CN105580131A - 自带散热器的功率模块用基板及其制造方法 - Google Patents

自带散热器的功率模块用基板及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105580131A
CN105580131A CN201480050150.1A CN201480050150A CN105580131A CN 105580131 A CN105580131 A CN 105580131A CN 201480050150 A CN201480050150 A CN 201480050150A CN 105580131 A CN105580131 A CN 105580131A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiator
power module
module substrate
warpage
metal level
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480050150.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105580131B (zh
Inventor
大开智哉
大井宗太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2013212871A external-priority patent/JP6264822B2/ja
Priority claimed from JP2014001719A external-priority patent/JP6264889B2/ja
Priority claimed from JP2014001720A external-priority patent/JP6011552B2/ja
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Publication of CN105580131A publication Critical patent/CN105580131A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105580131B publication Critical patent/CN105580131B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4878—Mechanical treatment, e.g. deforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/52—Mounting semiconductor bodies in containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3736—Metallic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/562—Protection against mechanical damage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress
    • H01L2924/3511—Warping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明中将散热器的最大长度设为L、散热器的翘曲量设为Z，相对于金属层使散热器的接合面成为凹状的变形所造成的翘曲量Z设为正值、使接合面成为凸状的变形所造成的翘曲量Z设为负值，并在25℃下测定的最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L在-0.005以上且0.005以下的范围内，加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，比率Z/L仍在-0.005以上且0.005以下的范围内。

Description

自带散热器的功率模块用基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种控制大电流、高电压的半导体装置中使用的自带散热器的功率模块用基板及其制造方法。
本申请主张基于2013年10月10日申请的日本专利申请2013-212871号、2014年1月8日申请的日本专利申请2014-1719号及日本专利申请2014-1720号优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
作为功率模块，使用一种在以氮化铝为代表的陶瓷基板上接合铝板，并在另一侧通过铝板接合铝类散热器而成的自带散热器的功率模块用基板。
以往，自带散热器的功率模块用基板是如下制造的。首先，通过适于接合陶瓷基板与铝板的钎料，在陶瓷基板的第一面及第二面层叠铝板，一边以规定压力加压，一边加热至钎料熔融的温度以上的温度并进行冷却。由此，接合陶瓷基板与两个面的铝板来制造功率模块用基板。
接着，在功率模块用基板的第二面侧的铝板，通过适于接合散热器与该铝板的钎料来层叠散热器，一边以规定压力加压，一边加热至钎料熔融的温度以上并进行冷却。由此，接合铝板与散热器来制造自带散热器的功率模块用基板。
接合于如此构成的自带散热器的功率模块用基板的第一面侧上的铝板形成为电路层，在该电路层上通过焊锡材搭载有功率元件等电子零件。
制造这种自带散热器的功率模块用基板时，在接合陶瓷基板与铝板这种热膨胀系数相异的部件的情况下，由于接合后进行冷却时的热收缩而产生翘曲。
作为解决该翘曲的措施，专利文献1中记载有对晶片或端子、散热板等进行焊接等时，控制高温时的翘曲量及将陶瓷电路基板恢复至室温时的翘曲量的内容。
专利文献2中，一边使陶瓷基板弯折一边将电路用金属板与金属散热板进行接合，以制造电路用金属板呈凹面而具有翘曲的电路基板。通常，将散热器与电路基板进行接合的模块中，模块以成为平面的方式接合散热器而形成，并固定于固定零件来使用。因此，专利文献2中记载有预先在电路基板的电路用金属板侧形成成为凹面的翘曲，由此，将电路基板进行平坦地固定时，在电路基板上残留压缩应力，在组装模块时或其实际使用中能够降低龟裂的产生、恶化。
专利文献3中记载有，金属散热板与金属电路板的体积比及厚度比是陶瓷电路基板与散热器的焊料回流时所产生的翘曲的主要支配性因素，且通过将这些要素设为适当的范围，能够在加热中形成优选的翘曲形状的内容。
如此，在电路基板中产生的翘曲，通过调整以陶瓷基板为中性轴而形成金属层的散热器侧的铝板与散热器的板厚，得以抑制。
专利文献1：日本特开2003-273289号公报
专利文献2：日本特开平10-247763号公报
专利文献3：日本特开2006-245437号公报
就功率模块用基板而言，希望减少翘曲以满足作为功率模块的要求规格。如专利文献1记载，作为功率模块用基板即使控制了翘曲，但作为搭载电子零件后的功率模块也应减少翘曲。
接合有功率模块用基板与散热器的自带散热器的功率模块用基板中，一般在制造时，以电路层为上侧产生凸状的翘曲(电路层表面呈凸面的变形)。然而，将自带散热器的功率模块用基板通过润滑脂等而紧固于冷却器时，从良好地维持自带散热器的功率模块用基板与冷却器的粘附性的观点看来，与相对于冷却器侧为凹状翘曲(以电路层为上侧的凸状翘曲)相比优选相对于冷却器侧为凸状翘曲(电路层表面呈凹面的变形)。并且，紧固冷却器后，在半导体元件的焊接等热处理过程中，优选自带散热器的功率模块用基板的翘曲变形较少。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种减少自带散热器的功率模块用基板制造时产生的翘曲，并能够抑制在制造后的热处理过程中产生翘曲的自带散热器的功率模块用基板及其制造方法。
本发明的第一方案为一种自带散热器的功率模块用基板，具备：功率模块用基板，在陶瓷基板的第一面配设有电路层，在所述陶瓷基板的第二面配设有由纯度99％以上的铝构成的金属层；及散热器，接合于所述功率模块用基板的所述金属层，并由屈服应力比该金属层大的铝合金构成，将所述散热器的最大长度设为L、所述散热器的翘曲量设为Z，相对于所述金属层使所述散热器的接合面成为凹状的变形所造成的所述翘曲量Z设为正值、使所述接合面成为凸状的变形所造成的所述翘曲量Z设为负值，并在25℃下测定的所述最大长度L与所述翘曲量Z的比率Z/L为-0.005以上且0.005以下，加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，所述比率Z/L仍在-0.005以上且0.005以下的范围内。
接合由屈服应力比金属层大的铝合金构成的散热器而成的自带散热器的功率模块用基板中，在上述温度设定时比率Z/L小于-0.005或大于0.005的情况下，在将半导体元件等电子零件焊接于电路层的工序中，容易引起焊料、半导体元件的位置偏离。并且，有可能导致半导体元件本身的破坏、因热循环造成焊料接合部和基板的可靠性降低。
另一方面，在上述温度设定时比率Z/L在-0.005以上且0.005以下的范围内的情况下，可减少自带散热器的功率模块用基板制造时产生的翘曲，并抑制因制造后的热处理过程所造成的功率模块用基板的翘曲变形，因此能够提高半导体元件在焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
并且，金属层由变形阻力相对较小的纯度99％以上的铝形成，因此能够松弛热循环负荷时产生于陶瓷基板的热应力，并能够抑制陶瓷基板产生破裂。
本发明的自带散热器的功率模块用基板中，当使温度从25℃变化至280℃的情况下，所述比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L优选为0.005以下。
温度从25℃变化至280℃的情况下，比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L为0.005以下，随温度变化的变形较小，由此可更进一步提高半导体元件在焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
本发明的第一方案所涉及的自带散热器的功率模块用基板的制造方法如下：将所述功率模块用基板与所述散热器进行层叠，在使所述散热器的所述接合面产生成为凹状翘曲的变形的状态下进行加热，并在产生所述变形的状态下进行冷却，由此接合所述功率模块用基板的所述金属层与所述散热器。
