JPH0537491Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は電気機器、電子機器に装備される電気
素子、電子デバイス等を実装する実装基板に関す
る。

［従来の技術］ 電気機器、電子機器に装備される電気素子、電
子デバイス等を実装する実装基板の分野では、従
来より、樹脂系基板、セラミツクス系基板、金属
系基板が提供されている。なかでも、金属系基板
は、電磁シールド性、放熱性に優れているので、
近年盛んに開発されつつある。

金属系基板においては、従来より、銅シート
と、銅シートの上に半田層を介して実装されたセ
ラミツクス板と、セラミツクス板の上に積層され
た銅ヒートシンクと、銅ヒートシンクの上に実装
されたパワートランジスタとを備えた構造のもの
が提供されている。しかしこのものでは、比重が
重くかつ価格が高い銅を採用しているので、軽量
化、価格の低減の面で不利である。

また、銅箔を樹脂製の接着層を介して接合した
アルミニウムシートと、銅ヒートシンクが半田付
けされ、その上にトランジスタが半田付けされた
構造のものも提供されている。しかし、このもの
では、アルミニウムシートを採用しているので、
銅の場合に比較して軽量化、価格の面で有利であ
るものの、樹脂製の接着層がアルミニウムシート
に積層されているので、高温度での半田付けがで
きず、また、スズ−鉛系合金である半田層を採用
しているので、熱によるストレスが作用すると半
田層に剥離が生じ、熱疲労の面で問題があつた。
更に樹脂層があるため熱伝導が悪く高容量のトラ
ンジスタを実装するのが困難であつた。

また、ニツケルメツキ層を積層したアルミニウ
ムシートと、ニツケルメツキ層の上に半田層を介
して実装されたセラミツクス板と、セラミツクス
板の上に積層された電気素子とを備えたもの（実
公昭54−38856号公報）も提供されている。しか
しこのものでは、アルミニウム板にニツケルメツ
キ層を積層しなければならず、セラミツクス板を
アルミニウムシートに接合する工程の他に、ニツ
ケルメツキ工程が別途必要であつた。ここで、ニ
ツケルメツキ工程ではメツキ廃液等のため環境汚
染の問題がある。又、この実装基板では、スズ−
鉛系合金である半田層を採用しているので、前述
同様に熱疲労の面で問題があつた。

［考案が解決しようとする課題］ 本考案は上記した従来の実装基板がもつ課題に
鑑み開発されたものであり、上記した従来の実装
基板とは異なる方式であり、圧延で接合されたア
ルミニウム系のクラツドシートを採用した方式の
実装基板を提供することを目的とするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本考案にかかる実装基板は、アルミニウムまた
はアルミニウム系合金からなる芯板と芯板の少な
くとも片面に圧延により圧着接合され芯板よりも
低融点のアルミニウム系合金からなるろう材層と
で形成されたクラツドシートと、クラツドシート
のろう材層の融着によりクラツドシートにろう付
けされたセラミツクス板とで構成されていること
を特徴とするものである。

クラツドシートは、ろう材層となるろう材シー
トを芯板に重ね合せた状態で圧延ロールで圧延す
ることにより圧着接合されたブレージングシート
とも呼ばれる連続シートを、実装基板に適応する
ようにプレスで所定の大きさ、所定の形状に切断
したものを採用できる。圧延は、冷間圧延、温間
圧延、熱間圧延のいずれでもよい。芯板とろう材
層との接合性を考慮すると、温間圧延、熱間圧延
とすることができる。芯板はアルミニウムまたは
アルミニウム系合金からなる。アルミニウム系合
金の組成は、実装基板に要求される強度等を考慮
して必要に応じて適宜選択でき、例えば、溶体化
処理可能な程に合金元素を含むようにすることが
でき、具体的にはアルミニウム−シリコン系、ア
ルミニウム−銅系、アルミニウム−亜鉛系とする
ことができる。芯板の厚みは必要に応じて適宜選
択でき、例えば0.3〜5.0mm特に0.8〜3.0mm程度と
することができる。ろう材層を形成するアルミニ
ウム系合金は、芯板りも低い融点をもち、硬ろう
付けと軟ろう付けとの境界点である450℃以上の
融点でも450℃以下の融点でもよく、具体的には
例えば、アルミニウム−シリコン系、アルミニウ
ム−銅系、アルミニウム−亜鉛系とすることがで
きる。アルミニウム以外のシリコン、銅、亜鉛等
の含有量は、芯板よりも低い融点とすること、ろ
う付け性を確保すること等を考慮して適宜選択で
き、例えば重量％でシリコン6.8〜8.2％とするこ
とができる。ろう材層の厚みは必要に応じて適宜
選択でき、例えば0.05〜0.6mm特に0.1〜0.3mm程度
とすることができる。

セラミツクス板は、パワートランジスタ、サイ
リスタ、CPUチツプ、コンデンサ、抵抗等の電
気素子や電子デバイス等を実装する機能をもつ。
セラミツクス板は、ろう材層を融着することによ
りクラツドシートに保持されている。融着手段に
しては、例えば、炉内に装入してろう付け温度に
加熱する炉内ろう付け手段、ガス炎を部分的に当
ててろう付けするガス手段等を採用できる。ろう
付けの際の雰囲気としては、真空、イナートガ
ス、窒素ガス、水素ガス、解離アンモニアガス、
水素ガス等を必要に応じて採用できる。ろう付け
の際には、例えば、セラミツクス板とクラツドシ
ートとを挟持したり、あるいは、クラツドシート
に載置したセラミツクス板に重りを載せたりし、
これによりセラミツクス板をクラツドシートに所
定の力で押し付けた状態で行なうことができる。
尚、セラミツクス板のろう材層側の面には、タン
グステンやモリブデンなどのメタライズド層、ニ
ツケルメツキ層が積層されていてもよい。

［実施例］ 以下、本考案にかかる実装基板の第１実施例に
ついて説明する。

本実施例で使用するクラツドシート１は、芯板
１０とろう材層１１とを圧延で重ね合せて圧着接
合した連続シートをプレスで所定の大きさ、所定
の形状に切断したものである。この芯板１０はア
ルミニウム系合金からなる。芯板１０を形成する
アルミニウム系合金の組成は、シリコンが0.2〜
0.5％、マグネシウムが0.4〜0.8％、銅が0.15〜0.4
％、不可避の不純物、残部アルミニウムである。
なお芯板１０は、厚みが1.4mm、長さが30mm、幅
が80mm程度である。

ろう材層１１を形成するアルミニウム系合金
は、芯板１０よりも低い融点をもつ。その融点は
590〜605℃である。このアルミニウム系合金は、
シリコンが９〜11％、不可避の不純物、残部アル
ミニウムである。なおろう材層１１の厚みは0.2
mm程度である。

セラミツクス板２は、パワートランジスタ、サ
イリスタ、CPUチツプ等の電気素子や電子デバ
イス等を実装する機能をもつ。セラミツクス板２
は、ろう材層１１の融着によりクラツドシート１
の表面側に保持されている。融着は、クラツドシ
ート１とセラミツクス基板２との双方を真空炉内
に装入し、クラツドシート１の上にセラミツクス
板２を載置した状態で、ろう付け温度に５〜10分
間加熱し、フラツクスを用いることなく行なつ
た。第２図は融着部分の模式図を示す。セラミツ
クス板２の材質はアルミナであり、厚み0.625mm、
幅10mm、長さ10mmである。セラミツクス板２に
は、ニツケルメツキのためのタングステン製のメ
タライズド層２０、ろう付けのためのニツケルメ
ツキ層２１が積層されている。

本実施例の実装基板では、圧延で連続的に圧着
接合した圧延方式のクラツドシート１を採用して
あり、クラツドシート１の表面の全部にろう材層
１１が積層されている。そのため、実装スペース
があいている限り、セラミツクス板２をクラツド
シート１のうちどの位置に融着させることも可能
となり、したがつてセラミツクス板１の固定位置
の選択の自由度を高めることでき、実装の高密度
化に有利である。

更に本実施例の実装基板では、圧延で連続的に
圧着接合した圧延方式のクラツドシート１を採用
しているので、芯板１０とろう材層１１との接合
部分の接合強度がクラツドシート１の全面にわた
り平均化し、従つて品質が安定し、しかもクラツ
ドシート１は連続的に圧延して形成されるので、
クラツドシート１の価格の低減化、多量生産に有
利である。

加えて本実施例の実装基板では、ろう材層１１
の融点は590〜605℃であるので、クラツドシート
１の強度を増加させたいとき等には、ろう材層１
１を溶かすことなくクラツドシート１を溶体化温
度範囲に加熱することも可能である。この点、半
田が溶けてしまうので溶体化処理が不能な従来の
半田層を設けていた実装基板とは異なる。

本考案にかかる実装基板の第２実施例を第３図
に示す。この第２実施例は、前記した第１実施例
の場合と基本的には同じ構成である。但し、この
実装基板は両面実装タイプであり、芯板１０の両
面側にろう材層１１が積層されており、従つて、
セラミツクス板２は芯板１０の表面側と裏面側と
の双方に融着保持されている。更に、芯板１０の
表面側と裏面側の双方にろう材層１１が積層され
ているので、表側のろう材層１１にセラミツクス
板２を融着させると共に、裏側のろう材層１１に
トーチのガス炎を当てて局部的に溶かし、これに
より裏側のろう材層１１を電気機器等のハウジン
グに直接に融着させることもできる。

本考案にかかる実装基板の第３実施例を第４図
に示す。この第３実施例は、前記した第１実施例
の場合と基本的には同じ構成である。但し、芯板
１０の表面側および裏面側の双方にろう材層１１
が積層されており、さらに、表面側のろう材層１
１にはセラミツクス板２がろう付けされて保持さ
れており、裏面側のろう材層１１には補強部材３
がろう付けされて保持されている。補強部材３は
棒状、板状、枠状とすることができる。したがつ
て、セラミツクス板２に実装された電気素子、電
子デバイス等の発熱の影響でクラツドシート１が
熱変形で反ることを防止するのに有利であるばか
りか、補強部材３が放熱フインとして機能する効
果をも期待することができる。なお、クラツドシ
ート１の裏面全体にろう材層１１が積層されてい
るので、補強部材３をクラツドシート１のどの位
置でもろう付けができ、従つて最も反りやすい部
位にろう付けができる。

本考案にかかる実装基板の第４実施例を第５図
に示す。この第４実施例は、前期した第１実施例
の場合と基本的には同じ構成である。但しクラツ
ドシート１は箱形状をなしており、セラミツクス
板２を保持した実装基板としての機能の他に、電
気機器、電子機器の外箱であるハウジングとして
の機能を兼すものである。従つてクラツドシート
１は、ハウジングを兼用できるように、ある程度
の肉厚、強度が必要である。

［考案の効果］ 本考案によれば、従来の実装基板とは異なる、
圧延で圧着接合されたアルミニウム系のクラツド
シートを採用した方式の実装基板を提供すること
ができる。

更に本考案では、従来の実装基板とは異なり、
セラミツクス板を固定するにあたりスズ−鉛系合
金である半田層を用いないので、熱疲労性の低下
の防止に有利である。

アルミニウム系のクラツドシート方式を採用し
た本考案では、銅シートを採用した従来の実装基
板に比較して軽量化、価格の低減の面で有利であ
る。更に樹脂製の接着層がアルミニウムシートに
積層された方式の従来の実装基板に比較して、樹
脂製の接着層が存在していないので、ろう付け温
度が高温度でも支障がない。またニツケルメツキ
層を積層した方式の従来の実装基板に比較して、
環境汚染の問題があるニツケルメツキ工程を不要
ならしめ得る。

又、本考案によればクラツドシートは圧延で長
さ方向へ引きのばされるので、芯板とろう材層と
の間の酸化膜等を回避できない場合であつても、
その酸化膜も引きのばされるので、単位面積あた
りの酸化膜を減少させ得、よつてろう付けの際に
おいて、酸化膜に起因するピンホールの除去に有
利である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の第１実施例を示
し、第１図は断面図、第２図は半田層とセラミツ
クス板との結合部分を模式的に示す断面図であ
る。第３図は本考案の第２実施例を示す断面図で
ある。第４図は本考案の第３実施例を示す断面図
である。第５図は本考案の第４実施例を示す断面
図である。 図中、１はクラツドシート、１０は芯板、１１
はろう材層、２はセラミツクス板をそれぞれ示
す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 アルミニウムまたはアルミニウム系合金からな
   る芯板と前記芯板の少なくとも片面に圧延により
   圧着接合され前記芯板よりも低融点のアルミニウ
   ム系合金からなるろう材層とで形成されたクラツ
   ドシートと、 前記クラツドシートの前記ろう材層の融着によ
   り前記クラツドシートにろう付けされたセラミツ
   クス板とで構成されていることを特徴とする実装
   基板。