電路基板以及電子裝置的制作方法

文檔序號：11452752閱讀：157來源：國知局

本發(fā)明涉及電路基板以及使用了該電路基板的電子裝置。

背景技術：

以前，作為大電流用的電路基板，使用了以如下方式構(gòu)成的電路基板，即，依次層疊形成為電路圖案狀并通過大電流的金屬電路板、由陶瓷材料構(gòu)成的絕緣基板、作為使搭載在金屬電路板上的功率模塊等電子部件的熱在橫向上擴散的單元使用的金屬制的熱擴散板、由陶瓷材料構(gòu)成的絕緣基板、以及利用為散熱用的金屬制的散熱板，并使用釬料將它們相互接合(例如，參照專利文獻1)。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-86747號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在上述那樣的電路基板中，為了提高絕緣基板之間的導熱性，要求使熱擴散板的厚度更厚。然而，當僅將熱擴散板的厚度加厚時，在熱擴散板由于熱歷史而伸縮(膨脹、收縮)時會對絕緣基板施加應力，從而在絕緣基板產(chǎn)生破裂的可能性會增高。

例如，在熱擴散板收縮的情況下，在絕緣基板與熱擴散板的界面中，因為兩者接合，所以絕緣基板會由于由熱擴散板的收縮造成的變形而被拉伸。因為該拉伸，所以絕緣基板有可能會朝向熱擴散板的厚度方向上的中央部翹曲。要求抑制由這樣的絕緣基板的翹曲造成的絕緣基板的破裂。

用于解決課題的技術方案

基于本發(fā)明的一個方式的電路基板包括：金屬電路板；金屬制的熱擴散板，配置在所述金屬電路板的下方；金屬制的散熱板，配置在所述熱擴散板的下方；第一絕緣基板，配置在所述金屬電路板與所述熱擴散板之間，上表面與所述金屬電路板的下表面接合，下表面與所述熱擴散板的上表面接合；以及第二絕緣基板，配置在所述熱擴散板與所述散熱板之間，上表面與所述熱擴散板的下表面接合，下表面與所述散熱板的上表面接合。所述熱擴散板含有的金屬粒子的粒徑隨著從該熱擴散板的上表面以及下表面分別接近該熱擴散板的厚度方向上的中央部而減小。

基于本發(fā)明的一個方式的電子裝置，包括上述的電路基板和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)基于本發(fā)明的一個方式的電路基板，關于熱擴散板含有的金屬粒子的粒徑，在距該熱擴散板的上表面的距離小的區(qū)域以及距該熱擴散板的下表面的距離小的區(qū)域中，與這些區(qū)域之間的區(qū)域相比，金屬粒子的粒徑相對大。因此，熱擴散板在上述的區(qū)域中相對容易變形，通過該變形能夠減弱由于絕緣基板與熱擴散板的熱膨脹失配而產(chǎn)生的應力。

此外，在熱擴散板的厚度方向上的中央部的上側(cè)的部分中的距該熱擴散板的上表面的距離大的區(qū)域、以及熱擴散板的厚度方向上的中央部的下側(cè)的部分中的距該熱擴散板的下表面的距離大的區(qū)域中，與距絕緣基板的上表面以及下表面的距離小的區(qū)域相比，金屬粒子的粒徑相對小。在金屬粒子的粒徑相對小的區(qū)域中，熱擴散板的剛性相對高。由此，作為熱擴散板整體難以變形。

因此，能夠抑制在熱擴散板由于熱歷史而伸縮時產(chǎn)生的熱擴散板的翹曲。因為可抑制熱擴散板的翹曲，所以還可抑制絕緣基板以及電路基板整體的翹曲，能夠抑制變形造成的對絕緣基板的應力。其結(jié)果是，能夠提供一種在確保所希望的散熱性的同時對可靠性也有利的電路基板。

根據(jù)基于本發(fā)明的一個方式的電子裝置，因為具有上述的電路基板，所以能夠有效地對從電子部件產(chǎn)生的熱進行散熱，并且能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的裝置。

附圖說明

圖1是示出具備本發(fā)明的第一實施方式中的電路基板的電子裝置的頂視圖。

圖2是圖1所示的x-x線處的電子裝置的剖視圖。

圖3是示出具備本發(fā)明的第一實施方式中的電路基板的電子裝置的變形例的剖視圖。

圖4是示出從上方觀察圖3所示的電路基板以及電子裝置時的一個例子的頂視圖。

圖5是示出從上方觀察圖3所示的電路基板以及電子裝置時的另一個例子的頂視圖。

圖6是示出具備本發(fā)明的第二實施方式中的電路基板的電子裝置的剖視圖。

圖7是示出具備本發(fā)明的第三實施方式中的電路基板的電子裝置的剖視圖。

圖8是示出具備本發(fā)明的第四實施方式中的電路基板的電子裝置的剖視圖。

圖9是示出具備本發(fā)明的第四實施方式中的電路基板的電子裝置的變形例的剖視圖。

具體實施方式

(第一實施方式)

參照圖1以及圖2，對本發(fā)明的第一實施方式中的電路基板1以及電子裝置10進行說明。圖1是示出具備本發(fā)明的第一實施方式中的電路基板1的電子裝置10的頂視圖。圖2是圖1所示的x-x線處的電子裝置10的剖視圖。

電路基板1具備金屬電路板2、配置在金屬電路板2的下方的金屬制的熱擴散板3、配置在熱擴散板3的下方的金屬制的散熱板4、配置在金屬電路板2與熱擴散板3之間的絕緣基板5(第一絕緣基板)、以及配置在熱擴散板3與散熱板4之間的絕緣基板6(第二絕緣基板)。絕緣基板5的上表面與金屬電路板2的下表面接合，絕緣基板5的下表面與熱擴散板3的上表面接合。此外，絕緣基板6的上表面與熱擴散板3的下表面接合，絕緣基板6的下表面與散熱板4的上表面接合。

