JPS6318687A - 回路基板 - Google Patents
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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
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は回路基板に関し、さらに詳しくは、一部に放熱
性に優れた窒化アルミニウム板が接合されたアルミナ板
よりなる複合型回路基板であって、両者の熱膨張率の差
に起因するクラックなどが両者間の接合部で生ずること
がない回路基板に関する。
性に優れた窒化アルミニウム板が接合されたアルミナ板
よりなる複合型回路基板であって、両者の熱膨張率の差
に起因するクラックなどが両者間の接合部で生ずること
がない回路基板に関する。
(従来の技術)
従来、半導体用回路基板としては、安価なアルミナ(A
文、03)の基板上に回路を形成し、ここに半導体装置
をはじめとする各種素子を搭載した形式のものが一般的
であった。
文、03)の基板上に回路を形成し、ここに半導体装置
をはじめとする各種素子を搭載した形式のものが一般的
であった。
ところが、近年、半導体装置の大出力化に伴って、素子
の発熱量が増大しており、上記のAM。03ス(板では
放熱性の点で必ずしも満足し得ないという問題が生じて
いる。
の発熱量が増大しており、上記のAM。03ス(板では
放熱性の点で必ずしも満足し得ないという問題が生じて
いる。
かかる問題を解消するためには、A交203に代えて放
熱性の侵れた窒化アルミニウム(A I N)で回路基
板を構成すればよいが、しかし、AuNはAI、o3に
比べてはるかに高価であるため、あまり実用的であると
は言い難い。
熱性の侵れた窒化アルミニウム(A I N)で回路基
板を構成すればよいが、しかし、AuNはAI、o3に
比べてはるかに高価であるため、あまり実用的であると
は言い難い。
そこで、最近、An2o3板とAIN板とを組合せて回
路基板を構成し、発熱量かとくに大きい素子の下部のみ
にAuN板を配置せしめることにより放熱性の改善およ
びコストの低廉化を図ることか試みられている。
路基板を構成し、発熱量かとくに大きい素子の下部のみ
にAuN板を配置せしめることにより放熱性の改善およ
びコストの低廉化を図ることか試みられている。
このような複合型の回路基板の構成としては、第3χに
示したようにAl203板1の所望の箇所に、AlN板
の形状に対応する開口部1aを設け、ここに、A I
N板2を嵌め込み、AlN板2の側面を、開口部1a内
壁面に接合した構成、あるいは第4図に示したように、
A I 203板1の裏面の開口1a周縁部に、AlN
板2の一方の面の周縁部を接合した構成などをあげるこ
とができる。この接合に際して、画板の接合領域にそれ
ぞれ公知のメタライズを施したのち、ろう材を介して接
合を行なうことが一般的である。
示したようにAl203板1の所望の箇所に、AlN板
の形状に対応する開口部1aを設け、ここに、A I
N板2を嵌め込み、AlN板2の側面を、開口部1a内
壁面に接合した構成、あるいは第4図に示したように、
A I 203板1の裏面の開口1a周縁部に、AlN
板2の一方の面の周縁部を接合した構成などをあげるこ
とができる。この接合に際して、画板の接合領域にそれ
ぞれ公知のメタライズを施したのち、ろう材を介して接
合を行なうことが一般的である。
しかしなから、AuNとAM。03とではその熱膨張係
数に大きな差があるため、使用時にこの熱膨張係数の差
に起因して応力が発生し、これにより接合部にクラック
が生じて・、極端な場合にはAlN板が脱落したり、こ
の回に基板に封着シールを施してパンケージとした場合
は、その飢寒性が低下してしまうなどの不都合がある。
数に大きな差があるため、使用時にこの熱膨張係数の差
に起因して応力が発生し、これにより接合部にクラック
が生じて・、極端な場合にはAlN板が脱落したり、こ
の回に基板に封着シールを施してパンケージとした場合
は、その飢寒性が低下してしまうなどの不都合がある。
(発明が解決しようとする問題点)
