JPH10154856A - 回路基板 - Google Patents
回路基板Info
- Publication number
- JPH10154856A JPH10154856A JP31328696A JP31328696A JPH10154856A JP H10154856 A JPH10154856 A JP H10154856A JP 31328696 A JP31328696 A JP 31328696A JP 31328696 A JP31328696 A JP 31328696A JP H10154856 A JPH10154856 A JP H10154856A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit board
- metal
- metal circuit
- circuit
- edge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H05K1/0271—Arrangements for reducing stress or warp in rigid printed circuit boards, e.g. caused by loads, vibrations or differences in thermal expansion
-
- H—ELECTRICITY
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
- H05K1/053—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate the metal substrate being covered by an inorganic insulating layer
Landscapes
- Structure Of Printed Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】パワーモジュール用等の発熱の大きい用途に回
路基板を実装する場合、ヒートシンク銅板への接合時等
にに回路基板製造時に発生する残留応力を増大させ、ク
ラックを生じ易い問題があった。本発明はクラック発生
の少なく信頼性の高い回路基板を提供する。 【解決手段】セラミックス基板上に金属回路が接合形成
されてなる回路基板であって、該金属回路の縁がセラミ
ックス基板の縁に対して１０度から４５度である部分が
金属回路の縁の全周に対して３０％以上となるように配
置した事を特徴とする回路基板
路基板を実装する場合、ヒートシンク銅板への接合時等
にに回路基板製造時に発生する残留応力を増大させ、ク
ラックを生じ易い問題があった。本発明はクラック発生
の少なく信頼性の高い回路基板を提供する。 【解決手段】セラミックス基板上に金属回路が接合形成
されてなる回路基板であって、該金属回路の縁がセラミ
ックス基板の縁に対して１０度から４５度である部分が
金属回路の縁の全周に対して３０％以上となるように配
置した事を特徴とする回路基板
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い信頼性、放熱
性を要する電子部品のパワーモジュール等に使用される
金属回路を有する回路基板に関する。
性を要する電子部品のパワーモジュール等に使用される
金属回路を有する回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から各種電子機器の構成部品とし
て、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）などのセラミックス焼結体基板表面に導電層として
金属回路を一体にろう材によって接合した回路基板が広
く使用されている。
て、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）などのセラミックス焼結体基板表面に導電層として
金属回路を一体にろう材によって接合した回路基板が広
く使用されている。
【０００３】これらの回路基板は、熱伝導性および電気
伝導性に優れたＣｕ等の金属により回路を形成している
ため、回路動作の遅延が減少するとともに回路配線の寿
命も向上するし、半田等の接合材料に対する濡れ性が向
上し、セラミックス焼結体表面に半導体素子（ＩＣチッ
プ）や電極板を高い接合強度で接合することができ、そ
の結果、半導体素子からの発熱の放散性や素子の動作信
頼性を良好に保つことができ、更にセラミックス基板の
放熱面にもＣｕ等の金属板を接合することにより、セラ
ミックス基板の応力緩和および熱変形防止の目的も達成
できるという利点を有している。
