JPH06196585A - 回路基板 - Google Patents
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- JPH06196585A JPH06196585A JP4344217A JP34421792A JPH06196585A JP H06196585 A JPH06196585 A JP H06196585A JP 4344217 A JP4344217 A JP 4344217A JP 34421792 A JP34421792 A JP 34421792A JP H06196585 A JPH06196585 A JP H06196585A
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
- H05K1/142—Arrangements of planar printed circuit boards in the same plane, e.g. auxiliary printed circuit insert mounted in a main printed circuit
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、セラミックス基板やその接合
部にクラックの発生が少なく、耐久性および信頼性に優
れた回路基板を提供することにある。 【構成】本発明に係る回路基板１ｃは、各セラミックス
基板２ａ，２ｂの少なくとも一方の表面に導電層３ａ，
３ｃを形成した複数のメタライズ基板４ｅ，４ｆを同一
の収納容器６内に配置して構成され、少なくとも１つの
メタライズ基板４ｅ，４ｆが熱伝導性接着剤１０を介し
て上記収納容器６と一体に接合されてなることを特徴と
する。また、少なくとも１つのセラミックス基板２ａ，
２ｂを窒化アルミニウムで構成するとよい。
部にクラックの発生が少なく、耐久性および信頼性に優
れた回路基板を提供することにある。 【構成】本発明に係る回路基板１ｃは、各セラミックス
基板２ａ，２ｂの少なくとも一方の表面に導電層３ａ，
３ｃを形成した複数のメタライズ基板４ｅ，４ｆを同一
の収納容器６内に配置して構成され、少なくとも１つの
メタライズ基板４ｅ，４ｆが熱伝導性接着剤１０を介し
て上記収納容器６と一体に接合されてなることを特徴と
する。また、少なくとも１つのセラミックス基板２ａ，
２ｂを窒化アルミニウムで構成するとよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回路基板に係り、特にセ
ラミックス基板や接合部にクラックの発生が少なく耐久
性および信頼性に優れた回路基板に関する。
ラミックス基板や接合部にクラックの発生が少なく耐久
性および信頼性に優れた回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から各種電子機器の構成部品とし
て、例えば図４および図５に示すような回路基板１ａ，
１ｂが広くが使用されている。
て、例えば図４および図５に示すような回路基板１ａ，
１ｂが広くが使用されている。
【０００３】すなわち図４に示す回路基板１ａは、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）から成るセラミックス基板２ａ
の両面に導電層３ａ，３ｂを形成してメタライズ基板４
ａとし、このメタライズ基板４ａを半田層５ａあるいは
ろう材を介して、例えばアルミダイキャスト製の収納容
器６に一体に接合する一方、同じく窒化アルミニウムか
ら成るセラミックス基板２ｂの両面に銅から成る導電層
３ｃ，３ｄを形成してメタライズ基板４ｂとし、このメ
タライズ基板４ｂを半田層５ａを介して上記収納容器６
に接合して構成される。さらに、上記導電層３ａの上面
に半導体素子（ＩＣペレット）が半田層５ｂにより一体
に接合され、この半導体素子７とメタライズ基板４ｂの
導電層３ｃに形成された配線端子部とがリード線８でワ
イヤボンディングされ電気的に接続される。
アルミニウム（ＡｌＮ）から成るセラミックス基板２ａ
の両面に導電層３ａ，３ｂを形成してメタライズ基板４
ａとし、このメタライズ基板４ａを半田層５ａあるいは
ろう材を介して、例えばアルミダイキャスト製の収納容
器６に一体に接合する一方、同じく窒化アルミニウムか
ら成るセラミックス基板２ｂの両面に銅から成る導電層
３ｃ，３ｄを形成してメタライズ基板４ｂとし、このメ
タライズ基板４ｂを半田層５ａを介して上記収納容器６
に接合して構成される。さらに、上記導電層３ａの上面
に半導体素子（ＩＣペレット）が半田層５ｂにより一体