此外，在圖1以及圖2所示的例子中，電子裝置10具備電路基板1和搭載在金屬電路板2的電子部件7而構(gòu)成。

絕緣基板5、6由電絕緣材料構(gòu)成。該電絕緣材料例如是氧化鋁質(zhì)陶瓷、多鋁紅柱石質(zhì)陶瓷、碳化硅質(zhì)陶瓷、氮化鋁質(zhì)陶瓷或氮化硅質(zhì)陶瓷等陶瓷。在這些陶瓷材料之中，關于影響散熱性的導熱性方面，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。此外，關于強度方面，優(yōu)選氮化硅質(zhì)陶瓷或碳化硅質(zhì)陶瓷。

從導熱性方面考慮，絕緣基板5、6的厚度薄為佳，例如為大約0.1mm～1mm。該絕緣基板5、6的厚度只要根據(jù)電路基板1的大小或所使用的材料的導熱率或強度進行選擇即可。絕緣基板5、6在俯視下為矩形。在圖1以及圖2所示的例子中，絕緣基板5、6形成為俯視時的尺寸彼此相同。絕緣基板5、6的俯視時的尺寸例如為，短邊為30～50mm左右且長邊為40～60mm左右。

關于絕緣基板5、6，如果是由例如氮化硅質(zhì)陶瓷構(gòu)成的情況，則能夠通過以下的方法進行制作。即，首先，制作在氮化硅、氧化鋁、氧化鎂、以及氧化釔等原料粉末中添加并混合了適當?shù)挠袡C粘合劑、可塑劑、以及溶劑的泥漿物。接著，通過刮刀法或砑光輥法將泥漿物成型為陶瓷生片(ceramicgreensheet)。接著，對該陶瓷生片實施適當?shù)臎_壓加工等而成為給定形狀，并且根據(jù)需要層疊多片而成為成型體。此后，在氮環(huán)境等非氧化性環(huán)境中以1600～2000℃的溫度對該層疊的成型體進行燒成。通過以上的工序，可制作絕緣基板5、6。

金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4是分別在通過模具沖壓加工等給定的金屬加工對例如銅板(未圖示)進行成型之后通過釬焊等粘附于絕緣基板5、6的。

從電阻和導熱率的觀點出發(fā)，使用以銅或鋁為主成分的金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4。

釬焊用的釬料以銅和銀為主成分，并作為接合用的活性金屬而進一步含有鈦、鉿以及鋯中的至少一種金屬材料。通過作為活性金屬材料的鈦等金屬材料，釬料能夠使金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4對絕緣基板5、6牢固地進行接合。在后面對釬料進行詳細說明。

金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4含有銅的粒子等金屬粒子。熱擴散板3含有的金屬粒子的粒徑隨著從熱擴散板3的上表面接近熱擴散板3的厚度方向(與z軸平行的方向)上的中央部而減小。此外，該金屬粒子的粒徑隨著從熱擴散板3的下表面接近熱擴散板3的厚度方向上的中央部而減小。

換言之，在熱擴散板3的厚度方向上的中央部的上側(cè)的部分中，距熱擴散板3的上表面的距離越小，熱擴散板3含有的金屬粒子的粒徑越大。此外，在熱擴散板3的厚度方向上的中央部的下側(cè)的部分中，距熱擴散板3的下表面的距離越小，該金屬粒子的粒徑越大。

像這樣，在熱擴散板3的厚度方向上的中央部的上側(cè)的部分中的距熱擴散板3的上表面的距離小的區(qū)域、以及熱擴散板3的厚度方向上的中央部的下側(cè)的部分中的距熱擴散板3的下表面的距離小的區(qū)域中，與這些區(qū)域之間的區(qū)域相比，金屬粒子的粒徑相對大。在該金屬粒子的粒徑相對大的區(qū)域中，熱擴散板3的變形相對容易。通過該變形能夠減弱由于絕緣基板5、6與熱擴散板3的熱膨脹失配而產(chǎn)生的應力。

此外，在熱擴散板3的厚度方向上的中央部的上側(cè)的部分中的距熱擴散板3的上表面的距離大的區(qū)域、以及熱擴散板3的厚度方向上的中央部的下側(cè)的部分中的距熱擴散板3的下表面的距離大的區(qū)域中，與距絕緣基板的上表面以及下表面的距離小的區(qū)域相比，金屬粒子的粒徑相對小。在該金屬粒子的粒徑相對小的區(qū)域中，熱擴散板3的剛性相對高。由此，作為熱擴散板3整體難以變形。

因此，能夠抑制在熱擴散板3由于熱歷史而伸縮時產(chǎn)生的熱擴散板3的翹曲。因為可抑制熱擴散板3的翹曲，所以還可抑制絕緣基板5、6以及電路基板1整體的翹曲，能夠抑制變形造成的對絕緣基板5、6的應力。其結(jié)果是，能夠提供一種在確保所希望的散熱性的同時對可靠性也有利的電路基板1。

進而，關于金屬電路板2以及散熱板4含有的金屬粒子的粒徑，優(yōu)選大于熱擴散板3含有的金屬粒子的粒徑。

像這樣，通過使金屬電路板2以及散熱板4含有的金屬粒子的粒徑大于熱擴散板3含有的金屬粒子的粒徑，從而能夠使金屬電路板2以及散熱板4以更小的荷重跟隨在熱擴散板3產(chǎn)生的翹曲。因此，能夠進一步抑制施加在絕緣基板5、6的應力。

