JPH08274423A - Ceramic circuit board - Google Patents
Ceramic circuit boardInfo
- Publication number
- JPH08274423A JPH08274423A JP7295295A JP7295295A JPH08274423A JP H08274423 A JPH08274423 A JP H08274423A JP 7295295 A JP7295295 A JP 7295295A JP 7295295 A JP7295295 A JP 7295295A JP H08274423 A JPH08274423 A JP H08274423A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit board
- ceramic circuit
- groove
- ceramic
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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
- H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
-
- 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
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、冷熱サイクルの付加等
に対する信頼性を向上させたセラミックス回路基板に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic circuit board having improved reliability with respect to the addition of a cooling / heating cycle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、パワートランジスタモジュールや
スイッチング電源モジュール等の比較的高電力を扱う半
導体部品の搭載用基板等として、セラミックス基板上に
銅板等の金属板を接合したセラミックス回路基板が用い
られている。2. Description of the Related Art In recent years, a ceramic circuit board in which a metal plate such as a copper plate is joined to a ceramic substrate has been used as a mounting substrate for semiconductor components such as power transistor modules and switching power supply modules that handle relatively high power. There is.
【０００３】上述したようなセラミックス回路基板の製
造方法、すなわちセラミックス基板と金属板との接合方
法としては、Ti、Zr、Hf、Nb等の活性金属を Ag-Cuろう
材等に 1〜 10%添加した活性金属ろう材を用いる方法
（活性金属法）や、金属板として酸素を 100〜 1000ppm
含有するタフピッチ電解銅や表面を 1〜10μm 酸化させ
た銅を用いてセラミックス基板と銅板とを直接接合させ
る、いわゆる直接接合法（ＤＢＣ法：ダイレクト・ボン
ディング・カッパー法）等が知られている。As a method of manufacturing a ceramics circuit board as described above, that is, a method of joining a ceramics board and a metal plate, an active metal such as Ti, Zr, Hf or Nb is added to an Ag-Cu brazing material or the like in an amount of 1 to 10%. A method using the added active metal brazing material (active metal method) or oxygen as a metal plate 100 to 1000 ppm
There is known a so-called direct bonding method (DBC method: direct bonding copper method) in which a ceramic substrate and a copper plate are directly bonded by using contained tough pitch electrolytic copper or copper whose surface is oxidized by 1 to 10 μm.
【０００４】例えば直接接合法においては、まず所定形
状に打ち抜かれた厚さ 0.3〜 0.5mmの銅回路板を、酸化
アルミニウム焼結体や窒化アルミニウム焼結体等からな
る厚さ 0.6〜 1.0mmのセラミックス基板上に接触配置さ
せて加熱し、接合界面に Cu-Cu2 O の共晶液相を生成さ
せ、この液相でセラミックス基板の表面を濡らした後、
液相を冷却固化することによって、セラミックス基板と
銅回路板とが接合される。このような直接接合法を適用
したセラミックス回路基板は、セラミックス基板と銅回
路板との接合強度が強く、またメタライズ層やろう材層
を必要としない単純構造なので小型高実装化が可能であ
る等の長所を有しており、また製造工程の短縮化を図る
こともできる。For example, in the direct joining method, first, a copper circuit board having a thickness of 0.3 to 0.5 mm punched into a predetermined shape is first made of an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, or the like with a thickness of 0.6 to 1.0 mm. After heating the ceramic substrate in contact with it, a eutectic liquid phase of Cu-Cu 2 O is generated at the bonding interface, and after wetting the surface of the ceramic substrate with this liquid phase,
The ceramic substrate and the copper circuit board are joined by cooling and solidifying the liquid phase. The ceramic circuit board to which such a direct bonding method is applied has a strong bonding strength between the ceramic substrate and the copper circuit board, and has a simple structure that does not require a metallization layer or a brazing material layer, so that it can be miniaturized and highly mounted. It also has the advantage of being able to shorten the manufacturing process.
【０００５】ところで、上述した直接接合法や活性金属
法等により金属板をセラミックス基板に接合したセラミ
ックス回路基板においては、大電流を流せるように金属
板の厚さを 0.3〜 0.5mmと厚くしているため、熱履歴に
対して信頼性に乏しいという問題があった。すなわち、
熱膨張率が大きく異なるセラミックス基板と金属板とを
接合すると、接合後の冷却過程や冷熱サイクルの付加に
より、上記熱膨張差に起因する熱応力が発生する。この
応力は接合部付近のセラミックス基板側に圧縮と引張り
の残留応力分布として存在し、特に金属板の外周端部と
近接するセラミックス部分に残留応力の主応力が作用す
る。この残留応力は、セラミックス基板にクラックを生
じさせたり、あるいは金属板剥離の発生原因等となる。
また、セラミックス基板にクラックが生じないまでも、
セラミックス基板の強度を低下させるという悪影響を及
ぼす。By the way, in the ceramic circuit board in which the metal plate is bonded to the ceramic substrate by the above-mentioned direct bonding method or active metal method, the thickness of the metal plate is increased to 0.3 to 0.5 mm so that a large current can flow. Therefore, there is a problem that the reliability of the thermal history is poor. That is,
When a ceramic substrate and a metal plate having a large coefficient of thermal expansion are bonded to each other, a thermal stress due to the thermal expansion difference is generated due to the cooling process after the bonding and the addition of the cooling / heating cycle. This stress exists as a residual stress distribution of compression and tension on the ceramics substrate side near the joint, and the principal stress of residual stress acts on the ceramics portion particularly near the outer peripheral end of the metal plate. This residual stress causes cracks in the ceramic substrate or causes the peeling of the metal plate.
Even if the ceramic substrate does not crack,
This has the adverse effect of reducing the strength of the ceramic substrate.
【０００６】上述した残留応力のうち、金属板の接合後
の冷却過程で発生する熱応力に基くものは、冷却速度の
調節等によりある程度までは低減できるものの、実使用
時における搭載部品からの発熱等に起因する残留応力
は、外的条件によっては低減することができず、重大な
問題となっている。このため、上記したようなセラミッ
クス回路基板は、通常、セラミックス基板の裏面にも表
面すなわち半導体部品の実装部と同一あるいは 5〜 30%
薄い金属板を接合して、セラミックス回路基板の反りを
防止しているが、残留応力の問題は根本的には解決され
ていない。Among the above-mentioned residual stresses, those due to the thermal stress generated in the cooling process after joining the metal plates can be reduced to some extent by adjusting the cooling rate, but the heat generated from the mounted parts in actual use The residual stress caused by the above cannot be reduced depending on external conditions, which is a serious problem. For this reason, the ceramic circuit board as described above is usually the same as the back surface of the ceramic board, that is, the same as the mounting part of the semiconductor component or 5 to 30%.
Although a thin metal plate is joined to prevent warpage of the ceramic circuit board, the problem of residual stress has not been fundamentally solved.