伝導性に優れたＣｕ等の金属により回路を形成している
ため、回路動作の遅延が減少するとともに回路配線の寿
命も向上するし、半田等の接合材料に対する濡れ性が向
上し、セラミックス焼結体表面に半導体素子（ＩＣチッ
プ）や電極板を高い接合強度で接合することができ、そ
の結果、半導体素子からの発熱の放散性や素子の動作信
頼性を良好に保つことができ、更にセラミックス基板の
放熱面にもＣｕ等の金属板を接合することにより、セラ
ミックス基板の応力緩和および熱変形防止の目的も達成
できるという利点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】回路基板は、モジュー
ルへの実装工程において、実装時の熱応力によって金属
回路間のセラミックス基板や金属回路の端部付近ののセ
ラミックス基板にクラックが発生し、モジュール使用時
の熱応力により破壊に至り、使用不能となる問題があ
る。特に発熱の大きいパワーモジュール用途では、その
傾向が大である。
ルへの実装工程において、実装時の熱応力によって金属
回路間のセラミックス基板や金属回路の端部付近ののセ
ラミックス基板にクラックが発生し、モジュール使用時
の熱応力により破壊に至り、使用不能となる問題があ
る。特に発熱の大きいパワーモジュール用途では、その
傾向が大である。
【０００５】回路基板の製造方法としてはいくつかの方
法が知られているが、良好な生産性を得るためには、フ
ルエッチ法がよく使われる。フルエッチ法は、セラミッ
クス基板の全面にろう材ペーストを塗布し、それを覆う
ように全面に金属板を接合し、回路面とする金属板上に
回路パターンをエッチングレジストにより形成させた
後、エッチング処理して不要部分を除去する方法であ
る。フルエッチ法は、生産性は良好であるが、不要な金
属回路及びろう材除去工程を経るため、エッチング後金
属回路の端部付近のセラミックス基板や金属回路間のセ
ラミックス基板に大きな引張応力が残留する。
法が知られているが、良好な生産性を得るためには、フ
ルエッチ法がよく使われる。フルエッチ法は、セラミッ
クス基板の全面にろう材ペーストを塗布し、それを覆う
ように全面に金属板を接合し、回路面とする金属板上に
回路パターンをエッチングレジストにより形成させた
後、エッチング処理して不要部分を除去する方法であ
る。フルエッチ法は、生産性は良好であるが、不要な金
属回路及びろう材除去工程を経るため、エッチング後金
属回路の端部付近のセラミックス基板や金属回路間のセ
ラミックス基板に大きな引張応力が残留する。
【０００６】回路基板をモジュールに実装する場合、熱
処理を施した後、ヒートシンク銅板へ接合する。さらに
半導体チップや電極が回路基板の金属回路部に接合され
る。これらの工程は、エッチング後回金属路間のセラミ
ックス基板や金属回路の端部付近のセラミックス基板に
残留する大きな引張応力をさらに増大させるため、回路
基板をモジュールに実装する工程でクラックが発生し易
いと云う問題があった。
処理を施した後、ヒートシンク銅板へ接合する。さらに
半導体チップや電極が回路基板の金属回路部に接合され
る。これらの工程は、エッチング後回金属路間のセラミ
ックス基板や金属回路の端部付近のセラミックス基板に
残留する大きな引張応力をさらに増大させるため、回路
基板をモジュールに実装する工程でクラックが発生し易
いと云う問題があった。
【０００７】以上の問題に対して、従来の窒化アルミニ
ウム回路基板においては、ヒートショックやヒートサイ
クルなどの熱衝撃、熱履歴によって生じる損傷に対して
十分な耐久性をもたせるため、銅回路と窒化アルミニウ
ム基板との間に介在させる接合層の厚みを例えば２０μ
ｍ以上に厚くする方法（特開平６−１９６８２８号公
報）が提案されている。しかしながら、接合層の厚みを
厚くすると不要なろう材の除去が困難となり、その為残
存するろう材により絶縁不良の問題を生じるなど、未だ
解決すべき課題があった。
ウム回路基板においては、ヒートショックやヒートサイ
クルなどの熱衝撃、熱履歴によって生じる損傷に対して
十分な耐久性をもたせるため、銅回路と窒化アルミニウ
ム基板との間に介在させる接合層の厚みを例えば２０μ
ｍ以上に厚くする方法（特開平６−１９６８２８号公
報）が提案されている。しかしながら、接合層の厚みを
厚くすると不要なろう材の除去が困難となり、その為残
存するろう材により絶縁不良の問題を生じるなど、未だ
解決すべき課題があった。
【０００８】本発明は、上記状況に鑑みてなされたもの
であり、回路基板の放熱性、絶縁耐圧を損なうことな
く、クラック発生を低減させ、信頼性の高い回路基板を
提供することを目的とする。
であり、回路基板の放熱性、絶縁耐圧を損なうことな
