JP2003318330A - セラミック回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 端子一体型セラミック回路基板の端子接合部
からセラミック基板に発生する引張り応力を緩和し、セ
ラミック回路基板の放熱性、絶縁耐圧を損なうことな
く、セラミック回路基板のクラック発生を低減させるこ
とができ、信頼性の高いセラミック回路基板を提供す
る。 【解決手段】 セラミック基板１の表面に活性金属ろう
材３を介して銅または銅合金から成る金属回路板２が接
合されており、金属回路板２の内側に活性金属ろう材３
との接合端が位置する部位において、活性金属ろう材３
とセラミック基板１との接合端縁Ａから金属回路板２と
活性金属ろう材３との接合端縁Ｂにかけて、溝状に金属
回路板２と活性金属ろう材３との非接合領域５を設けた
セラミック回路基板。非接合領域５で引張り応力を緩和
し、クラックを低減することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基板に
銅または銅合金から成る金属回路板を活性金属ろう材に
よって接合して成るセラミック回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パワーモジュール用基板やスイッ
チングモジュール用基板等の回路基板として、セラミッ
ク基板上に活性金属ろう材を介して銅等から成る金属回
路板を接合して成るセラミック回路基板が用いられてい
る。

【０００３】このようなセラミック回路基板は、具体的
には以下の方法によって製作される。

【０００４】まず、銀−銅合金にチタン・ジルコニウム
・ハフニウムおよびこれらの水素化物の少なくとも１種
を添加した活性金属粉末に有機溶剤・溶媒を添加混合し
て成る活性金属ろう材ペーストを準備する。

【０００５】次に、例えばセラミック基板が酸化アルミ
ニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム・酸化
珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末
に適当な有機バインダ・可塑剤・溶剤等を添加混合して
泥漿状と成すとともにこれを従来周知のドクターブレー
ド法やカレンダーロール法等のテープ成形技術を採用し
て複数のセラミックグリーンシートを得た後、これらを
所定寸法に形成し、次にセラミックグリーンシートを必
要に応じて上下に積層するとともに還元雰囲気中にて約
1600℃の温度で焼成し、セラミックグリーンシートを焼
結一体化させてセラミック基板を形成する。

【０００６】次に、セラミック基板に活性金属ろう材ペ
ーストを所定のパターンに印刷するとともに乾燥し、し
かる後、活性金属ろう材ペースト上に銅または銅合金か
ら成る金属回路板を載置する。

【０００７】そして最後に、セラミック基板と金属回路
板との間に配されている活性金属ろう材ペーストを非酸
化性雰囲気中にて約900℃の温度に加熱して溶融させ、
このろう材でセラミック基板と金属回路板とを接合する
ことによって製作される。

【０００８】このようにして製作されたセラミック回路
基板は、これにＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconduct
or-Field Effect Transistor）等の半導体素子を半田等
の接着材を介して実装した後、外部入出力用の端子が一
体成型された樹脂ケース内に装着され、半導体モジュー
ルとなる。そして、この半導体モジュールは、ロボット
などの産業機器から電車の駆動部や電気自動車などの幅
広い用途に使用され、厳しい環境下での高い信頼性が要
求されている。

【０００９】しかしながら、この端子一体成型樹脂ケー
スの製作には、成型用金型が必要であり製造コストが高
いことから、半導体モジュールの製造コストが増加する
難点があった。また、端子一体成型樹脂ケースにセラミ
ック回路基板を組み立てた後、端子部とセラミック回路
基板の金属回路板とをボンディングワイヤなどで電気的
に接続する必要があった。

【００１０】このため、端子を金属回路板に半田や超音
波接合法等で直接接合したセラミック回路基板や、金属
回路板の一部を端子として延出させた端子一体型セラミ
ック回路基板が採用されるようになってきている。

