JP2003100983A - セラミック回路基板 - Google Patents
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- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
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- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミック回路基板の金属回路板上に複数の
電子部品を半田を介して搭載する際、半田が流れ出して
電子部品の搭載ずれが発生し、その結果、ワイヤボンデ
ィングの位置精度が定まらず、ワイヤボンディングによ
る電子部品とセラミック回路基板との正確な接続ができ
なくなって、金属回路板に搭載されている電子部品を正
常に作動させることができなくなる。 【解決手段】 金属回路板４の電子部品７が半田６を介
して搭載される部位の間に半田６の拡がりを防止する貫
通溝８を設けたセラミック回路基板である。貫通溝８
は、半田６を介して搭載される電子部品７の外辺から0.
1ｍｍ以上離したところに設けられ、溝の幅が0.3〜0.8
ｍｍとされているとよい。
電子部品を半田を介して搭載する際、半田が流れ出して
電子部品の搭載ずれが発生し、その結果、ワイヤボンデ
ィングの位置精度が定まらず、ワイヤボンディングによ
る電子部品とセラミック回路基板との正確な接続ができ
なくなって、金属回路板に搭載されている電子部品を正
常に作動させることができなくなる。 【解決手段】 金属回路板４の電子部品７が半田６を介
して搭載される部位の間に半田６の拡がりを防止する貫
通溝８を設けたセラミック回路基板である。貫通溝８
は、半田６を介して搭載される電子部品７の外辺から0.
1ｍｍ以上離したところに設けられ、溝の幅が0.3〜0.8
ｍｍとされているとよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基板に
金属回路板を取着して成り、この金属回路板上に複数の
電子部品が半田を介して搭載されるセラミック回路基板
に関するものである。
金属回路板を取着して成り、この金属回路板上に複数の
電子部品が半田を介して搭載される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
ク基板上に被着させたメタライズ金属層に銀−銅合金等
のロウ材を介して銅等から成る金属回路板を接合させた
セラミック回路基板、あるいはセラミック基板上に銀−
銅共晶合金にチタン・ジルコニウム・ハフニウムまたは
その水素化物を添加した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回路基板
が用いられている。
チングモジュール用基板等の回路基板として、セラミッ
ク基板上に被着させたメタライズ金属層に銀−銅合金等
のロウ材を介して銅等から成る金属回路板を接合させた
セラミック回路基板、あるいはセラミック基板上に銀−
銅共晶合金にチタン・ジルコニウム・ハフニウムまたは
その水素化物を添加した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回路基板
が用いられている。
【０００３】かかるセラミック回路基板、例えばセラミ
ック基板上に被着させたメタライズ金属層にロウ材を介
して銅等から成る金属回路板を接合させたセラミック回
路基板は、一般に酸化アルミニウム質焼結体やムライト
質焼結体等の電気絶縁性のセラミックス材料から成るセ
ラミック基板の表面に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銅等の金属材料から成る金
属回路板を銀ロウ等のロウ材を介しロウ付けすることに
よって形成されており、具体的には、例えばセラミック
基板が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれ
ば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・
酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・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（セラミック生シート）を得て、次にこのセラ
ミックグリーンシート上にタングステンやモリブデン等
の高融点金属粉末に適当な有機バインダ・可塑剤・溶剤
を添加混合して得た金属ペーストをスクリーン印刷法等
の厚膜形成技術を採用することによって所定パターンに
印刷塗布し、次に前記金属ペーストが所定パターンに印
刷塗布された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と金属ペース
トを焼結一体化させて表面にメタライズ金属層を有する
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
成し、最後にこのセラミック基板表面のメタライズ金属
層上に銅等から成る所定パターンの金属回路板を間に銀
ロウ等のロウ材を挟んで載置させるとともにこれを還元
雰囲気中にて、約900℃の温度に加熱してロウ材を溶融
させ、この溶融したロウ材でメタライズ金属層と金属回
路板とを接合することによって製作される。
ック基板上に被着させたメタライズ金属層にロウ材を介
して銅等から成る金属回路板を接合させたセラミック回
路基板は、一般に酸化アルミニウム質焼結体やムライト
質焼結体等の電気絶縁性のセラミックス材料から成るセ
ラミック基板の表面に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銅等の金属材料から成る金
属回路板を銀ロウ等のロウ材を介しロウ付けすることに
よって形成されており、具体的には、例えばセラミック
基板が酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれ
ば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・
酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ・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（セラミック生シート）を得て、次にこのセラ
ミックグリーンシート上にタングステンやモリブデン等
の高融点金属粉末に適当な有機バインダ・可塑剤・溶剤
を添加混合して得た金属ペーストをスクリーン印刷法等
の厚膜形成技術を採用することによって所定パターンに
印刷塗布し、次に前記金属ペーストが所定パターンに印
刷塗布された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と金属ペース
トを焼結一体化させて表面にメタライズ金属層を有する
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
成し、最後にこのセラミック基板表面のメタライズ金属
層上に銅等から成る所定パターンの金属回路板を間に銀
ロウ等のロウ材を挟んで載置させるとともにこれを還元
雰囲気中にて、約900℃の温度に加熱してロウ材を溶融
させ、この溶融したロウ材でメタライズ金属層と金属回
路板とを接合することによって製作される。
【０００４】なお、メタライズ金属層および金属回路板
の露出表面には、酸化腐蝕を有効に防止するとともに金
属回路板に電子部品を半田等の接着材を介して強固に接
続させるために、ニッケル等の耐蝕性に優れ、かつ半田
等の接着材に対し濡れ性が良い金属がメッキ法等の技術
を用いることによって所定厚みに被着されている。
の露出表面には、酸化腐蝕を有効に防止するとともに金
属回路板に電子部品を半田等の接着材を介して強固に接
続させるために、ニッケル等の耐蝕性に優れ、かつ半田
等の接着材に対し濡れ性が良い金属がメッキ法等の技術
を用いることによって所定厚みに被着されている。
【０００５】また、このセラミック回路基板は、金属回
路板の上面に半田を介して電子部品が搭載され、アルミ
ニウムワイヤにて所定の位置にボンディング接続され、
樹脂ケースに収納されて、パワーモジュールとして完成
する。
路板の上面に半田を介して電子部品が搭載され、アルミ
ニウムワイヤにて所定の位置にボンディング接続され、
樹脂ケースに収納されて、パワーモジュールとして完成
する。
【０００６】従来、金属回路板上に複数の電子部品が半
田を介して搭載される場合は、溶融した半田が拡がり、
半田上の電子部品がそれぞれ搭載ずれを起こして互いに
接触してしまうことを防止するために、予めエポキシ系
樹脂の半田流れ止め（ソルダーレジスト）のパターンを
金属回路板上に形成していた。
田を介して搭載される場合は、溶融した半田が拡がり、
半田上の電子部品がそれぞれ搭載ずれを起こして互いに
接触してしまうことを防止するために、予めエポキシ系
樹脂の半田流れ止め（ソルダーレジスト）のパターンを
金属回路板上に形成していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子部
品を搭載する半田材料においては、環境問題に対応する
ための鉛フリー化の動きに伴い、半田の融点および半田
を介して電子部品を搭載するときの作業温度は高温化す
る傾向にある。具体的には、従来一般的に電子部品の搭
載に用いられていた63％Ｓｎ−27％Ｐｂの共晶半田の融
点は180℃であり、220℃から240℃の作業温度で半田を
溶融することにより電子部品の搭載が行なわれていたの
に対し、一般的な鉛フリーの半田である98％Ｓｎ−２％
Ａｇの融点は220℃であるため、260℃から300℃の作業
温度で行なわれるようになっている。この作業温度は、
従来使用していたエポキシ系樹脂のソルダーレジストの
耐熱温度（約250℃）を超えることとなり、ソルダーレ
ジストが変形したり金属回路板から剥離したりしてソル
ダーレジストとして有効に働かず、その結果、半田が流
れ出して、電子部品の半田を介しての搭載について搭載
ずれが発生してしまい、ワイヤボンディングの位置精度
が定まらなくなって、ワイヤボンディングによる電子部
品とセラミック回路基板との正確な接続ができなくな
り、金属回路板に搭載されている電子部品を正常に作動
させることができなくなってしまうという欠点を有して
いた。
品を搭載する半田材料においては、環境問題に対応する
ための鉛フリー化の動きに伴い、半田の融点および半田
を介して電子部品を搭載するときの作業温度は高温化す
る傾向にある。具体的には、従来一般的に電子部品の搭
載に用いられていた63％Ｓｎ−27％Ｐｂの共晶半田の融
点は180℃であり、220℃から240℃の作業温度で半田を
溶融することにより電子部品の搭載が行なわれていたの
に対し、一般的な鉛フリーの半田である98％Ｓｎ−２％
Ａｇの融点は220℃であるため、260℃から300℃の作業
温度で行なわれるようになっている。この作業温度は、
従来使用していたエポキシ系樹脂のソルダーレジストの
耐熱温度（約250℃）を超えることとなり、ソルダーレ
ジストが変形したり金属回路板から剥離したりしてソル
ダーレジストとして有効に働かず、その結果、半田が流
れ出して、電子部品の半田を介しての搭載について搭載
ずれが発生してしまい、ワイヤボンディングの位置精度
が定まらなくなって、ワイヤボンディングによる電子部
品とセラミック回路基板との正確な接続ができなくな
り、金属回路板に搭載されている電子部品を正常に作動
させることができなくなってしまうという欠点を有して
いた。
【０００８】本発明は上記従来技術の欠点に鑑み案出さ
れたものであり、その目的は、金属回路板上に複数個の
電子部品を半田を介して搭載する際の半田の拡がりを有
効に防止することにより、電子部品の搭載ずれを発生さ
せず、ワイヤボンディングによる電子部品とセラミック
回路基板との接続を確実にして、その結果、電子部品を
信頼性よく、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。
れたものであり、その目的は、金属回路板上に複数個の
電子部品を半田を介して搭載する際の半田の拡がりを有
効に防止することにより、電子部品の搭載ずれを発生さ
せず、ワイヤボンディングによる電子部品とセラミック
回路基板との接続を確実にして、その結果、電子部品を
信頼性よく、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。
【０００９】
【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、セラミック基板の上面に金属回路板を取着して
成り、この金属回路板上に複数の電子部品が半田を介し
て搭載されるセラミック回路基板であって、前記金属回
路板の前記電子部品が搭載される部位の間に前記半田の
拡がりを防止する貫通溝を設けたことを特徴とするもの
である。
基板は、セラミック基板の上面に金属回路板を取着して
成り、この金属回路板上に複数の電子部品が半田を介し
て搭載されるセラミック回路基板であって、前記金属回
路板の前記電子部品が搭載される部位の間に前記半田の
拡がりを防止する貫通溝を設けたことを特徴とするもの
である。
【００１０】また本発明のセラミック回路基板は、上記
構成において、前記貫通溝は、搭載される前記電子部品
の外辺から0.1ｍｍ以上離したところに設けられ、溝の
幅が0.3〜0.8ｍｍとされていることを特徴とするもので
ある。
構成において、前記貫通溝は、搭載される前記電子部品
の外辺から0.1ｍｍ以上離したところに設けられ、溝の
幅が0.3〜0.8ｍｍとされていることを特徴とするもので
ある。
【００１１】本発明のセラミック回路基板によれば、金
属回路板の電子部品が搭載される部位の間に半田の拡が
りを防止する貫通溝を設けたことから、金属回路板に電
子部品を半田を介して搭載する際に、貫通溝によって半
田の流れ出しが有効に防止されるため、金属回路板上に
搭載される電子部品の搭載ずれが防止され、ワイヤボン
ディングによる電子部品とセラミック回路基板との接続
が確実となり、その結果、電子部品を常に正常かつ安定
に作動させることが可能となる。
属回路板の電子部品が搭載される部位の間に半田の拡が
りを防止する貫通溝を設けたことから、金属回路板に電
子部品を半田を介して搭載する際に、貫通溝によって半
田の流れ出しが有効に防止されるため、金属回路板上に
搭載される電子部品の搭載ずれが防止され、ワイヤボン
ディングによる電子部品とセラミック回路基板との接続
が確実となり、その結果、電子部品を常に正常かつ安定
に作動させることが可能となる。
【００１２】また、本発明のセラミック回路基板によれ
ば、半田の拡がりを防止する貫通溝を、半田を介して搭
載される電子部品の外辺から0.1ｍｍ以上離したところ
に設けると、金属回路板上に搭載される電子部品の搭載
部分の半田のフィレットが適正に形成され、セルフアラ
イメント効果が働いて電子部品の搭載ずれがより有効に
防止され、さらに溝の幅を0.3〜0.8ｍｍとすると、半田
の流れ拡がりがより有効に防止されて電子部品の搭載ず
れが発生せず、ワイヤボンディングの位置精度が安定
し、ワイヤボンディングによる電子部品とセラミック回
路基板との接続が確実となり、その結果、電子部品を信
頼性よく、安定して作動させることが可能となる。
ば、半田の拡がりを防止する貫通溝を、半田を介して搭
載される電子部品の外辺から0.1ｍｍ以上離したところ
に設けると、金属回路板上に搭載される電子部品の搭載
部分の半田のフィレットが適正に形成され、セルフアラ
イメント効果が働いて電子部品の搭載ずれがより有効に
防止され、さらに溝の幅を0.3〜0.8ｍｍとすると、半田
の流れ拡がりがより有効に防止されて電子部品の搭載ず
れが発生せず、ワイヤボンディングの位置精度が安定
し、ワイヤボンディングによる電子部品とセラミック回
路基板との接続が確実となり、その結果、電子部品を信
頼性よく、安定して作動させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１４】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平面図、図２はその断面図であり、
１はセラミック基板、２はメタライズ金属層、３はロウ
材、４は金属回路板、５は金属部材、６は半田、７は電
子部品、８は貫通溝である。
の形態の一例を示す平面図、図２はその断面図であり、
１はセラミック基板、２はメタライズ金属層、３はロウ
材、４は金属回路板、５は金属部材、６は半田、７は電
子部品、８は貫通溝である。
【００１５】セラミック基板１は四角形状の板状体であ
り、その上面にメタライズ金属層２が被着されており、
メタライズ金属層２には金属回路板４および金属部材５
がロウ材３を介してロウ付けされている。
り、その上面にメタライズ金属層２が被着されており、
メタライズ金属層２には金属回路板４および金属部材５
がロウ材３を介してロウ付けされている。
【００１６】セラミック基板１は金属回路板４を支持す
る支持部材となるものであり、酸化アルミニウム質焼結
体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化アルミ
ニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体等のセラミック材料
で形成されている。
る支持部材となるものであり、酸化アルミニウム質焼結
体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化アルミ
ニウム質焼結体・窒化珪素質焼結体等のセラミック材料
で形成されている。
【００１７】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この泥漿物を従来周
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、次に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し、所定形状となすととも
に必要に応じて複数枚を積層して成形体となし、しかる
後、これを約1600℃の高温で焼成することによって、あ
るいは酸化アルミニウム等の原料粉末に適当な有機溶剤
・溶媒を添加混合して原料粉末を調製するとともにこの
原料粉末をプレス成形技術によって所定形状に成形し、
しかる後、この成形体を約1600℃の温度で焼成すること
によって製作される。
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この泥漿物を従来周
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、次に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し、所定形状となすととも
に必要に応じて複数枚を積層して成形体となし、しかる
後、これを約1600℃の高温で焼成することによって、あ
るいは酸化アルミニウム等の原料粉末に適当な有機溶剤
・溶媒を添加混合して原料粉末を調製するとともにこの
原料粉末をプレス成形技術によって所定形状に成形し、
しかる後、この成形体を約1600℃の温度で焼成すること
によって製作される。
【００１８】また、セラミック基板１はその上面にメタ
ライズ金属層２が被着されており、このメタライズ金属
層２は金属回路板４をセラミック基板１にロウ付けする
際の下地金属層となる。
ライズ金属層２が被着されており、このメタライズ金属
層２は金属回路板４をセラミック基板１にロウ付けする
際の下地金属層となる。
【００１９】メタライズ金属層２は、タングステン・モ
リブデン・マンガン等の高融点金属材料より成り、例え
ば、タングステン粉末に適当な有機バインダ・可塑剤・
溶剤を添加混合して得た金属ペーストを焼成によってセ
ラミック基板１となるセラミックグリーンシート（セラ
ミック生シート）の表面に予め従来周知のスクリーン印
刷法により所定の回路配線パターン形状に印刷塗布して
おくことによって、セラミック基板１の上面に所定パタ
ーン形状・所定厚みに被着される。このときの所定パタ
ーン形状は、金属回路板４のパターン形状に対応するも
のであり、貫通溝８の底部となる部分には塗布されない
パターン形状である。
リブデン・マンガン等の高融点金属材料より成り、例え
ば、タングステン粉末に適当な有機バインダ・可塑剤・
溶剤を添加混合して得た金属ペーストを焼成によってセ
ラミック基板１となるセラミックグリーンシート（セラ
ミック生シート）の表面に予め従来周知のスクリーン印
刷法により所定の回路配線パターン形状に印刷塗布して
おくことによって、セラミック基板１の上面に所定パタ
ーン形状・所定厚みに被着される。このときの所定パタ
ーン形状は、金属回路板４のパターン形状に対応するも
のであり、貫通溝８の底部となる部分には塗布されない
パターン形状である。
【００２０】なお、メタライズ金属層２はその表面にニ
ッケル・金等の良導電性で、耐蝕性およびロウ材３との
濡れ性が良好な金属をメッキ法により１〜20μｍの厚み
に被着させておくと、メタライズ金属層２の酸化腐蝕を
有効に防止することができるとともにメタライズ金属層
２と金属回路板４とのロウ付けを極めて強固となすこと
ができる。従って、メタライズ金属層２の酸化腐蝕を有
効に防止し、メタライズ金属層２と金属回路板４とのロ
ウ付けを強固となすには、メタライズ金属層２の表面に
ニッケル・金等の良導電性で、耐蝕性およびロウ材３と
の濡れ性が良好な金属を１〜20μｍの厚みに被着させて
おくことが好ましい。
ッケル・金等の良導電性で、耐蝕性およびロウ材３との
濡れ性が良好な金属をメッキ法により１〜20μｍの厚み
に被着させておくと、メタライズ金属層２の酸化腐蝕を
有効に防止することができるとともにメタライズ金属層
２と金属回路板４とのロウ付けを極めて強固となすこと
ができる。従って、メタライズ金属層２の酸化腐蝕を有
効に防止し、メタライズ金属層２と金属回路板４とのロ
ウ付けを強固となすには、メタライズ金属層２の表面に
ニッケル・金等の良導電性で、耐蝕性およびロウ材３と
の濡れ性が良好な金属を１〜20μｍの厚みに被着させて
おくことが好ましい。
【００２１】また、メタライズ金属層２の上面には、貫
通溝８を有する金属回路板４がロウ材３を介して取着さ
れている。
通溝８を有する金属回路板４がロウ材３を介して取着さ
れている。
【００２２】金属回路板４は半田６を介して搭載される
電子部品７に所定の電気信号や電力を供給する供給路と
なるものである。
電子部品７に所定の電気信号や電力を供給する供給路と
なるものである。
【００２３】金属回路板４は銅やアルミニウム等の金属
材料から成り、セラミック基板１の上面に被着形成され
ているメタライズ金属層２上に金属回路板４を、例えば
銀ロウ材（銀：72重量％−銅：28重量％）やアルミニウ
ムロウ材（アルミニウム：88重量％−シリコン：12重量
％）等から成るロウ材３を挟んで載置させ、しかる後、
これを真空中もしくは中性・還元雰囲気中にて、所定温
度（銀ロウ材の場合は約900℃、アルミニウムロウ材の
場合は約600℃）で加熱処理し、ロウ材３を溶融せしめ
るとともにこのロウ材３によりメタライズ金属層２の上
面と金属回路板４の下面とを接合させることによって、
セラミック基板１の上面に取着される。
材料から成り、セラミック基板１の上面に被着形成され
ているメタライズ金属層２上に金属回路板４を、例えば
銀ロウ材（銀：72重量％−銅：28重量％）やアルミニウ
ムロウ材（アルミニウム：88重量％−シリコン：12重量
％）等から成るロウ材３を挟んで載置させ、しかる後、
これを真空中もしくは中性・還元雰囲気中にて、所定温
度（銀ロウ材の場合は約900℃、アルミニウムロウ材の
場合は約600℃）で加熱処理し、ロウ材３を溶融せしめ
るとともにこのロウ材３によりメタライズ金属層２の上
面と金属回路板４の下面とを接合させることによって、
セラミック基板１の上面に取着される。
【００２４】銅やアルミニウム等から成る金属回路板４
は、銅やアルミニウム等のインゴット（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500μｍで、メタライズ
金属層２のパターン形状が対応する所定パターン形状に
製作される。このとき同時に貫通溝８も形成される。
は、銅やアルミニウム等のインゴット（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500μｍで、メタライズ
金属層２のパターン形状が対応する所定パターン形状に
製作される。このとき同時に貫通溝８も形成される。
【００２５】なお、金属回路板４は、銅から成る場合で
あれば、これを無酸素銅で形成しておくと、無酸素銅は
ロウ付けの際に銅の表面が内部に存在する酸素により酸
化されることがないため、ロウ材３との濡れ性が良好と
なりメタライズ金属層２へのロウ材３を介しての接合が
強固となる。従って、金属回路板４はこれを無酸素銅で
形成しておくことが好ましい。
あれば、これを無酸素銅で形成しておくと、無酸素銅は
ロウ付けの際に銅の表面が内部に存在する酸素により酸
化されることがないため、ロウ材３との濡れ性が良好と
なりメタライズ金属層２へのロウ材３を介しての接合が
強固となる。従って、金属回路板４はこれを無酸素銅で
形成しておくことが好ましい。
【００２６】また、金属回路板４はその表面にニッケル
から成る良導電性で、かつ耐蝕性および半田６との濡れ
性が良好な金属をメッキ法により被着させておくと、金
属回路板４と外部電気回路との電気的接続を良好にする
とともに金属回路板４に半田６を介して電子部品７を強
固に接着させることができる。従って、金属回路板４は
その表面にニッケルから成る良導電性で、かつ耐蝕性お
よび半田６との濡れ性が良好な金属をメッキ法により被
着させておくことが好ましい。
から成る良導電性で、かつ耐蝕性および半田６との濡れ
性が良好な金属をメッキ法により被着させておくと、金
属回路板４と外部電気回路との電気的接続を良好にする
とともに金属回路板４に半田６を介して電子部品７を強
固に接着させることができる。従って、金属回路板４は
その表面にニッケルから成る良導電性で、かつ耐蝕性お
よび半田６との濡れ性が良好な金属をメッキ法により被
着させておくことが好ましい。
【００２７】さらに、金属回路板４の表面にニッケルか
ら成る金属としてメッキ層を被着させる場合は、メッキ
層の内部に燐を８〜15重量％含有させてニッケル−燐の
アモルファス合金としておくと、ニッケルから成るメッ
キ層の表面酸化を良好に防止して半田６との良好な濡れ
性等を長く維持することができる。従って、金属回路板
４の表面にニッケルから成るメッキ層を被着させる場合
は、メッキ層の内部に燐を８〜15重量％含有させてニッ
ケル−燐のアモルファス合金としておくことが好まし
い。
ら成る金属としてメッキ層を被着させる場合は、メッキ
層の内部に燐を８〜15重量％含有させてニッケル−燐の
アモルファス合金としておくと、ニッケルから成るメッ
キ層の表面酸化を良好に防止して半田６との良好な濡れ
性等を長く維持することができる。従って、金属回路板
４の表面にニッケルから成るメッキ層を被着させる場合
は、メッキ層の内部に燐を８〜15重量％含有させてニッ
ケル−燐のアモルファス合金としておくことが好まし
い。
【００２８】またさらに、金属回路板４の表面にニッケ
ル−燐のアモルファス合金から成るメッキ層を被着させ
る場合は、ニッケルに対する燐の含有量が８重量％未
満、あるいは15重量％を超えたときニッケル−燐のアモ
ルファス合金を形成するのが困難となってメッキ層に半
田６を強固に接着させることが困難となることがある。
従って、金属回路板４の表面にニッケル−燐のアモルフ
ァス合金から成るメッキ層を被着させる場合には、ニッ
ケルに対する燐の含有量を８〜15重量％の範囲としてお
くことが好ましく、好適には10〜15重量％の範囲として
おくのがよい。
ル−燐のアモルファス合金から成るメッキ層を被着させ
る場合は、ニッケルに対する燐の含有量が８重量％未
満、あるいは15重量％を超えたときニッケル−燐のアモ
ルファス合金を形成するのが困難となってメッキ層に半
田６を強固に接着させることが困難となることがある。
従って、金属回路板４の表面にニッケル−燐のアモルフ
ァス合金から成るメッキ層を被着させる場合には、ニッ
ケルに対する燐の含有量を８〜15重量％の範囲としてお
くことが好ましく、好適には10〜15重量％の範囲として
おくのがよい。
【００２９】上面に金属回路板４が取着されているセラ
ミック基板１は、その下面に板状の金属部材５が取着さ
れており、この金属部材５はセラミック基板１と金属回
路板４との熱膨張係数の差によってセラミック基板１に
反りが生じるのを防止する機能を有するものである。
ミック基板１は、その下面に板状の金属部材５が取着さ
れており、この金属部材５はセラミック基板１と金属回
路板４との熱膨張係数の差によってセラミック基板１に
反りが生じるのを防止する機能を有するものである。
【００３０】金属部材５は前述の金属回路板４と同様の
材料から成り、セラミック基板１の下面に予めメタライ
ズ金属層２を被着させておき、このメタライズ金属層２
にロウ材３を介してロウ付けすることによってセラミッ
ク基板１の下面に取着される。
材料から成り、セラミック基板１の下面に予めメタライ
ズ金属層２を被着させておき、このメタライズ金属層２
にロウ材３を介してロウ付けすることによってセラミッ
ク基板１の下面に取着される。
【００３１】本発明のセラミック回路基板においては、
金属回路板４の電子部品７が搭載される部位の間に半田
６の拡がりを防止する貫通溝８を設けておくことが重要
である。金属回路板４の電子部品７が搭載される部位の
間に設けられた貫通溝８は、金属回路板４を貫通すると
ともにその底部に半田６が濡れ拡がることのないセラミ
ック面（セラミック基板１の上面）が露出しているため
に、金属回路板４の上面における電子部品７が搭載され
る部位からの半田６の拡がりをこの貫通溝８で効果的に
止めることが可能となる。これに対し、金属回路板４を
貫通していない溝、またはその底部がロウ材３やメタラ
イズ金属層２で覆われている溝の場合は、溝の底部が金
属回路板４の金属やロウ材３やメタライズ金属層２とな
り、半田６が濡れ拡がりやすくなるため、溝の底部を濡
れ拡がった半田６が溝を越えて他の電子部品７の搭載さ
れている部位まで濡れ拡がることとなる。
金属回路板４の電子部品７が搭載される部位の間に半田
６の拡がりを防止する貫通溝８を設けておくことが重要
である。金属回路板４の電子部品７が搭載される部位の
間に設けられた貫通溝８は、金属回路板４を貫通すると
ともにその底部に半田６が濡れ拡がることのないセラミ
ック面（セラミック基板１の上面）が露出しているため
に、金属回路板４の上面における電子部品７が搭載され
る部位からの半田６の拡がりをこの貫通溝８で効果的に
止めることが可能となる。これに対し、金属回路板４を
貫通していない溝、またはその底部がロウ材３やメタラ
イズ金属層２で覆われている溝の場合は、溝の底部が金
属回路板４の金属やロウ材３やメタライズ金属層２とな
り、半田６が濡れ拡がりやすくなるため、溝の底部を濡
れ拡がった半田６が溝を越えて他の電子部品７の搭載さ
れている部位まで濡れ拡がることとなる。
【００３２】さらに、貫通溝８は、半田６を介して搭載
される電子部品７の外辺から0.1ｍｍ以上離したところ
に設けられ、溝の幅が0.3〜0.8ｍｍとされるとよい。搭
載される電子部品７の外辺から貫通溝８までの距離が0.
1ｍｍより小さい場合は、電子部品７を金属回路板４に
半田６を介して搭載する際に、半田６の適正なフィレッ
トが形成されず、その結果、セルフアライメント効果が
働かなくなり、電子部品７の搭載ずれが発生しやすくな
る。また、溝の幅が0.3ｍｍより小さい場合は半田６が
容易に貫通溝８を越えて拡がりやすくなり、溝の幅が0.
8ｍｍより大きい場合は、半田６の拡がりは十分に防止
できるものの、半田６を介して搭載される複数の電子部
品７間の距離が長くなり、金属回路板４ひいてはセラミ
ック回路基板も大きくなるため、パワーモジュール等に
対する小型化の要求に対応できなくなってしまう場合が
ある。
される電子部品７の外辺から0.1ｍｍ以上離したところ
に設けられ、溝の幅が0.3〜0.8ｍｍとされるとよい。搭
載される電子部品７の外辺から貫通溝８までの距離が0.
1ｍｍより小さい場合は、電子部品７を金属回路板４に
半田６を介して搭載する際に、半田６の適正なフィレッ
トが形成されず、その結果、セルフアライメント効果が
働かなくなり、電子部品７の搭載ずれが発生しやすくな
る。また、溝の幅が0.3ｍｍより小さい場合は半田６が
容易に貫通溝８を越えて拡がりやすくなり、溝の幅が0.
8ｍｍより大きい場合は、半田６の拡がりは十分に防止
できるものの、半田６を介して搭載される複数の電子部
品７間の距離が長くなり、金属回路板４ひいてはセラミ
ック回路基板も大きくなるため、パワーモジュール等に
対する小型化の要求に対応できなくなってしまう場合が
ある。
【００３３】また、貫通溝８の長さは電子部品７の外辺
の長さの50％以上の長さとするのがよい。電子部品７の
外辺の長さの50％より短い場合は、半田６の拡がりを貫
通溝８で止めることが難しくなる傾向がある。
の長さの50％以上の長さとするのがよい。電子部品７の
外辺の長さの50％より短い場合は、半田６の拡がりを貫
通溝８で止めることが難しくなる傾向がある。
【００３４】このように製作されたセラミック回路基板
は、金属回路板４の上面にＩＧＢＴ（Insulated Gate B
ipolar Transistor）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide S
emiconductor - Field Effect Transistor）等の半導体
素子等の電子部品７を半田６を介して搭載し、アルミニ
ウムワイヤにて所定の位置にボンディング接続された
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、パワーモジュール等の半導体モジュール
として完成する。
は、金属回路板４の上面にＩＧＢＴ（Insulated Gate B
ipolar Transistor）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide S
emiconductor - Field Effect Transistor）等の半導体
素子等の電子部品７を半田６を介して搭載し、アルミニ
ウムワイヤにて所定の位置にボンディング接続された
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、パワーモジュール等の半導体モジュール
として完成する。
【００３５】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。例えば、上述の実施
の形態の例ではセラミック基板１がアルミニウム質焼結
体で形成された例を示したが、電子部品７が多量の熱を
発し、この熱を効率良く除去したい場合には、セラミッ
ク基板１を熱伝導率が60Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高い窒化アル
ミニウム質焼結体や窒化珪素質焼結体で形成すればよ
く、金属回路板４に高速で電気信号を伝播させたい場合
にはセラミック基板１を誘電率の低いムライト質焼結体
で形成すればよい。
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。例えば、上述の実施
の形態の例ではセラミック基板１がアルミニウム質焼結
体で形成された例を示したが、電子部品７が多量の熱を
発し、この熱を効率良く除去したい場合には、セラミッ
ク基板１を熱伝導率が60Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高い窒化アル
ミニウム質焼結体や窒化珪素質焼結体で形成すればよ
く、金属回路板４に高速で電気信号を伝播させたい場合
にはセラミック基板１を誘電率の低いムライト質焼結体
で形成すればよい。
【００３６】また、上述の実施の形態の例ではセラミッ
ク基板１の表面に予めメタライズ金属層２を被着させて
おき、このメタライズ金属層２に金属回路板４や金属部
材５をロウ付けしてセラミック回路基板となしたが、セ
ラミック基板１の表面に、例えば銀−銅共晶合金にチタ
ンやジルコニウム・ハフニウムおよび／またはその水素
化物の少なくとも１種を２〜５重量％添加した活性金属
ロウ材を介して直接金属回路板４や金属部材５を取着さ
せてセラミック回路基板を形成してもよい。
ク基板１の表面に予めメタライズ金属層２を被着させて
おき、このメタライズ金属層２に金属回路板４や金属部
材５をロウ付けしてセラミック回路基板となしたが、セ
ラミック基板１の表面に、例えば銀−銅共晶合金にチタ
ンやジルコニウム・ハフニウムおよび／またはその水素
化物の少なくとも１種を２〜５重量％添加した活性金属
ロウ材を介して直接金属回路板４や金属部材５を取着さ
せてセラミック回路基板を形成してもよい。
【００３７】また、上述の実施の形態の例ではセラミッ
ク基板１にロウ材３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４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
ターンおよび貫通溝８の形成を行なってもよい。
ク基板１にロウ材３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４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
ターンおよび貫通溝８の形成を行なってもよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明のセラミック回路基板によれば、
金属回路板の電子部品が搭載される部位の間に半田の拡
がりを防止する貫通溝を設けたことから、金属回路板に
電子部品を半田を介して搭載する際に、貫通溝によって
半田の流れ出しが有効に防止されるため、金属回路板上
に搭載される電子部品の搭載ずれが防止され、ワイヤボ
ンディングによる電子部品とセラミック回路基板との接
続が確実となり、その結果、電子部品を常に正常かつ安
定に作動させることが可能となる。
金属回路板の電子部品が搭載される部位の間に半田の拡
がりを防止する貫通溝を設けたことから、金属回路板に
電子部品を半田を介して搭載する際に、貫通溝によって
半田の流れ出しが有効に防止されるため、金属回路板上
に搭載される電子部品の搭載ずれが防止され、ワイヤボ
ンディングによる電子部品とセラミック回路基板との接
続が確実となり、その結果、電子部品を常に正常かつ安
定に作動させることが可能となる。
【００３９】また、本発明のセラミック回路基板によれ
ば、半田の拡がりを防止する貫通溝を、半田を介して搭
載される電子部品の外辺から0.1ｍｍ以上離したところ
に設け、溝の幅を0.3〜0.8ｍｍとすると、金属回路板上
に搭載される電子部品の搭載部分の半田のフィレットが
適正に形成され、セルフアライメント効果が働いて電子
部品の搭載ずれがより有効に防止され、また、半田の流
れ拡がりがより有効に防止されて電子部品の搭載ずれが
発生せず、ワイヤボンディングの位置精度が安定し、ワ
イヤボンディングによる電子部品とセラミック回路基板
との接続が確実となり、その結果、電子部品を信頼性よ
く、安定して作動させることが可能となる。
ば、半田の拡がりを防止する貫通溝を、半田を介して搭
載される電子部品の外辺から0.1ｍｍ以上離したところ
に設け、溝の幅を0.3〜0.8ｍｍとすると、金属回路板上
に搭載される電子部品の搭載部分の半田のフィレットが
適正に形成され、セルフアライメント効果が働いて電子
部品の搭載ずれがより有効に防止され、また、半田の流
れ拡がりがより有効に防止されて電子部品の搭載ずれが
発生せず、ワイヤボンディングの位置精度が安定し、ワ
イヤボンディングによる電子部品とセラミック回路基板
との接続が確実となり、その結果、電子部品を信頼性よ
く、安定して作動させることが可能となる。
【図１】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の一
例を示す平面図である。
例を示す平面図である。
【図２】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の一
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
１・・・・・・・・・セラミック基板
２・・・・・・・・・メタライズ金属層
３・・・・・・・・・ロウ材
４・・・・・・・・・金属回路板
５・・・・・・・・・金属部材
６・・・・・・・・・半田
７・・・・・・・・・電子部品
８・・・・・・・・・貫通溝
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミック基板の上面に金属回路板を取
着して成り、該金属回路板上に複数の電子部品が半田を
介して搭載されるセラミック回路基板であって、前記金
属回路板の前記電子部品が搭載される部位の間に前記半
田の拡がりを防止する貫通溝を設けたことを特徴とする
セラミック回路基板。 - 【請求項２】 前記貫通溝は、搭載される前記電子部品
の外辺から0.1ｍｍ以上離したところに設けられ、溝の
幅が0.3〜0.8ｍｍとされていることを特徴とする請求項
１記載のセラミック回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001289023A JP2003100983A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | セラミック回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001289023A JP2003100983A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | セラミック回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100983A true JP2003100983A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=19111580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001289023A Pending JP2003100983A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | セラミック回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003100983A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010050415A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板及びその製造方法 |
| US7943844B2 (en) | 2005-02-15 | 2011-05-17 | Yamaha Corporation | Thermoelectric module and manufacturing method for same |
| WO2019219536A1 (de) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | Robert Bosch Gmbh | Kontaktanordnung, elektronikbaugruppe umfassend die kontaktanordnung und verfahren zur ausbildung der kontaktanordnung |
| DE112020002845T5 (de) | 2020-01-07 | 2022-03-03 | Fuji Electric Co., Ltd. | Halbleitervorrichtung |
| US12009310B2 (en) | 2020-01-07 | 2024-06-11 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001289023A patent/JP2003100983A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7943844B2 (en) | 2005-02-15 | 2011-05-17 | Yamaha Corporation | Thermoelectric module and manufacturing method for same |
| US8084191B2 (en) | 2005-02-15 | 2011-12-27 | Japan Corporation | Thermoelectric module and manufacturing method for same |
| JP2010050415A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板及びその製造方法 |
| WO2019219536A1 (de) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | Robert Bosch Gmbh | Kontaktanordnung, elektronikbaugruppe umfassend die kontaktanordnung und verfahren zur ausbildung der kontaktanordnung |
| DE112020002845T5 (de) | 2020-01-07 | 2022-03-03 | Fuji Electric Co., Ltd. | Halbleitervorrichtung |
| US12009310B2 (en) | 2020-01-07 | 2024-06-11 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
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