本發(fā)明涉及電路基板及使用了該電路基板的電子裝置。

背景技術(shù)：

一直以來，作為被用于搭載了例如功率模塊或開關(guān)切換模塊等的igbt(insulatedgatebipolartransistor，絕緣柵雙極晶體管)等電子部件的電子裝置的電路基板能采用以下的構(gòu)造。即，能采用在絕緣基板的一個主面接合形成為電路圖案狀的銅制的金屬電路板而另一主面接合了用于使從被搭載于金屬電路板的電子部件產(chǎn)生的熱散熱的銅制的散熱板的電路基板(例如，參照專利文獻1)。

一般而言，在上述那樣的電路基板中，散熱板的厚度被設(shè)定成與金屬電路板的厚度大體相同、或比金屬電路板薄一些。這是因為：使絕緣基板的一個主面?zhèn)扰c另一主面?zhèn)犬a(chǎn)生的應(yīng)力為同等程度來抑制翹曲的緣故。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：jp特開平8-139420號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

-發(fā)明所要解決的技術(shù)問題-

在上述那樣的電路基板中，為了更有效地使從被搭載于金屬電路板的電子部件產(chǎn)生的熱散熱，要求將金屬電路板及散熱板的厚度增厚。例如，要求將散熱板與電路基板的合計厚度進一步增厚。然而，若將金屬電路板及散熱板的厚度增厚，則變得易于在絕緣基板的表面部施加更大的拉伸應(yīng)力。因而，在將金屬電路板及散熱板與絕緣基板接合時的加熱后的冷卻過程中、或者因使用了電路基板的電子裝置的動作所引起的發(fā)熱導(dǎo)致的溫度變化，存在絕緣基板會發(fā)生斷裂的問題。

-用于解決技術(shù)問題的手段-

本發(fā)明的一種形態(tài)的電路基板，具有：絕緣基板；被接合在所述絕緣基板的一個主面的金屬電路板；以及被接合在所述絕緣基板的與所述一個主面相反側(cè)的主面的金屬制的散熱板，所述散熱板的厚度為所述金屬電路板的厚度的3.75倍以上，所述散熱板所含有的金屬粒子的粒徑小于所述金屬電路板所含有的金屬粒子的粒徑，距所述絕緣基板的所述相反側(cè)的主面的距離越大，則所述散熱板所含有的金屬粒子的粒徑越小。

本發(fā)明的一種形態(tài)的電子裝置包含：上述的電路基板；和被搭載在該電路基板的所述金屬電路板的電子部件。

-發(fā)明效果-

根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)的電路基板，將被接合到絕緣基板的一個主面的金屬電路板的厚度削薄。由此，針對被接合到絕緣基板的另一主面的金屬制的散熱板的相對于溫度的伸縮引起的電路基板的變形，金屬電路板以較小的載荷追蹤塑性變形。因而，能夠抑制施加于絕緣基板的應(yīng)力。再有，通過將散熱板的厚度增厚，從而散熱板的剛性升高。

還有，散熱板所含有的金屬粒子的粒徑小于金屬電路板所含有的金屬粒子的粒徑。因而，屈服應(yīng)力比金屬電路板大，能夠抑制作為散熱板的變形并提高剛性。再者，金屬電路板所含有的金屬粒子的粒徑大于散熱板所含有的金屬粒子的粒徑。因而，金屬電路板的屈服應(yīng)力小，以較小的載荷追蹤電路基板的變形，因此能夠進一步抑制施加于絕緣基板的應(yīng)力。再有，在距絕緣基板的上述相反側(cè)的主面的距離大的區(qū)域內(nèi)，金屬粒子的粒徑相對較小。由此，屈服應(yīng)力進一步增大，能夠提高剛性。另外，在距相反側(cè)的主面的距離小的區(qū)域內(nèi)金屬粒子的粒徑相對較大。因而，屈服應(yīng)力相對較小，因絕緣基板與散熱板的熱膨脹失配而產(chǎn)生的應(yīng)力得以緩和。因此，能夠抑制電路基板的變形。

根據(jù)本發(fā)明的一種形態(tài)的電子裝置，因為具有上述電路基板，所以能夠有效地將從電子部件產(chǎn)生的熱散熱，并且能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的裝置。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的電子裝置的俯視圖。