在接合散热器与功率模块用基板时，将由屈服应力相对于功率模块用基板的金属层较高的材料形成的散热器与功率模块用基板进行层叠，使散热器的接合面相对于功率模块用基板的金属层成为凹状的方式产生翘曲的状态下，以钎料熔融的温度以上的温度保持规定时间后进行冷却。由此，在散热器的接合面，以沿着凹状的形状凝固钎料，从而即使解除层叠方向的加压状态后，也能够获得散热器的接合面翘曲成凹状、或虽为凸状但翘曲量较小的自带散热器的功率模块用基板。此时，能够在各部件成为最大限度膨胀状态的金属层与散热器的接合温度范围，使散热器的接合面成为凹状。
通过该制造方法制造的自带散热器的功率模块用基板中，能够减少自带散热器的功率模块用基板制造时产生的翘曲变形，并能够抑制制造后的热处理过程中的翘曲变形，可提高元件焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。由此，结构的自由度增大，而且能够有助于功率模块整体的薄壁化。
本发明的第二方案为一种自带散热器的功率模块用基板，其具备：功率模块用基板，在陶瓷基板的一个面配设有电路层，在所述陶瓷基板的另一个面配设有由纯度99％以上的铝构成的金属层；及散热器，接合于所述功率模块用基板的所述金属层，由线膨胀系数15×10-6/K以上且22×10-6/K以下的铜或铜合金构成，将所述散热器的最大长度设为L、所述散热器的翘曲量设为Z，相对于所述金属层使所述散热器的所述接合面成为凹状的变形所造成的所述翘曲量Z设为正值、使接合面成为凸状的变形所造成的所述翘曲量Z设为负值，并在25℃下测定的所述最大长度L与所述翘曲量Z的比率Z/L为-0.015以上且0.01以下，加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，所述比率Z/L仍在-0.015以上且0.01以下的范围内。
接合由线膨胀系数15×10-6/K以上且22×10-6/K以下的铜或铜合金构成的散热器而成的自带散热器的功率模块用基板中，在上述温度设定时比率Z/L小于-0.015或大于0.01的情况下，在将半导体元件等电子零件焊接于电路层的工序中，容易引起焊料、半导体元件的位置偏离。并且，有可能导致半导体元件本身的破坏、因热循环造成焊料接合部和基板的可靠性降低。
另一方面，在上述温度设定时比率Z/L在-0.015以上且0.01以下的范围内的情况下，减少自带散热器的功率模块用基板制造时产生的翘曲，并抑制因制造后的热处理过程所造成的功率模块用基板的翘曲变形，因此可提高半导体元件在焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
并且，金属层由变形阻力相对较小的纯度99％以上的铝形成，因此能够松弛热循环负荷时产生于陶瓷基板的热应力，能够抑制陶瓷基板产生破裂。
而且，散热器由线膨胀系数比形成金属层的铝还低的铜或铜合金形成，因此金属层的变形阻力小所带来的应力松弛效果得到进一步提高。并且，通过具有高导热性的铜的特性，能够发挥优异的散热特性。
本发明的自带散热器的功率模块用基板中，在使温度从25℃变化至280℃的情况下，所述比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L优选为0.015以下。
使温度从25℃变化至280℃的情况下，比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L为0.015以下，由此，随温度变化的变形较小，因此可更进一步提高半导体元件在焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
本发明第二方案所涉及的自带散热器的功率模块用基板的制造方法如下：将所述功率模块用基板与所述散热器进行层叠，在使所述散热器的所述接合面产生成为凹状翘曲的变形的状态下进行加热，并在产生所述变形的状态下进行冷却，由此接合所述功率模块用基板的所述金属层与所述散热器。
对散热器与功率模块用基板进行接合时，对由线膨胀系数15×10-6/K以上且22×10-6/K以下的铜或铜合金形成的散热器与功率模块用基板进行层叠，并设为相对于功率模块用基板的金属层使散热器的接合面成为凹状的方式产生翘曲的状态，并以小于铜与铝的共晶温度的温度来加热规定时间后进行冷却。由此，即使解除层叠方向的加压状态后，也能获得散热器的接合面翘曲成凹状、或虽为凸状但翘曲量较小的接合体。此时，能够在各部件成为最大限度膨胀状态的金属层与散热器的接合温度范围，使散热器的接合面成为凹状。
通过该制造方法制造的自带散热器的功率模块用基板中，能够减少制造自带散热器的功率模块用基板时产生的翘曲变形，并能够抑制制造后的热处理过程中的翘曲变形，可提高元件焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。由此，结构的自由度增大，而且能够有助于功率模块整体的薄壁化。
本发明的第三方案为一种自带散热器的功率模块用基板，具备：功率模块用基板，在陶瓷基板的一个面配设有电路层，在所述陶瓷基板的另一个面配设有由纯度99％以上的铝构成的金属层；及散热器，接合于所述功率模块用基板的所述金属层，并由线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的材料构成，将所述散热器的最大长度设为L、所述散热器的翘曲量设为Z，相对于所述金属层使所述散热器的接合面成为凹状的变形所造成的所述翘曲量Z设为正值、使所述接合面成为凸状的变形所造成的所述翘曲量设为负值，并在25℃下测定的所述最大长度L与所述翘曲量Z的比率Z/L为-0.002以上且0.002以下，加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，所述比率Z/L仍在-0.002以上且0.002以下的范围内。
接合由线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的材料构成的散热器而成的自带散热器的功率模块用基板中，在上述温度设定时比率Z/L小于-0.002或超过0.002的情况下，在将半导体元件等电子零件焊接至电路层的工序中，容易引起焊料、半导体元件的位置偏离。并且，有可能导致半导体元件本身的破坏、因热循环造成焊料接合部和基板的可靠性降低。
另一方面，在上述温度设定时比率Z/L在-0.002以上且0.002以下的范围内的情况下，减少自带散热器的功率模块用基板制造时产生的翘曲，并抑制因制造后的热处理过程所造成的功率模块用基板的翘曲变形，因此可提高半导体元件在焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
并且，金属层由变形阻力相对较小的纯度99％以上的铝形成，因此能够松弛热循环负荷时产生于陶瓷基板的热应力，并能够抑制陶瓷基板产生破裂。
而且，散热器由线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的低热膨胀材料形成，因此金属层的变形阻力小所带来的应力松弛效果得到进一步提高。
作为形成散热器的线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的材料，能够使用AlSiC类复合材料、Al石墨复合材料、Cu-W类合金或Cu-Mo类合金。
例如，AlSiC类复合材料为在主要由碳化硅(SiC)构成的多孔体中浸渗以铝(Al)为主成分的金属而形成的铝与碳化硅的复合体，是一种兼具碳化硅的低热膨胀性及铝的高导热性的材料。
Al石墨复合材料，其构成为在碳质部件(石墨)中浸渗铝(Al)，与AlSiC类复合材料相同，是一种低热膨胀且高导热的材料。Cu-W类合金为一种兼具具有低热膨胀性的钨(W)、及具有高导热性的铜(Cu)这两种特性的材料。Cu-Mo类合金为一种通过钼(Mo)的含量而使线膨胀系数及热传导率变化的材料。
如此，通过以低热膨胀且高热传导率的材料来形成散热器，能够使热应力松弛的同时发挥优异的散热特性。
本发明的自带散热器的功率模块用基板中，在使温度从25℃变化至280℃的情况下，所述比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L优选为0.002以下。
使温度从25℃变化至280℃的情况下，比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L为0.002以下，由此，随温度变化的变形较小，因此可更进一步提高半导体元件在焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
本发明的第三方案所涉及的自带散热器的功率模块用基板的制造方法如下：将所述功率模块用基板与所述散热器进行层叠，在使所述散热器的所述接合面产生成为凹状翘曲的变形的状态下进行加热，并在产生所述变形的状态下进行冷却，由此接合所述功率模块用基板与所述散热器。
该制造方法中，将散热器与功率模块用基板例如通过钎焊来进行接合时，将由低热膨胀的材料形成的散热器与功率模块用基板进行层叠，并设为相对于功率模块用基板的金属层使散热器的接合面呈凹状的方式产生翘曲的状态，以钎料熔融的温度以上的温度保持规定时间后进行冷却。由此，在散热器的接合面以沿着凹状的形状将钎料凝固，即使解除层叠方向的加压状态后，也能获得散热器的接合面翘曲成凹状、或虽为凸状但翘曲量较小的接合体。此时，能够在各部件成为最大限度膨胀状态的金属层与散热器的接合温度范围，使散热器的接合面成为凹状。
通过该制造方法制造的自带散热器的功率模块用基板，能够减少自带散热器的功率模块用基板制造时产生的翘曲变形，且能够抑制制造后的热处理过程中的翘曲变形，可提高元件焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。由此，结构的自由度增大，而且能够有助于功率模块整体的薄壁化。
根据本发明，能够减少自带散热器的功率模块用基板制造时产生的翘曲，且能够抑制在制造后的热处理过程中产生翘曲。
附图说明
图1为表示本发明所涉及的自带散热器的功率模块用基板的剖视图。
图2为说明本发明所涉及的制造方法中的散热器与功率模块用基板的接合工序的剖视图。
图3为表示使用了本发明所涉及的自带散热器的功率模块用基板的功率模块的一实施方式的剖视图。
图4为表示本发明所涉及的制造方法中，将散热器与功率模块用基板的层叠体配置于加压装置内的状态的剖视图。
具体实施方式
以下参考附图，对本发明的第一方案所涉及的第1实施方式进行说明。图1表示本实施方式的自带散热器的功率模块用基板100。自带散热器的功率模块用基板100由功率模块用基板10、及与功率模块用基板10接合的散热器30构成。
自带散热器的功率模块用基板100，如图1及图2所示，具备：功率模块用基板10，在陶瓷基板11的一个面配设有电路层12，在另一个面配设有由纯度99％以上的铝构成的金属层13；及散热器30，接合于功率模块用基板10的金属层13。
该自带散热器的功率模块用基板100中，将散热器30的最大长度设为L、散热器30的翘曲量设为Z，相对于金属层13使散热器30的接合面30a成为凹状的变形(即电路层12表面呈凹状的变形)所造成的翘曲量Z设为正值、使接合面30a成为凸状的变形(即电路层12表面呈凸状的变形)所造成的翘曲量Z设为负值的情况下，最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L在25℃下为-0.005以上且0.005以下，在加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，比率Z/L仍在-0.005以上且0.005以下的范围内。对于比率Z/L的详细内容，将在后面叙述。
对于该自带散热器的功率模块用基板100，如图3所示，通过在功率模块用基板10的表面进一步搭载半导体晶片等电子零件20，制造出功率模块P。
自带散热器的功率模块用基板100的制造工序中，首先制造功率模块用基板10，然后将该功率模块用基板10钎焊至散热器30的顶板。以下，仅将接合至金属层13的顶板(散热板)作为散热器30进行图示并说明。
功率模块用基板10，具备陶瓷基板11，及层叠于陶瓷基板11的电路层12、金属层13。在功率模块用基板10的电路层12的表面焊接有电子零件20。在金属层13的表面安装有散热器30。
陶瓷基板11，例如由AlN(氮化铝)、Si3N4(氮化硅)等氮化物类陶瓷，或Al2O3(氧化铝)等氧化物类陶瓷形成为厚度0.2～1.5mm，优选形成为厚度0.635mm。
电路层12使用纯度99质量％以上的铝，更具体而言根据JIS标准为1000系列的铝，尤其使用1N90(纯度99.9质量％以上：所谓的3N铝)或1N99(纯度99.99质量％以上：所谓的4N铝)来形成。并且，除铝以外还能够使用铝合金、铜或铜合金。
金属层13使用纯度99质量％以上的铝，更具体而言根据JIS标准为1000系列的铝，尤其使用1N99(纯度99.99质量％以上：所谓的4N铝)来形成。
电路层12及金属层13由铝板构成，该铝板由纯度99.99％以上的铝(所谓的4N铝)的轧制板构成，其厚度设定为0.2mm～3.0mm，优选电路层12的厚度为0.6mm，金属层13的厚度为2.1mm。
这些电路层12及金属层13，例如通过钎焊而接合于陶瓷基板11。作为钎料，可使用Al-Si类、Al-Ge类、Al-Cu类、Al-Mg类或Al-Mn类等合金。
构成功率模块P的电子零件20在形成于电路层12的表面的Ni镀层(未图示)上，使用Sn-Ag-Cu类、Zn-Al类、Sn-Ag类、Sn-Cu类、Sn-Sb类或Pb-Sn类等焊锡材而被接合。图3中的符号21，表示该焊料接合层。并且，电子零件20与电路层12的端子部之间通过由铝构成的接合线(未图示)连接。
本实施方式中，接合于功率模块用基板10的散热器30由屈服应力比金属层13高的铝合金构成，例如使用A3003、A5052、A6063、A7075等来形成，尤其优选A6063的铝合金。当金属层13由4N铝构成时，散热器30优选使用A1050合金等。
作为散热器30，包括板状的散热板(顶板)、内部有制冷剂流通的冷却器、形成有鳍片的液冷/空冷散热器及热管等以通过热发散而降低温度为目的的金属零件。
对自带散热器的功率模块用基板100的制造方法进行说明。首先，作为电路层12及金属层13，分别准备99.99质量％以上的纯铝轧制板。将这些纯铝轧制板在陶瓷基板11的一个面及另一个面分别通过钎料进行层叠，通过加压、加热，制造出在陶瓷基板11的一个面及另一个面通过钎焊接合纯铝轧制板而成的功率模块用基板10。该钎焊温度设定为600℃～655℃。
接着，为了将散热器30接合于如此构成的功率模块用基板10，首先，如图4所示，使用由两个加压板110及设置于其四角的支柱111构成的夹具(加压装置)112，在加压板110之间配置散热器30及功率模块用基板10。
夹具112的两个加压板110为在不锈钢钢材的表面层叠碳板而成的加压板，各个加压板110的对置的面110a、110b形成为具有曲率半径R为1000mm以上且6000mm以下的曲面的凹面或凸面，以使散热器30的与功率模块用基板10的接合面30a为凹状。即，在对置的各加压板110的凹面110a及凸面110b之间，以散热器30与凹面110a接触的状态来配置功率模块用基板10及散热器30。这些凹面110a及凸面110b的曲率半径R为1000mm以上且6000mm以下，因此减少制造自带散热器的功率模块用基板100时产生的翘曲，能够抑制制造功率模块P时的热处理过程所造成的功率模块P的翘曲变形。
在夹具112的支柱111的两端刻有螺纹，在该螺纹中紧固有螺母113以便夹住加压板110。在被支柱111支撑的顶板114与加压板110之间，具备有朝下方对加压板110施力的弹簧等施力机构115。对于功率模块用基板10及散热器30的加压力，通过该施力机构115及螺母113的紧固来调整。
该自带散热器的功率模块用基板的制造工序中，设为将功率模块用基板10及散热器30安装于夹具112的状态，由此能够抑制产生于自带散热器的功率模块用基板100的翘曲。
首先，在配置于下侧的加压板110的凹面110a上载置散热器30，然后在该散热器30的上方通过Al-Si类钎料箔(图示略)重叠载置功率模块用基板10，从而设为将散热器30与功率模块用基板10的层叠体夹在具有凹面110a的加压板110与具有凸面110b的加压板110之间的状态。散热器30与功率模块用基板10的层叠体通过加压板110的凹面110a及凸面110b而朝厚度方向被加压，以使散热器30的接合面30a成为凹状翘曲的方式变形。而且，本实施方式中，将散热器30与功率模块用基板10的层叠体在加压状态下加热并进行钎焊。
该钎焊在真空气氛中，以荷载0.3MPa～10MPa、加热温度550℃～650℃的条件进行。
接着，将这些散热器30与功率模块用基板10的接合体安装于夹具112的状态，即在限制变形的状态下冷却至常温(25℃)。
此时，散热器30与功率模块用基板10的接合体，通过夹具112而朝厚度方向被加压，在使散热器30的接合面30a成为凹状翘曲的方式变形的状态下受到限制。因此，接合体的形状在加热冷却期间在外观上无变化，但抵抗随温度变化的各部件的热膨胀差所造成的变形而受到加压限制的结果，在金属层13及散热器30产生塑性变形。即，在保持变形的状态下，金属层13接合于散热器30。并且，在进行冷却时也受到限制，因此能够维持变形的状态。
如此制造的自带散热器的功率模块用基板100中，由于散热器30相对于金属层13由屈服应力较高的材料形成，因此能够抑制翘曲。将散热器30的最大长度设为L、散热器30的翘曲量设为Z、因散热器30朝向接合面30a侧凸状变形(使散热器30的接合面30a成为凹状的变形)所造成的翘曲量Z设为正值时，该自带散热器的功率模块用基板100在25℃下的最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L在-0.005以上且0.005以下的范围内。而且，加热至280℃时的比率Z/L为-0.005以上且0.005以下，在该加热后冷却至25℃时的比率Z/L在-0.005以上且0.005以下的范围内。
在上述温度设定时比率Z/L小于-0.005或大于0.005的情况下，在将半导体元件等电子零件20焊接至电路层12的工序中，容易引起焊料和半导体元件的位置偏离。并且，有可能导致半导体元件本身的破坏、因热循环造成焊料接合部和基板的可靠性降低。
另一方面，在上述温度设定时比率Z/L在-0.005以上且0.005以下的范围内的自带散热器的功率模块用基板100，能够减少制造时产生的翘曲，且抑制制造后的热处理过程所造成的功率模块P的翘曲变形，因此可提高半导体元件等电子零件20在焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
如此，根据本实施方式的制造方法，通过相对于金属层13由屈服应力较高的材料来形成散热器30，在接合散热器30与功率模块用基板10时，将散热器30与功率模块用基板10的层叠体设为将其层叠方向上的与散热器30相反一侧为上侧而产生凹状翘曲的状态(散热器30的接合面30a及电路层12的表面呈凹状的状态)，并以钎料熔融的温度(钎料的接合温度范围)以上的温度保持规定时间后进行冷却，由此使钎料以沿着凹状的形状凝固，即使解除厚度方向(层叠方向)的加压状态之后，仍能够获得以电路层12为上侧而翘曲成凹状、或虽为凸状但翘曲量小的接合体。因此，在钎料的接合温度范围，能够在各部件最大限度膨胀的状态下产生凹状变形。即，能够获得即使在制造后安装于冷却器时或在半导体元件的焊接等热处理过程中，接合面30a维持凹状(电路面为凹状)的状态的自带散热器的功率模块用基板100。另外，本实施方式的自带散热器的功率模块用基板，在25℃至280℃的温度区域，翘曲量直线变化。
如此制造的自带散热器的功率模块用基板100中，能够减少制造时产生的翘曲变形，且能够抑制制造后的热处理过程中的翘曲变形，可提高焊接半导体元件的工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。由此，结构的自由度增大，而且能够有助于功率模块整体的薄壁化。
接着参考附图，对本发明的第2实施方式进行说明，但其结构与第1实施方式的自带散热器的功率模块用基板100相同，因此对各部件标注相同符号，并省略与第1实施方式同样的说明。本实施方式与第1实施方式不同点在于，散热器30由线膨胀系数15×10-6/K以上且22×10-6/K以下的铜或铜合金形成。
本实施方式的自带散热器的功率模块用基板100，如图1及图2所示，将由线膨胀系数15×10-6/K以上且22×10-6/K以下的铜或铜合金形成的散热器30的最大长度设为L、散热器30的翘曲量设为Z，相对于金属层13使散热器30的接合面30a成为凹状的变形(即电路层12表面呈凹状，金属层13表面呈凸状的变形)所造成的翘曲量Z设为正值、使接合面30a成为凸状的变形(即电路层12表面呈凸状，金属层13表面呈凹状的变形)所造成的翘曲量Z设为负值时，最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L在25℃下为-0.015以上且0.01以下，在加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，比率Z/L仍在-0.015以上且0.01以下的范围内。
