JPH07320542A - ディレクト・コッパー・ボンデット基板 - Google Patents
ディレクト・コッパー・ボンデット基板Info
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- JPH07320542A JPH07320542A JP5670495A JP5670495A JPH07320542A JP H07320542 A JPH07320542 A JP H07320542A JP 5670495 A JP5670495 A JP 5670495A JP 5670495 A JP5670495 A JP 5670495A JP H07320542 A JPH07320542 A JP H07320542A
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- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0271—Arrangements for reducing stress or warp in rigid printed circuit boards, e.g. caused by loads, vibrations or differences in thermal expansion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K2201/09—Shape and layout
- H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強度不足にならずに温度サイクルによる反り
を解消したディレクト・コッパー・ボンデット基板を提
供することにある。 【構成】 電気的絶縁基板の両主要面に銅層を有するデ
ィレクト・コッパー・ボンデット基板において、一方の
層はギャップを開けてパターンが形成され、他方の層の
銅はギャップ対応の銅断面に生じる引張力を減らすため
にギャップの裏側の区域の断面が縮小され、そうするこ
とによって温度サイクルの結果として基板を歪めようと
する力の発生を抑えたことを特徴とする。
を解消したディレクト・コッパー・ボンデット基板を提
供することにある。 【構成】 電気的絶縁基板の両主要面に銅層を有するデ
ィレクト・コッパー・ボンデット基板において、一方の
層はギャップを開けてパターンが形成され、他方の層の
銅はギャップ対応の銅断面に生じる引張力を減らすため
にギャップの裏側の区域の断面が縮小され、そうするこ
とによって温度サイクルの結果として基板を歪めようと
する力の発生を抑えたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気的な絶縁材料から
なる実質的に薄い基板で、各主要面に銅層を有し、該主
要面の一方にある銅層にパターンが形成され、少なくと
もその一の領域が省略あるいは除去されている、ディレ
クト・コッパー・ボンデット基板に関する。
なる実質的に薄い基板で、各主要面に銅層を有し、該主
要面の一方にある銅層にパターンが形成され、少なくと
もその一の領域が省略あるいは除去されている、ディレ
クト・コッパー・ボンデット基板に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ディレ
クト・コッパー・ボンデット（ＤＣＢ）基板は絶縁材料
からなる絶縁体を２つの銅層でサンドウイッチのように
挟んだもので、各層の厚みは製品によって異なる。ＤＣ
Ｂ基板の製造には約１０００℃の温度に加熱する工程が
ある。この温度は銅の融点に近い温度である。絶縁材料
には通常アルミナ又は窒化アルミニウムが用いられてい
るから、結果として膨張差は避けられない。ＤＣＢ基板
組立体は冷えてくると、強力な接着力を持った銅と絶縁
体との間に相互作用が生じる。冷却が更に続くと、銅が
絶縁体よりも縮み、その結果銅に引張力が、絶縁体に圧
縮力が生じる。しかし、銅は元の寸法には回復しない。
ＤＣＢ基板の両側の銅の量が同じであると、絶縁体の中
心を基準にして応力が対称的に釣り合うので歪みがほと
んど起こらない。しかし、ＤＣＢ基板は製品の種類にも
よるが、一方又は両方がパターン化あるいは不連続な状
態になっている。パターンが両側において一致してない
と、材料に生じる応力はもはや対称ではないので、その
結果歪みが生じる。この歪み自体は通常ボーイング（そ
り）と呼ばれ、図１〜図６にその状態が示されている。
製造直後、絶縁体上の銅は非常に柔らかいか、あるいは
完全な焼き鈍し状態になっている。ＤＣＢ基板が違った
パターンを使用して製造されているか、あるいはパター
ンがプロセス炉を出た後にエッチングされているような
場合に上述の歪みが認められる。パターンが形成された
ＤＣＢ基板が次いで常温に維持されると、歪みがそのま
ま残る。しかし、温度変動が生じると、銅が伸縮し、パ
ターンにもよるが、これによってＤＣＢ基板組立体に曲
