JP2002329938A - Ceramic circuit board - Google Patents

Ceramic circuit board

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JP2002329938A
JP2002329938A JP2001133158A JP2001133158A JP2002329938A JP 2002329938 A JP2002329938 A JP 2002329938A JP 2001133158 A JP2001133158 A JP 2001133158A JP 2001133158 A JP2001133158 A JP 2001133158A JP 2002329938 A JP2002329938 A JP 2002329938A
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JP
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circuit board
ceramic
ceramic circuit
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formed
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Application number
JP2001133158A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihide Arai
Makoto Imai
Yasuhiro Sasaki
Shinya Terao
誠 今井
康博 佐々木
慎也 寺尾
良英 新居
Original Assignee
Kyocera Corp
Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
京セラ株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable ceramic circuit board having strength enough to avoid deformation and high cooling performance. SOLUTION: The ceramic circuit board 1 having a circuit 3 for mounting a semiconductor component 4 has a hollow 2 for forming a refrigerant flow passage in a lower part of the circuit 3 for mounting the component 4. This meets the condition that the distance t from the circuit 3 to the hollow 1 in the substrate thickness direction meets 0.5 mm<=t<=5 mm, and the distance t and the width Y of the hollow 2 relate so that Y<=20t.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体部品を実装するためのセラミック回路基板に関し、更に詳しくは電気車駆動装置やインバ−タ装置等に用いるパワ−半導体モジュ−ル等のセラミック回路基板に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a ceramic circuit board for mounting a semiconductor component, more particularly an electric vehicle drive or inverter - a ceramic circuit board, such as Le - semiconductor module - power used in the data unit, etc. .

【0002】 [0002]

【従来の技術】パワ−半導体モジュ−ルは、IGBT素子等の電力供給用半導体部品とダイオード等が半田等により絶縁基板表面に接合搭載され、その絶縁基板がヒートシンクにろうや半田等により接合され、さらにこのヒートシンクが放熱フィンや水冷ジャケット等の冷却器にろう、半田またはネジ締めで接合された構造を有しており、前記半導体部品の発熱を前記冷却器により冷却することができる。 BACKGROUND ART Power - semiconductor module - le, the power supply semiconductor components and diodes such as IGBT element by soldering or the like is bonded mounted on the insulating substrate surface, the insulating substrate is bonded by brazing or soldering to the heat sink it can further brazing the cooler such as the heat sink radiating fin or cooling jacket, has a bonded structure by soldering or screwing, cooling a heating of the semiconductor component by the cooler.

【0003】近年、パワ−半導体モジュールは高電圧、 [0003] In recent years, power - semiconductor module is a high voltage,
大電流下において高速でスイッチングする特性が要求されている。 Switching characteristic is required at high speed under a large current. 大電流下において高速でスイッチングすることにより多量の熱が発生するため、パワ−半導体モジュ−ルには放熱性、冷却性能の向上が必要となる。 A large amount of heat is generated by switching at a high speed under a large current, the power - semiconductor module - in Le heat dissipation, improvement in the cooling performance is required. さらに、ハイブリッドカ−や電気自動車の実用化に伴い、パワ−半導体モジュールは小型化、軽量化、低価格化および高い信頼性が要求されている。 In addition, a hybrid force - with the practical use of electric cars, power - semiconductor module compact, lightweight, low cost and high reliability is required.

【0004】これらの要求に対して、従来、所定形状に加工した複数の金属板を、回路が形成されたセラミック板で挟んで接合し、金属板と金属板との間に形成された流路に冷媒を封入したヒートパイプ構造を有するセラミック回路基板が提案されている(特開平8−13948 [0004] To meet these requirements, conventionally, a plurality of metal plates processed into a predetermined shape, and bonded by sandwiching a ceramic plate on which a circuit is formed, a flow path formed between the metal plate and the metal plate ceramic circuit board having a heat pipe structure enclosing a coolant have been proposed (JP-a-8-13948
0号公報)。 0 JP). また、冷媒の還流能力を向上させたウイック構造のヒートパイプを有する回路基板も提案されている(特公昭62−39358号公報)。 Also, the circuit board having a heat pipe wick structure with improved reflux capability of the refrigerant has been proposed (JP-B 62-39358 Patent Publication).

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平8−1 The object of the invention is to be Solved However, JP-A-8-1
39480号公報に開示されたヒートパイプ構造を有する放熱性セラミック回路基板では、金属板を所定形状に加工する工程と、前記金属板とセラミック回路基板とを接合する工程が必要となるため、製造工程の増加と複雑化を招来し、製造コストが高くなるという課題があった。 The heat dissipation ceramic circuit board having a heat pipe structure disclosed in 39480 JP, since a step of forming a metal plate into a predetermined shape, a step of bonding the metal plate and the ceramic circuit board is required, the manufacturing process and lead to increased and complicated, there is a problem that manufacturing cost becomes high.

【0006】また、通常、セラミック回路基板に形成される回路は、基板上に、W、Mo、Au、Cu等のペーストを印刷するか、あるいはCu板、Al板等の金属板(回路用)をAgCuTiろう等の活性金属ろうにより接合することにより形成される。 [0006] Usually, the circuit formed on the ceramic circuit board, on a substrate, W, Mo, Au, or printing a paste such as Cu, or a Cu plate, Al plate or the like of the metal plate (circuit) the formed by joining the active metal braze such AgCuTi wax. この回路形成の際には約900℃の高温熱処理が施される。 The high-temperature heat treatment at about 900 ° C. The time of circuit formation is performed.

【0007】一方、特開平8−139480号公報に開示されたセラミック回路基板においては、金属板(冷媒流路形成用)にAlを使用する場合、この金属板とセラミック回路基板との接合には熱処理温度が約600℃のAlろうが使用される。 On the other hand, in the ceramic circuit board disclosed in JP-A-8-139480, when using Al in a metal plate (for coolant path), the junction between the metal plate and the ceramic circuit board the heat treatment temperature is Al brazing approximately 600 ° C. is used. したがって、Alろうの融点以上の温度(約900℃)で熱処理が必要な前記回路形成は、金属板(冷媒流路形成用)とセラミック回路基板との接合前に行う必要がある。 Therefore, Al brazing temperature above the melting point (about 900 ° C.) with the required heat treatment of the circuit formation, it is necessary to perform prior to bonding of the metal plate (for coolant path) as the ceramic circuit board. これにより、形成した回路に金属板(冷媒流路形成用)とセラミック回路基板との接合時の熱衝撃(約600℃)を与えることになるため、回路の電気特性や回路とセラミック回路基板との接合部の信頼性低下を招くおそれがあった。 Thereby, since the formed circuits will provide a metal plate thermal shock (about 600 ° C.) at the time of joining the ceramic circuit board (for coolant path), and the electrical characteristics and the circuit and the ceramic circuit board of the circuit there can lead to decreased reliability of the junction.

【0008】さらに、冷媒流路の厚さとなる金属板(冷媒流路形成用)の厚さが3mm以上となると、温度変化によりセラミック回路基板と金属板との接合部が剥離しやすくなるため、金属板の厚さは3mm以下に限定される。 Furthermore, since the thickness of the metal plate with a thickness of the coolant channel (the refrigerant passage forming) is the equal to or greater than 3 mm, the junction of the ceramic circuit substrate and the metal plate is easily peeled off due to a temperature change, the thickness of the metal plate is limited to less than 3mm. これにより、冷媒流量が制限され、モジュールの大電力化等に伴う冷却性能向上が困難となるおそれがあった。 This will refrigerant flow restriction, improved cooling performance due to high power and the like of the module there may be difficult.

【0009】特公昭62−39358号公報に開示されたウイック構造のヒートパイプを有するIC基板では、 [0009] In IC substrate having a heat pipe disclosed wick structure in JP-B 62-39358 is
ウイック材充填後に、窓枠状に形成されたスペーサと電子部品とを実装する基板が、Si系樹脂接着剤で接合される。 After wick material filling, substrate for mounting the spacer and the electronic component formed into a window frame shape is bonded with Si-based resin adhesive. このため基板全体の放熱性が悪く、さらに前記基板の接合部の信頼性が低いという課題があった。 Therefore poor overall heat dissipation substrate has a problem that still unreliable joint portion of the substrate.

【0010】これらの課題に対して、本発明者らは、セラミック回路基板内に冷媒流路となる空隙部を設けることを考えたが、このようなセラミック回路基板を成形した際に、空隙部上の基板(セラミック層)に変形が生じて回路の形成に支障をきたしたり、冷媒による冷却性能が低下したりして回路の信頼性が悪化するという課題があった。 [0010] For these problems, the present inventors have thought that providing a gap portion becomes a coolant channel in the ceramic circuit board, upon molding such a ceramic circuit board, the gap portion or hindered the formation of the circuit occurs deformation in the substrate of the upper (ceramic layer), the cooling performance of the refrigerant has a problem that deteriorates the reliability of the circuit is lowered.

【0011】したがって、本発明の目的は、変形が生じない強度と高い冷却性能を有する信頼性の高いセラミック回路基板を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a high ceramic circuit board reliable deformation has strength and high cooling performance does not occur.

【0012】 [0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、半導体部品が実装される回路を有するセラミック回路基板において、半導体部品が実装される回路の下部に冷媒流路となる空隙部が形成され、前記回路から前記空隙部までの基板厚さ方向の距離tが0.5mm≦t≦5mmの条件を満たし、該距離tと前記空隙部の幅YとがY≦20tの関係にある場合には、変形が生じない十分な強度を有し、しかも高い冷却性能が得られるという新たな事実を見出し、本発明を完成させるに到った。 The present inventors have SUMMARY OF THE INVENTION As a result of extensive studies to solve the above problems, the ceramic circuit board having a circuit semiconductor components are mounted, the lower portion of the circuit in which the semiconductor components are mounted the void portion which is a refrigerant flow path is formed, the substrate thickness direction of the distance t from the circuit to the gap portion satisfies a condition of 0.5 mm ≦ t ≦ 5 mm, a width Y between the distance t the air gap Doo is when the relation of Y ≦ 20t has sufficient strength is not deformed, yet found a fact new that high cooling performance is obtained and led to the completion of the present invention.

【0013】さらに、本発明では、空隙部の幅Yと半導体部品の幅LとがY≧0.8Lの関係にあるのが好ましく、これにより発熱した半導体部品を誤作動を生じさせることなく確実に冷却することができる。 Furthermore, in the present invention, it is preferably the width L of the width Y of the semiconductor component of the void portion is in the relationship of Y ≧ 0.8 L, sure without causing erroneous operation of the semiconductor component which is heated by this it can be cooled to.

【0014】本発明では、前記空隙部に冷媒が流通され、液体冷却方式または沸騰冷却方式で半導体部品が冷却される。 In the present invention, refrigerant is circulated in the gap portion, the semiconductor components are cooled by the liquid cooling system or boiling cooling method.

【0015】具体的には、本発明のセラミック回路基板は、セラミック材料を金型内に押出成形して、内部に貫通した空隙部を有する成形体を得、ついでこの成形体を焼成して形成されたセラミック回路基板であって、焼成後の前記空隙部が前記したtおよびYの条件を満たすように形成されていることを特徴とする。 [0015] More specifically, the ceramic circuit board of the present invention, the ceramic material is extruded into a mold to obtain a molded product having a void portion that penetrates inside, then firing the molded body a ceramic circuit board, wherein said gap portion after firing is formed to satisfy the condition of the above-described t and Y.

【0016】また、本発明の他のセラミック回路基板は、複数枚のセラミックシートを積層した積層体を焼成して形成されたセラミック回路基板であって、前記積層体の内部に空隙部が形成されており、かつ焼成後の前記空隙部が前記したtおよびYの条件を満たすように形成されていることを特徴とする。 Further, a ceramic circuit board of the present invention, there is provided a ceramic circuit substrate formed by firing the laminate formed by laminating a plurality of ceramic sheets, the void portion is formed in the interior of the laminate and it has, and the gap portion after firing is characterized in that it is formed to satisfy the condition of the above-described t and Y.

【0017】このように、これらのセラミック回路基板は、セラミック回路基板製造時に、この基板内に所定の空隙部(冷媒流路)を同時に形成したため、少ない工程数で製造でき、従来技術と比較して安価で小型なものとなり、また、回路形成後に新たに空隙部を形成する必要がなく回路に熱衝撃を与えることがないので高い信頼性が得られる。 [0017] Thus, these ceramic circuit board, a ceramic circuit board during manufacturing, the predetermined gap portion in the substrate for forming (refrigerant channel) simultaneously can be prepared in a small number of steps, compared to the prior art inexpensive becomes small ones Te, also high reliability can be obtained since there is no give thermal shock to the circuit there is no need to form a new gap portion after circuit formation.

【0018】 [0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, with reference to the drawings illustrating the present invention in detail. 図1は本発明にかかるセラミック回路基板1の概略を示している。 Figure 1 shows a schematic of a ceramic circuit substrate 1 according to the present invention. 図1に示すように、このセラミック回路基板1は、半導体部品4が実装される回路3 As shown in FIG. 1, the ceramic circuit substrate 1, a circuit 3 of the semiconductor components 4 are mounted
の下部に冷媒流路となる空隙部2が形成されている。 Void portion 2 serving as a refrigerant flow path in the lower part of are formed.

【0019】空隙部2は、前記回路3から前記空隙部2 The air gap 2, the from the circuit 3 air gap 2
までの基板厚さ方向の距離tが0.5mm≦t≦5mm Substrate thickness direction of the distance t to the 0.5 mm ≦ t ≦ 5 mm
の条件を満たし、該距離tと前記空隙部2の幅YとがY It satisfies the condition, and the width Y of the distance t between the air gap 2 is Y
≦20tの関係を満足する形状を有している。 It has a shape that satisfies the relationship of ≦ 20t.

【0020】前記距離tが0.5mm未満となるとセラミック回路基板1の強度が低くなり回路3下部のセラミック層が変形することで、セラミック回路基板1にろう接合法で貼り付けた回路3(Cu板やAl板等の金属板)が剥離したり、セラミック回路基板1にクラックが発生するおそれがある。 [0020] The distance t that is the less than 0.5mm, the strength of the ceramic circuit board 1 is deformed becomes circuit 3 the lower portion of the ceramic layer low, circuit 3 pasted a ceramic circuit board 1 Jiro bonding method (Cu peeled off plate or Al plate or the like of the metal plate) is, there is a possibility that cracks occur in the ceramic circuit board 1.

【0021】前記距離tが5mmを越えると熱抵抗が高くなって半導体部品4の熱を十分に空隙部2内の冷媒で吸熱できず、半導体部品4の誤作動を招くおそれがある。 [0021] The distance t can not be endothermic refrigerant heat resistance is high is sufficiently within the air gap 2 the heat from the semiconductor component 4 exceeds 5 mm, which may cause malfunction of the semiconductor components 4. したがって、前記距離tは、0.5mm≦t≦5m Therefore, the distance t is, 0.5 mm ≦ t ≦ 5 m
m、特に0.7mm≦t≦3mmの条件を満足するのが好ましい。 m, preferably in particular satisfies the condition of 0.7mm ≦ t ≦ 3mm.

【0022】また、前記空隙部2の幅Yが前記距離tの20倍を越えると、回路3下部のセラミック層が自重や外力の影響で変形するおそれがあり、また、その変形によって回路3の形成に支障をきたすおそれもある。 Further, if the width Y of the space portion 2 exceeds 20 times the distance t, there is a possibility that the circuit 3 under the ceramic layer is deformed by the influence of its own weight or an external force, also, the circuit 3 by the deformation formation fear also interfere with. したがって、前記幅Yと前記距離tとは、Y≦20tの関係を有しているのが好ましい。 Therefore, the A width Y and the distance t, preferably have a relation of Y ≦ 20t.

【0023】さらに、本発明のセラミック回路基板は、 Furthermore, the ceramic circuit board of the present invention,
前記空隙部2の幅Yと前記半導体部品4の幅LとがY≧ Width L and the Y ≧ the width Y of the gap portion 2 semiconductor component 4
0.8Lの関係を満足するのが好ましい。 It is preferable to satisfy the relation of 0.8L. 前記幅Yが前記幅Lの0.8倍よりも小さいときは、半導体部品4を十分に冷却することができないため、半導体部品4の誤作動を招くおそれがある。 When the width Y is less than 0.8 times the width L, it is impossible to sufficiently cool the semiconductor components 4, which may lead to malfunction of the semiconductor components 4. より好ましくはY≧2t+L More preferably Y ≧ 2t + L
の関係を満足するのがよい。 It may satisfy the relationship. このように前記距離tと半導体部品4の幅Lとを考慮することで、より確実に半導体部品4を冷却することができる。 By considering the width L of the thus the distance t and the semiconductor component 4, it is possible to more reliably cool the semiconductor components 4. 以上より、前記Y、 Thus, the Y,
tおよびLは0.8L≦Y≦20t、より好ましくは2 t and L 0.8L ≦ Y ≦ 20t, more preferably 2
t+L≦Y≦20tの関係を満足するのがよい。 It may satisfy the relation of t + L ≦ Y ≦ 20t.

【0024】また、図1に示す空隙部の厚みTには特に制限はないが、セラミック回路基板の小型化および冷媒流量の確保を両立させるために好ましくは約0.1〜1 Further, there is no particular limitation on the thickness T of the gap portion as shown in FIG. 1, preferably about in order to achieve both securing miniaturization and the refrigerant flow rate of the ceramic circuit board 0.1-1
0mm、より好ましくは約1〜8mmであるのがよい。 0 mm, it is preferable and more preferably from about 1 to 8 mm.

【0025】本発明のセラミック回路基板としては、酸化アルミニウム(Al 23 )、酸化ジルコニウム(Zr [0025] As the ceramic circuit board of the present invention include aluminum oxide (Al 2 O 3), zirconium oxide (Zr
2 )、窒化けい素(Si 34 )、窒化アルミニウム(AlN)および炭化けい素(SiC)から選ばれた少なくとも一種を主成分とする焼結体が挙げられる。 O 2), silicon nitride (Si 3 N 4), the sintered body and the like as a main component at least one selected from aluminum nitride (AlN) and silicon carbide (SiC). このうち、高熱伝導性が要求されるものであれば、窒化アルミニウム(AlN)および炭化けい素(SiC)が好適である。 Among them, as long as the high thermal conductivity is required, an aluminum nitride (AlN) and silicon carbide (SiC) are preferred. また、窒化けい素(Si 34 )は熱衝撃性に優れており、酸化アルミニウム(Al 23 )はコスト面で好適である。 Further, silicon nitride (Si 3 N 4) is excellent in thermal shock resistance, aluminum oxide (Al 2 O 3) is preferred in terms of cost.

【0026】セラミック回路基板1上に形成される回路3の材質および形成方法は、その許容電流に応じて決定される。 The material and forming method of the circuit 3 formed on the ceramic circuit board 1 is determined in accordance with the allowable current. 許容電流が小さい場合は、セラミック回路基板1上にスクリーン印刷法によりWまたはMoペーストによる回路パターンを形成し、セラミック回路基板1と同時に焼成する方法や、セラミック回路基板1を焼成して形成した後、セラミック回路基板1上にスクリーン印刷法によりCuまたはAgペーストによる回路パターンを形成し、900℃前後の不活性雰囲気(Cuペーストの場合)あるいは900℃前後の酸化雰囲気(Agペーストの場合)で焼成する方法が使用されている。 If the allowable current is small, a circuit pattern is formed by W or Mo paste by a screen printing method on the ceramic circuit board 1, and a method of firing simultaneously with the ceramic circuit board 1, after forming by firing a ceramic circuit board 1 and forming a circuit pattern by Cu or Ag paste by a screen printing method on the ceramic circuit board 1, baked in an inert atmosphere before and after the 900 ° C. (If the Ag paste) (Cu if paste) or 900 ° C. before and after the oxidizing atmosphere how to have been used.

【0027】また、許容電流が大きい場合は、Cu板やAl板等の金属板を所定の回路パターンに加工後、この金属板をAgCuTi組成、AlSi組成等の活性ろうでセラミック回路基板1上に接合する。 Further, if the allowable current is large, after forming a metal plate such as a Cu plate or Al plate to a predetermined circuit pattern, the metal plate AgCuTi composition, on the ceramic circuit board 1 with an active braze, such as AlSi composition joining. この際、Cu板の場合は900℃前後の真空雰囲気で、Al板の場合は600℃前後の真空雰囲気で熱処理される。 At this time, in the case of Cu plate in a vacuum atmosphere of about 900 ° C., in the case of Al plate is heat-treated in a vacuum atmosphere of about 600 ° C.. これらの回路のうち、電気特性、熱特性の点ではCu板が好適であり、セラミック回路基板との接合信頼性の点ではAl板が好適である。 Of these circuits, the electrical characteristics, in terms of thermal properties is preferably Cu plate, in terms of reliability of the bonding between the ceramic circuit board is preferably Al plate.

【0028】前記半導体部品4は、前記したように、通電時には発熱することがあり、特に高電圧、大電流下において高速でスイッチングを行う際には多量の熱が発生するため、前記空隙部2に冷媒を流通させて半導体部品4を冷却し、誤作動が生じるのを防止している。 [0028] The semiconductor component 4, as described above, since the energization is able to heating, a large amount of heat is generated when performing a switching particularly high voltage, high speed under a large current, the air gap 2 by circulating a coolant to cool the semiconductor components 4, thereby preventing the malfunction occurs.

【0029】空隙部2に冷媒を流通させて半導体部品4 The semiconductor component 4 by circulating refrigerant in the air gap 2
を冷却する際には、液体冷却方式または沸騰冷却方式を利用するのが好ましい。 Upon cooling the can, it is preferred to use a liquid cooling system or boiling cooling method. 液体冷却方式は、発熱した半導体部品4よりも低温の液体冷媒を空隙部2内部に流通させ、それを循環させることにより半導体部品4を冷却するものである。 Liquid cooling system, rather than the semiconductor component 4 which generates heat by flowing the low temperature liquid refrigerant in the internal void portion 2, is intended for cooling the semiconductor component 4 by circulating it. 沸騰冷却方式は、空隙部2に冷媒を流通させる過程において、冷媒を蒸発させ、その際の蒸発潜熱により半導体部品4を冷却するものである。 Boiling cooling system is in the process of circulating the refrigerant in the air gap 2, evaporate the refrigerant, it is to cool the semiconductor components 4 by evaporation latent heat at that time.

【0030】図2は本発明の一実施形態であるセラミック回路基板11を示したものである。 FIG. 2 shows a ceramic circuit board 11 which is an embodiment of the present invention. 図2に示すように、このセラミック回路基板11は内部に貫通した空隙部12を有する成形体であり、パワーデバイス等の半導体部品の直下に配置される。 As shown in FIG. 2, the ceramic circuit board 11 is a molded product having a void portion 12 that penetrates inside, is disposed immediately below the semiconductor parts such as a power device. なお、この実施形態の場合、空隙部12の幅Yは図2に図示した範囲となる。 In the case of this embodiment, the width Y of the gap portion 12 is in the range illustrated in FIG.

【0031】図3は本発明の他の実施形態であるセラミック回路基板21を示したものである。 [0031] FIG. 3 shows a ceramic circuit board 21 which is another embodiment of the present invention. 図3に示すように、このセラミック回路基板21は内部にU字形状の空隙部22を有する成形体であり、パワーデバイス等の半導体部品の直下に配置される。 As shown in FIG. 3, the ceramic circuit board 21 is a molded product having a void portion 22 of the U-shape inside, is disposed immediately below the semiconductor components of the power devices and the like. なお、この実施形態の場合、空隙部22の幅Yは図3に図示した範囲となる。 In the case of this embodiment, the width Y of the gap portion 22 is in the range illustrated in FIG.

【0032】冷却方式として液体冷却方式を利用する場合、空隙部12、22の一方の開口部12a、22aから液体冷媒が送り込まれ、空隙部12、22内部で半導体部品4の熱を吸収し、他方の開口部12b、22bから液体冷媒が排出される。 [0032] When utilizing liquid cooling system as a cooling system, one opening 12a of the gap portion 12 and 22, 22a liquid coolant is fed from, absorbs heat from the semiconductor component 4 inside gap 12 and 22, the other opening 12b, the liquid refrigerant is discharged from 22b. この液体冷媒は冷却器(図示せず)と空隙部12、22との間を循環し、半導体部品4を冷却する。 The liquid coolant is circulated between the cooler (not shown) and the gap portion 12 and 22, to cool the semiconductor components 4.

【0033】冷却方式として沸騰冷却方式を利用する場合、空隙部12、22の開口面に冷却フィンが接続され、一方の開口部12a、22aから凝縮液が流入され、他方の開口部12b、22bから蒸気が排出される。 [0033] When utilizing the boiling cooling method as the cooling method, the cooling fins connected to an opening surface of the cavity portion 12 and 22, the condensate is flowed from one of the openings 12a, 22a, the other opening 12b, 22b steam is discharged from. このとき、空隙部12、22の内部で冷媒が蒸発する際に、その蒸発潜熱により半導体部品4を冷却する。 At this time, when the refrigerant evaporates within the gap portion 12 and 22, to cool the semiconductor components 4 by its latent heat of vaporization.

【0034】以下に前記実施形態のセラミック回路基板の製造方法について説明する。 The method for manufacturing the ceramic circuit board of the embodiment will be described. <内部に貫通した空隙部を有するセラミック回路基板の製造>図2に示すような内部に貫通した空隙部を有する場合、前記したセラミック材料を金型内に押出成形して内部に貫通した空隙部1 If having a void portion that penetrates the interior as shown in <ceramic circuit manufacturing a substrate having a void portion that penetrates inside> 2, the void portion through the above-mentioned ceramic material therein is extruded into the mold 1
2を有する成形体を得、ついでこの成形体を焼成することによりセラミック回路基板11が成形される。 To obtain a molded product having a 2, then the ceramic circuit board 11 is formed by firing the molded body. また、 Also,
得られたセラミック回路基板11は、焼成後の前記空隙部12が前記したtおよびYの条件を満たすように成形される。 Ceramic circuit board 11 obtained, the gap portion 12 after firing is formed to satisfy the condition of the above-described t and Y.

【0035】前記セラミック材料(例えば酸化アルミニウム粉末等)には、SiO 2 、CaO、MgO等の焼結助剤、アクリル系、セルロース系、ポリエチレン系の群から選ばれる少なくとも1種の有機バインダー、ジブチルフタレート等の可塑剤、ステアリン酸等の溶媒等が添加され、ついでこれらを真空混練機等で混練して空気を含まない粘土体を作製する。 [0035] The ceramic material (e.g., aluminum oxide powder, etc.), SiO 2, CaO, sintering aids such as MgO, acrylic, cellulosic, at least one organic binder selected from the group consisting of polyethylene, dibutyl plasticizers such as phthalates, are added solvents such as stearic acid, and then to prepare a clay body kneaded to air free them in a vacuum kneading machine or the like.

【0036】上記粘土体を押出成型機に充填して、所定の金型に押し出して目的とする形状に成形する。 [0036] filled into an extruder the clay body is molded into a shape of interest extruded into a predetermined mold. このとき、金型の形状を変えることにより空隙形状や回路直下のセラミック層の厚み等、セラミック回路基板11の形状を自由に調整することができる。 At this time, the thickness of the ceramic layer immediately below the gap-shaped or circuit by changing the mold shape can be freely adjust the shape of the ceramic circuit board 11.

【0037】次に、押出成形体を乾燥後、約400℃に加熱して有機物を除去する。 Next, after drying the extrudate to remove the organics and heated to about 400 ° C.. セラミック材料が酸化アルミニウム(Al 23 )の場合は、その後、約1600℃ If the ceramic material is aluminum oxide (Al 2 O 3), then, about 1600 ° C.
の酸化雰囲気で焼成する。 Fired in an oxidizing atmosphere. また、セラミック回路基板1 Moreover, the ceramic circuit board 1
1と回路3とを同時焼成する場合は、セラミック回路基板11上にスクリーン印刷法によりWまたはMoペーストによる回路パターンを形成し、約1600℃の還元雰囲気で焼成することにより回路3が形成されたセラミック回路基板11が得られる。 If cofiring the 1 and circuit 3, a circuit pattern is formed by W or Mo paste by a screen printing method on the ceramic circuit board 11, the circuit 3 is formed by firing in a reducing atmosphere of about 1600 ° C. ceramic circuit board 11 is obtained.

【0038】セラミック材料が窒化けい素(Si 34 The ceramic material is silicon nitride (Si 3 N 4)
の場合は、酸化アルミニウム(Al For the aluminum oxide (Al 23 )の場合と同様に、Y 23希土類酸化物等の焼結助剤、有機バインダー、溶剤等を添加し、押出成形により成形体を得た後、 As with the 2 O 3), Y sintering aid such as 2 O 3 rare earth oxide, organic binder, and adding a solvent or the like, after obtaining a molded body by extrusion molding,
約1700〜1900℃の窒素雰囲気で焼成することによりセラミック回路基板11が得られる。 Ceramic circuit board 11 is obtained by calcining in a nitrogen atmosphere at about 1,700 to 1900 ° C..

【0039】得られたセラミック回路基板11上に、厚みが約0.05〜0.4mmの金属板を回路3(図1) [0039] On the ceramic circuit substrate 11 thus obtained, the circuit metal plate having a thickness of about 0.05-0.4 mm 3 (Fig. 1)
として接合する。 To join as. 金属板としては前記したCu板、Al Cu plate described above as a metal plate, Al
板等が使用され、セラミック回路基板11と前記金属板との接合には前記した活性ろう等が使用される。 Plate or the like is used, the active brazing or the like described above is used for bonding the ceramic circuit board 11 and the metal plate. こうして得られた回路3上には、半導体部品4が半田付け等により実装される。 Obtained on the circuit 3 Thus, the semiconductor components 4 are mounted by soldering or the like.

【0040】空隙部12の開口部両端には、前記したように、それぞれパイプが接続され、冷媒を循環させることにより発熱した半導体部品4を冷却する。 [0040] the opening ends of the gap portion 12, as described above, pipes are connected respectively to cool the semiconductor components 4 which generates heat by circulating a refrigerant. 冷媒としては、フッ素系の冷却液(例えば住友3M(株)製フロリナート)等が使用できる。 The refrigerant, coolant fluorine (e.g. by Sumitomo 3M (Ltd.) Fluorinert), and the like can be used.

【0041】<内部にU字形状等の空隙部を有するセラミック回路基板の製造>図3に示すような内部にU字形状等の空隙部22を有する場合、前記したセラミック材料をセラミックシートに成形し、それらを適宜打ち抜き加工したものを積層して焼成することによりセラミック回路基板21が得られる。 [0041] If the inside as shown in <ceramic circuit manufacturing a substrate having a gap portion of the U-shape inside> 3 having a void portion 22, such as a U-shape, forming the above-mentioned ceramic material on the ceramic sheet and, a ceramic circuit board 21 is obtained by firing the laminated those appropriately punching them. また、得られたセラミック回路基板21は、焼成後の前記空隙部22が前記したtおよびYの条件を満たすように形成されている。 The obtained ceramic circuit board 21, the gap portion 22 after firing is formed to satisfy the condition of the above-described t and Y.

【0042】前記セラミック材料には、前記と同様な焼結助剤、有機バインダー、可塑剤、溶剤等が添加される。 [0042] The ceramic material, the similar sintering aid, an organic binder, plasticizer, solvent, etc. are added. このセラミック材料をドクターブレード法によりセラミックシートに成形する。 The ceramic material forming the ceramic sheet by the doctor blade method.

【0043】前記打ち抜き加工は、所定の空隙部22の形状となるように前記セラミックシートをそれぞれ加工するものであり、これにより得られたセラミックシートは加圧積層される。 [0043] The stamping is for processing each said ceramic sheet so as to form a predetermined gap portion 22, thereby a ceramic sheet obtained is pressure laminated. このとき、セラミックシートの打ち抜き形状と積層枚数を変えることにより空隙形状や回路直下のセラミック層の厚み等、セラミック回路基板21 At this time, the thickness or the like of the ceramic layer immediately below the gap-shaped or circuit by changing the punching shape and number of the laminated ceramic sheet, the ceramic circuit board 21
の形状を自由に調整することができる。 It is possible to adjust the shape freely. 得られた積層体は、図2の場合と同様に、焼成され、回路が接合され、 The resulting laminate, as in the case of FIG. 2, is fired, the circuit is bonded,
半導体部品が実装される。 Semiconductor components are mounted.

【0044】以上のようにして得られるセラミック回路基板は、基板内部に空隙部22が形成された構造(回路を形成したセラミック層と冷媒流路が接合部のない一体化した構造)を有し、少ない工程数で製造できるため、 Ceramic circuit board obtained in the [0044] above has an internal void portion 22 is formed on the structural substrate (structure ceramic layer and the refrigerant passage forming a circuit that is integrated without joints) , since it produced a small number of steps,
安価で小型なものとなり、また強度面でも信頼性の高いものが得られる。 Inexpensive becomes small ones, also high reliability can be obtained even in terms of strength.

【0045】なお、セラミック回路基板に形成される空隙部の個数には、特に制限はなく、その基板上に形成する回路および半導体部品の個数、寸法等に応じて適宜決定すればよい。 [0045] Note that the number of void portions formed in the ceramic circuit board is not particularly limited, the number of circuits and semiconductor components is formed on the substrate may be suitably determined depending on the size or the like.

