JP3192911B2 - Ceramic circuit board - Google Patents

Ceramic circuit board

Info

Publication number
JP3192911B2
JP3192911B2 JP07295295A JP7295295A JP3192911B2 JP 3192911 B2 JP3192911 B2 JP 3192911B2 JP 07295295 A JP07295295 A JP 07295295A JP 7295295 A JP7295295 A JP 7295295A JP 3192911 B2 JP3192911 B2 JP 3192911B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit board
metal plate
ceramic substrate
copper
ceramic
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP07295295A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08274423A (en
Inventor
裕 小森田
孔俊 佐藤
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP07295295A priority Critical patent/JP3192911B2/en
Publication of JPH08274423A publication Critical patent/JPH08274423A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3192911B2 publication Critical patent/JP3192911B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、冷熱サイクルの付加等
に対する信頼性を向上させたセラミックス回路基板に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic circuit board having improved reliability against the addition of a cooling / heating cycle.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パワートランジスタモジュールや
スイッチング電源モジュール等の比較的高電力を扱う半
導体部品の搭載用基板等として、セラミックス基板上に
銅板等の金属板を接合したセラミックス回路基板が用い
られている。
2. Description of the Related Art In recent years, a ceramic circuit board in which a metal plate such as a copper plate is bonded on a ceramic substrate has been used as a substrate for mounting semiconductor components handling relatively high power such as a power transistor module and a switching power supply module. I have.

【0003】上述したようなセラミックス回路基板の製
造方法、すなわちセラミックス基板と金属板との接合方
法としては、Ti、Zr、Hf、Nb等の活性金属を Ag-Cuろう
材等に 1〜 10%添加した活性金属ろう材を用いる方法
(活性金属法)や、金属板として酸素を 100〜 1000ppm
含有するタフピッチ電解銅や表面を 1〜10μm 酸化させ
た銅を用いてセラミックス基板と銅板とを直接接合させ
る、いわゆる直接接合法(DBC法:ダイレクト・ボン
ディング・カッパー法)等が知られている。
As a method of manufacturing a ceramic circuit board as described above, that is, a method of joining a ceramic substrate and a metal plate, an active metal such as Ti, Zr, Hf, or Nb is added to an Ag-Cu brazing material at 1 to 10%. The method using the added active metal brazing material (active metal method), or 100 to 1000 ppm of oxygen as a metal plate
A so-called direct bonding method (DBC method: direct bonding copper method) in which a ceramic substrate and a copper plate are directly bonded to each other using a tough pitch electrolytic copper or copper whose surface is oxidized by 1 to 10 μm is known.

【0004】例えば直接接合法においては、まず所定形
状に打ち抜かれた厚さ 0.3〜 0.5mmの銅回路板を、酸化
アルミニウム焼結体や窒化アルミニウム焼結体等からな
る厚さ 0.6〜 1.0mmのセラミックス基板上に接触配置さ
せて加熱し、接合界面に Cu-Cu2 O の共晶液相を生成さ
せ、この液相でセラミックス基板の表面を濡らした後、
液相を冷却固化することによって、セラミックス基板と
銅回路板とが接合される。このような直接接合法を適用
したセラミックス回路基板は、セラミックス基板と銅回
路板との接合強度が強く、またメタライズ層やろう材層
を必要としない単純構造なので小型高実装化が可能であ
る等の長所を有しており、また製造工程の短縮化を図る
こともできる。
For example, in the direct joining method, first, a copper circuit board having a thickness of 0.3 to 0.5 mm stamped into a predetermined shape is replaced with a 0.6 to 1.0 mm thick copper oxide board or aluminum nitride sintered body. After being placed in contact with the ceramic substrate and heated, a eutectic liquid phase of Cu-Cu 2 O is generated at the joint interface, and after wetting the surface of the ceramic substrate with this liquid phase,
By cooling and solidifying the liquid phase, the ceramic substrate and the copper circuit board are joined. A ceramic circuit board to which such a direct bonding method is applied has a strong bonding strength between the ceramic substrate and the copper circuit board, and can be miniaturized and mounted with a simple structure that does not require a metallization layer or a brazing material layer. And the manufacturing process can be shortened.

【0005】ところで、上述した直接接合法や活性金属
法等により金属板をセラミックス基板に接合したセラミ
ックス回路基板においては、大電流を流せるように金属
板の厚さを 0.3〜 0.5mmと厚くしているため、熱履歴に
対して信頼性に乏しいという問題があった。すなわち、
熱膨張率が大きく異なるセラミックス基板と金属板とを
接合すると、接合後の冷却過程や冷熱サイクルの付加に
より、上記熱膨張差に起因する熱応力が発生する。この
応力は接合部付近のセラミックス基板側に圧縮と引張り
の残留応力分布として存在し、特に金属板の外周端部と
近接するセラミックス部分に残留応力の主応力が作用す
る。この残留応力は、セラミックス基板にクラックを生
じさせたり、あるいは金属板剥離の発生原因等となる。
また、セラミックス基板にクラックが生じないまでも、
セラミックス基板の強度を低下させるという悪影響を及
ぼす。
In a ceramic circuit board in which a metal plate is joined to a ceramic substrate by the above-described direct joining method or active metal method, the thickness of the metal plate is increased to 0.3 to 0.5 mm so that a large current can flow. Therefore, there is a problem that the reliability of the heat history is poor. That is,
When a ceramic substrate and a metal plate having significantly different coefficients of thermal expansion are joined, a thermal stress due to the above-described difference in thermal expansion is generated due to a cooling process after the joining or addition of a cooling / heating cycle. This stress exists as a compressive and tensile residual stress distribution on the ceramic substrate side near the joint, and the main residual stress mainly acts on the ceramic portion adjacent to the outer peripheral end of the metal plate. This residual stress causes cracks in the ceramic substrate or causes peeling of the metal plate.
Also, even if the ceramic substrate does not crack,
This has the adverse effect of reducing the strength of the ceramic substrate.

【0006】上述した残留応力のうち、金属板の接合後
の冷却過程で発生する熱応力に基くものは、冷却速度の
調節等によりある程度までは低減できるものの、実使用
時における搭載部品からの発熱等に起因する残留応力
は、外的条件によっては低減することができず、重大な
問題となっている。このため、上記したようなセラミッ
クス回路基板は、通常、セラミックス基板の裏面にも表
面すなわち半導体部品の実装部と同一あるいは 5〜 30%
薄い金属板を接合して、セラミックス回路基板の反りを
防止しているが、残留応力の問題は根本的には解決され
ていない。
[0006] Of the above-mentioned residual stresses, those based on thermal stress generated in the cooling process after joining the metal plates can be reduced to some extent by adjusting the cooling rate or the like, but generate heat from the mounted components during actual use. Residual stress caused by the above cannot be reduced depending on external conditions, and is a serious problem. For this reason, the above-mentioned ceramic circuit board usually has the same or 5 to 30% of the front surface, that is, the mounting part of the semiconductor component, on the back surface of the ceramic substrate.
Although a thin metal plate is joined to prevent the warpage of the ceramic circuit board, the problem of residual stress has not been fundamentally solved.

