JP2005116843A - Metallic plate circuit and ceramic circuit board - Google Patents

Metallic plate circuit and ceramic circuit board Download PDF

Info

Publication number
JP2005116843A
JP2005116843A JP2003350191A JP2003350191A JP2005116843A JP 2005116843 A JP2005116843 A JP 2005116843A JP 2003350191 A JP2003350191 A JP 2003350191A JP 2003350191 A JP2003350191 A JP 2003350191A JP 2005116843 A JP2005116843 A JP 2005116843A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal plate
circuit
ceramic substrate
ceramic
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003350191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Yoshida
優 吉田
Keiko Kikuchi
慶子 菊地
Toshiyuki Imamura
寿之 今村
Junichi Watanabe
渡辺  純一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP2003350191A priority Critical patent/JP2005116843A/en
Publication of JP2005116843A publication Critical patent/JP2005116843A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/88Joining of two substrates, where a substantial part of the joining material is present outside of the joint, leading to an outside joining of the joint
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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

Landscapes

  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve heat and shock resistance against heat and shock which may be repeatedly applied to a ceramic circuit board, and to provide a metallic plate circuit which can prevent a short circuit of a current among a plurality of metallic plates constituting the metallic plate circuit and the ceramic circuit board using the metallic plate circuit. <P>SOLUTION: The metallic plate circuit is provided with a bottom which is to be joined with a ceramic substrate and an upper surface which becomes a circuit face and having thickness T formed by a mechanical processing means. Respective metallic plates are integrated through respective bridge parts whose thickness t is narrower than the thickness T of the metallic plate circuit, and vertical wall surfaces erected from the bottom and inclined wall surfaces which are inclined upward from the upper ends of respective vertical wall surfaces in the upper surface direction are formed on the side faces of the metallic plate circuit. After brazing the metallic plate circuit to the main surface of the ceramic substrate, respective bridge parts are removed to constitute the ceramic circuit board. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、セラミックス回路基板、特にパワー半導体モジュールに使用される導電性回路板となる回路用金属板、この回路用金属板をろう付けにより接合したセラミックス回路基板に関するものである。 The present invention relates to a ceramic circuit board, in particular, a circuit metal plate to be a conductive circuit board used for a power semiconductor module, and a ceramic circuit board in which the circuit metal plate is joined by brazing.

パワー半導体モジュールに使用される基板としては、窒化アルミニウムや窒化珪素からなる絶縁性セラミックス基板の一方の面(主面)に回路となる導電性金属板を接合し、他方の面にも放熱用の金属板を接合したセラミックス回路基板が広く用いられている。この金属板としては、銅板またはアルミニウム板等が使用されている。そして、回路となる導電性金属板の上面には、半導体チップ等が接続される。また、セラミックス基板と金属板との接合はろう材による活性金属法が広く採用されている。   As a substrate used for a power semiconductor module, a conductive metal plate to be a circuit is joined to one surface (main surface) of an insulating ceramic substrate made of aluminum nitride or silicon nitride, and the other surface is also used for heat dissipation. Ceramic circuit boards joined with metal plates are widely used. As this metal plate, a copper plate or an aluminum plate is used. And a semiconductor chip etc. are connected to the upper surface of the conductive metal plate used as a circuit. In addition, an active metal method using a brazing material is widely used for joining the ceramic substrate and the metal plate.

近年、電動車両用インバータとして高電圧、大電流動作が可能なパワー半導体モジュール(IGBT、MOS FET等)が用いられている。このような大電力モジュールにおいては、回路となる銅板等の金属板に接続されている半導体チップから発生する熱量も増大する。その結果、セラミックス回路基板に繰り返して発生する熱応力も増大している。この熱応力に耐えられなくなると、セラミックス基板には、反りや割れ等の不具合が発生することになる。窒化アルミニウムまたは窒化珪素製のセラミックス基板は、電気絶縁性および熱伝導性は優れているが、上記のように、セラミックス回路基板に繰り返して負荷される熱衝撃に一層対応できる信頼性の高いセラミックス回路基板の開発が要求されている。   In recent years, power semiconductor modules (IGBT, MOS FET, etc.) capable of high voltage and large current operation are used as inverters for electric vehicles. In such a high power module, the amount of heat generated from a semiconductor chip connected to a metal plate such as a copper plate serving as a circuit also increases. As a result, the thermal stress repeatedly generated on the ceramic circuit board is also increased. If it becomes impossible to withstand this thermal stress, problems such as warping and cracking will occur in the ceramic substrate. A ceramic substrate made of aluminum nitride or silicon nitride has excellent electrical insulation and thermal conductivity, but as described above, a highly reliable ceramic circuit that can further cope with thermal shocks repeatedly applied to the ceramic circuit substrate. Substrate development is required.

従来から、上記のような繰り返しの熱衝撃に対応できるセラミックス回路基板については、種々の改良技術が提案されている。例えば、下記の特許文献が提案されている。   Conventionally, various improved techniques have been proposed for ceramic circuit boards that can cope with the repeated thermal shock as described above. For example, the following patent documents have been proposed.

特許第2797011号公報(明細書第2頁〜第4頁、第1図)Japanese Patent No. 2797011 (Specifications, pages 2 to 4, FIG. 1) 特開平11−340598号公報(明細書第3頁〜第5頁、図1、図2、図4)Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-340598 (Specifications, pages 3 to 5, FIGS. 1, 2, and 4) 特開平11−322455号公報(明細書第2頁〜第4頁、図3)Japanese Patent Laid-Open No. 11-322455 (specifications, pages 2 to 4, FIG. 3) 特開平3−21095号公報(明細書第2頁〜第3頁、図1、図5)Japanese Patent Laid-Open No. 3-21095 (Specifications, pages 2 to 3, FIGS. 1 and 5) 特開平4−96258号公報(明細書第3頁〜第6頁、第1図〜第6図)JP-A-4-96258 (Specifications, pages 3 to 6, FIGS. 1 to 6) 特開平11−4061公報(明細書第2頁〜第4頁、図1、図3)Japanese Patent Laid-Open No. 11-4061 (Specifications, pages 2 to 4, FIGS. 1 and 3) 特開2002−359453公報(明細書第12頁〜第13頁、図12、図14)JP-A-2002-359453 (specifications, pages 12 to 13, FIGS. 12 and 14)

上記特許文献1には、アルミナまたは窒化アルミニウムのセラミックス部材と銅または銅合金の金属部材との接合体から構成される電子部品搭載用絶縁基板において、熱衝撃による割れを抑えるために、セラミックス部材面上に少なくとも0.25mm以上の幅で金属部材の周囲を包囲するフィレット(ろう材の露出部材)が、焼成ペーストによって形成された接合体が記載されている。   Patent Document 1 discloses a ceramic member surface for suppressing cracking due to thermal shock in an insulating substrate for mounting an electronic component composed of a joined body of an alumina or aluminum nitride ceramic member and a copper or copper alloy metal member. There is described a joined body in which a fillet (exposed member of brazing material) surrounding the periphery of a metal member with a width of at least 0.25 mm or more is formed by a firing paste.

上記特許文献2には、割れや破壊を招くことがなく、大きくたわむことが可能なセラミックス回路基板の提供を目的として、セラミックス基板の少なくとも主面にろう材層を介して金属板を接合し、金属板をエッチング処理することにより所定の金属回路パターンを形成したセラミックス回路基板において、ろう材層が金属回路パターンの側面よりも外方に張り出すように形成されているセラミックス回路基板が記載されている。さらに特許文献2には、金属回路パターンの側面は、エッチング処理によって滑らかな曲面状の傾斜面を形成することにより、接合端部に作用する集中応力を緩和させることが記載されている。   In Patent Document 2, for the purpose of providing a ceramic circuit board that can be bent greatly without causing breakage or breakage, a metal plate is joined to at least the main surface of the ceramic substrate via a brazing material layer, In a ceramic circuit board in which a predetermined metal circuit pattern is formed by etching a metal plate, a ceramic circuit board in which a brazing material layer is formed so as to protrude outward from the side surface of the metal circuit pattern is described. Yes. Further, Patent Document 2 describes that the stress on the side surface of the metal circuit pattern is reduced by forming a smooth curved inclined surface by an etching process, thereby reducing the concentrated stress acting on the joint end.

上記特許文献3には、耐熱衝撃性に優れたセラミックス/金属接合体の提供を目的として、金属板の端部において、端面が金属板の辺縁へ行くにしたがってセラミックス基板側へ近づくように傾斜させ、かつ金属板に垂直な平面で切断した端面の形状がセラミックス基板側に凸であるセラミックス/金属接合体が記載されている。   In Patent Document 3, for the purpose of providing a ceramic / metal joined body having excellent thermal shock resistance, the end of the metal plate is inclined so that the end surface approaches the ceramic substrate side as it goes to the edge of the metal plate. In addition, a ceramic / metal joined body is described in which the shape of the end face cut along a plane perpendicular to the metal plate is convex toward the ceramic substrate side.

上記特許文献4には、製造の容易性、回路基板表面の凹凸の改善を目的として、打抜加工により隣り合う回路導体が細いブリッジで連結された打抜回路パターンを形成し、この打抜回路パターンとプリプレグシートを積層し、これをホットプレス加圧して、絶縁基板面に打抜回路パターンを埋め込んだ後、上記ブリッジを切断する大電流回路基板の製造方法が記載されている。   In Patent Document 4, a punched circuit pattern in which adjacent circuit conductors are connected by a thin bridge is formed by punching for the purpose of ease of manufacture and improvement of unevenness on the surface of the circuit board. A method of manufacturing a high-current circuit board is described in which a pattern and a prepreg sheet are laminated, hot pressed and pressed to embed a punched circuit pattern on an insulating substrate surface, and then the bridge is cut.

上記特許文献5には、高い寸法精度でかつ低コストで製造することができる半導体装置用絶縁基板の製造方法の提供を目的として、回路パターンの各部に相当する平面形状を有し、比較的厚く形成された複数の本体部分と、この複数の本体部分を相互に接続し、かつ比較的薄く形成された接続部分とが一体化された金属パターン板を絶縁膜上にこの金属パターン板を固定した後、上記薄く形成された接続部分を除去する絶縁基板の製造方法が記載されている。また、この接続部分の除去は、エッチングまたは機械的な切断により除去することが記載されている。   In Patent Document 5, for the purpose of providing a method of manufacturing an insulating substrate for a semiconductor device that can be manufactured with high dimensional accuracy and at low cost, it has a planar shape corresponding to each part of a circuit pattern and is relatively thick. A metal pattern plate in which a plurality of formed main body portions and the plurality of main body portions are connected to each other and a relatively thin connection portion is integrated is fixed on an insulating film. Thereafter, a method for manufacturing an insulating substrate in which the thinly formed connection portion is removed is described. Further, it is described that this connection portion is removed by etching or mechanical cutting.

上記特許文献6には、機械的な加工により回路パターンを形成することにより小規模な加工設備での製造を可能とすると共に、回路変更や少量製造への対応を容易にした回路基板の製造方法の提供を目的として、導体板を溝状に穿つ分割帯により所望の回路を形成する複数の配線路に離隔することによって回路パターンを形成し、この導体板をベース材に接合する回路基板の製造方法が記載されている。さらに同特許文献6には、分割帯は穿孔による開口部の連結によって形成され、この分割帯の形成を任意位置で中断して、離隔する配線路の間を部分的につなぐ橋絡部を形成し、導体板をベース板に接合した後に橋絡部を除去することが記載されている。   Patent Document 6 discloses a circuit board manufacturing method that enables manufacturing with a small-scale processing facility by forming a circuit pattern by mechanical processing, and that facilitates circuit changes and small-scale manufacturing. For the purpose of providing a circuit board, a circuit pattern is formed by separating a plurality of wiring paths that form a desired circuit by dividing a conductor plate into a groove shape, and the circuit board is manufactured by joining the conductor plate to a base material. A method is described. Further, in Patent Document 6, the dividing band is formed by connecting openings by perforation, and the formation of the dividing band is interrupted at an arbitrary position to form a bridging portion that partially connects the separated wiring paths. In addition, it is described that the bridging portion is removed after the conductor plate is joined to the base plate.

上記特許文献7には、絶縁基板上に残るエッチング残渣を簡単に除去することができ、金属製の冷却フィン等を強固に固定することができるように接合体全体の反りを制御することができる回路基板の提供を目的として、金属板にプレス加工を行って回路パターンを形成するときに、回路間を連結するブリッジも形成し、絶縁基板上にこの金属板を接合した後に、このブリッジをパンチまたはニッパー等を用いて切断することが記載されている。   In Patent Document 7, the etching residue remaining on the insulating substrate can be easily removed, and the warpage of the entire joined body can be controlled so that a metal cooling fin or the like can be firmly fixed. For the purpose of providing a circuit board, when a metal plate is pressed to form a circuit pattern, a bridge that connects the circuits is also formed. After the metal plate is joined to the insulating board, the bridge is punched. Alternatively, cutting using a nipper or the like is described.

上記特許文献1、および特許文献2に記載の発明は、セラミックス基板に回路用金属板をろう材を介して接続したときに、この回路用金属板の側面(端面)から所定の長さほどろう材のはみ出し部を設けることにより、セラミックス基板と回路用金属板の端面との接合面における熱応力の集中を緩和させ、さらに、特許文献2に記載の発明においては、回路用金属板の端面を滑らかな曲面状に傾斜させることにより、熱応力の集中をより緩和させようとするものである。   In the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2, when a circuit metal plate is connected to a ceramic substrate via a brazing material, the brazing material has a predetermined length from the side surface (end surface) of the circuit metal plate. By providing the protruding portion, the concentration of thermal stress on the joint surface between the ceramic substrate and the end surface of the circuit metal plate is alleviated. Further, in the invention described in Patent Document 2, the end surface of the circuit metal plate is smoothed. It is intended to further reduce the concentration of thermal stress by inclining into a curved surface.

しかし、パワー半導体モジュールに使用されるセラミックス回路基板においては、熱伝導性および熱衝撃に対する強度の改善の他に、製造工程を単純化して製造コストを低減することが強く要求されている。このためには、セラミックス基板に接合する回路用金属板のパターン作成において、手間のかかるエッチング工程を極力無くすることができる回路用金属板の形状、およびその製造方法が重要になる。特許文献1および特許文献2には、このような製造工程を単純化した回路用金属板の製造方法、形状については記載されていない。   However, ceramic circuit boards used in power semiconductor modules are strongly required to simplify manufacturing processes and reduce manufacturing costs, in addition to improving thermal conductivity and strength against thermal shock. For this purpose, in forming a pattern of a circuit metal plate to be bonded to a ceramic substrate, the shape of the circuit metal plate that can eliminate the time-consuming etching process as much as possible and the manufacturing method thereof are important. Patent Document 1 and Patent Document 2 do not describe a manufacturing method and shape of a circuit metal plate that simplifies such a manufacturing process.

特許文献2、および特許文献3には、回路用金属板の側面にエッチング処理により傾斜面を形成し、この傾斜面により、セラミックス基板と回路用金属板の端面における応力集中を防止させることが記載されている。しかし、エッチング処理により回路用金属板の側面に傾斜面を形成すると、セラミックス基板との接合境界線となるこの傾斜面下端部においては、直線性は低下し、微細な凹凸が生じる。近年のセラミックス回路基板においては、集積密度の向上も要求され、複数の回路用金属板間の間隔は、1.5mm以下に設定することが要求されている。このような微小な間隔、および上記の傾斜面をエッチング処理により形成すると、上記のような凹凸の発生により直線性が低下し、使用時に電流の短絡が発生する危険性も生じる。さらに、高価なフォトレジスト装置も必要になり、製造工程の複雑化と高コスト化を招くことになる。   Patent Document 2 and Patent Document 3 describe that an inclined surface is formed on a side surface of a circuit metal plate by an etching process, and this inclined surface prevents stress concentration on the end surfaces of the ceramic substrate and the circuit metal plate. Has been. However, when an inclined surface is formed on the side surface of the circuit metal plate by the etching process, the linearity is lowered at the lower end portion of the inclined surface, which becomes a bonding boundary line with the ceramic substrate, and fine irregularities are generated. In recent ceramic circuit boards, improvement in integration density is also required, and the interval between a plurality of circuit metal plates is required to be set to 1.5 mm or less. When such a minute interval and the inclined surface are formed by etching, the linearity is lowered due to the occurrence of the unevenness as described above, and there is a risk that a short circuit of current occurs during use. Furthermore, an expensive photoresist device is also required, resulting in a complicated manufacturing process and high cost.

特許文献4〜特許文献7に記載の発明は、架橋部で接続された複数の回路用金属板を打ち抜き加工で製作して、この回路用金属板をセラミックス等の基板に接合した後、架橋部をエッチング処理あるいはニッパー等の工具を用いて切断するものである。しかし、これらの特許文献においては、回路用金属板の端面部に傾斜面を形成して熱応力を緩和することについては記載されていない。
また、特許文献7ではサンドブラストを使用し、ろう材層を効率よく除去する方法が示されているが、この場合ろう材のはみ出し部を形成することが出来ない。
The inventions described in Patent Documents 4 to 7 are manufactured by punching a plurality of circuit metal plates connected at a bridging portion, and joining the circuit metal plate to a substrate such as ceramics. Is cut using an etching process or a tool such as a nipper. However, these patent documents do not describe that an inclined surface is formed on the end surface portion of the circuit metal plate to reduce thermal stress.
Patent Document 7 discloses a method of efficiently removing the brazing material layer using sandblasting, but in this case, the protruding portion of the brazing material cannot be formed.

本発明の目的は、従来のセラミックス回路基板の耐熱応力性を改善すると共に、回路用金属板を構成する複数の金属板間において、電流の短絡を防止でき、さらに、製造工程を単純化して製造コストを一層低減することができる、回路用金属板、およびこの回路用金属板を用いたセラミックス回路基板を提供することにある。   The object of the present invention is to improve the thermal stress resistance of a conventional ceramic circuit board, to prevent a short circuit of current between a plurality of metal plates constituting a circuit metal plate, and to simplify the manufacturing process for manufacturing. An object of the present invention is to provide a circuit metal plate and a ceramic circuit board using the circuit metal plate, which can further reduce the cost.

本発明は、セラミックス基板に接合される底面と回路面となる上面とを備え機械的加工手段により形成された厚さTの回路用金属板であって、この回路用金属板は、厚さTより小さい厚さtの幅狭な架橋部を介して一体化されていると共に、回路用金属板の側面には、底面から立設する垂直壁面と、この垂直壁面の上端から上面方向に上り傾斜となる傾斜壁面を備えている回路用金属板である。
さらに、本発明の回路用金属板は、これら垂直壁面と傾斜壁面との間に、底面に平行な平坦面を備えている金属板である。また、本発明の回路用金属板は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金の一種の材質からなり、特に、銅を用いる場合には、銅純度が高い無酸素銅を使用することが望ましい。
The present invention is a circuit metal plate having a thickness T, which is formed by mechanical processing means and includes a bottom surface bonded to a ceramic substrate and an upper surface serving as a circuit surface. It is integrated through a narrow bridging portion with a smaller thickness t, and on the side surface of the circuit metal plate, there is a vertical wall surface standing from the bottom surface, and an upward slope from the upper end of the vertical wall surface toward the upper surface direction. It is the metal plate for circuits provided with the inclined wall surface which becomes.
Furthermore, the metal plate for a circuit of the present invention is a metal plate having a flat surface parallel to the bottom surface between the vertical wall surface and the inclined wall surface. The metal plate for circuit of the present invention is made of a kind of material such as copper, copper alloy, aluminum, and aluminum alloy. In particular, when copper is used, it is desirable to use oxygen-free copper having high copper purity.

さらに、本発明の回路用金属板は、この回路用金属板に形成した架橋部の全体積は、回路面を含む全回路用金属板の全体積の0.1〜2%になるように構成されている回路用金属板であり、さらに、(回路用金属板の厚さT)−(架橋部の厚さt)が0.1mm以上になるように構成されている回路用金属板である。   Furthermore, the circuit metal plate of the present invention is configured such that the total volume of the bridging portion formed on the circuit metal plate is 0.1 to 2% of the total volume of the entire circuit metal plate including the circuit surface. In addition, the circuit metal plate is configured such that (thickness T of the circuit metal plate) − (thickness t of the bridging portion) is equal to or greater than 0.1 mm. .

また、本発明の回路用金属板は、セラミックス基板と接合するときに、これらセラミックス基板と回路用金属板との位置合せを行うための位置合せ手段を備えている回路用金属板であり、この位置合せ手段としては、回路用金属板の側面からにこの回路用金属板の外側方向に突出する位置合せ突出部から構成される手段、あるいは架橋部に形成された孔部から構成される手段、あるいは、これら位置合せ突出部から構成される手段と、架橋部に形成された孔部とから構成される手段の双方を備えている回路用金属板である。   The circuit metal plate of the present invention is a circuit metal plate provided with alignment means for aligning the ceramic substrate and the circuit metal plate when bonded to the ceramic substrate. As the alignment means, a means constituted by an alignment protrusion protruding from the side surface of the circuit metal plate in the outward direction of the circuit metal plate, or a means constituted by a hole formed in the bridging portion, Or it is a metal plate for circuits provided with both the means comprised from these alignment protrusion parts, and the means comprised from the hole formed in the bridge | bridging part.

さらに、本発明は、上記構成の回路用金属板が、セラミックス基板にろう材層を介して接合されたセラミックス回路基板であって、セラミックス基板にこの回路用金属板を接合した後に、架橋部と位置合せ突出部が除去された構成であるセラミックス回路基板である。また、本発明のセラミックス回路基板においては、これら架橋部と位置合せ突出部の除去跡に回路用金属板の傾斜壁面に沿った傾斜壁面あるいは傾斜壁面以外の残存面が形成されているセラミックス回路基板である。   Furthermore, the present invention is a ceramic circuit board in which the circuit metal plate having the above-described structure is bonded to the ceramic substrate via a brazing material layer, and after the circuit metal plate is bonded to the ceramic substrate, It is the ceramic circuit board which is the structure from which the alignment protrusion part was removed. Further, in the ceramic circuit board of the present invention, a ceramic circuit board in which an inclined wall surface along the inclined wall surface of the circuit metal plate or a remaining surface other than the inclined wall surface is formed on the removal trace of the bridge portion and the alignment protrusion portion. It is.

なお、本発明のセラミックス回路基板を構成するセラミックス基板は、窒化珪素、窒化アルミニウム等、高熱伝導特性を有するセラミックス材を使用する。   The ceramic substrate constituting the ceramic circuit board of the present invention uses a ceramic material having high thermal conductivity such as silicon nitride and aluminum nitride.

本発明の回路用金属板は、その側面に垂直壁面と傾斜壁面を形成した構造、あるいは垂直壁面と傾斜壁面との間に平坦面を形成した構造とした。このような構造とすることにより、セラミックス基板に生じる熱応力を分散させることができる。例えば、図4(d)に示す垂直壁面と平坦面と傾斜壁面を備えた例について、端部近傍のセラミックス基板に生じる応力をシミュレーションした。即ち、平坦部の長さrを0.3mm、垂直部の厚みtを変化させ、垂直壁面と傾斜壁面もない単なる矩形の端部を100としたときの応力低減についてみた。その結果、tを0.3mmとしたとき98.6%、tを0.1mmとしたとき88.5%の熱応力であった。以上により応力低減効果を確認することが出来た。   The circuit metal plate of the present invention has a structure in which a vertical wall surface and an inclined wall surface are formed on the side surface, or a structure in which a flat surface is formed between the vertical wall surface and the inclined wall surface. By setting it as such a structure, the thermal stress which arises in a ceramic substrate can be disperse | distributed. For example, the stress generated in the ceramic substrate in the vicinity of the end portion was simulated for the example including the vertical wall surface, the flat surface, and the inclined wall surface shown in FIG. That is, the stress reduction was observed when the length r of the flat portion was 0.3 mm, the thickness t of the vertical portion was changed, and a simple rectangular end portion having no vertical wall surface and inclined wall surface was defined as 100. As a result, the thermal stress was 98.6% when t was 0.3 mm, and 88.5% when t was 0.1 mm. The stress reduction effect was able to be confirmed by the above.

次に、本発明の回路用金属板において、(金属板の厚さT)−(架橋部の厚さt)を0.1mm以上に限定する理由は次の通りである。(T−t)は言わば架橋部の下に形成された隙間である。セラミックス基板と金属板をろう付けにより接合する時、セラミックス基板と金属板の間からろう材がしみ出る。このしみ出たろう材が架橋部の下面に接触した場合、そのまま下面をつたわって広がり架橋部の下面にはしみ出たろう材の溜まり部が形成される。このようなろう材の溜まり部は0.1mm以上になることがある。そうすると隙間が0.1mm以下の場合、ろう材の溜まりはセラミックス基板上に接触してしまい、結果的に隣りの金属板に接触して短絡が発生する原因となる。このため、0.1mm以上の隙間を確保しておくことにより架橋部下面にろう材が伝わったとしてもろう材の溜まりはセラミックス基板に接触することがなく短絡を未然に防止することが出来る。   Next, in the metal plate for a circuit of the present invention, the reason why (metal plate thickness T) − (crosslinked portion thickness t) is limited to 0.1 mm or more is as follows. (Tt) is a gap formed under the bridge portion. When the ceramic substrate and the metal plate are joined by brazing, the brazing material oozes out between the ceramic substrate and the metal plate. When the exuded brazing material comes into contact with the lower surface of the bridging portion, it spreads over the lower surface as it is, and a pool portion of the exuding brazing material is formed on the lower surface of the bridging portion. Such a brazing material reservoir may be 0.1 mm or more. Then, when the gap is 0.1 mm or less, the brazing material pool comes into contact with the ceramic substrate, resulting in contact with the adjacent metal plate and causing a short circuit. For this reason, by securing a gap of 0.1 mm or more, even if the brazing material is transmitted to the lower surface of the bridging portion, the brazing material does not contact the ceramic substrate and can prevent a short circuit.

さらに、複数の架橋部の全体積は、回路となる複数の金属板の全体積の0.1〜2%に限定した理由は下記の通りである。すなわち、本発明に使用する回路用金属板の厚さは、0.2mm〜1.0mmの銅または銅合金製の薄板を使用する。このため、架橋部の全体積が回路となる金属板の全体積の0.1%未満では、架橋部の剛性が低下する。その為、セラミックス基板にこの金属板を接合するときの熱処理の際に架橋部に歪が発生し、架橋部で接続された複数の金属板の配線間隔を維持することができず、短絡あるいは寸法不良が発生する危険性が生じるからである。この短絡あるいは寸法不良の発生を防止しようとすると、接合時にこの金属板の位置決め手段を設ける必要が生じる。
また、2%より大きくなると、上記の(金属板の厚さT)−(架橋部の厚さt)を0.1mm以上確保することができず、しみ出たろう材が架橋部の下面に接触して広がり、金属板間の短絡発生の原因になると共に、厚い分架橋部を除去するための作業工数が増大するからである。
Furthermore, the reason why the total volume of the plurality of bridging portions is limited to 0.1 to 2% of the total volume of the plurality of metal plates to be a circuit is as follows. That is, the thickness of the metal plate for a circuit used in the present invention is a thin plate made of copper or copper alloy having a thickness of 0.2 mm to 1.0 mm. For this reason, if the total volume of the bridging portion is less than 0.1% of the total volume of the metal plate serving as a circuit, the rigidity of the bridging portion decreases. For this reason, distortion occurs in the bridging portion during the heat treatment when joining the metal plate to the ceramic substrate, and the wiring interval of the plurality of metal plates connected at the bridging portion cannot be maintained, resulting in a short circuit or dimension. This is because there is a risk that defects will occur. In order to prevent the occurrence of this short circuit or dimension failure, it is necessary to provide positioning means for the metal plate at the time of joining.
On the other hand, if it exceeds 2%, the above (metal plate thickness T)-(crosslinked portion thickness t) cannot be secured to 0.1 mm or more, and the exuded brazing material contacts the lower surface of the crosslinked portion. This is because it spreads and causes a short circuit between the metal plates, and increases the man-hours for removing the thick bridge portion.

本発明は、次の効果を有している。
(1)本発明の回路用金属板は、プレス加工等による機械的加工手段により製造するので、従来のエッチングを用いた方法と比較して、製作コストおよび製造工数を著しく低減することができる。さらに、回路基板の側面に形成する垂直壁面は、プレスによる塑性圧縮あるいはプレス切断により成形するので、側面の直線性が極めて向上する。これにより、回路用金属板間の配線間隔が確保できるので、回路間で短絡が発生しないセラミックス回路基板を提供することができる。
The present invention has the following effects.
(1) Since the circuit metal plate of the present invention is manufactured by mechanical processing means such as press processing, the manufacturing cost and the number of manufacturing steps can be significantly reduced as compared with the conventional method using etching. Furthermore, since the vertical wall surface formed on the side surface of the circuit board is formed by plastic compression or press cutting using a press, the linearity of the side surface is greatly improved. Thereby, since the wiring space | interval between the metal plates for circuits can be ensured, the ceramic circuit board which does not produce a short circuit between circuits can be provided.

(2)回路用金属板の側面に形成された垂直壁面と傾斜壁面は、セラミックス基板に生じる熱応力を分散させる作用を行うので、本発明のセラミックス回路基板をパワー半導体モジュールとして使用しても、繰り返しの熱応力によるわれの発生を防止することが可能になる。 (2) Since the vertical wall surface and the inclined wall surface formed on the side surface of the circuit metal plate perform the action of dispersing the thermal stress generated in the ceramic substrate, even if the ceramic circuit substrate of the present invention is used as a power semiconductor module, It is possible to prevent the occurrence of cracks due to repeated thermal stress.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基いて説明する。図1〜図3は、本発明の回路用金属板について第1の実施形態を示す図であり、それぞれ平面図、A−A線縦断面図、B−B線縦断面を示す。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1-3 is a figure which shows 1st Embodiment about the metal plate for circuits of this invention, and each shows a top view, an AA longitudinal cross-sectional view, and a BB longitudinal cross-section.

図1〜図3において、本発明の回路用金属板1は、厚さTが0.2〜1.0mmの導電性金属、例えば、無酸素銅(C1020)からなる薄板2(図4(a)に示す)からプレス加工等の機械的加工手段により形成され、3個の金属板3、4、5が複数個の幅狭な架橋部6a、6b、6c、6dを介して接続された構成からなっている。すなわち、3個の金属板3、4、5間は、架橋部6a、6b、6c、6dを除いた部分は打ち抜かれて直線状の隙間7が形成されている。この隙間7は間隔Kを有し、回路面となる各金属板3、4、5間の配線間隔(以下、配線間隔Kという)になる。配線間隔Kは、製品仕様により異なるが、各金属板3、4、5を高密度で配置する必要がある場合には、1.2〜1.5mmにする必要がある。回路用金属板1の材質としては、上記無酸素銅の他に、銅合金、あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることができるが、上記の無酸素銅を用いることが好ましい。この理由は、セラミックス基板に回路用金属板1をろう材により接合するとき、回路用金属板1に含まれる酸素によりろう材が酸化されることがないので、セラミックス基板9(図5に示す)に回路用金属板1を強固にろう付けすることができるからである。   1 to 3, a circuit metal plate 1 according to the present invention is a thin plate 2 (FIG. 4A) made of a conductive metal having a thickness T of 0.2 to 1.0 mm, for example, oxygen-free copper (C1020). ), And is formed by mechanical processing means such as press working, and the three metal plates 3, 4, 5 are connected via a plurality of narrow bridge portions 6a, 6b, 6c, 6d. It is made up of. That is, between the three metal plates 3, 4, and 5, the portions other than the bridging portions 6 a, 6 b, 6 c, and 6 d are punched to form a linear gap 7. The gap 7 has an interval K, which is a wiring interval (hereinafter referred to as a wiring interval K) between the metal plates 3, 4 and 5 serving as a circuit surface. Although the wiring interval K varies depending on the product specifications, when the metal plates 3, 4, and 5 need to be arranged at high density, it is necessary to set the wiring interval K to 1.2 to 1.5 mm. As a material of the circuit metal plate 1, in addition to the oxygen-free copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy can be used, but the oxygen-free copper is preferably used. This is because when the circuit metal plate 1 is joined to the ceramic substrate with the brazing material, the brazing material is not oxidized by the oxygen contained in the circuit metal plate 1, so that the ceramic substrate 9 (shown in FIG. 5). This is because the circuit metal plate 1 can be firmly brazed.

図2に示すように、架橋部6a(6b、6c、6d)の厚さtは、金属板3、4、5から構成される回路用金属板1の厚さTの1/4〜1/2程度、その長さLは、各金属板3、4、5の間の配線間隔Kと同一であり、例えば1.2〜1.5mmにする必要がある。架橋部6a(6b、6c、6d)の幅W(長さLと直交する方向の長さ)は、板厚Tを考慮して適度な強度を保持させるために1.5〜3mmにするとよい。また、隣接する金属板3、4、5間を接続する架橋部の個数は、回路用金属板1の厚さT、およびこれら3個の金属板3、4、5の形状を考慮して1個または複数個設けるようにする。なお、上記金属板3、4、5等の個数および形状は、セラミックス回路基板の設計仕様に基づいて決定されるものである。ただし、各架橋部の配置については各金属板のコーナー部は避けることが望ましい。これはコーナー部が最大応力発生の部位であるからである。 As shown in FIG. 2, the thickness t of the bridging portion 6a (6b, 6c, 6d) is 1/4 to 1/1 of the thickness T of the circuit metal plate 1 composed of the metal plates 3, 4, and 5. The length L is about 2 and is the same as the wiring interval K between the metal plates 3, 4, 5, and needs to be, for example, 1.2 to 1.5 mm. The width W (length in the direction orthogonal to the length L) of the bridging portion 6a (6b, 6c, 6d) is preferably 1.5 to 3 mm in order to maintain an appropriate strength in consideration of the plate thickness T. . Further, the number of bridging portions connecting the adjacent metal plates 3, 4, 5 is 1 in consideration of the thickness T of the circuit metal plate 1 and the shape of these three metal plates 3, 4, 5. One or more are provided. The number and shape of the metal plates 3, 4, 5, etc. are determined based on the design specifications of the ceramic circuit board. However, it is desirable to avoid the corners of each metal plate for the arrangement of each bridging part. This is because the corner is the site where the maximum stress occurs.

3分割状に形成された金属板3、4、5の上面3a、4a、5aは、回路面となって半導体チップ等が接続され、底面3b、4b、5bはセラミックス基板9(図5に示す)とのろう付けの接合面になる。各金属板3、4、5の側面には、底面3b、4b、5bから立設する垂直壁面3c、4c、5cが形成され、さらに、この垂直壁面3c、4c、5cの上端から上面3a、4a、5a方向に向かって上り傾斜となる傾斜壁面3d、4d、5dが形成されている。垂直壁面3c、4c、5cは、各底面3b、4b、5bから垂直または略垂直方向に立ち上がるように形成されている。一方、傾斜壁面3d、4d、5dは、各底面3b、4b、5bの垂直方向となす傾斜角度αが5°〜45°になるように設定されている。なお、上記の上り傾斜とは、上面3a、4a、5aの各面積が、底面3b、4b、5bの各面積より小さくなるように傾斜していることを意味する。なお、垂直壁面3c、4c、5cおよび傾斜壁面3d、4d、5dは、架橋部6a、6b、6c、6dとの接続部を除いた金属板3、4、5の全側面に形成されている。垂直壁面3c、4c、5cの高さT1は、回路用金属板1の厚さをTとしたとき、0.1T〜0.3Tにするとよい。本発明においては、回路用金属板1がセラミックス基板9にろう付けされた後に、架橋部6a、6b、6c、6dは除去される。 The upper surfaces 3a, 4a and 5a of the metal plates 3, 4 and 5 formed in three divisions become circuit surfaces and are connected to semiconductor chips and the like, and the bottom surfaces 3b, 4b and 5b are ceramic substrates 9 (shown in FIG. 5). ) And brazed joint surface. Vertical wall surfaces 3c, 4c, and 5c standing from the bottom surfaces 3b, 4b, and 5b are formed on the side surfaces of the metal plates 3, 4, and 5, and the upper surface 3a from the upper end of the vertical wall surfaces 3c, 4c, and 5c. Inclined wall surfaces 3d, 4d, and 5d that are inclined upward in the 4a and 5a directions are formed. The vertical wall surfaces 3c, 4c and 5c are formed so as to rise vertically or substantially vertically from the bottom surfaces 3b, 4b and 5b. On the other hand, the inclined wall surfaces 3d, 4d, and 5d are set such that the inclination angle α formed with the vertical direction of the bottom surfaces 3b, 4b, and 5b is 5 ° to 45 °. In addition, said upward inclination means that each area of upper surface 3a, 4a, 5a inclines so that it may become smaller than each area of bottom face 3b, 4b, 5b. The vertical wall surfaces 3c, 4c, and 5c and the inclined wall surfaces 3d, 4d, and 5d are formed on all side surfaces of the metal plates 3, 4, and 5 except for the connection portions with the bridging portions 6a, 6b, 6c, and 6d. . The height T1 of the vertical wall surfaces 3c, 4c, and 5c is preferably 0.1T to 0.3T, where T is the thickness of the circuit metal plate 1. In the present invention, after the circuit metal plate 1 is brazed to the ceramic substrate 9, the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d are removed.

さらに、本発明の回路用金属板1は、図1に示すように、ほぼ長方形状である回路用金属板1の外側面に、位置合せ用突出部8a、8bが形成されている。この位置合せ用突出部8a、8bは、セラミックス基板9に回路用金属板1をろう付けするときその位置合せの作用を行うものであり、回路用金属板1の側面から外側方向に距離D1あるいはD2の突出長さが設けられている。これら位置合せ用突出部を形成する位置は、図1に示す例では、略長方形状の回路用金属板1の隣り合う外側面にそれぞれ1個形成した例を示しているが、セラミックス基板9に回路用金属板1をろう付けするための装置(冶具)の仕様等に基づいて、回路用金属板1の任意の外側面に1個または複数個の位置合せ用突出部を形成するとよい。なお、セラミックス基板9に回路用金属板1をろう付けした後は、これら位置合せ用突出部8a、8bは除去される。   Furthermore, as shown in FIG. 1, the circuit metal plate 1 of the present invention has alignment protrusions 8a and 8b formed on the outer surface of the circuit metal plate 1 having a substantially rectangular shape. The alignment protrusions 8a and 8b perform alignment when the circuit metal plate 1 is brazed to the ceramic substrate 9, and the distance D1 or the outward direction from the side surface of the circuit metal plate 1 A protruding length of D2 is provided. In the example shown in FIG. 1, the positions where these alignment protrusions are formed are shown as examples in which one is formed on each of the adjacent outer surfaces of the substantially rectangular circuit metal plate 1. One or a plurality of alignment protrusions may be formed on an arbitrary outer surface of the circuit metal plate 1 based on the specifications of an apparatus (a jig) for brazing the circuit metal plate 1. In addition, after the circuit metal plate 1 is brazed to the ceramic substrate 9, the alignment protrusions 8a and 8b are removed.

本発明において、機械的加工手段とは、プレス装置による打ち抜き加工、塑性圧縮加工等を示す。これらの加工手段を用いて、図4(a)に示す無酸素銅からなる金属薄板2から回路用金属板1の製作は、次の手順により製造することができる。   In the present invention, the mechanical processing means indicates punching by a press device, plastic compression processing, or the like. Using these processing means, the circuit metal plate 1 can be manufactured from the metal thin plate 2 made of oxygen-free copper shown in FIG. 4A by the following procedure.

図2に示す回路用金属板1の上面部、底面部および側面部の形状を備えた金型を数種準備し、プレス装置を利用して、例えば、次のような処理手順により製造する。
(手順1)
図4(a)に示す長方形状の金属薄板2から、図4(b)に示すように、打ち抜きによりその外側面に突出部8c、8dを形成すると共に、配線間隔Kをプレス切断により成形し、3個の金属板3、4、5が架橋部6a、6b、6c、6dにより接続された回路用金属板1の原形を製作する。続いて、突出部8c、8dと、架橋部6a、6b、6c、6dを塑性圧縮加工により厚さがtになるように圧縮した後、突出部8c、8dが所定の突出長さになるように、架橋部6a、6b、6c、6dの幅Wが所定の値になるように加工する。
Several types of molds having the shapes of the upper surface portion, the bottom surface portion, and the side surface portion of the metal plate for circuit 1 shown in FIG. 2 are prepared, and manufactured by the following processing procedure using a press device, for example.
(step 1)
From the rectangular thin metal plate 2 shown in FIG. 4 (a), as shown in FIG. 4 (b), protrusions 8c and 8d are formed on the outer surface by punching, and the wiring interval K is formed by press cutting. The original form of the circuit metal plate 1 in which the three metal plates 3, 4, 5 are connected by the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d is manufactured. Subsequently, after the projecting portions 8c and 8d and the bridging portions 6a, 6b, 6c and 6d are compressed to a thickness of t by plastic compression, the projecting portions 8c and 8d have a predetermined projecting length. Then, the bridging portions 6a, 6b, 6c and 6d are processed so that the width W becomes a predetermined value.

(手順2)
金属板3、4、5の側面に塑性圧縮加工を施して、図4(c)、(d)に示すように、金属板3、4、5の側面部に傾斜壁面3d、4d、5dを形成する。これと同時に、塑性変形を利用して金属板3、4、5の底面3b、4b、5bの端部には平坦部3e、4e、5eと、垂直壁面3f、4f、5fを備えた突出部3g、4g、5gを形成する。平坦部3e、4e、5eの長さ(突出部3g、4g、5gの突出長さ)rは、0.2mm〜0.4mm程度でよい。なお、平坦部3e、4e、5eは、各底面3b、4b、5bと平行あるいはほぼ平行になるように形成する。
(Procedure 2)
The side surfaces of the metal plates 3, 4 and 5 are subjected to plastic compression, and as shown in FIGS. 4C and 4D, inclined wall surfaces 3d, 4d and 5d are provided on the side surfaces of the metal plates 3, 4 and 5, respectively. Form. At the same time, by using plastic deformation, protrusions provided with flat portions 3e, 4e, 5e and vertical wall surfaces 3f, 4f, 5f at the ends of the bottom surfaces 3b, 4b, 5b of the metal plates 3, 4, 5 3g, 4g, 5g are formed. The length of the flat portions 3e, 4e, and 5e (the protruding lengths of the protruding portions 3g, 4g, and 5g) r may be about 0.2 mm to 0.4 mm. The flat portions 3e, 4e, and 5e are formed so as to be parallel or substantially parallel to the bottom surfaces 3b, 4b, and 5b.

(手順3)
突出部3g、4g、5gをプレス切断し、図4(e)に示すように、垂直壁面3c、4c、5cを形成する。このようにプレス切断により垂直壁面3c、4c、5cを形成することにより、各金属板3、4、5の側面は極めて精度が高い直線状になるので、寸法精度が高い配線間隔Kを確保することが可能になる。
(Procedure 3)
The protrusions 3g, 4g, and 5g are press-cut to form vertical wall surfaces 3c, 4c, and 5c as shown in FIG. By forming the vertical wall surfaces 3c, 4c, and 5c by press cutting in this manner, the side surfaces of the metal plates 3, 4, and 5 are linear with extremely high accuracy, so that the wiring interval K with high dimensional accuracy is ensured. It becomes possible.

(手順4)
位置合せ用突出部8c、8dの突出長さがD1、D2になるように切断する。これにより、図2に示すように、金属板3、4、5の半導体チップとの接合面3a、4a、5aが同一平面状となると共に、架橋部6a、6b、6c、6dを除いて、各金属板3、4、5の側面に垂直壁面3c、4c、5cと、傾斜壁面3d、4d、5dが形成された図1に示す回路用金属板1を得ることができる。
(Procedure 4)
Cut so that the protruding lengths of the alignment protrusions 8c and 8d are D1 and D2. As a result, as shown in FIG. 2, the joint surfaces 3a, 4a, 5a of the metal plates 3, 4, 5 with the semiconductor chip are coplanar, except for the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d, The circuit metal plate 1 shown in FIG. 1 in which the vertical wall surfaces 3c, 4c, and 5c and the inclined wall surfaces 3d, 4d, and 5d are formed on the side surfaces of the metal plates 3, 4, and 5 can be obtained.

なお、本発明のセラミックス回路基板においては、図5に示すように、セラミックス基板9の放熱側面(裏面)にも無酸素銅からなる金属板13等をろう付けする。この金属板13は、回路用金属板1のように複数の金属板3、4、5を形成する必要はないが、上記の手順により、金属板13の側面に垂直壁面13c、傾斜壁面13d、位置合せ用突出部8a、8b(図示せず)を形成する。   In the ceramic circuit board of the present invention, as shown in FIG. 5, a metal plate 13 made of oxygen-free copper or the like is brazed to the heat radiating side surface (back surface) of the ceramic substrate 9. The metal plate 13 does not need to form a plurality of metal plates 3, 4, and 5 like the circuit metal plate 1, but the vertical wall surface 13 c, the inclined wall surface 13 d, Alignment protrusions 8a and 8b (not shown) are formed.

続いて、本発明のセラミックス回路基板の構成例を図5に基づいて説明する。図5において、9は厚さ0.2〜1.0mm、熱伝導率70W/m・K以上の窒化珪素からなるセラミックス基板である。セラミックス基板9の一方の面(主面)には、本発明の回路用金属板1を構成する金属板3、4、5がろう材層10、11、12を介して接合されている。このとき、セラミックス基板9と金属板3、4、5との接合は、上記した各金属板3、4、5の接合面3b、4b、5bがセラミックス基板9の主面に接合される。すなわち、金属板3、4、5は、接合面積が大きくなるような面である接合面(底面)3b、4b、5bが、セラミックス基板9と接合される。なお、ろう材層10、11、12の厚さSは5〜50μmにするとよい。   Next, a configuration example of the ceramic circuit board of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, 9 is a ceramic substrate made of silicon nitride having a thickness of 0.2 to 1.0 mm and a thermal conductivity of 70 W / m · K or more. On one surface (main surface) of the ceramic substrate 9, metal plates 3, 4, 5 constituting the circuit metal plate 1 of the present invention are joined via brazing material layers 10, 11, 12. At this time, the ceramic substrate 9 and the metal plates 3, 4, 5 are joined by joining the joint surfaces 3 b, 4 b, 5 b of the metal plates 3, 4, 5 to the main surface of the ceramic substrate 9. That is, the metal plates 3, 4, and 5 are bonded to the ceramic substrate 9 at the bonding surfaces (bottom surfaces) 3 b, 4 b, and 5 b that are surfaces that increase the bonding area. Note that the thickness S of the brazing filler metal layers 10, 11 and 12 is preferably 5 to 50 μm.

一方、セラミックス基板9の他一の面(放熱側となる下面)には、平板状の金属板(銅板)13がろう材層14を介して接合される。銅板13は、その側面の全周にも垂直壁面13c、傾斜壁面13dが形成され、銅板13の表面積が大になる面13bがセラミックス基板9の下面に接合される。垂直壁面13c、傾斜壁面13dは、前記した機械的加工手段、例えば、プレス装置により形成され、傾斜壁面13dの傾斜角度は傾斜壁面3a、4a、5aの傾斜角度αと同様に5°〜45°(CAE)に設定するとよい。また、ろう材層14の厚さは、5〜50μmにするとよい。   On the other hand, a flat metal plate (copper plate) 13 is bonded to the other surface of the ceramic substrate 9 (the lower surface on the heat dissipation side) via a brazing material layer 14. The copper plate 13 is also formed with a vertical wall surface 13 c and an inclined wall surface 13 d on the entire circumference of the side surface, and a surface 13 b with a large surface area of the copper plate 13 is joined to the lower surface of the ceramic substrate 9. The vertical wall surface 13c and the inclined wall surface 13d are formed by the above-described mechanical processing means, for example, a press device, and the inclination angle of the inclined wall surface 13d is 5 ° to 45 ° similarly to the inclination angle α of the inclined wall surfaces 3a, 4a, and 5a. (CAE) should be set. The thickness of the brazing material layer 14 is preferably 5 to 50 μm.

本発明のセラミックス回路基板においては、セラミックス基板9に金属板3、4、5、および銅板13をろう材層により接合したときに、これらろう材層10、11、12、および14は、各金属回板3、4、5、銅板13の側面から所定の距離Hほどはみ出させるようにするとよい。このはみ出し長さHは、少なくとも0.2mm以上、好ましくは0.25〜0.5mmにすると、本発明のセラミックス回路基板を使用しているときに、セラミックス基板9と金属板3、4、5、および銅板13の側面に集中する熱応力を緩和させることができる。さらに、本発明においては、各金属板3、4、5、13の側面に、垂直壁面3c、4c、5c、13cと、傾斜壁面3d、4d、5d、13dを形成しているので、セラミックス基板9と金属板3、4、5、および銅板13の側面に集中する熱応力を緩和させることができる。   In the ceramic circuit board of the present invention, when the metal plates 3, 4, 5, and the copper plate 13 are joined to the ceramic substrate 9 by the brazing material layer, the brazing material layers 10, 11, 12, and 14 are made of each metal. It is preferable to protrude from the side surfaces of the rotating plates 3, 4, 5 and the copper plate 13 by a predetermined distance H. When the protruding length H is at least 0.2 mm or more, preferably 0.25 to 0.5 mm, the ceramic substrate 9 and the metal plates 3, 4, 5 are used when the ceramic circuit board of the present invention is used. And thermal stress concentrated on the side surface of the copper plate 13 can be relaxed. Furthermore, in the present invention, since the vertical wall surfaces 3c, 4c, 5c, and 13c and the inclined wall surfaces 3d, 4d, 5d, and 13d are formed on the side surfaces of the respective metal plates 3, 4, 5, and 13, the ceramic substrate 9 and the thermal stress concentrated on the side surfaces of the metal plates 3, 4, 5 and the copper plate 13 can be relaxed.

なお、セラミックス基板9上へのろう材10、11、12、14の塗布は、スクリーン印刷により塗布することができるが、金属板3、4、5、13のセラミックス基板側の面に直接塗布して形成しても良い。   The brazing materials 10, 11, 12, and 14 can be applied to the ceramic substrate 9 by screen printing. However, the brazing materials 10, 11, 12, and 14 can be applied directly to the surface of the metal plates 3, 4, 5, and 13 on the ceramic substrate side. May be formed.

上記した本発明の回路用金属板1においては、図8(a)に示すように、回路用金属板1の厚さをT、各架橋部6a(6b、6c、6d)の厚さをtとしたとき、隙間t1=(T−t)を0.1mm以上に設定することが重要である。この理由は、次の通りである。本発明に使用する回路用金属板1は、その厚さが0.2mm〜1.0mmの無酸素銅等からなる薄板を使用する。このため、隙間t1を0.1mmより小さくすると、セラミックス基板9とこの回路用金属板1をろう付けにより加熱接合する時、例えば図8(b)に示すようにセラミックス基板9と金属板3(4、5)の間のろう材層10(11、12)からしみ出したろう材15が架橋部6a(6b、6c、6d)の下面60aにつたわりながら延びて、ろう材が溜まる現象が発生することがある。そして、ついにはセラミックス基板9上の隙間t1に沿って流れることになり、これが進行すると隣りの金属板4に接触して短絡が発生する原因になるからである。   In the circuit metal plate 1 of the present invention described above, as shown in FIG. 8A, the thickness of the circuit metal plate 1 is T, and the thickness of each bridging portion 6a (6b, 6c, 6d) is t. In this case, it is important to set the gap t1 = (T−t) to 0.1 mm or more. The reason for this is as follows. As the metal plate for circuit 1 used in the present invention, a thin plate made of oxygen-free copper or the like having a thickness of 0.2 mm to 1.0 mm is used. Therefore, when the gap t1 is smaller than 0.1 mm, when the ceramic substrate 9 and the circuit metal plate 1 are heat-bonded by brazing, for example, as shown in FIG. 8B, the ceramic substrate 9 and the metal plate 3 ( 4 and 5), the brazing filler metal 15 oozing out from the brazing filler metal layer 10 (11, 12) extends while connecting to the lower surface 60a of the bridging portion 6a (6b, 6c, 6d), and the brazing material is accumulated. There are things to do. Then, it finally flows along the gap t1 on the ceramic substrate 9, and when this progresses, it contacts the adjacent metal plate 4 and causes a short circuit.

さらに、本発明の回路用金属板1においては、複数個設けた架橋部6a、6b、6c、6dの全体積は、回路部を含む全回路用金属板3、4、5の体積の0.1〜2%にすることが重要である。この理由は次の通りである。
本発明のセラミックス回路基板に用いる回路用金属板1は、上記のように厚さが0.2mm〜1.0mmであり剛性が低い銅製薄板等を使用する。このため、架橋部6a、6b、6c、6dの全体積が回路となる金属板3、4、5の全体積の0.1%未満では、架橋部6a、6b、6c、6dの剛性が著しく低下して変形するので、セラミックス基板9にこの金属板3、4、5をろう付けするときに、架橋部6a、6b、6c、6dで接続された複数の金属板3、4、5間の配線間隔Kを維持することができず、短絡あるいは配線間隔Kの寸法不良が発生する危険性が生じるからである。この配線間隔Kの寸法不良の発生を防止しようとすると、接合時にこの各金属板の位置決め手段を設ける必要があるが、この位置決めを自動化するためには、高価な設備を必要とする。
Furthermore, in the circuit metal plate 1 of the present invention, the total volume of the plurality of bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d is 0. 0 of the volume of all the circuit metal plates 3, 4, 5 including the circuit portion. It is important to make it 1 to 2%. The reason is as follows.
The metal plate for circuit 1 used for the ceramic circuit board of the present invention uses a copper thin plate having a thickness of 0.2 mm to 1.0 mm and low rigidity as described above. For this reason, when the total volume of the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d is less than 0.1% of the total volume of the metal plates 3, 4, 5 serving as a circuit, the rigidity of the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d is remarkably high. Since the metal plate 3, 4, 5 is brazed to the ceramic substrate 9 between the plurality of metal plates 3, 4, 5 connected by the bridging portions 6 a, 6 b, 6 c, 6 d. This is because the wiring interval K cannot be maintained, and there is a risk that a short circuit or a dimensional defect of the wiring interval K occurs. In order to prevent the occurrence of a dimensional defect of the wiring interval K, it is necessary to provide positioning means for each metal plate at the time of joining. However, in order to automate this positioning, expensive equipment is required.

また、架橋部の全体積が2%より大きくなると、上記隙間t1を0.1mm以上確保することが困難になり、しみ出したろう材15が架橋部6a、6b、6c、6dとセラミックス基板8のすき間に沿って流れるため、金属板3、4、5間の短絡発生の原因になると共に、ろう材が付着した架橋部6a、6b、6c、6dを除去するための作業工数が増大し、かつ、ろう材を間隔Hほどしみ出させた部分に溜まったろう材15を除去する工程が必要となるからである。   Further, if the total volume of the bridging portion is larger than 2%, it becomes difficult to secure the gap t1 of 0.1 mm or more, and the brazing filler metal 15 that has exuded is formed between the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d and the ceramic substrate 8. Since it flows along the gap, it causes a short circuit between the metal plates 3, 4, 5, and the number of work steps for removing the bridging portions 6 a, 6 b, 6 c, 6 d to which the brazing material has adhered increases. This is because a process for removing the brazing filler metal 15 accumulated in the portion where the brazing filler metal has exuded by an interval H is required.

さらに、本発明のセラミックス回路基板においては、図8(a)、(b)に示すように、隣り合う金属板3、4、5間の配線間隔Kは1.3mm以上とすることが好ましく、配線間隔K内にはみ出しているろう材層の端部どうしの間隔Pは、0.8mm以上に設定することが好ましい。この理由は、セラミックス基板9に塗布するろう材層10、11、12の厚さSを5〜50μmにすれば、しみ出したろう材15が流れ出して隣のろう材層と接触することを防止できるようになるからである。   Furthermore, in the ceramic circuit board of the present invention, as shown in FIGS. 8A and 8B, the wiring interval K between the adjacent metal plates 3, 4 and 5 is preferably 1.3 mm or more, The interval P between the end portions of the brazing filler metal layer protruding into the wiring interval K is preferably set to 0.8 mm or more. The reason for this is that if the thickness S of the brazing filler metal layers 10, 11, 12 applied to the ceramic substrate 9 is 5 to 50 μm, the exuded brazing filler metal 15 can be prevented from flowing out and coming into contact with the adjacent brazing filler metal layer. Because it becomes like this.

続いて、本発明のセラミックス回路基板の製造方法について説明する。まず、図1に示すような略長方形状をした回路用金属板1の縦横寸法よりも若干大きい寸法を備えたセラミックス基板9を準備する。なお、セラミックス基板9は、次の方法により製造することができる。まず、公知のドクターブレード法等により窒化珪素を主成分とする薄板状のグリーンシートを製作する。続いて、このグリーンシートを脱脂、焼結した後、所望の寸法、例えば、縦横80mm×100mmの大きさに切断することにより、厚さ0.2〜1.0mmのセラミックス基板9を得ることができる。   Then, the manufacturing method of the ceramic circuit board of this invention is demonstrated. First, a ceramic substrate 9 having a dimension slightly larger than the vertical and horizontal dimensions of the circuit metal plate 1 having a substantially rectangular shape as shown in FIG. 1 is prepared. The ceramic substrate 9 can be manufactured by the following method. First, a thin green sheet mainly composed of silicon nitride is manufactured by a known doctor blade method or the like. Subsequently, after degreasing and sintering the green sheet, the ceramic substrate 9 having a thickness of 0.2 to 1.0 mm can be obtained by cutting the green sheet into a desired size, for example, 80 mm × 100 mm. it can.

次に、図6に示すように、セラミックス基板9の主面にスクリーン印刷により厚さが5〜50μmのろう材層10、11、12を塗布する。このとき、セラミックス基板9の主面にろう材を塗布する範囲は、金属板3、4、5を接合する範囲より間隔H、すなわち0.2〜1.2mmほど外側にはみ出すように塗布する。セラミックス基板9の放熱側面(裏面)にも同様にろう材層14を塗布する。   Next, as shown in FIG. 6, brazing material layers 10, 11, and 12 having a thickness of 5 to 50 μm are applied to the main surface of the ceramic substrate 9 by screen printing. At this time, the range in which the brazing material is applied to the main surface of the ceramic substrate 9 is applied so as to protrude outward by an interval H, that is, 0.2 to 1.2 mm from the range in which the metal plates 3, 4, and 5 are joined. Similarly, the brazing material layer 14 is applied to the heat radiation side surface (back surface) of the ceramic substrate 9.

続いて、図7に示すように、ろう材を塗布したセラミックス基板9の主面に、図1に示す回路用金属板1を、セラミックス基板9の放熱側面には銅板13を、正確に位置合わせして、加圧状態で保持する。このとき、各金属板3、4、5、および銅板13の側面部全周からろう材層10、11、12、14が間隔Hほどはみ出るように、セラミックス基板9の表裏面にそれぞれ回路用金属板1と銅板13を正確に位置決めする必要がある。さらに、セラミックス基板9に回路用金属板1を位置合わせしたときに、各金属板3、4、5の側面部とセラミックス基板7の側面部とには、所定の間隔D1、D2が確保されるように位置合わせする必要がある。本発明においては、このセラミックス基板9と回路用金属板1、および銅板13の位置合せは、位置合せ用突出部8a、8b等の位置合せ手段を利用して行う。   Subsequently, as shown in FIG. 7, the circuit metal plate 1 shown in FIG. 1 is accurately aligned with the main surface of the ceramic substrate 9 coated with the brazing material, and the copper plate 13 is accurately aligned with the heat radiation side surface of the ceramic substrate 9. And hold | maintain in a pressurized state. At this time, circuit metal is respectively provided on the front and back surfaces of the ceramic substrate 9 so that the brazing filler metal layers 10, 11, 12, and 14 protrude from the entire circumference of the side surfaces of the metal plates 3, 4, 5 and the copper plate 13 by the distance H It is necessary to accurately position the plate 1 and the copper plate 13. Furthermore, when the circuit metal plate 1 is aligned with the ceramic substrate 9, predetermined distances D1 and D2 are secured between the side surfaces of the metal plates 3, 4, and 5 and the side surface of the ceramic substrate 7. Need to be aligned. In the present invention, the ceramic substrate 9, the circuit metal plate 1, and the copper plate 13 are aligned using alignment means such as alignment protrusions 8a and 8b.

次に、セラミックス基板9に回路用金属板1と銅板13をろう付けするときの位置合せ手段について説明する。この位置合せは下記の手順1〜5に従って実施することができる。 Next, alignment means for brazing the circuit metal plate 1 and the copper plate 13 to the ceramic substrate 9 will be described. This alignment can be performed according to the following procedures 1-5.

(位置合せ手順1)
まず、図9(a)に示すように、セラミックス基板9の隣り合う側面に沿って、垂直方向に延びる垂直壁16、17を設けた位置合せ冶具18を準備する。そして、放熱側にろう付けする金属板13に形成されている位置決め用突出部8a、8bの先端部がこの冶具18の内壁面16a、17aに当接した状態にして、図9(b)に示すように、位置合せ治具18の底18aに置く。
(Positioning procedure 1)
First, as shown in FIG. 9A, an alignment jig 18 provided with vertical walls 16 and 17 extending in the vertical direction along adjacent side surfaces of the ceramic substrate 9 is prepared. Then, the tips of the positioning projections 8a and 8b formed on the metal plate 13 to be brazed to the heat radiating side are in contact with the inner wall surfaces 16a and 17a of the jig 18 as shown in FIG. As shown, it is placed on the bottom 18 a of the alignment jig 18.

(位置合せ手順2)
続いて、ろう材層10、11、12、14を塗布したセラミックス基板9の隣り合う側面をこの位置合せ冶具18の内壁面16a、17aと接触させた状態で、銅板13の上に置く。これにより、金属板13とセラミックス基板9とは正確に位置合せを行った状態で重ね合せることができる。
(Positioning procedure 2)
Subsequently, the adjacent side surfaces of the ceramic substrate 9 coated with the brazing filler metal layers 10, 11, 12, and 14 are placed on the copper plate 13 in a state where the side surfaces are in contact with the inner wall surfaces 16 a and 17 a of the alignment jig 18. Thereby, the metal plate 13 and the ceramic substrate 9 can be overlapped in a state where the alignment is performed accurately.

(位置合せ手順3)
続いて、回路用金属板1の側面に設けられている位置合せ用突出部8a、8bの先端部を、冶具18の内壁面16a、17aに接触させた状態でセラミックス基板9上に重ねる。これにより、図7に示す間隔D1、D2と、ろう材のはみ出し間隔Hを確保した状態で、セラミックス基板9の主面に回路用金属板1を精度良く重ね合わせることができる。
(Positioning procedure 3)
Subsequently, the tip ends of the alignment protrusions 8 a and 8 b provided on the side surface of the circuit metal plate 1 are overlaid on the ceramic substrate 9 in a state of being in contact with the inner wall surfaces 16 a and 17 a of the jig 18. Accordingly, the circuit metal plate 1 can be accurately superimposed on the main surface of the ceramic substrate 9 in a state in which the intervals D1 and D2 shown in FIG. 7 and the protruding interval H of the brazing material are secured.

(位置合せ手順4)
位置合せした回路用金属板1の上にスペーサ板19を載置する。スペーサ板19は耐熱性があり熱膨張率が低いカーボン製の薄板を使用するとよい。
(Alignment procedure 4)
A spacer plate 19 is placed on the aligned circuit metal plate 1. The spacer plate 19 may be a thin carbon plate having heat resistance and a low coefficient of thermal expansion.

(位置合せ手順5)
次に、上記位置合せ手順1〜4を数回繰り返して、主面(上面)に回路用金属板1を、下面に金属板13を重ね合わせたセラミックス基板9を、スペーサ板19を介して位置合せ冶具18内に数段積み重ねて、クランプ装置等を利用してこの積み重ね物の上下方向に押圧力が作用するように保持する。そして、これら積み重ねた数枚のセラミックス基板9を加圧した状態で、約800℃の温度で所定時間加熱した後、冷却することにより、セラミックス基板9の主面に回路用金属板1を、放熱側面に金属板13をろう材層を介して接合することができる。
(Alignment procedure 5)
Next, the above alignment procedures 1 to 4 are repeated several times, and the ceramic substrate 9 in which the metal plate 1 for circuit is superimposed on the main surface (upper surface) and the metal plate 13 is superimposed on the lower surface is positioned via the spacer plate 19. The stacking jig 18 is stacked in several stages and is held using a clamping device or the like so that a pressing force acts in the vertical direction of the stack. Then, after heating these stacked ceramic substrates 9 in a pressurized state at a temperature of about 800 ° C. for a predetermined time and then cooling, the circuit board metal plate 1 is dissipated on the main surface of the ceramic substrate 9. The metal plate 13 can be joined to the side surface via a brazing material layer.

続いて、回路用金属板1に設けられている架橋部6a、6b、6c、6d、および回路用金属板1と金属板13の位置合せ用突出部8a、8bを、数値制御の工作機械を使用し、極細のエンドミル工具により除去すると、図5に示すようなセラミックス回路基板を得ることができる。なお、上記エンドミル工具により架橋部6a等を除去するときに、架橋部6a、6b、6c、6dおよび位置合せ用突出部8a、8bと金属板3、4、5との接続部、すなわち、架橋部6a等および位置合せ用突出部8a、8bの除去跡にも、予め形成されている金属板の傾斜壁面3d、4d、5dと、垂直壁面3c、4c、5cに連なる傾斜壁面と垂直壁面を形成するとよい。放熱側にろう付けした金属板13に形成されている位置合せ用突出部8a、8bの除去も、上記と同様にエンドミル工具により除去することができる。   Subsequently, the bridge portions 6a, 6b, 6c and 6d provided on the circuit metal plate 1 and the alignment projections 8a and 8b of the circuit metal plate 1 and the metal plate 13 are replaced with numerically controlled machine tools. When used and removed with an ultra-fine end mill tool, a ceramic circuit board as shown in FIG. 5 can be obtained. When removing the bridging portion 6a and the like with the end mill tool, the bridging portions 6a, 6b, 6c and 6d and the alignment projections 8a and 8b are connected to the metal plates 3, 4 and 5, that is, the bridging portion. The removal marks of the portions 6a and the alignment protrusions 8a and 8b are also provided with inclined wall surfaces 3d, 4d, and 5d of a metal plate that are formed in advance and inclined wall surfaces and vertical wall surfaces that are connected to the vertical wall surfaces 3c, 4c, and 5c. It is good to form. The alignment protrusions 8a and 8b formed on the metal plate 13 brazed to the heat radiating side can also be removed by an end mill tool in the same manner as described above.

なお、本発明においては、架橋部6a、6b、6c、6dおよび位置合せ用突出部7a、7bの厚さ、長さ、幅は極めて微小な寸法にしているので、従来と同様に、短時間のエッチングにより架橋部6a、6b、6c、6d、位置合せ用突出部8a、8bを除去することも可能である。また、これら架橋部、位置合せ用突出部の除去は、ニッパー等の切断工具を用いて手作業により除去してもよい。 In the present invention, the thicknesses, lengths, and widths of the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d and the alignment projections 7a, 7b are extremely small, so that the time is short as in the prior art. It is also possible to remove the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d and the alignment protrusions 8a, 8b by etching. Moreover, you may remove these bridge | crosslinking parts and the alignment protrusion part by manual operation using cutting tools, such as a nipper.

また、本発明においては、架橋部6a、6b、6c、6d、および位置合せ用突出部8a、8bを、エンドミル等を用いた切削工具により除去するときに、その除去跡は他の側面部と同様な垂直壁面と傾斜壁面を形成することが望ましいが、架橋部6a、6b、6c、6dの幅W、および位置合せ用突出部8a、8bの幅は微小であるので、これら架橋部や位置合せ用突出部の除去後、適宜の残存面のままでも本発明の効果を発揮させることができる。なお、通常、最大応力発生部位は回路面のコーナー部になるので、架橋部は回路コーナー部を避けることが望ましい。さらに最適な架橋部の配置位置を決定する際、コンピュータシミュレーション等による応力解析を活用することが有効である。   In the present invention, when the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d and the alignment protrusions 8a, 8b are removed by a cutting tool using an end mill or the like, the removal traces are separated from other side portions. Although it is desirable to form the same vertical wall surface and inclined wall surface, the width W of the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d and the width of the alignment projections 8a, 8b are very small. The effects of the present invention can be exerted even with the appropriate remaining surface after removal of the alignment protrusion. Normally, the maximum stress generation site is a corner portion of the circuit surface, so it is desirable that the bridge portion avoids the circuit corner portion. Furthermore, it is effective to utilize stress analysis by computer simulation or the like when determining the optimum position of the bridge portion.

続いて、本発明を実施するための回路用金属板の第2の形態を図10に基づいて説明する。この第2の形態である回路用金属板1aは、図1に示す第1の形態に、さらに、架橋部6a、6b等に位置合せ用孔部20を形成したものである。この孔部20は、全ての架橋部6a、6b、6c、6dに形成する必要はなく、1〜3個の架橋部に形成するようにする。また、1個の架橋部に孔部20を複数個形成してもよい。孔部20の直径は、架橋部の幅Wを3mm程度に設定したときには、1〜2mm程度に設定するとよい。なお、孔部20は、上記した回路用金属板を機械的加工手段により製造するときに、プレスによる打ち抜き加工により形成することができる。 Then, the 2nd form of the metal plate for circuits for implementing this invention is demonstrated based on FIG. The circuit metal plate 1a according to the second embodiment is obtained by forming an alignment hole 20 in the bridging portions 6a, 6b and the like in the first embodiment shown in FIG. The hole 20 does not need to be formed in all the bridging portions 6a, 6b, 6c, 6d, but is formed in 1 to 3 bridging portions. Further, a plurality of hole portions 20 may be formed in one bridging portion. The diameter of the hole 20 may be set to about 1 to 2 mm when the width W of the bridge portion is set to about 3 mm. The hole 20 can be formed by punching with a press when the above-described circuit metal plate is manufactured by mechanical processing means.

位置合せ用孔部20は、回路用金属板1aをセラミックス基板9に接合するときの位置合せ手段として作用すると共に、位置合せした後、特にセラミックス基板9を加熱してろう材を溶融させる工程において、回路用金属板1aとセラミックス基板9との位置ずれを防止する作用も発揮させることができる。   The alignment hole 20 functions as an alignment means when the circuit metal plate 1a is joined to the ceramic substrate 9, and after the alignment, in particular, the ceramic substrate 9 is heated to melt the brazing material. In addition, it is possible to exert the effect of preventing the positional deviation between the circuit metal plate 1a and the ceramic substrate 9.

回路用金属板1aをセラミックス基板7にろう付けするとき、回路用金属板1aをセラミックス基板7に位置合せする手順は、前記した位置合せ手順1〜5とほぼ同様である。前記位置合せ手順と異なる点は、図11に示すように、スペーサ板19に突起19aを設け、この突起19aを回路用金属板1aの架橋部に穿設した位置合せ用孔部20に嵌合させるようにしたことにある。この突起19aと位置合せ用孔部20との嵌合により、セラミックス基板9上の所定の位置に、回路用金属板1aを正確に位置合せできると共に、加熱時においても、回路用金属板1aとスペーサ板19の突起19aとが嵌合しているので、セラミックス基板9と回路用金属板1aとの位置ずれを防止することができる。 When the circuit metal plate 1a is brazed to the ceramic substrate 7, the procedure for aligning the circuit metal plate 1a with the ceramic substrate 7 is substantially the same as the alignment procedures 1 to 5 described above. The difference from the alignment procedure is that, as shown in FIG. 11, a protrusion 19a is provided on the spacer plate 19, and this protrusion 19a is fitted into an alignment hole 20 formed in the bridging portion of the circuit metal plate 1a. It is to let you let it. By fitting the projection 19a with the alignment hole 20, the circuit metal plate 1a can be accurately aligned at a predetermined position on the ceramic substrate 9, and the circuit metal plate 1a Since the protrusion 19a of the spacer plate 19 is fitted, it is possible to prevent the positional deviation between the ceramic substrate 9 and the circuit metal plate 1a.

なお、上記した本発明の第2の実施の形態において、回路用金属板1aの位置合せ用突出部8a、8bを省略することも可能である。この場合、回路用金属板1aをセラミックス基板9上に位置合せする作業は、次のようにして行うことができる。まず、回路用金属板1aに形成した孔部20にスペーサ19の突起19aを嵌合させる。続いて、位置合せ治具18に載置したセラミックス基板9上に、スペーサ19を、その側面が位置合せ治具18の内壁面16a、17aに当接した状態で載置することにより正確な位置決めを行うことができる。なお、この実施の形態においては、セラミックス基板9の放熱側にろう付けする金属板13には、位置合わせ用の突出部8a、8bを形成することが望ましい。   In the above-described second embodiment of the present invention, the alignment protrusions 8a and 8b of the circuit metal plate 1a can be omitted. In this case, the operation of aligning the circuit metal plate 1a on the ceramic substrate 9 can be performed as follows. First, the protrusion 19a of the spacer 19 is fitted into the hole 20 formed in the circuit metal plate 1a. Subsequently, the spacer 19 is placed on the ceramic substrate 9 placed on the alignment jig 18 with the side surfaces being in contact with the inner wall surfaces 16 a and 17 a of the alignment jig 18 to accurately position the spacer 19. It can be performed. In this embodiment, it is desirable to form alignment protrusions 8a and 8b on the metal plate 13 to be brazed to the heat dissipation side of the ceramic substrate 9.

なお、上記した本発明の回路用金属板の実施の形態において、突出部3g、4g、5gをプレス切断して、垂直壁面3c、4c、5cを形成する例について説明したが、本発明は、図12に示すように、これら突出部3g、4g、5gを残存させた回路用金属板としてもよい。このような回路用金属板としては、配線間隔Kを大きくすることができるセラミックス回路基板に適用するとよい。これにより、突出部3g、4g、5gをプレス切断する工程が不要になりコスト低減を行うことができる。   In the embodiment of the circuit metal plate of the present invention described above, the example in which the protruding portions 3g, 4g, and 5g are press-cut to form the vertical wall surfaces 3c, 4c, and 5c has been described. As shown in FIG. 12, it is good also as a metal plate for circuits which left these protrusion parts 3g, 4g, and 5g. Such a circuit metal plate is preferably applied to a ceramic circuit board capable of increasing the wiring interval K. Thereby, the process of press-cutting the protrusions 3g, 4g, and 5g becomes unnecessary, and the cost can be reduced.

本発明の回路用金属板について、第1の実施の形態を示す平面図である。It is a top view which shows 1st Embodiment about the metal plate for circuits of this invention. 図1のA−A線の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the AA line of FIG. 図1のB−B線の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the BB line of FIG. 図1に示す回路用金属板の製造手順を説明するための図であり、(a)は加工前の形状を示す平面図、(b)配線間隔をプレス成形したときの形状を示す平面図、(c)は(b)に示す回路用金属板に垂直壁面と傾斜壁面を形成したときのA−A線の縦断面図、(d)は(c)のO部の拡大図、(e)は、(d)において突出部3gを切断したときの形状を示す図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing procedure of the metal plate for circuits shown in FIG. 1, (a) is a top view which shows the shape before a process, (b) The top view which shows the shape when press forming the wiring space | interval, (C) is a longitudinal sectional view taken along line AA when a vertical wall surface and an inclined wall surface are formed on the circuit metal plate shown in (b), (d) is an enlarged view of the O portion in (c), and (e). These are figures which show a shape when the protrusion part 3g is cut | disconnected in (d). 本発明のセラミックス回路基板の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the ceramic circuit board of this invention. 図5に示すセラミックス回路基板を製造するときに、セラミックス基板にろう材層を塗布したときの状態を示す平面図である。It is a top view which shows a state when apply | coating a brazing filler metal layer to a ceramic substrate when manufacturing the ceramic circuit board shown in FIG. 図5に示すセラミックス基板に図1に示す回路用金属板をろう付けするときに、セラミックス基板と回路用金属板とを重ね合わせた状態を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a state in which the ceramic substrate and the circuit metal plate are superposed when the circuit metal plate shown in FIG. 1 is brazed to the ceramic substrate shown in FIG. 5. 本発明のセラミックス回路基板を製造するろう付け工程の状態を説明するための要部断面図であり、(a)は架橋部の厚さが適切な場合、(b)はは架橋部の厚さが大き過ぎる場合に、しみ出したろう材の挙動を示す図である。It is principal part sectional drawing for demonstrating the state of the brazing process which manufactures the ceramic circuit board of this invention, (a) is thickness of a bridge | crosslinking part, (b) is thickness of a bridge | crosslinking part. It is a figure which shows the behavior of the oozing brazing material when is too large. 本発明のセラミックス回路基板を製造するときに、セラミックス基板に回路用金属板を位置決めする手順を説明するための図であり、(a)は平面図、(b)は要部縦断面図である。It is a figure for demonstrating the procedure which positions the metal plate for a circuit on a ceramic substrate when manufacturing the ceramic circuit board of this invention, (a) is a top view, (b) is a principal part longitudinal cross-sectional view. . 本発明の回路用金属板について、第2の実施の形態を示す平面図である。It is a top view which shows 2nd Embodiment about the metal plate for circuits of this invention. 図10に示す回路用金属板を用いて本発明のセラミックス回路基板を製造するときに、セラミックス基板に回路用金属板を位置決めする手順を説明するための図であり、(a)は平面図、(b)は要部縦断面図である。It is a figure for demonstrating the procedure which positions the metal plate for a circuit on a ceramic substrate, when manufacturing the ceramic circuit board of this invention using the metal plate for a circuit shown in FIG. 10, (a) is a top view, (B) is a principal part longitudinal cross-sectional view. 本発明のセラミックス回路基板について、他の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows another structure about the ceramic circuit board of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:回路用金属板
2、3,4:金属板
3c、4c、5c:垂直壁面
3d、4d、5d:傾斜壁面
3e、4e、5e:平坦面
3f、4f、5f:垂直壁面
6a、6b、6c、6d:架橋部
8a、8b:位置決め用突出部
9:セラミックス基板
10、11、12:ろう材層
18:位置合せ冶具
19:スペーサ板
20:孔部
T:回路用金属板の厚さ
t:架橋部の厚さ
1: Circuit metal plates 2, 3, 4: Metal plates 3c, 4c, 5c: Vertical wall surfaces 3d, 4d, 5d: Inclined wall surfaces 3e, 4e, 5e: Flat surfaces 3f, 4f, 5f: Vertical wall surfaces 6a, 6b, 6c, 6d: bridging sections 8a, 8b: positioning protrusions 9: ceramic substrates 10, 11, 12: brazing material layer 18: alignment jig 19: spacer plate 20: hole T: thickness t of circuit metal plate : Cross-linked thickness

Claims (11)

セラミックス基板に接合される底面と回路面となる上面とを備え機械的加工手段により形成された厚さTの回路用金属板であって、前記回路用金属板は、前記厚さTより小さい厚さtの幅狭な架橋部を介して一体化されていると共に、
前記回路用金属板の側面には、前記底面から立設する垂直壁面と、前記垂直壁面の上端から前記上面方向に上り傾斜となる傾斜壁面とを備えていることを特徴とする回路用金属板。
A circuit metal plate having a thickness T formed by mechanical processing means, having a bottom surface bonded to a ceramic substrate and an upper surface serving as a circuit surface, wherein the circuit metal plate has a thickness smaller than the thickness T. And being integrated through a narrow cross-linked portion of t,
The circuit metal plate is characterized in that a side wall of the circuit metal plate is provided with a vertical wall surface standing from the bottom surface and an inclined wall surface inclined upward from the upper end of the vertical wall surface in the upper surface direction. .
前記垂直壁面と前記傾斜壁面との間に、前記底面に略平行な平坦面を備えていることを特徴とする請求項1に記載の回路用金属板。 The metal plate for a circuit according to claim 1, further comprising a flat surface substantially parallel to the bottom surface between the vertical wall surface and the inclined wall surface. 前記架橋部の全体積は、回路面を含む回路用金属板の全体積の0.1〜2%になるように構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回路用金属板。 3. The circuit according to claim 1, wherein the total volume of the bridging portion is configured to be 0.1 to 2% of the total volume of the circuit metal plate including the circuit surface. Metal plate. (前記回路用金属板の厚さT)−(前記架橋部の厚さt)が0.1mm以上になるように構成されていることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3のいずれかに記載の回路用金属板。 (Thickness T of the circuit metal plate) − (thickness t of the bridging portion) is configured to be 0.1 mm or more. The metal plate for a circuit according to any one of the above. 前記回路用金属板は、セラミックス基板との接合時において前記セラミックス基板と前記回路用金属板との位置合せを行うための位置合せ手段を備えていることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4のいずれかに記載の回路用金属板。 The said circuit metal plate is equipped with the alignment means for aligning the said ceramic substrate and the said circuit metal plate at the time of joining to a ceramic substrate, The claim | item 1 characterized by the above-mentioned. The metal plate for a circuit according to claim 3. 前記位置合せ手段は、前記金属板の側面から前記金属板の外側方向に突出する位置合せ突出部から構成されることを特徴とする請求項5に記載の回路用金属板。 The circuit metal plate according to claim 5, wherein the alignment unit includes an alignment protrusion that protrudes from a side surface of the metal plate toward an outer side of the metal plate. 前記位置合せ手段は、前記架橋部に形成された孔部から構成されることを特徴とする請求項5に記載の回路用金属板。 6. The metal plate for a circuit according to claim 5, wherein the alignment means is constituted by a hole formed in the bridging portion. 前記位置合せ手段は、前記金属板の側面から前記金属板の外側方向に突出する位置合せ突出部と、前記架橋部に形成された孔部とから構成される手段を備えていることを特徴とする請求項5に記載の回路用金属板。 The alignment means comprises means comprising an alignment protrusion that protrudes from the side surface of the metal plate toward the outside of the metal plate, and a hole formed in the bridging portion. The metal plate for a circuit according to claim 5. 前記回路用金属板は、無酸素銅、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金の一種からなることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の回路用金属板。 The circuit metal plate according to any one of claims 1 to 8, wherein the circuit metal plate is made of oxygen-free copper, copper, copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy. 請求項1から請求項9のいずれかに記載の回路用金属板が、前記セラミックス基板の主面にろう材層を介して接合されたセラミックス回路基板であって、前記セラミックス基板に前記回路用金属板を接合した後に、前記架橋部と位置合せ突出部が除去された構成であることを特徴とするセラミックス回路基板。 10. The circuit metal plate according to claim 1, wherein the circuit metal plate is a ceramic circuit board bonded to a main surface of the ceramic substrate via a brazing material layer, and the circuit metal is attached to the ceramic substrate. A ceramic circuit board having a structure in which the bridging portion and the alignment protrusion are removed after joining the plates. 前記架橋部および位置合せ突出部の除去跡に、前記回路用金属板の傾斜壁面に沿った傾斜壁面あるいは傾斜壁面以外の残存面が形成されていることを特徴とする請求項10に記載のセラミックス回路基板。
11. The ceramic according to claim 10, wherein a remaining surface other than the inclined wall surface or the inclined wall surface along the inclined wall surface of the circuit metal plate is formed on the removal trace of the bridging portion and the alignment protrusion. Circuit board.
JP2003350191A 2003-10-09 2003-10-09 Metallic plate circuit and ceramic circuit board Pending JP2005116843A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003350191A JP2005116843A (en) 2003-10-09 2003-10-09 Metallic plate circuit and ceramic circuit board

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003350191A JP2005116843A (en) 2003-10-09 2003-10-09 Metallic plate circuit and ceramic circuit board

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005116843A true JP2005116843A (en) 2005-04-28

Family

ID=34541810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003350191A Pending JP2005116843A (en) 2003-10-09 2003-10-09 Metallic plate circuit and ceramic circuit board

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005116843A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180307A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Mitsubishi Materials Corp Manufacturing method of liquid-cooled heat sink, and manufacturing method of power module
JP2009231548A (en) * 2008-03-24 2009-10-08 Hitachi Metals Ltd Method of manufacturing circuit board, and circuit board
JP2010165719A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Mitsubishi Materials Corp Method for manufacturing substrate for power module
JP2010165720A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Mitsubishi Materials Corp Method of manufacturing substrate for power module
KR102055587B1 (en) * 2018-06-08 2019-12-13 이종은 Heat-Sink Substrate For High-Power Semiconductor, High-Power Semiconductor Module Comprising The Same, And Manufacturing Process Thereof
JPWO2020209121A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15
WO2020242255A1 (en) * 2019-05-31 2020-12-03 이종은 Heat dissipating substrate for semiconductor and preparation method thereof
JP7424026B2 (en) 2019-12-13 2024-01-30 三菱マテリアル株式会社 insulated circuit board

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180307A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Mitsubishi Materials Corp Manufacturing method of liquid-cooled heat sink, and manufacturing method of power module
JP4605009B2 (en) * 2005-12-28 2011-01-05 三菱マテリアル株式会社 Power module manufacturing method
JP2009231548A (en) * 2008-03-24 2009-10-08 Hitachi Metals Ltd Method of manufacturing circuit board, and circuit board
JP2010165719A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Mitsubishi Materials Corp Method for manufacturing substrate for power module
JP2010165720A (en) * 2009-01-13 2010-07-29 Mitsubishi Materials Corp Method of manufacturing substrate for power module
KR102055587B1 (en) * 2018-06-08 2019-12-13 이종은 Heat-Sink Substrate For High-Power Semiconductor, High-Power Semiconductor Module Comprising The Same, And Manufacturing Process Thereof
KR20190139810A (en) * 2018-06-08 2019-12-18 이종은 Manufacturing Process of Heat-Sink Substrate For Semiconductor
KR102120785B1 (en) 2018-06-08 2020-06-09 이종은 Heat-Sink Substrate For Semiconductor And Manufacturing Process Thereof
JPWO2020209121A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15
WO2020209121A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15 日本碍子株式会社 Bonded substrate and method for producing bonded substrate
WO2020208698A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15 日本碍子株式会社 Bonded substrate and method for manufacturing bonded substrate
JP7289911B2 (en) 2019-04-09 2023-06-12 日本碍子株式会社 BONDED SUBSTRATE AND BONDED SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD
EP3955284A4 (en) * 2019-04-09 2023-09-20 NGK Insulators, Ltd. Bonded substrate and method for producing bonded substrate
JP7373038B2 (en) 2019-04-09 2023-11-01 日本碍子株式会社 bonded substrate
US11917752B2 (en) 2019-04-09 2024-02-27 Ngk Insulators, Ltd. Bonded substrate and manufacturing method of bonded substrate
WO2020242255A1 (en) * 2019-05-31 2020-12-03 이종은 Heat dissipating substrate for semiconductor and preparation method thereof
US11984326B2 (en) 2019-05-31 2024-05-14 Imh Inc. Heat dissipating substrate for semiconductor and preparation method thereof
JP7424026B2 (en) 2019-12-13 2024-01-30 三菱マテリアル株式会社 insulated circuit board

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102055587B1 (en) Heat-Sink Substrate For High-Power Semiconductor, High-Power Semiconductor Module Comprising The Same, And Manufacturing Process Thereof
JP2008010520A (en) Substrate for power module, and its manufacturing method
JP5838559B2 (en) Semiconductor device assembly jig and semiconductor device assembly method
WO2020027183A1 (en) Electric circuit board and power module
JP5151080B2 (en) Insulating substrate, method for manufacturing insulating substrate, power module substrate and power module
JP2007019123A (en) Ceramic circuit board assembly
WO2006019099A1 (en) Insulation substrate, power module substrate, manufacturing method thereof, and power module using the same
JP2005116843A (en) Metallic plate circuit and ceramic circuit board
JP4311303B2 (en) Power module substrate manufacturing method
JP4124040B2 (en) Semiconductor device
JP6278516B2 (en) Power module substrate
JP2013175667A (en) Multi-piece type ceramic circuit board
JP2004311691A (en) Metal board for circuit and ceramic circuit board
JP6702813B2 (en) Composite substrate, electronic device and electronic module
JP2004342635A (en) Metal plate for connecting ceramic substrate, and ceramic circuit substrate
TWI770346B (en) Method for manufacturing power module substrate and ceramic-copper joint
JP6324479B1 (en) Metal board for circuit board, circuit board, power module, metal plate molded product, and method for manufacturing circuit board
JP4992302B2 (en) Power semiconductor module
JP5887907B2 (en) Power module substrate manufacturing method and manufacturing apparatus
JP6255659B2 (en) Power module substrate manufacturing method
JP7272018B2 (en) Manufacturing method of insulated circuit board
JP5522225B2 (en) Manufacturing method of electronic device
JP5052290B2 (en) Manufacturing method of circuit board with metal fittings
JP4656126B2 (en) Semiconductor device
JP5158875B2 (en) Ceramic package for storing electronic components and manufacturing method thereof