CN102593074A - 电源模块用基板、电源模块和电源模块用基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供通过钎焊料可容易且切实地在电路层上接合半导体元件的电源模块用基板、使用该电源模块用基板的电源模块、以及该电源模块用基板的制造方法。本发明的电源模块用基板(10)为在绝缘层(11)的一面配设由铝或铝合金构成的电路层(12)的电源模块用基板,其特征在于,在电路层(12)的一面形成有通过冷喷涂法形成的金属被膜(30),该金属被膜由Ni、Cu、Ag的任意一种构成。此外,本发明的电源模块用基板的特征在于,用场致发射型扫描电子显微镜在加速电压3kV以下观察金属被膜(30)的表面时,观察到粒径3μm以下的小粒子、该小粒子聚集形成的粒径5μm以上20μm以下的中粒子和该中粒子聚集形成的粒径30μm以上的大粒子。
Description
技术领域
本发明涉及具备装载半导体元件的电路层的电源模块用基板、使用该电源模块用基板的电源模块、以及该电源模块用基板的制造方法。
背景技术
在半导体元件中,用于供电的电源元件由于发热量较高,所以作为装载它的基板,例如如专利文献1所示,广泛使用在由AlN(氮化铝)构成的陶瓷基板上通过Al-Si系焊料接合Al(铝)金属板的电源模块用基板。该金属板被作为电路层,在该电路层上通过钎焊料装载作为电源元件的半导体元件。另外,提出了在陶瓷基板的下面,为了散热也接合Al等金属板作为金属层,通过该金属层接合冷却器的电源模块。
此外,还提出了例如如专利文献2所公开的,在一个电源模块用基板上装载多个半导体元件的电源模块。
在此,在由铝构成的电路层中,因为在表面形成氧化被膜,所以不能良好地进行与钎焊料的接合。
因而,例如如专利文献3所公开的,现有技术中通过非电解镀在电路层表面形成镀Ni膜,在该镀Ni膜上配设钎焊料并接合半导体元件。
专利文献1:日本特开2005-328087号公报
专利文献2:日本特开2006-310486号公报
专利文献3:日本特开2004-172378号公报
然而,如专利文献3所记载,对于在电路层表面形成镀Ni膜的电源模块用基板,在形成镀Ni膜时,电源模块用基板整体浸渍在镀浴内,从而在电路层表面以外也形成镀Ni膜。此外,为了防止在所需部分以外形成镀Ni膜,需要在进行遮蔽处理后浸渍在镀浴内,从而在镀Ni膜的形成上需要庞大劳力。
此外,在接合半导体元件之前的过程中,镀Ni膜表面因氧化等而劣化,与通过钎焊料接合的半导体元件的接合可靠性有可能降低。特别是镀Ni膜上的钎焊润湿性降低时,钎焊料不能充分扩展,从而在钎焊层内部有可能产生孔隙。
在此,如专利文献2所记载的,在电源模块用基板上装载多个半导体元件时,需要一次接合这些半导体元件。即,在多个半导体元件中的一个引起接合不良时,为了再次对其进行接合,也会对接合良好的其他半导体元件进行再次接合。为此,希望通过一次接合能够切实地接合半导体元件的电源模块用基板。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于,提供通过钎焊料可容易且切实地在电路层上接合半导体元件的电源模块用基板、使用该电源模块用基板的电源模块、以及该电源模块用基板的制造方法。
为了解决此课题,完成上述目的,本发明的电源模块用基板为在绝缘层的一面配设由铝或铝合金构成的电路层,在该电路层上通过钎焊层配设半导体元件的电源模块用基板,其特征在于,在所述电路层的一面形成有通过将金属粉末在其熔点以下的温度下进行喷涂而成膜的冷喷涂法形成的金属被膜,所述金属被膜由Ni、Cu、Ag的任意一种构成。
根据该构成的电源模块用基板,由于通过冷喷涂法在电路层上形成由Ni、Cu、Ag的任意一种构成的金属被膜,所以可在该金属被膜上通过钎焊层接合半导体元件。在此,Ni、Cu、Ag与例如Sn-Ag系、Sn-In系或Sn-Ag-Cu系的普通钎焊料的接合性良好,从而可通过由这些钎焊料形成的钎焊层牢固地接合半导体元件。即,可用金属被膜代替镀Ni膜,不存在形成镀Ni膜时产生的麻烦,从而可良好地制出电源模块。