【0007】上述したような熱応力や残留応力による問
題、すなわち接合強度の低下やクラックの発生等への対
応策として、例えば特公平 5-25397号公報には、金属板
としての銅板の外周端部を薄肉形状(薄肉部)、具体的
には外周端部を段付き形状やテーパー形状とすることが
記載されている。また、特開平3-145748号公報には、金
属板の外周縁部に沿った内側に溝を形成することが記載
されている。これにより、金属板の外周端部に集中する
応力を溝で分散させることによって、接合強度の低下や
クラックの発生等を防止している。
[0007] As a countermeasure against the above-mentioned problems due to thermal stress and residual stress, that is, a decrease in bonding strength and generation of cracks, for example, Japanese Patent Publication No. 5-25397 discloses an outer peripheral end of a copper plate as a metal plate. It describes that the portion has a thin shape (thin portion), specifically, the outer peripheral end portion has a stepped shape or a tapered shape. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-145748 describes that a groove is formed inside the metal plate along the outer peripheral edge. Thus, the stress concentrated on the outer peripheral end of the metal plate is dispersed by the groove, thereby preventing a decrease in bonding strength and the occurrence of cracks.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のセラミックス回路基板における熱履歴に対する
信頼性の向上手法のうち、特公平 5-25397号公報に記載
されている手法では、金属板外周端部の薄肉部を回路パ
ターンの形成と同時にエッチング等で形成しているため
に製造工程が繁雑となり、製造工数の増大を招いてい
た。
However, among the above-described methods for improving the reliability of the thermal history of the ceramic circuit board described above, the method described in Japanese Patent Publication No. 5-25397 discloses an outer peripheral end portion of a metal plate. Since the thin portion is formed by etching or the like at the same time as the formation of the circuit pattern, the manufacturing process becomes complicated, resulting in an increase in the number of manufacturing steps.

【0009】また、特開平3-145748号公報においても、
同様に金属板の外周縁部に沿った溝をエッチング法で形
成することが主に記載されている。エッチング法によれ
ば、回路パターンの形成と同時に溝を形成することがで
きるものの、上述したようにエッチング法は工程が複雑
で、製造工数の増大を招くといった難点を有している。
さらに、溝を金型等を用いた機械加工により形成するこ
とも示されているが、この機械加工による方法で金属板
の外周縁部の内側全周にわたって溝を形成した場合、押
圧等により溝を形成する際に押圧部周辺の金属板に塑性
変形が発生し、これに伴って特に金属板中央部にゆがみ
等の変形が発生する。この金属板の変形は、金属板の接
合不良あるいは接合強度低下の原因となってしまう。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-145748,
Similarly, it is mainly described that a groove along the outer peripheral edge of a metal plate is formed by an etching method. According to the etching method, a groove can be formed simultaneously with the formation of a circuit pattern. However, as described above, the etching method has a disadvantage that the steps are complicated and the number of manufacturing steps is increased.
Further, it is also shown that the groove is formed by machining using a mold or the like.However, when the groove is formed over the entire inner periphery of the outer peripheral edge of the metal plate by this method of machining, the groove is formed by pressing or the like. When forming the metal sheet, plastic deformation occurs in the metal plate around the pressing portion, and accompanying this, deformation such as distortion occurs particularly in the central portion of the metal plate. The deformation of the metal plate causes poor bonding of the metal plate or a decrease in bonding strength.

【0010】このようなことから、金属板接合後の冷却
過程や冷熱サイクルの付加により、金属板に生じる熱応
力や残留応力を分散、緩和して、セラミックス基板のク
ラック発生や強度低下を有効に防止すると共に、製造工
程の簡略化が図れる機械加工によっても金属板の変形を
防止し得る技術が強く求められている。
[0010] From the above, by adding a cooling process or a cooling / heating cycle after joining the metal plates, thermal stress and residual stress generated in the metal plate are dispersed and relaxed, thereby effectively preventing cracks and strength reduction of the ceramic substrate. There is a strong demand for a technique capable of preventing deformation of a metal plate even by machining that can prevent the deformation and simplify the manufacturing process.

【0011】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、冷熱サイクルが付加された場合等に
おいても、金属板に生じる熱応力や残留応力を分散させ
ることにより金属板の外周端部への応力集中を緩和し、
セラミックス基板のクラック発生や強度低下を有効に防
止することができ、しかも製造工程的に有利な機械加工
によっても金属板の変形を防止し得る、信頼性や製造性
に優れるセラミックス回路基板を提供することを目的と
している。
The present invention has been made to address such a problem. Even when a cooling / heating cycle is applied, the thermal stress and the residual stress generated in the metal plate are dispersed so that the outer periphery of the metal plate is dispersed. Relieves stress concentration on the edge,
Provided is a ceramic circuit board excellent in reliability and manufacturability, which can effectively prevent cracks and decrease in strength of a ceramics board and can prevent deformation of a metal plate even by machining which is advantageous in a manufacturing process. It is intended to be.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス回
路基板は、請求項1に記載したように、窒化アルミニウ
ム焼結体からなるセラミックス基板と、前記セラミック
ス基板の少なくとも表面に接合された金属板とを具備
し、前記金属板の前記セラミックス基板との接合面と反
対面側の外周縁部内側に、不連続な溝が形成されている
セラミックス回路基板において、前記不連続な溝の長さ
をL0 、近接する前記不連続な溝間の最短距離をL1
したとき、1/10L0 ≦L1 ≦ 1/2L0 を満足し、かつ前
記不連続な溝の深さが前記金属板の厚さの1/3 〜 2/3で
あることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a ceramic circuit board comprising aluminum nitride.
And a metal plate joined to at least the surface of the ceramic substrate, and a metal plate is provided inside the outer peripheral edge of the metal plate opposite to the joining surface with the ceramic substrate. In a ceramic circuit board on which continuous grooves are formed, when the length of the discontinuous groove is L 0 and the shortest distance between adjacent discontinuous grooves is L 1 , 1/10 L 0 ≦ L 1 satisfies ≦ 1 / 2L 0, and the depth of the discontinuous grooves is characterized by a 1/3 - 2/3 of the thickness of the metal plate.

【0013】また、本発明の他のセラミックス回路基板
は、請求項7に記載したように、窒化アルミニウム焼結
体からなるセラミックス基板と、前記セラミックス基板
の表裏両面にそれぞれ接合された金属板とを具備し、前
記表裏両面の金属板の前記セラミックス基板との接合面
と反対面側の外周縁部内側に、それぞれ不連続な溝が形
成されているセラミックス回路基板において、前記不連
続な溝の長さをL0 、近接する前記不連続な溝間の最短
距離をL1 としたとき、1/10L0 ≦L1 ≦ 1/2L0 を満
足し、かつ前記不連続な溝の深さが前記金属板の厚さの
1/3 〜 2/3であることを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a ceramic circuit board comprising an aluminum nitride sintered body.
A ceramic substrate made of a body , comprising a metal plate bonded to both the front and back surfaces of the ceramic substrate, inside the outer peripheral edge of the metal plate on both the front and back surfaces opposite to the bonding surface with the ceramic substrate, In a ceramic circuit board in which discontinuous grooves are formed, when the length of the discontinuous groove is L 0 and the shortest distance between adjacent discontinuous grooves is L 1 , 1/10 L 0 ≦ satisfies L 11 / 2L 0, and the depth of the discontinuous grooves in the thickness of the metal plate
1/3 to 2/3.

【0014】ここで、本発明のセラミックス回路基板に
おいては、セラミックス基板に接合された全ての金属板
に上記不連続な溝が形成されていることが好ましいが、
セラミックス基板に接合された少なくとも 1つの金属板
に上記不連続な溝が形成されていれば本発明に包含され
るものである。また、金属板の全周でなくても包含され
る。
Here, in the ceramic circuit board of the present invention, it is preferable that the discontinuous grooves are formed in all the metal plates bonded to the ceramic substrate.
The present invention is included as long as the discontinuous groove is formed in at least one metal plate bonded to the ceramic substrate. Also, it is included even if it is not the entire circumference of the metal plate.