關于金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4含有的金屬粒子的各粒徑的具體的一個例子例如如下。即，熱擴散板3含有的金屬粒子的粒徑例如為大約40～100μm左右。在該情況下，在距熱擴散板3的上表面的距離小的區(qū)域以及距下表面的距離小的區(qū)域中，熱擴散板3含有的金屬粒子的粒徑為大約90～100μm左右。此外，在剩余的區(qū)域中，即，在距上表面的距離大的區(qū)域以及距下表面的距離大的區(qū)域中，粒徑為大約40～50μm左右，小于距上表面的距離小的區(qū)域以及距下表面的距離小的區(qū)域的粒徑。

此外，金屬電路板2含有的金屬粒子的粒徑例如為大約100～130μm左右，大于熱擴散板3含有的金屬粒子的粒徑。進而，散熱板4含有的金屬粒子的粒徑例如為大約100～130μm左右，大于熱擴散板3含有的金屬粒子的粒徑。此外，若用平均粒徑比表示金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4含有的金屬粒子的各粒徑，則為23∶15∶23。

此外，關于該情況下的金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4的各厚度的具體的一個例子例如如下。即，金屬電路板2的厚度例如為大約0.3～0.5mm左右，熱擴散板3的厚度例如為大約2～4mm左右，散熱板4的厚度例如為大約0.3～0.5mm左右。

金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4的金屬粒子的粒徑例如能夠通過如下方式進行感測，即，通過利用金屬顯微鏡進行的截面觀察來測定金屬粒子的粒徑。該情況下的粒徑通過一般被稱為切片法的方法來計算。在切片法中，在樣品截面上描繪直線，并對該直線橫切的金屬粒子的數(shù)目進行計數(shù)。然后，將直線的長度除以進行計數(shù)的金屬粒子數(shù)的長度作為粒徑。即，該情況下的粒徑是表示直線橫切的金屬粒子的平均的大小的量。

另外，為使熱擴散板3含有的銅粒子等金屬粒子的粒徑在熱擴散板3的厚度方向上的中央部的上側(cè)的部分中距熱擴散板3的上表面的距離越小則越大，并且在熱擴散板3的厚度方向上的中央部的下側(cè)的部分中距熱擴散板3的下表面的距離越小則越大，例如只要設為如下即可。即，在將熱擴散板3與絕緣基板5、6進行接合時，只要使用對形成熱擴散板3的金屬(金屬粒子)的成分的擴散性高的釬料并在厚度方向上廣泛(厚)地形成釬料與金屬的合金部分即可。

在使用釬料將熱擴散板3接合到絕緣基板5、6時，會在各自的接合面附近處在熱擴散板3形成與釬料的合金(例如，銅-銀)。該合金部分與金屬(熱擴散板3的主體部分)相比熔點會下降。因此，在進行接合時合金部分會從比在金屬(熱擴散板3的主體部分)單體中進行粒子生長的溫度低的溫度起進行粒子生長，因此進行粒子生長的時間會變長。由此，合金部分，即，接合面附近的金屬粒子的粒徑會增大。另一方面，因為距熱擴散板3的上表面以及下表面的距離越大，釬料成分的擴散量越少，所以金屬的粒子生長會鈍化。由此，能夠使金屬粒徑相對于厚度方向逐漸減小。進而，因為在厚度方向上廣泛地形成有上述的合金部分，所以能夠遍及寬的范圍使金屬粒子的粒徑變化。

此外，為了使金屬電路板2以及散熱板4含有的銅粒子等金屬粒子的粒徑大于熱擴散板3含有的銅粒子等金屬粒子的粒徑，例如只要設為如下即可。即，只要將金屬電路板2以及散熱板4預先在真空中或氮中進行退火而使金屬粒子進行再結(jié)晶生長，從而增大金屬電路板2以及散熱板4的金屬粒子直徑即可。

另外，在不對金屬電路板2以及散熱板4實施退火等預加工而與熱擴散板3同時進行接合的情況下，與絕緣基板5、6的接合面附近的金屬粒徑在金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4中將相等。相對于此，因為熱擴散板3比金屬電路板2以及散熱板4厚，所以在熱擴散板3存在許多金屬粒子的粒徑小的區(qū)域。因此，與金屬電路板2以及散熱板4相比，熱擴散板3的金屬粒子的平均粒徑更小。因此，如上所述，熱擴散板3的剛性提高，能夠抑制由絕緣基板5、6的變形造成的應力。

如圖1、圖2所示，在一個金屬電路板2的上表面經(jīng)由接合材料8安裝有電子部件7，該電子部件7通過未圖示的導電性連接件(接合線)與另一個金屬電路板2連接。像這樣，在圖1、圖2所示的例子中，金屬電路板2形成為電路圖案狀，作為電路導體發(fā)揮功能。而且，熱擴散板3具有使從安裝在金屬電路板2上的電子部件7產(chǎn)生的熱向橫向擴展的功能。此外，散熱板4具有對從安裝在金屬電路板2上的電子部件7產(chǎn)生的熱進行散熱的功能。

此外，不限于電路導體，金屬電路板2還能夠用作搭載在電路基板1的電子部件7的裝配用的金屬構(gòu)件、接地導體用的金屬構(gòu)件或散熱板等。此外，像這樣，金屬電路板2作為用于通過例如幾百a左右的比較大的電流的導電通路或散熱件，與由陶瓷等構(gòu)成的絕緣基板5接合而進行使用。

電子部件7例如是晶體管、cpu(centralprocessingunit：中央處理單元)用的lsi(largescaleintegratedcircuit：大規(guī)模集成電路)、igbt(insulatedgatebipolartransistor：絕緣柵雙極型晶體管)、或mos-fet(metaloxidesemiconductor-fieldeffecttransistor：金屬氧化物半導體場效應晶體管)等半導體元件。

