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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circuit board
ceramic circuit
ceramic
semiconductor component
gap
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JP2001133158A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Sasaki
康博 佐々木
Shinya Terao
慎也 寺尾
Makoto Imai
誠 今井
Yoshihide Arai
良英 新居
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Kyocera Corp
Toyota Motor Corp
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Kyocera Corp
Toyota Motor Corp
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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 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic circuit board for mounting semiconductor components, and more particularly, to a ceramic circuit board such as a power semiconductor module used for an electric vehicle drive device, an inverter device and the like. .

【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。
2. Description of the Related Art In a power semiconductor module, a semiconductor component for power supply such as an IGBT element and a diode are bonded and mounted on the surface of an insulating substrate by soldering or the like, and the insulating substrate is bonded to a heat sink by soldering or soldering. Further, the heat sink has a structure in which the heat sink is joined to a cooling device such as a radiating fin or a water cooling jacket by soldering, soldering, or screwing, so that the heat generated by the semiconductor component can be cooled by the cooling device.

【0003】近年、パワ−半導体モジュールは高電圧、
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。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。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 recent years, power semiconductor modules have been used for high voltage,
There is a demand for characteristics of switching at high speed under a large current. Since a large amount of heat is generated by high-speed switching under a large current, the power semiconductor module needs to have improved heat dissipation and cooling performance. Further, with the practical use of hybrid cars and electric vehicles, power semiconductor modules are required to be smaller, lighter, lower in price and more reliable.

【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
0号公報)。 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)。
To meet these requirements, conventionally, a plurality of metal plates processed into a predetermined shape are joined by sandwiching them between ceramic plates on which circuits are formed, and a flow path formed between the metal plates is formed. A ceramic circuit board having a heat pipe structure in which a refrigerant is sealed in a substrate has been proposed (JP-A-8-13948).
No. 0). In addition, a circuit board having a wick-structured heat pipe with an improved refrigerant recirculation capability has also been proposed (Japanese Patent Publication No. 62-39358).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平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。
However, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-1
The heat-dissipating ceramic circuit board having the heat pipe structure disclosed in Japanese Patent No. 39480 requires a step of processing a metal plate into a predetermined shape and a step of joining the metal plate and the ceramic circuit board. However, there has been a problem that the production cost is increased due to an increase in complexity and complexity.

【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。この回路形成の際には
約900℃の高温熱処理が施される。
[0006] Usually, a circuit formed on a ceramic circuit board is formed by printing a paste of W, Mo, Au, Cu, or the like on a board, or a metal plate (for a circuit) such as a Cu plate or an Al plate. By using an active metal brazing such as AgCuTi brazing. In forming the circuit, a high-temperature heat treatment of about 900 ° C. 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。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。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。
On the other hand, in the ceramic circuit board disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-139480, when Al is used for a metal plate (for forming a coolant flow path), the metal plate and the ceramic circuit board are bonded together. Al brazing at a heat treatment temperature of about 600 ° C. is used. Therefore, the circuit formation requiring heat treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of Al brazing (about 900 ° C.) must be performed before joining the metal plate (for forming the coolant passage) and the ceramic circuit board. As a result, the formed circuit is subjected to thermal shock (about 600 ° C.) at the time of joining the metal plate (for forming the coolant flow path) and the ceramic circuit board. There is a possibility that the reliability of the joint may be reduced.

【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。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。
Further, when the thickness of the metal plate (for forming the refrigerant flow path), which is the thickness of the refrigerant flow path, is 3 mm or more, the junction between the ceramic circuit board and the metal plate tends to peel off due to a temperature change. The thickness of the metal plate is limited to 3 mm or less. As a result, the flow rate of the refrigerant is restricted, and it may be difficult to improve the cooling performance accompanying an increase in the power of the module.

【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、
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。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。
In an IC substrate having a wick structure heat pipe disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-39358,
After filling the wick material, the substrate on which the window frame-shaped spacer and the electronic component are to be mounted is bonded with a Si-based resin adhesive. For this reason, there has been a problem that the heat radiation of the entire substrate is poor and the reliability of the joint portion of the substrate is low.

