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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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
を示す部分断面図。
の関係を示すグラフ。
示す斜視図。
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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