【０００７】上述したような熱応力や残留応力による問
題、すなわち接合強度の低下やクラックの発生等への対
応策として、例えば特公平 5-25397号公報には、金属板
としての銅板の外周端部を薄肉形状（薄肉部）、具体的
には外周端部を段付き形状やテーパー形状とすることが
記載されている。また、特開平3-145748号公報には、金
属板の外周縁部に沿った内側に溝を形成することが記載
されている。これにより、金属板の外周端部に集中する
応力を溝で分散させることによって、接合強度の低下や
クラックの発生等を防止している。As a countermeasure against the above-mentioned problems due to thermal stress and residual stress, that is, the decrease in bonding strength and the occurrence of cracks, for example, Japanese Patent Publication No. 5-25397 discloses a peripheral edge of a copper plate as a metal plate. It is described that the portion has a thin shape (thin portion), specifically, the outer peripheral end has a stepped shape or a tapered shape. Further, JP-A-3-145748 discloses that a groove is formed inside along the outer peripheral edge of a metal plate. As a result, the stress concentrated on the outer peripheral edge of the metal plate is dispersed in the groove, thereby preventing a decrease in bonding strength and the occurrence of cracks.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のセラミックス回路基板における熱履歴に対する
信頼性の向上手法のうち、特公平 5-25397号公報に記載
されている手法では、金属板外周端部の薄肉部を回路パ
ターンの形成と同時にエッチング等で形成しているため
に製造工程が繁雑となり、製造工数の増大を招いてい
た。However, among the techniques for improving the reliability against the thermal history in the above-mentioned conventional ceramic circuit board, the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-25397 discloses a metal plate outer peripheral end portion. Since the thin portion is formed by etching or the like at the same time when the circuit pattern is formed, the manufacturing process becomes complicated and the number of manufacturing steps is increased.
【０００９】また、特開平3-145748号公報においても、
同様に金属板の外周縁部に沿った溝をエッチング法で形
成することが主に記載されている。エッチング法によれ
ば、回路パターンの形成と同時に溝を形成することがで
きるものの、上述したようにエッチング法は工程が複雑
で、製造工数の増大を招くといった難点を有している。
さらに、溝を金型等を用いた機械加工により形成するこ
とも示されているが、この機械加工による方法で金属板
の外周縁部の内側全周にわたって溝を形成した場合、押
圧等により溝を形成する際に押圧部周辺の金属板に塑性
変形が発生し、これに伴って特に金属板中央部にゆがみ
等の変形が発生する。この金属板の変形は、金属板の接
合不良あるいは接合強度低下の原因となってしまう。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-145748,
Similarly, it is mainly described that a groove along the outer peripheral edge of the metal plate is formed by an etching method. According to the etching method, the groove can be formed at the same time when the circuit pattern is formed, but as described above, the etching method has a problem that the process is complicated and the number of manufacturing steps is increased.
Furthermore, although it is also shown that the groove is formed by machining using a mold or the like, when the groove is formed over the entire inner circumference of the outer peripheral edge of the metal plate by this method of machining, the groove is pressed or the like. When forming the, the metal plate around the pressing portion is plastically deformed, and along with this, deformation such as distortion is particularly generated in the central portion of the metal plate. The deformation of the metal plate causes a defective bonding or a decrease in bonding strength of the metal plate.
【００１０】このようなことから、金属板接合後の冷却
過程や冷熱サイクルの付加により、金属板に生じる熱応
力や残留応力を分散、緩和して、セラミックス基板のク
ラック発生や強度低下を有効に防止すると共に、製造工
程の簡略化が図れる機械加工によっても金属板の変形を
防止し得る技術が強く求められている。From the above, the thermal stress and the residual stress generated in the metal plate are dispersed and relaxed by the cooling process after the metal plate bonding and the addition of the cooling and heating cycle, so that the crack generation and the strength reduction of the ceramic substrate can be effectively performed. There is a strong demand for a technique capable of preventing the deformation of the metal plate by machining which can prevent the manufacturing process and simplify the manufacturing process.
【００１１】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、冷熱サイクルが付加された場合等に
おいても、金属板に生じる熱応力や残留応力を分散させ
ることにより金属板の外周端部への応力集中を緩和し、
セラミックス基板のクラック発生や強度低下を有効に防
止することができ、しかも製造工程的に有利な機械加工
によっても金属板の変形を防止し得る、信頼性や製造性
に優れるセラミックス回路基板を提供することを目的と
している。The present invention has been made in order to solve such a problem. Even when a cooling / heating cycle is added, the thermal stress or residual stress generated in the metal plate is dispersed so that the outer periphery of the metal plate is dispersed. Relaxes stress concentration on the edge,
Provided is a ceramic circuit board excellent in reliability and manufacturability, which can effectively prevent cracking and strength reduction of the ceramic board, and can prevent deformation of the metal plate even by machining which is advantageous in the manufacturing process. Is intended.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス回
路基板は、請求項１に記載したように、セラミックス基
板と、前記セラミックス基板の少なくとも表面に接合さ
れた金属板とを具備するセラミックス回路基板におい
て、前記金属板の前記セラミックス基板との接合面と反
対面側の外周縁部内側に、不連続な溝が形成されている
ことを特徴としている。A ceramic circuit board of the present invention is a ceramic circuit board comprising a ceramic substrate and a metal plate bonded to at least the surface of the ceramic substrate as described in claim 1. A discontinuous groove is formed inside the outer peripheral edge of the metal plate on the side opposite to the surface to be joined to the ceramics substrate.
【００１３】また、本発明の他のセラミックス回路基板
は、請求項８に記載したように、セラミックス基板と、
前記セラミックス基板の表裏両面にそれぞれ接合された
金属板とを具備するセラミックス回路基板において、前
記表裏両面の金属板の前記セラミックス基板との接合面
と反対面側の外周縁部内側に、それぞれ不連続な溝が形
成されていることを特徴としている。Another ceramic circuit board of the present invention is a ceramic circuit board as described in claim 8.
In a ceramic circuit board comprising metal plates bonded to both front and back surfaces of the ceramic substrate, discontinuities are formed inside the outer peripheral edges of the metal plates on both front and back surfaces opposite to the bonding surface with the ceramic substrate. It is characterized in that a large groove is formed.
【００１４】ここで、本発明のセラミックス回路基板に
おいては、セラミックス基板に接合された全ての金属板
に上記不連続な溝が形成されていることが好ましいが、
セラミックス基板に接合された少なくとも 1つの金属板
に上記不連続な溝が形成されていれば本発明に包含され
るものである。また、金属板の全周でなくても包含され
る。Here, in the ceramic circuit board of the present invention, it is preferable that the discontinuous groove is formed in all the metal plates bonded to the ceramic board.
It is included in the present invention if the discontinuous groove is formed in at least one metal plate bonded to the ceramic substrate. Moreover, it is included even if it is not the entire circumference of the metal plate.
【００１５】上述した本発明のセラミックス回路基板の
より好ましい形態としては、請求項２に記載したよう
に、前記金属板のうち応力が集中しやすい角部には前記
溝が形成されている形態が挙げられ、さらには請求項３
に記載したように、前記不連続な溝はプレス加工により
形成された溝である形態、請求項４に記載したように、
前記不連続な溝は前記金属板の外周縁部に沿って直線状
に形成されている形態、請求項５に記載したように、前
記不連続な溝の長さをＬ0 、近接する前記不連続な溝間
の最短距離をＬ1 としたとき、1/10Ｌ0 ≦Ｌ1 ≦ 1/2Ｌ
0 を満足する形態が挙げられる。ここで、本発明のセラ
ミックス回路基板に用いられるセラミックス基板として
は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素の他ムラ
イト等、特に限定されず広く適用である。As a more preferable form of the above-mentioned ceramic circuit board of the present invention, as described in claim 2, the groove is formed at a corner of the metal plate where stress is likely to concentrate. And further claim 3.
As described in claim 4, the discontinuous groove is a groove formed by press working, as described in claim 4,
A form in which the discontinuous groove is formed in a straight line along the outer peripheral edge of the metal plate, as described in claim 5, wherein the length of the discontinuous groove is L 0 , 1 / 10L 0 ≤ L 1 ≤ 1 / 2L, where L 1 is the shortest distance between continuous grooves
A form that satisfies 0 can be mentioned. Here, as the ceramics substrate used for the ceramics circuit substrate of the present invention, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, mullite, etc. are not particularly limited and widely applied.
【００１６】[0016]
【作用】本発明のセラミックス回路基板においては、金
属板の接合面と反対面側の外周縁部内側に不連続な溝を
形成している。ここで、金属板の接合後の冷却過程で発
生する熱応力や冷熱サイクルの付加等による熱応力、ま
たそれらに基く残留応力は、金属板の外周縁部内側に設
けられた不連続な溝により分散されるため、金属板の外
周端部への応力集中が緩和される。これにより、金属板
の外周端部での応力値自体を低減することができるた
め、従来問題となっていたセラミックス基板のクラック
発生や強度低下等を有効に防止することが可能となる。In the ceramic circuit board of the present invention, the discontinuous groove is formed inside the outer peripheral edge portion on the side opposite to the bonding surface of the metal plate. Here, the thermal stress generated in the cooling process after the joining of the metal plates and the thermal stress due to the addition of the cooling / heating cycle, and the residual stress based on them are caused by the discontinuous groove provided inside the outer peripheral edge of the metal plate. Since it is dispersed, stress concentration on the outer peripheral edge of the metal plate is relieved. As a result, the stress value itself at the outer peripheral edge of the metal plate can be reduced, so that it is possible to effectively prevent the occurrence of cracks in the ceramic substrate and the reduction in strength, which have been problems in the past.
【００１７】そして、本発明のセラミックス回路基板に
おいては、上述した応力の分散を不連続な溝により達成
しているため、機械加工により溝を形成しても、機械加
工時の押圧による金属板の変形を溝と溝の間の溝非形成
領域により緩和することができる。従って、機械加工時
における金属板、特に金属板中央部の変形を防止するこ
とが可能となる。ただし、金属板の角部近傍は特に熱応
力や残留応力が集中するため、溝が形成されていること
が好ましい。In the ceramic circuit board of the present invention, since the above-mentioned stress distribution is achieved by the discontinuous grooves, even if the grooves are formed by machining, the metal plate is pressed by the pressing during machining. The deformation can be mitigated by the groove-free region between the grooves. Therefore, it is possible to prevent the deformation of the metal plate, especially the central portion of the metal plate during machining. However, since the thermal stress and the residual stress are particularly concentrated in the vicinity of the corners of the metal plate, it is preferable that the groove is formed.
【００１８】[0018]
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described.
【００１９】図１は、本発明の一実施例によるセラミッ
クス回路基板の構造を示す図である。同図において、１
はセラミックス基板であり、このセラミックス基板１の
表面１ａには金属板として銅板２が接合されている。ま
た、セラミックス基板１の裏面１ｂにも、同様に銅板３
が接合されており、これらによりセラミックス回路基板
４が構成されている。FIG. 1 is a diagram showing the structure of a ceramics circuit board according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1
Is a ceramic substrate, and a copper plate 2 as a metal plate is bonded to the surface 1a of the ceramic substrate 1. Also, on the back surface 1b of the ceramic substrate 1, copper plate 3 is similarly formed.
Are joined together, and the ceramics circuit board 4 is constituted by these.
【００２０】ここで、上記セラミックス基板１として
は、酸化アルミニウム焼結体、ムライト焼結体(3Al2 O
3 −2SiO2 ）等の酸化物系焼結体から、窒化アルミニウ
ム焼結体、窒化ケイ素焼結体等の非酸化物系焼結体ま
で、各種のセラミックス焼結体からなる基板を用いるこ
とができ、用途や要求特性に応じて適宜選択して使用す
ることが可能である。なお、非酸化物系の焼結体を使用
する際には、その表面に酸化物層を形成した後に用いる
ことが好ましい場合がある。Here, as the ceramic substrate 1, an aluminum oxide sintered body or a mullite sintered body (3Al 2 O) is used.
3 -2SiO 2) oxide-based sintered body such as aluminum nitride sintered body, to non-oxide sintered body such as silicon nitride sintered body, the use of substrates made of various ceramics sintered body It is possible to select and use it appropriately according to the intended use and required characteristics. When using a non-oxide type sintered body, it may be preferable to use it after forming an oxide layer on the surface.
【００２１】また、図１に示すセラミックス回路基板４
における銅板２、３は、セラミックス基板１に対して直
接接合法、いわゆるＤＢＣ法により接合されている。こ
のようなＤＢＣ法を利用する場合の銅板２、３として
は、タフピッチ銅のような酸素を 100〜3000ppm の割合
で含有する銅を用いることが好ましいが、接合時の条件
によっては無酸素銅を用いることも可能である。なお、
銅や銅合金の単板に代えて、セラミックス基板１との接
合面が少なくとも銅により構成されている他の金属部材
とのクラッド板等を用いることもできる。The ceramic circuit board 4 shown in FIG.
The copper plates 2 and 3 are bonded to the ceramic substrate 1 by a direct bonding method, a so-called DBC method. As the copper plates 2 and 3 in the case of using such a DBC method, it is preferable to use copper containing oxygen in a ratio of 100 to 3000 ppm such as tough pitch copper, but oxygen-free copper is used depending on the conditions at the time of joining. It is also possible to use. In addition,
Instead of a single plate of copper or copper alloy, a clad plate with another metal member whose bonding surface with the ceramics substrate 1 is made of at least copper can be used.
【００２２】セラミックス基板１の表面１ａ側に接合さ
れた銅板２は、半導体部品等の実装部となるものであ
り、所望の回路形状にパターニングされている。また、
セラミックス基板１の裏面１ｂ側に接合された銅板３
は、接合時におけるセラミックス基板１の反り等を防止
するものであり、中央付近から 2分割された状態でほぼ
セラミックス基板１の裏面１ｂ全面に接合、形成されて
いる。裏面１ｂ側の銅板３には、半導体部品等の実装部
となる銅板２と同じ厚さのものを使用してもよいが、銅
板２の厚さの70〜 90%の厚さの銅板を使用することが好
ましい。The copper plate 2 bonded to the front surface 1a side of the ceramic substrate 1 serves as a mounting portion for semiconductor components and the like, and is patterned into a desired circuit shape. Also,
Copper plate 3 bonded to the back surface 1b side of the ceramics substrate 1
Is to prevent warpage of the ceramics substrate 1 at the time of bonding, and is bonded and formed on almost the entire back surface 1b of the ceramics substrate 1 in a state of being divided into two parts from around the center. The copper plate 3 on the back surface 1b side may have the same thickness as the copper plate 2 which is a mounting part for semiconductor components or the like, but a copper plate having a thickness of 70 to 90% of the thickness of the copper plate 2 is used. Preferably.
【００２３】ここで、図１に示したセラミックス回路基
板４は、セラミックス基板１に銅板２、３をＤＢＣ法に
より接合したものであるが、例えば図２に示すように、
銅板２、３を活性金属法でセラミックス基板１に接合し
たセラミックス回路基板５であってもよい。上記活性金
属法は、例えばTi、Zr、Hf、Nb等から選ばれた少なくと
も 1種の活性金属を含むろう材（以下、活性金属含有ろ
う材と記す）層６を介して、セラミックス基板１と銅板
２、３とを接合する方法である。用いる活性金属含有ろ
う材の組成としては、例えば Ag-Cuの共晶組成（72wt%A
g-28wt%Cu)もしくはその近傍組成の Ag-Cu系ろう材やCu
系ろう材を主体とし、これに 1〜10重量% のTi、Zr、H
f、Nb等から選ばれた少なくとも 1種の活性金属を添加
した組成等が例示される。なお、活性金属含有ろう材に
Inのような低融点金属を添加して用いることもできる。Here, the ceramic circuit board 4 shown in FIG. 1 is one in which copper plates 2 and 3 are bonded to the ceramic substrate 1 by the DBC method. For example, as shown in FIG.
