JP2955399B2 - セラミックス回路基板 - Google Patents
セラミックス回路基板Info
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- JP2955399B2 JP2955399B2 JP17281491A JP17281491A JP2955399B2 JP 2955399 B2 JP2955399 B2 JP 2955399B2 JP 17281491 A JP17281491 A JP 17281491A JP 17281491 A JP17281491 A JP 17281491A JP 2955399 B2 JP2955399 B2 JP 2955399B2
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- Japan
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- circuit board
- ceramic
- curvature
- terminal connection
- connection portion
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- Combinations Of Printed Boards (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス回路基板に
係り、特にモジュールを取付けるための端子接続部の破
断が少なく高強度で信頼性が高いセラミックス回路基板
に関する。
係り、特にモジュールを取付けるための端子接続部の破
断が少なく高強度で信頼性が高いセラミックス回路基板
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パワートランジスタモジュール用
基板や高出力スイッチング電源モジュール用基板等の回
路基板として、セラミックス焼結体で形成した基板本体
表面に、高熱伝導性と高導電性とを併有する銅板等の金
属板を一体に接合したセラミックス回路基板が広く使用
されている。
基板や高出力スイッチング電源モジュール用基板等の回
路基板として、セラミックス焼結体で形成した基板本体
表面に、高熱伝導性と高導電性とを併有する銅板等の金
属板を一体に接合したセラミックス回路基板が広く使用
されている。
【０００３】このセラミックス回路基板は、例えば図３
に示すように、アルミナ（Al2 Ｏ3 ）や窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）の焼結体等から成る厚さ０．３〜３mm程度
のセラミックス基板１の両面に、所定形状に打ち抜いて
成形した複数の銅回路板２ａ，２ｂ，２ｃを接触配置さ
せて加熱し、両者の接合界面にＣｕ−Ｃｕ2 Ｏから成る
共晶液相を生成させ、この液相により、セラミックス基
板１の表面を濡らし、次いで冷却固化してセラミックス
基板１と銅回路板２ａ〜２ｃとを直接接合する、いわゆ
るＤＢＣ（Direct Bond Copper）法によって製造され
る。
に示すように、アルミナ（Al2 Ｏ3 ）や窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）の焼結体等から成る厚さ０．３〜３mm程度
のセラミックス基板１の両面に、所定形状に打ち抜いて
成形した複数の銅回路板２ａ，２ｂ，２ｃを接触配置さ
せて加熱し、両者の接合界面にＣｕ−Ｃｕ2 Ｏから成る
共晶液相を生成させ、この液相により、セラミックス基
板１の表面を濡らし、次いで冷却固化してセラミックス
基板１と銅回路板２ａ〜２ｃとを直接接合する、いわゆ
るＤＢＣ（Direct Bond Copper）法によって製造され
る。
【０００４】また一部の銅回路板２ａの端部には、セラ
ミックス回路基板１に搭載するＬＳＩ回路素子やモジュ
ールの端子を接続するための端子接続部３が形成されて
いる。この端子接続部３は、図４に示すように、銅回路
板２ａをプレスによって打ち抜く際に同時にその端部を
曲折して断面が略コの字形になるように予め形成され
る。そしてＤＢＣ法によってセラミックス基板１表面に
銅回路板２ａが一体に接合された後は、端子接続部３の
自由端側は、セラミックス基板１表面から浮き上った状
