JP6392583B2 - Circuit board and electronic device - Google Patents

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Description

本発明は、回路基板、および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.

従来、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、例えば、流路が設けられた第1金属板が2つの絶縁基板で挟まれており、これらの絶縁基板にそれぞれ回路層となる金属板が形成されたものが用いられる。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a circuit board used in an electronic device on which an electronic component such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) such as a power module or a switching module is mounted, for example, a first metal plate provided with a flow path has two insulations. These are sandwiched between substrates, and these insulating substrates are each formed with a metal plate serving as a circuit layer.

特開2003−86747号公報JP 2003-86747 A

しかしながら、上述した従来の回路基板では、第1金属板の流路は中空状に第1金属板内に設けられていたので、第1金属板の上下面と、絶縁基板との接合面積が広かった。よって、第1金属板と絶縁基板との熱膨張差に起因する応力により剥がれが発生しやすかった。   However, in the conventional circuit board described above, since the flow path of the first metal plate is provided in the first metal plate in a hollow shape, the bonding area between the upper and lower surfaces of the first metal plate and the insulating substrate is large. It was. Therefore, peeling was likely to occur due to stress caused by the difference in thermal expansion between the first metal plate and the insulating substrate.

また、中空状の流路では、流路の断面積の大きさが十分ではないので、第1金属板の冷却効果が不十分であった。   Moreover, in the hollow flow path, the size of the cross-sectional area of the flow path is not sufficient, so that the cooling effect of the first metal plate is insufficient.

本発明の目的は、前記の問題を鑑みて、第1金属板が絶縁基板から剥離することを抑制しつつ、冷却効果を向上させることができる回路基板、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 circuit board and an electronic device that can improve the cooling effect while suppressing the first metal plate from peeling from the insulating substrate.

本発明の一つの態様の回路基板は、第1絶縁基板と、第2絶縁基板と、前記第1絶縁
基板と前記第2絶縁基板とで挟まれており、外縁が前記第1絶縁基板および前記第2絶縁基板の外縁に沿っている平板状であり、流路を有する第1金属板と、前記第1絶縁基板の上面に設けられた第2金属板と、前記第2絶縁基板の下面に設けられた第3金属板と、を有しており、前記流路は、前記第1絶縁基板の下面と、前記第2絶縁基板の上面と、前記第1金属板の内壁とで囲まれ、前記第2金属板および前記第3金属板の電子部品の実装領域と重なっており、前記第1金属板の外側面に前記流路の両端にそれぞれつながる2つの開口を有していることを特徴とする。
A circuit board according to an aspect of the present invention is sandwiched between a first insulating substrate, a second insulating substrate, the first insulating substrate, and the second insulating substrate, and an outer edge of the circuit substrate is the first insulating substrate and the second insulating substrate. A flat metal plate that extends along the outer edge of the second insulating substrate, has a first metal plate having a flow path, a second metal plate provided on the upper surface of the first insulating substrate, and a lower surface of the second insulating substrate. A third metal plate provided, and the flow path is surrounded by a lower surface of the first insulating substrate, an upper surface of the second insulating substrate, and an inner wall of the first metal plate , The second metal plate and the third metal plate overlap with mounting regions of electronic components, and have two openings respectively connected to both ends of the flow path on the outer surface of the first metal plate. And

本発明の一つの態様の電子装置は、上記の回路基板と、該回路基板に搭載された電子部品とを含んでいる。   An electronic device according to one aspect of the present invention includes the above circuit board and an electronic component mounted on the circuit board.

本発明の回路基板によれば、流路は、第1絶縁基板の下面と、第2絶縁基板の上面と、第1金属板の内壁とで囲まれているので、流路の分だけ第1金属板の上下面の表面積を減ずることができる。よって、第1金属板と、第1絶縁基板および第2絶縁基板との熱膨張差を抑制することができる。従って、剥がれの発生を抑制できる。   According to the circuit board of the present invention, the flow path is surrounded by the lower surface of the first insulating substrate, the upper surface of the second insulating substrate, and the inner wall of the first metal plate. The surface area of the upper and lower surfaces of the metal plate can be reduced. Therefore, the difference in thermal expansion between the first metal plate, the first insulating substrate, and the second insulating substrate can be suppressed. Therefore, the occurrence of peeling can be suppressed.

また、流路が中空である場合と比較して、流路の断面積を大きくできるので、また、流路が第2金属板および第3金属板の電子部品の実装領域と重なっているので冷却効果が向上する。 In addition, since the cross-sectional area of the flow path can be increased as compared with the case where the flow path is hollow, the flow path overlaps with the mounting area of the electronic components of the second metal plate and the third metal plate, so that cooling is performed. The effect is improved.

