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技術 中継基板および電子装置

出願人 京セラ株式会社
発明者 八山俊一
出願日 2015年7月29日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2015-149734
公開日 2017年2月9日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2017-033994
状態 特許登録済
技術分野 半導体または固体装置の冷却等
主要キーワード 活性金属材料 伝熱路 楕円弧状 窒化ケイ素質セラミックス ナノ金属粒子 被着強度 縦断面視 水冷用
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (3)

課題

電子部品放熱体とを効果的に熱的に接続することができる中継基板等を提供すること。

解決手段

セラミック材料により形成されており、第1主面1aを有する絶縁基板1と、絶縁基板1の第1主面1aに被着された金属層2とを備えており、絶縁基板1の第1主面1aに、絶縁基板1を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料を含むとともに、絶縁基板1に付着した凸部1cが設けられている中継基板10等である。

概要

背景

近年、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体素子が搭載され大
きな電流が流されるパワーモジュールまたはスイッチングモジュール等の電子装置が多用される傾向にある。このような電子装置では、例えば、半導体素子で発生する熱の外部への放散性の向上のために、放熱フィンまたは水冷管等の放熱部材が設けられる場合がある。この場合には、半導体素子と放熱部材とを熱的に接続するとともに、両者間の電気絶縁性の確保のために、両者間に介在する中継基板が用いられる場合がある。

このような中継基板は、一般に板状であり、その一方の主面が半導体素子と接続され、他方の主面が放熱部材と接続される。半導体素子は、金属板等の搭載用基板に搭載された状態で中継基板に接続される場合もある。半導体素子(または半導体素子が搭載された金属板)および放熱部材は、例えばグリース等によって中継基板に接合され、機械的および熱的に接続されている。

概要

電子部品放熱体とを効果的に熱的に接続することができる中継基板等を提供すること。セラミック材料により形成されており、第1主面1aを有する絶縁基板1と、絶縁基板1の第1主面1aに被着された金属層2とを備えており、絶縁基板1の第1主面1aに、絶縁基板1を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料を含むとともに、絶縁基板1に付着した凸部1cが設けられている中継基板10等である。

目的

したがって、半導体素子等の電子部品から中継基板および金属層を経て、放熱部材、さらに外部への放熱性が高い電子モジュールを容易に製作することが可能な中継基板を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

セラミック材料により形成されており、第1主面を有する絶縁基板と、該絶縁基板の前記第1主面に被着された金属層とを備えており、前記絶縁基板の前記第1主面に、前記絶縁基板を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料を含むとともに、前記絶縁基板に付着した凸部が設けられていることを特徴とする中継基板

請求項2

前記凸部が前記絶縁基板を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料からなるとともに、該セラミック材料の結晶が、前記凸部において前記絶縁基板よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の中継基板。

請求項3

前記凸部の表面粗さが、前記絶縁基板の前記第1主面における表面粗さよりも小さいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の中継基板。

請求項4

前記凸部の表面粗さが、該凸部の上面部分よりも側面部分において大きいことを特徴とする請求項3に記載の中継基板。

請求項5

前記凸部の高さが前記金属層の厚みよりも大きく、前記凸部が設けられた部分において前記金属層が凸状になっていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の中継基板。

請求項6

請求項1に記載の中継基板と、該中継基板の前記第1主面と反対側の第2主面に配置された金属板と、該金属板を介して前記中継基板の前記第2主面上に配置された電子部品と、前記中継基板の前記第1主面に前記金属層を介して接合された放熱体とを備えることを特徴とする電子装置

技術分野

0001

本発明は、例えばパワーモジュール等の電子装置における電気または熱等の中継に用いられる中継基板、および中継基板を含む電子装置に関するものである。

背景技術

0002

近年、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体素子が搭載され大
きな電流が流されるパワーモジュールまたはスイッチングモジュール等の電子装置が多用される傾向にある。このような電子装置では、例えば、半導体素子で発生する熱の外部への放散性の向上のために、放熱フィンまたは水冷管等の放熱部材が設けられる場合がある。この場合には、半導体素子と放熱部材とを熱的に接続するとともに、両者間の電気絶縁性の確保のために、両者間に介在する中継基板が用いられる場合がある。

0003

このような中継基板は、一般に板状であり、その一方の主面が半導体素子と接続され、他方の主面が放熱部材と接続される。半導体素子は、金属板等の搭載用基板に搭載された状態で中継基板に接続される場合もある。半導体素子(または半導体素子が搭載された金属板)および放熱部材は、例えばグリース等によって中継基板に接合され、機械的および熱的に接続されている。

