JP2003068966A - Ceramic circuit board - Google Patents

Ceramic circuit board

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JP2003068966A
JP2003068966A JP2001260273A JP2001260273A JP2003068966A JP 2003068966 A JP2003068966 A JP 2003068966A JP 2001260273 A JP2001260273 A JP 2001260273A JP 2001260273 A JP2001260273 A JP 2001260273A JP 2003068966 A JP2003068966 A JP 2003068966A
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JP
Japan
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circuit board
ceramic
terminal
terminal portion
metal
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Application number
JP2001260273A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Hirakawa
哲生 平川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an integral ceramic circuit board with built-in terminals which is capable of ensuring bending accuracy for the built-in terminals, precisely aligning the built-in terminals with the sockets or the like of a resin case when the integral ceramic circuit board is mounted in the resin case, and resultantly making an electronic part such as a semiconductor device mounted on it operate stably. SOLUTION: A metal circuit plate 2 formed of oxygen-free copper is joined to the surface of a ceramic board 1 through the intermediary of an active metal brazing material 4, the metal circuit plate 2 is partially extended and bent almost at a right angle with respect to the ceramic board 1 to serve as terminals 3 for the formation of a ceramic circuit board. A cutout 5 is provided to each side of the folded part of the terminal 3, and the total depth of the cutout 5 provided to the folded part amounts to 20 to 50% of the width of the terminal 3. The terminal 3 can be precisely bent at a desired position at which the cutout 5 is provided.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、金属回路板の一部
を端子として延出させた端子付きセラミック回路基板に
関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、パワーモジュール用基板やスイッ
チングモジュール用基板等の回路基板として、セラミッ
ク基板上に活性金属ロウ材を介して銅等から成る金属回
路板を直接接合させたセラミック基板が用いられてい
る。 【0003】かかる金属回路板付きセラミック基板は、
酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基板を用
いる場合には、具体的には以下の方法によって製作され
る。 【0004】まず、銀−銅合金にチタン・ジルコニウム
・ハフニウムおよびこれらの水素化物の少なくとも1種
を添加した活性金属粉末に有機溶剤・溶媒を添加混合し
てロウ材ペーストを調製する。 【0005】次に、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化
マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有
機バインダ・可塑剤・溶剤等を添加混合して泥漿状と成
すとともにこれを従来周知のドクターブレード法やカレ
ンダーロール法等のテープ成形技術を採用して複数のセ
ラミックグリーンシートを得た後、所定寸法に形成し、
次にセラミックグリーンシートを必要に応じて上下に積
層するとともに還元雰囲気中にて約1600℃の温度で焼成
し、セラミックグリーンシートを焼結一体化させて酸化
アルミニウム質焼結体から成るセラミック基板を形成す
る。 【0006】次に、セラミック基板上にロウ材ペースト
を間に挟んで銅等から成る金属回路板を載置する。 【0007】そして最後に、セラミック基板と金属回路
板との間に配されているロウ材ペーストを非酸化性雰囲
気中にて約900℃の温度に加熱して溶融させ、このロウ
材でセラミック基板と金属回路板とを接合することによ
って製作される。 【0008】このように製作されたセラミック回路基板
は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)
やMOS−FET(Metal Oxide Semiconductor-Field
Effect Transistor)等の半導体素子等の電子部品を半
田などの接着剤を介して実装した後、外部入出力用の端
子が一体成型された樹脂ケースに組み立てられ、半導体
モジュールとなる。この半導体モジュールは、ロボット
などの産業機器から電車の駆動部や電気自動車などの幅
広い用途に使用され、厳しい環境下での高い信頼性が要
求されている。 【0009】しかしながら、この端子一体成型樹脂ケー
スの作製には、成型用金型が必要であり製造コストが高
いことから、半導体モジュールの製造コストが増加する
難点があった。また、端子一体成型樹脂ケースにセラミ
ック回路基板を組み立てた後、端子部とセラミック回路
基板とをボンディングワイヤなどで電気的に接続する必
要があった。 【0010】このため、端子を金属回路板に半田や超音
波接合法等で直接接合したセラミック回路基板や、回路
パターンの金属部分の一部を端子として延出させた端子
一体型セラミック回路基板が採用されるようになってき
ている。 【0011】しかしながら、半田を用いて端子を金属回
路板に接合する場合には、その後の半導体素子などの電
子部品を実装するときの加熱温度によって接合がはずれ
ないように、その加熱温度より融点が高い高温半田が必
要であることから、この時に高温に加熱されることによ
る熱サイクルによって、金属回路板とセラミック基板と
の熱膨張差によるクラックが発生したり、250℃程度の
耐熱しかないエポキシ系のソルダーレジストが使用でき
ないという問題点がある。また、半導体素子が実装され
半導体モジュールとして使用されるときに発生する熱・
振動により、半田内部にクラックが発生しやすく、信頼
性が劣化することがある。また、超音波接合による端子
接合では、例えば、金属回路板に接触させた端子接合部
の表面には約10〜50MPaの圧力で超音波発振ホーンが
押圧されるため、この高圧力が部分的に端子接合部分の
直下のセラミック基板に金属回路板と接合ロウ材とを介
して加わることになる。また、超音波振動により発生す
る約500℃以上の熱が瞬間的に端子接合部分の直下のセ
ラミック基板に微小な部分的クラックを生じさせること
があり、その結果、セラミック回路基板の機械的強度が
低下することから、信頼性が著しく劣化してしまうこと
があるという問題点を有していた。 【0012】そのため、より構造がシンプルで、実装工
数が少なく信頼性の高い、金属回路板の一部を端子部と
して延出させた端子一体型セラミック回路基板が採用さ
れるようになってきている。この場合、金属回路板上に
半導体素子等の電子部品を搭載し、アルミワイヤで金属
回路板と接続した後、端子部をセラミック回路基板に対
して略垂直に折り曲げて樹脂ケースに実装することによ
り半導体モジュールが完成する。 【0013】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
端子一体型セラミック回路基板は、金属回路板の一部を
延出させた端子部が、大電流を流すことができるように
厚みが厚く、幅の広い銅板で形成されたために、樹脂ケ
ースへ実装するために端子部をセラミック基板に対して
略垂直に折り曲げる際に、所望の位置で精度良く曲げる
ことが困難であるという問題点があった。そのために、
端子一体型セラミック回路基板を樹脂ケースへ実装する
際に、端子部と樹脂ケースの端子部が嵌合により接合さ
れるソケットとの位置が合わなくなり、端子部が所定の
部分への接続ができなくなるため、また搭載される半導
体素子等の電子部品を作動させることができなくなるた
め、端子部とソケットとの位置ずれを修正する等の工程
が必要となり量産性が低下するという問題点を有してい
た。また、接続できる程度の端子部とソケットとの位置
ずれの場合であっても、端子部とソケットとの間の接触
面積は小さくなり、端子部とソケットとの嵌合力が弱く
て外れやすくなり、端子部とソケット等との間の接触抵
抗が大きくなるなど機械的・電気的接続信頼性が低下し
て、搭載される半導体素子等の電子部品を安定して作動
させることができないという問題が発生する。このよう
な問題は、セラミック回路基板に複数の端子部が形成さ
れる場合には特に顕著になる傾向がある。 【0014】本発明は上記問題点に鑑みて完成されたも
ので、その目的は、端子一体型セラミック回路基板の端
子部の折り曲げ位置の精度を十分に確保し、端子一体型
セラミック回路基板を樹脂ケースに実装する際にも端子
部と樹脂ケースのソケット等との位置ずれが無く、その
結果、搭載される半導体素子等の電子部品を安定して作
動させることができるセラミック回路基板を提供するこ
とにある。 【0015】 【課題を解決するための手段】本発明のセラミック回路
基板は、セラミック基板の表面に活性金属ロウ材を介し
て無酸素銅からなる金属回路板が接合され、該金属回路
板の一部が延出されて前記セラミック基板に対して略垂
直に折り曲げられる端子部とされたセラミック回路基板
であって、前記端子部は、折り曲げ部の両側に深さの合
計が前記端子部の幅に対して20%から50%となる切欠き
を設けたことを特徴とするものである。 【0016】本発明のセラミック回路基板によれば、無
酸素銅からなる金属回路板の一部が延出された端子部
は、折り曲げ部の両側に深さの合計が端子部の幅に対し
て20%から50%となる切欠きを設けたことから、この切
欠きを設けた所望の位置で精度良く曲げることが可能と
なり、この端子一体型セラミック回路基板を樹脂ケース
に実装する際の端子部と樹脂ケースのソケット等との位
置ずれをなくすことができ、その結果、搭載される半導
体素子等の電子部品を安定して作動させることができ
る。 【0017】 【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。 【0018】図1は、本発明のセラミック回路基板の実
施の形態の一例を示す側面図、図2はその平面図であ
り、これらの図において1はセラミック基板、2は金属
回路板、3は端子部、4は活性金属ロウ材、5は切欠き
である。 【0019】セラミック基板1は略四角形状をなし、そ
の表面に無酸素銅からなる金属回路板2が活性金属ロウ
材4を介して接合されている。 【0020】セラミック基板1は金属回路板2を支持す
る支持部材として機能し、酸化アルミニウム(Al
23)質焼結体・ムライト(3Al23・2SiO2
質焼結体・炭化珪素(SiC)質焼結体・窒化アルミニ
ウム(AlN)質焼結体・窒化珪素(Si34)質焼結
体等の電気絶縁材料で形成されている。 【0021】セラミック基板1は、例えば酸化アルミニ
ウム質焼結体で形成されている場合であれば、酸化アル
ミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウ
ム等の原料粉末に適当な有機バインダ・可塑剤・溶剤を
添加混合して泥漿状となすとともに、その泥漿物を用い
て従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法
を採用することによってセラミックグリーンシート(セ
ラミック生シート)を形成し、しかる後、このセラミッ
クグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すととも
に、これを複数枚積層し、約1600℃の高温で焼成するこ
とによって製作される。 【0022】セラミック基板1はその厚みを0.2〜1.0m
mとすることが、セラミック回路基板の小型化・薄型化
の要求を満足するためや、金属回路板2を接合したとき
のセラミック基板1の割れ抑制のためや、搭載される半
導体素子から発生する100℃以上の熱の伝達性を向上さ
せるためといった点で好ましい。セラミック基板1の厚
みが0.2mm未満では、セラミック基板1に金属回路板
2を接合したときに発生する応力により、セラミック基
板1に割れ等が発生しやすくなる傾向がある。他方、1.
0mmを超えると、セラミック回路基板の薄型化への対
応が困難となるとともに、搭載される半導体素子から発
生する100℃以上の熱をセラミック基板1を介して良好
に放熱することが困難となる傾向がある。 【0023】金属回路板2は、無酸素銅からなり、セラ
ミック基板1の表面に活性金属ロウ材4を介して以下の
ようにして接合される。 【0024】まず、銀−銅合金粉末等からなる銀ロウ粉
末や、アルミニウム−シリコン合金粉末等から成るアル
ミニウムロウ粉末に、チタン・ジルコニウム・ハフニウ
ム等の活性金属やその水素化物の少なくとも1種から成
る活性金属粉末を2〜5重量%添加した活性金属ロウ材
および適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して得た活性金
属ロウ材ペーストを、セラミック基板1の表面に従来周
知のスクリーン印刷技術を用いて金属回路板2に対応し
た所定パターンに印刷する。なお、金属回路板2の端子
部3となる部分は、セラミック基板1に対してほぼ垂直
に折り曲げて使用されるため、その部分には活性金属ロ
ウ材ペーストを印刷しない。 【0025】その後、金属回路板2をこの活性金属ロウ
材ペーストのパターン上に載置し、これを真空中、また
は中性雰囲気中もしくは還元雰囲気中で、所定温度(約
900℃)で加熱処理し、活性金属ロウ材を溶融させてセ
ラミック基板1の表面に金属回路板2を接合させる。こ
れにより、セラミック基板1の表面に金属回路板2が活
性金属ロウ材4を介して接合されることとなる。 【0026】無酸素銅からなる金属回路板2は、無酸素
銅のインゴット(塊)に圧延加工法や打ち抜き加工法等
の従来周知の金属加工法を施すことによって、例えば、
厚さが0.5mmで、所望の回路配線パターン形状に製作
される。このとき、回路配線パターンと一体となった端
子部3および折り曲げ部の切欠き5も同時に形成され
る。 【0027】金属回路板2の厚さは、セラミック回路基
板の小型化・薄型化の要求を満足するためや、20〜50A
といった高電流信号を伝達するための電気抵抗の仕様を
満足するためや、セラミック基板1と接合したときのセ
ラミック基板1の割れ防止のためといった点で0.1〜1.0
mmが好ましい。金属回路板2の厚さが0.1mm未満で
は、電気抵抗が大きくなるため20〜50Aといった高電流
信号が良好に流れにくくなる傾向がある。他方、1.0m
mを超えると、薄型化への対応が困難となるとともに、
セラミック基板1と金属回路板2とを接合したときに発
生する応力により、セラミック基板1に割れ等が発生し
やすくなる傾向がある。 【0028】また、金属回路板2は、無酸素銅からなる
ことから、無酸素銅はロウ付けの際に活性金属ロウ材4
が無酸素銅中に存在する酸素により酸化されることなく
濡れ性が良好となるため、セラミック基板1へ強固に接
合できる。 【0029】端子部3は、金属回路板2の一部として延
出されて金属回路板2と一体形成されている。端子部3
は、そのビッカース硬度が100Hv以上となるように加
工を施すとよい。端子部3のビッカース硬度を100Hv
以上とした理由は、通常の端子として使用されるタフピ
ッチ銅のビッカース硬度である80Hvに対してそれ以上
のものとすることにより、この端子一体型セラミック回
路基板を樹脂ケースに実装する際にも端子部3の変形・
曲がりがなくなり、その結果、搭載される半導体素子等
の電子部品を安定して作動させることができるためであ
る。 【0030】端子部3のビッカース硬度を100Hv以上
にするための加工方法は、好適なものとして無電解ニッ
ケルメッキ加工・衝撃加工および半田皮膜形成加工があ
る。 【0031】端子部3への無電解ニッケルメッキ加工
は、例えば、燐を含む無電解ニッケルメッキを端子部3
に施し、その後250℃以上の温度で熱処理を行ない、ニ
ッケル−燐を結晶化させてビッカース硬度を100Hv以
上にする加工である。このときニッケル皮膜中に含まれ
る燐は8重量%以上にするとよい。これは、燐が8重量
%以下であるとニッケル−燐化合物の結晶化が十分にな
されず、その結果、端子部3のビッカース硬度が100H
v以上とならない傾向があるためである。なお、燐以外
でも、ニッケルと化合物を生成してビッカース硬度が10
0Hv以上となるものであれば、ホウ素などでもよい。 【0032】また、無電解ニッケルメッキの厚みは1.5
μm以上がよい。無電解ニッケルメッキの厚みが1.5μ
m以下では、端子部3のビッカース硬度を上昇させる効
果が小さく、100Hv以上のビッカース硬度が得られな
い傾向があるためである。 【0033】さらに、250℃以上の熱処理を行なうの
は、熱を加えなければ、ニッケル−燐化合物の結晶化が
全く進まず、ビッカース硬度の上昇も起こらないことが
あるためである。この熱処理は、メッキ皮膜を形成した
後にセラミック回路基板を熱処理してもよいし、メッキ
皮膜を形成したセラミック回路基板に半田等により半導
体素子等の電子部品を実装する際の熱処理を利用しても
よい。 【0034】端子部3への衝撃加工は、例えば、サンド
ブラスト・ウエットブラスト(砥粒と水とを空気圧によ
り噴射させる方法)・金型による押圧等が挙げられる。
ブラストによる衝撃加工の場合は、端子部3のみにブラ
スト加工してもよいし、セラミック回路基板全体をブラ
スト処理して異物除去等の工程と兼ねることもできる。
金型による押圧加工は、例えば、端子部3を金型に入れ
てハンマー等で端子部3のみを叩くようにした装置を用
いればよい。 【0035】端子部3への半田皮膜形成加工は、例え
ば、半田メッキによる半田皮膜の形成加工や半田ディッ
ピングによる半田皮膜の形成加工が挙げられる。半田は
Snを含むPb−Sn系やSn−Ag系などの半田が使
用される。このSnが端子部3の銅とCu−Sn合金を
生成することにより、端子部3のビッカース硬度が上昇
する。 【0036】また、端子部3は折り曲げ部の両側に深さ
の合計が端子部3の幅に対して20%から50%となる切欠
き5を設けている。切欠き5を設けることにより所望の
位置で精度良く曲げることが可能となり、この端子一体
型セラミック回路基板を樹脂ケースに実装する際の端子
部3と樹脂ケースのソケット等との位置ずれをなくすこ
とができ、その結果、搭載される半導体素子等の電子部
品を安定して作動させることができる。 【0037】折り曲げ部の両側の切欠き5の深さの合計
が端子部3の幅に対して20%より小さいと、端子部3の
幅に対して折り曲げ部の幅が十分小さくないために折り
曲げ応力が折り曲げ部に集中しにくくなり、所望の位置
で精度良く曲げることが困難となる。また、切欠き5の
深さの合計が端子部3の幅に対して50%を超えると、折
り曲げ部の強度が低下し、折り曲げた際に折り曲げ部で
端子部3が破断してしまう場合がある。折り曲げ時に破
断しない場合でも、樹脂ケースへの実装した後に、樹脂
ケースとセラミック回路基板との熱膨張差により、折り
曲げ部に繰り返し曲げが作用することよって端子部3が
破断する危険性があるためである。破断に至らない場合
でも、折り曲げられた端子部3がねじれやすくなり、樹
脂ケースへの実装ができなくなる。さらに、切欠き5の
深さは折り曲げ部の両側で略等しいほうがよい。切欠き
5の深さに極端な差があると、折り曲げた端子部3がね
じれやすくなるからである。 【0038】また、端子部3がセラミック基板1に対し
て略垂直に折り曲げられるためには、折り曲げ部の両側
の切欠き5は、両側それぞれの切欠き5を結ぶ線と端子
の延出される方向とは略直角に交わるように配置され
る。切欠き5の形状は特に限定されるものではないが、
図2に示すように弧状や三角形状等の、切欠き5の先端
部に応力が集中しやすい形状として、両側の切欠き5の
先端部を結んだ線と折り曲げ位置とを一致させることに
より、より折り曲げ位置精度を向上させることができ
る。 【0039】さらに、図3に図2と同様の平面図で示す
ように、切欠き5の片側または両側の部分における金属
回路板2の幅を端子部3の幅より大きくすると、より折
り曲げやすくなる。また、この幅を大きくする部分を端
子部3の先端側に設けておくと、この端子一体型セラミ
ック回路基板を樹脂ケースに実装する際に樹脂ケースの
ソケット等に対する端子部3の入り込み過ぎを防ぐスト
ッパーとして利用することもできる。 【0040】なお、本発明は上述の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
であれば種々の変更は可能である。 【0041】例えば、上述の実施の形態の例ではセラミ
ック基板1に活性金属ロウ材4を介して直接に金属回路
板2をロウ付けしたが、これをセラミック基板1の表面
に予めタングステンまたはモリブデン等のメタライズ金
属層を被着させておき、このメタライズ金属層に金属回
路板2を活性金属ロウ材4を介して接合させてもよい。 【0042】また、上述の実施の形態の例ではセラミッ
ク基板1に活性金属ロウ材4を介してあらかじめ回路配
線パターン形状に形成された金属回路板2をロウ付けし
たが、セラミック基板1と略同形状の金属板をロウ付け
した後にエッチングにより不要な金属部分を除去して回
路配線パターンおよび切欠き5を有する端子部3の形成
を行なってもよい。 【0043】 【発明の効果】本発明のセラミック回路基板によれば、
セラミック基板の表面に活性金属ロウ材を介して無酸素
銅からなる金属回路板が接合され、この金属回路板の一
部が延出されて前記セラミック基板に対して略垂直に折
り曲げられる端子部とされたセラミック回路基板であっ
て、前記端子部は、折り曲げ部の両側に深さの合計が端
子部の幅に対して20%から50%となる切欠きを設けたこ
とから、この切欠きを設けた所望の位置で精度良く曲げ
ることが可能となり、この端子一体型セラミック回路基
板を樹脂ケースに実装する際の端子部と樹脂ケースのソ
ケット等との位置ずれをなくすことができ、所定の部分
への接続が良好となり、その結果、搭載される半導体素
子等の電子部品を安定して作動させることができるセラ
ミック回路基板を提供することができた。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a terminal-equipped ceramic circuit board in which a part of a metal circuit board is extended as a terminal. In recent years, as a circuit board such as a power module board or a switching module board, a ceramic substrate in which a metal circuit board made of copper or the like is directly bonded on a ceramic substrate via an active metal brazing material. Is used. [0003] Such a ceramic substrate with a metal circuit board is
When a ceramic substrate made of an aluminum oxide sintered body is used, it is specifically manufactured by the following method. First, a brazing material paste is prepared by adding an organic solvent and a solvent to an active metal powder obtained by adding at least one of titanium, zirconium, hafnium and a hydride thereof to a silver-copper alloy. Next, an appropriate organic binder, a plasticizer, a solvent and the like are added to raw material powders such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide and calcium oxide to form a slurry, which is then formed into a slurry by a well-known doctor blade method. After obtaining a plurality of ceramic green sheets by adopting tape forming technology such as or calender roll method, it is formed to predetermined dimensions,
Next, the ceramic green sheets are laminated one above the other as necessary and fired at a temperature of about 1600 ° C. in a reducing atmosphere, and the ceramic green sheets are sintered and integrated to form a ceramic substrate made of an aluminum oxide sintered body. Form. Next, a metal circuit board made of copper or the like is placed on a ceramic substrate with a brazing material paste interposed therebetween. Finally, the brazing material paste disposed between the ceramic substrate and the metal circuit board is heated and melted at a temperature of about 900 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. And a metal circuit board. The ceramic circuit board manufactured in this manner is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
And MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-Field
After electronic components such as a semiconductor element such as an effect transistor are mounted via an adhesive such as solder, terminals for external input / output are assembled in a resin case integrally molded to form a semiconductor module. The semiconductor module is used in a wide range of applications from industrial equipment such as robots to driving units for trains and electric vehicles, and is required to have high reliability under severe environments. However, the production of the terminal-integrated molded resin case requires a molding die, and the production cost is high. Therefore, the production cost of the semiconductor module is disadvantageously increased. Further, after assembling the ceramic circuit board in the terminal-integrated resin case, it is necessary to electrically connect the terminal portion and the ceramic circuit board with a bonding wire or the like. Therefore, a ceramic circuit board in which terminals are directly bonded to a metal circuit board by soldering or ultrasonic bonding, or a terminal-integrated ceramic circuit board in which a part of a metal portion of a circuit pattern is extended as a terminal. It is being adopted. However, when the terminals are joined to the metal circuit board using solder, the melting point is higher than the heating temperature so that the joining does not come off due to the subsequent heating temperature when mounting electronic components such as semiconductor elements. Due to the need for high-temperature solder, a thermal cycle caused by heating to a high temperature at this time may cause cracks due to the difference in thermal expansion between the metal circuit board and the ceramic substrate, or an epoxy type that has a heat resistance of only about 250 ° C However, there is a problem that the solder resist cannot be used. In addition, heat generated when a semiconductor element is mounted and used as a semiconductor module
Due to the vibration, cracks are easily generated inside the solder, and the reliability may be deteriorated. Also, in the terminal bonding by ultrasonic bonding, for example, since the ultrasonic oscillation horn is pressed with a pressure of about 10 to 50 MPa on the surface of the terminal bonding portion brought into contact with the metal circuit board, this high pressure is partially It is applied to the ceramic substrate immediately below the terminal joining portion via the metal circuit board and the joining brazing material. In addition, heat of about 500 ° C or more generated by ultrasonic vibration may momentarily cause minute partial cracks in the ceramic substrate immediately below the terminal joint, and as a result, the mechanical strength of the ceramic circuit board is reduced. There has been a problem that the reliability may be significantly deteriorated due to the decrease. For this reason, a terminal-integrated ceramic circuit board having a simpler structure, a reduced number of mounting steps, and a high reliability, in which a part of a metal circuit board is extended as a terminal portion, has been used. . In this case, electronic components such as semiconductor elements are mounted on a metal circuit board, connected to the metal circuit board with aluminum wires, and then the terminals are bent substantially perpendicularly to the ceramic circuit board and mounted on a resin case. The semiconductor module is completed. [0013] However, the conventional terminal-integrated ceramic circuit board has a thickness so that a large current can flow through the terminal portion, which is formed by extending a part of the metal circuit board. The problem is that it is difficult to bend accurately at a desired position when bending the terminal portion substantially perpendicularly to the ceramic substrate for mounting on a resin case because the terminal portion is formed of a thick and wide copper plate. there were. for that reason,
When mounting the terminal-integrated ceramic circuit board on the resin case, the terminal part and the socket to which the terminal part of the resin case is joined by fitting are not aligned, and the terminal part cannot be connected to a predetermined part. As a result, it becomes impossible to operate electronic components such as semiconductor elements to be mounted, so that a step of correcting a positional shift between the terminal portion and the socket is required, which causes a problem that mass productivity is reduced. Was. Also, even in the case of misalignment between the terminal portion and the socket that can be connected, the contact area between the terminal portion and the socket is reduced, the fitting force between the terminal portion and the socket is weak, and the terminal portion is easily detached, The mechanical and electrical connection reliability is reduced, for example, the contact resistance between the terminal and the socket is increased, and there is a problem that it is not possible to operate electronic components such as mounted semiconductor elements stably. I do. Such a problem tends to be particularly pronounced when a plurality of terminals are formed on the ceramic circuit board. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been completed in view of the above problems, and has as its object to ensure sufficient accuracy of the bending position of the terminal portion of the terminal-integrated ceramic circuit board and to make the terminal-integrated ceramic circuit board a resin. Provided is a ceramic circuit board in which there is no displacement between a terminal portion and a socket of a resin case even when mounted on a case, and as a result, electronic components such as semiconductor elements to be mounted can be operated stably. It is in. According to the ceramic circuit board of the present invention, a metal circuit board made of oxygen-free copper is joined to the surface of the ceramic substrate via an active metal brazing material. A ceramic circuit board having a terminal portion extended and bent substantially perpendicularly to the ceramic substrate, wherein the terminal portion has a total depth on both sides of the bent portion corresponding to the width of the terminal portion. It is characterized by providing notches of 20% to 50%. According to the ceramic circuit board of the present invention, the terminal portion where a part of the metal circuit board made of oxygen-free copper is extended has a total depth on both sides of the bent portion with respect to the width of the terminal portion. Since the notch of 20% to 50% is provided, it is possible to bend precisely at the desired position where the notch is provided, and the terminal portion when mounting the terminal-integrated ceramic circuit board in the resin case is provided. And the socket of the resin case and the like can be displaced, and as a result, electronic components such as semiconductor elements to be mounted can be operated stably. Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a ceramic circuit board according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. In these figures, 1 is a ceramic board, 2 is a metal circuit board, and 3 is a metal board. The terminal portion 4 is an active metal brazing material, and 5 is a notch. The ceramic substrate 1 has a substantially square shape, and a metal circuit board 2 made of oxygen-free copper is joined to the surface of the ceramic substrate 1 via an active metal brazing material 4. The ceramic substrate 1 functions as a support member for supporting the metal circuit board 2 and is made of aluminum oxide (Al).
2 O 3 ) sintered body, mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 )
It is formed of an electrically insulating material such as a sintered body of silicon, a sintered body of silicon carbide (SiC), a sintered body of aluminum nitride (AlN), and a sintered body of silicon nitride (Si 3 N 4 ). When the ceramic substrate 1 is formed of, for example, an aluminum oxide sintered body, an organic binder, a plasticizer, and a solvent suitable for a raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide. Is added and mixed to form a slurry, and the slurry is used to form a ceramic green sheet (ceramic green sheet) by employing a conventionally known doctor blade method or calender roll method. It is manufactured by subjecting a sheet to appropriate punching, stacking a plurality of the sheets, and firing at a high temperature of about 1600 ° C. The ceramic substrate 1 has a thickness of 0.2 to 1.0 m.
The value of m is generated in order to satisfy the demand for miniaturization and thinning of the ceramic circuit board, to suppress cracking of the ceramic substrate 1 when the metal circuit board 2 is joined, and to occur from a semiconductor element mounted. This is preferable from the viewpoint of improving the heat transfer of 100 ° C. or more. When the thickness of the ceramic substrate 1 is less than 0.2 mm, cracks and the like tend to occur easily in the ceramic substrate 1 due to stress generated when the metal circuit board 2 is joined to the ceramic substrate 1. On the other hand, 1.
If it exceeds 0 mm, it will be difficult to cope with the thinning of the ceramic circuit board, and it will be difficult to radiate the heat of 100 ° C. or more generated from the mounted semiconductor element through the ceramic board 1 satisfactorily. There is. The metal circuit board 2 is made of oxygen-free copper, and is joined to the surface of the ceramic substrate 1 via the active metal brazing material 4 as follows. First, a silver braze powder made of silver-copper alloy powder, an aluminum braze powder made of aluminum-silicon alloy powder, etc., and an active metal such as titanium, zirconium, hafnium or at least one hydride thereof are used. An active metal brazing material paste obtained by adding and mixing an active metal brazing material containing 2 to 5% by weight of active metal powder and an appropriate organic solvent / solvent is applied to the surface of the ceramic substrate 1 by using a conventionally known screen printing technique. To print in a predetermined pattern corresponding to the metal circuit board 2. In addition, since the part which becomes the terminal part 3 of the metal circuit board 2 is used by being bent substantially perpendicularly with respect to the ceramic substrate 1, the active metal brazing material paste is not printed on that part. Then, the metal circuit board 2 is placed on the pattern of the active metal brazing material paste, and the metal circuit board 2 is placed in a vacuum or in a neutral atmosphere or a reducing atmosphere at a predetermined temperature (approximately).
At 900 ° C.), the active metal brazing material is melted and the metal circuit board 2 is joined to the surface of the ceramic substrate 1. Thus, the metal circuit board 2 is joined to the surface of the ceramic substrate 1 via the active metal brazing material 4. The metal circuit board 2 made of oxygen-free copper is obtained by subjecting an ingot of oxygen-free copper to a conventionally known metal working method such as a rolling method or a punching method.
It has a thickness of 0.5 mm and is manufactured in a desired circuit wiring pattern shape. At this time, the terminal portion 3 integrated with the circuit wiring pattern and the notch 5 in the bent portion are also formed at the same time. The thickness of the metal circuit board 2 is set to 20 to 50 A in order to satisfy the demand for miniaturization and thinning of the ceramic circuit board.
0.1 to 1.0 in terms of satisfying the specification of electric resistance for transmitting a high current signal, and preventing cracking of the ceramic substrate 1 when the ceramic substrate 1 is joined to the ceramic substrate 1.
mm is preferred. When the thickness of the metal circuit board 2 is less than 0.1 mm, the electric resistance becomes large, so that a high current signal of 20 to 50 A tends to be difficult to flow favorably. On the other hand, 1.0m
m, it becomes difficult to cope with thinning,
The stress generated when the ceramic substrate 1 and the metal circuit board 2 are joined tends to easily cause cracks and the like in the ceramic substrate 1. Since the metal circuit board 2 is made of oxygen-free copper, the oxygen-free copper is used as an active metal brazing material 4 at the time of brazing.
Is not oxidized by oxygen present in oxygen-free copper, and has good wettability, so that it can be firmly bonded to the ceramic substrate 1. The terminal 3 extends as a part of the metal circuit board 2 and is formed integrally with the metal circuit board 2. Terminal 3
Is preferably processed so that its Vickers hardness is 100 Hv or more. Vickers hardness of terminal 3 is 100Hv
The reason for the above is that the tough pitch copper used as a normal terminal has a Vickers hardness of 80 Hv or more, so that the terminal integrated type ceramic circuit board can be mounted on a resin case. Deformation of part 3
This is because bending is eliminated, and as a result, electronic components such as semiconductor elements to be mounted can be operated stably. Suitable processing methods for setting the Vickers hardness of the terminal portion 3 to 100 Hv or more include electroless nickel plating, impact processing, and solder film forming processing. The electroless nickel plating on the terminal portion 3 is performed, for example, by electroless nickel plating containing phosphorus.
After that, a heat treatment is performed at a temperature of 250 ° C. or more to crystallize nickel-phosphorus to make Vickers hardness 100 Hv or more. At this time, the amount of phosphorus contained in the nickel film is preferably 8% by weight or more. If the phosphorus content is 8% by weight or less, the crystallization of the nickel-phosphorus compound is not sufficient, and as a result, the Vickers hardness of the terminal portion 3 is 100H.
This is because there is a tendency not to exceed v. In addition, other than phosphorus, a compound is formed with nickel to have a Vickers hardness of 10
Boron or the like may be used as long as it is 0 Hv or more. The thickness of the electroless nickel plating is 1.5
μm or more is preferred. 1.5μ thickness of electroless nickel plating
If it is less than m, the effect of increasing the Vickers hardness of the terminal portion 3 is small, and there is a tendency that a Vickers hardness of 100 Hv or more cannot be obtained. Further, the heat treatment at a temperature of 250 ° C. or higher is performed because if the heat is not applied, the crystallization of the nickel-phosphorus compound does not proceed at all and the Vickers hardness does not increase. This heat treatment may be performed by heat-treating the ceramic circuit board after forming the plating film, or by using heat treatment when mounting electronic components such as semiconductor elements on the ceramic circuit board having the plating film formed thereon by soldering or the like. Good. The impact processing on the terminal portion 3 includes, for example, sand blasting, wet blasting (a method of injecting abrasive grains and water by air pressure), and pressing with a mold.
In the case of impact processing by blasting, the blast processing may be performed only on the terminal portion 3, or the entire ceramic circuit board may be blasted to also serve as a step of removing foreign matter.
Pressing with a mold may be performed, for example, by using a device in which the terminal 3 is put into a mold and only the terminal 3 is hit with a hammer or the like. The solder film forming process on the terminal portion 3 includes, for example, a solder film forming process by solder plating and a solder film forming process by solder dipping. As the solder, a Pb-Sn-based or Sn-Ag-based solder containing Sn is used. The Sn forms the copper and the Cu—Sn alloy of the terminal portion 3, thereby increasing the Vickers hardness of the terminal portion 3. The terminal portion 3 has cutouts 5 on both sides of the bent portion so that the total depth is 20% to 50% of the width of the terminal portion 3. By providing the notch 5, it is possible to bend accurately at a desired position, and to eliminate the positional deviation between the terminal portion 3 and the socket of the resin case when the terminal-integrated ceramic circuit board is mounted on the resin case. As a result, electronic components such as semiconductor elements to be mounted can be operated stably. If the total depth of the notches 5 on both sides of the bent portion is less than 20% of the width of the terminal portion 3, the width of the bent portion is not sufficiently small with respect to the width of the terminal portion 3. It is difficult for stress to concentrate on the bent portion, and it becomes difficult to bend accurately at a desired position. If the total depth of the notches 5 exceeds 50% of the width of the terminal portion 3, the strength of the bent portion is reduced, and the terminal portion 3 may be broken at the bent portion when bent. is there. Even if it does not break at the time of bending, there is a risk that the terminal portion 3 may break due to repeated bending acting on the bent portion due to the difference in thermal expansion between the resin case and the ceramic circuit board after mounting on the resin case. is there. Even if it does not break, the bent terminal portion 3 is likely to be twisted and cannot be mounted on a resin case. Further, the depth of the notch 5 is preferably substantially equal on both sides of the bent portion. This is because if there is an extreme difference in the depth of the notch 5, the bent terminal portion 3 is likely to be twisted. In order for the terminal portion 3 to be bent substantially perpendicularly to the ceramic substrate 1, the notches 5 on both sides of the bent portion are formed by connecting the notches 5 on both sides with the extending direction of the terminal. Are arranged so as to intersect substantially at a right angle. The shape of the notch 5 is not particularly limited,
As shown in FIG. 2, by forming a shape such as an arc shape or a triangular shape in which stress is easily concentrated at the tip of the notch 5, the line connecting the tip of the notch 5 on both sides and the bending position are matched. The bending position accuracy can be further improved. Further, as shown in FIG. 3 in a plan view similar to FIG. 2, if the width of the metal circuit board 2 at one or both sides of the notch 5 is larger than the width of the terminal portion 3, it becomes easier to bend. . Further, if the portion for increasing the width is provided at the tip end side of the terminal portion 3, when the terminal-integrated ceramic circuit board is mounted on the resin case, the terminal portion 3 is prevented from excessively entering the socket or the like of the resin case. It can also be used as a stopper. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the metal circuit board 2 is directly brazed to the ceramic substrate 1 via the active metal brazing material 4, but the metal circuit board 2 is previously formed on the surface of the ceramic substrate 1 by tungsten or molybdenum. The metal circuit board 2 may be bonded to the metallized metal layer via the active metal brazing material 4. In the above-described embodiment, the metal circuit board 2 previously formed in a circuit wiring pattern shape is brazed to the ceramic substrate 1 via the active metal brazing material 4. After the metal plate having the shape is brazed, unnecessary metal portions may be removed by etching to form the circuit wiring pattern and the terminal portion 3 having the notch 5. According to the ceramic circuit board of the present invention,
A metal circuit board made of oxygen-free copper is joined to the surface of the ceramic substrate via an active metal brazing material, and a part of the metal circuit board is extended and bent substantially perpendicularly to the ceramic substrate. The terminal portion is provided with a notch having a total depth of 20% to 50% with respect to the width of the terminal portion on both sides of the bent portion. It is possible to bend precisely at a desired position provided, and it is possible to eliminate a positional displacement between a terminal portion and a socket of the resin case when mounting the terminal-integrated ceramic circuit board on the resin case, and to provide a predetermined portion. As a result, it was possible to provide a ceramic circuit board capable of stably operating electronic components such as semiconductor elements to be mounted.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の一
例を示す側面図である。 【図2】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の一
例を示す平面図である。 【図3】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の他
の例を示す平面図である。 【符号の説明】 1:セラミック基板 2:金属回路板 3:端子部 4:活性金属ロウ材 5:切欠き
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side view showing an example of an embodiment of a ceramic circuit board according to the present invention. FIG. 2 is a plan view showing an example of an embodiment of the ceramic circuit board of the present invention. FIG. 3 is a plan view showing another example of the embodiment of the ceramic circuit board of the present invention. [Description of Signs] 1: Ceramic substrate 2: Metal circuit board 3: Terminal section 4: Active metal brazing material 5: Notch

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 セラミック基板の表面に活性金属ロウ材
を介して無酸素銅からなる金属回路板が接合され、該金
属回路板の一部が延出されて前記セラミック基板に対し
て略垂直に折り曲げられる端子部とされたセラミック回
路基板であって、前記端子部は、折り曲げ部の両側に深
さの合計が前記端子部の幅に対して20%から50%となる
切欠きを設けたことを特徴とするセラミック回路基板。
Claims: 1. A metal circuit board made of oxygen-free copper is joined to the surface of a ceramic substrate via an active metal brazing material, and a part of the metal circuit board is extended to form the ceramic substrate. A terminal portion that is bent substantially perpendicular to the terminal portion, wherein the terminal portion has a total depth of 20% to 50% with respect to the width of the terminal portion on both sides of the bent portion. A ceramic circuit board having a notch.
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