JP4839461B2 - 酸化アルミニウム回路基板の製造方法 - Google Patents
酸化アルミニウム回路基板の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は酸化アルミニウム回路基板の製造方法、特に一方に反った酸化アルミニウム回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品の実装に使用する基板として、セラミックス基板の表面に銅回路基板を接合して作製した銅張りセラミックス回路基板があり、上記セラミックス回路基板をベース板に半田付けし放熱フィンに締め付け固定する時に上記セラミックス回路基板の割れを防止するため、ベース板に半田付けする際に、上記セラミックス回路基板の銅回路基板側が凹形状になるよう反らしていた。その反り量は大きければ、より割れにくいとされ、より大きな反り量を付加できるセラミックス回路基板が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上記セラミックス回路基板を反らせるためには強制荷重を付加したり、研磨加工等する必要があるので、大きな反り量を与えるのには手間がかかるという欠点があった。
【０００４】
本発明は上記のような欠点を除くようにしたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
酸化アルミニウムは、硬いが脆いため、急激な変化に対応できないことから、酸化アルミニウム基板に接合された銅板の熱応力により反りの量と方向を与えることと、またその接合する銅の量により反りと反対方向に変形させる際に酸化アルミニウムへの応力緩衝作用があることを見出し、回路基板の平面に対して垂直方向の大きい反りをつけた基板を発明した。
【０００６】
すなわち、本発明の酸化アルミニウム回路基板の製造方法は、一方の面とこれに対向する他方の面とを有する板状の酸化アルミニウム基板の上記一方の面に接合する銅回路板の総体積と上記他方の面に接合する銅板の総体積との比を異ならしめ、上記銅回路板の厚さを上記銅板の厚さより大きくし、上記一方の面に上記銅回路板を加熱接合し、上記他方の面に上記銅板を加熱接合し、上記接合後に再度加熱炉に導入して３００℃以上３６０℃以下の温度に加熱し、上記酸化アルミニウム基板の反りの方向と量を制御することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示すような、酸化アルミニウム基板１の片面と、その面に対応する裏面に銅回路基板２と銅板３を接合する。酸化アルミニウム基板１の板厚は薄い方で０．１〜２．０ｍｍ程度が好ましい。さらには０．１〜０．５ｍｍが好適である。接合方法は、直接法、ロー付け法のいづれかでも構わない。銅板は加工硬化がアルミニウムに比べ少ないため好ましい。銅回路基板は、接合する面の反り量と方向に応じて、体積を求め、板厚を選定すればよい。また、銅回路基板は、接合前に予めプレスなどで形成し所定の位置に配置し、接合してもよいし、銅平板を接合後にレジストパターン印刷し、酸等によりエッチングし、回路を形成してもよい。なお、本発明において、酸化アルミニウム基板１に形成される銅板または銅回路基板は、該酸化アルミニウム基板１において片面とそれに対応する裏面であれば両面が平板、回路形状等でも実施可能である。酸化アルミニウム基板に形成される銅板および銅回路板の各面積は、該酸化アルミニウム基板に形成する面の面積に対して基板に熱応力が集中しないような形状であることが好ましく、前記銅板および銅回路板の該面積は等しいのが好ましく、上記銅板および銅回路板の板厚はほぼ均一であることがさらに望ましい。接合後に再度加熱炉に導入しても良い。炉の温度は３００℃以上で銅の融点以下が好ましい。
【０００９】
上記酸化アルミニウム回路基板４に、半導体パワーモジュールを半田付けし、放熱フィンを取り付ける。上記半導体パワーモジュール、放熱フィンの組み立て順序は、設計都合により決められる。
【００１０】
以下本発明の実施例を説明する。
【００１１】
（実施例１）
【００１２】
図１に示すように、酸化アルミニウム基板１を用い該基板１の表面に厚さ０．２５ｍｍの銅回路基板２を接合し、上記酸化アルミニウム基板１の裏面に厚さ０．２０ｍｍの上記銅回路基板２と同面積の銅板３を接合して酸化アルミニウム回路基板４を形成せしめ、上記酸化アルミニウム回路基板４を３６０℃の炉に５回通過せしめた。
【００１３】
その結果、図２に示すように上記酸化アルミニウム回路基板４の回路基板２側が凹形状に反った酸化アルミニウム回路基板を得た。
【００１４】
また、炉を通過せしめるごとに上記酸化アルミニウム回路基板の反りを測定したところ、図３の折線１に示すように、反り量が平均約０．１５ｍｍという結果を得た。
【００１５】
（実施例２）
【００１６】
酸化アルミニウム基板１の表面に厚さ０．２５ｍｍの銅回路基板２を接合し、上記酸化アルミニウム基板１の裏面に厚さ０．１５ｍｍの上記銅回路基板２と同面積の銅板３を接合して酸化アルミニウム回路基板４を形成せしめ、上記実施例と同様に上記酸化アルミニウム回路基板４を３６０℃の炉に５回通過せしめた。
【００１７】
その結果、図２に示すように上記酸化アルミニウム回路基板４の回路基板２側が凹形状に反った酸化アルミニウム回路基板を得て、炉を通過せしめるごとに上記酸化アルミニウム回路基板の反りを測定したところ、図３の折線２に示すように、反り量が平均約０．４０ｍｍという結果を得た。
【００１８】
（実施例３）
【００１９】
酸化アルミニウム基板１の表面に厚さ０．３０ｍｍの銅回路基板２を接合し、上記酸化アルミニウム基板１の裏面に厚さ０．１５ｍｍの上記銅回路基板２と同面積の銅板３を接合して酸化アルミニウム回路基板４を形成せしめ、上記実施例と同様に上記酸化アルミニウム回路基板４を３６０℃の炉に５回通過せしめた。
【００２０】
その結果、図２に示すように上記酸化アルミニウム回路基板４の回路基板２側が凹形状に反った酸化アルミニウム回路基板を得て、炉を通過せしめるごとに上記酸化アルミニウム回路基板の反りを測定したところ、図３の折線３に示すように、反り量が平均約０．４６ｍｍという結果を得た。
【００２１】
（実施例４）
【００２２】
実施例１による酸化アルミニウム回路基板にて、AL−SiCの複合材ベース板に半田付けしてモジュールを形成した。
【００２３】
次に上記回路基板２と銅板３の体積を夫々異ならしめた場合を以下説明する。
【００２４】
表１は酸化アルミニウム基板１の表面に接合した銅回路基板２の総体積と裏面に接合した銅板３の総体積の比を異ならしめた酸化アルミニウム回路基板４（実施例５〜７）が室温状態となったときの反り量の結果を示した表である。銅回路基板２と銅板３の夫々酸化アルミニウム基板との接合面積は、酸化アルミニウム基板に対し７６％と８０％あり、外周長の差は５％である。
【００２５】
上記実施例で得た酸化アルミニウム回路基板をベース板に半田付けし各フィンに各回路基板角端の取り付け孔にてネジ止めした。各回路基板は、酸化アルミニウム基板部において割れまたはクラックがなく不具合なく配設された。
【００２６】
【表１】
上記表１から酸化アルミニウム回路基板４の裏面の銅板３の体積に対する表面の回路基板２の体積の比を大きくするほど、反り量が大きいことが分かる。
【００２８】
（比較例１）
【００２９】
酸化アルミニウム基板１の表面に厚さ０．２５ｍｍの銅回路基板２を接合し、上記酸化アルミニウム基板１の裏面に厚さ０．２５ｍｍの上記銅回路基板２と同面積の銅板３を接合して酸化アルミニウム回路基板４を形成せしめ、上記実施例と同様に上記酸化アルミニウム回路基板４を３６０℃の炉に５回通過せしめた。
【００３０】
その結果、上記酸化アルミニウム回路基板４の回路基板２側が凸形状に反った酸化アルミニウム回路基板を得た。
【００３１】
また、炉を通過せしめるごとに上記酸化アルミニウム回路基板の反りを測定したところ、図３の折線４に示すように、反り量が平均約−０．０２ｍｍという結果を得た。
【００３２】
【発明の効果】
上記のように、酸化アルミニウム回路基板４の裏面に接合した銅板の総体積に対して表面に接合した回路基板２の総体積の比を１より大きくすることにより、上記酸化アルミニウム回路基板４の回路基板２側を凹形状に反らせることができ、また、上記裏面に接合した銅板の総体積に対して上記表面に接合した回路基板の総体積を大きくする程、上記酸化アルミニウム回路基板の反り量を大きくすることができる。
【００３３】
従って、表面の回路基板の総体積と裏面の銅板の総体積の比を異ならしめることにより、上記酸化アルミニウム回路基板の反りの方向と量を制御できるという大きな利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の酸化アルミニウム回路基板の模式図である。
【図２】 本発明の酸化アルミニウム回路基板の模式図である。
【図３】 本発明の酸化アルミニウム回路基板の表面及び裏面に接合した銅の量の比と酸化アルミニウム回路基板の反り量を示したグラフである。
【符号の説明】
１ 酸化アルミニウム基板
２ 銅回路基板
３ 銅板
４ 酸化アルミニウム回路基板
Claims (1)
- 一方の面とこれに対向する他方の面とを有する板状の酸化アルミニウム基板の上記一方の面に接合する銅回路板の総体積と上記他方の面に接合する銅板の総体積との比を異ならしめ、上記銅回路板の厚さを上記銅板の厚さより大きくし、上記一方の面に上記銅回路板を加熱接合し、上記他方の面に上記銅板を加熱接合し、上記接合後に再度加熱炉に導入して３００℃以上３６０℃以下の温度に加熱し、上記酸化アルミニウム基板の反りの方向と量を制御することを特徴とする酸化アルミニウム回路基板の製造方法。
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