接合材料8例如由金屬或?qū)щ娦詷渲葮?gòu)成。接合材料8例如是焊料、金-錫(au-sn)合金、或錫-銀-銅(sn-ag-cu)合金等。

另外，也可以在金屬電路板2的表面通過鍍覆法形成鍍膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與接合材料8的潤濕性會變得良好，因此能夠?qū)㈦娮硬考?牢固地接合在金屬電路板2的表面。鍍膜只要使用導電性以及耐蝕性高的金屬即可，例如可舉出鎳、鈷、銅、或金、或以這些金屬材料為主成分的合金材料。鍍膜的厚度例如為1.5～10μm即可。

此外，在作為鍍膜的材料而使用鎳的情況下，例如，優(yōu)選為在鎳內(nèi)部含有8～15質(zhì)量％左右的磷的鎳-磷的無定形合金的鍍膜。在該情況下，能夠抑制鎳鍍膜的表面氧化，并能夠?qū)㈦娮硬考?的與接合材料8等的潤濕性維持得長。進而，當磷相對于鎳的含量為8～15質(zhì)量％左右時，容易形成鎳-磷的無定形合金，能夠提高接合材料8等對鍍膜的粘接強度。

本實施方式的電子裝置10具有上述的電路基板1，因此能夠有效地對從電子部件7產(chǎn)生的熱進行散熱，并且能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的裝置。

另外，金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4優(yōu)選分別由含銅率為99.99質(zhì)量％以上的純銅構(gòu)成。由此，金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4的導熱率增大，能夠提高散熱性。

此外，絕緣基板5、6優(yōu)選由氮化硅質(zhì)陶瓷構(gòu)成。由此，即使使用了厚度更大的熱擴散板3，也可降低在絕緣基板5、6產(chǎn)生裂痕的可能性。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)一種能夠在謀求小型化的同時流過更大的電流的電路基板。

此外，也可以如圖2所示，在與金屬電路板2接合的絕緣基板5形成在其厚度方向上貫通的貫通孔，并在該貫通孔內(nèi)設置一端與金屬電路板2電連接且另一端與熱擴散板3電連接的貫通導體9。

像這樣，通過設置貫通導體9，從而能夠?qū)釘U散板3用作電流(信號)的返回路徑(retumpath)。若要在由金屬電路板2構(gòu)成的層中確保流出側(cè)的電流路徑和返回側(cè)的電流路徑這兩者，則在絕緣基板5上需要用于配置流出側(cè)的導體和返回側(cè)的導體這兩者的空間。相對于此，如上所述，通過將熱擴散板3用作電流的返回路徑，從而不需要配置返回側(cè)的導體的空間，能夠?qū)崿F(xiàn)電路基板1的小型化。

進而，通過將熱擴散板3用作電流的返回路徑，從而成為流出側(cè)的電流路徑的圖案與成為返回側(cè)的電流路徑的圖案在平面上彼此相向。因此，電耦合(互感)增強，能夠降低電子裝置10整體的電感。由此，可抑制沖擊電壓，可降低設備破損的可能性。

此外，通過利用貫通導體9對金屬電路板2和熱擴散板3進行連接，從而與通過引線接合法對金屬電路板2和熱擴散板3進行連接的情況相比較，能夠?qū)崿F(xiàn)電感的降低。進而，不需要用于連接接合線的空間，因此能夠?qū)崿F(xiàn)低空間化。

(第一實施方式的變形例)

參照圖3以及圖4對具備本發(fā)明的第一實施方式中的電路基板1的電子裝置10的變形例進行說明。圖3是示出具備本發(fā)明的第一實施方式中的電路基板1的電子裝置10的變形例的剖視圖。此外，圖4是示出從上方觀察圖3所示的電路基板以及電子裝置時的一個例子的頂視圖。

在該變形例中，與上述的實施方式的不同點在于，對于對金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4這樣的金屬板部分和絕緣基板5、6這樣的絕緣基板的部分進行相互接合的釬料，設定了這些釬料彼此的熱膨脹系數(shù)的關系。在以下的說明中，有時不特別進行區(qū)分而稱為金屬板部分、絕緣板部分或釬料。

在變形例的電路基板1以及電子裝置10中，金屬電路板2的下表面與第一絕緣基板5的上表面經(jīng)由第一釬料11a相互接合。此外，熱擴散板3的上表面與第一絕緣基板5的下表面經(jīng)由第二釬料11b相互接合。在第一釬料11a中，至少該第一釬料11a的外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第二釬料11b的熱膨脹系數(shù)。

此外，在該變形例中，熱擴散板3的下表面與第二絕緣基板6的上表面經(jīng)由第三釬料11c相互接合。此外，散熱板4的上表面與第二絕緣基板6的下表面經(jīng)由第四釬料11d相互接合。在第四釬料11d中，至少該第四釬料11d的外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第三釬料11c的熱膨脹系數(shù)。

在變形例的電路基板1以及電子裝置10中，也能夠減弱在絕緣基板5、6與熱擴散板3之間產(chǎn)生的應力。因此，能夠抑制在熱擴散板3由于熱歷史而伸縮時產(chǎn)生的熱擴散板3的翹曲，還能夠抑制絕緣基板5、6以及電路基板1整體的翹曲。

此外，通過像上述那樣設定釬料11a～11的熱膨脹系數(shù)，從而能夠降低熱應力本身，還能夠有效地降低在電路基板1整體產(chǎn)生翹曲的可能性。這樣的熱應力降低的效果可在熱擴散板3的上表面?zhèn)纫约跋卤砻鎮(zhèn)确謩e得到。

該例子中的熱擴散板3的上表面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)(上表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu))包含以下的事項。即，金屬電路板2的下表面與第一絕緣基板5的上表面經(jīng)由第一釬料11a相互接合，熱擴散板3的上表面與第一絕緣基板5的下表面經(jīng)由第二釬料11b相互接合，以及在第一釬料11a中，至少該第一釬料11a的外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第二釬料11b的熱膨脹系數(shù)。