本発明の電子装置によれば、上述の回路基板を有することから、第1金属板の第1絶縁
基板および第2絶縁基板からの剥離を抑制することができるとともに、冷却効率を向上させることができる。
According to the electronic device of the present invention, since the circuit board described above is included, it is possible to suppress peeling of the first metal plate from the first insulating substrate and the second insulating substrate, and to improve cooling efficiency. it can.

(a)は本発明の実施形態の回路基板および電子装置の上面図であり、(b)は(a)のA−A線での断面図である。(A) is a top view of the circuit board and electronic device of embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the AA of (a). (a)は、図1の回路基板の下面図であり、(b)は、図1の回路基板の側面図であり、(c)は、(b)のB−B線での断面図である。(A) is a bottom view of the circuit board of FIG. 1, (b) is a side view of the circuit board of FIG. 1, and (c) is a cross-sectional view taken along line BB of (b). is there. (a)〜(c)は、本発明の実施形態の回路基板の他の例を示す断面図である。(A)-(c) is sectional drawing which shows the other example of the circuit board of embodiment of this invention. (a)〜(d)は、本発明の実施形態の回路基板の製造工程の例を示す断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which shows the example of the manufacturing process of the circuit board of embodiment of this invention. (a)は本発明の実施形態の回路基板の他の例を示す上面図であり、(b)は(a)のA−A線での断面図であり、(c)は下面図である。(A) is a top view which shows the other example of the circuit board of embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the AA of (a), (c) is a bottom view. . 図5(b)のB−B線での断面図である。It is sectional drawing in the BB line of FIG.5 (b). 本発明の実施形態の回路基板および電子装置の他の例を示す側面図である。It is a side view which shows the other example of the circuit board and electronic device of embodiment of this invention.

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、2に示す例においては、回路基板は、第1絶縁基板1aと、第2絶縁基板1bと、第1金属板3と、第2金属板4aと、第3金属板4bとを備えている。また、図1、2に示す例において、電子装置は、回路基板と、電子部品8とを備えている。   1 and 2, the circuit board includes a first insulating substrate 1a, a second insulating substrate 1b, a first metal plate 3, a second metal plate 4a, and a third metal plate 4b. ing. 1 and 2, the electronic device includes a circuit board and an electronic component 8.

第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1b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 first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b are made of an electrically insulating material, for example, ceramics such as aluminum oxide ceramics, mullite ceramics, silicon carbide ceramics, aluminum nitride ceramics, or silicon nitride ceramics. . Among these ceramic materials, silicon carbide ceramics, aluminum nitride ceramics, or silicon nitride ceramics are preferred in terms of thermal conductivity that affects heat dissipation, and silicon nitride ceramics or silicon carbide ceramics in terms of strength. Is preferred.

第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1b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、第1〜第3金属板と第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1bとの熱膨張率差に起因する熱応力により第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1b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 first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b are made of a relatively strong ceramic material such as silicon nitride ceramics, the first to third metal plates, the first insulating substrate 1a, the second insulating substrate 1b, Since the possibility of cracks in the first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b due to the thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient is reduced, a circuit board capable of flowing a larger current while reducing the size is provided. Can be realized.

第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1b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 thickness of the first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b may be smaller in terms of thermal conductivity, for example, about 0.1 mm to 1 mm, and the size of the circuit board or the thermal conductivity or strength of the material used. You may choose according to it.

第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1b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 first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b are made of, for example, silicon nitride ceramics, organic binders, plasticizers suitable for raw material powders such as silicon nitride, aluminum oxide, magnesium oxide, and yttrium oxide, A ceramic green sheet (ceramic raw sheet) is formed by applying a well-known doctor blade method or calender roll method to the slurry by adding and mixing the solvent and then, and then subjecting this ceramic green sheet to suitable punching processing, etc. To form a molded body by laminating a plurality of sheets as necessary, and then firing it in a non-oxidizing atmosphere such as a nitriding atmosphere at a temperature of 1600-2000 ° C. Is done.

図1、2に示す例においては、第1金属板3は、第1絶縁基板1aと第2絶縁基板1bとで挟まれており、流路2を有する。また、第2金属板4aは、第1絶縁基板1aの上面に設けられており、第3金属板4bは、第2絶縁基板1bの下面に設けられている。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the first metal plate 3 is sandwiched between a first insulating substrate 1 a and a second insulating substrate 1 b and has a flow path 2. The second metal plate 4a is provided on the upper surface of the first insulating substrate 1a, and the third metal plate 4b is provided on the lower surface of the second insulating substrate 1b.