此外,由于所述金属被膜通过将金属粉末在其熔点以下的温度下进行喷涂而成膜的冷喷涂法形成,所以金属粉末自身不会熔融地层压在电路层上,从而在金属被膜表面产生由金属粉末引起的微细凹凸。由此,金属被膜的表面积增加,钎焊料的润湿性提高,从而可充分地扩展钎焊料。因而,在钎焊接合半导体元件时,可抑制在钎焊层内部产生孔隙,可大幅度提高与半导体元件的接合可靠性。
进而,通过金属粉末的碰撞除去在电路层表面形成的氧化铝被膜的基础上,在电路层上形成金属被膜,从而可牢固地接合电路层和金属被膜。
此外,在通过冷喷涂法形成的金属被膜中,因喷丸强化效应在金属被膜内部和电路层表面产生压缩应力,所以可抑制在金属被膜、电路层表面产生龟裂。
此外,本发明的电源模块用基板为在绝缘层的一面配设由铝或铝合金构成的电路层,在该电路层上通过钎焊层配设半导体元件的电源模块用基板,其特征在于,在所述电路层的表面形成有由Ni、Cu、Ag的任意一种构成的金属被膜,用场致发射型扫描电子显微镜在加速电压3kV以下观察所述金属被膜的表面时,观察到粒径3μm以下的小粒子、该小粒子聚集形成的粒径5μm以上且20μm以下的中粒子和该中粒子聚集形成的粒径30μm以上的大粒子。
根据该构成的电源模块用基板,在金属被膜的表面配置粒径30μm以上的大粒子,在该大粒子的表面配置粒径5μm以上且20μm以下的中粒子,在该中粒子的表面配置粒径3μm以下的小粒子,由这些粒子产生微小凹凸,金属被膜的表面积变大。因此,钎焊料的润湿性提高,可抑制钎焊层内部的孔隙产生,从而可大幅度提高与半导体元件的接合可靠性。
在此,优选所述金属被膜表面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上。
或者,优选所述金属被膜对与所述电路层表面平行的面的投影面积Sp和所述金属被膜的表面积Sa的比Sa/Sp为1.5以上。
在这些情况下,可确保金属被膜的表面积,从而能够切实地提高钎焊料的润湿性。
本发明中的电源模块的特征在于,具备所述电源模块用基板和在该电源模块用基板的所述电路层的一面侧配设的半导体元件,所述半导体元件通过钎焊层被接合。
在该构成的电源模块中,由于在电路层上形成的金属被膜的钎焊润湿性良好,所以可抑制钎焊层内部产生孔隙,可牢固地接合半导体元件和电路层。因此,可提供接合可靠性优异的高品质电源模块。
本发明中的电源模块用基板的制造方法为在绝缘层的一面配设由铝或铝合金构成的电路层,在该电路层上通过钎焊层配设半导体元件的电源模块用基板的制造方法,其特征在于,具备通过将金属粉末在其熔点以下的温度下进行喷涂而成膜的冷喷涂法在所述电路层的一面形成由Ni、Cu、Ag的任意一种构成的金属被膜的工序。
根据该构成的电源模块用基板的制造方法,由于具备通过将金属粉末在其熔点以下的温度下高速喷涂的冷喷涂法在所述电路层的一面形成由Ni、Cu、Ag的任意一种构成的金属被膜的工序,所以可在由铝或铝合金构成的电路层的一面形成由Ni、Cu、Ag的任意一种构成的金属被膜。此外,由于在熔点以下的温度下使金属粉末碰撞,所以金属粉末自身保持固体的状态下被层压,从而在金属表面形成微小凹凸。因而,金属被膜的表面积变大,从而可大幅度提高钎焊润湿性。
在此,优选所述金属粉末的粒径为5μm以上且100μm以下。
此时,通过冷喷涂法形成的金属被膜为具有粒径3μm以下的小粒子、该小粒子聚集形成的粒径5μm以上且20μm以下的中粒子和该中粒子聚集形成的粒径30μm以上的大粒子的构造。因此,可制出钎焊润湿性良好的电源模块用基板。
根据本发明,能够提供通过钎焊料可容易且切实地在电路层上接合半导体元件的电源模块用基板、使用该电源模块用基板的电源模块、以及该电源模块用基板的制造方法。
附图说明
图1为本发明实施方式的使用电源模块用基板的电源模块的简要说明图;
图2为表示本发明实施方式的电源模块用基板的说明图;
图3为用场致发射型扫描电子显微镜观察金属被膜表面的照片;
图4为用场致发射型扫描电子显微镜观察金属被膜表面的照片;
图5为用场致发射型扫描电子显微镜观察金属被膜表面的照片;
图6为表示图1的电源模块的制造方法的流程图。
符号说明
1:电源模块
2:钎焊层
3:半导体芯片(半导体元件)
10:电源模块用基板
11:陶瓷基板
12:电路层
30:金属被膜
31:小粒子
32:中粒子
33:大粒子
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1示出了本发明实施方式的使用电源模块用基板的电源模块。