此外，該例子中的熱擴散板3的下表面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)(下表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu))包含以下的事項。即，熱擴散板3的下表面與第二絕緣基板6的上表面經(jīng)由第三釬料11c相互接合，散熱板4的上表面與第二絕緣基板6的下表面經(jīng)由第四釬料11d相互接合，以及在第四釬料11d中，至少該第四釬料11d的外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第三釬料11c的熱膨脹系數(shù)。

首先，對上表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)進行詳細說明。在上表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)中，第一釬料11a的外周部中的熱膨脹系數(shù)比較大，因此會產(chǎn)生欲使電路基板1的外周部翹曲的力。該力與起因于熱擴散板3和熱膨脹系數(shù)小于熱擴散板3的絕緣基板5的熱膨脹系數(shù)之差而產(chǎn)生的熱應力方向相反。因此，這些力相互抵消，可有效地降低在電路基板1整體產(chǎn)生翹曲的可能性。

因此，能夠更有效地抑制起因于電路基板1整體的翹曲的絕緣基板5的裂痕等機械性的破壞。即，能夠提供一種能夠制作抑制了絕緣基板5的裂痕等的、長期可靠性高的電子裝置10的電路基板1。

另外，第一釬料11a的外周部是指，至少位于金屬電路板2的外周的外側(cè)的部分(從上方觀察時，不被金屬電路板2遮擋而可見的部分)。但是，該外周部也可以包括位于金屬電路板2的外周的稍微內(nèi)側(cè)的部分。在圖4所示的例子中，第一釬料11a中的用雙點劃線示出的假想線的外側(cè)的部分為外周部。

在該例子的電路基板1以及電子裝置10中，第一釬料11a以及第二釬料11b例如作為主成分而含有銅以及銀中的至少一方。此外，第一釬料11a以及第二釬料11b作為接合用的活性金屬而進一步含有鉬、鈦以及鋯、鉿以及鈮中的至少一種金屬材料作為添加材料。關于這些金屬材料，如果考慮作為活性金屬的有效性、釬焊的作業(yè)性以及經(jīng)濟性(成本)等，則鉬、鈦以及鋯特別合適。

此外，在第一釬料11a中，至少在外周部中，鉬、鈦以及鋯這樣的添加材料的含有率小于第二釬料11b。換言之，在第一釬料11a的至少外周部中，主成分(銅以及銀中的至少一方)的含有率大于第二釬料11b。由此，在第一釬料11a中，至少其外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第二釬料12。另外，關于各金屬的熱膨脹系數(shù)，作為20℃(大約293k)時的線膨脹系數(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(根據(jù)理科年表，平成23年，第84次印刷)。

關于第一釬料11a的外周部中的組成，例如是，銅為15～80質(zhì)量％，銀為15～65質(zhì)量％，鈦為1～20質(zhì)量％以及鉬為0～5質(zhì)量％左右。關于第二釬料12的組成，例如是，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％左右。

作為更具體的一個例子，可舉出如下的例子。即，關于第一釬料11a的外周部中的組成，可舉出如下組成，即，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。此外，在第一釬料11a的外周部的組成為該值時，關于第二釬料11b的組成，可舉出如下組成，即，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，第一釬料11a的外周部以外的部分(位于金屬電路板2的下側(cè)的中央部等)中的組成可以與外周部相同，也可以與第二釬料11b相同。

關于第一釬料11a，舉出使其外周部中的鉬、鈦以及鋯這樣的添加材料的含有率小于第二釬料11b的方法的一個例子。首先，準備將添加材料三氯化鐵(氯化鐵(iii)，fecl3)的水溶液。此后，將包含上述的添加材料的第一釬料11a(對熱擴散板3和絕緣基板5進行接合的狀態(tài)下的第一釬料11a)浸漬于上述的水溶液，從第一釬料11a的露出的部分等(外周部)使添加材料溶出到上述水溶液中。通過以上，能夠減小第一釬料11a的外周部中的添加材料的含有率。

此外，也可以將添加材料的含有率小于第二釬料11b的材料用作第一釬料11a。在該情況下，在第一釬料11a的整體中，熱膨脹系數(shù)大于第二釬料11b。

在圖3以及圖4所示的電路基板1以及電子裝置10中，第一釬料11a的外周部的一部分位于金屬電路板2的外周的外側(cè)。即，在第一釬料11a中，其外周部的至少一部分可以位于金屬電路板2的外周的外側(cè)。換言之，第一釬料11a的一部分可以超出到金屬電路板2與絕緣基板5之間的外側(cè)。

在第一釬料11a的外周部的至少一部分位于金屬電路板2的外周的外側(cè)的情況下，直到更靠近電路基板1整體的外周的位置為止，都存在熱膨脹系數(shù)比較大的第一釬料11a。因此，在更加靠近電路基板1的外周的位置處，可得到使電路基板1向與由熱擴散板3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5)的上表面?zhèn)?，能夠更有效地產(chǎn)生抵消電路基板1(絕緣基板5)的下表面?zhèn)鹊牧Φ牧ΑＲ虼?，可更有效地抑制電路基?整體的翹曲。

接著，對下表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)進行詳細說明。下表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)是將前述的上表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)上下顛倒的結(jié)構(gòu)。下表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)中的效果與基于上表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)的效果相同。因此，以下對于與上表面?zhèn)鹊南嗤c將進行簡略說明或省略。

在下表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)中，第四釬料11d的外周部中的熱膨脹系數(shù)比較大，因此會產(chǎn)生欲使電路基板1的外周部翹曲的力。該力與起因于熱擴散板3和熱膨脹系數(shù)小于熱擴散板3的絕緣基板6的熱膨脹系數(shù)之差而產(chǎn)生的熱應力方向相反。因此，這些力相互抵消，可有效地降低在電路基板1整體產(chǎn)生翹曲的可能性。

因此，能夠更有效地抑制起因于電路基板1整體的翹曲的絕緣基板6的裂痕等機械性的破壞。即，能夠提供一種能夠制作抑制了絕緣基板6的裂痕等的、長期可靠性高的電子裝置10的電路基板1。

與第一釬料11a同樣地，第四釬料11d的外周部是指，至少位于散熱板4的外周的外側(cè)的部分(從下方觀察時，不被散熱板4遮擋而可見的部分)。該外周部也可以包括位于散熱板4的外周的稍微內(nèi)側(cè)的部分。

第四釬料11d的組成例如與第一釬料11a的組成相同。關于第四釬料11d的外周部的組成，例如也與第一釬料a的外周部的組成相同。第四釬料11d的外周部以外的部分(位于散熱板4的上側(cè)的中央部等)中的組成可以與外周部相同，也可以與第三釬料11c相同。

此外，第三釬料11c的組成例如可以與第二釬料11b的組成相同。與第三釬料11c中的鉬、鈦以及鋯這樣的添加材料的含有率相比，第四釬料11d的外周部中的上述添加材料的含有率小。由此，第四釬料11d的外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第三釬料的熱膨脹系數(shù)。

使上述添加材料的含有率在第四釬料11d的外周部中小于第三釬料11c的方法也與上述第一釬料11a的情況相同。即，能夠使用從第四釬料11d的外周部使添加材料溶出到三氯化鐵(氯化鐵(iii)，fecl3)的水溶液中的方法等。此外，也可以將添加材料的含有率小于第三釬料11c的材料用作第四釬料11d。在該情況下，在第四釬料11d的整體中，熱膨脹系數(shù)大于第三釬料11c。

在圖3以及圖4所示的電路基板1以及電子裝置10中，第四釬料11d的外周部的一部分位于散熱板4的外周的外側(cè)。即，在第四釬料11d中，其外周部的至少一部分可以位于散熱板4的外周的外側(cè)。換言之，第四釬料11d的一部分可以超出到散熱板4與絕緣基板6之間的外側(cè)。

與前述的第一釬料11a的例子同樣地，在第四釬料11d的外周部的至少一部分位于散熱板4的外周的外側(cè)的情況下，也是直到更靠近電路基板1整體的外周的位置為止，都存在熱膨脹系數(shù)比較大的第四釬料11d。因此，在更加靠近電路基板1的外周的位置處，可得到使電路基板1向與由熱擴散板3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6)的下表面?zhèn)?，能夠更有效地產(chǎn)生抵消電路基板1(絕緣基板6)的上表面?zhèn)鹊牧Φ牧?。因此，可更有效地抑制電路基?整體的翹曲。

參照圖5對具備本發(fā)明的第一實施方式中的電路基板1的電子裝置10的另一個變形例進行說明。圖5是示出從上方觀察圖3所示的電路基板1以及電子裝置10時的另一個例子的頂視圖。該例子中的金屬板部分、絕緣板部分以及釬料部分與前述的變形例相同。省略對這些相同點的說明。

在圖5所示的例子中，金屬電路板2的下表面也與絕緣基板5的上表面經(jīng)由第一釬料11a相互接合。熱擴散板3的上表面與絕緣基板5的下表面經(jīng)由第二釬料11b相互接合。在第一釬料11a中，至少其外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第二釬料11b的熱膨脹系數(shù)。

此外，熱擴散板3的下表面與絕緣基板6的上表面經(jīng)由第三釬料11c相互接合，并且散熱板4的上表面與絕緣基板6的下表面經(jīng)由第四釬料11d相互接合。在第四釬料11d中，至少其外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第三釬料11c的熱膨脹系數(shù)。

此外，該例子中的電路基板1以及電子裝置10確定了以下方面。即，在該例子中，第一釬料11a與第四釬料11d是彼此相同的組成，并且在俯視透視下第一釬料11a的外周部與第四釬料11d的外周部相互重疊。雖然圖5不是剖視圖，但是對該第一釬料11a的外周部與第四釬料11d的外周部相互重疊的部分施加了影線。

在第一釬料11a與第四釬料11d是彼此相同的組成并且在俯視透視下第一釬料11a的外周部與第四釬料11d的外周部相互重疊的情況下，在第一釬料11a的外周部和第四釬料11d的外周部中產(chǎn)生大小彼此相同且方向相反的應力。即，在前述的上表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)與下表面?zhèn)冉Y(jié)構(gòu)之間，可得到相同程度的抑制電路基板1整體的翹曲的效果。換言之，作為電路基板1整體，關于應力，上下(縱向)的對稱性提高。因此，能夠有效地抑制電路基板1整體的翹曲。因此，能夠提供一種對散熱性以及可靠性的提高有利的電路基板。

另外，關于第二釬料11b以及第三釬料11c，只要是彼此相同的組成，則作為電路基板1整體，關于應力，上下(縱向)的對稱性也會提高。由此，能夠提供一種有效地抑制電路基板1整體的翹曲并對散熱性以及可靠性的提高有利的電路基板。

(第二實施方式)

參照圖6對本發(fā)明的第二實施方式中的電路基板1a以及電子裝置10a進行說明。圖6是示出具備本發(fā)明的第二實施方式中的電路基板1a的電子裝置10a的剖視圖。

在本實施方式涉及的電路基板1a中，與上述的第一實施方式涉及的電路基板1的不同點在于，在熱擴散板3的側(cè)面具有包含熱擴散板3的成分和釬料11的成分的合金層12。另外，電子裝置10a具備電路基板1a和搭載在金屬電路板2的電子部件7而構(gòu)成。