圖2是圖1所示的x-x線中的電子裝置的剖視圖。

圖3是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的電路基板的剖視圖。

圖4是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的電子裝置的剖視圖。

圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的電路基板及電子裝置的俯視圖。

圖6(a)是表示圖5所示的電路基板及電子裝置的第1變形例的俯視圖，(b)是(a)的a-a線處的剖視圖。

圖7(a)是表示圖5所示的電路基板及電子裝置的第2變形例的俯視圖，(b)是(a)的b-b線處的剖視圖。

圖8是表示熱模擬所采用的模型的外觀的立體圖。

圖9是圖3所示的模型的剖視圖。

具體實施方式

參照圖1及圖2來說明本發(fā)明的一實施方式中的電路基板1。電路基板1具備絕緣基板2、金屬電路板3和散熱板4。再有，在圖1及圖2所示的例子中，電子裝置10具備電路基板1和電子部件5。另外，關(guān)于散熱板4，由于如后述那樣是厚的，故將下部省略而加以表示。

絕緣基板2由電絕緣材料組成，例如由氧化鋁質(zhì)陶瓷、莫來石質(zhì)陶瓷、碳化硅質(zhì)陶瓷、氮化鋁質(zhì)陶瓷或氮化硅質(zhì)陶瓷等的陶瓷組成。這些陶瓷材料之中，在影響到散熱性的熱傳導(dǎo)性的方面，優(yōu)選碳化硅質(zhì)陶瓷、氮化鋁質(zhì)陶瓷或氮化硅質(zhì)陶瓷。再有，這些陶瓷材料之中，在強度的方面優(yōu)選氮化硅質(zhì)陶瓷或碳化硅質(zhì)陶瓷。

在絕緣基板2由如氮化硅質(zhì)陶瓷這種強度比較高的陶瓷材料組成的情況下，即便使用了厚度更大的金屬電路板3，也能降低絕緣基板2產(chǎn)生裂縫的可能性。因此，該情況下能夠?qū)崿F(xiàn)在謀求小型化的同時能夠流通更大的電流的電路基板。

對于絕緣基板2的厚度而言，薄的絕緣基板在熱傳導(dǎo)性的方面為佳。絕緣基板2的厚度例如約為0.1mm～1mm，只要根據(jù)電路基板1的大小或采用的材料的導(dǎo)熱率或強度進行選擇即可。絕緣基板2的大小在俯視下例如縱為30～50mm程度、橫為40～60mm程度。

絕緣基板2例如在由氮化硅質(zhì)陶瓷組成的情況下，能夠如下地進行制作。首先，對在氮化硅、氧化鋁、氧化鎂及氧化釔等的原料粉末中添加混合了合適的有機粘合劑、增塑劑及溶劑而得的泥漿物采用以往公知的刮刀涂布法或壓延輥法，由此形成陶瓷生片(陶瓷greensheet)。接著，對該陶瓷生片實施合適的沖壓加工等而形成為給定形狀，并且根據(jù)需要層疊多枚，由此形成為成型體。然后，在氮氣體環(huán)境等非氧化性氣體環(huán)境下以1600～2000℃的溫度對該成型體進行燒成。通過以上的工序，能制作絕緣基板2。

金屬電路板3被接合于絕緣基板2的一個主面即上表面。散熱板4被接合于絕緣基板2的相反側(cè)的主面即下表面。以下，有時將一個主面簡稱為上表面，有時將相反側(cè)的主面簡稱為下表面。

金屬電路板3及散熱板4，例如通過模具沖壓加工等給定的金屬加工將銅的基板(未圖示)成型后通過釬焊等被粘貼到絕緣基板2。

金屬電路板3及散熱板4通過釬焊而形成于絕緣基板2。被用于釬焊的釬料(圖1及圖2中未圖示)，例如作為主成分而銅及銀，且還含有鈦等。關(guān)于該釬料的詳細(xì)將后述。

電路基板1中，散熱板4的厚度為金屬電路板3的厚度的3.75倍以上。金屬電路板3的厚度比較薄，因此對于被接合在絕緣基板2的下表面的散熱板4的相對于溫度的伸縮導(dǎo)致的電路基板1的變形而言，金屬電路板3以較小的載荷追蹤塑性變形。因此，能夠抑制施加于絕緣基板2的應(yīng)力。再有，散熱板4的厚度比較厚，因此散熱板的剛性升高。

再有，金屬電路板3及散熱板4含有銅粒子等的金屬粒子。關(guān)于該金屬粒子的粒徑，散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑要比金屬電路板3所含有的金屬粒子的粒徑小。換言之，金屬電路板3所含有的金屬粒子的粒徑大于散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑。

因為散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑比金屬電路板3所含有的金屬粒子的粒徑小，所以散熱板4的屈服應(yīng)力大于金屬電路板3的屈服應(yīng)力。因而，能夠提高作為散熱板4的剛性并抑制變形。再有，由于金屬電路板3所含有的金屬粒子的粒徑大于散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑，故金屬電路板3的屈服應(yīng)力小。因而，以小的載荷追蹤電路基板1的變形。因此，能夠進一步抑制施加于絕緣基板的應(yīng)力。