態に保持される。この端子接続部３の上面には図示しな
いモジュールの端子４が半田５によって接合される。
ミックス回路基板１に搭載するＬＳＩ回路素子やモジュ
ールの端子を接続するための端子接続部３が形成されて
いる。この端子接続部３は、図４に示すように、銅回路
板２ａをプレスによって打ち抜く際に同時にその端部を
曲折して断面が略コの字形になるように予め形成され
る。そしてＤＢＣ法によってセラミックス基板１表面に
銅回路板２ａが一体に接合された後は、端子接続部３の
自由端側は、セラミックス基板１表面から浮き上った状
態に保持される。この端子接続部３の上面には図示しな
いモジュールの端子４が半田５によって接合される。
【０００５】また銅製の端子接続部３に対する半田濡れ
性を向上せしめ端子４と上記接続部３との接合強度を高
めるために、銅回路板２〜２ｃの表面には、例えば無電
解めっき法によって厚さ２〜６μｍ程度のＮｉめっき層
６が形成される。
性を向上せしめ端子４と上記接続部３との接合強度を高
めるために、銅回路板２〜２ｃの表面には、例えば無電
解めっき法によって厚さ２〜６μｍ程度のＮｉめっき層
６が形成される。
【０００６】そして熱膨脹等によって端子４が、図４に
おいて矢印で示すように、上下方向に変位した場合にお
いても、端子接続部３の基端部を中心とした曲がりによ
って変位が吸収される。そのため熱膨脹による応力がセ
ラミックス基板１に集中することが効果的に防止され
る。
おいて矢印で示すように、上下方向に変位した場合にお
いても、端子接続部３の基端部を中心とした曲がりによ
って変位が吸収される。そのため熱膨脹による応力がセ
ラミックス基板１に集中することが効果的に防止され
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セラミックス回路基板においては、前記の通り、半田濡
れ性を向上させるために銅回路板にＮｉめっき層を形成
している。そのため、銅回路板が硬化し易く破損を生じ
易い問題点がある。すなわちＮｉめっき層を形成する前
における銅材は軟質で弾性に富んでいるが、Ｎｉ自体が
硬いためＮｉめっき層を形成した場合には銅回路板が硬
化し、図４において、特に曲折部分Ｐ1 ，Ｐ2 が脆くな
り、その部分の繰り返し曲げ強度が低下してしまう。
セラミックス回路基板においては、前記の通り、半田濡
れ性を向上させるために銅回路板にＮｉめっき層を形成
している。そのため、銅回路板が硬化し易く破損を生じ
易い問題点がある。すなわちＮｉめっき層を形成する前
における銅材は軟質で弾性に富んでいるが、Ｎｉ自体が
硬いためＮｉめっき層を形成した場合には銅回路板が硬
化し、図４において、特に曲折部分Ｐ1 ，Ｐ2 が脆くな
り、その部分の繰り返し曲げ強度が低下してしまう。
【０００８】また曲折部分Ｐ1 ，Ｐ2 の曲率半径Ｒ1，
Ｒ2 がいずれも０．１mm程度と小さいために、この曲折
部分Ｐ1 ，Ｐ2 に曲げ応力が集中し亀裂が発生し易く端
子接続部３が短期間で破断してしまい、耐久性が低下す
る問題点がある。
Ｒ2 がいずれも０．１mm程度と小さいために、この曲折
部分Ｐ1 ，Ｐ2 に曲げ応力が集中し亀裂が発生し易く端
子接続部３が短期間で破断してしまい、耐久性が低下す
る問題点がある。
【０００９】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、端子接続部の破断が少なく高強度
で信頼性が高いセラミックス回路基板を提供することを
目的とする。
なされたものであり、端子接続部の破断が少なく高強度
で信頼性が高いセラミックス回路基板を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段と作用】本願発明者らは、
端子と端子接続部との接合強度を損うことなく、端子接
続部の基端部の耐久性を向上させる方策を種々検討し
た。その結果、端子接続部の基端側における曲折部分の
曲率半径の大小が該部の耐久性に大きな影響を及ぼすこ
とを見出し、その知見に基づいて本願発明を完成した。
端子と端子接続部との接合強度を損うことなく、端子接
続部の基端部の耐久性を向上させる方策を種々検討し
た。その結果、端子接続部の基端側における曲折部分の
曲率半径の大小が該部の耐久性に大きな影響を及ぼすこ
とを見出し、その知見に基づいて本願発明を完成した。
【００１１】すなわち本発明に係るセラミックス回路基
板は、セラミックス基板上に銅回路板を一体に接合して
形成され、モジュールの端子を接続するために、上記銅
回路板の端部を曲折することによりセラミックス基板か
ら浮かして形成した端子接続部を備えたセラミックス回
路基板において、上記端子接続部の曲折部分の曲率半径
を０．２mm以上にしたことを特徴とする。
板は、セラミックス基板上に銅回路板を一体に接合して
形成され、モジュールの端子を接続するために、上記銅
回路板の端部を曲折することによりセラミックス基板か
ら浮かして形成した端子接続部を備えたセラミックス回
路基板において、上記端子接続部の曲折部分の曲率半径
を０．２mm以上にしたことを特徴とする。
【００１２】ここで曲折部分の曲率半径は端子接続部の
基端部に対する応力集中の度合いに大きく影響するもの
であり、０．２mm以上に設定される。曲率半径が０．２
mm未満では、端子接続部の曲折部分に、応力が集中し易
く、短期間に亀裂を生じて破断し易い。一方、曲率半径
を０．５mmを超えるように設定しても耐久性の著しい改
善効果は期待できないため、曲率半径は０．２〜０．５
mmの範囲に設定される。特に曲率半径０．３mm以上とし
た場合には、Ｎｉめっき層を形成しない段階の銅回路板
と同等の曲げ強度および繰り返し曲げ疲労強度を得るこ
とができる。
基端部に対する応力集中の度合いに大きく影響するもの
であり、０．２mm以上に設定される。曲率半径が０．２
mm未満では、端子接続部の曲折部分に、応力が集中し易
く、短期間に亀裂を生じて破断し易い。一方、曲率半径
を０．５mmを超えるように設定しても耐久性の著しい改
善効果は期待できないため、曲率半径は０．２〜０．５
mmの範囲に設定される。特に曲率半径０．３mm以上とし
た場合には、Ｎｉめっき層を形成しない段階の銅回路板
と同等の曲げ強度および繰り返し曲げ疲労強度を得るこ
とができる。
【００１３】また端子接続部の曲折部分の曲率半径は、
プレス打抜き用の雌雄の両型のエッジ部の半径を調整す
ることにより、任意に設定することができる。
プレス打抜き用の雌雄の両型のエッジ部の半径を調整す
ることにより、任意に設定することができる。
【００１４】このように本発明に係るセラミックス回路
基板によれば、端子接続部の曲折部分の曲率半径を０．
２mm以上に大きく設定しているため、曲折部分への応力
集中が効果的に防止でき、亀裂の発生や破断が少ない高
強度のセラミックス回路基板を提供することができる。
基板によれば、端子接続部の曲折部分の曲率半径を０．
２mm以上に大きく設定しているため、曲折部分への応力
集中が効果的に防止でき、亀裂の発生や破断が少ない高
強度のセラミックス回路基板を提供することができる。
【００１５】
【実施例】次に本発明の実施例について添付図面を参照
して説明する。図１は本発明に係るセラミックス回路基
板の一実施例を示す部分断面図であり、図４に示す従来
例と同一要素には同一符号を付している。
して説明する。図１は本発明に係るセラミックス回路基
板の一実施例を示す部分断面図であり、図４に示す従来
例と同一要素には同一符号を付している。
【００１６】実施例１〜５として下記要領で図１に示す
セラミックス回路基板を多数調製した。すなわち、窒化
アルミニウムに酸化イットリウム５重量％、アルミナ５
重量％、二酸化けい素５重量％を含有させた厚さ０．６
３５mmのセラミックス基板１を空気中で温度１１００〜
１２５０℃で１〜５時間加熱して表面に酸化層を形成せ
しめた。
セラミックス回路基板を多数調製した。すなわち、窒化
アルミニウムに酸化イットリウム５重量％、アルミナ５
重量％、二酸化けい素５重量％を含有させた厚さ０．６
３５mmのセラミックス基板１を空気中で温度１１００〜
１２５０℃で１〜５時間加熱して表面に酸化層を形成せ
しめた。
【００１７】一方、厚さ０．３mmのタフピッチ電解銅板
を、打抜きプレス成形機を使用して打抜き、端子接続部
３ａ〜３ｅの曲折部分Ｐ3 ，Ｐ4 の曲率半径Ｒ1 ，Ｒ2
がそれぞれ０．２mm，０．３mm，０．４mm，０．５mm，
０．６mmとなるように幅３mmの銅回路板７ａ〜７ｅを多
数調製した。
を、打抜きプレス成形機を使用して打抜き、端子接続部
３ａ〜３ｅの曲折部分Ｐ3 ，Ｐ4 の曲率半径Ｒ1 ，Ｒ2
がそれぞれ０．２mm，０．３mm，０．４mm，０．５mm，
０．６mmとなるように幅３mmの銅回路板７ａ〜７ｅを多
数調製した。
【００１８】次に上記各銅回路板７ａ〜７ｅを上記セラ
ミックス基板１の酸化層に接触させ、ＤＢＣ法によって
接合した。すなわち各端子接続部３ａ〜３ｅを形成した
銅回路板７ａ〜７ｅをセラミックス基板１と接触させた
状態で窒素ガス雰囲気中でCuとＯの共晶ができる温度で
１０分間加熱し両者を一体に接合した。
ミックス基板１の酸化層に接触させ、ＤＢＣ法によって
接合した。すなわち各端子接続部３ａ〜３ｅを形成した
銅回路板７ａ〜７ｅをセラミックス基板１と接触させた
状態で窒素ガス雰囲気中でCuとＯの共晶ができる温度で
１０分間加熱し両者を一体に接合した。
【００１９】次に無電解めっき法により、銅回路板７ａ
〜７ｅ，２の表面に厚さ３μｍのＮｉめっき層６を形成
し、さらにモジュールの端子４を各端子接続部３ａ〜３
ｃに半田５を使用して接合して図１に示す実施例１〜５
のセラミックス回路基板を製造した。
〜７ｅ，２の表面に厚さ３μｍのＮｉめっき層６を形成
し、さらにモジュールの端子４を各端子接続部３ａ〜３
ｃに半田５を使用して接合して図１に示す実施例１〜５
のセラミックス回路基板を製造した。
【００２０】一方比較例１として、端子接続部の曲折部
分の曲率半径Ｒ1 ，Ｒ2 を従来と同様に０．１mmに設定
した以外は、実施例１と同様に処理してセラミックス回
路基板を得た。
分の曲率半径Ｒ1 ，Ｒ2 を従来と同様に０．１mmに設定
した以外は、実施例１と同様に処理してセラミックス回
路基板を得た。
【００２１】また比較例２として、Ｎｉめっき層を形成
しない点以外は、実施例１と同様に処理してセラミック
ス回路基板を調製した。
しない点以外は、実施例１と同様に処理してセラミック
ス回路基板を調製した。
【００２２】こうして得られた実施例１〜５および比較
例１〜２の各セラミックス回路基板の耐久性を評価する
ために振動試験を行った。すなわち各端子接続部に接合
した端子４を図１に示す矢印方向に、振幅が１mmで毎秒
１回の割合で振動せしめ、曲折部分Ｐ3 ，Ｐ4 のいずれ
かが破断するまでの曲げ回数を測定し、図２に示す結果
を得た。
例１〜２の各セラミックス回路基板の耐久性を評価する
ために振動試験を行った。すなわち各端子接続部に接合
した端子４を図１に示す矢印方向に、振幅が１mmで毎秒
１回の割合で振動せしめ、曲折部分Ｐ3 ，Ｐ4 のいずれ
かが破断するまでの曲げ回数を測定し、図２に示す結果
を得た。
【００２３】図２に示す結果から明らかなように、曲折
部分Ｐ3 ，Ｐ4 の曲率半径Ｒを０．２mm以上と大きく設
定した実施例１〜５のセラミックス回路基板は、曲率半
径Ｒを０．１mmとした比較例１の回路基板と比較して、
破断までの曲げ回数が大幅に上昇し高い耐久性を有する
ことが判明した。
部分Ｐ3 ，Ｐ4 の曲率半径Ｒを０．２mm以上と大きく設
定した実施例１〜５のセラミックス回路基板は、曲率半
径Ｒを０．１mmとした比較例１の回路基板と比較して、
破断までの曲げ回数が大幅に上昇し高い耐久性を有する
ことが判明した。
【００２４】特に曲率半径Ｒを０．３mm以上に設定する
ことにより、Ｎｉめっき層を形成しない比較例２の回路
基板と同等以上の曲げ回数を確保することができた。
ことにより、Ｎｉめっき層を形成しない比較例２の回路
基板と同等以上の曲げ回数を確保することができた。
【００２５】すなわちＮｉめっき層を形成したために、
端子接続部が硬化したにも拘らず、Ｎｉめっき層を形成
しない、銅回路板と同等の曲げ強度および耐疲労強度が
得られ、信頼性が高いセラミックス回路基板が得られ
た。
端子接続部が硬化したにも拘らず、Ｎｉめっき層を形成
しない、銅回路板と同等の曲げ強度および耐疲労強度が
得られ、信頼性が高いセラミックス回路基板が得られ
た。
【００２６】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るセラミッ
クス回路基板によれば、端子接続部の曲折部分の曲率半
径を０．２mm以上に大きく設定しているため、曲折部分
への応力集中が効果的に防止でき、亀裂の発生や破断が
少ない高強度のセラミックス回路基板を提供することが
できる。
クス回路基板によれば、端子接続部の曲折部分の曲率半
径を０．２mm以上に大きく設定しているため、曲折部分
への応力集中が効果的に防止でき、亀裂の発生や破断が
少ない高強度のセラミックス回路基板を提供することが
できる。
【図１】本発明に係るセラミックス回路基板の一実施例
を示す部分断面図。
を示す部分断面図。
【図２】端子接続部の曲率半径と破断までの曲げ回数と
の関係を示すグラフ。
の関係を示すグラフ。
【図３】従来の一般的なセラミックス回路基板の構造を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図４】図３におけるIV−IV矢視部分断面図。
１ セラミックス基板 ２，２ａ，２ｂ，２ｃ 銅回路板 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ 端子接続部 ４ 端子 ５ 半田 ６ Ｎｉめっき層 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ 銅回路板 Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 曲折部分 Ｒ，Ｒ1 ，Ｒ2 ， 曲率半径
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミックス基板上に銅回路板を一体に
接合して形成され、モジュールの端子を接続するため
に、上記銅回路板の端部を曲折することによりセラミッ
クス基板から浮かして形成した端子接続部を備えたセラ
ミックス回路基板において、上記端子接続部の曲折部分
の曲率半径を０．２mm以上にしたことを特徴とするセラ
ミックス回路基板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17281491A JP2955399B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | セラミックス回路基板 |
| US07/911,713 US5328751A (en) | 1991-07-12 | 1992-07-10 | Ceramic circuit board with a curved lead terminal |
| DE69217285T DE69217285T2 (de) | 1991-07-12 | 1992-07-13 | Keramische Leiterplatte |
| EP92111918A EP0523598B1 (en) | 1991-07-12 | 1992-07-13 | Ceramics circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17281491A JP2955399B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | セラミックス回路基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521641A JPH0521641A (ja) | 1993-01-29 |
| JP2955399B2 true JP2955399B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=15948869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17281491A Expired - Lifetime JP2955399B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | セラミックス回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955399B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3283119B2 (ja) * | 1993-09-21 | 2002-05-20 | 株式会社東芝 | 回路基板 |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP17281491A patent/JP2955399B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0521641A (ja) | 1993-01-29 |
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