釬料11可以是前述的第二釬料11b以及第三釬料11c中的任一種。在第二釬料11b與第三釬料11c的組成彼此相同時，釬料11電可以是第二釬料11b以及第三釬料11c這兩者。釬料11例如能夠使用與如下釬料相同的釬料，即，以銅和銀作為主成分，作為接合用的活性金屬而進一步含有鈦、鉿以及鋯中的至少一種金屬材料，用于對金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4與絕緣基板5、6進行釬焊。合金層12例如通過以下的方法形成。首先，在熱擴散板3的側(cè)面，在該熱擴散板3的厚度方向上形成槽等凹部，從而使釬料11容易吸附。此后，當在使釬料11吸附于熱擴散板3的側(cè)面的狀態(tài)下使絕緣基板5、6與熱擴散板3接合時，通過接合時的加熱，熱擴散板3的側(cè)面的釬料11的成分擴散到熱擴散板3，形成合金層12。

合金層12在熱擴散板3的側(cè)面中從熱擴散板3的上表面設置到下表面。即，合金層12設置為整體覆蓋熱擴散板3的側(cè)面。為了設置這樣的合金層12，熱擴散板3形成為俯視時的尺寸小于絕緣基板5、6。

關于金屬電路板2、熱擴散板3以及散熱板4的熱膨脹率，在它們由含銅率為99.99質(zhì)量％以上的純銅構(gòu)成的情況下，為大約16.5×10^-6/℃。此外，在該情況下，當作為釬料11而使用如下的釬料時，合金層12的熱膨脹率為大約20×10^-6/℃，該釬料的組成為，銅為15～75質(zhì)量％，銀為20～65質(zhì)量％，鈦為1～20質(zhì)量％左右。

根據(jù)本實施方式的電路基板1a，設置為整體覆蓋熱擴散板3的側(cè)面的合金層12的熱膨脹率大于熱擴散板3等的熱膨脹率，因此能夠更有效地抑制與熱歷史相伴的熱擴散板3等的變形。這是基于例如如下的理由。即，在電路基板1a的溫度上升的情況下，熱擴散板3以及合金層12分別膨脹，并互相擠壓。此時，如果合金層12的熱膨脹率更高，則合金層12將熱擴散板3推向內(nèi)側(cè)的力強，因此能夠抑制熱擴散板3的向外側(cè)的膨脹。此外，在溫度下降的情況下，熱擴散板3和合金層12分別收縮，從而相互拉伸，但是因為合金層12的熱膨脹率高且向外側(cè)拉伸的力強，所以能夠抑制熱擴散板3的向內(nèi)側(cè)的收縮。換言之，膨脹以及收縮比熱擴散板3大的合金層12成為阻礙，可更進一步抑制熱擴散板3的膨脹以及收縮。

(第三實施方式)

參照圖7對本發(fā)明的第三實施方式中的電路基板1b以及電子裝置10b進行說明。圖7是示出具備本發(fā)明的第三實施方式中的電路基板1b的電子裝置10b的剖視圖。

在本實施方式涉及的電路基板1b中，與上述的第二實施方式涉及的電路基板1a的不同點在于，還具有框體13以及絕緣性樹脂14。另外，電子裝置10b具備電路基板1b和搭載在金屬電路板2的電子部件7而構(gòu)成。

在本實施方式中，為了設置框體13，配置在下側(cè)的絕緣基板6，即，與散熱板4接合的絕緣基板6形成為俯視時的尺寸大于配置在上側(cè)的絕緣基板5，且絕緣基板6的側(cè)面配置在絕緣基板5的側(cè)面的外方。

框體13由對與散熱板4接合的絕緣基板6的側(cè)面進行外部包圍的筒狀體來實現(xiàn)，在圖7所示的例子中，由形成為方筒狀的筒狀部13a和形成在筒狀部13a的下端部的向內(nèi)的凸緣部13b構(gòu)成?？蝮w13優(yōu)選由楊氏模量等于或高于絕緣基板6的材料的材料構(gòu)成，筒狀部13a的軸線方向(與z軸平行的方向)上的尺寸例如可選擇為大于金屬電路板2的上表面與絕緣基板6的下表面的距離。

電路基板1b通過以下方式構(gòu)成，即，通過利用粘接劑進行的粘接、釬焊對框體13的凸緣部13b中的上表面和絕緣基板6的下表面中的周緣區(qū)域進行接合。

根據(jù)本實施方式的電路基板1b，通過設置這樣的框體13，電路基板1b整體的剛性提高，能夠更加有效地抑制電路基板1b整體的翹曲。

另外，如圖7所示，在與金屬電路板2接合的絕緣基板5形成在其厚度方向上貫通的貫通孔，并在該貫通孔內(nèi)設置一端與金屬電路板2電連接且另一端與熱擴散板3電連接的貫通導體9，在該情況下，即，在熱擴散板3具有電位那樣的情況下，在熱擴散板3與散熱板4之間要求絕緣性。

因此，在本實施方式中，在框體13的內(nèi)側(cè)填充絕緣性樹脂14，使得從上方整體地覆蓋電路基板1b。由此，能夠提高熱擴散板3與散熱板4之間的絕緣性。

(第四實施方式)

參照圖8對本發(fā)明的第四實施方式中的電路基板1c以及電子裝置10c進行說明。圖8是示出具備本發(fā)明的第四實施方式中的電路基板1c的電子裝置10c的剖視圖。

在本實施方式涉及的電路基板1c中，與上述的第一實施方式涉及的電路基板1的不同點在于，在金屬電路板2與散熱板4之間設置有多個熱擴散板。在圖8所示的例子中，在金屬電路板2與散熱板4之間設置有兩個熱擴散板3a、3b。這樣的電路基板1c例如在如下情況下是有利的。即，在想要在電路基板1中進一步提高導熱性的情況下，只要將熱擴散板3的厚度加厚即可，但是若僅將熱擴散板3加厚，則對絕緣基板5、6的應力會增加。相對于此，通過像第四實施方式的電路基板1c那樣重疊多個熱擴散板3a、3b，從而例如可得到與加厚了第一實施方式的電路基板1的熱擴散板3的厚度的情況相同的導熱性。而且，各個熱擴散板3a、3b的厚度比較薄，因此能夠減小對絕緣基板5、6的應力。另外，電子裝置10c具備電路基板1c和搭載在金屬電路板2的電子部件7而構(gòu)成。

