JP2010272795A

JP2010272795A - Element mounting substrate

Info

Publication number: JP2010272795A
Application number: JP2009125208A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kawabata; 和弘川畑; Yoshiaki Ueda; 義明植田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2010-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an element mounting substrate having improved reliability for a thermal history. <P>SOLUTION: The element mounting substrate includes: a ceramic substrate having a through-hole; a first metal plate having a thermal expansion ratio larger than that of the ceramic substrate and engaged with the through-hole partly forming a gap for the inner wall surface of the through-hole; and a second metal plate having a thermal expansion ratio larger than that of the ceramic substrate and provided along the outer circumference of the ceramic substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子を装着するための素子搭載用基板に関する。 The present invention relates to an element mounting substrate for mounting a semiconductor element.

近年、パワートランジスタ素子等の比較的高電力を扱う半導体部品の搭載用基板として、セラミック基板の上下面に銅板等の金属板を接合した素子搭載用基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、金属板は、素子搭載用基板に装着される半導体部品に対して電圧を印加する役割を担うものである。 2. Description of the Related Art In recent years, an element mounting substrate in which a metal plate such as a copper plate is bonded to the upper and lower surfaces of a ceramic substrate is known as a mounting substrate for semiconductor components that handle relatively high power such as power transistor elements (for example, Patent Document 1). reference). Here, the metal plate plays a role of applying a voltage to the semiconductor component mounted on the element mounting substrate.

特開平１０−８４０５９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-84059

しかしながら、上記従来の素子搭載用基板においては、熱履歴に対して信頼性が乏しいという問題があった。すなわち、金属板が有する熱膨張係数は、セラミック基板が有する熱膨張係数よりも大きい。このため、素子搭載用基板への冷熱サイクルの付加により、金属板からセラミック基板に対して応力が加わることになる。金属板からセラミック基板に対して応力が加わるので、セラミック基板にクラックが生じる可能性があった。 However, the above-described conventional element mounting substrate has a problem that its reliability against thermal history is poor. That is, the thermal expansion coefficient of the metal plate is larger than the thermal expansion coefficient of the ceramic substrate. For this reason, stress is applied from the metal plate to the ceramic substrate due to the addition of the cooling / heating cycle to the element mounting substrate. Since stress is applied to the ceramic substrate from the metal plate, there is a possibility that the ceramic substrate may crack.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱履歴に対して信頼性が向上する素子搭載用基板を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an element mounting substrate with improved reliability against thermal history.

上記目的を達成するために本発明における素子搭載用基板は、貫通孔を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の熱膨張係数より熱膨張係数が大きく、前記貫通孔の内壁面に対して一部隙間を空けて前記貫通孔に嵌合される第１金属板と、前記セラミック基板の熱膨張係数より熱膨張係数が大きく、前記セラミック基板の外周に沿って設けられる第２金属板と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the element mounting substrate according to the present invention has a ceramic substrate having a through-hole and a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the ceramic substrate, and is partially spaced from the inner wall surface of the through-hole. And a second metal plate having a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the ceramic substrate and provided along the outer periphery of the ceramic substrate. It is characterized by that.

本発明の素子搭載用基板は、熱履歴に対して信頼性が向上するという効果を奏する。 The element mounting substrate of the present invention has an effect that reliability is improved with respect to thermal history.

図１は、本発明の一実施形態に係る素子搭載用基板の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an element mounting board according to an embodiment of the present invention. 図２は、素子搭載用基板を各基板に分解した斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the element mounting board into each board. 図３は、図１に示した切断線Ｘ−Ｘ’に沿って素子搭載用基板を切断した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the element mounting substrate taken along the cutting line X-X ′ shown in FIG. 1. 図４は、図１に示した切断線Ｙ−Ｙ’に沿って素子搭載用基板を切断した断面図である。4 is a cross-sectional view of the element mounting substrate taken along the cutting line Y-Y ′ shown in FIG. 1. 図５は、素子搭載用基板の一部であるセラミック基板の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a ceramic substrate which is a part of the element mounting substrate. 図６は、素子搭載用基板の一部である第１金属板の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a first metal plate that is a part of the element mounting substrate. 図７は、素子搭載用基板の一部である第２金属板の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a second metal plate which is a part of the element mounting substrate.