It may be a ceramic circuit board 5 in which the copper plates 2 and 3 are bonded to the ceramic substrate 1 by the active metal method. The above-mentioned active metal method uses the brazing material containing at least one active metal selected from Ti, Zr, Hf, Nb, etc. (hereinafter, referred to as active metal-containing brazing material) layer 6 and the ceramic substrate 1 via the brazing material layer 6. This is a method of joining the copper plates 2 and 3. Examples of the composition of the brazing filler metal containing active metal include Ag-Cu eutectic composition (72 wt% A
g-28wt% Cu) or its vicinity composition Ag-Cu brazing filler metal and Cu
Mainly based on brazing filler metal, containing 1-10% by weight of Ti, Zr, H
Examples thereof include compositions containing at least one active metal selected from f, Nb and the like. For brazing filler metal containing active metal
A low melting point metal such as In may be added and used.
【００２４】図１に示したセラミックス回路基板４のよ
うに、銅板２、３をセラミックス基板１にＤＢＣ法で接
合したものは、単純構造で高接合強度が得られ、また製
造工程を簡易化できる等の利点を有する。また、図２に
示したセラミックス回路基板５のように、銅板２、３を
セラミックス基板１に活性金属法で接合したものは、高
接合強度が得られると共に、活性金属含有ろう材層６が
応力緩和層としても機能するため、より信頼性の向上が
図れる。このようなことから、要求特性や用途等に応じ
て接合法を選択することが好ましい。The ceramic circuit board 4 shown in FIG. 1 in which copper plates 2 and 3 are bonded to the ceramic board 1 by the DBC method has a simple structure and high bonding strength, and the manufacturing process can be simplified. And so on. Further, in the case where the copper plates 2 and 3 are joined to the ceramic substrate 1 by the active metal method as in the ceramic circuit board 5 shown in FIG. 2, a high bonding strength is obtained and the active metal-containing brazing material layer 6 is stressed. Since it also functions as a relaxation layer, the reliability can be further improved. From these reasons, it is preferable to select the joining method according to the required characteristics and the application.
【００２５】また、活性金属法によりセラミックス基板
１に金属板を接合する場合には、銅板に限らず、用途に
応じて各種の金属板、例えばニッケル板、タングステン
板、モリブデン板、これらの合金板やクラッド板（銅板
とのクラッド板を含む）等を用いることも可能である。When the metal plate is joined to the ceramic substrate 1 by the active metal method, the metal plate is not limited to the copper plate, and various metal plates such as nickel plate, tungsten plate, molybdenum plate, and alloy plates thereof can be used depending on the application. It is also possible to use a clad plate (including a clad plate together with a copper plate) or the like.
【００２６】そして、上述したセラミックス回路基板
４、５においては、図３に示すように、半導体部品等の
実装部となる銅板２の外周縁部内側に、不連続な溝７が
外周縁部に沿って、すなわち銅板２の各回路パターン部
の外周縁部に沿って形成されている。不連続な溝７は、
製造工程の繁雑化を避けると共に、製造工数の低減を図
るために、金型を用いたプレス加工等の機械加工により
形成することが望ましい。ただし、必ずしも他の形成方
法の適用を除外するものではない。In the ceramic circuit boards 4 and 5 described above, as shown in FIG. 3, the discontinuous groove 7 is formed in the outer peripheral edge portion inside the outer peripheral edge portion of the copper plate 2 which is a mounting portion for semiconductor components and the like. It is formed along, that is, along the outer peripheral edge of each circuit pattern portion of the copper plate 2. The discontinuous groove 7 is
In order to avoid complication of the manufacturing process and to reduce the number of manufacturing processes, it is desirable to form by mechanical processing such as pressing using a mold. However, the application of other forming methods is not necessarily excluded.
【００２７】ここで、上述した銅板２（金属板）の外周
縁部内側とは、図４に示すように銅板２の幅Ｄを基準と
して、外周縁部から中央方向へ向って銅板２の幅Ｄの 1
/3以内の部分とする。すなわち、銅板２の幅Ｄを基準と
して、外周縁部を含まない外周縁部から中央方向に両側
1/3Ｄ以内の部分を外周縁部内側（図４においては斜線
で示す）とし、銅板２の幅Ｄの中央 1/3の部分を中央部
とする。不連続な溝７の形成領域が上記外周縁部内側を
超えて中央部に達すると、銅板２の外周端部の応力集中
を十分に緩和できなくなると共に、実装面積の低下を招
くことになる。上述した不連続な溝７は、銅板２の各回
路パターン部の外周縁部に沿って、所定の間隔で直線状
に形成することが好ましい。このように、不連続な溝７
を直線状に形成することによって、銅板２の外周端部へ
の応力集中を効率的に緩和、言い換えると応力を効率的
に分散させることができる。不連続な溝７を構成する各
単体溝７ａの形状、すなわち単体溝７ａの幅Ｗおよび長
さＬ0 は、後述する単体溝７ａの形成間隔や銅板２の大
きさ等にもよるが、幅Ｗを 0.2〜 1.0mmの範囲、長さＬ
0 を20mm以下の範囲とすることが好ましい。単体溝７ａ
の幅Ｗが 0.2mm未満の場合には、十分に応力を分散でき
ないおそれがあり、また 1.0mmを超えると銅板２の強度
低下を招きやすくなると共に、実装面積の低下を招くこ
とになる。幅Ｗのさらに好ましい範囲は同様の理由から
0.4〜 0.8mmである。また、各単体溝７ａの長さＬ0 が
20mmを超えると、溝非形成領域の減少に伴って銅板２の
変形を十分に抑制できないおそれがある。各単体溝７ａ
の最小長さは特に限定されるものではないが、銅板２の
外周端部への応力集中を効率的に緩和するという点から
2mm以上とすることが好ましい。Here, the inside of the outer peripheral edge of the copper plate 2 (metal plate) mentioned above means the width D of the copper plate 2 from the outer peripheral edge toward the center with reference to the width D of the copper plate 2 as shown in FIG. D of 1
The part within / 3. That is, with reference to the width D of the copper plate 2, both sides in the center direction from the outer peripheral edge portion not including the outer peripheral edge portion.
The portion within 1 / 3D is the inside of the outer peripheral edge (indicated by diagonal lines in FIG. 4), and the portion at the center 1/3 of the width D of the copper plate 2 is the central portion. When the formation region of the discontinuous groove 7 reaches the central portion beyond the inside of the outer peripheral edge portion, the stress concentration at the outer peripheral end portion of the copper plate 2 cannot be sufficiently relaxed, and the mounting area is reduced. The discontinuous grooves 7 described above are preferably formed linearly along the outer peripheral edge of each circuit pattern portion of the copper plate 2 at predetermined intervals. Thus, the discontinuous groove 7
By linearly forming, the stress concentration on the outer peripheral end of the copper plate 2 can be efficiently relaxed, in other words, the stress can be efficiently dispersed. The shape of each single groove 7a forming the discontinuous groove 7, that is, the width W and the length L 0 of the single groove 7a depends on the formation interval of the single grooves 7a described later, the size of the copper plate 2, etc. W in the range of 0.2 to 1.0 mm, length L
It is preferable that 0 is in the range of 20 mm or less. Single groove 7a
If the width W is less than 0.2 mm, the stress may not be sufficiently dispersed, and if it exceeds 1.0 mm, the strength of the copper plate 2 is likely to be reduced and the mounting area is also reduced. The more preferable range of the width W is for the same reason.
It is 0.4 to 0.8 mm. Also, the length L 0 of each single groove 7a is
If it exceeds 20 mm, the deformation of the copper plate 2 may not be sufficiently suppressed due to the reduction of the groove-unformed region. Each unit groove 7a
The minimum length of is not particularly limited, but from the viewpoint of efficiently relieving the stress concentration on the outer peripheral end of the copper plate 2.
It is preferably 2 mm or more.
【００２８】また、直線状に配列された不連続な溝７
は、上述した各単体溝７ａの長さＬ0に対して近接する
単体溝７ａ間の最短距離Ｌ1 が、1/10Ｌ0 ≦Ｌ1 ≦ 1/2
Ｌ0 を満足するように形成することが好ましい。不連続
な溝７の形成間隔（近接する単体溝７ａ間の最短距離Ｌ
1 ）があまり大きすぎると、具体的にはＬ1 ＞ 1/2Ｌ0
となると、溝形成による応力の分散効果を十分に得られ
ないおそれがあり、一方不連続な溝７の形成間隔があま
り小さすぎると、具体的にはＬ1 ＜1/10Ｌ0 となると、
溝非形成領域による銅板２の変形抑制効果が十分に得ら
れなくなるおそれがある。Further, the discontinuous grooves 7 arranged linearly
Is the shortest distance L 1 between the individual unit grooves 7a adjacent to the length L 0 of each individual unit groove 7a described above is 1 / 10L 0 ≦ L 1 ≦ 1/2
It is preferable to form so as to satisfy L 0 . Formation interval of discontinuous grooves 7 (shortest distance L between adjacent single grooves 7a
If 1 ) is too large, specifically L 1 > 1 / 2L 0
In that case, the effect of dispersing the stress due to the groove formation may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the interval between the discontinuous grooves 7 is too small, specifically, L 1 <1 / 10L 0 ,
There is a possibility that the effect of suppressing deformation of the copper plate 2 due to the groove-unformed region may not be sufficiently obtained.
【００２９】不連続な溝７は、上述したような形成間隔
を満足していれば溝非形成領域の位置等が特に限定され
るものではないが、銅板２の角部近傍には溝が形成され
るように、各単体溝７ａを配置することが望ましい。こ
れは、銅板２の角部近傍は特に熱応力や残留応力が集中
するためである。また、不連続な溝７を構成する各単体
溝７ａの長さＬ0 は、全て同一としなければならないも
のではなく、上述した各条件を満足する範囲内で適宜変
更することが可能である。The discontinuous groove 7 is not particularly limited in the position of the non-groove forming region as long as it satisfies the above-mentioned formation interval, but the groove is formed near the corner of the copper plate 2. As described above, it is desirable to dispose each single groove 7a. This is because thermal stress and residual stress are concentrated particularly near the corners of the copper plate 2. Further, the lengths L 0 of the individual unit grooves 7a forming the discontinuous grooves 7 do not all have to be the same, and can be appropriately changed within a range satisfying the above-mentioned conditions.
【００３０】不連続な溝７の縦断面形状は、図５に示す
ように深さ方向にほぼ均等な形状であっても、また図６
に示すように逆三角形状であってもよい。ただし、その
深さｄは銅板２の厚さｔの 1/3〜 2/3の範囲とすること
が好ましい。不連続な溝７の深さが銅板２の厚さｔの 1
/3未満であると、応力の分散効果が不十分となるおそれ
があり、また厚さｔの 2/3を超えると銅板２の強度低下
等を招きやすくなる。また、不連続な溝７の形成位置、
すなわち銅板２の外周縁部から溝７までの最短距離Ｌ2
は、銅板２の厚さや大きさ等によっても異なるが、 0.3
〜 1.0mmとすることが好ましい。不連続な溝７の形成位
置を示す距離Ｌ2 が 0.3mm未満であると、銅板２の形状
維持能が低下し、また距離Ｌ2 が 1.0mmを超えると銅板
２の外周端部での応力集中を十分に緩和できないおそれ
がある。The discontinuous groove 7 has a vertical cross-sectional shape that is substantially uniform in the depth direction as shown in FIG.
It may have an inverted triangular shape as shown in FIG. However, the depth d is preferably in the range of 1/3 to 2/3 of the thickness t of the copper plate 2. The depth of the discontinuous groove 7 is 1 of the thickness t of the copper plate 2.
If it is less than / 3, the effect of dispersing the stress may be insufficient, and if it exceeds 2/3 of the thickness t, the strength of the copper plate 2 may be lowered. In addition, the formation position of the discontinuous groove 7,
That is, the shortest distance L 2 from the outer peripheral edge of the copper plate 2 to the groove 7
Is 0.3 depending on the thickness and size of the copper plate 2.
It is preferable to set it to 1.0 mm. If the distance L 2 indicating the formation position of the discontinuous groove 7 is less than 0.3 mm, the shape maintaining ability of the copper plate 2 is deteriorated, and if the distance L 2 exceeds 1.0 mm, the stress at the outer peripheral end of the copper plate 2 is reduced. Concentration may not be alleviated sufficiently.
【００３１】以上半導体部品等の実装部となるセラミッ
クス基板１の表面１ａに接合する銅板２について詳述し
たが、セラミックス基板１の裏面１ｂに接合する銅板３
についても、表面１ａ側の銅板２と同様に、その外周縁
部内側に不連続な溝７を形成することが好ましい。特
に、放熱性等の点から比較的厚い銅板（金属板）を用い
る場合には、裏面１ｂ側の銅板３にも不連続な溝７を形
成することが望ましい。裏面１ｂ側の銅板３に形成する
不連続な溝７の形状や形成間隔等は、表面１ａ側の銅板
２に形成する不連続な溝７に準ずるものとする。The copper plate 2 bonded to the front surface 1a of the ceramics substrate 1 which is a mounting portion for semiconductor components and the like has been described above in detail, but the copper plate 3 bonded to the back surface 1b of the ceramics substrate 1 is described.
As for the copper plate 2 on the front surface 1a side as well, it is preferable to form the discontinuous groove 7 inside the outer peripheral edge portion. In particular, when a relatively thick copper plate (metal plate) is used from the viewpoint of heat dissipation, it is desirable to form the discontinuous groove 7 also on the copper plate 3 on the back surface 1b side. The shape and the formation interval of the discontinuous groove 7 formed on the copper plate 3 on the back surface 1b side are similar to those of the discontinuous groove 7 formed on the copper plate 2 on the front surface 1a side.
【００３２】上述したセラミックス回路基板４は、例え
ば以下のようにして製造される。すなわち、例えばタフ
ピッチ銅のような酸素含有銅板を、所定形状（銅板２に
関しては回路パターン形状）に加工すると共に、その外
周縁部内側に例えば直線状に不連続な溝７をプレス加工
等の機械加工により形成する。このような不連続な溝７
を有する銅板２、３をセラミックス基板上にそれぞれ接
触配置し、銅の融点（1356K)以下で銅と酸化銅の共晶温
度（1338K)以上の温度で加熱することにより、セラミッ
クス回路基板４を作製する。この加熱の際の雰囲気は、
銅板として酸素含有銅板を使用する場合には不活性ガス
雰囲気とすることが好ましい。The ceramic circuit board 4 described above is manufactured, for example, as follows. That is, for example, an oxygen-containing copper plate such as tough pitch copper is processed into a predetermined shape (circuit pattern shape for the copper plate 2), and a linear discontinuous groove 7 is formed inside the outer peripheral portion thereof by press working or the like. It is formed by processing. Such a discontinuous groove 7
A ceramic circuit board 4 is produced by arranging copper plates 2 and 3 each having a contact with each other on a ceramics substrate and heating them at a temperature below the melting point of copper (1356K) and above the eutectic temperature of copper and copper oxide (1338K). To do. The atmosphere during this heating is
When an oxygen-containing copper plate is used as the copper plate, it is preferable to use an inert gas atmosphere.
【００３３】また、セラミックス回路基板５は、例えば
以下のようにして製造される。まず、上記セラミックス
回路基板４と同様に、不連続な溝７を有する銅板２、３
を用意する。一方、前述したような活性金属含有ろう材
をペースト化したものを、例えばセラミックス基板１側
に塗布する。ろう材層の塗布厚は、冷熱サイクル特性の
向上を図る上で、加熱接合後のろう材層６の層厚があま
り厚くならないようにすることが好ましい。次に、ろう
材ペーストを塗布したセラミックス基板１上に、銅板
２、３をそれぞれ積層配置し、使用したろう材に応じた
温度で熱処理することにより、セラミックス回路基板５
を作製する。The ceramic circuit board 5 is manufactured, for example, as follows. First, like the ceramic circuit board 4, the copper plates 2 and 3 having the discontinuous grooves 7 are formed.
To prepare. On the other hand, a paste of the active metal-containing brazing material as described above is applied to, for example, the ceramic substrate 1 side. The brazing material layer is preferably applied so that the brazing material layer 6 after heating and joining does not become too thick, in order to improve the thermal cycle characteristics. Next, the copper plates 2 and 3 are laminated and arranged on the ceramic substrate 1 coated with the brazing material paste, and heat-treated at a temperature according to the brazing material used, whereby the ceramic circuit board 5 is formed.
Is prepared.
【００３４】上述したような構成のセラミックス回路基
板４、５においては、銅板２、３の接合後の冷却過程で
発生する熱応力や冷熱サイクルの付加等による熱応力、
およびそれらに基く残留応力は、銅板２、３の外周縁部
内側に設けられた不連続な溝７により分散されて、銅板
２、３の各外周端部への応力集中が緩和される。これに
より、銅板２、３の外周端部での応力値自体が低減する
ため、従来問題となっていたセラミックス基板１のクラ
ック発生や強度低下等を有効に防止することができる。
そして、上述した応力の分散を不連続な溝７により達成
しているため、不連続な溝７の形成にプレス加工等の機
械加工を適用しても、銅板２、３特にその中央部の変形
を防止することができる。従って、銅板２、３の変形に
よる接合強度の低下等を招くことなく、製造工程の簡略
化および製造工数の低減が実現できる。In the ceramic circuit boards 4 and 5 having the above-described structure, the thermal stress generated in the cooling process after joining the copper plates 2 and 3 and the thermal stress due to the addition of the cooling / heating cycle,
And the residual stress based on them is dispersed by the discontinuous groove 7 provided inside the outer peripheral edge portions of the copper plates 2 and 3, and the stress concentration on each outer peripheral end portion of the copper plates 2 and 3 is relaxed. As a result, the stress value itself at the outer peripheral ends of the copper plates 2 and 3 is reduced, so that it is possible to effectively prevent the occurrence of cracks and the reduction in strength of the ceramic substrate 1 which have been problems in the past.
Further, since the above-mentioned stress distribution is achieved by the discontinuous groove 7, even if mechanical processing such as press working is applied to the formation of the discontinuous groove 7, the copper plates 2, 3 and especially the central portion thereof are deformed. Can be prevented. Therefore, it is possible to realize simplification of the manufacturing process and reduction of the number of manufacturing steps without causing a decrease in bonding strength due to the deformation of the copper plates 2 and 3.
【００３５】次に、上記実施例の具体例およびその評価
結果について述べる。Next, a concrete example of the above-mentioned embodiment and its evaluation result will be described.
【００３６】実施例１ まず、セラミックス基板１として、表面に厚さ 4μm 酸
化物層を有する厚さ0.7mmの窒化アルミニウム基板を用
意すると共に、外周縁部内側に直線状の不連続な溝７を
外周縁部に沿ってプレス加工により形成した、タフピッ
チ銅（酸素含有量:300ppm)からなる所定形状の厚さ 0.3
mmの銅板２、３を用意した。不連続な溝７の形状は、縦
断面形状を図５に示した深さ方向にほぼ均等形状とする
と共に、各単体溝７ａの幅Ｗを 0.5mm、長さＬ0 を10m
m、深さｄを0.15mmとし、近接する各単体溝７ａ間の最
短距離Ｌ1 を 2mm（=0.2Ｌ0 ）とし、また形成位置は銅
板２、３の外周縁部からの距離Ｌ2 が 0.5mmとなるよう
にした。Example 1 First, as the ceramics substrate 1, an aluminum nitride substrate having a thickness of 0.7 mm having a 4 μm-thick oxide layer on its surface was prepared, and a linear discontinuous groove 7 was formed inside the outer peripheral edge portion. Thickness 0.3 of a predetermined shape made of tough pitch copper (oxygen content: 300ppm) formed by pressing along the outer peripheral edge.
mm copper plates 2 and 3 were prepared. The shape of the discontinuous groove 7 is such that the vertical cross-sectional shape is substantially uniform in the depth direction shown in FIG. 5, the width W of each single groove 7a is 0.5 mm, and the length L 0 is 10 m.
m, the depth d is 0.15 mm, the shortest distance L 1 between each adjacent single groove 7a is 2 mm (= 0.2L 0 ), and the formation position is the distance L 2 from the outer peripheral edge of the copper plates 2 and 3. It was set to 0.5 mm.
【００３７】そして、図１に示したように、窒化アルミ
ニウム基板１の両面に 2枚の銅板２、３をそれぞれ直接
接触配置し、窒素ガス雰囲気中にて 1348Kの条件で加熱
して接合させ、目的とするセラミックス回路基板４を得
た。Then, as shown in FIG. 1, two copper plates 2 and 3 are placed on both sides of the aluminum nitride substrate 1 in direct contact with each other, and heated in a nitrogen gas atmosphere under the condition of 1348K to bond them. The target ceramics circuit board 4 was obtained.
【００３８】このようにして得たセラミックス回路基板
４に対して熱サイクル試験(TCT:233K ×30分＋RT×10分
＋398K×30分を 1サイクルとする）を施し、この熱サイ
クル付加時における応力分布を測定した。その結果を図
７に示す。なお、図７における比較例（一点鎖線で示
す）は、不連続な溝を有しない銅板２′を用いる以外は
上記実施例１と同一条件で作製したセラミックス回路基
板に対して、同一条件で熱サイクルを付加した際の応力
分布の測定結果である。A thermal cycle test (TCT: 233K × 30 minutes + RT × 10 minutes + 398K × 30 minutes is defined as one cycle) was performed on the ceramic circuit board 4 thus obtained, and stress at the time of applying this thermal cycle was applied. The distribution was measured. FIG. 7 shows the result. In the comparative example (shown by the one-dot chain line) in FIG. 7, a ceramic circuit board manufactured under the same conditions as in Example 1 above was heated under the same conditions except that a copper plate 2 ′ having no discontinuous grooves was used. It is a measurement result of stress distribution when a cycle is added.
【００３９】図７から明らかなように、銅板２、３の外
周縁部に沿って不連続な溝７を形成することにより、冷
熱サイクル付加時の応力は不連続な溝７により分散さ
れ、外周端部の応力は不連続な溝を有しない比較例に比
べて明らかに低減されていることが分かる。これによ
り、窒化アルミニウム基板のクラック発生や強度低下等
を防止することが可能となる。ちなみに、実施例１のセ
ラミックス回路基板は、100サイクルの TCT後において
もクラックが発生しなかったのに対して、比較例による
セラミックス回路基板は 100サイクルで窒化アルミニウ
ム基板の 35%にクラックが生じた。As is apparent from FIG. 7, by forming the discontinuous groove 7 along the outer peripheral edge portions of the copper plates 2 and 3, the stress when the cooling / heating cycle is applied is dispersed by the discontinuous groove 7, and It can be seen that the stress at the end is clearly reduced as compared with the comparative example having no discontinuous groove. As a result, it becomes possible to prevent the occurrence of cracks and the reduction in strength of the aluminum nitride substrate. By the way, the ceramic circuit board of Example 1 did not crack even after 100 cycles of TCT, whereas the ceramic circuit board of the comparative example cracked in 35% of the aluminum nitride board in 100 cycles. .
【００４０】また、不連続な溝７をプレス加工により形
成した際には、銅板２、３に変形等が生じなかったのに
対し、同様にプレス加工により銅板の外周縁部に沿って
全周に溝を形成した場合には銅板の中央部に変形が発生
するものがあった。また、プレス加工時には変形が小さ
い銅板であっても、窒化アルミニウム基板との加熱接合
や放冷の際に変形が発生していた。Further, when the discontinuous groove 7 was formed by press working, the copper plates 2, 3 were not deformed or the like, but similarly by press working, the entire circumference along the outer peripheral edge portion of the copper plate. When a groove was formed in some of the copper plates, the copper plate was deformed in some cases. Further, even if the copper plate has a small deformation at the time of press working, the deformation occurs at the time of heat bonding with the aluminum nitride substrate and cooling.
【００４１】実施例２ セラミックス基板１として、厚さ 0.6mmの窒化アルミニ
ウム基板を用意すると共に、外周縁部内側に直線状の不
連続な溝７を外周縁部に沿ってプレス加工により形成し
た所定形状の厚さ 0.3mmの銅板２、３とを用意した。不
連続な溝７の形状は、縦断面形状を図５に示した深さ方
向にほぼ均等形状とすると共に、各単体溝７ａの幅Ｗを
0.5mm、長さＬ0 を10mm、深さｄを0.15mmとし、近接す
る各単体溝７ａ間の最短距離Ｌ1 を 2mm（=0.2Ｌ0 ）と
し、また形成位置は銅板２、３の外周縁部からの距離Ｌ
2 が 0.5mmとなるようにした。Example 2 As the ceramics substrate 1, an aluminum nitride substrate having a thickness of 0.6 mm was prepared, and linear discontinuous grooves 7 were formed inside the outer peripheral edge portion by pressing along the outer peripheral edge portion. Copper plates 2 and 3 having a thickness of 0.3 mm were prepared. The shape of the discontinuous groove 7 is such that the vertical cross-sectional shape is substantially uniform in the depth direction shown in FIG. 5, and the width W of each single groove 7a is
The length L 0 is 0.5 mm, the depth L is 10 mm, the depth d is 0.15 mm, the shortest distance L 1 between the adjacent single unit grooves 7 a is 2 mm (= 0.2 L 0 ), and the forming position is outside the copper plates 2 and 3. Distance L from the periphery
2 was set to 0.5 mm.
【００４２】そして、図２に示したように、窒化アルミ
ニウム基板の両面に、In:Ag:Cu:Ti=14.0:59.0:23.0:4.0
組成の活性金属含有ろう材をペースト化したものを塗布
し、この塗布層を介して銅板２、３を積層配置した後、
窒素ガス雰囲気中にて加熱して接合させ、目的とするセ
ラミックス回路基板５を得た。Then, as shown in FIG. 2, In: Ag: Cu: Ti = 14.0: 59.0: 23.0: 4.0 on both surfaces of the aluminum nitride substrate.
After applying a paste of an active metal-containing brazing material having a composition, and stacking and arranging the copper plates 2 and 3 through this coating layer,
By heating and bonding in a nitrogen gas atmosphere, the intended ceramics circuit board 5 was obtained.
【００４３】このようにして得たセラミックス回路基板
５に対して熱サイクル試験を実施例１と同一条件下で実
施したところ、実施例１と同様な良好な結果が得られ、
冷熱サイクルに対する信頼性に優れることを確認した。
また、上記銅板２、３に不連続な溝７をプレス加工で形
成した後の変形についても実施例１と同様であった。A thermal cycle test was conducted on the ceramic circuit board 5 thus obtained under the same conditions as in Example 1, and the same good results as in Example 1 were obtained.
It was confirmed that the reliability of the thermal cycle was excellent.
Further, the deformation after the discontinuous groove 7 was formed in the copper plates 2 and 3 by press working was also the same as in Example 1.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クス回路基板によれば、冷熱サイクルが付加された場合
等においても、金属板に生じる熱応力や残留応力を不連
続な溝により分散させることで、金属板の外周端部への
応力集中を緩和することができると共に、製造工程的に
有利な機械加工によっても金属板の変形を防止すること
ができる。従って、製造工程の簡略化および製造工数の
低減を図った上で、冷熱サイクルの付加等によるセラミ
ックス基板のクラック発生や強度低下を有効に防止する
ことができ、信頼性および製造性に優れたセラミックス
回路基板を提供することが可能となる。As described above, according to the ceramic circuit board of the present invention, the thermal stress and the residual stress generated in the metal plate are dispersed by the discontinuous groove even when the cooling / heating cycle is applied. Thus, the stress concentration on the outer peripheral edge of the metal plate can be relieved, and the deformation of the metal plate can be prevented by the machining which is advantageous in the manufacturing process. Therefore, while simplifying the manufacturing process and reducing the number of manufacturing steps, it is possible to effectively prevent cracking and strength reduction of the ceramic substrate due to the addition of a cooling / heating cycle, etc., and a ceramic excellent in reliability and manufacturability. It becomes possible to provide a circuit board.
【図１】 本発明の一実施例によるセラミックス回路基
板の構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は
その断面図である。1A and 1B are views showing a structure of a ceramics circuit board according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a sectional view thereof.
【図２】 本発明の他の実施例によるセラミックス回路
基板の構造を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a ceramics circuit board according to another embodiment of the present invention.
【図３】 本発明における不連続な溝の一形状例を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the shape of a discontinuous groove in the present invention.
【図４】 本発明における不連続な溝の形成位置を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing positions where discontinuous grooves are formed in the present invention.
【図５】 本発明における不連続な溝の縦断面形状の一
例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a vertical sectional shape of a discontinuous groove in the present invention.
【図６】 本発明における不連続な溝の縦断面形状の他
の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another example of the vertical cross-sectional shape of the discontinuous groove in the present invention.
【図７】 本発明の一実施例によるセラミックス回路基
板に熱サイクルを付加した際の銅板端部近傍の応力分布
の測定結果を従来例と比較して示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a measurement result of stress distribution in the vicinity of an end portion of a copper plate when a thermal cycle is applied to a ceramic circuit board according to an example of the present invention, in comparison with a conventional example.
１……セラミックス基板 ２、３……銅板 ４、５……セラミックス回路基板 ６……活性金属含有ろう材層 ７……不連続な溝 1 ... Ceramic substrate 2, 3 ... Copper plate 4, 5 ... Ceramic circuit substrate 6 ... Active metal-containing brazing material layer 7 ... Discontinuous groove
Claims (8)
基板の少なくとも表面に接合された金属板とを具備する
セラミックス回路基板において、 前記金属板の前記セラミックス基板との接合面と反対面
側の外周縁部内側に、不連続な溝が形成されていること
を特徴とするセラミックス回路基板。1. A ceramic circuit board comprising a ceramics substrate and a metal plate bonded to at least the surface of the ceramics substrate, the inside of an outer peripheral edge of the metal plate opposite to the bonding surface to the ceramics substrate. A ceramic circuit board, characterized in that a discontinuous groove is formed in.
おいて、 前記金属板の角部には、前記溝が形成されていることを
特徴とするセラミックス回路基板。2. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the groove is formed at a corner of the metal plate.
おいて、 前記不連続な溝は、プレス加工により形成された溝であ
ることを特徴とするセラミックス回路基板。3. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the discontinuous groove is a groove formed by press working.
おいて、 前記不連続な溝は、前記金属板の外周縁部に沿って直線
状に形成されていることを特徴とするセラミックス回路
基板。4. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the discontinuous groove is linearly formed along an outer peripheral edge portion of the metal plate.
おいて、 前記不連続な溝の長さをＬ0 、近接する前記不連続な溝
間の最短距離をＬ1 としたとき、1/10Ｌ0 ≦Ｌ1 ≦ 1/2
Ｌ0 を満足することを特徴とするセラミックス回路基
板。5. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the length of the discontinuous groove is L 0 , and the shortest distance between adjacent discontinuous grooves is L 1, and 1 / 10L 0 ≦ L 1 ≤ 1/2
A ceramic circuit board characterized by satisfying L 0 .
おいて、 前記金属板は、前記セラミックス基板に直接接合法によ
り接合されていることを特徴とするセラミックス回路基
板。6. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the metal plate is bonded to the ceramic substrate by a direct bonding method.
おいて、 前記金属板は、前記セラミックス基板に活性金属法によ
り接合されていることを特徴とするセラミックス回路基
板。7. The ceramic circuit board according to claim 1, wherein the metal plate is bonded to the ceramic substrate by an active metal method.
基板の表裏両面にそれぞれ接合された金属板とを具備す
るセラミックス回路基板において、 前記表裏両面の金属板の前記セラミックス基板との接合
面と反対面側の外周縁部内側に、それぞれ不連続な溝が
形成されていることを特徴とするセラミックス回路基
板。8. A ceramic circuit board comprising a ceramics substrate and metal plates bonded to both front and back surfaces of the ceramics substrate, wherein the metal plates on both front and back surfaces are on the opposite side of the bonding surface to the ceramics substrate. A ceramic circuit board, wherein discontinuous grooves are formed inside the outer peripheral portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07295295A JP3192911B2 (en) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Ceramic circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07295295A JP3192911B2 (en) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Ceramic circuit board |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274423A true JPH08274423A (en) | 1996-10-18 |
| JP3192911B2 JP3192911B2 (en) | 2001-07-30 |
Family
ID=13504239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07295295A Expired - Lifetime JP3192911B2 (en) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | Ceramic circuit board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3192911B2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004014589A (en) * | 2002-06-04 | 2004-01-15 | Dowa Mining Co Ltd | Metal-ceramic junction body and its manufacturing method |
| EP1345480A3 (en) * | 2002-03-15 | 2005-06-01 | Dowa Mining Co., Ltd. | Ceramic circuit board and power module |
| WO2007072700A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Showa Denko K.K. | Semiconductor module |
| WO2013136895A1 (en) | 2012-03-15 | 2013-09-19 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
| KR20150104006A (en) | 2014-03-04 | 2015-09-14 | 가부시끼가이샤 도시바 | Electronic apparatus |
| WO2016098431A1 (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 三菱電機株式会社 | Insulated circuit board, power module, and power unit |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1023850B1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-08-14 | C-Mac Electromag Bvba | IMPROVED ELECTRONIC SWITCH AND SUBSTRATE WITH IDENTIFICATION PATTERN FOR INDIVIDUAL ELECTRONIC SWITCHES AND METHOD FOR PRODUCING THEM |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP07295295A patent/JP3192911B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1345480A3 (en) * | 2002-03-15 | 2005-06-01 | Dowa Mining Co., Ltd. | Ceramic circuit board and power module |
| JP2004014589A (en) * | 2002-06-04 | 2004-01-15 | Dowa Mining Co Ltd | Metal-ceramic junction body and its manufacturing method |
| JP4759384B2 (en) * | 2005-12-20 | 2011-08-31 | 昭和電工株式会社 | Semiconductor module |
| JP2007173405A (en) * | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Showa Denko Kk | Semiconductor module |
| EP1970955A1 (en) * | 2005-12-20 | 2008-09-17 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Semiconductor module |
| EP1970955A4 (en) * | 2005-12-20 | 2010-08-18 | Showa Denko Kk | Semiconductor module |
| KR100993499B1 (en) * | 2005-12-20 | 2010-11-10 | 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 | Semiconductor module |
| US7923833B2 (en) | 2005-12-20 | 2011-04-12 | Showa Denko K.K. | Semiconductor module |
| WO2007072700A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Showa Denko K.K. | Semiconductor module |
| WO2013136895A1 (en) | 2012-03-15 | 2013-09-19 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
| CN104170075A (en) * | 2012-03-15 | 2014-11-26 | 富士电机株式会社 | Semiconductor device |
| US9648732B2 (en) | 2012-03-15 | 2017-05-09 | Fuji Electric Co, Ltd. | Semiconductor device |
| CN104170075B (en) * | 2012-03-15 | 2018-06-26 | 富士电机株式会社 | Semiconductor device |
| KR20150104006A (en) | 2014-03-04 | 2015-09-14 | 가부시끼가이샤 도시바 | Electronic apparatus |
| WO2016098431A1 (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | 三菱電機株式会社 | Insulated circuit board, power module, and power unit |
| CN107004644A (en) * | 2014-12-18 | 2017-08-01 | 三菱电机株式会社 | Insulation circuit board, power model and power cell |
| US10170433B2 (en) | 2014-12-18 | 2019-01-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Insulated circuit board, power module and power unit |
| CN107004644B (en) * | 2014-12-18 | 2019-05-07 | 三菱电机株式会社 | Insulate electrical substrate, power module and power cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3192911B2 (en) | 2001-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07202063A (en) | Ceramic circuit board | |
| JP6319643B2 (en) | Ceramics-copper bonded body and method for manufacturing the same | |
| EP1667508B1 (en) | Ceramic circuit board, method for making the same, and power module | |
| KR100374379B1 (en) | Substrate | |
| JP2007227867A (en) | Heat-dissipating board and semiconductor device using the same | |
| JPH08250823A (en) | Ceramic circuit board | |
| JP2004022973A (en) | Ceramic circuit board and semiconductor module | |
| JPH0786703A (en) | Ceramic circuit board | |
| JP4124040B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP4360847B2 (en) | Ceramic circuit board, heat dissipation module, and semiconductor device | |
| JP2911644B2 (en) | Circuit board | |
| JPH05347469A (en) | Ceramic circuit board | |
| JP6904094B2 (en) | Manufacturing method of insulated circuit board | |
| JP4876719B2 (en) | Power element mounting unit, method for manufacturing power element mounting unit, and power module | |
| JP3192911B2 (en) | Ceramic circuit board | |
| JP2004253736A (en) | Heat spreader module | |
| JP5047315B2 (en) | Ceramic circuit board | |
| JPH08102570A (en) | Ceramic circuit board | |
| JP4557398B2 (en) | Electronic element | |
| JP4427154B2 (en) | Ceramic circuit board | |
| JP3934966B2 (en) | Ceramic circuit board | |
| JPH04230063A (en) | Multilayer heat sink | |
| JP4656126B2 (en) | Semiconductor device | |
| JPH01249669A (en) | Ceramic circuit board | |
| JP2000031609A (en) | Circuit board |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000829 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010508 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140525 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |