JP6560121B2 - セラミック回路基板及び電子デバイス - Google Patents
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Description
t2<ta<t1
であってもよい。
(A−1) D2y=L1y、D2x=L1x
(A−2) D2y>L1y、D2x=L1x
(A−3) D2y<L1y、D2x=L1x
(A−4) D2y=L1y、D2x>L1x
(A−5) D2y>L1y、D2x>L1x
(A−6) D2y<L1y、D2x>L1x
(A−7) D2y=L1y、D2x<L1x
(A−8) D2y>L1y、D2x<L1x
(A−9) D2y<L1y、D2x<L1x
ta≒tb
t2<ta<t1
となっている。
Di2y<L1y
Di2x<L1x
である。
(B−1) D2ey=L1y、D2ex=L1x
(B−2) D2ey>L1y、D2ex=L1x
(B−3) D2ey<L1y、D2ex=L1x
(B−4) D2ey=L1y、D2ex>L1x
(B−5) D2ey>L1y、D2ex>L1x
(B−6) D2ey<L1y、D2ex>L1x
(B−7) D2ey=L1y、D2ex<L1x
(B−8) D2ey>L1y、D2ex<L1x
(B−9) D2ey<L1y、D2ex<L1x
実施例1〜5、比較例1及び2について、接合層24及びセラミック基板12へのクラックの有無を評価した。評価結果を後述する表1に示す。
実施例1に係る評価サンプルのセラミック回路基板は、図11A及び図11Bに示す第2セラミック回路基板10Bと同様の構成を有する。すなわち、環状の部材18を使用した(表1において「(環状)」と表記した)。
実施例2に係る評価サンプルのセラミック回路基板は、図14A及び図14Bに示すセラミック回路基板10Bcと同様の構成を有する。すなわち、4つの部材18を第1金属板14の表面14aの外周14cに沿って配列接合した点(表1において「(分割1)」と表記した)以外は、実施例1と同様にして実施例2に係る10個の評価サンプルを作製した。
実施例3に係る評価サンプルのセラミック回路基板は、図16A及び図16Bに示すセラミック回路基板10Beと同様の構成を有する。すなわち、直線状に延びる2つの部材18をそれぞれ線対称の位置に接合した点(表1において「(分割2)」と表記した)以外は、実施例1と同様にして実施例3に係る10個の評価サンプルを作製した。
実施例4に係る評価サンプルのセラミック回路基板は、図1A及び図1Bに示す第1セラミック回路基板10Aと同様の構成を有する。すなわち、第1金属板14の表面14aの外周部分をエッチングして、環状の窪み20を形成し、窪み20に環状の部材18を埋め込み接合した点(表1において「(埋込)」と表記した)以外は、実施例1と同様にして実施例4に係る10個の評価サンプルを作製した。
実施例5に係る評価サンプルのセラミック回路基板は、図18A及び図18Bに示すセラミック回路基板10Bfと同様の構成を有する。すなわち、セラミック基板12の裏面12bに第2金属板16を接合しなかった点以外は、実施例1と同様にして実施例5に係る10個の評価サンプルを作製した。
比較例1に係る評価サンプルのセラミック回路基板は、図20に示すセラミック回路基板100と同様の構成を有する。すなわち、第1金属板104に部材18を接合せず、第1金属板104及び第2金属板106の厚みを共に2mmとした点以外は、実施例1と同様にして比較例1に係る10個の評価サンプルを作製した。
比較例2に係る評価サンプルは、第1金属板104に部材18を接合せず、第1金属板104の厚みを2mm、第2金属板106の厚みを0.1mmとした点以外は、実施例1と同様にして比較例2に係る10個の評価サンプルを作製した。
先ず、評価方法として、温度=−40℃〜125℃の熱サイクル試験を実施した。サイクル数=100サイクルとし、1サイクル当たり、−40℃(低温)下で30分、125℃(高温)下で30分保持した。熱サイクル試験終了後に、接合層24へのクラックの発生率と、セラミック基板へのクラックの発生率を評価した。具体的には、接合層24へのクラックの発生率は、10個の評価サンプルのうち、接合層24にクラックが発生した評価サンプルの個数で表し、セラミック基板へのクラックの発生率は、10個の評価サンプルのうち、セラミック基板12(セラミック基板102)にクラックが発生した評価サンプルの個数で表した。表1には、クラックが発生した評価サンプルの個数/評価サンプルの母数(=10)で表記した。評価結果を下記表1に示す。
実施例6〜12について、接合層24及びセラミック基板12へのクラックの有無を評価した。評価結果を後述する表2に示す。
部材18のために、厚みが0.3mmのアルミナ(Al2O3)基板を用意した。Al2O3基板は、熱膨張係数が7.2ppm/K、ヤング率が310GPaである。そして、実施例6に係る評価サンプルのセラミック回路基板は、上述した第1実施例と同様に、図11A及び図11Bに示す第2セラミック回路基板10Bと同様の構成を有する。すなわち、環状の部材18を使用した(表2において「(環状配置)」と表記した)。
部材18のために、厚みが0.3mmのアルミナ−ジルコニア(Al2O3−ZrO2)基板を用意したこと以外は、上述した実施例6と同様にして、実施例7に係る10個の評価サンプルを作製した。Al2O3−ZrO2基板は、Al2O3を80質量%、ZrO2を20質量%含有する。また、熱膨張係数が8.3ppm/K、ヤング率が380GPaである。
