JPH04225296A - 銅回路付きセラミックス基板 - Google Patents
銅回路付きセラミックス基板Info
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- JPH04225296A JPH04225296A JP41458590A JP41458590A JPH04225296A JP H04225296 A JPH04225296 A JP H04225296A JP 41458590 A JP41458590 A JP 41458590A JP 41458590 A JP41458590 A JP 41458590A JP H04225296 A JPH04225296 A JP H04225296A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス基板上に
実装された電子機器用素子、部品等が動作することによ
って発生する熱を拡散させるための銅回路を付した放熱
用のセラミックス基板に関する。
実装された電子機器用素子、部品等が動作することによ
って発生する熱を拡散させるための銅回路を付した放熱
用のセラミックス基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器に用いられるトランジスタ、ダ
イオード、ＩＣ，ＬＳＩ、その他各種の電子部品で、比
較的大きい電力を扱うものは、動作時に発熱するため、
これらの素子の保証温度の上限以下で動作させる必要が
ある。このためこれらを搭載する基板自体を熱伝導性の
良いセラミックス基板とするか、あるいはその表面に銅
箔を貼付けて熱を拡散放熱する方法が取られる。これら
の基板としてはアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミ
ックス基板がある。
イオード、ＩＣ，ＬＳＩ、その他各種の電子部品で、比
較的大きい電力を扱うものは、動作時に発熱するため、
これらの素子の保証温度の上限以下で動作させる必要が
ある。このためこれらを搭載する基板自体を熱伝導性の
良いセラミックス基板とするか、あるいはその表面に銅
箔を貼付けて熱を拡散放熱する方法が取られる。これら
の基板としてはアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミ
ックス基板がある。
【０００３】従来のこの種のセラミックス基板では、平
面図である図３（ａ）、及び断面図である図３（ｂ）に
示すようにセラミックス基板１０上に銅回路１１を構成
する場合、鍍金や印刷を用いて銅回路１１を形成するも
のや、セラミックス基板１０と銅回路１１との間に他の
接合層１２を設け、銅回路１１の全面を接合面としセラ
ミックス基板１０に接合する技術が知られている。この
ようにして形成される銅回路付セラミックス基板は銅回
路１１とセラミックス基板１１の熱膨張係数が異なるた
め、セラミックス基板１０と銅回路１１の接合焼成時に
熱応力がかかり易く、又、これに実装された素子や部品
からの発熱による熱衝撃、温度サイクル等の熱歪等によ
り、セラミックス基板１０に反りや，クラックが生じた
り、銅回路１１が剥がれ、または膨れ等の現象を生じ易
く、信頼性に問題を有していた。
面図である図３（ａ）、及び断面図である図３（ｂ）に
示すようにセラミックス基板１０上に銅回路１１を構成
する場合、鍍金や印刷を用いて銅回路１１を形成するも
のや、セラミックス基板１０と銅回路１１との間に他の
接合層１２を設け、銅回路１１の全面を接合面としセラ
ミックス基板１０に接合する技術が知られている。この
ようにして形成される銅回路付セラミックス基板は銅回
路１１とセラミックス基板１１の熱膨張係数が異なるた
め、セラミックス基板１０と銅回路１１の接合焼成時に
熱応力がかかり易く、又、これに実装された素子や部品
からの発熱による熱衝撃、温度サイクル等の熱歪等によ
り、セラミックス基板１０に反りや，クラックが生じた
り、銅回路１１が剥がれ、または膨れ等の現象を生じ易
く、信頼性に問題を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
熱による銅回路とセラミックス基板との膨張収縮の差を
緩和し、セラミックス基板の反りやクラックの発生、銅
回路の剥がれの発生を防止することで、高信頼性を有す
る銅回路付きセラミックス基板を提供しようとするもの
である。
熱による銅回路とセラミックス基板との膨張収縮の差を
