JP6881913B2

JP6881913B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP6881913B2
Application number: JP2016158411A
Authority: JP
Inventors: 憲助松橋
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2036-08-12
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Description

本発明は、セラミックからなる基板本体の表面と裏面との間を貫通する貫通孔内に発熱量の比較的大きな素子を表面に実装するための金属からなるヒートシンクを挿入した配線基板に関する。

例えば、セラミックパッケージとヒートシンクとの間に、Ｃｕ系金属からなり且つ外周にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｃｏのうち１種あるいは２種以上の合金からなる皮膜を形成した応力緩和材を介在させ、かかる応力緩和材を介して上記セラミックパッケージとヒートシンクとを銀ロウなどにより接合してなるヒートシンク付きセラミックパッケージが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、前記特許文献１の第１図に示されたように、平面視の中央側に貫通孔を有する複数のセラミック層を階段状に積層してセラミックパッケージを構成し、前記貫通孔の開口幅が最も狭い最下層のセラミック層の底面側に前記応力緩和材を介してヒートシンクをロウ付けした場合、該ヒートシンクの表面の実装面積が上記最下層のセラミック層における貫通孔の開口幅によって狭くならざるを得ない。その結果、追って実装すべき電子部品などの素子のサイズが制約されたり、実装すべき素子の総数が制限される、という問題点があった。
更に、前記ロウ付け後の熱収縮に伴って前記ヒートシンク内に生じる収縮応力が、該ヒートシンクの外周側の周辺部における全厚みを介して、隣接する前記セラミック層に伝わるため、かかるロウ付けされた該セラミック層の接合部付近にクラックや剥離が生じ易くなる、という問題点もあった。

特公平７−７７９８８号公報（第１〜３頁、第１図）

本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、セラミックからなる基板本体の表面と裏面との間を貫通する貫通孔内に挿入する金属製のヒートシンクの表面が、追って実装すべき素子のサイズや総数の制約になりにくく、且つ上記ヒートシンクをロウ付けした際において上記基板本体のセラミックの接合部付近にクラックなどが生じ難い配線基板を提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、セラミックからなる基板本体の表面と裏面との間を貫通する貫通孔を形成する基板本体の内壁面に設けた段部と、且つ前記貫通孔内に挿入されるヒートシンクの側面の全周から外側向きに突設したフランジとを対向させ、かかる両者の間にロウ付けを施す、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の配線基板（請求項１）は、セラミックからなり、表面および裏面を有し、且つ該表面と裏面との間を貫通する貫通孔を有する基板本体と、かかる基板本体の前記貫通孔に挿入されたヒートシンクと、を備えた配線基板であって、上記基板本体の貫通孔を形成する内壁面の全周には、該貫通孔の軸方向と直交する方向に突出する段部、あるいは平面視で周辺側よりも中央側が上記裏面に近付くように傾斜した段部が形成され、上記ヒートシンクの側面の全周には、前記段部に対向するフランジが突設されていると共に、上記段部と上記フランジにおいて該段部と対向する接合面との間の全周には、応力緩和リングが配置され、少なくとも、かかる応力緩和リングと上記フランジの接合面との間、および応力緩和リングと上記段部との間にロウ材が配設されており、上記ヒートシンクの裏面は、上記基板本体の裏面よりも外側に突出し、上記応力緩和リングの外周には、上記基板本体の貫通孔を形成する内壁面に向かって突出する複数の凸部が形成されている、ことを特徴とする。

