和第二电路部30a的剥离。其结果，可以防止玻璃配线基板1a的动作故障。
此外，通过将形成镂空图案34的狭缝和第二电路部30a之间的边界线形成为平滑的曲线，能够更可靠地分散由于热冲击而在玻璃配线基板1a中所产生的应力。
[第三实施方式]
以下，使用图3(a)至(b)说明玻璃配线基板1的又一实施方式。图3(a)是根据第三实施方式的玻璃配线基板1b的仰视图。在根据本实施方式的玻璃配线基板1b中，形成在第二电路部30b上的镂空图案34与根据第一实施方式的玻璃配线基板1的镂空图案31不同(参考图1(c))。并且，由于玻璃配线基板1b的其它构成与第一实施方式的玻璃配线基板1的构成相同，在本实施方式中省略其说明。
图3(a)所示的镂空图案34由多个狭缝形成，该狭缝是画出三条将等边三角形的中心和该等边三角形的顶点连接的间隙，多个狭缝以相等的间隔画出一个正六边形的方式形成在第二电路部30b上。通过镂空图案34第二电路部30b呈蜂窝结构(排列多个正六边形的结构)。例如，正六边形的相对侧之间的距离是5mm。形成镂空图案34的多个狭缝彼此分离地形成。
通过蜂窝结构的第二电路部30b，能够分散在由反复施加热冲击而产生在玻璃配线基板1b上的应力。此外，由于第二电路部30b是一个蜂窝结构，因此，即使镂空图案34形成在第二电路部30b上，也不会削弱第二电路部30b的强度。其结果，具备第二电路部30b的玻璃配线基板1b可以提供安装在该玻璃配线基板1b上的电子部件能够稳定地动作的环境。
此外，通过将形成镂空图案35的狭缝与第二电路部30b的边界线设为平滑的曲线，能够进一步分散热冲击引起的玻璃配线基板1b中产生的应力。
(变形例)
形成图3(a)所示的镂空图案34的狭缝具有任意尺寸。表示作为图3(a)所示的玻璃配线基板1b的变形例的玻璃配线基板1c的仰视图。例如，形成图3(b)所示的镂空图案35的狭缝比形成图3(a)所示的镂空图案34的狭缝更短的线35a至35c。由此减少了通过镂空图案35被分离的第二电路部30c的部位，能够扩大其对应于正六边形3个顶点的第二电路部30c的区域36。因此，电流可以容易地流过第二电路部30c。
[总结]
根据本发明的第一方面的玻璃配线基板(1，1a至1c)是用于安装电子部件(第一半导体设备41和43、第二半导体设备42和44、电容器45)的玻璃配线基板，其具备：由玻璃制成的支承基板(11)；配置在所述支承基板的第一面(11a)上的第一电路部(20)；配置在与所述第一面对向的所述支承基板的第二面(11b)的大致整个表面上的第二电路部(30)，其中，所述第一电路部包括与所述电子部件电连接的电极部(第一控制部22、第一安装部23、第二控制部24、第二安装部25以及第二导线部26)，并且所述第二电路部上形成有由多个狭缝(32)构成的镂空图案(31、33至35)。
根据上述构成，在第二电路部中形成有由多个狭缝构成的镂空图案。因此，即使对玻璃配线基板反复施加热冲击，玻璃配线基板可以以保持支承基板和第二电路部贴合的状态下，分散支承基板的热膨胀系数与第二电路部的热膨胀系数之差而生成的热冲击引起的应力。因此，能够防止玻璃制的支承基板因热冲击而从第二电路部剥离。其结果，可以提高对玻璃配线基板的热冲击耐久性。此外，作为支承基板的材料的玻璃比通过烧结粉末而生成的陶瓷基板(氧化铝等)的材料廉价。并且，在第二电路部中形成镂空图案比将陶瓷基板的翘曲量控制为预定翘曲量的传统技术容易。结果，可以提供成本低且可靠性高的玻璃配线基板。
在根据本发明的第二方面的玻璃配线基板中，在上述第一方面的所述狭缝的长度方向可以与流过第二电路部的电流的方向相同。根据上述构成，可以抑制由于在第二电路部中形成镂空图案而造成的第二电路部的电阻的增加。因此，可以防止流过第二电路部的电流量减少。结果，可以将安装有电子部件的玻璃配线基板作为功率模块而使用。
在根据本发明的第三方面的玻璃配线基板中，在上述第一或第二方面中的所述多个狭缝可以交错排列。根据上述构成，玻璃配线基板可以有效地分散由于热冲击引起的应力。因此，可以更可靠地防止由于热冲击而使由玻璃制成的支承基板从第二电路部剥离。