緩和し、セラミックス基板の反りやクラックの発生、銅
回路の剥がれの発生を防止することで、高信頼性を有す
る銅回路付きセラミックス基板を提供しようとするもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックス
基板の表面に電子部品を接合するための銅回路を取り付
けたセラミックス基板において、片面あるいは両面に接
合された銅回路とセラミックス基板の接合部の一部に、
非接合部をモザイク状で形成することを特徴とする銅回
路付きセラミックス基板。
基板の表面に電子部品を接合するための銅回路を取り付
けたセラミックス基板において、片面あるいは両面に接
合された銅回路とセラミックス基板の接合部の一部に、
非接合部をモザイク状で形成することを特徴とする銅回
路付きセラミックス基板。
【０００６】請求項１記載の銅回路付きセラミックス基
板の製造方法において、モザイク状の非接合部分の幅は
０．５〜１．０ｍｍ、間隔は２〜４ｍｍとし、接合部分
に対する非接合部面積は接合部の５〜３５％の範囲とす
ることを特徴とする銅回路付きセラミックス基板の製造
方法。
板の製造方法において、モザイク状の非接合部分の幅は
０．５〜１．０ｍｍ、間隔は２〜４ｍｍとし、接合部分
に対する非接合部面積は接合部の５〜３５％の範囲とす
ることを特徴とする銅回路付きセラミックス基板の製造
方法。
【０００７】請求項１記載の銅回路付きセラミックス基
板において、銅回路とセラミックス基板との間にモザイ
ク状の非接合部分を形成する方法として、共晶銀ろうを
ペーストとしモザイク状の非接合部をセラミックス基板
に印刷あるいは非接合部を有するモザイク状の共晶銀ろ
う箔を銅回路とセラミックス基板との間に挿入すること
を特徴とする銅回路付きセラミックス基板の製造方法。
板において、銅回路とセラミックス基板との間にモザイ
ク状の非接合部分を形成する方法として、共晶銀ろうを
ペーストとしモザイク状の非接合部をセラミックス基板
に印刷あるいは非接合部を有するモザイク状の共晶銀ろ
う箔を銅回路とセラミックス基板との間に挿入すること
を特徴とする銅回路付きセラミックス基板の製造方法。
【０００８】
【作用】上記によって接合された銅回路付セラミックス
基板は接合焼成時の加熱、冷却による膨張、収縮が生じ
ても、銅回路とセラミックス基板の間にある共晶銀ろう
接合材のモザイク状の非接合部が応力の緩衝部として作
用し、銅回路とセラミックス基板との膨張、収縮の差を
吸収して銅回路の剥がれ、セラミックス基板の反りやク
ラックの発生を防止する。特に、セラミックス基板の表
面に銅回路を形成し、裏面に銅回路を形成していない銅
箔を接合する場合、セラミックス基板と銅箔の中間にモ
ザイク状の非接合部分を設けることによって、表面の銅
回路間の溝に部分に生じる応力集中を緩和し、銅回路の
剥がれ、セラミックス基板の反りやクラックの発生を防
止する。
基板は接合焼成時の加熱、冷却による膨張、収縮が生じ
ても、銅回路とセラミックス基板の間にある共晶銀ろう
接合材のモザイク状の非接合部が応力の緩衝部として作
用し、銅回路とセラミックス基板との膨張、収縮の差を
吸収して銅回路の剥がれ、セラミックス基板の反りやク
ラックの発生を防止する。特に、セラミックス基板の表
面に銅回路を形成し、裏面に銅回路を形成していない銅
箔を接合する場合、セラミックス基板と銅箔の中間にモ
ザイク状の非接合部分を設けることによって、表面の銅
回路間の溝に部分に生じる応力集中を緩和し、銅回路の
剥がれ、セラミックス基板の反りやクラックの発生を防
止する。
【０００９】又、このようにして接合された銅回路付セ
ラミックス基板は、半導体部品実装後、熱衝撃、温度サ
イクルなどにより膨張、収縮が生じても、接合焼成時と
同様にモザイク状非接合部が緩衝部として作用し、銅回
路とセラミックス基板との膨張、収縮の差を吸収して銅
回路の剥がれ、セラミックス基板の反りやクラック発生
を抑止するため、信頼性の高い銅回路付セラミックス基
板が得られる。
ラミックス基板は、半導体部品実装後、熱衝撃、温度サ
イクルなどにより膨張、収縮が生じても、接合焼成時と
同様にモザイク状非接合部が緩衝部として作用し、銅回
路とセラミックス基板との膨張、収縮の差を吸収して銅
回路の剥がれ、セラミックス基板の反りやクラック発生
を抑止するため、信頼性の高い銅回路付セラミックス基
板が得られる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