に接合され、この半導体素子７とメタライズ基板４ｂの
導電層３ｃに形成された配線端子部とがリード線８でワ
イヤボンディングされ電気的に接続される。
【０００４】一方図５に示す回路基板１ｂは、放熱特性
の要求度に応じて、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）から成るセ
ラミックス基板２ｃおよび窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
から成るセラミックス基板２ｄを用意し、これらのセラ
ミックス基板２ｃ，２ｄを銅製の金属ベース９上に配置
する一方、各基板２ｃ，２ｄ上面にそれぞれ導電層３
ｅ，３ｆとしての銅板を載置した状態で加熱し、加熱に
よって発生する銅と酸素との共晶化合物を接合材とし
て、セラミックス基板２ｃ，２ｄ表面に銅板を直接強固
に接合する銅直接接合法（ＤＢＣ：Direct Bond Coppe
r）によって製造される。すなわち１つの金属ベース９
を共用するように２つのメタライズ基板４ｃ，４ｄを一
体に接合して形成される。
の要求度に応じて、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）から成るセ
ラミックス基板２ｃおよび窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
から成るセラミックス基板２ｄを用意し、これらのセラ
ミックス基板２ｃ，２ｄを銅製の金属ベース９上に配置
する一方、各基板２ｃ，２ｄ上面にそれぞれ導電層３
ｅ，３ｆとしての銅板を載置した状態で加熱し、加熱に
よって発生する銅と酸素との共晶化合物を接合材とし
て、セラミックス基板２ｃ，２ｄ表面に銅板を直接強固
に接合する銅直接接合法（ＤＢＣ：Direct Bond Coppe
r）によって製造される。すなわち１つの金属ベース９
を共用するように２つのメタライズ基板４ｃ，４ｄを一
体に接合して形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図４に示
す回路基板１ａにおいては、金属製収納容器６と各セラ
ミックス基板２ａ，２ｂとの熱膨脹係数の差が大きいた
め、半田疲労が生じ易く、接合部となる半田層５ａにク
ラックが発生する割合が高く、必然的に伝熱特性や放熱
特性が低下したり、収納容器６からセラミックス基板２
ａ，２ｂが脱落し易くなり、回路基板１ａの耐久性およ
び信頼性が低くなる問題点があった。
す回路基板１ａにおいては、金属製収納容器６と各セラ
ミックス基板２ａ，２ｂとの熱膨脹係数の差が大きいた
め、半田疲労が生じ易く、接合部となる半田層５ａにク
ラックが発生する割合が高く、必然的に伝熱特性や放熱
特性が低下したり、収納容器６からセラミックス基板２
ａ，２ｂが脱落し易くなり、回路基板１ａの耐久性およ
び信頼性が低くなる問題点があった。
【０００６】一方図５に示すようなＤＢＣ法によって調
製した回路基板１ｂにおいては、熱膨脹係数が異なるＡ
ｌ2 Ｏ3 およびＡｌＮから成る２種類のセラミックス基
板２ｃ，２ｄを金属ベース９を共用するように一体に接
合しているため両基板２ｃ，２ｄの熱膨脹差によって、
金属ベース９の熱膨脹係数から大きく異なる熱膨脹係数
を有する方の基板にクラックが入り易いという問題点が
あった。
製した回路基板１ｂにおいては、熱膨脹係数が異なるＡ
ｌ2 Ｏ3 およびＡｌＮから成る２種類のセラミックス基
板２ｃ，２ｄを金属ベース９を共用するように一体に接
合しているため両基板２ｃ，２ｄの熱膨脹差によって、
金属ベース９の熱膨脹係数から大きく異なる熱膨脹係数
を有する方の基板にクラックが入り易いという問題点が
あった。
【０００７】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、セラミックス基板やその接合部にク
ラックの発生が少なく、耐久性および信頼性に優れた回
路基板を提供することを目的とする。
されたものであり、セラミックス基板やその接合部にク
ラックの発生が少なく、耐久性および信頼性に優れた回
路基板を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る回路基板は、セラミックス基板の少な
くとも一方の表面に導電層を形成した複数のメタライズ
基板を同一の収納容器内に配置して構成され、少なくと
も１つのメタライズ基板が熱伝導性接着剤を介して上記
収納容器と一体に接合されてなることを特徴とする。
め、本発明に係る回路基板は、セラミックス基板の少な
くとも一方の表面に導電層を形成した複数のメタライズ
基板を同一の収納容器内に配置して構成され、少なくと