先行技術

0004

特開2007-165620号公報

発明が解決しようとする課題

0005

従来技術の中継基板では、電子装置としての放熱性および信頼性を向上させることが難しいという問題点があった。

0006

すなわち、従来の中継基板では、放熱部材がグリース等を介して中継基板に熱的に接続され、グリースの熱伝導率が比較的小さいため、中継基板から放熱部材への熱伝導率を大きくすることが難しい。このような問題点に対し、例えば中継基板の主面に放熱部材を直接押し当てて、熱的に接続させることが考えられる。しかしながら、この場合でも、中継基板と放熱部材との熱的な接続(つまりは放熱性)を効果的に高めることは難しい。これは、中継基板について、その剛性率が高く、またその表面が比較的粗いことによる。つまり、放熱部材に押し当てられる中継基板の主面を、放熱部材の表面に沿うように適宜変形させながら、その表面に密着させることが難しい。

0007

また、活性金属を含んだろうを用いて中継基板と放熱部材とを接続することも考えられるが、この場合には、次のような問題が生じる可能性がある。すなわち、ろう材溶融させるために加える熱によって、中継基板と放熱部材との熱膨張係数の違いにより互いの接続部に応力が加わる。この応力により、中継基板に反りが発生したり、クラックが発生したりする可能性がある。

課題を解決するための手段

0008

本発明の一つの態様の中継基板は、セラミック材料により形成されており、第1主面を有する絶縁基板と、該絶縁基板の前記第1主面に被着された金属層とを有しており、前記絶縁基板の前記第1主面に、前記絶縁基板を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料を含むとともに、前記絶縁基板に付着した凸部が設けられている。

0009

本発明の一つの態様による電子装置は、上記構成の中継基板と、該中継基板の前記第1主面と反対側の第2主面に配置された金属板と、該金属板を介して前記中継基板の前記第2主面上に配置された電子部品と、前記中継基板の前記第1主面に前記金属層を介して接合された放熱体とを備える。

発明の効果

0010

本発明の一つの態様による中継基板は、上記構成を有していることから、絶縁基板と金属層とが互いに直接に接し合っている。また、絶縁基板の第1主面に付着した凸部が、その第1主面に被着される金属層内に食い込み、絶縁基板の第1主面に対する金属層の機械的な接続の強度が従来よりも向上している。この金属層を介して絶縁基板を放熱体に押し当てて、つまり圧着によって接合することができる。この金属層は、絶縁基板に比べて変形しやすいため放熱体の表面に対して密着しやすい。また、凸部は、同じセラミック材料からなる絶縁基板に焼結して付着している。

0011

そのため、絶縁基板の主面に強固に接合された金属層が放熱体の表面に密着し、金属層を介して絶縁基板と放熱体とが効果的に熱的に接続される。したがって、半導体素子等の電子部品から中継基板および金属層を経て、放熱部材、さらに外部への放熱性が高い電子モジュールを容易に製作することが可能な中継基板を提供することができる。

0012

また、本発明の一つの態様による電子モジュールは、上記構成の中継基板を含んでいることから、外部への放熱性が高い電子モジュールを提供することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の実施形態の中継基板および電子装置を示す断面図である。
図1のA部分を拡大して示す断面図である。

実施例

0014

本発明の実施形態の中継基板および電子装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に中継基板および電子装置が使用される際の上下を限定するものではない。

0015

図1は本発明の実施形態の中継基板における中継基板および電子装置を示す断面図であり、図2図1のA部分を拡大して示す断面図である。

0016

実施形態の中継基板10は、絶縁基板1と、絶縁基板1の第1主面1a(例えば下面)に設けられた金属層2とを有している。また、金属層2を介して放熱体3が絶縁基板1の下面に押し当てられて接合されるとともに、電子部品4が搭載された金属板5が絶縁基板1の第1主面1aと反対側の第2主面1b(例えば上面)に配置されて電子装置20が基本的に形成されている。電子装置20において、電子部品4は、金属板5を介して第2主面1b上に配置されている。

0017

すなわち、電子装置20において、電子部品4が搭載された金属板5と放熱体3とが中継基板10を介して機械的に接続されている。また、金属板5と中継基板10とが互いに密着し合うとともに、中継基板10と放熱体3とが互いに密着し合って、それぞれに熱的に接続されている。また、金属板5(電子部品4)から放熱体3に至る伝熱路が形成されている。

0018

絶縁基板1は、中継基板10としての機械的な強度、つまり金属板5と放熱体3とを互いに熱的に接続された状態で保持するための強度を確保するための部分である。また、上記伝熱路の一部を形成する部分である。

0019

絶縁基板1は、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ケイ素質焼結体窒化アルミニウム質焼結体、または窒化ケイ素質焼結体等のセラミック材料によって形成されている。これらのセラミック材料について、熱伝導性(放熱性)を考慮すれば、窒化ケイ素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体および炭化ケイ素質焼結体がより適している。また、機械的な強度を考慮すれば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化ケイ素質焼結体および炭化ケイ素質焼結体がより適している。

0020

絶縁基板1は、例えば窒化ケイ素質セラミックスからなる場合であれば、次にようにして製作される。すなわち、まず、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等を添加混合してセラミックスラリーを作製する。次に、セラミックスラリーをドクターブレード法またはカレンダーロール法等の成形方法シート状に成形して帯状セラミックグリーンシートセラミック生シート)を作製する。次にこの帯状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に成形するとともに、必要に応じて複数枚を積層して成形体を形成する。その後、この成形体を窒化雰囲気等の非酸化性雰囲気において約1600〜2000℃の温度で焼成することによって絶縁基板1を製作することができる。

0021

金属層2は、絶縁基板1と放熱体3とを互いに熱伝導性良く、強固に機械的に接続させるための部分である。絶縁基板1に比べて柔軟で変形しやすい金属層2が絶縁基板1の第1主面1aに被着されているため、第1主面1aに放熱体3が接合されるときに、放熱体3は、直接には金属層2に対して接合される。言い換えれば、金属層2を介して絶縁基板1(中継基板10)と放熱体3とが互いに接合される。

0022

金属層2は、例えば無電解めっき法等のめっき法によって絶縁基板1の第1主面1aに被着されている。また、この金属層2が被着される絶縁基板1の第1主面1aには、絶縁基板1を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料を含むとともに、絶縁基板1に付着した凸部1cが設けられている。凸部1cは、その全体が絶縁基板1と同じセラミック材料からなるものでも構わない。また、絶縁基板1と同じセラミック材料を主成分として含有しているとともに、絶縁基板1を形成しているセラミック材料の結晶とは異なる大きさの結晶を含むものであってもよい。凸部1cの絶縁基板1に対する付着は、互いに同じセラミック材料からなる凸部1cと絶縁基板1とが互いの界面部分で焼結し合っていることによるものである。そのため、凸部1cは絶縁基板1に対して強固に接合している。

0023

凸部1cは、セラミック材料を含むとともに絶縁基板1に界面部分で焼結して付着しているため、絶縁基板1の第1主面1aに対する接合の強度が大きい。また、凸部1cは、絶縁基板1と同じ程度の機械的な強度および硬さを有している。この凸部1cが設けられた絶縁基板1の第1主面1aに金属層2が被着され、凸部1cが金属層2に食い込んでいる。そのため、絶縁基板1の第1主面1aに対する金属層2の機械的な接続の強度が従来よりも向上している。

0024

中継基板10に対する放熱体3の接合は、例えば中継基板10(絶縁基板1)の第1主面1aに後述するブロック状等の放熱体3の一つの露出面(主面)を押し当てて密着させて行なわれる。この場合、絶縁基板1の第1主面1aに金属層2が設けられているため、実際には放熱体3は金属層2に押し当てられ、金属層2を介して絶縁基板1に接合される。このときに、放熱体3の露出面の凹凸等に応じて金属層2が変形し、密着しやすい。言い換えれば、放熱体3と中継基板10の絶縁基板1とが金属層2を介して互いに圧着されるため、放熱体3と中継基板10との機械的な接続がより容易である。

0025

すなわち、金属層2を介して絶縁基板1を放熱体3に押し当てて接続することができる。この金属層2は、絶縁基板1に比べて変形しやすいため放熱体3の表面に対して密着しやすい。

0026

そのため、絶縁基板1の主面に強固に接合された金属層2が放熱体3の表面に密着し、金属層2を介して絶縁基板1と放熱体3とが効果的に熱的に接続される。したがって、半導体素子等の電子部品4から中継基板10および金属層2を経て、放熱部材、さらに外部への放熱性の高い電子モジュールを容易に製作することが可能な中継基板10を提供することができる。

0027

なお、中継基板10に対する放熱体3の密着性重視したときには、金属層2は、絶縁基板1の第1主面1aのうち少なくとも放熱体3が接合される領域の全域に被着される。また、絶縁基板1の第1主面1aの全面に被着されていてもよい。また、経済性等を重視して、絶縁基板1の第1主面1aのうち放熱体3が接合される領域に部分的に、金属層2が被着されていてもよい。この場合には、例えば、絶縁基板1の第1主面1aのうち放熱体3が接合される領域の約40%程度以上の範囲で金属層2が被着されていればよい。絶縁基板1の第1主面1aに部分的に金属層2を被着させるときには、例えばマスキング法を併用した無電解めっき法で金属層2を被着させればよい。

0028

なお、ここでいう「密着性がよい」とは、下記のような状態を意味する。まず、絶縁基板1の凹凸に沿って金属層2が形成されている状態であり、これによって絶縁基板1と金属層2の接触面積が効果的に大きく確保されていることを言う。また、絶縁基板1の凹凸に沿って金属層2が形成されることのアンカー効果により絶縁基板1と金属層2の機械的な接続の強度(接着強度)が大きいことを言う。

0029

絶縁基板1の第1主面1aに凸部1cを設けるには、例えば次のようにすればよい。すなわち、絶縁基板1となるセラミックグリーンシートについて、その露出面(第1主面1aとなる面)にセラミックグリーンシートと同様の成分を含むセラミック材料(未焼成のもの)の微粒子を付着させ、これらを同時焼成する。これによって微粒子が凸部1cとなって絶縁基板1の第1主面1aに付着して設けられる。

0030

なお、焼成後の絶縁基板1の表面の異物等の除去のためにブラスト処理等の表面処理を施す際には、上記の凸部1cまで除去されるということを抑制するために、比較的穏やかな表面処理を施すようにすればよい。

0031

また、金属層2の形成方法としてめっき法を用いた場合には、次のような点で有利である。すなわち、めっき法の場合には、金属層2の形成温度が室温に近く、絶縁基板1の第1主面1aに直接に金属層2(めっき被膜)を析出させて形成することができる。このため、絶縁基板1と金属層2との間に隙間ができにくく、両者の接触面積をより高くすることが容易である。

0032

また、金属層2を形成する金属材料は、例えば、銅、ニッケルコバルト、銀、金、パラジウム等である。金属層2は、銅のように、熱伝導率の高い金属材料からなるものであれば、中継基板10と放熱体3との間の熱伝導率を高くする上で有利である。

0033

金属層2は、めっき法以外では、密着金属層のない薄膜法や、接合層のないメタライズ法(ナノ金属粒子による低温焼結等)でもよい。この場合には300℃程度の温度で金属層2
を形成することができる。

0034

なお、金属層2について、チタン等の活性金属材料を含むものであっても良い。金属層
2がチタン等の活性金属材料を含む場合には金属層2の絶縁基板1に対する接合の強度の点では有利である。ただし、チタン等は熱伝導率が比較的小さい(Tiの熱伝導率:17W
/m/℃)ので、中継基板10と放熱体3との間の熱伝導率の点では不利になる。したがって、放熱性をより重視するときには、金属層2は、上記のように銅等からなり、チタン等の活性金属材料を含まないものである方がよい。

0035

すなわち、金属層2は、例えば、電子モジュールにおける放熱性の観点で、めっき法で絶縁基板1の第1主面1aに直接に形成された銅または銀等の金属材料(活性金属材料を含まないもの)からなるものである。この場合、第1主面1aに上記のような凸部1cが設けられているため、めっき法によって、セラミック材料の表面(絶縁基板1の第1主面1a)に直接に、機械的な接続強度の高い金属層2を被着させることができる。

0036

また、金属層2を形成している金属材料は、上記のような熱伝導率に加えて、放熱体3との機械的な接続の強度および経済性等も考慮すれば、銅が選択される。なお、金属層2が銅からなる場合には、次のような効果も得られる。すなわち、この場合には、放熱体3との機械的な接続の強度が、金属層2を形成している銅と、放熱体3(詳細は後述)を形成しているアルミニウム等の金属材料との合金化が容易であることによって、放熱体3との機械的な接続の強度をさらに向上させることが可能となる。つまり、銅−アルミニウムの合金化によって金属層2を放熱体3に対して、より強固に接続することが可能となる。

0037

また、絶縁基板1は、窒化ケイ素質セラミックスを主成分として約80質量%以上含有するものであれば、次のような点で有利である。すなわち、この場合には窒化ケイ素質セラミックスの物性として靭性が高いため、絶縁基板1としての靭性も高くすることができる。そのため、絶縁基板1の欠け等の機械的な破壊の可能性がより効果的に低減される。また、窒化ケイ素質セラミックスの結晶が柱状(棒状結晶)であり、これが絶縁基板1の第1主面1aに露出している。そのため、棒状結晶が金属層2内に入り込むことによるアンカー効果を得ることもでき、金属層2の絶縁基板1に対する被着の強度の点でも有利である。

0038

放熱体3は、例えば前述したようにアルミニウム等の熱伝導率が比較的大きい金属材料によって形成されている。放熱体3は、中継基板10(実際には絶縁基板1の第1主面1aに被着された金属層2)に押し当てられて接合される平坦な露出面を有している。すなわち、放熱体3は、例えば、中継基板10に押し当てられて接合される主面を有するブロック状の部分を含んでいる。

0039

また、放熱体3は、上記の主面と反対側等の部分に、外部に対する放熱性を向上させるための放熱フィン等の構造(図示せず)を有していてもよい。また、上記のブロック状の部分等に水冷用流路を有するものであってもよい。

0040

電子部品4が搭載される金属板5は、例えば放熱部材と同様の金属材料からなる平板状の部材である。金属板5の一方の主面上に電子部品4が搭載され、他方の主面が中継基板10に接合される。この場合、金属板5は、中継基板10の絶縁基板1のうち第1主面1aと反対側の第2主面1bに配置され、第2主面1bに接合される。

0041

金属板5は、電子部品4を搭載して固定するための部材として機能する。また、金属板5は、電子部品4の作動に伴って発生する熱を外部に放散するための伝熱路の一部(いわゆるヒートスプレッダ等)として機能することもできる。

0042

この金属板5上に電子部品4が搭載される。具体的には、電子部品4は、例えば低融点ろう材等の接続材(図示せず)によって、金属板5の上記他方の主面に接合される。電子
部品4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)またはMOS−FET(Metal Oxide Semiconductor - Field Effect Transistor)等の半導体
素子が挙げられる。低融点ろう材は、例えば、スズ−銀またはスズ−鉛等の半田である。

0043

前述したように、上記構成の中継基板10と、その中継基板10の第1主面1aと反対側の第2主面1bに配置された金属板5と、金属板5を介して中継基板10の第2主面1b上に配置された電子部品4と、中継基板10の第1主面1aに金属層2を介して接合された放熱体3とによって、実施形態の電子装置20が基本的に形成されている。

0044

このような電子装置20によれば、上記構成の中継基板10を含んでいることから、外部への放熱性の高い電子装置20を提供することができる。

0045

実施形態の電子装置20においては、例えば前述したように、金属層2と放熱体3とが互いに界面部分において合金化していてもよい。すなわち、銅からなる金属層2と、アルミニウムからなる放熱体3との界面部分に銅とアルミニウムとの合金層が形成されていてもよい。なお、この場合に、脆い金属間化合物熱伝導阻害する可能性を低減するためには、金属層2の厚みを0.2〜1μmとして、金属間化合物層が厚くならないようにすれば
よい。また、金属層2と放熱体3とを不活性雰囲気中で最初に密着させ加熱することで金属層2と放熱体3の合金層をあらかじめ形成させ、中継基板10と一体化した放熱板として電子装置20に使用するようにしてもよい。この場合には、金属層2と放熱体3との接続部分の経時変化を抑えることができるようになることで、電子装置20の放熱特性がさらに安定化する。

0046

実施形態の電子装置20は、例えば図1に示す例のように、さらにリード6、ボンディングワイヤ7およびモールド樹脂8等を有していてもよい。

0047

リード6は、金属板5よりも外側に水平方向に、電子部品4から外側に向かうように配置されている帯状の金属材料である。このリード6は、電子部品4を外部電気回路に電気的に接続するための導電路を形成する端子として機能する。リード6は、その端部が金属板5に直接に接続されているものでもよい。言い換えれば、リード6は、金属板5と一体化されたものを含んでいてもよい。

0048

実施形態の電子装置20において、リード6のうち電子部品4に近い方の一端部に電子部品4がボンディングワイヤ7によって電気的に接続されている。リード6の一端部と反対側の他端部が外部電気回路にはんだ等の導電性接続材を介して電気的に接続されれば、電子部品4と外部電気回路とが互いに電気的に接続される。

0049

モールド樹脂8は、金属板5および電子部品4を覆うようにして絶縁基板1の第2主面1b上に設けられている。モールド樹脂8は、例えば電子部品4を外気から保護するための部材であり、エポキシ樹脂等の樹脂材料によって形成されている。

0050

なお、実施形態の電子装置20において、絶縁基板1の第2主面1bにも、第1主面1aと同様の金属層(図示せず)が被着されていてもよい。また、この場合には、第2主面1bにも第1主面1aと同様の凸部1cが設けられていれば、その金属層の第2主面1bに対する被着の強度が効果的に向上し得る。

0051

また、実施形態の中継基板10および電子装置20について、凸部1cが、絶縁基板1を形成しているセラミック材料と同じセラミック材料からなるとともに、そのセラミック材料の結晶が、凸部1cにおいて絶縁基板1よりも小さいものであってもよい。

0052

この場合には、凸部1cとなる粒子のセラミック材料の結晶のサイズが比較的小さいため、焼成時に少量のガラス等の液相成分が絶縁基板1上にあれば、その液相成分が絶縁基板1本体(上面)に接する凸部1cとなる粒子の間に入り込みやすい。これによって、その粒子が絶縁基板1表面に焼結して付着することがより容易になる。そのため、凸部1cの絶縁基板1に対する接合がより強くなる。なお、セラミック材料の結晶が凸部1cの方が絶縁基板1より小さくなるようにするには、例えば、凸部1cのセラミック主原料純度を絶縁基板1より高めておけばよい。これにより、凸部1cの粒子が焼結しにくくなり、凸部1cにおいて絶縁基板1よりも結晶成長速度が遅くなり、凸部1cにおけるセラミック材料の結晶が比較的小さくなる。なお、セラミック材料の結晶の大きさは、電子顕微鏡を用いた観察時の複数の結晶の大きさの算術平均である。

0053

一例を挙げれば、絶縁基板1および凸部1cがともに窒化ケイ素質セラミックスからなる場合には、窒化ケイ素の柱状の結晶(粒子)の結晶サイズが凸部1cにおいて比較的小さい。これによって、絶縁基板1の結晶の粒界成分が凸部1cの窒化ケイ素粒子界面に入り込み付着し、凸部1cが絶縁基板1により強固に接合される。そのため、凸部1cによるアンカー効果がより効果的になり、金属層2の基板への密着性がより高くなる。

0054

また、実施形態の中継基板10および電子装置20について、凸部1cの表面粗さが、絶縁基板1の第1主面1aにおける表面粗さよりも小さいものであってもよい。

0055

この場合には、突起部の表面粗さが小さいことで、次のような効果を得ることができる。すなわち、凸部1cを含む絶縁基板1の第1主面1aにめっき法で金属層2を被着させるときに、表面粗さが比較的小さく、より滑らかな凸部1cの表面への金属層2(めっき被膜)のつき回り性が向上する。そのため、比較的小さい被めっき面である凸部1cの表面にもより容易に金属層2を被着させることができる。

0056

したがって、この場合には、凸部1cを含めた絶縁基板1の第1主面1aに対する、金属層2としてのめっき被膜の均一性等がさらに向上した中継基板10および電子装置20を提供することができる。なお、絶縁基板1の第1主面1aおよび凸部1cの表面粗さは、算術平均粗さであり、原子間力顕微鏡法等の方法で測定することができる。

0057

また、実施形態の中継基板10および電子装置20について、凸部1cの表面粗さが、凸部1cの上面部分よりも側面部分において大きいものであってもよい。なお、図2の例では凸部1cが下方向に突出した状態で示しているため、図2の凸部1cの下側の先端面が、上記の凸部1cの上面に相当する。

0058

この場合には、金属層2と凸部1cの側面のアンカー効果が高まるために基板と金属層2の密着性がより向上する。つまり、金属層2が凸部1cおよび絶縁基板1の第1主面1aから剥がれようとする方向(上下方向)に対して交差する方向において凸部1cと金属層2とのアンカー効果がより高い。したがって、金属層2に対する凸部1cのアンカー効果がより高く、金属層2の絶縁基板1に対する被着の強度の向上に対してより有利である。

0059

また、凸部1cの上面部分では表面粗さが比較的小さいため、凸部1cに対する金属層2としてのめっき被膜のつき回り性も良好に確保することができる。

0060

なお、凸部1cの表面粗さが、絶縁基板1の第1主面1aにおける表面粗さよりも小さいものであり、かつ凸部1cの表面粗さが、凸部1cの上面部分よりも側面部分において大きいものであるときには、表面粗さの大きさが、第1主面1a>凸部1cの側面>凸部
1cの上面、の関係を満たすように設定されていればよい。

0061

また、実施形態の中継基板10および電子装置20について、凸部1cの高さが金属層2の厚みよりも大きく、凸部1cが設けられた部分において金属層2が凸状になっているものであってもよい。凸部1cの高さは、凸部1cを含む中継基板10の断面を金属顕微鏡または電子顕微鏡等による観察時に、スケールによって測定することができる。

0062

この場合には、金属層2が凸状の部分を含んでいるため、その凸状の部分によって、金属層2の放熱板に対するアンカー効果、および放熱性の向上の効果を得ることもできる。すなわち、金属層2の中継基板10と反対側の表面に放熱体3(または必要に応じて金属板5)が圧着等で接続されるときに、金属層2の凸状になっている部分が放熱体3に食い込むことで互いに密着性が向上し、また機械的な接合の強度がさらに向上する。これによって、金属層2が放熱体3のアルミニウム等の材料により効果的に密着して、熱伝導率が高まる。

0063

なお、上記の各例において、凸部1cの高さは、例えば約16〜90μm程度であり、金属層2の厚みは、例えば約0.1〜20μm程度である。この凸部1cの高さは、より有効なア
ンカー効果とともに形成の容易さ(つまり中継基板10および電子装置20としての生産性等)等も考慮したときには、約38〜70μm程度に設定されていればよい。

0064

また、凸部1cの高さが金属層2の厚みよりも大きく、凸部1cが設けられた部分において金属層2が凸状になっているときには、例えば、凸部1cの高さが約38〜70μm程度に設定され、金属層2の厚みが例えば約0.2〜1μm程度に設定されていればよい。

0065

また、平面視における凸部1cの大きさ(直径)は、例えば約10〜100μm程度である
。凸部1cは、絶縁基板1の第1主面1aのうち少なくとも金属層2が被着される部分において偏りなく配置されていれば、金属層2の絶縁基板1に対する被着の強度を向上させる効果を偏りなく得ることができる。この場合、第1主面1aにおける凸部1cの配置の密度は、例えば単位面積として1mm2あたりに、上記の大きさの凸部1cが約1〜15個配置されている程度であればよい。凸部1cが1mm2あたりに6〜10個配置されていれば被着強度の偏りが更に小さくなる。この凸部1cの平面視における大きさおよび配置の密度は、例えば走査型等の電子顕微鏡を用いた観察によって知ることができる。

0066

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、凸部1cの縦断面視における形状は、図2の例では先端(下端)が丸められた三角形状(V字状またはU字状等)であるが、これに限らず、円弧状、楕円弧状または四角形状等でもよく、これらを組み合わせた形状でもよく、不定形状でもよい。凸部1cの形状は、例えば、凸部1cとなる微粒子の形状によって調整することができる。

0067

また、凸部1cは、上面部分(図2の例では下側の先端部分)が側面よりも外側に張り出しているような形状(いわゆるネイルヘッド状の部分を有する形状)であってもよい。この場合には、凸部1cの金属層2に対するアンカー効果の向上、および金属層2と絶縁基板1との密着性の向上等による伝熱性の向上等においてより有効である。このような形状の凸部1cは、例えば、前述した、焼成後の絶縁基板1の表面に施すジェットスクラブ等の処理条件ブラスト圧および角度等)を適宜調整して、凸部1cとなる微粒子の側面部分が上面部分よりも大きく研削されるようにすればよい。

0068

1・・・・絶縁基板
1a・・・・第1主面1a
1b・・・・第2主面
1c・・・・凸部
2・・・・金属層
3・・・・放熱体
4・・・・電子部品
5・・・・金属板
6・・・・リード
7・・・・ボンディングワイヤ
8・・・・モールド樹脂
10・・・・中継基板
20・・・・電子装置

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