JP2000277872A - 配線基板 - Google Patents

配線基板

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JP2000277872A
JP2000277872A JP11080518A JP8051899A JP2000277872A JP 2000277872 A JP2000277872 A JP 2000277872A JP 11080518 A JP11080518 A JP 11080518A JP 8051899 A JP8051899 A JP 8051899A JP 2000277872 A JP2000277872 A JP 2000277872A
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wiring layer
circuit wiring
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bent portion
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Kouichiro Sugai
広一朗 菅井
Ryuji Mori
隆二 森
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Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回路配線層の屈曲部の電流密度が高くなり不要
な抵抗発熱が発生する。 【解決手段】絶縁基体1と、該絶縁基体1と同時焼成に
よって形成され、絶縁基体1の表面および/または内部
に形成されている屈曲部Aを有する回路配線層2とから
なる配線基板であって、前記回路配線層2の屈曲部A
に、該屈曲部A内側の直交する2つの内辺を含むよう
に、厚みが前記回路配線層2の厚みの50%以上で、幅
が前記回路配線層2の幅の35%以上である補助導体層
3を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインシュレーティッ
ド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)や
サイリスタ、パワートランジスタ等の電子部品が搭載さ
れる配線基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、配線基板、例えば、インシュレー
ティッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGB
T)やサイリスタ、パワートランジスタ等の電子部品を
収容する電子部品収納用パッケージに使用される配線基
板は、一般に酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニ
ウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、ムライト質焼結体等
の電気絶縁性のセラミックス材料から成り、その上面の
略中央に電子部品を収容するための凹部を有する絶縁基
体と、前記絶縁基体の凹部周辺から下面にかけて導出さ
れたタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金
属粉末から成る回路配線層とから構成されており、絶縁
基体の凹部底面に電子部品をガラス、樹脂、ロウ材等の
接着材を介して接着固定するとともに電子部品の各電極
を凹部周辺に位置する回路配線層にボンディングワイヤ
を介して電気的に接続し、しかる後、前記絶縁基体の上
面に金属やセラミックス等から成る蓋体をガラス、樹
脂、ロウ材等から成る封止材を介して接合させ、絶縁基
体の凹部内に電子部品を気密に収容することによって最
終製品としての電子部品装置となる。
【0003】なお、前記電子部品収納用パッケージに使
用される配線基板は、通常、絶縁基体に設けた回路配線
層の一部に鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル
合金等から成る外部リード端子が銀ロウ等のロウ材を介
して取着されており、外部リード端子を外部電気回路に
接続させることによって電子部品の各電極は回路配線
層、ボンディングワイヤ及び外部リード端子を介して外
部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【0004】また、前記回路配線層を有する絶縁基体
は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、
酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化
カルシウム等の原料粉末にに適当な有機バインダー、可
塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成すとともにこれ
を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法
等のテープ成形技術を採用して複数のセラミックグリー
