JPH11233903A - Board - Google Patents
BoardInfo
- Publication number
- JPH11233903A JPH11233903A JP3270998A JP3270998A JPH11233903A JP H11233903 A JPH11233903 A JP H11233903A JP 3270998 A JP3270998 A JP 3270998A JP 3270998 A JP3270998 A JP 3270998A JP H11233903 A JPH11233903 A JP H11233903A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- circuit
- copper
- substrate
- board
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Structure Of Printed Boards (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、特に電子部品のパ
ワーモジュールに好適な高信頼性の基板（回路基板、放
熱基板等の電子部品用基板など）に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly reliable substrate (such as a substrate for electronic components such as a circuit board and a heat radiating substrate) particularly suitable for a power module of electronic components.
【０００２】電子部品用基板において、セラミックス基
板に金属回路のみ、又は金属回路と金属放熱板を形成さ
せたものは回路基板として、また金属放熱板のみを形成
させたものは放熱基板として使用されている。そして、
回路基板と放熱基板の差異は放熱基板には金属回路を形
成させないことであり、その製造方法ないしは本発明の
目的は回路基板のそれと実質的に同じであるので、以
下、回路基板を例にとって本発明を説明する。In a substrate for an electronic component, a ceramic substrate formed with only a metal circuit or a metal circuit and a metal radiator plate is used as a circuit board, and a substrate formed with only a metal radiator plate is used as a radiator substrate. I have. And
The difference between the circuit board and the heat radiating board is that no metal circuit is formed on the heat radiating board, and the manufacturing method or the object of the present invention is substantially the same as that of the circuit board. The invention will be described.
【０００３】[0003]
【従来の技術】近年、ロボットやモーター等の産業機器
の高性能化に伴い、大電力・高能率インバーター等パワ
ーモジュールの変遷が進んでおり、半導体素子から発生
する熱も増加の一途をたどっている。この熱を効率よく
放散させるため、パワーモジュール基板では従来より様
々な方法が取られてきた。特に最近、良好な熱伝導を有
するセラミックス基板が利用できるようになったため、
その基板上に銅板等の金属板を接合し、回路を形成後、
そのままあるいはＮｉメッキ等の処理を施してから半導
体素子を実装する構造も採用されつつある。2. Description of the Related Art In recent years, power modules such as high-power and high-efficiency inverters have been changing with the advancement of the performance of industrial equipment such as robots and motors, and the heat generated from semiconductor elements has been increasing. I have. In order to efficiently dissipate this heat, various methods have conventionally been used for power module substrates. Especially recently, ceramic substrates with good thermal conductivity have become available,
After joining a metal plate such as a copper plate on the board and forming a circuit,
A structure in which a semiconductor element is mounted as it is or after performing a process such as Ni plating has been adopted.
【０００４】このようなモジュールは、当初、簡単な工
作機械に使用されてきたが、ここ数年、溶接機、電車の
駆動部、電気自動車に使用されるようになり、より厳し
い環境下における耐久性と更なる小型化が要求されるよ
うになってきた。そこで、セラミックス基板に対して
も、電流密度を上げるための金属回路厚の増加、熱衝撃
等に対する耐久性の向上が要求され、それをセラミック
ス焼結体の新たな製造研究により対応している。[0004] Such modules were initially used in simple machine tools, but have been used in welding machines, train drives and electric vehicles in recent years, and have been used in more demanding environments. There has been a growing demand for more compactness. Therefore, the ceramic substrate is also required to have an increased metal circuit thickness for increasing the current density and to have improved durability against thermal shock and the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来、汎用されている
回路基板は、アルミナ基板又は窒化アルミニウム基板に
銅回路を形成させてなるものであるが、更なるヒートサ
イクルに対する信頼性を向上させるため、最近では窒化
アルミニウム基板にアルミニウム回路を形成させたもの
も開発されている。Conventionally, a generally used circuit board is formed by forming a copper circuit on an alumina substrate or an aluminum nitride substrate. However, in order to further improve the reliability against a heat cycle, Recently, an aluminum nitride substrate formed with an aluminum circuit has been developed.
【０００６】このような回路基板の問題点は、セラミッ
クス基板と金属板の接合時における加熱・冷却ないしは
使用時のヒ−トサイクルによって熱応力が発生し、セラ
ミックス基板にクラックが発生したり、金属板が剥離し
たりして、耐ヒートサイクルに対する信頼性が十分でな
いということである。これを解消するため、従来より多
くの提案がなされている。例えば、表面の金属板の厚み
を裏面のそれよりも厚くする（特開平４−１９８０７０
号公報）、金属板端部を薄肉形状とする（特公平５−２
５３９７号公報）、金属板とセラミックス基板の接合部
に非接合部を形成する（実開平２−１４０８７００号公
報）、金属板外周縁部に溝又は孔を形成する（特開平８
−２５０８２３号公報、特開平８−２７４４２３号公
報）などである。[0006] The problem of such a circuit board is that thermal stress is generated by heating and cooling at the time of joining the ceramic substrate and the metal plate or heat cycle at the time of use, which causes cracks on the ceramic substrate, This means that the reliability of the heat cycle resistance is not sufficient due to the peeling of the plate. To solve this, many proposals have been made conventionally. For example, the thickness of the metal plate on the front surface is made thicker than that on the back surface (Japanese Patent Laid-Open No. 4-198070).
