JP2003133662A - セラミック回路基板 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素子の発熱によるセラミック回路基板
の反りによって、セラミック回路基板と放熱部材間の伝
熱性組成物に気泡が侵入し、放熱性が劣化するのを解消
すること。 【解決手段】 セラミック基板２の上面に金属回路板３
を、下面に金属回路板３と対向するダミー金属回路板４
を取着して成り、ダミー金属回路板４が伝熱性組成物５
を介して放熱部材６に実装されるセラミック回路基板１
であって、ダミー金属回路板４は、放熱部材６側の面が
平坦であり、回路間と対向する部位の厚みが0.05ｍｍ以
上で金属回路板３に対向する部位の厚みより薄く、かつ
金属回路板３の厚みの半分以下であり、金属回路板３と
対向する部位でセラミック基板２に取着されている。ダ
ミー金属回路板4の回路間に対応する隙間に気泡が侵入
するのを防ぎ、熱負荷による基板の変形を抑制する。
の反りによって、セラミック回路基板と放熱部材間の伝
熱性組成物に気泡が侵入し、放熱性が劣化するのを解消
すること。 【解決手段】 セラミック基板２の上面に金属回路板３
を、下面に金属回路板３と対向するダミー金属回路板４
を取着して成り、ダミー金属回路板４が伝熱性組成物５
を介して放熱部材６に実装されるセラミック回路基板１
であって、ダミー金属回路板４は、放熱部材６側の面が
平坦であり、回路間と対向する部位の厚みが0.05ｍｍ以
上で金属回路板３に対向する部位の厚みより薄く、かつ
金属回路板３の厚みの半分以下であり、金属回路板３と
対向する部位でセラミック基板２に取着されている。ダ
ミー金属回路板4の回路間に対応する隙間に気泡が侵入
するのを防ぎ、熱負荷による基板の変形を抑制する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基板に
金属回路板を接合した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回路基板が用いられて
いる。 【０００３】図３に従来のセラミック回路基板を用いた
半導体モジュールの例を断面図で示す。図３において、
11はセラミック回路基板を示し、このセラミック回路基
板11は、セラミック基板12と、その上面に取着された複
数の金属回路板13と、セラミック基板12の下面にこれら
金属回路板13と対向させて取着された金属板14とから構
成されている。そして、このようなセラミック回路基板
11は、金属回路板13上には半導体素子17等の電子部品が
搭載され、放熱部材16上に金属板14との間に伝熱性組成
物15を介在させて接合実装されることにより、半導体モ
ジュールとして使用される。 【０００４】かかるセラミック回路基板11は、酸化アル
ミニウム質焼結体から成るセラミック基板12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。 【０００５】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。 【０００６】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12を形成
する。 【０００７】次に、セラミック基板12上にロウ材ペース
トを間に挟んで銅等から成る複数の金属回路板13を載置
し、一方、これに対向するセラミック基板12の下面には
同様にロウ材ペーストを間に挟んで銅等から成る金属板
14を配置する。 【０００８】そして最後に、セラミック基板12と金属回
路板13との間およびセラミック基板12と金属板14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12と金属回路板13とを、およびセラミック基
板12と金属板14とを接合することによって製作される。 【０００９】このように製作されたセラミック回路基板
11は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transisto
r）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor - F
ield Effect Transistor）等の半導体素子17等の電子部
品を半田等の接着剤を介して接合した後、例えば、アル
ミニウム等の放熱部材16に半田で接合されることによ
り、半導体素子17の動作時の発熱を良好に放熱させる半
導体モジュールとなる。 【００１０】しかしながら、セラミック回路基板11（熱
膨張係数が約３〜10×10-6／℃）と放熱部材16（熱膨張
係数が約18〜23×10-6／℃）の熱膨張係数が大きく相違
することから、セラミック回路基板11と放熱部材16との
間の半田にクラックが発生し、剥離が生じて信頼性が著
しく劣化する場合がある。このため、半田に変えてグリ
ース状の伝熱性組成物15を介してセラミック回路基板11
と放熱部材16とを接合実装する構成が採用されている。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パワー
トランジスタモジュール等の半導体モジュールにおいて
は、大電流を流せるように金属回路板13の厚さを0.3〜
0.5ｍｍと厚くしている場合が多いため、半導体素子17
が発熱するとその温度上昇によってセラミック基板12が
反り、変形しやすいという問題点があった。すなわち、
熱膨張率が大きく異なるセラミック基板12と金属回路板
13とを接合すると、接合後の冷却過程や半導体素子のス
イッチングによる冷熱サイクルの付加により、両者の熱
膨張差に起因する熱応力が発生する。この熱応力は接合
部付近のセラミック基板12側に圧縮および引張りの残留
応力分布として存在し、特に金属回路板13の外周端部と
近接するセラミック部分に残留応力の主応力が作用す
る。この残留応力は、半導体素子17のスイッチングによ
る冷熱サイクル（以下、パワーサイクルと呼ぶ）の付加
により開放されるため、例えば、セラミック基板12が変
形して、周縁部が上側に変形する。すると、金属板14と
放熱部材16との間で伝熱性組成物15の端部がコ字状に凹
み、次にセラミック基板12の変形が戻ると伝熱性組成物
15の端部も元に戻り、端部に発生した凹み部分が閉じて
金属板14と放熱部材16との間の伝熱性組成物15に気泡
（空気）が侵入することとなる。 【００１２】その結果、半導体素子17からの放熱経路が
遮断され、良好な熱放散を行なえなくなってしまい、半
導体素子17に熱破壊や特性の劣化を招来して半導体素子
17を安定に信頼性よく作動させることができなくなると
いう問題点を有していた。 【００１３】本発明は上記問題点に鑑み完成されたもの
で、その目的は、セラミック回路基板を放熱部材へ実装
する際の伝熱性組成物への気泡の巻き込みを防止し、ま
たパワーサイクルにおけるセラミック回路基板の変形を
抑制して、放熱性を改善したセラミック回路基板を提供
することにある。 【００１４】 【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、下面に
前記金属回路板およびその回路間と対向するダミー金属
回路板を取着して成り、該ダミー金属回路板が伝熱性組
成物を介して放熱部材に実装されるセラミック回路基板
であって、前記ダミー金属回路板は、前記放熱部材側の
面が平坦であり、前記回路間と対向する部位の厚みが0.
05ｍｍ以上で前記金属回路板に対向する部位の厚みより
薄く、かつ前記金属回路板の厚みの半分以下であり、前
記金属回路板と対向する部位で前記セラミック基板に取
着されていることを特徴とするものである。 【００１５】本発明のセラミック回路基板によれば、金
属回路板に対向させて取着されたダミー金属回路板の放
熱部材側の面が平坦であることから、セラミック回路基
板を放熱部材に伝熱性組成物を介して接合する際に、ダ
ミー金属回路板の回路間に対応する隙間に気泡が入り込
むことがなくなり、また、熱伝導率が相対的に低い伝熱
性組成物を薄くして接合することが可能となるため、熱
抵抗の増加を防ぐことができる。その結果、放熱性を改
善したセラミック回路基板を提供することができる。 【００１６】また、本発明のセラミック回路基板によれ
ば、ダミー金属回路板が、回路間と対向する部位の厚み
が0.05ｍｍ以上で金属回路板に対向する部位の厚みより
薄く、かつ金属回路板の厚みの半分以下であり、金属回
路板と対向する部位でセラミック基板に取着されている
ことから、このダミー金属回路板が補強材として働き、
セラミック回路基板の曲げ強度を強化して熱的・機械的
応力に起因するクラックや割れの発生を防止することが
でき、その結果として、クラックに起因する絶縁不良を
防止して製品の信頼性を向上させることが可能となる。 【００１７】このような構成により、放熱特性が良好で
あり、パワーサイクルによる放熱特性の劣化がなく、金
属回路板上に搭載される半導体素子等の電子部品を長期
にわたり安定して作動させることができるものとなる。 【００１８】 【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。 【００１９】図１は、本発明のセラミック回路基板１を
用いた半導体モジュールの一例を示す断面図であり、２
はセラミック基板、３は金属回路板、４はダミー金属回
路板、５は伝熱性組成物、６は放熱部材、７は電子部品
としての半導体素子である。 【００２０】セラミック基板２は、金属回路板３および
ダミー金属回路板４を支持する支持部材として機能し、
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体・ムライト（３
Ａｌ 2Ｏ3・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（Ｓｉ3Ｎ4）質焼結体等のセラミック材料で形成さ
れている。 【００２１】セラミック基板２は、例えば、窒化珪素質
焼結体で形成されている場合であれば、まず窒化珪素粉
末に希土類酸化物粉末や酸化アルミニウム粉末等の焼結
助剤を添加・混合して窒化珪素焼結体原料粉末を調整す
る。次いで、窒化珪素焼結体原料粉末に有機バインダお
よび分散媒を添加・混合してペースト化し、このペース
トをドクターブレード法等の通常の成形法でシート状に
成形して窒化珪素グリーンシートを作製する。このよう
な窒化珪素グリーンシートを必要枚数積層し、プレス加
工等を施して圧着（加圧接着）して窒化珪素成形体を作
製する。この後、窒化珪素成形体を空気中もしくは窒素
雰囲気等の非酸化性雰囲気中で脱脂処理した後、窒素雰
囲気等の非酸化性雰囲気中で焼成して、目的とするセラ
ミック基板２を得る。 【００２２】セラミック基板２は、機械的強度が強く、
高靭性な窒化珪素質焼結体が好ましい。また、金属回路
板上に搭載される半導体素子等の電子部品が発生する熱
を金属回路板から金属板へと有効に伝導して放散させ、
セラミック回路基板１の放熱特性を向上させるために
は、セラミック基板２の熱伝導率が少なくとも60Ｗ／ｍ
Ｋ以上であることが好ましく、特に80Ｗ／ｍＫ以上、さ
らには100Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。 【００２３】また、セラミック基板２は、セラミック回
路基板１の機械的強度を向上させ、放熱特性を劣化させ
ないためには、その厚みを0.2〜1.0ｍｍとすることが好
ましい。0.2ｍｍ未満では、セラミック基板２と金属回
路板３およびダミー金属回路板４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２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、半
導体素子７から発生する熱を良好に放熱部材６に伝達す
ることが困難となる傾向がある。 【００２４】本発明のセラミック回路基板１は、上記の
ように製造したセラミック基板２の上面および下面に、
直接接合法や活性金属法を用いて導電性を有する銅やア
ルミニウム等の金属材料から成る金属回路板３および金
属回路板３およびその回路間に対応する形状で対向させ
て配置したダミー金属回路板４をそれぞれ一体に接合し
て製造される。 【００２５】例えば、活性金属法を用いる場合であれ
ば、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種からなる活性金属粉末
を２〜５重量％添加した活性金属ロウ材に、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２の上下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３およびダミー金属回路板
４に対応させた所定パターンに印刷する。 【００２６】その後、金属回路板３およびダミー金属回
路板４を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もしくは還元雰囲気中で、
所定温度（銀ロウの場合は約900℃、アルミニウムロウ
材の場合は約600℃）で加熱処理し、活性金属ロウ材を
溶融させて、セラミック基板２の上下面と金属回路板３
およびダミー金属回路板４とを接合させる。これによ
り、セラミック基板２の上下面に金属回路板３およびダ
ミー金属回路板４が取着されることとなる。 【００２７】銅やアルミニウム等から成る金属回路板３
およびダミー金属回路板４は、銅やアルミニウム等のイ
ンゴット（塊）に圧延加工法や抜き打ち加工法等従来周
知の金属加工法を施すことによって、例えば、標準の厚
さが0.5ｍｍで、回路パターンの形状または回路パター
ンおよびその回路間の形状に対応する所定のパターン形
状に製作される。金属回路板３およびダミー金属回路板
４の標準の厚さは、大電流による金属回路板３の発熱を
抑制し、金属回路板３と窒化珪素板等から成るセラミッ
ク基板２の接合時に接合界面に発生する熱負荷によるク
ラックを抑制するためには、0.1〜1.0ｍｍであることが
好ましい。厚みが0.1ｍｍ未満では、金属回路板３の電
気抵抗が大きくなるため半導体素子７からの高電流信号
を伝播しにくくなる傾向がある。他方、1.0ｍｍを超え
ると、セラミック基板２と金属回路板３およびダミー金
属回路板４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２に割れ等が発生しやすくなる傾向があ
る。 【００２８】金属回路板３およびダミー金属回路板４
は、銅から成る場合、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銅中に存在す
る酸素により酸化されることなくロウ材との濡れ性が良
好となるので、セラミック基板２とのロウ材を介しての
接合が強固になる。したがって、金属回路板３およびダ
ミー金属回路板４は、これを無酸素銅で形成しておくこ
とが好ましい。 【００２９】金属回路板３およびダミー金属回路板４の
標準の厚みと材質は、活性金属ロウ付け時や半導体素子
７等の電子部品搭載のための半田リフロー時の加熱によ
る反りを抑制するために、同じ厚み・同じ材質にするこ
とが好ましい。 【００３０】また、金属回路板３は、その表面にニッケ
ルから成る良導電性で、かつ耐蝕性およびロウ材との濡
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３と外部電気回路との電気的接続を良好とす
ることができるとともに、金属回路板３に半導体素子７
等の電子部品を半田を介して強固に接着させることがで
きる。従って、金属回路板３は、その表面にニッケルか
ら成る良導電性で、かつ耐蝕性およびロウ材との濡れ性
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。 【００３１】ダミー金属回路板４とセラミック基板２と
の接合位置は、金属回路板３とセラミック基板２との接
合位置と対応しており、また、ダミー金属回路板４の標
準の厚み、すなわち金属回路板３の回路間の位置に対応
する部位を除いた厚みは、金属回路板３の厚みと同等以
下である。上面に金属回路板３が取着されているセラミ
ック基板２の下面に、対応する金属回路板３と対向させ
て、ダミー金属回路板４をセラミック基板２を介して金
属回路板３と上下で対称的な位置（金属回路板３と対向
する位置）に取着したことから、金属回路板３に搭載さ
れた半導体素子７が動作発熱しても、セラミック基板２
と金属回路板３およびダミー金属回路板４との間の熱膨
張係数の相違に起因する反りの発生が抑制される。ま
た、ダミー金属回路板４の放熱部材６側の面は放熱部材
６に対して平坦になっているため、伝熱性組成物５に気
泡（空気）の侵入がなくなって良好に放熱部材６に伝熱
させることができ、信頼性の高い半導体モジュールを得
ることができるセラミック回路基板１となる。 【００３２】本発明のセラミック回路基板１において
は、金属回路板３の回路間の位置に対応する部位、すな
わち回路間と対向する部位のダミー金属回路板４の厚み
は、0.05ｍｍ以上で金属回路板３に対向する部位の厚み
より薄く、かつ金属回路板３の厚みの半分以下であり、
このような厚みを有して放熱部材６に対して面一になっ
ている。金属回路板３の回路間と対向する厚みが0.05ｍ
ｍ未満では強度が弱くなり、セラミック回路基板１を放
熱部材６に実装した際の基板のたわみや、セラミック回
路基板１とダミー金属回路板４の接合時の熱負荷により
変形し、平坦度が保てなくなる可能性がある。他方、こ
の厚みが金属回路板３の厚みの半分より大きくなると、
ダミー金属回路板４がセラミック基板２に与える熱応力
が、金属回路板３がセラミック基板２に与える熱応力と
比較して大きくなるため、パワーサイクルの付加により
セラミック基板２の変形が生じ、伝熱性組成物５に気泡
（空気）が侵入することになる。また、セラミック回路
基板１の反りが大きくなり、金属回路板３およびダミー
金属回路板４を接合したときに発生する応力により、セ
ラミック基板２に割れ等が発生しやすくなる傾向があ
る。従って、金属回路板３の回路間に対向する部位のダ
ミー金属回路板４の厚みは、0.05ｍｍ以上で金属回路板
３に対向する部位の厚みより薄く、かつ金属回路板３の
厚みの半分以下であり、このような厚みを有して放熱部
材６に対して面一であることより、セラミック回路基板
１の下面は平坦となり、セラミック回路基板１を放熱部
材６に伝熱性組成物５を介して接合する際に、ダミー金
属回路板４の隙間に気泡が入り込むことがなくなり、セ
ラミック回路基板１と放熱部材６との間の熱抵抗の増加
を防ぐことができる。 【００３３】また、ダミー金属回路板４は放熱部材６に
対して面一であるため、セラミック回路基板１を補強す
ることになり、セラミック基板２の曲げ強度を強化し、
熱的・機械的応力に起因するクラックや割れの発生を防
止することができ、その結果としてクラックに起因する
絶縁不良を防止することが可能となる。 【００３４】上記のようにして作製されたセラミック回
路基板１の上面の金属回路板３の所定の位置に半導体素
子７等の電子部品を半田等を介して接合し、アルミニウ
ム等のボンディングワイヤ８等で電気的に接続して、グ
リース状の伝熱性組成物５を介して放熱部材６に接着す
ることにより、図１に示すような半導体モジュールが完
成する。 【００３５】 【実施例】以下、実施例および比較例をあげて、さらに
具体的に本発明を説明する。 【００３６】セラミック回路基板１において、セラミッ
ク基板２に厚み0.32ｍｍの窒化珪素を用い、金属回路板
３およびダミー金属回路板４にそれぞれの厚みが0.5ｍ
ｍの銅を使用した。なお、ダミー金属回路板４は、金属
回路板３の回路間に対向する部位において厚みが0.1ｍ
ｍになるようにエッチングしてある。これらを活性金属
ロウ材を用いてセラミック基板２の上下面にそれぞれ接
合後、エッチングにより金属回路板３の不要な金属部分
を除去して回路配線パターンを形成し、図１に示すよう
な構成の本発明のセラミック回路基板１によるサンプル
（以下、実施例という）を作製した。 【００３７】また、比較例として、実施例と各構成部材
の厚みが同一であり、金属回路板３のパターン形状は実
施例と同一とし、ダミー金属回路板４はパターン形成を
せずに全面ベタ面とした、図３に示すようなセラミック
回路基板11によるサンプル（以下、比較例という）を作
製した。 【００３８】そして、上記の２種類の基板を用いてパワ
ーサイクル試験を行なった。試験方法として、初めの１
サイクルに半導体素子がＯＮ後５秒間で125℃まで上昇
し、ＯＦＦ後15秒間で25℃まで下降するように印加電流
を初期設定し、これを連続で繰り返して行ない、各サイ
クルにおいて半導体素子がＯＮ時の、温度ピークに達し
た時点の半導体素子の温度とセラミック回路基板の下面
の温度との温度差を印加電力で割って熱抵抗を求めた。
このパワーサイクル試験の結果を図２に線図で示す。 【００３９】図２において、横軸はパワーサイクル数
（単位：回）を、縦軸は実施例のサンプルにおけるパワ
ーサイクル試験開始時の熱抵抗を100（％）とした時の
比率を示しており、白丸は実施例の結果を、黒四角は比
較例の結果をそれぞれ特性曲線とともに示している。こ
の結果によれば、熱抵抗が低いほど放熱特性に優れるこ
とを示し、またサイクル数が増えても熱抵抗が変化せず
安定している場合、長期の実装信頼性に優れると判断で
きる。 【００４０】図２に示す結果より分かるように、比較例
においては、下面の金属板14を銅板厚みが上面の金属回
路板13と同じ厚みでベタ面としたため、金属板14とセラ
ミック基板12との接合部に発生する残留応力が大きくな
り、セラミック回路基板11の反りが大きくなる結果、伝
熱性組成物15の厚みが厚くなるため、試験前の熱抵抗が
上昇した。また、パワーサイクル数が進むほど、セラミ
ック回路基板11の変形により伝熱性組成物15に気泡が侵
入し、セラミック回路基板11と放熱部材16との接着が悪
くなるため、熱抵抗の劣化が生じた。 【００４１】これに対し、実施例においては、試験開始
前の熱抵抗において、および試験後の熱抵抗において
も、良好な結果が得られた。 【００４２】このように、本発明のセラミック回路基板
１においては、セラミック回路基板１の変形が抑制さ
れ、ダミー金属回路板４は放熱部材６に対して平坦であ
るため、伝熱性組成物５への気泡の侵入がなくなり、熱
特性の劣化が生じない。さらには、セラミック回路基板
１の下面が平坦になるため伝熱性組成物５の厚みを薄く
でき、熱特性を向上させることが可能となる。 【００４３】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
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２に活性金属ロウ材を介して
直接に金属回路板３・ダミー金属回路板４をロウ付けし
てセラミック回路基板１を形成したが、これをセラミッ
ク基板２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、メタライズ金属
層に金属回路板３・ダミー金属回路板４をロウ材を介し
て取着させてセラミック回路基板１を形成してもよい。 【００４４】また、上述の実施の形態の例ではセラミッ
ク基板２に活性金属ロウ材を介してあらかじめ回路配線
のパターン形状に形成された金属回路板３をロウ付けし
たが、セラミック基板２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
路配線のパターン形成を行なってもよい。 【００４５】さらには、ダミー金属回路板４を、エッチ
ングにより金属回路板３の回路間に対応する回路パター
ンを形成後、これをベタ面の金属板に半田等を用いて接
合することによって形成してもよい。 【００４６】 【発明の効果】本発明のセラミック回路基板によれば、
セラミック基板の上面に金属回路板を、下面に金属回路
板と対向するダミー金属回路板を取着して成り、このダ
ミー金属回路板が伝熱性組成物を介して放熱部材に実装
されるセラミック回路基板であって、ダミー金属回路板
は、放熱部材側の面が平坦であり、金属回路板の回路間
と対向する部位における厚みが0.05ｍｍ以上で金属回路
板に対向する部位の厚みより薄く、かつ金属回路板の厚
みの半分以下であることから、セラミック回路基板のダ
ミー金属回路板側の下面が平坦になるので、セラミック
回路基板を放熱部材に伝熱性組成物を介して接合する際
に、ダミー金属回路板の回路間に対応する隙間に気泡が
入り込むことがなくなり、また、ダミー金属回路板側の
下面が平坦になっているので熱伝導率が相対的に低い伝
熱性組成物を薄くして接合することが可能となるため、
熱抵抗の増加を防ぐことができ、放熱特性が向上し、安
定する。その結果、放熱性を改善したセラミック回路基
板を提供することができる。 【００４７】さらに、ダミー金属回路板は、金属回路板
と同一の回路パターンでなく、金属回路板と対向する部
位でセラミック基板に取着されているとともに、放熱部
材側において面一につながっているため、セラミック基
板の曲げ強度を強化して熱的・機械的応力に起因するク
ラックや割れの発生を防止することができ、その結果と
して、クラックに起因する絶縁不良を防止して製品の信
頼性を向上させることが可能となる。 【００４８】このような構成により、放熱特性が良好で
あり、パワーサイクルによる放熱特性の劣化がなく、金
属回路板上に搭載される半導体素子等の電子部品を長期
にわたり安定して作動させることができるものとなる。 【００４９】以上により、本発明によれば、セラミック
回路基板を放熱部材へ実装する際の伝熱性組成物への気
泡の巻き込みを防止し、またパワーサイクルにおけるセ
ラミック回路基板の変形を抑制して、放熱性を改善した
セラミック回路基板を提供することができた。
金属回路板を接合した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回路基板が用いられて
いる。 【０００３】図３に従来のセラミック回路基板を用いた
半導体モジュールの例を断面図で示す。図３において、
11はセラミック回路基板を示し、このセラミック回路基
板11は、セラミック基板12と、その上面に取着された複
数の金属回路板13と、セラミック基板12の下面にこれら
金属回路板13と対向させて取着された金属板14とから構
成されている。そして、このようなセラミック回路基板
11は、金属回路板13上には半導体素子17等の電子部品が
搭載され、放熱部材16上に金属板14との間に伝熱性組成
物15を介在させて接合実装されることにより、半導体モ
ジュールとして使用される。 【０００４】かかるセラミック回路基板11は、酸化アル
ミニウム質焼結体から成るセラミック基板12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。 【０００５】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。 【０００６】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12を形成
する。 【０００７】次に、セラミック基板12上にロウ材ペース
トを間に挟んで銅等から成る複数の金属回路板13を載置
し、一方、これに対向するセラミック基板12の下面には
同様にロウ材ペーストを間に挟んで銅等から成る金属板
14を配置する。 【０００８】そして最後に、セラミック基板12と金属回
路板13との間およびセラミック基板12と金属板14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12と金属回路板13とを、およびセラミック基
板12と金属板14とを接合することによって製作される。 【０００９】このように製作されたセラミック回路基板
11は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transisto
r）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor - F
ield Effect Transistor）等の半導体素子17等の電子部
品を半田等の接着剤を介して接合した後、例えば、アル
ミニウム等の放熱部材16に半田で接合されることによ
り、半導体素子17の動作時の発熱を良好に放熱させる半
導体モジュールとなる。 【００１０】しかしながら、セラミック回路基板11（熱
膨張係数が約３〜10×10-6／℃）と放熱部材16（熱膨張
係数が約18〜23×10-6／℃）の熱膨張係数が大きく相違
することから、セラミック回路基板11と放熱部材16との
間の半田にクラックが発生し、剥離が生じて信頼性が著
しく劣化する場合がある。このため、半田に変えてグリ
ース状の伝熱性組成物15を介してセラミック回路基板11
と放熱部材16とを接合実装する構成が採用されている。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パワー
トランジスタモジュール等の半導体モジュールにおいて
は、大電流を流せるように金属回路板13の厚さを0.3〜
0.5ｍｍと厚くしている場合が多いため、半導体素子17
が発熱するとその温度上昇によってセラミック基板12が
反り、変形しやすいという問題点があった。すなわち、
熱膨張率が大きく異なるセラミック基板12と金属回路板
13とを接合すると、接合後の冷却過程や半導体素子のス
イッチングによる冷熱サイクルの付加により、両者の熱
膨張差に起因する熱応力が発生する。この熱応力は接合
部付近のセラミック基板12側に圧縮および引張りの残留
応力分布として存在し、特に金属回路板13の外周端部と
近接するセラミック部分に残留応力の主応力が作用す
る。この残留応力は、半導体素子17のスイッチングによ
る冷熱サイクル（以下、パワーサイクルと呼ぶ）の付加
により開放されるため、例えば、セラミック基板12が変
形して、周縁部が上側に変形する。すると、金属板14と
放熱部材16との間で伝熱性組成物15の端部がコ字状に凹
み、次にセラミック基板12の変形が戻ると伝熱性組成物
15の端部も元に戻り、端部に発生した凹み部分が閉じて
金属板14と放熱部材16との間の伝熱性組成物15に気泡
（空気）が侵入することとなる。 【００１２】その結果、半導体素子17からの放熱経路が
遮断され、良好な熱放散を行なえなくなってしまい、半
導体素子17に熱破壊や特性の劣化を招来して半導体素子
17を安定に信頼性よく作動させることができなくなると
いう問題点を有していた。 【００１３】本発明は上記問題点に鑑み完成されたもの
で、その目的は、セラミック回路基板を放熱部材へ実装
する際の伝熱性組成物への気泡の巻き込みを防止し、ま
たパワーサイクルにおけるセラミック回路基板の変形を
抑制して、放熱性を改善したセラミック回路基板を提供
することにある。 【００１４】 【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、下面に
前記金属回路板およびその回路間と対向するダミー金属
回路板を取着して成り、該ダミー金属回路板が伝熱性組
成物を介して放熱部材に実装されるセラミック回路基板
であって、前記ダミー金属回路板は、前記放熱部材側の
面が平坦であり、前記回路間と対向する部位の厚みが0.
05ｍｍ以上で前記金属回路板に対向する部位の厚みより
薄く、かつ前記金属回路板の厚みの半分以下であり、前
記金属回路板と対向する部位で前記セラミック基板に取
着されていることを特徴とするものである。 【００１５】本発明のセラミック回路基板によれば、金
属回路板に対向させて取着されたダミー金属回路板の放
熱部材側の面が平坦であることから、セラミック回路基
板を放熱部材に伝熱性組成物を介して接合する際に、ダ
ミー金属回路板の回路間に対応する隙間に気泡が入り込
むことがなくなり、また、熱伝導率が相対的に低い伝熱
性組成物を薄くして接合することが可能となるため、熱
抵抗の増加を防ぐことができる。その結果、放熱性を改
善したセラミック回路基板を提供することができる。 【００１６】また、本発明のセラミック回路基板によれ
ば、ダミー金属回路板が、回路間と対向する部位の厚み
が0.05ｍｍ以上で金属回路板に対向する部位の厚みより
薄く、かつ金属回路板の厚みの半分以下であり、金属回
路板と対向する部位でセラミック基板に取着されている
ことから、このダミー金属回路板が補強材として働き、
セラミック回路基板の曲げ強度を強化して熱的・機械的
応力に起因するクラックや割れの発生を防止することが
でき、その結果として、クラックに起因する絶縁不良を
防止して製品の信頼性を向上させることが可能となる。 【００１７】このような構成により、放熱特性が良好で
あり、パワーサイクルによる放熱特性の劣化がなく、金
属回路板上に搭載される半導体素子等の電子部品を長期
にわたり安定して作動させることができるものとなる。 【００１８】 【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。 【００１９】図１は、本発明のセラミック回路基板１を
用いた半導体モジュールの一例を示す断面図であり、２
はセラミック基板、３は金属回路板、４はダミー金属回
路板、５は伝熱性組成物、６は放熱部材、７は電子部品
としての半導体素子である。 【００２０】セラミック基板２は、金属回路板３および
ダミー金属回路板４を支持する支持部材として機能し、
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体・ムライト（３
Ａｌ 2Ｏ3・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（Ｓｉ3Ｎ4）質焼結体等のセラミック材料で形成さ
れている。 【００２１】セラミック基板２は、例えば、窒化珪素質
焼結体で形成されている場合であれば、まず窒化珪素粉
末に希土類酸化物粉末や酸化アルミニウム粉末等の焼結
助剤を添加・混合して窒化珪素焼結体原料粉末を調整す
る。次いで、窒化珪素焼結体原料粉末に有機バインダお
よび分散媒を添加・混合してペースト化し、このペース
トをドクターブレード法等の通常の成形法でシート状に
成形して窒化珪素グリーンシートを作製する。このよう
な窒化珪素グリーンシートを必要枚数積層し、プレス加
工等を施して圧着（加圧接着）して窒化珪素成形体を作
製する。この後、窒化珪素成形体を空気中もしくは窒素
雰囲気等の非酸化性雰囲気中で脱脂処理した後、窒素雰
囲気等の非酸化性雰囲気中で焼成して、目的とするセラ
ミック基板２を得る。 【００２２】セラミック基板２は、機械的強度が強く、
高靭性な窒化珪素質焼結体が好ましい。また、金属回路
板上に搭載される半導体素子等の電子部品が発生する熱
を金属回路板から金属板へと有効に伝導して放散させ、
セラミック回路基板１の放熱特性を向上させるために
は、セラミック基板２の熱伝導率が少なくとも60Ｗ／ｍ
Ｋ以上であることが好ましく、特に80Ｗ／ｍＫ以上、さ
らには100Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。 【００２３】また、セラミック基板２は、セラミック回
路基板１の機械的強度を向上させ、放熱特性を劣化させ
ないためには、その厚みを0.2〜1.0ｍｍとすることが好
ましい。0.2ｍｍ未満では、セラミック基板２と金属回
路板３およびダミー金属回路板４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２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、半
導体素子７から発生する熱を良好に放熱部材６に伝達す
ることが困難となる傾向がある。 【００２４】本発明のセラミック回路基板１は、上記の
ように製造したセラミック基板２の上面および下面に、
直接接合法や活性金属法を用いて導電性を有する銅やア
ルミニウム等の金属材料から成る金属回路板３および金
属回路板３およびその回路間に対応する形状で対向させ
て配置したダミー金属回路板４をそれぞれ一体に接合し
て製造される。 【００２５】例えば、活性金属法を用いる場合であれ
ば、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種からなる活性金属粉末
を２〜５重量％添加した活性金属ロウ材に、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２の上下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３およびダミー金属回路板
４に対応させた所定パターンに印刷する。 【００２６】その後、金属回路板３およびダミー金属回
路板４を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もしくは還元雰囲気中で、
所定温度（銀ロウの場合は約900℃、アルミニウムロウ
材の場合は約600℃）で加熱処理し、活性金属ロウ材を
溶融させて、セラミック基板２の上下面と金属回路板３
およびダミー金属回路板４とを接合させる。これによ
り、セラミック基板２の上下面に金属回路板３およびダ
ミー金属回路板４が取着されることとなる。 【００２７】銅やアルミニウム等から成る金属回路板３
およびダミー金属回路板４は、銅やアルミニウム等のイ
ンゴット（塊）に圧延加工法や抜き打ち加工法等従来周
知の金属加工法を施すことによって、例えば、標準の厚
さが0.5ｍｍで、回路パターンの形状または回路パター
ンおよびその回路間の形状に対応する所定のパターン形
状に製作される。金属回路板３およびダミー金属回路板
４の標準の厚さは、大電流による金属回路板３の発熱を
抑制し、金属回路板３と窒化珪素板等から成るセラミッ
ク基板２の接合時に接合界面に発生する熱負荷によるク
ラックを抑制するためには、0.1〜1.0ｍｍであることが
好ましい。厚みが0.1ｍｍ未満では、金属回路板３の電
気抵抗が大きくなるため半導体素子７からの高電流信号
を伝播しにくくなる傾向がある。他方、1.0ｍｍを超え
ると、セラミック基板２と金属回路板３およびダミー金
属回路板４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２に割れ等が発生しやすくなる傾向があ
る。 【００２８】金属回路板３およびダミー金属回路板４
は、銅から成る場合、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銅中に存在す
る酸素により酸化されることなくロウ材との濡れ性が良
好となるので、セラミック基板２とのロウ材を介しての
接合が強固になる。したがって、金属回路板３およびダ
ミー金属回路板４は、これを無酸素銅で形成しておくこ
とが好ましい。 【００２９】金属回路板３およびダミー金属回路板４の
標準の厚みと材質は、活性金属ロウ付け時や半導体素子
７等の電子部品搭載のための半田リフロー時の加熱によ
る反りを抑制するために、同じ厚み・同じ材質にするこ
とが好ましい。 【００３０】また、金属回路板３は、その表面にニッケ
ルから成る良導電性で、かつ耐蝕性およびロウ材との濡
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３と外部電気回路との電気的接続を良好とす
ることができるとともに、金属回路板３に半導体素子７
等の電子部品を半田を介して強固に接着させることがで
きる。従って、金属回路板３は、その表面にニッケルか
ら成る良導電性で、かつ耐蝕性およびロウ材との濡れ性
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。 【００３１】ダミー金属回路板４とセラミック基板２と
の接合位置は、金属回路板３とセラミック基板２との接
合位置と対応しており、また、ダミー金属回路板４の標
準の厚み、すなわち金属回路板３の回路間の位置に対応
する部位を除いた厚みは、金属回路板３の厚みと同等以
下である。上面に金属回路板３が取着されているセラミ
ック基板２の下面に、対応する金属回路板３と対向させ
て、ダミー金属回路板４をセラミック基板２を介して金
属回路板３と上下で対称的な位置（金属回路板３と対向
する位置）に取着したことから、金属回路板３に搭載さ
れた半導体素子７が動作発熱しても、セラミック基板２
と金属回路板３およびダミー金属回路板４との間の熱膨
張係数の相違に起因する反りの発生が抑制される。ま
た、ダミー金属回路板４の放熱部材６側の面は放熱部材
６に対して平坦になっているため、伝熱性組成物５に気
泡（空気）の侵入がなくなって良好に放熱部材６に伝熱
させることができ、信頼性の高い半導体モジュールを得
ることができるセラミック回路基板１となる。 【００３２】本発明のセラミック回路基板１において
は、金属回路板３の回路間の位置に対応する部位、すな
わち回路間と対向する部位のダミー金属回路板４の厚み
は、0.05ｍｍ以上で金属回路板３に対向する部位の厚み
より薄く、かつ金属回路板３の厚みの半分以下であり、
このような厚みを有して放熱部材６に対して面一になっ
ている。金属回路板３の回路間と対向する厚みが0.05ｍ
ｍ未満では強度が弱くなり、セラミック回路基板１を放
熱部材６に実装した際の基板のたわみや、セラミック回
路基板１とダミー金属回路板４の接合時の熱負荷により
変形し、平坦度が保てなくなる可能性がある。他方、こ
の厚みが金属回路板３の厚みの半分より大きくなると、
ダミー金属回路板４がセラミック基板２に与える熱応力
が、金属回路板３がセラミック基板２に与える熱応力と
比較して大きくなるため、パワーサイクルの付加により
セラミック基板２の変形が生じ、伝熱性組成物５に気泡
（空気）が侵入することになる。また、セラミック回路
基板１の反りが大きくなり、金属回路板３およびダミー
金属回路板４を接合したときに発生する応力により、セ
ラミック基板２に割れ等が発生しやすくなる傾向があ
る。従って、金属回路板３の回路間に対向する部位のダ
ミー金属回路板４の厚みは、0.05ｍｍ以上で金属回路板
３に対向する部位の厚みより薄く、かつ金属回路板３の
厚みの半分以下であり、このような厚みを有して放熱部
材６に対して面一であることより、セラミック回路基板
１の下面は平坦となり、セラミック回路基板１を放熱部
材６に伝熱性組成物５を介して接合する際に、ダミー金
属回路板４の隙間に気泡が入り込むことがなくなり、セ
ラミック回路基板１と放熱部材６との間の熱抵抗の増加
を防ぐことができる。 【００３３】また、ダミー金属回路板４は放熱部材６に
対して面一であるため、セラミック回路基板１を補強す
ることになり、セラミック基板２の曲げ強度を強化し、
熱的・機械的応力に起因するクラックや割れの発生を防
止することができ、その結果としてクラックに起因する
絶縁不良を防止することが可能となる。 【００３４】上記のようにして作製されたセラミック回
路基板１の上面の金属回路板３の所定の位置に半導体素
子７等の電子部品を半田等を介して接合し、アルミニウ
ム等のボンディングワイヤ８等で電気的に接続して、グ
リース状の伝熱性組成物５を介して放熱部材６に接着す
ることにより、図１に示すような半導体モジュールが完
成する。 【００３５】 【実施例】以下、実施例および比較例をあげて、さらに
具体的に本発明を説明する。 【００３６】セラミック回路基板１において、セラミッ
ク基板２に厚み0.32ｍｍの窒化珪素を用い、金属回路板
３およびダミー金属回路板４にそれぞれの厚みが0.5ｍ
ｍの銅を使用した。なお、ダミー金属回路板４は、金属
回路板３の回路間に対向する部位において厚みが0.1ｍ
ｍになるようにエッチングしてある。これらを活性金属
ロウ材を用いてセラミック基板２の上下面にそれぞれ接
合後、エッチングにより金属回路板３の不要な金属部分
を除去して回路配線パターンを形成し、図１に示すよう
な構成の本発明のセラミック回路基板１によるサンプル
（以下、実施例という）を作製した。 【００３７】また、比較例として、実施例と各構成部材
の厚みが同一であり、金属回路板３のパターン形状は実
施例と同一とし、ダミー金属回路板４はパターン形成を
せずに全面ベタ面とした、図３に示すようなセラミック
回路基板11によるサンプル（以下、比較例という）を作
製した。 【００３８】そして、上記の２種類の基板を用いてパワ
ーサイクル試験を行なった。試験方法として、初めの１
サイクルに半導体素子がＯＮ後５秒間で125℃まで上昇
し、ＯＦＦ後15秒間で25℃まで下降するように印加電流
を初期設定し、これを連続で繰り返して行ない、各サイ
クルにおいて半導体素子がＯＮ時の、温度ピークに達し
た時点の半導体素子の温度とセラミック回路基板の下面
の温度との温度差を印加電力で割って熱抵抗を求めた。
このパワーサイクル試験の結果を図２に線図で示す。 【００３９】図２において、横軸はパワーサイクル数
（単位：回）を、縦軸は実施例のサンプルにおけるパワ
ーサイクル試験開始時の熱抵抗を100（％）とした時の
比率を示しており、白丸は実施例の結果を、黒四角は比
較例の結果をそれぞれ特性曲線とともに示している。こ
の結果によれば、熱抵抗が低いほど放熱特性に優れるこ
とを示し、またサイクル数が増えても熱抵抗が変化せず
安定している場合、長期の実装信頼性に優れると判断で
きる。 【００４０】図２に示す結果より分かるように、比較例
においては、下面の金属板14を銅板厚みが上面の金属回
路板13と同じ厚みでベタ面としたため、金属板14とセラ
ミック基板12との接合部に発生する残留応力が大きくな
り、セラミック回路基板11の反りが大きくなる結果、伝
熱性組成物15の厚みが厚くなるため、試験前の熱抵抗が
上昇した。また、パワーサイクル数が進むほど、セラミ
ック回路基板11の変形により伝熱性組成物15に気泡が侵
入し、セラミック回路基板11と放熱部材16との接着が悪
くなるため、熱抵抗の劣化が生じた。 【００４１】これに対し、実施例においては、試験開始
前の熱抵抗において、および試験後の熱抵抗において
も、良好な結果が得られた。 【００４２】このように、本発明のセラミック回路基板
１においては、セラミック回路基板１の変形が抑制さ
れ、ダミー金属回路板４は放熱部材６に対して平坦であ
るため、伝熱性組成物５への気泡の侵入がなくなり、熱
特性の劣化が生じない。さらには、セラミック回路基板
１の下面が平坦になるため伝熱性組成物５の厚みを薄く
でき、熱特性を向上させることが可能となる。 【００４３】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
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２に活性金属ロウ材を介して
直接に金属回路板３・ダミー金属回路板４をロウ付けし
てセラミック回路基板１を形成したが、これをセラミッ
ク基板２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、メタライズ金属
層に金属回路板３・ダミー金属回路板４をロウ材を介し
て取着させてセラミック回路基板１を形成してもよい。 【００４４】また、上述の実施の形態の例ではセラミッ
ク基板２に活性金属ロウ材を介してあらかじめ回路配線
のパターン形状に形成された金属回路板３をロウ付けし
たが、セラミック基板２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
路配線のパターン形成を行なってもよい。 【００４５】さらには、ダミー金属回路板４を、エッチ
ングにより金属回路板３の回路間に対応する回路パター
ンを形成後、これをベタ面の金属板に半田等を用いて接
合することによって形成してもよい。 【００４６】 【発明の効果】本発明のセラミック回路基板によれば、
セラミック基板の上面に金属回路板を、下面に金属回路
板と対向するダミー金属回路板を取着して成り、このダ
ミー金属回路板が伝熱性組成物を介して放熱部材に実装
されるセラミック回路基板であって、ダミー金属回路板
は、放熱部材側の面が平坦であり、金属回路板の回路間
と対向する部位における厚みが0.05ｍｍ以上で金属回路
板に対向する部位の厚みより薄く、かつ金属回路板の厚
みの半分以下であることから、セラミック回路基板のダ
ミー金属回路板側の下面が平坦になるので、セラミック
回路基板を放熱部材に伝熱性組成物を介して接合する際
に、ダミー金属回路板の回路間に対応する隙間に気泡が
入り込むことがなくなり、また、ダミー金属回路板側の
下面が平坦になっているので熱伝導率が相対的に低い伝
熱性組成物を薄くして接合することが可能となるため、
熱抵抗の増加を防ぐことができ、放熱特性が向上し、安
定する。その結果、放熱性を改善したセラミック回路基
板を提供することができる。 【００４７】さらに、ダミー金属回路板は、金属回路板
と同一の回路パターンでなく、金属回路板と対向する部
位でセラミック基板に取着されているとともに、放熱部
材側において面一につながっているため、セラミック基
板の曲げ強度を強化して熱的・機械的応力に起因するク
ラックや割れの発生を防止することができ、その結果と
して、クラックに起因する絶縁不良を防止して製品の信
頼性を向上させることが可能となる。 【００４８】このような構成により、放熱特性が良好で
あり、パワーサイクルによる放熱特性の劣化がなく、金
属回路板上に搭載される半導体素子等の電子部品を長期
にわたり安定して作動させることができるものとなる。 【００４９】以上により、本発明によれば、セラミック
回路基板を放熱部材へ実装する際の伝熱性組成物への気
泡の巻き込みを防止し、またパワーサイクルにおけるセ
ラミック回路基板の変形を抑制して、放熱性を改善した
セラミック回路基板を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック回路基板を用いた半導体モ
ジュールの一例を示す断面図である。 【図２】本発明のセラミック回路基板の実施例および比
較例のサンプルによるパワーサイクル試験の結果の一例
を示す線図である。 【図３】従来のセラミック回路基板を用いた半導体モジ
ュールの一例を示す断面図である。 【符号の説明】 １：セラミック回路基板 ２：セラミック基板 ３：金属回路板 ４：ダミー金属回路板 ５：伝熱性組成物 ６：放熱部材 ７：半導体素子
ジュールの一例を示す断面図である。 【図２】本発明のセラミック回路基板の実施例および比
較例のサンプルによるパワーサイクル試験の結果の一例
を示す線図である。 【図３】従来のセラミック回路基板を用いた半導体モジ
ュールの一例を示す断面図である。 【符号の説明】 １：セラミック回路基板 ２：セラミック基板 ３：金属回路板 ４：ダミー金属回路板 ５：伝熱性組成物 ６：放熱部材 ７：半導体素子
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 セラミック基板の上面に金属回路板を、
下面に前記金属回路板およびその回路間と対向するダミ
ー金属回路板を取着して成り、該ダミー金属回路板が伝
熱性組成物を介して放熱部材に実装されるセラミック回
路基板であって、前記ダミー金属回路板は、前記放熱部
材側の面が平坦であり、前記回路間と対向する部位の厚
みが０．０５ｍｍ以上で前記金属回路板に対向する部位
の厚みより薄く、かつ前記金属回路板の厚みの半分以下
であり、前記金属回路板と対向する部位で前記セラミッ
ク基板に取着されていることを特徴とするセラミック回
路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330405A JP2003133662A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | セラミック回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330405A JP2003133662A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | セラミック回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133662A true JP2003133662A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19146128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001330405A Pending JP2003133662A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | セラミック回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003133662A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035890A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 光源装置、及びそれを用いた照明器具 |
| JP2007158156A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体モジュール |
| JP2007165600A (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Omron Corp | パワーモジュール構造及びこれを用いたソリッドステートリレー |
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| WO2023163439A1 (ko) * | 2022-02-24 | 2023-08-31 | 주식회사 아모그린텍 | 세라믹 기판 유닛 및 그 제조방법 |
-
2001
- 2001-10-29 JP JP2001330405A patent/JP2003133662A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060622 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060711 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061121 |