ンシートを得、次に前記グリーンシートにタングステン
等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、
溶剤を添加混合して得た金属ペーストを所定パターンに
印刷塗布し、最後に前記セラミックグリーンシートを必
要に応じて上下に複数枚積層するとともに還元雰囲気
中、約1600℃の温度で焼成することによって製作さ
れる。
【0005】更に、前記配線基板においては回路配線層
を形成するタングステンやモリブデン等の高融点金属粉
末がロウ材との濡れ性が悪く、回路配線層に外部リード
端子やボンディングワイヤを強固に接合させることがで
きないことから、一般に回路配線層の露出面にはニッケ
ル、金等のロウ材との濡れ性の良い金属がめっき法等の
技術により被着されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の配線基板においては、回路配線層に屈曲部があり、
かつ回路配線層に大きな電流が流れた場合、電気は配線
導体の最短距離を流れるという性質を有するため、回路
配線層の屈曲部内側を大きな電流が集中して流れるとと
もに、回路配線層の屈曲部内側の電流密度を非常に高い
ものとして抵抗発熱が起こってしまい、その結果、前記
抵抗発熱の熱によってインシュレーティッド・ゲート・
バイポーラ・トランジスタ(IGBT)やサイリスタ、
パワートランジスタ等の電子部品が熱破壊したり、特性
に熱劣化が招来したり、或いは回路配線層の一部が溶断
し、回路配線層の電気抵抗値が異常に上昇したり、断線
したりするという欠点を有していた。
【0007】そこで上記欠点を解消するために回路配線
層の配線幅を広げたり、銅、銀、金等の電気抵抗が低い
金属で回路配線層を形成することが考えられるが、回路
配線層の配線幅を広げた場合、回路配線層を形成する絶
縁基板の面積が広く、配線基板の外形寸法が大きくなっ
て近時の小型化が進む電子機器等への搭載が不可となる
欠点が誘発され、また、銅、銀、金等の電気抵抗が低い
金属で回路配線層を形成した場合には酸化アルミニウム
質焼結体等のセラミックスの焼結温度にくらべ銅、銀、
金等の金属の融点が低いことから絶縁基体と回路配線層
とを同時焼成によって形成することができないという欠
点があった。
【0008】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は回路配線層に大きな電流が印加されたと
しても回路配線層の抵抗発熱が少なく、回路配線層の接
続信頼性が高い配線基板を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基体と、
該絶縁基体と同時焼成によって形成され、絶縁基体の表
面および/または内部に形成されている屈曲部を有する
回路配線層とからなる配線基板であって、前記回路配線
層の屈曲部に、該屈曲部内側の直交する2つの内辺を含
むように、厚みが前記回路配線層の厚みの50%以上
で、幅が前記回路配線層の幅の35%以上である補助導
体層を形成したことを特徴とするものである。
【0010】本発明の配線基板によれば、絶縁基体の表
面および/または内部に形成されている回路配線層の屈
曲部に、該屈曲部内側の直交する2つの内辺を含むよう
に、かつ厚みが前記回路配線層の厚みの50%以上、幅
が前記回路配線層の幅の35%以上に補助導体層を形成
したことから、回路配線層に大きな電流が印加され、回
路配線層の屈曲部内側に大きな電流が集中して流れたと
しても回路配線層の屈曲部内側には補助導体層が形成さ
れており、該補助導体層に電流の一部が流れて回路配線
層の屈曲部内側の電流密度が高くなることはなく、その
結果、回路配線層に抵抗発熱が発生するのが有効に防止
されて、配線基板に搭載される電子部品に誤動作を招来
させたり、回路配線層が溶断したりすることはない。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図1及び図2は、本発明の配線基板を
半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージに使
用した場合の一実施例を示し、1は絶縁基体、2は回路
配線層、3は補助導体層である。
【0012】前記絶縁基体1はその上面に半導体素子4
を収容するための空所を形成する凹部1aが設けてあ
り、該凹部1a底面には半導体素子4がガラス、樹脂、
ロウ材等の接着材を介して接着固定される。
【0013】前記絶縁基体1は、酸化アルミニウム質焼
結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体等
の電気絶縁材料から形成され、例えば酸化アルミニウム
質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸
化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉
末に適当な有機バインダー、溶剤等を添加混合して泥漿
物を作るとともに該泥漿物をドクターブレード法やカレ
ンダーロール法等によりシート状に成形してセラミック