も１つのメタライズ基板が熱伝導性接着剤を介して上記
収納容器と一体に接合されてなることを特徴とする。
【０００９】また、少なくとも１つのセラミックス基板
が窒化アルミニウムから成るように構成するとよい。
が窒化アルミニウムから成るように構成するとよい。
【００１０】本発明において使用するセラミックス基板
は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、窒化けい素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）などの原料粉末を成形
焼結して形成され、得られた焼結体基板は要求される伝
熱特性や熱膨脹係数の多少に応じてそれぞれの用途に使
用される。特に窒化アルミニウムを主成分とするセラミ
ックス基板は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）製基板の４〜１
０倍という高い熱伝導率を有しており、放熱特性が優れ
る上に、半導体素子に近似した熱膨脹率を有し、ヒート
サイクル特性が優れる。
は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、窒化けい素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）などの原料粉末を成形
焼結して形成され、得られた焼結体基板は要求される伝
熱特性や熱膨脹係数の多少に応じてそれぞれの用途に使
用される。特に窒化アルミニウムを主成分とするセラミ
ックス基板は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）製基板の４〜１
０倍という高い熱伝導率を有しており、放熱特性が優れ
る上に、半導体素子に近似した熱膨脹率を有し、ヒート
サイクル特性が優れる。
【００１１】窒化アルミニウムを主成分とするセラミッ
クス基板は、窒化アルミニウム粉末に金属酸化物等を焼
結助剤として添加し、この混合粉末を所定形状に成形
し、常圧焼結法、雰囲気加圧焼結法あるいはホットプレ
ス法により製造したもので、熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以
上のものを使用する。
クス基板は、窒化アルミニウム粉末に金属酸化物等を焼
結助剤として添加し、この混合粉末を所定形状に成形
し、常圧焼結法、雰囲気加圧焼結法あるいはホットプレ
ス法により製造したもので、熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以
上のものを使用する。
【００１２】セラミックス基板の少なくとも一方の表面
に形成する導電層としては、通常のメタライズ法による
ものの他、セラミックス基板上に銅製の金属板を直接接
触配置し、加熱接合するＤＢＣ法（ダイレクトボンドカ
ッパー法）、厚膜法、めっき法等により形成する。この
メタライズ法としては、例えばモリブデンやタングステ
ンとチタンなどの高融点金属やその化合物とを主成分と
するメタライズ組成物を使用した方法が挙げられる。こ
のメタライズ法により導電層を形成する場合は、メタラ
イズ層の保護および半田層との漏れ性を改善するため、
メタライズ層上にさらにニッケルや金等のめっき層を形
成して使用する。
に形成する導電層としては、通常のメタライズ法による
ものの他、セラミックス基板上に銅製の金属板を直接接
触配置し、加熱接合するＤＢＣ法（ダイレクトボンドカ
ッパー法）、厚膜法、めっき法等により形成する。この
メタライズ法としては、例えばモリブデンやタングステ
ンとチタンなどの高融点金属やその化合物とを主成分と
するメタライズ組成物を使用した方法が挙げられる。こ
のメタライズ法により導電層を形成する場合は、メタラ
イズ層の保護および半田層との漏れ性を改善するため、
メタライズ層上にさらにニッケルや金等のめっき層を形
成して使用する。
【００１３】本発明に使用する基板と、例えばアルミニ
ウムダイキャスト製の金属製収納容器とを接合するため
の熱伝導性接着剤としては、熱伝導率が大きいシリコン
系のものが好ましく、このようなシリコン系の接着剤と
しては、例えばシリコン樹脂系、ＨＴＶ型（加熱加硫
型）シリコンゴム系等が挙げられる。また、これらの他
にポリアミドイミド系、ポリイミド系樹脂接着剤等も使
用することができる。
ウムダイキャスト製の金属製収納容器とを接合するため
の熱伝導性接着剤としては、熱伝導率が大きいシリコン
系のものが好ましく、このようなシリコン系の接着剤と
しては、例えばシリコン樹脂系、ＨＴＶ型（加熱加硫
型）シリコンゴム系等が挙げられる。また、これらの他
