(57)【要約】【課題】熱膨張係数の違いによる応力または機械的衝撃による影響を低減させることができる回路基板および電子装置を提供すること。【解決手段】回路基板１は、基体11と、基体11に接合されたリード部材12ａおよび12ｂとを含んでいる。リード部材12ａおよび12ｂは、基体11に接合された第１の接合部121と、第２の接合部122と、第１の接合部121および第２の接合部122の間に設けられた屈曲部123とを有している。リード部材12ａおよび12ｂは、金属部材124および金属部材124の表面に形成されためっき層125から成り、めっき層125の厚みが第１の接合部121および第２の接合部122よりも屈曲部123の方が小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
該基体に接合された第１の接合部と第２の接合部と前記第１および第２の接合部の間に設けられた屈曲部とを有しており、金属部材および該金属部材の表面に形成されためっき層から成り、該めっき層の厚みが前記第１および第２の接合部よりも前記屈曲部の方が小さいリード部材とを備えていることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
請求項１に記載された回路基板と、
該回路基板に実装されており、前記リード部材の前記第１の接合部に電気的に接続された電子部品とを備えてい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、例えばパワーモジュール等に用いられる回路基板および電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の電子部品を有して
おり比較的大きな電流が印加されるパワーモジュール等に用いられる回路基板として、例えばセラミック基板の両面に銅またはアルミニウム等の金属板が接合されたセラミック回路基板が用いられている。このような回路基板において、複数の構成部材の熱膨張係数の違いによる応力または機械的衝撃を緩和することを目的に、屈曲部を有するリード部材を含むものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平8-70071号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、リード部材の防食または取扱い性の向上のために、リード部材を構成する金属部材に例えばニッケル（Ｎｉ）等から成るめっき層を形成した場合、屈曲部における硬度が平坦部における硬度よりも大きくなることがあり、熱膨張係数の違いによる応力または機械的衝撃を十分に緩和させることができない場合がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みて完成されたものであり、熱膨張係数の違いによる応力または機械的衝撃による影響を低減させることができる回路基板および電子装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様によれば、回路基板は、基体と、基体に接合されたリード部材とを含んでいる。リード部材は、基体に接合された第１の接合部と、第２の接合部と、第１および第２の接合部の間に設けられた屈曲部とを有している。リード部材は、金属部材および金属部材の表面に形成されためっき層から成り、めっき層の厚みが第１および第２の接合部よりも屈曲部の方が小さい。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、電子装置は、上述の回路基板と、回路基板に実装されておりリード部材の第１の接合部に電気的に接続された電子部品とを含んでいる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの態様による回路基板は、基体に接合されており金属部材およびめっき層から成るリード部材を含んでおり、リード部材は、基体に接合された第１の接合部と、第２の接合部と、第１および第２の接合部の間に設けられた屈曲部とを有している。めっき層の厚みは、第１および第２の接合部よりも屈曲部の方が小さい。本発明の一つの態様による回路基板は、屈曲部と第１および第２の接合部とのめっき層の厚みの違いによって、応力または衝撃がより屈曲部に集中しやすくなり、この屈曲部において応力または衝撃を緩和させることができ、熱膨張係数の違いによる応力または機械的衝撃による影響を低減させることができる。
【０００９】
本発明の他の態様による電子装置は、上述の回路基板と、回路基板に実装されておりリード部材の第１の接合部に電気的に接続された電子部品とを含んでいることによって、熱膨張係数の違いによる応力または機械的衝撃による影響が低減されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明の一つの実施形態における電子装置の部分的な平面図を示しており、（ｂ）は（ａ）に示された電子装置のＡ−Ａにおける縦断面図を示している。
【図２】図１（ｂ）に示された電子装置において符号Ｂによって示された部分の拡大図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１および図２に示されているように、本発明の一つの実施形態における電子装置は、第１の回路基板１と、第１の回路基板１に実装された電子部品２とを含んでいる。以下、第１の回路基板１を単に回路基板１という。電子装置は、回路基板１に電気的に接続された第２の回路基板３をさらに含んでいる。以下、第２の回路基板３を単に回路基板３という。電子装置は、回路基板１および回路基板３が接合されている放熱部材４をさらに含んでいる。放熱部材４は、金属材料を含んでおり、例えば電子部品収納用パッケージの基体である。
【００１３】
回路基板１は、基体11と、基体11の上面に接合された複数のリード部材12ａおよび12ｂと、基体11の下面に接合された放熱板13とを含んでいる。
【００１４】
基体11は、例えば実質的にセラミック材料からなる。セラミック材料は、例えば、酸化アルミニウム質セラミックス，ムライト質セラミックス，炭化ケイ素質セラミックス，窒化アルミニウム質セラミックス，または窒化ケイ素質セラミックス等である。これらセラミック材料において、放熱性に影響する熱伝導性に関して、炭化ケイ素質セラミックス，窒化アルミニウム質セラミックス，または窒化ケイ素質セラミックスが好ましく、強度に関して、窒化ケイ素質セラミックスまたは炭化ケイ素質セラミックスが好ましい。基体11が窒化ケイ素質セラミックスのように比較的強度の高いセラミック材料からなる場合、より厚みの大きいリード部材12ａ、12ｂおよび放熱板13を用いたとしても基体11にクラックが入る可能性が低減されるので、小型化を図りつつより大きな電流を流すことができる回路基板１を実現することができる。
【００１５】
基体11の厚みが小さい方が、熱伝導性が向上される。基体11の厚みは、回路基板１の大きさ、用いられる材料の熱伝導率または強度に応じて選択される。例示的な厚みは、0.1
ｍｍ〜１ｍｍ程度である。
【００１６】
基体11は、例えば窒化ケイ素質セラミックスから成る場合であれば、窒化ケイ素，酸化アルミニウム，酸化マグネシウム，および酸化イットリウム等の原料粉末に適当な有機バインダー，可塑剤，および溶剤を添加混合して泥漿物に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、これを窒化雰囲気等の非酸化性雰囲気にて1,600〜2,000℃の温度で焼成することによって製作される。
【００１７】
複数のリード部材12ａおよび12ｂは、基体11に接合された第１の接合部121と、第２の
回路基板３に接合された第２の接合部122と、第１および第２の接合部の間に設けられた
屈曲部123とを有している。第１の接合部121は、接合材14によって基体11の上面に接合されており、第２の接合部122は、接合材14によって回路基板３の上面に接合されている。
【００１８】
接合材14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、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銀ろう材に対して２〜５質量％添加混合し、適当なバインダーと有機溶剤および溶媒とを添加混合し、混練することによって製作される。接合温度またはろう材の硬度を低下させる目的でインジウム（Ｉｎ）またはスズ（Ｓｎ）を１〜10質量％程度添加しても良い。
【００１９】
複数のリード部材12ａおよび12ｂは、金属部材124と金属部材124の表面に形成されためっき層125とを含んでいる。
【００２０】
金属部材124は、例えば銅（Ｃｕ）を含んでおり、例えば0.1〜１ｍｍの範囲に含まれる厚みを有する。
【００２１】
めっき層125は、例えばニッケル（Ｎｉ）を含んでおり、めっき層125の厚みは、第１の接合部121および第２の接合部122よりも屈曲部123の方が小さい。
【００２２】
めっき層125が例えば実質的にニッケルから成る場合、めっき層125が1.5μｍ以上の厚
みを有すると、金属部材124の表面を被覆しやすく、金属部材124の酸化腐蝕を抑制しやすくなる。めっき層125が10μｍ以下の厚みを有すると、特に絶縁基板の厚さが例えば300μｍ以下の薄いものである場合、めっき層125に内在する応力を低減させることができ、基
体11に生じる反りまたは割れ等を抑制しやすくなる。
【００２３】
第１の接合部121および第２の接合部122におけるめっき層125の厚みと屈曲部123におけるめっき層125の厚みとを異ならせるために、第１の接合部121および第２の接合部122に
おけるめっき層125が例えば３〜10μｍの範囲に含まれる厚みを有するように設計し、屈
曲部123におけるめっき層125が例えば1.5〜３μｍの範囲に含まれる厚みを有するように
設計するとよい。
【００２４】
以下、めっき層125がリンの含有率が８％の無電解ニッケルめっきである場合を例に、
リード部材12ａおよび12ｂの曲げ強度について説明する。金属部材124は、例えば0.3ｍｍの厚みを有しており、実質的に銅から成るものであるとする。第１の接合部121および第
２の接合部122におけるめっき層125の厚みを６μｍとして、屈曲部123におけるめっき層125の厚みを３μｍとする。実質的に銅から成る金属部材124の硬さに対して、めっき層125の硬さは５〜10倍程度である。リード部材12ａおよび12ｂの曲げ強度としてＪＩＳ  Ｒ  １６０１の曲げ強さ試験方法に準じた３点曲げ強度測定を行ったときの降伏応力を用いた場合に、屈曲部123の曲げ強度は、第１の接合部121および第２の接合部122の曲げ強度の1/2程度となる。したがって、リード部材12ａおよび12ｂに熱膨張係数の差による応力または機械的衝撃が加わった場合、応力または衝撃は屈曲部123集中しやすくなり、第１の接
合部121および第２の接合部122の接合信頼性が向上される。
【００２５】
以下、第１の接合部121および第２の接合部122におけるめっき層125の厚みを６μｍと
して、かつ屈曲部123におけるめっき層125の厚みを３μｍとして、めっき層125の形成方
法について説明する。まず、リード部材12ａおよび12ｂの屈曲部123となる部位にめっき
レジストを形成して、３μｍの無電解ニッケルめっき層を形成する。次に、めっきレジストを剥離して、さらに３μｍの無電解ニッケルめっき層を形成する。
【００２６】
めっき層125の他の形成方法を説明する。まず、３μｍの電解ニッケルめっき層を形成
する。その後、屈曲部123となる部分にめっきレジストを形成して、３μｍの無電解ニッ
ケルめっき層を形成する。電解ニッケルめっきの硬さは、無電解ニッケルめっきの硬さの1/2以下であるため、屈曲部123の曲げ強度がより小さくなる。
【００２７】
リード部材12ａおよび12ｂは、基体11に接合された後に、その表面に導電性が比較的高くかつ耐蝕性およびろう材との濡れ性が良好な金属が第１の接合部121および第２の接合
部122に屈曲部123よりも厚く被着されると、第１の接合部121および第２の接合部122の硬さが大きくなり、第１の接合部121および第２の接合部122のピール強度を高めることができる。
【００２８】
放熱板13は、接合材14によって基体11の下面に接合されており、例えば銅（Ｃｕ）から成る。
【００２９】
電子部品２は、リード部材12ａに搭載および接合されており、ボンディングワイヤによってリード部材12ｂに電気的に接続されている。電子部品２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子である。
【００３０】
回路基板３は、基体31と、基体31の上面に形成された複数の導体層32ａおよび32ｂとを含んでいる。基体31は、例えばセラミックス等の絶縁材料から成る。導体層32ａおよび32ｂは、例えば、基体31がセラミックスから成る場合、焼成によって基体31と一体的に形成されたメタライズ配線層である。導体層32ａおよび32ｂは、メタライズ層の表面に、ニッケル（Ｎｉ）めっき層および金（Ａｕ）めっき層を有する場合もある。導体層32ａは、リード部材12ａに電気的に接続されており、導体層32ｂは、リード部材12ｂの第２の接合部122に接合されている。
【００３１】
本実施形態の回路基板１において、めっき層125の厚みは、第１の接合部121および第２の接合部122よりも屈曲部123の方が小さい。このように、屈曲部123と第１の接合部121および第２の接合部122とのめっき層の厚みの違いによって、応力または衝撃がより屈曲部123に集中しやすくなり、この屈曲部123において応力または衝撃を緩和させることができ
、熱膨張係数の違いによる応力または機械的衝撃による影響を低減させることができる。
【００３２】
本実施形態における電子装置は、上述の回路基板１と、回路基板１に実装されておりリード部材12ａおよび12ｂの第１の接合部121に電気的に接続された電子部品２とを含んで
いることによって、熱膨張係数の違いによる応力または機械的衝撃による影響が低減されている。
【符号の説明】
【００３３】
１  第１の回路基板
11  基体
12ａ、12ｂ  リード部材
121  第１の接合部
122  第２の接合部
123  屈曲部
124  金属部材
125  めっき層
13  放熱板
14  接合材
２  電子部品
３  第２の回路基板
31  基体
32  
４  放熱部材
【図１】
2012094697.tif 000003
【図２】
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