由于散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑更小，故散熱板4的屈服應(yīng)力大于金屬電路板3的屈服應(yīng)力。因而，能夠抑制作為散熱板4的變形并提高其剛性。再有，由于金屬電路板3所含有的金屬粒子的粒徑大于散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑，故金屬電路板3的屈服應(yīng)力小。因而，金屬電路板3以小的載荷追蹤電路基板1的變形，由此能夠進一步抑制施加于絕緣基板2的應(yīng)力。

還有，距絕緣基板2的下表面(相反側(cè)的主面)的距離越大，則散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑越小。換言之，距絕緣基板2的下表面(相反側(cè)的主面)的距離越小，則散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑越大。

關(guān)于上述的各粒徑，具體的一例例如如下所述。即，金屬電路板3所含有的金屬粒子的粒徑例如約為110～130μm程度。

再者，散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑例如約為40～100μm程度，比金屬電路板3所含有的金屬粒子的粒徑還小。該情況下，散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑在絕緣基板2的下表面?zhèn)鹊谋砻?上表面)附近約為90～100μm程度，在相反側(cè)的表面(下表面)附近約為40～50μm程度。

這些金屬粒子的粒徑能夠通過例如利用基于金屬顯微鏡的剖面觀察測定金屬粒子的粒徑來檢測。該情況下的粒徑，一般是通過被稱為切片法的方法而計算出的。在切片法中，在樣本剖面上描畫直線，對該直線橫切的金屬粒子的數(shù)量進行計數(shù)。而且，將直線的長度除以所計數(shù)的金屬粒子數(shù)而得的長度設(shè)為粒徑。即，該情況下的粒徑是表示直線橫切的金屬粒子的平均性大小的量。

在距絕緣基板2的下表面的距離大的區(qū)域內(nèi)，散熱板4所含有的金屬粒子的粒徑相對較小，因此屈服應(yīng)力變得更大，能夠提高散熱板4的剛性。再有，在距下表面的距離小的區(qū)域內(nèi)，金屬粒子的粒徑相對較大，因此屈服應(yīng)力相對較小。由此，緩和因絕緣基板2與散熱板4的熱膨脹失配而產(chǎn)生的應(yīng)力。因而，能夠抑制電路基板1的變形。

因此，因為電路基板1的變形得以抑制，所以能夠抑制向絕緣基板2的變形引起的應(yīng)力，能夠提供確保所期望的散熱性、同時對可靠性來說也是有利的電路基板1。

另外，為了使散熱板4所含有的銅粒子等金屬粒子的粒徑比金屬電路板3所含有的銅粒子等金屬粒子的粒徑小，例如只要如下地操作即可。即，只要預(yù)先在真空中或者氮氣中對金屬電路板3進行退火，以使金屬粒子重新結(jié)晶生長，增大金屬電路板3的金屬粒子粒徑即可。

在將金屬電路板3與散熱板4接合于絕緣基板2之際，在各自的接合面附近，在金屬電路板3與散熱板4會形成與釬料的合金(例如銅-銀)，但合金部分與金屬(金屬電路板3及散熱板4各自的主體部分)相比其熔點有所下降。因而，進行接合之際合金部分自低的溫度起開始進行粒生長，合金部分、也就是說接合面附近的金屬粒子的粒徑變大。

此外，在未對金屬電路板3實施退火等的事先加工而與散熱板4同時地進行接合的情況下，與絕緣基板2的接合面附近的金屬粒徑在金屬電路板3與散熱板4中是同等的。但是，由于散熱板4比金屬電路板3厚，故散熱板4較多地存在金屬粒子的粒徑小的區(qū)域，對于金屬粒子的平均粒徑而言，與金屬電路板3相比散熱板4的平均粒徑會變小。因此，如上述，散熱板4的剛性升高，能夠抑制絕緣基板2的變形導(dǎo)致的應(yīng)力。

再有，為了使得距絕緣基板2的主面(另一主面)的距離越大(實施方式的例子中越靠近下側(cè))則散熱板4所含有的銅粒子等的金屬粒子的粒徑越小，例如只要如下地操作即可。即，在將散熱板4接合于絕緣基板2之際，只要使用成分相對于形成散熱板4的金屬(金屬粒子)的擴散性高的釬料，并使釬料與金屬的合金部分在厚度方向較寬地(較厚地)形成即可。由于距絕緣基板2的主面(另一主面)的距離越大則釬料成分的擴散量就越減少，故金屬的粒生長鈍化，能夠使金屬粒徑相對于厚度方向逐漸地減小。進而，由于上述的合金部分在厚度方向較寬地形成，故能夠在整個寬范圍內(nèi)使金屬粒子的粒徑變化。