该电源模块1具备配设电路层12的电源模块用基板10、通过钎焊层2与电路层12的表面接合的半导体芯片3和冷却器40。
如图1和图2所示,电源模块用基板10具备构成绝缘层的陶瓷基板11、在该陶瓷基板11的一面(图1和图2中的上面)配设的电路层12和在陶瓷基板11的另一面(图1和图2中的下面)配设的金属层13。此外,在电路层12的表面(图1和图2中的上面)形成有在后叙述的金属被膜30。
陶瓷基板11为防止电路层12和金属层13之间的电连接的部件,由绝缘性高的AlN(氮化铝)构成。此外,陶瓷基板11的厚度设定在0.2~1.5mm的范围内,在本实施方式中设定为0.635mm。
电路层12通过在陶瓷基板11的一面接合具有导电性的金属板而形成。在本实施方式中,电路层12通过将由纯度99.99%以上的铝(所谓的4N铝)轧制板构成的铝板与陶瓷基板11接合而形成。
金属层13通过在陶瓷基板11的另一面接合金属板而形成。在本实施方式中,与电路层12一样,金属层13通过将由纯度99.99%以上的铝(所谓的4N铝)轧制板构成的铝板与陶瓷基板11接合而形成。
冷却器40用于冷却上述的电源模块用基板10,具备有与电源模块用基板10接合的顶板部41、自该顶板部41向下垂直设置的散热片42和用于流通冷却介质(例如冷却水)的通道43。冷却器40(顶板部41)优选由导热性良好的材质构成,在本实施方式中,由A6063(铝合金)构成。
此外,在本实施方式,冷却器40的顶板部41与金属层13之间设置有由铝或铝合金、或者包含铝的复合材料(例如AlSiC等)构成的缓冲层15。
而且,在图1所示的电源模块1中,在电路层12的表面(图1中的上面)形成的金属被膜30上,通过钎焊层2接合有半导体芯片3。在此,构成钎焊层2的钎焊料可列举例如Sn-Ag系、Sn-In系或Sn-Ag-Cu系。
而且,如图1和图2所示,金属被膜30并没有在电路层12的整个表面形成,而是选择性地形成在配设半导体芯片3的部分等。
该金属被膜30通过将金属粉末在其熔点以下的温度下碰撞而成膜的冷喷涂法形成,在本实施方式中,为使Ni粉末碰撞而成膜的Ni被膜。该金属被膜30的厚度tm设定在例如3μm≤tm≤100μm的范围内,在本实施方式中,tm=50μm。此外,在该金属被膜30的表面形成有微小凹凸。
图3至图5示出了用场致发射型扫描电子显微镜在加速电压3kV以下观察上述金属被膜30的结果。而且,这些照片为用场致发射型扫描电子显微镜(Karl Zeiss Ultra55)在加速电压3kV以下、运行距离5mm以下、孔径尺寸30μm的条件下观察的结果。
如图3至图5所示,该金属被膜30为具有粒径3μm以下的小粒子31、该小粒子31聚集形成的粒径5μm以上且20μm以下的中粒子32和该中粒子32聚集形成的粒径30μm以上的大粒子33的构造。
在此,由于金属被膜30具有上述的小粒子31、中粒子32和大粒子33,所以如图3至图5所示,在金属被膜30的表面形成有微小凹凸。
具体地,金属被膜30的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上,更优选为0.5μm以上且1.2um以下。而且,金属被膜30的算术平均粗糙度Ra可用接触式表面粗糙度仪等测定。
此外,金属被膜30对与电路层12表面平行的面的投影面积Sp和金属被膜30的表面积Sa的比Sa/Sp为1.5以上,更优选为2.0以上且5.0以下。在此,金属被膜30的表面积Sa可用例如激光显微镜测定。
以下,参照图6所示的流程图对本实施方式的电源模块1的制造方法进行说明。
首先,准备作为电路层12的铝板和作为金属层13的铝板。将这些铝板通过焊料分别层压在陶瓷基板11的一面和另一面,进行加压、加热后进行冷却,从而将上述铝板与陶瓷基板11接合(电路层接合工序S1)。而且,电路层接合工序S1中的焊接温度设定在610℃~655℃。
进而,在电路层12的表面形成由Ni构成的金属被膜30(金属被膜形成工序S2)。在该金属被膜形成工序S2中,通过将Ni粉末在其熔点以下的温度下进行喷涂而成膜的冷喷涂法形成金属被膜30。
该冷喷涂法为使用被加热和加压的工作气体将金属粉末由喷嘴喷出,使金属粉末碰撞在电路层12的表面,使粉末发生塑性变形的同时进行层压而成膜的方法。
在此,Ni粉末使用粒径设定在5μm以上且100μm以下的粉末。
此外,工作气体可使用例如N2、空气、氦气等。此外,由于使用Ni粉末,所以工作气体的温度优选设定在550℃~650℃的范围内,工作气体的压力优选设定在2.5MPa~3.5MPa的范围内。
而且,在本实施方式中,将N2用作工作气体,工作气体的温度设定在600℃,工作气体的压力设定在3MPa。
如此,通过冷喷涂法在电路层12的表面形成金属被膜30,制出本实施方式的电源模块用基板10。
接着,通过焊料在金属层13的另一面侧通过缓冲层15接合冷却器40(顶板部41)(冷却器接合工序S3)。而且,冷却器接合工序S3中的焊接温度设定在570℃~610℃。
进而,在电路层12上形成的金属被膜30的表面通过钎焊料载置半导体芯片3,在还原炉内进行钎焊接合(钎焊接合工序S4)。
由此,制出了通过钎焊层2在电路层12上接合半导体芯片3的电源模块1。
在如上构成的本实施方式的电源模块用基板10和电源模块1中,由于在电路层12的表面形成金属被膜30,所以可在该金属被膜30上通过钎焊层2接合半导体芯片3。特别是因为该金属被膜30由与例如Sn-Ag系、Sn-In系或Sn-Ag-Cu系的普通钎焊料的接合良好的Ni构成,所以通过由这些钎焊料构成的钎焊层可牢固地接合半导体元件。这样,由于可通过金属被膜30形成钎焊层2,所以无需像以往一样形成镀Ni膜,不会有在形成镀Ni膜时产生的麻烦,从而可良好地制出电源模块1。
此外,由于该金属被膜30为具有粒径3μm以下的小粒子31、该小粒子31聚集形成的粒径5μm以上且20μm以下的中粒子32和该中粒子32聚集形成的粒径30μm以上的大粒子33的构造,所以在金属被膜30的表面产生微小凹凸而使表面积变大,钎焊料的润湿性提高,可抑制在钎焊层内部产生孔隙,从而可大幅度提高与半导体芯片3的接合可靠性。
更具体地,由于金属被膜30的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上,更优选为0.5μm以上且1.2μm以下,金属被膜30对与电路层12表面平行的面的投影面积Sp和金属被膜30的表面积Sa的比Sa/Sp为1.5以上,更优选为2.0以上且5.0以下,所以可确保金属被膜30的表面积,能够切实地提高钎焊料的润湿性,从而可通过钎焊层2切实地接合半导体芯片3。
而且,由于金属被膜30的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上,所以能够切实地使钎焊润湿保持良好。此外,由于金属被膜30的算术平均粗糙度Ra为1.2μm以下,所以能够切实地抑制钎焊孔隙的产生。
而且,在本实施方式中,由于金属被膜30通过将Ni粉末在其熔点以下的温度下进行喷涂而成膜的冷喷涂法形成,所以Ni粉末自身不会熔融而层压在电路层12上,从而在金属被膜30的表面产生由Ni粉末引起的微细凹凸。由此,如上所述,可形成较大地设定表面积的金属被膜30。
此外,通过金属粉末的碰撞除去在电路层12的表面形成的氧化铝被膜的基础上,在电路层12上形成金属被膜30,从而可牢固地接合电路层12和金属被膜30。进而,由于通过冷喷涂法进行成膜,所以压缩应力作用在金属被膜30的内部和电路层12表面,从而可抑制在金属被膜30、电路层12表面产生龟裂。
此外,在电路层12上形成金属被膜30的金属被膜形成工序S2中,由于Ni粉末使用粒径设定在5μm以上且100μm以下的粉末,工作气体使用N2、空气、氦气等,工作气体的温度设定在550℃~650℃的范围内,工作气体的压力设定在2.5MPa~3.5MPa的范围内,所以可形成如上所述具有粒径3μm以下的小粒子31、该小粒子31聚集形成的粒径5μm以上且20μm以下的中粒子32和该中粒子32聚集形成的粒径30μm以上的大粒子33这种构造的金属被膜30。
此外,在本实施方式中,由于作为绝缘层使用由绝缘性和强度优异的AlN(氮化铝)构成的陶瓷基板11,所以可提高电源模块用基板10的可靠性。此外,通过在该陶瓷基板11上焊接铝板,可容易地形成电路层12。
进而,本实施方式中,由于在陶瓷基板11的另一侧(图1中的下侧)通过金属层13和缓冲层15配设有冷却器40,所以可防止因半导体芯片3的发热而使电源模块1变成高温。
