(57)【要約】  【課題】  実装基板６にねじ５で固定される配線基板１において、絶縁基板２のクラックの発生を防ぎ、長期信頼性を向上させる。  【解決手段】  電子部品が搭載される側の第１の面２Ａ、実装基板６に対向する側の第２の面２Ｂおよびねじを通すための貫通孔２ａを有する絶縁基板２と、絶縁基板２の第１の面２Ａに設けられ、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した貫通孔３ａを有する第１の金属板３と、絶縁基板２の第２の面２Ｂに設けられ、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した絶縁基板２の貫通孔２ａより小さい貫通孔４ａを有する第２の金属板４とを備える配線基板１である。第２の金属板４の貫通孔４ａの周辺部をねじ５で押えて固定することができるので、配線基板１をねじ５で実装基板６に固定する際の締め付け力や、電子部品を搭載して実装基板６に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板２にクラックが発生することを抑制できる。【選択図】  図１
2008211159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が搭載される側の第１の面、実装基板に対向する側の第２の面およびねじを通すための貫通孔を有する絶縁基板と、
該絶縁基板の前記第１の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した貫通孔を有する第１の金属板と、
前記絶縁基板の前記第２の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した前記絶縁基板の前記貫通孔より小さい貫通孔を有する第２の金属板と
を備えることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
電子部品が搭載される側の第１の面、実装基板に対向する側の第２の面およびねじを通すための貫通孔を有する絶縁基板と、
該絶縁基板の前記第１の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した前記絶縁基板の前記貫通孔より小さい貫通孔を有する第１の金属板と、
前記絶縁基板の前記第２の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した貫通孔を有する第２の金属板と
を備えることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
電子部品が搭載される側の第１の面、実装基板に対向する側の第２の面およびねじを通すための貫通孔を有する絶縁基板と、
該絶縁基板の前記第１の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した前記絶縁基板の前記貫通孔より小さい貫通孔を有する第１の金属板と、
前記絶縁基板の前記第２の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した前記第１の金属板の前記貫通孔より小さい貫通孔を有する第２の金属板と
を備えることを特徴とする配線基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板の前記第１の面側に前記電子部品が搭載されてなり、前記絶縁基板の前記貫通孔に通された前記ねじの頭部で前記第１の金属板または前記第２の金属板を押えて前記実装基板に固定されることを特徴とする電子装置。
【請求項５】
請求項３に記載の配線基板の前記第１の面側に前記電子部品が搭載されてなり、前記絶縁基板の前記貫通孔に通された、前記第１の金属板を押える第１のねじ頭部および前記第２の金属板を押える第２のねじ頭部を有するねじで前記第１の金属板および前記第２の金属板を押えて前記実装基板に固定されることを特徴とする電子装置。
【請求項６】
請求項３に記載の配線基板の前記第１の面側に前記電子部品が搭載されてなり、前記絶縁基板の貫通孔に通された、前記第１の金属板を押えるねじ頭部を有するねじおよび該ねじが通され前記第２の金属板を押えるリングで前記第１の金属板および前記第２の金属板を押えて前記実装基板に固定されることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板およびそれを用いた電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、トランジスタ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）用のＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体素子を搭載した配線基板をヒートシンクなどの実装基板に直接あるいは共通板を介して接合した電子装置がパワーモジュールとして多く用いられている。このような半導体素子は大きな電流を流すことができるが、発生した熱が半導体素子を劣化させる場合がある。このため、半導体素子を搭載する配線基板として、電気絶縁性と熱伝導性に優れた窒化アルミニウムや窒化珪素等からなるセラミック絶縁基板を用い、その両面に銅やアルミニウム等の金属板を接合したセラミック配線基板が用いられている。
【０００３】
従来の電子装置における配線基板と実装基板との接合は、配線基板の裏面に位置する金属板と実装基板間をろう材で接合することで行なわれており、最近では、さらに接合の信頼性を高めるために、配線基板に貫通孔を形成し、この貫通孔を利用してねじで固定する方法も用いられるようになっている（例えば、特許文献１，２を参照。）。
【特許文献１】特開2003−197824号公報