如圖1、圖2所示，經(jīng)由接合材料6在一個金屬電路板3的上表面安裝電子部件5。該電子部件5通過未圖示的導(dǎo)電性連接材料(接合引線)而被連接于另一金屬電路板3。這樣，在圖1、圖2所示的例子中，金屬電路板3形成為電路圖案狀，作為電路導(dǎo)體起作用。再有，散熱板4具有使從被搭載在金屬電路板3的電子部件5產(chǎn)生的熱散熱的功能。

再有，金屬電路板3未限于電路導(dǎo)體，也能夠用作為搭載于電路基板1的電子部件5的安裝用的金屬構(gòu)件、接地導(dǎo)體用的金屬構(gòu)件或散熱板等。還有，這樣金屬電路板3例如作為用于通電數(shù)百a程度的較大的電流的導(dǎo)電路徑、或散熱材料，能接合于由陶瓷等組成的絕緣基板2來使用。

電子部件5例如是晶體管、cpu(centralprocessingunit)用的lsi(largescaleintegratedcircuit，大規(guī)模集成電路)、igbt(insulatedgatebipolartransistor)、或mos-fet(metaloxidesemiconductor-fieldeffecttransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)等的半導(dǎo)體元件。

接合材料6例如由金屬或?qū)щ娦詷渲冉M成。接合材料6例如是焊料、金-錫(au-sn)合金、或錫-銀-銅(sn-ag-cu)合金等。

另外，也可以通過鍍覆法在金屬電路板3的表面形成鍍膜。根據(jù)該構(gòu)成，由于與接合材料6的浸潤性良好，故能夠?qū)㈦娮硬考?牢固地接合于金屬電路板3的表面。鍍膜只要使用導(dǎo)電性及耐蝕性高的金屬即可，例如列舉鎳、鈷、銅、或者金、或以這些金屬材料為主成分的合金材料。鍍膜的厚度例如只要為1.5～10μm即可。

再有，作為鍍膜的材料而采用了鎳的情況下，例如優(yōu)選為鎳內(nèi)部含有8～15質(zhì)量％程度的磷的鎳-磷的無定形合金的鍍膜。該情況下，能夠抑制鎳鍍膜的表面氧化并長期地維持電子部件5的與接合材料6等的浸潤性。再者，若磷相對于鎳的含量為8～15質(zhì)量％程度，則易于形成鎳-磷的無定形合金。由此，能夠提高接合材料6等相對于鍍膜的粘接強度。

(第2實施方式)

圖3是表示本發(fā)明的第2實施方式中的電路基板1的剖視圖。第2實施方式中，電路基板1具備絕緣基板2、金屬電路板3、散熱板4、第1釬料11及第2釬料12。再有，圖4是表示本發(fā)明的第2實施方式中的電子裝置10的剖視圖。圖4所示的例子中，電子裝置10具備電路基板1及電子部件5。

第2實施方式的電路基板1中，金屬電路板3通過第1釬料11而被接合于絕緣基板2的上表面。散熱板4通過第2釬料12而被接合于絕緣基板2的下表面。再有，至少第1釬料11的外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第2釬料12的熱膨脹系數(shù)。根據(jù)該構(gòu)成，能提高第1實施方式的電路基板1及電子裝置10中的效果(絕緣基板2的斷裂的抑制等)。第2實施方式中，關(guān)于第1釬料11及第2釬料12以外的方面，與第1實施方式同樣。關(guān)于這些與第1實施方式同樣的方面，省略說明。

將金屬電路板3與絕緣基板2接合的第1釬料11，至少其外周部中的熱膨脹系數(shù)大于將散熱板4與絕緣基板2接合的第2釬料12的熱膨脹系數(shù)。因而，產(chǎn)生使電路基板1的外周部翹曲的力。該力和因散熱板4與熱膨脹系數(shù)比散熱板4更小的絕緣基板2的熱膨脹系數(shù)的差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力呈相反方向。因而，這些力相互地抵消，有效地降低電路基板1整體產(chǎn)生翹曲的可能性。

因此，能夠更有效地抑制電路基板1整體的翹曲所引起的絕緣基板2的裂縫等機械性的破壞。即，能夠提供絕緣基板2的裂縫等得以抑制的、能夠制作長期可靠性高的電子裝置10的電路基板1。

此外，第1釬料11的外周部，是至少位于比金屬電路板3的外周更靠外側(cè)的位置的部分(從上觀察時能看到而未被金屬電路板3遮擋的部分)。其中，該外周部即便包含比金屬電路板3的外周稍微位于內(nèi)側(cè)的部分也是可以的。

如果具體地列舉一例，則如下。在實施方式的電路基板1搭載電子部件5，在產(chǎn)生了電子部件5的工作引起的熱時(升溫時)，第1釬料11的外周部中產(chǎn)生使電路基板1的外周部向下方向翹曲的力。與此相對，因散熱板4與絕緣基板2的熱膨脹系數(shù)的差而產(chǎn)生使電路基板1的外周部向上方向翹曲的熱應(yīng)力。即，在電路基板1(絕緣基板2)的上表面?zhèn)扰c下表面?zhèn)犬a(chǎn)生相反方向的力。因而，這些力相互地抵消，有效地降低電路基板1整體產(chǎn)生翹曲的可能性。

再有，在自電子部件5的工作起伴隨于停止的散熱時(降溫時)，在電路基板1(絕緣基板2)的上表面?zhèn)扰c下表面?zhèn)纫矔聪虻禺a(chǎn)生力，從而相互地抵消。

還有，未限于電子部件5的工作及停止，在散熱板4與絕緣基板2的接合時(釬焊時)等的加熱及散熱這類的熱變化產(chǎn)生時，也同樣地能夠抵消力。因此，有效地抑制電路基板1整體的翹曲所引起的絕緣基板2的裂縫等機械性的破壞。

上述實施方式的電路基板1及電子裝置10中，第1釬料11及第2釬料12例如具有以下的成分。即，作為主成分含有銅及銀的至少一方，，還含有作為用于接合的活性金屬的鉬、鈦及鋯、鉿及鈮之中的至少1種金屬材料，以作為添加材料。對于這些金屬材料而言，如果考慮到作為活性金屬的有效性、釬焊的操作性及經(jīng)濟性(成本)等，那么鉬、鈦及鋯特別適用于作為上述用途的活性金屬。

再有，第1釬料11至少在外周部中鉬、鈦及鋯等添加材料的含有率小于第2釬料12。換言之，對于第1釬料11的至少外周部而言，與第2釬料12相比，其主成分(銅及銀的至少一方)的含有率更大。由此，第1釬料11的至少其外周部中的熱膨脹系數(shù)要比第2釬料12更大。此外，各金屬的熱膨脹系數(shù)，作為20℃(約293k)下的線膨脹系數(shù)，銅為16.5×10^-61/k、銀為18.9×10^-61/k、鉬為3.7×10^-61/k、鈦為8.6×10^-61/k、鋯為5.4×10^-61/k(理科年表、平成23年、第84版)。

第11釬料5的外周部中的組成，例如如下所述。即，銅為15～80質(zhì)量％、銀為15～65質(zhì)量％、鈦為1～20質(zhì)量％、鉬為0～5質(zhì)量％程度。第2釬料12的組成例如如下所述。即，銅為15～75質(zhì)量％、銀為15～65質(zhì)量％、鈦為1～20質(zhì)量％、鉬為0～5質(zhì)量％程度。

作為更具體的一例，列舉如下。即，關(guān)于第1釬料11的外周部中的組成，可列舉銅為80質(zhì)量％、銀為19.3質(zhì)量％、鈦為0.5質(zhì)量％、鉬為0.2％質(zhì)量。再有，在第1釬料11的外周部的組成為該值時，關(guān)于第2釬料12的組成，可列舉銅為70質(zhì)量％、銀為25.5質(zhì)量％、鈦為4質(zhì)量％、鉬為0.5質(zhì)量％。

另外，第1釬料11的外周部以外的部分中的組成，例如既可以與外周部相同，也可以與第2釬料12相同。

第1釬料11之中比外周部更靠內(nèi)側(cè)的中央部(例如位于金屬電路板3的下側(cè)的部分)中的組成，既可以與外周部相同，也可以與第2釬料12相同。

關(guān)于第1釬料11，為了使其外周部中的鉬、鈦及鋯等添加材料的含有率小于第2釬料12，例如使這些添加材料溶解于氯化第2鐵(氯化鐵(iii)、fecl3)的水溶液中，只要降低外周部中的含有率即可。

再有，也可以將添加材料的含有率比第2釬料12小的材料用作為第1釬料11。該情況下，在第1釬料11的整體中，與第2釬料12相比，熱膨脹系數(shù)變大。

圖3及圖4所示的電路基板1及電子裝置10中，第1釬料11的外周部的一部分位于比金屬電路板3的外周更靠外側(cè)的位置。也就是說，第1釬料11例如如圖5所示，其外周部的至少一部分也可以位于比金屬電路板3的外周更靠外側(cè)的位置。換言之，第1釬料11的一部分也可以滲出到比金屬電路板3與絕緣基板2之間更靠外側(cè)的位置。另外，圖5是表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的電路基板1及電子裝置10的俯視圖。圖5中，對與圖3及圖4同樣的部位賦予同樣的符號。