これによれば、前記貫通孔を形成する基板本体の段部と、ヒートシンクの側面の全周から該段部に対向して突設されたフランジとの間をロウ付けすることにより、基板本体と上記ヒートシンクとを接合しているので、以下の効果（１）〜（４）、（８）、（９）を奏することが可能となる。
（１）前記ヒートシンクの表面を、追って実装すべき素子の実装エリアに活用できる。即ち、前記基板本体に設ける貫通孔の大きさによって、追って実装すべき素子の実装エリアが制限を受け難くなる。従って、前記素子のサイズを比較的自由に選択でき、あるいは該素子の総数の制約を低減することが可能となる。
（２）前記ロウ付け後の熱収縮に伴って前記ヒートシンク内に生じる収縮応力は、該ヒートシンクの側面の全周から突設した比較的薄肉のフランジのみを介して、隣接する前記段部を形成している基板本体のセラミックに伝わるため、かかるロウ付けがされた該セラミックの接合部付近にクラックや剥離が生じにくくなる。
（３）前記ロウ付け後の熱収縮に伴って、前記ヒートシンク内に生じる収縮応力の一部が、上記応力緩和リングに吸収されるため、前記接合部付近にクラックや剥離が更に生じにくくなるので、前記効果（２）を一層顕著に奏することができる。
（４）前記応力緩和リングの外周に複数の凸部を突出させることにより、前記基板本体の表面に沿った平面方向の断面において、応力緩和リングの外周と前記貫通孔を形成する基板本体の内壁面との間に位置する隙間を可級的に狭くすることができるので、前記効果（１）〜（３）を奏しつつ、製造時において、前記貫通孔内における上記応力緩和リングを配置すべき位置を一層正確に設定できる。
（８）前記応力緩和リングにおいて、凸部が形成されている部分を除いた部分は、前記基板本体の表面に沿った平面方向と直交する垂直方向の断面において、前記応力緩和リングの前記平面方向の長さを、該応力緩和リングの垂直方向の長さよりも短くできるので、基板本体とヒートシンクとの間の熱膨張差による応力を、当該応力緩和リング自体の変形により吸収し、ロウ付けされたセラミックの接合部付近にクラックや剥離が生じにくくなる。
（９）前記ヒートシンク内において、前記ヒートシンクの裏面を、他の部材（例えば、マザーボード）に容易に接触させられるので、前記基板本体の表面側から裏面側に伝達された熱を、該基板本体の裏面側から外部に対し、容易に放散することができる。

尚、前記セラミックは、アルミナ、ムライト、窒化アルミニウムなどの高温焼成セラミック、あるいは、ガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックである。
また、前記基板本体は、単層のセラミック層からなる形態、あるいは、複数のセラミック層を積層した形態の何れでも良い。上記単層のセラミック層からなる場合には、表面にパッドが形成され、且つ裏面に接続端子が形成されると共に、これらの間を導通するビア導体が当該基板本体の厚み方向に沿って形成されている。一方、上記複数のセラミック層を積層した形態の場合には、上記パッド、接続端子、およびビア導体に加え、更にセラミック層間に配線層が形成されている。
更に、前記ヒートシンクは、例えば、Ｗ−Ｃｕ系合金、あるいはＭｏ−Ｃｕ系合金からなる。

また、前記ヒートシンクの裏面は、前記基板本体の裏面よりも外側に位置していても良い。つまり、ヒートシンクの裏面が基板本体よりも突出していても良い。かかる構造とすることにより、ヒートシンクの裏面を、他の部材（例えば、マザーボード）に接触させることが容易となるので、放熱性を確保し易くなる。該ヒートシンクの裏面には、本配線基板を搭載するプリント基板などのマザーボードに固定するために用いる複数の雌ネジ孔を形成しても良い。
更に、前記「対向する」とは、前記フランジの接合面が前記段部と間隔を置いてほぼ平行であることを意味している。
また、前記「貫通孔の軸方向と直交する方向に突出する段部」には、かかる軸方向と直角である段部の形態の他、該軸方向に対して側面（断面）視で外辺側よりも中央側が基板本体の裏面に近付くように傾斜した形態も含まれている。
更に、前記ロウ材は、例えば、銀ロウ（Ａｇ−Ｃｕ系合金）からなり、例えば、予め、平面視で矩形枠状や円環形状に成形されたプリフォーム材が用いられる。
また、前記応力緩和リングは、純銅あるいは銅合金などからなり、例えば、これらの平板をエッチング加工などを施すことにより、予め、平面視がリング形状（矩形枠状、五角形以上の正多角形を呈する枠形状、円環形状など）に成形されている。
加えて、前記ヒートシンクの表面には、追って、半導体素子、光−電気変換素子、あるいはＬＥＤ素子などの発熱量の比較的大きな素子が実装される。

付言すれば、本発明には、前記ヒートシンクにおいて、前記フランジのロウ材が配置される接合面とは反対側の表面は、該ヒートシンクの表面と面一である、配線基板も含まれ得る。
これによる場合、上記フランジのロウ材が配置される接合面とは反対側の表面を含めた該ヒートシンクの表面全体に素子を実装することが可能となるので、前記効果（１）を一層顕著に奏することが可能となる。