にポリアミドイミド系、ポリイミド系樹脂接着剤等も使
用することができる。
【００１４】上記セラミックス基板として窒化アルミニ
ウムを使用した回路基板は、例えば次のような工程で製
造される。すなわち、所定形状および寸法に成形された
窒化アルミニウム成形体の表面に、Ｍｏなどの導電成分
を含むペーストを使用して所定の回路パターン等を印刷
する。半導体素子を搭載する側の導電層用パターンは、
半導体素子の各リードと接続するための回路パターン形
状とする一方、収納容器と接合する側の導電層用パター
ンは、応力緩和および反り防止の目的を達成するような
形状とする。
ウムを使用した回路基板は、例えば次のような工程で製
造される。すなわち、所定形状および寸法に成形された
窒化アルミニウム成形体の表面に、Ｍｏなどの導電成分
を含むペーストを使用して所定の回路パターン等を印刷
する。半導体素子を搭載する側の導電層用パターンは、
半導体素子の各リードと接続するための回路パターン形
状とする一方、収納容器と接合する側の導電層用パター
ンは、応力緩和および反り防止の目的を達成するような
形状とする。
【００１５】そして回路パターン等を印刷した後に、温
度１４００〜１７００℃で窒化アルミニウム成形体およ
び印刷パターンを同時焼成（co-fire ）することにより
導電層が一体に形成された窒化アルミニウムメタライズ
基板を得る。さらに形成されたメタライズ層を保護する
ために、メタライズ層表面上にさらにニッケルや金等の
金属めっき層を形成して導電層とするとよい。なお導電
層は前記のＤＢＣ法によって形成してもよい。次に半導
体素子（ＩＣペレット）を半田接合によって窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）メタライズ基板の一方の表面に接合す
る一方、他方の表面に熱伝導性シリコン接着剤を塗布し
た状態でＡｌＮメタライズ基板を金属製収納容器に接合
する。
度１４００〜１７００℃で窒化アルミニウム成形体およ
び印刷パターンを同時焼成（co-fire ）することにより
導電層が一体に形成された窒化アルミニウムメタライズ
基板を得る。さらに形成されたメタライズ層を保護する
ために、メタライズ層表面上にさらにニッケルや金等の
金属めっき層を形成して導電層とするとよい。なお導電
層は前記のＤＢＣ法によって形成してもよい。次に半導
体素子（ＩＣペレット）を半田接合によって窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）メタライズ基板の一方の表面に接合す
る一方、他方の表面に熱伝導性シリコン接着剤を塗布し
た状態でＡｌＮメタライズ基板を金属製収納容器に接合
する。
【００１６】他のメタライズ基板も同様にして収納容器
に接合して同一の収納容器に複数のメタライズ基板を配
設した本発明の回路基板が製造される。
に接合して同一の収納容器に複数のメタライズ基板を配
設した本発明の回路基板が製造される。
【００１７】各セラミックス基板の種類および各基板に
形成する導電層の形成方法および導電層を形成したメタ
ライズ基板と収納容器との接合方法は、各セラミックス
基板および収納容器相互間に作用する熱応力を最少にす
るように、また各セラミックス基板に要求される放熱特
性および製造コスト等の高低によって前記方法から適宜
選択される。
形成する導電層の形成方法および導電層を形成したメタ
ライズ基板と収納容器との接合方法は、各セラミックス
基板および収納容器相互間に作用する熱応力を最少にす
るように、また各セラミックス基板に要求される放熱特
性および製造コスト等の高低によって前記方法から適宜
選択される。
【００１８】例えば、収納容器内に配設される複数のメ
タライズ基板のうち特に放熱特性を要求されるメタライ
ズ基板においては、セラミックス基板として熱伝導性が
高い窒化アルミニウム焼結体を用いるとともに、収納容
器との接合には接着剤よりは伝熱性が優れた半田を使用
するとよい。しかしながら半田で接合したメタライズ基
板に隣接し、相互にリード線等によって接続された他の
メタライズ基板は、半田によって固定したメタライズ基
板からの熱変位を吸収するために、熱伝導性接着剤を介
して収納容器と接合する必要がある。
タライズ基板のうち特に放熱特性を要求されるメタライ
ズ基板においては、セラミックス基板として熱伝導性が
高い窒化アルミニウム焼結体を用いるとともに、収納容
器との接合には接着剤よりは伝熱性が優れた半田を使用
するとよい。しかしながら半田で接合したメタライズ基
板に隣接し、相互にリード線等によって接続された他の
メタライズ基板は、半田によって固定したメタライズ基