接合于本实施方式的功率模块用基板10的散热器30相对于金属层13由线膨胀系数低(15×10-6/K以上且22×10-6/K以下)的铜或铜合金，例如C1100合金或C1020合金等形成，尤其优选C1020合金(线膨胀系数17.7×10-6/K)。
对本实施方式的自带散热器的功率模块用基板100的制造方法进行说明。对于将电路层12及金属层13接合于陶瓷基板11而形成功率模块用基板10为止的工序，由于与第1实施方式相同，因此在此省略说明。
并且，本实施方式的自带散热器的功率模块用基板10的制造工序中，与第1实施方式同样地，设为将功率模块用基板10及散热器30安装于夹具112的状态，由此能够抑制产生于自带散热器的功率模块用基板100的翘曲。
本实施方式中，在将功率模块用基板10及散热器30安装于与第1实施方式同样的夹具112的状态下，将散热器30与功率模块用基板10的层叠体在加压状态下，以小于铜与铝的共晶温度的温度进行加热，由此进行将散热器30与功率模块用基板10的金属层13进行固定的固相扩散接合。
本实施方式中，散热器30与功率模块用基板10的金属层13通过金属层13的铝原子与散热器30的铜原子相互扩散而形成扩散层(图示略)的固相扩散而被接合。该固相扩散接合在真空气氛中，以荷载0.3MPa～10MPa、加热温度400℃以上且小于548℃的加热温度保持5分钟～240分钟来进行。
接着，将这些散热器30与功率模块用基板10的接合体安装于夹具112的状态下，即限制变形的状态下，冷却至常温(25℃)。
此时，散热器30与功率模块用基板10的接合体通过夹具112朝厚度方向被加压，在以使散热器30的接合面30a成为凹状翘曲的方式变形的状态下受到限制。因此，接合体的形状在加热冷却的期间在外观上无变化，但抵抗随温度变化的各部件的热膨胀差所造成的变形而受到加压限制的结果，在金属层13及散热器30产生塑性变形。即，在保持变形的状态下，金属层13被接合于散热器30。并且，进行冷却时也受到限制，因此能够维持变形的状态。
如此，通过与第1实施方式同样的工序制造的本实施方式的自带散热器的功率模块用基板100中，散热器30相对于金属层13由线膨胀系数低的材料形成，因此翘曲受到抑制，且自带散热器的功率模块用基板100在25℃下的最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L成为-0.015以上且0.01以下。而且，加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时的比率Z/L为-0.015以上且0.01以下。
在上述温度设定时比率Z/L小于-0.015或大于0.01的情况下，在将半导体元件等电子零件20焊接至电路层12的工序中，容易引起焊料、半导体元件的位置偏离。并且，有可能导致半导体元件本身的破坏、因热循环造成焊料接合部和基板的可靠性降低。
另一方面，在上述温度设定时比率Z/L在-0.015以上且0.01以下的范围内的自带散热器的功率模块用基板100，能够减少制造时产生的翘曲，并抑制制造后的热处理过程所造成的功率模块的翘曲变形，因此可提高半导体元件等电子零件20在焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
如此，根据本实施方式的制造方法，相对于金属层13由低热膨胀的材料形成散热器30，在接合散热器30与功率模块用基板10时，将散热器30与功率模块用基板10的层叠体设为将其层叠方向的与散热器30相反一侧为上侧而产生凹状翘曲的状态(散热器30的接合面30a及电路层12的表面呈凹状的状态)，并在接合温度范围(固相扩散的接合温度范围)保持规定时间后进行冷却，由此，即使解除厚度方向(层叠方向)的加压状态之后，也能够获得以电路层12为上侧而翘曲成凹状、或虽为凸状但翘曲量较小的接合体。因此，在固相扩散接合温度范围，能够在各部件最大限度膨胀的状态下产生凹状变形。即，能够获得即使在制造后安装于冷却器时或在半导体元件的焊接等热处理过程中，接合面30a仍然维持凹状(电路面为凹状)的状态的自带散热器的功率模块用基板100。另外，本实施方式的自带散热器的功率模块用基板在25℃至280℃的温度区域，翘曲量直线变化。
如此制造的自带散热器的功率模块用基板100中，能够减少制造时产生的翘曲变形，并能够抑制制造后的热处理过程中的翘曲变形，可提高焊接半导体元件的工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。由此，结构的自由度增大，而且能够有助于功率模块整体的薄壁化。
另外，本实施方式的自带散热器的功率模块用基板中，金属层13由变形阻力相对较小的纯度99％以上的铝形成，因此能够松弛热循环负荷时产生于陶瓷基板的热应力，并能够抑制陶瓷基板产生破裂。
并且，散热器30由线膨胀系数比金属层13低的铜或铜合金(15×10-6/K以上且22×10-6/K以下)形成，因此金属层13的变形阻力小所带来的应力松弛效果得到进一步提高。
接着参考附图，对本发明的第3实施方式进行说明，但其结构与第1实施方式及第2实施方式的自带散热器的功率模块用基板100相同，因此对各部件标注相同符号，并省略所述各实施方式和说明。本实施方式与所述各实施方式的不同点在于，散热器30由线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的材料形成。
如图1及图2所示，本实施方式的自带散热器的功率模块用基板100中，将由线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的材料形成的散热器30的最大长度设为L、散热器的翘曲量设为Z，相对于金属层13使散热器30的接合面30a成为凹状的变形(即电路层12表面呈凹状，金属层13表面呈凸状的变形)所造成的翘曲量Z设为正值、使接合面30a成为凸状的变形(即电路层12表面呈凸状，金属层13表面呈凹状的变形)所造成的翘曲量Z设为负值的情况下，最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L在25℃下为-0.002以上且0.002以下，在加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，比率Z/L仍在-0.002以上且0.002以下的范围内。
接合于本实施方式的功率模块用基板10的散热器30由线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的材料形成。作为线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的材料，例如能够使用AlSiC类复合材料、Al石墨复合材料、Cu-W类合金或Cu-Mo类合金。
AlSiC类复合材料为在主要由碳化硅(SiC)构成的多孔体中浸渗以铝(Al)为主成分的金属而形成的铝与碳化硅的复合体，是一种兼具碳化硅的低热膨胀性及铝的高导热性的材料。
Al石墨复合材料，其构成为在碳质部件(石墨)中浸渗铝(Al)，与AlSiC类复合材料相同，是一种低热膨胀且高导热的材料。
碳质部件通过挤出加工而形成，因此碳的结晶沿着其挤出方向并排形成。因此，在挤出方向，铝被连续配置，由此挤出方向的导热性变高。另一方面，在与挤出方向交叉的方向，铝被碳质部件分断，因此导热性降低。
Cu-W类合金为一种兼具具有低热膨胀性的钨(W)、及具有高导热性的铜(Cu)的这两种特性的材料。Cu-Mo类合金为一种通过钼(Mo)的含量来使线膨胀系数及导热率变化的材料。
本实施方式中，散热器30通过线膨胀系数7×10-6/K～12×10-6/K的AlSiC类复合材料形成为平板状。该AlSiC类复合材料是在碳化硅(SiC)的多孔体中，浸渗以6质量％以上且12质量％以下的范围含有Si的铝合金，并在多孔体的表面形成该铝合金的覆盖层而成的。
对本实施方式的自带散热器的功率模块用基板100的制造方法进行说明。对于将电路层12及金属层13接合于陶瓷基板11而形成功率模块用基板10为止的工序，由于与所述各实施方式相同，因此在此省略说明。
并且，本实施方式的自带散热器的功率模块用基板10的制造工序中，与所述各实施方式同样地，设为将功率模块用基板10及散热器30安装于夹具112的状态，由此能够抑制产生于自带散热器的功率模块用基板100的翘曲。
本实施方式中，在将通过Al-Si类钎料箔而层叠的功率模块用基板10及散热器30安装于与所述各实施方式相同的夹具112的状态下，进行在加压状态下对散热器30与功率模块用基板10的层叠体进行加热的钎焊。
该钎焊在真空气氛中，以荷载0.3MPa～10MPa、加热温度550℃～650℃的条件进行。
接着，将这些散热器30与功率模块用基板10的接合体安装于夹具112的状态下，即限制变形的状态下，冷却至常温(25℃)。
此时，散热器30与功率模块用基板10的接合体通过夹具112朝厚度方向被加压，在以使散热器30的接合面30a成为凹状翘曲的方式变形的状态下受到限制。因此，接合体的形状在加热冷却的期间在外观上无变化，但抵抗随着温度变化的各部件的热膨胀差所造成的变形而受到加压限制的结果，在金属层13及散热器30产生塑性变形。即，在保持变形的状态下，金属层13接合于散热器30。而且，在冷却时也受到限制，因此维持变形的状态。
通过与所述各实施方式相同的工序制造的本实施方式的自带散热器的功率模块用基板100中，散热器30相对于金属层13由线膨胀系数较低的材料形成，因此翘曲受到抑制，自带散热器的功率模块用基板100在25℃下的最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L成为-0.002以上且0.002以下。而且，加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时的比率Z/L在-0.002以上且0.002以下的范围内。
在上述温度设定时比率Z/L小于-0.002或大于0.002的情况下，在将半导体元件等电子零件20焊接至电路层12的工序中，容易引起焊料、半导体元件的位置偏离。并且，有可能导致半导体元件本身的破坏、因热循环造成焊料接合部和基板的可靠性降低。
另一方面，在上述温度设定时比率Z/L在-0.002以上且0.002以下的范围内的自带散热器的功率模块用基板100，能够减少制造时产生的翘曲，并抑制因制造后的热处理过程所造成的功率模块的翘曲变形，因此可提高半导体元件等电子零件20在焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