【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] To solve these problems, the present inventors have considered providing a cavity serving as a coolant flow path in a ceramic circuit board. However, when such a ceramic circuit board is formed, the cavity is provided. There has been a problem in that the upper substrate (ceramic layer) is deformed to hinder the formation of a circuit, or the cooling performance of the refrigerant is reduced, thereby deteriorating the reliability of the circuit.

【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。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable ceramic circuit board having strength that does not cause deformation and high cooling performance.

【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。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that a ceramic circuit board having a circuit on which a semiconductor component is mounted has a lower portion of the circuit on which the semiconductor component is mounted. And a gap t serving as a coolant flow path is formed in the substrate, and a distance t in the substrate thickness direction from the circuit to the gap satisfies a condition of 0.5 mm ≦ t ≦ 5 mm, and the distance t and the width Y of the gap are satisfied. When Y and Y have a relationship of Y ≦ 20t, they have found a new fact that they have sufficient strength to prevent deformation and that high cooling performance can be obtained, and have completed 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。
Further, in the present invention, it is preferable that the width Y of the gap and the width L of the semiconductor component have a relationship of Y ≧ 0.8 L, thereby ensuring that the semiconductor component which has generated heat does not malfunction. Can be cooled.

【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, a coolant is circulated through the gap, and the semiconductor component is cooled by a liquid cooling method or a 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。
Specifically, the ceramic circuit board of the present invention is formed by extruding a ceramic material into a mold to obtain a molded body having a void portion penetrating therein, and then firing this molded body. A ceramic circuit board according to claim 1, wherein said void after firing is formed so as to satisfy said conditions of 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, another ceramic circuit board of the present invention is a ceramic circuit board formed by firing a laminate in which a plurality of ceramic sheets are laminated, wherein a void portion is formed inside the laminate. And the gap after firing is formed so as to satisfy the conditions of t and Y described above.

【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。
As described above, these ceramic circuit boards can be manufactured in a small number of steps because a predetermined gap portion (refrigerant flow path) is formed in the ceramic circuit board at the same time when the ceramic circuit board is manufactured. It is inexpensive and compact, and it is not necessary to form a new cavity after the circuit is formed, and no thermal shock is applied to the circuit, so that high reliability can be obtained.

【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。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。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
の下部に冷媒流路となる空隙部2が形成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a ceramic circuit board 1 according to the present invention. As shown in FIG. 1, the ceramic circuit board 1 includes a circuit 3 on which a semiconductor component 4 is mounted.
Is formed at the lower portion of the space.

【0019】空隙部2は、前記回路3から前記空隙部2
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2の幅YとがY
≦20tの関係を満足する形状を有している。
The gap 2 is separated from the circuit 3 by the gap 2
The distance t in the substrate thickness direction up to 0.5 mm ≦ t ≦ 5 mm
Is satisfied, and the distance t and the width Y of the gap 2 are Y
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。
When the distance t is less than 0.5 mm, the strength of the ceramic circuit board 1 is reduced and the ceramic layer under the circuit 3 is deformed, so that the circuit 3 (Cu Plate or a metal plate such as an Al plate) or a crack may 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。したがって、前記距離tは、0.5mm≦t≦5m
m、特に0.7mm≦t≦3mmの条件を満足するのが
好ましい。
If the distance t exceeds 5 mm, the thermal resistance increases and the heat of the semiconductor component 4 cannot be sufficiently absorbed by the refrigerant in the gap 2, which may cause the semiconductor component 4 to malfunction. Therefore, the distance t is 0.5 mm ≦ t ≦ 5 m
It is preferable to satisfy the condition of m, especially 0.7 mm ≦ t ≦ 3 mm.

【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。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。
If the width Y of the gap 2 exceeds 20 times the distance t, the ceramic layer under the circuit 3 may be deformed by its own weight or an external force. There is a risk that the formation will be hindered. Therefore, it is preferable that the width Y and the distance t have a relationship of Y ≦ 20t.