【００１１】しかしながら、半田を用いて端子を金属回
路板に接合する場合には、その後の半導体素子などの電
子部品を実装するときの加熱温度によって接合がはずれ
ないように、その加熱温度より融点が高い高温半田が必
要であることから、この時に高温に加熱されることによ
る熱サイクルによって、金属回路板とセラミック基板と
の熱膨張差によるクラックが発生したり、250℃程度の
耐熱しかないエポキシ系のソルダーレジストが使用でき
ないという問題点を有していた。

【００１２】また、半導体素子が実装され半導体モジュ
ールとして使用されるときに発生する熱・振動により、
端子と金属回路板とを接合する半田内部にクラックが発
生しやすく、信頼性が低下するという問題点を有してい
た。

【００１３】さらに、超音波接合による端子接合では、
例えば、金属回路板に接触させた端子接合部の表面には
約10〜50ＭＰａの圧力で超音波発振ホーンが押圧される
ため、この高圧力が端子接合部分直下のセラミック基板
に金属回路板と接合ろう材とを介して加わる、あるい
は、超音波振動により発生する約500℃以上の熱が瞬間
的に端子接合部分の直下のセラミック基板に伝搬するこ
とにより、セラミック基板に微小な部分的クラックを生
じさせることがあり、その場合、セラミック回路基板の
機械的強度が低下し、信頼性が著しく低下してしまうと
いう問題点を有していた。

【００１４】そのため、構造がよりシンプルで、実装工
数が少なく信頼性の高い、金属回路板の一部を端子部と
して延出させた端子一体型セラミック回路基板が採用さ
れるようになってきている。また、金属回路板上に半導
体素子等の電子部品を搭載し、アルミワイヤで金属回路
板と接続した後、端子部をセラミック回路基板に対して
略垂直に折り曲げて樹脂ケースに実装する場合もある。
この金属回路板は、圧延加工法や打ち抜き加工法等の従
来周知の金属加工法を施すことによって、所望の回路配
線パターン形状に製作される。または、セラミック基板
と略同形状の金属板をろう付けした後にエッチングによ
り不要な金属部分を除去することにより回路配線パター
ンの形成が行なわれる。なお、この場合、図４に従来の
セラミック回路基板の断面図で示すように、セラミック
基板11と活性金属ろう材13との接合端縁ａと、金属回路
板12と活性金属ろう材13との接合端縁ｂとがほぼ垂直に
重なる位置、あるいは図示はしないがセラミック回路基
板を平面視した時にほぼ同じ位置となっている。

【００１５】また、小型化・薄型化・配線の高密度化の
要求が高まっている中で、セラミック基板11と略同形状
の金属回路板12をろう付けした後に、エッチングにより
回路以外の不要な部分を除去して回路配線パターンの形
成を行なう場合、金属回路板12の厚みを薄くすることに
より、エッチングにより不要な金属部分を除去すること
により形成される端面のテーパを小さくし、すなわち端
面の傾斜を大きくして金属回路板12間の絶縁間隔を極力
狭くし、金属回路板12の実装領域を極力多く確保するこ
とが検討されている。なお、金属回路板12を薄くするこ
とは、セラミック回路基板の反りバランスから裏側の放
熱板も薄くすることになる。これにより、セラミック回
路基板全体をより小型化・薄型化・配線の高密度化が可
能になる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにセラミック基板11と活性金属ろう材13との接合端
縁ａと、金属回路板12と活性金属ろう材13との接合端縁
ｂとがほぼ垂直に重なる位置に形成されている場合、セ
ラミック回路基板に繰り返し熱衝撃が加えられた際に、
セラミック基板11と活性金属ろう材13との接合端縁ａ
に、セラミック基板11と活性金属ろう材13との間に生じ
る両者の熱膨張差により発生する熱応力と、金属回路板
12と活性金属ろう材13との間に生じる両者の熱膨張差に
より発生する熱応力とが重畳して印加されることとな
り、セラミック基板11と活性金属ろう材13の接合端縁ａ
にクラックが発生しやすくなり、特に金属回路板12の厚
みが厚い程、その現象はより顕著となり、その結果、接
合強度や熱伝導性、電気絶縁性が低下してしまい、信頼
性の高い部品として使用することができないという問題
点を有していた。