(实施例1)
以下,说明为确认本发明效果而进行的确认实验的结果。
作为本发明例,准备了在上述的实施方式中记载的电源模块用基板。即,将在由纯度99.99%以上的铝板构成的电路层上通过冷喷涂法形成由Ni构成的金属被膜的电源模块用基板作为本发明例。
作为现有例,准备了在上述的实施方式中记载的电源模块用基板中,用在电路层表面形成厚度5μm的镀Ni膜代替金属被膜。
对这些本发明例和现有例评价钎焊润湿性。钎焊润湿性的评价通过JISZ 3197规定的扩展试验进行评价。扩展率S为在试料(金属被膜或镀Ni膜)上载置直径d的球状钎焊料,测定将其加热至规定温度而形成的钎焊层的高度h,用(d-h)/d×100计算出的指标。该扩展率S越大,与钎焊料的润湿性越好,可通过钎焊层更牢固地接合半导体芯片。
在此,本实施例中,使用Pb-10wt%Sn材作为钎焊料,测定在350℃保持0.1小时后的钎焊层高度。
此外,对于上述的本发明例和现有例,使用Pb-10wt%Sn材作为钎焊料接合半导体芯片,测定钎焊层内的孔隙率。而且,钎焊接合条件为温度350℃、时间10分钟。
而且,使用微焦X射线检查装置(TOS MICRON 6090FP)在管电压40kV~70kV、管电流20μA~120μA的条件下测定所得的钎焊层内部的孔隙率。
对于评价钎焊润湿性和钎焊层内部的孔隙率的结果示于表1中。
[表1]
钎焊扩展率S | 钎焊层内部的孔隙率 | |
本发明例 | 90%以上 | 1%以下 |
现有例 | 67~70% | 5% |
在形成镀Ni膜的现有例中,钎焊的扩展率S为67~70%。与此相对,在通过冷喷涂法形成金属被膜的本发明例中,钎焊的扩展率S为90%以上,与现有例相比,钎焊润湿性大幅度提高。
此外,对于钎焊层内部的孔隙率,与形成镀Ni膜的现有例中为5%左右相对地,在通过冷喷涂法形成金属被膜的本发明例中,孔隙率可抑制在1%以下。
因此,与形成镀Ni膜的现有例相比,在电路层上设置金属被膜的本发明例中,钎焊料变得容易扩展,可抑制钎焊层内部的孔隙产生。因此,根据本发明例,确认了通过钎焊层可容易且切实地接合半导体芯片,可构成接合可靠性高的电源模块。
(实施例2)
接着,将对于变更冷喷涂法的条件形成的Ni膜的算术平均粗糙度Ra、Ni膜的表面积Sa进行测定的结果示于表2、表3中。
而且,算术平均粗糙度Ra的测定用接触式表面粗糙度仪(ミツトヨ制SV-414)进行。此外,Ni膜的表面积Sa的测定用激光显微镜(キ一エンス制VK-9700、VK9710)以20倍物镜倍率进行测定。
[表2]
[表3]
确认了Ni粉末的平均粒径越小,算术平均粗糙度Ra越小,Ni膜的表面积Sa越大。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限于此,在不脱离本发明的技术思想范围内可适当变更。
例如,对构成电路层和金属层的金属板为纯度99.99%的纯铝轧制板的情况进行了说明,但不限于此,也可为纯度99%的铝(2N铝),还可由铝或铝合金构成。
此外,对通过使用Ni粉末的冷喷涂法形成金属被膜的情况进行了说明,但不限于此,也可使用Cu粉末、Ag粉末形成金属被膜。
此外,冷喷涂法的成膜条件不限于本实施方式,优选考虑粉末性状、形成的金属被膜的厚度和宽度、电路层的材质和表面性状等进行适当的设计变更。
进而,将由AlN构成的陶瓷基板作为绝缘层进行了说明,但不限于此,也可使用由Si3N4、Al2O3等构成的陶瓷基板,还可由绝缘树脂构成绝缘层。
此外,在冷却器的顶板部与金属层之间设置由铝或铝合金、或者包含铝的复合材料(例如AlSiC等)构成的缓冲层进行了说明,但也可没有该缓冲层。
进而,对由铝构成冷却器的顶板部的情况进行了说明,但也可由铝合金或包含铝的复合材料等构成。进而,作为冷却器,对具有散热片和冷却介质通道的情况进行了说明,但不特别限定冷却器的构造。
Claims (9)
1.一种电源模块用基板,为在绝缘层的一面配设由铝或铝合金构成的电路层,在该电路层上通过钎焊层配设半导体元件的电源模块用基板,其特征在于,
在所述电路层的一面形成有通过将金属粉末在其熔点以下的温度下进行喷涂而成膜的冷喷涂法形成的金属被膜,
所述金属被膜由Ni、Cu、Ag的任意一种构成。