【特許文献２】特開2006−186050号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、配線基板を実装基板へねじで固定した際の締め付けの力が絶縁基板に付加されることにより、または、実装基板へ固定した後にパワーモジュールを動作させた際の半導体素子の発熱による温度サイクル負荷を受けた後に、絶縁基板にクラックが発生するという問題点があった。絶縁基板にクラックが発生してしまうと、配線基板をヒートシンク等の実装基板に密着させて固定できないので放熱性が低下して半導体素子の動作不良や破壊が発生してしまったり、上下の金属板間の絶縁性が低下してしまったり、というような信頼性の低下を招いてしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、実装基板にねじで固定される配線基板の絶縁基板におけるクラックの発生を防止して長期信頼性を向上させた配線基板およびそれを用いた電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の配線基板は、電子部品が搭載される側の第１の面、実装基板に対向する側の第２の面およびねじを通すための貫通孔を有する絶縁基板と、該絶縁基板の前記第１の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した貫通孔を有する第１の金属板と、前記絶縁基板の前記第２の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した前記絶縁基板の前記貫通孔より小さい貫通孔を有する第２の金属板とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の第２の配線基板は、電子部品が搭載される側の第１の面、実装基板に対向する側の第２の面およびねじを通すための貫通孔を有する絶縁基板と、該絶縁基板の前記第１の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した前記絶縁基板の前記貫通孔より小さい貫通孔を有する第１の金属板と、前記絶縁基板の前記第２の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した貫通孔を有する第２の金属板とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の第３の配線基板は、電子部品が搭載される側の第１の面、実装基板に対向する側の第２の面およびねじを通すための貫通孔を有する絶縁基板と、該絶縁基板の前記第１の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した前記絶縁基板の前記貫通孔より小さい貫通孔を有する第１の金属板と、前記絶縁基板の前記第２の面に設けられ、前記絶縁基板の前記貫通孔に対応した前記第１の金属板の前記貫通孔より小さい貫通孔を有する第２の金属板とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の電子装置は、本発明の第１〜第３のいずれかの配線基板の前記第１の面側に前記電子部品が搭載されてなり、前記絶縁基板の前記貫通孔に通された前記ねじの頭部で前記第１の金属板または前記第２の金属板を押えて前記実装基板に固定されることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の電子装置は、本発明の第３の配線基板の前記第１の面側に前記電子部品が搭載されてなり、前記絶縁基板の前記貫通孔に通された、前記第１の金属板を押える第１のねじ頭部および前記第２の金属板を押える第２のねじ頭部を有するねじで前記第１の金属板および前記第２の金属板を押えて前記実装基板に固定されることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の電子装置は、本発明の第３の配線基板の前記第１の面側に前記電子部品が搭載されてなり、前記絶縁基板の貫通孔に通された、前記第１の金属板を押えるねじ頭部を有するねじおよび該ねじが通され前記第２の金属板を押えるリングで前記第１の金属板および前記第２の金属板を押えて前記実装基板に固定されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の配線基板によれば、絶縁基板の実装基板に対向する側の第２の面に設けられ、絶縁基板の貫通孔に対応した絶縁基板の貫通孔より小さい貫通孔を有する第２の金属板を備えることから、実装基板に配線基板をねじで固定する場合に、ねじを絶縁基板の貫通孔に通してねじの頭部で第２の金属板の貫通孔の周辺部を押えて固定することができるので、絶縁基板にねじを締め付ける力を加えることなく固定することができる。従って、配線基板をねじで実装基板に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板にクラックが発生することを抑制できる。
【００１３】
また、本発明の第２の配線基板によれば、絶縁基板の電子部品が搭載される側の第１の面に設けられ、絶縁基板の貫通孔に対応した絶縁基板の貫通孔より小さい貫通孔を有する第１の金属板を備えることから、実装基板に配線基板をねじで固定する場合に、ねじを絶縁基板の貫通孔に通してねじの頭部で第１の金属板の貫通孔の周辺部を押えて固定することができるので、絶縁基板に加わるねじを締め付ける力を第１の金属板が変形することにより低減することができる。従って、配線基板をねじで実装基板に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板にクラックが発生することを抑制できる。
【００１４】
また、本発明の第３の配線基板によれば、絶縁基板の電子部品が搭載される側の第１の面に設けられ、絶縁基板の貫通孔に対応した絶縁基板の貫通孔より小さい貫通孔を有する第１の金属板と、絶縁基板の実装基板に対向する側の第２の面に設けられ、絶縁基板の貫通孔に対応した第１の金属板の貫通孔より小さい貫通孔を有する第２の金属板とを備えることから、実装基板に配線基板をねじで固定する場合に、ねじを絶縁基板の貫通孔に通してねじの頭部等で第１の金属板の貫通孔の周辺部を押えるとともに第２の金属板の貫通孔の周辺部を押えて固定することができるので、絶縁基板に加わるねじを締め付ける力を第１の金属板が変形することにより低減するとともに、絶縁基板２に力を加えることなく第２の金属板を押えて配線基板１を固定することができる。従って、配線基板をねじで実装基板に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板にクラックが発生することを抑制できる。
【００１５】
また、本発明の電子装置によれば、本発明の第１〜第３のいずれかの配線基板の第１の面側に電子部品が搭載されてなり、絶縁基板の貫通孔に通されたねじの頭部で第１の金属板または第２の金属板を押えて実装基板に固定されることから、絶縁基板に加わるねじを締め付ける力を第１または第２の金属板が変形することにより低減して配線基板が実装基板に固定されるので、配線基板をねじで実装基板に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板にクラックが発生することが抑制され、信頼性の高い電子装置となる。
【００１６】
また、本発明の電子装置によれば、本発明の第３の配線基板の第１の面側に電子部品が搭載されてなり、絶縁基板の貫通孔に通された、第１の金属板を押える第１のねじ頭部および第２の金属板を押える第２のねじ頭部を有するねじで第１の金属板および第２の金属板を押えて実装基板に固定されることから、絶縁基板に加わるねじの締め付け力を低減して第１の金属板および第２の金属板の両方を押えて確実に実装基板に固定されるので、配線基板をねじで実装基板に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板にクラックが発生することが抑制され、信頼性の高い電子装置となる。
【００１７】
また、本発明の電子装置によれば、本発明の第３の配線基板の第１の面側に電子部品が搭載されてなり、絶縁基板の貫通孔に通された、第１の金属板を押えるねじ頭部を有するねじおよびこのねじが通され第２の金属板を押えるリングで、ねじ頭部で第１の金属板をおよびリングで第２の金属板を押えて実装基板に固定されることから、一般的な形状のねじを用いてより容易に絶縁基板に加わるねじの締め付け力を低減して第１の金属板および第２の金属板の両方を押えて確実に固定され、配線基板をねじで実装基板に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板にクラックが発生することが抑制され、信頼性の高い電子装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の配線基板について図面を参照して説明する。図１〜図４は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す配線基板のＡ部を拡大して示した要部拡大断面図である。これらの図において、１は配線基板、２は絶縁基板、３は第１の金属板、４は第２の金属板、５はねじ、６は実装基板、７はリングである。各断面図は、絶縁基板２の第１の面２Ａおよび第２の面２Ｂにそれぞれ第１の金属板３および第２の金属板４が設けられた配線基板１を、絶縁基板２の貫通孔２ａを通したねじ５により実装基板６に固定した状態を示している。
【００１９】
本発明の第１の配線基板１は、図１に示すように、電子部品が搭載される側の第１の面２Ａ、実装基板６に対向する側の第２の面２Ｂおよびねじ５を通すための貫通孔２ａを有する絶縁基板２と、この絶縁基板２の第１の面２Ａに設けられ、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した貫通孔３ａを有する第１の金属板３と、絶縁基板２の第２の面２Ｂに設けられ、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した絶縁基板２の貫通孔２ａより小さい貫通孔４ａを有する第２の金属板４とを備えることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第１の配線基板１によれば、絶縁基板２の実装基板６に対向する側の第２の面２Ｂに設けられた、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した絶縁基板２の貫通孔２ａより小さい貫通孔４ａを有する第２の金属板４を備えることから、実装基板６に配線基板１をねじ５で固定する場合に、図１に示すように、ねじ５を絶縁基板２の貫通孔２ａに通してねじ５の頭部の座面で第２の金属板４の貫通孔４ａの周辺部を押えて固定することができるので、絶縁基板２にねじ５を締め付ける力を加えることなく固定することができる。従って、配線基板１をねじ５で実装基板６に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板６に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板１にクラックが発生することを抑制できる。
【００２１】
