JP6491058B2 - Relay board and electronic device - Google Patents

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Description

本発明は、例えばパワーモジュール等の電子装置における電気または熱等の中継に用いられる中継基板、および中継基板を含む電子装置に関するものである。   The present invention relates to a relay substrate used for relaying electricity or heat in an electronic device such as a power module, and an electronic device including the relay substrate.

近年、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体素子が搭載され大
きな電流が流されるパワーモジュールまたはスイッチングモジュール等の電子装置が多用される傾向にある。このような電子装置では、例えば、半導体素子で発生する熱の外部への放散性の向上のために、放熱フィンまたは水冷管等の放熱部材が設けられる場合がある。この場合には、半導体素子と放熱部材とを熱的に接続するとともに、両者間の電気絶縁性の確保のために、両者間に介在する中継基板が用いられる場合がある。
In recent years, electronic devices such as power modules or switching modules in which semiconductor elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) are mounted and a large current flows tend to be frequently used. In such an electronic device, for example, a heat radiating member such as a heat radiating fin or a water-cooled tube may be provided in order to improve the dissipating property of heat generated in the semiconductor element to the outside. In this case, in order to thermally connect the semiconductor element and the heat dissipating member and to ensure electrical insulation between the two, a relay substrate interposed between the two may be used.

このような中継基板は、一般に板状であり、その一方の主面が半導体素子と接続され、他方の主面が放熱部材と接続される。半導体素子は、金属板等の搭載用基板に搭載された状態で中継基板に接続される場合もある。半導体素子(または半導体素子が搭載された金属板)および放熱部材は、例えばグリース等によって中継基板に接合され、機械的および熱的に接続されている。   Such a relay substrate is generally plate-shaped, and one main surface thereof is connected to a semiconductor element, and the other main surface is connected to a heat dissipation member. In some cases, the semiconductor element is connected to the relay substrate while being mounted on a mounting substrate such as a metal plate. The semiconductor element (or the metal plate on which the semiconductor element is mounted) and the heat radiating member are joined to the relay substrate by, for example, grease, and are mechanically and thermally connected.

特開2007-165620号公報JP 2007-165620

従来技術の中継基板では、電子装置としての放熱性および信頼性を向上させることが難しいという問題点があった。   The conventional relay board has a problem that it is difficult to improve heat dissipation and reliability as an electronic device.

すなわち、従来の中継基板では、放熱部材がグリース等を介して中継基板に熱的に接続され、グリースの熱伝導率が比較的小さいため、中継基板から放熱部材への熱伝導率を大きくすることが難しい。このような問題点に対し、例えば中継基板の主面に放熱部材を直接押し当てて、熱的に接続させることが考えられる。しかしながら、この場合でも、中継基板と放熱部材との熱的な接続(つまりは放熱性)を効果的に高めることは難しい。これは、中継基板について、その剛性率が高く、またその表面が比較的粗いことによる。つまり、放熱部材に押し当てられる中継基板の主面を、放熱部材の表面に沿うように適宜変形させながら、その表面に密着させることが難しい。   That is, in the conventional relay board, the heat dissipation member is thermally connected to the relay board via grease or the like, and the thermal conductivity of grease is relatively small, so that the thermal conductivity from the relay board to the heat dissipation member is increased. Is difficult. For such a problem, for example, it is conceivable to thermally connect the heat dissipation member directly against the main surface of the relay substrate. However, even in this case, it is difficult to effectively improve the thermal connection (that is, heat dissipation) between the relay substrate and the heat dissipation member. This is because the relay substrate has a high rigidity and a relatively rough surface. That is, it is difficult to make the main surface of the relay substrate pressed against the heat radiating member in close contact with the surface of the relay substrate while appropriately deforming along the surface of the heat radiating member.

また、活性金属を含んだろうを用いて中継基板と放熱部材とを接続することも考えられるが、この場合には、次のような問題が生じる可能性がある。すなわち、ろう材を溶融させるために加える熱によって、中継基板と放熱部材との熱膨張係数の違いにより互いの接続部に応力が加わる。この応力により、中継基板に反りが発生したり、クラックが発生したりする可能性がある。   Further, it is conceivable to connect the relay substrate and the heat radiating member using the active metal, but in this case, the following problems may occur. That is, due to the heat applied to melt the brazing material, stress is applied to the connecting portions due to the difference in thermal expansion coefficient between the relay substrate and the heat radiating member. Due to this stress, the relay substrate may be warped or cracked.

本発明の一つの態様の中継基板は、セラミック材料により形成されており、第1主面を有する絶縁基板と、該絶縁基板の前記第1主面に被着された金属層とを有しており、前記絶縁基板の前記第1主面に、前記絶縁基板を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料を含むとともに、前記絶縁基板に付着した凸部が設けられており、前記凸部が前記絶縁基板を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料からなるとともに、該セラミック材料の結晶が、前記凸部において前記絶縁基板よりも小さい
The relay substrate according to one aspect of the present invention is made of a ceramic material, and includes an insulating substrate having a first main surface, and a metal layer deposited on the first main surface of the insulating substrate. cage, wherein the first major surface of the insulating substrate, wherein with contains the same ceramic material as the ceramic material forming the insulating substrate, the is convex portion adhered to the insulating substrate is provided, wherein the convex portion is the The ceramic material is the same as the ceramic material forming the insulating substrate, and the crystal of the ceramic material is smaller than the insulating substrate in the convex portion .

本発明の一つの態様による電子装置は、上記構成の中継基板と、該中継基板の前記第1主面と反対側の第2主面に配置された金属板と、該金属板を介して前記中継基板の前記第2主面上に配置された電子部品と、前記中継基板の前記第1主面に前記金属層を介して接合された放熱体とを備える。   An electronic device according to an aspect of the present invention includes a relay board having the above-described configuration, a metal plate disposed on a second main surface opposite to the first main surface of the relay board, and the metal plate through the metal plate. An electronic component disposed on the second main surface of the relay substrate; and a heat radiator bonded to the first main surface of the relay substrate via the metal layer.

本発明の一つの態様による中継基板は、上記構成を有していることから、絶縁基板と金属層とが互いに直接に接し合っている。また、絶縁基板の第1主面に付着した凸部が、その第1主面に被着される金属層内に食い込み、絶縁基板の第1主面に対する金属層の機械的な接続の強度が従来よりも向上している。この金属層を介して絶縁基板を放熱体に押し当てて、つまり圧着によって接合することができる。この金属層は、絶縁基板に比べて変形しやすいため放熱体の表面に対して密着しやすい。また、凸部は、同じセラミック材料からなる絶縁基板に焼結して付着している。また、凸部となる粒子のセラミック材料の結晶のサイズが小さいため、凸部の絶縁基板に対する接合がより強くなって、凸部によるアンカー効果がより効果的になり、金属層の基板への密着性がより高くなる。 Since the relay substrate according to one aspect of the present invention has the above-described configuration, the insulating substrate and the metal layer are in direct contact with each other. Further, the convex portion attached to the first main surface of the insulating substrate bites into the metal layer deposited on the first main surface, and the strength of the mechanical connection of the metal layer to the first main surface of the insulating substrate is increased. It is improved than before. The insulating substrate can be pressed against the radiator via this metal layer, that is, bonded by pressure bonding. Since this metal layer is easily deformed as compared with the insulating substrate, it is easy to adhere to the surface of the radiator. Further, the convex portion is sintered and attached to an insulating substrate made of the same ceramic material. In addition, since the crystal size of the ceramic material of the particles that become the convex portion is small, the bonding of the convex portion to the insulating substrate becomes stronger, the anchor effect by the convex portion becomes more effective, and the metal layer adheres to the substrate The sex becomes higher.

そのため、絶縁基板の主面に強固に接合された金属層が放熱体の表面に密着し、金属層を介して絶縁基板と放熱体とが効果的に熱的に接続される。したがって、半導体素子等の電子部品から中継基板および金属層を経て、放熱部材、さらに外部への放熱性が高い電子モジュールを容易に製作することが可能な中継基板を提供することができる。   Therefore, the metal layer firmly bonded to the main surface of the insulating substrate is in close contact with the surface of the radiator, and the insulating substrate and the radiator are effectively thermally connected via the metal layer. Therefore, it is possible to provide a relay board that can easily manufacture a heat radiating member and an electronic module having a high heat radiating property from an electronic component such as a semiconductor element through the relay board and the metal layer.

また、本発明の一つの態様による電子モジュールは、上記構成の中継基板を含んでいることから、外部への放熱性が高い電子モジュールを提供することができる。   In addition, since the electronic module according to one aspect of the present invention includes the relay board having the above-described configuration, it is possible to provide an electronic module with high heat dissipation to the outside.

本発明の実施形態の中継基板および電子装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the relay board | substrate and electronic device of embodiment of this invention. 図1のA部分を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the A section of FIG.

本発明の実施形態の中継基板および電子装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に中継基板および電子装置が使用される際の上下を限定するものではない。   A relay board and an electronic device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the distinction between the upper and lower sides in the following description is for convenience, and does not limit the upper and lower sides when the relay board and the electronic device are actually used.

図1は本発明の実施形態の中継基板における中継基板および電子装置を示す断面図であり、図2は図1のA部分を拡大して示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a relay board and an electronic device in a relay board according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A of FIG.

実施形態の中継基板10は、絶縁基板1と、絶縁基板1の第1主面1a(例えば下面)に設けられた金属層2とを有している。また、金属層2を介して放熱体3が絶縁基板1の下面に押し当てられて接合されるとともに、電子部品4が搭載された金属板5が絶縁基板1の第1主面1aと反対側の第2主面1b(例えば上面)に配置されて電子装置20が基本的に形成されている。電子装置20において、電子部品4は、金属板5を介して第2主面1b上に配置されている。   The relay substrate 10 according to the embodiment includes an insulating substrate 1 and a metal layer 2 provided on a first main surface 1a (for example, a lower surface) of the insulating substrate 1. Further, the radiator 3 is pressed against and joined to the lower surface of the insulating substrate 1 through the metal layer 2, and the metal plate 5 on which the electronic component 4 is mounted is opposite to the first main surface 1 a of the insulating substrate 1. The electronic device 20 is basically formed by being disposed on the second main surface 1b (for example, the upper surface). In the electronic device 20, the electronic component 4 is disposed on the second main surface 1 b via the metal plate 5.

すなわち、電子装置20において、電子部品4が搭載された金属板5と放熱体3とが中継基板10を介して機械的に接続されている。また、金属板5と中継基板10とが互いに密着し合うとともに、中継基板10と放熱体3とが互いに密着し合って、それぞれに熱的に接続されている。また、金属板5(電子部品4)から放熱体3に至る伝熱路が形成されている。   That is, in the electronic device 20, the metal plate 5 on which the electronic component 4 is mounted and the radiator 3 are mechanically connected via the relay substrate 10. In addition, the metal plate 5 and the relay substrate 10 are in close contact with each other, and the relay substrate 10 and the radiator 3 are in close contact with each other and are thermally connected to each other. Further, a heat transfer path from the metal plate 5 (electronic component 4) to the radiator 3 is formed.

絶縁基板1は、中継基板10としての機械的な強度、つまり金属板5と放熱体3とを互いに熱的に接続された状態で保持するための強度を確保するための部分である。また、上記伝熱路の一部を形成する部分である。   The insulating substrate 1 is a part for ensuring the mechanical strength as the relay substrate 10, that is, the strength for holding the metal plate 5 and the heat radiating body 3 in a state of being thermally connected to each other. Moreover, it is a part which forms a part of said heat-transfer path.

絶縁基板1は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化ケイ素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、または窒化ケイ素質焼結体等のセラミック材料によって形成されている。これらのセラミック材料について、熱伝導性(放熱性)を考慮すれば、窒化ケイ素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および炭化ケイ素質焼結体がより適している。また、機械的な強度を考慮すれば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化ケイ素質焼結体および炭化ケイ素質焼結体がより適している。   The insulating substrate 1 is made of a ceramic material such as an aluminum oxide sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, an aluminum nitride sintered body, or a silicon nitride sintered body. . In consideration of thermal conductivity (heat dissipation), a silicon nitride sintered body, an aluminum nitride sintered body, and a silicon carbide sintered body are more suitable for these ceramic materials. In view of mechanical strength, an aluminum oxide sintered body, a silicon nitride sintered body, and a silicon carbide sintered body are more suitable.

絶縁基板1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、次にようにして製作される。すなわち、まず、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、可塑剤および溶剤等を添加混合してセラミックスラリーを作製する。次に、セラミックスラリーをドクターブレード法またはカレンダーロール法等の成形方法でシート状に成形して帯状のセラミックグリーンシート(セラミック生シート)を作製する。次にこの帯状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に成形するとともに、必要に応じて複数枚を積層して成形体を形成する。その後、この成形体を窒化雰囲気等の非酸化性雰囲気において約1600〜2000℃の温度で焼成することによって絶縁基板1を製作することができる。   If the insulating substrate 1 is made of, for example, silicon nitride ceramics, it is manufactured as follows. That is, first, an appropriate organic binder, plasticizer, solvent, and the like are added to and mixed with raw material powders such as silicon nitride, aluminum oxide, magnesium oxide, and yttrium oxide to prepare a ceramic slurry. Next, the ceramic slurry is formed into a sheet by a forming method such as a doctor blade method or a calender roll method to produce a band-shaped ceramic green sheet (ceramic green sheet). Next, the band-shaped ceramic green sheet is appropriately punched and formed into a predetermined shape, and a plurality of sheets are laminated as necessary to form a formed body. Then, the insulating substrate 1 can be manufactured by firing the molded body at a temperature of about 1600 to 2000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as a nitriding atmosphere.

金属層2は、絶縁基板1と放熱体3とを互いに熱伝導性良く、強固に機械的に接続させるための部分である。絶縁基板1に比べて柔軟で変形しやすい金属層2が絶縁基板1の第1主面1aに被着されているため、第1主面1aに放熱体3が接合されるときに、放熱体3は、直接には金属層2に対して接合される。言い換えれば、金属層2を介して絶縁基板1(中継基板10)と放熱体3とが互いに接合される。   The metal layer 2 is a portion for mechanically connecting the insulating substrate 1 and the heat radiating body 3 to each other with good thermal conductivity. Since the metal layer 2 that is more flexible and deformable than the insulating substrate 1 is attached to the first main surface 1a of the insulating substrate 1, when the heat dissipating member 3 is joined to the first main surface 1a, the heat dissipating body is formed. 3 is directly bonded to the metal layer 2. In other words, the insulating substrate 1 (relay substrate 10) and the heat radiating body 3 are bonded to each other via the metal layer 2.

金属層2は、例えば無電解めっき法等のめっき法によって絶縁基板1の第1主面1aに被着されている。また、この金属層2が被着される絶縁基板1の第1主面1aには、絶縁基板1を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料を含むとともに、絶縁基板1に付着した凸部1cが設けられている。凸部1cは、その全体が絶縁基板1と同じセラミック材料からなるものでも構わない。また、絶縁基板1と同じセラミック材料を主成分として含有しているとともに、絶縁基板1を形成しているセラミック材料の結晶とは異なる大きさの結晶を含むものであってもよい。凸部1cの絶縁基板1に対する付着は、互いに同じセラミック材料からなる凸部1cと絶縁基板1とが互いの界面部分で焼結し合っていることによるものである。そのため、凸部1cは絶縁基板1に対して強固に接合している。   The metal layer 2 is deposited on the first main surface 1a of the insulating substrate 1 by a plating method such as an electroless plating method. In addition, the first main surface 1a of the insulating substrate 1 to which the metal layer 2 is deposited includes the same ceramic material as the ceramic material forming the insulating substrate 1, and the convex portion 1c attached to the insulating substrate 1. Is provided. The convex portion 1 c may be entirely made of the same ceramic material as that of the insulating substrate 1. Moreover, while containing the same ceramic material as the main component as the insulating substrate 1, you may contain the crystal | crystallization of a magnitude | size different from the crystal | crystallization of the ceramic material which forms the insulating substrate 1. FIG. The adhesion of the convex portion 1c to the insulating substrate 1 is due to the fact that the convex portion 1c and the insulating substrate 1 made of the same ceramic material are sintered at the interface portion of each other. Therefore, the convex portion 1 c is firmly bonded to the insulating substrate 1.

凸部1cは、セラミック材料を含むとともに絶縁基板1に界面部分で焼結して付着しているため、絶縁基板1の第1主面1aに対する接合の強度が大きい。また、凸部1cは、絶縁基板1と同じ程度の機械的な強度および硬さを有している。この凸部1cが設けられた絶縁基板1の第1主面1aに金属層2が被着され、凸部1cが金属層2に食い込んでいる。そのため、絶縁基板1の第1主面1aに対する金属層2の機械的な接続の強度が従来よりも向上している。   Since the convex portion 1 c includes a ceramic material and is attached to the insulating substrate 1 by being sintered at the interface portion, the strength of bonding to the first main surface 1 a of the insulating substrate 1 is high. Further, the convex portion 1 c has the same mechanical strength and hardness as the insulating substrate 1. The metal layer 2 is deposited on the first main surface 1 a of the insulating substrate 1 provided with the convex portion 1 c, and the convex portion 1 c bites into the metal layer 2. Therefore, the strength of the mechanical connection of the metal layer 2 to the first main surface 1a of the insulating substrate 1 is improved as compared with the prior art.

中継基板10に対する放熱体3の接合は、例えば中継基板10(絶縁基板1)の第1主面1aに後述するブロック状等の放熱体3の一つの露出面(主面)を押し当てて密着させて行なわれる。この場合、絶縁基板1の第1主面1aに金属層2が設けられているため、実際には放熱体3は金属層2に押し当てられ、金属層2を介して絶縁基板1に接合される。このときに、放熱体3の露出面の凹凸等に応じて金属層2が変形し、密着しやすい。言い換えれば、放熱体3と中継基板10の絶縁基板1とが金属層2を介して互いに圧着されるため、放熱体3と中継基板10との機械的な接続がより容易である。   The heat sink 3 is bonded to the relay substrate 10 by, for example, pressing one exposed surface (main surface) of the heat sink 3 such as a block shape, which will be described later, against the first main surface 1a of the relay substrate 10 (insulating substrate 1). To be done. In this case, since the metal layer 2 is provided on the first main surface 1 a of the insulating substrate 1, the radiator 3 is actually pressed against the metal layer 2 and joined to the insulating substrate 1 via the metal layer 2. The At this time, the metal layer 2 is deformed according to the unevenness of the exposed surface of the heat radiating body 3 and is easily adhered. In other words, since the radiator 3 and the insulating substrate 1 of the relay substrate 10 are pressure-bonded to each other via the metal layer 2, mechanical connection between the radiator 3 and the relay substrate 10 is easier.

すなわち、金属層2を介して絶縁基板1を放熱体3に押し当てて接続することができる。この金属層2は、絶縁基板1に比べて変形しやすいため放熱体3の表面に対して密着しやすい。   That is, the insulating substrate 1 can be pressed against the radiator 3 through the metal layer 2 to be connected. Since the metal layer 2 is more easily deformed than the insulating substrate 1, the metal layer 2 is easily adhered to the surface of the radiator 3.

そのため、絶縁基板1の主面に強固に接合された金属層2が放熱体3の表面に密着し、金属層2を介して絶縁基板1と放熱体3とが効果的に熱的に接続される。したがって、半導体素子等の電子部品4から中継基板10および金属層2を経て、放熱部材、さらに外部への放熱性の高い電子モジュールを容易に製作することが可能な中継基板10を提供することができる。   Therefore, the metal layer 2 firmly bonded to the main surface of the insulating substrate 1 is in close contact with the surface of the radiator 3, and the insulating substrate 1 and the radiator 3 are effectively thermally connected via the metal layer 2. The Accordingly, it is possible to provide a relay substrate 10 that can easily manufacture a heat radiating member and an electronic module having a high heat radiating property from the electronic component 4 such as a semiconductor element through the relay substrate 10 and the metal layer 2. it can.

なお、中継基板10に対する放熱体3の密着性を重視したときには、金属層2は、絶縁基板1の第1主面1aのうち少なくとも放熱体3が接合される領域の全域に被着される。また、絶縁基板1の第1主面1aの全面に被着されていてもよい。また、経済性等を重視して、絶縁基板1の第1主面1aのうち放熱体3が接合される領域に部分的に、金属層2が被着されていてもよい。この場合には、例えば、絶縁基板1の第1主面1aのうち放熱体3が接合される領域の約40%程度以上の範囲で金属層2が被着されていればよい。絶縁基板1の第1主面1aに部分的に金属層2を被着させるときには、例えばマスキング法を併用した無電解めっき法で金属層2を被着させればよい。   When importance is attached to the adhesion of the heat radiating body 3 to the relay substrate 10, the metal layer 2 is attached to at least the entire region of the first main surface 1 a of the insulating substrate 1 where the heat radiating body 3 is joined. Further, the insulating substrate 1 may be attached to the entire surface of the first main surface 1a. Further, in consideration of economy and the like, the metal layer 2 may be partially attached to a region of the first main surface 1a of the insulating substrate 1 to which the radiator 3 is bonded. In this case, for example, the metal layer 2 may be applied in a range of about 40% or more of the region of the first main surface 1a of the insulating substrate 1 to which the radiator 3 is bonded. When the metal layer 2 is partially deposited on the first main surface 1a of the insulating substrate 1, the metal layer 2 may be deposited by, for example, electroless plating using a masking method.

なお、ここでいう「密着性がよい」とは、下記のような状態を意味する。まず、絶縁基板1の凹凸に沿って金属層2が形成されている状態であり、これによって絶縁基板1と金属層2の接触面積が効果的に大きく確保されていることを言う。また、絶縁基板1の凹凸に沿って金属層2が形成されることのアンカー効果により絶縁基板1と金属層2の機械的な接続の強度(接着強度)が大きいことを言う。   Here, “adhesiveness is good” means the following state. First, the metal layer 2 is formed along the unevenness of the insulating substrate 1, which means that a large contact area between the insulating substrate 1 and the metal layer 2 is effectively secured. Further, it means that the strength (adhesive strength) of mechanical connection between the insulating substrate 1 and the metal layer 2 is high due to the anchor effect that the metal layer 2 is formed along the unevenness of the insulating substrate 1.

絶縁基板1の第1主面1aに凸部1cを設けるには、例えば次のようにすればよい。すなわち、絶縁基板1となるセラミックグリーンシートについて、その露出面(第1主面1aとなる面)にセラミックグリーンシートと同様の成分を含むセラミック材料(未焼成のもの)の微粒子を付着させ、これらを同時焼成する。これによって微粒子が凸部1cとなって絶縁基板1の第1主面1aに付着して設けられる。   In order to provide the convex portion 1c on the first main surface 1a of the insulating substrate 1, for example, the following may be performed. That is, with respect to the ceramic green sheet to be the insulating substrate 1, fine particles of a ceramic material (unfired) containing the same components as the ceramic green sheet are attached to the exposed surface (surface to be the first main surface 1a). Are fired simultaneously. As a result, the fine particles become convex portions 1 c and are attached to the first main surface 1 a of the insulating substrate 1.

なお、焼成後の絶縁基板1の表面の異物等の除去のためにブラスト処理等の表面処理を施す際には、上記の凸部1cまで除去されるということを抑制するために、比較的穏やかな表面処理を施すようにすればよい。   In addition, when performing surface treatment such as blasting to remove foreign matters on the surface of the insulating substrate 1 after firing, it is relatively gentle to suppress the removal of the convex portions 1c. The surface treatment may be performed.

また、金属層2の形成方法としてめっき法を用いた場合には、次のような点で有利である。すなわち、めっき法の場合には、金属層2の形成温度が室温に近く、絶縁基板1の第1主面1aに直接に金属層2(めっき被膜)を析出させて形成することができる。このため、絶縁基板1と金属層2との間に隙間ができにくく、両者の接触面積をより高くすることが容易である。   In addition, when a plating method is used as a method for forming the metal layer 2, the following points are advantageous. That is, in the case of the plating method, the formation temperature of the metal layer 2 is close to room temperature, and the metal layer 2 (plating film) can be deposited directly on the first main surface 1 a of the insulating substrate 1. For this reason, it is difficult to make a gap between the insulating substrate 1 and the metal layer 2, and it is easy to increase the contact area between the two.

また、金属層2を形成する金属材料は、例えば、銅、ニッケル、コバルト、銀、金、パラジウム等である。金属層2は、銅のように、熱伝導率の高い金属材料からなるものであれば、中継基板10と放熱体3との間の熱伝導率を高くする上で有利である。   Moreover, the metal material which forms the metal layer 2 is copper, nickel, cobalt, silver, gold | metal | money, palladium etc., for example. If the metal layer 2 is made of a metal material having a high thermal conductivity such as copper, it is advantageous in increasing the thermal conductivity between the relay substrate 10 and the radiator 3.

金属層2は、めっき法以外では、密着金属層のない薄膜法や、接合層のないメタライズ法(ナノ金属粒子による低温焼結等)でもよい。この場合には300℃程度の温度で金属層2
を形成することができる。
The metal layer 2 may be a thin film method without an adhesive metal layer or a metallization method without a bonding layer (low temperature sintering with nano metal particles, etc.) other than the plating method. In this case, the metal layer 2 is heated at a temperature of about 300 ° C.
Can be formed.

なお、金属層2について、チタン等の活性金属材料を含むものであっても良い。金属層
2がチタン等の活性金属材料を含む場合には金属層2の絶縁基板1に対する接合の強度の点では有利である。ただし、チタン等は熱伝導率が比較的小さい(Tiの熱伝導率:17W
/m/℃)ので、中継基板10と放熱体3との間の熱伝導率の点では不利になる。したがって、放熱性をより重視するときには、金属層2は、上記のように銅等からなり、チタン等の活性金属材料を含まないものである方がよい。
Note that the metal layer 2 may include an active metal material such as titanium. When the metal layer 2 contains an active metal material such as titanium, it is advantageous in terms of the strength of bonding of the metal layer 2 to the insulating substrate 1. However, titanium has a relatively low thermal conductivity (Ti thermal conductivity: 17 W
/ M / ° C.), which is disadvantageous in terms of the thermal conductivity between the relay substrate 10 and the radiator 3. Therefore, when the heat radiation is more important, the metal layer 2 is preferably made of copper or the like as described above and does not contain an active metal material such as titanium.

すなわち、金属層2は、例えば、電子モジュールにおける放熱性の観点で、めっき法で絶縁基板1の第1主面1aに直接に形成された銅または銀等の金属材料(活性金属材料を含まないもの)からなるものである。この場合、第1主面1aに上記のような凸部1cが設けられているため、めっき法によって、セラミック材料の表面(絶縁基板1の第1主面1a)に直接に、機械的な接続強度の高い金属層2を被着させることができる。   That is, the metal layer 2 is, for example, from the viewpoint of heat dissipation in an electronic module, a metal material (such as copper or silver) formed directly on the first main surface 1a of the insulating substrate 1 by a plating method (not including an active metal material). Stuff). In this case, since the convex part 1c as described above is provided on the first main surface 1a, mechanical connection is directly made to the surface of the ceramic material (first main surface 1a of the insulating substrate 1) by plating. A high-strength metal layer 2 can be deposited.

また、金属層2を形成している金属材料は、上記のような熱伝導率に加えて、放熱体3との機械的な接続の強度および経済性等も考慮すれば、銅が選択される。なお、金属層2が銅からなる場合には、次のような効果も得られる。すなわち、この場合には、放熱体3との機械的な接続の強度が、金属層2を形成している銅と、放熱体3(詳細は後述)を形成しているアルミニウム等の金属材料との合金化が容易であることによって、放熱体3との機械的な接続の強度をさらに向上させることが可能となる。つまり、銅−アルミニウムの合金化によって金属層2を放熱体3に対して、より強固に接続することが可能となる。   In addition to the thermal conductivity as described above, copper is selected as the metal material forming the metal layer 2 in consideration of the strength and economics of mechanical connection with the radiator 3. . In addition, when the metal layer 2 consists of copper, the following effects are also acquired. That is, in this case, the mechanical connection strength with the radiator 3 is such that copper forming the metal layer 2 and a metal material such as aluminum forming the radiator 3 (details will be described later) It is possible to further improve the strength of the mechanical connection with the heat dissipating body 3 by easy alloying. That is, the metal layer 2 can be more firmly connected to the heat radiating body 3 by alloying copper-aluminum.

また、絶縁基板1は、窒化ケイ素質セラミックスを主成分として約80質量%以上含有するものであれば、次のような点で有利である。すなわち、この場合には窒化ケイ素質セラミックスの物性として靭性が高いため、絶縁基板1としての靭性も高くすることができる。そのため、絶縁基板1の欠け等の機械的な破壊の可能性がより効果的に低減される。また、窒化ケイ素質セラミックスの結晶が柱状(棒状結晶)であり、これが絶縁基板1の第1主面1aに露出している。そのため、棒状結晶が金属層2内に入り込むことによるアンカー効果を得ることもでき、金属層2の絶縁基板1に対する被着の強度の点でも有利である。   Moreover, if the insulating substrate 1 contains about 80% by mass or more of silicon nitride ceramic as a main component, it is advantageous in the following points. That is, in this case, the toughness as the insulating substrate 1 can be increased because the silicon nitride ceramic has high toughness as a physical property. Therefore, the possibility of mechanical destruction such as chipping of the insulating substrate 1 is more effectively reduced. The silicon nitride ceramic crystals are columnar (rod-like crystals), which are exposed on the first main surface 1 a of the insulating substrate 1. Therefore, it is possible to obtain an anchor effect due to the rod-like crystal entering the metal layer 2, which is advantageous in terms of the strength of deposition of the metal layer 2 on the insulating substrate 1.

放熱体3は、例えば前述したようにアルミニウム等の熱伝導率が比較的大きい金属材料によって形成されている。放熱体3は、中継基板10(実際には絶縁基板1の第1主面1aに被着された金属層2)に押し当てられて接合される平坦な露出面を有している。すなわち、放熱体3は、例えば、中継基板10に押し当てられて接合される主面を有するブロック状の部分を含んでいる。   The radiator 3 is made of a metal material having a relatively high thermal conductivity such as aluminum as described above. The radiator 3 has a flat exposed surface that is pressed against and joined to the relay substrate 10 (actually, the metal layer 2 deposited on the first main surface 1a of the insulating substrate 1). That is, the radiator 3 includes, for example, a block-like portion having a main surface that is pressed against and joined to the relay substrate 10.

また、放熱体3は、上記の主面と反対側等の部分に、外部に対する放熱性を向上させるための放熱フィン等の構造(図示せず)を有していてもよい。また、上記のブロック状の部分等に水冷用の流路を有するものであってもよい。   Moreover, the heat radiator 3 may have a structure (not shown) such as a heat radiating fin for improving the heat radiating property with respect to the outside, on the opposite side to the main surface. Moreover, you may have a flow path for water cooling in said block-shaped part.

電子部品4が搭載される金属板5は、例えば放熱部材と同様の金属材料からなる平板状の部材である。金属板5の一方の主面上に電子部品4が搭載され、他方の主面が中継基板10に接合される。この場合、金属板5は、中継基板10の絶縁基板1のうち第1主面1aと反対側の第2主面1bに配置され、第2主面1bに接合される。   The metal plate 5 on which the electronic component 4 is mounted is a flat plate member made of, for example, the same metal material as the heat dissipation member. The electronic component 4 is mounted on one main surface of the metal plate 5, and the other main surface is bonded to the relay substrate 10. In this case, the metal plate 5 is disposed on the second main surface 1b opposite to the first main surface 1a in the insulating substrate 1 of the relay substrate 10, and is joined to the second main surface 1b.

金属板5は、電子部品4を搭載して固定するための部材として機能する。また、金属板5は、電子部品4の作動に伴って発生する熱を外部に放散するための伝熱路の一部(いわゆるヒートスプレッダ等)として機能することもできる。   The metal plate 5 functions as a member for mounting and fixing the electronic component 4. The metal plate 5 can also function as a part of a heat transfer path (so-called heat spreader or the like) for dissipating heat generated with the operation of the electronic component 4 to the outside.

この金属板5上に電子部品4が搭載される。具体的には、電子部品4は、例えば低融点ろう材等の接続材(図示せず)によって、金属板5の上記他方の主面に接合される。電子
部品4としては、トランジスタ,CPU(Central Processing Unit)用のLSI(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
素子が挙げられる。低融点ろう材は、例えば、スズ−銀またはスズ−鉛等の半田である。
An electronic component 4 is mounted on the metal plate 5. Specifically, the electronic component 4 is joined to the other main surface of the metal plate 5 by a connecting material (not shown) such as a low melting point brazing material. As the electronic component 4, an LSI (Large LSI) for a transistor, a CPU (Central Processing Unit)
A semiconductor element such as a scale integrated circuit (IGBT), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or a metal oxide semiconductor-field effect transistor (MOS-FET) can be used. The low melting point brazing material is, for example, solder such as tin-silver or tin-lead.

前述したように、上記構成の中継基板10と、その中継基板10の第1主面1aと反対側の第2主面1bに配置された金属板5と、金属板5を介して中継基板10の第2主面1b上に配置された電子部品4と、中継基板10の第1主面1aに金属層2を介して接合された放熱体3とによって、実施形態の電子装置20が基本的に形成されている。   As described above, the relay substrate 10 having the above configuration, the metal plate 5 disposed on the second main surface 1b opposite to the first main surface 1a of the relay substrate 10, and the relay substrate 10 via the metal plate 5 are provided. The electronic device 20 according to the embodiment is basically composed of the electronic component 4 arranged on the second main surface 1b of the heat sink and the radiator 3 bonded to the first main surface 1a of the relay substrate 10 via the metal layer 2. Is formed.

このような電子装置20によれば、上記構成の中継基板10を含んでいることから、外部への放熱性の高い電子装置20を提供することができる。   According to such an electronic device 20, since the relay board 10 having the above configuration is included, it is possible to provide the electronic device 20 having high heat dissipation to the outside.

実施形態の電子装置20においては、例えば前述したように、金属層2と放熱体3とが互いに界面部分において合金化していてもよい。すなわち、銅からなる金属層2と、アルミニウムからなる放熱体3との界面部分に銅とアルミニウムとの合金層が形成されていてもよい。なお、この場合に、脆い金属間化合物が熱伝導を阻害する可能性を低減するためには、金属層2の厚みを0.2〜1μmとして、金属間化合物層が厚くならないようにすれば
よい。また、金属層2と放熱体3とを不活性雰囲気中で最初に密着させ加熱することで金属層2と放熱体3の合金層をあらかじめ形成させ、中継基板10と一体化した放熱板として電子装置20に使用するようにしてもよい。この場合には、金属層2と放熱体3との接続部分の経時変化を抑えることができるようになることで、電子装置20の放熱特性がさらに安定化する。
In the electronic device 20 of the embodiment, for example, as described above, the metal layer 2 and the heat radiating body 3 may be alloyed with each other at the interface portion. That is, an alloy layer of copper and aluminum may be formed at the interface portion between the metal layer 2 made of copper and the radiator 3 made of aluminum. In this case, in order to reduce the possibility that a brittle intermetallic compound inhibits heat conduction, the thickness of the metal layer 2 may be set to 0.2 to 1 μm so that the intermetallic compound layer does not become thick. Also, the metal layer 2 and the radiator 3 are first brought into close contact with each other in an inert atmosphere and heated, so that an alloy layer of the metal layer 2 and the radiator 3 is formed in advance, and a heat sink integrated with the relay substrate 10 is formed as an electron. You may make it use for the apparatus 20. FIG. In this case, it is possible to suppress the change with time of the connection portion between the metal layer 2 and the heat radiating body 3, thereby further stabilizing the heat dissipation characteristics of the electronic device 20.

実施形態の電子装置20は、例えば図1に示す例のように、さらにリード6、ボンディングワイヤ7およびモールド樹脂8等を有していてもよい。   The electronic device 20 according to the embodiment may further include a lead 6, a bonding wire 7, a mold resin 8, and the like as in the example shown in FIG.

リード6は、金属板5よりも外側に水平方向に、電子部品4から外側に向かうように配置されている帯状の金属材料である。このリード6は、電子部品4を外部電気回路に電気的に接続するための導電路を形成する端子として機能する。リード6は、その端部が金属板5に直接に接続されているものでもよい。言い換えれば、リード6は、金属板5と一体化されたものを含んでいてもよい。   The lead 6 is a strip-shaped metal material that is disposed so as to extend outward from the electronic component 4 in the horizontal direction outside the metal plate 5. The lead 6 functions as a terminal that forms a conductive path for electrically connecting the electronic component 4 to an external electric circuit. The end of the lead 6 may be directly connected to the metal plate 5. In other words, the lead 6 may include one integrated with the metal plate 5.

実施形態の電子装置20において、リード6のうち電子部品4に近い方の一端部に電子部品4がボンディングワイヤ7によって電気的に接続されている。リード6の一端部と反対側の他端部が外部電気回路にはんだ等の導電性接続材を介して電気的に接続されれば、電子部品4と外部電気回路とが互いに電気的に接続される。   In the electronic device 20 of the embodiment, the electronic component 4 is electrically connected to one end of the lead 6 that is closer to the electronic component 4 by the bonding wire 7. If the other end portion opposite to the one end portion of the lead 6 is electrically connected to the external electric circuit via a conductive connecting material such as solder, the electronic component 4 and the external electric circuit are electrically connected to each other. The

モールド樹脂8は、金属板5および電子部品4を覆うようにして絶縁基板1の第2主面1b上に設けられている。モールド樹脂8は、例えば電子部品4を外気から保護するための部材であり、エポキシ樹脂等の樹脂材料によって形成されている。   The mold resin 8 is provided on the second main surface 1 b of the insulating substrate 1 so as to cover the metal plate 5 and the electronic component 4. The mold resin 8 is a member for protecting the electronic component 4 from the outside air, for example, and is formed of a resin material such as an epoxy resin.

なお、実施形態の電子装置20において、絶縁基板1の第2主面1bにも、第1主面1aと同様の金属層(図示せず)が被着されていてもよい。また、この場合には、第2主面1bにも第1主面1aと同様の凸部1cが設けられていれば、その金属層の第2主面1bに対する被着の強度が効果的に向上し得る。   In the electronic device 20 of the embodiment, a metal layer (not shown) similar to the first main surface 1a may be deposited on the second main surface 1b of the insulating substrate 1 as well. In this case, if the second main surface 1b is also provided with a convex portion 1c similar to the first main surface 1a, the strength of the adhesion of the metal layer to the second main surface 1b is effectively increased. It can improve.

また、実施形態の中継基板10および電子装置20について、凸部1cが、絶縁基板1を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料からなるとともに、そのセラミック材料の結晶が、凸部1cにおいて絶縁基板1よりも小さいものであってもよい。   In the relay substrate 10 and the electronic device 20 of the embodiment, the convex portion 1c is made of the same ceramic material as the ceramic material forming the insulating substrate 1, and the crystal of the ceramic material is the insulating substrate in the convex portion 1c. It may be smaller than 1.

この場合には、凸部1cとなる粒子のセラミック材料の結晶のサイズが比較的小さいため、焼成時に少量のガラス等の液相成分が絶縁基板1上にあれば、その液相成分が絶縁基板1本体(上面)に接する凸部1cとなる粒子の間に入り込みやすい。これによって、その粒子が絶縁基板1表面に焼結して付着することがより容易になる。そのため、凸部1cの絶縁基板1に対する接合がより強くなる。なお、セラミック材料の結晶が凸部1cの方が絶縁基板1より小さくなるようにするには、例えば、凸部1cのセラミック主原料の純度を絶縁基板1より高めておけばよい。これにより、凸部1cの粒子が焼結しにくくなり、凸部1cにおいて絶縁基板1よりも結晶成長速度が遅くなり、凸部1cにおけるセラミック材料の結晶が比較的小さくなる。なお、セラミック材料の結晶の大きさは、電子顕微鏡を用いた観察時の複数の結晶の大きさの算術平均である。   In this case, since the size of the crystal of the ceramic material of the particles that become the convex portions 1c is relatively small, if a liquid phase component such as a small amount of glass is present on the insulating substrate 1 during firing, the liquid phase component is the insulating substrate. It is easy to enter between the particles that become the convex portions 1c in contact with one body (upper surface). This makes it easier for the particles to sinter and adhere to the surface of the insulating substrate 1. Therefore, the bonding of the convex portion 1c to the insulating substrate 1 becomes stronger. In order to make the crystal of the ceramic material smaller in the convex portion 1 c than in the insulating substrate 1, for example, the purity of the ceramic main material of the convex portion 1 c may be higher than that of the insulating substrate 1. As a result, the particles of the convex portion 1c are difficult to sinter, the crystal growth rate in the convex portion 1c is slower than that of the insulating substrate 1, and the crystal of the ceramic material in the convex portion 1c becomes relatively small. The crystal size of the ceramic material is an arithmetic average of the sizes of a plurality of crystals at the time of observation using an electron microscope.

一例を挙げれば、絶縁基板1および凸部1cがともに窒化ケイ素質セラミックスからなる場合には、窒化ケイ素の柱状の結晶(粒子)の結晶サイズが凸部1cにおいて比較的小さい。これによって、絶縁基板1の結晶の粒界成分が凸部1cの窒化ケイ素粒子界面に入り込み付着し、凸部1cが絶縁基板1により強固に接合される。そのため、凸部1cによるアンカー効果がより効果的になり、金属層2の基板への密着性がより高くなる。   For example, when both the insulating substrate 1 and the convex portion 1c are made of silicon nitride ceramics, the crystal size of the columnar crystal (particle) of silicon nitride is relatively small in the convex portion 1c. As a result, the grain boundary component of the crystal of the insulating substrate 1 enters and adheres to the silicon nitride particle interface of the convex portion 1 c, and the convex portion 1 c is firmly bonded to the insulating substrate 1. Therefore, the anchor effect by the convex part 1c becomes more effective, and the adhesiveness to the board | substrate of the metal layer 2 becomes higher.

また、実施形態の中継基板10および電子装置20について、凸部1cの表面粗さが、絶縁基板1の第1主面1aにおける表面粗さよりも小さいものであってもよい。   In the relay substrate 10 and the electronic device 20 according to the embodiment, the surface roughness of the convex portion 1 c may be smaller than the surface roughness of the first main surface 1 a of the insulating substrate 1.

この場合には、突起部の表面粗さが小さいことで、次のような効果を得ることができる。すなわち、凸部1cを含む絶縁基板1の第1主面1aにめっき法で金属層2を被着させるときに、表面粗さが比較的小さく、より滑らかな凸部1cの表面への金属層2(めっき被膜)のつき回り性が向上する。そのため、比較的小さい被めっき面である凸部1cの表面にもより容易に金属層2を被着させることができる。   In this case, the following effects can be obtained because the surface roughness of the protrusions is small. That is, when the metal layer 2 is deposited on the first main surface 1a of the insulating substrate 1 including the convex portion 1c by plating, the metal layer on the surface of the convex portion 1c having a relatively small surface roughness and a smoother surface. The throwing power of 2 (plating film) is improved. Therefore, the metal layer 2 can be more easily deposited on the surface of the convex portion 1c, which is a relatively small surface to be plated.

したがって、この場合には、凸部1cを含めた絶縁基板1の第1主面1aに対する、金属層2としてのめっき被膜の均一性等がさらに向上した中継基板10および電子装置20を提供することができる。なお、絶縁基板1の第1主面1aおよび凸部1cの表面粗さは、算術平均粗さであり、原子間力顕微鏡法等の方法で測定することができる。   Therefore, in this case, it is possible to provide the relay substrate 10 and the electronic device 20 in which the uniformity of the plating film as the metal layer 2 with respect to the first main surface 1a of the insulating substrate 1 including the convex portion 1c is further improved. Can do. In addition, the surface roughness of the 1st main surface 1a of the insulated substrate 1 and the convex part 1c is arithmetic mean roughness, and can be measured by methods, such as atomic force microscopy.

また、実施形態の中継基板10および電子装置20について、凸部1cの表面粗さが、凸部1cの上面部分よりも側面部分において大きいものであってもよい。なお、図2の例では凸部1cが下方向に突出した状態で示しているため、図2の凸部1cの下側の先端面が、上記の凸部1cの上面に相当する。   In the relay substrate 10 and the electronic device 20 according to the embodiment, the surface roughness of the convex portion 1c may be larger in the side surface portion than in the upper surface portion of the convex portion 1c. In the example of FIG. 2, since the convex portion 1c protrudes downward, the lower end surface of the convex portion 1c in FIG. 2 corresponds to the upper surface of the convex portion 1c.

この場合には、金属層2と凸部1cの側面のアンカー効果が高まるために基板と金属層2の密着性がより向上する。つまり、金属層2が凸部1cおよび絶縁基板1の第1主面1aから剥がれようとする方向(上下方向)に対して交差する方向において凸部1cと金属層2とのアンカー効果がより高い。したがって、金属層2に対する凸部1cのアンカー効果がより高く、金属層2の絶縁基板1に対する被着の強度の向上に対してより有利である。   In this case, since the anchor effect of the side surface of the metal layer 2 and the convex part 1c increases, the adhesiveness of a board | substrate and the metal layer 2 improves more. That is, the anchor effect of the convex part 1c and the metal layer 2 is higher in the direction intersecting with the direction (vertical direction) in which the metal layer 2 is about to peel from the convex part 1c and the first main surface 1a of the insulating substrate 1. . Therefore, the anchor effect of the convex part 1c with respect to the metal layer 2 is higher, and it is more advantageous for improving the strength of the adhesion of the metal layer 2 to the insulating substrate 1.

また、凸部1cの上面部分では表面粗さが比較的小さいため、凸部1cに対する金属層2としてのめっき被膜のつき回り性も良好に確保することができる。   Moreover, since the surface roughness is comparatively small in the upper surface part of the convex part 1c, the throwing power of the plating film as the metal layer 2 with respect to the convex part 1c can also be ensured favorable.

なお、凸部1cの表面粗さが、絶縁基板1の第1主面1aにおける表面粗さよりも小さいものであり、かつ凸部1cの表面粗さが、凸部1cの上面部分よりも側面部分において大きいものであるときには、表面粗さの大きさが、第1主面1a>凸部1cの側面>凸部
1cの上面、の関係を満たすように設定されていればよい。
In addition, the surface roughness of the convex portion 1c is smaller than the surface roughness of the first main surface 1a of the insulating substrate 1, and the surface roughness of the convex portion 1c is a side surface portion rather than the upper surface portion of the convex portion 1c. If the surface roughness is large, the surface roughness may be set so as to satisfy the relationship of the first main surface 1a> the side surface of the convex portion 1c> the upper surface of the convex portion 1c.

また、実施形態の中継基板10および電子装置20について、凸部1cの高さが金属層2の厚みよりも大きく、凸部1cが設けられた部分において金属層2が凸状になっているものであってもよい。凸部1cの高さは、凸部1cを含む中継基板10の断面を金属顕微鏡または電子顕微鏡等による観察時に、スケールによって測定することができる。   Further, in the relay substrate 10 and the electronic device 20 of the embodiment, the height of the convex portion 1c is larger than the thickness of the metal layer 2, and the metal layer 2 is convex in the portion where the convex portion 1c is provided. It may be. The height of the convex portion 1c can be measured by a scale when the cross section of the relay substrate 10 including the convex portion 1c is observed with a metal microscope or an electron microscope.

この場合には、金属層2が凸状の部分を含んでいるため、その凸状の部分によって、金属層2の放熱板に対するアンカー効果、および放熱性の向上の効果を得ることもできる。すなわち、金属層2の中継基板10と反対側の表面に放熱体3(または必要に応じて金属板5)が圧着等で接続されるときに、金属層2の凸状になっている部分が放熱体3に食い込むことで互いに密着性が向上し、また機械的な接合の強度がさらに向上する。これによって、金属層2が放熱体3のアルミニウム等の材料により効果的に密着して、熱伝導率が高まる。   In this case, since the metal layer 2 includes a convex portion, the convex portion can provide an anchor effect of the metal layer 2 on the heat sink and an effect of improving heat dissipation. That is, when the radiator 3 (or the metal plate 5 if necessary) is connected to the surface of the metal layer 2 opposite to the relay substrate 10 by pressure bonding or the like, the protruding portion of the metal layer 2 is formed. By biting into the heat dissipating body 3, the adhesion is improved and the strength of mechanical joining is further improved. As a result, the metal layer 2 is effectively adhered to the material of the radiator 3 such as aluminum, and the thermal conductivity is increased.

なお、上記の各例において、凸部1cの高さは、例えば約16〜90μm程度であり、金属層2の厚みは、例えば約0.1〜20μm程度である。この凸部1cの高さは、より有効なア
ンカー効果とともに形成の容易さ(つまり中継基板10および電子装置20としての生産性等)等も考慮したときには、約38〜70μm程度に設定されていればよい。
In each of the above examples, the height of the convex portion 1c is, for example, about 16 to 90 μm, and the thickness of the metal layer 2 is, for example, about 0.1 to 20 μm. The height of the convex portion 1c is set to about 38 to 70 μm in consideration of a more effective anchor effect and ease of formation (that is, productivity as the relay substrate 10 and the electronic device 20). That's fine.

また、凸部1cの高さが金属層2の厚みよりも大きく、凸部1cが設けられた部分において金属層2が凸状になっているときには、例えば、凸部1cの高さが約38〜70μm程度に設定され、金属層2の厚みが例えば約0.2〜1μm程度に設定されていればよい。   Further, when the height of the convex portion 1c is larger than the thickness of the metal layer 2 and the metal layer 2 is convex in the portion where the convex portion 1c is provided, for example, the height of the convex portion 1c is about 38. The thickness of the metal layer 2 should just be set to about 0.2-1 micrometer, for example.

また、平面視における凸部1cの大きさ(直径)は、例えば約10〜100μm程度である
。凸部1cは、絶縁基板1の第1主面1aのうち少なくとも金属層2が被着される部分において偏りなく配置されていれば、金属層2の絶縁基板1に対する被着の強度を向上させる効果を偏りなく得ることができる。この場合、第1主面1aにおける凸部1cの配置の密度は、例えば単位面積として1mmあたりに、上記の大きさの凸部1cが約1〜15個配置されている程度であればよい。凸部1cが1mmあたりに6〜10個配置されていれば被着強度の偏りが更に小さくなる。この凸部1cの平面視における大きさおよび配置の密度は、例えば走査型等の電子顕微鏡を用いた観察によって知ることができる。
Further, the size (diameter) of the convex portion 1c in plan view is, for example, about 10 to 100 μm. The convex portion 1c improves the strength of deposition of the metal layer 2 on the insulating substrate 1 as long as the convex portion 1c is arranged at least in the portion of the first main surface 1a of the insulating substrate 1 where the metal layer 2 is deposited. The effect can be obtained without bias. In this case, the density of the projections 1c on the first main surface 1a may be such that, for example, about 1 to 15 projections 1c having the above-mentioned size are arranged per 1 mm 2 as a unit area. . If 6 to 10 convex portions 1c are arranged per 1 mm 2 , the unevenness of the deposition strength is further reduced. The size and arrangement density of the projections 1c in plan view can be known by observation using, for example, a scanning electron microscope.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、凸部1cの縦断面視における形状は、図2の例では先端(下端)が丸められた三角形状(V字状またはU字状等)であるが、これに限らず、円弧状、楕円弧状または四角形状等でもよく、これらを組み合わせた形状でもよく、不定形状でもよい。凸部1cの形状は、例えば、凸部1cとなる微粒子の形状によって調整することができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible if it is in the range of the summary of this invention. For example, the shape of the convex portion 1c in a longitudinal sectional view is a triangular shape (V-shaped or U-shaped) with a rounded tip (lower end) in the example of FIG. An elliptical arc shape, a quadrangular shape, etc. may be sufficient, the shape which combined these may be sufficient, and an indefinite shape may be sufficient. The shape of the convex portion 1c can be adjusted by, for example, the shape of the fine particles that become the convex portion 1c.

また、凸部1cは、上面部分(図2の例では下側の先端部分)が側面よりも外側に張り出しているような形状(いわゆるネイルヘッド状の部分を有する形状)であってもよい。この場合には、凸部1cの金属層2に対するアンカー効果の向上、および金属層2と絶縁基板1との密着性の向上等による伝熱性の向上等においてより有効である。このような形状の凸部1cは、例えば、前述した、焼成後の絶縁基板1の表面に施すジェットスクラブ等の処理条件(ブラスト圧および角度等)を適宜調整して、凸部1cとなる微粒子の側面部分が上面部分よりも大きく研削されるようにすればよい。   Further, the convex portion 1c may have a shape (a shape having a so-called nail head-like portion) in which an upper surface portion (a lower tip portion in the example of FIG. 2) projects outward from the side surface. In this case, it is more effective in improving the anchor effect of the convex portion 1c with respect to the metal layer 2 and improving the heat transfer property by improving the adhesion between the metal layer 2 and the insulating substrate 1. The convex portion 1c having such a shape is, for example, a fine particle that becomes the convex portion 1c by appropriately adjusting the processing conditions (blast pressure, angle, etc.) such as jet scrub applied to the surface of the insulating substrate 1 after firing as described above. What is necessary is just to make it grind larger than the upper surface part.

1・・・・絶縁基板
1a・・・・第1主面1a
1b・・・・第2主面
1c・・・・凸部
2・・・・金属層
3・・・・放熱体
4・・・・電子部品
5・・・・金属板
6・・・・リード
7・・・・ボンディングワイヤ
8・・・・モールド樹脂
10・・・・中継基板
20・・・・電子装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 1a ... 1st main surface 1a
1b... 2nd main surface 1c... Projection 2... Metal layer 3 ... Radiator 4 ... Electronic component 5 ... Metal plate 6 ... Lead 7 ... Bonding wire 8 ... Mold resin
10 ... Relay board
20 ... Electronic devices

Claims (6)

セラミック材料により形成されており、第1主面を有する絶縁基板と、
該絶縁基板の前記第1主面に被着された金属層とを備えており、
前記絶縁基板の前記第1主面に、前記絶縁基板を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料を含むとともに、前記絶縁基板に付着した凸部が設けられており、
前記凸部が前記絶縁基板を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料からなるとともに、該セラミック材料の結晶が、前記凸部において前記絶縁基板よりも小さいことを特徴とする中継基板。
An insulating substrate made of a ceramic material and having a first main surface;
A metal layer deposited on the first main surface of the insulating substrate,
The first main surface of the insulating substrate includes a ceramic material that is the same as the ceramic material forming the insulating substrate, and is provided with a protrusion attached to the insulating substrate ,
The relay substrate , wherein the convex portion is made of the same ceramic material as the ceramic material forming the insulating substrate, and the crystal of the ceramic material is smaller than the insulating substrate in the convex portion .
セラミック材料により形成されており、第1主面を有する絶縁基板と、An insulating substrate made of a ceramic material and having a first main surface;
該絶縁基板の前記第1主面に被着された金属層とを備えており、A metal layer deposited on the first main surface of the insulating substrate,
前記絶縁基板の前記第1主面に、前記絶縁基板を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料を含むとともに、前記絶縁基板に付着した凸部が設けられており、The first main surface of the insulating substrate includes a ceramic material that is the same as the ceramic material forming the insulating substrate, and is provided with a protrusion attached to the insulating substrate,
前記凸部の表面粗さが、前記絶縁基板の前記第1主面における表面粗さよりも小さいことを特徴とする中継基板。The relay substrate, wherein the surface roughness of the convex portion is smaller than the surface roughness of the first main surface of the insulating substrate.
前記凸部の表面粗さが、前記絶縁基板の前記第1主面における表面粗さよりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の中継基板。 Relay substrate according to claim 1, wherein the surface roughness of the convex portion, characterized in that less than the surface roughness of the first main surface of the insulating substrate. 前記凸部の表面粗さが、該凸部の上面部分よりも側面部分において大きいことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の中継基板。 The relay substrate according to claim 2 or 3 , wherein a surface roughness of the convex portion is larger in a side surface portion than an upper surface portion of the convex portion. 前記凸部の高さが前記金属層の厚みよりも大きく、前記凸部が設けられた部分において前記金属層が凸状になっていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の中継基板。 The height of the said convex part is larger than the thickness of the said metal layer, The said metal layer is convex in the part in which the said convex part was provided, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Relay board described in 1. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の中継基板と、
該中継基板の前記第1主面と反対側の第2主面に配置された金属板と、
該金属板を介して前記中継基板の前記第2主面上に配置された電子部品と、
前記中継基板の前記第1主面に前記金属層を介して接合された放熱体とを備えることを特徴とする電子装置。
The relay substrate according to any one of claims 1 to 5 ,
A metal plate disposed on a second main surface opposite to the first main surface of the relay substrate;
An electronic component disposed on the second main surface of the relay board via the metal plate;
An electronic device comprising: a heat radiator joined to the first main surface of the relay substrate via the metal layer.
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