JP2015046414A - Circuit board and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板、および、この回路基板に電子部品が搭載されて成る電子装置に関するものである。 The present invention relates to a circuit board and an electronic device in which an electronic component is mounted on the circuit board.
パワーモジュールまたはスイッチングモジュール等の例えばIGBT(Insulated Gate
Bipolar Transistor)などの電子部品が搭載された電子装置に用いられる回路基板とし
て、セラミック基板に例えば銅またはアルミニウム等からなる金属板が接合されたものが用いられる。電子部品は、金属板に搭載され、例えばボンディングワイヤによって他の金属板に電気的に接続される。
Power module or switching module, eg IGBT (Insulated Gate)
As a circuit board used in an electronic device on which an electronic component such as a bipolar transistor is mounted, a ceramic board in which a metal plate made of, for example, copper or aluminum is bonded is used. The electronic component is mounted on a metal plate and is electrically connected to another metal plate by, for example, a bonding wire.
金属板としては、電気抵抗(抵抗率)が小さい銅またはアルミニウムを主成分としたものが用いられている。また、他の金属板の例としては、銅またはアルミニウムから成る金属部と、この上に配置されたモリブデン等からなる他の金属部を含むものが挙げられる。この構成によれば、銅またはアルミニウムから成る金属部と絶縁基体との熱膨張係数の差に起因した熱応力による絶縁基体の機械的な破壊を抑制することができる。 As the metal plate, a material mainly composed of copper or aluminum having a small electric resistance (resistivity) is used. Moreover, as an example of another metal plate, what contains the metal part which consists of copper or aluminum, and the other metal part which consists of molybdenum etc. arrange | positioned on this is mentioned. According to this configuration, it is possible to suppress mechanical destruction of the insulating base due to thermal stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between the metal portion made of copper or aluminum and the insulating base.
しかしながら、上記従来技術の回路基板においては、金属板に搭載された電子部品から熱が発生した場合に、絶縁基体と、この絶縁基体の主面に接合された金属部との熱膨張係数の差に起因した熱応力によって、絶縁基体から金属部が剥離してしまう可能性があるという問題点があった。 However, in the prior art circuit board, when heat is generated from the electronic component mounted on the metal plate, the difference in thermal expansion coefficient between the insulating base and the metal portion bonded to the main surface of the insulating base. There is a problem that the metal part may be peeled off from the insulating substrate due to the thermal stress caused by the above.
本発明の目的は、前記の問題を鑑みて、金属板と絶縁基体との間における熱応力を軽減し、金属板の絶縁基体からの剥離を防止した信頼性の高い回路基板および電子装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a highly reliable circuit board and electronic device that reduce thermal stress between a metal plate and an insulating substrate and prevent the metal plate from peeling from the insulating substrate. There is to do.
本発明の一つの態様の回路基板は、絶縁基体と、該絶縁基体の主面に接合されており、複数の金属部が順次積層されてなる金属板とを備えており、該金属板は、最も前記絶縁基体側に位置する第1金属部、および該第1金属部の上部に位置する第2金属部を有し、該第2金属部の下面は、該第2金属部の直下に位置する金属部と接する第1領域と、前記第2金属部の直下に位置する金属部と接さない第2領域とを有している。 A circuit board according to one aspect of the present invention includes an insulating base, and a metal plate that is bonded to the main surface of the insulating base and in which a plurality of metal portions are sequentially stacked. A first metal part located closest to the insulating base, and a second metal part located above the first metal part, and a lower surface of the second metal part is located immediately below the second metal part. And a second region not in contact with the metal part located immediately below the second metal part.
本発明の一つの態様の電子装置は、上述の回路基板と、前記金属板の上面に搭載された電子部品と、を有する電子装置。 An electronic device according to one aspect of the present invention is an electronic device including the above-described circuit board and an electronic component mounted on the upper surface of the metal plate.