グリーンシート(セラミック生シート)を得、しかる
後、前記セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加
工および穴あけ加工を施すとともにこれを複数枚積層
し、約1600℃の高温で焼成することによって製作さ
れる。
【0014】また前記絶縁基体1には凹部1aの周辺か
ら外側面にかけて複数個の回路配線層2が被着形成され
ており、該回路配線層2のうち凹部1aの周辺領域には
半導体素子4の各電極がボンディングワイヤ5を介して
電気的に接続され、また絶縁基体1の外側面に導出する
領域には外部電気回路と接続される外部リード端子6が
銀ロウ等のロウ材を介してロウ付け取着されている。
【0015】前記回路配線層2は半導体素子4の各電極
を外部電気回路に接続する際の導電路として作用し、タ
ングステンやモリブデン、マンガン等の金属材料によっ
て形成されている。
【0016】前記回路配線層2は、例えば、タングステ
ン、モリブデン、マンガン等の高融点金属粉末に適当な
有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを絶縁
基体1となるセラミックグリーンシートの表面に従来周
知のスクリーン印刷法等により予め所定パターンに印刷
塗布しておき、セラミックグリーンシートを焼成して絶
縁基体1とする際に同時に絶縁基体1の凹部1a周辺か
ら外側面にかけて所定パターンに被着形成される。
【0017】なお、前記回路配線層2はその露出表面に
ニッケル、金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材等と濡れ性
が良い金属をめっき法により1μm〜20μmの厚みに
被着させておくと、回路配線層2の酸化腐蝕を有効に防
止することができるとともに回路配線層2へのボンディ
ングワイヤ5の接続及び外部リード端子6のロウ付けを
強固となすことができる。従って、前記回路配線層2は
その露出表面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、かつロ
ウ材等と濡れ性が良い金属をめっき法により1μm〜2
0μmの厚みに被着させておくことが好ましい。
【0018】また前記回路配線層2には外部リード端子
6がロウ付けされており、該外部リード端子6は外部電
気回路に半田等を介して接続され、これによって半導体
素子4はその各電極がボンディングワイヤ5及び回路配
線層2を介して外部電気回路に接続されることとなる。
【0019】前記外部リード端子6は、例えば、鉄ーニ
ッケルーコバルト合金や鉄ーニッケル合金等からなり、
鉄ーニッケルーコバルト合金等のインゴット(塊)に圧
延加工法や打ち抜き加工法等、従来周知の金属加工法を
施すことによって所定の形状に形成される。
【0020】前記外部リード端子6はまたその露出外表
面にニッケル、金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材と濡れ
性がよい金属をめっき法により1μm〜20μmの厚み
に被着させておくと、外部リード端子6の酸化腐蝕を有
効に防止することができるとともに外部リード端子6を
外部電気回路に確実、強固に電気的接続することができ
る。従って、前記外部リード端子6はその露出表面にニ
ッケル、金等の耐蝕性に優れ、かつロウ材等と濡れ性が
良い金属をめっき法により1μm〜20μmの厚みに被
着させておくことが好ましい。
【0021】更に、前記外部リード端子6が取着されて
いる回路配線層2は凹部1a外周から絶縁基体1の外側
面に導出する間に屈曲部Aが形成されており、該屈曲部
Aには屈曲部A内側の直交する2つの内辺を含むように
図3乃至図5に示すごとく、厚みが前記回路配線層2の
厚みの50%以上、幅が前記回路配線層2の幅の35%
以上である断面形状がL字型、四角形状、円形状の補助
導体層3が形成されている。
【0022】前記補助導体層3は回路配線層2の屈曲部
A内側の電流密度が高くなるのを防止する作用をなし、
回路配線層2に大きな電流が印加され、回路配線層2の
屈曲部A内側に大きな電流が集中して流れたとしても回
路配線層2の屈曲部A内側には補助導体層3が形成され
ており、該補助導体層3に電流の一部が流れることから
回路配線層2の屈曲部A内側の電流密度が高くなること
はなく、その結果、回路配線層2に抵抗発熱が発生する
のが有効に防止されて、配線基板に搭載される電子部品
に誤動作を招来させたり、回路配線層2が溶断したりす
ることはない。
【0023】また、前記補助導体層3はその厚みが回路
配線層2の厚みの50%未満、幅が回路配線層2の幅の
35%未満であると回路配線層2に大きな電流が印加さ
れ、回路配線層2の屈曲部A内側に大きな電流が集中し
て流れた際、回路配線層2の屈曲部A内側の電流密度が
高くなって不要な抵抗発熱が起こってしまうことから前
記補助導電層3はのその厚みが回路配線層2の厚みの5
0%以上、幅が回路配線層2の幅の35%以上に特定さ
れる。前記補助導体層3は、タングステン、モリブデン
等の高融点金属材料より成り、例えば、タングステン粉
末に適当な有機バインダー、可塑材、溶剤を添加混合し
て得た金属ペーストを回路配線層2の屈曲部Aで該屈曲
部A内側の直交する2つの内辺を含むように従来周知の
スクリーン印刷法により所定パターン、所定厚みに印刷
塗布しておくことによって、或いは、回路配線層2の屈
曲部Aが対応する絶縁基板1の所定位置に屈曲部A内側
の直交する2つの内辺を含むように予め凹部を形成して
おき、該凹部内に前記金属記ペーストを充填しておくこ
とによって形成される。
【0024】また一方、前記外部リード端子6が取着さ
れている絶縁基体1はその上面に蓋体7が樹脂、ガラ
ス、ロウ材等からなる封止材を介して接合され、蓋体7
によって絶縁基体1の凹部1aを塞ぎ、凹部1a内に配
されている半導体素子4を気密に封止するようになって
いる。
【0025】前記蓋体7は酸化アルミニウム質焼結体や
ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等のセラ
ミックス材料、あるいは鉄−ニッケル−コバルト合金や
鉄−ニッケル合金等の金属材料から成り、例えば、酸化
アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニ
ウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等
の原料粉末を従来周知のプレス成型法を採用することに
よって板状に成形するとともにこれを約1500℃の温
度で焼成することによって形成される。
【0026】かくして上述の半導体素子収納用パッケー
ジによれば、絶縁基体1の凹部1a底面に半導体素子4
をガラス、樹脂、ロウ材等の接着材を介し接着固定する
とともに該半導体素子4の各電極をボンディングワイヤ
5により外部リード端子6が取着されている回路配線層
2に電気的に接続させ、しかる後、絶縁基体1の上面に
蓋体7を樹脂やガラス、ロウ材等から成る封止材を介し
て接合させ、絶縁基体1と蓋体7とから成る容器内部に
半導体素子4を気密に収容することによって最終製品と
しての半導体装置となる。
【0027】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例では絶
縁基体1が酸化アルミニウム質焼結体からなる例を示し
たが、配線基板の熱放散性が求められるものに対しては
熱伝導率の高い窒化アルミニウム質焼結体や窒化珪素質
焼結体で絶縁基体1を形成し、また電気信号の高速伝搬
を求められるものには誘電率の低いムライト質焼結体を
絶縁基体1に使用したらよい。
【0028】
【発明の効果】本発明の配線基板によれば、絶縁基体の
表面および/または内部に形成されている回路配線層の
屈曲部に、該屈曲部内側の直交する2つの内辺を含むよ
うに、かつ厚みが前記回路配線層の厚みの50%以上、
幅が前記回路配線層の幅の35%以上に補助導体層を形
成したことから、回路配線層に大きな電流が印加され、
回路配線層の屈曲部内側に大きな電流が集中して流れた
としても回路配線層の屈曲部内側には補助導体層が形成
されており、該補助導体層に電流の一部が流れて回路配
線層の屈曲部内側の電流密度が高くなることはなく、そ
の結果、回路配線層に抵抗発熱が発生するのが有効に防
止されて、配線基板に搭載される電子部品に誤動作を招
来させたり、回路配線層が溶断したりすることはない。
【0029】したがって、本発明の配線基板によれば、
搭載される電子部品に熱破壊や特性に熱劣化を招来する
ことはなく、電子部品を長期間にわたり正常、かつ安定
に作動させることが可能となるとともに回路配線層に不
要な溶断が発生するのを有効に防止し、電子部品を回路
配線層を介して外部電気回路に確実に電気的接続するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配線基板を半導体素子収納用パッケー
ジに適用した場合の一実施例を示す平面図である。
【図2】図1に示す半導体素子収納用パッケージの断面
図である。
【図3】(a),(b)は補助導体層を説明するための
一部拡大平面図及び断面図である。
【図4】(a),(b)は補助導体層を説明するための
一部拡大平面図及び断面図である。
【図5】(a),(b)は補助導体層を説明するための
一部拡大平面図及び断面図である。
【符号の説明】
1・・・・絶縁基体 2・・・・回路配線層 3・・・・補助導体層 A・・・・回路配線層の屈曲部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基体と、該絶縁基体と同時焼成によっ
    て形成され、絶縁基体の表面および/または内部に形成
    されている屈曲部を有する回路配線層とからなる配線基
    板であって、前記回路配線層の屈曲部に、該屈曲部内側
    の直交する2つの内辺を含むように、厚みが前記回路配
    線層の厚みの50%以上で、幅が前記回路配線層の幅の
    35%以上である補助導体層を形成したことを特徴とす
    る配線基板。
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Cited By (3)

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