板からの熱変位を吸収するために、熱伝導性接着剤を介
して収納容器と接合する必要がある。
【００１９】また、ある材質の収納容器内に、種類が相
互に異なるセラミックス基板を配設する場合、収納容器
の熱膨脹率に近い熱膨脹率を有するセラミックス基板は
半田層によって収納容器に接合する一方、大きく異なる
熱膨脹率を有するセラミックス基板は熱伝導性接着剤で
接合するとよい。
互に異なるセラミックス基板を配設する場合、収納容器
の熱膨脹率に近い熱膨脹率を有するセラミックス基板は
半田層によって収納容器に接合する一方、大きく異なる
熱膨脹率を有するセラミックス基板は熱伝導性接着剤で
接合するとよい。
【００２０】
【作用】上記構成に係る回路基板によれば、少なくとも
１つのメタライズ基板と収納容器とを半田より剛性が低
い熱伝導性接着剤を介して接合しているため、上記メタ
ライズ基板と収納容器との熱膨脹差に起因する変位が効
果的に吸収され、接合部に割れや剥離を生じるおそれが
少ない。
１つのメタライズ基板と収納容器とを半田より剛性が低
い熱伝導性接着剤を介して接合しているため、上記メタ
ライズ基板と収納容器との熱膨脹差に起因する変位が効
果的に吸収され、接合部に割れや剥離を生じるおそれが
少ない。
【００２１】さらに少なくとも１つのセラミックス基板
を窒化アルミニウムで構成することにより、アルミナを
使用した場合と比較して放熱特性を４〜１０倍程度向上
させることができる。
を窒化アルミニウムで構成することにより、アルミナを
使用した場合と比較して放熱特性を４〜１０倍程度向上
させることができる。
【００２２】さらに本発明に係る回路基板によれば、セ
ラミックス基板の種類および導電層の形成方法が種々異
なる複数のメタライズ基板を相互に熱膨脹差による影響
を及ぼすことなく、同一の収納容器内に高密度に配設す
ることが可能になり、回路基板自体を低コスト化および
高品位化できるとともに、回路基板を組み込んだ機器を
小型化することができる。
ラミックス基板の種類および導電層の形成方法が種々異
なる複数のメタライズ基板を相互に熱膨脹差による影響
を及ぼすことなく、同一の収納容器内に高密度に配設す
ることが可能になり、回路基板自体を低コスト化および
高品位化できるとともに、回路基板を組み込んだ機器を
小型化することができる。
【００２３】
【実施例】次に本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。図１〜図３はそれぞれ本発明に係る回
路基板モジュールの第１〜３実施例を示す断面図であ
る。なお図４〜５に示す従来例と同一要素には同一符号
を付してその重複する説明を省略する。
照して説明する。図１〜図３はそれぞれ本発明に係る回
路基板モジュールの第１〜３実施例を示す断面図であ
る。なお図４〜５に示す従来例と同一要素には同一符号
を付してその重複する説明を省略する。
【００２４】すなわち第１実施例に係る回路基板１ｃ
は、窒化アルミニウムを主成分とする２個のセラミック
ス基板２ａ，２ｂの上面の所定位置にそれぞれ導電層３
ａ，３ｃを一体に形成してメタライズ基板４ｅ，４ｆを
調製し、このうちのセラミックス基板２ａの上側の導電
層３ａ表面に半田層５ａを介して半導体素子７を接合す
るとともに、上記メタライズ基板４ｅ，４ｆおよび半導
体素子７を収容するアルミニウムダイキャスト製収納容
器６に熱伝導性接着剤１０を介して各セラミックス基板
２ａ，２ｂの下側を一体に接合固定して形成される。
は、窒化アルミニウムを主成分とする２個のセラミック
ス基板２ａ，２ｂの上面の所定位置にそれぞれ導電層３
ａ，３ｃを一体に形成してメタライズ基板４ｅ，４ｆを
調製し、このうちのセラミックス基板２ａの上側の導電
層３ａ表面に半田層５ａを介して半導体素子７を接合す
るとともに、上記メタライズ基板４ｅ，４ｆおよび半導
体素子７を収容するアルミニウムダイキャスト製収納容
器６に熱伝導性接着剤１０を介して各セラミックス基板
２ａ，２ｂの下側を一体に接合固定して形成される。
【００２５】また導電層３ａは、高融点金属であるＭｏ
から成る金属層と、この金属層の上面に形成され金めっ
き層とから成る一方、導電層３ｃはＤＢＣ法によってＡ
ｌＮセラミックス基板２ｂ上面に直接接合された銅板か
ら成る。
から成る金属層と、この金属層の上面に形成され金めっ
き層とから成る一方、導電層３ｃはＤＢＣ法によってＡ
ｌＮセラミックス基板２ｂ上面に直接接合された銅板か
ら成る。
【００２６】この回路基板は、以下の工程に従って製造
された。
された。
【００２７】まず焼結助剤として酸化イットリウム（Ｙ
2 Ｏ3 ）を３重量％含有する均一な窒化アルミニウム原
料混合体をドクタ・ブレード法によって成形し、板状の
窒化アルミニウム成形体を多数調製した。次にこれらの
窒化アルミニウム成形体の上面に、モリブデンと窒化チ
タンとの混合粉末に適量のバインダと溶剤を加えてペー
スト状にしたものをスクリーン印刷し、しかる後に、パ
ターン形成した窒化アルミニウム成形体を１６５０℃で
同時焼成して高融点金属層を一体に形成した厚さ０．６
３５mmの窒化アルミニウムセラミックス基板２ａを得
た。得られたセラミックス基板２ａの熱伝導率は１７０
Ｗ／ｍ・Ｋであった。そして上記高融点金属層の表面に
さらに無電解めっき法により金めっき層をそれぞれ形成
して所望の回路パターンとなる導電層３ａを一体に形成
したメタライズ基板４ｅを得た。次いで、この導電層３
ａ上に半田層５ｂを介して半導体素子７を接合して搭載
した。 一方セラミックス基板２ａと同一条件で調製し
たＡｌＮセラミックス基板２ｂ上面にＤＢＣ法を使用し
て薄銅板を一体に接合してメタライズ基板４ｆを製造し
た。
2 Ｏ3 ）を３重量％含有する均一な窒化アルミニウム原
料混合体をドクタ・ブレード法によって成形し、板状の
窒化アルミニウム成形体を多数調製した。次にこれらの
窒化アルミニウム成形体の上面に、モリブデンと窒化チ
タンとの混合粉末に適量のバインダと溶剤を加えてペー
スト状にしたものをスクリーン印刷し、しかる後に、パ
ターン形成した窒化アルミニウム成形体を１６５０℃で
同時焼成して高融点金属層を一体に形成した厚さ０．６
３５mmの窒化アルミニウムセラミックス基板２ａを得
た。得られたセラミックス基板２ａの熱伝導率は１７０
Ｗ／ｍ・Ｋであった。そして上記高融点金属層の表面に
さらに無電解めっき法により金めっき層をそれぞれ形成
して所望の回路パターンとなる導電層３ａを一体に形成
したメタライズ基板４ｅを得た。次いで、この導電層３
ａ上に半田層５ｂを介して半導体素子７を接合して搭載
した。 一方セラミックス基板２ａと同一条件で調製し
たＡｌＮセラミックス基板２ｂ上面にＤＢＣ法を使用し
て薄銅板を一体に接合してメタライズ基板４ｆを製造し
た。
【００２８】次に、得られた窒化アルミニウムメタライ
ズ基板４ｅ，４ｆの半導体素子搭載面と反対側の面と、
アルミニウムダイキャスト製収納容器６との間に熱伝導
性接着剤１０としてのシリコン樹脂の薄板を介在させ、
１５０℃で１時間加熱して両者を接合し、第１実施例に
係る窒化アルミニウム回路基板１ｃを多数製造した。
ズ基板４ｅ，４ｆの半導体素子搭載面と反対側の面と、
アルミニウムダイキャスト製収納容器６との間に熱伝導
性接着剤１０としてのシリコン樹脂の薄板を介在させ、
１５０℃で１時間加熱して両者を接合し、第１実施例に
係る窒化アルミニウム回路基板１ｃを多数製造した。
【００２９】また第２実施例として図２に示す回路基板
１ｄも多数製造した。この回路基板１ｄは、第１実施例
の構成に加えて、セラミックス基板２ａ，２ｂの下面側
にも上面側と同様な導電層３ｂ，３ｄをそれぞれ形成し
てメタライズ基板４ａ，４ｂとしている。
１ｄも多数製造した。この回路基板１ｄは、第１実施例
の構成に加えて、セラミックス基板２ａ，２ｂの下面側
にも上面側と同様な導電層３ｂ，３ｄをそれぞれ形成し
てメタライズ基板４ａ，４ｂとしている。
【００３０】さらに第３実施例として図３に示す回路基
板１ｅも多数製造した。この回路基板１ｅは、第１実施
例におけるＡｌＮセラミックス基板２ｂをＡｌ2 Ｏ3 セ
ラミックス基板２ｅで置換してメタライズ基板４ｇとし
ている。
板１ｅも多数製造した。この回路基板１ｅは、第１実施
例におけるＡｌＮセラミックス基板２ｂをＡｌ2 Ｏ3 セ
ラミックス基板２ｅで置換してメタライズ基板４ｇとし
ている。
【００３１】一方、比較例１として図４に示すようにメ
タライズ基板４ａ，４ｂと収納容器６とを半田層５ａを
介して接合した以外は図２に示す第２実施例と同一条件
で製造した回路基板１ａを調製する一方、比較例２とし
て図５に示すように金属ベース９の上面にＡｌ2 Ｏ3 セ
ラミックス基板２ｃおよびＡｌＮセラミックス基板２ｄ
を配設し、各基板２ｃ，２ｄ上面に金属ベース９と同じ
厚さを有する導電層３ｅ，３ｆとしての銅板を載置し、
これらを加熱することにより一体に接合し図５に示す回
路基板１ｂを多数調製した。
タライズ基板４ａ，４ｂと収納容器６とを半田層５ａを
介して接合した以外は図２に示す第２実施例と同一条件
で製造した回路基板１ａを調製する一方、比較例２とし
て図５に示すように金属ベース９の上面にＡｌ2 Ｏ3 セ
ラミックス基板２ｃおよびＡｌＮセラミックス基板２ｄ
を配設し、各基板２ｃ，２ｄ上面に金属ベース９と同じ
厚さを有する導電層３ｅ，３ｆとしての銅板を載置し、
これらを加熱することにより一体に接合し図５に示す回
路基板１ｂを多数調製した。
【００３２】こうして製造された実施例１〜３および比
較例１〜２の回路基板の耐久性および信頼性を評価する
ために、各回路基板を使用して、−６５℃〜＋１５０℃
の範囲で加熱し、引き続いて＋１５０℃〜−６５℃に冷
却する操作を１サイクルとするヒートサイクル試験（熱
衝撃試験）を繰り返して実施したところ、実施例１〜３
の回路基板では１０００サイクル後においても、接合部
分におけるクラック、割れ、剥離の発生率は０％であっ
た。
較例１〜２の回路基板の耐久性および信頼性を評価する
ために、各回路基板を使用して、−６５℃〜＋１５０℃
の範囲で加熱し、引き続いて＋１５０℃〜−６５℃に冷
却する操作を１サイクルとするヒートサイクル試験（熱
衝撃試験）を繰り返して実施したところ、実施例１〜３
の回路基板では１０００サイクル後においても、接合部
分におけるクラック、割れ、剥離の発生率は０％であっ
た。
【００３３】一方、比較例１の回路基板１ａにおいて
は、１００サイクル後にアルミダイキャスト製収納容器
６と、メタライズ基板４ａ，４ｂとの接合部となる半田
層５ａ，５ｂに８％の割合でクラックが発生した。
は、１００サイクル後にアルミダイキャスト製収納容器
６と、メタライズ基板４ａ，４ｂとの接合部となる半田
層５ａ，５ｂに８％の割合でクラックが発生した。
【００３４】さらに比較例２の回路基板１ｂにおいて
は、製造時および試験時における変形量は少ないもの
の、６００サイクル後に共用する銅製金属ベース９との
熱膨脹差が大きいＡｌＮセラミックス基板２ｄに４％の
割合でクラックが発生した。
は、製造時および試験時における変形量は少ないもの
の、６００サイクル後に共用する銅製金属ベース９との
熱膨脹差が大きいＡｌＮセラミックス基板２ｄに４％の
割合でクラックが発生した。
【００３５】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る回路基板
によれば、少なくとも１つのメタライズ基板と収納容器
とを半田より剛性が低い熱伝導性接着剤を介して接合し
ているため、上記メタライズ基板と収納容器との熱膨脹
差に起因する変位が効果的に吸収され、接合部に割れや
剥離を生じるおそれが少ない。
によれば、少なくとも１つのメタライズ基板と収納容器
とを半田より剛性が低い熱伝導性接着剤を介して接合し
ているため、上記メタライズ基板と収納容器との熱膨脹
差に起因する変位が効果的に吸収され、接合部に割れや
剥離を生じるおそれが少ない。
【００３６】さらに少なくとも１つのセラミックス基板
を窒化アルミニウムで構成することにより、アルミナを
使用した場合と比較して放熱特性を４〜１０倍程度向上
させることができる。
を窒化アルミニウムで構成することにより、アルミナを
使用した場合と比較して放熱特性を４〜１０倍程度向上
させることができる。
【００３７】また、セラミックス基板の両面に導電層を
形成することにより、片面のみに導電層を形成した場合
と比較して、セラミックス基板に反りや熱変形を生じる
おそれが少ない。特に反り等を発生させることなく、セ
ラミックス基板および導電層を同時焼成することによっ
てメタライズ基板を効率的に製造することが可能になる
ため回路基板の製造コストを大幅に低減することもでき
る。いずれにしても接合部に割れや剥離を生じることが
少なく、かつ反りや熱変形が少ないため、放熱特性や動
作の信頼性が損われるおそれが少なく、耐久性が高い回
路基板を提供することができる。
形成することにより、片面のみに導電層を形成した場合
と比較して、セラミックス基板に反りや熱変形を生じる
おそれが少ない。特に反り等を発生させることなく、セ
ラミックス基板および導電層を同時焼成することによっ
てメタライズ基板を効率的に製造することが可能になる
ため回路基板の製造コストを大幅に低減することもでき
る。いずれにしても接合部に割れや剥離を生じることが
少なく、かつ反りや熱変形が少ないため、放熱特性や動
作の信頼性が損われるおそれが少なく、耐久性が高い回
路基板を提供することができる。
【００３８】さらに本発明に係る回路基板によれば、セ
ラミックス基板の種類および導電層の形成方法が種々異
なる複数のメタライズ基板を相互に熱膨脹差による影響
を及ぼすことなく、同一の収納容器内に高密度に配設す
ることが可能になり、回路基板自体を低コスト化および
高品位化できるとともに、回路基板を組み込んだ機器を
小型化することができる。
ラミックス基板の種類および導電層の形成方法が種々異
なる複数のメタライズ基板を相互に熱膨脹差による影響
を及ぼすことなく、同一の収納容器内に高密度に配設す
ることが可能になり、回路基板自体を低コスト化および