本発明の一つの態様による回路基板によれば、第2金属部の下面は、第2金属部の直下に位置する金属部と接する第1領域と、第2金属部と直下に位置する金属部とが接さない第2領域とを有していることから、金属板に搭載された電子部品から熱が発生した場合で
あっても、第2金属部は、直下に位置する金属部と接していない第2領域から、電子部品から伝わった熱を外気に効率的に放熱させることができる。従って、金属板と絶縁基体との熱膨張係数の差に起因する熱応力を軽減することができる。
According to the circuit board according to one aspect of the present invention, the lower surface of the second metal part includes the first region in contact with the metal part located immediately below the second metal part, and the metal part located directly below the second metal part. The second metal part is in contact with the metal part located immediately below, even when heat is generated from the electronic component mounted on the metal plate. The heat transmitted from the electronic component can be efficiently radiated to the outside air from the second region that is not. Therefore, the thermal stress resulting from the difference in thermal expansion coefficient between the metal plate and the insulating substrate can be reduced.
本発明の一つの態様による電子装置によれば、電子部品から熱が発生した熱を効率的に放熱することができ、金属板と絶縁基体との間における熱応力を軽減することができる。 According to the electronic device according to one aspect of the present invention, the heat generated from the electronic component can be efficiently radiated, and the thermal stress between the metal plate and the insulating base can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施形態における回路基板および電子装置について説明する。なお、図面において、回路基板および電子装置は、仮想のxyz空間内に設けられており、xy平面上に載置されている。また、本実施形態における上方、上面、上部とは仮想のz軸の正方向を示しており、下方、下面、下部とは仮想のz軸の負方向を示している。 Hereinafter, a circuit board and an electronic device according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the circuit board and the electronic device are provided in a virtual xyz space and are placed on the xy plane. In the present embodiment, the upper, upper, and upper portions indicate the positive direction of the virtual z axis, and the lower, lower surface, and lower portion indicate the negative direction of the virtual z axis.
図1に示す例においては、回路基板10は、絶縁基体11と、金属板12とを備えている。また、図1に示す例において、電子装置13は、回路基板10と、電子部品5とを備えている。
In the example shown in FIG. 1, the
絶縁基体11は、その主面に金属板12が接合されている。絶縁基体11は、電気絶縁材料からなり、例えば、酸化アルミニウム質セラミックス,ムライト質セラミックス,炭化ケイ素質セラミックス,窒化アルミニウム質セラミックス,または窒化ケイ素質セラミックス等のセラミックスからなる。これらセラミック材料の中では放熱性に影響する熱伝導性の点に関して、炭化ケイ素質セラミックス,窒化アルミニウム質セラミックス,または窒化ケイ素質セラミックスが好ましく、強度の点に関して、窒化ケイ素質セラミックスまたは炭化ケイ素質セラミックスが好ましい。
The
絶縁基体11が窒化ケイ素質セラミックスのように比較的強度の高いセラミック材料からなる場合、より厚みの大きい金属板12を用いたとしても絶縁基体11にクラックが入る可能性が低減されるので、小型化を図りつつより大きな電流を流すことができる回路基板を実現することができる。
When the
絶縁基体11の厚みは、薄い方が熱伝導性の点ではよく、例えば約0.1mm〜1mmであ
り、回路基板10の大きさまたは用いる材料の熱伝導率または強度に応じて選択すればよい。
The thinner
絶縁基体11は、例えば窒化ケイ素質セラミックスからなる場合であれば、窒化ケイ素,酸化アルミニウム,酸化マグネシウム,および酸化イットリウム等の原料粉末に適当な有機バインダー,可塑剤,および溶剤を添加混合して泥漿物に従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法を採用することによってセラミックグリーンシート(セラミック生シート)を形成し、次にこのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工等を施して所定形状となすとともに、必要に応じて複数枚を積層して成形体となし、しかる後
、これを窒化雰囲気等の非酸化性雰囲気にて1600〜2000℃の温度で焼成することによって製作される。
If the
金属板12は、絶縁基体11の主面に接合されており、複数の金属部1、2が順次積層されて成っている。この金属板12は、最も絶縁基体11側に位置する第1金属部1、および第1金属部1の上部に位置する第2金属部2を有する。図1に示す例においては、第1金属部1の上に直接第2金属部2が設けられているが、第1金属部1と第2金属部2との間には、他の金属部が設けられていても良い。