以下、本発明の一実施形態に係る素子搭載用基板について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an element mounting substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜素子搭載用基板の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る素子搭載用基板１を示す図である。素子搭載用基板１は、例えば、半導体素子、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ又はサイリスト等の電力機器向けの電子部品２を実装するのに用いるものである。つまり、本実施形態の素子搭載用基板１は、高耐圧化、大電流化又は高速・高周波化されている電子部品２を実装して機能させるのに適した基板である。図２は、素子搭載用基板１の各基板を分解して示す図である。なお、図２では、電子部品２は示していない。 <Configuration of device mounting substrate>
FIG. 1 is a diagram showing an element mounting substrate 1 according to an embodiment of the present invention. The element mounting substrate 1 is used to mount an electronic component 2 for power equipment such as a semiconductor element, a rectifier diode, a power transistor, a power MOSFET, an insulated gate bipolar transistor, or a thyristor. That is, the element mounting substrate 1 of the present embodiment is a substrate suitable for mounting and functioning the electronic component 2 that has a high breakdown voltage, a large current, or a high speed / high frequency. FIG. 2 is an exploded view of each substrate of the element mounting substrate 1. In FIG. 2, the electronic component 2 is not shown.

素子搭載用基板１は、図１又は図２に示すように、中心に貫通孔Ｈ１を有する環状のセラミック基板３と、端部に切欠きＣが形成された第１金属板４と、中心に貫通孔Ｈ２を有する環状の第２金属板５と、を備えている。なお、図３は、図１に示す仮想切断線Ｘ−Ｘ’に沿って、素子搭載用基板１を切断した断面図である。図４は、図１に示す仮想切断線Ｙ−Ｙ’に沿って、素子搭載用基板１を切断した断面図である。 As shown in FIG. 1 or 2, the element mounting substrate 1 includes an annular ceramic substrate 3 having a through hole H1 at the center, a first metal plate 4 having a notch C formed at the end, and a center. And an annular second metal plate 5 having a through hole H2. FIG. 3 is a cross-sectional view of the element mounting substrate 1 taken along the virtual cutting line X-X ′ shown in FIG. 1. FIG. 4 is a cross-sectional view of the element mounting substrate 1 taken along the virtual cutting line Y-Y ′ shown in FIG. 1.

図５は、セラミック基板３を示した図である。セラミック基板３は、貫通孔Ｈ１に第１金属板４を嵌めこむことが可能であって、外周に沿って第２金属板５が接続される。セラミック基板３は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、ガラスセラミック等からなる。そして、セラミック基板３は、第１金属板４及び第２金属板５の熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きな材料からなる。なお、セラミック基板３の熱膨張係数は、例えば４．０×１０^−６／℃以上９．８×１０^−６／℃以下に設定されている。また、第１金属板４及び第２金属板５の熱膨張係数は、例えば５．７×１０^−６／℃以上１８．３×１０^−６／℃以下に設定されている。 FIG. 5 shows the ceramic substrate 3. The ceramic substrate 3 can fit the first metal plate 4 in the through hole H1, and the second metal plate 5 is connected along the outer periphery. The ceramic substrate 3 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a silicon nitride sintered body, a glass ceramic, or the like. The ceramic substrate 3 is made of a material having a thermal expansion coefficient larger than that of the first metal plate 4 and the second metal plate 5. The thermal expansion coefficient of the ceramic substrate 3 is set to, for example, 4.0 × 10 ⁻⁶ / ° C. or higher and 9.8 × 10 ⁻⁶ / ° C. or lower. The thermal expansion coefficients of the first metal plate 4 and the second metal plate 5 are set to, for example, 5.7 × 10 ⁻⁶ / ° C. or more and 18.3 × 10 ⁻⁶ / ° C. or less.

また、セラミック基板３の貫通孔Ｈ１の形状は、円柱状である。貫通孔Ｈ１を平面視したとき、その直径の大きさは例えば２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下に設定されている。そして、セラミック基板３は、外周の直径が例えば３．０ｍｍ以上１１．０ｍｍ以下に設定されており、内周の直径が例えば２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下に設定されている。また、セラミック基板３の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。なお、セラミック基板３の側面のうち、貫通孔Ｈ１から露出する箇所を内壁面３ａとし、セラミック基板３の外周に位置する箇所を外壁面３ｂとする。 The shape of the through hole H1 of the ceramic substrate 3 is a columnar shape. When the through hole H1 is viewed in plan, the size of the diameter is set to, for example, 2.0 mm or more and 10.0 mm or less. The ceramic substrate 3 has an outer peripheral diameter set to, for example, 3.0 mm to 11.0 mm, and an inner peripheral diameter set to, for example, 2.0 mm to 10.0 mm. Moreover, the thickness of the ceramic substrate 3 is set to 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, for example. Of the side surfaces of the ceramic substrate 3, a portion exposed from the through hole H1 is defined as an inner wall surface 3a, and a portion located on the outer periphery of the ceramic substrate 3 is defined as an outer wall surface 3b.

図６は、第１金属板４を示した図である。第１金属板４は、電子部品２を実装することができ、セラミック基板３の貫通孔Ｈ１に嵌めこむことができる。また、第１金属板４は、電子部品２に対して電圧を印加する機能も備えている。 FIG. 6 is a view showing the first metal plate 4. The first metal plate 4 can mount the electronic component 2 and can be fitted into the through hole H <b> 1 of the ceramic substrate 3. The first metal plate 4 also has a function of applying a voltage to the electronic component 2.

第１金属板４は、円柱体の端部を複数切欠いた形状であって、第１金属板４の中央に電子部品を実装することができる。また、第１金属板４をセラミック基板３の貫通孔Ｈ１に嵌めこんだときに、第１金属板４の端部の一部が貫通孔Ｈ１から露出するセラミック基板３の内壁面３ａと接する。第１金属板４には、切欠きＣが複数形成されている。そして、第１金属板４は、セラミック基板３の貫通孔Ｈ１に嵌めたときに、セラミック基板３の内壁面３ａに対して一部隙間Ｐを空けて貫通孔Ｈ１に嵌合される。このとき、第１金属板４の側面のうち、セラミック基板３が接する箇所を第１側面４ａとし、セラミック基板３と隙間Ｐを空けた箇所を第２側面４ｂとする。なお、切欠きＣのうち、最も切り欠いた箇所の大きさは、平面視して例えば０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定されている。なお、最も切り欠いた箇所とは、セラミック基板３の貫通孔Ｈ１に第１金属板４を嵌合させたときに、平面視して第１金属板４の第２側面４からセラミック基板３の外壁面３ｂに垂直線を引いて、最も長さが長くなった箇所のことをいう。このように、この切欠きＣの大きさは、第１金属板４をセラミック基板３の貫通孔Ｈ１に嵌合させたときに、第１金属板４が熱膨張を起こしても、第２側面４ｂがセラミック基板３の内壁面３ａが当接しない大きさいに設定されている。 The first metal plate 4 has a shape in which a plurality of end portions of the cylindrical body are cut out, and an electronic component can be mounted in the center of the first metal plate 4. Further, when the first metal plate 4 is fitted into the through hole H1 of the ceramic substrate 3, a part of the end portion of the first metal plate 4 is in contact with the inner wall surface 3a of the ceramic substrate 3 exposed from the through hole H1. A plurality of notches C are formed in the first metal plate 4. When the first metal plate 4 is fitted into the through hole H1 of the ceramic substrate 3, the first metal plate 4 is fitted into the through hole H1 with a gap P between the inner wall surface 3a of the ceramic substrate 3. At this time, a portion of the side surface of the first metal plate 4 that is in contact with the ceramic substrate 3 is a first side surface 4a, and a portion that is spaced from the ceramic substrate 3 is a second side surface 4b. In addition, the size of the most notched portion in the notch C is set to, for example, 0.3 mm or more and 1.5 mm or less in plan view. The most notched portion is the position of the ceramic substrate 3 from the second side surface 4 of the first metal plate 4 when seen in a plan view when the first metal plate 4 is fitted into the through hole H1 of the ceramic substrate 3. A vertical line is drawn on the outer wall surface 3b to indicate the longest length. Thus, the size of the notch C is such that when the first metal plate 4 is fitted into the through hole H1 of the ceramic substrate 3, the second side surface 4b is set to such a size that the inner wall surface 3a of the ceramic substrate 3 does not contact.

第１金属板４は、セラミック基板３が有する熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有しており、例えば、銅、銀、アルミニウム等からなる。仮に、第１金属板４及びセラミック基板３に同程度の熱が印加され、両基板の温度が上がったとすると、第１金属板４はセラミック基板３よりも熱膨張係数が大きいため、第１金属板４がセラミック基板３よりも熱膨張の量が大きい。このとき、第１金属板４の第１側面４ａからセラミック基板３の内壁面３ａに向けて応力が印加されるが、第１金属板４の第２側面４ｂからセラミック基板３の内壁面３ａへは応力が印加されない。第１金属板４の第２側面４ｂは、熱膨張に起因してセラミック基板３に向かって近づくが、隙間Ｐを第１金属板４の熱膨張分以上に設けることで、第２側面４ｂとセラミック基板３とが接しないため、第１金属板４の熱膨張分の一部が隙間Ｐにて応力緩和する。その結果、第１金属板４からセラミック基板３に応力が伝わり、セラミック基板３にクラックが生じるのを低減することができる。このように、素子搭載用基板１に対する冷熱サイクルの付加により、第１金属板４からセラミック基板３に対して応力が加わることになるが、セラミック基板３と第１金属板４との間に隙間Ｐを設けることで、応力緩和を奏することができる。 The first metal plate 4 has a thermal expansion coefficient larger than that of the ceramic substrate 3 and is made of, for example, copper, silver, aluminum, or the like. If the same level of heat is applied to the first metal plate 4 and the ceramic substrate 3 and the temperature of both substrates rises, the first metal plate 4 has a larger coefficient of thermal expansion than the ceramic substrate 3, so the first metal The plate 4 has a larger amount of thermal expansion than the ceramic substrate 3. At this time, stress is applied from the first side surface 4 a of the first metal plate 4 toward the inner wall surface 3 a of the ceramic substrate 3, but from the second side surface 4 b of the first metal plate 4 to the inner wall surface 3 a of the ceramic substrate 3. No stress is applied. The second side surface 4b of the first metal plate 4 approaches the ceramic substrate 3 due to thermal expansion. However, by providing the gap P more than the thermal expansion of the first metal plate 4, the second side surface 4b Since the ceramic substrate 3 is not in contact, a part of the thermal expansion of the first metal plate 4 is relaxed in the gap P. As a result, it is possible to reduce the stress from the first metal plate 4 to the ceramic substrate 3 and the occurrence of cracks in the ceramic substrate 3. Thus, stress is applied from the first metal plate 4 to the ceramic substrate 3 due to the addition of the cooling cycle to the element mounting substrate 1, but there is a gap between the ceramic substrate 3 and the first metal plate 4. By providing P, stress relaxation can be achieved.

また、第１金属板４に電子部品２を実装して、電子部品２を作動させた場合、電子部品２から熱が発生するが、第１金属板４は、電子部品２から伝わった熱の一部を大気中に放熱する機能も備えている。第１金属板４は、電子部品２から伝わった熱が、第１金属板４全般に伝わり、電子部品２の熱を効率良く吸収することができる。そして、電子部品２が高温になるのを抑制することができ、電子部品２の電気的特性を良好に維持することができる。 In addition, when the electronic component 2 is mounted on the first metal plate 4 and the electronic component 2 is operated, heat is generated from the electronic component 2, but the first metal plate 4 has the heat transmitted from the electronic component 2. It also has a function to dissipate part of it into the atmosphere. In the first metal plate 4, the heat transmitted from the electronic component 2 is transmitted to the first metal plate 4 in general, and the heat of the electronic component 2 can be efficiently absorbed. And it can suppress that the electronic component 2 becomes high temperature, and can maintain the electrical property of the electronic component 2 favorably.

図７は、第２金属板５を示した図である。第２金属板５は、セラミック基板３の外周に沿って形成され、貫通孔Ｈ２にセラミック基板３を嵌めこむことができる。 FIG. 7 is a view showing the second metal plate 5. The second metal plate 5 is formed along the outer periphery of the ceramic substrate 3, and the ceramic substrate 3 can be fitted into the through hole H2.

第２金属板５は、円柱体の中心をくり貫いた環状である。また、第２金属板５の貫通孔Ｈ２は、貫通孔Ｈ２にセラミック基板３を嵌めこんだときに、セラミック基板３の外壁面３ａに対してほぼ隙間なく嵌合させることができる大きさに設定されている。貫通孔Ｈ２を平面視したとき、その直径の大きさは例えば３．０ｍｍ以上１１．０ｍｍ以下に設定されている。そして、第２金属板５は、外周の直径が例えば５．０ｍｍ以上３０．０ｍｍ以下に設定されており、内周の直径が例えば３．０ｍｍ以上１１．０ｍｍ以下に設定されている。また、第２金属板５の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。なお、第２金属板５の側面のうち、貫通孔Ｈ２から露出する箇所を内壁面５ａとし、第２金属板５の外周に位置する箇所を外壁面５ｂとする。 The second metal plate 5 has an annular shape that penetrates the center of the cylindrical body. Further, the through hole H2 of the second metal plate 5 is set to a size that can be fitted to the outer wall surface 3a of the ceramic substrate 3 with almost no gap when the ceramic substrate 3 is fitted into the through hole H2. Has been. When the through hole H2 is viewed in plan, the diameter is set to, for example, 3.0 mm or more and 11.0 mm or less. The second metal plate 5 has an outer peripheral diameter set to, for example, 5.0 mm to 30.0 mm, and an inner peripheral diameter set to, for example, 3.0 mm to 11.0 mm. Moreover, the thickness of the 2nd metal plate 5 is set to 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, for example. In addition, the location exposed from the through-hole H2 among the side surfaces of the 2nd metal plate 5 is set as the inner wall surface 5a, and the location located in the outer periphery of the 2nd metal plate 5 is set as the outer wall surface 5b.

第２金属板５は、セラミック基板３が有する熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有しており、例えば、銅、銀、アルミニウム等からなる。仮に、第２金属板５及びセラミック基板３に同程度の熱が印加され、両基板の温度が上がったとすると、第２金属板５はセラミック基板３よりも熱膨張係数が大きいため、第２金属板５がセラミック基板３よりも熱膨張を起こす。このとき、第２金属板５の内壁面５ａからセラミック基板３の外壁面３ｂに向けて応力が印加される。その結果、第２金属板５がセラミック基板３を締め付けるように応力が加わり、セラミック基板３と第２金属板５との接着強度を強くすることができる。そして、第２金属板５とセラミック基板３との剥離を良好に抑制することができる。 The second metal plate 5 has a thermal expansion coefficient larger than that of the ceramic substrate 3 and is made of, for example, copper, silver, aluminum, or the like. If the same level of heat is applied to the second metal plate 5 and the ceramic substrate 3 and the temperature of both substrates rises, the second metal plate 5 has a larger coefficient of thermal expansion than the ceramic substrate 3, so the second metal The plate 5 causes thermal expansion more than the ceramic substrate 3. At this time, stress is applied from the inner wall surface 5 a of the second metal plate 5 toward the outer wall surface 3 b of the ceramic substrate 3. As a result, stress is applied so that the second metal plate 5 clamps the ceramic substrate 3, and the adhesive strength between the ceramic substrate 3 and the second metal plate 5 can be increased. And peeling with the 2nd metal plate 5 and the ceramic substrate 3 can be suppressed favorably.

本実施形態によれば、セラミック基板３の側面に対して、セラミック基板３の内側及び外側から応力を加えて、セラミック基板３の側面と第１金属板４又は第２金属板５との接着力を向上させることができる。さらに、セラミック基板３の側面に対して、一部隙間Ｐを空けて第１金属板４を設けることで、セラミック基板３に伝わる応力が過度になって、セラミック基板３が破損するのを抑制することができる。その結果、素子搭載用基板１が熱履歴に対して信頼性を向上させる効果を奏する。 According to the present embodiment, the adhesive force between the side surface of the ceramic substrate 3 and the first metal plate 4 or the second metal plate 5 is applied to the side surface of the ceramic substrate 3 from the inside and outside of the ceramic substrate 3. Can be improved. Furthermore, by providing the first metal plate 4 with a gap P between the side surfaces of the ceramic substrate 3, the stress transmitted to the ceramic substrate 3 becomes excessive, and the ceramic substrate 3 is prevented from being damaged. be able to. As a result, the element mounting substrate 1 has an effect of improving the reliability against the thermal history.

また、本実施形態によれば、隙間Ｐの箇所をセラミック基板３と第１金属板４の間に複数設けることによって、第１金属板４の第１側面４ａからセラミック基板３の内壁面３ａに対して加わる応力を分散させることができる。 Further, according to the present embodiment, by providing a plurality of gaps P between the ceramic substrate 3 and the first metal plate 4, the first side surface 4 a of the first metal plate 4 is changed to the inner wall surface 3 a of the ceramic substrate 3. The applied stress can be dispersed.

また、本実施形態によれば、隙間Ｐは、第１金属板４を貫通するように形成されており、第１金属板４の第２側面４ｂと接しようとする箇所を低減することができ、第２側面４ｂが熱膨張する領域を大きく確保することができる。 Moreover, according to this embodiment, the clearance gap P is formed so that the 1st metal plate 4 may be penetrated, and the location which is going to contact the 2nd side surface 4b of the 1st metal plate 4 can be reduced. It is possible to ensure a large region where the second side surface 4b is thermally expanded.

また、本実施形態によれば、第２金属板５がセラミック基板３の外周に沿って連続して形成されることによって、第２金属板５とセラミック基板３との接触面積を大きくすることができ、両者の接着力を大きくすることができる。さらに、第２金属板５の内壁面５ａからセラミック基板３の外壁面３ｂに対して加わる応力を略均等に分散させることができる。 Further, according to the present embodiment, the second metal plate 5 is continuously formed along the outer periphery of the ceramic substrate 3, thereby increasing the contact area between the second metal plate 5 and the ceramic substrate 3. It is possible to increase the adhesive strength between the two. Furthermore, the stress applied from the inner wall surface 5a of the second metal plate 5 to the outer wall surface 3b of the ceramic substrate 3 can be dispersed substantially evenly.

また、本実施形態によれば、セラミック基板３が環状であることから、第２金属板５から加わる応力を略均等に受けることができ、セラミック基板３が破損するのを抑制することができる。 Moreover, according to this embodiment, since the ceramic substrate 3 is cyclic | annular, the stress added from the 2nd metal plate 5 can be received substantially equally, and it can suppress that the ceramic substrate 3 is damaged.

また、本実施形態によれば、第１金属板４と第２金属板５とを同一材料から構成した場合、第１金属板４及び第２金属板５とが熱膨張・熱収縮する量を同程度にすることができ、セラミック基板３に伝わる内側からの応力と外側からの応力の差を少なくすることができ、セラミック基板３に偏った応力集中が発生するのを抑制することができる。 Moreover, according to this embodiment, when the 1st metal plate 4 and the 2nd metal plate 5 are comprised from the same material, the quantity which the 1st metal plate 4 and the 2nd metal plate 5 thermally expand / contract is reduced. The difference between the stress from the inside transmitted to the ceramic substrate 3 and the stress from the outside transmitted to the ceramic substrate 3 can be reduced, and the occurrence of uneven stress concentration on the ceramic substrate 3 can be suppressed.

＜素子搭載用基板の製造方法＞
ここで、図１に示す配線基板の製造方法を説明する。 <Manufacturing method of element mounting substrate>
Here, a method of manufacturing the wiring board shown in FIG. 1 will be described.

まず、セラミック基板３、第１金属板４、および第２金属板５のそれぞれを準備する。 First, each of the ceramic substrate 3, the first metal plate 4, and the second metal plate 5 is prepared.

セラミック基板３は、セラミック基板３の環状の型枠を準備し、型枠内に、例えば酸化アルミニウム質の材料を充填し、焼結前のセラミック基板３を取り出す。そして、取り出した前駆体の基板を焼結処理することで、セラミック基板３を作製することができる。 For the ceramic substrate 3, an annular mold frame of the ceramic substrate 3 is prepared, an aluminum oxide material, for example, is filled in the mold frame, and the ceramic substrate 3 before sintering is taken out. And the ceramic substrate 3 can be produced by sintering the taken out precursor substrate.

次に、第１金属板４の形成方法を説明する。まず、銅板を準備し、プレス機で銅板を打ち抜く。そして、円柱状の銅版を取り出すことができる。さらに、銅版の端部に対して、レーザー加工することによって、切欠きＣを有する第１金属板４を作製することができる。また、第２金属板５は、第１金属板４の作製方法と同様に、プレス機を用いて銅板を打ち抜くことで、作製することができる。 Next, a method for forming the first metal plate 4 will be described. First, a copper plate is prepared, and the copper plate is punched out with a press. And a cylindrical copper plate can be taken out. Furthermore, the 1st metal plate 4 which has the notch C can be produced by carrying out laser processing with respect to the edge part of a copper plate. Moreover, the 2nd metal plate 5 can be produced by stamping a copper plate using a press machine similarly to the production method of the 1st metal plate 4.

このようにして、セラミック基板３、第１金属板４、および第２金属板５を準備することができる。そして、第１金属板４の第１側面に、例えば、銀−銅のロウ材を被着させ、セラミック基板３の貫通孔Ｈ１に嵌合させて、第１金属板４とセラミック基板３をロウ材を介して接合する。さらに、セラミック基板３の外壁面３ｂに、例えば、銀−銅のロウ材を被着させ、第２金属板５の貫通孔Ｈ２に嵌合させて、セラミック基板３と第２金属板５をロウ材を介して接合する。その結果、素子搭載用基板１を作製することができる。 In this way, the ceramic substrate 3, the first metal plate 4, and the second metal plate 5 can be prepared. Then, for example, a silver-copper brazing material is attached to the first side surface of the first metal plate 4 and is fitted into the through hole H1 of the ceramic substrate 3, so that the first metal plate 4 and the ceramic substrate 3 are brazed. Join through material. Further, for example, a silver-copper brazing material is applied to the outer wall surface 3b of the ceramic substrate 3, and is fitted into the through hole H2 of the second metal plate 5, so that the ceramic substrate 3 and the second metal plate 5 are brazed. Join through material. As a result, the element mounting substrate 1 can be manufactured.

次に、作製した素子搭載用基板１に半田を介して電子部品２を実装することで、実装構造体を作製することができる。 Next, the mounting structure can be manufactured by mounting the electronic component 2 on the manufactured device mounting substrate 1 via solder.

なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上述した実施形態によれば、セラミック基板と第１金属板との間の隙間が、第１金属板を貫通するように設けられているが、第１金属板からセラミック基板に伝わる応力を緩和することができるのであれば、隙間は第１金属板を貫通するように設けられていなくてもよい。例えば、セラミック基板と第１金属板との間に凹部が空いている態様であってもよい。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned form, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. According to the above-described embodiment, the gap between the ceramic substrate and the first metal plate is provided so as to penetrate the first metal plate, but the stress transmitted from the first metal plate to the ceramic substrate is relieved. If possible, the gap may not be provided so as to penetrate the first metal plate. For example, an aspect in which a recess is open between the ceramic substrate and the first metal plate may be used.

また、上述した実施形態によれば、第１金属板に貫通孔を設けて、セラミック基板と第１金属板との間に隙間を設けたが、セラミック基板に貫通孔を設けて、セラミック基板と第１金属板との間に隙間を設ける態様であってもよい。 Further, according to the embodiment described above, the through hole is provided in the first metal plate and the gap is provided between the ceramic substrate and the first metal plate. However, the through hole is provided in the ceramic substrate, The aspect which provides a clearance gap between 1st metal plates may be sufficient.

以上のように、本発明は、熱履歴に対して信頼性を向上する素子搭載用基板として有用である。 As described above, the present invention is useful as an element mounting substrate that improves reliability against thermal history.

１素子搭載用基板
２電子部品
３セラミック基板
３ａ内壁面
３ｂ外壁面
４第１金属板
４ａ第１側面
４ｂ第２側面
５第２金属板
５ａ内壁面
５ｂ外壁面
Ｈ１貫通孔
Ｈ２貫通孔
Ｃ切欠き
Ｐ隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Element mounting board | substrate 2 Electronic component 3 Ceramic substrate 3a Inner wall surface 3b Outer wall surface 4 1st metal plate 4a 1st side surface 4b 2nd side surface 5 2nd metal plate 5a Inner wall surface 5b Outer wall surface H1 Through-hole H2 Through-hole C Notch P clearance

Claims

A ceramic substrate having a through hole;
A first metal plate having a thermal expansion coefficient larger than that of the ceramic substrate and fitted into the through hole with a gap between the inner wall surface of the through hole;
A device mounting board comprising: a second metal plate having a thermal expansion coefficient larger than that of the ceramic substrate and provided along an outer periphery of the ceramic substrate.

The element mounting substrate according to claim 1,
An element mounting substrate, wherein a plurality of the gaps are provided between the ceramic substrate and the first metal plate.

The element mounting substrate according to claim 1 or 2,
The element mounting substrate, wherein the gap is provided so as to penetrate the first metal plate.

The element mounting substrate according to any one of claims 1 to 3,
The element mounting substrate, wherein the second metal plate is continuously provided along an outer periphery of the ceramic substrate.

The element mounting substrate according to any one of claims 1 to 4,
The element mounting substrate, wherein the ceramic substrate is annular.

An element mounting substrate according to any one of claims 1 to 5,
The element mounting substrate, wherein the first metal plate and the second metal plate are made of the same material.