JP5665479B2 - 回路基板および電子装置 - Google Patents
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Description
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、絶縁基板の上下両面に例えば銅またはアルミニウム等からなる金属板および金属回路板が接合された回路基板が用いられる。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金属回路板に電気的に接続される。パワーモジュールに使用される電流は非常に高電力となるため、電子部品から発生する熱も大きく、この熱によるデバイスの誤動作あるいは破壊を防止するために、発生熱をいかに系外に放出するかが大きな問題になっており、絶縁基板の一方の表面に配線回路層を設け、絶縁基板の他方の表面に放熱板を設けて、他方の表面側に、銅を主成分とする導体が充填された複数のビア導体が配設し、ビア導体と放熱板とを接合することで、電子部品から放熱板への伝熱性を向上させたものがある(例えば、特許文献1を参照。)。
熱伝導率:240W/m・K)を金属体5に用いると、絶縁基板1の両面の金属板3間には
高熱伝導率の金属体5のみからなる伝熱経路が形成されるので、電子部品20から発生する熱を効率よく外部に放散することが可能となる。また、金属体5よりも熱膨張係数の小さい枠体6を備えることによって、絶縁基板1と金属体5との熱膨張係数の差による熱応力の発生が抑制され、絶縁基板1にクラックや割れが発生することが有効に防止され、長期信頼性に優れた回路基板10を提供することが可能となる。
り、回路基板10の大きさや用いる材料の熱伝導率や強度に応じて選択すればよい。
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や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1,600〜2,000℃の温度で焼成することによって製作される。
れることが低減され、ろう材層2との濡れ性が良好となるので、金属板3および金属回路板4と絶縁基板1との接合強度が向上される。
媒および分散剤を気体に変えて発散させるとともに、ろう材層2を溶融させることによって行なわれる。
することができる。また、10μm以下であると、特に絶縁基板の厚さが300μm未満の薄
いものになった場合には、めっき層の内部に内在する内在応力を低減させることができ絶縁基板1に生じる反りまたは割れ等を抑制することができる。
m・K、アルミニウムの熱伝導率:240W/m・K)。
ブデン(Mo),タングステン(W),クロム(Cr),チタン(Ti)等が挙げられ、これらを含む合金であってもよい。例えば、Cu−W合金であってもよい。これら金属材料の中では熱伝導性(放熱性)の観点からはモリブデン(Mo),タングステン(W),クロム(Cr)が好ましい。枠体6が金属材料からなる場合、枠体6は、例えば枠体6の厚みの金属部材をプレスやエッチング等の従来周知の方法で加工することで作製することができる。枠体6がCu−W合金からからなる場合であれば、W粉末を焼結させて粉体間の隙間に溶融したCuを含浸させる方法で作製することができ、所定形状への加工は、Cu−W合金を切削加工するなどしてもよいし、W粉末の焼結体を作製する際に所定形状の型を用いてもよい。
面積が電子部品20の搭載部から離れるに従って漸次大きくなっていることから、電子部品20で発生した熱は、金属体5内において横方向にも拡散するので、下面の放熱用の金属板3へと伝熱し、さらには外部へと効率よく放熱するが可能となる。
W/m・K)で作成した円柱形状とし、枠体6を内径が6mm、外形が10mmのタングステン(熱膨張係数:4.5×10-6/K、熱伝導率:167W/m・K)で作成した円筒形状として、接合材9として銀ろうを用いて接合した場合には、複合体の熱膨張係数はほぼ6.5×10-6/Kとなり、アルミナ質セラミックスの熱膨張係数とほぼ同じ熱膨張係数となる。こ
のときの複合体の熱伝導率は約250W/m・Kとなる。従来のタングステン粉末の焼結体
に溶融した銅を含浸させることによって製作した複合体でも、銅とタングステンの割合が同じであれば、同様の熱伝導率となる。しかしながら、本発明のような構成の複合体であれば、上下の金属板3間には銅のみからなる金属体5が存在し、この部分の熱伝導率は395W/m・Kと高いものであり、電子部品20で発生した熱はこの熱伝導率の高い金属体5
内を伝導するので、より放熱性の高いものとなる。
SI(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。
2,2a・・ろう材層
3・・・・・金属板
4・・・・・金属回路板
5・・・・・金属体
6・・・・・枠体
7・・・・・ダイボンド材
8・・・・・ボンディングワイヤ
9・・・・・接合材
10・・・・・回路基板
11・・・・・メタライズ層
20・・・・・電子部品
Claims (4)
- 貫通孔を有する絶縁基板と、該絶縁基板の両面に前記貫通孔を塞ぐように取着されており電子部品が搭載される金属板と、前記貫通孔内に配置され前記絶縁基板の両面に取着された前記金属板に両端がそれぞれ接合された金属体と、外面が前記貫通孔の内壁面にろう材層を介して接合され内面が前記金属体の側面に接合されており前記金属体よりも小さい熱膨張係数を有する枠体とを備えており、
前記金属体の縦断面形状は、該金属体の前記側面が下側に漸次広がる台形状であり、前記枠体は、前記内面が前記金属体の前記側面に沿うように傾斜しているとともに、前記外面が傾斜していないことを特徴とする回路基板。 - 前記金属体は、前記電子部品の搭載領域の直下に位置することを特徴とする請求項1記載の回路基板。
- 前記金属体の上面は、前記電子部品の搭載領域よりも大きいことを特徴とする請求項2記載の回路基板。
- 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の回路基板と、該回路基板の前記金属板に搭載された電子部品とを備えていることを特徴とする電子装置。
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