JPH10200219A - 回路基板 - Google Patents
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- JPH10200219A JPH10200219A JP141197A JP141197A JPH10200219A JP H10200219 A JPH10200219 A JP H10200219A JP 141197 A JP141197 A JP 141197A JP 141197 A JP141197 A JP 141197A JP H10200219 A JPH10200219 A JP H10200219A
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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
- H05K1/0271—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
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- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K1/053—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate the metal substrate being covered by an inorganic insulating layer
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- 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
回路基板を用いた場合、ヒートサイクル等による残留応
力により、セラミックス基板にクラックを生じ易い問題
があった。クラック発生が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
る回路基板において、金属回路板の厚さと金属放熱板の
厚さの比が１以上で５以下であって、セラミック基板の
外周縁と金属回路の外周縁とのマージン幅、及び放熱板
側マージン幅が０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であって、
両マージン幅の差の絶対値が０．５ｍｍより大きいこと
を特徴とする回路基板。
回路基板を用いた場合、ヒートサイクル等による残留応
力により、セラミックス基板にクラックを生じ易い問題
があった。クラック発生が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
る回路基板において、金属回路板の厚さと金属放熱板の
厚さの比が１以上で５以下であって、セラミック基板の
外周縁と金属回路の外周縁とのマージン幅、及び放熱板
側マージン幅が０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であって、
両マージン幅の差の絶対値が０．５ｍｍより大きいこと
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（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）などのセラミックス焼
結体基板表面に導電層として銅（Ｃｕ）回路板等を一体
に接合した回路基板が広く使用されている。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
金属により回路板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を向上しつつ、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
合強さ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。
て、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）などのセラミックス焼
結体基板表面に導電層として銅（Ｃｕ）回路板等を一体
に接合した回路基板が広く使用されている。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
金属により回路板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を向上しつつ、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
合強さ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。
【０００３】しかし回路基板は、パワーモジュールへの
実装工程において、金属回路の端部のセラミックス基板
にクラックが発生し、パワーモジュールとしての使用時
に、セラミックス基板が破壊に至り、パワーモジュール
が動作不能となる問題がある。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、例えば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２０
μｍ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る問題があ
る。
実装工程において、金属回路の端部のセラミックス基板
にクラックが発生し、パワーモジュールとしての使用時
に、セラミックス基板が破壊に至り、パワーモジュール
が動作不能となる問題がある。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、例えば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２０
μｍ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る問題があ
る。
【０００４】また、金属回路と放熱板の配置に関して特
開平４−１８２３６７号公報では、金属板の周縁部とセ
ラミックス基板の周縁部との間の放熱面側のマージン幅
が実装面側のマージン幅の０．３〜１０倍とした回路基
板が提案されている。特開平５−１６６９６９号公報で
はアルミナの薄板の例であるが、端面からのマージン幅
の差の絶対値を０．５ｍｍ以下とする基板を提案してい
る。これらの両提案の趣旨は、放熱板及び回路の端面か
らのマージン幅の差が小さいほど、耐ヒートサイクル性
が良好となる事である。しかしセラミックス基板に接合
する回路、放熱板の金属部材の厚さが異なる場合、依然
として耐ヒートサイクルにより、セラミックス基板にク
ラックが入り長期安定性に欠けるという問題があった。
開平４−１８２３６７号公報では、金属板の周縁部とセ
ラミックス基板の周縁部との間の放熱面側のマージン幅
が実装面側のマージン幅の０．３〜１０倍とした回路基
板が提案されている。特開平５−１６６９６９号公報で
はアルミナの薄板の例であるが、端面からのマージン幅
の差の絶対値を０．５ｍｍ以下とする基板を提案してい
る。これらの両提案の趣旨は、放熱板及び回路の端面か
らのマージン幅の差が小さいほど、耐ヒートサイクル性
が良好となる事である。しかしセラミックス基板に接合
する回路、放熱板の金属部材の厚さが異なる場合、依然
として耐ヒートサイクルにより、セラミックス基板にク
ラックが入り長期安定性に欠けるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】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、回路と
放熱板の厚さが異なる場合であっても信頼性の高いパワ
ーモジュール用回路基板を提供することを目的とする。
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、回路と
放熱板の厚さが異なる場合であっても信頼性の高いパワ
ーモジュール用回路基板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、金属回路
と金属放熱板の厚さに差がある場合、回路と放熱板の位
置関係について試験を行なった。図１の回路基板の断面
図に示す回路側マージン幅（ａ）と放熱板側マージン幅
（ｂ）に差がある場合、耐ヒートサイクル性に優れてい
ることを見出し本発明に到達した。詳しく述べればセラ
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いる回路基板におい
て、回路板及び放熱板の外周縁のなす線を平面図で表し
た場合その大部分を一致しないように、特定の量をずら
すように、回路と放熱板をセラミックス基板上に配置し
た回路基板とする事である。
と金属放熱板の厚さに差がある場合、回路と放熱板の位
置関係について試験を行なった。図１の回路基板の断面
図に示す回路側マージン幅（ａ）と放熱板側マージン幅
（ｂ）に差がある場合、耐ヒートサイクル性に優れてい
ることを見出し本発明に到達した。詳しく述べればセラ
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いる回路基板におい
て、回路板及び放熱板の外周縁のなす線を平面図で表し
た場合その大部分を一致しないように、特定の量をずら
すように、回路と放熱板をセラミックス基板上に配置し
た回路基板とする事である。
【０００７】すなわち本発明は、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において、金属回路板の厚
さと金属放熱板の厚さの比が１以上で５以下であって、
更に回路側マージン幅（ａ）、及び放熱板側のマージン
幅（ｂ）が０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であって、両マ
ージン幅の差の絶対値が０．５ｍｍより大きい回路基板
である。
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において、金属回路板の厚
さと金属放熱板の厚さの比が１以上で５以下であって、
更に回路側マージン幅（ａ）、及び放熱板側のマージン
幅（ｂ）が０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であって、両マ
ージン幅の差の絶対値が０．５ｍｍより大きい回路基板
である。
【０００８】更に放熱板側のマージン幅が回路側のマー
ジン幅よりも大きい上記の回路基板である。
ジン幅よりも大きい上記の回路基板である。
【０００９】またセラミックス基板に窒化アルミニウム
焼結体或いは窒化珪素焼結体基板を用いた上記の回路基
板である。
焼結体或いは窒化珪素焼結体基板を用いた上記の回路基
板である。
【００１０】
【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。本発明において重要なことは、回路基板を
金属回路の外周縁と金属放熱板の外周縁との大部分を一
致させずに作成することであり、特に、回路側及び放熱
板側マージン幅の差の絶対値が０．５ｍｍより大きくす
ることである。マージン幅の差の絶対値が０．５ｍｍ以
下になるとセラミックス基板がせん断により破壊する危
険性が高くなるため適当でない。また、上限はマージン
幅が０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であるから３ｍｍを越
える事はない。この時回路又は放熱板の厚みは０．１〜
２．０ｍｍが使われる。さらに、放熱板が厚いと、回路
パターンをエッチングした後に、回路面側のセラミック
ス基板にクラックが発生しやすくなるため、回路板と放
熱板の厚さの比は１以上にする必要がある。しかし、回
路と放熱板の厚さの比を５より大きくすると接合後の回
路基板のたわみが大きくなり、エッチングレジストのス
クリーン印刷が困難になるため、適当でない。すなわ
ち、回路板の厚さと放熱板の厚さの比が１以上で５以下
である。
て説明する。本発明において重要なことは、回路基板を
金属回路の外周縁と金属放熱板の外周縁との大部分を一
致させずに作成することであり、特に、回路側及び放熱
板側マージン幅の差の絶対値が０．５ｍｍより大きくす
ることである。マージン幅の差の絶対値が０．５ｍｍ以
下になるとセラミックス基板がせん断により破壊する危
険性が高くなるため適当でない。また、上限はマージン
幅が０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であるから３ｍｍを越
える事はない。この時回路又は放熱板の厚みは０．１〜
２．０ｍｍが使われる。さらに、放熱板が厚いと、回路
パターンをエッチングした後に、回路面側のセラミック
ス基板にクラックが発生しやすくなるため、回路板と放
熱板の厚さの比は１以上にする必要がある。しかし、回
路と放熱板の厚さの比を５より大きくすると接合後の回
路基板のたわみが大きくなり、エッチングレジストのス
クリーン印刷が困難になるため、適当でない。すなわ
ち、回路板の厚さと放熱板の厚さの比が１以上で５以下
である。
【００１１】この時個々のマージン幅は０．３ｍｍ以上
３ｍｍ以下としておく必要がある。マージン幅のいずれ
かが０．３ｍｍより小さくなると沿面放電を生じやすく
なり また３ｍｍを越えて大きくするにつれ、必要なセ
ラミックス基板のサイズも大型化する必要があり、不経
済であると同時に、大型化による割れを発生し易くなる
からである。
３ｍｍ以下としておく必要がある。マージン幅のいずれ
かが０．３ｍｍより小さくなると沿面放電を生じやすく
なり また３ｍｍを越えて大きくするにつれ、必要なセ
ラミックス基板のサイズも大型化する必要があり、不経
済であると同時に、大型化による割れを発生し易くなる
からである。
【００１２】また、上記マージン幅の差は、金属放熱板
の全周囲で完全に達成されている必要はなく、その一部
が達成されていれば十分である。すなわち回路のコーナ
ー部などの残留応力が残りやすい部分で達成されていれ
ばよく、セラミックス基板の長手方向の端部近傍を含
み、本発明に従う金属放熱板の外周の長さが少なくとも
金属放熱板の外周の全長さの５０％以上が本発明の請求
範囲を満足している必要がある。
の全周囲で完全に達成されている必要はなく、その一部
が達成されていれば十分である。すなわち回路のコーナ
ー部などの残留応力が残りやすい部分で達成されていれ
ばよく、セラミックス基板の長手方向の端部近傍を含
み、本発明に従う金属放熱板の外周の長さが少なくとも
金属放熱板の外周の全長さの５０％以上が本発明の請求
範囲を満足している必要がある。
【００１３】マージン幅は放熱板と回路のいずれを大き
くしても良いが、放熱板側のマージン幅を回路側のマー
ジン幅より大きくすることにより、効果は更に増大す
る。
くしても良いが、放熱板側のマージン幅を回路側のマー
ジン幅より大きくすることにより、効果は更に増大す
る。
【００１４】セラミックス基板に形成される金属回路と
金属放熱板の材質は、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を用い
る事が出来る。
金属放熱板の材質は、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を用い
る事が出来る。
【００１５】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。特に、窒化アルミニウム基板は窒化珪素基
板と比較して、曲げ強さが小さいため、その効果が著し
い。
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。特に、窒化アルミニウム基板は窒化珪素基
板と比較して、曲げ強さが小さいため、その効果が著し
い。
【００１６】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６５Ｗ／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。本発明
に係る接合層はろう材ペーストを用いて形成されたもの
である。ここで使用されるろう材ペーストは、例えば金
属回路又は金属放熱板の材質がＣｕである場合、Ａｇも
しくはＡｇとＣｕを含むろう材である。
制限はないが、良好な放熱性を示すためには、熱伝導率
が６５Ｗ／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。本発明
に係る接合層はろう材ペーストを用いて形成されたもの
である。ここで使用されるろう材ペーストは、例えば金
属回路又は金属放熱板の材質がＣｕである場合、Ａｇも
しくはＡｇとＣｕを含むろう材である。
【００１７】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及び活性金属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及び活性金属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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】
【実施例】厚み０．６３５ｍｍ或いは厚み１．０ｍｍの
６０×５０ｍｍの窒化アルミニウム焼結体の両面に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０．３ｍｍ或いは０．３６ｍｍ或いは０．６ｍ
ｍ、金属放熱用Ｃｕ板０．１５ｍｍ或いは０．３ｍｍ或
いは０．３７５ｍｍ）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。
６０×５０ｍｍの窒化アルミニウム焼結体の両面に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０．３ｍｍ或いは０．３６ｍｍ或いは０．６ｍ
ｍ、金属放熱用Ｃｕ板０．１５ｍｍ或いは０．３ｍｍ或
いは０．３７５ｍｍ）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。
【００２１】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。
【００２２】以上のようにして、表１の実施例１〜５、
比較例１〜５に示す窒化アルミニウム回路基板を完成さ
せた。実施例６及び比較例６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。また、実施例７の試料について
は、セラミックス基板として窒化珪素焼結体を用いた以
外は上記に示す方法で試料を得た。
比較例１〜５に示す窒化アルミニウム回路基板を完成さ
せた。実施例６及び比較例６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。また、実施例７の試料について
は、セラミックス基板として窒化珪素焼結体を用いた以
外は上記に示す方法で試料を得た。
【００２３】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３０
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に示されてい
る温度変化試験方法に準じて実施した。５０回、１００
回、２００回、３００回のヒートサイクル後のクラック
発生の有無を評価した結果を表１に示す。クラックは発
生率で示した。クラックの評価は、ヒートサイクル終了
後、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。
試験を実施した。ヒートサイクル試験は−４０℃で３０
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に示されてい
る温度変化試験方法に準じて実施した。５０回、１００
回、２００回、３００回のヒートサイクル後のクラック
発生の有無を評価した結果を表１に示す。クラックは発
生率で示した。クラックの評価は、ヒートサイクル終了
後、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。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１に示す結果から明らかなように、実施
例１〜５に示す回路基板は、ヒートサイクル試験１００
回後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。
例１〜５に示す回路基板は、ヒートサイクル試験１００
回後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。
【００２６】一方、比較例１〜５に係る回路基板は、ヒ
ートサイクル試験１００回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。
ートサイクル試験１００回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。
【００２７】また、実施例６に示す回路基板は、ヒート
サイクル試験１００回後もアルミナ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６に係る回路基板は、ヒートサイクル
試験１００回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１００回後もアルミナ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６に係る回路基板は、ヒートサイクル
試験１００回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。
【００２８】さらに、実施例７に示す回路基板は、ヒー
トサイクル試験５００回後も窒化珪素焼結体基板にクラ
ックは発生しておらず、高い信頼性を有し、実用的であ
る
トサイクル試験５００回後も窒化珪素焼結体基板にクラ
ックは発生しておらず、高い信頼性を有し、実用的であ
る
【００２９】実施例２と３の結果を比べると、放熱板側
マージン幅が回路側マージン幅よりも大きい方がクラッ
ク発生に対しての改善効果が著しいことが明らかであ
る。
マージン幅が回路側マージン幅よりも大きい方がクラッ
ク発生に対しての改善効果が著しいことが明らかであ
る。
【００３０】実施例２、６及び比較例２、６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
ミニウムの熱膨張差が大きいためであり、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
ミニウムの熱膨張差が大きいためであり、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、放熱性を損なうことな
く耐熱衝撃性の優れたパワーモジュール等に好適な回路
基板を提供することができる。
く耐熱衝撃性の優れたパワーモジュール等に好適な回路
基板を提供することができる。
【図１】 回路基板断面図
【図２】 回路基板平面図
ａ：金属回路の外周縁とセラミックス基板の外周縁との
マージン幅 ｂ：金属放熱板の外周縁とセラミックス基板の外周縁と
のマージン幅 Ｄ：放熱板側マージン幅と回路側マージン幅の差
マージン幅 ｂ：金属放熱板の外周縁とセラミックス基板の外周縁と
のマージン幅 Ｄ：放熱板側マージン幅と回路側マージン幅の差
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
回路基板において、金属回路板の厚さと金属放熱板の厚
さの比が１以上で５以下であって、更にセラミック基板
の外周縁と金属回路の外周縁とのマージン幅、及び放熱
板側マージン幅が０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であっ
て、両マージン幅の差の絶対値が０．５ｍｍより大きい
ことを特徴とする回路基板。 - 【請求項２】放熱板側マージン幅が回路側マージン幅よ
りも大きい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
体或い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または２記載の回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP141197A JPH10200219A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP141197A JPH10200219A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200219A true JPH10200219A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11500753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP141197A Pending JPH10200219A (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10200219A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228568A (ja) * | 1999-02-04 | 2000-08-15 | Dowa Mining Co Ltd | アルミニウム−窒化アルミニウム絶縁回路基板 |
| JP2003100965A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-04 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路基板の信頼性評価方法及び回路基板 |
| DE102015215133A1 (de) | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleitervorrichtung |
| JP2016139722A (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 日立金属株式会社 | 絶縁基板の反り量の調整方法 |
| JP2019041086A (ja) * | 2017-08-29 | 2019-03-14 | 京セラ株式会社 | 半導体パッケージおよび半導体装置 |
| US20220362891A1 (en) * | 2019-10-08 | 2022-11-17 | Rogers Germany Gmbh | Method for producing a metal-ceramic substrate, solder system, and metal-ceramic substrate produced using such a method |
-
1997
- 1997-01-08 JP JP141197A patent/JPH10200219A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000228568A (ja) * | 1999-02-04 | 2000-08-15 | Dowa Mining Co Ltd | アルミニウム−窒化アルミニウム絶縁回路基板 |
| JP2003100965A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-04 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路基板の信頼性評価方法及び回路基板 |
| DE102015215133A1 (de) | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleitervorrichtung |
| US9721861B2 (en) | 2014-09-26 | 2017-08-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
| JP2016139722A (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 日立金属株式会社 | 絶縁基板の反り量の調整方法 |
| JP2019041086A (ja) * | 2017-08-29 | 2019-03-14 | 京セラ株式会社 | 半導体パッケージおよび半導体装置 |
| US20220362891A1 (en) * | 2019-10-08 | 2022-11-17 | Rogers Germany Gmbh | Method for producing a metal-ceramic substrate, solder system, and metal-ceramic substrate produced using such a method |
| US11945054B2 (en) * | 2019-10-08 | 2024-04-02 | Rogers Germany Gmbh | Method for producing a metal-ceramic substrate, solder system, and metal-ceramic substrate produced using such a method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050112 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050628 |