Publication), the end of the metal plate is made thin (Japanese Patent Publication No. 5-2)
No. 5397), a non-joining portion is formed at a joining portion between a metal plate and a ceramic substrate (Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-1408700), and a groove or a hole is formed at an outer peripheral portion of the metal plate (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 8 (1996)).
-250823, JP-A-8-274423) and the like.
【０００７】このような提案によって、回路基板の信頼
性はかなり高められたが、電車の駆動部や電気自動車等
のインテリジェントパワーモジュールのように、超高信
頼性の要求される分野においてはまだ不十分である。本
発明は、上記に鑑みてなされたものであり、耐ヒートサ
イクル性に極めて優れた高信頼性の基板、特に電子部品
用基板を提供することを目的とするものである。Although the reliability of the circuit board has been considerably improved by such a proposal, it is still unsatisfactory in a field requiring ultra-high reliability, such as an intelligent power module such as a train drive unit or an electric vehicle. It is enough. The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a highly reliable substrate excellent in heat cycle resistance, particularly a substrate for electronic components.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、セ
ラミックス基板の一方の面に金属回路、他方の面に金属
放熱板が設けられてなるものであって、上記金属回路及
び／又は金属放熱板の断面において、底端部（１）を上
端部（２）よりも外方向に位置させ、しかも両端部を結
ぶ線（３）と上辺（４）とのなす角度θを１２０°以上
にしてなることを特徴とする基板である。また、本発明
は、この基板において、金属回路及び／又は金属放熱板
の外周縁面に、溝、窪み、凹凸、貫通孔等の不連続面を
形成させてなるものであり、特にこの不連続面の一部又
は全部を、金属回路及び／又は金属放熱板の外周縁面の
側部に形成させたものである。更に、本発明は、これら
のいずれかの基板において、セラミックス基板の材質が
窒化アルミニウム又は窒化ケイ素で、金属回路及び／又
は金属放熱板の材質が銅、銅合金、アルミニウム又はア
ルミニウム合金であり、それらは活性金属を含むろう材
により接合されてなるものであることを特徴とするもの
である。That is, the present invention provides a ceramic substrate having a metal circuit provided on one surface and a metal radiator plate provided on the other surface. In the cross section of the plate, the bottom end (1) is positioned more outward than the upper end (2), and the angle θ between the line (3) connecting both ends and the upper side (4) is set to 120 ° or more. A substrate characterized in that: Further, the present invention is such that a discontinuous surface such as a groove, a dent, an unevenness, a through hole or the like is formed on an outer peripheral surface of a metal circuit and / or a metal radiator plate on the substrate. A part or all of the surface is formed on the side of the outer peripheral surface of the metal circuit and / or the metal heat sink. Further, the present invention provides, in any one of these substrates, a material of the ceramic substrate is aluminum nitride or silicon nitride, and a material of the metal circuit and / or the metal radiator plate is copper, a copper alloy, aluminum or an aluminum alloy. Is characterized by being joined by a brazing material containing an active metal.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明を説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
【００１０】回路基板の金属回路部分には数百アンペ
ア、数千ボルトの高電圧、高電流が流れるため、現在、
銅回路が主として用いられている。しかし、使用時の環
境の変化や、スイッチングによる熱等によって熱衝撃を
繰り返して受けるため、銅とセラミックスの熱膨張差に
よる熱応力により、セラミックス基板の界面より銅回路
が剥離する問題が生じている。Since a high voltage and a high current of several hundred amperes and several thousand volts flow through a metal circuit portion of a circuit board,
Copper circuits are mainly used. However, because of repeated thermal shocks due to changes in the environment during use, heat due to switching, etc., there is a problem that the copper circuit peels off from the interface of the ceramic substrate due to thermal stress due to the difference in thermal expansion between copper and ceramics. .
【００１１】銅とセラミックスの間に発生する熱応力
は、銅とセラミックスとの接合状態とともに銅の物理的
性状に大きく依存している。銅の物理的性状としては、
銅回路のパターン形状、セラミックス基板に対するパタ
ーン面積、銅の厚み等であるが、パターン形状とパター
ン面積は使用目的によって自ずと決まるので、それを変
更して耐ヒートサイクル性を改善することはできない。
そこで、銅の表面形状とヒートサイクル性について更に
検討した結果、銅とセラミックスの接合界面に生じる熱
応力は、特に銅の側面形状に大きく依存していることを
見いだした。[0011] The thermal stress generated between copper and ceramic largely depends on the physical state of copper as well as the bonding state between copper and ceramic. The physical properties of copper include:
The pattern shape of the copper circuit, the pattern area with respect to the ceramic substrate, the thickness of the copper, etc. are determined depending on the purpose of use. Therefore, the pattern shape and the pattern area cannot be changed to improve the heat cycle resistance.
Therefore, as a result of further study on the surface shape and heat cycle property of copper, it was found that the thermal stress generated at the joint interface between copper and ceramics largely depends on the side shape of copper in particular.
【００１２】従来より行われている、金属板とセラミッ
クス基板との接合体から金属を化学薬品によりエッチン
グする金属回路の形成法においては、金属表面からエッ
チングされるため、その側面形状は金属上面と側面との
なす角が直角ではなく、側面がえぐり取られて鋭角とな
っており、また側面上端部と側面底端部の長さはほぼ等
しいものである。このような形状の回路基板に熱衝撃が
かかると、金属回路とセラミック基板の接合界面に大き
な熱応力が発生し金属回路が剥離する。In a conventional method of forming a metal circuit in which a metal is etched from a joined body of a metal plate and a ceramic substrate with a chemical, the metal is etched from the metal surface. The angle between the side surface and the side surface is not a right angle, but the side surface is cut off to form an acute angle, and the upper end of the side surface and the bottom end of the side surface are almost equal. When a thermal shock is applied to the circuit board having such a shape, a large thermal stress is generated at a bonding interface between the metal circuit and the ceramic substrate, and the metal circuit is separated.
【００１３】本発明は、このような観点にたってなされ
たものであり、金属回路及び／又は金属放熱板の側面形
状を最適化し、ヒートサイクルに対する信頼性を著しく
向上させたものである。詳しくは、金属回路及び／又は
金属放熱板の断面において、底端部を上端部よりも外方
向に位置させ、しかも両端部を結ぶ線と上辺とのなす角
度を１２０°以上としたものである。言い換えれば、図
１は金属回路の側部における断面図であるが、その底端
部（１）と上端部（２）を結んだ仮の線（３）と、上辺
（４）とのなす角度θが１２０°以上となるように底端
部を上端部よりも外方向に位置させたものである。この
ような側面形状とするには化学研磨が有効であり、具体
的には後述のようにレジスト剥離後に行う酸処理時間や
そのやり方を工夫することによって行うことができる。
なお、金属回路及び金属放熱板のいずれにおいても、底
端部（１）を有する面はセラミックス基板面に接合され
る。The present invention has been made in view of the above, and has been made to optimize the side shape of the metal circuit and / or the metal radiator plate, and to remarkably improve the reliability with respect to a heat cycle. Specifically, in the cross section of the metal circuit and / or the metal radiator plate, the bottom end is located more outward than the top end, and the angle between the line connecting both ends and the upper side is 120 ° or more. . In other words, FIG. 1 is a cross-sectional view of the side of the metal circuit, and the angle between the temporary line (3) connecting the bottom end (1) and the top end (2) and the upper side (4). The bottom end is positioned more outward than the upper end so that θ is 120 ° or more. Chemical polishing is effective for obtaining such a side surface shape, and specifically, it can be performed by devising an acid treatment time to be performed after the resist is stripped and a method thereof as described later.
In each of the metal circuit and the metal heat sink, the surface having the bottom end (1) is joined to the ceramic substrate surface.
【００１４】本発明で使用されるセラミックス基板の材
質としては、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ
等であるが、パワーモジュールには窒化アルミニウムが
適している。セラミックス基板の厚みとしては、厚すぎ
ると熱抵抗が大きくなり、薄すぎると耐久性がなくなる
ため、０．５〜０．８ｍｍ程度が好ましい。The material of the ceramic substrate used in the present invention is silicon nitride, aluminum nitride, alumina or the like, but aluminum nitride is suitable for the power module. When the thickness of the ceramic substrate is too large, the thermal resistance increases, and when the thickness is too small, the durability is lost. Therefore, the thickness is preferably about 0.5 to 0.8 mm.
【００１５】セラミックス基板の表面性状は重要であ
り、微少な欠陥や窪み等は、金属回路、金属放熱板ある
いはそれらの前駆体である金属板をセラミックス基板に
接合する際に悪影響を与えるため、平滑であることが望
ましい。従って、セラミックス基板は、ホーニング処理
や機械加工等による研磨処理が施されていることが好ま
しい。[0015] The surface properties of the ceramic substrate are important, and minute defects and dents have an adverse effect when joining a metal circuit, a metal radiator plate or a metal plate that is a precursor thereof to the ceramic substrate. It is desirable that Therefore, it is preferable that the ceramic substrate has been subjected to a honing process or a polishing process such as machining.
【００１６】金属回路及び金属放熱板の材質は、銅、銅
合金、アルミニウム又はアルミニウム合金が一般的であ
り、それらの純度は９９．５％以上が好ましく、また厚
みは１００〜５００μｍであることが好ましい。The material of the metal circuit and the metal radiating plate is generally copper, copper alloy, aluminum or aluminum alloy, the purity of which is preferably 99.5% or more, and the thickness thereof is 100 to 500 μm. preferable.
【００１７】セラミックス基板に金属回路及び／又は金
属放熱板を形成する方法としては、セラミックス基板と
金属板との接合体をエッチングする方法、金属板から打
ち抜かれた金属回路及び／又は金属放熱板のパターンを
セラミックス基板に接合する方法等によって行うことが
でき、これらの際における接合方法としては、活性金属
ろう付け法が用いられる。As a method of forming a metal circuit and / or a metal radiator on a ceramic substrate, there are a method of etching a joined body of the ceramic substrate and the metal plate, a method of forming a metal circuit and / or a metal radiator punched from the metal plate. The pattern can be bonded to a ceramic substrate by a method or the like. As a bonding method in these cases, an active metal brazing method is used.
【００１８】活性金属ろう付け法におけるろう材の金属
成分は、銅又銅合金を接合する場合は、銀を主成分と
し、溶融時のセラミックス基板との濡れ性を確保するた
めに活性金属を副成分とした銀ろうが使用される。ま
た、アルミニウム又はアルミニウム合金を接合する場合
は、例えば特開昭６０−１７７６３４号公報に記載され
ているように、アルミニウムとシリコンを主成分とし、
これに活性金属を副成分としたアルミニウム系ろう材が
使用される。活性金属の具体例をあげれば、チタン、ジ
ルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、バナジウ
ムやこれらの化合物である。When joining copper or a copper alloy, the metal component of the brazing material in the active metal brazing method is mainly composed of silver, and the active metal is added in order to ensure wettability with the ceramic substrate during melting. Silver braze as a component is used. In the case of joining aluminum or aluminum alloy, for example, as described in JP-A-60-177634, aluminum and silicon are mainly used,
For this, an aluminum-based brazing material containing an active metal as a subcomponent is used. Specific examples of the active metal include titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, vanadium, and compounds thereof.
【００１９】本発明におけるこれらの比率としては、銀
ろうの場合、銀６０〜１００重量部銅４０〜０重量部の
合計量１００重量部あたり、活性金属１〜３０重量部で
ある。また、アルミニウム系ろう材の場合、アルミニウ
ム７０〜９５重量部、シリコン３０〜５重量部及び銅０
〜５重量部の合計量１００重量部あたり、活性金属１〜
３０重量部である。In the present invention, these ratios are, in the case of silver brazing, 1 to 30 parts by weight of the active metal per 100 parts by weight of the total of 60 to 100 parts by weight of silver and 40 to 0 parts by weight of copper. In the case of an aluminum brazing material, 70 to 95 parts by weight of aluminum, 30 to 5 parts by weight of silicon and
Active metal 1 to 100 parts by weight per 100 parts by weight
30 parts by weight.
【００２０】接合温度は、銀ろうを用いる場合は７８０
〜８３０℃が好ましく、アルミニウム系ろう材を用いる
場合は６００〜６４０℃が好ましい。また、保持時間
は、いずれも３〜３０分が望ましい。温度が低く、保持
時間が短すぎる場合には、接合が不十分となり、逆に高
温で保持時間が長すぎる場合には、金属板へのろう材成
分の拡散が多すぎて金属板が硬くなり、耐ヒートサイク
ル性が低下する。The bonding temperature is 780 when silver brazing is used.
To 830 ° C, and preferably 600 to 640 ° C when an aluminum brazing material is used. Further, the holding time is desirably 3 to 30 minutes. If the temperature is too low and the holding time is too short, the bonding will be inadequate.If the temperature is too high and the holding time is too long, the brazing material will diffuse too much into the metal plate and the metal plate will be hard. And the heat cycle resistance is reduced.
【００２１】金属回路及び／又は金属放熱板の側面形状
を上記した角度で表現して１２０°以上とするには、セ
ラミックス基板に金属回路及び／又は金属放熱板を形成
させた後、化学研磨によって行うことが好ましい。角度
の調整は、化学研磨液の種類、処理時間等で行うことが
できる。その一例をあげると、金属が銅である場合、化
学研磨液は硫酸（５〜２０重量％）と過酸化水素（１０
〜３０重量％）を含む混酸水溶液が用いられ、研磨時間
は１〜３０分である。また、金属がアルミニウムである
場合は、過酸化水素１０〜３０重量％の水溶液を用い、
研磨時間を１〜３０分とする。In order to make the side surface shape of the metal circuit and / or the metal radiator plate to be 120 ° or more by the above-mentioned angle, after the metal circuit and / or the metal radiator plate is formed on the ceramic substrate, it is subjected to chemical polishing. It is preferred to do so. The angle can be adjusted by the type of the chemical polishing liquid, the processing time, and the like. For example, when the metal is copper, the chemical polishing solution is sulfuric acid (5 to 20% by weight) and hydrogen peroxide (10% by weight).
-30% by weight), and the polishing time is 1-30 minutes. When the metal is aluminum, an aqueous solution of 10 to 30% by weight of hydrogen peroxide is used.
The polishing time is 1 to 30 minutes.
【００２２】本発明において、上記角度が１２０°未満
であると、熱応力の緩和効果は小さくなり、ヒートサイ
クルに対する信頼性を著しく向上させることはできな
い。好ましい上記角度は１４０°以上である。なお、本
発明において、上記角度が１２０°以上であれば、その
側辺（図１の符号５）は、何も直線形状に限られること
はなく、従来のように内側にえぐりとられた形状（内側
に凹の弧状：図１にはこの例が示されている）であって
もよく、また外側に膨らんだ形状（外側に凸の弧状）で
あってもよい。In the present invention, when the angle is less than 120 °, the effect of relaxing the thermal stress is reduced, and the reliability for the heat cycle cannot be remarkably improved. The preferred angle is 140 ° or more. In the present invention, if the angle is equal to or more than 120 °, the side (reference numeral 5 in FIG. 1) is not limited to a linear shape, but has a shape inwardly curved as in the related art. (An inwardly concave arc shape: this example is shown in FIG. 1), or an outwardly bulging shape (outwardly convex arc shape).
【００２３】また、本発明において、金属回路及び／又
は金属放熱板の底端部を上端部よりも外方向に位置させ
ないと、これまた熱応力の緩和効果は小さくなる。両端
部の長さの差の好ましい値は、上記角度が１２０°以上
であることを考慮し、金属回路及び／又は金属放熱板の
厚みに対し０．２〜３倍である。In the present invention, if the bottom end of the metal circuit and / or the metal radiator is not located outside the upper end, the effect of relaxing the thermal stress is reduced. The preferable value of the difference between the lengths of the both ends is 0.2 to 3 times the thickness of the metal circuit and / or the metal radiator plate, considering that the angle is 120 ° or more.
【００２４】更に、本発明においては、金属回路及び／
又は金属放熱板の外周縁面に、溝、窪み、凹凸、貫通孔
等の不連続面を形成させることによって更に熱応力を緩
和し、ヒートサイクルに対する信頼性を向上させること
ができる。特に、このような不連続面の一部又は全部
を、金属回路及び／又は金属放熱板の外周縁面の側部に
形成させることが好ましい。Further, in the present invention, a metal circuit and / or
Alternatively, by forming discontinuous surfaces such as grooves, depressions, irregularities, and through holes on the outer peripheral surface of the metal radiator plate, thermal stress can be further alleviated, and reliability in a heat cycle can be improved. In particular, it is preferable to form part or all of such a discontinuous surface on the side of the outer peripheral surface of the metal circuit and / or the metal radiator plate.
【００２５】本発明において、外周縁面とは、金属回路
及び／又は金属放熱板の底面端部から中心方向に向かう
幅が、金属回路及び／又は金属放熱板の幅に対し３０％
までの面をいう。また、外周縁面の側部とは、外周縁面
の全部又は一部を構成している側壁の部分をいう。In the present invention, the width of the outer peripheral edge surface from the bottom end of the metal circuit and / or the metal radiator plate toward the center direction is 30% of the width of the metal circuit and / or the metal radiator plate.
Up to the face. Further, the side portion of the outer peripheral surface refers to a portion of a side wall that constitutes all or a part of the outer peripheral surface.
【００２６】不連続面が溝、窪み、凹凸である場合、そ
の深さは金属回路及び／又は金属放熱板の厚みに対し３
０％以上であることが好ましい。溝の平面形状は幅０．
１〜０．５ｍｍ、長さ３〜１５ｍｍ、また窪み、貫通孔
の平面形状は直径０．１〜０．５ｍｍであることが好ま
しい。これらの溝、窪み、凹凸、貫通孔等の不連続面
は、その複数個を均等間隔で金属回路及び／又は金属放
熱板の外周縁面に設けることが好ましい。In the case where the discontinuous surface is a groove, a depression, or an unevenness, the depth thereof is 3 times the thickness of the metal circuit and / or the metal radiator plate.
It is preferably 0% or more. The flat shape of the groove is 0.
It is preferable that the plane shape of the recess and the through hole is 1 to 0.5 mm, the length is 3 to 15 mm, and the diameter is 0.1 to 0.5 mm. It is preferable that a plurality of such discontinuous surfaces such as grooves, dents, irregularities, and through holes are provided at equal intervals on the outer peripheral surface of the metal circuit and / or the metal radiator plate.
【００２７】[0027]
【実施例】以下、本発明を実施例と比較例をあげて具体
的に説明する。The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples.
【００２８】実施例１ 重量割合で、銀粉末９０部、銅粉末１０部、水素化チタ
ン粉末３部、ジルコニウム粉末３部、テルピネオール１
５部を配合し、ポリイソブチルメタアクリレートのテル
ピネオール溶液を加えて混練し、ろう材ペーストを調製
した。このろう材ペーストを窒化アルミニウム基板（サ
イズ：６０ｍｍ×３６ｍｍ×０．６５ｍｍ 曲げ強さ：
４０ｋｇ／ｍｍ2 熱伝導率：１３５Ｗ／ｍＫ）の両面
にスクリーン印刷によって回路パターン状に塗布した。
その際の塗布量（乾燥後）は９ｍｇ／ｃｍ2 である。Example 1 90 parts by weight of silver powder, 10 parts of copper powder, 3 parts of titanium hydride powder, 3 parts of zirconium powder, and 1 part of terpineol 1 by weight
Five parts were blended, and a terpineol solution of polyisobutyl methacrylate was added and kneaded to prepare a brazing filler metal paste. This brazing material paste is applied to an aluminum nitride substrate (size: 60 mm × 36 mm × 0.65 mm, bending strength:
It was applied in a circuit pattern by screen printing on both sides of 40 kg / mm 2 ( thermal conductivity: 135 W / mK).
The coating amount (after drying) at that time was 9 mg / cm 2 .
【００２９】次に、窒化アルミニウム基板の金属回路形
成面に５６ｍｍ×３２ｍｍ×０．３ｍｍの銅回路パター
ンを、また金属放熱板形成面に５６ｍｍ×３２ｍｍ×
０．１５ｍｍの銅放熱板のパターンを接触配置してか
ら、真空度１×１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空下、８３０℃
で３０分加熱した後、６００℃まで急冷し、その後２℃
／分の降温速度で冷却して回路基板を作製した。Next, a 56 mm × 32 mm × 0.3 mm copper circuit pattern was formed on the metal circuit forming surface of the aluminum nitride substrate, and a 56 mm × 32 mm ×
After contacting and arranging a pattern of a copper radiator plate of 0.15 mm, 830 ° C. under a vacuum of 1 × 10 −5 Torr or less
And then quenched to 600 ° C, then 2 ° C
The circuit board was manufactured by cooling at a temperature lowering rate of / min.
【００３０】このようにして得られた回路基板の銅回路
及び銅放熱板の側面形状は、上記角度で表現して９０°
であり、また上端部と底端部の位置はほぼ等しいもので
あったので、これを超音波を照射しながら硫酸１０％と
過酸化水素２１％の混酸水溶液（常温）に表１に示す時
間浸漬し化学研磨を行った。その結果、回路基板の銅回
路及び銅放熱板の底端部は上端部よりも外方向に位置
し、上記角度は１５０°となった。また、側辺は内側に
５０μｍ程度えぐりとられた内側に凹の弧状となった。The side shapes of the copper circuit and the copper radiating plate of the circuit board obtained in this manner are 90 ° expressed by the above angle.
Since the positions of the upper end and the bottom end were almost the same, they were irradiated with ultrasonic waves and mixed in a mixed acid aqueous solution of 10% sulfuric acid and 21% hydrogen peroxide (room temperature) for the time shown in Table 1. Immersion and chemical polishing were performed. As a result, the bottom ends of the copper circuit and the copper radiator plate of the circuit board were located more outward than the upper ends, and the angle was 150 °. Further, the side was formed in a concave arc shape inward with a depth of about 50 μm.
【００３１】実施例２ 実施例１で作製された回路基板の銅回路及び銅放熱板の
外周縁面にエッチングレジストを塗布し、塩化第２銅溶
液でエッチングして複数個の独立溝を形成させた。独立
溝は、長さ１０ｍｍ×幅０．２ｍｍ×深さ０．１２ｍｍ
であり、それらをその中心が側面底端部から０．４ｍｍ
となる位置に、２ｍｍの間隔を設けて（すなわち、溝の
中心間距離を１２ｍｍとして）外周縁面に均等に形成さ
せた。Example 2 An etching resist was applied to the outer peripheral surface of the copper circuit and the copper radiator of the circuit board produced in Example 1, and a plurality of independent grooves were formed by etching with a cupric chloride solution. Was. The independent groove is 10mm long x 0.2mm wide x 0.12mm deep
And their center is 0.4 mm from the side bottom edge.
In the position where と, a space of 2 mm was provided (that is, the center-to-center distance of the groove was 12 mm), and the groove was uniformly formed on the outer peripheral surface.
【００３２】実施例３ 実施例２と同様のエッチング法によって、実施例１で作
製された回路基板の銅回路及び銅放熱板の外周縁面に貫
通孔を形成させた。貫通孔は、直径０．３ｍｍであり、
それらをその中心が側面底端部から０．４５ｍｍとなる
位置に、０．１ｍｍの間隔を設けて（すなわち、貫通孔
の中心間距離を０．４ｍｍとして）外周縁面に均等に形
成させた。Example 3 By the same etching method as in Example 2, through-holes were formed in the outer peripheral surface of the copper circuit and the copper radiator of the circuit board manufactured in Example 1. The through hole has a diameter of 0.3 mm,
They were evenly formed on the outer peripheral surface at a position where the center thereof was 0.45 mm from the bottom end of the side surface, with an interval of 0.1 mm (that is, the distance between the centers of the through holes was 0.4 mm). .
【００３３】実施例４〜５ 実施例１において、化学研磨処理時間を５分とし、上記
角度が１２５°の回路基板としたこと以外は、実施例２
又は３と同様にして独立溝付き又は貫通孔付きの回路基
板を作製した。Embodiments 4 and 5 Embodiment 2 is the same as Embodiment 1 except that the chemical polishing time is 5 minutes and the angle is 125 °.
Or, in the same manner as in 3, a circuit board having an independent groove or a through-hole was produced.
【００３４】比較例１ 化学研磨を行わなかったこと以外は、実施例１と同様に
して回路基板を作製した。この回路基板の上記角度は９
０°である。Comparative Example 1 A circuit board was manufactured in the same manner as in Example 1 except that no chemical polishing was performed. The angle of the circuit board is 9
0 °.
【００３５】比較例２ 化学研磨処理時間を短くしたこと以外は、実施例１と同
様にして回路基板を作製した。得られた回路基板の上記
角度は１１０°である。Comparative Example 2 A circuit board was produced in the same manner as in Example 1 except that the chemical polishing time was shortened. The angle of the obtained circuit board is 110 °.
【００３６】これら一連の処理を経て製作された回路基
板について、空気中、−４０℃×１５分、２５℃×１５
分、１２５℃×１０分、２５℃×１５分を１サイクルと
するヒートサイクル試験を行い、銅回路又は銅放熱板が
剥離するサイクル数を測定した。それらの結果を表１に
示す。The circuit board manufactured through these series of processes was subjected to a process at -40.degree.
A heat cycle test was performed in which each cycle was 125 ° C. × 10 minutes and 25 ° C. × 15 minutes, and the number of cycles at which the copper circuit or the copper radiating plate was peeled was measured. Table 1 shows the results.
【００３７】[0037]
【表１】 [Table 1]
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、耐ヒートサイクル性に
優れ、高信頼性の極めて高い基板（回路基板、放熱基板
等の電子部品用基板など）が提供される。According to the present invention, a substrate having excellent heat cycle resistance and extremely high reliability (such as a substrate for electronic parts such as a circuit substrate and a heat radiation substrate) is provided.
【図１】 金属回路の側部における断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a side portion of a metal circuit.
【符号の説明】 １ 底端部 ２ 上端部 ３ 底端部と上端部を結ぶ仮の線 ４ 上端部を有する上辺 ５ 金属回路の側辺 θ 底端部と上端部を結ぶ仮の線と、上辺とのなす角度[Description of Signs] 1 Bottom end 2 Top end 3 Temporary line connecting bottom end and upper end 4 Top side having upper end 5 Side of metal circuit θ Temporary line connecting bottom end and upper end Angle made with the upper side
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺野 克典 福岡県大牟田市新開町１ 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 (72)発明者 辻村 好彦 福岡県大牟田市新開町１ 電気化学工業株 式会社大牟田工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Katsunori Terano 1 Shinkaicho, Omuta-shi, Fukuoka Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. Inside the Omuta Plant (72) Inventor Yoshihiko Tsujimura 1 Shinkaicho, Omuta-shi, Fukuoka Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. Omuta factory
Claims (4)
路、他方の面に金属放熱板が設けられてなるものであっ
て、上記金属回路及び／又は金属放熱板の断面におい
て、底端部（１）を上端部（２）よりも外方向に位置さ
せ、しかも両端部を結ぶ線（３）と上辺（４）とのなす
角度θを１２０°以上にしてなることを特徴とする基
板。A ceramic substrate is provided with a metal circuit on one surface and a metal radiator plate on the other surface. In the cross section of the metal circuit and / or the metal radiator plate, a bottom end (1) is provided. ) Is positioned outward of the upper end (2), and the angle θ between the line (3) connecting both ends and the upper side (4) is 120 ° or more.
面に、溝、窪み、凹凸、貫通孔等の不連続面を形成させ
てなるものであることを特徴とする請求項１記載の基
板。2. A metal circuit and / or a metal heat radiating plate having a discontinuous surface such as a groove, a dent, an unevenness, a through hole or the like formed on an outer peripheral surface thereof. substrate.
び／又は金属放熱板の外周縁面の側部に形成させたもの
であることを特徴とする請求項２記載の基板。3. The substrate according to claim 2, wherein a part or all of the discontinuous surface is formed on the side of the outer peripheral surface of the metal circuit and / or the metal heat sink.
ウム又は窒化ケイ素で、金属回路及び／又は金属放熱板
の材質が銅、銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合
金であり、それらは活性金属を含むろう材により接合さ
れてなるものであることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載の基板。4. The material of the ceramic substrate is aluminum nitride or silicon nitride, and the material of the metal circuit and / or metal radiator plate is copper, copper alloy, aluminum or aluminum alloy, which are joined by a brazing material containing active metal. The substrate according to claim 1, wherein the substrate is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270998A JPH11233903A (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270998A JPH11233903A (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Board |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233903A true JPH11233903A (en) | 1999-08-27 |
Family
ID=12366379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3270998A Pending JPH11233903A (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11233903A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008294047A (en) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | T Rad Co Ltd | Ceramic circuit board structure |
| JP2010238753A (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Kyocera Corp | Heat radiating member, and module using the same |
| JP2015185639A (en) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | Metal-ceramic circuit board and manufacturing method of the same |
| JP6375086B1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-15 | 日本碍子株式会社 | Insulated heat dissipation board |
| WO2018155014A1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 日本碍子株式会社 | Insulated heat dissipating board |
| JP2018157135A (en) * | 2017-03-21 | 2018-10-04 | 三菱マテリアル株式会社 | Metal-ceramic bonded substrate and manufacturing method thereof |
-
1998
- 1998-02-16 JP JP3270998A patent/JPH11233903A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008294047A (en) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | T Rad Co Ltd | Ceramic circuit board structure |
| JP2010238753A (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Kyocera Corp | Heat radiating member, and module using the same |
| JP2015185639A (en) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | Metal-ceramic circuit board and manufacturing method of the same |
| JP6375086B1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-15 | 日本碍子株式会社 | Insulated heat dissipation board |
| WO2018155014A1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 日本碍子株式会社 | Insulated heat dissipating board |
| US10879141B2 (en) | 2017-02-23 | 2020-12-29 | Ngk Insulators, Ltd. | Insulated heat dissipation substrate |
| JP2018157135A (en) * | 2017-03-21 | 2018-10-04 | 三菱マテリアル株式会社 | Metal-ceramic bonded substrate and manufacturing method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3211856B2 (en) | Circuit board | |
| EP1592059A2 (en) | Heat sink and method for processing surfaces thereof | |
| JP3449458B2 (en) | Circuit board | |
| JP5863234B2 (en) | Ceramic circuit board and module using the same | |
| JPH11233903A (en) | Board | |
| JP2911644B2 (en) | Circuit board | |
| JP2013175525A (en) | Method of manufacturing ceramic circuit board, and circuit board | |
| JP3308883B2 (en) | Board | |
| JP3830263B2 (en) | substrate | |
| JP3419620B2 (en) | Method for manufacturing ceramic circuit board having metal circuit | |
| JP2005129625A (en) | Circuit board with slit and manufacturing method therefor | |
| JP2005142581A (en) | Substrate | |
| JPH11220073A (en) | Circuit substrate with heat sink | |
| JP3537320B2 (en) | Circuit board | |
| JP3734359B2 (en) | Circuit board | |
| JP3182354B2 (en) | Circuit board and its evaluation method | |
| JP3190282B2 (en) | Circuit board manufacturing method | |
| JP2002137974A (en) | Method of bonding ceramic body and copper plate | |
| JP3260224B2 (en) | Circuit board manufacturing method | |
| JP2606716B2 (en) | Method of forming metal layer on aluminum nitride surface | |
| JP3729637B2 (en) | Electronic components | |
| JPH11251491A (en) | Circuit board | |
| JP3260222B2 (en) | Circuit board manufacturing method | |
| JPH07115252A (en) | Circuit board | |
| JP3797784B2 (en) | Circuit board |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050117 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050208 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050210 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050308 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |