JPH0272696A - Ceramics circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックス回路基板に関する。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a ceramic circuit board.
（従来の技術）
電子機器のシステムあるいは機能ユニットを構成し、集
積する場合には基板が必要である。集積化のための回路
基板としては、セラミックス、金属ベース、樹脂などが
あるが、高集積化に伴って基板上に塔載する部品の発熱
量が増大し、このため放熱性の良いセラミックス基板が
多用されるようになってきている。(Prior Art) When configuring and integrating a system or a functional unit of an electronic device, a substrate is required. Ceramics, metal bases, resins, etc. are used as circuit boards for integration, but as the degree of integration increases, the amount of heat generated by the parts mounted on the board increases, so ceramic boards with good heat dissipation are used. It is becoming widely used.
また、セラミックス基板と外部装置とを接続させるため
にはリードが必要であり、従来は、コバル（鉄−ニッケ
ルーコバルト合金）などで作製したリード部品を直接セ
ラミックス基板のメタライズ層上にはんだ付けしたり、
Ａｇ−Ｃｕろう材などを用いてろう付けしたりすること
で、セラミックス基板に接合していた。Additionally, leads are required to connect the ceramic substrate to an external device, and conventionally lead components made of cobal (iron-nickel-cobalt alloy) are soldered directly onto the metallized layer of the ceramic substrate. Or,
It was joined to the ceramic substrate by brazing using Ag-Cu brazing material or the like.
また、回路の配線をより高密度化するために、基板表面
の回路構成部の上にブリッジ状のニアギャップ式りスオ
ーバ部を設け、３次元的な多層配線を行う方法が用いら
れている。Furthermore, in order to further increase the density of circuit wiring, a method is used in which a bridge-like near-gap type over section is provided above the circuit component on the surface of the substrate to perform three-dimensional multilayer wiring.
（発明が解決しようとする課題）
ところで、上述したようなセラミックス回路基板は、い
ずれにおいても、回路を形成したのち別個のリード部や
エアギャップ式クロスオーバ部を接合したものであり、
メタライズ層形成とろう付けという２つの工程を経るた
め、コストがかかり、さらに、リード部やエアギャップ
式クロスオーバ部をあとから接合しているため、接合部
の信頼性か低いという問題があった。(Problem to be Solved by the Invention) In any of the above-mentioned ceramic circuit boards, a circuit is formed and then separate lead portions or air gap type crossover portions are bonded to the ceramic circuit board.
The two processes of forming a metallized layer and brazing are expensive, and since the leads and air-gap crossover parts are joined later, there is the problem of low reliability at the joints. .
また、たとえばセラミックス基板として窒化アルミニウ
ムセラミックスを用いた場合、この窒化アルミニウムセ
ラミックスは、放熱性が良く、高電気絶縁性、低熱膨張
率などのすぐれた特性を有する反面、金属との濡れ性が
悪くメタライズ層の形成が困難であり、接合強度にばら
つきを生じるという問題があった。このため特に、基板
の外側に突出しているリード部は、基板に対して上下方
向の応力に弱く、さらに、上述したような接合強度のば
らつきによって、メタライズ層とともに剥がれやすいと
いう問題かあった。For example, when aluminum nitride ceramics are used as a ceramic substrate, aluminum nitride ceramics has excellent properties such as good heat dissipation, high electrical insulation, and low coefficient of thermal expansion, but it has poor wettability with metals and metallization. There was a problem in that it was difficult to form layers and variations in bonding strength occurred. For this reason, in particular, the lead portions protruding to the outside of the substrate are susceptible to stress in the vertical direction with respect to the substrate, and furthermore, due to the above-mentioned variations in bonding strength, there is a problem that they are likely to peel off together with the metallized layer.
本発明はこのような問題に対処するためになされたもの
で、たとえば窒化アルミニウムのような、メタライズ層
の形成が困難であるセラミックス基板を使用した場合で
も、低コスト、高信頼性のもとて小型高実装化を可能に
するセラミックス回路基板を提供することを目的とする
。The present invention was made to address these problems, and even when using a ceramic substrate such as aluminum nitride, on which it is difficult to form a metallized layer, it can be achieved at low cost and with high reliability. The purpose of the present invention is to provide a ceramic circuit board that enables small size and high packaging.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明のセラミックス回路基板は、セラミックス基板と
、前記セラミックス基板表面に所望のパターン形状に設
けられた回路構成部と、前記セラミックス基板の外側に
突出して設けられたリドとを有するセラミックス回路基
板において、前記回路構成部と前記リードとか、前記セ
ラミックス基板表面に直接加熱接合された銅板によって
一体に形成されていることを特徴とするセラミックス回
路基板であり、または、セラミックス基板と、前記セラ
ミックス基板表面に所望のパターン形状に設けられた回
路構成部とを有するセラミックス回路基板において、前
記回路構成部はエアギャップ式クロスオーバ部を含み、
このエアギャップ式クロスオーバ部は、前記セラミック
ス基板表面に直接加熱接合された銅板によって、他の回
路構成部分と一体に形成されていることを特徴とするセ
ラミックス回路基板である。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A ceramic circuit board of the present invention includes a ceramic substrate, a circuit component provided in a desired pattern shape on the surface of the ceramic substrate, and a circuit component provided on the outside of the ceramic substrate. A ceramic circuit board having a protruding lead, wherein the circuit component and the lead are integrally formed by a copper plate directly heat-bonded to the surface of the ceramic substrate. Or, in a ceramic circuit board having a ceramic substrate and a circuit component provided in a desired pattern shape on the surface of the ceramic substrate, the circuit component includes an air gap type crossover section,
This air gap type crossover section is a ceramic circuit board characterized in that it is formed integrally with other circuit components by a copper plate directly heat-bonded to the surface of the ceramic substrate.
本発明におけるセラミックス基板としては、アルミナ、
ジルコニアなどの酸化物系セラミックス、または窒化ケ
イ素、窒化アルミニウムなどの非酸化物系セラミックス
など、各種のセラミックス焼結体を使用することが可能
で、特に限定はない。The ceramic substrate in the present invention includes alumina,
Various ceramic sintered bodies can be used, such as oxide ceramics such as zirconia, or non-oxide ceramics such as silicon nitride and aluminum nitride, and there are no particular limitations.
なお、非酸化物系のセラミックス基板を使用する場合に
は、あらかじめ接合表面を酸化処理してがら使用するこ
とが好ましい。Note that when using a non-oxide ceramic substrate, it is preferable to oxidize the bonding surface beforehand.
また、セラミックス基板上にメタライズ層を形成する方
法としては、セラミックス基板上に銅板を直接接合させ
るＤＢＣ法を用いる。Further, as a method for forming a metallized layer on a ceramic substrate, a DBC method is used in which a copper plate is directly bonded to the ceramic substrate.
このようなセラミックス回路基板の製造方法は以下のと
おりである。The method for manufacturing such a ceramic circuit board is as follows.
ます、セラミックス基板上の回路構成部とセラミックス
基板の外側に突出したリード、またはセラミックス基板
上の回路構成部とエアギャップ式クロスオーバ部とが一
体となった所要の形状に、厚さ０．１５〜０．５ｍｍ程
度の銅板を打ち抜き、たとえば窒化アルミニウム焼結体
からなるセラミックス基板上に接触配置し、銅の融点（
１０８３℃）以下で銅と酸化銅の共晶温度（１０６５℃
）以上の温度で加熱する。First, the circuit component on the ceramic substrate and the leads protruding to the outside of the ceramic substrate, or the circuit component on the ceramic substrate and the air gap type crossover section are integrated into a desired shape with a thickness of 0.15 mm. A copper plate of approximately 0.5 mm is punched out and placed in contact with a ceramic substrate made of sintered aluminum nitride, for example, and the melting point of copper (
The eutectic temperature of copper and copper oxide is lower than 1083℃ (1065℃).
) or above.
これによって接合界面にＣｕ−ＣｕＯの共晶液相を生成
させ、この液相によりセラミックス基板の表面を濡らし
、次いで冷却固化してセラミックス基板と銅板とを直接
接合させる。This generates a Cu-CuO eutectic liquid phase at the bonding interface, wets the surface of the ceramic substrate with this liquid phase, and then cools and solidifies to directly bond the ceramic substrate and the copper plate.
なお、銅板接合時の加熱雰囲気は、銅板として酸素を含
有する銅板を使用する場合には不活性ガス雰囲気中が好
ましく、酸素を含有しない銅板を使用する場合には８０
〜３９００ｐｐｍの酸素を含有する雰囲気中が好ましい
。The heating atmosphere during copper plate bonding is preferably an inert gas atmosphere when using a copper plate containing oxygen as the copper plate, and an 80% gas atmosphere when using a copper plate that does not contain oxygen.
An atmosphere containing ~3900 ppm oxygen is preferred.
（作 用）
本発明のセラミックス回路基板においては、セラミック
ス基板上に直接加熱接合された銅板によって、回路構成
部とリード、または回路構成部とエアギャップ式クロス
オーバ部とが一体に形成されているため、リードやエア
ギャップ式クロスオーバ部の欠けや剥がれを防ぎ、信頼
性を向上させることができる。(Function) In the ceramic circuit board of the present invention, the circuit component and the lead, or the circuit component and the air gap type crossover section are integrally formed by a copper plate that is directly heat-bonded onto the ceramic substrate. Therefore, chipping and peeling of the leads and air gap type crossover part can be prevented and reliability can be improved.
さらに、このように、リードとエアギャップ式クロスオ
ーバ部とをそれぞれ回路構成部と一体に形成することで
、回路構成部となるメタライズ層の形成と、リードやエ
アギャップ式クロスオーバ部のろう付けという２つの作
業工程が１つに短縮され、コストダウンを図ることがで
きる。Furthermore, by forming the leads and the air-gap crossover part integrally with the circuit component, it is possible to form the metallized layer that becomes the circuit component and to braze the leads and the air-gap crossover part. These two work steps can be reduced to one, leading to cost reductions.
また、ＤＢＣ法により作製されたセラミックス回路板は
、セラミックス基板と銅回路板との接合強度が強く、単
純構造なので小型高実装化が可能である。In addition, the ceramic circuit board produced by the DBC method has a strong bonding strength between the ceramic substrate and the copper circuit board, and has a simple structure, so it can be compact and highly packaged.
また、銅は高熱伝導性と高導電性を有しており信号遅延
の改善、より高出力な一半導体素子への対応が可能とな
る。In addition, copper has high thermal conductivity and high electrical conductivity, making it possible to improve signal delay and support higher output semiconductor devices.
（実施例）
次に、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施例１
第１図は本発明のセラミックス回路基板の一実施例を示
す図である。Example 1 FIG. 1 is a diagram showing an example of the ceramic circuit board of the present invention.
セラミックス基板１は窒化アルミニウム焼結体からなる
ものであり、このセラミックス基板１の表面には、回路
構成部２が接合され、この回路構成部２と電気的に接続
しているリード３か上記セラミックス基板１の外側に突
出するように設けられている。The ceramic substrate 1 is made of a sintered aluminum nitride body. A circuit component 2 is bonded to the surface of the ceramic substrate 1, and a lead 3 electrically connected to the circuit component 2 is connected to the ceramic substrate 1. It is provided so as to protrude to the outside of the substrate 1.
また、上記回路構成部２は島状部４と外周部５とからな
り、外周部５は上記回路構成部２の一部であるエアギャ
ップ式クロスオーバ部６を含んでいる。Further, the circuit component 2 includes an island portion 4 and an outer peripheral portion 5, and the outer peripheral portion 5 includes an air gap type crossover portion 6 that is a part of the circuit component 2.
そして、島状部４とリード３、外周部５とエアギトツプ
式クロスオーバ部６とは、それぞれ銅板によって一体に
形成されている。The island portion 4, the lead 3, and the outer peripheral portion 5 and the air-gapped crossover portion 6 are each integrally formed of a copper plate.
このセラミックス回路基板は、たとえば以下のようにし
て作製される。This ceramic circuit board is produced, for example, as follows.
まず、窒化アルミニウムを主成分とし、他に焼結助剤と
してたとえば酸化イツトリウム、アルミナなど金属酸化
物を２〜１０重量％程度、有機系バインダーを適量含有
する所要形状のグリーンシトを常圧焼成して、セラミッ
クス基［１を得る。First, a green sheet of a desired shape containing aluminum nitride as the main component, 2 to 10% by weight of a metal oxide such as yttrium oxide or alumina as a sintering aid, and an appropriate amount of an organic binder is fired at normal pressure. Then, a ceramic group [1 is obtained.
また、酸素を含有するタフピッチ銅板を使用し、この銅
板を、リード３と島状部４、および外周部５とエアギャ
ップ式クロスオーバ部６とが一体となるように、所要形
状に打抜く。Further, a tough pitch copper plate containing oxygen is used, and this copper plate is punched into a desired shape so that the lead 3 and the island portion 4 and the outer peripheral portion 5 and the air gap type crossover portion 6 are integrated.
なお、上記エアギャップ式クロスオーバ部６の加工は、
あらかじめブリッジ部分を有する銅板を打抜いた後、プ
レスや曲げ型を用いてブリッジ部分に立体的な形を与え
ることにより行う。Note that the processing of the air gap type crossover section 6 is as follows:
This is done by punching out a copper plate with a bridge part in advance, and then giving the bridge part a three-dimensional shape using a press or a bending die.
その後、上記銅板を上記セラミックス基板１上に接触配
置し、窒素雰囲気中、１０７６℃で加熱接合することに
より所望のセラミックス回路基板を得る。Thereafter, the copper plate is placed in contact with the ceramic substrate 1 and heated and bonded at 1076° C. in a nitrogen atmosphere to obtain a desired ceramic circuit board.
さらに、このようにして作製したセラミックス回路基板
について、種々の特性を調べた。その結果を、次に述べ
る比較例の結果と併せて第１表に示した。Furthermore, various characteristics of the ceramic circuit board thus produced were investigated. The results are shown in Table 1 together with the results of comparative examples described below.
比較例１
実施例１と同様のセラミックス基板上に、モリブデンを
主成分とするメタライズペーストを印刷し、焼成した。Comparative Example 1 A metallization paste containing molybdenum as a main component was printed on the same ceramic substrate as in Example 1 and fired.
その後、メタライズパターン上にニッケルめっきを施し
、次いで、Ａｇ−２８Ｃｕろう材を用いて、コバール製
のリード部とエアギャップ式クロスオーバ部とを所定の
位置にろう付は接合した。Thereafter, nickel plating was applied to the metallized pattern, and then the lead part made of Kovar and the air gap type crossover part were joined by brazing at predetermined positions using Ag-28Cu brazing material.
このようにして得た従来のセラミックス回路基板につい
て、実施例と同様に種々の特性を調べた。Regarding the conventional ceramic circuit board thus obtained, various characteristics were investigated in the same manner as in the examples.
この結果を、実施例の結果と併せて第１表に示す。The results are shown in Table 1 together with the results of Examples.
（以下余白） 刀 表 リードタイムは比較例を ｌとした ときの比で示した。(Margin below) sword table The lead time is 1 for the comparative example. It is expressed as a ratio.
このように、この実施例によるセラミックス回路基板で
は、セラミックス基板表面に直接加熱接合された銅板に
よって、回路構成部とリード、または、回路構成部とエ
アギャップ式クロスオーバ部とが一体に形成されている
ので、リードやエアギャップ式クロスオーバ部の欠けや
剥がれによる不良品の発生を防ぎ、信頼性を向上させる
ことができる。In this way, in the ceramic circuit board according to this embodiment, the circuit component and the lead, or the circuit component and the air gap type crossover section are integrally formed by the copper plate that is directly heat-bonded to the surface of the ceramic substrate. This prevents the occurrence of defective products due to chipping or peeling of leads or air-gap crossover parts, and improves reliability.
さらに銅を使用しているため、熱特性や素子出力など種
々の特性においても、本実施例によるセラミックス回路
基板は良好な値を示している。Furthermore, since copper is used, the ceramic circuit board according to this example exhibits good values in various properties such as thermal properties and element output.
［発明の効果コ
以上説明したように、本発明のセラミックス回路基板は
、セラミックス基板上に直接加熱接合された銅板によっ
て、回路構成部とリードとか一体に形成されているので
、リードの欠けや剥がれによる不良品の発生を防ぎ、信
頼性を向上させることかできる。[Effects of the Invention] As explained above, in the ceramic circuit board of the present invention, the circuit components and the leads are integrally formed by a copper plate that is directly heat-bonded onto the ceramic board, so there is no possibility of chipping or peeling of the leads. This can prevent the occurrence of defective products and improve reliability.
また同様に、回路構成部と、この回路構成部が含んでい
るエアギャップ式クロスオーバ部とが、セラミックス基
板上に直接加熱接合された銅板によって、一体に形成さ
れているので、エアギャップ式クロスオーバ部の欠けや
剥がれによる不良品の発生を防ぎ、信頼性を向上させる
ことができる。Similarly, the circuit component and the air-gap crossover section included in the circuit component are integrally formed using a copper plate that is directly heat-bonded to the ceramic substrate. It is possible to prevent the occurrence of defective products due to chipping or peeling of the over portion, and improve reliability.
このように、リードやニアギャップ式りロスオバ部を回
路構成部と一体に形成することにより、高信頼性のもと
て小型高実装化を図ることができる。In this way, by forming the leads and the near-gap type loss-over part integrally with the circuit component, it is possible to achieve high reliability and a high degree of compactness and high packaging.
さらに、工程数の短縮や歩留りの向上によってコストダ
ウンを図ることができる。Furthermore, costs can be reduced by shortening the number of steps and improving yield.
第１図は本発明の一実施例のセラミックス回路基板を示
す図である。
１・・・・・・・・・セラミックス基板２・・・・・・
・・回路構成部
３・・・・・・・・・リード
４・・・・・・・・・島状部
５・・・・・・・・・外周部
６・・・・・・・・・ニアギャップ式りロスオーバ部第
１
図FIG. 1 is a diagram showing a ceramic circuit board according to an embodiment of the present invention. 1... Ceramic substrate 2...
...Circuit component 3...Lead 4...Island portion 5...Outer peripheral portion 6...・Near gap type lossover section Fig. 1
Claims (2)
に所望のパターン形状に設けられた回路構成部と、前記
セラミックス基板の外側に突出して設けられたリードと
を有するセラミックス回路基板において、 前記回路構成部と前記リードとが、前記セラミックス基
板表面に直接加熱接合された銅板によって一体に形成さ
れていることを特徴とするセラミックス回路基板。(1) A ceramic circuit board having a ceramic substrate, a circuit component provided in a desired pattern shape on the surface of the ceramic substrate, and a lead provided protruding to the outside of the ceramic substrate, wherein the circuit component and A ceramic circuit board characterized in that the lead is integrally formed with a copper plate that is directly heat-bonded to the surface of the ceramic substrate.
に所望のパターン形状に設けられた回路構成部とを有す
るセラミックス回路基板において、前記回路構成部はエ
アギャップ式クロスオーバ部を含み、このエアギャップ
式クロスオーバ部は、前記セラミックス基板上に直接加
熱接合された銅板によって、他の回路構成部分と一体に
形成されていることを特徴とするセラミックス回路基板
。(2) A ceramic circuit board having a ceramic substrate and a circuit component provided in a desired pattern shape on the surface of the ceramic substrate, wherein the circuit component includes an air gap type crossover part, and the air gap type crossover part includes an air gap type crossover part. A ceramic circuit board characterized in that the over part is formed integrally with other circuit components by a copper plate directly heat-bonded onto the ceramic substrate.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP22393288A JPH0272696A (en) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | Ceramics circuit board |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22393288A JPH0272696A (en) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | Ceramics circuit board |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0272696A true JPH0272696A (en) | 1990-03-12 |
Family
ID=16805967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22393288A Pending JPH0272696A (en) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | Ceramics circuit board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0272696A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0429390A (en) * | 1990-05-25 | 1992-01-31 | Toshiba Corp | Manufacture of ceramic circuit board |
| JP2008267840A (en) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Encoder wire break detector |
-
1988
- 1988-09-07 JP JP22393288A patent/JPH0272696A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0429390A (en) * | 1990-05-25 | 1992-01-31 | Toshiba Corp | Manufacture of ceramic circuit board |
| JP2008267840A (en) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Encoder wire break detector |
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