く、クラック発生を低減させ、信頼性の高い回路基板を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、回路基板
を平面図で見た場合の金属回路をセラミックス基板の縁
に対して特定の配置をすることにより、エッチング後の
残留応力の主応力方向に対してヒートシンクへのハンダ
接合工程などのモジュール化工程の主応力方向を変える
ことが可能となり、クラックの発生を低減することを見
出し、本発明に到達した。
を平面図で見た場合の金属回路をセラミックス基板の縁
に対して特定の配置をすることにより、エッチング後の
残留応力の主応力方向に対してヒートシンクへのハンダ
接合工程などのモジュール化工程の主応力方向を変える
ことが可能となり、クラックの発生を低減することを見
出し、本発明に到達した。
【００１０】すなわちセラミックス基板の片面に金属回
路が、その反対面に金属放熱板が接合層を介して形成さ
れてなる回路基板であって、以下の手順で求められる割
合Ｒが３０％以上であることを特徴とする回路基板であ
る。 手順 １．金属回路平面の縁の任意の一点Ａより最近接のセラ
ミックス基板の縁の点Ｂを求める。 ２．点Ａに於いて、金属回路平面の縁のなす線に対する
接線Ｌ１を求める。 ３．点Ｂでセラミックス回路基板の縁のなす線に対する
接線Ｌ２、及び垂線Ｌ３を求める。 ４．線分Ｌ１と線分Ｌ２及び線分Ｌ３とのなす角の内、
最も小さい角θを求める。 ５．角度θが１０度以上で４５度以下の範囲である金属
回路平面の縁の周の長さｄを求 める。 ６．金属回路平面の縁の周の全長Ｄを求める。 ７．割合Ｒ（％）を、Ｒ＝ｄ／Ｄ×１００によって求め
る。
路が、その反対面に金属放熱板が接合層を介して形成さ
れてなる回路基板であって、以下の手順で求められる割
合Ｒが３０％以上であることを特徴とする回路基板であ
る。 手順 １．金属回路平面の縁の任意の一点Ａより最近接のセラ
ミックス基板の縁の点Ｂを求める。 ２．点Ａに於いて、金属回路平面の縁のなす線に対する
接線Ｌ１を求める。 ３．点Ｂでセラミックス回路基板の縁のなす線に対する
接線Ｌ２、及び垂線Ｌ３を求める。 ４．線分Ｌ１と線分Ｌ２及び線分Ｌ３とのなす角の内、
最も小さい角θを求める。 ５．角度θが１０度以上で４５度以下の範囲である金属
回路平面の縁の周の長さｄを求 める。 ６．金属回路平面の縁の周の全長Ｄを求める。 ７．割合Ｒ（％）を、Ｒ＝ｄ／Ｄ×１００によって求め
る。
【００１１】また、本発明は、回路基板の少なくとも１
つの対角線上の金属回路の占有率が８０％以上であるこ
とを特徴とする回路基板である。
つの対角線上の金属回路の占有率が８０％以上であるこ
とを特徴とする回路基板である。
【００１２】さらに、本発明は、セラミックス基板に窒
化アルミニウム焼結体基板または窒化珪素焼結体基板を
用いたことを特徴とする回路基板である。
化アルミニウム焼結体基板または窒化珪素焼結体基板を
用いたことを特徴とする回路基板である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、さらに詳しく本発明につい
て説明する。本発明で使用されるセラミックス基板はア
ルミナ、ムライト、窒化珪素、窒化アルミ、酸化ベリリ
ウムなど絶縁性、耐熱性に優れる材料であればいずれを
用いても良いが、一般に窒化アルミニウム基板、窒化珪
素基板のように非酸化物セラミックスの基板は室温に於
ける熱膨張係数が５×１０-6１／℃以下と小さく、金属
との熱膨張係数差が大きく、製造工程で金属回路との間
に応力が発生しやすい為、本発明によるクラック防止効
果が大きい。
て説明する。本発明で使用されるセラミックス基板はア
ルミナ、ムライト、窒化珪素、窒化アルミ、酸化ベリリ
ウムなど絶縁性、耐熱性に優れる材料であればいずれを
用いても良いが、一般に窒化アルミニウム基板、窒化珪
素基板のように非酸化物セラミックスの基板は室温に於
ける熱膨張係数が５×１０-6１／℃以下と小さく、金属
との熱膨張係数差が大きく、製造工程で金属回路との間
に応力が発生しやすい為、本発明によるクラック防止効
果が大きい。
【００１４】セラミックス基板として材料特性には特に
制限はないが、良好な放熱性を示すためには、熱伝導率
が８０Ｗ／ｍＫ以上のものが適している。また、基板の
曲げ強さについては、回路基板形成後の強さに影響を及
ぼすため３５０ＭＰａ以上のものが適当である。このよ
うな特性を示すセラミックスとして窒化アルミニウムが
知られている。またセラミックス基板の形状は通常矩形
であることが多いが、形状は用途によって適宜選択する
事が可能であり、菱形、平行四辺形、楕円形等いずれの
形状に於いても、本発明は限定されるものではない。
制限はないが、良好な放熱性を示すためには、熱伝導率