高品位化できるとともに、回路基板を組み込んだ機器を
小型化することができる。
【図１】本発明に係る回路基板の第１実施例を示す断面
図。
図。
【図２】本発明に係る回路基板の第２実施例を示す断面
図。
図。
【図３】本発明に係る回路基板の第３実施例を示す断面
図。
図。
【図４】従来の回路基板の構成例を示す断面図。
【図５】従来の回路基板の他の構成例を示す断面図。
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 回路基板 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ セラミックス基板 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ 導電層 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ メタライ
ズ基板 ５ａ，５ｂ 半田層またはろう材層 ６ 収納容器 ７ 半導体素子（ＩＣペレット） ８ リード線 ９ 金属ベース １０ 熱伝導性接着剤
ズ基板 ５ａ，５ｂ 半田層またはろう材層 ６ 収納容器 ７ 半導体素子（ＩＣペレット） ８ リード線 ９ 金属ベース １０ 熱伝導性接着剤
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックス基板の少なくとも一方の表
面に導電層を形成した複数のメタライズ基板を同一の収
納容器内に配置して構成され、少なくとも１つのメタラ
イズ基板が熱伝導性接着剤を介して上記収納容器と一体
に接合されてなることを特徴とする回路基板。 - 【請求項２】 少なくとも１つのセラミックス基板が窒
化アルミニウムから成ることを特徴とする請求項１記載
の回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344217A JPH06196585A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4344217A JPH06196585A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196585A true JPH06196585A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18367543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4344217A Pending JPH06196585A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196585A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006028018A (ja) * | 2005-08-01 | 2006-02-02 | Dowa Mining Co Ltd | Ａｌ−セラミックス複合基板 |
| JP2007500450A (ja) * | 2003-05-08 | 2007-01-11 | クラミック エレクトロニクス ゲーエムベーハー | 複合材料及び電気回路又は電気モジュール |
| CN114727504A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-07-08 | 景旺电子科技(龙川)有限公司 | 金属陶瓷复合基板及其制作方法 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP4344217A patent/JPH06196585A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007500450A (ja) * | 2003-05-08 | 2007-01-11 | クラミック エレクトロニクス ゲーエムベーハー | 複合材料及び電気回路又は電気モジュール |
| JP2006028018A (ja) * | 2005-08-01 | 2006-02-02 | Dowa Mining Co Ltd | Ａｌ−セラミックス複合基板 |
| CN114727504A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-07-08 | 景旺电子科技(龙川)有限公司 | 金属陶瓷复合基板及其制作方法 |
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