The
図1に示す例において、一方の金属板12の上面には電子部品5が実装されており、この電子部品5は、他方の金属板12に導電性接続材7(ボンディングワイヤ)によって接続されている。このように、図1に示す例において、金属板12は、回路導体として機能している。また、金属板12は、回路導体に限らず、回路基板10に搭載される電子部品5のマウント用の金属部材、接地導体用の金属部材または放熱板等としても用いることができる。また、このように、金属板12は、例えば数十A程度の比較的大きな電流を通電するための導電路、または放熱材として、セラミックス等からなる絶縁基体11に接合されて用いられる。なお、電子装置13においては、大電流が通電される電子部品5が発熱源になっている。
In the example shown in FIG. 1, an electronic component 5 is mounted on the upper surface of one
図1に示す例においては、第1金属部1は、絶縁基体11と第2金属部2との間に設けられている。第1の金属部1の厚みは、5〜300μm程度である。
In the example shown in FIG. 1, the
金属板12は、電気抵抗が低く高熱伝導性を有する金属部と、熱膨張係数の低い金属部との組み合わせから成ることが好ましい。このような金属部の組み合わせによって、金属板12は電気抵抗の低い回路導体として機能し、また、回路基板10は放熱効率の高い放熱基板として機能し、かつ金属板12の熱膨張が抑制されて絶縁基体11との接合信頼性の高い回路基板10を提供することができる。
The
電気抵抗が低く高熱伝導性を有する金属部としては、例えば、銅もしくはアルミニウム、または銅もしくはアルミニウムを主成分とする合金材料を用いればよいが、放熱性の観点から、高熱伝導率の金属材料である銅(Cu)が好適に用いられる(Cuの熱伝導率:395W/m・K)。 As the metal portion having low electrical resistance and high thermal conductivity, for example, copper or aluminum, or an alloy material mainly composed of copper or aluminum may be used. From the viewpoint of heat dissipation, a metal material having high thermal conductivity may be used. A certain copper (Cu) is preferably used (Cu thermal conductivity: 395 W / m · K).
熱膨張係数の低い金属部としては、例えば、例えば、Cuよりも熱膨張係数の小さいモリブデン(Mo)、タングステン(W)、またはInvar(インバー)等の鉄−ニッケル(Fe−Ni)合金等の金属材料を用いればよい。 As a metal part with a low thermal expansion coefficient, for example, an iron-nickel (Fe-Ni) alloy such as molybdenum (Mo), tungsten (W), or Invar (invar) having a smaller thermal expansion coefficient than Cu, etc. A metal material may be used.
図1に示す例においては、第1金属部1として、熱膨張係数の低い金属が用いられており、第2金属部として、電気抵抗が低く高熱伝導性を有する金属が用いられている。また、後述するが、図2で示す例においては、第1金属部1および第2金属部2として、電気抵抗が低く高熱伝導性を有する金属が用いられており、第3金属部3として、熱膨張係数の低い金属が用いられている。
In the example shown in FIG. 1, a metal having a low thermal expansion coefficient is used as the
第1金属部1として上述したような材料(Mo,W,Invar,Fe−Ni合金等)を用いた場合、これらの材料は、セラミックス等からなる絶縁基体11に比べてヤング率が小さく、靭性が大きいので、これらの材料を第1金属部1として用いることによって、第1金属部1自体の変形によって第1金属部1の熱応力が緩和され得る。そのため、第1金属部1内におけるクラック等の機械的な破壊も効果的に抑制される。
When the above-described materials (Mo, W, Invar, Fe-Ni alloy, etc.) are used as the
また、第1金属部1は、絶縁基体11より熱膨張率が大きく、かつ、第2金属部2より熱膨張率が小さい金属材料を使用することが好ましい。このような構成によれば、絶縁基体
11および第2金属部2の熱膨張率の差が大きい場合であっても、両部材間に第1金属部1が介在しているので、両部材間の熱膨張率の差に起因する熱応力を第1金属部1で緩和することができる。従って、金属板12の変形および剥離を抑制することができる。
The
Even when the difference between the thermal expansion coefficients of 11 and 2 is large, since the
図1に示す例においては、第1金属部1の絶縁基体11への接合は、例えばろう材(不図示)が用いられる。ろう材は、例えば、銀、スズおよびインジウムを含有する金属材料によって形成されている。ろう材の厚みは、例えば約5〜100μm程度であればよい。
In the example shown in FIG. 1, for example, a brazing material (not shown) is used for joining the
ろう材のより詳細な組成としては、例えば、銀が30〜50質量%、スズが1〜40質量%およびインジウムが1〜5質量%程度である。より具体的な例としては、銀が41.69質量%
、スズが37質量%およびインジウムが3質量%である。
As a more detailed composition of the brazing material, for example, silver is about 30 to 50% by mass, tin is about 1 to 40% by mass, and indium is about 1 to 5% by mass. As a more specific example, 41.69% by mass of silver
Tin is 37% by mass and indium is 3% by mass.
ろう材は、銀、スズおよびインジウム以外に、1〜20質量%程度の他の金属材料、または第1金属部1の成分を含有していても構わない。
The brazing material may contain other metal material of about 1 to 20% by mass or components of the
また、ろう材は、チタン、ハフニウムおよびジルコニウムのうち少なくとも1種の金属材料をさらに含有していることが好ましい。この場合には、活性金属材料であるチタン等の金属材料が第1金属部1および絶縁基体11に対して強固に接合される。この活性金属を介して第1金属部が絶縁基体11に強固に接合される。
The brazing material preferably further contains at least one metal material of titanium, hafnium and zirconium. In this case, a metal material such as titanium which is an active metal material is firmly bonded to the
図1に示す例においては、第2金属部2は、第1金属部1の上面に設けられている。この第2金属部2は、金属板12の最上部に位置している。第2金属部2の第1金属部1への接合には、例えば、ろう材による接合または、冷間圧延法が用いられる。ここで用いられるろう材は、前述したものと同様である。
In the example shown in FIG. 1, the
第2金属部2の下面は、第2金属部2の直下に位置する金属部(第1金属部1)と接する第1領域2Aと、第2金属部2の直下に位置する金属部(第1金属部1)と接さない第2領域2Bとを有している。図1に示す例においては、第2金属部2の直下に位置する金属部とは、第1金属部1に相当する。
The lower surface of the
このような構成により、第2金属部2は、直下に位置する金属部(第1金属部1)と接していない第2領域2Bから、金属板12内部の熱を外気に放熱させることができる。従って、金属板12と絶縁基体11との熱膨張係数の差に起因する熱応力を軽減することができる。
With such a configuration, the
また、第2金属部2が第1金属部1と接合する面積が小さくなるため、第2金属部と第1金属部1との間の熱膨張係数の差に起因する熱応力や冷熱ストレスが大幅に低減される。これによって、金属板12内部における、第2金属部と第1金属部1との間における熱膨張係数の差に起因する熱応力をも軽減することができる。
Further, since the area where the
図1に示す例においては、第2金属部2として、電気抵抗が低く高熱伝導性を有する金属材料を用いた場合、電子部品5で発生した熱の放熱効率がさらに高まるので好ましい。
In the example shown in FIG. 1, it is preferable to use a metal material having low electrical resistance and high thermal conductivity as the
また、第2金属部2に用いられる金属材料の一例である銅は、例えば無酸素銅である。第2金属部2の材料として無酸素銅を用いると、後述するように金属板12と絶縁基体11とを接合する際に、銅の表面が銅中に存在する酸素によって酸化されることが低減されるとともに、接合材6(後述)との濡れ性が良好となるので、金属板12と絶縁基体11との接合強度が向上される。
Moreover, copper which is an example of the metal material used for the
Cuから成る第2金属層2は、Cuのインゴット(塊)に圧延加工法または打ち抜き加
工法等の機械的加工、またはエッチング等の化学的加工のような金属加工法を施すことによって、例えば厚さが10〜300μmの平板状で所定パターンとなるよう形成される。
The
また、図1に示す例の回路基板10の第2金属層2上には電子部品5が搭載される。図1に示す例においては、電子部品5は、一方の金属板12上に接合材6によって接合され、他方の金属板12上にボンディングワイヤ等の導電性接続材7を介して接続されている。
An electronic component 5 is mounted on the
図1(a)に示す例においては、電子部品5は、第2金属層2上面であって第1領域2Aの上部に設けられている。この場合には、第1領域2Aは、第1金属部1によって支持されているので電子部品5を安定した箇所に載置することができる。
In the example shown in FIG. 1A, the electronic component 5 is provided on the upper surface of the
また、図1(b)に示す例においては、電子部品5は、第2金属層2上面であって第2領域2Bの上部に設けられている。この場合には、電子部品5が発熱した場合であっても、熱が第1金属部1を介して絶縁基体11に伝わる前に、電子部品5での発生熱を第2領域2Bから大量に放熱することができる。
In the example shown in FIG. 1B, the electronic component 5 is provided on the upper surface of the
電子部品5が搭載された金属板12と、導電性接続材7が搭載された金属板12とは、それぞれ大電流が流れて熱が発生しやすくなるが、第2金属部2を有する金属板12がそれぞれ放熱部としての役割を果たす。金属板12は回路導体として機能するとともに、電子部品5と外部電気回路(図示せず)等とを電気的に接続する役割も果たす。
The
電子部品5は、例えば、トランジスタ、CPU(Central Processing Unit)用のLS
I(Large Scale Integrated circuit)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、またはMOS−FET(Metal Oxide Semiconductor - Field Effect Transistor)等の半導体素子である。
The electronic component 5 is, for example, a transistor or an LS for a CPU (Central Processing Unit).
It is a semiconductor element such as I (Large Scale Integrated circuit), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor).
接合材6は、例えば、金属または導電性樹脂等からなる。接合材6は、例えば、半田、金−スズ(Au−Sn)合金、またはスズ−銀−銅(Sn−Ag−Cu)合金等である。
The
図2(a)に示す例において、図1に示す例と構造において異なる点は、第1金属部1および第2金属部2の間に第3金属部3が設けられている点である。
In the example shown in FIG. 2A, the difference from the example shown in FIG. 1 in the structure is that a third metal part 3 is provided between the
図2(a)に示す例においては、金属板12は、絶縁基体11の主面に接合されており、絶縁基体11側から第1金属部1、第3金属部3および第2金属部2の順で順次積層されて成っている。この金属板12は、最も絶縁基体11側に位置する第1金属部1、および第1金属部1の上部に位置する第2金属部2を有する。また、前述したように、図2(a)に示す例においては、第1金属部1および第2金属部2の間に第3金属部3が設けられている。
In the example shown in FIG. 2A, the
図2(a)に示す例において、第1金属部1および第2金属部2の材料および厚みは、図1に示す例に用いられる第2金属部2と同様である。また、図2(a)に示す例において、第3金属部3の材料および厚みは、図1に示す例に用いられる第1金属部1と同様である。
In the example shown in FIG. 2A, the materials and thicknesses of the
また、図2(b)に示す例において、図2(a)に示す例と異なる点は、第1金属部1のy軸方向の寸法のみである。図2(a)に示す例においては、第1金属部1は、第3金属部3と同じy軸方向の寸法であるが、図2(b)に示す例のように、第1金属部1は、第3金属部3と異なり、第3金属部3よりy軸方向に長くなっていてもよい。なお、第1金属部1および第3金属部3のx軸方向の寸法についても、同じであるか異なっているかは特に限定されない。
Further, the example shown in FIG. 2B is different from the example shown in FIG. 2A only in the dimension of the
また、図2に示す例においては、第1金属部1の絶縁基体11への接合方法は、図1に示す例と同様であり、第3金属部3の第1金属部1および第2金属部2への接合方法も、図1に示す例における第2金属部2の第1金属部1への接合方法と同様である。
In the example shown in FIG. 2, the method of joining the
また、図2に示す例においては、第3金属部3は、絶縁基体11より熱膨張率が大きく、かつ、第2金属部2より熱膨張率が小さい金属材料を使用することが好ましい。このような構成によれば、絶縁基体11および第2金属部2の熱膨張率の差が大きい場合であっても、両部材間に第3金属部3が介在しているので、両部材間の熱膨張率の差に起因する熱応力を第3金属部3で緩和することができる。従って、金属板12の変形および剥離を抑制することができる。
In the example shown in FIG. 2, the third metal part 3 is preferably made of a metal material having a larger coefficient of thermal expansion than that of the insulating
次に、本発明の回路基板10の製造方法について説明する。なお、ここでは、図2に示す例の回路基板10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
(1)まず、金属板12を構成する各金属部1、2、3を所望の形状にパターニングする。金属板12の具体的なパターニングの方法としては、例えば、マスキングを併用したエッチング加工が挙げられる。また、レーザー加工や打ち抜き加工を使用しても良い。第1金属部1および第2金属部2としてCuが使用される場合には、第1金属部1および第2金属部2用のエッチング液には塩化第二鉄を用いる。第3金属部3としてMoが使用される場合には、第3金属部3用のエッチング液には濃硝酸、濃硫酸、水を、1:1:3の体積割合で混合した酸化性酸性液を用いる。なお、第3金属部3としてInvarが使用される場合には、第3金属部3用のエッチング液には塩化第二鉄を用いる。なお、第3金属部3がWおよびMoの合金からなるときは、第3金属部3用のエッチング液にはフェリシアン酸塩を含むアルカリ溶液が使用される。
(1) First, the
(2)次に、パターニングされた各金属部1、2、3を絶縁基体11に接合する。この工程においては、例えば、金属部1、2、3を互いに接合させた後、ろう材によって絶縁基体11に接合すれば良い。金属部1、2、3は、例えば冷間圧延法により互いに接合される。金属部1、2、3の接合体の下面にペースト状のろう材を塗布した後、その面を下にして絶縁基体11上に載置し、電気炉中で所定の温度で加熱した後冷却することによって金属部1、2、3を絶縁基体11に接合する。
(2) Next, the patterned
第1金属部1と絶縁基体11とを接合するための金属材料(ろう材)としては、例えば、融点が約600℃のものを用いる。融点の調整は、スズおよびインジウムの量を、ろう材の
主成分である銀の量に対して調整することによって行う。その場合の適した組成は前述した通りである。また、ろう材の加熱は、ろう材の融点より約50℃以上高い温度で行えばよい。また、ろう材の加熱温度を融点近傍に設定する場合は、熱処理の時間を1時間以上に設定するとよい。
As a metal material (brazing material) for joining the
なお、上記の工程において、金属部1、2、3は冷間圧延法ではなく、ろう材によって互いに接合しても良い。その場合、第1金属部1と絶縁基体11を接合する金属材料(ろう材)よりも融点の高いろう材を使用することが好ましい。この場合には、第1金属部1と絶縁基体11を接合するため加熱している際であっても、金属部1、2、3同士を固定しているろう材が溶融しないので、金属部1、2、3同士の積層ずれや変形を抑えることができる。
In the above process, the
なお、上記の工程では、予め接合した金属部1、2、3の接合体を、絶縁基体11に接合するとしたが、金属部1、2、3同士の接合と、金属部1、2、3の絶縁基体11への接合とを、同時に行っても良い。この場合、ペースト状のろう材を、絶縁基体11と第1金属部1との間、第1金属部と第3金属部3との間、および第2金属部2と第3金属部3との間
にそれぞれ配置し、各部材どうしを互いに仮固定しておき、その後、一体で加熱し冷却することにより、各部材を接合する。この場合のろう材も、例えば上述した銀、スズおよびインジウムを含むものを用いれば良い。
In the above process, the joined body of the
なお、上述の工程では、予めパターニングした金属部1、2、3を絶縁基体11に接合する、として説明したが、絶縁基体11への接合を先に行ってからパターニングを行ってもよい。この場合には、金属部1、2、3だけでなく、第1金属部1と絶縁基体11との間のろう材もエッチング除去しなければならない。よって、例えば、第1金属部1(Cu)および第2金属部2(Cu)、第3金属部3(Mo)、ろう材の順で、エッチング液を変更しながら順次各金属部をエッチング除去すればよい。なお、ろう材用のエッチング液としては例えばフッ硝酸を使用する。なお、第1金属部、第2金属部2、第3金属部3同士がろう材によって接合されている場合には、これらのろう材についてもエッチング除去すればよい。
In the above-described process, the
なお、金属板12の表面に、導電性および耐食性が高くかつ接合材6との濡れ性が良好な金属をめっき法により被着させておいてもよい。この場合には、金属板12と外部電気回路および接合材7等との接合がより容易かつ強固なものとなり得る。また、金属板12と外部電気回路等との間の電気的な接続をより良好なものとすることができる。
A metal having high conductivity and corrosion resistance and good wettability with the
めっき金属としては、例えばニッケル、コバルト、銅および金等の金属材料、またはこれらの金属材料を主成分とする合金材料が挙げられる。例えば、内部にリンを8〜15質量%含有するニッケル−リンのアモルファス合金のめっき層であれば、ニッケルめっき層の表面酸化を抑制して接合材7等の濡れ性等を長く維持することができるので好ましい。ニッケルに対するリンの含有量が8〜15質量程度であると、ニッケル−リンのアモルファス合金が形成されやすくなって、めっき層に対する接合材6等の接着強度を向上させることができる。このニッケルめっき層の厚みは、例えば1.5〜10μm程度であればよい。
Examples of the plating metal include metal materials such as nickel, cobalt, copper, and gold, or alloy materials containing these metal materials as main components. For example, in the case of a nickel-phosphorus amorphous alloy plating layer containing 8 to 15% by mass of phosphorus inside, the surface oxidation of the nickel plating layer can be suppressed and the wettability of the bonding material 7 and the like can be maintained for a long time. It is preferable because it is possible. When the content of phosphorus with respect to nickel is about 8 to 15 masses, a nickel-phosphorus amorphous alloy is easily formed, and the adhesive strength of the
図3に示す例において、図1(a)に示す例と異なる点は、絶縁基体11の他方の主面(下面)にも金属板12が接合されている点である。なお、符号が同一の部材は、図1に示す例と同様のものが用いられている。このような構成によって、絶縁基体11の下面および上面それぞれにおける金属板12の熱膨張量が近似するので、絶縁基体11の下面および上面それぞれにかかる熱応力も近似する。よって、絶縁基体11の反り量を低減することができる。
3 is different from the example shown in FIG. 1A in that the
また、図3に示す例のように、絶縁基体11の上面の金属板12が第1金属部1と第2金属部2とから成る場合、絶縁基体11の下面の金属板12もまた第1金属部1と第2金属部2とから成ることが好ましい。このような構成によれば、絶縁基体11の上面と下面における金属板12のそれぞれの熱膨張量を更に近似させることができる。
Further, as in the example shown in FIG. 3, when the
また、図3に示す例のように、絶縁基体11の上面と下面における第1領域2Aの位置および大きさが左右対称であることが好ましい。このような構成によれば、第2金属部2の熱膨張による応力を受ける領域が絶縁基体11の上面と下面において左右対称となるので、絶縁基体11の反りをさらに低減できる。
Further, as in the example shown in FIG. 3, it is preferable that the position and size of the first region 2A on the upper surface and the lower surface of the insulating
また、図3に示す例のように、絶縁基体11の上面と下面における金属板12は、第2領域2Bの位置および大きさもまた左右対称であることが好ましい。このような構成によれば、第2領域2Bからの放熱量も絶縁基体11の上面と下面で近似するので、絶縁基体11の反りをさらに低減でできる。
Further, as in the example shown in FIG. 3, it is preferable that the position and size of the second region 2B of the
また下面の金属板12は放熱板としても機能し、回路基板10の放熱性が向上する。また、
絶縁基体11の内部にビア導体を設け絶縁基体11の上面と下面で導通を取った場合には回路導体としても使用される。
Further, the
When a via conductor is provided inside the insulating
なお、本発明の金属板等は上記実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、金属板12の第1金属部1と第2金属部2の間にさらに他の金属部が積層されていてもよく、第2金属部の上部にさらに他の金属部が積層されていてもよい。
In addition, the metal plate of this invention is not limited to the example of the said embodiment, A various change is possible if it is in the range of the summary of this invention. For example, another metal part may be laminated between the
また、第2金属部2は、上面視において、絶縁基体11の外縁より外側まで延びていても良い。この場合には、第2領域2Bの面積を大きく確保できるので放熱効率が向上するだけでなく、延ばした第2金属部2の端部を、外部の電子機器への接続端子として機能させることができる。
Further, the
また、図4に示す例のように、金属板12は、複数の第2金属部2を有していても良い。図4では、金属板12は、2つの第2金属部2を有しており、双方とも第1金属部1の上部に位置している。下方の第2金属部2は、第1金属部1および第3金属部3に挟まれるように設けられており、上方の第2金属部2は、第3金属部3の上表面に設けられている。これら2つの第2金属部2は、それぞれ第2領域2Bを有しているので、金属板12は、2箇所の第2領域2Bからそれぞれ放熱することができるので放熱効率が高まり好ましい。なお、金属板12は、3つ以上の第2金属部2を有していても良い。また、それに合わせて第3金属部も複数設けられていてよい。
Further, as in the example shown in FIG. 4, the
図5に示す例のように、第2金属部2は、平板部2aと、平板部2aの先端部に設けられた複数の線状部2bを有する。このような線状部2bを有していることによって、外部の装置に簡易に端子接続することができる。また、このような構成によれば、線状部2bからも放熱することができる。また、図5に示す例においては、これらの線状部2bが、上方に折れ曲がっている。このような構成によれば、Z方向の向きで外部の電子機器に端子接続を行う場合に簡易に接続できる。また、このような構成によれば、回路基板の上方の空間に放熱を行うことができるので放熱効率を更に高めることができる。
As in the example illustrated in FIG. 5, the
1・・・第1金属部
2・・・第2金属部
2A・・・第1領域
2B・・・第2領域
3・・・第3金属部
5・・・電子部品
6・・・接合材
7・・・導電性接続材
10・・・回路基板
11・・・絶縁基体
12・・・金属板
13・・・電子装置
DESCRIPTION OF
10 ... Circuit board
11 ... Insulating substrate
12 ... Metal plate
13 ... Electronic device
Claims (5)
該絶縁基体の主面に接合されており、複数の金属部が順次積層されてなる金属板とを備えており、
該金属板は、最も前記絶縁基体側に位置する第1金属部、および該第1金属部の上部に位置する第2金属部を有し、
該第2金属部の下面は、該第2金属部の直下に位置する金属部と接する第1領域と、前記第2金属部の直下に位置する金属部と接さない第2領域とを有している
回路基板。 An insulating substrate;
A metal plate that is bonded to the main surface of the insulating base and is formed by sequentially laminating a plurality of metal portions;
The metal plate has a first metal portion located closest to the insulating base, and a second metal portion located above the first metal portion,
The lower surface of the second metal part has a first region in contact with the metal part located immediately below the second metal part and a second region not in contact with the metal part located immediately below the second metal part. Circuit board.
請求項1に記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1, wherein the second metal part is a metal part located at an uppermost part of the metal plate.
請求項1または請求項2に記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1, wherein the second metal portion extends to the outside from an outer edge of the insulating base in a top view.
請求項1〜3のいずれか1つに記載の回路基板。 The circuit board according to claim 1, wherein the metal plate has a plurality of second metal parts.
前記金属板の上面に搭載された電子部品と、
を有する
電子装置。 A circuit board according to any one of claims 1 to 4,
An electronic component mounted on the upper surface of the metal plate;
An electronic device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (3)
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JP2013158981 | 2013-07-31 | ||
JP2013174645A JP6258635B2 (en) | 2013-07-31 | 2013-08-26 | Circuit board and electronic device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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