在根据本发明的第四方面的玻璃配线基板中，在上述第一方面的所述多个狭缝可以形成在所述第二电路部的角部分。根据上述构成，能够分散在玻璃配线基板上产生的由反复施加热冲击而引起的应力，支承基板的特定部分(对应于形成狭缝的第二电路部的角部分的支承基板的部分)上不会累积该应力。因此，即使对玻璃配线基板反复施加热冲击，也不易发生支承基板与第二电路部之间的玻璃。其结果，可以防止玻璃配线基板的动作故障。
在根据本发明的第五方面的玻璃配线基板中，在上述第一方面1中的所述第二电路部可以呈为通过镂空图案排列多个正六边形的蜂窝结构。根据上述构成，可以分散通过反复施加热冲击而在玻璃配线基板中产生的应力。此外，由于第二电路部具有蜂窝结构，因此即使在第二电路部中形成镂空图案，第二电路部的强度也不易受到损害。其结果，具有第二电路部的玻璃配线基板能可以提供安装在玻璃配线基板上的电子部件能够稳定动作的环境。
在根据本发明的第六方面的玻璃配线基板中，在上述第一至第五方面的任一方面中的所述狭缝的形状可以是多边形的顶点部呈弯曲。根据上述构成，狭缝的形状使得多边形的顶点部弯曲。通常，由于热冲击引起的应力趋于集中在多边形的顶点处。因此，通过使狭缝的形状成为平滑的曲线，能够更可靠地分散玻璃配线基板中产生的热冲击引起的应力。
在根据本发明的第七方面的玻璃配线基板中，在第一至第六方面的任何一个方面中，所述支承基板可以由硼硅酸盐玻璃制成。根据上述构成，由于支承基板由硼硅酸盐玻璃制成，所以支承基板可以是绝缘体。因此，电子元件可以安装在玻璃配线基板上并使用。
在根据本发明的第八方面的功率模块(101)中，电子部件可以安装在根据上述第一至第七方面中的任何一个方面的玻璃配线基板上。根据上述构成，可以发挥与第一至第七方面相同的效果。
在根据本发明的第九方面的功率模块(102)中，在上述第八方面中，可以连接安装有电子部件的多个玻璃配线基板。根据上述构成，通过连接多个玻璃配线基板，相邻的玻璃配线基板的第二电路部连接，并且功率模块能够处理大功率。此外，由于多个玻璃配线基板彼此连接，所以由于反复施加热冲击而在功率模块中产生的应力可以分散到多个玻璃配线基板中的每一个。因此，在构成功率模块的每个玻璃配线基板中，可以防止支承基板与第二电路部玻璃。其结果，可以防止功率模块的动作故障。
[补充说明]
本发明不限于上述各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，适当组合在不同实施方式中公开的技术手段所获得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。进一步，通过组合每个实施方式中公开的技术手段可以形成新的技术特征。
工业实用性
本发明可以主要用于消费者设备和工业设备的功率系统开关模块。
标号说明
1、1a至1c、300 玻璃配线基板
11 支承基板
11a 第一面
11b 第二面
20 第一电路部
30 第二电路部
31，33至35 镂空图案
32 狭缝
41、43 第一半导体设备(电子部件)
42、44 第二半导体设备(电子部件)
45 电容器(电子部件)
101、102 功率模块
151至153 剥离

Claims (5)

1.一种安装电子部件的玻璃配线基板，其特征在于，具备：
由玻璃制成的支承基板；
配置在所述支承基板的第一面上的第一电路部；
配置在与所述第一面相对的所述支承基板的第二面的大致整个表面的第二电路部，
所述第一电路部具有与所述电子部件电连接的电极部，
所述第二电路部上形成有由多个狭缝构成的镂空图案。
2.根据权利要求1所述的玻璃配线基板，其特征在于，所述狭缝的长度方向与流过所述第二电路部的电流的方向相同。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃配线基板，其特征在于，所述多个狭缝呈交错排列。
4.根据权利要求1所述的玻璃配线基板，其特征在于，所述多个狭缝形成在所述第二电路部的角部分。
5.一种在根据权利要求1至4中任一项所述的玻璃配线基板上安装有所述电子部件的功率模块，其特征在于，多个功率模块彼此连接。
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