また、本発明には、前記応力緩和リングは、平面視における前記ヒートシンクのフランジの接合面と前記基板本体の段部との重複部の全体、または、該重複部の外周側、あるいは、該重複部の内周側の何れかに配置されている、配線基板（請求項２）も含まれる。
上記のうち、平面視で上記重複部の全体に応力緩和リングを配置する形態によれば、前記効果（１）〜（３）を奏しつつ、前記基板本体とヒートシンクとを強固に接合させることができる。
また、上記重複部の外周側に応力緩和リングを配置する形態によれば、前記効果（１）〜（３）を奏しつつ、製造時において、前記貫通孔内における上記応力緩和リングを配置すべき位置を一層正確に設定することができる（効果（４））。
更に、上記重複部の内周側に応力緩和リングを配置する形態によれば、前記効果（１）〜（３）を奏しつつ、製造時において、後述する前記ロウ材の表面に被覆される金皮膜などの検査を、前記基板本体およびヒートシンクの裏面側からの視覚によって容易に行うことが可能となる（効果（５））。
しかも、上記重複部の内周側に応力緩和リングを配置する形態によれば、応力緩和リングの内周側のロウ材と段部との間に囲まれる空間が生じ難いので、上記金被膜を電解メッキにより形成する際に、メッキ液の液溜まりが生じず、健全な金被膜などを形成し易くなる（効果（６））。

更に、本発明には、平面視において、前記応力緩和リングの内周側と、前記ヒートシンクにおけるフランジの接合面の内周側との間に前記ロウ材が配設されていると共に、該ロウ材および上記ヒートシンクにおいて外部に露出する表面には、少なくとも金皮膜が被覆されている、配線基板（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記ロウ材やヒートシンクにおいて外部に露出する表面の不用意な腐蝕を未然に防ぐことができる（効果（７））。
尚、上記金皮膜の下地としてニッケル皮膜が、予め、被覆されている。
また、前記応力緩和リングの全表面には、予め、ニッケル皮膜を形成しておくことによって、前記ロウ材を構成する銀ロウとの接触を遮断し、該銀ロウの加熱時に生じる銀の不用意な溶融拡散を予防している。

また、本発明には、前記基板本体の貫通孔は、平面視で長方形状を呈し、該貫通孔における長辺と短辺とには、幅が互いに相違する前記段部が形成されていると共に、該段部に配置される平面視で長方形状の前記応力緩和リングにおける長辺と短辺との幅も上記段部と同様の関係で相違している、配線基板（請求項４）も含まれる。
これによれば、例えば、平面視が長方形枠状の段部であり、該段部において対向する一対の短辺の幅が大きく且つ当該段部において対向する一対の長辺の幅が小さい場合、かかる幅の大小に応じて、平面視が長方形枠状を呈する前記応力緩和リングを、幅の大きい一対の短辺と幅の小さい一対の長辺とにより構成される。その結果、上記幅の異なる２種類の段部を有する貫通孔を含む配線基板であっても、前記効果（２）を確実に奏することが可能となる。

更に、本発明には、前記基板本体の表面に沿った平面方向と直交する垂直方向の断面において、前記応力緩和リングの前記平面方向の長さは、該応力緩和リングの垂直方向の長さよりも短い、配線基板（請求項５）も含まれる。
これによれば、前記段部と前記接合面との間における上記垂直方向の断面において、断面が縦長の応力緩和リングが前記ロウ材を介して配設されるので、基板本体とヒートシンクとの間の熱膨張差による応力を、当該応力緩和リング自体の変形により吸収し、ロウ付けされたセラミックの接合部付近にクラックや剥離が生じにくくできる（効果（８））。

（Ａ）は本発明の前提となる参考形態の配線基板に用いるヒートシンクの裏面側からの視覚による斜視図、（Ｂ）は上記ヒートシンク、応力緩和リング、および基板本体の表面側からの視覚による分解斜視図、（Ｃ）は参考形態の配線基板を示す斜視図。図１（Ｃ）中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った垂直断面図。上記配線基板におけるロウ付けによる接合部を示す部分垂直断面図。異なる参考形態のロウ付けによる接合部を示す部分垂直断面図。更に異なる参考形態のロウ付けによる接合部を示す部分垂直断面図。本発明による実施形態の応力緩和リングを用いた上記接合部を示す部分垂直断面図。（Ａ）は図６の応力緩和リングを示す斜視図、（Ｂ）は更に異なる形態の応力緩和リングを示す斜視図。図６、図７（Ａ）の応力緩和リングを用いた本発明の配線基板を示す水平断面図。異なる実施形態および参考形態の配線基板を示す斜視図。別なる形態の接合部付近を示す部分垂直断面図。前記の接合部の応用形態である接合部付近を示す部分垂直断面図。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１（Ａ）は、本発明の前提となる参考形態の配線基板１に用いるヒートシンク１１の裏面１４側からの視覚による斜視図、図１（Ｂ）は、上記ヒートシンク１１、応力緩和リング１６、および基板本体２のそれぞれにおける表面３，１３側からの視覚による分解斜視図である。
上記ヒートシンク１１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、平面視が長方形（矩形）の表面１３および裏面１４と、前記表面１３の四辺から外側に水平向きに突出した平面視が矩形枠状のフランジ１２とを備えている。該フランジ１２の表面１３ａは、上記表面１３と面一であり、該表面１３ａと反対（裏面１４）側は、後述するロウ付けに活用される接合面１５である。該ヒートシンク１１は、例えば、Ｗ−１０ｗｔ％Ｃｕ合金、あるいはＭｏ−３０ｗｔ％Ｃｕ合金からなる。

また、図１（Ｂ）の下方に示すように、基板本体２は、平面視の外形が長方形の表面３および裏面４と、これらの間に前記ヒートシンク１１が挿入される平面視が長方形状の貫通孔６とを有する。かかる貫通孔６は、基板本体２における表面３側の内壁面８と裏面４側の内壁面９との間に、該貫通孔６の軸方向と直交する方向であり、基板本体２の中央側に向かって突出し且つ平面視が矩形枠状の段部７を形成している。上記表面３と内壁面８との間には、該表面３の一部に含まれ且つ平面視が矩形枠状の浅い段部３ａが形成され、該段部３ａにおける四辺ごとの中央付近には、複数のパッド１０が形成されている。尚、基板本体２は、後述するように複数のセラミック層を一体に積層したセラミックからなる。

更に、図１（Ｂ）の中程に示すように、前記ヒートシンク１１のフランジ１２の接合面１５と、基板本体２の貫通孔６の段部７との間に、平面視が矩形枠状の応力緩和リング１６が配置される。該応力緩和リング１６は、例えば、純銅（電気銅）あるいは銅合金からなり、平面視で互いに対向する一対の長辺１７と、一対の短辺１８と、これらに囲まれた平面視が長方形の空間１９とを備えている。該長辺１７と短辺１８との断面は、何れも長方形状あるいは正方形状である。また、前記空間１９は、平面視で前記ヒートシンク１１のフランジ１２を除いた本体部分よりも若干大きめである。尚、該応力緩和リング１６の全表面には、予め、後述するニッケル被膜(２６)が形成（被覆）されている。

前記配線基板１は、以下のようにして組み立てられる。
前記応力緩和リング１６の上面と底面とに、予め平面視が矩形枠状にプリフォームされた後述するシート状のロウ材(２７)を添接したものを、図１（Ｂ）中の白抜き矢印で示すように、前記貫通孔６を形成する基板本体２の段部７上に載置した後、更に、該基板本体２の表面３側から前記貫通孔６内に、前記ヒートシンク１１をその裏面１４側を下向きにして挿入する。この際、上記貫通孔６の段部７上には、下層側のロウ材(２７)、応力緩和リング１６、上層側のロウ材(２７)、ヒートシンク１１のフランジ１２が順次積み重なる。かかる状態で、上記ヒートシンク１１、応力緩和リング１６、およびロウ材(２７)を有する基板本体２を加熱し、該ロウ材(２７)を溶融する。更に、応力緩和リング１６を間に挟んでロウ付けされたヒートシンク１１と基板本体２とを、ニッケルメッキ浴および金メッキ浴に順次浸漬して、外部に露出する前記パッド１０、ヒートシンク１１、およびロウ材(２７)などの導体の表面に、電解ニッケルメッキと電解金メッキとを順次施す。