図1(b)に示す例のように、流路2は、第1絶縁基板1aの下面と、第2絶縁基板1bの上面と、第1金属板3の内壁とで囲まれているので、流路2の分だけ第1金属板3の上下面の表面積を減ずることができる。従って、第1金属板3と、第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1bとの接合面積を減ずることができる。よって、第1金属板3と、第1絶縁基板1aおよび第2絶縁基板1bとの間で熱応力が発生することを抑制することができる。従って、剥がれの発生を抑制できる。また、流路2が中空である場合と比較して、第1金属板3の厚み方向に流路2の断面積を大きくできるので、冷却効果が向上する。   As in the example shown in FIG. 1B, the flow path 2 is surrounded by the lower surface of the first insulating substrate 1a, the upper surface of the second insulating substrate 1b, and the inner wall of the first metal plate 3. The surface area of the upper and lower surfaces of the first metal plate 3 can be reduced by the amount of the flow path 2. Therefore, the bonding area between the first metal plate 3 and the first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of thermal stress between the first metal plate 3 and the first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b. Therefore, the occurrence of peeling can be suppressed. Moreover, since the cross-sectional area of the flow path 2 can be increased in the thickness direction of the first metal plate 3 as compared with the case where the flow path 2 is hollow, the cooling effect is improved.

図1、図2に示す例では、流路2が蛇行している。この場合には、広範囲にわたって冷却効果を発揮できるので好ましい。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the flow path 2 meanders. In this case, a cooling effect can be exhibited over a wide range, which is preferable.

また、図1(a)に示す例では、流路2が電子部品8と重なっている。この場合には、流路2が、第1絶縁基板1aを挟んで、電子部品8の直下に位置することとなる。よって、電子部品8で発生した熱を効率的に放熱することができる。   In the example shown in FIG. 1A, the flow path 2 overlaps the electronic component 8. In this case, the flow path 2 is located directly below the electronic component 8 with the first insulating substrate 1a interposed therebetween. Therefore, the heat generated in the electronic component 8 can be efficiently radiated.

また、同様に、回路層である第2金属板4a、第3金属板4bで発生した熱を放熱する観点から、流路2は第2金属板4a、第3金属板4bと重なっていることが好ましい。   Similarly, from the viewpoint of dissipating heat generated by the second metal plate 4a and the third metal plate 4b that are circuit layers, the flow path 2 overlaps with the second metal plate 4a and the third metal plate 4b. Is preferred.

図2(b)に示す例のように、流路2の出入り口は、開口7である。図2(b)に示す例において、開口7は上下の第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1bまで達していない。開口7は、第1金属板1の側面に中空状に設けられている。これにより、第1金属板1の側面における開口7の周辺を接合領域として、口金等を接合しやすくなる。この口金により、流路2への流体の流入、又は流路2からの流体の流出を容易とすることができる。   As in the example shown in FIG. 2B, the entrance / exit of the flow path 2 is an opening 7. In the example shown in FIG. 2B, the opening 7 does not reach the upper and lower first insulating substrates 1a and 2b. The opening 7 is provided in a hollow shape on the side surface of the first metal plate 1. Thereby, it becomes easy to join a base or the like using the periphery of the opening 7 on the side surface of the first metal plate 1 as a joining region. With this base, the inflow of fluid into the flow path 2 or the outflow of fluid from the flow path 2 can be facilitated.

第1金属板3、第2金属板4a、第3金属板4bは平板形状であり、その厚みは、例えば、20〜600μmである。第1金属板3、第2金属板4a、第3金属板4bは、銅板であ
れば、電気抵抗が低く高熱伝導性を有するので、回路基板を構成する部材として好ましい。
The 1st metal plate 3, the 2nd metal plate 4a, and the 3rd metal plate 4b are flat plate shape, The thickness is 20-600 micrometers, for example. If the 1st metal plate 3, the 2nd metal plate 4a, and the 3rd metal plate 4b are copper plates, since electrical resistance is low and they have high thermal conductivity, they are preferable as a member which comprises a circuit board.

第1金属板3、第2金属板4a、第3金属板4bが銅板である場合、銅板は例えば無酸素銅であることが好ましい。銅板として無酸素銅を用いた場合には、銅板と第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1bとを接合材5で接合する際に、銅板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5との濡れ性が良好となるので、第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1bとの接合強度が向上する。   When the 1st metal plate 3, the 2nd metal plate 4a, and the 3rd metal plate 4b are copper plates, it is preferable that a copper plate is oxygen-free copper, for example. When oxygen-free copper is used as the copper plate, the surface of the copper plate is oxidized by oxygen present in the copper when the copper plate is bonded to the first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b with the bonding material 5. Is reduced, and the wettability with the bonding material 5 is improved, so that the bonding strength between the first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b is improved.

図1、2に示す例においては、第1金属板3、第2金属板4a、第3金属板4bは、接合材5を介して第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1bの主面に設けられている。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the first metal plate 3, the second metal plate 4 a, and the third metal plate 4 b are disposed on the main surfaces of the first insulating substrate 1 a and the second insulating substrate 1 b through the bonding material 5. Is provided.

例えば、接合材5は、Ag−Cu系のものが用いられる。この接合材5は、第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1bに対して濡れることにより強固に接合させるために、例えば、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種の活性金属材料を含有して
いる。また、この接合材5は、例えば、In、Snのうち少なくとも1つを有していてもよい。なお、この接合材5の厚みは、例えば約5〜100μm程度であればよい。
For example, the bonding material 5 is Ag-Cu-based. The bonding material 5 contains, for example, at least one active metal material of titanium, hafnium, and zirconium in order to be firmly bonded to the first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b by being wetted. Yes. Further, the bonding material 5 may have at least one of In and Sn, for example. Note that the thickness of the bonding material 5 may be about 5 to 100 μm, for example.

また、第1金属板3、第2金属板4a、第3金属板4bが銅板であり、接合材5が銅成分を有する場合には、接合材5および第1金属板3、第2金属板4a、第3金属板4bの両部材の接合部において互いの部材中の銅成分が拡散し合うことによって拡散層が形成されるので、接合材5および第1金属板3、第2金属板4a、第3金属板4bが互いに強固に接合されることとなり好ましい。   When the first metal plate 3, the second metal plate 4a, and the third metal plate 4b are copper plates and the bonding material 5 has a copper component, the bonding material 5, the first metal plate 3, and the second metal plate. 4a and the third metal plate 4b, the diffusion layer is formed by the diffusion of the copper component in each member at the joint between the two members, so that the bonding material 5, the first metal plate 3, the second metal plate 4a The third metal plate 4b is preferably joined firmly to each other.

また、図1、2に示す例において、中央部の第2金属板4a、第3金属板4bの上面には接合材9を介して電子部品8が実装されており、この電子部品8は、他の第2金属板4a、第3金属板4bに、ボンディングワイヤ10等の導電性接続材によって接続される。このように、図1、2に示す例において、第2金属板4a、第3金属板4bは、回路導体として機能している。また、第2金属板4a、第3金属板4bは、回路基板に搭載される電子部品8のマウント用の金属部材、接地導体用の金属部材としても用いることができる。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, an electronic component 8 is mounted on the upper surfaces of the second metal plate 4 a and the third metal plate 4 b in the center via a bonding material 9. The other second metal plate 4a and the third metal plate 4b are connected by a conductive connecting material such as a bonding wire 10 or the like. Thus, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the second metal plate 4a and the third metal plate 4b function as circuit conductors. The second metal plate 4a and the third metal plate 4b can also be used as a metal member for mounting the electronic component 8 mounted on the circuit board and a metal member for the ground conductor.

また、図1、2に示している、第1絶縁基板1aと第2絶縁基板1bとで挟まれた第1金属板3は、流路2を有しており、主に放熱板として用いられる。この流路2には、開口7から出入りする流体(例えば、水、空気など)が流れており、これによって放熱効果が発揮される。   1 and 2, the first metal plate 3 sandwiched between the first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b has a flow path 2 and is mainly used as a heat radiating plate. . A fluid (for example, water, air, etc.) flowing in and out of the opening 7 flows in the flow path 2, thereby exhibiting a heat dissipation effect.

電子部品8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 8 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).

電子部品8を第2金属板4a、第3金属板4bに接合する接合材9は、例えば、金属または導電性樹脂等からなる。金属から成る接合材9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。導電性樹脂から成る接合材9は、例えば、Agエポキシ樹脂等の熱伝導率の高い接着剤等である。   The bonding material 9 for bonding the electronic component 8 to the second metal plate 4a and the third metal plate 4b is made of, for example, metal or conductive resin. The bonding material 9 made of metal is, for example, solder, gold-tin (Au—Sn) alloy, tin-silver-copper (Sn—Ag—Cu) alloy, or the like. The bonding material 9 made of a conductive resin is, for example, an adhesive having a high thermal conductivity such as an Ag epoxy resin.

なお、第2金属板4a、第3金属板4b表面に、めっき法によってめっき膜を形成しても良い。この構成によれば、接合材9との濡れ性が良好となるので電子部品8を第2金属板4a、第3金属板4bの表面に強固に接合することができる。めっき膜は、導電性および耐食性が高い金属を用いれば良く、例えば、ニッケル、コバルト、銅、若しくは金、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。めっき膜の厚みは、例えば1.5〜10μmであれば良い。   A plating film may be formed on the surfaces of the second metal plate 4a and the third metal plate 4b by a plating method. According to this configuration, since the wettability with the bonding material 9 is improved, the electronic component 8 can be firmly bonded to the surfaces of the second metal plate 4a and the third metal plate 4b. The plating film may be made of a metal having high conductivity and corrosion resistance, and examples thereof include nickel, cobalt, copper, gold, and alloy materials containing these metal materials as main components. The thickness of the plating film may be, for example, 1.5 to 10 μm.

また、めっき膜は内部にリンを含有することが好ましい。例えば、ニッケル−リンのアモルファス合金のめっき膜であれば、ニッケルめっき膜の表面酸化を抑制して接合材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。また、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、めっき膜に対する接合材等の接着強度を更に向上させることができる。   The plating film preferably contains phosphorus inside. For example, a nickel-phosphorus amorphous alloy plating film is preferable because surface oxidation of the nickel plating film can be suppressed and wettability of a bonding material or the like can be maintained for a long time. Further, when the content of phosphorus with respect to nickel is about 8 to 15% by mass, a nickel-phosphorus amorphous alloy is easily formed, and the adhesive strength of a bonding material or the like to the plating film can be further improved.

次に、本発明の図1に示す例の実施形態に係る回路基板の製造方法について説明をする。   Next, a method for manufacturing a circuit board according to the embodiment of the example shown in FIG. 1 of the present invention will be described.

まず、例えば、第1金属板3、第2金属板4aとなる金属板母材を、それぞれ第1絶縁基板1aの上下面に配置し、第3金属板4bとなる金属板母材を、第2絶縁基板1bの下
面に配置する。なお、金属板母材の配置前に、第1絶縁基板1aの両主面に、また、第2絶縁基板1bの下面に、接合材5を予め所定の位置に例えばスクリーン印刷等の方法で所定の形状に塗布する。
First, for example, the metal plate base material to be the first metal plate 3 and the second metal plate 4a are respectively disposed on the upper and lower surfaces of the first insulating substrate 1a, and the metal plate base material to be the third metal plate 4b is 2 Arranged on the lower surface of the insulating substrate 1b. In addition, before arrangement | positioning of a metal plate base material, it is predetermined by methods, such as screen printing etc., beforehand in the predetermined position on both the main surfaces of the 1st insulated substrate 1a, and the lower surface of the 2nd insulated substrate 1b. Apply to the shape.

次に、加熱処理によって、第1金属板3、第2金属板4aとなる金属板母材を第1絶縁基板1aに接合させ、第3金属板4bとなる金属板母材を第2絶縁基板1bに接合させる。この工程では、積層体を、真空炉内に載置し、真空状態において830℃程度で熱処理を行う。   Next, the metal plate base material to be the first metal plate 3 and the second metal plate 4a is joined to the first insulating substrate 1a by heat treatment, and the metal plate base material to be the third metal plate 4b is connected to the second insulating substrate. Join to 1b. In this step, the laminate is placed in a vacuum furnace and heat treated at about 830 ° C. in a vacuum state.

次に、エッチング処理によって、各金属板母材に、回路層や流路2を形成する。金属板として残したい領域にレジストを形成し、例えば、塩化第二鉄をエッチング液としてエッチング処理を行えばよい。   Next, a circuit layer and a flow path 2 are formed on each metal plate base material by an etching process. A resist is formed in a region to be left as a metal plate, and for example, an etching process may be performed using ferric chloride as an etchant.

次に、第1金属板3、第2金属板4aが形成された第1絶縁基板1aを、上述した方法と同様に、接合材5によって、第3金属板4bが形成された第2絶縁基板1bに接合させる。なお、金属板母材の配置前に、第2絶縁基板1bの上面に、接合材5を予め所定の位置に例えばスクリーン印刷等の方法で所定の形状に塗布する。   Next, the first insulating substrate 1a on which the first metal plate 3 and the second metal plate 4a are formed is applied to the second insulating substrate on which the third metal plate 4b is formed by the bonding material 5 in the same manner as described above. Join to 1b. In addition, before arrangement | positioning of a metal plate base material, the bonding | jointing material 5 is beforehand apply | coated to the predetermined shape by methods, such as screen printing, on the upper surface of the 2nd insulated substrate 1b previously.

以上のようにして、図1、図2に示す例の回路基板を形成することができる。   As described above, the circuit board of the example shown in FIGS. 1 and 2 can be formed.

次に、図3(a)〜(c)を用いて、本発明の他の実施形態の例を説明する。図3(a)〜(c)は、それぞれ本発明の実施形態の回路基板の他の例を示す断面図である。   Next, an example of another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views showing other examples of the circuit board according to the embodiment of the present invention.

図3(a)に示す例においては、第1金属板3は、第1金属層3aと、第2金属層3bと、第1金属層3aと第2金属層3bとで挟まれた第3金属層3cと、を有している。この構成によって、図1に示す例に比較して、流路2の形成時に設計の自由度が高まる。   In the example shown in FIG. 3A, the first metal plate 3 includes a third metal layer 3a sandwiched between a first metal layer 3a, a second metal layer 3b, a first metal layer 3a, and a second metal layer 3b. And a metal layer 3c. With this configuration, the degree of freedom in design is increased when the flow path 2 is formed as compared to the example shown in FIG.

また、第1金属層3a、第2金属層3bは、例えば銅層であり、第3金属層3cは、銀、銅を主成分とするろう材層である。この第3金属層3cは、第1金属層3a、第2金属層3bを互いに接合させる機能を有する。   The first metal layer 3a and the second metal layer 3b are, for example, copper layers, and the third metal layer 3c is a brazing material layer mainly composed of silver and copper. The third metal layer 3c has a function of bonding the first metal layer 3a and the second metal layer 3b to each other.

図3(b)に示す例においては、第1金属層3aに形成された流路2と第2金属層3bに形成された流路2とは、上下で位置がずれている。これによって、全体の流路2の表面積を増大させることができ、冷却効果を向上させることができる。   In the example shown in FIG. 3B, the flow path 2 formed in the first metal layer 3a and the flow path 2 formed in the second metal layer 3b are displaced in the vertical direction. Thereby, the surface area of the whole flow path 2 can be increased, and the cooling effect can be improved.

図3(c)に示す例においては、第1金属層3a、第2金属層3bにおいて、流路2の幅が絶縁基板から離れるに従って狭くなっている。これにより、第1金属板3において、厚み方向中央部は流路2の幅が狭くなり、第1絶縁基板1aおよび第2絶縁基板1b側では流路2の幅が広くなる。よって、流路2の絶縁基板側の表面積が増大するので、冷却効果が向上する。また、中央部は流路2の幅が狭いので、第1金属層3aと第2金属層3bの接合面積を十分大きく確保できるので接合強度が向上する。   In the example shown in FIG. 3C, in the first metal layer 3a and the second metal layer 3b, the width of the flow path 2 becomes narrower as the distance from the insulating substrate increases. As a result, in the first metal plate 3, the width of the flow path 2 is narrow at the center in the thickness direction, and the width of the flow path 2 is widened on the first insulating substrate 1a and the second insulating substrate 1b side. Therefore, the surface area on the insulating substrate side of the flow path 2 is increased, so that the cooling effect is improved. Moreover, since the width of the flow path 2 is narrow at the center, a sufficiently large bonding area between the first metal layer 3a and the second metal layer 3b can be secured, so that the bonding strength is improved.

次に、図4を用いて、本発明の図3(a)に示す例の実施形態に係る回路基板の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a circuit board according to the embodiment of the example shown in FIG. 3A of the present invention will be described with reference to FIG.

(1)まず、第1工程として、図4(a)に示すように、第2金属板4a、第1金属層3aとなる金属板母材3a´、4a´の主面を第1絶縁基板1aの主面上に配置する。なお、本工程においては、金属板母材の配置前に、第1絶縁基板1aの両主面に接合材5を予め所定の位置に例えばスクリーン印刷等の方法で所定の形状に塗布する。この接合材5は、例えば、銀、銅を主成分とし、さらにTiを含み、In、又はSnによって融点を7
90℃程度に調整したものが用いられる。
(1) First, as a first step, as shown in FIG. 4A, the main surfaces of the second metal plate 4a and the metal plate base materials 3a 'and 4a' to be the first metal layer 3a are formed on the first insulating substrate. It arrange | positions on the main surface of 1a. In this step, before the metal plate base material is arranged, the bonding material 5 is applied in a predetermined shape to the two main surfaces of the first insulating substrate 1a in a predetermined position in advance by a method such as screen printing. This bonding material 5 contains, for example, silver and copper as main components, further contains Ti, and has a melting point of 7 by In or Sn.
What was adjusted to about 90 degreeC is used.

また、図示しないが、第3金属板4b、第2金属層3bとなる金属板母材もまた、その主面を第2絶縁基板1bの主面上に配置しておく。   Moreover, although not shown in figure, the metal plate base material used as the 3rd metal plate 4b and the 2nd metal layer 3b also arrange | positions the main surface on the main surface of the 2nd insulated substrate 1b.

(2)次に、第2工程として、加熱処理によって、金属板母材3a´、4a´を第1絶縁基板1aに接合させる。この工程では、第1工程で得られた積層体を、真空炉内に載置し、真空状態において830℃程度で熱処理を行う。これにより、接合材5が溶融し、冷却することで接合材5が固化し、金属板母材3a´、4a´が第1絶縁基板1aに接合される。   (2) Next, as a second step, the metal plate base materials 3a ′ and 4a ′ are joined to the first insulating substrate 1a by heat treatment. In this step, the laminated body obtained in the first step is placed in a vacuum furnace, and heat treatment is performed at about 830 ° C. in a vacuum state. Thereby, the bonding material 5 is melted and cooled, so that the bonding material 5 is solidified, and the metal plate base materials 3a ′ and 4a ′ are bonded to the first insulating substrate 1a.

また、第3金属板4b、第2金属層3bとなる金属板母材もまた、第2絶縁基板1bに接合させる。   Further, the metal plate base material to be the third metal plate 4b and the second metal layer 3b is also bonded to the second insulating substrate 1b.

(3)次に、第3工程として、図4(a)、(b)に示すように、エッチング処理によって、金属板母材3a´、4a´における金属板非形成領域を除去し、金属板3a、4aを残すようにする。   (3) Next, as a third step, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the metal plate non-formation regions in the metal plate base materials 3a ′ and 4a ′ are removed by an etching process. Leave 3a, 4a.

具体的には、図4(a)に示すように、金属板3a、4aとして残したい銅板形成領域にレジスト11を形成する。なお、エッチング液としては、例えば、塩化第二鉄を使用すればよい。なお、エッチングを行った後、レジスト11を除去するようにする。以上の工程によって、図4(b)に示すように、金属板3a、4aが接合された第1絶縁基板1aを得ることができる。   Specifically, as shown in FIG. 4A, a resist 11 is formed in a copper plate forming region to be left as the metal plates 3a and 4a. For example, ferric chloride may be used as the etching solution. Note that the resist 11 is removed after etching. Through the above steps, as shown in FIG. 4B, the first insulating substrate 1a to which the metal plates 3a and 4a are bonded can be obtained.

また、同様の工程によって、第3金属板4b、第2金属層3bが接合された第2絶縁基板1bを得る。   Moreover, the 2nd insulated substrate 1b to which the 3rd metal plate 4b and the 2nd metal layer 3b were joined is obtained by the same process.

(4)次に、第4工程として、図4(c)に示すように、金属板3a、4aが接合された第1絶縁基板1aを、金属板3b、4bが接合された第2絶縁基板1bに、第3金属層3cを介して配置する。   (4) Next, as a fourth step, as shown in FIG. 4C, the first insulating substrate 1a to which the metal plates 3a and 4a are bonded is changed to the second insulating substrate to which the metal plates 3b and 4b are bonded. 1b is disposed via the third metal layer 3c.

なお、本工程においては、配置前に、第2金属層3b上に第3金属層3cとなるペーストを予め所定の位置に例えばスクリーン印刷等の方法で所定の形状に塗布する。第3金属層3cとなるペーストは、接合材5よりも融点を低く設定したものを用いる。   In this step, before the placement, a paste to be the third metal layer 3c is applied in advance to a predetermined position on the second metal layer 3b in a predetermined shape by a method such as screen printing. As the paste used as the third metal layer 3c, a paste having a lower melting point than the bonding material 5 is used.

(5)次に、第5工程として、図4(c)に示すように、金属板3a、4aが接合された第1絶縁基板1aを、金属板3b、4bが接合された第2絶縁基板1bに、第3金属層3cを介して配置する。   (5) Next, as a fifth step, as shown in FIG. 4C, the first insulating substrate 1a to which the metal plates 3a and 4a are bonded is changed to the second insulating substrate to which the metal plates 3b and 4b are bonded. 1b is disposed via the third metal layer 3c.

以上のようにして、図4(d)に示す例の回路基板を形成することができる。   As described above, the circuit board of the example shown in FIG. 4D can be formed.

次に、図5を用いて、本発明の他の実施形態の例を説明する。図5は、本発明の実施形態の回路基板の他の例を示す図である。   Next, an example of another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing another example of the circuit board according to the embodiment of the present invention.

図5に示す例において、流路2中に柱12が形成されている。この構成により、図5に示す例のように流路2の幅を大きくした場合であっても、絶縁基板1a、1b間を柱12が支えているため、回路基板の強度を維持することができる。よって、安全に流路2の幅を大きくすることができるので、冷却効果がさらに向上する。   In the example shown in FIG. 5, a column 12 is formed in the flow path 2. With this configuration, even when the width of the flow path 2 is increased as in the example shown in FIG. 5, the strength of the circuit board can be maintained because the pillars 12 support the insulating substrates 1a and 1b. it can. Therefore, since the width of the flow path 2 can be increased safely, the cooling effect is further improved.

なお、本発明の銅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。
In addition, the copper 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.

例えば、図1,図2では、開口7は中空状であったが、図7に示す例のように、開口7は上下の第1絶縁基板1a、第2絶縁基板1bに達していてもよい。この場合には、開口7から流出又は流入する流体の量を増大させることができる。   For example, in FIGS. 1 and 2, the opening 7 is hollow, but the opening 7 may reach the upper and lower first insulating substrates 1a and 2b as in the example shown in FIG. . In this case, the amount of fluid flowing out or inflow from the opening 7 can be increased.

1a・・・第1絶縁基板
1b・・・第2絶縁基板
2・・・流路
3・・・第1金属板
3a・・・第1金属層
3b・・・第2金属層
3c・・・第3金属層
4a・・・第2金属板
4b・・・第3金属板
5・・・接合材
7・・・開口
8・・・電子部品
9・・・接合材
10・・・ボンディングワイヤ
11・・・レジスト
12・・・柱
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ... 1st insulated substrate 1b ... 2nd insulated substrate 2 ... Flow path 3 ... 1st metal plate 3a ... 1st metal layer 3b ... 2nd metal layer 3c ... 3rd metal layer 4a ... 2nd metal plate 4b ... 3rd metal plate 5 ... Bonding material 7 ... Opening 8 ... Electronic component 9 ... Bonding material 10 ... Bonding wire 11 ... Resist 12 ... Pillar

Claims (4)

第1絶縁基板と、
第2絶縁基板と、
前記第1絶縁基板と前記第2絶縁基板とで挟まれており、外縁が前記第1絶縁基板および前記第2絶縁基板の外縁に沿っている平板状である、流路を有する第1金属板と、
前記第1絶縁基板の上面に設けられた第2金属板と、
前記第2絶縁基板の下面に設けられた第3金属板と、
を有しており、
前記流路は、前記第1絶縁基板の下面と、前記第2絶縁基板の上面と、前記第1金属板の内壁とで囲まれ、前記第2金属板および前記第3金属板の電子部品の実装領域と重なっており、
前記第1金属板の外側面に前記流路の両端にそれぞれつながる2つの開口を有している
ことを特徴とする回路基板。
A first insulating substrate;
A second insulating substrate;
A first metal plate having a flow path, which is sandwiched between the first insulating substrate and the second insulating substrate, and whose outer edge is a flat plate shape along the outer edges of the first insulating substrate and the second insulating substrate. When,
A second metal plate provided on an upper surface of the first insulating substrate;
A third metal plate provided on the lower surface of the second insulating substrate;
Have
The flow path is surrounded by the lower surface of the first insulating substrate, the upper surface of the second insulating substrate, and the inner wall of the first metal plate, and the electronic components of the second metal plate and the third metal plate It overlaps with the mounting area,
A circuit board comprising two openings connected to both ends of the flow path on the outer surface of the first metal plate .
前記第1金属板は、
第1金属層と、
第2金属層と、
前記第1金属層と前記第2金属層とで挟まれた第3金属層と、を有しており、
ことを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
The first metal plate is
A first metal layer;
A second metal layer;
A third metal layer sandwiched between the first metal layer and the second metal layer,
The circuit board according to claim 1.
前記流路中に柱が形成されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回路基板。
The circuit board according to claim 1, wherein a column is formed in the flow path.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の回路基板と、
該回路基板に搭載された電子部品と、
を含んでいる電子装置。
A circuit board according to any one of claims 1 to 3,
Electronic components mounted on the circuit board;
Including electronic devices.
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