部材18のために、厚みが0.3mmの炭化珪素(SiC)基板を用意したこと以外は、上述した実施例6と同様にして、実施例8に係る10個の評価サンプルを作製した。SiC基板は、熱膨張係数が3.8ppm/K、ヤング率が390GPaである。
部材18のために、厚みが0.3mmのジルコニア(ZrO2)基板を用意したこと以外は、上述した実施例6と同様にして、実施例9に係る10個の評価サンプルを作製した。ZrO2基板は、熱膨張係数が10.5ppm/K、ヤング率が200GPaである。
部材18のために、厚みが0.3mmのシリコン(Si)基板を用意したこと以外は、上述した実施例6と同様にして、実施例10に係る10個の評価サンプルを作製した。Si基板は、熱膨張係数が3.9ppm/K、ヤング率が190GPaである。
部材18のために、厚みが0.3mmのタングステン(W)基板を用意したこと以外は、上述した実施例6と同様にして、実施例11に係る10個の評価サンプルを作製した。W基板は、熱膨張係数が4.3ppm/K、ヤング率が345GPaである。
部材18のために、厚みが0.3mmのタングステン−銅(W−Cu)基板を用意したこと以外は、上述した実施例6と同様にして、実施例12に係る10個の評価サンプルを作製した。W−Cu基板は、Wを80質量%、Cuを20質量%含有する。また、熱膨張係数が8.3ppm/K、ヤング率が290GPaである。
上述した第1実施例と同様に、評価方法として、温度=−40℃〜125℃の熱サイクル試験を実施した。サイクル数=100サイクルとし、1サイクル当たり、−40℃(低温)下で30分、125℃(高温)下で30分保持した。熱サイクル試験終了後に、接合層24へのクラックの発生率と、セラミック基板へのクラックの発生率を評価した。評価結果を下記表2に示す。表2においても、表1と同様に、クラックが発生した評価サンプルの個数/評価サンプルの母数(=10)で表記した。
Claims (10)
- セラミック基板(12)と、
前記セラミック基板(12)の表面(12a)に接合された金属板(14)と、
前記セラミック基板(12)の裏面(12b)に接合された別の金属板(16)と、
前記金属板(14)の表面(14a)側に接合された部材(18)と、を有し、
前記金属板(14)及び前記別の金属板(16)は銅にて構成され、
前記部材(18)は、前記金属板(14)よりも熱膨張係数が小さく、且つ、ヤング率が大きい材料からなり、
前記セラミック基板(12)の厚みをta、前記金属板(14)の厚みをt1、前記別の金属板(16)の厚みをt2としたとき、
t2<ta<t1
であり、
前記金属板(14)の表面(14a)の一部に窪み(20)を有し、
前記部材(18)は、前記窪み(20)に接合され、前記部材(18)の少なくとも2つの面が露出し、
上面から見た前記金属板(14)及び前記別の金属板(16)の各外形形状及び外形寸法がほぼ同じであることを特徴とするセラミック回路基板。 - 請求項1記載のセラミック回路基板において、
前記部材(18)は、前記金属板(14)の表面(14a)の外周に沿って環状に形成されていることを特徴とするセラミック回路基板。 - 請求項1記載のセラミック回路基板において、
複数の前記部材(18)が前記金属板(14)の表面(14a)の外周に沿って配列されていることを特徴とするセラミック回路基板。 - 請求項1記載のセラミック回路基板において、
2つの前記部材(18)が線対称の位置に接合されていることを特徴とするセラミック回路基板。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のセラミック回路基板において、
前記部材(18)は、その一部が、前記金属板(14)の表面(14a)の外周よりも横方向に張り出していることを特徴とするセラミック回路基板。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のセラミック回路基板において
前記部材(18)は、その全体が、前記金属板(14)の表面(14a)内に接合されていることを特徴とするセラミック回路基板。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のセラミック回路基板において、
前記部材(18)と前記セラミック基板(12)として、当該セラミック回路基板に反りが発生するのを抑制するように、少なくとも物性及び厚みが調整されたものが用いられていることを特徴とするセラミック回路基板。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のセラミック回路基板において、
前記部材(18)の構成材料は、前記セラミック基板(12)と同様のセラミック材料であることを特徴とするセラミック回路基板。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のセラミック回路基板において、
前記セラミック基板(12)の構成材料は窒化珪素であることを特徴とするセラミック回路基板。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載のセラミック回路基板と、
前記セラミック回路基板の前記金属板(14)の表面(14a)に実装されたパワー半導体(26)と、を有することを特徴とする電子デバイス。
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