て詳しく説明する。
て詳しく説明する。
【００１１】本発明の実施にあたり、７０×４０×０．
６ｍｍのアルミナのセラミックス基板、厚み０．３ｍｍ
の銅回路パターンを有する銅回路付セラミックス基板を
用いた。尚、アルミナセラミックス基板面に、銅回路と
の非接合部を形成するためにモザイク状の非接合部分を
除き共晶銀ろうのペーストを印刷し、その上に銅回路を
、真空中において７８０〜９００℃の温度でろう付けす
ることにより銅回路付セラミックス基板を形成した。
６ｍｍのアルミナのセラミックス基板、厚み０．３ｍｍ
の銅回路パターンを有する銅回路付セラミックス基板を
用いた。尚、アルミナセラミックス基板面に、銅回路と
の非接合部を形成するためにモザイク状の非接合部分を
除き共晶銀ろうのペーストを印刷し、その上に銅回路を
、真空中において７８０〜９００℃の温度でろう付けす
ることにより銅回路付セラミックス基板を形成した。
【００１２】図１は、本発明の一実施例を示す平面図で
ある。
ある。
【００１３】図１はセラミックス基板１の表面に銅回路
２を構成したものであり、銅回路２の一部に例えば図１
の点線で示すように０．５〜１．０ｍｍの巾をもったモ
ザイク状の非接合部３を有するものである。
２を構成したものであり、銅回路２の一部に例えば図１
の点線で示すように０．５〜１．０ｍｍの巾をもったモ
ザイク状の非接合部３を有するものである。
【００１４】このように構成された銅回路付きセラミッ
クス基板は、熱衝撃、温度サイクル等により膨張、収縮
が生じても銅回路２とセラミックス基板１の非接合部３
が緩衝部として作用し、銅回路２とセラミックス基板１
との膨張、収縮の差を吸収し、銅回路２の剥がれや、セ
ラミックス基板１の反りやクラックの発生が防止される
。
クス基板は、熱衝撃、温度サイクル等により膨張、収縮
が生じても銅回路２とセラミックス基板１の非接合部３
が緩衝部として作用し、銅回路２とセラミックス基板１
との膨張、収縮の差を吸収し、銅回路２の剥がれや、セ
ラミックス基板１の反りやクラックの発生が防止される
。
【００１５】モザイク状の非接合部分の幅は、銀ろうペ
ーストを用いた場合、スクリーン印刷の限界値が０．５
ｍｍである。これ以下では、基板に対するペーストのニ
ジミによりパターン間が接触してしまう場合がある。銀
ろう箔を用いた場合、モザイク状をプレスで抜く場合の
最小値が１ｍｍである。ただし、エッチングによってモ
ザイク状を形成する場合、０．５ｍｍ幅も可能である。 １ｍｍ以上の幅では、非接合部面積が３５％以上を越え
てしまう。また、表面の銅回路のパターンの間隙の最小
値が現在１ｍｍである。以上の理由により、モザイク状
非接合部の幅は０．５〜１．０ｍｍの範囲とした。
ーストを用いた場合、スクリーン印刷の限界値が０．５
ｍｍである。これ以下では、基板に対するペーストのニ
ジミによりパターン間が接触してしまう場合がある。銀
ろう箔を用いた場合、モザイク状をプレスで抜く場合の
最小値が１ｍｍである。ただし、エッチングによってモ
ザイク状を形成する場合、０．５ｍｍ幅も可能である。 １ｍｍ以上の幅では、非接合部面積が３５％以上を越え
てしまう。また、表面の銅回路のパターンの間隙の最小
値が現在１ｍｍである。以上の理由により、モザイク状
非接合部の幅は０．５〜１．０ｍｍの範囲とした。
【００１６】非接合部分の間隔は、５ｍｍ以上では、表
面の銅回路パターンの大きさより、大きくなるため、モ
ザイク状にした場合の効果が現れない。１ｍｍ以下では
接合面積が少なくなり、剥がれ易くなる。
面の銅回路パターンの大きさより、大きくなるため、モ
ザイク状にした場合の効果が現れない。１ｍｍ以下では
接合面積が少なくなり、剥がれ易くなる。
【００１７】非接合部の面積は、表面の銅回路末形成部
と同等の面積が必要であり、また、３５％以上の非接合
部分を有していると、放熱効果を損ない、放熱用基板と
して不適当なものになるため、５〜３５％の範囲で有効
である。
と同等の面積が必要であり、また、３５％以上の非接合
部分を有していると、放熱効果を損ない、放熱用基板と
して不適当なものになるため、５〜３５％の範囲で有効
である。
【００１８】図２は、本発明による銅回路付きセラミッ
クス基板の一実施例を示す図で、図２（ａ）は平面図、
ず２（ｂ）は裏面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＡ１−
Ａ１断面図である。
クス基板の一実施例を示す図で、図２（ａ）は平面図、
ず２（ｂ）は裏面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＡ１−
Ａ１断面図である。
【００１９】図２において、両面に銅回路４、７を構成
したものであり、図２（ｂ）裏面には、図２（ａ）表面
の銅回路４に対してモザイク状の非接合部８を設けた構
造とする。とくに本実施例の場合、裏面の非接合部８が
接合部９で閉じられているため、外部からの異物、液体
等の進入が防げる。
したものであり、図２（ｂ）裏面には、図２（ａ）表面
の銅回路４に対してモザイク状の非接合部８を設けた構
造とする。とくに本実施例の場合、裏面の非接合部８が
接合部９で閉じられているため、外部からの異物、液体
等の進入が防げる。
【００２０】このように構成された銅回路付きセラミッ
クス基板は、図１の実施例と同様の効果を有することは
もちろんのことであるが、とくにセラミックス基板の裏
面のモザイク状非接合部８が表面の銅回路の間隙６の温
度による膨張、収縮に対する応力の集中を緩和し、銅回
路付きセラミックス基板の剥がれや反り、及びクラック
の発生を防止する。
クス基板は、図１の実施例と同様の効果を有することは
もちろんのことであるが、とくにセラミックス基板の裏
面のモザイク状非接合部８が表面の銅回路の間隙６の温
度による膨張、収縮に対する応力の集中を緩和し、銅回
路付きセラミックス基板の剥がれや反り、及びクラック
の発生を防止する。
【００２１】以上述べたごとく、本発明により、セラミ
ックス基板と銅回路を接合する接合用活性金属ろうをモ
ザイク状の非接合部を有する構造にすることにより、銅
回路付セラミック基板の反りは３００μｍから６０μｍ
以下に減少し、接合時のクラックの発生率は２０％から
１％以下にすることが可能となった。
ックス基板と銅回路を接合する接合用活性金属ろうをモ
ザイク状の非接合部を有する構造にすることにより、銅
回路付セラミック基板の反りは３００μｍから６０μｍ
以下に減少し、接合時のクラックの発生率は２０％から
１％以下にすることが可能となった。
【００２２】また、本発明による銅回路付きセラミック
ス基板とセラミック基板との間に非接合部が形成されて
いない銅回路付きセラミックス基板の温度サイクルに対
するセラミックス基板のクラックの発生、及び銅回路の
剥がれの結果を表１に示す。
ス基板とセラミック基板との間に非接合部が形成されて
いない銅回路付きセラミックス基板の温度サイクルに対
するセラミックス基板のクラックの発生、及び銅回路の
剥がれの結果を表１に示す。
【００２３】温度サイクル条件：−４０℃→２５℃→１
２５℃
２５℃
【００２４】試験用試料サイズ：７０×４０×１．２ｔ
ｍｍ
ｍｍ
【表１】
【００２５】
【発明の効果】表１の結果により、以上述べたようにセ
ラミックス基板面と銅回路間にモザイク状の非接合部を
形成することによりセラミックス基板の反りやクラック
の発生、及び銅回路の剥がれを防止し、高信頼性を有す
る銅回路付きセラミックス基板の提供が可能となった。
ラミックス基板面と銅回路間にモザイク状の非接合部を
形成することによりセラミックス基板の反りやクラック
の発生、及び銅回路の剥がれを防止し、高信頼性を有す
る銅回路付きセラミックス基板の提供が可能となった。
【００２６】尚、本実施例ではアルミナセラミックス基
板について示したが、窒化アルミニウム基板等の他の基
板についても同様である。
板について示したが、窒化アルミニウム基板等の他の基
板についても同様である。
【図１】本発明の一実施例を示す銅回路付きセラミック
ス基板の平面図。
ス基板の平面図。
【図２（ａ）】本発明の実施例を示すセラミックス基板
の表に銅回路を形成した銅回路付きセラミックス基板を
示す平面図。
の表に銅回路を形成した銅回路付きセラミックス基板を
示す平面図。
【図２（ｂ）】本発明の実施例を示すセラミックス基板
の裏に銅回路を形成した銅回路付きセラミックス基板を
示す裏面図。
の裏に銅回路を形成した銅回路付きセラミックス基板を
示す裏面図。
【図２（ｃ）】図２（ａ）における銅回路付きセラミッ
クス基板のＡ１−Ａ１断面図。
クス基板のＡ１−Ａ１断面図。
【図３（ａ）】従来の銅回路付きセラミックス基板の平
面図。
面図。
【図３（ｂ）】従来の銅回路付きセラミックス基板の断
面図。
面図。
１ セラミックス基板
２ 銅回路
３ 非接合部
４ 銅回路
５ セラミックス基板
６ 間隙
７ 銅回路
８ 非接合部
９ 接合部
１０ セラミックス基板
１１ 銅回路
１２ 接合層
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックス基板の表面に電子部品を
接合するための銅回路を取り付けたセラミックス基板に
おいて、片面あるいは両面に接合された銅回路とセラミ
ックス基板の接合部の一部に、非接合部をモザイク状で
形成することを特徴とする銅回路付きセラミックス基板
。 - 【請求項２】 請求項１記載の銅回路付きセラミック
ス基板の製造方法において、モザイク状の非接合部分の
幅は０．５〜１．０ｍｍ，間隔は２〜４ｍｍとし、接合
部分に対する非接合部面積は接合部の５〜３５％の範囲
とすることを特徴とする銅回路付きセラミックス基板の
製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の銅回路付きセラミック
ス基板において、銅回路とセラミックス基板との間にモ
ザイク状の非接合部分を形成する方法として、共晶銀ろ
うをペーストとしモザイク状の非接合部をセラミックス
基板に印刷あるいは非接合部を有するモザイク状の共晶
銀ろう箔を銅回路とセラミックス基板との間に挿入する
ことを特徴とする銅回路付きセラミックス基板の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2414585A JP2654868B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 銅回路付きセラミックス基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2414585A JP2654868B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 銅回路付きセラミックス基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04225296A true JPH04225296A (ja) | 1992-08-14 |
| JP2654868B2 JP2654868B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=18523048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2414585A Expired - Fee Related JP2654868B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 銅回路付きセラミックス基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2654868B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006279035A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-10-12 | Dowa Mining Co Ltd | セラミックス回路基板及びその製造方法 |
| JP2006282417A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Dowa Mining Co Ltd | 金属−セラミックス接合基板 |
| JP2011199315A (ja) * | 2011-06-17 | 2011-10-06 | Dowa Holdings Co Ltd | 金属−セラミックス接合基板 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6465859A (en) * | 1987-09-05 | 1989-03-13 | Showa Denko Kk | Manufacture of circuit substrate |
| JPH02196075A (ja) * | 1989-01-25 | 1990-08-02 | Sumitomo Cement Co Ltd | 接合構造体 |
-
1990
- 1990-12-26 JP JP2414585A patent/JP2654868B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2654868B2 (ja) | 1997-09-17 |
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