が８０Ｗ／ｍＫ以上のものが適している。また、基板の
曲げ強さについては、回路基板形成後の強さに影響を及
ぼすため３５０ＭＰａ以上のものが適当である。このよ
うな特性を示すセラミックスとして窒化アルミニウムが
知られている。またセラミックス基板の形状は通常矩形
であることが多いが、形状は用途によって適宜選択する
事が可能であり、菱形、平行四辺形、楕円形等いずれの
形状に於いても、本発明は限定されるものではない。
【００１５】セラミックス基板の厚みは、要求される回
路基板の強さによって異なるが、通常、０．３ｍｍから
１．５ｍｍのものが使われる。セラミックス基板に形成
される金属回路もしくは金属回路と金属放熱板について
説明すると、その材質は、銅、ニッケル、アルミニウ
ム、モリブデン、タングステン等の純金属もしくは合金
が用いられる。その金属回路又は金属放熱板の厚みは
０．１〜２．０ｍｍが使われる。
路基板の強さによって異なるが、通常、０．３ｍｍから
１．５ｍｍのものが使われる。セラミックス基板に形成
される金属回路もしくは金属回路と金属放熱板について
説明すると、その材質は、銅、ニッケル、アルミニウ
ム、モリブデン、タングステン等の純金属もしくは合金
が用いられる。その金属回路又は金属放熱板の厚みは
０．１〜２．０ｍｍが使われる。
【００１６】本発明に於いて、金属回路平面とは、セラ
ミックス基板上に形成された金属回路を図１に示すよう
に平面図に記載した場合の、２次元で表示されるパター
ンを云う。通常金属回路基板は厚さ方向が回路面に対し
て直角となっているので、平面図に表示したとき金属回
路の厚みを無視して記載可能である。金属回路の厚さ方
向にテーパーがある場合、この時の金属回路平面を形成
するのは、金属回路のセラミックス基板との接合面側を
示す。またセラミックス基板についても同様で、テーパ
ーのある場合は金属回路接合側の面の縁を指す。その理
由は本発明の目的が、接合等の工程によって生じる応力
を回路形状を適正化することにより緩和し、セラミック
ス基板に生じるクラックを減少させることにあり、その
為、金属回路の配置を特定する為に接合面側が重要なこ
とは明白であるからである。
ミックス基板上に形成された金属回路を図１に示すよう
に平面図に記載した場合の、２次元で表示されるパター
ンを云う。通常金属回路基板は厚さ方向が回路面に対し
て直角となっているので、平面図に表示したとき金属回
路の厚みを無視して記載可能である。金属回路の厚さ方
向にテーパーがある場合、この時の金属回路平面を形成
するのは、金属回路のセラミックス基板との接合面側を
示す。またセラミックス基板についても同様で、テーパ
ーのある場合は金属回路接合側の面の縁を指す。その理
由は本発明の目的が、接合等の工程によって生じる応力
を回路形状を適正化することにより緩和し、セラミック
ス基板に生じるクラックを減少させることにあり、その
為、金属回路の配置を特定する為に接合面側が重要なこ
とは明白であるからである。
【００１７】本発明において重要なことは、金属回路形
状をセラミックス基板形状に対して特定の形状にするこ
とである。すなわち簡明に説明するために、代表的な形
状であるセラミックス基板の平面形状が矩形であって、
金属回路の縁のなす線が直線である場合を図１の本発明
を用いて説明する。すなわち請求項に述べる手順に従っ
て、 １．金属回路平面の縁の任意の一点Ａより最近接のセラ
ミックス基板の縁の点Ｂを求める。 ２．点Ａに於いて、金属回路平面の縁のなす線に対する
接線Ｌ１を引く。図１の場合接線Ｌ１は金属回路の縁の
なす線ｄ１１の線と一致する。 ３．点Ｂでセラミックス回路基板の縁のなす線に対する
接線Ｌ２、及び垂線Ｌ３を引く。図１の場合接線Ｌ２は
セラミックス基板の縁の線と一致する。 ４．線分Ｌ１と線分Ｌ２及び線分Ｌ３とのなす角の内、
最も小さい角θを求める。図１の場合接線Ｌ２はセラミ
ックス基板の縁の線と一致する。また角θは接線又は垂
線とのなす角のうち最も小さい角とすることから、０度
から４５度の範囲しか存在しない。 ５．角度θが１０度以上で４５度以下の範囲である金属
回路平面の縁の周の長さの合計ｄを求める。図１に於い
て、ｄ１・・ｄｎは角θが１０度以上である縁の長さを
表し、ｅ１・・ ｅｎは角θが１０度未満の縁の長
さを表す。 ６．金属回路平面の縁の周の全長Ｄを求める。 ７．金属回路平面の縁の周の長さの割合Ｒ（％）を、Ｒ
＝ｄ／Ｄ×１００によって求める。これを式で表すと以
下のようになる。 ｄ＝ｄ1 ＋ｄ2 ＋…＋ｄn Ｄ＝ｄ1 ＋ｄ2 ＋…＋ｄn ＋ｅ1 ＋ｅ2 ＋…＋ｅn であるから Ｒ＝ ｄ／Ｄ ＝ （ｄ1 ＋ｄ2 ＋…＋ｄn ）／（ｄ1 ＋ｄ2 ＋…＋ｄ
n ＋ｅ1 ＋ｅ2 ＋…＋ｅn ）
状をセラミックス基板形状に対して特定の形状にするこ
とである。すなわち簡明に説明するために、代表的な形
状であるセラミックス基板の平面形状が矩形であって、
金属回路の縁のなす線が直線である場合を図１の本発明
を用いて説明する。すなわち請求項に述べる手順に従っ
て、 １．金属回路平面の縁の任意の一点Ａより最近接のセラ
ミックス基板の縁の点Ｂを求める。 ２．点Ａに於いて、金属回路平面の縁のなす線に対する
接線Ｌ１を引く。図１の場合接線Ｌ１は金属回路の縁の
なす線ｄ１１の線と一致する。 ３．点Ｂでセラミックス回路基板の縁のなす線に対する
接線Ｌ２、及び垂線Ｌ３を引く。図１の場合接線Ｌ２は
セラミックス基板の縁の線と一致する。 ４．線分Ｌ１と線分Ｌ２及び線分Ｌ３とのなす角の内、
最も小さい角θを求める。図１の場合接線Ｌ２はセラミ
ックス基板の縁の線と一致する。また角θは接線又は垂
線とのなす角のうち最も小さい角とすることから、０度
から４５度の範囲しか存在しない。 ５．角度θが１０度以上で４５度以下の範囲である金属
回路平面の縁の周の長さの合計ｄを求める。図１に於い
て、ｄ１・・ｄｎは角θが１０度以上である縁の長さを
表し、ｅ１・・ ｅｎは角θが１０度未満の縁の長
さを表す。 ６．金属回路平面の縁の周の全長Ｄを求める。 ７．金属回路平面の縁の周の長さの割合Ｒ（％）を、Ｒ
＝ｄ／Ｄ×１００によって求める。これを式で表すと以
下のようになる。 ｄ＝ｄ1 ＋ｄ2 ＋…＋ｄn Ｄ＝ｄ1 ＋ｄ2 ＋…＋ｄn ＋ｅ1 ＋ｅ2 ＋…＋ｅn であるから Ｒ＝ ｄ／Ｄ ＝ （ｄ1 ＋ｄ2 ＋…＋ｄn ）／（ｄ1 ＋ｄ2 ＋…＋ｄ
n ＋ｅ1 ＋ｅ2 ＋…＋ｅn ）
【００１８】セラミックス基板の縁、及び／又は金属回
路の基板の縁の一部が弓形もしくはコーナー部に曲率が
存在するような形状があっても、角度θが１０度〜４５
度である線分の長さを請求項に示す手順に従えば容易に
算出可能である。角θが１０度未満の場合エッチング後
とモジュール化工程でセラミックス基板に発生する主応
力方向をずらす効果が少なくなるため、角θは１０度以
上であることが必要である。さらに角θは２０〜４５°
が好ましい。また角θが１０°〜４５°である金属回路
平面の縁の長さの割合Ｒは３０％以上が必要である。好
ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上であ
る。３０％未満では主応力方向をずらす効果が少なく適
当でない。
路の基板の縁の一部が弓形もしくはコーナー部に曲率が
存在するような形状があっても、角度θが１０度〜４５
度である線分の長さを請求項に示す手順に従えば容易に
算出可能である。角θが１０度未満の場合エッチング後
とモジュール化工程でセラミックス基板に発生する主応
力方向をずらす効果が少なくなるため、角θは１０度以
上であることが必要である。さらに角θは２０〜４５°
が好ましい。また角θが１０°〜４５°である金属回路
平面の縁の長さの割合Ｒは３０％以上が必要である。好
ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上であ
る。３０％未満では主応力方向をずらす効果が少なく適
当でない。
【００１９】また、対角線上の金属回路の占有率が少な
くとも８０％以上あるとクラックの発生を抑える効果が
高く、占有率９０％以上では、より効果が高くなる。な
お、本発明の占有率の算出には対角線上のセラミックス
基板の縁から最も近い金属回路の縁までの部分は入れな
い。
くとも８０％以上あるとクラックの発生を抑える効果が
高く、占有率９０％以上では、より効果が高くなる。な
お、本発明の占有率の算出には対角線上のセラミックス
基板の縁から最も近い金属回路の縁までの部分は入れな
い。
【００２０】本発明の回路基板を製造する方法について
説明する。先ず、セラミックス基板の表面全体にＡｇと
Ｃｕ等を含むろう材ペーストを塗布し、次いでそのペー
スト面を覆うに十分な広さのベタ金属板を接触配置す
る。ベタ金属板の配置されたセラミックス基板を熱処理
して両者の接合体を製造する。
説明する。先ず、セラミックス基板の表面全体にＡｇと
Ｃｕ等を含むろう材ペーストを塗布し、次いでそのペー
スト面を覆うに十分な広さのベタ金属板を接触配置す
る。ベタ金属板の配置されたセラミックス基板を熱処理
して両者の接合体を製造する。
【００２１】このようにして製造された接合体の金属板
上にエッチングレジストを用いて回路パターンをスクリ
ーン印刷し、レジスト回路パターンを形成させる。この
ときの回路パターン構造は本請求項に従う。
上にエッチングレジストを用いて回路パターンをスクリ
ーン印刷し、レジスト回路パターンを形成させる。この
ときの回路パターン構造は本請求項に従う。
【００２２】次いで、エッチング処理してパターン外の
不要な金属やろう材等を除去した後、エッチングレジス
ト膜を除去して金属回路を有するセラミックス回路基板
とする。 その後、金属回路の酸化と腐食を防止するた
め、必要に応じてＮｉメッキ等により選択的に金属回路
上に保護膜を形成させる。以下に実施例に基づいて、本
発明を更に詳細に説明する。
不要な金属やろう材等を除去した後、エッチングレジス
ト膜を除去して金属回路を有するセラミックス回路基板
とする。 その後、金属回路の酸化と腐食を防止するた
め、必要に応じてＮｉメッキ等により選択的に金属回路
上に保護膜を形成させる。以下に実施例に基づいて、本
発明を更に詳細に説明する。
【００２３】
【実施例】厚み０．６３５ｍｍの６０×５０ｍｍの窒化
アルミニウム焼結体の両面にＺｒ−Ａｇ−Ｃｕ系の活性
金属含有ろう材ペーストをスクリーン印刷法により塗布
し乾燥した後、Ｃｕ板（厚み：金属回路用Ｃｕ板０．３
ｍｍ、金属放熱用Ｃｕ板０．１５ｍｍ）を接触配置し、
真空中８３０℃で３０分間熱処理を行い窒化アルミニウ
ム基板とＣｕ板の接合体を得た。
アルミニウム焼結体の両面にＺｒ−Ａｇ−Ｃｕ系の活性
金属含有ろう材ペーストをスクリーン印刷法により塗布
し乾燥した後、Ｃｕ板（厚み：金属回路用Ｃｕ板０．３
ｍｍ、金属放熱用Ｃｕ板０．１５ｍｍ）を接触配置し、
真空中８３０℃で３０分間熱処理を行い窒化アルミニウ
ム基板とＣｕ板の接合体を得た。
【００２４】この接合体のＣｕ板上に紫外線硬化型エッ
チングレジストをスクリーン印刷法により回路パターン
に印刷し硬化させた後、塩化第２鉄溶液でパターン外の
不要なＣｕを除去した。次いで、フッ化水素アンモニウ
ムと過酸化水素を含む水溶液に入れ、Ｃｕ回路パターン
間の不要ろう材を除去した後、レジストを除去した。更
に、無電解ＮｉメッキによりＣｕ回路に選択的にＮｉ保
護膜を形成させた。
チングレジストをスクリーン印刷法により回路パターン
に印刷し硬化させた後、塩化第２鉄溶液でパターン外の
不要なＣｕを除去した。次いで、フッ化水素アンモニウ
ムと過酸化水素を含む水溶液に入れ、Ｃｕ回路パターン
間の不要ろう材を除去した後、レジストを除去した。更
に、無電解ＮｉメッキによりＣｕ回路に選択的にＮｉ保
護膜を形成させた。
【００２５】以上のようにして、実施例１から６、及び
比較例１から４の試料を得た。実施例７及び比較例５の
試料については、セラミックス基板としてアルミナ焼結
体を用いた以外は上記に示す方法で試料を得た。このよ
うにして、表１の実施例、比較例に示すような角θ、割
合Ｒ及び対角線上の金属回路の占有率を持つ回路基板を
完成させた。
比較例１から４の試料を得た。実施例７及び比較例５の
試料については、セラミックス基板としてアルミナ焼結
体を用いた以外は上記に示す方法で試料を得た。このよ
うにして、表１の実施例、比較例に示すような角θ、割
合Ｒ及び対角線上の金属回路の占有率を持つ回路基板を
完成させた。
【００２６】これらの回路基板についてヒートサイクル
試験を実施した。ヒートサイクル試験は、−４０℃で３
０分間保持し、１２５℃で３０分間保持する加熱冷却操
作を１サイクルとし、ＪＩＳ- Ｃ- ００２５温度変化試
験方法に準じて実施した。１０回、３０回、５０回、１
００回のヒートサイクル試験後に回路基板をクリーム半
田を塗布した１００×１００ｍｍのヒートシンク銅板の
中央に載せて２７０℃の炉を通して接合した後、クラッ
ク発生の有無を評価した。クラックの評価は、回路間の
クラックの有無を蛍光探傷検査により観察することで行
った。結果を表１に示す。クラックは発生率（％）で示
した。
試験を実施した。ヒートサイクル試験は、−４０℃で３
０分間保持し、１２５℃で３０分間保持する加熱冷却操
作を１サイクルとし、ＪＩＳ- Ｃ- ００２５温度変化試
験方法に準じて実施した。１０回、３０回、５０回、１
００回のヒートサイクル試験後に回路基板をクリーム半
田を塗布した１００×１００ｍｍのヒートシンク銅板の
中央に載せて２７０℃の炉を通して接合した後、クラッ
ク発生の有無を評価した。クラックの評価は、回路間の
クラックの有無を蛍光探傷検査により観察することで行
った。結果を表１に示す。クラックは発生率（％）で示
した。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１に示す結果から明らかなように、実施
例１〜６に示す回路基板は、ヒートサイクル試験５０回
後のヒートシンク接合でも窒化アルミニウム焼結体基板
にクラックは発生しておらず、高い信頼性を有し、実用
的である。一方、比較例１〜４に係る回路基板は、ヒー
トサイクル試験３０回後のヒートシンク接合でクラック
が発生し、ヒートサイクルの繰り返し回数の増加に伴
い、基板に発生するクラックが多くなったため、充分な
信頼性が得られない。
例１〜６に示す回路基板は、ヒートサイクル試験５０回
後のヒートシンク接合でも窒化アルミニウム焼結体基板
にクラックは発生しておらず、高い信頼性を有し、実用
的である。一方、比較例１〜４に係る回路基板は、ヒー
トサイクル試験３０回後のヒートシンク接合でクラック
が発生し、ヒートサイクルの繰り返し回数の増加に伴
い、基板に発生するクラックが多くなったため、充分な
信頼性が得られない。
【００２９】また、実施例７に示す回路基板は、ヒート
サイクル試験３０回後のヒートシンク接合でもアルミナ
基板にクラックは発生しておらず、高い信頼性を有し、
実用的である。一方、比較例５に係る回路基板は、ヒー
トサイクル試験３０回後のヒートシンク接合でクラック
が発生し、ヒートサイクルの繰り返し回数の増加に伴
い、基板に発生するクラックが多くなったため、充分な
信頼性が得られない。
サイクル試験３０回後のヒートシンク接合でもアルミナ
基板にクラックは発生しておらず、高い信頼性を有し、
実用的である。一方、比較例５に係る回路基板は、ヒー
トサイクル試験３０回後のヒートシンク接合でクラック
が発生し、ヒートサイクルの繰り返し回数の増加に伴
い、基板に発生するクラックが多くなったため、充分な
信頼性が得られない。
【００３０】実施例３、７及び比較例３、５の結果を比
べると、窒化アルミニウム基板を用いた回路基板では、
アルミナ基板を用いた回路基板に比べクラック発生に対
しての改善効果が著しい。これは、金属材料と窒化アル
ミの熱膨張差が大きい為、窒化アルミニウム基板が本発
明による効果が顕著であると考えられる。
べると、窒化アルミニウム基板を用いた回路基板では、
アルミナ基板を用いた回路基板に比べクラック発生に対
しての改善効果が著しい。これは、金属材料と窒化アル
ミの熱膨張差が大きい為、窒化アルミニウム基板が本発
明による効果が顕著であると考えられる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、高い信頼性、放熱性を
有するモジュール用回路基板を提供することができる。
有するモジュール用回路基板を提供することができる。
【００３２】
【図１】本発明に係わる回路基板の平面図
図１中の記号は以下に示すとおりである。 Ａ：金属回路平面の縁の任意の一点 Ｂ：Ａ点より求めた最近接のセラミックス基板の縁の点 Ｌ１：点Ａに於いて引いた金属回路平面の縁のなす線に
対する接線 Ｌ２：点Ｂで引いたセラミックス回路基板の縁のなす線
に対する接線 Ｌ３：点Ｂで引いたセラミックス回路基板の縁のなす線
に対する垂線 θ：Ｌ１とＬ２とのなす角或いはＬ１とＬ３とのなす角
の内、最も小さい角 ｄ1 、ｄ2 …ｄn ：１０°≦θ≦４５°である金属回路
平面の縁それぞれの長さ ｅ1 、ｅ2 …ｅn ：θ＜１０°である金属回路平面の縁
のそれぞれの長さ
対する接線 Ｌ２：点Ｂで引いたセラミックス回路基板の縁のなす線
に対する接線 Ｌ３：点Ｂで引いたセラミックス回路基板の縁のなす線
に対する垂線 θ：Ｌ１とＬ２とのなす角或いはＬ１とＬ３とのなす角
の内、最も小さい角 ｄ1 、ｄ2 …ｄn ：１０°≦θ≦４５°である金属回路
平面の縁それぞれの長さ ｅ1 、ｅ2 …ｅn ：θ＜１０°である金属回路平面の縁
のそれぞれの長さ
Claims (3)
- 【請求項１】セラミックス基板の片面に金属回路が、そ
の反対面に金属放熱板が接合層を介して形成されてなる
回路基板であって、以下の手順で求められる割合Ｒが３
０％以上であることを特徴とする回路基板。 手順 １．金属回路平面の縁の任意の一点Ａより最近接のセラ
ミックス基板の縁の点Ｂを求める。 ２．点Ａに於いて、金属回路平面の縁のなす線に対する
接線Ｌ１を引く。 ３．点Ｂでセラミックス回路基板の縁のなす線に対する
接線Ｌ２、及び垂線Ｌ３を引く。 ４．線分Ｌ１と線分Ｌ２及び線分Ｌ３とのなす角の内、
最も小さい角θを求める。 ５．角度θが１０度以上で４５度以下の範囲である金属
回路平面の縁の周の長さｄを求める。 ６．金属回路平面の縁の周の全長Ｄを求める。 ７．金属回路平面の縁の周の長さの割合Ｒを、Ｒ＝ｄ／
Ｄ×１００ ％によって求める。 - 【請求項２】回路基板の少なくとも１つの対角線上の金
属回路の占有率が８０％以上であることを特徴とする請
求項１記載の回路基板。 - 【請求項３】セラミックス基板に窒化アルミニウム焼結
体基板または窒化珪素焼結体基板を用いたことを特徴と