圖3～圖5所示的例子的電路基板1及電子裝置10中，從上觀察時(俯視透視中)第1釬料11的外周位置與第2釬料12的外周位置幾乎相同。再有，金屬電路板3的外周位置與散熱板4的外周位置幾乎相同。因而，在圖5中，散熱板4及第2釬料12的外周位置和金屬電路板3及第1釬料11的外周位置重疊，不能看到。

這樣，在第1釬料11的外周部的至少一部分位于比金屬電路板3的外周更靠外側(cè)的位置的情況下，到金屬電路板3的外側(cè)為止、也就是說更接近于電路基板1整體的外周的位置為止，存在熱膨脹系數(shù)比較大的第1釬料11。因而，電路基板1的更接近于外周的位置處，得到使電路基板1朝與散熱板4造成的翹曲相反的方向翹曲的力。由此，在電路基板1(絕緣基板2)的上表面?zhèn)?，能夠更有效地使將電路基?(絕緣基板2)的下表面?zhèn)鹊牧Φ窒牧Ξa(chǎn)生。因此，能更有效地抑制電路基板1整體的翹曲。

圖3及圖4所示的電路基板1及電子裝置10中，俯視透視下，第1釬料11的外周位于比散熱板4的外周更靠外側(cè)的位置。該情況下，也能夠獲得與第1釬料11的外周部的至少一部分位于比金屬電路板3的外周更靠外側(cè)的位置的情況同樣的效果。

圖6(a)是表示圖5所示的電路基板1及電子裝置10的第1變形例的俯視圖，圖6(b)是圖6(a)的a-a線處的剖視圖。圖6中，對與圖5同樣的部位賦予同樣的符號。再有，在圖6(b)中，將電子部件5分為電路基板1而進行表示。電子部件5沿箭頭的方向被搭載于電路基板1，由此制作電子裝置10。

圖6所示的例子中，俯視透視下，散熱板4的外周位置位于比第1釬料11的外周更靠外側(cè)的位置。這種情況下，在增大散熱板4的剛性、并降低電路基板1整體翹曲的可能性上是有效的。再有，這種情況下，在增大散熱板4的已露出的表面的面積(與外部空氣相接觸的表面積)、并使散熱性提高上也是有效的。

關(guān)于第2實施方式的電路基板1及電子裝置10，還能夠?qū)嵤└鞣N各樣的變形。例如如圖7所示的例子那樣，也可以是具有多個金屬電路板3的電路基板1。圖7(a)是表示圖5所示的電路基板1及電子裝置10的第2變形例的俯視圖，圖7(b)是圖7(a)的b-b線處的剖視圖。圖7中，對與圖5同樣的部位賦予同樣的符號。

多個金屬電路板3，例如包含電子部件5的安裝(接合搭載)用的金屬電路板、與電子部件5電連接的連接電路用的金屬電路板。電子部件5與連接電路用的金屬電路板3經(jīng)由接合引線等導(dǎo)電性連接材料13而被相互地電連接。連接導(dǎo)體用的金屬電路板3也可以進一步被分為多個。

該情況下的第1釬料11的外周部是將多個金屬電路板3分別接合于絕緣基板2的第1釬料11各自的外周部。其中，該情況下將多個金屬電路板3與絕緣基板2分別接合的第1釬料11的外周部之中，僅在至少接近于絕緣基板2的上表面的外周的部分(比以雙點劃線表示的假想線更靠外側(cè)的部分)中，如果熱膨脹系數(shù)大于第2釬料12，那么能夠有效地獲得前述的應(yīng)力抵消的效果。

再有，第1釬料11也可以在其整體中具有比第2釬料12高的熱膨脹系數(shù)。該情況下，也能夠有效地獲得前述的應(yīng)力抵消的效果。

(熱模擬的一例)

將作為電子部件5的芯片搭載于具有上述構(gòu)成的電路基板1的金屬電路板3上，并將其安裝于散熱器，使金屬電路板3及散熱板4的厚度變化為各種值而對使芯片以給定的芯片發(fā)熱量發(fā)熱時的芯片溫度tj進行熱模擬，由此調(diào)查了金屬電路板3及散熱板4的厚度對散熱性的影響。圖8是表示熱模擬所采用的模型的外觀的立體圖，圖9是圖8所示的模型的剖視圖。