電路基板1c具備金屬電路板2、配置在金屬電路板2的下方的兩個金屬制的熱擴散板3a、3b、配置在兩個熱擴散板3a、3b的下方的金屬制的散熱板4、配置在金屬電路板2與上側(cè)的熱擴散板3a之間的絕緣基板5、配置在下側(cè)的熱擴散板3b與散熱板4之間的絕緣基板6、以及配置在上側(cè)的熱擴散板3a與下側(cè)的熱擴散板3b之間的絕緣基板15(第三絕緣基板)。絕緣基板5的上表面與金屬電路板2的下表面接合，絕緣基板5的下表面與上側(cè)的熱擴散板3a的上表面接合。此外，絕緣基板6的上表面與下側(cè)的熱擴散板3b的下表面接合，絕緣基板6的下表面與散熱板4的上表面接合。此外，絕緣基板15的上表面與上側(cè)的熱擴散板3a的下表面接合，絕緣基板15的下表面與下側(cè)的熱擴散板3b的上表面接合。

而且，熱擴散板3a含有的金屬粒子的粒徑隨著從熱擴散板3a的上表面接近熱擴散板3a的厚度方向(與z軸平行的方向)的中央部而減小，此外，隨著從熱擴散板3a的下表面接近熱擴散板3a的厚度方向上的中央部而減小。

同樣地，熱擴散板3b含有的金屬粒子的粒徑隨著從熱擴散板3b的上表面接近熱擴散板3b的厚度方向(與z軸平行的方向)的中央部而減小，此外，隨著從熱擴散板3b的下表面接近熱擴散板3b的厚度方向上的中央部而減小。

在像本實施方式那樣在金屬電路板2與散熱板4之間設置有多個熱擴散板3a、3b的情況下，也能夠通過將各熱擴散板3a、3b含有的金屬粒子的粒徑設為上述的方式，從而與第一實施方式同樣地抑制在熱擴散板3a、3b由于熱歷史而伸縮時產(chǎn)生的熱擴散板3a、3b的翹曲。因為可抑制熱擴散板3a、3b的翹曲，所以還可抑制絕緣基板5、6以及電路基板1c整體的翹曲，能夠抑制由變形造成的對絕緣基板5、6的應力，能夠提供一種在確保所希望的散熱性的同時對可靠性也有利的電路基板1c。

另外，雖然在圖8所示的例子中電路基板1c是設置有兩個熱擴散板3a、3b的結(jié)構(gòu)，但是不限于此，也可以設為設置有三個以上的熱擴散板的結(jié)構(gòu)。此時，熱擴散板與熱擴散板之間的絕緣基板的合計厚度優(yōu)選在由厚度造成的熱阻不會超過散熱性的范圍進行設定。

此外，在本實施方式的電路基板1c中，也能夠像上述的第二實施方式那樣，設為在各熱擴散板的側(cè)面具有包含熱擴散板的成分和釬料的成分的合金層的結(jié)構(gòu)，從而更有效地抑制與熱歷史相伴的熱擴散板等的變形。此外，通過像上述的第三實施方式那樣與絕緣基板6接合地設置框體，從而能夠更加有效地抑制電路基板整體的翹曲。

參照圖9對具備本發(fā)明的第四實施方式中的電路基板1c的電子裝置10c的變形例進行說明。圖9是示出具備本發(fā)明的第四實施方式中的電路基板1c的電子裝置10c的變形例的剖視圖。該例子中的金屬板部分、絕緣板部分以及釬料部分與前述的第四實施方式相同。省略對這些相同點的說明。

在第四實施方式的變形例中的電路基板1以及電子裝置10c中，將釬料部分的熱膨脹系數(shù)設定為與第一實施方式的變形例中的電路基板1以及電子裝置10相同。換言之，第四實施方式的變形例中的電路基板1以及電子裝置10c是如下的電路基板以及電子裝置，即，對于第一實施方式的變形例中的電路基板1以及電子裝置10，將熱擴散板3設為多個熱擴散板3a、3b并在其間夾著絕緣基板15。

在該例子中，金屬電路板2的下表面也與絕緣基板5的上表面經(jīng)由第一釬料11a相互接合。熱擴散板3的上表面與絕緣基板5的下表面經(jīng)由第二釬料11b相互接合。在第一釬料11a中，至少其外周部中的熱膨脹系數(shù)大于第二釬料11b的熱膨脹系數(shù)。

因此，在該例子中，也能夠與第一實施方式的變形例同樣地得到抑制電路基板1整體的翹曲的效果。

另外，熱擴散板3a、3b與它們之間的絕緣基板15分別通過第五釬料11e相互接合。

第五釬料11e例如能夠使用組成與第二釬料11b或第三釬料11c相同的釬料。上下的第五釬料11e彼此也可以是彼此相同的組成。如果它們是彼此相同的組成，則關于應力，電路基板1整體的上下(縱向)的對稱性會提高。因此，在抑制電路基板1整體的翹曲方面是有利的。

此外，第二釬料11b、第三釬料11c以及上下的第五釬料11e可以是彼此相同的組成。如果這些釬料是彼此相同的組成，則關于應力，電路基板1整體的上下(縱向)的對稱性會進一步提高。因此，能夠有效地抑制電路基板1整體的翹曲。即，對電路基板的可靠性的提高是有利的。

附圖標記說明

1、1a、1b、1c：電路基板；

2：金屬電路板；

3：熱擴散板；

4：散熱板；

5：絕緣基板；

6：絕緣基板；