如此，根据本实施方式的制造方法，将散热器30通过低热膨胀的材料来形成，在接合散热器30与功率模块用基板10时，将散热器30与功率模块用基板10的层叠体设为将其层叠方向上的与散热器30相反一侧为上侧而产生凹状翘曲的状态(散热器30的接合面30a及电路层12的表面呈凹状的状态)，并以钎料熔融的温度(钎料的接合温度范围)以上的温度保持规定时间后进行冷却，由此使钎料以沿着凹状的形状凝固，即使解除厚度方向(层叠方向)的加压状态之后，仍能获得以电路层12为上侧而翘曲成凹状、或虽为凸状但翘曲量较小的接合体。因此，在钎料的接合温度范围，能够在各部件最大限度膨胀的状态下产生凹状变形。即，能够获得即使在制造后安装于冷却器时或在半导体元件的焊接等热处理过程中，接合面30a仍然维持凹状(电路面为凹状)的状态的自带散热器的功率模块用基板100。
另外，本实施方式的自带散热器的功率模块用基板在25℃至280℃的温度区域，翘曲量直线变化。
如此制造的自带散热器的功率模块用基板100中，能够减少制造时产生的翘曲变形，并能够抑制制造后的热处理过程中的翘曲变形，可提高焊接半导体元件的工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。由此，结构的自由度增大，而且能够有助于功率模块整体的薄壁化。
另外，本实施方式的自带散热器的功率模块用基板中，金属层13由变形阻力相对较小的纯度99％以上的铝形成，因此能够松弛热循环负荷时产生于陶瓷基板的热应力，并能够抑制陶瓷基板产生破裂。
并且，散热器30由线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的低热膨胀材料形成，因此金属层13的变形阻力小所带来的应力松弛效果得到进一步提高。
本实施方式中，虽然对由AlSiC类复合材料形成散热器30的情况进行了说明，但散热器30的材料并不限于此。
通过使用线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的Al石墨类复合材料等铝基复合材料，或Cu-W类合金、Cu-Mo类合金等合金材料，也与使用AlSiC类复合材料的情况同样地，能够减少制造自带散热器的功率模块用基板时产生的翘曲，并能够抑制热处理过程中产生翘曲。并且，通过这种低热膨胀且高导热率的材料来形成散热器30，能够松弛热应力的同时发挥优异的散热特性。
Al石墨类复合材料的散热器与功率模块用基板的接合，与AlSiC复合材料同样地，能够通过钎焊来进行。并且，对于Cu-W类合金、Cu-Mo类合金等由铜合金构成的散热器，还能够以小于铜与铝的共晶温度的温度进行加热，由此使构成散热器的铜及构成金属层的铝相互扩散，从而以固相扩散接合来进行接合。
实施例
对本发明所涉及的各方案的实施方式的效果进行了确认。首先，对本发明的第一方案所涉及的第1实施方式的实施例1～7及比较例1～5进行说明。
前述的自带散热器的功率模块用基板的制造工序中，分别改变功率模块用基板及散热器的层叠方向的加压荷载，制造了多个将功率模块用基板与散热器进行接合的自带散热器的功率模块用基板的试样。各试样的接合条件，如表1及表2所示。实施例1～7及比较例3～5中，使用凹凸面的曲率半径R如表1及表2中记载的加压板，比较例1，2中则使用平板的加压板来进行了接合。
作为构成实施例1～7及比较例1～5的各自带散热器的功率模块用基板的功率模块用基板10，均使用了68mm×68mm、厚度0.6mm的由4N-Al构成的电路层12及68mm×68mm、厚度2.1mm的由表1中记载的材质构成的金属层13通过Al-Si类钎料接合于70mm×70mm、厚度0.635mm的由AlN构成的陶瓷基板11而成的基板。作为实施例1～7及比较例1～5的各散热器30，使用了由表1及表2中记载的各材质构成的80mm×80mm、厚度5mm的矩形板。
对于这些自带散热器的功率模块用基板的试样，分别评价了“各温度下的散热器的最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L”、“随着温度变化的比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L”、“焊料位置偏离”、“元件位置偏离”、“元件破裂”。
对于散热器的翘曲量Z，在25℃(常温)时、加热至280℃时及加热至280℃后冷却至25℃时(冷却至25℃时)的各时间点，使用摩尔纹(moire)式三维形状测定机测量的散热器背面的平面度作为翘曲量Z。在产生散热器30侧呈凸状、电路层12侧呈凹状的变形的情况下，将翘曲量Z设为正值。
对于焊料位置偏离，通过在各试样的电路层12上载置焊料(Sn-Ag-Cu类，熔点约220℃)，并加热至接近焊料熔点(200℃)时的焊料的载置位置的变化来进行了确认。对于各实施例及比较例，各制作30个试样，将产生0.2mm以上的位置偏离的情况评价为“NG”，小于0.2mm的位置偏离的情况评价为“OK”。表1及表2中“A”表示“OK”比率100％、“B”表示“OK”比率90％以上、“C”表示“OK”比率小于90％。
对于元件位置偏离，通过将元件焊接至电路层12后，测量其焊接位置来确认有无产生位置偏离。并且，将产生0.2mm以上的位置偏离的情况评价为“NG”，小于0.2mm的位置偏离的情况评价为“OK”。表1及表2中“A”表示“OK”比率100％、“B”表示“OK”比率90％以上、“C”表示“OK”比率小于90％。
对于元件破裂，将元件焊接至电路层12后，施以配线，由此确认了元件是否正常动作，是的情况下为“OK”，否的情况下为“NG”。表1及表2中“A”表示“OK”比率100％、“B”表示“OK”比率90％以上、“C”表示“OK”比率小于90％。
[表1]
[表2]
由表1可知，对于25℃下的比率Z/L为-0.005以上且0.005以下，加热至280℃时的比率Z/L为-0.005以上且0.005以下，在该加热后冷却至25℃时的比率Z/L为-0.005以上且0.005以下的实施例1～6的试样，“焊料位置偏离”、“元件位置偏离”、“元件破裂”的任一评价均获得良好结果。
对于各温度下的比率Z/L为-0.005以上且0.005以下，但比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L为0.006的实施例7，虽然“焊料位置偏离”及“元件破裂”的评价良好，但稍微产生了元件的位置偏离。
对于进行低荷载加压的比较例1，呈现了在25℃、280℃、冷却至25℃时的比率Z/L在-0.005以上且0.005以下的范围外的结果(表2)。
使用了平板的比较例2、及将加压板的曲率半径R设为8000mm的比较例3中，呈现了25℃下的比率Z/L在-0.005以上且0.005以下的范围外的结果，产生了较多焊料的位置偏离(表2)。而且，280℃下的比率Z/L在-0.005以上且0.005以下的范围外的比较例4当中，产生了较多元件破裂(表2)。
接着，对用于验证本发明的第二方案所涉及的第2实施方式的效果而进行的实施例2.1～2.7及比较例2.1～2.2进行说明。
前述的自带散热器的功率模块用基板的制造工序中，分别改变功率模块用基板及散热器的层叠方向的加压荷载，从而制造了多个接合功率模块用基板与散热器的自带散热器的功率模块用基板的试样。各试样的接合条件，如表3及表4所示。实施例2.1～2.7及比较例2.2中，使用凹凸面的曲率半径R如表3及表4中记载的加压板，比较例2.1中则使用平板的加压板来进行接合。
作为构成实施例2.1～2.7及比较例2.1～2.2的各自带散热器的功率模块用基板的功率模块用基板10，均使用了68mm×28mm、厚度0.4mm的由4N-Al构成的电路层12及68mm×22mm、厚度0.4mm的由表3及表4中记载的材质构成的金属层13通过Al-Si类钎料接合于70mm×30mm、厚度0.635mm的由AlN构成的陶瓷基板11而成的基板。作为实施例2.1～2.7及比较例2.1～2.2的各散热器30，使用了由表3及表4中记载的材质构成的100mm×40mm、厚度3mm的矩形板。
对于这些自带散热器的功率模块用基板的试样，分别评价“各温度下的散热器的最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L”、“随着温度变化的比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L”、“焊料位置偏离”、“元件位置偏离”、“元件破裂”。评价方法与表1及表2所示的实施例1～7及比较例1～5相同，表3及表4中“A”表示OK比率90％以上、“C”表示“OK”比率小于90％。
[表3]
[表4]
由表3可知，对于25℃下的比率Z/L为-0.015以上且0.01以下，加热至280℃时的比率Z/L为-0.015以上且0.01以下，在该加热后冷却至25℃时的比率Z/L为-0.015以上且0.01以下的实施例2.1～2.7的试样，“焊料位置偏离”、“元件位置偏离”、“元件破裂”的任一评价均获得良好结果。
对于加压荷载设为0MPa的比较例2.1，呈现了在25℃、冷却至25℃时的比率Z/L在-0.015以上且0.01以下的范围外的结果(表4)。
将加压板的曲率半径R设为500mm的比较例2.2中，呈现了25℃下的比率Z/L在-0.015以上且0.01以下的范围外的结果，产生了元件位置偏离或元件破裂(表4)。
接着，对用于验证本发明第三方案所涉的第3实施方式的效果而进行的实施例3.1～3.10及比较例3.1～3.5进行说明。
前述的自带散热器的功率模块用基板的制造工序中，分别改变功率模块用基板及散热器的层叠方向的加压荷载，从而制造了多个接合功率模块用基板与散热器的自带散热器的功率模块用基板的试样。各试样的接合条件，如表5及表6所示。实施例3.1～3.10及比较例3.3～3.5中，使用凹凸面的曲率半径R如表5及表6中记载的加压板，比较例3.1、3.2中则使用平板的加压板来进行接合。
作为构成实施例3.1～3.10及比较例3.1～3.5的各自带散热器的功率模块用基板的功率模块用基板10，均使用了138mm×68mm、厚度0.6mm的由4N-Al构成的电路层12及138mm×68mm、厚度2.1mm的由表5及表6中记载的材质构成的金属层13通过Al-Si类钎料接合于140mm×70mm、厚度0.635mm的由AlN构成的陶瓷基板11而成的基板。作为实施例3.1～3.10及比较例3.1～3.5的各散热器30，使用了由表5及表6中记载的各材质构成的170mm×100mm、厚度5mm的矩形板。
对于这些自带散热器的功率模块用基板的试样，分别评价“各温度下的散热器的最大长度L与翘曲量Z的比率Z/L”、“随着温度变化的比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L”、“焊料位置偏离”、“元件位置偏离”、“元件破裂”。评价方法与表1及表2所示的实施例1～7及比较例1～5，及表3及表4所示的实施例2.1～2.7及比较例2.1～2.2相同。
对于焊料位置偏离，通过在各试样的电路层12上载置焊料(Sn-Ag-Cu类，熔点约220℃)，并加热至接近焊料熔点(200℃)时焊料的载置位置的变化来进行了确认。对各实施例及比较例制作30个试样，将产生0.2mm以上的位置偏离的情况评价为“NG”，小于0.2mm的位置偏离的情况评价为“OK”。表5及表6中“A”表示“OK”比率100％、“B”表示“OK”比率90％以上、“C”表示“OK”比率小于90％。
对于元件位置偏离，制作30个试样，通过将元件焊接于电路层12后，测量焊接位置来确认有无产生位置偏离。并且，将产生0.2mm以上的位置偏离的情况评价为“NG”，小于0.2mm的位置偏离的情况评价为“OK”。表5及表6中“A”表示“OK”比率100％、“B”表示“OK”比率90％以上、“C”表示“OK”比率小于90％。
对于元件破裂，制作30个将元件焊接于电路层12后施以配线的试样，将元件正常动作的情况评价为“OK”，未正常动作的情况评价为“NG”。结果示于表5及表6。表5及表6中“A”表示“OK”比率100％、“B”表示“OK”比率90％以上、“C”表示“OK”比率小于90％。
[表5]
[表6]
由表5可知，对于25℃下的比率Z/L为-0.002以上且0.002以下，加热至280℃时的比率Z/L为-0.002以上且0.002以下，在该加热后冷却至25℃时的比率Z/L为-0.002以上且0.002以下的实施例3.1～3.10的试样，“焊料位置偏离”、“元件位置偏离”、“元件破裂”的任一评价均获得良好结果。
对于加压荷载为0MPa的比较例3.1，呈现了在25℃、280℃、冷却至25℃时的比率Z/L在-0.002以上且0.002以下的范围外的结果(表6)。
使用了平板的比较例3.2、及将加压板的曲率半径R设为7000mm的比较例3.3中，呈现了25℃下的比率Z/L在-0.002以上且0.002以下的范围外的结果，产生了较多焊料位置偏离(表6)。而且，280℃下的比率Z/L在-0.002以上且0.002以下的范围的外的比较例3.4中，产生了较多元件破裂(表6)。25℃、冷却至25℃时的比率Z/L在-0.002以上且0.002以下的范围的外的比较例3.5中，产生了较多焊料位置偏离(表6)。
如以上说明，本发明所涉及的自带散热器的功率模块用基板100，能够减少制造时产生的翘曲变形，并能够抑制制造后的热处理过程中的翘曲变形，可提高元件焊接工序中的操作性，改善基板对于热循环负荷的可靠性。
另外，翘曲一般以三维产生，因此矩形板的情况下，对角线的长度即为最大长度L。并且，翘曲量Z为包含于其最大长度L部分的厚度方向的最大值与最小值之差。
另外，本发明并不限于上述实施方式的构成内容，对于详细构成，在不脱离本发明的宗旨的范围内可加以各种变更。
例如，上述实施方式中，将功率模块用基板的金属层与散热器通过钎焊进行了固定，但并不限于钎焊，也可设为通过焊接、扩散接合等进行固定的结构。
而且，对于陶瓷基板与电路层、及陶瓷基板与金属层的接合、金属层与散热器的接合，也可通过所谓TLP接合法(TransientLiquidPhaseDiffusionBonding)的瞬间液相接合法来进行接合。
该瞬间液相接合法中，使蒸镀于电路层或金属层表面的铜层介于电路层或金属层与陶瓷基板的界面、或金属层与散热器的界面来进行接合。通过加热，铜扩散于电路层或金属层与铝中，电路层或金属层的铜层附近的铜浓度上升而熔点降低，而在铝与铜的共晶区域，在接合界面形成金属液相。在形成该金属液相的状态下将保持恒定温度，则金属液相与陶瓷基板或散热器进行反应，并且铜进一步扩散于铝中，随此，金属液相中的铜浓度逐渐降低而熔点上升，并在保持恒定温度的状态下进行凝固。由此，电路层或金属层与陶瓷基板、或金属层与散热器之间得以牢固接合。
而且，上述实施方式中，对于散热器与功率模块用基板的接合，使用Al-Si类钎料进行了接合，但当散热器为AlSiC类复合材料或Al石墨类复合材料时，也能使用Al-Si-Mg类钎料进行接合。此时，无需在真空气氛下进行接合，而能够在氮气等惰性气氛下进行钎焊，并能够简便地将散热器与功率模块用基板进行接合。
产业上的可利用性
减少自带散热器的功率模块用基板制造时产生的翘曲，且抑制在制造后的热处理过程中产生翘曲。
符号说明
10-功率模块用基板，11-陶瓷基板，12-电路层，13-金属层，20-电子零件，21-焊料接合层，30-散热器，30a-接合面，100-自带散热器的功率模块用基板，110-加压板，110a-凹面，110b-凸面，111-支柱，112-夹具，113-螺母，114-顶板，115-施力机构，P-功率模块。

Claims (10)

1.一种自带散热器的功率模块用基板，其特征在于，具备：
功率模块用基板，在陶瓷基板的一个面配设有电路层，在所述陶瓷基板的另一个面配设有由纯度99％以上的铝构成的金属层；及
散热器，接合于所述功率模块用基板的所述金属层，并由屈服应力比该金属层大的铝合金构成，
将所述散热器的最大长度设为L、所述散热器的翘曲量设为Z，相对于所述金属层使所述散热器的接合面成为凹状的变形所造成的所述翘曲量Z设为正值、使所述接合面成为凸状的变形所造成的所述翘曲量Z设为负值，并在25℃下测定的所述最大长度L与所述翘曲量Z的比率Z/L在-0.005以上且0.005以下的范围内，加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，所述比率Z/L仍在-0.005以上且0.005以下的范围内。
2.根据权利要求1所述的自带散热器的功率模块用基板，其特征在于，
当使温度从25℃变化至280℃的情况下，所述比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L为0.005以下。
3.一种自带散热器的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，其为制造权利要求1所述的自带散热器的功率模块用基板的方法，
将所述功率模块用基板与所述散热器进行层叠，在产生使所述散热器的所述接合面成为凹状翘曲的变形的状态下进行加热，并在产生所述变形的状态下进行冷却，由此接合所述述功率模块用基板的所述金属层与所述散热器。
4.一种自带散热器的功率模块用基板，其特征在于，具备：
功率模块用基板，在陶瓷基板的一个面配设有电路层，在所述陶瓷基板的另一个面配设有由纯度99％以上的铝构成的金属层；及
散热器，接合于所述功率模块用基板的所述金属层，并由线膨胀系数15×10-6/K以上且22×10-6/K以下的铜或铜合金构成，
将所述散热器的最大长度设为L、所述散热器的翘曲量设为Z，相对于所述金属层使所述散热器的接合面成为凹状的变形所造成的所述翘曲量Z设为正值、使所述接合面成为凸状的变形所造成的所述翘曲量Z设为负值，
并在25℃下测定的所述最大长度L与所述翘曲量Z的比率Z/L为-0.015以上且0.01以下，
加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，所述比率Z/L仍在-0.015以上且0.01以下的范围内。
5.根据权利要求4所述的自带散热器的功率模块用基板，其特征在于，
当使温度从25℃变化至280℃的情况下，所述比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L为0.015以下。
6.一种自带散热器的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，其为制造权利要求4所述的自带散热器的功率模块用基板的方法，
将所述功率模块用基板与所述散热器进行层叠，在产生使所述散热器的所述接合面成为凹状翘曲的变形的状态下进行加热，并在产生所述变形的状态下进行冷却，由此接合所述功率模块用基板与所述散热器。
7.一种自带散热器的功率模块用基板，其特征在于，具备：
功率模块用基板，在陶瓷基板的一个面配设有电路层，在所述陶瓷基板的另一个面配设有由纯度99％以上的铝构成的金属层；及
散热器，接合于所述功率模块用基板的所述金属层，并由线膨胀系数7×10-6/K以上且12×10-6/K以下的材料构成，
将所述散热器的最大长度设为L、所述散热器的翘曲量设为Z，相对于所述金属层使所述散热器的接合面成为凹状的变形所造成的所述翘曲量Z设为正值、使所述接合面成为凸状的变形所造成的所述翘曲量设为负值，
并在25℃下测定的所述最大长度L与所述翘曲量Z的比率Z/L为-0.002以上且0.002以下，
加热至280℃时及在该加热后冷却至25℃时，所述比率Z/L仍在-0.002以上且0.002以下的范围内。
8.根据权利要求7所述的自带散热器的功率模块用基板，其特征在于，
所述散热器由AlSiC类复合材料、Al石墨复合材料、Cu-W类合金或Cu-Mo类合金形成。
9.根据权利要求7所述的自带散热器的功率模块用基板，其特征在于，
当使温度从25℃变化至280℃的情况下，所述比率Z/L的最大值与最小值之差ΔZ/L为0.002以下。
10.一种自带散热器的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，其为制造权利要求7所述的自带散热器的功率模块用基板的方法，
将所述功率模块用基板与所述散热器进行层叠，在产生使所述散热器的所述接合面成为凹状翘曲的变形的状态下进行加热，并在产生所述变形的状态下进行冷却，由此接合所述功率模块用基板与所述散热器。
CN201480050150.1A 2013-10-10 2014-10-08 自带散热器的功率模块用基板及其制造方法 Active CN105580131B (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013212871A JP6264822B2 (ja) 2013-10-10 2013-10-10 ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びその製造方法
JP2013-212871 2013-10-10
JP2014-001720 2014-01-08
JP2014001719A JP6264889B2 (ja) 2014-01-08 2014-01-08 ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びその製造方法
JP2014001720A JP6011552B2 (ja) 2014-01-08 2014-01-08 ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びその製造方法
JP2014-001719 2014-01-08
PCT/JP2014/076952 WO2015053316A1 (ja) 2013-10-10 2014-10-08 ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105580131A true CN105580131A (zh) 2016-05-11
CN105580131B CN105580131B (zh) 2021-03-12

Family

ID=52813131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480050150.1A Active CN105580131B (zh) 2013-10-10 2014-10-08 自带散热器的功率模块用基板及其制造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10032648B2 (zh)
EP (1) EP3057125B1 (zh)
KR (1) KR102232098B1 (zh)
CN (1) CN105580131B (zh)
TW (1) TWI635583B (zh)
WO (1) WO2015053316A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109216234A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 英飞凌科技股份有限公司 用于处理半导体衬底的设备和方法
CN110383469A (zh) * 2017-03-07 2019-10-25 三菱综合材料株式会社 带散热片的功率模块用基板
CN110709977A (zh) * 2017-05-29 2020-01-17 Eo 科技股份有限公司 翘曲减小装置和翘曲减小方法
CN111276392A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 中科院微电子研究所昆山分所 一种固相键合装置及一种固相键合方法
CN112997300A (zh) * 2019-01-30 2021-06-18 电化株式会社 散热构件及其制造方法
CN114728858A (zh) * 2019-11-22 2022-07-08 三菱综合材料株式会社 陶瓷-铜-石墨烯接合体及其制造方法、以及陶瓷-铜-石墨烯接合结构
CN115401352A (zh) * 2022-08-18 2022-11-29 深圳基本半导体有限公司 一种焊接方法

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015114521B4 (de) * 2015-08-31 2018-07-26 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Auflöten eines Isoliersubstrats auf einen Träger
JP2017063127A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 三菱マテリアル株式会社 発光モジュール用基板、発光モジュール、冷却器付き発光モジュール用基板、および発光モジュール用基板の製造方法
JP6137267B2 (ja) * 2015-10-08 2017-05-31 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付きパワーモジュール用基板及びパワーモジュール
JP6233677B1 (ja) * 2016-08-31 2017-11-22 Jfe精密株式会社 放熱板及びその製造方法
JP6717238B2 (ja) * 2017-03-07 2020-07-01 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板
US11304290B2 (en) * 2017-04-07 2022-04-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor structures and methods
JP6696481B2 (ja) * 2017-06-21 2020-05-20 三菱電機株式会社 パワーモジュールの製造方法及び冷却治具
JP6946107B2 (ja) * 2017-08-04 2021-10-06 デンカ株式会社 パワーモジュール
WO2019040753A1 (en) * 2017-08-23 2019-02-28 Georgia Tech Research Corporation DIRECT LOW TEMPERATURE CONNECTION OF ALUMINUM NITRIDE TO ALSIC SUBSTRATES
EP3506344A1 (de) * 2017-12-29 2019-07-03 Siemens Aktiengesellschaft Halbleiterbaugruppe
US10854809B2 (en) * 2017-12-29 2020-12-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. STT-MRAM heat sink and magnetic shield structure design for more robust read/write performance
JP6601512B2 (ja) * 2018-01-24 2019-11-06 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付きパワーモジュール用基板及びパワーモジュール
KR20200138262A (ko) * 2018-03-26 2020-12-09 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 절연 회로 기판용 접합체의 제조 방법 및 절연 회로 기판용 접합체
US11264534B2 (en) 2018-10-29 2022-03-01 Mitsubishi Materials Corporation Method for manufacturing package lid member and method for manufacturing package
JP2020113598A (ja) * 2019-01-09 2020-07-27 昭和電工株式会社 放熱装置
JP7116689B2 (ja) * 2019-01-30 2022-08-10 デンカ株式会社 放熱部材およびその製造方法
CN109755140B (zh) * 2019-02-27 2023-10-17 西安派瑞功率半导体变流技术股份有限公司 大功率电力半导体器件通用自动压装机构
JP7334464B2 (ja) * 2019-05-15 2023-08-29 富士電機株式会社 半導体モジュール、半導体モジュールの製造方法および段差冶具
JP6591114B1 (ja) * 2019-06-05 2019-10-16 デンカ株式会社 放熱部材およびその製造方法
JP6591113B1 (ja) * 2019-06-05 2019-10-16 デンカ株式会社 放熱部材およびその製造方法
DE102019209082B3 (de) * 2019-06-24 2020-06-04 Siemens Aktiengesellschaft Befestigung von Leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümmten Oberflächen
CN113451252B (zh) * 2020-03-27 2024-05-14 瑷司柏电子股份有限公司 具有保护接垫的高导热陶瓷基板及具该基板的大功率模块
EP4086030A1 (en) * 2021-05-07 2022-11-09 Infineon Technologies AG Method for separating substrates

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030102553A1 (en) * 2001-02-22 2003-06-05 Shuhei Ishikawa Member for electronic circuit, method for manufacturing the member, and electronic part
US20030173660A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-18 Yukihiro Kitamura Ceramic circuit board and power module
JP2005252159A (ja) * 2004-03-08 2005-09-15 Ngk Insulators Ltd 接合体の形状制御方法、接合体の製造方法、接合体、ヒートスプレッダモジュールの製造方法及びヒートスプレッダモジュール
JP2012049437A (ja) * 2010-08-30 2012-03-08 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板およびその製造方法
JP2013197246A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Nippon Light Metal Co Ltd 放熱器一体型基板の製造方法および放熱器一体型基板
JP2013207237A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Mitsubishi Materials Corp ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3155874B2 (ja) 1993-10-19 2001-04-16 電気化学工業株式会社 回路基板
US6033787A (en) 1996-08-22 2000-03-07 Mitsubishi Materials Corporation Ceramic circuit board with heat sink