【0046】 [0046]

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES As follows is a detailed description of the present invention to examples, the present invention is not limited only to the following examples.

【0047】実施例1 <内部に貫通した空隙部を有するセラミック回路基板の成形>セラミック材料である酸化アルミニウム(Al 2 [0047] Example 1 <molding a ceramic circuit board having a void portion that penetrates inside> aluminum oxide ceramic material (Al 2
3 )100重量部に対して焼結助剤のSiO 2 、Ca O 3) SiO 2 sintering aids per 100 parts by weight, Ca
O、MgOを8重量部、セルロース系有機バインダーを8重量部、可塑剤としてのジブチルフタレートを0.5 O, 8 parts by weight of MgO, 8 parts by weight of cellulose-based organic binder, dibutyl phthalate as a plasticizer 0.5
重量部、溶媒としての水を10重量部添加し、このセラミック材料を真空混練機で混練して空気を含まない粘土体を作製した。 Parts, water as a solvent were added 10 parts by weight, to prepare a clay body that does not include the air-kneaded at vacuum kneader this ceramic material. ついで、前記粘土体を押出成型機に充填し、金型に前記粘土体を押し出して焼成後の厚みが5m Then, filling the clay body in the extrusion molding machine, the thickness after firing extruding the clay body mold 5m
mの空隙部を有する押出成形体を得た。 To obtain an extrusion molded article having a void portion of m. この押出成形体を乾燥後、約600℃の雰囲気中で3時間加熱することによって有機物を除去し、さらに約1600℃の酸化雰囲気で焼成し、図2に示すような内部に貫通した空隙部を有するセラミック回路基板(サンプルNo.1〜9) After drying the extrudate, the organics were removed by heating in an atmosphere of about 600 ° C. 3 hours, and fired in an oxidizing atmosphere at about 1600 ° C., a gap portion that penetrates the interior as shown in FIG. 2 ceramic circuit board having (sample Nanba1~9)
を作製した。 It was produced. 得られた各サンプルの回路から空隙部までの距離tおよび空隙部の幅Yを表1に示す。 Width Y of the distance t and the air gap from the circuit of each sample obtained until the void section are shown in Table 1.

【0048】実施例2 <内部に貫通した空隙部を有するセラミック回路基板の成形>セラミック材料として酸化アルミニウム(Al 2 [0048] Example 2 <molding of ceramic circuit board having a void portion that penetrates inside> aluminum oxide ceramic material (Al 2
3 )に代えて、窒化けい素(Si 34 )を使用し、この100重量部に対して焼結助剤のY 23を8重量部、 Instead of the O 3), using the silicon nitride (Si 3 N 4), 8 parts by weight of Y 2 O 3 sintering aids 100 parts by weight of this
セルロース系有機バインダーを10重量部、可塑剤としてのジブチルフタレートを0.5重量部、溶媒としての水を15重量部添加し、このセラミック材料を真空混練機で混練して空気を含まない粘土体を作製した。 10 parts by weight of cellulose-based organic binder, 0.5 parts by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer, water as a solvent were added 15 parts by weight, the clay containing no air by kneading the ceramic material in a vacuum kneader It was produced. ついで、実施例1と同様にして押出成形体を得た。 Then, to obtain an extrusion molded product in the same manner as in Example 1. この押出成形体を乾燥後、約600℃の雰囲気中で3時間加熱することによって有機物を除去し、さらに約1800℃の窒素雰囲気で焼成し、実施例1と同形態のセラミック回路基板(サンプルNo.10〜18)を作製した。 After drying the extrudate, the organics were removed by heating in an atmosphere of about 600 ° C. 3 hours, further calcinated in a nitrogen atmosphere at about 1800 ° C., a ceramic circuit board having the same shape as in Example 1 (Sample No .10~18) was prepared. 得られた各サンプルの前記距離tおよび前記幅Yを表1に示す。 It said distance t and the width Y of each sample thus obtained are shown in Table 1.

【0049】実施例3 <内部にU字形状の空隙部を有するセラミック回路基板の成形>セラミック材料である酸化アルミニウム(Al [0049] Example 3 <molding a ceramic circuit board having a gap portion of the U-shaped inside> aluminum oxide ceramic material (Al
23 )100重量部に対して焼結助剤のSiO 2 、Ca 2 O 3) SiO 2 sintering aids per 100 parts by weight, Ca
O、MgOを8重量部、アクリル系有機バインダーを1 O, 8 parts by weight of MgO, an acrylic organic binder 1
0重量部、可塑剤としてのジブチルフタレートを1重量部、溶媒としてのトルエンを30重量部添加し、このセラミック材料からドクターブレード法により厚さ約0. 0 parts by weight, 1 part by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer, toluene as a solvent were added 30 parts by weight, from about zero thickness by a doctor blade method from the ceramic material.
3mmのセラミックシートを複数枚作製した。 The 3mm ceramic sheet was prepared plurality. このセラミックシートを図3に示すU字形状に打ち抜き加工し、 The ceramic sheet stamped into a U-shape shown in FIG. 3,
この打ち抜き加工をしていないセラミックシートとともに加圧積層した。 Together with the ceramic sheet which is not the punching was pressure laminated. 得られた積層体を乾燥後、約600℃ After drying the obtained laminate of about 600 ° C.
の雰囲気中で3時間加熱することによって有機物を除去し、さらに約1600℃の酸化雰囲気で焼成し、図3に示すような内部にU字形状の空隙部を有するセラミック回路基板(サンプルNo.19〜27)を作製した。 The organics were removed by heating in the atmosphere for 3 hours, and fired in an oxidizing atmosphere at about 1600 ° C., a ceramic circuit board (Sample No.19 having a gap portion of the U-shape inside as shown in FIG. 3 to 27) were prepared. 得られた各サンプルの前記距離tおよび前記幅Yを表2に示す。 It said distance t and the width Y of each sample thus obtained are shown in Table 2.

【0050】実施例4 <内部にU字形状の空隙部を有するセラミック回路基板の成形>セラミック材料である窒化けい素(Si 34 [0050] Example 4 <molding a ceramic circuit board having a gap portion of the U-shaped inside> Silicon nitride is a ceramic material (Si 3 N 4)
100重量部に対して焼結助剤のY 23を8重量部、アクリル系有機バインダーを15重量部、可塑剤としてのジブチルフタレートを1重量部、溶媒としてのトルエンを40重量部添加し、実施例3と同様にして積層体を得た。 8 parts by weight of Y 2 O 3 sintering aids per 100 parts by weight, 15 parts by weight of an acrylic organic binder, 1 part by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer, toluene was added 40 parts by weight of a solvent to obtain a laminated body in the same manner as in example 3. 得られた積層体を乾燥後、約600℃の雰囲気中で3時間加熱することによって有機物を除去し、さらに約1800℃の窒素雰囲気で焼成し、図3に示すような内部にU字形状の空隙部を有するセラミック回路基板(サンプルNo.28〜36)を作製した。 After drying the obtained laminate, the organics were removed by heating in an atmosphere of about 600 ° C. 3 hours, and fired in a nitrogen atmosphere at about 1800 ° C., the U-shaped inside as shown in FIG. 3 to produce a ceramic circuit board (sample Nanba28~36) having a gap portion. 得られた各サンプルの前記距離tおよび前記幅Yを表2に示す。 It said distance t and the width Y of each sample thus obtained are shown in Table 2. 実施例1〜4で得られた各サンプルについて、以下の評価試験を行った。 For each sample obtained in Examples 1 to 4 were subjected to the following evaluation tests.

【0051】評価1 <空隙部上のセラミック層表面の変形状況>実施例1〜 [0051] <Modified conditions of the ceramic layer surface on the void portion> Evaluation 1 Example 1
4で得られた各サンプルについて、空隙部上のセラミック層表面の変形状況(最大高低差)をレーザー変位計(キーエンス社製LT8010)を用いて測定した。 For each sample obtained in 4, it was measured using a modification status of the ceramic layer surface on the void portion (the maximum height difference) a laser displacement meter (Keyence LT8010). その結果を表1および表2に併せて示す。 The results are shown in Table 1 and Table 2.

【0052】評価2 <熱サイクル試験後の外観検査および断面観察>各セラミック回路基板の空隙部上のセラミック表面に厚さ0. [0052] Evaluation 2 thickness <visual inspection and observation of the cross section after the thermal cycle test> ceramic surface on the void portion of the ceramic circuit board 0.
2mm、幅12mmのCu板(回路)をAgCuTi組成の活性ろうで接合し、さらに前記Cu板上に10mm 2 mm, 10 mm Cu plate of 12mm wide (the circuit) by bonding the active braze AgCuTi composition, further on the Cu plate
角のヒータチップ(半導体部品)を半田付けにより実装した。 The corners of the heater chip (semiconductor components) was implemented by soldering. ついで、各セラミック回路基板の開口部にパイプを接続して冷却フィンから冷媒が循環するように配管した。 Then, the refrigerant from the cooling fin has pipes to circulate by connecting the pipe to the opening of the ceramic circuit board. 冷媒にはフッ素系の冷却液を使用した。 The refrigerant was used coolant fluorine. 前記ヒータチップを実装した実施例1〜4の記各サンプルに対して、−40℃〜125℃の熱サイクル試験を行った。 Against serial Each sample of Examples 1 to 4 mounted with the heater chips were subjected to a thermal cycle test of -40 ° C. to 125 ° C.. 前記熱サイクル試験を500サイクル実施した後の各サンプルについてX線による外観検査を行った。 For each sample after 500 cycles of the thermal cycle test was performed visually inspected by X-ray. ついで各サンプルのセラミック回路基板を切断して回路直下の空隙部近傍の状態をマイクロスコープ(20〜200倍)により断面観察を行い、剥離やクラックの有無を検査した。 Then subjected to cross-sectional observation by state microscope void the vicinity immediately below the circuit by cutting the ceramic circuit board of each sample (20 to 200 fold) were inspected for delamination and cracks. その結果を表1および表2に併せて示す。 The results are shown in Table 1 and Table 2.

【0053】評価3 <熱抵抗の測定>上記熱サイクル試験前後に、冷却フィンに3m/秒の風を当てた状態で、ヒータチップに50 [0053] Evaluation 3 before and after the heat cycle test <Measurement of Thermal Resistance>, in a state of applying a 3m / sec wind cooling fins, 50 to the heater chip
Wの電力を与えて発熱させ、通電して3分後のヒータチップの温度を測定して各セラミック回路基板の熱抵抗を算出した。 W is exothermic giving power to calculate the thermal resistance of each ceramic circuit board by measuring the temperature of 3 minutes after the heater chip is energized. その結果を表1および表2に併せて示す。 The results are shown in Table 1 and Table 2.

【0054】 [0054]

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【0055】表1および表2に示すように、サンプルN [0055] As shown in Table 1 and Table 2, Sample N
o. o. 1、10、19、28は、回路から空隙部までの距離tが0.5mm未満であり、サンプルNo. 1,10,19,28 the distance t from the circuit to the void portion is less than 0.5 mm, the sample No. 7、1 7,1
6、25、34は、空隙部の幅Yが前記距離tの20倍を越えているため、セラミック層表面の変形が大きく、 6,25,34, since the width Y of the gap portion exceeds the 20 times the distance t, greater deformation of the ceramic layer surface,
その表面の最大高低差は大きな値となった(67〜11 The maximum height difference of the surface has become a large value (67 to 11
2μm)。 2μm). 上記以外のサンプルは、前記距離tが0.5 Samples other than the above, the distance t is 0.5
mm≦t≦5mmの条件を満たし、前記空隙部Yと距離tとの関係がY≦20tを満足しているので、前記最大高低差は小さな値となった(4〜12μm)。 Satisfies the condition mm ≦ t ≦ 5 mm, the relationship between the gap portion Y and the distance t satisfies the Y ≦ 20t, the maximum height difference became a small value (4~12μm).

【0056】評価1で前記最大高低差が大きな値となったサンプル(サンプルNo.1、7、10、16、1 [0056] sample in which the maximum height difference is a large value in the evaluation 1 (sample No.1,7,10,16,1
9、25、28、34)にはCu板の剥離が確認され、 Separation of the Cu plate was confirmed to 9,25,28,34),
上記各サンプルのうち、サンプルNo. Among the above-mentioned each sample, sample No. 1、7、10、 1,7,10,
19、28、34にはセラミック層にクラックの発生が見られた。 Cracking was observed in the ceramic layer is 19,28,34. その他のサンプルには異常は見られなかった。 Other sample abnormality was observed.

【0057】評価1で前記最大高低差が大きな値となったサンプルは、熱サイクル試験前と比較して、試験後には熱抵抗が悪化した。 [0057] Samples wherein the maximum height difference in evaluation 1 becomes a large value, compared with the previous heat cycle test, the thermal resistance is deteriorated after the test. その他のサンプルには変化は見られなかった。 Change in the other samples was observed. 特に、Y≧0.8L(L:半導体部品の幅)を満たしているサンプルは、その熱抵抗がより低い値であった。 In particular, Y ≧ 0.8 L: sample thermal resistance was lower value that meets the (L width of the semiconductor component).

【0058】 [0058]

【発明の効果】本発明のセラミック回路基板は、回路から空隙部までの基板厚さ方向の距離tが0.5mm≦t Ceramic circuit board of the present invention exhibits, in the substrate thickness direction from the circuit to the gap portion distance t is 0.5 mm ≦ t
≦5mmの条件を満たし、前記空隙部の幅をYが、Y≦ It satisfies the condition of ≦ 5 mm, the width of the gap portion Y is, Y ≦
20tの関係を有するため、変形が生じない十分な強度を有し、しかも高い冷却性能が得られるという効果がある。 Since having 20t relationship, it has sufficient strength is not deformed, yet there is an effect that a high cooling performance can be obtained. また、本発明において、空隙部の幅Yと半導体部品の幅LとがY≧0.8Lの関係にあることにより、発熱した半導体部品を誤作動を生じさせることなく確実に冷却することができるという効果がある。 Further, in the present invention, the width L of the width Y of the semiconductor component of the gap portion by a relationship of Y ≧ 0.8 L, can be reliably cooled without causing fever semiconductor component malfunction was there is an effect that. さらに、本発明では、セラミック回路基板製造時に、この基板内に所定の空隙部(冷媒流路)を同時に形成したため、少ない工程数で製造でき、しかも従来技術と比較して安価で小型なものとなり、さらに、高い信頼性が得られるという効果がある。 Furthermore, in the present invention, when a ceramic circuit board manufacture, the predetermined gap portion in the substrate for forming (refrigerant channel) simultaneously can be prepared in a small number of steps, moreover becomes inexpensive and compact ones as compared with the prior art further, there is an effect that high reliability can be obtained.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明のセラミック回路基板の概略を示す説明図である。 1 is an explanatory view schematically showing a ceramic circuit board of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態にかかるセラミック回路基板を示す斜視図である。 Is a perspective view showing a ceramic circuit substrate according to one embodiment of the present invention; FIG.

【図3】本発明の他の実施形態にかかるセラミック回路基板を示す斜視図である。 Is a perspective view showing a ceramic circuit board in another embodiment of the present invention; FIG.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 セラミック回路基板 2 空隙部 3 回路 4 半導体部品 11 セラミック回路基板 12 空隙部 12a 開口部 12b 開口部 21 セラミック回路基板 22 空隙部 22a 開口部 22b 開口部 1 ceramic circuit board 2 void part 3 circuit 4 semiconductor component 11 ceramic circuit board 12 gap portion 12a opening 12b opening 21 ceramic circuit board 22 void portion 22a opening 22b opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/427 H01L 23/46 23/473 A (72)発明者 寺尾 慎也 鹿児島県国分市山下町1−4 京セラ株式 会社総合研究所内 (72)発明者 今井 誠 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 新居 良英 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 4G001 BA09 BA32 BB09 BB32 BC22 BC26 BC54 BD23 BE31 BE32 4G030 AA07 AA08 AA36 AA37 BA12 CA07 CA08 GA21 5E338 AA18 BB02 BB12 BB63 BB75 CD11 EE02 5F036 AA01 BA05 BA07 BB41 BD13 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (51) Int.Cl. 7 identification mark FI theme Court Bu (reference) H01L 23/427 H01L 23/46 23/473 a ( 72) inventor Shinya Terao Kagoshima Prefecture Kokubu, Kagoshima Yamashita-cho 1- 4 Kyocera stock company overall in the Institute (72) inventor Makoto Imai Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota-cho, Toyota first address Toyota vehicles within Co., Ltd. (72) inventor new house Yoshihide Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota-cho, Toyota first address Toyota Motor Co., Ltd. in the F term (reference) 4G001 BA09 BA32 BB09 BB32 BC22 BC26 BC54 BD23 BE31 BE32 4G030 AA07 AA08 AA36 AA37 BA12 CA07 CA08 GA21 5E338 AA18 BB02 BB12 BB63 BB75 CD11 EE02 5F036 AA01 BA05 BA07 BB41 BD13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】半導体部品が実装される回路を有するセラミック回路基板において、半導体部品が実装される回路の下部に冷媒流路となる空隙部が形成され、前記回路から前記空隙部までの基板厚さ方向の距離tが0.5mm 1. A ceramic circuit board having a circuit semiconductor components are mounted, the gap portion as a coolant flow path is formed in the lower portion of the circuit that the semiconductor component is mounted, the substrate thickness from the circuit to the gap portion the direction of the distance t is 0.5mm
    ≦t≦5mmの条件を満たし、該距離tと前記空隙部の幅YとがY≦20tの関係にあることを特徴とするセラミック回路基板。 ≦ t ≦ 5 mm condition the filling of the ceramic circuit board and the width Y of the and the distance t void portion is characterized in that it is in the relation of Y ≦ 20t.
  2. 【請求項2】前記空隙部の幅Yと前記半導体部品の幅L Wherein the width L of the semiconductor component and the width Y of the gap portion
    とがY≧0.8Lの関係にある請求項1記載のセラミック回路基板。 Ceramic circuit board according to claim 1, wherein the bets are in the relationship of Y ≧ 0.8 L.
  3. 【請求項3】酸化アルミニウム(Al 23 )、酸化ジルコニウム(ZrO 2 )、窒化けい素(Si 34 )、窒化アルミニウム(AlN)および炭化けい素(SiC)から選ばれた少なくとも一種を主成分とする焼結体からなる請求項1または2記載のセラミック回路基板。 3. Aluminum oxide (Al 2 O 3), zirconium oxide (ZrO 2), silicon nitride (Si 3 N 4), at least one selected from aluminum nitride (AlN) and silicon carbide (SiC) claim 1 or 2 ceramic circuit board according formed of a sintered body mainly composed.
  4. 【請求項4】空隙部に冷媒が流通され、液体冷却方式または沸騰冷却方式で半導体部品が冷却される請求項1〜 4. A refrigerant is circulated in the gap portion, claim 1 in which the semiconductor components are cooled by the liquid cooling system or boiling cooling system
    3のいずれかに記載のセラミック回路基板。 Ceramic circuit board according to any one of 3.
  5. 【請求項5】セラミック材料を金型内に押出成形して、 5. The ceramic material is extruded into a mold,
    内部に貫通した空隙部を有する成形体を得、ついでこの成形体を焼成して形成されたセラミック回路基板であって、焼成後の前記空隙部が請求項1記載のtおよびYの条件を満たすように形成されていることを特徴とするセラミック回路基板。 To obtain a molded product having a void portion that penetrates the interior, then a ceramic circuit substrate formed by firing the molded body, meets the t and Y of the gap portion after firing claim 1, wherein ceramic circuit board, characterized in that it is formed as.
  6. 【請求項6】複数枚のセラミックシートを積層した積層体を焼成して形成されたセラミック回路基板であって、 6. A plurality of ceramic circuit board formed by firing the laminate of the ceramic sheets are stacked,
    前記積層体の内部に空隙部が形成されており、かつ焼成後の前記空隙部が請求項1記載のtおよびYの条件を満たすように形成されていることを特徴とするセラミック回路基板。 Ceramic circuit board, characterized in that said has void portions are formed inside the laminated body, and the space portion after firing is formed to satisfy the condition of t and Y of claim 1 wherein.
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