げが生じる。ＤＣＢ基板は電気部品とヒートシンクとの
間の境界で電気的には絶縁、熱的には導伝状態で使用さ
れるから、多様な温度変動がハンダ付けのような製造工
程やサービスに関連した事項の両方から避けられない。
クト・コッパー・ボンデット（ＤＣＢ）基板は絶縁材料
からなる絶縁体を２つの銅層でサンドウイッチのように
挟んだもので、各層の厚みは製品によって異なる。ＤＣ
Ｂ基板の製造には約１０００℃の温度に加熱する工程が
ある。この温度は銅の融点に近い温度である。絶縁材料
には通常アルミナ又は窒化アルミニウムが用いられてい
るから、結果として膨張差は避けられない。ＤＣＢ基板
組立体は冷えてくると、強力な接着力を持った銅と絶縁
体との間に相互作用が生じる。冷却が更に続くと、銅が
絶縁体よりも縮み、その結果銅に引張力が、絶縁体に圧
縮力が生じる。しかし、銅は元の寸法には回復しない。
ＤＣＢ基板の両側の銅の量が同じであると、絶縁体の中
心を基準にして応力が対称的に釣り合うので歪みがほと
んど起こらない。しかし、ＤＣＢ基板は製品の種類にも
よるが、一方又は両方がパターン化あるいは不連続な状
態になっている。パターンが両側において一致してない
と、材料に生じる応力はもはや対称ではないので、その
結果歪みが生じる。この歪み自体は通常ボーイング（そ
り）と呼ばれ、図１〜図６にその状態が示されている。
製造直後、絶縁体上の銅は非常に柔らかいか、あるいは
完全な焼き鈍し状態になっている。ＤＣＢ基板が違った
パターンを使用して製造されているか、あるいはパター
ンがプロセス炉を出た後にエッチングされているような
場合に上述の歪みが認められる。パターンが形成された
ＤＣＢ基板が次いで常温に維持されると、歪みがそのま
ま残る。しかし、温度変動が生じると、銅が伸縮し、パ
ターンにもよるが、これによってＤＣＢ基板組立体に曲
げが生じる。ＤＣＢ基板は電気部品とヒートシンクとの
間の境界で電気的には絶縁、熱的には導伝状態で使用さ
れるから、多様な温度変動がハンダ付けのような製造工
程やサービスに関連した事項の両方から避けられない。
【０００３】膨張差やパターンの違いによって絶えず起
こる基板の曲げによって銅に加工硬化が生じて内部張力
が増大する。このような張力の増大によって益々歪みが
生じ、絶縁性を損なう程ひどくなることもある。電気組
立体においては図７に示すように歪みによって基板がヒ
ートシンク面から分離し、熱伝導が悪くなって電気部品
が損傷することもある。上記結果による歪みを劇的に減
らす、最も効果的な方法は、前にも述べたように両側に
形成するパターンを同一にすることである。しかし、絶
縁材料は性質的に脆く、両側において銅を同じように除
去すると、結果的には強度が不足し、かなり壊れ易い領
域が発生する。そこで、本発明の目的は上記問題を解決
したディレクト・コッパー・ボンデット基板を提供する
ことにある。
こる基板の曲げによって銅に加工硬化が生じて内部張力
が増大する。このような張力の増大によって益々歪みが
生じ、絶縁性を損なう程ひどくなることもある。電気組
立体においては図７に示すように歪みによって基板がヒ
ートシンク面から分離し、熱伝導が悪くなって電気部品
が損傷することもある。上記結果による歪みを劇的に減
らす、最も効果的な方法は、前にも述べたように両側に
形成するパターンを同一にすることである。しかし、絶
縁材料は性質的に脆く、両側において銅を同じように除
去すると、結果的には強度が不足し、かなり壊れ易い領
域が発生する。そこで、本発明の目的は上記問題を解決
したディレクト・コッパー・ボンデット基板を提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題は、電気的な絶縁材料からなる実質的に薄い基板で、
各主要面に銅層を有し、該主要面の一方にある銅層にパ
ターンが形成され、少なくともその一の領域が省略ある
いは除去されている、ディレクト・コッパー・ボンデッ
ト基板において、前記主要面の他方にある銅層は前記少
なくとも一の領域の裏側にある区域にわたって断面が縮
小されることによって解決される。
題は、電気的な絶縁材料からなる実質的に薄い基板で、
各主要面に銅層を有し、該主要面の一方にある銅層にパ
ターンが形成され、少なくともその一の領域が省略ある
いは除去されている、ディレクト・コッパー・ボンデッ
ト基板において、前記主要面の他方にある銅層は前記少
なくとも一の領域の裏側にある区域にわたって断面が縮
小されることによって解決される。
【０００５】
【作用及び実施例】以下、本発明にかかるディレクト・
コッパー・ボンデット基板を添付図面を参照しその例に
基づいて説明する。図を参照すると、図１〜３はボンデ
ィング中の従来のＤＣＢ基板を示したもので、図１はパ
ターン形成側を、図２はその断面を、そして図３はパタ
ーンが形成されていない平坦な銅層をそれぞれ示す。寸
法Ｘはパターン形成層の対向エッジの間隔を平坦な銅層
上に２本の架空線で示したものである。図４〜６はボン
ディング後の基板を示したもので、膨張係数の違いから
平坦な銅層内の寸法Ｘは冷却している最中にも元に戻ら
ず、わずかな歪みが生じる。図７は基板の温度サイクル
の影響を示したもので、パターン形成面のギャップの裏
側にある区域の銅に伸縮が繰り返し加わると、その区域
の銅内に加工硬化が生じ、更に張力が増大して歪みを助
長する。両側で銅層が連続して被覆されている領域は影
響されずに平坦で並行である。
コッパー・ボンデット基板を添付図面を参照しその例に
基づいて説明する。図を参照すると、図１〜３はボンデ
ィング中の従来のＤＣＢ基板を示したもので、図１はパ
ターン形成側を、図２はその断面を、そして図３はパタ
ーンが形成されていない平坦な銅層をそれぞれ示す。寸
法Ｘはパターン形成層の対向エッジの間隔を平坦な銅層
上に２本の架空線で示したものである。図４〜６はボン
ディング後の基板を示したもので、膨張係数の違いから
平坦な銅層内の寸法Ｘは冷却している最中にも元に戻ら
ず、わずかな歪みが生じる。図７は基板の温度サイクル
の影響を示したもので、パターン形成面のギャップの裏
側にある区域の銅に伸縮が繰り返し加わると、その区域
の銅内に加工硬化が生じ、更に張力が増大して歪みを助
長する。両側で銅層が連続して被覆されている領域は影
響されずに平坦で並行である。
【０００６】図８〜１０においては平坦な銅層に一連の
穴がパターン形成層内のギャップの裏側の区域に沿って
配置されていることが示されている。これらの穴は銅断
面のギャップに生じる張力を減らして歪みを生じさせる
ような力を減らす効果がある。穴は図１０の平面図に示
すように円形であってもよく、実質的にギャップに相当
する銅層内に細長い穴を形成するようにしてもよい。ギ
ャップに相当する銅断面は勿論他の方法でも減らすこと
が可能であるが、それには銅が均等に分配され、基板の
比較的弱くなっている部分を保護するようになっている
ことが条件である。
穴がパターン形成層内のギャップの裏側の区域に沿って
配置されていることが示されている。これらの穴は銅断
面のギャップに生じる張力を減らして歪みを生じさせる
ような力を減らす効果がある。穴は図１０の平面図に示
すように円形であってもよく、実質的にギャップに相当
する銅層内に細長い穴を形成するようにしてもよい。ギ
ャップに相当する銅断面は勿論他の方法でも減らすこと
が可能であるが、それには銅が均等に分配され、基板の
比較的弱くなっている部分を保護するようになっている
ことが条件である。
【０００７】平坦な銅層で銅断面を減らす効果は図１１
から判る。図は２枚の基板、すなわち一方がパターン形
成層のギャップの裏側が平坦な銅層に成っているもの、
他方がギャップの裏側の断面区域の引張力を減らすため
に穴に成っているものの比較試験の結果を示したもので
ある。歪みの減少はこのようなディレクト・コッパー・
ボンデット基板を使用していて温度変動を受けるような
状態にある製品の信頼性を向上させる。
から判る。図は２枚の基板、すなわち一方がパターン形
成層のギャップの裏側が平坦な銅層に成っているもの、
他方がギャップの裏側の断面区域の引張力を減らすため
に穴に成っているものの比較試験の結果を示したもので
ある。歪みの減少はこのようなディレクト・コッパー・
ボンデット基板を使用していて温度変動を受けるような
状態にある製品の信頼性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】既知のディレクト・コッパー・ボンデット基板
でポンディング中のパターン形成側を示した図である。
でポンディング中のパターン形成側を示した図である。
【図２】図１と同じで基板の断面を示した図である。
【図３】図１と同じでパターンが形成されていない平坦
な銅側を示した図である。
な銅側を示した図である。
【図４】図１と同じでボンディング後のパターン形成側
を示した図である。
を示した図である。
【図５】図４の基板の断面を示した図である。
【図６】図４の基板の平坦な銅側を示した図である。
【図７】図４の基板で温度サイクルの影響を受けた基板
の断面を示した図である。
の断面を示した図である。
【図８】本発明にかかる基板でパターン形成側を示した
図である。
図である。
【図９】図８の基板の断面を示した図である。
【図１０】図８の基板で平坦な銅側を示した図である。
【図１１】従来の基板と本発明の基板との比較試験をし
たグラフである。
たグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 電気的な絶縁材料からなる実質的に薄
い基板で、各主要面に銅層を有し、該主要面の一方にあ
る銅層にパターンが形成され、少なくともその一の領域
が省略あるいは除去されている、ディレクト・コッパー
・ボンデット基板において、前記主要面の他方にある銅
層は前記少なくとも一の領域の裏側にある区域にわたっ
て断面が縮小されていることを特徴とするディレクト・
コッパー・ボンデット基板。 - 【請求項２】 前記主要面の他方にある銅層は該層を
貫通する一連の穴により前記区域にわたる断面が縮小さ
れていることを特徴とする請求項１記載のディレクト・
コッパー・ボンデット基板。 - 【請求項３】 前記穴は円形形状であることを特徴と
する請求項２記載のディレクト・コッパー・ボンデット
基板。 - 【請求項４】 実質的に添付図面の図４を参照して記
述されたディレクト・コッパー・ボンデット基板。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9403520.1 | 1994-02-24 | ||
| GB9403520A GB2287131A (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Direct copper bonded substrates |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07320542A true JPH07320542A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=10750840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5670495A Pending JPH07320542A (ja) | 1994-02-24 | 1995-02-21 | ディレクト・コッパー・ボンデット基板 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0670667A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07320542A (ja) |
| GB (1) | GB2287131A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2315284A3 (en) * | 2009-10-21 | 2013-03-27 | Toshiba Lighting & Technology Corporation | Light-Emitting apparatus and luminaire |
| EP3675604B1 (en) * | 2017-08-24 | 2023-02-22 | Amosense Co.,Ltd | Method for producing ceramic substrate, and ceramic substrate |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3728096C1 (en) * | 1987-07-03 | 1989-01-12 | Duerrwaechter E Dr Doduco | Flat body, especially for use as a heat sink for electronic power components |
| DE3941814A1 (de) * | 1988-11-05 | 1991-06-20 | Semikron Elektronik Gmbh | Traegerkoerper zur elektrisch isolierten anordnung von bauteilen |
| DE4004844C1 (de) * | 1990-02-16 | 1991-01-03 | Abb Ixys Semiconductor Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Kupfermetallisierung auf einem Keramiksubstrat |
| JPH05166969A (ja) * | 1991-10-14 | 1993-07-02 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
-
1994
- 1994-02-24 GB GB9403520A patent/GB2287131A/en not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-02-08 EP EP95300788A patent/EP0670667A1/en not_active Withdrawn
- 1995-02-21 JP JP5670495A patent/JPH07320542A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0670667A1 (en) | 1995-09-06 |
| GB2287131A (en) | 1995-09-06 |
| GB9403520D0 (en) | 1994-04-13 |
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