【0023】さらに、本発明のセラミック回路基板は、
前記空隙部2の幅Yと前記半導体部品4の幅LとがY≧
0.8Lの関係を満足するのが好ましい。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。より好ましくはY≧2t+L
の関係を満足するのがよい。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。以上より、前記Y、
tおよびLは0.8L≦Y≦20t、より好ましくは2
t+L≦Y≦20tの関係を満足するのがよい。
Further, the ceramic circuit board according to the present invention comprises:
When the width Y of the gap 2 and the width L of the semiconductor component 4 are Y ≧
It is preferable to satisfy 0.8 L. If the width Y is smaller than 0.8 times the width L, the semiconductor component 4 cannot be sufficiently cooled, and the malfunction of the semiconductor component 4 may be caused. More preferably, Y ≧ 2t + L
It is good to satisfy the relationship. By taking the distance t and the width L of the semiconductor component 4 into consideration as described above, the semiconductor component 4 can be more reliably cooled. From the above, Y,
t and L are 0.8L ≦ Y ≦ 20t, more preferably 2
It is preferable to satisfy the relationship 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
0mm、より好ましくは約1〜8mmであるのがよい。
The thickness T of the gap shown in FIG. 1 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 1 in order to achieve both miniaturization of the ceramic circuit board and securing of the flow rate of the refrigerant.
It may be 0 mm, more preferably about 1-8 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(Al23)、酸化ジルコニウム(Zr
2)、窒化けい素(Si34)、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。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。また、窒化けい素(Si34)は熱衝撃性に優
れており、酸化アルミニウム(Al23)はコスト面で
好適である。
As the ceramic circuit board of the present invention, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (Zr
O 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN) and silicon carbide (SiC). Of these, aluminum nitride (AlN) and silicon carbide (SiC) are preferred if high thermal conductivity is required. Silicon nitride (Si 3 N 4 ) has excellent thermal shock resistance, and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is preferable 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。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。
The material and forming method of the circuit 3 formed on the ceramic circuit board 1 are determined according to the allowable current. If the allowable current is small, a method of forming a circuit pattern of W or Mo paste on the ceramic circuit board 1 by a screen printing method and firing it at the same time as the ceramic circuit board 1 or after firing and forming the ceramic circuit board 1 Then, a circuit pattern of Cu or Ag paste is formed on the ceramic circuit board 1 by a screen printing method and fired in an inert atmosphere at about 900 ° C. (in the case of Cu paste) or an oxidizing atmosphere at about 900 ° C. (in the case of Ag paste). The way you are 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。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。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。
If the allowable current is large, a metal plate such as a Cu plate or an Al plate is processed into a predetermined circuit pattern, and the metal plate is placed on the ceramic circuit board 1 with an active solder having an AgCuTi composition, an AlSi composition, or the like. Join. At this time, the heat treatment is performed in a vacuum atmosphere of about 900 ° C. for a Cu plate and in a vacuum atmosphere of about 600 ° C. for an Al plate. Among these circuits, a Cu plate is preferable in terms of electric characteristics and thermal characteristics, and an Al plate is preferable in terms of bonding reliability with a ceramic circuit board.

【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。
As described above, the semiconductor component 4 may generate heat when energized, and generate a large amount of heat when switching at high speed under a high voltage and a large current. The semiconductor component 4 is cooled by circulating a coolant to prevent malfunction.

【0029】空隙部2に冷媒を流通させて半導体部品4
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。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。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。
The coolant is circulated through the gap 2 to allow the semiconductor component 4
When cooling is used, it is preferable to use a liquid cooling system or a boiling cooling system. In the liquid cooling method, a liquid refrigerant having a temperature lower than that of the semiconductor component 4 that generates heat is circulated inside the gap portion 2 and the semiconductor component 4 is cooled by circulating the liquid refrigerant. The boiling cooling method evaporates the refrigerant in the process of flowing the refrigerant through the gap 2, and cools the semiconductor component 4 by latent heat of evaporation 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。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。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。
FIG. 2 shows a ceramic circuit board 11 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the ceramic circuit board 11 is a molded body having a cavity 12 penetrating therein, and is disposed immediately below a semiconductor component such as a power device. Note that, in the case of this embodiment, the width Y of the gap 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。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。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。
FIG. 3 shows a ceramic circuit board 21 according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the ceramic circuit board 21 is a molded body having a U-shaped void portion 22 therein, and is disposed immediately below a semiconductor component such as a power device. In the case of this embodiment, the width Y of the gap 22 is in the range shown 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。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。
When a liquid cooling system is used as the cooling system, a liquid refrigerant is fed from one of the openings 12a and 22a of the gaps 12 and 22 to absorb the heat of the semiconductor component 4 inside the gaps 12 and 22. The liquid refrigerant is discharged from the other openings 12b and 22b. This liquid refrigerant circulates between a cooler (not shown) and the gaps 12 and 22 to cool the semiconductor component 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。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。
When a boiling cooling system is used as a cooling system, cooling fins are connected to the opening surfaces of the gaps 12 and 22, condensed liquid flows in from one of the openings 12a and 22a, and the other openings 12b and 22b. The steam is discharged from. At this time, when the refrigerant evaporates inside the gaps 12 and 22, the semiconductor component 4 is cooled by the latent heat of evaporation.

【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。<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
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。また、
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。
Hereinafter, a method for manufacturing the ceramic circuit board of the above embodiment will be described. <Manufacture of a ceramic circuit board having a void portion penetrating inside> In the case of having a void portion penetrating inside as shown in FIG. 1
2 is obtained, and then the formed body is fired to form the ceramic circuit board 11. Also,
The obtained ceramic circuit board 11 is formed so that the voids 12 after firing satisfy the conditions of t and Y described above.

【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、SiO2、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。
The ceramic material (for example, aluminum oxide powder or the like) includes sintering aids such as SiO 2 , CaO, and MgO, at least one organic binder selected from the group consisting of acrylic, cellulose, and polyethylene, and dibutyl. A plasticizer such as phthalate, a solvent such as stearic acid, and the like are added, and then these are kneaded with a vacuum kneader or the like to produce an air-free clay body.

【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。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。
The above clay body is filled in an extruder, extruded into a predetermined mold and formed into a desired shape. At this time, by changing the shape of the mold, the shape of the ceramic circuit board 11 such as the gap shape and the thickness of the ceramic layer immediately below the circuit can be freely adjusted.

【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。セラミック材料が酸化アル
ミニウム(Al23)の場合は、その後、約1600℃
の酸化雰囲気で焼成する。また、セラミック回路基板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。
Next, the extruded product is dried and then heated to about 400 ° C. to remove organic substances. If the ceramic material is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), then at about 1600 ° C.
Firing in an oxidizing atmosphere. Also, the ceramic circuit board 1
In the case of simultaneously firing the circuit 1 and the circuit 3, a circuit pattern of W or Mo paste was formed on the ceramic circuit board 11 by a screen printing method, and the circuit 3 was formed by firing in a reducing atmosphere at about 1600 ° C. The ceramic circuit board 11 is obtained.

【0038】セラミック材料が窒化けい素(Si34
の場合は、酸化アルミニウム(Al 23)の場合と同様
に、Y23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、
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。
When the ceramic material is silicon nitride (Si)ThreeNFour)
In the case of aluminum oxide (Al TwoOThree)
And YTwoOThreeSintering aids such as rare earth oxides, organic binders
After adding a solvent, etc., and obtaining a molded body by extrusion molding,
Firing in a nitrogen atmosphere of about 1700-1900 ° C
Thus, a ceramic circuit board 11 is obtained.

【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)
として接合する。金属板としては前記したCu板、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。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。
On the obtained ceramic circuit board 11, a metal plate having a thickness of about 0.05 to 0.4 mm is placed on a circuit 3 (FIG. 1).
To join. As the metal plate, the above-mentioned Cu plate, Al
A plate or the like is used, and the above-mentioned active solder or the like is used for joining the ceramic circuit board 11 and the metal plate. On the circuit 3 thus obtained, the semiconductor component 4 is 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。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。
As described above, pipes are respectively connected to both ends of the opening of the gap portion 12 to cool the semiconductor component 4 which has generated heat by circulating a coolant. As the refrigerant, a fluorine-based cooling liquid (for example, Fluorinert manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) or 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。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。
<Manufacture of a ceramic circuit board having a U-shaped or the like void therein> In the case where a U-shaped or the like void 22 is provided inside as shown in FIG. 3, the above-described ceramic material is formed into a ceramic sheet. The ceramic circuit board 21 is obtained by laminating and firing those appropriately punched. Further, the obtained ceramic circuit board 21 is formed such that the void portion 22 after firing satisfies the conditions of t and Y described above.

【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。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。
[0042] The same sintering aid, organic binder, plasticizer, solvent and the like as described above are added to the ceramic material. This ceramic material is formed into a ceramic sheet by a 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。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
の形状を自由に調整することができる。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、
半導体部品が実装される。
In the punching process, each of the ceramic sheets is processed so as to have a predetermined shape of the void portion 22, and the obtained ceramic sheets are laminated under pressure. At this time, by changing the shape of the punched ceramic sheet and the number of laminated sheets, the ceramic circuit board 21 can be formed in a shape such as an air gap or the thickness of the ceramic layer immediately below the circuit.
Can be freely adjusted. The obtained laminate is fired and the circuit is joined as in the case of FIG.
A semiconductor component is 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、
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。
The ceramic circuit board obtained as described above has a structure in which a cavity 22 is formed inside the substrate (a structure in which the ceramic layer on which the circuit is formed and the coolant flow path have no joints). , Because it can be manufactured with a small number of processes,
It is inexpensive and compact, and also has high 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。
The number of voids formed in the ceramic circuit board is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the number and size of circuits and semiconductor components formed on the board.

【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 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited 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(Al2
3)100重量部に対して焼結助剤のSiO2、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
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。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
mの空隙部を有する押出成形体を得た。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)
を作製した。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。
Example 1 <Formation of ceramic circuit board having voids penetrating inside> Aluminum oxide (Al 2
O 3 ) 100 parts by weight of sintering aids SiO 2 and Ca
8 parts by weight of O and MgO, 8 parts by weight of a cellulosic organic binder, and 0.5 parts of dibutyl phthalate as a plasticizer
10 parts by weight of water as a solvent and 10 parts by weight of a solvent were added, and this ceramic material was kneaded with a vacuum kneader to prepare a clay body containing no air. Next, the clay body is filled in an extruder, the clay body is extruded into a mold, and the thickness after firing is 5 m.
An extruded product having a void space of m was obtained. After drying the extruded body, the organic matter is removed by heating in an atmosphere of about 600 ° C. for 3 hours, and further fired in an oxidizing atmosphere of about 1600 ° C. to form a void penetrating into the inside as shown in FIG. Ceramic circuit board (Sample Nos. 1 to 9)
Was prepared. Table 1 shows the distance t from the circuit of each sample to the gap and the width Y of the gap.

【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(Al2
3)に代えて、窒化けい素(Si34)を使用し、こ
の100重量部に対して焼結助剤のY23を8重量部、
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。つい
で、実施例1と同様にして押出成形体を得た。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。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。
Example 2 <Formation of ceramic circuit board having voids penetrating inside> Aluminum oxide (Al 2
Instead of O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ) was used, and with respect to 100 parts by weight, 8 parts by weight of a sintering aid Y 2 O 3 was used.
10 parts by weight of a cellulosic organic binder, 0.5 parts by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer, and 15 parts by weight of water as a solvent are added, and the ceramic material is kneaded with a vacuum kneader to obtain an air-free clay body. Was prepared. Then, an extruded product was obtained in the same manner as in Example 1. After drying this extruded product, the organic matter was removed by heating it in an atmosphere of about 600 ° C. for 3 hours, and further fired in a nitrogen atmosphere of about 1800 ° C. to obtain a ceramic circuit board (sample No. .10 to 18). Table 1 shows the distance t and the width Y of each of the obtained samples.

【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
23)100重量部に対して焼結助剤のSiO2、Ca
O、MgOを8重量部、アクリル系有機バインダーを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.
3mmのセラミックシートを複数枚作製した。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、
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。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。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。
Example 3 <Formation of Ceramic Circuit Board Having U-shaped Void Inside> Aluminum oxide (Al) as a ceramic material
2 O 3 ) 100 parts by weight of sintering aids SiO 2 and Ca
8 parts by weight of O and MgO, 1 part of acrylic organic binder
0 parts by weight, 1 part by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer, and 30 parts by weight of toluene as a solvent were added, and a thickness of about 0.
A plurality of 3 mm ceramic sheets were produced. This ceramic sheet is stamped into a U-shape as shown in FIG.
Pressure lamination was performed together with the non-punched ceramic sheet. After drying the obtained laminate, the temperature is about 600 ° C.
The organic material was removed by heating for 3 hours in an atmosphere of, and further baked in an oxidizing atmosphere at about 1600 ° C. to obtain a ceramic circuit board having a U-shaped void therein (sample No. 19) as shown in FIG. To 27). Table 2 shows the distance t and the width Y of each of the obtained samples.

【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(Si34
100重量部に対して焼結助剤のY23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。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。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。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。
Example 4 <Formation of Ceramic Circuit Board Having U-Shaped Void Inside> Silicon Nitride (Si 3 N 4 ) as Ceramic Material
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 A laminate was obtained in the same manner as in Example 3. After drying the obtained laminate, the organic matter is removed by heating in an atmosphere of about 600 ° C. for 3 hours, and further fired in a nitrogen atmosphere of about 1800 ° C., thereby forming a U-shaped inside as shown in FIG. Ceramic circuit boards having voids (Sample Nos. 28 to 36) were produced. Table 2 shows the distance t and the width Y of each of the obtained samples. The following evaluation tests were performed on the samples obtained in Examples 1 to 4.

【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〜
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。そ
の結果を表1および表2に併せて示す。
Evaluation 1 <Deformation of surface of ceramic layer on void>
For each of the samples obtained in No. 4, the deformation state (maximum height difference) of the surface of the ceramic layer on the gap was measured using a laser displacement meter (LT8010 manufactured by Keyence Corporation). The results are shown in Tables 1 and 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.
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
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。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。冷媒にはフッ素系の冷却液を使用した。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。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。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。その結果を表1および表2に併せて示す。
Evaluation 2 <Appearance inspection and cross-sectional observation after thermal cycle test>
A Cu plate (circuit) having a width of 2 mm and a width of 12 mm was joined with an active solder having an AgCuTi composition, and a 10 mm
The corner heater chip (semiconductor component) was mounted by soldering. Next, a pipe was connected to the opening of each ceramic circuit board, and piping was arranged so that the refrigerant circulated from the cooling fins. As the refrigerant, a fluorine-based cooling liquid was used. A heat cycle test at −40 ° C. to 125 ° C. was performed on each of the samples of Examples 1 to 4 on which the heater chip was mounted. After 500 cycles of the heat cycle test, each sample was subjected to X-ray appearance inspection. Then, the ceramic circuit board of each sample was cut, and the state of the vicinity of the gap immediately below the circuit was observed with a microscope (20 to 200 times) to examine the presence or absence of peeling or cracking. The results are shown in Tables 1 and 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
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。その結果を表1および表2に併せて示す。
Evaluation 3 <Measurement of Thermal Resistance> Before and after the heat cycle test, the cooling fin was blown at 3 m / sec.
The power of W was applied to generate heat, and the temperature of the heater chip was measured three minutes after energization, and the thermal resistance of each ceramic circuit board was calculated. The results are shown in Tables 1 and 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
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.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、
その表面の最大高低差は大きな値となった(67〜11
2μm)。上記以外のサンプルは、前記距離tが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)。
As shown in Tables 1 and 2, the sample N
o. In Samples Nos. 1, 10, 19, and 28, the distance t from the circuit to the gap was less than 0.5 mm. 7, 1
In 6, 25 and 34, since the width Y of the gap exceeds 20 times the distance t, the deformation of the ceramic layer surface is large,
The maximum height difference of the surface became a large value (67 to 11).
2 μm). In other samples, the distance t is 0.5
Since the condition of mm ≦ t ≦ 5 mm was satisfied and the relationship between the gap Y and the distance t satisfied Y ≦ 20t, the maximum height difference was a small value (4 to 12 μm).

【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
9、25、28、34)にはCu板の剥離が確認され、
上記各サンプルのうち、サンプルNo.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。その他のサンプルには異常は見られなかっ
た。
Samples in which the maximum height difference was a large value in Evaluation 1 (Sample Nos. 1, 7, 10, 16, 1)
9, 25, 28, 34), peeling of the Cu plate was confirmed,
Among the above samples, sample No. 1, 7, 10,
19, 28, and 34, cracks were observed in the ceramic layer. No abnormalities were found in the other samples.

【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。その他のサンプルには変化は見ら
れなかった。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。
The sample in which the maximum height difference was a large value in the evaluation 1 had worse thermal resistance after the test than before the thermal cycle test. No changes were seen in the other samples. In particular, the sample satisfying Y ≧ 0.8 L (L: width of the semiconductor component) had a lower thermal resistance.

【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
≦5mmの条件を満たし、前記空隙部の幅をYが、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。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。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。
According to the ceramic circuit board of the present invention, the distance t from the circuit to the gap in the board thickness direction is 0.5 mm ≦ t.
≤ 5 mm, and the width of the gap is Y, Y ≤
Since it has a relationship of 20t, there is an effect that it has sufficient strength to prevent deformation and high cooling performance can be obtained. Further, in the present invention, since the width Y of the gap portion and the width L of the semiconductor component are in a relationship of Y ≧ 0.8 L, the semiconductor component that has generated heat can be reliably cooled without causing malfunction. This has the effect. Further, according to the present invention, when a ceramic circuit board is manufactured, a predetermined gap portion (coolant flow path) is simultaneously formed in the board, so that it can be manufactured with a small number of steps, and is inexpensive and small in size as compared with the prior art. In addition, 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。
FIG. 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。
FIG. 2 is a perspective view showing a ceramic circuit board according to one embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 3 is a perspective view showing a ceramic circuit board according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation 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 Reference Signs List 1 ceramic circuit board 2 gap 3 circuit 4 semiconductor component 11 ceramic circuit board 12 gap 12a opening 12b opening 21 ceramic circuit board 22 gap 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──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) H01L 23/427 H01L 23/46 23/473 A (72) Inventor Shinya Terao 1--1 Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima Prefecture 4 Within Kyocera Research Institute (72) Inventor Makoto Imai 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Yoshihide Arai 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F Terms (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】[Claims] 【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
≦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。
1. A ceramic circuit board having a circuit on which a semiconductor component is mounted, wherein a void portion serving as a refrigerant flow path is formed below the circuit on which the semiconductor component is mounted, and a thickness of the substrate from the circuit to the void portion is provided. Distance t in the vertical direction is 0.5mm
A ceramic circuit board which satisfies the condition of ≦ t ≦ 5 mm, and wherein the distance t and the width Y of the gap have a relationship of Y ≦ 20t.
【請求項2】前記空隙部の幅Yと前記半導体部品の幅L
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。
2. The width Y of the gap and the width L of the semiconductor component.
Are in a relationship of Y ≧ 0.8L.
【請求項3】酸化アルミニウム(Al23)、酸化ジル
コニウム(ZrO2)、窒化けい素(Si34)、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. At least one selected from aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN) and silicon carbide (SiC). 3. The ceramic circuit board according to claim 1, comprising a sintered body as a main component.
【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〜
3のいずれかに記載のセラミック回路基板。
4. A semiconductor component is cooled by a liquid cooling system or a boiling cooling system, wherein a coolant is circulated through the gap.
4. The ceramic circuit board according to any one of 3.
【請求項5】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。
5. Extrusion molding a ceramic material into a mold,
A ceramic circuit board formed by obtaining a molded body having a void portion penetrating therein and then firing the molded body, wherein the void portion after firing satisfies the conditions of t and Y according to claim 1. A ceramic circuit board characterized by being formed as described above.
【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、
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。
6. A ceramic circuit board formed by firing a laminate obtained by laminating a plurality of ceramic sheets,
2. A ceramic circuit board, wherein a void portion is formed inside the laminate, and the void portion after firing is formed so as to satisfy the conditions of t and Y according to claim 1.
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