JP3180677B2 (ja) * 1996-08-22 2001-06-25 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付セラミック回路基板
JPH10247763A (ja) 1997-03-05 1998-09-14 Denki Kagaku Kogyo Kk 回路基板及びその製造方法
JP3519299B2 (ja) 1999-01-06 2004-04-12 芝府エンジニアリング株式会社 半導体装置
JP4627839B2 (ja) * 2000-05-01 2011-02-09 電気化学工業株式会社 モジュールとその製造方法
JP3792180B2 (ja) 2002-07-10 2006-07-05 電気化学工業株式会社 放熱部品の製造方法
JP2004281676A (ja) * 2003-03-14 2004-10-07 Toyota Motor Corp 放熱板及び放熱板の製造方法
JP4793622B2 (ja) 2005-03-04 2011-10-12 日立金属株式会社 セラミックス回路基板およびパワーモジュール並びにパワーモジュールの製造方法
JP4629016B2 (ja) * 2006-10-27 2011-02-09 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板およびヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法並びにパワーモジュール
JP2008235852A (ja) 2007-02-23 2008-10-02 Hitachi Metals Ltd セラミックス基板及びこれを用いた半導体モジュール
JP4683043B2 (ja) 2007-12-28 2011-05-11 富士電機システムズ株式会社 半導体装置の製造方法
JP2011035308A (ja) * 2009-08-05 2011-02-17 Mitsubishi Materials Corp 放熱板、半導体装置及び放熱板の製造方法
IN2012DN02727A (zh) * 2009-09-09 2015-09-11 Mitsubishi Materials Corp
JP2012197496A (ja) * 2011-03-22 2012-10-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 複合部材
JP2013125779A (ja) 2011-12-13 2013-06-24 Mitsubishi Materials Corp はんだ接合構造、パワーモジュール、放熱板付パワーモジュール用基板及び冷却器付パワーモジュール用基板
JP6044097B2 (ja) 2012-03-30 2016-12-14 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板、冷却器付パワーモジュール用基板及びパワーモジュール

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030102553A1 (en) * 2001-02-22 2003-06-05 Shuhei Ishikawa Member for electronic circuit, method for manufacturing the member, and electronic part
US20030173660A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-18 Yukihiro Kitamura Ceramic circuit board and power module
JP2005252159A (ja) * 2004-03-08 2005-09-15 Ngk Insulators Ltd 接合体の形状制御方法、接合体の製造方法、接合体、ヒートスプレッダモジュールの製造方法及びヒートスプレッダモジュール
JP2012049437A (ja) * 2010-08-30 2012-03-08 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板およびその製造方法
JP2013197246A (ja) * 2012-03-19 2013-09-30 Nippon Light Metal Co Ltd 放熱器一体型基板の製造方法および放熱器一体型基板
JP2013207237A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Mitsubishi Materials Corp ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110383469A (zh) * 2017-03-07 2019-10-25 三菱综合材料株式会社 带散热片的功率模块用基板
CN110383469B (zh) * 2017-03-07 2023-06-02 三菱综合材料株式会社 带散热片的功率模块用基板
CN110709977A (zh) * 2017-05-29 2020-01-17 Eo 科技股份有限公司 翘曲减小装置和翘曲减小方法
CN109216234A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 英飞凌科技股份有限公司 用于处理半导体衬底的设备和方法
CN111276392A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 中科院微电子研究所昆山分所 一种固相键合装置及一种固相键合方法
CN111276392B (zh) * 2018-12-04 2023-02-28 昆山微电子技术研究院 一种固相键合装置及一种固相键合方法
CN112997300A (zh) * 2019-01-30 2021-06-18 电化株式会社 散热构件及其制造方法
CN114728858A (zh) * 2019-11-22 2022-07-08 三菱综合材料株式会社 陶瓷-铜-石墨烯接合体及其制造方法、以及陶瓷-铜-石墨烯接合结构
CN115401352A (zh) * 2022-08-18 2022-11-29 深圳基本半导体有限公司 一种焊接方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102232098B1 (ko) 2021-03-24
EP3057125A1 (en) 2016-08-17
EP3057125A4 (en) 2017-05-31
KR20160067172A (ko) 2016-06-13
TWI635583B (zh) 2018-09-11
US20160254209A1 (en) 2016-09-01
EP3057125B1 (en) 2020-09-30
TW201530709A (zh) 2015-08-01
WO2015053316A1 (ja) 2015-04-16
CN105580131B (zh) 2021-03-12
US10032648B2 (en) 2018-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105580131A (zh) 自带散热器的功率模块用基板及其制造方法
TWI702693B (zh) 附冷卻器電力模組用基板及其製造方法
TWI690041B (zh) 具有散熱片的電源模組用基板及電源模組
TWI609461B (zh) 接合體之製造方法及功率模組用基板之製造方法
WO2013141110A1 (ja) 放熱器一体型基板の製造方法および放熱器一体型基板
JP2004115337A (ja) アルミニウム−セラミックス接合体
JP6201827B2 (ja) 放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法
CN106165090A (zh) 功率模块用基板单元及功率模块
JP6127540B2 (ja) パワーモジュール用基板の製造方法
JP6011552B2 (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びその製造方法
JP6201828B2 (ja) 放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法
JP2010098057A (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール及び緩衝層付パワーモジュール用基板
KR20190132355A (ko) 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법
TWI727148B (zh) 接合體之製造方法、絕緣電路基板之製造方法及附有散熱片絕緣電路基板之製造方法
JP5786569B2 (ja) パワーモジュール用基板の製造方法
JP5467407B2 (ja) アルミニウム−セラミックス接合体
JP6790945B2 (ja) 絶縁回路基板の製造方法、及び、ヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法
JP7154410B2 (ja) 金属ベース板の反り制御構造、半導体モジュールおよびインバータ装置
JP6264822B2 (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びその製造方法
JP5648705B2 (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール及び緩衝層付パワーモジュール用基板
JP6139331B2 (ja) パワーモジュール
JP2010098058A (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
JPH04230063A (ja) 多層ヒートシンク
JP2017011293A (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びその製造方法
JP2014082502A (ja) アルミニウム−セラミックス接合体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant