JP2008004760A - Wiring board and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品の作動時に発する熱の放散性が高い電子部品搭載用の配線基板に関する。 The present invention relates to a wiring board for mounting an electronic component, which has high dissipation of heat generated when the electronic component is operated.
従来のパワートランジスタ等の作動時に大量の熱を発生する電子部品が搭載される配線基板の断面図を図5に示す。図5において、11は絶縁体から成る基体、12は配線、13は電子部品、15は金属板、16は放熱板であり、配線基板は、基体11の上側主面に銅(Cu)製金属板から成る配線12を有するとともに、基体11の下側主面にCuから成る金属板15を有して成る。この配線基板には、パワートランジスタ等の作動時に大量の熱を発生する電子部品13が搭載され、配線12に電子部品13の電極がボンディングワイヤ等の電気的接続手段を介して電気的に接続され、金属板15に放熱板16を接合することで、電子部品13の作動時に配線12および電子部品12から発生する熱を基体11の下側主面から放熱板16に熱放散させることができるものである。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of a wiring board on which electronic components that generate a large amount of heat during operation of a conventional power transistor or the like are mounted. In FIG. 5, 11 is a base made of an insulator, 12 is a wiring, 13 is an electronic component, 15 is a metal plate, 16 is a heat sink, and the wiring board is made of a copper (Cu) metal on the upper main surface of the
基体11は、ジルコニア(ZrO2)質セラミックスから成る。ZrO2質セラミックスは、アルミナ(Al2O3)質セラミックスに比して抗折強度が高いので、Al2O3質セラミックスよりも薄くすることができ、これによって基体11を介しての放熱性を向上させている。
The
配線12および金属板15は高熱伝導性のCu板から成り、同じCu板を基体11の上下両面からサンドイッチ状態に接合することによって、基体11との熱膨張係数差から接合時に発生する反りや曲がりの発生を防止するとともに、金属板15は、電子部品13から発生する熱を放散させる役割をも有する。
The
ここで、配線12および金属板15はそれぞれDBC法や活性金属ロウ材によって基体11に接合される。
Here, the
放熱板16は、熱伝導率が高く熱放散性に優れたCu板から成るもので、金属板15の下表面側にロウ材17を介して接合される。
しかしながら、近時の電子部品13は大電流化が進み、電子部品13が作動する際に発生する熱が増大する傾向にある。これに対して、上記従来の配線基板では、電子部品13から発生する熱を十分に放散させたり、配線12に大電流を流した際に配線12から発生する熱を十分に放散させたりする能力が不足しがちであり、電子部品13を十分冷却して正常かつ安定に作動させることができないという問題点があった。
However, recent
また、上記従来の配線基板においては、基体11と配線12、基体11と金属板15との熱膨張係数差が大きく、基体11と配線12および金属板15とを接合する際に加える熱や、電子部品13が作動する際に発生する熱によって、基体11に配線12および金属板15との熱膨張差による応力が作用し、基体11にクラック等が生じて破損してしまう場合があった。
Further, in the above conventional wiring board, the difference in thermal expansion coefficient between the
また、上記従来の配線基板においては、配線12がCu製で、比較的軟らかい金属から成ることから、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段14を超音波ボンダーで振動を加えて接続する際に、配線12が超音波振動を吸収し易く、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段14を配線12に接続し難いという問題点があった。
Further, in the above conventional wiring board, the
また、近時の配線基板は薄型化が求められており、上記従来の配線基板において、基体11を薄型化させた場合、基体11の強度が不十分となり基体11に折損等が生じて破損してしまうという問題点があった。
Further, the recent wiring board is required to be thin, and in the above conventional wiring board, when the
したがって、本発明は上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、大電流で作動する電子部品から発生する熱を効率良く外部へ伝えることができる配線基板を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been completed in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a wiring board capable of efficiently transferring heat generated from an electronic component operating at a large current to the outside. It is in.
本発明の配線基板は、基体上に、電子部品が搭載される搭載部を有し、前記電子部品の電極が接続される配線が設けられた配線基板であって、前記配線は、ダイヤモンドの粒子および立方晶窒化ホウ素の粒子の少なくとも一方の粒子を金属に含有させた複合材から成ることを特徴とする。 The wiring board of the present invention is a wiring board having a mounting portion on which an electronic component is mounted on a base, and a wiring to which an electrode of the electronic component is connected. The wiring is a diamond particle And a composite material in which at least one of cubic boron nitride particles is contained in a metal.
本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材の前記金属は、銀,銅またはアルミニウムを含むことを特徴とする。 In the wiring board of the present invention, it is preferable that the metal of the composite material includes silver, copper, or aluminum.
本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材の前記金属は、純度99%以上の銀または純度99%以上の銅であることを特徴とする。 In the wiring board of the present invention, preferably, the metal of the composite material is silver having a purity of 99% or more or copper having a purity of 99% or more.
本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材の表面は、前記金属によって覆われていることを特徴とする。 In the wiring board of the present invention, preferably, the surface of the composite material is covered with the metal.
本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材は、前記ダイヤモンドの粒子を前記金属に含有させて成り、前記ダイヤモンドの粒子が30〜80体積%含まれていることを特徴とする。 In the wiring board according to the present invention, preferably, the composite material includes the diamond particles in the metal, and 30 to 80% by volume of the diamond particles are included.
本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材は、前記立方晶窒化ホウ素の粒子を前記金属に含有させて成り、前記立方晶窒化ホウ素の粒子が30〜80体積%含まれていることを特徴とする。 In the wiring board of the present invention, preferably, the composite material includes the cubic boron nitride particles contained in the metal, and the cubic boron nitride particles are contained in an amount of 30 to 80% by volume. Features.
本発明の配線基板において、好ましくは、前記複合材に、前記ダイヤモンドの粒子および前記立方晶窒化ホウ素の粒子が含まれていることを特徴とする。 In the wiring board of the present invention, preferably, the composite material includes the diamond particles and the cubic boron nitride particles.
本発明の配線基板において、好ましくは、前記配線は、前記搭載部を中心に放射状に配置されていることを特徴とする。 In the wiring board according to the present invention, it is preferable that the wiring is arranged radially with the mounting portion as a center.
本発明の電子装置は、上記構成の配線基板の搭載部に電子部品が搭載されて成ることを特徴とする。 The electronic device of the present invention is characterized in that an electronic component is mounted on the mounting portion of the wiring board having the above-described configuration.
本発明の電子装置において、好ましくは、前記配線基板の前記配線は、前記電子部品に一定電位を供給する供給配線を含み、前記電子部品は、前記供給配線に搭載されて接続されていることを特徴とする。 In the electronic device according to the aspect of the invention, it is preferable that the wiring of the wiring board includes a supply wiring that supplies a constant potential to the electronic component, and the electronic component is mounted and connected to the supply wiring. Features.
本発明の電子装置において、好ましくは、前記供給配線は、前記基体の前記搭載部を有する主面とは反対側主面に配置されるとともに、前記絶縁基板に設けられた貫通孔を通じて前記搭載部に導出されて成り、該導出部に前記電子部品が搭載されて接続されていることを特徴とする。 In the electronic device according to the aspect of the invention, it is preferable that the supply wiring is disposed on a main surface opposite to the main surface having the mounting portion of the base body, and the mounting portion is formed through a through hole provided in the insulating substrate. And the electronic component is mounted and connected to the lead-out portion.
本発明の配線基板は、基体上に、電子部品が搭載される搭載部を有し、電子部品の電極が接続される配線が設けられ、配線は、ダイヤモンドの粒子および立方晶窒化ホウ素の粒子の少なくとも一方の粒子を金属に含有させた複合材から成ることから、配線の熱伝導率を大きなものとすることができ、電子部品から発生する熱を配線に沿って十分に放散させることができる。また、配線に大電流を流した際に配線から発生する熱を十分に放散させることができる。したがって、近時の大電流で作動する電子部品を用いても、電子部品が温度上昇するのを防止でき、電子部品を正常かつ安定に作動させることができる。 The wiring board of the present invention has a mounting portion on which an electronic component is mounted on a base, and wiring to which an electrode of the electronic component is connected is provided. The wiring is made up of diamond particles and cubic boron nitride particles. Since it is made of a composite material containing at least one particle in a metal, the thermal conductivity of the wiring can be increased, and heat generated from the electronic component can be sufficiently dissipated along the wiring. Further, the heat generated from the wiring when a large current is passed through the wiring can be sufficiently dissipated. Therefore, even if an electronic component that operates with a recent large current is used, the temperature of the electronic component can be prevented from increasing, and the electronic component can be operated normally and stably.
また、配線が金属にダイヤモンドの粒子および立方晶窒化ホウ素の粒子の少なくとも一方の粒子を含有させた複合材から成ることで、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素は非常に硬い材料であることから、配線が超音波振動を吸収し難く、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段を配線に確実かつ短時間で効率良く接続することができる。 In addition, since the wiring is made of a composite material in which at least one of diamond particles and cubic boron nitride particles is contained in a metal, diamond and cubic boron nitride are very hard materials. It is difficult to absorb ultrasonic vibration, and an electrical connection means such as a bonding wire can be reliably and efficiently connected to the wiring in a short time.
また、金属にダイヤモンドの粒子および立方晶窒化ホウ素の粒子の少なくとも一方の粒子を含有させて複合材とすることによって、配線の硬度が増し、即ち配線の剛性が増すことから、配線が基体を補強する作用を為すようになる。その結果、配線基板を放熱板へ実装する際に外力が加わっても、基体がクラック等によって破損してしまうのを防止することができる。 In addition, by adding at least one of diamond particles and cubic boron nitride particles to the metal to make a composite material, the hardness of the wiring is increased, that is, the rigidity of the wiring is increased, so that the wiring reinforces the substrate. It comes to do the action to do. As a result, even if an external force is applied when the wiring board is mounted on the heat sink, the base can be prevented from being damaged by cracks or the like.
本発明の配線基板において、好ましくは、複合材の金属は、銀,銅またはアルミニウムを含むことから、複合材に含有される金属の熱伝導率が優れたものとなり、配線の熱伝導率を向上させることができる。また、これら金属は電気伝導性に優れるので、配線の電気抵抗を小さくすることができる。したがって、配線における熱の発生を少なくできるとともに、電子部品から発生する熱を配線に沿って放散させることができる。 In the wiring board of the present invention, preferably, the metal of the composite material includes silver, copper, or aluminum, so that the thermal conductivity of the metal contained in the composite material is excellent, and the thermal conductivity of the wiring is improved. Can be made. Moreover, since these metals are excellent in electrical conductivity, the electrical resistance of the wiring can be reduced. Therefore, heat generation in the wiring can be reduced and heat generated from the electronic component can be dissipated along the wiring.
本発明の配線基板において、好ましくは、複合材の金属は、純度99%以上の銀または純度99%以上の銅であることから、複合材中の金属の熱伝導率および電気伝導性が極めて優れたものとなり、配線の熱伝導率および電気伝導性をさらに向上させることができる。電子部品が作動する際に発生する熱を極めて効率良く放散させることができる。 In the wiring board of the present invention, preferably, the metal of the composite material is silver having a purity of 99% or more or copper having a purity of 99% or more, so that the thermal conductivity and electrical conductivity of the metal in the composite material are extremely excellent. Thus, the thermal conductivity and electrical conductivity of the wiring can be further improved. The heat generated when the electronic component operates can be dissipated very efficiently.
本発明の配線基板において、好ましくは、複合材の表面は、含有される金属によって覆われていることから、配線に高周波信号を流した際の表皮効果に対応することができ、配線の高周波特性に優れたものとできる。また、複合材の表面を覆う金属によって、配線を基体に接合するための接合材が配線の表面を濡れ広がり易くなり、配線を基体に強固に接合させることができる。また、複合材の表面を覆う金属によって、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段との接続強度も向上させることができる。 In the wiring board of the present invention, preferably, since the surface of the composite material is covered with the contained metal, it can cope with the skin effect when a high-frequency signal is passed through the wiring, and the high-frequency characteristics of the wiring It can be made excellent. In addition, the metal covering the surface of the composite material makes it easy for the bonding material for bonding the wiring to the substrate to wet and spread the surface of the wiring, and the wiring can be firmly bonded to the substrate. In addition, the metal covering the surface of the composite material can improve the connection strength with an electrical connection means such as a bonding wire.
本発明の配線基板において、好ましくは、複合材は、ダイヤモンドの粒子を金属に含有させて成り、ダイヤモンドの粒子が30〜80体積%含まれていることから、複合材の熱伝導性を非常に良好なものとすることができる。 In the wiring board according to the present invention, preferably, the composite material includes diamond particles contained in a metal, and 30 to 80% by volume of the diamond particles are contained. Therefore, the thermal conductivity of the composite material is extremely high. It can be good.
本発明の配線基板において、好ましくは、複合材は、立方晶窒化ホウ素の粒子を金属に含有させて成り、立方晶窒化ホウ素の粒子が30〜80体積%含まれていることから、立方晶窒化ホウ素の粒子が熱的化学安定性に優れ900℃程度の高温においても変質し難く、900℃程度の高温雰囲気に曝した場合においても立方晶窒化ホウ素の粒子が有する熱放散性および電気伝導性および硬度を良好に保持することができる。 In the wiring board of the present invention, preferably, the composite material includes cubic boron nitride particles contained in a metal, and the cubic boron nitride particles are contained in an amount of 30 to 80% by volume. Boron particles have excellent thermal chemical stability and are not easily altered even at high temperatures of about 900 ° C. Even when exposed to high temperature atmospheres of about 900 ° C, the heat dissipation and electrical conductivity of cubic boron nitride particles and Hardness can be kept good.
本発明の配線基板において、好ましくは、複合材に、ダイヤモンドの粒子および立方晶窒化ホウ素の粒子が含まれていることから、立方晶窒化ホウ素の粒子によって、複合材を熱的化学安定性に優れたものとすることができ、ダイヤモンドの粒子によって、複合材の熱放散性を補い、熱放散性を極めて良好なものとすることができる。 In the wiring board of the present invention, preferably, since the composite material contains diamond particles and cubic boron nitride particles, the composite material is excellent in thermal chemical stability by the cubic boron nitride particles. The diamond particles can supplement the heat dissipation of the composite material, and the heat dissipation can be made extremely good.
本発明の配線基板において、好ましくは、配線は、搭載部を中心に放射状に配置されていることから、放射状に配置された配線によって、電子部品から発生する熱を効率良く電子部品から離れた場所へと移送することができる。 In the wiring board of the present invention, preferably, since the wiring is arranged radially around the mounting portion, the heat generated from the electronic component is efficiently separated from the electronic component by the radially arranged wiring. Can be transferred to.
本発明の電子装置は、上記構成の配線基板の搭載部に電子部品が搭載されて成ることから、電子部品の冷却効果が大きく、高出力な電子装置とすることができる。 Since the electronic device of the present invention is formed by mounting the electronic component on the wiring board mounting portion having the above-described configuration, the electronic device has a large cooling effect and can be a high-power electronic device.
本発明の電子装置において、好ましくは、配線基板の配線は、電子部品に一定電位を供給する供給配線を含み、電子部品は、供給配線に搭載されて接続されていることから、電子部品から発生する大量の熱を供給配線を介して速やかに電子部品から離れた場所に移送することができるものとなる。 In the electronic device of the present invention, preferably, the wiring of the wiring board includes a supply wiring for supplying a constant potential to the electronic component, and the electronic component is mounted on and connected to the supply wiring. A large amount of heat can be quickly transferred to a place away from the electronic component via the supply wiring.
本発明の電子装置において、好ましくは、供給配線は、基体の搭載部を有する主面と反対側主面に配置されるとともに、基体に設けられた貫通孔を通じて搭載部に導出されて成り、導出部に電子部品が搭載されて接続されていることから、電子部品から発生する熱を供給配線を介して、基体の反対側主面側に導き、配線基板外部に放散させることができるものとなる。 In the electronic device of the present invention, preferably, the supply wiring is arranged on the main surface opposite to the main surface having the mounting portion of the base, and is led out to the mounting portion through a through hole provided in the base. Since the electronic component is mounted and connected to the part, the heat generated from the electronic component can be guided to the opposite main surface side of the base via the supply wiring and dissipated outside the wiring board. .
本発明の配線基板および電子装置について以下に詳細に説明する。図1(a)は本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例を示す断面図であり、図1(b),(c)は本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。また、図2は本発明の配線基板に用いられる配線となる複合材表面が金属で覆われている状態を示す拡大断面図である。図3は、本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、図1(a),(b),(c)は図3の切断線A−A’における断面を示すものである。図4(a),(b)は本発明の配線基板および電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である
これらの図において、1は基体、2は配線、3は電子部品、6は放熱板であり、主として基体1,配線2で配線基板が構成され、主として基体1,配線2,電子部品3で電子装置が構成される。
The wiring board and electronic device of the present invention will be described in detail below. FIG. 1A is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a wiring board and an electronic device according to the present invention, and FIGS. 1B and 1C show an embodiment of the wiring board and the electronic device according to the present invention. It is sectional drawing which shows another example. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the surface of the composite material to be used in the wiring board of the present invention is covered with metal. 3 is a plan view showing an example of an embodiment of a wiring board and an electronic device according to the present invention, and FIGS. 1A, 1B, and 1C are cross-sectional views taken along a cutting line AA ′ in FIG. Is shown. 4A and 4B are cross-sectional views showing other examples of embodiments of the wiring board and the electronic device of the present invention. In these drawings, 1 is a base, 2 is a wiring, 3 is an electronic component, Reference numeral 6 denotes a heat radiating plate. A wiring board is mainly composed of the
本発明の配線基板は、基体1の一方主面上に、電子部品3が搭載される搭載部1aを有し、電子部品3の電極が接続される配線2が設けられた配線基板であって、配線2は、少なくとも電子部品3側がダイヤモンドの粒子2aおよび立方晶窒化ホウ素(以下、cBNともいう)の粒子2aの少なくとも一方の粒子2aを金属2bに含有させた複合材から成る。
The wiring board of the present invention is a wiring board having a mounting
本発明の電子装置は、上記構成の配線基板の搭載部1aに電子部品3が搭載されて成る。
The electronic device according to the present invention includes the
本発明における基体1は、Al2O3質セラミックス,AlN質セラミックス,ZrO2質セラミックス,窒化珪素(Si3N4)質セラミックス,炭化珪素(SiC)質セラミックス等のセラミックスや、ガラス、樹脂等の絶縁体から成る。以下、セラミックスから成る基体1を例に説明するが、その他の絶縁体でも同じ構成により同じ効果を得ることができる。
The
図1(a),(b),図3,図4(a),(b)において、基体1はセラミックスから成る場合、例えば、その両主面に予めモリブデン(Mo),マンガン(Mn),タングステン(W)等のメタライズ層が施されており、その上にNi等の金属から成る金属層が被着されている。そして、その上側主面(一方主面)の金属層に銀(Ag)−Cuロウ,Agロウ,Alロウ,Ag−パラジウム(Pd)ロウ,Ag−Cu−Pdロウ等のロウ材や、錫(Sn)−Ag−Cu半田等の半田から成る第一の接合材1bを介して配線2が接合される。図1(b)においては、下側主面の金属層にAg−Cuロウ,Agロウ,Alロウ,Ag−Pdロウ,Ag−Cu−Pdロウ等のロウ材や、Sn−Ag−Cu半田等の半田から成る第二の接合材1cを介して金属板5が接合される。
1 (a), (b), FIG. 3, FIG. 4 (a), (b), when the
なお、図4(b)においては、基体1の上下主面間に貫通孔1eが設けられ、基体1の下側主面に供給配線2cが第二の接合材1cを介して接合され、貫通孔1eを通じて供給配線2cが搭載部1aに導出されている。この場合、貫通孔1eの内面にもメタライズ層および金属層が被着され、貫通孔1eの内面と供給配線2cとが第二の接合材1cを介して接合されていてもよい。または、基体1にメタライズ層が施されずに、Ag−Cu−チタン(Ti)ロウ等の活性金属ロウ材を介して配線2および金属板5が基体1に直接接合されてもよい。またはDBC(Direct Bond Copper)法によって接合してもよい。配線2から基体1への熱伝導が可能なように配線2が基体1に十分強固に固定されておればよい。
In FIG. 4B, a through
また、図1(c)において、基体1がセラミックスから成る場合、予め基体1の上側主面に凹部1dを設けておき、凹部1dに直接金属2bに粒子2aを含有させた複合材から成る配線2を形成してもよい。凹部1dの内面には、上記同様に金属2bが接合しやすいメタライズ処理が行なわれている。
Further, in FIG. 1C, when the
基体1は、例えば、Al2O3質セラミックスから成る場合、先ずAl2O3、酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)および酸化カルシウム(CaO)等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して泥漿状と成す。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によりセラミックグリーンシートを得る。次に、このセラミックグリーンシートに、必要に応じてWやMo等の高融点金属粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤等を添加混合して得た金属ペーストを、スクリーン印刷法等の厚膜形成技術により印刷塗布して、メタライズ層を所定パターンに形成する。
When the
配線2は、配線回路状になるように形成されており、電子部品3の電極をボンディングワイヤ等の電気的接続手段4を介して電気的に接続したり、上面に電子部品3を搭載する搭載部1aとしたりするものである。即ち、配線2は大電流の電気信号を電子部品3に供給するとともに、電子部品3の作動時に発生する熱を電子部品3から逃がして基体1に伝える役割を有するものである。なお、上面に電子部品3を搭載する搭載部1aとなる配線2は、電子部品3に接地電位または電源電圧等の一定電圧を供給する役割、または所定信号を供給する役割を有し、ここでは供給配線2cという。図示しないが、供給配線2cは、目的に応じて、搭載部1aと接地電位,電源電圧または所定信号を供給する配線回路上の他方端子とを接続している。また、搭載部1aに供給配線2cが設けられずに、基体1上に直接電子部品3が搭載されていてもよい。
The
配線2は、少なくとも電子部品3の電極が接続される側が、ダイヤモンドの粒子2aおよびcBNの粒子2aの少なくとも一方の粒子2a(以下、単に粒子2aともいう)をAg,CuまたはAl(アルミニウム)等の金属2bに含有させた複合材から成るものである。配線2が金属2bに粒子2aを含有させた複合材から成ることにより、配線2の熱伝導率を向上させることができ、電子部品3が作動する際に発生する熱を、電子部品3の電極に接続された配線2を介して基体1の広面積に拡散させることができる。また、配線2に大電流を流した際に配線2から発生する熱を十分に放散させることができる。したがって、近時の大電流で作動する電子部品3を用いても、電子部品3が温度上昇するのを防止でき、電子部品3を正常かつ安定に作動させることができる。
In the
ダイヤモンドまたはcBNの粒子2aは、熱伝導性に優れているという特性を有している。例えば、一般的に純度95質量%以上のAgの熱伝導率425W/m・K、純度95質量%以上のCuの熱伝導率400W/m・Kまたは純度95質量%以上のAlの熱伝導率236W/m・Kに対して、ダイヤモンドの粒子2aの熱伝導率は2000W/m・K、cBNの粒子2aの熱伝導率は1300W/m・Kと良好な特性を有している。これによって、粒子2aを金属2bに含有させた複合材は、優れた熱伝導性を有するものとなる。このような特性を利用するために、配線2は少なくとも電子部品3の電極が接続される高温側が、粒子2aを金属2bに含有させた複合材から成るのがよい。配線2に沿って熱が基体1等に放散されて十分低温になった後の配線2の他端側部分は、必ずしも複合材でなく、例えばCuまたはAg等の金属のみから成る線路とされてもよい。
The diamond or cBN particles 2a have the property of being excellent in thermal conductivity. For example, the thermal conductivity of Ag with a purity of generally 95% by mass or more is 425 W / m · K, the thermal conductivity of Cu with a purity of 95% by mass or more is 400 W / m · K, or the thermal conductivity of Al with a purity of 95% by mass or more. In contrast to 236 W / m · K, the thermal conductivity of diamond particles 2 a is 2000 W / m · K, and the thermal conductivity of cBN particles 2 a is 1300 W / m · K. As a result, the composite material in which the particles 2a are contained in the metal 2b has excellent thermal conductivity. In order to utilize such characteristics, it is preferable that the
また、この構成により、配線2の熱膨張係数を小さくすることができ、基体1がセラミックス等の熱膨張係数の小さいものから成る場合、基体1と配線2とを接合する際に加える熱や、電子部品3が作動する際に発生する熱によって、基体1に配線2との熱膨張差による応力が大きく作用するのを防止することができる。その結果、基体1がクラック等によって破損してしまうのを有効に防止することができる。
Also, with this configuration, the thermal expansion coefficient of the
ダイヤモンドの粒子2aの熱膨張係数は3.1×10-6/K、cBNの粒子2aの熱膨張係数は4.7×10-6/Kであることから、例えばAgの熱膨張係数18.9×10-6/K、Cuの熱膨張係数16.5×10-6/K、またはAlの熱膨張係数23.1×10-6/Kよりも熱膨張係数が小さい粒子2aを金属2bに含有させた複合材から成る配線2は、その熱膨張係数も小さなものとすることができる。
Since the thermal expansion coefficient of the diamond particle 2a is 3.1 × 10 −6 / K and the thermal expansion coefficient of the cBN particle 2a is 4.7 × 10 −6 / K, for example, the thermal expansion coefficient of Ag is 18.9 × 10 −6 /
これによって、基体1に配線2との熱膨張差による応力が大きく作用するのを防止することができることから、配線2の周囲に設けられる第一の接合材1bのメニスカスを小さくしても、基体1へ伝わる応力を充分緩和させることができるようになる。即ち、基体1表面に形成されるメタライズ層は配線2よりも幅広にしておき、第一の接合材1bがメタライズ層の表面から配線2の側面にかけて良好なメニスカスを形成するようにしておくことによって、配線2と基体1との間に生じる熱膨張差をこの第一の接合材1bのメニスカスに吸収させるようにするのであるが、基体1と配線2との熱膨張差が小さい場合には、このメニスカスも小さなものとすることができる。したがって、メタライズ層の幅を狭くし、隣接する配線2同士の間隔を小さくして、配線回路を高密度に設けることができるようになる。
As a result, it is possible to prevent a large amount of stress due to a difference in thermal expansion with the
また、基体1と配線2との熱膨張差が小さくなることから、基体1に配線2を接合して配線基板とする際に配線基板に生ずる反り変形が小さくなり、従来反り変形を相殺するために設けていた基体1の下側主面の金属板5を設ける必要性が小さくなる。
In addition, since the difference in thermal expansion between the
また、配線2が金属2bにダイヤモンドの粒子2aおよびcBNの粒子2aの少なくとも一方の粒子2aを含有させた複合材から成ることで、ダイヤモンドおよびcBNは非常に硬い材料であることから、配線2の硬度が増し、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段4を超音波ボンダーで振動を加えて接続する際に、配線2が超音波振動を吸収し難く、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段4を配線2に確実かつ短時間で効率良く接続することができる。すなわち、配線2表面のCu等金属2bが粒子2aによって保持されるので、超音波振動を加えたときに、金属2bが一緒に振動してしまい難くなり、ボンディングワイヤの接続を確実なものとできる。
Further, since the
また、金属2bにダイヤモンドの粒子2aおよび立方晶窒化ホウ素の粒子2aの少なくとも一方の粒子2aを含有させて複合材とすることによって、配線2の硬度が増し、配線2の剛性が増すことから、配線2が基体1を補強する作用を為すようになる。その結果、配線基板を放熱板6へ実装する際に外力が加わっても、基体1がクラック等によって破損し難くできる。すなわち、基体1に接合された配線2の硬度が増すことにより、配線2が変形し難くなり、基体1に配線2が接合されて成る配線基板も変形し難く容易に折損しないものとなる。
Further, since the metal 2b contains at least one particle 2a of diamond particles 2a and cubic boron nitride particles 2a to form a composite material, the hardness of the
好ましくは、複合材を形成する金属2bは、AgまたはCuを含むのがよい。AgまたはCuは熱伝導率が優れているので、配線2の熱伝導率を向上させることができる。電子部品3が作動する際に発生する熱が増大しても、電子部品3から発生する熱を十分に放散させることができる。
Preferably, the metal 2b forming the composite material contains Ag or Cu. Since Ag or Cu has excellent thermal conductivity, the thermal conductivity of the
さらに好ましくは、複合材を形成する金属2bは、純度99質量%以上のAgまたは純度99質量%以上のCuであるのがよい。純度99質量%以上のAgは熱伝導率が428W/m・K、純度99質量%以上のCuは熱伝導率が403W/m・Kであるので、配線2の熱伝導率および電気導電率をさらに向上させることができる。そして、電子部品3が作動する際に発生する熱が増大しても、電子部品3から発生する熱を極めて効率良く放散させることができる。
More preferably, the metal 2b forming the composite material is Ag having a purity of 99% by mass or more or Cu having a purity of 99% by mass or more. Ag with a purity of 99% by mass or more has a thermal conductivity of 428 W / m · K, and Cu with a purity of 99% by mass or more has a thermal conductivity of 403 W / m · K. Further improvement can be achieved. And even if the heat generated when the
また好ましくは、複合材の表面は、図2に断面図を示すように、複合材を形成する金属2bによって覆われているのがよい。配線2の周囲が低抵抗の金属2bによって覆われることにより、配線に高周波信号を流した際の表皮効果に対応することができ、配線の高周波特性に優れたものとできる。また、複合材の表面を覆う金属2bによって、配線2を基体1に接合するための第一の接合材1bが配線2の表面を濡れ広がり易くなり、基体1との接合強度を高いものとすることができ、配線2を基体1に強固に接合させることができる。また、複合材の表面を覆う金属2bによって、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段4との接続強度も向上させることができる。また、複合材の表面を覆う金属2bは粒子2aを含有しているものであるから、粒子2aとの密着強度に優れたものとなる。
Preferably, the surface of the composite material is covered with a metal 2b forming the composite material, as shown in a sectional view in FIG. By covering the periphery of the
配線2となる複合材の上下主面を覆う金属2bの厚みは、それぞれ20μm〜30μm程度であるのがよく、この厚みで金属2bが複合材の上下主面を覆うことによって、配線2が第一の接合材1bを介して基体1に強固に接合できるとともに、配線2の熱伝導率を良好なものとすることができる。複合材の上下主面を覆う金属2bの厚みが20μm未満の場合、金属2bが全て第一の接合材1bに溶け込んで消失してしまい易く、配線2を第一の接合材1bを介して基体1に接合する際に、粒子2aと第一の接合材1bとの接合力が十分でないために、配線2が基体1から剥離し易くなる。また、複合材の上下主面を覆う金属2bの厚みが30μmを超えて大きい場合、複合材の表面を覆う金属2bにより熱伝導が阻害され易く、配線2の熱伝導率が低下する傾向にある。
The thickness of the metal 2b covering the upper and lower main surfaces of the composite material to be the
また、配線2となる複合材の側面を覆う金属2bの厚みは、それぞれ20μm〜300μm程度であるのがよく、この厚みで複合材の側面を金属2bが覆うことによって、配線2が第一の接合材1bを介して基体1に強固に接合されるとともに、配線2の熱膨張係数が大きくなるのを防止することができる。複合材の側面を覆う金属2bの厚みが20μm未満の場合、複合材の側面を覆う金属2bの厚みが全て第一の接合材1bに溶け込んで消失してしまい易く、配線2を第一の接合材1bを介して基体1に接合した際に、粒子2aと第一の接合材1bとの接合力が十分でないために、配線2が基体1から剥離し易くなる。また、複合材の側面を覆う金属2bの厚みが300μmを超えて大きい場合、配線2の熱膨張係数が大きくなり、基体1との熱膨張差が大きくなって、基体1にクラック等の破損が発生し易くなる。
Further, the thickness of the metal 2b covering the side surface of the composite material to be the
好ましくは、複合材は、ダイヤモンドの粒子2aを金属2bに含有させて成り、ダイヤモンドの粒子2aが30〜80体積%含まれている。この構成により、複合材の熱放散性を良好なものとすることができるとともに、複合材の硬度を高いものとすることができ、さらに、複合材の熱膨張係数を小さな熱膨張係数のものとし、小さな熱膨張係数の基体1の場合に複合材との熱膨張差による応力が大きく作用しないようにすることができる。ダイヤモンドの粒子2aの含有率を30体積%未満とすると、複合材の熱放散性を良好なものとすることが困難になり、ダイヤモンドの粒子2aの含有率を80体積%を超えて大きくすると、金属2bの含有率が小さくなり脆性破壊し易くなる。
Preferably, the composite material includes diamond particles 2a contained in metal 2b, and 30 to 80% by volume of diamond particles 2a is contained. With this configuration, the heat dissipation property of the composite material can be improved, the hardness of the composite material can be increased, and the thermal expansion coefficient of the composite material can be made to have a small thermal expansion coefficient. In the case of the
また、好ましくは、複合材は、cBNの粒子2aを金属2bに含有させて成り、cBNの粒子2aが30〜80体積%含まれている。cBNの粒子2aは、熱的化学安定性に優れ900℃程度の高温においても変質し難いので、900℃程度の高温雰囲気に曝した場合においてもcBNの粒子2aが有する熱放散性および電気伝導性および硬度を良好に保持することができる。すなわち、cBNの粒子2aを高温雰囲気に曝しても、熱放散性および電気伝導性および硬度の特性を損なうことを防止できることから、cBNの粒子2aを金属2bに含有させる際に高温で加熱したり、複合材から成る配線2を基体1にロウ付け等の手段で接合する際に高温で加熱したりする際にも、複合材のこれら熱放散性および電気伝導性および硬度の特性を損なわないようにすることができる。
Preferably, the composite material includes cBN particles 2a in metal 2b, and 30-80% by volume of cBN particles 2a is contained. The cBN particles 2a are excellent in thermal chemical stability and hardly change in quality even at a high temperature of about 900 ° C. Therefore, even when exposed to a high temperature atmosphere of about 900 ° C., the heat dissipation and electrical conductivity of the cBN particles 2a And the hardness can be kept good. That is, even if the cBN particles 2a are exposed to a high-temperature atmosphere, the heat dissipation, electrical conductivity, and hardness characteristics can be prevented from being impaired. Therefore, when the cBN particles 2a are contained in the metal 2b, they are heated at a high temperature. Even when the
さらに、複合材の熱膨張係数を小さなものとでき、小さな熱膨張係数の基体の場合に、複合材との熱膨張差による応力が大きく作用しないようにすることができる。なお、cBNの粒子2aの含有率を30体積%未満とすると、複合材の熱放散性を良好なものとすることが困難になり、cBNの粒子2aの含有率を80体積%を超えて大きくすると、金属2bの含有率が小さくなり脆性破壊し易くなる。 Furthermore, the thermal expansion coefficient of the composite material can be made small, and in the case of a substrate having a small thermal expansion coefficient, stress due to the difference in thermal expansion from the composite material can be prevented from acting greatly. If the content of the cBN particles 2a is less than 30% by volume, it becomes difficult to improve the heat dissipation property of the composite material, and the content of the cBN particles 2a exceeds 80% by volume. Then, the content rate of the metal 2b becomes small, and brittle fracture becomes easy.
また、好ましくは、複合材に、ダイヤモンドおよびcBNの粒子双方を含有させてもよい。ダイヤモンドの粒子2aおよびcBNの粒子2aが含まれていることから、cBNの粒子2aによって、複合材を熱的化学安定性に優れたものとすることができ、ダイヤモンドの粒子2aによって、複合材の熱放散性を補い、熱放散性を極めて良好なものとすることができる。また、複合材の硬度を高いものとすることができるとともに、複合材の熱膨張係数を基体1の熱膨張係数に近いものとし、基体1に複合材との熱膨張差による応力が大きく作用してしまうのを有効に防止することができる。例えば、複合材に、ダイヤモンドの粒子2aを10〜30体積%、cBNの粒子2aを50〜70体積%含ませればよい。
Preferably, the composite material may contain both diamond and cBN particles. Since the diamond particles 2a and the cBN particles 2a are included, the composite material can be made excellent in thermal chemical stability by the cBN particles 2a. The heat dissipation can be supplemented and the heat dissipation can be made extremely good. Further, the hardness of the composite material can be increased, and the thermal expansion coefficient of the composite material is made close to the thermal expansion coefficient of the
ダイヤモンドの粒子2aおよびcBNの粒子2aの少なくとも一方の粒子2aを金属2bに含有させた複合材から成る配線2は、例えば、ダイヤモンドの粒子2aを金属2bとしてのCuに含有させた複合材(以下、Cu−ダイヤモンド複合材ともいう)から成る場合、顆粒状のダイヤモンドの粒子2aと顆粒状のCu粒子とを治具内に充填して加圧するとともに非酸化雰囲気下において約1100℃で加熱することによって所定の形状に形成され、Cu中にダイヤモンドの粒子が分散した状態のCu−ダイヤモンド複合材が形成される。なお、このような製造方法によって製造されるCu−ダイヤモンド複合材のCuの含有率は50〜70体積%とすることができ、治具により平板状または配線2の形状に形成される。平板状に形成される場合は、平板状に形成した後に、切削加工や打ち抜き加工等の金属加工を施すことによって、配線2の所定の形状に作製される。なお、ダイヤモンドの粒子の大きさは0.5mm〜0.6mm、Cu粒子の大きさは0.01mm〜0.6mmのものを用いる。
The
または、顆粒状のダイヤモンドの粒子2aを治具内に予め充填しておき、次いで非酸化雰囲気下において治具内のダイヤモンドの粒子2a間に金属2bとして溶融したCuを流し込むことによって所定の形状に形成され、ダイヤモンドの粒子2a間にCuが溶けこんだ状態のCu−ダイヤモンド複合材が形成される。なお、このような製造方法によって製造されるCu−ダイヤモンド複合材のCuの含有率は20〜60体積%とすることができ、治具により平板状または配線2の形状に形成される。平板状に形成される場合は、平板状に形成した後に、切削加工や打ち抜き加工等の金属加工を施すことによって、配線2の所定の形状に作製される。なお、ダイヤモンドの粒子2aの大きさは0.5mm〜0.6mmのものを用いる。
Alternatively, granular diamond particles 2a are filled in advance in a jig, and then molten Cu as metal 2b is poured between the diamond particles 2a in the jig in a non-oxidizing atmosphere to obtain a predetermined shape. Thus, a Cu-diamond composite material in which Cu is dissolved between the diamond particles 2a is formed. Note that the Cu content of the Cu-diamond composite material manufactured by such a manufacturing method can be 20 to 60% by volume, and is formed into a flat plate shape or the shape of the
また、配線2は、例えば、ダイヤモンドの粒子2aを金属2bとしてAlに含有させた複合材(以下、Al−ダイヤモンド複合材ともいう)から成る場合、顆粒状のダイヤモンドの粒子2aと顆粒状のAl粒子とを治具内に充填して加圧するとともに非酸化雰囲気下において約700℃で加熱することによって所定の形状に形成され、Al中にダイヤモンドの粒子が分散した状態のAl−ダイヤモンド複合材が形成される。なお、このような製造方法によって製造されるAl−ダイヤモンド複合材のAlの含有率は50〜70体積%とすることができ、治具により平板状または配線2の形状に形成される。平板状に形成される場合は、平板状に形成した後に、切削加工や打ち抜き加工等の金属加工を施すことによって、配線2の所定の形状に作製される。なお、ダイヤモンドの粒子の大きさは0.5mm〜0.6mm、アルミニウム粒子の大きさは0.01mm〜0.6mmのものを用いる。
For example, when the
または、顆粒状のダイヤモンドの粒子2aを治具内に予め充填しておき、次いで非酸化雰囲気下において治具内のダイヤモンドの粒子2a間に金属2bとして溶融したAlを流し込むことによって所定の形状に形成され、ダイヤモンドの粒子2a間にAlが溶けこんだ状態のAl−ダイヤモンド複合材が形成される。なお、このような製造方法によって製造されるAl−ダイヤモンド複合材のAlの含有率は20〜60体積%とすることができ、治具により平板状または配線2の形状に形成される。平板状に形成される場合は、平板状に形成した後に、切削加工や打ち抜き加工等の金属加工を施すことによって、配線2の所定の形状に作製される。なお、ダイヤモンドの粒子2aの大きさは0.5mm〜0.6mmのものを用いる。
Alternatively, granular diamond particles 2a are preliminarily filled in a jig, and then molten Al as a metal 2b is poured between the diamond particles 2a in the jig in a non-oxidizing atmosphere to obtain a predetermined shape. Thus, an Al-diamond composite material in which Al is dissolved between the diamond particles 2a is formed. Note that the Al content of the Al-diamond composite material manufactured by such a manufacturing method can be 20 to 60% by volume, and is formed into a flat plate shape or the shape of the
また、配線2は、例えば、cBNの粒子2aを金属2bとしてCuに含有させた複合材(以下、Cu−cBN複合材ともいう)から成る場合、例えば、顆粒状のcBNの粒子2aと顆粒状のCu粒子とを治具内に充填して加圧するとともに非酸化雰囲気下において約1100℃で加熱することによって所定の形状に形成され、Cu中にcBNの粒子2aが分散した状態のCu−cBN複合材が形成される。なお、このような製造方法によって製造されるCu−cBN複合材の金属2bの含有率は50〜70体積%とすることができ、治具により平板状または配線2の形状に形成される。平板状に形成される場合は、平板状に形成した後に、切削加工や打ち抜き加工等の金属加工を施すことによって、配線2の所定の形状に作製される。なお、cBNの粒子2aの大きさは0.5mm〜0.6mm、Cu粒子の大きさは0.01mm〜0.6mmのものを用いる。
For example, when the
または、顆粒状のcBNの粒子2aを治具内に予め充填しておき、次いで非酸化雰囲気下において治具内のcBNの粒子2a間に溶融したCuを流し込むことによって所定の形状に形成され、cBNの粒子2a間にCuが溶けこんだ状態のCu−cBN複合材が形成される。なお、このような製造方法によって製造されるCu−cBN複合材の金属2bの含有率は20〜60体積%となり、治具により平板状または配線2の形状に形成される。平板状に形成される場合は、平板状に形成した後に、切削加工や打ち抜き加工等の金属加工を施すことによって、配線2の所定の形状に作製される。なお、cBN粒子の大きさは0.5mm〜0.6mmのものを用いる。
Alternatively, granular cBN particles 2a are pre-filled in a jig, and then formed into a predetermined shape by pouring molten Cu between the cBN particles 2a in the jig under a non-oxidizing atmosphere, A Cu-cBN composite material in which Cu is dissolved between the cBN particles 2a is formed. In addition, the content rate of the metal 2b of the Cu-cBN composite material manufactured by such a manufacturing method will be 20-60 volume%, and it will form in the shape of a flat plate or the
また、ダイヤモンドの粒子2aとcBNの粒子2aの両方が金属2bに含有される場合においても、上記と同様の方法によって製造される。即ち、顆粒状のダイヤモンドの粒子2aと顆粒状のcBNの粒子2aと顆粒状の金属2bの粒子とを治具内に充填して加圧するとともに非酸化雰囲気下において高温で加熱することによって所定の形状に形成される。または、顆粒状のダイヤモンドの粒子2aと顆粒状のcBNの粒子2aを治具内に予め充填しておき、次いで非酸化雰囲気下において治具内のダイヤモンドの粒子2aとcBNの粒子2a間に溶融した金属を流し込むことによって所定の形状に形成される。 Further, even when both the diamond particle 2a and the cBN particle 2a are contained in the metal 2b, it is produced by the same method as described above. Specifically, granular diamond particles 2a, granular cBN particles 2a, and granular metal 2b particles are filled in a jig, pressed, and heated at a high temperature in a non-oxidizing atmosphere. It is formed into a shape. Alternatively, granular diamond particles 2a and granular cBN particles 2a are pre-filled in a jig, and then melted between diamond particles 2a and cBN particles 2a in the jig in a non-oxidizing atmosphere. It is formed into a predetermined shape by pouring in the metal.
ここで、好ましくは、複合材中のダイヤモンドの粒子2aおよびcBNの粒子2aの表面にはシリコン(Si)やTi等の金属との濡れ性に優れる金属層を被着させておくのがよく、ダイヤモンドの粒子2aおよびcBNの粒子2aの表面に確実に金属2bを密着させることができ、複合材の熱放散性をさらに向上させることができる。この金属層は蒸着法等によって、粒子2aの表面に被着され、厚さ0.01μm〜1μm程度で被着される。 Here, preferably, a metal layer excellent in wettability with a metal such as silicon (Si) or Ti is deposited on the surfaces of the diamond particles 2a and the cBN particles 2a in the composite material, The metal 2b can be reliably adhered to the surface of the diamond particle 2a and the cBN particle 2a, and the heat dissipation of the composite material can be further improved. This metal layer is deposited on the surface of the particle 2a by vapor deposition or the like, and is deposited with a thickness of about 0.01 μm to 1 μm.
粒子2aと金属2bとの密着性の点において好ましくは、金属2bとしてAlを用い、粒子2aの表面にSiから成る金属層を被着させておくのがよい。この構成により、粒子2a表面に被着されたSiとAlとを化学的反応させて、粒子2a表面にAl−Si合金を形成することができ、粒子2aと金属2bとの密着性を極めて良好なものとすることができる。 In view of adhesion between the particles 2a and the metal 2b, preferably, Al is used as the metal 2b, and a metal layer made of Si is deposited on the surface of the particle 2a. With this configuration, Si and Al deposited on the surface of the particle 2a can be chemically reacted to form an Al—Si alloy on the surface of the particle 2a, and the adhesion between the particle 2a and the metal 2b is extremely good. Can be.
以上のように作製された配線2は、基体1の上に被着されたNi等の金属から成る金属層にAg−Cuロウ,Agロウ,Alロウ,Ag−Pdロウ,Ag−Cu−Pdロウ等のロウ材や、Sn−Ag−Cu半田等の半田から成る第一の接合材1bを介して配線2が接合される。または、基体1にメタライズ層が施されずに、Ag−Cu−Tiロウ等の活性金属ロウ材を介して基体1に直接接合される。
The
例えば、配線2となる複合材において金属2bがCu,Agである場合、第一の接合材1bは、Ag−Cuロウ,Agロウ,Sn−Ag−Cu半田,Ag−Cu−Tiロウを用いるのが良く、基体1と配線2との接合を強固なものとすることができる。
For example, when the metal 2b is Cu or Ag in the composite material used as the
また例えば、配線2となる複合材において金属2bがAlである場合、好ましくは、第一の接合材1bは、Alロウ,Ag−Pdロウ,Ag−Cu−Pdロウ,Sn−Ag−Cu半田,Ag−Cu−Tiロウを用いるのが良く、基体1と配線2との接合を強固なものとすることができる。
For example, when the metal 2b is Al in the composite material used as the
好ましくは、配線2を基体1に接合した後、配線2の表面にNiから成る金属層を1μm〜8μmの厚さで被着させるのがよく、この構成により、配線2の表面の耐食性を向上させるとともに、電子部品3の接合強度を良好なものとすることができ、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段4の接続信頼性を向上させることができる。このNiから成る金属層は、例えば無電解メッキ法によって、被着形成される。
Preferably, after the
また、図1(c)においては、上記の製造方法において、凹部1dが治具の代わりを成し、治具を用いずに粒子2aを金属2bに含有させた複合材から成る配線2を形成することができる。即ち、凹部1dに顆粒状のダイヤモンドの粒子2aまたはcBNの粒子2aと顆粒状の金属の粒子とを充填して加圧するとともに非酸化雰囲気下において高温で加熱することによって所定の形状に形成され、金属2bにダイヤモンドの粒子2aまたはcBNの粒子2aが分散した状態の複合材が形成される。または、凹部1dに顆粒状のダイヤモンドの粒子2aまたはcBNの粒子2aを予め充填しておき、次いで非酸化雰囲気下において凹部1d内のダイヤモンドの粒子2aまたはcBNの粒子2aに溶融した金属2bを流し込むことによって所定の形状に形成され、ダイヤモンドの粒子2aまたはcBNの粒子2a間に金属2bが溶けこんだ状態の複合材が形成される。
Further, in FIG. 1C, in the above manufacturing method, the concave portion 1d replaces the jig, and the
例えば、配線2がAl−ダイヤモンド複合材から成る場合、凹部1dに顆粒状のダイヤモンドの粒子2aと顆粒状のAl粒子とを充填して加圧するとともに非酸化雰囲気下において約700℃で加熱することによって所定の形状に形成され、Al中にダイヤモンド粒子2aが分散した状態のAl−ダイヤモンド複合材が形成される。
For example, when the
また例えば、配線2がCu−cBN複合材から成る場合、凹部1dに顆粒状のcBN粒子と顆粒状のCu粒子とを充填して加圧するとともに非酸化雰囲気下において約1100℃で加熱することによって所定の形状に形成され、Cu中にCBN粒子2aが分散した状態のCu−cBN複合材が形成される。
Further, for example, when the
この場合、配線2を基体1に接合する第一の接合材1bを省略し、凹部1bの内面に施した金属層に金属2bを直接接合することもできるので、凹部1b内の配線2の充填率を大きくすることができ、また、第一の接合材1bを介さずに凹部1b内に接合されるので、配線2と基体1との熱伝導率も良好なものとなる。
In this case, the
そして、基体1の下側主面にAg−Cuロウ,Ag−Cu−Tiロウ等の第三の接合材7を介して、放熱板6を接合することによって、電子部品3から発生する熱を放熱板6に逃がし、電子部品3が温度上昇するのを防止することができる。
Then, the heat generated from the
また上記構成において、図1(b)に示すように基体1の下側主面にもダイヤモンドの粒子2aおよびcBNの粒子2aの少なくとも一方の粒子2aを金属2bに含有させた複合材等から成る金属板5を設けてもよい。図1(b)において、金属板5は配線2が基体1の上面に接合される時と同様に、Ag−Cuロウ,Agロウ,Alロウ,Ag−Pdロウ,Ag−Cu−Pdロウ等のロウ材や、Sn−Ag−Cu半田等の半田、Ag−Cu−Tiロウ等の活性金属ロウ材から成る第二の接合材1cを介して、基体1の下側主面に接合される。配線2の熱膨張係数は、セラミックス等から成る基体1に対して大きく異なるものではないので、従来の配線12がCuから成るものの場合に比して必ずしも金属板5を設ける必要はないのであるが、金属板5を設けた場合は、配線基板の反りや曲がり等の発生をより良好に防ぐことができる。
Further, in the above configuration, as shown in FIG. 1 (b), the lower main surface of the
また好ましくは、配線2は、図3に平面図を示すように、搭載部1aを中心に放射状に、すなわち配線2が搭載部1aを中心としてその反対側で配線2同士の間隔が拡がるように配置されている。この構成により、放射状に配置された配線2において、電子部品3から発生する熱を基体1の上側主面において短い距離で広く分散させることができる。なお、配線2の本数およびその配置は図3に限るものではなく、たとえ一本でも電子部品3から離れる方向に配線2を放射状に配置することによって熱を放散させることができる。
Preferably, as shown in the plan view of FIG. 3, the
上記構成の配線基板の搭載部1aに電子部品3が搭載されて電子装置と成る。即ち、基体1の上面に配線2が設けられ、基体1の下面が放熱板6に接合された後、搭載部1aにパワートランジスタ等の電子部品3が搭載固定され、電子部品3の電極が配線2の回路部とボンディングワイヤ等の電気的接続手段4により電気的に接続されることで電子装置となる。
The
この構成により、電子部品3が温度上昇するのを防止でき、基体1がクラック等によって破損してしまうのを有効に防止することができ、ボンディングワイヤ等の電気的接続手段4を確実かつ短時間で効率良く接続することができ、かつ基体1を薄型化させても、配線2が基体1を補強する作用を為し、基体1がクラック等によって破損してしまうのを防止することができる。
With this configuration, it is possible to prevent the temperature of the
好ましくは、配線基板の配線2は、電子部品3に一定電位や電気信号を供給する供給配線2cを含み、電子部品3は、供給配線2cに搭載されて接続されていることから、電子部品3から発生する熱を電子部品3の広い底面から供給配線2cを介して放熱させ、効率良く配線基板外部に放散させることができるものとなる。
Preferably, the
また好ましくは、供給配線2cは、図4(b)に示すように、基体1の搭載部1aを有する主面と反対側主面に配置されるとともに、基体1に設けられた貫通孔1dを通じて搭載部1aに導出されて成り、導出部2dに電子部品3が搭載されて接続されていることから、電子部品3から発生する熱を基体1を介さずに供給配線を介して、基体1の搭載部1aとは反対側の主面(下側主面)に導き、配線基板外部に効率良く放散させることができるものとなる。
Preferably, the
また好ましくは、電気的接続手段4はAlまたはAu等から成るボンディングワイヤを用いることができ、電気的接続手段4を介して電子部品3から発生する熱を配線2に逃がすことができる。なお、ボンディングワイヤの断面の直径は200μm〜500μm程度とするのがよい。また、電子部品3と配線2との間の熱伝導を良好にするために、複数本のボンディングワイヤを接続してもよい。また、電気的接続手段4は、Cu板等のリード線から成るものでもよい。
Preferably, the electrical connection means 4 can be a bonding wire made of Al or Au, and the heat generated from the
このようにして、パワートランジスタ等の電子部品3に大電流の電気信号が供給され、大電流の電気信号で作動することとなる。配線2がダイヤモンドの粒子2aおよびcBNの粒子2aの少なくとも一方の粒子2aを金属2bに含有させた複合材から成ることから、電子部品3に安定的に大電流の電気信号を供給できるとともに、電子部品3から発生する大量の熱を配線2を介して電子部品3から速やかに逃がすことができる。従って、パワートランジスタ等の電子部品3を正常かつ安定に作動させることができる。
In this way, a large current electric signal is supplied to the
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を行なうことは何等支障ない。例えば、基体1はエポキシ樹脂やポリフェニレンサルファイト(PPS)や液晶ポリマー(LCP)等のエンジニアリングプラスチックス等の樹脂から成っていてもよい。この場合、図1(c)に示すように、基体1は、配線2が基体1の凹部1dに埋め込まれるように予め準備された配線2と金型内で一体成型するのが容易であり、配線基板を効率良く製造することができる。
In addition, this invention is not limited to the example of the above embodiment, If it is in the range which does not deviate from the summary of this invention, it will not interfere at all. For example, the
また、上記実施の形態の説明において上下左右という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いたものであり、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。 In the description of the above embodiment, the terms “upper, lower, left and right” are merely used to describe the positional relationship in the drawings, and do not mean the positional relationship in actual use.
1:基体
1a:搭載部
1b:第一の接合材
1c:第二の接合材
1d:貫通孔
2:配線
2a:ダイヤモンドの粒子または立方晶窒化ホウ素の粒子
2b:金属
2c:供給配線
2d:導出部
3:電子部品
1:
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JP2006172785A JP2008004760A (en) | 2006-06-22 | 2006-06-22 | Wiring board and electronic device |
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JP2009224380A (en) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
WO2020090213A1 (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | 住友電気工業株式会社 | Heat radiating member |
-
2006
- 2006-06-22 JP JP2006172785A patent/JP2008004760A/en not_active Withdrawn
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