另外，在圖8及圖9中雖然并未圖示，但與第2實施方式同樣地，金屬電路板3與絕緣基板2經(jīng)由第1釬料而接合，散熱板4與絕緣基板2經(jīng)由第2釬料而接合。該例子中，設(shè)第1釬料8的位于比金屬電路板3更靠外側(cè)的位置的部分中的熱膨脹系數(shù)為16.9×10^-61/k，比其更靠內(nèi)側(cè)的中央部(位于金屬電路板3的下側(cè)的部分)中的熱膨脹系數(shù)為16.7×10^-61/k。再有，設(shè)第2釬料9的熱膨脹系數(shù)為16.7×10^-61/k。

針對各構(gòu)件設(shè)定為下述的表1所表示的條件而進行了熱模擬。還有，作為上述給定的芯片發(fā)熱量，在將金屬電路板3及散熱板4的厚度t1、t2分別設(shè)為1.8mm(相當(dāng)于市場要求的尺寸)時，通過調(diào)整為芯片溫度tj變成175℃這樣的發(fā)熱量后并固定而進行的。

[表1]

另外，如表1所示，安裝芯片5的金屬電路板3由于進行集成化而無法比芯片5更大，故設(shè)定為比芯片5單側(cè)僅大2mm的尺寸。再有，在安裝芯片5的金屬電路板3的周邊，如圖1及圖2所示，雖然配設(shè)其他金屬電路板3，但其他金屬電路板3對芯片5的散熱性基本上沒有影響，故忽視。進而，由于金屬電路板3與絕緣基板2之間的釬料、及絕緣基板2與散熱板4之間的釬料薄，對散熱性的影響小，故忽視。

表2是對關(guān)于實施方式的電路基板1的可靠性試驗的結(jié)果進行了總結(jié)的表。關(guān)于散熱性，在將金屬電路板3及散熱板4的厚度t1、t2分別設(shè)為1.8mm時將芯片發(fā)熱量設(shè)定成tj為175℃的情況下，將得到芯片溫度tj為175℃以下的結(jié)果的樣本設(shè)為極優(yōu)(◎)，將得到tj為205℃以下且超過175℃的溫度的結(jié)果的樣本設(shè)為良(○)，將得到超過205℃的溫度的結(jié)果的樣本設(shè)為不良(×)。此外，上述良(○)的判定是金屬電路板3及散熱板4的厚度t1、t2均為0.8mm時的tj。

再有，關(guān)于可靠性，將得到絕緣基板2的破壞產(chǎn)生前的循環(huán)數(shù)為700循環(huán)以上的結(jié)果的樣本設(shè)為極優(yōu)(◎)，將500循環(huán)以上且少于700循環(huán)的樣本設(shè)為良(○)，將300循環(huán)以上且少于500循環(huán)的樣本設(shè)為可(△)，將與現(xiàn)有技術(shù)相同的程度的可靠性即少于300循環(huán)且產(chǎn)生不良的樣本設(shè)為不良(×)。此處的現(xiàn)有技術(shù)，是指現(xiàn)有技術(shù)之中散熱性良好的、金屬電路板3及散熱板4的厚度t1、t2分別為0.8mm的樣本。

關(guān)于可靠性，以表2的各條件來制作樣本，針對這些樣本進行基于溫度循環(huán)的可靠性試驗并進行了評價。各個樣本是在25mm×25mm×0.32mm的平板狀(薄的長方體狀)的由氮化硅質(zhì)燒結(jié)體組成的絕緣基板2的一個主面接合18mm×18mm×t1的銅制的金屬電路板3而在另一個主面接合18mm×18mm×t2的銅制的散熱板4的構(gòu)成。金屬電路板3及散熱板4與絕緣基板的各自的接合是通過使用了將鈦成分混合到銀、銅中的釬料的活性金屬接合而進行的。

此外，關(guān)于各樣本，金屬電路板3的金屬粒子的粒徑設(shè)定為110～130μm，散熱板4的金屬粒子的粒徑設(shè)定為：在絕緣基板1的下表面?zhèn)葹?0～100μm、在與其相反側(cè)為40～50μm。

可靠性試驗考慮作為芯片而搭載了近年能采用的igbt芯片時的可靠性，對應(yīng)于芯片的高溫動作化，將溫度條件設(shè)為低溫側(cè)-40℃、高溫側(cè)175℃。按溫度循環(huán)每100循環(huán)取出樣本，使用實體顯微鏡進行觀察，將并未識別出金屬電路板3及散熱板4自絕緣基板2的剝落、及絕緣基板2的斷裂的樣本設(shè)為合格(如上述◎、○或△)。

進而，在表2中，關(guān)于金屬電路板3及散熱板4的厚度t1、t2的各組合，一并表示在電路基板1的制造成本方面進行了評價的結(jié)果，并且一并表示考慮散熱性·可靠性·成本這3個項目后綜合判定出的結(jié)果。成本設(shè)為散熱板4的構(gòu)件成本。散熱板4的厚度t2為5mm以下設(shè)為極優(yōu)(◎)，金屬電路板3的厚度t1為1mm以上且用于形成電路的蝕刻極端地花費時間的樣本設(shè)為可(△)。作為綜合判定，采用了散熱性、可靠性及成本這3個項目之中評價最差的結(jié)果。

還有，關(guān)于表2，可靠性的判定為×的樣本，綜合判定也為×。其中，該綜合判定的結(jié)果也考慮了作為實用上的電路基板1的各種各樣的條件。因而，包含與可靠性的判定的結(jié)果(例如◎或○)相比綜合判定的結(jié)果低(例如○或△)的樣本。換言之，綜合判定為◎的樣本能夠視為可靠性有效地提高、并且對于實用性而言更適于的電路基板1。

[表2]

如果基于表2所示出的散熱性·可靠性的各項目，那么通過將散熱板4的厚度t2設(shè)定為金屬電路板3的厚度t1的3.75倍以上，從而能夠確保所期望的散熱性、同時提高可靠性。

再有，將被接合在絕緣基板2的上表面的金屬電路板3的厚度t1設(shè)為0.8mm以下、將被接合在絕緣基板2的下表面的金屬制的散熱板4的厚度t2設(shè)為3mm以上，且設(shè)定金屬電路板3及散熱板4的厚度t1、t2，以使得金屬電路板3的厚度t1與散熱板4的厚度t2之和為3.4mm以上，由此能夠降低成本、同時進一步提高散熱性。還有，金屬電路板3的厚度t1為0.8mm以下、散熱板4的厚度t2為3mm以上、t1與t2之和為3.4mm以上的樣本，對于可靠性而言均為◎或○，變?yōu)榱己玫慕Y(jié)果。也就是說，對于進一步提高可靠性而言也是有效的。

關(guān)于可靠性的提高，能夠說明如下。即，若將被接合到絕緣基板2的上表面的金屬電路板3的厚度削薄，則針對被接合到絕緣基板2的下表面的散熱板4的相對于溫度的伸縮，金屬電路板3以較小的載荷追蹤塑性變形，因此能夠抑制施加于絕緣基板2的應(yīng)力。再有，通過將散熱板4的厚度增厚，從而散熱板4的剛性升高，能夠抑制電路基板1的變形。

若在電路基板1產(chǎn)生變形，則金屬電路板3及散熱板4引起的應(yīng)力、和絕緣基板2的變形引起的應(yīng)力被疊加于絕緣基板2，因此其可靠性會下降，但如上述，若將散熱板4的厚度增厚，則散熱板4的剛性升高，電路基板1的變形得以抑制，因此能夠抑制向絕緣基板2的變形引起的應(yīng)力。因此，能夠提高電路基板1的可靠性。

再有，若金屬電路板3及散熱板4使用銅，則由于銅的高熱傳導(dǎo)性，對作為電路基板1的散熱性提高是有利的。

進而，作為絕緣基板2的材料，若使用氮化硅質(zhì)陶瓷，則由于氮化硅質(zhì)陶瓷的高強度、高靭性特性，對作為電路基板1的可靠性提高是有利的。

還有，在構(gòu)成電子裝置10的情況下，通過使用金屬電路板3及散熱板4的厚度t1、t2滿足上述條件的電路基板1，從而能夠有效地使從電子部件5產(chǎn)生的熱散熱，并且能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的裝置。

另外，關(guān)于金屬電路板3及散熱板4的厚度t1、t2，除了上述條件以外，還優(yōu)選將散熱板4的厚度t2設(shè)為5mm以下。由此，如表2所示，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高散熱性及高可靠性、并且在制造成本方面有利的電路基板1。

關(guān)于金屬電路板3及散熱板4的厚度t1、t2，除了上述條件以外，還優(yōu)選將金屬電路板3的厚度t1設(shè)為0.4mm以上。由此，如表2所示，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高散熱性及高可靠性、并且能大可靠地對應(yīng)電流的電路基板1。

-符號說明-

1電路基板

2絕緣基板

3金屬電路板

4散熱板

5電子部件

6接合材料

7接合材料

8散熱器

10電子裝置

11第1釬料

12第2釬料

13導(dǎo)電性連接材料