その結果、図１（Ｃ）、図２の垂直断面図、図３の拡大垂直断面図に示すように、前記基板本体２の貫通孔６には、該貫通孔６を形成する当該基板本体２の内壁面８，９をヒートシンク１１の裏面１４が貫通し、且つ該基板本体２の裏面４よりも外側（図示で下側）に若干突出すると共に、上記貫通孔６の段部７上には、垂直断面がおおよそ平行四辺形状のロウ材２７とこれに囲まれた応力緩和リング１６を介して、ヒートシンク１１におけるフランジ１２の接合面１５が接合された配線基板１が得られる。
図２，図３に示すように、前記基板本体２は、例えば、アルミナを主成分とするセラミック層ｃ１〜ｃ４を一体に積層してなり、該セラミック層ｃ１〜ｃ４間には、前記パッド１０の配線部分、配線層２１，２２が個別に形成され、該基板本体２の裏面４には、複数の接続端子２０が形成されている。上記パッド１０の配線部分、配線層２１，２２、および接続端子２０の相互間は、セラミック層ｃ１〜ｃ４を個別に貫通するビア導体２３を介して電気的に接続されている。
尚、前記パッド１０、接続端子２０、配線層２１，２２、ビア導体２３は、主にタングステン（Ｗ）あるいはモリブデン（Ｍｏ）からなる。また、前記基板本体２は、公知の方法（グリーンシートの打ち抜き加工、導電性ペーストの充填・印刷工程、複数のグリーンシートの積層・焼成工程）により予め製造されている。

図２に示すように、前記ヒートシンク１１の裏面１４には、本配線基板１を図示しないプリント基板などのマザーボードにネジ止めして固定するための複数の雌ネジ孔２５が形成されている。また、該ヒートシンク１１の表面１３には、追って扁平な光−電気変換素子２４が実装され、該素子２４と前記パッド１０とは、ボンディングワイヤｗを介して電気的に接続される。尚、上記素子２４の上方には、該素子２４を外部から封止するための図示しない蓋板が取り付けられる。
また、図３に示すように、前記応力緩和リング１６の表面全体には、ニッケル皮膜２６が被覆されているので、該リング１６の銅成分がロウ材２７の銀成分に接触して腐蝕する事態が予防されている。更に、上記ロウ材２７において外部に露出する表面には、ニッケル皮膜２８を介して金皮膜２９が所要の厚みで形成されている。該ニッケル皮膜２８および金皮膜２９は、外部に露出する前記パッド１０、ヒートシンク１１、接続端子２０の表面にも同様に形成されている。

更に、図３に示すように、前記応力緩和リング１６は、平面視におけるヒートシンク１１のフランジ１２の接合面１５と、基板本体２の貫通孔６を形成する段部７との重複部におけるほぼ全体に配置されている。
尚、上記形態に限らず、図４の拡大垂直断面図に示すように、垂直断面の幅が小さく且つ矩形状の応力緩和リング１６を、平面視におけるヒートシンク１１のフランジ１２の接合面１５と、基板本体２の貫通孔６の段部７との重複部の外周側に配置した形態としても良い。
また、図５の拡大垂直断面図に示すように、基板本体２の表面３に平行な平面方向に沿った（長さ）幅ｗが、該平面方向に直交する高さ（長さ）ｈよりも大きい応力緩和リング１６を、平面視におけるヒートシンク１１のフランジ１２の接合面１５と、基板本体２の貫通孔６を形成する段部７との重複部の内周側に配置した形態としても良い。かかる形態によれば、応力緩和リング１６を前記段部７と接合面１５との間における任意の位置に自在に配設できる。

更に、図６の部分拡大断面図に示すように、基板本体２の貫通孔６を形成する段部７と、ヒートシンク１１におけるフランジ１２の接合面１５との間に、平面視が正方形状である四辺７の外周ごとに外向きの凸部１６ｕを一対（複数）ずつ設けた応力緩和リング１６を配置し、該応力緩和リング１６全体を囲むようにロウ材２７を配設した本発明による実施形態としている。
上記応力緩和リング１６は、図７（Ａ）に示すように、四つの辺１７の外周ごとに一対の凸部１６ｕを垂直方向に沿って突設したもので、前記電気銅などの素材をエッチング加工あるいは打ち抜き加工することにより得られる。尚、図７（Ｂ）に示すように、四つの辺１７の外周ごとに円錐形（コーン）状の凸部１６ｖを一対ずつ突設した形態としても良い。かかる凸部１６ｖを有する応力緩和リング１６は、例えば、前記素材を精密鋳造することにより製作される。

図８の水平断面図に示すように、図６，図７（Ａ）の応力緩和リング１６を、平面視が正方形状の表面３および裏面４を有する基板本体２の貫通孔６に挿入した際、該応力緩和リング１６の各辺１７の外周ごとに突設され一対の凸部１６ｕの先端部は、貫通孔６を形成する基板保体２の内壁面８に接近する。その結果、前記段部７と接合面との間における上記内壁面８側に上記応力緩和リング１６を精度良く配置可能となる。
尚、上記応力緩和リング１６の凸部１６ｕは、各辺１７の上面側あるいは下面側にのみ突設しても良い。

以上のような各形態を含む配線基板１によれば、少なくとも前記効果（１）〜（３）、（７）を奏することができる。また、図４で示した参考形態では、更に前記効果（４）を奏し得る。しかも、前記図３〜図６で示したように、ヒートシンク１１の裏面１４を、基板本体２の裏面４よりも外側に突出させることで、前記効果(９)を奏し得る。
更に、図５で示した参考形態では、更に前記効果（５）、（８）を奏することができる。しかも、かかる形態では、応力緩和リング１６の内周側のロウ材２７とヒートシンク１１と段部７とに囲まれる空間がなく、前記金皮膜２９を電解メッキにて形成する際に、メッキ液の液溜まりの発生を防ぎ健全な金皮膜２９を確実に形成することができる（前記効果（６））。
加えて、前記図６〜図８で示した本発明の実施形態によっても、前記効果（１）〜（９）を奏することが可能である。

尚、前記基板本体２やヒートシンク１１の表面３，１３および裏面４，１４は、前記図６〜図８で示したように、平面視で正方形状を呈する形態としても良い。
また、前記基板本体２の裏面４に設ける前記平板状の接続端子２０に替えて、細長い棒状の導体ピンからなる接続端子を用いても良い。
更に、前記基板本体２の段部７が平面視の長辺と短辺との幅が相違していても良い。かかる形態の場合、前記応力緩和リング１６における長辺１７および短辺１８の幅も、対向する上記段部７ごとの幅に対応して相違したものとされる。

図９は、前記配線基板１とは異なる形態の配線基板３０を示す斜視図である。
かかる配線基板３０は、図９に示すように、前記同様の基板本体２の表面３と裏面４との間を、平面視が円形の貫通孔３６が貫通し、該貫通孔３６の内壁面には平面視が円環形状の段部（図示せず）が形成されている。尚、基板本体２の表面３と貫通孔３６の内壁面との間には、平面視が円環形状の浅い段部３３が位置し、該段部３３の適所には、前記同様の複数のパッド１０が形成されている。
上記貫通孔３６内には、平面視が円形のヒートシンク３１が前記同様に挿入され、そのフランジ３２と前記貫通孔３６内の段部との間には、前記図３〜図８で示した各形態の応力緩和リング１６を介してロウ材２７が配設されることによって、前記基板本体２とヒートシンク３１とを接合している。
以上のような配線基板３０によっても、前記配線基板１の各接合形態と同様な効果（１）〜（９）を個々の形態ごとに応じて奏することが可能である。
尚、前記貫通孔３６やヒートシンク３１などは、平面視で楕円形状、あるいは長円形状を呈する形態のものとしても良い。

図１０は、前記配線基板１，３０において、前記と異なる形態の基板本体２ａ、ヒートシンク１１ａ、および応力緩和リング１６ａを用いた接合部付近を示す前記同様の部分拡大断面図である。
上記基板本体２ａは、図１０に示すように、前記同様の表面３と裏面４との間を貫通する貫通孔６ａを有し、該貫通孔６ａの内周面８，９間には、平面視で外周側よりも中央側が上記裏面４に近付くように傾斜した段部７ａが形成されている。該段部７ａは、上記貫通孔６ａの軸方向と直交する方向よりも若干傾斜する方向に沿っており、且つ基板本体２ａの中央側に向かって突出しているものである。
尚、上記段部７ａを形成するには、例えば、追ってセラミック層ｃ２となるグリーンシートを打ち抜き加工して平面視が矩形または円形の貫通孔を形成した後、該貫通孔の周縁に対し先端面の四辺が傾斜した四角錐状のポンチ、あるいは先端面の周縁が傾斜した円錐状のポンチを押し付けて塑性変形させる方法が用いられる。

また、前記ヒートシンク１１ａは、図１０に示すように、前記同様の表面１３および裏面１４を有し、前記表面１３の外周側には、該表面１３と面一の表面１３ａと、前記基板本体２の段部７ａと対向し且つ該段部７ａと平行状になるように傾斜した接合面１５ａとを有するフランジ１２ａが外側に延びている。
更に、図１０に示すように、平面視における上記基板本体２ａの段部７ａとフランジ１２ａの接合面１５ａとの重複部の外周側には、垂直断面で上片および下片がほぼ平行で且つ全体が平行四辺形状を呈する応力緩和リング１６ａを囲んで前記同様のロウ材２７が配設されている。該ロウ材２７における内外一対の露出面には、前記同様のニッケル皮膜２８および金皮膜２９が形成されている。

以上のような基板本体２ａ、ヒートシンク１１ａ、および応力緩和リング１６ａを用いた接合部を有する形態の配線基板１，３０によれば、ロウ付け後においてヒートシンク１１ａが熱収縮した際に生じる応力に対し、基板本体２ａの段部７ａの外周端（基端部）付近におけるクラックや剥離の発生を更に抑制することができるので、前記効果（２）をより一層奏することが可能となる。
尚、前記応力緩和リング１６ａは、平面視における前記基板本体２の段部７ａとフランジ１２ａの接合面１５ａとの重複部のほぼ全体、あるいは該重複部の内周側に配置された形態としても良い。
また、前記応力緩和リング１６ａの外周に前記複数の凸部１６ｕ，１６ｖを突設した形態としても良い。
更に、前記接合面１５ａは、単一の傾斜面に限らず、複数の傾斜面が隣接する形態、あるいは垂直断面で上向きの凸の緩い湾曲面にした形態としても良い。

図１１は、前記配線基板１，３０において、前記とは更に異なる形態の基板本体２ｂとヒートシンク１１ｂとを用いた接合部付近を示す前記同様の部分拡大垂直断面図である。
上記基板本体２ｂは、図１１に示すように、前記同様の表面３と裏面４との間を貫通する貫通孔６ｂを有し、該貫通孔６ｂは、その軸方向に沿って幅（内径）が相違する３つの内壁面８，９ｂ，９を有し且つこれらの間に内外（上下）２つの段部７，７ｂを有している。該段部７，７ｂを形成するため、上記基板本体２ｂは、グリーンシートの際に打ち抜き加工される貫通孔の幅あるいは内径が異なる５層のセラミック層ｃ１〜ｃ５を積層することにより形成されている。

また、前記ヒートシンク１１ｂは、図１１に示すように、前記同様の表面１３および裏面１４を有し、前記表面１３の外周側には、該表面１３と面一の表面１３ａと、前記基板本体２の段部７，７ｂと個別に対向し且つ該段部７，７ｂと平行な上下一対の接合面１５，１５ｂとを有するフランジ１２ｂが外側に延びている。
更に、図９に示すように、前記基板本体２ｂの段部７，７ｂと上記ヒートシンク１１ｂの接合面１５，１５ｂとの間には、前記よりも断面積がやや小さく矩形状である２つの応力緩和リング１６を個別に囲んで前記同様のロウ材２７が異形断面（角形メガネ形状、あるいは段違い二連矩形状）にして配設されている。該ロウ材２７における内外一対の露出面には、前記同様のニッケル皮膜２８および金皮膜２９が形成されている。

以上のような基板本体２ｂ、ヒートシンク１１ｂ、および２つの応力緩和リング１６を用いた接合部を有する形態の配線基板１，３０によれば、ロウ付け後においてヒートシンク１１ｂが熱収縮した際に生じる応力に対し、該応力を２つの応力緩和リング１６により一層低減できる。その結果、ロウ材２７に接合された基板本体２ｂにおける段部７，７ｂや内壁面９ｂ付近におけるセラミックにクラックや剥離の発生を更に抑制することができるので、前記効果（２）を更に一層奏することが可能となる。
尚、前記貫通孔６ｂの段部７，７ｂと、ヒートシンク１１ｂにおけるフランジ１２ｂの接合面１５，１５ｂとは、前記図８に示した形態の傾斜面としても良い。
また、前記貫通孔６ｂの段部７ｎ、およびヒートシンク１１ｂにおけるフランジ１２ｂの接合面１５ｎは、それぞれ同数で且つ３つ以上としても良い。
更に、前記２つの応力緩和リング１６は、段違いに連設された一体物としても良し、それぞれの外周ごとに複数の前記凸部１６ｕ，１６ｖを突設しても良い。

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記基板本体２，２ａ，２ｂを構成するセラミックは、ムライトや窒化アルミニウムのような高温焼成セラミックとしたり、あるいはガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックとしても良い。後者の場合、前記パッド１０、接続端子２０、配線層２１，２２、ビア導体２３などの導体には、銀または銅が適用される。
また、前記基板本体２などの表面３と裏面４との間を貫通する貫通孔は、平面視で五角形以上の正多角形あるいは変形多角形を呈する形態としても良い。これらの貫通孔の内壁面に形成する段部は、平面視で五角形以上の正多角形の枠状あるいは変形多角形の枠状を呈する形態となる。

更に、前記基板本体２などの表面３は、前記貫通孔６などの開口部よりも厚み方向で高い位置とし、該貫通孔６などに挿入されるヒートシンク１１などの表面１３の上方には、上記表面３に開口するキャビティを有する形態としても良い。
また、前記パッド１０は、前記基板本体２などの表面３に直に形成されていても良い。
加えて、前記基板本体２などは、その表面３と裏面４との間を貫通する前記貫通孔６などを複数形成し、且つかかる貫通孔６などごとに前記ヒートシンク１１などが挿入され、前記応力緩和リング１６などを介して、あるいはロウ材２７のみにより直に、上記ヒートシンク１１などとロウ付けした形態としても良い。

本発明によれば、セラミックからなる基板本体の表面と裏面との間を貫通する貫通孔内に挿入する金属製のヒートシンクの表面が、追って実装すべき素子のサイズや総数の制約になりにくく、且つ上記ヒートシンクをロウ付けした際において上記基板本体のセラミック部分にクラックや剥離が生じ難い配線基板を確実に提供できる。

１，３０…………………………配線基板
２，２ａ，２ｂ…………………基板本体
３…………………………………表面
４…………………………………裏面
６，６ａ，６ｂ，３６…………貫通孔
７，７ａ，７ｂ…………………段部
８，９，９ｂ……………………内壁面
１１，１１ａ，１１ｂ，３１…ヒートシンク
１２，１２ａ，１２ｂ，３２…フランジ
１５，１５ａ，１５ｂ…………接合面
１６，１６ａ……………………応力緩和リング
１６ｕ，１６ｖ……………………凸部
２７………………………………ロウ材
ｃ１〜ｃ５………………………セラミック層（セラミック）
ｈ…………………………………応力緩和リングの断面の高さ（長さ）
ｗ…………………………………応力緩和リングの断面の幅（長さ）

Claims

セラミックからなり、表面および裏面を有し、且つ該表面と裏面との間を貫通する貫通孔を有する基板本体と、かかる基板本体の前記貫通孔に挿入されたヒートシンクと、を備えた配線基板であって、
上記基板本体の貫通孔を形成する内壁面の全周には、該貫通孔の軸方向と直交する方向に突出する段部、あるいは平面視で周辺側よりも中央側が上記裏面に近付くように傾斜した段部が形成され、上記ヒートシンクの側面の全周には、前記段部に対向するフランジが突設されていると共に、
上記段部と上記フランジにおいて該段部と対向する接合面との間の全周には、応力緩和リングが配置され、少なくとも、かかる応力緩和リングと上記フランジの接合面との間、および応力緩和リングと上記段部との間にロウ材が配設されており、
上記ヒートシンクの裏面は、上記基板本体の裏面よりも外側に突出し、
上記応力緩和リングの外周には、上記基板本体の貫通孔を形成する内壁面に向かって突出する複数の凸部が形成されている、
ことを特徴とする配線基板。
前記応力緩和リングは、平面視における前記ヒートシンクのフランジの接合面と前記基板本体の段部との重複部の全体、または、該重複部の外周側、あるいは、該重複部の内周側の何れかに配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
平面視において、前記応力緩和リングの内周側と、前記ヒートシンクにおけるフランジの接合面の内周側との間に前記ロウ材が配設されていると共に、該ロウ材および上記ヒートシンクにおいて外部に露出する表面には、少なくとも金皮膜が被覆されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
前記基板本体の貫通孔は、平面視で長方形状を呈し、該貫通孔における長辺と短辺とには、幅が互いに相違する前記段部が形成されていると共に、該段部に配置される平面視で長方形状の前記応力緩和リングにおける長辺と短辺との幅も上記段部と同様の関係で相違している、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の配線基板。
前記基板本体の表面に沿った平面方向と直交する垂直方向の断面において、前記応力緩和リングの前記平面方向の長さは、該応力緩和リングの垂直方向の長さよりも短い、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の配線基板。