2.根据权利要求1所述的电源模块用基板,其特征在于,所述金属被膜表面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上。
3.根据权利要求1或2所述的电源模块用基板,其特征在于,所述金属被膜对与所述电路层表面平行的面的投影面积Sp和所述金属被膜的表面积Sa的比Sa/Sp为1.5以上。
4.一种电源模块用基板,为在绝缘层的一面配设由铝或铝合金构成的电路层,在该电路层上通过钎焊层配设半导体元件的电源模块用基板,其特征在于,
在所述电路层的表面形成有由Ni、Cu、Ag的任意一种构成的金属被膜,
用场致发射型扫描电子显微镜在加速电压3kV以下观察所述金属被膜的表面时,观察到粒径3μm以下的小粒子、该小粒子聚集形成的粒径5μm以上且20μm以下的中粒子和该中粒子聚集形成的粒径30μm以上的大粒子。
5.根据权利要求4所述的电源模块用基板,其特征在于,所述金属被膜表面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上。
6.根据权利要求4或5所述的电源模块用基板,其特征在于,所述金属被膜对与所述电路层表面平行的面的投影面积Sp和所述金属被膜的表面积Sa的比Sa/Sp为1.5以上。
7.一种电源模块,其特征在于,具备权利要求1至6中任意一项所述的电源模块用基板和在该电源模块用基板的所述电路层的一面侧配设的半导体元件,所述半导体元件通过钎焊层被接合。
8.一种电源模块用基板的制造方法,为在绝缘层的一面配设由铝或铝合金构成的电路层,在该电路层上通过钎焊层配设半导体元件的电源模块用基板的制造方法,其特征在于,
具备通过将金属粉末在其熔点以下的温度下进行喷涂而成膜的冷喷涂法在所述电路层的一面形成由Ni、Cu、Ag的任意一种构成的金属被膜的工序。
9.根据权利要求8所述的电源模块用基板的制造方法,其特征在于,所述金属粉末的粒径为5μm以上且100μm以下。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107334358A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-11-10 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 一种电磁加热的炊具及其制造方法 |
TWI663289B (zh) * | 2015-12-24 | 2019-06-21 | 日商拓自達電線股份有限公司 | Film formation method |
CN110382738A (zh) * | 2017-02-24 | 2019-10-25 | 国立研究开发法人物质·材料研究机构 | 铝电路基板的制造方法 |
CN112425271A (zh) * | 2018-07-18 | 2021-02-26 | 三菱综合材料株式会社 | 金属基底基板 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5548167B2 (ja) * | 2011-07-11 | 2014-07-16 | 日本発條株式会社 | 積層体及び積層体の製造方法 |
JP5809901B2 (ja) * | 2011-09-20 | 2015-11-11 | 日本発條株式会社 | 積層体及び積層体の製造方法 |
JP5947090B2 (ja) * | 2012-04-13 | 2016-07-06 | 昭和電工株式会社 | 絶縁基板の製造方法 |
JP2014072314A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Toyota Industries Corp | 半導体装置、及び半導体装置の製造方法 |
JP6269116B2 (ja) * | 2014-02-05 | 2018-01-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 下地層付き金属部材、絶縁回路基板、半導体装置、ヒートシンク付き絶縁回路基板、及び、下地層付き金属部材の製造方法 |