【0015】上述したように本発明のセラミックス回路
基板のより好ましい形態としては、請求項2に記載した
ように、前記金属板のうち応力が集中しやすい角部には
前記溝が形成されている形態が挙げられ、さらには請求
項3に記載したように、前記不連続な溝はプレス加工に
より形成された溝である形態、請求項4に記載したよう
に、前記不連続な溝は前記金属板の外周縁部に沿って直
線状に形成されている形態が挙げられる
As described above, in a more preferred embodiment of the ceramic circuit board according to the present invention, the groove is formed at a corner of the metal plate where stress is likely to concentrate. The discontinuous groove is a groove formed by press working, as described in claim 3, and the discontinuous groove is the metal as described in claim 4. An example is a form in which the plate is formed linearly along the outer peripheral edge of the plate .

【0016】[0016]

【作用】本発明のセラミックス回路基板においては、金
属板の接合面と反対面側の外周縁部内側に不連続な溝を
形成している。ここで、金属板の接合後の冷却過程で発
生する熱応力や冷熱サイクルの付加等による熱応力、ま
たそれらに基く残留応力は、金属板の外周縁部内側に設
けられた不連続な溝により分散されるため、金属板の外
周端部への応力集中が緩和される。これにより、金属板
の外周端部での応力値自体を低減することができるた
め、従来問題となっていたセラミックス基板のクラック
発生や強度低下等を有効に防止することが可能となる。
In the ceramic circuit board of the present invention, a discontinuous groove is formed inside the outer peripheral edge on the side opposite to the joining surface of the metal plate. Here, the thermal stress generated in the cooling process after joining the metal plate, the thermal stress due to the addition of cooling and heating cycles, etc., and the residual stress based on them are caused by discontinuous grooves provided inside the outer peripheral edge of the metal plate. Due to the dispersion, the concentration of stress on the outer peripheral edge of the metal plate is reduced. As a result, the stress value itself at the outer peripheral end of the metal plate can be reduced, so that it is possible to effectively prevent the occurrence of cracks and a decrease in strength of the ceramic substrate, which have conventionally been problems.

【0017】そして、本発明のセラミックス回路基板に
おいては、上述した応力の分散を不連続な溝により達成
しているため、機械加工により溝を形成しても、機械加
工時の押圧による金属板の変形を溝と溝の間の溝非形成
領域により緩和することができる。従って、機械加工時
における金属板、特に金属板中央部の変形を防止するこ
とが可能となる。ただし、金属板の角部近傍は特に熱応
力や残留応力が集中するため、溝が形成されていること
が好ましい。
In the ceramic circuit board of the present invention, since the above-mentioned dispersion of stress is achieved by the discontinuous grooves, even if the grooves are formed by machining, the metal plate is pressed by the mechanical processing. Deformation can be mitigated by the non-groove region between the grooves. Therefore, it is possible to prevent deformation of the metal plate, particularly the central portion of the metal plate during machining. However, a groove is preferably formed in the vicinity of the corner of the metal plate because thermal stress and residual stress are particularly concentrated.

【0018】[0018]

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described.

【0019】図1は、本発明の一実施例によるセラミッ
クス回路基板の構造を示す図である。同図において、1
はセラミックス基板であり、このセラミックス基板1の
表面1aには金属板として銅板2が接合されている。ま
た、セラミックス基板1の裏面1bにも、同様に銅板3
が接合されており、これらによりセラミックス回路基板
4が構成されている。
FIG. 1 is a view showing the structure of a ceramic circuit board according to one embodiment of the present invention. In the figure, 1
Is a ceramic substrate, and a copper plate 2 as a metal plate is joined to the surface 1a of the ceramic substrate 1. Similarly, a copper plate 3 is formed on the back surface 1b of the ceramic substrate 1.
Are joined, and these constitute a ceramic circuit board 4.

【0020】ここで、上記セラミックス基板1として
は、非酸化物系焼結体である窒化アルミニウム焼結体
らなる基板を用いる。なお、このような非酸化物系の焼
結体を使用する際には、その表面に酸化物層を形成した
後に用いることが好ましい。
Here, as the ceramic substrate 1, a substrate made of an aluminum nitride sintered body which is a non-oxide based sintered body is used. In addition, when using such a non-oxide-based sintered body, it is preferable to use it after forming an oxide layer on the surface thereof.

【0021】また、図1に示すセラミックス回路基板4
における銅板2、3は、セラミックス基板1に対して直
接接合法、いわゆるDBC法により接合されている。こ
のようなDBC法を利用する場合の銅板2、3として
は、タフピッチ銅のような酸素を 100〜3000ppm の割合
で含有する銅を用いることが好ましいが、接合時の条件
によっては無酸素銅を用いることも可能である。なお、
銅や銅合金の単板に代えて、セラミックス基板1との接
合面が少なくとも銅により構成されている他の金属部材
とのクラッド板等を用いることもできる。
The ceramic circuit board 4 shown in FIG.
Are bonded to the ceramic substrate 1 by a direct bonding method, a so-called DBC method. It is preferable to use copper containing 100 to 3000 ppm of oxygen, such as tough pitch copper, as the copper plates 2 and 3 when using such a DBC method. However, oxygen-free copper may be used depending on the joining conditions. It is also possible to use. In addition,
Instead of a single plate of copper or a copper alloy, a clad plate or the like with another metal member having a bonding surface with the ceramic substrate 1 made of at least copper can also be used.

【0022】セラミックス基板1の表面1a側に接合さ
れた銅板2は、半導体部品等の実装部となるものであ
り、所望の回路形状にパターニングされている。また、
セラミックス基板1の裏面1b側に接合された銅板3
は、接合時におけるセラミックス基板1の反り等を防止
するものであり、中央付近から 2分割された状態でほぼ
セラミックス基板1の裏面1b全面に接合、形成されて
いる。裏面1b側の銅板3には、半導体部品等の実装部
となる銅板2と同じ厚さのものを使用してもよいが、銅
板2の厚さの70〜 90%の厚さの銅板を使用することが好
ましい。
The copper plate 2 bonded to the front surface 1a of the ceramic substrate 1 is to be a mounting portion for semiconductor components and the like, and is patterned into a desired circuit shape. Also,
Copper plate 3 bonded to back surface 1b side of ceramic substrate 1
Is for preventing warpage of the ceramic substrate 1 at the time of joining, and is joined and formed almost over the entire back surface 1b of the ceramic substrate 1 in a state of being divided into two parts from the vicinity of the center. As the copper plate 3 on the back surface 1b side, a copper plate having the same thickness as the copper plate 2 serving as a mounting portion for semiconductor components or the like may be used, but a copper plate having a thickness of 70 to 90% of the thickness of the copper plate 2 is used. Is preferred.

【0023】ここで、図1に示したセラミックス回路基
板4は、セラミックス基板1に銅板2、3をDBC法に
より接合したものであるが、例えば図2に示すように、
銅板2、3を活性金属法でセラミックス基板1に接合し
たセラミックス回路基板5であってもよい。上記活性金
属法は、例えばTi、Zr、Hf、Nb等から選ばれた少なくと
も 1種の活性金属を含むろう材(以下、活性金属含有ろ
う材と記す)層6を介して、セラミックス基板1と銅板
2、3とを接合する方法である。用いる活性金属含有ろ
う材の組成としては、例えば Ag-Cuの共晶組成(72wt%A
g-28wt%Cu)もしくはその近傍組成の Ag-Cu系ろう材やCu
系ろう材を主体とし、これに 1〜10重量% のTi、Zr、H
f、Nb等から選ばれた少なくとも 1種の活性金属を添加
した組成等が例示される。なお、活性金属含有ろう材に
Inのような低融点金属を添加して用いることもできる。
Here, the ceramic circuit board 4 shown in FIG. 1 is formed by bonding copper plates 2 and 3 to the ceramic substrate 1 by the DBC method. For example, as shown in FIG.
The ceramic circuit board 5 in which the copper plates 2 and 3 are joined to the ceramic substrate 1 by an active metal method may be used. The active metal method includes, for example, a method in which the ceramic substrate 1 is connected to a brazing material layer containing at least one active metal selected from Ti, Zr, Hf, and Nb (hereinafter, referred to as an active metal-containing brazing material) layer 6. This is a method of joining the copper plates 2 and 3. As the composition of the active metal-containing brazing material to be used, for example, a eutectic composition of Ag-Cu (72 wt% A
g-28wt% Cu) or Ag-Cu-based brazing filler metal or its composition
1 to 10% by weight of Ti, Zr, H
Examples of the composition include at least one active metal selected from f, Nb, and the like. In addition, active metal-containing brazing materials
A low-melting-point metal such as In can be added for use.

【0024】図1に示したセラミックス回路基板4のよ
うに、銅板2、3をセラミックス基板1にDBC法で接
合したものは、単純構造で高接合強度が得られ、また製
造工程を簡易化できる等の利点を有する。また、図2に
示したセラミックス回路基板5のように、銅板2、3を
セラミックス基板1に活性金属法で接合したものは、高
接合強度が得られると共に、活性金属含有ろう材層6が
応力緩和層としても機能するため、より信頼性の向上が
図れる。このようなことから、要求特性や用途等に応じ
て接合法を選択することが好ましい。
As shown in FIG. 1, when the copper plates 2 and 3 are joined to the ceramic substrate 1 by the DBC method as in the ceramic circuit board 4 shown in FIG. 1, a simple structure, high joining strength can be obtained, and the manufacturing process can be simplified. And so on. Further, when the copper plates 2 and 3 are joined to the ceramic substrate 1 by the active metal method as in the ceramic circuit board 5 shown in FIG. 2, a high joining strength can be obtained and the active metal-containing brazing material layer 6 has a high stress. Since it also functions as a relaxation layer, reliability can be further improved. For this reason, it is preferable to select a joining method according to required characteristics, applications, and the like.

【0025】また、活性金属法によりセラミックス基板
1に金属板を接合する場合には、銅板に限らず、用途に
応じて各種の金属板、例えばニッケル板、タングステン
板、モリブデン板、これらの合金板やクラッド板(銅板
とのクラッド板を含む)等を用いることも可能である。
When a metal plate is joined to the ceramic substrate 1 by the active metal method, not only a copper plate but also various metal plates, for example, a nickel plate, a tungsten plate, a molybdenum plate, and an alloy plate of these, depending on the application. Alternatively, a clad plate (including a clad plate with a copper plate) or the like can be used.

【0026】そして、上述したセラミックス回路基板
4、5においては、図3に示すように、半導体部品等の
実装部となる銅板2の外周縁部内側に、不連続な溝7が
外周縁部に沿って、すなわち銅板2の各回路パターン部
の外周縁部に沿って形成されている。不連続な溝7は、
製造工程の繁雑化を避けると共に、製造工数の低減を図
るために、金型を用いたプレス加工等の機械加工により
形成することが望ましい。ただし、必ずしも他の形成方
法の適用を除外するものではない。
In the above-mentioned ceramic circuit boards 4 and 5, as shown in FIG. 3, a discontinuous groove 7 is formed in the outer peripheral edge of the copper plate 2 to be a mounting portion for semiconductor components and the like. Along the outer periphery of each circuit pattern portion of the copper plate 2. The discontinuous groove 7
In order to avoid complication of the manufacturing process and to reduce the number of manufacturing steps, it is desirable to form the film by mechanical processing such as pressing using a die. However, application of another formation method is not necessarily excluded.

【0027】ここで、上述した銅板2(金属板)の外周
縁部内側とは、図4に示すように銅板2の幅Dを基準と
して、外周縁部から中央方向へ向って銅板2の幅Dの 1
/3以内の部分とする。すなわち、銅板2の幅Dを基準と
して、外周縁部を含まない外周縁部から中央方向に両側
1/3D以内の部分を外周縁部内側(図4においては斜線
で示す)とし、銅板2の幅Dの中央 1/3の部分を中央部
とする。不連続な溝7の形成領域が上記外周縁部内側を
超えて中央部に達すると、銅板2の外周端部の応力集中
を十分に緩和できなくなると共に、実装面積の低下を招
くことになる。上述した不連続な溝7は、銅板2の各回
路パターン部の外周縁部に沿って、所定の間隔で直線状
に形成することが好ましい。このように、不連続な溝7
を直線状に形成することによって、銅板2の外周端部へ
の応力集中を効率的に緩和、言い換えると応力を効率的
に分散させることができる。不連続な溝7を構成する各
単体溝7aの形状、すなわち単体溝7aの幅Wおよび長
さL0 は、後述する単体溝7aの形成間隔や銅板2の大
きさ等にもよるが、幅Wを 0.2〜 1.0mmの範囲、長さL
0 を20mm以下の範囲とすることが好ましい。単体溝7a
の幅Wが 0.2mm未満の場合には、十分に応力を分散でき
ないおそれがあり、また 1.0mmを超えると銅板2の強度
低下を招きやすくなると共に、実装面積の低下を招くこ
とになる。幅Wのさらに好ましい範囲は同様の理由から
0.4〜 0.8mmである。また、各単体溝7aの長さL0
20mmを超えると、溝非形成領域の減少に伴って銅板2の
変形を十分に抑制できないおそれがある。各単体溝7a
の最小長さは特に限定されるものではないが、銅板2の
外周端部への応力集中を効率的に緩和するという点から
2mm以上とすることが好ましい。
Here, the inside of the outer peripheral edge of the above-described copper plate 2 (metal plate) refers to the width of the copper plate 2 from the outer peripheral edge toward the center with respect to the width D of the copper plate 2 as shown in FIG. D 1
It is a part within / 3. That is, on the basis of the width D of the copper plate 2, both sides in the center direction from the outer peripheral edge not including the outer peripheral edge
The portion within 1 / 3D is defined as the inside of the outer peripheral edge (indicated by oblique lines in FIG. 4), and the center 1/3 of the width D of the copper plate 2 is defined as the center. If the region where the discontinuous groove 7 is formed reaches the central portion beyond the inside of the outer peripheral edge, the stress concentration at the outer peripheral end of the copper plate 2 cannot be sufficiently reduced, and the mounting area decreases. The above-described discontinuous grooves 7 are preferably formed linearly at predetermined intervals along the outer peripheral edge of each circuit pattern portion of the copper plate 2. Thus, the discontinuous groove 7
Is formed in a straight line, the stress concentration on the outer peripheral end of the copper plate 2 can be efficiently reduced, in other words, the stress can be efficiently dispersed. The shape of each single groove 7a constituting the discontinuous grooves 7, i.e. the width W and the length L 0 of the single groove 7a, depending on such the size of the single groove 7a of the formation interval and copper plate 2 to be described later, the width W is in the range of 0.2 to 1.0mm, length L
It is preferable that 0 is within a range of 20 mm or less. Single groove 7a
If the width W is less than 0.2 mm, the stress may not be dispersed sufficiently. If the width W exceeds 1.0 mm, the strength of the copper plate 2 tends to decrease, and the mounting area decreases. A more preferable range of the width W is the same for the same reason.
0.4 to 0.8 mm. In addition, the length L 0 of each single groove 7a is
If it exceeds 20 mm, there is a possibility that the deformation of the copper plate 2 cannot be sufficiently suppressed with a decrease in the groove non-formed region. Each single groove 7a
Is not particularly limited, but from the viewpoint that stress concentration on the outer peripheral end of the copper plate 2 is efficiently reduced.
It is preferably at least 2 mm.

【0028】また、直線状に配列された不連続な溝7
は、上述した各単体溝7aの長さL0に対して近接する
単体溝7a間の最短距離L1 が、1/10L0 ≦L1 ≦ 1/2
0 を満足するように形成する。不連続な溝7の形成間
隔(近接する単体溝7a間の最短距離L1 )があまり大
きすぎると、具体的にはL1 >1/2 L0 となると、溝形
成による応力の分散効果を十分に得られないおそれがあ
り、一方不連続な溝7の形成間隔があまり小さすぎる
と、具体的にはL1 <1/10L0 となると、溝非形成領域
による銅板2の変形抑制効果が十分に得られなくなるお
それがある。
Further, the discontinuous grooves 7 arranged linearly
It is the shortest distance L 1 between the single groove 7a close to the length L 0 of each single groove 7a described above, 1 / 10L 0 ≦ L 1 ≦ 1/2
It formed so as to satisfy the L 0. If the interval between the discontinuous grooves 7 (the shortest distance L 1 between the adjacent single grooves 7 a) is too large, specifically, if L 1 > 1/2 L 0 , the effect of dispersing the stress due to the groove formation is reduced. There is a possibility that it is not possible to obtain the copper plate 2 sufficiently. On the other hand, if the formation interval of the discontinuous grooves 7 is too small, specifically, if L 1 <1 / 10L 0 , the effect of suppressing the deformation of the copper plate 2 by the groove non-formation region is reduced. There is a possibility that it cannot be obtained sufficiently.

【0029】不連続な溝7は、上述したような形成間隔
を満足していれば溝非形成領域の位置等が特に限定され
るものではないが、銅板2の角部近傍には溝が形成され
るように、各単体溝7aを配置することが望ましい。こ
れは、銅板2の角部近傍は特に熱応力や残留応力が集中
するためである。また、不連続な溝7を構成する各単体
溝7aの長さL0 は、全て同一としなければならないも
のではなく、上述した各条件を満足する範囲内で適宜変
更することが可能である。
The position of the non-groove-forming region is not particularly limited as long as the discontinuous groove 7 satisfies the above-mentioned formation interval, but a groove is formed near the corner of the copper plate 2. Therefore, it is desirable to arrange each unitary groove 7a. This is because thermal stress and residual stress are particularly concentrated near the corners of the copper plate 2. Further, the lengths L 0 of the individual grooves 7a constituting the discontinuous grooves 7 do not have to be all the same, and can be appropriately changed within a range satisfying the above-described conditions.

【0030】不連続な溝7の縦断面形状は、図5に示す
ように深さ方向にほぼ均等な形状であっても、また図6
に示すように逆三角形状であってもよい。ただし、その
深さdは銅板2の厚さtの1/3 〜 2/3の範囲とする。
連続な溝7の深さが銅板2の厚さtの 1/3未満である
と、応力の分散効果が不十分となるおそれがあり、また
厚さtの 2/3を超えると銅板2の強度低下等を招きやす
くなる。また、不連続な溝7の形成位置、すなわち銅板
2の外周縁部から溝7までの最短距離L2 は、銅板2の
厚さや大きさ等によっても異なるが、0.3〜1.0m
mとすることが好ましい。不連続な溝7の形成位置を示
す距離L2 が0.3mm未満であると、銅板2の形状維
持能が低下し、また距離L2 が1.0mmを超えると銅
板2の外周端部での応力集中を十分に緩和できないおそ
れがある。
The discontinuous groove 7 may have a substantially uniform longitudinal cross section in the depth direction as shown in FIG.
As shown in FIG. However, the depth d shall be the range of 1/3 - 2/3 of the thickness t of the copper plate 2. If the depth of the discontinuous groove 7 is less than 1/3 of the thickness t of the copper plate 2, the effect of dispersing stress may be insufficient, and if it exceeds 2/3 of the thickness t, the copper plate 2 This tends to cause a decrease in the strength of the steel. The formation position of the discontinuous grooves 7, i.e. the shortest distance L 2 from the outer peripheral edge portion of the copper plate 2 to the groove 7, varies depending on the thickness and size of the copper plate 2, 0.3~1.0M
m is preferable. When the distance L 2 showing the formation position of the discontinuous grooves 7 is less than 0.3 mm, and decreased shape retention capability of the copper plate 2 and the distance L 2 is greater than 1.0mm at the outer peripheral edge portion of the copper plate 2 May not be sufficiently reduced.

【0031】以上半導体部品等の実装部となるセラミッ
クス基板1の表面1aに接合する銅板2について詳述し
たが、セラミックス基板1の裏面1bに接合する銅板3
についても、表面1a側の銅板2と同様に、その外周縁
部内側に不連続な溝7を形成することが好ましい。特
に、放熱性等の点から比較的厚い銅板(金属板)を用い
る場合には、裏面1b側の銅板3にも不連続な溝7を形
成することが望ましい。裏面1b側の銅板3に形成する
不連続な溝7の形状や形成間隔等は、表面1a側の銅板
2に形成する不連続な溝7に準ずるものとする。
The copper plate 2 joined to the front surface 1a of the ceramic substrate 1 serving as a mounting portion for semiconductor components and the like has been described in detail, but the copper plate 3 joined to the back surface 1b of the ceramic substrate 1 has been described.
As with the copper plate 2 on the surface 1a side, it is preferable to form a discontinuous groove 7 inside the outer peripheral edge. In particular, when a relatively thick copper plate (metal plate) is used from the viewpoint of heat dissipation and the like, it is desirable to form discontinuous grooves 7 also in the copper plate 3 on the back surface 1b side. The shape, interval, and the like of the discontinuous grooves 7 formed on the copper plate 3 on the back surface 1b are based on the discontinuous grooves 7 formed on the copper plate 2 on the front surface 1a.

【0032】上述したセラミックス回路基板4は、例え
ば以下のようにして製造される。すなわち、例えばタフ
ピッチ銅のような酸素含有銅板を、所定形状(銅板2に
関しては回路パターン形状)に加工すると共に、その外
周縁部内側に例えば直線状に不連続な溝7をプレス加工
等の機械加工により形成する。このような不連続な溝7
を有する銅板2、3をセラミックス基板上にそれぞれ接
触配置し、銅の融点(1356K)以下で銅と酸化銅の共晶温
度(1338K)以上の温度で加熱することにより、セラミッ
クス回路基板4を作製する。この加熱の際の雰囲気は、
銅板として酸素含有銅板を使用する場合には不活性ガス
雰囲気とすることが好ましい。
The above-described ceramic circuit board 4 is manufactured, for example, as follows. That is, for example, an oxygen-containing copper plate such as tough pitch copper is processed into a predetermined shape (a circuit pattern shape with respect to the copper plate 2), and a groove 7 that is discontinuous, for example, linearly formed inside the outer peripheral portion thereof by press working. It is formed by processing. Such discontinuous grooves 7
The ceramic circuit board 4 is prepared by placing the copper plates 2 and 3 having the above in contact with each other on a ceramic substrate and heating the same at a temperature lower than the melting point of copper (1356K) and higher than the eutectic temperature of copper and copper oxide (1338K). I do. The atmosphere during this heating is
When an oxygen-containing copper plate is used as the copper plate, an inert gas atmosphere is preferably used.

【0033】また、セラミックス回路基板5は、例えば
以下のようにして製造される。まず、上記セラミックス
回路基板4と同様に、不連続な溝7を有する銅板2、3
を用意する。一方、前述したような活性金属含有ろう材
をペースト化したものを、例えばセラミックス基板1側
に塗布する。ろう材層の塗布厚は、冷熱サイクル特性の
向上を図る上で、加熱接合後のろう材層6の層厚があま
り厚くならないようにすることが好ましい。次に、ろう
材ペーストを塗布したセラミックス基板1上に、銅板
2、3をそれぞれ積層配置し、使用したろう材に応じた
温度で熱処理することにより、セラミックス回路基板5
を作製する。
The ceramic circuit board 5 is manufactured, for example, as follows. First, similarly to the ceramic circuit board 4, the copper plates 2, 3 having the discontinuous grooves 7 are provided.
Prepare On the other hand, a paste of the active metal-containing brazing material as described above is applied to, for example, the ceramic substrate 1 side. The coating thickness of the brazing material layer is preferably such that the thickness of the brazing material layer 6 after the heat bonding is not too large in order to improve the thermal cycle characteristics. Next, the copper plates 2 and 3 are respectively laminated on the ceramic substrate 1 to which the brazing material paste has been applied, and a heat treatment is performed at a temperature corresponding to the brazing material used.
Is prepared.

【0034】上述したような構成のセラミックス回路基
板4、5においては、銅板2、3の接合後の冷却過程で
発生する熱応力や冷熱サイクルの付加等による熱応力、
およびそれらに基く残留応力は、銅板2、3の外周縁部
内側に設けられた不連続な溝7により分散されて、銅板
2、3の各外周端部への応力集中が緩和される。これに
より、銅板2、3の外周端部での応力値自体が低減する
ため、従来問題となっていたセラミックス基板1のクラ
ック発生や強度低下等を有効に防止することができる。
そして、上述した応力の分散を不連続な溝7により達成
しているため、不連続な溝7の形成にプレス加工等の機
械加工を適用しても、銅板2、3特にその中央部の変形
を防止することができる。従って、銅板2、3の変形に
よる接合強度の低下等を招くことなく、製造工程の簡略
化および製造工数の低減が実現できる。
In the ceramic circuit boards 4 and 5 having the above-described configuration, the thermal stress generated in the cooling process after the joining of the copper plates 2 and 3 and the thermal stress due to the addition of a cooling and heating cycle,
The residual stresses based thereon are dispersed by the discontinuous grooves 7 provided inside the outer peripheral edges of the copper plates 2 and 3, so that the stress concentration on the outer peripheral ends of the copper plates 2 and 3 is reduced. As a result, the stress value itself at the outer peripheral ends of the copper plates 2 and 3 is reduced, so that it is possible to effectively prevent the occurrence of cracks, a decrease in strength, and the like of the ceramic substrate 1 which have conventionally been problems.
Since the above-described dispersion of the stress is achieved by the discontinuous grooves 7, even if machining such as press working is applied to the formation of the discontinuous grooves 7, the deformation of the copper plates 2, 3 and particularly the central portion thereof is prevented. Can be prevented. Therefore, the manufacturing process can be simplified and the number of manufacturing steps can be reduced without lowering the bonding strength due to deformation of the copper plates 2 and 3.

【0035】次に、上記実施例の具体例およびその評価
結果について述べる。
Next, specific examples of the above embodiment and evaluation results thereof will be described.

【0036】実施例1 まず、セラミックス基板1として、表面に厚さ 4μm 酸
化物層を有する厚さ0.7mmの窒化アルミニウム基板を用
意すると共に、外周縁部内側に直線状の不連続な溝7を
外周縁部に沿ってプレス加工により形成した、タフピッ
チ銅(酸素含有量:300ppm)からなる所定形状の厚さ 0.3
mmの銅板2、3を用意した。不連続な溝7の形状は、縦
断面形状を図5に示した深さ方向にほぼ均等形状とする
と共に、各単体溝7aの幅Wを 0.5mm、長さL0 を10m
m、深さdを0.15mmとし、近接する各単体溝7a間の最
短距離L1 を 2mm(=0.2L0 )とし、また形成位置は銅
板2、3の外周縁部からの距離L2 が 0.5mmとなるよう
にした。
Example 1 First, a 0.7 mm thick aluminum nitride substrate having a 4 μm oxide layer on its surface was prepared as a ceramic substrate 1, and a linear discontinuous groove 7 was formed inside the outer peripheral edge. Thickness of predetermined shape made of tough pitch copper (oxygen content: 300ppm) formed by pressing along the outer peripheral edge 0.3
mm copper plates 2 and 3 were prepared. The shape of the discontinuous grooves 7, a longitudinal section with a substantially uniform shape in the depth direction shown in FIG. 5, 0.5 mm width W of each single groove 7a, the length L 0 10 m
m, the depth d is 0.15 mm, the shortest distance L 1 between each adjacent single groove 7 a is 2 mm (= 0.2 L 0 ), and the formation position is the distance L 2 from the outer peripheral edge of the copper plates 2, 3. It was set to 0.5 mm.

【0037】そして、図1に示したように、窒化アルミ
ニウム基板1の両面に 2枚の銅板2、3をそれぞれ直接
接触配置し、窒素ガス雰囲気中にて 1348Kの条件で加熱
して接合させ、目的とするセラミックス回路基板4を得
た。
Then, as shown in FIG. 1, two copper plates 2 and 3 are placed in direct contact with each other on both surfaces of the aluminum nitride substrate 1 and joined by heating under a condition of 1348 K in a nitrogen gas atmosphere. The intended ceramic circuit board 4 was obtained.

【0038】このようにして得たセラミックス回路基板
4に対して熱サイクル試験(TCT:233K ×30分+RT×10分
+398K×30分を 1サイクルとする)を施し、この熱サイ
クル付加時における応力分布を測定した。その結果を図
7に示す。なお、図7における比較例(一点鎖線で示
す)は、不連続な溝を有しない銅板2′を用いる以外は
上記実施例1と同一条件で作製したセラミックス回路基
板に対して、同一条件で熱サイクルを付加した際の応力
分布の測定結果である。
A thermal cycle test (TCT: 233K × 30 minutes + RT × 10 minutes + 398K × 30 minutes is defined as one cycle) is performed on the ceramic circuit board 4 obtained in this manner, and the stress during the addition of the thermal cycle is measured. The distribution was measured. FIG. 7 shows the result. In the comparative example (shown by a dashed line) in FIG. 7, a ceramic circuit board manufactured under the same conditions as in Example 1 above was used under the same conditions except that a copper plate 2 'having no discontinuous grooves was used. It is the measurement result of the stress distribution at the time of adding a cycle.

【0039】図7から明らかなように、銅板2、3の外
周縁部に沿って不連続な溝7を形成することにより、冷
熱サイクル付加時の応力は不連続な溝7により分散さ
れ、外周端部の応力は不連続な溝を有しない比較例に比
べて明らかに低減されていることが分かる。これによ
り、窒化アルミニウム基板のクラック発生や強度低下等
を防止することが可能となる。ちなみに、実施例1のセ
ラミックス回路基板は、100サイクルの TCT後において
もクラックが発生しなかったのに対して、比較例による
セラミックス回路基板は 100サイクルで窒化アルミニウ
ム基板の 35%にクラックが生じた。
As is apparent from FIG. 7, by forming the discontinuous grooves 7 along the outer peripheral edges of the copper plates 2 and 3, the stress at the time of applying the cooling / heating cycle is dispersed by the discontinuous grooves 7, It can be seen that the stress at the end is clearly reduced as compared to the comparative example having no discontinuous grooves. This makes it possible to prevent cracks and reduction in strength of the aluminum nitride substrate. Incidentally, the ceramic circuit board of Example 1 did not crack even after 100 cycles of TCT, whereas the ceramic circuit board of the comparative example cracked 35% of the aluminum nitride substrate in 100 cycles. .

【0040】また、不連続な溝7をプレス加工により形
成した際には、銅板2、3に変形等が生じなかったのに
対し、同様にプレス加工により銅板の外周縁部に沿って
全周に溝を形成した場合には銅板の中央部に変形が発生
するものがあった。また、プレス加工時には変形が小さ
い銅板であっても、窒化アルミニウム基板との加熱接合
や放冷の際に変形が発生していた。
When the discontinuous groove 7 was formed by press working, no deformation or the like occurred in the copper plates 2 and 3, but similarly, the entire periphery was formed along the outer peripheral edge of the copper plate by press working. In the case where a groove was formed in the copper plate, deformation occurred at the center of the copper plate. In addition, even when the copper plate is small in deformation at the time of the press working, the deformation is generated during the heat bonding to the aluminum nitride substrate and the cooling.

【0041】実施例2 セラミックス基板1として、厚さ 0.6mmの窒化アルミニ
ウム基板を用意すると共に、外周縁部内側に直線状の不
連続な溝7を外周縁部に沿ってプレス加工により形成し
た所定形状の厚さ 0.3mmの銅板2、3とを用意した。不
連続な溝7の形状は、縦断面形状を図5に示した深さ方
向にほぼ均等形状とすると共に、各単体溝7aの幅Wを
0.5mm、長さL0 を10mm、深さdを0.15mmとし、近接す
る各単体溝7a間の最短距離L1 を 2mm(=0.2L0 )と
し、また形成位置は銅板2、3の外周縁部からの距離L
2 が 0.5mmとなるようにした。
Example 2 An aluminum nitride substrate having a thickness of 0.6 mm was prepared as the ceramic substrate 1, and a linear discontinuous groove 7 was formed inside the outer peripheral edge by press working along the outer peripheral edge. Copper plates 2 and 3 having a thickness of 0.3 mm were prepared. The shape of the discontinuous groove 7 is such that the longitudinal cross-sectional shape is substantially uniform in the depth direction shown in FIG. 5, and the width W of each single groove 7a is
0.5 mm, 10 mm length L 0, and 0.15mm depth d, the shortest distance L 1 between the single groove 7a close the 2mm (= 0.2L 0), also forming position outside of the copper plate 2 and 3 Distance L from the periphery
2 was set to 0.5 mm.

【0042】そして、図2に示したように、窒化アルミ
ニウム基板の両面に、In:Ag:Cu:Ti=14.0:59.0:23.0:4.0
組成の活性金属含有ろう材をペースト化したものを塗布
し、この塗布層を介して銅板2、3を積層配置した後、
窒素ガス雰囲気中にて加熱して接合させ、目的とするセ
ラミックス回路基板5を得た。
Then, as shown in FIG. 2, In: Ag: Cu: Ti = 14.0: 59.0: 23.0: 4.0 on both surfaces of the aluminum nitride substrate.
After applying a paste of the active metal-containing brazing material of the composition, and laminating and arranging the copper plates 2 and 3 via this coating layer,
Heating and bonding were performed in a nitrogen gas atmosphere to obtain a target ceramic circuit board 5.

【0043】このようにして得たセラミックス回路基板
5に対して熱サイクル試験を実施例1と同一条件下で実
施したところ、実施例1と同様な良好な結果が得られ、
冷熱サイクルに対する信頼性に優れることを確認した。
また、上記銅板2、3に不連続な溝7をプレス加工で形
成した後の変形についても実施例1と同様であった。
When a thermal cycle test was performed on the ceramic circuit board 5 thus obtained under the same conditions as in Example 1, good results similar to those of Example 1 were obtained.
It has been confirmed that it has excellent reliability for cooling and heating cycles.
The deformation after the discontinuous grooves 7 were formed in the copper plates 2 and 3 by press working was the same as in Example 1.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クス回路基板によれば、冷熱サイクルが付加された場合
等においても、金属板に生じる熱応力や残留応力を不連
続な溝により分散させることで、金属板の外周端部への
応力集中を緩和することができると共に、製造工程的に
有利な機械加工によっても金属板の変形を防止すること
ができる。従って、製造工程の簡略化および製造工数の
低減を図った上で、冷熱サイクルの付加等によるセラミ
ックス基板のクラック発生や強度低下を有効に防止する
ことができ、信頼性および製造性に優れたセラミックス
回路基板を提供することが可能となる。
As described above, according to the ceramic circuit board of the present invention, even when a thermal cycle is applied, the thermal stress and the residual stress generated in the metal plate can be dispersed by the discontinuous grooves. Thus, stress concentration on the outer peripheral end of the metal plate can be reduced, and deformation of the metal plate can be prevented by machining that is advantageous in the manufacturing process. Therefore, after simplifying the manufacturing process and reducing the number of manufacturing steps, it is possible to effectively prevent the occurrence of cracks and a decrease in the strength of the ceramic substrate due to the addition of a cooling / heating cycle and the like. It is possible to provide a circuit board.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例によるセラミックス回路基
板の構造を示す図であって、(a)は平面図、(b)は
その断面図である。
FIG. 1 is a view showing a structure of a ceramic circuit board according to one embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a sectional view thereof.

【図2】 本発明の他の実施例によるセラミックス回路
基板の構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a ceramic circuit board according to another embodiment of the present invention.

【図3】 本発明における不連続な溝の一形状例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a shape of a discontinuous groove in the present invention.

【図4】 本発明における不連続な溝の形成位置を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing positions where discontinuous grooves are formed in the present invention.

【図5】 本発明における不連続な溝の縦断面形状の一
例を示す図である。
FIG. 5 is a view showing an example of a longitudinal sectional shape of a discontinuous groove in the present invention.

【図6】 本発明における不連続な溝の縦断面形状の他
の例を示す図である。
FIG. 6 is a view showing another example of a longitudinal sectional shape of a discontinuous groove in the present invention.

【図7】 本発明の一実施例によるセラミックス回路基
板に熱サイクルを付加した際の銅板端部近傍の応力分布
の測定結果を従来例と比較して示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result of a stress distribution near an end of a copper plate when a thermal cycle is applied to a ceramic circuit board according to an embodiment of the present invention, in comparison with a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……セラミックス基板 2、3……銅板 4、5……セラミックス回路基板 6……活性金属含有ろう材層 7……不連続な溝 1 Ceramic substrate 2, 3 Copper plate 4, 5 Ceramic circuit substrate 6 Active metal-containing brazing material layer 7 Discontinuous grooves

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 1/02 H01L 23/12 H05K 1/03 610 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H05K 1/02 H01L 23/12 H05K 1/03 610

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 窒化アルミニウム焼結体からなるセラミ
ックス基板と、前記セラミックス基板の少なくとも表面
に接合された金属板とを具備し、前記金属板の前記セラ
ミックス基板との接合面と反対面側の外周縁部内側に、
不連続な溝が形成されているセラミックス回路基板にお
いて、 前記不連続な溝の長さをL0 、近接する前記不連続な溝
間の最短距離をL1 としたとき、1/10L0 ≦L1 ≦ 1/2
0 を満足し、かつ前記不連続な溝の深さが前記金属板
の厚さの1/3 〜 2/3であることを特徴とするセラミック
ス回路基板。
1. A ceramic substrate comprising an aluminum nitride sintered body, and a metal plate bonded to at least a surface of the ceramic substrate, wherein a bonding surface of the metal plate to the ceramic substrate is provided. On the inside of the outer peripheral edge on the opposite side,
In the ceramic circuit board having discontinuous grooves, when the length of the discontinuous grooves is L 0 and the shortest distance between the adjacent discontinuous grooves is L 1 , 1 / 10L 0 ≦ L 1 ≤ 1/2
Satisfies L 0, and a ceramic circuit board, wherein a depth of said discontinuous grooves is 1/3 - 2/3 of the thickness of the metal plate.
【請求項2】 請求項1記載のセラミックス回路基板に
おいて、 前記金属板の角部には、前記溝が形成されていることを
特徴とするセラミックス回路基板。
2. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the groove is formed at a corner of the metal plate.
【請求項3】 請求項1記載のセラミックス回路基板に
おいて、 前記不連続な溝は、プレス加工により形成された溝であ
ることを特徴とするセラミックス回路基板。
3. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the discontinuous groove is a groove formed by press working.
【請求項4】 請求項1記載のセラミックス回路基板に
おいて、 前記不連続な溝は、前記金属板の外周縁部に沿って直線
状に形成されていることを特徴とするセラミックス回路
基板。
4. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the discontinuous groove is formed linearly along an outer peripheral edge of the metal plate.
【請求項5】 請求項1記載のセラミックス回路基板に
おいて、 前記金属板は、前記セラミックス基板に直接接合法によ
り接合されていることを特徴とするセラミックス回路基
板。
5. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the metal plate is bonded to the ceramic substrate by a direct bonding method.
【請求項6】 請求項1記載のセラミックス回路基板に
おいて、 前記金属板は、前記セラミックス基板に活性金属法によ
り接合されていることを特徴とするセラミックス回路基
板。
6. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the metal plate is bonded to the ceramic substrate by an active metal method.
【請求項7】 窒化アルミニウム焼結体からなるセラミ
ックス基板と、前記セラミックス基板の表裏両面にそれ
ぞれ接合された金属板とを具備し、前記表裏両面の金属
板の前記セラミックス基板との接合面と反対面側の外周
縁部内側に、それぞれ不連続な溝が形成されているセラ
ミックス回路基板において、 前記不連続な溝の長さをL0 、近接する前記不連続な溝
間の最短距離をL1 としたとき、1/10L0 ≦L1 ≦ 1/2
0 を満足し、かつ前記不連続な溝の深さが前記金属板
の厚さの1/3 〜 2/3であることを特徴とするセラミック
ス回路基板。
7. A ceramic substrate comprising an aluminum nitride sintered body, and a metal plate joined to both front and back surfaces of the ceramic substrate, respectively, In the ceramic circuit board in which discontinuous grooves are respectively formed on the inner side of the outer peripheral edge on the side opposite to the bonding surface, the length of the discontinuous grooves is L 0 , and the distance between the adjacent discontinuous grooves is when the shortest distance was L 1, 1 / 10L 0 ≦ L 1 ≦ 1/2
Satisfies L 0, and a ceramic circuit board, wherein a depth of said discontinuous grooves is 1/3 - 2/3 of the thickness of the metal plate.
JP07295295A 1995-03-30 1995-03-30 Ceramic circuit board Expired - Lifetime JP3192911B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07295295A JP3192911B2 (en) 1995-03-30 1995-03-30 Ceramic circuit board

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07295295A JP3192911B2 (en) 1995-03-30 1995-03-30 Ceramic circuit board

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08274423A JPH08274423A (en) 1996-10-18
JP3192911B2 true JP3192911B2 (en) 2001-07-30

Family

ID=13504239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07295295A Expired - Lifetime JP3192911B2 (en) 1995-03-30 1995-03-30 Ceramic circuit board

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3192911B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1023850B1 (en) * 2016-06-29 2017-08-14 C-Mac Electromag Bvba IMPROVED ELECTRONIC SWITCH AND SUBSTRATE WITH IDENTIFICATION PATTERN FOR INDIVIDUAL ELECTRONIC SWITCHES AND METHOD FOR PRODUCING THEM

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4692708B2 (en) * 2002-03-15 2011-06-01 Dowaメタルテック株式会社 Ceramic circuit board and power module
JP3863067B2 (en) * 2002-06-04 2006-12-27 Dowaホールディングス株式会社 Method for producing metal-ceramic bonded body
JP4759384B2 (en) * 2005-12-20 2011-08-31 昭和電工株式会社 Semiconductor module
JP6028793B2 (en) 2012-03-15 2016-11-16 富士電機株式会社 Semiconductor device
JP2015170618A (en) 2014-03-04 2015-09-28 株式会社東芝 Electronic apparatus
JP6033522B1 (en) * 2014-12-18 2016-11-30 三菱電機株式会社 Insulated circuit board, power module and power unit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1023850B1 (en) * 2016-06-29 2017-08-14 C-Mac Electromag Bvba IMPROVED ELECTRONIC SWITCH AND SUBSTRATE WITH IDENTIFICATION PATTERN FOR INDIVIDUAL ELECTRONIC SWITCHES AND METHOD FOR PRODUCING THEM
EP3264869A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-03 C-MAC Electromag bvba Improved electronic circuit and substrate with identification pattern for separate electronic circuits and method for producing thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08274423A (en) 1996-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1667508B1 (en) Ceramic circuit board, method for making the same, and power module
JP3115238B2 (en) Silicon nitride circuit board
JPH07202063A (en) Ceramic circuit board
JP5186719B2 (en) Ceramic wiring board, manufacturing method thereof, and semiconductor module
JP4688706B2 (en) Heat dissipation substrate and semiconductor device using the same
EP0915512B1 (en) Ceramic substrate having a metal circuit
JP3192911B2 (en) Ceramic circuit board
JP2004022973A (en) Ceramic circuit board and semiconductor module
JPH0786703A (en) Ceramic circuit board
JPH08250823A (en) Ceramic circuit board
JP4104429B2 (en) Module structure and module using it
JP2911644B2 (en) Circuit board
JPH11330308A (en) Ceramic circuit board and manufacture thereof
JP2004253736A (en) Heat spreader module
JP6904094B2 (en) Manufacturing method of insulated circuit board
JP4124040B2 (en) Semiconductor device
JP4876719B2 (en) Power element mounting unit, method for manufacturing power element mounting unit, and power module
JP2003168770A (en) Silicon nitride circuit board
JPH08102570A (en) Ceramic circuit board
JPH10144967A (en) Thermoelectric element module for cooling
JP4557398B2 (en) Electronic element
JP4244723B2 (en) Power module and manufacturing method thereof
JP2000138320A (en) Semiconductor element mounting substrate or heat sink and its manufacture and jointed body of the substrate or the heat sink with semiconductor element
JP2003100965A (en) Reliability evaluating method of circuit board and circuit board
JP3934966B2 (en) Ceramic circuit board

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20000829

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010508

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140525

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term