【００１７】また、小型化・薄型化・配線の高密度化を
実現するために金属回路板12の厚みを薄くすると、金属
回路板12と活性金属ろう材13との接合端縁から外側の金
属回路板は、金属材料単独で存在しているので強度が低
下し変形しやすく、破損が起こりやすい。特に、接合端
から外側が端子部とされ、セラミック回路基板に対して
略垂直に折り曲げて利用する場合、強度が弱いために端
子部が曲げ加工時に破損したりする。さらに、端子部と
ソケットとの間に、樹脂ケースに実装接続できる程度の
位置ずれがある場合においても、変形が大きいと端子部
とソケットとの間の接触面積は小さくなり、端子部とソ
ケットとの嵌合力が弱くて外れやすくなるとともに端子
部とソケット間の接触抵抗が大きくなるなど機械的・電
気的接続信頼性が低下して、搭載される半導体素子等の
電子部品を安定して作動させることができないという問
題が発生する。このような問題は、セラミック回路基板
に複数の端子部が形成される場合には、特に顕著になる
傾向がある。一方、接合端から外側の金属回路板の十分
な強度低下を防ぐために、金属回路板の厚みを厚くする
と、回路配線パターンの形成を行なった場合、エッチン
グにより不要な金属部分を除去することによって形成さ
れる端面のテーパが大きくなって、すなわち端面の傾斜
が小さくなってパターン間の絶縁間隔が大きくなり、そ
の結果、金属回路板の実装領域が少なくなり、セラミッ
ク回路基板全体を大きくしなければならない、あるいは
セラミック回路基板の反りバランスからセラミック回路
基板の裏側に接合される放熱板の厚みも厚くしなければ
ならないという問題点を有していた。

【００１８】本発明は上記問題点に鑑みて完成されたも
ので、その目的は端子一体型セラミック回路基板におい
て、接合後の繰り返し加えられる熱衝撃においても、セ
ラミック基板と活性金属ろう材との接合端縁のセラミッ
ク基板に熱膨張差により発生する熱応力が集中すること
が無く、その結果、クラックが発生しない、かつ小型化
・薄型化・配線の高密度化のために金属回路板の厚みを
薄くしても、金属回路板と活性金属ろう材との接合端か
ら外側の金属回路板の強度低下により変形や破損が発生
しにくい、機械的・電気的接続信頼性の高いセラミック
回路基板を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミック回路
基板は、セラミック基板の表面に活性金属ろう材を介し
て銅または銅合金から成る金属回路板が接合されてお
り、金属回路板の内側に活性金属ろう材との接合端が位
置する部位において、活性金属ろう材とセラミック基板
との接合端縁から金属回路板の内側にかけて溝状に、金
属回路板と活性金属ろう材との非接合領域を設けたこと
を特徴とするものである。

【００２０】また、本発明のセラミック回路基板は、上
記構成において、非接合領域から外側の厚みに対して内
側の厚みが薄いことを特徴とするものである。

【００２１】さらに、本発明のセラミック回路基板は、
上記構成において、金属回路板の非接合領域から外側が
端子部とされていることを特徴とするものである。

【００２２】本発明のセラミック回路基板によれば、金
属回路板の内側に活性金属ろう材との接合端が位置する
部位において、活性金属ろう材とセラミック基板との接
合端縁から金属回路板の内側にかけて溝状に、金属回路
板と活性金属ろう材との非接合領域を設けたことから、
金属回路板と活性金属ろう材との接合端縁およびセラミ
ック基板と活性金属ろう材との接合端縁が、セラミック
回路基板を平面視したときに離れた位置に形成されるこ
とになり、セラミック回路基板に繰り返し熱衝撃が加え
られた際に、セラミック基板と活性金属ろう材との接合
端縁に、セラミック基板と活性金属ろう材との間に生じ
る両者の熱膨張差により発生する熱応力と、金属回路板
と活性金属ろう材との間に生じる両者の熱膨張差により
発生する熱応力とが重畳して印加されることはなく、そ
の結果、セラミック基板と活性金属ろう材との接合端縁
にクラックが発生して接合強度や熱伝導性・電気絶縁性
が低下してしまうことはない。

【００２３】また、本発明のセラミック回路基板は、上
記構成において、非接合領域の外側の金属回路板の厚み
に対して内側の金属回路板の厚みを薄くしたことから、
エッチングにより回路以外の不要な部分を除去して回路
配線パターンの形成を行なった場合、不要な部分を除去
することにより形成される端面のテーパが小さくなり、
その結果、金属回路板間の絶縁間隔を狭く、かつ金属回
路板の実装領域を多くすることができる。さらに、金属
回路板の厚みを薄くすることにより、セラミック回路基
板の反りバランスから裏側に接合される放熱板の厚みも
薄くすることが可能となり、セラミック回路基板の小型
化・薄型化・配線の高密度化が可能になる。

【００２４】さらに、本発明のセラミック回路基板は、
上記構成において、金属回路板の非接合領域から外側が
端子部とされているので、従来のように端子一体成型樹
脂ケースが不要になるだけでなく、端子部とセラミック
回路基板とをボンディングワイヤなどで接続する必要も
なく、また、端子を金属回路板に半田や超音波接合法等
で接合する必要もないので、製作工数が少なく経済的な
セラミック回路基板とすることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明のセラミック回路基
板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本
発明のセラミック回路基板の実施の形態の一例を示す断
面図、図２は、本発明のセラミック回路基板の実施の形
態の他の例を示す断面図、図３は、本発明のセラミック
回路基板の実施の形態の一例を示す平面図である。これ
らの図において１はセラミック基板、２は金属回路板、
３は活性金属ろう材、４は金属回路板２の端子部、５は
溝状の非接合部領域、Ａはセラミック基板１と活性金属
ろう材３との接合端縁、Ｂは金属回路板２と活性金属ろ
う材３との接合端縁である。なお、これらの図で、接合
端縁Ａと接合端縁Ｂとの間の領域が溝状の非接合部領域
５である。

【００２６】セラミック基板１は、その大きさが20〜20
0ｍｍ程度、厚みが0.2〜1.0ｍｍ程度の略四角形状であ
り、その表面に銅または銅合金から成る金属回路板２が
活性金属ろう材３を介して接合される。

【００２７】セラミック基板１は、金属回路板２を支持
する支持部材として機能し、酸化アルミニウム（Ａｌ₂
Ｏ₃）質焼結体・ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）質
焼結体・炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体・窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）質焼結体・窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）質焼結体
等の電気絶縁材料で形成されている。

【００２８】セラミック基板１は、例えば酸化アルミニ
ウム質焼結体で形成されている場合、酸化アルミニウム
・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原
料粉末に適当な有機バインダ・可塑剤・溶剤を添加混合
して泥漿状となすとともに、その泥漿物を用いて従来周
知のドクターブレード法やカレンダーロール法を採用す
ることによってセラミックグリーンシート（セラミック
生シート）を得、しかる後、このセラミックグリーンシ
ートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、これを複数
枚積層し、約1600℃の高温で焼成することによって製作
される。

【００２９】セラミック基板１はその厚みを0.2〜1.0ｍ
ｍとすることが、セラミック回路基板の小型化・薄型化
の要求を満足するため、および金属回路板２を接合した
ときのセラミック基板１の割れ抑制のため、さらには搭
載される半導体素子から発生する100℃以上の熱の伝達
性を向上させるためといった点で好ましい。セラミック
基板１の厚みが0.2ｍｍ未満では、セラミック基板１に
金属回路板２を接合したときに発生する熱応力により、
セラミック基板１に割れ等が発生しやすくなる傾向があ
る。他方、1.0ｍｍを超えると、セラミック回路基板の
薄型化への対応が困難となるとともに、搭載される半導
体素子から発生する100℃以上の熱をセラミック基板１
を介して良好に放熱することが困難となる傾向がある。

【００３０】金属回路板２は、無酸素銅等の銅または銅
合金から成り、セラミック基板１の表面に活性金属ろう
材３を介して以下のようにして接合される。

【００３１】まず、銀−銅合金粉末等から成る銀ろう粉
末や、アルミニウム−シリコン合金粉末等から成るアル
ミニウムろう粉末に、チタン・ジルコニウム・ハフニウ
ム等の活性金属やその水素化物の少なくとも１種から成
る活性金属粉末を２〜５重量％添加した活性金属ろう材
に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して得た活性金属ろ
う材ペーストを、セラミック基板１の表面に従来周知の
スクリーン印刷技術を用いて金属回路板２に対応した所
定パターンに印刷する。なお、金属回路板２の端子部４
となる部分は、セラミック基板１に対してほぼ垂直に折
り曲げて使用されるため、その部分には活性金属ろう材
ペーストを印刷しない。

【００３２】その後、金属回路板２をこの活性金属ろう
材ペーストのパターン上に載置し、これを真空中、また
は中性雰囲気中もしくは還元雰囲気中で、所定温度（約
900℃）で加熱処理し、活性金属ろう材を溶融させてセ
ラミック基板１の表面に金属回路板２を接合させる。こ
れにより、セラミック基板１の表面に金属回路板２が活
性金属ろう材３を介して接合されることとなる。

【００３３】無酸素銅等の銅または銅合金から成る金属
回路板２は、無酸素銅等の銅または銅−亜鉛（亜鉛の含
有量が30重量％以下）、銅−錫合金（錫の含有量が５重
量％以下）、銅−白金合金（白金の含有量が５重量％以
下）、銅−パラジウム合金（パラジウムの含有量が５重
量％以下）、銅−ニッケル合金（ニッケルの含有量が５
重量％以下）等のインゴット（塊）に圧延加工法や打ち
抜き加工法等の従来周知の金属加工法を施すことによっ
て、例えば、厚さが0.5ｍｍで、所望の回路配線パター
ン形状に製作される。このとき、回路配線パターンと一
体となった端子部４も同時に形成される。

【００３４】金属回路板２の厚みは、セラミック回路基
板の小型化・薄型化の要求を満足するため、20〜50Ａと
いった大電流信号を伝達するための電気抵抗の仕様を満
足するため、さらにはセラミック基板１と接合したとき
のセラミック基板１の割れ防止のためといった観点から
は0.1〜1.0ｍｍが好ましい。金属回路板２の厚さが0.1
ｍｍ未満では、電気抵抗が大きくなるため20〜50Ａとい
った大電流信号が良好に流れにくくなる傾向がある。他
方、1.0ｍｍを超えると、小型化・薄型化・配線の高密
度化への対応が困難となるとともに、セラミック基板１
と金属回路板２とを接合したときに発生する熱応力によ
り、セラミック基板１に割れ等が発生しやすくなる傾向
がある。

【００３５】また、金属回路板２が無酸素銅から成る場
合は、無酸素銅はろう付けの際に活性金属ろう材３が無
酸素銅中に存在する酸素により酸化されることなく濡れ
性が良好となるため、金属回路板２を活性金属ろう材３
を介してセラミック基板１へ強固に接合できる。

【００３６】端子部４は、金属回路板２の一部として延
出されて金属回路板２と一体形成されている。端子部４
は、そのビッカース硬度が100Ｈｖ以上となるように加
工を施すとよい。端子部４のビッカース硬度を100Ｈｖ
以上とした理由は、通常の端子として使用されるタフピ
ッチ銅のビッカース硬度である80Ｈｖに対してそれ以上
のものとすることにより、この端子一体型セラミック回
路基板を樹脂ケースに実装する際にも端子部４の変形・
曲がりがなくなり、その結果、搭載される半導体素子等
の電子部品を安定して作動させることができるためであ
る。

【００３７】端子部４のビッカース硬度を100Ｈｖ以上
にするための加工方法は、好適なものとして無電解ニッ
ケルめっき加工・衝撃加工や半田皮膜形成加工がある。

【００３８】端子部４への無電解ニッケルめっき加工
は、例えば、燐を含む無電解ニッケルめっきを端子部４
に施し、その後250℃以上の温度で熱処理を行ない、ニ
ッケル−燐を結晶化させてビッカース硬度を100Ｈｖ以
上にする加工方法である。このときニッケル皮膜中に含
まれる燐は８重量％以上にするとよい。これは、燐が８
重量％以下であるとニッケル−燐化合物の結晶化が十分
になされず、その結果、端子部４のビッカース硬度が10
0Ｈｖ以上とならない傾向があるためである。なお、燐
以外でも、ニッケルと化合物を生成してビッカース硬度
が100Ｈｖ以上となるものであれば、ホウ素などでもよ
い。

【００３９】また、無電解ニッケルめっきの厚みは1.5
μｍ以上がよい。無電解ニッケルめっきの厚みが1.5μ
ｍ以下では、端子部４のビッカース硬度を増加させる効
果が小さく、100Ｈｖ以上のビッカース硬度が得られな
い傾向があるためである。

【００４０】さらに、250℃以上の熱処理を行なうの
は、250℃以上の熱処理を行なわないと、ニッケル−燐
化合物の結晶化が全く進まず、ビッカース硬度の上昇も
起こらないことがあるためである。この熱処理は、めっ
き皮膜を形成した後にセラミック回路基板を熱処理して
もよいし、めっき皮膜を形成したセラミック回路基板に
半田等により半導体素子等の電子部品を実装する際の熱
処理を利用してもよい。

【００４１】端子部４への衝撃加工は、例えば、サンド
ブラスト・ウエットブラスト（砥粒と水とを空気圧によ
り噴射させる方法）・金型による押圧等が挙げられる。
ブラストによる衝撃加工の場合は、端子部４のみにブラ
スト加工してもよいし、セラミック回路基板全体をブラ
スト処理して異物除去等の工程と兼ねることもできる。
金型による押圧加工は、例えば、端子部４を金型に入れ
てハンマー等で端子部４のみを叩くようにした装置を用
いて行なえばよい。

【００４２】端子部４への半田皮膜形成加工は、例え
ば、半田めっきによる半田皮膜の形成加工や半田ディッ
ピングによる半田皮膜の形成加工が挙げられる。半田は
Ｓｎを含むＰｂ−Ｓｎ系やＳｎ−Ａｇ系などの半田が使
用される。このＳｎが端子部４の銅とＣｕ−Ｓｎ合金を
生成することにより、端子部４のビッカース硬度が上昇
する。

【００４３】また、本発明のセラミック回路基板におい
ては、金属回路板２の内側に活性金属ろう材３との接合
端が位置する部位において、活性金属ろう材３とセラミ
ック基板１との接合端縁ａから金属回路板２の内側にか
けて溝状に、金属回路板２と活性金属ろう材３との非接
合領域５を設けている。そして、本発明のセラミック回
路基板においてはこのことが重要である。

【００４４】本発明のセラミック回路基板によれば、金
属回路板２の内側に活性金属ろう材３との接合端が位置
する部位において、活性金属ろう材３とセラミック基板
１との接合端縁Ａから金属回路板２の内側にかけて溝状
に、金属回路板２と活性金属ろう材３との非接合領域５
を設けたので、金属回路板２と活性金属ろう材３との接
合端縁Ｂおよびセラミック基板１と活性金属ろう材３と
の接合端縁Ａが、セラミック回路基板を平面視したとき
に離れた位置に形成されることになり、セラミック回路
基板に繰り返し熱衝撃が加えられた際に、セラミック基
板１と活性金属ろう材３との接合端縁Ａに、セラミック
基板１と活性金属ろう材３との間に生じる両者の熱膨張
差により発生する熱応力と、金属回路板２と活性金属ろ
う材３との間に生じる両者の熱膨張差により発生する熱
応力とが重畳して印加されることはなく、その結果、セ
ラミック基板１と活性金属ろう材３との接合端縁Ａにク
ラックが発生して接合強度や熱伝導性、電気絶縁性が低
下してしまうことのない信頼性の高いものとすることが
できる。

【００４５】なお、非接合領域５から外側の金属回路板
２は、強度向上による変形・破損防止のために、その厚
みを非接合領域５から内側の金属回路板２の厚みより厚
くし、かつ0.2〜2.0ｍｍとすることが好ましい。その結
果、エッチングにより不要な金属部分を除去することに
より形成される端面のテーパが小さくなり、その結果、
金属回路板２における絶縁間隔が短くなるとともに金属
回路板２の実装領域が多くなる。また、金属回路板２の
厚みを薄くすることでセラミック回路基板の反りバラン
スから裏側の放熱板も薄くなり、セラミック回路基板の
小型化・薄型化・配線の高密度化が可能になり、非接合
領域の外側が端子部とされている場合に変形・破損しに
くくなり端子とソケットとの間の接触面積は大きくなり
機械的・電気的接続信頼性の高いものとなる。これによ
り搭載される電子部品を安定して作動させることができ
る。

【００４６】さらに、溝状の非接合部領域５の幅は非接
合領域５から外側の金属回路板２の厚みの0.05倍から２
倍、深さは非接合領域５から外側の金属回路板２の厚み
の10〜40％の厚みが望ましい。幅が非接合領域から外側
の金属回路板２の厚みの0.05倍より狭くなると、セラミ
ック基板１と活性金属ろう材３の接合端部Ａにおける応
力緩和が小さくなり、セラミック基板１と活性金属ろう
材３の接合端縁Ａに応力が集中し易くなり、その結果、
セラミック基板１と活性金属ろう材３の接合端部Ａにク
ラックが発生しやすくなる傾向がある。

【００４７】また、幅が非接合領域から外側の金属回路
板２の厚みの２倍より広くなると、端子部４において非
接合領域５における金属板厚みの薄い部分が多くなり、
その結果、端子部４の強度劣化につながる。また、端子
部４も折り曲げの際は曲げ位置が定まらなくなり、折り
曲げ位置制度が悪くなる。深さにおいては、深さが金属
回路板２の厚みの10％未満であると、溝状の非接合部領
域５に活性金属ろう材３が入り込んで溝状の非接合部領
域５を形成することができなくなる危険性があり、40％
を超えると非接合領域５における金属板厚みの薄い部分
が多くなり、端子部４の強度が低下してしまう傾向があ
る。

【００４８】なお、本発明において、金属回路板２の非
接合領域から外側の厚みに対して内側の厚みが薄いと
は、金属回路板２の厚みの厚い領域と薄い領域との間に
位置する領域（厚みが連続的に変化している領域）と溝
状の非接合領域５とが、セラミック回路基板を平面視し
たときに、一部でも重なっている状態をさす。

【００４９】かくして本発明のセラミック回路基板によ
れば、セラミック基板と金属回路板との間に配されてい
る活性金属ろう材ペーストを非酸化性雰囲気中にて約90
0℃の温度に加熱して溶融させ、セラミック基板に金属
回路板を接合することによって製作され、さらにこれに
半導体素子等の電子部品を半田等の接着材を介して実装
した後、樹脂ケース内に装着されることにより半導体モ
ジュールとなる。

【００５０】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば図１および図２の断面
図、図３の平面図では、金属回路板２の端子部４がセラ
ミック基板１上に位置する例を示したが、図４に平面図
で示すように、端子部３がセラミック基板１の外側に飛
び出して位置してもよい。また、上述の実施例ではセラ
ミック基板１に活性金属ろう材３を介して金属回路板２
をろう付けしたが、これをセラミック基板１の表面にあ
らかじめタングステンやモリブデン等のメタライズ金属
層を被着させておき、このメタライズ金属層に金属回路
板２を活性金属ろう材３を介して接合させてもよい。さ
らに、上述の実施例ではセラミック基板１に活性金属ろ
う材３を介してあらかじめ回路配線パターン形状に形成
された金属回路板２をろう付けしたが、セラミック基板
１と略同形状の金属板をろう付けした後にエッチングに
より不要な金属部分を除去して回路配線パターンおよび
端子部４の形成を行なってもよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明のセラミック回路基板によれば、
金属回路板の内側に活性金属ろう材との接合端が位置す
る部位において、活性金属ろう材とセラミック基板との
接合端縁から金属回路板の内側にかけて溝状に、金属回
路板と活性金属ろう材との非接合領域を設けたことか
ら、金属回路板と活性金属ろう材との接合端縁およびセ
ラミック基板と活性金属ろう材との接合端縁が、セラミ
ック回路基板を平面視したときに離れた位置に形成され
ることになり、セラミック回路基板に繰り返し熱衝撃が
加えられた際に、セラミック基板と活性金属ろう材との
接合端縁に、セラミック基板と活性金属ろう材との間に
生じる両者の熱膨張差により発生する熱応力と、金属回
路板と活性金属ろう材との間に生じる両者の熱膨張差に
より発生する熱応力とが重畳して印加されることはな
く、その結果、セラミック基板と活性金属ろう材との接
合端縁にクラックが発生して接合強度や熱伝導性、電気
絶縁性が低下してしまうことのない信頼性の高いものと
することができる。

【００５２】また、本発明のセラミック回路基板は、上
記構成において、非接合領域の外側の金属回路板の厚み
に対して内側の金属回路板の厚みを薄くしたことから、
エッチングにより回路以外の不要な部分を除去して回路
配線パターンの形成を行なった場合、不要な金属部分を
除去した際に形成される除去部分のテーパ量が小さくな
り、その結果、金属回路板間の絶縁間隔を小さく、かつ
金属回路板の実装領域を多くすることができる。さら
に、金属回路板の厚みを薄くすることにより、セラミッ
ク回路基板の反りバランスから裏側に接合される放熱板
の厚みも薄くすることが可能となり、セラミック回路基
板の小型化・薄型化・配線の高密度化が可能になる。

【００５３】さらに、本発明のセラミック回路基板は、
上記構成において、金属回路板の非接合領域から外側が
端子部とされているので、従来のように端子一体成型樹
脂ケースが不要になるだけでなく、端子部とセラミック
回路基板とをボンディングワイヤなどで接続する必要も
なく、また、端子を金属回路板に半田や超音波接合法等
で接合する必要もないので、製作工数が少なく経済的な
セラミック回路基板とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の一
例を示す断面図である。

【図２】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の他
の例の断面図である。

【図３】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の一
例を示す平面図である。

【図４】本発明のセラミック回路基板の実施の形態の他
の例の平面図である。

【図５】従来のセラミック回路基板を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・・・・セラミック基板 ２・・・・・・・・金属回路板 ３・・・・・・・・活性金属ろう材 ４・・・・・・・・端子部 ５・・・・・・・・溝状の非接合領域 Ａ・・・・・・・・セラミック基板と活性金属ろう材と
の接合端縁 Ｂ・・・・・・・・金属回路板と活性金属ろう材との接
合端縁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック基板の表面に活性金属ろう材
   を介して銅または銅合金から成る金属回路板が接合され
   ており、該金属回路板の内側に前記活性金属ろう材との
   接合端が位置する部位において、前記活性金属ろう材と
   前記セラミック基板との接合端縁から前記金属回路板の
   内側にかけて溝状に前記金属回路板と前記活性金属ろう
   材との非接合領域を設けたことを特徴とするセラミック
   回路基板。
2. 【請求項２】 前記金属回路板は、前記非接合領域から
   外側の厚みに対して内側の厚みが薄いことを特徴とする
   請求項１記載のセラミック回路基板。
3. 【請求項３】 前記金属回路板の前記非接合領域から外
   側が端子部とされていることを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載のセラミック回路基板。