このように、従来のA旦203/AIN複合型回路基板
にあっては1両者の熱膨張係数の差に起因して、使用時
にクラックが生じるという問題があった。
にあっては1両者の熱膨張係数の差に起因して、使用時
にクラックが生じるという問題があった。
本発明は、従来のかかる問題を解消し、一部にAlN板
が接合されてなるAl2O3/A旦N複合型回路基板に
おいて、使用時に両者の接合部にクラックなどが生ずる
ことのない回路基板の提供を目的とする。
が接合されてなるAl2O3/A旦N複合型回路基板に
おいて、使用時に両者の接合部にクラックなどが生ずる
ことのない回路基板の提供を目的とする。
[発明の構成]
(問題点を解決するだめの手段)
本発明者は、上記目的を達成すべく、主として、Al2
03板とAlN板の接合部の構造に焦点を絞って鋭意研
究を重ねた結果、各々の接合面間に、両者の熱膨張の差
を吸収する緩衝材として機能する金属層を介在せしめれ
ばよいとの着想を得、かかる金属材料が満足すべき条件
を見出して本発明を完成するに至った。
03板とAlN板の接合部の構造に焦点を絞って鋭意研
究を重ねた結果、各々の接合面間に、両者の熱膨張の差
を吸収する緩衝材として機能する金属層を介在せしめれ
ばよいとの着想を得、かかる金属材料が満足すべき条件
を見出して本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の回路基板は、アルミナ板と窒化アル
ミニウム板とが接合されてなる回路基板であって、該ア
ルミナ板および窒化アルミニウム板の接合面にはそれぞ
れメタライズ層が形成されており、 これら2つのメタ
ライズ層の間に、(a)500’C以下で再結晶して塑
性変形し、(b)500’Cにおける引張強度が35
kgf/ mm2以下であり、かつ、 (c)500℃における伸びが10%以上である 金属材料よりなる緩衝材層が介在せしめられてなること
を特徴とする。
ミニウム板とが接合されてなる回路基板であって、該ア
ルミナ板および窒化アルミニウム板の接合面にはそれぞ
れメタライズ層が形成されており、 これら2つのメタ
ライズ層の間に、(a)500’C以下で再結晶して塑
性変形し、(b)500’Cにおける引張強度が35
kgf/ mm2以下であり、かつ、 (c)500℃における伸びが10%以上である 金属材料よりなる緩衝材層が介在せしめられてなること
を特徴とする。
本発明の回路基板は、前述したように、Al203板と
AlN板との接合構造に特徴を有するものであり、その
形状などは全く限定されるも○ではない。具体的には、
第3図、第4図に示した如き構造かあげられるが、Al
N板は1箇所に限らず複数箇所に嵌め込まれていてもよ
く、また、A父203板の中央に限らず端部に位mして
いてもよい。
AlN板との接合構造に特徴を有するものであり、その
形状などは全く限定されるも○ではない。具体的には、
第3図、第4図に示した如き構造かあげられるが、Al
N板は1箇所に限らず複数箇所に嵌め込まれていてもよ
く、また、A父203板の中央に限らず端部に位mして
いてもよい。
第1図は、第3図に示した回路基板の接合部の縦断面図
を示し、Al。03板1の開口1a(第3図)内にAl
N板2が嵌め込まれて両者が接合されている。AlN板
は放熱性の向上を目的として使用するのであるから、熱
伝導率が50 W / =n・k以上のものであること
が好ましい。この接合部の構造を詳細に説明すると、ま
ず、Al203板1の開口1aの内壁面1 ’cにはメ
タライズ層3およびメッキ層4がこの順に形成されてい
る。メタラ・イズ層3の材料としてはモリブデン(Mo
)、タングステン(W)なとを使用することができ、公
知のメタライズ法を適用することにより形成される。メ
ンキ層4の材料としてはとくに限定されるものではなく
、通常の二、ケル(Ni) メンキなとを使用するこ
とかできる。
を示し、Al。03板1の開口1a(第3図)内にAl
N板2が嵌め込まれて両者が接合されている。AlN板
は放熱性の向上を目的として使用するのであるから、熱
伝導率が50 W / =n・k以上のものであること
が好ましい。この接合部の構造を詳細に説明すると、ま
ず、Al203板1の開口1aの内壁面1 ’cにはメ
タライズ層3およびメッキ層4がこの順に形成されてい
る。メタラ・イズ層3の材料としてはモリブデン(Mo
)、タングステン(W)なとを使用することができ、公
知のメタライズ法を適用することにより形成される。メ
ンキ層4の材料としてはとくに限定されるものではなく
、通常の二、ケル(Ni) メンキなとを使用するこ
とかできる。
一方、AINW2の側面2aにも、上記と同様の、メタ
ライズ層5およびメンキ層6が形成されている。これら
の接合面ib5よび2aは互いに対向し、それぞれのメ
タライズ面4および6の間に例えば銀ろうなどのろう材
層7および8、並びに緩衝材層9を介して接合されてい
る。この緩衝材層9は本発明の骨子をなすものであり、
上記の(a)〜(C)の条件をすべて満足する金属材料
によって構成されている。この条件が1つでも満足され
ないと、緩衝機能が充分に発揮されず、クラック発生の
原因となる。これらの具体例としては、例えば、ニッケ
ル(Ni)系合金;クロム(Cr)系合金;りん青銅、
ベリリウム銅、タフピンチ銅、黄銅などの銅(Cu)系
合金;その他KOV=Cuクラッド材、M o −Cu
クラッド材、W−Cuクランド材などをあげることがで
きる。
ライズ層5およびメンキ層6が形成されている。これら
の接合面ib5よび2aは互いに対向し、それぞれのメ
タライズ面4および6の間に例えば銀ろうなどのろう材
層7および8、並びに緩衝材層9を介して接合されてい
る。この緩衝材層9は本発明の骨子をなすものであり、
上記の(a)〜(C)の条件をすべて満足する金属材料
によって構成されている。この条件が1つでも満足され
ないと、緩衝機能が充分に発揮されず、クラック発生の
原因となる。これらの具体例としては、例えば、ニッケ
ル(Ni)系合金;クロム(Cr)系合金;りん青銅、
ベリリウム銅、タフピンチ銅、黄銅などの銅(Cu)系
合金;その他KOV=Cuクラッド材、M o −Cu
クラッド材、W−Cuクランド材などをあげることがで
きる。
これらの金属材料は上記(a)〜(C)の条件に加えて
、さらに、(d)熱伝導率が50 W / m・k以上
であること、および、(e)熱膨張率がAfN−Afz
○3の熱膨張率の中間値をとることの2点を満足すると
緩衝機能を向上させる上で有効である。
、さらに、(d)熱伝導率が50 W / m・k以上
であること、および、(e)熱膨張率がAfN−Afz
○3の熱膨張率の中間値をとることの2点を満足すると
緩衝機能を向上させる上で有効である。
一方、第2図は第4図に示した回路基板の接合部の縦断
面図を示したもので、An203板1の接合面を裏面の
開口1a周縁部IC1およびAlN板2の接合面を表面
周縁部2bとした以外は上記第1図と同様の接合部の構
造となっている。
面図を示したもので、An203板1の接合面を裏面の
開口1a周縁部IC1およびAlN板2の接合面を表面
周縁部2bとした以外は上記第1図と同様の接合部の構
造となっている。
(作用)
このような本発明の回路基板にあっては、AlN板上に
とくに発熱量の大きい半導体素子を搭載しても、充分な
放熱効果を得ることができる。また、AINとA交20
3との接合部には、緩衝材層が介在せしめられているた
め、素子の発熱により接合部の温度が上昇しても、A
I NとA文203の熱膨張係数の差に起因して発生す
る応力を緩衝材層が吸収するため、クランクなどの発生
が防止される。
とくに発熱量の大きい半導体素子を搭載しても、充分な
放熱効果を得ることができる。また、AINとA交20
3との接合部には、緩衝材層が介在せしめられているた
め、素子の発熱により接合部の温度が上昇しても、A
I NとA文203の熱膨張係数の差に起因して発生す
る応力を緩衝材層が吸収するため、クランクなどの発生
が防止される。
(実施例)
第1図、第3図に示した如き回路基板を製造した。すな
わち、50 X 50 mm、厚さ0.5!QmのAn
、03板1の中央に20 X 20 mmの開口1aを
穿設し、この開口la内にこれと略同形状のAlN板2
を接合した。各々の接合面1bおよび2bにはモリブデ
ンよりなるメタライズ層3.5、ニッケルメッキ層4.
6がそれぞれ形成され、これらの接合面は銀ろう層7.
8および無酸素銅よりなる緩衝材層9を介して接合され
ている。
わち、50 X 50 mm、厚さ0.5!QmのAn
、03板1の中央に20 X 20 mmの開口1aを
穿設し、この開口la内にこれと略同形状のAlN板2
を接合した。各々の接合面1bおよび2bにはモリブデ
ンよりなるメタライズ層3.5、ニッケルメッキ層4.
6がそれぞれ形成され、これらの接合面は銀ろう層7.
8および無酸素銅よりなる緩衝材層9を介して接合され
ている。
このようにして得られた回路基板において、AIN板2
板面表面タライズ層を介してSiチップを搭載し、A文
203板1表面に公知の方法によって回路を形成して全
体)封着することによりパッケージを製造した。このパ
ッケージ100個について、その動作状態を観察したと
ころ、A文203とAIHの接合部にクラックが発生し
たものは皆無であった。
板面表面タライズ層を介してSiチップを搭載し、A文
203板1表面に公知の方法によって回路を形成して全
体)封着することによりパッケージを製造した。このパ
ッケージ100個について、その動作状態を観察したと
ころ、A文203とAIHの接合部にクラックが発生し
たものは皆無であった。
なお、比較のために、緩衝材層を介在せしめなかったこ
とを除いては上記実施例と同様にして回路基板およびパ
ッケージを製造し、同様の評価を行なったところ、10
0個中9o個にクランクが発生したことが確認された。
とを除いては上記実施例と同様にして回路基板およびパ
ッケージを製造し、同様の評価を行なったところ、10
0個中9o個にクランクが発生したことが確認された。
[発明の効果]
以上の説明から明らかなように、本発明の回路基板は、
A文、03板とAlN板を組合せてなるものであるため
、放熱効果が満足すべきものであるとともに価格は低床
となり、しかも、A文203とA父Nとの接合部には緩
衝材層が介在せしめられているため、作動詩に接合部の
温度が上昇してもクラックなどが発生することがなく、
極めて信頼性の高いものである。したがって、その工業
的価値は犬である。
A文、03板とAlN板を組合せてなるものであるため
、放熱効果が満足すべきものであるとともに価格は低床
となり、しかも、A文203とA父Nとの接合部には緩
衝材層が介在せしめられているため、作動詩に接合部の
温度が上昇してもクラックなどが発生することがなく、
極めて信頼性の高いものである。したがって、その工業
的価値は犬である。
第1図および第2図は本発明の回路基板の接合部の構造
を示し、それぞれ第3図のA−A線および第4図のB−
B線に添う縦断面図、第3図および第4図は複合型回路
基板の斜視図である。 1・・・・・・A文203板。 2・・・・・・AlN板、 1a・・・・・・開口、 lb、1c、2a、2 b、、、 ・、、 接合面、3
.5・・・・・・メタライズ層、 9・・・・・・緩衝材層。 第1図 第2図 第3図 第4図
を示し、それぞれ第3図のA−A線および第4図のB−
B線に添う縦断面図、第3図および第4図は複合型回路
基板の斜視図である。 1・・・・・・A文203板。 2・・・・・・AlN板、 1a・・・・・・開口、 lb、1c、2a、2 b、、、 ・、、 接合面、3
.5・・・・・・メタライズ層、 9・・・・・・緩衝材層。 第1図 第2図 第3図 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 アルミナ板と窒化アルミニウム板とが接合されてなる
回路基板であって、 該アルミナ板および窒化アルミニウム板の接合面にはそ
れぞれメタライズ層が形成されており、これら2つのメ
タライズ層の間に、 (a)500℃以下で再結晶して塑性変形し、(b)5
00℃における引張強度が35kgf/mm^2以下で
あり、かつ、 (c)500℃における伸びが10%以上である 金属材料よりなる緩衝材層が介在せしめられてなること
を特徴とする回路基板。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61161783A JPH0680873B2 (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 回路基板 |
US07/071,134 US4835065A (en) | 1986-07-11 | 1987-07-08 | Composite alumina-aluminum nitride circuit substrate |
DE8787109996T DE3784192T2 (de) | 1986-07-11 | 1987-07-10 | Schaltungssubstrat. |
EP87109996A EP0252518B1 (en) | 1986-07-11 | 1987-07-10 | Circuit substrate |
KR1019870007472A KR900003850B1 (ko) | 1986-07-11 | 1987-07-11 | 회로기판 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61161783A JPH0680873B2 (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 回路基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6318687A true JPS6318687A (ja) | 1988-01-26 |
JPH0680873B2 JPH0680873B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=15741822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61161783A Expired - Fee Related JPH0680873B2 (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 回路基板 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4835065A (ja) |
EP (1) | EP0252518B1 (ja) |
JP (1) | JPH0680873B2 (ja) |
KR (1) | KR900003850B1 (ja) |
DE (1) | DE3784192T2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0261529A (ja) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Anritsu Corp | ダブルグレーティング型分光装置 |
US5057376A (en) * | 1988-11-15 | 1991-10-15 | Asahi Glass Company Ltd. | Hybrid package, glass ceramic substrate for the hybrid package, and composition for the glass ceramic substrate |
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US5264388A (en) * | 1988-05-16 | 1993-11-23 | Sumitomo Electric Industries, Inc. | Sintered body of aluminum nitride |
US4951014A (en) * | 1989-05-26 | 1990-08-21 | Raytheon Company | High power microwave circuit packages |
DE69013124T2 (de) * | 1989-09-25 | 1995-05-04 | Gen Electric | Direktverbundene Metallsubstratstrukturen. |
US5100740A (en) * | 1989-09-25 | 1992-03-31 | General Electric Company | Direct bonded symmetric-metallic-laminate/substrate structures |
JP4483366B2 (ja) * | 2004-03-25 | 2010-06-16 | ヤマハ株式会社 | 半導体パッケージおよびその製造方法 |
WO2009095486A2 (en) * | 2008-02-01 | 2009-08-06 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Semiconductor package |
US9141157B2 (en) * | 2011-10-13 | 2015-09-22 | Texas Instruments Incorporated | Molded power supply system having a thermally insulated component |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3457052A (en) * | 1965-09-14 | 1969-07-22 | Westinghouse Electric Corp | High temperature,electrically conductive hermetic seals |
GB1387478A (en) * | 1972-07-28 | 1975-03-19 | British Leyland Truck & Bus | Method of brazing ceramic articles to one another |
JPS5815241A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-01-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置用基板 |
DE3247985C2 (de) * | 1982-12-24 | 1992-04-16 | W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau | Keramischer Träger |
DE3316807A1 (de) * | 1983-05-07 | 1984-11-08 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Hartlot-legierung zum verbinden von oxidkeramiken unter sich oder mit metallen |
JPS6077178A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-05-01 | 株式会社東芝 | 窒化物セラミックス接合体およびその製造方法 |
DE3587481T2 (de) * | 1984-02-27 | 1993-12-16 | Toshiba Kawasaki Kk | Schaltungssubstrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit. |
JPS617647A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-14 | Toshiba Corp | 回路基板 |
JPS62197379A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-09-01 | 株式会社東芝 | 窒化アルミニウム基板 |
US4770953A (en) * | 1986-02-20 | 1988-09-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Aluminum nitride sintered body having conductive metallized layer |
-
1986
- 1986-07-11 JP JP61161783A patent/JPH0680873B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-07-08 US US07/071,134 patent/US4835065A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-10 EP EP87109996A patent/EP0252518B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-10 DE DE8787109996T patent/DE3784192T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-07-11 KR KR1019870007472A patent/KR900003850B1/ko not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0261529A (ja) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Anritsu Corp | ダブルグレーティング型分光装置 |
US5057376A (en) * | 1988-11-15 | 1991-10-15 | Asahi Glass Company Ltd. | Hybrid package, glass ceramic substrate for the hybrid package, and composition for the glass ceramic substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3784192T2 (de) | 1993-08-05 |
DE3784192D1 (de) | 1993-03-25 |
KR900003850B1 (ko) | 1990-06-02 |
US4835065A (en) | 1989-05-30 |
EP0252518A1 (en) | 1988-01-13 |
KR880002423A (ko) | 1988-04-30 |
JPH0680873B2 (ja) | 1994-10-12 |
EP0252518B1 (en) | 1993-02-17 |
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