する請求項１又は２に記載の回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31328696A JPH10154856A (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31328696A JPH10154856A (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154856A true JPH10154856A (ja) | 1998-06-09 |
Family
ID=18039393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31328696A Pending JPH10154856A (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10154856A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014007407A (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-16 | Alstom Transport Sa | 高電圧に直接接続されうる電気回路 |
-
1996
- 1996-11-25 JP JP31328696A patent/JPH10154856A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014007407A (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-16 | Alstom Transport Sa | 高電圧に直接接続されうる電気回路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5598522B2 (ja) | 回路基板及びこれを用いた半導体モジュール、回路基板の製造方法 | |
| US6054762A (en) | Semiconductor substrates of high reliability ceramic metal composites | |
| JP2006240955A (ja) | セラミック基板、セラミック回路基板及びそれを用いた電力制御部品。 | |
| JP4930833B2 (ja) | セラミックス回路基板およびその製造方法 | |
| JP3449458B2 (ja) | 回路基板 | |
| JP2001332854A (ja) | セラミックス回路基板 | |
| JP2911644B2 (ja) | 回路基板 | |
| JP3863067B2 (ja) | 金属−セラミックス接合体の製造方法 | |
| JPH10190176A (ja) | 回路基板 | |
| JP3599517B2 (ja) | パワーモジュール用回路基板 | |
| JP5069485B2 (ja) | 金属ベース回路基板 | |
| JP2006351988A (ja) | セラミック基板、セラミック回路基板及びそれを用いた電力制御部品。 | |
| JPH10247763A (ja) | 回路基板及びその製造方法 | |
| JP3722573B2 (ja) | セラミックス基板及びそれを用いた回路基板とその製造方法 | |
| JPH10200219A (ja) | 回路基板 | |
| JP2004172182A (ja) | 回路基板及びその製造方法 | |
| JP2006245436A (ja) | 窒化珪素配線基板およびこれを用いた半導体モジュール | |
| JP2004055576A (ja) | 回路基板及びそれを用いたパワーモジュール | |
| JPH10154856A (ja) | 回路基板 | |
| JP3419642B2 (ja) | パワーモジュール | |
| JP2005129625A (ja) | スリット入り回路基板及びその製造方法 | |
| JPH10224059A (ja) | ヒートシンク | |
| JP2001135902A (ja) | セラミックス回路基板 | |
| JP3281331B2 (ja) | 耐熱衝撃性に優れたセラミックス−金属接合基板 | |
| WO2023047765A1 (ja) | 金属－セラミックス接合基板およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040618 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040727 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050405 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |