JP2003273289A - セラミックス回路基板およびパワーモジュール - Google Patents

セラミックス回路基板およびパワーモジュール

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで耐熱衝撃性などに優れた信頼性の
高いセラミックス回路基板を提供する。 【解決手段】 セラミックス基板１２の一方の表面に金
属回路板１４が接合されたセラミックス回路基板１０に
おいて、セラミックス回路基板１０が金属回路板１４側
に凹状に反っているときのセラミックス回路基板１０の
反り量を正（＋）の反り量とすると、セラミックス回路
基板１０の３５０℃に加熱したときの反り量が−０．１
〜＋０．３ｍｍであり、その後に室温に戻したときの反
り量が＋０．０５〜＋０．６ｍｍである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス回路
基板およびその製造方法に関し、特に耐熱衝撃性などに
優れた信頼性の高いセラミックス回路基板、その製造方
法およびそのセラミック回路基板を用いた信頼性の高い
パワーモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子部品の実装に使用する基板の
１つとして、セラミックス基板の少なくとも一方の表面
に金属板を接合したセラミックス回路基板が利用されて
いる。セラミックス基板は、ガラスエポキシ基板や金属
基板などと比べて絶縁耐圧や熱伝導性が優れているた
め、特にパワーモジュール用の基板などの大電力素子用
の基板として利用されている。近年、自動車や電車のモ
ータ制御用などにもパワーモジュールが搭載されるよう
になり、セラミックス回路基板の信頼性に対する要求も
高くなっている。
【０００３】このような要求に応じて信頼性を向上させ
たセラミックス回路基板としては、回路用や放熱用の金
属板としてアルミニウムを使用するもの（特開平７−２
７６０３５号、特開平１１−２６３６７６号公報）、セ
ラミックスの強度を向上させたもの（特開２００１−７
７２４５号公報）、金属板の断面形状を応力緩和構造に
したもの（特公平７−７７９８９号、特開平３−２６１
６６９号公報）などが提案されて実用化されている。こ
れらのセラミックス回路基板は、繰り返し熱衝撃（ヒー
トサイクル）を与えたときのセラミックス基板のクラッ
クの発生を抑えて絶縁破壊などによる不良を回避するも
のである。また、セラミックス基板の初期の反り量を制
御したセラミックス回路基板（特開平１１−３３０３０
８号公報）、セラミックス基板に荷重をかけたときのた
わみ量を規定したセラミックス回路基板（特開平７−２
０２０７３号公報）、金属板の表面の外周付近に穴を開
けた構造のセラミックス回路基板（特開平５−４１５６
６号公報）などが開示され、それぞれヒートサイクル性
などの信頼性の向上に効果を上げている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のセラミックス回路基板のうち、特開平７−２７６
０３５号および特開平１１−２６３６７６号公報に開示
されたアルミニウムを使用するセラミックス回路基板で
は、アルミニウムの塑性変形によりセラミックスに発生
する応力を低く抑えられるため、耐熱特性などの信頼性
は銅などを使用した場合に比べ向上するが、アルミニウ
ムの厚さが厚い場合やろう接の場合は応力の発生も大き
くなり、十分な信頼性が得られない場合がある。
【０００５】また、特開２００１−７７２４５号公報に
開示された高強度のセラミックス、即ち、曲げ強度や靭
性の高いセラミックスを使用すると、汎用品に比べて原
料や製造の難しさの点から材料コストがかかったり、熱
伝導などの他の特性が悪化することが多い。そのため、
アルミナ基板や窒化アルミニウム基板のようにシート成
形法などにより大量に製造されているものは、現時点で
平均曲げ強度が２０〜５０ｋｇ／ｍｍ２程度であり、こ
のようなアルミナや窒化アルミニウムの汎用基板を使用
しても満足できる信頼性を有するセラミックス回路基板
を提供することが望まれる。また、窒化硅素などの強度
の高いセラミックスにおいても、熱伝導性などの要請に
より厚さを薄くする場合などがあり、このような場合に
充分な信頼性が得られない場合がある。
【０００６】また、特公平７−７７９８９号、特開平３
−２６１６６９号公報に開示された金属板の断面形状を
応力緩和構造にしたセラミックス回路基板では、応力緩
和には一定の効果はあるが、その構造（形状）を形成す
るためには、そのような構造でない通常の製品より製造
コストがかかる。
【０００７】また、特開平１１−３３０３０８号公報お
よび特開平７−２０２０７３号公報に開示された初期の
反り量やたわみ量を制御したセラミックス回路基板で
は、一定の効果はあるものの、必ずしもアセンブリ時の
耐熱衝撃性と一致せず、チップの半田付けなどをすると
きの加熱や冷却においてクラックが発生する場合がある
ことがわかってきた。
【０００８】さらに、特開平５−４１５６６号公報に開
示された金属板の表面の外周付近に穴を開けた構造のセ
ラミックス回路基板では、上述したようなコストアップ
の要因はなく、一定の効果を上げている。しかし、最近
では、アセンブリ工程の短縮などによりさらに耐熱衝撃
性が求められており、穴を開けていない構造のものより
は優れているが、セラミックス回路基板の構造、例え
ば、金属板の材質と厚さやセラミックス基板の強度など
によってはアセンブリでクラックの入るものがあり、こ
の技術だけでは使用に耐えない場合もある。
【０００９】従って、本発明は、このような従来の問題
点に鑑み、低コストでさらに優れた信頼のセラミックス
回路基板、その製造方法およびそのセラミックス回路基
板を使用した信頼性の高いパワーモジュールを提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、後のパワーモジュ
ールなどのアセンブリ工程における熱衝撃に対するセラ
ミックス回路基板の信頼性を向上させるために、３５０
℃におけるセラミックス回路基板の反り量、即ち、チッ
プや端子や放熱板の半田付けなどをするときの高温にお
けるセラミックス回路基板の反り量、さらにそのセラミ
ックス回路基板を室温に戻したときの反り量を制御する
ことにより、低コストで優れた信頼性のセラミックス回
路基板を提供することができることを見出し、本発明を
完成するに至った。即ち、特に高温におけるセラミック
ス回路基板の反り量を制御することにより、耐熱衝撃性
が向上すること、例えば、アセンブリ時のクラックの発
生を抑えられることなどを見出し、また、そのセラミッ
クス回路基板を室温に戻したときの反り量を制御するこ
とにより、製品としてのヒートサイクル性が向上するこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】即ち、本発明によるセラミックス回路基板
は、セラミックス基板の一方の表面に金属回路板が接合
されたセラミックス回路基板において、セラミックス回
路基板が金属回路板側に凹状に反っているときのセラミ
ックス回路基板の反り量を正（＋）の反り量とすると、
セラミックス回路基板の３５０℃に加熱したときの反り
量が−０．１〜＋０．３ｍｍであり、その後に室温に戻
したときの反り量が＋０．０５〜＋０．６ｍｍであるこ
とを特徴とする。
【００１２】このセラミックス回路基板において、初期
の反り量が＋０．０５〜＋０．６ｍｍであることが好ま
しい。また、セラミックス基板の他方の表面に金属板が
接合されているのが好ましい。また、金属回路板または
金属板の少なくもと一方の表面の外周付近に少なくとも
一つの貫通穴または凹部が形成されているのが好まし
い。また、金属回路板および金属板の主成分が銅または
アルミニウムであるのが好ましい。金属回路板および金
属板の主成分が銅である場合、金属回路板の厚さが０．
２〜１．２ｍｍであり、金属板の厚さが０．１〜１．１
ｍｍであるのが好ましい。金属回路板および金属板の主
成分がアルミニウムである場合、金属回路板の厚さが
０．３〜２．４ｍｍであり、金属板の厚さが０．１〜
２．２ｍｍであるのが好ましい。さらに、セラミックス
基板の主成分がアルミナ、窒化アルミニウムおよび窒化
珪素のいずれかであるのが好ましい。また、セラミック
ス基板の３点曲げ強度が３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上である
のが好ましい。
【００１３】また、本発明によるセラミックス回路基板
の製造方法は、セラミックス基板の凹状に反った表面に
金属回路板を接合することを特徴とする。このセラミッ
クス回路基板の製造方法において、金属回路板および金
属板がセラミックス基板に直接接合またはろう材を介し
て接合されるのが好ましい。また、セラミックス基板の
凸状に反った表面に金属板を接合するのが好ましい。
【００１４】さらに、本発明によるパワーモジュール
は、上記のいずれかのセラミックス回路基板を用いて組
み立てられることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明によるセラミックス回路基
板の実施の形態では、セラミックス基板として、パワー
モジュールに用いられている絶縁性のアルミナ基板、Ａ
ｌＮ基板または窒化珪素基板を使用することが好まし
い。これらの基板は、汎用としてシート成形やプレス成
形などの方法により広く商品化されており、それぞれに
特徴がある。アルミナ基板は安価であるが熱伝導率が他
の基板と比べて低く、ＡｌＮ基板は比較的高価であるが
熱伝導率が高く、窒化珪素基板は比較的高価であるがア
ルミナ基板や窒化アルミニウム基板と比べて高強度・高
靭性であるなどの特徴がある。従って、コスト重視の場
合はアルミナ基板、熱伝導性重視の場合はＡｌＮ基板、
強度重視の場合は窒化珪素基板を使用すればよい。ま
た、アルミナを主成分としてジルコニアを３０％以下添
加して強度や靭性を大きく向上させた複合セラミックス
基板などを適用する場合も、耐熱衝撃性を向上させるこ
とができ、このような複合セラミックス基板を目的に応
じて使用してもよい。また、本発明の効果をより有効に
利用するためには、本発明を比較的強度の低いアルミナ
基板や窒化アルミニウム基板、または比較的薄い０．２
５〜０．５ｍｍの厚さのセラミックス基板に適用するの
が好ましい。
【００１６】また、金属回路板および金属板は、電気抵
抗および放熱性の点から銅やアルミニウムを主成分とす
るものが好ましい。銅は熱伝導や電気伝導が良好で比較
的安価であり、アルミニウムは熱伝導や電気伝導が銅に
劣るがその柔らかさによりセラミックスにダメージを与
え難く且つ軽いという特徴があり、製品の目的により使
い分ければ良い。
【００１７】セラミックス基板上に金属回路板および金
属板を接合する方法は、ろう材を利用する活性金属法な
どや直接セラミックス基板上に金属回路板や金属板を配
置して不活性ガス中で加熱する直接接合法があり、製造
コストを考えても有利である。例えば、銅板とセラミッ
クス基板を接合する場合、無酸素銅板の表面を酸化処理
したものやタフピッチ銅板をアルミナなどの酸化物系セ
ラミックス基板上に配置して不活性ガス中で加熱する
と、銅板とセラミックス基板が直接接合することが知ら
れている。本発明では、どちらの場合でも同様の効果が
得られる。また、その他の方法であっても、例えば、ア
ルミニウムの溶湯による直接接合法など、本発明による
反り量が実現されれば、上記の方法に限定されるもので
はない。なお、本明細書中において、反り量とは、図１
に示すように、セラミックス基板１２の両面に金属回路
板１４および金属板１６が接合されたセラミックス回路
基板１０の金属回路板１４の中心部と縁部の高さの差Ｄ
をいい、セラミックス基板１２が金属回路板１４側に凹
状に反っているときの反り量を正（＋）とし、金属回路
板１４側に凸状に反っているときの反り量を負（−）と
する。
【００１８】また、金属回路板の所定の回路パターンを
形成する方法として、金属板を接合した後にその金属板
の表面に回路形状のレジストを形成してエッチングによ
りパターンニングを行う方法、予め回路形状の金属板を
プレスやエッチングにより形成した後にセラミックス基
板に接合する方法などがある。パターンを形成した後に
必要に応じて金属板にＮｉめっきやＮｉ合金めっきを施
してもよい。
【００１９】本発明では、製造されたセラミックス回路
基板の３５０℃に加熱した後の反り量、室温に戻したと
きの反り量および初期の反り量を規定し、パワーモジュ
ールなどとして組み立てるときの信頼性を向上させたも
のである。
【００２０】セラミックス回路基板の加熱後の反り量
は、−０．１〜＋０．３ｍｍであることが必要である。
これは、加熱後の反り量が−０．１ｍｍより小さいと、
例えば、パワーモジュールのアセンブリ工程またはモジ
ュールの製品化後の耐熱衝撃性やヒートサイクル性が充
分でなく、セラミックスにクラックが発生し易くなるか
らである。また、半田付け工程において極端な負（−）
の反り量であると、半田中のガス抜けがうまくいかず、
半田ボイドの原因にもなるからである。一方、加熱後の
反り量が＋０．３ｍｍより大きいと、回路基板全体が傾
くため、例えばパワーモジュールを組み立てるときのチ
ップや端子の半田付けなどのアセンブリにおいて、チッ
プや端子の位置ずれを起こすなどの不具合が生じる場合
があるためである。
【００２１】また、セラミックス回路基板の加熱後に冷
却したときの反り量が＋０．０５〜＋０．６ｍｍである
ことが必要である。これは、加熱後に冷却したときの反
り量が＋０．０５ｍｍより小さいと、例えば、そのよう
なセラミックス回路基板を用いて組み立てたパワ−モジ
ュールのヒートサイクルに対する十分な信頼性が得られ
ず、一方、加熱後に冷却したときの反り量が＋０．６ｍ
ｍより大きいと、例えば、パワーモジュールの組立にお
いて半田の厚さが不均一になって半田割れの原因となっ
たり、また、反りが大きいためにモジュールの各部品の
寸法が整合しなくなったりする不具合が生じるからであ
る。
【００２２】さらに、セラミックス回路基板の初期の反
り量は、金属板とセラミックス基板の熱膨張係数差によ
る残留応力の発生および製造工程中に加わった機械的な
応力により現れたものであるが、本発明では、この初期
の反り量を＋０．０５〜＋０．６ｍｍとするのが好まし
い。セラミックス回路基板の初期の反り量が＋０．０５
ｍｍより小さいと、基板全体としてパターン面側に信頼
性を確保できない程の大きな引っ張り応力が存在する場
合が多く、特に、パターン面は裏面に比べてパターンの
エッジに応力集中が起こり、そこからクラックが発生し
易い。従って、初期の反り量が＋０．０５ｍｍ以上であ
ることが好ましく、＋０．１ｍｍ以上であることがさら
に好ましい。一方、初期の反り量が＋０．６ｍｍより大
きいと、セラミックス回路基板を製造する工程において
反りなどの様々な不具合を生じ、例えば、パターン形成
用のマスクがその反りによりうまく密着せず、寸法公差
などに影響するなどの不具合が生じることがあるので、
初期の反り量が＋０．６ｍｍ以下であることが好まし
い。従って、セラミックス回路基板の初期の反りが＋
０．０５〜＋０．６ｍｍであることが好ましい。
【００２３】上記の反りの制御を実現する方法として、
セラミックス基板の凹状に反った表面に金属回路板を貼
り付けることが有効である。セラミックス基板は、通常
パワー素子用として使用されるものは一辺が１０ｍｍ以
上のものが多く、また汎用で１．０ｍｍ、０．８ｍｍ、
０．６３５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３ｍ
ｍ、０．２５ｍｍなどの厚さのものが量産されている
が、その反りは０〜３００μｍ程度であり、概ね１００
μｍ以下の反りがあるのが普通である。その中から選別
して利用してもよいし、また、特別に設計して所望の反
り量のセラミックス基板を焼成するのがより好ましい。
また、凹面（パターン面）側の金属回路板の厚さと凸面
側の金属板の厚さを変えることも有効である。このと
き、凹面側の金属回路板の厚さは、銅板の場合０．２〜
１．２ｍｍの範囲であるのが好ましく、０．２〜０．７
ｍｍであることがさらに好ましい。凹面側の銅回路板の
厚さを０．２〜１．２ｍｍの範囲とする理由は、０．２
ｍｍ以上の厚さは、大電力素子（例えばＩＧＢＴ）を使
用するときに電気的・熱的な面から最低限必要な厚さで
あり、１．２ｍｍ以下とするのは、これより厚くなると
厚さのファクターでセラミックス基板に発生する残留応
力が大きくなり、即ち、クラック発生の原因となり、信
頼性に支障をきたすからである。また、通常凸面側の銅
板を凹面側の銅回路板よりも薄くすることにより上述し
た反り量を達成するが、凹面側の銅回路板とのバランス
により凸面側の銅板の厚さを決定すれば良い。この場
合、凸面側の銅板の厚さは０．１〜１．１ｍｍの範囲と
なる。同様の理由により、金属回路板および金属板がア
ルミニウム板の場合は、アルミニウム回路板の厚さが
０．３〜２．４ｍｍ、アルミニウム板の厚さが０．１〜
２．２ｍｍのものを使用すると良い。厚さの範囲が銅と
異なる主な理由は、アルミニウムの電気伝導度および熱
伝導度が低いため厚くする必要があり、また、アルミニ
ウムは銅よりセラミックスに発生する応力が小さいこと
から銅と比べて厚くても信頼性が低下が少ないからであ
る。
【００２４】信頼性をさらに向上させる方法として、金
属回路板および金属板の少なくとも一方の表面の外周付
近に少なくとも一つの貫通穴または凹部を形成するのが
好ましく、セラミックス回路基板として他の特性に問題
がない限り、なるべく多くの貫通穴または凹部を形成す
るのが好ましい。貫通穴または凹部は、セラミックス回
路基板全体の反り量に関して殆ど影響が見られず、これ
による反り量の変化はあまりみられない場合があるが、
その形状の効果により局所的な応力集中を緩和する度合
いが大きいので、できるだけ多くの貫通穴または凹部を
形成するのが好ましい。また、貫通穴または凹部を金属
回路パターンの凸部や金属板の角部や直線部に形成する
と、上述した効果が大きくなる。また、外周に沿って２
重や３重に形成しても良く、外周に近いほど効果が大き
いと考えられる。その大きさは特に限定されることは無
く、例えば、パワーモジュールの製造工程において、チ
ップの搭載や放熱板の半田付けなどの設計に支障のない
大きさであれば良く、例えば、直径０．１ｍｍ〜２．０
ｍｍ程度にするのが好ましい。
【００２５】また、セラミックス基板は、絶縁性のアル
ミナ、窒化アルミニウム、窒化硅素を主成分とするもの
が好ましい。
【００２６】セラミックス基板の３点曲げ強度は、３０
ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることが好ましい。３０ｋｇｆ
／ｍｍ２以上とする理由は、これより小さいと絶対的な
セラミックスの機械的強度が不足して信頼性に支障をき
たす場合があるからである。
【００２７】さらに、上述したセラミックス回路基板を
用いて、半田付けおよびワイヤーボンディングによりチ
ップや端子を取り付け、絶縁樹脂で封止し、プラスチッ
クパッケージに接着するなどの工程を経てパワーモジュ
ールを作製すると、セラミックス回路基板の信頼性がモ
ジュールとしての信頼性に寄与し、信頼性の高いモジュ
ールができる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明によるセラミックス回路基板の
実施例について詳細に説明する。
【００２９】［実施例１］図２に示すように、セラミッ
クス基板１２として厚さ０．２５ｍｍのアルミナ基板を
用意し、このアルミナ基板の凹面（パターン面）側と凸
面側に、表面を酸化処理した無酸素銅板（凹面側の銅板
１４の厚さ＝０．２５ｍｍ、凸面側の銅板１６の厚さ＝
０．２ｍｍ）を配置して、トンネル炉で不活性ガス雰囲
気中で加熱接合した。その後、所定の回路パターン（凸
面側は放熱板の形状）になるように両面マスキングし、
エッチングにより図３に示すような幅３７ｍｍ、長さ６
２ｍｍのセラミックス回路基板１０を得た。
【００３０】得られたセラミックス回路基板１０の初期
の反り量をダイヤルゲージにより測定した。具体的に
は、図４（ａ）に示すように、セラミックス回路基板１
０を凸面側が上になるように定盤上に配置してダイヤル
ゲージ１８でその高さＤ１を測り、次に、図４（ｂ）に
示すように、凹面側が上になるように配置してその高さ
Ｄ２を測り、その差（Ｄ１−Ｄ２）から反り量を求め
た。同様に、このセラミックス回路基板を３５０±１０
℃に加熱したホットプレート上に１分間置いた後、その
ままの状態で同様の方法で反り量を測定し、その後ホッ
トプレートから降ろし、室温まで放冷したときの反り量
を測定した。
【００３１】また、セラミックス回路基板をトルネル炉
を用いて複数回通炉し、何回目の通炉でセラミックス基
板にクラックが発生するかにより耐通炉特性を判定し
た。通炉条件は、最高温度３７０℃×１０分間でｉｎ−
ｏｕｔが５０分間の一般的なチップの半田付け条件に準
じた。クラックの判定は、回路基板をインクチェック
（浸透深傷法）によって実体顕微鏡（２４倍）で観察し
た。
【００３２】［実施例２］セラミックス基板として厚さ
０．２５ｍｍのアルミナ基板を使用し、実施例１とは別
の回路パターンであり、幅２６ｍｍ、長さ５９ｍｍであ
ること以外は、実施例１と同様の方法でセラミックス回
路基板を作製した。このセラミックス回路基板につい
て、実施例１と同様の方法で反り量を測定し、耐通炉特
性を判定した。
【００３３】［実施例３］セラミックス基板として厚さ
０．２５ｍｍのアルミナ基板を使用し、実施例１とは別
の回路パターンであり、幅２６ｍｍ、長さ５０ｍｍであ
ること以外は、実施例１と同様の方法でセラミックス回
路基板を作製した。このセラミックス回路基板につい
て、実施例１と同様の方法で反り量を測定し、耐通炉特
性を判定した。
【００３４】［実施例４］凸面側の銅板の表面の外周付
近に０．５ｍｍの貫通穴を連続して形成した以外は、実
施例１と同様の方法でセラミックス回路基板を作製し
た。このセラミックス回路基板について、実施例１と同
様の方法で反り量を測定し、耐通炉特性を判定した。
【００３５】［実施例５］図５に示すように凸面側の銅
板の表面の外周付近に０．４ｍｍの貫通穴２０を連続し
て形成した以外は、実施例１と同様の方法でセラミック
ス回路基板１０を作製した。このセラミックス回路基板
について、実施例１と同様の方法で反り量を測定し、耐
通炉特性を判定した。
【００３６】［実施例６］図６に示すように凸面側およ
び凹面側の銅板の表面の外周付近に０．４ｍｍの貫通穴
２０を連続して形成した以外は実施例１と同様の方法で
セラミックス回路基板２０を作製した。このセラミック
ス回路基板について、実施例１と同様の方法で反り量を
測定し、耐通炉特性を判定した。
【００３７】［実施例７］図７に示すように凸面側の銅
板の表面の外周付近に０．４ｍｍの貫通穴２０を２列に
連続して形成した以外は、実施例１と同様の方法でセラ
ミックス回路基板１０を作製した。このセラミックス回
路基板について、実施例１と同様の方法で反り量を測定
し、耐通炉特性を判定した。
【００３８】［実施例８］凸面側の銅板の表面の外周付
近に０．３ｍｍの凹部を２列に連続して形成した以外
は、実施例１と同様の方法でセラミックス回路基板を作
製した。このセラミックス回路基板について、実施例１
と同様の方法で反り量を測定し、耐通炉特性を判定し
た。
【００３９】［実施例９］セラミックス基板として厚さ
０．６３５ｍｍの窒化アルミニウム基板を用意し、この
基板の凹面（パターン面）側と凸面側に、Ａｌ−Ｓｉ系
ろう材を介してアルミニウム板（凹面側のアルミニウム
板の厚さ＝０．４ｍｍ、凸面側のアルミニウム板の厚さ
＝０．１ｍｍ）を配置して、真空炉で加熱接合した。そ
の後、所定の回路パターン（凸面側は放熱板の形状）に
なるように両面マスキングし、エッチングにより幅３７
ｍｍ、長さ６２ｍｍのセラミックス回路基板を得た。こ
のとき、実施例６と同様に、凸面側および凹面側のアル
ミニウム板の表面の外周付近に０．４ｍｍの貫通穴を連
続して形成した。このセラミックス回路基板について、
実施例１と同様の方法で反り量を測定し、耐通炉特性を
判定した。
【００４０】［比較例1］セラミックス基板の反りの方
向を上下逆にして銅板を接合した以外は、実施例１と同
様の方法でセラミックス回路基板を作製した。このセラ
ミックス回路基板について、実施例１と同様の方法で反
り量を測定し、耐通炉特性を判定した。
【００４１】［比較例２］セラミックス基板の反りの方
向を上下逆にして銅板を接合した以外は、実施例３と同
様の方法でセラミックス回路基板を作製した。このセラ
ミックス回路基板について、実施例１と同様の方法で反
り量を測定し、耐通炉特性を判定した。これらの実施例
１〜９、比較例１および２の結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】なお、アセンブリ時の耐熱衝撃性およびア
センブリ後のヒートサイクル特性により、通炉耐量は少
なくとも６回以上必要である。表１に示すように、実施
例１〜９では、初期の反り量が０．０７８〜０．１８０
ｍｍ、３５０℃に加熱したときの反り量が０．０１５〜
０．０４８ｍｍ、冷却後の反り量が０．１５０〜０．４
０５ｍｍであり、通炉耐量がいずれも６回以上であっ
た。一方、比較例１および２では、初期の反り量および
３５０℃に加熱したときの反り量の少なくとも一方が本
発明の範囲外であり、通炉耐量が３〜５回に過ぎなかっ
た。
【００４４】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、低コ
ストで耐熱衝撃性などに優れた信頼性の高いセラミック
ス回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミックス回路基板の反り量を説明する断面
図。
【図２】本発明によるセラミックス回路基板の製造工程
を説明する図。
【図３】実施例１において得られたセラミックス回路基
板を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、
（ｃ）は底面図。
【図４】セラミックス回路基板の反り量の測定方法を説
明する図。
【図５】実施例５において得られたセラミックス回路基
板を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、
（ｃ）は底面図。
【図６】実施例６において得られたセラミックス回路基
板を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、
（ｃ）は底面図。
【図７】実施例７において得られたセラミックス回路基
板を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、
（ｃ）は底面図。
【符号の説明】
１０ セラミックス回路基板 １２ セラミックス基板 １４ 金属回路板 １６ 金属板 １８ ダイヤルゲージ ２０ 貫通穴 Ｄ 反り量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 充 東京都千代田区丸の内一丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内 (72)発明者 小川 裕司 東京都千代田区丸の内一丁目８番２号 同 和鉱業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G026 BA03 BA16 BA17 BB23 BB27 BC02 BD08 BF11 BF20 BF42 BF57 BG02 BG03 BG04 BG23 BG26 BH07 5E338 AA01 AA18 BB72 BB80 CC08 CD23 EE02 EE28

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミックス基板の一方の表面に金属回
    路板が接合されたセラミックス回路基板において、セラ
    ミックス回路基板が金属回路板側に凹状に反っていると
    きのセラミックス回路基板の反り量を正（＋）の反り量
    とすると、セラミックス回路基板を３５０℃に加熱した
    ときの反り量が−０．１〜＋０．３ｍｍであり、その後
    に室温に戻したときの反り量が＋０．０５〜＋０．６ｍ
    ｍであることを特徴とする、セラミックス回路基板。
  2. 【請求項２】 セラミックス回路基板の初期の反り量が
    ＋０．０５〜＋０．６ｍｍであることを特徴とする、請
    求項１に記載セラミックス回路基板。
  3. 【請求項３】 前記セラミックス基板の他方の表面に金
    属板が接合されていることを特徴とする、請求項１また
    は２に記載のセラミックス回路基板。
  4. 【請求項４】 前記金属回路板の表面の外周付近に少な
    くとも一つの貫通穴または凹部が形成されていることを
    特徴とする、請求項１または２に記載のセラミックス回
    路基板。
  5. 【請求項５】 前記金属回路板または前記金属板の少な
    くもと一方の表面の外周付近に少なくとも一つの貫通穴
    または凹部が形成されていることを特徴とする、請求項
    ３に記載のセラミックス回路基板。
  6. 【請求項６】 前記金属回路板の主成分が銅またはアル
    ミニウムであることを特徴とする、請求項１乃至５のい
    ずれかに記載のセラミックス回路基板。
  7. 【請求項７】 前記金属板の主成分が銅またはアルミニ
    ウムであることを特徴とする、請求項３または５に記載
    のセラミックス回路基板。
  8. 【請求項８】 前記金属回路板および前記金属板の主成
    分が銅であり、前記金属回路板の厚さが０．２〜１．２
    ｍｍであり、前記金属板の厚さが０．１〜１．１ｍｍで
    あることを特徴とする、請求項３または５に記載のセラ
    ミックス回路基板。
  9. 【請求項９】 前記金属回路板および前記金属板の主成
    分がアルミニウムであり、前記金属回路板の厚さが０．
    ３〜２．４ｍｍであり、前記金属板の厚さが０．１〜
    ２．２ｍｍであることを特徴とする、請求項３または５
    に記載のセラミックス回路基板。
  10. 【請求項１０】 前記セラミックス基板の主成分がアル
    ミナ、窒化アルミニウムおよび窒化珪素のいずれかであ
    ることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載
    のセラミックス回路基板。
  11. 【請求項１１】 前記セラミックス基板の３点曲げ強度
    が３０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることを特徴とする、請
    求項１乃至１０のいずれかに記載のセラミックス回路基
    板。
  12. 【請求項１２】 セラミックス基板の凹状に反った表面
    に金属回路板を接合することを特徴とする、セラミック
    ス回路基板の製造方法。
  13. 【請求項１３】前記金属回路板が前記セラミックス基板
    に直接接合またはろう材を介して接合されることを特徴
    とする、請求項１２に記載のセラミックス回路基板の製
    造方法。
  14. 【請求項１４】 前記セラミックス基板の凸状に反った
    表面に金属板を接合することを特徴とする、請求項１２
    に記載のセラミックス回路基板の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記金属回路板および前記金属板が前
    記セラミックス基板に直接接合またはろう材を介して接
    合されることを特徴とする、請求項１４に記載のセラミ
    ックス回路基板の製造方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１乃至１１のいずれかに記載の
    セラミックス回路基板を用いて組み立てられたパワーモ
    ジュール。
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