DE102014214784A1 (de) * | 2014-07-28 | 2016-02-11 | Continental Automotive Gmbh | Schaltungsträger, elektronische Baugruppe, Verfahren zum Herstellen eines Schaltungsträgers |
US9532448B1 (en) * | 2016-03-03 | 2016-12-27 | Ford Global Technologies, Llc | Power electronics modules |
JP7369508B2 (ja) * | 2017-08-04 | 2023-10-26 | デンカ株式会社 | セラミックス回路基板 |
JP7299671B2 (ja) * | 2017-08-04 | 2023-06-28 | デンカ株式会社 | セラミックス回路基板 |
CN114930528A (zh) * | 2020-01-16 | 2022-08-19 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置以及电力变换装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1783473A (zh) * | 2004-11-25 | 2006-06-07 | 富士电机控股株式会社 | 绝缘衬底和半导体器件 |
CN1862795A (zh) * | 2005-05-13 | 2006-11-15 | 富士电机控股株式会社 | 接线板 |
CN102549738A (zh) * | 2010-05-18 | 2012-07-04 | 丰田自动车株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
-
2009
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1783473A (zh) * | 2004-11-25 | 2006-06-07 | 富士电机控股株式会社 | 绝缘衬底和半导体器件 |
CN1862795A (zh) * | 2005-05-13 | 2006-11-15 | 富士电机控股株式会社 | 接线板 |
CN102549738A (zh) * | 2010-05-18 | 2012-07-04 | 丰田自动车株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI663289B (zh) * | 2015-12-24 | 2019-06-21 | 日商拓自達電線股份有限公司 | Film formation method |
CN110382738A (zh) * | 2017-02-24 | 2019-10-25 | 国立研究开发法人物质·材料研究机构 | 铝电路基板的制造方法 |
CN110382738B (zh) * | 2017-02-24 | 2022-04-08 | 国立研究开发法人物质·材料研究机构 | 铝电路基板的制造方法 |
US11570901B2 (en) | 2017-02-24 | 2023-01-31 | National Institute For Materials Science | Method for manufacturing aluminum circuit board |
CN107334358A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-11-10 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 一种电磁加热的炊具及其制造方法 |
CN112425271A (zh) * | 2018-07-18 | 2021-02-26 | 三菱综合材料株式会社 | 金属基底基板 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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