JP2003017627A - セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール - Google Patents

セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール

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Abstract

(57)【要約】 【課題】金属回路板等の接合部の半田層やセラミックス
基板に熱応力や反りによるクラックが発生することを効
果的に防止でき、長期間に亘って優れた耐久性と高い信
頼性が得られるセラミックス回路基板およびそれを用い
た半導体モジュールを提供する。 【解決手段】セラミックス基板２の表面側に金属回路板
４を接合する一方、裏面側に裏金属板５ａを接合したセ
ラミックス回路基板１ａにおいて、裏金属板５ａに、上
記金属回路板４の厚さの１０〜９０％の深さを有する熱
応力緩和部３を設けるとともに、上記金属回路板４の体
積に対する裏金属板５ａの体積の比が０．６以下である
ことを特徴とするセラミックス回路基板１ａである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス回路基
板およびそれを用いた半導体モジュールに係り、特に金
属回路板等の接合部の半田層やセラミックス基板に熱応
力や反りによるクラックが発生することを効果的に防止
でき、長期間に亘って優れた耐久性と高い信頼性が得ら
れるセラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モ
ジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来からアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）焼結体
などのように絶縁性に優れたセラミックス基板の表面
に、導電性を有する金属回路板をろう材や接着剤やメタ
ライズ金属層で一体に接合したセラミックス回路基板が
パワートランジスタモジュールなどの半導体モジュール
用基板やスイッチング電源モジュール用基板として広く
普及している。
【０００３】しかしながら上記セラミックス回路基板に
おいては、金属回路板とセラミックス基板との間に、ろ
う材や接着剤やメタライズ層のような介在物が存在する
ため、両者間の熱抵抗が大きくなり、金属回路上に設け
られた半導体素子の発熱を系外に迅速に放熱させること
が困難であるという問題点があった。
【０００４】このような問題点を解消するため、上記ろ
う材や接着剤やメタライズ層を使用せずに、所定形状に
打ち抜いた金属回路板をセラミックス基板上に接触配置
させて加熱するだけで直接接合する方法が検討されてい
る。すなわち、直接接合法は、セラミックスと金属と
を、ろう材層や接着剤層やメタライズ層などの接合層を
介在させずに直接的に接合する方法である。この直接接
合法では金属中あるいは金属表面に存在する結合剤（銅
の場合は酸素）と金属との共晶液相が生成されて両部材
が直接的に接合される。
【０００５】図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれの
従来のセラミックス回路基板の構成例を示す平面図，断
面図および背面図である。セラミックス基板２の材質と
しては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），ジルコニア（ＺｒＯ
２），ムライト等の酸化物系セラミックス焼結体や窒化
けい素（Ｓｉ３Ｎ４），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等
の窒化物系焼結体が使用される。
【０００６】すなわち、Ｓｉ３Ｎ４基板などのセラミッ
クス基板２の表面側には、Ｃｕ回路板などの金属回路板
４が一体に接合される一方、裏面側にはＣｕ板などの裏
金属板５が接合され、金属回路板４の所定位置に半導体
素子６が接合されてセラミックス回路基板１が構成され
ている。
【０００７】また、上記従来のセラミックス回路基板１
においては、発熱時の反りを防止するために、金属回路
板４と裏銅板５との体積が１：１と等しくなるように調
整されていた。
【０００８】また、近年の半導体素子の高集積化，高出
力化に伴って半導体素子からの発熱量も増大しており、
この半導体素子６からの多量の発熱を効率的に拡散させ
るために、図４（Ｂ）に示すように、半導体モジュール
では、従来からセラミックス回路基板１の素子搭載面と
反対側の裏銅板５に、銅（Ｃｕ）やＡｌ−ＳｉＣ系材料
から成るヒートシンクベース７を半田付け法によって一
体に接合している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のセラミックス回路基板を使用した半導体モジュール
においては、セラミックス基板の寸法および厚さ，金属
回路板のパターン形状や厚さによっては、セラミックス
回路基板およびヒートシンクベースの反り量や反り方向
が相反することが多いため、ヒートシンクベースに回路
基板を半田付けした後に作用する繰り返しの熱履歴によ
って半田接合部にクラックが発生し、セラミックス回路
基板の耐久性および動作信頼性が短期間で低下してしま
うという問題点があった。
【００１０】また、現在までのセラミックス基板の材質
や金属回路板等の接合方法の改良により、セラミックス
基板と金属回路板との接合に関して、回路基板としての
繰り返しの熱サイクル特性（ＴＣＴ特性）の向上はある
程度までは達成されている。しかしながら、裏金属板と
ヒートシンクベースとの接合構造までを含めた回路基板
の熱サイクル特性の改善効果は未だに十分な域には達し
ていないといった問題点があった。
【００１１】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、特に金属回路板等の接合部の半田層や
セラミックス基板に熱応力や反りによるクラックが発生
することを効果的に防止でき、長期間に亘って優れた耐
久性と高い信頼性が得られるセラミックス回路基板およ
びそれを用いた半導体モジュールを提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るセラミックス回路基板は、セラミックス
基板の表面側に金属回路板を接合する一方、裏面側に裏
金属板を接合したセラミックス回路基板において、裏金
属板に、上記金属回路板の厚さの１０〜９０％の深さを
有する熱応力緩和部を設けるとともに、上記金属回路板
の体積に対する裏金属板の体積の比が０．６以下である
ことを特徴とする。
【００１３】また、上記セラミックス回路基板におい
て、前記熱応力緩和部が、裏金属板の外周縁に形成され
た段差であることが好ましい。さらに、前記熱応力緩和
部が、裏金属板に形成された複数の溝であることも好ま
しい。また、前記熱応力緩和部を、裏金属板に形成され
た凹陥部で形成することもできる。
【００１４】本発明においては、裏金属板に所定深さの
段差，溝，凹陥部で形成した熱応力緩和部を設けている
ため、ヒートシンクベースと裏金属板との間の一部分に
厚い半田層が形成されることになり、繰り返して熱サイ
クルが作用した場合においても熱応力が大幅に緩和さ
れ、半田クラックが発生しにくく、高い信頼性を有する
回路基板が得られる。
【００１５】すなわち、半田層は、熱伝導率が小さいた
め、可及的に薄く形成することが望ましいが、過度に薄
いと繰り返しの熱履歴によって半田層での熱応力が大き
くなり、半田クラックが生じ易くなる。しかるに、上記
のような熱応力緩和部を設けることにより、ヒートシン
クベースと裏金属板とを半田接合した際に、熱応力緩和
部に対応する半田層の部分に軟質で厚い半田部が形成さ
れる。この半田部によって半田層内に生じる熱応力が大
幅に緩和低減されて半田クラックが発生しにくい回路基
板が得られるのである。また、熱が作用したときに発生
するヒートシンクベースの反りも、上記熱応力緩和部に
おいて吸収され、ヒートシンクベースの反りが回路基板
に与える影響も少なくなる。
【００１６】特に半田クラックは、応力集中部となる裏
金属板とヒートシンクベースとの接合部の外周部に発生
し易いため、熱応力緩和部は外周方向に開放される形状
であることが好ましい。その点で、特に熱応力緩和部を
裏金属板の外周縁に段差として形成することが好まし
い。
【００１７】また、上記段差，溝，凹陥部から成る熱応
力緩和部の深さは、裏金属板表面より、金属回路板の厚
さの１０〜９０％の範囲の深さを有することが好まし
い。上記深さが１０％未満の場合には熱応力の緩和効果
が少ない。一方、９０％を超えるように深くなると、裏
金属板の強度が低下してしまうのでセラミックス基板と
裏金属板の接合部に生じた応力により裏金属板が変形し
てしまう可能性がある。そのため、熱応力緩和部の深さ
は金属回路板の厚さの１０〜９０％とされるが３０〜７
０％の範囲がより好ましい。
【００１８】なお、上記段差，溝，凹陥部からなる熱応
力緩和部の形成方法としては、予めプレス加工等により
段差等を形成した裏金属板をセラミックス基板の裏面に
接合する方法、または金属回路板素材および裏金属板素
材をセラミックス基板に接合し、金属回路板素材をエッ
チング処理して回路形成した後に、裏金属板素材のみを
ソフトエッチング処理して段差等を形成する方法などが
採用できる。
【００１９】また本発明のセラミックス回路基板におい
ては、金属回路板の体積に対する裏金属板の体積の比を
０．６以下とし、相対的に裏金属板量を低減しているた
め、熱が回路基板に作用したときに裏金属板側が重点的
に凹となるように所定量の反りが発生する。このような
方向に反りが生じたとしても、裏金属板側に熱応力緩和
部があることから、反りにより生じた変形を裏金属板の
みで緩和できるのである。
【００２０】なお、金属回路板または裏金属板が複数の
金属板片から成る場合において、金属回路板または裏金
属板の体積は、それぞれの金属板片の体積を合計した値
として計算したものである。
【００２１】上記金属回路板の体積に対する裏金属板の
体積の比が０．６を超えると、反りの方向が金属回路板
側に凹となり易くなり裏金属板に熱応力緩和部を設ける
効果が得られなくなる。また、裏金属板の体積があまり
小さ過ぎても反り量が増大するので、上記体積比は０．
６以下と規定されるが０．４〜０．６の範囲がより好ま
しい。
【００２２】また、本発明に係るセラミックス回路基板
において、裏金属板のセラミックス基板に対する接合面
積をＸ、金属回路板（表金属板）のセラミックス基板に
対する接合面積をＹとしたとき、Ｘ＜Ｙとすることも可
能である。一般に、金属回路板と裏金属板の材質が同じ
であった場合、接合面積が大きい方が金属板が伸びるの
で反り量が大きくなり、接合面積の大きい側が凸状に反
りが生じる。しかしながら、本発明に係るセラミックス
回路基板では、金属回路板と裏金属板の体積比［（裏金
属板の体積比／金属回路板の体積比）］を０．６以下に
しているため、熱応力が生じたときに裏金属板側が凹状
に反るように反り方向を制御しているため、上記Ｘ＜Ｙ
のような形状をとることも可能である。
【００２３】このようなＸ＜Ｙの形状を満たすことによ
り、金属回路板上に接続された半導体素子等の発熱素子
から生じた熱を金属回路板およびセラミックス基板を介
して、裏金属板、さらにはヒートシンクベースへ直線的
に熱を逃すことができる。そのため、セラミックス基板
と表裏金属板との接合部、さらには裏金属板とヒートシ
ンクベースの接合部の熱サイクル特性を向上でき信頼性
の高い半導体モジュールが得られる。
【００２４】さらに本発明に係るセラミックス回路基板
において、裏金属板の厚さを０．１５〜０．５ｍｍの範
囲とすることにより、セラミックス回路基板の構成材の
熱膨張差による変形などの影響を低減することができ
る。
【００２５】さらに本発明のセラミックス回路基板を構
成する金属回路板および裏金属板としては、特に限定さ
れるものではないが、銅，アルミニウム，タングステ
ン，モリブデンおよびそれらの合金の少なくとも１種か
ら構成するとよい。特に熱伝導性，原料コストおよび導
電性の観点から、銅，アルミニウムが好ましい。
【００２６】また、セラミックス基板の種類について
も、特に限定されるものではないが、窒化けい素（Ｓｉ
３Ｎ４），窒化アルミニウム（ＡｌＮ），アルミナ（Ａ
ｌ２Ｏ ３），ジルコニア（ＺｒＯ２）およびＡｌ−Ｚｒ
セラミックスのいずれかで構成するとよい。特に特開２
０００−３４１７２に開示しているように、高強度で６
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する窒化けい素焼結体
で形成した基板が好ましい。
【００２７】さらに金属回路板は、直接接合法，活性金
属接合法およびアルミニウム系ろう材接合法のいずれか
によってセラミックス基板に接合することが好ましい。
なお、上記Ａｌ−Ｚｒセラミックスとは、Ａｌ２Ｏ３お
よびＺｒＯ２の合計量に対し、Ａｌ２Ｏ３を２０〜８０
質量％含有したセラミックス焼結体のことである。ま
た、各種セラミックスは必要に応じて焼結助剤等を含有
してよいことは言うまでもない。
【００２８】ここで、直接接合法を用いる場合で、金属
回路板が銅回路板である場合、銅直接接合法（ＤＢＣ
法）における結合剤は酸素であるので、この銅回路板は
Ｃｕ−Ｏ共晶化合物によりセラミックス基板に接合され
ることになる。さらに金属回路板がアルミニウム回路板
である場合、アルミニウム直接接合法（ＤＢＡ法）にお
ける結合剤はけい素が好ましいので、このアルミニウム
回路板はＡｌ−Ｓｉ共晶化合物によりセラミックス基板
に接合される。
【００２９】また活性金属法は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆなど
の活性金属を含有するろう材を介して金属回路板をセラ
ミックス基板に一体に接合する方法であり、Ａｌろう材
接合法は、Ａｌを含有するろう材を介して金属回路板を
セラミックス基板に一体に接合する方法である。
【００３０】本発明に係る半導体モジュールは、上記の
ように調製したセラミックス回路基板の裏金属板にヒー
トシンクベースを配設して構成される。
【００３１】上記構成に係るセラミックス回路基板およ
びそれを用いた半導体モジュールによれば、裏金属板に
所定深さを有する段差，溝，凹陥部からなる熱応力緩和
部を形成しているため、ヒートシンクベースと裏金属板
との間の一部分に厚い半田層が形成されることになり、
繰り返して熱サイクルが作用した場合においても熱応力
が大幅に緩和され、半田クラックが発生しにくく、高い
信頼性を有する回路基板が得られる。上記一部分に厚い
半田層を形成することにより、裏金属板／（裏金属板＋
半田）／半田層／ヒートシンクベース、の傾斜組成構造
が実質的に形成されることになり熱応力の緩和効果が得
られるものと考えられる。また、必ずしも熱応力緩和部
に半田をすべて充填する必要はなく、応力緩和部の体積
に対し１０容量％以上、好ましくは１０〜９０容量％で
半田が充填されていれば本発明の効果は十分得られる。
【００３２】なお、本発明の裏金属板とヒートシンクベ
ースの接合には、一般的に使用されている半田のみなら
ず、ＢＡｇ−８等のろう材や高分子を主成分とした接着
剤などを使用しても問題はない。また、本発明のヒート
シンクベースは、いわゆるヒートシンク（放熱板）のみ
を示すものではなく、実装ボードなどのセラミックス回
路基板が接合または実装されるものは全て含むものとす
る。
【００３３】また金属回路板の体積に対する裏金属板の
体積の比を０．６以下とし、相対的に裏金属板量を低減
しているため、熱が回路基板に作用したときに裏金属板
側が重点的に凹となるように所定量の反りが発生する。
この反り方向であれば、裏金属板の熱応力緩和部で反り
により生じた応力を緩和できるので、反りにより起きる
不具合を解消できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について以
下に示す実施例を参照して具体的に説明する。
【００３５】実施例１〜１０および比較例１〜６ 表１に示すように、セラミックス基板として縦５５ｍｍ
×横３７ｍｍのＳｉ３Ｎ４基板，ＡｌＮ基板およびＡｌ
２Ｏ３基板を多数用意した。各セラミックス基板の厚さ
は表１に示す通りである。一方、表１に示す厚さを有す
るＣｕまたはＡｌ製の表金属板（金属回路板）および裏
金属板を多数用意した。
【００３６】なお、各実施例用の裏金属板にはソフトエ
ッチング加工により、それぞれ熱応力緩和部としての段
差，溝，または凹陥部を形成した。すなわち、実施例
１，４〜１０用の裏金属板の外周部には、図１に示すよ
うに、深さが０．１２ｍｍであり幅が２ｍｍの段差３を
形成した。また実施例２用の裏金属板には、図２に示す
ように幅が０．１ｍｍの半円断面を有する溝３ａを形成
した。さらに、実施例３用の裏金属板は、図３に示すよ
うに５ｍｍ角で深さが０．１２ｍｍの凹陥部３ｂを形成
した。一方、各比較例用の裏金属板は、図４に示すよう
に熱応力緩和部を形成しないものを採用した。
【００３７】また、表金属板（金属回路板）の体積に対
する裏金属板の体積の比は表１に示す値となるように、
表金属板の回路パターンを調整した。
【００３８】こうして調製した表金属板および裏金属板
を表１に示す活性金属法、ＤＢＣ法またはＤＢＡ法を使
用して各セラミックス基板に接合した。上記活性金属法
では、６５％Ａｇ−３０％Ｃｕ−５％Ｔｉ（質量％）か
ら成るろう材ペーストを使用し、表裏金属板とセラミッ
クス基板との積層体を真空中で温度８５０℃で５〜１５
分間保持して一体に接合した。
【００３９】一方、ＤＢＣ法では積層体を窒素ガス雰囲
気中で温度１０７５℃で５〜１５分間加熱して一体に接
合した。またＤＢＡ法では温度６５０℃で５〜１５分間
加熱して一体に接合した。
【００４０】各接合体の金属回路板の接合面積は、各実
施例および比較例とともに、裏金属板の接合面積よりも
小さくなるように金属回路板のサイズを調整した。
【００４１】そして上記のように調整した各接合体の表
側の金属回路板の所定位置に、低温半田を用いて半導体
素子（Ｓｉチップ）を半田接合して各実施例および比較
例に係るセラミックス回路基板を製造した。しかる後
に、表２に示す材料から成るヒートシンクベースを裏金
属板側に高温半田を介して一体に接合することにより、
図１〜図３に示すような各実施例および比較例に係る評
価用半導体モジュールを作製した。なお、裏金属板の熱
応力緩和部に充填される半田の割合は１０〜９０容量％
の範囲内とした。
【００４２】図１は裏金属板５ａの外周縁に熱応力緩和
部３としての段差を形成したセラミックス回路基板１ａ
の構成を示す図であり、セラミックス基板２の表面側に
金属回路板４が接合される一方、裏面側に上記裏金属板
５ａが接合されている。また金属回路板４の所定位置に
半導体素子６が接合される一方、裏金属板５ａにヒート
シンクベース７が一体に接合されて半導体モジュールが
形成される。
【００４３】図２は裏金属板５ｂの縦方向に熱応力緩和
部３ａとしての溝を形成したセラミックス回路基板１ｂ
の構成を示す図であり、セラミックス基板２の表面側に
金属回路板４が接合される一方、裏面側に上記裏金属板
５ｂが接合されている。また金属回路板４の所定位置に
半導体素子６が接合される一方、裏金属板５ｂにヒート
シンクベース７が一体に接合されて半導体モジュールが
形成される。
【００４４】図３は裏金属板５ｃの表面部に熱応力緩和
部３ｂとしての凹陥部を形成したセラミックス回路基板
１ｃの構成を示す図であり、セラミックス基板２の表面
側に金属回路板４が接合される一方、裏面側に上記裏金
属板５ｃが接合されている。また金属回路板４の所定位
置に半導体素子６が接合される一方、裏金属板５ｃにヒ
ートシンクベース７が一体に接合されて半導体モジュー
ルが形成される。
【００４５】そして上記のように調製した各実施例およ
び比較例に係る評価用半導体モジュールの耐久性および
信頼性を評価するために下記のような熱衝撃試験（ヒー
トサイクル試験：ＴＣＴ）を実施し、裏金属板とヒート
シンクベースとの間の半田層におけるクラック発生状況
を調査した。ヒートサイクル試験は、各モジュールを−
４０℃で３０分間保持し、次に室温（ＲＴ）まで昇温し
て１０分間保持し、さらに１２５℃まで昇温して３０分
間保持し、引き続き室温まで冷却して１０分間保持する
までを１サイクルとする昇温−降温サイクルを１００サ
イクル繰り返して実施した。そして１００サイクル終了
後に、裏金属板とヒートシンクベースとの間の半田層に
おけるクラックの発生の有無を超音波探傷法により調査
し、クラックが発生したモジュールの割合を調査した。
【００４６】各モジュールに使用したセラミックス回路
基板の仕様を表１に示すとともに、各モジュールの評価
結果を下記表２に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】上記表１〜２に示す結果から明らかなよう
に、裏金属板に段差，溝，凹陥部のいずれかの熱応力緩
和部を設けるとともに、表裏の金属板の体積比を所定の
範囲に規定した回路基板を有する各実施例の半導体モジ
ュールでは、ＴＣＴ試験後におけるクラックの発生は皆
無であり、優れた耐久性および信頼性を有することが判
明した。
【００５０】一方、熱応力緩和部を設けず、かつ表裏の
金属板の体積比が過大な各比較例に係るモジュールで
は、いずれも半田クラックが発生し、モジュールとして
の特性が低下することが再確認できた。
【００５１】なお、各実施例および比較例のモジュール
を構成するセラミックス回路基板においては、いずれも
セラミックス基板自体にはクラックが発生しないことが
確認されている。
【００５２】実施例１１〜１６ 前記実施例２に係る半導体モジュールにおいて、セラミ
ックス基板の表裏面に設ける金属回路板の接合面積と裏
金属板の接合面積との大小関係を変えるとともに、裏金
属板の厚さを表３に示すように種々変えた点以外は実施
例２と同様に処理して実施例１１〜１６に係る半導体モ
ジュールを製造した。
【００５３】次に各モジュールに対して前記した昇温−
降温条件による熱衝撃試験（ＴＣＴ）を１０００サイク
ル実施した後におけるセラミックス基板の反り方向を調
査するとともに、半田層におけるクラックの発生率を測
定して下記表３に示す結果を得た。また反りの方向によ
って凹面が形成される側で表示した。
【００５４】
【表３】
【００５５】上記表３に示す結果から明らかなように、
表金属板（金属回路板）の接合面積Ｙが裏金属板の接合
面積Ｘより小さい条件を満足する場合には、回路基板の
反り方向が裏金属板側になり、そりの反りによって発生
した応力が、裏金属板に形成した溝により効果的に緩和
されているため、半田クラックの発生率が低下すること
が判明した。
【００５６】一方、裏金属板が０．１５ｍｍより薄い実
施例１５の場合および表裏金属板の接合面積の大小がＸ
＞Ｙを満たさない実施例１６の場合では、熱応力緩和部
としての溝を設ける効果が少ないことが確認できた。
【００５７】特に、Ｘ＜Ｙである実施例１６ではＴＣＴ
試験による表金属板の熱収縮が大きいため反り方向が逆
になってしまうことが確認された。また、このような形
態では表金属板に半導体素子を搭載したときに、素子の
熱が直線的にヒートシンクベースに伝わらないので、同
様の不具合が生じてしまうといえる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るセラミッ
クス回路基板およびそれを用いた半導体モジュールによ
れば、裏金属板に所定深さを有する段差，溝，凹陥部か
らなる熱応力緩和部を形成しているため、ヒートシンク
ベースと裏金属板との間の一部分に厚い半田層が形成さ
れることになり、繰り返して熱サイクルが作用した場合
においても熱応力が大幅に緩和され、半田クラックが発
生しにくく、高い信頼性を有する回路基板が得られる。
【００５９】また金属回路板の体積に対する裏金属板の
体積の比を０．６以下とし、相対的に裏金属板量を低減
しているため、熱が回路基板に作用したときに裏金属板
側が重点的に凹となるように所定量の反りが発生する。
この反りの方向および反り量は、ヒートシンクベースの
反りの方向および反り量と一致することになるため、反
りに起因する曲げ応力による基板の割れは解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例に
係るセラミックス回路基板の断面図および背面図。
【図２】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施例
に係るセラミックス回路基板の断面図および背面図。
【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施例
に係るセラミックス回路基板の断面図および背面図。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ従来のセラ
ミックス回路基板の構成を示す平面図、断面図および背
面図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ セラミックス回路基板 ２ セラミックス基板 ３，３ａ，３ｂ 熱応力緩和部（段差，溝，凹陥部） ４ 金属回路板 ５，５ａ，５ｂ，５ｃ 裏金属板 ６ 半導体素子 ７ ヒートシンクベース
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G026 BA03 BA05 BA16 BA17 BB22 BB27 BC02 BF16 BG02 BG03 BG27 BH07 5E338 AA01 AA18 BB71 BB75 CC01 CD11 EE01 EE02 EE28 5F036 AA01 BA23 BB01 BB21 BC05

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミックス基板の表面側に金属回路板
    を接合する一方、裏面側に裏金属板を接合したセラミッ
    クス回路基板において、裏金属板に、上記金属回路板の
    厚さの１０〜９０％の深さを有する熱応力緩和部を設け
    るとともに、上記金属回路板の体積に対する裏金属板の
    体積の比が０．６以下であることを特徴とするセラミッ
    クス回路基板。
  2. 【請求項２】 前記熱応力緩和部が、裏金属板の外周縁
    に形成された段差であることを特徴とする請求項１記載
    のセラミックス回路基板。
  3. 【請求項３】 前記熱応力緩和部が、裏金属板に形成さ
    れた複数の溝であることを特徴とする請求項１記載のセ
    ラミックス回路基板。
  4. 【請求項４】 前記熱応力緩和部が、裏金属板に形成さ
    れた凹陥部であることを特徴とする請求項１記載のセラ
    ミックス回路基板。
  5. 【請求項５】 前記金属回路板のセラミックス基板に対
    する接合面積が前記裏金属板のセラミックス基板に対す
    る接合面積より小さいことを特徴とする請求項１記載の
    セラミックス回路基板。
  6. 【請求項６】 前記裏金属板の厚さが０．１５〜０．５
    ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載のセラ
    ミックス回路基板。
  7. 【請求項７】 セラミックス回路基板が、裏金属板側が
    凹になるように反っていることを特徴とする請求項１記
    載のセラミックス回路基板。
  8. 【請求項８】 前記金属回路板および裏金属板は、銅，
    アルミニウム，タングステン，モリブデンおよびそれら
    の合金の少なくとも１種から成ることを特徴とする請求
    項１記載のセラミックス回路基板。
  9. 【請求項９】 前記セラミックス基板が、窒化けい素，
    窒化アルミニウム，アルミナ，ジルコニアおよびＡｌ−
    Ｚｒセラミックスのいずれかから成ることを特徴とする
    請求項１記載のセラミックス回路基板。
  10. 【請求項１０】 前記金属回路板は、直接接合法，活性
    金属接合法およびアルミニウム系ろう材接合法のいずれ
    かによって前記セラミックス基板に接合されていること
    を特徴とする請求項１記載のセラミックス回路基板。
  11. 【請求項１１】 請求項１ないし請求項１０のいずれか
    に記載のセラミックス回路基板の裏金属板にヒートシン
    クベースを配設したことを特徴とする半導体モジュー
    ル。
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