本発明の第１の配線基板１において、絶縁基板２の貫通孔２ａは、固定に用いるねじ５の頭部が入るように、例えばねじ５の頭部の径より大きい径を有するものである。また、第２の金属板４の貫通孔４ａは、ねじ５を通すとともにねじ５の頭部で第２の金属板４を押えられるように、例えばねじ５の頭部の径より小さくねじ５のねじ部より径の大きい径を有するものである。第１の金属板３の貫通孔３ａは、固定に用いるねじ５の頭部が入るように、例えばねじ５の頭部の径より大きい径を有するものであればよく、絶縁基板２の貫通孔２ａの径に比較して小さくても、同じでも、あるいは大きくてもよい。絶縁基板２の貫通孔２ａの周囲には、貫通孔２ａを形成した際等に発生したマイクロクラックが存在し、クラック発生の起点となりやすい場合があるので、絶縁基板２に第１の金属板３を接合した際に、それらの間に発生する熱応力等が絶縁基板２の貫通孔２ａの周囲に加わらないようにするためには、図１（ｂ）に示すように、第１の金属板３（の接合部）を絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に配置するように、絶縁基板２の貫通孔２ａの径に比較して大きい径の貫通孔３ａとするのが好ましい。第１の金属板３の貫通孔３ａの大きさを絶縁基板２の貫通孔２ａと同じかそれ以下とする場合は、第１の金属板３と絶縁基板２との接合部の位置、すなわち活性金属ろう材やメタライズの位置を絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に設ければよい。同様に、図１（ｂ）に示すように、第２の金属板４との接合部の位置についても絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に設けるのが好ましい。貫通孔２ａの周囲のマイクロクラックは通常は約50μｍ以下であるので、このように接合部を絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に設ける場合は、絶縁基板２の貫通孔２ａの外周から50μｍ以上外側に、より好ましくは100μｍ以上外側に設けるのが好ましい。
【００２２】
また、本発明の第２の配線基板１は、図２に示すように、電子部品が搭載される側の第１の面２Ａ、実装基板６に対向する側の第２の面２Ｂおよびねじ５を通すための貫通孔２ａを有する絶縁基板２と、この絶縁基板２の第１の面２Ａに設けられ、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した絶縁基板２の貫通孔２ａより小さい貫通孔３ａを有する第１の金属板３と、絶縁基板２の第２の面２Ｂに設けられ、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した貫通孔４ａを有する第２の金属板４とを備えることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第２の配線基板１によれば、絶縁基板２の電子部品が搭載される側の第１の面２Ａに設けられた、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した絶縁基板２の貫通孔２ａより小さい貫通孔３ａを有する第１の金属板３を備えることから、実装基板６に配線基板１をねじ５で固定する場合に、図２に示すように、ねじ５を絶縁基板２の貫通孔２ａに通してねじ５の頭部で第１の金属板３の貫通孔３ａの周辺部を押えて固定することができるので、絶縁基板２に加わる、ねじ５を締め付ける力を第１の金属板３が変形することにより低減することができる。従って、配線基板１をねじ５で実装基板６に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板６に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板２にクラックが発生することを抑制できる。これにより、配線基板１に実装される電子部品を正常かつ安定に作動させることのできるものとなる。
【００２４】
本発明の第２の配線基板１において、絶縁基板２の貫通孔２ａは、ねじ５を締め付ける力を低減するように第１の金属板３が変形することができるように、例えばねじ５の頭部の径より大きい径を有するものである。また、第１の金属板３の貫通孔３ａは、ねじ５を通すとともにねじ５の頭部で第１の金属板３を押えられるように、例えばその径が、ねじ５の頭部の径より小さく、ねじ５のねじ部の径より大きく、絶縁基板２の貫通孔２ａの径より小さいものである。第２の金属板４の貫通孔４ａは、固定に用いるねじ５の頭部が入るように、例えばねじ５の頭部の径より大きい径を有するものであればよく、絶縁基板２の貫通孔２ａの径に比較して小さくても、同じでも、あるいは大きくてもよい。
【００２５】
上述した本発明の第１の配線基板１の第１の金属板３と同様の理由で、第２の金属板４（の接合部）を絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に配置するように、絶縁基板２の貫通孔２ａの径に比較して大きい貫通孔４ａとするのが好ましい。また、同様に、第２の金属板４の貫通孔４ａの大きさを絶縁基板２の貫通孔２ａと同じかそれ以下とする場合は、第２の金属板４と絶縁基板２との接合部の位置、すなわち活性金属ろう材やメタライズの位置を絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に設ければよい。さらに、図２（ｂ）に示すように、第１の金属板３との接合部の位置についても絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に設けるのが好ましい。この場合は、絶縁基板２に第１の金属板３を接合した際だけでなく、ねじ５を締め付けて配線基板１を実装基板６に固定する際にも、絶縁基板２の貫通孔２ａの外周部に締め付け力が加わりにくくすることができる。このように接合部を絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に設ける場合は、上記と同様の理由で、絶縁基板２の貫通孔２ａの外周から50μｍ以上外側に、より好ましくは100μｍ以上外側に設けるのが好ましい。
【００２６】
また、本発明の第３の配線基板１は、図３または図４に示すように、電子部品が搭載される側の第１の面２Ａ、実装基板６に対向する側の第２の面２Ｂおよびねじ５を通すための貫通孔２ａを有する絶縁基板２と、この絶縁基板２の第１の面２Ａに設けられ、絶縁基板２の貫通孔２Ａに対応した絶縁基板２の貫通孔２ａより小さい貫通孔３ａを有する第１の金属板３と、絶縁基板２の第２の面２Ｂに設けられ、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した第１の金属板３の貫通孔３ａより小さい貫通孔４ａを有する第２の金属板４とを備えることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の第３の配線基板によれば、絶縁基板２の電子部品が搭載される側の第１の面２Ａに設けられ、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した絶縁基板２の貫通孔２ａより小さい貫通孔３ａを有する第１の金属板３と、絶縁基板２の実装基板６に対向する側の第２の面２Ｂに設けられた、絶縁基板２の貫通孔２ａに対応した第１の金属板３の貫通孔３ａより小さい貫通孔４ａを有する第２の金属板４とを備えることから、実装基板６に配線基板１をねじ５で固定する場合に、図３または図４に示すように、ねじ５を絶縁基板２の貫通孔２ａに通してねじ５の頭部等で第１の金属板３の貫通孔３ａの周辺部を押えるとともに第２の金属板４の貫通孔４ａの周辺部を押えて固定することができるので、絶縁基板２に加わるねじを締め付ける力を第１の金属板３が変形することにより低減するとともに、絶縁基板２に力を加えることなく第２の金属板を押えて配線基板１を固定することができる。従って、配線基板１をねじ５で実装基板６に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板６に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板２にクラックが発生することを抑制できる。
【００２８】
本発明の第３の配線基板１を実装基板６に固定するには、図３に示すような、第１の金属板３の貫通孔３ａの周辺部を押える通常の頭部（第１の頭部）と、第２の金属板４の貫通孔４ａの周辺部を押える、第１の頭部とねじ部との間にそれらの中間の太さの第２の頭部とからなる２段の頭部を有するねじ５を用いて固定したり、図４に示すように、第２の金属板４の貫通孔４ａの周辺部を押えるリング７に、第１の金属板３の貫通孔３ａの周辺部を押える通常の１段の頭部（第１の頭部）を有するねじ５を通して固定したりすればよい。
【００２９】
本発明の第３の配線基板１において、絶縁基板２の貫通孔２ａは、第２の配線基板１と同様に、ねじ５を締め付ける力を低減するように第１の金属板３が変形することができるように、例えばねじ５の第１の頭部の径より大きい径を有するものである。また、第１の金属板３の貫通孔３ａも第２の配線基板１と同様に、ねじ５を通すとともにねじ５の第１の頭部で第１の金属板３を押えられるように、例えばねじ５の第１の頭部の径より小さくねじ５の第２の頭部またはリング７より径が大きく、絶縁基板２の貫通孔２ａの径より小さい径を有するものである。第２の金属板４の貫通孔４ａは、第１の配線基板１と同様に、ねじ５のねじ部を通すとともにねじ５の第２の頭部またはリング７で第２の金属板４を押えられるように、例えばねじ５の第２の頭部またはリング７の径より小さく、ねじ５のねじ部より径の大きい径を有するものである。
【００３０】
また、図３（ｂ）に示すように、絶縁基板２と第１の金属板３との接合部および絶縁基板２と第２の金属板４との接合部の位置は、上記と同様の理由で、絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に設けるのが好ましい。この場合も同様に接合部を絶縁基板２の貫通孔２ａの外周より外側に設ける場合は、絶縁基板２の貫通孔２ａの外周から50μｍ以上外側に、より好ましくは100μｍ以上外側に設けるのが好ましい。
【００３１】
また、本発明の電子装置は、本発明の第１〜第３のいずれかの配線基板１の第１の面２Ａ側に電子部品が搭載されてなり、絶縁基板２の貫通孔２ａに通されたねじ５の頭部で第１の金属板３または第２の金属板４を押えて実装基板６に固定されることを特徴とするものである。このような構成としたことから、絶縁基板２に加わるねじ５を締め付ける力を第１金属板３または第２の金属板４により低減して配線基板１が実装基板６に固定されるので、配線基板１をねじ５で実装基板６に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板６に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板１にクラックが発生することが抑制され、信頼性の高い電子装置となる。
【００３２】
また、本発明の電子装置は、本発明の第３の配線基板１の第１の面２Ａ側に電子部品が搭載されてなり、絶縁基板２の貫通孔２ａに通された、第１の金属板３を押える第１のねじ頭部と第２の金属板４を押える第２のねじ頭部とを有するねじ５で第１の金属板３および第２の金属板４を押えて実装基板６に固定されることを特徴とするものである。このような構成としたことから、配線基板１は絶縁基板２に加わるねじ５の締め付け力を低減して第１の金属板３および第２の金属板４の両方を押えて確実に実装基板６に固定されるので、配線基板１をねじ５で実装基板６に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板６に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により絶縁基板２にクラックが発生することが抑制され、信頼性の高い電子装置となる。
【００３３】
このときのねじ５の頭部は、図３に示す例のように、第１の金属板３を押える第１のねじ頭部および第２の金属板４を押える第２のねじ頭部を有する２段構造となる。ねじ５は、例えば図３に示す例のように、第１のねじ頭部は第１の金属板３の貫通孔３ａよりも径が大きく、絶縁基板２の貫通孔２ａよりも径が小さいものであり、第２のねじ頭部は第１の金属板３の貫通孔３ａよりも径が小さく、第２の金属板４の貫通孔４ａよりも径が大きいものである。ねじ５の頭部は第１の頭部の第１の金属板３を押える座面が第１の金属板３の貫通孔３ａより大きく、第２の頭部の第２の金属板４を押える座面が第２の金属板４の貫通孔４ａより大きければよく、第１の頭部の座面から第２の頭部の座面にかけての形状は、第１の金属板３の貫通孔３ａを通すことができれば特に制限はない。例えば、図３に示す例のような、第１の頭部の第１の金属板３を押える座面から第２の頭部の第２の金属板４を押える座面までの間においてその太さが同じ形状、すなわち第２の頭部の厚みが第１の頭部の座面から第２の頭部の座面までの距離に等しい形状でもよいし、図４（ｂ）と同様の図５に示す例のような、第２の頭部の厚みが薄く、第１の頭部と第２の頭部との間が２つの頭部より細い形状でもよい。
【００３４】
ねじ５の頭部が２段構造の場合には、第１の頭部の座面から第２の頭部の座面までの距離（図３に示す例における第２の頭部の厚み）は、第１の金属板３のねじ５の第１の頭部の座面と接する面（図３に示す例における第１の金属板３の上面）から第２の金属板４の絶縁基板２側の面（図３における第２の金属板４の上面）までの距離（第１の金属板３の厚みと絶縁基板２の厚みと絶縁基板２の両面に位置する活性金属ろう材またはろう材およびメタライズ層の厚みとを足した厚み）と同等または、それより若干小さくするのが好ましい。これにより、第１の金属板３および第２の金属板４の両方を押えて配線基板１を実装基板６に確実に固定することができ、配線基板１に実装される電子部品を正常かつ安定に作動させることのできるものとなる。
【００３５】
また、本発明の電子装置は、本発明の第３の配線基板の第１の面２Ａ側に電子部品が搭載されてなり、絶縁基板２の貫通孔２ａに通された、第１の金属板３を押えるねじ頭部を有するねじ５およびこのねじ５が通され第２の金属板４を押えるリング７で第１の金属板３および第２の金属板４を押えて実装基板６に固定されることを特徴とするものである。このような構成としたことから、一般的な形状のねじ５を用いて、より容易に絶縁基板２に加わるねじの締め付け力を低減して第１の金属板３および第２の金属板４の両方を押えて確実に固定され、配線基板１をねじ５で実装基板６に固定する際の締め付け力や、半導体素子等の電子部品を搭載して実装基板６に固定して使用した際の温度サイクル負荷による熱応力により、絶縁基板２にクラックが発生することが抑制され、信頼性の高い電子装置となる。
【００３６】
この場合のねじ５は、本発明の第２の配線基板１を押えるのと同様のねじ５、すなわち第１の金属板３の貫通孔３ａより大きい頭部と、第２の金属板４の貫通孔４ａより小さいねじ部とを有するものを使用すればよい。また、リング７は、その外径は第１の金属板３の貫通孔３ａより小さく、第２の金属板４の貫通孔４ａより大きいものであり、内径はねじ５が通るようにねじ５のねじ部より大きいものである。リング７の厚みは、第１の金属板３のねじ５の第１の頭部の座面と接する面（図３に示す例における第１の金属板３の上面）から第２の金属板４の絶縁基板２側の面（図３に示す例における第２の金属板４の上面）までの距離（第１の金属板３の厚みと絶縁基板２の厚みと絶縁基板２の両面に位置する活性金属ろう材またはろう材およびメタライズ層の厚みとを足した厚み）と同等または、それより若干小さくするのが好ましい。また、リング７は、第１の金属板３および第２の金属板４よりも、硬度が高い金属、例えば第１の金属板３および第２の金属板４が銅からなる場合は鋼やステンレス鋼等であると、ねじ５の締め付けにより確実に第２の金属板４を押えることができるので望ましい。このようなねじ５およびリング７を用いることにより、第１の金属板３および第２の金属板４の両方を押えて本発明の第３の配線基板１を実装基板６に確実に固定することができ、配線基板１に実装される電子部品を正常かつ安定に作動させることのできるものとなる。
【００３７】
絶縁基板２は、略四角形状であり、第１の金属板３および第２の金属板４を支持する支持部材として機能する。このような絶縁基板２は電気絶縁材料からなり、例えば、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体等のセラミックスからなる。これらの中では熱伝導性（放熱性）の点からは炭化珪素質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体が好ましく、強度の点からは窒化珪素質焼結体が好ましい。厚みは、薄い方が熱伝導性の点ではよいが、配線基板１の大きさや用いる材料の熱伝導率や強度に応じて選択すればよく、0.3ｍｍ〜３ｍｍ程度である。絶縁基板２が例えば、窒化珪素質焼結体から成る場合であれば、窒化珪素，酸化アルミニウム，酸化マグネシウム，酸化イットリ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得た泥漿物に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）を形成し、次に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して所定形状となすとともに、必要に応じて複数枚を積層して成形体となし、しかる後、これを窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気にて1600〜2000℃の温度で焼成することによって製作される。
【００３８】
絶縁基板２のねじ５を通すための貫通孔２ａは、用いるねじ５のねじ頭の径よりも大きいものである。その平面視の形状は、特に制限はなく、三角形や四角形またはそれ以上の多角形、あるいは円形や楕円形でもよい。貫通孔２を起点としたクラックの発生を防止するためには応力の集中しにくい形状が好ましい。応力の集中しやすい角の角度が直角より大きくなる六角形以上の多角形が好ましく、より好ましくは応力の集中しやすい角部を有さない楕円形や円形がよく、曲率半径が一定で応力の集中しやすい部分のない円形が最適である。
【００３９】
絶縁基板２の貫通孔２ａは、絶縁基板２を作製する際にセラミックグリーンシートに打ち抜き加工やレーザー加工等により貫通孔を形成しておき、焼成することにより形成してもよいし、貫通孔２ａを有さない絶縁基板２を作製した後、例えば、二酸化炭素レーザーを用いたレーザー加工や研削加工等の機械加工により形成してもよい。絶縁基板２を作製する際に複数のセラミックグリーンシートを積層して作製する場合は、貫通孔を形成したセラミックグリーンシートを位置合わせして積層してもよいし、複数のセラミックグリーンシートを積層した成形体を貫通するような貫通孔を形成してもよい。積層位置ずれにより貫通孔２ａの縦断面において角部が形成されると、そこに応力が集中しやすくなるので、成形体に貫通孔を形成するほうが好ましい。また、同様の理由で貫通孔２ａを有さない絶縁基板２を作製した後に貫通孔２ａを形成するのが好ましく、この場合は焼成収縮ばらつきによる貫通孔２ａの絶縁基板２内での位置ずれもないのでより好ましい。
【００４０】
絶縁基板２の貫通孔２ａの配置（数および位置）は、配線基板１の大きさや第１の金属板３の配線パターン形状等により適宜設定すればよいが、四角形の配線基板１であれば少なくとも４隅に設けられる。
【００４１】
第１の金属板３および第２の金属板４は、銅やアルミニウム等の金属から成り、例えば銅のインゴット（塊）に圧延加工法や打ち抜き加工法等の機械的加工やエッチング等の化学的加工のような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0.05〜１ｍｍの平板状で、所定パターンに形成される。このとき、第１の金属板３および第２の金属板４の形状は、配線基板１の配線パターン形状に形成してもよいし、後述するように第１の金属板３および第２の金属板４を絶縁基板２に接合した後にエッチングで配線パターン形状に加工する場合は、絶縁基板２と同程度の大きさおよび形状に形成すればよい。
【００４２】
図６（ａ）は本発明の実施の形態の一例の要部を示す平面図であり、図６（ｂ）は断面図である。第１の金属板３の貫通孔３ａおよび第２の金属板４の貫通孔４ａは、第１の金属板３および第２の金属板４のパターン形成時に同時に形成されるが、このパターン形状によっては、１つの金属板に設けられた貫通孔ではなく、複数の金属板により貫通孔の外周（図６に１点鎖線で示す。）が形成されたものであってもよい。
【００４３】
また第１の金属板３および第２の金属板４は、その表面にニッケルから成る良導電性で、かつ耐蝕性および活性金属ろう材との濡れ性が良好な金属をめっき法により被着させておくと、第１の金属板３および第２の金属板４と外部電気回路との電気的接続を良好なものとするとともに、第１の金属板３に半導体素子等の電子部品を半田を介して強固に接着させることができる。この場合は、内部に燐を８〜15質量％含有させてニッケル−燐のアモルファス合金としておくと、ニッケルから成るめっき層の表面酸化を良好に防止して活性金属ろう材との濡れ性等を長く維持することができるので好ましい。ニッケルに対する燐の含有量が８質量％未満となると、あるいは15質量％を超えると、ニッケル−燐のアモルファス合金を形成するのが困難となってめっき層に半田を強固に接着させることができなくなりやすい。このニッケルから成るめっき層は、その厚みが1.5μｍ未満の場合には、第１の金属板３および第２の金属板４の表面を完全に被覆することができず、第１の金属板３および第２の金属板４の酸化腐蝕を有効に防止することができなくなりやすい傾向がある。また、３μｍを超えると、特に絶縁基板２の厚さが700μｍ以下の薄いものになった場合には、めっき層の内部に内在する内在応力が大きくなって絶縁基板２に反りや割れ等が発生しやすくなってしまう。
【００４４】
第１の金属板３および第２の金属板４が銅から成り、絶縁基板２との接合を活性金属ろう材を用いて行なう場合は、これを無酸素銅で形成しておくことが好ましい。無酸素銅は活性金属ろう材を介して絶縁基板２に取着する際に銅の表面が銅中に存在する酸素により酸化されることなく活性金属ろう材との濡れ性が良好となるので、第１の金属板３および第２の金属板４の絶縁基板２への活性金属ろう材を介しての取着接合が強固となる。
【００４５】
絶縁基板２と第１の金属板３および第２の金属板４との接合は、活性金属ろう材を用いて絶縁基板２上に直接接合してもよいし、絶縁基板２上にメタライズ層を形成しておき、その上にろう材を用いて接合してもよいし、あるいはセラミックスと銅板とを直接接合させる、いわゆるＤＢＣ（Direct Bond Copper）法を用いてもよい。
【００４６】
第１の金属板３および第２の金属板４が銅から成り、活性金属ろう材を用いて絶縁基板２上に直接接合する場合は、例えば、絶縁基板２の第１の面２Ａおよび第２の面２Ｂにそれぞれ活性金属ろう材ペーストをスクリーン印刷法を用いて、例えば30〜50μｍの厚さで所定パターンに印刷塗布するとともに、第１の面２Ａおよび第２の面２Ｂ上に所定パターンに印刷塗布された活性金属ろう材ペーストをそれぞれ第１の金属板３および第２の金属板４で挟んで載置した後、金属板に５〜10ｋＰａの荷重をかけながら真空中または水素ガス雰囲気や水素・窒素ガス雰囲気等の非酸化性雰囲気中で780℃〜900℃、10〜120分間加熱し、金属ろう材ペーストの有機溶剤や溶媒・分散剤を気体に変えて発散させるとともに活性金属ろう材を溶融させることによって行なわれる。活性金属ろう材ペーストは、銀および銅粉末，銀−銅合金粉末，またはこれらの混合粉末から成る銀ろう材（例えば、銀：72質量％−銅：28質量％）粉末に対してチタン，ハフニウム，ジルコニウムまたはその水素化物等の活性金属を２〜５質量％加えて成る活性金属ろう材粉末と、適当な有機溶剤・溶媒とを添加混合し、混練することによって製作される。
【００４７】
第１の金属板３および第２の金属板４がアルミニウムから成る場合は、銀ろう材に換えてアルミニウムろう材（例えば、アルミニウム：88質量％−シリコン：12質量％）を用い、約600℃で加熱する。
【００４８】
第１の金属板３および第２の金属板４が銅から成り、絶縁基板２上に形成したメタライズ層上にろう材を用いて接合する場合は、活性金属ろう材ペーストに換えて金属ろう材ペーストを用いて同様に行なえばよい。金属ろう材ペーストは、活性金属を含まない上記銀ろう材を用いればよい。絶縁基板２上のメタライズ層は、絶縁基板２を作製する際にセラミックグリーンシート上にメタライズペーストを所定パターン形状に印刷塗布しておき、焼成することにより形成してもよいし、絶縁基板２を作製した後、絶縁基板２上にメタライズペーストを所定パターン形状に印刷塗布しておき、焼き付けることにより形成してもよい。メタライズペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）またはこれらの混合粉末から成る金属粉末と、適当な有機溶剤・溶媒とを添加混合し、混練することによって製作される。また、第１の金属板３および第２の金属板４がアルミニウムから成る場合は、銀ろう材に換えてアルミニウムろう材（例えば、アルミニウム：88質量％−シリコン：12質量％）を用い、約600℃で加熱する。
【００４９】
銅からなる第１の金属板３および第２の金属板４を絶縁基板２に接合した後にエッチングで配線パターン形状に加工する場合は、絶縁基板２上に接合された第１の金属板３および第２の金属板４の表面にエッチングレジストインクをスクリーン印刷法等の技術を採用して配線パターン形状に印刷塗布してレジスト膜を形成した後、塩化第２鉄，塩化第２銅溶液等のエッチング液に浸漬したり、エッチング液を吹き付けたりして第１の金属板３および第２の金属板４の配線パターン以外の部分を除去し、レジスト膜を除去すればよい。
【００５０】
上記のようにして作製した配線基板１に電子部品を搭載し、電気的に接続することで電子装置となる。電子部品としては、トランジスタ，ＣＰＵ（Central Processing Unit）用のＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit），ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor - Field Effect Transistor）等の半導体素子が挙げられる。電子部品は、半田やＡｕ−Ｓｉ合金等の金属接合材あるいは導電性樹脂で固定されて配線基板１に搭載され、ワイヤボンディング等の接続手段により電気的に接続される。
【００５１】
本発明の電子装置をヒートシンク等の実装基板６に固定するためのねじ５としては、第１の金属板３および第２の金属板４を押えるための頭部を有するねじ５であれば特に制限はないが、本発明の第２の配線基板１を用いた電子装置の場合は、ねじ５の頭部が配線基板１上に突出しているので四角ボルト，六角ボルト等を用いてもよいが、本発明の第１または第３の配線基板１を用いた電子装置の場合は、ねじ５を締めるための工具が入るような大きな貫通孔２ａを設ける必要のない、すりわり付きねじ，十字穴付きねじ，六角穴付きねじ等を用いるのが好ましい。
【００５２】
本発明の配線基板１および電子装置は上記のような実施の形態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様々に変更することができる。例えば、本発明の配線基板１を実装基板６にねじ５で固定する形態としては、図７（ａ）および（ｂ）に断面図で示すような形態も可能である。すなわち、第１の金属板３の貫通孔３ａが絶縁基板２の貫通孔２ａより小さい本発明の第１の配線基板１をねじ５で実装基板６に固定することにより、第１の金属板３を変形させて第２の金属板４と接触させるようにしてもよい。このようにすることで、容易に第１の金属板３と第２の金属板４との間で電気的導通をとることができる。このようにするには、第１の金属板３の貫通孔３ａの周辺の厚みを薄くしておけばよく、例えば第１の金属板３を所定のパターン形状に加工した後に、貫通孔３ａの周辺を再度エッチング加工することにより可能である。
【００５３】
また、第１の金属板３の貫通孔３ａは、例えば絶縁基板２の貫通孔２ａの径より、絶縁基板２の厚みと絶縁基板２の両面に位置する活性金属ろう材またはろう材およびメタライズ層の厚みとを足した厚み以上小さい径となる。より変形しやすくしてより絶縁基板２へ加わる応力を小さくするように、第１の金属板３の貫通孔３ａの形状を、十字型等の絶縁基板２の貫通孔２ａの中心から放射状に延びる形状としてもよい。また、第１の金属板３の貫通孔３ａの周辺だけでなく、第１の金属板３全体を薄いものとすると、エッチング等の影響で第１の金属板３の硬度が硬くなることを防ぐことができるので、より絶縁基板２への応力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】（ａ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【図５】図４（ｂ）に示す本発明の配線基板の実施の形態の他の一例を示す要部拡大断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例の要部を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：配線基板
２：絶縁基板
２Ａ：第１の面
２Ｂ：第２の面
２ａ：貫通孔
３：第１の金属板
３ａ：貫通孔
４：第２の金属板
４ａ：貫通孔
５：ねじ
６：実装基板
７：リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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